JP2002170851A - 電気的接続構造及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラックスを用いずに接続対象物同士を電気
的に確実に接続することができる電気的接続構造及びそ
の形成方法を提供すること。 【解決手段】 半導体素子１０１（第１の接続対象物）
に設けられた第１のはんだ１０４（第１の金属電極端
子）と、インターポーザ１０６（第２の接続対象物）に
設けられた第２のはんだ１０８（第２の金属電極端子）
と、第１のはんだ１０４及び前記第２のはんだ１０８の
各々より高い融点を有し、これら第１のはんだ１０４及
び第２のはんだ１０８の各々に埋め込まれた金属塊１０
５とを備え、第１のはんだ１０４と第２のはんだ１０８
とが金属塊１０５を介して電気的に接続されたことを特
徴とする電気的接続構造による。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的接続構造及
びその形成方法に関し、より詳細には、接続対象物同士
を電気的に確実に接続するのに有用な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子とインターポーザ（配
線基板）等の接続対象物同士を電気的に接続する方法と
して、はんだを介してこれらを電気的に接続する方法が
ある。この方法によると、まず、電極パッド上にはんだ
が塗布されたインターポーザと、はんだバンプを外部接
続端子として備える半導体素子とを準備する。

【０００３】次いで、インターポーザに塗布されたはん
だの表面に、はんだの酸化層等の金属酸化層を除去する
ためのフラックスを塗布する。続いて、加熱雰囲気内に
おいて、このフラックス上に半導体素子のはんだバンプ
を載置し、該はんだバンプを溶融する。なお、フラック
スを塗布せずに、フラックスが添加されたはんだペース
トをインターポーザの電極パッド上に塗布する方法もあ
る。

【０００４】このようにすると、インターポーザに塗布
されたはんだ、及び半導体素子のはんだバンプが各々リ
フローされて融合し合い、これらインターポーザと半導
体素子とが電気的に接続される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したフ
ラックスは、はんだの酸化層を除去して電気的接続を確
実にするために従来必須のものである。しかしながら、
このフラックスは次のような不都合を招いてしまう。ま
ず第１に、フラックスがはんだに塗布された状態のまま
にしておくと、はんだがフラックスにより腐食されてし
まうので、はんだをリフローした後にフラックスを洗い
流す工程が必要となる。この工程により、半導体装置の
製造工程が長くなり、半導体装置の製造コストが上昇し
てしまう。

【０００６】第２に、フラックスを洗い流す工程では、
フラックスが完全には除去されない場合がある。この場
合、はんだがフラックスにより腐食されて材料劣化や特
性劣化を起こす危険性がある。本発明は係る従来例の問
題点に鑑みて創作されたものであり、フラックスを用い
ずに、接続対象物同士を電気的に確実に接続することが
できる電気的接続構造及びその形成方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、第１の
発明である、第１の接続対象物に設けられた第１の金属
電極端子と、第２の接続対象物に設けられた第２の金属
電極端子と、前記第１の金属電極端子及び前記第２の金
属電極端子の各々より高い融点を有し、前記第１の金属
電極端子及び前記第２の金属電極端子の各々に埋め込ま
れた金属塊とを備え、前記第１の金属電極端子と前記第
２の金属電極端子とが前記金属塊を介して電気的に接続
されたことを特徴とする電気的接続構造によって解決す
る。

【０００８】又は、第２の発明である、前記金属塊が球
形状であり、該球形の径が、前記第１の金属電極端子の
径及び前記第２の金属電極端子の径よりも小さいことを
特徴とする第１の発明に記載の電気的接続構造によって
解決する。又は、第３の発明である、前記金属塊が、少
なくとも一以上の突起部又は角部を有することを特徴と
することを特徴とする第１の発明に記載の電気的接続構
造によって解決する。

【０００９】又は、第４の発明である、前記金属塊が複
数設けられたことを特徴とする第１の発明乃至第３の発
明のいずれか一の発明に記載の電気的接続構造によって
解決する。又は、第５の発明である、前記第１の接続対
象物と前記第２の接続対象物との間に絶縁性封止材が設
けられたことを特徴とする第１の発明乃至第４の発明の
いずれか一の発明に記載の電気的接続構造によって解決
する。

【００１０】又は、第６の発明である、前記第１の金属
電極端子又は前記第２の金属電極端子が、錫−銀はん
だ、錫−鉛はんだ、錫−銅−銀はんだ、及び錫−亜鉛は
んだのいずれかから成ることを特徴とする第１の発明乃
至第５の発明に記載の電気的接続構造によって解決す
る。又は、第７の発明である、前記金属塊が、銅、ニッ
ケル、金、銀、及び錫のいずれかから成ることを特徴と
する第６の発明に記載の電気的接続構造によって解決す
る。

【００１１】又は、第８の発明である、前記金属塊が、
金、錫、及び銀のいずれかから成る被覆層を備えたこと
を特徴とする第６の発明に記載の電気的接続構造によっ
て解決する。又は、第９の発明である、前記金属塊に代
えて、前記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極
端子の各々より高い融点を有する金属から成る被覆層が
形成された樹脂塊を備えたことを特徴とする第１の発明
乃至第５の発明に記載の電気的接続構造によって解決す
る。

【００１２】又は、第１０の発明である、前記第１の接
続対象物又は前記第２の接続対象物が、半導体素子、配
線基板、及び半導体装置のいずれかであることを特徴と
する第１の発明乃至第９の発明のいずれか一の発明に記
載の電気的接続構造によって解決する。又は、第１１の
発明である、第１の金属電極端子が設けられた第１の接
続対象物と、第２の金属電極端子が設けられた第２の接
続対象物とを準備する工程と、前記第１の金属電極端子
上に、該第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端
子の各々より高い融点を有する金属塊を載置する工程
と、前記金属塊を載置後、該金属塊の融点よりも低い温
度で前記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端
子の各々を加熱して溶融させる工程と、前記加熱により
前記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端子の
各々が溶融した状態で、前記第２の金属電極端子で前記
金属塊を押圧する工程とを含むことを特徴とする電気的
接続構造の形成方法によって解決する。

【００１３】又は、第１２の発明である、第１の金属電
極端子が設けられた第１の接続対象物と、第２の金属電
極端子が設けられた第２の接続対象物とを準備する工程
と、前記第１の金属電極端子上に、該第１の金属電極端
子及び前記第２の金属電極端子の各々より高い融点を有
する金属塊を載置する工程と、前記第１の金属電極端子
と前記金属塊とが覆われるように、未硬化の絶縁性封止
材を前記第１の接続対象物上に塗布する工程と、前記絶
縁性封止材を塗布後、前記金属塊の融点よりも低い温度
で前記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端子
の各々を加熱して溶融させる工程と、前記加熱により前
記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端子の各
々が溶融した状態で、前記金属塊が前記第２の金属電極
端子に触れるまで、前記未硬化の絶縁性封止材を介して
前記金属塊を前記第２の金属電極端子で押圧する工程と
を含むことを特徴とする電気的接続構造の形成方法によ
って解決する。

【００１４】又は、第１３の発明である、第１の金属電
極端子が設けられた第１の接続対象物と、第２の金属電
極端子が設けられた第２の接続対象物とを準備する工程
と、前記第１の金属電極端子が覆われるように、未硬化
の絶縁性封止材を前記第１の接続対象物上に塗布する工
程と、前記第１の金属電極端子上に塗布された前記未硬
化の絶縁性封止材上に金属塊を載置する工程と、前記金
属塊を載置後、該金属塊の融点よりも低い温度で前記第
１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端子の各々を
加熱して溶融させる工程と、前記加熱により前記第１の
金属電極端子及び前記第２の金属電極端子の各々が溶融
した状態で、前記金属塊が前記第１の金属電極端子に触
れるまで該金属塊を前記第２の金属電極端子で押圧する
工程とを含むことを特徴とする電気的接続構造の形成方
法によって解決する。

【００１５】又は、第１４の発明である、前記第１の接
続対象物又は前記第２の接続対象物が、半導体素子、配
線基板、及び半導体装置のいずれかであることを特徴と
する第１１の発明乃至第１３の発明のいずれか一の発明
に記載の電気的接続構造の形成方法によって解決する。
又は、第１５の発明である、第１１の発明乃至第１４の
発明のいずれか一の発明に記載の電気的接続構造の形成
方法により形成された電気的接続構造によって解決す
る。

【００１６】次に、本発明の作用について説明する。上
記した本発明に係る電気的接続構造及びその形成方法に
よれば、まず、第１の金属電極端子が設けられた第１の
接続対象物と、第２の金属電極端子が設けられた第２の
接続対象物とを準備する。そして、この第１の金属電極
端子上に、該第１の金属電極端子及び第２の金属電極端
子の各々より高い融点を有する金属塊を載置する。

【００１７】その後、これら第１の金属電極端子及び第
２の金属電極端子の各々を、上記金属塊の融点よりも低
い温度で加熱して溶融させる。そして、第１の金属電極
端子と第２の電極端子の各々が溶融した状態で、第２の
金属電極端子で金属塊を押圧する。これによると、第１
の金属電極端子及び第２の金属電極端子の各々の露出面
に形成された金属酸化層が上記金属塊によって破られる
ので、酸化していない新鮮な第１の金属電極端子及び第
２の金属電極端子に上記金属塊が濡れる。これにより、
第１の金属電極端子と第２の金属電極端子とが、金属酸
化層が間に介在することなしに、金属塊を介して電気的
に接続される。そして、このように金属酸化層が介在し
ないので、本発明では従来用いられているフラックスを
必要としない。

【００１８】また、金属塊として球形状のものを用いる
場合は、該球形の径は、上記第１の金属電極端子及び第
２の金属電極端子の各々の径よりも小さいのが好まし
い。これは、第１の金属電極端子の径や第２の金属電極
端子の径よりも上記球形の径が大きいと、金属塊と金属
酸化層とが面で接触することになるので、金属酸化層が
金属塊によって破り難くなるからである。

【００１９】更にまた、金属酸化層を破り易くするとい
う観点からすると、上記金属塊は、少なくとも一以上の
突起部又は角部を有するのが好ましい。これは、この突
起部又は角部によってはんだの金属酸化層が押圧されれ
ば、押圧された部分から金属酸化層が容易に破れるから
である。そして、金属塊を複数設けると、金属塊が一つ
だけの場合と比較して、金属酸化層を破るきっかけが作
られやすくなるので、第１の金属電極端子と第２の金属
電極端子との電気的接続をより一層確実に取ることがで
きる。

【００２０】また、第１の接続対象物と第２の接続対象
物との間に絶縁性封止材を設けると、該第１の接続対象
物と第２の接続対象物との機械的な接合強度が高められ
る。この絶縁性封止材を設ける場合、該絶縁性封止材は
未硬化の状態で第１の金属電極端子を覆うように塗布さ
れ、該未硬化の絶縁性封止材上に金属塊が載置される。
このようにすると、未硬化の絶縁性封止材の粘性によ
り、載置後の金属塊が絶縁性封止材上を動いてしまうの
が防がれる。

【００２１】或いは、これに代えて、第１の金属電極端
子上に金属塊を載置した後に、未硬化の絶縁性封止材で
第１の金属電極端子と金属塊とを覆っても良い。これに
よると、第１の金属電極端子上に金属塊を載置する際、
該第１の金属電極端子が未だ絶縁性封止材で覆われてい
ないので、第１の金属電極端子を画像認識しながら金属
塊を所望の位置に載置することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（１）第１の実施の形態 まず最初に、本発明の第１の実施の形態について説明す
る。図１は、本実施形態に係る電気的接続構造の断面図
である。図１において、１０１は半導体素子（第１の接
続対象物）であり、１０２は半導体素子１０１の電極端
子形成面に形成された再配線層である。この再配線層１
０２は銅から成り、その上には開口部１０３ａが開口さ
れたソルダレジスト１０３が塗布されている。そして、
開口部１０３ａから露出している再配線層１０２上に、
第１のはんだ１０４（第１の金属電極端子）が設けられ
ている。

【００２３】一方、１０６は、ポリイミドフィルム等の
樹脂フィルム１０９の一方の面上に導体層１０７を形成
して成るインターポーザ（第２の接続対象物）である。
樹脂フィルム１０９にはスルーホール１０９ａが開口さ
れているが、該スルーホール１０９ａの一方の開口部は
上記導体層１０７により塞がれている。そして、このス
ルーホール１０９ａ内には、第２のはんだ１０８（第２
の金属電極端子）が充填されている。

【００２４】上記第１のはんだ１０４及び第２のはんだ
１０８としては、錫−銀はんだ、錫−鉛はんだ、錫−銅
−銀はんだ、錫−亜鉛はんだや、これらのはんだにビス
マス、アンチモン等を添加したものが好適である。そし
て、図示の如く、この第１のはんだ１０４と第２のはん
だ１０８との間には、その各々に埋め込まれた金属塊１
０５が設けられている。これら第１のはんだ１０４と第
２のはんだ１０８とは、この金属塊１０５を介して電気
的に接続されている。

【００２５】金属塊１０５は、第１のはんだ１０４及び
第２のはんだ１０８よりも高い融点を有する金属から成
り、例えば銅、ニッケル、金、銀、錫から成る。或い
は、これに代えて、これらの金属の合金を金属塊１０５
として用いても良い。更にまた、金、錫、及び銀のいず
れかから成る被覆層を金属塊１０５の表面に形成しても
良い。

【００２６】更にまた、金属塊１０５に代えて、第１の
はんだ１０４及び第２のはんだ１０８の各々よりも高い
融点を有する金属から成る被覆層が形成された樹脂塊を
用いても良い。この場合、被覆層は、樹脂塊の表面に無
電解めっきを施して形成される。また、樹脂塊は、例え
ば、エポキシやポリイミド等の液状の樹脂を、樹脂を硬
化する溶液中にポッティングし、塊にすることにより作
製される。或いは、これに代えて、エポキシやポリイミ
ド等の液状の樹脂を、回転する円盤上にポッティング
し、該樹脂を固化させ、塊にすることにより、樹脂塊を
作製しても良い。

【００２７】次に、このような電気的接続構造を形成す
る方法について説明する。以下では、説明を簡潔にする
ため、上で既に説明した部材には上と同じ符号を付し、
その説明を省略する。まず最初に、図２（ａ）に示すよ
うに、第１のはんだ１０４が設けられた半導体素子１０
１を準備する。この第１のはんだ１０４は、例えば、は
んだペーストをスクリーン印刷で印刷することにより形
成される。この場合、はんだペースト中にフラックスは
添加されていない。

【００２８】次いで、図２（ｂ）に示すように、この第
１のはんだ１０４上に金属塊１０５を載置する。次に、
図２（ｃ）に示すように、第２のはんだ１０８が設けら
れたインターポーザ１０６を準備し、金属塊１０５の融
点よりも低い温度で第１のはんだ１０４と第２のはんだ
１０８とを加熱して溶融させる。この加熱は大気中で行
われるので、第１のはんだ１０４と第２のはんだ１０８
の各々の露出面には、はんだの酸化層等の金属酸化層
（不図示）が形成される。

【００２９】続いて、図２（ｄ）に示すように、第１の
はんだ１０４と第２のはんだ１０８の各々が溶融した状
態で、インターポーザ１０６を半導体素子１０１に向か
って降ろし、第２のはんだ１０８で金属塊１０５を押圧
する。これにより、溶融した第１のはんだ１０４と第２
のはんだ１０８の各々に金属塊１０５が埋め込まれるこ
とになるが、このとき金属塊１０５の周囲で起きる現象
について、本願発明者は次のように推測している。

【００３０】まず、図２（ｄ）に示される工程の直前に
おいては、既に説明したように、第１のはんだ１０４と
第２のはんだ１０８の各々の露出面にはんだの酸化層が
形成されている。この状態で第１のはんだ１０４と第２
のはんだ１０８とに金属塊１０５が埋め込まれると、上
記酸化層が金属塊１０５により破られる。そして、酸化
層が破れたのをきっかけにして、酸化していない新鮮な
第１のはんだ１０４及び第２のはんだ１０８に金属塊１
０５が濡れていく。これにより、第１のはんだ１０４と
第２のはんだ１０８とが、はんだの酸化層が介在するこ
と無しに、金属塊１０５を介して電気的に接続されるこ
とになる。

【００３１】ここで、この効果をより一層高めるには、
金属塊１０５がはんだに濡れやすい金属から成るのが好
ましいことに注意されたい。このような金属としては、
既に挙げた銅、ニッケル、金、銀、錫がある。このう
ち、金は、その表面に自分自身の酸化層が形成され難い
ので、第１のはんだ１０４と第２のはんだ１０８との電
気的接続をより一層確実に取ることができる。

【００３２】また、金属塊１０５は、図示のように球形
状である場合、その径が第１のはんだ１０４の径及び第
２のはんだ１０８の径の各々よりも小さいのが好まし
い。すなわち、図２（ｃ）に示すように、第１のはんだ
１０４の径をＤ１、第２のはんだ１０８の径をＤ２、金
属塊１０５の径をＤ３とする場合、Ｄ３＜Ｄ１かつＤ３
＜Ｄ２であるのが好ましい。これは、Ｄ１やＤ２よりも
Ｄ３の方が大きいと、はんだの酸化層と金属塊１０５と
が各々の面で接触することになり、金属塊１０５がはん
だの酸化層を破り難くなるからである。本実施形態で
は、Ｄ１とＤ２は約０．５〜０．７ｍｍ程度であり、Ｄ
３は約０．３〜０．５ｍｍ程度である。

【００３３】更に、はんだの酸化層を破り易くするとい
う観点からすると、金属塊１０５は、図２０（ａ）又は
（ｂ）に示されるような突起部又は角部を有するのが好
ましい。これは、この突起部又は角部によってはんだの
酸化層が押圧されれば、押圧された部分から酸化層が容
易に破れるからである。なお、このように突起部又は角
部を有する金属塊１０５を形成するには、例えば、銅か
ら成るドラム（銅板を円筒形にしたもの）を電解銅めっ
き液中に浸してこのドラムに給電し、ドラムの表面に銅
を析出させる。この際のめっきの条件を適当に調節する
ことにより、図２０（ａ）又は（ｂ）に示されるような
形状の銅がドラム表面に析出するので、この銅を金属塊
１０５として用いる。なお、金属塊１０５として銅以外
の金属から成るものを用いる場合も、該金属から成るド
ラムを該金属のイオンを含むめっき液中に浸し、めっき
条件を適当に調節することにより、上記の形状を有する
金属塊がドラムの表面に析出する。

【００３４】このように、本実施形態においては、第１
のはんだ１０４と第２のはんだ１０８との間にはんだの
酸化層が介在しないので、それらの電気的接続を確実に
取ることができ、従来用いられたフラックスを用いる必
要が無い。そのため、本実施形態では、フラックスの洗
浄不十分によりはんだが腐食される危険性が無いうえ、
フラックスを塗布する工程やそれを行う設備が不要とな
るので、半導体装置の製造コストを従来よりも安くする
ことができる。

【００３５】（２）第２の実施の形態 次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図
３は、本実施形態に係る電気的接続構造の断面図であ
る。なお、図３においては、第１の実施の形態で説明し
た部材にはそれと同じ符号を付してある。図３に示すよ
うに、本実施形態では、半導体素子１０１とインターポ
ーザ１０６との間に絶縁性封止材１１０が設けられてい
る。この絶縁性封止材１１０としては、シリカ等の低熱
膨張係数の無機フィラーを加えて熱膨張率を調整したエ
ポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂が好適である。そして、
この絶縁性封止材１１０により、半導体素子１０１とイ
ンターポーザ１０６との機械的な接合強度が飛躍的に高
められる。この絶縁性封止材１１０の厚みは、約３０〜
５０μｍ程度である。

【００３６】次に、本実施形態の電気的接続構造の形成
方法について説明する。まず最初に、図４（ａ）に示す
ように、第１のはんだ１０４とソルダレジスト１０３と
が覆われるように、絶縁性封止材１１０を塗布する。こ
のとき、第１のはんだ１０４は、まだ加熱されておらず
溶融していない。そして、絶縁性封止材１１０は、未硬
化の状態にある。なお、第１のはんだ１０４は、第１の
実施の形態と同様に、フラックスを含まないはんだペー
ストから成る。

【００３７】次いで、図４（ｂ）に示すように、未硬化
の絶縁性封止材１１０上に、金属塊１０５を載置する。
未硬化の絶縁性封止材１１０は粘性があるので、この絶
縁性封止材１１０により金属塊１０５が載置後に動いて
しまうを防ぐことができる。続いて、図４（ｃ）に示す
ように、第２のはんだ１０８が設けられたインターポー
ザ１０６を準備し、金属塊１０５の融点よりも低い温度
で第１のはんだ１０４と第２のはんだ１０８とを加熱し
て溶融させる。第１の実施の形態と同様に、この加熱は
大気中で行われるので、この加熱により第２のはんだ１
０８の露出面にはんだの酸化層（不図示）が形成され
る。

【００３８】次に、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すよう
に、インターポーザ１０６を半導体素子１０１に向かっ
て降ろしゆき、第２のはんだ１０８で金属塊１０５を押
圧する。このようにすると、金属塊１０５の表面がはん
だで濡れていき、絶縁性封止材１１０が金属塊１０５の
周囲から排斥される。また、これと共に、第２のはんだ
１０８の露出面に形成された酸化層が金属塊１０５によ
り破られるので、酸化していない新鮮な第１のはんだ１
０４と第２のはんだ１０８とに金属塊１０５が濡れる。
これにより、第１の実施の形態と同様に、はんだの酸化
層が間に介在することなしに、第１のはんだ１０４と第
２のはんだ１０８とを金属塊１０５を介して電気的に接
続することができる。従って、本実施形態でも、酸化層
を除去する目的で従来用いられているフラックスを用い
る必要が無い。また同時に、絶縁性封止材１１０によ
り、半導体素子１０１とインターポーザ１０６とを機械
的に強固に接合することができる。

【００３９】なお、本実施形態では、絶縁性封止材１１
０を塗布後、該絶縁性封止材１１０上に金属塊１０５を
載置したが、本発明はこれに限られるものではない。例
えば、第１のはんだ１０４上に金属塊１０５を載置後、
該金属塊１０５上に絶縁性封止材１１０を塗布しても良
い。以下に、この場合について説明する。まず最初に、
図６（ａ）に示すように、第１のはんだ１０４が設けら
れた半導体素子１０１を準備する。この第１のはんだ１
０４は、上と同様に、フラックスを含まないはんだペー
ストから成る。

【００４０】次いで、図６（ｂ）に示すように、絶縁性
封止材１１０を塗布する前に、第１のはんだ１０４上に
金属塊１０５を載置する。このとき、絶縁性封止材１１
０がまだ塗布されていないので、第１のはんだ１０４を
画像認識しながら金属塊１０５を所望の位置に載置する
ことができる。続いて、図６（ｃ）に示すように、第１
のはんだ１０４と金属塊１０５とが覆われるように、絶
縁性封止材１１０を塗布する。塗布後の絶縁性封止材１
１０は未硬化の状態にある。

【００４１】次に、図６（ｄ）に示すように、第２のは
んだ１０８が設けられたインターポーザ１０６を準備
し、金属塊１０５の融点よりも低い温度で第１のはんだ
１０４と第２のはんだ１０８とを加熱して溶融させる。
上と同様に、この場合も、第２のはんだ１０８の露出面
に、はんだの酸化層が形成される。そして最後に、図７
に示すように、第１のはんだ１０４と第２のはんだ１０
８の各々が溶融した状態で、インターポーザ１０６を半
導体素子１０１に向かって降ろし、金属塊１０５の上に
ある絶縁性封止材１１０を介して該金属塊１０５を第２
のはんだ１０８で押圧する。このようにすると、金属塊
１０５と第２のはんだ１０８とで挟まれた部分にある絶
縁性封止材１１０が該部分から排斥される。そして、第
２のはんだ１０８の露出面に形成されていた酸化層が金
属塊１０５によって破られ、はんだの酸化層が間に介在
することなしに、第１のはんだ１０４と第２のはんだ１
０８とが金属塊１０５を介して電気的に接続される。

【００４２】（３）第３の実施の形態 次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図
８は、本実施形態に係る電気的接続構造の断面図であ
る。なお、図８においては、第１及び第２の実施の形態
で説明した部材には、それと同じ符号を付してある。図
８に示されるように、本実施形態では、第１のはんだ１
０４と第２のはんだ１０８との一つの対に対し、金属塊
１０５が複数設けられている。

【００４３】以下、この電気的接続構造の形成方法につ
いて説明する。まず最初に、図９（ａ）に示すように、
第１のはんだ１０４とソルダレジスト１０３とが覆われ
るように、絶縁性封止材１１０を塗布する。このとき、
第１のはんだ１０４は、まだ加熱されておらず溶融して
いない。そして、絶縁性封止材１１０は、未硬化の状態
にある。なお、第１のはんだ１０４は、第１及び第２の
実施の形態と同様にはんだペーストから成り、それには
フラックスは添加されていない。

【００４４】次いで、図９（ｂ）に示すように、未硬化
の絶縁性封止材１１０上に、金属塊１０５、１０５、・
・・を複数載置する。続いて、図９（ｃ）に示すよう
に、第２のはんだ１０８が設けられたインターポーザ１
０６を準備し、金属塊１０５、１０５、・・・の融点よ
りも低い温度で第１のはんだ１０４と第２のはんだ１０
８とを加熱して溶融させる。このとき、既に説明したよ
うに、第２のはんだ１０８の露出面にはんだの酸化層が
形成される。

【００４５】そして最後に、図１０に示すように、第１
のはんだ１０４と第２のはんだ１０８の各々が溶融した
状態で、インターポーザ１０６を半導体素子１０１に向
かって降ろし、第２のはんだ１０８で金属塊１０５、１
０５、・・・を押圧する。ここで、金属塊１０５、１０
５、・・・を複数設けたことにより、金属塊１０５が一
つだけの場合と比較して、はんだの酸化層を破るきっか
けが作られやすくなることに注意されたい。これによ
り、金属塊１０５が一つだけの場合と比較して、第１の
はんだ１０４と第２のはんだ１０８との電気的接続をよ
り一層確実に取ることができる。そのため、本実施形態
は、第１のはんだ１０４と第２のはんだ１０８の各々径
が比較的大きく、一つの金属塊１０５だけでは酸化層を
破るきっかけが作られ難い場合に特に有効である。

【００４６】なお、本実施形態では絶縁性封止材１１０
を用いたが、場合によってはこの絶縁性封止材１１０を
省いても良い。 （４）本発明の適用例 第１乃至第３の実施の形態では、半導体素子１０１とイ
ンターポーザ１０６との電気的接続構造について説明し
た。しかしながら、本発明はこれに限られるものではな
く、半導体装置同士の電気的接続構造や、半導体装置と
実装基板との電気的接続構造や、多層配線基板の層間の
配線の電気的接続構造にも本発明を適用することができ
る。以下に、これについて説明する。図１１は、本発明
の適用例について説明するための断面図である。

【００４７】図１１において、１２１はマザーボード等
の実装基板であり、該実装基板１２１上には半導体装置
１２２が実装されている。図示の如く、この半導体装置
１２２は、複数の半導体装置１１４、１１４、・・・を
積層して成る。そして、半導体装置１２２の実装面側、
すなわち、実装基板１２１に実装される方の面側には、
半導体装置１２２と実装基板１２１との電極端子同士の
整合を図るための実装用インターポーザ１１６が設けら
れている。

【００４８】一方、実装基板１２１はコア基材１２０を
備え、該コア基材１２０上には銅から成る導体層１１９
が形成されている。そして、この導体層１１９上に、開
口部１１８ａを備えたソルダレジスト１１８が形成さ
れ、更に、この開口部１１８ａに露出している導体層１
１９上に、第３のはんだ１１７が形成されている。次
に、上記半導体装置１２２の製造方法及びその実装方法
について説明する。

【００４９】半導体装置１１４の製造方法 まず、半導体装置１２２を構成する個々の半導体装置１
１４の製造方法について説明する。最初に、図１２
（ａ）に示すように、ポリイミドフィルム等の樹脂フィ
ルム１０９の一方の面上に銅から成る導体層１０７を形
成して成るインターポーザ１０６を準備する。

【００５０】次いで、図１２（ｂ）に示すように、回路
形成面にはんだバンプ１１２、１１２、・・・が接合さ
れた半導体素子１１１を準備する。そして、このはんだ
バンプ１１２、１１２、・・・が導体層１０７上に当接
した状態で該はんだバンプ１１２、１１２、・・・をリ
フローし、半導体素子１１１をインタポーザ１０６上に
電気的かつ機械的に接続する。

【００５１】次に、図１２（ｃ）に示すように、スルー
ホール１０９ａを塞いでいる導体層１０７上にはんだバ
ンプ１１３、１１３、・・・を搭載する。また、これと
共に、スルーホール１０９ａ内に第２のはんだ１０８を
充填する。続いて、図１２（ｄ）に示すように、はんだ
バンプ１１３、１１３、・・・と半導体素子１１１とを
封止樹脂１２３で覆う。

【００５２】次いで、図１２（ｅ）に示すように、封止
樹脂１２３を研磨することにより、半導体素子１１１の
厚みを薄くすると共に、半導体素子１１１とはんだバン
プ１１３、１１３、・・・の各々の研磨面が同一平面に
出るようにする。ここまでの工程により、半導体装置１
１４が完成した。この段階では、特に明示はしないが、
長尺状の樹脂フィルム１０９の長手方向に半導体装置１
１４が複数形成されている。

【００５３】なお、上記図１２（ｄ）〜（ｅ）に示され
る工程は必須の工程ではなく、場合によってはこれらの
工程を省いても良い。この場合、半導体装置１１４は封
止樹脂１２３を備えず、また、半導体素子１１１の厚み
は薄くされない。 半導体装置１１４の積層方法 次に、上で完成した半導体装置１１４を積層する方法に
ついて説明する。

【００５４】まず最初に、図１３（ａ）に示すように、
半導体素子１１１、封止樹脂１２３、及びはんだバンプ
１１３、１１３、・・・の各々の研磨面上に、未硬化の
絶縁性封止材１１０を塗布する。続いて、図１３（ｂ）
に示すように、はんだバンプ１１３、１１３、・・・の
上に塗布された絶縁性封止材１１０上に、金属塊１０
５、１０５、・・・を載置する。その後、図示は省略す
るが、長尺状の樹脂フィルム１０９に複数形成されてい
る半導体装置１１４を個片化する。

【００５５】次いで、図１３（ｃ）に示すように、上の
ように金属塊１０５、１０５、・・・が載置された半導
体装置１１４を２つ準備する。そして、金属塊１０５の
融点よりも低い温度で、下側の半導体装置１１４が備え
るはんだバンプ１１３、１１３、・・・を加熱して溶融
させる。同様に、金属塊１０５の融点よりも低い温度
で、上側の半導体装置１１４が備える第２のはんだ１０
８も加熱して溶融させる。この際、第１乃至第３の実施
の形態で説明したように、第２のはんだ１０８の露出面
にはんだの酸化層が形成される。

【００５６】次に、図１３（ｄ）に示すように、はんだ
バンプ１１３、１１３、・・・と第２のはんだ１０８と
が溶融している状態で、上側の半導体装置１１４を下側
の半導体装置１１４に向かって降ろし、金属塊１０５を
第２のはんだ１０８で押圧する。これにより、金属塊１
０５によって上記はんだの酸化層が破られるので、はん
だの酸化層が間に介在することなしに、第２のはんだ１
０８とはんだバンプ１１３、１１３、・・・とが金属塊
１０５を介して電気的に接続される。

【００５７】これより分かるように、この工程では下側
の半導体装置１１４が備えるはんだバンプ１１３、１１
３、・・・が第１の金属電極端子として機能し、上側の
半導体装置が備える第２のはんだ１０８が第２の金属電
極端子として機能する。そして、この例では、第２の実
施の形態で説明した電気的接続構造の形成方法が、２つ
の半導体装置１１４、１１４に適用された。

【００５８】この後は、上記工程を所定回数繰り返すこ
とにより、半導体装置１１４を所望の数だけ積層する。
図１４は、このようにして半導体装置１１４が４個積層
された積層体１２４の断面図である。 実装用インターポーザ１１６の製造方法 次に、実装用インターポーザ１１６の製造方法について
説明する。

【００５９】まず最初に、図１５（ａ）に示すように、
インターポーザ１０６を準備する。このインターポーザ
１０６は、半導体装置１１４の場合と同様に、ポリイミ
ドフィルム等の樹脂フィルム１０９の一方の面上に導体
層１０７を形成して成るものである。続いて、図１５
（ｂ）に示すように、スルーホール１０９ａを塞いでい
る導体層１０７上にはんだバンプ１１３、１１３、・・
・を搭載する。そして、これと共に、スルーホール１０
９ａ内に露出している導体層１０７上に、半導体装置１
２２（図１１参照）の外部接続端子として機能するはん
だバンプ１２５、１２５、・・・を搭載する。

【００６０】次いで、図１５（ｃ）に示すように、はん
だバンプ１１３、１１３、・・・を封止樹脂１２３で覆
う。次に、図１５（ｄ）に示すように、封止樹脂１２３
を研磨してその厚みを薄くすると共に、封止樹脂１２３
とはんだバンプ１１３、１１３、・・・の各々の研磨面
が同一面に出るようにする。ここまでの工程により、実
装用インターポーザ１１６が完成した。この段階では、
特に明示はしないが、長尺状の樹脂フィルム１０９の長
手方向に、実装用インターポーザ１１６が複数形成され
ている。

【００６１】半導体装置１１４の積層体１２４と、実
装用インターポーザ１１６とを積層する方法 次に、図１４で説明した積層体１２４と、実装用インタ
ーポーザ１１６とを積層する方法について説明する。ま
ず最初に、図１６（ａ）に示すように、実装用インター
ポーザ１１６上に、未硬化の絶縁性封止材１１０を塗布
する。

【００６２】続いて、図１６（ｂ）に示すように、はん
だバンプ１１３、１１３、・・・の上に塗布された絶縁
性封止材１１０上に、金属塊１０５、１０５、・・・を
載置する。その後、図示は省略するが、長尺状の樹脂フ
ィルム１０９に複数形成されている実装用インターポー
ザ１１６を個片化する。次いで、図１６（ｃ）に示すよ
うに、個片化された実装用インターポーザ１１６の他
に、図１４で説明した積層体１２４を準備する。そし
て、金属塊１０５の融点より低い温度で、実装用インタ
ーポーザ１１６が備えるはんだバンプ１１３、１１３、
・・・を加熱して溶融させる。また、これと共に、積層
体１２４の最下段の半導体装置１１４が備える第２のは
んだ１０８、１０８、・・・を、金属塊１０５の融点よ
りも低い温度に加熱して溶融させる。この第２のはんだ
１０８、１０８、・・・の露出面には、この加熱によっ
てはんだの酸化層が形成される。

【００６３】次に、図１７に示すように、上記第２のは
んだ１０８、１０８、・・・と、実装用インターポーザ
１１６が備えるはんだバンプ１１３、１１３、・・・と
が溶融している状態で、積層体１２４を実装用インター
ポーザ１１６に向かって降ろす。これにより、金属塊１
０５が第２のはんだ１０８により押圧される。そして、
金属塊１０５によりはんだの酸化層が破られ、はんだの
酸化層が間に介在することなしに、第２のはんだ１０
８、１０８、・・・とはんだバンプ１１３、１１３、・
・・とが金属塊１０５を介して電気的に接続され、半導
体装置１２２が完成する。

【００６４】これより分かるように、この工程では、実
装用インターポーザ１１６が備えるはんだバンプ１１
３、１１３、・・・が第１の金属電極端子として機能
し、最下段の半導体装置１１４が備える第２のはんだ１
０８、１０８、・・・が第２の金属電極端子として機能
する。そして、この例では、第２の実施の形態で説明し
た電気的接続構造の形成方法が、実装用インターポーザ
１１６と積層体１２４とに適用された。

【００６５】半導体装置１２２を実装基板１２１に実
装する方法 次に、半導体装置１２２を実装基板１２１に実装する方
法について説明する。まず最初に、図１８（ａ）に示す
ように、実装基板１２１を準備する。そして、フラック
スを含まないはんだペーストから成る第３のはんだ１１
７、１１７、・・・上に、金属塊１０５、１０５、・・
・を載置する。

【００６６】次いで、図１８（ｂ）に示すように、実装
基板１２１の他に、半導体装置１２２を準備する。そし
て、金属塊１０５、１０５、・・・の融点よりも低い温
度で第３のはんだ１１７、１１７、・・・とはんだバン
プ１２５、１２５、・・・とを加熱して溶融させる。こ
の際、第３のはんだ１１７、１１７、・・・とはんだバ
ンプ１２５、１２５、・・・の各々の露出面には、はん
だの酸化層が形成される。

【００６７】続いて、図１９に示すように、第３のはん
だ１１７、１１７、・・・とはんだバンプ１２５、１２
５、・・・とが溶融している状態で、半導体装置１２２
を実装基板１２１に向かって降ろす。これにより、金属
塊１０５がはんだバンプ１２５によって押圧されるの
で、はんだの酸化層が金属塊１０５によって破られる。
そのため、はんだの酸化層が間に介在することなしに、
第３のはんだ１１７、１１７、・・・とはんだバンプ１
１３、１１３、・・・とが電気的に接続される。

【００６８】これより分かるように、この工程では、第
３のはんだ１１７、１１７、・・・が第１の金属電極端
子として機能し、はんだバンプ１２５、１２５、・・・
が第２の金属電極端子として機能する。そして、この例
では、第１の実施の形態で説明した電気的接続構造の形
成方法が、実装基板１２１と半導体装置１２２とに適用
された。

【００６９】この後は、実装基板１２１と半導体装置１
２２との間にアンダーフィル剤１１５を充填することに
より、図１１に示される構造が完成する。このように、
上記した半導体装置１２２の製造方法及びその実装方法
においては、従来用いられているフラックスを用いない
ので、そのコストを従来よりも易くすることができる。

【００７０】なお、本適用例では実装用インターポーザ
１１６を用いたが、場合によってはこの実装用インター
ポーザを省き、積層体１２４（図１４参照）を実装基板
１２１上に直接搭載しても良い。この場合、積層体１２
４のはんだバンプ１１３（図１４の最上層に露出するは
んだバンプ１１３）を、実装基板１２１の第３のはんだ
１１７に金属塊１０５により接続する。

【００７１】以上、本実施形態を詳細に説明したが、本
発明は本実施形態に限られるものではない。例えば、上
記実施形態においては、第１の接続対象物上に金属塊を
載置したり、第１の接続対象物上に絶縁性封止材を塗布
しているが、これに代えて、第２の接続対象物上に金属
塊を載置したり、第２の接続対象物上に絶縁性封止材を
塗布しても、上記したのと同様の作用、効果が奏され
る。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電気
的接続構造及びその形成方法によれば、金属酸化層が金
属塊により破られるので、金属酸化層が間に介在するこ
となしに、この金属塊を介して第１の金属電極端子と第
２の電極端子とを電気的に接続することができる。その
ため、本発明では、金属酸化層を除去する目的で従来用
いられているフラックスを必要としない。これにより、
本発明では、フラックスの洗浄不十分により第１の金属
電極端子や第２の電極端子が腐食される危険性が無いう
え、フラックスを塗布する工程やそれを行う設備が不要
となるので、半導体装置の製造コストを従来よりも安く
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電気的接続構
造の断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電気的接続構
造の形成方法について説明するための断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電気的接続構
造の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る電気的接続構
造の形成方法について説明するための断面図（その１）
である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電気的接続構
造の形成方法について説明するための断面図（その２）
である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電気的接続構
造を、金属塊を載置後に絶縁性封止材を塗布して形成す
る方法について説明するための断面図（その１）であ
る。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電気的接続構
造を、金属塊を載置後に絶縁性封止材を塗布して形成す
る方法について説明するための断面図（その２）であ
る。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る電気的接続構
造の断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る電気的接続構
造の形成方法について説明するための断面図（その１）
である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る電気的接続
構造の形成方法について説明するための断面図（その
２）である。

【図１１】本発明の適用例について説明するための断面
図である。

【図１２】本発明の適用例において、電気的接続構造を
形成する方法について説明するための断面図（その１）
である。

【図１３】本発明の適用例において、電気的接続構造を
形成する方法について説明するための断面図（その２）
である。

【図１４】本発明の適用例において、電気的接続構造を
形成する方法について説明するための断面図（その３）
である。

【図１５】本発明の適用例において、電気的接続構造を
形成する方法について説明するための断面図（その４）
である。

【図１６】本発明の適用例において、電気的接続構造を
形成する方法について説明するための断面図（その５）
である。

【図１７】本発明の適用例において、電気的接続構造を
形成する方法について説明するための断面図（その６）
である。

【図１８】本発明の適用例において、電気的接続構造を
形成する方法について説明するための断面図（その７）
である。

【図１９】本発明の適用例において、電気的接続構造を
形成する方法について説明するための断面図（その８）
である。

【図２０】本発明の実施の形態で用いられる金属塊の形
状について説明するための断面図である。

【符号の説明】

１０１、１１１・・・半導体素子、 １０２・・・再配線層、 １０３、１１８・・・ソルダレジスト、 １０３ａ、１１８ａ・・・ソルダレジストの開口部、 １０４・・・第１のはんだ、 １０５・・・金属塊、 １０６・・・インターポーザ、 １０７、１１９・・・導体層、 １０８・・・第２のはんだ、 １０９・・・樹脂フィルム、 １０９ａ・・・スルーホール、 １１０・・・絶縁性封止材、 １１２、１１３、１２５・・・はんだバンプ、 １１４、１２２・・・半導体装置、 １１５・・・アンダーフィル剤、 １１６・・・実装用インターポーザ、 １１７・・・第３のはんだ、 １２０・・・コア基材、 １２１・・・実装基板、 １２３・・・封止樹脂、 １２４・・・積層体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 茂 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 KK03 LL04 LL13

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の接続対象物に設けられた第１の金
   属電極端子と、 第２の接続対象物に設けられた第２の金属電極端子と、 前記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端子の
   各々より高い融点を有し、前記第１の金属電極端子及び
   前記第２の金属電極端子の各々に埋め込まれた金属塊と
   を備え、 前記第１の金属電極端子と前記第２の金属電極端子とが
   前記金属塊を介して電気的に接続されたことを特徴とす
   る電気的接続構造。
2. 【請求項２】 前記金属塊が球形状であり、該球形の径
   が、前記第１の金属電極端子の径及び前記第２の金属電
   極端子の径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記
   載の電気的接続構造。
3. 【請求項３】 前記金属塊が、少なくとも一以上の突起
   部又は角部を有することを特徴とすることを特徴とする
   請求項１に記載の電気的接続構造。
4. 【請求項４】 前記金属塊が複数設けられたことを特徴
   とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電
   気的接続構造。
5. 【請求項５】 前記第１の接続対象物と前記第２の接続
   対象物との間に絶縁性封止材が設けられたことを特徴と
   する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電気
   的接続構造。
6. 【請求項６】 前記第１の金属電極端子又は前記第２の
   金属電極端子が、錫−銀はんだ、錫−鉛はんだ、錫−銅
   −銀はんだ、及び錫−亜鉛はんだのいずれかから成るこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の電気的接
   続構造。
7. 【請求項７】 前記金属塊が、銅、ニッケル、金、銀、
   及び錫のいずれかから成ることを特徴とする請求項６に
   記載の電気的接続構造。
8. 【請求項８】 前記金属塊が、金、錫、及び銀のいずれ
   かから成る被覆層を備えたことを特徴とする請求項６に
   記載の電気的接続構造。
9. 【請求項９】 前記金属塊に代えて、前記第１の金属電
   極端子及び前記第２の金属電極端子の各々より高い融点
   を有する金属から成る被覆層が形成された樹脂塊を備え
   たことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の電気
   的接続構造。
10. 【請求項１０】 前記第１の接続対象物又は前記第２の
    接続対象物が、半導体素子、配線基板、及び半導体装置
    のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項
    ９のいずれか一項に記載の電気的接続構造。
11. 【請求項１１】 第１の金属電極端子が設けられた第１
    の接続対象物と、第２の金属電極端子が設けられた第２
    の接続対象物とを準備する工程と、 前記第１の金属電極端子上に、該第１の金属電極端子及
    び前記第２の金属電極端子の各々より高い融点を有する
    金属塊を載置する工程と、 前記金属塊を載置後、該金属塊の融点よりも低い温度で
    前記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端子の
    各々を加熱して溶融させる工程と、 前記加熱により前記第１の金属電極端子及び前記第２の
    金属電極端子の各々が溶融した状態で、前記第２の金属
    電極端子で前記金属塊を押圧する工程とを含むことを特
    徴とする電気的接続構造の形成方法。
12. 【請求項１２】 第１の金属電極端子が設けられた第１
    の接続対象物と、第２の金属電極端子が設けられた第２
    の接続対象物とを準備する工程と、 前記第１の金属電極端子上に、該第１の金属電極端子及
    び前記第２の金属電極端子の各々より高い融点を有する
    金属塊を載置する工程と、 前記第１の金属電極端子と前記金属塊とが覆われるよう
    に、未硬化の絶縁性封止材を前記第１の接続対象物上に
    塗布する工程と、 前記絶縁性封止材を塗布後、前記金属塊の融点よりも低
    い温度で前記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電
    極端子の各々を加熱して溶融させる工程と、 前記加熱により前記第１の金属電極端子及び前記第２の
    金属電極端子の各々が溶融した状態で、前記金属塊が前
    記第２の金属電極端子に触れるまで、前記未硬化の絶縁
    性封止材を介して前記金属塊を前記第２の金属電極端子
    で押圧する工程とを含むことを特徴とする電気的接続構
    造の形成方法。
13. 【請求項１３】 第１の金属電極端子が設けられた第１
    の接続対象物と、第２の金属電極端子が設けられた第２
    の接続対象物とを準備する工程と、 前記第１の金属電極端子が覆われるように、未硬化の絶
    縁性封止材を前記第１の接続対象物上に塗布する工程
    と、 前記第１の金属電極端子上に塗布された前記未硬化の絶
    縁性封止材上に金属塊を載置する工程と、 前記金属塊を載置後、該金属塊の融点よりも低い温度で
    前記第１の金属電極端子及び前記第２の金属電極端子の
    各々を加熱して溶融させる工程と、 前記加熱により前記第１の金属電極端子及び前記第２の
    金属電極端子の各々が溶融した状態で、前記金属塊が前
    記第１の金属電極端子に触れるまで該金属塊を前記第２
    の金属電極端子で押圧する工程とを含むことを特徴とす
    る電気的接続構造の形成方法。
14. 【請求項１４】 前記第１の接続対象物又は前記第２の
    接続対象物が、半導体素子、配線基板、及び半導体装置
    のいずれかであることを特徴とする請求項１１乃至請求
    項１３のいずれか一項に記載の電気的接続構造の形成方
    法。
15. 【請求項１５】 請求項１１乃至請求項１４のいずれか
    一項に記載の電気的接続構造の形成方法により形成され
    た電気的接続構造。