(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子を実装基板にフリップチップ実装した電子装置の製造方法であって、
表面に電極が形成された基板の該表面上を樹脂で覆う樹脂被覆工程と、
前記電極の少なくとも一部が露出するように、前記樹脂に、少なくとも一部の幅が前記電極方向に縮小するテーパ面を有する開口を形成する開口形成工程と、
前記電子素子に、少なくとも一部の幅が前記電子素子から外方へ縮小するテーパ面を有するバンプを形成するバンプ形成工程と、
前記電極と前記バンプとを電気的に接続する接続工程と、を含み、
前記開口形成工程において形成した前記開口の最も広い部分の幅は、前記バンプ形成工程において形成した前記バンプの先端の幅より広く、前記バンプ形成工程において形成した前記バンプの幅が縮小している部分の高さ方向の中央部分における幅より狭く、
前記開口形成工程において形成した前記開口のテーパ面の前記電極に対する角度は、前記バンプ形成工程において形成した前記バンプのテーパ面の前記電極に対する角度より大きく、
前記接続工程において前記バンプで前記開口を押し広げるように前記電極と前記バンプとを電気的に接続することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
電子素子を実装基板にフリップチップ実装した電子装置の製造方法であって、
表面に電極が形成された基板の該表面上を樹脂で覆う樹脂被覆工程と、
前記電極の少なくとも一部が露出するように、前記樹脂に、少なくとも一部の幅が前記電極方向に縮小するテーパ面を有する開口を形成する開口形成工程と、
少なくとも前記開口の内壁の少なくとも一部及び前記開口における前記電極の露出面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記電子素子に、少なくとも一部の幅が前記電子素子から外方へ縮小するテーパ面を有するバンプを形成するバンプ形成工程と、
前記電極と前記バンプとを電気的に接続する接続工程と、を含み、
前記開口形成工程において形成した前記開口の最も広い部分の幅は、前記バンプ形成工程において形成した前記バンプの先端の幅より広く、前記バンプ形成工程において形成した前記バンプの幅が縮小している部分の高さ方向の中央部分における幅より狭く、
前記開口形成工程において形成した前記開口のテーパ面の前記電極に対する角度は、前記バンプ形成工程において形成した前記バンプのテーパ面の前記電極に対する角度より大きく、
前記接続工程において前記バンプと前記金属膜を接触させながら加熱して前記電極と前記バンプとを電気的に接続することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属膜は、シード層及びめっき層を含むことを特徴とする請求項２に記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属膜形成工程は、前記シード層を形成する工程と、前記めっき層を電解めっきにより前記シード層上に形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜形成工程は、前記めっき層をマスクとして、前記金属膜を形成する部分以外の前記シード層を除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記接続工程は、
前記バンプと前記開口の位置を合わせる位置調節工程と、
前記バンプの先端と前記電極とが接触するまで前記電子素子又は前記実装基板のうち少なくとも一方を他方に対して押圧する押圧工程と、
前記バンプと前記電極とを金属接合させると共に、前記樹脂が前記バンプに応じて変形するように加熱する加熱工程と、
を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程は、前記樹脂が前記バンプに応じて変形するための第１加熱工程と、前記バンプと前記電極とが金属接合するための第２加熱工程と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
前記位置調節工程において、前記実装基板及び前記電子素子のうち一方を上向きに、他方を下向きにして、前記実装基板及び前記電子素子のうち少なくとも一方を保持しながら前記バンプと前記樹脂又は前記金属膜とが接触するまで少なくとも一方を移動させて互いの相対的位置を調節し、
前記押圧工程において、少なくとも一方の保持を解除した後、保持を解除した方を押圧することを特徴とする請求項６又は７に記載の電子装置の製造方法。
【請求項９】
前記加熱工程において、前記電子素子側から加熱することにより前記樹脂を加熱することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１０】
前記バンプ形成工程において形成した前記バンプの前記実装基板側の少なくとも一部は、前記電子素子側から前記実装基板の方へ縮径する円錐形状又は円錐台形状であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１１】
前記接続工程において、前記バンプにおける円錐形状の先端又は円錐台形状の露出した底が、少なくとも、前記電極と電気的に接続するように前記電極と前記バンプとを電気的に接続することを特徴とする請求項１０に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１２】
前記開口形成工程において形成した前記開口は、前記電極方向に縮径する円錐形状又は円錐台形状であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２００７−２８３６８１号（２００７年１０月３１日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、電子装置の製造方法に関し、特に電子素子（例えば半導体素子）をフリップチップ実装した電子装置（例えば半導体装置）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子素子、特に半導体素子の実装技術においては、小型化・薄型化、信号伝送速度の向上及び多ピン化への対応が求められている。このため、これまで半導体素子と基板との接続にはワイヤボンディング技術が用いられていたが、近年、接続距離短縮及び電極数増加が可能であると共に小型化及び薄型化に適したフリップチップ技術が用いられている。最も一般的なフリップチップ技術は、半導体素子に形成したハンダバンプを基板の電極に直接対向させて半導体素子と基板とを電気的に接続するものである。フリップチップ実装後の接続部を保護するため、通常、半導体素子と基板の間には熱硬化性樹脂が充填される。
【０００３】
しかし、フリップチップ実装には製造上の課題もある。例えば、電極ピッチの微細化に伴い、基板電極と半導体素子バンプの位置合わせ精度を高めなければならないことである。また、基板と半導体素子の間に充填する樹脂は、熱膨張による欠陥の発生を防止するために、熱膨張係数を低下させるためのフィラーを多量に含有する。そのため、樹脂の充填速度が低くなってしまう。そこで、これらの課題に対して、種々の技術が検討されている。
【０００４】
フリップチップ実装の位置合わせ精度を高める技術は、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００５】
半導体素子がフリップチップ実装された特許文献１に記載の半導体装置においては、半導体素子のバンプと電気的に接合する実装基板のランドには、バンプの径よりも大きな径を有し、バンプが側壁部に接触し得るようにテーパ状に形成された穴が形成されている。また、特許文献１には、該半導体装置の実装方法として、半導体素子と実装基板との電気的接合前に実装基板面に絶縁性樹脂膜を形成する方法、及び半導体素子と実装基板とを電気的に接合した後に絶縁性樹脂を充填する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２に記載の半導体チップの実装方法における半導体チップ実装用基板においては、半導体チップのバンプの配置位置に、最表層の絶縁層を貫通する貫通孔がバンプを挿入可能に形成されていると共に、該貫通孔内にはバンプと接続するための配線が設けられ、最表層の絶縁層は熱可塑性樹脂よりなっている。半導体チップは、この基板の貫通孔内にバンプが挿入されるようにフリップチップ実装される。
【０００７】
樹脂の充填性を改善する技術は、例えば特許文献３及び特許文献４に開示されている。
【０００８】
特許文献３に記載の電極間接続構造体の形成方法においては、半導体チップの電極を覆うように樹脂膜を積層形成し、樹脂膜には、電極に対応する箇所にレーザやフォトリソグラフィを用いて開口部を形成する。次に開口部に金属ペーストを充填した後、該金属ペーストと実装基板の電極とが対向するように位置あわせをして、実装基板に対して半導体チップを搭載する。次に、加熱処理を施すことによって、半導体チップの電極と実装基板の電極とが電気的に接続されると共に、樹脂膜の硬化によって半導体チップと実装基板とが接合される。
【０００９】
特許文献４に記載の集積回路素子の接続方法においては、集積回路素子の電極パッド又は基板の電極端子の少なくとも一方に弾性変形可能な金属バンプを形成する。集積回路素子又は基板の少なくとも一方に樹脂を塗布した後、金属バンプに対応する位置の樹脂を除去する。そして、電極パッドと電極端子を対向させて、集積回路素子と基板間を圧着することによって、金属バンプを弾性変形させて、集積回路素子と基板とを電気的に接続させている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１８９６５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１８３９２４号公報
【特許文献３】特開２００３−２０４１４８号公報
【特許文献４】特開平５−３６７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
なお、上記特許文献１−４の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。以下の分析は、本発明によって与えられたものである。
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【００１２】
特許文献１に記載の、半導体素子と実装基板との接合前に絶縁性樹脂膜を形成する実装方法では、半導体素子のバンプと実装基板のランドとの間に絶縁性樹脂が残留し、接続信頼性に欠けるおそれがある。一方で、半導体素子と実装基板との接合後に絶縁性樹脂膜を充填する方法では、樹脂が含有するフィラーのために樹脂充填に時間を要することになる。
【００１３】
特許文献２に記載の実装方法では、バンプと配線が電気的に接続される貫通孔には空隙（ボイド）が存在することになり、接続部分を樹脂で保護することができない。
【００１４】
特許文献３に記載の形成方法においては、金属ペーストを使用しているが、金属ペーストは電気抵抗が高いと共に接続信頼性も低い。また、金属ペーストにはんだ粉末を使用した場合、フラックスが必要となる。しかし、周囲は樹脂で覆われているためフラックスを洗浄することができないので、フラックス成分として含有させた物質は、金属塩として電極付近に残留し、エレクトロマイグレーション、イオンマイグレーション等の不具合を発生させるおそれがある。
【００１５】
特許文献４に記載の接続方法においては、金属バンプの形状・寸法に対応させて樹脂を除去することは困難であるので、例えばフォトリソグラフィ工程のばらつきによりボイド発生や接続不具合が生じることになる。例えば、金属バンプよりも大きな開口が形成された場合、バンプ周囲にボイドが発生することになり、金属バンプが入らないような小さな開口が形成された場合、金属バンプと電極との間に樹脂が噛み込まれ、電気的接続が得られなくなる。
【００１６】
本発明の目的は、電気的接続の信頼性が高いフリップチップ実装電子装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１視点によれば、電子素子を実装基板にフリップチップ実装した電子装置の製造方法が提供される。電子装置の製造方法は、表面に電極が形成された基板の該表面上を樹脂で覆う樹脂被覆工程と、電極の少なくとも一部が露出するように、樹脂に、少なくとも一部の幅が電極方向に縮小するテーパ面を有する開口を形成する開口形成工程と、電子素子に、少なくとも一部の幅が電子素子から外方へ縮小するテーパ面を有するバンプを形成するバンプ形成工程と、電極とバンプとを電気的に接続する接続工程と、を含む。開口形成工程において形成した開口の最も広い部分の幅は、バンプ形成工程において形成したバンプの先端の幅より広く、バンプ形成工程において形成したバンプの幅が縮小している部分の高さ方向の中央部分における幅より狭い。開口形成工程において形成した開口のテーパ面の電極に対する角度は、バンプ形成工程において形成したバンプのテーパ面の電極に対する角度より大きい。接続工程においてバンプで開口を押し広げるように電極とバンプとを電気的に接続する。
【００１８】
本発明の第２視点によれば、電子素子を実装基板にフリップチップ実装した電子装置の製造方法が提供される。電子装置の製造方法は、表面に電極が形成された基板の該表面上を樹脂で覆う樹脂被覆工程と、電極の少なくとも一部が露出するように、樹脂に、少なくとも一部の幅が電極方向に縮小するテーパ面を有する開口を形成する開口形成工程と、少なくとも開口の内壁の少なくとも一部及び開口における電極の露出面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、電子素子に、少なくとも一部の幅が電子素子から外方へ縮小するテーパ面を有するバンプを形成するバンプ形成工程と、電極とバンプとを電気的に接続する接続工程と、を含む。開口形成工程において形成した開口の最も広い部分の幅は、バンプ形成工程において形成したバンプの先端の幅より広く、バンプ形成工程において形成したバンプの幅が縮小している部分の高さ方向の中央部分における幅より狭い。開口形成工程において形成した開口のテーパ面の電極に対する角度は、バンプ形成工程において形成したバンプのテーパ面の電極に対する角度より大きい。接続工程においてバンプと金属膜を接触させながら加熱して電極とバンプとを電気的に接続する。
【００１９】
上記第２視点の好ましい形態によれば、金属膜は、シード層及びめっき層を含む。
【００２０】
上記第２視点の好ましい形態によれば、金属膜形成工程は、シード層を形成する工程と、めっき層を電解めっきによりシード層上に形成する工程と、を含む。
【００２１】
上記第２視点の好ましい形態によれば、金属膜形成工程は、めっき層をマスクとして、金属膜を形成する部分以外のシード層を除去する工程をさらに含む。
【００２２】
上記第１視点及び第２視点の好ましい形態によれば、接続工程は、バンプと開口の位置を合わせる位置調節工程と、バンプの先端と電極とが接触するまで電子素子又は実装基板のうち少なくとも一方を他方に対して押圧する押圧工程と、バンプと電極とを金属接合させると共に、樹脂がバンプに応じて変形するように加熱する加熱工程と、を含む。
【００２３】
上記第１視点及び第２視点の好ましい形態によれば、加熱工程は、樹脂がバンプに応じて変形するための第１加熱工程と、バンプと電極とが金属接合するための第２加熱工程と、を含む。
【００２４】
上記第１視点及び第２視点の好ましい形態によれば、位置調節工程において、実装基板及び電子素子のうち一方を上向きに、他方を下向きにして、実装基板及び電子素子のうち少なくとも一方を保持しながらバンプと樹脂又は金属膜とが接触するまで少なくとも一方を移動させて互いの相対的位置を調節する。押圧工程において、少なくとも一方の保持を解除した後、保持を解除した方を押圧する。
【００２５】
上記第１視点及び第２視点の好ましい形態によれば、加熱工程において、電子素子側から加熱することにより樹脂を加熱する。
【００２６】
上記第１視点及び第２視点の好ましい形態によれば、バンプ形成工程において形成したバンプの実装基板側の少なくとも一部は、電子素子側から実装基板の方へ縮径する円錐形状又は円錐台形状である。
【００２７】
上記第１視点及び第２視点の好ましい形態によれば、接続工程において、バンプにおける円錐形状の先端又は円錐台形状の露出した底が、少なくとも、電極と電気的に接続するように電極とバンプとを電気的に接続する。
【００２８】
上記第１視点及び第２視点の好ましい形態によれば、開口形成工程において形成した開口は、電極方向に縮径する円錐形状又は円錐台形状である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。
【００３０】
本発明によれば、テーパ面を有する樹脂の開口に、開口より広い幅を有するバンプを嵌合させることにより、電子素子と実装基板との接続部分におけるボイドの発生及びバンプと電極間の樹脂の噛みこみを防止することができる。これにより、電子装置における電子素子と実装基板間の電気的接続信頼性を高めることができる。
【００３１】
本発明によれば、バンプと樹脂の開口の内壁との間に金属膜を介在させることにより、電子装置における電子素子と実装基板間の電気的接続信頼性を高めることができる。
【００３２】
本発明によれば、フリップチップ実装前に予め、テーパ面を有する開口を形成することにより、電子素子と実装基板との位置合わせを容易かつ正確に実施することができる。
【００３３】
本発明によれば、テーパ面を有するバンプを変形させることにより、実装時に掛ける荷重を低く抑えることができる。これにより、ダメージの少ない信頼性のある電子装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子装置及びその製造方法並びに実装基板を説明するための概略断面工程図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電子装置における実装工程のフローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電子装置及びその製造方法並びに実装基板を説明するための概略断面工程図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電子装置における実装工程のフローチャート。
【図５】本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法のうち、本発明の実装基板を作製する工程の概略断面工程図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法の別工程を示す概略断面工程図。
【図７】第１実施形態に係る図１（ｄ）〜図１（ｅ）工程に対応する第４実施形態に係る概略工程断面図。
【図８】第２実施形態に係る図３（ｇ）〜図３（ｈ）工程に対応する第４実施形態に係る概略工程断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１，  １１          電子装置（半導体装置）
２，  １２，  ２２  実装基板
３，  １３          電子素子（半導体素子）
４，  １４，  ２４  配線基板
５，  １５，  ２５  電極
６，  １６，  ２６  樹脂
６ａ，１６ａ，２６ａ  開口
６ｂ，１６ｂ          電子素子側樹脂
６ｃ，１６ｃ          実装基板側樹脂
７，  １７          電極
８，  １８          バンプ
１９，  ２９          金属膜
２０，  ３０          レジスト
２９ａ                めっき層（第２金属膜）
２９ｂ                シード層（第１金属膜）
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の第１実施形態に係る電子装置及びその製造方法、並びに実装基板について説明する。本実施形態においては、電子装置の一例として、電子素子として半導体素子を使用した半導体装置及びその製造方法、並びに実装基板について説明する。図１に、第１実施形態に係る、半導体装置の製造方法を説明するための概略断面工程図を示す。図１（ａ）〜（ｃ）が、本発明の実装方法に使用する実装基板を作製する工程であり、図１（ｄ）〜（ｅ）が、該実装基板に半導体素子を実装する工程である。
【００３７】
まず、少なくとも一方の面に電極５が形成されている配線基板４を準備する（図１（ａ））。
【００３８】
次に、電極５が形成されている面に、実装する半導体素子と配線基板との接合部分を封止する樹脂６を塗布する（樹脂被覆工程、図１（ｂ））。配線基板４上の樹脂６の厚さは、実装する半導体素子のバンプの高さ・体積、次工程で形成する開口の体積、搭載時のバンプの変形等を考慮し、設定する。その後、乾燥炉において樹脂６を仮硬化させる。
【００３９】
次に、電極５の位置に合わせて、電極５の少なくとも一部が露出するように樹脂６に開口（貫通孔）６ａを形成して（開口形成工程、図１（ｃ））、本発明の実装基板２を作製する。開口６ａの形成には、例えば露光・現像によるフォトリソグラフィ技術を適用することができる。開口６ａは、少なくとも一部の幅が電極５に向けて縮径するようなテーパ形状（好ましくは円錐台形状）を有する。開口６ａの最も広い部分（外面側）の幅ｄ１（開口６ａの基板面に沿った形状が円形の場合には直径）は、実装する半導体素子のバンプ８の先端の幅（図１（ｄ）のｄ２）より広く形成されている。また、開口６ａの最も広い部分の幅ｄ１は、半導体素子のバンプ８の最も広い部分の幅（バンプの半導体素子面に沿った形状が円形の場合には直径）（図１（ｄ）のｄ３）よりも狭くし、好ましくは、半導体素子のバンプ８の高さ方向の中央部分の幅（図１（ｄ）のｄ４）よりも狭くする。これにより、バンプ８と電極５との接合の際に、バンプ８のテーパ形状によって開口６ａを押し広げることができる。
【００４０】
また、開口６ａの最も狭い部分の幅（図１（ｄ）においては電極５の露出面の幅（径）ｄ５）は、バンプ８の先端の幅（径）（ｄ２）と同じか、バンプ８の先端の幅（径）ｄ２よりも小さいほうが好ましい。これにより、ボイドの発生に対する抑制効果を高めることができる。ただし、接合界面に樹脂６が入り込んでも、金属接合面積が機械的強度、温度サイクル信頼性を十分得ることが可能な最低の面積を有するような場合においては、開口６ａの最も狭い部分の幅ｄ５はバンプ８の先端の幅ｄ２よりも大きくてもよい。
【００４１】
また、開口６ａのテーパの傾斜角は、バンプ８のテーパの傾斜角より大きいほうが好ましい。すなわち、開口６ａのテーパ面の電極５に対する角度αは、バンプ８のテーパ面の電極５に対する角度βより大きい方が好ましい。これにより、ボイドの発生に対する抑制効果を高めることができる。
【００４２】
なお、上述のバンプ８の幅及び開口６ａの幅は、フリップチップ実装前（すなわち変形前）の幅である。
【００４３】
次に、実装基板２に、半導体素子３を実装する。図２に、第１実施形態に係る電子素子の実装工程のフローチャートを示す。
【００４４】
まず、半導体素子３の電極７にバンプ８を形成する（バンプ形成工程）。バンプ８は、少なくとも一部の幅が電極７から外方に向かって縮径したテーパ形状（好ましくは円錐形状又は円錐台形状）を有する。バンプ８の幅は、上述のような開口６ａの幅との相対的関係が得られるように設定する。
【００４５】
次に、バンプ８が開口６ａに挿入されるように、半導体素子３と実装基板２との相対的位置を調節する（位置調節工程；図１（ｄ）、Ｓ１）。好ましくは、実装基板２と半導体素子３のうち一方を上向きに、他方を下向きにして、実装基板２と半導体素子３のうち少なくとも一方を保持しながら移動させる。例えば、開口６ａが上向きになるように配置し、バンプ８が下向きになるように半導体素子３を吸着保持しながら移動させて、バンプ８と開口６ａの位置を合わせる（Ｓ２）。実装基板２の樹脂６にバンプ８が接触したことを荷重及び／又は位置により検知したら（Ｓ３）、半導体素子３の保持を解除（例えば、吸着保持を停止）し（Ｓ４）、半導体素子３が基板面方向（横方向）に自由に動けるようにする。
【００４６】
次に、この状態のまま、バンプ８の先端と電極５とが接触するまで半導体素子３を実装基板２方向に押し込む（一次加重；Ｓ５）。これにより、開口６ａに従ってバンプ８が電極５まで誘導され、半導体素子３を実装基板２に対して高精度に位置合わせすることができる。このとき、加熱の有無は、樹脂６の種類によって決定し、加熱するとしても、少なくとも樹脂６が流動状態とならないように加熱する。樹脂６が流動してしまうと、バンプ８と電極５との接合界面に樹脂が入り込み、電気的接続が形成されないおそれが生じるからである。したがって、樹脂６が、加熱しなくてもバンプ８と電極５とが接触するまで変形可能なものである場合には、加熱しないで半導体素子３を押し込むと好ましく、加熱しなくては変形不可能なものである場合には、樹脂６が軟化する温度（流動化する温度未満）まで加熱して半導体素子３を押し込むと好ましい。
【００４７】
バンプ８の先端と電極５との接触は、例えば、半導体素子３（もしくは実装基板２）に掛ける荷重の制御、半導体素子３と実装基板２との相対的位置の検出（制御）、又は半導体素子３（もしくは実装基板２）の移動距離の制御によって得ることができる。これらによって、金属接合を安定させることができる。
【００４８】
次に、バンプ８と電極５との接触を維持しながら、加熱する（Ｓ６）。これにより、バンプ８の先端と電極５とを金属接合させると共に、樹脂６を流動させて半導体素子３及びバンプ８の形状に沿って変形させ、かつ密着させる。例えば、半導体素子３側から加熱することにより樹脂６を加熱することができる。そして、さらに加熱を続けることによって樹脂６を硬化させ、半導体装置１の製造が完了する（図１（ｅ）、Ｓ７）。
【００４９】
本実施形態によれば、半導体素子３と実装基板２との接続部分におけるボイドの発生を防止することができる。また、半導体素子３のバンプ８と実装基板２の電極５間における樹脂６の介在を防止することができる。さらに、半導体素子３と実装基板２との位置合わせを容易に実施することができる。
【００５０】
樹脂６としては、実装基板２と半導体素子３との接続部分を封止するものであれば、いずれの樹脂を使用することができる。例えば、樹脂６は、感光性及び熱硬化性を有する樹脂を使用することができる。感光性及び熱硬化性を有する封止機能を持つ樹脂６としては、活性エネルギー線硬化性樹脂、活性エネルギー線重合開始剤を含有して成る樹脂組成物を用いることができる。
【００５１】
活性エネルギー線硬化性樹脂としては、紫外線、電子線、Ｘ線等の活性エネルギー線の照射により硬化し、その硬化物が加熱処理により接着硬化性を示すものであればよい。具体的には、例えば、活性エネルギー線の照射による硬化性を呈する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、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂およびそれらの臭化物等のエポキシ樹脂にアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノプロピル、マレイン酸モノブチル、ソルビン酸等の不飽和塩基酸を、該不飽和脂肪塩基酸を酸当量／エポキシ当量比で０．５〜１．５の範囲で反応させてエステル化したものが好適に用いられる。特に好ましい不飽和塩基酸としてアクリル酸が挙げられる。このなかで、本発明ではフルオレン骨格を有するエポキシ樹脂およびそれらの臭化物等のエポキシ樹脂を（メタ）アクリレートを反応して得られるフルオレニル基を骨格として有するエポキシアクリレートが特に好ましい。該フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば特公平７−９１３６５号公報の特許請求の範囲に記載された構造のもの、より具体的には同公報第３頁第左欄３５〜同第３頁右欄第１行、同実施例に記載されたものがあげられ、一例として新日鉄化学（株）製ＥＦＳ３００を用いることができる。該フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂を用いて得られる回路基板は同公報に記載のように物性、特に耐熱性、表面硬度、靱性に優れているので好ましい。このようにして得られた活性エネルギー線硬化性樹脂はアルカリ現像可能とする為に、さらに上記樹脂にフタル酸、無水フタル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、シュウ酸、アジピン酸、クエン酸等の多塩基酸を反応させるとよい。この場合、得られる樹脂の酸価を２０〜１５０にすることが好ましい。活性エネルギー線重合開始剤は活性エネルギー線の照射によりラジカルを発生するものであり、水素引き抜き反応、ラジカル開裂反応などの開始剤自身の物性により活性エネルギー線硬化性樹脂の重合を促進させることができる。水素引き抜き型の代表物質は、ベンゾフェノン類である。ラジカル開裂型の例として、ベンジルジメチルケタール類が挙げられる。更に、チオキサントン系の化合物も用いられる。具体的にはベンゾフェノン、４，４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン、２−エチルアントラキノン、ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２−クロロチオキサントン、ジエチルチオキサントン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、４−イソプロピル−２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノンなどがあり、これらのうちの一種または２種以上を活性エネルギー線硬化性樹脂固形分に対して３〜２０重量％の割合で配合するのが好ましい。希釈剤としては光重合性モノマーまたは有機溶剤が使用できる。光重合性モノマーの代表的なものとしては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、アクリロイルモルフオリン、メトキシテトラエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリレート、メラミンアクリレート、または上記アクリレートに対応するメタクリレート類等の水溶性モノマー、およびジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ジクロヘキシルアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリンジグリシジルエーテルジアクリレート、グリセリントリグリシジルエーテルトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、イソボルネオリルアクリレート、シクロペンタジエンのモノ−あるいはジ−アクリレートまたは上記アクリレートに対応する各メタクリレート類、多塩基酸とヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとのモノ−、ジ−、トリ−またはそれ以上のポリエステル等の非水溶性モノマーがある。この共重合性モノマーは活性エネルギー線硬化樹脂固形分に対して１０〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の割合で配合できる。この活性エネルギー線硬化性樹脂は通常有機溶剤に溶解させた塗布液の形で用いるのが実用的であり、このような溶剤は公知のものが用いられ、例えばエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、１，１，１−トリクロロエタン、トリクロロエチレンなどの１種または２種以上を混合して用いることができる。また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、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等のエポキシ基を有する熱硬化成分が接着向上剤として好適に用いられる。この熱硬化成分は、活性エネルギー線硬化性樹脂固形分に対して５〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％の割合で配合できる。
【００５２】
樹脂６は、膨張係数を調整するために適宜フィラーを含有させることもできる。ただし、感光性樹脂を使用し、リソグラフィ技術を適用するため、解像度を低下させないように（所望の開口が得られるように）その含有率を調整する必要がある。例えば、フィラー含有率は１０％〜３０％に設定すると好ましい。
【００５３】
なお、図１においては、バンプ８の形状は変化していないが、これは実装時にバンプ８が変形しないことを意味するものではない。
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態に係る電子装置及びその製造方法、並びに実装基板について説明する。図３に、第２実施形態に係る電子装置の製造方法を説明するための概略断面工程図を示す。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、電子素子として半導体素子を使用する。図３（ａ）〜（ｃ）までは、第１実施形態に係る図１（ａ）〜（ｃ）と同様である。
【００５５】
次に、無電解めっきにより、樹脂１６面上（開口１６ａの内壁含む）及び電極１５の露出面上に金属膜１９を形成する（図３（ｄ））。金属膜１９は電極１５と電気的に接続されている。次に、開口１６ａにおいて金属膜１９を残す部分をレジスト２０で保護する（図３（ｅ））。金属膜１９を残す部分は、少なくとも電極１５の露出面及び開口１６ａの内壁の少なくとも一部である。また、電極１５の露出面に形成された金属膜１９と開口１６ａの内壁に形成された金属膜１９とは電気的に接続されている（一体化している）。次に、エッチングにより、金属膜１９の不要部分を除去した後、レジスト２０を除去し、実装基板１２を作製する（図３（ｆ））。
【００５６】
開口１６ａないし金属膜１９によって形成される開口の形態（形状・寸法等）及び半導体素子１３のバンプ１８の形態（形状・寸法等）との相対的関係は、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
次に、実装基板１２に、半導体素子１３を実装する。図４に、第２実施形態に係る電子素子の実装工程のフローチャートを示す。図４のＳ１１〜Ｓ１４は、図２のＳ１〜Ｓ４と同様である。
【００５８】
図３（ｇ）は、図４のＳ１１〜Ｓ１４までは、第１実施形態に係る図１（ｄ）と同様である。次に、半導体素子１３を実装基板１２方向に所定量（所定位置まで）もしくは所定荷重押し込み、バンプ１８と金属膜１９との接触面積を増大させる（Ｓ１５）。半導体素子１３を押し込むときには、バンプ１８と金属膜１９との接触が確保される前に加熱しないほうが好ましい。加熱により樹脂１６が流動してしまうと、金属膜１９の形状が保持されなくなるので、バンプ１８と金属膜１９との接触を十分に得ることができなくなってしまうからである。したがって、樹脂１６は適度な硬度を有すると好ましく、加熱せずに、押圧によってバンプ１８を塑性変形させながら、あるいは樹脂１６を変形させながらバンプ１８と金属膜１９との接触面積を増大させると好ましい。
【００５９】
バンプ１８と金属膜１９との接触は、例えば、半導体素子１３（もしくは実装基板１２）に掛ける荷重の制御、半導体素子１３と実装基板１２との相対的位置の検出（制御）、又は半導体素子１３（もしくは実装基板１２）の移動距離の制御によって得ることができる。好ましくは、半導体素子１３を所定量実装基板１２方向へ移動させる。
【００６０】
次に、バンプ１８と金属膜１９との接触を維持しながら（好ましくは接触面積がさらに増大するようにしながら）、樹脂１６が流動する程度まで１次加熱する（Ｓ１６）。これにより、樹脂１６がバンプ１８に応じて変形し、金属膜１９との金属接触を増大させると共に、ボイドの発生を抑制することができる。第２実施形態においては、金属膜１９が形成されているので、樹脂１６が流動する温度まで加熱してもバンプ１８と金属膜１９との接合界面に樹脂１６が入り込むことは無い。
【００６１】
次に、加圧を維持しながら２次加熱することにより、バンプ１８と金属膜１９とを金属接合させると共に、樹脂１６を硬化させて（Ｓ１７）、半導体装置１１の製造が完了する（図３（ｈ）、Ｓ１８）。
【００６２】
本実施形態によれば、金属膜１９とバンプ１８とを強固に接合させることができると共に、ボイドの発生を防止することができる。また、第１実施形態と比較して、バンプ１８における電気的接触面積が増大するので、電気的接続の信頼性を高めることができる。また、第１実施形態と同様に、半導体素子１３と実装基板１２の位置合わせを容易に実施することができる。
【００６３】
次に、本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法について説明する。図５に、本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法のうち、第３実施形態に係る実装基板を作製する工程の概略断面工程図を示す。本実施形態においては、金属膜は、シード層を形成後、めっきによって形成されている。図５（ａ）〜（ｃ）までは、第１実施形態に係る図１（ａ）〜（ｃ）と同様である。
【００６４】
次に、スパッタリングにより、樹脂２６面上（開口２６ａの内壁含む）及び電極２５の露出面上に、電解めっきの電源供給用のシード層２９ｂ（第１金属膜）を形成する（図５（ｄ））。次に、電解めっきにより、シード層２９ｂ上にめっき層２９ａ（第２金属膜）を成長させて、金属膜２９を形成する（図５（ｅ））。
【００６５】
第２実施形態に係る図３（ｅ）と同様にしてレジスト３０を形成する（図５（ｆ））。次に、第２実施形態に係る図３（ｆ）と同様にして、エッチングにより、めっき層２９ａの不要部分を除去した後、レジスト３０を除去する（図５（ｇ））。次に、残しためっき層２９ａをマスクとして、めっき層２９ａから露出したシード層２９ｂを除去して、実装基板２２を作製する（図５（ｈ））。
【００６６】
実装基板２２に半導体素子を実装する工程は、第２実施形態（図３（ｇ）〜図３（ｈ）及び図４）と同様である。
【００６７】
また、金属膜２９は別の工程でも形成することができる。図６に、本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法の別工程を示す概略断面工程図を示す。図５（ｄ）と同様にしてシード層２９ｂを形成した（図６（ａ））後、めっき層２９ａを形成する部分以外にレジスト３０を形成する（図６（ｂ））。次に、シード層２９ｂ上に電解めっきによりめっき層２９ａを形成する（図６（ｃ））。次に、レジスト３０を除去した（図６（ｄ））後、めっき層２９ａをマスクとしてシード層２９ｂを除去する（図６（ｅ））。
【００６８】
本実施形態においては、めっき層は、電解めっきにより形成したが、無電解めっきにより形成してもよい。
【００６９】
次に、本発明の第４実施形態に係る電子装置の製造方法について説明する。本実施形態においては、実装基板に対向する電子素子面にも樹脂が予め形成されている。樹脂は、バンプのテーパ部分の先端側の少なくとも一部を露出させている。本実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態を例に説明する。図７に、第１実施形態に係る図１（ｄ）〜図１（ｅ）工程に対応する本実施形態に係る概略工程断面図を示す。また、図８に、第２実施形態に係る図３（ｇ）〜図３（ｈ）工程に対応する本実施形態に係る概略工程断面図を示す。
【００７０】
本実施形態は、第１実施形態〜第３実施形態において、実装基板の樹脂の厚さ、開口の形状及び体積（寸法）、及びバンプの形状及び体積（寸法）との関係から、実装基板と半導体素子とを実装した際に、実装基板に形成した樹脂の容量だけでは、実装基板と半導体素子との間隙を封止するには不十分な場合に有用である。そこで、本実施形態によれば、実装前に、予め半導体素子側にも樹脂を形成することにより、不足する樹脂を補うことができる。
【００７１】
例えば、図７及び図８に示すように、バンプ８，１８の先端を露出させるように、バンプ周囲の半導体素子３，１３面に樹脂６ｂ、１６ｂを形成する（図７（ａ）、図８（ａ））。次に、半導体素子３，１３と実装基板２，１２とを接合させたときに、半導体素子３，１３の樹脂６ｂ，１６ｂと実装基板２，１２の樹脂６ｃ，１６ｃとを一体化させることによって半導体装置１，１１の樹脂６，１６とすることができる。
【００７２】
本実施形態において、開口６ａ，１６ａの深さは、少なくとも接合時にバンプ８，１８を誘導できる程度あると好ましい。
【００７３】
上記各実施形態におけるバンプ及び金属膜（めっき膜）の材料についてはＡｕが最も安定して且つ信頼性が高く好ましい。その他の材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｌ、もしくはこれらを中心とした合金などでも良い。バンプと金属膜（めっき膜）は必ずしも同種の材料でなくてもよい。また、開口部の底部にバンプや金属膜（めっき膜）と拡散反応する材料を微量供給しておき、固相、もしくは液相の反応を伴わせることで、接合信頼性を高めても良い。
【００７４】
また、上記各実施形態におけるシード層の材料としては、例えばチタン（Ｔｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、クロム（Ｃｒ）等を使用することができる。シード層／金属膜の組み合わせとしては、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／（Ｎｉ／Ａｕ）、ＴｉＷ／Ａｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ）、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｃｒ／（ＣｒＣｕ／Ｃｕ）などを使用することができる。
【００７５】
また、樹脂を硬化させるための加熱工程は、バンプと電極又は金属膜との金属接合が完了した後に、別の装置（例えば恒温槽）により複数の電子装置をまとめて加熱して、複数の電子装置の樹脂の硬化を一括して実施してもよい。
【００７６】
上記実施形態においては、本発明における電子素子として半導体素子を例に本発明を説明したが、電子素子は半導体素子に限定されることなく、機能素子、受動素子等の種々の電子素子を本発明に適用することができる。
【００７７】
本発明は、上記実施形態を基に説明したが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変更、変形、改良等を含むことはいうまでもない。また、本発明の範囲内において、開示した要素の多様な組み合わせ、置換ないし選択が可能である。
【００７８】
本発明のさらなる課題・目的及び展開形態は、特許請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【図１】
0005604873.tif 000002
【図２】
0005604873.tif 000003
【図３】
0005604873.tif 000004
【図４】
0005604873.tif 000005
【図５】
0005604873.tif 000006
【図６】
0005604873.tif 000007
【図７】
0005604873.tif 000008
【図８】
0005604873.tif 000009