(57)【要約】【課題】  配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さばらつき考慮して、十分な接合を実現し、信頼性を向上させることができるスタッドバンプ及びその形成方法を提供する。【解決手段】  ＬＳＩ１を搭載するセラミックパッケージ５に形成されるパッケージ配線パターン４の隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ、配線パターン４の隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、ｌＳＩ１の接続パッド上に１段目のバンプ３-2が、当該接続パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍで、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、２段目のバンプ３-3が、１段目のバンプ３-2の上に形成された場合の最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍで、本体部分の厚みが３５μｍ〜５０μｍとしたスタッドバンプ及びその形成方法である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の接続パッドに形成されるスタッドバンプであって、
前記電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、前記配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、前記配線パターンに接合するバンプとして、前記電子部品の接続パッド上に１段目のバンプと２段目のバンプが重ねて形成され、
前記１段目のバンプが、当該接続パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍであり、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、
前記２段目のバンプが、前記１段目のバンプの上に形成された場合の最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍであり、本体部分の厚みが３５μｍ〜５０μｍとしたことを特徴とするスタッドバンプ。
【請求項２】
電子部品の接続パッドに形成されるスタッドバンプであって、
前記電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、前記配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、前記配線パターンに接合するバンプとして、前記電子部品の接続パッド上に１段目のバンプと２段目のバンプが重ねて形成され、
前記１段目のバンプが、当該接続パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍであり、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、
前記２段目のバンプが、前記１段目のバンプの上に形成された場合の最大部分の直径が９０μｍ〜１００μｍであり、本体部分の厚みが３５μｍ〜４０μｍとしたことを特徴とするスタッドバンプ。
【請求項３】
電子部品の接続パッドに形成されるスタッドバンプの形成方法であって、
前記電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、前記配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、前記配線パターンに接合するバンプとして形成するものであり、
前記電子部品の接続パッド上に、最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍで、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍとなる１段目のバンプを形成し、
前記１段目のバンプの上に、最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍで、本体部分の厚みが３５μｍ〜５０μｍとなる２段目のバンプを形成することを特徴とするスタッドバンプの形成方法。
【請求項４】
電子部品の接続パッドに形成されるスタッドバンプの形成方法であって、
前記電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、前記配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、前記配線パターンに接合するバンプとして形成するものであり、
前記電子部品の接続パッド上に、最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍで、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍとなる１段目のバンプを形成し、
前記１段目のバンプの上に、最大部分の直径が９０μｍ〜１００μｍで、本体部分の厚みが３５μｍ〜４０μｍとなる２段目のバンプを形成することを特徴とするスタッドバンプの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器等に用いるＬＳＩ（Large Scale Integration）のスタッドバンプに係り、特に、ＬＳＩの小型化に対して接合の信頼性を向上させたスタッドバンプ及びその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来、ＬＳＩをセラミックパッケージ等の基板に接続させる手段の一つに、ＬＳＩのパッドにスタッドバンプを形成し、超音波熱圧着の工法を用いて接続する方法がある。
スタッドバンプは、金線（金ワイヤ）の先端を放電加熱して金ボールを作り、その先端部を切断して形成したバンプである。
【０００３】
［従来のバンプ：図４］
従来のバンプについて図４を参照しながら説明する。図４は、従来のバンプの断面説明図である。
従来のバンプは、図４に示すように、ＬＳＩ１の表面にＬＳＩ回路部分２が形成され、バンプが搭載される部分にパッドが形成され、パッド上にバンプ３-1が形成されるようになっている。
【０００４】
［セラミックパッケージへのＬＳＩ接合：図５］
次に、従来のセラミックパッケージにＬＳＩを接合した状況について図５を参照しながら説明する。図５は、従来のセラミックパッケージにＬＳＩを接合した断面説明図である。
図５に示すように、セラミックパッケージ５上にパッケージ配線パターン４が形成され、バンプ３が形成されたＬＳＩ１を逆さまにしてバンプ３部分をパッケージ配線パターン４に接合する。
【０００５】
尚、図５では、セラミックパッケージ５にゆがみがある場合を示しており、図５の左側のバンプは、よい接合となっているが、右側のバンプは、セラミックパッケージ５のゆがみによるパッケージ配線パターン４の高さのばらつきによって、パッケージ配線パターン４に十分に接合していない状況になっている。
【０００６】
また、近年、水晶発振器の小型化が要求されており、使用するＬＳＩの外径サイズ、パッドの小型化が進んでいる。
ＬＳＩに形成されるスタッドバンプは、スッタドバンプと超音波熱圧着で接続するセラミック基板との高さのばらつきを吸収し、均一に固相拡散をするために、できる限りスタッドバンプの厚みを確保しておく必要がある。
【０００７】
しかしながら、ＬＳＩとパッドが小型化されると、ＬＳＩの回路がパッドに近寄ることになるため、回路とバンプのショートを避けるために、パッドの小型化に応じた小型のバンプを形成する必要がある。
【０００８】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開２００１−２５７２２９号公報「バンプを有する電子部品及びその実装方法」（株式会社デンソー）［特許文献１］、特開２０１０−０３４５２７号公報「実装構造体および実装方法」（パナソニック株式会社）［特許文献２］がある。
【０００９】
特許文献１には、電子部品において、ＩＣチップの基板のランド上に、１段目のバンプを形成し、その上に２段目のバンプを形成することが記載され、２段目のバンプのボール径は、１段目のバンプのボール径より大きくしたことが示されている。
【００１０】
特許文献２には、半導体素子の電極上に第１のバンプを形成し、その第１のバンプの上に、回路基板の電極に接続することになる第２のバンプを形成し、回路基板に半導体素子を搭載することが記載され、更に第１のバンプより第２のバンプを大きくしたことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２５７２２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３４５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来のスタッドバンプでは、小型化の要求に応じて小径のバンプとした場合、厚みも薄くなり、セラミックパッケージに形成された各配線の高さのばらつきを吸収できないことがある。
【００１３】
そうなると、配線パターンとの接合に必要な荷重が加わらず、超音波が伝わらなくなる端子が発生し易くなり、バンプの金（Ａｕ）が十分に塑性変形できない場合がある。
その結果、Ａｕバンプと基板配線のＡｕパターンとの間で、固相拡散が起こりにくくなる端子が生じ、十分な接合の信頼性を得ることができないという問題点があった。
【００１４】
また、特許文献１、特許文献２では、ＩＣチップの基板のランド上又は半導体素子の電極上に形成する第１のバンプの大きさが、その上に形成される第２のバンプより小さくしたことが記載されているが、セラミックパッケージのゆがみによる配線の高さのばらつきを吸収するのに配線ピッチを考慮して十分な適正なサイズとしたバンプを示していないものである。
【００１５】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さばらつき考慮して、十分な接合を実現し、信頼性を向上させることができるスタッドバンプ及びその形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、電子部品の接続パッドに形成されるスタッドバンプであって、電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、配線パターンに接合するバンプとして、電子部品の接続パッド上に１段目のバンプと２段目のバンプが重ねて形成され、１段目のバンプが、当該接続パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍであり、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、２段目のバンプが、１段目のバンプの上に形成された場合の最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍであり、本体部分の厚みが３５μｍ〜５０μｍとしたことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、電子部品の接続パッドに形成されるスタッドバンプであって、電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、配線パターンに接合するバンプとして、電子部品の接続パッド上に１段目のバンプと２段目のバンプが重ねて形成され、１段目のバンプが、当該接続パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍであり、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、２段目のバンプが、１段目のバンプの上に形成された場合の最大部分の直径が９０μｍ〜１００μｍであり、本体部分の厚みが３５μｍ〜４０μｍとしたことを特徴とする。
【００１８】
本発明は、電子部品の接続パッドに形成されるスタッドバンプの形成方法であって、電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、配線パターンに接合するバンプとして形成するものであり、電子部品の接続パッド上に、最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍで、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍとなる１段目のバンプを形成し、１段目のバンプの上に、最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍで、本体部分の厚みが３５μｍ〜５０μｍとなる２段目のバンプを形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、電子部品の接続パッドに形成されるスタッドバンプの形成方法であって、電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、配線パターンに接合するバンプとして形成するものであり、電子部品の接続パッド上に、最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍで、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍとなる１段目のバンプを形成し、１段目のバンプの上に、最大部分の直径が９０μｍ〜１００μｍで、本体部分の厚みが３５μｍ〜４０μｍとなる２段目のバンプを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、配線パターンに接合するバンプとして、電子部品の接続パッド上に１段目のバンプと２段目のバンプが重ねて形成され、１段目のバンプが、当該接続パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍであり、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、２段目のバンプが、１段目のバンプの上に形成された場合の最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍであり、本体部分の厚みが３５μｍ〜５０μｍとしたスタッドバンプとしているので、配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さばらつき考慮して、十分な接合を実現し、信頼性を向上させることができる効果がある。
【００２１】
本発明によれば、電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、配線パターンに接合するバンプとして、電子部品の接続パッド上に１段目のバンプと２段目のバンプが重ねて形成され、１段目のバンプが、当該接続パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍであり、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、２段目のバンプが、１段目のバンプの上に形成された場合の最大部分の直径が９０μｍ〜１００μｍであり、本体部分の厚みが３５μｍ〜４０μｍとしたスタッドバンプとしているので、配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さばらつき考慮して、十分な接合を実現し、信頼性を向上させることができる効果がある。
【００２２】
本発明によれば、電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、配線パターンに接合するバンプとして形成するものであり、電子部品の接続パッド上に、最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍで、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍとなる１段目のバンプを形成し、１段目のバンプの上に、最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍで、本体部分の厚みが３５μｍ〜５０μｍとなる２段目のバンプを形成するスタッドバンプの形成方法としているので、配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さばらつき考慮して、十分な接合を実現し、信頼性を向上させることができる効果がある。
【００２３】
本発明によれば、電子部品を搭載するセラミックパッケージに形成される配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、配線パターンの隣同士の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、配線パターンに接合するバンプとして形成するものであり、電子部品の接続パッド上に、最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍで、本体部分の厚みが１０μｍ〜２０μｍとなる１段目のバンプを形成し、１段目のバンプの上に、最大部分の直径が９０μｍ〜１００μｍで、本体部分の厚みが３５μｍ〜４０μｍとなる２段目のバンプを形成するスタッドバンプの形成方法としているので、配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さばらつき考慮して、十分な接合を実現し、信頼性を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係るスタッドバンプ（１段目）の断面説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るスタッドバンプ（２段目）の断面説明図である。
【図３】本実施の形態においてセラミックパッケージにＬＳＩを接合した断面説明図である。
【図４】従来のバンプの断面説明図である。
【図５】従来のセラミックパッケージにＬＳＩを接合した断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係るスタッドバンプは、セラミックパッケージに形成されるパッケージ配線パターンの隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、隣同士のパッケージ配線パターンの高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、そのパッケージ配線パターンに接合するバンプとして、電子部品のパッド上に１段目のバンプと２段目のバンプが重ねて形成され、１段目のバンプが、当該パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍであり、とんがり部分を除いた実質的な厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、２段目のバンプが、１段目のバンプの上に形成された場合の最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍであり、とんがり部分を除いた実質的な厚みが３５μｍ〜５０μｍとしたものであり、配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さのばらつき考慮して、最適な接合を実現し、信頼性を向上させることができるものである。
【００２６】
［本スタッドバンプ（１段目）：図１］
本発明の実施の形態に係るスタッドバンプについて図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るスタッドバンプ（１段目）の断面説明図である。
本発明の実施の形態に係るスタッドバンプ（本スタッドバンプ）は、図１に示すように、ＬＳＩ１の表面にＬＳＩ回路部分２が形成され、バンプが搭載される部分にパッドが形成され、パッド上に１段目の金（Ａｕ）のバンプ３-2が形成されるようになっている。
図１では、本スタッドバンプをＬＳＩの電子部品に用いているが、ＬＳＩ以外の電子部品であっても用いることができる。
【００２７】
１段目のバンプ３-2は、パッド周辺の回路とのショートを避けるために、パッドの径より小さいバンプとする。
具体的には、１段目のバンプ３-2の形状は、パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍ（５０μｍ以上７０μｍ以下）であり、とんがり部分を除いた本体部分の実質的な厚みが１０μｍ〜２０μｍ（１０μｍ以上２０μｍ以下）である。
１段目のバンプ３-2の形状を上記のようにしたことにより、ＬＳＩとパッドの小型化に対して小型のバンプを提供することができる。
【００２８】
［本スタッドバンプ（２段目）：図２］
更に、本スタッドバンプの完成形について図２を参照にしながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るスタッドバンプ（２段目）の断面説明図である。
本スタッドバンプは、図２に示すように、１段目のバンプ３-2の上に、２段目の金（Ａｕ）のバンプ３-3が形成されている。
【００２９】
ここで、２段目のバンプ３-3は、１段目のバンプ３-2の直径より大きい径で、１段目のバンプ３-2の厚みより厚い形状となっている。
具体的には、２段目のバンプ３-3の形状は、１段目のバンプ３-2の上に形成された場合の最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍ（８０μｍ以上１００μｍ以下）、好ましくは、９０μｍ〜１００μｍ（９０μｍ以上１００μｍ以下）であり、とんがり部分を除いた本体部分の実質的な厚みが３５μｍ〜５０μｍ（３５μｍ以上５０μｍ以下）、好ましくは、３５μｍ〜４０μｍ（３５μｍ以上４０μｍ以下）である。
尚、１段目のバンプ３-2で形成されたとんがり部分の形状は、２段目のバンプ３-3が搭載されたことにより２段目のバンプ３-3に吸収されたものである。
【００３０】
このように、２段目のバンプ３-3は、１段目のバンプ３-2が土台の役割を果たすため、バンプの径が１段目に比べて大きくなっても、パッド周辺の回路とショートすることがない。
１段目のバンプ３-2を小さく、２段目のバンプ３-3を大きくした２段構成のバンプとすることで、回路のショートを防ぎながらバンプの厚みを確保することができ、セラミックパッケージの各配線パターンの高さばらつきを本スッタドバンプが吸収して、スタッドバンプとセラミックパッケージに十分な超音波と荷重を伝えることができるようになる。
その結果、バンプが接合する各端子で、十分な固相拡散が得られるようになり、接合の信頼性を向上させることができる効果がある。
【００３１】
［セラミックパッケージへのＬＳＩ接合：図３］
次に、本実施の形態においてセラミックパッケージにＬＳＩを接合した状況について図３を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態においてセラミックパッケージにＬＳＩを接合した断面説明図である。
図３に示すように、セラミックパッケージ５上にパッケージ配線パターン４が形成され、１段目のバンプ３-2と２段目のバンプ３-3（１段目のバンプと２段目のバンプを一体で「バンプ３」とする）がパッドに重ねて形成されたＬＳＩ１を逆さまにしてバンプ３部分をパッケージ配線パターン４に接合する。
【００３２】
ここで、セラミックパッケージ５に形成されるパッケージ配線パターン４の隣同士の間隔は、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ（０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下）であり、隣同士のパッケージ配線パターン４の高さばらつきは、１０μｍ〜１５μｍ（１０μｍ以上１５μｍ以下）である。
上記のパターン間隔と高さばらつきの比率を算出すると、１．６％〜７．５％（１．６％以上７．５％以下）となる。
【００３３】
特に、上記のパターン間隔と高さばらつきのあるセラミックパッケージにおいて、１段目のバンプと２段目のバンプを上記したサイズで形成することにより、ＬＳＩ１の回路部分にショートすることを回避できると共に、セラミックパッケージ５のパッケージ配線パターン４に最適な厚みを確保して接合できるので、接合の信頼性を高めることができる。
【００３４】
つまり、１段目のバンプ３-2と２段目のバンプ３-3が重ねられて得られた厚みは、安定した接合を実現するのに十分な厚みであり、かつ、パッケージ配線パターン４に対して配線パターンからはみ出してしまうような過剰な量となるものではなく、適正な厚みといえる。
【００３５】
尚、本実施の形態において、ＬＳＩ１に代えて、水晶振動子をセラミックパッケージに搭載するために、本スタッドバンプを用いるようにしてもよい。
更に、水晶振動子の代わりに、発振器をセラミックパッケージに搭載するために、本スタッドバンプを用いるようにしてもよい。
【００３６】
［実施の形態の効果］
本スタッドバンプによれば、セラミックパッケージ５に形成されるパッケージ配線パターン４の隣同士の間隔が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであり、隣同士のパッケージ配線パターン４の高さばらつきが１０μｍ〜１５μｍである場合に、そのパッケージ配線パターン４に接合するバンプとして、ＬＳＩ１のパッド上に１段目のバンプと２段目のバンプが重ねて形成され、１段目のバンプは、当該パッドに形成された場合の最大部分の直径が５０μｍ〜７０μｍであり、とんがり部分を除いて厚みが１０μｍ〜２０μｍであり、２段目のバンプは、１段目のバンプの上に形成された場合の最大部分の直径が８０μｍ〜１００μｍであり、とんがり部分を除いて厚みが３５μｍ〜５０μｍとしたものであり、配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さのばらつき考慮して、最適な接合を実現し、信頼性を向上させることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、配線パターンの間隔、隣接する配線パターンの高さばらつき考慮して、十分な接合を実現し、信頼性を向上させることができるスタッドバンプに好適である。
【符号の説明】
【００３８】
１...ＬＳＩ、  ２...ＬＳＩ回路部分、  ３...バンプ、  ３-1...従来のバンプ、  ３-2...１段目のバンプ、  ３-3...２段目のバンプ、  ４...パッケージ配線パターン、  ５...セラミックパッケージ
【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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