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JP2001308144A - Method of flip chip mounting - Google Patents

Method of flip chip mounting

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JP2001308144A
JP2001308144A JP2000124508A JP2000124508A JP2001308144A JP 2001308144 A JP2001308144 A JP 2001308144A JP 2000124508 A JP2000124508 A JP 2000124508A JP 2000124508 A JP2000124508 A JP 2000124508A JP 2001308144 A JP2001308144 A JP 2001308144A
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solder
tin
zinc
terminal
layer
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二紀 増田
Masahiko Furuno
雅彦 古野
Isao Sakamoto
伊佐雄 坂本
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Tamura Corp
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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an effective method of mounting for realizing a fluxless bonding in the air, when mounting an IC chip having solder bumps formed of lead-free solder on a wiring board by a flip chip bonding method. SOLUTION: The surface of a lead-free tin-zinc-based solder alloy of which the solder bumps 12 of the IC chip 11 are formed is reformed, The purpose of this reformation is to prevent reoxidation of tin and zinc by removing a tin oxide film and a zinc oxide film on the surface of the solder bumps 12 by casting a hydrogen-contained plasma 13 and then forming a fluorine-contained layer on the surface of the solder bumps 12 by casting a fluorine-contained plasma, After the reformation, the solder bumps 12 of the IC chip 11 are directly mounted on metal electrodes of the wiring board and then are bonded by a flip chip bonding method, By reforming the oxide film layer of the solder bumps 12 formed of a tin-zinc-based solder alloy, a fluxless bonding of the solder bumps 12 of the IC chip 11 and the metal electrodes of the wiring board, is made possible in the air.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一方の
端子を鉛フリーはんだで形成した配線基板および集積回
路チップのフリップチップ実装方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring board having at least one terminal formed of lead-free solder and a method of flip-chip mounting an integrated circuit chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の、集積回路チップ(以下、集積回
路を「IC」という)上の表面に形成されたはんだ端子
を、配線基板またはパッケージの配線電極に直接接続す
るフリップチップ実装方法(フェースダウンボンディン
グ)としては、C4(Controlled Collapse Chip Conne
ction)と呼ばれる技術が用いられてきた。
2. Description of the Related Art A conventional flip chip mounting method (face) for directly connecting solder terminals formed on a surface of an integrated circuit chip (hereinafter, an integrated circuit is referred to as an "IC") to wiring electrodes of a wiring board or a package. As down bonding, C4 (Controlled Collapse Chip Conne
ction) has been used.

【0003】通常、このC4では、鉛を含有する高融点
はんだ(Pb−5質量%Sn)と、錫鉛共晶はんだ(S
n−37質量%Pb)が使用されており、例えば、特開
平8−64717号公報に記載されている。
Usually, in C4, a high melting point solder containing lead (Pb-5 mass% Sn) and a tin-lead eutectic solder (S
n-37% by mass Pb), which is described, for example, in JP-A-8-64717.

【0004】しかし、昨今の環境問題への配慮から、従
来の鉛入りのはんだから、鉛が入っていない鉛フリーは
んだへの移行が進められている。
[0004] However, in consideration of recent environmental issues, a shift from conventional lead-containing solder to lead-free solder containing no lead has been promoted.

【0005】また、はんだを接合させる際には、フラッ
クスと呼ばれる融剤を用いる必要がある。鉛フリーはん
だは、一般的にはんだ濡れ性が悪く、相手金属に確実に
接合させるには、従来よりも活性力の強いフラックスを
用いる必要があり、特開平10−175092号公報に
は、錫−亜鉛系はんだのフラックスについて記載されて
いる。
[0005] When joining solder, it is necessary to use a flux called a flux. A lead-free solder generally has poor solder wettability, and it is necessary to use a flux having a higher activity than in the past in order to reliably join to a counterpart metal. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-175092 discloses a tin-free solder. It describes the flux of zinc-based solder.

【0006】このようなフラックスを用いた場合、接合
後にフラックス残渣を洗浄液により洗浄、除去してい
る。洗浄液として、有機溶剤や、表面活性剤水溶液など
を使用している。特開平10−46198号公報には、
フリップチップ実装品のフラックス除去後の乾燥性に優
れた洗浄剤が記載されている。
When such a flux is used, the flux residue is cleaned and removed with a cleaning liquid after the bonding. As the cleaning liquid, an organic solvent, an aqueous solution of a surfactant, or the like is used. JP-A-10-46198 discloses that
A cleaning agent having excellent drying properties after removing flux from a flip-chip mounted product is described.

【0007】一方、プラズマをはんだ付けに用いる技術
としては、特開平11−340614号公報に、はんだ
表面の酸化膜をプラズマ処理により除去し、そのはんだ
表面を低酸素濃度の雰囲気下で、ごく薄くはんだ接合性
を阻害しない酸化膜を生成させることで、フラックスレ
スでのはんだ接合を行う方法が記載されている。
On the other hand, as a technique using plasma for soldering, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-340614 discloses a technique in which an oxide film on a solder surface is removed by plasma treatment, and the solder surface is extremely thin under a low oxygen concentration atmosphere. A method for performing fluxless soldering by generating an oxide film that does not hinder solderability is described.

【0008】しかし、従来の錫鉛はんだよりも酸化し易
い錫−亜鉛系はんだ合金には、この処理は適さない。
[0008] However, this treatment is not suitable for a tin-zinc solder alloy which is more easily oxidized than the conventional tin-lead solder.

【0009】また、特開2000−61628号公報に
は、弗化水素により、はんだ表面の弗化処理を行い、は
んだ表面の融解性を向上させる方法が記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-61628 describes a method for improving the meltability of a solder surface by performing a fluorination treatment on the solder surface with hydrogen fluoride.

【0010】しかし、弗化水素は腐食性の強いガスであ
り、取り扱いには細心の注意が必要とされる問題があ
る。
[0010] However, hydrogen fluoride is a highly corrosive gas, and there is a problem that careful handling is required.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の鉛
入りのはんだは使用できなくなるため、鉛フリーはんだ
への置き換えを進めていかなければならない。そして、
鉛フリーはんだとしての錫−亜鉛系はんだ合金は、共晶
組成(Sn−9質量%Zn)での融点が199℃であ
り、従来の錫鉛共晶はんだの融点183℃に近く、ま
た、錫−鉛はんだ合金より機械的強度に優れるなどの優
位性を有している。
As described above, since the conventional solder containing lead cannot be used, the replacement with lead-free solder must be promoted. And
The tin-zinc solder alloy as a lead-free solder has a melting point of 199 ° C. in the eutectic composition (Sn-9 mass% Zn), which is close to the melting point of 183 ° C. of the conventional tin-lead eutectic solder, and -It has advantages such as superior mechanical strength compared to lead solder alloys.

【0012】しかし、錫−亜鉛系はんだ合金は酸化され
易く、はんだ付け性が非常に悪い。相手金属に確実に接
合するためには、従来よりも活性力の強いフラックスが
必要となり、大気中での接合も困難とされている。
However, tin-zinc solder alloys are easily oxidized and have very poor solderability. In order to reliably join to the counterpart metal, a flux having a stronger activity than before is required, and joining in the atmosphere is also considered to be difficult.

【0013】そのフラックスを用いる場合は、はんだ付
け後もフラックスの固形部や活性剤が基板上にフラック
ス残渣として残留する。この残留したフラックス残渣
は、配線回路面の腐食の原因となり、信頼牲を低下させ
るため、はんだ付け後の洗浄が必要とされる。
When the flux is used, the solid portion of the flux and the activator remain as flux residues on the substrate even after soldering. The residual flux residue causes corrosion of the wiring circuit surface and lowers reliability, so that cleaning after soldering is required.

【0014】しかし、活性力の強いフラックス、耐熱性
を有するフラックスを使うと、フラックス残渣の焼付き
などにより洗浄が困難になり、さらに高密度配線化に伴
って、ますます洗浄が困難になる。そして、洗浄コスト
も高くなる。
However, when a flux having a strong activity and a flux having heat resistance is used, cleaning becomes difficult due to seizure of the flux residue, and furthermore, the cleaning becomes more difficult as the wiring density increases. And the cleaning cost also becomes high.

【0015】そこで、環境負荷を低減するために、フラ
ックスの無洗浄化、あるいはフラックスそのものを使わ
ないフラックスレスはんだ付けが必要とされているが、
それにはフラックス以外で前記酸化の問題を解決する必
要がある。
Therefore, in order to reduce the environmental load, it is necessary to remove the flux without flux or to use fluxless soldering without using the flux itself.
For that purpose, it is necessary to solve the above-mentioned oxidation problem by using a flux.

【0016】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、少なくとも一方の端子を鉛フリーはんだで形成し
た配線基板および集積回路チップをフリップチップ実装
する場合に、大気中での接合および無洗浄化を実現する
ために有効的な実装方法を提供することを目的とするも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is intended for use in the case where a wiring board and an integrated circuit chip having at least one terminal formed of lead-free solder are flip-chip mounted. It is an object of the present invention to provide an effective mounting method for realizing cleaning.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載された発
明は、配線基板および集積回路チップの少なくとも一方
の端子を形成する鉛フリーはんだの表面を改質する工程
と、この改質後に配線基板の端子に集積回路チップの端
子を直接マウントする工程と、このマウント後に端子間
を接合する工程とを具備したフリップチップ実装方法で
あり、はんだ端子表面の酸化膜層を改質することで、大
気中での、配線基板および集積回路チップの端子間のフ
ラックスレス接合を可能とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of modifying a surface of a lead-free solder forming at least one terminal of a wiring substrate and an integrated circuit chip, and forming a wiring after the modification. It is a flip chip mounting method comprising a step of directly mounting terminals of an integrated circuit chip on terminals of a substrate and a step of bonding the terminals after the mounting, by modifying an oxide film layer on the surface of the solder terminals, Fluxless bonding between terminals of a wiring board and an integrated circuit chip in the atmosphere is enabled.

【0018】請求項2に記載された発明は、請求項1記
載のフリップチップ実装方法において、鉛フリーはんだ
の材料を、錫−亜鉛系はんだ合金としたものであり、錫
−亜鉛系はんだ合金は、安価で、他の鉛フリーはんだよ
り融点が低い利点を有する一方で、亜鉛はイオン化傾向
が大きく酸化されやすいため、はんだ端子表面に亜鉛酸
化膜を形成しやすいが、錫−亜鉛系はんだ合金のはんだ
端子表面を改質して、端子表面から錫酸化物とともに亜
鉛酸化膜を取除くことで、後洗浄を必要とするフラック
スを用いることなく、良好なはんだ接合が可能となる。
According to a second aspect of the present invention, in the flip chip mounting method of the first aspect, the material of the lead-free solder is a tin-zinc based solder alloy. Although it is inexpensive and has the advantage of having a lower melting point than other lead-free solders, zinc has a large ionization tendency and is easily oxidized, so it is easy to form a zinc oxide film on the solder terminal surface. By modifying the surface of the solder terminal and removing the zinc oxide film together with the tin oxide from the surface of the terminal, good solder bonding can be achieved without using a flux requiring post-cleaning.

【0019】請求項3に記載された発明は、請求項2記
載のフリップチップ実装方法において、錫−亜鉛系はん
だ合金が、錫と亜鉛の他に、ビスマス、インジウム、銅
のうち少なくとも1元素を、それぞれ10質量%未満添
加した合金組成を有するものであり、これらの添加元素
は、はんだ濡れ性の改善と、融点を下げることに役立つ
が、これらの添加元素の比率が多すぎると、機械的強度
が低下するので、それぞれの添加元素が10質量%未満
となるようにする。
According to a third aspect of the present invention, in the flip-chip mounting method according to the second aspect, the tin-zinc solder alloy includes at least one element of bismuth, indium, and copper in addition to tin and zinc. , Each having an alloy composition of less than 10% by mass. These additional elements help to improve the solder wettability and lower the melting point. However, if the ratio of these additional elements is too large, mechanical Since the strength is reduced, the content of each additive element is set to less than 10% by mass.

【0020】請求項4に記載された発明は、請求項2ま
たは3記載のフリップチップ実装方法において、錫−亜
鉛系はんだ合金の端子と接合される相手側の端子が、下
地の銅導体の上にニッケル層を設け、そのニッケル層の
上に、金層と、パラジウム層を介した金層とのいずれか
一方を設けたものであり、ニッケル層により、銅導体に
対する亜鉛の拡散を防止して、機械的強度の低い銅−亜
鉛金属間化合物の生成を防止し、また、パラジウム層に
より、金層の厚みを薄く均一にし、さらに、金層によ
り、はんだ濡れ性を向上させる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the flip chip mounting method according to the second or third aspect, the mating terminal to be joined to the tin-zinc solder alloy terminal is formed on the underlying copper conductor. A nickel layer is provided on the nickel layer, and one of a gold layer and a gold layer via a palladium layer is provided.The nickel layer prevents diffusion of zinc to the copper conductor. Further, the formation of a copper-zinc intermetallic compound having low mechanical strength is prevented, the thickness of the gold layer is made thin and uniform by the palladium layer, and the solder wettability is improved by the gold layer.

【0021】請求項5に記載された発明は、請求項4記
載のフリップチップ実装方法において、ニッケル層、パ
ラジウム層および金層が、無電解メッキ法により形成さ
れ、燐やホウ素などの不純物を含むものであり、無電解
メッキ法は、燐やホウ素などの不純物が混入しても問題
がなく、むしろ、共通電極が不要で、配線引回しに有利
であるとともに、端子間のファインピッチに対応できる
など、多くの利点を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the flip chip mounting method of the fourth aspect, the nickel layer, the palladium layer and the gold layer are formed by an electroless plating method and contain impurities such as phosphorus and boron. The electroless plating method has no problem even if impurities such as phosphorus and boron are mixed. Rather, it does not require a common electrode, is advantageous for wiring routing, and can cope with fine pitch between terminals. Etc. It has many advantages.

【0022】請求項6に記載された発明は、請求項4ま
たは5記載のフリップチップ実装方法において、金層の
厚みを、0.02〜0.3μmとしたものであり、この
範囲内において、適正なはんだ濡れ性と、適正なはんだ
接続強度とが得られる。0.02μm未満では、はんだ
濡れ性が悪くなり、0.3μmを超えると、コストがか
かるとともに、はんだ中の金濃度が高まり、脆い性質の
金−錫金属間化合物が生成されやすく、この部分から剥
離しやすくなる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the flip chip mounting method of the fourth or fifth aspect, the thickness of the gold layer is set to 0.02 to 0.3 μm. Appropriate solder wettability and appropriate solder connection strength can be obtained. If the thickness is less than 0.02 μm, the solder wettability deteriorates. If the thickness exceeds 0.3 μm, the cost increases and the gold concentration in the solder increases, so that a brittle gold-tin intermetallic compound is easily generated. It is easy to peel off.

【0023】請求項7に記載された発明は、請求項2ま
たは3記載のフリップチップ実装方法において、錫−亜
鉛系はんだ合金の端子と接合される相手側の端子が、下
地の銅導体の上に鉛フリーはんだ層を形成したものであ
り、鉛フリーはんだ層により、はんだ濡れ性の向上を安
価に達成する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the flip-chip mounting method according to the second or third aspect, the mating terminal to be joined to the tin-zinc-based solder alloy terminal is located above the underlying copper conductor. A lead-free solder layer is formed on the substrate, and the lead-free solder layer achieves an improvement in solder wettability at low cost.

【0024】請求項8に記載された発明は、請求項1乃
至7のいずれかに記載のフリップチップ実装方法におい
て、はんだ端子の表面を改質する工程は、はんだ端子の
表面の錫酸化膜と亜鉛酸化膜を除去する工程と、はんだ
端子の表面に弗素を含有する層を形成する工程とを具備
したものであり、はんだ端子表面の錫や亜鉛の酸化膜を
除去することで、フラックスレスでのはんだ接合を可能
とし、また、その酸化膜を除去したはんだ端子表面に、
弗素を含有する層を形成することで、はんだ端子表面の
錫および亜鉛の再酸化を防止して、フラックスレスでの
はんだ接合を確実にする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the flip-chip mounting method according to any one of the first to seventh aspects, the step of modifying the surface of the solder terminal includes the step of forming a tin oxide film on the surface of the solder terminal. It is provided with a step of removing a zinc oxide film and a step of forming a layer containing fluorine on the surface of the solder terminal. On the solder terminal surface from which the oxide film has been removed,
By forming a layer containing fluorine, reoxidation of tin and zinc on the surface of the solder terminal is prevented, and solder bonding without flux is ensured.

【0025】請求項9に記載された発明は、請求項8記
載のフリップチップ実装方法において、酸化膜を除去す
る工程と、弗素を含有する層を形成する工程が、大気に
曝されずになされるものであり、大気中よりも、酸化膜
の除去および弗素含有層の形成が効率良くなされる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the flip chip mounting method of the eighth aspect, the step of removing the oxide film and the step of forming the layer containing fluorine are performed without being exposed to the air. Therefore, the removal of the oxide film and the formation of the fluorine-containing layer are performed more efficiently than in the air.

【0026】請求項10に記載された発明は、請求項8
または9記載のフリップチップ実装方法において、はん
だ端子の表面の酸化膜を除去する工程が、水素含有プラ
ズマによるものであり、水素含有プラズマの照射により
錫−亜鉛系はんだ合金のはんだ端子表面の錫酸化膜およ
び亜鉛酸化膜を除去することで、後洗浄を必要とするフ
ラックスを用いることなく、端子間どうしを接合するこ
とが可能となる。
The invention described in claim 10 is the eighth invention.
Or the flip-chip mounting method according to item 9, wherein the step of removing the oxide film on the surface of the solder terminal is performed by a hydrogen-containing plasma, and the tin-zinc-based solder alloy is tin-oxidized on the surface of the solder terminal by irradiation with the hydrogen-containing plasma. By removing the film and the zinc oxide film, the terminals can be joined together without using a flux that requires post-cleaning.

【0027】請求項11に記載された発明は、請求項8
または9記載のフリップチップ実装方法において、はん
だ端子の表面に弗素を含有する層を形成する工程が、弗
素含有プラズマによるものであり、酸化膜を除去した錫
−亜鉛系はんだ合金のはんだ端子表面に、弗素含有プラ
ズマにより弗素含有層を形成することで、はんだ端子表
面の錫および亜鉛の再酸化を防止し、はんだ濡れ性を向
上させる。
The invention described in claim 11 is the eighth invention.
Or the flip-chip mounting method according to item 9, wherein the step of forming a fluorine-containing layer on the surface of the solder terminal is performed by using a fluorine-containing plasma, and the step of forming a layer containing tin-zinc solder alloy on which the oxide film has been removed is performed on the surface of the solder terminal. By forming a fluorine-containing layer using a fluorine-containing plasma, reoxidation of tin and zinc on the surface of the solder terminal is prevented, and solder wettability is improved.

【0028】請求項12に記載された発明は、請求項1
乃至7のいずれかに記載のフリップチップ実装方法にお
いて、集積回路チップの端子を配線基板の端子上に直接
マウントする工程および接合する工程が、大気中でなさ
れるものであり、表面を改質処理されたはんだ端子は、
大気中でマウントおよび接合されても再酸化のおそれが
ないので、マウント工程および接合工程が容易になる。
The invention described in claim 12 is the first invention.
8. The flip-chip mounting method according to any one of items 1 to 7, wherein the step of directly mounting the terminals of the integrated circuit chip on the terminals of the wiring board and the step of bonding are performed in the air, and the surface is modified. Solder terminals are
Since there is no danger of re-oxidation even when mounted and bonded in the air, the mounting process and the bonding process are facilitated.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
1乃至図4を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0030】図1に示されるように、集積回路チップ
(以下、この集積回路チップを「ICチップ」という)
11の上面には、端子としての多数の表面電極、すなわち
バンプ状に形成されたはんだ端子(以下、このはんだ端
子を「はんだバンプ」という)12が形成されている。
As shown in FIG. 1, an integrated circuit chip (hereinafter, this integrated circuit chip is referred to as an “IC chip”)
On the upper surface of 11, a large number of surface electrodes as terminals, that is, solder terminals formed in a bump shape (hereinafter, these solder terminals are referred to as “solder bumps”) 12 are formed.

【0031】このはんだバンプ12の材料は、鉛フリーは
んだである、錫−亜鉛系はんだ合金であり、共晶組成の
Sn−9質量%Zn、もしくは亜鉛量を調整して融点降
下のためにビスマス、インジウム、銅のうち少なくとも
1元素を10質量%未満添加した合金組成のもの、例え
ば、Sn−8質量%Zn−3質量%Biなどを用いる。
The material of the solder bumps 12 is a tin-zinc solder alloy, which is a lead-free solder, and has a eutectic composition of Sn-9 mass% Zn or bismuth for lowering the melting point by adjusting the amount of zinc. An alloy composition to which at least one element of indium, copper and copper is added in less than 10% by mass, for example, Sn-8% by mass Zn-3% by mass Bi is used.

【0032】これらの添加元素は、はんだ濡れ性を改善
するとともに、融点を下げるように作用するが、これら
の添加元素が10質量%以上であると、機械的強度が低
下し、硬くて脆くなるので、それぞれの添加元素が10
質量%未満となるようにした。
These additional elements act to improve the solder wettability and lower the melting point. However, if the content of these additional elements is 10% by mass or more, the mechanical strength decreases, and the alloy becomes hard and brittle. Therefore, each additive element is 10
It was set to be less than mass%.

【0033】先ず、このICチップ11上に形成された錫
−亜鉛系はんだ合金のはんだバンプ12は、その表面が酸
化膜により覆われているから、その酸化膜を除去する必
要がある。ここでは、従来は、はんだ付け性を阻害する
と考えられてきた錫酸化膜を取除くのは勿論のこと、亜
鉛酸化膜を除去することが重要である。
First, since the surface of the solder bump 12 made of a tin-zinc solder alloy formed on the IC chip 11 is covered with an oxide film, it is necessary to remove the oxide film. Here, it is important not only to remove the tin oxide film, which has conventionally been considered to impair the solderability, but also to remove the zinc oxide film.

【0034】錫−亜鉛系はんだ合金は、安価で、他の鉛
フリーはんだより融点が低い利点を有する(例えば、S
n−4.7質量%Ag−1.7質量%Cuの融点は217℃で
あるが、共晶組成のSn−9質量%Znの融点は199
℃である)が、従来の錫鉛はんだや、鉛フリーの錫−銀
系はんだ合金と比べて、はんだ付け性が劣る原因とされ
ているのが、亜鉛の含有である。
The tin-zinc solder alloy has the advantages of being inexpensive and having a lower melting point than other lead-free solders (for example, S
The melting point of n-4.7% by mass Ag-1.7% by mass Cu is 217 ° C, whereas the melting point of eutectic Sn-9% by mass Zn is 199 ° C.
° C), compared to conventional tin-lead solders and lead-free tin-silver-based solder alloys, is attributed to poor solderability due to the zinc content.

【0035】亜鉛は、イオン化傾向が大きいために酸化
されやすく、はんだバンプ12の表面に亜鉛酸化膜を形成
しやすいが、この錫−亜鉛系はんだ合金のはんだバンプ
表面を改質してこの亜鉛酸化膜を取除くことで、後洗浄
を必要とするフラックスを用いることなく、良好なはん
だ付け性が得られる。
Zinc is easily oxidized due to its high ionization tendency, and easily forms a zinc oxide film on the surface of the solder bump 12. However, the surface of the solder bump made of the tin-zinc solder alloy is modified to form the zinc oxide. By removing the film, good solderability can be obtained without using a flux that requires post-cleaning.

【0036】前記錫−亜鉛系はんだ合金のはんだバンプ
12の表面に形成された酸化膜を除去する工程では、水素
含有の不活性ガスプラズマ、すなわち水素含有プラズマ
13を照射することにより、バンプ表面の錫酸化膜および
亜鉛酸化膜を水素含有プラズマ13の強力な還元作用およ
びエッチング作用により有効に除去することができる。
Solder bump of the tin-zinc solder alloy
In the step of removing the oxide film formed on the surface of 12, the hydrogen-containing inert gas plasma, that is, the hydrogen-containing plasma
By irradiating 13, the tin oxide film and the zinc oxide film on the bump surface can be effectively removed by the strong reducing action and etching action of the hydrogen-containing plasma 13.

【0037】この水素含有プラズマ13の照射条件は、照
射温度を、室温を含む錫−亜鉛系はんだ合金の融点以下
とし、圧力を、10〜60Pa程度の減圧下とし、照射
時間を2分以内とする。
The irradiation conditions of the hydrogen-containing plasma 13 are as follows: the irradiation temperature is lower than the melting point of the tin-zinc solder alloy including room temperature, the pressure is reduced to about 10 to 60 Pa, and the irradiation time is 2 minutes or less. I do.

【0038】前記水素含有プラズマ発生用のプロセスガ
スは、不活性ガスと、水素分子換算で3容量%以上8容
量%未満の水素含有率の水素ガスとを含む混合ガスとす
る。不活性ガスは、ヘリウムまたはアルゴンを用いる。
The process gas for generating the hydrogen-containing plasma is a mixed gas containing an inert gas and a hydrogen gas having a hydrogen content of 3% by volume or more and less than 8% by volume in terms of hydrogen molecules. Helium or argon is used as the inert gas.

【0039】このようにして、錫−亜鉛系はんだ合金の
はんだバンプ12を、プラズマを用いたドライプロセスに
より、はんだバンプ12の表面の酸化膜層を除去すること
で、フラックスレスでの接合を可能とする。
In this manner, the solder bumps 12 of the tin-zinc solder alloy can be bonded without flux by removing the oxide film layer on the surface of the solder bumps 12 by a dry process using plasma. And

【0040】次に、図2に示されるように、前記酸化膜
を除去した錫−亜鉛系はんだ合金のはんだバンプ12の表
面に、弗素を含有する層を形成する処理を施す。この弗
素を含有する層を形成することで、はんだバンプ12の表
面での錫および亜鉛の再酸化を防止し、はんだ濡れ性を
向上させることができる。
Next, as shown in FIG. 2, a process for forming a layer containing fluorine is performed on the surface of the solder bump 12 of the tin-zinc solder alloy from which the oxide film has been removed. By forming this fluorine-containing layer, reoxidation of tin and zinc on the surface of the solder bump 12 can be prevented, and solder wettability can be improved.

【0041】前記はんだバンプ12の表面に弗素を含有す
る層を形成する工程は、はんだバンプ12の表面の酸化膜
を除去する工程の後に、弗素含有プラズマ14を照射す
る。
In the step of forming a fluorine-containing layer on the surface of the solder bump 12, a fluorine-containing plasma 14 is irradiated after the step of removing an oxide film on the surface of the solder bump 12.

【0042】前記弗素含有プラズマ14の照射条件は、照
射温度を、室温を含む錫−亜鉛系はんだ合金の融点以下
とし、圧力を、10〜60Pa程度の減圧下とし、照射
時間を60秒以内とする。
The irradiation conditions of the fluorine-containing plasma 14 are as follows: the irradiation temperature is lower than the melting point of the tin-zinc solder alloy including room temperature, the pressure is reduced to about 10 to 60 Pa, and the irradiation time is 60 seconds or less. I do.

【0043】前記弗素含有プラズマ発生用のプロセスガ
スは、四弗化炭素(CF)やCなどの弗化炭素
系化合物、三弗化窒素(NF)および六弗化硫黄(S
)のいずれか少なくとも一つと、酸素および不活性
ガス(ヘリウムまたはアルゴン)の少なくとも一方とを
含む混合ガスとする。
The process gas for generating the fluorine-containing plasma includes carbon fluoride compounds such as carbon tetrafluoride (CF 4 ) and C 5 F 8 , nitrogen trifluoride (NF 3 ), and sulfur hexafluoride (S
F 6 ) and a mixed gas containing at least one of oxygen and an inert gas (helium or argon).

【0044】このように、水素含有プラズマ13および弗
素含有プラズマ14の照射により、錫−亜鉛系はんだ合金
のはんだバンプ12の表面を改質処理することで、後洗浄
を必要とするフラックスを用いることなく、次の配線基
板の金属電極と接合させることが可能となる。
As described above, the surface of the solder bump 12 made of the tin-zinc solder alloy is modified by the irradiation of the hydrogen-containing plasma 13 and the fluorine-containing plasma 14, thereby using a flux requiring post-cleaning. Instead, it can be joined to the metal electrode of the next wiring board.

【0045】次に、図3に示されるように、配線基板15
上に、反転したICチップ11をマウントする。その際、
ICチップ11の錫−亜鉛系はんだ合金のはんだバンプ12
と、配線基板15の端子としての金属電極16とを突き合わ
せるように位置決めする。
Next, as shown in FIG.
The inverted IC chip 11 is mounted thereon. that time,
IC chip 11 Tin-zinc solder alloy solder bump 12
And the metal electrode 16 as a terminal of the wiring board 15 are positioned so as to abut each other.

【0046】前記錫−亜鉛系はんだ合金のはんだバンプ
12の下地部分、およびこのはんだバンプ12と接合される
相手側の金属電極16は、下地の銅導体の上にニッケル層
を形成し、このニッケル層の上に、金層を直接設ける
か、またはパラジウム層を介して金層を設けた構造であ
る。
Solder bump of the tin-zinc solder alloy
The underlying portion of 12, and the mating metal electrode 16 to be joined to the solder bump 12 form a nickel layer on the underlying copper conductor, and directly provide a gold layer on the nickel layer, or This is a structure in which a gold layer is provided via a palladium layer.

【0047】ニッケル層、パラジウム層および金層は、
無電解メッキ法により形成され、燐やホウ素などの不純
物を含むものであるが、無電解メッキ法によりニッケル
層などを形成する段階で、燐やホウ素などの不純物が混
入しても、特に問題はない。
The nickel layer, the palladium layer and the gold layer
Although it is formed by electroless plating and contains impurities such as phosphorus and boron, there is no particular problem if impurities such as phosphorus and boron are mixed in the step of forming a nickel layer or the like by electroless plating.

【0048】むしろ、無電解メッキ法は、共通電極が不
要で、配線引回しに有利であるとともに、端子間のファ
インピッチに対応できるなど、多くの利点を有する。
Rather, the electroless plating method has many advantages such as not requiring a common electrode, being advantageous in wiring layout, and being able to cope with a fine pitch between terminals.

【0049】ニッケル層は、銅導体に対する亜鉛の拡散
を防止して、機械的強度の低い銅−亜鉛金属間化合物の
生成を防止し、また、パラジウム層は、金層の厚みを薄
く均一にする働きがあり、さらに、金層は、はんだ濡れ
性を向上させる。
The nickel layer prevents the diffusion of zinc into the copper conductor to prevent formation of a copper-zinc intermetallic compound having low mechanical strength, and the palladium layer makes the thickness of the gold layer thin and uniform. It works, and the gold layer improves the solder wettability.

【0050】金層の厚みは、0.02〜0.3μmの範
囲内に収める。この範囲内において、適正なはんだ濡れ
性と、適正なはんだ接続強度とが得られる。0.02μ
m未満では、はんだ濡れ性が悪くなり、0.3μmを超
えると、コストがかかるとともに、はんだ中の金濃度が
高まり、脆い性質の金−錫金属間化合物が生成されやす
く、この部分から剥離しやすくなる。
The thickness of the gold layer is set within a range of 0.02 to 0.3 μm. Within this range, proper solder wettability and proper solder connection strength can be obtained. 0.02μ
If it is less than m, the solder wettability will be worse, and if it exceeds 0.3 μm, the cost will increase and the gold concentration in the solder will increase, and a brittle gold-tin intermetallic compound will be easily generated, and it will peel off from this part. It will be easier.

【0051】また、前記錫−亜鉛系はんだ合金のはんだ
バンプ12と接合される相手側の金属電極16は、下地の銅
導体の上に鉛フリーはんだ層を形成したものでも良い。
この鉛フリーはんだ層は、錫−亜鉛系はんだ合金、錫−
銀系はんだ合金などにより形成する。この鉛フリーはん
だ層は、はんだ濡れ性を向上できるとともに、ニッケル
層の上に金層を設ける場合よりも、安価に形成できるコ
ストメリットがある。
The other metal electrode 16 to be joined to the tin-zinc solder alloy solder bump 12 may be a lead-free solder layer formed on an underlying copper conductor.
This lead-free solder layer is made of tin-zinc based solder alloy, tin-
It is formed by a silver-based solder alloy or the like. This lead-free solder layer can improve solder wettability and has a cost advantage that it can be formed at lower cost than when a gold layer is provided on a nickel layer.

【0052】次に、図4に示されるように、錫−亜鉛系
はんだ合金のはんだバンプ12を、配線基板15の金属電極
16に接合する。12aは、はんだ接合部である。
Next, as shown in FIG. 4, a solder bump 12 made of a tin-zinc solder alloy is
Join to 16. 12a is a solder joint.

【0053】このはんだ接合部12aの接合形態は、はん
だバンプ12の融点以上の加熱による溶融接合、または融
点以下の加熱および加圧による拡散接合のいずれでも可
能である。
The bonding form of the solder bonding portion 12a can be either fusion bonding by heating the solder bump 12 at a temperature higher than the melting point or diffusion bonding by heating and pressing at a temperature lower than the melting point.

【0054】前記接合工程に当たって、処理対象物を1
00℃以下で予加熱することにより、ICチップ11など
のヒートショックを防止するとともに、溶融接合または
拡散接合を円滑に開始する。
In the joining step, the object to be treated is
Preheating at a temperature of not more than 00 ° C. prevents heat shock of the IC chip 11 and the like, and smoothly starts fusion bonding or diffusion bonding.

【0055】ICチップ11のはんだバンプ12を配線基板
15の金属電極16上に直接マウントする工程および接合す
る工程は、大気中でなされるが、表面を改質処理された
はんだバンプ12は、大気中でマウントおよび接合されて
も再酸化のおそれがないので、マウント工程および接合
工程が容易になる。
The solder bumps 12 of the IC chip 11 are connected to the wiring board
Although the steps of directly mounting and bonding the metal electrodes 16 on the metal electrodes 16 are performed in the air, the solder bumps 12 whose surfaces have been modified may be reoxidized even when mounted and bonded in the air. Since there is no mounting step, the mounting step and the joining step are facilitated.

【0056】上記マウント工程および接合工程は、1台
の装置、または複数台の装置で実施する。例えば、1台
のフリップチップボンダでマウントおよびリフローの両
方を実施しても良いし、マウンタでICチップ11を配線
基板15上にマウントしてリフロー装置で接合するという
ように分けて実施しても良い。
The mounting step and the joining step are performed by one device or a plurality of devices. For example, both mounting and reflow may be performed by one flip chip bonder, or separately performed such that the IC chip 11 is mounted on the wiring board 15 by a mounter and joined by a reflow device. good.

【0057】本実装方法によれば、錫−亜鉛系はんだ合
金のはんだバンプ12の表面を改質することで、後洗浄を
必要とするフラックスを用いることなく、錫−亜鉛系は
んだ合金のはんだバンプ12を配線基板15の金属電極16に
直接はんだ付けできる。
According to this mounting method, the surface of the solder bump 12 made of the tin-zinc solder alloy is modified, so that the solder bump 12 made of the tin-zinc solder alloy can be used without using a flux requiring post-cleaning. 12 can be directly soldered to the metal electrode 16 of the wiring board 15.

【0058】なお、以上の実施の形態は、ICチップ11
の端子を鉛フリーはんだで形成して、その鉛フリーはん
だの端子表面をプラズマで改質するフリップチップ実装
方法であるが、逆に、配線基板15の端子(電極)を鉛フ
リーはんだで形成して、その鉛フリーはんだの端子表面
をプラズマで改質するようにしても良いし、ICチップ
11および配線基板15の両方の各端子をそれぞれ鉛フリー
はんだで形成して、その鉛フリーはんだの各端子表面を
それぞれプラズマで改質するようにしても良い。
In the above embodiment, the IC chip 11
Is a flip-chip mounting method in which the terminals of the wiring board 15 are formed of lead-free solder and the surface of the terminals of the lead-free solder is modified with plasma. On the contrary, the terminals (electrodes) of the wiring board 15 are formed of lead-free solder. The terminal surface of the lead-free solder may be modified with plasma, or the IC chip
Alternatively, both terminals of the wiring board 15 and the terminal 11 may be formed of lead-free solder, and the surface of each terminal of the lead-free solder may be modified with plasma.

【0059】[0059]

【実施例】次に、具体的数値を用いて、本フリップチッ
プ実装方法の実施例を説明する。
Next, an embodiment of the flip-chip mounting method will be described using specific numerical values.

【0060】ICチップ11のサイズは、10mm×10
mmで、そのSn−9質量%Znはんだ合金のはんだバ
ンプ12は、高さ60μmのものを400個設けた。
The size of the IC chip 11 is 10 mm × 10
mm, 400 of the solder bumps 12 of Sn-9 mass% Zn solder alloy having a height of 60 μm were provided.

【0061】配線基板15には、板厚1mmのFR4を用
い、その金属電極16は、銅導体の上に無電解ニッケルメ
ッキし、さらに、その上に薄く無電解金メッキを施した
ものを使用した。
The wiring board 15 was made of FR4 having a thickness of 1 mm, and the metal electrode 16 was formed by electroless nickel plating on a copper conductor and further thinly electroless gold plating thereon. .

【0062】この金属電極16は、100μm×100μ
mのサイズであり、銅導体の厚みは18μm、ニッケル
メッキ層の厚みは5μm、金メッキ層の厚みは0.05
μmにそれぞれ形成する。
The metal electrode 16 has a size of 100 μm × 100 μm.
m, the thickness of the copper conductor is 18 μm, the thickness of the nickel plating layer is 5 μm, and the thickness of the gold plating layer is 0.05.
Each having a thickness of μm.

【0063】先ず、ICチップ11上のSn−9質量%Z
nはんだ合金のはんだバンプ12の表面に水素含有プラズ
マ13を照射することにより、バンプ表面に形成された酸
化膜を除去した。
First, Sn-9 mass% Z on the IC chip 11
By irradiating the hydrogen-containing plasma 13 to the surface of the solder bump 12 of the n-solder alloy, the oxide film formed on the surface of the bump was removed.

【0064】水素含有プラズマ13のプロセスガスとして
は、不活性ガスにアルゴンを用い、水素7容量%含有ア
ルゴンプラズマにより、約40Paの圧力下でプラズマ
処理した。
As a process gas of the hydrogen-containing plasma 13, argon was used as an inert gas, and a plasma treatment was performed with an argon plasma containing 7% by volume of hydrogen under a pressure of about 40 Pa.

【0065】プラズマ発生方法は特に問わないが、本実
施例では、平行平板に高周波電圧を印加してプラズマを
発生させた。高周波電源は、13.56MHzの周波数
を用いて、出力は、約1000ワットで、60秒間処理
した。
Although the plasma generation method is not particularly limited, in this embodiment, the plasma was generated by applying a high-frequency voltage to the parallel flat plate. The high frequency power supply was processed for 60 seconds at a power of about 1000 watts using a frequency of 13.56 MHz.

【0066】続いて、弗素含有プラズマ14により、はん
だバンプ12の表面に弗素を含有する層を形成する表面改
質を行った。四弗化炭素80容量%含有酸素ガスプラズ
マにより、約40Paの圧力下で、約1000ワットの
高周波電源出力により、30秒間処理した。
Subsequently, surface modification for forming a fluorine-containing layer on the surface of the solder bump 12 was performed by the fluorine-containing plasma 14. The substrate was treated with an oxygen gas plasma containing 80% by volume of carbon tetrafluoride under a pressure of about 40 Pa and a high frequency power output of about 1000 Watt for 30 seconds.

【0067】この弗素含有プラズマ14の発生方法に関し
ては、水素含有プラズマ13の場合と同様である。
The method of generating the fluorine-containing plasma 14 is the same as that of the hydrogen-containing plasma 13.

【0068】このプラズマ処理の後、澁谷工業株式会社
製のフリップチップボンダにより、ICチップ11上のは
んだバンプ12と配線基板15の金属電極16とを接合した。
After this plasma treatment, the solder bumps 12 on the IC chip 11 and the metal electrodes 16 on the wiring board 15 were joined by a flip chip bonder manufactured by Shibuya Kogyo Co., Ltd.

【0069】この接合は、大気中で行った。その際、配
線基板15を100℃で予備加熱し、上記フリップチップ
ボンダのボンディングツール温度を250℃に設定し、
ICチップ11のはんだバンプ12の温度が225℃となる
ように加熱して溶融接合した。加熱時間は17秒であっ
た。なお、加熱前に、1端子当り20gの圧力を加え、
はんだバンプ12間の高さのばらつきに対処した。
This joining was performed in the air. At that time, the wiring board 15 is preheated at 100 ° C., and the bonding tool temperature of the flip chip bonder is set at 250 ° C.
The solder bumps 12 of the IC chip 11 were heated and melt-bonded to a temperature of 225 ° C. The heating time was 17 seconds. Before heating, a pressure of 20 g per terminal was applied.
The height variation between the solder bumps 12 was dealt with.

【0070】この結果、フラッグスを用いなくとも、S
n−9質量%Znはんだ合金のはんだバンプ12が金属電
極16の表面に十分なはんだ濡れ性を示す接合が得られ
た。フラックスを用いた接合の場合とのシェア強度の比
較においても、フラックスを用いた場合と同等の結果が
得られた。
As a result, even if flags are not used, S
Bonding in which the solder bumps 12 of the n-9 mass% Zn solder alloy showed sufficient solder wettability on the surface of the metal electrode 16 was obtained. Also in the comparison of the shear strength with the case of using the flux, the same result as the case of using the flux was obtained.

【0071】次に、配線基板15の端子を鉛フリーはんだ
で形成して、その鉛フリーはんだの端子表面をフラック
スを用いることなくプラズマ処理で改質した本実装方法
に係るものを上記フリップチップボンダを用いて接合し
た場合と、フラックスを用いて処理した従来方法に係る
ものを上記フリップチップボンダを用いて接合した場合
とを比較する試験結果を下の表1に示す。
Next, the terminal of the wiring board 15 is formed of lead-free solder, and the terminal surface of the lead-free solder is modified by plasma processing without using flux. Table 1 below shows the test results comparing the case where the bonding was performed by using the above method and the case where the bonding according to the conventional method treated using the flux was performed using the flip chip bonder.

【0072】[0072]

【表1】 以上のように、本実装方法によれば、錫−亜鉛系はんだ
合金の端子表面をプラズマ処理して改質することで、後
洗浄を必要とするフラックスを用いることなく、集積回
路チップおよび配線基板の端子間を良好に接合できる。
[Table 1] As described above, according to the present mounting method, the terminal surface of the tin-zinc solder alloy is subjected to plasma treatment and reforming, so that the integrated circuit chip and the wiring substrate can be used without using a flux requiring post-cleaning. Terminals can be satisfactorily joined.

【0073】[0073]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、少なくと
も一方の端子を鉛フリーはんだで形成した配線基板およ
び集積回路チップをフリップチップ実装する場合におい
て、はんだ端子表面の酸化膜層を改質してからマウント
して接合することで、フラックスを用いることなく、大
気中での端子間の接合も確実にでき、フラックスの後洗
浄も省略できる。
According to the first aspect of the present invention, when a wiring board and an integrated circuit chip having at least one terminal formed of lead-free solder are mounted by flip-chip mounting, the oxide film layer on the surface of the solder terminal is modified. After mounting and bonding, the bonding between the terminals in the air can be reliably performed without using a flux, and post-flux cleaning can be omitted.

【0074】請求項2記載の発明によれば、錫−亜鉛系
はんだ合金の端子表面を改質することで、後洗浄を必要
とするフラックスを用いることなく、端子表面の錫酸化
物および亜鉛酸化物を除去でき、端子間を確実にはんだ
接合できる。
According to the second aspect of the present invention, the terminal surface of the tin-zinc-based solder alloy is modified, so that tin oxide and zinc oxide on the terminal surface can be used without using a flux requiring post-cleaning. Objects can be removed, and the terminals can be reliably soldered.

【0075】請求項3記載の発明によれば、錫−亜鉛系
はんだ合金が、錫と亜鉛の他に、ビスマス、インジウ
ム、銅のうち少なくとも1元素を、それぞれ10質量%
未満添加した合金組成を有するから、これらの添加元素
により、はんだ濡れ性を改善し、融点を下げることがで
きるとともに、それぞれの添加元素を10質量%未満に
抑えることで、機械的強度の低下を防止できる。
According to the third aspect of the present invention, the tin-zinc solder alloy contains at least one element of bismuth, indium, and copper in addition to tin and zinc in an amount of 10% by mass.
Since these alloys have an alloy composition of less than 10% by mass, the solder wettability can be improved and the melting point can be reduced by these additional elements. Can be prevented.

【0076】請求項4記載の発明によれば、ニッケル層
により、銅導体に対する亜鉛の拡散を防止して、機械的
強度の低い銅−亜鉛金属間化合物の生成を防止でき、ま
た、パラジウム層により、金層の厚みを薄く均一にで
き、さらに、金層により、はんだ濡れ性を向上させるこ
とができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the nickel layer can prevent the diffusion of zinc into the copper conductor, thereby preventing the formation of a copper-zinc intermetallic compound having low mechanical strength. The thickness of the gold layer can be made thin and uniform, and the gold layer can improve solder wettability.

【0077】請求項5記載の発明によれば、ニッケル層
などを形成する無電解メッキ法は、燐やホウ素などの不
純物が混入しても問題がなく、むしろ、共通電極が不要
で、配線引回しに有利であるとともに、端子間のファイ
ンピッチに対応できるなど、多くの利点を有する。
According to the fifth aspect of the present invention, the electroless plating method for forming a nickel layer or the like has no problem even if impurities such as phosphorus and boron are mixed. It is advantageous for turning and has many advantages such as being able to cope with a fine pitch between terminals.

【0078】請求項6記載の発明によれば、金層の厚み
を、0.02〜0.3μmとしたことにより、適正なは
んだ濡れ性と、適正なはんだ接続強度とを確保できる。
According to the sixth aspect of the invention, by setting the thickness of the gold layer to 0.02 to 0.3 μm, it is possible to ensure proper solder wettability and proper solder connection strength.

【0079】請求項7記載の発明によれば、錫−亜鉛系
はんだ合金の端子と接合される相手側の端子として、下
地の銅導体の上に鉛フリーはんだ層を形成したから、こ
の鉛フリーはんだ層により、はんだ濡れ性の向上を安価
に達成できる。
According to the seventh aspect of the present invention, a lead-free solder layer is formed on an underlying copper conductor as a counterpart terminal to be joined to a tin-zinc solder alloy terminal. With the solder layer, improvement in solder wettability can be achieved at low cost.

【0080】請求項8記載の発明によれば、はんだ端子
表面の錫や亜鉛の酸化膜を除去することで、フラックス
レスでのはんだ接合を可能にでき、また、その酸化膜を
除去したはんだ端子表面に、弗素を含有する層を形成す
ることで、はんだ端子表面の錫および亜鉛の再酸化を防
止でき、フラックスレスでのはんだ接合を確実にでき
る。
According to the eighth aspect of the present invention, by removing the tin or zinc oxide film on the surface of the solder terminal, it is possible to perform fluxless solder bonding, and to remove the oxide film from the solder terminal. By forming a fluorine-containing layer on the surface, reoxidation of tin and zinc on the surface of the solder terminal can be prevented, so that fluxless solder joining can be ensured.

【0081】請求項9記載の発明によれば、酸化膜を除
去する工程と、弗素を含有する層を形成する工程が、大
気に曝されずになされるから、大気中よりも、酸化膜の
除去および弗素含有層の形成を効率良くできる。
According to the ninth aspect of the present invention, the step of removing the oxide film and the step of forming the layer containing fluorine are performed without being exposed to the air. Removal and formation of the fluorine-containing layer can be performed efficiently.

【0082】請求項10記載の発明によれば、錫−亜鉛
系はんだ合金のはんだ端子表面に水素含有プラズマを照
射することにより錫酸化膜および亜鉛酸化膜を除去する
ことで、後洗浄を必要とするフラックスを用いることな
く、端子間どうしを確実に接合することができる。
According to the tenth aspect of the present invention, the post-cleaning is required by removing the tin oxide film and the zinc oxide film by irradiating the surface of the solder terminal of the tin-zinc solder alloy with a hydrogen-containing plasma. Therefore, the terminals can be securely joined to each other without using any flux.

【0083】請求項11記載の発明によれば、酸化膜を
除去した錫−亜鉛系はんだ合金のはんだ端子表面に、弗
素含有プラズマにより弗素含有層を形成することで、は
んだ端子表面の錫および亜鉛の再酸化を防止し、はんだ
濡れ性を向上させることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, a fluorine-containing layer is formed by a fluorine-containing plasma on the surface of a solder terminal of a tin-zinc-based solder alloy from which an oxide film has been removed. Can be prevented from being reoxidized, and the solder wettability can be improved.

【0084】請求項12記載の発明によれば、表面を改
質処理されたはんだ端子は、大気中でマウントおよび接
合されても再酸化のおそれがないので、マウント工程お
よび接合工程を容易にできる。
According to the twelfth aspect of the present invention, since the solder terminals whose surfaces have been modified are mounted and joined in the atmosphere without fear of re-oxidation, the mounting step and the joining step can be facilitated. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のフリップチップ実装方法に関係する水
素含有プラズマによるプラズマ処理を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a plasma process using a hydrogen-containing plasma related to the flip-chip mounting method of the present invention.

【図2】同上水素含有プラズマによるプラズマ処理後の
弗素含有プラズマによるプラズマ処理を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing plasma processing using fluorine-containing plasma after plasma processing using hydrogen-containing plasma.

【図3】同上弗素含有プラズマによるプラズマ処理後の
配線基板に対するICチップのマウント状態を示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mounting state of an IC chip on a wiring substrate after the plasma processing using the fluorine-containing plasma.

【図4】同上マウント後の配線基板の電極に対するIC
チップのはんだバンプの接合状態を示す断面図である。
FIG. 4 shows an IC for an electrode of a wiring board after mounting same as above.
It is sectional drawing which shows the joining state of the solder bump of a chip.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 集積回路チップ(ICチップ) 12 端子としてのはんだバンプ 13 水素含有プラズマ 14 弗素含有プラズマ 15 配線基板 16 端子としての金属電極 11 Integrated circuit chip (IC chip) 12 Solder bump as terminal 13 Hydrogen-containing plasma 14 Fluorine-containing plasma 15 Wiring board 16 Metal electrode as terminal

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 3/34 501 H05K 3/34 507Z 507 507C 512C 512 H01L 21/92 603B (72)発明者 坂本 伊佐雄 東京都練馬区東大泉一丁目19番43号 株式 会社タムラ製作所内 Fターム(参考) 5E319 AA03 AB05 AC01 AC17 BB01 BB04 CC33 CD04 CD29 CD60 GG20 5E336 AA04 BB01 CC34 CC58 EE03 GG05 5E343 AA02 AA11 BB16 BB23 BB24 BB44 BB48 BB52 BB71 DD33 EE52 EE58 GG18 5F044 KK02 KK18 KK19 QQ03 QQ04Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H05K 3/34 501 H05K 3/34 507Z 507 507C 512C 512 H01L 21/92 603B (72) Inventor Isao Sakamoto Nerima-ku, Tokyo 1-19-43 Higashi-Oizumi F-term (reference) in Tamura Corporation 5E319 AA03 AB05 AC01 AC17 BB01 BB04 CC33 CD04 CD29 CD60 GG20 5E336 AA04 BB01 CC34 CC58 EE03 GG05 5E343 AA02 AA11 BB16 BB23 BB48 BB48 BB48 GG18 5F044 KK02 KK18 KK19 QQ03 QQ04

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配線基板および集積回路チップの少なく
とも一方の端子を形成する鉛フリーはんだの表面を改質
する工程と、 この改質後に配線基板の端子に集積回路チップの端子を
直接マウントする工程と、 このマウント後に端子間を接合する工程とを具備したこ
とを特徴とするフリップチップ実装方法。
1. A step of modifying a surface of a lead-free solder forming at least one terminal of a wiring board and an integrated circuit chip, and a step of directly mounting a terminal of the integrated circuit chip on a terminal of the wiring board after the modification. And a step of bonding the terminals after the mounting.
【請求項2】 鉛フリーはんだの材料は、錫−亜鉛系は
んだ合金であることを特徴とする請求項1記載のフリッ
プチップ実装方法。
2. The flip-chip mounting method according to claim 1, wherein the material of the lead-free solder is a tin-zinc solder alloy.
【請求項3】 錫−亜鉛系はんだ合金は、 錫と亜鉛の他に、ビスマス、インジウム、銅のうち少な
くとも1元素を、それぞれ10質量%未満添加した合金
組成を有することを特徴とする請求項2記載のフリップ
チップ実装方法。
3. The tin-zinc-based solder alloy has an alloy composition in which at least one element of bismuth, indium, and copper is added in an amount of less than 10% by mass in addition to tin and zinc. 2. The flip-chip mounting method according to 2.
【請求項4】 錫−亜鉛系はんだ合金の端子と接合され
る相手側の端子は、 下地の銅導体の上にニッケル層を設け、 そのニッケル層の上に、金層と、パラジウム層を介した
金層とのいずれか一方を設けたことを特徴とする請求項
2または3記載のフリップチップ実装方法。
4. A mating terminal to be joined to a tin-zinc solder alloy terminal is provided with a nickel layer on an underlying copper conductor, and a gold layer and a palladium layer on the nickel layer. 4. The flip chip mounting method according to claim 2, wherein one of said gold layer and said gold layer is provided.
【請求項5】 ニッケル層、パラジウム層および金層
は、無電解メッキ法により形成され、燐やホウ素などの
不純物を含むことを特徴とする請求項4記載のフリップ
チップ実装方法。
5. The flip chip mounting method according to claim 4, wherein the nickel layer, the palladium layer, and the gold layer are formed by an electroless plating method and contain impurities such as phosphorus and boron.
【請求項6】 金層の厚みは、0.02〜0.3μmで
あることを特徴とする請求項4または5記載のフリップ
チップ実装方法。
6. The flip chip mounting method according to claim 4, wherein the thickness of the gold layer is 0.02 to 0.3 μm.
【請求項7】 錫−亜鉛系はんだ合金の端子と接合され
る相手側の端子は、 下地の銅導体の上に鉛フリーはんだ層を形成したことを
特徴とする請求項2または3記載のフリップチップ実装
方法。
7. A flip according to claim 2, wherein the mating terminal joined to the tin-zinc solder alloy terminal has a lead-free solder layer formed on an underlying copper conductor. Chip mounting method.
【請求項8】 はんだ端子の表面を改質する工程は、 はんだ端子の表面の錫と亜鉛の酸化膜を除去する工程
と、 はんだ端子の表面に弗素を含有する層を形成する工程と
を具備したことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか
に記載のフリップチップ実装方法。
8. The step of modifying the surface of the solder terminal includes the step of removing an oxide film of tin and zinc on the surface of the solder terminal, and the step of forming a fluorine-containing layer on the surface of the solder terminal. The flip-chip mounting method according to claim 1, wherein:
【請求項9】 酸化膜を除去する工程と、弗素を含有す
る層を形成する工程は、大気に曝されずになされること
を特徴とする請求項8記載のフリップチップ実装方法。
9. The flip chip mounting method according to claim 8, wherein the step of removing the oxide film and the step of forming a layer containing fluorine are performed without being exposed to the air.
【請求項10】 はんだ端子の表面の酸化膜を除去する
工程は、 水素含有プラズマによることを特徴とする請求項8また
は9記載のフリップチップ実装方法。
10. The flip-chip mounting method according to claim 8, wherein the step of removing the oxide film on the surface of the solder terminal is performed by using a hydrogen-containing plasma.
【請求項11】 はんだ端子の表面に弗素を含有する層
を形成する工程は、 弗素含有プラズマによることを特徴とする請求項8また
は9記載のフリップチップ実装方法。
11. The flip chip mounting method according to claim 8, wherein the step of forming a fluorine-containing layer on the surface of the solder terminal is performed by using a fluorine-containing plasma.
【請求項12】 集積回路チップの端子を配線基板の端
子上に直接マウントする工程および接合する工程は、大
気中でなされることを特徴とする請求項1乃至7のいず
れかに記載のフリップチップ実装方法。
12. The flip chip according to claim 1, wherein the steps of directly mounting and joining the terminals of the integrated circuit chip on the terminals of the wiring board are performed in the air. Implementation method.
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