(57)【要約】【課題】  ノンフローアンダーフィル工法において、アンダーフィルの偏りを低減することができ、絶縁樹脂の充填不足や絶縁樹脂のはみ出しによる外観の悪化を低減することができる電子部品の実装方法を提案する。【解決手段】  回路基板１は、ガラス−エポキシ、紙−フェノール等の樹脂、またはセラミック等で構成された基材２上に、半導体装置の端子と導電接続される銅等の導電金属で構成された接続パッド４と、接続パッド４とその他の配線導体以外の、基材２上を被覆するレジスト膜３が形成されている。そして、この回路基板１上の、半導体装置の外形を示す点線６よりも内側部分の略中央に略円形の凹凸部５が形成されている。【選択図】  図１
2009027109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の回路基板上への実装における前記半導体装置と前記回路基板との間の空間に絶縁樹脂を充填する方法において、
前記半導体装置が実装される予定部分の略中央に、所定形状の凹凸部が設けられた前記回路基板を用意するステップと、
前記凹凸部上に前記絶縁樹脂を塗布するステップと、
前記半導体装置を搭載して、前記凹凸部上に塗布した前記絶縁樹脂を押し広げて前記空間に充填するステップと、
を有することを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項２】
半導体装置の回路基板上への実装における前記半導体装置と前記回路基板との間の空間に絶縁樹脂を充填する方法において、
前記半導体装置が実装される予定部分の略中央に、前記絶縁樹脂に対するぬれ性が前記予定部分の他の部分と異なる部分が所定形状で設けられた前記回路基板を用意するステップと、
前記ぬれ性が異なる部分上に前記絶縁樹脂を塗布するステップと、
前記半導体装置を搭載して、前記ぬれ性が異なる部分上に塗布した前記絶縁樹脂を押し広げて前記空間に充填するステップと、
を有することを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項３】
実装面に半導体装置が実装され、前記半導体装置と前記実装面との間の空間に絶縁樹脂が充填された電子回路に用いられる回路基板において、
前記半導体装置が実装される予定部分の略中央に、所定形状の凹凸部が設けられている
ことを特徴とする回路基板。
【請求項４】
実装面に半導体装置が実装され、前記半導体装置と前記実装面との間の空間に絶縁樹脂が充填された電子回路に用いられる回路基板において、
前記半導体装置が実装される予定部分の略中央に、前記絶縁樹脂に対するぬれ性が前記予定部分の他の部分と異なる部分が所定形状で設けられている
ことを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）やＣＳＰ（チップサイズパッケージ）などのバンプを有する半導体装置等の電子部品を実装する方法及びこの実装方法に用いられる回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＢＧＡやＣＳＰ等のバンプを有する半導体装置が回路基板に実装された電子回路部品が広く知られている。バンプを有する半導体装置を回路基板に実装した場合、半導体装置の下面と回路基板の実装面との間に空間が形成される。半導体装置と回路基板との熱膨張差による応力等を緩和することを目的として、この空間に絶縁樹脂を注入して、いわゆるアンダーフィルが形成される。
【０００３】
従来、アンダーフィルは、半導体装置をリフローにて回路基板に接合した後、シリンジ等によって絶縁樹脂を注入する方法を用いていた。しかしながら、近年の半導体装置の小型化及び端子の狭ピッチ化により、空間が非常に小さくなってきており、シリンジ等による注入が困難になってきていた。そこで、特開２００２−２７１０１４号公報に開示されているように、半導体装置を実装する前に、回路基板上の半導体装置を実装する予定位置に予め絶縁樹脂を塗布しておき、次いで半導体装置を搭載して空間に絶縁樹脂を充填し、リフローと同時に絶縁樹脂を硬化させる、いわゆるノンフローアンダーフィル工法が提案されている。  
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７１０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなノンフローアンダーフィル工法では、流動性を有する絶縁樹脂を用いるので、図１６及び図１７に示すように、回路基板４１上に絶縁樹脂４７を塗布すると、塗布した絶縁樹脂４７が流れて広がる。このとき、絶縁樹脂４７の広がり方に偏りがあると、図１８に示すように、半導体装置４８を搭載したときの広がり方にも偏りが生じる。この偏りのために、半導体装置４８の下の空間に絶縁樹脂４７が充填されていない部分が生じることがあった。このような絶縁樹脂４７の偏りによってアンダーフィルに偏りが生じると、応力緩和の作用が得られにくくなるという問題が生じる。  
【０００６】
本発明では、このような問題を解決するために、偏りの少ないアンダーフィルを形成することが可能なノンフローアンダーフィル工法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では第一の解決手段として、半導体装置を回路基板上に実装する方法であって、前記半導体装置と前記回路基板との間に形成された空間に絶縁樹脂を充填する方法において、前記半導体装置が実装される予定部分の、前記半導体装置の外形よりも内側部分の略中央に所定形状の凹凸部が設けられた前記回路基板を用意するステップと、前記凹凸部上に前記絶縁樹脂を塗布するステップと、前記半導体装置を搭載して、前記絶縁樹脂を前記半導体装置と前記回路基板との間に形成された空間に充填するステップと、を有する電子部品の実装方法およびそれに用いられる回路基板を提案する。
【０００８】
上記第一の解決手段によれば、絶縁樹脂の流れ出しを、凹凸部によって抑制し、所定形状で保持することができる。これにより、半導体装置を回路基板上に搭載する際に、絶縁樹脂を均等に押し広げることができ、アンダーフィルの偏りを低減することができる。なお、凹凸部は、基板面より突出した突起や、基板面より凹んだ凹部または溝部等を含み、突起のみのものでも凹部のみのものでもよい。  
【０００９】
また、本発明では第ニの解決手段として、前記第一の解決手段における凹凸部を、前記絶縁樹脂に対するぬれ性が前記予定部分の他の部分と異なる部分に置き換えた電子部品の実装方法およびそれに用いられる回路基板を提案する。  
【００１０】
上記第二の解決手段によれば、絶縁樹脂に対するぬれ性が異なる部分が、絶縁樹脂の流れ出しを抑制して所定形状で保持する。これにより、半導体装置を回路基板上に搭載する際に、絶縁樹脂を均等に押し広げることができ、アンダーフィルの偏りを低減することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アンダーフィルの偏りを低減することができ、絶縁樹脂の充填不足を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の電子部品の実装方法及びそれに用いる回路基板に係る第一の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１及び図２に本発明の電子部品の実装方法に用いる回路基板を示す。なお、以下の図面においては、便宜上半導体装置以外の電子部品及び配線導体を省略してある。
【００１３】
回路基板１は、ガラス−エポキシ、紙−フェノール等の樹脂、またはセラミック等で構成された基材２上に、半導体装置の端子と導電接続される銅等の導電金属で構成された接続パッド４と、接続パッド４とその他の配線導体以外の、基材２上を被覆するレジスト膜３が形成されている。そして、この回路基板１上の、半導体装置の外形を示す点線６よりも内側部分の略中央に略円形の凹凸部５が形成されている。
【００１４】
この凹凸部５は、回路基板１の基板面より高くなっており、凹凸部５の中心と半導体装置の外形を示す点線６の中心が一致するように配置されている。この凹凸部５によってアンダーフィルを形成する絶縁樹脂が基板面から離され、絶縁樹脂の表面張力によって略円形に保持される。凹凸部５の高さは、回路基板１の基板面から２０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。凹凸部５を構成する材料としては、銅等の金属、セラミックスや樹脂等が用いられる。また、この凹凸部５は、アンダーフィルを形成する絶縁樹脂に対するぬれ性がレジスト３よりも高ければさらに絶縁樹脂を保持する効果が高くなる。
【００１５】
ここで回路基板１を用いた電子部品の実装方法について説明する。まず、図３に示すように、回路基板１を用意する。続いて図示しないシリンジから液状の絶縁樹脂７を半導体装置８と回路基板１との間の空間の体積分の量だけ吐出して、凹凸部５上に塗布する。絶縁樹脂７は凹凸部５の形状に沿って略円形に保持される。凹凸部５の面積は半導体装置が実装される予定部分となる点線６の面積より小さいので、凹凸部５上に塗布された絶縁樹脂７の高さは、半導体装置と回路基板１との間に形成される空間の高さより高くなる。
【００１６】
続いて図４に示すように、半導体装置８を回路基板１上に搭載する。絶縁樹脂７は半導体装置８と回路基板１との間の空間の高さよりも高く盛り上がっているので、半導体装置８のバンプが回路基板１の接続パッド４に接触する前に、半導体装置８が絶縁樹脂７と接触する。すると図５に示すように、絶縁樹脂７は半導体装置８に押されて凹凸部５上から流れ出す。均等な押圧力で押されると、絶縁樹脂７は凹凸部５の形状と相似形状で均等に押し広げられる。押し広げられた絶縁樹脂７は、半導体装置の外形を示す点線６まで達する。
【００１７】
このようにして図６に示すように、絶縁樹脂７が回路基板１と半導体装置８との間の空間に充填され、アンダーフィルが形成される。絶縁樹脂７は均等に押し広げられるので、アンダーフィルの偏りが低減される。この後図示しないリフロー炉にてリフローを行い、半導体装置８の接合と絶縁樹脂７の硬化を同時に行う。なお、絶縁樹脂７は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にフラックスを混合したものを用いるので、リフロー時には絶縁樹脂７がフラックスの役割を果たす。
【００１８】
このようにして半導体装置８の回路基板１への実装が行われる。なお、上記の方法では、略円形の凹凸部５が形成された回路基板１を用いたが、この場合絶縁樹脂７は略円形に広がるので、空間の四隅に絶縁樹脂７が到達する前に、空間の四辺に絶縁樹脂７が到達する。しかし絶縁樹脂７は、接続パッド４の位置まで達すると、半導体装置８のバンプ等により広がりを抑えられる。よって略円形の凹凸部５であっても偏りの少ないアンダーフィルが形成される。なお、アンダーフィルの偏りをより低減する方法として、例えば図７に示すように、形状が半導体装置８の外形と相似形の凹凸部５ａを有する回路基板１ａを用いる方法がある。この凹凸部５ａによれば、絶縁樹脂７が半導体装置８の外形と相似形に押し広げられるので、絶縁樹脂７が四隅まで均等に充填され、アンダーフィルの偏りがいっそう低減される。なお、凹凸部の形状を例えば絶縁樹脂がバンプに達した時の広がり方を考慮して設計したもの、例えば周囲が波型になっている凹凸部にすればよりいっそう本発明の効果が高くなる。
【００１９】
次に、本発明の電子部品の実装方法及びそれに用いる回路基板に係る第ニの実施形態について説明する。図８に示す回路基板１１と、第一の実施形態における回路基板１との異なる点は、回路基板１に形成されている凹凸部５が凸状になっているのに対して、回路基板１１に形成されている凹凸部１５が凹状になっている点である。
【００２０】
この凹凸部１５は、図８に示すように、レジスト膜１３を除去して形成するか、またはレジスト膜１３とその下の基材１２の一部を除去して形成される。形状は第一の実施形態と同様である。凹凸部１５の高さは、レジスト膜１３の膜厚と同じかまたは回路基板１１の基板面から２０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。また、この凹凸部１５にレジスト膜１３よりも絶縁樹脂１７に対するぬれ性が良好な膜を形成しても良い。このような回路基板１１の凹凸部１５に図示しないシリンジから液状の絶縁樹脂１７を吐出して塗布すると、図９に示すようになる。
【００２１】
絶縁樹脂１７は凹凸部１５による凹部に滞留される。そして絶縁樹脂１７はその表面張力によって盛り上がり、半導体装置と回路基板１１との間に形成される空間の高さより高くなる。以降の半導体装置の実装方法については、第一の実施形態と同様である。
【００２２】
次に、本発明の電子部品の実装方法及びそれに用いる回路基板に係る第三の実施形態について説明する。図１０に示す回路基板２１と、第一の実施形態における回路基板１との異なる点は、回路基板１に形成されている凹凸部５が基板面よりも突出した凸状になっているのに対して、回路基板２１に形成されている凹凸部２５が略環状の溝になっている点である。そして凹凸部２５に囲まれるように、凸部２５ａが形成されている。
【００２３】
この凹凸部２５は、図１１に示すように、レジスト膜２３を除去して形成するか、またはレジスト膜２３とその下の基材２２の一部を除去して形成される。形状は略円環状の他、枠状等が挙げられる。凹凸部２５の高さは、レジスト膜２３の膜厚と同じかまたは回路基板２１の基板面から２０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。凸部２５ａは、溝状の凹凸部２５を形成した後の、凹凸部２５の内側に残ったレジスト膜か、または前出の第二の実施形態における回路基板１１の凹凸部１５内に、銅等の金属、セラミックスや樹脂等によって形成された膜で構成される。凸部２５ａの高さは、レジスト膜２３の膜厚と同じかまたは回路基板２１の基板面から２０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。また、この凸部２５ａにレジスト膜２３よりも絶縁樹脂２７に対するぬれ性が良好な膜を形成しても良い。このような回路基板２１の凹凸部２５の内側に形成された凸部２５ａに図示しないシリンジから液状の絶縁樹脂２７を吐出して塗布すると、図１２に示すようになる。
【００２４】
絶縁樹脂２７は凹凸部２５の内側の凸部２５ａ上に滞留される。そして絶縁樹脂２７はその表面張力によって盛り上がり、半導体装置と回路基板２１との間に形成される空間の高さより高くなる。以降の半導体装置の実装方法については、第一の実施形態と同様である。
【００２５】
次に、本発明の電子部品の実装方法及びそれに用いる回路基板に係る第四の実施形態について説明する。図１３に示す回路基板３１と、第一の実施形態における回路基板１との異なる点は、回路基板１に形成されている凹凸部５の代わりに、回路基板３１には所定形状のスリット形成部３５が形成されている点である。
【００２６】
このスリット形成部３５は、図１３及び図１４に示すように、回路基板３１表面に切削加工等で形成される。形状は第一の実施形態と同様である。このような回路基板３１のスリット形成部３５に図示しないシリンジから液状の絶縁樹脂３７を吐出して塗布すると、図１５に示すようになる。
【００２７】
スリット形成部３５は、図１４に示すように、細かな凹凸を有している。絶縁樹脂３７はこの凹凸によって流れ出すのを抑えられる。そして絶縁樹脂３７はその表面張力によって盛り上がり、半導体装置と回路基板３１との間に形成される空間の高さより高くなる。以降の半導体装置の実装方法については、第一の実施形態と同様である。
【００２８】
以上、本発明の電子部品の実装方法及びそれに用いる回路基板について説明してきたが、上記の記載に限定されることはなく、本発明の範囲内で適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の回路基板の第一の実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の回路基板の第一の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の電子部品の実装方法を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の電子部品の実装方法を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の電子部品の実装方法を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の電子部品の実装方法を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の回路基板の第一の実施形態の別例を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明の回路基板の第二の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の回路基板の第二の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の回路基板の第三の実施形態を模式的に示す平面図である。
【図１１】本発明の回路基板の第三の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明の回路基板の第三の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明の回路基板の第四の実施形態を模式的に示す平面図である。
【図１４】本発明の回路基板の第四の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の回路基板の第四の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図１６】従来の電子部品の実装方法を模式的に示す平面図である。
【図１７】従来の電子部品の実装方法を模式的に示す断面図である。
【図１８】従来の電子部品の実装方法を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１ａ、１１、２１、３１、４１  回路基板
２、１２、２２、３２、４２  基材
３、１３、２３、３３、４３  レジスト膜
４、１４、２４、３４、４４  接続パッド
５、５ａ、１５、２５  凹凸部
６、２６、３６、４６  半導体装置の外形を示す点線
７、１７、２７、３７、４７  絶縁樹脂
８、４８  半導体装置
２５ａ  凸部
３５  スリット形成部
【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】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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