JP2019140359A - Mounting structure and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

To provide a mounting structure with improved connection reliability against a thermal load and a method for manufacturing the same.SOLUTION: The mounting structure includes: a printed wiring board having a first electrode; a semiconductor component having a second electrode on a surface of which a solder bump is formed; and a solder joint that joins the first electrode and the second electrode via a solder bump. The periphery of the solder joint is covered with a thermosetting resin. A metal element is contained in the thermosetting resin.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、プリント配線板の上に半導体部品を半田付けにより実装した実装構造体およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a mounting structure in which a semiconductor component is mounted on a printed wiring board by soldering, and a manufacturing method thereof.

近年、電子機器は小型化、高機能化が進んでおり、携帯電話、パソコンなどのモバイル電子機器が普及してきている。これらの電子機器に搭載される電子部品には、半導体部品が多数使用されている。例えば、半導体チップをインターポーザ基板に実装して樹脂モールドなどでパッケージ化し、複数の接続端子を下面に配置したＢＧＡ（ボール・グリット・アレイ）、ＬＧＡ（ランド・グリット・アレイ）などの実装構造が多く用いられている。電子機器に使用されるＢＧＡ、ＬＧＡの部品に関して、小型化、薄型化、狭ピッチ化が進んでいる。これに伴い、部品の電極を接合するために用いられる半田接合部の熱的負荷に対する接続信頼性を確保することが重要である。   In recent years, electronic devices have been reduced in size and functionality, and mobile electronic devices such as mobile phones and personal computers have become widespread. Many electronic components are used as electronic components mounted on these electronic devices. For example, there are many mounting structures such as BGA (Ball Grit Array) and LGA (Land Grit Array) in which a semiconductor chip is mounted on an interposer substrate and packaged with a resin mold and a plurality of connection terminals are arranged on the lower surface. It is used. BGA and LGA components used in electronic devices are becoming smaller, thinner, and narrower in pitch. Along with this, it is important to ensure the connection reliability against the thermal load of the solder joint used for joining the electrodes of the components.

このような熱的負荷に対する接続信頼性を向上させるために、アンダーフィル材（補強樹脂接着材）を用いる方法がある。具体的には、リフロー加熱工程で半導体部品を半田ペーストによりプリント配線板に半田付けした後、プリント配線板と半導体部品の間にアンダーフィル材を充填する。アンダーフィル材によってプリント配線板と半導体部品を接着固定して、半田接合部への応力集中が緩和される。このようなアンダーフィル材を用いた場合、熱的負荷に対する接続信頼性が向上する一方で、アンダーフィル材である補強樹脂接着材を半導体部品の下面に均一に充填することが困難である。また、補強樹脂接着材を塗布などにより供給する工程、および、補強樹脂接着材を熱などにより硬化させる工程が必要となるため、生産性が悪い。   In order to improve the connection reliability against such a thermal load, there is a method using an underfill material (reinforced resin adhesive). Specifically, after the semiconductor component is soldered to the printed wiring board with a solder paste in a reflow heating process, an underfill material is filled between the printed wiring board and the semiconductor component. The printed wiring board and the semiconductor component are bonded and fixed by the underfill material, and the stress concentration on the solder joint is reduced. When such an underfill material is used, the connection reliability against a thermal load is improved, but it is difficult to uniformly fill the lower surface of the semiconductor component with the reinforcing resin adhesive as the underfill material. In addition, since a step of supplying the reinforcing resin adhesive by application or the like and a step of curing the reinforcing resin adhesive by heat or the like are required, productivity is poor.

このため、従来の半導体部品の実装構造として、例えば特許文献１に記載されるものがある。特許文献１は、フラックスに熱硬化性樹脂を混合した半田ペーストを使用するものである。具体的には、リフロー加熱工程で半田付けと同時に熱硬化性樹脂を硬化させて、半田接合部を樹脂で補強する。   For this reason, a conventional semiconductor component mounting structure is disclosed in, for example, Patent Document 1. Patent Document 1 uses a solder paste in which a thermosetting resin is mixed with a flux. Specifically, the thermosetting resin is cured simultaneously with the soldering in the reflow heating process, and the solder joint portion is reinforced with the resin.

特許文献１の実装構造体について説明する。図４は、特許文献１における実装構造体２００の断面図である。実装構造体２００は、半導体部品２０１と、プリント配線板２０４とを備える。半導体部品２０１は複数の電極２０２を有する。同様に、プリント配線板２０４は複数の電極２０５を有する。電極２０２の上には半田バンプ２０３が形成されている。半田バンプ２０３とプリント配線板２０４上の電極２０５とが、半田接合部２０６によって接合されている。半田接合部２０６の周囲は補強樹脂２１２で覆われている。電極２０２、半田バンプ２０３、電極２０５、半田接合部２０６および補強樹脂２１２によって、半田接続部２０９が構成される。補強樹脂２１２を用いることで熱的負荷への接続信頼性を向上させながら、リフロー加熱工程で半田付けと同時に硬化させて接着するため、生産性を高めている。   The mounting structure of Patent Document 1 will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of the mounting structure 200 in Patent Document 1. The mounting structure 200 includes a semiconductor component 201 and a printed wiring board 204. The semiconductor component 201 has a plurality of electrodes 202. Similarly, the printed wiring board 204 has a plurality of electrodes 205. Solder bumps 203 are formed on the electrodes 202. The solder bump 203 and the electrode 205 on the printed wiring board 204 are joined by a solder joint 206. The periphery of the solder joint 206 is covered with a reinforcing resin 212. The electrode 202, the solder bump 203, the electrode 205, the solder joint portion 206, and the reinforcing resin 212 constitute a solder connection portion 209. The use of the reinforced resin 212 improves the connection reliability to the thermal load, and at the same time soldering and bonding in the reflow heating process, the productivity is increased.

さらに、特許文献１に関連する文献として特許文献２がある。特許文献２では、フラックスに熱硬化性樹脂を混合した半田ペーストに加えて、半導体部品の電極上に形成された半田バンプに、フラックス機能を持つ樹脂接着材を供給する。このような半田ペーストと樹脂接着剤の同時使用により、半田接合部を覆う樹脂の量を増加させて、熱的負荷に対する接続信頼性をより高めている。   Furthermore, there is Patent Document 2 as a document related to Patent Document 1. In Patent Document 2, a resin adhesive having a flux function is supplied to a solder bump formed on an electrode of a semiconductor component, in addition to a solder paste in which a thermosetting resin is mixed with a flux. By simultaneously using such solder paste and resin adhesive, the amount of resin covering the solder joint is increased, and connection reliability against a thermal load is further improved.

特許第５２０４２４１号公報Japanese Patent No. 5204241 特開２０１４−１７５５１９号公報JP 2014-175519 A

しかしながら、特許文献１、２に示す製造方法では、補強樹脂によって機械的負荷に対する接続信頼性は向上するが、半田ペーストが溶融して半田接合部を形成する際に、半導体部品の半田バンプまで到達する現象、いわゆる「漏れ上がり」が発生する場合がある。半田ペーストの材料としてはＳｎとＢｉからなる合金組成のものが使用されることが多く、前述した「漏れ上がり」が発生すると、半導体部品における電極と半田バンプの接合界面に、脆弱なＢｉを多く含む半田接合部が形成される。これにより、熱的負荷に対する接続信頼性が十分に満足できない場合がある。   However, in the manufacturing methods shown in Patent Documents 1 and 2, the connection reliability against the mechanical load is improved by the reinforcing resin, but when the solder paste is melted to form the solder joint, the solder bump of the semiconductor component is reached. Phenomenon, so-called “leakage” may occur. As the solder paste material, an alloy composition composed of Sn and Bi is often used. When the above-described “leakage” occurs, a lot of fragile Bi is present at the bonding interface between the electrode and the solder bump in the semiconductor component. Including solder joints are formed. Thereby, the connection reliability with respect to the thermal load may not be sufficiently satisfied.

また、両面実装、リワークなどの２回目の加熱工程を行ったときに、半田接合部（特に半田粉末が溶融、固化した半田合金）が再溶融し、半田接合部の体積が膨張する場合がある。このような場合、熱硬化性樹脂によって周囲を密閉された半田接合部の内圧が高まり、周囲の熱硬化性樹脂を破壊して半田が噴出してしまう場合がある（いわゆる「半田フラッシュ」）。これにより、電気的な接続品質が損なわれるという課題もあった。   In addition, when the second heating step such as double-sided mounting or rework is performed, the solder joint (especially, the solder alloy in which the solder powder is melted and solidified) may be remelted and the volume of the solder joint may expand. . In such a case, the internal pressure of the solder joint sealed around by the thermosetting resin may increase, and the surrounding thermosetting resin may be destroyed and solder may be ejected (so-called “solder flash”). Thereby, the subject that electrical connection quality was impaired also occurred.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱的負荷に対する接続信頼性を向上させた実装構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a mounting structure with improved connection reliability against a thermal load and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するために、本発明の実装構造体は、第１電極を有するプリント配線板と、前記プリント配線板に実装され、かつ、表面に半田バンプを形成した第２電極を有する半導体部品と、前記半田バンプを介して前記第１電極と前記第２電極を接合する半田接合部と、を備える実装構造体であって、前記半田接合部の周囲は熱硬化性樹脂で覆われており、前記熱硬化性樹脂の中に金属元素が含まれている。   In order to achieve the above object, a mounting structure of the present invention includes a printed wiring board having a first electrode and a semiconductor component having a second electrode mounted on the printed wiring board and having a solder bump formed on the surface thereof. And a solder joint that joins the first electrode and the second electrode via the solder bump, and the periphery of the solder joint is covered with a thermosetting resin. A metal element is contained in the thermosetting resin.

また、本発明の実装構造体の製造方法は、プリント配線板の第１電極と半導体部品の第２電極とを半田接合部により接合して構成される実装構造体を製造する方法であって、プリント配線板の第１電極の上に、熱硬化性樹脂を含む第１フラックスと半田粉末とを含む半田ペーストを供給する第１供給工程と、半導体部品の第２電極の上に形成された半田バンプに、熱硬化性樹脂と金属元素とを含む第２フラックスを供給する第２供給工程と、前記第１電極に供給された前記半田ペーストに、前記半導体部品に供給された前記第２フラックスが接触するように、前記プリント配線板の上方に前記半導体部品を配置する配置工程と、前記第２フラックスと前記半田ペーストが接触した状態で加熱する加熱工程と、を含み、前記加熱工程において、前記半田ペーストの前記半田粉末を加熱して溶融させることにより、前記半田バンプを介して前記第１電極と前記第２電極を接合する半田接合部を形成し、かつ、前記熱硬化性樹脂を加熱することにより、前記半田接合部の周囲で硬化した熱硬化性樹脂を形成し、硬化後の前記熱硬化性樹脂には前記第２フラックスの前記金属元素が含まれる。   The mounting structure manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a mounting structure configured by joining a first electrode of a printed wiring board and a second electrode of a semiconductor component by a solder joint, A first supply step of supplying a solder paste including a first flux including a thermosetting resin and a solder powder on the first electrode of the printed wiring board; and solder formed on the second electrode of the semiconductor component A second supply step of supplying a second flux containing a thermosetting resin and a metal element to the bump; and the second flux supplied to the semiconductor component is added to the solder paste supplied to the first electrode. In the heating step, including a placement step of placing the semiconductor component above the printed wiring board so as to contact, and a heating step of heating in a state where the second flux and the solder paste are in contact with each other, The solder powder of the solder paste is heated and melted to form a solder joint for joining the first electrode and the second electrode via the solder bump, and the thermosetting resin is heated. By doing so, a thermosetting resin cured around the solder joint is formed, and the cured thermosetting resin contains the metal element of the second flux.

本発明の実装構造体およびその製造方法によれば、熱的負荷に対する接続信頼性を向上させることができる。   According to the mounting structure and the manufacturing method thereof of the present invention, connection reliability against a thermal load can be improved.

本発明の実施の形態における実装構造体の縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the mounting structure in embodiment of this invention 実施の形態における実装構造体の製造方法を説明するための縦断面図A longitudinal sectional view for explaining a method of manufacturing a mounting structure in an embodiment 実施の形態における実装構造体の製造方法を説明するための縦断面図A longitudinal sectional view for explaining a method of manufacturing a mounting structure in an embodiment 実施の形態における実装構造体の製造方法を説明するための縦断面図A longitudinal sectional view for explaining a method of manufacturing a mounting structure in an embodiment 実施の形態における実装構造体の製造方法を説明するための縦断面図A longitudinal sectional view for explaining a method of manufacturing a mounting structure in an embodiment 図２ＤのＡ部拡大図Part A enlarged view of FIG. 2D 特許文献１における実装構造体の縦断面図Vertical sectional view of mounting structure in Patent Document 1

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。添付図面において、同じ構成要素については同じ符号を付与している。 (Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components.

＜実装構造体１００の概略構成＞
図１は、本発明の実施の形態における実装構造体１００を示す縦断面図である。 <Schematic configuration of mounting structure 100>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a mounting structure 100 in an embodiment of the present invention.

図１に示すように、実施の形態の実装構造体１００は、半導体部品１と、プリント配線板４とを備える。   As shown in FIG. 1, the mounting structure 100 of the embodiment includes a semiconductor component 1 and a printed wiring board 4.

半導体部品１は、複数の電極２と、半田バンプ３とを備える。電極２は、半導体部品１の表面に形成された電極である。半田バンプ３は、電極２の上に形成される。   The semiconductor component 1 includes a plurality of electrodes 2 and solder bumps 3. The electrode 2 is an electrode formed on the surface of the semiconductor component 1. The solder bump 3 is formed on the electrode 2.

プリント配線板４は、絶縁体からなる板の表面に電気回路の配線をプリントした基板である。プリント配線板４は、複数の電極５を備える。複数の電極５は、前述した複数の電極２に対応する。   The printed wiring board 4 is a board on which electric circuit wiring is printed on the surface of a board made of an insulator. The printed wiring board 4 includes a plurality of electrodes 5. The plurality of electrodes 5 correspond to the plurality of electrodes 2 described above.

実装構造体１００はさらに、半田接合部６と、熱硬化性樹脂７とを備える。   The mounting structure 100 further includes a solder joint portion 6 and a thermosetting resin 7.

半田接合部６は、半導体部品１の電極２とプリント配線板４の電極５を接合して電気的に接続する部材である。図１に示すように、半田接合部６は、前述した半田バンプ３を介して、半導体部品１の電極２とプリント配線板４の電極５を半田付けにより接合する。   The solder joint portion 6 is a member that joins and electrically connects the electrode 2 of the semiconductor component 1 and the electrode 5 of the printed wiring board 4. As shown in FIG. 1, the solder joint portion 6 joins the electrode 2 of the semiconductor component 1 and the electrode 5 of the printed wiring board 4 by soldering via the solder bumps 3 described above.

熱硬化性樹脂７は、半田接合部６の周囲に設けられた接着性の樹脂である。図１では、加熱によって硬化した後の熱硬化性樹脂７が示される。   The thermosetting resin 7 is an adhesive resin provided around the solder joint portion 6. FIG. 1 shows the thermosetting resin 7 after being cured by heating.

本実施の形態では特に、熱硬化性樹脂７に金属元素８が含まれている。金属元素８を含むことで、金属元素８を含まない場合に比べて、熱硬化性樹脂７の熱的負荷に対する強度を向上させることができる。これにより、実装構造体１００の接続信頼性を向上させることができる。   Particularly in the present embodiment, the thermosetting resin 7 contains the metal element 8. By including the metal element 8, the strength of the thermosetting resin 7 with respect to the thermal load can be improved as compared with the case where the metal element 8 is not included. Thereby, the connection reliability of the mounting structure 100 can be improved.

＜実装構造体１００の製造方法＞
次に、実装構造体１００の製造方法について、図２Ａ―２Ｄを用いて説明する。 <Method for Manufacturing Mounting Structure 100>
Next, a method for manufacturing the mounting structure 100 will be described with reference to FIGS. 2A-2D.

図２Ａ−図２Ｄは、実施の形態の実装構造体１００の製造方法を示す縦断面図である。   2A to 2D are longitudinal sectional views illustrating a method for manufacturing the mounting structure 100 according to the embodiment.

まず、プリント配線板４を準備する（第１準備工程）。具体的には、図２Ａに示すように、複数の第１電極５を表面に形成したプリント配線板４を準備する。   First, the printed wiring board 4 is prepared (first preparation step). Specifically, as shown in FIG. 2A, a printed wiring board 4 having a plurality of first electrodes 5 formed on the surface is prepared.

次に、半田ペースト１０を供給する（第１供給工程）。具体的には、図２Ａに示すように、プリント配線板４の第１電極５の上に、半田ペースト１０を印刷により供給する。半田ペースト１０は、半田粉末（図示せず）と、第１フラックス（図示せず）とを混合したものである。本実施の形態における半田粉末は、ＳｎとＢｉの組み合わせからなる合金組成である。本実施の形態における第１フラックスは、フラックス機能を有する熱硬化性樹脂と、硬化剤とを含むフラックスである。   Next, the solder paste 10 is supplied (first supply process). Specifically, as shown in FIG. 2A, a solder paste 10 is supplied onto the first electrode 5 of the printed wiring board 4 by printing. The solder paste 10 is a mixture of solder powder (not shown) and a first flux (not shown). The solder powder in the present embodiment has an alloy composition composed of a combination of Sn and Bi. The first flux in the present embodiment is a flux including a thermosetting resin having a flux function and a curing agent.

第１フラックスに含まれる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、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、オキセタン樹脂など、様々な樹脂を用いることができる。これらは単独もしくは２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、実施の形態の第１フラックスはエポキシ樹脂である。   As the thermosetting resin contained in the first flux, various resins such as epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin, bismaleimide, phenol resin, polyester resin, silicone resin, oxetane resin are used. Can do. You may use these individually or in combination of 2 or more types. The first flux in the embodiment is an epoxy resin.

半田ペースト１０に含まれる半田粉末内のＳｎおよびＢｉの含有量は例えば、Ｓｎが２０％〜８０％、Ｂｉが２０％〜８０％の範囲内で選定される（重量比あるいは体積比）。例えば、Ｓｎの含有量を４２％、Ｂｉの含有量を５８％としてもよく、これにより、性能の優れた半田粉末を構成することができる。   The contents of Sn and Bi in the solder powder contained in the solder paste 10 are selected, for example, within a range of 20% to 80% of Sn and 20% to 80% of Bi (weight ratio or volume ratio). For example, the Sn content may be 42% and the Bi content may be 58%, whereby a solder powder with excellent performance can be configured.

上述した半田ペースト１０の材料を選択する際には、後述する半導体部品１の半田バンプ３よりも融点が低くなる材料を選択する。   When selecting the material of the solder paste 10 described above, a material having a melting point lower than that of the solder bump 3 of the semiconductor component 1 described later is selected.

次に、半導体部品１を準備する（第２準備工程）。具体的には、図２Ｂに示すように、複数の第２電極２を表面に形成した半導体部品１を準備する。第２電極２の上には半田バンプ３が形成されている。   Next, the semiconductor component 1 is prepared (second preparation step). Specifically, as shown in FIG. 2B, a semiconductor component 1 having a plurality of second electrodes 2 formed on the surface is prepared. Solder bumps 3 are formed on the second electrode 2.

半田バンプ３は、Ｓｎを含む材料で構成してもよい。半田バンプ３は例えば、Ｓｎ系単一合金、あるいは、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｓｂ、ＭｇおよびＡｇの群から選ばれる１種以上の金属元素とＳｎとの組み合わせによる合金組成を有するもので構成される。半田バンプ３の材料を選択する際には、前述した半田ペースト１０よりも融点が高くなるように材料を選択する。これにより、半田ペースト１０が溶融する際に半田バンプ３が同時に溶融することを防止し、半田バンプ３と半田ペースト１０が混合することを防止することができる。実施の形態における半田バンプ３は、ＳｎとＡｇとＣｕの合金組成を用いる。   The solder bump 3 may be made of a material containing Sn. The solder bump 3 has, for example, an Sn-based single alloy or an alloy composition of a combination of one or more metal elements selected from the group consisting of Cu, Bi, In, Zn, Ge, Sb, Mg, and Ag and Sn. Composed of things. When selecting the material of the solder bump 3, the material is selected so that the melting point is higher than that of the solder paste 10 described above. Accordingly, it is possible to prevent the solder bumps 3 from being melted simultaneously when the solder paste 10 is melted, and to prevent the solder bumps 3 and the solder paste 10 from being mixed. The solder bump 3 in the embodiment uses an alloy composition of Sn, Ag, and Cu.

次に、第２フラックス１１を供給する（第２供給工程）。具体的には、図２Ｂに示すように、半田バンプ３の上に、第２フラックス１１を転写により供給する。第２フラックス１１は、第１フラックスと同様にフラックス機能を発揮するための材料である。実施の形態における第２フラックス１１は、フラックス機能を有する熱硬化性樹脂と、金属元素８（図示省略）とを含む。第２フラックス１１の熱硬化性樹脂は、前述した第１フラックスの熱硬化性樹脂と同じものを用いてもよく、本実施の形態ではエポキシ樹脂である。   Next, the 2nd flux 11 is supplied (2nd supply process). Specifically, as shown in FIG. 2B, the second flux 11 is supplied onto the solder bumps 3 by transfer. The 2nd flux 11 is a material for exhibiting a flux function like the 1st flux. The second flux 11 in the embodiment includes a thermosetting resin having a flux function and a metal element 8 (not shown). The thermosetting resin of the second flux 11 may be the same as the thermosetting resin of the first flux described above, and is an epoxy resin in the present embodiment.

金属元素８は、実装構造体１００の強度・耐熱性を向上させるために第２フラックス１１に添加される金属元素である。金属元素８の形状は任意の形状であってもよく、例えば粒子状、フレーク状などであってもよい。また、Ａｕ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｚｎなど、様々な金属元素を選択することができる。これらを単独もしくは２種類以上を組み合わせて用いてもよい。組み合わせにより、様々な効果、機能を持たすことができる。金属元素８を変えたものを複数併用することが可能なため、同一のプリント配線板４上に様々な組み合わせの合金組成の半田接合部６を形成することができ、必要な場所へ、必要な機能を持たせることができる。   The metal element 8 is a metal element added to the second flux 11 in order to improve the strength and heat resistance of the mounting structure 100. The shape of the metal element 8 may be any shape, and may be, for example, a particle shape or a flake shape. Various metal elements such as Au, Cu, Bi, In, Ni, Ge, Sb, Co, Si, and Zn can be selected. You may use these individually or in combination of 2 or more types. Depending on the combination, various effects and functions can be provided. Since a plurality of different metal elements 8 can be used in combination, solder joints 6 of various combinations of alloy compositions can be formed on the same printed wiring board 4, and the necessary locations can be obtained. Can have a function.

実施の形態における金属元素８は、Ａｇである。Ａｇの融点はＳｎなどの融点よりも高く、溶融しにくい性質を有する。Ａｇの含有量は例えば、半田ペースト１０の半田合金の重量比０．１％〜１．０％の範囲内に設定される。   The metal element 8 in the embodiment is Ag. The melting point of Ag is higher than the melting point of Sn and the like, and has a property that it is difficult to melt. The content of Ag is set, for example, within a range of 0.1% to 1.0% by weight ratio of the solder alloy of the solder paste 10.

次に、プリント配線板４の上に半導体部品１を配置する（配置工程）。具体的には、半導体部品１の半田バンプ３に供給された第２フラックス１１と、プリント配線板４の電極５に供給された半田ペースト１０との位置合わせを行う。図２Ｃに示すように、第２フラックス１１と半田ペースト１０が接触するように、プリント配線板４の上に半導体部品１を配置する。   Next, the semiconductor component 1 is placed on the printed wiring board 4 (placement step). Specifically, the second flux 11 supplied to the solder bumps 3 of the semiconductor component 1 and the solder paste 10 supplied to the electrodes 5 of the printed wiring board 4 are aligned. As shown in FIG. 2C, the semiconductor component 1 is disposed on the printed wiring board 4 so that the second flux 11 and the solder paste 10 are in contact with each other.

次に、半導体部品１およびプリント配線板４を加熱する（加熱ステップ）。具体的には、図２Ｃに示すように第２フラックス１１と半田ペースト１０を接触させた状態で、リフロー炉などの加熱装置を用いて、半導体部品１およびプリント配線板４を収容する空間全体を加熱する。例えば、加熱温度を１６０℃、加熱時間を６分に設定してもよい。   Next, the semiconductor component 1 and the printed wiring board 4 are heated (heating step). Specifically, as shown in FIG. 2C, the entire space for housing the semiconductor component 1 and the printed wiring board 4 is used by using a heating device such as a reflow furnace in a state where the second flux 11 and the solder paste 10 are in contact with each other. Heat. For example, the heating temperature may be set to 160 ° C. and the heating time may be set to 6 minutes.

半田ペースト１０が加熱されることで、半田ペースト１０内の半田粉末が溶融する。半田粉末が溶融して、半導体部品１の半田バンプ３およびプリント配線板４の第１電極５と触れ合う状態（金属拡散状態）となる。その後冷却されて、図２Ｄに示すように、半田バンプ３と第１電極５を接合する半田接合部６となる。   When the solder paste 10 is heated, the solder powder in the solder paste 10 is melted. The solder powder melts and comes into contact with the solder bumps 3 of the semiconductor component 1 and the first electrode 5 of the printed wiring board 4 (metal diffusion state). Then, it is cooled, and as shown in FIG. 2D, a solder joint portion 6 for joining the solder bump 3 and the first electrode 5 is obtained.

半田粉末の溶融と同時に、半田ペースト１０内の第１フラックスの熱硬化性樹脂および第２フラックス１１の熱硬化性樹脂が加熱により硬化して、熱硬化性樹脂７となる。熱硬化性樹脂７は、半田接合部６の周囲に配置される。   Simultaneously with the melting of the solder powder, the thermosetting resin of the first flux and the thermosetting resin of the second flux 11 in the solder paste 10 are cured by heating to become the thermosetting resin 7. The thermosetting resin 7 is disposed around the solder joint 6.

このとき、第２フラックス１１に含まれる金属元素８の一部は、溶融した半田ペースト１０の半田粉末へ取り込まれ、残りは熱硬化性樹脂７へ取り込まれ混合する（図２Ｄの拡大図である図３を参照）。   At this time, a part of the metal element 8 contained in the second flux 11 is taken into the solder powder of the molten solder paste 10, and the rest is taken into the thermosetting resin 7 and mixed (the enlarged view of FIG. 2D). (See FIG. 3).

上述したように、溶融した半田ペースト１０の半田合金が固化して半田接合部６となる。半田接合部６によって、半導体部品１の半田バンプ３と、プリント配線板４の電極５との接合界面に半田合金層が形成される。これにより、半導体部品１の半田バンプ３が形成された電極２と、プリント配線板４の電極５とを電気的に接続するとともに、熱硬化性樹脂７が熱硬化して補強樹脂となり、半田接合部６の周囲を覆って補強する。   As described above, the melted solder alloy of the solder paste 10 is solidified to form the solder joint 6. A solder alloy layer is formed at the bonding interface between the solder bump 3 of the semiconductor component 1 and the electrode 5 of the printed wiring board 4 by the solder bonding portion 6. As a result, the electrode 2 on which the solder bumps 3 of the semiconductor component 1 are formed and the electrode 5 of the printed wiring board 4 are electrically connected, and the thermosetting resin 7 is thermoset to become a reinforcing resin, which is solder bonded. The periphery of the part 6 is covered and reinforced.

このような方法によれば、金属元素８を半導体部品１からプリント配線板４に向かって拡散させながら、熱硬化性樹脂７の中に介在させることができる。これにより、半田ペースト１０の半田粉末が溶融する際に、半田バンプ３を超える位置まで必要以上に延びること（いわゆる、「濡れ上がり」）を防ぐことができる。このため、半導体部品１の電極２および半田バンプ３が熱硬化性樹脂７で覆われていない箇所を確保することができ、電極２と半田バンプ３の接合界面まで脆弱なＢｉを多く含む半田層が形成されることを抑制することができる。半田接合部６の体積膨張で発生する内圧を外へ逃がすことが可能となり、半田噴出による接続部の形状異常、および、接続品質の不良を防止することができる。さらに、半田接合部６にも金属元素８を含ませることで、半田接合部６の接続信頼性を向上させることができる。   According to such a method, the metal element 8 can be interposed in the thermosetting resin 7 while diffusing from the semiconductor component 1 toward the printed wiring board 4. Thereby, when the solder powder of the solder paste 10 is melted, it can be prevented that the solder paste 10 extends beyond the solder bump 3 more than necessary (so-called “wetting up”). Therefore, it is possible to secure a portion where the electrode 2 and the solder bump 3 of the semiconductor component 1 are not covered with the thermosetting resin 7, and a solder layer containing a lot of fragile Bi up to the bonding interface between the electrode 2 and the solder bump 3. Can be prevented from being formed. It is possible to release the internal pressure generated by the volume expansion of the solder joint portion 6 to the outside, and it is possible to prevent abnormal shape of the connection portion and poor connection quality due to solder ejection. Further, by including the metal element 8 in the solder joint portion 6, the connection reliability of the solder joint portion 6 can be improved.

図３に示すように、金属元素８は、熱硬化性樹脂７において半導体部品１に近い側の領域に含まれている。言い換えれば、熱硬化性樹脂７において半導体部品１に近い側の領域の方がプリント配線板４に近い側の領域よりも金属元素８を多く含んでいる。   As shown in FIG. 3, the metal element 8 is included in a region near the semiconductor component 1 in the thermosetting resin 7. In other words, in the thermosetting resin 7, the region closer to the semiconductor component 1 contains more metal element 8 than the region closer to the printed wiring board 4.

上述したように、（ｉ）半導体部品１の電極２と半田バンプ３の接合界面までの脆弱なＢｉを多く含む半田層の形成を抑制、（ｉｉ）半田接合部６の半田合金組成の接合信頼性の向上、（ｉｉｉ）熱硬化性樹脂７による樹脂補強、という効果がある。これらの効果の組み合わせにより、熱的負荷に対する接続信頼性を向上させることができる。   As described above, (i) the formation of a solder layer containing a lot of fragile Bi up to the bonding interface between the electrode 2 of the semiconductor component 1 and the solder bump 3 is suppressed, and (ii) the bonding reliability of the solder alloy composition of the solder bonding portion 6 And (iii) resin reinforcement by the thermosetting resin 7. The combination of these effects can improve the connection reliability with respect to the thermal load.

また同様の要因により、熱的負荷だけでなく、実装構造体１００の落下時の機械的負荷に対する接続信頼性を向上させることができる。   Further, due to the same factor, not only the thermal load but also the connection reliability with respect to the mechanical load when the mounting structure 100 is dropped can be improved.

上記製造方法により、図２Ｄに示す実施の形態の実装構造体１００を形成することができる。   The mounting structure 100 of the embodiment shown in FIG. 2D can be formed by the above manufacturing method.

図２Ｄに示す実施の形態の実装構造体１００は、プリント配線板４と、半導体部品１と半田接合部６とを備える。プリント配線板４は、第１電極５を有する。半導体部品１は、表面に半田バンプ３を形成した第２電極２を有し、プリント配線板４に実装される。半田接合部６は、半田バンプ３を介して第１電極５と第２電極２を接合する。半田接合部６の周囲は熱硬化性樹脂７で覆われており、熱硬化性樹脂７の中に金属元素８が含まれている。   The mounting structure 100 according to the embodiment shown in FIG. 2D includes a printed wiring board 4, a semiconductor component 1, and a solder joint portion 6. The printed wiring board 4 has a first electrode 5. The semiconductor component 1 has a second electrode 2 having a solder bump 3 formed on the surface, and is mounted on a printed wiring board 4. The solder joint 6 joins the first electrode 5 and the second electrode 2 via the solder bump 3. The periphery of the solder joint 6 is covered with a thermosetting resin 7, and a metal element 8 is contained in the thermosetting resin 7.

このような構成によれば、熱硬化性樹脂７の中に金属元素８を含ませることで、金属元素８を含まない場合よりも熱硬化性樹脂７の熱的負荷に対する強度を向上させ、接合の信頼性を向上させることができる。   According to such a configuration, by including the metal element 8 in the thermosetting resin 7, the strength against the thermal load of the thermosetting resin 7 is improved as compared with the case where the metal element 8 is not included. Reliability can be improved.

また実施の形態の実装構造体１００によれば、金属元素８はＡｇである。このように、融点の高いＡｇを用いることで、熱硬化性樹脂７の耐熱性を向上させることができる。   Further, according to the mounting structure 100 of the embodiment, the metal element 8 is Ag. Thus, the heat resistance of the thermosetting resin 7 can be improved by using Ag with a high melting point.

また実施の形態の実装構造体１００によれば、熱硬化性樹脂７は、プリント配線板４から半導体部品１に向かって半田バンプ３の表面に接触する位置まで延びており、半導体部品１の第２電極２には接触しない。このような構成によれば、熱硬化性樹脂７は第２電極２に到達せずに半田バンプ３の表面に接触しているため、実装構造体１００が加熱されて半田接合部６が再溶融したときでも、熱硬化性樹脂７で覆われていない箇所で半田バンプ３が膨張可能となる。これにより、膨張による応力を逃がすことができ、接合の信頼性を向上させることができる。   Further, according to the mounting structure 100 of the embodiment, the thermosetting resin 7 extends from the printed wiring board 4 toward the semiconductor component 1 to a position where it contacts the surface of the solder bump 3. There is no contact with the two electrodes 2. According to such a configuration, since the thermosetting resin 7 does not reach the second electrode 2 and is in contact with the surface of the solder bump 3, the mounting structure 100 is heated and the solder joint 6 is remelted. Even when this is done, the solder bumps 3 can expand at locations that are not covered with the thermosetting resin 7. As a result, stress due to expansion can be released, and the reliability of bonding can be improved.

また実施の形態の実装構造体１００によれば、熱硬化性樹脂７において半導体部品１に近い側の領域の方がプリント配線板４に近い側の領域よりも金属元素８を多く含む。このような構成によれば、熱硬化性樹脂７を加熱して硬化させる際に、半導体部品１側からプリント配線板４側に向かって金属元素８を拡散させる方法により実装構造体１００を製造することができる。これにより、熱硬化性樹脂７が半導体部品１に向かって必要以上に延びることを防止することができる。   Further, according to the mounting structure 100 of the embodiment, the region closer to the semiconductor component 1 in the thermosetting resin 7 contains more metal element 8 than the region closer to the printed wiring board 4. According to such a configuration, when the thermosetting resin 7 is heated and cured, the mounting structure 100 is manufactured by a method of diffusing the metal element 8 from the semiconductor component 1 side toward the printed wiring board 4 side. be able to. Thereby, it is possible to prevent the thermosetting resin 7 from extending more than necessary toward the semiconductor component 1.

また実施の形態の実装構造体１００によれば、半田接合部６には金属元素８と同じ金属元素が含まれる。このような構成によれば、半田接合部６にも金属元素８を含むことで、半田接合部６の強度を向上させることができる。   Further, according to the mounting structure 100 of the embodiment, the solder joint portion 6 contains the same metal element as the metal element 8. According to such a configuration, the strength of the solder joint 6 can be improved by including the metal element 8 also in the solder joint 6.

上述した実施の形態の実装構造体１００の製造方法は、プリント配線板４の第１電極５と半導体部品１の第２電極２とを半田接合部６により接合して構成される実装構造体１００を製造する方法であり、第１供給工程、第２供給工程、配置工程、加熱工程を含む。   In the manufacturing method of the mounting structure 100 according to the above-described embodiment, the mounting structure 100 configured by joining the first electrode 5 of the printed wiring board 4 and the second electrode 2 of the semiconductor component 1 by the solder joint portion 6. Which includes a first supply process, a second supply process, an arrangement process, and a heating process.

第１供給工程は、プリント配線板４の第１電極５の上に、熱硬化性樹脂７を含む第１フラックスと半田粉末とを含む半田ペースト１０を供給する工程である。第２供給工程は、半導体部品１の第２電極２の上に形成された半田バンプ３に、熱硬化性樹脂７と金属元素８とを含む第２フラックス１１を供給する工程である。配置工程は、第１電極５に供給された半田ペースト１０に、半導体部品１に供給された第２フラックス１１が接触するように、プリント配線板４の上方に半導体部品１を配置する工程である。加熱工程は、第２フラックス１１と半田ペースト１０が接触した状態で加熱する工程である。加熱工程において、半田ペースト１０の半田粉末を加熱して溶融させることにより、半田バンプ３を介して第１電極５と第２電極２を接合する半田接合部６を形成する。さらに加熱工程において、熱硬化性樹脂７を加熱することにより、半田接合部６の周囲で硬化した熱硬化性樹脂７を形成する。硬化後の熱硬化性樹脂７には第２フラックス１１の金属元素８が含まれる。   The first supply step is a step of supplying a solder paste 10 containing a first flux containing a thermosetting resin 7 and solder powder on the first electrode 5 of the printed wiring board 4. The second supply step is a step of supplying the second flux 11 including the thermosetting resin 7 and the metal element 8 to the solder bump 3 formed on the second electrode 2 of the semiconductor component 1. The placement step is a step of placing the semiconductor component 1 above the printed wiring board 4 so that the second flux 11 supplied to the semiconductor component 1 contacts the solder paste 10 supplied to the first electrode 5. . A heating process is a process heated in the state which the 2nd flux 11 and the solder paste 10 contacted. In the heating process, the solder powder of the solder paste 10 is heated and melted to form the solder joint 6 that joins the first electrode 5 and the second electrode 2 via the solder bump 3. Further, in the heating step, the thermosetting resin 7 cured around the solder joint portion 6 is formed by heating the thermosetting resin 7. The cured thermosetting resin 7 contains the metal element 8 of the second flux 11.

このような実装構造体１００の製造方法によれば、硬化した熱硬化性樹脂７の中に金属元素８を含ませることで、金属元素８を含まない場合よりも熱硬化性樹脂７の熱的負荷に対する強度を向上させることができ、接合の信頼性を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂７を加熱して硬化させる際に、半導体部品１側からプリント配線板４側に向かって金属元素８を拡散させる方法により実装構造体１００を製造することができる。これにより、熱硬化性樹脂７が半導体部品１に向かって必要以上に延びること（漏れ上がり）を防止することができる。   According to such a manufacturing method of the mounting structure 100, by including the metal element 8 in the cured thermosetting resin 7, the thermosetting resin 7 is more thermally than the case where the metal element 8 is not included. The strength against the load can be improved, and the reliability of joining can be improved. Moreover, when the thermosetting resin 7 is heated and cured, the mounting structure 100 can be manufactured by a method of diffusing the metal element 8 from the semiconductor component 1 side toward the printed wiring board 4 side. Thereby, it is possible to prevent the thermosetting resin 7 from extending more than necessary toward the semiconductor component 1 (leakage).

また実施の形態の実装構造体１００の製造方法によれば、半田ペースト１０の半田粉末はＳｎとＢｉを含む合金組成であり、金属元素８はＡｇである。このように、融点の高いＡｇを用いることで、熱硬化性樹脂７の耐熱性を向上させることができる。   Further, according to the method for manufacturing the mounting structure 100 of the embodiment, the solder powder of the solder paste 10 has an alloy composition containing Sn and Bi, and the metal element 8 is Ag. Thus, the heat resistance of the thermosetting resin 7 can be improved by using Ag with a high melting point.

また実施の形態の実装構造体１００の製造方法によれば、第２供給工程で用いる金属元素８の含有量は、第１供給工程で用いる半田ペースト１０の半田粉末の重量比０．１％〜１．０％である。これにより、金属元素８による接合信頼性の向上効果をより効果的に生じさせることができる。   Moreover, according to the manufacturing method of the mounting structure 100 of the embodiment, the content of the metal element 8 used in the second supply process is 0.1% to a weight ratio of the solder powder of the solder paste 10 used in the first supply process. 1.0%. Thereby, the improvement effect of the joining reliability by the metal element 8 can be produced more effectively.

また実施の形態の実装構造体１００の製造方法によれば、半田接合部６には金属元素８と同じ金属元素が含まれる。このように、半田接合部６にも同じ金属元素８を含むことで、半田接合部６の強度を向上させることができる。   Further, according to the method for manufacturing the mounting structure 100 of the embodiment, the solder joint 6 contains the same metal element as the metal element 8. Thus, the strength of the solder joint portion 6 can be improved by including the same metal element 8 in the solder joint portion 6.

本発明の実装構造体は、プリント配線板への半導体部品の実装において、補強樹脂である熱硬化性樹脂による熱応力に対する接合信頼性を向上させることができ、電子機器に用いられる実装構造体へ広範囲な用途に使用できる。例えば、ＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等の電子部品の接続用途、および、それらを基板に接合する用途に用いることができる。また、これらの素子、部品、または基板を内蔵する製品、例えば、スマートフォン、携帯電話、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルＡＶ機器等にも使用することができる。   The mounting structure of the present invention can improve the bonding reliability against thermal stress caused by the thermosetting resin that is a reinforcing resin in mounting a semiconductor component on a printed wiring board, and can be used for an electronic device. Can be used for a wide range of applications. For example, it can be used for connecting electronic components such as a CCD device, a holographic device, and a chip component, and for bonding them to a substrate. Further, it can also be used for products incorporating these elements, components, or substrates, such as smartphones, mobile phones, personal computers, digital cameras, portable AV devices, and the like.

１ 半導体部品
２ 電極（第２電極）
３ 半田バンプ
４ プリント配線板
５ 電極（第１電極）
６ 半田接合部
７ 熱硬化性樹脂
８ 金属元素
９ 半田接続部
１０ 半田ペースト
１１ 第２フラックス
１００ 実装構造体
２００ 実装構造体
２０１ 半導体部品
２０２ 電極
２０３ 半田バンプ
２０４ プリント配線板
２０５ 電極
２０６ 半田接合部
２１２ 補強樹脂 1 Semiconductor component 2 Electrode (second electrode)
3 Solder bump 4 Printed wiring board 5 Electrode (first electrode)
6 Solder joint 7 Thermosetting resin 8 Metal element 9 Solder joint 10 Solder paste 11 Second flux 100 Mounting structure 200 Mounting structure 201 Semiconductor component 202 Electrode 203 Solder bump 204 Printed wiring board 205 Electrode 206 Solder joint 212 Reinforced resin

Claims (9)

第１電極を有するプリント配線板と、前記プリント配線板に実装され、かつ、表面に半田バンプを形成した第２電極を有する半導体部品と、前記半田バンプを介して前記第１電極と前記第２電極を接合する半田接合部と、を備える実装構造体であって、
前記半田接合部の周囲は熱硬化性樹脂で覆われており、
前記熱硬化性樹脂の中に金属元素が含まれている、実装構造体。 A printed wiring board having a first electrode; a semiconductor component having a second electrode mounted on the printed wiring board and having a solder bump formed on a surface thereof; and the first electrode and the second through the solder bump. A soldering structure for joining electrodes, and a mounting structure comprising:
The periphery of the solder joint is covered with a thermosetting resin,
A mounting structure in which a metal element is contained in the thermosetting resin. 前記金属元素はＡｇである、請求項１に記載の実装構造体。   The mounting structure according to claim 1, wherein the metal element is Ag. 前記熱硬化性樹脂は、前記プリント配線板から前記半導体部品に向かって前記半田バンプの表面に接触する位置まで延びており、前記半導体部品の前記第２電極には接触しない、請求項１又は２に記載の実装構造体。   The thermosetting resin extends from the printed wiring board toward the semiconductor component to a position where it contacts the surface of the solder bump, and does not contact the second electrode of the semiconductor component. Mounting structure described in 1. 前記熱硬化性樹脂において前記半導体部品に近い側の領域の方が前記プリント配線板に近い側の領域よりも前記金属元素を多く含む、請求項１から３のいずれか１つに記載の実装構造体。   The mounting structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a region closer to the semiconductor component in the thermosetting resin contains more metal element than a region closer to the printed wiring board. body. 前記半田接合部には前記金属元素と同じ金属元素が含まれる、請求項１から４のいずれか１つに記載の実装構造体。   The mounting structure according to claim 1, wherein the solder joint includes the same metal element as the metal element. プリント配線板の第１電極と半導体部品の第２電極とを半田接合部により接合して構成される実装構造体を製造する方法であって、
プリント配線板の第１電極の上に、熱硬化性樹脂を含む第１フラックスと半田粉末とを含む半田ペーストを供給する第１供給工程と、
半導体部品の第２電極の上に形成された半田バンプに、熱硬化性樹脂と金属元素とを含む第２フラックスを供給する第２供給工程と、
前記第１電極に供給された前記半田ペーストに、前記半導体部品に供給された前記第２フラックスが接触するように、前記プリント配線板の上方に前記半導体部品を配置する配置工程と、
前記第２フラックスと前記半田ペーストが接触した状態で加熱する加熱工程と、を含み、
前記加熱工程において、前記半田ペーストの前記半田粉末を加熱して溶融させることにより、前記半田バンプを介して前記第１電極と前記第２電極を接合する半田接合部を形成し、かつ、前記熱硬化性樹脂を加熱することにより、前記半田接合部の周囲で硬化した熱硬化性樹脂を形成し、硬化後の前記熱硬化性樹脂には前記第２フラックスの前記金属元素が含まれる、実装構造体の製造方法。 A method of manufacturing a mounting structure configured by joining a first electrode of a printed wiring board and a second electrode of a semiconductor component by a solder joint,
A first supply step of supplying a solder paste containing a first flux containing a thermosetting resin and solder powder on the first electrode of the printed wiring board;
A second supply step of supplying a second flux containing a thermosetting resin and a metal element to a solder bump formed on the second electrode of the semiconductor component;
An arrangement step of arranging the semiconductor component above the printed wiring board so that the second flux supplied to the semiconductor component contacts the solder paste supplied to the first electrode;
Heating the second flux and the solder paste in contact with each other, and
In the heating step, the solder powder of the solder paste is heated and melted to form a solder joint that joins the first electrode and the second electrode via the solder bump, and the heat A mounting structure in which a thermosetting resin cured around the solder joint is formed by heating the curable resin, and the cured thermosetting resin contains the metal element of the second flux. Body manufacturing method. 前記半田ペーストの前記半田粉末は、ＳｎとＢｉを含む合金組成であり、
前記金属元素はＡｇである、請求項６に記載の実装構造体の製造方法。 The solder powder of the solder paste is an alloy composition containing Sn and Bi,
The method for manufacturing a mounting structure according to claim 6, wherein the metal element is Ag. 前記第２供給工程で用いる前記金属元素の含有量は、前記第１供給工程で用いる前記半田ペーストの前記半田粉末の重量比０．１％〜１．０％である、請求項６又は７に記載の実装構造体の製造方法。   The content of the metal element used in the second supply step is 0.1% to 1.0% by weight of the solder powder in the solder paste used in the first supply step. The manufacturing method of the mounting structure of description. 前記半田接合部には前記金属元素と同じ金属元素が含まれる、請求項６から８のいずれか１つに記載の実装構造体の製造方法。   The method for manufacturing a mounting structure according to claim 6, wherein the solder joint includes the same metal element as the metal element.
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