JP5273443B2 - Method for forming minute solder bump and solder paste - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、微小はんだバンプを形成する方法に関するものであり、さらにこの発明は、この微小はんだバンプを形成する方法で使用するための活性剤を含まないフラックスと微細はんだ合金粉末とで構成されているはんだペーストおよび活性剤含有活性物に関するものであり、さらにこの発明ははんだペーストに含まれる活性剤を含まないフラックスに関するものである。 The present invention relates to a method of forming a fine solder bump, and the present invention further comprises a flux not containing an activator for use in the method of forming the fine solder bump and a fine solder alloy powder. The present invention relates to a solder paste and an activator-containing active material, and further relates to a flux containing no activator contained in the solder paste.
一般に、はんだペーストを印刷などの方法で基板または配線の上に塗布し、このはんだペーストを塗布した基板または配線をリフロー処理することによりはんだバンプを形成している。この時使用されるはんだペーストは、フラックス：５〜２０質量％を含有し、残部がはんだ合金粉末からなる混合体からなるもので、前記はんだ合金粉末は、平均粒径が０．１〜６０μｍの範囲内にあり、このはんだ合金粉末は、
Ｐｂ：３０〜６０質量％を含有し、残部がＳｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＳｎ−Ｐｂ系合金粉末、
Ｓｎ：３〜１０質量％を含有し、残部がＰｂおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＰｎ−Ｓｎ系合金はんだ合金粉末、
Ｓｎ：４０〜１００質量％を含有し、残部がＡｇ，Ｃｕ，Ｂｉ，Ｓｂ，ＩｎおよびＺｎの群よりえらばれた１種または２種以上からなる成分組成を有するＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末、などが知られている。
In general, solder bumps are formed by applying a solder paste on a substrate or wiring by a method such as printing, and then reflowing the substrate or wiring to which this solder paste is applied. The solder paste used at this time contains flux: 5 to 20% by mass, and the balance consists of a mixture made of solder alloy powder. The solder alloy powder has an average particle size of 0.1 to 60 μm. This solder alloy powder is in the range
Sn: Pb-based alloy powder containing Pb: 30 to 60% by mass, with the balance being composed of Sn and inevitable impurities,
Sn: Pn—Sn based alloy solder alloy powder having a component composition containing 3 to 10% by mass, the balance being Pb and inevitable impurities,
Sn: Pb-free Sn-based solder alloy powder containing 40 to 100% by mass, the balance being one or more selected from the group consisting of Ag, Cu, Bi, Sb, In and Zn Etc. are known.
さらに、前記フラックスは、ロジン、活性剤、チキソ剤および溶剤からなることが知られており、その配合組成は、活性剤：０．０５〜１０．０質量％、溶剤：２０〜５５質量％、チキソ剤：１．０〜１０質量％を含有し、その他添加剤を０．０５〜５．０質量％を含有し、残部がロジンからなることが知られている。
前記ロジンの具体的なものとしては、ロジンおよびその変性ロジン等の誘導体からなるロジン系樹脂、合成樹脂、またはこれらの混合体などが知られており、前記ロジンおよびその変性ロジン等の誘導体からなるロジン系樹脂の具体的なものとしては、ガムロジン、トールロジン、ウッドロジン、重合ロジン、水素添加ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂、その他各種ロジン誘導体等があり、合成樹脂の具体的なものとしては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂等がある。
Furthermore, it is known that the flux is composed of rosin, an activator, a thixotropic agent, and a solvent. The composition of the flux is as follows: activator: 0.05 to 10.0% by mass, solvent: 20 to 55% by mass, It is known that the thixotropic agent: 1.0 to 10% by mass, the other additive is 0.05 to 5.0% by mass, and the balance is rosin.
Specific examples of the rosin include rosin resins composed of rosin and derivatives thereof such as modified rosin, synthetic resins, and mixtures thereof. The rosin is composed of rosin and derivatives thereof such as modified rosin. Specific examples of rosin resins include gum rosin, tall rosin, wood rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin, formylated rosin, rosin ester, rosin modified maleic resin, rosin modified phenolic resin, rosin modified alkyd resin, and other various rosins. Examples of the synthetic resin include a polyester resin, a polyamide resin, a phenoxy resin, and a terpene resin.
また、溶剤の具体的なものとして、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、芳香族系、炭化水素類等の溶剤が知られており、具体的には、ベンジルアルコール、エタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルカルビトール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸ブチル、アジピン酸ジエチル、ドデカン、テトラデセン、α−ターピネオール、テルピネオール、２−メチル２，４−ペンタンジオール、２−エチルヘキサンジオール、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジイソブチルアジペート、へキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２−ターピニルオキシエタノール、２−ジヒドロターピニルオキシエタノールなどが単独またはこれらを混合したものが知られている。 As specific solvents, solvents such as alcohols, ketones, esters, ethers, aromatics and hydrocarbons are known. Specifically, benzyl alcohol, ethanol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, Butanol, diethylene glycol, ethylene glycol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, butyl carbitol, isopropyl alcohol, ethyl acetate, butyl acetate, butyl benzoate, diethyl adipate, dodecane, tetradecene, α-terpineol, terpineol, 2-methyl 2,4- Pentanediol, 2-ethylhexanediol, toluene, xylene, propylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, die Glycol monobutyl ether, diisobutyl adipate, hexylene glycol, cyclohexane dimethanol, 2-terpinyl oxyethanol, 2-dihydro-terpineol oxyethanol is alone or is known a mixture of these.
また、チキソ剤の具体的なものとして、硬化ヒマシ油、カルナバワックス、アミド類、ヒドロキシ脂肪酸類、ジベンジリデンソルビトール、ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール類、蜜蝋、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなどが知られており、さらにこれらに必要に応じてカプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸のような脂肪酸、１，２−ヒドロキシステアリン酸のようなヒドロキシ脂肪酸、酸化防止剤、界面活性剤、アミン類などを添加したものであっても良い。 Specific examples of thixotropic agents include hydrogenated castor oil, carnauba wax, amides, hydroxy fatty acids, dibenzylidene sorbitol, bis (p-methylbenzylidene) sorbitol, beeswax, stearamide, hydroxystearic acid ethylenebisamide In addition to these, if necessary, fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, hydroxy fatty acids such as 1,2-hydroxystearic acid, oxidation An inhibitor, a surfactant, an amine or the like may be added.
活性剤は、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物、有機酸、有機アミン、多価アルコールなどがあり、前記アミンのハロゲン化水素酸塩の具体的なものとして、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、ジフェニルグアニジン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、エチルアミン塩酸塩、エチルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン塩酸塩、トリエタノールアミン臭化水素酸塩、モノエタノールアミン臭化水素酸塩などがあり、
有機ハロゲン化合物の具体的なものとして、塩化パラフィン、テトラブロモエタン、ジブロモプロパノール、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートなどがあり、
有機酸の具体的なものとして、マロン酸、フマル酸、グリコール酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、フェニルコハク酸、マレイン酸、サルチル酸、アントラニル酸、グルタル酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸、ステアリン酸、アビエチン酸、安息香酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ドデカン酸などがあり、さらに有機アミンの具体的なものとして、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリブチルアミン、アニリン、ジエチルアニリンなどがあり、
多価アルコールとしてはエリスリトール、ピロガロール、リビトールなどがあるることが知られている（特許文献１参照）。
Specific examples of the organic halogen compound include paraffin chloride, tetrabromoethane, dibromopropanol, 2,3-dibromo-1,4-butanediol, 2,3-dibromo-2-butene-1,4-diol, and tris. (2,3-dibromopropyl) isocyanurate, etc.
Specific examples of organic acids include malonic acid, fumaric acid, glycolic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, phenyl succinic acid, maleic acid, salicylic acid, anthranilic acid, glutaric acid, suberic acid, adipic acid, sebacin There are acids, stearic acid, abietic acid, benzoic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, dodecanoic acid, etc., and specific examples of organic amines include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, tributylamine, aniline, Such as diethylaniline,
It is known that polyhydric alcohols include erythritol, pyrogallol, ribitol and the like (see Patent Document 1).
近年、電子部品の小型化に伴って、バンプピッチが狭くなり、それに伴って微細なバンプの形成が求められているが、微細なバンプを形成するには、はんだペーストに含まれるはんだ合金粉末を一層微細なものとしなければならなくなってきた。例えば、現行のバンプピッチは１８０μｍ、１５０μｍであるが、近年、バンプピッチは１２０μｍ、１００μｍ、８０μｍとするなど狭ピッチ化が進んでおり、バンプピッチを１００μｍにするためには、例えば、マスク開口径を７５μｍにしなければならず、また、バンプピッチを８０μｍにするためには、例えば、マスク開口径を６０μｍにしなければならない。一般に、マスク開口部にはんだ合金粒子が１５粒以上入ることが理想とされていることから、開口径：７５μｍのマスク開口部に充填されるはんだペーストに含まれるはんだ合金粉末の平均粒径は５μｍ以下の微細なはんだ合金粉末でなければならず、また、開口径：６０μｍのマスク開口部に充填されるはんだペーストに含まれるはんだ合金粉末の平均粒径は４μｍ以下の微細なはんだ合金粉末でなければならないと考えられる。しかし、平均粒径が５μｍ以下のはんだ合金粉末を従来のロジン、活性剤、チキソ剤および溶剤からなフラックスと混合して作製したはんだペーストは、微細粉末であるが故に粉末表面が酸化していて保管中に微細なはんだ合金粉末とフラックスに含まれる活性剤との反応が進行して増粘し、印刷してマスク開口部にはんだペーストを充填することができなくなることから、平均粒径が５μｍ以下の微細なはんだ合金粉末を含むはんだペーストを長期間保管することはできない。したがって、平均粒径が５μｍ以下の微細なはんだ合金粉末を含むはんだペーストは作製してから短期間の内に使用しなければならず、はんだペーストを予め作製し保管しておき必要なときに取り出して使用できるようにするには平均粒径が５μｍを越える粗大粒径を有するはんだ合金粉末を使用しなければならないと言う問題点があった。 In recent years, with the miniaturization of electronic components, the bump pitch has been reduced, and accordingly, formation of fine bumps has been demanded. To form fine bumps, solder alloy powder contained in solder paste is used. It has become necessary to make it finer. For example, the current bump pitch is 180 μm and 150 μm, but in recent years, the bump pitch has been made narrower such as 120 μm, 100 μm, and 80 μm. To make the bump pitch 100 μm, for example, the mask opening diameter In order to make the bump pitch 80 μm, for example, the mask opening diameter must be 60 μm. In general, since it is ideal that 15 or more solder alloy particles enter the mask opening, the average particle diameter of the solder alloy powder contained in the solder paste filled in the mask opening having an opening diameter of 75 μm is 5 μm. The solder alloy powder must be the following fine solder alloy powder, and the average particle size of the solder alloy powder contained in the solder paste filled in the mask opening with an opening diameter of 60 μm must be 4 μm or less. I think it must be done. However, the solder paste prepared by mixing a solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less with a flux composed of a conventional rosin, an activator, a thixotropic agent and a solvent is a fine powder, so the powder surface is oxidized. During the storage, the reaction between the fine solder alloy powder and the activator contained in the flux proceeds to increase the viscosity, and it becomes impossible to print and fill the mask paste with the solder paste. A solder paste containing the following fine solder alloy powder cannot be stored for a long time. Therefore, a solder paste containing a fine solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less must be used within a short period of time after preparation, and the solder paste is prepared and stored in advance and taken out when necessary. In order to be able to be used, there is a problem that it is necessary to use a solder alloy powder having a coarse particle diameter exceeding 5 μm in average particle diameter.
そこで、本発明者らは、はんだペーストを予め作製し保管しておき、必要なときに取り出してはんだペーストを用いてバンプピッチ：１００μｍ以下の微細なバンプを簡単に作るべく研究を行った。その結果、
（イ）平均粒径が５μｍ以下のはんだ合金粉末と活性剤を含まないロジン、チキソ剤および溶剤からなるフラックスと混合して作製したはんだペーストは、フラックスに活性剤が含まれていないので長期間保管しても増粘することがなく、このために長期間保管されたはんだペーストであっても印刷が可能であること、
（ロ）このはんだ合金粉末および活性剤を含まないフラックスからなるはんだペーストを印刷し、バンプを形成するには、印刷したはんだペーストの上に活性剤を溶媒に溶解させた溶液またはワックス状の半固体からなる活性剤含有活性物（以下、活性剤含有活性物と言う）をスピンコート、スプレー、印刷などの方法により塗布し、これをリフローすることによりバンプピッチ：１００μｍ以下の微細なバンプを作ることができる、という研究結果が得られたのである。
Therefore, the inventors have made a solder paste in advance and stored it, and took it out when necessary, and conducted research to easily make a fine bump with a bump pitch of 100 μm or less using the solder paste. as a result,
(A) Solder paste prepared by mixing a solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less and a flux composed of rosin, thixotropic agent and solvent containing no activator does not contain activator for a long time. It does not thicken even when stored, and for this reason it can be printed even with solder paste stored for a long time,
(B) In order to print a solder paste comprising the solder alloy powder and a flux not containing an activator and form bumps, a solution in which the activator is dissolved in a solvent or a wax-like half is formed on the printed solder paste. A solid active agent-containing active material (hereinafter referred to as an active agent-containing active material) is applied by a method such as spin coating, spraying, or printing, and reflowed to form a fine bump with a bump pitch of 100 μm or less. The result of the research that it was possible was obtained.
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
（１）ロジン、チキソ剤および溶剤からなるフラックス：５〜２０質量％を含有し、残りが平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末からなるはんだペーストを塗布し、この塗布したはんだペーストの上に溶媒に活性剤を溶解した活性剤含有活性物を塗布し、次いでリフロー処理する微細はんだバンプの形成方法、
（２）前記溶媒に活性剤を溶解した活性剤含有活性物は、活性剤：１〜５０質量％を含有し、残部が溶媒からなる前記（１）記載の微細はんだバンプの形成方法、に特徴を有するものである。
This invention was made based on the results of such research,
(1) A flux composed of rosin, a thixotropic agent and a solvent : 5 to 20% by mass, and the rest is coated with a solder paste composed of a solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less. On the applied solder paste A method for forming a fine solder bump, in which an active agent-containing active substance in which an active agent is dissolved in a solvent is applied and then reflow-treated,
(2) The activator-containing active obtained by dissolving the activator in the solvent is characterized by the method for forming a fine solder bump according to the above (1), which contains activator: 1 to 50% by mass, and the balance is a solvent. It is what has.
なお、この発明では、活性剤を含まないフラックスおよび平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末からなるはんだペーストが使用される。
In the present invention , a flux containing no activator and a solder paste made of a solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less are used.
この発明の微細なバンプの形成方法において使用するはんだペーストに含まれる「活性剤を含まないフラックス」とは、通常のフラックスにおいて活性剤のみを除いたフラックスであり、ロジン、チキソ剤および溶剤からなるフラックスである。そしてこの「活性剤を含まないフラックス」は、ロジン：４０〜６０質量％、チキソ剤：１〜１０質量％を含有し、残部が溶剤からなる配合組成を有している。そして、このフラックスは、平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末をペースト化したのちリフロー処理してもはんだ合金粉末表面の酸化膜を除去する能力が無く、はんだ合金粉末を溶融凝集することができないのでバンプを形成することができない特性を有している。
また、この発明の微細なバンプの形成方法において使用するはんだペーストに含まれる平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末は、従来から知られている平均粒径：０．１〜６０μｍのはんだ合金粉末を篩にかけて平均粒径：５μｍ以下の微細なはんだ合金粉末を篩い出して使用することができる。したがって、この発明の微細なバンプの形成方法において使用するはんだペーストに含まれるはんだ合金粉末は、平均粒径：０．１〜５μｍの微細なはんだ合金粉末となる。この微細なはんだ合金粉末に前記活性剤を含まないフラックスを、活性剤を含まないフラックス：５〜２０質量％を含有し、残りが平均粒径：５μｍ以下のはんだ合金粉末からなるこの発明の微細なバンプの形成方法で使用するはんだペーストを作製することができる。この発明の微細なバンプの形成方法で使用するはんだペーストに含まれる活性剤を含まないフラックスを５〜２０質量％に限定したのは、活性剤を含まないフラックスの含有量が５質量％未満では、はんだ合金粉末と混練してペースト化してもクリーム状のペーストとはならず、印刷することができないので好ましくなく、一方、２０質量％を越えて含むと、はんだ合金粉末と混練してペースト化してもフラックス量が多いためにペーストの粘度が著しく低く、印刷してもだれてしまい、隣接するペーストとブリッジし、また保管中にはんだ合金粉末とがフラックスが分離してしまい、クリーム状とならないので好ましくないからである。
The “flux containing no activator” contained in the solder paste used in the fine bump forming method of the present invention is a flux excluding only the activator in a normal flux, and consists of rosin, thixotropic agent and solvent. It is flux. And this "flux which does not contain an activator" contains rosin: 40-60 mass%, thixotropic agent: 1-10 mass%, and has the compound composition which the remainder consists of a solvent. This flux does not have the ability to remove the oxide film on the surface of the solder alloy powder even after reflow treatment after pasting the solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less, and the solder alloy powder cannot be melted and agglomerated. Therefore, it has a characteristic that bumps cannot be formed.
The solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less contained in the solder paste used in the method for forming fine bumps of the present invention is a conventionally known solder alloy powder having an average particle size of 0.1 to 60 μm. And fine solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less can be sieved and used. Therefore, the solder alloy powder contained in the solder paste used in the fine bump forming method of the present invention is a fine solder alloy powder having an average particle size of 0.1 to 5 μm. The fine solder alloy powder of the present invention comprises the flux containing no activator in the fine solder alloy powder, the flux containing no activator: 5 to 20% by mass, and the remainder comprising the solder alloy powder having an average particle size of 5 μm or less. A solder paste used in a method for forming a bump is prepared. The reason why the flux containing no activator contained in the solder paste used in the fine bump forming method of the present invention is limited to 5 to 20% by mass is that the content of the flux not containing activator is less than 5% by mass. However, even if it is kneaded with the solder alloy powder, it does not become a creamy paste and cannot be printed, so it is not preferable. On the other hand, if it exceeds 20% by mass, it is kneaded with the solder alloy powder to make a paste. However, because the amount of flux is large, the viscosity of the paste is remarkably low, and even if printed, it will sag and bridge with the adjacent paste, and the solder alloy powder will separate from the flux during storage and will not become creamy This is because it is not preferable.
この発明の微細なバンプの形成方法において使用する活性剤含有活性物は、通常の溶媒に通常の活性剤を溶解したものであって、活性剤：１〜５０質量％を含有し、残部が溶媒からなる配合組成を有するものである。活性剤含有活性物に含まれる活性剤の量を１〜５０質量％に限定したのは、活性剤の量が１質量％未満では活性力が不足して十分な作用を果さなくなるので好ましくなく、一方、活性剤の量が５０質量％を越えて含有すると、活性剤含有活性物は溶媒に溶解することができなくなって均質に塗布することができなくなり、十分に溶融してバンプを形成するものと溶融せずにバンプを形成しないものとが生じてしまい、さらに、形成されるバンプの高さにバラツキが生じるようになるので好ましくないという理由によるものである。 The active agent-containing active used in the fine bump forming method of the present invention is obtained by dissolving a normal activator in a normal solvent, containing 1 to 50% by mass of the active agent, with the balance being the solvent. It has the composition which consists of. The reason why the amount of the active agent contained in the active agent-containing active material is limited to 1 to 50% by mass is not preferable because the amount of the active agent is less than 1% by mass because the activity is insufficient and the action is not sufficient. On the other hand, if the amount of the activator exceeds 50% by mass, the activator-containing active substance cannot be dissolved in the solvent and cannot be applied uniformly, and is sufficiently melted to form a bump. This is because there is a case where the bump does not melt and a bump is not formed, and the height of the bump to be formed varies, which is not preferable.
活性剤含有活性物は溶媒と活性剤の種類により溶液状となるものと半固体のワックス状になるものがある。
活性剤含有活性物を作製するときに使用する活性剤を溶解するための溶媒は、一般に知られているアルコール、ケトン、エステル、エーテル、芳香族系、炭化水素類等を使用することができ、具体的には、ベンジルアルコール、エタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルカルビトール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸ブチル、アジピン酸ジエチル、ドデカン、テトラデセン、α−ターピネオール、テルピネオール、２−メチル２，４−ペンタンジオール、２−エチルヘキサンジオール、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジイソブチルアジペート、へキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２−ターピニルオキシエタノール、２−ジヒドロターピニルオキシエタノール、グリセリン、ジグリセリンなどが単独またはこれらを混合したものを使用することができる。
Depending on the type of the solvent and the activator, the activator-containing active substance may be in the form of a solution, or may be in the form of a semi-solid wax.
As the solvent for dissolving the activator used when preparing the activator-containing active, generally known alcohols, ketones, esters, ethers, aromatics, hydrocarbons, etc. can be used. Specifically, benzyl alcohol, ethanol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol, diethylene glycol, ethylene glycol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, butyl carbitol, isopropyl alcohol, ethyl acetate, butyl acetate, butyl benzoate, diethyl adipate, dodecane , Tetradecene, α-terpineol, terpineol, 2-methyl 2,4-pentanediol, 2-ethylhexanediol, toluene, xylene, propylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monohex Ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diisobutyl adipate, hexylene glycol, cyclohexane dimethanol, 2-terpinyloxyethanol, 2-dihydroterpinyloxyethanol, glycerin, diglycerin, etc. alone or in combination Can be used.
この発明によると、あらかじめ活性剤を含まないフラックスを作製して長期間保管しておき、必要なときに取り出して使用することができるので、微細はんだバンプを簡単に形成することができる。 According to the present invention, since a flux not containing an activator is prepared in advance and stored for a long period of time, it can be taken out and used when necessary, so that a fine solder bump can be easily formed.
実施例１
ロジン（重合ロジン：３０質量％、水添ロジン：５質量％、変性ロジン：５質量％を混合したロジン）：４０質量％を５７質量％の溶剤（ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル：３８質量％、２−エチルヘキサンジオール：１９質量％）に加え、２００℃に加熱し、ロジンを完全に溶解した。その後、１２０℃まで冷却し、３質量％のチキソ剤（ワックス）を加え、溶解させたのち室温まで冷却することにより活性剤を含まないフラックスを作製した。
さらに、平均粒径：４．５μｍを有し、Ａｇ：３質量％、Ｃｕ：０．５質量％を含有し、残部がＳｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末を用意した。前記活性剤を含まないフラックス：１２．５質量％を含有し、残部がＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。
さらに、９０質量％の溶媒（グリセリン）に５質量％の活性剤（モノエタノールアミン）および５質量％の活性剤（マレイン酸）と添加し混合したのち、１５０℃に加熱することにより活性剤含有活性物を作製した。
Example 1
Rosin (polymerized rosin: 30% by mass, hydrogenated rosin: 5% by mass, modified rosin: rosin mixed with 5% by mass): 40% by mass of 57% by mass of solvent (diethylene glycol monohexyl ether: 38% by mass, 2- Ethyl hexanediol: 19% by mass) and heated to 200 ° C. to completely dissolve the rosin. Then, it cooled to 120 degreeC, 3 mass% thixotropic agent (wax) was added, and after making it melt | dissolve, the flux which does not contain an active agent was produced by cooling to room temperature.
Further, a Pb-free Sn-based solder alloy powder having an average particle diameter: 4.5 μm, containing Ag: 3% by mass, Cu: 0.5% by mass, and the balance being composed of Sn and inevitable impurities Prepared. The flux not containing the activator was mixed so that 12.5% by mass was contained, and the balance was Pb-free Sn-based solder alloy powder, and kneaded using a kneader to prepare a solder paste.
Furthermore, after adding 5% by mass of an activator (monoethanolamine) and 5% by mass of an activator (maleic acid) to 90% by mass of a solvent (glycerin), the mixture is heated to 150 ° C. An active was made.
前記はんだペーストを３ヶ月間保管した後、このはんだペーストを、レジストフィルムなどの樹脂組成物からなる膜にパターンを形成した８インチウエハ｛シリコン基板／Ａｌ／ＮｉＶ／Ｃｕにより構成されたＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｍｐ Ｍｅｔａｌ）を有するパターンは、レジスト開口径として１００μmφが形成されている｝ 上にウエハ用印刷機を用いて埋め込み式印刷を行った。次にスピンコーターを用いて液状の活性剤含有活性物を回転数：１０００rpm、３０秒間回転させることにより前記印刷したペーストの上に液状の活性剤含有活性物を均一にスピンコートした。その後、リフロー炉を用いてリフロー処理したところ、バンプ形成することができた。 After the solder paste is stored for 3 months, the solder paste is formed into an 8-inch wafer having a pattern formed on a film made of a resin composition such as a resist film {UBM (Under made of silicon substrate / Al / NiV / Cu) (Under The pattern having (Bump Metal) was subjected to embedded printing using a wafer printer on a resist opening diameter of 100 μmφ. Next, the liquid activator-containing active substance was spin-coated uniformly on the printed paste by rotating the liquid activator-containing active substance at a rotation speed of 1000 rpm for 30 seconds using a spin coater. Then, when reflow processing was performed using a reflow furnace, bumps could be formed.
従来例１
一般に市販されているＲＭＡタイプの活性剤が含有しているフラックスに、実施例１で用意したＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末を、ＲＭＡタイプのフラックス：１２．５質量％を含有し、残部がＰｂフリーＳｎ基はんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。このはんだペーストを３ヶ月間保管したのち、このはんだペーストを、レジストフィルムなどの樹脂組成物からなる膜にパターンを形成した８インチウエハ｛シリコン基板／Ａｌ／ＮｉＶ／Ｃｕにより構成されたＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｍｐ Ｍｅｔａｌ)を有するパターンは、レジスト開口径として１００μｍφが形成されている｝上にウエハ用印刷機を用いて埋め込み式印刷しようとしたが、ペーストが増粘して印刷できなかった。
Conventional Example 1
In general, a commercially available RMA type activator contains flux containing Pb-free Sn-based solder alloy powder prepared in Example 1, RMA type flux: 12.5% by mass, and the balance being Pb. It mix | blended so that it might become free Sn group solder alloy powder, it knead | mixed using the kneader, and produced the solder paste. After this solder paste is stored for 3 months, the solder paste is formed into an 8-inch wafer having a pattern formed on a film made of a resin composition such as a resist film {UBM (Under made of silicon substrate / Al / NiV / Cu) In the pattern having Bump Metal, an attempt was made to perform embedded printing on a resist opening diameter of 100 μmφ using a wafer printer, but the paste was thickened and could not be printed.
実施例２
ロジン（重合ロジン）：５０質量%を４５質量%の溶剤｛ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル：３０質量%、2−メチル―2,4−ペンタンジオール質量：１５%｝に加え、２００℃で加熱し、ロジンを完全に溶解した。その後、１２０℃まで冷却し、５質量%のチキソ剤（ワックス）に加え、溶解させたのち室温まで冷却することにより活性剤を含まないフラックスを作製した。更に、平均粒径：３．０μｍを有し、Ｓｎ：６３質量％を含有し、残部をＰｂ及び不可避不純物からなる成分組成を有数するＳｎ−Ｐｂはんだ合金粉末を用意した。前記活性剤を含まないフラックス：１１．０質量％を含有し、残部がＳｎ−Ｐｂはんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。
Example 2
Rosin (polymerized rosin): 50% by mass added to 45% by mass of solvent {diethylene glycol monohexyl ether: 30% by mass, 2-methyl-2,4-pentanediol mass: 15%} and heated at 200 ° C. Was completely dissolved. Thereafter, it was cooled to 120 ° C., added to 5% by mass of a thixotropic agent (wax), dissolved, and then cooled to room temperature to prepare a flux containing no active agent. Furthermore, Sn—Pb solder alloy powder having an average particle size of 3.0 μm, containing Sn: 63% by mass, and having the remaining component composition composed of Pb and inevitable impurities was prepared. The flux not containing the activator: 11.0% by mass was mixed so that the balance was Sn—Pb solder alloy powder, and kneaded using a kneader to prepare a solder paste.
さらに、８０質量%の溶媒（ジエチレングリコール）に１０質量%の活性剤(クエン酸)及び１０質量%の活性剤（エリスリトール）を添加し混合したのち、１００℃に加熱し、その後、冷却することによりワックス状の活性剤含有活性物を作製した。 Furthermore, by adding 10% by mass of activator (citric acid) and 10% by mass of activator (erythritol) to 80% by mass of solvent (diethylene glycol), mixing, heating to 100 ° C., and then cooling. A waxy active agent-containing active was prepared.
前記はんだペーストを３ヶ月間保管した後、このはんだペーストを、ステンシルマスク（開口径：７５μｍ、厚み：３０μｍ)を用いて、基板(ガラエポ基板にソルダーマスク厚み１５μｍ、ソルダーマスク開口径５０μｍ、Ｃｕパッド開口径５０μｍを形成したもの)上に基板用印刷機を用いて印刷した。その後、更に同じパターンのステンシルマスク(マスク厚み：１０μｍ)を先のステンシルマスクに重ね、先の印刷されたペースト上にワックス状の活性剤含有活性物を印刷した。ステンシルマスクを全て除去後、リフロー炉を用いてリフロー処理したところ、バンプ形成することができた。 After the solder paste is stored for 3 months, the solder paste is applied to a substrate (a glass substrate with a solder mask thickness of 15 μm, a solder mask opening diameter of 50 μm, a Cu pad using a stencil mask (opening diameter: 75 μm, thickness: 30 μm). The substrate was printed using a substrate printing machine (with an opening diameter of 50 μm). Thereafter, a stencil mask (mask thickness: 10 μm) of the same pattern was further superimposed on the previous stencil mask, and a waxy active agent-containing active was printed on the previously printed paste. After all the stencil mask was removed, a reflow process was performed using a reflow furnace. As a result, bumps could be formed.
従来例２
一般に市販されているノンハロゲンタイプのフラックス(活性剤を含有している)に、実施例１で用意したＳｎ−Ｐｂはんだ合金粉末を、ノンハロゲンタイプのフラックス：１１．０質量％を含有し、残部がＳｎ−Ｐｂはんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。このはんだペーストを３ヶ月間保管したのち、このはんだペーストを、ステンシルマスク(開口径：７５μｍ、厚み：３０μｍ)を用いて、基板(ガラエポ基板にソルダーマスク厚み：１５μｍ、ソルダーマスク開口径：５０μｍ、Ｃｕパッド開口径：５０μｍを形成したもの)上に基板用印刷機を用いて印刷しようとしたが、ペーストが増粘して印刷できなかった。
Conventional example 2
In general, commercially available non-halogen type flux (containing an activator), Sn—Pb solder alloy powder prepared in Example 1 contains non-halogen type flux: 11.0% by mass, and the balance is It mix | blended so that it might become Sn-Pb solder alloy powder, and it knead | mixed using the kneader, and produced the solder paste. After this solder paste is stored for 3 months, this solder paste is stencil mask (opening diameter: 75 μm, thickness: 30 μm) using a substrate (solder mask thickness: 15 μm on a glass epoxy substrate, solder mask opening diameter: 50 μm, An attempt was made to print using a substrate printing machine on a Cu pad opening diameter of 50 μm), but the paste was thickened and printing was not possible.
実施例３
ロジン（重合ロジン：３０質量%、水添ロジン：１０質量%、変性ロジン：１０質量%）：５０質量%を４５質量%の溶剤（α−テルピネオール）に加え、２００℃で加熱し、ロジンを完全に溶解した。その後、１２０℃まで冷却し、５質量%のチキソ剤（ワックス）に加え、溶解させたのち室温まで冷却することにより活性剤を含まないフラックスを作製した。更に、平均粒径：４．５μｍを有し、Ｓｎ：５質量％を含有し、残部をＰｂ及び不可避不純物からなる成分組成を有数するＰｂ−Ｓｎはんだ合金粉末を用意した。前記活性剤を含まないフラックス：１１．０質量％を含有し、残部がＰｂ−Ｓｎはんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。
Example 3
Rosin (polymerized rosin: 30% by mass, hydrogenated rosin: 10% by mass, modified rosin: 10% by mass): 50% by mass was added to 45% by mass of solvent (α-terpineol) and heated at 200 ° C. Dissolved completely. Thereafter, it was cooled to 120 ° C., added to 5% by mass of a thixotropic agent (wax), dissolved, and then cooled to room temperature to prepare a flux containing no active agent. Furthermore, a Pb—Sn solder alloy powder having an average particle size of 4.5 μm, containing Sn: 5% by mass, and having the remaining component composition consisting of Pb and inevitable impurities was prepared. The flux not containing the activator was contained so that 11.0% by mass was contained, and the balance was Pb—Sn solder alloy powder, and kneaded using a kneader to prepare a solder paste.
さらに、９０質量%の溶媒（２−エチルヘキサンジオール）に５質量%の活性剤（サリチル酸）及び５質量%の活性剤（ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩）を添加し混合したのち、１５０℃に加熱、その後、冷却することにより活性剤含有活性物を作製した。 Furthermore, after adding 5% by mass activator (salicylic acid) and 5% by mass activator (diphenylguanidine hydrobromide) to 90% by mass solvent (2-ethylhexanediol), the mixture was heated to 150 ° C. An active substance containing an active agent was prepared by heating and then cooling.
前記はんだペーストを３ヶ月間保管した後、このはんだペーストを、ステンシルマスク(開口径：１００μｍ、厚み：６０μｍ)を用いて、８インチウエハ｛シリコン基板/Ａｌ／ＮｉＶ／Ｃｕにより構成されたＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｍｐ Ｍｅｔａｌ）を有する。｝の上にウエハ用印刷機を用いて印刷した。その後、ステンシルマスクを除去した。次に、活性剤含有活性物を霧吹き状にできるノズルを用いて、先のペーストを印刷したウエハに均一に吹き付けた。その後、リフロー炉を用いてリフロー処理したところ、バンプ形成することができた。 After the solder paste is stored for 3 months, the solder paste is transferred to an 8-inch wafer {UBM (silicon substrate / Al / NiV / Cu made of UBM) using a stencil mask (opening diameter: 100 μm, thickness: 60 μm). (Under Bump Metal). } Was printed using a wafer printer. Thereafter, the stencil mask was removed. Next, the active agent containing active substance was sprayed uniformly on the wafer which printed the previous paste using the nozzle which can be made into a spray. Then, when reflow processing was performed using a reflow furnace, bumps could be formed.
従来例３：
一般に市販されているRAタイプのフラックス(活性剤を含有している)に、実施例３で用意したＰｂ−Ｓｎはんだ合金粉末を、ＲＡタイプのフラックス：１１．０質量％を含有し、残部がＰｂ−Ｓｎはんだ合金粉末となるように配合し、混練機を用いて混練してはんだペーストを作製した。このはんだペーストを３ヶ月間保管したのち、このはんだペーストを、ステンシルマスク(開口径：１００μｍ、厚み：６０μｍ)を用いて、８インチウエハ｛シリコン基板／Ａｌ／ＮｉＶ／Ｃｕにより構成されたＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｍｐ Ｍｅｔａｌ）を有する。｝の上にウエハ用印刷機を用いて印刷しようとしたが、ペーストが増粘して印刷できなかった。
Conventional Example 3:
In general, commercially available RA type flux (containing an activator), the Pb-Sn solder alloy powder prepared in Example 3 contains RA type flux: 11.0% by mass, and the balance is They were blended so as to be Pb—Sn solder alloy powder, and kneaded using a kneader to prepare a solder paste. After this solder paste is stored for 3 months, the solder paste is transferred to an 8-inch wafer {UBM (silicon substrate / Al / NiV / Cu made of UBM) using a stencil mask (opening diameter: 100 μm, thickness: 60 μm). (Under Bump Metal). } Was printed using a wafer printer, but the paste was thickened and could not be printed.
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