(57)【要約】 【課題】    本発明の目的は、回路基板と半導体チップ間にアンダーフィル樹脂を注入する電子部品の製造方法において、半導体チップと回路基板間に発生するボイドを消滅させることが可能な電子部品の製造方法を提供することにある。【解決手段】所望の温度管理を可能とする炉内に被加工物を入れ、炉内を真空雰囲気にすることができる炉を用いて酸化膜除去効果を同時に備えたアンダーフィル樹脂３を硬化させる電子部品の製造方法において、回路基板４と電気的接合をさせるためのハンダバンプ２を有する多数個の半導体素子を、回路基板４上にあらかじめアンダーフィル樹脂３を塗布する工程と、半導体チップ１と半導体チップ１の上にハンダバンプ２に対応したパッド部５を有する回路基板４とを位置合わせする工程と、半導体チップ１と回路基板４を圧接し炉内温度雰囲気で加熱し硬化させる工程と、前記硬化過程で少なくとも１回以上減圧雰囲気を発生する工程とからなる。【選択図】  図２
2006100670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の温度管理を可能とする炉内に被加工物を入れ、前記炉内を真空雰囲気にすることができる炉を用いて酸化膜除去効果を同時に備えたアンダーフィル樹脂を硬化させる電子部品の製造方法において、
回路基板と電気的接合をさせるためのハンダバンプを有する多数個の半導体素子を実装する工程で、前記回路基板上にあらかじめアンダーフィル樹脂を塗布する工程と、半導体チップと半導体チップの上にハンダバンプに対応したパッド部を有する回路基板とを位置合わせする工程と、半導体チップと該回路基板を圧接し炉内温度雰囲気で加熱し硬化させる工程と、前記硬化過程で少なくとも１回以上減圧雰囲気を発生させる工程とからなることを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアンダーフィル材料は、エポキシ系樹脂を主材料に酸化膜除去効果と熱硬化の諸特性を有することを特徴とする電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上にＩＣ素子（半導体チップ）等をバンプを介してアンダーフィル樹脂で接続、固着する電子部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線通信機器や携帯電話機など移動体通信分野を中心に小型化、軽量化、低価格化の要求があり、そのため、これらの要求に対応した圧電発振器においても同様に小型化、低価格化が要求されている。そのため、圧電振動子と半導体チップを立体的に別々な配置環境とし、圧電発振器自体を小型化する傾向が強まっている。また、圧電振動子と半導体チップを立体的に配置することにより、特に温度補償型の圧電発振器の場合では、半導体チップからの放熱の影響を圧電振動子が受けにくいことから温度補償特性の維持も改善できている。
【０００３】
一方、従来から用いられている一般的な圧電発振器は、積層基板に発振回路用印刷パターンを配置したものや、単層基板に多層印刷を施し導通パターンを配置した基板に発振回路を構成する電子部品を集積化した半導体チップをフリップチップ実装技術を用いて実装されている。
このフリップチップ実装の場合には、回路基板と半導体チップとの電気的な導通は図れるものの、回路基板と半導体チップの固着に周知のようにアンダーフィル樹脂を回路基板と半導体チップの隙間に流入させ半導体チップの固着を行うことが知られている。アンダーフィル樹脂は粘性の低いエポキシ系の樹脂材料で、固着を行うためには半導体チップと回路基板とをフリップチップ工法で電気的な接続を行った後に、半導体チップと基板との隙間に注入し流入させた後、アンダーフィル樹脂を一定の熱硬化条件により、アンダーフィル樹脂を硬化乾燥させる必要を伴っている。
【０００４】
かかる従来の一般的な圧電発振器１００としては、例えば図７に示すように、容器１０１と、電極構造体１０５、圧電振動子１１２、半導体チップ１２２、アンダーフィル樹脂１２８と回路基板１３１とで構成されている。圧電発振器１００は、凹状の開口部１１０に圧電振動子１１２を収容した容器１０１を容器１０１の底面に接続端子電極１０９が設けられた一対の電極構造体１０５を容器１０１の底面に載置し、かつ固定させるとともに、一対の電極構造体１０５間に位置する容器１０１の下面に回路基板１３１上に配置された半導体チップ１２２を搭載した構造を有している。（特許文献１参照）
【０００５】
尚、このような容器１０１や電極構造体１０５は、通常、ガラス−セラミック等のセラミック材料によって一体となるように形成されており、その内部、及び表面には配線導体が形成され、従来周知のセラミックグリーンシート積層法等を採用することによって製作されている。
【特許文献１】特開２００３―１１０３６３号公報   なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半導体チップ１２２のハンダバンプと回路基板１３１の接続後にアンダーフィル樹脂を用いるフリップチップ実装方式は、半導体チップ１２２と回路基板１３１間のギャップにアンダーフィル樹脂１２８を流し込む際に空気を巻き込んでボイドを発生する虞がある。更に、圧電振動子やその他電子部品の小型薄型化に伴い、前記ギャップが狭小化しまたハンダバンプの狭ピッチ化が著しくなり、アンダーフィル樹脂１２８の使用時にボイドがより発生し易くなる。このボイドは、電子部品の基板実装時にパッケージが加熱されて膨張すると、アンダーフィル樹脂１２８に剥離やクラックを発生させる虞があり、信頼性・耐久性を損なうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑み創出されたもので、その目的は、回路基板と半導体チップ間にアンダーフィル樹脂を注入する電子部品の製造方法において、半導体チップと回路基板間に発生するボイドを消滅させることが可能な電子部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子部品の製造方法は、所望の温度管理を可能とする炉内に被加工物を入れ、前記炉内を真空雰囲気にすることができる炉を用いて酸化膜除去効果を同時に備えたアンダーフィル樹脂を硬化させる電子部品の製造方法において、
回路基板と電気的接合をさせるためのハンダバンプを有する多数個の半導体素子を、前記回路基板上にあらかじめアンダーフィル樹脂を塗布する工程と、半導体チップと半導体チップの上にハンダバンプに対応したパッド部を有する回路基板とを位置合わせする工程と、半導体チップと該回路基板を圧接し炉内温度雰囲気で加熱し硬化させる工程と、前記硬化過程で少なくとも１回以上減圧雰囲気を発生する工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
また、上記構成における本発明の電子部品の製造方法おいて、  アンダーフィル材料は、エポキシ系樹脂を主材料に酸化膜除去効果と熱硬化の諸特性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電子部品の製造方法によれば、所望の温度管理を可能とする炉内に被加工物を入れ、前記炉内を真空雰囲気にすることができる炉を用いて酸化膜除去効果を同時に備えたアンダーフィル樹脂を硬化させる電子部品の製造方法において、
加熱プロセスを含む温度プロファイル設定の中で、少なくとも１回以上減圧作用を持たせたことにから、用いるアンダーフィル樹脂の種類により、減圧する温度と減圧する真空度の関係を最適にすることで、ボイドの消滅する条件を決定することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の電子部品の製造方法によれば、酸化膜除去効果と熱硬化を同時に備えたアンダーフィル樹脂を用いることで、接続機能（フラックス機能）と充填機能（アンダーフィル機能）を同一の温度プロファイルで実現できるので、工数削減が可能となる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態による加熱プロセスにアンダーフィル樹脂を用いた電子部品の製造方法ついて説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
以下、図１に基づいて、本発明の電子部品の製造方法について説明する。
図１は本発明の電子部品の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
先ず、図１（a）に示すように、回路基板４上にディスペンサや転写等を用いてアンダーフィル樹脂３を塗布する。尚回路基板４上にはバッド部５が形成されている。
【００１３】
次に、図１（ｂ）に示すように、アンダーフィル樹脂３が塗布された回路基板４とその上に半導体チップ１を対向させ、半導体チップ１のハンダバンプ２と回路基板４上のパッド部５とを対応するように位置合わせする。
次に、図１（ｃ）に示すように、半導体チップ１と回路基板４とを圧着し、ハンダバンプ２とパッド部５を接続する。
【００１４】
次に、図１（ｄ）に示すように、アンダーフィル樹脂３の硬化を行うために、加熱プロセス（リフロー）に通し、その間で真空引きすることによる減圧工程を通過させる。
ここで、図１（ｄ）の工程の加熱プロセス（リフロー）の温度プロファイルは図２、図３、図４に示すような３通りの温度プロファイルがある。
【００１５】
図２は本発明の実施形態にかかる電子部品の製造方法における基本となる加熱プロセス（リフロー）の温度プロファイルである。図２において縦軸は温度（℃）、横軸は時間（分）を表しており、加熱プロセスのピーク温度は２６０℃程度に設定し、昇温中に真空プロセスを入れている。
【００１６】
また、図３は本発明の実施形態にかかる電子部品の製造方法における加熱プロセスの第１の変形例である。図３において縦軸は温度（℃）、横軸は時間（分）を表している。図２との違いは図２においては真空プロセスをピーク温度に達する前に入れているが図３においてはピーク温度に達した後に真空プロセスを入れている。
【００１７】
また、図４は、本発明の実施形態にかかる電子部品の製造方法における加熱プロセスの第２の変形例である。図４においても縦軸は温度（℃）、横軸は時間（分）を表している。図４においては、図２，図３の真空プロセスを組み合わせたものであり、ピーク温度の前後に真空プロセスを入れている。
【００１８】
図２の温度プロファイルにおいては、ピーク温度の前に真空プロセスを入れることよりアンダーフィル樹脂３の硬化が進む前に真空引きを入れることで、アンダーフィル樹脂３の柔らかい状態で減圧されることで半導体チップ１と回路基板４間に発生するアンダーフィル樹脂３中のボイドを吸引して半導体チップ１と回路基板４間から除外することができる。
【００１９】
また、図３の温度プロファイルにおいては、ピーク温度を過ぎた後に真空引きを入れることで、アンダーフィル樹脂３中のフラックス機能（接続性）が確実になっており、半導体チップ１の突沸が起こることがなく、真空度を高くした減圧が可能となるので、強い吸引力でボイドを吸引することが可能となる。
【００２０】
また、図４の温度プロファイルにおいては、ピーク温度の前後に真空引きを入れることで、上述のように２段階でボイドを吸引することになり、上述した理由により半導体チップ１と回路基板４間に発生するアンダーフィル樹脂３中のボイドの発生を有効に抑止することが可能となる。
【００２１】
次に、上述の半導体チップ１と回路基板４間に発生するアンダーフィル樹脂３中に発生するボイドを抑えるための最適減圧リフロー条件を求めるために行った実験について図５、図６を用いて説明する。先ず、図５は、本発明の実施形態にかかる加熱プロセスにおける減圧する温度と圧力の関係を示したものであり、図５の実線は実験に用いたアンダーフィル樹脂３の粘度と温度の関係を示したものである。図５の実線の頂点（下に凸）で粘度が最も小さく、それ以上の温度ではアンダーフィル樹脂３の硬化が進行することを示している。すなわち、図５において、温度Ｔ１より、温度Ｔ２のほうがアンダーフィル樹脂３の粘度が柔らかく、更に温度Ｔ３近傍で最も柔らかくなり、その後温度Ｔ４、Ｔ５では硬化が進んでいくことになる。
【００２２】
また、図６は加熱プロセス（リフロー）による温度と減圧する圧力の関係を示したものである。図６において◎（温度：Ｔ３，真空度：Ｐ２）が最もボイドの発生の少ない条件であり、本実施形態ではＴ３＝１３０℃、真空度Ｐ２＝２０００Ｐaを採用している。本実験においては、図５に示すようにアンダーフィル樹脂３の粘度が柔らかい範囲（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）と硬化が進んでいく温度（Ｔ４，Ｔ５）を振り、また、真空度は１０〜３００００Ｐaの範囲を振って実験を行った。その実験結果を図６の表に示す。
【００２３】
図６において、Ｔ１〜Ｔ２は減圧する温度であり、Ｐ１〜Ｐ４は減圧する真空度である。図６においては、△がボイドの発生要因の大きい条件を示しており、◎がボイドの発生要因の少ない最適条件、○は両者の中間的な条件である。図６の実験結果より、温度の低い範囲Ｔ１，Ｔ２ではアンダーフィル樹脂３の流動性が小さくなり、ボイドの発生確率が大となることがわかった。また、温度の高い範囲Ｔ４，Ｔ５では、アンダーフィル樹脂３から発生する気体の発生量が大となり、ボイドの発生確率、半導体チップ１の浮き発生確率が大となることがわかった。また、減圧度の低い範囲Ｐ３，Ｐ４では脱泡力が小となり、ボイドの発生確率が大となることがわかった。
【００２４】
また、ここで用いているアンダーフィル樹脂３はエポキシ系樹脂を用い、酸化膜除去効果と熱硬化の特性を同時に有するアンダーフィル樹脂３を用いているので、接続機能（フラックス機能）と充填機能（アンダーフィル機能）を同一の温度プロファイルで実現でき、製造工程の削減が可能となる。
【００２５】
以上の実験結果より、本発明の電子部品の製造方法によれば、所望の温度管理を可能とする炉内に被加工物を入れ、前記炉内を真空雰囲気にすることができる炉を用いて酸化膜除去効果を同時に備えたアンダーフィル樹脂３を硬化させる電子部品の製造方法において、
加熱プロセスを含む温度プロファイル設定の中で、少なくとも１回以上減圧作用を持たせたことから、用いるアンダーフィル樹脂３の種類により、減圧する温度と減圧する真空度の関係を最適にすることで、ボイドの消滅する条件を決定することが可能となる。
【００２６】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、上述の実施形態においては、図２，図３、図４に示すように、加熱プロセス（リフロー）中のピーク温度の前後に１回の真空プロセスを入れているが、ピーク温度の前に２回以上の真空プロセスを入れても良いし、ピーク温度の後に２回以上の真空プロセスを入れても構わず、これらの場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態にかかる電子部品の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる電子部品の製造方法における基本となる加熱プロセス（リフロー）の温度プロファイルである。
【図３】本発明の実施形態にかかる電子部品の製造方法における加熱プロセスの第１の変形例である。
【図４】本発明の実施形態にかかる電子部品の製造方法における加熱プロセスの第２の変形例である。
【図５】本発明の実施形態にかかるアンダーフィル樹脂の粘度と温度の関係を示したものである。
【図６】本発明の実施形態にかかる加熱プロセス（リフロー）における温度と減圧する圧力の関係を示したものである。
【図７】一般的な圧電発振器（水晶発振器）の概略の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・半導体チップ   
２・・・ハンダバンプ 
３・・・アンダーフィル樹脂
４・・・回路基板
５・・・パッド部
１００・・・圧電発振器 
１０１・・・容器 
１０５・・・電極構造体 
１０９・・・外部端子電極 
１１０・・・凹状の開口部
１１２・・・圧電振動子
１２２・・・半導体チップ
１２８・・・アンダーフィル樹脂
１３１・・・回路基板
【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７】
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