JP5065657B2

JP5065657B2 - 電子装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP5065657B2
Application number: JP2006319238A
Authority: JP
Inventors: 充彦植田; 佳治佐名川; 雅也平田; 信佐藤; 貞幸角
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008135481A

Description

本発明は、電子部品を実装基板に実装して成る電子装置およびその製造方法に関するものである。

従来からこの種の電子装置として、図４（ｄ）に示すように、実装基板１のうち基板側電極２が形成された実装面１ａに電子部品３（ここではＩＣチップ）のうち部品側電極４が形成された接続面３ａを対向させる形で、基板側電極２と部品側電極４とを接続することにより実装基板１に電子部品３を実装したものが提供されている。

上述の電子装置を製造する際には、たとえば、図４（ａ）のように基板側電極２上に金属バンプ５を形成し、且つ図４（ｂ）のように部品側電極４上にはんだバンプ６’を形成した後、基板側電極２と部品側電極４とを位置合わせし、電子部品３を実装基板１側に押圧することにより、図４（ｃ）のように金属バンプ５の先端部をはんだバンプ６’の先端部に埋入させる。その後、電子部品３を介してはんだバンプ６’を加熱し、図４（ｄ）のようにはんだバンプ６’を溶融させはんだバンプ６’で金属バンプ５の周囲を包み込むことにより、基板側電極２（金属バンプ５）と部品側電極４とをはんだバンプ６’で接続する（たとえば特許文献１参照）。

なお、特許文献１においては、基板側電極２は、Ｃｕ層からなる基板側下地電極層２ａの上にＮｉ層２ｂがめっきにより形成され、当該Ｎｉ層２ｂ上にＡｕ層２ｃがめっきにより形成されることにより構成されており、金属バンプ５はＡｕバンプからなる。部品側電極４は表面にバリア層４ｃが形成されている。さらに、実装面１ａと接続面３ａとの間に、熱硬化性樹脂の接着剤からなるアンダーフィル材７’を塗布し、はんだバンプ６’の加熱時にアンダーフィル材７’を硬化させることによりアンダーフィル層７を形成している。
特許第３３８１５９３号公報（第２−３頁）

ところで、上述した従来の電子装置では、基板側電極２上に設けた金属バンプ５と部品側電極４との間にはんだバンプ６’が介在しているので、金属バンプ５が部品側電極４に直接接合される場合に比べて基板側電極２と部品側電極４との間の導通抵抗がはんだバンプ６’の分だけ大きくなる。導通抵抗が大きくなると、たとえば微小な電気信号を用いる電子装置において電気信号の減衰などが問題となることがある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、基板側電極と部品側電極との間の導通抵抗が従来構成よりも小さい電子装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、実装基板のうち基板側電極が形成された実装面に電子部品のうち部品側電極が形成された接続面を対向させて基板側電極と部品側電極とを接続することにより実装基板に電子部品を実装した電子装置であって、前記部品側電極上にはんだ層が設けられ、前記基板側電極上に前記はんだ層を貫通して前記部品側電極に当接する金属バンプが設けられ、部品側電極が、部品側下地電極層、および当該部品側下地電極層上であって金属バンプが当接する部位に形成された変形防止層からなり、当該変形防止層が前記はんだ層よりも導電性に優れ且つ金属バンプよりも硬度が高く、金属バンプが変形防止層に押し付けられることにより先端部が押し潰されていることを特徴とする。

この構成によれば、金属バンプが部品側電極に当接して直接接続されているので、基板側電極と部品側電極との間にはんだバンプが介在する従来構成に比べると、基板側電極と部品側電極との間の導通抵抗が低減する。また、部品側電極において金属バンプが当接する部位には、金属バンプよりも硬度が高い変形防止層が形成されているので、金属バンプを部品側電極に当接させる際に金属バンプから部品側電極に押圧荷重が作用しても、部品側電極の変形や破損を変形防止層で防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記変形防止層が、３〜２０μｍの厚みを有するニッケル層で形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、ニッケルめっき等の比較的簡単な方法で変形防止層を形成することができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記変形防止層が、５〜２０μｍの厚みを有するニッケル層で形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、ニッケルめっき等の比較的簡単な方法で変形防止層を形成することができる。しかも、変形防止層の厚みは少なくとも５μｍであるから、変形防止層の硬度が高くなり、金属バンプを部品側電極に当接させる際に金属バンプから部品側電極に比較的大きい押圧荷重が作用しても、部品側電極の変形や破損を変形防止層で確実に防止することができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記金属バンプが金のスタッドバンプで形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、金属バンプが比較的変形し易いので、部品側電極や基板側電極の平面度が低い場合でも、金属バンプを部品側電極に当接させる際に金属バンプが押し潰されることにより、金属バンプと部品側電極および基板側電極との接触面積を大きく確保でき、基板側電極と部品側電極との間の導通抵抗が低減する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記実装基板と前記電子部品との間に介在し、前記金属バンプと前記部品側電極との接合部の周囲を保護するアンダーフィル層を備えることを特徴とする。

この構成によれば、金属バンプと部品側電極との接合部の周囲がアンダーフィル層で保護されるので、電子部品を実装基板に実装した後の前記接合部の信頼性が向上する。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電子装置の製造方法であって、前記変形防止層と共に前記電子部品の前記部品側電極を構成する部品側下地電極層上に前記変形防止層を形成する変形防止層形成工程と、前記変形防止層上に前記はんだ層を形成するはんだ層形成工程と、前記基板側電極上に形成された前記金属バンプと前記部品側電極上に形成された前記はんだ層とを位置合わせし、前記金属バンプが前記はんだ層を貫通して前記変形防止層に当接するように前記はんだ層を加熱し且つ前記金属バンプおよび前記部品側電極の一方を他方に押し付ける接続工程とを有することを特徴とする。

この構成によれば、金属バンプが部品側電極に当接して直接接続されているので、基板側電極と部品側電極との間にはんだバンプが介在する従来構成に比べると、基板側電極と部品側電極との間の導通抵抗が低減する。また、部品側電極には変形防止層が形成されているので、接続工程において金属バンプを部品側電極に当接させる際に金属バンプから部品側電極に押圧荷重が作用しても、部品側電極の変形や破損を変形防止層で防止することができる。

請求項７の発明は、請求項５に記載の電子装置の製造方法であって、前記変形防止層と共に前記電子部品の前記部品側電極を構成する部品側下地電極層上に前記変形防止層を形成する変形防止層形成工程と、前記変形防止層上に前記はんだ層を形成するはんだ層形成工程と、前記基板側電極上に形成された前記金属バンプと前記部品側電極上に形成された前記はんだ層とを位置合わせし、前記金属バンプが前記はんだ層を貫通して前記変形防止層に当接するように前記はんだ層を加熱し且つ前記金属バンプおよび前記部品側電極の一方を他方に押し付ける接続工程とを有し、前記接続工程の後に、前記実装基板と前記電子部品と間に前記アンダーフィル層を形成するアンダーフィル材を注入するアンダーフィル材注入工程を有することを特徴とする。

この構成によれば、アンダーフィル材を注入することにより金属バンプと部品側電極との接合部がアンダーフィル層で保護されるので、電子部品を実装基板に実装した後の前記接合部の信頼性が向上する。

請求項８の発明は、請求項５に記載の電子装置の製造方法であって、前記変形防止層と共に前記電子部品の前記部品側電極を構成する部品側下地電極層上に前記変形防止層を形成する変形防止層形成工程と、前記変形防止層上に前記はんだ層を形成するはんだ層形成工程と、前記基板側電極上に形成された前記金属バンプと前記部品側電極上に形成された前記はんだ層とを位置合わせし、前記金属バンプが前記はんだ層を貫通して前記変形防止層に当接するように前記はんだ層を加熱し且つ前記金属バンプおよび前記部品側電極の一方を他方に押し付ける接続工程とを有し、前記はんだ層形成工程と前記接続工程との間に、前記実装基板のうち前記電子部品の前記接続面との対向部位に熱硬化性のアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル材塗布工程を有し、前記接続工程では、前記はんだ層と同時に前記アンダーフィル材を加熱して硬化させることで前記アンダーフィル層を形成することを特徴とする。

この構成によれば、接続工程においてはんだ層と同時にアンダーフィル材を加熱して硬化させるので、アンダーフィル材を硬化させるためだけの工程がある場合に比べて、工程を簡略化することができ、タクトタイムを短縮できる。

請求項９の発明は、請求項６ないし請求項８のいずれかの発明において、前記接続工程では、前記電子部品を前記はんだ層の融点以上の温度に加熱し、前記実装基板の温度を前記はんだ層の融点未満に維持することを特徴とする。

この構成によれば、接続工程において、部品側電極上のはんだ層を溶融させながらも、実装基板の温度ははんだ層の融点未満に維持されるので、実装基板に既に実装されている他の部品のはんだ接合部まで溶融してしまうことを回避できる。

請求項１０の発明は、請求項８の発明において、前記接続工程が、前記電子部品を前記はんだ層の融点未満の温度に加熱した状態で、前記金属バンプが前記はんだ層を貫通して前記変形防止層に当接するように加圧する第１段階と、第１段階の後に前記電子部品を前記はんだ層の融点以上に加熱することにより前記金属バンプと前記変形防止層とを前記はんだ層で接合するとともに前記アンダーフィル材を硬化させる第２段階とを有することを特徴とする。

この構成によれば、はんだ層が溶融していない第１段階で金属バンプが部品側電極に押し付けられるので、第１段階でのアンダーフィル材の広がる流れに伴いはんだ層が流動してしまうことはなく、第２段階において金属バンプに良好なはんだ層のフィレットを形成できるという利点がある。

本発明は、金属バンプがはんだ層よりも導電性に優れた変形防止層に当接することにより部品側電極に直接接続されているので、基板側電極と部品側電極との間にはんだバンプが介在する従来構成に比べると、基板側電極と部品側電極との間の導通抵抗が低減する。また、変形防止層は金属バンプよりも硬度が高いから、金属バンプを部品側電極に当接させる際に金属バンプから部品側電極に押圧荷重が作用しても、部品側電極の変形や破損を変形防止層で防止できるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態の電子装置は、図１（ｂ）に示すように、実装基板１に形成された基板側電極２と電子部品３に形成された部品側電極４とを接続する形で実装基板１に電子部品３を実装して構成される。図１（ａ）のように、基板側電極２は実装基板１の一表面である実装面１ａに形成され、部品側電極４は電子部品３における実装面１ａとの対向面である接続面３ａに形成されており、電子部品３は実装基板１にフリップチップ実装される。

本実施形態では、実装基板１はガラスエポキシ基板からなり、基板側電極２上には、Ａｕワイヤで形成されたＡｕのスタッドバンプからなる金属バンプ５が設けられている。基板側電極２は、金属バンプ５を形成可能とするために、Ｃｕ層からなる基板側下地電極２ａの上にＮｉ層２ｂ、さらにその上にＡｕ層２ｃ（ボンディングＡｕめっき）がそれぞれめっきにより形成された構成を有する。

一方、電子部品３（ここではＩＣチップ）の部品側電極４上には、Ｐｂ（鉛）フリーはんだからなるはんだ層６が形成されている。Ｐｂフリーはんだとしては、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系などが使用される。はんだ層６は、部品側電極４上に無電解はんだめっきにより形成されている。

部品側電極４は、Ａｌ層からなる部品側下地電極層４ａ上に、厚みが３〜２０μｍ（望ましくは５〜２０μｍ）のＮｉ層（ニッケル層）が変形防止層４ｂとして形成された構成を有する。変形防止層４ｂは、部品側下地電極層４ａ上に無電解めっきにより形成されている。変形防止層４ｂの厚み寸法はめっき時間を長くすることで大きくすることができる。この変形防止層４ｂは、はんだ層６よりも導電性に優れ且つ金属バンプ５よりも硬度が高く形成されている。さらに、変形防止層４ｂをＮｉ層としたことにより、変形防止層４ｂは部品側下地電極層４ａへのはんだ層６の拡散を防止するバリア層を兼ねる。

上述した金属バンプ５ははんだ層６を貫通して部品側電極４に当接することにより、基板側電極２と部品側電極４とを電気的に接続する。本実施形態では、部品側電極４の表面に変形防止層４ｂが形成されているので、金属バンプ５が部品側電極４に当接した状態では金属バンプ５は変形防止層４ｂに当接することになる。

ここにおいて、変形防止層４ｂ（ここではＮｉ）は金属バンプ５（ここではＡｕ）よりも硬度が高く、且つ金属バンプ５からの押圧荷重に耐え得る３μｍ以上の厚みを有するので、金属バンプ５を部品側電極４に当接させる際に金属バンプ５から部品側電極４に押圧荷重が作用しても、当該押圧荷重を変形防止層４ｂで受けることにより部品側電極４を含む電子部品３の変形や破損を防止することができる。すなわち、図１（ｂ）に示すように、部品側電極４を変形、破損させることなく、金属バンプ５の先端部が押し潰されるまで金属バンプ５を部品側電極４に押し付けることができる。

本実施形態ではＮｉ層を変形防止層４ｂとするので、上述したように２０μｍ以下の厚み寸法でも金属バンプ５と電子部品３との接合時に部品側電極４の損傷を防止するための十分の強度を確保できる。実装基板１への電子部品３のフリップチップ実装時に、金属バンプ５を部品側電極４に押し付ける荷重（以下、「実装荷重」という）を１００ｇ／ｂｕｍｐ（つまり、１個の金属バンプ当り１００ｇの荷重）以上の高荷重とし、加熱温度を２００℃以上の高温とする場合など、部品側電極４に高負荷となる条件でフリップチップ実装を行う場合には、変形防止層４ｂの変形を防止するために変形防止層４ｂの厚みを５μｍ以上とすることが望ましい。

また、金属バンプ５ははんだ層６よりも導電性に優れた変形防止層４ｂに当接することにより部品側電極４に直接接続されているので、基板側電極２と部品側電極４との間にはんだバンプ６’が介在する従来構成に比べると、基板側電極２と部品側電極４との間の導通抵抗が低減する。

以下に、本実施形態の電子装置の製造方法について説明する。

実装基板１の基板側電極２上には、バンプ形成工程において金属バンプ５を形成する。一方、電子部品３の部品側電極４には、変形防止層形成工程において変形防止層４ｂを形成する。それから、はんだ層形成工程において、変形防止層４ｂ上にはんだ層６を形成する。なお、バンプ形成工程と変形防止層形成工程とはどちらを先に行ってもよく、あるいは同時に行ってもよい。

その後、接続工程において、図１（ａ）のように基板側電極２上に形成した金属バンプ５と、部品側電極４上に形成したはんだ層６とを互いに突き合わせるように、電子部品３と実装基板１との位置合わせ（アライメント）を行う。さらに接続工程においては、図１（ｂ）のように金属バンプ５がはんだ層６を貫通して変形防止層４ｂに当接するようにはんだ層６を加熱し且つ金属バンプ５を部品側電極４に押し付けることにより、実装基板１への電子部品３のフリップチップ実装を行う。つまり、接続工程におけるフリップチップ実装時に、電子部品３と実装基板１との距離を縮める向きの実装荷重が加わるように電子部品３および実装基板１に加圧し、金属バンプ５を部品側電極４の変形防止層４ｂに当接させる。

このとき、はんだ層６は金属バンプ５によって金属バンプ５の周囲に押し退けられる。この押し退けられたはんだ層６は、変形防止層４ｂに押し付けられることにより先端部が押し潰された金属バンプ５の周面（側面）に接触する。ここで、はんだ層６中のＳｎ（すず）およびＡｕは拡散し易く、金属バンプ５の先端部の周囲においてもはんだ層６と金属バンプ５とが金属結合し、変形防止層４ｂと金属バンプ５との接合を補強する構造となる。

また、接続工程前には変形防止層４ｂ上にはんだ層６が形成されているので、変形防止層４ｂと金属バンプ５との接触面、つまり変形防止層４ｂと金属バンプ５との界面においても、ＳｎにＮｉが拡散した非常に薄い拡散層や金属間化合物層が存在しており、前記界面に金属バンプ５が加熱、加圧されて接触すると、Ａｕが前記拡散層に拡散したり金属間化合物層が形成されたりすることにより金属結合が行われる。

これらの金属結合は、接続工程時の加熱温度および実装荷重の影響を大きく受ける。つまり、接続工程において、電子部品３側をはんだ層６の融点以上の温度に加熱する。これにより、はんだ層６が溶融し、金属バンプ５とＳｎとが拡散しやすくなることにより金属結合の強度が向上し、実装後の基板側電極２と部品側電極４との接続状態の信頼性も向上する。また、はんだ層６を溶融させることによりはんだ層６のフィレットを形成することができ、機械的な接続強度も向上する。なお、接続工程においては部品側電極４を金属バンプ５に押し付けるようにしてもよい。

次に、本実施形態の電子装置の具体例を示す。

金属バンプ５は、直径が１５〜３５μｍのＡｕワイヤから形成する。ここでは、ガラスエポキシ基板からなる実装基板１の基板側電極２上に、実装基板１を１５０〜２５０℃に加熱し、荷重、超音波を印加することにより、直径２５μｍのＡｕワイヤから外径が９０μｍ、基板側電極２表面からの高さ寸法が７０〜８０μｍの金属バンプ５を形成する。この金属バンプ５は、フリップチップ実装において変形防止層４ｂに押し付けられることにより先端部が押し潰された状態では、基板側電極２表面からの高さ寸法が２０〜３０μｍとなる。また、基板側電極２におけるＮｉ層２ｂの厚み寸法は３〜５μｍとし、Ａｕ層２ｃの厚み寸法は０．１〜０．５μｍとする。

また、はんだ層６に関しては、上述した無電解はんだめっきであれば３〜１０μｍ程度の厚みに形成することができる。ここで、はんだ層６の厚み寸法をより大きくする場合には、はんだディップ等の無電解はんだめっき以外の工法を用いてもよい。はんだディップであれば、３〜６０μｍの厚みのはんだ層６を形成することができる。ただし、はんだ層６の厚み寸法が大きくなると、電子部品３の実装時にはんだ層６が基板側電極２に接触してぬれ広がり、隣接する部品側電極４あるいは基板側電極２に接触して短絡する可能性があるので、はんだ層６の厚み寸法は１５μｍ以下に抑えることが望ましい。これに対して、従来構成として示した電子装置のように部品側電極４上にはんだバンプ６’が設けられている構成では、溶融時に金属バンプ５の周囲をはんだバンプ６’で包み込むためにはんだ量を比較的多くせざるを得ないので、部品側電極４が狭ピッチで配置されている場合などに、溶融したはんだバンプ６’により隣接する部品側電極４同士（あるいは基板側電極２同士）が短絡してしまう可能性がある。

なお、上述した実施形態では、実装基板１としてガラスエポキシ基板を例示したが、この例に限らず、たとえばセラミック基板を実装基板１として用いてもよい。また、部品側電極４としてＡｌ層からなる部品側下地電極層４ａ上に変形防止層４ｂを形成した例を示したが、この例に限らず、たとえばＣｕ層からなる部品側下地電極層上に変形防止層４ｂを形成することにより部品側電極４を構成してもよい。

（実施形態２）
本実施形態の電子装置は、図２（ｂ）に示すように、実装基板１の実装面１ａと電子部品３の接続面３ａとの間に介在し、金属バンプ５と部品側電極４との接合部の周囲を保護するアンダーフィル層７を備える点が実施形態１の電子装置と相違する。

アンダーフィル層７は、フィラーを充填したエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁樹脂材料からなるアンダーフィル材７’（図３（ｂ）参照）を硬化させることにより形成される。アンダーフィル層７は金属バンプ５と部品側電極４との接合部の周囲を封止することにより前記接合部を保護する。

仮に、アンダーフィル層７がなければ、接続工程で電子装置を加熱した後など、電子装置に温度変化が生じると、電子部品３と実装基板１との熱膨張率の差による熱応力が金属バンプ５と部品側電極４との接合部に集中的に作用し、前記接合部にクラックが生じるなどして接続不良を生じる可能性がある。これに対して、アンダーフィル層７を備えた本実施形態では、アンダーフィル層７で前記熱応力を受けることにより前記接合部に作用する熱応力を低減することができる。

以下に、本実施形態の製造方法について説明する。図２（ａ）のように電子部品３を実装基板１にフリップチップ実装する接続工程までは、実施形態１と同様であるから説明を省略する。

接続工程の後、図２（ｂ）のように実装基板１の実装面１ａと電子部品３の接続面３ａとの間に形成されたギャップｇ１（図２（ａ）参照）にアンダーフィル材７’を注入する（アンダーフィル材注入工程）。それから、アンダーフィル材７’を加熱して図２（ｂ）の状態でアンダーフィル材７’を硬化させアンダーフィル層７を形成する（アンダーフィル材硬化工程）。

なお、本実施形態では一例として、１５０℃に加熱された状態で１〜３時間で硬化するアンダーフィル材７’を採用している。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の電子装置は、図３（ｂ）に示すように接続工程の前に、実装基板１の実装面１ａの一部にアンダーフィル材７’を塗布する点が実施形態２の電子装置と相違する。

アンダーフィル材７’は、バンプ形成工程、変形防止層形成工程、はんだ層形成工程が終了した後であって、接続工程の前のアンダーフィル材塗布工程において実装基板１に塗布される。アンダーフィル材７’が塗布されるのは、実装面１ａのうち電子部品３を実装した状態で電子部品３の接続面３ａと対向する部位であって、本実施形態では図３（ｂ）のように基板側電極２に囲まれた部位にアンダーフィル材７’を塗布している。このように塗布されたアンダーフィル材７’は、図３（ｃ）の接続工程で硬化させられる。要するに、接続工程においては、図３（ｃ）のように金属バンプ５がはんだ層６を貫通して変形防止層４ｂに当接するようにはんだ層６を加熱し且つ金属バンプ５を部品側電極４に押し付け、さらに、はんだ層６と同時にアンダーフィル材７’を加熱して硬化させる。

ここで、接続工程において、電子部品３に対しては、はんだ層６を溶融させるためにはんだ層６の融点以上の温度に加熱することが必要であるが、実装基板１に関しては、実装基板１に既に実装されている他の部品のはんだ接合部まで溶融することを回避するために、はんだ層６の融点未満の温度に維持することが望ましい。そのため、本実施形態ではフリップチップ実装を行う際に電子部品３を加熱、加圧する圧着ツール（図示せず）においては電子部品３をはんだ層６の融点以上の温度に加熱できるように温度設定し、実装基板１を固定するステージ（図示せず）においては実装基板１をはんだ層６の融点未満の温度に維持するように温度設定している。

また、本実施形態では、アンダーフィル材７’の硬化温度よりも高い融点を有するはんだ層６を採用している。そのため、溶融したはんだ層６の流動をアンダーフィル材７’で妨げないように、アンダーフィル材７’の硬化途中で加熱温度をはんだ層６の融点以上に上昇させることが望ましい。

ところで、アンダーフィル材７’を塗布してから電子部品３を実装基板１に実装する方法では、加圧する際にアンダーフィル材７’が流動して電子部品３と実装基板１との間のギャップｇ１中に広がり当該ギャップｇ１に充填されるが、このときにはんだ層６が溶融した状態にあると、溶融したはんだ層６がアンダーフィル材７’の流動に伴って流動し、金属バンプ５と部品側電極４との良好な接続状態をはんだ層６により確保できなくなる可能性がある。そこで、本実施形態では、加熱温度をはんだ層６の融点未満の温度に設定した状態で、金属バンプ５がはんだ層６を貫通して変形防止層４ｂに当接するように加圧し一定時間保持する第１段階と、第１段階後に設定され、加熱温度をはんだ層６の融点以上に上昇させ一定時間保持することにより、金属バンプ５と変形防止層４ｂとをはんだ層６で接合するとともにアンダーフィル材７’を硬化させる第２段階とに接続工程を分けている。

この構成によれば、加圧によりアンダーフィル材７’が流動する際にははんだ層６は溶融されておらず、アンダーフィル材７’の流動が止まりアンダーフィル材７’のフィレットが形成された後に、はんだ層６が溶融し金属バンプ５と部品側電極４とが金属結合するので、金属バンプ５と部品側電極４との良好な接続状態を確保することができる。なお、第１段階において、はんだ層６は融点未満ではあるが加熱されることにより軟化しているので、はんだ層６を貫通させて金属バンプ５を部品側電極４に当接させることが可能である。このとき、はんだ層６は金属バンプ５の周囲に押し退けられ、この押し退けられた部分が、押し潰された金属バンプ５の先端部の周面（側面）に接触し、後に第２段階ではんだ層６を融点以上に加熱したときに溶融して金属結合を行うことになる。

なお、本実施形態では、フリップチップ実装と同時にアンダーフィル材７’を硬化させるので、タクトタイムを短くするために短時間で硬化するアンダーフィル材７’を採用することが望ましく、一例として、２００〜３００℃に加熱された状態で２０秒以内に硬化するアンダーフィル材７’を採用している。また、この場合に、接続工程においてはんだ層６を溶融させるための加熱を行う際には、電子部品３をはんだ層６の融点以上の温度として２２０〜２５０℃に加熱し、実装基板１をはんだ層６の融点未満の温度として１００℃以下（たとえば３０℃）に維持する。その他の構成および機能は実施形態２と同様である。

本発明の実施形態１の製造方法の説明図である。本発明の実施形態２の製造方法の説明図である。本発明の実子形態３の製造方法の説明図である。従来例の製造方法の説明図である。

符号の説明

１実装基板
１ａ実装面
２基板側電極
３電子部品
３ａ接続面
４部品側電極
４ａ部品側下地電極層
４ｂ変形防止層
５金属バンプ
６はんだ層
７アンダーフィル層
７’ アンダーフィル材

Claims

実装基板のうち基板側電極が形成された実装面に電子部品のうち部品側電極が形成された接続面を対向させて基板側電極と部品側電極とを接続することにより実装基板に電子部品を実装した電子装置であって、前記部品側電極上にはんだ層が設けられ、前記基板側電極上に前記はんだ層を貫通して前記部品側電極に当接する金属バンプが設けられ、部品側電極は、部品側下地電極層、および当該部品側下地電極層上であって金属バンプが当接する部位に形成された変形防止層からなり、当該変形防止層は前記はんだ層よりも導電性に優れ且つ金属バンプよりも硬度が高く、金属バンプは変形防止層に押し付けられることにより先端部が押し潰されていることを特徴とする電子装置。
前記変形防止層は、３〜２０μｍの厚みを有するニッケル層で形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
前記変形防止層は、５〜２０μｍの厚みを有するニッケル層で形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
前記金属バンプが金のスタッドバンプで形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子装置。
前記実装基板と前記電子部品との間に介在し、前記金属バンプと前記部品側電極との接合部の周囲を保護するアンダーフィル層を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電子装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電子装置の製造方法であって、前記変形防止層と共に前記電子部品の前記部品側電極を構成する部品側下地電極層上に前記変形防止層を形成する変形防止層形成工程と、前記変形防止層上に前記はんだ層を形成するはんだ層形成工程と、前記基板側電極上に形成された前記金属バンプと前記部品側電極上に形成された前記はんだ層とを位置合わせし、前記金属バンプが前記はんだ層を貫通して前記変形防止層に当接するように前記はんだ層を加熱し且つ前記金属バンプおよび前記部品側電極の一方を他方に押し付ける接続工程とを有することを特徴とする電子装置の製造方法。
請求項５に記載の電子装置の製造方法であって、前記変形防止層と共に前記電子部品の前記部品側電極を構成する部品側下地電極層上に前記変形防止層を形成する変形防止層形成工程と、前記変形防止層上に前記はんだ層を形成するはんだ層形成工程と、前記基板側電極上に形成された前記金属バンプと前記部品側電極上に形成された前記はんだ層とを位置合わせし、前記金属バンプが前記はんだ層を貫通して前記変形防止層に当接するように前記はんだ層を加熱し且つ前記金属バンプおよび前記部品側電極の一方を他方に押し付ける接続工程とを有し、前記接続工程の後に、前記実装基板と前記電子部品と間に前記アンダーフィル層を形成するアンダーフィル材を注入するアンダーフィル材注入工程を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
請求項５に記載の電子装置の製造方法であって、前記変形防止層と共に前記電子部品の前記部品側電極を構成する部品側下地電極層上に前記変形防止層を形成する変形防止層形成工程と、前記変形防止層上に前記はんだ層を形成するはんだ層形成工程と、前記基板側電極上に形成された前記金属バンプと前記部品側電極上に形成された前記はんだ層とを位置合わせし、前記金属バンプが前記はんだ層を貫通して前記変形防止層に当接するように前記はんだ層を加熱し且つ前記金属バンプおよび前記部品側電極の一方を他方に押し付ける接続工程とを有し、前記はんだ層形成工程と前記接続工程との間に、前記実装基板のうち前記電子部品の前記接続面との対向部位に熱硬化性のアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル材塗布工程を有し、前記接続工程では、前記はんだ層と同時に前記アンダーフィル材を加熱して硬化させることで前記アンダーフィル層を形成することを特徴とする電子装置の製造方法。
前記接続工程では、前記電子部品を前記はんだ層の融点以上の温度に加熱し、前記実装基板の温度を前記はんだ層の融点未満に維持することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の電子装置の製造方法。
前記接続工程は、前記電子部品を前記はんだ層の融点未満の温度に加熱した状態で、前記金属バンプが前記はんだ層を貫通して前記変形防止層に当接するように加圧する第１段階と、第１段階の後に前記電子部品を前記はんだ層の融点以上に加熱することにより前記金属バンプと前記変形防止層とを前記はんだ層で接合するとともに前記アンダーフィル材を硬化させる第２段階とを有することを特徴とする請求項８記載の電子装置の製造方法。