導電柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及將兩個以上的基板連接的層疊基板的制造方法所使用的導電柱。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在智能手機等移動終端設(shè)備中，要求所搭載的半導體元器件進一步小型化，有時會使用以層疊基板(Stacked Substrate)技術(shù)、層疊封裝(Package on Package)技術(shù)為代表的“基板層疊技術(shù)(三維基板技術(shù))”。
[0003]在這樣的基板層疊技術(shù)中，由于將上下兩個半導體安裝基板電連接，因此使用焊球、金屬柱等連接導體。尤其是因為金屬柱與焊球相比，基板上的占有面積較小，因此適合高密度地搭載安裝元器件的半導體安裝基板的層疊化。
[0004]在基板上安裝金屬柱通常按照以下步驟來進行，S卩，在基板的表面電極上印刷焊料糊料，并在其上搭載金屬柱，并進行回流焊。
[0005]然而，在各基板上的多個表面電極上分別安裝多個金屬柱的情況下，難以在各表面電極上印刷等量的焊料糊料。若各表面電極上印刷的焊料糊料量產(chǎn)生偏差，則回流焊時在金屬柱上浸潤上升的焊料量也會產(chǎn)生偏差。因此，各金屬柱的平坦性會產(chǎn)生偏差，或者浸潤上升的焊料量也會產(chǎn)生偏差，因此對其它基板的安裝性可能會變差。
[0006]另一方面，揭示了如下技術(shù):S卩，通過半導體工藝在一個基板上形成連結(jié)構(gòu)件而非金屬柱，并利用絕緣膜對其側(cè)周面進行覆蓋的方法，具體而言，利用光刻和刻蝕技術(shù)在基板上形成柱后，對其進行氧化從而在其側(cè)面形成氧化膜(例如參照專利文獻1)，或者在導電柱的側(cè)面涂布樹脂來形成樹脂膜(例如參照專利文獻2)，利用上述兩種方法來防止焊料過度浸潤上升到連結(jié)構(gòu)件。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本專利特開2006 - 245289號公報
[0010]專利文獻2:日本專利特開2011 - 91087號公報【實用新型內(nèi)容】
[0011]實用新型所要解決的技術(shù)問題
[0012]然而，在上述方法中，在利用氧化物、樹脂膜覆蓋豎立在基板上的金屬柱的側(cè)周面的情況下，會導致工藝復雜化。例如，需要保護其它元件，以防止在氧化處理時其它元件受到損傷。此外，也難以在柱狀體的側(cè)面上覆蓋均勻的樹脂膜。此外，無論如何都需要保護金屬柱的頂面不被絕緣膜覆蓋、或者將覆蓋在頂面上的絕緣膜去除這樣復雜的工序。
[0013]本實用新型的目的在于提供一種將兩個基板電連接來制造層疊基板的方法所使用的導電柱，且能更容易地控制焊料過度浸潤上升到導電柱。
[0014]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)手段
[0015]本實用新型的導電柱用于將第一基板和第二基板電連接，具有:
[0016]柱狀的導電性主體；
[0017]覆蓋所述導電性主體的側(cè)周面的絕緣膜；以及
[0018]將所述導電性主體的上端面和下端面覆蓋的焊料膜，
[0019]該導電柱為柱狀，且長邊方向的高度與短邊方向的最大直徑的縱橫比(高度/最大直徑)在1.5?5.0的范圍內(nèi)。
[0020]實用新型效果
[0021]根據(jù)本實用新型的導電柱，使用在側(cè)周面設(shè)有絕緣膜的柱狀的導電柱作為將基板間連接起來的連接導體。根據(jù)該導電柱，由于在側(cè)周面具有絕緣膜，因此能抑制焊料向?qū)щ娭慕櫳仙?，從而能穩(wěn)定地制造層疊基板。
【附圖說明】
[0022]圖1是表示實施方式1的層疊基板的結(jié)構(gòu)的簡要側(cè)視圖。
[0023]圖2是示意性表示實施方式1的導電柱的立體圖。
[0024]圖3是表示圖2的導電柱的沿長邊方向的剖面結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0025]圖4是表示在圖2的導電柱的制造方法中、將表面覆蓋有絕緣膜的金屬線材切割成規(guī)定長度來獲得在側(cè)周面具有絕緣膜的導電性主體的工序的示意圖。
[0026]圖5(a)是通過圖4的工序得到的側(cè)周面具有絕緣膜的導電性主體的立體圖，圖5(b)是通過圖4的工序得到的側(cè)周面具有絕緣膜的導電性主體的剖視圖。
[0027]圖6是表示在圖4的工序之后通過進行在上端面和下端面設(shè)置作為下底膜的Ni鍍膜和作為表面膜的Sn鍍膜的工序而得到的多個導電柱的立體圖。
[0028]圖7(a)是通過圖6的工序得到的導電柱的立體圖，圖7 (b)是通過圖6的工序得到的導電柱的剖視圖。
[0029]圖8是表示在實施方式1的層疊基板的制造方法中、在第一基板的表面電極上設(shè)置了焊料糊料的狀態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0030]圖9是圖8的放大剖視圖。
[0031]圖10是表示在設(shè)置于第一基板的表面電極上的焊料糊料上配置有導電柱的狀態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0032]圖11是圖10的放大剖視圖。
[0033]圖12是表示在設(shè)置于第一基板的表面電極上的焊料糊料上配置導電柱后進行加熱來使導電柱的焊料膜熔融并冷卻后的狀態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0034]圖13是圖12的放大剖視圖。
[0035]圖14是表示在第一基板的表面電極上配置多個導電柱的狀態(tài)的示意立體圖。
[0036]圖15是表示在圖14的工序后在第一基板上安裝半導體元件的狀態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0037]圖16是表示在第二基板的表面電極上設(shè)置焊料糊料并使其與第一基板上的導電柱相對的狀態(tài)的不意側(cè)視圖。
[0038]圖17是圖16的放大剖視圖。
[0039]圖18是表示在圖16的工序后、將設(shè)置在第二基板的表面電極上的焊料糊料與導電柱的上端面對準來配置的狀態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0040]圖19是圖18的放大剖視圖。
[0041]圖20是表示在圖18的工序后、在回流爐中進行加熱處理后的狀態(tài)的示意側(cè)視圖。
[0042]圖21是圖20的放大剖視圖。
[0043]圖22是表示實施方式1的層疊基板的結(jié)構(gòu)的簡要側(cè)視圖。
[0044]圖23是表示實施方式2的導電柱的制造方法中、將側(cè)周面覆蓋有絕緣膜的導電性線材切割成規(guī)定長度來獲得側(cè)周面具有絕緣膜的導電性主體的工序的示意圖。
[0045]圖24(a)是通過圖23的工序得到的側(cè)周面具有絕緣膜的導電性主體的立體圖，圖24(b)是通過圖23的工序得到的側(cè)周面具有絕緣膜的導電性主體的剖視圖。
[0046]圖25(a)是對覆蓋導電性主體的側(cè)周面的絕緣膜進行加熱從而使包含導電性主體的上端面和上側(cè)面的上端部以及包含下端面和下側(cè)面的下端部露出的立體圖，圖25(b)是圖25(a)的剖視圖。
[0047]圖26 (a)是表示在圖25 (a)的上端部和下端部設(shè)置作為下底膜的Ni鍍膜和作為表面膜的Sn鍍膜的工序而得到的導電柱的立體圖，圖26(b)是圖26(a)的剖視圖。
[0048]圖27是利用圖26(a)的導電柱將第一基板與第二基板相連時的接合部處的放大剖視圖。
[0049]圖28是示意性表示在實施方式3的層疊基板的制造方法中、將多個導電柱收納在設(shè)置于收納容器的多個收納孔中的方式的示意圖。
[0050]圖29是表示收納在收納容器的收納孔中的導電柱的示意剖視圖。
[0051]圖30(a)和圖30(b)是表示將導電柱收納到收納容器的收納孔中的工序的示意剖視圖。
[0052]圖31是表示利用安裝頭將收納在收納容器的收納孔中的導電柱進行拾起的工序的示意立體圖。
[0053]圖32是表示利用安裝頭在第一基板的表面電極上配置多個導電柱的工序的示意立體圖。
【具體實施方式】
[0054]實施方式1的導電柱用于將第一基板和第二基板電連接，具有:
[0055]柱狀的導電性主體；
[0056]覆蓋所述導電性主體的側(cè)周面的絕緣膜；以及
[0057]將所述導電性主體的上端面和下端面覆蓋的焊料膜，
[0058]該導電柱為柱狀，且長邊方向的高度與短邊方向的最大直徑的縱橫比(高度/最大直徑)在1.5?5.0的范圍內(nèi)。
[0059]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于在側(cè)周面具有絕緣膜，因此能抑制焊料浸潤上升到導電柱上，能抑制上下基板的焊料相連，并能抑制接合部上的焊料不足。
[0060]實施方式2的導電柱用于將第一基板和第二基板電連接，具有:
[0061]柱狀的導電性主體；
[0062]使所述導電性主體的包含上端面及上側(cè)面的上端部與包含下端面及下側(cè)面的下端部露出、并覆蓋所述導電性主體的側(cè)周面的絕緣膜；以及
[0063]將所述導電性主體的所述上端部和所述下端部覆蓋的焊料膜，
[0064]該導電柱為柱狀，且長邊方向的高度與短邊方向的最大直徑的縱橫比(高度/最大直徑)在1.5?5.0的范圍內(nèi)。
[0065]實施方式3的導電柱在上述實施方式2的基礎(chǔ)上，所述上端部及所述下端部的所述上端面到所述上側(cè)面的距離及所述下端面到所述下側(cè)面的距離在所述導電性主體的最大直徑的3?30%的范圍內(nèi)。
[0066]實施方式4的導電柱在上述實施方式1?3中任一種實施方式的基礎(chǔ)上，焊料膜可以以Sn為主要成分，其包含能與所述Sn形成金屬間化合物的副成分。
[0067]實施方式5的導電柱在上述實施方式1?4中任一種實施方式的基礎(chǔ)上，所述焊料膜也可以是焊料鍍膜。
[0068]實施方式6的導電柱在上述實施方式5的基礎(chǔ)上，所述焊料鍍膜可以是Sn與Au的合金鍍膜。
[0069]實施方式7的導電柱在上述實施方式6的基礎(chǔ)上，所述焊料鍍膜還可以在表面具有以Au為主要成分的表面鍍膜。
[0070]實施方式8的導電柱在上述實施方式1?3中任一種實施方式的基礎(chǔ)上，所述焊料膜可以具有以Ni為主要成分的下底鍍膜、以及以Sn為主要成分且包含能與所述Sn形成金屬間化合物的副成分的焊料鍍膜。
[0071]下面，參照附圖對本實用新型實施方式的層疊基板及其制造方法進行說明。另外，圖中對于實質(zhì)相同的構(gòu)件標注相同的標號。
[0072](實施方式1)
[0073]<層疊基板>
[0074]圖1是表示實施方式1的層疊基板20的結(jié)構(gòu)的簡要側(cè)視圖。圖2是示意性表示實施方式1的導電柱10的立體圖，圖3是表示圖2的導電柱10的沿長邊方向的剖面結(jié)構(gòu)的剖視圖。該層疊基板20中，第一基板11的表面電極13