(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップの実装面に設けられた突起電極を、回路基板上の所定の位置に搭載して該回路基板の表面に設けられた電極パッドと電気的に接続させるフリップチップ実装方法において、
樹脂層を、前記回路基板の表面に前記電極パッドの高さと略等しくなるように設ける工程と、
少なくとも前記電極パッド上にフィルム状樹脂を設ける工程と、
前記突起電極が前記回路基板の前記電極パッドに到達するように前記突起電極を前記フィルム状樹脂に押圧することで該フィルム状樹脂を破って前記突起電極と前記電極パッドとを接合する工程を含むことを特徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項２】
前記樹脂層は、フィルム状樹脂を前記電極パッドを有する回路基板表面に設けて後、該フィルム状樹脂を前記電極パッドと略等しい厚みとなるまで圧縮するようにして形成したことを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項３】
前記樹脂層は、熱硬化性であることを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項４】
前記樹脂層は、熱硬化性の樹脂を前記電極パッドの厚みより一旦厚く設けた後加熱して硬化させ、該加熱し硬化させた熱硬化性の樹脂を前記電極パッドの頭部が露出するまで研磨することにより形成したことを特徴とする請求項３に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項５】
前記樹脂層は、熱硬化性の樹脂を前記電極パッドの厚みより一旦厚く設け、前記電極パッドの頭部が露出するまで熱硬化性の樹脂の上層部を除去して後、加熱し硬化させるようにして形成したことを特徴とする請求項３に記載のフリップチップ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップを回路基板上に実装するフリップチップ実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフリップチップ実装方法としては、例えば、図８に示すように、チップ２の実装面に設けた電極２２上に突起電極２１を形成し、チップ２をひっくり返して突起電極２１を回路基板１上の所定の位置に搭載しチップ２の突起電極２１と回路基板１表面に設けられた電極パッド１１とを接続させるような方法があげられる。
【０００３】
このフリップチップ実装では、チップ２と回路基板１との熱膨張係数の違いにより、チップ２の突起電極２１と回路基板１の電極パッド１１との接合部に応力がかかり、突起電極２１と電極パッド１１との接合がはずれる可能性があるため、チップ２と回路基板１の隙間には、樹脂（図示せず）を充填させることで、応力を樹脂中に分散させ接続の信頼性を向上させている。このため、フリップチップ実装の後に、樹脂の充填を行う工程が余分に必要となるため、コストアップにつながっている。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決する手段としては、例えば、複数枚（図８においては２枚）のフィルム状樹脂４を回路基板１の電極パッド１１を有した表面に電極パッド１１を覆うように設け、チップ２の突起電極２１を複数枚のフィルム状樹脂４上から回路基板１に対し、突起電極２１が電極パッド１１に到達するようにチップ２をフィルム状樹脂４に押圧して接合するものがあげられる。
【０００５】
このようにフィルム状樹脂４を用いたフリップチップ実装方法は、チップ２の突起電極２１と回路基板１の電極パッド１１との接続と、樹脂の充填が一度で済むため効率的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようなフィルム状樹脂を用いたフリップチップ実装方法においては、厚み３０μｍ程度のフィルム状樹脂を複数枚（通常２〜３枚）重ねて使用する必要がある。
【０００７】
これは、回路基板の電極パッドの厚みは通常３０μｍ以上あり、チップの突起電極も通常３０μｍ以上あるため、フリップチップ実装時のチップと回路基板との隙間は６０μｍ以上になるため、厚みが３０μｍ程度のフィルム状樹脂一枚では、チップと回路基板の隙間を埋めるのに不十分であるためである。
【０００８】
よって、フィルム状樹脂を複数枚重ねて使用する場合には、チップの突起電極は、複数枚のフィルム状樹脂を全て突き破って回路基板の電極パッドと接続する必要があるので、フィルム状樹脂が厚くなるにつれ、突起電極がフィルム状樹脂を突き破りにくくなり、その結果、突起電極と電極パッドとの間で接続不良が発生する可能性があるという問題点あった。
【０００９】
本発明は上記問題点を改善するためになされたものであり、回路基板とチップの隙間が大きくても、フィルム状樹脂を用いて安定したフリップチップ実装方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のフリップチップ実装方法は、チップ２の実装面に設けられた突起電極２１を、回路基板１上の所定の位置に搭載して該回路基板１の表面に設けられた電極パッド１１と電気的に接続させるフリップチップ実装方法において、樹脂層３を、前記回路基板１の表面に前記電極パッド１１の高さと略等しくなるように設ける工程と、少なくとも前記電極パッド１１上にフィルム状樹脂４を設ける工程と、前記突起電極２１が前記回路基板１の前記電極パッド１１に到達するように前記突起電極２１を前記フィルム状樹脂４に押圧することで該フィルム状樹脂４を破って前記突起電極２１と前記電極パッド１１とを接合する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載のフリップチップ実装方法は、請求項１に記載の発明において、前記樹脂層３は、フィルム状樹脂を前記電極パッド１１を有する回路基板１表面に設けて後、該フィルム状樹脂を前記電極パッド１１と略等しい厚みとなるまで圧縮するようにして形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項３に記載のフリップチップ実装方法は、請求項１に記載の発明において、前記樹脂層３は、熱硬化性であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項４に記載のフリップチップ実装方法は、請求項３に記載の発明において、前記樹脂層３は、熱硬化性の樹脂を前記電極パッド１１の厚みより一旦厚く設けた後加熱して硬化させ、該加熱し硬化させた熱硬化性の樹脂を前記電極パッド１１の頭部が露出するまで研磨することにより形成したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項５に記載のフリップチップ実装方法は、請求項３に記載の発明において、前記樹脂層３は、熱硬化性の樹脂を前記電極パッド１１の厚みより一旦厚く設け、前記電極パッド１１の頭部が露出するまで熱硬化性の樹脂の上層部を除去して後、加熱し硬化させるようにして形成したことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１７】
本発明の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図であり、図１（ａ）〜図１（ｄ）は、フリップチップ実装方法の工程を順に示している。また、図２は、図１のそれぞれの工程に対応する工程を上面図で説明したものである。
【００１８】
以下に、フリップチップ実装方法を図１に基づいて説明する。まず、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、ガラスエポキシ樹脂の回路基板１上には、３５μｍの銅箔（図示せず）を貼り付し、エッチングにより回路形成し、この回路上にＮｉとＡｕをそれぞれ厚み５μｍ、１μｍずつメッキして厚み４１μｍの電極パッド１１を６つ形成する。
【００１９】
次に、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、回路基板１の表面には、電極パッド１１の高さと略等しくなるまで、つまり厚み４１μｍ程度まで樹脂層３としてエポキシ樹脂を充填して、この樹脂層３上に厚み３０μｍ程度のフィルム状樹脂４としてフィルム状に加工したエポキシ樹脂を、回路基板１上の電極パッド１１及び樹脂層３を覆うように載置する。なお、フィルム状樹脂４は少なくとも電極パッド１１の上を覆うように設けられていればよい。
【００２０】
そして、図１（ｃ）、図２（ｃ）に示すように、チップ２の実装面には、予め電極Ａｌをメッキして６つの電極２２を設け、それぞれの電極２２上に突起電極２１として高さ４０μｍ程度の金バンプを設けておく。チップ２の回路基板１への搭載は、樹脂層３が硬化する前に、チップ２の突起電極２１を回路基板１の電極パッド１１に到達するように加圧し突起電極２１を変形させる。つまり、チップ２は、回路基板１の電極パッド１１上面とチップ２の実装面との距離が、フィルム状樹脂４の厚み、つまり３０μｍ程度以下になるようにチップ２をフィルム状樹脂４に押圧しフィルム状樹脂４を破るとともに、樹脂層３を構成するエポキシ樹脂を接合面から除去するようにして回路基板１と加熱接合する。この加熱により、樹脂層３及びフィルム状樹脂４は硬化される。また、突起電極２１と電極パッド１１とは、電気的に接続される。
【００２１】
ここで、第１実施形態においては、回路基板１表面に設ける樹脂層３としては、エポキシ樹脂を用いたが、ポリイミド樹脂や、シリコーン樹脂等であってもよい。また、フィルム状樹脂４としては、フィルム状に加工したエポキシ樹脂を用いたが、フィルム状に加工したポリイミド樹脂等であってもよい。
【００２２】
かかるフリップチップ実装方法においては、回路基板１の表面に電極パッド１１の高さと略等しくなるまで樹脂層３を充填し、電極パッド１１及び樹脂層３を覆うようにフィルム状樹脂４を載置し、フィルム状樹脂４上から回路基板１に対し、チップ２の突起電極２１が電極パッド１１に到達するようにチップ２をフィルム状樹脂４に押圧してフィルム状樹脂４を破って加熱接合するので、回路基板１とチップ２の隙間が大きくても、フィルム状樹脂４を用いて安定したフリップチップ実装が可能となる。
【００２３】
また、回路基板１の電極パッド１１及び樹脂層３を覆うように設ける一枚のフィルム状樹脂４の厚みは３０μｍ程度であるため、このフィルム状樹脂４をチップ２の突起電極２１で容易に突き破ることができる。
【００２４】
次に、回路基板１表面に設ける樹脂層３に関わる構成、形成方法が第１実施形態とは異なるような実施形態を、本発明の第２実施形態乃至第５実施形態として以下に説明する。なお、第２実施形態乃至第５実施形態においては、第１実施形態との共通部分の説明は、同一箇所には同一符号を付して省略する。
【００２５】
まず、回路基板１表面に設ける樹脂層３がエポキシ樹脂とは異なる参考例を、本発明の参考例として図３に基づいて説明する。図３は、本発明の参考例に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【００２６】
本参考例においては、第１実施形態において回路基板１表面に設けたエポキシ樹脂からなる樹脂層３の代わりに、異方性導電性材料を含んだ樹脂層３１を用いた構成である。
【００２７】
なお、参考例においては、樹脂層３１には厚さ４１μｍ程度のＡｇ粒子を含有したエポキシ樹脂を用いるが、他に、プラスチック球にＣｕ、Ｎｉ等をコーティングした粒子を含有したエポキシ樹脂等であってもよく、異方性導電性を有する樹脂であればよい。
【００２８】
なお、フリップチップ実装方法は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、第１実施形態で示した方法と同様にして行う。
【００２９】
かかるフリップチップ実装方法においては、回路基板１表面に設けた樹脂層３１が異方性導電性材料を含んでいるので、チップ２の突起電極２１と回路基板１の電極パッド１１の間にフィルム状樹脂４が一部残っていても、樹脂層３１の有する導電性粒子を介して、チップ２の突起電極２１と回路基板１の電極パッド１１とを電気的に接続することが可能となる。
【００３０】
次に、回路基板１表面に設ける樹脂層３をフィルム状に加工した樹脂で形成するような実施形態を、本発明の第２実施形態として図４に基づいて説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、第１実施形態において回路基板１表面に設けたエポキシ樹脂からなる樹脂層３の代わりに、フィルム状に加工したエポキシ樹脂からなるフィルム状樹脂３２を用いた構成である。
【００３２】
第２実施形態においては、フィルム状樹脂３２として、厚み５０μｍ程度のフィルム状に加工したエポキシ樹脂を用い、回路基板１の電極パッド１１を有する表面には、電極パッド１１を覆うようなフィルム状樹脂３２を載置する。その後、図４（ｂ）に示すように、例えば、加圧面が平らであり、サイズが回路基板１を覆うことができる所望の加圧用ツール１００を用いて、フィルム状樹脂３２が電極パッド１１と略等しい厚みになるまで圧縮、つまりフィルム状樹脂３２の厚みを９μｍ程度圧縮する。そして、図４（ｃ）に示すように、圧縮したフィルム状樹脂３２上に、更に第１実施形態にて用いた厚み３０μｍ程度のフィルム状樹脂４を載置する。
【００３３】
チップ２の回路基板１への搭載は、図４（ｄ）に示すように、第１実施形態で示した方法と同様にして行う。
【００３４】
かかるフリップチップ実装方法においては、回路基板１の電極パッド１１を有する表面に電極パッド１１を覆うようなフィルム状樹脂３２を電極パッド１１と略等しい厚みになるまで圧縮して設けることで、回路基板１表面に樹脂層３を容易に形成することができる。
【００３５】
次に、回路基板１に設ける樹脂層３の第１実施形態とは異なる形成方法を、本発明の第３実施形態として図５に基づいて説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、樹脂層３として、回路基板１の電極パッド１１を有する表面に、電極パッド１１の厚みより１〜５μｍ程度薄くなるように、つまり厚みが３６〜４０μｍ程度となるようにエポキシ樹脂を、例えばディスペンサ１１０を用いて塗布して後加熱し硬化させ形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、加熱し硬化したエポキシ樹脂及び電極パッド１１上に第１実施形態にて用いたフィルム状樹脂４を載置する。
【００３７】
チップ２の回路基板１への搭載は、図５（ｃ）に示すように、第１実施形態で示した方法と同様にして行う。
【００３８】
かかるフリップチップ実装方法においては、エポキシ樹脂を電極パッド１１の厚みより１〜５μｍ程度薄くなるように塗布して後加熱し硬化することで、回路基板１に樹脂層３を容易に形成することができる。
【００３９】
次に、第３実施形態とは異なる樹脂層３の形成方法を、本発明の第４実施形態として図６に基づいて説明する。図６は、本発明の第４実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、回路基板１の電極パッド１１を有する表面に、樹脂層３として、エポキシ樹脂を、電極パッド１１を含む領域において電極パッド１１より厚く塗布した後、加熱し硬化する。そして、図６（ｂ）に示すように、加熱し硬化したエポキシ樹脂を、電極パッド１１の高さと略等しくなるまで研磨機（図示せず）を用いて機械的研磨を行う。そして、図６（ｃ）に示すように、研磨済みのエポキシ樹脂上に第１実施形態にて用いたフィルム状樹脂４を載置する。
【００４１】
チップ２の回路基板１への搭載は、図６（ｄ）に示すように、第１実施形態で示した方法と同様にして行う。
【００４２】
かかるフリップチップ実装方法においては、加熱し硬化したエポキシ樹脂を電極パッド１１の高さと略等しくなるまで研磨するので、電極パッド１１上面には余分なエポキシ樹脂が存在ぜず、エポキシ樹脂がチップ２の突起電極２１と回路基板１の電極パッド１１との間に入り込む可能性がなくなり、チップ２の突起電極２１と回路基板１の電極パッド１１との電気的接続が効率的に行われる。
【００４３】
次に、回路基板１に設ける樹脂層３に対する他の加工方法を、本発明の第５実施形態として図７に基づいて説明する。図７は、本発明の第５実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【００４４】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、回路基板１の電極パッド１１を有する表面に、樹脂層３として、エポキシ樹脂を、電極パッド１１を含む領域において電極パッド１１より厚く塗布した後、電極パッド１１の頭部が露出するまでエポキシ樹脂の上層部を、例えばスキージ１２０で取り除く。さらにこの後、電極パッド１１の表面は、例えば、減圧方式又は大気圧方式のプラズマクリーニング装置（図示せず）や、ＵＶオゾンを用いた洗浄装置（図示せず）等を用いて有機物を完全に取り除くための表面クリーニングを行う。このような表面クリーニングを行い電極パッド１１上の有機物を除去することで、突起電極２１と電極パッド１１との間の電気的接合を効率的に行うことができる。次に、エポキシ樹脂を加熱し硬化することにより、電極パッドの高さと略等しい樹脂層３を形成する。
【００４５】
そして、図７（ｃ）に示すように、研磨済みのエポキシ樹脂上に第１実施形態にて用いたフィルム状樹脂４を載置する。
【００４６】
チップ２の回路基板１への搭載は、図７（ｄ）に示すように、第１実施形態で示した方法と同様にして行う。
【００４７】
かかるフリップチップ実装方法においては、回路基板１表面にエポキシ樹脂を電極パッド１１より厚く塗布した後、電極パッド１１の頭部が露出するまでエポキシ樹脂の上層部を除去し、その後加熱し硬化するので、余分なエポキシ樹脂がチップ２の突起電極２１と回路基板１の電極パッド１１との間に入り込む可能性がなくなり、チップ２の突起電極２１と回路基板１の電極パッド１１との電気的接続が効率的に行われる。
【００４８】
【発明の効果】
上記のように本発明に係る請求項１に記載のフリップチップ実装方法にあっては、樹脂層を、前記回路基板の表面に前記電極パッドの高さと略等しくなるように設ける工程と、少なくとも前記電極パッド上にフィルム状樹脂を設ける工程と、前記突起電極が前記回路基板の前記電極パッドに到達するように前記突起電極を前記フィルム状樹脂に押圧することで該フィルム状樹脂を破って前記突起電極と前記電極パッドとを接合する工程を含むので、前記フィルム状樹脂を前記チップの前記突起電極で容易に突き破ることができるため、前記回路基板と前記チップの隙間が大きくても、前記フィルム状樹脂を用いて安定したフリップチップ実装方法を提供することができた。
【００５０】
また、請求項２に記載のフリップチップ実装方法にあっては、請求項１に記載の発明において、前記樹脂層は、フィルム状樹脂を前記電極パッドを有する回路基板表面に設けて後、該フィルム状樹脂を前記電極パッドと略等しい厚みとなるまで圧縮するようにして形成したので、前記回路基板の前記電極パッドを有する表面に設けた前記フィルム状樹脂を前記電極パッドと略等しい厚みになるまで圧縮して設けることで、前記回路基板表面に前記樹脂層を容易に形成することができるという効果を奏する。
【００５１】
また、請求項３に記載のフリップチップ実装方法にあっては、請求項１に記載の発明において、前記樹脂層は、熱硬化性であるようにしたので、前記回路基板に前記樹脂層を容易に形成することができるという効果を奏する。
【００５２】
また、請求項４に記載のフリップチップ実装方法にあっては、請求項３に記載の発明において、前記樹脂層は、熱硬化性の樹脂を前記電極パッドの厚みより一旦厚く設けた後加熱して硬化させ、該加熱し硬化させた熱硬化性の樹脂を前記電極パッドの頭部が露出するまで研磨することにより形成するようにしたので、前記加熱し硬化させた熱硬化性の樹脂を前記電極パッドの高さと略等しくなるまで研磨することで、余分なエポキシ樹脂が存在ぜず、前記電極パッド上面には余分な前記樹脂層が存在ぜず、前記樹脂層が前記チップの前記突起電極と前記回路基板の前記電極パッドとの間に入り込む可能性がなくなり、前記チップの前記突起電極と前記回路基板の前記電極パッドとの電気的接続が効率的に行われるという効果を奏する。
【００５３】
また、請求項５に記載のフリップチップ実装方法にあっては、請求項３に記載の発明において、前記樹脂層は、熱硬化性の樹脂を前記電極パッドの厚みより一旦厚く設け、前記電極パッドの頭部が露出するまで熱硬化性の樹脂の上層部を除去して後、加熱し硬化させるようにして形成するようにしたので、前記回路基板表面に前記樹脂層を前記電極パッドより厚く塗布した後、前記電極パッドの頭部が露出するまで前記樹脂層の上層部を除去し、その後加熱し硬化するので、余分な前記樹脂層が前記チップの前記突起電極と前記回路基板の前記電極パッドとの間に入り込む可能性がなくなり、前記突起電極と前記回路基板の前記電極パッドとの電気的接続が効率的に行われるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図（上面図）である。
【図３】本発明の参考例に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【図８】従来例に係るフリップチップ実装方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  回路基板
２  チップ
３  樹脂層
４  フィルム状樹脂
１１  電極パッド
２１  突起電極
２２  電極
３１  樹脂層
３２  フィルム状樹脂
【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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