(57)【要約】【課題】バンプの接合を、接合温度の上昇を抑えて、高い接合信頼性で実現する。【解決手段】電子部品１は、電極２０を有する部品本体１０と、電極２０上に設けられた接合層３０とを含む。接合層３０は、共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する半田を含む第１層３１と、第１層３１と積層され、非共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する半田を含む第２層３２とを有する。接合相手のバンプの接合時には、共晶点かそれに近い温度で第１層３１及び第２層３２の半田を溶融可能にすると共に、第２層３２の半田組成を調整し、所望の機械特性を示す組成の半田接合部を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する基板と、
前記電極上に設けられた接合層と
を含み、
前記接合層は、
共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する第１半田を含む第１層と、
前記第１層と積層され、非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第２半田を含む第２層と
を有することを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記第２半田は、固相線温度が共晶点を示す組成範囲の前記第１元素及び前記第２元素を含有することを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記第２半田に含有される前記第１元素の組成は、前記第１半田に含有される前記第１元素の組成よりも大きく、
前記第２半田に含有される前記第２元素の組成は、前記第１半田に含有される前記第２元素の組成よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記第２半田に含有される前記第１元素の組成は、前記第１半田に含有される前記第１元素の組成よりも小さく、
前記第２半田に含有される前記第２元素の組成は、前記第１半田に含有される前記第２元素の組成よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品。
【請求項５】
電極を有する基板を準備する工程と、
前記電極上に接合層を形成する工程と
を含み、
前記接合層を設ける工程は、
共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する第１半田を含む第１層を形成する工程と、
前記第１層と積層され、非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第２半田を含む第２層を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項６】
電極を有する基板と、
前記電極上に設けられた接合層と
を含み、
前記接合層が、
共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する第１半田を含む第１層と、
前記第１層と積層され、非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第２半田を含む第２層と
を有する第１電子部品を準備する工程と、
前記接合層よりも高融点のバンプを有する第２電子部品を準備する工程と、
前記第１半田の共晶点以上且つ前記第２半田の液相線温度未満で前記接合層を溶融し、前記接合層と前記バンプとを接合する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、電子部品の製造方法及び電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の接合には、半田が広く利用されている。半田を用いた接合技術の１つとして、半田ペーストのような接合層と、半田ボールのようなバンプとを接合する技術がある。例えば、接合層に、それに含まれる半田よりも高融点のバンプを、接合層の融点以上且つバンプの融点未満の温度で接合する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２３０７８号公報
【特許文献２】特開２００９−２７７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような半田接合技術では、バンプの融点未満の、比較的低温での半田接合が可能になる一方、用いる半田の種類や組成に依っては、形成される半田接合部について所望の機械特性が得られず、十分な接合信頼性が得られない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、電極を有する基板と、前記電極上に設けられた接合層とを含み、前記接合層は、共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する第１半田を含む第１層と、前記第１層と積層され、非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第２半田を含む第２層とを有する電子部品が提供される。
【０００６】
また、本発明の一観点によれば、上記のような電子部品の製造方法、上記のような電子部品を用いた電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、所望の機械特性を示し、接合信頼性の高い半田接合部を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。
【図２】Ｓｎ−Ｂｉ半田の状態図である。
【図３】第１の実施の形態に係る電子部品の形成方法の一例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る電子部品の形成方法の別例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る電子部品の接合方法の一例を示す図である。
【図６】Ｓｎ−Ａｇ半田へのＢｉ添加による機械特性の変化を示す図である。
【図７】別形態に係る電子部品の接合方法を示す図である。
【図８】電子装置の一例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。
【図１２】第５の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。
【図１３】第６の実施の形態に係る電子部品の形成方法の一例を示す図である。
【図１４】回路基板の一例を示す図である。
【図１５】半導体素子の一例を示す図である。
【図１６】半導体装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は第１の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。図１には、第１の実施の形態に係る電子部品の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００１０】
図１に示す電子部品１は、電極２０が設けられた部品本体（基板）１０、及び電極２０上に設けられた接合層３０を備えている。
電子部品１の部品本体１０は、例えば、回路基板、半導体素子（半導体チップ）、半導体素子を用いた半導体装置（半導体パッケージ）である。尚、部品本体１０の構成例については後述する（図１４〜図１６）。
【００１１】
電極２０は、部品本体１０上、例えばその表面１０ａに、少なくとも１つ、設けられる。図１には、部品本体１０の表面１０ａに設けられた１つの電極２０を例示している。表面１０ａに設けられる電極２０は、この電子部品１の表面１０ａ側に半田接合される相手側の電子部品の電極に対応する位置に、設けられる。電極２０には、各種導体材料を用いることができる。例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の導体材料を、電極２０の全体又は電極２０の一部に、用いることができる。
【００１２】
ここでは部品本体１０の表面１０ａに電極２０を設ける場合を例示するが、電極２０は、部品本体１０の表面１０ａのほか、裏面１０ｂにも、少なくとも１つ、設けられてよい。この場合、裏面１０ｂに設けられる電極２０は、この電子部品１の裏面１０ｂ側に半田接合される相手側の電子部品の電極に対応する位置に、設けられる。
【００１３】
接合層３０は、部品本体１０の電極２０上に設けられる。接合層３０は、表面１０ａの電極２０上のほか、裏面１０ｂに電極２０が設けられる場合にはその裏面１０ｂの電極２０上にも設けることができる。接合層３０には、半田が用いられる。接合層３０は、第１元素と第２元素とを含有する共晶型の半田を含む、第１層３１及び第２層３２を備えている。図１の例では、部品本体１０の電極２０上に第１層３１が設けられ、その第１層３１上に第２層３２が設けられている。
【００１４】
接合層３０の第１層３１及び第２層３２のうち、一方には共晶組成の半田が用いられ、他方には非共晶組成の半田が用いられる。図１の例では、第１層３１に、第１元素と第２元素とを含有する共晶組成の半田が用いられ、第２層３２に、第１元素と第２元素とを含有する非共晶組成の半田が用いられている。接合層３０の第２層３２は、非共晶組成の半田を用いた単層構造とすることができるほか、非共晶組成の半田を用いた積層構造とすることもできる。ここではまず、第２層３２を、非共晶組成の半田を用いた単層構造とする場合を例にして説明する。
【００１５】
接合層３０の第１層３１及び第２層３２の半田には、例えば、スズ（Ｓｎ）−ビスマス（Ｂｉ）系半田を用いることができる。この場合、第１層３１及び第２層３２の半田に含有される第１元素にはＳｎが用いられる。第１層３１及び第２層３２の半田に含有される第２元素にはＢｉが用いられる。第１層３１及び第２層３２の半田には、Ｓｎ及びＢｉに、一定量、例えば１ｗｔ％未満〜数ｗｔ％程度のＡｇ、アンチモン（Ｓｂ）等の元素が添加され得る。このほか、第１層３１及び第２層３２の半田には、電子部品１の製造上、混入を避けることが難しい不可避不純物が含まれ得る。
【００１６】
接合層３０の第１層３１は、例えば、上記のような第１元素及び第２元素を含有する半田を含む半田ペーストとして、部品本体１０の電極２０上に設けられる。接合層３０の第２層３２は、例えば、上記のような第１元素及び第２元素を含有する半田を含む半田ペーストとして、第１層３１上に設けられる。第１層３１の半田ペースト、第２層３２の半田ペーストには、例えば、上記のような第１元素及び第２元素を含有する半田の粉末（例えば８０ｗｔ％〜９５ｗｔ％）と、フラックス等（例えば５ｗｔ％〜２０ｗｔ％）が含まれる。
【００１７】
接合層３０の第１層３１及び第２層３２の半田には、上記のようなＳｎ−Ｂｉ系半田に限らず、別の共晶型の半田を用いることもできる。例えば、ＳｎとＡｇを含有するＳｎ−Ａｇ系半田、Ｓｎと亜鉛（Ｚｎ）を含有するＳｎ−Ｚｎ系半田、Ｓｎとインジウム（Ｉｎ）を含有するＳｎ−Ｉｎ系半田、Ｓｎと鉛（Ｐｂ）を含有するＳｎ−Ｐｂ系半田等を用いることもできる。
【００１８】
以下では、接合層３０の第１層３１及び第２層３２の半田にＳｎ−Ｂｉ半田を用いた場合を例にして説明する。この場合、接合層３０の第１層３１は、第１元素としてＳｎ、第２元素としてＢｉを含有する、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む。接合層３０の第２層３２は、第１元素としてＳｎ、第２元素としてＢｉを含有する、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む。
【００１９】
Ｓｎ−Ｂｉ半田の状態図を図２に示す。図２において、横軸はＢｉの原子％［ａｔ％］（下）及び重量％［ｗｔ％］（上）を表し、縦軸は温度Ｔ［℃］を表している。図２中、Ｐは固相線、Ｑは液相線を表している。α及びβは固相、Ｌは液相を表している。
【００２０】
図２に示すように、Ｓｎ−Ｂｉ半田は、共晶型の状態図を示す。図２より、Ｓｎ−Ｂｉ半田の共晶組成は、Ｓｎが４３ｗｔ％、Ｂｉが５７ｗｔ％の組成であり、共晶点は１３９℃である。共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田は、固相（α＋β）の状態から加熱され、共晶点１３９℃を上回ると、液相（Ｌ）の状態に変化する。
【００２１】
加熱によりこのような固相から液相への状態変化を示す性質を有する共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田が、接合層３０の第１層３１に用いられる。
一方、共晶組成からずれた組成、即ち非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田は、次のような状態変化を示す。
【００２２】
例えば、共晶組成のＢｉ組成（５７ｗｔ％）よりも小さいＢｉ組成（２１ｗｔ％〜５７ｗｔ％）では、固相（α＋β）の状態から加熱され、共晶点１３９℃を上回ると、固相（α）と液相（Ｌ）が共存する状態に変化する。図２の線Ｏ１のようなＢｉ組成（２１ｗｔ％）の場合、そのＳｎ−Ｂｉ半田（単体）は、共晶点１３９℃を上回る温度Ｔ１で、液相（Ｌ）の状態に変化する。
【００２３】
また、共晶組成のＢｉ組成（５７ｗｔ％）よりも大きいＢｉ組成（５７ｗｔ％〜９９．９ｗｔ％）では、固相（α＋β）の状態から加熱され、共晶点１３９℃を上回ると、固相（β）と液相（Ｌ）が共存する状態に変化する。図２の線Ｏ２のようなＢｉ組成（７５ｗｔ％）の場合、そのＳｎ−Ｂｉ半田（単体）は、共晶点１３９℃を上回る温度Ｔ２で、液相（Ｌ）の状態に変化する。
【００２４】
このような性質を有する非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田が、接合層３０の第２層３２に用いられる。
上記のような構成を有する電子部品１は、例えば、次のようにして形成される。
【００２５】
図３は第１の実施の形態に係る電子部品の形成方法の一例を示す図である。図３（Ａ）は部品本体の準備工程の一例を示す要部断面模式図、図３（Ｂ）は接合層の第１層形成工程の一例を示す要部断面模式図、図３（Ｃ）は接合層の第２層形成工程の一例を示す要部断面模式図、図３（Ｄ）は接合層形成後の状態の一例を示す要部断面模式図である。
【００２６】
まず、図３（Ａ）に示すような、電極２０を有する部品本体１０を準備する。例えば、電極２０を有する回路基板、半導体素子又は半導体装置を準備する。電極２０は、スパッタ法、メッキ法等の成膜技術、フォトリソグラフィ及びエッチングを利用したパターニング技術、機械加工、研磨加工等の平坦化技術等を用いて、形成される。
【００２７】
部品本体１０の準備後は、図３（Ｂ）に示すように、電極２０上に接合層３０の第１層３１を形成する。その際は、例えば、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の粉末をフラックスと混合してペースト化した半田ペーストを準備し、その半田ペーストを、印刷法を用いて電極２０上に形成する。第１層３１の形成に用いる半田ペーストには、例えば、フラックス成分としてのロジンのほか、溶剤、活性剤、チクソ剤等が含まれ得る。この場合、ロジンには、天然ロジン、重合ロジン等を用いることができる。溶剤には、ブチルカルビトール、安息香酸ベンジル等を用いることができる。活性剤には、ハロゲン系、有機酸系、アミン系等の活性剤を用いることができる。チクソ剤には、硬化ヒマシ油等を用いることができる。
【００２８】
このような半田ペーストを、図３（Ｂ）に示すような、電極２０に対応する位置に開口部４１を有するメタルマスク等の第１マスク４０を用いて、電極２０上に供給し、第１層３１を形成する。その際は、用いる第１マスク４０の開口部４１のサイズ及び厚みを調整することで、電極２０上に供給する半田ペーストの量を調整することができる。
【００２９】
第１層３１の形成後は、図３（Ｃ）に示すように、形成した第１層３１上に第２層３２を形成する。その際は、例えば、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の粉末をフラックスと混合してペースト化した半田ペーストを準備し、その半田ペーストを、印刷法を用いて、電極２０の上に形成した第１層３１上に形成する。第２層３２の形成に用いる半田ペーストには、第１層３１の形成に用いる半田ペーストと同様に、例えば、フラックス成分としてのロジンのほか、溶剤、活性剤、チクソ剤等が含まれ得る。
【００３０】
このような半田ペーストを、図３（Ｃ）に示すような、部品本体１０の電極２０及び先に形成した第１層３１に対応する位置に開口部５１を有するメタルマスク等の第２マスク５０を用いて、第１層３１上に供給し、第２層３２を形成する。その際は、例えば、図３（Ｂ）の第１マスク４０を除去した後の部品本体１０上に、第２層３２の形成に用いる第２マスク５０を別途設ける。或いは、図３（Ｂ）の第１層３１の形成後に第１マスク４０を除去せずに残し、その上に第２層３２の形成に用いるマスクを積層することで、図３（Ｃ）のような第２マスク５０を得る。第２マスク５０の開口部５１のサイズ及び厚みを調整することで、第１層３１上に供給する半田ペーストの量を調整することができる。
【００３１】
第２層３２の形成後は、図３（Ｄ）に示すように、第２マスク５０を除去する。これにより、部品本体１０の電極２０上に、第１層３１及び第２層３２を備える接合層３０を形成した、電子部品１を得る。
【００３２】
この図３に示すような方法を用いて電子部品１を形成することができる。
ここでは、接合層３０の第１層３１及び第２層３２を、半田ペーストを用いて形成する場合を例示した。このほか、例えばメッキ法を用いて、電極２０上に第１層３１を形成し、第１層３１上に第２層３２を形成することもできる。
【００３３】
図４は第１の実施の形態に係る電子部品の形成方法の別例を示す図である。図４（Ａ）はレジスト形成工程の一例を示す要部断面模式図、図４（Ｂ）は接合層の第１層形成工程の一例を示す要部断面模式図、図４（Ｃ）は接合層の第２層形成工程の一例を示す要部断面模式図、図４（Ｄ）は接合層形成後の状態の一例を示す要部断面模式図である。
【００３４】
この方法では、まず、図４（Ａ）に示すような、電極２０に対応する位置に開口部６１を有するレジスト６０が形成された部品本体１０が準備される。レジスト６０は、部品本体１０の電極２０を形成する際に用いたレジスト、或いは、部品本体１０の電極２０の形成後に別途形成されたレジストである。
【００３５】
このようなレジスト６０が形成された部品本体１０の、レジスト６０の開口部６１内の電極２０上に、メッキ法を用いて、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を所定の膜厚で形成し、図４（Ｂ）に示すように第１層３１を形成する。次いで、レジスト６０の開口部６１内の第１層３１上に、メッキ法を用いて、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を所定の膜厚で形成し、図４（Ｃ）に示すように第２層３２を形成する。このようにして第１層３１及び第２層３２を、メッキ法を用いて順に形成する。
【００３６】
第１層３１及び第２層３２の形成後、図４（Ｄ）に示すように、レジスト６０を除去する。これにより、部品本体１０の電極２０上に、第１層３１及び第２層３２を備える接合層３０を形成した、電子部品１を得る。
【００３７】
この図４に示すような方法を用いて電子部品１を形成することもできる。
また、電子部品１の接合層３０の第１層３１及び第２層３２は、上記のような印刷法やメッキ法のほか、スパッタ法、蒸着法、ディップ法を用いて形成することも可能である。
【００３８】
上記のような電子部品１は、その電極２０上に設けた接合層３０を用いて、他の電子部品と接合することができる。電子部品１と接合される他の電子部品としては、例えば、回路基板、半導体素子、半導体装置が挙げられる。
【００３９】
尚、接合される電子部品１と他の電子部品の組合せとしては、例えば、回路基板と半導体素子の組合せ、回路基板と半導体装置の組合せ、半導体素子と半導体装置の組合せがある。このほか、接合される電子部品１と他の電子部品の組合せとしては、回路基板同士の組合せ、半導体素子同士の組合せ、半導体装置同士の組合せがある。
【００４０】
図５は第１の実施の形態に係る電子部品の接合方法の一例を示す図である。図５（Ａ）は電子部品接合前の状態の一例を示す要部断面模式図、図５（Ｂ）は電子部品接合工程の一例を示す要部断面模式図、図５（Ｃ）は電子部品接合後の状態の一例を示す要部断面模式図である。
【００４１】
まず、図５（Ａ）に示すように、上記のような電子部品１、及び、その電子部品１と接合される電子部品１００を準備する。
電子部品１００は、例えば、回路基板、半導体素子又は半導体装置である。電子部品１００は、部品本体１１０と、その表面１１０ａに設けられた電極１２０を有している。電極１２０は、接合相手の電子部品１に設けられた電極２０に対応する位置に、設けられている。電極１２０には、Ｃｕ等の各種導体材料を用いることができる。電極１２０上には、部品本体１１０の表面１１０ａ側に突出するバンプ１３０が設けられている。バンプ１３０には、接合相手の電子部品１の電極２０上に設けられた接合層３０よりも高融点となるＳｎ系半田、例えば、Ｓｎ半田、Ｓｎ−Ａｇ半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田等のＳｎ系半田が用いられている。図５には、電極１２０上にバンプ１３０として、Ｓｎ系半田を用いたボール状のバンプ（半田ボール）を設けた場合を例示している。
【００４２】
このような電子部品１００を、図５（Ａ）に示すように、その電極１２０の配設面を、電子部品１の電極２０の配設面に対向させ、電極１２０と電極２０との位置合わせを行って、配置する。そして、図５（Ｂ）に示すように、電子部品１００の電極１２０上に設けられたバンプ１３０と、電子部品１の電極２０上に設けられた接合層３０とを接触させ、接合層３０が溶融する温度で、且つ、バンプ１３０の融点未満の温度で、加熱を行う。加熱は、窒素（Ｎ2）等の不活性ガス雰囲気で行う。これにより、電子部品１側の接合層３０と、電子部品１００側のバンプ１３０とを接合する。その際、接合層３０とバンプ１３０は、次のようにして接合される。
【００４３】
この例では、接合層３０の第１層３１を共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田とし、第１層３１上の第２層３２を非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田としている。ここでまず、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成を、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成（５７ｗｔ％）よりも小さいＢｉ組成（Ｂｉプアとした場合）、一例として図２の状態図に線Ｏ１で示した２１ｗｔ％のＢｉ組成としている場合について説明する。
【００４４】
この場合、図５（Ｂ）のように接合層３０とバンプ１３０とを接触させて加熱を行うと、図２の状態図より、共晶点（１３９℃）までは、接合層３０の第１層３１と第２層３２の双方共、固相（α＋β）の状態にある。そして、温度が共晶点に達すると、図２の状態図より、第１層３１に含まれる共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田は溶融し、液相（Ｌ）の状態になる。
【００４５】
このように液相状態となった第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉは、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田よりもＢｉ組成の小さい第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田に拡散する。第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＳｎ組成は、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田の共晶組成よりも大きく（この例では７９ｗｔ％）、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田からのＳｎの拡散は抑えられる。第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＳｎは、よりＳｎ組成の小さい第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田に拡散し得る。
【００４６】
液相状態となった第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田からＢｉが拡散する前の元々の第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田は、Ｂｉ組成が２１ｗｔ％である非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田であり、その融点（液相線温度）は、図２の状態図より、共晶点を上回る温度Ｔ１である。
【００４７】
このような第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田に、加熱により液相状態となった第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田からＢｉが拡散すると、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田は、そのＢｉ組成が増加し、その融点が温度Ｔ１から共晶点に近付くように低下する。例えば、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の、液相状態となった第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田と接する部分が、共晶組成或いはそれに近い組成になってその融点が共晶点に近付くように低下する。このような組成の変化と融点の低下により、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融が進行していく。第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＳｎが、よりＳｎ組成の小さい第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田に拡散すれば、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の融点を低下させる組成への変化が一層起こり易くなる。溶融した第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田とバンプ１３０との間では、Ｓｎ或いはＢｉの拡散も起こる。
【００４８】
第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田は、第１層３１の液相状態のＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散による上記のような組成の変化と融点の低下により、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田とほぼ同時に、或いは、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田に連続して、溶融する。これにより、第１層３１と第２層３２が溶融して一体化する。更に、この第１層３１と第２層３２の溶融、一体化と共に、バンプ１３０との間でＳｎやＢｉといった元素の拡散も進行し、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２の成分が含有される、図５（Ｃ）に示すような半田接合部１３０ａが形成される。第１層３１及び第２層３２の溶融、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２の一体化は、共晶点に達した時点から速やかに進行し、それにより、半田接合部１３０ａが括れた形状になるのが抑えられるようになる。
【００４９】
このようにして電子部品１と電子部品１００が半田接合部１３０ａで接合された電子装置２が得られる。
続いて、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成を、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成（５７ｗｔ％）よりも大きいＢｉ組成（Ｂｉリッチとした場合）、一例として図２の状態図に線Ｏ２で示した７５ｗｔ％のＢｉ組成としている場合について説明する。
【００５０】
この場合も、図５（Ｂ）のように接合層３０とバンプ１３０とを接触させて加熱を行うと、図２の状態図より、共晶点（１３９℃）までは、接合層３０の第１層３１と第２層３２の双方共、固相（α＋β）の状態にある。そして、温度が共晶点に達すると、図２の状態図より、第１層３１に含まれる共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田は溶融し、液相（Ｌ）の状態になる。
【００５１】
このように液相状態となった第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田のＳｎは、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田よりもＳｎ組成の小さい第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田に拡散する。第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成は、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田の共晶組成よりも大きく（この例では７５ｗｔ％）、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田からのＢｉの拡散は抑えられる。第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉは、よりＢｉ組成の小さい第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田に拡散し得る。
【００５２】
元々の第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田は、Ｓｎ組成が２５ｗｔ％である非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田であり、その融点（液相線温度）は、図２の状態図より、共晶点を上回る温度Ｔ２である。
【００５３】
このような第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田に、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田からＳｎが拡散すると、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田は、そのＳｎ組成が増加し、その融点が温度Ｔ２から共晶点に近付くように低下する。例えば、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の、液相状態となった第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田と接する部分が、共晶組成或いはそれに近い組成になってその融点が共晶点に近付くように低下する。このような組成の変化と融点の低下により、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融が進行していく。溶融した第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田とバンプ１３０との間では、Ｓｎ或いはＢｉの拡散も起こる。第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉが、よりＢｉ組成の小さい第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田或いはバンプ１３０に拡散すれば、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の融点を低下させる組成への変化が一層起こり易くなる。
【００５４】
第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田は、第１層３１の液相状態のＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散による上記のような組成の変化と融点の低下により、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田とほぼ同時に、或いは、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田に連続して、溶融する。これにより、第１層３１と第２層３２が溶融して一体化する。更に、この第１層３１と第２層３２の溶融、一体化と共に、バンプ１３０との間でＳｎやＢｉといった元素の拡散も進行し、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２の成分が含有される、図５（Ｃ）に示すような半田接合部１３０ａが形成される。第１層３１及び第２層３２の溶融、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２の一体化は、共晶点に達した時点から速やかに進行し、それにより、半田接合部１３０ａが括れた形状になるのが抑えられるようになる。
【００５５】
このようにして電子部品１と電子部品１００が半田接合部１３０ａで接合された電子装置２が得られる。
このように電子部品１の接合層３０を、例えば、第１層３１が共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田であり、第２層３２が共晶組成のＢｉ組成よりも小さい又は大きいＢｉ組成を有する非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田である構造とする。これにより、第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融、溶融したＳｎ−Ｂｉ半田と第２層３２の非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田との間等での元素拡散、元素拡散による第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の融点の低下が起こる。そして、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２の成分を含む半田接合部１３０ａが形成される。
【００５６】
上記の接合層３０によれば、バンプ１３０を、その融点未満の温度であって、Ｓｎ−Ｂｉ半田の共晶点かそれに近い温度乃至、元々の第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の融点よりも低い温度で、接合することが可能になる。バンプ１３０を接合層３０に接合する際の温度は、接合層３０の第１層３１として設ける共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の共晶点、接合層３０の第２層３２として設ける非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の融点に基づいて設定することができる。尚、製造上は、バンプ１３０と接合層３０の加熱不足による接合不良の発生を抑えるため、接合温度を、バンプ１３０の融点未満の温度であって、接合層３０のＳｎ−Ｂｉ半田の共晶点よりも、例えば１０℃〜４０℃程度高い温度に設定する。例えば、製造の際は、バンプ１３０と接合層３０との接合温度を１６０℃に設定する。上記の接合層３０では、接合温度を比較的低くすることが可能であるため、接合時の消費電力の増大を抑え、消費電力の増大に伴う二酸化炭素（ＣＯ2）排出量の増大を抑えることが可能になる。
【００５７】
上記のような接合層３０の第２層３２として設ける非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成は、Ｓｎ−Ｂｉ半田の固相線温度が共晶点を示す組成範囲である２１ｗｔ％〜９９．９ｗｔ％の範囲とすることが望ましい。
【００５８】
第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成が２１ｗｔ％を下回る場合、９９．９ｗｔ％を上回るには、図２の状態図より、バンプ１３０と接合層３０を接合する際、共晶点以上でも第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田が固相（α又はβ）のまま残存する可能性がある。この場合、上記のような第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の融点低下の効果が十分に得られず、第１層３１と第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田が溶融、一体化しないことが起こり得る。その結果、良好な結晶性の半田接合部が得られず、所望の機械特性、接合信頼性が得られない恐れが生じる。
【００５９】
これに対し、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成が２１ｗｔ％〜９９．９ｗｔ％の範囲では、そのＳｎ−Ｂｉ半田に共晶点から液相（Ｌ）が出現する。そのため、共晶点で液相状態となった第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田との間で、上記のような元素拡散が起こり易くなり、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の融点の低下、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田及びバンプ１３０との一体化が起こり易くなる。その結果、良好な結晶性を有し、機械特性、接合信頼性に優れる半田接合部を得ることが可能になる。
【００６０】
このような観点から、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成は、固相線温度が第１層３１に用いる共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の共晶点を示す組成範囲である２１ｗｔ％〜９９．９ｗｔ％の範囲とすることが望ましい。尚、Ｓｎ−Ｂｉ半田の場合には、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＳｎ組成が、Ｓｎ−Ｂｉ半田の固相線温度が共晶点を示す組成範囲である０．１ｗｔ％〜７９ｗｔ％の範囲とすることが望ましいとも言うことができる。
【００６１】
上記のように、ここでは電子部品１の電極２０上に、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１と、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第２層３２との積層構造を有する接合層３０を設ける。このような接合層３０の、第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田により、第２層３２の非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田をその元々の融点よりも低い温度で溶融させ、第１層３１と第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田、更にバンプ１３０を一体化することができる。その結果、接合相手の電子部品１００に設けるバンプ１３０の融点未満の温度であって、且つ、共晶点又はそれに近い比較的低温の条件で、バンプ１３０を接合層３０に接合することができる。更に、接合層３０の、第２層３２の非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田により、電子部品１と電子部品１００の半田接合部１３０ａの組成を調整することができる。
【００６２】
一例として、Ｓｎ−Ａｇ半田へのＢｉ添加による機械特性の変化を図６に示す。図６には、１ｗｔ％のＡｇを含有するＳｎ−Ａｇ半田にＢｉを添加した場合の、Ｂｉ添加量と引張強度及び伸びの関係を示している。図６において、横軸はＢｉ添加量［ｗｔ％］を表し、縦軸は引張強度［ＭＰａ］（左）及び伸び［％］（右）を表している。図６より、Ｓｎ−Ａｇ半田（Ａｇ；１ｗｔ％）の引張強度は、Ｂｉ添加量が５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の時に高い値を示し、伸びは、Ｂｉ添加量が４５ｗｔ％〜６５ｗｔ％の時に高い値を示す。
【００６３】
図６の知見に基づき、例えば、上記のバンプ１３０をＳｎ−Ａｇ半田（Ａｇ；１ｗｔ％）とした場合には、接合層３０にバンプ１３０を接合して得られる半田接合部１３０ａのＢｉ組成が５ｗｔ％〜２５ｗｔ％となるようにする。例えば、半田接合部１３０ａがこのような５ｗｔ％〜２５ｗｔ％のＢｉ組成となるように、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１上の第２層３２について、それに含まれる非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成を調整する。このような第２層３２を用いることで、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２が一体化した半田接合部１３０ａのＢｉ組成を５ｗｔ％〜２５ｗｔ％とする。半田接合部１３０ａのＢｉ組成を５ｗｔ％〜２５ｗｔ％とすることで、引張強度の高い半田接合部１３０ａで電子部品１と電子部品１００の間を接合することが可能になる。
【００６４】
また、図６の知見に基づき、例えば、上記のバンプ１３０をＳｎ−Ａｇ半田（Ａｇ；１ｗｔ％）とした場合には、接合層３０にバンプ１３０を接合して得られる半田接合部１３０ａのＢｉ組成が４５ｗｔ％〜６５ｗｔ％となるようにする。例えば、半田接合部１３０ａがこのような４５ｗｔ％〜６５ｗｔ％のＢｉ組成となるように、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１上の第２層３２について、それに含まれる非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成を調整する。このような第２層３２を用いることで、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２が一体化した半田接合部１３０ａのＢｉ組成を４５ｗｔ％〜６５ｗｔ％とする。半田接合部１３０ａのＢｉ組成を４５ｗｔ％〜６５ｗｔ％とすることで、伸びの大きい（延性の高い）半田接合部１３０ａで電子部品１と電子部品１００の間を接合することが可能になる。
【００６５】
ここで比較のため、別形態に係る電子部品の接合方法を図７に示す。図７（Ａ）は電子部品接合前の状態の一例を示す要部断面模式図、図７（Ｂ）は電子部品接合後の状態の一例を示す要部断面模式図である。
【００６６】
例えば図７（Ａ）に示すように、電子部品１０００の電極１０２０上に、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む接合層１０３０を設け、これに、もう一方の電子部品１１００の電極１１２０上に設けたＳｎ−Ａｇ系半田のバンプ１１３０を接合する場合を想定する。このような電子部品１０００と電子部品１１００とを、位置合わせを行って対向配置し、互いの接合層１０３０とバンプ１１３０とを接触させ、加熱によりそれらを接合する。接合温度は、例えば、接合層１０３０の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の融点（共晶点）以上で、バンプ１１３０のＳｎ−Ａｇ系半田の融点未満に設定される。接合層１０３０とバンプ１１３０とを接触させた後、所定の接合温度で加熱することで、例えば図７（Ｂ）に示すような、接合層１０３０とバンプ１１３０から形成される半田接合部１１３０ａを形成する。
【００６７】
この例のように、接合層１０３０に共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を用いると、接合の際、その接合層１０３０にバンプ１１３０から例えばＳｎが拡散し、Ｓｎ−Ｂｉ半田の組成が共晶組成からずれるようになる。その結果、目的の引張強度や伸びといった機械特性が得られず、半田接合部１１３０ａの短寿命化を招く場合がある。バンプ１１３０からの元素（例えばＳｎ）の拡散を考慮して、接合層１０３０に非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田（例えばＳｎプアのＳｎ−Ｂｉ半田）を用いると、接合層１０３０の融点が上昇する（図２）。そのため、接合温度を、少なくともその接合層１０３０の非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の融点以上に設定することを要するようになる。接合温度を、Ｓｎ−Ｂｉ半田の融点よりも十分高い温度（例えば２００℃以上）に設定すると、半田接合部１１３０ａに応力が発生し易く、半田接合部１１３０ａの信頼性の低下を招く場合がある。また、図７（Ｂ）のように半田接合部１１３０ａが接合層１０３０とバンプ１１３０の間で括れた形状となる場合があり、そのような括れた部分に応力が集中し、破断が生じる場合がある。更にまた、接合温度の上昇の結果、接合時の消費電力が増大し、ＣＯ2排出量が増大してしまう。
【００６８】
これに対し、上記電子部品１の接合層３０では、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１の上に、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第２層３２を設ける。接合相手である電子部品１００のバンプ１３０との接合時には、共晶点で第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田を溶融させ、その第１層３１からの元素拡散とそれによる融点低下により、共晶点又はそれに近い温度で第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田を溶融させる。そのため、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を用いても、接合温度を共晶点から大幅に高くすることを要しない。
【００６９】
また、上記電子部品１の接合層３０では、第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融、第２層３２の非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２の一体化が速やかに進行し、半田接合部１３０ａの括れが抑えられる。更に、第２層３２の非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田について、そのＢｉ組成を調整することで、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２が一体化された半田接合部１３０ａのＢｉ組成を調整することができる。そのため、Ｂｉ組成に応じた所望の機械特性を有し、接合信頼性に優れた半田接合部１３０ａを得ることができる。
【００７０】
上記のような接合層３０を用いた電子部品同士の接合には、２つの電子部品同士の接合や、３つ以上の電子部品同士の接合がある。
図８は電子装置の一例を示す図である。図８には、電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００７１】
図８に例示する電子装置２ａは、電子部品１と、その電子部品１と半田接合部１３０ａを介して接合された相手側の２つの電子部品１００（ここでは電子部品１００ａ、電子部品１００ｂとする）とを有している。２つの電子部品１００（１００ａ，１００ｂ）は、同種の場合、異種の場合がある。電子装置２ａは、電子部品１の電極２０上に設けられた接合層３０と、各電子部品１００（１００ａ，１００ｂ）の電極１２０上に設けられたバンプ１３０とを接合することで、得られる。このような３つ以上の電子部品１，１００ａ，１００ｂを含む電子装置２ａを得ることもできる。
【００７２】
また、このような電子装置２ａにおいて、接合前の電子部品１の接合層３０に第２層３２として設ける非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成を調整しておくことで、接合後の半田接合部１３０ａの引張強度や伸びといった機械特性を調整することができる。
【００７３】
この場合、例えば、図８の枠Ｘ内の電子部品１と電子部品１００ａの半田接合部１３０ａ、枠Ｙ内の電子部品１と電子部品１００ｂの半田接合部１３０ａの双方を、５ｗｔ％〜２５ｗｔ％のＢｉ組成とする、或いは、４５ｗｔ％〜６５ｗｔ％のＢｉ組成とする。これにより、電子部品１と電子部品１００ａ及び電子部品１００ｂとを、引張強度の高い半田接合部１３０ａで接合した電子装置２ａ、或いは、伸びの大きい半田接合部１３０ａで接合した電子装置２ａを得ることができる。
【００７４】
このほか、例えば、図８の枠Ｘ内の電子部品１と電子部品１００ａの半田接合部１３０ａを５ｗｔ％〜２５ｗｔ％のＢｉ組成とし、枠Ｙ内の電子部品１と電子部品１００ｂの半田接合部１３０ａを４５ｗｔ％〜６５ｗｔ％のＢｉ組成とすることもできる。これにより、電子部品１と電子部品１００ａとを引張強度の高い半田接合部１３０ａで接合し、電子部品１と電子部品１００ｂとを伸びの大きい半田接合部１３０ａで接合した電子装置２ａを得ることができる。
【００７５】
更に、例えば、電子部品１と電子部品１００ａの半田接合部１３０ａのうち、図８の枠Ｚ１内の半田接合部１３０ａを５ｗｔ％〜２５ｗｔ％のＢｉ組成とし、枠Ｚ２内の半田接合部１３０ａを４５ｗｔ％〜６５ｗｔ％のＢｉ組成とすることもできる。これにより、引張強度の高い半田接合部１３０ａと、伸びの大きい半田接合部１３０ａとで電子部品１と電子部品１００ａとを接合した電子装置２ａを得ることができる。電子部品１と電子部品１００ｂとの半田接合部１３０ａについても同様である。
【００７６】
接合する電子部品同士の組合せ、電子部品同士の接合位置の関係、電子部品同士を接合して得られる電子装置の用途等に基づき、複数の半田接合部の各々についてＢｉ組成を調整（即ち上記接合前の接合層３０のＢｉ組成を調整）することが可能である。
【００７７】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図９は第２の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。図９には、第２の実施の形態に係る電子部品の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００７８】
図９に例示する電子部品１Ａは、電極２０上に設ける接合層３０の第２層３２を複数層（ここでは一例として２層）としている点で、上記第１の実施の形態に係る電子部品１と相違する。
【００７９】
例示する電子部品１Ａの第２層３２は、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む、半田層３２ａ及び半田層３２ｂを有する。電極２０側（第１層３１側）の半田層３２ａと、接合相手の電子部品のバンプ（例えば上記電子部品１００のバンプ１３０）が接合される側の半田層３２ｂとは、異なる非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む。
【００８０】
例えば、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１上の半田層３２ａには、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田よりもＢｉ組成の小さい（Ｓｎ組成の大きい）Ｓｎ−Ｂｉ半田を用いる。半田層３２ａ上の半田層３２ｂには、半田層３２ａよりも更にＢｉ組成の小さい（Ｓｎ組成の大きい）Ｓｎ−Ｂｉ半田を用いる。即ち、電極２０側から、接合されるバンプ側に向かって、段階的にＢｉ組成が小さくなるような接合層３０とする。
【００８１】
或いは、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１上の半田層３２ａに、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田よりもＢｉ組成の大きい（Ｓｎ組成の小さい）Ｓｎ−Ｂｉ半田を用いる。半田層３２ａ上の半田層３２ｂには、半田層３２ａよりも更にＢｉ組成の大きい（Ｓｎ組成の小さい）Ｓｎ−Ｂｉ半田を用いる。即ち、電極２０側から、接合されるバンプ側に向かって、段階的にＢｉ組成が大きくなるような接合層３０とする。
【００８２】
このような半田層３２ａ及び半田層３２ｂを含む接合層３０は、図３に示した印刷法、図４に示したメッキ法の例に従い、電極２０上に第１層３１を形成し、その上に第２層３２の半田層３２ａ及び半田層３２ｂを順に形成することで、得ることができる。半田層３２ａ及び半田層３２ｂを含む接合層３０の形成には、印刷法やメッキ法のほか、スパッタ法、蒸着法、ディップ法を用いることも可能である。
【００８３】
半田層３２ａ及び半田層３２ｂを含む接合層３０を用いた場合も、上記第１の実施の形態と同様に、相手側のバンプが接合される。即ち、接合温度が共晶点に達すると、まず電極２０側にある第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。そして、その第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田と、第２層３２の半田層３２ａのＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散による融点の低下により、半田層３２ａのＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。更に、半田層３２ａのＳｎ−Ｂｉ半田と、半田層３２ｂのＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散による融点の低下により、半田層３２ｂのＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。このようにして第１層３１、第２層３２、及び相手側のバンプが一体化し、それらの成分を含む半田接合部が形成される。
【００８４】
第２の実施の形態に係る電子部品１Ａによっても、所望の機械特性を有し、接合信頼性に優れた半田接合部を備える、電子装置を得ることができる。
半田接合部に求められるＢｉ組成に基づいて単層の第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成を調整する場合、そのＢｉ組成に依っては、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成との差（融点差）が大きく、接合時の融点低下、溶融が速やかに進行しない可能性がある。電子部品１Ａの接合層３０では、段階的にＢｉ組成を変化させ、層間のＢｉ組成の差を小さくすることで、半田層３２ａ、更に半田層３２ｂの融点低下、溶融を速やかに進行させ、半田接合部のＢｉ組成を精度良く調整することもできる。
【００８５】
次に、第３の実施の形態について説明する。
図１０は第３の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。図１０には、第３の実施の形態に係る電子部品の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００８６】
図１０に例示する電子部品１Ｂは、電極２０上に非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第２層３２を設け、その第２層３２上に共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１を設けた接合層３０を有している。第２層３２には、第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成よりも小さいＢｉ組成（Ｂｉプア）又は大きいＢｉ組成（Ｂｉリッチ）のＳｎ−Ｂｉ半田を用いる。このような点で、第３の実施の形態に係る電子部品１Ｂは、上記第１の実施の形態に係る電子部品１と相違する。
【００８７】
このような接合層３０は、図３に示した印刷法、図４に示したメッキ法の例に従い、電極２０上に第２層３２を形成し、その上に第１層３１を形成することで、得ることができる。接合層３０の形成には、印刷法やメッキ法のほか、スパッタ法、蒸着法、ディップ法を用いることも可能である。
【００８８】
このように電極２０上に第２層３２と第１層３１を順に積層した接合層３０と、相手側のバンプとの接合は、次のように行われる。即ち、接合温度が共晶点に達すると、まず第２層３２上の、バンプ側にある第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。そして、その第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田と、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散、接合相手のバンプ及び第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田と、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散による融点の低下により、第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。このようにして第１層３１、第２層３２、及び相手側のバンプが一体化し、それらの成分を含む半田接合部が形成される。
【００８９】
第３の実施の形態に係る電子部品１Ｂによっても、所望の機械特性を有し、接合信頼性に優れた半田接合部を備える、電子装置を得ることができる。
電子部品１Ｂの接合層３０では、例えば、バンプの接合時に、電子部品１側に熱源を配置して加熱を行う場合、温度分布上、よりバンプに近い第１層３１が共晶点に達した時点で、より熱源に近い電極２０上の第２層３２が既に共晶点に達している状況が得られ易い。そのため、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融に続く第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融が速やかに進行するようになる。
【００９０】
次に、第４の実施の形態について説明する。
図１１は第４の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。図１１には、第４の実施の形態に係る電子部品の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００９１】
図１１に例示する電子部品１Ｃは、電極２０上の第２層３２を複数層（ここでは一例として２層）としている点で、上記第３の実施の形態に係る電子部品１Ｂと相違する。
例示する電子部品１Ｃの第２層３２は、異なる非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む、半田層３２ａ及び半田層３２ｂを有する。
【００９２】
例えば、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１側の半田層３２ａに、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田よりもＢｉ組成の小さいＳｎ−Ｂｉ半田を用い、電極２０側の半田層３２ｂに、半田層３２ａよりも更にＢｉ組成の小さいＳｎ−Ｂｉ半田を用いる。即ち、接合されるバンプ側から、電極２０側に向かって、段階的にＢｉ組成が小さくなるような接合層３０とする。
【００９３】
或いは、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む第１層３１側の半田層３２ａに、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田よりもＢｉ組成の大きいＳｎ−Ｂｉ半田を用い、電極２０側の半田層３２ｂに、半田層３２ａよりも更にＢｉ組成の大きいＳｎ−Ｂｉ半田を用いる。即ち、接合されるバンプ側から、電極２０側に向かって、段階的にＢｉ組成が大きくなるような接合層３０とする。
【００９４】
このような接合層３０は、図３に示した印刷法、図４に示したメッキ法の例に従い、電極２０上に第２層３２の半田層３２ｂ及び半田層３２ａを順に形成し、その上に第１層３１を形成することで、得ることができる。接合層３０の形成には、印刷法やメッキ法のほか、スパッタ法、蒸着法、ディップ法を用いることも可能である。
【００９５】
このような接合層３０と相手側のバンプとの接合は、次のように行われる。即ち、接合温度が共晶点に達すると、まずバンプ側にある第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。そして、その第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田と半田層３２ａのＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散、接合相手のバンプ及び第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田と半田層３２ａのＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散による融点の低下により、半田層３２ａのＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。更に、半田層３２ａ及び半田層３２ｂのＳｎ−Ｂｉ半田間の元素拡散、接合相手のバンプ並びに第１層３１及び半田層３２ａのＳｎ−Ｂｉ半田と、半田層３２ｂのＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散による融点の低下により、半田層３２ｂのＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。このようにして第１層３１、第２層３２、及び相手側のバンプが一体化し、それらの成分を含む半田接合部が形成される。
【００９６】
第４の実施の形態に係る電子部品１Ｃによっても、所望の機械特性を有し、接合信頼性に優れた半田接合部を備える、電子装置を得ることができる。
また、第４の実施の形態に係る電子部品１Ｃの接合層３０では、段階的にＢｉ組成を変化させ、層間のＢｉ組成の差を小さくし、半田層３２ａ及び半田層３２ｂの融点低下、溶融を速やかに進行させ、半田接合部のＢｉ組成を精度良く調整することもできる。
【００９７】
更に、電子部品１Ｃの接合層３０では、バンプの接合時に、電子部品１側に熱源を配置して加熱を行う場合、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融に続く第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融を速やかに進行させることができる。
【００９８】
次に、第５の実施の形態について説明する。
図１２は第５の実施の形態に係る電子部品の一例を示す図である。図１２には、第５の実施の形態に係る電子部品の一例の要部断面を模式的に図示している。
【００９９】
図１２に例示する電子部品１Ｄは、電極２０上の第２層３２、第２層３２上の第１層３１、及び、第１層３１上の第３層３３を備えた接合層３０を有している点で、上記第３の実施の形態に係る電子部品１Ｂと相違する。上記電子部品１Ｂと同様に、第２層３２は、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含み、その第２層３２上の第１層３１は、共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む。この第５の実施の形態に係る電子部品１Ｄの第３層３３は、非共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田を含む。第２層３２及び第３層３３には、第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成よりも小さいＢｉ組成又は大きいＢｉ組成のＳｎ−Ｂｉ半田を用いることができる。
【０１００】
このような接合層３０は、図３に示した印刷法、図４に示したメッキ法の例に従い、電極２０上に第２層３２を形成し、その上に第１層３１を形成し、更にその上に第３層３３を形成することで、得ることができる。接合層３０の形成には、印刷法やメッキ法のほか、スパッタ法、蒸着法、ディップ法を用いることも可能である。
【０１０１】
このような接合層３０と相手側のバンプとの接合は、次のように行われる。即ち、接合温度が共晶点に達すると、まず第２層３２と第３層３３との間にある第１層３１の共晶組成のＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。そして、その第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田と、第２層３２及び第３層３３のＳｎ−Ｂｉ半田との間の元素拡散による融点の低下により、第２層３２及び第３層３３のＳｎ−Ｂｉ半田が溶融する。このようにして第１層３１、第２層３２、第３層３３、及び相手側のバンプが一体化し、それらの成分を含む半田接合部が形成される。
【０１０２】
第５の実施の形態に係る電子部品１Ｄによっても、所望の機械特性を有し、接合信頼性に優れた半田接合部を備える、電子装置を得ることができる。
また、電子部品１Ｄの接合層３０では、バンプの接合時に、電子部品１側に熱源を配置して加熱を行う場合、第１層３１のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融に続く第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融を速やかに進行させることができる。
【０１０３】
更に、電子部品１Ｄの接合層３０では、第２層３２に加えて第３層３３を設け、それらのＳｎ−Ｂｉ半田のＢｉ組成を調整することで、半田接合部のＢｉ組成を精度良く調整することができる。
【０１０４】
この第５の実施の形態に係る電子部品１Ｄの第２層３２は、上記第４の実施の形態に係る電子部品１Ｃの第２層３２の例に従い、段階的にＢｉ組成を変化させた複数層の半田層の積層構造とすることもできる。
【０１０５】
また、第５の実施の形態に係る電子部品１Ｄの第３層３３は、上記第２の実施の形態に係る電子部品１Ａの第２層３２の例に従い、段階的にＢｉ組成を変化させた複数層の半田層の積層構造とすることもできる。
【０１０６】
次に、第６の実施の形態について説明する。
以上述べたような電子部品１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの接合層３０には、他の電子部品のバンプ（上記電子部品１００のバンプ１３０）を接合することができるほか、半田ボール等の単体のバンプを接合することもできる。
【０１０７】
図１３は第６の実施の形態に係る電子部品の形成方法の一例を示す図である。図１３（Ａ）はバンプ接合前の状態の一例を示す要部断面模式図、図１３（Ｂ）はバンプ接合工程の一例を示す要部断面模式図、図１３（Ｃ）はバンプ接合後の状態の一例を示す要部断面模式図である。
【０１０８】
ここでは、上記第１の実施の形態に係る電子部品１を例にして説明する。まず、図１３（Ａ）に示すように、部品本体１０の電極２０上に設けられた接合層３０を有する電子部品１、及び、Ｓｎ系半田を用いたバンプ１３０を準備する。そして、このバンプ１３０を、図１３（Ｂ）に示すように、電子部品１の接合層３０上に配置する。この状態から、例えば、バンプ１３０の融点未満の温度で、Ｓｎ−Ｂｉ半田の共晶点かそれと同等の温度で加熱を行う。これにより、第１層３１と第２層３２のＳｎ−Ｂｉ半田の溶融、バンプ１３０との間のＳｎやＢｉといった元素の拡散により、バンプ１３０、第１層３１及び第２層３２の成分が含有される、図１３（Ｃ）に示すような端子１３０ｂが形成される。このようにして端子１３０ｂを有する電子部品１を得ることもできる。
【０１０９】
ここでは電子部品１を例にしたが、他の電子部品１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄでも同様にして、このような端子１３０ｂを形成することが可能である。
以上の説明では、接合層３０に用いる半田としてＳｎ−Ｂｉ半田を用いる場合を例にしたが、Ｓｎ−Ｂｉ系半田のほか、Ｓｎ−Ａｇ系半田、Ｓｎ−Ｚｎ系半田、Ｓｎ−Ｉｎ系半田、Ｓｎ−Ｐｂ系半田等を用いることもできる。このような半田を用いる場合も、上記のような方法（図３、図４等）で接合層３０を形成することが可能であり、また、他の電子部品のバンプ或いは単体のバンプとの接合（図５、図１３等）を行うことが可能である。
【０１１０】
また、以上説明した電子部品（電子部品１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、電子部品１００）には、各種電子部品を用いることができる。例えば、電子部品には、前述のように、回路基板、半導体素子、半導体装置を用いることができる。
【０１１１】
図１４は回路基板の一例を示す図である。図１４には、回路基板の一例の要部断面を模式的に図示している。
ここでは回路基板として、複数の配線層を含む多層プリント基板を例にする。図１４に例示する回路基板２００は、導体部２１０（配線及びビア）と、導体部２１０を覆う絶縁部２２０とを有する。導体部２１０には、Ｃｕ、Ａｌ等の各種導体材料が用いられる。絶縁部２２０には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料、そのような樹脂材料をガラス繊維や炭素繊維に含浸した複合樹脂材料等が用いられる。回路基板２００には、内部の導体部２１０に電気的に接続された電極２１１（上記の電極２０又は電極１２０に相当）が設けられる。このような電極２１１上に、上記のような各種接合層３０が設けられ、或いは、バンプ１３０が設けられて、電子部品が得られる。
【０１１２】
図１５は半導体素子の一例を示す図である。図１５には、半導体素子の一例の要部断面を模式的に図示している。
図１５に例示する半導体素子３００は、トランジスタ等の素子が設けられた半導体基板３１０と、半導体基板３１０上に設けられた配線層３２０とを有する。
【０１１３】
半導体基板３１０には、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）等の基板が用いられる。このような半導体基板３１０に、トランジスタ、容量、抵抗等の素子が設けられる。図１５には素子の一例として、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ３３０を図示している。
【０１１４】
ＭＯＳトランジスタ３３０は、半導体基板３１０に設けられた素子分離領域３１０ａにより画定された素子領域に設けられる。ＭＯＳトランジスタ３３０は、半導体基板３１０上にゲート絶縁膜３３１を介して形成されたゲート電極３３２と、ゲート電極３３２の両側の半導体基板３１０内に形成されたソース領域３３３及びドレイン領域３３４とを有する。ゲート電極３３２の側壁には、絶縁膜のスペーサ３３５が設けられる。
【０１１５】
このようなＭＯＳトランジスタ３３０等が設けられた半導体基板３１０上に、配線層３２０が設けられる。配線層３２０は、半導体基板３１０に設けられたＭＯＳトランジスタ３３０等に電気的に接続された導体部３２１（配線及びビア）と、導体部３２１を覆う絶縁部３２２とを有する。図１５には一例として、ＭＯＳトランジスタ３３０のソース領域３３３及びドレイン領域３３４に電気的に接続された導体部３２１を図示している。導体部３２１には、Ｃｕ、Ａｌ等の各種導体材料が用いられる。絶縁部３２２には、酸化シリコン等の無機絶縁材料や、樹脂等の有機絶縁材料が用いられる。配線層３２０には、内部の導体部３２１に電気的に接続された電極３２３（上記の電極２０又は電極１２０に相当）が設けられる。このような電極３２３上に、上記のような各種接合層３０が設けられ、或いは、バンプ１３０が設けられて、電子部品が得られる。
【０１１６】
図１６は半導体装置の一例を示す図である。図１６には、半導体装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
図１６に例示する半導体装置４００は、パッケージ基板（回路基板）５００と、パッケージ基板５００上に搭載された半導体素子６００と、半導体素子６００を封止する封止層７００とを有する。
【０１１７】
パッケージ基板５００には、例えば、プリント基板が用いられる。パッケージ基板５００は、Ｃｕ、Ａｌ等の導体部５１０（配線及びビア）と、導体部５１０を覆う樹脂材料等の絶縁部５２０とを有する。
【０１１８】
このようなパッケージ基板５００上に、半導体素子６００が、それに設けられた半田のバンプ等の接続部６１０で電気的に接続（フリップチップボンディング）される。パッケージ基板５００と半導体素子６００の間には、アンダーフィル樹脂７１０が充填される。パッケージ基板５００上の半導体素子６００は、封止層７００で封止される。封止層７００には、エポキシ樹脂等の樹脂材料、そのような樹脂材料に絶縁性フィラーを含有させた材料等が用いられる。パッケージ基板５００の、半導体素子６００の搭載面と反対側の表面には、内部の導体部５１０に電気的に接続された電極５１１（上記の電極２０又は電極１２０に相当）が設けられる。このような電極５１１上に、上記のような各種接合層３０が設けられ、或いは、バンプ１３０が設けられて、電子部品が得られる。
【０１１９】
尚、半導体素子６００は、パッケージ基板５００にワイヤボンディングで電気的に接続されてもよい。更にまた、パッケージ基板５００上には、複数の半導体素子６００が搭載されてもよく、半導体素子６００のほか、チップコンデンサ等の他の電子部品が搭載されてもよい。
【０１２０】
以下に実施例及び比較例を示す。
〔実施例１〕
平面サイズが８．５ｍｍ×８．５ｍｍで、その一面の外周部に約１２０個のＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ半田（Ａｇ；３ｗｔ％，Ｃｕ；０．５ｗｔ％）の半田バンプが配置された半導体素子を準備した。また、その半導体素子の半田バンプに対応する位置にＣｕの電極を有する、平面サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍのプリント基板（ガラスエポキシ基板）を準備した。
【０１２１】
準備したプリント基板の電極上に、共晶組成のＳｎ−５７Ｂｉ半田（Ｓｎ；５７ｗｔ％）を含む半田ペーストを、スクリーン印刷により設けた。更に、その半田ペースト上に、非共晶組成のＳｎ−２１Ｂｉ半田（Ｓｎ；２１ｗｔ％）を含む半田ペーストを、スクリーン印刷により設けた。これにより、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペーストと、Ｓｎ−２１Ｂｉ半田を含む半田ペーストとを積層した構造を有する接合層を得た。
【０１２２】
このような接合層を設けたプリント基板上に、準備した半導体素子を、チップマウンターを用いて、プリント基板の電極と、半導体素子の半田バンプとの位置合わせを行って、搭載した。そして、Ｎ2雰囲気で加熱を行い、プリント基板の電極上の接合層と、半導体素子の半田バンプとを接合した。接合時のプリヒート条件は、温度１００℃〜１２０℃、時間９０秒〜１２０秒とし、ピーク条件は、温度１６０℃、時間５０秒〜６０秒とした。冷却速度は、２℃／秒〜３℃／秒とした。これにより、接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部でプリント基板と半導体素子とが接合された半導体装置を得た。
【０１２３】
得られた半導体装置のプリント基板側の引き出し配線を用いて半田接合部の導通試験を行った結果、全ての半田接合部が導通していることが確認された。更に、落下高さ１．６ｍ、基板歪み量４０００μεを１サイクルとし、これを４０サイクル繰り返す落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率は＋５％以下であった。半田接合部の断面ＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy）／ＥＰＭＡ（Electron Probe MicroAnalysis）解析を行った結果、半田接合部のＢｉ組成は１０ｗｔ％であり、また、落下衝撃による劣化の一因となる半田接合部の括れが無いことが確認された。
【０１２４】
〔実施例２〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペースト、Ｓｎ−７５Ｂｉ半田（Ｓｎ；７５ｗｔ％）を含む半田ペーストを順に積層し、接合層とした。このような接合層を設けたプリント基板上に、実施例１と同様にして、半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１２５】
得られた半導体装置の半田接合部の導通試験により、全ての半田接合部が導通していることを確認した。更に、４０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率は＋５％以下であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部のＢｉ組成は６０ｗｔ％であり、また、半田接合部に括れが無いことを確認した。
【０１２６】
〔実施例３〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペースト、Ｓｎ−４５Ｂｉ半田（Ｓｎ；４５ｗｔ％）を含む半田ペースト、Ｓｎ−２１Ｂｉ半田を含む半田ペーストを順に積層し、接合層とした。このような接合層を設けたプリント基板上に、実施例１と同様にして、半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１２７】
得られた半導体装置の半田接合部の導通試験により、全ての半田接合部が導通していることを確認した。更に、４０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率は＋５％以下であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部のＢｉ組成は２０ｗｔ％であり、また、半田接合部に括れが無いことを確認した。
【０１２８】
〔実施例４〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、Ｓｎ−２１Ｂｉ半田を含む半田ペースト、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペーストを順に積層し、接合層とした。このような接合層を設けたプリント基板上に、実施例１と同様にして、半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１２９】
得られた半導体装置の半田接合部の導通試験により、全ての半田接合部が導通していることを確認した。更に、４０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率は＋５％以下であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部のＢｉ組成は１０ｗｔ％であり、また、半田接合部に括れが無いことを確認した。
【０１３０】
〔実施例５〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、Ｓｎ−７５Ｂｉ半田を含む半田ペースト、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペーストを順に積層し、接合層とした。このような接合層を設けたプリント基板上に、実施例１と同様にして、半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１３１】
得られた半導体装置の半田接合部の導通試験により、全ての半田接合部が導通していることを確認した。更に、４０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率は＋５％以下であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部のＢｉ組成は６０ｗｔ％であり、また、半田接合部に括れが無いことを確認した。
【０１３２】
〔実施例６〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、Ｓｎ−２１Ｂｉ半田を含む半田ペースト、Ｓｎ−４５Ｂｉ半田を含む半田ペースト、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペーストを順に積層し、接合層とした。このような接合層を設けたプリント基板上に、実施例１と同様にして、半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１３３】
得られた半導体装置の半田接合部の導通試験により、全ての半田接合部が導通していることを確認した。更に、４０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率は＋５％以下であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部のＢｉ組成は２０ｗｔ％であり、また、半田接合部に括れが無いことを確認した。
【０１３４】
〔実施例７〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、Ｓｎ−２１Ｂｉ半田を含む半田ペースト、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペースト、Ｓｎ−７５Ｂｉ半田を含む半田ペーストを順に積層し、接合層とした。このような接合層を設けたプリント基板上に、実施例１と同様にして、半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１３５】
得られた半導体装置の半田接合部の導通試験により、全ての半田接合部が導通していることを確認した。更に、４０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率は＋５％以下であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部に括れが無いことを確認した。
【０１３６】
〔実施例８〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、メッキ法により、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田、Ｓｎ−２１Ｂｉ半田を順に積層し、接合層とした。このような接合層を設けたプリント基板上に、実施例１と同様にして、半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１３７】
得られた半導体装置の半田接合部の導通試験により、全ての半田接合部が導通していることを確認した。更に、４０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率は＋５％以下であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部のＢｉ組成は１０ｗｔ％であり、また、半田接合部に括れが無いことを確認した。
【０１３８】
〔比較例１〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペーストを接合層として形成した。このような接合層を設けたプリント基板上に、実施例１と同様にして、半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１３９】
得られた半導体装置について、１０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率が＋５０％以上であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部のＢｉ組成は３０ｗｔ％であり、また、半田接合部に括れが認められ、クラックが形成されていることを確認した。
【０１４０】
〔比較例２〕
実施例１で述べたプリント基板の電極上に、Ｓｎ−５７Ｂｉ半田を含む半田ペーストを接合層として形成した。このような接合層を設けたプリント基板上に、接合時のピーク温度を２００℃にして半導体素子を搭載し、プリント基板と半導体素子とを接合層及び半田バンプの成分を含む半田接合部で接合した半導体装置を得た。
【０１４１】
得られた半導体装置について、１０サイクルの落下衝撃試験を行った結果、接続抵抗変化率が＋５０％以上であった。半田接合部の断面ＳＥＭ／ＥＰＭＡ解析を行った結果、半田接合部には、部分的にＳｎリッチなＳｎ−Ｂｉ半田が含まれ、また、クラックが形成されていることを確認した。
【０１４２】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）  電極を有する基板と、
前記電極上に設けられた接合層と
を含み、
前記接合層は、
共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する第１半田を含む第１層と、
前記第１層と積層され、非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第２半田を含む第２層と
を有することを特徴とする電子部品。
【０１４３】
（付記２）  前記第１元素はＳｎを含むことを特徴とする付記１に記載の電子部品。
（付記３）  前記第２元素はＢｉを含むことを特徴とする付記２に記載の電子部品。
（付記４）  前記第２半田は、固相線温度が共晶点を示す組成範囲の前記第１元素及び前記第２元素を含有することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子部品。
【０１４４】
（付記５）  前記第２半田に含有される前記第１元素の組成は、前記第１半田に含有される前記第１元素の組成よりも大きく、
前記第２半田に含有される前記第２元素の組成は、前記第１半田に含有される前記第２元素の組成よりも小さいことを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の電子部品。
【０１４５】
（付記６）  前記接合層は、
前記第２層の、前記第１層とは反対の側に積層され、前記第２半田とは異なる非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第３半田を含む第３層を更に備え、
前記第３半田に含有される前記第１元素の組成は、前記第２半田に含有される前記第１元素の組成よりも大きく、
前記第３半田に含有される前記第２元素の組成は、前記第２半田に含有される前記第２元素の組成よりも小さいことを特徴とする付記５に記載の電子部品。
【０１４６】
（付記７）  前記第２半田に含有される前記第１元素の組成は、前記第１半田に含有される前記第１元素の組成よりも小さく、
前記第２半田に含有される前記第２元素の組成は、前記第１半田に含有される前記第２元素の組成よりも大きいことを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の電子部品。
【０１４７】
（付記８）  前記接合層は、
前記第２層の、前記第１層とは反対の側に積層され、前記第２半田とは異なる非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第３半田を含む第３層を更に備え、
前記第３半田に含有される前記第１元素の組成は、前記第２半田に含有される前記第１元素の組成よりも小さく、
前記第３半田に含有される前記第２元素の組成は、前記第２半田に含有される前記第２元素の組成よりも大きいことを特徴とする付記７に記載の電子部品。
【０１４８】
（付記９）  電極を有する基板を準備する工程と、
前記電極上に接合層を形成する工程と
を含み、
前記接合層を設ける工程は、
共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する第１半田を含む第１層を形成する工程と、
前記第１層と積層され、非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第２半田を含む第２層を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【０１４９】
（付記１０）  前記接合層に、前記第２半田の液相線温度よりも高融点のバンプを接合する工程を更に含むことを特徴とする付記９に記載の電子部品の製造方法。
（付記１１）  電極を有する基板と、
前記電極上に設けられた接合層と
を含み、
前記接合層が、
共晶組成の第１元素と第２元素とを含有する第１半田を含む第１層と、
前記第１層と積層され、非共晶組成の前記第１元素と前記第２元素とを含有する第２半田を含む第２層と
を有する第１電子部品を準備する工程と、
前記接合層よりも高融点のバンプを有する第２電子部品を準備する工程と、
前記第１半田の共晶点以上且つ前記第２半田の液相線温度未満で前記接合層を溶融し、前記接合層と前記バンプとを接合する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１５０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１００，１００ａ，１００ｂ，１０００，１１００  電子部品
２，２ａ  電子装置
１０，１１０  部品本体
１０ａ，１１０ａ  表面
１０ｂ  裏面
２０，１２０，２１１，３２３，５１１，１０２０，１１２０  電極
３０，１０３０  接合層
３１  第１層
３２  第２層
３２ａ，３２ｂ  半田層
３３  第３層
４０  第１マスク
４１，５１，６１  開口部
５０  第２マスク
６０  レジスト
１３０，１１３０  バンプ
１３０ａ，１１３０ａ  半田接合部
１３０ｂ  端子
２００  回路基板
２１０，３２１，５１０  導体部
２２０，３２２，５２０  絶縁部
３００，６００  半導体素子
３１０  半導体基板
３１０ａ  素子分離領域
３２０  配線層
３３０  ＭＯＳトランジスタ
３３１  ゲート絶縁膜
３３２  ゲート電極
３３３  ソース領域
３３４  ドレイン領域
３３５  スペーサ
４００  半導体装置
５００  パッケージ基板
６１０  接続部
７００  封止層
７１０  アンダーフィル樹脂
Ｏ１，Ｏ２  線
Ｔ１，Ｔ２  温度
Ｐ  固相線
Ｑ  液相線
Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２  枠
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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