JP2018181937A - リペア性に優れる実装構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】リペア性に優れる実装構造体を提供する。【解決手段】複数の第１電極と、前記複数の第１電極を有する半導体パッケージ部品と、複数の第２電極と、前記複数の第２電極を有する回路基板とを備える半導体パッケージ部品の実装構造体であって、前記第１電極上には電極バンプが、前期第２電極上には接合部材が、前記接合部材の周囲には樹脂部材がそれぞれ配置されており、前記電極バンプと前記接合部材とが電気的に接続され、これにより前記第１電極と前記第２電極とが電気的に接続されており、前記接合部材と前記樹脂部材とが、前記電極バンプと前記第２電極とを接合する接合部を形成しており、前記接合部材の周囲に配置された前記樹脂部材の濡れ上がりの高さが（外側濡れ上がり高さ）≦（内側濡れ上がり高さ）×０．８を満たす、実装構造体。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、表面実装（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）部品が回路基板に電気的に接続された実装構造体に関するものである。

近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等のモバイル機器の小型化、高機能化が進んでいる。これに対応できる実装技術として、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）などの実装構造が多く用いられている。モバイル機器は、落下衝撃などの機械的負荷にさらされやすい。そのため、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）が、そのリード部分で衝撃を緩和するようにして使用される。衝撃を緩和する機構を持たないＢＧＡやＣＳＰ等においても、同様に耐衝撃信頼性を確保することが重要となってきている。

このため、従来では、アンダーフィル封止剤を用いた補強が行われるように、例えばＢＧＡ型半導体パッケージと電子回路基板とをはんだ接続する際に、はんだ付け後にＢＧＡ型半導体パッケージと電子回路基板との隙間に補強樹脂部材を充填していた。これにより、ＢＧＡ型半導体パッケージと電子回路基板とを固着させ、熱や機械衝撃による応力を緩和することにより、接合部の耐衝撃信頼性を高めていた。従来では、アンダーフィル封止剤としては、主に加熱硬化型のエポキシ樹脂が使用されている。

ところが、アンダーフィル封止剤による補強のためには、フラックス残渣を洗浄する工程が必要であり、さらに、はんだ付け後に加熱工程を行う必要があるため、工程数が増加するデメリットがある。

これに鑑み、フラックス残渣洗浄とはんだ付け後の加熱工程とを必要とせず、かつ、耐衝撃信頼性の高いはんだ接合部を提供し得るはんだ付け材料として、フラックス成分に熱硬化性樹脂を含有するはんだペーストが開発されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−１２３０７８号公報

しかしながら、アンダーフィル封止を行った場合、従来のフラックス成分に熱硬化性樹脂を含有するはんだペーストを用いて接合部の信頼性を高めた場合、補強用の樹脂がはんだ接合部を覆っているため、はんだ付け後に部品、基板や接合部の不良などの理由から、部品を取り外すというリペア作業が困難になるという問題がある。

本発明は、リペア性に関する上記課題を解決すべくなされたものであり、接合部に樹脂材料を備えるために高い耐衝撃信頼性を有しながら、リペア性に優れる実装構造体を提供することを目的とする。

本発明の第１態様によれば、複数の第１電極と、前記複数の第１電極を有する半導体パッケージ部品と、複数の第２電極と、前記複数の第２電極を有する回路基板とを備える半導体パッケージ部品の実装構造体であって、前記第１電極上には電極バンプが、前期第２電極上には接合部材が、前記接合部材の周囲には樹脂部材がそれぞれ配置されており、前記電極バンプと前記接合部材とが電気的に接続され、これにより前記第１電極と前記第２電極とが電気的に接続されており、前記接合部材と前記樹脂部材とが、前記電極バンプと前記第２電極とを接合する接合部を形成しており、前記接合部材の周囲に配置された前記樹脂部材の濡れ上がりの高さが（外側濡れ上がり高さ）≦（内側濡れ上がり高さ）×０．８を満たす、半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第２態様によれば、前記電極バンプと前記接合部材とが互いに融接して融接部を形成している、第１態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第３態様によれば、前記接合部は、はんだ材料と、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを含むはんだペーストを硬化したものである、第１または第２態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第４態様によれば、前記はんだ材料が、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕからなる群から選択される一種以上の元素を含む組成を有する合金である、第３態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第５態様によれば、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含む、第３または第４態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第６態様によれば、前記熱硬化性樹脂が、第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂とを含み、第１のエポキシ樹脂は、はんだ材料の融点より１０℃以上低い温度である軟化点を有し、かつ２５℃で固体であるエポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂であり、第２のエポキシ樹脂は、２５℃で液体であるエポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂である、第３〜第５態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第７態様によれば、前記第１のエポキシ樹脂が、前記熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときに、１０〜８０質量部の割合で含まれる、第６態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第８態様によれば、前記熱硬化性樹脂が、２５℃で液体である、第３〜第７態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第９態様によれば、前記第１のエポキシ樹脂が、前記はんだ材料の融点で２Ｐａ・ｓ以下の粘度を有する、第６または第７態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第１０態様によれば、前記はんだ材料の融点が、前記電極バンプの融点よりも低い、第３〜第９態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第１１態様によれば、前記樹脂部材は、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを含むはんだ付用フラックスを硬化したものである、第１または第２態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第１２態様によれば、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含む、第１１態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第１３態様によれば、前記熱硬化性樹脂が、第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂とを含み、第１のエポキシ樹脂は、はんだ材料の融点より１０℃以上低い温度である軟化点を有し、かつ２５℃で固体であるエポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂であり、第２のエポキシ樹脂は、２５℃で液体であるエポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂である、第１１または１２態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第１４態様によれば、前記第１のエポキシ樹脂が、前記熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときに、１０〜８０質量部の割合で含まれる、第１３態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第１５態様によれば、前記熱硬化性樹脂が、２５℃で液体である、第１１〜１４態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明の第１６態様によれば、前記第１のエポキシ樹脂が、前記はんだ材料の融点で２Ｐａ・ｓ以下の粘度を有する、第１３または１４態様の半導体パッケージ部品の実装構造体が提供される。

本発明によれば、接合部に樹脂材料を備えるために高い耐衝撃信頼性を有しながら、リペア性に優れる実装構造体が提供される。

図１Ａははんだペーストを、はんだ材料の融点以上かつ電極バンプの融点以下の温度でリフロー加熱することにより得られた、本発明の実装構造体の接合部分の断面図である。 図１Ｂははんだペーストを、はんだ材料の融点以上かつ電極バンプの融点以上の温度でリフロー加熱することにより得られた、本発明の実装構造体の接合部分の断面図である。 図２Ａははんだペーストを、はんだ材料の融点以上かつ電極バンプの融点以下の温度でリフロー加熱することにより得られた、従来の実装構造体の接合部分の断面図である。 図２Ｂははんだペーストを、はんだ材料の融点以上かつ電極バンプの融点以上の温度でリフロー加熱することにより得られた、従来の実装構造体の接合部分の断面図である。

図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実装構造体の接合部分の断面図である。図１Ａは電極バンプ３を溶融させずに接合した実装構造体の断面図であり、図１Ｂは、電極バンプ３を溶融させて接合した実装構造体の接合部分の断面図である。図１Ａに示されるように、本発明の実装構造体は、複数の第１電極１と、当該複数の第１電極１を有する半導体パッケージ部品２と、複数の第２電極４と、当該複数の第２電極４を有する回路基板５と、第１電極１上に設けられた電極バンプ３と、電極バンプ３と第２電極４との周囲に配置される接合部８とを含む。ここで、接合部８は接合部材６と樹脂部材７とから成り、電極バンプ３と接合部８とが、半導体パッケージ部品２と回路基板５とを接合する接合構造９を形成している。一方で、図１Ｂに示されるように、電極バンプ３と接合部材６とは互いに融接して融接部１０を形成していてもよい。このとき、融接部１０と樹脂部材７とが、半導体パッケージ部品２と回路基板５とを接合する接合構造９を形成している。

第１電極１と第２電極４とは同一の材料から形成されていてもよく、異なる材料から形成されていてもよい。第１電極１は半導体パッケージ部品２に、回路基板５と対向する面に露出するように含まれている。半導体パッケージ部品２に含まれる第１電極１の個数は、半導体パッケージ部品２の用途等に応じて任意に決定され得る。第２電極４は回路基板５に、半導体パッケージ部品２と対向する面に露出するように含まれている。回路基板５に含まれる第２電極４の個数は、回路基板５の用途等に応じて任意に決定され得る。

半導体パッケージ部品２は、電極バンプ３を有する半導体パッケージ部品２を一例として説明したが、これに限定されない。半導体パッケージ部品２は、複数の電極を有するＰＫＧ部品であればよい。半導体パッケージ部品２には、任意の寸法を有するものを用いることができる。回路基板５の基板材質は、実装構造体の用途等に合わせて任意に選択され得る。基板材質として、例えば、ガラスエポキシ材等を使用することができる。回路基板５には、任意の寸法を有するものを用いることができる。

電極バンプ３は、単一のスズ系合金またはスズ系合金の混合物から形成されてよい。スズ系合金としては、例えば、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの合金組成を用いることができる。本発明の実装構造体において、電極バンプ３を形成する材料とはんだペーストに使用されるはんだ材料とは同一であってもよく、異なっていてもよい。また、電極バンプ３は単一の金属から形成されてもよく、例えば実質的にＣｕ、Ａｕ等のみから形成されてもよい。

接合部８は接合部材６と樹脂部材７とから成る。本発明の実装構造体において、隣接する接合構造９の樹脂部材７と接触していない樹脂部材７の部分の濡れ上がり高さ（フィレット高さ）Ａ（外側濡れ上がり高さＡ）と、隣接する接合構造９の樹脂部材７と接触する樹脂部材７の部分の濡れ上がり高さＢ（内側濡れ上がり高さＢ）との間には、次式が成立する。

図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、従来の実装構造体においては、上記外側濡れ上がり高さＡと上記外側濡れ上がり高さＢとはほぼ同じ高さであった。これに対し、本発明の実装構造体では、外側濡れ上がり高さＡが、内側濡れ上がり高さＢと比較して上記範囲まで低減されている。これにより、リペア性が著しく向上し、半導体パッケージ部品２の取り外しを容易に行うことができる。このことは特に、半導体パッケージ部品２の端から部品を持ち上げるようにして取り外す場合に顕著となる。本明細書において外側濡れ上がり高さとは、半導体パッケージ部品の外側の濡れ上がり高さであり、内側濡れ上がり高さとは、半導体パッケージ部品の内側の濡れ上がり高さである。

接合部８は、はんだ材料と、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを含むはんだペーストを硬化させることで形成することができる。また、樹脂部材７のみを、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを含むはんだ付用フラックスを硬化させることで形成することもできる。以下、本発明の実装構造体の接合部材６と樹脂部材７とを形成可能なはんだペーストについて詳細に説明する。以下に、はんだペーストに好適に使用され得るものとして詳細に記載されるはんだ材料以外の材料は、はんだ付用フラックスにおいても好適に使用され得る。

はんだペーストに使用されるはんだ材料には、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕからなる群から選択される一種以上の元素を含む組成を有する合金が一種以上含まれる。具体的には、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎなどの組成を有する合金を用いることができる。はんだ材料には、任意の材料形態を有するものを用いることができ、例えば粒子状等の形態のものを用いることができるが、これに限定されない。はんだ材料が粒子状である場合、その平均粒径は５μｍ以上５０μｍ以下であってよい。はんだ材料の平均粒径がこの範囲にあることにより、はんだペーストの印刷性が向上し、形成される接合部を均一な形状にし易くなる。はんだ材料は、はんだペースト全体の質量に対して、２０〜９０質量％の、より好ましくは６０〜８５質量％の範囲で、はんだペーストに含まれることが好ましい。はんだ材料がこのような範囲で含有されることにより、はんだペーストの良好な印刷性と、はんだ溶融時の良好な濡れ性とが得られる。これにより、形成される接合部を均一な形状にし易くなり、かつ、接合部材と第２電極および電極バンプとの接続信頼性を高めることができる。はんだ材料から形成された接合部材６は、電極バンプ３よりも高い融点を有していることが好ましく、電極バンプ３よりも１０℃以上高い融点を有していることがより好ましい。

本明細書におけるはんだ材料の組成は、はんだ材料に含まれる元素の元素記号をハイフンで結んで表記している。本明細書中、はんだ材料の金属組成を説明するのに、金属元素の直前に数値または数値範囲を示すことがあるが、これは、当該技術分野において一般的に使用されているように、金属組成中に占める各元素の質量％（＝重量％）を数値または数値範囲で示すものである。はんだ材料は、列挙した元素で実質的に構成されている限り、不可避的に混入する微量金属を含んでいてもよい。

本明細書において融点とは、試料の加熱昇温過程での状態変化を観察したときの、融け終わりの温度をいい、ＤＳＣ、ＴＧ−ＤＴＡなどを使用して測定することができる。

本明細書において平均粒径とは、体積基準で粒度分布を求め、全体積を１００％とした累積曲線において、累積値が５０％となる点の粒径（Ｄ５０）である。かかる平均粒径は、レーザー回折・散乱式 粒子径・粒度分布測定装置または電子走査顕微鏡を用いて測定することができる。

はんだペーストに使用される熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂を含むものが好ましく用いられ、さらに、第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂とを含むものが好ましく用いられる。熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂以外のその他の成分として、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビスマレイミド、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂等の樹脂が含まれ得る。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

はんだペーストの熱硬化性樹脂に使用される、第１のエポキシ樹脂は、２５℃で固体である。ここで、固体であるエポキシ樹脂とは、通常２５℃で液状のエポキシ樹脂が保管条件によって結晶化し、一時的に固形になっているものは含まず、加熱処理して室温に冷却した場合に固形になるエポキシ樹脂のことを指す。また、第１のエポキシ樹脂には、はんだ材料の融点より１０℃以上低い温度である軟化点を有するものを用いてよい。第１のエポキシ樹脂がはんだ材料の融点より１０℃以上低い温度である軟化点を有することにより、はんだの融点よりも低温において樹脂成分の粘度の低下が生じるようになり、はんだのセルフアライメント性が向上するため、より不良が発生しにくい実装構造体を製造することができるようになる。また、第１のエポキシ樹脂は、熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときに、１０〜８０質量部の範囲内ではんだペーストに含まれることが好ましい。第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂とがこのような割合で含まれることにより、外側濡れ上がり高さＡを、内側濡れ上がり高さＢの８０％以下まで効果的に低減することができる。また、第１のエポキシ樹脂には、はんだ材料の融点で２Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するものを用いてよい。このような特性を有する第１のエポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、トリアジン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

はんだペーストの熱硬化性樹脂に使用される、第２のエポキシ樹脂は、２５℃で液体である。このような特性を有する第２のエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型樹脂、脂環式エポキシ樹脂、アミノプロパン型エポキシ樹脂などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

はんだペーストにおける硬化剤とは、はんだペーストに含まれる熱硬化性樹脂の硬化を促進させることができるものをいう。はんだペーストに硬化剤が含まれることにより、熱硬化性樹脂の硬化が促進される。硬化剤としては、導電性ペーストの使用環境や用途に応じて好適なものを選択することができ、例えばチオール系化合物、変性アミン系化合物、多官能フェノール系化合物、イミダゾール系化合物および酸無水物系化合物などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

また、はんだ粉や電極表面の酸化膜を除去するために、グルタル酸等の有機酸を用いることができる。

上述したはんだ材料、熱硬化性樹脂、硬化剤および有機酸以外の、はんだペーストの成分としては、必要に応じて、無機系あるいは有機系の粘度調整／チクソ性付与添加剤を使用することができる。無機系の粘度調整／チクソ性付与添加剤としては、例えば、シリカやアルミナなどを含むものが用いられる。有機系の粘度調整／チクソ性付与添加剤としては、例えば、固形のエポキシ樹脂や低分子量のアマイド、ポリエステル系、ヒマシ油の有機誘導体などが用いられる。上述した粘度調整／チクソ性付与添加剤はそれぞれ単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上述したような、はんだ材料と、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを含むはんだペーストを硬化させることにより、接合部８を形成することができる。以下に、接合部８の製造工程の一例を示す；
はんだペーストを回路基板５の第２電極４上に印刷する；
半導体パッケージ部品２の第１電極１上の電極バンプ３と、回路基板５の第２電極４上に印刷されたはんだペーストの位置合わせを行い、電極バンプ３とはんだペーストとを接触させるように、回路基板５の上に半導体パッケージ部品２をマウントする；
リフロー装置を用い、電極バンプ３の融点以下の温度ではんだペーストを加熱することにより、はんだ材料のみを溶融させ、このときにはんだ材料の表面張力によって押し出された熱硬化性樹脂で、はんだ材料および電極バンプ３の周囲を覆う；
はんだ材料を固化させて接合部材６を形成し、熱硬化性樹脂を熱硬化させて樹脂部材７を形成することにより、接合部８を形成する。

上述した接合部８の形成工程において、リフロー加熱の温度がはんだ材料の融点以上かつ電極バンプ３の融点以下であることにより、はんだペースト中のはんだ材料のみが溶融する。溶融したはんだ材料は、電極バンプ３および第２電極４の表面と濡れ合う状態（金属拡散状態）をとり、これにより、はんだペーストに含まれていたはんだ材料と熱硬化性樹脂とが分離する。はんだ材料の表面張力によって押し出された熱硬化性樹脂は、はんだ材料および電極バンプ３の周囲を覆うように配置され、図１Ａに示されるような構造が形成される。

上述した接合部８の形成工程において、リフロー加熱の温度がはんだ材料の融点以上かつ電極バンプ３の融点以上である場合、はんだペースト中のはんだ材料から形成された接合部材６と、電極バンプ３とは互いに融接して融接部１０を形成する。これに伴い、はんだペーストに含まれていたはんだ材料と熱硬化性樹脂とは分離する。熱硬化性樹脂は、融接部１０の周囲を覆うように配置され、図１Ｂに示されるような構造が形成される。

さらに、上述した形成工程によって得られた、図１Ａおよび図１Ｂに示される実装構造体において、隣接する接合構造９の樹脂部材７と接触していない樹脂部材７の部分の水平方向への濡れ拡がり距離(フィレット長さ)は、従来のものと比較して有意に低減されている。

また、上述した形成工程において、リフローの温度が高いほど、内側濡れ上がり高さＢに対して外側濡れ上がり高さＡが低減されやすい。

上述した形成工程においてははんだペーストを使用したが、本発明の実装構造体において、最外周の電極に対して使用するペーストの量を他の電極に使用する量と比べ少なくすることや、最外周の電極のみはんだペーストを予め内側に供給することによっても、外側濡れ上がり高さＡを、内側濡れ上がり高さＢの８０％以下とすることができる。しかしながら、はんだペーストを用いる場合には、最外周の電極に対してはんだペーストの量を減らさずに実装できるため、接合部８に強度の低下が生じにくくなり、また、はんだ供給位置をずらさずに実装することができるため不良率が増加しにくい。そのため、はんだペーストがより好ましく使用される。

（実施例１〜１０）
まず、はんだペーストの調整を行った。第１のエポキシ樹脂として、ナフタレン型エポキシ樹脂であるＤＩＣ製の「ＨＰ−４７７０」(軟化点７２℃)１２．４２質量％を準備した。さらに、第２のエポキシ樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂である三菱化学製「８０６」１８．６３質量％を準備した。本実施例において質量％で表される各配合量は、はんだペースト全体の質量（１００質量％）に対する割合を示している。準備した第１のエポキシ樹脂と、第２のエポキシ樹脂とを１００℃で混合しながら加熱したのち、室温に冷却することにより、ナフタレン型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が均一に混合された液状のエポキシ樹脂を得た。これに粘度調整剤として、ヒマシ油系添加剤、エレメンティス・ジャパン製「ＴＨＩＸＣＩＮ Ｒ」を０．６２質量％添加し、１４０℃で加熱撹拌することでこれを溶解させ、室温に放冷した。そこへ、硬化剤としてイミダゾール系硬化剤である四国化成工業製「２Ｐ４ＭＨＺ」と、有機酸としてグルタル酸とをそれぞれ３．１１質量％添加し、真空プラネタリミキサで１０分間混練することにより樹脂混合物を得た。この樹脂混合物中に、はんだ材料６２．１１質量％を添加し、真空プラネタリミキサで２０分間混練することではんだペーストを得た。はんだ材料としては、４２Ｓｎ―５８Ｂｉ組成の球形粒子を用いた。このはんだ材料の平均粒径は２５μｍであり、融点は１３８℃であった。

次に、調製したはんだペーストによりＢＧＡ型半導体パッケージを基板に実装して、実装構造体を形成した。まず、４４１個の第１電極１を回路基板５と対向する面に露出するように含む半導体パッケージ部品２と、銅を含む金属から形成された第２電極４を半導体パッケージ部品２と対向する面に露出するように含む回路基板５とを準備した。各第１電極１の上に、ＳｎＡｇＣｕボール搭載のＤａｉｓｙ−ｃｈａｉｎ配線半導体パッケージの電極バンプ３を、０．５ｍｍピッチで形成した。当該電極バンプ３の融点は２１９℃であった。半導体パッケージ部品２はＢＧＡ型半導体パッケージであり、その大きさは１１ｍｍ×１１ｍｍであった。回路基板５は８ｃｍ×１３ｃｍの大きさであり、厚さが１ｍｍであり、基板材質はガラスエポキシ材であった。第２電極４の直径は０．２８ｍｍであった。準備した回路基板５の第２電極４上に、０．２８ｍｍの開口直径を有し、厚みが０．０８ｍｍであるメタルマスクを載置し、前段落の工程により調製したはんだペーストを印刷した。続いて、半導体パッケージ部品２の第１電極１上の電極バンプ３と、回路基板５の第２電極４上に印刷されたはんだペーストの位置合わせを行い、電極バンプ３とはんだペーストとを接触させるように、回路基板５の上に半導体パッケージ部品２をマウントした。これをリフロー装置に入れ、１８０℃の温度ではんだペーストを加熱することにより、はんだ材料のみを溶融させ、このときにはんだ材料の表面張力によって押し出された熱硬化性樹脂で、はんだ材料および電極バンプ３の周囲を覆った。さらに熱硬化性樹脂を熱硬化させて樹脂部材７を形成し、はんだ材料を固化させて接合部材６を形成することにより、接合部８を形成した。これにより、本発明の実装構造体を製造し、これを実施例１とした。熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときの第１のエポキシ樹脂の質量部と、リフロー温度とを表１に記載される数値に変更して、実施例１と同様に、本発明の実装構造体を製造し、これらを実施例２〜１０とした。実施例４〜１０において、はんだ材料、熱硬化性樹脂、硬化剤および粘度調整剤の、はんだペースト全体の質量に対する割合（質量％）は実施例１と同じであり、熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときの第１のエポキシ樹脂の質量部と、それに伴い第２のエポキシ樹脂の質量部のみが、実施例１と異なっている。熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときの第１のエポキシ樹脂の質量部は、次式で計算される

式２中、第１および第２のエポキシ樹脂の割合は、はんだペースト全体の質量（１００質量％）に対する割合を示している。例えば実施例１において、第１のエポキシ樹脂の質量部は（１２．４２／（１８．６３＋１２．４２））×１００＝４０と算出される。

（比較例１〜３）
第１のエポキシ樹脂を使用せずに、残りの成分をすべて実施例１と同量で用いてはんだペーストを調整し、リフロー温度を表１に示される温度とし、実装構造体を製造し、これらを比較例１〜３とした。比較例１〜３において、第1のエポキシ樹脂を０質量％としたことで、残りの成分である第２のエポキシ樹脂、粘度調整剤、硬化剤、有機酸およびはんだ材料の質量％はそれぞれ２１．２７、０．７１、３．５５、３．５５および７０．９２となっていた。

リペア性の評価のため、得られた実施例１〜１０および比較例１〜３の実装構造体を１５０℃設定のホットプレート上で１分間加熱後、ピンセットでＢＧＡ型半導体パッケージの端をつまみ真上に引き上げた。１０秒以内で外せたものを「◎」、１１秒から２０秒以内で外せたものを「○」、２１秒以上かかったものを「×」として評価した。表１には、実施例１〜１０および比較例１〜３における、熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときの第１のエポキシ樹脂の質量部と、リフロー温度とを示し、上記評価結果を併記した。

実施例１〜１０では、内側濡れ上がり高さＢに対する外側濡れ上がり高さＡの割合がいずれも８０％を下回り、そのリペア性はいずれも「○」以上の評価であった。比較例１〜３では、内側濡れ上がり高さＢに対する外側濡れ上がり高さＡの割合がいずれも９０％を上回り、そのリペア性はいずれも「×」評価であった。これにより、内側濡れ上がり高さＢに対する外側濡れ上がり高さＡの割合と、リペア性には相関があり、当該割合が８０％を下回ることにより、リペア性が「○」となることが明らかになった。また、比較例１〜３の実装構造体は、実施例１〜１０において使用したはんだペーストに含まれる第１のエポキシ樹脂(ＨＰ−４７７０)を使用しないことを除き、実施例１と同様の工程を経て製造されたものであることから、熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときの第１のエポキシ樹脂(ＨＰ−４７７０)の質量部が、内側濡れ上がり高さＢに対する外側濡れ上がり高さＡの割合に影響することも明らかになった。実施例１〜１０の結果から、第１のエポキシ樹脂が、はんだペーストに使用される熱硬化性樹脂全体の質量１００質量部に対し、２０質量部以上含まれることが、良好なリペア性を得るために好ましいことが明らかになった。これは、第１のエポキシ樹脂は２５℃で固体であるので、はんだペーストにおけるエポキシの流動性が増すことで、はんだペーストの軟化点において粘度が低下しやすくなり、これにより樹脂が半導体パッケージ部品２の内側へ流れやすくなったためであると考えられる。

本発明の実装構造体は、表面実装の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、基板と部品の金属接合のために使用することができ、携帯電話、ＰＣ、タブレット等に使用することができる。

１ 第１電極
２ 半導体パッケージ部品
３ 電極バンプ
４ 第２電極
５ 回路基板
６ 接合部材
７ 樹脂部材
８ 接合部
９ 接合構造
１０ 融接部
Ａ 外側濡れ上がり高さ
Ｂ 内側濡れ上がり高さ

Claims (16)

1. 複数の第１電極と、前記複数の第１電極を有する半導体パッケージ部品と、複数の第２電極と、前記複数の第２電極を有する回路基板とを備える半導体パッケージ部品の実装構造体であって、
   前記第１電極上には電極バンプが、前期第２電極上には接合部材が、前記接合部材の周囲には樹脂部材がそれぞれ配置されており、
   前記電極バンプと前記接合部材とが電気的に接続され、これにより前記第１電極と前記第２電極とが電気的に接続されており、
   前記接合部材と前記樹脂部材とが、前記電極バンプと前記第２電極とを接合する接合部を形成しており、
   前記接合部材の周囲に配置された前記樹脂部材の濡れ上がりの高さが（外側濡れ上がり高さ）≦（内側濡れ上がり高さ）×０．８を満たす、半導体パッケージ部品の実装構造体。
2. 前記電極バンプと前記接合部材とが互いに融接して融接部を形成している、請求項１に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
3. 前記接合部は、はんだ材料と、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを含むはんだペーストを硬化したものである、請求項１または２に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
4. 前記はんだ材料が、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕからなる群から選択される一種以上の元素を含む組成を有する合金である、請求項３に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
5. 前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含む、請求項３または４に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
6. 前記熱硬化性樹脂が、第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂とを含み、第１のエポキシ樹脂は、はんだ材料の融点より１０℃以上低い温度である軟化点を有し、かつ２５℃で固体であるエポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂であり、第２のエポキシ樹脂は、２５℃で液体であるエポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂である、請求項３〜５のいずれか一項に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
7. 前記第１のエポキシ樹脂が、前記熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときに、１０〜８０質量部の割合で含まれる、請求項６に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
8. 前記熱硬化性樹脂が、２５℃で液体である、請求項３〜７のいずれか一項に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
9. 前記第１のエポキシ樹脂が、前記はんだ材料の融点で２Ｐａ・ｓ以下の粘度を有する、請求項６または７に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
10. 前記はんだ材料の融点が、前記電極バンプの融点よりも低い、請求項３〜９のいずれか一項に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
11. 前記樹脂部材は、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを含むはんだ付用フラックスを硬化したものである、請求項１または２に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
12. 前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含む、請求項１１に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
13. 前記熱硬化性樹脂が、第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂とを含み、第１のエポキシ樹脂は、はんだ材料の融点より１０℃以上低い温度である軟化点を有し、かつ２５℃で固体であるエポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂であり、第２のエポキシ樹脂は、２５℃で液体であるエポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂である、請求項１１または１２のいずれか一項に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
14. 前記第１のエポキシ樹脂が、前記熱硬化性樹脂全体の質量を１００質量部としたときに、１０〜８０質量部の割合で含まれる、請求項１３に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
15. 前記熱硬化性樹脂が、２５℃で液体である、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。
16. 前記第１のエポキシ樹脂が、前記はんだ材料の融点で２Ｐａ・ｓ以下の粘度を有する、請求項１３または１４に記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。

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