JP2003100809A - フリップチップ実装方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノーフローアンダーフィル方法を利用して、
フリップチップ実装を行う際、利用するハンダ材料によ
るブリッジ短絡など、電気的接続不良を効果的に防止で
きるフリップチップ実装方法の提供。 【解決手段】 半導体部品チップ1裏面の電極パッド5
と配線基板7表面の接続用パッド6をハンダ接合する
際、その周囲をソルダーレジスト層3で囲まれた凹部を
設け、ソルダーレジスト層3上端より低いハンダバンプ
2を接続用パッド上に形成し、凹部にフラックス剤を含
有するアンダーフィル剤4を充填して、半導体部品チッ
プ1を位置合わせして、荷重を負荷してのせ、加熱処理
して、ハンダ接合と、熱硬化樹脂型アンダーフィル剤に
よる封止充填を行う。
フリップチップ実装を行う際、利用するハンダ材料によ
るブリッジ短絡など、電気的接続不良を効果的に防止で
きるフリップチップ実装方法の提供。 【解決手段】 半導体部品チップ1裏面の電極パッド5
と配線基板7表面の接続用パッド6をハンダ接合する
際、その周囲をソルダーレジスト層3で囲まれた凹部を
設け、ソルダーレジスト層3上端より低いハンダバンプ
2を接続用パッド上に形成し、凹部にフラックス剤を含
有するアンダーフィル剤4を充填して、半導体部品チッ
プ1を位置合わせして、荷重を負荷してのせ、加熱処理
して、ハンダ接合と、熱硬化樹脂型アンダーフィル剤に
よる封止充填を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィリップチップ
実装方法に関し、より具体的には、基板に対する半導体
部品チップの実装において、チップ裏面に形成された電
極パッドと基板上に設けた接続用パッド間とをバンプ状
のハンダを用いて接合する際、熱硬化性のアンダーフィ
ル剤を利用する液体封止を同時に行うフィリップチップ
実装方法に関する。
実装方法に関し、より具体的には、基板に対する半導体
部品チップの実装において、チップ裏面に形成された電
極パッドと基板上に設けた接続用パッド間とをバンプ状
のハンダを用いて接合する際、熱硬化性のアンダーフィ
ル剤を利用する液体封止を同時に行うフィリップチップ
実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フィリップチップ実装では、基板上に実
装すべき半導体部品チップは、そのチップ裏面に電極端
子、実際には電極パッドを予め形成した形状とし、基板
上に対応させた接続用パッドを設け、この電極パッドと
接続用パッドとの間の接続を、導電性バンプを利用して
行う。この状態では、基板上への半導体部品チップの固
定は、接続に利用した導電性バンプ部だけであり、十分
に機械的な強度を有する固定でなく、その固定を補うと
ともに、導電性バンプ部の被覆絶縁をも行うため、液体
封止が施される。この液体封止には、半導体部品チップ
と基板との狭い間隙に、液状樹脂、主として、熱硬化性
樹脂組成物を注入し、加熱硬化を行い、樹脂硬化物によ
り半導体部品チップと基板との狭い間隙を封止・接着固
定する手法が利用されてきた。
装すべき半導体部品チップは、そのチップ裏面に電極端
子、実際には電極パッドを予め形成した形状とし、基板
上に対応させた接続用パッドを設け、この電極パッドと
接続用パッドとの間の接続を、導電性バンプを利用して
行う。この状態では、基板上への半導体部品チップの固
定は、接続に利用した導電性バンプ部だけであり、十分
に機械的な強度を有する固定でなく、その固定を補うと
ともに、導電性バンプ部の被覆絶縁をも行うため、液体
封止が施される。この液体封止には、半導体部品チップ
と基板との狭い間隙に、液状樹脂、主として、熱硬化性
樹脂組成物を注入し、加熱硬化を行い、樹脂硬化物によ
り半導体部品チップと基板との狭い間隙を封止・接着固
定する手法が利用されてきた。
【0003】このフィリップチップ実装に用いる導電性
バンプ部としては、ハンダ材料を利用することが多く、
接合される電極パッドと接続用パッドとを、予め作製し
たボール形状のハンダ材料からなるハンダバンプを融解
温度以上に加熱しつつ、両者の金属面に溶融したハンダ
材料を接触させて、電気的な接合を達成している。従っ
て、ハンダ材料を用いる接合と、アンダーフィル剤に用
いる熱硬化性樹脂組成物の加熱硬化と、二度の加熱処理
を行うことになるが、熱硬化性樹脂組成物の硬化温度
を、ハンダ材料の融点よりも高くした上で、ハンダ材料
を用いる接合と、アンダーフィル剤に用いる熱硬化性樹
脂組成物の加熱硬化とを一度の加熱処理で行う方法が提
案されている。このリフロー工程とアンダーフィル工程
とを一度に実施する方法は、「ノーフローアンダーフィ
ル」方法とも称される。
バンプ部としては、ハンダ材料を利用することが多く、
接合される電極パッドと接続用パッドとを、予め作製し
たボール形状のハンダ材料からなるハンダバンプを融解
温度以上に加熱しつつ、両者の金属面に溶融したハンダ
材料を接触させて、電気的な接合を達成している。従っ
て、ハンダ材料を用いる接合と、アンダーフィル剤に用
いる熱硬化性樹脂組成物の加熱硬化と、二度の加熱処理
を行うことになるが、熱硬化性樹脂組成物の硬化温度
を、ハンダ材料の融点よりも高くした上で、ハンダ材料
を用いる接合と、アンダーフィル剤に用いる熱硬化性樹
脂組成物の加熱硬化とを一度の加熱処理で行う方法が提
案されている。このリフロー工程とアンダーフィル工程
とを一度に実施する方法は、「ノーフローアンダーフィ
ル」方法とも称される。
【0004】従来のリフロー工程では、ハンダ材料を用
いる接合を行い際、例えば、ハンダバンプと接続用パッ
ドとを接触させ、その金属表面にフラックス剤が塗布さ
れた状態で、ハンダ材料の融点以上に加熱すると、塗布
されたフラックス剤により金属表面の酸化皮膜の除去が
なされると、接続用パッド面に対する融解したハンダの
濡れ性が増し、特に、両者間に加重を付加しなくとも、
ハンダの濡れ性だけで、適正な接合が達成できていた。
すなわち、周囲は不活性雰囲気ガスが存在するのみで、
ハンダの濡れ性による接続用パッド面上でのハンダ材料
の広がりが速やかに起こり、その密着性のみでも、接合
される電極パッドと接続用パッドとの間隙に均一にハン
ダ材料が充満した状態が達成される。
いる接合を行い際、例えば、ハンダバンプと接続用パッ
ドとを接触させ、その金属表面にフラックス剤が塗布さ
れた状態で、ハンダ材料の融点以上に加熱すると、塗布
されたフラックス剤により金属表面の酸化皮膜の除去が
なされると、接続用パッド面に対する融解したハンダの
濡れ性が増し、特に、両者間に加重を付加しなくとも、
ハンダの濡れ性だけで、適正な接合が達成できていた。
すなわち、周囲は不活性雰囲気ガスが存在するのみで、
ハンダの濡れ性による接続用パッド面上でのハンダ材料
の広がりが速やかに起こり、その密着性のみでも、接合
される電極パッドと接続用パッドとの間隙に均一にハン
ダ材料が充満した状態が達成される。
【0005】一方、ノーフローアンダーフィル法を利用
する際には、ハンダバンプの周囲には液状の熱硬化性樹
脂組成物が充填されており、かかる熱硬化性樹脂組成物
は流動性を示すものの、ガスと比較するとその粘度格段
に高いため、フラックス剤処理に伴うハンダの濡れ性の
みでは、接続用パッド面上でのハンダ材料の十分な広が
りが達成されないことも多い。そのため、基板とその上
に実装すべき半導体部品チップとを荷重を加えて、加熱
しハンダを融解する手段を用いることで、液状の熱硬化
性樹脂組成物を押し退けつつ、接続用パッド面上でのハ
ンダ材料が広がることを可能としている。
する際には、ハンダバンプの周囲には液状の熱硬化性樹
脂組成物が充填されており、かかる熱硬化性樹脂組成物
は流動性を示すものの、ガスと比較するとその粘度格段
に高いため、フラックス剤処理に伴うハンダの濡れ性の
みでは、接続用パッド面上でのハンダ材料の十分な広が
りが達成されないことも多い。そのため、基板とその上
に実装すべき半導体部品チップとを荷重を加えて、加熱
しハンダを融解する手段を用いることで、液状の熱硬化
性樹脂組成物を押し退けつつ、接続用パッド面上でのハ
ンダ材料が広がることを可能としている。
【0006】しかし、この荷重を加えた状態で、ハンダ
材料の融解を行う際、半導体部品チップ面内において、
荷重に偏りが存在すると、半導体部品チップと基板との
間隙が不均一となり、充填されるアンダーフィル剤の層
厚に差異が生じる。このような半導体部品チップと基板
との間隙を均一に保つ目的で、両者の間にスペーサーと
しての機能を有するものを介在させて、ノーフローアン
ダーフィルを実施する方法が採用されている。
材料の融解を行う際、半導体部品チップ面内において、
荷重に偏りが存在すると、半導体部品チップと基板との
間隙が不均一となり、充填されるアンダーフィル剤の層
厚に差異が生じる。このような半導体部品チップと基板
との間隙を均一に保つ目的で、両者の間にスペーサーと
しての機能を有するものを介在させて、ノーフローアン
ダーフィルを実施する方法が採用されている。
【0007】加えて、フラックス処理に利用されるフラ
ックス剤は、アンダーフィル剤に用いる液状の熱硬化性
樹脂組成物と相溶性を有するので、フラックス剤を液状
の熱硬化性樹脂組成物中に溶解させたものを利用し、ノ
ーフローアンダーフィル工程において、最初になされる
フラックス処理過程は、このアンダーフィル剤に混入さ
れたフラックス剤を利用して行う方法が提案されてい
る。
ックス剤は、アンダーフィル剤に用いる液状の熱硬化性
樹脂組成物と相溶性を有するので、フラックス剤を液状
の熱硬化性樹脂組成物中に溶解させたものを利用し、ノ
ーフローアンダーフィル工程において、最初になされる
フラックス処理過程は、このアンダーフィル剤に混入さ
れたフラックス剤を利用して行う方法が提案されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記のノーフローアン
ダーフィル方法を利用すると、フリップチップ実装の
際、加熱処理を一度にでき、また、一旦ハンダ接合を完
了したのち、半導体部品チップと基板との狭い間隙に均
一にアンダーフィル剤を注入する工程の煩雑さを回避で
き、作業効率性に優れたものとなる。その際、アンダー
フィル剤に混入されたフラックス剤は、例えば、対象と
する接続用パッドの金属表面のみならず、アンダーフィ
ル剤に接触する全ての金属表面にフラックス処理が施さ
れる。一方、半導体部品チップと基板との間に荷重を加
えて、溶解したハンダ材料を押し広げているが、場合に
よっては、対象とする接続用パッドを超えて、溶解した
ハンダが不均一な広がりを生じ、隣接する電極間で双方
のハンダ材料が接触し、フィラメント状の橋渡しがで
き、短絡を生じてしまう事態も生じていた。特に、一括
に接合すべき端子の間隙が狭くなり、同時に、単位面積
当たりに加える荷重が増すと、例えば、ハンダバンプが
半導体部品チップ裏面に設けた電極端子側に形成されて
いる際、僅かに、対象とする接続用パッドとの位置合わ
せにズレが生じると、ハンダバンプを押しつぶす際、不
均一な形状となっても、接続用パッド表面からの溶融し
たハンダのはみ出しに起因する短絡がよりたかい頻度で
発生し易くなってします。
ダーフィル方法を利用すると、フリップチップ実装の
際、加熱処理を一度にでき、また、一旦ハンダ接合を完
了したのち、半導体部品チップと基板との狭い間隙に均
一にアンダーフィル剤を注入する工程の煩雑さを回避で
き、作業効率性に優れたものとなる。その際、アンダー
フィル剤に混入されたフラックス剤は、例えば、対象と
する接続用パッドの金属表面のみならず、アンダーフィ
ル剤に接触する全ての金属表面にフラックス処理が施さ
れる。一方、半導体部品チップと基板との間に荷重を加
えて、溶解したハンダ材料を押し広げているが、場合に
よっては、対象とする接続用パッドを超えて、溶解した
ハンダが不均一な広がりを生じ、隣接する電極間で双方
のハンダ材料が接触し、フィラメント状の橋渡しがで
き、短絡を生じてしまう事態も生じていた。特に、一括
に接合すべき端子の間隙が狭くなり、同時に、単位面積
当たりに加える荷重が増すと、例えば、ハンダバンプが
半導体部品チップ裏面に設けた電極端子側に形成されて
いる際、僅かに、対象とする接続用パッドとの位置合わ
せにズレが生じると、ハンダバンプを押しつぶす際、不
均一な形状となっても、接続用パッド表面からの溶融し
たハンダのはみ出しに起因する短絡がよりたかい頻度で
発生し易くなってします。
【0009】本発明は前記の課題を解決するもので、本
発明の目的は、ノーフローアンダーフィル方法を利用し
て、フリップチップ実装を行う際、基板上に存在する接
続用パッドからのハンダ材料のはみ出しを抑制し、隣接
する電極間で双方のハンダ材料が接触し、短絡を生じる
ことを効果的に防止できるフリップチップ実装方法を提
供することにある。より具体的には、本発明の目的は、
かかる短絡現象を効果的に回避可能なフリップチップ実
装方法を利用した、基板実装半導体装置の組み立て方法
を提供することにある。
発明の目的は、ノーフローアンダーフィル方法を利用し
て、フリップチップ実装を行う際、基板上に存在する接
続用パッドからのハンダ材料のはみ出しを抑制し、隣接
する電極間で双方のハンダ材料が接触し、短絡を生じる
ことを効果的に防止できるフリップチップ実装方法を提
供することにある。より具体的には、本発明の目的は、
かかる短絡現象を効果的に回避可能なフリップチップ実
装方法を利用した、基板実装半導体装置の組み立て方法
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を進めたところ、フリップチッ
プ実装を実施する際、利用するハンダ材料は、半導体部
品チップ裏面に設けた電極端子側にハンダバンプを形成
する必要はなく、基板表面に設ける接続用パッド上にハ
ンダバンプを設ける構成を採用することも可能であるこ
とに着目した。その状態で、基板表面に設けるハンダバ
ンプ全体が、フラックス剤を混合したアンダーフィル剤
で覆われ、一方、半導体部品チップ裏面に設けた電極端
子側には、ハンダとの濡れ性を有する金属を用いた電極
パッドを設け、この電極パッドの表面もフラックス剤を
混合したアンダーフィル剤に接触させ、加熱すると、基
板表面に設けるハンダバンプ表面と電極パッド表面とが
フラックス処理を受け、電極パッド表面に融解したハン
ダが接触すると、ハンダとの濡れ性により、融解したハ
ンダが電極パッド表面に緻密な接触を形成して接合を完
成できることを、本発明者らは見出した。加えて、フラ
ックス剤を混合したアンダーフィル剤で基板表面に設け
るハンダバンプ全体が被覆された状態とする手段とし
て、ハンダバンプを設ける接続用パッドを取り囲んで、
ソルダーレジスト層を設け、このソルダーレジスト層で
囲まれた凹部内に、フラックス剤を混合したアンダーフ
ィル剤を塗布し、ハンダバンプの直径をソルダーレジス
ト層の層厚より小さくすることで、アンダーフィル剤に
全体が浸された状態とできる。同時に、その表面からハ
ンダバンプと対応させて位置決めした上で、半導体部品
チップ裏面に設けた電極パッドをアンダーフィル剤と接
触させて、荷重を加えつつ加熱すると、ソルダーレジス
ト層が半導体部品チップと基板との間隙を制御し、融解
したハンダバンプに偏りのある荷重が負荷されることを
回避でき、また、融解したハンダは、予め接続用パッド
に形成されているので、はみ出しが生じ短絡を起こすこ
とも、回避できることを確認して、本発明者らは、本発
明を完成するに至った。
題を解決すべく鋭意研究を進めたところ、フリップチッ
プ実装を実施する際、利用するハンダ材料は、半導体部
品チップ裏面に設けた電極端子側にハンダバンプを形成
する必要はなく、基板表面に設ける接続用パッド上にハ
ンダバンプを設ける構成を採用することも可能であるこ
とに着目した。その状態で、基板表面に設けるハンダバ
ンプ全体が、フラックス剤を混合したアンダーフィル剤
で覆われ、一方、半導体部品チップ裏面に設けた電極端
子側には、ハンダとの濡れ性を有する金属を用いた電極
パッドを設け、この電極パッドの表面もフラックス剤を
混合したアンダーフィル剤に接触させ、加熱すると、基
板表面に設けるハンダバンプ表面と電極パッド表面とが
フラックス処理を受け、電極パッド表面に融解したハン
ダが接触すると、ハンダとの濡れ性により、融解したハ
ンダが電極パッド表面に緻密な接触を形成して接合を完
成できることを、本発明者らは見出した。加えて、フラ
ックス剤を混合したアンダーフィル剤で基板表面に設け
るハンダバンプ全体が被覆された状態とする手段とし
て、ハンダバンプを設ける接続用パッドを取り囲んで、
ソルダーレジスト層を設け、このソルダーレジスト層で
囲まれた凹部内に、フラックス剤を混合したアンダーフ
ィル剤を塗布し、ハンダバンプの直径をソルダーレジス
ト層の層厚より小さくすることで、アンダーフィル剤に
全体が浸された状態とできる。同時に、その表面からハ
ンダバンプと対応させて位置決めした上で、半導体部品
チップ裏面に設けた電極パッドをアンダーフィル剤と接
触させて、荷重を加えつつ加熱すると、ソルダーレジス
ト層が半導体部品チップと基板との間隙を制御し、融解
したハンダバンプに偏りのある荷重が負荷されることを
回避でき、また、融解したハンダは、予め接続用パッド
に形成されているので、はみ出しが生じ短絡を起こすこ
とも、回避できることを確認して、本発明者らは、本発
明を完成するに至った。
【0011】すなわち、本発明のフリップチップ実装方
法は、基板表面に半導体部品チップをフィリップチップ
実装する方法であって、基板上に設けた接続用パッド
と、前記半導体部品チップの裏面に形成された電極パッ
ドとの間をバンプ状のハンダを用いて接合する際、前記
接続用パッドの面積は、対応する電極パッドの面積より
狭くし、前記接続用パッドの表面に利用するバンプ状の
ハンダを作製し、バンプ状のハンダを設けた前記接続用
パッドを取り囲みソルダーレジスト層を基板表面に設
け、そのソルダーレジスト層で取り囲まれる基板表面領
域を凹部に構成し、その際、前記ソルダーレジスト層の
層厚と、前記接続用パッドの表面に作製されたバンプ状
ハンダ頂部の基板面からの高さとを比較すると、前記バ
ンプ状ハンダ頂部の高さが前記ソルダーレジスト層の層
厚より小さくなるように選択し、前記ソルダーレジスト
層で取り囲まれる凹部に、前記バンプ状ハンダ頂部を超
える深さまで、フラックス剤を含む液状の熱硬化性樹脂
組成物を充填し、基板上に設けた接続用パッドに対応し
て、前記半導体部品チップの裏面に形成された電極パッ
ドが位置する配置に、前記半導体部品チップを位置合わ
せして重ねあわせ、前記半導体部品チップの裏面に形成
された電極パッド面に前記フラックス剤を含む液状の熱
硬化性樹脂組成物が接触する状態とし、その配置を維持
しつつ、前記半導体部品チップに荷重を印加した状態
で、バンプ状ハンダの溶融と、液状の熱硬化性樹脂組成
物の熱硬化が起こる温度に加熱し、前記フラックス剤の
作用によるフラックス処理と、その後の溶解したハンダ
材料によるハンダ接合、ならびに、熱硬化性樹脂組成物
の熱硬化による基板表面と半導体部品チップとの間隙へ
の熱硬化物による封止・接着固定を行うことを特徴とす
るフリップチップ実装方法である。この本発明のフリッ
プチップ実装方法では、前記バンプ状ハンダを構成する
ハンダ材料として、錫合金ハンダを用いることができ
る。
法は、基板表面に半導体部品チップをフィリップチップ
実装する方法であって、基板上に設けた接続用パッド
と、前記半導体部品チップの裏面に形成された電極パッ
ドとの間をバンプ状のハンダを用いて接合する際、前記
接続用パッドの面積は、対応する電極パッドの面積より
狭くし、前記接続用パッドの表面に利用するバンプ状の
ハンダを作製し、バンプ状のハンダを設けた前記接続用
パッドを取り囲みソルダーレジスト層を基板表面に設
け、そのソルダーレジスト層で取り囲まれる基板表面領
域を凹部に構成し、その際、前記ソルダーレジスト層の
層厚と、前記接続用パッドの表面に作製されたバンプ状
ハンダ頂部の基板面からの高さとを比較すると、前記バ
ンプ状ハンダ頂部の高さが前記ソルダーレジスト層の層
厚より小さくなるように選択し、前記ソルダーレジスト
層で取り囲まれる凹部に、前記バンプ状ハンダ頂部を超
える深さまで、フラックス剤を含む液状の熱硬化性樹脂
組成物を充填し、基板上に設けた接続用パッドに対応し
て、前記半導体部品チップの裏面に形成された電極パッ
ドが位置する配置に、前記半導体部品チップを位置合わ
せして重ねあわせ、前記半導体部品チップの裏面に形成
された電極パッド面に前記フラックス剤を含む液状の熱
硬化性樹脂組成物が接触する状態とし、その配置を維持
しつつ、前記半導体部品チップに荷重を印加した状態
で、バンプ状ハンダの溶融と、液状の熱硬化性樹脂組成
物の熱硬化が起こる温度に加熱し、前記フラックス剤の
作用によるフラックス処理と、その後の溶解したハンダ
材料によるハンダ接合、ならびに、熱硬化性樹脂組成物
の熱硬化による基板表面と半導体部品チップとの間隙へ
の熱硬化物による封止・接着固定を行うことを特徴とす
るフリップチップ実装方法である。この本発明のフリッ
プチップ実装方法では、前記バンプ状ハンダを構成する
ハンダ材料として、錫合金ハンダを用いることができ
る。
【0012】本発明のフリップチップ実装方法において
は、接続用パッド上に作製される前記バンプ状ハンダ頂
部の基板面からの高さと、前記半導体部品チップの裏面
に形成された電極パッドの厚さとの合計は、前記ソルダ
ーレジスト層の層厚より大きく、前記ソルダーレジスト
層の層厚より、電極パッドの厚さと接続用パッドの厚さ
を差し引いた値に、電極パッドの面積を乗じた体積値
は、接続用パッド上に作製される前記バンプ状ハンダの
ハンダ部分の体積よりも大きく選択されていることが好
ましい。
は、接続用パッド上に作製される前記バンプ状ハンダ頂
部の基板面からの高さと、前記半導体部品チップの裏面
に形成された電極パッドの厚さとの合計は、前記ソルダ
ーレジスト層の層厚より大きく、前記ソルダーレジスト
層の層厚より、電極パッドの厚さと接続用パッドの厚さ
を差し引いた値に、電極パッドの面積を乗じた体積値
は、接続用パッド上に作製される前記バンプ状ハンダの
ハンダ部分の体積よりも大きく選択されていることが好
ましい。
【0013】また、前記半導体部品チップの裏面に形成
された電極パッドの表面は、メッキ法で形成された金属
面であることが好ましい。一方、前記ソルダーレジスト
層の層厚を、5〜40μmの範囲に選択することが好ま
しい。
された電極パッドの表面は、メッキ法で形成された金属
面であることが好ましい。一方、前記ソルダーレジスト
層の層厚を、5〜40μmの範囲に選択することが好ま
しい。
【0014】加えて、接続用パッド上に作製される前記
バンプ状ハンダ頂部の基板面からの高さと、前記半導体
部品チップの裏面に形成された電極パッドの厚さとの合
計と、前記ソルダーレジスト層の層厚との差異は、前記
ソルダーレジスト層の層厚全体の1/3〜1/5の範囲
に選択されていることがより好ましい。
バンプ状ハンダ頂部の基板面からの高さと、前記半導体
部品チップの裏面に形成された電極パッドの厚さとの合
計と、前記ソルダーレジスト層の層厚との差異は、前記
ソルダーレジスト層の層厚全体の1/3〜1/5の範囲
に選択されていることがより好ましい。
【0015】さらに、本発明は上記のフリップチップ実
装方法を利用する半導体装置の製造方法の発明をも提供
し、すなわち、本発明にかかる半導体装置の製造方法
は、基板表面に半導体部品チップをフィリップチップ実
装してなる半導体装置の製造方法であって、基板上に設
けた接続用パッドと、前記半導体部品チップの裏面に形
成された電極パッドとの間をバンプ状のハンダを用いて
接合され、かつ、基板表面と半導体部品チップ裏面との
間隙は熱硬化性樹脂の硬化物によるアンダーフィルが施
されており、そのフィリップチップ実装とアンダーフィ
ル充填は、上記のいずれかの構成を有する本発明のフリ
ップチップ実装方法によりなされていることを特徴とす
る半導体装置の製造方法である。また、かかる本発明の
半導体装置の製造方法によって製造される基板表面に半
導体部品チップをフィリップチップ実装してなる半導体
装置も本発明に包含される。
装方法を利用する半導体装置の製造方法の発明をも提供
し、すなわち、本発明にかかる半導体装置の製造方法
は、基板表面に半導体部品チップをフィリップチップ実
装してなる半導体装置の製造方法であって、基板上に設
けた接続用パッドと、前記半導体部品チップの裏面に形
成された電極パッドとの間をバンプ状のハンダを用いて
接合され、かつ、基板表面と半導体部品チップ裏面との
間隙は熱硬化性樹脂の硬化物によるアンダーフィルが施
されており、そのフィリップチップ実装とアンダーフィ
ル充填は、上記のいずれかの構成を有する本発明のフリ
ップチップ実装方法によりなされていることを特徴とす
る半導体装置の製造方法である。また、かかる本発明の
半導体装置の製造方法によって製造される基板表面に半
導体部品チップをフィリップチップ実装してなる半導体
装置も本発明に包含される。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明のフリップチップ実装方法
においては、従来、基板表面に半導体部品チップをハン
ダ接合する際に利用するハンダ材料を、半導体部品チッ
プの裏面側にハンダバンプとして形成する手法に代え
て、基板表面に設ける接続用パッド上に、ハンダ材料を
バンプ状に形成する手法を利用している。加えて、かか
るバンプ状ハンダ全体を、フラックス剤を含有するアン
ダーフィル剤に浸漬した状態とするため、周囲をソルダ
ーレジスト層で囲まれた凹部を設け、かかる凹部にフラ
ックス剤を含有するアンダーフィル剤を充填する。従っ
て、ソルダーレジスト層の層厚より、接続用パッド上に
形成されるバンプ状ハンダ頂部の高さが低くなるように
している。
においては、従来、基板表面に半導体部品チップをハン
ダ接合する際に利用するハンダ材料を、半導体部品チッ
プの裏面側にハンダバンプとして形成する手法に代え
て、基板表面に設ける接続用パッド上に、ハンダ材料を
バンプ状に形成する手法を利用している。加えて、かか
るバンプ状ハンダ全体を、フラックス剤を含有するアン
ダーフィル剤に浸漬した状態とするため、周囲をソルダ
ーレジスト層で囲まれた凹部を設け、かかる凹部にフラ
ックス剤を含有するアンダーフィル剤を充填する。従っ
て、ソルダーレジスト層の層厚より、接続用パッド上に
形成されるバンプ状ハンダ頂部の高さが低くなるように
している。
【0017】その状態で、充填されているアンダーフィ
ル剤の上面より、半導体部品チップ裏面に形成されてい
る電極パッドを、バンプ状ハンダを設けた接続用パッド
と対向する位置に位置合わせして、半導体部品チップを
載せ、荷重を負荷しつつ、加熱することで、金属表面に
対するフラックス剤によるフラックス処理、ハンダ材料
の融解、融解したハンダ材料の電極パッドへの濡れ・密
着がなされ、ハンダ接合が完成し、同時に熱硬化性樹脂
組成物を利用しているアンダーフィル剤の熱硬化も進
み、封止がなされる。
ル剤の上面より、半導体部品チップ裏面に形成されてい
る電極パッドを、バンプ状ハンダを設けた接続用パッド
と対向する位置に位置合わせして、半導体部品チップを
載せ、荷重を負荷しつつ、加熱することで、金属表面に
対するフラックス剤によるフラックス処理、ハンダ材料
の融解、融解したハンダ材料の電極パッドへの濡れ・密
着がなされ、ハンダ接合が完成し、同時に熱硬化性樹脂
組成物を利用しているアンダーフィル剤の熱硬化も進
み、封止がなされる。
【0018】本発明のフリップチップ実装の工程を、図
を参照しつつ、より詳しく説明する。図1は、配線基板
7上に設けた接続用パッド7を取り囲むように、ソルダ
ーレジスト層3を作製し、その内側を凹部とし、一方、
接続用パッド6上には、ハンダ材料をバンプ形状に塗布
した状態を示す。その際、ソルダーレジスト層3は、実
装される半導体部品チップ1と配線基板7表面との隙間
を規定するスペーサーとしても機能する。従って、半導
体部品チップ下に配置されるソルダーレジスト層3の層
厚は、均一にされる。
を参照しつつ、より詳しく説明する。図1は、配線基板
7上に設けた接続用パッド7を取り囲むように、ソルダ
ーレジスト層3を作製し、その内側を凹部とし、一方、
接続用パッド6上には、ハンダ材料をバンプ形状に塗布
した状態を示す。その際、ソルダーレジスト層3は、実
装される半導体部品チップ1と配線基板7表面との隙間
を規定するスペーサーとしても機能する。従って、半導
体部品チップ下に配置されるソルダーレジスト層3の層
厚は、均一にされる。
【0019】一方、接続用パッド6上に塗布・形成され
るバンプ形状のハンダ材料は、接続用パッド6の表面に
濡れ、広がり、密着した状態となる。その形状は表面張
力に依存するものの、そのハンダバンプ2頂部の高さ
は、ソルダーレジスト層3の層厚より低くなるように、
塗布されるハンダ材料の量を選択する。
るバンプ形状のハンダ材料は、接続用パッド6の表面に
濡れ、広がり、密着した状態となる。その形状は表面張
力に依存するものの、そのハンダバンプ2頂部の高さ
は、ソルダーレジスト層3の層厚より低くなるように、
塗布されるハンダ材料の量を選択する。
【0020】半導体部品チップ1の裏面には、電極パッ
ド8が形成されているが、配線基板7面上に設ける接続
用パッド6は、ハンダ接合すべき電極パッド8と対応す
る配置に作製される。ハンダ接合は、接続用パッド6と
電極パッド8とが対向する位置となるように、半導体部
品チップ1を位置合わせした状態で実施される。
ド8が形成されているが、配線基板7面上に設ける接続
用パッド6は、ハンダ接合すべき電極パッド8と対応す
る配置に作製される。ハンダ接合は、接続用パッド6と
電極パッド8とが対向する位置となるように、半導体部
品チップ1を位置合わせした状態で実施される。
【0021】この半導体部品チップ1の位置合わせに先
立ち、ソルダーレジスト層3で囲われた凹部に、フラッ
クス剤を予め添加した液状の熱硬化性樹脂組成物をアン
ダーフィル剤4として充填し、少なくとも、ハンダバン
プ2頂部の高さよりも、充填された液状の熱硬化性樹脂
組成物の液面が高い状態とする。
立ち、ソルダーレジスト層3で囲われた凹部に、フラッ
クス剤を予め添加した液状の熱硬化性樹脂組成物をアン
ダーフィル剤4として充填し、少なくとも、ハンダバン
プ2頂部の高さよりも、充填された液状の熱硬化性樹脂
組成物の液面が高い状態とする。
【0022】図2は、凹部にアンダーフィル剤4を充填
後、半導体部品チップ1を位置合わせして、載せた状態
を示す。この状態では、アンダーフィル剤4に、半導体
部品チップ1の裏面に設けた電極パッド8は浸漬され、
同時に、半導体部品チップ1の裏面にアンダーフィル剤
4は接した状態となる。従って、凹部全体をアンダーフ
ィル剤4が占め、アンダーフィル剤4で満たされていな
い空隙部は存在しない状態となる。
後、半導体部品チップ1を位置合わせして、載せた状態
を示す。この状態では、アンダーフィル剤4に、半導体
部品チップ1の裏面に設けた電極パッド8は浸漬され、
同時に、半導体部品チップ1の裏面にアンダーフィル剤
4は接した状態となる。従って、凹部全体をアンダーフ
ィル剤4が占め、アンダーフィル剤4で満たされていな
い空隙部は存在しない状態となる。
【0023】但し、かかる状態となった際に、アンダー
フィル剤4の液面は、ソルダーレジスト層3の上端面よ
りも僅か高くすることが望ましいが、余剰のアンダーフ
ィル剤4が、ソルダーレジスト層3で囲われる凹部か
ら、その外部に溢れ出すに至らない範囲にアンダーフィ
ル剤4の充填量を選択する。少なくとも、凹部内に、ア
ンダーフィル剤4で占められていない空隙が残留するこ
とのないように、アンダーフィル剤4の充填量を選択す
る。アンダーフィル剤4で占められていない空隙が残留
すると、その部分に残留する気体は、以後の加熱過程に
おいて、熱膨張して、ボイドを形成する場合もあり、そ
れを避ける目的でも、空隙が残留することのないよう
に、充填を行うことが望ましい。一方、余剰のアンダー
フィル剤4が、多量に溢れだすと、場合によっては、そ
の後の実装工程において、他の部品を取り付けるべき、
接続用パッドなどの表面に、熱硬化樹脂の付着を引き起
こす要因ともなる。そのような不具合を回避する上で
も、外部に溢れ出すに至らない範囲にアンダーフィル剤
4の充填量を選択することが望ましい。
フィル剤4の液面は、ソルダーレジスト層3の上端面よ
りも僅か高くすることが望ましいが、余剰のアンダーフ
ィル剤4が、ソルダーレジスト層3で囲われる凹部か
ら、その外部に溢れ出すに至らない範囲にアンダーフィ
ル剤4の充填量を選択する。少なくとも、凹部内に、ア
ンダーフィル剤4で占められていない空隙が残留するこ
とのないように、アンダーフィル剤4の充填量を選択す
る。アンダーフィル剤4で占められていない空隙が残留
すると、その部分に残留する気体は、以後の加熱過程に
おいて、熱膨張して、ボイドを形成する場合もあり、そ
れを避ける目的でも、空隙が残留することのないよう
に、充填を行うことが望ましい。一方、余剰のアンダー
フィル剤4が、多量に溢れだすと、場合によっては、そ
の後の実装工程において、他の部品を取り付けるべき、
接続用パッドなどの表面に、熱硬化樹脂の付着を引き起
こす要因ともなる。そのような不具合を回避する上で
も、外部に溢れ出すに至らない範囲にアンダーフィル剤
4の充填量を選択することが望ましい。
【0024】同時に、半導体部品チップ1の裏面に設け
た電極パッド8と、ハンダバンプ2頂部とが接する状態
となるように、配線基板面からのハンダバンプ2頂部ま
での高さと、電極パッド8の厚さとの合計は、ソルダー
レジスト層3の層厚よりも大きくなることが必要であ
る。例えば、ハンダバンプ2頂部までの高さと、電極パ
ッド8の厚さとの合計は、ソルダーレジスト層3の層厚
と比較して、少なくとも、その1/20以上大きく、例
えば、その1/3〜1/5の範囲で大きい状態とする。
た電極パッド8と、ハンダバンプ2頂部とが接する状態
となるように、配線基板面からのハンダバンプ2頂部ま
での高さと、電極パッド8の厚さとの合計は、ソルダー
レジスト層3の層厚よりも大きくなることが必要であ
る。例えば、ハンダバンプ2頂部までの高さと、電極パ
ッド8の厚さとの合計は、ソルダーレジスト層3の層厚
と比較して、少なくとも、その1/20以上大きく、例
えば、その1/3〜1/5の範囲で大きい状態とする。
【0025】以上の位置合わせがなされた状態で、半導
体部品チップ1の上面より全体に均一に荷重を印加し
て、位置ズレを防止しつつ、ハンダ材料の融点以上の温
度に加熱する。
体部品チップ1の上面より全体に均一に荷重を印加し
て、位置ズレを防止しつつ、ハンダ材料の融点以上の温
度に加熱する。
【0026】ハンダ材料の融点以上の温度に加熱する
と、アンダーフィル剤4中に含有されているフラックス
剤がかかる温度で、金属表面の酸化皮膜に作用してフラ
ックス処理が行われる。その結果、半導体部品チップ1
の裏面に設けた電極パッド8表面に、融解したハンダ材
料が濡れ、その表面に広がり、緊密な接触がなされる。
と、アンダーフィル剤4中に含有されているフラックス
剤がかかる温度で、金属表面の酸化皮膜に作用してフラ
ックス処理が行われる。その結果、半導体部品チップ1
の裏面に設けた電極パッド8表面に、融解したハンダ材
料が濡れ、その表面に広がり、緊密な接触がなされる。
【0027】図3に、ハンダ材料が融解した状態を示
す。その際、ハンダ材料の融解が進むとともに、半導体
部品チップ1の上面より印加されている荷重により、半
導体部品チップ1は、スペーサーとしての機能をも有す
るソルダーレジスト層3の上端面に接した状態となる。
融解したハンダ材料は、電極パッド8表面に対する濡れ
性により、電極パッド8表面略全面に広がって密着した
状態を達成する。一方、アンダーフィル剤4の主成分で
ある熱硬化性樹脂組成物は、この加熱状態に維持される
間に次第に熱硬化を進め、最終的には、当初の凹部内全
体を充填した状態で硬化物となる。かかる熱硬化物は、
ハンダ接合される電極パッド8、接続用パッド6、接合
しているハンダ部を始めとし、半導体部品チップ1と配
線基板7との隙間を封止充填した状態なり、接着・固定
がなされる。
す。その際、ハンダ材料の融解が進むとともに、半導体
部品チップ1の上面より印加されている荷重により、半
導体部品チップ1は、スペーサーとしての機能をも有す
るソルダーレジスト層3の上端面に接した状態となる。
融解したハンダ材料は、電極パッド8表面に対する濡れ
性により、電極パッド8表面略全面に広がって密着した
状態を達成する。一方、アンダーフィル剤4の主成分で
ある熱硬化性樹脂組成物は、この加熱状態に維持される
間に次第に熱硬化を進め、最終的には、当初の凹部内全
体を充填した状態で硬化物となる。かかる熱硬化物は、
ハンダ接合される電極パッド8、接続用パッド6、接合
しているハンダ部を始めとし、半導体部品チップ1と配
線基板7との隙間を封止充填した状態なり、接着・固定
がなされる。
【0028】上記の工程では、ハンダ材料の融解と、ハ
ンダ接合が完了した後で、熱硬化性樹脂組成物の硬化が
主に進行するように、熱硬化性樹脂組成物自体の組成を
選択することが必要となる。従って、熱硬化性樹脂組成
物自体の熱硬化に適する条件は、その熱硬化温度は、利
用するハンダ材料の融点よりも高く設定できる組成を選
択する。一方、この熱硬化性樹脂組成物に添加されるフ
ラックス剤としては、熱硬化性樹脂組成物に対して、高
い相溶性を示す有機酸類が好ましい。また、フラックス
処理で消費される量よりも、若干過剰量を添加すること
が望ましく、そのため、残余したフラックス剤は、熱硬
化性樹脂組成物が硬化した際、その硬化物の特性、例え
ば、耐水性、絶縁特性を損なうことのないものを用いる
ことが好ましい。
ンダ接合が完了した後で、熱硬化性樹脂組成物の硬化が
主に進行するように、熱硬化性樹脂組成物自体の組成を
選択することが必要となる。従って、熱硬化性樹脂組成
物自体の熱硬化に適する条件は、その熱硬化温度は、利
用するハンダ材料の融点よりも高く設定できる組成を選
択する。一方、この熱硬化性樹脂組成物に添加されるフ
ラックス剤としては、熱硬化性樹脂組成物に対して、高
い相溶性を示す有機酸類が好ましい。また、フラックス
処理で消費される量よりも、若干過剰量を添加すること
が望ましく、そのため、残余したフラックス剤は、熱硬
化性樹脂組成物が硬化した際、その硬化物の特性、例え
ば、耐水性、絶縁特性を損なうことのないものを用いる
ことが好ましい。
【0029】ソルダーレジスト層3の層厚は、実装が終
了した時点における配線基板7と半導体部品チップ1と
の隙間幅を決定するものであり、実装される半導体部品
チップ1に応じて、適宜選択されるものであるが、本発
明においては、5〜40μmの範囲に、好ましくは10
〜30μmの範囲に選択することが望ましい。具合的に
は、電極パッド8の厚さ、接続用パッド6の厚さ、その
間を接合するハンダ部分目標厚さの合計に合わせて、ソ
ルダーレジスト層3の層厚は選択するが、電極パッド8
の厚さ、接続用パッド6の厚さを適正な範囲とする上で
は、前記の範囲に選択することが好ましい。すなわち、
電極パッド8の厚さは、電極パッド8自体の平面形状、
面積に応じて選択されるが、一般に、数μm〜10数μ
mの範囲に選択され、また、接続用パッド6の厚さも、
接続用パッド6自体の平面形状、面積に応じて選択さ
れ、一般に、数μm〜10数μmの範囲に選択される。
そのため、ソルダーレジスト層3の層厚は、前記の範囲
に選択することが好ましいものとなる。
了した時点における配線基板7と半導体部品チップ1と
の隙間幅を決定するものであり、実装される半導体部品
チップ1に応じて、適宜選択されるものであるが、本発
明においては、5〜40μmの範囲に、好ましくは10
〜30μmの範囲に選択することが望ましい。具合的に
は、電極パッド8の厚さ、接続用パッド6の厚さ、その
間を接合するハンダ部分目標厚さの合計に合わせて、ソ
ルダーレジスト層3の層厚は選択するが、電極パッド8
の厚さ、接続用パッド6の厚さを適正な範囲とする上で
は、前記の範囲に選択することが好ましい。すなわち、
電極パッド8の厚さは、電極パッド8自体の平面形状、
面積に応じて選択されるが、一般に、数μm〜10数μ
mの範囲に選択され、また、接続用パッド6の厚さも、
接続用パッド6自体の平面形状、面積に応じて選択さ
れ、一般に、数μm〜10数μmの範囲に選択される。
そのため、ソルダーレジスト層3の層厚は、前記の範囲
に選択することが好ましいものとなる。
【0030】電極パッド8自体の平面形状と、対応する
接続用パッド6自体の平面形状とは、相似する形状とす
ることが望ましく、例えば、正方形、円形などを選択す
るとよい。その際、正方形または円形形状の接続用パッ
ド6上に塗布形成されるハンダバンプの外形形状は、上
面からは、凡そ円形を示す、ボール様、あるいは、半ド
ーム様の形態とすることができる。本発明においては、
接続用パッド6上に予めハンダバンプ2を形成するの
で、正方形または円形形状の接続用パッド6の中心に一
致させて、ボール様、あるいは、半ドーム様の形態を有
するハンダバンプ2を形成することが可能となる。少な
くも、ハンダバンプ2は、接続用パッド6と緻密な電気
的接触をとるように形成できるため、電極パッド8の面
積と比べて、接続用パッド6の面積を狭くしても、半導
体部品チップ1の位置合わせが若干ズレた際に、接続用
パッド6に対する接触が不十分となる不具合は本質的に
回避されている。一方、電極パッド8の面積が、接続用
パッド6の面積より広い場合は、半導体部品チップ1の
位置合わせが若干ズレた際でも、ハンダバンプ2の頂部
は、少なくとも、電極パッド8の面内に位置する状態と
なる。この状態では、フラックス処理が済み、十分なハ
ンダ濡れ性が発揮されるに至った時点で、融解したハン
ダ材料は、広い電極パッド8面にその濡れ性の効果で広
がた状態となる。結果として、半導体部品チップ1の裏
面に設けた、隣接する電極パッド間を短絡するようなハ
ンダのはみ出し、ブリッジ形成も効果的に回避できる。
接続用パッド6自体の平面形状とは、相似する形状とす
ることが望ましく、例えば、正方形、円形などを選択す
るとよい。その際、正方形または円形形状の接続用パッ
ド6上に塗布形成されるハンダバンプの外形形状は、上
面からは、凡そ円形を示す、ボール様、あるいは、半ド
ーム様の形態とすることができる。本発明においては、
接続用パッド6上に予めハンダバンプ2を形成するの
で、正方形または円形形状の接続用パッド6の中心に一
致させて、ボール様、あるいは、半ドーム様の形態を有
するハンダバンプ2を形成することが可能となる。少な
くも、ハンダバンプ2は、接続用パッド6と緻密な電気
的接触をとるように形成できるため、電極パッド8の面
積と比べて、接続用パッド6の面積を狭くしても、半導
体部品チップ1の位置合わせが若干ズレた際に、接続用
パッド6に対する接触が不十分となる不具合は本質的に
回避されている。一方、電極パッド8の面積が、接続用
パッド6の面積より広い場合は、半導体部品チップ1の
位置合わせが若干ズレた際でも、ハンダバンプ2の頂部
は、少なくとも、電極パッド8の面内に位置する状態と
なる。この状態では、フラックス処理が済み、十分なハ
ンダ濡れ性が発揮されるに至った時点で、融解したハン
ダ材料は、広い電極パッド8面にその濡れ性の効果で広
がた状態となる。結果として、半導体部品チップ1の裏
面に設けた、隣接する電極パッド間を短絡するようなハ
ンダのはみ出し、ブリッジ形成も効果的に回避できる。
【0031】加えて、接続用パッド6上に形成するハン
ダバンプ2の量を必要十分なものに制御でき、その頂部
の高さは、ソルダーレジスト層3の上端面より低く選択
することで、電極パッド8により加えられる荷重により
融解したハンダが押しつぶされた状態でも、ハンダがフ
ィラメント状の突出する現象の発生を回避できる。電極
パッド8の形状は、平面形状は、そもそも、半導体部品
チップの裏面に形成される電極端子の形状に依存する
が、通常、正方形または円形形状とされることが多い。
なお厚さは、必ずしも平坦でなくともよいが、本発明で
は、平坦な厚さを有するパッド状とすることが望まし
い。平坦な厚さを有するパッド状とすると、例えば、メ
ッキ法を利用して、かかる電極パッド8の表面金属層を
形成することが可能となる。また、電極パッド8と接続
用パッド6とのハンダ接合は、主に、接続用パッド6上
に形成するハンダバンプ2のハンダ材料が利用されるた
め、電極パッド8自体が、メッキ法で作製される金属
面、金メッキパッド、無電解ハンダメッキ、ニッケル/
金メッキを利用するパッドとすることもできる。
ダバンプ2の量を必要十分なものに制御でき、その頂部
の高さは、ソルダーレジスト層3の上端面より低く選択
することで、電極パッド8により加えられる荷重により
融解したハンダが押しつぶされた状態でも、ハンダがフ
ィラメント状の突出する現象の発生を回避できる。電極
パッド8の形状は、平面形状は、そもそも、半導体部品
チップの裏面に形成される電極端子の形状に依存する
が、通常、正方形または円形形状とされることが多い。
なお厚さは、必ずしも平坦でなくともよいが、本発明で
は、平坦な厚さを有するパッド状とすることが望まし
い。平坦な厚さを有するパッド状とすると、例えば、メ
ッキ法を利用して、かかる電極パッド8の表面金属層を
形成することが可能となる。また、電極パッド8と接続
用パッド6とのハンダ接合は、主に、接続用パッド6上
に形成するハンダバンプ2のハンダ材料が利用されるた
め、電極パッド8自体が、メッキ法で作製される金属
面、金メッキパッド、無電解ハンダメッキ、ニッケル/
金メッキを利用するパッドとすることもできる。
【0032】電極パッド8の形状は、例えば、一辺10
〜1000μmの範囲の正方形、あるいは、直径11〜
1100μmの範囲の円形とする際、接続用パッド6の
形状は、例えば、一辺5〜800μmの範囲の正方形、
あるいは、直径5〜900μmの範囲の円形を選択し、
両者の相似比率が、1:0.99〜1:0.5の範囲に
選択することが好ましい。また、接続用パッド6の形状
を、例えば、一辺5〜800μmの範囲の正方形、ある
いは、直径5〜900μmの範囲の円形に選択した際、
ハンダバンプ2の外形は、上面から見た際の形状が概ね
円形とした上で、その最大部の直径を、10〜950μ
mの範囲にして、その最大部の直径と、接続用パッド6
の直径(または一辺)との比率が、1:1〜2:1の範
囲に選択することが望ましい。加えて、接続用パッド6
面上からハンダバンプ2の頂部までの高さは、前記ソル
ダーレジスト層3の層厚に対する比率が、1:0.8〜
1:1の範囲に選択することが好ましい。電極パッド8
の厚さと接続用パッド6面上からハンダバンプ2の頂部
までの高さとの合計は、前記ソルダーレジスト層3の層
厚を超えるものとするが、前記ソルダーレジスト層3の
層厚に対する比率が、1:1.1〜1:1.5の範囲と
することが望ましい。
〜1000μmの範囲の正方形、あるいは、直径11〜
1100μmの範囲の円形とする際、接続用パッド6の
形状は、例えば、一辺5〜800μmの範囲の正方形、
あるいは、直径5〜900μmの範囲の円形を選択し、
両者の相似比率が、1:0.99〜1:0.5の範囲に
選択することが好ましい。また、接続用パッド6の形状
を、例えば、一辺5〜800μmの範囲の正方形、ある
いは、直径5〜900μmの範囲の円形に選択した際、
ハンダバンプ2の外形は、上面から見た際の形状が概ね
円形とした上で、その最大部の直径を、10〜950μ
mの範囲にして、その最大部の直径と、接続用パッド6
の直径(または一辺)との比率が、1:1〜2:1の範
囲に選択することが望ましい。加えて、接続用パッド6
面上からハンダバンプ2の頂部までの高さは、前記ソル
ダーレジスト層3の層厚に対する比率が、1:0.8〜
1:1の範囲に選択することが好ましい。電極パッド8
の厚さと接続用パッド6面上からハンダバンプ2の頂部
までの高さとの合計は、前記ソルダーレジスト層3の層
厚を超えるものとするが、前記ソルダーレジスト層3の
層厚に対する比率が、1:1.1〜1:1.5の範囲と
することが望ましい。
【0033】本発明のフリップチップ実装方法に利用さ
れるアンダーフィル剤は、利用されるハンダ材料の種類
とその融点に応じて、適宜選択される。具体的には、ハ
ンダ材料としては、錫合金ハンダが利用され、例えば、
低融点のハンダとして、広く使用されている錫−鉛共晶
ハンダは勿論のこと、現在その利用が拡大している、錫
−銀系合金ハンダなどの所謂鉛フリーハンダを使用する
ことができる。すなわち、これら錫合金ハンダ材料によ
り、前記接続用パッド6上のハンダバンプ2を形成する
が、この錫合金ハンダ材料に対し、その表面に存在する
酸化被膜を除去するフラックス処理が可能なフラックス
活性を示すアンダーフィル剤を選択する。
れるアンダーフィル剤は、利用されるハンダ材料の種類
とその融点に応じて、適宜選択される。具体的には、ハ
ンダ材料としては、錫合金ハンダが利用され、例えば、
低融点のハンダとして、広く使用されている錫−鉛共晶
ハンダは勿論のこと、現在その利用が拡大している、錫
−銀系合金ハンダなどの所謂鉛フリーハンダを使用する
ことができる。すなわち、これら錫合金ハンダ材料によ
り、前記接続用パッド6上のハンダバンプ2を形成する
が、この錫合金ハンダ材料に対し、その表面に存在する
酸化被膜を除去するフラックス処理が可能なフラックス
活性を示すアンダーフィル剤を選択する。
【0034】かかるフラックス処理は、用いる錫合金ハ
ンダ材料が溶融した際に、その表面に存在していた酸化
被膜の除去が完了している状態とすることが望ましく、
従って、用いる錫合金ハンダ材料の融点以下の温度にお
いても、フラックス活性の発揮できるアンダーフィル剤
を選択することが好ましい。
ンダ材料が溶融した際に、その表面に存在していた酸化
被膜の除去が完了している状態とすることが望ましく、
従って、用いる錫合金ハンダ材料の融点以下の温度にお
いても、フラックス活性の発揮できるアンダーフィル剤
を選択することが好ましい。
【0035】例えば、錫−鉛共晶ハンダに適用する際に
は、好ましくは、封止充填剤用液状エポキシ樹脂組成物
を利用し、必須成分の(A)液状の熱硬化性エポキシ樹
脂として、ビスフェノール型骨格を有するジグリシジル
エーテル、フェノール樹脂のポリグリシジルエーテル、
脂肪族カルボン酸あるいは芳香族カルボン酸のジグリシ
ジルエステル、脂環式エポキシ樹脂などを利用し、
(B)熱硬化性エポキシ樹脂に対する硬化剤として、酸
無水物を用い、加えて、必要に応じて、エポキシ環の開
環を促進する目的で、(C)硬化促進剤を少量添加して
いる組成のものを利用することができる。その際、
(A)液状の熱硬化性エポキシ樹脂に対して、(B)の
硬化剤として用いる酸無水物を当量より若干多くしてお
き、この酸無水物を、錫−鉛共晶ハンダ表面の酸化被
膜、主に酸化錫と反応させることで、フラックス処理を
行うものとしたものを利用することができる。
は、好ましくは、封止充填剤用液状エポキシ樹脂組成物
を利用し、必須成分の(A)液状の熱硬化性エポキシ樹
脂として、ビスフェノール型骨格を有するジグリシジル
エーテル、フェノール樹脂のポリグリシジルエーテル、
脂肪族カルボン酸あるいは芳香族カルボン酸のジグリシ
ジルエステル、脂環式エポキシ樹脂などを利用し、
(B)熱硬化性エポキシ樹脂に対する硬化剤として、酸
無水物を用い、加えて、必要に応じて、エポキシ環の開
環を促進する目的で、(C)硬化促進剤を少量添加して
いる組成のものを利用することができる。その際、
(A)液状の熱硬化性エポキシ樹脂に対して、(B)の
硬化剤として用いる酸無水物を当量より若干多くしてお
き、この酸無水物を、錫−鉛共晶ハンダ表面の酸化被
膜、主に酸化錫と反応させることで、フラックス処理を
行うものとしたものを利用することができる。
【0036】あるいは、前記の硬化剤として用いる酸無
水物によるフラックス活性を増強する目的で、酸無水物
と酸化錫との反応に対して、触媒的にその促進を図る、
触媒量のフラックス活性付加成分を添加した液状エポキ
シ樹脂組成物を利用することもできる。
水物によるフラックス活性を増強する目的で、酸無水物
と酸化錫との反応に対して、触媒的にその促進を図る、
触媒量のフラックス活性付加成分を添加した液状エポキ
シ樹脂組成物を利用することもできる。
【0037】また、錫−銀系合金ハンダなどの所謂鉛フ
リーハンダを利用する際には、その融点は、錫−鉛共晶
ハンダと比較すると有意に高いため、硬化剤として用い
る酸無水物によるフラックス活性を増強する目的で、酸
無水物と酸化錫との反応に対して、触媒的にその促進を
図る、触媒量のフラックス活性付加成分として、かかる
高い融点において、フラックス活性を発揮するに適する
ものを利用することが望ましい。
リーハンダを利用する際には、その融点は、錫−鉛共晶
ハンダと比較すると有意に高いため、硬化剤として用い
る酸無水物によるフラックス活性を増強する目的で、酸
無水物と酸化錫との反応に対して、触媒的にその促進を
図る、触媒量のフラックス活性付加成分として、かかる
高い融点において、フラックス活性を発揮するに適する
ものを利用することが望ましい。
【0038】一方、用いる液状エポキシ樹脂組成物自体
の熱硬化は、フラックス処理、ハンダ材料の溶融がなさ
れた後、主に熱硬化が進行することが好ましい。従っ
て、用いる錫合金系ハンダ材料の融点またはそれ以下の
温度では、その熱硬化は緩やかにしか進まず、ハンダ材
料の融点よりも有意に高い温度、例えば、20℃以上高
い温度において、適正な熱硬化が速やかに進行する硬化
条件を有するものとすることが好ましい。
の熱硬化は、フラックス処理、ハンダ材料の溶融がなさ
れた後、主に熱硬化が進行することが好ましい。従っ
て、用いる錫合金系ハンダ材料の融点またはそれ以下の
温度では、その熱硬化は緩やかにしか進まず、ハンダ材
料の融点よりも有意に高い温度、例えば、20℃以上高
い温度において、適正な熱硬化が速やかに進行する硬化
条件を有するものとすることが好ましい。
【0039】それに対応して、アンダーフィル剤の熱処
理条件は、室温から、ハンダ材料の融点よりも有意に高
い温度に設定される、熱硬化処理温度まで、例えば、1
〜2℃/秒の昇温速度で上昇する間に、フラックス処理
と、それに続くハンダ材料の溶融を行い、半導体チップ
部品に負荷されている荷重により、チップ部品の裏面
と、ソルダーレジスト層上端面が接する位置まで圧接さ
せる。その後、エポキシ樹脂組成物全体の熱硬化を、熱
硬化処理温度に維持する間に進める温度条件を選択する
ことができる。あるいは、室温から、ハンダ材料の融点
近くの温度まで、例えば、1〜2℃/秒の昇温速度で上
昇させ、一時この温度に保持して、フラックス処理を完
了させた後、ハンダ材料の融点よりも有意に高い温度に
設定される、熱硬化処理温度まで温度を上げる。その間
に、ハンダ材料の溶融を行い、半導体チップ部品に負荷
されている荷重により、チップ部品の裏面と、ソルダー
レジスト層上端面が接する位置まで圧接させる。その
後、エポキシ樹脂組成物全体の熱硬化を、熱硬化処理温
度に維持する間に進める温度条件を選択することもでき
る。
理条件は、室温から、ハンダ材料の融点よりも有意に高
い温度に設定される、熱硬化処理温度まで、例えば、1
〜2℃/秒の昇温速度で上昇する間に、フラックス処理
と、それに続くハンダ材料の溶融を行い、半導体チップ
部品に負荷されている荷重により、チップ部品の裏面
と、ソルダーレジスト層上端面が接する位置まで圧接さ
せる。その後、エポキシ樹脂組成物全体の熱硬化を、熱
硬化処理温度に維持する間に進める温度条件を選択する
ことができる。あるいは、室温から、ハンダ材料の融点
近くの温度まで、例えば、1〜2℃/秒の昇温速度で上
昇させ、一時この温度に保持して、フラックス処理を完
了させた後、ハンダ材料の融点よりも有意に高い温度に
設定される、熱硬化処理温度まで温度を上げる。その間
に、ハンダ材料の溶融を行い、半導体チップ部品に負荷
されている荷重により、チップ部品の裏面と、ソルダー
レジスト層上端面が接する位置まで圧接させる。その
後、エポキシ樹脂組成物全体の熱硬化を、熱硬化処理温
度に維持する間に進める温度条件を選択することもでき
る。
【0040】本発明のフリップチップ実装方法に利用さ
れるアンダーフィル剤は、上記のフラックス活性の主体
が、熱硬化性エポキシ樹脂に対する硬化剤として利用す
る酸無水物であり、そのフラックス活性を増強する目的
で、酸無水物と酸化錫との反応に対して、触媒的にその
促進を図る、触媒量のフラックス活性付加成分を添加し
た液状エポキシ樹脂組成物に限らず、ハンダ材料の融点
付近に達する間にフラックス処理がなされるならば、如
何なる種類のアンダーフィル剤を利用しても、本発明の
効果は達成される。すなわち、一旦フラックス処理がな
されたハンダ材料を融解すると、このハンダ材料で形成
されているハンダバンプの頂部と接するように配置され
ている電極パッドの表面と、融解したハンダ材料は良好
な濡れ性を示し、また、電極パッドの面積は、接続用パ
ッドより有意に広くされているため、溶融したハンダ材
料は、広い電極パッドの表面全体を濡らすように拡が
る。その際、半導体チップ部品に負荷されている荷重に
より、溶融したハンダは押し広げられるものの、広い電
極パッドを超えて広がり、フィラメント状の突出部を形
成する現象は、電極パッドとの濡れにより抑制されるこ
とになる。
れるアンダーフィル剤は、上記のフラックス活性の主体
が、熱硬化性エポキシ樹脂に対する硬化剤として利用す
る酸無水物であり、そのフラックス活性を増強する目的
で、酸無水物と酸化錫との反応に対して、触媒的にその
促進を図る、触媒量のフラックス活性付加成分を添加し
た液状エポキシ樹脂組成物に限らず、ハンダ材料の融点
付近に達する間にフラックス処理がなされるならば、如
何なる種類のアンダーフィル剤を利用しても、本発明の
効果は達成される。すなわち、一旦フラックス処理がな
されたハンダ材料を融解すると、このハンダ材料で形成
されているハンダバンプの頂部と接するように配置され
ている電極パッドの表面と、融解したハンダ材料は良好
な濡れ性を示し、また、電極パッドの面積は、接続用パ
ッドより有意に広くされているため、溶融したハンダ材
料は、広い電極パッドの表面全体を濡らすように拡が
る。その際、半導体チップ部品に負荷されている荷重に
より、溶融したハンダは押し広げられるものの、広い電
極パッドを超えて広がり、フィラメント状の突出部を形
成する現象は、電極パッドとの濡れにより抑制されるこ
とになる。
【0041】
【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。ここに示す実施例は、本発明にかかる最良
の実施形態の一例ではあるものの、本発明は実施例によ
り限定を受けるものではない。
に説明する。ここに示す実施例は、本発明にかかる最良
の実施形態の一例ではあるものの、本発明は実施例によ
り限定を受けるものではない。
【0042】(実施例1)基板上にフリップチップ実装
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ニッケル/金メッキによりメッキ厚さ10μ
mのものを形成した。この電極パッドの平面形状は、5
00μm角とした。一方、基板側には、前記電極パッド
と相対する位置に、300μm角の接続用パッドを設
け、また、このパッドを囲むように、ソルダーレジスト
層を形成した。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さ
は、20μmに選択した。
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ニッケル/金メッキによりメッキ厚さ10μ
mのものを形成した。この電極パッドの平面形状は、5
00μm角とした。一方、基板側には、前記電極パッド
と相対する位置に、300μm角の接続用パッドを設
け、また、このパッドを囲むように、ソルダーレジスト
層を形成した。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さ
は、20μmに選択した。
【0043】前記基板表面のパッド上に、スーパーソル
ダー(ハリマ化成社製)にて錫−鉛共晶ハンダバンプを
形成した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直
径300μmの円形、その頂部における高さは、20μ
mとした。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アン
ダーフィル剤K−1001(ハリマ化成社製)を塗布
し、この凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角
の前記チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上
のハンダバンプと位置合わせして搭載した。
ダー(ハリマ化成社製)にて錫−鉛共晶ハンダバンプを
形成した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直
径300μmの円形、その頂部における高さは、20μ
mとした。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アン
ダーフィル剤K−1001(ハリマ化成社製)を塗布
し、この凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角
の前記チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上
のハンダバンプと位置合わせして搭載した。
【0044】この搭載工程の後、チップ部品の各電極パ
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、250℃で20秒間保
持し、その後、急冷する温度条件を用いた。
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、250℃で20秒間保
持し、その後、急冷する温度条件を用いた。
【0045】この加熱処理後、ボイド発生の有無、電極
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。隣接する接続用パッド間での短絡、ボイドと
もに、その発生はなく、また、電極パッドと接続用パッ
ドとの間の電気的接合も良好であり、問題となるバラツ
キも見出されなかった。
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。隣接する接続用パッド間での短絡、ボイドと
もに、その発生はなく、また、電極パッドと接続用パッ
ドとの間の電気的接合も良好であり、問題となるバラツ
キも見出されなかった。
【0046】(実施例2)基板上にフリップチップ実装
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ハンダメッキによりメッキ厚さ8μmのもの
を形成した。この電極パッドの平面形状は、600μm
角とした。一方、基板側には、前記電極パッドと相対す
る位置に、500μm角の接続用パッドを設け、また、
このパッドを囲むように、ソルダーレジスト層を形成し
た。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さは、20μ
mに選択した。
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ハンダメッキによりメッキ厚さ8μmのもの
を形成した。この電極パッドの平面形状は、600μm
角とした。一方、基板側には、前記電極パッドと相対す
る位置に、500μm角の接続用パッドを設け、また、
このパッドを囲むように、ソルダーレジスト層を形成し
た。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さは、20μ
mに選択した。
【0047】前記基板表面のパッド上に、スーパーソル
ダー(ハリマ化成社製)にて錫−鉛共晶ハンダバンプを
形成した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直
径500μmの円形、その頂部における高さは、15μ
mとした。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アン
ダーフィル剤X−3001(ハリマ化成社製)を塗布
し、この凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角
の前記チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上
のハンダバンプと位置合わせして搭載した。
ダー(ハリマ化成社製)にて錫−鉛共晶ハンダバンプを
形成した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直
径500μmの円形、その頂部における高さは、15μ
mとした。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アン
ダーフィル剤X−3001(ハリマ化成社製)を塗布
し、この凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角
の前記チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上
のハンダバンプと位置合わせして搭載した。
【0048】この搭載工程の後、チップ部品の各電極パ
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、250℃で20秒間保
持し、その後、急冷する温度条件を用いた。
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、250℃で20秒間保
持し、その後、急冷する温度条件を用いた。
【0049】この加熱処理後、ボイド発生の有無、電極
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。隣接する接続用パッド間での短絡、ボイドと
もに、その発生はなく、また、電極パッドと接続用パッ
ドとの間の電気的接合も良好であり、問題となるバラツ
キも見出されなかった。
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。隣接する接続用パッド間での短絡、ボイドと
もに、その発生はなく、また、電極パッドと接続用パッ
ドとの間の電気的接合も良好であり、問題となるバラツ
キも見出されなかった。
【0050】加えて、別途、加熱処理条件に、20℃か
ら昇温速度2℃/秒で、160℃まで昇温し、60秒間
保持した後、昇温速度1.5℃/秒で220℃まで昇温
し、20秒間保持し、その後、急冷する温度条件を用い
て、フラックス処理、ハンダバンプの溶融、引き続き、
アンダーフィル剤の熱硬化を試した。この温度条件にお
いても、隣接する接続用パッド間での短絡、ボイドとも
に、その発生はなく、また、電極パッドと接続用パッド
との間の電気的接合も良好であり、問題となるバラツキ
も見出されなかった。
ら昇温速度2℃/秒で、160℃まで昇温し、60秒間
保持した後、昇温速度1.5℃/秒で220℃まで昇温
し、20秒間保持し、その後、急冷する温度条件を用い
て、フラックス処理、ハンダバンプの溶融、引き続き、
アンダーフィル剤の熱硬化を試した。この温度条件にお
いても、隣接する接続用パッド間での短絡、ボイドとも
に、その発生はなく、また、電極パッドと接続用パッド
との間の電気的接合も良好であり、問題となるバラツキ
も見出されなかった。
【0051】(実施例3)基板上にフリップチップ実装
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ニッケル/金メッキによりメッキ厚さ10μ
mのものを形成した。この電極パッドの平面形状は、6
00μm角とした。一方、基板側には、前記電極パッド
と相対する位置に、400μm角の接続用パッドを設
け、また、このパッドを囲むように、ソルダーレジスト
層を形成した。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さ
は、20μmに選択した。
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ニッケル/金メッキによりメッキ厚さ10μ
mのものを形成した。この電極パッドの平面形状は、6
00μm角とした。一方、基板側には、前記電極パッド
と相対する位置に、400μm角の接続用パッドを設
け、また、このパッドを囲むように、ソルダーレジスト
層を形成した。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さ
は、20μmに選択した。
【0052】前記基板表面のパッド上に、スーパーソル
ダー法(ハリマ化成社製)を利用して、鉛フリーハン
ダ、具体的には、錫−銀系合金ハンダ製のバンプを形成
した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直径4
00μmの円形、その頂部における高さは、20μmと
した。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アンダー
フィル剤X−5010(ハリマ化成社製)を塗布し、こ
の凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角の前記
チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上のハン
ダバンプと位置合わせして搭載した。
ダー法(ハリマ化成社製)を利用して、鉛フリーハン
ダ、具体的には、錫−銀系合金ハンダ製のバンプを形成
した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直径4
00μmの円形、その頂部における高さは、20μmと
した。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アンダー
フィル剤X−5010(ハリマ化成社製)を塗布し、こ
の凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角の前記
チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上のハン
ダバンプと位置合わせして搭載した。
【0053】この搭載工程の後、チップ部品の各電極パ
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、20秒間保持し、その
後、急冷する温度条件を用いた。
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、20秒間保持し、その
後、急冷する温度条件を用いた。
【0054】この加熱処理後、ボイド発生の有無、電極
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。隣接する接続用パッド間での短絡、ボイドと
もに、その発生はなく、また、電極パッドと接続用パッ
ドとの間の電気的接合も良好であり、問題となるバラツ
キも見出されなかった。
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。隣接する接続用パッド間での短絡、ボイドと
もに、その発生はなく、また、電極パッドと接続用パッ
ドとの間の電気的接合も良好であり、問題となるバラツ
キも見出されなかった。
【0055】(比較例1)基板上にフリップチップ実装
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ニッケル/金メッキによりメッキ厚さ10μ
mのものを形成した。この電極パッドの平面形状は、4
00μm角とした。一方、基板側には、前記電極パッド
と相対する位置に、600μm角の接続用パッドを設
け、また、このパッドを囲むように、ソルダーレジスト
層を形成した。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さ
は、20μmに選択した。
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ニッケル/金メッキによりメッキ厚さ10μ
mのものを形成した。この電極パッドの平面形状は、4
00μm角とした。一方、基板側には、前記電極パッド
と相対する位置に、600μm角の接続用パッドを設
け、また、このパッドを囲むように、ソルダーレジスト
層を形成した。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さ
は、20μmに選択した。
【0056】前記基板表面のパッド上に、スーパーソル
ダー(ハリマ化成社製)にて錫−鉛共晶ハンダバンプを
形成した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直
径600μmの円形、その頂部における高さは、20μ
mとした。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アン
ダーフィル剤K−1001(ハリマ化成社製)を塗布
し、この凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角
の前記チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上
のハンダバンプと位置合わせして搭載した。
ダー(ハリマ化成社製)にて錫−鉛共晶ハンダバンプを
形成した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直
径600μmの円形、その頂部における高さは、20μ
mとした。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アン
ダーフィル剤K−1001(ハリマ化成社製)を塗布
し、この凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角
の前記チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上
のハンダバンプと位置合わせして搭載した。
【0057】この搭載工程の後、チップ部品の各電極パ
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、250℃で20秒間保
持し、その後、急冷する温度条件を用いた。
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、250℃で20秒間保
持し、その後、急冷する温度条件を用いた。
【0058】この加熱処理後、ボイド発生の有無、電極
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。ボイドの発生はなく、また、電極パッドと接
続用パッドとの間の電気的接合も良好であり、問題とな
るバラツキも見出されなかった。しかし、一部に、隣接
する接続用パッド間での短絡が発生していた。その短絡
の原因を特定する目的で、X線顕微鏡により観察したと
ころ、ハンダ材料のフィラメント発生が見出された。
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。ボイドの発生はなく、また、電極パッドと接
続用パッドとの間の電気的接合も良好であり、問題とな
るバラツキも見出されなかった。しかし、一部に、隣接
する接続用パッド間での短絡が発生していた。その短絡
の原因を特定する目的で、X線顕微鏡により観察したと
ころ、ハンダ材料のフィラメント発生が見出された。
【0059】(比較例2)基板上にフリップチップ実装
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ニッケル/金メッキによりメッキ厚さ10μ
mのものを形成した。この電極パッドの平面形状は、6
30μm角とした。一方、基板側には、前記電極パッド
と相対する位置に、450μm角の接続用パッドを設
け、また、このパッドを囲むように、ソルダーレジスト
層を形成した。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さ
は、10μmに選択した。
するチップ部品は、その裏面に設ける電極パッドとし
て、無電解ニッケル/金メッキによりメッキ厚さ10μ
mのものを形成した。この電極パッドの平面形状は、6
30μm角とした。一方、基板側には、前記電極パッド
と相対する位置に、450μm角の接続用パッドを設
け、また、このパッドを囲むように、ソルダーレジスト
層を形成した。本例では、ソルダーレジスト層の層厚さ
は、10μmに選択した。
【0060】前記基板表面のパッド上に、スーパーソル
ダー(ハリマ化成社製)にて錫−鉛共晶ハンダバンプを
形成した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直
径450μmの円形、その頂部における高さは、15μ
mとした。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アン
ダーフィル剤K−3001(ハリマ化成社製)を塗布
し、この凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角
の前記チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上
のハンダバンプと位置合わせして搭載した。
ダー(ハリマ化成社製)にて錫−鉛共晶ハンダバンプを
形成した。このハンダバンプの形状は、平面形状は、直
径450μmの円形、その頂部における高さは、15μ
mとした。その後、ソルダーレジスト層の凹部に、アン
ダーフィル剤K−3001(ハリマ化成社製)を塗布
し、この凹部内を満たす状態とした。次いで、6mm角
の前記チップ部品を、その電極パッドを相対する基板上
のハンダバンプと位置合わせして搭載した。
【0061】この搭載工程の後、チップ部品の各電極パ
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、250℃で20秒間保
持し、その後、急冷する温度条件を用いた。
ッド当たり荷重1gを負荷した状態で、リフロー炉内
で、窒素ガス雰囲気下加熱処理を行い、フラックス処
理、ハンダバンプの溶融、アンダーフィル剤の熱硬化を
進めた。加熱処理条件は、20℃から昇温速度1.5℃
/秒で250℃まで昇温した後、250℃で20秒間保
持し、その後、急冷する温度条件を用いた。
【0062】この加熱処理後、ボイド発生の有無、電極
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。ボイドの発生はなく、また、電極パッドと接
続用パッドとの間の電気的接合も良好であり、問題とな
るバラツキも見出されなかった。しかし、一部に、隣接
する接続用パッド間での短絡が発生していた。その短絡
の原因を特定する目的で、X線顕微鏡により観察したと
ころ、ハンダ材料のフィラメント発生が見出された。
パッドと接続用パッドとの間の電気的接合の導通性、な
らびに、隣接する接続用パッド間での短絡発生の有無を
確認した。ボイドの発生はなく、また、電極パッドと接
続用パッドとの間の電気的接合も良好であり、問題とな
るバラツキも見出されなかった。しかし、一部に、隣接
する接続用パッド間での短絡が発生していた。その短絡
の原因を特定する目的で、X線顕微鏡により観察したと
ころ、ハンダ材料のフィラメント発生が見出された。
【0063】
【発明の効果】本発明のフリップチップ実装方法におい
ては、従来、基板表面に半導体部品チップをハンダ接合
する際に利用するハンダ材料を、半導体部品チップの裏
面側にハンダバンプとして形成する手法に代えて、基板
表面に設ける接続用パッド上に、ハンダ材料をバンプ状
に形成する手法を利用している。加えて、かかるバンプ
状ハンダ全体を、フラックス剤を含有するアンダーフィ
ル剤に浸漬した状態とするため、周囲をソルダーレジス
ト層で囲まれた凹部を設け、かかる凹部にフラックス剤
を含有するアンダーフィル剤を充填する。従って、ソル
ダーレジスト層の層厚より、接続用パッド上に形成され
るバンプ状ハンダ頂部の高さが低くなるようにしてい
る。その状態で、充填されているアンダーフィル剤の上
面より、半導体部品チップ裏面に形成されている電極パ
ッドを、バンプ状ハンダを設けた接続用パッドと対向す
る位置に位置合わせして、半導体部品チップを載せ、荷
重を負荷しつつ、加熱することで、金属表面に対するフ
ラックス剤によるフラックス処理、ハンダ材料の融解、
融解したハンダ材料の電極パッドへの濡れ・密着がなさ
れ、ハンダ接合が完成し、同時に熱硬化性樹脂組成物を
利用しているアンダーフィル剤の熱硬化も進み、封止が
なされる。すなわち、本発明のフリップチップ実装方法
は、ノーフローアンダーフィル剤を用いる方法であって
も、従来、アンダーフィルが介在した際、場合によって
生じていた、ハンダのフィラメント状の突出に起因する
電極間での短絡が無く、また、接触不良も無い、良好な
接続がなされる。
ては、従来、基板表面に半導体部品チップをハンダ接合
する際に利用するハンダ材料を、半導体部品チップの裏
面側にハンダバンプとして形成する手法に代えて、基板
表面に設ける接続用パッド上に、ハンダ材料をバンプ状
に形成する手法を利用している。加えて、かかるバンプ
状ハンダ全体を、フラックス剤を含有するアンダーフィ
ル剤に浸漬した状態とするため、周囲をソルダーレジス
ト層で囲まれた凹部を設け、かかる凹部にフラックス剤
を含有するアンダーフィル剤を充填する。従って、ソル
ダーレジスト層の層厚より、接続用パッド上に形成され
るバンプ状ハンダ頂部の高さが低くなるようにしてい
る。その状態で、充填されているアンダーフィル剤の上
面より、半導体部品チップ裏面に形成されている電極パ
ッドを、バンプ状ハンダを設けた接続用パッドと対向す
る位置に位置合わせして、半導体部品チップを載せ、荷
重を負荷しつつ、加熱することで、金属表面に対するフ
ラックス剤によるフラックス処理、ハンダ材料の融解、
融解したハンダ材料の電極パッドへの濡れ・密着がなさ
れ、ハンダ接合が完成し、同時に熱硬化性樹脂組成物を
利用しているアンダーフィル剤の熱硬化も進み、封止が
なされる。すなわち、本発明のフリップチップ実装方法
は、ノーフローアンダーフィル剤を用いる方法であって
も、従来、アンダーフィルが介在した際、場合によって
生じていた、ハンダのフィラメント状の突出に起因する
電極間での短絡が無く、また、接触不良も無い、良好な
接続がなされる。
【図1】本発明にかかるフリップ実装方法の一連の工程
を模式的に説明する図であり、基板表面上のソルダーレ
ジスト層、接続用パッド上のハンダバンプを形成した状
態を示す。
を模式的に説明する図であり、基板表面上のソルダーレ
ジスト層、接続用パッド上のハンダバンプを形成した状
態を示す。
【図2】本発明にかかるフリップ実装方法の一連の工程
を模式的に説明する図であり、ソルダーレジスト層の凹
部にアンダーフィル剤を充填し、半導体部品チップをア
ラインして配置した状態を示す。
を模式的に説明する図であり、ソルダーレジスト層の凹
部にアンダーフィル剤を充填し、半導体部品チップをア
ラインして配置した状態を示す。
【図3】本発明にかかるフリップ実装方法の一連の工程
を模式的に説明する図であり、アンダーフィル剤を充填
し、配置された半導体部品チップ上より荷重を負荷し、
加熱処理を行い、フラックス処理、ハンダバンプの溶
融、アンダーフィル剤の熱硬化を進める状態を示す。
を模式的に説明する図であり、アンダーフィル剤を充填
し、配置された半導体部品チップ上より荷重を負荷し、
加熱処理を行い、フラックス処理、ハンダバンプの溶
融、アンダーフィル剤の熱硬化を進める状態を示す。
1 半導体部品チップ
2 ハンダバンプ
3 ソルダーレジスト層
3A ソルダーレジスト層に設けられた凹部
4 アンダーフィル剤
5 電極端子
6 接続用パッド
7 配線基板
8 電極パッド
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 4M109 AA01 BA03 CA05 DB16 EA02
EB02 EB04 EB18
5F044 KK12 LL04 LL05 LL11 QQ02
QQ06 RR17 RR18 RR19
5F061 AA01 BA03 CA05 CB03 CB05
CB12 CB13
Claims (8)
- 【請求項1】 基板表面に半導体部品チップをフィリッ
プチップ実装する方法であって、 基板上に設けた接続用パッドと、前記半導体部品チップ
の裏面に形成された電極パッドとの間をバンプ状のハン
ダを用いて接合する際、 前記接続用パッドの面積は、対応する電極パッドの面積
より狭くし、 前記接続用パッドの表面に利用するバンプ状のハンダを
作製し、 バンプ状のハンダを設けた前記接続用パッドを取り囲み
ソルダーレジスト層を基板表面に設け、そのソルダーレ
ジスト層で取り囲まれる基板表面領域を凹部に構成し、 その際、前記ソルダーレジスト層の層厚と、前記接続用
パッドの表面に作製されたバンプ状ハンダ頂部の基板面
からの高さとを比較すると、前記バンプ状ハンダ頂部の
高さが前記ソルダーレジスト層の層厚より小さくなるよ
うに選択し、 前記ソルダーレジスト層で取り囲まれる凹部に、前記バ
ンプ状ハンダ頂部を超える深さまで、フラックス剤を含
む液状の熱硬化性樹脂組成物を充填し、 基板上に設けた接続用パッドに対応して、前記半導体部
品チップの裏面に形成された電極パッドが位置する配置
に、前記半導体部品チップを位置合わせして重ねあわ
せ、 前記半導体部品チップの裏面に形成された電極パッド面
に前記フラックス剤を含む液状の熱硬化性樹脂組成物が
接触する状態とし、 その配置を維持しつつ、前記半導体部品チップに荷重を
印加した状態で、 バンプ状ハンダの溶融と、液状の熱硬化性樹脂組成物の
熱硬化が起こる温度に加熱し、 前記フラックス剤の作用によるフラックス処理と、その
後の溶解したハンダ材料によるハンダ接合、ならびに、
熱硬化性樹脂組成物の熱硬化による基板表面と半導体部
品チップとの間隙への熱硬化物による封止・接着固定を
行うことを特徴とするフリップチップ実装方法。 - 【請求項2】 前記バンプ状ハンダを構成するハンダ材
料は、錫合金ハンダであることを特徴とする請求項1に
記載のフリップチップ実装方法。 - 【請求項3】 接続用パッド上に作製される前記バンプ
状ハンダ頂部の基板面からの高さと、前記半導体部品チ
ップの裏面に形成された電極パッドの厚さとの合計は、
前記ソルダーレジスト層の層厚より大きく、 前記ソルダーレジスト層の層厚より、電極パッドの厚さ
と接続用パッドの厚さを差し引いた値に、電極パッドの
面積を乗じた体積値は、接続用パッド上に作製される前
記バンプ状ハンダのハンダ部分の体積よりも大きく選択
されていることを特徴とする請求項1に記載のフリップ
チップ実装方法。 - 【請求項4】 前記半導体部品チップの裏面に形成され
た電極パッドの表面は、メッキ法で形成された金属面で
あることを特徴とする請求項1に記載のフリップチップ
実装方法。 - 【請求項5】 前記ソルダーレジスト層の層厚を、5〜
40μmの範囲に選択することを特徴とする請求項1に
記載のフリップチップ実装方法。 - 【請求項6】 接続用パッド上に作製される前記バンプ
状ハンダ頂部の基板面からの高さと、前記半導体部品チ
ップの裏面に形成された電極パッドの厚さとの合計と、
前記ソルダーレジスト層の層厚との差異は、前記ソルダ
ーレジスト層の層厚全体の1/3〜1/5の範囲に選択
されていることを特徴とする請求項1に記載のフリップ
チップ実装方法。 - 【請求項7】 基板表面に半導体部品チップをフィリッ
プチップ実装してなる半導体装置の製造方法であって、 基板上に設けた接続用パッドと、前記半導体部品チップ
の裏面に形成された電極パッドとの間をバンプ状のハン
ダを用いて接合され、かつ、基板表面と半導体部品チッ
プ裏面との間隙は熱硬化性樹脂の硬化物によるアンダー
フィルが施されており、 そのフィリップチップ実装とアンダーフィル充填は、前
記請求項1〜6のいずれかに記載されるフリップチップ
実装方法によりなされていることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項8】 前記請求項7の半導体装置の製造方法を
用いて、製造されてなる基板表面に半導体部品チップを
フィリップチップ実装してなる半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001297137A JP2003100809A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | フリップチップ実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001297137A JP2003100809A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | フリップチップ実装方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003100809A true JP2003100809A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19118265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001297137A Pending JP2003100809A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | フリップチップ実装方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003100809A (ja) |
Cited By (12)
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---|---|---|---|---|
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JP2008141109A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Kyocer Slc Technologies Corp | 配線基板およびその製造方法 |
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WO2011007531A1 (ja) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | 住友ベークライト株式会社 | 電子部品の製造方法および電子部品 |
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CN111508905A (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-07 | 爱思开海力士有限公司 | 包括锚固结构的半导体封装 |
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-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001297137A patent/JP2003100809A/ja active Pending
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