(57)【要約】【課題】チップの突出電極と実装対象物の電極をより確実に且つしっかり接合させることができるチップの実装方法及び実装体を提供すること。【解決手段】チップ１の下面に突設された突出電極２をフィラー１１を含むボンド１０により実装対象物４の電極５上に押し付け、チップ１を水平方向に超音波振動させることにより、突出電極２を電極５に接合させるようにしたチップの実装方法であって、超音波振動の振幅よりも小さい直径のフィラー１１を少なくとも５０％以上ボンド１０に含ませ、電極５の隅部上の直径の小さいフィラー１１を超音波振動により電極５の側方へ落下させるようにした。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップの下面に突設された突出電極と実装対象物の電極の間にフィラーを含むボンドを介在させ、前記突出電極を実装対象物の電極上に押し付けながらチップを超音波振動させることにより、前記突出電極を前記電極に接合させるようにしたチップの実装方法であって、前記ボンドに含まれるフィラーのうち前記超音波振動の水平方向の振幅よりも小さい直径のフィラーを少なくとも５０％以上とし、前記電極の隅部上の前記直径の小さいフィラーを前記超音波振動により前記電極と前記突出電極の間から排除するようにしたことを特徴とするチップの実装方法。
【請求項２】
請求項１記載のチップの実装方法により製造されたチップの実装体であって、前記電極の上面は凹入形に変形し、前記突出電極のエッジ部が前記電極に接触していることを特徴とするチップの実装体。
【請求項３】
チップの下面に突設された突出電極と実装対象物の電極の間に介在させてチップに超音波振動を付与しながらチップを実装対象物に実装するためのボンドであって、ボンドに含まれるフィラーの全個数のうち超音波振動の振幅よりも小さい直径のフィラーを半数以上含むことを特徴とするチップの実装用ボンド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの下方へ突出する突出電極を有するチップの実装方法、チップの実装体及びチップの実装用ボンドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップを回路基板などの実装対象物に実装する方法として、超音波接合する方法が知られている。図８は、このような従来方法によるチップの接合方法の説明図である。図中、１はチップであり、その下面に突出電極であるバンプ２を有している。このようなチップ１は、フリップチップとして知られている。
【０００３】
チップ１をノズル３の下端部に真空吸着して保持し、バンプ２を実装対象物としての回路基板４の上面にやや突出して形成された電極５上に搭載する。回路基板４上には予めボンド６が塗布されている。ボンド６にはフィラー７が混合されている。フィラー７は電気絶縁物質から成っている。フィラー７は、チップ１の駆動時におけるチップ１の発熱にともなうボンド６の熱膨張を小さくするために混合されたものである。なおフィラー７を混合させない場合、ボンド６は大きく熱膨張し、チップ１の回路基板４への接合の信頼性が低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
回路基板４上に搭載されたチップ１には超音波振動手段（図外）により超音波振動が加えられ、チップ１やバンプ２は水平方向へ微振動する（矢印Ａ）。この振動の振幅は一般に１〜５μｍ程度であり、望ましくは２μｍ程度である。一方、従来のフィラー７の直径は１０〜３０μｍ程度であって、振動の振幅よりもかなり大きい。このため、超音波振動付与後（実装完了後）も、バンプ２の隅部には大径のフィラー（符号７ａ，７ｂを付したフィラーを参照）が残存し、この大径のフィラー７ａ，７ｂがバンプ２と電極５の接合の障害となり、バンプ２と電極５の接合不良が発生しやすいという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は上記従来の問題点を解消し、チップの突出電極と実装対象物の電極をより確実に且つしっかり接合させることができるチップの実装方法、チップの実装体及びチップの実装用ボンドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明は、チップの下面に突設された突出電極をフィラーを含むボンドにより実装対象物の電極上に押し付け、チップを水平方向に超音波振動させることにより、前記突出電極を前記電極に接合させるようにしたチップの実装方法であって、前記超音波振動の振幅よりも小さい直径のフィラーを少なくとも５０％以上前記ボンドに含ませ、前記電極の隅部上の前記直径の小さいフィラーを前記超音波振動により前記電極の側方へ落下させるようにした。
【０００７】
また請求項２の本発明は、請求項１記載のチップの実装方法により製造されたチップの実装体であって、前記電極の上面は凹入形に変形し、前記突出電極のエッジ部が前記電極に接触しているものである。
【０００８】
また請求項３の本発明は、チップの下面に突設された突出電極と実装対象物の電極の間に介在させてチップに超音波振動を付与しながらチップを実装対象物に実装するためのボンドであって、ボンドに含まれるフィラーのうち超音波振動の振幅よりも小さい直径のフィラーを少なくとも５０％以上とした。
【０００９】
本発明によれば、ボンドに混合されたフィラーのうち、その５０％以上は超音波振動の振幅よりも小さいので、チップに超音波振動を付与すると、電極の隅部に存在するフィラーは電極の側方へずり落され、電極の隅部付近のフィラーの個数は減少する。且つ又、チップに加えられる押圧力のために電極の上面は凹入形に変形し、その結果、突出電極の外端部は電極の上面により確実に接触し、しっかりした信頼性の高い接合状態が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２、図３は本発明の一実施の形態におけるチップの実装工程図、図４は本発明の一実施の形態におけるチップの実装工程の部分拡大図、図５は本発明の一実施の形態におけるフィラーの落下状態を示す説明図、図６は本発明の一実施の形態におけるフィラーの分布状態を示す電極の斜視図、図７は本発明の一実施の形態におけるチップの実装後のチップの実装体の部分側面図である。以下、チップの実装方法を説明する。
【００１１】
図１に示すように、下面に突出電極としてのバンプ２を有するチップ１をノズル３の下端部に真空吸着して保持し、実装対象物である回路基板４上に位置させる。回路基板４の上面には電極５がやや上方へ突出して形成されており、また回路基板４上には電気絶縁性物質から成るフィラー１１を含むボンド１０が予めボンド塗布手段により塗布されている。このフィラーは、ゾルゲル法によって形成された略球形のシリカやアルミナである。本発明では、ボンド１０に含まれるフィラー１１の全個数のうち、５０％以上（半数以上）のものの直径は、超音波振動の振幅よりも小さい。具体的には、例えば超音波振動の水平方向の振幅はノズル３の下端部で２μｍ程度であり、全個数の中の５０％以上（半数以上）のフィラー１１の直径は２μｍ以下である。このボンド１０は熱硬化性の樹脂を主体とするものである。
【００１２】
次にバンプ２を電極５を位置合わせし、図２に示すようにチップ１を下降させてバンプ２を電極５上に搭載する。この状態で、バンプ２と電極５の間に介在するボンド１０にはフィラー１１が多数存在する。次に図３に示すようにノズル３に荷重を加えてチップ１を回路基板４へ押し付けながら超音波振動手段（図外）によりチップ１に超音波振動を付与し、チップ１やバンプ２を水平方向に超音波振動させる（矢印Ａ）。図４は、この超音波振動付与時のバンプ２と電極５付近の部分拡大図である。この超音波振動のために、電極５の隅部付近の振幅よりも直径の小さいフィラー１１ａ，１１ｂは順に電極５上から排除される（矢印Ｂ）。
【００１３】
次に図５（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、上記のように電極５上からフィラー１１ａが排除される原理について説明する。ここでバンプ２は金バンプであり、電極５は金バンプより硬い銅または銅合金で形成されているものとする。なお図５には注目する１個のフィラーのみを記載しており、それ以外のフィラーやボンドは省略している。
【００１４】
図５（ａ）はバンプ２と電極５の間にフィラー１１ａが挟まれる直前の状態を示している。この時点では電極５の隅部（ロ）には多数のフィラー１１ａ（図５では１個のみ図示）が存在している。図５（ｂ）はノズル３によってチップ１に作用する荷重Ｆによってバンプ２を電極５側に押圧した状態を示す。この荷重によりフィラー１１ａは電極５よりも軟らかいバンプ２（金バンプ）側にくい込む。この状態で超音波振動を付与するとバンプ２にくい込んだフィラー１１ａもバンプ２と共に水平方向へ移動して電極５から外れた位置へ移動する（図５（ｃ））。この間バンプ２の上面と電極５の上面の間隔は荷重ＦによってＧ１からＧ２へ狭くなる。そしてバンプ２が図５（ｃ）から図５（ｄ）に示す位置へ左方向へ移動すると、フィラー１１ａもバンプ２と共に移動するが、前述のように間隔はＧ２からさらにＧ３と狭くなるので、フィラー１１ｂのバンプ２と電極５の間への侵入は阻止される。そして図５（ｃ），（ｄ）の状態がくり返されることにより、電極５の隅部（ロ）に位置するフィラーは電極５上から排除されていく。
【００１５】
なお上述の例ではバンプ２を金バンプ、電極５を銅または銅合金としたが、バンプ２と電極５の材質はこれ以外のものでもよく、またバンプ２と電極５で同じ材質であってもよい。ただし上述の例のように一方を他方よりも硬い材質とした方が、フィラー排除の効果が大きくなるので本例のような組合せが望ましい。
【００１６】
図６は、超音波振動付与後の電極５上に残存するフィラー１１の分布状態を示している（チップ１やバンプ２は省略）。上記のように、電極５の隅部であって超音波振動方向（ハ）の前側と後側の隅部（ロ）上のフィラー１１は電極５とバンプ２の間から排除されたため、電極５の中央部（イ）にのみフィラー１１は残存している。なお図６は理想的な場合を示すものであって、超音波振動付与後にも、隅部（ロ）上にもフィラー１１は若干残存するが、この残存個数は超音波振動付与前よりも大巾に減少しており、中央部（イ）よりもはるかに少ない。このため隅部（ロ）の部分では大径のフィラー１１によるバンプ２と電極５の接合不良は軽減され、バンプ２と電極５の接合強度が高くなる。
【００１７】
チップ１は、ノズル３によりバンプ２を電極５に押し付けながら超音波振動が付与される。そしてその際、上述のように電極５の隅部上の小径のフィラー１１は隅部から排除される。このため、超音波振動付与後には、チップの実装体の電極５の上面は図７に示すように凹入形に変形し、その結果、電極５の隅部（ロ）はバンプ２にしっかりと接合される。この後、ボンド１０を加熱して硬化させてチップ１と回路基板４を接合する。なおボンド１０への加熱は超音波振動を加えるときにチップ１や回路基板４側から行なうようにしてもよい。
【００１８】
本発明者の実験によれば、ボンドに混合される超音波振動の振幅よりも小さいフィラーを５０％以下にすれば、上記作用効果は著しく低減する。したがって超音波振動の振幅よりも直径の小さいフィラーの個数はボンドに含まれるフィラー全個数の５０％以上に設定すべきである。なお突出電極としては、バンプに限らず、要はチップの下面から突出するように形成された突出電極であればよい。
【００１９】
なお、本実施の形態ではボンドとして熱硬化性樹脂を使用した例を示したが熱可塑性樹脂を用いたものでもよい。また、フィラーは略球形以外の形状（例えば破砕型）を用いてもよい。ただし排除されやすさを考慮すればゾルゲル法により略球形に形成されたものが好ましい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、突出電極と電極の接合不良の原因となるフィラーを電極の隅部から落下させるようにしているので、両者をより確実に接触させて実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるチップの実装工程図
【図２】本発明の一実施の形態におけるチップの実装工程図
【図３】本発明の一実施の形態におけるチップの実装工程図
【図４】本発明の一実施の形態におけるチップの実装工程の部分拡大図
【図５】本発明の一実施の形態におけるフィラーの落下状態を示す説明図
【図６】本発明の一実施の形態におけるフィラーの分布状態を示す電極の斜視図
【図７】本発明の一実施の形態におけるチップの実装後のチップの実装体の部分側面図
【図８】従来方法によるチップの接合方法の説明図
【符号の説明】
１　チップ
２　バンプ（突出電極）
４　回路基板
５　電極
１０　ボンド
１１　フィラー
【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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