焊料组成物和使用该焊料组成物的隆起形成方法技术

一种焊料组成物（１０），由液态体（１２）和焊料粒子（１１）的混合物组成，液态体（１２）含有除去氧化膜的反应温度在所述焊料粒子的熔点附近的有机酸组成的熔接剂成分，且具有在常温下流动而在基板（２０）上堆积成层状的粘性。焊料粒子（１１）在液态体（１２）内向焊接母材上沉淀，同时是具有可均匀分散在液态体（１２）内的混合比和粒径的粒剂。通过将这样的焊料组成物在具有垫式电极（２２）的基板（２０）上涂布、加热，焊料粒子（１１）附着在与熔接剂成分反应而被除去了表面氧化膜的垫式电极（２２）上，促进形成在母材上的焊料皮膜与焊料粒子（１１）的焊接，焊料粒子（１１）彼此的结合被熔接剂成分的反应生成物阻碍，形成没有焊桥的焊料隆起（２３）。采用本发明专利技术，可提供在基板上形成隆起时可简化涂布工序的焊料组成物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及诸如在半导体基板或插入式基板上形成突起状的焊料隆起来制造FC(flipchip)或BGA(ball grid array)时所使用的焊料组成物，以及使用该焊料组成物的隆起形成方法。
技术介绍
现有一般的焊料隆起形成方法为使用丝网印刷法(screen printing)或分配法(dispensing method)等在基板的垫式电极(pad electrode)上涂布糊状钎焊料(solderpaste)，加热后回流(reflow)该糊状钎焊料。该糊状钎焊料也被称作“膏状焊剂”。一方面，在专利文献1中，记载有由特殊的焊料粉末与熔接剂的混合物形成的糊状钎焊料。该焊料粉末是通过使焊料粒子在空气中流动、在焊料粒子的表面形成氧化膜而成。这种强制地形成的氧化膜在回流时克服熔接剂作用从而抑制焊料粒子的结合。因此，在基板上全面涂抹该糊状钎焊料而回流时，在垫式电极间难以产生焊桥，因而，适合于垫式电极的高密度化和细微化。由于焊料粒子结合形成大的块而与相邻的垫式电极两方连接，从而引起垫式电极间的焊桥。专利文献1日本特开2000-94179号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题这样，在现有的焊料隆起的形成中使用了糊状钎焊料。然而，糊状钎焊料存在下述问题(1)在基板上涂布糊状钎焊料时，需要印刷机或排出机等设备，而且为了在正确的位置上执行印刷和排出，需要花费时间和劳动力。即使全面涂抹不需要精密的掩模，但仍需要使用涂刷器或刮刀使糊状钎焊料形成均匀厚度的工序。(2)丝网印刷法或分配法正在难以对付近年的更加多电极化、高密度化及微细化。即，采用丝网印刷法产生如下问题由于需要使金属掩模的开口微细化，导致金属掩膜的机械强度降低，或从金属掩膜的开口流出糊状钎焊料变得困难。采用分配法，由于在大量垫式电极之上一个个地放置糊状钎焊料，垫式电极越多就越不适合大量生产。(3)在专利文件1的糊状钎焊料中，必须形成高精度的焊料粒子的氧化膜的膜厚。因为太厚时在垫式电极上焊料就不能沾润，太薄时焊料粒子就会结合。此外，由于熔接剂的作用随着熔接剂的状态或种类的不同而变化，因此有必要根据熔接剂的情况高精度地控制氧化膜的膜厚。如果不能形成适当膜厚的氧化膜，就不能实现垫式电极的高密度化和微细化。本专利技术的第一个目的在于，提供一种能够简化在基板上的涂布工序的。本专利技术的第二个目的在于，提供一种不需要形成焊料粒子氧化膜的工序就能可靠地实现制造工序的简化和焊料隆起的高密度化以及细微化的焊料组成物和使用该焊料组成物的焊料隆起形成方法。解决问题的技术手段为了达到前述目的，本专利技术的焊料组成物的特征在于，焊料组成物是液态体与焊料粒子的混合物，所述液态体包含反应温度在所述焊料粒子的熔点附近的熔接剂成分，且具有在常温下流动而在母材上堆积成层状的粘性，所述焊料粒子在所述液态体内向母材沉淀，同时是具有能均匀地分散在所述液态体内的混合比及粒径的粒剂。本专利技术的焊料组成物的含有熔接剂成分的液态体在常温下流动而在母材上堆积成层状，因此在这方面与糊状钎焊料完全不同。为了得到这样的性质(流动性)，要求液态体常温下的粘度低、焊料粒子的混合比小及焊料粒子的粒径小。焊料粒子的粒径被设定在35μm～1μm附近的范围内。并且，比如焊料粒子的粒径最好这样设定较好是35μm或以下，更好是20μm或以下，最好是10μm或以下。又，本专利技术的焊料组成物也可以是如下构成。焊料粒子的表面氧化膜只具有自然氧化膜。液态体的熔接剂成分通过其反应生成物来抑制焊料粒子彼此结合，促进焊料粒子和母材之间的焊接，同时促进母材上所形成的焊料皮膜与焊料粒子的结合。这样的熔接剂成分是本专利技术者反复进行实验和研究而发现的成分。作为这样的熔接剂成分比如可列举出酸。酸可大致分为无机酸(如盐酸)和有机酸(如脂肪酸)，在此以有机酸为例来说明。本专利技术者发现“有机酸使焊料粒子结合的作用小，但在垫式电极上产生焊料沾润的作用却大。”。产生这样作用的理由认为是以下(1)、(2)两点。(1)有机酸除去焊料粒子的氧化膜的作用弱。因此，即使不故意在焊料粒子上形成氧化膜，由焊料粒子的自然氧化膜也可以抑制焊料粒子之间的结合。因此，在本专利技术中，不需要形成焊料粒子的氧化膜的工序。另一方面，在专利文献1的现有技术中，熔接剂的作用过强，因此若不在焊料粒子上形成厚的氧化膜，焊料粒子就会彼此结合。(2)有机酸具有因某些理由使焊料粒子在母材上蔓延而使界面合金化，同时使焊料粒子与母材上所形成的焊料皮膜结合的作用。虽然焊料粒子彼此几乎不结合，但在母材上发生焊料沾润的机理却不清楚。作为推测，认为在焊料粒子和母材之间发生了轻微的破坏氧化膜的某些反应。比如，如果是镀金的母材，由于金向焊料中的扩散效果，即使在焊料粒子上有薄的氧化膜也会产生焊料沾润。铜组成的母材时，铜与有机酸反应生成有机酸铜盐，通过该有机酸铜盐与焊料接触，由于离子化能力的差别而被还原，金属铜扩散到焊料中而进行焊料沾润。焊料粒子与母材上所形成的焊料皮膜结合的理由被认为是比如表面张力。又，与焊料粒子一同混合的液态体也可以是油脂，该液态体中所含有的熔接剂成分也可以是油脂中所含有的游离脂肪酸。油脂具有各式各样的用途而广泛流通，因此很易于购入、价格便宜且无害，且原来就含有游离脂肪酸这样的有机酸(熔接剂成分)。特别是，脂肪酸酯(如季戊烷多元醇酯ネオペンチルポリオ一ルエステル)一般具有优良的热稳定性、氧化稳定性，因此，最适合作为焊接的熔接剂。又，为了形成作为熔接剂成分的游离脂肪酸的含有量充分的材料，油脂的酸值最好是1或1以上。酸值就是中和油脂中所含有的游离脂肪酸所需要的氢氧化钾的毫克数。即，酸值越大，所含有的游离脂肪酸越多。本专利技术所用的焊料组成物中使用的油脂一直存在到隆起形成结束，通过在这期间防止焊料与空气直接接触，抑制焊料的氧化。又，油脂所含有的有机酸虽有助于除去焊料表面的氧化膜，但对有机酸的含有量加以控制以使不完全除去焊料表面的氧化膜。由此，可实现边抑制焊料粒子之间的结合，边可焊接到母材表面上的状态。有机酸有必要具有除去母材表面的氧化膜所需的量，由此油脂的酸值最好是1或1以上。本专利技术所用的焊料组成物也可以是在油脂中含有有机酸(熔接剂成分)。该有机酸既可是原来就在油脂中含有的，也可是后来添加的。有机酸具有还原焊料粒子和母材的氧化膜的效果。又，本专利技术者发现通过得当地控制油脂中的有机酸量而在粒子的表面残留稍许氧化膜，边抑制焊料粒子彼此的结合，边可焊接到母材上。又，本专利技术者发现焊料中含有锡时，在有机酸还原焊料表面的氧化膜的过程中有机酸锡盐作为副生成物而被得到，该有机酸锡盐极大地抑制焊料粒子彼此的结合。通过控制这些现象，边防止焊料粒子彼此的结合，比如边可以在垫式电极上形成不发生短路的焊料隆起。本专利技术的隆起形成方法包括将本专利技术的焊料组成物在母材上堆积成层状的堆积工序和将母材上的焊料组成物加热后回流的回流工序。将本专利技术的焊料组成物滴到母材上时，焊料组成物因自重蔓延而堆积成层状。这时，在常温下即可，且可以利用焊料组成物的自然流下。由此，即使不采用印刷机和排出机，也可以简单地将焊料组成物涂布在母材上。又，也可以在堆积工序之前设有通过搅拌焊料组成物而使焊料粒子均匀地分散在液态体中的搅拌工序。此时，即使焊料粒子由于比重差沉淀在液态体内，通过搅拌焊料组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊料组成物，由液态体和焊料粒子的混合物组成，其特征在于，所述液态体含有反应温度在所述焊料粒子的熔点附近的熔接剂成分且具有在常温下流动而在母材上堆积成层状的粘性，所述焊料粒子在所述液态体中向母材上沉淀，同时是具有能均匀分散 在所述液态体内的混合比和粒径的粒剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本伊佐雄，小野崎纯一，古野雅彦，齐藤浩司，安藤晴彦，白井大，平塚笃志，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]