(57)【要約】本発明は電子部品の電極面に形成された導電性バンプであって、導電性バンプが、異なる導電フィラー含有率を有する複数の感光性樹脂層よりなる構成を有する。これにより、電極と導電性バンプの接着強度の向上と接続抵抗の低減という相反する機能を備えた導電性バンプを実現できる。
2008117513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の電極面に形成された導電性バンプであって、
前記導電性バンプが、異なる導電フィラー含有率を有する複数の感光性樹脂層よりなることを特徴とする導電性バンプ。
【請求項２】
前記複数の感光性樹脂層が、導電フィラーの含有率が小さい低密度導電フィラー樹脂層と前記導電フィラーの含有率が大きい高密度導電フィラー樹脂層であることを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ。
【請求項３】
前記電子部品が、回路基板または半導体素子であることを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ。
【請求項４】
前記低密度導電フィラー樹脂層が、前記電極面に接して形成されている請求項２に記載の導電性バンプ。
【請求項５】
前記低密度導電フィラー樹脂層が、前記電極面の一部が露出するようにパターン化された形状を備えることを特徴とする請求項４に記載の導電性バンプ。
【請求項６】
前記導電フィラーが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｚｎ−Ｉｎ系合金、Ａｇ−Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ系合金およびＳｎ−Ｂｉ系合金から選択された少なくとも１種のはんだ合金、またはＡｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇから選択された少なくとも１種の金属粉末との少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ。
【請求項７】
前記感光性樹脂層が、感光性エポキシ系樹脂、感光性ポリイミド系樹脂および感光性アクリル系樹脂の内の少なくとも１種を含む樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ。
【請求項８】
容器内に充填された低密度導電フィラー樹脂ペースト中に電子部品を浸漬するステップと、
フォトマスクの開口部より紫外光または可視光を照射して前記電子部品の電極上に低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層を形成するステップと、
高密度導電フィラー樹脂ペースト中に前記電子部品を浸漬するステップと、
前記フォトマスクの開口部より紫外光または可視光を照射して前記低密度導電フィラー樹脂層よりなる前記第１層上に高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする導電性バンプの製造方法。
【請求項９】
前記第１層または前記第２層を形成するステップが、前記容器の光透過性を有する底面より前記フォトマスクの開口部を介して紫外光または可視光を照射することにより前記電子部品の電極上に、前記第１層または前記第２層を形成するステップであることを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１０】
前記第１層または前記第２層を形成するステップが、前記容器に充填された低密度導電フィラー樹脂ペーストまたは前記高密度導電フィラー樹脂ペーストの液面より前記フォトマスクの開口部を介して紫外光または可視光を照射することにより前記電子部品の電極上に、前記第１層または前記第２層を形成するステップであることを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１１】
前記第２層を形成するステップが、複数回行われることを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１２】
前記第２層を形成するステップが、連続的に行われることを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１３】
前記フォトマスクとして液晶セルが２次元的に配置された透過式の液晶パネルを用い、前記開口部の大きさおよび前記開口部の位置を前記液晶パネルに印加する駆動信号電圧により電気的に制御することを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１４】
複数の電極端子を設けた半導体素子と、
前記電極端子と対向する位置に接続端子を設けた回路基板とを、
前記電極端子上または前記接続端子上に設けた請求項１に記載の導電性バンプを介して接続したことを特徴とする電子部品実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の電極端子または回路基板の接続端子上に形成された導電性バンプに関し、特に狭ピッチ化された半導体素子を回路基板上の接続端子に確実に実装することができる導電性バンプとその製造方法および電子部品実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノートパソコン、ＰＤＡ、デジタルビデオカメラなどに代表されるモバイル機器は、その小型・薄型・軽量化・高機能化を実現するための技術開発が急速に進んでいる。【０００３】
この技術開発を支える主要な電子部品が半導体素子であり、半導体素子の薄型、高密度化、すなわち配線ルールの微細化、電極端子の多ピン化が著しく進展している。それに伴って、半導体素子の絶縁層は、低誘電率化（Ｌｏｗ−ｋ化）の要求が厳しくなり、ｐ−ＳｉＯＣや有機ポリマーなどのポーラスな層に置き換えられている。そのような中、半導体素子を実装基板にフリップチップ実装する際に用いるバンプに関しても厳しい要求がなされるようになってきた。【０００４】
従来、各種配線基板上に、例えば半導体素子などの電子部品を高密度に実装する技術として、フリップチップ実装技術がある。通常のフリップチップ実装は、例えばＬＳＩなどの半導体素子に形成された電極端子上に、例えば約１５０μｍ径のはんだや金などの金属バンプをあらかじめ形成する。その後、半導体素子を圧接・加熱し、実装基板の接続端子とフェイスダウンボンディングでバンプ接続して実装する。【０００５】
特に、著しい多ピン化に対応するために、半導体素子の回路形成面全体を用いてバンプを形成している。このバンプ形成方式はエリアバンプ方式と呼ばれるが、実装時に配線基板の実装エリア全体の反りへの追従が必要となるため、高アスペクト比を有するバンプが要求される。例えば、電極端子数が５０００個を超えるような次世代ＬＳＩを回路基板に実装するためには、１００μｍ以下の狭ピッチに対応した高アスペクトのバンプ形成が必要となる。しかし、現在のはんだバンプ形成技術では、それに対応することが難しい。従来、バンプ形成技術としては、めっき法やスクリーン印刷法などが用いられているが、めっき法は狭ピッチには適するものの、工程が複雑になる点で生産性に問題がある。また、スクリーン印刷法は、生産性には優れているが、マスクを用いるため狭ピッチ化と高アスペクト化の両立が困難である。【０００６】
また、エリアバンプ方式では、半導体素子の電極端子直下に脆弱な誘電体層やトランジスタなどが配置されている。しかし、金属バンプを用いて実装する技術においては、実装工程の圧接時に高い加圧力が必要で半導体素子の電極端子直下へ大きな負荷が加わる。そのため、ポーラスで脆弱な誘電体層を有する薄型半導体素子では、誘電体層の破壊、素子割れや半導体の素子特性が変動するという問題がある。【０００７】
このような状況において、近年ＬＳＩチップの電極端子や回路基板の接続端子上に、はんだバンプを選択的に形成する技術がいくつか提案されている。これらの技術は、微細バンプの形成に適するとともに、バンプの一括形成ができるため生産性にも優れ、次世代ＬＳＩの回路基板への実装に適する技術として注目されつつある。【０００８】
上記の技術としては、表面に電極端子が形成された回路基板を薬剤に浸して接続端子の表面のみに粘着性皮膜を形成した後、その粘着性皮膜にはんだ粉末を接着させ、これを加熱溶融して接続端子上に選択的にバンプを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００９】
しかしながら、これらは半導体素子の電極端子上または回路基板の接続端子上にバンプを形成させる方法を示すものである。つまり、通常のフリップチップ実装では、バンプを形成した後、半導体素子を回路基板上に搭載し、はんだリフローによりバンプを介して接続端子と電極端子間の接合を行う工程および回路基板と半導体素子との間にアンダーフィル材を注入して半導体素子を回路基板に固定する工程が必要となる。その結果、アンダーフィル材を全体に浸透させるためにはフラックス洗浄工程が必要となるため、コストアップの原因となっている。【００１０】
このような課題を解決するために、最近、半導体素子の突起電極と回路基板上の接続端子間に導電粒子を含有する異方性導電接着剤よりなるフィルムを挟んで加熱、加圧することにより所定の導通部分のみ電気的に接合する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。【００１１】
また、半導体素子の電極端子と回路基板のランド間に、はんだ粒子を含有させた熱硬化性樹脂（導電性接着剤）を供給し、半導体素子を加圧すると同時にその樹脂を加熱して樹脂が硬化する前にはんだ粒子を溶融させる例が開示されている（例えば、特許文献３参照）。これにより、半導体素子の電極端子と回路基板のランド間の電気的接続を行うと同時に半導体素子と回路基板とを接合するものである。【００１２】
また、はんだ粒を感光性樹脂に含有したはんだ粒感光性樹脂を塗布した半導体素子の所定の箇所を露光、現像することにより、はんだバンプを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。これにより、はんだ粒が樹脂内に分散した構造のはんだバンプを生産性よく形成できる。また、半導体素子をクランパにより配線基板に押し付けてはんだバンプで接続できるとしている。【００１３】
また、一般に、実装基板の平面度の制約を緩和できる弾性を有する導電性バンプを用いて接続する方法では、弾性を確保するために樹脂の含有量を増やすと、高い導電性が得られない。そこで、高い導電性を確保するために、導電フィラーの配合量を増やすと樹脂のゴム弾性を充分に活用できない。その結果、実装時に大きな荷重を必要とし、また導電性バンプの高さばらつきを高精度に制御する必要があるという課題がある。それらを解決するために、コア材をウィスカーとする針形状の導電フィラーをゴム弾性を有する樹脂に混合し、熱または紫外線で硬化し形成する方法が開示されている（例えば、特許文献５参照）。【００１４】
しかしながら、上記各特許文献に示された導電性バンプは、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂に、はんだ粉末やＡｇ、Ｃｕ、Ａｕなどの金属粉末からなる導電フィラーを含有させた導電性ペーストにより形成される。そのため、接続する電子部品間の接続抵抗を下げるために、一定量以上の導電フィラーを含有する必要がある。その結果、電極端子間の機械的な接続強度を向上させるために必要な樹脂量を減らすと、接着強度の低下を生じ接続信頼性に課題を生じる。また、感光性樹脂では、一定量以上の導電フィラーを含有するとそれらにより光が遮蔽されるため、特に電極端子付近で未反応（未硬化）部分を生じた場合、電極端子との接着力を確保できないと課題がある。
【特許文献１】特開平７−７４４５９号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２０５５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６０１３１号公報
【特許文献４】特開平５−３２６５２４号公報
【特許文献５】特開２００４−５１７５５号公報
【発明の開示】
【００１５】
本発明の導電性バンプは、電子部品の電極面に形成された導電性バンプであって、導電性バンプが、異なる導電フィラー含有率を有する複数の感光性樹脂層よりなる構成を有する。
【００１６】
これにより、電子部品の電極面に対する導電性バンプの密着性および高い接続強度と高い導電性を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の導電性バンプの製造方法は、容器内に充填された低密度導電フィラー樹脂ペースト中に電子部品を浸漬するステップと、フォトマスクの開口部より紫外光または可視光を照射して電子部品の電極上に低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層を形成するステップと、高密度導電フィラー樹脂ペースト中に電子部品を浸漬するステップと、フォトマスクの開口部より紫外光または可視光を照射して低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層上に高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層を形成するステップと、を含む。
【００１８】
これにより、反りなどを有する半導体素子や回路基板の形状に左右されず、平面性に優れた導電性バンプを任意の形状で容易に作製できる。
【００１９】
また、本発明の電子部品実装構造体は、複数の電極端子を設けた半導体素子と、電極端子と対向する位置に接続端子を設けた回路基板とを、電極端子上または接続端子上に設けた上記導電性バンプを介して接続した構成を有する。
【００２０】
これにより、高い平面度の半導体素子や回路基板を必要とせず、高い接続強度、低い接続抵抗で接続された電子部品実装構造体を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における導電性バンプの構造を説明する断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの第１層のパターン形状の別の例１を説明する平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの第１層のパターン形状の別の例２を説明する平面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの第１層のパターン形状の別の例３を説明する平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明するフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態を用いて作製した導電性バンプの一例を示すＳＥＭ写真を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施の形態を用いて作製した導電性バンプの一例を示すＳＥＭ写真を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態における導電フィラーの粒子形状をパラメータとした場合の、導電フィラーの含有量と比抵抗との関係を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３における導電性バンプの構造を説明する断面模式図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施の形態３における導電性バンプの平面模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施の形態３における導電性バンプの平面模式図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施の形態４における電子部品実装構造体を説明する部分断面模式図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の実施の形態４における電子部品実装構造体を説明する部分断面模式図である。
【符号の説明】
【００２２】
１，８１    電子部品
１１，４４，５４，９１    半導体素子
１２，２２，３２，４５，５５，９２    電極端子
１３，４７，５７，８３，９３    導電性バンプ
１３ａ，２３ａ，３３ａ，４７ａ，５７ａ，８３ａ，９３ａ    第１層（低密度導電フィラー樹脂層）
１３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，４７ｂ，５７ｂ，８３ｂ，９３ｂ    第２層（高密度導電フィラー樹脂層）
４１，５１，６１    容器
４１ａ，５１ａ    底面
４３，５３    低密度ペースト（低密度導電フィラー樹脂ペースト）
４６，５６    フォトマスク（液晶パネル）
４６ａ，５６ａ    第１開口部
４６ｂ，５６ｂ    第２開口部
４６ｃ，５６ｃ    第３開口部
４６ｄ，５６ｄ    第４開口部
４６ｅ    第５開口部
４６ｆ    第６開口部
４７ｂ１，５７ｂ１    １層目
４７ｂ２，５７ｂ２    ２層目
４７ｂ３，５７ｂ３    ３層目
４７ｂ４    ４層目
４７ｂ５    ５層目
４８，５８    高密度ペースト（高密度導電フィラー樹脂ペースト）
８２    電極
９４    回路基板
９５    接続端子
９６    絶縁性封止樹脂
１００    電子部品実装構造体
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。なお、以下の実施の形態および各図面において、同一構成要素には同じ符号を付し説明する。【００２４】
（実施の形態１）
以下、図１を用いて、本発明の実施の形態１における導電性バンプの構造について説明する。なお、以降では電子部品１として、半導体素子を用い、その上に導電性バンプを形成する例で説明するが、回路基板でも同様である。また、電子部品の電極として、半導体素子では電極端子、回路基板では接続端子と表現して説明する。【００２５】
図１は、本発明の実施の形態１における導電性バンプの構造を説明する断面図である。【００２６】
図１に示すように、導電性バンプ１３は、例えば外形サイズ８ｍｍ角のＲＯＭやＲＡＭなどの半導体メモリーからなる半導体素子１１上に、例えば１５０μｍピッチ、９００ピンでエリア上に配置された１００μｍ角の電極端子１２上に設けられている。そして、導電性バンプ１３は、低密度導電フィラー樹脂層からなる第１層１３ａと、その上部に設けられた１層以上の高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層１３ｂの複数の感光性樹脂層で構成されている。そして、第１層１３ａは、例えば感光・熱可塑性アクリルオリゴマー、アクリルモノマー、開始剤、カップリング剤、密着性付与剤、反応性希釈剤、溶剤などからなる感光性樹脂に５０重量％以上８０重量％未満の３μｍの球状のＡｇ粒子を導電フィラーとして含んでいる。また、第２層１３ｂは、上記感光性樹脂に、８０重量％以上９５重量％以下の３μｍの球状のＡｇ粒子を導電フィラーとして含んでいる。このとき、第１層１３ａは、以下で詳細に述べるように、電極端子１２の一部が露出する、例えば井桁状の形状で形成され、第２層１３ｂがその露出面と接触して形成される。このとき、各層の厚みは、導電フィラーの大きさを考慮して、５μｍ以上で形成することが好ましい。【００２７】
ここで、密度とは、樹脂に対する導電フィラーの量を意味し、低密度や高密度は導電性バンプを構成する複数の感光性樹脂層における相対的な量を表現している。【００２８】
なお、図１では、高密度導電フィラー樹脂層（以下、「第２層」と略す場合がある）１３ｂを、５層構造とした場合を例に説明するが、これに限られない。例えば、電極端子１２の配列密度や形状、面積などに対応して、さらに必要とするアスペクト比に応じて任意の層数で形成してもよい。【００２９】
また、図１では、低密度導電フィラー樹脂層（以下、「第１層」と略す場合がある）１３ａとして、電極端子１２の上面の少なくとも一部が露出した形状にパターン化して形成された例で説明したが、これに限られない。例えば、第１層の電気抵抗が低い場合、電極端子１２の全面を第１層１３ａで被覆して形成してもよい。【００３０】
上述したように、本実施の形態の導電性バンプ１３によれば、第１層の導電フィラーの密度を下げ、接着成分である樹脂材料の含有率を上げることにより、導電性バンプの第１層と電極端子１２の接着性を向上させ接続強度を高めることができる。例えば、１バンプ当たりのせん断強度は１０ｇｆ以上である。そして、第１層１３ａの上面に導電フィラーを高密度に配合して導電性を高めた第２層１３ｂを積層することにより、接続抵抗を低減できる。例えば、１バンプ当たりの接続抵抗は２００ｍΩ以下である。その結果、従来の導電性バンプの課題であった、機械的接着強度と接続抵抗の低減という相反する課題を克服した導電性バンプを実現できる。さらに、導電性バンプ１３を介して、例えば半導体素子１１を回路基板などと接合して、電極端子と接続端子間の機械的強度が高く、接続抵抗の小さい電子部品実装構造体を実現できる。【００３１】
ここで、半導体素子１１として、例えばＬＳＩチップなどの高密度集積回路素子やメモリーなど大容量記憶素子を含む機能素子が用いられる。このとき、半導体素子１１の電極端子１２は、例えばエリアバンプ配置が可能にパターン形成された配線（図示せず）の一部を露出させた開口部であり、例えばＡｌ電極上に、０．１μｍ〜０．３μｍのＮｉバリア層（図示せず）を形成して設けられている。なお、電極端子１２の材料として、Ａｕ、Ｃｕなどの金属、バリア層としてＴｉ、Ｃｒ、Ｗなどの金属を適宜用いることができる。【００３２】
また、低密度導電フィラー樹脂層１３ａおよび高密度導電フィラー樹脂層１３ｂに配合される導電フィラーとしては、上記Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔなどの金属粒子以外に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｚｎ−Ｉｎ系合金、Ａｇ−Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ系合金およびＳｎ−Ｂｉ系合金から選択された少なくとも１種のはんだ合金を含むものを用いてもよい。【００３３】
これにより、導電フィラーが低融点を有するはんだ合金粒子であるので、電子部品実装構造体を作製する際の加熱温度による感光性樹脂の劣化が少ない。また、一部のはんだ合金粒子を互いに融着させて接続でき、さらに実装基板の電極端子中の原子がはんだ合金粒子中に拡散するため、接続抵抗を小さくできる。【００３４】
また、感光性樹脂として、上記感光性エポキシ系樹脂の他に、感光性ポリイミド系樹脂および感光性アクリル系樹脂、チオール・エン系樹脂の内の１種を含む感光性樹脂を用いてもよい。これにより、例えば光造形法を用いて、任意で微細な形状の導電性バンプ１３を効率よく形成することができる。【００３５】
また、図示しないが、第１層１３ａまたは第２層１３ｂを構成する感光性樹脂の中に、平均粒径が５μｍ以下の鱗片状、または数ｎｍ〜数１００ｎｍの球状のＡｕ、Ｃｕ、ＰｔまたはＡｇなどの金属粒子を含んでいてもよい。この場合、固有抵抗率の小さい微細な金属粒子による接触面積の拡大により、電極端子１２と導電性バンプ１３との接続抵抗または導電性バンプ１３の固有抵抗をさらに下げることができる。【００３６】
なお、本実施の形態では、導電性バンプ１３を半導体素子１１の電極端子１２上に設ける例で説明したが、これに限られない。例えば、導電性バンプ１３を、ガラス−エポキシ基板、アラミド基板、ポリイミド基板やセラミック基板などの回路基板の接続端子上に設けてもよく、同様の効果が得られる。【００３７】
また、本実施の形態では、導電性バンプ１３の第１層である低密度導電フィラー樹脂層１３ａの形状として、井桁状のパターン形状を有する例で説明したが、これに限られない。例えば、図２Ａから図２Ｃを用いて説明するような、電極端子１２上において各種形状で形成してもよい。【００３８】
図２Ａから図２Ｃは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの第１層のパターン形状の別の例を説明する平面図である。ここで、図２Ａから図２Ｃでは、導電性バンプを第１層の位置において、その平面で切り取った図で示している。【００３９】
図２Ａは、本実施の形態における導電性バンプの第１層の別の例１を説明する平面図である。つまり、第１層１３ａとして、電極端子１２の面に碁盤目状のブロックとして形成した平面図である。このとき、第１層１３ａの形成時には、碁盤目状のブロック以外の電極端子１２の面が露出する。そして、第１層１３ａの上面に高密度導電フィラー樹脂層の第２層１３ｂを形成したとき、その露出した電極端子１２の面は、第２層１３ｂによって充填され、電極端子１２と第２層１３ｂは、密着状態となる。【００４０】
これにより、電極端子１２は、導電性バンプ１３の碁盤目状のブロックパターンで形成された第１層１３ａによって、高い機械的接続強度で保持されるとともに、碁盤目状のブロックパターン以外の電極端子１２の面に充填された第２層１３ｂによって低い接続抵抗で接続される。【００４１】
図２Ｂは、本実施の形態における導電性バンプの第１層の別の例２を説明する平面図である。つまり、第１層２３ａの形状として円形状のブロックをアレイ状に配列したものである。このとき、円形状のブロックの間隙で電極端子２２を露出させ、第２層２３ｂを第１層２３ａの上面に形成したとき、その露出面に第２層２３ｂが充填される。【００４２】
さらに、図２Ｃは、本実施の形態における導電性バンプの第１層の別の例３を説明する平面図である。つまり、第１層１３ａとして、電極端子３２の面に、同心の多角形状で形成したものである。このとき、同心の多角形状の第１層３３ａに囲まれた電極端子３２は露出し、第１層３３ａ上に第２層３３ｂを形成したとき、露出面に第２層３３ｂが充填される。なお、同心の多角形状を同心円形状としてもよい。【００４３】
なお、上記各別の例において、第１層と第２層との配置は、図２Ａから図２Ｃに限定されるものではなく、第１層と第２層のパターンが入れ替わっていてもよい。また、各パターンの形状として、同じ寸法の四角形や円形で説明したが、これに限られず、異なる形状や寸法であってもよい。さらに、別の例３では、第１層３３ａと第２層３３ｂとを、同心の多角形状が等間隔に配置された例で説明したが、これに限られず、異なる幅や間隔としてもよい。【００４４】
以下に、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法について、図３を用いて概略を説明する。なお、上記と同様に、電子部品として半導体素子を例に説明する。【００４５】
図３は、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明するフローチャートである。【００４６】
まず、半導体素子の電極端子上に、低密度導電フィラー樹脂層（第１層）を、例えば光造形法を用いて形成する（ステップＳ０１）。なお、この形成方法は、特に限定されるものではなく、半導体素子の上面に塗布された低密度導電フィラー樹脂ペーストをフォトリソ法や印刷法などを用いて第１層を形成してもよい。【００４７】
つぎに、半導体素子を洗浄して、第１層の未露光の低密度導電フィラー樹脂ペーストを除去する（ステップＳ０２）。【００４８】
つぎに、高密度導電フィラー樹脂ペーストが満たされた容器内に半導体素子を浸積し、例えば液晶マスクをフォトマスクとして用い、フォトマスクの開口部を介して光造形法により半導体素子の電極端子上に第２層を形成する（ステップＳ０３）。このとき、第２層は、例えば半導体素子を段階的な引き上げ、引き下げや、あるいは連続的に移動させることにより、積層構造で形成される。【００４９】
つぎに、第２層を形成した後、半導体素子を洗浄（ステップＳ０４）、乾燥する（ステップＳ０５）。以上のステップにより、機械的強度と電気的接続性に優れた導電性バンプが得られる。【００５０】
以下に、本発明の実施の形態１における導電性バンプの光造形法を用いた製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、ここでも、電子部品として半導体素子を用いた例で説明する。【００５１】
図４Ａから図４Ｃと図５Ａから図５Ｃは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。【００５２】
まず、図４Ａに示すように、容器４１中に、例えば粒径１μｍ〜５μｍの５０重量％のＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粒子（融点は、２２０℃）などの導電フィラー（図示せず）を含む、例えば感光性エポキシ系樹脂を樹脂成分とする低密度導電フィラー樹脂ペースト４３（以下、「低密度ペースト」と記す）を充填する。【００５３】
そして、ステージ（図示せず）に設置した半導体素子４４の電極端子４５を、容器４１の底面４１ａと所定の間隔Ｈ（例えば、２μｍ〜５μｍ）で対向させて、低密度ペースト４３中に浸漬する。【００５４】
このとき、容器４１の底面４１ａには、紫外光や可視光が透過する、例えば石英などの無機材料やポリエチレンテレフタレート、アクリルなどの有機材料が用いられる。なお、離型性を向上させるために、シリコーンオイル、シリコーン系、フッ素系などの離型剤をコーティングしてもよい。【００５５】
なお、低密度ペースト４３中に含有される導電フィラーの含有率を、約５０重量％として説明したが、これに限られない。例えば４０重量％以上７０重量％未満の範囲であれば好ましい。４０重量％より少ないと導電性バンプの第１層の電気抵抗が高くなり、７０重量％以上であると電極端子４５に対する接着性が低下する。このとき、低密度ペースト４３には、必要に応じて、反応性希釈剤や光重合開始剤、オリゴマー、モノマー、分散剤、溶媒などが配合される。【００５６】
その後、上記状態で、半導体素子４４の電極端子４５に対応する所定の領域にある低密度ペースト４３を、液晶パネルなどをフォトマスク（以下、「液晶パネル」と記す場合がある）４６として用いて、紫外光または可視光を照射して露光する。なお、液晶パネルは、例えば液晶セルが２次元的に配列された、透過式の液晶層を透明基板で挟んで構成されている。【００５７】
このとき、低密度ペースト４３の露光は、液晶パネル４６の所定の液晶セルに駆動信号電圧を印加して所定の形状で所定の位置に設けた開口部を制御して第１開口部４６ａを形成し、紫外光または可視光などの所定の波長を有する光を照射することにより行われる。【００５８】
上記ステップにより、電極端子４５上に第１層４７ａが、高さ（厚み）Ｈで形成される。その後、半導体素子４４を低密度ペースト４３の容器４１より取り出し、洗浄する。【００５９】
つぎに、図４Ｂに示すように、容器５１中に、例えば８５重量％のＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粒子などの導電フィラーを含む、感光性エポキシ系樹脂を樹脂成分とする高密度導電フィラー樹脂ペースト４８（以下、「高密度ペースト」と記す）を充填する。【００６０】
そして、ステージ（図示せず）に設置した半導体素子４４の電極端子４５上に形成された第１層４７ａを、容器５１の底面５１ａと所定の間隔Ｈ（例えば、５μｍ〜１０μｍ）で対向させて、高密度ペースト４８中に浸漬する。【００６１】
このとき、容器４１と同様に、容器５１の底面５１ａには、紫外光や可視光が透過する、例えば石英などの無機材料やポリエチレンテレフタレート、アクリルなどの有機材料が用いられる。【００６２】
なお、容器５１として、容器４１とは異なる容器を用いた例で説明したが、例えば、容器４１を用い、低密度ペースト４３を高密度ペースト４８と入れ替えて用いてもよい。【００６３】
また、上記では、高密度ペースト４８中の導電フィラーの含有率を、約８５重量％として説明したが、これに限られない。例えば７０重量％〜９５重量％の範囲であればよいが、特に７５重量％〜９０重量％が好ましい。しかし、７０重量％未満であると導電性バンプとして、充分な導電性が得られず、９５重量％を超えると粘度が高くなり、ペーストとしての特性が低下する。このとき、高密度ペースト４８には、低密度ペースト４３と同様に、反応性希釈剤や光開始剤、オリゴマー、モノマー、分散剤、溶媒などが配合される。【００６４】
その後、上記状態で、第１層４７ａの所定の領域にある高密度ペースト４８を、第１開口部４６ａより小さい液晶パネル４６の第２開口部４６ｂを介して、紫外光または可視光などの所定の波長を有する光を照射し露光する。【００６５】
上記ステップにより、高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層の１層目４７ｂ１が、高さ（厚み）Ｈ（例えば、５μｍ〜１０μｍ）で形成される。【００６６】
つぎに、図４Ｃに示すように、高密度ペースト４８中に浸漬した半導体素子４４を上方に移動させ、第２層の１層目４７ｂ１の面と容器５１の底面５１ａとを所定の間隔Ｈ（例えば、５μｍ〜１０μｍ）で対向させる。そして、液晶パネル４６の所定の液晶セルに駆動信号電圧を印加して第３開口部４６ｃを介して、図４Ｂと同様に高密度ペースト４８を露光し、高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層の２層目４７ｂ２を形成する。【００６７】
つぎに、図５Ａから図５Ｃに示すように、図４Ｃと同様の方法により、半導体素子４４を高密度ペースト４８中で順次引き上げながら、液晶パネル４６の開口部を、順次第４開口部４６ｄ、第５開口部４６ｅ、第６開口部４６ｆと変化させて露光し、第２層の３層目４７ｂ３、４層目４７ｂ４、５層目４７ｂ５が積層されて形成される。この場合、液晶パネル４６の開口部の制御以外は、図４Ｃで説明した方法と同様に行うことができるため、詳細な説明は省略する。【００６８】
つぎに、高密度導電フィラー樹脂層の形成が電極端子４５上に形成された半導体素子４４を容器５１から取り出し、未露光部の高密度ペースト４８を除去した後、洗浄・乾燥する。【００６９】
以上のステップにより、１層の低密度導電フィラー樹脂層からなる第１層４７ａと、５層の高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層４７ｂを有する導電性バンプ４７が作製される。【００７０】
本実施の形態の製造方法によれば、液晶パネルをフォトマスク４６として用いることにより、電極端子４５の形状や位置、個数が異なる電子部品に、フォトマスク４６を交換することなく、開口部の形状、面積を任意に変更して、汎用性の高い導電性バンプを自由に作製できる。【００７１】
また、フォトマスク４６の開口部を液晶の表示階調（例えば、２５６階調）を活用し、周辺部付近を白抜きではなくグレー色調を用いることにより、散乱光による導電ペーストの余剰硬化を減らすことができる。その結果、導電性バンプの端辺をシャープにすることができるため、狭ピッチ化に容易に対応できる。【００７２】
また、低密度ペースト４３や高密度ペースト４８は、半導体素子４４と容器４１、５１の底面４１ａ、５１ａに挟みこまれた状態で光硬化されるため、空気に曝されることがない。そのため、酸素阻害の影響を受けやすいラジカル硬化系の感光性樹脂を用いることもできる。【００７３】
なお、本実施の形態では、フォトマスクの開口部が、第１開口部から第６開口部と異なる開口部として導電性バンプを形成した例で説明したが、これに限られない。例えば、同じ形状の開口部でもよく、また露光しながら順次開口部の形状を変化させてもよい。これにより、任意の形状の導電性バンプを形成できる。【００７４】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法について図面を参照しながら、同一の構成要素には同じ符号を付して説明する。【００７５】
図６Ａから図６Ｄは、本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。図６Ａから図６Ｄに示すように、実施の形態２は、半導体素子を導電性ペースト中に沈降させながら導電性バンプを形成する点で、実施の形態１とは異なる。【００７６】
まず、図６Ａに示すように、容器６１中に、例えばＡｇ粒子（平均粒径０．２μｍ〜３μｍ）７０重量部を含む導電フィラーと、例えば光感光性樹脂（アクリレート系）３０重量部などを樹脂成分とする低密度導電フィラー樹脂ペースト５３（以下、「低密度ペースト」と記す）を充填する。【００７７】
そして、ステージ（図示せず）に設置した半導体素子５４の電極端子５５を、低密度ペースト５３の液表面から所定の間隔Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）の位置まで低密度ペースト５３中に浸漬する。【００７８】
つぎに、実施の形態１と同様に、液晶パネルよりなるフォトマスク（以下、「液晶パネル」と記す場合がある）５６の開口部として形成した第１開口部５６ａを介して紫外光または可視光を照射して露光し、電極端子５５上に低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層５７ａを形成する。【００７９】
上記ステップにより、低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層５７ａが、高さ（厚み）Ｈで形成される。その後、半導体素子５４を低密度ペースト５３の容器６１より取り出し、洗浄する。【００８０】
つぎに、図６Ｂに示すように、容器６１中に、例えばＡｇ粒子（平均粒径０．２μｍ〜３μｍ）９０重量部を含む導電フィラーと、例えば光感光性樹脂（アクリレート系）１０重量部などを樹脂成分とする高密度導電フィラー樹脂ペースト５８（以下、「高密度ペースト」と記す）を充填する。【００８１】
そして、ステージ（図示せず）に設置した半導体素子５４を、その電極端子５５上に形成された第１層５７ａの表面と高密度ペーストの液面との間に所定の間隔Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）を設けて、高密度ペースト５８中に浸漬する。【００８２】
その後、上記状態で、液晶パネルよりなるフォトマスク５６に形成した第２開口部５６ｂを介して紫外光または可視光を照射して高密度ペーストを露光する。上記ステップにより、第１層５７ａの表面に高密度導電フィラー層よりなる第２層の１層目５７ｂ１が、高さ（厚み）Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）で形成される。【００８３】
つぎに、図６Ｃに示すように、高密度ペースト５８中に浸漬した半導体素子５４を、さらに沈降させ、第２層の１層目５７ｂ１の面と高密度ペースト５８の液面との間に所定の間隔Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）を設けて対向させる。そして、液晶パネル５６の所定の液晶セルに駆動信号電圧を印加することにより、第３開口部５６ｃを介して、図６Ｂと同様に高密度ペースト４８を露光し、高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層の２層目５７ｂ２を形成する。【００８４】
つぎに、図６Ｄに示すように、半導体素子５４を、高密度ペースト５８中でさらに沈降させ、第２層の２層目５７ｂ２の面と高密度ペースト５８の液面との間に所定の間隔Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）を設けて対向させる。そして、液晶パネル５６の第４開口部５６ｄを介し高密度ペースト４８を露光し、図６Ｃと同様の方法により、第２層の３層目５７ｂ３を形成する。【００８５】
つぎに、図示しないが、高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層５７ｂが電極端子５５上に形成された半導体素子５４を容器６１から取り出し、未露光部の高密度ペースト５８を除去した後、洗浄・乾燥する。【００８６】
以上のステップにより、１層の低密度導電フィラー樹脂層からなる第１層５７ａと、３層の高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層５７ｂを有する導電性バンプ５７が作製される。【００８７】
なお、本実施の形態では、導電性バンプ５７を構成する高密度導電フィラー樹脂層の第２層５７ｂの層数を３層とした例で説明したが、これに限られない。例えば、実施の形態１の場合と同様に５層など、特性や形状などに対応して、任意の層数としてもよい。【００８８】
以下に、本実施の形態を用いて作製した導電性バンプの一例を示す。【００８９】
図７Ａは、導電性バンプのＳＥＭ写真を示す図で、図７Ｂは、低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層上に高密度フィラー樹脂層よりなる第２層が形成されている断面を示すＳＥＭ写真を示す図である。図７Ａと図７Ｂに示すように、第２層中の導電フィラーは、第１層中の導電フィラーより高密度に含まれていることがわかる。【００９０】
なお、上記本発明の各実施の形態において、低密度導電フィラー樹脂ペーストおよび高密度導電フィラー樹脂ペーストに用いた導電フィラーとして、はんだ合金粒子やＡｇ粒子を用いた例について説明したが、これに限られない。例えば、Ａｕ、Ｐｔ、ＮｉやＣｕなどの金属粒子を用いてもよい。【００９１】
また、図８に示す、導電フィラー（Ａｇ）の形状をパラメータとした場合の、導電フィラーの含有量と比抵抗との関係から、導電フィラーの粒子形状としては、低密度導電フィラー樹脂ペーストには球状粒子が、高密度導電フィラー樹脂ペーストには、鱗片状粒子を用いることが好ましい。その理由は、図８から、球状の場合、３０重量％と樹脂成分が多くても比抵抗の増加が少ない。また、鱗片の場合、含有量が８６重量％以上とすることにより、球状粒子を用いる場合に比較してさらに高い導電性を得ることができる。一方、鱗片の場合、３０重量％と樹脂成分が多いと、粒子の向きにより導電フィラー間の接触面積が少なくなる。さらに、導電フィラーによる光を遮蔽する面積が変化し、その影響を受けやすくなる。その結果、樹脂成分の硬化ばらつきが大きくなるとともに、比抵抗の増加により導電性バンプの接続抵抗が高くなるため好ましくない。【００９２】
（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３における導電性バンプについて、図９を用いて説明する。【００９３】
図９は、本発明の実施の形態３における導電性バンプの構造を説明する断面模式図である。図９に示すように、実施の形態３は、電子部品８１の電極８２の面に形成された導電性バンプ８３を構成する低密度導電フィラー樹脂層の第１層８３ａの全体を高密度導電フィラー樹脂層の第２層８３ｂで被覆した点で、実施の形態１と異なるものである。【００９４】
図１０Ａと図１０Ｂは、図９に示す導電性バンプ８３の平面模式図である。そして、図１０Ａは、四角錐状であり、図１０Ｂは、円錐状とした場合を示すものである。【００９５】
そして、図９に示すように、電極８２の面の中心部には、樹脂成分が多く機械的接続強度を高めた低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層８３ａが形成され、その外周を被覆するように、導電フィラーが多く高い導電性を有する高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層８３ｂが形成されている。【００９６】
ここで、本実施の形態における導電性バンプ８３の製造方法は、基本的に実施の形態１や実施の形態２と同様の方法により、例えば光造形法により形成することができる。つまり、まず、電極８２上に、例えば四角錐状の低密度導電フィラー樹脂層からなる第１層８３ａを形成する。つぎに、第１層８３ａの全体を被覆するように、高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層８３ｂを形成する。これにより、機械的接着強度の向上と接続抵抗の低減という相反する課題を克服した導電性バンプ８３を実現できる。【００９７】
なお、上記各実施の形態では、液晶パネルからなるフォトマスクを用いた例で説明したが、これに限られない。例えば、固定した開口部を有するフォトマスクや異なる開口部の形状を有するフォトマスクを交換して導電性バンプを形成してもよい。【００９８】
また、上記各実施の形態では、フォトマスクを用いて一括で光露光する例で説明したが、これに限られない。例えば、レーザ光を走査して所定の領域を露光し、順次導電性バンプを形成してもよい。【００９９】
（実施の形態４）
以下に、本発明の実施の形態４における電子部品実装構造体について、図１１Ａと図１１Ｂを用いて説明する。【０１００】
図１１Ａと図１１Ｂは、本発明の実施の形態４における電子部品実装構造体を説明する部分断面模式図である。つまり、上記各実施の形態において作製された導電性バンプを介して、半導体素子の電極端子または回路基板の接続端子を接続し電子部品実装構造体１００を構成するものである。【０１０１】
まず、図１１Ａに示すように、上記各実施の形態で形成された低密度導電フィラー樹脂層の第１層９３ａと、その上面に形成された高密度導電フィラー樹脂層の第２層９３ｂとからなる導電性バンプ９３を電極端子９２上に備える半導体素子９１を、回路基板９４の接続端子９５の位置に対応して配置する。このとき、回路基板９４の上に絶縁性封止樹脂９６を塗布しておく。【０１０２】
つぎに、図１１Ｂに示すように、回路基板９４上に塗布された絶縁性封止樹脂９６を介して、半導体素子９１と回路基板９４とを加圧および加熱し、半導体素子９１と回路基板９４を圧着する。【０１０３】
このとき、導電性バンプ９３の先端にある高密度導電フィラー樹脂層９３ｂは回路基板９４の接続端子９５上にある絶縁性封止樹脂９６を排除しながら接続端子９５に圧接され電気的に接合するとともに、絶縁性封止樹脂９６の硬化収縮により接着固定される。【０１０４】
本実施の形態によれば、半導体素子と回路基板とを、電極端子への密着性に優れた低密度導電フィラー樹脂層と、比抵抗の小さい導電性に優れた高密度導電フィラー樹脂層とよりなる導電性バンプで接続しているため、電気的接続性および機械的な接続強度に優れた電子部品実装構造体１００を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明によれば、電極面との接着性に優れ、接続抵抗の小さい導電性バンプを狭ピッチで形成することができるため、小型・薄型化が進む携帯電話、携帯型デジタル機器やデジタル家電機器などの電子部品の実装分野で用いて有用である。
【図１】
2008117513.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2008117513.tif 000009
【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2008117513.tif 000011
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
2008117513.tif 000014
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図８】
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【図９】
2008117513.tif 000019
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年5月26日(2009.5.26)
【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
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の電極端子または回路基板の接続端子上に形成された導電性バンプに関し、特に狭ピッチ化された半導体素子を回路基板上の接続端子に確実に実装することができる導電性バンプとその製造方法および電子部品実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノートパソコン、ＰＤＡ、デジタルビデオカメラなどに代表されるモバイル機器は、その小型・薄型・軽量化・高機能化を実現するための技術開発が急速に進んでいる。
【０００３】
この技術開発を支える主要な電子部品が半導体素子であり、半導体素子の薄型、高密度化、すなわち配線ルールの微細化、電極端子の多ピン化が著しく進展している。それに伴って、半導体素子の絶縁層は、低誘電率化（Ｌｏｗ−ｋ化）の要求が厳しくなり、ｐ−ＳｉＯＣや有機ポリマーなどのポーラスな層に置き換えられている。そのような中、半導体素子を実装基板にフリップチップ実装する際に用いるバンプに関しても厳しい要求がなされるようになってきた。
【０００４】
従来、各種配線基板上に、例えば半導体素子などの電子部品を高密度に実装する技術として、フリップチップ実装技術がある。通常のフリップチップ実装は、例えばＬＳＩなどの半導体素子に形成された電極端子上に、例えば約１５０μｍ径のはんだや金などの金属バンプをあらかじめ形成する。その後、半導体素子を圧接・加熱し、実装基板の接続端子とフェイスダウンボンディングでバンプ接続して実装する。
【０００５】
特に、著しい多ピン化に対応するために、半導体素子の回路形成面全体を用いてバンプを形成している。このバンプ形成方式はエリアバンプ方式と呼ばれるが、実装時に配線基板の実装エリア全体の反りへの追従が必要となるため、高アスペクト比を有するバンプが要求される。例えば、電極端子数が５０００個を超えるような次世代ＬＳＩを回路基板に実装するためには、１００μｍ以下の狭ピッチに対応した高アスペクトのバンプ形成が必要となる。しかし、現在のはんだバンプ形成技術では、それに対応することが難しい。従来、バンプ形成技術としては、めっき法やスクリーン印刷法などが用いられているが、めっき法は狭ピッチには適するものの、工程が複雑になる点で生産性に問題がある。また、スクリーン印刷法は、生産性には優れているが、マスクを用いるため狭ピッチ化と高アスペクト化の両立が困難である。
【０００６】
また、エリアバンプ方式では、半導体素子の電極端子直下に脆弱な誘電体層やトランジスタなどが配置されている。しかし、金属バンプを用いて実装する技術においては、実装工程の圧接時に高い加圧力が必要で半導体素子の電極端子直下へ大きな負荷が加わる。そのため、ポーラスで脆弱な誘電体層を有する薄型半導体素子では、誘電体層の破壊、素子割れや半導体の素子特性が変動するという問題がある。
【０００７】
このような状況において、近年ＬＳＩチップの電極端子や回路基板の接続端子上に、はんだバンプを選択的に形成する技術がいくつか提案されている。これらの技術は、微細バンプの形成に適するとともに、バンプの一括形成ができるため生産性にも優れ、次世代ＬＳＩの回路基板への実装に適する技術として注目されつつある。
【０００８】
上記の技術としては、表面に電極端子が形成された回路基板を薬剤に浸して接続端子の表面のみに粘着性皮膜を形成した後、その粘着性皮膜にはんだ粉末を接着させ、これを加熱溶融して接続端子上に選択的にバンプを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
しかしながら、これらは半導体素子の電極端子上または回路基板の接続端子上にバンプを形成させる方法を示すものである。つまり、通常のフリップチップ実装では、バンプを形成した後、半導体素子を回路基板上に搭載し、はんだリフローによりバンプを介して接続端子と電極端子間の接合を行う工程および回路基板と半導体素子との間にアンダーフィル材を注入して半導体素子を回路基板に固定する工程が必要となる。その結果、アンダーフィル材を全体に浸透させるためにはフラックス洗浄工程が必要となるため、コストアップの原因となっている。
【００１０】
このような課題を解決するために、最近、半導体素子の突起電極と回路基板上の接続端子間に導電粒子を含有する異方性導電接着剤よりなるフィルムを挟んで加熱、加圧することにより所定の導通部分のみ電気的に接合する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
また、半導体素子の電極端子と回路基板のランド間に、はんだ粒子を含有させた熱硬化性樹脂（導電性接着剤）を供給し、半導体素子を加圧すると同時にその樹脂を加熱して樹脂が硬化する前にはんだ粒子を溶融させる例が開示されている（例えば、特許文献３参照）。これにより、半導体素子の電極端子と回路基板のランド間の電気的接続を行うと同時に半導体素子と回路基板とを接合するものである。
【００１２】
また、はんだ粒を感光性樹脂に含有したはんだ粒感光性樹脂を塗布した半導体素子の所定の箇所を露光、現像することにより、はんだバンプを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。これにより、はんだ粒が樹脂内に分散した構造のはんだバンプを生産性よく形成できる。また、半導体素子をクランパにより配線基板に押し付けてはんだバンプで接続できるとしている。
【００１３】
また、一般に、実装基板の平面度の制約を緩和できる弾性を有する導電性バンプを用いて接続する方法では、弾性を確保するために樹脂の含有量を増やすと、高い導電性が得られない。そこで、高い導電性を確保するために、導電フィラーの配合量を増やすと樹脂のゴム弾性を充分に活用できない。その結果、実装時に大きな荷重を必要とし、また導電性バンプの高さばらつきを高精度に制御する必要があるという課題がある。それらを解決するために、コア材をウィスカーとする針形状の導電フィラーをゴム弾性を有する樹脂に混合し、熱または紫外線で硬化し形成する方法が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
【００１４】
しかしながら、上記各特許文献に示された導電性バンプは、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂に、はんだ粉末やＡｇ、Ｃｕ、Ａｕなどの金属粉末からなる導電フィラーを含有させた導電性ペーストにより形成される。そのため、接続する電子部品間の接続抵抗を下げるために、一定量以上の導電フィラーを含有する必要がある。その結果、電極端子間の機械的な接続強度を向上させるために必要な樹脂量を減らすと、接着強度の低下を生じ接続信頼性に課題を生じる。また、感光性樹脂では、一定量以上の導電フィラーを含有するとそれらにより光が遮蔽されるため、特に電極端子付近で未反応（未硬化）部分を生じた場合、電極端子との接着力を確保できないと課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平７−７４４５９号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２０５５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６０１３１号公報
【特許文献４】特開平５−３２６５２４号公報
【特許文献５】特開２００４−５１７５５号公報
【発明の概要】
【００１６】
本発明の導電性バンプは、電子部品の電極面に形成された導電性バンプであって、導電性バンプが、異なる導電フィラー含有率を有する複数の感光性樹脂層よりなる構成を有する。
【００１７】
これにより、電子部品の電極面に対する導電性バンプの密着性および高い接続強度と高い導電性を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の導電性バンプの製造方法は、容器内に充填された低密度導電フィラー樹脂ペースト中に電子部品を浸漬するステップと、フォトマスクの開口部より紫外光または可視光を照射して電子部品の電極上に低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層を形成するステップと、高密度導電フィラー樹脂ペースト中に電子部品を浸漬するステップと、フォトマスクの開口部より紫外光または可視光を照射して低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層上に高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層を形成するステップと、を含む。
【００１９】
これにより、反りなどを有する半導体素子や回路基板の形状に左右されず、平面性に優れた導電性バンプを任意の形状で容易に作製できる。
【００２０】
また、本発明の電子部品実装構造体は、複数の電極端子を設けた半導体素子と、電極端子と対向する位置に接続端子を設けた回路基板とを、電極端子上または接続端子上に設けた上記導電性バンプを介して接続した構成を有する。
【００２１】
これにより、高い平面度の半導体素子や回路基板を必要とせず、高い接続強度、低い接続抵抗で接続された電子部品実装構造体を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における導電性バンプの構造を説明する断面図
【図２Ａ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの第１層のパターン形状の別の例１を説明する平面図
【図２Ｂ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの第１層のパターン形状の別の例２を説明する平面図
【図２Ｃ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの第１層のパターン形状の別の例３を説明する平面図
【図３】本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明するフローチャート
【図４Ａ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図４Ｂ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図４Ｃ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図５Ａ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図５Ｂ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図５Ｃ】本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図６Ａ】本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図６Ｂ】本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図６Ｃ】本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図６Ｄ】本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図
【図７Ａ】本発明の実施の形態を用いて作製した導電性バンプの一例を示すＳＥＭ写真を示す図
【図７Ｂ】本発明の実施の形態を用いて作製した導電性バンプの一例を示すＳＥＭ写真を示す図
【図８】本発明の実施の形態における導電フィラーの粒子形状をパラメータとした場合の、導電フィラーの含有量と比抵抗との関係を説明する図
【図９】本発明の実施の形態３における導電性バンプの構造を説明する断面模式図
【図１０Ａ】本発明の実施の形態３における導電性バンプの平面模式図
【図１０Ｂ】本発明の実施の形態３における導電性バンプの平面模式図
【図１１Ａ】本発明の実施の形態４における電子部品実装構造体を説明する部分断面模式図
【図１１Ｂ】本発明の実施の形態４における電子部品実装構造体を説明する部分断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。なお、以下の実施の形態および各図面において、同一構成要素には同じ符号を付し説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
以下、図１を用いて、本発明の実施の形態１における導電性バンプの構造について説明する。なお、以降では電子部品１として、半導体素子を用い、その上に導電性バンプを形成する例で説明するが、回路基板でも同様である。また、電子部品の電極として、半導体素子では電極端子、回路基板では接続端子と表現して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態１における導電性バンプの構造を説明する断面図である。
【００２６】
図１に示すように、導電性バンプ１３は、例えば外形サイズ８ｍｍ角のＲＯＭやＲＡＭなどの半導体メモリーからなる半導体素子１１上に、例えば１５０μｍピッチ、９００ピンでエリア上に配置された１００μｍ角の電極端子１２上に設けられている。そして、導電性バンプ１３は、低密度導電フィラー樹脂層からなる第１層１３ａと、その上部に設けられた１層以上の高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層１３ｂの複数の感光性樹脂層で構成されている。そして、第１層１３ａは、例えば感光・熱可塑性アクリルオリゴマー、アクリルモノマー、開始剤、カップリング剤、密着性付与剤、反応性希釈剤、溶剤などからなる感光性樹脂に５０重量％以上８０重量％未満の３μｍの球状のＡｇ粒子を導電フィラーとして含んでいる。また、第２層１３ｂは、上記感光性樹脂に、８０重量％以上９５重量％以下の３μｍの球状のＡｇ粒子を導電フィラーとして含んでいる。このとき、第１層１３ａは、以下で詳細に述べるように、電極端子１２の一部が露出する、例えば井桁状の形状で形成され、第２層１３ｂがその露出面と接触して形成される。このとき、各層の厚みは、導電フィラーの大きさを考慮して、５μｍ以上で形成することが好ましい。
【００２７】
ここで、密度とは、樹脂に対する導電フィラーの量を意味し、低密度や高密度は導電性バンプを構成する複数の感光性樹脂層における相対的な量を表現している。
【００２８】
なお、図１では、高密度導電フィラー樹脂層（以下、「第２層」と略す場合がある）１３ｂを、５層構造とした場合を例に説明するが、これに限られない。例えば、電極端子１２の配列密度や形状、面積などに対応して、さらに必要とするアスペクト比に応じて任意の層数で形成してもよい。
【００２９】
また、図１では、低密度導電フィラー樹脂層（以下、「第１層」と略す場合がある）１３ａとして、電極端子１２の上面の少なくとも一部が露出した形状にパターン化して形成された例で説明したが、これに限られない。例えば、第１層の電気抵抗が低い場合、電極端子１２の全面を第１層１３ａで被覆して形成してもよい。
【００３０】
上述したように、本実施の形態の導電性バンプ１３によれば、第１層の導電フィラーの密度を下げ、接着成分である樹脂材料の含有率を上げることにより、導電性バンプの第１層と電極端子１２の接着性を向上させ接続強度を高めることができる。例えば、１バンプ当たりのせん断強度は１０ｇｆ以上である。そして、第１層１３ａの上面に導電フィラーを高密度に配合して導電性を高めた第２層１３ｂを積層することにより、接続抵抗を低減できる。例えば、１バンプ当たりの接続抵抗は２００ｍΩ以下である。その結果、従来の導電性バンプの課題であった、機械的接着強度と接続抵抗の低減という相反する課題を克服した導電性バンプを実現できる。さらに、導電性バンプ１３を介して、例えば半導体素子１１を回路基板などと接合して、電極端子と接続端子間の機械的強度が高く、接続抵抗の小さい電子部品実装構造体を実現できる。
【００３１】
ここで、半導体素子１１として、例えばＬＳＩチップなどの高密度集積回路素子やメモリーなど大容量記憶素子を含む機能素子が用いられる。このとき、半導体素子１１の電極端子１２は、例えばエリアバンプ配置が可能にパターン形成された配線（図示せず）の一部を露出させた開口部であり、例えばＡｌ電極上に、０．１μｍ〜０．３μｍのＮｉバリア層（図示せず）を形成して設けられている。なお、電極端子１２の材料として、Ａｕ、Ｃｕなどの金属、バリア層としてＴｉ、Ｃｒ、Ｗなどの金属を適宜用いることができる。
【００３２】
また、低密度導電フィラー樹脂層１３ａおよび高密度導電フィラー樹脂層１３ｂに配合される導電フィラーとしては、上記Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔなどの金属粒子以外に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｚｎ−Ｉｎ系合金、Ａｇ−Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ系合金およびＳｎ−Ｂｉ系合金から選択された少なくとも１種のはんだ合金を含むものを用いてもよい。
【００３３】
これにより、導電フィラーが低融点を有するはんだ合金粒子であるので、電子部品実装構造体を作製する際の加熱温度による感光性樹脂の劣化が少ない。また、一部のはんだ合金粒子を互いに融着させて接続でき、さらに実装基板の電極端子中の原子がはんだ合金粒子中に拡散するため、接続抵抗を小さくできる。
【００３４】
また、感光性樹脂として、上記感光性エポキシ系樹脂の他に、感光性ポリイミド系樹脂および感光性アクリル系樹脂、チオール・エン系樹脂の内の１種を含む感光性樹脂を用いてもよい。これにより、例えば光造形法を用いて、任意で微細な形状の導電性バンプ１３を効率よく形成することができる。
【００３５】
また、図示しないが、第１層１３ａまたは第２層１３ｂを構成する感光性樹脂の中に、平均粒径が５μｍ以下の鱗片状、または数ｎｍ〜数１００ｎｍの球状のＡｕ、Ｃｕ、ＰｔまたはＡｇなどの金属粒子を含んでいてもよい。この場合、固有抵抗率の小さい微細な金属粒子による接触面積の拡大により、電極端子１２と導電性バンプ１３との接続抵抗または導電性バンプ１３の固有抵抗をさらに下げることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、導電性バンプ１３を半導体素子１１の電極端子１２上に設ける例で説明したが、これに限られない。例えば、導電性バンプ１３を、ガラス−エポキシ基板、アラミド基板、ポリイミド基板やセラミック基板などの回路基板の接続端子上に設けてもよく、同様の効果が得られる。
【００３７】
また、本実施の形態では、導電性バンプ１３の第１層である低密度導電フィラー樹脂層１３ａの形状として、井桁状のパターン形状を有する例で説明したが、これに限られない。例えば、図２Ａから図２Ｃを用いて説明するような、電極端子１２上において各種形状で形成してもよい。
【００３８】
図２Ａから図２Ｃは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの第１層のパターン形状の別の例を説明する平面図である。ここで、図２Ａから図２Ｃでは、導電性バンプを第１層の位置において、その平面で切り取った図で示している。
【００３９】
図２Ａは、本実施の形態における導電性バンプの第１層の別の例１を説明する平面図である。つまり、第１層１３ａとして、電極端子１２の面に碁盤目状のブロックとして形成した平面図である。このとき、第１層１３ａの形成時には、碁盤目状のブロック以外の電極端子１２の面が露出する。そして、第１層１３ａの上面に高密度導電フィラー樹脂層の第２層１３ｂを形成したとき、その露出した電極端子１２の面は、第２層１３ｂによって充填され、電極端子１２と第２層１３ｂは、密着状態となる。
【００４０】
これにより、電極端子１２は、導電性バンプ１３の碁盤目状のブロックパターンで形成された第１層１３ａによって、高い機械的接続強度で保持されるとともに、碁盤目状のブロックパターン以外の電極端子１２の面に充填された第２層１３ｂによって低い接続抵抗で接続される。
【００４１】
図２Ｂは、本実施の形態における導電性バンプの第１層の別の例２を説明する平面図である。つまり、第１層２３ａの形状として円形状のブロックをアレイ状に配列したものである。このとき、円形状のブロックの間隙で電極端子２２を露出させ、第２層２３ｂを第１層２３ａの上面に形成したとき、その露出面に第２層２３ｂが充填される。
【００４２】
さらに、図２Ｃは、本実施の形態における導電性バンプの第１層の別の例３を説明する平面図である。つまり、第１層１３ａとして、電極端子３２の面に、同心の多角形状で形成したものである。このとき、同心の多角形状の第１層３３ａに囲まれた電極端子３２は露出し、第１層３３ａ上に第２層３３ｂを形成したとき、露出面に第２層３３ｂが充填される。なお、同心の多角形状を同心円形状としてもよい。
【００４３】
なお、上記各別の例において、第１層と第２層との配置は、図２Ａから図２Ｃに限定されるものではなく、第１層と第２層のパターンが入れ替わっていてもよい。また、各パターンの形状として、同じ寸法の四角形や円形で説明したが、これに限られず、異なる形状や寸法であってもよい。さらに、別の例３では、第１層３３ａと第２層３３ｂとを、同心の多角形状が等間隔に配置された例で説明したが、これに限られず、異なる幅や間隔としてもよい。
【００４４】
以下に、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法について、図３を用いて概略を説明する。なお、上記と同様に、電子部品として半導体素子を例に説明する。
【００４５】
図３は、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明するフローチャートである。
【００４６】
まず、半導体素子の電極端子上に、低密度導電フィラー樹脂層（第１層）を、例えば光造形法を用いて形成する（ステップＳ０１）。なお、この形成方法は、特に限定されるものではなく、半導体素子の上面に塗布された低密度導電フィラー樹脂ペーストをフォトリソ法や印刷法などを用いて第１層を形成してもよい。
【００４７】
つぎに、半導体素子を洗浄して、第１層の未露光の低密度導電フィラー樹脂ペーストを除去する（ステップＳ０２）。
【００４８】
つぎに、高密度導電フィラー樹脂ペーストが満たされた容器内に半導体素子を浸積し、例えば液晶マスクをフォトマスクとして用い、フォトマスクの開口部を介して光造形法により半導体素子の電極端子上に第２層を形成する（ステップＳ０３）。このとき、第２層は、例えば半導体素子を段階的な引き上げ、引き下げや、あるいは連続的に移動させることにより、積層構造で形成される。
【００４９】
つぎに、第２層を形成した後、半導体素子を洗浄（ステップＳ０４）、乾燥する（ステップＳ０５）。以上のステップにより、機械的強度と電気的接続性に優れた導電性バンプが得られる。
【００５０】
以下に、本発明の実施の形態１における導電性バンプの光造形法を用いた製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、ここでも、電子部品として半導体素子を用いた例で説明する。
【００５１】
図４Ａから図４Ｃと図５Ａから図５Ｃは、本発明の実施の形態１における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。
【００５２】
まず、図４Ａに示すように、容器４１中に、例えば粒径１μｍ〜５μｍの５０重量％のＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粒子（融点は、２２０℃）などの導電フィラー（図示せず）を含む、例えば感光性エポキシ系樹脂を樹脂成分とする低密度導電フィラー樹脂ペースト４３（以下、「低密度ペースト」と記す）を充填する。
【００５３】
そして、ステージ（図示せず）に設置した半導体素子４４の電極端子４５を、容器４１の底面４１ａと所定の間隔Ｈ（例えば、２μｍ〜５μｍ）で対向させて、低密度ペースト４３中に浸漬する。
【００５４】
このとき、容器４１の底面４１ａには、紫外光や可視光が透過する、例えば石英などの無機材料やポリエチレンテレフタレート、アクリルなどの有機材料が用いられる。なお、離型性を向上させるために、シリコーンオイル、シリコーン系、フッ素系などの離型剤をコーティングしてもよい。
【００５５】
なお、低密度ペースト４３中に含有される導電フィラーの含有率を、約５０重量％として説明したが、これに限られない。例えば４０重量％以上７０重量％未満の範囲であれば好ましい。４０重量％より少ないと導電性バンプの第１層の電気抵抗が高くなり、７０重量％以上であると電極端子４５に対する接着性が低下する。このとき、低密度ペースト４３には、必要に応じて、反応性希釈剤や光重合開始剤、オリゴマー、モノマー、分散剤、溶媒などが配合される。
【００５６】
その後、上記状態で、半導体素子４４の電極端子４５に対応する所定の領域にある低密度ペースト４３を、液晶パネルなどをフォトマスク（以下、「液晶パネル」と記す場合がある）４６として用いて、紫外光または可視光を照射して露光する。なお、液晶パネルは、例えば液晶セルが２次元的に配列された、透過式の液晶層を透明基板で挟んで構成されている。
【００５７】
このとき、低密度ペースト４３の露光は、液晶パネル４６の所定の液晶セルに駆動信号電圧を印加して所定の形状で所定の位置に設けた開口部を制御して第１開口部４６ａを形成し、紫外光または可視光などの所定の波長を有する光を照射することにより行われる。
【００５８】
上記ステップにより、電極端子４５上に第１層４７ａが、高さ（厚み）Ｈで形成される。その後、半導体素子４４を低密度ペースト４３の容器４１より取り出し、洗浄する。
【００５９】
つぎに、図４Ｂに示すように、容器５１中に、例えば８５重量％のＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ系はんだ合金粒子などの導電フィラーを含む、感光性エポキシ系樹脂を樹脂成分とする高密度導電フィラー樹脂ペースト４８（以下、「高密度ペースト」と記す）を充填する。
【００６０】
そして、ステージ（図示せず）に設置した半導体素子４４の電極端子４５上に形成された第１層４７ａを、容器５１の底面５１ａと所定の間隔Ｈ（例えば、５μｍ〜１０μｍ）で対向させて、高密度ペースト４８中に浸漬する。
【００６１】
このとき、容器４１と同様に、容器５１の底面５１ａには、紫外光や可視光が透過する、例えば石英などの無機材料やポリエチレンテレフタレート、アクリルなどの有機材料が用いられる。
【００６２】
なお、容器５１として、容器４１とは異なる容器を用いた例で説明したが、例えば、容器４１を用い、低密度ペースト４３を高密度ペースト４８と入れ替えて用いてもよい。
【００６３】
また、上記では、高密度ペースト４８中の導電フィラーの含有率を、約８５重量％として説明したが、これに限られない。例えば７０重量％〜９５重量％の範囲であればよいが、特に７５重量％〜９０重量％が好ましい。しかし、７０重量％未満であると導電性バンプとして、充分な導電性が得られず、９５重量％を超えると粘度が高くなり、ペーストとしての特性が低下する。このとき、高密度ペースト４８には、低密度ペースト４３と同様に、反応性希釈剤や光開始剤、オリゴマー、モノマー、分散剤、溶媒などが配合される。
【００６４】
その後、上記状態で、第１層４７ａの所定の領域にある高密度ペースト４８を、第１開口部４６ａより小さい液晶パネル４６の第２開口部４６ｂを介して、紫外光または可視光などの所定の波長を有する光を照射し露光する。
【００６５】
上記ステップにより、高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層の１層目４７ｂ１が、高さ（厚み）Ｈ（例えば、５μｍ〜１０μｍ）で形成される。
【００６６】
つぎに、図４Ｃに示すように、高密度ペースト４８中に浸漬した半導体素子４４を上方に移動させ、第２層の１層目４７ｂ１の面と容器５１の底面５１ａとを所定の間隔Ｈ（例えば、５μｍ〜１０μｍ）で対向させる。そして、液晶パネル４６の所定の液晶セルに駆動信号電圧を印加して第３開口部４６ｃを介して、図４Ｂと同様に高密度ペースト４８を露光し、高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層の２層目４７ｂ２を形成する。
【００６７】
つぎに、図５Ａから図５Ｃに示すように、図４Ｃと同様の方法により、半導体素子４４を高密度ペースト４８中で順次引き上げながら、液晶パネル４６の開口部を、順次第４開口部４６ｄ、第５開口部４６ｅ、第６開口部４６ｆと変化させて露光し、第２層の３層目４７ｂ３、４層目４７ｂ４、５層目４７ｂ５が積層されて形成される。この場合、液晶パネル４６の開口部の制御以外は、図４Ｃで説明した方法と同様に行うことができるため、詳細な説明は省略する。
【００６８】
つぎに、高密度導電フィラー樹脂層の形成が電極端子４５上に形成された半導体素子４４を容器５１から取り出し、未露光部の高密度ペースト４８を除去した後、洗浄・乾燥する。
【００６９】
以上のステップにより、１層の低密度導電フィラー樹脂層からなる第１層４７ａと、５層の高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層４７ｂを有する導電性バンプ４７が作製される。
【００７０】
本実施の形態の製造方法によれば、液晶パネルをフォトマスク４６として用いることにより、電極端子４５の形状や位置、個数が異なる電子部品に、フォトマスク４６を交換することなく、開口部の形状、面積を任意に変更して、汎用性の高い導電性バンプを自由に作製できる。
【００７１】
また、フォトマスク４６の開口部を液晶の表示階調（例えば、２５６階調）を活用し、周辺部付近を白抜きではなくグレー色調を用いることにより、散乱光による導電ペーストの余剰硬化を減らすことができる。その結果、導電性バンプの端辺をシャープにすることができるため、狭ピッチ化に容易に対応できる。
【００７２】
また、低密度ペースト４３や高密度ペースト４８は、半導体素子４４と容器４１、５１の底面４１ａ、５１ａに挟みこまれた状態で光硬化されるため、空気に曝されることがない。そのため、酸素阻害の影響を受けやすいラジカル硬化系の感光性樹脂を用いることもできる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、フォトマスクの開口部が、第１開口部から第６開口部と異なる開口部として導電性バンプを形成した例で説明したが、これに限られない。例えば、同じ形状の開口部でもよく、また露光しながら順次開口部の形状を変化させてもよい。これにより、任意の形状の導電性バンプを形成できる。
【００７４】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法について図面を参照しながら、同一の構成要素には同じ符号を付して説明する。
【００７５】
図６Ａから図６Ｄは、本発明の実施の形態２における導電性バンプの製造方法を説明する断面図である。図６Ａから図６Ｄに示すように、実施の形態２は、半導体素子を導電性ペースト中に沈降させながら導電性バンプを形成する点で、実施の形態１とは異なる。
【００７６】
まず、図６Ａに示すように、容器６１中に、例えばＡｇ粒子（平均粒径０．２μｍ〜３μｍ）７０重量部を含む導電フィラーと、例えば光感光性樹脂（アクリレート系）３０重量部などを樹脂成分とする低密度導電フィラー樹脂ペースト５３（以下、「低密度ペースト」と記す）を充填する。
【００７７】
そして、ステージ（図示せず）に設置した半導体素子５４の電極端子５５を、低密度ペースト５３の液表面から所定の間隔Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）の位置まで低密度ペースト５３中に浸漬する。
【００７８】
つぎに、実施の形態１と同様に、液晶パネルよりなるフォトマスク（以下、「液晶パネル」と記す場合がある）５６の開口部として形成した第１開口部５６ａを介して紫外光または可視光を照射して露光し、電極端子５５上に低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層５７ａを形成する。
【００７９】
上記ステップにより、低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層５７ａが、高さ（厚み）Ｈで形成される。その後、半導体素子５４を低密度ペースト５３の容器６１より取り出し、洗浄する。
【００８０】
つぎに、図６Ｂに示すように、容器６１中に、例えばＡｇ粒子（平均粒径０．２μｍ〜３μｍ）９０重量部を含む導電フィラーと、例えば光感光性樹脂（アクリレート系）１０重量部などを樹脂成分とする高密度導電フィラー樹脂ペースト５８（以下、「高密度ペースト」と記す）を充填する。
【００８１】
そして、ステージ（図示せず）に設置した半導体素子５４を、その電極端子５５上に形成された第１層５７ａの表面と高密度ペーストの液面との間に所定の間隔Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）を設けて、高密度ペースト５８中に浸漬する。
【００８２】
その後、上記状態で、液晶パネルよりなるフォトマスク５６に形成した第２開口部５６ｂを介して紫外光または可視光を照射して高密度ペーストを露光する。上記ステップにより、第１層５７ａの表面に高密度導電フィラー層よりなる第２層の１層目５７ｂ１が、高さ（厚み）Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）で形成される。
【００８３】
つぎに、図６Ｃに示すように、高密度ペースト５８中に浸漬した半導体素子５４を、さらに沈降させ、第２層の１層目５７ｂ１の面と高密度ペースト５８の液面との間に所定の間隔Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）を設けて対向させる。そして、液晶パネル５６の所定の液晶セルに駆動信号電圧を印加することにより、第３開口部５６ｃを介して、図６Ｂと同様に高密度ペースト４８を露光し、高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層の２層目５７ｂ２を形成する。
【００８４】
つぎに、図６Ｄに示すように、半導体素子５４を、高密度ペースト５８中でさらに沈降させ、第２層の２層目５７ｂ２の面と高密度ペースト５８の液面との間に所定の間隔Ｈ（例えば、１μｍ〜５μｍ）を設けて対向させる。そして、液晶パネル５６の第４開口部５６ｄを介し高密度ペースト４８を露光し、図６Ｃと同様の方法により、第２層の３層目５７ｂ３を形成する。
【００８５】
つぎに、図示しないが、高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層５７ｂが電極端子５５上に形成された半導体素子５４を容器６１から取り出し、未露光部の高密度ペースト５８を除去した後、洗浄・乾燥する。
【００８６】
以上のステップにより、１層の低密度導電フィラー樹脂層からなる第１層５７ａと、３層の高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層５７ｂを有する導電性バンプ５７が作製される。
【００８７】
なお、本実施の形態では、導電性バンプ５７を構成する高密度導電フィラー樹脂層の第２層５７ｂの層数を３層とした例で説明したが、これに限られない。例えば、実施の形態１の場合と同様に５層など、特性や形状などに対応して、任意の層数としてもよい。
【００８８】
以下に、本実施の形態を用いて作製した導電性バンプの一例を示す。
【００８９】
図７Ａは、導電性バンプのＳＥＭ写真を示す図で、図７Ｂは、低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層上に高密度フィラー樹脂層よりなる第２層が形成されている断面を示すＳＥＭ写真を示す図である。図７Ａと図７Ｂに示すように、第２層中の導電フィラーは、第１層中の導電フィラーより高密度に含まれていることがわかる。
【００９０】
なお、上記本発明の各実施の形態において、低密度導電フィラー樹脂ペーストおよび高密度導電フィラー樹脂ペーストに用いた導電フィラーとして、はんだ合金粒子やＡｇ粒子を用いた例について説明したが、これに限られない。例えば、Ａｕ、Ｐｔ、ＮｉやＣｕなどの金属粒子を用いてもよい。
【００９１】
また、図８に示す、導電フィラー（Ａｇ）の形状をパラメータとした場合の、導電フィラーの含有量と比抵抗との関係から、導電フィラーの粒子形状としては、低密度導電フィラー樹脂ペーストには球状粒子が、高密度導電フィラー樹脂ペーストには、鱗片状粒子を用いることが好ましい。その理由は、図８から、球状の場合、３０重量％と樹脂成分が多くても比抵抗の増加が少ない。また、鱗片の場合、含有量が８６重量％以上とすることにより、球状粒子を用いる場合に比較してさらに高い導電性を得ることができる。一方、鱗片の場合、３０重量％と樹脂成分が多いと、粒子の向きにより導電フィラー間の接触面積が少なくなる。さらに、導電フィラーによる光を遮蔽する面積が変化し、その影響を受けやすくなる。その結果、樹脂成分の硬化ばらつきが大きくなるとともに、比抵抗の増加により導電性バンプの接続抵抗が高くなるため好ましくない。
【００９２】
（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３における導電性バンプについて、図９を用いて説明する。
【００９３】
図９は、本発明の実施の形態３における導電性バンプの構造を説明する断面模式図である。図９に示すように、実施の形態３は、電子部品８１の電極８２の面に形成された導電性バンプ８３を構成する低密度導電フィラー樹脂層の第１層８３ａの全体を高密度導電フィラー樹脂層の第２層８３ｂで被覆した点で、実施の形態１と異なるものである。
【００９４】
図１０Ａと図１０Ｂは、図９に示す導電性バンプ８３の平面模式図である。そして、図１０Ａは、四角錐状であり、図１０Ｂは、円錐状とした場合を示すものである。
【００９５】
そして、図９に示すように、電極８２の面の中心部には、樹脂成分が多く機械的接続強度を高めた低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層８３ａが形成され、その外周を被覆するように、導電フィラーが多く高い導電性を有する高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層８３ｂが形成されている。
【００９６】
ここで、本実施の形態における導電性バンプ８３の製造方法は、基本的に実施の形態１や実施の形態２と同様の方法により、例えば光造形法により形成することができる。つまり、まず、電極８２上に、例えば四角錐状の低密度導電フィラー樹脂層からなる第１層８３ａを形成する。つぎに、第１層８３ａの全体を被覆するように、高密度導電フィラー樹脂層からなる第２層８３ｂを形成する。これにより、機械的接着強度の向上と接続抵抗の低減という相反する課題を克服した導電性バンプ８３を実現できる。
【００９７】
なお、上記各実施の形態では、液晶パネルからなるフォトマスクを用いた例で説明したが、これに限られない。例えば、固定した開口部を有するフォトマスクや異なる開口部の形状を有するフォトマスクを交換して導電性バンプを形成してもよい。
【００９８】
また、上記各実施の形態では、フォトマスクを用いて一括で光露光する例で説明したが、これに限られない。例えば、レーザ光を走査して所定の領域を露光し、順次導電性バンプを形成してもよい。
【００９９】
（実施の形態４）
以下に、本発明の実施の形態４における電子部品実装構造体について、図１１Ａと図１１Ｂを用いて説明する。
【０１００】
図１１Ａと図１１Ｂは、本発明の実施の形態４における電子部品実装構造体を説明する部分断面模式図である。つまり、上記各実施の形態において作製された導電性バンプを介して、半導体素子の電極端子または回路基板の接続端子を接続し電子部品実装構造体１００を構成するものである。
【０１０１】
まず、図１１Ａに示すように、上記各実施の形態で形成された低密度導電フィラー樹脂層の第１層９３ａと、その上面に形成された高密度導電フィラー樹脂層の第２層９３ｂとからなる導電性バンプ９３を電極端子９２上に備える半導体素子９１を、回路基板９４の接続端子９５の位置に対応して配置する。このとき、回路基板９４の上に絶縁性封止樹脂９６を塗布しておく。
【０１０２】
つぎに、図１１Ｂに示すように、回路基板９４上に塗布された絶縁性封止樹脂９６を介して、半導体素子９１と回路基板９４とを加圧および加熱し、半導体素子９１と回路基板９４を圧着する。
【０１０３】
このとき、導電性バンプ９３の先端にある高密度導電フィラー樹脂層９３ｂは回路基板９４の接続端子９５上にある絶縁性封止樹脂９６を排除しながら接続端子９５に圧接され電気的に接合するとともに、絶縁性封止樹脂９６の硬化収縮により接着固定される。
【０１０４】
本実施の形態によれば、半導体素子と回路基板とを、電極端子への密着性に優れた低密度導電フィラー樹脂層と、比抵抗の小さい導電性に優れた高密度導電フィラー樹脂層とよりなる導電性バンプで接続しているため、電気的接続性および機械的な接続強度に優れた電子部品実装構造体１００を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明によれば、電極面との接着性に優れ、接続抵抗の小さい導電性バンプを狭ピッチで形成することができるため、小型・薄型化が進む携帯電話、携帯型デジタル機器やデジタル家電機器などの電子部品の実装分野で用いて有用である。
【符号の説明】
【０１０６】
１，８１    電子部品
１１，４４，５４，９１    半導体素子
１２，２２，３２，４５，５５，９２    電極端子
１３，４７，５７，８３，９３    導電性バンプ
１３ａ，２３ａ，３３ａ，４７ａ，５７ａ，８３ａ，９３ａ    第１層（低密度導電フィラー樹脂層）
１３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，４７ｂ，５７ｂ，８３ｂ，９３ｂ    第２層（高密度導電フィラー樹脂層）
４１，５１，６１    容器
４１ａ，５１ａ    底面
４３，５３    低密度ペースト（低密度導電フィラー樹脂ペースト）
４６，５６    フォトマスク（液晶パネル）
４６ａ，５６ａ    第１開口部
４６ｂ，５６ｂ    第２開口部
４６ｃ，５６ｃ    第３開口部
４６ｄ，５６ｄ    第４開口部
４６ｅ    第５開口部
４６ｆ    第６開口部
４７ｂ１，５７ｂ１    １層目
４７ｂ２，５７ｂ２    ２層目
４７ｂ３，５７ｂ３    ３層目
４７ｂ４    ４層目
４７ｂ５    ５層目
４８，５８    高密度ペースト（高密度導電フィラー樹脂ペースト）
８２    電極
９４    回路基板
９５    接続端子
９６    絶縁性封止樹脂
１００    電子部品実装構造体
【手続補正２】
【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】
電子部品の電極面に形成された導電性バンプであって、
前記導電性バンプが、異なる導電フィラー含有率を有する複数の感光性樹脂層よりなることを特徴とする導電性バンプ。
【請求項２】
前記複数の感光性樹脂層が、導電フィラーの含有率が小さい低密度導電フィラー樹脂層と前記導電フィラーの含有率が大きい高密度導電フィラー樹脂層であることを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ。
【請求項３】
前記電子部品が、回路基板または半導体素子であることを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ。
【請求項４】
前記低密度導電フィラー樹脂層が、前記電極面に接して形成されている請求項２に記載の導電性バンプ。
【請求項５】
前記低密度導電フィラー樹脂層が、前記電極面の一部が露出するようにパターン化された形状を備えることを特徴とする請求項４に記載の導電性バンプ。
【請求項６】
前記導電フィラーが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系合金、Ｚｎ−Ｉｎ系合金、Ａｇ−Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金、Ｉｎ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ系合金およびＳｎ−Ｂｉ系合金から選択された少なくとも１種のはんだ合金、またはＡｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｇから選択された少なくとも１種の金属粉末との少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ。
【請求項７】
前記感光性樹脂層が、感光性エポキシ系樹脂、感光性ポリイミド系樹脂および感光性アクリル系樹脂の内の少なくとも１種を含む樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載の導電性バンプ。
【請求項８】
容器内に充填された低密度導電フィラー樹脂ペースト中に電子部品を浸漬するステップと、
フォトマスクの開口部より紫外光または可視光を照射して前記電子部品の電極上に低密度導電フィラー樹脂層よりなる第１層を形成するステップと、
高密度導電フィラー樹脂ペースト中に前記電子部品を浸漬するステップと、
前記フォトマスクの開口部より紫外光または可視光を照射して前記低密度導電フィラー樹脂層よりなる前記第１層上に高密度導電フィラー樹脂層よりなる第２層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする導電性バンプの製造方法。
【請求項９】
前記第１層または前記第２層を形成するステップが、前記容器の光透過性を有する底面より前記フォトマスクの開口部を介して紫外光または可視光を照射することにより前記電子部品の電極上に、前記第１層または前記第２層を形成するステップであることを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１０】
前記第１層または前記第２層を形成するステップが、前記容器に充填された低密度導電フィラー樹脂ペーストまたは前記高密度導電フィラー樹脂ペーストの液面より前記フォトマスクの開口部を介して紫外光または可視光を照射することにより前記電子部品の電極上に、前記第１層または前記第２層を形成するステップであることを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１１】
前記第２層を形成するステップが、複数回行われることを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１２】
前記第２層を形成するステップが、連続的に行われることを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１３】
前記フォトマスクとして液晶セルが２次元的に配置された透過式の液晶パネルを用い、前記開口部の大きさおよび前記開口部の位置を前記液晶パネルに印加する駆動信号電圧により電気的に制御することを特徴とする請求項８に記載の導電性バンプの製造方法。
【請求項１４】
複数の電極端子を設けた半導体素子と、
前記電極端子と対向する位置に接続端子を設けた回路基板とを、
前記電極端子上または前記接続端子上に設けた請求項１に記載の導電性バンプを介して接続したことを特徴とする電子部品実装構造体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008117513.tif 000026
【図２Ａ】
2008117513.tif 000027
【図２Ｂ】
2008117513.tif 000028
【図２Ｃ】
2008117513.tif 000029
【図３】
2008117513.tif 000030
【図４Ａ】
2008117513.tif 000031
【図４Ｂ】
2008117513.tif 000032
【図４Ｃ】
2008117513.tif 000033
【図５Ａ】
2008117513.tif 000034
【図５Ｂ】
2008117513.tif 000035
【図５Ｃ】
2008117513.tif 000036
【図６Ａ】
2008117513.tif 000037
【図６Ｂ】
2008117513.tif 000038
【図６Ｃ】
2008117513.tif 000039
【図６Ｄ】
2008117513.tif 000040
【図８】
2008117513.tif 000041
【図９】
2008117513.tif 000042
【図１０Ａ】
2008117513.tif 000043
【図１０Ｂ】
2008117513.tif 000044
【図１１Ａ】
2008117513.tif 000045
【図１１Ｂ】
2008117513.tif 000046
【図７Ａ】
2008117513.tif 000047
【図７Ｂ】
2008117513.tif 000048
【国際調査報告】
2008117513.tif 000049
2008117513.tif 000050