JP2000012611A - 電子部品の実装体および電子部品の実装方法 - Google Patents

電子部品の実装体および電子部品の実装方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子の実装後の信頼性を確保すること
ができる電子部品の実装体および電子部品の実装方法な
らびに電子部品を提供すること。 【解決手段】 金バンプ4を基板10の電極11に接合
し電子部品6と基板10の間に封止樹脂13を充填して
成る電子部品の実装体において、電子部品6は半導体素
子1のバンプ形成面にこの金バンプ4の高さ寸法より小
さい厚さ寸法の絶縁物層5を形成して成り、絶縁物層5
は封止樹脂13と比較して低吸湿性の材質であり、さら
に絶縁物層5の熱膨張率は、半導体素子1の熱膨張率と
基板10の熱膨張率の中間の値であり、絶縁物層5が熱
応力を緩和する応力緩和層となっている。これにより、
金バンプ4の接合部に水分の侵入から保護し、さらに実
装後の熱サイクルによる熱応力を緩和してすることを防
止し、実装後の信頼性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板に
実装してなる電子部品の実装体および電子部品の実装方
法ならびに電子部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子を基板に実装する方法とし
て、半導体に突出電極であるバンプを形成し、このバン
プを基板の電極に接合する方法が知られている。この方
法では、バンプと電極の接合部は電気的な導通ととも
に、半導体素子本体を基板に固着させる機能をも有して
いる。ところが、実装後の使用環境によっては雰囲気温
度の変化によるヒートサイクルによって接合部に繰り返
し熱応力が発生し、接合部が破断する場合がある。この
ため、この熱応力を緩和する目的や、水分などの異物の
侵入を防止する目的で、接合部周囲に樹脂を充填して樹
脂封止を行うなどの対策が実施されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この樹
脂封止は有効ではあるものの、封止樹脂を透してなお幾
分かの水分がバンプと半導体素子との接合部に侵入し、
この接合部を水分から完全に保護することができず、ま
た、半導体素子や基板の各材質の熱膨張率の差に起因す
る熱応力の緩和効果は十分ではなく、特に封止樹脂と半
導体素子との界面にはなお大きな熱応力が発生して界面
が剥離する場合があった。このため、場合によっては半
導体素子の電極とバンプの接合面が破断したり、界面の
剥離面から水分が侵入して電極の腐食を発生させるな
ど、実装後の信頼性が確保されないという問題点があっ
た。
【0004】そこで本発明は、半導体素子の実装後の信
頼性を確保することができる電子部品の実装体および電
子部品の実装方法ならびに電子部品を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の電子部品
の実装体は、バンプを基板の電極に接合し前記電子部品
と前記基板面の間に封止樹脂を充填して成る電子部品の
実装体であって、前記電子部品は半導体素子のバンプ形
成面に、このバンプの基部を覆いバンプの高さ寸法より
小さい厚さ寸法の絶縁物層を形成して成り、前記絶縁物
層は前記封止樹脂と比較して相対的に低吸湿性の材質で
あるようにした。
【0006】請求項2記載の電子部品の実装体は、請求
項1記載の電子部品の実装体であって、前記絶縁物層の
熱膨張率は、前記半導体素子の熱膨張率と前記基板の熱
膨張率の中間の値であり、前記絶縁物層が熱応力を緩和
する応力緩和層となっている。
【0007】請求項3記載の電子部品は、半導体素子の
バンプ形成面に、このバンプの基部を覆いバンプの高さ
寸法より小さい厚さ寸法の絶縁物層を形成して成る電子
部品であって、前記絶縁物層はこの電子部品の実装に際
して電子部品と実装対象の基板の間に充填される封止樹
脂と比較して相対的に低吸湿性の材質である。
【0008】請求項4記載の電子部品の実装方法は、半
導体素子のバンプ形成面に、このバンプの基部を覆いバ
ンプの高さ寸法より小さい厚さ寸法の絶縁物層を形成し
た電子部品の前記バンプを基板の電極に接合し、前記電
子部品と前記基板面の間に封止樹脂を充填する電子部品
の実装方法であって、前記絶縁物層は前記封止樹脂と比
較して相対的に低吸湿性の材質である。
【0009】請求項5記載の電子部品の実装方法は、請
求項4記載の電子部品の実装方法であって、前記絶縁物
層の熱膨張率は、前記半導体素子の熱膨張率と前記基板
の熱膨張率の中間の値であり、前記絶縁物層が熱応力を
緩和する応力緩和層となっている。
【0010】各請求項記載の発明によれば、半導体素子
のバンプ形成面に封止樹脂と比較して低吸湿性の絶縁物
層を設けることにより、バンプと半導体素子の接合部へ
の水分の侵入を防止することができる。さらに好ましく
は前記絶縁物の熱膨張率を、半導体素子の熱膨張率と、
基板の熱膨張率の中間の値とすることにより、実装後の
熱サイクルによって発生する熱応力を緩和することがで
きる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1(a),(b),(c)、図2
(a),(b),(c)、図3(a),(b)は本発明
の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図、図
4、図5(a)は同電子部品の断面図、図5(b)は同
電子部品の部分拡大図である。
【0012】まず図1を参照して電子部品について説明
する。図1(a)において、半導体素子1の表面には外
部接続用の電極2が形成されており、この電極2以外の
部分は保護膜3で被覆されている。次に図1(b)に示
すように、電極2の上面にワイヤボンディングにより金
バンプ4が形成される。この後図1(c)に示すよう
に、保護膜3上に絶縁物層5が形成されて、電子部品6
が形成される。
【0013】このとき、絶縁物層5の厚さ寸法は、金バ
ンプ4の高さ寸法より小さくなるように(より望ましく
は、絶縁物層5の上面が金バンプ4の最大幅の部分より
高くならないよう)設定される。この絶縁物層5は金バ
ンプ4の基部と電極2と保護膜3の表面を覆う構造とな
っている。なお、ここではバンプとして金バンプ4を用
いる例を示しているが、バンプの材質としては、金以外
のものを使用することも可能である。また、バンプの形
成方法も、ワイヤボンディング以外に金属ボールを搭載
(接合)する方法等、他の方法でも良い。
【0014】ここで絶縁物層5を構成する材質について
説明する。絶縁物としては、熱硬化性樹脂や、SiNや
SiCなどのセラミックなどが用いられ、保護膜3との
密着性を有し、電子部品の使用環境下において水分を透
過させ難い低吸湿性の材質である。本実施の形態で用い
られる絶縁物層5の材質には、吸湿率(85℃/60
%、24h)が0.5%以下のものが用いられ、封止樹
脂として用いられるエポキシ樹脂の吸湿率約2%と比較
して、低吸湿性のものとなっている。
【0015】さらに絶縁物層5の熱膨張率は、半導体素
子1の材質であるSiの熱膨張率と、この電子部品が実
装される基板の材質の熱膨張率の中間の値となるように
材質が選定される。すなわち、半導体素子1の材質であ
るSiの熱膨張率は3ppm程度、電子部品が実装され
る基板の材質であるガラスエポキシ板の熱膨張率は15
ppm以上であり、絶縁物層5の材質としてはこれらの
値の中間となるような熱膨張率の熱硬化性樹脂やセラミ
ックが選定される。
【0016】次に、このようにして形成された電子部品
6の基板への実装について説明する。図2(a)に示す
ように、電子部品6を搭載ヘッド7に保持させる。そし
て電極11上にプリコート半田12が形成された基板1
0に対して電子部品6を位置合わせし、搭載ヘッド7を
下降させて金バンプ4の下端部をプリコート半田12に
対して押圧する。そして電子部品6を加熱することによ
りプリコート半田12が溶融し、図2(b)に示すよう
に金バンプ4は電極11に半田接合される。
【0017】次いで図2(c)に示すように、電子部品
6の絶縁物層5と基板10の間には封止樹脂13が注入
され、半導体素子の実装体が形成される。この実装体
は、半導体素子1と基板10の間に絶縁物層5が介在す
る構造となっており、前述のように絶縁物層5の熱膨張
率は半導体素子1と基板10のそれぞれの熱膨張率の中
間の値となっているため、実装後にヒートサイクルが作
用した場合において半導体素子1と基板10の熱膨張率
の差に起因する熱応力を絶縁物層5を中間に介在させる
ことによって緩和することができる。すなわち絶縁物層
5は、温度変化時に発生する熱応力を緩和する応力緩和
層となっている。なお、本実施の形態では、絶縁物層5
として1種類の材質を用いた単一層の例を示している
が、吸湿率や熱膨張率が前述の関係を満たす限りにおい
て異なる材質の複数層からなる絶縁物層としてもよい。
【0018】また絶縁物層5は低吸湿性であることか
ら、実装後に電極2の周囲に水分が侵入しにくく、電極
2の水分による腐食を防止することができる。さらに
は、半田接合時に電極2が絶縁物層5により完全に覆わ
れているので、溶融半田が電極2まで這い上ることによ
る電極2の腐食が発生しない。なお本実施の形態では、
電子部品の実装後に封止樹脂を注入する例を示したが、
封止樹脂を事前に塗布した状態から実装する場合におい
ても同様である。
【0019】次に図3を参照して、導電性樹脂を用いた
電子部品6の実装例について説明する。図3(a)にお
いて、電子部品6は、金バンプ4の先端部4aをフラッ
トニング処理された状態で、搭載ヘッド7に保持されて
いる。基板10の電極11上には、導電性粒子14aを
含んだ導電性樹脂14が塗布され、またはテープ状に加
工された状態で貼り付けられている。電子部品6を基板
10に位置合わせした後、搭載ヘッド7を下降させて電
子部品6を基板10に搭載し、金バンプ4の先端部4a
を電極11に対して押圧する。これにより、図3(b)
に示すように、金バンプ4と電極11は導電性粒子14
aを介して導通するとともに、導電性樹脂14が硬化す
ることにより電子部品6は基板10に固着されて実装が
完了する。このとき、絶縁物層5が実装後の熱応力を緩
和する応力緩和層となること、また電極2が水分から有
効に保護されることについては前述の実装例と同様であ
る。
【0020】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば図4に示すように、絶縁物層
5’を金バンプ4の基部の近傍のみに形成するようにし
てもよい。この方法によっても、金バンプ4の周辺の熱
応力を緩和できるとともに、電極2を水分の侵入や半田
の這い上がりから保護することができる。
【0021】また図5(a)に示すように、電極2上に
耐湿性の導電膜15を設け、その上面に金バンプ4を設
けるようにしてもよい。このとき、導電膜15は単層で
あっても、また図5(b)に示すように多層の導電膜を
用い、例えばTi膜15a、Ni膜15bおよびAu膜
15cなどの構成としてもよい。さらには金バンプ4と
基板1の電極11とを直接熱圧着するようにしてもよ
い。いずれの例においても、熱応力を緩和することによ
り、また電極2を腐食から保護することにより、実装後
の信頼性を向上させることができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、半導体素子のバンプ形
成面に封止樹脂と比較して低吸湿性の絶縁物層を設けた
ので、実装後にバンプと半導体素子の接合部へ水分が侵
入することを防止して、接合部の腐食を防止して信頼性
を向上させることができる。さらに好ましくは前記絶縁
物の熱膨張率を、半導体素子の熱膨張率と、基板の熱膨
張率の中間の値とすれば、実装後の熱サイクルによって
発生する熱応力を緩和し、接合部の破断を防止してさら
に信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の一実施の形態の電子部品の実装
方法の工程説明図 (b)本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工
程説明図 (c)本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工
程説明図
【図2】(a)本発明の一実施の形態の電子部品の実装
方法の工程説明図 (b)本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工
程説明図 (c)本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工
程説明図
【図3】(a)本発明の一実施の形態の電子部品の実装
方法の工程説明図 (b)本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工
程説明図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品の断面図
【図5】(a)本発明の一実施の形態の電子部品の断面
図 (b)本発明の一実施の形態の電子部品の部分拡大図
【符号の説明】
1 半導体素子 2 電極 3 保護膜 4 金バンプ 5 絶縁物層 6 電子部品 10 基板 12 プリコート半田 13 封止樹脂 14 導電性樹脂

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子部品のバンプを基板の電極に接合し前
    記電子部品と前記基板面の間に封止樹脂を充填して成る
    電子部品の実装体であって、前記電子部品は半導体素子
    のバンプ形成面に、このバンプの基部を覆いバンプの高
    さ寸法より小さい厚さ寸法の絶縁物層を形成して成り、
    前記絶縁物層は前記封止樹脂と比較して相対的に低吸湿
    性の材質であることを特徴とする電子部品の実装体。
  2. 【請求項2】前記絶縁物層の熱膨張率は、前記半導体素
    子の熱膨張率と前記基板の熱膨張率の中間の値であり、
    前記絶縁物層が熱応力を緩和する応力緩和層となってい
    ることを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装体。
  3. 【請求項3】半導体素子のバンプ形成面に、このバンプ
    の基部を覆いバンプの高さ寸法より小さい厚さ寸法の絶
    縁物層を形成して成る電子部品であって、前記絶縁物層
    はこの電子部品の実装に際して電子部品と実装対象の基
    板の間に充填される封止樹脂と比較して相対的に低吸湿
    性の材質であることを特徴とする電子部品。
  4. 【請求項4】半導体素子のバンプ形成面に、このバンプ
    の基部を覆いバンプの高さ寸法より小さい厚さ寸法の絶
    縁物層を形成した電子部品の前記バンプを基板の電極に
    接合し、前記電子部品と前記基板面の間に封止樹脂を充
    填する電子部品の実装方法であって、前記絶縁物層は前
    記封止樹脂と比較して相対的に低吸湿性の材質であるこ
    とを特徴とする電子部品の実装方法。
  5. 【請求項5】前記絶縁物層の熱膨張率は、前記半導体素
    子の熱膨張率と前記基板の熱膨張率の中間の値であり、
    前記絶縁物層が熱応力を緩和する応力緩和層となってい
    ることを特徴とする請求項4記載の電子部品の実装方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018212171A1 (ja) * 2017-05-17 2018-11-22 リンテック株式会社 半導体装置及びその製造方法

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