JPH0831871A - 電子部品を表面実装する際に使用する界面封止用フィルム、及び電子部品の表面実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂中におけるボイドの発生や熱膨張係数の
ばらつきを確実に防止し、接続部分の信頼性を向上でき
る電子部品の表面実装構造を提供すること。 【構成】 回路基板であるプリント配線板２側の接続パ
ッド５と、電子部品であるベアチップ１側の接続パッド
４とをはんだバンプ１２を介して接続する際、両者１，
２の間に界面封止用フィルム３を介在させる。界面封止
用フィルム３は、熱可塑性樹脂中にフィラー６を均一に
分散してなるフィルム状基材７の所定位置に複数の貫通
孔８を形成したものである。各貫通孔８は、プリント配
線板２側の接続パッド５に対応している。この界面封止
用フィルム３を配置した状態でベアチップ１を熱圧着す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を表面実装す
る際に使用される界面封止用フィルム、及びその界面封
止用フィルムを使用した電子部品の表面実装構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子部品の一例であるベアチップ
は回路基板上に表面実装する技術として、例えばフリッ
プチップ法と呼ばれる技術が知られている。この方法
は、回路基板側の接続端子とベアチップ側の外部接続端
子とをバンプを介して接続するという高密度実装技術で
ある。

【０００３】しかしながら、フリップチップ法には、ベ
アチップを構成する金属材料と回路基板を構成する材料
との熱膨張係数の差に起因して、特にバンプの部分に熱
ストレスが集中しやすいという欠点がある。このため、
位置ずれ等によって接続不良等が発生しやすく、接続部
分の信頼性の低下が免れなかった。

【０００４】よって、従来においては、ベアチップを回
路基板に接続したうえで界面を樹脂で封止するという対
策が講じられていた。より詳細にいうと、ベアチップ底
面と回路基板上面との隙間にディスペンサで液状の熱硬
化樹脂を供給して、毛細管原理により樹脂を底面全体に
行きわたらせた後、供給した樹脂を熱硬化させていた。
また、バンプの金属材料の熱膨張係数と液状樹脂のそれ
とを合致させるために、通常、液状樹脂中にはフィラー
が添加されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の表面
実装における界面封止方法には、次のような問題があっ
た。

【０００６】第１に、バンプ数が多くなるほど液状樹脂
がベアチップの底面全体に行きわたりにくくなり、樹脂
中にボイドができやすいという問題があった。このた
め、熱変化の大きな環境下で使用すると、樹脂中にクラ
ックが発生して接続部分の信頼性が損なわれることが多
かった。

【０００７】第２に、液状樹脂中に添加されているフィ
ラーは樹脂が熱硬化する間に樹脂の下部に沈澱し、フィ
ラーが所望する分布になりなくいという問題があった。
このため、樹脂中に熱膨張係数の大きい部分と小さい部
分とができ、部分的に熱膨張係数が整合しなくなること
があった。ゆえに、このような場合にも接続部分の信頼
性が損なわれる場合があった。

【０００８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、樹脂中におけるボイドの
発生や熱膨張係数のばらつきを確実に防止し、接続部分
の信頼性を向上させることができる電子部品を表面実装
する際に使用する封止用フィルム、及び電子部品の表面
実装構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、回路基板側の外部接
続端子と電子部品側の外部接続端子とをバンプによって
接続する際に、前記回路基板と前記電子部品との間に配
置される界面封止用フィルムであって、熱可塑性樹脂中
にフィラーを所定の分布に分散した電子部品を表面実装
する際に使用する界面封止用フィルムをその要旨とす
る。

【００１０】請求項２に記載の発明では、回路基板側の
接続端子と電子部品側の外部接続端子とをバンプを介し
て接続した電子部品の表面実装構造において、熱可塑性
樹脂中にフィラーが所定の分布に分散し、前記回路基板
側の接続端子に対応する複数の貫通孔が形成された界面
封止用フィルムが、前記回路基板と前記電子部品との間
に配置された状態で、前記電子部品を熱圧着されてなる
電子部品の表面実装構造をその要旨とする。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明の界面封止用フィルムは
回路基板の接続端子に対応する位置に貫通孔を形成すれ
ば、フィルム状基材の貫通孔の部分に接続端子同士を接
続するバンプが配置され、貫通孔以外の部分が樹脂で埋
め尽くされる。よって、液状樹脂を使用したときとは異
なり、バンプ数が多くなったときでも樹脂中にボイドが
できることはない。また、あらかじめ所望の分布でフィ
ラーが分散されており、しかも液状でない樹脂が電子部
品と回路基板との界面に供給されることから、フィラー
の分布が不所望の分布になることもない。

【００１２】また、請求項２に記載の発明の表面実装構
造の場合、上記請求項１に記載の発明の作用に加え、上
記の界面封止用フィルムを介して電子部品が熱圧着され
ており、熱可塑性樹脂からなる前記界面封止用フィルム
が軟化することによって、樹脂が電子部品の底面になじ
み、電子部品と回路基板との界面が封止される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明をベアチップのフリップチップ
ボンディングに具体化した一実施例を図１〜図３に基づ
き詳細に説明する。まず最初に、ベアチップ１、プリン
ト配線板２及び界面封止用フィルム３の構成について簡
単に説明する。

【００１４】図１にはベアチップ１、プリント配線板２
及び界面封止用フィルム３の実装前の状態が示されてお
り、図２にはそれらの実装後の状態が示されている。図
１，図３に示されるように、電子部品としてのベアチッ
プ１は、略正方形状をしたシリコンウェハ（１０mm角，
厚さ約０．７mm）からなる。ベアチップ１の底面全域に
は、外部接続端子としての複数の接続パッド４が規則的
に配列されている。

【００１５】回路基板としてのプリント配線板２の表面
には、接続端子としての円形状をした接続パッド５が規
則的に形成されている。接続パッド５の位置は、ベアチ
ップ１側の接続パッド４の位置に対応している。この実
施例では、前記接続パッド５は、銅張積層板等を出発材
料として通常のサブトラクティブプロセス等によって形
成されたものとなっている。

【００１６】界面封止用フィルム３は、熱可塑性樹脂中
にフィラー６を均一に分散したフィルム状基材７の所定
位置に、断面円形状をした複数の貫通孔８を形成したも
のである。これらの貫通孔８の位置は、プリント配線板
２側の接続パッド５に対応している。貫通孔８の直径
は、プリント配線板２側の接続パッド５の直径よりもひ
とまわり小さくなっている。

【００１７】熱可塑性樹脂としては、例えばＰＰ（ポリ
プロピレン樹脂），ＰＡ（ポリアミド樹脂），ＰＣ（ポ
リカーボネート樹脂），ＰＢＴ（飽和ポリエステル樹
脂），フッ素樹脂等が挙げられる。フィラー６として
は、例えば溶融性シリカや結晶性シリカ等の無機質フィ
ラーや有機質フィラーなどが挙げられる。

【００１８】フィルム状基材７の厚さは２０μｍ〜１５
０μｍがよく、さらには３０μｍ〜１２０μｍがよく、
特には５０μｍ〜１００μｍがよい。この厚さが薄すぎ
ると、界面封止用フィルム３の形成が困難になったり、
取扱性が悪くなるおそれがある。一方。この厚さが厚す
ぎると、はんだバンプ１２の形成に要するめっきの時間
が長くなり、生産効率が悪くなるおそれがある。

【００１９】また、この樹脂の熱膨張係数は、一般的な
Ｐｂ−Ｓｎ系のはんだ合金の熱膨張係数（２５〜３０×
１０^-6／℃）と等しくなるように設定されている。ここ
で、界面封止用フィルム３の製造方法の一例を示す。ま
ず、片側面に離型剤層１０を有するベースフィルム９を
用意し、その離型剤層１０形成面に前記樹脂を均一に塗
布しかつ硬化させる。この状態の樹脂及びベースフィル
ム９に対して例えばレーザー等による孔あけを行い、所
定位置に貫通孔８を形成する。なお、フィルム状基材７
の変形や汚れ等を防止するため、使用時までベースフィ
ルム９を貼着しておくことが好ましい。

【００２０】次に、上記の界面封止用フィルム３を使用
したベアチップ１のフリップチップボンディングについ
て順を追って説明する。図３（ａ）に示されるように、
各接続パッド５の位置と各貫通孔８の位置とが一致する
ように界面封止用フィルム３を位置合わせした後、圧着
ツール１１を用いてプリント配線板２上に界面封止用フ
ィルム３を圧着する。

【００２１】次に、図３（ｂ）に示されるように、圧着
された界面封止用フィルム３からベースフィルム９を引
き剥がす。ベースフィルム９の除去により出現する界面
封止用フィルム３の表面は、圧力が付加されたことによ
って比較的フラットな状態になっている。

【００２２】次に、図３（ｃ）に示されるように、電解
はんだめっき浴を用いてめっきを行い、貫通孔８内に露
出している接続パッド５上にはんだめっきを析出させ
る。その結果、貫通孔８の内部に略円柱状のはんだパン
ブ１２を形成する。この実施例では、はんだバンプ１２
の上面を、界面封止用フィルム３の上面から突出させて
いる。この実施例のようにベアチップ１側にバンプがな
い場合には、前記はんだバンプ１２の突出量が大きすぎ
ると、界面封止用フィルム３の上面とベアチップ１の底
面との間に隙間ができるおそれがある。一方、この突出
量が小さすぎると、ベアチップ１側の接続パッド４とは
んだバンプ１２上面との接続が不完全になるおそれがあ
る。

【００２３】次に、図３（ｄ）に示されるように、各接
続パッド４の位置と各はんだバンプ１２の位置とが一致
するようにベアチップ１を位置合わせした後、ベアチッ
プ１を界面封止用フィルム３の上面に配置する。そし
て、圧着ツール１１でベアチップ１を上方向から加圧し
た状態で圧着ツール１１に瞬間的に大電流を流すことに
よって、はんだバンプ１２と接続パッド４とを熱圧着す
る。以上の手順を経ると、ベアチップ１側とプリント配
線板２側とがはんだバンプ１２を介して電気的に接続さ
れ、フリップチップボンディングが完了する。

【００２４】さて、この界面封止用フィルム３を使用し
て表面実装を行うと、フィルム状基材７の貫通孔８の部
分に接続パッド４，５同士を接続するはんだバンプ１２
が配置され、貫通孔８以外の部分が熱可塑性樹脂で埋め
尽くされる。よって、液状樹脂を使用した従来のときと
は異なり、バンプ数が多くなったときでも樹脂中にボイ
ドができることはない。また、この界面封止用フィルム
３を使用した表面実装であると、あらかじめ均一にフィ
ラー６が分散され、しかも液状でない樹脂がベアチップ
１とプリント配線板２との界面に供給されることにな
る。よって、液状樹脂を用いる従来のときとは異なり、
フィラー６の分布が不均一になることがなく、熱膨張係
数のばらつきも確実に防止される。

【００２５】さらに、界面封止用フィルム３を配置した
状態でベアチップ１を熱圧着すると、同時に熱可塑性樹
脂からなる界面封止用フィルム３が軟化する。その結
果、樹脂がベアチップ１の底面になじみ、ベアチップ１
とプリント配線板２との界面が確実に封止される。な
お、この場合の熱圧着は極めて短時間のうちに行われる
ものであるため、樹脂中においてフィラー６が沈澱する
心配もない。

【００２６】以上のように本実施例によると、ボイドの
発生や熱膨張係数のばらつきが確実に防止されるため、
ベアチップ１とプリント配線板２との接続部分の信頼性
を向上させることができる。

【００２７】実施例でははんだバンプ１２の形状が略円
柱状になるため、ベアチップ１側の接続パッド４に対す
る接触面積が大きくなるという利点がある。また、めっ
きによってはんだバンプ１２を形成しているため、貫通
孔８の内壁面とはんだバンプ１２との間に隙間ができに
くいという利点がある。さらに、はんだバンプ１２の上
面を界面封止用フィルム３の上面からわずかに突出させ
ているため、ベアチップ１側の接続パッド４との接触も
確実になものとなる。これらの事項も接続部分の信頼性
の向上に貢献している。

【００２８】また、この表面実装方法によると、従来行
われていたディスペンサ等による液状樹脂供給工程が不
要になるため、全体の工程簡略化にもつながる。なお、
本発明は上記実施例のみに限定されることはなく、例え
ば次のように変更することが可能である。

【００２９】（１） プリント配線板２の接続パッド５
は、実施例のようにサブトラクティブ法によって形成さ
れてものであっても、アディティブ法によって形成され
たものであってもよい。なお、アディティブ法によって
形成した場合には、絶縁層上面と銅めっき層（即ち、接
続パッド５）上面との段差を小さくすることができる。
このため、界面封止用フィルム３を圧着したときに、そ
の上面が極めてフラットな状態になるという利点があ
る。

【００３０】（２） 図４に示されるように、ベアチッ
プ１側の接続パッド４にはんだバンプ１３が形成されて
いる場合には、貫通孔８内へはんだバンプ１２を形成す
る工程を省略することも可能である。このような方法で
あっても、実施例のときと同様の作用効果が得られる。
勿論、プリント配線板２側の接続パッド５にバンプを形
成しても構わない。

【００３１】（３） 図５（ａ），図５（ｂ）に示され
るように、貫通孔８内にあらかじめはんだバンプ１２が
形成されている界面封止用フィルム１４を使用してもよ
い。この場合、まず図５（ａ）のようにベースフィルム
９付きの界面封止用フィルム１４を圧着ツール１１で圧
着した後、ベースフィルム９を引き剥がす。次に、図５
（ｂ）のようにバンプを備えていないベアチップ１を重
ね合わせた後、圧着ツール１１でベアチップ１を熱圧着
する。

【００３２】（４） 貫通孔８内に形成されるバンプは
必ずしもＰｂ−Ｓｎ系のはんだバンプ１２，１３でなく
てもよく、例えばＡｕ−ＳｎやＡｕ−Ｇｅ等のＡｕ系の
はんだバンプ１２，１３としてもよい。また、前記のは
んだ以外にも、Ａｌ，Ａｇ−Ｓｎ，Ａｕ等といった他の
金属からなるバンプとすることも可能である。

【００３３】（５） ベアチップ１はシリコンチップに
限定されず、例えばガリウム砒素チップ等でもよい。ま
た、表面実装されるべき電子部品としては、上記のベア
チップ１の他にも、例えば底面に多数のバンプを有する
プラスティック製またはセラミックス製ＢＧＡ等といっ
た半導体パッケージなどでもよい。

【００３４】（６） 貫通孔８が形成されていない界面
封止用フィルムをプリント配線板２上に圧着した後に、
各接続パッド５に相当する位置に貫通孔８を形成すると
いう手順であってもよい。

【００３５】（７） 貫通孔８内にはんだバンプ１２，
１３を形成する方法としては、実施例において例示した
電解めっき以外にも例えば無電解めっきであっもよい。
また、導電性金属を含むペーストを充填するなどという
方法も可能である。

【００３６】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施例及び別例によって把握
される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 （１） 請求項１において、片側面に離型剤層を有する
ベースフィルムの前記離型剤層形成面にフィルム状基材
を貼着させた界面封止用フィルム。この構成であると、
取扱性を向上できかつ汚れや変形等を防止できる。

【００３７】（２） 各接続パッドの位置と各貫通孔の
位置とが一致するようにして、接続パッド群が形成され
た領域に請求項１の界面封止用フィルムを圧着した電子
部品搭載用回路基板。この基板であると、信頼性に優れ
たパッケージなどを容易にかつ確実に得ることができ
る。

【００３８】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。 「フィラー： 熱可塑性樹脂の熱膨張係数を下げること
を主目的として同樹脂中に添加される、溶融性シリカ、
結晶性シリカ等の無機質からなる微粒子をいうほか、有
機質からなる微粒子をもいう。」

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，２に記
載の発明によれば、樹脂中におけるボイドの発生や熱膨
張係数のばらつきが確実に防止されるため、電子部品と
回路基板との接続部分の信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例において、ベアチップ、界面封止用フ
ィルム及びプリント配線板の実装前の状態を示す斜視図
である。

【図２】 同じく、ベアチップ等の実装後の状態を示す
斜視図である。

【図３】 （ａ）〜（ｄ）は、同じく実装手順を示す部
分概略断面図である。

【図４】 別例１を示す部分概略断面図である。

【図５】 別例２を示す部分概略断面図である。

【符号の説明】

１…電子部品としてのベアチップ、２…回路基板として
のプリント配線板、３，１４…界面封止用フィルム、
４，５…外部接続端子としての接続パッド、６…フィラ
ー、７…フィルム状基材、８…貫通孔、１２…バンプと
してのはんだバンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板側の外部接続端子と電子部品側の
   外部接続端子とをバンプによって接続する際に、前記回
   路基板と前記電子部品との間に配置される界面封止用フ
   ィルムであって、熱可塑性樹脂中にフィラーを所定の分
   布に分散した電子部品を表面実装する際に使用する界面
   封止用フィルム。
2. 【請求項２】回路基板側の接続端子と電子部品側の外部
   接続端子とをバンプを介して接続した電子部品の表面実
   装構造において、熱可塑性樹脂中にフィラーが所定の分
   布に分散し、前記回路基板側の接続端子に対応する複数
   の貫通孔が形成された界面封止用フィルムが、前記回路
   基板と前記電子部品との間に配置された状態で、前記電
   子部品を熱圧着されてなる電子部品の表面実装構造。