(57)【要約】【課題】電子部品を回路基板にはんだバンプを用いて接続するものにおいて、アンダーフィル樹脂で封止せずに、はんだバンプの耐温度サイクル寿命を向上させる実装構造を提供する。【解決手段】電子部品１６を回路基板１２にはんだバンプ１４で接続した実装構造において、はんだバンプ１４の内部に銅等の高融点金属からなる金属円筒１８が配置され、かつ、金属円筒１８の長さ方向が電子部品１６及び回路基板１２と垂直になるように金属円筒１８が配置される。また、電子部品１６の電極パッド２２と回路基板１２の電極パッド２０のそれぞれに金等の高融点金属からなる金属突起２４が形成され、この金属突起２４が金属円筒１８の開口部に入るように配置される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、板状に形成されるとともに、当該金属板の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項２】
電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、横断面く字状の金属板に形成するとともに、当該金属板の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項３】
電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、横断面コ字状の金属板に形成するとともに、当該金属板の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項４】
電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、角筒状に形成するとともに、当該金属角筒の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項５】
電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、横断面円弧状の金属板に形成するとともに、当該円弧状金属板の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項６】
電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、両端面に穴が形成された一部中空円柱状もしくは円筒状に形成するとともに、これら一部中空金属円柱もしくは金属円筒の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項７】
前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドのそれぞれに金等の高融点金属からなる突起が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電子部品の実装構造。
【請求項８】
前記金属板面と前記電子部品の電極パッドとの間隔及び前記金属板面と前記回路基板の電極パッドとの間隔が、それぞれ前記電子部品の電極パッドに形成した金属突起の突出長さ及び前記回路基板の電極パッドに形成した金属突起の突出長さより短いことを特徴とする請求項１又は７に記載の電子部品の実装構造。
【請求項９】
前記横断面く字状の金属板と前記電子部品の電極パッドとの間隔及び前記金属板と前記回路基板の電極パッドとの間隔が、それぞれ前記電子部品の電極パッドに形成した金属突起の突出長さ及び前記回路基板の電極パッドに形成した金属突起の突出長さより短いことを特徴とする請求項２又は７に記載の電子部品の実装構造。
【請求項１０】
前記横断面コ字状の金属板と前記電子部品の電極パッドとの間隔及び前記金属板と前記回路基板の電極パッドとの間隔が、それぞれ前記電子部品の電極パッドに形成した金属突起の突出長さ及び前記回路基板の電極パッドに形成した金属突起の突出長さより短いことを特徴とする請求項３又は７に記載の電子部品の実装構造。
【請求項１１】
前記電子部品の電極パッドの金属突起と前記回路基板の電極パッドの金属突起が、それぞれ前記金属角筒の開口部に入るように配置されることを特徴とする請求項４又は７に記載の電子部品の実装構造。
【請求項１２】
前記円弧状金属板と前記電子部品の電極パッドの間隔及び前記円弧状金属板と前記回路基板の電極パッドの間隔が、それぞれ前記電子部品の電極パッドに形成した金属突起の突出長さ及び前記回路基板の電極パッドに形成した金属突起の突出長さより短いことを特徴とする請求項５又は７に記載の電子部品の実装構造。
【請求項１３】
前記電子部品の電極パッドの金属突起と前記回路基板の電極パッドの金属突起が、それぞれ前記一部中空金属円柱の各穴もしくは前記金属円筒の開口部に入るように配置されることを特徴とする請求項６又は７に記載の電子部品の実装構造。
【請求項１４】
熱硬化性樹脂を穴あけして金属メッキする工程と、前記穴周辺の不要なメッキ及び前記熱硬化性樹脂を除去して高融点金属からなる金属筒を形成する工程と、電子部品及び回路基板の電極パッドに超音波溶接によって金属突起を形成する工程と、前記電子部品を前記回路基板にはんだバンプで接続し、前記電極パッドの前記金属突起が前記金属筒の開口部に入るように当該金属筒を配置する工程と、を備えることを特徴とする電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップや半導体パッケージ等の電子部品を回路基板にはんだバンプを用いて接続する電子部品の実装構造及びその実装方法に係り、すなわちＣ４（シーフォー）の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は電子部品１６を回路基板１２にはんだバンプ１４で接続する場合の従来の実装構造を示す縦断面図である。この実装構造において、低温度（例えば−４０℃）状態と高温度（例えば１２５℃）状態の温度サイクル（以下、ＴＣと略す場合もある。）を負荷すると、ある温度サイクル（耐ＴＣ寿命）で電子部品１６と回路基板１２とを接続するはんだバンプ１４が破壊されて、電気的な接続不良が発生する問題がある。
【０００３】
この接続不良の発生を抑制するため、従来では、特許文献１に記載されているように、電子部品と回路基板との間に熱硬化性樹脂材料を充填する方法（以下、アンダーフィル樹脂封止方法という。）が広く知られている。
【特許文献１】特公平６−７１０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、温度サイクル試験によって、はんだバンプ１４に接続不良が発生するメカニズムを図８及び図９を参照して説明する。
【０００５】
一般に、電子部品１６と回路基板と１２の間には、線膨張係数差が存在する。例えば、電子部品１６がシリコンの場合、その線膨張係数は３ｐｐｍ／℃であり、回路基板１２が有機材料を絶縁樹脂とするビルドアップ基板の場合、その線膨張係数は１０〜３０ｐｐｍ／℃程度である。はんだバンプ１４が鉛錫共晶はんだや、鉛フリーはんだの場合、その線膨張係数は、２０〜３０ｐｐｍ／℃である。
【０００６】
はんだバンプ１４を用いて電子部品１６を回路基板１２に接続する場合、電子部品１６のはんだバンプ１４をはんだの融点（１８０℃〜３００℃）まで加熱し、回路基板１２に接触させて、電子部品１６と回路基板１２との接合を完了させた後に冷却する。
【０００７】
このとき、電子部品１６と回路基板１２との線膨張係数差によって、冷却時の収縮率が異なるため、はんだバンプ１４が図９に示すように水平方向に変形する。このような温度サイクル試験によって、この水平方向の変形が繰り返し生じるため、はんだバンプ１４にクラックが発生し、このクラックが進展してはんだバンプ１４が断裂し、延いては電気的接続不良が発生する問題がある。
【０００８】
上述した特許文献１に記載された従来技術（アンダーフィル樹脂封止方法）では、バンプの水平方向の変形を抑制して、はんだバンプの耐ＴＣ寿命を向上させることができるものの、アンダーフィル樹脂封止後、電子部品を回路基板から取り外すことが困難になるという問題がある。
【０００９】
また、上記アンダーフィル樹脂封止方法では、バンプ間に隙間なくアンダーフィル樹脂が流れ込むことや、アンダーフィル樹脂内に気泡を生じないことが要求されるが、実装配線密度の増加によってはんだバンプの狭ピッチ化が進むと、これらの要求を満たすことが困難になるという問題がある。
【００１０】
さらに、上記アンダーフィル樹脂封止方法では、電子部品が高周波デバイスの場合、デバイスの電気特性が大幅に変化してしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、電子部品を回路基板にはんだバンプを用いて接続する実装構造及び実装方法において、アンダーフィル樹脂で封止せずに、はんだバンプの耐温度サイクル寿命を向上させる電子部品の実装構造及びその実装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】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、板状に形成されるとともに、当該金属板の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、横断面く字状の金属板に形成するとともに、当該金属板の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、横断面コ字状の金属板に形成するとともに、当該金属板の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、角筒状に形成するとともに、当該金属角筒の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、横断面円弧状の金属板に形成するとともに、当該円弧状金属板の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、電子部品を回路基板にはんだバンプで接続した実装構造において、前記はんだバンプの内部に銅等の高融点金属からなる高融点金属部品が前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドと分離して配置され、かつ前記高融点金属部品は、両端面に穴が形成された一部中空円柱状もしくは円筒状に形成するとともに、これら一部中空金属円柱もしくは金属円筒の長さ方向が前記電子部品及び前記回路基板と垂直になるように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電子部品の実装構造において、前記電子部品の電極パッド及び前記回路基板の電極パッドのそれぞれに金等の高融点金属からなる突起が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１又は７に記載の電子部品の実装構造において、前記金属板面と前記電子部品の電極パッドとの間隔及び前記金属板面と前記回路基板の電極パッドとの間隔が、それぞれ前記電子部品の電極パッドに形成した金属突起の突出長さ及び前記回路基板の電極パッドに形成した金属突起の突出長さより短いことを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項２又は７に記載の電子部品の実装構造において、前記横断面く字状の金属板と前記電子部品の電極パッドとの間隔及び前記金属板と前記回路基板の電極パッドとの間隔が、それぞれ前記電子部品の電極パッドに形成した金属突起の突出長さ及び前記回路基板の電極パッドに形成した金属突起の突出長さより短いことを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項３又は７に記載の電子部品の実装構造において、前記横断面コ字状の金属板と前記電子部品の電極パッドとの間隔及び前記金属板と前記回路基板の電極パッドとの間隔が、それぞれ前記電子部品の電極パッドに形成した金属突起の突出長さ及び前記回路基板の電極パッドに形成した金属突起の突出長さより短いことを特徴とする。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、請求項４又は７に記載の電子部品の実装構造において、前記電子部品の電極パッドの金属突起と前記回路基板の電極パッドの金属突起が、それぞれ前記金属角筒の開口部に入るように配置されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、請求項５又は７に記載の電子部品の実装構造において、前記円弧状金属板と前記電子部品の電極パッドの間隔及び前記円弧状金属板と前記回路基板の電極パッドの間隔が、それぞれ前記電子部品の電極パッドに形成した金属突起の突出長さ及び前記回路基板の電極パッドに形成した金属突起の突出長さより短いことを特徴とする。
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、請求項６又は７に記載の電子部品の実装構造において、前記電子部品の電極パッドの金属突起と前記回路基板の電極パッドの金属突起が、それぞれ前記一部中空金属円柱の各穴もしくは前記金属円筒の開口部に入るように配置されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１４に記載の発明は、熱硬化性樹脂を穴あけして金属メッキする工程と、前記穴周辺の不要なメッキ及び前記熱硬化性樹脂を除去して金属筒を形成する工程と、電子部品及び回路基板の電極パッドに超音波溶接によって金属突起を形成する工程と、前記電子部品を前記回路基板にはんだバンプで接続し、前記電極パッドの前記金属突起が前記金属筒の開口部に入るように当該金属筒を配置する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の電子部品の実装構造によれば、はんだバンプ内に高融点金属部品が配置されたことにより、はんだバンプの水平方向の変形が抑制されるため、電子部品や回路基板の反りを未然に防止することができ、はんだバンプの耐温度サイクル寿命を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の電子部品の実装構造及びその実装方法によれば、電子部品の電極パッドの金属突起と回路基板の電極パッドの金属突起が、それぞれ高融点金属からなる金属筒の開口部に入るように配置されることにより、はんだバンプに発生したクラックの進展が抑えられ、はんだバンプの耐温度サイクル寿命を向上させることができる。
【００２８】
さらに、本発明の電子部品の実装構造及びその実装方法によれば、アンダーフィル樹脂封止を行う必要がなくなるため、回路基板から電子部品を容易に取り外すことができるとともに、はんだバンプの狭ピッチ化、電子部品の電気特性変化の抑制、及び低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜電子部品の耐温度サイクル寿命の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、従来の構成と同一または対応する部分に図８と同一の符号を用いて説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１Ａは本発明の第１実施形態の実装構造を示す縦断面図、図１Ｂは図１Ａの金属円筒及び電極パッドを示す斜視図である。
【００３１】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、電子部品１６を回路基板１２にはんだバンプ１４で接続した実装構造では、はんだバンプ１４の内部に、銅等の高融点金属からなる高融点金属部品としての金属円筒１８が電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０と分離して配置され、かつ金属円筒１８の円筒軸（長さ方向）が電子部品１６及び回路基板１２の各面に対して垂直になるように金属円筒１８が配置される。
【００３２】
また、電子部品１６の電極パッド２２と回路基板１２の電極パッド２０のそれぞれには、金等の高融点金属からなる金属突起２４が突出形成され、この金属突起２４が金属円筒１８の開口部内に挿入されるように配置される。
【００３３】
さらに、金属円筒１８の外径は、金属円筒１８を配置する電子部品１６の電極パッド２２の径及び回路基板１２の電極パッド２０の径より小さくする。なお、金属円筒１８は、その両端部のランド１９，１９も含めて、電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０の内側に入るように配置することが望ましい。また、金属円筒１８における両端部のランド１９の径は、金属円筒１８の外径に可能な限り近くすることが望ましい。
【００３４】
金属突起２４の突起幅は、金属円筒１８の内径より小さくし、金属突起２４が金属円筒１８に接触しないように配置することが望ましい。
【００３５】
金属円筒１８は、その金属円筒１８を配置する電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０に可及的に近づけることが望ましい。
【００３６】
図２は本発明の第１実施形態の実装構造における作用を示す縦断面図である。
【００３７】
図２に示すように、温度サイクル試験によって、はんだバンプ１４が図９に示すように水平方向に繰り返し変形するため、はんだバンプ１４にクラック２６が発生する場合がある。本実施形態の実装構造では、クラック２６の進展が金属円筒１８や金属突起２４によって抑えられるため、はんだバンプ１４の断裂に至るまでの時間が延び、はんだバンプ１４の耐ＴＣ寿命を向上させることができる。
【００３８】
このように本実施形態の実装構造によれば、はんだバンプ１４内に高融点金属からなる金属円筒１８が配置されたことにより、はんだバンプ１４の水平方向の変形が抑制されるため、電子部品１６や回路基板１２の反りを未然に防止することができ、はんだバンプ１４の耐ＴＣ寿命を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施形態の実装構造によれば、電子部品１６の電極パッド２２の金属突起２４と回路基板１２の電極パッド２０の金属突起２４が、それぞれ高融点金属からなる金属円筒１８の開口部に入るように配置されることにより、はんだバンプ１４に発生したクラックの進展が抑えられ、はんだバンプ１４の耐ＴＣ寿命を向上させることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態の実装構造によれば、アンダーフィル樹脂封止を行う必要がなくなるため、回路基板１２から電子部品１６を容易に取り外すことができるとともに、はんだバンプ１４の狭ピッチ化、電子部品１６の電気特性変化の抑制、及び低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜電子部品の耐ＴＣ寿命の向上を図ることができる。
【００４１】
次に、図３〜図５に基づいて本実施形態の実装方法について説明する。
【００４２】
図３Ａ〜図３Ｊは本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図、図４Ａ及び図４Ｂは第１実施形態において固定基板の電極パッドに金属突起を形成するための工程図、図５は第１実施形態において電子部品の電極パッドにはんだバンプを形成するための説明図である。
【００４３】
まず、図３Ａに示すように、電子部品１６の電極パッド２２の配置領域全体を覆う面積を有する熱硬化性樹脂板２８を用意し、硬化温度で硬化させる。このとき、熱硬化性樹脂板２８は、穴あけが可能なものであれば如何なるものでもよいが、はんだバンプ１４内に熱硬化性樹脂板２８の樹脂が残った場合、温度サイクルによる樹脂の膨張収縮がはんだバンプ１４に与える影響を小さくするため、熱硬化性樹脂板２８とはんだバンプ１４との線膨張係数をなるべく同等にすることが望ましい。
【００４４】
次に、図３Ｂに示すように、金属円筒１８を形成する電極パッドの位置に対応する部分の熱硬化性樹脂板２８をレーザー等で円柱状に穴あけする。このときの穴径は、金属円筒１８の外径となるため、金属円筒１８を配置する電子部品１６の電極パッド２２の径及び回路基板１２の電極パッド２０の径より小さくする。
【００４５】
その後、図３Ｃに示すように熱硬化性樹脂板２８に金属めっき膜３０を形成し、穴周辺の不要な金属めっき膜３０をエッチングして取り除き、金属円筒１８を形成する（図３Ｄ）。このとき、エッチングで除去しきれなかった金属めっき膜３０部分が金属円筒１８の端部にランドとして残るが、金属円筒１８の周りの熱硬化性樹脂板２８を可及的に取り除くため、このランド径を、金属円筒１８の外径に可能な限り近くすることが望ましい。
【００４６】
次に、図３Ｅに示すように金属円筒１８の周りの熱硬化性樹脂板２８にレーザー等で切れ目を入れる。これは、後の図３Ｈに示す工程で、金属円筒１８の周りの熱硬化性樹脂板２８を取り除きやすくするためである。
【００４７】
ここで、回路基板１２の電極パッド２０に金属突起２４を形成する工程を図４Ａ及び図４Ｂに基づいて説明する。
【００４８】
金属突起２４を形成する方法としては、種々の方法が考えられるが、本実施形態では、超音波溶接技術により、金線を電極パッド２０に接合し、余分な金線を切断して、金属突起２４を形成する方法を用いている。
【００４９】
すなわち、図４Ａ及び図４Ｂに示すように金属円筒１８を形成する回路基板１２の電極パッド２０に、超音波溶接技術によって金線を接合（ボンディング）し、余分な金線を切断して、金属突起２４を形成する。このとき、金属突起２４の突起幅は、金属円筒１８の内径より小さくする。
【００５０】
次の図３Ｆに示す工程では、前工程（図４Ａ及び図４Ｂに示す工程）で形成された回路基板１２の金属突起２４付き電極パッド２０にはんだ３２を塗布し、前工程（図３Ｅに示す工程）で形成された熱硬化性樹脂板２８を裏返して、切れ目が回路基板１２側に向くようにし、熱硬化性樹脂板２８の金属円筒１８部分を回路基板１２の金属突起２４付き電極パッド２０の位置に合わせ、リフローはんだ付けによって、金属円筒１８と回路基板１２を接続する（図３Ｇ）。このとき、回路基板１２の電極パッド２０の金属突起２４が金属円筒１８の開口部に入るように、熱硬化性樹脂板２８と回路基板１２との間に圧力を加える。
【００５１】
この後、金属円筒１８の周りの熱硬化性樹脂板２８に、前工程（図３Ｅに示す工程）で形成された切れ目に合わせて、レーザー等で切れ目を入れ、熱硬化性樹脂板２８を切断して、金属円筒１８の周りの熱硬化性樹脂板２８を取り除く（図３Ｈ）。このとき、金属円筒１８の周りにおける熱硬化性樹脂板２８の樹脂が可及的に取り除かれることが望ましい。
【００５２】
ここで、電子部品１６の電極パッド２２に金属突起２４を形成する工程を図５に基づいて説明する。
【００５３】
前工程（図４Ａ及び図４Ｂに示す工程）と同様に、超音波溶接技術により、金線を電極パッド２２に接合し、余分な金線を切断して、金属突起２４を形成した。そして、電子部品１６の電極パッド２２上にはんだバンプ１４を形成した。
【００５４】
次の図３Ｉの工程では、前工程（図３Ｈの工程）で形成された回路基板１２の電極パッド２０にはんだを塗布し、前工程（図５の工程）で形成された電子部品１６の電極パッド２２上のはんだバンプ１４を回路基板１２の電極パッド２０の位置に合わせ、リフローはんだ付けによって、電子部品１６と回路基板１２を接続する（図３Ｊ）。このとき、電子部品１６の電極パッド２２の金属突起２４が金属円筒１８の開口部の中に入るように、電子部品１６と回路基板１２の間に圧力を加える。
【００５５】
以上の実装方法を経て本発明の第１実施形態の実装構造が完成する。
【００５６】
なお、本実施形態では、高融点金属部品の形状が円筒である場合について説明したが、これに限らず中空角筒状に形成した金属角筒としてもよい。また、両端面に中空穴が形成された一部中空円柱状であってもよく、その中空穴の形状は円でなくてもよい。
【００５７】
これらの場合も上記実施形態と同様に、はんだバンプ１４の内部に、このように形成された高融点金属部品が電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０と分離して配置され、かつその長さ方向が電子部品１６及び回路基板１２の各面に対して垂直になるように配置される。
【００５８】
（第２実施形態）
図６Ａは本発明の第２実施形態の実装構造を示す縦断面図、図６Ｂは図６Ａの円弧状金属板及び電極パッドを示す斜視図である。
【００５９】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、電子部品１６を回路基板１２にはんだバンプ１４で接続した実装構造において、はんだバンプ１４の内部に、銅等の高融点金属からなり横断面円弧状に形成された円弧状金属板３４が電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０と分離して配置され、かつ円弧状金属板３４の側面長さ方向が電子部品１６及び回路基板１２と垂直になるように円弧状金属板３４が配置される。
【００６０】
また、電子部品１６の電極パッド２２と回路基板１２の電極パッド２０のそれぞれには、金等の高融点金属からなる金属突起２４が突出形成されている。さらに、円弧状金属板３４と電子部品１６の電極パッド２２との距離、及び円弧状金属板３４と回路基板１２の電極パッド２０との距離が、それぞれ電子部品１６の電極パッド２２に形成した金属突起２４の突出長さ、及び回路基板１２の電極パッド２０に形成した金属突起２４の突出長さより短くなるように配置される。
【００６１】
なお、円弧状金属板３４の外径は、その円弧状金属板３４を配置する電子部品１６の電極パッド２２の径及び回路基板１２の電極パッド２０の径より小さくする。また、円弧状金属板３４が電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０の内側に入るように配置することが望ましい。
【００６２】
さらに、金属突起２４の突起幅は、円弧状金属板３４の内径より小さくし、金属突起２４が円弧状金属板３４に接触しないように配置することが望ましい。
【００６３】
そして、円弧状金属板３４は、その円弧状金属板３４を配置する電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０に可及的に近づけることが望ましい。
【００６４】
次に、本実施形態の実装構造の作用を説明する。
【００６５】
温度サイクル試験によって、はんだバンプ１４が図９に示すように水平方向に繰り返し変形するため、はんだバンプ１４にクラック２６が発生する場合がある。本実施形態の実装構造では、クラック２６の進展が円弧状金属板３４や金属突起２４によって抑えられるため、はんだバンプ１４の断裂に至るまでの時間が延び、はんだバンプ１４の耐ＴＣ寿命を向上させることができる。
【００６６】
したがって、本実施形態でも前記第１実施形態と同様の効果が得られるものの、高融点金属を円弧状に形成したことから、前記第1実施形態の実装構造と比較すると、若干その効果が低減することになる。
【００６７】
次に、本実施形態の実装方法について説明する。
【００６８】
まず、金属薄板を円柱に巻回して所定の大きさの円弧状金属板３４を形成する。
【００６９】
次に、前記第１実施形態の実装方法の図４に示す工程と同様にして形成された回路基板１２の金属突起２４付き電極パッド２０にはんだを塗布し、前工程で形成された円弧状金属板３４を、その側面長さ方向が回路基板１２と垂直になるようにして、回路基板１２の金属突起２４付き電極パッド２０の位置に合わせ、リフローはんだ付けによって、円弧状金属板３４と回路基板１２とを接続する。このとき、円弧状金属板３４と回路基板１２の電極パッド２０との距離が、回路基板１２の電極パッド２０に形成した金属突起２４の突出長さより短くなるように、円弧状金属板３４と回路基板１２との間に圧力を加える。
【００７０】
次の工程では、前工程で形成された回路基板１２の電極パッド２０にはんだ３２を塗布し、前記第１実施形態の実装方法の図５に示す工程と同様にして形成された電子部品１６の電極パッド２２上のはんだバンプ１４を回路基板１２の電極パッド２０の位置に合わせ、リフローはんだ付けによって、電子部品１６と回路基板１２とを接続する。このとき、円弧状金属板３４と電子部品１６の電極パッド２２との距離が電子部品１６の電極パッド２２に形成した金属突起２４の突出長さより短くなるように、電子部品１６と回路基板１２との間に圧力を加える。
【００７１】
以上の実装方法を経て本発明の第２実施形態の実装構造が完成する。
【００７２】
（第３実施形態）
図７Ａは本発明の第３実施形態の実装構造を示す縦断面図、図７Ｂは図７Ａのコ字状金属板及び電極パッドを示す斜視図である。
【００７３】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、電子部品１６を回路基板１２にはんだバンプ１４で接続した実装構造において、はんだバンプ１４の内部に、銅等の高融点金属からなり横断面コ字状に形成されたコ字状金属板３６が電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０と分離して配置され、かつコ字状金属板３６の側面長さ方向が電子部品１６及び回路基板１２と垂直になるようにコ字状金属板３６が配置される。
【００７４】
また、電子部品１６の電極パッド２２と回路基板１２の電極パッド２０のそれぞれには、金等の高融点金属からなる金属突起２４が突出形成されている。さらに、コ字状金属板３６と電子部品１６の電極パッド２２との距離、及びコ字状金属板３６と回路基板１２の電極パッド２０との距離が、それぞれ電子部品１６の電極パッド２２に形成した金属突起２４の突出長さ、及び回路基板１２の電極パッド２０に形成した金属突起２４の突出長さより短くなるように配置される。
【００７５】
なお、コ字状金属板３６の外周幅は、そのコ字状金属板３６を配置する電子部品１６の電極パッド２２の径及び回路基板１２の電極パッド２０の径より小さくする。また、コ字状金属板３６が電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０の内側に入るように配置することが望ましい。
【００７６】
さらに、金属突起２４の突起幅は、コ字状金属板３６の内周幅より小さくし、金属突起２４がコ字状金属板３６に接触しないように配置することが望ましい。
【００７７】
そして、コ字状金属板３６は、そのコ字状金属板３６を配置する電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０に可及的に近づけることが望ましい。
【００７８】
次に、本実施形態の実装構造の作用を説明する。
【００７９】
温度サイクル試験によって、はんだバンプ１４が図９に示すように水平方向に繰り返し変形するため、はんだバンプ１４にクラック２６が発生する場合がある。本実施形態の実装構造では、クラック２６の進展がコ字状金属板３６や金属突起２４によって抑えられるため、はんだバンプ１４の断裂に至るまでの時間が延び、はんだバンプ１４の耐ＴＣ寿命を向上させることができる。
【００８０】
したがって、本実施形態でも前記第１実施形態と同様の効果が得られるものの、高融点金属をコ字状に形成したことから、前記第1実施形態の実装構造と比較すると、若干その効果が低減することになる。
【００８１】
次に、本実施形態の実装方法について説明する。
【００８２】
まず、金属薄板をコ字状に折曲し、所定の大きさのコ字状金属板３６を形成する。
【００８３】
次に、前記第１実施形態の実装方法の図４に示す工程と同様にして形成された回路基板１２の金属突起２４付き電極パッド２０にはんだを塗布し、前工程で形成されたコ字状金属板３６を、その側面長さ方向が回路基板１２と垂直になるようにして、回路基板１２の金属突起２４付き電極パッド２０の位置に合わせ、リフローはんだ付けによって、コ字状金属板３６と回路基板１２とを接続する。このとき、コ字状金属板３６と回路基板１２の電極パッド２０との距離が、回路基板１２の電極パッド２０に形成した金属突起２４の突出長さより短くなるように、コ字状金属板３６と回路基板１２との間に圧力をかける。
【００８４】
次の工程では、前工程で形成された回路基板１２の電極パッド２０にはんだ３２を塗布し、前記第１実施形態の実装方法の図５に示す工程と同様にして形成された電子部品１６の電極パッド２２上のはんだバンプ１４を回路基板１２の電極パッド２０の位置に合わせ、リフローはんだ付けによって、電子部品１６と回路基板１２とを接続する。このとき、コ字状金属板３６と電子部品１６の電極パッド２２との距離が電子部品１６の電極パッド２２に形成した金属突起２４の突出長さより短くなるように、電子部品１６と回路基板１２との間に圧力を加える。
【００８５】
以上の実装方法を経て本発明の第３実施形態の実装構造が完成する。
【００８６】
なお、本実施形態では、高融点金属部品の形状が横断面コ字状に形成した場合について説明したが、これに限らず横断面く字状に形成したく字状金属板としてもよい。また、金属板単体の平板形状のままでもよい。
【００８７】
これらの場合も前記第１実施形態と同様に、はんだバンプ１４の内部に、このように形成された高融点金属部品が電子部品１６の電極パッド２２及び回路基板１２の電極パッド２０と分離して配置され、かつその長さ方向が電子部品１６及び回路基板１２の各面に対して垂直になるように配置される。
【００８８】
このように、本実施形態の実装構造は、適用したはんだバンプの耐ＴＣ寿命を向上させる効果を有するため、電子部品１６を回路基板１２にはんだバンプ１４で接続した実装構造において、最も壊れやすいはんだバンプ及びその周辺のはんだバンプのみに適用しても、同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００８９】
以下、具体的な実施例に基づいて本発明の第１実施形態の実装構造及びその実装方法を説明する。
【００９０】
厚さ０．３５ｍｍ、幅６ｍｍ角のシリコンチップを厚さ１．５ｍｍ、幅２４ｍｍのビルドアップ基板にＳｎ−３．５Ａｇ−０．７５Ｃｕ（Ｍ３１、千住金属株式会社製）のはんだバンプで接続したＦＣ（フリップチップ）パッケージについて、第１実施形態を実施した。ここで、シリコンチップとビルドアップ基板の電極パッド径は０．１ｍｍ、バンプピッチは０．３ｍｍであり、はんだバンプが６列配置されている。
【００９１】
厚さ０．０５ｍｍ（銅箔厚０．０１２ｍｍ）、幅１０ｍｍ角の熱硬化性樹脂（ＡＰＬ−４６０１、住友ベークライト株式会社製）の板を用意し、２６０℃で硬化させた。そして、熱硬化性樹脂ＡＰＬ−４６０１の板に対して、シリコンチップの最外周の電極パッドに対応する位置にＵＶ、ＹＡＧレーザー（ＭＬ６０５ＧＴＷ−５０５０Ｕ、三菱電機株式会社製）で０．０８０ｍｍ径の穴を開けた。
【００９２】
この後、無電解銅めっきと電解銅めっきによって、硬化樹脂ＡＰＬ−４６０１の板に厚さ約０．０１５ｍｍの銅層を形成した。そして、穴周辺の不要な銅めっきをエッチングによって取り除き、外径０．０８０ｍｍ、内径約０．０５０ｍｍ、長さ約０．１ｍｍの銅円筒を形成した。このとき、エッチングで除去しきれなかった銅めっき部分が銅円筒の端部にランドとして残るが、ランド径約０．１ｍｍ、ランド厚約０．０３ｍｍであった。
【００９３】
次に、銅円筒周りの硬化樹脂ＡＰＬ−４６０１部分にＵＶ、ＹＡＧレーザー（ＭＬ６０５ＧＴＷ−５０５０Ｕ、三菱電機株式会社製）で深さ約０．０３ｍｍ幅約０．０５ｍｍの切れ目を銅円筒の周囲に円周状に入れた。
【００９４】
ビルドアップ基板に対して、シリコンチップの最外周の電極パッドに対応する位置の電極パッドに、超音波溶接技術によって、径０．０１５ｍｍの金線を接合し、余分な金線を切断して、最大幅約０．０３ｍｍ長さ約０．０３ｍｍの金突起を形成した。そして、はんだ印刷機（ＳＩ−３００、ソニーマニュファクチュリングシステムズ）によって、金突起付き電極パッドにＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系クリームはんだ（ＮＰ３０３−ＭＦ２５５−ＧＱ、ニホンゲンマ）を塗布した。
【００９５】
次の工程では、前工程で形成された熱硬化性樹脂ＡＰＬ−４６０１を裏返して切れ目がビルドアップ基板側に向くようにし、熱硬化性樹脂ＡＰＬ−４６０１の銅円筒部分をビルドアップ基板の金突起付き電極パッドの位置に合わせ、リフロー温度２６０℃ではんだ付けし、銅円筒とビルドアップ基板を接続した。
【００９６】
このとき、ビルドアップ基板の電極パッドの金突起が銅円筒の開口部の中に入るように、熱硬化性樹脂ＡＰＬ−４６０１とビルドアップ基板の間に１０ＭＰａの圧力を加えた。
【００９７】
その後、銅円筒周りの熱硬化性樹脂ＡＰＬ−４６０１に、前工程で形成された切れ目に合わせて、ＵＶ、ＹＡＧレーザー（ＭＬ６０５ＧＴＷ−５０５０Ｕ、三菱電機株式会社製）で切れ目を入れ、熱硬化性樹脂ＡＰＬ−４６０１を切断し、銅円筒周りの熱硬化性樹脂ＡＰＬ−４６０１を取り除いた。このとき、銅円筒周りの熱硬化性樹脂ＡＰＬ−４６０１が厚さ約０．０１ｍｍ残った。
【００９８】
シリコンチップに対して、シリコンチップの最外周の電極パッドに、超音波溶接技術によって、径０．０１５ｍｍの金線を接合し、余分な金線を切断して、最大幅約０．０３ｍｍ長さ約０．０３ｍｍの金突起を形成した。そして、シリコンチップの電極パッド上に最大径０．１５ｍｍのはんだバンプを形成した。
【００９９】
次の工程では、前工程で形成されたビルドアップ基板の銅円筒のない電極パッドにＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系クリームはんだ（ＮＰ３０３−ＭＦ２５５−ＧＱ、ニホンゲンマ）を塗布し、前工程で形成されたシリコンチップの電極パッド上のはんだバンプをビルドアップ基板の電極パッドの位置に合わせ、リフロー温度２６０℃ではんだバンプを溶融させながら、はんだバンプをビルドアップ基板の電極パッドに接触させ、冷却して接続させた。リフロー時は、シリコンチップの電極パッドの金突起が銅円筒の開口部の中に入るように、シリコンチップとビルドアップ基板の間に２０ＭＰａの圧力を加えた。
【０１００】
このようして構成した実装構造によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態の実装構造を示す縦断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの金属円筒及び電極パッドを示す斜視図である。
【図２】本発明の第1実施形態の実装構造における作用を示す縦断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｅ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｆ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｇ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｈ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｉ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図３Ｊ】本発明の第１実施形態の実装方法を説明するための工程図である。
【図４Ａ】第１実施形態において固定基板の電極パッドに金属突起を形成するための工程図である。
【図４Ｂ】第１実施形態において固定基板の電極パッドに金属突起を形成するための工程図である。
【図５】第１実施形態において電子部品の電極パッドにはんだバンプを形成するための説明図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態の実装構造を示す縦断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの円弧状金属板及び電極パッドを示す斜視図である。
【図７Ａ】本発明の第３実施形態の実装構造を示す縦断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａのコ字状金属板及び電極パッドを示す斜視図である。
【図８】電子部品を回路基板にはんだバンプで接続する場合の従来の実装構造を示す縦断面図である。従来の電子部品の実装構造を示すである。
【図９】温度サイクル試験によって、はんだバンプに接続不良が発生するメカニズムを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１２  回路基板
１４  はんだバンプ
１６  電子部品
１８  金属円筒
２０  電極パッド
２２  電極パッド
２４  金属突起
２６  クラック
２８  熱硬化性樹脂板
３０  金属めっき
３２  はんだ
３４  円弧状金属板
３６  コ字状金属板
【図８】
2008210825.tif 000003
【図９】
2008210825.tif 000004
【図１Ａ】
2008210825.tif 000005
【図１Ｂ】
2008210825.tif 000006
【図２】
2008210825.tif 000007
【図３Ａ】
2008210825.tif 000008
【図３Ｂ】
2008210825.tif 000009
【図３Ｃ】
2008210825.tif 000010
【図３Ｄ】
2008210825.tif 000011
【図３Ｅ】
2008210825.tif 000012
【図３Ｆ】
2008210825.tif 000013
【図３Ｇ】
2008210825.tif 000014
【図３Ｈ】
2008210825.tif 000015
【図３Ｉ】
2008210825.tif 000016
【図３Ｊ】
2008210825.tif 000017
【図４Ａ】
2008210825.tif 000018
【図４Ｂ】
2008210825.tif 000019
【図５】
2008210825.tif 000020
【図６Ａ】
2008210825.tif 000021
【図６Ｂ】
2008210825.tif 000022
【図７Ａ】
2008210825.tif 000023
【図７Ｂ】
2008210825.tif 000024