JP4492330B2 - 電子部品実装構造体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品と基板とを接続するための電子部品実装構造体に関り、特に接続信頼性の高い電子部品実装構造体およびその製造方法に関する。

近年、携帯型端末に代表される小型・薄型・軽量が要求される電子機器に搭載するために、大面積で、かつ多数の接続電極を有する大規模集積回路素子等の半導体素子をベアチップ構成またはそれらをパッケージした構成で基板に実装する例が多くなっている。このような実装方式においては、一般にバンプとよばれる突起電極を用いて接合されるが、接合工程における熱応力、半導体素子と基板との熱膨張係数の差等により、突起電極に大きな力がかかることが多い。これらの応力を緩和するために、例えば、突起電極の断面形状を鼓状にして応力を緩和する等の方法が開発されている。

以下、従来の突起電極の形成方法について図１０を用いて説明する。図１０（ａ）、（ｂ）は、鼓状の突起電極を用いた接続構造を説明するための断面図である（例えば、特許文献１参照）。

図１０（ａ）に示すように、半導体素子３２０の端子電極３３０の上に半田バンプ３６０が形成されており、基板３４０には接続パッドを含む導体配線３５０が形成されている。さらに半導体素子３２０の裏面には錘となる金属層３７０が形成されている。このように構成された半導体素子３２０の半田バンプ３６０を基板３４０の接続パッドに位置合せし、仮止めする。次に、半導体素子３２０を下にして加熱すると半田バンプ３６０が溶融する。このとき、半導体素子３２０は錘となる金属層３７０によって下方に引っ張られる。その結果、半田バンプ３６０は引き伸ばされて、中央部にくびれを有する鼓状の半田バンプ３８０が形成される。この後、冷却すれば鼓状の突起電極により接続された接続構造体が得られる。なお、図１０（ａ）では、便宜上、半田バンプを引き伸ばす前後の状態を同一図面上に示した。すなわち、引き伸ばし前の半田バンプ３６０は点線で、引き伸ばした後の鼓状の半田バンプ３８０は実線で示した。

また、図１０（ｂ）は、同様に半導体素子３２０の端子電極３３０に半田バンプ４１０が形成されており、さらに半導体素子３２０の裏面に磁性体層３９０が形成されている。また、基板３４０には導体配線３５０が形成されている。このように構成された半導体素子３２０の半田バンプ４１０を基板３４０の接続パッドに位置合せし、仮止めする。次に、半田バンプ４１０を溶融させるが、このとき、半田バンプ４１０が軟化した状態で、磁石４００を半導体素子３２０の裏面に接近させてから磁石４００を上方に移動させていく。このとき、半導体素子３２０の裏面には磁性体層３９０が形成されているために、上方へ引っ張られることになる。その結果、半田バンプ４１０は引き伸ばされて、中央部にくびれを有する鼓状の半田バンプ４２０が形成される。この後、冷却すれば鼓状の突起電極により接続された接続構造体が得られる。

なお、図１０（ｂ）では、便宜上、半田バンプを引き伸ばす前後の状態を同一図面上に示した。すなわち、引き伸ばし前の半田バンプ４１０は点線で、引き伸ばした後の鼓状の半田バンプ４２０は実線で示した。

上記の従来例は、バンプの形状を従来の円柱状や太鼓状から中央部にくびれを有する鼓状とすることにより、応力の集中を緩和したものである。

一方、形状は従来の円柱状でありながら構成する材料自体で応力を吸収することによって、応力の集中を緩和する方法もある。図１１は、樹脂粒子を分散した円柱状の突起電極の構成を示す図である（例えば、特許文献２参照）。図１１において、半導体素子６００には、端子電極６２０の主面の一部を除いて保護膜６４０が形成されている。この端子電極６２０の上に形成された金属バンプ６６０は、樹脂粒子６８０が分散含有された構成からなる。このように樹脂粒子６８０を含有する金属バンプ６６０は、例えば、電解液中に樹脂粒子６８０を混合、分散させ、攪拌しながら電界メッキを行う、いわゆる樹脂分散メッキ法によって形成される。この場合、樹脂粒子６８０を含む金属バンプ６６０の弾性回復力によって、接合時に発生する応力を緩和させることができるとされている。

また、内部に一様なボイドを有する半田バンプを形成して、接合時の熱応力を緩和する方法も示されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、まず、半導体装置の電極上に半田バンプを形成する。次に、この半田を溶融させて形状を整えるのであるが、半田の融点より１０℃以上、２０℃以下の温度で熱処理することにより半田バンプ内にボイドが形成される。このようにして形成された半田バンプはスポンジ状の性質を有しており、応力吸収係数が増大し、見かけ上の弾性率が小さくなるとされている。
特開昭５９−５６３７号公報 特開平５−１４４８１７号公報 特開平１１−２１４４４７号公報

上記第１の例は、突起電極が半田で構成されており、その製造方法も突起電極が軟化あるいは溶融している状態で半導体素子を基板から引き離すことにより突起電極を鼓状に形成するものである。このような構造では、形状的にはくびれの部分で突起電極にかかる応力をある程度緩和することができるが、アスペクト比の大きい突起電極を形成することが困難であり、またくびれ部分の形状も制御が困難である。

一方、上記第２の例は、突起電極の形状ではなく、その材料構成によって応力を緩和しようとするものである。すなわち、金属材料からなる突起電極中に樹脂粒子を分散・含有させることによって、突起電極自体に弾性力を持たせている。突起電極に充分な弾性変形力を持たせるためには、分散する樹脂粒子の含有比率を大きくする必要があるが、樹脂粒子の含有比率を上げると導電性は低下する。

また、上記第３の例は、突起電極中にボイドを分散・含有させることによって、応力を緩和しようとするものであり、スポンジ状の突起電極は応力緩和に有効である。しかしながら、この例では半田中にボイドを形成している。このようにボイドを均一に分散させた半田の場合には、そのボイドの分散状態を保持して接合するためには、半田の融点より低い温度で接合する必要がある。このために、接合条件範囲が非常に制限される。

本発明は、上記の課題を解決するもので、接続部にかかる応力を緩和し、接続部の信頼性を向上させることができる電子部品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。

この目的を達成するために本発明の電子部品実装構造体は、端子電極が設けられた電子部品と、電子部品の端子電極上に形成され、端子電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状を有する第１の突起電極と、配線電極が設けられた基板と、上記端子電極に対応する位置の配線電極上に形成され、配線電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状を有する第２の突起電極とを有し、電子部品と基板とは、第１の突起電極および第２の突起電極の上面部同士を接合してなる中央部にくびれを有する一体化突起電極により実装され、かつ前記くびれは前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の上面部同士の接合位置に形成され、第１の突起電極および第２の突起電極は金属材料からなり、少なくとも一方の金属材料には粒状樹脂および気泡の少なくとも１つが分散され、かつ前記第１の突起電極と前記第２の突起電極とは接合前の形状がほぼ保持されている構成からなる。

この目的を達成するために本発明の別の電子部品実装構造体は、端子電極が設けられた電子部品と、前記電子部品の前記端子電極上に形成され、前記端子電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状を有する第１の突起電極と、配線電極が設けられた基板と、前記端子電極に対応する位置の前記配線電極上に形成され、前記配線電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状を有する第２の突起電極とを有し、前記電子部品と前記基板とは、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の上面部同士を接合してなる一体化突起電極により実装され、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極は金属材料からなり、少なくとも一方の前記金属材料には粒状樹脂および気泡の少なくとも１つが分散され、かつ前記第１の突起電極と前記第２の突起電極とは接合前の形状がほぼ保持されている構成からなる。

また、本発明の電子部品実装構造体の製造方法は、電子部品の端子電極上およびこの端子電極に対応する基板の配線電極上に、上記端子電極および配線電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状で、かつ少なくとも一方は粒状樹脂および気泡の少なくとも１つが分散されている第１の突起電極および第２の突起電極をそれぞれ形成する突起電極形成工程と、端子電極上の第１の突起電極および配線電極上の第２の突起電極の上面部同士を接合前の形状をほぼ保持して接合し、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の上面部同士の接合位置である中央部にくびれを有する一体化突起電極により電子部品と基板とを実装する実装工程とを含む方法からなる。

また、本発明の別の電子部品実装構造体の製造方法は、電子部品の端子電極上および前記端子電極に対応する基板の配線電極上に、前記端子電極および前記配線電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状で、かつ少なくとも一方は粒状樹脂および気泡の少なくとも１つが分散されている第１の突起電極および第２の突起電極をそれぞれ形成する突起電極形成工程と、前記端子電極上の前記第１の突起電極および前記配線電極上の前記第２の突起電極の前記上面部同士を接合前の形状をほぼ保持して接合した一体化突起電極により前記電子部品と前記基板とを実装する実装工程とを含む方法からなる。

本発明によれば、一体化突起電極と端子電極との接合部および一体化突起電極と配線電極との接合部にかかる応力を緩和することができる。この結果、高信頼性の電子部品実装構造体を簡単な製造方法で、かつ再現性よく実現できるという大きな効果を奏する。

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。なお、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。

図１は、本発明の実施の形態の一例にかかる電子部品実装構造体１００を説明するための図で、図１（ａ）はこの電子部品実装構造体１００の断面図、図１（ｂ）は電子部品実装構造体１００が一体化突起電極３により接続された領域の拡大断面図である。

図１（ａ）に示すように、本発明の実施の形態の電子部品実装構造体１００は電子部品１の端子電極２と基板５の配線電極６とが略中央部にくびれを有する一体化突起電極３によって接続されている。この一体化突起電極３は、図１（ｂ）にその拡大図を示すように、電子部品１の端子電極２に形成された第１の突起電極７と基板５の配線電極６に形成された第２の突起電極８とが接合されてなる。

なお、第１の突起電極７と第２の突起電極８との接合部を実線で示したが、両者が接合された段階では一体化しており、その接合部は明瞭でない場合が多い。また、図１では、第１の突起電極７と第２の突起電極８の両方に粒状樹脂４を分散させた例について示したが、粒状樹脂４の代わりに気泡を分散させてもよい。また、第１の突起電極７と第２の突起電極８のいずれか一方に粒状樹脂および気泡の少なくとも一方を分散させた構成としてもよい。

以上のような電子部品実装構造体１００とすることにより、電子部品１と基板５との熱膨張係数等が大きく異なる場合に生じる熱応力や外部からの衝撃等による応力が作用しても、この一体化突起電極３のくびれ部分およびその大きな弾性変形力により応力を吸収あるいは緩和させることができる。この結果、端子電極２または配線電極６の剥離や、これらの領域での接合不良を防止できる。したがって、使用できる基板５の選択の自由度が大きく、かつ信頼性に優れた電子部品実装構造体１００を実現できる。

例えば、電子部品１がベアチップ構成の半導体素子で、基板５が樹脂配線基板である場合、従来の実装方法によれば両者の熱膨張係数の差による熱応力で接続部の剥離やクラック等が発生するため、接合後あるいは使用中に接合不良が発生することがあった。しかし、本実施の形態の場合には上記のような組合せであっても、信頼性の高い電子部品実装構造体１００を実現できる。なお、本実施の形態の電子部品実装構造体１００は、半導体素子と樹脂配線基板との実装、半導体素子とセラミック配線基板との実装、樹脂配線基板とフレキシブル配線基板との実装等、熱膨張係数が大きく熱応力が作用しやすい基板と電子部品との組合せの実装で特に大きな効果を奏する。

次に、本実施の形態にかかる電子部品実装構造体１００の製造方法について、特に突起電極の形成およびその接合工程を主体に図２を用いて説明する。図２（ａ）から図２（ｅ）は、突起電極の形成方法とその接合工程とを説明するための工程断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、電子部品１の上に、例えばポジ型のフォトレジスト膜９を形成した後、露光・現像して端子電極２の上の予め設定した位置に、端子電極２と接する下面部に比べて上面部の開口面積が小さい形状の開口部１０を形成する。

このような開口部１０は、以下のようにすれば容易に形成することができる。まず、フォトレジストを塗布し、その後に行うプリベーク工程で表面を選択的に加熱する。このためには、例えば熱風を吹き付けるか、あるいは熱線を照射する。これにより、フォトレジスト膜９の表面側は光に対する感度が低下する。したがって、表面部から底面部に向かうにつれて低感度から高感度に傾斜構成の感光特性を有するフォトレジスト膜９が得られる。このような状態とした後、フォトマスクを用いて、フォトレジスト膜９の表面がマスクの開口部と同じ形状となる露光量の光を照射する。このような露光量の光照射により、フォトレジスト膜９の表面はマスクの開口部と同じ形状となる。一方、フォトレジスト膜９の底面側は感度が高いので、上記の露光量を受けると感光領域がフォトマスクの開口部より広がる。このような露光を行った後、現像すれば、図２（ａ）に示すような下面部よりも上面部の開口面積が小さい形状を有する開口部１０が得られる。

なお、フォトレジスト膜９の加熱温度、加熱時間、露光量、現像時間や攪拌等の現像方法等を適当に設定すれば、断面形状でみた場合に台形状、円錐台形状、あるいは、その側面の外形線が突起電極の上面部の端部と下面部の端部とを結ぶ直線より内側にあり、かつ突起電極の上面部から下面部にかけて曲線形状を有する、いわゆる富士山のような形状とすることも容易に形成できる。このような形状の模式図を図３に示す。図３において、（ａ）は台形状、（ｂ）は円錐台形状、（ｃ）はいわゆる富士山のような形状である。

なお、このような開口部１０の形状を形成する方法としては、他にイメージリバーサルレジストを使用する方法、斜め回転露光法あるいは焦点位置偏位法等があり、これらの方法を用いてもよい。

次に、図２（ｂ）に示すように、開口部１０内に樹脂分散メッキ法等を用いて、端子電極２の上に、例えば金（Ａｕ）からなる金属材料中に粒状樹脂４が分散された第１の突起電極７を形成する。この場合、メッキ法により形成することで、開口部１０と相似の形状を有する第１の突起電極７を得ることができる。

次に、図２（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜９を除去することによって、端子電極２の上に第１の突起電極７が形成された電子部品１が得られる。なお、本実施の形態では、第１の突起電極７の断面形状は台形状である。

次に、上記の図２（ａ）から図２（ｃ）と同様の方法を用いて、基板５の配線電極６上で、端子電極２と対応する位置に第１の突起電極７と同様な形状を有し、粒状樹脂４が分散された第２の突起電極８を形成する。

次に、図２（ｄ）に示すように、基板５の第２の突起電極８と電子部品１の第１の突起電極７とをそれぞれの上面部を位置合せして接合する。

以上の工程を経て、図２（ｅ）に示すように、電子部品１と基板５とを中央部にくびれを有する一体化突起電極３で接続した電子部品実装構造体１００が得られる。

なお、第１の突起電極７と第２の突起電極８との接合部を実線で示したが、例えば両者の金属材料が同じ金（Ａｕ）である場合、接合後は一体化してしまうため明瞭な境界は生じないことがある。第１の突起電極７および第２の突起電極８を構成する金属材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはそれらの合金を用いることができる。すなわち、同じ金（Ａｕ）同士による接合でもよいし、例えば金（Ａｕ）と銀（Ａｇ）との接合でもよい。このような接合は、例えば超音波接合や、これらの突起電極の上面部を清浄表面にして接合する常温接合法等により行うことができる。

なお、図２の製造方法においては、第１の突起電極７および第２の突起電極８ともに、粒状樹脂４を分散した金属材料からなる樹脂分散メッキ膜としたが、本発明はこれに限定されない。第１の突起電極７および第２の突起電極８の少なくとも一方の突起電極が、粒状樹脂を分散・含有した金属材料であってもよい。このような樹脂分散メッキ膜は、アクリル系、スチレン系、シリコン系等の樹脂微粉末を電解液中に分散させ、攪拌しながら電解メッキすることで容易に形成することができる。

また、本実施の形態では粒状樹脂４を分散した金属材料からなる突起電極について説明したが、突起電極として気泡を分散、含有させた金属材料を用いてもよい。この場合に、気泡を分散した金属材料からなる突起電極は、以下のような方法により作製することができる。すなわち、最初に加熱により気泡を発生する物質、例えば、重炭酸ソーダや有機溶剤等を樹脂カプセル中に封入し、この樹脂カプセルを分散させた電気メッキ浴により電解メッキして突起電極を形成する。次に、この突起電極を加熱する。これにより、上記の物質がガスを発生または分解して気泡を生じるので、気泡を分散した突起電極を得ることができる。

次に、本実施の形態にかかる電子部品実装構造体１００を作製するための一体化突起電極の種々の変形例について、図４から図８を用いて説明する。

図４は、第１の変形例の一体化突起電極１２を説明するための断面図である。この第１の変形例の一体化突起電極１２は、第１の突起電極７と第２の突起電極８の間に接合用金属層１１を設け、この接合用金属層１１によって突起電極同士を接合したことが特徴である。

接合用金属層１１としては、第１の突起電極７および第２の突起電極８の金属材料を金（Ａｕ）とした場合には、金（Ａｕ）と合金を形成する金属、例えばスズ（Ｓｎ）または半田が適している。半田材料としては従来の鉛半田だけでなく、鉛フリー半田として使用されている材料も用いることができる。なお、接合用金属層１１は、第１の突起電極７および第２の突起電極８の少なくとも一方に形成しておけばよい。第１の突起電極７および第２の突起電極８の金属材料が金（Ａｕ）からなり、接合用金属層１１を半田とした場合には、接合用金属層１１の下層にバリアメタル層を設けておくことが望ましい。このようなバリアメタル層を設けておくことにより、金（Ａｕ）からなる突起電極が、接合用金属層１１である半田と過剰に反応することを防止できる。

なお、接合用金属層１１の材料としては、その融点が突起電極を構成する金属材料の融点より低いことが望ましく、上記のスズ（Ｓｎ）や半田だけでなく、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、あるいはこれらの合金を用いてもよい。例えば、両方の突起電極の上面部にスズ（Ｓｎ）を形成しておき、スズ（Ｓｎ）の溶融による接合としてもよい。あるいは、一方の突起電極の上面部にスズ（Ｓｎ）を形成し、他方の突起電極の上面部にインジウム（Ｉｎ）を形成し、スズ（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）との溶融による接合としてもよい。あるいは、両方の上面部に鉛フリー半田を形成して半田を溶融させて接合してもよい。このように、接合用金属層１１を形成しておくことにより、第１の突起電極７と第２の突起電極８との接合を低温で行うことができるので、粒状樹脂の選択の自由度を大きくすることができる。

なお、突起電極を構成する金属材料のみを上面部に所定の厚みだけ形成して接合してもよい。この場合には、第１の突起電極７と第２の突起電極８のそれぞれの上面部を粒状樹脂が含まれない金属材料のみで形成することが望ましい。このような構成は、樹脂分散メッキ法で粒状樹脂を分散させた突起電極を形成した後、粒状樹脂を含まないメッキ浴中でさらにメッキすればよい。なお、この場合も、第１の突起電極７および第２の突起電極８の一方のみに粒状樹脂を分散させた構成としてよい。

図５は、第２の変形例の一体化突起電極１５を説明するための断面図である。この第２の変形例の一体化突起電極１５は、電子部品１の端子電極２上に形成した第１の突起電極１３と基板５の配線電極６上に形成した第２の突起電極１４の高さを異なるようにしていることが特徴である。このように、それぞれの突起電極の高さを変えることによって、応力が集中する個所を上下にずらすことができる。この結果、電子部品実装構造体１００の設計の自由度を大きくすることができる。また、例えば電子部品が半導体素子で、基板がこれを実装するための樹脂配線基板である場合には、これらの突起電極を生産性よく作製することができる。すなわち、半導体素子上に形成する第１の突起電極１３はウエハ状態で一括して形成することが容易であるので、この第１の突起電極１３の方を厚くし、樹脂配線基板の方の第２の突起電極１４を薄くすれば、突起電極を生産性よく形成できる。ただし、どちらの突起電極の高さを大きくするかについては、突起電極を形成する工程や電子部品と基板との組合せにより生じる熱応力等を考慮して選択することが望ましい。

この場合、突起電極を構成する金属材料のみを上面部に所定の厚みだけ形成して接合してもよい。このようにすれば接合部の強度をより大きくできる。なお、第１の突起電極１３と第２の突起電極１４との接合部については、これらの突起電極を同じ金属材料で形成している場合には実質的に一体化しており明瞭ではない。

図６は、第３の変形例の一体化突起電極１８を説明するための断面図である。この第３の変形例の一体化突起電極１８は、その側面の外形線が突起電極の上面部の端部と下面部の端部とを結ぶ直線より内側にあり、かつ突起電極の上面部から下面部にかけて曲線形状を有する、いわゆる富士山のような形状の２つの突起電極を、それぞれの上面部を接合した形状からなる。すなわち、電子部品１の端子電極２上に形成された第１の突起電極１６の側面の外形線１９が曲線状であり、かつ第１の突起電極１６の下面部と上面部とを結んだ直線２０より内側にある形状となっている。同様に、第２の突起電極１７も、その外形線５２が直線５０より内側にある形状となっている。このような、第１の突起電極１６および第２の突起電極１７の上面部同士を接合することにより、全体として連続した、いわゆる鼓状の形状を有する一体化突起電極１８とすることができる。

このような一体化突起電極１８を用いて実装した電子部品実装構造体は、一体化突起電極１８中に分散された粒状樹脂による弾性的な変形しやすさと形状が曲線状であることによる応力集中を抑制する効果とにより、さらに高信頼性の電子部品実装構造体を実現することができる。

このような一体化突起電極１８の製造方法については、図２に示した方法において製造条件を一部変更するだけで作製できる。以下、図２を参照しながら、この第３の変形例の一体化突起電極１８の製造方法について説明する。

図２で説明した方法と同じ方法で電子部品１の端子電極２の上に、端子電極２側に比べて上面部の開口面積が小さく、かつその断面が曲線状を有する開口部を形成する。このような開口部は、図２で説明した方法と同様にプリベーク工程での選択的な加熱条件、フォトレジストの膜厚および材料、露光量および現像方法をそれぞれ設定すれば再現性よく形成できる。

次に、図２に示した方法と同様にして開口部の端子電極２の上に、例えば金（Ａｕ）からなる金属材料中に粒状樹脂４が分散されたメッキ膜を形成する。この後、フォトレジスト膜を除去すれば、電子部品１の端子電極２の上に図６に示すような形状の第１の突起電極１６が形成される。

上記と同様の方法で、基板５の配線電極６の表面に第１の突起電極１６と同じ形状で、粒状樹脂４が分散された第２の突起電極１７を形成する。

次に、基板５の第２の突起電極１７と電子部品１の第１の突起電極１６とをそれぞれの上面部同士を接合する。以上の工程を経ることで、図６に示すような中央部にくびれを有する一体化突起電極１８により電子部品１と基板５とを接続することができる。

なお、図６では、第１の突起電極１６と第２の突起電極１７の接合部を実線で示したが、例えば両者の金属材料が同じ金（Ａｕ）である場合、接合後は一体化してしまうため明瞭な境界は得られない。第１の突起電極１６および第２の突起電極１７を構成する金属材料としては、一体化突起電極３と同様な材料を用いることができる。また、この一体化突起電極１８においても、突起電極を構成する金属材料のみをそれぞれの上面部に所定の厚みだけ形成して接合すれば、より接合強度を大きくすることができる。

図７は、第４の変形例の一体化突起電極２１を説明するための断面図である。この第４の変形例の一体化突起電極２１は、上記の一体化突起電極１８の第１の突起電極１６および第２の突起電極１７の少なくとも一方に接合用金属層７０を設けて、この接合用金属層７０により突起電極同士を接合して構成していることが特徴である。この接合用金属層７０は、第１の変形例の一体化突起電極１２と同様の材料および作製方法を用いることができる。

図８は、第５の変形例の一体化突起電極２４を説明するための断面図である。この第５の変形例の一体化突起電極２４は、第１の突起電極２２には粒状樹脂および気泡が分散されておらず、第２の突起電極２３に粒状樹脂４が分散されており、第１の突起電極２２と第２の突起電極２３とが接合用金属層７２により接合一体化した構成からなる。このようにどちらか一方に粒状樹脂を含む構成であっても応力の緩和を行うことが可能である。また、一方は樹脂分散メッキでなく通常のメッキにより形成できるので高速メッキも可能であり、より生産性を向上することができる。なお、図８に示した構成とは逆に第１の突起電極２２に粒状樹脂４が分散され、第２の突起電極２３には分散されていない構成としてもよい。なお、接合用金属層７２は、図４の第１の変形例の一体化突起電極１２と同じ材料を用いて同じ方法で形成することができる。

本実施の形態にかかる電子部品実装構造体は、半導体素子を基板に直接実装する、いわゆる半導体ベアチップを基板上に実装する場合で、特に半導体素子に対して熱膨張係数の差の大きな基板を用いるときに大きな効果を発揮する。しかし、パッケージした構成の半導体装置を基板上に実装する方法としても有効である。

図９は、電子部品としてＢＧＡパッケージからなる半導体装置２５を基板２８に実装して構成される電子部品実装構造体１１０の断面図である。ＢＧＡパッケージからなる半導体装置２５には、一方の面上の全面にわたって多数の端子電極２６が形成され、この端子電極２６上に第１の突起電極２７が形成されている。さらに、基板２８の配線電極２９上で、上記の端子電極２６と対応する位置に第２の突起電極３０が形成されている。電子部品実装構造体１１０は、第１の突起電極２７と第２の突起電極３０との上面部同士を接合してなる一体化突起電極３１により接合されて構成されている。

なお、図９においては、第１の突起電極２７と第２の突起電極３０の両方に粒状樹脂４を分散しているが、いずれか一方のみに分散されたものでもよい。また、図９では、第１の突起電極２７と第２の突起電極３０の高さがほぼ同じ場合を示しているが、これらは異なっていてもよい。また、突起電極間に接合用金属層を設けて、この接合用金属層により接合してもよい。

なお、本実施の形態の製造方法においては、第１の突起電極および第２の突起電極ともに、粒状樹脂を分散した金属材料からなる樹脂分散メッキ膜としたが、本発明はこれに限定されない。第１の突起電極および第２の突起電極の少なくとも一方の突起電極が粒状樹脂および気泡の少なくともいずれかを分散、含有した金属材料であってもよい。このような樹脂分散メッキ膜は、アクリル系、スチレン系、シリコン系等の樹脂微粉末を電解液中に分散させ、攪拌しながら電解メッキした後、一定の温度で加熱する等の処理を行うことで作製することができる。

本発明の電子部品実装構造体およびその製造方法は、大規模集積化回路や撮像素子等に代表される大面積の半導体素子、またはそれらをパッケージして構成される半導体装置等を含む電子部品を基板に実装する分野に有用である。

本発明の実施の形態の一例にかかる電子部品実装構造体を説明するための図 同実施の形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法において、突起電極の形成方法とその接合工程とを説明するための工程断面図 同実施の形態にかかる電子部品実装構造体の製造方法において形成される突起電極の形状の模式図 同実施の形態において、第１の変形例の一体化突起電極を説明するための断面図 同実施の形態において、第２の変形例の一体化突起電極を説明するための断面図 同実施の形態において、第３の変形例の一体化突起電極を説明するための断面図 同実施の形態において、第４の変形例の一体化突起電極を説明するための断面図 同実施に形態において、第５の変形例の一体化突起電極を説明するための断面図 同実施の形態において、電子部品としてＢＧＡパッケージからなる半導体装置を基板に実装して構成される電子部品実装構造体の断面図 従来の突起電極の形成方法で、鼓状の突起電極を用いた接続構造を説明するための断面図 従来の樹脂粒子を分散した円柱状の突起電極の構成を示す図

符号の説明

１ 電子部品
２，２６，３３０，６２０ 端子電極
３，１２，１５，１８，２１，２４，３１ 一体化突起電極
４ 粒状樹脂
５，２８，３４０ 基板
６，２９ 配線電極
７，１３，１６，２２，２７ 第１の突起電極
８，１４，１７，２３，３０ 第２の突起電極
９ フォトレジスト膜
１０ 開口部
１１，７０，７２ 接合用金属層
１９，５２ 外形線
２０，５０ 直線
２５ 半導体装置
１００，１１０ 電子部品実装構造体
３２０，６００ 半導体素子
３５０ 導体配線
３６０，４１０ 半田バンプ
３７０ 金属層
３８０，４２０ 鼓状の半田バンプ
３９０ 磁性体層
４００ 磁石
６４０ 保護膜
６６０ 金属バンプ
６８０ 樹脂粒子

Claims (12)

1. 端子電極が設けられた電子部品と、
   前記電子部品の前記端子電極上に形成され、前記端子電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状を有する第１の突起電極と、
   配線電極が設けられた基板と、
   前記端子電極に対応する位置の前記配線電極上に形成され、前記配線電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状を有する第２の突起電極とを有し、
   前記電子部品と前記基板とは、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の上面部同士を接合してなる中央部にくびれを有する一体化突起電極により実装され、かつ前記くびれは前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の上面部同士の接合位置に形成され、
   前記第１の突起電極および前記第２の突起電極は金属材料からなり、少なくとも一方の前記金属材料には粒状樹脂および気泡の少なくとも１つが分散され、かつ前記第１の突起電極と前記第２の突起電極とは接合前の形状がほぼ保持されていること
   を特徴とする電子部品実装構造体。
2. 端子電極が設けられた電子部品と、
   前記電子部品の前記端子電極上に形成され、前記端子電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状を有する第１の突起電極と、
   配線電極が設けられた基板と、
   前記端子電極に対応する位置の前記配線電極上に形成され、前記配線電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状を有する第２の突起電極とを有し、
   前記電子部品と前記基板とは、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の上面部同士を接合してなる一体化突起電極により実装され、
   前記第１の突起電極および前記第２の突起電極は金属材料からなり、少なくとも一方の前記金属材料には粒状樹脂および気泡の少なくとも１つが分散され、かつ前記第１の突起電極と前記第２の突起電極とは接合前の形状がほぼ保持されていること
   を特徴とする電子部品実装構造体。
3. 前記第１の突起電極の上面部および前記第２の突起電極の上面部のそれぞれの接合表面は、前記金属材料のみで構成されていること
   を特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装構造体。
4. 前記第１の突起電極の上面部および前記第２の突起電極の上面部の少なくとも一方の接合表面には、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極を構成するそれぞれの前記金属材料のいずれの融点よりも低い融点の接合用金属層が設けられており、前記第１の突起電極と前記第２の突起電極とは前記接合用金属層を介して接合されていること
   を特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装構造体。
5. 前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の断面形状は、その側面の外形線が突起電極の上面部の端部と下面部の端部とを結ぶ直線より内側にあり、かつ前記突起電極の前記上面部から前記下面部にかけて曲線形状を有すること
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子部品実装構造体。
6. 電子部品の端子電極上および前記端子電極に対応する基板の配線電極上に、前記端子電極および前記配線電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状で、かつ少なくとも一方は粒状樹脂および気泡の少なくとも１つが分散されている第１の突起電極および第２の突起電極をそれぞれ形成する突起電極形成工程と、
   前記端子電極上の前記第１の突起電極および前記配線電極上の前記第２の突起電極の前記上面部同士を接合前の形状をほぼ保持して接合し、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の上面部同士の接合位置である中央部にくびれを有する一体化突起電極により前記電子部品と前記基板とを実装する実装工程とを含むこと
   を特徴とする電子部品実装構造体の製造方法。
7. 電子部品の端子電極上および前記端子電極に対応する基板の配線電極上に、前記端子電極および前記配線電極に接する下面部に対して対向する上面部の面積が小さい形状で、かつ少なくとも一方は粒状樹脂および気泡の少なくとも１つが分散されている第１の突起電極および第２の突起電極をそれぞれ形成する突起電極形成工程と、
   前記端子電極上の前記第１の突起電極および前記配線電極上の前記第２の突起電極の前記上面部同士を接合前の形状をほぼ保持して接合した一体化突起電極により前記電子部品と前記基板とを実装する実装工程とを含むこと
   を特徴とする電子部品実装構造体の製造方法。
8. 前記突起電極形成工程は、
   前記第１の突起電極および前記第２の突起電極のうちの少なくとも一方が、樹脂分散メッキ法により粒状樹脂を分散含有する金属材料により形成されること
   を特徴とする請求項６または７に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
9. 前記突起電極形成工程は、
   前記第１の突起電極および前記第２の突起電極のうちの少なくとも一方に、発泡性樹脂を含む樹脂分散メッキ法により発泡性樹脂を分散含有する金属突起膜を形成する工程と、
   前記金属突起膜を加熱して発泡性樹脂から気泡を生じさせて気泡が分散された前記突起電極を形成する工程とからなること
   を特徴とする請求項６または７に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
10. 前記突起電極形成工程は、
    前記電子部品の前記端子電極上および前記基板の前記配線電極上の予め設定した位置に、前記端子電極および前記配線電極と接するそれぞれの下面部に比べて前記上面部の開口面積が小さい形状の開口部を設けたレジスト膜を、前記端子電極を含む前記電子部品上および前記配線電極を含む前記基板上に形成する工程と、
    前記開口部を充填する形状の突起電極をメッキ法により形成する工程と、
    前記突起電極形成後、前記レジスト膜を除去する工程とを有すること
    を特徴とする請求項６または７に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
11. 前記実装工程における加熱温度と加圧力は、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極のそれぞれの融点より低い温度で、かつ前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の形状が保持される圧力とすること
    を特徴とする請求項６または７に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
12. 前記突起電極形成後、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極の少なくとも一方の接続表面に前記第１と第２の突起電極を構成する金属材料の融点より低い接合用金属層を形成する工程をさらに有し、
    前記実装工程における加熱温度と加圧力は、前記第１の突起電極および前記第２の突起電極のそれぞれの融点より低い温度で、かつ前記第１の突起電極および前記第２の突起電極のそれぞれの形状を保持できる圧力を印加して前記接合用金属層により接合すること
    を特徴とする請求項６または７に記載の電子部品実装構造体の製造方法。

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