JP3770104B2 - 電子装置と接合部材 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体チップと有機プリント配線基板のように、熱膨張率の異なる基板を多層に積層するのに適した接合部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の構成部品を実装する際、半導体チップ（Ｓｉ基材からなるシリコンチップなど）とこの半導体チップを搭載する有機プリント配線基板との接合に、半田ボールを用いることが一般的に行われている。ところが、半導体チップの熱膨張率が３ppm／℃程度であるのに対して、有機プリント配線基板の熱膨張率は２０〜６０ppm／℃と大きいため、昇温時に半導体チップと有機プリント配線基板の熱膨張率差に起因するストレスが発生し、このストレスにより、接合した半田ボールにクラックが発生し、導通不良が生じることがあった。
【０００３】
このストレスを緩和することを目的にして、様々な手法が提案されている。例えば、図１５には、半導体チップ１を接合する半田ボール２の周りを樹脂３で埋めて補強する方法が示されている。半田ボール２は互いに対向するように配置されたパッド（電極）４ａとパッド４ｂを接合し、有機プリント配線基板５の内部にはパッド４ｂと導通する銅配線層６が形成されている。
【０００４】
図１６には、半導体チップ１と有機プリント配線基板５の間に、熱硬化性樹脂にシリカなどのセラミックフィラーを混合したアンダーフィル層７を形成する方法が示されている。この方法では、半田ボール２の周りは全て樹脂で覆われるとともに、半導体チップ１と有機プリント配線基板５は接着によって補強されている。
【０００５】
このような樹脂を補強材として用いる方法は、半田ボールの接合工程にさらに樹脂層を形成する工程の付加が必要であり、また、新規製造設備の導入が必要であるなど製造プロセスコストを上昇させる。また、図１６に示した方法では、半導体チップ１と有機プリント配線基板５が強固に接着されているため、発生したストレスにより半導体チップ１が割れることや、有機プリント配線基板５が反ることが生じるだけではなく、半導体チップ１と有機プリント配線基板５の間に形成されたアンダーフィル層７にはボイドが発生しやすいため、このボイドが原因となってクラックが発生することもある。
【０００６】
図１７には、半田ボールに代えて、ワイヤボンド８により半導体チップ１と有機プリント配線基板５の接合を実現する方法が示されている。このワイヤボンドを用いる方法では、非常に特殊な製造設備とプロセスが要求され、工程数の増加などの問題点が残る。
【０００７】
特開平５−２５９１６６号公報には、銅などの金属を樹枝状に形成し、その樹枝間を樹脂で埋める構造物を半導体チップの電極上に形成する方法が提案されている。しかし、この方法は、（１）従来にない新しい製造設備が必要で、プロセスも煩雑になるため製造コストが上昇する、（２）樹枝状金属を均一に形成することが難しい、（３）金属樹枝間に樹枝を形成する場合、ボイドなどの空隙を巻き込みやすく、信頼性を低下させる可能性があるといった問題を残している。
【０００８】
特開平５−２７５４８５号公報には、バンプクラックを解消するため、Ｈ型になるように金属層を形成し、その周りを樹脂で覆う構造が提案されているが、金属層や樹脂層を形成するためにリソグラフィ工程やメッキ工程が必要となり、工程数増加による製造コスト上昇は否めない。
【０００９】
特開平７−３１２４００号公報には、樹脂やセラミックや高融点金属を芯材とし、この芯材を低融点半田等で被覆した細線を電極に用いて、ワイヤボンドで接合部を形成する方法が提案されている。近年、半導体チップは入出力用の電極数が増加する傾向にあり、その数は１０００個以上にも達しようとしている。電極数が多くなると、ワイヤボンド法で接続のための半田層を形成することはプロセスのタクトタイムの点で不利になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたもので、従来から使用されている汎用性のある半田ボール実装技術をそのまま使って、信頼性の高い部品実装を実現することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる電子装置は、所定の広さを有する第１の電極が形成された素子搭載基板と、素子搭載基板と対向するように配置され、かつ第１の電極と対向する位置に第２の電極が形成された配線基板と、第１の電極と第２の電極を接合するとともに溶着性金属からなる導電領域と耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなる接合部材を備え、接合部材は耐熱性樹脂と粒子状金属の混成物を成形した部材からなり、導電領域は部材の表面に露出した粒子状金属に溶着性金属を溶着してなるものである。
【００１２】
また、本発明にかかる電子装置は、所定の広さを有する第１の電極が形成された素子搭載基板と、素子搭載基板と対向するように配置され、かつ第１の電極と対向する位置に第２の電極が形成された配線基板と、第１の電極と第２の電極を接合するとともに溶着性金属からなる導電領域と耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなる接合部材を備え、接合部材は耐熱性樹脂を成形した部材からなり、導電領域は部材の表面に形成された帯状金属薄膜に溶着性金属を溶着してなるものである。
【００１３】
また、接合部材の表面に混在する導電領域は、素子搭載基板と配線基板の略中間部に配置された切り欠き部を有してなるものである。
【００１４】
また、耐熱性樹脂からなる樹脂領域は、接合部材の表面を２０〜８０％占めてなるものである。
【００１５】
また、耐熱性樹脂は、熱硬化性樹脂からなるものである。
【００１６】
また、耐熱性樹脂は、熱可塑性樹脂からなるものである。
【００１７】
また、本発明にかかる接合部材は、粒子状金属と耐熱性樹脂との混成物を球状に成形した部材からなり、部材の表面に露出した粒子状金属を溶着性金属で溶着したものからなる導電領域と耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなるものである。
【００１８】
また、本発明にかかる接合部材は、耐熱性樹脂を球状に成形した部材からなり、部材の表面に形成されかつ切り欠き部を有する帯状金属薄膜に溶着性金属を溶着したものからなる導電領域が形成されてなるものである。
【００１９】
また、本発明にかかる接合部材は、耐熱性樹脂を球状に成形した部材からなり、部材の表面に形成された帯状金属薄膜に溶着性金属を溶着したものからなる導電領域が形成されてなるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。図１はこの発明にかかる電子装置１０の断面を表している。半導体チップ（シリコンチップやＧａＡｓチップなど）１（素子搭載基板）は所定の機能を有する半導体素子（図示せず）が内部に実装されており、その能動面（半導体素子が形成されている面）には半導体素子と導通するパッド（電極）４ａが形成されている。有機プリント配線基板（ＦＲ４基板など）５（配線基板）は半導体チップ１を搭載し、銅配線層６が形成されるとともに、パッド４ｂがパッド４ａと対向する位置に形成されている。パッド４ａとパッド４ｂは接合部材２０で接合されている。
【００２３】
接合部材２０は、耐熱性樹脂を母材として成形されたもので、その表面は半田などの溶着性金属で被覆され、導電領域を形成している。ただし接合部材２０の表面を溶着性金属ですべて覆うことはせず、耐熱性樹脂の表面を一部必ず露呈させ、樹脂領域を形成しておく。耐熱性樹脂は柔軟性があるため、硬い導電領域が変形し、昇温時に有機プリント配線基板と半導体チップの熱膨張率差に起因する応力を接合部材自身が吸収する。その結果、接合部材２０におけるクラックの発生が解消され、信頼性の高い部品実装を実現できる。
【００２４】
なお、接合部材２０の表面を半田などの溶着性金属ですべて被覆すると、応力が緩和されないためクラックが発生しやすい。また、耐熱性樹脂からなる樹脂領域の面積が増えると、接合部材２０の導電性が低下する。クラックの発生を解消し、かつ導電性を確保するためには、接合部材２０の表面積に対する耐熱性樹脂からなる樹脂領域の面積の割合は２０〜８０％であることが望ましく、３０〜７０％であればさらに望ましい。
【００２５】
接合部材２０は従来の半田ボールと同等のサイズ、形状のものを作製できる。このため、接合部材２０を用いて基板同士を接合するために新規な製造設備の導入を必要とせず、量産導入における本発明の導入を容易にする。
【００２６】
接合部材２０の大きさは、パッドのピッチに応じて適切な値を選択すればよい。例えば、半導体装置のように接合の信頼性を確保しながら微細化が要求されている場合、好ましい接合部材２０の直径は、パッドの大きさと対応付けることが可能で、パッドのピッチをｄとすると、接合部材２０の直径はピッチｄの０．５〜２倍であることが望ましい。
【００２７】
接合部材２０を構成する樹脂は、加熱溶融している半田浴槽での浸漬処理やその後の半田処理で所定形状（例えば球状）を保持している必要があるため、耐熱性が要求される。例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンサルファイド（PPS)、塩化ビニル樹脂(PVC)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリスチレン(PS)、AS樹脂(AS)、ABS樹脂(ABS)、メタクリル樹脂(PMMA)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PAI)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエ−テル(PPE)、ポリスルホン(PSF)、液晶ポリマー(LCP)などの熱可塑性樹脂が考えられる。これらの樹脂は射出成型に適しており、またリサイクルしやすい。
【００２８】
また、エポキシ樹脂(EP)、ポリイミド樹脂(PI)、ベンゾシクロブテン(BCB)、フェノール樹脂(PF)、ユリア樹脂(UF)、メラミン樹脂(MF)、不飽和ポリエステル(UP)、シリコン樹脂(Si)などの熱硬化性樹脂も用いることが出来る。これらの樹脂は耐熱性が高いので、融点の高い半田と混成するのに適している。
【００２９】
なお、樹脂は単体で用いる必要はなく、混合されたものを用いることが可能である。熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を、あるいは熱硬化性樹脂同士を、また熱可塑性樹脂同士を混合して、熱膨張率、耐熱性などを調整することができる。また同じ趣旨から、樹脂に金属やセラミックなどのフィラー（ファイバーや粒子など）を混合することも出来る。
【００３０】
接合部材２０を球状に成形するには、金型などを用いてボール状に成型する方法、射出成型などを用いて成型する方法、削りだしによる方法などが有効であり、ボール状（球状）に成形できれば特に限定されるものではない。
【００３１】
また、以上の説明では、接合部材２０を使って配線基板（有機プリント配線基板）に半導体チップ１を搭載する例を示したが、接合部材２０が接合できるのは半導体チップに限定されるものではない。接合部材２０は熱膨張率の異なる基板同士を高信頼性を維持して接合するのに適しており、例えばシリコンセンサー（歪みセンサーなど）、薄膜磁気ヘッド、セラミックチップ（半導体チップが複数個搭載されたセラミック基板）など、素子が実装された素子搭載基板を広く配線基板と接合できる。
【００３２】
また、以上の説明では、基板を２段にわたって積層する例を示したが、積層できる基板の段数に特に制限はない。
【００３３】
次に、本発明にかかる接合部材２０の具体例を、実施例に基づいた製造方法を交えながら説明する。なお、ここに示した製造方法、樹脂の種類や混合割合などは、一例であって、使用する樹脂や半田の種類によって、限定されるものではないことは言うまでもない。
【００３４】
実施の形態１．
実施の形態１にかかる接合部材２０ａは、半田と樹脂を混成したもので、図２に示されているように、接合部材２０ａの表面に半田領域２１（導電領域）と樹脂領域２２が交互に形成されている。半田領域２１は必ずしも連続している必要はない。途中で途切れていても、パッド４ａ、ｂを接合する際に、半田が溶けて、連続面を形成し、導通を確保する。このような形態を有する接合部材２０ａの形成方法を実施例に基づいて以下に述べる。
【００３５】
千住金属（株）社製の溶融半田（エコソルダーM31）３０ｇと東レ（株）社製ポリエステル樹脂シベラス３０ｇをステンレス製ルツボ中に入れ、酸化が進行しないように窒素気流下にて３００℃で加熱溶融したのち、１５分間攪拌混合した。さらに、混合溶液をステンレス製の金型に注入し冷却すると接合部材２０ａが得られた。
【００３６】
なお、上記実施例では半田と樹脂を同重量混ぜた場合を示したが、半田と樹脂の混合割合は適宜選択することができる。混合する半田の量が少ないと表面における半田領域２１の形成が不十分になり、パッド４ａ、４ｂの導通を確保できなくなる。また、混合する半田の量を増やすと導電性は高まるが、接合部材２０ａの柔軟性が低下し耐クラック性は低下する。接合部材に対して、半田が２０〜８０重量％混合されている場合、耐クラック性を低下させることなくパッド４ａ、４ｂの導通を確保できた。
【００３７】
また、半田の代わりに、低融点の金属・合金と耐熱性樹脂を混成することも考えられる。この場合、混成物から樹脂ボールを成形し、さらにこの樹脂ボールを半田が溶融している半田ルツボ中に１秒間程度浸漬することにより半田領域２１を形成する。
【００３８】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる接合部材２０ｂは、図３（ｂ）に示されているように、金属粒子を含まない樹脂領域２３と金属粒子の上に形成された半田領域２５（導電領域）が接合部材２０ｂの表面に交互に形成されている。このような樹脂領域と導電領域が混在する形態を有する接合部材２０ｂを形成する方法を実施例に基づいて以下に述べる。
【００３９】
旭化成（株）社製のポリアセタール樹脂テナック（フィラー入り）５０ｇと真空冶金社製の平均粒径０．５μｍの銅微粒子５０ｇを加熱溶融して混合し、銅微粒子を含有するポリアセタール樹脂を製造した。次にこのようにして得た銅微粒子混合樹脂２０ｇと銅微粒子を混合していないニート樹脂（フィラーなどが混入していない純粋な樹脂（ここではポリアセタール樹脂）のこと）５０ｇをステンレス製ルツボ中に入れ、酸化が進行しないように窒素気流下にて３００℃に加熱溶融した後、５分間攪拌混合し冷却した。
【００４０】
さらに、この樹脂をステンレス製容器に入れて再度３００℃に加熱した後、ボール状金型に注入し冷却することにより、図３（ａ）に示すような金属粒子を含まない樹脂領域２３と金属粒子を含む樹脂領域２４が交互に形成された樹脂ボールを得た。さらに、半田材料として、千住金属工業（株）社製のエコソルダーM31を半田ルツボ中で溶融しておき、その中に樹脂ボールを１秒間浸漬することにより、図３（ｂ）に示すような、接合部材２０ｂの表面に金属粒子を含まない樹脂領域２３と金属粒子の上に形成された半田領域２５が交互に露出している接合部材２０ｂが得られた。
【００４１】
なお、耐熱性樹脂に混合する金属は、銅に限定されるものではなく、ニッケルなど、半田と溶着可能な金属・合金を広く用いることができる。
【００４２】
実施の形態３．
実施の形態３にかかる接合部材２０ｃは、図４（ａ）、（ｂ）に示されているように、樹脂ボール２６の表面に切り欠き部３３を有する帯状半田層３４（導電領域）が形成されている。樹脂ボール２６の表面において、帯状半田層３４が形成されていない部分が、耐熱性樹脂からなる樹脂領域に該当する。切り欠き部３３はなくても接合部材として機能するが、切り欠き部３３は樹脂ボール２６が熱膨張した場合に帯状半田層３４の応力を緩和するので接合部材２０ｃの耐クラック性を高める。このような形状を有する接合部材２０ｃを形成する方法を実施例に基づいて以下に述べる。
【００４３】
ポリプラスチックス社製のベクトラ（液晶ポリマー）から成型された樹脂ボール（直径：３００μm）２６にシプレイ社製の無電解メッキ液を用いて無電解メッキ処理を行い、表面全面が銅の金属層２７で被覆された樹脂ボール２６ｂを形成した（図５参照）。
【００４４】
なお、金属層２７の形成方法は無電解メッキに限定されるものではなく、蒸着法やスパッタリングなどのドライプロセスにより形成しても良く、樹脂ボール２６に必要な金属層２７が形成できれば特に限定されるものではない。
【００４５】
次に、図６（ａ）に示すように、銅を被覆した樹脂ボール２６ｂをボール支持台２８に固定し、さらに、クラリアント・ジャパン社製のポジ型感光性レジストAZ8100をスプレーにより塗布後、８５℃の温度にて６０秒間オーブン中で乾燥し、図６（ｂ）のように、膜厚約３．０μmの感光性レジスト層２９を形成した。この作業を片面づつ繰り返して、金属層２７の表面全体が感光性レジスト層で被覆された樹脂ボール２６ｃを形成した。
【００４６】
次に、図６（ｃ）のように、樹脂ボール２６ｃをボール支持台２８に固定したまま、ＵＳＨＩＯ製マスクアライナを用い、紫外線（露光量：１００ｍＪ／ｃｍ２）で片面づつ合計２回露光した。この時、マスク３１は第一回目の露光と第二回目の露光で異なるものを使用した。図７（ａ）は第１回目の露光に用いるマスク３１ａを示しており、透明部と遮光部の間にスリットが形成されている。図７（ｂ）は第２回目の露光に用いるマスク３１ｂを示しており、透明部と遮光部の間にスリットは形成されていない。マスク３１ａのアライメントは、図７（ａ）に示されているように樹脂ボール２６ｃの中央部にスリットがかかるように行った。
【００４７】
露光した後、露光後ベークとして循環オーブンにて８５℃で９０秒加熱処理した。さらに東京応化工業社製アルカリ現像液ＮＭＤ-３の溶液中で攪拌しながら現像処理し、その後、水洗処理すると、図８（ａ）、（ｂ）に示される、金属層２７の上にレジストパターン３２が形成されている樹脂ボール２６ｄを得た。
【００４８】
レジストパターン３２は帯状で、金属層２７の周囲を覆うが、切り欠き部３３が存在するため閉じてはいない。なお、レジスト、およびレジストパターンの形成方法はここで説明したものに限定されるものではなく、さまざまなレジストやそれに応じたパターン形成方法を用いることが可能である。
【００４９】
次に、樹脂ボール２６ｄを２５℃の1０ｗｔ％塩酸水溶液中で攪拌することにより、レジストパターン３２で被覆されていない部分の金属層２７をエッチング除去した。さらに、アセトン溶液中でレジストパターン３２を溶解除去することにより帯状に銅が形成された樹脂ボール２６ｅ（図示せず）を得た。次に、樹脂ボール２６ｅを半田浴槽に１秒間浸漬することにより、帯状半田層３４が形成され、しかも樹脂領域が露呈している図４（ａ）、（ｂ）に示すような接合部材２０ｃを得た。
【００５０】
帯状半田層３４を形成するには、半田浴槽に浸漬する方法の他に、半田メッキを用いるメッキによる方法や半田ジェットなどにより加熱溶融させた半田を吹き付ける方法が考えられ、銅上に半田領域を形成できるどのような方法を用いても良い。また、用いる半田金属組成についても特に限定されるものではない。
【００５１】
また、上記実施例では、一本の太い帯状半田層３４を示したが、導電領域と樹脂領域が混在していればよいのであって、例えば、数本の細帯状の半田層を形成しても同様の効果を奏する。
【００５２】
接合部材の使用方法
次に、接合部材２０の使用方法を実施例に基づいて説明する。接合部材２０は従来の半田ボール搭載設備やプロセスをそのまま使用して接合することが可能である。ここでは、図９に示すように、基板の外周に１５個４列、合計１７６個のパッド４ａが配置されている半導体チップ１を接合部材２０で接合する方法を例に挙げて説明するが、使用する機器の種類、パッドの数、半導体チップの大きさなどによって制限されるものではないことはいうまでもない。
【００５３】
なお、パッド４ａの広さは半導体チップ１の大きさと半導体チップを動作させるのに必要な電極の数からあらかじめ決めることが可能で、ここでは巾０．３ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで形成されている。
【００５４】
半導体チップ１のパッド４ａに、（株）日本パルス技術研究所社製のエアゾール式レジン系無洗浄タイプを用いて、フラックスを塗布する。次に、（株）日本パルス技術研究所社製の簡易ボール搭載器(BM-11sereis)を用いて、接合部材２０を半導体チップ１のパッド４ａの上に保持する。この時、図１０に示すように、治具４１によって、接合部材２０とパッド４ａの位置決めを行う。
【００５５】
なお、切り欠き部３３を有する接合部材２０ｃをパッド４ａの上に保持する場合、図１１に示すように、最終的に切り欠き部３３が半導体チップ１と有機プリント配線基板５のほぼ中間部に位置するように、接合部材２０ｃを位置決めすることが必要である。このような位置関係で保持すると、接合完了後でも切り欠き部３３はパッド４ａ、４ｂから開放されているので、熱膨張率の違いにより発生した応力を変形により緩和でき、耐クラック性が高まる。
【００５６】
なお、いままで、接合部材２０の形状は球状であることを暗黙のうちに認める形で説明してきたが、これは球状であれば、配置の向きに関係なく、半導体チップから有機プリント配線基板の間の間隔を一定に保てるからである。しかし、適切な治具を用いて固定するのであれば、立方体、回転楕円体などの形状にすることはもちろん可能である。特に、切り欠き部３３を設けて形状に違方性を持たせる場合、立方体であれば座りが良いため、切り欠き部３３の向きを位置決めしやすくなることも考えられる。
【００５７】
次に、窒素気流下で、２８０℃に加熱したホットプレート上に接合部材２０が保持された半導体チップ１を２秒間乗せ、半田を溶解させた（図１０参照）。溶解後、半導体チップ１をホットプレート上から除去して室温で冷却すると、半導体チップ１のパッド４ａと接合部材２０の接合が実現した。
【００５８】
次に、基板サイズ５０ｍｍ、基板厚み１．２mmのＦＲ４基板５０を用意した。ＦＲ４基板５０には、図１２に示すように、中心部分に、半導体チップ１に設けられたパッド４ａと同じ配置（図９参照）で銅のパッド（銅箔膜厚３０μm）４ｂが形成されていた。
【００５９】
次に、接合部材２０が接合された半導体チップ１を、接合部材２０がＦＲ４基板５０のパッド４ｂに接触するように固定した（図１参照）。窒素気流下にて（株）日本パルス技術研究所社製の赤外線半田リフロー装置RF110N2を用いて２８０℃で加熱後、冷却すると、接合部材２０による半導体チップ１とＦＲ４基板５０の接合が完了した。この方法は接合部材２０ａ〜ｃに対して有効であった。
【００６０】
次に、本発明にかかる接合部材２０で半導体チップ１を接合した場合の接続信頼性について評価した結果を説明する。評価には、接合部材２０ａ〜ｃの他に、接合部材２０ｄ〜ｆを用いた。ここで、接合部材２０ｄは、接合部材２０ｃを作成する際に、ベクトラ（液晶ポリマー）を用いる代りに熱硬化性のエポキシ樹脂を用いて得られた接合部材である。同じく、熱硬化性のエポキシ樹脂とＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）を重量比で７０／３０で混合した樹脂から得られたものが接合部材２０ｅ、熱硬化性のエポキシ樹脂と熱硬化性のフェノール樹脂を重量比で８０／２０で混合したものから得られたものが接合部材２０ｆである。
【００６１】
また、比較対象とする接合部材として、千住金属工業(株)社製の半田ボールであるスパークルボールS-typeと、コアＣｕ品である千住金属工業(株)社製のスパークルボールC-typeと住友特殊金属(株)社製の銅ボールを用意した。用意した接合部材の直径は全て３００μmであった。
【００６２】
上記した９種類の接合部材を用いて、ＦＲ４基板５０の上に半導体チップを実装し、実装後の接続信頼性を評価するために、熱衝撃試験を実施した。熱衝撃（サイクル温度：−６５℃〜１２５℃、保持時間：１５〜３０分）を１００サイクル加える毎に図１３に示すように半導体チップ１とＦＲ４基板５０の接合部分の２箇所を１ペアとして導通確認を行った。接合個所の総数は、ＦＲ４基板一枚につき８８個所であった。
【００６３】
その結果を図１４に示す。図中の数は導通不良個数／接合箇所総数を表している。比較対象とした接合部材で接合した場合には、4００サイクルから８００サイクルで半導体チップ１の最外周部分の接合部で接合部材にクラックが発生し、導通不良が発生していた。それに対して、本発明にかかる接合部材２０ａ〜ｆを用いて接合した場合には、熱衝撃試験１０００サイクル後も接合部材にクラック発生などはみられず、導通不良は発生しなかった。この結果より、本発明にかかる接合部材２０は非常に耐クラック性が高く、信頼性の高い接合を実現できることが確認できた。
【００６４】
【発明の効果】
本発明にかかる電子装置は、所定の広さを有する第１の電極が形成された素子搭載基板と、素子搭載基板と対向するように配置され、かつ第１の電極と対向する位置に第２の電極が形成された配線基板と、第１の電極と第２の電極を接合するとともに溶着性金属からなる導電領域と耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなる接合部材を備え、接合部材は耐熱性樹脂と粒子状金属の混成物を成形した部材からなり、導電領域は部材の表面に露出した粒子状金属に溶着性金属を溶着してなることにより、従来から使用されている汎用性のある半田ボール実装技術をそのまま使って、信頼性の高い部品実装を実現できる。
【００６５】
また、本発明にかかる電子装置は、所定の広さを有する第１の電極が形成された素子搭載基板と、素子搭載基板と対向するように配置され、かつ第１の電極と対向する位置に第２の電極が形成された配線基板と、第１の電極と第２の電極を接合するとともに溶着性金属からなる導電領域と耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなる接合部材を備え、接合部材は耐熱性樹脂を成形した部材からなり、導電領域は部材の表面に形成された帯状金属薄膜に溶着性金属を溶着してなることにより、従来から使用されている汎用性のある半田ボール実装技術をそのまま使って、信頼性の高い部品実装を実現できる。
【００６６】
また、接合部材の表面に混在する導電領域は、素子搭載基板と配線基板の略中間部に配置された切り欠き部を有してなることにより耐クラック性が高い。
【００６７】
また、耐熱性樹脂の樹脂領域は、接合部材の表面を２０〜８０％占めることによりクラックの発生を解消しかつ、導電性を確保できる。
【００６８】
また、耐熱性樹脂は、熱硬化性樹脂からなることにより耐熱性が高い。
【００６９】
また、耐熱性樹脂は、熱可塑性樹脂からなることにより射出成型性に適している。
【００７０】
また、本発明にかかる接合部材は、粒子状金属と耐熱性樹脂との混成物を球状に成形した部材からなり、部材の表面に露出した粒子状金属を溶着性金属で溶着したものからなる導電領域と耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなることにより信頼性の高い部品実装を実現できる。
【００７１】
また、本発明にかかる接合部材は、耐熱性樹脂を球状に成形した部材からなり、部材の表面に形成されかつ切り欠き部を有する帯状金属薄膜に溶着性金属を溶着したものからなる導電領域が形成されてなることにより信頼性の高い部品実装を実現できる。
【００７２】
また、本発明にかかる接合部材は、耐熱性樹脂を球状に成形した部材からなり、部材の表面に形成された帯状金属薄膜に溶着性金属を溶着したものからなる導電領域が形成されてなることにより信頼性の高い部品実装を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる電子装置を示す断面図である。
【図２】 接合部材２０ａの外形形状を表す図である。
【図３】 接合部材２０ｂの作成方法を説明するための図である。
【図４】 樹脂ボール２６ｂの構造を示す断面図である。
【図５】 接合部材２０ｂの作成方法を説明するための図である。
【図６】 樹脂ボール２６ｃを露光する際に使用するマスクの形状を表す図である。
【図７】 樹脂ボール２６ｄの形状を表す正面図と側面図である。
【図８】 接合部材２０ｃの外形形状を表す正面図と側面図である。
【図９】 所定の広さを有する電極（パッド）が複数個形成された半導体チップを表す図である。
【図１０】 半導体チップに接合部材を位置決めする方法を説明するための図である。
【図１１】 接合部材２０ｃを電極の間に固定する方法を説明するための図である。
【図１２】 所定の広さを有する電極が複数個形成された有機プリント配線基板（配線基板）を表す図である。
【図１３】 接合部材の信頼性を評価する方法を説明するための図である。
【図１４】 接合部材の信頼性を評価した結果を示す表である。
【図１５】 従来の電子装置をあらわす断面図で、半田ボールを樹脂で補強する方法を示している。
【図１６】 従来の電子装置をあらわす別の断面図で、半田ボールをアンダーフィル層で被覆する方法を示している。
【図１７】 従来の電子装置をあらわすさらに別の断面図で、ワイヤボンドで電極を接続する方法を示している。
【符号の説明】
１ 半導体チップ（素子搭載基板）、４ａ、４ｂ パッド（電極）、５ 有機プリント配線基板（配線基板）、１０ 電子装置、２０ａ〜ｆ 接合部材、２１ 半田領域（導電領域）、２２ 樹脂領域、２３ 銅粒子を含まない樹脂領域、２４ 銅粒子を含む樹脂領域、２５ 金属粒子の上に形成された半田領域（導電領域）、２６ 樹脂ボール、２７ 金属層、３３ 切り欠き部、３４ 帯状半田層（導電領域）

Claims (9)

  1. 所定の広さを有する第１の電極が形成された素子搭載基板と、前記素子搭載基板と対向するように配置され、かつ前記第１の電極と対向する位置に第２の電極が形成された配線基板と、前記第１の電極と前記第２の電極を接合するとともに溶着性金属からなる導電領域と耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなる接合部材とを備え、前記接合部材は前記耐熱性樹脂と粒子状金属の混成物を成形した部材からなり、前記導電領域は前記部材の表面に露出した前記粒子状金属に前記溶着性金属を溶着したものからなることを特徴とする電子装置。
  2. 所定の広さを有する第１の電極が形成された素子搭載基板と、前記素子搭載基板と対向するように配置され、かつ前記第１の電極と対向する位置に第２の電極が形成された配線基板と、前記第１の電極と前記第２の電極を接合するとともに溶着性金属からなる導電領域と耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなる接合部材とを備え、前記接合部材は前記耐熱性樹脂を成形した部材からなり、前記導電領域は前記部材の表面に形成された帯状金属薄膜に前記溶着性金属を溶着したものからなることを特徴とする電子装置。
  3. 接合部材の表面に混在する導電領域は、素子搭載基板と配線基板の略中間部に配置された切り欠き部を有してなる請求項２記載の電子装置。
  4. 耐熱性樹脂からなる樹脂領域は、接合部材の表面を２０〜８０％占めてなる請求項１または２のいずれか１項に記載の電子装置。
  5. 耐熱性樹脂は、熱硬化性樹脂からなる請求項１または２のいずれか１項に記載の電子装置。
  6. 耐熱性樹脂は、熱可塑性樹脂からなる請求項１または２のいずれか１項に記載の電子装置。
  7. 粒子状金属と耐熱性樹脂との混成物を球状に成形した部材からなり、前記部材の表面に露出した前記粒子状金属を溶着性金属で溶着したものからなる導電領域と前記耐熱性樹脂からなる樹脂領域が表面に混在してなる接合部材。
  8. 耐熱性樹脂を球状に成形した部材からなり、前記部材の表面に形成されかつ切り欠き部を有する帯状金属薄膜に溶着性金属を溶着したものからなる導電領域が形成されてなる接合部材。
  9. 耐熱性樹脂を球状に成形した部材からなり、前記部材の表面に形成された帯状金属薄膜に溶着性金属を溶着したものからなる導電領域が形成されてなる接合部材。
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