WO2016016916A1 - 半導体部品とそれを用いた半導体実装品、半導体実装品の製造方法 - Google Patents

Abstract

半導体部品は、実装面を有する半導体パッケージと、バンプと、被覆部とを有する。バンプは第１半田で構成され、実装面に形成されている。被覆部は第２半田で構成された半田粉と、フラックス成分と、第１熱硬化性樹脂バインダとを含む第１組成物で構成され、バンプの先端部を被覆している。

Description

半導体部品とそれを用いた半導体実装品、半導体実装品の製造方法

　本技術分野は、半導体部品とそれを用いた半導体実装品、および半導体実装品の製造方法に関する。

　半導体部品を基板に実装する方法として、半導体部品の下面に半田を成分として形成されたバンプを配線基板の電極に半田接合して導通させる方法がある。しかしながらバンプと電極との半田接合のみでは、半導体部品を配線基板に保持させる保持力が不充分である場合が多い。この場合、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて半導体部品と基板との結合が補強される。

　樹脂補強方法として、半田フィルやサイドフィルなどの方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また半田粉およびフラックス成分を含む熱硬化性樹脂組成物による樹脂強化型半田ペーストを用いた技術が提案されている（例えば、特許文献２）。また半田を含まない樹脂組成物を、半田ボールの表面に付着させる技術が提案されている（例えば、特許文献３）。

　図２０Ａ～図２０Ｃを参照しながら従来の樹脂補強の例を説明する。図２０Ａ～図２０Ｃは、従来の樹脂強化型半田ペーストを用いた表面実装の一例を示す断面図である。

　図２０Ａに示すように、予め、熱硬化性樹脂組成物１を、回路基板２の表面に形成された電極３の上に印刷しておく。そして、シリンジ４を使って、封止材５を、熱硬化性樹脂組成物１や回路基板２の表面に塗布する。

　次に図２０Ｂに示すように、封止材５が塗布された回路基板２の上に、半導体装置６を実装する。すなわち、半導体装置６の一面に形成された端子７を、回路基板２に向け、矢印で示すように、半導体装置６を、回路基板３の上に着地させる。

　次いで図２０Ｃに示すように、回路基板２や半導体装置６を加熱し、半田部８や樹脂硬化部９で接合部１０を形成する。図２０Ｃは、半導体装置６の実装後の断面図に相当する。

国際公開第２０１２／０４２８０９号 特開２０１１－１７６０５０号公報 特開２０１２－８４８４５号公報

　本発明の半導体部品は、実装面を有する半導体パッケージと、バンプと、被覆部とを有する。バンプは第１半田で構成され、実装面に形成されている。被覆部は第２半田で構成された半田粉と、フラックス成分と、第１熱硬化性樹脂バインダとを含む第１組成物で構成され、バンプの先端部を被覆している。

　この構成により半導体部品と配線基板との間の接続信頼性が高まり、半導体部品を用いた半導体実装体の実装信頼性が向上する。

図１Ａは本発明の実施の形態１による半導体部品の断面図である。 図１Ｂは図１Ａに示す半導体部品の斜視図である。 図２Ａは図１Ａに示した半導体部品の要部（バンプ付近）の拡大断面図である。 図２Ｂは図１Ａに示した半導体部品の、他の構成の要部（バンプ付近）の拡大断面図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態１による半導体部品の製造手順を示す説明図である。 図３Ｂは、図３Ａに続く半導体部品の製造手順を示す説明図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態１による半導体部品を適用した半導体実装品の部分断面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す半導体実装品の斜視図である。 図５は、図１Ａに示した半導体部品を配線基板の表面に実装する手順を例示する説明図である。 図６は、図５において示した手順における要部の拡大図である。 図７は、図５または図６に示す手順によって配線基板の表面に半導体部品が搭載された状態で、リフローする前の状態を示す要部の拡大断面図である。 図８は、図４Ａに示す半導体実装品の要部拡大断面図である。 図９は、本発明の実施の形態１による半導体実装品の実装面を模式的に示す平面図である。 図１０は、一つの比較例として示した半導体部品の実装例について説明する断面図である。 図１１は、図１０に示した比較例に係る実装例において、リフローする前の状態を示す断面図である。 図１２は、図１０に示した比較例に係る実装例において、リフローした後の実装状態を説明する断面図である。 図１３は、本発明の実施の形態２による半導体部品の要部断面図である。 図１４は、図１３に示す半導体部品の製造方法の説明図である。 図１５Ａは、図１３に示す半導体部品の製造手順を説明する要部断面図である。 図１５Ｂは、図１３に示す半導体部品の製造手順を説明する要部断面図である。 図１６Ａは、本発明の実施の形態２による他の半導体部品の要部断面図である。 図１６Ｂは、本発明の実施の形態２によるさらに他の半導体部品の要部断面図である。 図１７は、本発明の実施の形態３による半導体部品の要部断面図である。 図１８は、本発明の実施の形態３による半導体実装品の半田接合構造を拡大して模式的に説明する断面図である。 図１９Ａは、本発明の実施の形態３による半導体部品の製造手順を説明する要部断面図である。 図１９Ｂは、図１９Ａに示す手順の次の手順を説明する要部の断面図である。 図１９Ｃは、図１９Ｂに示す手順の次の手順を説明する要部の断面図である。 図２０Ａは、従来の樹脂強化型半田ペーストを用いた表面実装の手順を説明する断面図である。 図２０Ｂは、図２０Ａに続く手順を示す断面図である。 図２０Ｃは、図２０Ｂに続く手順を示す断面図である。

　本実施の形態の説明に先立ち、図２０Ａから図２０Ｃに示す従来の半導体装置における課題を説明する。従来の半導体装置では、図２０Ｂに示すように、端子７の表面に封止材５や熱硬化性樹脂組成物１が付着する虞がある。このように端子７の表面に付着した封止材５や熱硬化性樹脂組成物１は、図２０Ｃに示すように接合部１０を形成する際に、半田部８と電極３との間の電気的な接続を阻害する虞がある。

　また、予め印刷形成された熱硬化性樹脂組成物１の上に、凸状の端子７を押し付ける際に、熱硬化性樹脂組成物１が下側に押し広げられる。そのため、半田部８の周囲を補強する樹脂硬化部９の高さが充分でなく、半田部８の周囲を樹脂硬化部９で補強しきれない場合がある。

　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。各実施の形態において、先行する実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する場合がある。なお、本願発明は以下の実施の形態１～３に限定されない。本願発明の思想の範囲において、実施の形態を変更することは可能である。実施の形態１～３の内容を互いに組み合わせて適用することも可能である。

　（実施の形態１）
　図１Ａは本発明の実施の形態１による半導体部品１１０の断面図である。図１Ｂは図１Ａに示す半導体部品１１０の斜視図である。

　半導体部品１１０は、実装面１５０を有する半導体パッケージ１２０と、バンプ１３０と、被覆部１４０とを有する。バンプ１３０は実装面１５０に形成されている。被覆部１４０はバンプ１３０の先端部を被覆している。具体的には、半導体パッケージ１２０の実装面１５０には、複数のバンプ１３０が所定間隔で形成されている。それぞれのバンプ１３０の表面に設けられた被覆部１４０同士は、互いに離間し、隣り合うバンプ１３０間における電気絶縁性が保たれている。

　図２Ａ、図２Ｂは、半導体部品１１０の要部（バンプ１３０付近）の拡大断面図である。図２Ａと図２Ｂの違いは、被覆部１４０の大きさである。

　バンプ１３０は第１半田から形成されている。一方、被覆部１４０は、第２半田で構成された半田粉１７０と、フラックス成分（図示せず）と、第１熱硬化性樹脂バインダ（以下、第１バインダ）１６０とを含む第１組成物から形成されている。

　まず、半導体部品１１０についてより詳しく説明する。半導体パッケージ１２０としては、半導体パッケージ１２０の実装面に半田ボール等からなるバンプ１３０が形成される形態であれば、特に限定されない。半導体パッケージ１２０の一例は、有機基板のインターポーザの下面にバンプ１３０として半田ボールを設け、上面に半導体チップが搭載され、封止樹脂により封止されたＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｃａｌｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）などである。

　次に、バンプ１３０を構成する第１半田について説明する。第１半田を構成する半田材料は、特に制限されない。第１半田として、例えば、Ｓｎをベースとした半田材料が使用できる。第１半田としては、被覆部１４０中に含まれる半田粉１７０（第２半田）よりも高融点の半田材料が好ましい。第１半田として、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系の半田材料（例えば、ＳＡＣ３０５と呼ばれる半田材料）を用いることは有用である。第１半田として高融点の半田材料を用いることで、リフロー時に半田粉１７０よりも後でバンプ１３０が溶融する。リフロー時に半田粉１７０と近い温度でバンプ１３０を溶融させるには、第１半田にＢｉを含む合金を使うことが有用である。第１半田としてＢｉを含む半田合金を使うことで、バンプ１３０の溶融温度を下げられる。上述したようにバンプ１３０を形成する第１半田は、用途に応じて適宜選択できる。

　次に被覆部１４０を構成する第１組成物２３０の各材料について説明する。半田粉１７０を構成する第２半田は、特に限定されないが、例えばＳｎをベースとした半田合金などを用いることができる。第２半田として、例えば、ＳｎとＡｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎなどを含む半田合金を用いることが望ましい。第２半田として、バンプ１３０（第１半田）よりも低融点の半田材料が特に好ましい。第２半田として比較的低融点の半田材料を用いることは有用である。第２半田として低融点の半田材料を用いると、リフロー時にバンプ１３０よりも先に半田粉１７０が溶融し、半導体パッケージ１２０と配線基板とが好適に半田接合する。

　第２半田の低融点となる具体例は、例えばＢｉを必須成分とするＳｎ－Ｂｉ系半田材料である。例えばＳｎ－Ｂｉ系半田の共晶点は１３９℃である。第２半田として、Ｂｉを含む半田材料を選ぶことで、第２半田の融点を１３９℃から２３２℃までの間で設定できる。また第２半田としてＢｉを含む半田材料を用いることで、バンプ１３０に対する濡れ性や、配線基板上の配線に対する濡れ性を高められる。また、第２半田としてＢｉを含む半田材料を用いることで、半田粉１７０の溶融温度が低くなり、半田粉１７０の溶融挙動と第１バインダ１６０の熱硬化挙動とをマッチングさせることができる。

　第１組成物中の半田粉１７０の含有量は、４０質量％以上、９５質量％以下の範囲が好ましい。この範囲内にすると、電気的接合性に加え、後述する樹脂補強部による補強効果を充分に発揮させることができる。さらに７０質量％以上、９５質量％以下の範囲とすると、第１組成物が高粘度化によることによる塗布作業性の低下を抑制できるため、より好ましい。なお、半田粉１７０は第１組成物中では、分散状態で存在し、半田粉１７０の分散状態は被覆部１４０においても維持される。

　フラックス成分としては、特に限定されるものではなく、アビエチン酸に代表されるロジン成分材料、各種アミンおよびその塩、セバシン塩、アジピン酸、グルタル酸などの有機酸などを用いることができる。これらのフラックス成分は、一種類の成分であってもよく、二種類以上の成分を混合してもよい。

　フラックス成分の含有量は、フラックス成分と第１バインダ１６０との合計量に対して１質量％以上５０質量％以下の範囲とすることが好ましい。この範囲において、フラックス成分が優れたフラックス作用を発揮することができ、フラックス成分が被覆部１４０の硬化物による機械的接合性と電気的接合性をさらに向上させる。

　第１バインダ１６０は、被覆部１４０中において未硬化状態またはＢステージ状態で存在する。第１バインダ１６０は、リフロー時において、後述する図８に示すように半田接合部２７０の側面を囲む樹脂補強部２９０を形成する。そのため、第１バインダ１６０は、リフロー時に半田接合部２７０の側面を囲む樹脂補強部２９０を形成しうる樹脂であれば、特に制限されない。第１バインダ１６０としては、エポキシ樹脂と硬化剤を主成分として含む樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は比較的低温で硬化すると共に高い接着性を有する。第１バインダ１６０として、エポキシ樹脂と硬化剤を主成分として含む樹脂を使うことで、従来の半田リフロー温度より低い半田リフロー温度においても、充分な硬化性や、部品実装に求められる充分な補強効果が得られる。

　エポキシ樹脂としては、常温で液状のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。このようなエポキシ樹脂を用いると、半田粉１７０などの他の成分を容易にエポキシ樹脂中に分散することができる。なお、「常温で液状」とは、大気圧下での５～２８℃の温度範囲、特に室温１８℃前後において流動性を持つことを意味する。この常温で液状のエポキシ樹脂としては、１分子内にエポキシ基を２個以上有するものであれば、その分子量、分子構造は特に限定されず各種のものを用いることができる。具体的には、例えば、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、オレフィン酸化型（脂環式）などの各種の液状のエポキシ樹脂を用いることができる。さらに具体的には、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などの水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどを用いることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、被覆部１４０の低粘度化と硬化物の物性向上を考慮すると、常温で液状のエポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。

　また、エポキシ樹脂として、前述した常温で液状のエポキシ樹脂とともに常温で固形のエポキシ樹脂を併用することもできる。常温で固形のエポキシ樹脂としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格エポキシ樹脂などを用いることができる。

　エポキシ樹脂の硬化剤としては、酸無水物、フェノールノボラック、各種チオール化合物、各種アミン類、ジシアンジアミド、イミダゾール類、金属錯体およびそれらのアダクト化合物、例えば、ポリアミンのアダクト変性物などを用いることができる。硬化剤の使用量は適宜設定されるが、例えば、エポキシ樹脂の１００質量部に対して３質量部以上、２０質量部以下の範囲内とすることが望ましい。また５質量部以上、１５質量部以下の範囲内とすることがさらに望ましい。またエポキシ樹脂のエポキシ当量に対する硬化剤の化学量論上の当量比が０．８以上、１．２以下となる範囲内とすることが望ましい。

　第１バインダ１６０は、エポキシ樹脂や硬化剤の他に、さらに必要に応じて、硬化促進剤を配合することができる。硬化促進剤としては、イミダゾール類、３級アミン類、１，８－ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン－７や１，５－ジアザビシクロ（４．３．０）ノネン－５などの環状アミン類およびそれらのテトラフェニルボレート塩、トリブチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン類、トリフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラ（ｎ－ブチル）ホスホニウムテトラフェニルボレートなどの４級ホスホニウム塩、Ｆｅアセチルアセトナートなどの金属錯体およびそれらのアダクト化合物などを用いることができる。これらの硬化促進剤の配合量は、ゲル化時間や保存安定性を考慮して適宜設定すれば良い。

　第１組成物２３０は、上記成分のほかに、通常用いられる改質剤、添加剤などを含有してもよい。また第１組成物２３０において、粘度や流動性を調整する目的で、低沸点の溶剤や可塑剤を加えてもよい。また第１組成物２３０において、印刷形状を保持するためのチクソ性付与剤として、硬化ヒマシ油やステアリン酸アミドなどを添加してもよい。

　第１組成物２３０の調製方法は、特に限定されないが、例えば、次の方法で調製することができる。まず半田粉１７０、エポキシ樹脂の一部または全部、およびフラックス成分を混合し、混合物を作製する。そしてその混合物に、硬化剤を添加して混合する。また混合物の作製時に、先にエポキシ樹脂の一部を用いた場合には、混合物にエポキシ樹脂の残余と、硬化剤とを添加して混合する。

　次に、被覆部１４０によるバンプ１３０の表面の被覆状態をより詳細に説明する。

　図２Ａ、図２Ｂにおいて、一点鎖線１８０は、バンプ１３０の先端部の位置を示す。補助線１９０は、バンプ１３０の表面を被覆する被覆部１４０の端部の位置を示す。矢印２００は、バンプ１３０の表面を被覆する被覆部１４０の、バンプ１３０の先端部からの高さを示す。図２Ａ、図２Ｂに示すように、被覆部１４０は、バンプ１３０の先端部から、その側面に至るようにバンプ１３０の表面を覆っている。すなわち、被覆部１４０は、バンプ１３０の先端部とバンプ１３０の側面の少なくとも一部とを連続的に被覆することが好ましい。

　そしてバンプ１３０の先端部から半導体パッケージ１２０の実装面１５０までをバンプ１３０の高さと規定したとき、被覆部１４０はバンプ１３０の高さの４０％以上となることが好ましい。言い換えると、バンプ１３０の側面における被覆部１４０の端部は、バンプ１３０の先端部を基準としてバンプ１３０の高さの４０％である位置よりも実装面１５０寄りであることが好ましい。さらには、被覆部１４０の高さは、バンプ１３０の高さの６０％以上であることがより望ましい。

　被覆部１４０の高さをバンプ１３０の高さの４０％以上とすることで、後述する図４Ａ等において、樹脂補強部２９０をより高く、あるいはより厚くし、半田接合部２７０の周囲を壁状に補強できる。

　なお被覆部１４０の高さが１００％とは、バンプ１３０の全面が被覆部１４０で被覆された状態である。この状態は言い換えると、バンプ１３０が先端部から半導体パッケージ１２０の実装面１５０まで、連続的に被覆部１４０で被覆された状態である。

　なお被覆部１４０の高さが１００％となった場合、被覆部１４０に含まれる半田粉１７０が、隣接する２つのバンプ１３０の間において半導体パッケージ１２０の実装面に直接、接する可能性がある。この場合は、実施の形態２、３で説明する図１４や図１９Ａ～図１９Ｃおよび図１７に示す処理を実施することが有用である。

　また被覆部１４０の高さが、図２Ａに示すようにバンプ１３０の高さの４０％であっても、後述する図６、図７で示す工程を実施するは有用である。図６、図７で示す工程を実施することで、リフロー工程の前において被覆部１４０の高さを５０％以上に高められる。なお、図２Ｂは、図２Ａよりも被覆部１４０の高さを、より高くした状態を示している。なお、被覆部１４０の高さをバンプ１３０の高さの５０％以上、さらに６０％以上とより高くするには、図２Ｂに示すように、被覆部１４０に含まれる第１バインダ１６０で被覆部１４０の上部を構成することが有用である。

　被覆部１４０のうち、バンプ１３０の先端部を被覆する領域部分の厚みは５μｍ以上とすることが望ましい。さらに１０μｍ以上、２０μｍ以上と厚くすることが望ましい。ただしこの場合、隣りあう２つのバンプ１３０に形成された被覆部１４０同士が接触しないようにすることが望ましい。さらに被覆部１４０のうち、バンプ１３０の先端部を被覆する領域部分を、バンプ１３０の側面を被覆する領域部分より厚くすることが望ましい。バンプ１３０のバンプ先端部を被覆する被覆部１４０の厚みが５μｍ未満の場合、第１半田領域３４０や樹脂補強部２９０の形成が不充分となる虞がある。被覆部１４０のうち、バンプ１３０の先端部を被覆する領域部分が、バンプ１３０の側面を被覆する領域部分と同じか、より薄くなった場合、実装強度に影響を与える虞がある。

　被覆部１４０中に含まれる半田粉１７０の平均粒径は３μｍ以上、３０μｍ以下が望ましい。平均粒径が３μｍ未満となると半田粉１７０は高価になり、後述する図８等における第２半田領域３５０の形成が不充分となる虞がある。半田粉１７０の平均粒径が３０μｍを超えた場合、バンプ１３０の表面へ被覆部１４０を均一に形成することが難しい場合がある。さらに後述する図８等における第２半田領域３５０の形状にバラツキ等を発生させる虞がある。

　次に、半導体部品１１０の製造方法の一例について、図３Ａ、図３Ｂを参照しながら説明する。図３Ａ、図３Ｂは、半導体部品１１０の製造手順を示す説明図である。

　図３Ａに示すように、バンプ１３０が形成された半導体パッケージ１２０を、部品保持ツール２１０で保持する。転写テーブル２２０に設けられた凹状のプールは、第１組成物２３０で満たしておく。

　転写テーブル２２０のプールに注がれた第１組成物２３０の厚み（あるいは深さ）を一定にするには、ゴムヘラやステンレス板等を用いる。第１組成物２３０の表面を平坦に（少なくとも、３σ／ｘで１０μｍ以下、さらには５μｍ以下、３μｍ以下）することは有用である。転写テーブル２２０における第１組成物２３０の厚み（あるいは深さ）を、バンプ１３０の高さより低くしても良い。

　この状態で、矢印２００に示す方向に移動し、部品保持ツール２１０で保持した半導体パッケージ１２０のバンプ１３０を第１組成物２３０に浸漬する。

　その後、図３Ｂの矢印２００に示す方向に、バンプ１３０を、第１組成物２３０から引き上げる。こうして第１組成物２３０で形成された被覆部１４０を、バンプ１３０の先端部からバンプ１３０の高さの４０％以上となる位置まで連続的に形成する。

　以上のように、半導体部品１１０を製造するには、実装面１５０に第１半田で形成されたバンプ１３０を有する半導体パッケージ１２０を準備する。一方、第２半田で構成された半田粉１７０とフラックス成分と第１バインダ１６０とを含む第１組成物２３０を準備する。そして第１組成物２３０の一部でバンプ１３０の先端部を被覆する。

　また必要に応じて、図３Ａ、図３Ｂの手順を、複数回繰り返してもよい。この作業により、被覆部１４０の高さを一定に保ったまま、被覆部１４０の厚みや付着量（あるいは供給量、体積）が増加し、被覆部１４０の厚みや付着量のバラツキを低減できる。

　次に、本実施の形態１による半田接合構造を有する半導体実装品について、半導体部品１１０を配線基板上に実装した場合を例に、図４Ａ、図４Ｂを参照しながら説明する。図４Ａ、図４Ｂはそれぞれ、半導体部品１１０を配線基板２４０の上に実装して構成される半導体実装品３１０の断面図と斜視図である。

　図４Ａに示すように、半導体実装品３１０は、半導体パッケージ１２０と、配線基板２４０と、半田接合部２７０と、樹脂補強部２９０とを有する。配線基板２４０の表面には配線２５０が形成されている。配線基板２４０は半導体パッケージ１２０を実装している。半田接合部２７０は半導体パッケージ１２０と配線２５０とを電気的に接続している。樹脂補強部２９０は半田接合部２７０の側面に形成されている。半導体実装品３１０は、このような半田接合構造を有している。

　配線２５０は配線基板２４０の被実装面は設けられている。配線基板２４０としては、特に材質やサイズ等が制限されるものではないが、例えば一般に用いられているガラスエポキシ樹脂製の絶縁層を有するプリント基板等を使用できる。配線２５０には特に制限はなく、例えば厚み８μｍ～３５μｍ程度の銅箔パターンで形成することができる。

　従来の半導体実装品では、配線基板と半導体パッケージとの隙間にフィル材を充填して、隙間無く完全に埋める、いわゆるアンダーフィル構造が採用されている。しかしながらこうした従来のアンダーフィル構造の場合、半導体パッケージのバンプの数が多いと、この隙間に空隙部（ボイド）無く完全にフィル材を充填することが難しい。そのため従来のアンダーフィル構造では、バンプの数が多くなり、個々のバンプが小径化し、あるいは多数のバンプが高密度化した場合、アンダーフィル材が充填されず、空隙部等が発生する虞がある。

　一方、半導体実装品３１０の場合、図４Ａ、図４Ｂに示すように、半田接合部２７０が樹脂補強部２９０により囲まれて補強されている。半田接合部２７０は、半導体部品１１０のバンプ１３０がリフローによって溶融することにより形成されている。

　例えば半導体部品１１０のバンプ１３０の数が多くなると、バンプ１３０が小径化し、半導体部品１１０の実装面１５０に多数のバンプ１３０が高密度化して形成される。このようにバンプ１３０が小型で高密度に配置された場合でも、半導体実装品３１０では、各々の半田接合部２７０の周囲を樹脂補強部２９０が均一に補強する。

　図４Ａ、図４Ｂは、半導体パッケージ１２０のコーナー部分等にフィル材３２０を有する構造を例示している。しかしフィル材３２０は必須ではなく、必要に応じて適用すればよい。ここで、フィル材３２０は、半導体パッケージ１２０と配線基板２４０との付着強度を増加させるための、絶縁性の接着剤である。フィル材３２０としては、一般にアンダーフィル、サイドフィル、コーナーフィル等の形成に使われる公知の絶縁材料を用いることができる。図４Ａ、図４Ｂに示すように、半導体パッケージ１２０の周縁部に、半導体パッケージ１２０と配線基板２４０とを繋ぐ絶縁性のフィル材３２０を設けることで、半導体実装品３１０の接続信頼性を高められる。なおフィル材３２０は、半導体パッケージ１２０の全周囲を覆う必要はなく、半導体パッケージ１２０の一辺以上、あるいは半導体パッケージ１２０の１コーナー以上を覆えばよい。なおフィル材３２０は、樹脂補強部２９０の形成と同時に形成してもよいし、樹脂補強部２９０を形成した後に形成してもよい。

　図４Ａにおいて樹脂補強部２９０の高さ３００は、半田接合部２７０の高さ２８０の４０％以上とすることが好ましく、より好ましくは６０％以上である。また後述する図８に示すように樹脂補強部２９０の高さ３００の高さを半田接合部２７０の高さ２８０と同じ１００％としても良い。また後述する図１８に示すように、樹脂補強部２９０の一部で半導体パッケージ１２０の実装面１５０の一部を覆っても良い。なお樹脂補強部２９０の高さ３００は配線２５０の厚みを差し引いた高さ、すなわち配線２５０を基準とした高さである。

　次に半導体実装品３１０の製造方法の一例について、図５～図８を参照しながら説明する。図５は、半導体部品１１０を配線基板２４０の表面に実装する手順を例示する説明図である。図６は、図５において示した手順における要部の拡大図である。図７は、図５または図６に示す手順によって配線基板２４０の表面に半導体部品１１０が搭載された状態で、リフローする前の状態を示す要部の拡大断面図である。図８は、半導体実装品３１０の要部拡大断面図である。

　図５に示すように、半導体実装品３１０は、半導体部品１１０を配線基板２４０の被実装面（すなわち、配線２５０が形成された面）に実装することにより製造される。

　矢印２００は、部品保持ツール２１０で保持された半導体部品１１０を、配線２５０の上に搭載する方向を示す。配線２５０の上には、予め半田ペースト２６０が印刷等により配置されていることが好ましい。なお図６に示すように、半田ペースト２６０として、被覆部１４０を構成する第１組成物２３０ａと同じ組成の第１組成物２３０ｂを使うことは有用である。

　図６に示す例では、バンプ１３０の先端部には、第２半田で形成された半田粉１７０ａ、フラックス成分、第１バインダ１６０ａを含む第１組成物２３０ａで、被覆部１４０が形成されている。また半田ペースト２６０は、第２半田で形成された半田粉１７０ｂ、フラックス成分、第１バインダ１６０ｂを含む第１組成物２３０ｂで形成されている。なお、第１組成物２３０ｂと第１組成物２３０ａを同一組成、または近似する組成成分類似としても良い。

　そして図６の矢印２００ａに示す方向に移動し、半導体部品１１０を、半田ペースト２６０が形成された配線基板２４０の上に搭載し、図７の状態とする。

　図７の矢印２００ａに示すように、被覆部１４０が形成されたバンプ１３０を半田ペースト２６０の上に埋め込むように搭載する。この時に、被覆部１４０ａの、バンプ１３０の先端を被覆している部分は、半田ペースト２６０の反力によってバンプ１３０の先端からバンプ１３０の側面へと移動する。そして、被覆部１４０ａの、バンプ１３０の側面を被覆している部分は半導体パッケージ１２０に向かって押し上げられる。

　補助線１９０ａは、バンプ１３０を半田ペースト２６０の上に搭載する前の被覆部１４０の末端位置を示す。補助線１９０ｂは、バンプ１３０を半田ペースト２６０の上に搭載した後の被覆部１４０の末端位置を示す。

　矢印２００ｂは、バンプ１３０が半田ペーストに押し付けられる際に、バンプ１３０の周囲に、被覆部１４０ａが盛り上がった高さ（あるいは高さの変化寸法）を示す。被覆部１４０ａがバンプ１３０の周囲に盛り上がる現象（一種のバルジ現象）は、以下のように説明できる。すなわちバンプ１３０が半田ペースト２６０に侵入する際に、バンプ１３０の表面を覆う被覆部１４０ａが、半田ペースト２６０によって扱かれる。そして扱かれた被覆部１４０ａが、矢印２００ｂで示す高さ分だけ、バンプ１３０の周囲に一種のバルジ（Ｂｕｌｇｅ）として盛り上がる。

　このように被覆部１４０ａを有するバンプ１３０を半田ペースト２６０の上に埋め込むように搭載することで、バンプ１３０を覆う被覆部１４０ａを、補助線１９０ａに示した位置から、補助線１９０ｂに示した位置まで、図７に矢印２００ｂで示す分だけ高くできる。

　なお配線２５０の上に設ける半田ペースト２６０として、熱硬化性樹脂バインダが含まれていない市販の半田ペーストを用いた場合でも、同様の効果が得られる。すなわち、図７で示す作業を実施することで、バンプ１３０を覆う被覆部１４０ａを、補助線１９０ａに示した位置から、補助線１９０ｂに示した位置まで、矢印２００ｂで示す分だけ高くできる。

　以上のように、図２に示す実装前の状態において被覆部１４０の高さがバンプ１３０の高さの４０％程度であっても、半田ペースト２６０の上に被覆部１４０を押し付けると、図７に示すように、被覆部１４０の高さはバンプ１３０の高さの５０％以上になる。

　さらに半田のリフロー工程を経ると、被覆部１４０ａはリフロー前よりもさらに高くなる。

　半田のリフロー工程においては、被覆部１４０ａ中に含まれる複数の半田粉１７０ａが溶融し、互いに一体化する。この溶融、一体化が、第１バインダ１６０ａを被覆部１４０ａの内部から外部に押し出す。こうして外部に押し出された第１バインダ１６０ａが、図８に示す半田接合部２７０の周囲を覆う。そして外部に押し出された第１バインダ１６０が、半田接合部２７０の周囲に蓄積され、半導体実装品３１０における樹脂補強部２９０の高さが、配線２５０を基準とする半田接合部２７０の高さの４０％以上、１００％以下になる。

　さらにリフロー工程によって、バンプ１３０が溶融し半田粉１７０とバンプ１３０とが一体化することで、配線基板２４０と半導体パッケージ１２０の間の距離が小さくなる。言い換えれば、リフロー後の高さ２８０がリフロー前より低くなる。この結果、リフロー工程の前後において、樹脂補強部２９０の高さが同じであっても、樹脂補強部２９０の相対的な高さは、配線２５０を基準とする半田接合部２７０の高さの５０％以上になる。

　なお図６、図７において、半田粉１７０ａと半田粉１７０ｂとに、同じ材料組成、または同じＢｉ含有半田材料を用いることで、それらの溶融温度を一致させることができる。また第１バインダ１６０ａと第１バインダ１６０ｂとに同じ樹脂材料を用いることで、熱硬化挙動を一致させることができる。あるいは、第１バインダ１６０ａと第１バインダ１６０ｂとに、互いに相溶性を有する類似樹脂材料を用いることで、互いに良好に交じり合い、それらの間に界面ができない。

　なお配線２５０の上に、半田ペースト２６０の代わりに半田めっき等を形成してもよい。この場合でも、リフロー時に半田粉１７０ａが、溶融した半田めっきに溶け込み一体化することで、第１バインダ１６０ａを被覆部１４０の外部に押し出す。そして押し出された第１バインダ１６０ａが、樹脂補強部２９０をより高くし、樹脂補強部２９０を厚くする。

　図８は、図４Ａに示す半導体実装品の要部拡大断面図である。濡れ面３３０では、半導体パッケージ１２０の実装面１５０の一部が樹脂補強部２９０の一部で濡れている。このように、樹脂補強部２９０を構成する第１バインダ１６０が、濡れ面３３０にて実装面１５０にも付着することで、実装強度が高くなる。

　以上の工程を経ることにより、図４Ａ、図８に示すように、半導体実装品３１０は、半導体パッケージ１２０と、配線基板２４０と、半田接合部２７０と、樹脂補強部２９０とで構成された前述の半田接合構造を有する。

　図８に示すように、半田接合部２７０は、第１半田領域３４０と、第２半田領域３５０を含む。第１半田領域３４０は配線基板２４０よりも半導体パッケージ１２０の近くに形成され、第２半田領域３５０は半導体パッケージ１２０よりも配線基板２４０の近くに形成されている。第１半田領域３４０はバンプ１３０を構成する第１半田に由来する。また第２半田領域３５０は被覆部１４０に含まれていた半田粉１７０を構成する第２半田に由来する。

　前述のように、バンプ１３０を構成する第１半田として、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系の半田材料（例えば、ＳＡＣ３０５と呼ばれる半田材料）を用いることできる。

　また、半田粉１７０を構成する第２半田として、Ｂｉを必須成分として含有するＳｎ－Ｂｉ系の半田材料を用いることができる。第２半田領域３５０がＢｉを含むことで、配線２５０に対する半田接合部２７０の濡れ性が高まる。また、Ｓｎ－Ｂｉ系の第２半田領域３５０の中に、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系の第１半田領域３４０に含まれるＡｇやＣｕ成分を拡散させることも有用である。Ｂｉは伸びが少ないため、落下衝撃等で課題が発生する可能性がある。これに対し、Ｓｎ－Ｂｉ系の第２半田領域３５０の中に、第１半田に含まれているＡｇやＣｕ等の金属成分が拡散すると、半田合金の延性が改善され、落下衝撃特性が向上する。なお、Ｓｎ－Ｂｉ系の第２半田領域３５０の中に、ＡｇやＣｕが拡散することで、第２半田領域３５０がＳｎ－Ｂｉ－Ａｇ－Ｃｕ系の半田となる場合がある。なお、これら半田領域はＸ線マイクロアナライザ等の簡易的な評価方法で確認できるが、領域間に明確な界面を形成する必要は無い。むしろ、第１半田領域３４０と第２半田領域３５０とが互いの間に拡散層を形成することが望ましい。

　図８や後述の図１８に示すように、Ｂｉが含まれている部分（例えば図８の第２半田領域３５０）の周囲を、樹脂補強部２９０で被覆し補強することで、半田接合部２７０の強度を高められる。すなわち、第２半田領域３５０がＢｉを含む場合、樹脂補強部２９０は少なくとも第２半田領域３５０の側面を覆っていることが好ましい。

　Ｂｉを含む第２半田領域３５０を樹脂補強部２９０で囲う場合、第２半田領域３５０の周囲を囲う樹脂補強部２９０の平均厚みを１μｍ以上、さらに５μｍ以上、１０μｍ以上と大きくすることが有用である。平均１μｍ未満の場合、補強効果が低くなる場合がある。

　また図８に示すように、第２半田領域３５０の側面を覆っている樹脂補強部２９０は、第２半田領域３５０の側面から第１半田領域３４０の側面へと跨り、第１半田領域３４０の側面を覆っていることが好ましい。さらには、樹脂補強部２９０は、配線基板２４０の上から、半田接合部２７０の側面を介して半導体パッケージ１２０の実装面１５０までの部分を連続的に被覆していることが好ましい。これらのように樹脂補強部２９０を長く形成することによって、半田接合部２７０と、その周囲に形成された樹脂補強部２９０とが、一種の複合構造材料となる。そのため、半導体実装品３１０が落下した場合等でも、それによって発生する衝撃波が、半田接合部２７０に集中することを低減できる。このように、半田接合部２７０と樹脂補強部２９０を組合せることで、両者の互いの物性の違い（剛性や弾性率、あるいはガラス転移温度や損失弾性率の違い等）を利用し、落下時に発生した落下エネルギーの一部を吸収できる。

　次に図９を参照しながらさらに好ましい構造を説明する。図９は、本実施の形態による半導体実装品の実装面を模式的に示す平面図である。

　実装面１５０において、複数の半田接合部２７０の周囲をそれぞれ３６０度リング状に囲うように、樹脂補強部２９０を形成しても良い。また複数の半田接合部２７０に形成された各々の樹脂補強部２９０が、実装面１５０において互いに一つに繋がっていてもよい。

　また前述のように、半導体パッケージ１２０の周縁部分等にフィル材３２０で形成されたコーナーフィル、あるいはサイドフィルを設けてもよい。これらは、半導体実装品３１０の信頼性を大幅に高める。フィル材３２０としては、一般に用いられているフィル材である、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に無機フィラー等を添加した絶縁材料を使用することができる。

　以下に、半導体部品１１０の具体的な例を用いて、本実施の形態による効果を説明する。

　（１）サンプルＥ１～サンプルＥ４
　以下のように、サンプルＥ１～サンプルＥ４に係る半導体実装品を作製し、半田接合強度を評価をしている。

　まず、第１組成物２３０として、Ｂｉを含む半田粉１７０と、フラックス成分と、第１バインダ１６０と、を含む半田ペーストＡを用意する。

　半田粉１７０として、三井金属鉱業社製、Ｓｎ４２Ｂｉ５８を用いる。未硬化の第１バインダ１６０としてエポキシ樹脂（新日鐵化学社製「ＹＤ１２８」）を用いる。硬化剤としてフェノール硬化剤（明和化成社製「ＭＥＨ－８０００Ｈ」）を用いる。フラックス成分としてアビエチン酸を用いる。そして、半田粉８０．０質量部、エポキシ樹脂１６．４質量部、硬化剤０．９質量部、フラックス成分２．７質量部を配合し、ディスパーを用いて均一に混合・混練する。このようにして、ペースト状の第１組成物（半田ペーストＡ）を調製する。

　次に、前述の図３Ａ、図３Ｂに示す工程により、図１Ａに示す半導体部品１１０を作製する。具体的には、まず、実装面１５０に複数のバンプ１３０を有する半導体パッケージ１２０であるＢＧＡ（パッケージサイズ：１４×１４ｍｍ、ボール径：０．４５ｍｍ、ピッチ：０．８ｍｍ）を準備する。次に、凹状のプールを有する転写テーブル２２０を水平に設置し、このプールに半田ペーストＡを注ぎ入れて半田ペーストＡの平滑な転写面を形成する。そして、図３Ａ、図３Ｂに示す方法に準じて、バンプ１３０を下向きにして半導体パッケージ１２０であるＢＧＡの上面を部品保持ツール２１０で保持する。次に実装面１５０を半田ペーストＡの転写面に対し平行に保ちながら、ＢＧＡを転写テーブル２２０に向かって降下させ、バンプ１３０を転写面に接触させる。このようにして半田ペーストＡをバンプ１３０に付着させる。この際、転写テーブル２２０に注ぎ入れる半田ペーストＡの深さを増減し、バンプ１３０が半田ペーストＡへ浸漬する深さを調整する。このようにして半田ペーストＡで形成されバンプ１３０を被覆する被覆部１４０を形成した半導体部品１１０の４種類のサンプル（サンプルＥ１～サンプルＥ４）を作製する。サンプルＥ１～サンプルＥ４の違いは、被覆部１４０の高さである。

　このようにして作製した各サンプルの半導体部品１１０を、次に示す手順で配線基板２４０に実装する。まず、被実装面に配線２５０を有する配線基板２４０の基材としてＦＲ－４を準備する。ＦＲ－４とはガラス繊維の布にエポキシ樹脂をしみ込ませ熱硬化処理を施し板状に成形した基材である。ＦＲ－４を基材として、表面に銅箔を貼付けることでガラスエポキシ基板が形成される。配線基板２４０の厚さは０．８ｍｍ、電極（ランド）径は０．４ｍｍである。配線基板２４０の配線２５０における電極（ランド）には、印刷用メタルマスクによって第１組成物（半田ペーストＡ）を供給する。なおメタルマスクの開口径は０．４ｍｍである。

　そして前述の図５に示すように、被覆部１４０を設けられたＢＧＡと配線基板２４０とを配置し、バンプ１３０と配線２５０の電極とを位置合わせして、ＢＧＡを配線基板２４０上に搭載する。その後、ＢＧＡを搭載した配線基板２４０を所定の加熱プロファイルにしたがって加熱することにより、バンプ１３０を溶融固化し、かつ半田粉１７０を溶融してバンプ１３０と一体化させる。こうして配線２５０と半導体パッケージ１２０とを接合する半田接合部２７０を形成する。また同時に、第１組成物中に含まれている第１バインダ１６０を硬化させて半田接合部２７０を周囲から補強する樹脂補強部２９０を形成する。以上の手順にしたがい、サンプルＥ１～サンプルＥ４の半導体実装品３１０を作製している。

　（２）サンプルＣ１、サンプルＣ２
　次に、サンプルＣ１、サンプルＣ２について図１０を参照しながら説明する。図１０は、サンプルＣ２の半導体部品の実装手順を説明する断面図である。サンプルＣ１は以下のようにして作製している。半導体パッケージ１２０となるＢＧＡのバンプ１３０の表面には、被覆部を形成しない。すなわちバンプの表面には半田ペーストＡを付着させない状態のＢＧＡを使用する。すなわち、図１０に示す半導体部品４００を用いる。一方、メタルマスク印刷用に、市販の半田ペーストＢを用意する。半田ペーストＢは、フラックスを含んでいるが、第１バインダ１６０を含まない。そして配線基板２４０の配線２５０の電極に半田ペーストＢを印刷する。一方、バンプ１３０の表面には、何も形成しない。それ以外はサンプルＥ１～４と同様にして、ＢＧＡを配線基板２４０に実装する。このようにしてサンプルＣ１の半導体実装品を作製している。

　サンプルＣ２では、サンプルＣ１と同様に、バンプ１３０に被覆部１４０を形成しないまま半導体パッケージ１２０となるＢＧＡを半導体部品４００として使用している。ただし、メタルマスク印刷には、半田ペーストＡを使用している。すわなち、配線基板２４０の配線２５０の電極に半田ペーストＡを印刷している。それ以外はサンプルＥ１～サンプルＥ４と同様にして、ＢＧＡを配線基板２４０に実装している。このようにしてサンプルＣ２の半導体実装品を作製している。

　（３）信頼性評価
　次にサンプルＥ１～Ｅ４と、サンプルＣ１、Ｃ２について行った信頼性評価の内容と結果を説明する。

　（３－１）温度サイクル試験
　サンプルＥ１～サンプルＥ４の半導体実装品３１０と、サンプルＣ１、Ｃ２の半導体実装品について、電気的な検査を行い、良品、課題品等を分別する。そして良品について、－４０℃の液槽に５分、８０℃の液槽に５分交互に浸漬するヒートサイクル試験を１０００サイクルまで行っている。

　（３－２）落下試験
　サンプルＥ１～サンプルＥ４の半導体実装品３１０と、サンプルＣ１、Ｃ２の半導体実装品について、電気的な検査を行い、良品、課題品等を分別する。そして良品について、衝撃加速度１５００Ｇ／０．５ｍｓの条件で、半導体実装品の回路に瞬断が発生するまでの落下回数を評価している。落下回数は最大１０００回としている。

　以上の試験による評価結果を、（表１）に示す。

　なお、（表１）における半田ペーストＡは、実施の形態１等で説明した第１組成物２３０に相当する。被覆部高さとは、図２Ａ、図２Ｂに矢印２００で示した高さである。樹脂補強部高さとは、図４Ａ、図８に矢印で示した高さ３００である。

　サンプルＥ１～サンプルＥ４では、樹脂補強部２９０が半田接合部２７０の周囲全体を囲んでいる。（表１）に示すように、特に、被覆部１４０の高さがバンプ１３０の高さの４０％以上であるサンプルＥ１～サンプルＥ３では、樹脂補強部２９０の高さ３００は、半田接合部２７０の高さ２８０の５０％以上の高さまで達している。

　一方、サンプルＣ１では、樹脂補強部２９０は実質的に形成されておらず、サンプルＣ２では、樹脂補強部の高さは、半田接合部の高さの３０％に過ぎない。

　サンプルＥ１～サンプルＥ３では、いずれも温度サイクル試験で１０００サイクルをクリアし、落下試験でも１０００回をクリアしている。サンプルＥ４は、サンプルＥ１～サンプルＥ３と比べると被覆部１４０の高さが３５％と低めで、樹脂補強部２９０の高さも５０％未満である。その結果、温度サイクル試験および落下試験の評価結果がサンプルＥ１～サンプルＥ３に比べて劣っている。しかしながら、サンプルＣ１、サンプルＣ２よりは優れている。このようにサンプルＥ１～サンプルＥ４は優れた実装信頼性を示している。

　サンプルＣ１では、樹脂補強部が形成されず、温度サイクル試験では２５０サイクルで課題が発生し、落下試験でも２０回で課題が発生している。

　サンプルＣ２では、樹脂補強部の高さは３０％であり、温度サイクル試験では４００サイクルで課題が発生し、落下試験でも２５０回で課題が発生している。

　以上のように、サンプルＥ１～サンプルＥ４では、リフロー後に半田接合部２７０の周囲に樹脂補強部２９０が形成され、温度サイクル試験および落下試験ともに良好な結果を示している。サンプルＥ１～サンプルＥ４の評価結果から、被覆部１４０の高さはバンプ１３０の高さの３５％以上、さらに４０％以上とすることが好ましいことが判る。

　（４）サンプルＣ２で発生した課題についての検討
　以下に、サンプルＣ２において発生した課題やその発生原因について、図１０～図１２を参照しながら検討する。図１１、図１２はそれぞれ、サンプルＣ２において、リフローする前後の状態を示す断面図である。

　前述のように、図１０に示すサンプルＣ２の半導体部品４００では、バンプ１３０の表面に被覆部１４０は存在しない。

　図１１の矢印２００ａは、半導体パッケージ１２０を配線基板２４０に搭載する方向を示す。矢印２００ｂや点線３７０は、共に配線２５０の上の半田ペーストあるいは第１組成物２３０の厚みが、バンプ１３０に押し付けられ、薄くなる様子を示す。矢印２００ｃは、バンプ１３０に押されて、配線２５０の上の第１組成物２３０が配線２５０の外部に押し出される様子を示す。

　図１１に示すように、サンプルＣ２の場合は一種のバルジとして、バンプ１３０の周囲に盛り上がる部材が少ない。そのため、矢印２００ｄに示す第１バインダ１６０のみで構成された部分の高さが低い。

　図１２に示すように、樹脂硬化部４１０が、半田接合部２７０を被覆している範囲は小さい。具体的には（表１）に示すようにサンプルＣ２の樹脂補強部高さは３０％である。そのため、（表１）に示すように、樹脂硬化部４１０で覆われていない半田接合部２７０において、落下試験等でクラック４２０が発生する場合がある。さらに、クラック４２０は、半田中にＢｉ成分が含まれている部分に集中する場合が多い。

　（５）サンプルＥ５～サンプルＥ１０
　次に、本実施の形態による他の例であるサンプルＥ５～サンプルＥ１０について説明する。

　サンプルＥ５～サンプルＥ７では配線２５０の電極上に半田を形成していない。そして、被覆部１４０の高さはバンプ１３０の高さに対し、それぞれ８０％、６０％、４０％である。それ以外はサンプルＥ１と同様である。

　サンプルＥ８では配線２５０の電極上に半田めっきを形成している。半田量は半田粉１７０と同じ量である。そして、被覆部１４０の高さはバンプ１３０の高さに対し６０％である。それ以外はサンプルＥ１と同様である。

　サンプルＥ９では被覆部１４０の高さはバンプ１３０の高さに対し４０％である。しかしながら、被覆部１４０の厚さをサンプルＥ１の２倍にしている。それ以外はサンプルＥ１と同様である。

　サンプルＥ１０では、配線２５０の電極上に前述の半田ペーストＢを供給している。被覆部１４０の高さはバンプ１３０の高さに対し６０％である。しかしながら、被覆部１４０の厚さをサンプルＥ１の３倍にしている。それ以外はサンプルＥ１と同様である。

　サンプルＥ５～サンプルＥ１０の構成と評価結果を（表２）に示す。

　（表２）に示すように、サンプルＥ５～サンプルＥ１０においては、被覆部１４０の高さを４０％以上とすることで、樹脂補強部２９０の高さは、半田接合部２７０の高さの６０％以上となり、温度サイクル試験や、落下試験で良好な結果を示している。

　サンプルＥ５～サンプルＥ７の結果から、配線２５０の電極上に半田を形成しなくても、バンプ１３０の高さに対する被覆部１４０の高さを４０％以上とし、樹脂補強部２９０の高さを半田接合部２７０の高さの６０％以上とすればよいことがわかる。

　サンプルＥ８の結果から、配線２５０上に半田めっきを形成した場合でも被覆部１４０の高さがバンプ１３０の高さの６０％であれば、樹脂補強部２９０の高さは半田接合部２７０の高さの１００％となり、温度サイクル試験や、落下試験で良好な結果を示している。

　この理由は、半田めっきが溶融し、被覆部１４０中に含まれる半田粉１７０と溶融した半田めっきとが一体化する際に、被覆部１４０中に含まれる第１バインダ１６０が半田接合部２７０の外部に押し出されたためと考えられる。すなわち、外部に押し出された第１バインダ１６０が、バンプ１３０の側面に沿って樹脂補強部２９０を形成していると考えられる。

　またサンプルＥ９やサンプルＥ１０に示す結果から、半田ペーストＡの厚みがより厚くなるように、厚付け印刷したサンプルでは、樹脂補強部２９０の高さが半田接合部２７０の高さの１００％と高くなることが判る。

　例えば、サンプルＥ９では、被覆部１４０の高さはバンプ１３０の高さの４０％であるが、半田ペーストＡの量を増加させ、被覆部１４０を厚くすることで、樹脂補強部２９０の高さが半田接合部２７０の高さの１００％になっている。その結果、温度サイクル試験や、落下試験で良好な結果を示していると考えられる。

　なお、半田ペーストＡの厚みを１０μｍ以上、さらに２０μｍ以上に厚付けするには、図３Ａ、図３Ｂに示す工程の繰り返しや、実施の形態２で図１４を参照して説明する工程を実施することが有用である。被覆部１４０のうち、バンプ１３０の先端部を被覆する領域部分の厚みを１０μｍ以上、２０μｍ以上、さらに３０μｍ以上とすることは有用である。

　サンプルＥ１０では、リフロー工程で半田ペーストＢの半田成分が被覆部１４０中に含まれる半田粉１７０と一体化し、第１バインダ１６０がバンプ１３０の側面に沿って押し上げられていると考えられる。そのため、樹脂補強部２９０の高さが半田接合部２７０の高さの１００％と大きくなっている。その結果、温度サイクル試験や落下試験において、良好な結果を示している。またバンプ１３０の表面へ半田ペーストＡを厚くつけていることも、第１バインダ１６０の量を増加させ、樹脂補強部２９０を高くすることに寄与している。

　（実施の形態２）
　図１３は本発明の実施の形態２による半導体部品１１０の断面図である。本実施の形態による半導体部品１１０では、被覆部１４０が半導体パッケージ１２０の実装面１５０に至るまで形成されている。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。

　バンプ１３０の表面を被覆する被覆部１４０は、実装面１５０にも付着している。この場合、バンプ１３０の表面に被覆部１４０を形成するためには、図３Ａ、図３Ｂに基づいて説明した転写法は適していない。前述の転写法を適用する場合、バンプ１３０の表面だけでなく実装面１５０まで転写テーブル２２０のプールに溜めた第１組成物２３０の転写面に接触させる必要がある。しかしながら、そのように操作すると、複数のバンプ１３０の被覆部１４０が全て繋がってしまう。そこで、本実施の形態による半導体部品１１０を製造するには、例えば図１４～図１５Ｂに示す工程を行えば良い。図１４は、図１３に示す半導体部品１１０の製造方法の説明図である。図１５Ａ、図１５Ｂは、図１３に示す半導体部品１１０の製造手順を説明する要部断面図である。

　図１４に示すように、第１治具３６０の上部には、バンプ１３０の形状に応じ、かつバンプ１３０と対応する位置に複数の凹部が形成されている。これらの凹部はそれぞれ、個々のバンプ１３０を収容可能な大きさに形成されている。そして、矢印２００ａに示すように、第１治具３６０を上下させることで、液状の第１組成物２３０を、転写テーブル２２０の上からすくい上げて、バンプ１３０の表面に転写させることができる。第１治具３６０のバンプ１３０に接する面を、バンプ１３０の形状に合わせた鍋型形状とすることで、バンプ１３０の側面やバンプ１３０の重心より上側に第１組成物２３０を、被覆部１４０として形成できる。

　また矢印２００ｂに示すように、半導体部品１１０の上下を反転することで、バンプ１３０の表面に付着した被覆部１４０を、その自重によって半導体パッケージ１２０に向かって流動させてもよい。このような被覆部１４０（第１組成物２３０）の流動について図１５Ａ、図１５Ｂを参照しながら説明する。

　図１５Ａにおける矢印２００ｂや点線３７０は、バンプ１３０の先端部を上向きにしてバンプ１３０を被覆する被覆部１４０が、バンプ１３０の側面に沿って下向きに流動する様子を示している。このように、被覆部１４０が自重によって、半導体パッケージ１２０に向かって流動する。その際、図１５Ｂに示すように、第１バインダ１６０の一部を、実装面１５０に付着させても良い。

　なお必要に応じて、図１５Ｂに示すように、第２治具３８０を矢印２００ｃの方向に移動させ、バンプ１３０の先端部に押し付けることで、被覆部１４０の流動を促してもよい。第２治具３８０として、非付着性を有するポリテトラフルオロエチレンやシリコンゴムを用いることができる。シリコンゴム等の弾力性や非付着性は、被覆部１４０の流動を促しやすい。あるいは、第２治具３８０に代えて、送風機等による空気の圧力で被覆部１４０の流動を促してもよい。

　次に、図１６Ａ、図１６Ｂを参照しながら被覆部１４０の量について説明する。図１６Ａ、図１６Ｂは、被覆部１４０の量の異なる本実施の形態による半導体部品１１０の要部断面図である。

　図１６Ａに示すように、バンプ１３０の上に形成された被覆部１４０ａを、半導体パッケージ１２０付近まで流動させた場合、バンプ１３０の上に形成された第１バインダ１６０ａの平均厚みや、半田粉１７０ａの分布が変化する場合がある。このような場合、図１６Ｂに示すように、被覆部１４０ａの上に重ねるように、第１組成物を塗布などにより供給して、さらに被覆部１４０ｂを形成すればよい。すなわち、被覆部１４０ａの上に被覆部１４０ｂを積層すればよい。こうした工程を繰り返すことで、被覆部１４０の大きさや体積を増加させ、そのバラツキを低減できる。

　なお、被覆部１４０ａの上に重ねる被覆部１４０ｂとして、第１組成物を用いても良いが、第１組成物と熱硬化性樹脂バインダが同じまたは近い成分組成を有する組成物を供給してもよい。または、第１熱硬化性樹脂バインダおよびフラックス成分の混合組成物、あるいは、第１熱硬化性樹脂バインダのみを用いて被覆部１４０ｂを形成してもよい。こうすることで被覆部１４０ａと被覆部１４０ｂとの互いの重なり部分において、両者が良好に混じり合い、被覆部１４０ａと被覆部１４０ｂとの界面がなくなる。この結果、界面に起因するクラックが発生しにくい強固な樹脂補強部２９０が、半田接合部２７０のほぼ外周全域を覆うように形成される。また同様に、被覆部１４０ａに含まれる半田粉１７０ａと、被覆部１４０ｂに含まれる半田粉１７０ｂとを同じまたは近い成分組成とすることで、半田接合部２７０の形成が安定する。

　（実施の形態３）
　図１７は、本発明の実施の形態３による半導体部品１１０の要部断面図である。図１８は、本実施の形態による半導体実装品３１０の半田接合構造を拡大して模式的に説明する断面図である。

　本実施の形態による半導体部品１１０では、図２Ａ、図２Ｂに示す実施の形態１による半導体部品１１０に加え、補助被覆部４４０を有する。補助被覆部４４０は、バンプ１３０の表面における被覆部１４０で被覆されていない領域を被覆している。すなわち、補助被覆部４４０はバンプ１３０の被覆部１４０から露出した領域を少なくとも被覆している。補助被覆部４４０は、第２熱硬化性樹脂バインダ（以下、第２バインダ）４３０を含み半田粉１７０を含まない第２組成物３９０で形成されている。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。

　被覆部１４０は、例えば図２Ａに示されるように、バンプ１３０の少なくとも先端部の領域を覆うように形成されている。そのため、被覆部１４０によって被覆されないバンプ１３０の表面とは、図２Ａにおける、補助線１９０で示される被覆部１４０の末端位置から半導体部品１１０の実装面１５０までの間の領域を意味する。したがって、補助被覆部４４０は、バンプ１３０の側面の、実装面１５０寄りの領域の覆っている。

　補助被覆部４４０は半田粉１７０を含んでいない。したがって、補助被覆部４４０は、図１７に示すように、バンプ１３０の側面から実装面１５０に跨るように設けてもよく、さらには、隣り合う２つのバンプ１３０のそれぞれ設けられた補助被覆部４４０同士が接触して繋がるようにしても構わない。このようにしても隣り合う２つのバンプ１３０が導通してしまうことがない。むしろ、補助被覆部４４０が１つのバンプ１３０の側面から実装面１５０に跨り、さらに隣のバンプ１３０の補助被覆部４４０と繋がるようにすることが好ましい。この構成により、より強い樹脂補強構造を実現することができる。もちろん、隣り合う補助被覆部４４０同士は、離間してそれぞれ独立していても構わない。

　リフロー時には、補助被覆部４４０の粘度が低下する。そして、補助被覆部４４０は、被覆部１４０の第１バインダ１６０の溶融物と一体化し、図１８に示すように、半田接合部２７０の側面を囲む樹脂補強部２９０を構成する。つまり、補助被覆部４４０が存在することで、半田接合部２７０の周囲全体を覆う樹脂補強部２９０を、より確実に形成することができる。

　なお、補助被覆部４４０の一部と被覆部１４０の一部とが重なっていてもよい。この重なりにより、リフロー時に溶融した被覆部１４０の第１バインダ１６０と補助被覆部４４０の第２バインダ４３０とが一体化しやすくなり、樹脂補強部２９０を、より確実に形成することができる。

　次に、第２組成物３９０についてより詳しく説明する。第２組成物３９０に含まれる第２バインダ４３０は、補助被覆部４４０の形態において、未硬化またはＢステージ状態で存在する。そして、リフロー時に溶融した後に、第１バインダ１６０とともに硬化して樹脂補強部２９０を構成する。

　第２バインダ４３０の材料は、樹脂補強部２９０を構成できれば特に限定されないが、第１バインダ１６０と同様にエポキシ樹脂と硬化剤を主成分として含むことが好ましい。使用可能なエポキシ樹脂および硬化剤としては、第１バインダ１６０の説明において例示した化合物と同様のものが挙げられる。さらに第１バインダ１６０と第２バインダ４３０を同じ材料、あるいは互いに相溶性を有している近い樹脂材料とすることが好ましい。それにより、補助被覆部４４０と被覆部１４０のが重なる部分等で、第１バインダ１６０と第２バインダ４３０とが良好に交じり合う。

　第２組成物３９０は半田粉１７０を含まないので、フラックス成分は必須ではないが、必要に応じて含有してもよい。また、第２組成物３９０は、上記成分のほか、第１組成物２３０と同様に、必要に応じて改質剤、添加剤などを含有してもよい。

　次に、図１９Ａ～図１９Ｃを参照しながら、本実施の形態に係る半導体部品１１０の製造方法について説明する。図１９Ａ～図１９Ｃは、本実施の形態による半導体部品１１０の製造手順を説明する要部断面図である。

　半導体パッケージ１２０のバンプ１３０に、第２組成物３９０を付着させるには、次の方法等が挙げられる。例えば、図３Ａ、図３Ｂに示す工程を応用することで、第２組成物３９０をバンプ１３０に付着させることができる。すなわち、図３Ａ、図３Ｂでは、転写テーブル２２０に設けられた凹状のプールは第１組成物２３０で満たされているが、第１組成物２３０の代わりに第２組成物３９０を用いる。そして、半導体パッケージ１２０のバンプ１３０を第２組成物３９０に浸漬することで、バンプ１３０の先端部から側面にかけて第２組成物３９０を付着させることができる。あるいは、図１４に示す工程を応用してもよい。

　次に、図１９Ａに示すように、バンプ１３０の先端部を上向きにしてバンプ１３０に付着した第２組成物３９０を、バンプ１３０の側面に沿って下向きに流動させる。このように、第２組成物３９０は自重によって半導体パッケージ１２０の実装面１５０へ向かって流動する。これによって、図１９Ｂに示すように、バンプ１３０の側面における、実装面１５０寄りの領域を補助被覆部４４０で覆うことができる。なお、実装面１５０も補助被覆部４４０で連続的に覆ってもよい。また、実装面１５０において各々のバンプ１３０に形成された補助被覆部４４０同士が、互いに繋がってもよい。

　なお第２組成物３９０の流動性を最適化するためには、粘度やチキソトロピー（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙ）、タック（ｔａｃｋ）等を調整すればよい。そのために、熱可塑性樹脂や添加剤、無機フィラー等の絶縁性の添加物を第２組成物３９０に適宜加えてもよい。

　この後、図１９Ｃに示すように、補助被覆部４４０を形成されたバンプ１３０の先端部を下向きにする。そして、バンプ１３０の表面に、第１組成物２３０を供給して、図１７に示すように被覆部１４０を形成する。

　具体的には、図１９Ｃの状態の中間体に対し、図３Ａ、図３Ｂや図１４に示す作業を実施する。このようにして、図１７に示すように、バンプ１３０の先端部から側面にかけて第１組成物２３０が付着して被覆部１４０が形成される。なお前述のように、被覆部１４０と補助被覆部４４０とが、部分的に重なるように被覆部１４０を形成してもよい。また補助被覆部４４０が、バンプ１３０における被覆部１４０で被覆されていない領域を補完するように被覆することで、半田接合部２７０の外周全域を強固な樹脂補強部２９０で覆うことができる。

　なお、図１９Ａ～図１９Ｃに示す補助被覆部４４０を形成する作業と、被覆部１４０を形成する作業との順序を入れ替えて実施してもよい。このようにすると、補助被覆部４４０の一部の上に被覆部１４０の一部が形成される。すなわち、バンプ１３０における被覆部１４０で被覆されていない領域を、補助被覆部４４０で被覆してもよい。

　図１７に示す半導体部品１１０を、前述の図６～図７に示すように実装することで、図１８に示す半導体実装品３１０を形成することができる。図１８に示す樹脂補強部２９０は、第１組成物２３０に含まれている第１バインダ１６０と、第２組成物３９０に含まれている第２バインダ４３０とが良好に混じり合い、互いの間に界面なく硬化し一体化して形成されている。

　本発明の半導体部品と半導体実装品によれば、各種電子機器の信頼性を向上できる。

１１０　　半導体部品
１２０　　半導体パッケージ
１３０　　バンプ
１４０　　被覆部
１４０ａ　　被覆部
１４０ｂ　　被覆部
１５０　　実装面
１６０　　第１熱硬化性樹脂バインダ（第１バインダ）
１６０ａ　　第１熱硬化性樹脂バインダ（第１バインダ）
１６０ｂ　　第１熱硬化性樹脂バインダ（第１バインダ）
１７０　　半田粉
１７０ａ　　半田粉
１７０ｂ　　半田粉
１８０　　一点鎖線（先端部）
１９０　　補助線
１９０ａ　　補助線
１９０ｂ　　補助線
２００　　矢印
２００ａ　　矢印
２００ｂ　　矢印
２００ｃ　　矢印
２００ｄ　　矢印
２１０　　部品保持ツール
２２０　　転写テーブル
２３０　　第１組成物
２３０ａ　　第１組成物
２３０ｂ　　第１組成物
２４０　　配線基板
２５０　　配線
２６０　　半田ペースト
２７０　　半田接合部
２８０　　高さ
２９０　　樹脂補強部
３００　　高さ
３１０　　半導体実装品
３２０　　フィル材
３３０　　濡れ面
３４０　　第１半田領域
３５０　　第２半田領域
３６０　　第１治具
３７０　　点線
３８０　　第２治具
３９０　　第２組成物
４００　　半導体部品
４１０　　樹脂硬化部
４２０　　クラック
４３０　　第２熱硬化性樹脂バインダ（第２バインダ）
４４０　　補助被覆部

Claims (18)

1. 実装面を有する半導体パッケージと、
   第１半田で構成され、前記実装面に形成されたバンプと、
   第２半田で構成された半田粉と、フラックス成分と、第１熱硬化性樹脂バインダとを含む第１組成物で構成され、前記バンプの先端部を被覆する被覆部と、を備えた、
   半導体部品。
2. 前記被覆部は、前記バンプの前記先端部と前記バンプの側面の少なくとも一部とを連続的に被覆し、
   前記バンプの前記側面における前記被覆部の端部は、前記バンプの先端部を基準として前記バンプの高さの４０％である位置よりも前記実装面寄りである、
   請求項１に記載の半導体部品。
3. 前記バンプは複数のバンプの１つであり、前記半導体パッケージの前記実装面には、前記複数のバンプが形成され、
   前記複数のバンプのそれぞれの表面に、前記被覆部が設けられ、前記被覆部同士は、互いに離間している、
   請求項１、２のいずれか一項に記載の半導体部品。
4. 第２熱硬化性樹脂バインダを含み半田粉を含まない第２組成物で構成され、前記バンプの前記被覆部から露出した領域を少なくとも被覆する補助被覆部をさらに備えた、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体部品。
5. 前記補助被覆部の一部と前記被覆部の一部とが重なっている、
   請求項４に記載の半導体部品。
6. 前記第２半田はＢｉを含む、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体部品。
7. 前記第１半田は、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系半田であり、前記第２半田は、Ｓｎ－Ｂｉ系半田である、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体部品。
8. 前記被覆部のうち、前記バンプの前記先端部を被覆する領域部分の厚みは５μｍ以上であり、前記バンプの前記側面を被覆する領域部分より厚い、
   請求項２から７のいずれか一項に記載の半導体部品。
9. 前記半田粉の平均粒径は３μｍ以上、３０μｍ以下である、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体部品。
10. 半導体パッケージと、
    表面に配線が形成され、前記半導体パッケージを実装する配線基板と、
    前記半導体パッケージと前記配線とを電気的に接続する半田接合部と、
    前記半田接合部の側面に形成された樹脂補強部と、を備え、
    前記半田接合部は、前記配線基板よりも前記半導体パッケージの近くに形成された第１半田領域と、前記半導体パッケージよりも前記配線基板の近くに形成された第２半田領域とを有する、
    半導体実装品。
11. 前記第１半田領域は、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系の第１半田を主とし、
    前記第２半田領域は、Ｓｎ－Ｂｉ系またはＳｎ－Ｂｉ－Ａｇ－Ｃｕ系の第２半田を主としている、
    請求項１０に記載の半導体実装品。
12. 前記樹脂補強部の高さは、前記配線を基準とする前記半田接合部の高さの４０％以上、１００％以下である、
    請求項１０、１１のいずれか一項に記載の半導体実装品。
13. 前記第２半田領域がＢｉを含み、前記樹脂補強部は少なくとも前記第２半田領域の側面を覆っている、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の半導体実装品。
14. 前記樹脂補強部は前記第２半田領域の側面を覆うとともに、前記第２半田領域の側面から前記第１半田領域の側面へと跨り、前記第１半田領域の側面を覆っている、
    請求項１０から１３のいずれか一項に記載の半導体実装品。
15. 前記樹脂補強部は、前記配線基板の上から、前記半田接合部の側面を介して前記半導体パッケージの実装面までの部分を連続的に被覆している、
    請求項１０から１４のいずれか一項に記載の半導体実装品。
16. 前記半導体パッケージの周縁部で、前記半導体パッケージと前記配線基板とを繋ぐ絶縁性のフィル材をさらに備えた、
    請求項１０から１５のいずれか一項に記載の半導体実装品。
17. 実装面を有する半導体パッケージと、第１半田で構成され前記実装面に形成されたバンプとを有する半導体部品の前記バンプに、第２半田で構成された半田粉とフラックス成分とを含有する第１熱硬化性樹脂バインダを転写によって供給するステップと、
    基板の表面に形成された電極に、印刷または塗布によって半田ペーストを供給するステップと、
    前記第１熱硬化性樹脂バインダが前記バンプに供給された前記半導体部品を、前記半田ペーストが前記電極に供給された前記基板に搭載するステップと、
    前記半導体部品を搭載した前記基板を所定の加熱プロファイルにしたがって加熱することにより、前記バンプを溶融固化し、かつ前記半田粉を溶融一体化させ、前記電極と前記半導体部品とを接続する半田接合部を形成し、かつ前記第１熱硬化性樹脂バインダを硬化させて前記半田接合部を周囲から補強する樹脂補強部を形成するステップと、を備えた、
    半導体実装品の製造方法。
18. 前記半田ペーストが、に、前記半田粉と同様の半田粉と、前記フラックス成分と同様のフラックス成分とを含有する、前記第１熱硬化性樹脂バインダと同様の熱硬化性樹脂バインダで形成されている、
    請求項１７に記載の半導体実装品の製造方法。

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