JPH11245082A - 電子部品の面実装用接続部材 - Google Patents

電子部品の面実装用接続部材

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JPH11245082A
JPH11245082A JP10015045A JP1504598A JPH11245082A JP H11245082 A JPH11245082 A JP H11245082A JP 10015045 A JP10015045 A JP 10015045A JP 1504598 A JP1504598 A JP 1504598A JP H11245082 A JPH11245082 A JP H11245082A
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品をマザーボード(被装着基板:例え
ばPCB)に実装した半導体装置などの電子装置の薄型
化に対応する電子部品の面実装用接続部材を提供する。 【解決手段】 半導体チップ、半導体パッケージ等の電
子部品14をマザーボード11に実装する際に、これら
の電子部品14とマザーボード11との間に介在し、こ
れらを電気的に接続する電子部品の面実装用接続部材で
あって、面実装用接続部材は、フラックス18、半田粉
末16、及び半田溶融温度よりも高い耐熱性樹脂粉末1
7を含む混合物を主体とし、接合状態では耐熱性樹脂粉
末17が半田メタル20内に分散した海綿状態となって
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の面実装用
接続部材に係り、特にSON(スモール・アウトライン
・ノンリード)、QON(クワッド・アウトライン・ノ
ンリード)、OL(アウタリード)、BGA(ボールグ
リッドアレイ)、LGA(ランドグリッドアレイ)など
の端子電極が形成された電子部品をマザーボード(プリ
ント配線基板を含む)上に安定した実装ができる面実装
用接続部材の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】電子部品の一例である半導体パッケージ
とマザーボードの一例であるプリント配線基板(以下
「PCB」という場合もあり、セラミックスやプラスチ
ック基板を含む)との接続する方法としては、半導体チ
ップを封止した後、この封止済みの半導体パッケージを
ソケットを介してPCBに接続する方法や、あるいはソ
ケットを省略して、封止済みの半導体パッケージを直接
PCBに半田接続する方法が一般的である。ソケットを
用いる方法では、ソケットの接続部の接続端子部、ある
いは封止済み半導体パッケージのアウタリード部の機械
的な変形により、半導体パッケージのアウタリードとP
CBとの熱膨張係数差に起因する応力や機械的な歪みが
吸収され、一応良好な機械的な接続と電気的な接続が維
持されている。しかしながら、半導体パッケージとPC
Bとの実装に占める容積が大きくなり電子装置の小型
化、薄型化の傾向に対応する隘路になっている。
【0003】この容積が大きいと言う問題を解消する方
法として、図4(A)に示すように、半導体チップ60
の回路面に形成された複数の接続電極パッド61に、半
田バンプ62と称される半田の突起電極端子を形成し、
PCB63の接続端子64に直接半導体チップ60を半
田付けする、いわゆるフリップチップ方式が提案され、
実用化されている。ところが、半導体チップ60とPC
B63とを短い間隔で対向させ、直径が数十μmの半田
バンプ62を用いて機械的に固着しているため、半導体
チップ60とPCB63とにおける熱膨張係数差による
変形が発生し、その応力の逃げ場がなく、応力が半田バ
ンプ62に集中し、それによって図4(B)に示すよう
に、半田バンプ62に脆性破壊(クラック)65が生じ
て電気的接続を損なうと共に、半導体チップ60を破壊
する場合があるという問題があった。この問題を抑制す
るするために、半導体チップとPCBとの間にセラミッ
クス基板を介在させるか、半田バンプを高く構成するこ
とも一部行われているが、いずれも容積の増大やコスト
を増加させるという問題があった。
【0004】半田バンプの代わりに、半導体チップの回
路面に複数形成された接続電極パッドであるアルミニウ
ム電極に、バリヤメタルを介して金バンプを形成し、可
撓性を有する回路基板に実装して、熱膨張係数差による
変形や応力を吸収し、この可撓性回路基板を通常のPC
Bに実装するTAB方式が提案されている。しかし、こ
のTAB方式では、可撓性回路基板を介在させるために
実装面積が大きくなると共に、半導体チップにバリヤメ
タルを形成するための工程の追加、及び金バンプ形成の
ための貴金属使用によるコストの増加の問題がある。更
に、半導体チップと微細な回路を有するPCBとの接続
に、このような貴金属を用いて簡単な耐湿樹脂封止処理
を行った場合には、貴金属の溶出再結晶化による電極短
絡事故を生じる場合があって半導体装置の信頼性の問題
が生じる。
【0005】一方、半導体チップ等の電子部品とPCB
の安価な実装方法として、図5(A)に示すように、こ
れらの電子部品67とPCB68との接続に導電ペース
ト69を用いて実装する方法がある。この方法は公知の
プリント印刷の手法を用いて、導電ペースト69を積み
上げ突起電極を形成する。導電ペースト69は、二液混
合型あるいは熱硬化型の接着剤と、銀粒子及び/又はP
d粒子とを混練したもので、機械的接続と電気的接続と
を同時に達成している。この導電ペーストを用いる実装
は、接続電極間のピッチ寸法を充分広くし導電ペースト
の接続電極からのはみ出し距離よりも大きいことが必要
である。ところが、この導電ペースト69を用いても、
図5(B)に示すように、電子部品67とPCB68と
の接合にあっては、前述した半田バンプや金属バンプと
同様に、熱膨張係数差に起因する機械的な歪みや応力に
よるクラックの問題があり、電気的接続の信頼性に不安
がある。従って上述のように、電子部品とPCBとの接
続に用いる面実装用接続部材は、信頼性、コスト、及び
実装容積(小型化)を考慮するとそれぞれに一長一短が
あり、半導体チップや半導体パッケージをPCBに直接
実装することによる経済効果は大きくなく、信頼性では
不安定要素が存在している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年では装置
の小型化、薄型化の傾向があり、半導体チップ等の電子
部品の実装面積、実装容積、及び接続コストの低下が強
く望まれている。電子部品とPCBとの接続の課題は、
突起電極など面実装用接続部材の形成コストの低減、電
極高さの縮小、金属溶出による再結晶短絡事故の要因と
なる高価な貴金属の廃止、熱膨張係数差に起因する接続
部のクラック、接続剥がれの防止及び半導体チップの破
壊防止にある。本発明の目的は、上記課題を解消する面
実装用接続部材を提供することであって、詳細には、貴
金属を用いずに、機械的、電気的な接続に優れた面実装
用接続部材を提供することにある。即ち、熱膨張係数差
を有する電子部品とマザーボードとを面実装用接続部材
を介して接合された電子装置に加わる熱サイクルの繰り
返し応力で生じる面実装用接続部材の塑性変形、延性破
壊及び脆性破壊を防止することが可能で、長期信頼性の
高い低コストの電子部品の面実装用接続部材を提供する
ことにある。更に、本発明の他の目的は、電子部品をマ
ザーボード(被装着基板:例えばPCB)に実装した半
導体装置などの電子装置の薄型化に対応する電子部品の
面実装用接続部材を提供することにある。更に、本発明
の他の目的は、従来の表面実装技術を用いて、半導体チ
ップや半導体パッケージ等の電子部品の実装コストを低
減することができる電子部品の面実装用接続部材を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の電子部品の面実装用接続部材は、半導体チップや
半導体パッケージ等の電子部品をマザーボードに実装す
る際に、これらの電子部品とマザーボードとの間に介在
し、これらを電気的に接続する電子部品の面実装用接続
部材であって、前記面実装用接続部材は、フラックス、
半田粉末、及び半田溶融温度よりも高い耐熱性樹脂粉末
を含む混合物を主体とし、接合状態では前記耐熱性樹脂
粉末が半田メタル内に分散した海綿状態となっている。
請求項2記載の電子部品の面実装用接続部材は、請求項
1記載の電子部品の面実装用接続部材において、前記面
実装用接続部材は、前記半田粉末が25〜50体積%、
前記耐熱性樹脂粉末が15〜25体積%、及び残部の主
体が前記フラックスからなる。
【0008】請求項3記載の電子部品の面実装用接続部
材は、請求項1又は2記載の電子部品の面実装用接続部
材において、前記耐熱性樹脂粉末は、5〜30μmの球
体形状としている。請求項4記載の電子部品の面実装用
接続部材は、請求項3記載の電子部品の面実装用接続部
材において、前記耐熱性樹脂粉末は、その表面が導電性
薄膜で被覆されている。請求項5記載の電子部品の面実
装用接続部材は、請求項4記載の電子部品の面実装用接
続部材において、前記導電性薄膜は、Sn、Ti、I
n、Pd、Pb−Sn、Au、Ag、Ni等の導電性金
属から選択された一つからなっている。請求項6記載の
電子部品の面実装用接続部材は、請求項1〜5のいずれ
か1項に記載の電子部品の面実装用接続部材において、
前記耐熱性樹脂粉末は、エラストマ系樹脂、ポリイミド
系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系
樹脂、ポリマー系樹脂、アクリル系樹脂から選択された
一つからなっている。
【0009】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図1は本発明の一実施の形
態に係る電子部品の面実装用接続部材の構成を示す断面
図、図2は同電子部品の面実装用接続部材の接続状態を
示す断面図、図3は本発明の他の実施の形態に係る電子
部品の面実装用接続部材を用いて電子部品とマザーボー
ドの実装状態を示す断面図である。
【0010】本発明の一実施の形態に係る電子部品の面
実装用接続部材は、フラックス、半田粉末、及び半田溶
融温度よりも高い耐熱性樹脂粉末を含む混合物からなっ
ている。そして、この混合物の配合比率は、フラックス
が40体積%、半田粉末が35体積%、耐熱性樹脂粉末
が25体積%となっている。ここで、耐熱性樹脂粉末は
例えば、エラストマ系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキ
シ系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリマー
系樹脂、アクリル系樹脂等から選択されたエラストマ系
樹脂からなって、その直径が約10〜30μm程度(好
ましくは20μm以下)の球体形状となって、その表面
には、Sn、Ti、In、Pb、Pb−Sn、Au、A
g、Ni等の導電性金属から選択された一つが直接又は
下地層を介してめっきされ導電性薄膜を形成している。
このように、半田と濡れ性のよい導電性金属をめっきす
ることによって、半田粉末と耐熱性樹脂粉末との比重が
バランスし、半田粉末中に耐熱性樹脂粉末を均一に分散
させることができる。このように構成された混合物は加
熱溶融されて接続硬化した後は、球体形状の耐熱性樹脂
粉末が半田メタル中に均一に分散し、海綿状のフレック
ス半田となって、弾性を有するようになり、バンプ高さ
が低くても従来のようにな脆性破壊や延性破壊がなくな
る。
【0011】ここで、半田粉末は全体の25〜50体積
%まででよく、余り少ないと導電性が悪くなり、多くな
ると溶融して硬化した場合の半田メタルと耐熱性樹脂粉
末の混合物が弾力性を持たなくなる。また、耐熱性樹脂
粉末は、15〜25体積%程度まででよく、余り少ない
と、最終的な混合物が硬くなり、多い場合には導電性が
悪く、更に強度が下がる。また、耐熱性樹脂粉末の直径
を5〜30μmとしているので、適当な弾性を有するフ
レックス半田が形成できる。
【0012】この電子部品の面実装用接続部材を用いて
接続端子の一例であるバンプ10を形成する場合には、
図1に示すように、マザーボード(例えば、プリント回
路基板)11の電極端子12の上にメタルマスクを用い
たスクリーン印刷によって所定厚みのバンプ10を形成
する。ここで、13はカバーレジストを示す。このバン
プ10は、半導体チップ14の複数の電極パッド15の
位置に符合して形成する。このバンプ10を用いて、半
導体チップ14をマザーボード11に搭載する場合に
は、半導体チップ14の電極パッド15をマザーボード
11のバンプ10に整合する所定位置に配置して、リフ
ロー炉に入れて加熱し、バンプ10を溶融して、図2に
示すように、半導体チップ14の電極パッド15と電極
端子12を、半田メタル中に耐熱性樹脂粉末17が分散
した弾力性を有するフレックス半田を形成して接合す
る。なお、図1のパンプ10において、黒丸16は半田
粉末を、白丸17は耐熱性樹脂粉末、その他の部分はフ
ラックス18、19はカバーレジストを示す。
【0013】図2には、接合状態のフレックス半田10
aを示すが、半田メタル20の内部に耐熱性樹脂粉末1
7が分散して海綿状態となっている。これによって、半
田メタル20に弾性が生じて、仮に、半導体チップ14
とマザーボード11の間に熱膨張差があっても、これを
吸収して、バンプの破壊や、半導体チップ14の破壊を
防止できる。
【0014】図3には、他の実施の形態に係る電子部品
とマザーボードの実装状態を示すが、図に示すように、
電子部品の一例である半導体チップ22は、端子ボール
23を介してセラミックス基板24に連結されている。
セラミックス基板24と半導体チップ22の接合部分
は、アンダーフィル樹脂25が充填されて全体をシール
している。一方、セラミックス基板24は、マザーボー
ド26にフレックス半田27によって連結されている。
このバンプは、前述した電子部品の面実装用接続部材か
ら形成されている。なお、図3において、28、29は
カバーレジストを示す。このようにして、フレックス半
田27によって、セラミックス基板24とマザーボード
20が接合されているので、温度変化に伴う熱膨張差に
起因する接合不良や故障を防止でき、更には、小型で薄
い装置を提供できる。
【0015】以上、この電子部品の面実装用接続部材
を、半導体チップとインターボーザ、及びインターポー
ザとPCB等の電子部品とマザーボードとの接続部材と
して適用した場合について説明したが、本発明の特徴と
するところは、フラックス、半田粉末及び耐熱性樹脂粉
末との混合物で構成された面実装用接続部材を加熱溶融
することにより、溶融した半田メタル内に耐熱性樹脂粉
末が分散した海面状態のフレックス半田を形成すること
にあり、当然、半導体パッケージにも適用できる。これ
によって、本発明の電子部品の面実装用接続部材は、S
ON(スモール・アウトライン・ノンリード)、QON
(クワッド・アウトライン・ノンリード)、OL(アウ
タリード)、BGA(ボールグリッドアレイ)、LGA
(ランドグリッドアレイ)などの端子電極に予めフレッ
クス半田を形成するプリコート処理にも適用することが
できる。即ち、本発明の面実装用接続部材は、電子部品
とマザーボードとの間の熱膨張差に起因する応力を吸収
する応力緩衝接合材として適用することができる。
【0016】
【発明の効果】請求項1〜6記載の電子部品の面実装用
接続部材において、面実装用接続部材は、フラックス、
半田粉末及び耐熱性樹脂粉末の混合物を主体して構成さ
れているので、この面実装用接続部材をリフローするこ
とにより、半田粉末が溶融した半田メタル内に耐熱性樹
脂粉末が分散した海綿状態となり、フレックス性を有す
る半田メタルが形成され、熱サイクルによって生じる電
子部品とマザーボードとの膨張係数差による応力を吸収
することができる。その結果として、接続部材の延性破
壊及び脆性破壊を防ぎ信頼性の高い電子装置を提供する
ことができる。特に、請求項2記載の電子部品の面実装
用接続部材において、接続部材は、半田粉末が25〜5
0体積%、耐熱性樹脂粉末が15〜25体積%、及び残
部の主体がフラックスからなっているので、溶融状態で
半田メタル部分が薄くなることが無く適切な接続機能を
維持することができる。請求項3記載の電子部品の面実
装用接続部材において、5〜30μmの球体形状の耐熱
性樹脂粉末を用いた構成としているので、半田メタル内
での耐熱性樹脂粉末の初期状態を維持し、フレックス性
を有する均一な海綿状のフレックス半田を形成し、安定
した接続が可能となる。請求項4記載の電子部品の面実
装用接続部材において、耐熱性樹脂粉末は、その表面を
導電性薄膜で被覆しているので、半田メタルと樹脂粉末
との比重差を補い、均一な分散状態を維持することがで
きる。請求項5記載の電子部品の面実装用接続部材にお
いて、導電性薄膜は、Sn、Ti、In、Pd、Pb−
Sn、Au、Ag、Ni等の導電性金属からなるので、
半田メタルとの耐食性及び濡れ性が著しく向上する。請
求項6記載の電子部品の面実装用接続部材において、耐
熱性樹脂粉末は、エラストマ系樹脂、ポリイミド系樹
脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹
脂、ポリマー系樹脂、アクリル系樹脂から選択された弾
力性を有する樹脂を用いているので、半田メタル中で安
定した分散状態を維持すると共に、膨張係数差により生
じる応力を吸収する応力緩和機能を向上させることがで
きる。なお、耐熱性樹脂粉末に、エラストマ系樹脂又は
シリコン系樹脂又はウレタン系樹脂又はポリマー系樹脂
を使用するのがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る電子部品の面実装
用接続部材の構成を示す断面図である。
【図2】同電子部品の面実装用接続部材の接続状態を示
す断面図である。
【図3】他の実施の形態に係る電子部品の面実装用接続
部材を用いて電子部品とマザーボードの実装状態を示す
断面図である。
【図4】(A)、(B)は従来例に係る電子部品の接続
部材の一例である半田バンプ(クリーム半田)の使用状
況を示す説明図である。
【図5】(A)、(B)は従来例に係る電子部品の接続
部材の一例である導電ペーストの使用状況を示す説明図
である。
【符号の説明】
10 バンプ 10a フレッ
クス半田 11 マザーボード 12 電極端子 13 カバーレジスト 14 半導体チ
ップ 15 電極パッド 16 半田粉末 17 耐熱性樹脂粉末 18 フラック
ス 19 カバーレジスト 20 半田メタ
ル 22 半導体チップ 23 端子ボー
ル 24 セラミックス基板 25 アンダー
フィル樹脂 26 マザーボード 27 フレック
ス半田 28 カバーレジスト 29 カバーレ
ジスト
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年4月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 電子部品の面実装用接続部材
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の面実装用
接続部材に係り、特にSON(スモール・アウトライン
・ノンリード)、QON(クワッド・アウトライン・ノ
ンリード)、OL(アウタリード)、BGA(ボールグ
リッドアレイ)、LGA(ランドグリッドアレイ)など
の端子電極が形成された電子部品をマザーボード(プリ
ント配線基板を含む)上に安定した実装ができる面実装
用接続部材の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】電子部品の一例である半導体パッケージ
とマザーボードの一例であるプリント配線基板(以下
「PCB」という場合もあり、セラミックスやプラスチ
ック基板を含む)との接続する方法としては、半導体チ
ップを封止した後、この封止済みの半導体パッケージを
ソケットを介してPCBに接続する方法や、あるいはソ
ケットを省略して、封止済みの半導体パッケージを直接
PCBに半田接続する方法が一般的である。ソケットを
用いる方法では、ソケットの接続部の接続端子部、ある
いは封止済み半導体パッケージのアウタリード部の機械
的な変形により、半導体パッケージのアウタリードとP
CBとの熱膨張係数差に起因する応力や機械的な歪みが
吸収され、一応良好な機械的な接続と電気的な接続が維
持されている。しかしながら、半導体パッケージとPC
Bとの実装に占める容積が大きくなり電子装置の小型
化、薄型化の傾向に対応する隘路になっている。
【0003】この容積が大きいと言う問題を解消する方
法として、図4(A)に示すように、半導体チップ60
の回路面に形成された複数の接続電極パッド61に、半
田バンプ62と称される半田の突起電極端子を形成し、
PCB63の接続端子64に直接半導体チップ60を半
田付けする、いわゆるフリップチップ方式が提案され、
実用化されている。ところが、半導体チップ60とPC
B63とを短い間隔で対向させ、直径が数十μmの半田
バンプ62を用いて機械的に固着しているため、半導体
チップ60とPCB63とにおける熱膨張係数差による
変形が発生し、その応力の逃げ場がなく、応力が半田バ
ンプ62に集中し、それによって図4(B)に示すよう
に、半田バンプ62に脆性破壊(クラック)65が生じ
て電気的接続を損なうと共に、半導体チップ60を破壊
する場合があるという問題があった。この問題を抑制す
るするために、半導体チップとPCBとの間にセラミッ
クス基板を介在させるか、半田バンプを高く構成するこ
とも一部行われているが、いずれも容積の増大やコスト
を増加させるという問題があった。
【0004】半田バンプの代わりに、半導体チップの回
路面に複数形成された接続電極パッドであるアルミニウ
ム電極に、バリヤメタルを介して金バンプを形成し、可
撓性を有する回路基板に実装して、熱膨張係数差による
変形や応力を吸収し、この可撓性回路基板を通常のPC
Bに実装するTAB方式が提案されている。しかし、こ
のTAB方式では、可撓性回路基板を介在させるために
実装面積が大きくなると共に、半導体チップにバリヤメ
タルを形成するための工程の追加、及び金バンプ形成の
ための貴金属使用によるコストの増加の問題がある。更
に、半導体チップと微細な回路を有するPCBとの接続
に、このような貴金属を用いて簡単な耐湿樹脂封止処理
を行った場合には、貴金属の溶出再結晶化による電極短
絡事故を生じる場合があって半導体装置の信頼性の問題
が生じる。
【0005】一方、半導体チップ等の電子部品とPCB
の安価な実装方法として、図5(A)に示すように、こ
れらの電子部品67とPCB68との接続に導電ペース
ト69を用いて実装する方法がある。この方法は公知の
プリント印刷の手法を用いて、導電ペースト69を積み
上げ突起電極を形成する。導電ペースト69は、二液混
合型あるいは熱硬化型の接着剤と、銀粒子及び/又はP
d粒子とを混練したもので、機械的接続と電気的接続と
を同時に達成している。この導電ペーストを用いる実装
は、接続電極間のピッチ寸法を充分広くし導電ペースト
の接続電極からのはみ出し距離よりも大きいことが必要
である。ところが、この導電ペースト69を用いても、
図5(B)に示すように、電子部品67とPCB68と
の接合にあっては、前述した半田バンプや金属バンプと
同様に、熱膨張係数差に起因する機械的な歪みや応力に
よるクラックの問題があり、電気的接続の信頼性に不安
がある。従って上述のように、電子部品とPCBとの接
続に用いる面実装用接続部材は、信頼性、コスト、及び
実装容積(小型化)を考慮するとそれぞれに一長一短が
あり、半導体チップや半導体パッケージをPCBに直接
実装することによる経済効果は大きくなく、信頼性では
不安定要素が存在している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年では装置
の小型化、薄型化の傾向があり、半導体チップ等の電子
部品の実装面積、実装容積、及び接続コストの低下が強
く望まれている。電子部品とPCBとの接続の課題は、
突起電極など面実装用接続部材の形成コストの低減、電
極高さの縮小、金属溶出による再結晶短絡事故の要因と
なる高価な貴金属の廃止、熱膨張係数差に起因する接続
部のクラック、接続剥がれの防止及び半導体チップの破
壊防止にある。本発明の目的は、上記課題を解消する面
実装用接続部材を提供することであって、詳細には、貴
金属を用いずに、機械的、電気的な接続に優れた面実装
用接続部材を提供することにある。即ち、熱膨張係数差
を有する電子部品とマザーボードとを面実装用接続部材
を介して接合された電子装置に加わる熱サイクルの繰り
返し応力で生じる面実装用接続部材の塑性変形、延性破
壊及び脆性破壊を防止することが可能で、長期信頼性の
高い低コストの電子部品の面実装用接続部材を提供する
ことにある。更に、本発明の他の目的は、電子部品をマ
ザーボード(被装着基板:例えばPCB)に実装した半
導体装置などの電子装置の薄型化に対応する電子部品の
面実装用接続部材を提供することにある。更に、本発明
の他の目的は、従来の表面実装技術を用いて、半導体チ
ップや半導体パッケージ等の電子部品の実装コストを低
減することができる電子部品の面実装用接続部材を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の電子部品の面実装用接続部材は、半導体チップ、
半導体パッケージ等の電子部品をマザーボードに実装す
る際に、これらの電子部品とマザーボードとの間に介在
し、これらを電気的に接続する電子部品の面実装用接続
部材であって、前記面実装用接続部材は、フラックス、
半田粉末、及び半田溶融温度よりも高い耐熱性樹脂粉末
を含む混合物を主体とし、接合状態では前記耐熱性樹脂
粉末が半田メタル内に分散した海綿状態となり、しかも
前記面実装用接続部材は、前記半田粉末が25〜50体
積%、前記耐熱性樹脂粉末が15〜25体積%、及び残
部の主体が前記フラックスからなる。
【0008】請求項2記載の電子部品の面実装用接続部
材は、請求項1記載の電子部品の面実装用接続部材にお
いて、前記耐熱性樹脂粉末は、5〜30μmの球体形状
としている。請求項3記載の電子部品の面実装用接続部
材は、請求項2記載の電子部品の面実装用接続部材にお
いて、前記耐熱性樹脂粉末は、その表面が導電性薄膜で
被覆されている。請求項4記載の電子部品の面実装用接
続部材は、請求項3記載の電子部品の面実装用接続部材
において、前記導電性薄膜は、Sn、Ti、In、P
d、Pb−Sn、Au、Ag、Ni等の導電性金属から
選択された一つからなっている。そして、請求項5記載
の電子部品の面実装用接続部材は、請求項1〜4のいず
れか1項に記載の電子部品の面実装用接続部材におい
て、前記耐熱性樹脂粉末は、エラストマ系樹脂、ポリイ
ミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタ
ン系樹脂、ポリマー系樹脂、アクリル系樹脂から選択さ
れた一つからなっている。
【0009】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図1は本発明の一実施の形
態に係る電子部品の面実装用接続部材の構成を示す断面
図、図2は同電子部品の面実装用接続部材の接続状態を
示す断面図、図3は本発明の他の実施の形態に係る電子
部品の面実装用接続部材を用いて電子部品とマザーボー
ドの実装状態を示す断面図である。
【0010】本発明の一実施の形態に係る電子部品の面
実装用接続部材は、フラックス、半田粉末、及び半田溶
融温度よりも高い耐熱性樹脂粉末を含む混合物からなっ
ている。そして、この混合物の配合比率は、フラックス
が40体積%、半田粉末が35体積%、耐熱性樹脂粉末
が25体積%となっている。ここで、耐熱性樹脂粉末は
例えば、エラストマ系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキ
シ系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリマー
系樹脂、アクリル系樹脂等から選択されたエラストマ系
樹脂からなって、その直径が約10〜30μm程度(好
ましくは20μm以下)の球体形状となって、その表面
には、Sn、Ti、In、Pb、Pb−Sn、Au、A
g、Ni等の導電性金属から選択された一つが直接又は
下地層を介してめっきされ導電性薄膜を形成している。
このように、半田と濡れ性のよい導電性金属をめっきす
ることによって、半田粉末と耐熱性樹脂粉末との比重が
バランスし、半田粉末中に耐熱性樹脂粉末を均一に分散
させることができる。このように構成された混合物は加
熱溶融されて接続硬化した後は、球体形状の耐熱性樹脂
粉末が半田メタル中に均一に分散し、海綿状のフレック
ス半田となって、弾性を有するようになり、バンプ高さ
が低くても従来のようにな脆性破壊や延性破壊がなくな
る。
【0011】ここで、半田粉末は全体の25〜50体積
%まででよく、余り少ないと導電性が悪くなり、多くな
ると溶融して硬化した場合の半田メタルと耐熱性樹脂粉
末の混合物が弾力性を持たなくなる。また、耐熱性樹脂
粉末は、15〜25体積%程度まででよく、余り少ない
と、最終的な混合物が硬くなり、多い場合には導電性が
悪く、更に強度が下がる。また、耐熱性樹脂粉末の直径
を5〜30μmとしているので、適当な弾性を有するフ
レックス半田が形成できる。
【0012】この電子部品の面実装用接続部材を用いて
接続端子の一例であるバンプ10を形成する場合には、
図1に示すように、マザーボード(例えば、プリント回
路基板)11の電極端子12の上にメタルマスクを用い
たスクリーン印刷によって所定厚みのバンプ10を形成
する。ここで、13はカバーレジストを示す。このバン
プ10は、半導体チップ14の複数の電極パッド15の
位置に符合して形成する。このバンプ10を用いて、半
導体チップ14をマザーボード11に搭載する場合に
は、半導体チップ14の電極パッド15をマザーボード
11のバンプ10に整合する所定位置に配置して、リフ
ロー炉に入れて加熱し、バンプ10を溶融して、図2に
示すように、半導体チップ14の電極パッド15と電極
端子12を、半田メタル中に耐熱性樹脂粉末17が分散
した弾力性を有するフレックス半田を形成して接合す
る。なお、図1のパンプ10において、黒丸16は半田
粉末を、白丸17は耐熱性樹脂粉末、その他の部分はフ
ラックス18、19はカバーレジストを示す。
【0013】図2には、接合状態のフレックス半田10
aを示すが、半田メタル20の内部に耐熱性樹脂粉末1
7が分散して海綿状態となっている。これによって、半
田メタル20に弾性が生じて、仮に、半導体チップ14
とマザーボード11の間に熱膨張差があっても、これを
吸収して、バンプの破壊や、半導体チップ14の破壊を
防止できる。
【0014】図3には、他の実施の形態に係る電子部品
とマザーボードの実装状態を示すが、図に示すように、
電子部品の一例である半導体チップ22は、端子ボール
23を介してセラミックス基板24に連結されている。
セラミックス基板24と半導体チップ22の接合部分
は、アンダーフィル樹脂25が充填されて全体をシール
している。一方、セラミックス基板24は、マザーボー
ド26にフレックス半田27によって連結されている。
このバンプは、前述した電子部品の面実装用接続部材か
ら形成されている。なお、図3において、28、29は
カバーレジストを示す。このようにして、フレックス半
田27によって、セラミックス基板24とマザーボード
26が接合されているので、温度変化に伴う熱膨張差に
起因する接合不良や故障を防止でき、更には、小型で薄
い装置を提供できる。
【0015】以上、この電子部品の面実装用接続部材
を、半導体チップとインターポーザ、及びインターポー
ザとPCB等の電子部品とマザーボードとの接続部材と
して適用した場合について説明したが、本発明の特徴と
するところは、フラックス、半田粉末及び耐熱性樹脂粉
末との混合物で構成された面実装用接続部材を加熱溶融
することにより、溶融した半田メタル内に耐熱性樹脂粉
末が分散した海面状態のフレックス半田を形成すること
にあり、当然、半導体パッケージにも適用できる。これ
によって、本発明の電子部品の面実装用接続部材は、S
ON(スモール・アウトライン・ノンリード)、QON
(クワッド・アウトライン・ノンリード)、OL(アウ
タリード)、BGA(ボールグリッドアレイ)、LGA
(ランドグリッドアレイ)などの端子電極に予めフレッ
クス半田を形成するプリコート処理にも適用することが
できる。即ち、本発明の面実装用接続部材は、電子部品
とマザーボードとの間の熱膨張差に起因する応力を吸収
する応力緩衝接合材として適用することができる。
【0016】
【発明の効果】請求項1〜5記載の電子部品の面実装用
接続部材において、面実装用接続部材は、フラックス、
半田粉末及び耐熱性樹脂粉末の混合物を主体して構成さ
れているので、この面実装用接続部材をリフローするこ
とにより、半田粉末が溶融した半田メタル内に耐熱性樹
脂粉末が分散した海綿状態となり、フレックス性を有す
る半田メタルが形成され、熱サイクルによって生じる電
子部品とマザーボードとの膨張係数差による応力を吸収
することができる。その結果として、接続部材の延性破
壊及び脆性破壊を防ぎ信頼性の高い電子装置を提供する
ことができる。そして、接続部材は、半田粉末が25〜
50体積%、耐熱性樹脂粉末が15〜25体積%、及び
残部の主体がフラックスからなっているので、溶融状態
で半田メタル部分が薄くなることが無く適切な接続機能
を維持することができる。特に、請求項2記載の電子部
品の面実装用接続部材において、5〜30μmの球体形
状の耐熱性樹脂粉末を用いた構成としているので、半田
メタル内での耐熱性樹脂粉末の初期状態を維持し、フレ
ックス性を有する均一な海綿状のフレックス半田を形成
し、安定した接続が可能となる。請求項3記載の電子部
品の面実装用接続部材において、耐熱性樹脂粉末は、そ
の表面を導電性薄膜で被覆しているので、半田メタルと
樹脂粉末との比重差を補い、均一な分散状態を維持する
ことができる。請求項4記載の電子部品の面実装用接続
部材において、導電性薄膜は、Sn、Ti、In、P
d、Pb−Sn、Au、Ag、Ni等の導電性金属から
なるので、半田メタルとの耐食性及び濡れ性が著しく向
上する。請求項5記載の電子部品の面実装用接続部材に
おいて、耐熱性樹脂粉末は、エラストマ系樹脂、ポリイ
ミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタ
ン系樹脂、ポリマー系樹脂、アクリル系樹脂から選択さ
れた弾力性を有する樹脂を用いているので、半田メタル
中で安定した分散状態を維持すると共に、膨張係数差に
より生じる応力を吸収する応力緩和機能を向上させるこ
とができる。なお、耐熱性樹脂粉末に、エラストマ系樹
脂又はシリコン系樹脂又はウレタン系樹脂又はポリマー
系樹脂を使用するのがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る電子部品の面実装
用接続部材の構成を示す断面図である。
【図2】同電子部品の面実装用接続部材の接続状態を示
す断面図である。
【図3】他の実施の形態に係る電子部品の面実装用接続
部材を用いて電子部品とマザーボードの実装状態を示す
断面図である。
【図4】(A)、(B)は従来例に係る電子部品の接続
部材の一例である半田バンプ(クリーム半田)の使用状
況を示す説明図である。
【図5】(A)、(B)は従来例に係る電子部品の接続
部材の一例である導電ペーストの使用状況を示す説明図
である。
【符号の説明】 10 バンプ 10a フレッ
クス半田 11 マザーボード 12 電極端子 13 カバーレジスト 14 半導体チ
ップ 15 電極パッド 16 半田粉末 17 耐熱性樹脂粉末 18 フラック
ス 19 カバーレジスト 20 半田メタ
ル 22 半導体チップ 23 端子ボー
ル 24 セラミックス基板 25 アンダー
フィル樹脂 26 マザーボード 27 フレック
ス半田 28 カバーレジスト 29 カバーレ
ジスト

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップ、半導体パッケージ等の電
    子部品をマザーボードに実装する際に、これらの電子部
    品とマザーボードとの間に介在し、これらを電気的に接
    続する電子部品の面実装用接続部材であって、 前記面実装用接続部材は、フラックス、半田粉末、及び
    半田溶融温度よりも高い耐熱性樹脂粉末を含む混合物を
    主体とし、接合状態では前記耐熱性樹脂粉末が半田メタ
    ル内に分散した海綿状態となることを特徴とする電子部
    品の面実装用接続部材。
  2. 【請求項2】 前記面実装用接続部材は、前記半田粉末
    が25〜50体積%、前記耐熱性樹脂粉末が15〜25
    体積%、及び残部の主体が前記フラックスからなること
    を特徴とする請求項1記載の電子部品の面実装用接続部
    材。
  3. 【請求項3】 前記耐熱性樹脂粉末は、5〜30μmの
    球体形状であることを特徴とする請求項1又は2記載の
    電子部品の面実装用接続部材。
  4. 【請求項4】 前記耐熱性樹脂粉末は、その表面が導電
    性薄膜で被覆されていることを特徴とする請求項3記載
    の電子部品の面実装用接続部材。
  5. 【請求項5】 前記導電性薄膜は、Sn、Ti、In、
    Pd、Pb−Sn、Au、Ag、Ni等の導電性金属か
    らなることを特徴とする請求項4記載の電子部品の面実
    装用接続部材。
  6. 【請求項6】 前記耐熱性樹脂粉末は、エラストマ系樹
    脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹
    脂、ウレタン系樹脂、ポリマー系樹脂、アクリル系樹脂
    から選択された一つからなることを特徴とする請求項1
    〜5のいずれか1項に記載の電子部品の面実装用接続部
    材。
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