(57)【要約】半導体素子がはんだにより接合されて実装されている第１の実装基板が第２の基板上に実装された構成において、融点の低いはんだを用いて第１の実装基板を第２の基板に接合させると、接続強度が低くなってしまう。半導体素子（４）が２１７℃以上の融点を有する第１のはんだ（１）により接合されている第１の実装基板（５）を第２の基板（８）上に実装した実装構造体であって、第１の実装基板を第２の基板に接合する複数からなる接合部（６）と、各接合部の各々の周囲に形成された補強部材（７）とを備える。接合部は、第１のはんだ（１）よりも低い融点を有する第２のはんだを含み、隣接した各々の接合部に形成された補強部材の間には空間（１６）がある構成とした。
2012137457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が２１７℃以上の融点を有する第１のはんだにより接合されている第１の実装基板を第２の基板上に実装した実装構造体であって、
前記第１の実装基板を前記第２の基板に接合する複数からなる接合部と、
前記接合部の各々の周囲に形成された補強部材とを備え、
前記接合部は、前記第１のはんだよりも低い融点を有する第２のはんだを含み、
隣接した各々の前記接合部に形成された前記補強部材の間には空間がある、実装構造体。
【請求項２】
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間の体積をＶ０、
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間に形成されている各々の前記接合部の合計体積をＶ１、
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間に形成されている各々の前記補強部材の合計体積をＶ２としたとき、次式の関係を満たす、請求項１に記載の実装構造体。
Ｖ０−Ｖ１−Ｖ２＞０
【請求項３】
前記補強部材は、前記第１の実装基板に接触しており、
前記接合部の周囲に形成されている前記補強部材の、前記第１の実装基板面および前記第２の基板面を基準とする高さは、基板間距離の１/５以上である、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項４】
前記第２のはんだは、少なくともＳｎを含み２００℃以下の融点を有する、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項５】
前記第２のはんだの組成は、５０〜７０重量％のＢｉおよび１０〜２５重量％のＩｎのいずれかの金属を含み、残部がＳｎである、請求項４に記載の実装構造体。
【請求項６】
前記補強部材は、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂およびイミダゾール系硬化剤を含む、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項７】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板よりも薄い、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項８】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に、はんだボールによるバンプが形成されたＢＧＡタイプである、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項９】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に平面電極パッドが形成されたＬＧＡタイプであり、
前記補強部材は、前記第１の実装基板に接触している、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項１０】
半導体素子が２１７℃以上の融点を有する第１のはんだにより接合されている第１の実装基板を第２の基板上に実装する、実装構造体の製造方法であって、
補強樹脂と、前記第１のはんだよりも融点が低い第２のはんだとを混合した複合材料を、前記第２の基板上の複数箇所に供給する、複合材料供給工程と、
前記複合材料を供給した前記第２の基板の上に、前記第１の実装基板を配置する、実装基板配置工程と、
前記第１のはんだの融点よりも低く前記第２のはんだの融点よりも高い温度で前記複合材料を加熱し、前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、基板接合工程とを備えた、実装構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に、はんだボールによるバンプが形成されたＢＧＡタイプであり、
前記基板接合工程では、
前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、前記バンプおよび前記第２のはんだによって形成される接合部が複数箇所に形成され、
前記各接合部の周囲に集まった前記補強樹脂により、前記接合を補強する補強部材が、前記第２の基板に接触して形成される、請求項１０に記載の実装構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に平面電極パッドが形成されたＬＧＡタイプであり、
前記基板接合工程では、
前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、前記第２のはんだによって形成される接合部が複数箇所に形成され、
前記各接合部の周囲に集まった前記補強樹脂により、前記接合を補強する補強部材が、前記第１の実装基板および前記第２の基板に接触して形成される、請求項１０に記載の実装構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路基板の実装構造体およびその製造方法に関するものである。基板上の電子部品、半導体チップ等の実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子部品を基板に実装するためのはんだ材料として、主としてＳｎ−Ａｇ系はんだ材料、特に９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（Ｓｎ９６．５重量％、Ａｇ３重量％およびＣｕ０．５重量％の組成）のはんだ材料が用いられている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。【０００３】
図６は、従来のはんだ材料を用いた電子回路基板の接合構造の構成を示す断面図である。【０００４】
図６において、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージ、ＬＧＡ（Land Grid Array）パッケージなどの半導体素子２４や電子部品２２が、はんだ２１によって第１の実装基板２５に接合されている。ＢＧＡパッケージやＬＧＡパッケージなどの半導体素子２４は、接合部が微細になってくると、温度サイクル寿命試験や落下試験でクラックを生じやすくなるため、図６に示すように、封止材料２３により封止し補強する封止構造をとっていた。【０００５】
しかし、この封止した第１の実装基板２５を第２の基板２７に９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだを用いて実装すると、第１の実装基板２５のはんだ２１が溶け、接続不良を引き起こすという問題点を有していた。なお、図６において２６は、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだによってはんだ付けされた接合部を示している。【０００６】
そのため、第２の基板２７に実装するときの接合温度を低下させることに対する要求が高まってきている。【０００７】
そこで、第１の実装基板２５を第２の基板２７に実装する接合温度を下げ、第１の実装基板２５のはんだ２１が溶けるのを防止するために、第１の実装基板２５を第２の基板２７に実装する接合材料として、第１の実装基板２５に用いたはんだ２１の融点より低温の融点を持つＳｎ−Ｂｉ系のはんだが注目されるようになっている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３０２７４４１号公報
【特許文献２】米国特許第５５２０７５２号明細書
【特許文献３】特許第４１３５２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のように、Ｓｎ−Ｂｉ系のはんだを用いて第１の実装基板２５を第２の基板２７に実装した場合には、その接続強度が、Ｓｎ−Ａｇ系はんだに比べて低いという課題がある。【００１０】
例えば、第２の基板２７と接合される第１の実装基板２５の電極面がＢＧＡタイプの場合には、Ｓｎ−Ｂｉ系のはんだを用いて接合したとき、第１の実装基板２５と接合部２６との間は、第１の実装基板２５に形成されているＳｎ−Ａｇ系のはんだボールによって接合されているので接続強度は高いが、第２の基板２７と接合部２６との間は、Ｓｎ−Ａｇ系のはんだよりも硬くて脆いＳｎ−Ｂｉ系のはんだによって接合されるため、接続強度が低くなってしまう。【００１１】
また例えば、第２の基板２７と接合される第１の実装基板２５の電極面がＬＧＡタイプの場合には、第１の実装基板２５と接合部２６との間、および第２の基板２７と接合部２６との間は、いずれもＳｎ−Ｂｉ系のはんだによって接合されることになるため、接合部２６と第１の実装基板２５との間、および接合部２６と第２の基板２７との間の、いずれの接続強度も低くなってしまう。【００１２】
そのため、Ｓｎ−Ａｇ系はんだによる接合の実用化がなかなか進んでいないのが現状である。【００１３】
本発明は、このような従来の課題を考慮して、半導体素子がはんだにより接合されて実装されている第１の実装基板が第２の基板上に実装された構成において、落下特性および温度サイクル特性が良好な、従来よりも信頼性の高い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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
半導体素子が２１７℃以上の融点を有する第１のはんだにより接合されている第１の実装基板を第２の基板上に実装した実装構造体であって、
前記第１の実装基板を前記第２の基板に接合する複数からなる接合部と、
前記接合部の各々の周囲に形成された補強部材とを備え、
前記接合部は、前記第１のはんだよりも低い融点を有する第２のはんだを含み、
隣接した各々の前記接合部に形成された前記補強部材の間には空間がある、実装構造体である。【００１５】
また、第２の本発明は、
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間の体積をＶ０、
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間に形成されている各々の前記接合部の合計体積をＶ１、
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間に形成されている各々の前記補強部材の合計体積をＶ２としたとき、Ｖ０−Ｖ１−Ｖ２＞０の関係を満たす、第１の本発明の実装構造体である。【００１６】
また、第３の本発明は、
前記補強部材は、前記第１の実装基板に接触しており、
前記接合部の周囲に形成されている前記補強部材の、前記第１の実装基板面および前記第２の基板面を基準とする高さは、基板間距離の１/５以上である、第１の本発明の実装構造体である。【００１７】
また、第４の本発明は、
前記第２のはんだは、少なくともＳｎを含み２００℃以下の融点を有する、第１の本発明の実装構造体である。【００１８】
また、第５の本発明は、
前記第２のはんだの組成は、５０〜７０重量％のＢｉおよび１０〜２５重量％のＩｎのいずれかの金属を含み、残部がＳｎである、第４の本発明の実装構造体である。【００１９】
また、第６の本発明は、
前記補強部材は、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂およびイミダゾール系硬化剤を含む、第１の本発明の実装構造体である。【００２０】
また、第７の本発明は、
前記第１の実装基板は、前記第２の基板よりも薄い、第１の本発明の実装構造体である。【００２１】
また、第８の本発明は、
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に、はんだボールによるバンプが形成されたＢＧＡタイプである、第１の本発明の実装構造体である。【００２２】
また、第９の本発明は、
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に平面電極パッドが形成されたＬＧＡタイプであり、
前記補強部材は、前記第１の実装基板に接触している、第１の本発明の実装構造体である。【００２３】
また、第１０の本発明は、
半導体素子が２１７℃以上の融点を有する第１のはんだにより接合されている第１の実装基板を第２の基板上に実装する、実装構造体の製造方法であって、
補強樹脂と、前記第１のはんだよりも融点が低い第２のはんだとを混合した複合材料を、前記第２の基板上の複数箇所に供給する、複合材料供給工程と、
前記複合材料を供給した前記第２の基板の上に、前記第１の実装基板を配置する、実装基板配置工程と、
前記第１のはんだの融点よりも低く前記第２のはんだの融点よりも高い温度で前記複合材料を加熱し、前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、基板接合工程とを備えた、実装構造体の製造方法である。【００２４】
また、第１１の本発明は、
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に、はんだボールによるバンプが形成されたＢＧＡタイプであり、
前記基板接合工程では、
前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、前記バンプおよび前記第２のはんだによって形成される接合部が複数箇所に形成され、
前記各接合部の周囲に集まった前記補強樹脂により、前記接合を補強する補強部材が、前記第２の基板に接触して形成される、第１０の本発明の実装構造体の製造方法である。【００２５】
また、第１２の本発明は、
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に平面電極パッドが形成されたＬＧＡタイプであり、
前記基板接合工程では、
前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、前記第２のはんだによって形成される接合部が複数箇所に形成され、
前記各接合部の周囲に集まった前記補強樹脂により、前記接合を補強する補強部材が、前記第１の実装基板および前記第２の基板に接触して形成される、第１０の本発明の製造方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、半導体素子がはんだにより接合されて実装されている第１の実装基板が第２の基板上に実装された構成において、落下特性および温度サイクル特性が良好な、従来よりも信頼性の高い実装構造体およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１〜３の実装構造体の構成を示す断面図、（ｂ）本発明の実施の形態１〜３の実装構造体の接合部を示す要部模式断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１〜３の実装構造体の、接合部の周囲に補強部材が形成されている構成例の、接合部の要部模式断面図
【図３】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１の、電極構成がＢＧＡタイプの第１の実装基板を第２の基板に実装する場合の製造工程を説明する断面図
【図４】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１の、電極構成がＬＧＡタイプの第１の実装基板を第２の基板に実装する場合の製造工程を説明する断面図
【図５】（ａ）比較例の実装構造体の、接合部の周囲に補強部材が形成されていない構成の接合部の要部断面図、（ｂ）比較例の実装構造体の、第１の実装基板と第２の基板間が、補強樹脂によりアンダーフィルとして封止されている接合部の要部断面図
【図６】従来の電子回路基板の接合構造の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の実装構造体について、図１（ａ）および図１（ｂ）を用いて説明する。
【００２９】
図１（ａ）は、本実施の形態１の実装構造体の構成を示す断面図である。図１（ｂ）は、本実施の形態１の実装構造体の接合部の断面図であり、図１（ａ）の破線で囲んだ部分を拡大した模式図である。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、ＢＧＡパッケージ、ＬＧＡパッケージなどの半導体素子４やチップ部品である電子部品２が、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ１によって第１の実装基板５に接合されている。ＢＧＡパッケージやＬＧＡパッケージなどの半導体素子４は、接合部分が微細になってくると、温度サイクル寿命試験や落下試験でクラックを生じやすくなるため、封止材料３により封止して補強している。
【００３１】
そして、電子部品２と封止された半導体素子４が実装されている第１の実装基板５が、第２の基板８に実装されている。第１の実装基板５と第２の基板８は、２００℃以下の融点を持つはんだを含む接合部６で実装されており、その接合部６の周囲は、補強部材７で補強されている。
【００３２】
なお、半導体素子４や電子部品２を第１の実装基板５に接合しているはんだ１が、本発明の２１７℃以上の融点を有する第１のはんだの一例にあたり、接合部６に含まれる２００℃以下の融点を持つはんだが、本発明の第２のはんだの一例にあたる。
【００３３】
図２（ａ）〜図２（ｄ）に、本発明の、接合部の周囲に補強部材７が形成されている構成例の、接合部６の要部模式断面図を示す。図１（ａ）および図１（ｂ）と対応する構成部分には、同じ符号を用いている。
【００３４】
図２（ａ）は、隣接する接合部６の周囲の補強部材７が接していない場合、図２（ｂ）は、隣接する接合部６の周囲の補強部材７が接している場合、図２（ｃ）は、接合部６の周囲の補強部材７が、第１の実装基板５と第２の基板８の両方にぬれた状態で存在する場合、図２（ｄ）は、接合部６の周囲の補強部材７が、第１の実装基板５と第２の基板８の両方にぬれた状態で存在し、かつ隣接する接合部６の周囲の補強部材７が接している場合を、それぞれ示している。
【００３５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）のいずれの場合にも、第１の実装基板５と第２の基板８の間の、隣接する接合部６間に、補強部材７が形成されていない空間（接合部間空間１６）がある。
【００３６】
なお、接合部６が、本発明の接合部の一例にあたり、補強部材７が、本発明の補強部材の一例にあたる。また、接合部間空間１６が、本発明の、隣接した各々の接合部に形成された補強部材の間にある空間の一例にあたる。
【００３７】
また、本明細書では、接合部６の周りに切れ目無く補強部材７が形成されている状態が、本発明の接合部の周囲に補強部材が形成されている状態を言い、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、接合部６が第１の実装基板５または第２の基板８と接している部分で、補強部材７が接合部６の周りに切れ目無く形成されている構成は、いずれも、本発明の接合部の周囲に補強部材が形成されている構成を示している。
【００３８】
また、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す構成は、いずれも、本発明の、隣接した各々の接合部に形成された補強部材の間には空間がある構成の一例にもあたる。
【００３９】
上記した課題を解決するためには、第１の実装基板５の電極構成がＢＧＡタイプの場合、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すような構造とするのが好ましい。また、第１の実装基板５の電極構成がＬＧＡタイプの場合は、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すような構造を適用することによって、上記課題を解決できる。これらについては、図３および図４を用いて更に後述する。
【００４０】
次に、本実施の形態１における、第１の実装基板５を第２の基板８に実装する方法について、ＢＧＡタイプの第１の実装基板５を用いる場合とＬＧＡタイプの第１の実装基板５を用いる場合に分けて説明する。
【００４１】
本実施の形態１では、表１に示す２００℃以下の融点を有するはんだと、エポキシを含む補強樹脂との比率が、８０重量％：２０重量％の比となるように混合した複合材料１３を用いた。この補強樹脂の樹脂成分として、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であるジャパンエポキシレジン製「Ｅ８０６」およびそのイミダゾール系硬化剤であるＡＤＥＫＡ製「ＥＨＩ−Ｉ」を用いた。
【００４２】
なお、複合材料１３に含まれる、表１に示す２００℃以下の融点を有するはんだが、本発明の第２のはんだの一例にあたる。
【００４３】
まず、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて、電極構成がＢＧＡタイプの第１の実装基板５を第２の基板８に接合する場合の実装方法について説明する。
【００４４】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、電極構成がＢＧＡタイプの第１の実装基板５を第２の基板８に実装する場合の製造工程を説明する断面図を示している。図１（ａ）および図１（ｂ）と対応する構成部分には、同じ符号を用いている。
【００４５】
まず、図３（ａ）に示すように、クリームはんだ印刷機により、第２の基板８の複数箇所に形成されているそれぞれの電極１５上に複合材料１３を印刷する。
【００４６】
なお、第２の基板８の複数箇所の電極１５上に複合材料１３を印刷する工程が、本発明の複合材料供給工程の一例にあたる。
【００４７】
次に、図３（ａ）に示すように、Ｓｎ−Ａｇ系はんだによって形成された第１の実装基板５のバンプ１２が、第２の基板８の電極１５の位置に合うように位置決めして、第２の基板８上に第１の実装基板５を配置する。ここでは、第１の実装基板５として、０．４ｍｍピッチで２００μｍ径のバンプ１２が形成されているＢＧＡタイプの基板を用いた。
【００４８】
なお、第２の基板８上に第１の実装基板５を配置する工程が、本発明の実装基板配置工程の一例にあたる。
【００４９】
そして、第１の実装基板５に電子部品２および半導体素子４を接合しているはんだ１の融点（２１７℃以上）よりも低く、複合材料１３に含まれるはんだの融点（２００℃以下）よりも高い所定の温度Ｔで複合材料１３およびバンプ１２を加熱して、バンプ１２と複合材料１３が接触するように加圧する。その結果、図３（ｂ）に示すように、接合部６によってはんだ付けされると同時に、複合材料１３から溶け出して接合部６の下側の周囲に集まった補強樹脂によって補強部材７が形成されて、第２の基板８に接触する補強部材７によって接合部６と第２の基板８との接合が補強される。
【００５０】
この接合部６について、更に説明する。
【００５１】
図３（ｂ）の接合部６の部分に示す破線は、バンプ１２の部分と複合材料１３に含まれていた２００℃以下の融点を有するはんだとの界面の位置を示している。所定の温度Ｔで加熱した際に、バンプ１２を形成しているはんだは、融点が２００℃を超えるため溶融することはないが、バンプ１２のはんだの界面部分から、金属成分（Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ）が、複合材料１３に含まれていた２００℃以下の融点を有するはんだの部分へ溶け出していくので、冷却後は、これらのはんだ間は強固に接合される。
【００５２】
また、第１の実装基板５と第２の基板８を接合した後に形成された補強部材７の、接合部間空間１６に面している表面１７の形状は、図３（ｂ）に示すように凹面形状となった。第１の実装基板５と第２の基板８間に補強部材７を充填してアンダーフィルとして封止した場合には、補強部材７が露出している部分の表面は、このような凹面形状にはならない。
【００５３】
なお、複合材料１３およびバンプ１２を加熱して第１の実装基板と第２の基板を接合する工程が、本発明の基板接合工程の一例にあたる。
【００５４】
次に、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて、電極構成がＬＧＡタイプの第１の実装基板５を第２の基板８に接合する場合の実装方法について説明する。
【００５５】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、電極構成がＬＧＡタイプの第１の実装基板５を第２の基板８に実装する場合の製造工程を説明する断面図を示している。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）と対応する構成部分には、同じ符号を用いている。
【００５６】
まず、図４（ａ）に示すように、クリームはんだ印刷機により、第２の基板８の複数箇所に形成されているそれぞれの電極１５上に複合材料１３を印刷する。
【００５７】
次に、図４（ａ）に示すように、第１の実装基板５に形成された平面電極パッド１４の位置が、第２の基板８の電極１５の位置に合うように位置決めして、第２の基板８上に第１の実装基板５を配置する。ここでは、第１の実装基板５として、０．４ｍｍピッチで２００μｍ径の平面電極パッド１４が配置されているＬＧＡタイプの基板を用いた。
【００５８】
そして、第１の実装基板５に電子部品２および半導体素子４を接合しているはんだ１の融点（２１７℃以上）よりも低く、複合材料１３に含まれるはんだの融点（２００℃以下）よりも高い所定の温度Ｔで複合材料１３を加熱して、平面電極パッド１４と複合材料１３が接触するように加圧する。その結果、図４（ｂ）に示すように、接合部６によってはんだ付けされると同時に、複合材料１３から溶け出して接合部６の上側および下側のそれぞれの周囲に集まった補強樹脂によって、補強部材７が第１の実装基板５側および第２の基板８側に形成されて、補強部材７によって、接合部６と第１の実装基板５との接合、および接合部６と第２の基板８との接合が補強される。
【００５９】
この場合、図４（ｂ）に示すように、補強部材７が、第２の基板８と接触するとともに、第１の実装基板５にも接触するように形成される。
【００６０】
また、第１の実装基板５と第２の基板８を接合した後に形成された補強部材７は、第１の実装基板５および第２の基板８のいずれと接触している部分も、接合部間空間１６に面している表面１７の形状は、図４（ｂ）に示すように凹面形状となった。
【００６１】
このように、ＢＧＡタイプの第１の実装基板５の場合には、補強部材７によって、接合部６と下側の第２の基板８との接合が補強され、ＬＧＡタイプの第１の実装基板５の場合には、接合部６と上側の第１の実装基板５との接合、および接合部６と下側の第２の基板８との接合がそれぞれ補強される。
【００６２】
なお、ＢＧＡタイプの第１の実装基板５を用いた場合にバンプ１２と２００℃以下の融点を有するはんだが接合して形成される接合部６も、ＬＧＡタイプの第１の実装基板５を用いた場合に２００℃以下の融点を有するはんだのみによって形成される接合部６も、いずれも本発明の接合部の一例にあたる。
【００６３】
これらの実装構造体の製造工程において、複合材料１３における補強樹脂の比率を、１０重量％〜２５重量％で変化させても材料調整は可能であったが、接合部の高さ９に対する補強部材の高さ１０は変化した。
【００６４】
なお、接合部の高さ９とは、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、接合部６が形成されている部分の第１の実装基板５と第２の基板８との間の距離であり、本発明の基板間距離の一例にあたる。
【００６５】
また、補強部材の高さ１０とは、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、接合部６表面に形成されている補強部材７の、第１の実装基板５または第２の基板８の基板面を基準とする高さを示している。図２（ｃ）および図２（ｄ）のように、補強部材７が第１の実装基板５および第２の基板８の両方にぬれた状態で存在する場合には、第１の実装基板５からの高さと第２の基板８からの高さのそれぞれが、補強部材の高さ１０となる。
【００６６】
本実施の形態１において、２００℃以下の融点を有するはんだとエポキシを含む補強樹脂とを８０重量％：２０重量％の比で混合した複合材料１３を用いてＢＧＡタイプの第１の実装基板５を第２の基板８へ実装した場合、接合後の補強部材の高さ１０は、接合部の高さ９の約１／３であった。また、この場合に、接合部６の周囲に形成された補強部材７の形状は、図２（ａ）のような隣接する接合部６の周囲の補強部材７同士が接していない構造であった。
【００６７】
表１に示す、融点が２００℃以下のはんだを含む複合材料１３を用いて第１の実装基板５と第２の基板８を接合した場合、融点が２００℃以下のはんだを含む接合部６の周囲に補強部材７が無いと、接合強度が弱く、接合不良を引き起こす。はんだ付けの後にディスペンサーにより補強部材７を供給する方法では、補強部材７を均等に浸透させることが難しく、全ての接合部６の周囲を補強することは難しいため不良が多くなる。また、ディスペンサーで供給する方法によって形成した補強部材７の場合には、空間に面している補強部材表面１７の形状は、図３（ｂ）や図４（ｂ）に示すような凹面形状にはならない。
【００６８】
なお、第１の実装基板５がＢＧＡタイプの場合には、図３（ｂ）に示すように、第１の実装基板５と接合する部分の接合部６は、バンプ１２を形成していた融点の高いはんだ成分であり、第１の実装基板５と接合部６間の接続状態は良好であるため、第１の実装基板５との接合部分は補強部材７によって補強しなくてもよい。
【００６９】
第１の実装基板５としてＢＧＡタイプの基板を用いて、第２の基板８と接合する部分の接合部６に含まれるはんだの組成および補強状態を変化させて作成した実装構造体について、落下試験および温度サイクル寿命試験を行なった結果を表１に示す。
【００７０】
【表１】
2012137457.tif 000003
【００７１】
落下試験および温度サイクル寿命試験で用いた実装構造体は、次のような構成のものを用いた。
【００７２】
図１（ａ）に示す第１の実装基板５の配置のように、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ１を用い、０．３ｍｍ厚さのＦＲ−４のガラスエポキシ基板に半導体素子４（大きさ１０ｍｍ角、厚み１ｍｍ）と１００５チップ部品である電子部品２を並ぶように実装した。また、半導体素子４については、ディスペンサーにより封止材料３を注入し、１５０℃で３０分高温槽で硬化させて第１の実装基板５を作製した。なお、ここで使用した封止材料３は、ナミックス製の１５７２であった。
【００７３】
この第１の実装基板５を、０．５ｍｍ厚さのＦＲ−４のガラスエポキシ基板である第２の基板８に、接合部６に含まれるはんだとして表１に示すような組成の異なる複数のはんだを用いて接合した実装構造体をそれぞれ作製した。さらに、このようにして作製した実装構造体のそれぞれについて、第１の実装基板５と第２の基板８間の補強状態を異ならせた実装構造体を作製し、それらの実装構造体のそれぞれについて落下試験および温度サイクル寿命試験を実施した。
【００７４】
図５（ａ）は、接合部６の周囲に補強部材７が形成されていない構成の接合部６の要部断面図を示し、図５（ｂ）は、第１の実装基板５と第２の基板８間が、補強部材７によりアンダーフィルとして封止されている接合部６の要部断面図を示している。
【００７５】
表１の比較例２〜１７は、いずれも第１の実装基板５と第２の基板８間に補強部材７を形成していないもので、それぞれ接合部６に含まれるはんだの組成を異ならせたものであり、図５（ａ）に示すような構成である。
【００７６】
表１の比較例１８〜３３は、それぞれ比較例２〜１７の構成の実装構造体において、複合材料１３を用いるのではなくはんだ付けによって接合部６を形成した後に、ディスペンサーにより補強樹脂を注入し、第１の実装基板５と第２の基板８間に補強樹脂を満たしてアンダーフィルとして封止したものであり、図５（ｂ）に示すような構成である。
【００７７】
表１の実施例１〜１６は、それぞれ比較例２〜１７と同じ組成のはんだとエポキシを含む補強樹脂を８０重量％：２０重量％の比で混合した複合材料１３を用いて、図２（ａ）のように接合部６の周囲に補強部材７を形成させた、本実施の形態１の構成の実装構造体である。
【００７８】
なお、表１の比較例１は、従来の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだを、接合部６に含まれる２００℃以下の融点を有するはんだの代わりとして用いて、第１の実装基板５を第２の基板８に実装した実装構造体である。
【００７９】
落下試験は、これらの各実装構造体について、１．５ｍの高さから６面落下を１サイクルで実施し、その落下回数を比較した。
【００８０】
また、これらの各実装構造体について、温度サイクル寿命試験を−４０℃〜８５℃（各３０分）で実施し、接合部６のクラックの発生サイクル数で比較した。
【００８１】
落下試験では５サイクル以上を、温度サイクル寿命試験では５００サイクル以上を良好である判断基準とし、落下試験と温度サイクル寿命試験を同時にクリアする実装構造体を得ることを目標とした。
【００８２】
表１から判るように、ＳｎにＢｉおよびＩｎを添加することにより、比較例１に示す従来の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだよりも融点が低下している。また、ＳｎにＢｉまたはＩｎを添加した場合、従来の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ（比較例１）に比べて、補強をしなかった場合（比較例２〜１７）の落下特性や温度サイクル特性は、劣化している。
【００８３】
このように、これまでのＳｎ−Ｂｉ系の２００℃以下の融点を有するはんだは、補強なしでは、機械的強度が比較的低く、実用化には、強度向上が課題である。
【００８４】
また、はんだ付け後、ディスペンサーにより補強樹脂を注入し、第１の実装基板５と第２の基板８間に補強樹脂を満たすアンダーフィルとして封止する方法では、比較例１８〜３３の結果から判るように、従来の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ（比較例１）以上の落下特性は得られるが、温度サイクルをかけると、補強部材７の膨張と収縮の繰り返しによる熱応力により温度サイクル特性が低下する。そのため、温度サイクル特性向上が課題である。
【００８５】
表１の実施例１〜１６から判るように、融点が２００℃以下のはんだで第１の実装基板５と第２の基板８を実装した場合でも、接合部６の周囲を補強部材７によって確実に補強することにより、第１の実装基板５と第２の基板８で構成される実装構造体の落下特性と温度サイクル特性の信頼性が向上し、比較例１で示した従来の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだと同等以上の信頼性が得られる。
【００８６】
このように落下特性については、本実施の形態１の構成（実施例１〜１６）とすることで、第１の実装基板５と第２の基板８を接合している接合部６の周囲を補強することによる補強効果により、衝撃力を低減できたため、融点が２００℃以下のはんだを含む接合部６の落下特性を向上させることが可能になった。
【００８７】
また、表１の温度サイクル特性については、補強部材７が接合部６の周囲のみにある場合（実施例１〜１６）は、補強しないもの（比較例２〜１７）に比べて、温度サイクル特性は向上する。これは、補強部材７による補強効果による。
【００８８】
また、補強部材７が接合部６の周囲のみにある場合（実施例１〜１６）は、補強部材７を第１の実装基板５と第２の基板８の間に隙間なく浸透させるアンダーフィルの場合（比較例１８〜３３）に比べても、温度サイクル特性は向上する。これは、アンダーフィルとして充填すると、第１の実装基板５および第２の基板８と接している補強部材７の熱膨張により第１の実装基板５と第２の基板８の熱ひずみを大きくするからである。これに対し、補強部材７が接合部６の周囲のみにある場合は、補強部材７の熱膨張量を低減できるため、第１の実装基板５と第２の基板８との熱ひずみを低減でき、接合部６への応力を抑えることができる。このため、補強部材７をアンダーフィルとして充填する場合よりも温度サイクル特性を向上できる。
【００８９】
このように、隣接する接合部６に形成された補強部材７の間に空間がある構成とすることにより、温度サイクル特性を向上させることができる。
【００９０】
すなわち、実装構造体の構成を、第１の実装基板５と第２の基板８との間の体積をＶ０とし、第１の実装基板５と第２の基板８との間に形成されている各々の接合部６の合計体積をＶ１とし、第１の実装基板５と第２の基板８との間に形成されている各々の補強部材７の合計体積をＶ２としたときに、Ｖ０−Ｖ１−Ｖ２＞０の関係を満たす構成とすることにより、温度サイクル特性を向上させることができる。
【００９１】
以上に説明したように、本実施の形態１の実装構造体は、ＢｉおよびＩｎの少なくともいずれかとＳｎとを基本組成とすることを特徴とする２００℃以下の融点を有するはんだを用いた接合構造体である。本実施の形態１の実装構造体は、２００℃以下の融点をもつはんだを含む接合部６を有することが可能であり、これらの接合部６の周囲を少なくとも補強した構造をもつ。
【００９２】
また、例えばＢｉおよびＩｎの少なくともいずれかとＳｎとを基本組成とすることを特徴とする金属粒子並びに補強材料を複合している材料を用いることにより、本実施の形態１の実装構造体が実現できる。本実施の形態１で用いる複合材料１３は、１００℃以下の低融点を有することも可能であるはんだペーストであり、従来の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ材料とは異なっている。
【００９３】
本実施の形態１において、接合部６に含まれる２００℃以下の融点を有するはんだとして用いるはんだの組成は、Ｂｉ、Ｉｎから選ばれる少なくとも１種の金属を含み、残部がＳｎである合金組成である。ＢｉおよびＩｎは、合金の低融点化を目的に配合している。２００℃以下の融点をもつはんだの組成の一例を以下に示す。
【００９４】
２００℃以下の融点を有するはんだの組成中のＢｉの含有量は、５０〜７０重量％の範囲では、伸びが極端に大きく、低融点と高信頼性が両立できる。２００℃以下の融点を有するはんだの組成中のＢｉ含有量を５０〜７０重量％にしたのは、Ｂｉの含有量が５０重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、７０重量％を超える場合は、伸びが低下するためである。
【００９５】
２００℃以下の融点を有するはんだのはんだ成分中のＩｎの含有量は、１０〜２５重量％の範囲が好ましく、伸びが極端に大きくなり、低融点と高信頼性が両立できる。金属成分中のＩｎの含有量を１０〜２５重量％にしたのは、Ｉｎの含有量が１０重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、２５重量％を超える場合には伸びが低下するためである。
【００９６】
これらＢｉおよびＩｎの含有量は、それぞれを単独で含有している場合でも、同時に含有している場合でも上記の特性を示す。
【００９７】
このように、本実施の形態１の実装構造体は、Ｓｎ−Ａｇ系のはんだより低い実装温度を達成することができるはんだ材料を含む接合部６をもつ実装構造をとるとき、図１（ａ）に示すように、第１の実装基板５を第２の基板８に実装した場合のすべての接合部６の周囲に補強部材７を形成することにより補強する構造をとる。これにより、低融点のはんだを含む接合部６においても、信頼性の高い実装構造を得ることができる。
【００９８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、図１（ａ）に示す構成の実装構造体において、図１（ｂ）に示す接合部６の周囲に形成される補強部材の高さ１０を異ならせた。
【００９９】
本実施の形態２では、図１（ａ）に示す構成の実装構造体において、接合部６に含まれるはんだとして表１に示す実施例１５のはんだ組成のもの（４２Ｓｎ−５８Ｂｉ）を用い、このはんだとエポキシを含む補強樹脂の配合比率を変えた複合材料１３を用いてＢＧＡタイプの第１の実装基板５を第２の基板８に実装した。
【０１００】
この補強樹脂の比率を１０〜２５重量％まで変化させ、複合材料１３を作成した。２００℃以下の融点を有するはんだと補強樹脂の配合比率において、補強樹脂の比率を上げれば、補強部材の高さ１０は、高くなり、補強効果が高くなるが、補強樹脂の比率が２５重量％を超えると、複合材料１３の粘度が低くなるため、複合材料１３がだれ広がり、所望の形状や特性を確保できない。
【０１０１】
２００℃以下の融点を有するはんだと補強樹脂の配合比率を変えた複合材料１３を電極ピッチが０．８５ｍｍの接合部分に供給し、接合部６の周囲の補強部材の高さ１０を変化させた。そして、補強部材の高さ１０を異ならせた実装構造体のそれぞれについて、実施の形態１と同様の落下試験および温度サイクル寿命試験を実施した。その結果を、表２に示す。
【０１０２】
【表２】
2012137457.tif 000004
【０１０３】
補強部材７として用いた補強樹脂の樹脂成分は、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であるジャパンエポキシレジン製「Ｅ８０６」およびそのイミダゾール系硬化剤であるＡＤＥＫＡ製「ＥＨＩ−Ｉ」を用いた。
【０１０４】
表２において、はんだ付け部分の周囲に形成された補強部材７の高さの平均を補強部材の高さ１０とした。
【０１０５】
なお、接合部６の周囲に形成された補強部材７の形状は、表２において実施例２７以外は、図２（ａ）または図２（ｂ）のような、第１の実装基板５には接触せずに第２の基板８に接触する構造であった。
【０１０６】
表２の実施例２３〜２７から判るように、この補強部材の高さ１０が基板間距離（接合部の高さ９）の１／５以上であれば、落下特性が従来の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（比較例１）と同等以上である。しかし、比較例４２から判るように、補強部材の高さ１０がそれに満たない高さであれば補強部材７による補強効果が得られない。補強部材の高さ１０が基板間距離の１／５以上になるための複合材料１３における補強樹脂の配合量は、１０重量％以上であった。
【０１０７】
第１の実装基板５がＢＧＡタイプの場合には、図３（ｂ）に示すように、接合部６と第１の実装基板５間の接続状態は良好であり補強する必要が無いので、接合部６が第２の基板８と接触する側のみ、補強部材の高さ１０が基板間距離の１／５以上となるようにすればよい。
【０１０８】
一方、第１の実装基板５がＬＧＡタイプの場合には、図４（ｂ）に示すように、２００℃以下の融点を有するはんだが第１の実装基板５にも接合する構造であるため、接合部６が第１の実装基板５に接合する部分についても補強する必要がある。したがって、この場合には、接合部６が第１の実装基板５と接触する側、および、接合部６が第２の基板８と接触する側のそれぞれにおいて、補強部材の高さ１０が基板間距離の１／５以上となるようにすることで、良好な落下特性を得ることができる。
【０１０９】
また、実施例２３〜２７のいずれの構成においても、第１の実装基板５と第２の基板８間のすべての接合部６の周囲に形成された補強部材７の合計体積よりも、第１の実装基板５と第２の基板８にはさまれる接合部間空間１６全体の体積の方が大きかった。
【０１１０】
このように補強樹脂の配合比率が１０〜２５重量％の上記複合材料１３においては、第１の実装基板５の電極の基板への配置によらず、第１の実装基板５と第２の基板８のすべての接合部６の周囲に形成された補強部材７の合計体積よりも第１の実装基板５と第２の基板８にはさまれる接合部間空間１６全体の体積が大きくなるのは、第１の実装基板５と第２の基板８を０．４ｍｍピッチ以上の電極で繋いだ場合であった。
【０１１１】
一方、第１の実装基板５と第２の基板８を０．３ｍｍピッチの電極で繋いだ場合、第１の実装基板５の電極が基板裏全面に配置された構造の場合においては、第１の実装基板５と第２の基板８のすべての接合部６の周囲に形成された補強部材７の合計体積よりも、第１の実装基板５と第２の基板８にはさまれる接合部間空間１６全体の体積が小さくなった。
【０１１２】
上記０．４ｍｍピッチ以上の電極の場合には、温度サイクル特性の低下が起こらなかったが、第１の実装基板５の基板裏全面に０．３ｍｍピッチ電極が配置された構造の場合には、温度サイクル特性が低下した。
【０１１３】
このことから、第１の実装基板５と第２の基板８の接合部６の周囲に形成された補強部材７の合計体積よりも、第１の実装基板５と第２の基板８にはさまれる接合部間空間１６全体の体積が大きくなることにより温度サイクル特性が向上する。
【０１１４】
なお、第１の実装基板５と第２の基板８を０．３ｍｍピッチの電極で繋いだ場合でも、第１の実装基板５の電極が基板裏全面に配置されないようにすると、第１の実装基板５と第２の基板８のすべての接合部６の周囲に形成された補強部材７の合計体積よりも第１の実装基板５と第２の基板８にはさまれる接合部間空間１６全体の体積を大きくすることができ、温度サイクル特性を向上させることができる。
【０１１５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、図１（ａ）に示す構成の実装構造体において、第１の実装基板５の厚みを異ならせた。
【０１１６】
本実施の形態３では、図１（ａ）に示す構成の実装構造体において、接合部６に含まれるはんだとして表１に示す実施例１５のはんだ組成のもの（４２Ｓｎ−５８Ｂｉ）を用い、このはんだとエポキシを含む補強樹脂の比率が、８０重量％：２０重量％の比で混合した複合材料１３を用いた。
【０１１７】
補強部材７として用いた補強樹脂の樹脂成分は、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であるジャパンエポキシレジン製「Ｅ８０６」およびそのイミダゾール系硬化剤であるＡＤＥＫＡ製「ＥＨＩ−Ｉ」を用いた。
【０１１８】
また、本実施の形態３では、第２の基板８の厚みを０．８ｍｍとした。
【０１１９】
そして、ＢＧＡタイプの第１の実装基板５の厚さを０．２５〜０．８０ｍｍまで変化させると共に、それぞれ接合部６の周囲を補強した構成および補強しない構成の実装構造体について、実施の形態１と同様の落下試験および温度サイクル寿命試験を実施した。その結果を、表３に示す。
【０１２０】
【表３】
2012137457.tif 000005
【０１２１】
表３に示す実施例１７〜２２は、図１（ａ）に示すような接合部６の周囲に補強部材７が形成された本実施の形態３の構成の実装構造体であり、比較例３４〜３９は、それぞれ実施例１７〜２２に対応する、補強していない構成の実装構造体である。
【０１２２】
表３の温度サイクル寿命試験の結果について見ると、比較例３４〜３９の結果から判るように、第１の実装基板５の厚さが０．５ｍｍより薄型の基板において、顕著に信頼性の劣化がおこる。
【０１２３】
一方、表３の実施例１７〜２０の結果より、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すような接合部６の周囲に補強部材７を形成した構成とすることで、第１の実装基板５の厚さが０．５ｍｍより薄型の基板においても、信頼性の劣化を防止できることがわかる。
【０１２４】
そのため、接合部６として融点が２００℃以下のはんだを含む場合、図１（ａ）に示すような本実施の形態３の構成とすることが、第１の実装基板５の厚さが０．５ｍｍより薄型である実装構造において有効であり、特に第１の実装基板５の厚さが、０．４５ｍｍ以下である実装構造において有効であると言える。
【０１２５】
以上に説明したように、本発明の実装構造体は、第１の実装基板５に実装したはんだ１の融点よりも第２の基板８に第１の実装基板５を接合する温度が低いことを特徴とする。さらに、第１の実装基板５と第２の基板８を接合しているはんだ付け部分において、すべての接合部６には、補強部材７が存在し、かつ隣り合う接合部６の間に空間１６をもたせて接合させることにより、４２Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ単独よりも接合強度が高く、また、アンダーフィルとして補強部材７を第１の実装基板５と第２の基板８の間に充填させた場合と比較して、補強部材７の繰り返し熱負荷による膨張収縮による応力を低減できる。
【０１２６】
また、本発明の実装構造体およびその製造方法は、電子部品であるＢＧＡパッケージ、ＬＧＡパッケージなどの半導体素子４やチップ部品などの電子部品２をはんだ１によって接合した後、封止をした第１の実装基板５を第２の基板８に実装する際、第１の実装基板５の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ１の融点よりも低い実装温度を達成し、かつその接合部６の周囲を補強部材７で補強することにより、第１の実装基板５の９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ１が溶けず、接続不良を引き起こさない。また、第１の実装基板５と第２の基板８とを接合する、融点の低いはんだを含む接合部６の、少なくとも周囲を補強することにより信頼性の高い実装構造体を実現できる。
【０１２７】
また、本発明の実装構造体およびその製造方法は、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ鉛フリーはんだ１の融点よりも比較的低い温度での実装に用いることができ、許容耐熱温度が比較的低いモジュール基板の実装を、熱損傷を与える可能性を最小限度に小さくして、または実質的に防止して、高品質な実装構造体を実現できる。
【０１２８】
また、本発明の実装構造体およびその製造方法は、モジュール基板のマザー基板への実装に用いることができるため、このモジュールを内蔵する製品、例えば、ＢＤ関連機器、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、ノートＰＣ、デジタルカメラおよびメモリーカード等に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明に係る実装構造体およびその製造方法は、半導体素子がはんだにより接合されて実装されている第１の実装基板が第２の基板上に実装された構成において、落下特性および温度サイクル特性が良好で、従来よりも信頼性を高くできる効果を有し、マザー基板へモジュール基板が実装される構成のモジュールを内蔵する製品、例えば、ＢＤ関連機器、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、ノートＰＣ、デジタルカメラおよびメモリーカード等およびその製造方法として有用である。
【符号の説明】
【０１３０】
１  はんだ
２  電子部品
３  封止材料
４  半導体素子
５  第１の実装基板
６  接合部
７  補強部材
８  第２の基板
９  接合部の高さ
１０  補強部材の高さ
１２  バンプ
１３  複合材料
１４  平面電極パッド
１５  電極
１６  接合部間空間
１７  補強部材表面
２１  はんだ
２２  電子部品
２３  封止材料 
２４  半導体素子
２５  第１の実装基板
２６  接合部
２７  第２の基板
【図１】
2012137457.tif 000006
【図２】
2012137457.tif 000007
【図３】
2012137457.tif 000008
【図４】
2012137457.tif 000009
【図５】
2012137457.tif 000010
【図６】
2012137457.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月1日(2013.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
半導体素子が２１７℃以上の融点を有する第１のはんだにより接合されている第１の実装基板を第２の基板上に実装した実装構造体であって、
前記第１の実装基板を前記第２の基板に接合する複数からなる接合部と、
前記接合部の周囲に形成された補強部材とを備え、
前記接合部のそれぞれは、はんだ材料として、前記第１のはんだよりも低い融点を有する第２のはんだを含み、
隣り合った各々の前記接合部の間には、前記補強部材が存在しない空間がある、実装構造体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、第３の本発明は、
前記補強部材は、前記第２の基板に接触しており、
前記接合部の周囲に形成されている前記補強部材の、前記第２の基板面を基準とする高さは、基板間距離の１/５以上である、第１の本発明の実装構造体である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、第９の本発明は、
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に平面電極パッドが形成されたＬＧＡタイプであり、
前記補強部材は、前記第１の実装基板と前記第２の基板に接触している、第１の本発明の実装構造体である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、第１１の本発明は、
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に、はんだボールによるバンプが形成されたＢＧＡタイプであり、
前記基板接合工程では、
前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、前記バンプおよび前記第２のはんだによって形成される接合部が複数箇所に形成され、
前記接合部の周囲に集まった前記補強樹脂により、前記接合部を補強する補強部材が、前記第２の基板に接触して形成される、第１０の本発明の実装構造体の製造方法である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、第１２の本発明は、
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に平面電極パッドが形成されたＬＧＡタイプであり、
前記基板接合工程では、
前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、前記第２のはんだによって形成される接合部が複数箇所に形成され、
前記接合部の周囲に集まった前記補強樹脂により、前記接合部を補強する補強部材が、前記第１の実装基板および前記第２の基板に接触して形成される、第１０の本発明の製造方法である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図２（ａ）は、隣り合った接合部６の周囲の補強部材７が接していない場合、図２（ｂ）は、隣り合った接合部６の周囲の補強部材７が接している場合、図２（ｃ）は、接合部６の周囲の補強部材７が、第１の実装基板５と第２の基板８の両方にぬれた状態で存在する場合、図２（ｄ）は、接合部６の周囲の補強部材７が、第１の実装基板５と第２の基板８の両方にぬれた状態で存在し、かつ隣り合った接合部６の周囲の補強部材７が接している場合を、それぞれ示している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）のいずれの場合にも、第１の実装基板５と第２の基板８の間の、隣り合った接合部６間に、補強部材７が形成されていない空間（接合部間空間１６）がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
なお、接合部６が、本発明の接合部の一例にあたり、補強部材７が、本発明の補強部材の一例にあたる。また、接合部間空間１６が、本発明の、隣り合った各々の接合部に形成された補強部材の間にある空間の一例にあたる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
本実施の形態１において、２００℃以下の融点を有するはんだとエポキシを含む補強樹脂とを８０重量％：２０重量％の比で混合した複合材料１３を用いてＢＧＡタイプの第１の実装基板５を第２の基板８へ実装した場合、接合後の補強部材の高さ１０は、接合部の高さ９の約１／３であった。また、この場合に、接合部６の周囲に形成された補強部材７の形状は、図２（ａ）のような隣り合った接合部６の周囲の補強部材７同士が接していない構造であった。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
このように、隣り合った接合部６に形成された補強部材７の間に空間がある構成とすることにより、温度サイクル特性を向上させることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
また、本発明の実装構造体およびその製造方法は、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ鉛フリーはんだ１の融点よりも比較的低い温度での実装に用いることができ、許容耐熱温度が比較的低いモジュール基板の実装の場合、熱損傷を与える可能性を最小限度に小さくして、または実質的に防止して、高品質な実装構造体を実現できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が２１７℃以上の融点を有する第１のはんだにより接合されている第１の実装基板を第２の基板上に実装した実装構造体であって、
前記第１の実装基板を前記第２の基板に接合する複数からなる接合部と、
前記接合部の周囲に形成された補強部材とを備え、
前記接合部のそれぞれは、はんだ材料として、前記第１のはんだよりも低い融点を有する第２のはんだを含み、
隣り合った各々の前記接合部の間には、前記補強部材が存在しない空間がある、実装構造体。
【請求項２】
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間の体積をＶ０、
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間に形成されている各々の前記接合部の合計体積をＶ１、
前記第１の実装基板と前記第２の基板との間に形成されている各々の前記補強部材の合計体積をＶ２としたとき、次式の関係を満たす、請求項１に記載の実装構造体。
Ｖ０−Ｖ１−Ｖ２＞０
【請求項３】
前記補強部材は、前記第２の基板に接触しており、
前記接合部の周囲に形成されている前記補強部材の、前記第２の基板面を基準とする高さは、基板間距離の１/５以上である、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項４】
前記第２のはんだは、少なくともＳｎを含み２００℃以下の融点を有する、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項５】
前記第２のはんだの組成は、５０〜７０重量％のＢｉおよび１０〜２５重量％のＩｎのいずれかの金属を含み、残部がＳｎである、請求項４に記載の実装構造体。
【請求項６】
前記補強部材は、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂およびイミダゾール系硬化剤を含む、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項７】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板よりも薄い、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項８】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に、はんだボールによるバンプが形成されたＢＧＡタイプである、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項９】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に平面電極パッドが形成されたＬＧＡタイプであり、
前記補強部材は、前記第１の実装基板と前記第２の基板に接触している、請求項１に記載の実装構造体。
【請求項１０】
半導体素子が２１７℃以上の融点を有する第１のはんだにより接合されている第１の実装基板を第２の基板上に実装する、実装構造体の製造方法であって、
補強樹脂と、前記第１のはんだよりも融点が低い第２のはんだとを混合した複合材料を、前記第２の基板上の複数箇所に供給する、複合材料供給工程と、
前記複合材料を供給した前記第２の基板の上に、前記第１の実装基板を配置する、実装基板配置工程と、
前記第１のはんだの融点よりも低く前記第２のはんだの融点よりも高い温度で前記複合材料を加熱し、前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、基板接合工程とを備えた、実装構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に、はんだボールによるバンプが形成されたＢＧＡタイプであり、
前記基板接合工程では、
前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、前記バンプおよび前記第２のはんだによって形成される接合部が複数箇所に形成され、
前記接合部の周囲に集まった前記補強樹脂により、前記接合部を補強する補強部材が、前記第２の基板に接触して形成される、請求項１０に記載の実装構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の実装基板は、前記第２の基板に対向する側の面に平面電極パッドが形成されたＬＧＡタイプであり、
前記基板接合工程では、
前記第１の実装基板と前記第２の基板とを接合する、前記第２のはんだによって形成される接合部が複数箇所に形成され、
前記接合部の周囲に集まった前記補強樹脂により、前記接合部を補強する補強部材が、前記第１の実装基板および前記第２の基板に接触して形成される、請求項１０に記載の実装構造体の製造方法。
【国際調査報告】
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