(57)【要約】【課題】銅コア半田ボールを使用して半田バンプを形成し、半導体等のチップ部品を基板にフリップチップ搭載した電子部品及びその製造方法に関し、前記チップ部品と基板とを接続するバンプ部を電気的及び強度的に接続を安定化させた電子部品及びその製造方法を提供する。【解決の手段】銅コア半田ボールを基板の電極上に搭載した後、熱処理により半田バンプを形成し、搭載するチップ部品の電極上に予め半田プリコートを形成して、前記チップ部品を基板上の前記半田バンプにフリップチップ搭載し、リフロー等の熱処理を行う。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアボールの周囲に、半田による導電膜を有する半田ボールを用いてチップ部品を基板に接続させた電子部品及びその製造方法であって、前記基板は前記チップ部品と接続するための電極上に前記半田ボールを搭載した後、熱処理により半田バンプが形成されており、チップ部品上の前記半田バンプと接続する電極には予め半田が付着され、該チップ部品を前記基板に搭載した電子部品及びその製造方法。
【請求項２】
コアボールの周囲に、半田による導電膜を有する半田ボールを用いてチップ部品を基板に接続させた電子部品及びその製造方法であって、前記チップ部品は前記基板と接続するための電極上に前記半田ボールを搭載した後、熱処理により半田バンプが形成されており、基板上の前記半田バンプと接続する電極には予め半田が付着され、該基板に前記チップ部品を搭載した電子部品及びその製造方法。
【請求項３】
前記コアボールに銅を用いた請求項１又は２に記載の電子部品及びその製造方法。
【請求項４】
前記半田バンプにより接続するチップ部品上又は基板上のいずれか一方の電極に予め付着する半田は、半田ペーストである請求項１乃至３に記載の電子部品及びその製造方法。
【請求項５】
前記半田バンプにより接続するチップ部品上又は基板上いずれか一方の電極に予め付着する半田は、湿式又は乾式メッキ法を用いた又は半田ペーストを塗布後、熱処理した半田プリコートである請求項１乃至３に記載の電子部品及びその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の電子機器で使用される電子部品及びその製造方法に係り、より詳しくは、基板と該基板に半田ボール等の金属小球の溶融により接合されるチップ部品とからなる電子部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体等のチップ部品をフリップチップ搭載する方法として、チップ部品及び半導体等のチップ部品を搭載する基板の表面に半田バンプを形成し、これを利用してフリップチップ搭載する方法がある。このときの半田バンプの形成方法については、種々の方法が提案されている。その一つの方法として、チップ部品の基板への搭載面に半田ボールを搭載し、該半田ボールを溶融することにより、半田バンプを形成するものがある。
【０００３】
更に半田ボールを用いる方法においても種々の方法があり、特に半田ボールのコア部に銅ボールを有し、その殻部に半田を形成した銅コア半田ボールを用いる方法がある。この方法によれば、製造する電子部品でフリップチップ実装を行った際、半田ボールの殻部の半田が溶融する時にコア部の銅ボールは溶融しないため、銅ボールがスペーサーになって電子部品を構成する半導体等のチップ部品とそれを搭載する基板との距離（スタンドオフ）を一定に保つことができるという特長がある。
【０００４】
更に、この銅コア半田ボールを使って製造された電子部品を他の電子部品と共に、ある電子機器を構成するマザーボード上に搭載する際、再び半田リフロー等の熱処理が行われる。その際銅コア半田ボールで形成された半田バンプは再度半田が溶融状態になるが、銅ボールが溶融しないため、最初に設定された基板とチップ部品とのスタンドオフを維持する事ができる。しかし、銅ボールが存在しない場合は溶融した半田バンプ全体がつぶれてしまう可能性があり、それにより電子部品を構成する基板とチップ部品の間の端子接続において電気的な短絡や開放といった故障が発生する危険性があった。
【０００５】
次に、図３は従来の銅コア半田ボールを使用したときのチップ部品のフリップチップ搭載する工程を示した図である。この工程について説明する。
【０００６】
（１）先ず電子部品を構成する基板１１上の電極１２に銅ボール２２をコア部とし、その周囲に半田２１が形成された銅コア半田ボール２０を搭載する。（図３（ａ））
【０００７】
（２）リフロー炉等を使って該銅コア半田ボール２０の周囲の半田２１を溶融して基板１１上の電極１２と半田付けし半田バンプ２５を形成する。（図３（ｂ））
【０００８】
（３）形成された前記半田バンプ２５に、前記電子部品を構成する半導体等のチップ部品５１の電極５２を位置合わせし、チップ部品５１のフリップチップ搭載をおこなう。（図３（ｃ））
【０００９】
（４）再びリフロー炉等の熱処理を行い、半田バンプ２５の半田２６を溶融してチップ部品５１の電極５２と半田接続させ、基板１１と一体化させる。（図３（ｄ））
【００１０】
以上の工程によりチップ部品５１と基板１１はそれぞれの電極１２、５２で半田により固着かつ電気的に接続され、一体の電子部品となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記構成には下記のような問題があった。
【００１２】
図３の（ｂ）の工程において、半田バンプ２５は銅ボール２２の周囲の半田２１が溶融した際、その表面張力のために基板１１上の電極１２側に集まってしまう現象が生じる。これにより形成される半田バンプ２５は、銅ボール２２の頭頂部に残る半田２６の量が著しく減ってしまう。図３（ｃ）の工程で、チップ部品５１のフリップチップ搭載を行いリフロー炉等により熱処理を行うと、チップ部品５１の電極５２と接続するための前記銅ボール２２の頭頂部に存在する半田２６が少ないため、前記銅ボール２２と前記電極５２との十分な接合強度が得られない。また、半田バンプ２５とチップ部品５１上の電極５２との間で半田溶融による接合に至らない単なる密着の状態が発生し、基板１１とチップ部品５１の電気的接合が不安定となる故障が多数発生していた。
【００１３】
本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、銅コア半田ボールを使用した際の半導体等のチップ部品と基板のフリップチップ実装に関して、電気的及び強度的に安定化する電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願第１の発明は、コアボールの周囲に、半田による導電膜を有する半田ボールを用いてチップ部品を基板に接続させた電子部品及びその製造方法であって、前記基板は前記チップ部品と接続するための電極上に前記半田ボールを搭載した後、熱処理により半田バンプが形成されており、チップ部品上の前記半田バンプと接続する電極には予め半田が付着され、該チップ部品を前記基板に搭載した電子部品及びその製造方法としたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、従来の課題であった前記基板の電極上に形成される半田バンプの頭頂部に生じる半田量の不足に対し、前記各半田バンプに接続するチップ部品上の電極に半田を付着させたことにより、前記各半田バンプに接続のために新たに半田が補われ、前記基板と搭載する前記チップ部品とが電気的且つ、強度的にも安定して接続した電子部品を得ることができる。
【００１６】
本願第２の発明は、コアボールの周囲に、半田による導電膜を有する半田ボールを用いてチップ部品を基板に接続させた電子部品及びその製造方法であって、前記チップ部品は前記基板と接続するための電極上に前記半田ボールを搭載した後、熱処理により半田バンプが形成されており、基板上の前記半田バンプと接続する電極には予め半田が付着され、該基板に前記チップ部品を搭載した電子部品及びその製造方法としたことを特徴とする。
【００１７】
上記構成により、従来の課題であった前記チップ部品の電極上に形成される半田バンプの頭頂部に生じる半田量の不足に対し、前記各半田バンプに接続する基板上の電極に半田を付着させたことにより、前記各半田バンプに接続のために新たに半田が補われ、前記基板と搭載する前記チップ部品とが電気的且つ、強度的にも安定して接続した電子部品を得ることができる。
【００１８】
本願第３の発明は、本願第１又は第２の発明の発明において、前記コアボールに銅を用いた電子部品及びその製造方法を特徴としている。
【００１９】
これにより半田溶融時においてコアボールが溶融しない半田ボールの構造とすることができる。
【００２０】
本願第４の発明は、本願第１乃至第３の発明において、前記半田バンプにより接続するチップ部品上又は基板上のいずれか一方の電極に予め付着する半田は、半田ペーストである電子部品及びその製造方法を特徴としている。
【００２１】
これにより、スクリーン印刷法等により目的の電極に半田ペーストを一括で塗布できるので量産に適している。
【００２２】
本願第５の発明は、本願第１乃至第３の発明において、前記半田バンプにより接続するチップ部品上又は基板上いずれか一方の電極に予め付着する半田は、湿式又は乾式メッキ法を用いた又は半田ペーストを塗布後、熱処理した半田プリコートである電子部品及びその製造方法を特徴としている。
【００２３】
この構成により前記半田プリコート膜が電極上に固定されているので、前記チップ部品（又は基板）のハンドリングが容易になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品の製造方法の実施の形態を図面に従って説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る第１の実施の形態の製造工程を説明した図であり、（ａ）〜（ｅ）は各工程の状況を説明した図である。図中の工程に従い説明する。
【００２５】
（１）先ず電子部品を構成する半導体等のチップ部品６０上の電極６１に銅ボール８２をコア部とし、その周囲に半田８２を形成した銅コア半田ボール８０の搭載を行う。（図１（ａ））
【００２６】
（２）リフロー炉等を使って銅コア半田ボール８０の周囲の半田８１を溶融して、チップ部品６０上の電極６１と半田付けし半田バンプ８３を形成する。（図１（ｂ））
【００２７】
（３）製造する電子部品を構成する半導体等のチップ部品６０を搭載する基板７０の電極７１上に印刷法等により半田ペースト８５の塗布を行う。（図１（ｃ））
【００２８】
（４）基板７０上の電極７１にチップ部品６０に形成した半田バンプ８３の位置あわせを行いながら、チップ部品６０をフリップチップ搭載する。（図１（ｄ））
【００２９】
（５）リフロー炉等の熱処理を行って半田バンプ８３の半田８４を溶融し、且つ、電極７１上の半田ペースト８５を溶解させることにより電極６１、７１の間に半田接続部８６を形成でき、これによりチップ部品６０と基板７０を一体化させる。（図１（ｅ））
【００３０】
本発明に係る電子部品は、上記製造方法により電極６１、７１の間に半田接続部８６を形成でき、且つ電極６１、７１のそれぞれに十分な半田を与えることができるので、半田接続が強化され且つ安定した電気的接続ができる。また、前記半田ペーストはスクリーン印刷法等で容易に目的の電極に塗布できるので、量産的にも適している。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図２は本発明に係る第２の実施の形態の製造工程を説明した図であり、（ａ）〜（ｅ）は各工程の状況を説明した図である。図中の工程に従い説明する。
【００３２】
（１）先ず電子部品を構成する半導体等のチップ部品６０の電極６１に、湿式又は乾式メッキ法又は、半田ペースト印刷塗布後、熱処理等により半田プリコート９１を形成する。（図２（ａ））
【００３３】
（２）電子部品を構成し半導体等のチップ部品６０を搭載する基板７０の電極７１上に銅ボール８２をコア部とし、その周囲に半田８１を形成した銅コア半田ボール８０の搭載を行う。（図２（ｂ））
【００３４】
（３）リフロー炉等を使って銅コア半田ボール８０の周囲の半田８１を溶融し、基板７０上の電極７１と半田付けし半田バンプ９３を形成する。（図２（ｃ））
【００３５】
（４）基板７０上の半田バンプ９３にチップ部品６０上の電極６１の位置あわせを行いながら、チップ部品６０をフリップチップ搭載する。（図２（ｄ））
【００３６】
（５）リフロー炉等の熱処理を行って半田バンプ９３の半田９４を溶融し、且つ、電極６１上の半田プリコート９１を溶解させることにより電極６１、７１の間に半田接続９６を形成でき、これによりチップ部品６０と基板７０を一体化させる。（図２（ｅ））
【００３７】
本発明に係る電子部品は、上記製造方法により電極６１、７１の間に半田接続部９６を形成でき、且つ電極６１、７１のそれぞれに十分な半田を与えることができるので、半田接続が強化され且つ安定した電気的接続ができる。特に第２の実施の形態では半田が確実に電極６１、７１の双方に既に接着・固定化しているので、半田ペーストを使う場合に比べ、チップ部品搭載後の熱処理による隣接する電極への半田ブリッジの発生を危惧する必要がない。
【００３８】
更に、半田ペーストを使う場合は半田の溶融するタイミングによって、溶融した半田の表面張力により相手側の半田バンプに前記半田ペーストが溶融した半田が引き上がってしまう現象が見られる。しかし、半田プリコートがなされた場合は、前記現象は殆ど発生しない。
【００３９】
加えて電極上にプリコートされた半田は半田ペーストを塗布した状態に比べ半田が固定化されているので、量産時等のハンドリングにおいて極めて扱いやすい。
【００４０】
（その他の実施の形態）
第１の実施の形態において、チップ部品側の電極に銅コア半田ボールを搭載し、基板側の電極に半田ペーストの塗布を行っているが、逆に基板側の電極に銅コア半田ボールを搭載し、チップ部品側の電極に半田ペーストの塗布を行って、チップ部品のフリップチップ搭載を行ってもよい。
【００４１】
また、第２の実施の形態においてチップ部品側の電極に半田プリコートを行い、基板側の電極に銅コア半田ボールの搭載を行っているが、逆に基板側の電極に半田プリコートを行い、チップ部品側の電極に銅コア半田ボールの搭載を行ってもよい。
【００４２】
但し、第２の実施の形態のように、チップ部品側の電極に半田プリコートする際、通常チップ部品はウエハ等のチップ部品が集合した基板から切り出されるため、前記ウエハ状態で各チップ部品の電極に半田プリコート処理することが可能であるので、本発明に係る電子部品及び製造方法の第２の実施の形態は量産時に適している。またチップ部品の方が該チップ部品を搭載する基板よりも形状的にも小さいため、前記ウエハによる半田プリコート処理の方が、１回の半田プリコート処理でより多くのチップ部品を処理できるという長所がある。
【００４３】
本発明に係る電子部品の製造方法で使用した銅コア半田ボールに関しては、コア部の銅ボールに関して必ずしも限定したものではなく、半田が溶融する温度において溶融しないコア部を形成できればよく、例えばアルミのような金属でもよく、またセラミック材料やガラス材料の様な非金属であってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４５】
（１）十分な接着強度を有する銅コア半田ボールを用いたチップ部品と基板の接続が得られる。
【００４６】
（２）量産に適した製造方法であり、チップ部品と基板の接続の安定性が向上する。
【００４７】
（３）接続する電極表面の半田プリコートにより、量産時のハンドリング性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品の製造法の第１の実施の形態であって、チップ部品と基板のフリップチップ実装工程を説明した図である。
（ａ）チップ部品に銅コア半田ボールを搭載する工程を説明した図である。
（ｂ）チップ部品に銅コア半田ボールで半田バンプ形成する工程を説明した図である。
（ｃ）基板の電極上に半田ペーストを塗布する工程を説明した図である。
（ｄ）チップ部品を基板に搭載する工程を説明した図である。
（ｅ）チップ部品と基板を接続する工程を説明した図である。
【図２】本発明に係る電子部品の製造法の第２の実施の形態であって、チップ部品と基板のフリップチップ実装工程を説明した図である。
（ａ）チップ部品に半田プリコート処理をする工程を説明した図である。
（ｂ）基板に銅コア半田ボールを搭載する工程を説明した図である。
（ｃ）基板の銅コア半田ボールで半田バンプ形成する工程を説明した図である。
（ｄ）チップ部品を基板に搭載する工程を説明した図である。
（ｅ）チップ部品と基板を接続する工程を説明した図である。
【図３】従来の電子部品のチップ部品と基板のフリップチップ実装工程を説明した図である。
（ａ）基板に銅コア半田ボールを搭載する工程を説明した図である。
（ｂ）基板の銅コア半田ボールで半田バンプ形成する工程を説明した図である。
（ｃ）チップ部品を基板に搭載する工程を説明した図である。
（ｄ）チップ部品と基板を接続する工程を説明した図である。
【符号の説明】
１１、７０　基板
１２、７１　基板上の電極
５１、６０　チップ部品
５２、６１　チップ部品上の電極
２０、８０　銅コア半田ボール
２２、８２　銅ボール
２５、８３、９３　半田バンプ
２１、２６、２７、８１、８４、８６、９４、９６　半田
８５　半田ペースト
９１　半田プリコート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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