(57)【要約】【課題】ＩＣチップや電子部品の電極の狭ピッチ化に対応できるはんだバンプを提供することを目的とする。【解決手段】ＩＣチップ４と基板５を接続するはんだバンプ１０１が、柱状のコア部１０２と、その外周面をはんだ３によりコーティングとにより構成される【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面と、前記底面に垂直な側面と、前記底面に平行な上面とにより定義され、導電体により構成されたコア部と、
前記側面上の全面を被覆するはんだとを備えたことを特徴とするはんだバンプ。
【請求項２】
前記コア部は円柱形状であることを特徴とする請求項１記載のはんだバンプ。
【請求項３】
前記コア部は中心部分を貫通する貫通孔を有する円筒形状であることを特徴とする請求項１記載のはんだバンプ。
【請求項４】
複数の電極を有する電子部品と、
前記複数の電極に対向して配置された複数の基板電極を有する基板と、
前記複数の電極と前記複数の基板電極とを電気的に接続する請求項１乃至３のいずれかに記載のはんだバンプとを備えた電子装置。
【請求項５】
複数の電極を有する電子部品と、
前記複数の電極に対向して配置された複数の基板電極を有する基板と、
前記複数の電極と前記複数の基板電極とを電気的に接続する請求項３記載のはんだバンプとを備え、
前記貫通孔の内表面から前記電極または前記基板電極まで延在する接着手段が形成されたことを特徴とする電子装置。
【請求項６】
前記接着手段は前記内表面の全面を被覆するはんだであることを特徴とする請求項５記載の電子装置。
【請求項７】
請求項２記載の円柱形状のコア部を有するはんだバンプの製造方法は、
円柱形状を有する金属ワイヤーを準備する工程と、
前記金属ワイヤーの外周面をはんだにより被覆する工程と、
はんだで被覆された前記金属ワイヤーを所定の長さに切断する工程とを備えたことを特徴とするはんだバンプの製造方法。
【請求項８】
請求項３記載の円筒形状のコア部を有するはんだバンプの製造方法は、
円柱形状を有するワイヤー状の樹脂を準備する工程と、
前記ワイヤー状の樹脂の外周面を銅でメッキする工程と、
前記銅でメッキされた外周面をはんだによりメッキする工程と、
前記銅及びはんだでメッキされたワイヤー状の樹脂を所定の長さに切断する工程と、
前記樹脂を溶剤により溶かす工程とを備えたことを特徴とするはんだバンプの製造方法。
【請求項９】
請求項３記載の円筒形状のコア部を有するはんだバンプの製造方法は、
円柱形状を有するワイヤー状の樹脂を準備する工程と、
前記ワイヤー状の樹脂の外周面をはんだでメッキする工程と、
前記はんだでメッキされた外周面を銅によりメッキする工程と、
前記銅でメッキされた外周面をはんだによりメッキする工程と、
前記銅及びはんだでメッキされたワイヤー状の樹脂を所定の長さに切断する工程と、
前記樹脂を溶剤により溶かす工程とを備えたことを特徴とするはんだバンプの製造方法。
【請求項１０】
請求項２または請求項３記載のはんだバンプを複数個格納する格納手段と、前記格納手段に格納された前記はんだバンプの内の一つを請求項４記載の基板電極上に押し出し、前記基板電極上に配置する搭載手段とを備えたことを特徴とするはんだバンプ搭載機。
【請求項１１】
請求項２または請求項３記載のはんだバンプが複数連結した連結はんだバンプを格納する格納手段と、前記格納手段に格納された連結はんだバンプの端部を所定の長さだけ、請求項４記載の基板電極上に押し出し、該押し出されたはんだバンプの端部を前記連結はんだバンプから切り離し、前記基板電極上に配置する搭載手段とを備えたことを特徴とするはんだバンプ搭載機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップ、電子部品等の電子装置の接続に用いられるはんだバンプに関するものであり、特に、フリップ・チップ実装等の面実装タイプのＩＣチップと基板との接続に好適である。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップと基板との接続に用いられるはんだバンプのコア部にＣｕコアを有する半田ボールを適用することが、特開平８−１４１７８５号に提案されている。また、特開平１０−３４０９８０号には、はんだバンプのコア部にプラスチックボールを内包させることが提案されている。
【特許文献１】特開平８−１４１７８５号公報
【特許文献２】特開平１０−３４０９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術におけるコア部はその形状が球体となっているため、ＩＣチップの電極間距離が狭い場合、またはＩＣチップと基板との間の距離を大きく確保したい場合、隣り合う食んだバンプ同士の距離が短くなるため、レイアウト設計の自由度が制約されると共に、実装工程における困難性も高くなる。この傾向は、ＩＣチップが小型化され、電極間ピッチが狭くなればなるほど、顕著なものとなる。
本願発明の目的の一つは、設計の自由度を向上させると共に、実装工程における困難性を大幅に低減させることができるはんだバンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、底面と、前記底面に垂直な側面と、前記底面に平行な上面とにより定義され、導電体により構成されたコア部と、前記側面上の全面を被覆するはんだとを備えたはんだバンプである。
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記コア部は円柱形状であるはんだバンプである。
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記コア部は中心部分を貫通する貫通孔を有する円筒形状であるはんだバンプである。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、複数の電極を有する電子部品と、前記複数の電極に対向して配置された複数の基板電極を有する基板と、
前記複数の電極と前記複数の基板電極とを電気的に接続するはんだバンプとを備えた電子装置である。
請求項５の発明は、請求項３記載の発明において、複数の電極を有する電子部品と、前記複数の電極に対向して配置された複数の基板電極を有する基板と、前記複数の電極と前記複数の基板電極とを電気的に接続するはんだバンプとを備え、前記貫通孔の内表面から前記電極または前記基板電極まで延在する接着手段が形成された電子装置である。
請求項６の発明は、請求項５記載の発明において、前記接着手段は前記内表面の全面を被覆するはんだである電子装置である。
請求項７の発明は、請求項２記載の円柱形状のコア部を有するはんだバンプの製造方法は、円柱形状を有する金属ワイヤーを準備する工程と、前記金属ワイヤーの外周面をはんだにより被覆する工程と、はんだで被覆された前記金属ワイヤーを所定の長さに切断する工程とを備えていることである。
請求項８の発明は、請求項３記載の円筒形状のコア部を有するはんだバンプの製造方法は、円柱形状を有するワイヤー状の樹脂を準備する工程と、前記ワイヤー状の樹脂の外周面を銅でメッキする工程と、前記銅でメッキされた外周面をはんだによりメッキする工程と、前記銅及びはんだでメッキされたワイヤー状の樹脂を所定の長さに切断する工程と、前記樹脂を溶剤により溶かす工程とを備えていることである。
請求項９の発明は、請求項３記載の円筒形状のコア部を有するはんだバンプの製造方法は、円柱形状を有するワイヤー状の樹脂を準備する工程と、前記ワイヤー状の樹脂の外周面をはんだでメッキする工程と、前記はんだでメッキされた外周面を銅によりメッキする工程と、前記銅でメッキされた外周面をはんだによりメッキする工程と、前記銅及びはんだでメッキされたワイヤー状の樹脂を所定の長さに切断する工程と、前記樹脂を溶剤により溶かす工程とを備えていることである。
請求項１０の発明は、請求項２または請求項３記載のはんだバンプを複数個格納する格納手段と、前記格納手段に格納された前記はんだバンプの内の一つを請求項４記載の基板電極上に押し出し、前記基板電極上に配置する搭載手段とを備えたものである。
請求項１１の発明は、請求項２または請求項３記載のはんだバンプが複数連結した連結はんだバンプを格納する格納手段と、前記格納手段に格納された連結はんだバンプの端部を所定の長さだけ、請求項４記載の基板電極上に押し出し、該押し出されたはんだバンプの端部を前記連結はんだバンプから切り離し、前記基板電極上に配置する搭載手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１乃至３記載の発明によれば、側面が底面および上面に垂直であり、側面上の全面をはんだにより被覆する構成であるので、高さのばらつきの小さい、小型化されたはんだバンプを実現できる。
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３記載の発明により得られる効果に加え、コア部が球状であるものと比較して隣接するはんだバンプ間の距離を長くすることができる。これは、ＩＣチップが小型化され、電極間ピッチが狭くなればなるほど、顕著な効果となる。さらに、ＩＣチップ上に形成される電極のレイアウト設計においても、隣接のはんだバンプによる影響が最小化されるので、設計の自由度が大幅に向上する。さらに、実装工程においてはんだバンプを電極上に配置する際、従来に比べ、隣接するはんだバンプとの距離が大きいので、作業が大幅に容易化できる。
請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の発明により得られる効果に加え、貫通孔の内表面から電極まで延在する接着手段が形成されているので、はんだバンプと電極の接合強度を強くすることができる。
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明により得られる効果に加え、接着手段が内表面の全面を被覆するはんだにより構成されているので、はんだバンプと電極の接合を外周面のはんだ接続工程等の他の工程と同時に行うことが可能となり、作業性が向上する。
請求項７乃至９記載の発明によれば、請求項２または３記載の発明により得られる効果に加え、メッキにより得られる層の厚みをメッキ時間、メッキ液の濃度または電気メッキ時の電流電圧を調整することで自由に決めることができる。さらに、ワイヤー状のバンプ材料から所望の長さのはんだバンプを容易に切り出すことができるので、用途に合わせた高さを有するはんだバンプを容易に得ることができる。
請求項１０及び１１記載の発明によれば、従来用いられていた、はんだバンプを搭載するためのメタルマスクが不要となり、低コストのはんだバンプを基板電極上に形成することができる。さらに、請求項１１記載の発明によれば、はんだバンプを搭載する工程においてはんだバンプの高さ設定を変えることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態で参酌する図面では、発明の理解を容易にするため、各要素が模式的に示されている。本欄においては、前出の要素と同じ要素に同一符号を付すことにより、その説明が省略されることもある。
【０００７】
図１（ａ）には本実施形態のはんだバンプ１０１が示され、図１（ｂ）にはＩＣチップ４上に形成された電極８と基板５上に形成された基板電極７とを接続する本実施形態のはんだバンプ１０１が示されている。本実施形態では、ＩＣチップが用いられているが、同様に電極を有する電子部品においても本発明は適用できることは明白である。
【０００８】
図１（ａ）に示されるように、はんだバンプ１０１は、円柱状の金属コア１０２と、金属コア１０２の外周面を被覆するはんだ３から成る。金属コアの形状は円柱に限定されず、四角柱等の形状であっても構わない。すなわち、本発明のはんだバンプは、コア部が、底面と、この底面に垂直な側面と、底面に平行な上面とを備え、導電体により構成されており、側面上の全面を被覆するはんだを備えていればよい。金属コアの材質も銅、金、銀、アルミなどのコア外側のはんだの融点では溶けない金属であればよい。
【０００９】
図１（ｂ）にはフリップ・チップ実装によりＩＣチップ４が基板５上に実装されている。ＩＣチップ４の電極８は、複数のはんだバンプ１０１により基板５上の電極７にそれぞれ電気的に接続される。各電極とはんだバンプとは公知の手法により接合される。
【００１０】
図２には、ＩＣチップ４と基板５との接続において、球状の金属コアを有するはんだバンプ１を用いた場合と、本実施形態の柱状のはんだバンプ１０１を用いた場合との隣接するはんだバンプ間の距離を比較した図が示されている。図２において、Ｐは電極間距離（電極ピッチ）、Ｗ１は球状のはんだバンプ１のバンプ間距離、Ｗ２は本実施形態の柱状のはんだバンプ１０１のバンプ間距離、Ｈはバンプの高さを示す。
【００１１】
図２に示すとおり、球状のはんだバンプ１のバンプ間距離Ｗ１に比べ、本実施形態の柱状のはんだバンプ１０１のバンプ間距離Ｗ２は長い。このバンプ間距離Ｗ２を大きく確保できるので、本実施形態の構成は、フリップ・チップ実装されるような狭ピッチ化したＩＣチップの実装に好適である。また、はんだバンプ自体の小型化も可能である。
【００１２】
球状のはんだバンプ１と本実施形態の柱状のはんだバンプ１０１とを比較した結果を表１に示す。なお、比較に際しては、電極サイズＳと電極ピッチＰは、１：０．５とした。
この計算結果から同じ高さＨにおいては、柱状の金属コアの方が高いアスペクト比でバンプを形成することができることが分かる。また、柱状の金属コアの幅を球状のコアより２０％細くしたとき、柱状の金属コアはんだバンプのバンプ間距離は４０％(＝(0.7/0.5)×100)広くとることが可能になる。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
次に、本実施形態のはんだバンプ１０１の製造方法について図３を参照して説明する。
本実施形態のような円柱形状のコア部を有するはんだバンプの製造方法は、図３（ａ）に示すような円柱形状を有する金属ワイヤー１１１の外周面をはんだメッキ１１２することにより、図３（ｂ）に示すようなはんだによりコーティングしたワイヤーを容易に製作することができる。はんだメッキのメッキ時間、メッキ液の濃度または電気メッキ時の電流電圧を調整することではんだ１１２の厚みを適宜設定することができる。
【００１５】
その後、図３（ｂ）に示すように所定の位置１１３ではんだによりコーティングしたワイヤーを切断することにより、図１に示されるはんだバンプ１０１を形成することができる。金属ワイヤー１１１の材質については、はんだバンプ１０１の大きさ、必要な強度および導電性等を考慮し適宜選択されるが、本実施形態においては銅を用いている。
【００１６】
図４には、はんだバンプ１０１をＩＣチップ４上へ実装するための搭載機１１４、１１７が示されている。図４（ａ）に示された搭載機１１４は複数のはんだバンプ１０１を内部に格納する手段１１６を備える。搭載機１１４がＩＣチップ４の電極７上に移動後、格納手段１１６から押し出し冶具１１５によりはんだバンプ１０１が１個ずつ押し出され、ＩＣチップ４の電極７上にはんだバンプ１０１が配置された後、はんだバンプ１０１と電極７とは接合される。この搭載機を用いてはんだバンプを実装すれば、ボール状のはんだバンプを搭載する際に使われるメタルマスクを使用せずにはんだバンプを搭載することが可能になる。
【００１７】
図４（ｂ）に示された搭載機１１７は、図３（ｂ）に示された、はんだによりコーティングしたワイヤーを格納手段１１６に格納している。搭載機１１７がＩＣチップ４の電極７上に移動後、格納手段１１６から押し出し冶具１１５によりはんだによりコーティングしたワイヤーの端部が押し出され、スライド切断部１１８が水平方向にスライドし、その押し出されたワイヤーの端部を切断する。切断されたワイヤーの端部（すなわち、はんだバンプ１０１）はＩＣチップ４の電極７上に配置された後、電極７と接合される。この搭載機を用いてはんだバンプを実装すれば、はんだバンプの高さを自由に決めることが可能になる。
【００１８】
図５（ａ）には他の実施形態のはんだバンプ２０１が示され、図５（ｂ）にはＩＣチップ４上に形成された電極８と基板５上に形成された基板電極７とを接続する本実施形態のはんだバンプ２０１が示されている。本実施形態の金属コア２０２は円筒形状であり、中心部分を貫通する貫通孔を有する。円筒状の金属コア２０２の外周面は、はんだ３によりコーティングされている。
【００１９】
図５（ｂ）にはフリップ・チップ実装によりＩＣチップ４が基板５上に実装されている。ＩＣチップ４の電極８は、複数のはんだバンプ２０１により基板５上の電極７にそれぞれ電気的に接続される。各電極とはんだバンプとは公知の手法により接合されるが、それに加え、本実施形態においては、貫通孔の内表面と電極７および８とが接着剤２０３により接続されている。これによりはんだバンプ２０１とＩＣチップ４、基板５間の接続強度を強くすることができる。
【００２０】
次に、本実施形態のはんだバンプ２０１の製造方法について図６を参照して説明する。
本実施形態のような円筒形状のコア部を有するはんだバンプの製造方法は、図６（ａ）に示すような円柱形状を有するワイヤー状の樹脂２１１を準備し、その外周面を図６（ｂ）に示すように銅メッキ２１２により被覆する。この樹脂をメッキする方法は、一般的な樹脂メッキ工程により、無電解メッキで銅またはニッケルの膜を樹脂表面に形成する。その後、無電解メッキで形成した膜をメッキ用の電極として電気メッキし、所定の厚さまで銅をメッキする。
【００２１】
その後、図３（ｂ）の工程と同様に、銅メッキ２１２上にはんだメッキを行い、はんだ１１２のコーティングを行う。はんだコーティングされた構造体２１３を図６（ｄ）に示すように所定の位置１１３で切断する。その後、樹脂２１１を溶剤によって溶かすことにより、図５（ａ）に示される円筒形状のはんだバンプ２０１を形成することができる。このはんだバンプ２０１、およびはんだコーティングされた構造体２１３は、図４（ａ）、（ｂ）に示される搭載機によりＩＣチップ４の電極７上に搭載可能である。
【００２２】
図７には、他の実施形態の応用例が示されている。図７（ａ）には、この応用例のはんだバンプ３０１が示され、図７（ｂ）にはＩＣチップ４上に形成された電極８と基板５上に形成された基板電極７とを接続する本応用例のはんだバンプ３０１が示されている。本応用例の金属コア２０２は円筒形状であり、中心部分を貫通する貫通孔を有する。円筒状の金属コア２０２の外周面および内表面は、はんだ３によりコーティングされている。
【００２３】
図７（ｂ）にはフリップ・チップ実装によりＩＣチップ４が基板５上に実装されている。ＩＣチップ４の電極８は、複数のはんだバンプ３０１により基板５上の電極７にそれぞれ電気的に接続される。各電極とはんだバンプとは、金属コア２０２の外周面および内表面に形成されたはんだ３により接続されている。これによりはんだバンプ３０１とＩＣチップ４、基板５間の接続強度を強くすることができることに加え、内表面の接続工程と外表面の接続工程を同時に行うことが可能となり、作業性が向上する。
【００２４】
次に、本応用例のはんだバンプ３０１の製造方法について図８を参照して説明する。まず、図８（ａ）に示すような円柱形状を有するワイヤー状の樹脂２１１を準備し、その外周面を図８（ｂ）に示すようにはんだメッキ１１２により被覆する。この樹脂をメッキする方法は、一般的な樹脂メッキ工程により、無電解メッキで銅またはニッケルの膜を樹脂表面に形成する。その後、無電解メッキで形成した膜をメッキ用の電極として電気メッキし、所定の厚さまではんだをメッキする。このはんだメッキ１１２上に図８（ｃ）に示すように銅メッキ２１２を行った後、図８（ｄ）に示すようにはんだめっき１１２を行い、構造体３１１を得る。
【００２５】
構造体３１１を図８（ｅ）に示すように所定の位置１１３で切断する。その後、樹脂２１１を溶剤によって溶かすことにより、図７（ａ）に示される円筒形状のはんだバンプ３０１を形成することができる。このはんだバンプ３０１、構造体３１１は、図４（ａ）、（ｂ）に示される搭載機によりＩＣチップ４の電極７上に搭載可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係わるはんだバンプを示す図
【図２】柱状のはんだバンプと球状のはんだバンプとを比較するための図
【図３】本実施形態に係わるはんだバンプの製造方法を示す図
【図４】本実施形態に係わるはんだバンプをＩＣチップ上に搭載する搭載機を示す図
【図５】本発明の他の実施形態に係わるはんだバンプを示す図
【図６】他の実施形態に係わるはんだバンプの製造方法を示す図
【図７】他の実施形態の応用例に係わるはんだバンプを示す図
【図８】他の実施形態の応用例に係わるはんだバンプの製造方法を示す図
【符号の説明】
【００２７】
１０１  はんだバンプ
１０２  金属コア
４      ＩＣチップ
５      基板
７      基板電極
８      電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010109114.tif 000008
【図６】
2010109114.tif 000009
【図７】
2010109114.tif 000010
【図８】
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