(57)【要約】【課題】電子部品を基板に実装するに際し、接合工程での加熱・加圧や基板の反りによる応力を吸収する電子部品接続用突起電極を実現する。【解決手段】電子部品１の端子電極２と端子電極２に対応する基板の配線電極との間を接続するための突起電極３であって、突起電極３は、電子部品１の端子電極２上または基板の配線電極上に形成され、中央部にくびれ部６を設けた断面形状を有し、金属材料中に粒状樹脂４および気泡の少なくとも一つが分散された複合材料からなる。このような構成では、形状効果と材料の弾性力によって突起電極３にかかる応力が緩和される。【選択図】図１
2006165240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の端子電極と前記端子電極に対応する基板の配線電極との間を接続するための突起電極であって、
前記突起電極は、前記電子部品の前記端子電極上または前記基板の前記配線電極上に形成され、中央部にくびれ部を設けた断面形状を有し、かつ金属材料中に粒状樹脂および気泡のうち少なくとも一つが分散された複合材料からなることを特徴とする電子部品接続用突起電極。
【請求項２】
前記突起電極を構成する前記金属材料は、前記端子電極と前記配線電極とを前記突起電極で接合するための温度より融点が高く、接合するための加圧力の印加後においてもその形状を保持することを特徴とする請求項１に記載の電子部品接続用突起電極。
【請求項３】
前記突起電極の前記端子電極または前記配線電極と接合する表面上には接合用金属層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品接続用突起電極。
【請求項４】
前記接合用金属層は、前記金属材料のみからなることを特徴とする請求項３に記載の電子部品接続用突起電極。
【請求項５】
前記接合用金属層は、前記金属材料より融点が低い金属材料からなることを特徴とする請求項３に記載の電子部品接続用突起電極。
【請求項６】
電子部品の端子電極上または前記端子電極に対応する基板の配線電極上に、中央部にくびれ部を設けた断面形状を有し、かつ金属材料中に粒状樹脂および気泡のうち少なくとも一つが分散された複合材料からなる突起電極をメッキ法により形成することを特徴とする電子部品接続用突起電極の製造方法。
【請求項７】
前記複合材料は、樹脂分散メッキ法により粒状樹脂を金属材料中に分散含有して形成する方法、または加熱によって気泡を発生する物質を内部に包含した発泡性樹脂を含む樹脂分散メッキ法により前記発泡性樹脂を分散含有する金属膜を形成した後、前記金属膜を加熱して前記発泡性樹脂から気泡を発生させて形成する方法を用いたことを特徴とする請求項６に記載の電子部品接続用突起電極の製造方法。
【請求項８】
前記電子部品の前記端子電極上または前記端子電極に対応する前記基板の前記配線電極上に、前記端子電極または前記配線電極に接する下面部に比べて上面部の開口面積が小さな形状の第１開口部を有する第１レジスト膜を形成する工程と、
前記第１開口部を充填する第１突起電極を前記複合材料により形成する第１のメッキ工程と、
前記第１開口部に充填された前記第１突起電極の表面が露出し、かつその上面部が前記第１突起電極の表面より大きな断面積を有する形状の第２開口部を設けた第２レジスト膜を前記第１レジスト膜上に形成する工程と、
前記第１突起電極から連続し、前記第２開口部を充填する第２突起電極を前記複合材料により形成する第２のメッキ工程と、
前記第１レジスト膜および前記第２レジスト膜を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電子部品接続用突起電極の製造方法。
【請求項９】
前記電子部品の前記端子電極上または前記基板の前記配線電極上に中央部にくびれ部を有する断面形状の開口部を設けたレジスト膜を形成する工程と、
前記開口部を充填する突起電極を前記複合材料により形成するメッキ工程と、
前記レジスト膜を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電子部品接続用突起電極の製造方法。
【請求項１０】
前記電子部品の前記端子電極上または前記基板の前記配線電極上にネガ型レジスト膜を塗布する工程と、
前記端子電極上または前記配線電極上の予め設定した位置の前記ネガ型レジスト膜に、前記端子電極または前記配線電極に接する下面部に比べてその上面部の断面積が小さな形状で第２開口部となる未露光部を選択的な露光により形成する工程と、
前記ネガ型レジスト膜の上に遮光性を有する遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜の上にポジ型レジスト膜を塗布する工程と、
前記ネガ型レジスト膜の前記未露光部の上に位置する前記ポジ型レジスト膜に、その下面部が前記未露光部の上面部の断面積と同一で、かつその上面部が前記下面部の断面積より大きな形状で第１開口部となる露光部を選択的な露光により形成する工程と、
前記ポジ型レジスト膜を現像して前記露光部の前記ポジ型レジスト膜を除去し、前記第１開口部を形成する工程と、
前記第１開口部の下面部に露出した前記遮光膜をエッチング除去する工程と、
前記ネガ型レジスト膜を現像して前記未露光部の前記ネガ型レジスト膜を除去し、前記第１開口部に連結する前記第２開口部を形成する工程と、
前記第１開口部内および前記第２開口部内に突起電極を前記複合材料により形成するメッキ工程とを含むことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電子部品接続用突起電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に接続するための突起電極に関り、特に信頼性の高い電子部品接続用突起電極およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型端末に代表される小型・薄型・軽量を要求される電子機器に搭載するために、大面積で、かつ多数の接続電極を有する大規模集積回路素子等の半導体素子をベアチップ構成またはパッケージした構成で基板に実装する例が多くなっている。このような実装方式においては、一般にバンプと呼ばれる突起電極を用いて接合されるが、接合工程における熱応力や半導体素子と基板との熱膨張係数の差等により、突起電極に大きな応力がかかることが多い。これらの応力を緩和するために、例えば、突起電極の断面形状を鼓状にして応力を緩和する等の方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の方法では、突起電極の材料として半田を用い、実装時の溶融状態あるいは軟化状態で電子部品と基板との間を引き離すようにすることで半田を変形させて鼓状の形状を得ている。
【０００３】
また、図９に示すように、半導体素子４１の端子電極４２上に鼓状の突起電極４３を形成した構造も示されている（例えば、特許文献２参照）。このような鼓状の突起電極４３は、以下のようにして形成される。まず、ポリイミド樹脂膜の両面からエッチングを施して断面が鼓状の開口部を形成する。次に、ポリイミド樹脂膜を半導体基板に貼付し、鼓状の開口部に半田を充填する。次に、ポリイミド樹脂を除去することで、端子電極４２上に鼓状の形状を有し、半田からなる突起電極４３を得ている。この方法では、半田の充填は半田ペーストまたは溶融半田の充填により行っている。
【０００４】
これらの方法により、疲労破壊に強い突起電極を容易に形成することができ、半導体装置としての生産性向上が可能な半導体素子の突起電極形成方法が得られるとしている。
【０００５】
また、形状は従来の円柱状の突起電極でありながら構成する材料自体の弾性力で応力を吸収する方法も示されている（例えば、特許文献３参照）。図１０は、この従来の樹脂粒子を分散させた突起電極の断面図である。図１０に示すように、半導体素子４１に端子電極４２が形成されている。なお、半導体素子４１には、回路形成面（図示せず）を保護するための保護膜４４が形成されている。端子電極４２の上に形成された突起電極４５には、樹脂粒子４６が分散含有されている。
【０００６】
このように樹脂粒子４６を含有する突起電極４５は、例えば、電解液中に樹脂粒子４６を混合、分散させ、攪拌しながら電界メッキを行うことによって形成している。このような構成とすることにより、樹脂粒子４６を含む突起電極４５の弾性回復力によって、接合時に発生する応力が緩和できるとしている。なお、樹脂粒子４６としては、１μｍ〜５μｍ程度のアクリル系、スチレン系、シリコン系の樹脂が用いられている。
【０００７】
また、内部に一様なボイドを有する半田バンプを形成してスポンジ状として接合時の熱応力を緩和する方法も開発されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭５９−５６３７号公報
【特許文献２】特開平９−１１５９１２号公報
【特許文献３】特開平５−１４４８１７号公報
【特許文献４】特開平１１−２１４４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の第１の例では、実装時に半田を溶融状態あるいは軟化状態に保持して電子部品と基板との間を引き離すようにして半田を変形させている。このため、引き離す距離や突起電極の形状のばらつき等により鼓状の形状に大きなばらつきを生じやすい。
【０００９】
また、上記従来の第２の例では、樹脂膜に形成した鼓状の開口部へ半田ペーストを印刷して充填する場合には、半田を一旦溶融させる必要がある。したがって、この溶融により上面の平坦性が悪くなる。また、溶融半田を充填する場合においても、上面を確実に平坦化することは比較的困難である。さらに、半導体基板の端子電極上に形成した鼓状の突起電極の材料が半田であるため、半導体素子と基板との接合時の加熱により半田が溶融すると形状の維持が困難となる。しかし、充分に溶融させないと接合強度を確保しにくい。すなわち、半田により突起電極を形成した場合、接続作業時に半田を溶融させると鼓状の形状が保持されなくなるため、半田が溶融しない温度で接続することが必要となり、最適な接合条件の範囲が非常に限定されてしまうという課題がある。
【００１０】
また、上記従来の第３の例は、突起電極中に樹脂粒子を分散含有させており、突起電極に弾性力があるため応力緩和に有効ではあるが、中央部にくびれ部がないため外部から応力が加わると、どちらかの接合部分に応力が集中しやすい。そのため、接合部分の剥離あるいは端子電極の剥離等が生じることがある。また、上記従来の第４の例も、第３の例と同様な課題を有している。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するもので、突起電極全体にかかる応力を材料構成とその形状効果により緩和して、電子部品と基板との熱膨張係数差が大きい場合でも高信頼性の実装が可能な電子部品接続用突起電極およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために本発明の電子部品接続用突起電極は、電子部品の端子電極とこの端子電極に対応する基板の配線電極との間を接続するための突起電極であって、突起電極は電子部品の端子電極上または基板の配線電極上に形成され、中央部にくびれ部を設けた断面形状を有し、かつ金属材料中に粒状樹脂および気泡のうち少なくとも一つが分散された複合材料からなる構成を有する。
【００１３】
この構成により、突起電極の中央部のくびれ部と突起電極を構成する複合材料の弾性的な変形力が大きいことによって、接合部に大きな応力が加わっても確実に緩和できる。この結果、熱膨張係数の大きく異なる電子部品と基板とであっても高信頼性の接続構成を実現することができる。
【００１４】
また、上記構成において、突起電極を構成する金属材料は端子電極と配線電極とをこの突起電極で接合するための温度より融点が高く、接合するための加圧力の印加後においてもその形状を保持する材料としてもよい。この構成とすることによって、接合時の温度による変形を防止でき、かつ接合前後で形状変化のない突起電極とすることができるので熱膨張係数の差等による応力が加わっても、接合部や端子電極の剥離等の発生を抑制でき、高信頼性の接続構成を実現できる。
【００１５】
また、上記構成において、突起電極の端子電極または配線電極と接合する表面上には接合用金属層が形成されている構成としてもよい。この場合において、接合用金属層は上記金属材料のみからなる構成としてもよい。あるいは、接合用金属層は上記金属材料より融点が低い金属材料を用いてもよい。
【００１６】
このような構成とすることにより、突起電極と接続するための電子部品の端子電極または基板の配線電極と突起電極とを確実に、かつ大きな接合強度を有して接合することができる。特に、接合用金属層の融点が突起電極を構成する金属材料の融点よりも低い金属を選択することにより、突起電極の変形を小さくしながら接合条件範囲の広い突起電極を実現することができる。
【００１７】
また、本発明の電子部品接続用突起電極の製造方法は、電子部品の端子電極上またはこの端子電極に対応する基板の配線電極上に、中央部にくびれ部を設けた断面形状を有し、かつ金属材料中に粒状樹脂および気泡のうち少なくとも一つが分散された複合材料からなる突起電極をメッキ法により形成する方法からなる。この複合材料は、樹脂分散メッキ法により粒状樹脂を金属材料中に分散含有して形成する方法、または加熱によって気泡を発生する物質を内部に包含した発泡性樹脂を含む樹脂分散メッキ法により発泡性樹脂を分散含有する金属膜を形成した後、この金属膜を加熱して発泡性樹脂から気泡を発生させて形成する方法を用いた方法としてもよい。
【００１８】
これらの方法により、中央部にくびれ部を有し、かつ金属材料中に粒状樹脂および気泡のうち少なくとも一つを含む複合材料からなる突起電極を容易に形成することができる。
【００１９】
また、上記方法において、電子部品の端子電極上またはこの端子電極に対応する基板の配線電極上に、上記端子電極または配線電極に接する下面部に比べて上面部の開口面積が小さな形状の第１開口部を有する第１レジスト膜を形成する工程と、この第１開口部を充填する第１突起電極を複合材料により形成する第１のメッキ工程と、第１開口部に充填された第１突起電極の表面が露出し、かつその上面部が第１突起電極の表面より大きな断面積を有する形状の第２開口部を設けた第２レジスト膜を第１レジスト膜上に形成する工程と、第１突起電極から連続し第２開口部を充填する第２突起電極を複合材料により形成する第２のメッキ工程と、第１レジスト膜および第２レジスト膜を除去する工程とを含む方法としてもよい。
【００２０】
この方法により、粒状樹脂および気泡のうち少なくとも一つが分散され、中央部にくびれ部を有する断面形状の突起電極を容易に形成することができる。
【００２１】
また、上記方法において、電子部品の端子電極上または基板の配線電極上に中央部にくびれ部を有する断面形状の開口部を設けたレジスト膜を形成する工程と、この開口部を充填する突起電極を複合材料により形成するメッキ工程と、レジスト膜を除去する工程とを含む方法としてもよい。
【００２２】
また、上記方法において、電子部品の端子電極上または基板の配線電極上にネガ型レジスト膜を塗布する工程と、この端子電極上または配線電極上の予め設定した位置のネガ型レジスト膜に端子電極または配線電極に接する面に比べてその上面部の断面積が小さな形状で第２開口部となる未露光部を選択的な露光により形成する工程と、ネガ型レジスト膜の上に遮光性を有する遮光膜を形成する工程と、遮光膜の上にポジ型レジスト膜を塗布する工程と、ネガ型レジスト膜の未露光部の上に位置するポジ型レジスト膜に、その下面部が未露光部の上面部の断面積と同一で、かつその上面部が下面部の断面積より大きな形状で第１開口部となる露光部を選択的な露光により形成する工程と、ポジ型レジスト膜を現像して露光部のポジ型レジストを除去し、第１開口部を形成する工程と、第１開口部の下面部に露出した遮光膜をエッチング除去する工程と、ネガ型レジスト膜を現像して未露光部のネガ型レジストを除去し、第１開口部に連結する第２開口部を形成する工程と、第１開口部および第２開口部内に突起電極を複合材料により形成するメッキ工程とを含む方法としてもよい。
【００２３】
これらの方法により、中央部にくびれ部を有する断面形状の開口部を設けたレジスト膜を容易に形成し、この開口部を充填するようにメッキ法により複合材料からなる突起電極を形成することができる。また、これらの方法によれば、断面形状として、例えば台形の上面同士を貼り合せた形状、鼓状の形状、あるいは中央部の断面積が小さく、かつ上面部から下面部にかけて連続的に断面積が変化する形状や、中央部の一部が円柱状の形状等、種々の形状の突起電極を容易に作製することができる。なお、本発明の突起電極の断面形状としては、楕円形状、円形状、四角形状等の多角形状、あるいは多角形状の端部を面取りした形状等、種々の形状を選択することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による電子部品接続用突起電極は、断面形状において中央部にくびれ部を有し、かつ突起電極を構成する金属材料中に粒状樹脂または気泡を分散含有させたものである。これにより、くびれ部による応力の緩和効果に加え、粒状樹脂または気泡を含有した金属材料の大きな弾性変形力によっても応力を緩和できるので、熱膨張係数の異なる基板と電子部品との組合せであっても高信頼性の接続構造を実現できるという大きな効果を奏する。
【００２５】
さらに、本発明の電子部品接続用突起電極の製造方法は、断面形状において中央部にくびれ部を有し、かつ粒状樹脂または気泡が分散された突起電極を容易に、かつ形状の再現性よく形成することができるという大きな効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同じ要素については同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる電子部品接続用突起電極の断面図である。図１に示すように本実施の形態では、電子部品１の端子電極２の上に金属材料中に粒状樹脂４が分散された複合材料からなる突起電極３が形成されている構成を例として説明する。突起電極３は高さ方向の中央部にくびれ部６を有しており、その上面は端子電極２に対応する基板（図示せず）の配線電極（図示せず）と接続するための接続面５となっている。
【００２８】
このような突起電極３は金属材料中に粒状樹脂４が分散された複合材料により形成されているが、その作製は樹脂分散メッキ法による方法が望ましい。複合材料を構成する金属材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。また、粒状樹脂４としては、アクリル系、スチレン系、シリコン系等の樹脂を微粒子化したものを用いることができる。
【００２９】
このような粒状樹脂４を含む複合材料を突起電極３として用いた場合、基板の配線電極との接合は、例えば超音波接合により行うことができる。超音波接合の場合には、上記の金属材料の融点よりも充分低い温度で、かつ突起電極３が大きな塑性変形を生じない加圧力で接合することができる。したがって、接合後も突起電極３の形状が保持されるので、熱応力や外部からの衝撃等による応力が加わってもその応力を効率よく吸収することができる。
【００３０】
図２は、本実施の形態における電子部品接続用突起電極の製造方法を説明するための工程断面図である。
【００３１】
まず、図２（ａ）に示すように、電子部品１（例えば、多数個の半導体素子が形成されたウエハ等）の主面に第１レジスト膜７を形成し、端子電極２に接する下面部に比べて上面部の開口面積が小さな第１開口部８を端子電極２の上に形成する。このような逆テーパ状の開口部をレジスト膜に形成するには、ホトレジスト塗布後のプリベーク時間を調整する方法、ホトマスクを用いて露光するときに斜め方向から露光する回転露光法等を用いることができる。
【００３２】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１開口部８の内部にメッキ法により金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属による第１突起電極９を形成する。これが第１のメッキ工程となる。この第１突起電極９には粒状樹脂４が分散含有されている。なお、第１突起電極９は、その上面が、第１レジスト膜７の表面と同一面かまたは下にあればよい。すなわち、第１突起電極９の上面が、第１開口部８内にあってもよい。
【００３３】
次に、図２（ｃ）に示すように、第１レジスト膜７および第１突起電極９を覆って第２レジスト膜１０を形成し、露光・現像して第１突起電極９に連結した第２開口部１１を形成する。この第２開口部１１は、その下面部が第１突起電極９の上面と一致し、かつその上面部の断面積が下面部より大きく形成される。
【００３４】
次に、図２（ｄ）に示すように、第２開口部１１内に、メッキ法により金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属による第２突起電極１２を形成する。これが第２のメッキ工程となる。この第２突起電極１２にも粒状樹脂４が分散含有されている。
【００３５】
その後、第１レジスト膜７および第２レジスト膜１０を除去することによって、図２（ｅ）に示すように中央にくびれ部６を有する鼓状の突起電極３が形成される。
【００３６】
なお、図２においては、第１突起電極９および第２突起電極１２に粒状樹脂４を分散含有させた例を示したが、第１突起電極９および第２突起電極１２の少なくとも一方に粒状樹脂および気泡のうち少なくとも一方を分散含有させておくことによっても同様の効果が得られる。
【００３７】
突起電極中に粒状樹脂を分散させる方法としては、アクリル系、スチレン系、シリコン系等の樹脂微粉末を電解液中に分散させ、攪拌しながら電解メッキを行う方法を用いることができる。
【００３８】
また、突起電極中に気泡を分散含有させる方法としては、加熱により気泡を発生する物質、例えば、重炭酸ソーダや有機溶剤等を樹脂カプセル中に封入したものを電解液中に添加して電解メッキを行う方法を用いることができる。この場合、バンプ形成後に加熱することによって、上記の物質がガス発生または分解して突起電極中に気泡を形成することができる。
【００３９】
また、突起電極３のくびれ部６の位置、突起電極３の上面部および下面部の断面積、くびれ部６の断面積は、図１または図２に示す形状に限定されるものではない。
【００４０】
次に、本実施の形態にかかる電子部品実装用突起電極の第１の変形例について、説明する。
【００４１】
図３は、電子部品実装用突起電極の第１の変形例を示す断面図である。この第１の変形例の突起電極３は、図１に示す突起電極３の上面、すなわち基板（図示せず）の配線電極（図示せず）と接合する面に粒状樹脂４を含まない接合用金属層１３を設けていることが特徴である。この場合、接合用金属層１３の上面が新たな接続面５となる。
【００４２】
なお、接合用金属層１３として、突起電極３を構成する金属材料と同じ材料を用いてもよい。この場合には、接合用金属層１３と基板の配線電極との接合強度を大きくすることができる。さらに、接合用金属層１３の表面と配線電極の表面とをそれぞれプラズマ処理等で清浄化して接合すれば、常温でも強固な接合が可能となり接合時の熱応力の発生を大幅に抑制することもできる。
【００４３】
また、接合用金属層１３として、突起電極３を構成する金属材料よりも低融点の材料を用いてもよい。例えば、比較的低い温度で溶融して接合できる錫（Ｓｎ）や半田を用いることができる。なお、突起電極３を構成する材料が金（Ａｕ）で接合用金属層１３が半田の場合には、接合用金属層１３の下にバリアメタル層を設けておくことが望ましい。このような構成とすることによって、接合時に半田と金（Ａｕ）との反応を防止することができる。なお、半田として、ほとんどの鉛（Ｐｂ）フリー半田を使用することができる。さらに、インジウム（Ｉｎ）等の低融点金属を用いることもできる。
【００４４】
上記のように複合材料により形成した突起電極３の上面部に接合用金属層１３が形成された第１の変形例の突起電極３を用いて電子部品と基板とを接合することにより、応力を緩和することができるだけでなく接合強度も大きくすることができる。
【００４５】
図３に示す突起電極３の先端面、すなわち接合用金属層１３に関しては、下記に示す方法によって形成することができる。接合用金属層１３の第１の形成方法は、所定の厚さに突起電極３を形成した後、別に用意したメッキ槽でメッキすることにより、粒状樹脂または気泡を全く含有せず、かつ、接合に適した材質のメッキ層を形成することができる。また、接合用金属層１３の第２の形成方法は、突起電極３を形成するメッキ工程の最終段階、すなわち、ほぼ所定の高さの突起電極を形成した段階で、メッキ槽内の攪拌を停止した状態でメッキを継続することにより、粒状樹脂または気泡をほとんど含まないメッキ層を形成することができる。
【００４６】
なお、図１から図３においては、電子部品１には一つの端子電極２と、この上に形成された突起電極３のみしか示していないが、一般的には、電子部品１は複数個の端子電極２を有しており、突起電極３も端子電極２の個数に合せて形成される。
【００４７】
例えば、電子部品１がベアチップ構成の半導体素子やパッケージされた半導体装置の場合には、数十個から数百個の端子電極を有することがある。このような電子部品１であっても、その端子電極２上に、中央部にくびれ部６を有し、かつ金属材料中に粒状樹脂４が分散された突起電極３を形成して、基板（図示せず）の配線電極（図示せず）と接続すれば高信頼性の実装構成を実現することができる。すなわち、上記のような半導体素子や半導体装置を樹脂からなる基板に実装する場合、電子部品１である半導体素子や半導体装置と基板との熱膨張係数が大きく異なり、実装時や使用中に大きな熱応力が突起電極およびこの突起電極と端子電極との間あるいは突起電極と配線電極との間に加わる。さらに、熱応力だけでなく、外部からの衝撃等による力を受けて応力が作用する場合もある。しかし、本実施の形態の突起電極であれば、くびれ部を有する形状と粒状樹脂を分散含有する複合材料の大きな弾性的な変形力により、この応力を吸収することができる。したがって、接合部や突起電極での不良発生を抑制することができる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる電子部品接続用突起電極の断面図である。図４に示すように、本実施の形態では、突起電極３の上面部または下面部とくびれ部６とを結ぶ直線１５に対して、突起電極３の側面部の外形線１４は内側にあり、かつ円弧状である。
【００４９】
すなわち、電子部品１の端子電極２上に形成された突起電極３の端子電極２に接する突起電極３の下面部および配線電極と接続する接続面５の断面積に比べてくびれ部６の断面積が小さく形成されている。さらに、この突起電極３においても、粒状樹脂４を含む複合材料により形成されている。
【００５０】
このような構成とすることにより、半導体素子や半導体装置を樹脂からなる基板に実装する場合に生じる熱応力や外部からの衝撃等による力を受けて生じる機械的応力が作用しても、円弧状のくびれ部６を有する形状と粒状樹脂４を分散含有する複合材料の大きな弾性的な変形力により、この応力を吸収することができる。したがって、接合部や突起電極での不良発生を抑制することができる。
【００５１】
次に、本実施の形態における電子部品接続用突起電極の製造方法について、図５を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、図５（ａ）に示すように、電子部品１（例えば、多数個の半導体素子が形成されたウエハ等）の端子電極２の上に断面が鼓状の鼓状開口部１７を有するレジスト膜１６を形成する。このようなレジスト膜１６は、樹脂膜の両面からエッチングを施すことによって断面が鼓状のシートを形成し、このシートを電子部品１の主面に貼りつけることで形成することができる。
【００５３】
次に、図５（ｂ）に示すように、鼓状開口部１７の中にメッキ法により金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属からなり粒状樹脂４を分散含有させた突起電極３を形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト膜１６を除去することによって、中央部にくびれ部６を有し、粒状樹脂４を分散含有させた突起電極３を形成することができる。
【００５４】
なお、図５の工程において形成される突起電極３は、粒状樹脂４を分散含有させた例を示したが、粒状樹脂４の代わりに気泡を分散含有させてもよい。
【００５５】
突起電極中に粒状樹脂を分散させる方法としては、アクリル系、スチレン系、シリコン系等の樹脂微粉末を電解液中に分散させ、攪拌しながら電解メッキを行う方法を用いることができる。
【００５６】
また、突起電極中に気泡を分散含有させる方法としては、加熱により気泡を発生する物質、例えば、重炭酸ソーダや有機溶剤等を樹脂カプセル中に封入したものを電解液中に添加して電解メッキを行う方法を用いることができる。この場合、バンプ形成後に加熱することによって、上記の物質がガス発生または分解して突起電極中に気泡を形成することができる。
【００５７】
なお、図４または図５に示すくびれ部６については、それぞれ突起電極３の高さ方向のほぼ中央部にある場合を示しているが、その位置および断面積は適宜必要に応じて変更してもよい。さらには、突起電極３の下面部および上面部の断面積も同一でなくてもよい。
【００５８】
すなわち、それぞれの突起電極の高さ、底面の面積、くびれ部の面積に関しては、電子部品と基板の材質・形状・厚さ等を考慮して決めることができる。
【００５９】
なお、それぞれの突起電極に使用される材料は、第１の実施の形態において説明した材料を用いるものとする。
【００６０】
なお、図４および図５において、電子部品１には一つの端子電極２と、この上に形成された突起電極３のみしか示していないが、一般的に電子部品１は複数個の端子電極２を有しており、突起電極３も端子電極２の個数に合せて形成される。
【００６１】
例えば、電子部品１がベアチップ構成の半導体素子やパッケージされた半導体装置の場合には、数十個から数百個の端子電極を有することがある。このような電子部品１であっても、その端子電極２上に、中央部にくびれ部６を有し、かつ金属材料中に粒状樹脂４が分散された突起電極３を形成して、基板（図示せず）の配線電極（図示せず）と接続すれば高信頼性の実装構成を実現することができる。すなわち、上記のような半導体素子や半導体装置を樹脂からなる基板に実装する場合、電子部品１である半導体素子や半導体装置と基板との熱膨張係数が大きく異なり、実装時や使用中に大きな熱応力が突起電極およびこの突起電極と端子電極との間あるいは突起電極と配線電極との間に加わる。さらに、熱応力だけでなく、外部からの衝撃等による力を受けて応力が作用する場合もある。しかし、本実施の形態の突起電極であれば、くびれ部を有する形状と粒状樹脂を分散含有する複合材料の大きな弾性的な変形力により、この応力を吸収することができる。したがって、接合部や突起電極での不良発生を抑制することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態においては、接続面５が突起電極３の上面である場合について説明したが、突起電極３の上面に図３に示すのと同様の接合用金属層１３を設けてもよい。
【００６３】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態にかかる電子部品接続用突起電極の断面図である。図６に示すように、本実施の形態では、突起電極３は高さ方向の中間に筒状くびれ部１８を有している。この場合、突起電極３にかかる応力は筒状くびれ部１８で受け止められる。すなわち、第１の実施の形態に示す突起電極では、鼓の斜め部分が直線でかつ１点で交差しているのに対して、図６に示す構造では、斜め部分がいったん筒状くびれ部１８と交わり、さらに斜め部分になっている。そのために、直線部分の交差する角度がより緩やかになることから、応力がさらに分散されることになる。
【００６４】
次に、本実施の形態にかかる電子部品接続用突起電極の製造方法について、図７および図８を参照しながら説明する。
【００６５】
図７は、同製造方法の前半工程を説明するための工程断面図、図８は、同製造方法の後半工程を説明するための工程断面図である。
【００６６】
まず、図７（ａ）に示すように、端子電極２を備えた電子部品１（例えば、多数個の半導体素子が形成されたウエハ等）の主面にネガ型の第１ホトレジスト膜１９を形成する。次に、第１ホトレジスト膜１９をプリベークするが、そのときのプリベーク時間を標準より短くする。
【００６７】
次に、図７（ｂ）に示すように、端子電極２に対応する部分に第１不透明領域２１を有する第１ホトマスク２０を用いて露光する。なお、矢印は露光に用いる紫外線光２２を示している。なお、第１不透明領域２１の下の第１ホトレジスト膜１９は未露光領域である。
【００６８】
このようにして、図７（ｃ）に示すように、電子部品１の上に第１露光領域２３と第１未露光領域２４が形成される。なお、第１未露光領域２４は上面部の断面積が下面部より小さい、いわゆる逆テーパ状となっている。すなわち、第１ホトレジスト膜１９はプリベーク時間を標準より短くしているために、深さ方向にしたがって光硬化が進まないことになる。なお、露光領域と未露光領域は、光学的に直接観察することはできないが、図７（ｃ）は、この状態を模式的に示したものである。
【００６９】
次に、図７（ｄ）に示すように、第１未露光領域２４および第１露光領域２３を覆って全面に、次の露光工程で使用する光を遮断するための遮光性膜、例えば金属膜２５を形成する。次に図７（ｅ）に示すように、金属膜２５の全面にポジ型の第２ホトレジスト膜２６を形成する。
【００７０】
次に、図８（ａ）に示すように、電子部品１の端子電極２に対応する部分に第１透明領域２８を有する第２ホトマスク２７を用いて露光する。このことによって、第２ホトレジスト膜２６に第２露光領域２９が形成される。
【００７１】
第２ホトレジスト膜２６としてポジ型レジストを用いており、プリベーク時間を標準より短くすることによって、図８（ｂ）に示すように、現像後に順テーパの第１開口部３０が得られる。
【００７２】
次に、図８（ｃ）に示すように、第２ホトレジスト膜２６をマスクにして、第１開口部３０内の金属膜２５をエッチング除去する。次に第１ホトレジスト膜１９の現像液を用いて現像することによって、断面が鼓状の開口部３１が形成される。
【００７３】
このようにして形成された鼓状の開口部３１内にメッキ法等により、図８（ｄ）に示すように粒状樹脂４を分散含有させた鼓状の突起電極３を形成する。その後、図８（ｅ）に示すように第２ホトレジスト膜２６、金属膜２５および第１ホトレジスト膜１９を除去することによって、端子電極２上に鼓状の端子電極３が形成される。なお、金属膜２５は突起電極３とはエッチング液が異なる材料で形成しておく。
【００７４】
なお、図７ないし図８の工程においては、突起電極３が粒状樹脂４を分散含有させた例を示しているが、粒状樹脂４の代わりに気泡を分散含有させてもよい。
【００７５】
また、図７（ｄ）に示す工程で形成する金属膜２５の厚さを厚くすることによって、図６に示す筒状くびれ部１８を有する突起電極３を容易に形成することができる。
【００７６】
突起電極中に粒状樹脂を分散させる方法としては、アクリル系、スチレン系、シリコン系等の樹脂微粉末を電解液中に分散させ、攪拌しながら電解メッキを行う方法を用いることができる。
【００７７】
また、突起電極中に気泡を分散含有させる方法としては、加熱により気泡を発生する物質、例えば、重炭酸ソーダや有機溶剤等を樹脂カプセル中に封入したものを電解液中に添加して電解メッキを行う方法を用いることができる。この場合、バンプ形成後に加熱することによって、上記の物質がガス発生または分解して突起電極中に気泡を形成することができる。
【００７８】
なお、図６および図８に示す筒状くびれ部１８については、それぞれ突起電極３の高さ方向のほぼ中央部にある場合を示しているが、その位置および断面積は適宜必要に応じて変更してもよい。さらには、突起電極３の下面部および上面部の断面積も同一でなくてもよい。
【００７９】
すなわち、それぞれの突起電極の高さ、底面の面積、くびれ部の面積に関しては、電子部品と基板の材質・形状・厚さ等を考慮して決めるべきものである。
【００８０】
なお、それぞれの突起電極に使用される材料は、第１の実施の形態において説明した材料を用いるものとする。
【００８１】
なお、図６から図８において、電子部品１には一つの端子電極２と、この上に形成された突起電極３のみしか示していないが、一般的には、電子部品１は複数個の端子電極２を有しており、突起電極３も端子電極２の個数に合せて形成される。
【００８２】
例えば、電子部品１がベアチップ構成の半導体素子やパッケージされた半導体装置の場合には、数十個から数百個の端子電極を有することがある。このような電子部品１であっても、その端子電極２上に、中央部に筒状くびれ部１８を有し、かつ金属材料中に粒状樹脂４が分散された突起電極３を形成して、基板（図示せず）の配線電極（図示せず）と接続すれば高信頼性の実装構成を実現することができる。すなわち、上記のような半導体素子や半導体装置を樹脂からなる基板に実装する場合、電子部品１である半導体素子や半導体装置と基板との熱膨張係数が大きく異なり、実装時や使用中に大きな熱応力が突起電極およびこの突起電極と端子電極との間あるいは突起電極と配線電極との間に加わる。さらに、熱応力だけでなく、外部からの衝撃等による力を受けて応力が作用する場合もある。しかし、本実施の形態の突起電極であれば、筒状くびれ部を有する形状と粒状樹脂を分散含有する複合材料の大きな弾性的な変形力により、この応力を吸収することができる。したがって、接合部や突起電極での不良発生を抑制することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、接続面５が突起電極３の上面である場合について説明したが、突起電極３の上面に図３に示すのと同様の接合用金属層１３を設けてもよい。
【００８４】
なお、上記第１の実施の形態から第３の実施の形態において、突起電極が電子部品の端子電極上に形成された例を用いて説明したが、同様の方法を用いて基板側に突起電極を形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の電子部品接続用突起電極は、大規模集積化回路や撮像素子等に代表される大面積の半導体素子、またはそれらを搭載したパッケージ等を基板に実装する半導体実装分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる電子部品接続用突起電極の断面図
【図２】同実施の形態の電子部品接続用突起電極の製造方法を説明するための工程断面図
【図３】同実施の形態にかかる電子部品実装用突起電極の第１の変形例を示す断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる電子部品接続用突起電極の断面図
【図５】同実施の形態の電子部品接続用突起電極の製造方法を説明するための工程断面図
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる電子部品接続用突起電極の断面図
【図７】同実施の形態における電子部品接続用突起電極の製造方法の前半工程を説明するための工程断面図
【図８】同実施の形態における電子部品接続用突起電極の製造方法の後半工程を説明するための工程断面図
【図９】従来の鼓状突起電極を説明するための断面図
【図１０】従来の樹脂粒子を分散させた突起電極の断面図
【符号の説明】
【００８７】
１    電子部品
２，４２    端子電極
３，４３，４５    突起電極
４    粒状樹脂
５    接続面
６    くびれ部
７    第１レジスト膜
８，３０    第１開口部
９    第１突起電極
１０    第２レジスト膜
１１    第２開口部
１２    第２突起電極
１３    接合用金属層
１４    外形線
１５    直線
１６    レジスト膜
１７    鼓状開口部
１８    筒状くびれ部
１９    第１ホトレジスト膜
２０    第１ホトマスク
２１    第１不透明領域
２２    紫外線光
２３    第１露光領域
２４    第１未露光領域
２５    金属膜
２６    第２ホトレジスト膜
２７    第２ホトマスク
２８    第１透明領域
２９    第２露光領域
３１    鼓状の開口部
４１    半導体素子
４４    保護膜
４６    樹脂粒子
【図１】
2006165240.tif 000003
【図２】
2006165240.tif 000004
【図３】
2006165240.tif 000005
【図４】
2006165240.tif 000006
【図５】
2006165240.tif 000007
【図６】
2006165240.tif 000008
【図７】
2006165240.tif 000009
【図８】
2006165240.tif 000010
【図９】
2006165240.tif 000011
【図１０】
2006165240.tif 000012