電子装置の製造方法及び電子装置
【課題】電子部品と回路基板との隙間に存在するボイドを低減して、電子部品の信頼性を向上させる構造体を提供する。
【解決手段】回路基板１０の電極部又は前記電子部品の端子部上に、前記回路基板１０及び前記電子部品の隙間の間隔よりも薄い膜厚の第１の樹脂材を供給する工程と、前記第１の樹脂材を供給した後、前記電子部品の端子部を前記回路基板１０の電極部に接触させたまま、前記回路基板１０の電極部又は前記電子部品の端子部上に配設された半田材３０を第１の温度で溶融して、前記電子部品の端子部を前記回路基板１０の電極部に接続する工程と、前記電子部品の端子部を前記回路基板１０の電極部に接続した後、前記回路基板１０及び前記電子部品の隙間に第２の樹脂材を充填する工程と、前記第２の樹脂材を、前記第１の温度よりも低温である第２の温度で加熱する工程と、を含む。
【解決手段】回路基板１０の電極部又は前記電子部品の端子部上に、前記回路基板１０及び前記電子部品の隙間の間隔よりも薄い膜厚の第１の樹脂材を供給する工程と、前記第１の樹脂材を供給した後、前記電子部品の端子部を前記回路基板１０の電極部に接触させたまま、前記回路基板１０の電極部又は前記電子部品の端子部上に配設された半田材３０を第１の温度で溶融して、前記電子部品の端子部を前記回路基板１０の電極部に接続する工程と、前記電子部品の端子部を前記回路基板１０の電極部に接続した後、前記回路基板１０及び前記電子部品の隙間に第２の樹脂材を充填する工程と、前記第２の樹脂材を、前記第１の温度よりも低温である第２の温度で加熱する工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、電子部品及び回路基板間にアンダーフィル材を充填した電子装置の製造方法及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置の小型化、薄型化、高密度化の要求から、電子部品（例えば半導体チップ）又は回路基板の何れかに形成した突起状の電極（バンプ）により、電子部品と回路基板とを電気的に接続する、所謂フリップチップ実装が用いられることがある。
【０００３】
フリップチップ実装は、電子部品と回路基板とを直接バンプで接続するため、電子装置を加熱したときに、電子部品と回路基板との熱膨張率差に起因して、バンプ接続部に大きな負荷が生じる。このため、電子部品と回路基板との隙間にアンダーフィル材を充填して、バンプ接続部に生じる応力を緩和することがある。
【０００４】
アンダーフィル材の充填法としては、例えば、電子部品を回路基板にフリップチップ実装した後、電子部品と回路基板との隙間に、流動性のあるアンダーフィル材を供給する、所謂アンダーフィル材後入れ法が用いられることがある。しかし、アンダーフィル材後入れ法を用いると、アンダーフィル材が硬化するまでの期間、電子部品及び回路基板がバンプ接続部だけで接続されることになる。このため、バンプ接続部の接続強度によっては、アンダーフィル材が硬化する前に、電子部品が回路基板から離脱する恐れがある。そこで、電子部品と回路基板との隙間に未硬化の接着剤を充填して、当該接着剤を硬化させることで、電子部品と回路基板との接続を補強することがある（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９８３８４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１５６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、未硬化の接着剤は、揮発性物質を含有している。このため、電子部品及び回路基板を加熱すると、接着剤から多量のガスが発生する。このとき、発生したガスが接着剤の外部に充分に排出されないと、接着剤中にボイドが発生して、電子装置の信頼性を低下させる。
【０００７】
開示の技術は、電子部品と回路基板との隙間に存在するボイドを低減して、電子部品の信頼性を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術の一観点によれば、回路基板上に電子部品をフリップチップ実装する電子装置の製造方法において、前記回路基板の電極部又は前記電子部品の端子部上に、前記回路基板及び前記電子部品の隙間の間隔よりも薄い膜厚の第１の樹脂材を供給する工程と、前記第１の樹脂材を供給した後、前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接触させたまま、前記回路基板の電極部又は前記電子部品の端子部上に配設された半田材を第１の温度で溶融して、前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接続する工程と、
前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接続した後、前記回路基板及び前記電子部品の隙間に第２の樹脂材を充填する工程と、前記第２の樹脂材を、前記第１の温度よりも低温である第２の温度で加熱する工程と、を含む電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、電子部品と回路基板との隙間に存在するボイドを低減して、電子部品の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態にかかる半導体装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる回路基板の平面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【図５】第１の実施形態にかかる半導体チップの側面図である。
【図６】第１の実施形態にかかる半導体チップの下面図である。
【図７】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【図８】第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。
【図９】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、図１〜図８を参照しながら、第１の実施形態を説明する。
［半導体装置の構造］
図１は、第１の実施形態にかかる半導体装置の斜視図、図２は、第１の実施形態にかかる半導体装置の断面図であって、図１のII−IIにおける断面を示している。
【００１２】
図１又は図２に示すように、半導体装置は、所謂ＢＧＡ(Ball Grid Array)型の半導体パッケージであって、回路基板１０と、回路基板１０にフリップチップ実装される半導体チップ２０と、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ及び半導体チップ２０のバンプ２２を接続する半田材３０と、第１の電極パッド１２ｐ及びバンプ２２の接続部を補強する接着材４０と、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間に充填されるアンダーフィル樹脂５０と、外部接続端子として回路基板１０に取り付けられる半田ボール６０と、を備える。
【００１３】
図３は、第１の実施形態にかかる回路基板１０の平面図、図４は、第１の実施形態にかかる回路基板１０の部分断面図であって、図３のIV−IVにおける断面を示している。
【００１４】
回路基板１０は、所謂ガラスエポキシ基板である。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではなく、他のプリント基板、例えばガラスコンポジット基板やセラミック基板を用いても良い。
【００１５】
図３又は図４に示すように、回路基板１０は、コア材１１と、第１の配線層１２と、第２の配線層１３と、を備える。
【００１６】
コア材１１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものである。コア材１１は、平面視で略矩形状に形成されている。コア材１１の厚さは、例えば１５０μｍ〜２５０μｍである。コア材１１の所定位置には、複数のスルーホール１１ａが形成されている。スルーホール１１ａは、コア材１１を上下に貫通している。スルーホール１１ａの内部には、ビア１１ｂが埋め込まれている。ビア１１ｂは、スルーホール１１ａの内面に形成された導電膜１１ｃと、導電膜１１ｃの内側に充填された絶縁材１１ｄと、を備える。導電膜１１ｃは、第１の配線層１２及び第２の配線層１３を電気的に接続している。導電膜１１ｃの材料としては、例えばＣｕが用いられる。絶縁材１１ｄの材料としては、例えばエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂が用いられる。
【００１７】
第１の配線層１２は、コア材１１の上面、即ち半導体チップ２０と対向する表面に形成され、複数の第１の配線パターン１２ａを備えている。第１の配線層１２の材料としては、例えばＣｕ箔などの金属箔が用いられる。第１の配線層１２は、コア材１１の上面に、例えばＣｕ箔などの金属箔を形成した後、当該金属箔の不要な部分をエッチングで除去することにより、第１の配線パターン１２ａのパターン形状に整形される。さらに、コア材１１の上面には、第１のソルダレジスト膜１４が形成されている。第１のソルダレジスト膜１４の材料としては、例えばポリイミド樹脂などが用いられる。第１のソルダレジスト膜１４は、第１の配線パターン１２ａを被覆しているが、半導体チップ２０のバンプ２２に対応する位置には、それぞれ開口部１４ａが形成されている。第１の配線パターン１２ａは、第１のソルダレジスト膜１４の開口部１４ａから部分的に露出して、それぞれの露出領域が第１の電極パッド１２ｐを構成している。これにより、回路基板１０の上面には、各辺に沿って、半導体チップ２０のバンプ２２に対応するように、複数の第１の電極パッド１２ｐが配列されている。第１の電極パッド１２ｐの幅寸法は、例えば１０μｍ〜６０μｍに設定される。第１の電極パッド１２ｐの間隔も同様に、例えば１０μｍ〜６０μｍに設定される。
【００１８】
第２の配線層１３は、コア材１１の下面、即ち半田ボール６０が取り付けられる表面に形成され、複数の第２の配線パターン１３ａを備えている。第２の配線層１３の材料としては、例えばＣｕ箔などの金属箔が用いられる。第２の配線層１３は、コア材１１の下面に、例えばＣｕ箔などの金属箔を形成した後、当該金属箔の不要な部分をエッチングで除去することにより、第２の配線パターン１３ａのパターン形状に整形される。さらに、コア材１１の下面には、第２のソルダレジスト膜１５が形成されている。第２のソルダレジスト膜１５の材料としては、例えばポリイミド樹脂などが用いられる。第２のソルダレジスト膜１５は、第２の配線パターン１３ａを被覆しているが、回路基板１０の下面全体に、複数の開口部１５ａがマトリクス状に形成されている。第２の配線パターン１３ａは、第２のソルダレジスト膜１５の開口部１５ａから部分的に露出して、それぞれの露出領域が第２の電極パッド１３ｐを構成している。これにより、回路基板１０の下面には、複数の第２の電極パッド１３ｐがマトリクス状に配列されている。これらの第２の電極パッド１３ｐには、それぞれ半田ボール６０が取り付けられる。半田ボール６０は、半導体装置を他の実装基板（マザーボード）に実装するときに、外部接続端子として機能するものである。
【００１９】
図５は、第１の実施形態にかかる半導体チップ２０の側面図、図６は、第１の実施形態にかかる半導体チップ２０の下面図である。半導体チップ２０は、例えば半導体ウェハに複数の回路領域を作り込み、ダイシングにより個片化したものを想定している。しかし、本実施形態は、半導体チップに限定されるものではなく、他の電子部品を用いても良い。
【００２０】
図５又は図６に示すように、半導体チップ２０は、チップ本体２１と、チップ本体２１の下面、即ち回路基板１０に対向する表面に形成された複数のバンプ２２と、を備える。
【００２１】
チップ本体２１は、平面視で略矩形状に形成されている。チップ本体１１の各辺の長さは、平面寸法で、約４ｍｍに設定されている。チップ本体２１の厚さは、約０．２ｍｍに設定されている。但し、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、チップ本体２１の平面形状は、三角形状、五角形状、それ以上の多角形状であっても良い。さらに、チップ本体２１の平面形状は、円形状、楕円形状であっても良い。
【００２２】
複数のバンプ２２は、チップ本体２１の各辺に沿って配列されている。バンプ２２のピッチは、約１０μｍ〜１００μｍに設定されている。バンプ２２の直径寸法は、例えば１０〜６０μｍに設定される。バンプ２２の材料としては、例えば金が用いられる。バンプ２２の製造方法としては、例えばボールボンディングを用いても良い。
【００２３】
以上のような半導体チップ２０のバンプ２２は、図４に示すように、それぞれ回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐに、半田材３０を介して接続される。半田材３０は、第１の電極パッド１２ｐの表面全体及びバンプ２２の先端部を被覆して、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２とを電気的かつ機械的に接続している。半田材３０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだなどの鉛はんだ、又はＳｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系などの鉛フリーはんだを用いても良い。回路基板１０と半導体チップ２０との隙間は、主としてバンプ２２の高さに応じて定まるものであるが、本実施形態では、約６０μｍに設定されている。
【００２４】
接着材４０は、第１のソルダレジスト膜１４の表面からバンプ２２の周面に延在して、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２との接続部を補強している。即ち、接着材４０は、半田材３０を周囲から被覆することで、半田材３０そのものを補強すると共に、第１のソルダレジスト膜１４の表面及びバンプ２２の周面の双方に接合することで、両者の接続を補強している。接着剤４０の膜厚は、回路基板１０及びチップ本体２１との隙間よりも薄い。本実施形態にかかる接着剤４０の膜厚は、回路基板１０及びチップ本体２１の隙間の１／３程度、即ち約２０μｍに設定されている。従って、接着剤４０及びチップ本体２１間には、所定の隙間Ｇが形成されている。
【００２５】
接着剤４０の材料としては、例えばエポキシ系樹脂が用いられる。エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂に、硬化剤、添加物、着色料、及びフィラーなどを添加したものを用いても良い。硬化剤としては、例えば酸無水物が用いられる。添加物としては、例えばカップリング剤が用いられる。着色料としては、例えばカーボンが用いられる。フィラーとしては、例えばシリカが用いられる。このようなエポキシ系樹脂としては、例えば「ナガセケムテックス UFRシリーズ」を用いても良い。
【００２６】
尚、本実施形態において、接着剤４０は、第１のソルダレジスト膜１４及びバンプ２２の双方に接合しているが、本発明は、これに限定されるものではない。即ち、接着剤４０は、少なくとも半田材３０を被覆していれば、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２との接続部を補強することができるので、必ずしも、第１のソルダレジスト膜１４及びバンプ２２の何れかに接合していなくても良い。
【００２７】
アンダーフィル樹脂５０は、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間に充填されている。勿論、アンダーフィル樹脂５０は、接着剤４０及びチップ本体２１の隙間Ｇにも充填されている。アンダーフィル樹脂５０は、回路基板１０及び半導体チップ２０の双方に接着して、自身の材料が凝固するときに生じる収縮力により、両者を接合している。アンダーフィル樹脂５０は、半導体チップ２０の周囲にはみ出して、所謂フィレット５１を形成している。フィレット５１は、回路基板１０の上面から半導体チップ２０の側面に及んでおり、回路基板１０と半導体チップ２０との接合強度を高めている。
【００２８】
アンダーフィル樹脂５０の材料としては、例えばエポキシ系樹脂が用いられる。エポキシ系樹脂の組成は、ほとんど接着剤４０の組成と同等であるが、接着剤４０よりも硬化時間が長くなるように、硬化剤の種類や含有量を調整しても良い。このようなエポキシ系樹脂としては、例えば「ナミック U8439-1」を用いても良い。
［半導体装置の製造方法］
図７は、第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。但し、図７では、半導体装置の詳細構成を省略しているので、必要に応じて、図１〜図６を参照されたい。
【００２９】
先ず、図７（ａ）に示すように、回路基板１０の第１の電極パッド部１２ｐ上に、それぞれ半田材３０を供給する。半田材３０の供給法としては、例えばプリコート法を用いても良い。但し、第１の電極パッド１２ｐ上に既に半田材３０が供給されている回路基板を用いても良い。
【００３０】
次に、図７（ｂ）に示すように、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ上に、半田材３０を被覆するように、選択的に未硬化の接着剤４０を供給する。接着剤４０としては、アンダーフィル樹脂５０よりも硬化時間が短い樹脂材が用いられる。このような樹脂材としては、例えば、前述した「ナガセケムテックス UFRシリーズ」を用いても良い。接着剤４０の供給法としては、例えばスクリーン印刷法などを用いても良い。スクリーン印刷法を用いる場合、回路基板１０の上方に、スクリーンとして、例えばＳＵＳ製の可撓板１００を配置する。可撓板１００は、印刷パターンに対応する位置に、印刷パターン対応する形状の開口部（図示しない）を備えている。そして、可撓板１００上に供給される未硬化の接着剤Ｂを、スキージ１０１によりスキージングすることにより、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ上に、可撓板１００の開口部の形状に応じた接着剤４０を供給する。本実施形態にかかる可撓板１００の開口部は、第１の電極パッド１２ｐの表面全体と、第１のソルダレジスト膜１４の開口部１４ａの内縁全体と、を包含している。従って、接着剤４０は、第１の電極パッド１２ｐ上から第１のソルダレジスト膜１４上に及ぶように供給される。
【００３１】
次に、図７（ｃ）に示すように、加圧ヘッドＨｐの下面に半導体チップ２０を吸着して、バンプ２２が第１の電極パッド１２ｐに対応するように、半導体チップ２０を位置決めする。そして、半導体チップ２０を吸着した加圧ヘッドＨｐを降下させて、第１の電極パッド１２ｐにバンプ２２を接触させる。このとき、第１の電極パッド１２ｐ上に供給された接着剤４０は、未硬化であるため、半導体チップ２０が降下する過程で、バンプ２２により押し退けられる。従って、半導体チップ２０のバンプ２２は、それぞれ第１の電極パッド１２ｐに接触することができる。バンプ２２に押し退けられた接着剤４０は、自己の表面張力により、バンプ２２の周面を這い上がる。こうして、接着剤４０は、第１のソルダレジスト膜１４の表面からバンプ２２の周面に及ぶような形態となる。
【００３２】
次に、加圧ヘッドＨｐに設けられたヒータ（図示しない）を作動させて、半導体チップ２０を加熱する。加熱温度は、半田材３０の融点以上の温度とする。具体的には、半田材３０の材料により異なるが、例えば２００℃〜３００℃、より好ましくは２３０℃〜２７０℃とする。加熱時間も同様に、半田材３０の材料により異なるが、例えば５〜１５秒、より好ましくは８〜１２秒とする。
【００３３】
半導体チップ２０を加熱すると、半田材３０が融解して、第１の電極パッド１２ｐ全体に行き渡ると共に、バンプ２２の周面を這い上がる。このとき、半田材３０は、接着剤４０により被覆されているが、自己の表面張力により、接着剤４０と第１の電極パッド１２ｐとの隙間、及び接着剤４０とバンプ２２との隙間に浸入するように濡れ広がる。こうして、半導体チップ２０のバンプ２２が回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐに電気的及び機械的に接続される。即ち、半導体チップ２０が回路基板１０にフリップチップ実装される。
【００３４】
又、半導体チップ２０を加熱すると、接着剤４０も同時に加熱される。接着剤４０が加熱されると、接着剤４０に含まれる揮発性物質や溶解水分が揮発してガスとなり、接着剤４０の表面から排出される。このとき、接着剤４０は、半導体チップ２０のチップ本体２１に接触していない。このため、接着剤４０の内部で発生したガスは、接着剤４０の周面だけでなく、接着剤４０の上面からも排出される。従って、接着剤４０の内部で発生したガスは、接着剤４０の表面から迅速に排出され、ボイドの発生が抑制される。即ち、接着剤４０の硬化前に、接着剤４０の内部で発生したガスが外部に抜けるので、硬化後の接着剤４０にガスが残留せず、故にボイドが生じないのである。特に、半田材３０の融解温度は比較的高温であるため、半田材３０の融解時には、接着剤４０の内部から大量のガスが急激に発生するが、前述のように、接着剤４０からのガスの排出が迅速に進むので、接着剤４０に発生するボイドを最小限に抑えることができるのである。さらには、接着剤４０が半導体チップ２０のチップ本体２１に接触していないので、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間を、接着剤４０が流動することがない。従って、接着材４０の流動に付随する空気の巻き込みが生じないので、このことによっても、接着剤４０に発生するボイドを抑制することができる。そして、接着剤４０は、加熱により硬化して、前述のように、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２との接続部を補強する。
【００３５】
次に、回路基板１０及び半導体チップ２０を、アンダーフィル供給装置（図示しない）に搬送する。このとき、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２とを接続する半田材３０は、接着剤４０により被覆されている。従って、仮に半田材３０にクラックなどが発生しても、半田材３０の周囲に配設された接着剤３０が半田材３０の崩壊を防止する。故に、回路基板１０及び半導体チップ２０を搬送する際に、回路基板１０からの半導体チップ２０の脱落が抑制される。
【００３６】
そして、図７（ｄ）に示すように、アンダーフィル供給装置のノズルＮから回路基板１０上に、未硬化のアンダーフィル樹脂Ｌを供給する。このとき、ノズルＮの先端を半導体チップ２０の少なくとも１辺に対向する位置に配置する。これにより、ノズルＮから吐出したアンダーフィル樹脂Ｌは、毛細管現象により、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間に侵入していく。アンダーフィル樹脂Ｌとしては、例えば、前述した「ナガセケムテックス UFRシリーズ」を用いても良い。アンダーフィル樹脂Ｌの供給量は、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間が完全に充填され、半導体チップ２０の周囲にフィレット５１が形成される程度に設定される。
【００３７】
そして、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間にアンダーフィル樹脂Ｌが充填されたら、回路基板１０及び半導体チップ２０を加熱炉（図示しない）に搬入して、例えば１２０℃〜１８０℃で、例えば１時間〜３時間かけて加熱する。これにより、アンダーフィル樹脂５０が硬化して、自己の収縮力により、回路基板１０及び半導体チップ２０を接合する。
【００３８】
アンダーフィル樹脂５０の硬化時間は、接着剤４０の硬化時間に比べて長い。しかも、アンダーフィル樹脂５０の加熱温度は、接着剤４０の加熱温度よりも低い。即ち、アンダーフィル樹脂５０は、接着剤４０に比べて、低温で長時間をかけて緩やかに硬化する。従って、アンダーフィル樹脂５０に含まれる揮発性物質や溶解水分は、アンダーフィル樹脂５０が硬化するまでに充分に排出されるので、アンダーフィル樹脂５０にはボイドが発生しにくい。尚、アンダーフィル樹脂５０の加熱温度は、半田材３０の融点よりも低いため、半田材３０が融解することはない。
【００３９】
次に、回路基板１０の第２の電極パッド１３ｐに、それぞれ半田ボール６０を取り付ける。以上で、図２に示すような、第１の実施形態にかかる半導体装置が完成する。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間にアンダーフィル樹脂５０を充填する前に、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２との接続部を接着剤４０で被覆している。これにより、第１の電極パッド２ｐとバンプ２２との接続部が接着剤４０により補強されるので、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間にアンダーフィル樹脂５０を充填するまでの期間に、半導体チップ２０が回路基板１０から脱落することが抑制される。
【００４１】
しかも、接着剤４０の膜厚は、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間の間隔よりも薄い。このため、半田材３０を融解するための高温下で接着剤３０加熱しても、接着剤３０の内部で発生したガスが迅速に排出されるので、接着剤４０にボイドが発生することが抑制される。
【００４２】
尚、本実施形態では、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ上に、選択的に未硬化の接着剤４０を供給しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、回路基板１０の上面全体に、未硬化の接着剤４０を供給しても良い。回路基板１０の上面全体を接着剤４０で被覆すれば、回路基板１０の上面を部分的に接着剤４０で被覆した場合に比べて、回路基板１０上の凹凸が少なくなる。このため、未硬化のアンダーフィル樹脂５０を供給するときに、空気の巻き込みが発生しにくくなる。よって、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間に発生するボイドを、さらに低減することができる。
【００４３】
又、本実施形態では、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ上に、未硬化の接着剤４０を供給しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、半導体チップ２０のバンプ２２上に、未硬化の接着剤４０を供給しても良い。バンプ２２への接着剤４０の供給法としては、例えばディッピング法などを用いても良い。
［第２の実施形態］
以下、図９を参照しながら、第２の実施形態を説明する。但し、第１の実施形態と同等の内容については、説明を省略することとする。
［半導体装置の製造方法］
図９は、第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【００４４】
第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法では、接着剤４０として、所謂Ｂステージ樹脂を用いる。そして、第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法では、回路基板１０に接着剤４０を供給する工程と、回路基板１０に半導体チップ２０をフリップチップ実装する工程との間に、図９に示すように、接着剤４０を加熱して、Ｂステージ化する工程を備える。このときの加熱温度は、例えば１５０℃〜１８０℃とする。
【００４５】
Ｂステージ化された接着剤４０は、回路基板１０に半導体チップ２０をフリップチップ実装するための加熱により、Ｃステージ化、即ち完全に硬化される。但し、Ｂステージ化した接着剤４０は、フリップチップ実装するための加熱により、Ｃステージ化する前に、一時的に流動化するので、接着剤４０の内部でガスが発生しても、接着剤４０から迅速に排出される。さらに、接着剤４０が一時的に流動化するので、回路基板１０に半導体チップ２０をフリップチップ実装するときに、半田材３０の流動、即ち濡れ広がりが妨げられることもない。
【００４６】
本実施形態のように、回路基板１０に接着剤４０を供給した後に、接着剤４０をＢステージ化しておけば、回路基板１０に半導体チップ２０をフリップチップ実装する際に、接着剤４０が所望の位置から流出することがない。特に、回路基板１０の上面全体に、未硬化の接着剤４０を供給する場合、接着剤４０の流出に充分な配慮が必要になるが、接着剤４０をＢステージ化して、ゲル状に変化させておけば、非常に簡単に、接着剤４０の不要な流出を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０：回路基板
１２ｐ：第１の電極パッド
２０：半導体チップ
２２：バンプ
３０：半田材
４０：接着剤
５０：アンダーフィル樹脂
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、電子部品及び回路基板間にアンダーフィル材を充填した電子装置の製造方法及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置の小型化、薄型化、高密度化の要求から、電子部品（例えば半導体チップ）又は回路基板の何れかに形成した突起状の電極（バンプ）により、電子部品と回路基板とを電気的に接続する、所謂フリップチップ実装が用いられることがある。
【０００３】
フリップチップ実装は、電子部品と回路基板とを直接バンプで接続するため、電子装置を加熱したときに、電子部品と回路基板との熱膨張率差に起因して、バンプ接続部に大きな負荷が生じる。このため、電子部品と回路基板との隙間にアンダーフィル材を充填して、バンプ接続部に生じる応力を緩和することがある。
【０００４】
アンダーフィル材の充填法としては、例えば、電子部品を回路基板にフリップチップ実装した後、電子部品と回路基板との隙間に、流動性のあるアンダーフィル材を供給する、所謂アンダーフィル材後入れ法が用いられることがある。しかし、アンダーフィル材後入れ法を用いると、アンダーフィル材が硬化するまでの期間、電子部品及び回路基板がバンプ接続部だけで接続されることになる。このため、バンプ接続部の接続強度によっては、アンダーフィル材が硬化する前に、電子部品が回路基板から離脱する恐れがある。そこで、電子部品と回路基板との隙間に未硬化の接着剤を充填して、当該接着剤を硬化させることで、電子部品と回路基板との接続を補強することがある（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９８３８４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１５６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、未硬化の接着剤は、揮発性物質を含有している。このため、電子部品及び回路基板を加熱すると、接着剤から多量のガスが発生する。このとき、発生したガスが接着剤の外部に充分に排出されないと、接着剤中にボイドが発生して、電子装置の信頼性を低下させる。
【０００７】
開示の技術は、電子部品と回路基板との隙間に存在するボイドを低減して、電子部品の信頼性を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術の一観点によれば、回路基板上に電子部品をフリップチップ実装する電子装置の製造方法において、前記回路基板の電極部又は前記電子部品の端子部上に、前記回路基板及び前記電子部品の隙間の間隔よりも薄い膜厚の第１の樹脂材を供給する工程と、前記第１の樹脂材を供給した後、前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接触させたまま、前記回路基板の電極部又は前記電子部品の端子部上に配設された半田材を第１の温度で溶融して、前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接続する工程と、
前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接続した後、前記回路基板及び前記電子部品の隙間に第２の樹脂材を充填する工程と、前記第２の樹脂材を、前記第１の温度よりも低温である第２の温度で加熱する工程と、を含む電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、電子部品と回路基板との隙間に存在するボイドを低減して、電子部品の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態にかかる半導体装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる回路基板の平面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【図５】第１の実施形態にかかる半導体チップの側面図である。
【図６】第１の実施形態にかかる半導体チップの下面図である。
【図７】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【図８】第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。
【図９】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、図１〜図８を参照しながら、第１の実施形態を説明する。
［半導体装置の構造］
図１は、第１の実施形態にかかる半導体装置の斜視図、図２は、第１の実施形態にかかる半導体装置の断面図であって、図１のII−IIにおける断面を示している。
【００１２】
図１又は図２に示すように、半導体装置は、所謂ＢＧＡ(Ball Grid Array)型の半導体パッケージであって、回路基板１０と、回路基板１０にフリップチップ実装される半導体チップ２０と、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ及び半導体チップ２０のバンプ２２を接続する半田材３０と、第１の電極パッド１２ｐ及びバンプ２２の接続部を補強する接着材４０と、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間に充填されるアンダーフィル樹脂５０と、外部接続端子として回路基板１０に取り付けられる半田ボール６０と、を備える。
【００１３】
図３は、第１の実施形態にかかる回路基板１０の平面図、図４は、第１の実施形態にかかる回路基板１０の部分断面図であって、図３のIV−IVにおける断面を示している。
【００１４】
回路基板１０は、所謂ガラスエポキシ基板である。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではなく、他のプリント基板、例えばガラスコンポジット基板やセラミック基板を用いても良い。
【００１５】
図３又は図４に示すように、回路基板１０は、コア材１１と、第１の配線層１２と、第２の配線層１３と、を備える。
【００１６】
コア材１１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものである。コア材１１は、平面視で略矩形状に形成されている。コア材１１の厚さは、例えば１５０μｍ〜２５０μｍである。コア材１１の所定位置には、複数のスルーホール１１ａが形成されている。スルーホール１１ａは、コア材１１を上下に貫通している。スルーホール１１ａの内部には、ビア１１ｂが埋め込まれている。ビア１１ｂは、スルーホール１１ａの内面に形成された導電膜１１ｃと、導電膜１１ｃの内側に充填された絶縁材１１ｄと、を備える。導電膜１１ｃは、第１の配線層１２及び第２の配線層１３を電気的に接続している。導電膜１１ｃの材料としては、例えばＣｕが用いられる。絶縁材１１ｄの材料としては、例えばエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂が用いられる。
【００１７】
第１の配線層１２は、コア材１１の上面、即ち半導体チップ２０と対向する表面に形成され、複数の第１の配線パターン１２ａを備えている。第１の配線層１２の材料としては、例えばＣｕ箔などの金属箔が用いられる。第１の配線層１２は、コア材１１の上面に、例えばＣｕ箔などの金属箔を形成した後、当該金属箔の不要な部分をエッチングで除去することにより、第１の配線パターン１２ａのパターン形状に整形される。さらに、コア材１１の上面には、第１のソルダレジスト膜１４が形成されている。第１のソルダレジスト膜１４の材料としては、例えばポリイミド樹脂などが用いられる。第１のソルダレジスト膜１４は、第１の配線パターン１２ａを被覆しているが、半導体チップ２０のバンプ２２に対応する位置には、それぞれ開口部１４ａが形成されている。第１の配線パターン１２ａは、第１のソルダレジスト膜１４の開口部１４ａから部分的に露出して、それぞれの露出領域が第１の電極パッド１２ｐを構成している。これにより、回路基板１０の上面には、各辺に沿って、半導体チップ２０のバンプ２２に対応するように、複数の第１の電極パッド１２ｐが配列されている。第１の電極パッド１２ｐの幅寸法は、例えば１０μｍ〜６０μｍに設定される。第１の電極パッド１２ｐの間隔も同様に、例えば１０μｍ〜６０μｍに設定される。
【００１８】
第２の配線層１３は、コア材１１の下面、即ち半田ボール６０が取り付けられる表面に形成され、複数の第２の配線パターン１３ａを備えている。第２の配線層１３の材料としては、例えばＣｕ箔などの金属箔が用いられる。第２の配線層１３は、コア材１１の下面に、例えばＣｕ箔などの金属箔を形成した後、当該金属箔の不要な部分をエッチングで除去することにより、第２の配線パターン１３ａのパターン形状に整形される。さらに、コア材１１の下面には、第２のソルダレジスト膜１５が形成されている。第２のソルダレジスト膜１５の材料としては、例えばポリイミド樹脂などが用いられる。第２のソルダレジスト膜１５は、第２の配線パターン１３ａを被覆しているが、回路基板１０の下面全体に、複数の開口部１５ａがマトリクス状に形成されている。第２の配線パターン１３ａは、第２のソルダレジスト膜１５の開口部１５ａから部分的に露出して、それぞれの露出領域が第２の電極パッド１３ｐを構成している。これにより、回路基板１０の下面には、複数の第２の電極パッド１３ｐがマトリクス状に配列されている。これらの第２の電極パッド１３ｐには、それぞれ半田ボール６０が取り付けられる。半田ボール６０は、半導体装置を他の実装基板（マザーボード）に実装するときに、外部接続端子として機能するものである。
【００１９】
図５は、第１の実施形態にかかる半導体チップ２０の側面図、図６は、第１の実施形態にかかる半導体チップ２０の下面図である。半導体チップ２０は、例えば半導体ウェハに複数の回路領域を作り込み、ダイシングにより個片化したものを想定している。しかし、本実施形態は、半導体チップに限定されるものではなく、他の電子部品を用いても良い。
【００２０】
図５又は図６に示すように、半導体チップ２０は、チップ本体２１と、チップ本体２１の下面、即ち回路基板１０に対向する表面に形成された複数のバンプ２２と、を備える。
【００２１】
チップ本体２１は、平面視で略矩形状に形成されている。チップ本体１１の各辺の長さは、平面寸法で、約４ｍｍに設定されている。チップ本体２１の厚さは、約０．２ｍｍに設定されている。但し、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、チップ本体２１の平面形状は、三角形状、五角形状、それ以上の多角形状であっても良い。さらに、チップ本体２１の平面形状は、円形状、楕円形状であっても良い。
【００２２】
複数のバンプ２２は、チップ本体２１の各辺に沿って配列されている。バンプ２２のピッチは、約１０μｍ〜１００μｍに設定されている。バンプ２２の直径寸法は、例えば１０〜６０μｍに設定される。バンプ２２の材料としては、例えば金が用いられる。バンプ２２の製造方法としては、例えばボールボンディングを用いても良い。
【００２３】
以上のような半導体チップ２０のバンプ２２は、図４に示すように、それぞれ回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐに、半田材３０を介して接続される。半田材３０は、第１の電極パッド１２ｐの表面全体及びバンプ２２の先端部を被覆して、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２とを電気的かつ機械的に接続している。半田材３０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだなどの鉛はんだ、又はＳｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系などの鉛フリーはんだを用いても良い。回路基板１０と半導体チップ２０との隙間は、主としてバンプ２２の高さに応じて定まるものであるが、本実施形態では、約６０μｍに設定されている。
【００２４】
接着材４０は、第１のソルダレジスト膜１４の表面からバンプ２２の周面に延在して、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２との接続部を補強している。即ち、接着材４０は、半田材３０を周囲から被覆することで、半田材３０そのものを補強すると共に、第１のソルダレジスト膜１４の表面及びバンプ２２の周面の双方に接合することで、両者の接続を補強している。接着剤４０の膜厚は、回路基板１０及びチップ本体２１との隙間よりも薄い。本実施形態にかかる接着剤４０の膜厚は、回路基板１０及びチップ本体２１の隙間の１／３程度、即ち約２０μｍに設定されている。従って、接着剤４０及びチップ本体２１間には、所定の隙間Ｇが形成されている。
【００２５】
接着剤４０の材料としては、例えばエポキシ系樹脂が用いられる。エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂に、硬化剤、添加物、着色料、及びフィラーなどを添加したものを用いても良い。硬化剤としては、例えば酸無水物が用いられる。添加物としては、例えばカップリング剤が用いられる。着色料としては、例えばカーボンが用いられる。フィラーとしては、例えばシリカが用いられる。このようなエポキシ系樹脂としては、例えば「ナガセケムテックス UFRシリーズ」を用いても良い。
【００２６】
尚、本実施形態において、接着剤４０は、第１のソルダレジスト膜１４及びバンプ２２の双方に接合しているが、本発明は、これに限定されるものではない。即ち、接着剤４０は、少なくとも半田材３０を被覆していれば、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２との接続部を補強することができるので、必ずしも、第１のソルダレジスト膜１４及びバンプ２２の何れかに接合していなくても良い。
【００２７】
アンダーフィル樹脂５０は、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間に充填されている。勿論、アンダーフィル樹脂５０は、接着剤４０及びチップ本体２１の隙間Ｇにも充填されている。アンダーフィル樹脂５０は、回路基板１０及び半導体チップ２０の双方に接着して、自身の材料が凝固するときに生じる収縮力により、両者を接合している。アンダーフィル樹脂５０は、半導体チップ２０の周囲にはみ出して、所謂フィレット５１を形成している。フィレット５１は、回路基板１０の上面から半導体チップ２０の側面に及んでおり、回路基板１０と半導体チップ２０との接合強度を高めている。
【００２８】
アンダーフィル樹脂５０の材料としては、例えばエポキシ系樹脂が用いられる。エポキシ系樹脂の組成は、ほとんど接着剤４０の組成と同等であるが、接着剤４０よりも硬化時間が長くなるように、硬化剤の種類や含有量を調整しても良い。このようなエポキシ系樹脂としては、例えば「ナミック U8439-1」を用いても良い。
［半導体装置の製造方法］
図７は、第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。但し、図７では、半導体装置の詳細構成を省略しているので、必要に応じて、図１〜図６を参照されたい。
【００２９】
先ず、図７（ａ）に示すように、回路基板１０の第１の電極パッド部１２ｐ上に、それぞれ半田材３０を供給する。半田材３０の供給法としては、例えばプリコート法を用いても良い。但し、第１の電極パッド１２ｐ上に既に半田材３０が供給されている回路基板を用いても良い。
【００３０】
次に、図７（ｂ）に示すように、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ上に、半田材３０を被覆するように、選択的に未硬化の接着剤４０を供給する。接着剤４０としては、アンダーフィル樹脂５０よりも硬化時間が短い樹脂材が用いられる。このような樹脂材としては、例えば、前述した「ナガセケムテックス UFRシリーズ」を用いても良い。接着剤４０の供給法としては、例えばスクリーン印刷法などを用いても良い。スクリーン印刷法を用いる場合、回路基板１０の上方に、スクリーンとして、例えばＳＵＳ製の可撓板１００を配置する。可撓板１００は、印刷パターンに対応する位置に、印刷パターン対応する形状の開口部（図示しない）を備えている。そして、可撓板１００上に供給される未硬化の接着剤Ｂを、スキージ１０１によりスキージングすることにより、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ上に、可撓板１００の開口部の形状に応じた接着剤４０を供給する。本実施形態にかかる可撓板１００の開口部は、第１の電極パッド１２ｐの表面全体と、第１のソルダレジスト膜１４の開口部１４ａの内縁全体と、を包含している。従って、接着剤４０は、第１の電極パッド１２ｐ上から第１のソルダレジスト膜１４上に及ぶように供給される。
【００３１】
次に、図７（ｃ）に示すように、加圧ヘッドＨｐの下面に半導体チップ２０を吸着して、バンプ２２が第１の電極パッド１２ｐに対応するように、半導体チップ２０を位置決めする。そして、半導体チップ２０を吸着した加圧ヘッドＨｐを降下させて、第１の電極パッド１２ｐにバンプ２２を接触させる。このとき、第１の電極パッド１２ｐ上に供給された接着剤４０は、未硬化であるため、半導体チップ２０が降下する過程で、バンプ２２により押し退けられる。従って、半導体チップ２０のバンプ２２は、それぞれ第１の電極パッド１２ｐに接触することができる。バンプ２２に押し退けられた接着剤４０は、自己の表面張力により、バンプ２２の周面を這い上がる。こうして、接着剤４０は、第１のソルダレジスト膜１４の表面からバンプ２２の周面に及ぶような形態となる。
【００３２】
次に、加圧ヘッドＨｐに設けられたヒータ（図示しない）を作動させて、半導体チップ２０を加熱する。加熱温度は、半田材３０の融点以上の温度とする。具体的には、半田材３０の材料により異なるが、例えば２００℃〜３００℃、より好ましくは２３０℃〜２７０℃とする。加熱時間も同様に、半田材３０の材料により異なるが、例えば５〜１５秒、より好ましくは８〜１２秒とする。
【００３３】
半導体チップ２０を加熱すると、半田材３０が融解して、第１の電極パッド１２ｐ全体に行き渡ると共に、バンプ２２の周面を這い上がる。このとき、半田材３０は、接着剤４０により被覆されているが、自己の表面張力により、接着剤４０と第１の電極パッド１２ｐとの隙間、及び接着剤４０とバンプ２２との隙間に浸入するように濡れ広がる。こうして、半導体チップ２０のバンプ２２が回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐに電気的及び機械的に接続される。即ち、半導体チップ２０が回路基板１０にフリップチップ実装される。
【００３４】
又、半導体チップ２０を加熱すると、接着剤４０も同時に加熱される。接着剤４０が加熱されると、接着剤４０に含まれる揮発性物質や溶解水分が揮発してガスとなり、接着剤４０の表面から排出される。このとき、接着剤４０は、半導体チップ２０のチップ本体２１に接触していない。このため、接着剤４０の内部で発生したガスは、接着剤４０の周面だけでなく、接着剤４０の上面からも排出される。従って、接着剤４０の内部で発生したガスは、接着剤４０の表面から迅速に排出され、ボイドの発生が抑制される。即ち、接着剤４０の硬化前に、接着剤４０の内部で発生したガスが外部に抜けるので、硬化後の接着剤４０にガスが残留せず、故にボイドが生じないのである。特に、半田材３０の融解温度は比較的高温であるため、半田材３０の融解時には、接着剤４０の内部から大量のガスが急激に発生するが、前述のように、接着剤４０からのガスの排出が迅速に進むので、接着剤４０に発生するボイドを最小限に抑えることができるのである。さらには、接着剤４０が半導体チップ２０のチップ本体２１に接触していないので、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間を、接着剤４０が流動することがない。従って、接着材４０の流動に付随する空気の巻き込みが生じないので、このことによっても、接着剤４０に発生するボイドを抑制することができる。そして、接着剤４０は、加熱により硬化して、前述のように、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２との接続部を補強する。
【００３５】
次に、回路基板１０及び半導体チップ２０を、アンダーフィル供給装置（図示しない）に搬送する。このとき、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２とを接続する半田材３０は、接着剤４０により被覆されている。従って、仮に半田材３０にクラックなどが発生しても、半田材３０の周囲に配設された接着剤３０が半田材３０の崩壊を防止する。故に、回路基板１０及び半導体チップ２０を搬送する際に、回路基板１０からの半導体チップ２０の脱落が抑制される。
【００３６】
そして、図７（ｄ）に示すように、アンダーフィル供給装置のノズルＮから回路基板１０上に、未硬化のアンダーフィル樹脂Ｌを供給する。このとき、ノズルＮの先端を半導体チップ２０の少なくとも１辺に対向する位置に配置する。これにより、ノズルＮから吐出したアンダーフィル樹脂Ｌは、毛細管現象により、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間に侵入していく。アンダーフィル樹脂Ｌとしては、例えば、前述した「ナガセケムテックス UFRシリーズ」を用いても良い。アンダーフィル樹脂Ｌの供給量は、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間が完全に充填され、半導体チップ２０の周囲にフィレット５１が形成される程度に設定される。
【００３７】
そして、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間にアンダーフィル樹脂Ｌが充填されたら、回路基板１０及び半導体チップ２０を加熱炉（図示しない）に搬入して、例えば１２０℃〜１８０℃で、例えば１時間〜３時間かけて加熱する。これにより、アンダーフィル樹脂５０が硬化して、自己の収縮力により、回路基板１０及び半導体チップ２０を接合する。
【００３８】
アンダーフィル樹脂５０の硬化時間は、接着剤４０の硬化時間に比べて長い。しかも、アンダーフィル樹脂５０の加熱温度は、接着剤４０の加熱温度よりも低い。即ち、アンダーフィル樹脂５０は、接着剤４０に比べて、低温で長時間をかけて緩やかに硬化する。従って、アンダーフィル樹脂５０に含まれる揮発性物質や溶解水分は、アンダーフィル樹脂５０が硬化するまでに充分に排出されるので、アンダーフィル樹脂５０にはボイドが発生しにくい。尚、アンダーフィル樹脂５０の加熱温度は、半田材３０の融点よりも低いため、半田材３０が融解することはない。
【００３９】
次に、回路基板１０の第２の電極パッド１３ｐに、それぞれ半田ボール６０を取り付ける。以上で、図２に示すような、第１の実施形態にかかる半導体装置が完成する。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間にアンダーフィル樹脂５０を充填する前に、第１の電極パッド１２ｐとバンプ２２との接続部を接着剤４０で被覆している。これにより、第１の電極パッド２ｐとバンプ２２との接続部が接着剤４０により補強されるので、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間にアンダーフィル樹脂５０を充填するまでの期間に、半導体チップ２０が回路基板１０から脱落することが抑制される。
【００４１】
しかも、接着剤４０の膜厚は、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間の間隔よりも薄い。このため、半田材３０を融解するための高温下で接着剤３０加熱しても、接着剤３０の内部で発生したガスが迅速に排出されるので、接着剤４０にボイドが発生することが抑制される。
【００４２】
尚、本実施形態では、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ上に、選択的に未硬化の接着剤４０を供給しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、回路基板１０の上面全体に、未硬化の接着剤４０を供給しても良い。回路基板１０の上面全体を接着剤４０で被覆すれば、回路基板１０の上面を部分的に接着剤４０で被覆した場合に比べて、回路基板１０上の凹凸が少なくなる。このため、未硬化のアンダーフィル樹脂５０を供給するときに、空気の巻き込みが発生しにくくなる。よって、回路基板１０及び半導体チップ２０の隙間に発生するボイドを、さらに低減することができる。
【００４３】
又、本実施形態では、回路基板１０の第１の電極パッド１２ｐ上に、未硬化の接着剤４０を供給しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、半導体チップ２０のバンプ２２上に、未硬化の接着剤４０を供給しても良い。バンプ２２への接着剤４０の供給法としては、例えばディッピング法などを用いても良い。
［第２の実施形態］
以下、図９を参照しながら、第２の実施形態を説明する。但し、第１の実施形態と同等の内容については、説明を省略することとする。
［半導体装置の製造方法］
図９は、第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【００４４】
第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法では、接着剤４０として、所謂Ｂステージ樹脂を用いる。そして、第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法では、回路基板１０に接着剤４０を供給する工程と、回路基板１０に半導体チップ２０をフリップチップ実装する工程との間に、図９に示すように、接着剤４０を加熱して、Ｂステージ化する工程を備える。このときの加熱温度は、例えば１５０℃〜１８０℃とする。
【００４５】
Ｂステージ化された接着剤４０は、回路基板１０に半導体チップ２０をフリップチップ実装するための加熱により、Ｃステージ化、即ち完全に硬化される。但し、Ｂステージ化した接着剤４０は、フリップチップ実装するための加熱により、Ｃステージ化する前に、一時的に流動化するので、接着剤４０の内部でガスが発生しても、接着剤４０から迅速に排出される。さらに、接着剤４０が一時的に流動化するので、回路基板１０に半導体チップ２０をフリップチップ実装するときに、半田材３０の流動、即ち濡れ広がりが妨げられることもない。
【００４６】
本実施形態のように、回路基板１０に接着剤４０を供給した後に、接着剤４０をＢステージ化しておけば、回路基板１０に半導体チップ２０をフリップチップ実装する際に、接着剤４０が所望の位置から流出することがない。特に、回路基板１０の上面全体に、未硬化の接着剤４０を供給する場合、接着剤４０の流出に充分な配慮が必要になるが、接着剤４０をＢステージ化して、ゲル状に変化させておけば、非常に簡単に、接着剤４０の不要な流出を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０：回路基板
１２ｐ：第１の電極パッド
２０：半導体チップ
２２：バンプ
３０：半田材
４０：接着剤
５０：アンダーフィル樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に電子部品をフリップチップ実装する電子装置の製造方法において、
前記回路基板の電極部又は前記電子部品の端子部上に、前記回路基板及び前記電子部品の隙間の間隔よりも薄い膜厚の第１の樹脂材を供給する工程と、
前記第１の樹脂材を供給した後、前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接触させたまま、前記回路基板の電極部又は前記電子部品の端子部上に配設された半田材を第１の温度で溶融して、前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接続する工程と、
前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接続した後、前記回路基板及び前記電子部品の隙間に第２の樹脂材を充填する工程と、
前記第２の樹脂材を、前記第１の温度よりも低温である第２の温度で加熱する工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
前記半田材を溶融するときに、前記第１の樹脂材を硬化させることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第１の樹脂材として、Ｂステージ樹脂を用い、
前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接触する前に、前記第１の樹脂材をＢステージ化するために加熱する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第１の樹脂材は、前記回路基板の電極部上に、スクリーン印刷により選択的に供給されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第１の樹脂材は、前記回路基板の表面の、前記電子部品と対向する部分全体に供給されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第２の樹脂材は、前記回路基板及び前記電子部品の隙間に、毛細管現象により供給されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項７】
電極部を備える回路基板と、
前記回路基板上に設けられ、前記回路基板に対向する表面に、前記電極部に対向する端子部を有する電子部品と、
前記電極部と前記端子部とを接続する半田材と、
前記半田材上に設けられ、前記回路基板及び前記電子部品の隙間の間隔よりも薄い膜厚の第１の樹脂材と、
前記回路基板及び前記電子部品の隙間に充填される第２の樹脂材と、
を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電子装置において、
前記第１の樹脂材は、前記電極部上に選択的に設けられていることを特徴とする電子装置。
【請求項９】
請求項７に記載の電子装置において、
前記第１の樹脂材は、前記回路基板の表面の、前記電子部品と対向する部分全体に設けられていることを特徴とする電子装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載の電子装置において、
前記第１の樹脂材は、前記回路基板の表面及び前記端子部の表面に密着していることを特徴とする電子装置。
【請求項１】
回路基板上に電子部品をフリップチップ実装する電子装置の製造方法において、
前記回路基板の電極部又は前記電子部品の端子部上に、前記回路基板及び前記電子部品の隙間の間隔よりも薄い膜厚の第１の樹脂材を供給する工程と、
前記第１の樹脂材を供給した後、前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接触させたまま、前記回路基板の電極部又は前記電子部品の端子部上に配設された半田材を第１の温度で溶融して、前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接続する工程と、
前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接続した後、前記回路基板及び前記電子部品の隙間に第２の樹脂材を充填する工程と、
前記第２の樹脂材を、前記第１の温度よりも低温である第２の温度で加熱する工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
前記半田材を溶融するときに、前記第１の樹脂材を硬化させることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第１の樹脂材として、Ｂステージ樹脂を用い、
前記電子部品の端子部を前記回路基板の電極部に接触する前に、前記第１の樹脂材をＢステージ化するために加熱する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第１の樹脂材は、前記回路基板の電極部上に、スクリーン印刷により選択的に供給されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第１の樹脂材は、前記回路基板の表面の、前記電子部品と対向する部分全体に供給されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第２の樹脂材は、前記回路基板及び前記電子部品の隙間に、毛細管現象により供給されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項７】
電極部を備える回路基板と、
前記回路基板上に設けられ、前記回路基板に対向する表面に、前記電極部に対向する端子部を有する電子部品と、
前記電極部と前記端子部とを接続する半田材と、
前記半田材上に設けられ、前記回路基板及び前記電子部品の隙間の間隔よりも薄い膜厚の第１の樹脂材と、
前記回路基板及び前記電子部品の隙間に充填される第２の樹脂材と、
を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電子装置において、
前記第１の樹脂材は、前記電極部上に選択的に設けられていることを特徴とする電子装置。
【請求項９】
請求項７に記載の電子装置において、
前記第１の樹脂材は、前記回路基板の表面の、前記電子部品と対向する部分全体に設けられていることを特徴とする電子装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載の電子装置において、
前記第１の樹脂材は、前記回路基板の表面及び前記端子部の表面に密着していることを特徴とする電子装置。
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−７９８７６（Ｐ２０１２−７９８７６Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２２９２８（Ｐ２０１０−２２２９２８）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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