制造帶有凸塊的電子零件的方法和制造電子零件的方法

專利名稱：制造帶有凸塊的電子零件的方法和制造電子零件的方法
技術領域：
本發明涉及制造帶有凸塊的電子零件的方法，所述電子零件諸如安裝基片、半導體組件、半導體晶片和半導體芯片等，在這些電子零件中形成了用于電連接的多個導電凸塊，并且本發明涉及另一種制造電子零件的方法，在該方法中，具有凸塊的第一電子零件粘接至諸如基片等的第二電子零件。
近些年，為實現電路的高密度設計和電路中信號傳輸的高速度設計，采用了這樣一種連接系統，它使用凸塊將印刷電路板連接到半導體組件上。
已知的常規技術是日本專利申請JP-A-9-199506(常規技術1)。具體地講，在常規技術1中，所公開的方法包含如下步驟在一個晶片上設置的每個電極焊點上面形成鎳膜；選擇性地在每個電極焊點上形成粘合膜；然后超量地供給焊料顆粒，以使一些焊料顆粒通過粘合膜附著在鎳膜上；用刷子等將粘合膜上多余的焊料顆粒去除；向附著在粘合膜上的每個焊料顆粒供給焊劑；加熱和熔合焊料顆粒，從而可以形成焊料凸塊。
另一種也已公開的常規技術是日本專利申請JP-A-6-152120(常規技術2)。在常規技術2中，焊料粉末敷設在預先形成的粘合膜上，然后進行軟熔，以便形成一個薄的焊料層，例如底焊料層。
然而，在常規技術1的方法中，在每個電極焊點的尺寸比焊料顆粒的尺寸小的情況下，電極焊點就容易處在多個相鄰焊料顆粒中間的位置，其結果是，所需的焊料顆粒不能粘附在焊點上，這樣就會擔心發生粘接失敗的問題。另一方面，在每個電極焊點的尺寸與焊料顆粒一樣大或大一些的情況下，多個焊料顆粒容易粘附在一個焊點上，從而會引起這樣的不利狀態最終形成的部分焊料凸塊的體積要有正常的焊料凸塊的兩倍或三倍大，盡管每個最終形成的焊料凸塊的體積都應當一樣大，這樣在安裝基片或電路板時所需的連接可靠性就會變差。另外，用比如刷子去除多余的焊料顆粒容易除去那些暫時附著并要形成焊料凸塊的焊料顆粒，從而會有引起連接失敗的擔心。
另一方面，在常規技術2中，其中每個顆粒的尺寸都遠小于每個焊點的尺寸的焊料粉末被敷設在每個焊點上，然后進行焊料的軟熔，這樣可防止最終形成的凸塊的尺寸相差太大，然而，所粘合的焊料粉末量被限制于不超過焊料粉末的厚度與焊點表面面積的乘積。因此，為獲得每個都具有足夠的體積的焊料凸塊，需多次重復該步驟，這是不實用的。
本發明的第一目的是獲得一種制造帶有凸塊的電子零件的方法，這種方法可以解決上述問題，在該方法中，在粘合部位上正確地供給一個體積與預期焊料凸塊體積對應的焊料球，由此即使每個焊料凸塊都具有較大體積也能由單一步驟形成，同時可防止焊料凸塊具有彼此不同的各種體積。本發明的第二目的是獲得另一種制造電子零件的方法，在該方法中，帶有凸塊的電子零件粘接至諸如基片或電路板等的另一電子零件。
為達到本發明的目的，在本發明中，在一個半導體器件的電極焊點上，或者例如在半導體器件的金屬導體上各自通過鍍敷鎳形成的電極焊點上，選擇性地形成粘合膜，然后通過模版掩模或吸收(adsorption)掩模，將具有預定體積的焊料預制件供給每個焊點上所形成的粘合膜，使焊料預制件可以粘附在每個焊點的粘合膜上，并且根據具體要求，在預制件上涂上焊劑后，進行焊料預制件的軟熔，這樣在每個電極焊點上就可以形成一個具有預定體積的焊料凸塊。
即，根據本發明的第一方面，提供了一種制造帶有凸塊的電子零件的方法，它包括粘合膜形成步驟，用于在電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜；粘合部件定位和供給步驟，用于在粘合膜定位和形成步驟中所形成的每一粘合膜上定位和供給一個粘合部件；以及粘合步驟，用于通過熔化粘合部件，使在粘合部件定位和供給步驟中提供的每個粘合部件粘接到每個焊點部分，以便在每個焊點部分上形成各自的凸塊。
根據本發明的第二方面，提供了一種制造帶有凸塊的電子零件的方法，包括如下步驟在所述電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜定位和形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的；以及通過熔化所述粘合部件，使在粘合部件定位和供給步驟中提供的每個所述粘合部件粘接到每個所述焊點部分，以便每個所述凸塊都由所述粘合部件形成并且每個所述凸塊都粘接到每個所述焊點部分。
根據本發明第一方面的制造帶有凸塊的電子零件的方法，其中，在粘合膜形成步驟中，粘合膜做成厚度不小于5μm。
根據本發明的第三方面，提供了一種制造帶有凸塊的電子零件的方法，包括如下步驟在所述電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜定位和形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的，該定位和供給步驟是利用一個定位掩模和一個定位刮板來執行的，定位掩模具有能夠定位和供給所述粘合部件的開口部分，定位刮板能把粘合部件移動到所述開口部分中；以及通過熔化所述粘合部件，使在粘合部件定位和供給步驟中提供的每個所述粘合部件粘接到每個所述焊點部分，以便每個所述凸塊都由所述粘合部件形成并且每個所述凸塊都粘接到每個所述焊點部分。
根據本發明的第四方面，提供了一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在每個所述焊點部分上的；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的所述粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到所述第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便所述第一電子零件的電路粘接至所述第二電子零件的電路。
根據本發明的第五方面，提供了一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在每個所述焊點部分上的；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的所述粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到所述第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便所述第一電子零件的電路粘接至所述第二電子零件的另一電路。
根據本發明的第六方面，提供了一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的，該定位和供給步驟是利用一個定位掩模和一個定位刮板來執行的，定位掩模具有能夠定位和供給所述粘合部件的開口部分，定位刮板能把粘合部件移動到所述開口部分中；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的所述粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到所述第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便所述第一電子零件的電路粘接至所述第二電子零件的另一電路。
根據本發明的第七方面，提供了一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；
在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的，該定位和供給步驟是利用一個定位掩模和一個定位刮板來執行的，定位掩模具有能夠定位和供給所述粘合部件的開口部分，定位刮板能把粘合部件移動到所述開口部分中；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的所述粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便第一電子零件的一個電路粘接至第二電子零件的另一個電路。
根據本發明的第八方面，提供了一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把所述第一電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在第二電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把所述第二電子零件沉浸在所述藥液中形成的；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在第一粘合膜形成步驟中形成在每個所述焊點部分上的；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便第一電子零件的一個電路粘接至第二電子零件的另一個電路。
根據本發明的第九方面，提供了一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把所述第一電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；
在第二電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把所述第二電子零件沉浸在所述藥液中形成的；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的，該定位和供給步驟是利用一個定位掩模和一個定位刮板來執行的，定位掩模具有能夠定位和供給所述粘合部件的開口部分，定位刮板能把粘合部件移動到所述開口部分中；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便第一電子零件的一個電路粘接至第二電子零件的另一個電路。
在這些方法中，粘合膜的厚度最好做成不小于5μm。另外，每種方法中都可以包括使已經在粘合膜形成步驟中形成的粘合膜再生的步驟，以便粘合膜具有粘著性。


圖1是說明根據本發明的形成粘合膜的方法的一個實施例的示意圖。
圖2A到2G是說明根據本發明的形成凸塊的方法的一個實施例的示意圖。
圖3是顯示根據本發明的焊料粘合部分的剖面形狀的示意圖。
圖4A和4B是說明根據本發明的在粘合膜上定位和供給焊料球的第一實施例(焊料球印刷)的示意圖。
圖5A和5B是說明根據本發明的在粘合膜上定位和供給焊料球的第二實施例(吸收掩模)的示意圖。
圖6A和6B是說明安裝根據本發明的焊料凸塊形成工藝制造的半導體器件的第一實施例的示意圖。
圖7A到7D是說明安裝根據本發明的焊料凸塊形成工藝制造的半導體器件的第二實施例的示意圖。
下面將通過附圖描述制造帶有凸塊的電子零件的方法以及另一種制造電子零件的方法，在后一種方法中，帶有凸塊的電子零件被連接到另一個電子零件，例如基片等。
圖1顯示出根據本發明的第一實施例的形成粘合膜3的步驟。圖2顯示出形成凸塊19的步驟。一個晶片1從晶片焊點形成步驟S11轉移到粘合膜形成步驟S17。在步驟S11和S17之間，該晶片將經歷鍍敷之前的灰化處理步驟12，該灰化處理步驟S12用來除去有機物質；用于去除油脂的油脂去除步驟S13；用于水洗晶片的清洗步驟S14；以及用于酸洗晶片的酸洗步驟S15。在粘合膜形成步驟S17中，粘合膜3形成在晶片1上設置的每個連接焊點2上，晶片1是(經過上述步驟處理的)一個電子零件，然后，在瀝干步驟S18中晶片被瀝干，由此形成了粘合膜3。在這種情況下，根據晶片焊點表面的清潔程度可以省略灰化處理步驟S12或油脂去除步驟S13，并且通過優化油脂去除步驟S13之后進行的酸洗步驟S15的條件，也有可能將灰化處理步驟S12和油脂去除步驟S13都省略。由此，在晶片焊點形成步驟S11之后，晶片被轉移到粘合膜形成步驟，同時保持良好的表面清潔，然后形成厚度不小于約5μm的粘合膜，如圖3所示。由于粘合膜阻止了腐蝕性氣體(特別是例如氧氣)與鎳(Ni)膜22接觸，那么就沒有必要在鎳膜上形成金膜了，金膜是通過化學鍍敷形成的，它用于防止鎳膜的氧化，同時也沒有必要用焊劑僅在局部涂覆金膜，焊劑通過印刷掩模和刮板用絲網印刷方法涂覆。
關于形成粘合膜3的方法，其中一種方法是用DOOCOAT(音譯)，它是日本SANWA研究院有限公司(SANWA RESEARCH INSTITUTE Co.Ltd.)制造的一種產品的名稱；另一種方法是在日本專利公報JP-A-6-152120號中展示的方法，其中，粘合膜的形成是利用咪唑衍生物的這樣一種特性，即，它選擇性地被金屬表面吸收，雖然它不被絕緣膜吸收。然而，為暫時固定象本發明的情況中這樣的體積大小的焊料預制件，就必需提供一種在已有技術沒有考慮的較大厚度的粘合膜。例如，在使用由SANWA研究院有限公司制造的DOOCOAT(音譯)作為預制焊劑和使用JP-A-6-152120中公開的方法時，粘合膜的厚度最大在1μm左右為宜。然而，當暫時固定直徑不小于約0.1mm的焊料球4時，粘合膜的厚度至少應是3μm并且最好不低于約5μm。因此，在本發明中，為了提供具有這樣大的厚度的粘合膜，采用了從下列方式中選擇的種方法(1)延長形成粘合膜3的時間周期，比常規時間周期多至少5倍，(即，至少5分鐘)；(2)將處理溫度提高到40℃或更高，由此形成厚的粘合膜；以及(3)通過利用一種咪唑衍生物溶液執行粘合膜形成步驟S17，這種咪唑衍生物具有與在預制焊劑制造過程中所用的咪唑衍生物不同的化學結構和成分。
上述方式(3)中優選下列化學結構1,3-苯并咪唑，它在兩位置上具有取代基，該取代基是從下列組中選出的一種(a)具有聚醚鍵的取代基，例如，聚氧乙烯(-(CH2CH2O)n-:n=2-20)等，(b)具有巰基鍵的取代基，例如，烷基巰基(R-S-)，(c)一部分形成鹽的取代基，它是由一級氨基和有機酸或無機酸組成的，(d)烷基取代基，它具有有機酸取代基，例如，烷基苯酚或烷基磺酸等，(e)它們的混合物。此外，關于本發明中所用的咪唑衍生物溶液的成分，該溶液優選由2-烷基，1,3-苯并咪唑衍生物與螯合劑或溶解性加速劑混合而成。關于上述情況中所用的螯合劑或溶解性加速劑，優選使用從下列材料組選擇的任意兩種或多種材料組成的混合物(a)氨基羧酸，例如，亞乙基二胺四乙酸，亞氨基二乙酸，色氨酸，苯基丙氨酸等，(b)氨基羧酸與堿金屬、銨、銅和鎳中的任一種構成的鹽，(c)氨基磺酸，例如，牛磺酸，(d)含有氯化物離子的鹽，例如，氯化銨等。螯合劑或溶解性催化劑的優選濃度根據粘合膜形成條件(比如時間周期和溫度)以及希望的膜厚度來決定。例如，在含有氯離子的鹽的情況中，當溶液中氯化物離子的濃度調整到3到200ppm水平時，通常可獲得好的結果。
在使用DOOCOAT(它是一種咪唑衍生物)形成粘合膜后，焊料球被供給并置于連接焊點2上，每個焊點2都設有粘合膜3。在這種供給方法的第一實施例中，采用了如圖2B所示的方法，它包括以下步驟把焊料球定位掩模5設置在晶片1上方，在焊料球定位掩模5上用刮板6移動焊料球4，使得各自設有粘合膜3的每個連接焊點上可以放置焊料球4中的一個。圖3所示的是這種狀態的剖面圖。在圖3中，粘合膜是在鎳膜22上形成的，應注意的是，粘合膜3沒有形成多余部分，因為相連的銅或鋁導體11由絕緣膜10保護。
然后，如圖2C所示，通過一個壓盤7對焊料球4向下施加壓力，使每個焊料球與粘合膜變成壓力接觸，每個焊料球暫時固定在粘合膜3上。接下來，如圖2D所示，定位掩模5被移開，焊劑，例如液體焊劑通過一個焊劑施加裝置9噴灑在焊料球上，其結果是焊料球被涂覆焊劑，如圖2E所示，并且在一個N2爐中使焊料球軟熔，如圖2F所示，結果是焊料球4會與連接焊點的鎳或銅產生金屬粘接，由此形成了焊料凸塊19。此后，根據情況需要，通過清洗去除殘余焊劑，如圖2G所示。在這種情況中，通過調整粘合膜3的化學成分使它具備焊劑的特性，就可能省略焊劑施加步驟。具有焊劑特性的粘合膜3可能有例如以下的化學結構和/或成分(1)兩位置具有取代基1,3-苯并咪唑的化學結構，其中包括形成鹽的一部分，它是由一級氨基和有機酸或無機酸組成的；以及(2)含有鹵離子特別是氯化鐵的成分，并且可不考慮形態。通過使用包含上述化學結構和/或成分的粘合膜3，由于粘合膜自身的焊劑特性使得焊料球表面上形成的氧化膜可以被清除，從而可以省略焊劑施加步驟。關于焊料球，可以使用無鉛焊料(如錫-銀-鉍為主的焊料等)。
通過以上步驟，帶有凸塊的晶片，即，帶有凸塊的電子零件就制成了。自然地，在制成的帶有凸塊的晶片安裝到另一個電子零件，例如基片上時，該晶片被切成單元芯片，并根據需要，可以在有凸塊的表面上形成一層保護膜。
在金屬導體11由銅制成并具備足夠大的厚度(例如，10μm或更大)的情況下，即使金屬導體被焊料所腐蝕也不會消失，從而就可能省略形成鎳膜22(的步驟)，并可將金屬導體本身與焊點2一體地制造，在每個焊點2上可以直接形成粘合膜3。
下面將參照圖4A和4B說明根據本發明的向形成有粘合膜3的連接焊點2上供給焊料球的第一實施例。圖4A和4B詳細地顯示出用定位掩模5來定位焊料球4的步驟。在晶片1上預先形成有鎳膜22和粘合膜3，對定位掩模5的位置進行如此定位使其與晶片的位置正確地對應。在定位掩模5中包括不開口部分5a；開口部分5b，每個開口部分的尺寸適合焊料球通過該開口部分；以及突出部分5c，突出部分用來支撐不開口部分5a，以使不開口部分不接觸粘合膜3。
如圖4A和4B所示，由于每個突出部分5c寬度很窄并與粘合膜3有足夠的間隔分開，因此即使在為了定位掩模5的就位而使定位掩模5滑動時，定位掩模5也能避免與粘合膜3接觸，因此不用擔心粘合膜3會轉移和附著到定位掩模5上。當然，每個突出部分5c的高度要做得比鎳膜22的厚度、粘合膜3的厚度和不開口部分5a預期誤差的總和大得多。
不開口部分5a的厚度調整為這樣的程度定位掩模5的整體強度得以維持，突出部分5c的高度和不開口部分5a的厚度的總和與焊料球4的直徑相當，并且優選大約為焊料球直徑的0.9倍。在不開口部分5a的厚度和突出部分5c的高度的總和遠大于焊料球4的直徑的情況下，在一些開口部分5b中就會保留多個焊料球4，即，會導致焊料球4過量。而在另一種情況下，即當這個總和遠小于焊料球的直徑時，尚未定位的焊料球4c向已定位的焊料球4b施加壓力，由此可能產生這樣的顧慮當粘合膜附著力不夠時焊料球會與其脫開。結果是會發生焊料球供給失敗。不開口部分5a的厚度和突出部分5c的高度的總和可以與焊料球4的直徑相當，不過，在這種情況下，由于每個開口部分5b的直徑不可避免要比焊料球4的直徑大，那么尚未定位的焊料球4c就會在已定位的焊料球和開口部分5b之間的間隙中下落較大高度。因此，當這個總和大約是焊料球直徑的0.9倍時，焊料球定位的狀態就會變得好起來。
開口部分5b的直徑需要是較大的值，以使焊料球能很容易地通過它，同時需要不超過預定的上限，以使過量的焊料球不會接觸到粘合膜3。這個值的合適范圍根據實際使用的焊料球的直徑而變化。不過，當焊料球4的直徑范圍從大約200到大約500μm時，開口部分5b的直徑范圍最好選擇為從焊料球直徑的1.15倍到焊料球直徑與50μm之和。當每個焊料球所具有的直徑比上述范圍小時，開口部分5b的直徑范圍選擇為從焊料球直徑的1.1倍到1.5倍。不過，焊料球的直徑變得越小，通過定位掩模供給焊料球的準確性難度就會越大，也就越會擔心當移開定位掩模時定位掩模會把供給的焊料球帶走。
焊料球定位刮板6設有一個用來推動焊料球4的主要部分6a和一個滑動部分6b，主要部分6a用來推動焊料球4，滑動部分6b用來防止主要部分6a與其中按兩維方式布設開口部分5b的定位掩模區域接觸，并且防止與已經定位的焊料球4a、4b等接觸。即，每個滑動部分6b構成為從主要部分6a的一側向晶片1方向伸出，伸出方向與圖4A箭頭所示的滑動方向垂直(即，在圖4A的紙面的上下方向上)。滑動部分6b伸出部分的高度被設定為不超過焊料球直徑的大約一半，但比已經定位的每個焊料球4a、4b從定位掩模5突出的尺寸要大。例如，當焊料球的直徑是大約300μm時，滑動部分6b的伸出部分高度優選為大約130μm，而當焊料球的直徑是大約200μm時，滑動部分6b的伸出部分高度優選為大約80μm。當滑動部分6b的伸出部分高度不小于焊料球4的直徑的一半但卻比其大約直徑小時，焊料球定位刮板6就會在主要部分6a的邊緣(即，由主要部分6a的下表面和垂直表面所界定的角部)推動焊料球4，結果是，焊料量球4易于被劃破。此外，在這種不適宜的情況中，當推動尚未定位的焊料球4c時，主要部分6a的邊緣就會對尚未定位的焊料球4c施加向下的壓力，于是就會擔心尚未定位的焊料球4b被損壞，和/或當多余的尚未定位的焊料球4c被強迫壓進開口部分5b時，造成多個焊料球4c被壓進同一個開口部分5b，從而導致定位失敗。由此，滑動部分6b的伸出部分高度需不超過焊料球4直徑的大約一半，但比已經定位的焊料球4a、4b從定位掩模5突出的尺寸要大。定位掩模5可用鐵-鎳為主的合金條做成，定位刮板可用硬碳鋼做成。另外，最好將滑動部分6b的每個端角做成圓的，以使定位刮板可在定位掩模上平滑地移動。
在制造焊料凸塊的工藝中，根據對粘合膜的附著力和/或對焊料球本身重量的選擇，有可能只將每個焊料球4定位在粘合膜3上就會形成焊料球4的暫時固定狀態，這樣也有可能省略在圖2C中所示的施加壓力步驟。如此，制造步驟被簡化，制造凸塊的步驟變得容易。
下面將參照圖5A和5B說明本發明的第二實施例，該實施例是關于在每個設有粘合膜3的連接焊點2上供給焊料球的方法。在第二實施例中，如圖5A和5B所示，通過一個真空吸收掩模23，焊料球被定位、吸收和傳遞并隨之移動到晶片1上。或者，在焊料球4安裝到晶片1之前，通過使用位于一個定位板上方的定位掩模5和焊料球定位刮板6，可以預先將焊料球定位在定位掩模5中。在這種情況下，在焊料球定位步驟單獨執行的同時，可進行一個傳遞步驟，即通過使用真空吸收掩模23吸收和傳遞焊料球4，將焊料球從定位掩模6移動到晶片1上，由此帶來的優點是，制造工藝所需的總時間周期縮短了。此外，當通過真空吸收掩模23來吸收已定位焊料球4時，定位掩模5也可以被吸收。通過吸收定位掩模5，就可以在已定位焊料球4移動到晶片1上的時間周期內，將每個焊料球4安裝到粘合膜3上而不產生位置偏差。
另外，作為圖5所示的實施例的一個變換例，已被真空吸收掩模23定位和吸收的焊料球4可浸入焊劑中并且隨后被移動到晶片上，這樣所帶來的好處是簡化了圖2E所示的焊劑施加步驟。
下面將參照圖6說明安裝半導體組件(半導體器件)的方法的一個實施例，該半導體組件帶有按上述的實施例制造的凸塊。即，在晶片1上形成凸塊19以后，晶片被切成單個的芯片，并且每個晶片上加上其種類和制造編號等，而且根據需要形成一層保護膜，由此，就制成了半導體組件17(即，半導體器件)，它是一種電子零件。另一方面，在作為另一個要被安裝的電子零件的基片15上，連接焊點已形成并涂有焊劑12。
因此，通過將形成在半導體組件(半導體器件)17上的焊料凸塊19定位在涂有焊劑12的連接焊點18(連接焊點18形成在基片15上，如圖6A所示)上，并隨后對它們進行加熱，半導體組件17和基片15就如圖6B所示的那樣相互連接在一起了。
下面將參照圖7A到7D來說明根據本發明的焊料凸塊形成在基片15的側面上的實施例。即，在形成基片的導體圖形后，用與圖1中相同的方法，在每個連接焊點18上形成粘合膜3，如圖7A所示。這種形成粘合膜3的方法與在晶片1上形成粘合膜的方法是相似的，即，通過用基片1替代與上述每個步驟相關的晶片1，這個方法就形成了。另外，向粘合膜3上供給每個焊料球4的步驟以及在焊料球4上涂焊劑的步驟可以按與晶片1相關的方法類似的方式來執行，如圖7B所示。例如，在沒有電子零件安裝到基片15上的狀態下，焊料球4可按圖2所示的方法來安裝。另外，在其它電子零件已經安裝使得定位掩模5干擾其它電子零件的另一種狀態下，可采用圖5A和5B所示的安裝方法，其中，所吸收的焊料球被傳遞和移動。在將焊料球4如此定位在基片15上后，根據情況需要，通過在圖中沒有示出的方法，將焊劑12或焊料膏21輸送到基片15上或輸送到諸如半導體芯片17和半導體組件16等電子零件上，然后，通過用作臨時固定劑的粘合膜3，將半導體條17和半導體組件16按預定的位置安裝在基片15上。此后，使它們通過一個軟熔爐(圖中未示出)進行加熱，基片15的連接焊點18便以金屬粘接方式連接到電子零件16、17的焊點上。隨后，根據需要，通過清洗去除殘余的焊劑12。
下面說明在每個實施例中所用的粘合膜3的處理。因為時間長了或加熱等引起的干燥，體現本發明的各種方法中所用的粘合膜3會失去附著力。因此，在所形成的粘合膜沒變干的時間周期內，必需將每個焊料球4定位在粘合膜上。一旦焊料球被定位，焊料球4就會被固定，并且隨后即使粘合膜變干也不用擔心它會在運輸等過程中脫落。另外，粘合膜形成以后，在焊料球4定位以前要經歷相當長的時間周期，粘合膜會形成一個干燥狀態，隨后它被涂上酒精而軟化，從而重新獲得粘著性(即，在執行重獲粘著性的再生處理步驟之后)，由此，焊料球4能合適地定位。
另外，在本發明中所用的連接部件并不限于焊料球，也可形成為具有圓柱體或棱柱體形狀的預制件。
根據上述的實施例，由于可以提供每個都具有必要的體積的焊料球而不受每個電極焊點的面積的限制，因此，可以自由地設計每個焊料球的體積。例如，通過向具有約300μm直徑的焊點上只供給一個具有約150μm直徑的焊料球，凸塊的高度可調整為大約30μm，或者，通過向與上述相同的焊點上供給一個具有約400μm直徑的焊料球，凸塊的高度也可調整為約300μm。
根據本發明，由于每個焊料球都能正確地定位在預先形成的粘合膜上，就會帶來這樣的優點所形成的每個焊料凸塊可做成具有一致的體積。
另外，根據本發明，由于沒有發生已有技術中存在的諸如粘接焊料球失敗和因為過度刮掃操作損壞焊料球等問題，因此能可靠地形成焊料凸塊。
權利要求
1．一種制造帶有凸塊的電子零件的方法，包括如下步驟在所述電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜定位和形成步驟中形成在每個所述焊點部分上的以及通過熔化所述粘合部件，使在粘合部件定位和供給步驟中提供的每個所述粘合部件粘接到每個所述焊點部分，以便每個所述凸塊都由所述粘合部件形成并且每個所述凸塊都粘接到每個所述焊點部分。
2．一種制造帶有凸塊的電子零件的方法，包括如下步驟在所述電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜定位和形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的；以及通過熔化所述粘合部件，使在粘合部件定位和供給步驟中提供的每個所述粘合部件粘接到每個所述焊點部分，以便每個所述凸塊都由所述粘合部件形成并且每個所述凸塊都粘接到每個所述焊點部分。
3．一種制造帶有凸塊的電子零件的方法，包括如下步驟在所述電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜定位和形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的，該定位和供給步驟是利用一個定位掩模和一個定位刮板來執行的，定位掩模具有能夠定位和供給所述粘合部件的開口部分，定位刮板能把粘合部件移動到所述開口部分中；以及通過熔化所述粘合部件，使在粘合部件定位和供給步驟中提供的每個所述粘合部件粘接到每個所述焊點部分，以便每個所述凸塊都由所述粘合部件形成并且每個所述凸塊都粘接到每個所述焊點部分。
4．根據權利要求1到3中任一權利要求的制造帶有凸塊的電子零件的方法，其特征在于，在所述粘合膜形成步驟中粘合膜的厚度被做成不小于5μm。
5．根據權利要求1到4中任一權利要求的制造帶有凸塊的電子零件的方法，在所述粘合膜形成步驟中還包括一個再生所述形成的粘合膜的步驟，以使所述粘合膜具有粘著性。
6．一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在每個所述焊點部分上的；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，第一電子零件的每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的所述粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到所述第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便所述第一電子零件的電路粘接至所述第二電子零件的另一電路。
7．一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在每個所述焊點部分上的；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，第一電子零件的每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的所述粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到所述第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便所述第一電子零件的電路粘接至所述第二電子零件的另一電路。
8．一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的，該定位和供給步驟是利用一個定位掩模和一個定位刮板來執行的，定位掩模具有能夠定位和供給所述粘合部件的開口部分，定位刮板能把粘合部件移動到所述開口部分中；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，第一電子零件的每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的所述粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到所述第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便所述第一電子零件的電路粘接至所述第二電子零件的另一電路。
9．一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜；在第二電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在第一粘合膜形成步驟中形成在每個所述焊點部分上的；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，第一電子零件的每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便第一電子零件的一個電路粘接至第二電子零件的另一個電路。
10．一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把所述第一電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在第二電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把所述第二電子零件沉浸在所述藥液中形成的；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在第一粘合膜形成步驟中形成在每個所述焊點部分上的；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，第一電子零件的每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便第一電子零件的一個電路粘接至第二電子零件的另一個電路。
11．一種制造電路的方法，包括如下步驟在第一電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把所述第一電子零件沉浸在一種含有咪唑衍生物的藥液中進行的，該衍生物被金屬部分吸收而不被金屬部分以外的部分吸收；在第二電子零件上設置的多個焊點部分的每一個上面，選擇性地形成粘合膜，該形成步驟是通過把所述第二電子零件沉浸在所述藥液中形成的；在所述粘合膜上定位和供給一個粘合部件，所述粘合膜是在所述粘合膜形成步驟中形成在所述每個焊點部分上的，該定位和供給步驟是利用一個定位掩模和一個定位刮板來執行的，定位掩模具有能夠定位和供給所述粘合部件的開口部分，定位刮板能把粘合部件移動到所述開口部分中；使第一電子零件的每個所述焊點部分相對于第二電子零件的每個焊點部分相對定位，第一電子零件的每個所述焊點部分設有在粘合部件定位和供給步驟中提供的粘合部件，然后通過放在它們中間的粘合部件，使第一電子零件的每個所述焊點部分與第二電子零件的每個所述焊點部分重疊；以及通過熔化所述粘合部件，使所述第一電子零件的所述重疊焊點部分粘接到第二電子零件的所述重疊焊點部分，以便第一電子零件的一個電路粘接至第二電子零件的另一個電路。
全文摘要
通過準確地在每個電極焊點上供給預定體積的焊料球來形成每個都具有恒定高度的焊料凸塊,同時省略了在要形成焊料凸塊的電極焊點上進行的鍍金步驟。為了形成焊料凸塊,替代鍍金步驟,形成粘合膜,粘合膜被用作防氧化膜并被用作暫時固定每個焊料球的膜,焊料球是通過模版掩模或真空吸收掩模供給的。
文檔編號H05K3/28GK1304170SQ0111081
公開日2001年7月18日 申請日期2001年1月13日 優先權日2000年1月13日
發明者鈴木高道, 山口欣秀, 大錄范行, 井上康介 申請人:株式會社日立制作所