(57)【要約】【課題】電子部品が半田により実装されている回路基板を備える電子装置であって、フリップチップ実装時に端子電極間の短絡が生じにくい電子装置を提供する。【解決手段】電子装置１は、複数の端子電極１２を有する電子部品１０と、配線２２が形成されている回路基板２０と、配線２２と、端子電極１２とを接合している半田３０と、半田３０を包囲するように、電子部品１０と回路基板２０との間に充填されている樹脂充填層４０とを備えている。電子部品１０の端子電極１２が形成されている側の表面において、隣接している端子電極１２の間に、凹部及び凸部のうちの少なくとも一方１４が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端子電極を有する電子部品と、
配線が形成されている回路基板と、
前記配線と、前記端子電極とを接合している半田と、
前記半田を包囲するように、前記電子部品と前記回路基板との間に充填されている樹脂充填層とを備え、
前記電子部品の前記端子電極が形成されている側の表面において、隣接している前記端子電極の間に、凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が形成されている、電子装置。
【請求項２】
前記凹部及び凸部のうちの少なくとも一方は、平面視において、前記端子電極が設けられている領域を区画するように線状に形成されている、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記凹部及び凸部のうちの少なくとも一方は、前記端子電極を包囲するように設けられている、請求項１または２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記回路基板は、樹脂製である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項５】
前記電子部品は、前記複数の端子電極が形成されている無機基板をさらに有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記電子部品は、半導体チップである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項７】
前記電子部品は、前記複数の端子電極が形成されている部品本体と、前記部品本体の前記複数の端子電極が形成されている側の表面上に設けられており、前記凹部及び凸部のうちの少なくとも一方を構成している凹凸が表面に形成されている樹脂層とをさらに有し、
前記樹脂層は、感光性樹脂が硬化してなるものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項８】
前記凹部及び凸部のうちの少なくとも一方の、基底部の幅に対する高さの比（高さ／基底部の幅）が０．５以上１０以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関する。特に、本発明は、電子部品と、電子部品が半田により実装されている回路基板と、電子部品と回路基板との間に充填された樹脂充填層とを備える電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの電子部品が半田により実装されている回路基板を備える電子装置が、さらに他の回路基板に実装される場合がある。このように、さらに他の回路基板に実装される電子装置では、他の回路基板への実装時に電子部品と回路基板とを接合している半田が融解し、端子電極間が短絡する場合があるという問題がある。
【０００３】
例えば下記の特許文献１には、このような問題を解決し得るものとして、以下のような半導体装置が開示されている。すなわち、特許文献１に記載の半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が実装された半導体キャリア基板と、半導体素子と半導体キャリア基板との間に充填されている樹脂充填層とを備えている。特許文献１の半導体装置では、半導体キャリア基板側の配線は、半導体キャリア基板に形成された凹部内に形成されており、かつ、その配線と半導体素子とを接合している半田も、凹部内に設けられている。このため、半導体装置を実装する際に半田が融解したとしても、端子電極間の短絡が生じ難い旨が、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０８６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者が鋭意研究した結果、特許文献１に記載の技術を適用したとしても、実装時において半田が融解することに起因する端子電極間の短絡を十分に抑制できないことが見出された。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子部品が半田により実装されている回路基板を備える電子装置であって、実装時に端子電極間の短絡が生じにくい電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、鋭意研究の結果、半田の融解による端子電極間の短絡は、主として、半田が電子部品と樹脂充填層との間の隙間を流動することにより発生しているため、上記特許文献１に記載の技術では、端子間の短絡を十分に抑制できないことを見出した。その結果、本発明者らは、本発明を成すに至った。
【０００８】
本発明に係る電子装置は、電子部品と、回路基板と、半田と、樹脂充填層とを備えている。電子部品は、複数の端子電極を有する。回路基板には、配線が形成されている。半田は、配線と、端子電極とを接合している。樹脂充填層は、半田を包囲するように、電子部品と回路基板との間に充填されている。電子部品の端子電極が形成されている側の表面において、隣接している端子電極の間に、凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が形成されている。
【０００９】
本発明に係る電子装置のある特定の局面では、凹部及び凸部のうちの少なくとも一方は、平面視において、端子電極が設けられている領域を区画するように線状に形成されている。この構成によれば、電子部品と樹脂充填層との間に、融解した半田が流入して端子電極間が短絡することをより効果的に抑制することができる。
【００１０】
なお、本発明において、「線状」には、「直線状」、「曲線状」及び「クランク状」が含まれるものとする。
【００１１】
本発明に係る電子装置の他の特定の局面では、凹部及び凸部のうちの少なくとも一方は、端子電極を包囲するように設けられている。この構成によれば、電子部品と樹脂充填層との間に、融解した半田が流入して端子電極間が短絡することをさらに効果的に抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る電子装置の別の特定の局面では、回路基板は、樹脂製である。この構成では、回路基板と樹脂充填層との間の熱膨張率差を小さくすることができる。このため、回路基板と樹脂充填層との間に隙間が生じることをより効果的に抑制することができる。従って、融解した半田の流動による端子電極間の短絡をより効果的に抑制することができる。
【００１３】
なお、本発明において、「樹脂製の回路基板」には、例えば、ガラスファイバーが混入しているガラスエポキシ基板などの、無機部材が混入している樹脂からなる回路基板も含まれるものとする。
【００１４】
本発明に係る電子装置のさらに他の特定の局面では、電子部品は、複数の端子電極が形成されている無機基板をさらに有する。この場合、電子部品と樹脂充填層との間に隙間ができやすく、融解した半田がその隙間を流動することにより端子電極間が短絡しやすくなるため、端子電極間の短絡を抑制できる本発明が特に有効である。
【００１５】
本発明に係る電子装置のさらに別の特定の局面では、電子部品は、半導体チップである。
【００１６】
本発明に係る電子装置のさらにまた他の特定の局面では、電子部品は、部品本体と、樹脂層とをさらに有する。部品本体には、複数の端子電極が形成されている。樹脂層は、部品本体の複数の端子電極が形成されている側の表面上に設けられている。樹脂層の表面には、上記凹部及び凸部のうちの少なくとも一方を構成している凹凸が形成されている。樹脂層は、感光性樹脂が硬化してなるものである。この構成では、容易かつ高精度に凹凸が形成された樹脂層を形成することができる。従って、電子装置の製造容易性が向上する。また、感光性樹脂の硬化物は、耐薬品性に優れているため、実装に使用されるフラックスによって表面が侵されることを効果的に抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る電子装置のさらにまた別の特定の局面では、凹部及び凸部のうちの少なくとも一方の、基底部の幅に対する高さの比（高さ／基底部の幅）が０．５以上１０以下である。この構成によれば、電子部品と樹脂充填層との密着性をより高めることができる。このため、融解した半田の流動による端子電極間の短絡をさらに効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、電子部品の端子電極が形成されている側の表面において、隣接している端子電極の間に、凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が形成されている。このため、電子部品と樹脂充填層との密着性を高めることができる。よって、電子部品と樹脂充填層との間に隙間が生じ難く、融解した半田がその隙間を経由して端子電極間を流動することにより生じる端子電極間の短絡を抑制することができる。従って、本発明によれば、フリップチップ実装時に端子電極間の短絡が生じにくい電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る電子装置の略図的断面図である。
【図２】第１の実施形態における電子部品の略図的裏面図である。
【図３】第１の実施形態における樹脂層の一部分を拡大した略図的斜視図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態における電子装置の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図５】第１の実施形態における電子装置の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図６】第１の実施形態における電子装置の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図７】第１の実施形態における電子装置の製造工程を説明するための略図的断面図である。
【図８】第２の実施形態における電子部品の略図的裏面図である。
【図９】第３の実施形態における電子部品の略図的裏面図である。
【図１０】第４の実施形態における電子部品の略図的裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示す電子装置１を例に挙げて説明する。但し、電子装置１は、単なる例示である。本発明に係る電子装置は、電子装置１に何ら限定されない。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電子装置の略図的断面図である。図２は、第１の実施形態における電子部品の略図的裏面図である。図３は、第１の実施形態における樹脂層の一部分を拡大した略図的斜視図である。
【００２２】
まず、図１〜図３を参照しながら、本実施形態の電子装置１の構成について詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、電子装置１は、電子部品１０と、樹脂製の回路基板２０とを備えている。
【００２４】
電子部品１０の種類は、特に限定されない。電子部品１０は、例えば、弾性表面波素子や弾性境界波素子などの弾性波素子であってもよいし、半導体ＩＣチップなどの半導体チップであってもよい。以下、本実施形態では、電子部品１０が半導体ＩＣチップである場合について説明する。
【００２５】
電子部品１０は、部品本体１１を備えている。本実施形態では、部品本体１１は、半導体などからなる無機基板により構成されている。部品本体１１の回路基板２０側の表面１１ａの上には、複数の端子電極１２が間隔をおいて形成されている。端子電極１２は、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌなどの金属や合金などの適宜の導電材料により形成されている。端子電極１２は、例えば、複数の導電層の積層体により構成されていてもよい。具体的には、端子電極１２は、例えば、部品本体１１側から、Ｔｉ層、Ｃｕ層及びＮｉ層がこの順番で積層された積層体により構成されていてもよい。
【００２６】
部品本体１１の表面１１ａのうち、端子電極１２が形成されていない部分の上には、保護層としての樹脂層１３が形成されている。樹脂層１３は、例えば、感光性樹脂から形成されていてもよい。すなわち、樹脂層１３は、例えば、感光性樹脂が硬化されてなるものであってもよい。この場合、パターニングされた樹脂層１３を容易に形成することができる。また、感光性樹脂の硬化物は、耐薬品性に優れているため、樹脂層１３を感光性樹脂の硬化物により構成することで、実装に使用されるフラックスによって表面が侵されることを効果的に抑制することができる。
【００２７】
感光性樹脂の具体例としては、例えば、感光性ポリイミド、感光性ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ｐｏｌｙ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ−ｂｅｎｚｏｂｉｓｏｘａｚｏｌｅ））、感光性ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ））などが挙げられる。
【００２８】
また、樹脂層１３は、例えば熱可塑性樹脂などの非感光性樹脂から形成されていてもよい。この場合は、樹脂層１３を感光性樹脂から形成する場合よりも安価に樹脂層１３を形成することができる。なお、樹脂層１３を非感光性樹脂から形成する場合、樹脂層１３は、例えば、インクジェット法などの各種印刷法により形成することができる。
【００２９】
非感光性樹脂の具体例としては、例えば、非感光性ポリイミド、非感光性ＰＢＯ、エポキシ系樹脂などが挙げられる。
【００３０】
樹脂層１３の平均厚みは、例えば、１μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。
【００３１】
本実施形態では、樹脂層１３の表面に凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が形成されている。具体的には、本実施形態では、樹脂層１３の表面に、複数の凸部１４が形成されている。図１及び図２に示すように、凸部１４は、隣接している端子電極１２間に設けられている。
【００３２】
より具体的には、凸部１４は、平面視において（図１に示す方向ｚから視た際において）、端子電極１２が設けられている領域を区画するように線状に形成されている。さらに具体的には、本実施形態では、図２に示すように、複数の凸部１４は、端子電極１２を包囲するように、同心円状に形成されている。
【００３３】
図３に示すように、凸部１４は、横断面形状が基端側から先端側に向かって先細る略台形状となるように形成されている。凸部１４の基底部の幅Ｗに対する高さＨの比（Ｈ／Ｗ）は、０．５以上であることが好ましく、１以上であることがさらに好ましい。但し、凸部１４の比（Ｈ／Ｗ）が大きすぎると、実装時に凸部１４と半田とが干渉してしまい、実装不良が生じる場合がある。また、凸部１４の機械的強度が低くなると共に、凸部１４の形成が困難となる場合がある。従って、凸部１４の比（Ｈ／Ｗ）は、１０以下であることが好ましい。
【００３４】
凸部１４の高さＨは、１μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。凸部１４の幅Ｗは、１μｍ〜２０μｍ程度であることが好ましい。凸部１４の中心間距離Ｌ（図３を参照）は、例えば、２μｍ〜９０μｍ程度とすることができる。
【００３５】
回路基板２０は、回路基板本体２１を備えている。回路基板本体２１は、樹脂製である。具体的には、回路基板本体２１は、例えば、ガラスエポキシ基板などにより構成することができる。
【００３６】
回路基板本体２１には、配線２２が形成されている。配線２２は、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌなどの金属や合金などの適宜の導電材料により形成されている。
【００３７】
配線２２には、回路基板２０の電子部品１０側の表面２０ａ上に形成されている複数の端子電極２２ａと、回路基板２０の電子部品１０とは反対側の表面２０ｂ上に形成されている複数の端子電極２２ｂとを備えている。複数の端子電極２２ａは、後に詳述するように、電子部品１０と接続される端子電極である。一方、複数の端子電極２２ｂは、電子装置１が、別の回路基板に実装される際に使用される端子電極である。
【００３８】
電子部品１０は、半田３０により、回路基板２０に実装されている。半田３０は、電子部品１０の端子電極１２と、回路基板２０の配線２２の端子電極２２ａとを接合することにより電気的に接続している。
【００３９】
半田３０は、端子電極１２，２２ａ間を好適に接合できるものである限りにおいて特に限定されない。半田３０は、例えば、ＳｎＡｇＣｕ系半田、ＳｎＡｇ系半田などにより形成することができる。
【００４０】
電子部品１０と回路基板２０との間には、樹脂充填層４０が充填されている。この樹脂充填層４０により、半田３０が包囲されている。樹脂充填層４０は、回路基板２０の表面２０ａと、電子部品１０の表面との両方に密着している。樹脂充填層４０は、電子部品１０の複数の凸部１４間にも位置しており、凸部１４と樹脂充填層４０とは、かみ合った状態となっている。樹脂充填層４０は、例えばエポキシ系樹脂などの公知の樹脂材料により形成することができる。樹脂充填層４０は、例えば、フィラー等を含む樹脂組成物からなるものであってもよい。
【００４１】
次に、電子装置１の製造方法の一例について、図４〜図７を主として参照しながら説明する。但し、下記の製造方法は単なる一例であって、本発明は、下記の製造方法に何ら限定されない。
【００４２】
まず、部品本体１１の表面１１ａの上に、樹脂層１３を形成する。なお、ここでは、樹脂層１３を感光性樹脂により形成する場合について説明する。具体的には、まず、図４（ａ）に示すように、端子電極１２と面一である樹脂膜１３ａをスピンコート法などにより形成する。さらに、スピンコート法などにより、樹脂膜１３ａの上に、樹脂層を形成することにより、図４（ｂ）に示すように、端子電極１２よりも突出した樹脂膜１３ｂを形成する。
【００４３】
次に、樹脂膜１３ｂを、露光及び現像した後に、例えば、２５０℃〜４００℃程度の温度で、６０分〜９０分程度乾燥させることにより、凸部１４を有する樹脂層１３を形成する。
【００４４】
なお、樹脂層１３を非感光性樹脂から形成する場合は、樹脂層１３を、各種印刷法やパターニング方法を用いて形成することができる。
【００４５】
次に、図６に示すように、回路基板２０上に、半田３０を配置する。半田３０の配置は、例えば、半田ボールの搭載や、めっきなどにより行うことができる。その後、図７に示すように、回路基板２０と電子部品１０とを対向させ、リフローすることにより、半田３０を用いて端子電極１２と端子電極２２ａとを接合する。
【００４６】
最後に、電子部品１０と回路基板２０との間に樹脂を充填することにより、樹脂充填層４０を形成し、図１に示す電子装置１を完成させる。
【００４７】
ところで、電子装置１を他の回路基板に二次実装する場合、電子装置１の温度も上昇する。ここで、電子部品１０の部品本体１１は、無機基板により構成されている。このため、部品本体１１の熱膨張率は、比較的低い。例えば、シリコンの線熱膨張係数は、２．４×１０−６／℃程度である。それに対して、樹脂充填層４０と、回路基板２０とは、樹脂製である。このため、樹脂充填層４０と、回路基板２０との熱膨張率は、比較的高い。例えば、エポキシ樹脂のガラス転移点以下における線熱膨張係数は、２０×１０−６／℃程度である。ガラスエポキシ基板のガラス転移点以下における線熱膨張係数は、１２．９×１０−６／℃程度である。従って、電子装置１の温度が上昇しても、樹脂充填層４０と回路基板２０との間には、それほど大きな応力がかからないものの、樹脂充填層４０と電子部品１０との間には、大きな応力がかかる。よって、樹脂充填層４０と電子部品１０との間の界面の密着力が低下しがちである。
【００４８】
しかしながら、本実施形態では、電子部品１０の表面に複数の凸部１４が形成されている。このため、樹脂充填層４０と電子部品１０との密着力が高い。また、樹脂充填層４０は電子部品１０よりも大きく熱膨張するため、凸部１４と樹脂充填層４０とがより強く嵌合する。よって、樹脂充填層４０と電子部品１０とが剥がれにくい。さらに、仮に樹脂充填層４０と電子部品１０との間に隙間が形成されたとしても、凸部１４により融解した半田の流動が規制される。従って、融解した半田３０が、樹脂充填層４０と電子部品１０との間の隙間を流動し、端子電極１２間が短絡することが効果的に抑制される。
【００４９】
また、本実施形態では、凸部１４が、端子電極１２が設けられている領域を区画するように線状に形成されている。より詳細には、凸部１４は、端子電極１２を包囲するように設けられている。従って、樹脂充填層４０と電子部品１０との密着力をより高くすることができる。また、凸部１４により融解した半田の流動がより効果的に規制される。従って、端子電極１２間が短絡することがより効果的に抑制される。
【００５０】
さらに、本実施形態では、凸部１４の基底部の幅Ｗに対する高さＨの比（Ｈ／Ｗ）が、０．５以上である。従って、樹脂充填層４０と電子部品１０との密着力をさらに高くでき、かつ融解した半田の流動をさらに効果的に規制することができる。従って、端子電極１２間が短絡することがさらに効果的に抑制される。
【００５１】
上記効果は、半田３０の種類に関わらず奏されるものである。但し、半田３０が、融解したときに大きく膨張するものである場合は、半田３０による端子電極１２間の短絡がより発生しやすくなる。従って、端子電極１２間の短絡を抑制できる本実施形態の技術は、半田３０が、融解したときに大きく膨張するものである場合に特に有効である。融解したときに大きく膨張する半田の具体例としては、例えば、ＳｎＡｇＣｕ系半田、ＳｎＡｇ系半田などが挙げられる。
【００５２】
なお、例えば、電子部品の表面に粗面化処理した場合、電子部品の表面面積は、増大するが、電子部品と樹脂充填層との密着性は、十分に向上しない。従って、端子電極間の短絡を十分に抑制することはできない。
【００５３】
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。また、図１を上記第１の実施形態と共通に参照する。
【００５４】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態における電子部品の略図的裏面図である。
【００５５】
上記第１の実施形態では、凸部１４が円環状に形成されている例について説明した。但し、本発明において、凸部１４の形状は、上記第１の実施形態の形状に限定されない。例えば、図８に示すように、凸部１４は、例えば、平面視四角形状に形成されていてもよい。また、凸部１４は、平面視多角形状、楕円形状、長円形状などに形成されていてもよい。
【００５６】
（第３及び第４の実施形態）
図９は、第３の実施形態における電子部品の略図的裏面図である。図１０は、第４の実施形態における電子部品の略図的裏面図である。
【００５７】
上記第１及び第２の実施形態では、凸部１４が端子電極１２を包囲するように形成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図９や図１０に示すように、凸部１４を、端子電極１２を包囲しないように設けてもよい。
【００５８】
具体的には、図９に示す例では、凸部１４は、隣接する端子電極１２間において、Ｌ字状に形成されている。図１０に示す例では、凸部１４は、隣接する端子電極１２間において、円弧状に形成されている。
【００５９】
図９及び図１０に示すように、凸部１４が、平面視において、端子電極１２が設けられている領域を区画するように線状に設けられている場合は、上記第１の実施形態と同様に、端子電極１２間が短絡することを効果的に抑制することができる。
【００６０】
なお、上記実施形態では、樹脂層１３の表面に凸部１４を設ける例について説明したが、部品本体の表面に、凹部及び凸部のうちの少なくとも一方を直接設けてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…電子装置
１０…電子部品
１１…部品本体
１１ａ…部品本体の表面
１２…電子部品の端子電極
１３…樹脂層
１３ａ、１３ｂ…樹脂膜
１４…凸部
２０…回路基板
２０ａ、２０ｂ…回路基板の表面
２１…回路基板本体
２２…配線
２２ａ、２２ｂ…回路基板の端子電極
３０…半田
４０…樹脂充填層
【図１】
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【図２】
2013131508.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013131508.tif 000008
【図７】
2013131508.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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