【手続補正書】
【提出日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  電子部品の接合方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  一方の電子部品の接合部位にインジウム層を形成する工程と、
他方の電子部品の前記一方の電子部品の接合部位と対応する部位に金属から成る接続端子を形成する工程と、
前記インジウム層を溶液中で清浄化する清浄化工程と、
前記一方の電子部品のインジウム層と他方の電子部品の接続端子とを前記溶液中で接触させ、押圧して両金属層間を接合する接合工程とを含むことを特徴とする電子部品の接合方法。
【請求項２】  前記インジウム層を電解めっきで形成することを特徴とする請求項１記載の電子部品の接合方法。
【請求項３】  前記接続端子を、金めっきもしくは銅めっきにより形成することを特徴とする請求項１または２記載の電子部品の接合方法。
【請求項４】  前記清浄化工程において、弱アルカリ性の電解液中で、前記一方の電子部品を陰極としてインジウム層を電解処理し、
前記接合工程を、前記一方の電子部品を電解液から取り出すことなしに該電解液中で行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の電子部品の接合方法。
【請求項５】  前記清浄化工程において、弱アルカリ性の還元性溶液中でインジウム層を還元処理し、
前記接合工程を、前記一方の電子部品を還元性溶液から取り出すことなしに該還元性溶液中で行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の電子部品の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品の接合方法に関し、一層詳細には、常温接合による電子部品の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップをパッケージあるいは配線基板に搭載する場合、はんだによる接合、あるいは導電性接着剤を用いて、半導体チップの電極端子と配線基板の配線パターンとの電気的接合を行っているのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のはんだや導電性接着剤を用いる場合には、２００℃前後の加熱工程が必要である。
このような加熱工程を経ると、接合に必要な金属面の酸化や、金属間化合物の生成により、変質や脆弱化が生じやすいという課題がある。また、加熱炉といった、大型設備が必要となり、コスト高となる課題がある。
さらに、はんだバンプの溶融、導電性接着剤の軟化等、接続時に体積変化を伴う接合部材を使用するため、半導体チップの電極端子間、基板の配線パターン間が短絡するおそれがあり、狭ピッチ化に限界がある。
今後ますます多端子化、狭ピッチ化、小型化が進む中で、上記の課題を解決できる、いわゆる常温接合の技術開発が急がれている。
【０００４】
本発明は上記要望に応えるべくしてなされ、その目的とするところは、常温接合を可能とする、電子部品の接合方法を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的による本発明に係る電子部品の接合方法では、一方の電子部品の接合部位にインジウム層を形成する工程と、他方の電子部品の前記一方の電子部品の接合部位と対応する部位に金属からなる接続端子を形成する工程と、前記インジウム層を溶液中で清浄化する清浄化工程と、前記一方の電子部品のインジウム層と他方の電子部品の接続端子とを前記溶液中で接触させ、押圧して両金属層間を接合する接合工程とを含むことを特徴としている。
溶液中で接合することで、インジウム層表面に酸化被膜が形成されにくく、良好な接合が行える。
前記インジウム層を電解めっきで形成すると好適である。
前記接続端子を、金めっきもしくは銅めっきにより形成すると好適である。
【０００６】
前記清浄化工程において、弱アルカリ性の電解液中で、前記一方の電子部品を陰極としてインジウム層を電解処理し、前記接合工程を、前記一方の電子部品を電解液から取り出すことなしに該電解液中で行うようにすると好適である。
インジウムは酸性溶液中では溶解するので、弱アルカリ性の電解液を用いるとよい。電解処理により、インジウム層の表面が清浄化され、電解液から取り出すことなしに、電解液中で接合工程を行うことにより、インジウム金属表面に酸化被膜が形成されるのを防止できる。
【０００７】
あるいは前記清浄化工程において、弱アルカリ性の還元性溶液中でインジウム層を還元処理し、前記接合工程を、前記一方の電子部品を還元性溶液から取り出すことなしに該還元性溶液中で行うようにするとよい。
還元性溶液中でインジウム層表面の酸化被膜が除去され、清浄化される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、電子部品の接合構造の一例を示し、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）型パッケージ（一方の電子部品）１０に、半導体チップ（他方の電子部品）１２をフリップチップ接続法によって搭載した例を示す説明図である。
半導体チップ１２の端子部（図示せず）には、金ワイヤあるいは金めっきにより金バンプ（接続端子）１６が形成されている。
【０００９】
一方、パッケージ本体（配線基板）１４の片面には、銅箔をエッチングしてチップ搭載用の配線パターン（図示せず）が形成され、該配線パターン上に、インジウム層１８が形成されている。インジウム層１８に、対応する金バンプ１６が接触するように位置合わせして半導体チップ１２をパッケージ本体１４上に載置し、常温で両者を加圧することによって、インジウム層１８と金バンプ１６間に金属間化合物が生成され、両者は強固に接合される。
金バンプ１６の表面は酸化被膜のない清浄な面となっている。インジウムは、空気中では酸化被膜が形成されやすい。そこで、後記するような手段によって、酸化被膜を除去した清浄な面として後、圧接接合する必要がある。
【００１０】
パッケージ本体１４のインジウム層１８は、電解インジウムめっきによって形成することができる。
インジウムめっき液は市販のものを用いることができる。例えば、大和化成株式会社製のＤＡＩＮ  ＩＮ―ＰＬ３０のインジウムめっき液を好適に用いることができる。この市販のインジウムめっき液を用いた場合、めっき条件は、液温が３０℃前後、電流密度が２Ａ／ｄｍ2前後が好適であった。
もちろんインジウムめっき液はこれに限定されるものではない。めっき条件も通常の条件で行えばよい。
また、半導体チップ１２の金バンプ１６は、上記では金ワイヤにより形成したが、はんだによりバンプを形成し、このバンプ上に金めっきを施すようにしてもよい。
【００１１】
次に接合方法についてさらに詳細に説明する。
本発明では、上記のように、パッケージ本体（一方の電子部品）１４の接合部位にインジウム層１８を形成し、半導体チップ（他方の電子部品）１２の接合部位に金バンプ（接続端子）１６を形成した後、インジウム層１８を溶液中で清浄化し、溶液中で、半導体チップ１２の金バンプ１６とパッケージ本体１４のインジウム層１８とを接触させ、押圧して両金属層を接合するのである。
【００１２】
半導体チップ１２とパッケージ本体１４とを、溶液中で接合することで、インジウム層１８表面に酸化被膜が形成されにくく、良好な接合が行える。
インジウム層１８の清浄化方法について次に説明する。
まず第１の方法は、弱アルカリ性の電解液中で、パッケージ本体（配線基板）１４を陰極として、また陽極に例えば白金を用いて、インジウム層１８を電解処理する方法である。陰極となるインジウム層１８から水素が発生する状態に数分間保持する。これによりインジウム層１８表面が還元処理され、清浄化される。
電解液としては、特に限定されないが、クエン酸カリウム等の伝導塩を含む溶液とする。クエン酸カリウムの濃度としては、例えば１００ｇ／ｌ程度でよい。電解条件も特に限定されず、常温で、陰極から水素が発生する状態で、数分（例えば５分）間保持することで十分な清浄化が行える。
電解液を弱アルカリ性とするのは、インジウムは酸性溶液中では溶解するからである。
【００１３】
また、インジウム層１８の第２の清浄化方法は、弱アルカリ性の還元性溶液中でインジウム層１８を還元処理する方法である。
還元性溶液中でインジウム層１８表面の酸化被膜が除去され、清浄化される。
還元性溶液の組成の一例を下記に示す。
ジメチルアミンボラン      ５ｇ／ｌ
酢酸タリウム              １０ｐｐｍ
上記の組成で、クエン酸カリウムあるいはリン酸カリウム等を添加してｐＨ７〜８の弱アルカリ性に調整する。
上記の還元性溶液にパッケージ本体（配線基板）１４を浸漬し、５０℃で５分間保持することにより、インジウム層１８を十分に清浄化できた。
なお、還元性溶液ももちろん上記に限定されるものではない。
【００１４】
接合工程は上記の電解液中もしくは還元性溶液中でそのまま引き続いて行う。
すなわち、パッケージ本体１４を電解液もしくは還元性溶液から取り出すことなしに、半導体チップ１２も液中に浸漬し、インジウム層１８と対応する金バンプ１６とを位置合わせして接触させ、常温で、両者を数秒間押圧することで、インジウム層１８と金バンプ１６とが強固に接合する。
このように、液中で接合工程を行うことで、インジウム層１８の表面に酸化被膜が形成されるのが防止され、金属間化合物が生成されて両金属が強固に接合されるのである。
接合強度は、引き剥がし試験により、インジウム層１８の部位で破断が生じることから、インジウム層１８と金バンプ１６との間の接合強度は十分であることがわかる。
【００１５】
上記では、半導体チップ１２をパッケージ本体（配線基板）１４に搭載する例で説明したが、常温における金属間接合が要求される、他の電子部品同士の接合にも適用できることはもちろんである。
また上記では、インジウム層１８と金バンプ１６との間の接合例を示したが、清浄な表面状態のインジウム層と清浄な表面状態の銅層との間の接合も十分な接合強度で接合できることがわかった。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、常温で、金属あるいは導電性接着剤を溶融させることなく接合することができるので、狭ピッチの配線パターン間等であっても、短絡させることなく接合できるという著効を奏する。
また、高温加熱工程やそのための加熱炉が不要となり、コストの低減化も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
電子部品の接合例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  パッケージ
１２  半導体チップ
１４  パッケージ本体
１６  金バンプ
１８  インジウム層