JP2012174847A

JP2012174847A - 電子部品およびモジュール

Info

Publication number: JP2012174847A
Application number: JP2011034550A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Hayashi; 泰伸林
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】狭ピッチに形成されたバンプや柱状電極であっても、接合面積を増加させ、バンプと素子との接合部破断を防止できる電子部品およびモジュールを提供する。
【解決手段】素子１１のパッド１２上に形成されるバンプ１５を、パッド１２の長さ方向にパッド１２よりはみ出して形成する。これによりバンプの接合面積を大きくすることができ、実装時に熱応力によるバンプ破断を抑制できる。また、バンプ同士が隣接する横方向にはみ出さないので、実装時に熱応力によるバンプ破断を抑制でき、隣接するバンプ間の距離を確保できるため、バンプ同士による短絡を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品およびモジュールに関する。特に本発明は基板に接合するための接合構造を備えた電子部品およびこの電子部品を用いたモジュールに関する。

近年、電子機器の小型化、高機能化により、電子部品の高密度実装が要求されている。その中で、電子部品を基板に実装する際には、フリップチップ実装が一般的に用いられている。このフリップチップ実装は一般的に、電子部品にバンプを設け、リフローにより、電子部品を基板にはんだ接合するものである。

そして、特に、電子部品を基板に、狭ピッチでフリップチップ実装するのに適したものとして、特許文献１に開示されたバンプを備えた電子部品が知られている。図６に、この電子部品８０を示す。図６に示すように、電子部品８０は、素子８１の実装面に複数のパッド８２が設けられた構造からなる。より具体的には、前記素子８１の実装面に絶縁膜８３が塗布され、複数のパッド８２部分が開口され、前記パッド８２上に柱状電極８４が備えられ、前記柱状電極８４上にバンプ８５が備えられている。前記柱状電極８４の上にバンプ８５を形成することにより、隣接するバンプとバンプの縁面距離が確保されている。

特開２００６−２０２９６９号公報

しかしながら、電子機器等の小型化・高機能化による素子の小型化に伴い、さらに、パッドのピッチが小さくなり、柱状電極の形状も細くかつ小さくなる。そのため、特許文献１の構成では、柱状電極とパッドとの接合面積が小さくなり、実装時の熱応力により、柱状電極の根元が破断する問題があった。

そこで、この発明の目的は、狭ピッチに形成されたバンプや柱状電極であったとしても、接合面積を増加させ、バンプと素子との接合部破断を防止できる構成の電子部品およびモジュールを提供することである。

本発明の電子部品は、複数の辺を有する素子と、前記素子の実装面上に形成された複数のパッドと、前記パッド上に形成されたバンプとを備え、前記バンプは、前記パッド上および当該パッドの周囲の前記素子の実装面上にも形成されている。

このような前記バンプの形状により、バンプの接合面積を大きくすることができるため、バンプの接合力が強固となる。また、素子を実装するとき、およびこの素子を実装したモジュールをさらに回路基板に実装するとき、熱応力によるバンプ破断を抑制できる。

また、本発明の電子部品は、好ましくは、前記バンプの前記素子の実装面上にも形成されている部分が、前記素子の実装面の辺と前記パッドとの間の領域および／または前記領域と前記パッドを挟んで反対側の領域である。このように前記素子の実装面上で前記バンプの形成場所を、隣接するバンプ間には拡大せず、隣接するバンプ間と直交方向に接合面積を大きくすることができる。したがって、バンプの接合面積を大きくすることができるとともに、隣接するバンプ間の距離が確保でき、バンプ同士による短絡を防止することができる。

また、本発明の電子部品は、好ましくは、前記パッド上に柱状電極が形成され、前記柱状電極上にバンプが形成されるとよい。この場合は、前記柱状電極上に前記バンプを形成することにより、バンプをパッドから高い位置に形成できるため、実装時に素子と基板の熱膨張が異なることに起因する熱応力によるバンプの接合破断に対する抑制効果が大きくなる。

また、本発明の電子部品は、好ましくは、前記電子部品は、前記バンプが素子の実装面における周囲の辺と直交する方向を長辺とした長方形状である。

また、本発明の電子部品は、好ましくは、前記電子部品は、前記バンプが前記素子の実装面の辺と平行する方向に、前記パッドからはみ出さない形状で形成している。

また、本発明の電子部品は、好ましくは、前記パッドが前記素子の実装面上にペリフェラル状に配列されている。

また、本発明の電子部品は、好ましくは、前記バンプの平面形状が実装される基板の実装電極と同等形状である。前記バンプ形状と前記実装電極の形状をほぼ同一にすることにより、実装後の熱応力に対して応力集中を緩和でき、バンプの破断を防ぐことができる。

また、本発明のモジュールは、好ましくは、前記電子部品を基板に実装して構成される。

また、本発明のモジュールは、好ましくは、前記実装電極の平面形状が前記基板上で、前記基板の実装面における周囲の辺と直交する方向を長辺とした長方形状である。

本発明の電子部品は、バンプの形状により、バンプの接合面積を大きくすることができるため、実装時に熱応力によるバンプ破断を抑制できる。

本発明の実施形態１にかかる電子部品の横断面図および平断面図である。実施形態１にかかる電子部品の形成工程を説明するための横断面図である。図２の形成工程に続く、形成工程を説明するための横断面図である。本発明の実施形態２にかかるモジュールの平断面図である。本発明の実施形態２にかかるモジュールの横断面図である。従来の電子部品の横断面図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
実施形態１の電子部品を、図１を用いて説明する。

図１に、実施形態１にかかる電子部品１０を示す。電子部品１０は素子１１を有し、素子１１は複数のパッド１２が設けられた実装面を備える。この素子１１は半導体素子などで、矩形状である。そのため、素子１１上に形成されているパッドも矩形状である。素子１１もパッド１２も、矩形状には純粋な矩形とともに正方形も含み、角が丸みを帯びていたり、角を欠いていたり、さらには切り欠きや切り込みがある形状も含む。また、円形状や多角形状であってもよい。パッド１２はＡｌで形成されているが、ＣｕやＡｕなどのほかの金属でも構わない。図1（ｂ）に示すように、パッド１２は素子１１実装面上周辺部に配置されている。この配置をペリフェラル配置と呼ぶ。ただし、いくつかのパッド１２がペリフェラル配置よりも内側に点在していても構わない。素子１１の実装面にはＳｉＮなどの絶縁膜１３が設けられており、パッド１２を形成する部分に、絶縁膜１３に窓を開けるようにして開口した上でパッド１２が形成されている。

まず、柱状電極１４がパッド１２上とともにパッド１２が設けられた領域から連続した素子１１の実装面上にもはみ出して形成され、その柱状電極１４上にバンプ１５が形成されている。バンプ１５も、柱状電極１４上と平面的に同形状でパッド１２上とともにパッド１２の周囲の素子１１の実装面上にもはみ出して形成されている。バンプ１５の素子１１の実装面上にも形成されている部分が、素子１１の実装面の辺とパッド１２との間の領域および／または前記領域とはパッド１２を挟んで素子１１の実装面の辺と反対側の領域である。このように素子１１の実装面上でバンプ１５の形成場所を、各バンプ１５において、隣接するバンプの方向にはパッド１２からはみ出さず、隣接するバンプの方向と直交する方向にはパッド１２からはみ出して形成している。このため、隣接するバンプ間の距離が確保でき、バンプ同士による短絡を防止することができる。さらには、素子を実装するとき、およびこの素子を実装したモジュールをさらに回路基板に実装するとき、熱応力によるバンプ破断を抑制できる。

なお、柱状電極１４を形成せずに、バンプ１５が直接、パッド１２上に形成されていてもよい。

次いで、実施形態１に係わる電子部品の製造方法について、図２および図３を参照しながら、電子部品の製造方法について説明する。

まず、図２（ａ）のように半導体等で、パッド１２が形成された素子１１を用意する。パッド１２の寸法は、５２×６５μｍで、パッドのピッチが８０μｍのものを使用する。

この素子１１上に、パッド１２の部分を開口させ、図２（ａ）のように絶縁膜１３を設ける。絶縁膜１３はＳｉＮやＳｉＯ₂などの無機膜、ポリイミドやＰＢＯなどの有機膜によって設けることが可能である。図２（ｂ）のように、パッド１２および絶縁膜１３が設けられた素子１１の上に、シード層５１を形成する。シード層５１はＣｕ／Ｔｉで形成しているが、ほかの構成でも構わない。シード層５１の形成方法はスパッタが一般的であるが、蒸着や無電解めっきでも構わない。続いて、図２（ｂ）で示すように、レジスト５２を形成する。レジスト５２の形成は、まず、素子１１上に所定の厚みの感光性樹脂層をスピンコート法または印刷法で形成する。感光性のフィルムで貼り付けるタイプでの形成も可能である。次にレジスト５２となる開口４０×２５０μｍを有するフォトマスクを重ねて紫外線を照射、露光する。薬液に浸漬（現像）を行って、フォトマスクに遮られた部分の樹脂層を除去し、レジスト５２を形成する。次に図２（ｃ）に示すように、レジスト５２の開口部にＮｉめっきを５μｍ、Ｃｕめっきを３０μｍ、ＳｎＡｇめっきを１０μｍ形成する。Ｃｕめっき部が柱状電極１４となる。ＳｎＡｇめっき部がバンプ１５となる。その際、めっき量の調整を慎重に行うことが重要である。その後、図３（ｄ）で示すように、レジスト５２を剥離する。さらに、図３（ｅ）で示すように、柱状電極１４およびバンプ１５を残し、シード層５１をエッチングにより除去する。最後にリフロー処理を行い、図３（ｆ）で示すように、バンプ１５を丸める。

バンプ１５形成後に１バンプのシェア強度を測定した。試験方法はＥＩＡＪの信頼性試験ＥＤ‐４７０１／４００−１における３．３．６シェア試験に準じて行った。ツール高さは１０±５μｍ、ツール速度は３００±５０μｍ／秒とした。従来の４０μｍφ丸型バンプと、本実施形態の長方形状のバンプを、それぞれ同じ形状のパッドを備えた素子上に形成し、比較測定した。従来の４０μｍφ丸型バンプはシェア強度が２４０ｍＮであった。本実施形態の長方形状のバンプでは１３００ｍＮと５倍以上の接合強度の測定結果が得られた。
（実施形態２）
図４および図５に、実施形態２にかかる電子部品１１０を基板１２１に実装したモジュール２０を示す。

モジュール２０は、複数の実装電極１２２が設けられている基板１２１を備える。ＳｎＡｇからなるバンプ１１５により、電子部品１１０の柱状電極１１４と、基板１２１の実装電極１２２とが接続され、基板１２１上に実装されている。モジュール２０では、電子部品１１０のバンプ１１５の平面形状と実装されている基板１２１の実装電極１２２の平面形状がほぼ一致した形状である。バンプ１１５の平面形状と実装電極１２２の平面形状をほぼ同一にすることにより、実装後の熱応力に対して応力集中を緩和でき、バンプの破断を防ぐことができる。

１０、８０、１００・・・・電子部品
１１、８１、１１１・・・・素子
１２、８２、１１２・・・・パッド
１３、８３、１１３・・・・絶縁膜
１４、８４、１１４・・・・柱状電極
１５、８５、１１５・・・・バンプ
２０・・・・・・・・・・・・・モジュール
２１、１２１・・・・・・・・基板
２２、１２２・・・・・・・・実装電極
５１・・・・・・・・・・・・・シード層
５２・・・・・・・・・・・・・レジスト

Claims

複数の辺を有する素子と
前記素子の実装面上に形成された複数のパッドと、
前記パッド上に形成されたバンプとを備えた電子部品であって、
前記バンプは、前記パッド上および当該パッドの周囲の前記素子の実装面上にも形成されている電子部品。
前記バンプの前記素子の実装面上にも形成されている部分が、前記素子の実装面の辺と前記パッドとの間の領域および／または前記領域と前記パッドを挟んで反対側の領域である請求項１に記載の電子部品。
前記パッド上に柱状電極が形成され、前記柱状電極上に前記バンプが形成されている請求項１または請求項２に記載の電子部品。
前記バンプの平面形状が前記素子の実装面上で、前記素子の実装面における周囲の辺と直交する方向を長辺とした長方形状である請求項１ないし請求項３のうちの１項に記載の電子部品。
前記バンプが、前記素子の実装面上で、前記素子の実装面における周囲の辺と平行する方向に、前記パッドからはみ出さない形状で形成されている請求項１ないし請求項４のうちの１項に記載の電子部品。
前記パッドが前記素子の実装面上にペリフェラル状に配列されている請求項１ないし請求項５のうちの１項に記載の電子部品。
前記バンプの平面形状が実装される基板の実装電極と同等形状である請求項１ないし請求項７のうちの１項に記載の電子部品。
請求項1ないし請求項７のうちの１項に記載されている電子部品と、前記当該電子部品を実装している基板とを備えてなるモジュール。
実装電極の平面形状が前記基板上で、前記基板の実装面における周囲の辺と直交する方向を長辺とした長方形状である請求項８に記載のモジュール。