(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面にバンプが突設された電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、前記電子部品の下面及びこの下面における前記バンプの根本部の周囲を含むバンプの表面に粘性液体状の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、表面に樹脂が塗布された前記バンプを基板の電極に搭載する工程と、リフロー工程によりバンプと基板の電極を接合する工程とを含み、前記樹脂塗布工程において前記電子部品の下面に塗布されて隣接するバンプ間で相互に連結して形成される連続樹脂膜の膜厚を前記バンプの高さ寸法よりも小さくすることにより、リフロー時における連続樹脂膜の下方にガス成分の脱気孔としての空隙部を形成することを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
前記樹脂塗布工程において、前記樹脂が膜状に塗布された可撓性部材の前記樹脂塗布面に対して前記電子部品を押圧してバンプを前記可撓性部材に埋入させることにより、前記電子部品の下面及びこの下面におけるバンプの根本部の周囲に樹脂を塗布するとともに、下端部を含むバンプの表面を樹脂で覆うことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
【請求項３】
前記樹脂塗布工程において、表面に前記粘性液体状の樹脂が膜状に塗布された可撓性部材の前記樹脂塗布面に対して前記電子部品を押圧してバンプを前記可撓性部材に埋入させることにより、前記電子部品の下面及びこの下面におけるバンプの根本部の周囲に樹脂を塗布する第１塗布動作と、第１塗布動作後にバンプの下端部に樹脂を追加塗布する第２塗布動作とを行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
【請求項４】
前記樹脂塗布工程において、電子部品を粘性液体状の樹脂に浸漬することにより前記電子部品の下面及びこの下面におけるバンプの根本部の周囲を含むバンプの表面に樹脂を付着させる樹脂付着動作と、この樹脂付着動作後にバンプの下端部に付着した樹脂の量を減少させる樹脂除去動作とを行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
【請求項５】
前記バンプの材質が半田であり、バンプを加熱により溶融させて前記電極に接合することを特徴とする請求項２乃至４記載の電子部品実装方法。
【請求項６】
前記電極の表面に前記バンプを接合するための半田を備え、この半田を加熱により溶融させて前記バンプを接合することを特徴とする請求項２乃至４記載の電子部品実装方法。
【請求項７】
前記樹脂が加熱によって半田表面の酸化膜を除去する機能を有することを特徴とする請求項５又は６記載の電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどのバンプを有する電子部品を基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の種類として、フリップチップなど半導体素子に突出電極であるバンプを設け、このバンプを基板に接合することによって実装されるものが用いられている。このようなバンプを有する電子部品の実装においては、電子部品と基板の間に補強樹脂部を形成し、バンプと基板との接合部を包み込んで補強することが行われる。この補強樹脂部の形成の方法として、従来より予め粘性液体状の樹脂を基板に供給しておき、この樹脂の上に電子部品を搭載する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法においては、基板への樹脂の供給量に起因して、以下のような不具合が発生していた。バンプによる電子部品の実装構造においては、使用時のヒートサイクルによって接合部に生じる応力は、電子部品下面のバンプの根本部に集中して発生する傾向があり、補強樹脂部はこの根本部分を完全に覆って形成することが望まれる。
【０００４】
ところが、上記を満たすために樹脂の供給量を増やすと、電子部品と基板との隙間が樹脂によって完全に充填されることから、バンプを電極と半田接合するリフローにおいて、脱ガス不良に起因する不具合が生じやすい。すなわち、リフローにおける加熱時には、基板や樹脂内部に含まれている水分や有機物が加熱により気化するが、このとき体積が急膨張して樹脂内部にボイドを生じる現象が生じる。そしてこの現象がバンプの接合部近辺で発生すると、接合部が剥離して電子部品の接続不良につながる場合がある。
【０００５】
このように従来のバンプを有する電子部品の実装構造においては、補強樹脂部形成のための樹脂供給量に起因して、接合部の信頼性を確保しながら十分な補強効果を得ることが困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、実装後の接合部の信頼性を確保しながら十分な補強効果を得ることができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装方法は、下面にバンプが突設された電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、前記電子部品の下面及びこの下面における前記バンプの根本部の周囲を含むバンプの表面に粘性液体状の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、表面に樹脂が塗布された前記バンプを基板の電極に搭載する工程と、リフロー工程によりバンプと基板の電極を接合する工程とを含み、前記樹脂塗布工程において前記電子部品の下面に塗布されて隣接するバンプ間で相互に連結して形成される連続樹脂膜の膜厚を、前記バンプの高さ寸法よりも小さくすることにより、リフロー時における連続樹脂膜の下方にガス成分の脱気孔としての空隙部を形成する。
【００１１】
請求項２記載の電子部品実装方法は、請求項１記載の電子部品実装方法であって、前記樹脂塗布工程において、前記樹脂が膜状に塗布された可撓性部材の前記樹脂塗布面に対して前記電子部品を押圧してバンプを前記可撓性部材に埋入させることにより、前記電子部品の下面及びこの下面におけるバンプの根本部の周囲に樹脂を塗布するとともに、下端部を含むバンプの表面を樹脂で覆う。
【００１２】
請求項３記載の電子部品実装方法は、請求項１記載の電子部品実装方法であって、前記樹脂塗布工程において、表面に前記粘性液体状の樹脂が膜状に塗布された可撓性部材の前記樹脂塗布面に対して前記電子部品を押圧してバンプを前記可撓性部材に埋入させることにより、前記電子部品の下面及びこの下面におけるバンプの根本部の周囲に樹脂を塗布する第１塗布動作と、第１塗布動作後にバンプの下端部に樹脂を追加塗布する第２塗布動作とを行う。
【００１３】
請求項４記載の電子部品実装方法は、請求項１記載の電子部品実装方法であって、前記樹脂塗布工程において、電子部品を粘性液体状の樹脂に浸漬することにより前記電子部品の下面及びこの下面におけるバンプの根本部の周囲を含むバンプの表面に樹脂を付着させる樹脂付着動作と、この樹脂付着動作後にバンプの下端部に付着した樹脂の量を減少させる樹脂除去動作とを行う。
【００１４】
請求項５記載の電子部品実装方法は、請求項２乃至４記載の電子部品実装方法であって、前記バンプの材質が半田であり、バンプを加熱により溶融させて前記電極に接合する。
【００１５】
請求項６記載の電子部品実装方法は、請求項２乃至４記載の電子部品実装方法であって、前記電極の表面に前記バンプを接合するための半田を備え、この半田を加熱により溶融させて前記バンプを接合する。
【００１６】
請求項７記載の電子部品実装方法は、請求項５又は６記載の電子部品実装方法であって、前記樹脂が加熱によって半田表面の酸化膜を除去する機能を有する。
【００１７】
本発明によれば、電子部品の下面にバンプの根本部の周囲を覆って形成された第１樹脂部と、基板の上面にバンプと電極との接合部を覆って形成された第２樹脂部とを備え、第１樹脂部が隣接するバンプの第１樹脂部と電子部品の下面において相互に連結して連続樹脂膜を形成し、この連続樹脂膜の下方に樹脂が存在しない空隙部を形成することにより、バンプの根本部を有効に補強するとともに、リフロー時の脱ガスを確保して、実装後の接合部の信頼性を確保しながら十分な補強効果を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装構造の側断面図、図２，図３，図４，図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装構造の平断面図である。
【００１９】
まず図１を参照して電子部品実装構造を説明する。この電子部品実装構造は、下面に外部接続用のバンプが形成された電子部品を基板に実装したものである。図１において、基板１の上面には電極２が形成されている。電極２には電子部品３の下面に半田によって突設されたバンプ４が半田接合されている。
【００２０】
バンプ４は、以下に説明するように根本部（電子部品３の下面との結合部）及び下部（電極２との接合部）をエポキシ樹脂などの樹脂５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）によって補強されている。電子部品３の下面には、バンプ４の根本部の周囲を覆って電子部品３とバンプ４との結合部を補強する第１樹脂部５Ａが形成され、また基板１の上面には、バンプ４と電極２との半田接合部を覆ってこの半田接合部を補強する第２樹脂部５Ｂが形成されている。ここで第１樹脂部５Ａの断面積は、第２樹脂部５Ｂの断面積よりも大きくなっている。
【００２１】
バンプ４の周囲に形成された第１樹脂部５Ａは、隣接するバンプ４の第１樹脂部５Ａと電子部品３の下面において相互に連結し、面状の広がりを有する連続樹脂膜５Ｃを形成している。この連続樹脂膜５Ｃにより、ヒートサイクル時の応力が最も集中して作用するバンプ４の根本部が有効に補強されることから、実装後の信頼性を確保することが可能となっている。
【００２２】
またここで連続樹脂膜５Ｃは、基板１の上面の第２樹脂部５Ｂとは一体に連結しておらず、連続樹脂膜５Ｃの下方には樹脂が存在しない空隙部６が形成されている。この空隙部６は、後述するようにリフロー過程で基板１や樹脂から排出されるガス成分を外部に導く脱気孔として機能する。
【００２３】
次に電子部品実装方法について、図２，図３を参照して説明する。この電子部品実装方法は、下面にバンプ４が突設された電子部品３を基板１に実装することにより、前記実装構造を実現するものである。図２（ａ）において、スタンプ台７の上面には、粘性液体状の樹脂５が膜状に塗布されている。スタンプ台７は、スポンジやゴムなど可撓性に富む材質で製作されており、樹脂５の塗布はスタンプ台７の上面で樹脂５をスキージ８によって掻き寄せることにより行われる。
【００２４】
樹脂５は、熱硬化性のエポキシ樹脂に有機酸などの活性作用を有するフラックス成分を混入したものであり、加熱によって所定温度以上に昇温することによりフラックス成分が活性化し、半田表面の酸化膜を除去するフラックスとして機能する特性を有している。
【００２５】
次に図２（ｂ）に示すように、下面にバンプ４が突設された電子部品３をスタンプ台７に対して下降させる。そして図２（ｃ）に示すように、電子部品３をスタンプ台７の樹脂塗布面に対して押圧してバンプ４を可撓性のスタンプ台７に埋入させる。これにより、スタンプ台７表面の樹脂５は、バンプ４の根本部の周囲の電子部品３の下面に転写により塗布される。また下端部を含むバンプ４の表面は、膜状の樹脂５が押し広げられた表面樹脂膜５ｂによって覆われる。
【００２６】
そして、電子部品３をスタンプ台７から上昇させることにより、図３（ａ）に示すように電子部品３の下面においては、バンプ４の根本部の周囲の樹脂が隣接するバンプ４間で相互に連結した未硬化連続樹脂膜５ａを形成する。そしてこの未硬化連続樹脂膜５ａの膜厚Ｔはバンプ４の高さ寸法よりも小さく、バンプ４の下端部には到達しない。これにより、バンプ４の下端部は膜厚の薄い表面樹脂膜５ｂのみによって覆われた状態となる。
【００２７】
次に、樹脂５が塗布された電子部品３は図３（ｂ）に示すように、電極２が形成された基板１に搭載される。基板１上には、予め樹脂５が電極２を覆って薄く塗布されており、電子部品３の搭載後には、バンプ４の表面樹脂膜５ｂと電極２上の樹脂５とが一体化する。なお電極２を樹脂５で覆うことなく搭載してもよい。そしてこの状態で、基板１をリフロー工程に送り加熱することにより、バンプ４が電極２に半田接合される。このとき樹脂５は、活性作用を有するフラックス成分を含んでいるため、この加熱に伴ってバンプ４や電極２の表面の酸化膜が除去され、良好な半田接合が行われる。
【００２８】
この加熱によって、電子部品３の下面においては、未硬化連続樹脂膜５ａが熱硬化して連続樹脂膜５Ｃが形成される。この連続樹脂膜５Ｃは、バンプ４の根本部の周囲を覆って補強する第１樹脂部５Ａがバンプ４間で連続した形態となっている。また基板１の上面においては、表面樹脂膜５ｂと電極２上の樹脂５とが一体化して電極２とバンプ４との半田接合部を覆って熱硬化した第２樹脂部５Ｂが形成される。もちろん第２樹脂部５Ｂが基板１の上面で相互に連結して、連続樹脂膜を形成するようにしてもよい。
【００２９】
そしてバンプ４の下端部を覆う表面樹脂膜５ｂは、膜厚が薄く樹脂量が少ないことから、第２樹脂部５Ｂが第１樹脂部５Ａと完全に一体化することはなく、連続樹脂膜５Ｃの下方には、樹脂５が存在しない空隙部６が形成される。これにより、リフロー過程において基板１や樹脂５に含まれる有機不純物や水分などが加熱によって気化して発生するガスが、樹脂内部に閉じこめられることなく外部に排出される。したがって、樹脂硬化後に樹脂内部に気泡が残留するボイドや、このボイドに起因する半田接合部の剥離などの不具合を有効に防止することができる。
【００３０】
上記電子部品実装方法は、電子部品３の下面におけるバンプ４の根本部の周囲を含むバンプ４の表面に粘性液体状の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、表面に樹脂が塗布されたバンプ４を基板１の電極２に搭載して接合する工程とを含んだ形態となっている。そしてこの樹脂塗布工程においては、バンプ４の根本部の周囲に塗布された樹脂同士が隣接するバンプ４間で相互に連結して形成された連続樹脂膜５Ｃの膜厚が、バンプ４の高さ寸法よりも小さくなるような塗布方法が用いられている。
【００３１】
なお、上記電子部品実装方法における樹脂塗布工程において、以下に説明するような方法を用いてもよい。図４は、バンプ４の下端部における樹脂量を増やしたい場合の方法を示している。図４（ａ）は、図２に示すスタンプ台７を用いた転写による樹脂塗布後の電子部品３を示しており、電子部品３の下面には未硬化連続樹脂膜５ａが、またバンプ４の表面には表面樹脂膜５ｂが形成されている。
【００３２】
ここで、バンプ４の下端部における樹脂量を増やしたい場合には、樹脂５が膜状に塗布された転写台８の樹脂塗布面に対して電子部品３を下降させ、バンプ４の下端部を樹脂５に接触させる。そして電子部品３を上昇させることにより、図４（ｂ）に示すようにバンプ４の下端部には樹脂５ｄが追加塗布される。すなわち上記方法は、樹脂塗布工程において、図２に示すようにスタンプ台７を用いた転写による第１塗布動作と、第１塗布動作後にバンプ４の下端部に樹脂５を追加塗布する第２塗布動作とを行う形態となっている。
【００３３】
また図５は、樹脂塗布を転写によらず浸漬によって行う例を示している。図５（ａ）において、容器９には粘性液体状の樹脂５が収容されている。この樹脂液面に対して下面にバンプ４が突設された電子部品３を下降させ、図５（ｂ）に示すように、電子部品３の下面が樹脂液面に接触するまで、バンプ４を樹脂液面に浸漬する。そしてこの後電子部品３を上昇させると、電子部品３の下面には隣接するバンプ４間の隙間を充填した形で粘性の高い樹脂５が多量に付着する。
【００３４】
ここで付着樹脂量が過多である場合には、図５（ｄ）に示すように、樹脂５が付着した電子部品３を樹脂除去部１０に対して下降させ、バンプ４の下端部に付着した樹脂５をスポンジなどの樹脂吸引面１０ａに接触させる。このとき必要であれば電子部品３を樹脂吸引面１０ａに対して相対的に平行移動させる。これにより、バンプ４の下端部に付着した樹脂５は樹脂吸引面１０ａによって吸引除去され、付着樹脂量が減少する。
【００３５】
そして、付着した樹脂５のうち適量が除去された後には、図５（ｅ）に示すように、電子部品３の下面にバンプ４の高さ寸法よりも小さい膜厚の未硬化連続樹脂膜５ａが、またバンプ４の表面には表面樹脂膜５ｂが形成される（図３（ａ）参照）。すなわち上記方法は、樹脂塗布工程において、電子部品３を樹脂５に浸漬することにより電子部品３の下面におけるバンプ４の根本部の周囲を含むバンプ４の表面に樹脂５を付着させる樹脂付着動作と、この樹脂付着動作後にバンプ４の下端部に付着した樹脂５の量を減少させる樹脂除去動作とを行う形態となっている。
【００３６】
なお上記実施の形態では、半田によって形成されたバンプ４を加熱により電極２に半田接合する例を示したが、バンプ４の材質として半田以外の金や銅などの導電性の金属を用いてもよい。この場合には、電極２として、表面に半田プリコートや印刷などの方法によって予め供給された半田を備えたものを用いる。そして樹脂５が塗布された電子部品３を電極２に搭載し、リフローによって加熱することにより、電極２上の半田が溶融してバンプ４が電極２に半田接合される。この場合においても、バンプ４と電極２との半田接合部は、同様に第２樹脂部５Ｂによって覆われて補強される。
【００３７】
図６は、多数のバンプ４が形成された電子部品３’における樹脂補強範囲を示している。上記実施の形態では電子部品３のバンプ４の根本部全てを連続樹脂膜５Ｃによって補強する例を示したが、図６のように電子部品３’のコーナ部に位置する複数のバンプ４を含むバンプ補強範囲Ｒのみを対象として、連続樹脂膜５Ｃおよび第２樹脂部５Ｂ（図１参照）を形成するようにしてもよい。これにより、電子部品３’のバンプ４のうち、実装後の使用状態での応力分布において高い応力が集中しやすいコーナ部を選択的に補強することができるとともに、電子部品３’の内部における空隙部６の範囲が大きくなり、リフロー時の脱ガス効果を確保することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品の下面にバンプの根本部の周囲を覆って形成された第１樹脂部と、基板の上面にバンプと電極との接合部を覆って形成された第２樹脂部とを備え、第１樹脂部が隣接するバンプの第１樹脂部と電子部品の下面において相互に連結して連続樹脂膜を形成し、この連続樹脂膜の下方に樹脂が存在しない空隙部を形成するようにしたので、バンプの根本部を有効に補強するとともに、リフロー時の脱ガスを確保して、実装後の接合部の信頼性を確保しながら十分な補強効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装構造の側断面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装構造の平断面図
【符号の説明】
１  基板
２  電極
３  電子部品
４  バンプ
５  樹脂
５Ａ  第１樹脂部
５Ｂ  第２樹脂部
５ａ  未硬化連続樹脂膜
５ｂ  表面樹脂膜
５Ｃ  連続樹脂膜
６  空隙部
７  スタンプ台
【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】
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【図６】
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