(57)【要約】【課題】信頼性の良好な半導体実装モジュールを実現する。【解決手段】絶縁膜２３に設けられた絶縁膜不形成部２７と、この絶縁膜不形成部２７に設けられた接続ランド２８とを含んだ配線基板２２と、この配線基板２２に装着される半導体素子２４と、この半導体素子２４に接続されるとともに接続ランド２８と対応する位置に設けられたはんだバンプ２５ａ、２５ｂと、半導体素子２４と配線基板２２との間の隙間３２に充填された樹脂３３とを備え、接続ランド２８とはんだバンプ２５ａ、２５ｂとの間は、凹版転写によって形成された凹版転写導体３０ａ、３０ｂで接続されたものである。これにより、樹脂３３中のボイドやはんだ粒などの発生を抑えることができる。【選択図】図１
2007214332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に配線された配線パターンと、この配線パターン上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜に設けられた第１の絶縁膜不形成部と、この第１の絶縁膜不形成部に設けられるとともに、前記配線パターンに接続された第１の接続ランドとを含んだ配線基板と、この配線基板に装着される半導体素子と、この半導体素子に接続されるとともに前記第１の接続ランドと対応する位置に設けられた金属バンプと、前記半導体素子と前記配線基板との間の隙間に充填された樹脂とを備え、前記第１の接続ランドと前記金属バンプとの間は、凹版転写によって形成された第１の凹版転写導体で接続された半導体実装モジュール。
【請求項２】
第１の凹版転写導体の融点は、金属バンプの融点より低くした請求項１に記載の半導体実装モジュール。
【請求項３】
配線基板は、絶縁膜に設けられた第２の絶縁膜不形成部と、この第２の絶縁膜不形成部に設けられるとともに、配線パターンに接続された第２の接続ランドとを有し、前記第２の接続ランドに装着されたチップ部品と前記第２の接続ランドとの間は第２の凹版転写導体で接続された請求項１に記載の半導体実装モジュール。
【請求項４】
第１の凹版転写導体の高さは、チップ部品の底面と第２の接続ランドとの間の距離より大きくした請求項１に記載の半導体実装モジュール。
【請求項５】
凹版転写導体ペーストの天面には、周縁部から中心に向かって窪みが形成された請求項１に記載の半導体実装モジュール。
【請求項６】
金属バンプには、半導体素子の外周近傍に配置された第１の金属バンプと、前記半導体素子の内部側に設けられた第２の金属バンプとを有し、前記第１の金属バンプの大きさは、前記第２の金属バンプの大きさより大きくした請求項１に記載の半導体実装モジュール。
【請求項７】
第２の金属バンプに対応する凹版転写導体ペーストの高さは、第１の金属バンプに対応する凹版転写導体ペーストの高さより高くした請求項６に記載の半導体実装モジュール。
【請求項８】
第２の金属バンプに対応する凹版転写導体ペーストの高さと、第１の金属バンプに対応する凹版転写導体ペーストの高さとの差は、第１と第２の金属バンプの高さの差と略等しくした請求項７に記載の半導体実装モジュール。
【請求項９】
基材上に配線された配線パターンと、この配線パターン上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜に設けられた第１の絶縁膜不形成部と、この第１の絶縁膜不形成部に設けられるとともに、前記配線パターンに接続された第１の接続ランドとを含んだ配線基板へ金属バンプ付きの半導体素子をフリップチップ実装する半導体モジュールの製造方法において、前記第１の接続ランドに対応する位置に第１の凹部が形成された樹脂製のフィルムに対して、前記第１の凹部へ導体ペーストを充填する充填工程と、この充填工程の後で前記第１の接続ランドと前記第１の凹部とが対向するように前記フィルムを前記配線基板へ貼り付ける貼付け工程と、この貼付け工程の後で前記フィルムと前記配線基板とが貼り合わされた状態で加圧して前記導体ペーストを配線基板へ転写する転写工程と、この転写工程の後で前記配線基板から前記フィルムを剥離して、前記第１の接続ランド上に第１の凹版転写導体ペーストを形成させる剥離工程とからなる凹版転写工程と、この凹版転写工程の後で前記第１の凹版転写導体ペーストに半導体素子を装着する実装工程と、この実装工程の後で前記第１の凹版転写導体ペーストを溶融させて前記第１の接続ランドと前記金属バンプとの間とを第１の凹版転写導体で接続させる加熱工程と、前記半導体素子と前記配線基板との間に樹脂を充填する樹脂充填工程とを有した半導体実装モジュールの製造方法。
【請求項１０】
凹部の底面には、周縁部から中央に向かって突出した突起が形成された請求項９に記載の半導体実装モジュールの製造方法。
【請求項１１】
導体ペーストの融点は、金属バンプの融点より低くするとともに、加熱工程の温度は前記導体ペーストの融点と金属バンプの融点の間とした請求項９に記載の半導体実装モジュールの製造方法。
【請求項１２】
金属バンプには、第１の金属バンプと、この第１の金属バンプよりも小さな径の第２の金属バンプとを有し、前記第１の金属バンプに対応して設けられる第１の凹版転写導体ペーストと、前記第２の金属バンプに対応して設けられる第２の凹版転写導体ペーストとは異なった高さとし、凹版転写工程では前記第１の凹版転写導体ペーストと前記第２の凹版転写導体ペーストとを一括に配線基板上へ形成する請求項９に記載の半導体実装モジュールの製造方法。
【請求項１３】
絶縁膜に設けられた第２の絶縁膜不形成部と、この第２の絶縁膜不形成部に設けられるとともに、配線パターンに接続された第２の接続ランドと、この第２の接続ランド上に接着されるチップ部品と、このチップ部品と前記第２の接続ランドとの間を接続する第２の凹版転写導体とを有し、凹版転写工程では前記第２の凹版転写導体ペーストと第１の凹版転写導体ペーストとを一括に配線基板上へ形成する請求項９に記載の半導体実装モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が配線基板にフリップチップ実装された半導体実装モジュールと、この半導体実装モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の半導体実装モジュールの製造方法について詳細に説明する。図１２は、従来の半導体実装モジュールの製造フローチャートである。図１２において、クリームはんだ印刷工程１では、基板２にクリームはんだ３をメタルマスクを用いて印刷する。そしてこのクリームはんだ印刷工程１の後の実装工程４では、クリームはんだ３の上にチップ部品５や半導体素子６が装着される。なおこの半導体素子６には複数の電極パッドを有し、この電極パッドには、はんだバンプ７が設けられている。なおこれらのはんだバンプ７は、半導体素子６の基板に０．４ｍｍの間隔で配置されている。そして、この実装工程４の後のリフロー工程８において、クリームはんだ３を加熱・溶融させて、チップ部品５や半導体素子６を基板２へ接続・固定する。そして半導体素子６と基板２との間の接続強度を維持するために、樹脂充填工程９ではリフロー工程８の後で半導体素子６と基板２との間の隙間に樹脂１０を充填・硬化させる。そして以上のような工程によって半導体実装モジュール１１（図１５に示す）が完成する。
【０００３】
では、従来の半導体実装モジュール１１の製造方法について図１２に示した工程の順で以下詳細に説明する。図１３は、従来の半導体実装モジュールにおけるクリームはんだ印刷工程１の説明図である。図１２、図１３において、まず基板２は、ガラス・エポキシ系の樹脂基材であり、この基材上には予め導体パターン（図示なし）が形成されている。なお、この配線パターン上には絶縁膜（図示せず）が形成されている。この絶縁膜の一部分に絶縁膜不形成部（図示せず）が形成され、そしてこの絶縁膜不形成部には、導体パターンと接続された接続ランド１２が形成されている。
【０００４】
まずクリームはんだ印刷工程１では、所定の位置に孔１３が設けられたメタルマスク１４が基板１の上に搭載される。ここで、これらの孔１３はそれぞれの接続ランド１２と対応する位置に形成されている。
【０００５】
そして、このメタルマスク１４の上面にクリームはんだ３を供給し、スキージ１５を図示Ａ方向へと移動させることで、クリームはんだ３が孔１３へ充填される。そしてこの状態でメタルマスク１４を外すと、孔１３内に充填されたクリームはんだ３ａが接続ランド１２上に残されることとなり、クリームはんだ３が基板２上に印刷される。このとき接続ランド１２上には、メタルマスク１４とほぼ同じ厚みのクリームはんだ３ａが形成される。
【０００６】
図１４は、実装工程における基板の断面図である。図１２、図１４において、実装工程４では、クリームはんだ印刷工程１の後でチップ部品５や半導体素子６が基板２上に実装される。リフロー工程８では、クリームはんだ３ａを溶融する温度以上にまで加熱し、実装工程４で実装されたチップ部品５や半導体素子６をはんだ付けする。
【０００７】
図１５は半導体実装モジュール１１の断面図である。図１５に示すように、樹脂充填工程９は、リフロー工程８の後で半導体素子６と基板２との間の隙間に樹脂１０を充填・硬化させる。これによって、半導体実装モジュール１１が完成する。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−２４４２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、モジュールは半導体素子をフェイスダウンでフリップチップ実装した半導体実装モジュール化により小型化されてきた。しかし、携帯電話に代表されるような機器は今後もさらに多機能化が進み、その機器に内蔵される半導体実装モジュールには更なる小型化が要求されることとなる。そしてそのためには、はんだバンプ７の間隔を小さくすることが必要であるが、図１４に示すように、クリームはんだ３ａにダレが生じ、隣り合うはんだペースト同士で接触し易くなる。そしてこれによって、リフロー工程８で接続ランド１２間にはんだ粒１６が残留し易くなるという課題がある。そこで、この課題を解決するために、はんだペースト３ａの厚みを薄くし、供給するはんだペースト３ａの量を少なくすると、半導体素子６と基板２との隙間１７が狭くなり、樹脂１０が流れ込み難くなるという課題が生じることとなる。そしてこれは、樹脂１０の中にボイド１８が発生する。そしてこれらのはんだ粒１６やボイド１８は、半導体実装モジュール１１を親基板へはんだ付けするときに、隣接したはんだバンプ同士での短絡を発生し易くさせるという課題を有している。
【００１０】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、樹脂１０中のボイドやはんだ粒などの発生を抑え、信頼性の良好な半導体実装モジュールを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために本発明の半導体実装モジュールでは、基材上に配線された配線パターンと、この配線パターン上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜に設けられた第１の絶縁膜不形成部と、この第１の絶縁膜不形成部に設けられるとともに、前記配線パターンに接続された第１の接続ランドとを含んだ配線基板と、この配線基板に装着される半導体素子と、この半導体素子に接続されるとともに前記第１の接続ランドと対応する位置に設けられた金属バンプと、前記半導体素子と前記配線基板との間の隙間に充填された樹脂とを備え、前記第１の接続ランドと前記金属バンプとの間は、凹版転写によって形成された第１の凹版転写導体で接続されたものである。これにより所期の目的を達成できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、基材上に配線された配線パターンと、この配線パターン上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜に設けられた第１の絶縁膜不形成部と、この第１の絶縁膜不形成部に設けられるとともに、前記配線パターンに接続された第１の接続ランドとを含んだ配線基板と、この配線基板に装着される半導体素子と、この半導体素子に接続されるとともに前記第１の接続ランドと対応する位置に設けられた金属バンプと、前記半導体素子と前記配線基板との間の隙間に充填された樹脂とを備え、前記第１の接続ランドと前記金属バンプとの間は、凹版転写によって形成された第１の凹版転写導体で接続された半導体実装モジュールである。
【００１３】
これにより第１の接続ランドと金属バンプとの間には、凹版転写導体が挿入されることとなるので、基板と半導体素子との間の隙間を大きくできる。従って、樹脂を隙間へ流入しやすくできるので、樹脂中にボイドが発生し難くなる。また、第１の凹版転写導体は凹版転写によって形成されるので、ダレが小さくなり、はんだバンプのような導体粒の発生を少なくできる。従って、信頼性の良好な半導体素子実装モジュールを実現できる。
【００１４】
なお、第１の凹版転写導体は凹版転写によって形成されるので、メタルマスクを用いた場合のようなかすれなどが無く、はんだ量のばらつきを少なくできる。従って、はんだ量が安定するので、半導体素子実装モジュールの信頼性を安定させることができる。また、半導体素子以外の部品と配線基板との間を接続するための接続部材も同時に供給できるので、生産性が良好である。
【００１５】
さらに、配線基板上には、凹部に充填された導体ペーストが転写されるので、導体ペーストが供給される量の精度が良く、導体ペーストの供給量を安定させることができる。これにより面積が小さな接続ランドへの導体ペーストの供給や、接続ランドの面積に比べて導体ペーストの高さの比が大きな導体ペーストの供給が可能となるので、金属バンプ間隔の小さな半導体素子の実装も可能となる。従って半導体実装モジュールの小型化が実現できるという効果も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態における導体ペースト供給方法を用いて製造されたモジュール２１の断面図である。図１において、配線基板２２はいわゆる樹脂基板である。本実施の形態における配線基板２２は、ガラス織布にエポキシ樹脂が含浸された基材の両面に、配線パターン（図示せず）が形成されている。
【００１７】
そして、この配線パターン上を覆うように絶縁膜２３（図５に示す）が形成されており、この絶縁膜には半導体素子２４のはんだバンプ２５ａ、２５ｂや、チップ部品２６の電極と対応する位置に、絶縁膜不形成部２７（図５に示す）が設けられている。
【００１８】
そしてこの絶縁膜不形成部２７には、はんだバンプ２５ａ、２５ｂと接続される接続ランド２８や、チップ部品２６の電極と接続される接続ランド２９が設けられる。なお、これら接続ランド２８、接続ランド２９はともに配線基板２２上で配線パターンに接続されている。
【００１９】
ここで、はんだバンプ２５ａは半導体素子２４の内側に配置し、一方はんだバンプ２５ｂは半導体素子２４の外周に配置する。そして、はんだバンプ２５ｂははんだバンプ２５ａよりも大きな径としている。これは、樹脂製の配線基板２２とシリコン製の半導体素子２４との間の線膨張係数の差が大きいために、半導体素子２４が配線基板２２にはんだ付けされた場合に、半導体素子２４の内側に比べて外周部側のはんだバンプの方が大きな熱ストレスを受けるためである。従って、この外周部のはんだバンプ２５ｂの径を大きくすることで、熱ストレスに対してもクラックなどが発生し難くできることとなる。なお本実施の形態においては、はんだバンプ２５ｂを半導体素子２４の基板の対角線上に４箇所配置しているので、配線基板２２へ安定して装着することができる。本実施の形態では四隅に４箇所としたが、これは半導体素子２４を配線基板２２へ装着時に安定すれば良いので、３箇所以上であれば良い。
【００２０】
そして接続ランド２８とはんだバンプ２５ａとの間は、凹版転写によって設けられた凹版転写導体３０ａによって接続され、接続ランド２８とはんだバンプ２５ｂとの間は、凹版転写によって設けられた凹版転写導体３０ｂによって接続されている。このとき、バンプ２５ｂの方がバンプ２５ａに比べて大きいので、バンプ２５ａと接続ランド２８との間の凹版転写導体３０ａの方が、バンプ２５ｂと接続ランド２８との間の凹版転写導体３０ｂよりも高さが必要となることとなる。また接続ランド２９とチップ部品２６の電極との間は、凹版転写導体３１によって接続されており、この凹版転写導体３１を形成するために必要なはんだの最適な高さや量は異なっている。このように凹版転写導体３０ａ、凹版転写導体３０ｂや凹版転写導体３１は、それぞれに必要な高さや量などが異なっていても、凹版転写によって形成されるので、それぞれの箇所に適した形状やはんだ量を精度良く供給できることとなる。なお、本実施の形態における凹版転写導体３０ａ、３０ｂ、凹版転写導体３１は共に鉛フリーのはんだであり、錫・銀・銅系の合金によるはんだを用いている。
【００２１】
そして、半導体素子２４と配線基板２２との接続強度や信頼性を維持するために、半導体素子２４と配線基板２２との間の隙間３２には樹脂３３が充填されている。
【００２２】
次に、このようなモジュール２１の製造方法について以下図面を用いて説明する。図２は、本実施の形態におけるモジュール２１の製造フローチャートである。図２において図１と同じものは同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。図２の順序に従って、本実施の形態におけるモジュール２１の製造方法を説明する。
【００２３】
図３は、本実施の形態における導体ペースト充填工程におけるフィルムの断面図である。図２、図３において、まず凹版加工工程４１では、接続ランド２８や接続ランド２９に対応する位置に、それぞれ凹部６２ａ、６２ｂと凹部６１（図３に示す）が加工された樹脂製のフィルム６３を製造する工程である。ここで、凹部６２ａははんだバンプ２５ａと対応する位置に形成され、一方、凹部６２ｂははんだバンプ２５ｂと対応する位置に形成されている。そして、凹部６２ａの深さは、凹部６２ｂより深くしている。
【００２４】
なおフィルム６３は、樹脂フィルムにエキシマレーザなどによって直接凹部６１、６２ａ、６２ｂを加工する方法や、金属製のマスタ金型を用いて樹脂成型する方法などを用いて形成される。従って加工されたフィルム６３には、非常に寸法精度の高い凹部６１、６２ａ、６２ｂが形成される。なお、本実施の形態におけるフィルム６３にはポリイミドなどの耐熱性の高い材料を用いているので、熱などによる変形が小さく、寸法精度の良好な凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂを実現できる。
【００２５】
そして導体ペースト充填工程４２では、凹版加工工程４１で加工された凹部６１、６２ａ、６２ｂへはんだペースト４３（導体ペーストの一例として用いた）を充填する工程である。この工程では、フィルム６３の凹部６１、６２ａ、６２ｂが加工された面にはんだペースト４３を供給し、スキージ６４をフィルム６３の一方端から他方端（図示矢印方向）へと移動させることで、はんだペースト４３が凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂへ充填される。ここではんだペースト４３には有機溶剤が含まれ、粘性を有した柔らかい状態にしている。これは、はんだペースト４３が、スキージ６４によって掻かれた場合にフィルム６３上をローリングし易くするためである。
【００２６】
そして乾燥工程４４では、導体ペースト充填工程４２において凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂへ充填されたはんだペースト４３に含まれる有機溶剤を約１／２程度まで蒸発させる。ここで、はんだペースト４３中の溶剤を完全に蒸発させずに、適度に有機溶剤を含んだ状態としておく。なお本実施の形態では、有機溶剤の含有比率が高い汎用のはんだペースト４３を用いたために、この乾燥工程４４を設けたが、これは予め有機溶剤の含有量を抑えたようなはんだペーストなどを用いればこの工程を省略することも可能である。
【００２７】
乾燥工程４４において有機溶剤が蒸発すると、凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂへ充填されたはんだペースト４３の体積は減少する。そこで、その減少分を補うために導体ペースト充填工程４２と乾燥工程４４とが２回から３回程度行われる。なお本実施の形態においては、最後の導体ペースト充填工程４５の後には乾燥工程４４は行わずに、貼付け工程４６へと移行する。このようにして、有機溶剤を適度に残した状態で、はんだペースト４３の凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂへの充填が完了する。なお本実施の形態では、ペースト充填工程４２と乾燥工程４４とを繰り返したが、これは予め有機溶剤の含有量を抑えたようなはんだペーストなどを用いればこの繰り返し回数を減らすこともできる。
【００２８】
図４は本実施の形態における貼付け工程における基板の断面図であり、図５は同、貼付け工程における基板の要部拡大図である。図４、図５において、図１から３と同じものは同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。図２と図４、図５において、貼付け工程４６では、フィルム６３が配線基板２２に貼り付けられる。このとき、凹部６１と接続ランド２９との位置と、凹部６２ａ、６２ｂと接続ランド２８との位置とがそれぞれ対応するように貼り合わされる。
【００２９】
ここで、接続ランド２８や接続ランド２９の中央部は絶縁膜不形成部２７であり、その接続ランド２８や接続ランド２９の外縁部は絶縁膜２３で覆われるようにしてある。これは配線基板２２での製造工程において、接続ランド２８や接続ランド２９と絶縁膜２３とがズレて製造された場合でも、接続ランド２８や接続ランド２９の形状や大きさが変わらないようにするためである。従って接続ランド２８、接続ランド２９の大きさや形状が変化し難いので、半導体素子２４やチップ部品２６のはんだ付け強度が安定した接続ができる。なお、本実施の形態において絶縁膜２３は、接続ランド２８や接続ランド２９の外周から約２０μｍだけを覆っている。
【００３０】
このように接続ランド２８や接続ランド２９の外縁部は絶縁膜２３によって覆われているので、貼付け工程４６においてフィルム６３は、絶縁膜２３の上面に接触することとなるので、はんだペースト４３と接続ランド２８や接続ランド２９との間には、絶縁膜２３の厚み分だけの隙間が生じ、接触しないこととなる。なお本実施の形態における絶縁膜２３の厚みが約２５μｍであるので、はんだペースト４３と接続ランド２８や接続ランド２９との間の隙間も約２５μｍとなる。
【００３１】
図６は本実施の形態における接触・転写工程における接触転写設備の断面図であり、図７は同、接触転写設備の要部拡大断面図である。図６、図７において、図１から図５と同じものには、同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。図２と図６、図７において、貼付け工程４６で貼り合わされたフィルム６３と配線基板２２とは、２枚の硬質ゴム７１の間に挟み込まれて、熱プレス７２に収納される。接触・転写工程４７では、フィルム６３と配線基板２２とは２枚の硬質ゴム７１間に挟み込まれた状態で、熱プレス７２によって加熱・圧縮（図中の矢印方向）される。
【００３２】
ここで重要な点は、はんだペースト４３を接続ランド２８や接続ランド２９へ転写するためには、はんだペースト４３と接続ランド２８や接続ランド２９とが接触しなければならないことである。しかしながら、貼付け工程４６で貼り付けられた状態では、はんだペースト４３と接続ランド２８、接続ランド２９との間は隙間により接触していない。そこでこの接触・転写工程４７で加熱や加圧を行い、はんだペースト４３と接続ランド２８や、はんだペースト４３と接続ランド２９とをしっかりと接触させるものである。なお発明者らの実験によれば、汎用のはんだペーストを用いた場合には、２２．５ｋＰａの加圧状態にて、１７０℃の温度で１０分間加熱することではんだペースト４３が配線基板２２へ良好に転写することが確認できた。
【００３３】
この実験において、はんだペースト４３が良好に接続ランド２８、接続ランド２９へ良好に転写できた理由については検証できていないが、以下の理由によるものであると考えられる。
【００３４】
まず一つ目は、フィルム６３は熱可塑性樹脂であるので、熱を加えると柔らかくなり、その弾性力は減少する。本実施の形態では、ポリイミドを用いている。そして、加熱によって変形しやすくなったフィルム６３は、硬質ゴム７１間に挟み込まれた状態で加圧されるので、絶縁膜不形成部２７に対応した隙間部分において選択的に変形を起こすと考えられる。なお、本実施の形態では絶縁膜不形成部２７に対応した箇所のフィルム６３が変形され易くするために、凹部６１の開口部は接続ランド２９における絶縁膜不形成部２７よりも小さくし、また凹部６２の開口部は接続ランド２８における絶縁膜不形成部２７よりも小さくしている。これによって、凹部６１と絶縁膜不形成部２７および、凹部６２と絶縁膜不形成部２７との間には間隔６５（図５に示す）を有することとなり、フィルム６３への応力は間隔６５により分散され、間隔６５部分で弾性変形することができる。従って、はんだペースト４３を接続ランド２８あるいは接続ランド２９と接触し易くなる。また、フィルム６３の塑性変形が小さくなり、フィルム６３を再利用し易くなる。
【００３５】
さらに本実施の形態の接触・転写工程４７でのはんだペースト４３は、有機溶剤が適量含まれた状態とし、加熱温度はこの有機溶剤が蒸発する温度以上としている。これによって有機溶剤は蒸発し、この有機溶剤の蒸発による体積の膨張によって、はんだペースト４３の体積が増加する。その結果はんだペースト４３は、凹部６１や凹部６２ａあるいは６２ｂの開口部より盛り上がると考えられる（図７においては下方に押し下げられる）。以上のような作用によって、はんだペースト４３と接続ランド２８、接続ランド２９とが接触する。
【００３６】
以上のように加熱によって、はんだペースト４３を流動し易く、またフィルム６３を変形し易くするとともに、はんだペースト４３の体積を膨張させる、また加圧によって、フィルム６３の接続ランド２８、接続ランド２９の対応部分を変形させることによって、先に記載した条件において、はんだペースト４３は、接続ランド２８や接続ランド２９へと転写できたものと考えられる。
【００３７】
本実施の形態では、エキシマレーザ加工によって１枚毎にフィルム６３を製造するので、フィルム６３の加工コストが高い。従って、このフィルム６３は再利用される。そのためにフィルム６３の厚みを厚くすることで、変形が弾性限界内となるようにし、残留変形を小さくして繰り返し使用できるようにしている。なお本実施の形態におけるフィルム６３は、約１２５μｍの厚みである。
【００３８】
ところが、フィルム６３を金型による樹脂成型などで製造すれば、フィルム６３の製造コストを下げることができる。このような場合には、フィルム６３を使い捨てることにもなるので、環境への配慮もあり、フィルム６３の厚みを薄くする。そしてそのように薄く、安いフィルムを用いれば、加熱温度をさらに低温にするとか、あるいは加圧条件をもっと低い圧力にしても転写が可能となる。つまり、常温にて柔らかく、弾性力が小さな樹脂や、厚みの薄いフィルムを用いれば、１回の利用で変形し易くなるので再利用は困難となるが、はんだペースト４３を接続ランド２８、接続ランド２９へ容易に接触させることができることとなる。また、はんだペースト４３に含まれる有機溶剤の含有比率が大きければ、蒸発に伴うはんだペースト４３の膨張が大きくなり、転写されやすくなるものと考えられる。
【００３９】
この接触・転写工程４７で常温にまで冷却された後に、配線基板２２はフィルム６３が貼り付けられた状態のままで熱プレス７２から取り出される。そして取り出された配線基板２２は、剥離工程４８で配線基板２２からフィルム６３が剥がされる。このときはんだペースト４３に含まれたロジン（松脂）によって、はんだペースト４３は接続ランド２８や接続ランド２９と接着された状態となっている。これによって、はんだペースト４３は配線基板２２側に残留し、配線基板２２へ転写されることとなる。そしてそのために接触・転写工程４７における加熱温度は、ロジンが粘着性を有する温度とすることも重要である。
【００４０】
なおこのとき、はんだペースト４３が凹部６１や凹部６２ａ、６２ｂに残留し難くしなければならない。そこで、本実施の形態では予めフィルム６３の凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂにフッ素系の潤滑剤を塗布している。また、この剥離工程４８において、はんだペースト４３を凹部６１や凹部６２ａ、６２ｂに残留し難くするためにも、接触・転写工程４７において有機溶剤が適量含んだ状態としておくことと、フィルム６３が上となる方向にて加熱されることも重要であると考えている。つまり、有機溶剤が蒸発することで、はんだペースト４３と凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂとの間に蒸発した溶剤が入り込み、はんだペースト４３は凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂから剥がれ易くなるものと考えられる。
【００４１】
図８は剥離工程でフィルムの剥離が完了した状態の基板の断面図である。図８に示すように、以上のような工程によって凹部６１、凹部６２ａ、６２ｂに充填されたはんだペースト４３が配線基板２２へ転写される。このとき、配線基板２２に転写が完了した凹版転写導体ペースト８１、凹版転写導体ペースト８２ａ、８２ｂの有機溶剤の成分は蒸発しているので、転写後のダレは小さくなる。これにより配線基板２２上には、凹部６１の形状を忠実に再現した凹版転写導体ペースト８１と、凹部６２ａ、６２ｂの形状をそれぞれ忠実に再現した凹版転写導体ペースト８２ａ、８２ｂとが形成される（このように凹部が形成されたフィルムを用いて導体ペーストを基板へ転写する方法を凹版転写と言う）。そしてこのように凹版転写を行えば、ダレが抑制されることによって、はんだペースト４３のはんだ粉が、接続ランド２８や接続ランド２９の外側へ流れ出し難くなるので、不要な箇所にはんだ粒を発生し難くなる。特に本実施の形態では、接触・転写工程４７において有機溶剤を蒸発させるので、さらにダレを小さくできる。これにより、接続ランド２８間にはんだ粒が残留し難くなり、はんだ粒による接続ランド同士の短絡などは発生し難くなる。従って、信頼性の高い半導体実装モジュール２１を実現できる。また、隣接する接続ランド同士の間隔を小さくでき、はんだバンプ２５間の間隔を小さくすることができ、半導体実装モジュール２１の小型化も可能となる。
【００４２】
図９は実装工程における基板の断面図である。図２、図９において、実装工程４９では、剥離工程４８でフィルム６３が剥がされた後で、凹版転写導体ペースト８１上にチップ部品２６（電子部品の一例として用いた）を実装し、凹版転写導体ペースト８２ａ、８２ｂ上に半導体素子２４を実装する。なお本実施の形態におけるチップ部品２６の底面の両端部と、側面電極２６ａとに連続して電極が形成されているものである。
【００４３】
なお本実施の形態における凹部６１はチップ部品２６の底面に対応する位置に設けられた装着面８１ａと、チップ部品２６の側面に対向するように装着面８１ａから上方に突出して形成された突起部８１ｂとを有した形状である。そして凹版転写導体ペースト８１にはこの形状が忠実に再現されることとなる。つまりチップ部品２６が装着されて、チップ部品２６と接触する装着面８１ａと、この装着面８１ａの外側に設けられ、装着面８１ａから上方へ突出した突起部８１ｂとが形成されることとなる。ここで、装着面はチップ部品２６が装着されたときのバウンディングなどによる装着ズレを防止するために設けられる。
【００４４】
突起部８１ｂは、装着面８１ａより突出して形成される。従って、突起部８１ｂの側面８１ｃが、チップ部品２６の側面電極２６ａに対向して配置されることとなる。
【００４５】
ここで、側面８１ｃには、上方へ向かって側面電極２６ａとの間の間隔が大きくなる方向の傾斜を設けている。これにより、チップ部品２６がずれて実装されても、突起部を押しつぶし難くなる。本実施の形態では、側面８１ｃの先端とチップ部品２６の側面電極２６ａとの間の間隔は、実装工程４９におけるチップ部品２６の装着ズレ量よりも大きくしている。なお本実施の形態では、側面８１ｃに傾斜を設けたが、これは電極とほぼ平行となるようにしても良い。ただしこの場合には側面８１ｃと側面電極２６ａとの間の間隔は、実装ズレ以上の間隔としておくことが望ましい。
【００４６】
一方凹部６２ａ、６２ｂははんだバンプ２５に対応する位置に設けられ、その天面には球面状の凸部が形成されている。なお、この凸部は、はんだバンプ２５ａやはんだバンプ２５ｂそれぞれの径に対応した形状としている。このようにすることによって、凹版転写導体ペースト８２ａ、８２ｂの天面には、凹部６２ａ、６２ｂの凸部形状に対応した窪みが再現されることとなる。つまり凹版転写導体ペースト８２ａ、８２ｂの天面には、外周端から中心に向かって窪む方向の凹部が形成されることとなる。従って、半導体素子２４の装着位置がずれても凹部によって中心方向へと移動させられるので、実装が容易になる。
【００４７】
なお、本実施の形態では凹部６２ａと凹部６２ｂの深さの差は、はんだバンプ２５ａとはんだバンプ２５ｂの高さの差と同じにしてある。これによって、半導体素子２４を配線基板２２へ実装した場合に、はんだバンプ２５ａとはんだバンプ２５ｂ全てが、凹版転写導体ペースト８２ａ、凹版転写導体ペースト８２ｂそれぞれにしっかりと接触するので、接続ランド２８とはんだバンプ２５ａや接続ランド２８とはんだバンプ２５ｂとの間をしっかりとはんだ付けできることとなる。
【００４８】
図１０は、リフロー工程完了後のモジュールの断面図である。リフロー工程５０（接続工程の一例として用いた）では、実装工程４９で実装された半導体素子２４やチップ部品２６をはんだ付けする。このようにして半導体素子２４やチップ部品２６が装着された配線基板２２をリフロー炉によって加熱して凹版転写導体ペースト８１、凹版転写導体ペースト８２ａ、８２ｂを溶かす。これによって、はんだバンプ２５ａ、２５ｂと接続ランド２８との間はそれぞれ凹版転写導体３０ａ、３０ｂによって接続され、一方チップ部品２６と接続ランド２９との間は凹版転写導体３１で接続されることとなる。
【００４９】
以上のように、半導体素子２４のはんだバンプ２５ａと配線基板２２との間や、半導体素子２４のはんだバンプ２５ｂと配線基板２２との間、あるいはチップ部品２６と配線基板２２との間のそれぞれの高さに応じた凹版転写導体３０ａ、３０ｂ、３１を形成することができる。従って半導体素子２４やチップ部品２６など、異なる大きさの隙間に対し、適した高さの凹版転写導体を形成させることができる。従ってたとえ配線基板２２と部品との間の隙間の大きさが異なるような複数の電子部品を実装する場合においてもそれらの隙間に応じた高さの凹版転写導体を形成できるので、配線基板２２と部品との間の隙間の大きさによらずはんだ付けが可能となる。
【００５０】
また、チップ部品２６の側面電極２６ａの近傍に突起部８１ｂの側面８１ｃが設けられるので、リフロー工程５０において突起部８１ｂが溶融すると、側面８１ｃと側面電極２６ａとが接触し、はんだペースト４３と側面電極２６ａとが確実にはんだ付けされる。これにより、フィレット３４の高さ３５が大きくできる。従って、側面電極２６ａとはんだとの接続面積を大きくできるので、チップ部品２６の接続強度が大きくなる。そしてこのようにフィレット３４が大きくできるので、フィレットへのクラックなどが発生しにくくなり、長期的な接続信頼性も高くできる。
【００５１】
そしてこのことは、近年環境への配慮から、使用されるようになった鉛フリーのクリームはんだを用いた場合、特に有用である。つまり、一般的に、鉛フリーはんだは、鉛を含むはんだに比べてはんだ付け性が劣る。従って、特にチップ部品２６と配線基板２２との接続固定に鉛フリーはんだを用いる場合において、接続面積を大きくすることは非常に重要な課題となっている。そこで、本実施の形態に示したように突起部８１ｂを設けることにより、鉛フリーはんだを用いてもフィレット３４の高さ３５を大きくできる。これにより、鉛フリーはんだに対してもチップ部品２６を確実にはんだ付け接続でき、接続強度を大きくできる。
【００５２】
なお本実施の形態では、鉛フリーはんだを用い、突起部８１ｂの高さ８１ｄは、チップ部品２６の高さの２／３としている。このようにすれば、鉛フリーはんだにおいても、容易にチップ部品２６の側面電極２６ａの上端にまでしっかりとはんだで接続することができる。そして、突起部８１ｂの高さを、チップ部品２６の高さの２／３としておくことで、最低でもチップ部品２６の高さの２／３以上の高さのフィレット３４を形成させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態においてはんだペースト４３の融点は、はんだバンプ２５ａ、２５ｂの融点より低いものを用いている。これは、樹脂製の配線基板２２に比べてシリコン製である半導体素子２４の方が熱伝導しやすいことより、リフロー工程５０においてはんだバンプ２５ａ、２５ｂの温度は、はんだペースト４３の温度に比べて温度が上がり易くなる。
【００５４】
そこで本実施の形態では、はんだペースト４３の融点をはんだバンプ２５ａ、２５ｂの融点より低くすることで、ほぼ同時に溶融するようにしている。これにより、リフロー工程５０において、はんだペースト４３とはんだバンプ２５とはしっかりとはんだ付けできる。さらに、リフロー工程５０の温度を低く、あるいは時間を短くできるという効果もあり、配線基板２２の反りも小さくできることとなる。ただし、配線基板２２の線膨張係数が小さく、そりなどの問題がないような場合には、はんだペースト４３とはんだバンプ２５とを同じ合金のはんだを用いても構わない。
【００５５】
なお本実施の形態において、はんだバンプ２５ｂの融点は、他のはんだバンプ２５ａやはんだペースト４３の融点より高くしている。そして、リフロー工程５０の加熱温度は、はんだバンプ２５ａやはんだペースト４３の融点以上で、かつはんだバンプ２５ｂの融点より低くしている。これにより、リフロー工程５０においてはんだバンプ２５ｂは溶融しないので、凹版転写導体ペースト８２ａ、８２ｂや、はんだバンプ２５ａが溶融しても半導体素子２４と配線基板２２との間の隙間９１を維持することができる。
【００５６】
図１１は、本実施の形態における樹脂充填工程５１における基板の断面図である。図２、図１１において、図１から図１０までと同じものは同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。樹脂充填工程５１では、リフロー工程５０の後で半導体素子２４と配線基板２２との隙間３２へ樹脂３３を流し込む。そして硬化工程５２で加熱して樹脂３３を硬化させている。そして以上のような製造方法を用いることにより、半導体素子２４と配線基板２２との間に凹版転写導体３０と凹版転写導体３１との高さの差の分だけ、半導体素子２４と配線基板２２との隙間９１（図１０に示す）は、チップ部品２６と配線基板２２との間隔９２よりも大きくなる。従って樹脂充填工程５１において樹脂３３が隙間３２に流れ込み易くなるので、樹脂３３内に気泡が残ったりし難くなる。従って信頼性の良好なモジュール２１を実現できる。
【００５７】
なお、本実施の形態における導体ペースト充填工程４２において、予め凹部６１や凹部６２ａ、６２ｂの容積よりも多くのはんだペースト４３を充填し、フィルム６３の表面から盛り上がった状態としても良い。このようにすれば、貼付け工程４６においてはんだペースト４３を接続ランド２８や接続ランド２９へ接触させることも可能になり、さらに確実に転写させることができる。
【００５８】
なお本実施の形態では、導体ペーストとして、はんだペースト４３を用いたが、これは導電性接着剤などを用いても良い。ただしこの場合には、リフロー工程に代えて硬化工程（接続工程の他の例として用いた）が行われる。また突起部はチップ部品２６と重なるような寸法としておくと良い。つまり接着剤は、はんだのように溶融しないので、予めチップ部品２６と導電性接着剤とを接触させておくことが必要であるからである。このようにすれば、導電性接着剤がチップ部品２６から離れた状態のままで硬化することを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明にかかる半導体実装モジュールは、信頼性の高い半導体実装モジュールを実現できるという効果を有し、基板へ導体ペーストを用いて半導体素子をフリップチップ実装、接続されるモジュールとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態におけるモジュールの断面図
【図２】同、モジュールの製造フローチャート
【図３】同、導体ペースト充填工程におけるフィルムの断面図
【図４】同、貼付け工程における基板の断面図
【図５】同、基板の要部拡大図
【図６】同、接触・転写工程における接触転写設備の断面図
【図７】同、接触転写設備の要部拡大断面図
【図８】同、剥離工程でフィルムの剥離が完了した状態の基板の断面図
【図９】同、実装工程における基板の断面図
【図１０】同、リフロー工程完了後のモジュールの断面図
【図１１】同、樹脂充填工程における基板の断面図
【図１２】従来の半導体実装モジュールの製造フローチャート
【図１３】同、ペースト供給工程の説明図
【図１４】同、実装工程における基板の断面図
【図１５】同、樹脂充填後の半導体実装モジュールの断面図
【符号の説明】
【００６１】
２２  配線基板
２３  絶縁膜
２４  半導体素子
２５ａ、２５ｂ  はんだバンプ
２７  絶縁膜不形成部
２８  接続ランド
２９  接続ランド
３０ａ、３０ｂ  凹版転写導体
３２  隙間
３３  樹脂
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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