JPH1065293A

JPH1065293A - フリップチップｂｇａ実装方法

Info

Publication number: JPH1065293A
Application number: JP9133722A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hagimura; 厚萩村; Junsuke Tanaka; 淳介田中; Kazuto Fujita; 和人藤田; Kenji Shima; 健二志摩; Hitoshi Sakuraba; 仁桜庭; Kotaro Asahina; 浩太郎朝比奈; Mikio Kitahara; 幹夫北原
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】フリップチップＢＧＡ実装におけるコストダ
ウンおよび工程の簡略化を図る。【解決手段】ＢＧＡ用基板材料として、２５０℃以上
のガラス転移温度を有し、水浸潤２４時間後の吸水率が
０．１５％以下である熱硬化性樹脂を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高耐熱性樹脂材料
からなるＢＧＡ用基板と半導体素子とを高温接合用部材
により電気的に接続するフリップチップＢＧＡ実装方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子とマザーボードとを電気的に
接続するには種々の方法があるが、近年における半導体
素子の多ピン化に伴い、ＢＧＡ（ボールグリッドアレ
イ）が広く用いられるようになってきた。

【０００３】ＢＧＡにおける半導体素子とＢＧＡ用基板
との間の接続方式は、従来、ワイヤーボンディング方式
が主流であった。ワイヤーボンディング方式とは金のワ
イヤーで半導体素子とＢＧＡ用基板とを接続するもので
ある。しかしこの方式は、多ピンになった場合には適用
できなかったりボンディングに長時間を要するという問
題があった。また、高速化にともない金ワイヤーの抵抗
（インダクタンス）も上昇するという問題が生じること
もあった。このため、ＢＧＡにおける半導体素子とＢＧ
Ａ用基板の接続方式は、ワイヤーボンディング方式から
フリップチップ実装方式へと移行しつつある。

【０００４】フリップチップ実装について図１を参照し
て説明する。フリップチップ実装とは、半導体素子とＢ
ＧＡ用基板とを半田等の接合部材を用いて直接電気的に
接続する方法をいう。この接合方式として種々の方式が
用いられる。例えば、図１のように、半導体素子１の面
に半田バンプ２を形成しこれとＢＧＡ用基板４の配線に
１対１で接合する。あるいは、図２のように、ＢＧＡ用
基板４の配線をすずメッキし、これと半導体素子１の表
面に設けられた金バンプ２を形成し、高温で加圧するこ
とにより１対１で接合する。

【０００５】以上のように半導体素子１とＢＧＡ用基板
４を所定の接合部材により接合し一体化した後、ＢＧＡ
用基板４の他方の面にグリッド状に配列された半田ボー
ル３によりマザーボード５と接合される。

【０００６】以上のように、フリップチップ実装におい
ては、まず半導体素子とＢＧＡ用基板が所定の接合部材
により第１段の接合を行い、次に、この半導体素子１お
よびＢＧＡ用基板４の一体化したものをマザーボード５
に半田で接合するという第２段の接合を行うことが必要
となる。ここで上記第１段の接合の接合部材は、第２段
での接合の際に溶融状態とならないことが必要となるこ
とから、第２段での接合を行う温度よりも高い融点の金
属が用いられる。例えば、鉛含有量の多いＰｂ−Ｓｎ合
金や金すず合金が用いられる。このＰｂ−Ｓｎ合金や金
すず合金の融点は３２０℃程度である（図３に金すず二
成分系の状態図、図４にＰｂ−Ｓｎ二成分系の状態図を
示す。）。したがってフリップチップ実装は通常３５０
℃前後の温度で行われる。このようにフリップチップ実
装を用いる場合、高温で接合を行うことからＢＧＡ用基
板材料は高い耐熱性が要求され、主としてセラミックス
が用いられてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらセラミッ
クス基板は高価であり、また、加工に要するコストも非
常に高いという問題を有するため、安価な耐熱性樹脂材
料基板への代替が検討されているが、耐熱性の問題や吸
水の問題があって実用化には至っていない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、３５０℃程度
の高温接合を行った場合にも基材剥離が発生しない有機
樹脂をＢＧＡ用基板材料として用い、フリップチップ実
装におけるコストダウンおよび工程の簡略化を図ること
を目的とするものである。

【０００９】すなわち、上記課題を解決する本発明のフ
リップチップＢＧＡ実装方法は、半導体素子とＢＧＡ用
基板とを高温接合用部材により電気的に接続するフリッ
プチップＢＧＡ実装方法において、前記ＢＧＡ用基板
が、２５０℃以上のガラス転移温度を有し、水浸潤２４
時間後の吸水率が０．１５％以下である熱硬化性樹脂を
主体としてなることを特徴とする。

【００１０】また本発明のフリップチップＢＧＡ実装方
法は、前記熱硬化性樹脂が一般式（１）で示されるポリ
マレイミド樹脂

【００１１】

【化２】

【００１２】（式中、Ｒ1は炭素数が２〜２７で、脂肪
族基、環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香
族基、あるいは芳香族基が直接または架橋員により相互
に連結された縮合多環式芳香族基であるｌ価の基、Ｘ
ａ，Ｘｂは水素原子、ハロゲン原子および炭素数１〜４
の炭化水素基から選ばれた同一または異なる一価の原子
または基、ｌは２以上の整数を表す。）であって、
（ａ）分子中に少なくとも二つ以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂と、（ｂ）分子中に少なくとも二つ以上
のＯＨ基を有し少なくとも二つのナフタレン環を有する
フェノール樹脂とにより変性されたポリマレイミド樹脂
であることを特徴とする。

【００１３】また本発明のフリップチップＢＧＡ実装方
法は、前記ポリマレイミド樹脂が、分子中に一つのアル
コール性もしくはフェノール性ＯＨ基と、一つ以上のエ
ポキシ基とを有する分子量５０以上３００以下の化合物
により変成されたポリマレイミド樹脂であることを特徴
とする。

【００１４】また本発明のフリップチップＢＧＡ実装方
法は、前記高温接合用部材がＰｂおよびＳｎからなり、
Ｐｂ含有率が８５％以上９７％以下であることを特徴と
する。

【００１５】また本発明のフリップチップＢＧＡ実装方
法は、前記高温接合用部材が一対のパッドとバンプが溶
融接合してなるものであって、前記パッドは前記ＢＧＡ
用基板上に設けられ少なくとも該パッドの表面に厚さ
０．５〜３μｍのＳｎめっき層を有し、前記バンプは前
記半導体素子上に設けられ金を主体としてなることを特
徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明における半導体素子とは、
シリコン等の半導体からなる素子であって特に限定され
ない。また、本発明におけるＢＧＡ用基板とは熱硬化性
樹脂を主体としてなるプリント配線基板をいう。ここで
熱硬化性樹脂とは加熱により硬化する樹脂であり、ポリ
マレイミド樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの変成品等
を用いることができる。

【００１７】また、本発明におけるＢＧＡとはボールグ
リッドアレイの略称であり、パッケージとマザーボード
の接続方法の１種でありパッケージの裏面にボールを格
子状に配列したパッケージを総称してＢＧＡという。

【００１８】本発明のフリップチップＢＧＡ実装方法
は、半導体素子とＢＧＡ用基板とを高温接合部材により
電気的に接続する実装方法であり、例えば図１に示すよ
うに半導体素子１の下面に高温接合部材をつけ、これと
ＢＧＡ用基板４とをつなぐ方法がある。高温接合部材と
しては、例えばＰｂおよびＳｎからなり、Ｐｂの含有率
が８５％以上９７％以下である合金を用いることがで
き、高温半田として用いることができる。Ｐｂ含有率が
８５％未満であると融点が２８０℃以下となり、ＢＧＡ
をマザーボードに接合する際のリフロー温度（通常、約
２６０℃）に近くなるため、上記高温接合部材が再溶融
し、好ましくない。またＰｂ含有率が９７％を越えると
融点が３５０℃を越え、ＢＧＡ用基板の樹脂材料に要求
される耐熱性が更に高まるため好ましくない。

【００１９】本発明のフリップチップＢＧＡ実装方法の
他の態様を図２に示す。高温接合用部材は一対のパッド
とバンプとにより形成される。パッドはＢＧＡ用基板上
に、バンプは半導体素子上にそれぞれ設けられ、これら
が溶融・接合することにより電気的に接続がなされる。
バンプは金を主体としてなり、パッドは少なくともその
表面がＳｎめっきされている。Ｓｎめっきは、Ｃｕ表面
を直接Ｓｎめっきする方法、Ｃｕ表面をＮｉめっきした
後、Ｓｎめっきする方法、Ｃｕ表面をＮｉめっきし、Ａ
ｕめっきした後、Ｓｎめっきする方法等により行うこと
ができる。Ｓｎめっきされた層の厚みは０．５〜３μ
ｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍとする。０．５μｍ
未満であったり３μｍを越える場合は、バンプを構成す
るＡｕとパッド表面のＳｎとが共晶を形成できなくなり
融点が上昇し、ＢＧＡ用基板と半導体素子との接合が３
５０℃以下で行うことが困難になる。

【００２０】本発明におけるＢＧＡ用基板は高い耐熱性
を有することが必要となる。前述のように半導体素子と
ＢＧＡ用基板は高融点金属を用いて接合されるためであ
る。したがって、本発明における熱硬化性樹脂は、ガラ
ス転移温度が２５０℃以上３５０℃以下であり、好まし
くは３００℃以上である。ガラス転移温度が２５０℃以
下であると、ＢＧＡ用基板と半導体素子との接合の際、
基材の剥離が発生する。またガラス転移温度の上限は特
に制限されないが、フリップチップ実装が約３５０℃の
温度で行われることから、３５０℃以下で十分である。

【００２１】ここで、本発明におけるガラス転移温度と
は、ＤＳＣ（ディファレンシャル・スキャニング・カロ
リーメータ）を用いて測定した値をいう。一般的な熱硬
化性樹脂のガラス転移温度の一覧表を表１に示す。プリ
ント配線板材料として汎用的に使用されているエポキシ
樹脂のガラス転移温度は１５０℃前後である。また、ビ
スマレイミド−トリアジン化合物を主成分とする通称Ｂ
Ｔレジンはガラス転移温度が１８０〜２２０℃である。
これらを基板材料として用いた場合、高融点金属による
実装を行うと、基材の剥離が発生し使用に供せられな
い。基材の剥離とは、ガラスクロスと樹脂との間で耐熱
性劣化のためふくれが生じることをいう。

【００２２】本発明における熱硬化性樹脂は、吸水率が
０．１５％以下であり、好ましくは０．１０％以下であ
る。ここで、本発明における吸水率とは、熱硬化性樹脂
を２３℃の水中に２４時間浸潤させた際の重量増加率を
いう。吸水率が０．１５％を越えると、ＢＧＡ用基板と
半導体素子の高温接合の際、吸水した水が気化・膨張
し、基材の剥離が発生する。吸水率の下限については特
に制限が無いが、０．０５％以上で十分である。

【００２３】以上のように、本発明における熱硬化性樹
脂はガラス転移温度が２５０℃以上であって吸水率が
０．１５％以下である。このような条件を満たすものと
して、以下の熱硬化性樹脂を用いることができる。すな
わち、一般式（１）で示されるポリマレイミド樹脂

【００２４】

【化３】

【００２５】（式中、Ｒ1は炭素数が２〜２７で、脂肪
族基、環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香
族基、あるいは芳香族基が直接または架橋員により相互
に連結された縮合多環式芳香族基であるｌ価の基、Ｘ
ａ，Ｘｂは水素原子、ハロゲン原子および炭素数１〜４
の炭化水素基から選ばれた同一または異なる一価の原子
または基、ｌは２以上の整数を表す。）であって、
（ａ）分子中に少なくとも二つ以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂と、（ｂ）分子中に少なくとも二つ以上
のＯＨ基を有し少なくとも二つのナフタレン環を有する
フェノール樹脂とにより変性されたポリマレイミド樹脂
を、好ましく用いることができる。

【００２６】本発明で使用されるポリマレイミド樹脂
は、１分子中に２個以上のマレイミド基を有する。この
ようなポリマレイミド樹脂としては、例えば、N,N'-エ
チレンビスマレイミド、N,N'-ヘキサメチレンビスマレ
イミド、N,N'-(1,3-フェニレン)ビスマレイミド、N,N'-
[1,3-(2-メチルフェニレン)]ビスマレイミド、N,N'-(1,
4-フェニレン)ビスマレイミド、ビス(4-マレイミドフェ
ニル)メタン、ビス(3-メチル-4-マレイミドフェニル)メ
タン、ビス(4-マレイミドフェニル)エーテル、ビス(4-
マレイミドフェニル)スルホン、ビス(4-マレイミドフェ
ニル)スルフィド、ビス(4-マレイミドフェニル)ケト
ン、ビス(4-マレイミドシクロヘキシル)メタン、1,4-ビ
ス(4-マレイミドフェニル)シクロヘキサン、1,4-ビス
(マレイミドメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(マレイ
ミドメチル)ベンゼン、1,3-ビス(4-マレイミドフェノキ
シ)ベンゼン、1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベン
ゼン、ビス[4-(3-マレイミドフェノキシ)フェニル]メタ
ン、ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]メタ
ン、1,1-ビス[4-(3-マレイミドフェノキシ)フェニル]エ
タン、1,1-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]
エタン、1,2-ビス[4-(3-マレイミドフェノキシ)フェニ
ル]エタン、1,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェ
ニル]エタン、2,2-ビス[4-(3-マレイミドフェノキシ)フ
ェニル]プロパン、2,2-ビス[4(4-マレイミドフェノキ
シ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(3-マレイミドフェ
ノキシ)フェニル]ブタン、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフ
ェノキシ)フェニル]ブタン、2,2-ビス[4-(3-マレイミド
フェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプ
ロパン、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニ
ル]-1,1,1,3,3,3ヘキサフルオロプロパン、4,4'-ビス(3
-マレイミドフェノキシ)ビフェニル、4,4'-ビス(4-マレ
イミドフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(3-マレイミド
フェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4-(4-マレイミドフ
ェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4-(3-マレイミドフェ
ノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4-(4-マレイミドフ
ェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4-(3-マレイミド
フェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4-(4-マレイ
ミドフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4-(3-マ
レイミドフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(4-マ
レイミドフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-マ
レイミドフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4-(4-マ
レイミドフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4-ビス[4-
(4-マレイミドフェノキシ)-αα-ジメチルベンジル]ベ
ンゼン、1,3-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)-α,α-
ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(3-マレイミ
ドフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3
-ビス[4-(3-マレイミドフェノキシ)-α,α-ジメチルベ
ンジル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(4-マレイミドフェノキ
シ)-3,5-ジメチル-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、
1,3-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)-3,5-ジメチル-
α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(3-マ
レイミドフェノキシ)-3,5-ジメチル-α,α-ジメチルベ
ンジル]ベンゼン、1,3-ビス[4-(3-マレイミドフェノキ
シ)-3,5-ジメチル-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、
一般式（２）

【００２７】

【化４】

【００２８】（式中、ｎは平均値で0〜10である）で表
されるポリマレイミド樹脂、及び一般式（３）

【００２９】

【化５】（式中、ｍは平均値で0〜10である）で表されるポリマ
レイミド樹脂等が挙げられる。また、これらのポリマレ
イミド樹脂は、単独で用いても２種類以上を混合して用
いてもよい。本発明で用いる（ａ）成分のエポキシ樹脂
は、１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する。
また、好ましくは少なくとも一つのナフタレン骨格を有
する。具体的には、ナフトール、ジヒドロキシナフタレ
ン等のナフトール類とナフトール類またはフェノール、
クレゾール、レゾルシノール等のフェノール類とホルム
アルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒ
ドロキシベンズアルデヒド、グルオキザール、アルカン
ジアール等のアルデヒド類との反応生成物であるノボラ
ック樹脂から誘導されるノボラック型エポキシ樹脂、お
よび上記ナフトール類、フェノール類とアラルキルアル
コール誘導体との反応生成物であるアラルキル樹脂から
誘導されるアラルキル型エポキシ樹脂や、１分子中に２
個以上の活性水素およびナフタレン骨格を有する化合物
から誘導されるエポキシ樹脂、例えば、ジヒドロキシナ
フタレン、ジアミノナフタレン等とエピクロルヒドリン
または２−メチルエピクロルヒドリンを反応させて得ら
れるエポキシ樹脂等が挙げられ、これらのエポキシ樹脂
の１種類または２種類以上が使用される。

【００３０】（ａ）成分のエポキシ樹脂は、耐熱性、高
バーコル硬度を得るという観点からポリマレイミド樹脂
１００重量部に対し、１０〜５００重量部好ましくは１
０〜２００重量部が好ましい。

【００３１】１０重量部未満であると、耐熱性向上の効
果が小さく、ワニスの安定製造も困難となる。５００重
量部を越えるとイミド成分が少なくなり耐熱性、バーコ
ル硬度が低くなる。１０〜２００重量部であるとバーコ
ル硬度は７０以上となる。

【００３２】（ｂ）成分としては、分子中に少なくとも
二つ以上のＯＨ基を有し、少なくとも二つのナフタレン
骨格を有するフェノール樹脂を用いることができる。例
えば、ナフトールザイロック、ナフタレン含有フェノー
ル樹脂である。

【００３３】（ｂ）成分のフェノール樹脂は、（ａ）成
分のエポキシ樹脂１００重量部に対して、１〜５００重
量部の範囲、好ましくは１０〜２００重量部の範囲であ
る。１重量部未満とすると、耐熱性、バーコル硬度が低
下する。また５００重量部を越える添加量としてもそれ
以上の効果は現れず、ワニスの安定製造も困難となる。

【００３４】また、本発明におけるポリマレイミド樹脂
は、分子中に一つのアルコール性もしくはフェノール性
ＯＨ基と、一つ以上のエポキシ基とを有する分子量５０
以上３００以下の化合物により変成されたポリマレイミ
ド樹脂であることが好ましい。

【００３５】この化合物は、分子量３００を越えると、
ポリマレイミド樹脂をメチルエチルケトン等の汎用溶剤
に溶解させることが困難となり作業上問題となる。ま
た、分子量５０未満では、揮発性が高くなり実用に供さ
ない。

【００３６】このような化合物として、グリシドール、
グリセリンジグリシジルエーテル、エチレングリコール
モノグリシジルエーテル、レゾルシノールモノグリシジ
ルエーテル、ナフトレゾルシノールモノグリシジルエー
テル等があげられる。

【００３７】上記化合物の添加量は、耐熱性、高バーコ
ル硬度を得るという観点から、ポリマレイミド樹脂１０
０重量部に対し、５〜１００重量部、好ましくは、１５
〜５０重量部を用いるのが好ましい。５重量部未満であ
るとバーコル硬度が６０を越えない。１５重量部以上と
するとバーコル硬度は７０以上となり、より好ましい。

【００３８】本発明の熱硬化性樹脂は、このポリマレイ
ミド樹脂を主成分とするものであって、必要に応じて、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール
型エポキシ樹脂等のナフタレン骨格を含まないエポキシ
樹脂、および／または、フェノールノボラック樹脂、フ
ェノールアラルキル樹脂等のナフタレン骨格を含まない
フェノール樹脂、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノ
ジフェニルスルホン、ジシアンジアミド等に代表される
アミン類、無水フタル酸、無水ピロメリット酸等の酸無
水物を併用することもできる。

【００３９】本発明において、熱硬化性樹脂組成物を硬
化するにあたっては、硬化促進剤を含有させることが望
ましく、かかる硬化促進剤としては、２−メチルイミダ
ゾール、２−メチル−４−エチルイミダゾール、２−ヘ
プタデシルイミダゾール等のイミダゾール類；トリエタ
ノールアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモル
ホリン等のアミン類；トリブチルホスフィン、トリフェ
ニルホスフィン、トリトリルホスフィン等の有機ホスフ
ィン類；テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボ
レート、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレー
ト等のテトラフェニルボロン塩類；１，８−ジアザ−ビ
シクロ（５，４，０）ウンデセン−７およびその誘導体
が挙げられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いても
２種類以上を併用してもよく、また、必要に応じて、有
機過酸化物やアゾ化合物を併用することもできる。これ
らの硬化促進剤の含有量は、熱硬化性樹脂１００重量部
に対して、好ましくは０．０１〜１０重量部の範囲で用
いられる。本発明におけるＢＧＡ用基板は、例えば以下
の方法により作製できる。すなわち、上記の熱硬化性樹
脂を溶剤に溶かし樹脂ワニスとして基材に含浸した後、
乾燥してプリプレグとし、これを複数枚、加熱加圧して
積層成形することにより作製できる。前記基材として
は、ガラスマット、ガラスシート、不織布、紙等の適宜
なものが使用でき、また積層成形において最外層に銅、
アルミニウム、ステンレス等の金属箔を配して成形し、
プリント配線板用積層板とすることもできる。ＢＧＡ用
基板の樹脂含有率は、４０〜７０重量％、好ましくは、
５０〜６０重量％とする。また、ＢＧＡ用基板の厚み
は、通常０．２〜０．８ｍｍとする。

【００４０】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例中、熱硬化性樹脂の材料等は、特にことわり
が無い限り以下の材料を用いた。・ポリマレイミド樹脂；ビス（４−マレイミドフェニ
ル）メタン（三井東圧化学（株）製）・１，６−ジヒドロキシナフタレン（関東化学（株）
製）・エポキシ樹脂；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エ
ピコート１００１、油化シェルエポキシ製）・硬化促進剤；２エチル４メチルイミダゾール（２Ｅ４
ＭＺ、四国化成製）（実施例１）ポリマレイミド樹脂５０部、１，６−ジヒ
ドロキシナフタレン２０部、エピコート１００１３０
部、２Ｅ４ＭＺ０．１部を溶媒メチルエチルケトン５
０部とジメチルホルムアミド５０部でフラスコ中で溶解
し熱硬化性樹脂ワニスを得た。このようにして得られた
熱硬化性樹脂ワニスを、１０４ｇ／ｍ²のガラスクロス
に含浸し、１４０℃で５分間乾燥して、約１９０ｇ／ｍ
²のプリプレグを得た。このプリプレグを１６枚重ね合
わせ、さらに上下の最外層に１８μｍの銅箔を配置し
て、４０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で、１８０〜２００℃、１
２０分の加熱条件で成形し、１．６ｍｍ厚のプリント配
線板用銅張積層板を得た。その物性を表１に示す。

【００４１】上記の熱硬化性樹脂ワニスのガラス転移温
度は３００℃であり、吸水率は０．１３％である。

【００４２】次に図１のように半導体素子１に高温半田
（Ｐｂ／Ｓｎ＝９５／５）で半田バンプ２を形成した。
つづいて上述のようにして得たプリント配線板用銅張積
層板をＢＧＡ用基板４とし、その上に半田バンプ２を介
して半導体素子１をのせ、高温半田リフロー炉で接合さ
せた。高温半田リフロー温度は３５０℃とした。接合
後、パッケージの外観を観察したところ膨れ、基材の剥
離等の異常は認められなかった。

【００４３】（比較例１）実施例１の熱硬化性樹脂に代
えてエポキシ樹脂を使用して実施例１と同じ方法でプリ
ント配線板用銅張積層板を作製し、これをＢＧＡ用基板
４とした。エポキシ樹脂（汎用のガラス−エポキシ樹脂
銅張り積層板）のガラス転移温度は１５０℃であり、吸
水率は０．０８％であった。実施例１と同条件で高温半
田接合を行ったところ基材の耐熱性が不足していたため
基材の剥離が生じた。

【００４４】（比較例２）実施例１の熱硬化性樹脂に代
えてビスマレイミド−トリアジン樹脂を使用して実施例
１と同じ方法でプリント配線板用銅張積層板を作製し、
これをＢＧＡ用基板４とした。ビスマレイミド−トリア
ジン樹脂（汎用の樹脂銅張り積層板）のガラス転移温度
は２００℃であり、吸水率は０．０８％であった。実施
例１と同条件で高温半田接合を行ったところ、基材の剥
離が生じた。

【００４５】（比較例３）実施例１の熱硬化性樹脂に代
えてポリイミド樹脂を使用して実施例１と同じ方法でプ
リント配線板用銅張積層板を作製し、これをＢＧＡ用基
板４とした。ポリイミド樹脂（汎用のポリイミド系樹脂
銅張り積層板）のガラス転移温度は３００℃であり、吸
水率は０．２５％であった。実施例１と同条件で高温半
田接合を行ったところ、基材の剥離が生じた。

【００４６】（実施例２）次に第２の実施例について説
明する。まず、アルファーＮＸ３０部、エポキシ樹脂５
０部、グリシドール２０部、メチルエチルケトン５０
部、ジメチルホルムアミド５０部をフラスコ中で溶解
し、熱硬化性樹脂ワニスを得た。このようにして得られ
たワニスを１０４ｇ／ｍ２を１００μｍのガラスクロス
に含浸し、１４０度５分間乾燥して１９０ｇ／ｍ２のプ
リプレグを得た。

【００４７】以下、図１を参照して製造工程を説明す
る。上記のようにして得られたプリプレグを積層し熱プ
レスした後、半導体素子１に対応する回路を設け、ＢＧ
Ａ用基板４を作製した。次に半導体素子１の電極部に高
温半田（Ｐｂ／Ｓｎ＝９５／５）めっきを行い、バンプ
２を形成した。次いでＢＧＡ用基板の金がある部分と上
記バンプ２とを位置あわせした後、３４０℃でリフロー
させ、その後半導体素子１とＢＧＡ用基板４の間にアン
ダーフィルを充填させ１５０℃で乾燥させる。その後、
ＢＧＡ用基板裏面にはんだボール（共晶はんだＰｂ／Ｓ
ｎ＝３７／６３）をつけ、マザーボードと位置あわせ
後、接合する。このパッケージ２１個の導通チェックを
行ったところ、いずれのパッケージにもショートは発生
しなかった。また、−６５℃／１５０℃のヒートサイク
ル試験（１０００回）を実施したところ、いずれのパッ
ケージにも異常が発生しなかった。

【００４８】（比較例４）ＢＧＡ用基板４として、ビス
マレイミド−トリアジン樹脂を使用したプリント配線基
板（三菱ガス化学ＢＴＨＬ８３２）を用いたこと以外は
実施例２と同様にしてパッケージを作製した。３４０℃
でリフローさせた後、外観観察を行ったところ２１個の
パッケージの全てが基材剥離を起こしていた。

【００４９】（実施例３）アルファーＮＸ３０部、エポ
キシ樹脂５０部、グリシドール２０部、メチルエチルケ
トン５０部、ジメチルホルムアミド５０部をフラスコ中
で溶解し、熱硬化性樹脂ワニスを得た。このようにして
得られたワニスを１０４ｇ／ｍ２を１００μｍのガラス
クロスに含浸し、１４０度５分間乾燥して１９０ｇ／ｍ
２のプリプレグを得た。このプリプレグから製造したプ
リント配線板用積層体をＢＧＡ用基板２４とする。その
物性を表１に示す。ガラス転移温度は３００℃であり、
吸水率は０．１３％である。次いで図２のように半導体
素子２１に金バンプ２２を設け、ＢＧＡ用基板２４のＣ
ｕ表面に１μｍ厚のすずめっき（パッド２３）を施した
後、ＢＧＡ用基板２４の上に半導体素子２１を載せ、高
温高圧で接合させた。接合温度は３５０℃とした。圧力
は１バンプあたり４０ｇとした。接合後、パッケージの
外観を観察したところ膨れ等の異常は認められなかっ
た。

【００５０】（比較例５）実施例３の熱硬化性樹脂に代
えてエポキシ樹脂を使用して実施例３と同じ方法でプリ
ント配線板用銅張積層板を作製し、これをＢＧＡ用基板
２４とした。エポキシ樹脂（汎用のガラス−エポキシ樹
脂銅張り積層板）のガラス転移温度は１５０℃であり、
吸水率は０．０８％であった。実施例３と同条件で金す
ず接合を行ったところ、基材の剥離が生じた。

【００５１】（比較例６）実施例３の熱硬化性樹脂に代
えてビスマレイミド−トリアジン樹脂を使用して実施例
３と同じ方法でプリント配線板用銅張積層板を作製し、
これをＢＧＡ用基板２４とした。ビスマレイミド−トリ
アジン樹脂（汎用の樹脂銅張り積層板）のガラス転移温
度は２００℃であり、吸水率は０．０８％であった。実
施例３と同条件で金すず接合接合を行ったところ、基材
の剥離が生じた。

【００５２】（比較例７）実施例３の熱硬化性樹脂に代
えてポリイミド樹脂を使用して実施例３と同じ方法でプ
リント配線板用銅張積層板を作製し、これをＢＧＡ用基
板２４とした。ポリイミド樹脂（汎用のポリイミド系樹
脂銅張り積層板）のガラス転移温度は３００℃であり、
吸水率は０．２５％であった。実施例３と同条件で金す
ず接合接合を行ったところ、基材の剥離が生じた。

【００５３】（実施例４）アルファーＮＸ３０部、エポ
キシ樹脂５０部、グリシドール２０部、メチルエチルケ
トン５０部、ジメチルホルムアミド５０部をフラスコ中
で溶解し、熱硬化性樹脂ワニスを得た。このようにして
得られたワニスを１０４ｇ／ｍ２を１００μｍのガラス
クロスに含浸し、１４０度５分間乾燥して１９０ｇ／ｍ
２のプリプレグを得た。

【００５４】以下、図２を参照して製造工程を説明す
る。上記のようにして得られたプリプレグを積層し熱プ
レスした後、半導体素子２１に対応する回路を設け、Ｂ
ＧＡ用基板２４を作製した。次にＢＧＡ用基板２４の所
定部にＳｎめっきを行い、パッドを形成した。めっき厚
は１μｍとした。また半導体素子２１の電極部にワイヤ
ーボンディングを行った後、ボール部を残して金線を切
断してバンプを作製した。つづいてパッドとバンプを位
置合わせしてＢＧＡ用基板２４と半導体素子２１とを温
度３２０℃、圧力４０ｇ／バンプの条件で熱圧着させ
る。その後、半導体素子２１とＢＧＡ用基板２４の間に
アンダーフィルを充填させ１５０℃で乾燥させる。次に
ＢＧＡ用基板裏面にはんだボール（共晶はんだＰｂ／Ｓ
ｎ＝３７／６３）をつけ、マザーボードと位置あわせ
後、接合する。このパッケージ２１個の導通チェックを
行ったところ、いずれのパッケージにもショートは発生
しなかった。また、−６５℃／１５０℃のヒートサイク
ル試験（１０００回）を実施したところ、いずれのパッ
ケージにも異常が発生しなかった。

【００５５】（比較例８）ＢＧＡ用基板２４として、ビ
スマレイミド−トリアジン樹脂を使用したプリント配線
基板（三菱ガス化学ＢＴＨＬ８３２）を用いたこと以外
は実施例４と同様にしてパッケージを作製した。３４０
℃でリフローさせた後、外観観察を行ったところ２１個
のパッケージの全てが基材剥離を起こしていた。

【００５６】

【表１】

【００５７】＊１Ｐｂ９５％Ｓｎ５％系半田接合（３
５０℃）後のパッケージの基材剥離の有無。＊２金バンプによる接合（３５０℃）後のパッケージ
の基材剥離の有無。

【００５８】

【発明の効果】本発明のフリップチップＢＧＡ実装方法
によれば、高い耐熱性と低い吸水率の熱硬化性樹脂から
なるＢＧＡ用基板を用いているため、基材の剥離等のト
ラブルを生じることなく、従来のセラミックス基板を使
用した場合と比較して工程の簡略化およびコストダウン
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフリップチップＢＧＡ実装方法を示す
図である。

【図２】本発明のフリップチップＢＧＡ実装方法を示す
図である。

【図３】Ｐｂ−Ｓｎ二成分系の状態図である。

【図４】金−すず二成分系の状態図である。

【符号の説明】

１半導体素子２高温ハンダ３共晶ハンダ４ＢＧＡ用基板５マザーボード２１半導体素子２２バンプ２３パッド２４ＢＧＡ用基板２５半田ボール２６マザーボード

フロントページの続き (72)発明者志摩健二神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地三井東圧化学株式会社内 (72)発明者桜庭仁神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地三井東圧化学株式会社内 (72)発明者朝比奈浩太郎神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地三井東圧化学株式会社内 (72)発明者北原幹夫神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地三井東圧化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子とＢＧＡ用基板とを高温接合
用部材により電気的に接続するフリップチップＢＧＡ実
装方法において、前記ＢＧＡ用基板が、２５０℃以上の
ガラス転移温度を有し、水浸潤２４時間後の吸水率が
０．１５％以下である熱硬化性樹脂を主体としてなるこ
とを特徴とするフリップチップＢＧＡ実装方法。
【請求項２】前記熱硬化性樹脂が一般式（１）で示さ
れるポリマレイミド樹脂【化１】（式中、Ｒ1は炭素数が２〜２７で、脂肪族基、環式脂
肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、あるい
は芳香族基が直接または架橋員により相互に連結された
縮合多環式芳香族基であるｌ価の基、Ｘａ、Ｘｂは水素
原子、ハロゲン原子および炭素数１〜４の炭化水素基か
ら選ばれた同一または異なる一価の原子または基、ｌは
２以上の整数を表す。）であって、（ａ）分子中に少な
くとも二つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と、
（ｂ）分子中に少なくとも二つ以上のＯＨ基を有し少な
くとも二つのナフタレン環を有するフェノール樹脂とに
より変性されたポリマレイミド樹脂である請求項１に記
載のフリップチップＢＧＡ実装方法。
【請求項３】前記ポリマレイミド樹脂が、分子中に一
つのアルコール性もしくはフェノール性ＯＨ基と、一つ
以上のエポキシ基とを有する分子量５０以上３００以下
の化合物により変成されたポリマレイミド樹脂である請
求項２に記載のフリップチップＢＧＡ実装方法。
【請求項４】前記高温接合用部材がＰｂおよびＳｎか
らなり、Ｐｂ含有率が８５％以上９７％以下であること
を特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のフリップ
チップＢＧＡ実装方法。
【請求項５】前記高温接合用部材が一対のパッドとバ
ンプが溶融接合してなるものであって、前記パッドは前
記ＢＧＡ用基板上に設けられ少なくとも該パッドの表面
に厚さ０．５〜３μｍのＳｎめっき層を有し、前記バン
プは前記半導体素子上に設けられ金を主体としてなるこ
とを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のフリッ
プチップＢＧＡ実装方法。