JP2001308144A - フリップチップ実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛フリーはんだで形成したはんだバンプを有
するＩＣチップを配線基板にフリップチップ実装する場
合、大気中でのフラックスレス接合を実現するために有
効的な実装方法を提供する。 【解決手段】 ＩＣチップ11のはんだバンプ12を形成す
る鉛フリーの錫−亜鉛系はんだ合金の表面を改質する。
この改質は、水素含有プラズマ13の照射によりはんだバ
ンプ12の表面の錫酸化膜および亜鉛酸化膜を除去し、弗
素含有プラズマによりはんだバンプ12の表面に弗素含有
層を形成することで、錫および亜鉛の再酸化を防止す
る。この改質後に配線基板の金属電極にＩＣチップ11の
はんだバンプ12を直接マウントし、フリップチップボン
ダにより接合する。錫−亜鉛系はんだ合金のはんだバン
プ12の酸化膜層を改質することで、大気中での、ＩＣチ
ップ11のはんだバンプ12と配線基板の金属電極とのフラ
ックスレス接合を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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_４）やＣ_５Ｆ_８などの弗化炭素
系化合物、三弗化窒素（ＮＦ_３）および六弗化硫黄（Ｓ
Ｆ_６）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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

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 QQ04

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。