JP2003174252A - 回路基板と電子部品との接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 微細な端子構造にも対応できる、回路基板に
電子部品を接合する新規な方法を提供する。 【解決手段】 回路基板１０と電子部品２０の接合方法
は、（ａ）第1の接合金属部２を有する回路基板と、第
２の接合金属部４を有する電子部品とを準備する工程
と、（ｂ）前記第1の接合金属部と前記第２の接合金属
部とが接触または近接して対向配置されるように、前記
回路基板と前記電子部品とを保持し、その間に無電解メ
ッキ能を有する処理液５の層を形成する工程と、（ｃ）
前記回路基板と前記電子部品との間の前記処理液を加熱
し、前記第１と第２の接合金属部上にメッキ層６を形成
し、前記第1と第2の接合金属部を電気的に接続する相互
接続金属部を形成する工程と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板に電子部
品を接合する技術に関し、特に回路基板に電子部品を液
相処理によって接合する技術に関する。電子部品は、た
とえば半導体集積回路装置やチップ抵抗、チップコンデ
ンサ（キャパシタ）等である。

【０００２】

【従来の技術】回路基板に電子部品を接合する方法とし
て、ハンダペーストを用いた表面実装方式が知られてい
る。シルクスクリーンやメタルマスクを用いて回路基板
上にハンダペーストを印刷し、ハンダペースト上に電子
部品を配置し、ハンダペーストを溶融、固化することに
より電子部品を回路基板に接合する。

【０００３】半導体集積回路装置の高集積化と共に、接
合端子の寸法は小さくなり、端子間の間隔も狭くなって
くる。このように端子構造が微細化されてくると、シル
クスクリーンやメタルマスクを使ったハンダペースト供
給方法では限界が生じてくる。又、ハンダペーストが供
給できた場合でも、ハンダ付け時に生じるハンダボール
が互いに接触し、端子間を短絡させる可能性も増大す
る。

【０００４】微細化された半導体集積回路装置等の接合
に、ハンダバンプを利用する方法が知られている。半導
体集積回路装置の接合端子、または回路基板の接合端子
の上にハンダバンプを形成しておき、接合時にフラック
スを塗布し、ハンダバンプと他方の端子とを対向接触さ
せ、ハンダバンプの融点以上に加熱し、ハンダバンプを
溶融、固化して電子部品を回路基板に接合する。この方
法によれば、微細な接合構造を得ることができるが、工
数が多く、コストが上昇しやすい。ハンダバンプを作る
工程、半導体集積回路装置等の端子上にハンダバンプを
載せる工程、実装（接合）する工程等が必要であり、低
コスト化が困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】回路基板に電子部品を
接合する従来の方法には、種々の制約があった。本発明
の目的は、回路基板に電子部品を接合する新規な方法を
提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、微細な接合端子構造
を有する電子部品を回路基板に接合する新規な接合方法
を提供することである。本発明のさらに他の目的は、簡
単な工程で実施でき、かつ微細化された端子構造にも対
応することのできる回路基板に電子部品を接合する方法
を提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、回路基板に電子部品
を接合すると共に、接合部を保護する絶縁保護膜を形成
する接合方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の１観点によれ
ば、ａ）第1の接合金属部を有する回路基板と、第２の
接合金属部を有する電子部品とを準備する工程と、
（ｂ）前記第1の接合金属部と前記第２の接合金属部と
が接触または近接して対向配置されるように、前記回路
基板と前記電子部品とを保持し、その間に無電解メッキ
能を有する処理液の層を形成する工程と、（ｃ）前記回
路基板と前記電子部品との間の前記処理液を加熱し、前
記第１と第２の接合金属部上にメッキ層を形成し、前記
第1と第2の接合金属部を電気的に接続する相互接続金属
部を形成する工程と、を有する回路基板と電子部品との
接合方法が提供される。

【０００９】本発明者等は、接合しようとする接合端子
を対向配置させ、接合端子上に接合材料を選択的に供給
することにより、接合端子間を接続する方法を開発し
た。ハンダごて等により溶融したハンダを接合端子上に
供給する方法は、この概念に従う接合材料供給方法であ
るが、溶融したハンダを接合端子上に供給しようとする
と、供給できる接合材料の容量が大きくなり易い。接合
端子の寸法に適合した容量の接合材料を供給する方法と
して、メッキが考えられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１（Ａ）は、回路基板であるセラミ
ック基板１０の構成を概略的に示す。セラミック基板１
０はセラミック板の上、または積層セラミック層間に配
線を含む主セラミック基板１と、主セラミック基板１の
一表面上に多数配置された接合端子２を有する。

【００１１】図１（Ｂ）は、セラミック基板１０に接合
される電子部品である半導体集積回路装置２０の構成を
概略的に示す。半導体集積回路装置２０は、半導体素
子、配線を含む主半導体装置３と、主半導体装置３の表
面に形成された多数の接合端子４を含む。

【００１２】セラミック基板１０の接合端子２と、半導
体集積回路装置２０の接合端子４とは、共に銅メッキで
最終表面処理が施されている。接合端子２、４は接合金
属部を形成する。

【００１３】図１（Ｃ）に示すように、セラミック基板
１０の半導体集積回路装置２０に対応する接合端子を含
む領域上に、ディスペンサを用いて無電解メッキ能を有
する処理液を滴下し、処理液層５を形成する。

【００１４】図１（Ｄ）に示すように、回路基板１０の
上に、半導体集積回路装置２０を対向配置する。なお、
回路基板１０および半導体集積回路装置２０は、予めフ
リップチップボンダーの支持板１１、１２の上に位置決
めして配置されている。半導体集積回路装置２０の接合
端子４は、回路基板１０の接合端子２と位置合わせして
配置され、その間に例えば約１００μｍ〜２００μｍの
間隙を形成する。

【００１５】図４（Ａ）は、接合端子表面が銅メッキ仕
上げしてある場合に用いることのできる処理液（１）の
成分を示す表である。これらの成分は水に溶解されてい
る。この処理液は、無電解メッキによりＳｎをメッキす
る機能を有し、メッキ層は、時間と共に厚くなる性質を
有する。

【００１６】図１（Ｄ）の状態において、処理液５、回
路基板１０、半導体集積回路装置２０を所定の温度プロ
ファイルに従って加熱する。図４（Ｂ）は、加熱工程の
温度プロファイルを示すグラフである。横軸は加熱時間
を単位分で示し、縦軸は加熱温度を単位℃で示す。処理
液５が加熱され、６０℃〜７０℃に達すると、処理液５
から接合端子２、４の表面上にメッキが生じる。温度が
上昇するにつれ、処理液中の水分は蒸発し、処理液の体
積は徐々に減少する。

【００１７】図１（Ｅ）は、処理液５が蒸発した状態を
示す。接合端子２，４の表面上には、ほぼ一様なメッキ
層６が形成されている。接合端子２、４の対向する領域
には、接合端子２、４を架橋する態様でフィレット７が
形成されている。

【００１８】残留処理液５は、通常のフラックスと同様
酸化膜除去、表面活性化、酸化防止等の機能を果たす。
接合に寄与する金属メッキ層は、電気化学的機構で供給
されるため、処理液と接触している接合端子金属表面の
みに析出する。ハンダペーストでは供給不可能な微細な
接合部へも金属メッキ層を供給することが可能である。

【００１９】図４（Ｂ）の温度プロファイルによる加熱
工程は、約２５０℃まで加熱を継続する。この加熱工程
において、処理液５は蒸発し、形成されたメッキ層は溶
融する。Ｓｎメッキ層６が溶融すると、フィレット部分
７に溶融メッキ金属がより多く集まり、他の部分のメッ
キ層６は厚さを減少させる。接合端子２，４の間の中間
領域で、フィレット７の表面は、中間領域に入りこんだ
形状となる。また、接合端子２、４の最終表面のＣｕ層
が溶融Ｓｎ層と反応し、合金を形成する。

【００２０】図４（Ｂ）の温度プロファイルに従い、回
路基板１０と半導体集積回路装置２０との相対的位置関
係を保持したまま温度を降下させる。温度降下により、
一旦溶融した金属は固化する。このようにして、電子部
品である半導体集積回路装置２０の接合端子を回路基板
であるセラミック基板１０の対応する接合端子上に位置
ずれなく接合することができる。

【００２１】なお、上記実施例を実行し、サンプルを形
成した。接合フィレット部分７の金属に対しエレクトロ
ンプローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）による分析
を行った。接合部分であるフィレット部分から、Ｓｎと
Ｃｕが検出された。フィレット部分には、Ｓｎ−Ｃｕ合
金が形成されていることが確認できた。

【００２２】上述の実施例と同様の構成を用い、接合端
子２，４の最終表面処理を錫メッキとし、処理液の組成
を変更した実施例を説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）に示
す構成において、接合端子２、４の最終表面処理を錫メ
ッキとする。

【００２３】図１（Ｃ）の工程において供給する処理液
５の組成を、図５（Ａ）に示す処理液（２）とする。こ
の処理液は、Ｂｉをメッキする機能を有する。処理液
（１）と同様、このメッキ液は時間とともに厚さが増大
するメッキ層を形成する。

【００２４】図１（Ｄ）に示す加熱工程における温度プ
ロファイルは、図５（Ｂ）に示すものとする。図４
（Ｂ）同様、横軸が時間を単位分で示し、縦軸が温度を
単位℃で示す。加熱工程は、室温から約１５０℃まで加
熱を行ない、所定時間経過後降温する。図５（Ｂ）の加
熱工程を行なうことにより、接合端子２、４間を接合す
るＢｉメッキ層により接合領域を形成することができ
る。

【００２５】本実施例も実際に実行し、サンプルを形成
した。フィレット７を形成していた金属領域のＥＰＭＡ
分析を行なった。フィレット７はＳｎ−Ｂｉ合金となっ
ていることが確認できた。

【００２６】図２（Ａ）〜（Ｅ）は、バンプ（ハンダボ
ール）を用いた実施例を示す。図２（Ａ）は、回路基板
１０の構成を概略的に示す。回路基板１０は、上述の実
施例で用いられた図１（Ａ）のものと同様であり、接合
端子２の最表面は銅メッキされている。

【００２７】図２（Ｂ）は、電子部品である半導体集積
回路装置２０の構成を概略的に示す。半導体集積回路装
置２０は、上述の実施例同様、主半導体集積回路装置
３、その上の接合端子４を備える他、接合端子４の上に
ハンダバンプ８を備えている。接合端子４の最表面は金
メッキされている。バンプ８は、９６．５％Ｓｎと３．
５％Ａｇの合金であるＳｎ−３．５Ａｇで形成されてい
る。接合端子４、バンプ８を合わせて接合金属部と考え
ることもできる。

【００２８】図２（Ｃ）に示すように、回路基板１０の
半導体集積回路装置２０の接合端子と対応する接合端子
を含む領域上に、図４（Ａ）に示す処理液（１）をディ
スペンサで供給し、５分間処理することによりＳｎメッ
キ層を形成した。その後回路基板は流水で洗浄後乾燥し
た。

【００２９】次に、処理液を図５（Ａ）に示す処理液
（２）に変更し、図２（Ｃ）に示すように再び処理液層
５を形成する。図２（Ｄ）に示すように、フリップチッ
プボンダーの支持板１１上に、回路基板１０を配置し、
その所定領域上に処理液（２）に増粘剤としてポリビニ
ールアルコール（ＰＶＡ）を添加した処理液５を滴下し
た。他方の支持板１２に支持した半導体集積回路装置２
０を回路基板１０に位置合わせして降下し、回路基板と
の間に処理液層５を形成した。このときバンプ８と回路
基板１０の接合端子２とは、接触していてもよいし、ま
たは、その間に例えば約１００μｍ〜２００μｍの間隙
を形成していてもよい。

【００３０】この状態で、図５（Ｂ）に示す温度プロフ
ァイルに従う加熱処理を行なった。この加熱処理によ
り、接合端子２、４及びバンプ８の表面上にはＢｉメッ
キ層が形成される。約１５０℃まで加熱することによ
り、Ｂｉメッキ層は接合端子２、４のＳｎメッキ層及び
バンプ８のＳｎとＳｎ‐Ｂｉ合金を形成し、溶融する。
図２（Ｅ）は、接合が完了した状態を示す。

【００３１】冷却後、フィレット部分７の金属に対しＥ
ＰＭＡの分析を行なった。分析の結果、フィレット７は
Ｓｎ−Ｂｉ合金となっていることを確認した。上述の実
施例において、接合端子２、４を錫メッキ仕上げのもの
とし、処理液として図６（Ａ）に示す組成のものを用い
る実施例を説明する。

【００３２】図６（Ａ）に示す処理液（３）は、Ｉｎメ
ッキを行なえる処理液である。このメッキ液は、時間と
共に厚さが増大するメッキ層を形成する。図２（Ｃ）の
状態で上述の図６（Ａ）に示す処理液（３）を用いて処
理液層５を形成し、図２（Ｄ）に示す状態で、図６
（Ｂ）に示す温度プロファイルの加熱工程を行なった。
約１３０℃まで加熱することによりＩｎメッキ層６が形
成され、接続端子２、４及びハンダバンプ８のＳｎと合
金化し、Ｓｎ−Ｉｎ合金層が形成され、溶融する。その
後降温することにより、接合端子２、４、バンプ８の表
面が接合金属層６で覆われた接合構造が得られた。

【００３３】冷却後、フィレット７の部分のＥＰＭＡ分
析を行なった。分析の結果、フィレット７はＳｎ−Ｉｎ
合金となっていることを確認した。図２に示す実施例に
おいては、さらに部品交換を行なうことができる。

【００３４】図３（Ａ）に示すように、回路基板１０上
に電子部品２０をバンプ８を介してメッキ合金層で接合
した後、電子部品２０の電気的特性の検査を行なう。例
えば、電子部品２０が半導体集積回路装置である場合
は、半導体集積回路装置の回路動作をチェックする。

【００３５】図３（Ｂ）は、電子部品の検査の結果、電
子部品が不合格であった場合の処理を示す。回路基板１
０と電子部品２０の接合部を１５０℃程度にホットプレ
ートで加熱し、電子部品２０をリフトオフする。電子部
品２０と回路基板１０を接合していたメッキ合金層は、
１５０℃に加熱することにより溶融し、電子部品２０を
回路基板１０から容易に離脱させることができる。その
後、新たな電子部品を回路基板１０に前述の実施例同様
にして接合する。新たに接合した電子部品に対し、前述
の手順と同様に、再び検査を行なう。

【００３６】図３（Ｃ）は、検査した電子部品２０が検
査を合格した場合のさらなる処理を示す。回路基板１０
の上に、電子部品２０を接合した状態でホットプレート
又はフリップチップボンダーにより図４（Ｂ）に示す温
度プロファイルに従って加熱処理を行なう。約２５０℃
まで加熱することにより、ハンダバンプ８は溶融し、接
続端子２と接続４とを強固に接続する接続部９を形成す
る。すなわち、図２（Ｅ）に示す状態が仮接合の状態と
なり、図３（Ｃ）に示す状態が本接合の状態となる。

【００３７】上述の実施例において、当初に接合に用い
た処理液は、接合を司る金属を含む。この処理液を接合
部分に介在させる事により、接合すべき双方の接合端子
金属表面上に化学メッキ（無電解メッキ）により、接合
金属層が形成される。続けて加熱することにより、被覆
を形成した接合メッキ層は溶融し、冷却することにより
接合部分を接合する接合金属層が形成される。

【００３８】接合に寄与する金属は電気化学的機構で供
給されるため、処理液と接している接合端子金属表面上
のみにメッキ層が析出する。微細な接合部へも必要なだ
けの金属メッキ層を供給することができ、接合後に不必
要な金属ボール等が残存することも無い。

【００３９】このような処理液に含有させる金属として
は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｇ等を用いるこ
とができる。又、２種以上の金属を含有させてもかまわ
ない。希望する接合温度に合わせ、金属又は合金を選択
すれば良い。

【００４０】又、処理液に含有させる金属を、硫酸塩、
硝酸塩、酸化物、塩化物、スルフォン酸塩等処理液中で
イオン形成能を有する塩又は化合物の形で含有させても
良い。又、金属を塩酸、硫酸、硝酸等の酸又は混酸に溶
解したものを用いても良い。

【００４１】さらに、処理液に、金属イオンを安定化さ
せる錯化剤、酸化層を還元させる還元剤、界面活性剤、
ｐＨ調整剤、増粘剤等を加えても良い。一般に無電解メ
ッキで用いることのできる材料等を用いることができ
る。

【００４２】接合端子の最表面は、通常Ｎｉ、Ａｕ、Ｐ
ｄ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ‐Ｂｉ、Ｓｎ‐Ａｇ等の層
に処理されている場合が多い。これらの表面処理は、い
ずれも接合面の保護（酸化防止）や接合時の濡れ性（ハ
ンダ濡れ性）を確保するために施している。上述の実施
例のおいては、接合のための表面処理と接合とを１つの
処理液を用いて同時に行なうことができる。表面処理後
の経時変化や酸化、濡れ不良等はほとんど考慮する必要
が無い。

【００４３】接合端子の表面がＳｎで最終処理され、Ｂ
ｉを含有する処理液で処理した場合は、Ｓｎ層の上にＢ
ｉ被覆が形成される。Ｓｎの融点は２３２℃、Ｂｉの融
点は２７１℃であるが、ＳｎとＢｉが相互拡散し、共晶
組成（０．４２Ｓｎ−０．５８Ｂｉ）となると、融点は
１３９℃となる。すなわち、接合温度は１４０℃〜１６
０℃と低温化することができる。このように、接合層と
して被覆した金属の融点より低い温度で接合を形成する
こともできる。

【００４４】ところで、処理液に絶縁樹脂を含有するこ
とで、端子間の接合部をメッキ層により形成する工程の
実施と同時に、その接合部を樹脂で被覆する工程も実施
することができ、絶縁性を向上できる。

【００４５】処理液溶媒の蒸発後、接合部には残さ物が
残留することがある。この残さ物はイオン性物質も含ん
でおり、吸湿により絶縁劣化を引き起こす可能性がある
が、回路基板と半導体チップとの間のギャップが非常に
狭くなっている場合、洗浄で除去することが難しい。そ
のため、処理液に含有する樹脂でこの残さ物を被覆し固
着することにより、外部からの水分を遮断して、絶縁性
を保持する方法が考えられる。

【００４６】処理液に含有する樹脂は、熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂を問わず使用できる。また、熱可塑性樹脂
と熱硬化性樹脂とをブレンドして使用しても良い。熱可
塑性樹脂の場合、樹脂は処理液中に固体（粉末）で介在
し、接合温度より低い温度で溶融し、処理液溶媒の蒸発
で一体化（被覆）し、プロセス温度の降下に伴い固化す
る被覆過程となる。

【００４７】熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、酢酸ビニル、スチレン、
ポリ塩化ビニル、ポリアミド、これらの共重合体や疎水
性ロジンなどが用いられる。

【００４８】また、熱硬化性樹脂の場合、固体、液体ど
ちらの樹脂も使用できる。即ち、固体の熱硬化性樹脂は
処理液中に粉末として介在し、接合温度より低い温度で
溶融、一体化、硬化する樹脂および硬化剤を選択する。
液体の熱硬化性樹脂の場合、処理液中に分散する形態で
介在し、処理液溶媒の蒸発に伴い分散している樹脂が一
体化し、硬化する被覆過程となる。固体、液体いずれの
場合も、硬化剤は処理液の溶媒に溶解しない硬化剤を使
用する必要がある。

【００４９】熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、その他
これらを変性した樹脂などが用いられる。図７は、絶縁
樹脂を分散した処理液を用いた実施例を示す。

【００５０】図７（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、回路基板
１０、半導体集積回路装置２０の概略的構成を示し、そ
れぞれ、第１の実施例で用いた図１（Ａ）、（Ｂ）と同
様のものである。接合端子２、４の最表面は銅メッキさ
れている。

【００５１】図７（Ｃ）では、回路基板１０の半導体集
積回路装置２０に対応する接合端子を含む領域上に、無
電解メッキ能を有する成分と絶縁樹脂とを含有する処理
液を、ディスペンサを用いて滴下し、処理液層５を形成
する。絶縁樹脂粒３０は、処理液５中に分散している。

【００５２】図８（Ａ） は、本実施例で用いる処理液
（４）の組成を示す表である。処理液（４）は、第１の
実施例で用いた処理液（１）に、熱硬化性樹脂であるＢ
ステージエポキシ樹脂粉末を分散したものであり、Ｓｎ
をメッキする機能を有する。

【００５３】図７（Ｄ）に示すように、回路基板１０の
上に、半導体集積回路装置２０を対向配置する。なお、
回路基板１０および半導体集積回路装置２０は、予めフ
リップチップボンダーの支持板１１、１２の上に位置決
めして配置されている。半導体集積回路２０の接合端子
４は、回路基板１０の接合端子２と位置合わせして配置
され、その間に例えば約１００μｍ〜２００μｍの間隙
を形成する。

【００５４】図７（Ｄ）の状態において、処理液５、回
路基板１０、半導体集積回路装置２０を所定の温度プロ
ファイルに従って加熱する。図８（Ｂ）は加熱工程の温
度プロファイルを示すグラフであり、室温から約２５０
℃まで加熱し、所定時間経過後降温する。

【００５５】温度プロファイル図８（Ｂ）に従って昇温
していくと、接合端子２、４の表面上にＳｎメッキが生
じる。さらに昇温し、約２５０℃の接合温度付近に達す
ると、メッキ層を形成するＳｎは溶融し、接合端子２と
４との間の領域（フィレット部分）に多く集まる。ま
た、接合端子２、４の最終表面のＣｕ層が溶融Ｓｎ層と
反応し、合金を形成する。そしてその後の温度降下に伴
い、溶融した金属は固化する。このようにして、回路基
板１０と半導体集積回路装置２０の間の接合が形成され
る。

【００５６】一方、この加熱工程において、処理液５に
分散されたＢステージエポキシ樹脂粉末は、接合温度よ
り低い温度で溶融する。溶融した樹脂粉末は一体化し
て、接合部分及びその周辺を覆うようになる。樹脂粉末
が溶融、一体化した後、さらに昇温すると、樹脂の硬化
が促進される。図８（Ｂ）のプロセスがさらに進行し、
温度降下の段階に入り、接合部分の金属が固化するのと
ともに、樹脂の硬化は完了し、被覆が形成される。

【００５７】本実施例を実行し、サンプルを形成した。
図７（Ｅ）は、接合した回路基板１０と半導体集積回路
装置２０の接合パッド部分及び樹脂被覆部分３１の断面
図である。フィレット部分７、メッキ層６、及び接合端
子２周辺の回路基板表面と接合端子４周辺の半導体集積
回路装置表面は樹脂層３１で覆われており、接合端子
２、４は位置ずれもなくフィレット７を形成し正常に接
合していた。またフィレット部分７の金属に対しＥＰＭ
Ａによる分析を行い、フィレット７にはＳｎ-Ｃｕ合金
が形成されていることを確認した。

【００５８】隣接する接合端子間の絶縁抵抗は１×１０
¹²Ωであった。上述の実施例と同様の構成を用い、接合
端子２、４の最終表面処理を錫メッキとし、処理液の組
成を変更した実施例を説明する。

【００５９】図７（Ａ）、（Ｂ）において、接合端子
２、４の最終表面処理を錫メッキとする。図７（Ｃ）の
工程において供給する処理液５の組成を、図９（Ａ）に
示す処理液（５）とする。処理液（５）は、第２の実施
例で用いた処理液（２）に、熱可塑性樹脂である水分散
型ポリエステル樹脂粉末を分散したものであり、Ｂｉを
メッキする機能を有する。

【００６０】図７（Ｄ）に示す加熱工程における温度プ
ロファイルは、図９（Ｂ）に示すものであり、室温から
約１５０℃まで加熱し、所定時間経過後降温する。温度
プロファイル図９（Ｂ）に従って昇温していくと、接合
端子２、４の表面上にＢｉメッキが生じる。さらに昇温
し約１５０℃の接合温度付近に達すると、接合端子２、
４の最終表面のＳｎ層がＢｉ層と反応し、合金を形成、
溶融し、フィレット部分７に多く集まる。その後の温度
降下に伴い、溶融した金属は固化する。このようにし
て、回路基板１０と半導体集積回路装置２０の間の接合
が形成される。

【００６１】一方、この加熱工程において、処理液５に
分散された水分散型ポリエステル樹脂粉末は、接合温度
より低い温度で溶融する。温度上昇につれ、処理液中の
溶媒（水分）は蒸発していくが、処理液中に分散した樹
脂は蒸発しない。そのため、処理液中の水分が蒸発した
後には、溶融した樹脂が回路基板１０と半導体集積回路
装置２０との間の領域に取り残される。取り残された樹
脂は一体化して、接合部分及びその周辺を覆うようにな
る。図９（Ｂ）のプロセスがさらに進行し、温度が降下
していくとともに樹脂は固化し、被覆が形成される。

【００６２】本実施例を実行し、サンプルを形成した。
接合部分及びその周辺は樹脂層３１で覆われており、接
合端子２、４は位置ずれもなくフィレット７を形成し正
常に接合していた。またフィレット部分７の金属に対し
ＥＰＭＡによる分析を行い、フィレット７にはＳｎ-Ｂ
ｉ合金が形成されていることを確認した。隣接する接合
端子間の絶縁抵抗は１×１０¹²Ωであった。

【００６３】上述の実施例と同様の構成を用い、接合端
子２の最終表面処理を銅メッキ、接合端子４の最終表面
処理を錫メッキとし、処理液の組成を変更し、また加熱
工程にリフロー炉を用いた実施例を説明する。

【００６４】図７（Ａ）、（Ｂ）において、接合端子２
の最終表面処理を銅メッキ、接合端子４の最終表面処理
を錫メッキとする。ここで図７（Ａ）に示す回路基板１
０の半導体集積回路装置２０の接合端子と対応する接合
端子を含む領域上に、図４（Ａ）に示す処理液（１）
を、図２（Ｃ）に示すように、ディスペンサで供給し、
５分間処理することにより、回路基板１０の接合端子２
にＳｎメッキ層を形成した。その後回路基板は流水で洗
浄後乾燥した。

【００６５】図７（Ｃ）の工程において、回路基板１０
の半導体集積回路装置２０に対応する接合端子を含む領
域上に、処理液５を滴下した。処理液の組成は、図９
（Ａ）に示す処理液（５）を用い、これに増粘剤として
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を添加した。

【００６６】図７（Ｄ）に示すように、回路基板１０の
上に、半導体集積回路２０を対向配置する。なお、回路
基板１０と半導体装置２０とはそれぞれ、支持板１１、
ジグ１２に位置決めして配置されている。半導体集積回
路２０の接合端子４は、回路基板１０の接合端子２と位
置合わせして配置され、その間に例えば約１００μｍ〜
２００μｍの間隙を形成する。

【００６７】この状態で、図９（Ｃ）に示す温度プロフ
ァイルに従う加熱処理を行った。この加熱工程では、室
温から約１５０℃まで加熱し、所定時間経過後降温す
る。この加熱工程において、Ｂｉメッキ層により接合端
子２、４間の接合部が形成されるとともに、水分散型ポ
リエステル樹脂により接合部とその周辺を覆う絶縁被覆
が形成される。

【００６８】本実施例を実行し、サンプルを形成した。
接合部分及びその周辺は樹脂層３１で覆われており、位
置ずれもなくフィレット７を形成し正常に接合してい
た。またフィレット部分７の金属に対しＥＰＭＡによる
分析を行い、フィレット７にはＳｎ-Ｂｉ合金が形成さ
れていることを確認した。隣接する接合端子間の絶縁抵
抗は１×１０¹²Ωであった。

【００６９】上述の実施例と同様の構成を用い、接合端
子２の最終表面処理を錫メッキ、接合端子４の最終表面
処理を錫メッキとし、処理液の組成を変更し、また加熱
工程にフリップチップボンダーを用いた実施例を説明す
る。

【００７０】図７（Ａ）、（Ｂ）において、接合端子
２、４の最終表面処理を錫メッキとする。図７（Ｃ）の
工程において供給する処理液５を、図１０（Ａ）に示す
組成の処理液（６）とする。処理液（６）は、第４の実
施例で用いた処理液（３）に、熱可塑性樹脂である疎水
性ロジン（ＫＥ-１００）粉末を分散したものであり、I
ｎをメッキする機能を有する。

【００７１】図７（Ｄ）に示すように、回路基板１０の
上に、半導体集積回路装置２０を対向配置する。なお、
回路基板１０および半導体集積回路装置２０は、予めフ
リップチップボンダーの支持板１１、１２の上に位置決
めして配置されている。半導体集積回路２０の接合端子
４は、回路基板１０の接合端子２と位置合わせして配置
され、その間に例えば約１００μｍ〜２００μｍの間隙
を形成する。

【００７２】図７（Ｄ）の状態において、処理液５、回
路基板１０、半導体集積回路装置２０を所定の温度プロ
ファイルに従って加熱する。図１０（Ｂ）は加熱工程の
温度プロファイルを示すグラフであり、室温から約１３
０℃まで加熱し、所定時間経過後降温する。

【００７３】温度プロファイル図１０（Ｂ）に従って昇
温していくと、接合端子２、４の表面上にIｎメッキが
生じる。さらに昇温し約１３０℃の接合温度付近に達す
ると、接合端子２、４の最終表面のＳｎ層がIｎ層と反
応し、合金を形成、溶融し、フィレット部分７に多く集
まる。その後の温度降下に伴い、溶融した金属は固化す
る。このようにして、回路基板１０と半導体集積回路装
置２０の間の接合が形成される。

【００７４】一方、この加熱工程において、処理液５に
分散された疎水性ロジン粉末は、接合温度より低い温度
で溶融する。溶融した疎水性ロジンは、同じく熱可塑性
樹脂である第７の実施例における水分散ポリエステル樹
脂の場合と同様、一体化して、接合部分及びその周辺を
覆うようになる。図９（Ｂ）のプロセスがさらに進行
し、温度が降下していくとともに樹脂は固化し、被覆が
形成される。

【００７５】本実施例を実行し、サンプルを形成した。
接合部分及びその周辺は樹脂３１で覆われており、位置
ずれもなくフィレット７を形成し正常に接合していた。
またフィレット部分７の金属に対しＥＰＭＡによる分析
を行い、フィレット７にはＳｎ-Iｎ合金が形成されてい
ることを確認した。

【００７６】以上実施例に従って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、接
合する電子部品は半導体集積回路装置に限らず、チップ
抵抗、チップコンデンサ等他の電子部品でもかまわな
い。回路基板と回路基板とを接合することも可能であ
る。その他種々の変更、改良、組み合わせが可能なこと
は当業者に自明であろう。

【００７７】以下、本発明の特徴を付記する。 （付記１）（１） （ａ）第1の接合金属部を有する回
路基板と、第２の接合金属部を有する電子部品とを準備
する工程と、（ｂ）前記第1の接合金属部と前記第２の
接合金属部とが接触または近接して対向配置されるよう
に、前記回路基板と前記電子部品とを保持し、その間に
無電解メッキ能を有する処理液の層を形成する工程と、
（ｃ）前記回路基板と前記電子部品との間の前記処理液
を加熱し、前記第１と第２の接合金属部上にメッキ層を
形成し、前記第1と第2の接合金属部を電気的に接続する
相互接続金属部を形成する工程と、を有する回路基板と
電子部品との接合方法。

【００７８】（付記２） 前記工程（ａ）が、前記相互
接続金属部の構成元素の少なくとも1つを含む金属層
を、前記第1および第２の接合金属部の最表面として有
する前記回路基板と前記電子部品とを準備する付記１に
記載の回路基板と電子部品との接合方法。

【００７９】（付記３） 前記工程（ｃ）が、一連の温
度プロファイルで連続的に実施される付記1または2に記
載の回路基板と電子部品との接合方法。 （付記４）（２） 前記工程（ｃ）が、相互接続金属部
を形成し、溶融し、固化させる付記1または２に記載の
回路基板と電子部品との接合方法。

【００８０】（付記５）（３） 前記処理液が、前記第
１および第２の接合金属部の表面の金属の融点より低い
融点を有する金属、または前記表面の金属とを合金化す
ることにより、前記表面の金属の融点より低い融点を有
する合金を形成し得る金属を含む付記１〜４のいずれか
１項に記載の回路基板と電子部品との接合方法。

【００８１】（付記６） 前記処理液が、さらにフラッ
クス作用を有する付記１〜５のいずれか１項記載の回路
基板と電子部品との接合方法。 （付記７） 前記工程（ａ）が、第１又は第２の接合金
属部として、バンプを備えた接合端子を準備し、前記工
程（ｃ）が、前記回路基板に前記電子部品を仮止めする
工程であり、さらに（ｄ）前記電子部品の機能テストを
行なう工程を含む付記１〜６のいずれか１項記載の回路
基板と電子部品との接合方法。

【００８２】（付記８）（４） さらに、（ｅ）前記工
程（ｄ）の結果が不良であった場合、前記相互接続金属
部を加熱して、前記電子部品を前記回路基板から取り外
す工程と、（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記回路基板に
別の電子部品を取り付ける工程と、を含む付記７記載の
回路基板と電子部品との接合方法。

【００８３】（付記９）（４） さらに、（ｇ）前記工
程（ｄ）の結果が良好であった場合、前記相互接続金属
部を前記バンプと共に溶融し、その後固化させて前記電
子部品を前記回路基板に本止めする工程を含む付記７記
載の回路基板と電子部品との接合方法。

【００８４】（付記１０）（５） 前記処理液が、樹脂
粒を含有し、さらに、前記工程（ｃ）において、樹脂層
が形成される付記１〜６のいずれか１項に記載の回路基
板と電子部品との接合方法。

【００８５】（付記１１） さらに、前記工程（ｃ）に
おいて、前記第１および第２の接合金属部の表面を覆う
メッキ層が形成され、前記樹脂層が前記相互接続金属部
および前記メッキ層を被覆するように形成される付記１
０に記載の回路基板と電子部品との接合方法。

【００８６】（付記１２） さらに、前記工程（ｃ）に
おいて、前記樹脂層が、前記回路基板の前記第１の接合
金属部以外の部分の表面および前記電子部品の前記第２
の接合金属部以外の部分の表面の少なくとも一部の上に
も形成される付記１１に記載の回路基板と電子部品との
接合方法。

【００８７】（付記１３） 前記処理液が、樹脂粒を含
有し、さらに、前記工程（ｃ）において、前記樹脂粒が
溶融、一体化、固化して樹脂層を形成する付記１〜６の
いずれか１項に記載の回路基板と電子部品との接合方
法。

【００８８】（付記１４） 前記樹脂粒が、熱可塑性樹
脂からなる付記１０〜１３のいずれか１項に記載の回路
基板と電子部品との接合方法。 （付記１５） 前記樹脂粒が、熱硬化性樹脂からなる付
記１０〜１３のいずれか１項に記載の回路基板と電子部
品との接合方法。

【００８９】（付記１６） 前記樹脂粒が、熱可塑性樹
脂からなる樹脂粒と熱硬化性樹脂からなる樹脂粒との混
合物である付記１０〜１３のいずれか１項に記載の回路
基板と電子部品との接合方法。

【００９０】（付記１７） 第１の接合金属部を有する
下地回路基板と、第２の接合金属部を有する電子部品
と、前記第１及び第２の接合金属部表面を覆い、かつ前
記第１及び第２の接合金属部間の中間領域において、表
面が前記中間領域に入り込んだ形状を有する相互接続金
属部と、を有する回路基板。

【００９１】（付記１８） 前記相互接続金属部を覆う
樹脂層を有する付記１７に記載の回路基板。 （付記１９） 第１の接合金属部を有する回路基板と、
第２の接合金属部を有する電子部品と、前記第１及び第
２の接合金属部表面を覆い、かつ前記第１及び第２の接
合金属部間の中間領域において、表面が前記中間領域に
入り込んだ形状を有する相互接続金属部と、を有する回
路基板構造。

【００９２】（付記２０） 前記相互接続金属部を覆う
樹脂層を有する付記１９に記載の回路基板構造。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接合端子間を接合する新たな方法が提供される。

【００９４】接合すべき端子を対向配置し、接合端子上
に選択的に接合金属層を形成することができる。又、容
易に部品交換を行なうことのできる接合方法も提供でき
る。

【００９５】接合部分を絶縁樹脂層で被覆することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を説明するための回路基板と
電子部品との概略断面図である。

【図２】 本発明の他の実施例による接合方法を説明す
るための回路基板と電子部品との概略断面図である。

【図３】 図２に示す実施例のさらなる展開を示す断面
図である。

【図４】 処理液（１）の組成を示す表と、温度プロフ
ァイルを示すグラフである。

【図５】 処理液（２）組成を示す表と、温度プロファ
イルを示すグラフである。

【図６】 処理液（３）組成を示す表と、温度プロファ
イルを示すグラフである。

【図７】 本発明のさらに他の実施例による接合方法を
説明するための回路基板と電子部品との概略断面図であ
る。

【図８】 処理液（４）組成を示す表と、温度プロファ
イルを示すグラフである。

【図９】 処理液（５）組成を示す表と、温度プロファ
イルを示すグラフである。

【図１０】 処理液（６）組成を示す表と、温度プロフ
ァイルを示すグラフである。

【符号の説明】

１ 主セラミック基板 ２ 接合端子 ３ 主半導体集積回路装置 ４ 接合端子 ５ 処理液 ６ メッキ層 ７ フィレット ８ バンプ １０ 回路基板 １１、１２ 支持板 ２０ 電子部品 ３０ 樹脂粒 ３１ 樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 薫 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 岡本 圭史郎 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5E314 AA24 BB05 BB11 BB13 CC01 DD01 DD06 FF01 GG01 5E319 AA03 AB05 AC01 BB01 BB04 CC33 CD04 CD11 CD26 CD31 CD51 GG01 GG15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）第1の接合金属部を有する回路基
   板と、第２の接合金属部を有する電子部品とを準備する
   工程と、 （ｂ）前記第1の接合金属部と前記第２の接合金属部と
   が接触または近接して対向配置されるように、前記回路
   基板と前記電子部品とを保持し、その間に無電解メッキ
   能を有する処理液の層を形成する工程と、 （ｃ）前記回路基板と前記電子部品との間の前記処理液
   を加熱し、前記第１と第２の接合金属部上にメッキ層を
   形成し、前記第1と第2の接合金属部を電気的に接続する
   相互接続金属部を形成する工程と、を有する回路基板と
   電子部品との接合方法。
2. 【請求項２】 前記工程（ｃ）が、相互接続金属部を形
   成し、溶融し、固化させる請求項1に記載の回路基板と
   電子部品との接合方法。
3. 【請求項３】 前記処理液が、前記第１および第２の接
   合金属部の表面の金属の融点より低い融点を有する金
   属、または前記表面の金属と合金化することにより、前
   記表面の金属の融点より低い融点を有する合金を形成し
   得る金属を含む請求項１または２に記載の回路基板と電
   子部品との接合方法。
4. 【請求項４】 前記工程（ａ）が、第１又は第２の接合
   金属部として、バンプを備えた接合端子を準備し、前記
   工程（ｃ）が、前記回路基板に前記電子部品を仮止めす
   る工程であり、さらに （ｄ）前記電子部品の機能テストを行なう工程と、 （ｅ）前記工程（ｄ）の結果が不良であった場合、前記
   相互接続金属部を加熱して、前記電子部品を前記回路基
   板から取り外す工程と、 （ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記回路基板に別の電子部
   品を取り付ける工程と、 （ｇ）前記工程（ｄ）の結果が良好であった場合、前記
   相互接続金属部を前記バンプと共に溶融し、その後固化
   させて前記電子部品を前記回路基板に本止めする工程
   と、 を含む請求項１〜３のいずれか１項記載の回路基板と電
   子部品との接合方法。
5. 【請求項５】 前記処理液が、樹脂粒を含有し、さら
   に、前記工程（ｃ）において、樹脂層が形成される請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板と電子部品と
   の接合方法。