(57)【要約】【課題】リペア性が良好であるとともに、積層パッケージと回路基板との接続の耐衝撃性を向上された積層パッケージ構造体を製造する。【解決手段】積層パッケージ構造体の製造方法は、（i）第１半導体素子と、複数の端子電極と、複数のビアホールを有する絶縁部材と、を具備するボトムパッケージを準備する工程と、（ii）第２半導体素子と、第１融点ｍｐ１を有する複数の第１バンプと、を具備するトップパッケージを準備する工程と、（iii）複数の第１バンプに、第１融点ｍｐ１より低い第２融点ｍｐ２を有する第１はんだ粉末と、第１融点ｍｐ１より低い温度で硬化する第１熱硬化性フラックスと、を含む第１ペーストを塗布する工程と、（iv）複数の第１バンプが、それぞれ、対応する複数のビアホールに収容され、かつ対応する複数の端子電極に前記第１ペーストを介して着地するように、トップパッケージを、ボトムパッケージに搭載する工程と、を含む。【選択図】図１
2014033084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（i）第１半導体素子と、前記第１半導体素子を囲うように配列する複数の端子電極と、前記第１半導体素子を封止するとともに、前記複数の端子電極に対応する複数のビアホールを有する絶縁部材と、を具備するボトムパッケージを準備する工程と、
（ii）第２半導体素子と、前記複数の端子電極に対応して前記複数のビアホールに収容されるように設けられた第１融点ｍｐ１を有する複数の第１バンプと、を具備するトップパッケージを準備する工程と、
（iii）前記複数の第１バンプに、前記第１融点ｍｐ１より低い融点ｍｐ２を有するはんだ粉末と、前記第１融点ｍｐ１より低い温度で硬化する熱硬化性フラックスと、を含むペーストを塗布する工程と、
（iv）前記複数の第１バンプが、それぞれ対応する前記複数のビアホールに収容され、かつ、それぞれ対応する前記複数の端子電極に前記ペーストを介して着地するように、トップパッケージを、前記ボトムパッケージに搭載する工程と、を含む積層パッケージ構造体の製造方法。
【請求項２】
更に、（v）前記トップパッケージを搭載した前記ボトムパッケージを、前記第１融点ｍｐ１より低く、かつ前記第２融点ｍｐ２以上の温度で加熱後、冷却することにより、前記はんだ粉末を、前記トップパッケージを前記ボトムパッケージに接続する第１金属接合部材に変化させるとともに、前記熱硬化性フラックスを硬化させて、前記第１金属接合部材の少なくとも一部を被覆する第１樹脂補強部を形成する工程、を含む、請求項１記載の積層パッケージ構造体の製造方法。
【請求項３】
更に、ボトムパッケージ搭載領域を有する基板を準備する工程と、
前記トップパッケージを前記ボトムパッケージに搭載する工程の前に、前記ボトムパッケージを、前記ボトムパッケージ搭載領域に搭載する工程と、を含む、請求項１または２記載の積層パッケージ構造体の製造方法。
【請求項４】
前記基板は、前記ボトムパッケージ搭載領域に複数の基板電極を有し、
前記ボトムパッケージは、前記複数の基板電極に対応して設けられた第３融点ｍｐ３を有する複数の第２バンプを有し、
前記トップパッケージを前記ボトムパッケージに搭載する工程の前に、前記複数の第２バンプが、それぞれ対応する前記複数の基板電極に着地するように、前記ボトムパッケージを、前記ボトムパッケージ搭載領域に搭載する、請求項３記載の積層パッケージ構造体の製造方法。
【請求項５】
前記トップパッケージを前記ボトムパッケージに搭載する工程の前に、
更に、前記ボトムパッケージを搭載した前記基板を、前記第３融点ｍｐ３以上の温度で加熱後、冷却することにより、前記第２バンプを前記基板電極に接合する工程、を含む、請求項４記載の積層パッケージ構造体の製造方法。
【請求項６】
前記ボトムパッケージを前記ボトムパッケージ搭載領域に搭載する工程の前に、
更に、前記複数の第２バンプに、前記第３融点ｍｐ３より低い融点ｍｐ４を有するはんだ粉末と、前記第３融点ｍｐ３より低い温度で硬化する熱硬化性フラックスと、を含むペーストを塗布する工程を有し、かつ
前記ボトムパッケージを搭載した前記基板を、前記第３融点ｍｐ３より低く、かつ前記第４融点ｍｐ４以上の温度で加熱後、冷却することにより、前記はんだ粉末を、前記ボトムパッケージを前記基板に接続する第２金属接合部材に変化させるとともに、前記熱硬化性フラックスを硬化させて、前記第２金属接合部材の少なくとも一部を被覆する第２樹脂補強部を形成する工程を含む、請求項４記載の積層パッケージ構造体の製造方法。
【請求項７】
前記ボトムパッケージを前記ボトムパッケージ搭載領域に搭載する工程の前に、
更に、前記基板の前記ボトムパッケージ搭載領域の周縁部に、前記ボトムパッケージの周縁部に付着するように、熱硬化性樹脂を塗布する工程を有し、
前記加熱により、前記熱硬化性樹脂を硬化させて、第３樹脂補強部を形成する、請求項５または６記載の積層パッケージ構造体の製造方法。
【請求項８】
前記複数の第１バンプに前記ペーストを塗布する工程が、前記ペーストの塗膜に前記複数の第１バンプの先端を接触させる工程を含む、請求項１〜７のいずれか1項に記載の積層パッケージ構造体の製造方法。
【請求項９】
第１半導体素子と、前記第１半導体素子を囲うように配列する複数の端子電極と、前記第１半導体素子を封止するとともに、前記複数の端子電極に対応する複数のビアホールを有する絶縁部材と、を具備するボトムパッケージを供給する、第１供給部と、
第２半導体素子と、前記複数の端子電極に対応して前記複数のビアホールに収容されるように設けられた第１融点ｍｐ１を有する複数の第１バンプと、を具備するトップパッケージを供給する、第２供給部と、
前記ボトムパッケージを保持して位置決めする、ボトム保持部と、
第１融点ｍｐ１より低い融点ｍｐ２を有するはんだ粉末と、第１融点ｍｐ１より低い温度で硬化する熱硬化性フラックスと、を含むペーストの塗膜を供給する、ペースト供給ユニットと、
前記ボトムパッケージおよび前記トップパッケージを前記第１供給部および前記第２供給部からピックアップして移動させる搭載ヘッドと、
前記搭載ヘッドの移動および動作を制御する第１制御部と、
を具備し、
前記第１制御部の指令により、
前記搭載ヘッドは、
（i）前記ボトムパッケージをピックアップして、前記第１供給部から前記ボトム保持部に移動させ、前記ボトム保持部に載置し、
（ii）前記トップパッケージをピックアップして、前記第２供給部から前記ペースト供給ユニットに移動させ、前記ペーストの塗膜に前記複数の第１バンプの先端を接触させて、前記ペーストを前記複数の第１バンプに転写し、
（iii）前記複数の第１バンプに前記ペーストが転写されたトップパッケージを、前記ボトムパッケージの上方に移動させ、前記複数の第１バンプが、それぞれ対応する前記複数のビアホールに収容され、かつ、それぞれ対応する前記複数の端子電極に前記ペーストを介して着地するように、前記ボトムパッケージに搭載する、積層パッケージ構造体の組み立て装置。
【請求項１０】
更に、前記ボトム保持部に、ボトムパッケージ搭載領域を有し、かつ前記ボトムパッケージ搭載領域に複数の基板電極を有する基板を供給する基板供給部を具備し、
前記ボトムパッケージは、前記複数の基板電極に対応して設けられた複数の第２バンプを有し、
前記工程（i）は、前記複数の第２バンプが、それぞれ対応する前記複数の基板電極に着地するように、前記ボトムトップパッケージを、前記ボトムパッケージ搭載領域に搭載することを含む、請求項９記載の積層パッケージ構造体の組み立て装置。
【請求項１１】
前記搭載ヘッドは、前記ボトムパッケージを、前記第１供給部から前記ペースト供給ユニットに移動させ、前記ペーストの塗膜に前記複数の第２バンプの先端を接触させて、前記ペーストを前記複数の第２バンプに転写した後、前記ボトムパッケージを前記ボトム保持部に載置する、請求項１０記載の積層パッケージ構造体の組み立て装置。
【請求項１２】
更に、前記基板の前記ボトムパッケージ搭載領域の周縁部に、熱硬化性樹脂を塗布する塗布ヘッドと、
前記塗布ヘッドの移動および動作を制御する第２制御部と、
を具備し、
前記第２制御部の指令により、
前記塗布ヘッドは、
（iv）前記ボトムパッケージ搭載領域の周縁部に、前記熱硬化性樹脂を、前記ボトムパッケージの周縁部に付着する高さに塗布する、請求項１０または１１記載の積層パッケージ構造体の組み立て装置。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の積層パッケージ構造体の組み立て装置と、
前記積層パッケージ構造体の組み立て装置により組み立てられた積層パッケージ構造体を、前記第１融点ｍｐ１より低く、かつ前記第２融点ｍｐ２以上の温度で加熱後、冷却するリフロー装置と、を具備する、積層パッケージ構造体の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトムパッケージにトップパッケージを積層した積層パッケージ構造体の製造方法、組み立て装置、および製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant：携帯情報端末）等のモバイル機器の小型化、高機能化が進んでおり、これに対応するために、ＢＧＡ (Ball grid array：ボール・グリッド・アレイ）やＣＳＰ (Chip Size Package：チップ・サイズ・パッケージ)などの表面実装形の電子部品パッケージが多く用いられている。特に、ＢＧＡは、高密度に多数の電極を設けることができる上、ＱＦＰ（Quad Flat Package：クワッド・フラット・パッケージ）のように周囲にリードが張り出さないので、実装面積を縮小できる点で有利である。
【０００３】
その反面、ＢＧＡは、ＱＦＰのようなリードがないことから、衝撃を緩和することができない。このため、落下衝撃などの機械的負荷にさらされやすいモバイル機器にＢＧＡを使用する場合には、はんだ接合部の耐衝撃信頼性を確保することが重要である。
【０００４】
上記の課題に対して、例えばＢＧＡと電子回路基板とをはんだで接続する際には、はんだ付けをした後にＢＧＡと電子回路基板との隙間にアンダーフィル材のような樹脂補強材を充填し、これを固化することで、はんだ接合部の耐衝撃信頼性を高めることが行われている。従来から使用されているアンダーフィル材としては、主に加熱硬化型のエポキシ樹脂が使用されている（特許文献１、２、３参照）。
【０００５】
ところで、近年、様々な電子機器に、電子部品パッケージ（サブパッケージ）と電子部品パッケージ（サブパッケージ）とを積層して形成される積層パッケージが使用されることが多くなっている。積層パッケージにおいては、上層のサブパッケージであるトップパッケージの端子の数が下層のサブパッケージであるボトムパッケージよりも少ない。このため、トップパッケージとボトムパッケージとの間の接合強度は小さくなる。したがって、トップパッケージとボトムパッケージとの接合を補強する必要性は大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１０１９０６号公報
【特許文献２】特開平１０−１５８３６６号公報
【特許文献３】特開平１０−２０４２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えばアンダーフィル材を使用して補強できるのは、主に、ボトムパッケージと回路基板との接続だけであり、アンダーフィル材によりトップパッケージとボトムパッケージとの接続を補強することは困難である。
【０００８】
また、パッケージのコーナーを接着剤で回路基板に接着する補強方法も従来行われている。しかしながら、そのような補強方法においても、積層パッケージの場合には、回路基板の表面からの距離が大きいトップパッケージを接着剤で回路基板に有効に固定することは困難な場合が多い。
【０００９】
このため、トップパッケージとボトムパッケージとのはんだ接合部を樹脂で補強することも行われる。しかしながら、その場合には、リペアを行うときに、パッケージを加熱して、樹脂補強部を軟化させるとともに、はんだ接合部を再溶融する必要がある。なお、この場合のリペアとは、ボトムパッケージに搭載されたトップパッケージに不良があったり、トップパッケージとボトムパッケージとの間に接続不良があったりする場合に、一旦ボトムパッケージに搭載したトップパッケージをボトムパッケージから取り外し、そのボトムパッケージに同一の、または別のトップパッケージを再接続することを言う。
【００１０】
ところが、リペアの際に、はんだ接合部を溶融すると、トップパッケージに元々設けてあったはんだバンプは破壊されてしまう。その結果、トップパッケージに他に不具合がなくとも、バンプの再形成等の処置を行わないと、トップパッケージの再使用はできなくなる。そして、そのような処置はコスト的に引き合わないことも多いので、結局、そのトップパッケージを廃棄することもあり得る。これにより製造コストが増大する。
【００１１】
一方、ボトムパッケージ側には、破壊されたはんだ接合部の片割れが残り、溶融はんだと樹脂補強材の残渣とが混合した状態で電極等に付着する場合がある。すなわち、ボトムパッケージの電極およびその周囲をクリーンな状態に保ったままで、トップパッケージをボトムパッケージから分離することは困難である。その結果、ボトムパッケージも廃棄する必要性が生じ、製造コストはさらに増大する。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、リペア性が良好であるとともに、ボトムパッケージとトップパッケージとの接続の耐衝撃性を向上させることができる積層パッケージ構造体を製造する方法、装置およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一局面は、（i）第１半導体素子と、前記第１半導体素子を囲うように配列する複数の端子電極と、前記第１半導体素子を封止するとともに、前記複数の端子電極に対応する複数のビアホールを有する絶縁部材と、を具備するボトムパッケージを準備する工程と、
（ii）第２半導体素子と、前記複数の端子電極に対応して前記複数のビアホールに収容されるように設けられた第１融点ｍｐ１を有する複数の第１バンプと、を具備するトップパッケージを準備する工程と、
（iii）前記複数の第１バンプに、前記第１融点ｍｐ１より低い第２融点ｍｐ２を有する第１はんだ粉末と、前記第１融点ｍｐ１より低い温度で硬化する第１熱硬化性フラックスと、を含む第１ペーストを塗布する工程と、
（iv）前記複数の第１バンプが、それぞれ対応する前記複数のビアホールに収容され、かつ、それぞれ対応する前記複数の端子電極に前記第１ペーストを介して着地するように、トップパッケージを、前記ボトムパッケージに搭載する工程と、を含む積層パッケージ構造体の製造方法に関する。
【００１４】
本発明の他の局面は、第１半導体素子と、前記第１半導体素子を囲うように配列する複数の端子電極と、前記第１半導体素子を封止するとともに、前記複数の端子電極に対応する複数のビアホールを有する絶縁部材と、を具備するボトムパッケージを供給する、第１供給部と、
第２半導体素子と、前記複数の端子電極に対応して前記複数のビアホールに収容されるように設けられた第１融点ｍｐ１を有する複数の第１バンプと、を具備するトップパッケージを供給する、第２供給部と、
前記ボトムパッケージを保持して位置決めする、ボトム保持部と、
第１融点ｍｐ１より低い第２融点ｍｐ２を有するはんだ粉末と、第１融点ｍｐ１より低い温度で硬化する熱硬化性フラックスと、を含む第１ペーストの塗膜を供給する、ペースト供給ユニットと、
前記ボトムパッケージおよび前記トップパッケージを前記第１供給部および前記第２供給部からピックアップして移動させる搭載ヘッドと、
前記搭載ヘッドの移動および動作を制御する第１制御部と、
を具備し、
前記第１制御部の指令により、
前記搭載ヘッドは、
（i）前記ボトムパッケージをピックアップして、前記第１供給部から前記ボトム保持部に移動させ、前記ボトム保持部に載置し、
（ii）前記トップパッケージをピックアップして、前記第２供給部から前記ペースト供給ユニットに移動させ、前記第１ペーストの塗膜に前記複数の第１バンプの先端を接触させて、前記第１ペーストを前記複数の第１バンプに転写し、
（iii）前記複数の第１バンプに前記第１ペーストが転写されたトップパッケージを、前記ボトムパッケージの上方に移動させ、前記複数の第１バンプが、それぞれ対応する前記複数のビアホールに収容され、かつ、それぞれ対応する前記複数の端子電極に前記第１ペーストを介して着地するように、前記ボトムパッケージに搭載する、積層パッケージ構造体の組み立て装置に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、例えば、第１バンプの原形を保ったままで、トップパッケージをボトムパッケージと接続したり、その接続を解除して、トップパッケージをボトムパッケージから分離したりすることができる。また、トップパッケージとボトムパッケージとの間のはんだ接合部を確実に樹脂補強部により補強することができる。よって、リペア性が良好であるとともに、ボトムパッケージとトップパッケージとの接続の耐衝撃性が向上された積層パッケージ構造体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る積層パッケージ構造体の断面図である。
【図２】積層パッケージの断面図である。
【図３】トップパッケージの底面図である。
【図４】トップパッケージのボトムパッケージへの接合の手順を示す説明図であり、トップパッケージをボトムパッケージに搭載する直前の状態を示す図である。
【図５】トップパッケージのボトムパッケージへの接合の手順を示す説明図であり、トップパッケージをボトムパッケージに搭載した直後の状態を示す図である。
【図６】トップパッケージのボトムパッケージへの接合の手順を示す説明図であり、接合が完了した状態を示す図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る積層パッケージ構造体を製造する製造ラインの一例のブロック図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る積層パッケージ構造体を製造する製造ラインの他の一例のブロック図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態に係る積層パッケージ構造体を製造する製造ラインのさらに他の一例のブロック図である。
【００１７】
【図８】同上の製造ラインでコンベアに基板が載せられた状態を示す正面図である。
【図９】同上の製造ラインでコンベアに基板が載せられた状態を示す上面図である。の一例のブロック図である。
【図１０】転写ユニットの一例を示す上面図である。
【図１１】転写ユニットの動作を説明する説明図であり、混合ペーストの塗膜を形成する手順を示す図である。
【図１２】転写ユニットの動作を説明する説明図であり、混合ペーストの塗膜をバンプに転写する手順を示す図である。
【図１３Ａ】ボトムパッケージを回路基板に搭載する手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３Ｂ】トップパッケージをボトムパッケージに搭載する手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３Ｃ】ボトムパッケージを回路基板に搭載する手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図１３Ｄ】トップパッケージをボトムパッケージに搭載する手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】トップパッケージ搭載ユニットの制御系統を示すブロック図である。
【図１４Ｂ】前処理ユニットの制御系統を示すブロック図である。
【００１８】
【図１５】本発明の他の実施形態に係る積層パッケージ構造体の断面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態に係る積層パッケージ構造体の断面図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態に係る積層パッケージ構造体の断面図である。
【図１８】第３樹脂補強部の配置パターンを模式的に例示する、積層パッケージの上面図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態に係る積層パッケージ構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の積層パッケージ構造体の製造方法は、（i）第１半導体素子と、第１半導体素子を囲うように配列する複数の端子電極と、第１半導体素子を封止するとともに、複数の端子電極に対応する複数のビアホールを有する絶縁部材と、を具備するボトムパッケージを準備する工程と、（ii）第２半導体素子と、複数の端子電極に対応して複数のビアホールに収容されるように設けられた第１融点ｍｐ１を有する複数の第１バンプと、を具備するトップパッケージを準備する工程とを含む。
【００２０】
ここで、ボトムパッケージには、第１半導体素子が搭載されるサブストレート（第１サブストレート）を含ませることができる。その場合には、第１サブストレートの第１半導体素子が搭載される側の主面（以下、素子搭載面という）に、第１半導体素子を囲むように複数の端子電極を設けることができる。絶縁部材は、板状、あるいはシート状とすることができる。その場合には、複数のビアホールは、第１サブストレートの素子搭載面を全て覆うように絶縁部材を板状に成形した後で、例えばレーザ加工により、絶縁部材の端子電極と対応する位置にそれぞれ貫通孔を形成することで、設けることができる。
【００２１】
同様に、トップパッケージにも、さらに、第２半導体素子が搭載されるサブストレート（第２サブストレート）を含ませることができる。その場合には、複数の第１バンプは、第２サブストレートの第２半導体素子が搭載される面（以下、素子搭載面という）とは反対側の面に設けることができる。
【００２２】
さらに、本発明は、（iii）複数の第１バンプに、第１融点ｍｐ１より低い第２融点ｍｐ２を有するはんだ粉末と、第１融点ｍｐ１より低い温度で硬化する熱硬化性フラックスと、を含む第１ペーストを塗布する工程、並びに、（iv）複数の第１バンプが、それぞれ対応する複数のビアホールに収容され、かつ、それぞれ対応する複数の端子電極に第１ペーストを介して着地するように、トップパッケージを、ボトムパッケージに搭載する工程と、を含む。
【００２３】
このように、本発明においては、複数の第１バンプに、第１融点ｍｐ１よりも低い第２融点ｍｐ２を有するはんだ粉末を含む第１ペーストが付着され、その状態で、第１バンプが、第１ペーストを介して、対応する端子電極に着地される。その結果、例えば、比較的低温度である第２融点ｍｐ２を超え、かつ第１融点ｍｐ１よりも低い所定温度Ｔａまでトップパッケージを加熱するだけで、はんだ粉末を溶融させて、トップパッケージとボトムパッケージとをはんだ接合により接続することが可能となる。また、熱硬化性フラックスを硬化させて、その硬化樹脂により、はんだ接合部を補強することもできる。
【００２４】
以上の結果、比較的低い温度までトップパッケージを加熱するだけで、トップパッケージとボトムパッケージとを接続し、かつ、それらの間のはんだ接合部を補強することができる。これにより、半導体素子や電子部品に大きな熱的ダメージを与えることなく、耐衝撃性が向上された積層パッケージ構造体を製造することができる。一方、リペアの際にも、比較的低い温度にまでトップパッケージを加熱するだけで、トップパッケージをボトムパッケージから分離することが可能となり、リペア性が向上する。
【００２５】
本発明の好ましい形態は、更に、（v）トップパッケージを搭載したボトムパッケージを、第１融点ｍｐ１より低く、かつ第２融点ｍｐ２以上の温度で加熱後、冷却することにより、はんだ粉末を、トップパッケージをボトムパッケージに接続する第１金属接合部材に変化させるとともに、熱硬化性フラックスを硬化させて、第１金属接合部材の少なくとも一部を被覆する第１樹脂補強部を形成する工程、を含む。
【００２６】
これにより、第１バンプを溶融させることなく、はんだ粉末だけを溶融させてボトムパッケージとトップパッケージとを接続することが可能となる。その結果、第１バンプが溶融されることなく、原形を留めたままの状態で、トップパッケージとボトムパッケージとを接合することができる。したがって、リペアの際にも、第１樹脂補強部が軟化し、第１金属接合部材だけが再溶融し、かつ第１バンプが溶融しない温度にまで加熱することで、第１バンプの原形を留めたままで、トップパッケージをボトムパッケージから取り外すことも可能となる。
【００２７】
したがって、トップパッケージに他に不具合がない場合には、バンプの補修などを行うことなく、ボトムパッケージから取り外したトップパッケージを、そのまま、同じボトムパッケージに搭載し直したり、別のボトムパッケージに搭載し直したりすることができる。よって、材料ロスと工数の増大とを抑えて、積層パッケージ構造体の製造コストを低減することが可能となる。ここで、第１融点ｍｐ１と、第２融点ｍｐ２との温度差ΔＴ（＝ｍｐ１−ｍｐ２）は、例えば２０〜１３０℃の所定温度とすることができる。温度差ΔＴのより好ましい範囲は、５０〜１００℃である。
【００２８】
さらに、上記の場合、リペアの際には、第１金属接合部材だけがボトムパッケージ側（ビアホールの内部）に残り、第１バンプの構成材は全くボトムパッケージ側に残らない。このため、例えば、ビアホール１つあたりの第１金属接合部材の分量、または第１バンプの体積に対する第１金属接合部材の体積の割合を適宜に設定することで、ボトムパッケージ側に残った接合材料を取り除く必要性をなくすことも可能となる。これにより、さらに材料ロスと工数の増大とを抑えて、積層パッケージ構造体の製造コストを低減することが可能となる。
【００２９】
また、本形態においては、ビアホールの内部で、ボトムパッケージの端子電極と、トップパッケージの第１バンプとが、第１金属接合部材により接合される。そして、第１金属接合部材の少なくとも一部は、ビアホール内に充填された第１樹脂補強部により被覆される。このように、第１金属接合部材の少なくとも一部が、ビアホール内に充填された第１樹脂補強部により被覆されることで、第１金属接合部材による接合が効果的に補強される。
【００３０】
つまり、ビアホールの内部のような限られた空間で第１樹脂補強部により第１金属接合部材を覆うことで、より効果的に、全ての第１金属接合部材を確実に第１樹脂補強部により補強することができる。よって、トップパッケージとボトムパッケージのトータルの接合強度が、設計段階での所望強度を下回るのを避けることができ、所望の耐衝撃性を実現することが容易となる。これにより、所望の耐衝撃性を有していない積層パッケージ構造体が製造されることを防止できるので、歩留まりを改善することもできる。
【００３１】
そして、それぞれの第１樹脂補強部は、隣接する第１樹脂補強部と接触しないように互いに離間して配置されるために、第１樹脂補強部に生じた微細なクラックを通して、再溶融された接合材料が毛管現象により流れ出すような場合が生じても、隣接する電極間の短絡を確実に防止することができる。
【００３２】
本発明の好ましい形態は、ボトムパッケージ搭載領域を有する基板を準備する工程と、トップパッケージをボトムパッケージに搭載する工程の前に、ボトムパッケージを、ボトムパッケージ搭載領域に搭載する工程と、を含む。このとき、基板には、ボトムパッケージ搭載領域に複数の基板電極を含ませることができる。ボトムパッケージには、複数の基板電極に対応して設けられた第３融点ｍｐ３を有する複数の第２バンプを含ませることができる。そして、トップパッケージをボトムパッケージに搭載する工程の前に、複数の第２バンプが、それぞれ対応する複数の基板電極に着地するように、ボトムパッケージを、ボトムパッケージ搭載領域に搭載することができる。
【００３３】
そして、このとき、トップパッケージをボトムパッケージに搭載する工程の前に、更に、ボトムパッケージを搭載した基板を、第３融点ｍｐ３以上の温度で加熱後、冷却することにより、第２バンプを基板電極に接合する工程、を行うことができる。このように、トップパッケージをボトムパッケージに搭載する前に、先に第２バンプを基板電極と接合する工程を実行することで、第２バンプが第１バンプと同じような比較的高融点のはんだから形成されている場合にも、第１バンプを溶融させることなく、第１バンプの原形を留めたままで、第２バンプを基板電極と接合することが容易となる。これにより、積層パッケージ構造体のリペア性が向上する。
【００３４】
なお、上記の第２バンプを基板電極に接合する工程は、トップパッケージをボトムパッケージに搭載する工程の後に実行することも勿論可能である。そして、その場合にも、第１融点ｍｐ１よりも低い温度で第２バンプを基板電極に接合できるようにする（その具体的な方法については後述する）ことで、第１バンプを溶融させることなく、第１バンプの原形を保ったままで、ボトムパッケージを基板に接続するとともに、同時に、トップパッケージをボトムパッケージに接続することができる。これにより、工数を削減して、積層パッケージ構造体の製造コストを低減させることができる。
【００３５】
本発明の他の好ましい形態は、ボトムパッケージをボトムパッケージ搭載領域に搭載する工程の前に、更に、複数の第２バンプに、第３融点ｍｐ３より低い第４融点ｍｐ４を有する第２はんだ粉末と、第３融点ｍｐ３より低い温度で硬化する第２熱硬化性フラックスと、を含む第２ペーストを塗布する工程を有し、かつボトムパッケージを搭載した基板を、第３融点ｍｐ３より低く、かつ第４融点ｍｐ４以上の温度で加熱後、冷却することにより、第２はんだ粉末を、ボトムパッケージを基板に接続する第２金属接合部材に変化させるとともに、第２熱硬化性フラックスを硬化させて、第２金属接合部材の少なくとも一部を被覆する第２樹脂補強部を形成する工程を含む。
【００３６】
これにより、アンダーフィル材を使用することなく、ボトムパッケージと基板とのはんだ接合部を、トップパッケージとボトムパッケージとの接合部と同様の補強構造で補強することができる。また、第２バンプの第３融点ｍｐ３が第１バンプの第１融点ｍｐ１と同程度の温度である場合にも、第４融点ｍｐ４を第２融点ｍｐ２と同程度の温度に設定することで、ボトムパッケージの基板に対する接続と、トップパッケージのボトムパッケージに対する接続とを同一の加熱工程で実行することもできる。よって、工数を削減して、積層パッケージ構造体の製造コストを低減させることができる。
【００３７】
さらに、本形態では、第２バンプを溶融させることなく、第２はんだ粉末だけを溶融させてボトムパッケージと基板とを接続することが可能となる。その結果、第２バンプが溶融されることなく、原形を留めたままの状態で、ボトムパッケージと基板とを接続することができる。したがって、基板にボトムパッケージを付け替えるようなリペアを行う際にも、第２樹脂補強部が軟化するとともに、第２金属接合部材だけが再溶融する温度にまで加熱することで、第２バンプの原形を留めたままで、ボトムパッケージを基板から取り外すことも可能となる。
【００３８】
したがって、ボトムパッケージに他に不具合がない場合には、バンプの補修などを行うことなく、基板から取り外したボトムパッケージを、そのまま、同じ基板に搭載し直したり、別の基板に搭載し直したりすることができる。よって、材料ロスと工数の増大とを抑えて、積層パッケージ構造体の製造コストを低減することが可能となる。ここで、第３融点ｍｐ３と、第４融点ｍｐ４との温度差ΔＴ１（＝ｍｐ３−ｍｐ４）は、例えば２０〜１３０℃の所定温度とすることができる。温度差ΔＴ１のより好ましい範囲は、５０〜１００℃である。
【００３９】
さらに、上記の場合、リペアの際には、第２金属接合部材だけが基板側に残り、第２バンプの構成材は全く基板側に残らない。このため、例えば、第２バンプ１つあたりの第２金属接合部材の分量、または第２バンプの体積に対する第２金属接合部材の体積の割合を適宜に設定することで、基板側に残った接合材料を取り除く必要性をなくすことも可能となる。これにより、さらに材料ロスと工数の増大とを抑えて、積層パッケージ構造体の製造コストを低減することが可能となる。
【００４０】
さらに、第２樹脂補強部により、基板側に裾拡がりとなるようなフィレットを形成することもできる。これにより、基板の基板電極および基板の表面の一部が第２樹脂補強部で覆われる。その結果、熱的衝撃や機械的衝撃を受けた場合に、基板の変形を抑制することができ、耐衝撃性を向上させることができる。
【００４１】
なお、第１はんだ粉末および第２はんだ粉末は同じ材料から形成することもできるし、違う材料から形成することもできる。また、第１はんだバンプおよび第２はんだバンプは同じ材料から形成することもできるし、違う材料から形成することもできる。第１はんだ粉末および第２はんだ粉末が同じ材料から形成され、かつ第１はんだバンプおよび第２はんだバンプが同じ材料から形成されているような場合には、上述したように、基板とボトムパッケージとの間、並びに、ボトムパッケージとトップパッケージとの間の接続を、同じ加熱工程で、同時に実行することができる。つまり、ｍｐ１とｍｐ３とが近い温度（例えば温度差５℃以内）であり、ｍｐ２とｍｐ４とが近い温度（例えば温度差５℃以内）であるような場合には、１回の加熱工程で、基板、ボトムパッケージ、並びに、トップパッケージを相互に接続することができる。
【００４２】
本発明のさらに他の形態は、ボトムパッケージをボトムパッケージ搭載領域に搭載する工程の前に、更に、基板のボトムパッケージ搭載領域の周縁部に、ボトムパッケージの周縁部に付着するように、熱硬化性樹脂を塗布する工程を有し、基板とボトムパッケージとの接続の際の加熱により、熱硬化性樹脂を硬化させて、第３樹脂補強部を形成するのが好ましい。
【００４３】
本形態においては、基板のボトムパッケージ搭載領域の周縁部と、ボトムパッケージの周縁部とを、第３樹脂補強部により接合することで、基板とボトムパッケージとの接合を補強することができる。
【００４４】
ここで、複数の第１バンプに第１ペーストを塗布する工程には、第１ペーストの塗膜に複数の第１バンプの先端を接触させる工程を含ませることができる。これによれば、第１バンプが多数個存在する場合にも、それらの第１バンプを第１ペーストの塗膜に接触させるだけで、容易に均一な分量の第１ペーストを全ての第１バンプに付着させることができる。よって、積層パッケージ構造体の製造に要する時間を短縮することができるとともに、複数の第１バンプのそれぞれに対応して形成されるはんだ接合部を均一化することができ、接続信頼性を向上させることができる。
【００４５】
同様に、複数の第２バンプに第２ペーストを塗布する工程には、第２ペーストの塗膜に複数の第２バンプの先端を接触させる工程（転写工程）を含ませることができる。これによれば、第２バンプが多数個存在する場合にも、それらの第２バンプを第２ペーストの塗膜に接触させるだけで、容易に均一な分量の第２ペーストを全ての第２バンプに付着させることができる。よって、積層パッケージ構造体の製造に要する時間を短縮することができるとともに、複数の第２バンプのそれぞれに対応して形成されるはんだ接合部を均一化することができ、接続信頼性を向上させることができる。なお、第２ペーストの組成は、第１ペーストの組成と同じにすることができる。
【００４６】
また、第２ペーストは、スクリーン印刷装置、およびインクジェットプリンタ等の印刷装置を使用して、第２バンプと対応する基板電極に供給することもできる。基板に積層パッケージ以外の電子部品（チップ部品、半導体素子、電子部品モジュール）を搭載する場合には、それらの電子部品の電極端子と対応する基板電極に第２ペーストを供給するときに、上記の印刷装置を使用して、第２バンプと対応する基板電極にも同時に第２ペーストを供給することができる。これにより、上記のような転写工程を省略することができる。したがって、積層パッケージ構造体の製造に要する工数および時間を削減して、製造コストを低減することができる。
【００４７】
また、本発明は、ボトムパッケージを供給する第１供給部と、トップパッケージを供給する第２供給部と、ボトムパッケージを保持して位置決めするボトム保持部と、第１ペーストの塗膜を供給するペースト供給ユニットと、ボトムパッケージおよびトップパッケージを第１供給部および第２供給部からピックアップして移動させる搭載ヘッドと、搭載ヘッドの移動および動作を制御する第１制御部と、を具備する積層パッケージ構造体の組み立て装置に関する。
【００４８】
ここで、ボトムパッケージは、第１半導体素子と、第１半導体素子を囲うように配列する複数の端子電極と、第１半導体素子を封止するとともに、複数の端子電極に対応する複数のビアホールを有する絶縁部材と、を具備する。トップパッケージは、第２半導体素子と、複数の端子電極に対応して複数のビアホールに収容されるように設けられた第１融点ｍｐ１を有する複数の第１バンプと、を具備する。第１ペーストは、第１融点ｍｐ１より低い第２融点ｍｐ２を有するはんだ粉末と、第１融点ｍｐ１より低い温度で硬化する熱硬化性フラックスと、を含む。
【００４９】
搭載ヘッドは、第１制御部の指令により、（i）ボトムパッケージをピックアップして、第１供給部からボトム保持部に移動させ、ボトム保持部に載置し、（ii）トップパッケージをピックアップして、第２供給部からペースト供給ユニットに移動させ、第１ペーストの塗膜に複数の第１バンプの先端を接触させて、第１ペーストを複数の第１バンプに転写し、（iii）複数の第１バンプに第１ペーストが転写されたトップパッケージを、ボトムパッケージの上方に移動させ、複数の第１バンプが、それぞれ対応する複数のビアホールに収容され、かつ、それぞれ対応する複数の端子電極に第１ペーストを介して着地するように、ボトムパッケージに搭載する。
【００５０】
本発明の一形態に係る組み立て装置は、更に、ボトム保持部に、ボトムパッケージ搭載領域を有し、かつボトムパッケージ搭載領域に複数の基板電極を有する基板を供給する基板供給部を具備する。ボトムパッケージは、複数の基板電極に対応して設けられた複数の第２バンプを有する。このとき、工程（i）は、複数の第２バンプが、それぞれ対応する複数の基板電極に着地するように、ボトムトップパッケージを、ボトムパッケージ搭載領域に搭載することを含む。
【００５１】
本発明の一形態に係る組み立て装置においては、搭載ヘッドは、ボトムパッケージを、第１供給部からペースト供給ユニットに移動させ、第２ペーストの塗膜に複数の第２バンプの先端を接触させて、第２ペーストを複数の第２バンプに転写した後、ボトムパッケージをボトム保持部に載置する。第１ペーストと、第２ペーストとは、同じペーストであってもよいし、違うペーストであってもよい。第１ペーストと第２ペーストとが同じペーストであれば、同一の加熱工程で、第１金属接合部材３８および第２金属接合部材５８を形成できるので好ましい。
【００５２】
本発明の他の形態の組み立て装置は、更に、基板のボトムパッケージ搭載領域の周縁部に、熱硬化性樹脂を塗布する塗布ヘッドと、塗布ヘッドの移動および動作を制御する第２制御部と、を具備する。第２制御部の指令により、塗布ヘッドは、（iv）ボトムパッケージ搭載領域の周縁部に、熱硬化性樹脂を、ボトムパッケージの周縁部に付着する高さに塗布する。
【００５３】
さらにまた、本発明は、上記の積層パッケージ構造体の組み立て装置と、積層パッケージ構造体の組み立て装置により組み立てられた積層パッケージ構造体を、第１融点ｍｐ１より低く、かつ第２融点ｍｐ２以上の温度で加熱後、冷却するリフロー装置と、を具備する積層パッケージ構造体の製造システムに関する。
【００５４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００５５】
（第１実施形態）
図１に、本発明の一実施形態に係る積層パッケージ構造体の製造方法により製造される積層パッケージ構造体を一部断面図により示す。図２に、積層パッケージの概略構成を断面図により示す。
【００５６】
図示例の積層パッケージ構造体１０は、ＢＧＡ型の積層パッケージ１２および回路基板１４を含んでいる。積層パッケージ１２は、表面実装形の電子部品パッケージであり、ボトムパッケージ１６およびトップパッケージ１８の２つのサブパッケージを含んでいる。なお、積層パッケージ１２、ボトムパッケージ１６およびトップパッケージ１８は、ＢＧＡ形のパッケージに限らず、はんだバンプを有するパッケージであれば良い。
【００５７】
ボトムパッケージ１６は、第１サブストレート１９と、第１サブストレート１９の一方の主面（図の上面、以下、素子搭載面という）に搭載された第１半導体素子２０と、第１半導体素子２０の周囲に配列された複数の端子電極２２と、第１半導体素子２０を封止するシート状ないしは板状の絶縁部材２４と、を含んでいる。第１サブストレート１９の他方の主面（図の下面）には、回路基板１４に設けられた複数の基板電極（ランド）１５と接続される複数の基板接続端子２６が例えばマトリックス状に配列されている。そして、第１サブストレート１９の他方の主面から突出するように、それぞれの基板接続端子２６には、第１融点ｍｐ１を有する基板接続バンプ２８が、対応する基板接続端子２６と導通するように付設されている。
【００５８】
絶縁部材２４は、エポキシ樹脂等を含む半導体封止材から形成することができる。基板接続バンプ２８は、例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ系よりなる群から選ばれる合金を用いることができる。
【００５９】
回路基板１４は、一方の主面に、基板接続バンプ２８と対応して設けられた複数の基板電極（ランド）１５が設けられたボトムパッケージ搭載領域１７を有している。回路基板１４は、積層パッケージ１２以外の部品を搭載するための領域を有していてもよい。積層パッケージ１２以外の部品としては、チップ型電子部品などの小型電子部品、ＩＣチップ等のベアチップ部品、あるいは他の電子部品パッケージがある。
【００６０】
トップパッケージ１８は、第２サブストレート３０と、第２サブストレート３０の一方の主面（図の上面、以下、素子搭載面という）に搭載された第２半導体素子３２と、を含んでいる。第２半導体素子３２は、第２サブストレート３０の素子搭載面で、板状ないしはシート状の封止材３３により封止されている。第２サブストレート３０の他方の主面（図の下面）には、ボトムパッケージ１６の複数の端子電極２２とそれぞれ接続される複数のサブ間接続端子３４が、端子電極２２と対応する配列で形成されている。そして、第２サブストレート３０の他方の主面から突出するように、それぞれのサブ間接続端子３４には、第３融点ｍｐ３を有するサブ間接続バンプ３６が、対応するサブ間接続端子３４と導通するように付設されている。
【００６１】
封止材３３は、エポキシ樹脂等を含む半導体封止材から形成することができる。サブ間接続バンプ３６は、例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ系よりなる群から選ばれる合金を用いることができる。
【００６２】
以下、絶縁部材２４について更に説明する。絶縁部材２４には、複数の端子電極２２とそれぞれ対応する位置にビアホール３７が、絶縁部材２４を厚み方向に貫通するように穿設されている。ビアホール３７の内部では、複数の端子電極２２が１つずつ露出している。ビアホール３７は、絶縁部材２４を第１サブストレート１９の素子搭載面の全域を覆うように設置した後に、例えばレーザ加工により、絶縁部材２４に貫通孔を形成することで設けることができる。
【００６３】
図３に概念的に示すように、複数のサブ間接続端子３４は、第１半導体素子２０と対応する、第２サブストレート３０の中央寄りの素子対応領域ＡＲ１には形成されておらず、その周囲に例えばマトリックス状に配列されている。
【００６４】
そして、サブ間接続端子３４の個数は、基板接続端子２６の個数よりも少なく、基板接続端子２６の個数の方が多くなっている。これは、基板接続端子２６が、ボトムパッケージ１６を回路基板１４に接続するための端子だけではなく、トップパッケージ１８を回路基板１４に接続するための中継用の端子を含むからである。そして、素子対応領域ＡＲ１には、サブ間接続端子３４を設けることができないために、サブ間接続端子３４は、素子対応領域ＡＲ１の周囲に形成されている。
【００６５】
複数のサブ間接続バンプ３６は、対応する端子電極２２と、対応するビアホール３７の内部で、それぞれ、第１金属接合部材３８により接合されている。ここで、第１金属接合部材３８は、サブ間接続バンプ３６よりも融点が低い金属である。そして、第１金属接合部材３８の少なくとも一部は、ビアホール３７内に充填された第１樹脂補強部４０により被覆されている。
【００６６】
一例として、第１金属接合部材３８は、低融点のはんだ材料（例えば融点：１３９℃のＳｎ−Ｂｉはんだ）を使用して形成することができる。第１樹脂補強部４０は、第１金属接合部材３８に使用されるはんだ材料の融点と同程度の温度（例えば１３０℃）でガラス転移する熱硬化性樹脂を使用して形成することができる。このとき、サブ間接続バンプ３６は、融点が比較的高いＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ（例えばＡｇが３質量％、Ｃｕが０．５質量％、残部がＳｎであるはんだ（融点：２１７〜２２０℃））を使用して形成することができる。
【００６７】
上記の例のように、第１金属接合部材３８は、サブ間接続バンプ３６の第１融点ｍｐ１よりも低い第２融点ｍｐ２を有するはんだから形成される。そして、上記の例のように、第１樹脂補強部４０は、サブ間接続バンプ３６に使用するはんだの融点よりも低い所定温度ｇｔ１でガラス転移する熱硬化性樹脂から形成することができる。
【００６８】
そして、第１金属接合部材３８の体積をＶＤとし、サブ間接続バンプ３６の体積をＶＢとしたとき、第１金属接合部材３８の体積率α（α＝ＶＤ／（ＶＤ＋ＶＢ））は、３０％以下とするのが好ましい。つまり、第１金属接合部材３８の体積（ＶＤ）は、第１金属接合部材３８の体積（ＶＤ）とサブ間接続バンプ３６の体積（ＶＢ）の合計の３０％以下であるのが好ましい。体積率αのより好ましい範囲は、５〜３０％であり、更に好ましい範囲は、１０〜２５％である。
【００６９】
上記のような第１金属接合部材３８および第１樹脂補強部４０の形成方法としては、上記の第２融点ｍｐ２を有するはんだ材料の粉末（例えば、粒径：１０〜４０μｍ）を熱硬化性フラックスに混合した混合物（以下、第１ペーストという）を使用することが考えられる。熱硬化性フラックスは、フラックスに熱硬化性樹脂を含ませることにより得ることができる。熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビスマレイミド、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂など、様々な樹脂を含むことができる。これらは単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、耐熱性に優れる点などから、特にエポキシ樹脂が好適である。
【００７０】
エポキシ樹脂には、ビスフェノール型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂の群から選ばれるエポキシ樹脂も用いることができる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、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などが好適に用いられる。これらを変性させたエポキシ樹脂も用いられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７１】
上記のような熱硬化性樹脂と組み合わせて用いる硬化剤としては、チオール系化合物、変性アミン系化合物、多官能フェノール系化合物、イミダゾール系化合物、および酸無水物系化合物の群から選ばれる化合物を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。硬化剤は、導電性ペーストの使用環境や用途に応じて、好適なものが選択される。
【００７２】
そして、フラックスの組成は、特に限定されないが、例えば、ロジンのようなベース剤、有機酸やハロゲン化物などの活性剤、溶剤、チキソ性付与剤などを含む。活性剤には、はんだ接合の際に電極表面およびバンプ表面に存在する酸化物などを除去する活性作用を有する材料を使用する。
【００７３】
回路基板１４は、一方の主面に、基板接続バンプ２８と対応して設けられた複数の基板電極１５（ランド）が設けられたボトムパッケージ搭載領域１７を有している。回路基板１４は、積層パッケージ１２以外の部品を搭載するための領域を有していてもよい。積層パッケージ１２以外の部品としては、チップ型電子部品などの小型電子部品、ＩＣチップ等のベアチップ部品、あるいは他の電子部品パッケージがある。
【００７４】
以下、サブ間接続バンプを、端子電極と、第１金属接合部材により接合する接合方法の一例を説明する。
【００７５】
図４に示すように、上述したはんだ材料の粉末（はんだ粉末）４４を含む第１ペースト４２を複数のサブ間接続バンプ３６のそれぞれに付着させる。複数のサブ間接続バンプ３６のそれぞれに第１ペースト４２を付着させる方法としては、後で詳しく説明するように、第１ペースト４２の塗膜を形成し、その塗膜を複数のサブ間接続バンプ３６に転写する方法が考えられる。これにより、第１ペースト４２のフラックスに含まれる活性剤の働きによって、後工程の加熱時にサブ間接続バンプ３６の酸化被膜は除去される。
【００７６】
次に、図５に示すように、第１ペースト４２が付着されたサブ間接続バンプ３６を、対応するビアホール３７の内部に挿入する。これにより、サブ間接続バンプ３６に付着した第１ペースト４２が対応する端子電極２２と接触する。これにより、端子電極２２の酸化被膜も、後工程の加熱時に、活性剤の働きにより除去される。ここで、サブ間接続バンプ３６に付着させる第１ペースト４２の分量は、第１樹脂補強部４０により第１金属接合部材３８の少なくとも一部分が覆われるように、ビアホール３７の空き容積（ビアホールの容積からサブ間接続バンプ３６の体積や、端子電極２２の突出部の体積を除いた容積）の７５％以上となるように設定するのが好ましい。
【００７７】
その状態で、第１ペースト４２を加熱することで、第１ペースト４２に含まれたはんだ粉末４４が溶融し、凝集して、溶融はんだの塊となる。これにより、熱硬化性フラックスと溶融はんだとが分離される。その結果、上述した活性剤の働きにより、溶融はんだが端子電極２２およびサブ間接続バンプ３６の表面に濡れ拡がる。このときの第１ペースト４２の加熱温度は、サブ間接続バンプ３６が溶融せず、かつはんだ粉末４４が溶融し、かつ熱硬化性フラックス４６に含まれた熱硬化性樹脂が熱硬化する所定温度Ｔａ（上記の例では、１３９℃＜Ｔａ＜２１７℃）に設定される。このような所定温度Ｔａまで第１ペースト４２を加熱することで、まず、熱硬化性樹脂の熱硬化により第１樹脂補強部４０が形成される。
【００７８】
熱硬化性樹脂が熱硬化し、溶融はんだが、端子電極２２およびサブ間接続バンプ３６の表面に濡れ拡がった状態で放冷すると、図６に示すように、溶融はんだが固化して、端子電極２２とサブ間接続バンプ３６との間に第１金属接合部材３８が形成される。これにより、複数のサブ間接続バンプ３６は元の形状を保ったまま、第１金属接合部材３８により、対応する端子電極２２とそれぞれ接合される。そして、第１金属接合部材３８は、少なくとも一部分が、ビアホール３７の内部に充填された第１樹脂補強部４０により覆われた状態となる。これにより、通常よりも大きな補強効果で、第１金属接合部材３８による接合部を第１樹脂補強部４０により補強することができる。
【００７９】
また、リペアの際には、低融点はんだ材料からなるはんだ粉末４４の融点以上の温度に加熱するだけで、第１金属接合部材３８が溶融されて、トップパッケージ１８のボトムパッケージ１６からの取り外しが容易に行える。その際に、サブ間接続バンプ３６の形状を元の形状のままに保つことができるので、トップパッケージ１８の機能に不具合がない限り、そのトップパッケージ１８をそのまま再使用することが可能となる。よって、部品ロスを抑えることができる。また、サブ間接続バンプ３６の付け替えの必要もないので、リペアの工数を抑えることができ、製造コストを低減することができる。
【００８０】
一方、ボトムパッケージ１６については、例えば第１金属接合部材３８の体積率αを３０％以下とすることで、リペアの際にトップパッケージ１８を取り外したときに、ビアホール３７の内部に残存するはんだの量を少なくすることができる。これにより、ビアホール３７の内部に残存したはんだを取り除くなどの特別の処置を要することなく、再び、上述の手順で、当該ボトムパッケージ１６に、そのまま、他のトップパッケージ１８等を搭載することが可能となる。これにより、部品ロスを低減することができるとともに、工数を低減してリペアを実行することができる。
【００８１】
図７Ａに、本発明の一実施形態に係る積層パッケージ構造体を製造する製造システムである表面実装ラインをブロック図により示す。図７Ｂに、図７Ａの構成ユニットを一部改変した変形例の表面ラインをブロック図により示す。
【００８２】
図７Ａのライン１は、回路基板１４を供給する基板供給ユニット２と、ボトムパッケージ１６を回路基板１４に搭載するボトムパッケージ搭載ユニット３と、回路基板１４に搭載されたボトムパッケージ１６にさらにトップパッケージ１８を搭載するトップパッケージ搭載ユニット４と、リフローユニット５と、後処理ユニット６と、パッケージ構造体回収ユニット７と、各ユニットの間で基板を搬送するコンベア８と、を含んでいる。なお、ボトムパッケージ搭載ユニット３とトップパッケージ搭載ユニット４とは、パッケージ搭載ユニット９として、１つに統合することができる。後処理ユニット６は、必要に応じて、アンダーフィル材で積層パッケージ１２と回路基板１４との接続を補強する等の処理を行うユニットである。
【００８３】
トップパッケージ搭載ユニット４（あるいは、パッケージ搭載ユニット９）には、後で説明する転写ユニット、および第１制御部を含ませることができる。第１制御部には、図示しない画像処理部を含ませることができる。後処理ユニット６には、第２制御部を含ませることができる。第２制御部には、図示しない画像処理部を含ませることができる。
【００８４】
ライン１は、回路基板１４をキャリアボードに載せ、それを、コンベア８により各ユニットの間で搬送するキャリア搬送方式の表面実装ラインであり得る。この場合には、基板供給ユニット１には、例えば、マガジン式の基板ローダを使用することができ、部品実装基板回収ユニット５には、例えば、マガジン式の基板アンローダを使用することができる。
【００８５】
キャリアボードには、耐熱テープで回路基板１４を固定することができる。あるいは、微粘着タイプの粘着材をキャリアボードの回路基板１４との対向面に塗布することで、回路基板１４を固定できる。この場合には、回路基板１４の裏面全体がキャリアボードに固定されるために、フレキシブルな回路基板１４であっても、回路基板１４のうねりなどによる高さのばらつきを低減することができる。あるいは、回路基板１４がリジッドな基板である場合には、キャリアボードを使用せずに、回路基板１４を直接にコンベア８に搭載することもできる。
【００８６】
ボトムパッケージ搭載ユニット３およびトップパッケージ搭載ユニット４には、テープフィーダ、バルクフィーダ、及びトレイフィーダ等の電子部品供給装置と、それらの電子部品供給装置により供給される電子部品の位置決めをする位置決め機構（ＣＣＤカメラ、画像処理部等）と、それらの電子部品供給装置により供給される電子部品を基板の上に配置する、例えば吸着ノズルを有する搭載ヘッドとを含ませることができる。つまり、ボトムパッケージ搭載ユニット３およびトップパッケージ搭載ユニット４は、それぞれを、あるいは統合したものを、チップマウンタとして構成することができる。このとき、ボトムパッケージ１６およびトップパッケージ１８は、トレイフィーダにより供給することができる。
【００８７】
図７Ｂのライン１Ａは、リフローユニット５Ａが、ボトムパッケージ搭載ユニット３とトップパッケージ搭載ユニット４との間に配置されている点が、図７Ａのライン１とは、異なっている。ライン１Ａのそれ以外の構成は、ライン１と同様である。つまり、図７Ｂのライン１Ａは、２つのリフローユニットを有している。
【００８８】
図７Ａのライン１は、ボトムパッケージ１６を回路基板１４に接続するときに、サブ間接続バンプ３６の第１融点ｍｐ１以上の温度にまでトップパッケージ１８を加熱する必要性がない場合に使用することができる。例えば、基板接続バンプ２８の第３融点ｍｐが第２融点ｍｐ２と同様に、第１融点ｍｐ１よりも十分に低いときにライン１を使用することができる。これに対して、図７Ｂのライン１Ａは、ボトムパッケージ１６を回路基板１４に接続するときに、サブ間接続バンプ３６の第１融点ｍｐ１以上の温度にまでトップパッケージ１８を加熱する必要性がある場合に使用することができる。
【００８９】
次に、図１に示した積層パッケージ構造体を製造する製造方法を説明する。はじめに、図７Ａのライン１を使用して積層パッケージ構造体を製造する場合を説明する。ここでは、基板接続バンプ２８の第３融点ｍｐが第２融点ｍｐ２と同じである場合を説明する。
【００９０】
まず、図８および図９に示すように、基板供給ユニット２にて、コンベア８に設置されたキャリアボード４８の上に回路基板１４を設置する。次に、ボトムパッケージ搭載ユニット３にて、ボトムパッケージ１６の複数の基板接続バンプ２８にフラックスを塗布する。複数の基板接続バンプ２８にフラックスを塗布する方法は、特に限定されないが、第１ペースト４２をサブ間接続バンプ３６に付着させる場合と同様に、スキージを用いて平坦面に形成したフラックスの塗膜を基板接続バンプ２８に転写する方式が好ましい。フラックスの塗膜の厚さは、基板接続バンプ２８の大きさや、バンプ１個あたりの塗布量を考慮して適宜調整すればよい。
【００９１】
より具体的には、搭載ヘッドによりボトムパッケージ１６を保持する。一方で、図１０〜図１２に示すような、ベーステーブル３２０ａにフラックス２０６（あるいは熱硬化性フラックス）の塗膜（図は第１ペースト４２の場合も示している）を形成し、その塗膜に基板接続バンプ２８を接触させ、基板接続バンプ２８にフラックスを付着（転写）させる。これにより、フラックスが基板接続バンプ２８に均等に塗布される。
【００９２】
さらに、ボトムパッケージ搭載ユニット３の搭載ヘッドにより保持され、基板接続バンプ２８にフラックスが付着されたボトムパッケージ１６を、複数の基板接続バンプ２８が対応する端子電極２２にそれぞれ着地するように位置合わせをして、回路基板１４に搭載する。
【００９３】
次に、トップパッケージ搭載ユニット４にて、回路基板１４に搭載されたボトムパッケージ１６の上に、さらにトップパッケージ１８を搭載する。このとき、トップパッケージ１８の下面に設けられた複数のサブ間接続バンプ３６に、第１ペースト４２を塗布する。複数のサブ間接続バンプ３６に第１ペースト４２を塗布する方法は、特に限定されないが、スキージを用いて平坦面に形成した第１ペースト４２の塗膜をサブ間接続バンプ３６に転写する方式が好ましい。第１ペースト４２の塗膜の厚さは、サブ間接続バンプ３６の大きさや、バンプ１個あたりの塗布量を考慮して適宜調整すればよい。
【００９４】
例えば、所定の転写テーブルに第１ペースト４２の塗膜を形成し、その塗膜にサブ間接続バンプ３６を接触させ、サブ間接続バンプ３６に第１ペースト４２を付着（転写）させる。これにより、第１ペースト４２がサブ間接続バンプ３６に均等に塗布される。
【００９５】
その後、ボトムパッケージ１６およびトップパッケージ１８を搭載した回路基板１４を、リフローユニット５で加熱する。このとき、融点の低い基板接続バンプ２８および第１ペースト４２に含有されたはんだ粉末４４がともに溶融し、かつ第１ペースト４２に含まれた熱硬化性樹脂が硬化し、かつ、サブ間接続バンプ３６が溶融しない温度Ｔａ（ｍｐ１＞Ｔａ＞ｍｐ２，，ｍｐ３，ｇｔ１）まで、第１ペースト４２を加熱する。
【００９６】
リフローユニット５での加熱工程が終了すると、溶融したはんだを冷却して固化する。その結果、基板接続バンプ２８が溶融して固化した固化物により基板電極１５と基板接続端子２６とが接続される。また、はんだ粉末４４が溶融して固化した固化物である第１金属接合部材３８によりサブ間接続バンプ３６と端子電極２２とが接続される。そして、第１ペースト４２に含まれた熱硬化性フラックスが熱硬化した硬化物である樹脂補強部４０により第１金属接合部材３８の少なくとも一部が覆われて、第１金属接合部材３８によるサブ間接続バンプ３６と端子電極２２との接合が補強される。
【００９７】
次に、第１ペースト４２の塗膜を用いてサブ間接続バンプ３６に第１ペースト４２を転写する方法の一例についてさらに詳しく説明する。
【００９８】
図１０に示すように、転写ユニット３２０は、下方に設けられたベーステーブル３２０ａと、ベーステーブル３２０ａの上面に設けられた転写テーブル３２１と、転写テーブル３２１の上方に配置されたスキージユニット３２２とを具備する。スキージユニット３２２は、転写テーブルの幅とほぼ等しい長さを有する第１スキージ部材３２２ａと第２スキージ部材３２２ｂとを備え、これらはそれぞれ一定の間隔をあけて平行に配置されている。各スキージ部材は、スキージユニット３２２に内蔵された昇降機構によって昇降自在、すなわち転写テーブル３２１に形成される塗膜に対して進退自在となっている。
【００９９】
図１１に示すように、転写テーブル３２１に対してスキージユニット３２２を矢印の方向に相対的に移動させることにより、各スキージ部材で転写テーブル３２１内のフラックスが薄く引き延ばされ、フラックスの塗膜が形成される。
【０１００】
その後、図１２に示すように、トップパッケージ１８の複数のサブ間接続バンプ３６を第１ペースト４２の塗膜に接触させ、サブ間接続バンプ３６に第１ペースト４２を転写する。
【０１０１】
図１３Ａは、図７Ａのラインにて、回路基板にボトムパッケージを搭載する際のフローチャートである。吸着ノズル３２４ｄを含む搭載ヘッドにより、ボトムパッケージ１６をピックアップする（ＳＰ１）。その状態で、図示しないＣＣＤカメラの画像等により、ボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を確認し（ＳＰ２）、必要に応じて、ボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を調整する。一方で、図１０〜図１２に示すように、スキージングにより、ベーステーブル３２０ａにフラックス２０６（あるいは熱硬化性フラックス）の塗膜を形成する（ＳＰ３）。
【０１０２】
搭載ヘッドにより保持されたボトムパッケージ１６を転写ユニット３２０の上方へ移動させる。そして、図１２に示すように、吸着ノズル３２４ｄを昇降動作させてボトムパッケージ１６の基板接続バンプ２８をフラックスの塗膜に接触させ、基板接続バンプ２８にフラックスを転写する（ＳＰ４）。その状態で、図示しないＣＣＤカメラの画像等により、基板接続バンプ２８へのフラックスの付着状況およびボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を確認する（ＳＰ５）。そして、必要に応じて、ボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を調整するとともに、基板接続バンプ２８へのフラックスの再付着を行う。このとき、ボトムパッケージ１６がフラックスの塗膜に付着したままの状態で吸着ノズルから脱落しないように、フラックスの粘度は適度な高さに調整される。
【０１０３】
その後、搭載ヘッドを、回路基板１４のボトムパッケージ搭載領域１７へ移動させ、複数の基板接続バンプ２８をそれぞれ対応する基板電極１５に着地させるようにして、ボトムパッケージ１６を回路基板１４に搭載する（ＳＰ６）。このような搭載ヘッドの移動は、所定の制御部からの指令により制御される。
【０１０４】
図１３Ｂは、図７Ａのラインにて、ボトムパッケージにトップパッケージを搭載する際のフローチャートである。図１４Ａは、トップパッケージ搭載ユニット４の制御系統を模式的に示すブロック図である。
【０１０５】
第１制御部６２の指示により、吸着ノズル３２４ｄを含む搭載ヘッド６４により、トップパッケージ１８をピックアップする（ＳＰ１１）。その状態で、ＣＣＤカメラからなる部品認識カメラ６６の撮影画像に基づき、画像処理部の処理結果により、トップパッケージ１８の位置及び姿勢を確認し（ＳＰ１２）、必要に応じて、トップパッケージ１８の位置及び姿勢を調整する。一方で、図１０〜図１２に示すように、第１制御部６２の指示により、スキージングにより、ベーステーブル３２０ａに第１ペースト４２の塗膜を形成する（ＳＰ１３）。
【０１０６】
搭載ヘッドにより保持されたトップパッケージ１８を転写ユニット３２０の上方へ移動させる。そして、図１２に示すように、吸着ノズル３２４ｄを昇降動作させてトップパッケージ１８のサブ間接続バンプ３６をフラックスの塗膜に接触させ、サブ間接続バンプ３６に第１ペースト４２を転写する（ＳＰ１４）。その状態で、部品認識カメラ６６の撮影画像により、サブ間接続バンプ３６へのフラックスの付着状況およびトップパッケージ１８の位置及び姿勢を確認する（ＳＰ１５）。このとき、ＣＣＤカメラからなる基板認識カメラ６８の撮影画像に基づき、画像処理部の処理結果により、回路基板１４に搭載されたボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を確認する。そして、必要に応じて、トップパッケージ１８の位置及び姿勢を調整するとともに、サブ間接続バンプ３６へのフラックスの再付着を行う。このとき、トップパッケージ１８が第１ペースト４２の塗膜に付着したままの状態で吸着ノズルから脱落しないように、第１ペースト４２の粘度は適度な高さに調整される。
【０１０７】
その後、第１制御部６２の処理の指示により、搭載ヘッド６４を、ボトムパッケージ１６の上へ移動させ、複数のサブ間接続バンプ３６をそれぞれ対応する端子電極２２に着地させるようにして、トップパッケージ１８をボトムパッケージ１６に搭載する（ＳＰ１６）。
【０１０８】
次に、リフローユニット５にて、回路基板１４にボトムパッケージ１６およびトップパッケージ１８を搭載した搭載体を所定温度（例えば１６０℃）で加熱し（ＳＰ１７）、サブ間接続バンプ３６および第１ペースト４２に含まれたはんだ粉末を溶融させて溶融はんだとするとともに、熱硬化性フラックスに含まれた熱硬化性樹脂を熱硬化させる。その後、搭載体を放冷することで、溶融はんだを固化して、ボトムパッケージ１６を回路基板１４に接合するとともに、トップパッケージ１８を第１金属接合部材３８によりボトムパッケージ１６に接合する。
【０１０９】
次に、トップパッケージ１８とボトムパッケージ１６との間の接続状態や、トップパッケージ１８の故障の有無を検査し（ＳＰ１８）、問題がなければ（ＳＰ１８でＹｅｓ）、アンダーフィル材による補強等の後工程に進む。一方、問題があれば（ＳＰ１８でＮｏ）、第１金属接合部材３８が溶融し、第１樹脂補強部４０が軟化し、かつサブ間接続バンプ３６が溶融しない所定温度まで、搭載体を再加熱する。そして、第１金属接合部材３８を溶融するとともに、第１樹脂補強部４０を軟化させて、トップパッケージ１８をボトムパッケージ１６から取り外し、同一または別のトップパッケージ１８を付け直す等のリペア処理を行う。
【０１１０】
次に、図７Ｂのライン１Ａを使用して積層パッケージ構造体を製造する場合を説明する。ここでは、基板接続バンプ２８の第３融点ｍｐが第１融点ｍｐ１と同じである場合を説明する。
【０１１１】
まず、図８および図９に示すように、基板供給ユニット２にて、コンベア８に設置されたキャリアボード４８の上に回路基板１４を設置する。次に、ボトムパッケージ搭載ユニット３にて、ボトムパッケージ１６の複数の基板接続バンプ２８にフラックスを塗布する。複数の基板接続バンプ２８にフラックスを塗布する方法は、特に限定されないが、上述したように、スキージを用いて平坦面に形成したフラックスの塗膜を基板接続バンプ２８に転写する方式が好ましい。フラックスの塗膜の厚さは、基板接続バンプ２８の大きさや、バンプ１個あたりの塗布量を考慮して適宜調整すればよい。
【０１１２】
さらに、ボトムパッケージ搭載ユニット３の搭載ヘッドにより保持され、基板接続バンプ２８にフラックスが付着されたボトムパッケージ１６を、複数の基板接続バンプ２８が対応する端子電極２２にそれぞれ着地するように位置合わせをして、回路基板１４に搭載する。
【０１１３】
その後、ボトムパッケージ１６を搭載した回路基板１４を、リフローユニット５Ａで加熱する。このとき、基板接続バンプ２８が溶融するように第３融点ｍｐ３を超える温度まで、回路基板１４を加熱する。
【０１１４】
リフローユニット５Ａでの加熱工程が終了すると、溶融したはんだを冷却して固化する。その結果、基板接続バンプ２８が溶融して固化した固化物により基板電極１５と基板接続端子２６とが接続される。
【０１１５】
次に、トップパッケージ搭載ユニット４にて、回路基板１４に搭載されたボトムパッケージ１６の上に、さらにトップパッケージ１８を搭載する。このとき、トップパッケージ１８の下面に設けられた複数のサブ間接続バンプ３６に、第１ペースト４２を塗布する。複数のサブ間接続バンプ３６に第１ペースト４２を塗布する方法は、特に限定されないが、上述したように、スキージを用いて平坦面に形成した第１ペースト４２の塗膜をサブ間接続バンプ３６に転写する方式が好ましい。第１ペースト４２の塗膜の厚さは、サブ間接続バンプ３６の大きさや、バンプ１個あたりの塗布量を考慮して適宜調整すればよい。
【０１１６】
その後、ボトムパッケージ１６およびトップパッケージ１８を搭載した回路基板１４を、リフローユニット５Ｂで加熱する。このとき、融点の低い第１ペースト４２に含有されたはんだ粉末４４が溶融し、かつ第１ペースト４２に含まれた熱硬化性樹脂が硬化し、かつ、サブ間接続バンプ３６および基板接続バンプ２８が溶融しない温度Ｔａ（ｍｐ１，ｍｐ３＞Ｔａ＞ｍｐ２，ｇｔ１）まで、第１ペースト４２を加熱する。
【０１１７】
リフローユニット５Ｂでの加熱工程が終了すると、溶融したはんだを冷却して固化する。その結果、はんだ粉末４４が溶融して固化した固化物である第１金属接合部材３８によりサブ間接続バンプ３６と端子電極２２とが接続される。そして、第１ペースト４２に含まれた熱硬化性フラックスが熱硬化した硬化物である樹脂補強部４０により第１金属接合部材３８の少なくとも一部が覆われて、第１金属接合部材３８によるサブ間接続バンプ３６と端子電極２２との接合が補強される。
【０１１８】
図１３Ｃは、図７Ｂのラインで、回路基板にボトムパッケージを搭載する際のフローチャートである。吸着ノズル３２４ｄを含む搭載ヘッドにより、ボトムパッケージ１６をピックアップする（ＳＰ２１）。その状態で、図示しないＣＣＤカメラの画像等により、ボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を確認し（ＳＰ２２）、必要に応じて、ボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を調整する。一方で、図１０〜図１２に示すように、スキージングにより、ベーステーブル３２０ａにフラックス２０６（あるいは熱硬化性フラックス）の塗膜を形成する（ＳＰ２３）。
【０１１９】
搭載ヘッドにより保持されたボトムパッケージ１６を転写ユニット３２０の上方へ移動させる。そして、図１２に示すように、吸着ノズル３２４ｄを昇降動作させてボトムパッケージ１６の基板接続バンプ２８をフラックスの塗膜に接触させ、基板接続バンプ２８にフラックスを転写する（ＳＰ２４）。その状態で、図示しないＣＣＤカメラの画像等により、基板接続バンプ２８へのフラックスの付着状況およびボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を確認する（ＳＰ２５）。そして、必要に応じて、ボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を調整するとともに、基板接続バンプ２８へのフラックスの再付着を行う。このとき、ボトムパッケージ１６がフラックスの塗膜に付着したままの状態で吸着ノズルから脱落しないように、フラックスの粘度は適度な高さに調整される。
【０１２０】
その後、搭載ヘッドを、回路基板１４のボトムパッケージ搭載領域１７へ移動させ、複数の基板接続バンプ２８をそれぞれ対応する基板電極１５に着地させるようにして、ボトムパッケージ１６を回路基板１４に搭載する（ＳＰ２６）。このような搭載ヘッドの移動は、所定の制御部からの指令により制御される。
【０１２１】
次に、リフローユニット５Ａにて、回路基板１４にボトムパッケージ１６を搭載した搭載体を所定温度（例えば１６０℃）で加熱し（ＳＰ２７）、基板接続バンプ２８を溶融させて溶融はんだとする。その後、搭載体を放冷することで、溶融はんだを固化して、ボトムパッケージ１６を回路基板１４に接合する。
【０１２２】
図１３Ｄは、ボトムパッケージにトップパッケージを搭載する際のフローチャートである。
【０１２３】
第１制御部６２の指示により、吸着ノズル３２４ｄを含む搭載ヘッド６４により、トップパッケージ１８をピックアップする（ＳＰ３１）。その状態で、ＣＣＤカメラからなる部品認識カメラ６６の撮影画像に基づき、画像処理部の処理結果により、トップパッケージ１８の位置及び姿勢を確認し（ＳＰ３２）、必要に応じて、トップパッケージ１８の位置及び姿勢を調整する。一方で、図１０〜図１２に示すように、第１制御部６２の指示により、スキージングにより、ベーステーブル３２０ａに第１ペースト４２の塗膜を形成する（ＳＰ３３）。
【０１２４】
搭載ヘッドにより保持されたトップパッケージ１８を転写ユニット３２０の上方へ移動させる。そして、図１２に示すように、吸着ノズル３２４ｄを昇降動作させてトップパッケージ１８のサブ間接続バンプ３６をフラックスの塗膜に接触させ、サブ間接続バンプ３６に第１ペースト４２を転写する（ＳＰ３４）。その状態で、部品認識カメラ６６の撮影画像により、サブ間接続バンプ３６へのフラックスの付着状況およびトップパッケージ１８の位置及び姿勢を確認する（ＳＰ３５）。このとき、ＣＣＤカメラからなる基板認識カメラ６８の撮影画像に基づき、画像処理部の処理結果により、回路基板１４に搭載されたボトムパッケージ１６の位置及び姿勢を確認する。そして、必要に応じて、トップパッケージ１８の位置及び姿勢を調整するとともに、サブ間接続バンプ３６へのフラックスの再付着を行う。このとき、トップパッケージ１８が第１ペースト４２の塗膜に付着したままの状態で吸着ノズルから脱落しないように、第１ペースト４２の粘度は適度な高さに調整される。
【０１２５】
その後、第１制御部６２の指示により、搭載ヘッド６４を、ボトムパッケージ１６の上へ移動させ、複数のサブ間接続バンプ３６をそれぞれ対応する端子電極２２に着地させるようにして、トップパッケージ１８をボトムパッケージ１６に搭載する（ＳＰ３６）。
【０１２６】
次に、リフローユニット５Ｂにて、回路基板１４にボトムパッケージ１６およびトップパッケージ１８を搭載した搭載体を所定温度（例えば１６０℃）で加熱し（ＳＰ３７）、第１ペースト４２に含まれたはんだ粉末を溶融させて溶融はんだとするとともに、熱硬化性フラックスに含まれた熱硬化性樹脂を熱硬化させる。その後、搭載体を放冷することで、溶融はんだを固化して、トップパッケージ１８を第１金属接合部材３８によりボトムパッケージ１６に接合する。
【０１２７】
次に、トップパッケージ１８とボトムパッケージ１６との間の接続状態や、トップパッケージ１８の故障の有無を検査し（ＳＰ３８）、問題がなければ（ＳＰ３８でＹｅｓ）、アンダーフィル材による補強等の後工程に進む。一方、問題があれば（ＳＰ３８でＮｏ）、第１金属接合部材３８が溶融し、第１樹脂補強部４０が軟化し、かつ基板接続バンプ２８およびサブ間接続バンプ３６が溶融しない所定温度まで、搭載体を再加熱する。そして、第１金属接合部材３８を溶融するとともに、第１樹脂補強部４０を軟化させて、トップパッケージ１８をボトムパッケージ１６から取り外し、同一または別のトップパッケージ１８を付け直す等のリペア処理を行う。
【０１２８】
（実施形態２）
次に、図１５を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態で製造される積層パッケージ構造体の断面図である。図示例の構造体１０Ａは、図１の構造体１０とは、ボトムパッケージ１６と回路基板１４との間にアンダーフィル材５２が充填されている点が異なっている。
【０１２９】
構造体１０Ａは、構造体１０と同様に、図７Ａのライン１を使用して製造することもできるし、図７Ｂのライン１Ａを使用して製造することもできる。その場合、後処理ユニット６には、アンダーフィル材５２の原料を塗布する塗布ヘッドと、アンダーフィル材５２の原料を塗布ヘッドに供給するディスペンサと、基板認識カメラと、塗布ヘッドの移動および動作、並びに、ディスペンサの動作を制御するとともに、画像処理部を含む、制御装置とを含ませることができる。
【０１３０】
アンダーフィル材５２には、例えば一液性加熱硬化形のエポキシ樹脂を使用することができる。そのようなエポキシ樹脂を、ディスペンサ７６により塗布ヘッド７４を介して回路基板１４上に供給し、毛細管現象によりパッケージと回路基板との間に浸透させる。その後、例えばオーブンやリフロー炉において、アンダーフィル材を加熱し、硬化させることで、パッケージと回路基板との接合が補強される。これにより、より高い耐衝撃性を有する積層パッケージ構造体を得ることができる。
【０１３１】
（実施形態３）
次に、図１６を参照して、本発明のさらに他の実施形態について説明する。図１６は、本実施形態で製造される積層パッケージ構造体の断面図である。
図示例の構造体１０Ｂは、図１の構造体１０とは、回路基板１４のボトムパッケージ搭載領域１７の周縁部と、ボトムパッケージ１６の周縁部とが、第３樹脂補強部５４により接合されている点が異なっている。
【０１３２】
構造体１０Ｂを製造するラインの一例を図７Ｃに示す。図示例のライン１Ｂにおいては、前処理ユニット６Ａが基板供給ユニット２と、ボトムパッケージ搭載ユニット３との間に配置されている。前処理ユニット６Ａには、図１４Ｂに示すように、第３樹脂補強部５４の原料を予めボトムパッケージ搭載領域１７の周縁部に供給する塗布ヘッド７４と、塗布ヘッド７４に第３樹脂補強部５４の原料を供給するディスペンサ７６と、回路基板１４上でボトムパッケージ搭載領域１７を認識するための基板認識カメラ７８と、塗布ヘッド７４の移動および動作、並びに、ディスペンサ７６の動作を制御するとともに、画像処理部を有する第２制御部７２とを含ませることができる。図７Ｃの例に拘わらず、構造体１０Ｂを製造するためのラインは、図７Ａに示したライン１と同様に、リフローユニットについては、１つのリフローユニット５だけを有するラインであってもよい。
【０１３３】
なお、図１６では、第３樹脂補強部５４が、ボトムパッケージ１６の周縁部だけを回路基板１４と接合している場合を示している。これに限らず、第３樹脂補強部５４の材料の供給量を多くし、第３樹脂補強部５４をより高く形成することで、第３樹脂補強部５４によりボトムパッケージ１６だけではなくトップパッケージ１８の周縁部をも回路基板１４と接合することができる。このとき、第３樹脂補強部５４をより高く形成できるように、第３樹脂補強部５４の材料の粘度を必要に応じて高めることができる。
【０１３４】
図１８に５種類の第３樹脂補強部の配置パターンを例示する。４点配置のパターン（ａ）、８点配置のパターン（ｂ）、１２点配置のパターン（ｃ）およびＬ型配置のパターン（ｄ）では、矩形のボトムパッケージ１６の周縁部の四隅またはその近傍に、第３樹脂補強部５４が配置されている。Ｕ型塗布のパターン（ｅ）でも、四隅およびその近傍を含むように第３樹脂補強部５４が配置されている。塗布パターン（ａ）〜（ｅ）の順に、補強効果は大きくなるが、第３樹脂補強部５４の材料の塗布時間が長くなり、補強用樹脂の使用量も多くなる。一方、配置パターン（ｅ）〜（ａ）の順に、リペア性は良好となる。配置パターンは、積層パッケージ１２のサイズおよび生産タクトに応じて、補強効果を考慮して、適宜選択すればよい。
【０１３５】
（実施形態４）
次に、図１７を参照して、さらに他の実施形態について説明する。図１７は、本実施形態で製造される積層パッケージ構造体の断面図である。
図示例の構造体１０Ｃは、上記の各実施形態の構造体が、基板接続バンプ２８が溶融され、その再固化物がはんだ接合部を形成しているのに対して、基板接続バンプ２８Ａが元の形状を保ったままであるのが異なっている。より具体的には、基板接続バンプ２８Ａは、第２金属接合部材５６により、対応する基板電極１５と接合されており、そして、第２金属接合部材５６の少なくとも一部が、第２樹脂補強部５８により被覆されている。構造体１０Ｃの製造には、図７Ａのライン１を好適に使用することができる。
【０１３６】
基板接続バンプ２８Ａは、実施形態１のサブ間接続バンプ３６に使用した材料と同じはんだ材料を使用して形成することができる。第２金属接合部材５６および第２樹脂補強部５８は、実施形態１で第１金属接合部材３８および第１樹脂補強部４０を形成するのに使用した第１ペースト４２と同様の組成のペースト（第２ペースト）を使用して形成することができる。
【０１３７】
第２ペーストは、トップパッケージ１８のサブ間接続バンプ３６に第１ペースト４２を付着させたのと同様の転写工程により、ボトムパッケージ１６の基板接続バンプ２８Ａに付着させることができる。あるいは、第２ペーストは、スクリーン印刷装置、およびインクジェットプリンタ等の印刷装置を使用して、基板接続バンプ２８Ａと対応する基板電極１５に供給することもできる。回路基板１４に積層パッケージ以外の電子部品（チップ部品、半導体素子、電子部品モジュール）を搭載する場合には、それらの電子部品の電極端子と対応する基板電極に第２ペーストを供給するときに、上記の印刷装置を使用して、基板接続バンプ２８Ａと対応する基板電極１５にも同時に第２ペーストを供給することができる。これにより、上記のような転写工程を省略することができる。したがって、積層パッケージ構造体の製造に要する工数および時間を削減して、製造コストを低減することができる。第２ペーストの組成と第１ペーストの組成は異ならせることもできる。
【０１３８】
第２ペーストの組成と第１ペーストの組成が同じである場合には、回路基板１４にボトムパッケージ１６およびトップパッケージ１８の両方を搭載した搭載体を、リフローユニット５において、実施形態１で第１ペースト４２を加熱したのと同じ条件で加熱した後、放冷する。これにより、実施形態１のトップパッケージ１８とボトムパッケージ１６との接合・補強構造と同じ構造で、ボトムパッケージ１６と回路基板１４とを接合し、その接合部を補強することができる。これにより、工数の増大を招くことなく、積層パッケージ構造体を製造することができる。
【０１３９】
このとき、第２樹脂補強部５８は、回路基板１４側に裾拡がりとなるようなフィレットを形成して、回路基板１４の基板電極１５および回路基板１４の表面の一部を覆うことができる。これにより、熱的衝撃や機械的衝撃を受けた場合に、回路基板１４の変形を抑制することができ、耐衝撃性を向上させることができる。
【０１４０】
（実施形態５）
次に、図１９を参照して、本発明のさらに他の実施形態について説明する。図１９は、本実施形態で製造される積層パッケージ構造体の断面図である。
図示例の構造体１０Ｄは、図１７の構造体１０Ｃとは、回路基板１４のボトムパッケージ搭載領域１７の周縁部と、ボトムパッケージ１６の周縁部とが、第３樹脂補強部５４により接合されている点が異なっている。図示例の構造体１０Ｄは、基板接続バンプ２８Ａが元の形状を保ったまま、第２金属接合部材５６により、対応する基板電極１５と接合されており、そして、第２金属接合部材５６の少なくとも一部が、第２樹脂補強部５８により被覆されている点は、図１６の構造体１０Ｃと同様である。
【０１４１】
構造体１０Ｄの製造には、図７Ｃで示したライン１Ｂを、図７Ａのライン１と同様に、１つのリフローユニット５だけを有するように改変したラインを好適に使用することができる。
【０１４２】
第３樹脂補強部５４の材料には、実施形態３で示したのと同じ材料を使用することができる。第３樹脂補強部５４の配置パターンも、実施形態３で示したのと同じ配置パターンを使用することができる。以上の構成により、実施形態４の構造体の耐衝撃性をさらに向上させることができる。なお、図１９では、第３樹脂補強部５４が、ボトムパッケージ１６の周縁部だけを回路基板１４と接合している場合を示している。これに限らず、第３樹脂補強部５４の材料の供給量を多くし、第３樹脂補強部５４をより高く形成することで、第３樹脂補強部５４によりボトムパッケージ１６だけではなくトップパッケージ１８の周縁部をも回路基板１４と接合することができる。このとき、第３樹脂補強部５４をより高く形成できるように、第３樹脂補強部５４の材料の粘度を必要に応じて高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明では、積層パッケージを回路基板に接合する場合に、耐衝撃信頼性およびリペア性に優れた接合構造を提供することができる。従って、本発明は、ＢＧＡ型電子部品の表面実装の分野において極めて有用である。
【符号の説明】
【０１４４】
１…表面実装ライン、１０、１０Ａ〜１０Ｄ…積層パッケージ構造体、１２…積層パッケージ、１４…回路基板、１５…基板電極、１６…ボトムパッケージ、１７…ボトムパッケージ搭載領域、１８…トップパッケージ、１９…第１サブストレート、２…基板供給ユニット、２０…第１半導体素子、２２…端子電極、２４…絶縁部材、２６…基板接続端子、２８、２８Ａ…基板接続バンプ、３…ボトムパッケージ搭載ユニット、３０…第２サブストレート、３２…第２半導体素子、３２０…転写ユニット、３２０ａ…ベーステーブル、３２１…転写テーブル、３２２…スキージユニット、３２２ａ…スキージ部材、３２２ｂ…スキージ部材、３２４ｄ…吸着ノズル、３４…サブ間接続端子、３６、３６Ａ…サブ間接続バンプ、３７…ビアホール、３８…第１金属接合部材、４…トップパッケージ搭載ユニット、４０…第１樹脂補強部、４２…第１ペースト、４４…はんだ粉末、４６…熱硬化性フラックス、５…リフローユニット、５…部品実装基板回収ユニット、５２…アンダーフィル材、５４…第２樹脂補強部、５６…第２金属接合部材、５８…第３樹脂補強部、６…後処理ユニット、７…パッケージ構造体回収ユニット、８…コンベア、９…パッケージ搭載ユニット
【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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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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