JPH0955579A - プリント基板上へのベアチップ実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップコート樹脂の剥離の防止により、いっ
そう信頼性が向上しているプリント基板上へのベアチッ
プ実装構造を提供すること。 【解決手段】 基板３と配線７とを有するプリント基板
３７と、その表面の少なくとも一部を覆うソルダーレジ
スト層６と、プリント基板３７の表面に装着された半導
体素子のベアチップ１と、ベアチップ１の少なくとも一
部とその周囲のソルダーレジスト層６の一部とを覆って
密封しているチップコート樹脂５とを有するプリント基
板上へのベアチップ実装構造において、ソルダーレジス
ト層６のチップコート樹脂５に覆われている表面の少な
くとも一部は、ナシ地６１であることを特徴とする。ナ
シ地表面６１にチップコート樹脂５が強固に接着するの
で、チップコート樹脂５の剥離が防止されて剥離による
不具合が起こらず、信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路のプリン
ト基板上へ半導体素子のベアチップを実装する構造に関
し、ＣＯＢ(Chip-0n-Board) を含む電子回路における半
導体集積素子の実装技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板上へのベアチップ実装構造
の信頼性の向上を目的とする従来技術としては、特開平
３−２５７９３７号公報（前者）および特開平３−２５
７９３８号公報（後者）にベアチップを封止するチップ
コート樹脂の形成技術が開示されている。

【０００３】前者の技術は、ベアチップの周囲のワイヤ
ボンディング部の周辺に高粘度の樹脂で環状の堤防を築
き、しかるのち低粘度のチップコート樹脂を注入して、
同堤防内のベアチップおよびワイヤボンディング部を同
樹脂で封止するものである。一方、後者の技術は、漏斗
状の保形部材をベアチップを含む封止部分に被せ、同保
形部材内に低粘度のチップコート樹脂を注入してベアチ
ップとその周囲のワイヤボンディング部とを封止するも
のである。

【０００４】いずれの従来技術によっても、所定の範囲
を越えてチップコート樹脂が流出する不具合が回避さ
れ、さらに、低粘度の樹脂を封止に使用したことによ
り、チップコート樹脂中の気泡の形成が防止されて、信
頼性が向上する旨がうたわれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
ては、チップコート樹脂の流出と同樹脂中の気泡の発生
とは防止されているが、チップコート樹脂がプリント基
板側から剥離する不具合については、十分な防止効果が
期待できないという不都合があった。すなわち、チップ
コート樹脂の外縁部が、プリント基板上に形成されてい
るソルダーレジスト層の表面から剥離する不具合に対し
ては、従来技術では十分な防止効果が発揮されていな
い。

【０００６】上記剥離が起こると、耐湿性が顕著に低下
する。すなわち、周囲の使用環境から水分が半導体素子
であるベアチップに侵入し、回路の短絡や酸化による導
通不良が起きて機能喪失に至ることが少なくない。ま
た、湿度によらずとも、剥離自体により機械的にボンデ
ィングワイヤが断線する場合もあり、この場合も半導体
素子の機能は失われる。

【０００７】上記剥離は、プリント基板上へのベアチッ
プ実装構造に振動、加速度、および使用環境での温度変
化等の原因で応力がかかった場合に多く起こり、特に剪
断応力には弱いと考えられている。したがって、チップ
コート樹脂の剥離を防止することが、プリント基板上へ
のベアチップ実装構造の信頼性の向上において大きな比
重を占める。チップコート樹脂の剥離の防止は、耐湿性
の大幅な向上をもたらすので、耐湿性も含めた信頼性ま
たは耐環境性の向上に少なからぬ貢献がある。

【０００８】そこで、本発明は、チップコート樹脂の剥
離の防止により、いっそう信頼性が向上しているプリン
ト基板上へのベアチップ実装構造を提供することを、解
決すべき課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１構成は、絶
縁体からなる基板と該基板の表面に形成されている良導
体からなる配線とを有するプリント基板と、該プリント
基板の表面の少なくとも一部を覆うソルダーレジスト層
と、該プリント基板の表面に装着された半導体素子のベ
アチップと、該ベアチップの少なくとも一部と該ベアチ
ップの周囲の該ソルダーレジスト層の一部とを覆って密
封しているチップコート樹脂とを有するプリント基板上
へのベアチップ実装構造において、前記ソルダーレジス
ト層の前記チップコート樹脂に覆われている表面の少な
くとも一部は、ナシ地であることを特徴とするプリント
基板上へのベアチップ実装構造である。

【００１０】ここで、前記プリント基板としては、いわ
ゆるＣＯＢ基板も含まれている。より詳しくは、マザー
ボードを形成するプリント基板、前記ベアチップの他に
少なくとも一つの回路要素を実装しているサブボードを
形成するプリント基板、またはパッケージを形成するプ
リント基板などが含まれるものとする。本発明の第２構
成は、上記第１構成において、前記ソルダーレジスト層
の前記チップコート樹脂の外縁部に覆われている表面の
全ては、ナシ地であることを特徴とする。

【００１１】本発明の第３構成は、上記第１〜第２構成
のいずれかにおいて、前記ソルダーレジスト層の前記チ
ップコート樹脂に覆われている表面の全ては、ナシ地で
あることを特徴とする。本発明の第４構成は、上記第１
〜第３構成のいずれかにおいて、前記ソルダーレジスト
層のナシ地である部分の表面粗さは、ＪＩＳ規格の１０
点平均粗さで０．２μｍ以上であることを特徴とする。

【００１２】本発明の第５構成は、上記第１〜第４構成
のいずれかにおいて、前記ナシ地は、水ジェットスクラ
ブ法およびエアジェットスクラブ法を含むジェットスク
ラブ法、液体ホーニング法、ワイヤブラシ法、クレンジ
ング法、サンディング法のうち、いずれかの加工方法で
形成されていることを特徴とする。本発明の第６構成
は、上記第１〜第５構成のいずれかにおいて、前記ナシ
地である部分の表面は、前記ソルダーレジスト層の表面
の一部が研削除去されて形成されていることを特徴とす
る。

【００１３】本発明の第７構成は、上記第１〜第６構成
のいずれかにおいて、前記ベアチップの前記プリント基
板への実装構造は、ワイヤで前記ベアチップの電極と前
記プリント基板上の配線とを接続しているワイヤボンデ
ィング構造、フリップチップ素子のバンプによる融着接
合構造、およびビームリード素子のビームリードによる
熱圧着接合構造のうち、いずれかであることを特徴とす
る。

【００１４】

【作用および発明の効果】本発明の第１構成では、ソル
ダーレジスト層のチップコート樹脂に覆われている表面
の少なくとも一部は、ナシ地であるので、ナシ地部分の
ソルダーレジスト層の表面とチップコート樹脂との接着
力が高まる。この接着力の向上は、他の平滑な表面での
接着力に比べ、剪断強度にして数倍にも達することが実
験的に確認されている。このように飛躍的に接着力が向
上するのは、ソルダーレジスト層のナシ地表面の凹凸に
チップコート樹脂が入り込み、アンカー効果（投錨効
果）が発揮されているためであろうと発明者らは推定し
ている。

【００１５】したがって、本構成によれば、ナシ地部分
でソルダーレジスト層とチップコート樹脂との接着力が
飛躍的に向上し、両者の間の剥離は極めて効果的に防止
される。その結果、ソルダーレジスト層とチップコート
樹脂との間での剥離による断線や、剥離部分からの水分
の浸入等による不具合は防止されるので、プリント基板
上へのベアチップ実装構造の信頼性は大きく向上すると
いう効果が生じる。

【００１６】本発明の第２構成では、ソルダーレジスト
層のチップコート樹脂の外縁部に覆われている表面の全
て、すなわちソルダーレジスト層とチップコート樹脂と
の接着面の全周囲がナシ地である。一般に、接着面の剥
離はその外縁部から起こり、剥離が一端生じると内部へ
向かって剥離領域が拡大していくのが通常である。した
がって、チップコート樹脂の外縁部は全てソルダーレジ
スト層のナシ地に接着されていれば、強固な接着力で剥
離の発生が防止される。

【００１７】したがって、本構成によれば、ソルダーレ
ジスト層の表面の最低限の範囲にナシ地処理を施すだけ
で十分強力な剥離防止効果が得られる。それゆえ、信頼
性が十分に高いプリント基板上へのベアチップ実装構造
がより安価に提供されるという効果がある。本発明の第
３構成では、ソルダーレジスト層のチップコート樹脂に
覆われている表面の全てがナシ地であるので、チップコ
ート樹脂のソルダーレジスト層に対する接着力は、最も
強固に発揮される。

【００１８】したがって、本構成によれば、チップコー
ト樹脂のソルダーレジスト層からの剥離による不具合は
ほぼ完全に防止され、プリント基板上へのベアチップ実
装構造の信頼性は極めて高くなるという効果がある。本
発明の第４構成では、ソルダーレジスト層のナシ地であ
る部分の表面粗さはＪＩＳ規格の１０点平均粗さで０．
２μｍ以上であるので、チップコート樹脂はソルダーレ
ジスト層のナシ地表面の凹凸に嵌合して固化している。
その結果、チップコート樹脂とソルダーレジスト層のナ
シ地表面との間に、十分な単位面積当たりの接着力が確
保される。

【００１９】したがって、本構成によれば、ナシ地表面
の単位面積当たりの接着力が向上し、剥離に対して十分
な抵抗力を有するプリント基板上へのベアチップ実装構
造を提供することができるという効果がある。本発明の
第５構成では、ナシ地は、各種の加工方法のうちいずれ
かで形成されている。各加工方法のそれぞれに特徴や長
所がある。それゆえ、製造するプリント基板上へのベア
チップ実装構造の特性に合わせ、また、工場設備の都合
に合わせて最適の加工方法で、ソルダーレジスト層にナ
シ地加工が施されうる。

【００２０】したがって、本構成によれば、最適のナシ
地加工方法が採用されるので、より安価に信頼性の高い
プリント基板上へのベアチップ実装構造が製造されると
いう効果がある。本発明の第６構成では、ナシ地である
部分の表面は、単に細かい凹凸があるというだけではな
く、ソルダーレジスト層の表面の一部（表層部分）が研
削除去されている。すなわち、ソルダーレジスト層が形
成される際に、表層部分に形成されている接着力を損な
う組織または成分（シリコーンなど）は除去されてい
る。それゆえ、チップコート樹脂はソルダーレジスト層
の表面に撥（はじ）かれることがなく、その接着力は十
全に発揮される。

【００２１】したがって、本構成によれば、ナシ地表面
の単位面積当たりの接着力が向上し、剥離に対してより
強力な抵抗力を有するプリント基板上へのベアチップ実
装構造を提供することができるという効果がある。本発
明の第７構成では、本実装構造は、ワイヤボンディング
構造、フリップチップ構造、およびビームリード構造の
うち、いずれかである。

【００２２】したがって、本構成によれば、ベアチップ
の接合方法いかんにかかわらず、広く本発明をプリント
基板上へのベアチップ実装構造に適用できるというとい
う効果が生じる。

【００２３】

〔実施例１〕

（実施例１の構成）本発明の実施例１としてのプリント
基板上へのベアチップ実装構造は、図１に略式の平面形
状を示すように、ワイヤで前記ベアチップの電極と前記
プリント基板上の配線とを接続しているワイヤボンディ
ング構造を取っている。すなわち、半導体素子としての
ＩＣ（ＬＳＩ等も含む）ベアチップ１は、プリント基板
３７に直接ダイマウントされていて、いわゆるＣＯＢ(C
hip-0n-Board) を形成している。ベアチップ１の外周部
に形成されている端子（図略）には、金の細線からなる
数十本のワイヤ４の一端が接続（ボンディング）されて
いて、ワイヤ４の他端は周囲のプリント基板上の配線
（図略）に接続されている。

【００２４】このベアチップ実装構造の主要部は、図２
に断面構造を模式的に示すように、ベアチップ１が装着
されたプリント基板３７と、その一部を覆うソルダーレ
ジスト層６と、ベアチップ１を封止しているチップコー
ト樹脂５からなっている。プリント基板３７は、絶縁体
であるガラスエポキシ（ＦＲ−４）からなる基板３と、
基板３の表面に形成されている良導体である銅箔からな
る配線７とを有する。プリント基板３７の表面のベアチ
ップ１の周囲には、配線７のワイヤ４との接続部７１が
配設されている。接続部７１には、ニッケルおよび金の
二層めっきが施されており、十分なワイヤ４との接合性
および耐蝕性が与えられている。

【００２５】接続部７１の周囲の配線７を含むプリント
基板３７の表面には、はんだ付けの不要部分への伝播を
防ぐソルダーレジスト層６が形成されている。ソルダー
レジスト層６は、若干のシリコーンが混入されているエ
ポキシ樹脂からなる。ベアチップ１は、基板３の表面に
形成されているチップ基台２の上にダイマウント剤１２
で接着されている。チップ基台２は、プリント基板３７
の表面の配線２１と、これを覆うソルダーレジスト層２
２とからなり、ソルダーレジスト層２２は表層部分を研
削されてナシ地表面２３が形成されている。したがっ
て、ダイマウント剤１２は、ベアチップ１の底面をソル
ダーレジスト層２２のナシ地表面２３に接着している。

【００２６】チップコート樹脂５は、エポキシ樹脂から
なり、ベアチップ１、ワイヤ４、配線７の接続部７１お
よびその周囲のソルダーレジスト層６の一部を含む領域
を覆って密封し、短絡や破断ないし破損を防いでいる。
チップコート樹脂５には、さらに、水分等の浸入を防
ぎ、ベアチップ１を周囲の使用環境から保護する作用も
ある。チップコート樹脂５の外周縁５１は、ソルダーレ
ジスト層６の表面に接合している。

【００２７】ここで、ソルダーレジスト層６の表面に
は、平滑な表面６０とナシ地表面６１との二種類があ
る。平滑な表面６０は、エポキシ樹脂が固化して自然に
形成された面であるが、ナシ地表面６１は、平滑な表面
６０の表層部分が研削除去されて形成されている。した
がって、ナシ地表面６１には微細な凹凸が多数形成され
ていて、その表面粗さは、ＪＩＳ規格の１０点平均粗さ
で０．２μｍ以上はあり、ナシ地表面６１全体を平均す
ると０．３〜０．５μｍ程度である。

【００２８】ソルダーレジスト層６のナシ地表面６１
は、外周縁５１付近の外縁部を含むチップコート樹脂５
に覆われている部分の全ての表面に形成されている。ナ
シ地表面６１は、前述のようにソルダーレジスト層６の
表面の表層部分が研削除去されて形成されており、ナシ
地表面６１部分ではソルダーレジスト層６の厚みは、隣
接する平滑な表面６０の部分よりもわずかに薄くなって
いる。

【００２９】（チップコート樹脂の剥離に関する考察）
ここで、チップコート樹脂５の剥離ついて解説し、従来
技術におけるチップコート樹脂５の剥離現象の基本的な
理解を固めた上で、本発明の実施例１のプリント基板上
へのベアチップ実装構造の作用効果を説明することとす
る。チップコート樹脂５は、図３（ａ）に示すように、
剥離のない正常な状態ではプリント基板３上のチップ基
台２に接着されたベアチップ１、ワイヤ４、配線７の接
合部分７１を密封している。チップコート樹脂５の外縁
部は、従来技術ではソルダーレジスト層６の平滑な表面
６０を覆って、これに自らを接着している。シリコーン
を含んだソルダーレジスト層６の平滑な表面６０に対す
るチップコート樹脂５の接着力はあまり強固ではないの
で、剥離は通常チップコート樹脂５のソルダーレジスト
層６に乗っている外縁部から起こる。

【００３０】こうしてチップコート樹脂５の剥離が起こ
ると、図３（ｂ）に示すように、接着力の弱いソルダー
レジスト層６の平滑面６０の範囲には、剥離が容易に伝
播し拡がっていく。すると、チップコート樹脂５の剥離
面Ｓとソルダーレジスト層６の平滑面６０との間には、
間隙が生じて水分が容易に浸入するようになり、ベアチ
ップ１および周囲の回路構造に短絡や導通不良が生じや
すい状態になる。この剥離がさらに進行すると、チップ
コート樹脂５の割れまたは剥離が接続部７１にまでおよ
び、ワイヤ４が断線してベアチップ１は機能喪失するに
いたる。

【００３１】以上の説明で、チップコート樹脂５とソル
ダーレジスト層６の平滑面６０との間に作用する接着力
は弱いとしたが、これには表面の凹凸がなくアンカー効
果が発揮されないという力学的な理由だけではなく、化
学的な理由もある。というのは、発明者らがソルダーレ
ジスト層６の平滑面６０の成分を分光吸収スペクトルで
分析したところ、シリコーンに対応するスペクトルのピ
ークが検出されている。その量は、エポキシ樹脂に僅か
に混入されたシリコーンの平均的な含有量を上回ってお
り、ソルダーレジスト層６の表面（平滑面）６０へのシ
リコーン成分の集中が見られている。

【００３２】発明者らの推測するところによれば、この
現象は、図４（ａ）に示すように、ソルダーレジスト層
６の樹脂が液状をしており塗布されて固化する過程で、
空気と接する樹脂の界面にシリコーン成分が吸着される
（あるいは浮上する）ものと考えられる。したがって、
シリコーン成分が平滑な表面６０に集中して、表面６０
の接着性が低下しているところへチップコート樹脂５が
流し込まれて接合しても、その接着力（平滑面ではつま
るところ分子間力）は十分に発揮されない。

【００３３】それゆえ、図４（ｂ）に示すように、ソル
ダーレジスト層６とチップコート樹脂５との界面で分子
結合が容易に解けて、剥離が起こると考えられる。ひと
たび剥離が起きればそれは同様の界面が続くかぎり成長
して、マクロな範囲での剥離につながる。剥離によって
生じたチップコート樹脂５の剥離面Ｓとソルダーレジス
ト層６の表面６０との隙間には、周囲の環境から水分等
が容易に侵入し、ベアチップ１およびワイヤ４などに不
具合を生じる原因となる。

【００３４】したがって、チップコート樹脂５とソルダ
ーレジスト層６との接着力を向上させるための要諦は、
アンカー効果を発揮させることとともに、接着を阻害す
るシリコーン成分をソルダーレジスト層６の表面から除
去することである。すなわち、単にソルダーレジスト層
６の平滑な表面６０を荒らしてナシ地表面６０にするだ
けではなく、平滑な表面６０のシリコーン成分が集中し
ている表層部分を削除すると、いっそう接着力が向上す
る。

【００３５】（実施例１の製造方法）以上の研究成果を
踏まえ、本実施例のプリント基板上へのベアチップ実装
構造は、次に示す製造工程を経て製作されている。この
製造工程は、大きく分けて、プリント基板上へのソルダ
ーレジスト層形成工程（ナシ地処理工程を含む）と、ベ
アチップ１のＣＯＢ(Chip-0n-Board) 実装工程とからな
る。

【００３６】まず、プリント基板上へのソルダーレジス
ト層形成工程は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、プ
リント基板３７上にソルダーレジスト層６とそのナシ地
表面２３，６１が形成されたのち、配線７にめっき処理
が行われる。すなわち、図５（ａ）に示すように、絶縁
性の基板３の表面に配線７，２１が形成されているプリ
ント基板３７に、ソルダーレジスト樹脂液が塗布され
る。ソルダーレジスト樹脂液が固化し、パターニングさ
れると、図５（ｂ）に示すように、ワイヤ４が接続され
るべき部分７０等を除いてプリント基板３７上にソルダ
ーレジスト層６，２２が形成される。ソルダーレジスト
層６，２２の表面には、それぞれ、前述のシリコーン成
分の含有率が高い平滑な表面６０，２０が形成されてい
る。

【００３７】このソルダーレジスト層６，２２の平滑な
表面６０，２０のチップコート樹脂５に覆われる部分に
対し、図５（ｃ）に示すように、水ジェットスクラブに
よりナシ地処理が施される。この処理では、ノズルから
高速で噴射されるジェット水流Ｊに混入されたアルミナ
粒子（またはシリカ粒子等）が上記部分に吹きつけら
れ、ソルダーレジスト層６の平滑面６０の表層部分が削
り取られて、ナシ地表面６１が形成される。同様にし
て、ソルダーレジスト層２２の表面も削り取られてナシ
地表面２３が形成され、ナシ地表面２３をもつチップ基
台２が基板３上に形成される。

【００３８】しかるのちに、配線７の露出表面７０にめ
っき処理が施され、ニッケルめっき層および金めっき層
の二層構造のめっき膜が、配線７のワイヤ接続部７１に
形成されて、ＣＯＢ(Chip-0n-Board) 実装工程への準備
が整う。ここで、本発明の中核となるソルダーレジスト
層６，２２のナシ地表面６１，２３を形成するナシ地処
理について、各種方法を解説しておく。ナシ地処理の主
要な方法としては、水ジェットスクラブ法およびエアジ
ェットスクラブ法を含むジェットスクラブ法、液体ホー
ニング法、ワイヤブラシ法、クレンジング法、サンディ
ング法などが挙げられる。

【００３９】ワイヤブラシ法は、図６（ａ）に示すよう
に、回転するワイヤブラシＢによりソルダーレジスト層
６の表層部分を所定の範囲にわたって削り取るナシ地処
理方法である。ワイヤブラシの形状および回転速度およ
び回転軸の方向などは、加工条件に合わせて適宜選択す
ることができる。エアジェットスクラブ法は、図５
（ｂ）に示すように、ノズルＮから高速で噴出する空気
ａ中に混入された研摩粒子ｇ（アルミナやシリカなど）
により、ソルダーレジスト層６の表層部分を所定の範囲
にわたって削り取るナシ地処理方法である。前述の水ジ
ェットスクラブ法は、図５（ｃ）に示すように、ノズル
Ｎから高速で噴出する水ｗに混入された研摩粒子ｇ（ア
ルミナやシリカなど）により、ソルダーレジスト層６の
表層部分を所定の範囲にわたって削り取るナシ地処理方
法である。ジェットスクラブ法には、その他の流体（揮
発油、各種ガスなど）と各種研摩粒子の組み合わせが可
能である。

【００４０】液体ホーニング法は、水の中に珪石その他
の研摩剤の微粒子（１００〜５００メッシュ）が３０〜
５０％程度混入された混層流を圧縮空気で吹きつけて、
ソルダーレジスト層６の表層部分を所定の範囲にわたっ
て削り取るナシ地処理方法である。クレンジング法は、
研摩剤の微粒子がペースト状に練られたクレンザーを用
い、回転または往復運動するスポンジ等で研摩して、ソ
ルダーレジスト層６の表層部分を所定の範囲にわたって
削り取るナシ地処理方法である。サンディング法は、や
すりを用いてソルダーレジスト層６の表層部分を削り取
るナシ地処理方法である。

【００４１】要は、ソルダーレジスト層６の表層部分が
薄く削り取られ、ナシ地が形成されるのであれば、いか
なるナシ地処理方法を用いてもよく、生産性やコストお
よび既存の設備などの面から最も適当な方法を選択する
ことができる。なお、前述のナシ地処理は、ソルダーレ
ジスト樹脂６の硬化後でベアチップ１の装着前であれ
ば、いつ施されても良い。したがって、例えば、前述の
ニッケル金めっき後や、部品記号マーク（図略）のプリ
ント基板３７への印刷後、あるいはチップコート樹脂５
のプリント基板３７上の範囲を規制する枠（図略）の印
刷またはダム（図略）の形成後に、ナシ地処理が行われ
ても良い。

【００４２】次に、ベアチップ１を基板３７に直接実装
するＣＯＢ実装工程について、図７（ａ）〜（ｆ）を参
照して説明する。このＣＯＢ実装工程は、図７（ａ）に
示す手順に従って行われている。前述のソルダーレジス
ト層６，２２の形成工程によって製造されたプリント基
板３７には、図７（ｂ）に示すように、ソルダーレジス
ト層６，２２の表面にナシ地表面６１，２３が形成され
ている。ダイマウント剤塗布工程Ｓ１では、チップ基台
２を形成しているソルダーレジスト層２２のナシ地表面
２３の上に、ディスペンサーＤによってダイマウント剤
１２が塗布される。ダイマウント剤１２はエポキシ樹脂
であって、ベアチップ１の放熱を良くするために、銀の
粉末からなる銀フィラーが混入されている。

【００４３】チップマウント工程Ｓ２では、図７（ｃ）
に示すように、前述のダイマウント剤１２がナシ地表面
２３に塗布されてすぐ、その上にベアチップ１が載せら
れ、所定の押圧力でチップ基台２に押しつけられる。次
の硬化工程Ｓ３では、所定の温度に昇温されてダイマウ
ント剤１２が硬化し、ベアチップ１はチップ基台２に接
着されてマウンティング（取り付け）が完了する。

【００４４】ワイヤボンディング工程Ｓ４では、図７
（ｄ）に示すように、細い金線からなる数十本のワイヤ
４が超音波併用熱圧着ボールボンディングにより接合さ
れ、ベアチップ１の端子（図略）と配線７との接続が行
われる。ワイヤ４の一端は、配線７の接続部７１に形成
されたニッケル金めっき層に接合される。チップコート
樹脂塗布工程Ｓ５では、図７（ｅ）に示すように、ディ
スペンサーＤ’によりエポキシ樹脂からなるチップコー
ト樹脂５がベアチップ１およびその周囲に供給される。
チップコート樹脂５は、ベアチップ１、ワイヤ４を内包
して封止し、接続部７１およびソルダーレジスト層６の
ナシ地表面６１の大半部分を覆って密封する。この状態
で、硬化工程Ｓ６では、所定の温度（１５０°Ｃ程度）
に昇温されてチップコート樹脂５は硬化し、強固な絶縁
樹脂内にベアチップ１およびその周辺構造を密封する。
その際、チップコート樹脂５の外周縁５１はソルダーレ
ジスト層６のナシ地表面６１上に留まっており、平滑な
表面６０にはかかっていない。

【００４５】以上の工程をもってＣＯＢ実装工程は完了
し、本実施例のプリント基板上へのベアチップ実装構造
が製造される。 （実施例１の作用効果）以上詳述したように、本実施例
では、ソルダーレジスト層６，２３の表層部分が研削さ
れてナシ地表面６１が形成されている。したがって、ナ
シ地の凹凸によるアンカー効果とシリコーン成分の多い
表層部分の削除との両方の作用が相まって、接着力が格
段に向上している。

【００４６】すなわち、再び図２に示すように、ソルダ
ーレジスト層６のチップコート樹脂５に覆われた部分の
全ての表面にわたって、ナシ地表面６１が形成されてい
る。ソルダーレジスト層６のナシ地表面６１は、ジェッ
トスクラブによりシリコーン成分の多い表層部分が研削
除去されて形成されているので、表面の凹凸によるアン
カー効果以上の接着力の向上が達成されている。なお、
ナシ地表面６１の凹凸は、チップコート樹脂５との接着
面の全てにわたって、ＪＩＳ規格の１０点平均粗さで
０．２μｍ以上に達しており、接着力の向上には十分な
効果がある。

【００４７】また、チップコート樹脂５の外周縁５１
は、全周にわたってソルダーレジスト層６のナシ地表面
６１上にある。したがって、チップコート樹脂５の外縁
部は、全てナシ地表面６１上にあるので、外縁部からの
剥離は極めて起こりにくくなっている。通常、剥離は外
縁部から起こって内部方向へ進行してゆくことが多いの
で、外縁部の接着力強化による剥離防止効果は大きい。

【００４８】こうして、チップコート樹脂５のソルダー
レジスト層６からの剥離は、ナシ地表面６１の接着力強
化作用により、有効に防止される。その結果、本実施例
のプリント基板上へのベアチップ実装構造では、チップ
コート樹脂５の剥離による不具合の可能性が激減し、信
頼性は大幅に向上するという効果が得られる。同様に、
チップ基台２を形成しているソルダーレジスト層２２の
ナシ地表面２３に、ベアチップ１を接着するダイマウン
ト剤１２が接着している。ナシ地表面２３では、凹凸に
よるアンカー効果で接着力が高まるばかりではなく、ソ
ルダーレジスト層２２の平滑な表面に形成されるシリコ
ーン成分の多い表層部分が削除されているので、より接
着力が高まっている。

【００４９】それゆえ、ベアチップ１のチップマウント
部分での剥離もまた防止され、信頼性がいっそう高まる
という効果がある。ここで、前述の接着力の向上は、他
の平滑な表面での接着力に比べ、剪断強度にして数倍に
も達することが実験的に確認されている。すなわち、ベ
アチップ１が無い点以外は実施例１と同様に構成された
試験用ＣＯＢ基板と、ナシ地加工がなされていない従来
技術による試験用ＣＯＢ基板とに対し、温度湿度加速試
験により剪断強度の経時変化が計測された。ここで、剪
断強度とは、チップコート樹脂５と基板３７との間で剥
離が生じた破壊強度を指しており、加速試験は、気温１
２１°Ｃ、湿度１００％の空気中で行われた。

【００５０】その結果、図８に示すように、チップコー
ト樹脂５の基板３７上の接着面積約１００ｍｍ² で発揮
される剪断強度には、本実施例によるものと従来技術に
よるものとの間に、数倍の差がついている。例えば、経
過時間（試験時間）１００時間では、ナシ地処理のある
サンプルの剪断強度は１００ｋｇ程度であるのに対し、
ナシ地処理のない従来技術サンプルの剪断強度はわずか
２０〜３０ｋｇ程度でしかない。

【００５１】さらに、５００時間近くまで試験を続け、
剪断破壊がプリント基板とチップコート樹脂の間の何処
で起きるかを調査した。その結果、本実施例と同様のナ
シ地処理のされたサンプルでは、チップコート樹脂５と
ソルダーレジスト層６との間では剪断破壊がほとんど起
きず、先に他の部分が耐えきれなくなって破壊してしま
っていた。逆に、従来技術によるナシ地処理のないサン
プルでは、１００％がチップコート樹脂５とソルダーレ
ジスト層６との間での剪断破壊が先ず起こって、容易に
剪断破壊してしまった。

【００５２】また、顕微鏡による、ソルダーレジスト層
６の平滑表面６０とナシ地表面６１との比較観察も行わ
れた。すると、前者にはまばらに孔が見られるだけでほ
とんどつるつるであるのに対し、後者ではクレータ状の
孔が多数観測されるほか、細かい凹凸が密に表面を覆っ
ていることが明らかになった。この顕微鏡観測結果から
も、ナシ地表面６１の凹凸によるアンカー効果が得られ
ていることが裏付けられている。

【００５３】以上のように、本実施例のプリント基板上
へのベアチップ実装構造では、チップコート樹脂５とソ
ルダーレジスト層６のナシ地表面６１との間で、剥離は
極めて起こりにくくなっている。したがって、従来技術
では最も剥離に弱かったこの部分が剥離しなくなるの
で、剥離に伴う不具合が防止され、プリント基板上への
ベアチップ実装構造の信頼性は大きく向上するという効
果が得られる。

【００５４】また、剥離部分からの水分の侵入も防止さ
れるので、耐湿性の改善という効果がある。同様に、振
動や加速度、高温などに対する耐環境性も向上するとい
う効果が生じる。 〔実施例２〕 （実施例２の構成）本発明の実施例２としてのプリント
基板上へのベアチップ実装構造は、図９に断面の構造を
模式的に示すように、フリップチップ素子であるベアチ
ップ１’のバンプ１０による融着接合構造を取ってい
る。

【００５５】すなわち、本実施例の実装構造は、大きく
分けて、基板３とその表面の配線７とからなるプリント
基板３７と、配線７の接続部７１にバンプ１０を介して
導通しているフリップチップ型のベアチップ１’とから
なる。プリント基板３７の表面には、接続部７１を除い
て、シリコーン入りのエポキシ樹脂からなるソルダーレ
ジスト層６，２２’が形成されている。ソルダーレジス
ト層６に覆われていない配線７の接続部７１の表面に
は、薄いはんだコート７０が形成されていて、はんだコ
ート７０にはんだ製のバンプ１０が溶融接合している。
（はんだコート７０は必須ではない。） ベアチップ１’は、複数のバンプ１０により配線７に接
合されているとともに、チップコート樹脂としてのエポ
キシ樹脂５’に下半部を覆われて、プリント基板３７の
表面に装着されている。エポキシ樹脂５’は、ベアチッ
プ１’の下半部と、プリント基板３７の表面に形成され
たソルダーレジスト層６，２２’の表面２３’，６１と
の間に密に充填されており、両者を互いに接着してい
る。したがって、ベアチップ１’の全ての端子部分（図
略）、全バンプ１０および導通部７１のはんだコート７
０は、エポキシ樹脂５’に密封されていて、短絡の防止
および水分侵入の防止など外部環境からの保護もされて
いる。

【００５６】ここで、ソルダーレジスト層６，２２’の
エポキシ樹脂５’に覆われている表面６１，２３’のう
ち、チップコート樹脂としてのエポキシ樹脂５’の外縁
部に覆われている部分６１はナシ地である。すなわち、
エポキシ樹脂５’の外縁部はソルダーレジスト層６のナ
シ地表面６１に接合しており、この部分からの剥離の発
生が防止されている。ナシ地表面６１は、ソルダーレジ
スト層６の表層部分が研削除去されて形成されているの
で、周辺の平滑表面６０からわずかに落ち込んでいる。
ナシ地表面６１の表面粗さは、ＪＩＳ規格の１０点平均
粗さで０．２μｍ以上であり、その表面には細かい凹凸
が密に形成されているので、エポキシ樹脂５’との接着
強度は十分に高い。

【００５７】（実施例２の製造方法）本実施例のプリン
ト基板上へのベアチップ実装構造は、実施例１と同様
に、大きく分けて、プリント基板上へのソルダーレジス
ト層形成工程（ナシ地処理工程を含む）と、フリップチ
ップ型ベアチップ１’のＣＯＢ実装工程とからなる。ま
ず、ソルダーレジスト層形成工程では、プリント基板３
７の表面にシリコーン入りのエポキシ樹脂が塗布され、
固化・パターニングされて、接続部７１を除いてソルダ
ーレジスト層６，２２’が形成される。ソルダーレジス
ト層６，２２’のうち、後の工程でチップコート樹脂と
してのエポキシ樹脂５’が塗布される部分の外縁部は、
前述のワイヤブラシ法により研削されて、ナシ地表面６
１が形成される。ナシ地表面６１は、エポキシ樹脂５’
の塗布範囲よりも少し広めの範囲に形成されており、エ
ポキシ樹脂５’が所定の許容範囲で拡がっても、その外
縁部が平滑な表面６０にかかることがないように配慮さ
れている。

【００５８】ここで、ソルダーレジスト層２２’の表面
２３’にもナシ地が形成されていてもよい。表面２３’
もナシ地であれば、ベアチップ１’の下面と接着するエ
ポキシ樹脂５’との接着強度が高まり、この部分からの
剥離は起こりにくくなって、信頼性の向上に寄与する。
しかし、剥離が初めに起こる部分は、通常接着面の外縁
部からであり、接着面の中央部から起こることは稀であ
るから、本実施例では接着面の外縁部にあたるナシ地表
面６１のみをナシ地とした。これだけでも十分な剥離防
止効果が上がり、かつ、表面２３’のナシ地加工が省略
される分、工数が低減されてコストダウンになる。

【００５９】次に、ＣＯＢ実装工程が、図１０（ａ）に
示す手順で行われ、フリップチップ型ベアチップ１’
が、前述の工程を終えてソルダーレジスト層６，２２’
がコーティングされたプリント基板３７に実装される。
すなわち、ステップＳ１’では、図１０（ｂ）に示すよ
うに、表面にソルダーレジスト層６，２２’が形成され
ているプリント基板３７が用意される。ここで配線７の
接続部７１の表面には、はんだコート７０が形成されて
いる。接続部７１のすぐ外側にあたる部分のソルダーレ
ジスト層６には、ナシ地表面６１が形成されており、そ
の外周には平滑な表面６０が広がっている。

【００６０】チップマウント工程Ｓ２’では、図１０
（ｃ）に示すように、フリップチップ型のベアチップ
１’が所定の位置に保持される。その際、ベアチップ
１’の下面に形成されている数十個のはんだバンプ１０
は、配線７の接続部７１の表面に形成されたはんだコー
ト７０に当接する。はんだリフロー洗浄工程Ｓ３’で
は、２３０°Ｃ程度まで昇温され、図１０（ｄ）に示す
ように、はんだバンプ１０がはんだコート７０と融着し
て、配線７との導通が確保される。そして、はんだの溶
融接合を助けるために塗布されていたフラックス（図
略）が揮発油または洗浄液などで洗浄されて、清浄な表
面がベアチップ１’、ソルダーレジスト層６，２２’お
よびバンプ１０に形成される。

【００６１】樹脂注入工程Ｓ４’では、図１０（ｅ）に
示すように、ディスペンサーＤ”からチップコート樹脂
としてのエポキシ樹脂５’が、ベアチップ１’の下半部
とソルダーレジスト層６，２２’に覆われたプリント基
板３７との間に注入される。注入されたエポキシ樹脂
５’は、ベアチップ１’とプリント基板３７との間に毛
管現象によって吸い込まれ、密に充填されるとともに、
バンプ１０およびはんだコート７０などの電気接合部を
も内包して密封する。

【００６２】そして、硬化工程では１５０°Ｃ程度の温
度に保たれてエポキシ樹脂５’は硬化し、ＣＯＢ実装工
程は完了する。その際、エポキシ樹脂５’の外縁部は、
ソルダーレジスト層６の平滑な表面６０にはかからず、
ナシ地表面６１を覆っている状態で、硬化する。

【００６３】（実施例２の作用効果）以上詳述したよう
に、本実施例のプリント基板上へのベアチップ実装構造
では、フリップチップ型のベアチップに対しても本発明
の適用が可能で、実施例１と同様の効果が得られる。す
なわち、チップコート樹脂としてのエポキシ樹脂５’の
外縁部からの剥離の発生が、ワイヤブラシ法によるソル
ダーレジスト層６の表層部分の切削除去によるナシ地表
面６１の形成により、有効に防止されている。それゆ
え、剥離に起因する不具合の発生は防止されているの
で、プリント基板上へのベアチップ実装構造の信頼性は
格段に向上している。また、同様の理由で、振動、加速
度、高温などに対する耐環境性も大幅に向上している。

【００６４】さらに、バンプ１０外周のソルダーレジス
ト層６に対するナシ地加工のみで十分な剥離防止効果が
得られており、ソルダーレジスト層２２’にはナシ地加
工が省略されている。したがって、実施例１に比べて工
数低減によるコストダウンの効果もある。 〔実施例３〕本発明のベアチップの前記プリント基板へ
の実装構造は、実施例１のワイヤボンディング素子１の
ワイヤボンディング構造や、実施例２のフリップチップ
素子１’のバンプ１０による融着接合構造以外の、他の
ベアチップ実装構造に対しても適用可能である。

【００６５】実施例３としてのプリント基板上へのベア
チップ実装構造は、ビームリード素子のビームリードの
熱圧着接合によるプリント基板上へのベアチップ実装構
造である。すなわち、図１１に示すように、複数のビー
ムリード８が接続されているベアチップ１”が、各ビー
ムリード８を、それぞれプリント基板３７の配線７の接
続部７１の表面に熱圧着されている。配線７の接続部７
１の周囲には、プリント基板３７の表面にソルダーレジ
スト層６が形成されており、接続部７１の周辺だけには
ナシ地表面６１が形成され、さらにその周囲は平滑表面
６０に覆われている。

【００６６】ベアチップ１”の側面および下面は、チッ
プコート樹脂として注入されたエポキシ樹脂５’によっ
て覆われ、プリント基板３７に接着されている。また、
ビームリード８および配線７の接続部７１も、エポキシ
樹脂５’に覆われて封止されている。エポキシ樹脂５’
の外縁部は、ソルダーレジスト層６のナシ地表面６１に
かかっており、この外縁部からエポキシ樹脂５’の剥離
が始まることは防止されている。

【００６７】したがって、本実施例においても、チップ
コート樹脂としてのエポキシ樹脂５’の剥離による不具
合は防止され、前述の実施例１および実施例２と同様
に、信頼性および耐環境性が向上するという効果が得ら
れる。 〔実施例４〕実施例４としてのプリント基板上へのベア
チップ実装構造は、テープキャリヤ方式と呼ばれる製造
方法で作られたものである。

【００６８】すなわち、本実施例では、図１２に示すよ
うに、ベアチップ１’は直接基板３に接着されている。
ベアチップ１’の複数の端子（図略）には、それぞれ金
のバンプ１０’が溶着しており、各バンプ１０’にはそ
れぞれフィンガ９の一端９１が接続されている。フィン
ガ９は、錫めっきが施された銅箔の短冊状の小片であ
り、バンプ１０’とは金錫共晶ボンディングにより接合
されている。

【００６９】フィンガ９の他端９２は、配線７の表面に
プリコートされているはんだ層（はんだコート）７２
に、はんだ付けされている。フィンガ９が接続されてい
る配線７の接続部７１の周囲には、プリント基板３７の
表面にソルダーレジスト層６が形成されいる。ソルダー
レジスト層６の表面は、接続部７１の周辺だけはナシ地
表面６１で形成され、さらにその周囲は平滑表面６０で
形成されている。

【００７０】ベアチップ１’の側面および上面は、チッ
プコート樹脂５によって覆われている。また、バンプ１
０’、フィンガ９および配線７の接続部７１も、チップ
コート樹脂５に覆われて封止されている。チップコート
樹脂５の外縁部は、ソルダーレジスト層６のナシ地表面
６１にかかっており、この外縁部からチップコート樹脂
５の剥離が始まることは防止されている。

【００７１】したがって、本実施例においても、チップ
コート樹脂５の剥離による不具合は防止され、前述の各
実施例と同様に、信頼性および耐環境性が向上するとい
う効果が得られる。 〔各種変形態様〕以上の各実施例では、理解が容易であ
るように、ＣＯＢ基板を例に取り上げて本発明の実施の
態様が説明されている。しかし、本発明は、ソルダーレ
ジスト層とチップコート樹脂とを使用するあらゆる種類
のプリント基板上へのベアチップ実装構造に適用されう
る。

【００７２】すなわち、前述の各実施例は、マザーボー
ドを形成するプリント基板、またはベアチップの他に少
なくとも一つの回路要素を実装しているサブボードを形
成するプリント基板としているＣＯＢ基板である。しか
し、同様の技術をパッケージを形成するプリント基板な
どに対して適用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１のプリント基板へのベアチップ実装
構造の平面略図

【図２】 実施例１のベアチップ実装構造の構成を示す
断面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面図）

【図３】 チップコート樹脂の剥離不具合を説明する組
図 （ａ）正常な状態のベアチップ実装構造を示す断面図 （ｂ）剥離状態のベアチップ実装構造を示す断面図

【図４】 チップコート樹脂の剥離に関する推定メカニ
ズムを示す組図 （ａ）正常な状態を示す断面図 （ｂ）剥離状態を示す断面図

【図５】 実施例１のソルダーレジスト層の形成工程を
示す組図 （ａ）プリント基板の構成を示す断面図 （ｂ）ソルダーレジスト塗布パターニング工程を示す断
面図 （ｃ）ナシ地処理工程を示す断面図 （ｄ）めっき処理工程を示す断面図

【図６】 ナシ地処理の各種加工方法を示す組図 （ａ）ワイヤブラシ加工方法を示す断面図 （ｂ）エアジェットスクラブ加工方法を示す断面図 （ｃ）水ジェットスクラブ加工方法を示す断面図

【図７】 実施例１のＣＯＢ実装工程を示す組図 （ａ）ＣＯＢ実装工程の構成と順番を示すフローチャー
ト （ｂ）ダイマウント剤塗布工程を示す断面図 （ｃ）チップマウント工程を示す断面図 （ｄ）ワイヤボンディング工程を示す断面図 （ｅ）チップコート樹脂塗布工程を示す断面図 （ｆ）チップコート樹脂硬化工程を示す断面図

【図８】 ソルダーレジスト層表面のナシ地処理による
効果を示すグラフ

【図９】 実施例２のベアチップ実装構造の構成を示す
断面図

【図１０】実施例２のＣＯＢ実装工程を示す組図 （ａ）ＣＯＢ実装工程の構成と順番を示すフローチャー
ト （ｂ）ＣＯＢ実装工程に供する基板の構成を示す断面図 （ｃ）チップマウント工程を示す断面図 （ｄ）はんだリフロー洗浄工程を示す断面図 （ｅ）チップコート樹脂注入工程を示す断面図 （ｆ）チップコート樹脂硬化工程を示す断面図

【図１１】実施例３のベアチップ実装構造の構成を示す
断面図

【図１２】実施例４のベアチップ実装構造の構成を示す
断面図

【符号の説明】 １：ベアチップ（ワイヤボンディング） １’：ベアチップ（フリップチップ） １”：ベアチッ
プ（ビームリード） １０：バンプ（はんだ） １０’：バンプ（金）
１２：ダイマウント剤 ２：チップ基台 ２１：配線 ２２：ソルダーレジ
スト層 ２３：ナシ地表面 ２３’：平滑な表面 ３：基板（不導体） ４：ワイヤ（金の細線） ５：チップコート樹脂（エポキシ樹脂） ５１：外周
縁 ６：ソルダーレジスト層（シリコーン入りエポキシ樹
脂） ６０：平滑な表面 ６１：ナシ地表面 ７：配線 ７１：接続部 ７２：はんだコート ８：ビームリード ９：フィンガ

フロントページの続き (72)発明者 長坂 崇 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁体からなる基板と該基板の表面に形成
   されている良導体からなる配線とを有するプリント基板
   と、 該プリント基板の表面の少なくとも一部を覆うソルダー
   レジスト層と、 該プリント基板の表面に装着された半導体素子のベアチ
   ップと、 該ベアチップの少なくとも一部と該ベアチップの周囲の
   該ソルダーレジスト層の一部とを覆って密封しているチ
   ップコート樹脂と、 を有するプリント基板上へのベアチップ実装構造におい
   て、 前記ソルダーレジスト層の前記チップコート樹脂に覆わ
   れている表面の少なくとも一部は、ナシ地であることを
   特徴とするプリント基板上へのベアチップ実装構造。
2. 【請求項２】前記ソルダーレジスト層の前記チップコー
   ト樹脂の外縁部に覆われている表面の全ては、ナシ地で
   ある請求項１記載のプリント基板上へのベアチップ実装
   構造。
3. 【請求項３】前記ソルダーレジスト層の前記チップコー
   ト樹脂に覆われている表面の全ては、ナシ地である請求
   項１または請求項２記載のプリント基板上へのベアチッ
   プ実装構造。
4. 【請求項４】前記ソルダーレジスト層のナシ地である部
   分の表面粗さは、ＪＩＳ規格の１０点平均粗さで０．２
   μｍ以上である請求項１〜３のうちいずれかに記載のプ
   リント基板上へのベアチップ実装構造。
5. 【請求項５】前記ナシ地は、水ジェットスクラブ法およ
   びエアジェットスクラブ法を含むジェットスクラブ法、
   液体ホーニング法、ワイヤブラシ法、クレンジング法、
   サンディング法のうち、いずれかの加工方法で形成され
   ている請求項１〜４のうちいずれかに記載のプリント基
   板上へのベアチップ実装構造。
6. 【請求項６】前記ナシ地である部分の表面は、前記ソル
   ダーレジスト層の表面の一部が研削除去されて形成され
   ている請求項１〜５のうちいずれかに記載のプリント基
   板上へのベアチップ実装構造。
7. 【請求項７】前記ベアチップの前記プリント基板への実
   装構造は、ワイヤで前記ベアチップの電極と前記プリン
   ト基板上の配線とを接続しているワイヤボンディング構
   造、フリップチップ素子のバンプによる融着接合構造、
   およびビームリード素子のビームリードによる熱圧着接
   合構造のうち、いずれかである請求項１〜６のうちいず
   れかに記載のプリント基板上へのベアチップ実装構造。