(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品のバンプを基板の電極に接合し前記電子部品と前記基板面の間に封止樹脂を充填して成る電子部品の実装体であって、前記電子部品は半導体素子と、この半導体素子の電極にワイヤボンディングにより形成された金バンプと、前記金バンプの基部と前記電極を覆い前記金バンプの高さ寸法より小さい厚さ寸法の絶縁物層を形成して成り、前記絶縁物層は前記封止樹脂と比較して相対的に低吸湿性の材質であることを特徴とする電子部品の実装体。
【請求項２】
半導体素子と、この半導体素子の電極にワイヤボンディングにより形成された金バンプと、前記金バンプの基部と前記電極を覆い前記金バンプの高さ寸法より小さい厚さ寸法の絶縁物層を形成して成る電子部品であって、前記絶縁物層はこの電子部品の実装に際して電子部品と実装対象の基板の間に充填される封止樹脂と比較して相対的に低吸湿性の材質であることを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装してなる電子部品の実装体および電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を基板に実装する方法として、半導体に突出電極であるバンプを形成し、このバンプを基板の電極に接合する方法が知られている。この方法では、バンプと電極の接合部は電気的な導通とともに、半導体素子本体を基板に固着させる機能をも有している。ところが、実装後の使用環境によっては雰囲気温度の変化によるヒートサイクルによって接合部に繰り返し熱応力が発生し、接合部が破断する場合がある。このため、この熱応力を緩和する目的や、水分などの異物の侵入を防止する目的で、接合部周囲に樹脂を充填して樹脂封止を行うなどの対策が実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この樹脂封止は有効ではあるものの、封止樹脂を透してなお幾分かの水分がバンプと半導体素子との接合部に侵入し、この接合部を水分から完全に保護することができず、また、半導体素子や基板の各材質の熱膨張率の差に起因する熱応力の緩和効果は十分ではなく、特に封止樹脂と半導体素子との界面にはなお大きな熱応力が発生して界面が剥離する場合があった。このため、場合によっては半導体素子の電極とバンプの接合面が破断したり、界面の剥離面から水分が侵入して電極の腐食を発生させるなど、実装後の信頼性が確保されないという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、半導体素子の実装後の信頼性を確保することができる電子部品の実装体および電子部品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品の実装体は、バンプを基板の電極に接合し前記電子部品と前記基板面の間に封止樹脂を充填して成る電子部品の実装体であって、前記電子部品は半導体素子と、この半導体素子の電極にワイヤボンディングにより形成された金バンプと、前記金バンプの基部と前記電極を覆い前記金バンプの高さ寸法より小さい厚さ寸法の絶縁物層を形成して成り、前記絶縁物層は前記封止樹脂と比較して相対的に低吸湿性の材質であるようにした。
【０００７】
請求項２記載の電子部品は、半導体素子と、この半導体素子の電極にワイヤボンディングにより形成された金バンプと、前記金バンプの基部と前記電極を覆い前記金バンプの高さ寸法より小さい厚さ寸法の絶縁物層を形成して成る電子部品であって、前記絶縁物層はこの電子部品の実装に際して電子部品と実装対象の基板の間に充填される封止樹脂と比較して相対的に低吸湿性の材質である。
【００１０】
各請求項記載の発明によれば、半導体素子のバンプ形成面に封止樹脂と比較して低吸湿性の絶縁物層を設けることにより、バンプと半導体素子の接合部への水分の侵入を防止することができる。さらに好ましくは前記絶縁物の熱膨張率を、半導体素子の熱膨張率と、基板の熱膨張率の中間の値とすることにより、実装後の熱サイクルによって発生する熱応力を緩和することができる。
【００１１】
【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（ａ），（ｂ），（ｃ）、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）、図３（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図、図４、図５（ａ）は同電子部品の断面図、図５（ｂ）は同電子部品の部分拡大図である。
【００１２】
まず図１を参照して電子部品について説明する。図１（ａ）において、半導体素子１の表面には外部接続用の電極２が形成されており、この電極２以外の部分は保護膜３で被覆されている。次に図１（ｂ）に示すように、電極２の上面にワイヤボンディングにより金バンプ４が形成される。この後図１（ｃ）に示すように、保護膜３上に絶縁物層５が形成されて、電子部品６が形成される。
【００１３】
このとき、絶縁物層５の厚さ寸法は、金バンプ４の高さ寸法より小さくなるように（より望ましくは、絶縁物層５の上面が金バンプ４の最大幅の部分より高くならないよう）設定される。この絶縁物層５は金バンプ４の基部と電極２と保護膜３の表面を覆う構造となっている。
【００１４】
ここで絶縁物層５を構成する材質について説明する。絶縁物としては、熱硬化性樹脂や、ＳｉＮやＳｉＣなどのセラミックなどが用いられ、保護膜３との密着性を有し、電子部品の使用環境下において水分を透過させ難い低吸湿性の材質である。本実施の形態で用いられる絶縁物層５の材質には、吸湿率（８５℃／６０％、２４ｈ）が０．５％以下のものが用いられ、封止樹脂として用いられるエポキシ樹脂の吸湿率約２％と比較して、低吸湿性のものとなっている。
【００１５】
さらに絶縁物層５の熱膨張率は、半導体素子１の材質であるＳｉの熱膨張率と、この電子部品が実装される基板の材質の熱膨張率の中間の値となるように材質が選定される。すなわち、半導体素子１の材質であるＳｉの熱膨張率は３ｐｐｍ程度、電子部品が実装される基板の材質であるガラスエポキシ板の熱膨張率は１５ｐｐｍ以上であり、絶縁物層５の材質としてはこれらの値の中間となるような熱膨張率の熱硬化性樹脂やセラミックが選定される。
【００１６】
次に、このようにして形成された電子部品６の基板への実装について説明する。図２（ａ）に示すように、電子部品６を搭載ヘッド７に保持させる。そして電極１１上にプリコート半田１２が形成された基板１０に対して電子部品６を位置合わせし、搭載ヘッド７を下降させて金バンプ４の下端部をプリコート半田１２に対して押圧する。そして電子部品６を加熱することによりプリコート半田１２が溶融し、図２（ｂ）に示すように金バンプ４は電極１１に半田接合される。
【００１７】
次いで図２（ｃ）に示すように、電子部品６の絶縁物層５と基板１０の間には封止樹脂１３が注入され、半導体素子の実装体が形成される。この実装体は、半導体素子１と基板１０の間に絶縁物層５が介在する構造となっており、前述のように絶縁物層５の熱膨張率は半導体素子１と基板１０のそれぞれの熱膨張率の中間の値となっているため、実装後にヒートサイクルが作用した場合において半導体素子１と基板１０の熱膨張率の差に起因する熱応力を絶縁物層５を中間に介在させることによって緩和することができる。すなわち絶縁物層５は、温度変化時に発生する熱応力を緩和する応力緩和層となっている。なお、本実施の形態では、絶縁物層５として１種類の材質を用いた単一層の例を示しているが、吸湿率や熱膨張率が前述の関係を満たす限りにおいて異なる材質の複数層からなる絶縁物層としてもよい。
【００１８】
また絶縁物層５は低吸湿性であることから、実装後に電極２の周囲に水分が侵入しにくく、電極２の水分による腐食を防止することができる。さらには、半田接合時に電極２が絶縁物層５により完全に覆われているので、溶融半田が電極２まで這い上ることによる電極２の腐食が発生しない。なお本実施の形態では、電子部品の実装後に封止樹脂を注入する例を示したが、封止樹脂を事前に塗布した状態から実装する場合においても同様である。
【００１９】
次に図３を参照して、導電性樹脂を用いた電子部品６の実装例について説明する。図３（ａ）において、電子部品６は、金バンプ４の先端部４ａをフラットニング処理された状態で、搭載ヘッド７に保持されている。基板１０の電極１１上には、導電性粒子１４ａを含んだ導電性樹脂１４が塗布され、またはテープ状に加工された状態で貼り付けられている。電子部品６を基板１０に位置合わせした後、搭載ヘッド７を下降させて電子部品６を基板１０に搭載し、金バンプ４の先端部４ａを電極１１に対して押圧する。これにより、図３（ｂ）に示すように、金バンプ４と電極１１は導電性粒子１４ａを介して導通するとともに、導電性樹脂１４が硬化することにより電子部品６は基板１０に固着されて実装が完了する。このとき、絶縁物層５が実装後の熱応力を緩和する応力緩和層となること、また電極２が水分から有効に保護されることについては前述の実装例と同様である。
【００２０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば図４に示すように、絶縁物層５’を金バンプ４の基部の近傍のみに形成するようにしてもよい。この方法によっても、金バンプ４の周辺の熱応力を緩和できるとともに、電極２を水分の侵入や半田の這い上がりから保護することができる。
【００２１】
また図５（ａ）に示すように、電極２上に耐湿性の導電膜１５を設け、その上面に金バンプ４を設けるようにしてもよい。このとき、導電膜１５は単層であっても、また図５（ｂ）に示すように多層の導電膜を用い、例えばＴｉ膜１５ａ、Ｎｉ膜１５ｂおよびＡｕ膜１５ｃなどの構成としてもよい。さらには金バンプ４と基板１の電極１１とを直接熱圧着するようにしてもよい。いずれの例においても、熱応力を緩和することにより、また電極２を腐食から保護することにより、実装後の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体素子のバンプ形成面に封止樹脂と比較して低吸湿性の絶縁物層を設けたので、実装後にバンプと半導体素子の接合部へ水分が侵入することを防止して、接合部の腐食を防止して信頼性を向上させることができる。さらに好ましくは前記絶縁物の熱膨張率を、半導体素子の熱膨張率と、基板の熱膨張率の中間の値とすれば、実装後の熱サイクルによって発生する熱応力を緩和し、接合部の破断を防止してさらに信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図
（ｃ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図
（ｃ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の工程説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の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の断面図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の部分拡大図
【符号の説明】
１  半導体素子
２  電極
３  保護膜
４  金バンプ
５  絶縁物層
６  電子部品
１０  基板
１２  プリコート半田
１３  封止樹脂
１４  導電性樹脂
【図１】
0003565023.tif 000002
【図２】
0003565023.tif 000003
【図３】
0003565023.tif 000004
【図４】
0003565023.tif 000005
【図５】
0003565023.tif 000006