(57)【要約】【課題】電子部品の電極と基板の電極との接続部分の電気的特性および信頼性を良好にでき、電極の狭ピッチ化に対応でき、且つ短時間で電子部品を基板に実装することができるようにする。【解決手段】基板１１に電子部品２１を実装する際、基板１１の上に電子部品２１が配置される前に、基板１１の上に熱硬化性樹脂３２が配置される。電子部品２１は、加熱・加圧ツール４０によって保持され、基板電極１２とバンプ２２とが対向するように基板１１の上に配置される。また、電子部品２１は、加熱・加圧ツール４０によって、加熱されると共に加圧される。これにより、基板電極１２とバンプ２２とが接続されると共に、熱硬化性樹脂３２が硬化することによって基板電極１２とバンプ２２との接続部分が封止される。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面において露出する第１の電極を有する基板に対して、一方の面において露出する第２の電極を有する電子部品を実装する方法であって、
前記基板の一方の面の上に、絶縁性の熱硬化性樹脂を配置する工程と、
前記電子部品の第２の電極が前記基板の第１の電極と対向するように、前記電子部品を前記基板の一方の面の上に配置する工程と、
前記基板と電子部品との間に前記熱硬化性樹脂を介在させた状態で、前記第１の電極と第２の電極とを接触させ、前記第１の電極と第２の電極の少なくとも一方を、３５０〜４５０℃の範囲内の温度になるように加熱しながら、０．５〜１０秒の範囲内の時間だけ、前記第１の電極および第２の電極を、それらが互いに密着するように加圧する加熱・加圧工程とを備え、
前記加熱・加圧工程では、前記第１の電極と第２の電極との界面近傍において前記第１の電極の表面に現れた金属の原子と前記第２の電極の表面に現れた金属の原子が相互に拡散することによって前記第１の電極と第２の電極とが接続されると共に、前記熱硬化性樹脂が硬化することによって前記第１の電極と第２の電極との接続部分が封止されることを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項２】
前記第１の電極の表面に現れた金属と前記第２の電極の表面に現れた金属は共に金であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装方法。
【請求項３】
前記加熱・加圧工程では、１×１０８〜５×１０８Ｐａの範囲内の圧力によって加圧することを特徴とする請求項１または２記載の電子部品の実装方法。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂と潜在性硬化触媒を含有し、昇温速度を５℃／分としたレオメーターによる測定によって得られる粘度−温度曲線において、前記熱硬化性樹脂の粘度は、５０〜１００℃の温度範囲において１．０×１０Ｐａ・ｓ以下となり、温度の上昇と共に上昇し、且つ温度変化量が１５℃以下の範囲内で１．０×１０２Ｐａ・ｓから１．０×１０５Ｐａ・ｓに変化する挙動を示すことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、半導体部品等の電子部品は、以下のようにして基板に実装される。すなわち、電子部品の電極と基板の電極とが電気的に接続され、且つ電子部品の電極と基板の電極との電気的接続部分が封止される。電気的接続部分の封止は、電気的接続部分を湿気や酸素等から保護するために行われる。
【０００３】
電子部品の電極と基板の電極とを電気的に接続する方法の一つに、フリップチップ接続という方法がある。フリップチップ接続を行う場合には、電子部品には、バンプと呼ばれる突起状の電極が形成される。フリップチップ接続では、電子部品は、電子部品のバンプを有する面が基板に向くように配置され、バンプと基板の電極とが直接あるいは導電性物質を介して電気的に接続される。このフリップチップ接続では、他の接続方法に比べて、電子部品の実装密度の向上と、電子部品の電極と基板の電極との電気的接続部分の電気的特性の向上が期待できる。なお、電気的接続部分の電気的特性の向上とは、具体的には、電気的接続部分の抵抗値やインダクタンスやキャパシタンスの低減である。
【０００４】
一般的に、バンプの材料には、金やはんだが用いられる。金バンプには、金めっきによって形成される金めっきバンプや、金線ワイヤボンディング技術を応用して形成される金スタッドバンプがある。また、一般的に、基板の電極（以下、基板電極とも記す。）には、錆等から電極を保護する目的と、バンプと基板電極との接続を良好にする目的から、金、ニッケル、錫、はんだ等によるめっきが施されている。
【０００５】
従来のフリップチップ接続には、実際には、いくつかの接続方法がある。以下、そのうちの代表的な４つの接続方法について説明する（非特許文献１参照。）。
【０００６】
第１の接続方法は、導電性ペーストを用いる方法である。この第１の接続方法では、まず、導電性ペーストをバンプに付け、次に、バンプと基板電極との位置合わせを行って電子部品を基板に搭載することによって、バンプと基板電極とを直接あるいは導電性ペーストを介して電気的に接続する。第１の接続方法では、次に、電子部品と基板との間に封止樹脂を充填し、最後に、封止樹脂を加熱して、これを硬化させることによって封止を行う。
【０００７】
第２の接続方法は、異方性導電フィルムを用いる方法である。異方性導電フィルムは、熱硬化性樹脂中に導電性粒子が分散された材料よりなるフィルムである。この第２の接続方法では、まず、バンプと基板電極との間に異方性導電フィルムを介在させ、次に、電子部品を加熱、加圧して、バンプと基板電極とを導電性粒子を介して電気的に接続すると共に、熱硬化性樹脂を硬化させて封止を行う。
【０００８】
第３の接続方法は、はんだを用いる方法である。この第３の接続方法では、バンプと基板電極とを接続した後に電子部品と基板との間に封止樹脂を充填する第１の場合と、バンプと基板電極とを接続する前に電子部品と基板との間に封止樹脂を介在させる第２の場合とがある。第１の場合では、まず、はんだペーストを基板電極に付け、次に、バンプと基板電極との位置合わせを行って電子部品を基板に搭載する。第１の場合では、次に、はんだを加熱して溶融させた後、固化させることによって、バンプと基板電極とをはんだを介して電気的に接続し、次に、電子部品と基板との間に封止樹脂を充填し、最後に、封止樹脂を加熱して、これを硬化させることによって封止を行う。第２の場合では、まず、はんだペーストを基板電極に付け、次に、封止樹脂を基板の上に塗布し、次に、バンプと基板電極との位置合わせを行って電子部品を基板に搭載する。第２の場合では、次に、はんだを加熱して溶融させた後、固化させることによって、バンプと基板電極とをはんだを介して電気的に接続すると共に、封止樹脂を硬化させることによって封止を行う。
【０００９】
第４の接続方法は、熱や荷重を用いて、バンプと基板電極とを直接接続する方法である。この第４の接続方法を用いる場合には、例えば、バンプの材料には金が用いられ、基板電極には金めっきが施された電極が用いられる。第４の接続方法では、バンプと基板電極とを接続した後に電子部品と基板との間に封止樹脂を充填する第１の場合と、バンプと基板電極とを接続する前に電子部品と基板との間に封止樹脂を介在させる第２の場合とがある。第１の場合では、まず、バンプと基板電極とを直接接続し、次に、電子部品と基板との間に封止樹脂を充填し、最後に、封止樹脂を硬化させることによって封止を行う。第２の場合では、まず、電子部品と基板との間に封止樹脂を介在させ、次に、バンプと基板電極との位置合わせを行って電子部品を基板に搭載し、次に、バンプと基板電極とを荷重によって直接接続し、最後に、封止樹脂を硬化させることによって封止を行う。
【００１０】
次に、フリップチップ接続ではないが、従来の他の実装技術であるＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術について説明する（非特許文献２参照。）。このＴＡＢ技術では、予め、開口部と導体パターンが設けられたフレキシブル基板を用意する。フレキシブル基板の材料には、例えばポリイミドやポリエステルが用いられる。一般的に、フレキシブル基板の導体パターンには、金や錫のめっきが施される。フレキシブル基板に実装される電子部品には、例えば金バンプが設けられる。ＴＡＢ技術では、まず、フレキシブル基板の導体パターンのうちの、開口部内に突出する部分であるインナーリードに、電子部品のバンプを熱圧着によって接続する。ここで、金バンプと錫めっきされたインナーリードとの接続は、溶融した錫と固相の金とが接して金と錫の共晶合金が形成されることによって行われる。また、金バンプと金めっきされたインナーリードとの接続は、バンプにおける固相の金とインナーリードにおける固相の金とが接し、バンプにおける金原子とインナーリードにおける金原子が相互に拡散することによって行われる。ＴＡＢ技術では、次に、バンプとインナーリードとの接続部分を覆うように封止樹脂を塗布し、これを硬化させることによって封止を行う。
【００１１】
【非特許文献１】
小林，「フリップチップボンディング技術」，月刊セミコンダクターワールド  １９９８．９，プレスジャーナル，１９９８年８月，ｐ．１５３−１５９
【非特許文献２】
岩本，「ＴＡＢ技術」，月刊セミコンダクターワールド  １９９８．８，プレスジャーナル，１９９８年７月，ｐ．１１７−１２１
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
フリップチップ接続における第１の接続方法では、工程数が多いため、電子部品の実装に多くの時間を要するという問題点がある。また、第１の接続方法では、導電性ペーストが流動性を有し、広がりやすいため、電極の狭ピッチ化に対応することが困難であるという問題点がある。
【００１３】
フリップチップ接続における第２の接続方法では、異方性導電フィルム中の導電性粒子の大きさおよび密度や、電子部品を加圧する際の荷重の大きさ等によって、バンプと基板電極との電気的な接続状態が変化する。例えば、異方性導電フィルム中の導電性粒子の密度が小さ過ぎると、バンプと基板電極との間で導通不良が発生する。また、異方性導電フィルム中の導電性粒子の密度が大き過ぎると、近接した電極間で電流のリークが発生する可能性がある。そのため、第２の接続方法では、バンプと基板電極との電気的な接続の信頼性が劣るという問題点がある。
【００１４】
フリップチップ接続における第３の接続方法では、はんだペーストが流動性を有し、広がりやすいため、電極の狭ピッチ化に対応することが困難であるという問題点がある。また、第３の接続方法において、バンプと基板電極とを接続する前に電子部品と基板との間に封止樹脂を介在させる場合には、封止樹脂中にフラックスが残留し、このフラックスによってバンプや基板電極が腐食するという問題点がある。
【００１５】
フリップチップ接続における第４の接続方法では、バンプと基板電極とを接続するために大きな荷重が必要になると共に、バンプと基板電極との接続部分の電気的特性および信頼性を高めるのが難しいという問題点がある。
【００１６】
ＴＡＢ技術では、バンプとインナーリードとを接続する際に、両者の機械的な接続の強度をある程度大きくする必要がある。そのため、バンプとインナーリードとを接続する際に、例えば４００℃以上の高温で、バンプおよびインナーリードを加熱する必要がある。そのため、金バンプと錫めっきされたインナーリードとの接続の場合には、溶融した錫が溜まって、近接した電極間で電流のリークが発生する可能性がある。従って、この場合には、電極の狭ピッチ化に対応することが困難であるという問題点がある。また、ＴＡＢ技術では、バンプとインナーリードの接続と封止とが別個の工程で行われるため、電子部品の実装に多くの時間を要するという問題点がある。
【００１７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電子部品の電極と基板の電極との接続部分の電気的特性および信頼性が良好で、電極の狭ピッチ化に対応でき、且つ短時間で電子部品を基板に実装できるようにした電子部品の実装方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品の実装方法は、一方の面において露出する第１の電極を有する基板に対して、一方の面において露出する第２の電極を有する電子部品を実装する方法であって、
基板の一方の面の上に、絶縁性の熱硬化性樹脂を配置する工程と、
電子部品の第２の電極が基板の第１の電極と対向するように、電子部品を基板の一方の面の上に配置する工程と、
基板と電子部品との間に熱硬化性樹脂を介在させた状態で、第１の電極と第２の電極とを接触させ、第１の電極と第２の電極の少なくとも一方を、３５０〜４５０℃の範囲内の温度になるように加熱しながら、０．５〜１０秒の範囲内の時間だけ、第１の電極および第２の電極を、それらが互いに密着するように加圧する加熱・加圧工程とを備えている。
【００１９】
本発明の電子部品の実装方法における加熱・加圧工程では、第１の電極と第２の電極との界面近傍において第１の電極の表面に現れた金属の原子と第２の電極の表面に現れた金属の原子が相互に拡散することによって第１の電極と第２の電極とが接続されると共に、熱硬化性樹脂が硬化することによって第１の電極と第２の電極との接続部分が封止される。
【００２０】
本発明の電子部品の実装方法において、第１の電極の表面に現れた金属と第２の電極の表面に現れた金属は共に金であってもよい。
【００２１】
本発明の電子部品の実装方法において、加熱・加圧工程では、１×１０８〜５×１０８Ｐａの範囲内の圧力によって加圧してもよい。
【００２２】
また、本発明の電子部品の実装方法において、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂と潜在性硬化触媒を含有し、昇温速度を５℃／分としたレオメーターによる測定によって得られる粘度−温度曲線において、熱硬化性樹脂の粘度は、５０〜１００℃の温度範囲において１．０×１０Ｐａ・ｓ以下となり、温度の上昇と共に上昇し、且つ温度変化量が１５℃以下の範囲内で１．０×１０２Ｐａ・ｓから１．０×１０５Ｐａ・ｓに変化する挙動を示してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１ないし図４は、本発明の一実施の形態に係る電子部品の実装方法における各工程を説明するため説明図である。本実施の形態に係る電子部品の実装方法は、基板に対して、半導体部品（半導体集積回路チップ）等の電子部品を、フリップチップ接続により実装する方法である。
【００２４】
本実施の形態に係る電子部品の実装方法では、まず、図１に示したように、実装装置の支持台３０の上に基板１１を載置する。基板１１は、一方の面１１ａにおいて露出する複数の電極（以下、基板電極という。）１２と、基板電極１２に接続された導体パターン１３とを有している。基板電極１２は、導体パターン１３の一部であってもよい。基板電極１２は、金または錫のめっきが施されたものになっている。基板電極１２は、本発明における第１の電極に対応する。
【００２５】
基板１１の導体部分以外を構成する材料は、有機材料でもよいし、無機材料でもよい。また、基板１１は、硬質な基板でもよいし、フレキシブル基板でもよい。
【００２６】
基板１１は、一方の面１１ａが上を向き、反対側の面１１ｂが支持台３０の上面に接するようにして、支持台３０の上に載置される。支持台３０は、温度調節可能なヒーターを内蔵している。次に、基板１１の面１１ａの上に、絶縁性の熱硬化性樹脂３２を、例えばシリンジ３１を用いて塗布することによって配置する。なお、支持台３０の温度は、常温（室温）よりも高いが、熱硬化性樹脂３２が硬化しない程度の温度、例えば９０〜１２０℃の温度になるように制御されている。これにより、基板１１は、支持台３０の上記の温度に近づくように加熱される。なお、支持台３０から基板１１へ熱は瞬時には伝わらず、また、後述するように本実施の形態における電子部品の実装工程は短時間で行われる。そのため、支持台３０と基板１１の温度は通常一致しない。従って、支持台３０の温度は、基板１１上の熱硬化性樹脂が流動性を保てる程度の温度であれば、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも多少高く設定してもよい。
【００２７】
次に、図２に示したように、加熱・加圧ツール４０によって、基板１１に実装する電子部品２１を保持する。電子部品２１は、一方の面２１ａにおいて露出する複数のバンプ２２を有している。基板電極１２とバンプ２２は、基板１１の面１１ａと電子部品２１の面２１ａとが向き合ったときに互いに対向する位置に配置されている。バンプ２２は、例えば、金めっきバンプまたは金スタッドバンプである。バンプ２２は、本発明における第２の電極に対応する。
【００２８】
図示しないが、加熱・加圧ツール４０は、電子部品２１に接する面４０ａにおいて、複数の吸引口を有している。加熱・加圧ツール４０の内部には、吸引口に続く吸引路が設けられている。吸引路は、吸引ポンプに接続されるようになっている。そして、加熱・加圧ツール４０は、吸引ポンプによって吸引路内の気体を吸引することによって、面４０ａに電子部品２１を吸着させて電子部品２１を保持できるようになっている。
【００２９】
また、加熱・加圧ツール４０は、温度調節可能なヒーターを内蔵している。更に、加熱・加圧ツール４０は、垂直および水平方向に移動可能で、且つ保持した電子部品２１に対して荷重を加えることができるようになっている。
【００３０】
電子部品２１は、面２１ａとは反対側の面２１ｂが加熱・加圧ツール４０の面４０ａに接するようにして加熱・加圧ツール４０によって保持されて、バンプ２２が基板電極１２と対向するように基板１１の面１１ａの上に配置される。
【００３１】
次に、図３に示したように、加熱・加圧ツール４０を降下させ、基板１１と電子部品２１との間に熱硬化性樹脂３２を介在させた状態で、基板電極１２とバンプ２２とを接触させる。加熱・加圧ツール４０を降下させる過程で、熱硬化性樹脂３２は広がり、基板１１と電子部品２１との間にくまなく充填される。更に、加熱・加圧ツール４０によって電子部品２１を加熱することによって、基板電極１２、バンプ２２および熱硬化性樹脂３２を、それらが所定の温度になるように加熱する。同時に、加熱・加圧ツール４０によって電子部品２１に荷重を加えることによって、基板電極１２およびバンプ２２を、それらが互いに密着するように加圧する。以下、この工程を、加熱・加圧工程と言う。
【００３２】
なお、加熱・加圧工程における基板電極１２、バンプ２２および熱硬化性樹脂３２の温度の制御は、例えば以下のようにして行う。すなわち、予め実験によって、加熱・加圧ツール４０の温度と、基板電極１２、バンプ２２および熱硬化性樹脂３２の温度との関係を求めておく。基板電極１２、バンプ２２および熱硬化性樹脂３２の温度は、例えば、基板１１と電子部品２１との間の位置において熱硬化性樹脂３２中に挿入された温度センサによって検出する。実際の加熱・加圧工程では、上記のようにして求められた温度の関係に基づいて、加熱・加圧ツール４０の温度を制御することによって、基板電極１２、バンプ２２および熱硬化性樹脂３２の温度を制御する。
【００３３】
本実施の形態では、上記加熱・加圧工程において、基板電極１２とバンプ２２とが接続されると共に、熱硬化性樹脂３２が硬化することによって基板電極１２とバンプ２２との接続部分が封止される。熱硬化性樹脂３２のうち、基板１１と電子部品２１との間からはみ出した部分は、フィレット３３を形成する。
【００３４】
次に、図４に示したように、加熱・加圧ツール４０を電子部品２１から離し、電子部品２１に対する加熱および加圧を停止する。以後、基板１１および電子部品２１は冷却されて、基板１１に対する電子部品２１の実装が完了する。
【００３５】
図５は、図４に示した電子部品２１を実装した後の基板１１の面１１ｂに、例えばはんだよりなる複数のボール状の電極１４を取り付けて完成されたパッケージを示している。
【００３６】
ところで、本実施の形態における加熱・加圧工程では、基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属の種類が同じ場合と異なる場合とで、基板電極１２とバンプ２２との接続の原理が異なる。そこで、以下、各場合毎に、加熱・加圧工程について詳しく説明する。
【００３７】
まず、基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属の種類が同じ場合について説明する。これは、例えば、基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属が共に金の場合である。この場合、加熱・加圧工程では、基板電極１２とバンプ２２との界面近傍において基板電極１２の表面に現れた金属の原子とバンプ２２の表面に現れた金属の原子が相互に拡散することによって基板電極１２とバンプ２２とが接続されると共に、熱硬化性樹脂３２が硬化することによって基板電極１２とバンプ２２との接続部分が封止される。
【００３８】
次に、基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属の種類が異なる場合について説明する。これは、例えば、基板電極１２の表面に現れた金属が錫で、バンプ２２の表面に現れた金属が金の場合である。この場合、加熱・加圧工程では、基板電極１２とバンプ２２との界面近傍において基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属との合金が生成されることによって基板電極１２とバンプ２２とが接続されると共に、熱硬化性樹脂３２が硬化することによって基板電極１２とバンプ２２との接続部分が封止される。基板電極１２の表面に現れた金属が錫で、バンプ２２の表面に現れた金属が金の場合には、溶融した錫と固相の金とが接して金と錫の共晶合金が形成される。
【００３９】
なお、上記の説明では、同種金属による基板電極１２とバンプ２２との接続と、異種金属による基板電極１２とバンプ２２との接続との違いを分かりやすくするために、基板電極１２とバンプ２２との接続が、前者では同種金属原子の相互拡散によって行われ、後者では合金の生成によって行われるものとした。しかしながら、本発明における第１の電極と第２の電極との接続の態様としては、第１の電極の表面に現れた金属と第２の電極の表面に現れた金属とが異なり、これらの金属の原子が相互に拡散して合金が生成されることによって、第１の電極と第２の電極とが接続される態様も含む。すなわち、基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属の種類が異なる場合には、基板電極１２とバンプ２２との界面近傍において基板電極１２の表面に現れた金属の原子とバンプ２２の表面に現れた金属の原子が相互に拡散することによって両金属の合金が生成され、これによって基板電極１２とバンプ２２とが接続されてもよい。
【００４０】
本実施の形態において用いられる熱硬化性樹脂３２は、常温（室温）では、一定の低い粘度を有する液状であることが好ましい。特に、本実施の形態では、加熱・加圧工程前に、基板１１は、温度が９０〜１２０℃に制御された支持台３０の上に載置され、熱硬化性樹脂３２は基板１１の面１１ａの上に配置される。この状態において、熱硬化性樹脂３２は、粘度が１．０×１０Ｐａ・ｓ以下の液状であることが好ましい。また、熱硬化性樹脂３２は、加熱・加圧工程において、所定の温度範囲内で、温度の上昇と共に粘度が上昇するものが好ましい。上記所定の温度範囲は、７０〜１５０℃であることが好ましく、９０〜１３０℃であることがより好ましい。
【００４１】
ここで、本実施の形態で使用される熱硬化性樹脂３２の、レオメーターによる測定によって得られる粘度−温度特性について詳述する。上述したように、熱硬化性樹脂３２は、加熱・加圧工程前において液状であることが好ましい。そのためには、昇温速度を５℃／分としたレオメーターによる測定によって得られる粘度−温度曲線において、熱硬化性樹脂３２の粘度は、５０〜１００℃の温度範囲のうちの、少なくとも１０℃の幅の温度範囲において、１．０×１０Ｐａ・ｓ以下となる挙動を示すことがことが好ましい。また、同測定によって得られる粘度−温度曲線において、熱硬化性樹脂３２の粘度は、７０〜１５０℃、特に好ましくは１００〜１３０℃、最も好ましくは１１０〜１３０℃の範囲内で、温度上昇と共に上昇し、且つ温度変化量が１５℃以下の範囲内で１．０×１０２Ｐａ・ｓから１．０×１０５Ｐａ・ｓに変化する挙動を示すことが好ましい。熱硬化性樹脂３２の粘度が１．０×１０２Ｐａ・ｓから１．０×１０５Ｐａ・ｓに変化するのに要する温度変化量が１５℃を超えると、短時間での実装が困難になるおそれがある。従って、上記温度変化量は、１５℃以下で、小さいほど好ましい。上記温度変化量は、０．１〜１５℃の範囲内であることが好ましく、０．１℃〜１０℃の範囲内であることが特に好ましく、０．１〜５℃の範囲内であることが最も好ましい。
【００４２】
また、熱硬化性樹脂３２としては、例えば、エポキシ系熱硬化性樹脂またはポリイミド系熱硬化性樹脂を含むものを用いることができる。これらのうち、エポキシ系熱硬化性樹脂は耐熱性の点で優れているため、熱硬化性樹脂３２としては、特にエポキシ系熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。
【００４３】
熱硬化性樹脂３２がエポキシ樹脂を含む場合には、そのエポキシ樹脂としては、常温で液状であるものを用いるのが好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、カルボン酸グリシジルエステル型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂のうちの１つ以上を含むものを用いることができる。
【００４４】
また、熱硬化性樹脂３２がエポキシ樹脂を含む場合には、熱硬化性樹脂３２は、更に、特定の温度以上で急速にエポキシ樹脂硬化触媒として機能するようになる性質を有する潜在性硬化触媒を含むことが好ましい。上記特定の温度とは、前述の熱硬化性樹脂３２の粘度が上昇すると共に硬化反応が完結する温度範囲（例えば、７０〜１５０℃や、１００〜１３０℃）内の温度である。潜在性硬化触媒には、マイクロカプセル型やアミンアダクト型等がある。これらのうち、実装性能や安定性の点から、潜在性硬化触媒としてはマイクロカプセル型を用いるのが好ましい。
【００４５】
本実施の形態では、基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属の種類が同じ場合と異なる場合のいずれの場合においても、基板電極１２とバンプ２２との電気的な接続は密接に行われる。従って、本実施の形態によれば、基板電極１２とバンプ２２との接続部分の電気的特性が良好になる。
【００４６】
また、本実施の形態では、加熱・加圧工程において、基板電極１２とバンプ２２との接続と、熱硬化性樹脂３２による基板電極１２とバンプ２２との接続部分の封止とが、一括して、ほぼ同時に行われる。従って、本実施の形態によれば、基板電極１２とバンプ２２とが接触してから封止が完了するまで、基板電極１２とバンプ２２との接続部分の変位が抑えられるため、この接続部分の信頼性が高い。
【００４７】
また、本実施の形態において、基板電極１２の表面に現れた金属の原子とバンプ２２の表面に現れた金属の原子が相互に拡散することによって基板電極１２とバンプ２２とが接続される場合には、上記各金属が、基板電極１２とバンプ２２との接触部分を越えて広がることがない。従って、この場合には、近接した電極間で電流のリークが発生することを防止でき、これにより、電極の狭ピッチ化に対応することが可能になる。
【００４８】
また、本実施の形態において、基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属との合金が生成されることによって基板電極１２とバンプ２２とが接続される場合も、以下で説明するように、近接した電極間で電流のリークが発生することを防止することができる。本実施の形態において、例えば、基板電極１２の表面に現れた金属が錫で、バンプ２２の表面に現れた金属が金の場合には、溶融した錫と固相の金とが接して金と錫の共晶合金が形成される。しかし、この場合でも、基板電極１２とバンプ２２とが接触する際には、既にそれらの周囲に熱硬化性樹脂３２が存在し、しかも、この熱硬化性樹脂３２は速やかに硬化する。従って、溶融した錫が広がることが防止される。このように、本実施の形態では、基板電極１２とバンプ２２とを接続する際に、基板電極１２の表面に現れた金属が溶融する場合であっても、溶融した金属が広がることが防止される。従って、この場合にも、近接した電極間で電流のリークが発生することを防止でき、これにより、電極の狭ピッチ化に対応することが可能になる。
【００４９】
また、本実施の形態では、基板電極１２とバンプ２２との接続と、基板電極１２とバンプ２２との接続部分の封止とが、一括して、ほぼ同時に行われる。従って、本実施の形態によれば、短時間で電子部品２１を基板１１に実装することができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、加熱・加圧工程において、支持台３０の温度を、常温（室温）よりも高いが、熱硬化性樹脂３２が硬化しない程度の温度になるように制御している。これにより、本実施の形態によれば、基板電極１２、バンプ２２および熱硬化性樹脂３２の温度が不均一になることを抑制して、基板電極１２とバンプ２２との接続と、熱硬化性樹脂３２による基板電極１２とバンプ２２との接続部分の封止とを良好に行うことが可能になる。
【００５１】
以下、本実施の形態に係る電子部品の実装方法の実施例を挙げて、電子部品の実装方法の各工程における好ましい条件について説明する。本実施例では、基板１１として、次の２種類の基板１１を用意した。いずれの種類の基板１１とも、４０μｍの厚さのポリイミド膜に１２μｍの厚さの銅箔が貼られて構成されたフィルムを加工することによって形成されたフレキシブル基板である。この基板１１では、パターニングされた銅箔に金めっきを施すことによって導体パターンが形成されている。また、この導体パターンの一部が基板電極１２になっている。第１の種類の基板１１では、金めっき層の厚さは３μｍである。第２の種類の基板１２では、金めっき層の厚さは０．３μｍである。
【００５２】
本実施例では、電子部品２１として、次の２種類の電子部品２１を用意した。いずれの種類の電子部品２１とも半導体集積回路チップである。第１の種類の電子部品２１の寸法は、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ３８０μｍである。第１の種類の電子部品２１では、バンプ２２は金スタッドバンプである。第２の種類の電子部品２１の寸法は、縦１６ｍｍ、横１．８ｍｍ、厚さ５５０μｍである。第２の種類の電子部品２１では、バンプ２２は金めっきバンプである。
【００５３】
本実施例では、実装前に、基板１１および電子部品２１を、温度２３℃、湿度５０％の環境下で２４時間、静置した。
【００５４】
本実施例では、次に、図１に示したように、実装装置の支持台３０の上に基板１１を載置した。実装装置としては、松下電器産業株式会社製ＦＣＢ−２（製品名）を用いた。本実施の形態では、支持台３０内のヒーターによって、支持台３０の温度を、例えば９０〜１２０℃の範囲内の温度、例えば１００℃になるように調節した。本実施例では、次に、基板１１の面１１ａの上に、絶縁性の熱硬化性樹脂３２を７ｍｇだけ塗布した。
【００５５】
ここで、本実施例で使用した熱硬化性樹脂３２について、昇温速度を５℃／分としたレオメーターによる測定によって得られた粘度−温度曲線を図６に示す。この熱硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂とマイクロカプセル型潜在性硬化触媒を含有するものである。図６に示した粘度−温度曲線において、熱硬化性樹脂３２の粘度は、５０〜１００℃の温度範囲のうちの、少なくとも１０℃の幅の温度範囲において、１．０×１０Ｐａ・ｓ以下の低い粘度となっている。また、図６に示した粘度−温度曲線において、熱硬化性樹脂３２の粘度は、１２０〜１３０℃の範囲内で、温度上昇と共に急激に上昇している。また、図６に示した粘度−温度曲線において、熱硬化性樹脂３２の粘度が１．０×１０２Ｐａ・ｓから１．０×１０５Ｐａ・ｓに変化するのに要する温度変化量は、０．１〜５℃の範囲内となっている。
【００５６】
本実施例では、次に、図２に示したように、加熱・加圧ツール４０によって電子部品２１を保持し、バンプ２２が基板電極１２と対向するように基板１１の面１１ａの上に電子部品２１を配置した。
【００５７】
本実施例では、次に、図３に示したように、加熱・加圧工程を実行した。すなわち、加熱・加圧ツール４０を降下させ、基板１１と電子部品２１との間に熱硬化性樹脂３２を介在させた状態で、基板電極１２とバンプ２２とを接触させた。更に、加熱・加圧ツール４０によって電子部品２１を加熱することによって、基板電極１２、バンプ２２および熱硬化性樹脂３２を、それらが所定の温度になるように加熱した。更に、これと同時に、加熱・加圧ツール４０によって電子部品２１に荷重を加えることによって、基板電極１２およびバンプ２２を、それらが互いに密着するように加圧した。
【００５８】
ここで、上記加熱・加圧工程において、金属原子の相互拡散によって基板電極１２とバンプ２２とを接続可能な条件を求めた実験結果について説明する。この実験では、まず、第１の種類の基板１１と第１の種類の電子部品２１との組み合わせで、基板電極１２とバンプ２２とを接続可能となる上記所定の温度を求めた。その結果、この温度が３８０〜４５０℃の範囲内であれば、基板電極１２とバンプ２２とを接続可能であることが分かった。なお、この場合における最適な温度は４００℃であった。
【００５９】
実験では、次に、第１の種類の基板１１と第２の種類の電子部品２１との組み合わせで、上記所定の温度を求めた。その結果、この温度が３５０〜４５０℃の範囲内であれば、基板電極１２とバンプ２２とを接続可能であることが分かった。なお、この場合における最適な温度は３８０〜４００℃であった。
【００６０】
実験では、次に、第２の種類の基板１１と第１の種類の電子部品２１との組み合わせで、上記所定の温度を求めた。その結果、この温度が３５０〜４５０℃の範囲内であれば、基板電極１２とバンプ２２とを接続可能であることが分かった。なお、この場合における最適な温度は３８０〜４００℃であった。
【００６１】
これらの実験結果から、加熱・加圧工程における基板電極１２、バンプ２２および熱硬化性樹脂３２の温度は、３５０〜４５０℃の範囲内であることが好ましく、３８０〜４００℃の範囲内であることがより好ましいと言える。
【００６２】
また、実験から、加熱・加圧工程における所要時間は、０．５〜１０秒の範囲内であれば十分で、０．５〜３秒の範囲内であることが好ましいことが分かった。
【００６３】
また、実験から、加熱・加圧工程において基板電極１２およびバンプ２２に加える圧力は、１×１０８〜５×１０８Ｐａの範囲内であることが好ましく、１．５×１０８〜３×１０８Ｐａの範囲内であることがより好ましいことが分かった。
【００６４】
本実施例では、上記加熱・加圧工程の終了後、加熱・加圧ツール４０を電子部品２１から離し、電子部品２１に対する加熱および加圧を停止し、基板１１および電子部品２１を冷却して、基板１１に対する電子部品２１の実装を完了させた。
【００６５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、加熱・加圧工程では、基板電極１２とバンプ２２の少なくとも一方を所定の温度になるように加熱すればよい。従って、加熱・加圧工程では、電子部品２１を所定の温度に加熱する代わりに、基板１１を所定の温度に加熱してもよい。
【００６６】
また、本発明は、基板電極１２の表面に現れた金属とバンプ２２の表面に現れた金属との組み合わせが、実施の形態で挙げた組み合わせ以外の場合にも適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品の実装方法によれば、電子部品の電極と基板の電極との接続部分の電気的特性および信頼性を良好にでき、電極の狭ピッチ化に対応でき、且つ短時間で電子部品を基板に実装することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電子部品の実装方法における一工程を説明するため説明図である。
【図２】図１に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図３】図２に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図４】図３に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図５】図４に示した工程の後で基板にボール状の電極を取り付けて完成されたパッケージを示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態における実施例で使用した熱硬化性樹脂についてレオメーターによる測定によって得られた粘度−温度曲線を示す特性図である。
【符号の説明】
１１…基板、１１ａ，１１ｂ…面、１２…基板電極、１３…導体パターン、２１…電子部品、２１ａ，２１ｂ…面、２２…バンプ、３２…熱硬化性樹脂、４０…加熱・加圧ツール。
【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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