(57)【要約】【課題】高温環境下にさらされても劣化せず、高い接続／接合信頼性を有するフリップチップ実装構造を提供する。【解決手段】Ａｌ電極２２を有するＩＣチップ２１とＡｕ電極４３を有する基板４１とをワイヤレスに接続するフリップチップ実装構造において、ＩＣチップ２１のＡｌ電極２２上にＡｌもしくはＡｌ合金よりなるバンプ５２を形成し、そのバンプ５２を介してＩＣチップ２１のＡｌ電極２２と基板４１のＡｕ電極４３とを接合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ電極を有するＩＣチップとＡｕ電極を有する基板とをワイヤレスに接続するフリップチップ実装構造であって、
前記ＩＣチップのＡｌ電極と前記基板のＡｕ電極とが、前記ＩＣチップのＡｌ電極上に形成されたＡｌもしくはＡｌ合金よりなるバンプを介して接合されていることを特徴とするフリップチップ実装構造。
【請求項２】
Ａｌ電極を有するＩＣチップとＡｕ電極を有する基板とをワイヤレスに接続するフリップチップ実装方法であって、
前記ＩＣチップのＡｌ電極上にＡｌもしくはＡｌ合金よりなるワイヤをウェッジボンド用キャピラリで超音波振動を付与してウェッジボンディングする工程と、
前記ウェッジボンディングされたワイヤの余分な部分を切断除去してバンプを形成する工程と、
前記バンプが形成されたＩＣチップのＡｌ電極と前記基板のＡｕ電極とを位置合わせして加圧し、超音波振動を付与して接合する工程とを有することを特徴とするフリップチップ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＩＣチップのフリップチップ実装構造及び実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップのフリップチップ実装は一般にＩＣチップの電極上にバンプを形成し、そのバンプを相手方基板（実装基板）の電極と直接接合することによって行われる。バンプの形成には金属ワイヤの先端を溶融させてボールを形成し、そのボールを熱圧着等によりＩＣチップの電極上に固着させるボールボンディングが一般に採用されている。
【０００３】
図３Ａ〜Ｃはこのようなボールボンディングによるバンプの形成方法を示したものであり、図３Ａは金属ワイヤ１１の先端が溶融されて形成されたボール１２がＩＣチップ２１の電極２２に熱圧着されて固着された状態を示す。ボール１２はボールボンド用キャピラリ３１により荷重が加えられ、熱圧着されて図３Ａに示したように変形する。
【０００４】
金属ワイヤ１１は図３Ｂに示したようにカットされ、これにより金属ワイヤ１１の余分な部分が切断除去されて、ＩＣチップ２１の電極２２上に図３Ｃに示したようにバンプ１２’が形成される。
【０００５】
図４Ａ〜Ｃは上記のようにしてバンプ１２’が形成されたＩＣチップ２１が基板４１上にフリップチップ実装される様子を示したものであり、ＩＣチップ２１は図４Ａに示したようにフリップチップボンド用ツール３２に取り付け保持される。
【０００６】
ＩＣチップ２１がフリップチップ実装される基板４１の電極４２はＣｕよりなり、この例ではこのＣｕ電極４２上にＡｕめっきが施されてＡｕ電極４３が形成されている。
【０００７】
図４Ｂはフリップチップボンド用ツール３２が移動・下降し、バンプ１２’が基板４１のＡｕ電極４３と位置合わせされて接触した状態を示したものであり、この状態で例えば加熱・加圧することでバンプ１２’とＡｕ電極４３とが接合される。そして、フリップチップボンド用ツール３２を取り外すことによりフリップチップ実装が完了し、図４Ｃに示したようなフリップチップ実装構造が完成する。なお、バンプ１２’とＡｕ電極４３の接合には熱圧着に限らず、荷重を加えた状態で超音波振動を付与する超音波接合も採用される。
【０００８】
上述したようなフリップチップ実装構造において、ＩＣチップ２１の電極２２は一般にＡｌ電極とされ、ボール１２を形成する金属ワイヤ１１にはボールボンディングを良好に行えるＡｕワイヤが一般に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６８０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来のＩＣチップのフリップチップ実装構造ではＩＣチップのＡｌ電極上にＡｕバンプが形成され、ＡｌとＡｕの接合構造をもつものとなる。
【００１１】
しかるに、このようなＡｌとＡｕの接合構造を有するフリップチップ実装部品が高温環境下にさらされると、ＡｌとＡｕの相互拡散が促進され、これによりＡｕに対して絶対量の少ないＡｌが全てＡｕに拡散してしまい、Ａｌ電極にボイドが発生するといった事態が生じる。そして、このようなボイドの発生はＡｌ電極とＡｕバンプの接続／接合不良を誘発し、接続／接合信頼性を大きく損うことになる。
【００１２】
この発明の目的はこの問題に鑑み、高温環境下でも高い接続／接合信頼性を得ることができるフリップチップ実装構造及びフリップチップ実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によれば、Ａｌ電極を有するＩＣチップとＡｕ電極を有する基板とをワイヤレスに接続するフリップチップ実装構造において、ＩＣチップのＡｌ電極と基板のＡｕ電極とが、ＩＣチップのＡｌ電極上に形成されたＡｌもしくはＡｌ合金よりなるバンプを介して接合されているものとされる。
【００１４】
この発明によれば、Ａｌ電極を有するＩＣチップとＡｕ電極を有する基板とをワイヤレスに接続するフリップチップ実装方法は、ＩＣチップのＡｌ電極上にＡｌもしくはＡｌ合金よりなるワイヤをウェッジボンド用キャピラリで超音波振動を付与してウェッジボンディングする工程と、ウェッジボンディングされたワイヤの余分な部分を切断除去してバンプを形成する工程と、バンプが形成されたＩＣチップのＡｌ電極と基板のＡｕ電極とを位置合わせして加圧し、超音波振動を付与して接合する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ＡｌとＡｕの接合構造を有するフリップチップ実装において、Ａｌの絶対量を増やすことができる。よって、Ａｕに対するＡｌの一方的な拡散は発生せず、従来のようなＩＣチップのＡｌ電極におけるボイドの発生を抑制することができる。これにより、高温環境下においても高い接続／接合信頼性を得ることができ、言い換えれば高温環境下に長時間さらされても振動や衝撃に対する耐性が劣化しない優れたフリップチップ実装構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明によるフリップチップ実装におけるＡｌバンプの形成方法を説明するための図。
【図２】この発明によるフリップチップ実装を説明するための図。
【図３】フリップチップ実装におけるボールボンディングによるバンプの形成方法を説明するための図。
【図４】フリップチップ実装の従来例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
【００１８】
この例ではＩＣチップのＡｌ電極上に形成するバンプをＡｌバンプとする。Ａｌバンプの形成にはＡｕバンプの形成に用いるボールボンデイングは適さず、ウェッジボンディングを用いる。なお、Ａｌバンプの形成にボールボンディングが適さない理由は次の２点である。第一に、ＡｌはＡｕに比べて硬いのでボールボンディングによってバンプを形成した場合、バンプの先端の高さが不揃いになりやすい。第二に、Ａｌは熱酸化しやすいので加熱溶融によってボールを形成するボールボンディングではＡｌが酸化してしまう。これらは何れも大きな不具合の原因となる。
【００１９】
図１Ａ〜ＣはウェッジボンディングによるＡｌバンプの形成方法を示したものであり、図１ＡはＡｌワイヤ５１の先端がＩＣチップ２１のＡｌ電極２２上に位置決めされた状態を示す。図中、３３はウェッジボンド用キャピラリを示す。ウェッジボンド用キャピラリ３３でＡｌワイヤ５１に荷重を加え、かつ超音波振動を付与することでＡｌワイヤ５１がＡｌ電極２２に固着される。
【００２０】
Ａｌワイヤ５１は図１Ｂに示したようにカットされ、これによりＡｌワイヤ５１の余分な部分が切断除去されて、Ａｌ電極２２上に図１Ｃに示したようにＡｌバンプ５２が形成される。
【００２１】
図２Ａ〜ＣはＡｌバンプ５２が形成されたＩＣチップ２１の基板４１上へのフリップチップ実装方法を示したものであり、ＩＣチップ２１は図２Ａに示したようにフリップチップボンド用ツール３２に取り付けられてフリップチップ実装が行われる。
【００２２】
図２Ｂはフリップチップ用ツール３２が移動・下降し、Ａｌバンプ５２が基板４１のＡｕ電極４３と位置合わせされて接触した状態を示したものであり、この状態でフリップチップ用ツール３２により荷重を加え、かつ超音波振動を付与することでＡｌバンプ５２とＡｕ電極４３とが接合される。図２Ｃはフリップチップ用ツール３２が取り外され、フリップチップ実装が完了した状態を示したものである。
【００２３】
このようにこの例ではＩＣチップ２１のＡｌ電極２２上にＡｌバンプ５２を形成し、このＡｌバンプ５２を介してＩＣチップ２１のＡｌ電極２２と基板４１のＡｕ電極４３とを接合するため、ＡｌとＡｕの接合構造を有するフリップチップ実装において、Ａｌの絶対量を大幅に増やすことが可能となる。
【００２４】
従って、この例によれば、Ａｕに対してＡｌが一方的に拡散するといったことはなくなり、従来のようなＡｌ電極２２におけるボイドの発生を抑制することができる。これにより、高温環境下においても高い接続／接合信頼性を実現することができる。具体的に言えば、２百数十℃の高温環境下に数千時間さらされても、振動・衝撃に対する耐性が劣化することなく、維持されるだけの接合強度を実現することができ、その点でこのような高温環境下での使用が想定されるＩＣチップ２１のフリップチップ実装が可能となり、基板（実装基板）４１の小型化に貢献できる。
【００２５】
Ａｌバンプ５２の大きさの一例を示せば、電極面方向の寸法は１００μｍ程度以下であり、厚さは５〜５０μｍ程度である。
【００２６】
上述した例においてはＡｌワイヤ５１を用い、Ａｌバンプ５２を形成しているが、ワイヤはＡｌに限らず、Ａｌ合金よりなるものでもよく、つまりＡｌバンプ５２はＡｌ合金バンプであってもよい。
【００２７】
また、ウェッジボンド用キャピラリ３３は適切にウェッジボンディングが行えるツールならば、いかなる形態のツールであってもよい。なお、図１ＢにおけるＡｌワイヤ５１のカットは例えばクランプ（図示せず）でＡｌワイヤ５１を把持して引っ張ることで行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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