JP2003158223A - 電子部品実装構造 - Google Patents
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Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合部補強機能と応力緩和機能とを両立させ
た補強樹脂部を備え、信頼性に優れた電子部品実装構造
を提供することを目的とする。 【解決手段】 バンプ２を電極４に半田接合することに
より電子部品１を基板３に実装して成る電子部品実装構
造において、バンプ２と電極４との半田接合部を樹脂６
によって周囲から包んで補強樹脂部６ａを形成し、電子
部品１の下面と基板３の上面との間の空間に補強用樹脂
８を充填する。この構成において、樹脂６のフィラー含
有率を低く設定し、かつ補強用樹脂８のフィラー含有率
よりも低くする。これにより、補強樹脂部６ａにおいて
樹脂６の基板３との密着性や半田接合部の止端部２ａ近
傍での延性を良好にして接合部補強機能を確保するとと
もに、補強用樹脂８の熱膨張係数を所望値に近づけるこ
とができ、接合部補強機能と応力緩和機能とを両立させ
ることができる。
た補強樹脂部を備え、信頼性に優れた電子部品実装構造
を提供することを目的とする。 【解決手段】 バンプ２を電極４に半田接合することに
より電子部品１を基板３に実装して成る電子部品実装構
造において、バンプ２と電極４との半田接合部を樹脂６
によって周囲から包んで補強樹脂部６ａを形成し、電子
部品１の下面と基板３の上面との間の空間に補強用樹脂
８を充填する。この構成において、樹脂６のフィラー含
有率を低く設定し、かつ補強用樹脂８のフィラー含有率
よりも低くする。これにより、補強樹脂部６ａにおいて
樹脂６の基板３との密着性や半田接合部の止端部２ａ近
傍での延性を良好にして接合部補強機能を確保するとと
もに、補強用樹脂８の熱膨張係数を所望値に近づけるこ
とができ、接合部補強機能と応力緩和機能とを両立させ
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、電子部品に設けら
れた接続用電極を基板の電極に半田接合して成る電子部
品実装構造に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】フリップチップなど半導体素子に接続用
電極であるバンプが設けられた電子部品の実装方法とし
て、バンプを基板の電極に半田接合する方法が広く用い
られている。この実装方法において、バンプと基板との
半田接合部を補強する目的で電子部品と基板との間に補
強樹脂部を設けることが行われる。この補強樹脂部は、
バンプと電極との半田接合部を補強する接合部補強機能
と、電子部品と基板との間に介在して基板と電子部品の
各材質の熱膨張係数の差に起因する熱応力を緩和する応
力緩和機能とを有している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで上述の接合部
補強機能においては、実装後に応力集中が生じやすいバ
ンプと電極との半田接合部の止端部を有効に補強するこ
とが必要であるため、樹脂材質には良好な密着性ととも
にクラックを発生・伝播しにくい延性に富む材質が求め
られる。これに対し、応力緩和機能においては、基板材
質の熱膨張係数と電子部品の材質の熱膨張係数の中間の
値の熱膨張係数を有するような樹脂が最も好ましい。 【０００４】しかしながら、一般に用いられる樹脂材料
でこのような特性条件を満たすものを見いだすのは困難
であり、従来は接合部補強機能と応力緩和機能とを両立
させた補強樹脂部を備えた電子部品実装構造の実現は困
難であった。 【０００５】そこで本発明は、接合部補強機能と応力緩
和機能とを両立させた補強樹脂部を備え、信頼性に優れ
た電子部品実装構造を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
実装構造は、電子部品に設けられた接続用電極を基板の
電極に半田接合して成る電子部品実装構造であって、前
記接続用電極と前記電極との半田接合部を補強する第１
の補強樹脂部と、前記電子部品の下面と基板の上面との
間の空間を充填する第２の補強樹脂部とを備え、第１の
補強樹脂部を形成する第１の樹脂のフィラー含有率は、
第２の樹脂補強部を形成する第２の樹脂のフィラー含有
率よりも低い。 【０００７】本発明によれば、電子部品の接続用電極と
基板の電極との半田接合部を補強する第１の樹脂のフィ
ラー含有率を、電子部品と基板との間の空間を充填する
第２の樹脂のフィラー含有率よりも低くすることによ
り、第１の樹脂の密着性、延性を保ちながら、第２の樹
脂の熱膨張係数を所望値に近づけることができ、接合部
補強機能と応力緩和機能とを両立させることができる。 【０００８】 【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、図２は本発明の一実施の形態
の電子部品実装方法の工程説明図、図３は本発明の一実
施の形態の電子部品実装構造の拡大断面図、図４は本発
明の一実施の形態の電子部品実装構造の部分断面図であ
る。 【０００９】図１（ａ）において、電子部品１の下面に
は接続用電極としてのバンプ２が、半田を形成材料とし
て設けられている。図１（ａ）は、バンプ２に樹脂を塗
布するための樹脂供給工程を示しており、電子部品１は
樹脂塗布部５上に位置している。樹脂塗布部５は樹脂６
（第１の樹脂）の塗膜が形成された樹脂転写容器５ａを
備えており、樹脂転写容器５ａに対して電子部品１を上
下動させることにより、バンプ２の下面側に所定量の樹
脂６が転写により供給される。 【００１０】樹脂６は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹
脂を主成分とする基剤に、酸化膜除去能力を有する活性
成分および微細な固体粒子であるフィラー成分を含有さ
せたものである。ここで樹脂６の各成分は、フィラー含
有率が４０ｗｔ％以下となるように成分調整される。無
論、フィラー成分を全く含まないものでもよい。 【００１１】図１（ｂ）、（ｃ）は、樹脂供給工程後の
電子部品１を基板３に搭載する部品搭載工程を示してい
る。ここでは、バンプ２を基板３の上面に形成された電
極４に位置合わせして電子部品１を基板３に対して下降
させて、バンプ２を樹脂６を介して電極４に着地させ
る。これにより、バンプ２の下面に転写された樹脂６は
電極４に付着し、さらに電極４を覆った形で基板３の上
面に拡がる。 【００１２】次いで基板３はリフロー装置に送られ、こ
こで図１（ｄ）に示すように部品搭載工程後の基板３を
加熱する加熱工程が行われる。この加熱により、バンプ
２が溶融して電極４に半田接合される。この半田接合に
おいて、バンプ２の表面に生成した酸化膜は酸化膜除去
能力を有する樹脂６によって除去されることから、接合
性のよい良好な半田接合が行われる。またこのとき樹脂
６の熱硬化反応が並行して進行し、バンプ２と電極４と
の半田接合部を周囲から包み込んで補強する。なおこの
リフロー時においては、樹脂６の硬化は完全硬化まで至
る必要はなく、半硬化の状態でよい。 【００１３】次にこの加熱工程後の基板３は樹脂封止工
程に送られる。すなわち図２（ａ）に示すように、電子
部品１の下面と基板３の上面の間の隙間には、ディスペ
ンサ７によって補強用樹脂８（第２の樹脂）が注入され
る。補強用樹脂８は、熱硬化性の樹脂であり、樹脂６と
同様にフィラー成分を含有している。ここで補強用樹脂
８のフィラー含有率は、５〜９０ｗｔ％の範囲で樹脂６
のフィラー含有率との相対関係に基づいて設定され、樹
脂６のフィラー含有率が補強用樹脂８のフィラー含有率
よりも低くなるように設定される。 【００１４】また、補強用樹脂８に混入されるフィラー
を構成する固体粒子として選定される代表的な物質とし
てはシリカやアルミナ等がある。フィラーを混入する目
的は、硬化後の補強用樹脂の熱膨張係数を電子部品１の
材質であるシリコンの熱膨張係数に近づけるためであ
り、これにより、封止樹脂材料としての補強用樹脂８の
熱膨張係数を、応力緩和層としての機能上望ましい所望
値に近づけることが可能となっている。ちなみに、シリ
コンの熱膨張係数は４×１０-6、フィラー無しのエポキ
シ樹脂が、５０×１０-6程度であるが、フィラーを混入
することにより９×１０-6〜３０×１０-6程度まで低く
することができる。 【００１５】図２（ｂ）に示すように、基板３と電子部
品１との間を完全に補強用樹脂８によって充填した後、
図２（ｃ）に示すように基板３は再度加熱される。この
加熱によって補強用樹脂８が熱硬化することにより、電
子部品１と基板３との間が樹脂封止される。そしてこの
加熱で樹脂６の熱硬化反応がさらに進行し完全硬化す
る。これにより、バンプ２と電極４との半田接合部を周
囲から包み込んで補強する補強樹脂部６ａ（第１の補強
樹脂部）および電子部品１の下面と基板３の上面との間
の空間を充填して補強する補強樹脂部８ａ（第２の補強
樹脂部）とが形成される。 【００１６】上記構成の電子部品実装構造の特徴につい
て、図３を参照して説明する。樹脂６が電極４を覆って
完全硬化した状態において、樹脂６は基板３の上面と密
着状態にあるとともに、バンプ２と電極４との半田接合
部の止端部２ａを取り巻く形で補強樹脂部６ａを形成す
る。ここで、補強樹脂部６ａのフィラー含有率は補強用
樹脂８と比較して低く、しかも４０ｗｔ％以下の低い範
囲に設定されていることから、熱硬化後の機械的特性に
おいて密着性に優れ、しかも引張方向の外力が作用した
際の延性が大きくなっている。 【００１７】このため、補強樹脂部６ａは電極４の周囲
で基板３と良好に密着し、しかも実装後に応力集中が生
じやすい半田接合部の止端部２ａ近傍では、止端部２ａ
の応力状態に良好に追従して延び変形し、割れ発生の確
率が大きく低減する。すなわち、補強樹脂部６ａは、バ
ンプ２と電極４との半田接合部を包み込んで補強すると
いう接合部補強機能に適した特性を備えている。 【００１８】これに対し補強樹脂部８ａは、補強樹脂部
６ａよりもフィラーを多く混入して電子部品１の材質で
あるシリコンの熱膨張係数に近づけているため、実装後
の使用状態におけるヒートサイクル時に、電子部品１と
基板３との熱膨張差に起因する熱応力（特に電子部品１
とバンプ２との接合部に作用する応力）を有効に緩和す
ることができ、応力緩和機構に優れた特性を備えてい
る。 【００１９】従って、上記実施の形態に示す電子部品実
装構造は、従来は困難であった接合部補強機能と応力緩
和機能とを両立させた補強樹脂部を有するものとなって
おり、実装後の信頼性に優れた電子部品実装構造が実現
されている。 【００２０】なお、上記実施の形態においては、接続用
電極として半田を形成材料とするバンプ２が設けられた
電子部品１を対象とした例を示したが、本発明は半田バ
ンプ形式の電極に限定されず、電子部品１と基板３との
間に隙間を保った形で半田接合により実装される形態で
あれば、その他の形状の接続用電極を用いた場合にあっ
ても本発明を適用することができる。 【００２１】例えば、図４に示すように、下面に金を形
成材料とするバンプ２’が設けられた電子部品１’を基
板３に実装する場合にも本発明が適用可能である。この
場合には、バンプ２’は予め電極４’上面に形成された
半田９によって電極４’に半田接合されるが、この例で
は、電極４’上面の半田９が半田接合部となり、電極
４’と半田９およびバンプ２’の下部を周囲から包み込
んだ樹脂６が、補強樹脂部６ａとなる。 【００２２】 【発明の効果】本発明によれば、電子部品の接続用電極
と基板の電極との半田接合部を補強する第１の樹脂のフ
ィラー含有率を、電子部品と基板との間の空間を充填す
る第２の樹脂のフィラー含有率よりも低くすることによ
り、第１の樹脂の密着性、延性を保ちながら、第２の樹
脂の熱膨張係数を所望値に近づけることができ、接合部
補強機能と応力緩和機能とを両立させることができる。
れた接続用電極を基板の電極に半田接合して成る電子部
品実装構造に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】フリップチップなど半導体素子に接続用
電極であるバンプが設けられた電子部品の実装方法とし
て、バンプを基板の電極に半田接合する方法が広く用い
られている。この実装方法において、バンプと基板との
半田接合部を補強する目的で電子部品と基板との間に補
強樹脂部を設けることが行われる。この補強樹脂部は、
バンプと電極との半田接合部を補強する接合部補強機能
と、電子部品と基板との間に介在して基板と電子部品の
各材質の熱膨張係数の差に起因する熱応力を緩和する応
力緩和機能とを有している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで上述の接合部
補強機能においては、実装後に応力集中が生じやすいバ
ンプと電極との半田接合部の止端部を有効に補強するこ
とが必要であるため、樹脂材質には良好な密着性ととも
にクラックを発生・伝播しにくい延性に富む材質が求め
られる。これに対し、応力緩和機能においては、基板材
質の熱膨張係数と電子部品の材質の熱膨張係数の中間の
値の熱膨張係数を有するような樹脂が最も好ましい。 【０００４】しかしながら、一般に用いられる樹脂材料
でこのような特性条件を満たすものを見いだすのは困難
であり、従来は接合部補強機能と応力緩和機能とを両立
させた補強樹脂部を備えた電子部品実装構造の実現は困
難であった。 【０００５】そこで本発明は、接合部補強機能と応力緩
和機能とを両立させた補強樹脂部を備え、信頼性に優れ
た電子部品実装構造を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
実装構造は、電子部品に設けられた接続用電極を基板の
電極に半田接合して成る電子部品実装構造であって、前
記接続用電極と前記電極との半田接合部を補強する第１
の補強樹脂部と、前記電子部品の下面と基板の上面との
間の空間を充填する第２の補強樹脂部とを備え、第１の
補強樹脂部を形成する第１の樹脂のフィラー含有率は、
第２の樹脂補強部を形成する第２の樹脂のフィラー含有
率よりも低い。 【０００７】本発明によれば、電子部品の接続用電極と
基板の電極との半田接合部を補強する第１の樹脂のフィ
ラー含有率を、電子部品と基板との間の空間を充填する
第２の樹脂のフィラー含有率よりも低くすることによ
り、第１の樹脂の密着性、延性を保ちながら、第２の樹
脂の熱膨張係数を所望値に近づけることができ、接合部
補強機能と応力緩和機能とを両立させることができる。 【０００８】 【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、図２は本発明の一実施の形態
の電子部品実装方法の工程説明図、図３は本発明の一実
施の形態の電子部品実装構造の拡大断面図、図４は本発
明の一実施の形態の電子部品実装構造の部分断面図であ
る。 【０００９】図１（ａ）において、電子部品１の下面に
は接続用電極としてのバンプ２が、半田を形成材料とし
て設けられている。図１（ａ）は、バンプ２に樹脂を塗
布するための樹脂供給工程を示しており、電子部品１は
樹脂塗布部５上に位置している。樹脂塗布部５は樹脂６
（第１の樹脂）の塗膜が形成された樹脂転写容器５ａを
備えており、樹脂転写容器５ａに対して電子部品１を上
下動させることにより、バンプ２の下面側に所定量の樹
脂６が転写により供給される。 【００１０】樹脂６は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹
脂を主成分とする基剤に、酸化膜除去能力を有する活性
成分および微細な固体粒子であるフィラー成分を含有さ
せたものである。ここで樹脂６の各成分は、フィラー含
有率が４０ｗｔ％以下となるように成分調整される。無
論、フィラー成分を全く含まないものでもよい。 【００１１】図１（ｂ）、（ｃ）は、樹脂供給工程後の
電子部品１を基板３に搭載する部品搭載工程を示してい
る。ここでは、バンプ２を基板３の上面に形成された電
極４に位置合わせして電子部品１を基板３に対して下降
させて、バンプ２を樹脂６を介して電極４に着地させ
る。これにより、バンプ２の下面に転写された樹脂６は
電極４に付着し、さらに電極４を覆った形で基板３の上
面に拡がる。 【００１２】次いで基板３はリフロー装置に送られ、こ
こで図１（ｄ）に示すように部品搭載工程後の基板３を
加熱する加熱工程が行われる。この加熱により、バンプ
２が溶融して電極４に半田接合される。この半田接合に
おいて、バンプ２の表面に生成した酸化膜は酸化膜除去
能力を有する樹脂６によって除去されることから、接合
性のよい良好な半田接合が行われる。またこのとき樹脂
６の熱硬化反応が並行して進行し、バンプ２と電極４と
の半田接合部を周囲から包み込んで補強する。なおこの
リフロー時においては、樹脂６の硬化は完全硬化まで至
る必要はなく、半硬化の状態でよい。 【００１３】次にこの加熱工程後の基板３は樹脂封止工
程に送られる。すなわち図２（ａ）に示すように、電子
部品１の下面と基板３の上面の間の隙間には、ディスペ
ンサ７によって補強用樹脂８（第２の樹脂）が注入され
る。補強用樹脂８は、熱硬化性の樹脂であり、樹脂６と
同様にフィラー成分を含有している。ここで補強用樹脂
８のフィラー含有率は、５〜９０ｗｔ％の範囲で樹脂６
のフィラー含有率との相対関係に基づいて設定され、樹
脂６のフィラー含有率が補強用樹脂８のフィラー含有率
よりも低くなるように設定される。 【００１４】また、補強用樹脂８に混入されるフィラー
を構成する固体粒子として選定される代表的な物質とし
てはシリカやアルミナ等がある。フィラーを混入する目
的は、硬化後の補強用樹脂の熱膨張係数を電子部品１の
材質であるシリコンの熱膨張係数に近づけるためであ
り、これにより、封止樹脂材料としての補強用樹脂８の
熱膨張係数を、応力緩和層としての機能上望ましい所望
値に近づけることが可能となっている。ちなみに、シリ
コンの熱膨張係数は４×１０-6、フィラー無しのエポキ
シ樹脂が、５０×１０-6程度であるが、フィラーを混入
することにより９×１０-6〜３０×１０-6程度まで低く
することができる。 【００１５】図２（ｂ）に示すように、基板３と電子部
品１との間を完全に補強用樹脂８によって充填した後、
図２（ｃ）に示すように基板３は再度加熱される。この
加熱によって補強用樹脂８が熱硬化することにより、電
子部品１と基板３との間が樹脂封止される。そしてこの
加熱で樹脂６の熱硬化反応がさらに進行し完全硬化す
る。これにより、バンプ２と電極４との半田接合部を周
囲から包み込んで補強する補強樹脂部６ａ（第１の補強
樹脂部）および電子部品１の下面と基板３の上面との間
の空間を充填して補強する補強樹脂部８ａ（第２の補強
樹脂部）とが形成される。 【００１６】上記構成の電子部品実装構造の特徴につい
て、図３を参照して説明する。樹脂６が電極４を覆って
完全硬化した状態において、樹脂６は基板３の上面と密
着状態にあるとともに、バンプ２と電極４との半田接合
部の止端部２ａを取り巻く形で補強樹脂部６ａを形成す
る。ここで、補強樹脂部６ａのフィラー含有率は補強用
樹脂８と比較して低く、しかも４０ｗｔ％以下の低い範
囲に設定されていることから、熱硬化後の機械的特性に
おいて密着性に優れ、しかも引張方向の外力が作用した
際の延性が大きくなっている。 【００１７】このため、補強樹脂部６ａは電極４の周囲
で基板３と良好に密着し、しかも実装後に応力集中が生
じやすい半田接合部の止端部２ａ近傍では、止端部２ａ
の応力状態に良好に追従して延び変形し、割れ発生の確
率が大きく低減する。すなわち、補強樹脂部６ａは、バ
ンプ２と電極４との半田接合部を包み込んで補強すると
いう接合部補強機能に適した特性を備えている。 【００１８】これに対し補強樹脂部８ａは、補強樹脂部
６ａよりもフィラーを多く混入して電子部品１の材質で
あるシリコンの熱膨張係数に近づけているため、実装後
の使用状態におけるヒートサイクル時に、電子部品１と
基板３との熱膨張差に起因する熱応力（特に電子部品１
とバンプ２との接合部に作用する応力）を有効に緩和す
ることができ、応力緩和機構に優れた特性を備えてい
る。 【００１９】従って、上記実施の形態に示す電子部品実
装構造は、従来は困難であった接合部補強機能と応力緩
和機能とを両立させた補強樹脂部を有するものとなって
おり、実装後の信頼性に優れた電子部品実装構造が実現
されている。 【００２０】なお、上記実施の形態においては、接続用
電極として半田を形成材料とするバンプ２が設けられた
電子部品１を対象とした例を示したが、本発明は半田バ
ンプ形式の電極に限定されず、電子部品１と基板３との
間に隙間を保った形で半田接合により実装される形態で
あれば、その他の形状の接続用電極を用いた場合にあっ
ても本発明を適用することができる。 【００２１】例えば、図４に示すように、下面に金を形
成材料とするバンプ２’が設けられた電子部品１’を基
板３に実装する場合にも本発明が適用可能である。この
場合には、バンプ２’は予め電極４’上面に形成された
半田９によって電極４’に半田接合されるが、この例で
は、電極４’上面の半田９が半田接合部となり、電極
４’と半田９およびバンプ２’の下部を周囲から包み込
んだ樹脂６が、補強樹脂部６ａとなる。 【００２２】 【発明の効果】本発明によれば、電子部品の接続用電極
と基板の電極との半田接合部を補強する第１の樹脂のフ
ィラー含有率を、電子部品と基板との間の空間を充填す
る第２の樹脂のフィラー含有率よりも低くすることによ
り、第１の樹脂の密着性、延性を保ちながら、第２の樹
脂の熱膨張係数を所望値に近づけることができ、接合部
補強機能と応力緩和機能とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工
程説明図 【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工
程説明図 【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装構造の拡
大断面図 【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装構造の部
分断面図 【符号の説明】 １ 電子部品 ２ バンプ ３ 基板 ４ 電極 ６ 樹脂 ６ａ 補強樹脂部 ８ 補強用樹脂 ８ａ 補強樹脂部
程説明図 【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工
程説明図 【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装構造の拡
大断面図 【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装構造の部
分断面図 【符号の説明】 １ 電子部品 ２ バンプ ３ 基板 ４ 電極 ６ 樹脂 ６ａ 補強樹脂部 ８ 補強用樹脂 ８ａ 補強樹脂部
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(72)発明者 前田 憲
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 酒見 省二
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 4M109 AA02 BA03 CA04 EA11 EB11
5E319 AA03 AB05 AC01 BB04 CC61
CD25 GG11
5F044 LL01 RR17 RR18
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】電子部品に設けられた接続用電極を基板の
電極に半田接合して成る電子部品実装構造であって、前
記接続用電極と前記電極との半田接合部を補強する第１
の補強樹脂部と、前記電子部品の下面と基板の上面との
間の空間を充填する第２の補強樹脂部とを備え、第１の
補強樹脂部を形成する第１の樹脂のフィラー含有率は、
第２の樹脂補強部を形成する第２の樹脂のフィラー含有
率よりも低いことを特徴とする電子部品実装構造。
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|---|---|---|---|
| JP2001354519A JP3708478B2 (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 電子部品の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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-
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