(57)【要約】【課題】熱サイクル時に被接合部と接合体との間に加わる所定の向きの力に対しての耐性に一層優れる接合構造の提供。【解決手段】接合構造は、所定の閉曲線を外縁とする第一被接合部と、前記第一被接合部に接合する接合体と、を備え、前記接合体に、前記第一被接合部の第一被接合面に平行な第一の向きの力が加わる場合があり、前記第一被接合部の重心である第一被接合部重心から、前記第一の向き又はその反対向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点における前記閉曲線の曲率より、前記第一被接合部重心から、前記第二の向きの反対向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点における前記閉曲線の曲率の方が小さく、前記接合体の重心と前記第一被接合部重心とを結ぶ直線が、前記接合に係る接合面に対し、前記反対向きに傾いて形成されている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の閉曲線を外縁とする第一被接合部と、前記第一被接合部に接合する接合体と、を備え、
前記接合体に、前記第一被接合部の第一被接合面に平行な向きである第一の向きの力が加わる場合があり、
前記第一被接合部の重心である第一被接合部重心から、前記第一の向き及び前記第一の向きの逆向きのうちのいずれかである第二の向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点である第一点における前記閉曲線の曲率より、前記第一被接合部重心から、前記第二の向きの反対向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点である第二点における前記閉曲線の曲率の方が小さく、
前記接合体の重心である接合体重心と前記第一被接合部重心とを結ぶ直線が、前記接合に係る接合面に対し、前記反対向きに傾いて形成されている、
接合構造。
【請求項２】
前記第一被接合部が、曲率の平均値が第三曲率の第一曲線と、前記平均値が前記第三曲率より小さい第四曲率の第二曲線と、により囲まれた形状であり、前記第一点が前記第一曲線に含まれ、前記第二点が前記第二曲線に含まれる、請求項１に記載された接合構造。
【請求項３】
前記第二曲線が直線を含む、請求項２に記載された接合構造。
【請求項４】
前記力が前記接合体の、前記接合面から離れた位置に加えられる、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一に記載された接合構造。
【請求項５】
前記第一被接合部が第一基体に形成されている、請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一に記載された接合構造。
【請求項６】
前記第一基体における前記第一被接合部が形成されている形成面における複数の形成位置のうち、前記形成位置の位置範囲の重心である位置範囲重心から最も離れた前記形成位置に、前記第一被接合部がある、請求項５に記載された接合構造。
【請求項７】
前記位置範囲重心が、前記形成面の重心である形成面重心である、請求項６に記載された接合構造。
【請求項８】
前記第一被接合部が第一基体に含まれ、前記接合体が第二基体に含まれる第二被接合部に対し第二の接合がされており、
前記力が、前記第一基体と前記第二基体との線膨張係数の差により生じる、請求項１に記載された接合構造。
【請求項９】
前記第一基体が大規模集積回路チップであり、前記第二基体が基板である、請求項８に記載された接合構造。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のうちのいずれか一に記載された接合構造を複数備える、構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物を接合する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、以下、「ＬＳＩ」という。）に代表される半導体装置は、通常、プリント基板などに実装されて使用される。
【０００３】
図１は、ＬＳＩチップを基板に実装した場合の一般的な実装構造体である実装構造体１００の断面を表す概念図である。また、図２は、図１に表すＬＳＩチップ２０１をＬＳＩ電極パッド２０８側から見た場合を想定した概念図である。また、図３は、図１に表す基板４０２を基板電極パッド側から見た場合を想定した概念図である。また、図４は、図１に表す接合構造３２０の拡大図である。
【０００４】
図２に示すように、ＬＳＩチップ２０１は、ＬＳＩチップ本体部２０２と複数の円形のＬＳＩ電極パッド２０８を備える。図２は、ＬＳＩ電極パッド２０８の数が２５個の場合の例を表す。ＬＳＩ電極パッド２０８は、図２に表すように等間隔に配列している。
【０００５】
ＬＳＩチップ本体部２０２は主としてシリコンからなる。ＬＳＩチップ本体部２０２には半導体回路が形成されている。
【０００６】
図１に表す基板４０２は、基板本体部４１１と、複数の円形の基板電極パッド４０９を備える。基板４０２が備える基板電極パッド４０９の数は、ＬＳＩチップ２０１が備えるＬＳＩ電極パッド２０８の数と等しい。
【０００７】
基板本体部４１１は、樹脂等からなる板の表面や内部に配線が形成された構成を備える。当該配線と基板電極パッド４０９の各々とは電気的に接続されている。
【０００８】
ＬＳＩチップ２０１を、その外周を図３に表すＬＳＩチップ外周位置２２７に収まるように、ＬＳＩチップ２０１と基板４０２とを重ねた場合に、対応する各電極パッド同士は重なり合う。
【０００９】
図１に表す実装構造体１００は、上述のように、基板４０２及びＬＳＩチップにおける対応する各電極が重なりあった上で、それらがはんだバンプ３０７により電気的及び機械的に接続されている。
【００１０】
図１に表す接合構造３２０の各々は、図４に表すように、たる型形状である。
【００１１】
図１に表す実装構造体１００は、発熱等により加熱されると、ＬＳＩチップ本体部２０２と基板本体部４１１との線膨張係数の違いにより、はんだバンプ３０７に応力が加わる。その応力は、ＬＳＩ電極パッド２０８とはんだバンプ３０７との接合部や、基板電極パッド４０９とはんだバンプ３０７との接合部の端部に集中して発生する。最も大きな応力は、ＬＳＩチップ２０１の中心である図２に表すＬＳＩチップ中心を表す点２２１に向かう直線、特にＬＳＩチップ２０１の角から中心に向かう対角線２２６ａ及び２２６ｂに沿って発生する。
【００１２】
そのため、図１及び図４に表す接続構造では、ＬＳＩチップと基板との線膨張係数の差によって熱サイクル動作時に、ＬＳＩチップや基板の電極パッドとはんだバンプとの接合部に応力が集中する。そして、同構造では、接続部に加えられた力に対しての耐性が低下するという課題がある。
【００１３】
この応力を緩和するために、特許文献１は、はんだバンプの溶融時にＬＳＩチップを基板に対して引き上げることによりはんだバンプを引き伸ばして鼓型にする方法を開示する。
【００１４】
また、特許文献２は、電極パッド形状をデバイスのエッジに垂直な方向に細長い形状とすることで、熱サイクル動作時の応力の解放を増進させる方法を開示する。
【００１５】
また、特許文献３は、円形パッドを用いた場合において、はんだバンプを傾けて形成した接合構造を備える半導体装置を開示する。
【００１６】
また、特許文献４は、第１の曲線部と第２の曲線部の２つの曲線部を有し、前記第１の曲線部は前記第２の曲線部よりも曲率が小さい電極パッドを備える接合構造を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１０−２２３６９３号公報
【特許文献２】特開平１１−２１９９６８号公報
【特許文献３】特開２００５−３４０６７４号公報
【特許文献４】特許第５７５７３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１が開示する方法は、所望の鼓型のはんだバンプを形成するために、ＬＳＩチップと基板との間隔を精密に制御する必要がある。そのため、同方法は、サイズの大きいダミーバンプを設置することや、ＬＳＩチップや基板間の高さを精密に保持する機構を有する実装装置を必要とする。
【００１９】
また、特許文献２が開示する方法は、熱サイクル時に最も大きい応力となる、ＬＳＩチップの中心に向かう直線に沿って発生する応力については効果がない。
【００２０】
また、特許文献３が開示する半導体装置は、電極パッドが円形であることを前提としている。そのため、同装置は、熱サイクル時にＬＳＩチップと基板との熱膨張率差により加えられる力による、はんだバンプと電極パッドとの接合部への応力集中を緩和することはできない。
【００２１】
また、特許文献４が開示する方法は、熱サイクル時にＬＳＩチップと基板との熱膨張率差により加えられる力による、はんだバンプと電極パッドとの接合部への応力集中を緩和することができる。しかしながら、接合構造の一層の信頼性向上の観点からは、さらに、応力を低減できることが好ましい。
【００２２】
本発明は、熱サイクル時に被接合部と接合体との間に加わる所定の向きの力に対しての耐性に一層優れる接合構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の接合構造は、所定の閉曲線を外縁とする第一被接合部と、前記第一被接合部に接合する接合体と、を備え、前記接合体に、前記第一被接合部の第一被接合面に平行な向きである第一の向きの力が加わる場合があり、前記第一被接合部の重心である第一被接合部重心から、前記第一の向き及び前記第一の向きの逆向きのうちのいずれかである第二の向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点である第一点における前記閉曲線の曲率より、前記第一被接合部重心から、前記第二の向きの反対向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点である第二点における前記閉曲線の曲率の方が小さく、前記接合体の重心である接合体重心と前記第一被接合部重心とを結ぶ直線が、前記接合に係る接合面に対し、前記反対向きに傾いて形成されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の接合構造は、熱サイクル時に被接合部と接合体との間に加わる所定の向きの力に対しての耐性に一層優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＬＳＩチップを基板に実装した場合の一般的な実装構造体の断面を表す概念図である。
【図２】ＬＳＩチップをＬＳＩ電極パッド側から見た場合を想定した概念図である。
【図３】基板を基板電極パッド側から見た場合を想定した概念図である。
【図４】一般的な接合構造の拡大図である。
【図５】第一実施形態の接合構造の構成例を表す概念図である。
【図６】特許文献４が開示する接合構造の構成を表す概念図である。
【図７】第二実施形態の接続構造に用いるＬＳＩチップの電極パッド配列例を表す概念図である。
【図８】ＬＳＩ電極パッドの拡大図を表す概念図である。
【図９】ＬＳＩ電極パッドのバリエーションを表す概念図である。
【図１０】第二実施形態の接続構造に用いる基板における基板電極パッドの配列例を表す概念図である。
【図１１】基板電極パッドの拡大図を表す概念図である。
【図１２】基板電極パッドのバリエーションを表す概念図である。
【図１３】第二実施形態の実装構造体の上面概念図例である。
【図１４】第二実施形態の実装構造体の断面概念図例である。
【図１５】第二実施形態の接合構造の上面概念図である。
【図１６】第二実施形態の接合構造の斜視概念図例である。
【図１７】第二実施形態の接合構造の形成方法を表す概念図である。
【図１８】計算に用いた実装構造体における接合構造の配置を表す図である。
【図１９】ＬＳＩチップ電極パッドと基板電極パッドとの配置（その１）を表す図である。
【図２０】ＬＳＩ電極パッドにおける応力分布の計算結果（その１）を表す図である。
【図２１】基板電極パッドにおける応力分布の計算結果（その１）を表す図である。
【図２２】ＬＳＩチップ電極パッドと基板電極パッドとの配置（その２）を表す図である。
【図２３】ＬＳＩ電極パッドにおける応力分布の計算結果（その２）を表す図である。
【図２４】基板電極パッドにおける応力分布の計算結果（その２）を表す図である。
【図２５】ＬＳ電極パッド及び基板電極パッドの各端部における応力の極大値を表す図である。
【図２６】接合構造の断面を表すイメージ図である。
【図２７】実施形態の接合構造の最小限の構成を表すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第一実施形態＞
第一実施形態は、各電極パッドが曲率の異なる境界を有することに加えてはんだバンプを傾けて形成する接続構造に関する実施形態である。
［構成と動作］
図５は、第一実施形態の接合構造の例である接合構造３１０ｖの構成を表す概念図である。図５（ａ）は、接合構造３１０ｖをＬＳＩ電極パッド側から見た場合を想定した上面図である。また、図５（ｂ）は、接合構造３１０ｖを図５（ａ）に表す線９３１ｂで切断した場合を想定した断面図である。
【００２７】
ＬＳＩ電極パッド２０８ｖの図５（ｂ）に表す見方における上面は、図示しない、ＬＳＩチップ本体部（図１に表すＬＳＩチップ本体部２０２参照）に形成されている。また、基板電極パッド４０９ｖの図５（ｂ）に表す見方における下面は、図示しない基板本体部（図１に表す基板本体部４１１参照）に形成されている。
【００２８】
ここで、温度上昇時にＬＳＩ電極パッド２０８ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間に矢印９７１ｃの向きの力が加わり、それにともない、基板電極パッド４０９ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間に矢印９７１ｄの向きの力が加わっている。この力は、例えば、第二実施形態において説明するように、前記基板本体部と前記ＬＳＩチップ本体部との、線膨張係数の差により生じるものである。
【００２９】
ＬＳＩ電極パッド２０８ｖは、図５（ａ）に表す見方において、矢印９７１ｄの向きの境界に対して、矢印９７１ｃの向きの境界の曲率が小さい。
【００３０】
また、基板電極パッド４０９ｖは、図５（ａ）に表す見方において、矢印９７１ｃの向きの境界に対して、矢印９７１ｄの向きの境界の曲率が小さい。
【００３１】
ＬＳＩ電極パッド２０８ｖと基板電極パッド４０９ｖとの間には、はんだバンプ３０７ｖが形成されている。
【００３２】
はんだバンプ３０７ｖは、図５（ｂ）に表すように、基板電極パッド４０９ｖを基準にして、矢印９７１ｄの向きに傾いて形成されている。
【００３３】
図５（ｂ）に表す点９０７ａは基板電極パッド４０９ｖの重心を表す。また、点９０７ｂは、はんだバンプ３０７ｖの重心を表す。また、点９０７ｃは、ＬＳＩ電極パッド２０８ｖの重心を表す。
【００３４】
点９０７ａと点９０７ｂとを結ぶ直線である線９３２ａは、面９７１ａに対して角θａだけ、矢印９７１ｄの向きに傾いている。基板電極パッド４０９ｖの上面には、矢印９７１ｄの向きに力が加わっている。
【００３５】
また、点９０７ｂと点９０７ｃとを結ぶ直線である線９３２ｂは、面９７１ｂに対して角θｂだけ、矢印９７１ｃの向きに傾いている。ＬＳＩ電極パッド２０８ｖの下面には、矢印９７１ｃの向きに力が加わっている。
【００３６】
はんだバンプ３０７ｖの、ＬＳＩ電極パッド２０８ｖへの接触角は、端部９４１ａ及び９４１ｂの各々において接触角θ１及びθ２の各々である。また、はんだバンプ３０７ｖの、基板電極パッド４０９ｖへの接触角は、端部９４１ｃ及び９４１ｄの各々において接触角θ３及びθ４の各々である。
【００３７】
その場合、ＬＳＩ電極パッド２０８ｖとはんだバンプ３０７ｖとの界面には、ＬＳＩ電極パッド２０８ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間に加わった力により、応力が生じる。当該応力は、第二実施形態のシミュレーション結果の説明で述べるように、前記接合面内で一様なものではなく、端部９４１ａ及び９４１ｂの各々の近傍において極大値を取るものである。
【００３８】
また、その場合、基板電極パッド４０９ｖとはんだバンプ３０７ｖとの界面には、基板電極パッド４０９ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間に加わった力により、応力が生じる。当該応力は、第二実施形態のシミュレーション結果の説明で述べるように、前記接合面内で一様なものではなく、端部９４１ｃ及び９４１ｄの各々の近傍において極大値を取るものである。
【００３９】
図６は、特許文献４が開示する接合構造である接合構造３１０ｗの構成を表す概念図である。図６（ａ）は、接合構造３１０ｗをＬＳＩ電極パッド側から見た場合を想定した上面図である。また、図６（ｂ）は、接合構造３１０ｗを図６（ａ）に表す線９３１ｃで切断した場合を想定した断面図である。
【００４０】
接合構造３１０ｗの説明は、以下の説明を除いて、図５に表す接合構造３１０ｖの各構成に付された符号に含まれたアルファベットのｖをｗで置き換えたものである。
【００４１】
接合構造においては、はんだバンプ３０７ｗは、矢印９７１ｃ及び９７１ｄの表す向きに傾かずに形成されている。
【００４２】
はんだバンプ３０７ｗの、ＬＳＩ電極パッド２０８ｗへの接触角は、端部９４１ｅ及び９４１ｆの各々において接触角θ５及びθ６の各々である。また、はんだバンプ３０７ｗの、基板電極パッド４０９ｗへの接触角は、端部９４１ｇ及び９４１ｈの各々において接触角θ７及びθ８の各々である。
【００４３】
ここで、図５に表す接合構造３１０ｖと図６に表す接合構造３１０ｗとを比較する。
【００４４】
まず、図５に表す接触角θ２及びθ３の各々は、図６に表す接触角θ６及びθ７の対応する各々より小さい。一般に、接触角が小さいと応力は減少することが知られている。従い、図５に表す端部９４１ｂ及び端部９４１ｃの各々における応力の極大値は、図６に表す端部９４１ｆ及び９４１ｇの対応する各々における応力の極大値よりも小さくなる。
【００４５】
一方、図５に表す端部９４１ａ及び９４１ｄの接触角は、図６に表す端部９４１ｅ及び９４１ｈの各々における接触角よりも大きい。従い、このことだけからは、図５に表す端部９４１ａ及び９４１ｄの応力の極大値は、図６に表す端部９４１ｅ及び９４１ｈの各々における応力の極大値よりも増大しそうである。しかしながら、端部９４１ａ及び９４１ｄの各々は前述のように電極パッドの境界の曲率が小さい。そのため、端部９４１ａ及び９４１ｄにおいては、応力の分散が生じ、図５に表す端部９４１ａ及び９４１ｄの応力の極大値は、抑えられる。
【００４６】
なお、以上の動作の説明は、第二実施形態におけるシミュレーションの結果により裏付けられたものである。
【００４７】
上記は、温度上昇時にＬＳＩ電極パッド２０８ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間に矢印９７１ｃの向きの力が加わり、それにともない、基板電極パッド４０９ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間に矢印９７１ｄの向きの力が加わる場合について説明した。この場合は、ＬＳＩ電極パッド２０８ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間の接触面の端部９４１ａ付近に加わる応力は圧縮応力である。また、端部９４１ｂ付近に加わる応力は引っ張り応力である。また、この場合は、基板電極パッド４０９ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間の接触面の端部９４１ｄ付近に加わる応力は圧縮応力である。また、端部９４１ｃ付近に加わる応力は引っ張り応力である。
【００４８】
上記において温度降下時には、力の向きが矢印９７１ｃと矢印９７１ｄとを置き換えた場合となり、ＬＳＩ電極パッド２０８ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間の接触面の端部９４１ａ付近に加わる応力は引っ張り応力である。また、端部９４１ｂ付近に加わる応力は圧縮応力である。また、基板電極パッド４０９ｖとはんだバンプ３０７ｖとの間の接触面の端部９４１ｄ付近に加わる応力は引っ張り応力である。また、端部９４１ｃ付近に加わる応力は圧縮応力である。温度上昇時と温度降下時における圧縮応力と引っ張り応力は応力分布が同じになると考えられる。
【００４９】
従い、上記において矢印９７１ｃと矢印９７１ｄとを置き換えた場合についても、図５に表す端部９４１ａ及び９４１ｄの応力の極大値は、抑えられる。
［効果］
本実施形態の接合構造においては、各電極パッドは、力が加わる向きである第一の向き及び前記第一の向きの逆向きのうちのいずれかである第二の向きの曲率が前記第二の向きの反対向きに比べて小さい。前記接合構造においては、さらに、はんだバンプが前記反対向きに傾いて形成されている。前記接合構造は、はんだバンプの傾きにより、電極パッドの前記向きとは反対向きの端部におけるはんだバンプの接触角が小さい。そのため、当該端部における応力の極大値は、はんだバンプを傾けて形成しない場合と比較して低くなる。一方、前記電極パッドの前記向きの端部は、曲率が小さい。そのため、当該端部における応力極大値の増大は抑えられる。
【００５０】
以上により、本実施形態の接合構造は、背景技術の項において説明した一般的な接合構造より応力極大値を低減し得る特許文献４が開示する接合構造と比較して、さらに応力極大値を低減し得る。
【００５１】
接合構造における破損は、一般的に応力極大値と結びついている。そのため、本実施形態の接合構造は、特許文献４が開示する接合構造と比較して、さらに、破損の生じる確率を低減できる。すなわち、本実施形態の接合構造は、特許文献４が開示する接合構造と比較して、さらに、接合構造に加えられる所定の向きの力に対する耐性の向上を図り得る。
＜第二実施形態＞
第二実施形態は、第一実施形態の接合構造を適用した実装構造体に関する実施形態である。
［構成と動作］
図７は、第二実施形態の接続構造に用いるＬＳＩチップの例であるＬＳＩチップ２０１ａの電極パッド配列を表す概念図である。図７は、ＬＳＩチップ２０１ａをＬＳＩ電極パッド側から見たことを想定する平面図である。
【００５２】
ＬＳＩチップ２０１ａの４隅のＬＳＩ電極パッドであるＬＳＩ電極パッド２０８ａ乃至２０８ｄ以外のＬＳＩ電極パッドであるＬＳＩ電極パッド２０８の配列は、図２に表すＬＳＩ電極パッド２０８の配列と同じである。
【００５３】
ＬＳＩチップ２０１ａの４隅のＬＳＩ電極パッド２０８ａ乃至２０８ｄの各々は、対応する矢印９１１ａ乃至９１１ｄの各々の向きの境界を表す曲線と、当該矢印の反対向きの境界を表す曲線とで曲率が異なる。
【００５４】
なお、矢印９１１ａ乃至９１１ｄの各々は、ＬＳＩチップ２０１ａの中心を表す点２２１から、対角線２２６ａ又は２２６ｂに沿って遠ざかる向きを表す。
【００５５】
また、点９０３ａ乃至９０３ｄの各々が表すＬＳＩ電極パッド２０８ａ乃至２０８ｄの重心は、最も外側のＬＳＩ電極パッド２０８の重心が配列する配列位置２３１よりも、対応する矢印９１１ａ乃至９１１ｄの各々の向きにずれている。配列位置２３１は、図２に表す、最外周のＬＳＩ電極パッド２０８が配列する位置である。
【００５６】
図８は、図７に表すＬＳＩ電極パッド２０８ａの拡大図を表す概念図である。図８において、点９０３ａは、ＬＳＩ電極パッド２０８ａの重心を表す。また、矢印９１１ａは、図７に表すものと同じである。また、点９０１ｃ及び９０１ｄは、点９０３ａから矢印９１１ａの向き及びその反対向きに各々引いた半直線がＬＳＩ電極パッド２０８ａの外縁と交わる点である。
【００５７】
ＬＳＩ電極パッド２０８ａは、矢印９１１ａの向きの境界を表す曲線と、矢印９１１ａの反対向きの境界を表す曲線とで曲率が異なる。矢印９１１ａの向きの境界を表す、点９０１ａを始点とし、点９０１ｃを通り、点９０１ｂを終点とする曲線の曲率は、これらの点を通る円の曲率と略等しい。一方、点９０１ａを始点とし、点９０１ｄを通り、点９０１ｂを終点とする曲線の曲率の平均値は、前記円の曲率よりも小さい。また、特に、点９０１ｄ近傍の曲線の曲率は、点９０１ｃ近傍の曲線の曲率と比較して、顕著に小さい。
【００５８】
以下、電極パッドの境界を表す曲線を曲率が高い方の曲線で表される部分と曲率が低い方の境界線で表される部分との二つに分けて考えることとする。そして、曲率が高い方の曲線で表される部分を高曲率辺、曲率が低い方の曲線で表される部分を低曲率辺ということとする。ＬＳＩ電極パッド２０８ａは、矢印９１１ａの向きに高曲率辺を、矢印９１１ａの反対向きに低曲率辺を、それぞれ、備える。
【００５９】
図７に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｂ、２０８ｃ及び２０８ｄの各々の説明は、図８を参照してのＬＳＩ電極パッド２０８ａの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、図８に表す各構成に付された符号に含まれるアルファベットのａを、ＬＳＩ電極パッド２０８ｂ、２０８ｃ及び２０８ｄの順に、アルファベットのｂ、ｃ及びｄの各々に読み替えたものである。
【００６０】
図９は、図７に表すＬＳＩ電極パッド２０８ａのバリエーションを表す概念図である。
【００６１】
図９（ａ）に表すＬＳＩ電極パッド２０８ａａにおいては、点９０１ａを始点とし、点９０１ｅを通り、点９０１ｂを終点とする線が、曲率がゼロの直線である。本発明においては、曲率がゼロの辺は前述の低曲率辺に含まれるものとする。ＬＳＩ電極パッド２０８ａａにおける、点９０１ａを始点とし、点９０１ｃを通り、点９０１ｂを終点とする高曲率辺は、図８に表すものと同じである。
【００６２】
図９（ａ）において、点９０３ａｂは、ＬＳＩ電極パッド２０８ａａの重心を表す。また、矢印９１１ａは、図７に表すものと同じである。また、点９０１ｃ及び９０１ｅは、点９０３ａｂから矢印９１１ａの向き及びその反対向きに各々引いた半直線がＬＳＩ電極パッド２０８ａの外縁と交わる点である。
【００６３】
ＬＳＩ電極パッド２０８ａａの矢印９１１ａの向きの境界を表す、点９０１ａを始点とし、点９０１ｃを通り、点９０１ｂを終点とする曲線の曲率は、これらの点を通る円の曲率と略等しい。一方、点９０１ａを始点とし、点９０１ｅを通り、点９０１ｂを終点とする曲線の曲率の平均値は、前記円の曲率よりも小さい。また、特に、点９０１ｅ近傍の曲線の曲率は、点９０１ｃ近傍の曲線の曲率と比較して、顕著に小さい。
【００６４】
図９（ｂ）に表すＬＳＩ電極パッド２０８ａｂにおいては、点９０１ａを始点とし、点９０１ｆ及び９０１ｇを通過し、点９０１ｂを終点とする低曲率辺の、点９０１ａと点９０１ｆの間及び点９０１ｇと点９０１ｂとの間は曲線である。また、当該低曲率辺の、点９０１ｆと点９０１ｇとの間は直線である。ＬＳＩ電極パッド２０８ａｂにおいては、点９０１ａを始点とし、点９０１ｃを通り、点９０１ｂを終点とする高曲率辺は、図８に表すものと同じである。
【００６５】
図９（ｂ）において、点９０３ａｃは、ＬＳＩ電極パッド２０８ａｂの重心を表す。また、矢印９１１ａは、図７に表すものと同じである。また、点９０１ｃ及び９０１ｌは、点９０３ａｃから矢印９１１ａの向き及びその反対向きに各々引いた半直線がＬＳＩ電極パッド２０８ａｂの外縁と交わる点である。
【００６６】
ＬＳＩ電極パッド２０８ａｂの矢印９１１ａの向きの境界を表す、点９０１ａを始点とし、点９０１ｃを通り、点９０１ｂを終点とする曲線の曲率は、これらの点を通る円の曲率と略等しい。一方、点９０１ａを始点とし、点９０１ｆ、９０１ｌ及び９０１ｇを通り、点９０１ｂを終点とする曲線の曲率の平均値は、前記円の曲率よりも小さい。また、特に、点９０１ｌ近傍の曲線の曲率は、点９０１ｃ近傍の曲線の曲率と比較して、顕著に小さい。点９０１ａと点９０１ｆとの間の曲線や点９０１ｂと点９０１ｇとの間の曲線の曲率は、前記円の曲率よりも大きくても構わない。
【００６７】
図９（ｃ）に表すＬＳＩ電極パッド２０８ａｃにおいては、点９０１ｈを始点とし点９０１ｋを通過し点９０１ｉを終点とする低曲率辺は、図８に表す低曲率辺とは反対向きに湾曲している。点９０１ｈを始点とし、点９０１ｊを通過し、点９０１ｉを終点とする辺は、当該低曲率辺より曲率の高い高曲率辺である。
【００６８】
図９（ｃ）において、点９０３ａｄは、ＬＳＩ電極パッド２０８ａｃの重心を表す。また、矢印９１１ａは、図７に表すものと同じである。また、点９０１ｊ及び９０１ｋは、点９０３ａｄから矢印９１１ａの向き及びその反対向きに各々引いた半直線がＬＳＩ電極パッド２０８ａｃの外縁と交わる点である。
【００６９】
ＬＳＩ電極パッド２０８ａｃの矢印９１１ａの向きの境界を表す、点９０１ｈを始点とし、点９０１ｊを通り、点９０１ｉを終点とする曲線の曲率は、これらの点を通る円の曲率と略等しい。一方、点９０１ｈを始点とし、点９０１ｋを通り、点９０１ｉを終点とする曲線の曲率の平均値は、前記円の曲率よりも小さい。また、特に、点９０１ｋ近傍の曲線の曲率は、点９０１ｊ近傍の曲線の曲率と比較して、顕著に小さい。
【００７０】
図７に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｂ、２０８ｃ及び２０８ｄの各々のバリエーションの説明は、図９を参照してのＬＳＩ電極パッド２０８ａａ乃至２０８ａｃの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、図９に表す各構成に付された符号に含まれるアルファベットのａを、ＬＳＩ電極パッド２０８ｂ、２０８ｃ及び２０８ｄの順に、アルファベットのｂ、ｃ及びｄの各々に読み替える。
【００７１】
図１０は、第二実施形態の接続構造に用いる基板の例である基板４０２ａにおける電極パッドの配列を表す概念図である。図１０は、基板４０２ａを基板電極側から見たことを想定する平面図である。
【００７２】
基板４０２ａの４隅の基板電極パッド４０９ａ乃至４０９ｄ以外の基板電極パッドである基板電極パッド４０９の配列は、図２に表す基板電極パッド４０９の配列と同じである。
【００７３】
基板４０２ａの４隅の基板電極パッド４０９ａ乃至４０９ｄの各々は、対応する矢印９１２ａ乃至９１２ｄの各々の向きの境界を表す曲線と、当該矢印の反対向きの境界を表す曲線とで曲率が異なる。
【００７４】
なお、矢印９１２ａ乃至９１２ｄの各々は、基板４０２ａの中心を表す点２２１に、対角線２２６ａ又は２２６ｂに沿って近づく向きを表す。
【００７５】
また、点９０３ａ乃至９０３ｄの各々が表す基板電極パッド４０９ａ乃至４０９ｄの重心は、最も外側の基板電極パッド４０９の重心が配列する配列位置２３２よりも、対応する矢印９１２ａ乃至９１２ｄの各々の向きにずれている。配列位置２３１は、図２に表す、最も外側の基板電極パッド４０９が配列する位置である。
【００７６】
図１１は、図１０に表す基板電極パッド４０９ａの拡大図を表す概念図である。図１１に表す矢印９１２ａは、図１０に表す矢印９１２ａである。
【００７７】
図１１において、点９０６ａは、基板電極パッド４０９ａの重心を表す。また、矢印９１２ａは、図１０に表すものと同じである。また、点９０２ｃ及び９０２ｄは、点９０６ａから矢印９１２ａの向き及びその反対向きに各々引いた半直線が基板電極パッド４０９ａの外縁と交わる点である。
【００７８】
基板電極パッド４０９ａは、矢印９１２ａの向きの境界を表す曲線と、矢印９１２ａの反対向きの境界を表す曲線とで曲率が異なる。
【００７９】
基板電極パッド４０９ａの矢印９１２ａの向きの境界を表す、点９０２ａを始点とし、点９０２ｃを通り、点９０２ｂを終点とする曲線の曲率は、これらの点を通る円の曲率と略等しい。一方、点９０２ａを始点とし、点９０２ｄを通り、点９０２ｂを終点とする曲線の曲率の平均値は、前記円の曲率よりも小さい。すなわち、基板電極パッド４０９ａは、矢印９１２ａの向きに高曲率辺を、矢印９１２ａの反対向きに低曲率辺を、それぞれ、備える。
【００８０】
また、特に、点９０２ｄ近傍の曲線の曲率は、点９０２ｃ近傍の曲線の曲率と比較して、顕著に小さい。
【００８１】
図１０に表す基板電極パッド４０９ｂ、４０９ｃ及び４０９ｄの各々の説明は、図１１を参照しての基板電極パッド４０９ａの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、図１１に表す各構成に付された符号に含まれるアルファベットのａを、基板電極パッド４０９ｂ、４０９ｃ及び４０９ｄの順に、アルファベットのｂ、ｃ及びｄの各々に読み替える。
【００８２】
図１２は、図７に表す基板電極パッド４０９ａのバリエーションを表す概念図である。
【００８３】
図１２（ａ）に表す基板電極パッド４０９ａａにおいては、点９０２ａを始点とし、点９０２ｅを通り、点９０２ｂを終点とする線が、曲率がゼロの直線である。本実施形態においては、曲率がゼロの辺は前述の低曲率辺に含まれるものとする。基板電極パッド４０９ａａにおいては、点９０２ａを始点とし点９０２ｃを通り、点９０２ｂを終点とする高曲率辺は、図１１に表すものと同じである。
【００８４】
図１２（ａ）において、点９０６ａｂは、基板電極パッド４０９ａａの重心を表す。また、矢印９１２ａは、図１０に表すものと同じである。また、点９０２ｃ及び９０２ｅは、点９０６ａｂから矢印９１２ａの向き及びその反対向きに各々引いた半直線が基板電極パッド４０９ａａの外縁と交わる点である。
【００８５】
基板電極パッド４０９ａａの矢印９１２ａの向きの境界を表す、点９０２ａを始点とし、点９０２ｃを通り、点９０２ｂを終点とする曲線の曲率は、これらの点を通る円の曲率と略等しい。一方、点９０２ａを始点とし、点９０２ｅを通り、点９０２ｂを終点とする曲線の曲率の平均値は、前記円の曲率よりも小さい。また、特に、点９０２ｅ近傍の曲線の曲率は、点９０２ｃ近傍の曲線の曲率と比較して、顕著に小さい。
【００８６】
図１２（ｂ）に表す基板電極パッド４０９ａｂにおいては、点９０２ａを始点とし、点９０２ｆ、９０２ｌ及び９０２ｇを通過し、点９０２ｂを終点とする低曲率辺の、点９０２ａと点９０２ｆの間及び点９０２ｇと点９０２ｂとの間は曲線である。また、当該低曲率辺の、点９０２ｆと点９０２ｇとの間は直線である。基板電極パッド４０９ａｂにおいては、点９０２ａを始点とし、点９０２ｃを通り、点９０２ｂを終点とする高曲率辺は、図１１に表すものと同じである。
【００８７】
図１２（ｂ）において、点９０６ａｃは、基板電極パッド４０９ａｂの重心を表す。また、矢印９１２ａは、図１０に表すものと同じである。また、点９０２ｃ及び９０２ｌは、点９０６ａｃから矢印９１２ａの向き及びその反対向きに各々引いた半直線が基板電極パッド４０９ａｂの外縁と交わる点である。
【００８８】
基板電極パッド４０９ａｂの矢印９１２ａの向きの境界を表す、点９０２ａを始点とし、点９０２ｃを通り、点９０２ｂを終点とする曲線の曲率は、これらの点を通る円の曲率と略等しい。一方、点９０２ａを始点とし、点９０２ｆ、９０２ｌ及び９０２ｇを通り、点９０２ｂを終点とする曲線の曲率の平均値は、前記円の曲率よりも小さい。また、特に、点９０２ｌ近傍の曲線の曲率は、点９０２ｃ近傍の曲線の曲率と比較して、顕著に小さい。点９０２ａと点９０２ｆとの間の曲線や点９０２ｂと点９０２ｇとの間の曲線の曲率は、前記円の曲率よりも大きくても構わない。
【００８９】
図１２（ｃ）に表す基板電極パッド４０９ａｃにおいては、点９０２ｈを始点とし点９０２ｋを通過し点９０２ｉを終点とする低曲率辺は、図１１に表す低曲率辺とは反対向きに湾曲している。点９０２ｈを始点とし、点９０２ｊを通過し、点９０２ｉを終点とする辺は、当該低曲率辺より曲率の高い高曲率辺である。
【００９０】
図１２（ｃ）において、点９０６ａｄは、基板電極パッド４０９ａｃの重心を表す。また、矢印９１２ａは、図１０に表すものと同じである。また、点９０２ｊ及び９０２ｋは、点９０６ａｄから矢印９１２ａの向き及びその反対向きに各々引いた半直線が基板電極パッド４０９ａｃの外縁と交わる点である。
【００９１】
基板電極パッド４０９ａｃの矢印９１２ａの向きの境界を表す、点９０２ｈを始点とし、点９０２ｉを通り、点９０２ｊを終点とする曲線の曲率は、これらの点を通る円の曲率と略等しい。一方、点９０２ｈを始点とし、点９０２ｋを通り、点９０２ｊを終点とする曲線の曲率の平均値は、前記円の曲率よりも小さい。また、特に、点９０２ｉ近傍の曲線の曲率は、点９０２ｋ近傍の曲線の曲率と比較して、顕著に小さい。
【００９２】
図１０に表す基板電極パッド４０９ｂ、４０９ｃ及び４０９ｄの各々のバリエーションの説明は、図１２を参照しての基板電極パッド４０９ａａ乃至４０９ａｃの説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、図１１に表す各構成に付された符号に含まれるアルファベットのａを、基板電極パッド４０９ｂ、４０９ｃ及び４０９ｄの順に、アルファベットのｂ、ｃ及びｄの各々に読み替える。
【００９３】
図１３は、第二実施形態の実装構造体の例である実装構造体１００ａの上面図である。また、図１４は、図１３に表す実装構造体１００ａを線９３１ａに沿って切断した場合を想定した断面を表す概念図である。
【００９４】
実装構造体１００ａにおいては、図１０及び図１１に表す基板４０２ａの基板電極パッド４０９の各々と、図７に表すＬＳＩチップ２０１ａのＬＳＩ電極パッド２０８の各々とが、互いに対向している。基板電極パッド４０９の各々とＬＳＩ電極パッド２０８の各々とは、図１３に表す見方において、重なっている。
【００９５】
一方、基板電極パッド４０９ａ乃至４０９ｄの各々は、対応するＬＳＩ電極パッド２０８ａ乃至２０８ｄの各々と、図１３に表す見方において、対角線２２６ａ又は２２６ｂの方向にずれている。ずれの向きは、基板電極パッド４０９ａ乃至４０９ｄの各々については、ＬＳＩチップの中心を表す点２２１の向きである。また、ＬＳＩ電極パッド２０８ａ乃至２０８ｄの各々については、点２２１の向きの反対向きである。
【００９６】
ＬＳＩ電極パッド２０８の各々と、対応する基板電極パッド４０９の各々との間には、図１４に表すようにはんだバンプ３０７が形成されている。はんだバンプ３０７の形状は、図１４に表すようにたる型である。当該形状は、例えば、図４に表すようなものである。
【００９７】
一方、図１４に表すように、ＬＳＩ電極パッド２０８ａと基板電極パッド４０９ａとの間には、はんだバンプ３０７ａが形成されている。また、ＬＳＩ電極パッド２０８ｂと基板電極パッド４０９ｂとの間には、はんだバンプ３０７ｂが形成されている。
【００９８】
以下の説明において、ＬＳＩ電極パッド２０８ｍ（ｍはａ乃至ｄのいずれか）、はんだバンプ３０７ｍ及び基板電極パッド４０９ｍからなる接合構造を接合構造３１０ｍと言うことにする。
【００９９】
図１５は、接合構造３１０ｍを表す上面概念図である。また、図１６は、接合構造３１０ｍを表す斜視概念図である。
【０１００】
図１５及び図１６に表すように、点９０３ｍで表すＬＳＩ電極パッド２０８ｍの重心は、点９０５ｍで表すはんだバンプ３０７ｍの重心より、ＬＳＩチップ２０１ａの中心の向きの反対向きを表す矢印９１１ｍの向きにずれている。また、点９０４ｍで表す基板電極パッド４０９ｍの重心は、点９０５ｍで表すはんだバンプ３０７ｍの重心より、ＬＳＩチップ２０１ａの中心の向きを表す矢印９１２ｍの向きにずれている。
【０１０１】
そして、図１６に表すように、ＬＳＩ電極パッド２０８ｍと基板電極パッド４０９ｍとの間に、はんだバンプ３０７ｍが形成されている。
【０１０２】
ここで、図１５及び図１６に表す接合構造３１０ｍを図１４に表すＬＳＩチップ本体部２０２及び基板本体部４１１ごと加熱した場合を考える。
【０１０３】
図１４に表すＬＳＩチップ本体部２０２は、主として、線膨張係数の比較的小さいシリコンにより構成されている。また、基板本体部４１１は、主に、シリコンより熱膨張率の大きい樹脂で形成されている。
【０１０４】
そのため、接合構造３１０ｍを図１４に表すＬＳＩチップ本体部２０２及び基板本体部４１１ごと加熱すると、基板本体部４１１は大きく膨張する一方で、ＬＳＩチップ本体部２０２の膨張の程度は小さい。
【０１０５】
そのため、前記加熱により、ＬＳＩ電極パッド２０８ｍはほとんど移動しない。一方、基板電極パッド４０９ｍは、前記加熱による熱膨張により、図１３に表すＬＳＩチップ中心を表す点２２１の向きと反対向きを表す矢印９１１ｍの向きに移動する。
【０１０６】
そのため、基板電極パッド４０９ｍとはんだバンプ３０７ｍとの界面９５２には、矢印９１１ｍの向きの力が加わる。その力により、界面９５２において発生する応力は、界面９５２内において一様ではなく、応力分布が生じる。その応力分布のシミュレーション結果は、図２１を参照して後述する。
【０１０７】
また、ＬＳＩ電極パッド２０８ｍとはんだバンプ３０７ｍとの界面９５１には、矢印９１２ｍの向きの力が加わる。その力により、界面９５１において発生する応力は、界面９５１内において一様ではなく、応力分布が生じる。その応力分布のシミュレーション結果は、図２０を参照して後述する。
【０１０８】
図１７は、図１５及び図１６に表す接合構造３１０ｍの形成方法を表す概念図である。
【０１０９】
図１７（ａ）に表すように、まず、ＬＳＩ電極パッド２０８ｍにはんだ３０８ｍを供給し、加熱により、ＬＳＩ電極パッド２０８ｍとはんだ３０８ｍとを接合させる。
【０１１０】
そして、基板電極パッド４０９ｍにはんだ３０９ｍを供給し、加熱により、基板電極パッド４０９ｍとはんだ３０９ｍとを接合させる。
【０１１１】
そして、図１７（ａ）に表すように、はんだ３０８ｍとはんだ３０９ｍとを接触させる。
【０１１２】
そして、図１７（ａ）に表す構成全体を加熱し、はんだ３０８ｍ及び３０９ｍを溶融させる。すると、はんだ３０８ｍは溶融により、同じく溶融しているはんだ３０９ｍと接合して一体化する。
【０１１３】
その後、前記構成全体を冷却すると、一体化したはんだ３０８ｍ及び３０９ｍが固化し、図１７（ｂ）に表すはんだバンプ３０７ｍが形成される。
［応力シミュレーション］
次に、第二実施形態の実装構造体における応力シミュレーション結果を説明する。なおシミュレーションにより導出した応力としては、多方向から複合的に荷重が加わるような応力場において、一軸の引っ張り又は圧縮応力へ投影した応力値を表すミーゼス応力を用いた。
【０１１４】
図１８は、シミュレーションに用いた実装構造体１１２における接合構造の配置を表す図である。
【０１１５】
実装構造体１１２における接合構造は、６個×６個のマトリクス状に配列している。これらの接合構造は、図示しない、基板本体部（図１に表す基板本体部４１１参照）とＬＳＩチップ本体部（ＬＳＩチップ本体部２０２参照）に固定されている。図１８に表す３６個の接合構造は１２個×１２個の１４４個の接合構造を想定し、接合構造の対称性を考慮して、その１／４の部分を切り出したものである。
【０１１６】
また、図１８に表す接合構造３１０ｂは図１５及び図１６に表す第二実施形態の接合構造とし、それ以外の接合構造は、図４に表す一般的な接合構造である接合構造３２０とした。
【０１１７】
図１８に表す矢印９１１ｂは、ＬＳＩチップの中心位置から、ＬＳＩチップの対角線に沿って遠ざかる向きを表す。
【０１１８】
接合構造３１０ｂは、ＬＳＩチップの中心位置から最も離れた位置にある接合構造である。そのため、接合構造３１０ｂは、全接合構造中、ＬＳＩチップと基板との温度膨張係数差により生じる応力が最も大きくなるものである。
【０１１９】
なお計算条件は、ＬＳＩチップの線膨張係数は３ｐｐｍ／℃、サイズは２６ｍｍ×２６ｍｍ、厚みは１ｍｍとした。また、基板の線膨張係数は３２ｐｐｍ／℃、サイズは５６ｍｍ×５６ｍｍ、厚みは１．６ｍｍとした。また、バンプの高さは０．５ｍｍとした。また、温度は２５℃から１５０℃まで上昇するものとした。
【０１２０】
最初に、ＬＳＩチップ電極パッドと基板電極パッドとの配置が図１９に表す場合についての、ＬＳＩチップ電極パッド及び基板電極パッドの各々における応力分布を求めた。なお、図１９は、ＬＳＩチップ電極パッド及び基板電極パッドをＬＳＩチップ側から見た場合を想定した上面図である。
【０１２１】
図１９に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｖ及び基板電極パッド２０９ｖはシミュレーション用に想定したＬＳＩチップ電極パッド及び基板電極パッドである。ＬＳＩ電極パッド２０８ｖはＬＳＩチップの中心の向きと反対向きに、基板電極パッド２０９ｖとは、ＬＳＩチップの中心の向きに、各々相対的にずれて配置されている。
【０１２２】
図２０は、図１９に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｖにおける応力分布の計算結果を表す図である。なお、応力分布を表す図において、応力の値を示した線は、示された応力が生じる点を結んだ等応力線を表す。
【０１２３】
ＬＳＩ電極パッド２０８ｖにおいては、ＬＳＩチップの中心の向きの端部９４１ａと、同向きの反対向きの端部９４１ｂとにおいて応力の極大がある。端部９４１ａにおける応力の極大値は１８７７ＭＰａ、端部９４１ｂにおける応力の極大値は７３１ＭＰａである。
【０１２４】
図２１は、図１９に表す基板電極パッド４０９ｖにおける応力分布の計算結果を表す図である。
【０１２５】
基板電極パッド４０９ｖにおいては、ＬＳＩチップの中心の向きの端部９４１ｃと、同向きの反対向きの端部９４１ｄとにおいて応力の極大がある。端部９４１ｃにおける応力の極大値は９８０ＭＰａ、端部９４１ｄにおける応力の極大値は１４８７ＭＰａである。
【０１２６】
次に、ＬＳＩ電極パッドと基板電極パッドとの配置が図２２に表すものである場合について、ＬＳＩ電極パッド及び基板電極パッドの各々における応力分布を計算した。
図２２は、ＬＳＬチップ電極パッド及び基板電極パッドをＬＳＩチップ側から見た場合を想定した上面図である。
【０１２７】
図２２に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｗ及び基板電極パッド４０９ｗはシミュレーション用に想定したＬＳＩチップ電極パッド及び基板電極パッドである。ＬＳＩ電極パッド２０８ｗと基板電極パッド４０９ｗとは、ＬＳＩチップの中心の向きに平行な方向の最大の幅を表す線が互いに重なり合うように配置されている。
【０１２８】
図２２に表す電極パッドの配置は、特許文献４が開示するものである。
【０１２９】
図２３は、図２２に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｗにおける応力分布の計算結果を表す図である。
【０１３０】
ＬＳＩ電極パッド２０８ｗにおいては、ＬＳＩチップの中心の向きの端部９４１ｅと、同向きの反対向きの端部９４１ｆとにおいて応力の極大がある。端部９４１ｅにおける応力の極大値は１７９３ＭＰａ、端部９４１ｆにおける応力の極大値は１５８３ＭＰａである。
【０１３１】
図２４は、図２２に表す基板電極パッド４０９ｗにおける応力分布の計算結果を表す図である。
【０１３２】
基板電極パッド４０９ｗにおいては、ＬＳＩチップの中心の向きの端部９４１ｇと、同向きの反対向きの端部９４１ｈとにおいて応力の極大がある。端部９４１ｇにおける応力の極大値は１５４３ＭＰａ、端部９４１ｈにおける応力の極大値は２０４４ＭＰａである。
【０１３３】
図２５は、以上のシミュレーションで導出した、ＬＳＩ電極パッド及び基板電極パッドの各端部における応力の極大値を表す図である。
【０１３４】
図１９に表す配置の場合は、図２２に表す配置の場合と比較した場合、ＬＳＩ電極パッドのＬＳＩチップ中心向き端部における応力の極大値は同程度である。また、ＬＳＩ電極パッドのＬＳＩチップ中心向きの反対向き端部における応力の極大値は、図１９の場合は図２２の場合と比較して、１５８３ＭＰａから７３１ＭＰａに大きく減少する。また、基板電極パッドのＬＳＩチップ中心向き端部における応力の極大値は、図１９の場合は図２２の場合より、１５４３ＭＰａから９８０ＭＰａに大きく減少する。また、基板電極パッドのＬＳＩチップ中心向きの反対向き端部における応力の極大値は、図１９の場合は図２２の場合と比べて、２０４４ＭＰａから１４８７ＭＰａに大きく減少する。
【０１３５】
以上から、各端部における応力極大値は、図１９に表すように電極パッド同士の位置をずらすことにより、減少する傾向があることが理解できる。
【０１３６】
次に、図２５に表すシミュレーション結果が得られる理由を考察する。
【０１３７】
図２６は、図１９及び図２２の各々に表す電極パッド対を含む接合構造である接合構造３１０ｖ及び３１０ｗの断面を表すイメージ図である。
【０１３８】
図２６（ａ）は、図１９に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｖ及び基板電極パッド４０９ｖを含む接合構造３１０ｖの断面イメージ図である。図２６（ａ）は、接合構造３１０ｖを、図２０に表す端部９４１ａ及び９４１ｂ並びに図２１に表す端部９４１ｃ及び９４１ｄを含む断面を想定したものである。図２６（ａ）には、端部９４１ａ乃至９４１ｄの各々に対応する応力も示してある。
【０１３９】
端部９４１ａ乃至９４１ｄの各々におけるはんだバンプ３０７ｖの接触角は、端部９４１ａ乃至９４１ｄの順に、接触角θ１乃至θ４の各々である。
【０１４０】
図２６（ｂ）は、図２２に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｗ及び基板電極パッド４０９ｗを含む接合構造３１０ｗの断面イメージ図である。図２６（ｂ）は、接合構造３１０ｗを、図２３に表す端部９４１ｅ及び９４１ｆ並びに図２４に表す端部９４１ｇ及び９４１ｈを含む断面を想定したものである。図２６（ａ）には、端部９４１ａ乃至９４１ｄの各々に対応する応力も示してある。
【０１４１】
端部９４１ｅ乃至９４１ｈの各々におけるはんだバンプ３０７ｗの接触角は、端部９４１ｅ乃至９４１ｈの順に、接触角θ５乃至θ８の各々である。
【０１４２】
ここで、接触角θ２及びθ３の各々は、接触角θ２及びθ３の順に、接触角θ６及びθ７の各々よりも小さい。ここで、一般的に、はんだの接触角が小さくなると電極とはんだとの界面で発生する応力は小さくなることが知られている。端部９４１ｂ及び９４１ｃにおける応力である７３１ＭＰ及び９８０ＭＰａは、端部９４１ｆ及び９４１ｇにおける応力である１５８３ＭＰａ及び１５４３ＭＰａより小さい。これは、接触角θ２及びθ３の各々が、接触角θ６及びθ７の各々よりも小さいためと考えられる。
【０１４３】
一方、接触角θ１は接触角θ５よりも大きいので、それだけからは、端部９４１ａの応力は端部９４１ｅの応力より顕著に大きくなるはずである。しかしながら、端部９４１ａの応力は１８７７ＭＰａと、端部９４１ｅの応力の１７９３ＭＰａと比較して違いが小さい。これは、端部９４１ａが、前述の低曲率辺に位置するので、低曲率辺が存在することによる形状の効果による応力分散により、応力の増大が抑えられていることを意味していると考えられる。
【０１４４】
なお、端部９４１ｄの応力１４８７ＭＰａが、端部９４１ｈの応力２０４４ＭＰより小さい理由は、一つには、低曲率辺が存在することによる形状の効果による応力分散により、応力の増大が抑えられることによる。前記理由は二つには、はんだバンプの長さが長くなることにより、はんだバンプによる応力の緩和が生じているためと考えられる。
【０１４５】
以上のシミュレーションによる応力分布の説明は、図１８に表す実装構造体１１２が加熱されることによる基板の膨張により接合構造３１０ｂに加えられる応力を想定したものである。
【０１４６】
ここで、実装構造体１１２が加熱されることによる基板の膨張により接合構造３１０ｂに加えられる応力を想定する。上記シミュレーションにより求めたミーゼス応力の応力分布は、温度上昇時と温度降下時において同じになる。
【０１４７】
そのため、図１８に表す実装構造体１１２を冷却することによる基板の収縮により接合構造３１０ｂに加えられる力を想定した場合にも、上記と同様の応力分布が算出される。その理由は、ＬＳＩ電極パッド及び基板電極パッドの各々において引っ張り応力と圧縮応力の発生する場所は逆転するが、発生する場所は同じであるためである。
［効果］
本実施形態の接合構造においては、ＬＳＩ電極パッドと対応する基板電極パッドの各々を、高曲率辺と低曲率辺とで囲まれた形状とする。そして、ＬＳＩ電極パッドの低曲率辺を、ＬＳＩチップの中心の向きと反対向きに配置する。また、基板電極パッドを、ＬＳＩチップの中心の向きに配置する。その上で、各電極パッドの高曲率辺同士が互いに遠ざかるようにずらして配置する。これにより、前記接合構造は、実施形態のシミュレーション結果により示したように、少なくともＬＳＩ電極パッド及び基板電極パッドのＬＳＩチップの対角線方向の各端部における応力極大値を、全体として緩和することができる。
【０１４８】
本実施形態の接合構造は、特許文献４が開示する接合構造と比較して、ＬＳＩチップの対角線方向に発生する応力極大値を、さらに緩和することができる。
【０１４９】
接合構造における破損は、一般的に応力極大値と結びついている。そのため、本実施形態の接合構造は、特許文献４が開示する接合構造と比較して、さらに、破損の生じる確率を低減できる。すなわち、本実施形態の接合構造は、特許文献４が開示する接合構造と比較して、さらに、接合構造に加えられる力に対しての耐性の向上を図り得る。
【０１５０】
図２７は、実施形態の接合構造の最小限の構成である接合構造３１０ｘの構成を表すイメージ図である。
【０１５１】
接合構造３１０ｘは、第一被接合部７０１ｘと接合体３０７ｘとを備える。第一被接合部７０１ｘは、所定の閉曲線を外縁とする。
【０１５２】
接合体３０７ｘは、第一被接合部７０１ｘに接合する。
【０１５３】
接合体３０７ｘには、第一被接合部７０１ｘに平行な向きである第一の向きの力が加わる場合がある。
【０１５４】
第一被接合部７０１ｘの重心である第一被接合部重心から、前記第一の向き及び前記第一の向きの逆向きのうちのいずれかである第二の向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点を第一点９４１ａｘとする。また、前記第一被接合部重心から、前記第二の向きの反対向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点を第二点９４１ｂｘとする。その場合、第一点９４１ａｘにおける前記閉曲線の曲率より、第二点９４１ｂｘにおける前記閉曲線の曲率の方が小さい．
また、接合体３０７ｘの接合体重心と第一被接合部７０１ｘ重心とを結ぶ直線が、前記接合に係る接合面９６０ｘに対し、前記反対向きに傾いて形成されている。
【０１５５】
接合構造３１０ｘにおいては、接合体３０７ｘは前記反対向きに傾いて形成されている。そのため、第一点９４１ａｘにおける接合体３０７ｘの接合面９６０ｘへの接触角は、接合体が傾いて形成されていない場合と比較して小さい。そのため、接合面９６０ｘの第一点９４１ａｘ近傍で生じる応力の極大値は、接合体が傾いて形成されていない場合と比較して、小さくなる。
【０１５６】
一方、接合面９６０ｘの第二点９４１ｂｘ近傍で生じる応力の極大値は、上方から見た場合の第二点９４１ｂｘ近傍の接合面９６０ｘの形状が、より曲率が小さいものであるため、応力の分散が生じ、増加の程度が少ないか、減少する。
【０１５７】
以上により、接合構造３１０ｘは、接合体が傾かないで形成された場合と比較して、応力の極大値が小さくなる。
【０１５８】
接合構造における破損は、一般的に応力極大値と結びついている。そのため、本実施形態の接合構造は、特許文献４が開示する接合構造と比較して、さらに、破損の生じる確率を低減できる。すなわち、本実施形態の接合構造は、特許文献４が開示する接合構造と比較して、さらに、接合構造に加えられる力に対しての耐性の向上を図り得る。
【０１５９】
そのため、接合構造３１０ｘは、前記構成により、［発明の効果］の項に記載した効果を奏する。
【０１６０】
なお、図２７に表す接合構造３１０ｘは、例えば、図５に表す接合構造３１０ｖ、図１４に表す接合構造３１０ａ及び３１０ｂのいずれか、又は、図１５及び図１６に表す接合構造３１０ｍである。
【０１６１】
また、第一被接合部７０１ｘは、例えば、図５に表すＬＳＩ電極パッド２０８ｖ及び基板電極パッド４０９ｖのいずれか、又は、図１５及び図１６に表す、ＬＳＩ電極パッド２０８ｍ及び基板電極パッド４０９ｍのいずれかである。
【０１６２】
また、接合体３０７ｘは、例えば、図５に表すはんだバンプ３０７ｖ、又は、図１５及び図１６に表すはんだバンプ３０７ｍである。
【０１６３】
また、第一点９４１ａｘは、例えば、図８に表す点９０１ｃ、図９に表す点９０１ｃ及び９０１ｊ、図１１に表す点９０２ｃ及び図１２に表す点９０２ｃ及び９０２ｊ、のいずれかである。また、第二点９４１ｂｘは、例えば、図８に表す点９０１ｄ、図９に表す点９０１ｅ、９０１ｌ及び９０１ｋ、図１１に表す点９０２ｄ及び図１２に表す点９０２ｅ、９０２ｌ及び９０２ｋ、のいずれかである。
【０１６４】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。
【０１６５】
また、前記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記述され得るが、以下には限られない。
（付記１）
所定の閉曲線を外縁とする第一被接合部と、前記第一被接合部に接合する接合体と、を備え、
前記接合体に、前記第一被接合部の第一被接合面に平行な向きである第一の向きの力が加わる場合があり、
前記第一被接合部の重心である第一被接合部重心から、前記第一の向き及び前記第一の向きの逆向きのうちのいずれかである第二の向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点である第一点における前記閉曲線の曲率より、前記第一被接合部重心から、前記第二の向きの反対向きに引いた半直線と前記閉曲線との交点である第二点における前記閉曲線の曲率の方が小さく、
前記接合体の重心である接合体重心と前記第一被接合部重心とを結ぶ直線が、前記接合に係る接合面に対し、前記反対向きに傾いて形成されている、
接合構造。
（付記２）
前記第一被接合部が、曲率の平均値が第三曲率の第一曲線と、前記平均値が前記第三曲率より小さい第四曲率の第二曲線と、により囲まれた形状であり、前記第一点が前記第一曲線に含まれ、前記第二点が前記第二曲線に含まれる、付記１に記載された接合構造。
（付記３）
前記第二曲線が直線を含む、付記２に記載された接合構造。
（付記４）
前記第二曲線が直線である、付記２に記載された接合構造。
（付記５）
前記接合体がはんだである、付記１乃至付記４のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記６）
前記第一被接合部が第一電極である、付記１乃至付記５のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記７）
前記力が前記接合体の、前記接合面から離れた位置に加えられる、付記１乃至付記６のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記８）
前記第一被接合部が第一基体に形成されている、付記１乃至付記７のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記９）
前記第一基体における前記第一被接合部が形成されている形成面における複数の形成位置のうち、前記形成位置の位置範囲の重心である位置範囲重心から最も離れた前記形成位置に、前記第一被接合部がある、付記８に記載された接合構造。
（付記１０）
前記位置範囲重心が、前記形成面の重心である形成面重心である、付記９に記載された接合構造。
（付記１１）
前記第一基体が大規模集積回路チップ又は基板のいずれかである、付記８乃至付記１０のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記１２）
前記第一基体をさらに含む、付記８乃至付記１１のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記１３）
前記力が前記接合体の、前記接合体と第二被接合部との第二接合面により加えられる、付記１乃至付記１２のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記１４）
前記第二被接合部が第二電極である、付記１３に記載された接合構造。
（付記１５）
前記第二接合面が前記接合面と略平行である、付記１３又は付記１４に記載された接合構造。
（付記１６）
前記第二被接合部をさらに含む、付記１３乃至付記１５のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記１７）
前記第二被接合部が第二基体に形成されている、付記１３乃至付記１６のうちのいずれか一に記載された接合構造。
（付記１８）
前記第二基体が大規模集積回路チップ又は基板のいずれかである、付記１７に記載された接合構造。
（付記１９）
前記第二基体をさらに含む、付記１７又は付記１８に記載された接合構造。
（付記２０）
前記第一被接合部が第一基体に含まれ、前記接合体が第二基体に含まれる第二被接合部に対し第二の接合がされており、
前記力が、前記第一基体と前記第二基体との線膨張係数の差により生じる、付記１に記載された接合構造。
（付記２１）
前記第一基体が大規模集積回路チップであり、前記第二基体が基板である、付記２０に記載された接合構造。
（付記２２）
前記基板がプリント基板である、付記２１に記載された接合構造。
（付記２３）
付記１乃至付記２２のうちのいずれか一に記載された接合構造を複数備える、構造体。
【符号の説明】
【０１６６】
１００、１１２    実装構造体
２０１    ＬＳＩチップ
２０２    ＬＳＩチップ本体部
２０８、２０８ａ、２０８ａａ、２０８ａｂ、２０８ａｃ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄ、２０８ｍ、２０８ｖ、２０８ｗ    ＬＳＩ電極パッド
２２１、２２１、９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｄ、９０１ｅ、９０１ｆ、９０１ｇ、９０１ｈ、９０１ｋ、９０１ｌ、９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０２ｄ、９０２ｅ、９０２ｆ、９０２ｇ、９０２ｈ、９０２ｉ、９０２ｋ、９０２ｋ、９０２ｌ、９０３ａ、９０３ａａ、９０３ａｂ、９０３ａｃ、９０３ｂ、９０３ｃ、９０３ｄ、９０３ｍ、９０４ａ、９０４ｂ、９０４ｃ、９０４ｄ、９０４ｍ、９０５ｍ、９０６ａ、９０６ａａ、９０６ａｂ、９０６ａｃ    点
２２６ａ、２２６ｂ    対角線
２２７    ＬＳＩチップ外周位置
２３１、２３２    配列位置
３０７、３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｍ、３０７ｖ、３０７ｗ    はんだバンプ
３０７ｘ    接合体
３０８ｂ、３０９ｂ    はんだ
３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｍ、３１０ｖ、３１０ｗ、３１０ｘ、３２０    接合構造
４０２、４０２ａ    基板
４０９、４０９ａ、４０９ａａ、４０９ａｂ、４０９ａｃ、４０９ｂ、４０９ｃ、４０９ｄ、４０９ｍ、４０９ｖ、４０９ｗ    基板電極パッド
４１１    基板本体部
７０１ｘ    第一被接合部
９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄ、９１１ｍ、９１２ａ、９１２ｂ、９１２ｃ、９１２ｄ、９１２ｍ、９７１ｃ、９７１ｄ、９７１ｘ    矢印
９３１ｂ、９３１ｃ    線
９４１ａ、９４１ｂ、９４１ｃ、９４１ｄ、９４１ｅ、９４１ｆ、９４１ｇ、９４１ｈ    端部
９４１ａｘ    第一点
９４１ｂｘ    第二点
９５１、９５２    界面
９６０ｘ    接合面
θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７、θ８    接触角
【図１】
2019140140.tif 000003
【図２】
2019140140.tif 000004
【図３】
2019140140.tif 000005
【図４】
2019140140.tif 000006
【図５】
2019140140.tif 000007
【図６】
2019140140.tif 000008
【図７】
2019140140.tif 000009
【図８】
2019140140.tif 000010
【図９】
2019140140.tif 000011
【図１０】
2019140140.tif 000012
【図１１】
2019140140.tif 000013
【図１２】
2019140140.tif 000014
【図１３】
2019140140.tif 000015
【図１４】
2019140140.tif 000016
【図１５】
2019140140.tif 000017
【図１６】
2019140140.tif 000018
【図１７】
2019140140.tif 000019
【図１８】
2019140140.tif 000020
【図１９】
2019140140.tif 000021
【図２０】
2019140140.tif 000022
【図２１】
2019140140.tif 000023
【図２２】
2019140140.tif 000024
【図２３】
2019140140.tif 000025
【図２４】
2019140140.tif 000026
【図２５】
2019140140.tif 000027
【図２６】
2019140140.tif 000028
【図２７】
2019140140.tif 000029