(57)【要約】【課題】基板の一面に形成した凹部内に電極を設け、半導体チップのバンプを当該凹部内に入り込ませて基板電極と接続してなる電子装置において、基板の凹部内に予めバンプや導電性接着剤を設けることなく、且つ、基板の凹部からはみ出すバンプの部分による短絡の発生を防止しつつ、半導体チップと基板との機械的接合性を確保する。【解決手段】基板２０の一面２０ａに、底部が基板電極４０により構成された凹部２１を設け、バンプ３０を凹部２１に入り込ませ基板電極４０に直接接触させ、基板２０と半導体チップ１０との間のうち凹部２１以外の部位に、電気絶縁性の接着剤５０を配置して半導体チップ１０と基板２０とを接着し、さらに、基板２０と半導体チップ１０との間に、凹部２１の開口縁部に接着剤５０が配置されない領域であってバンプ３０のうち凹部２１からはみ出す部分を収納するための領域である非接着剤配置部６０を設けた。【選択図】図１
2009064804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１０ａ）側にバンプ（３０）を有する電子部品（１０）と、
前記バンプ（３０）に対応する位置に形成された電極（４０）を一面（２０ａ）側に有する基板（２０）とを備え、
前記電子部品（１０）の前記一面（１０ａ）と前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）とを対向させ前記バンプ（３０）と前記電極（４０）とを接触させた状態で、前記バンプ（３０）が前記電極（４０）に接合されている電子装置において、
前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）には、当該一面（２０ａ）より凹むとともに底部が前記電極（４０）により構成された凹部（２１）が設けられ、
前記バンプ（３０）は、前記凹部（２１）に入り込んで前記電極（４０）に直接接触した状態で前記電極（４０）と接合されており、
前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）と前記電子部品（１０）の前記一面（１０ａ）との間のうち、前記凹部（２１）が位置する部位以外の部位に、電気絶縁性の接着剤（５０）が配置され、前記接着剤（５０）を介して前記電子部品（１０）と前記基板（２０）とが接着されており、
さらに、前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）と前記電子部品（１０）の前記一面（１０ａ）との間には、前記凹部（２１）の開口縁部に前記接着剤（５０）が配置されない領域であって前記バンプ（３０）のうち前記凹部（２１）からはみ出す部分を収納するための領域である非接着剤配置部（６０）が設けられていることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記バンプ（３０）は、はんだよりなる球状をなすものであり、前記凹部（２１）は、開口部の形状が多角形をなすものであることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
一面（１０ａ）側にバンプ（３０）を有する電子部品（１０）と、前記バンプ（３０）に対応する位置に形成された電極（４０）を一面（２０ａ）側に有する基板（２０）とを用意した後、
前記電子部品（１０）の前記一面（１０ａ）と前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）とを対向させ、前記バンプ（３０）を加熱しながら前記バンプ（３０）と前記電極（４０）とを接触させることにより、前記バンプ（３０）を前記電極（４０）に接合する接合工程を備える電子装置の製造方法において、
前記基板（２０）として、前記一面（２０ａ）より凹むとともに底部が前記電極（４０）により構成された凹部（２１）を有するものを用意し、
前記接合工程の前に、前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）および前記電子部品（１０）の前記一面（１０ａ）の少なくとも一方のうち前記凹部（２１）が位置する部位以外の部位に、電気絶縁性の接着剤（５０）を配置するとともに、
この接着剤（５０）の配置は、前記接着剤（５０）による接着後の前記基板（２０）の前記一面（２０ａ）と前記電子部品（１０）の前記一面（１０ａ）との間において、前記凹部（２１）の開口縁部に前記接着剤（５０）が配置されない領域である非接着剤配置部（６０）が存在するように、行うものであり、
次に、前記接合工程では、前記バンプ（３０）を前記凹部（２１）に入り込ませ前記バンプ（３０）の加熱を行いながら前記電極（４０）に直接接触させることで前記バンプ（３０）と前記電極（４０）との接合を行うとともに、前記接着剤（５０）を介して前記電子部品（１０）と前記基板（２０）とを接着し、
さらに、前記バンプ（３０）のうち前記加熱によって前記凹部（２１）からはみ出す部分を、前記非接着剤配置部（６０）の範囲内に位置させるようにしたことを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品と基板とをバンプを介して接合してなる電子装置およびそのような電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の電子装置としては、電子部品や抵抗、コンデンサなどの電子部品を、ガラス基材、セラミック基材などの基板にバンプを介して実装してなるものが一般的である。
【０００３】
このような電子装置は、一面側にはんだや銅などよりなる複数のバンプを有する電子部品と、バンプに対応する位置に形成された複数の電極を一面側に有する基板とを用意した後、電子部品の一面と基板の一面とを対向させ、バンプを加熱しながらバンプと基板電極とを接触させることにより、バンプを基板電極に接合するものである。
【０００４】
ここで、従来では、複数のバンプとこれに対応する複数の基板電極とを位置あわせするにあたって、基板電極の平面的な表面に球面状のバンプ先端を接して位置決めすることは、非常に難しいものであった。
【０００５】
そのため、作業中や運搬中においてバンプの位置ずれ、離脱不良が生じたり、さらに、バンプの大きさのばらつき、基板の反りやねじれなどにより、複数のバンプ間にてバンプ先端面の高低差が生じたりすることで、バンプと基板電極との間に接続不良が発生していた。
【０００６】
このような問題に対して、特許文献１や特許文献２に記載のように、基板の電極を凹凸形状とし、凹部内にバンプをはめ込む方法が提案されている。ここで、特許文献１では、凹部内に予め導電性接着剤を配置した後、そこへバンプをはめ込む方法が採られており、特許文献２では、凹部内に予め基板側のバンプを設け、これと電子部品側のバンプとを接合する方法が採られている。
【特許文献１】特開平１０−３１３１７０号公報
【特許文献２】特開平０７−３３５９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１および上記特許文献２に記載されているように、基板の凹部に電子部品のバンプを入り込ませる方法では、たとえばバンプの体積が凹部の容積よりも大きい場合、バンプが凹部からはみ出てしまい、電極間のショートを発生させる危険がある。
【０００８】
また、電子部品と基板との間の接合がバンプによる接続のみであることから、電子部品と基板間の熱応力差がダイレクトにバンプの根元に伝わり、バンプの根元部にクラックが生じて接続寿命が低下するなどの不具合を生じる。この場合、電子部品と基板との間にアンダーフィルを設けることが考えられるが、そのための配置工程が必要となり、製造コストが増加するおそれがある。
【０００９】
また、接合前において基板の凹部内に、上記特許文献１では予め導電性接着剤を配設し、上記特許文献２では予めバンプを形成するが、これらの場合、導電性接着剤の配設工程やバンプの形成工程が必要であり、製造コストが増加するおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板の一面に形成した凹部内に電極を設け、電子部品のバンプを当該凹部内に入り込ませることにより電極と接続するようにした電子装置において、基板の凹部内に予めバンプや導電性接着剤を設けることなく、且つ、基板の凹部からはみ出すバンプの部分による短絡の発生を防止しつつ、電子部品と基板との機械的接合性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、基板（２０）の一面（２０ａ）に、当該一面（２０ａ）より凹むとともに底部が電極（４０）により構成された凹部（２１）を設け、バンプ（３０）を、凹部（２１）に入り込ませ電極（４０）に直接接触させた状態で電極（４０）と接合し、基板（２０）の一面（２０ａ）と電子部品（１０）の一面（１０ａ）との間のうち、凹部（２１）が位置する部位以外の部位に、電気絶縁性の接着剤（５０）を配置して、この接着剤（５０）を介して電子部品（１０）と基板（２０）とを接着し、さらに、基板（２０）の一面（２０ａ）と電子部品（１０）の一面（１０ａ）との間に、凹部（２１）の開口縁部に接着剤（５０）が配置されない領域であってバンプ（３０）のうち凹部（２１）からはみ出す部分を収納するための領域である非接着剤配置部（６０）を設けたことを、第１の特徴とする。
【００１２】
それによれば、バンプ（３０）の接合時に、加熱されたバンプ（３０）が変形して凹部（２１）からはみ出したとしても、このはみ出し部分は、非接着剤配置部（６０）の範囲内に留まり、接着剤（５０）の接着領域や隣の凹部（２１）すなわち隣の電極（４０）に侵入するのを防止できる。また、バンプ（３０）と基板（２０）の電極（４０）とは直接接触であるが、接着剤（５０）による電子部品（１０）と基板（２０）との接着により、バンプ（３０）と電極（４０）との接触性も確保され、バンプ（３０）に加わる応力も緩和される。
【００１３】
よって、本発明によれば、基板（２０）の凹部（２１）内に、予め従来のようなバンプや導電性接着剤を設けることなく、且つ、基板（２０）の凹部（２１）からはみ出すバンプ（３０）の部分による短絡の発生を防止しつつ、電子部品（１０）と基板（２０）との機械的接合性を確保することができる。
【００１４】
ここで、バンプ（３０）は、はんだよりなる球状をなすものであり、凹部（２１）は、開口部の形状が多角形をなすものであってもよい。
【００１５】
このようにすれば、バンプ（３０）が凹部（２１）に入り込むときに、球状のバンプ（３０）と凹部（２１）の角部との間に隙間が取れ、当該隙間が、熱変形したバンプ（３０）の余分な部分を収納するスペースとなるため、好ましい。
【００１６】
また、本発明は、電子装置の製造方法としてもとらえることができる。すなわち、本発明の製造方法では、まず、基板（２０）として、一面（２０ａ）より凹むとともに底部が電極（４０）により構成された凹部（２１）を有するものを用意し、接合工程の前に、基板（２０）の一面（２０ａ）および電子部品（１０）の一面（１０ａ）の少なくとも一方のうち凹部（２１）が位置する部位以外の部位に、電気絶縁性の接着剤（５０）を配置するとともに、接着剤（５０）による接着後の基板（２０）の一面（２０ａ）と電子部品（１０）の一面（１０ａ）との間において、凹部（２１）の開口縁部に接着剤（５０）が配置されない領域である非接着剤配置部（６０）が存在するように、当該接着剤（５０）の配置を行う。
【００１７】
次に、接合工程では、バンプ（３０）を凹部（２１）に入り込ませバンプ（３０）の加熱を行いながら電極（４０）に直接接触させることでバンプ（３０）と電極（４０）との接合を行うとともに、接着剤（５０）を介して電子部品（１０）と基板（２０）とを接着し、さらに、バンプ（３０）のうち上記加熱によって凹部（２１）からはみ出す部分を、非接着剤配置部（６０）の範囲内に位置させるようにする。この製造方法を、本発明では第２の特徴としている。
【００１８】
この製造方法によれば、バンプ（３０）の接合時に、加熱されたバンプ（３０）が変形して凹部（２１）からはみ出したとしても、このはみ出し部分は、非接着剤配置部（６０）の範囲内に留まり、接着剤（５０）の接着領域や隣の凹部（２１）すなわち隣の電極（４０）に侵入するのを防止できる。また、バンプ（３０）と基板（２０）の電極（４０）とは直接接触であるが、接着剤（５０）による電子部品（１０）と基板（２０）との接着により、バンプ（３０）と電極（４０）との接触性も確保され、バンプ（３０）に加わる応力も緩和される。
【００１９】
よって、本発明の製造方法によれば、基板（２０）の凹部（２１）内に、予め従来のようなバンプや導電性接着剤を設けることなく、且つ、基板（２０）の凹部（２１）からはみ出すバンプ（３０）の部分による短絡の発生を防止しつつ、電子部品（１０）と基板（２０）との機械的接合性を確保することができる。
【００２０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子装置の要部を示す図であり、（ａ）は当該要部の概略断面図、（ｂ）は、（ａ）に示される要部を、（ａ）中のＡ−Ａ一点鎖線にて切断したときの当該要部の上視概略平面図である。
【００２３】
なお、図１において（ａ）は（ｂ）中のＢ−Ｂ一点鎖線に沿った概略断面図である。また、図１（ｂ）において、識別のために、後述するバンプ３０には斜線ハッチング、後述する非接着剤配置部６０には点ハッチングを、それぞれ便宜上、施してある。
【００２４】
この電子装置は、大きくは、一面１０ａ側に複数のバンプ３０を有する電子部品１０と、バンプ３０に対応する位置に形成された複数の電極４０を一面２０ａ側に有する基板２０とを備えるとともに、電子部品１０の一面１０ａと基板２０の一面２０ａとを対向させつつバンプ３０と電極４０とを接触させた状態で、バンプ３０が電極４０に接合されているものである。
【００２５】
電子部品１０は、基板２０に対向する面である一面１０ａにバンプ３０を有するものであれば、特に限定されるものではないが、本実施形態では、シリコン半導体よりなる半導体チップ１０である。この半導体チップ１０は、たとえば一般的なＩＣチップであり、半導体プロセスにより形成されるものである。
【００２６】
半導体チップ１０の一面１０ａには、バンプ３０が接続される複数個のチップ電極１１が設けられている。このチップ電極１１は、半導体チップ１０と外部との電気的接続を行うものであり、たとえばＴｉ／Ｎｉを下地とし表面がＡｕよりなるものである。また、チップ電極１１の平面形状は、図１（ｂ）に示されるバンプ３０形状と同様の円形のものである。
【００２７】
バンプ３０は、電極４０への接合時に加えられる熱により変形する導電性材料よりなる。ここでは、典型的なものとして、バンプ３０は、Ｐｂフリーはんだや共晶はんだなどのはんだ材料よりなるはんだバンプである。このバンプ３０は、その外形が球面をなす球状であり、はんだボールや印刷などの方法によりチップ電極１１に設けられる。
【００２８】
基板２０は、電気絶縁性の層を複数積層してなる絶縁性多層基板２０である。具体的には、アルミナなどのセラミック、ガラスエポキシ、あるいは樹脂などの絶縁性層を複数積層し、各層の間に電極４０を設けたものが挙げられる。以下、この基板２０の電極４０を、上記チップ電極１１と区別するべく基板電極４０という。また、図１（ａ）では、基板２０の一面２０ａの表層２ａおよびその下地である内層２ｂが示されている。
【００２９】
この基板２０において半導体チップ１０の一面１０ａと対向する一面２０ａには、半導体チップ１０のバンプ３０に対応する位置に凹部２１が設けられている。この凹部２１は、基板２０の一面２０ａより凹んでおり、その底部が基板電極４０により構成されたものである。
【００３０】
具体的には、基板２０の一面２０ａ側の表層に対して、プレス加工やレーザ加工などにより穴あけを行い、これを凹部２１とする。つまり、凹部２１は、基板２０の一面２０ａ側の表層が除去されて穴となっている部位であり、凹部２１の深さは基板の一面２０ａ側の最表面に位置する表層２ａの厚さに実質的に相当する。この凹部２１は、開口部の形状が多角形をなすものであることが好ましく、ここでは、図１（ｂ）に示されるように、凹部２１の開口部は正方形をなす。
【００３１】
ここで、凹部２１の底部が基板電極４０により構成されるとは、凹部２１の底面が基板電極４０の面となっていることである。この基板電極４０は、一般的な多層基板の電極であるが、ここでは、図１（ａ）に示されるように、基板電極４０は、凹部２１の開口部側から、第１の電極４１、第２の電極４２が積層されてなる。
【００３２】
これら第１の電極４１、第２の電極４２は、たとえば、それぞれメッキにより形成されたＡｕ膜、Ｃｕ膜よりなる。つまり、本実施形態では、凹部２１の底面を構成する基板電極４０の面は、基板電極４０における第１の電極４１であり、バンプ３０を構成するはんだに対して濡れ性に優れたＡｕよりなるものである。
【００３３】
そして、半導体チップ１０のバンプ３０は、この基板２０の凹部２１に入り込んで基板電極４０に直接接触した状態で基板電極４０と接合されている。ここでは、はんだよりなるバンプ３０が、はんだ濡れ性に優れた金よりなる第１の電極４１に直接接触している。それにより、半導体チップ１０と基板電極４０とは、バンプ３０を介して電気的に接続されている。
【００３４】
また、本電子装置においては、図１に示されるように、基板２０の一面２０ａおよび半導体チップ１０の一面１０ａとの間のうち凹部２１が位置する部位以外の部位に、接着剤５０が配置されている。
【００３５】
この接着剤５０は、電気絶縁性であり且つ熱により硬化する熱硬化性樹脂よりなる。具体的には、接着剤５０はエポキシ樹脂よりなるもので、印刷などにより塗布して熱を加えて硬化させるものである。そして、この接着剤５０を介して半導体チップ１０と基板２０とが接着されている。
【００３６】
さらに、図１に示されるように、本実施形態では、基板２０の一面２０ａおよび半導体チップ１０の一面１０ａとの間には、凹部２１の開口縁部に接着剤５０が配置されない領域６０が設けられている。この領域６０は、バンプ３０のうち凹部２１からはみ出す部分を収納するための領域である非接着剤配置部６０として構成されている。
【００３７】
言い換えれば、非接着剤配置部６０は、接着後の半導体チップ１０の一面１０ａと基板２０の一面２０ａとの間のうち凹部２１の開口部の外周端部を起点として凹部２１の開口部の外側に位置する接着剤５０の端部にまで拡がる領域である。ここでは、非接着剤配置部６０は、図１（ｂ）に示されるように、開口形状が正方形をなす凹部２１の外側に位置し、凹部２１を取り囲む矩形枠状の領域である。
【００３８】
この非接着剤配置部６０の幅Ｃは図１（ａ）中の寸法Ｃで表されている。つまり、この非接着剤配置部６０が存在することにより、凹部２１の開口部と接着剤５０とは、非接着剤配置部６０を介して上記幅Ｃの距離だけ離れた位置関係にある。
【００３９】
更に言うならば、この非接着剤配置部６０は、接着された後の半導体チップ１０の一面１０ａと基板２０の一面２０ａとの間において、凹部２１の開口部の外側に位置し且つ半導体チップ１０の一面１０ａ、基板２０の一面２０ａおよび接着剤５０の端面に取り囲まれ区画された領域に相当する部位である。
【００４０】
そして、この非接着剤配置部６０には、バンプ３０のうち凹部２１からはみ出す部分が収納されるようになっている。本電子装置では、設計的には、バンプ３０は凹部２１にちょうど全体が入るようなサイズとなっているが、製造上のばらつきなどにより、バンプ３０が凹部２１に入らず、はみ出してしまうことが起こりうる。
【００４１】
図１には、このようなバンプ３０のはみ出しが生じた場合が示されている。たとえば、図１（ａ）の右側、図１（ｂ）の右上および左下のバンプ３０は凹部２１に対してぴったりのサイズであるが、図１（ａ）の左側および図１（ｂ）の左上および右下のバンプ３０では、凹部２１からのはみ出しが発生している。そして、本実施形態では、図１に示されるように、これらはみ出しが生じたバンプ３０のはみ出し部分は、非接着剤配置部６０の範囲内に位置している。
【００４２】
次に、本実施形態の電子装置の製造方法について述べる。本製造方法は、半導体チップ１０と基板２０とをバンプ３０を介して対向させ、バンプ３０を加熱して変形させながらバンプ３０と基板電極４０とを接触させて接合するものである。ここで、バンプ３０の加熱による変形とは塑性変形であり、溶融状態を経たうえで変形してもよい。
【００４３】
図２は、本製造方法における半導体チップ１０と基板２０とのバンプ３０を介した接合工程を示す工程図であり、各ワークの断面を示している。
【００４４】
まず、半導体チップ１０の一面１０ａにおいてチップ電極１１に対して、上記はんだボールや印刷などの方法によりバンプ３０を形成する。一方、一面２０ａにおいてバンプ３０に対応する位置に基板電極４０が形成された基板２０を用意する。このような基板２０は、一般の多層基板の製造工程において、上記したプレスなどにより凹部２１を形成することにより製造される。
【００４５】
次に、基板２０の一面２０ａのうち凹部２１が位置する部位以外の部位に、上記したような印刷などにより上記接着剤５０を配置する（接着剤配置工程）。ここで、基板２０の一面２０ａのうち凹部２１が位置する部位以外の部位とは、図２（ａ）に示されるように、凹部２１の底部すなわち基板電極４０よりも突出した凸部である。この凸部は、多層基板としての基板２０における一面２０ａ側の表層２ａにより構成される。
【００４６】
ここで、この接着剤配置工程では、接着剤５０による接着後の基板２０の一面２０ａと半導体チップ１０の一面１０ａとの間において、凹部２１の開口縁部に接着剤５０が配置されない領域である非接着剤配置部６０が存在するように、接着剤５０を配置する。このことは、たとえば印刷マスクとして、非接着剤配置部６０には接着剤５０が塗布されないようなものを用いることで容易に行える。
【００４７】
次に、接合工程では、図２（ａ）に示されるように、半導体チップ１０の一面１０ａと基板２０の一面２０ａとを対向させた後、図２（ｂ）に示されるように、半導体チップ１０を基板２０に向けて下降させてバンプ３０を凹部２１に入り込ませるとともに、バンプ３０と基板電極４０との直接接触および接着剤５０を介した半導体チップ１０と基板２０との接着を行う。
【００４８】
このバンプ３０の凹部２１への入り込み、バンプ３０の基板電極４０への接触および接着剤５０による接着は、半導体チップ１０を加圧して基板２０側へ押しつけるとともにバンプ３０および接着剤５０を加熱しながら行う。これらバンプ３０および接着剤５０の具体的な加熱は、オーブンやヒータなどを用いて、ワークを加熱することで行う。
【００４９】
この加熱は、たとえば１００℃〜３００℃へ多段階的に温度を上昇させていくものである。それによって、接着剤５０が熱により硬化して半導体チップ１０と基板２０とが接着されるとともに、バンプ３０が熱により変形して基板電極４０に接触し接合される。
【００５０】
ここで、接着剤５０の接着により、非接着剤配置部６０は半導体チップ１０、基板２０および接着剤５０により封止された空間となる。また、バンプ３０の多くは、凹部２１の開口部と同等以下のサイズであり、加熱されたこれらのバンプ３０は、凹部２１に入り込んで基板電極４０に接触し上記押しつけ力により変形する。
【００５１】
一方、初期のバンプサイズが凹部２１の開口部よりも大きい場合には、バンプ３０は、熱により変形して凹部２１に入り込み、基板電極４０に接触した後、さらに押しつけられて変形する。これによりバンプ３０と基板電極４０との直接接触による接触面積が確保され、両者３０、４０が電気的に接合される。
【００５２】
具体的な例を挙げると、本実施形態では、接着剤５０はエポキシ樹脂よりなり、たとえば１５０℃程度で熱硬化する。また、バンプ３０ははんだよりなり、当該加熱により２００℃〜３００℃程度でリフローされて溶融状態となり、この状態にて凹部２１への入り込み、および、基板電極４０への直接接触を行うものである。
【００５３】
この接合工程では、上記したように、製造上のばらつきなどにより存在する凹部２１に入りきらないバンプ３０が、熱変形によって凹部２１からはみ出してしまう可能性がある。図２（ｂ）の右側のバンプ３０は、凹部２１に対して適正サイズであり、ちょうど全体が入っているが、左側のバンプ３０は、凹部２１からはみ出している。
【００５４】
本製造方法における接合工程では、このバンプ３０のはみ出し部分は、非接着剤配置部６０の範囲内に位置している。これは、基板２０と半導体チップ１０とが接着剤５０によって接着されることにより、上記したように非接着剤配置部６０が、基板２０、半導体チップ１０および接着剤５０によって封止され区画された空間となり、バンプ３０のはみ出し部分の進行が当該空間内に留められるためである。
【００５５】
こうして、接合工程の終了に伴い、半導体チップ１０のバンプ３０と基板２０の基板電極４０とが電気的に接続されるとともに、凹部２１以外の部位にて半導体チップ１０の一面１０ａと基板２０の一面２０ａとが接着剤５０により機械的に接合されて、本実施形態の電子装置が完成する。
【００５６】
ところで、本実施形態によれば、基板２０の一面２０ａに、底部が基板電極４０により構成された凹部２１を設け、この凹部２１にバンプ３０を挿入して基板電極４０に直接接触させた状態で基板電極４０と接合している。そのため、平坦な基板の一面に基板電極が設けられている場合に比べて、上記接合工程におけるバンプ３０と基板電極４０との位置あわせを精度良く行える。
【００５７】
また、バンプ３０と基板電極４０とは直接接触であり、上記従来のように基板の凹部に導電性接着剤やバンプを設けることなく、バンプ３０と基板電極４０との電気的な接続が実現されている。
【００５８】
そして、接着剤５０によって半導体チップ１０と基板２０とが接着されているため、バンプ３０と基板電極４０とは単なる直接接触であったとしても、接着剤５０の接着力によって両者３０、４０は離れることなく互いに押しつけあった状態が確保され、接触による電気的接続が確保される。
【００５９】
また、接着剤５０による接合により、従来のバンプ部のみの接合の場合に比べて半導体チップ１０と基板２０との接合面積が増加するため、使用時の熱履歴などによるバンプ３０にかかる応力が低減し、バンプ３０の接続寿命を向上させることが可能となる。
【００６０】
また、接着剤５０による接合形態を採ることで、基板２０の裏面に半導体チップ１０を搭載した場合においても、リフロー前のチップ脱落を防止することが可能となる。さらに、接着剤５０によって半導体チップ１０と基板２０とを機械的に接合することにより、アンダーフィル等の補強材が不要となる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、基板２０の一面２０ａおよび半導体チップ１０の一面１０ａとの間に、上記した凹部２１からはみ出すバンプ３０の部分を収納するための非接着剤配置部６０を設けている。
【００６２】
それによれば、上記製造方法の接合工程時に、加熱されたバンプ３０が変形して凹部２１からはみ出したとしても、このはみ出し部分は、非接着剤配置部６０の範囲内に留まり、接着剤５０による接着領域や隣の凹部２１すなわち隣の基板電極４０に侵入するのを防止することができる。
【００６３】
この非接着剤配置部６０の作用効果について、図３を用いて、より具体的に説明する。図３は、比較例として、図１に示される電子装置において非接着剤配置部６０を持たない電子装置の要部を示す概略断面図である。この比較例では、基板２０と半導体チップ１０との間において接着剤５０は、凹部２１の開口部に接して設けられている。
【００６４】
この場合、接合工程時に上記したバンプ３０のはみ出しが発生すると、凹部２１からはみ出したバンプ３０の部分は、図３に示されるように、接着剤５０の配置領域まで侵入し、接着剤５０と半導体チップ１０との間に入り込んでしまう。すると、半導体チップ１０と基板２０との間に、図３に示されるような隙間が生じる。
【００６５】
仮に、このような半導体チップ１０と基板２０との間に隙間ができた場合、洗浄等の後工程において洗浄液中に浮遊するはんだボールや異物がチップと基板間に噛み込む可能性があり、また、接着剤５０による接合面積の低下が発生するため、信頼性を低下させることになる。
【００６６】
しかし、本実施形態によれば、非接着剤配置部６０による上記バンプはみ出し部分の吸収効果により、接着剤５０による接着領域においては半導体チップ１０と基板２０との間に隙間が無くなるため、上記のような問題が回避され、信頼性を向上させることが可能となる。
【００６７】
また、この非接着剤配置部６０によるバンプはみ出し部分の吸収効果について、図４、図５を参照して、さらに具体的に述べる。図４は、バンプ３０の高さばらつきが生じた場合の基板電極４０への接触状態を示す図、図５は、凹部深さを最小バンプ高さよりも浅くした場合の基板電極４０への接触状態を示す図である。
【００６８】
非接着剤配置部６０による当該効果は、複数個のバンプ３０間で高さばらつきが生じる場合にも発揮される。上記図３の比較例のような場合、バンプ３０のはみ出しの許容量が厳格に制限され、凹部２１の容積に対するバンプ３０の体積のばらつき量を、極力小さくすることが必要となる。それに比べて、本実施形態によれば、このばらつき量を大きくすることができ、製造上、有利である。
【００６９】
たとえば、図４（ａ）に示されるように、複数個のバンプ３０においては、製造上のばらつきなどにより各バンプ３０間の高さ（バンプ高さ）がばらつき、バンプ高低差が生じる。一方、凹部２１の深さ（凹部深さ）は、基板２０の表層２ａの厚さに実質的に相当するもので、バンプ高さに比べてばらつきは小さい。
【００７０】
このようにバンプ高さがばらついている場合、図４（ｂ）に示されるように、低いバンプ３０においては凹部２１の底部すなわち基板電極４０に接触しないものが出てくる可能性がある。
【００７１】
そこで、本実施形態では、基板電極４０とバンプ３０との接触を優先して、凹部深さを、最小のバンプ高さよりも浅く設定する。ここで、最小バンプ高さは、予め試作検討してバンプ高さに関する標準偏差などの統計的な処理を行って求める。
【００７２】
このようにした場合、図５に示されるように、バンプ３０のうち最小のバンプ高さのものでも基板電極４０に接触する。図５（ａ）は、凹部２１の容積が、複数のバンプ３０のうちの最大体積よりも大きく設定されている場合であり、この場合は、非接着剤配置部６０へのバンプ３０のはみ出しは起こらない。
【００７３】
一方、図５（ｂ）は、凹部２１の容積が、複数のバンプ３０のうちの最大体積よりも小さく設定されている場合である。この場合は、非接着剤配置部６０へのバンプ３０のはみ出しが起こるものの、はみ出したバンプ３０は非接着剤配置部６０の範囲内に留まっているため、問題はない。
【００７４】
このように、本実施形態では、凹部深さを、最小のバンプ高さよりも浅く設定すれば、非接着剤配置部６０によるバンプ３０のはみ出し部の吸収効果により、バンプ３０と基板電極４０との接触による電気的接続を確実に行える。
【００７５】
つまり、非接着剤配置部６０がない場合は、バンプ３０のサイズのばらつきを厳密に制御する必要があるが、本実施形態の場合、非接着剤配置部６０の存在により、当該ばらつき幅を大きくすることが可能となり、製造上の歩留りが向上するというメリットが期待される。
【００７６】
このように、本実施形態の電子装置および当該電子装置の製造方法によれば、基板２０の凹部２１内に、予め従来のようなバンプや導電性接着剤を設けることなく、且つ、基板２０の凹部２１からはみ出すバンプ３０の部分による短絡の発生を防止しつつ、半導体チップ１０と基板２０との機械的接合性およびバンプ３０と基板電極４０との電気的接続を確保することができる。
【００７７】
ここで、上記した本実施形態の効果を適切に実現するための電子装置の要部寸法について、限定するものではないが、一具体例を述べておく。図６は、上記図１に示した電子装置において、半導体チップ１０と基板２０との接合前の状態における各部の寸法を示す図である。
【００７８】
図６において、寸法Ｍ：チップ電極１１の直径Ｍ、寸法Ｐ：チップ電極１１の配列ピッチＰ、寸法Ｈ：バンプ高さＨ、寸法Ｄ：接着剤５０の厚さＤ、寸法Ｎ：凹部深さＮ、寸法Ｌ：凹部２１の幅Ｍ。なお、ここでは凹部２１は正方形であり、凹部２１の幅Ｌは、当該正方形の１辺の長さである。また、寸法Ｃは、上記図１（ａ）にも記載されている非接着剤配置部６０の幅Ｃである。
【００７９】
このように定義された寸法において、たとえば、チップ電極１１の直径Ｍ：約φ２３０μｍ、チップ電極１１の配列ピッチＰ：約３７０μｍ、バンプ高さＨ：約１１５μｍ、接着剤５０の厚さＤ：約２０〜３０μｍ、凹部深さＮ：約１００μｍ、凹部２１の幅Ｍ：２３０μｍ、非接着剤配置部６０の幅Ｃ：１０〜２０μｍである。
【００８０】
また、本実施形態では、上述したが、バンプ３０は、はんだよりなる球状をなすものであり、凹部２１は、開口部の形状が多角形をなすものである。
【００８１】
このようにすれば、球状のバンプ３０に対して凹部２１は角部が存在するものとなり、バンプ３０が凹部２１に入り込むときに、バンプ３０と凹部２１の角部との間に隙間ができる（上記図１（ｂ）参照）。そして、この隙間が、熱変形したバンプ３０の余分な部分を収納するスペースとなるため、凹部２１からのバンプ３０のはみ出しを防止するうえで、好ましい。
【００８２】
また、上述したが、本実施形態では、基板電極４０のうちバンプ３０に接触する面を、はんだ濡れ性に優れた金よりなる第１の電極４１として構成している。それにより、はんだバンプ３０との濡れ性が良好となり、フラックスレスで接合が容易となる。そのため、フラックス残渣がなく、バンプ腐食の懸念が著しく低減する。
【００８３】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図であり、接着剤配置工程後における半導体チップ１０と基板２０とを対向させた状態を示している。
【００８４】
上記第１実施形態では、基板２０側に接着剤５０を配置する例を述べたが、本実施形態の製造方法では、接着剤配置工程において、電子部品としての半導体チップ１０側に接着剤５０を配置する。
【００８５】
この場合、半導体チップ１０の一面１０ａのうち凹部２１が位置する部位以外の部位に、ディスペンスや印刷などにより接着剤５０を配置する。ここで、半導体チップ１０の一面１０ａのうち凹部２１が位置する部位以外の部位とは、半導体チップ１０の一面１０ａのうち基板２０の凹部２１と正対する部位以外の部位である。
【００８６】
もちろん、この場合も、接着剤５０による接着後の基板２０の一面２０ａと半導体チップ１０の一面１０ａとの間において、凹部２１の開口縁部に非接着剤配置部６０が存在するように、接着剤５０を配置する。
【００８７】
その後は、本実施形態においても、上記同様の接合工程を行うことにより、上記図１に示したものと同様の電子装置が製造される。そして、本実施形態の製造方法によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００８８】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図であり、接着剤配置工程後における半導体チップ１０と基板２０とを対向させた状態を示している。
【００８９】
本実施形態の製造方法では、接着剤配置工程において、半導体チップ１０の一面１０ａのうち凹部２１が位置する部位以外の部位、および、基板２０の一面２０ａのうち凹部２１が位置する部位以外の部位の両方に、接着剤５０を配置する。
【００９０】
この場合、接着剤５０による接着後の基板２０の一面２０ａと半導体チップ１０の一面１０ａとの間において、凹部２１の開口縁部に非接着剤配置部６０が存在するように、半導体チップ１０および基板２０の両側に接着剤５０を配置する。
【００９１】
その後は、本実施形態においても、上記同様の接合工程を行うことにより、上記図１に示したものと同様の電子装置が製造される。また、本実施形態の製造方法によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００９２】
なお、本実施形態では、接着剤５０として、硬化剤と主剤との混合により硬化する２液硬化性の材料を用いてもよい。この場合には、たとえば、半導体チップ１０側に硬化剤、基板２０側に主剤というように分けて設ければよい。
【００９３】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図であり、接着剤配置工程後における半導体チップ１０と基板２０とを対向させた状態を示している。
【００９４】
本実施形態の製造方法では、接着剤配置工程において、半導体チップ１０の一面１０ａのうち凹部２１が位置する部位以外の部位に、接着剤５０を配置するが、ここでは、さらにバンプ３０の表面にも接着剤５０を配置する。
【００９５】
つまり、図９に示されるように、半導体チップ１０の一面１０ａにおいて上記非接着剤配置部６０を形成しながら、バンプ３０も接着剤５０で被覆するように、接着剤５０の配置を行う。この場合、バンプ３０と基板２０との接着性の改善およびバンプ３０の位置ずれの低減が行える。
【００９６】
ただし、この場合、接合工程において、半導体チップ１０を基板２０に搭載する際の押付け力によって、バンプ３０が接着剤５０を突き破るようにする。それによって、バンプ３０と基板電極４０とが直接接触し、両者３０、４０が電気的に接続される。また、バンプ３０の側面と凹部２１の側面とが接着剤５０により接着される。
【００９７】
また、本実施形態の製造方法としては、接着剤配置工程において、基板２０の一面２０ａのうち凹部２１が位置する部位以外の部位に、接着剤５０を配置するときに、非接着剤配置部６０を形成しながら、さらに凹部２１の内面にも接着剤５０を配置するようにしてもよい。
【００９８】
この場合、凹部２１の内面に接着剤５０を配置することとなるが、図９に示される半導体チップ１０側への接着剤５０の配置と同様に、接合工程において上記押付け力によって、バンプ３０が接着剤５０を突き破ることで両者３０、４０の電気的接続を行えばよい。そして、図９の場合と同様の効果が期待できる。
【００９９】
このように、本実施形態では、接合工程にてバンプ３０が接着剤５０を突き破ることが必要であるものの、実質的には上記実施形態と同様の接合工程を行うことで、上記図１に示したものと同様の電子装置を製造することができる。そして、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【０１００】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図であり、接着剤配置工程後における半導体チップ１０と基板２０とを対向させた状態を示している。
【０１０１】
本実施形態では、凹部２１の側面を、凹部２１の底部から開口部に向かって拡がるテーパ面としたことが、上記第１実施形態と相違する点である。これにより、基板２０の凹部２１に対して、バンプ３０の位置を正確に決めることが可能である。また、このテーパ形状をなす凹部２１は、上記第２〜第４の各実施形態においても適用可能であることは明らかである。
【０１０２】
（第６実施形態）
図１１は、本発明の第６実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図であり、接着剤配置工程後における半導体チップ１０と基板２０とを対向させた状態を示している。
【０１０３】
本実施形態では、凹部２１の側面をテーパ面とするが、その傾斜方向が上記第５実施形態とは逆であり、凹部２１の開口部から底部に向かって拡がるテーパ面としている。この場合、凹部２１の容積が増大し、バンプ３０の形状ばらつきの吸収が容易になることが期待される。このテーパ形状をなす凹部２１も、上記第２〜第４の各実施形態において適用可能であることは明らかである。
【０１０４】
（他の実施形態）
なお、バンプ３０としては、上記したはんだ以外にも、ＣｕやＡｕなどよりなるバンプでもよい。これらの場合、バンプ３０は、メッキやワイヤボンディング法、あるいは、スパッタや蒸着などによりチップ電極１１に設けられる。また、バンプ３０の数や配列形態については適宜設計変更が可能である。
【０１０５】
また、基板２０としては、電子部品１０と対向する面である一面２０ａに、底部が基板電極４０である凹部２１を設けたものであればよく、上記した多層基板以外にも単層基板であってもよい。単層基板の場合、たとえば一面に凹部を設け、底部に基板電極を設け、この基板電極をスルーホールなどを介して、基板の他面側に引き回すなどの構成を採用すればよい。
【０１０６】
また、上記実施形態では、バンプ３０がはんだよりなる球状をなすものである場合に、凹部２１を開口部の形状が多角形をなすものとすることで、凹部２１の角部に、熱変形したバンプの余分な部分の収納スペースを形成したが、この多角形としては、上記正方形以外にも、長方形、三角形、五角形、六角形などであってもよい。
【０１０７】
また、凹部２１の底部を構成する基板電極４０としては、上記実施形態のようなＡｕよりなる第１の電極４１、Ｃｕよりなる第２の電極４２が積層されてなるものでなくてもよく、１層のものでもよい。このようなものとしては、たとえばＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）などの導体ペーストよりなるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子装置の要部を示す図であり、（ａ）は当該要部の概略断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ一点鎖線にて切断したときの当該要部の上視概略平面図である。
【図２】第１実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程を示す工程図である。
【図３】比較例としての非接着剤配置部を持たない電子装置の要部を示す概略断面図である。
【図４】バンプの高さばらつきが生じた場合の基板電極への接触状態を示す図である。
【図５】凹部深さを最小バンプ高さよりも浅くした場合の基板電極への接触状態を示す図である。
【図６】上記図１に示した電子装置において半導体チップと基板との接合前の状態における各部の寸法を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る電子装置の製造方法における接合工程の要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…電子部品としての半導体チップ、１０ａ…半導体チップの一面、
２０…基板、２０ａ…基板の一面、２１…凹部、３０…バンプ、４０…基板電極、
５０…接着剤、６０…非接着剤配置部。
【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】
2009064804.tif 000009
【図８】
2009064804.tif 000010
【図９】
2009064804.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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