JP2006005322A - 部品実装配線基板および配線基板への部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線基板にバンプを形成し、接合する半導体チップのフラックス洗浄を不要とし、応力がかかっても部品側や配線基板側には影響が及び難い部品実装配線基板、および配線基板への部品の実装方法を提供すること。
【解決手段】 配線基板２１には、銅メッキ膜をエッチングした円錐台形状の銅核２６とそれを覆う球殻状の半田２７とからなるバンプを設ける。半導体チップ１１には、接合パッドとその周縁部に、銀の超微粒子が分散されたペーストによる導電性膜を形成し、耐食性付与のメッキ膜を形成して接合パッド１８とし、それを覆って一面にフラックス樹脂膜１９をペースト状として塗布する。半導体チップ１１を配線基板２１に位置合わせして加熱し、半田２７をリフローさせ、フラックス樹脂膜１９を垂れ下がらせ完全硬化させて実装する。
【選択図】 図１７

Description

本発明は部品を実装した配線基板および配線基板への部品の実装方法に関するものであり、更に詳しくは、部品が高い信頼性のもとに実装された配線基板、および部品を配線基板へ容易かつ確実に実装し得る方法に関するものである。

従来、半導体チップ（例えばＬＳＩ）を配線基板に実装するに際しては、図２０と図２１とに示すように、半導体チップに金（Ａｕ）のスタッドバンプを形成する方法がある。図２０−Ａに示す半導体チップ１０１の接合パッド１０４に金スタッドバンプ１０５を設けておく。そして、図２０−Ｂに示す配線基板２０１には、図２０−Ｃに示すように、配線基板２０１のランド２０４に半田２０５を例えばメッキによって塗布し、図２０−Ｄに示すように、半田２０５にフラックス２０６を塗布し、続いて図２１−Ｅに示すように、半導体チップ１０１の金スタッドバンプ１０５と配線基板２０１の半田２０５とを位置合わせし、半田２０５をリフローさせて半導体チップ１０１を配線基板２０１に実装する。この時、フラックス残渣２０６ｒが半田２０５の表面に残るので、図２１−Ｆに示すようにフラックス残渣２０６ｒを洗浄した後、 図２１−Ｇに示すように半導体チップ１０１と配線基板２０１との間にアンダーフィル３０１として樹脂を充填する方法が広く採用されている（例えば特許文献１を参照）。この方法においては、金スタッドバンプ１０５が半導体チップ１０１と配線基板２０１との間における所定のギャップを確保することに寄与している。

また、図２２と図２３とに示すように、半導体チップに高温半田バンプを形成する方法がある。図２２−Ａに示す半導体チップ１０１の接合パッド１０４には後述するようにして高温半田バンプ１０８を形成しておく。そして、図２２−Ｂに示すインターポーザ基板２０１には、図２２−Ｃに示すように、ランド２０４にクリーム半田２０８を例えば印刷によって塗布しておく。そして、 図２３−Ｄに示すように、半導体チップ１０１の高温半田バンプ１０８とインターポーザ基板２０１の半田２０８とを位置合わせし、半田２０８をリフローさせて半導体チップ１０１をインターポーザ基板２０１に接合する。この時、半田２０８に含まれているフラックスの残渣２０９ｒが半田２０８の表面に残る。この残渣２０９ｒを洗浄することにより、図２３−Ｅに示すように、半導体チップ１０１とインターポーザ基板２０１とが半田２０８によって接合される。その後、 図２３−Ｆに示すように、半導体チップ１０１とインターポーザ基板２０１との間にアンダーフィル３０１として樹脂を充填する方法である（例えば特許文献２を参照）。この方法においては、半田２０８のリフロー時に熔融しない高温半田バンプ１０８が半導体チップ１０１と配線基板２０１との間における所定のギャップを確保することに寄与している。

上記における半導体チップ１０１への高温半田バンプ１０８の形成を図２４と図２５によって説明すると、半田成分が半導体チップ１０１内へ拡散することを防ぐために、図２４−Ａに示す半導体チップ１０１に対して、図２４−Ｂに示すように、半導体チップ１０１の活性面にスパッタリング法によってＴｉ薄膜１０５を形成し、図２４−Ｃに示すように、スパッタリング法によってＣｕ薄膜１０６を重ねて形成させる。そして、図２４−Ｄに示すように、Ｃｕ薄膜１０６上に接合パッド１０４に対応する部分を残して半田レジスト膜１０７を形成し、図２４−Ｅに示すように、接合パッド１０４に対応する部分に高温半田１０８をメッキする。

続いて、図２５−Ｆに示すように、半田レジスト膜１０７を剥離し、図２５−Ｇに示すように、高温半田１０８の周囲のＴｉ薄膜１０５、Ｃｕ薄膜１０６を除去してから高温半田１０８を含む全面にフラックス１０９を塗布し、図２５−Ｈに示すように、高温半田１０８をリフローさせて半球状にした後、その表面に残るフラックス残渣１０９ｒを洗浄することにより、図２５−Iに示すように、半導体チップ１０１に高温半田バンプ１０８が形成される。

そのほか、半導体チップにバンプを設けるのではなく、図２６に示すように、配線パターン２４２の形成された配線基板２４１に絶縁膜２４３を形成し、配線パターン２４２上において絶縁膜２４３に接続孔２４６を形成し、その上に形成した銅メッキ膜を選択的にエッチングすることにより、接続孔２１６部分にバンプ２４８を形成して、バンプ２４８を除く部分に層間絶縁膜２４９を形成するような多層配線基板２４０を製造する方法が提案されている（特許文献３を参照）。

また、図２７に示すように、配線基板２４１に銀ペーストによって円錐形状のバンプ２４７を形成しておき、間にフィルム状の異方性導電接着剤１１０を挟んで、半導体チップ１０１の外部端子１０９とインターポーザ基板２４１のバンプ２４７とを位置合わせして加熱、加圧することにより、バンプ２４７が異方性導電接着剤１１０を貫通して半導体チップ１０１の外部端子１０９と当接することによって半導体チップ１０１を配線基板２４１に実装する方法も提案されている（特許文献４を参照）。

特開平１０−２７５８１０号公報 特開平１０−２８４６３５号公報 特開２００２−２７１０２６号公報 特開２００３−１５２１６１号公報

上記、特許文献１の半導体チップの接合パッドに金スタッドバンプを形成する方法は、バンプ形成時における加圧によって接合パッドないしは接合パッドの直下の絶縁膜を損傷することがある。また、特許文献２の半導体チップの接合パッドに高温半田による半田バンプを形成する方法は鉛成分の多い高温半田を使用するので、近年の環境上の問題から望まれている無鉛化に適応し得ないという問題のほか、図２５で説明したように半田成分が半導体チップの内部へ拡散することを防ぐために、あらかじめＴｉ薄膜等によるバリヤ薄膜を形成させておく工程を含めて多数の工程が必要であり、コストが高くなると言う問題がある。更には、部品の実装後にフラックス残渣の洗浄を要するが、例えばＬＳＩは大型化していることから完全な洗浄が困難になってきており、フラックス残渣が残留している怖れがあり、部品実装配線基板を長期に使用する場合の信頼性に不安が残る。

また、特許文献３のＣｕメッキ膜を選択的にエッチングして配線基板に接続用のバンプを形成する方法は、バンプの高さに若干のバラツキを生じるが、バンプが硬いので半導体チップの接合パッドと圧接する時にバンプ高さのバラツキを完全に吸収させることに困難がある。また、特許文献４の配線基板にＡｇペーストによる円錐形状のバンプを形成して半導体チップを接続する方法は、バンプの底面の直径が１００μｍ以上と大になり配線間隔が大になることから半導体装置の高密度化には向かない。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、コストを要する部品へのバンプの形成に代えて配線基板にバンプを形成し、部品を半田で接合して実装するに際してはフラックス洗浄を不要として操作を簡略化させることができ、バンプを含む接合部に機械的または熱的な要因による応力がかかっても部品側や配線基板側には影響が及び難い部品実装配線基板および配線基板への部品の実装方法を提供することを課題とする。

上記の課題は請求項１または請求項１５の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次に示す如くである。

請求項１の部品実装配線基板は、外層絶縁樹脂膜に設けられた接続孔を介して内部の配線回路と接続されて前記外層絶縁樹脂膜上に形成されている円錐台形状の銅核と該銅核の回りに形成された球殻状の半田とからなるバンプを備えた配線基板と、接合パッドまたは電極端子が設けられた面に前記接合パッドまたは前記電極端子を覆ってフラックス機能を有する熱硬化性樹脂がタック性のあるペースト状態の膜として塗布されている部品とが、前記接合パッドまたは前記電極端子と、 前記バンプとの位置を合わせ、前記半田をリフローさせて実装されているものである。

このような部品実装配線基板は、部品と配線基板とを接合する接合部の内部に銅核を有していることから接合部の機械的強度を大にし、かつ銅核の存在は部品と配線基板との間に一定のギャップを確保することに寄与する。また、半田は球殻状とされることにより、円錐台形状の銅核の頂面上に充分な量の半田を確保することができる。そして、接合時に半田の回りに垂れ下がる熱硬化性樹脂がフラックス機能を有することから接合時にフラックス残渣の洗浄が不要である。更には、バンプを配線基板に形成していることからバンプの形成が容易であり、半導体チップにバンプを形成する場合と比較して部品実装配線基板のコストを格段に軽減させる。

請求項１に従属する請求項２の部品実装配線基板は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップは、前記半導体チップの接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜とに対し銀または銅の超微粒子を分散させたペーストを適用し加熱硬化させて形成された導電性膜と、前記導電性膜に対し吸着型パラジウム触媒の存在下に形成された無電解ニッケルメッキ膜および重ねて形成された無電解金メッキ膜とからなる凸形状パッドが形成されており、前記凸形状パッドの表面レベルは前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベ−ション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出され、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積は前記接合パッドの露出部分の面積より大とされており、更に前記凸形状パッドを覆って前記半導体チップの前記接合パッド側の面に前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜がペースト状態で塗布されているものである。

このような部品実装配線基板は、半導体チップに形成されている凸形状パッドの表面レベルが接合パッドの周縁部に重なっているパッシベ−ション膜の面と同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされていることから、接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせ密接させる。また凸形状パッドを覆って半導体チップの接合面に塗布されたフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜は、リフロー時に半田の回りに垂れ下がって半田に形成される酸化膜を除去するがフラックス残渣の洗浄を必要とせず、完全硬化されることにより接合部の補強材となる。

請求項２に従属する請求項３の部品実装配線基板は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップは、前記導電性膜を形成させる前に、前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によるチタン薄膜が形成され重ねて銅薄膜が形成されているものである。
このような部品実装配線基板は、半導体チップ側における接合パッドと導電性膜との間の導通抵抗が低い。

請求項２に従属する請求項４の部品実装配線基板は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップは、前記導電性膜を形成させる前に、前記接合パッド側の面にプライマーとして二酸化マンガン膜が形成されているものである。
このような部品実装配線基板は半導体チップ側における接合パッドと導電性膜との間の接着強度が大である。

請求項３または請求項４に従属する請求項５の部品実装配線基板は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップは、前記導電性膜を形成させる前に、前記接合パッドの面に前記チタン薄膜と前記銅薄膜が形成され、更に前記銅薄膜上に前記二酸化マンガン膜が重ねて形成されているものである。
このような部品実装配線基板は、半導体チップ側における接合パッドと二酸化マンガン膜との間の導通抵抗が低く、かつ銅薄膜と導電性膜と間は接着性が優れている。

請求項２に従属する請求項６の部品実装配線基板は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップの前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によって形成されたチタン薄膜および重ねて形成された銅薄膜と、前記銅薄膜上における前記接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜とに対応する部分にメッキレジスト膜を介して形成された銅メッキ膜と、前記メッキレジスト膜を除去して露出された前記銅メッキ膜の全面および該銅メッキ膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜の端面に対し吸着型パラジウム触媒の存在下に形成された無電解ニッケルメッキ膜および重ねて形成された無電解金メッキ膜とからなる凸形状パッドが形成されており、前記凸形状パッドの表面レベルは前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベ−ション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出し、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積は前記接合パッドの露出部分の面積より大であり、更に前記凸形状パッドを覆って前記半導体チップの前記接合パッド側の面に前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜がペースト状態で塗布されているものである。

このような部品実装配線基板は、半導体チップに形成されている凸形状パッドの表面レベルが接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ションの面と同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされていることから、接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせ密接させる。また凸形状パッドを覆って半導体チップの接合パッド側の面に塗布されたフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜は、リフロー時に半田の回り垂れ下がって半田に形成される酸化膜を除去するがフラックス残渣の洗浄を必要とせず、完全硬化されることにより接合部の補強材となる。そして、凸形状パッドはＣｕメッキ膜を主体にしてを形成されているので、その製造に既存の技術および設備の利用が可能であり、ＡｇまたはＣｕ銅の超微粒子を分散させたペーストからの塗膜で形成された凸形状パッドと比較し低コストである。また、メッキレジスト膜を除去してＣｕメッキ膜の全面に無電解メッキ法による（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が形成されているので耐食性に優れている。また、無電解メッキしているので（Ｔｉ／Ｃｕ）薄膜の除去が不完全な場合、残留している（Ｔｉ／Ｃｕ）薄膜にも（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が形成され、残留（Ｔｉ／Ｃｕ）薄膜の確認が容易である。

請求項２に従属する請求項７の部品実装配線基板は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップの前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によって形成されたチタン薄膜および重ねて形成された銅薄膜と、前記銅薄膜上における前記接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜とに対応する部分にメッキレジスト膜を介して形成された銅メッキ膜と、前記メッキレジスト膜の存在下に前記銅メッキ膜の上面に形成された電解ニッケルメッキ膜および重ねて形成された電解金メッキ膜と、前記メッキレジスト膜および該メッキレジスト膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜が除去されて露出された前記銅メッキ膜の側面および前記チタン薄膜と前記銅薄膜の端面を備えた凸形状パッドが形成されており、前記凸形状パッドの表面レベルは前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベ−ション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出し、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積は前記接合パッドの露出部分の面積より大であり、更に前記凸形状パッドを覆って前記半導体チップの前記接合パッド側の面に前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜がペースト状態で塗布されているものである。

このような部品実装配線基板は、半導体チップに形成されている凸形状パッドの表面レベルが接合パッドの周縁部に重なっているパッシベ−ションの面と同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされていることから、接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせ密接させる。また凸形状パッドを覆って半導体チップの接合パッド側の面に塗布されたフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜は、リフロー時に半田の回りに垂れ下がって半田に形成される酸化膜を除去するがフラックス残渣の洗浄を必要とせず、完全硬化されることにより接合部の補強材となる。そして、凸形状パッドはＣｕメッキ膜を主体にしてを形成されているので、その製造に既存の技術および設備の利用が可能であり、ＡｇまたはＣｕ銅の超微粒子を分散させたペーストからの塗膜で形成された凸形状パッドと比較し低コストである。ただ、メッキレジスト膜を除去することなくＣｕメッキ膜の上面のみに電解（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が形成されているので、（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が全面に形成されているものと比較して製造プロセスは簡易であるが凸形状パッドの耐食性はやや劣る。

請求項１に従属する請求項８の部品実装配線基板は、前記配線基板が、前記外層絶縁樹脂膜に穿設された接続孔を介して前記配線基板の配線回路に接続され前記外層絶縁樹脂膜上に形成されている銅メッキ膜を選択的にエッチングして前記接続孔の直上に形成された円錐台形状の前記銅核と、前記銅核に塗布されリフローされて該銅核を包むように球殻状化された前記半田とからなる前記バンプを備えているものである。
このような部品実装配線基板は、配線基板側に形成されたバンプが内部に銅核を有していることにより、部品を配線基板と接合して形成される柱状の接合部は機械的強度が大であり、かつ銅核の存在によって部品と配線基板との間に一定のギャップを確保することができる。更に円錐台形状とされた銅核に塗布された半田はリフローされて球殻状となることから、銅核の頂面上には接合に充分な量の半田が保持される。

請求項１に従属する請求項９の部品実装配線基板は、前記配線基板の円錐台形状とされた前記銅核の底面の径が該銅核の接続されている前記配線基板のランドの径より大とされているものである。
このような部品実装配線基板は、内部に銅核を有する接合部に力がかかる場合に、円錐台形状の銅核の広い底面によって面積当たりの力を軽減させることから、銅核の底面に部分的に接しているランドにかかる力を小さくする。

請求項１に従属する請求項１０の部品実装配線基板は、前記配線基板の円錐台形状とされた前記銅核の頂面の径が前記部品の前記接合パッドまたは前記電極端子の径より小とされているものである。
このような部品実装配線基板は、内部に銅核を有する接合部に力がかかる場合に、銅核の頂面より広い面積の接合パッドまたは電極端子によって面積当たり力が軽減されることから、接合パッドまたは電極端子の直下に接して存在する配線や絶縁膜にかかる力を小さくする。

請求項１に従属する請求項１１の部品実装配線基板は、ペースト状態で塗付されている前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜が前記半田のリフロー時に粘度低下して垂れ下がり、その垂れ下りの下端を前記バンプ内の前記銅核の頂面より低い位置として完全硬化されているものである。
このような部品実装配線基板は、フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜の垂れ下がりが接合部の補強材となり、接合部内の銅核と相俟って接合部の強度を増大させる。

請求項１に従属する請求項１２の部品実装配線基板は、前記部品と前記配線基板と間に形成される接合部が前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜の垂れ下がりの下端位置部分を小径とし、前記接合パッドまたは前記電極端子側と前記銅核の底面側との両端部を大径として、中間部が細く縊れた柱状とされているものである。
このような部品実装配線基板は、結合部を変形させるような応力がかかっても、細く縊れた中間部が変形することによって応力が緩和され、応力がそのまま部品側および配線基板側へ及ぶことはない。

請求項１に従属する請求項１３の部品実装配線基板は、前記部品と前記配線基板との間に、アンダーフィル用熱硬化性樹脂を充填する場合において、前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｆ）と前記アンダーフィル用樹脂Ｕの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｕ）と、前記配線基板の外層絶縁用樹脂Ｊの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｊ）との間に、次の関係があるように、
Ｅ（Ｆ）＞ Ｅ（Ｕ）、および Ｅ（Ｆ）＞ Ｅ（Ｊ）
各樹脂が選定されているものである。
このような部品実装配線基板は、機械的な応力が加わった時に、部品側の変形量は小さくて済む。

請求項１に従属する請求項１４の部品実装配線基板は、前記部品と前記配線基板との間に、 アンダーフィル用熱硬化性樹脂を充填する場合において、前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｆ）と、前記アンダーフィル用樹脂Ｕの完全硬化後の熱膨張係数α(Ｕ)と、前記配線基板の外層絶縁膜用樹脂Ｊの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｊ）との間に、次の関係があるように、
α（Ｆ）＜ α(Ｕ)、および α（Ｆ）＜ α（Ｊ）
各樹脂が選定されているものである。
このような部品実装配線基板は、温度上昇した時に、部品側の熱膨張による変形量は小さい。

請求項１５の配線基板への部品実装方法は、配線基板の配線回路を覆う外層絶縁樹脂膜上に前記配線回路と接続された円錐台形状の銅核を形成し、次いで該銅核の外周に半田を塗布しリフローさせて前記銅核を包むように球殻状化させてバンプを形成する工程と、 実装されるべき部品の接合パッドまたは電極端子が設けられている面に前記接合パッドまたは電極端子を覆ってフラックス機能を有する熱硬化性樹脂をペースト状態の膜として塗布する工程と、前記バンプと、前記接合パッドまたは前記電極端子とを位置合わせし、前記半田をリフローさせて前記バンプと、前記接合パッドまたは前記電極端子とを接合させると共に、ペースト状態で塗布されている前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜を前記半田の回りに垂れ下がらせ、その垂れ下りの下端を前記バンプ内の前記銅核の頂面より低い位置として完全硬化させる工程とからなる方法である。

このような配線基板への部品実装方法は、部品と配線基板とを接合する接合部の内部に銅核を有していることから接合部の機械的強度を大にし、かつ銅核の存在は部品と配線基板との間に一定のギャップを確保することに寄与する。また、半田は球殻状とされることにより、円錐台形状の銅核の頂面上に充分な量の半田を確保することができる。そして、接合時に半田の回りに垂れ下がる熱硬化性樹脂がフラックス機能を有することから接合時にフラックス残渣の洗浄が不要である。更には、バンプを配線基板に形成させていることからバンプの形成が容易であり、半導体チップにバンプを形成させる場合と比較して部品実装配線基板のコストを格段に軽減させる。

請求項１５に従属する請求項１６の配線基板への部品実装方法は、前記配線基板における前記バンプの形成が、前記外層絶縁樹脂膜にレーザ加工またはフォトリソグラフィを適用して前記配線回路に達する接続孔を開け、前記接続孔内を含めて前記外層絶縁樹脂膜の全面に銅メッキ膜を形成する工程と、前記銅メッキ膜面の前記接続孔の上方となる部分に円形マスクを設けて前記円錐台形状の銅核が残るように前記銅メッキ膜を選択的にエッチングする工程と、前記銅核に半田を塗布しリフローさせて前記銅核を包むように球殻状化させる工程とからなる方法である。
このような配線基板への部品実装方法は、内部に銅核を有するバンプが形成されることにより、部品と配線基板との接合部の機械的強度を大にし、かつ部品と配線基板との間に一定のギャップを確保させる。更には、銅核の外周に塗布される半田はリフローされて球殻状とされることにより、円錐台形状の銅核の頂面上に充分な量の半田を確保することができる。

請求項１５に従属する請求項１７の配線基板への部品実装方法は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記半導体チップの接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部に重なっているパッシベ−ション膜とに対し銀または銅の超微粒子を分散させたペーストを適用し加熱硬化させて導電性膜を形成する工程と、前記導電性膜に対し吸着型パラジウム触媒を塗布して無電解ニッケルメッキ膜を形成し重ねて無電解金メッキ膜を形成する工程とからなる処理加工を施して凸形状パッドを形成し、前記凸形状パッドの表面レベルを前記接合パッドの周縁部に重なっている前記パッシベーション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出させ、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積を前記接合パッドの露出部分の面積より大としたものを使用する方法である。

このような配線基板への部品実装方法は、半導体チップに形成された凸形状 パッドの表面レベルが接合パッドの周縁部で重なっているパッシベーション膜の面のレベルと同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされていることから、配線基板との接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせて密接させる。

請求項１７に従属する請求項１８の配線基板への部品実装方法は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記導電性膜を形成させる前に、前記半導体チップの前記接合パッドの露出部分に真空下の薄膜形成法によるチタン薄膜が形成され重ねて銅薄膜が形成されているものを使用する方法である。
このような配線基板への部品実装方法は、チタン薄膜および銅薄膜が接合パッドと導電性膜との間の導通抵抗を低下させる。

請求項１７に従属する請求項１９の配線基板への部品実装方法は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記導電性膜を形成させる前に、前記半導体チップの前記接合パッドの露出部分にプライマーとして二酸化マンガン膜が形成されているものを使用する方法である。
このような配線基板への部品実装方法は、二酸化マンガン膜が接合パッドと導電性膜との接着性を向上させる。

請求項１８または請求項１９に従属する請求項２０の配線基板への部品実装方法は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記導電性膜を形成させる前に、前記半導体チップの前記接合パッドの露出部分に前記チタン薄膜と前記銅薄膜が形成され、更に前記銅薄膜に前記二酸化マンガン膜が重ねて形成されているものを使用する方法である。
このような配線基板への部品実装方法は、チタン薄膜および銅薄膜が接合パッドと二酸化マンガン膜との間の導通抵抗を低くし、二酸化マンガン膜が銅薄膜と導電性膜との接着性を向上させる。

請求項１５に従属する請求項２１の配線基板への部品実装方法は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記半導体チップの前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によってチタン薄膜を形成し重ねて銅薄膜を形成する工程と、前記銅薄膜上における前記接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベーション膜とに対応する部分にメッキレジスト膜を介して銅メッキ膜を形成する工程と、前記メッキレジスト膜および該メッキレジスト膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜を除去する工程と、露出された前記銅メッキ膜の全面および該銅メッキ膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜の端面に吸着型パラジウム触媒を塗布して無電解ニッケルメッキ膜を形成し重ねて無電解金メッキ膜を形成する工程とからなる処理加工を施して凸形状パッドを形成し、前記凸形状パッドの表面レベルが前記接合パッドの周縁部に重なっている前記パッシベーション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出し、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積が前記接合パッドの露出部分の面積より大であるものを使用する方法である。

このような配線基板への部品実装方法は、半導体チップに形成されている凸形状パッドの表面レベルを接合パッドの周縁部に重なっているパッシベ−ション膜の面のレベルと同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出し、凸形状パッドの面積も大であるから、配線基板との接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせ密接させる。そして、銅メッキ膜を主体にして凸形状パッドを形成させているので、その製造に既存の技術および設備の利用が可能であり、銀または銅の超微粒子を分散させたペーストからの塗膜で形成された凸型電極と比較し低コストである。また、メッキレジスト膜を除去して銅メッキ膜の全面に無電解（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が形成されているので凸形状パッドは耐食性に優れている。また、無電解（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜を形成させていることにより、メッキレジスト膜の下のＴｉ薄膜とＣｕ薄膜の除去の確認が容易である。

請求項１５に従属する請求項２２の配線基板への部品実装方法は、前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記半導体チップの前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によってチタン薄膜を形成し重ねて銅薄膜を形成する工程と、前記銅薄膜上における前記接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベーション膜とに対応する部分にメッキレジスト膜を介して銅メッキ膜を形成する工程と、前記メッキレジスト膜の存在下に前記銅メッキ膜の上面に電解ニッケルメッキ膜を形成し重ねて電解金メッキ膜を形成する工程と、前記メッキレジスト膜および該メッキレジスト膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜を除去する工程とからなる処理加工を施して凸形状パッドを形成し、前記凸形状パッドの表面レベルが前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベーション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出し、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積が前記接合パッドの露出部分の面積より大であるものを使用する方法である。

このような配線基板への部品実装方法は、半導体チップに形成されている凸形状パッドの表面レベルを接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜の面のレベルと同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出させ、凸形状パッドの面積も大としていることから、配線基板との接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせ密接させる。そして、Ｃｕメッキ膜を主体にして凸形状パッドを形成させているので、その製造に既存の技術および設備の利用が可能であり、ＡｇまたはＣｕの超微粒子を分散させたペーストからの塗膜で形成された凸形状パッドと比較し低コストである。ただ、メッキレジスト膜を除去することなくＣｕメッキ膜の上面のみに電解（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜を形成させているので、（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が全面に形成されているものと比較して製造プロセスは簡易であるが凸形状パッドは耐食性においてやや劣る。

本発明の請求項１の部品実装配線基板によれば、実装によって形成される柱状の接合部は内部に銅核を有しているので、部品は配線基板に所定のギャップで実装され、かつ機械的強度が大であり衝撃を受けても損傷され難い。また、部品の接合面にペースト状に塗布されているフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜は、部品の実装時に半田の回り垂れ下がって半田の酸化膜を除去するが、フラックス残渣の洗浄が不要であり製造操作を簡略化させ、大型の半導体チップを接合する場合における洗浄不良の怖れを無用とする。なお、配線基板に形成するバンプの半田はフラック残渣の洗浄を要するが、構成要素の間隔が大きい配線基板についての洗浄であるために困難さはない。そして、ペースト状のフラックス機能を有する熱硬化性樹脂は接合時に半田の回りに垂れ下がって完全硬化されることから接合部の補強材として作用し、接合部内の銅核と相俟って接合部の強度を向上させる。

請求項２の部品実装配線基板によれば、半導体チップに形成されている凸形状パッドの表面のレベルが接合パッドの周縁部に重なっているパッシベーション膜の面のレベルと同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され面積も拡大されているので、配線基板との接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせ均等に密接させることから半田による接合箇所の導通抵抗を低くする。また、凸形状パッドを覆って半導体チップの接合面に塗布されたフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜はフラックス残渣の洗浄は必要としないことから、完全なフラックス洗浄が困難である大型半導体チップの実装操作を容易化させるほか、半導体チップの接合時に垂れ下がったフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜は完全硬化されて接合部の補強材となる。

請求項３の部品実装配線基板によれば、部品が半導体チップである場合に、導電性膜を形成させる前に、半導体チップの接合パッドの面に真空下の薄膜形成法によるチタン薄膜と銅薄膜が形成されているので、半導体チップ側において接合パッドと導電性膜との間の導通抵抗が低い部品実装配線基板を与える。

請求項４の部品実装配線基板によれば、部品が半導体チップである場合に、導電性膜を形成させる前に、半導体チップの接合パッドの面にプライマーとしての二酸化マンガン膜が形成されているので、半導体チップ側において接合パッドと導電性膜との間の接着性に優れた部品実装配線基板を与える。

請求項５の部品実装配線基板によれば、部品が半導体チップである場合に、導電性膜を形成させる前に、半導体チップの接合パッドの面に真空下の薄膜形成法によるチタン薄膜と銅薄膜が形成され、 更に銅薄膜上に二酸化マンガン膜が重ねて形成されているので、半導体チップ側において接合パッドと二酸化マンガン膜との間はチタン薄膜と銅薄膜の存在によって導通抵抗が低く、銅薄膜と導電性膜との間は二酸化マンガン膜の存在によって接着性に優れた部品実装配線基板を与える。

請求項６の部品実装配線基板によれば、半導体チップに形成されている凸形状パッドの表面レベルが接合パッドの周縁部で重なっているパッシベーション膜の面と同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされているので、配線基板との接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせ均等に密接させることから導通抵抗を低くする。また、凸形状パッドを覆って半導体チップの接合面に塗布されたフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜はフラックス残渣の洗浄は必要としないことから、完全なフラックス洗浄が困難である大型半導体チップの実装操作を容易化させるほか、半導体チップの接合時に垂れ下がったフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜は完全硬化されて接合部の補強材となる。そして、凸形状パッドはＣｕメッキ膜を主体に形成されているので、その製造に既存の技術および設備の利用が可能であり、ＡｇまたはＣｕ銅の超微粒子を分散させたペーストからの塗膜で形成される凸形状パッドと比較し低コストである。またメッキレジスト膜を除去してＣｕメッキ膜の全面に無電解メッキ法による（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が形成されているので凸形状パッドは耐食性に優れている。更には、無電解メッキしているので（Ｔｉ／Ｃｕ）薄膜の除去が不完全な場合、残留している（Ｔｉ／Ｃｕ）薄膜にも（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が形成されるので、残留している（Ｔｉ／Ｃｕ）薄膜の確認が容易である。

請求項７の部品実装配線基板によれば、半導体チップに形成されている凸形状パッドの表面レベルが接合パッドの周縁部で重なっているパッシベーション膜の面のレベルと同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされているので、配線基板との接合時にリフローされる半田を接合パッドの面に容易に濡れ上がらせ均等に密接させることから半田による接合箇所の導通抵抗を低くする。また、凸形状パッドを覆って半導体チップの接合面に塗布されたフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜はフラックス残渣の洗浄は必要としないことから完全なフラックス洗浄が困難である大型半導体チップの実装操作を容易化させるほか、半導体チップの接合時に垂れ下がったフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜は完全硬化されて接合部の補強材となる。そして、凸形状パッドはＣｕメッキ膜を主体に形成されているので、既存の技術および設備の利用が可能であり、ＡｇまたはＣｕ銅の超微粒子を分散させたペーストからの塗膜で形成される凸形状パッドと比較し低コストである。ただ、この場合の凸形状パッドはメッキレジスト膜を除去することなくＣｕメッキ膜の上面のみに電解（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜を形成させているので、（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が全面に形成されているものと比較して製造プロセスは簡易化されるが耐食性にやや劣る。

請求項８の部品実装配線基板によれば、配線基板のバンプが内部に銅核を有しているので、部品を配線基板と接合して形成される柱状の接合部は機械的強度が大であり、かつ銅核の存在によって部品と配線基板との間に一定のギャップを確保することができる。更に円錐台形状とされた銅核に塗布された半田はリフローされて球殻状となることから、銅核の頂面上には接合に充分な量の半田が保持され、接合時に半田量の不足を招かない。

請求項９の部品実装配線基板によれば、配線基板の電極端子の径が銅核の底面の径より小とされているので、内部に銅核を有する接合部に力がかかる場合に、銅核の底面に部分的に接している電極端子にかかる力は小さく、電極端子における損傷の発生は格段に抑制される。

請求項１０の部品実装配線基板によれば、部品の接合パッドまたは電極端子の径が銅核の頂面の径より大とされているので、内部に銅核を有する接合部に力がかかる場合に、部品の接合パッドまたは電極端子の直下に存在する絶縁膜や配線にかかる力は小さく、当該絶縁膜や配線における損傷の発生は格段に抑制される。

請求項１１の部品実装配線基板によれば、半田の回りへ垂れ下がるフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜の下端が銅核の頂面より下方に位置した状態で完全硬化されていることにより接合部の補強材となり、銅核と相俟って、部品と配線基板との接合部の機械的強度を増大させ、部品実装配線基板が外力を受けて生ずる損傷を抑制する。

請求項１１の部品実装配線基板によれば、部品と配線基板との間の接合部がフラックス機能を有する熱硬化性樹脂の垂れ下りの下端位置部分を小径部とし、接合パッドまたは電極端子側と銅核の底面側との両端側を大径部として、中間部が細く縊れた柱形状とされているので、結合部を変形させるような応力がかかっても、縊れた小径部が変形して応力を緩和させ、応力がそのまま部品側および配線基板側へ及ばないことから、部品または配線基板の配線や絶縁膜に損傷を与えない。

請求項１３の部品実装配線基板によれば、部品と配線基板との間のアンダーフィルに熱硬化性樹脂を充填する場合において、フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｆ）と、アンダーフィル用樹脂Ｕの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｕ）と、配線基板の外層絶縁膜用樹脂Ｊの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｊ）との間に、
Ｅ（Ｆ）＞ Ｅ（Ｕ）、および Ｅ（Ｆ）＞ Ｅ（Ｊ）
の関係を持たせているので、部品実装配線基板に機械的な応力が加わっても部品側の変形量は小さく、部品の配線や絶縁膜に損傷を発生させない。

請求項１４の部品実装配線基板によれば、部品と配線基板との間のアンダーフィルに熱硬化性樹脂を充填する場合において、フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｆ）と、アンダーフィル用樹脂Ｕの完全硬化後の熱膨張係数α(Ｕ)と、配線基板の外層絶縁膜用樹脂Ｊの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｊ）との間に、
α（Ｆ）＜ α(Ｕ)、および α（Ｆ）＜ α（Ｊ）
の関係を持たせているので、部品実装配線基板が温度上昇しても、その部品側の熱膨張量は小さく、部品の配線や絶縁膜に損傷を発生させない。

請求項１５の配線基板への部品実装方法によれば、部品は接合パッドまたは電極端子を介して接合部と接合され、配線基板は円錐台形状の銅核の面積の大きい底面を介して接合部と接合されるので、部品と配線基板との相対的な位置をずらせるような機械的または熱的な要因による力を受けても、部品または配線基板にかかる単位面積当りの力は小さく、部品および配線基板の配線または絶縁膜は損傷を受けず、このことは部品が特に高価なものである場合に極めて有効である。また、フラックス機能を有する熱硬化性樹脂は半田の酸化膜を還元させるが、フラックス残渣の洗浄を必要とせず部品実装の操作を簡略化させるほか、完全硬化後は接合部の補強材として作用し、バンプ内の銅核と相俟って接合部の強度不足に基づくトラブルを発生させない。

請求項１６の配線基板への部品実装方法によれば、バンプが内部に銅核を有していることにより部品と配線基板との接合部の機械的強度が大となり、かつ円錐台形状の銅核の外周に塗布される半田はリフローされて球殻状とされ、銅核の頂面上には充分な量の半田が確保されるので、部品の接合パッドまたは電極端子と接合させるに十分な量の半田が確保される。

請求項１７の配線基板への部品実装方法によれば、部品が半導体チップである場合に、半導体チップに形成される凸形状パッドの表面レベルは接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜の面と同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされているので、配線基板との接合時にリフローされる配線基板側の半田は接合パッドの面に容易に濡れ上がって密接することから、半導体チップと配線基板とは低抵抗で接合される。また、半導体チップの接合パッドにおける導電性膜の表面に形成した無電解ニッケルメッキ膜および無電解金メッキ膜は導電性膜が腐蝕されることを防ぐので、凸形状パッドの腐蝕によって半導体チップと配線基板との接合部の導通抵抗が高くなること回避させる。

請求項１８の配線基板への部品実装方法によれば、部品が半導体チップである場合に、半導体チップの接合パッドの露出部分にあらかじめ真空下の薄膜形成法によるチタン薄膜および銅薄膜を形成させてから導電性膜を形成させたものを使用するので、接合パッドと導電性膜との間の導通抵抗が低い半導体チップを配線基板に実装することができる。

請求項１９の配線基板への部品実装方法によれば、部品が半導体チップである場合に、半導体チップの接合パッドの露出部分にあらかじめ二酸化マンガン膜を形成させてから導電性膜を形成させたものを使用するので、接合パッドと導電性膜との間の接着性に優れた半導体チップを配線基板に実装することができる。

請求項２０の配線基板への部品実装方法によれば、部品が半導体チップである場合に、半導体チップの接合パッドの露出部分にあらかじめチタン薄膜と銅薄膜を形成させ、更に銅薄膜上に重ねてプライマーとしての二酸化マンガン膜を形成させてから導電性膜を形成させたものを使用するので、接合パッドと二酸化マンガン膜との間はチタン薄膜および銅薄膜の存在によって導通抵抗が低く、銅薄膜と導電性膜との間は二酸化マンガン膜の存在によって接着性に優れた半導体チップを配線基板に実装することが可能である。

請求項２１の配線基板への部品実装方法によれば、 部品が半導体チップである場合に、凸形状パッドが主としてＣｕメッキ膜からなり、その表面レベルが接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜の面と同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされている半導体チップを使用するので、配線基板との接合時にリフローされる配線基板側の半田は接合パッドの面に容易に濡れ上がって密接し、半導体チップと配線基板とは低抵抗で接合される。また凸形状パッドがＣｕメッキ膜を主体として形成されているので、その製造に既存の技術および設備の利用が可能であり、ＡｇまたはＣｕの超微粒子を分散させたペーストからの塗膜で形成される凸形状パッドと比較し低コストである。そして全面に形成された無電解（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜は凸形状パッドに完全な耐食性を付与し信頼性を高める。

請求項２２の配線基板への部品実装方法によれば、 部品が半導体チップである場合に、凸形状パッドが主としてＣｕメッキ膜からなり、その表面レベルが接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜の面と同等またはパッシベ−ション膜の面よりも突出され、凸形状パッドの面積も大とされている半導体チップを使用するので、配線基板との接合時にリフローされる配線基板側の半田は接合パッドの面に容易に濡れ上がって密接し、半導体チップと配線基板とは低抵抗で接合される。また凸形状パッドがＣｕメッキ膜を主体として形成されているので既存の技術および設備の利用が可能であり、ＡｇまたはＣｕの超微粒子を分散させたペーストからの塗膜で形成される凸形状パッドと比較し低コストである。ただ、メッキレジスト膜を除去することなくＣｕメッキ膜の上面のみに電解（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜を形成させているので、（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜が全面に形成されているものと比較して、製造プロセスは簡易化させるが凸形状パッドの耐食性においてやや劣る。

本発明の請求項1に係る部品実装配線基板は、上述したように、外層絶縁樹脂膜に設けられた接続孔を介して内部の配線回路と接続されて外層絶縁樹脂膜上に形成されている円錐台形状の銅核と該銅核の回りに形成された球殻状の半田とからなるバンプを備えた配線基板と、接合パッドまたは電極端子が設けられた面に接合パッドまたは電極端子を覆ってフラックス機能を有する熱硬化性樹脂がタック性のあるペースト状態の膜として塗布されている部品とが、接合パッドまたは電極端子と バンプとの位置を合わせ、半田をリフローさせて実装されているものである。 なお、ここに言う配線基板とはインターポーザ基板やマザーボードを含み、内部に配線回路が形成されている熱硬化性樹脂主体の配線基板を指す。
［配線基板へのバンプの形成］

配線基板のバンプは銅核とその銅核を覆う球殻状の半田とからなるが、そのバンプは次のようにして形成する。例えばガラス繊維布にエポキシ樹脂を充填した配線基板の一面に貼り合せた銅箔を選択的にエッチングして所定のパターンの配線回路を形成し、その表面に外層絶縁樹脂膜、例えばエポキシ樹脂による外層絶縁樹脂膜を形成する。銅箔は胴メッキ膜であってもよい。この時、外層絶縁樹脂膜に使用する樹脂Ｊは、後述するように、その弾性率Ｅ（Ｊ）または熱膨張係数α（Ｊ）が一定の範囲にあるものを選択することが望まれる。そして、外層絶縁樹脂膜のバンプを形成すべき箇所にレーザ加工またはフォトリソグラフィを適用して配線回路に達する接続孔を穿設する。そして、接続孔を含めて外層絶縁樹脂膜の全面に銅メッキを施す。銅メッキ膜の厚さは次に形成させる銅核の高さによって決められる。

続いて銅メッキ膜をエッチングしてバンプの銅核を作成するが、銅核を作るべき位置に円形マスク（エッチング・レジスト膜）を設け、塩化第２鉄水溶液または塩化第２銅水溶液をスプレーして銅メッキ膜をエッチングする。このエッチングはマスク以外の部分では下方の外層絶縁樹脂膜が露出されるまで行う。エッチング時には、エッチングされた部分からマスクの下方にもエッチング液が回り込んでサイドエッチングと生じ、エッチングの終了時には、円形マスクの直下には円形マスクの径より小さい径の頂面を有する円錐台形の銅核が形成される。この時、形成される銅核の円錐台形の頂面の径はバンプが接合されるべき部品の接合パッドまたは電極端子の径より小とし、円錐台形の底面の径は配線基板の配線回路の線幅よりも大とすることが望ましい。所定の大きさの銅核が形成された後は円形マスクを除去しエッチング液の残渣を洗浄する。上記はエッチング液をスプレーする方法であるが、配線基板の背面側を保護しておいてエッチング液に浸漬する方法としてもよい。勿論これら以外の方法、例えば銅メッキ膜をプラズマによってエッチングして銅核を形成してもよい。

更に続いて、銅核の外周にフラックスが含まれているクリーム半田を塗布する。クリーム半田の塗布には、ディッピング、転写、印刷、その他の一般的な方法を採用し得る。塗布量は、塗布した半田をリフローさせた時に、半田が銅殻を覆って球殻が形成される量であることが望ましい。塗布した後は、上述したように、リフローさせて半田を球殻状にする。こうすることにより、円錐形状とした銅核の頂面上には接合に充分な量の半田が残る。そしてリフローさせた半田の表面側にはフラックス残渣が残るので、常法に従ってフラックス残渣を洗浄する。
［部品の接合パッドまたは電極端子の処理加工］

部品が半導体チップである場合には、半導体チップの接合パッドは、その周縁部で重なっているパッシベーション膜によって形成される凹所の底面となっているので、配線基板との接合時に半田が接合パッドに完全には濡れ難くなっており、また完全に濡れ得たとしても、半導体チップと配線基板との接合面積は小さいので充分な接合強度は得られない。従って、凹所となっている接合パッドの露出部および接合パッドの周縁部で重なっているパッシベーション膜に対して、銀または銅の超微粒子を分散させたペーストを印刷、転写、噴射、その他の方法によって適用して導電性膜とするか、または銅メッキ膜を形成させるような処理加工を施して、形成される凸形状パッドの表面レベルを接合パッドの周縁部で重なっているパッシベーション膜の面と同等、またはパッシベーション膜の面よりも突出させると共に、その表面の面積も拡大させることを要する。

上記の銀または銅の超微粒子を分散させたペーストとは、その一例を挙げれば、導電性が大きい銀または銅の粒子径が５〜１０ｎｍである超微粒子を、バインダーとなる合成樹脂（例えばエポキシ樹脂）と硬化剤とを有機溶剤に溶解させた溶液中に分散させてペースト状としたものである（例えば特開２００２−３２４９６６号公報を参照。）。このような銀または銅の超微粒子を分散させたペーストを適用し、加熱して有機溶剤を蒸発、飛散させると共に合成樹脂を硬化させる。

なお、銀または銅の超微粒子を分散させたペーストによって導電性膜を形成させる前に、半導体チップの接合パッドの面にあらかじめスパッタリング法のような真空下の薄膜形成法によってチタン薄膜および銅薄膜を形成させておいてもよい。そのことにより接合パッドと導電性膜との導通抵抗を一層低くすることができる。そのほか、半導体チップの接合パッドと導電性膜との接着性を高めるために、接合パッドの面にあらかじめプライマーとして酸化金属である二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）の焼結膜を形成させておいてもよい。ＭｎＯ₂の焼結膜はＭｎＯ₂の微粉末を有機溶媒に分散させたペースト状の分散液を適用し、有機溶媒を蒸発させると共に酸化金属の微粉末を焼結させることによって形成される。そして、接合パッド面に形成された酸化金属の焼結膜はその上へ導電性膜を形成させた時に、接合パッドと導電性膜と間で中間の熱膨張係数を有する膜になるものと思考される。更には、接合パッドの露出部分にあらかじめ上記のチタン薄膜および銅薄膜を形成させ、その銅薄膜の上へ二酸化マンガン膜を形成させた半導体チップに導電性膜を形成させるようにしてもよい。

また形成された導電性膜の酸化を防止するべく、導電性膜の面に吸着型パラジウム（Ｐｄ）触媒を塗布して無電解ニッケルメッキを施し、続いて無電解金メッキを施す。半導体チップの接合パッドは一般にはアルミニウム（Ａｌ）であり、パラジウム触媒によって溶損するので、無電解ニッケルメッキ、無電解金メッキを施す場合には、あらかじめＡｌを亜鉛（Ｚｎ）で置換しておくことを要するが、本発明においては、銀または銅の超微粒子を分散させたペーストによる導電性膜が存在するので、Ｚｎ置換を行わずともＡｌの接合パッドが溶損することはない。

上記は導電性膜によって凸形状パッドとする場合であるが、銅メッキ膜によって凸形状パッドとすることもできる。銅メッキ膜を形成させる場合には、接合パッドを含む半導体チップの接合面の全体に真空下の薄膜形成法によってチタン薄膜を形成し重ねて銅薄膜を形成し、その上へ接合パッドが底面となっている凹所、および凹所の外周部分を開口させたメッキレジスト膜を形成して銅メッキする。所定の厚さの銅メッキ膜が得られると、メッキレジスト膜を除去し、その下のチタン薄膜および銅薄膜を除去する。形成された銅メッキ膜の全面に耐食性付与のためにニッケルメッキ膜を形成し重ねて金メッキ膜を形成させる。この銅メッキ膜を形成させる方法は、銀または銅の超微粉末を使用して導電性膜を形成させる方法と比較して、従来の技術を組み合わせて対処することができるというメリットがある。そのほか、メッキレジスト膜を除去する前の銅メッキ膜の上面にニッケルメッキ膜と金メッキ膜を形成させることもできる。
［部品へのフラックス機能を有する熱硬化性樹脂の塗布］

部品が半導体チップである場合には上記の処理加工された接合パッドを覆うように、また部品が受動部品のような部品である場合には、その電極端子を直接に覆うように部品の一面にフラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆをペースト状に塗布する。フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆとは、その一例を挙げれば液状のビスフェノール系エポキシ樹脂に硬化剤の作用とフラックスの作用とを有するジヒドロキシ安息香酸とフェノールフタリン、および硬化促進剤を添加したものである（例えば特開２００３−１０５０５４号公報を参照。）。このような樹脂組成物をタック性のあるペースト状に塗布する。なおフラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆにおいても、例えばシリカの球状粉末を添加して、完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｆ）または熱膨張係数α（Ｆ）が一定の範囲にあるものを選択することが望まれる。フラックス機能を有する熱硬化性樹脂である限りにおいて、上記のエポキシ樹脂以外のものを使用してもよいことは言うまでもない。
［配線基板への部品の実装］

上述のフラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆをペースト状に塗布した部品の接合パッドまたは電極端子を配線基板のバンプに位置合わして、部品に塗布したフラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの膜を配線基板のバンプを当接させて例えば２００℃の温度に加熱することにより、フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆは粘度を低下させるので、部品は自重のみで沈んで接合パッドを配線基板のバンプと接触させる。同時にバンプの半田はリフローされ、半田が部品の接合パッドまたは電極端子へ濡れ上がって接合される。すなわちフラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆは接合パッドに対する半田の濡れを阻害しない。そして、部品側の粘度低下したフラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆは半田の回りに垂れ下ることにより半田表面の酸化膜を還元して除去しフラックス機能を失活する。従ってフラックス材を使用した場合のようなフラックス残渣の洗浄を必要としない。そして、上記熱硬化性樹脂の垂れ下りの下端がバンプ内部の円錐台形状の銅核の頂面と底面との中間位置となった時点において温度を一段低下させて垂れ下りを停止させると共に半田を固化させ、 上記の熱硬化性樹脂を完全硬化させることにより、配線基板への部品の実装が完了する。

上記のような操作によって、接合部の上部の銅核が存在しない部分は、半田が回りを熱硬化性樹脂で補強された状態となる。また、銅核を円錐台形状としていることもあって、接合部は上記熱硬化性樹脂の垂れ下がりの下端部において径が小で、部品側および配線基板側の両端部は径が大であり、中間部が細く縊れた柱状となって形成される。 従って、部品と配線基板との接合部に応力がかかった場合には径の細い中間部が変形することによって応力を緩和させ、部品側または配線基側が応力によって損傷されることを抑制することになる。

部品を配線基板に実装した後は、特に部品が半導体チップである場合には、半導体チップと配線基板との間にアンダーフィルとして樹脂を充填する。この場合にもアンダーフィル用樹脂Ｕは完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｕ）または熱膨張係数α（Ｕ）が一定の範囲にあるものを選択することが望まれる。すなわち、部品に塗布されるフラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｆ）、アンダーフィル用樹脂Ｕの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｕ）、配線基板の外層絶縁樹脂膜用樹脂Ｊの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｊ）の間において、
Ｅ（Ｆ）＞ Ｅ（Ｕ）、および Ｅ（Ｆ）＞ Ｅ（Ｊ）
の条件、またはフラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｆ）、アンダーフィル用樹脂Ｕの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｕ）、配線基板の外層絶縁膜用樹脂Ｊの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｊ）の間において、
α（Ｆ）＜ α (Ｕ)、および α（Ｆ）＜ α（Ｊ）
の条件を満たすものであることを要する。

すなわち、各樹脂の弾性率Ｅの間に上記のような関係を持たせておくことにより、部品実装配線基板に機械的な応力が加わった時、部品側の変形量が最も小であり、部品が損傷されることを防ぐことができ、部品が高価格である場合にメリットが大きい。また、各樹脂の熱膨張係数αの間に上記のような関係を持たせておくことにより、部品実装配線基板が温度上昇した時、部品側の熱膨張が最も小さく、部品が損傷されることを防ぐことができ、同様に部品が高価格である場合にメリットが大きい。上記においては、フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆ樹脂、アンダーフィル用樹脂Ｕ、および配線基板の外層絶縁樹脂膜の樹脂Ｊとして熱硬化性のエポキシ樹脂を使用する場合を説明したが、エポキシ樹脂以外のフェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、その他の公知の熱硬化性樹脂を使用することができることは言うまでもない。

なお、実施例１から実施例８までは、半導体チップにおける処理加工を示す。図１、図２は、半導体チップ（ＬＳＩ）の接合パッドの面のレベルを、接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜の面と同等、またはパッシベ−ション膜の面よりも突出させると共に接合パッドの面積も大にする処理加工のプロセスをステップ的に示す図である。 すなわち、図１−Ａに示すように、半導体チップ１１の接合パッド１４の周縁部にはパッシベーション膜１３が重なって形成されており、接合パッド１４の露出部分（有効部分）１４ｅの面は接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベーション膜１３の面より低いレベルにある。この例においては、接合パッド１４は２００μｍピッチで配置されている。なお、図１、図２における寸法は実際の寸法と比例関係には示されていない。以降の図においても同様である。

図１−ＡはＡｌの接合パッド１４とパッシベ−ション膜１３を備えた半導体チップ１１を示すが、図１−Ｂは接合パッド１４の露出部分１４ｅと、接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベ−ション膜１３とに銀（Ａｇ）の超微粒子が分散されているペーストを印刷法によってウエット膜厚７〜１０μｍに適用し、加熱し硬化させて形成された膜厚３〜５μｍの導電性膜１５を示す。そして、導電性膜１５の表面には、耐食性付与のために、図示せずとも吸着型パラジウム触媒を塗布して、図１−Ｃに示すように無電解ニッケル（Ｎｉ）メッキ膜１６を形成させた状態を示す。続いて図２−Ｄは、重ねて無電解金（Ａｕ）メッキ膜１７を形成させて凸形状パッド１８ａとした状態を示す。

このように接合パッド１４の露出部分１４ｅおよび接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベーション膜１３の上に形成された凸形状パッド１８ａの表面レベルは接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベ−ション膜１３の面よりも突出され、また凸形状パッド１８ａの表面積は接合パッド１４の露出部分１４ｅの面積よりも拡大され、配線基板との接合が容易な形状とされる。そして図２−Ｅは、凸形状パッド１８ａを覆って半導体チップ１１の接合側の全面にフラックス機能を有するエポキシ樹脂Ｆをタック性のあるペースト状態に塗布して、厚さ２０μｍのフラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜（以降において、フラックス樹脂膜と略称することがある）１９を形成させた。なお、フラックス機能を有するエポキシ樹脂Ｆの完全硬化の状態における弾性率Ｅ（Ｆ）または熱膨張係数α（Ｆ）は、後述する配線基板２１の外層絶縁樹脂膜２３に使用するエポキシ樹脂Ｊ、アンダーフィルに使用するエポキシ樹脂Ｕとの関係において設定することを要する。

上記においては、半導体チップ１１の接合パッド１４に直接に導電性膜１５を形成させて凸形状パッド１８ａとする場合を説明したが、接合パッド１４の面にあらかじめ真空下の薄膜形成法によって金属薄膜を形成しておき、接合パッド１４と後に形成される導電性膜１５との間の導通抵抗を低下させるようにしておいてもよい。図３−Ａは実施例１の図１−Ａと同様な半導体チップ１１であるが、図３−Ｂに示すように、半導体チップ１１の接合パッド１４側の全面にスパッタリング法によってチタン（Ｔｉ）薄膜６１を形成し、 続いて図３−Ｃに示すように、Ｔｉ薄膜６１に重ねてＣｕ薄膜６２を形成しておいてから、図３−Ｄに示すように、Ｃｕ薄膜６２における接合パッド１４の露出部分１４ｅおよび接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベ−ション膜１３に対応する部分にＡｇの超微粒子が分散されたペーストを適用し、加熱し硬化させて導電性膜１５を形成させる。

次に図４−Ｅに示すように、導電性膜１５の下のＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２は残し、導電性膜１５の外側のＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２を除去してから、図示せずとも導電性膜１５の全面およびＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２の端面に吸着型パラジウム触媒を塗布して、図４−Ｆに示すように、無電解Ｎｉメッキ膜１６を形成し、その上へ図４−Ｇに示すように、重ねて無電解Ａｕメッキ膜１７を形成して凸形状パッド１８ｂとした状態を示す。 続いて、図示を省略するが実施例１の図２−Ｅと同様、凸形状パッド１８ｂを含む半導体チップ１１の接合側の全面にペースト状のフラックス樹脂膜１９が形成される。

そのほか、接合パッド１４の面にあらかじめプライマー６３としてＭｎＯ₂ 膜を形成しておき、接合パッド１４と後に形成される導電性膜１５との接着性を向上させるようにしてもよい。図５−Ａは実施例１の図１−Ａと同様な半導体チップ１１であるが、図５−Ｂに示すように、接合パッド１４の露出部分１４ｅにＭｎＯ₂ 膜６３を形成してから、図５−Ｃに示すように、接合パッド１４の露出部分１４ｅおよび接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベ−ション膜１３の上に、Ａｇの超微粒子が分散されたペーストを適用して導電性膜１５を形成させる。その後、図示せずとも導電性膜１５の全面に吸着型パラジウム触媒を塗布して、図６−Ｄに示すように無電解Ｎｉメッキ膜１６を形成し、図６−Ｅに示すように、重ねて無電解Ａｕメッキ膜１７を形成して凸形状パッド１８ｃとした状態を示す。続いて、図示を省略するが実施例１の図２−Ｅと同様、凸形状パッド１８ｃを含む半導体チップ１１の接合側の全面にペースト状のフラックス樹脂膜１９が形成される。

更には、接合パッド１４の面にあらかじめ実施例２の導通抵抗を低下させる金属薄膜と実施例３のプライマーであるＭｎＯ₂ 膜の両者を形成させるようにしてもよい。図７−Ａは実施例２の図３−Ｃと同様な半導体チップ１１であり、半導体チップ１１の接合パッド１４側の全面にスパッタリング法によってＴｉ薄膜６１が形成され、重ねてＣｕ薄膜６２が形成された状態を示すが、図７−ＢはＣｕ薄膜６２の接合パッド１４の露出部分１４ｅにＭｎＯ₂ の微粉末を有機溶媒に分散させたペースト状の分散液を適用し、加熱し、焼結させＭｎＯ₂ 膜を形成してプライマー６３とした状態を示す。そして図７−Ｃは、接合パッド１４の露出部分１４ｅおよび接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベ−ション膜１３に対応する部分の上にＡｇの超微粒子が分散されたペーストを適用して導電性膜１５を形成させた状態を示す。

続いて図８−Ｄに示すように、導電性膜１５の下のＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２は残し、導電性膜１５の外側のＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２を除去してから、図示せずとも導電性膜１５の全面およびＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２の端面に吸着型パラジウム触媒を塗布して、図８４−Ｅに示すように、無電解Ｎｉメッキ膜１６を形成し、図８−Ｆに示すように、重ねて無電解Ａｕメッキ膜１７を形成して凸形状パッド１８ｄとした状態を示す。 続いて図示を省略するが、実施例１の図２−Ｅと同様、凸形状パッド１８ｄを含む半導体チップ１１の接合側の全面にペースト状のフラックス樹脂膜１９が形成される。

なお、実施例１から実施例４までは、接合パッド１４の露出部分１４ｅと接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベ−ション膜１３とにＡｇの超微粒子が分散されているペーストを印刷法によって適用して導電性膜１５を形成させるものであるが、実施例５は導電性膜１５の形成に代えてＣｕメッキ膜を形成させる場合を示す。図９−Ａは実施例１の図１−Ａと同様な半導体チップ１１であり、図９−Ｂに示すように、半導体チップ１１の接合パッド１４側の全面にスパッタリング法によってＴｉ薄膜６１を形成し、 続いて図９−Ｃに示すように、Ｔｉ薄膜６１に重ねてＣｕ薄膜６２を形成する。そして図９−Ｄに示すように、 接合パッド１４の露出部分１４ｅと接合パッド１４の周縁部で重なっているパッシベ−ション膜１３とに対応する部分を開口部６４ｈとして残し、それ以外の部分にメッキレジスト膜６４を形成して、図１０−Ｅに示すように、開口部６４ｈにＣｕメッキ膜６５を形成させる。

続いて、図１０−Ｆに示すように、メッキレジスト膜６４を除去し、続いてメッキレジスト膜６４の下のＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２を除去する。その後、図示せずともＣｕメッキ膜６５の全面、およびＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２の端面に吸着型パラジウム触媒を塗布して、図１０−Ｇに示すように、無電解Ｎｉメッキ膜１６を形成し、更に図１０−Ｈに示すように、重ねて無電解Ａｕメッキ膜１７を形成して凸形状パッド１８ｅとした状態を示す。続いて図示を省略するが、実施例１の図２−Ｅと同様、凸形状パッド１８ｅを含む半導体チップ１１の接合パッド１４側の全面にペースト状のフラックス樹脂膜１９が形成される。なお実施例５においては、メッキレジスト膜６４の下のＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２を除去した後に吸着型パラジウム触媒を塗布するので、それらの除去が不完全な場合には、残っているＴｉ薄膜６１、Ｃｕ薄膜６２にも吸着型パラジウム触媒が付着し、無電解Ｎｉメッキ膜１６、無電解Ａｕメッキ膜１７が形成されることから、除去が完全かどうかを容易にチェックすることができる。

実施例５では、メッキレジスト膜６４を除去してから、Ｃｕメッキ膜６５に耐食性付与のための無電解Ｎｉメッキ膜５７、無電解Ａｕメッキ膜５８を形成させたが、メッキレジスト膜６４を除去する前のＣｕメッキ膜６５に電解Ｎｉメッキ膜１６’、電解Ａｕメッキ膜１７’を形成することも可能である。すなわち、図１１−Ａは実施例５の図９−Ｄの再掲であり、メッキレジスト膜６４が形成された状態である。そして図１１−Ｂは、メッキレジスト膜６４の開口部６４ｈに電解メッキ法によってＣｕメッキ膜６５を形成した状態、更に図１１−Ｃは、メッキレジスト膜６４を残した状態で、Ｃｕメッキ膜６５に電解Ｎｉメッキ膜１６’を形成した状態、続いて図１２−Ｄは無電解Ｎｉメッキ膜１６’に重ねて無電解Ａｕメッキ膜１７’を形成させた状態を示す。

そして図１２−Ｅは図１２−Ｄの状態からメッキレジスト膜６５を除去した状態、図１２−Ｅはメッキレジスト膜６５の下に存在していたチタン薄膜６１と銅薄膜６２を除去して凸形状パッド１８ｆとした状態を示す。

実施例７はインターポーザ基板にバンプを形成する例を示す。すなわち、図１３−Ａはガラス繊維布・エポキシ樹脂からなるインターポーザ基板２１の片面に貼り合わされた銅箔を選択的にエッチングして配線２２と接合ランド２４を所定のパターンに形成した状態を示す。接合ランド２４の径は１００μｍである。図１３−Ｂは配線２２および接合ランド２４を覆ってエポキシ樹脂Ｊを塗布して厚さ３５μｍの外層絶縁樹脂膜２３を形成した状態を示す。図１３−Ｃは外層絶縁樹脂膜２３にレーザ加工して接合ランド２４に達する深さの接続孔２０を穿設した状態を示す。接続孔２０の底面の径は５０μｍである。そして、図１３−Ｄは接続孔２０の内部を含めて外層絶縁樹脂膜２３上に銅の無電解メッキを行い、続いて銅の電解メッキを施して厚さ５０μｍの銅メッキ膜２５を形成させた状態を示す。

次いで、銅メッキ膜２５の表面における接合ランド２４の上方となる部分に図示せずとも円形マスクを設けて、円形マスクの下方を除き、それ以外の部分では外層絶縁樹脂膜２３が露出するまで銅メッキ膜２５をエッチングして除去する。この時、円形マスクの下方においてはサイドエッチングを生じるが、エッチング時間は銅メッキ膜２５の表面に近いほど長いから、円形マスクの直下に近いほどサイドエッチングの度合いも大になる。その結果、図１４−Ｅに示すように、円形マスクの下方、すなわち接続孔２０上には円錐台形状の銅核２６が残る。なお、図１４−Ｅに示す銅核２６の外周面には、耐食性付与のために常法に従って無電解Ｎｉメッキ膜と無電解Ａｕ膜とからなる（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜２６ｐを形成させた状態である。

続いて図１４−Ｆに示すように、上記の銅核２６にクリーム半田２７を印刷し、リフローさせて銅核２６を覆うように球殻状とした。クリーム半田２７の表面には含まれていたフラックスの残渣２９ｒが残るが、このフラックス残渣２９ｒを洗浄することにより、図１４−Ｇに示すように、（Ｎｉ／Ａｕ）メッキ膜２６ｐを有する円錐台形状の銅核２６と、その周囲を覆う球殻状の半田２７とからなるバンプ２８を備えたインターポーザ基板２１が得られる。

実施例８は実施例７の図１４−Ｇに示したバンプ２８を有するインターポーザ基板２１に対して、実施例１の図２−Ｅに示した半導体チップ１１を接合する場合を図１５、図１６に示す。なお、図１５と図１６においては、図２−Ｅに示した半導体チップ１１は上下を逆にして示されている。すなわち、図１５−Ａに示すように、半導体チップ１１の処理加工された接合パッド１８がインターポーザ基板２１のバンプ２８に位置合わせされ、図１５−Ｂに示すように、フラックス樹脂膜１９がバンプ２８の半田２７上に半導体チップ１１の自重のみで当接され加熱される。なお、この時の荷重は、半導体チップ１１の接合パッド１８が二次元に配置されている場合であっても、1個のバンプ２８当り０．５ｇ以下でも充分であった。

上記の加熱によって、ペースト状のフラックス樹脂膜１９は粘度低下し、半田２７はリフローされる。すなわち、半田２７は濡れ上がって接合パッド１８と接合され、ペースト状のフラックス樹脂膜１９は半田２７の回りに垂れ下がって、半田２７の表面の酸化膜を還元除去する。しかし、フラックス残渣としては残らないので、通常のフラックスを使用する場合におけるようなフラックス残渣の洗浄操作は不要であり、インターポーザ基板２１への半導体チップ１１の実装時における操作が簡略化される。

図１６−Ｃは、フラックス樹脂膜１９の垂れ下がりの下端が銅核２６の頂面より下方となった時点で温度を一段下げて垂れ下がりを停止させ、その温度に維持してフラックス樹脂膜１９を完全硬化させることにより、半導体チップ１１とインターポーザ基板２１との接合部３０が柱状に形成された状態を示す。図１６−Ｃに見られるように、柱状の接合部３０は、上記フラックス樹脂膜１９の垂れ下がりの下端が存在する中間部分において小径となり、半導体チップ１１側は処理加工された接合パッド１８部分において大径となり、インターポーザ基板２１側は円錐台形状の銅核２６の底面部分において大径となっているので、接合部３０に応力がかかるような場合には、中間部が変形して応力を緩和させ、半導体チップ１１およびインターポーザ基板２１に応力がそのまま伝わることが防がれる。従って、特に半導体チップ１１内において、接合パッド１８の直下の配線や絶縁膜が損傷されることを防ぐことができる。

なお、図１６−Ｃを拡大して示す図１７を参照して、半導体チップ１１からのフラックス樹脂膜１９の垂れ下りの下端はインターポーザ基板２１の外層絶縁樹脂膜２３の表面から３０μｍの高さ位置にあった。また、インターポーザ基板２１の外層絶縁樹脂膜２３の表面から銅核２６の頂面までの高さは５０μｍであり、半導体チップ１１のパッシベ−ション膜１３の表面から銅核２６の頂面までの距離は２０μｍであったので、半導体チップ１１とインターポーザ基板２１とのギャップとして７０μｍが確保されていることになる。このギャップの確保にはバンプ２８内に存在する銅核２６が寄与している。従来はこのギャップを確保するために、図２３に示したように、鉛が主成分である高温半田バンプ１０８を使用しており、そのことが半田を無鉛化し得ない原因となっているが、本願発明のように銅核２６を内部に有する半田２７を使用することにより、高温半田を使用する必要がなくなるので、環境問題にも対処することができる。

図１６へ戻り、半導体チップ１１をインターポーザ基板２１に実装する場合には、図１６−Ｄに示すように、半導体チップ１１とインターポーザ基板２１との間に樹脂を充填してアンダーフィル３１とされる。この実施例ではアンダーフィル３１としてエポキシ樹脂Ｕを使用した。そして全体としては、半導体チップ１１にフラックス樹脂膜１９として塗布したフラックス機能を有するエポキシ樹脂Ｆの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｆ）は５ＧＰａ、アンダーフィル用エポキシ樹脂Ｕの弾性率Ｅ（Ｕ）は２．５ＧＰａ、インターポーザ基板２１の外層絶縁樹脂膜２３に使用したエポキシ樹脂Ｊの弾性率Ｅ（Ｊ）は１．２ＧＰａとした。

なお、図１６−Ｄに示すように、柱状の接合部３０において、半田２７の細くなっている部分２７ｓが銅核２６の底面と頂面との間にくるので、半田の細い部分は銅核２６の存在によって機械的強度が大になる。これに対して、図２１−Ｆに示した半導体チップ１０１の接合パッド１０４に金スタッドバンプ１０５を設けてインターポーザ基板２０１と接合する場合には、接合パッド１０４と半田２０５との界面に半田の細い部分が形成され、図２３−Ｆに示した半導体チップ１０１の接合パッド１０４に高温半田バンプ１０８を設け、クリーム半田２０８でインターポーザ基板２０１と接合する場合には、接合パッド１０４と半田２０８との界面に半田の細い部分が形成されるので、何れの場合も接合部の強度は本実施例の接合部３０と比較して劣ったものとなる。

以上、本発明の部品実装配線基板および配線基板への部品の実装方法を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば本実施例においては、インターポーザ基板２１に半導体チップ１１を装着する場合を説明したが、配線基板にチップ状部品や半導体パッケージを取り付ける場合にも本願発明はそのまま適用することが可能である。

また本実施例においては、銅核２６と半田２７とからなるバンプ２８を備えたインターポーザ基板２１に半導体チップ１１を装着する場合を説明したが、図１８−Ａに示すように、銅核１２６と半田１２７からなり、ピッチ０．７ｍｍで形成されたバンプ１２８を有する配線基板１２１に、両端面が０．５ｍｍ角、長さが１．０ｍｍサイズの１００５部品５１、例えばチップ抵抗やチップコンデンサを実装することも可能である。このような場合、ランド１２４の径が２００μｍ、２個のランド１２４の外側と外側との間隔が０．９ｍｍの配線基板１２１を使用することができる。なお、実装する１００５部品５１の一側面にはフラックス樹脂５９を塗布しておくことが望まれる。このような１００５部品５１を従来の配線基板に実装する場合には、図１８−Ｂに示すように、２個のランド２２４の外側と外側との間隔が１．５ｍｍである配線基板２２１を使用して半田２２５で実装することが必要であり、本願発明の配線基板を使用することによって配線基板のサイズを大幅に低減することができる。

また図１９−Ａに示すように、インターポーザ基板２１に半導体チップ１１がフェイスダウンに搭載され樹脂１２で封止された０．５ｍｍピッチパッケージ５２は、銅核４６と半田４７からなりピッチ０．３ｍｍで形成されたバンプ４８を有するマザーボード４１に実装することが可能である。ちなみに、このマザーボード４１におけるランド４４の径は１００μｍであり、配線４２の幅は７０μｍである。なお、実装する０．５ｍｍピッチパッケージ５２におけるインターポーザ基板２１の接合面にはフラックス樹脂膜１９を形成させておくことが望まれる。
従来、この０．５ｍｍピッチパッケージ５２は、図１９−Ｂに示すように、配線２４２の幅は７０μｍであるが、接合ランド２４４の径３００μｍ、接合ランド２４４のピッチが０．５ｍｍ、接合ランド２４４の間隔が２００μｍのマザーボード２４１を使用するので、面積の大きいインターポーザ基板１２１を必要とするが、本発明のインターポーザ基板２１とマザーボード４１を使用することにより、面積の小さいインターポーザ基板２１を採用することができ、そのメリットは極めて大である。

図２と共に、Ａｇ超微粒子を分散させたペーストからの導電性膜によって半導体チップの接合パッドとその外周部に処理加工して凸形状パッドを形成して、その表面レベルを周縁部で重なっているパッシベ−ション膜の面より突出させ、表面積を大にするプロセスをステップ的に示す図である。 図１と共に、半導体チップに凸形状パッドを形成する処理加工のプロセスをステップ的に示す図である。 図４と共に、実施例２による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図３と共に、実施例２による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図６と共に、実施例３による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図５と共に、実施例３によるによる凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図８と共に、実施例４による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図７と共に、実施例４による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図１０と共に、実施例５による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図９と共に、実施例５による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図１２と共に、実施例６による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図１１と共に、実施例６による凸形状パッドを備えた半導体チップの製造方法をステップ的に示す図である。 図１４と共に、インターポーザ基板にバンプを形成するプロセスを示す図である。 図１３と共に、インターポーザ基板にバンプを形成するプロセスを示す図である。 図１６と共に、インターポーザ基板に半導体チップを実装するプロセスをステップ的に示す図である。 図１５と共に、インターポーザ基板に半導体チップを実装するプロセスをステップ的に示す図である。 図１６−Ｃの拡大図である。 配線基板に１００５部品を実装した場合を示し、従来の場合と比較する図である。 配線基板に半導体パッケージを実装した場合を示し、従来の場合と比較する図である。 図２１と共に、金スタッドバンプを備えた半導体チップを配線基板に実装するプロセスをステップ的に示す図である。 図２０と共に、金スタッドバンプを備えた半導体チップを配線基板に実装するプロセスをステップ的に示す図である。 図２３と共に、高温半田バンプを備えた半導体チップを配線基板に実装するプロセスをステップ的に示す図である。 図２２と共に、高温半田バンプを備えた半導体チップを配線基板に実装するプロセスをステップ的に示す図である。 図２５と共に、半導体チップに高温半田バンプを形成するプロセスをステップ的に示す図である。 図２４と共に、半導体チップに高温半田バンプを形成するプロセスをステップ的に示す図である。 銅メッキ膜をエッチングしてバンプを形成する従来例を示す図である。 配線基板にバンプを形成する従来例を示す図である。

符号の説明

１１ 半導体チップ 、 １３ パッシベ−ション膜、 １４ 接合パッド、
１５ 導電性膜、 １８ 処理加工された接合パッド、
１９ フラックス樹脂膜、 ２０ 接続孔、 ２１ 配線基板、
２２ 配線、 ２３ 外層絶縁樹脂膜、 ２４ ランド、
２５ 銅メッキ膜、 ２６ 銅核、 ２７ 半田、 ２４ ランド、
２８ バンプ、 ３０ 接合部、 ３１ アンダーフィル、
６３ 二酸化マンガン膜（プライマー）

Claims (22)

1. 外層絶縁樹脂膜に設けられた接続孔を介して内部の配線回路と接続されており前記外層絶縁樹脂膜上に形成されている円錐台形状の銅核と該銅核の回りに形成された球殻状の半田とからなるバンプを備えた配線基板と、接合パッドまたは電極端子が設けられた面に前記接合パッドまたは前記電極端子を覆ってフラックス機能を有する熱硬化性樹脂がタック性のあるペースト状態の膜として塗布されている部品とが、前記接合パッドまたは前記電極端子と、前記バンプとの位置を合わせ、前記半田をリフローさせて実装されている
   ことを特徴とする部品実装配線基板。
2. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップは、前記半導体チップの接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜とに対し銀または銅の超微粒子を分散させたペーストを適用し加熱硬化させて形成された導電性膜と、前記導電性膜に対し吸着型パラジウム触媒の存在下に形成された無電解ニッケルメッキ膜および重ねて形成された無電解金メッキ膜とからなる凸形状パッドが形成されており、前記凸形状パッドの表面レベルは前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベ−ション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出され、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積は前記接合パッドの露出部分の面積より大とされており、更に前記凸形状パッドを覆って前記半導体チップの前記接合パッド側の面に前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜がペースト状態で塗布されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
3. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップは、前記導電性膜を形成させる前に、前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によるチタン薄膜が形成され重ねて銅薄膜が形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の部品実装配線基板。
4. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップは、前記導電性膜を形成させる前に、前記接合パッド側の面にプライマーとして二酸化マンガン膜が形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の部品実装配線基板。
5. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップは、前記導電性膜を形成させる前に、前記接合パッド側の面に前記チタン薄膜と前記銅薄膜が形成され、更に前記銅薄膜上に二酸化マンガン膜が重ねて形成されている
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の部品実装配線基板。
6. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップの前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によって形成されたチタン薄膜および重ねて形成された銅薄膜と、前記銅薄膜上における前記接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜とに対応する部分にメッキレジスト膜を介して形成された銅メッキ膜と、前記メッキレジスト膜および該メッキレジスト膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜を除去して露出された前記銅メッキ膜の全面および該銅メッキ膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜の端面に対し吸着型パラジウム触媒の存在下に形成された無電解ニッケルメッキ膜および重ねて形成された無電解金メッキ膜とからなる凸形状パッドが形成されており、
   前記凸形状パッドの表面レベルは前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベ−ション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出し、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積は前記接合パッドの露出部分の面積より大であり、更に前記凸形状パッドを覆って前記半導体チップの前記接合パッド側の面に前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜がペースト状態で塗布されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
7. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップの前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によって形成されたチタン薄膜および重ねて形成された銅薄膜と、前記銅薄膜上における前記接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっているパッシベ−ション膜とに対応する部分にメッキレジスト膜を介して形成された銅メッキ膜と、前記メッキレジスト膜の存在下に前記銅メッキ膜の上面に形成された電解ニッケルメッキ膜および重ねて形成された電解金メッキ膜と、前記メッキレジスト膜および該メッキレジスト膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜が除去されて露出された前記銅メッキ膜の側面および前記チタン薄膜と前記銅薄膜の端面を備えた凸形状パッドが形成されており、
   前記凸形状パッドの表面レベルは前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベ−ション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出し、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積は前記接合パッドの露出部分の面積より大であり、更に前記凸形状パッドを覆って前記半導体チップの前記接合パッド側の面に前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜がペースト状態で塗布されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
8. 前記配線基板が、前記外層絶縁樹脂膜に穿設された接続孔を介して前記配線基板の配線回路に接続され前記外層絶縁樹脂膜上に形成されている銅メッキ膜を選択的にエッチングして前記接続孔の直上に形成された円錐台形状の前記銅核と、前記銅核に塗布されリフローされて該銅核を包むように球殻状化された前記半田とからなる前記バンプを備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
9. 前記配線基板の円錐台形状とされた前記銅核の底面の径が該銅核の接続されている前記配線基板のランドの径より大とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
10. 前記配線基板の円錐台形状とされた前記銅核の頂面の径が前記部品の前記接合パッドまたは前記電極端子の径より小とされている
    ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
11. ペースト状態で塗付されている前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜が前記半田のリフロー時に粘度低下して垂れ下がり、その垂れ下りの下端を前記バンプ内の前記銅核の頂面より低い位置として完全硬化されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
12. 前記部品と前記配線基板と間に形成される接合部が前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜の垂れ下がりの下端位置部分を小径とし、前記接合パッドまたは前記電極端子側と前記銅核の底面側との両端部を大径として、中間部が細く縊れた柱状とされている
    ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
13. 前記部品と前記配線基板との間に、アンダーフィル用熱硬化性樹脂を充填する場合において、前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｆ）と前記アンダーフィル用樹脂Ｕの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｕ）と、前記配線基板の外層絶縁膜用樹脂Ｊの完全硬化後の弾性率Ｅ（Ｊ）との間に、次の関係があるように、
    Ｅ（Ｆ）＞ Ｅ（Ｕ）、および Ｅ（Ｆ）＞ Ｅ（Ｊ）
    各樹脂が選定されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
14. 前記部品と前記配線基板との間に、アンダーフィル用熱硬化性樹脂を充填する場合において、前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂Ｆの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｆ）と、前記アンダーフィル用樹脂Ｕの完全硬化後の熱膨張係数α(Ｕ)と、前記配線基板の外層絶縁膜用樹脂Ｊの完全硬化後の熱膨張係数α（Ｊ）との間に、次の関係があるように、
    α（Ｆ）＜ α(Ｕ)、および α（Ｆ）＜ α（Ｊ）
    各樹脂が選定されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装配線基板。
15. 配線基板の配線回路を覆う外層絶縁樹脂膜上に前記配線回路と接続された円錐台形状の銅核を形成し、次いで該銅核の外周に半田を塗布しリフローさせて前記銅核を包むように球殻状化させてバンプを形成する工程と、
    実装されるべき部品の接合パッドまたは電極端子が設けられている面に前記接合パッドまたは電極端子を覆ってフラックス機能を有する熱硬化性樹脂をペースト状態の膜として塗布する工程と、
    前記バンプと、前記接合パッドまたは前記電極端子とを位置合わせし、前記半田をリフローさせて前記バンプと、前記接合パッドまたは前記電極端子とを接合させると共に、ペースト状態で塗布されている前記フラックス機能を有する熱硬化性樹脂膜を前記半田の回りに垂れ下がらせ、その垂れ下りの下端を前記バンプ内の前記銅核の頂面より低い位置として完全硬化させる工程とからなる
    ことを特徴とする配線基板への部品の実装方法。
16. 前記配線基板における前記バンプの形成が、前記外層絶縁樹脂膜にレーザ加工またはフォトリソグラフィを適用して前記配線回路に達する接続孔を開け、前記接続孔内を含めて前記外層絶縁樹脂膜の全面に銅メッキ膜を形成する工程と、前記銅メッキ膜面の前記接続孔の上方となる部分に円形マスクを設けて前記円錐台形状の銅核が残るように前記銅メッキ膜を選択的にエッチングする工程と、前記銅核の表面に半田を塗布しリフローさせて前記銅核を包むように球殻状化させる工程とからなる
    ことを特徴とする請求項１５に記載の配線基板への部品の実装方法。
17. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記半導体チップの接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部に重なっているパッシベ−ション膜とに対し銀または銅の超微粒子を分散させたペーストを適用し加熱硬化させて導電性膜を形成する工程と、前記導電性膜に対し吸着型パラジウム触媒を塗布して無電解ニッケルメッキ膜を形成し重ねて無電解金メッキ膜を形成する工程とからなる処理加工を施して凸形状パッドを形成し、前記凸形状パッドの表面レベルを前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベーション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出させ、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積を前記接合パッドの露出部分の面積より大としたものを使用する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の配線基板への部品の実装方法。
18. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記導電性膜を形成させる前に、前記半導体チップの前記接合パッドの露出部分に真空下の薄膜形成法によるチタン薄膜が形成され重ねて銅薄膜が形成されているものを使用する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の配線基板への部品の実装方法。
19. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記導電性膜を形成させる前に、前記半導体チップの前記接合パッドの露出部分にプライマーとして二酸化マンガン膜が形成されているものを使用する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の配線基板への部品の実装方法。
20. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記導電性膜を形成させる前に、前記半導体チップの前記接合パッドの露出部分に前記チタン薄膜と前記銅薄膜が形成され、更に前記銅薄膜に前記二酸化マンガン膜が重ねて形成されているものを使用する
    ことを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の配線基板への部品の実装方法。
21. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記半導体チップの前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によってチタン薄膜を形成し重ねて銅薄膜を形成する工程と、前記銅薄膜上における前記接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベーション膜とに対応する部分にメッキレジスト膜を介して銅メッキ膜を形成する工程と、
    前記メッキレジスト膜および該メッキレジスト膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜を除去する工程と、露出された前記銅メッキ膜の全面および該銅メッキ膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜の端面に吸着型パラジウム触媒を塗布して無電解ニッケルメッキ膜を形成し重ねて無電解金メッキ膜を形成する工程とからなる処理加工を施して凸形状パッドを形成し、
    前記凸形状パッドの表面レベルが前記接合パッドの周縁部に重なっている前記パッシベーション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出し、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積が前記接合パッドの露出部分の面積より大であるものを使用する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の配線基板への部品の実装方法。
22. 前記部品が半導体チップである場合に、前記半導体チップとして、前記半導体チップの前記接合パッド側の面に真空下の薄膜形成法によってチタン薄膜を形成し重ねて銅薄膜を形成する工程と、前記銅薄膜上における前記接合パッドの露出部分と前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベーション膜とに対応する部分にメッキレジスト膜を介して銅メッキ膜を形成する工程と、前記メッキレジスト膜の存在下に前記銅メッキ膜の上面に電解ニッケルメッキ膜を形成し重ねて電解金メッキ膜を形成する工程と、前記メッキレジスト膜および該メッキレジスト膜の下の前記チタン薄膜と前記銅薄膜を除去する工程とからなる処理加工を施して凸形状パッドを形成し、
    前記凸形状パッドの表面レベルが前記接合パッドの周縁部で重なっている前記パッシベーション膜の面と同等または前記パッシベ−ション膜の面よりも突出し、かつ前記半導体チップの主平面への前記凸形状パッドの投影面積が前記接合パッドの露出部分の面積より大であるものを使用する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の配線基板への部品の実装方法。
    
    
    

Images