焊料预涂敷方法技术

在再布线衬底或半导体晶片等的半导体安装衬底（１）上设置的电极（４）随着安装密度的提高而微细化，希望有在该电极区域上高质量地预涂敷焊料合金的方法，为此，本发明专利技术提供一种焊料预涂敷方法，即，向上述衬底上的设置有电极（４）的区域（３）供给含有焊料粉和载体成分的浆料材料（１３）；向与该区域相邻的未设置电极的区域（５）供给不合焊料粉、由上述载体成分构成的浆料材料（１４）；然后，通过加热上述衬底使上述焊料粉熔融而在上述电极上预涂敷焊料合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在安装半导体元件的半导体安装用衬底上预涂敷焊料的方法，尤其涉及在用于使具有许多突起状端子的集成度高的半导体元件与衬底上的电极直接连接的半导体安装用衬底(构成封装的中间衬底(interposer substrate,再布线衬底)或半导体晶片 等)上，预涂敷焊料的方法。
技术介绍
以往，为了在电路衬底等的安装衬底上搭载半导体元件，已知有使从芯片导出 的多个引线前端电连接到安装衬底上的布线图案的引线框法、或者把半导体元件直接搭 载在安装衬底上并利用金属线通过引线键合法电连接的方法等。 但是，近年来随着半导体元件集成度的提高，安装日益高密度化，从安装操作 困难的以往的引线框法、引线键合法演变到使用中间衬底(再布线用树脂衬底)的安装方 法。 g卩，在便携电话、数码相机等特别要求小型、薄型、轻量、高性能化的电子设 备中，期望以更高的密度安装，为了实现它而使用MCP(多芯片封装)、SiP(系统在封装 中)等封装。 例如，已知有把微处理器、存储器、ASIC等的多个芯片在垂直方向上组合成一 个封装等的方法等。 这样的芯片复合型封装中使用的中间衬底，由于起到以下作用，即以能够安装 到对应的电子设备的母板上的方式对封装内的半导体元件的电极排列进行扩大再排列来 进行布线，所以也被称为再布线衬底。 作为其它的高密度安装衬底，举出具有半导体芯片的电路图案的半导体晶片。 毋庸置疑，由于电路的集成度增大，在上述的再布线衬底、半导体晶片上施加 的电极的间距显著微细化，其微细化密度有日益增高的倾向。 上述那样的再布线衬底或半导体晶片等的半导体安装衬底，需要在接合半导体 等的电子部件的电极上预先涂敷(预涂敷)焊料。 另外，在例如下述的专利文献1中公开了把半导体元件与半导体安装衬底的电 极直接连接的方法。<专利文献1>日本特开平7-335694号公报 另外，本申请人在下面的专利申请中提出了用伪(dummy)电极在上述的再布线衬底上高质量地预涂敷焊料的方法。 <日本特愿2007-133397>
技术实现思路
(专利技术要解决的问题) 在上述的半导体安装衬底的被微细化的电极部位上，必须高质量地(确保接合部的可靠性)且定量地(供给量无偏差)、此外还要成本低廉地供给焊料合金，但该方法成为 一个问题。以往，作为向再布线衬底等的半导体安装衬底供给焊料合金的方法，已知有下 面的方法(l)接触印刷法；(2)球搭载法；(3)焊料粉附着法(SJ工艺方法)；(4)镀敷法。 但是，上述各方法有以下的问题。 首先，在(l)的接触印刷法中，由于通过转印在衬底上涂敷焊料浆料(solder paste,又称"焊糊")材料，所以将用于形成印刷图案的掩模与衬底接触。此时，作为 印刷用的版材使用金属掩模，但能够形成于金属掩模上的电极间间距的精度级别为0.2 0.5mm，存在无法在上述高精细的半导体安装衬底上使用的问题。 其次，在(2)的球搭载法中，通过利用真空吸附来保持焊球的保持头，把焊球从 其贮存部运到衬底正上方，从保持头向衬底上供给焊球。 此时，由于能够以同样尺寸制造的球的直径为80ym左右，比所要求的电极间 间距40 ii m左右大很多，所以无法在被微细化的上述衬底上使用。 另外，(3)的焊料粉附着法(SJ工艺方法)是借助于粘接材料在电极上附着、熔融 焊料粉，从而在电极上设置焊料合金的方法，但由于不能形成充足量的焊料合金，所以 无法形成可靠性高的接合部。 而且，在(4)的镀敷法中也是，在无电解镀中得不到充足量的焊料合金，而在电 解镀中需要另行设置用来向各电极施加电压的布线，不适合微细化。 如上所述，在以往的方法中难以在电极间间距被微细化的安装衬底上高质量地 预涂敷焊料。 除了上述问题外，关于焊料浆料材料熔融时的行为还有以下的问题。 g卩，在图3所示的半导体安装衬底1中，在向阻焊剂开口部(边上的配置了电极4的区域3、和未配置电极的拐角部7的区域5)的整个表面上供给以往的焊料组合物(由焊料粉和载体(浆料)构成的焊料浆料材料)，并通过回流(reflow)把焊料加热熔融时，在拐角部7端的电极上附着的焊料量过多，结果存在相邻的电极之间短路的问题。 图4A、 4B的照片示出该状态，可以看出阻焊剂开口部的拐角部7的端部电极4T上附着了过多的焊料量而隆起。 引起这种现象的原因，可以说明如下。 g卩，由于在拐角部7上未配置电极，所以向该部分供给的含有焊料粉的浆料材 料在通过回流加热熔融时，由端部电极4T取入焊料粉，该电极的焊料量变得过多。 那样的话，可以简单地考虑是不是不向未配置电极的拐角部7供给上述浆料材 料就可以了，但实际上这时也会有下述的问题。 g卩，在通过回流加热熔融而在上述电极上预涂敷焊料时，在拐角部7上没有上 述浆料材料时焊料组合物向拐角部7的方向流动，结果如图5C的照片所示，在焊料组合 物流出的附近的电极(围线部)变得焊料不足。 如果用示意图表示上述现象，则如图6(A E)所示。而且，图7(A D)是示 出通过回流加热熔融过程的照片，可以观察到焊料粒子向左方的拐角部7流动的状态。 如上所述，在向图3的包含拐角部7的阻焊剂开口部的整个表面8上供给焊料组 合物13时，端部的电极4T变得焊料过多，而仅向除拐角部7以外的电极配置区域3上供4给焊料组合物13时，端部的电极4T变得焊料不足，两种情况下都经不住实用。 上述拐角端的电极成为焊料过多或不足的状态，考虑是由焊料组合物的加热导致的扩散现象引起的。 —般地，焊料浆料材料(焊料组合物)由焊料粉(A)和称为载体(B)的浆料成分 构成，其中，上述焊料粉(A)由焊料合金构成。 以往的焊料浆料以焊料粉(A)为90重量％、载体(B)为10重量％的比例构成， 呈在焊料粉中包含载体(B)的形态。 作为焊料粉(A)，使用软质焊料合金，例如以Zn、 Sn、 Cd、 Bi等的低熔点金属为主要成分，为了提高机械强度而向其添加了少量的Cu、 Al、 Sb等的金属。 作为载体(B)，除了松香、树脂(合成树脂)等的树脂成分以外，作为添加物在溶剂中混合有机酸(例如丙二酸或丁二酸)、防垂流剂(触变剂)、耐氧化剂等而构成。 在向包含拐角部7的阻焊剂开口部的整个表面8上供给上述构成的焊料浆料材料时，向拐角部7供给的焊料粉被拉引到端部的电极4T上。 换言之，焊料粉向端部电极扩散。 另一方面，在仅向电极配置区域3供给焊料浆料时，向端部的电极供给的焊料 浆料向不存在该浆料的拐角部7扩散。此时，由于载体(B)成分首先扩散，而焊料粉随 着它扩散，所以端部的电极变得焊料不足。 本专利技术人分析了上述现象，针对能否实现即使向包含拐角部7的阻焊剂开口部 的整个表面8上供给浆料材料，端部的电极4T也不会发生焊料过多或焊料不足的高质量 的焊料预涂敷，进行了反复的认真研究。 结果发现，通过使用两种浆料材料，即不含焊料粉的浆料材料13和含有焊料粉 的浆料材料14能够解决上述问题。 在此，针对本说明书和权利要求书中使用的下述术语，S卩，"阻焊剂开口 部"、"排列有电极的区域"禾P "未排列电极的区域"，用图3说明这些术语的定义。 如图3所示，在大致正方形的衬底1的各边上排列有电极4。安装衬底l的部分 11是涂敷了阻焊剂的部分，即阻焊剂不被开口的部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底上的电极上预涂敷焊料合金的方法，在安装电子部件的衬底上设置的电极上预涂敷焊料合金，其特征在于：　　向上述衬底上的设置有电极的区域供给含有焊料粉和载体成分的浆料材料；　　向与该区域相邻的未设置电极的区域供给不含焊料粉、由载体成分构成的浆料材料；　　然后，通过加热上述衬底使上述焊料粉熔融而在上述电极上预涂敷焊料合金。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：古野雅彦，佐佐木公平，白井大，平塚笃志，齐藤浩司，
申请(专利权)人：株式会社田村制作所，
类型：发明
国别省市：JP[]