電子装置及びその製造方法
【課題】電気的特性を損なうことなく、接続信頼性の高い電子装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】電子装置は、基板と、基板にバンプを介して実装された電子素子と、基板と電子素子との間に配される封止樹脂と、を備える。電子素子は、バンプと電気的に接続された第１パッドを有する。基板は、導電性樹脂層を有する。導電性樹脂層は、バンプと電気的に接続された第２パッドと、第２パッドから連続的に延在する配線と、を形成する。第２パッドの厚さは、配線の厚さよりも厚い。第２パッドは、バンプの押圧によって凹状となっていない。
【解決手段】電子装置は、基板と、基板にバンプを介して実装された電子素子と、基板と電子素子との間に配される封止樹脂と、を備える。電子素子は、バンプと電気的に接続された第１パッドを有する。基板は、導電性樹脂層を有する。導電性樹脂層は、バンプと電気的に接続された第２パッドと、第２パッドから連続的に延在する配線と、を形成する。第２パッドの厚さは、配線の厚さよりも厚い。第２パッドは、バンプの押圧によって凹状となっていない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子を基板に実装した電子装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子のフリップチップ実装構造としては、接合剤としてはんだを用いるもの、Ａｕなどの金属同士を熱圧着するもの等がある。はんだを用いる場合には、チップ側の電極或いは基板電極にあらかじめはんだを供給する必要があり、狭ピッチへの対応が難しい。金属の熱圧着法では、高温への加熱と超音波による振動がチップ及び基板に加わり、ダメージを受けることが懸念される。また、チップを振動させるため狭ピッチへの対応が難しい。
【０００３】
これらの工法に対し、より簡便な方法として検討されているのが、圧接工法である。圧接工法は、基板の部品実装位置にあらかじめ絶縁性樹脂を塗布しておき、チップを基板に搭載・加圧するとともに加熱し、絶縁性樹脂を硬化させる実装方法である。この圧接工法を用いた半導体装置において、接続信頼性を高めるために、一方の電極ないし配線側を凹状にするものが知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００４】
特許文献１に記載の半導体装置においては、基材の少なくとも一方の面に樹脂層を介し導体配線を有する配線基板の導体配線と、半導体素子の突起電極が合致し、突起電極が合致した部分の導体配線及び樹脂層を凹となる様に弾性変形し、且つ半導体素子と配線基板の間に介在した接着用絶縁性樹脂により、半導体素子が配線基板に固着されるとともに、半導体素子の突起電極と導体配線が電気的に接続されている。
【０００５】
特許文献２に記載の半導体装置においては、半導体素子の電極上に具備された突起電極と、配線基板上に具備された電極とを合致させ、配線基板上の電極を圧延性を有する材料で構成し、配線基板上の電極下に突起電極より柔らかい絶縁膜を配置し、突起電極と配線基板上の電極が合致する部分の、圧延性を有する電極と突起電極より柔らかい絶縁膜が凹状に変形し、凹状の部分に突起電極が合致していることにより、突起電極と配線基板上の電極とが電気的に接続しているとともに、半導体素子が機械的に配線基板に固定される。
【０００６】
特許文献３に記載の半導体装置においては、突起電極を有する半導体素子と、該突起電極に相対する電極を有する配線基板との間に樹脂にてなる接着剤を配置し、半導体素子と配線基板とを圧接して接着剤を硬化させることにより半導体素子と配線基板とを接続し、配線基板の電極の幅を突起電極の幅より小さく形成し、かつ、圧接により配線基板の電極部分に凹部が形成されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第２５０２７９４号公報
【特許文献２】特許第３０５２６１５号公報
【特許文献３】特許第３２７４６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【０００９】
特許文献１〜３に記載の半導体装置においては、半導体素子等の電子素子が搭載される部分に凹部が形成されている。しかしながら、電極又は配線が凹状に変形すると、配線から伝送されてきた高周波信号の特性が劣化し、性能低下を招くおそれがある。また、樹脂層等が凹状に変形すると、凹状変形領域にストレスが生じ、樹脂層等と基板とが剥離したり、基板にクラックが発生したりするおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、電気的特性を損なうことなく、接続信頼性の高い電子装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１視点によれば、基板と、基板にバンプを介して実装された電子素子と、基板と電子素子との間に配される封止樹脂と、を備える電子装置が提供される。電子素子は、バンプと電気的に接続された第１パッドを有する。基板は、導電性樹脂層を有する。導電性樹脂層は、バンプと電気的に接続された第２パッドと、第２パッドから連続的に延在する配線と、を形成する。第２パッドの厚さは、配線の厚さよりも厚い。第２パッドは、バンプの押圧によって凹状となっていない。
【００１２】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第２パッドは、バンプの押圧によって弾性変形している。
【００１３】
上記第１視点の好ましい形態によれば、導電性樹脂層は、金属層によって覆われている。さらに好ましい形態によれば、金属層は、めっき又は金属微粒子の焼結体である。
【００１４】
上記第１視点の好ましい形態によれば、導電性樹脂層は、基板に形成された回路配線と電気的に接続されている。
【００１５】
上記第１視点の好ましい形態によれば、基板は、その表面の少なくとも一部を覆う第１カバーコートを有する。導電性樹脂層は、第１カバーコート上に形成されている。
【００１６】
上記第１視点の好ましい形態によれば、基板は、第２パッドの少なくとも一部を露出するように、基板及び導電性樹脂層又は金属層の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを有する。
【００１７】
上記第１視点の好ましい形態によれば、基板は、第２パッドが形成された領域の少なくとも一部に、基板よりも低弾性の低弾性層を有する。さらに好ましい形態によれば、低弾性層は、絶縁性樹脂、導電性樹脂、シリコンゴム又は銅である。
【００１８】
本発明の第２視点によれば、基板上に導電性樹脂層を形成する導電性樹脂層形成工程と、導電性樹脂層と電気的に接続するように電子素子を基板に実装する実装工程と、を含む電子装置の製造方法が提供される。実装工程において、電子素子による押圧によって導電性樹脂層が凹状とならないように電子素子を実装する。
【００１９】
上記第２視点の好ましい形態によれば、実装工程において、電子素子による押圧によって導電性樹脂層を弾性変形させる。
【００２０】
上記第２視点の好ましい形態によれば、実装工程において、電子素子の第１パッドに形成したバンプを介して、導電性樹脂に面するバンプの一部を塑性変形させながら、電子素子と導電性樹脂とを電気的に接続する。
【００２１】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、実装工程前に、基板と電子素子との間に配されるように封止樹脂を供給する封止樹脂供給工程をさらに含む。実装工程において又は実装工程後、封止樹脂を硬化させる。
【００２２】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、導電性樹脂層を金属層で覆う金属層形成工程をさらに含む。実装工程において、電子素子と導電性樹脂層とは金属層を介して電気的に接続させる。さらに好ましい形態によれば、金属層は、めっき又は金属微粒子の焼結体で形成する。
【００２３】
上記第２視点の好ましい形態によれば、導電性樹脂層形成工程において、導電性樹脂によって、電子素子の第１パッドと電気的に接続するための第２パッド及び第２パッドと連続して延在する配線を形成する。第２パッドは、配線よりも厚く形成する。
【００２４】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、導電性樹脂層形成工程前に、第２パッドを形成する少なくとも一部に、基板よりも低弾性の低弾性層を形成する低弾性層形成工程をさらに含む。
【００２５】
上記第２視点の好ましい形態によれば、導電性樹脂層形成工程において、基板に形成された回路配線と導電性樹脂とを電気的に接続させる。
【００２６】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、導電性樹脂層形成工程前に、基板上の少なくとも一部に絶縁性の第１カバーコートを形成する第１カバーコート形成工程をさらに含む。導電性樹脂層形成工程において、第１カバーコート上に導電性樹脂層を形成する。
【００２７】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、実装工程前に、第２パッドの少なくとも一部を露出するように、基板及び導電性樹脂層又は金属層の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを形成する第２カバーコート形成工程をさらに含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。
【００２９】
本発明によれば、導電性樹脂層を凹状としないことにより、導電性樹脂層によって形成される配線が伝送する高周波信号の劣化を防止することができる。また、導電性樹脂層と基板との剥離を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の第１実施形態に係る電子装置について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。電子装置１は、電子素子５と、電子素子５を実装した実装基板２と、電子素子５と実装基板２との間を封止する封止樹脂８と、を備える。
【００３１】
実装基板２は、その上に配された導電性樹脂層３と、導電性樹脂層３を覆う金属層４と、を有する。実装基板２の第２パッド（電子素子実装用パッド）１０及び配線１１は、導電性樹脂層３及び金属層４のよって一続きに形成されている。例えば、第２パッド１０は、配線１１よりも導電性樹脂層３及び金属層４の表面積を大きくすることによって形成される。また、導電性樹脂層３は、実装基板２表面から隆起している（凸状となっている）第２パッド１０部分における導電性樹脂層３の厚さは、配線１１部分における導電性樹脂層３の厚さよりも厚くなっている。例えば、配線１１の厚さは、配線幅の半分以下にすることができる。
【００３２】
電子素子５は、第１パッド（電子素子パッド）６と、第１パッド６に形成されたバンプ７と、を有する。
【００３３】
電子素子５は、バンプ７が第２パッド１０と電気的に接続されるように、実装基板２に実装されている。このとき、バンプ７は、第２パッド１０への押し付けによって塑性変形されている。一方、第２パッド１０は、バンプ７の押圧によって弾性変形されている。さらに、電子素子５と実装基板２には、封止樹脂８の硬化収縮力が作用している。これにより、電子素子５と実装基板２とは、第２パッド１０の弾性作用及び封止樹脂８の収縮作用によって強固に接続され、電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００３４】
但し、第２パッド１０は、バンプ７の押圧によって凹状には変形していない。第２パッド１０が凹状に変形すると、配線１１から伝送されてきた高周波信号の特性が劣化し、性能低下を招くおそれがある。また、導電性樹脂層３と実装基板２との間にストレスが掛かり、導電性樹脂層３と実装基板２とが剥離するおそれがある。
【００３５】
導電性樹脂層３としては、硬化後の弾性率が１ＭＰａから１０ＧＰａ程度の導電性樹脂（導電性接着剤）、導電性インク（導電性ペースト）等を使用すると好ましい。この弾性率によれば、バンプ７に押圧によって適当な弾性変形を得ることができる。導電性樹脂層３は、例えば、導電用フィラー、金属微粒子（金、銀、または銅等の微粒子）、エポキシ、アクリル、シリコーン等のバインダ樹脂、カップリング剤等を有する導電性樹脂又は導電性インク等により形成することができる。導電用フィラーの外径サイズは、第２パッド１０及び配線１１の狭ピッチ化を図るために、５μｍ以下であることと好ましく、より好ましくは０．５μｍ〜３μｍである。導電用フィラーの外形サイズが小さいほど印刷がしやすくなるが、小さくなりすぎると接触抵抗が増大してしまう。また、導電性樹脂層３には、金属微粒子が含まれていると好ましく、金属微粒子の粒子径は、５ｎｍ〜２０ｎｍであると好ましい。金属微粒子は、粒子径が２０ｎｍ以下にサイズになると低温で融着する性質があるので、導電性樹脂層３に金属微粒子を含有させることにより、狭ピッチ化に対応可能となるだけでなく、金属微粒子同士が融着して導電率も向上させることができる。
【００３６】
金属層４は、めっき又は金属微粒子の焼結体により形成することができる。金属層４の材料は特に限定されないが、めっきの場合には、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等から適宜選択することができ、焼結体の場合には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等から適宜選択することができる。焼結体は、焼結粒子の粒子径を２０ｎｍ以下とすることで、より低温で焼結させることが可能となる。金属層４を形成することにより、導電性樹脂層３の樹脂強度や樹脂と金属フィラーとの密着力が弱い場合に、バンプ７の圧接荷重に伴って発生する導電性樹脂層３の破壊を防止することができる。
【００３７】
封止樹脂８の材料としては、エポキシ系樹脂など、通常フリップチップ実装のアンダーフィル樹脂として用いられる材料を用いることが可能であるが、これに限定されるものではなく、圧接工法により電子素子５を実装可能で、導電性樹脂層３及び金属層４による配線に発生するイオンマイグレーションを抑制可能な絶縁性能を持っていれば使用することができる。また、封止樹脂８は、硬化後の樹脂物性を調整するためにフィラーを含有してもよく、フィラーとしてはシリカ、シリコーン、アルミナ等から適宜選択することができる。
【００３８】
実装基板２の材料は特に限定されないが、例えば、有機基板、シリコン基板（シリコンウェハ、シリコンチップ）等を使用することができる。
【００３９】
バンプ７の材料は、導電率が高く、かつ塑性変形しやすいものが好ましく、例えば、Ａｕ、Ａｕ−Ｐｄ合金等を使用することができる。また、電子素子５実装前のバンプ７の形状は、先端が細く潰れやすい形状を有するいわゆるスタッドバンプであると好ましい。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態に係る電子装置について説明する。図２に、本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図２において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００４１】
第２実施形態に係る電子装置２１において、実装基板２２は、その表面に、回路配線から引き出された基板電極２３をさらに有する。導電性樹脂層３及び金属層４から形成された配線１１は、基板電極２３と電気的に接続されている。実装基板２２の回路配線は、片面、両面、多層配線のいずれであってもよい。
【００４２】
第２実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００４３】
次に、本発明の第３実施形態に係る電子装置について説明する。図３に、本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図３において、第１実施形態及び第２実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００４４】
第３実施形態に係る電子装置３１において、実装基板２２表面の基板電極２３以外の領域には、絶縁性の第１カバーコート３２が形成されている。第２パッド１０及び配線１１は、第１カバーコート３２上に形成することができる。
【００４５】
第１カバーコート３２の材料及び膜厚は、回路配線の物理的保護、マイグレーションの抑制、及び封止樹脂８との親和性（実装時のフロー性、硬化後の密着性）が得られるように適宜設定することができる。例えば、第１カバーコート３２としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、エポキシ樹脂等を使用することができる。
【００４６】
第３実施形態によれば、実装基板２２表面に回路配線がある場合には、実装基板２２の回路配線と配線１１とのショートを防止することができる。
【００４７】
第３実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００４８】
次に、本発明の第４実施形態に係る電子装置について説明する。図４に、本発明の第４実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図４において、第１〜第３実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００４９】
第４実施形態に係る電子装置４１において、実装基板２２上には第２カバーコート４２が形成されている。第２パッド１０の表面のみが第２カバーコート４２から露出し、配線１１等は第２カバーコート４２で覆われている。
【００５０】
第２カバーコート４２の材料及び膜厚は、マイグレーションの抑制、及び封止樹脂８との親和性（実装時のフロー性、硬化後の密着性）が得られるように適宜設定することができる。例えば、第２カバーコート４２としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、エポキシ樹脂等を使用することができる。また、第２カバーコート４２の膜厚は、第２パッド１０が露出するように設定し、例えば、印刷で形成する場合には２０μｍ〜３０μｍ、フィルムを使用する場合には１０μｍ〜２０μｍにすることができる。
【００５１】
第４実施形態によれば、実装基板２２に対する配線１１の密着強度を高めることができる。また、封止樹脂８に、配線１１へのマイグレーション抑制効果がない場合であっても、第２カバーコート４２にマイグレーション抑制効果を有する材料を採用することにより、マイグレーションを抑制することができる。
【００５２】
第４実施形態における上記以外の形態については、第１〜第３実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００５３】
次に、本発明の第５実施形態に係る電子装置について説明する。図５に、本発明の第５実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図５において、第１〜第２実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００５４】
第５実施形態に係る電子装置５１は、実装基板２２上に多層配線層５２を有している。多層配線層５２は、第１〜第２絶縁層５３ａ，５３ｂ及び第１〜第３導電性樹脂層５４ａ〜５４ｃの積層構造を有する。第１導電性樹脂層５４ａは、実装基板２２上に、基板電極２３と電気的に接続して形成され、第２導電性樹脂層５４ｂは、第１絶縁層５３ａ上に、第１導電性樹脂層５４ａと電気的に接続して形成され、第３導電性樹脂層５４ｃは、第２絶縁層５３ｂ上に、第２導電性樹脂層５４ｂと電気的に接続して形成されている。第３導電性樹脂層５４ｃが第２パッド１０及び配線１１を形成している。
【００５５】
図５に示す形態においては、金属層５５は、第３導電性樹脂層５４ｃ上のみに形成されているが、第１〜第３導電性樹脂層５４ａ〜５４ｃのすべてに形成してもよい。
【００５６】
第５実施形態によれば、実装基板２２が回路配線を有しない場合であっても、多層配線層５２を絶縁層５３ａ，５３ｂ及び導電性樹脂層５４ａ〜５４ｃの印刷のみで形成することができ、リソグラフィ法と比較して、安価でかつ環境に優しい方法で電子装置５１を製造することができる。
【００５７】
第５実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００５８】
次に、本発明の第６実施形態に係る電子装置について説明する。図６に、本発明の第６実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図６において、第１〜第２実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００５９】
第６実施形態に係る電子装置６１は、実装基板２２上の第２パッド１０下部に、実装基板２２よりも弾性が低い低弾性層６２を有する。低弾性層６２の材料は、実装基板２２の材料に応じて適宜選択することでき、例えば、絶縁性樹脂、導電性樹脂、シリコンゴム、銅等から選択することができる。低弾性層６２の形成範囲は、第２パッド１０の面積に関係なく設定することができ、例えば、第２パッド１０の面積よりも大きくてもよいし、実装基板２２全面に形成してもよい。
【００６０】
第６実施形態によれば、電子素子５実装時に、実装基板２２ではなく低弾性層６２を変形させることにより反発力を高めてバンプ７と第２パッド１０との接続信頼性をより高めることができる。また、低弾性層６２により第２パッド１０がかさ上げされるので、電子素子５と実装基板２２間のギャップを確保することができる。さらに、低弾性層６２による応力緩和及び実装基板２２への荷重低減によって実装性及び接続信頼性を高めることができる。
【００６１】
第６実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００６２】
次に、本発明の第７実施形態に係る電子装置について説明する。図７に、本発明の第７実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図７において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００６３】
第７実施形態に係る電子装置７１は、第２パッド１０及び配線１１は、導電性樹脂層３のみで形成され、第１〜第６実施形態と異なり金属層は有していない。導電性樹脂層３の樹脂強度や樹脂と金属フィラーとの密着力が十分にある場合には、金属層を形成しないことにより、電子装置７１の構成をより簡易にすることができると共に、その製造方法の工数を減少させることができる。
【００６４】
第７実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００６５】
上記において、第１〜第７実施形態は、いずれか１つの形態を基に説明したが、第１〜第７実施形態のうち複数の形態を適宜組み合わせることができることはいうまでもない。
【００６６】
次に、本発明の電子装置の製造方法について説明する。図８に、本発明の電子装置の製造方法を説明するための概略工程図を示す。図８は、第２実施形態に係る電子装置２１の製造方法を示す。
【００６７】
まず、実装基板２２上に、基板電極２３と電気的に接続するように導電性樹脂層３を形成する（図８（ａ）；導電性樹脂層形成工程）。導電性樹脂層３によって、電子素子５と電気的に接続するための第２パッド１０と、第２パッド１０と連続して延在する配線１１とを形成する。第２パッド１０となる部分は、配線１１部分よりも厚く形成する。導電性樹脂層３は、例えば、スクリーンマスクを用いたスクリーン印刷法、インクジェット法、ディスペンス法、グラビアオフセット印刷法等を用いて形成することができる。このとき、実装基板２２の回路配線の形態には限定されず、導電性樹脂層による配線のみで実装基板２２の回路配線を構成してもよい。
【００６８】
第３実施形態に係る電子装置の場合には、導電性樹脂層３の形成前に、実装基板２２上の少なくとも一部に絶縁性の第１カバーコートを形成し（第１カバーコート形成工程）、第１カバーコート上に導電性樹脂層３を形成する。第１カバーコートは、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット法、ディスペンス法等を用いて形成することができる。
【００６９】
第６実施形態に係る電子装置の場合には、導電性樹脂層３の形成前に、第２パッド１０を形成する領域の少なくとも一部に低弾性層を形成し（低弾性層形成工程）、低弾性層上に導電性樹脂層３を形成する。
【００７０】
次に、金属層４を形成する場合には、導電性樹脂層３を覆うように金属層４をめっき又は金属微粒子の焼結体によって形成する（図８（ｂ）；金属層形成工程）。めっきの場合には、電解めっきと無電解めっきのいずれの方法を用いてもよい。
【００７１】
次に、実装基板２２上に、実装基板２２と電子素子５との間に配されるように封止樹脂８を塗布する（図８（ｃ）；封止樹脂供給工程）。封止樹脂８は、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、ディスペンス法等を用いて塗布することができる。また、このとき先に形成した第２パッド１０が封止樹脂８によって覆われないようにする必要がある。封止樹脂８の塗布量は、電子素子５と実装基板２２との間を充填し、電子素子５側面にフィレットを形成するのに十分で、かつ電子素子５上面に封止樹脂８が這い上がらない量とすることが好ましい。
【００７２】
次に、第１パッド６に予めバンプ７が形成された電子素子５を実装基板２２に搭載する。このとき、バンプ７が第２パッド１０上に配されるように、すなわち第１パッド６と第２パッド１０とがバンプ７、導電性樹脂層３及び金属層４を介して電気的に接続されるように、位置合わせする（図８（ｄ）；実装工程）。バンプ７の材質は金属で、導電率が高く塑性変形しやすいものが好ましく、Ａｕ、Ａｕ−Ｐｄ合金で先端が細く潰れやすい形状である所謂スタッドバンプを用いると好ましい。また、電子素子５を実装基板２２に搭載することにより、電子素子５と実装基板２２との間を硬化前の封止樹脂８で満たすことができる。
【００７３】
図９に、電子素子５実装時における第２パッド１０及びバンプ７部分の拡大概略断面図を示す。なお、図９において、封止樹脂の図示は省略してある。電子素子５を加熱及び加圧し、バンプ７を第２パッド１０に押し付ける。これにより、第２パッド１０に面するバンプ７の先端が塑性変形すると共に、第２パッド１０が弾性変形する（図９（ｂ））。これにより、バンプ７と第２パッド１０との電気的接続の信頼性を高めることができる。ただし、高周波特性の劣化や導電性樹脂層３の剥離を防止するため、第２パッド１０はバンプ７によって凹状とならないようにする。
【００７４】
第４実施形態に係る電子装置の場合には、実装工程の前に、少なくともバンプ７と接続する第２パッド１０部分を露出するように、実装基板２２（及び／又は第１カバーコート）及び金属層４（又は導電性樹脂層３）の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを形成する（第２カバーコート形成工程）。
【００７５】
次に、バンプ７と第２パッド１０とを接触させ、第２パッド１０の弾性変形を維持しながら、封止樹脂８が硬化するように加熱して、電子装置２１を製造する（図８（ｅ））。このとき、封止樹脂８の硬化収縮力によってバンプ７と第２パッド１０との電気的接続の信頼性をさらに高めることができる。
【００７６】
実装基板２２がシリコンウェハである場合には、導電性樹脂層３の形成及び金属層の形成は、ウェハ状態で行うことができる。また、電子素子５の搭載及び封止樹脂８の硬化もウェハ状態で行うことができ、電子装置２１の製造後、各個片にダイシングすることができる。
【００７７】
本発明の電子装置の製造方法によれば、電子素子と実装基板との電気的接続の信頼性を高めることができる。また、印刷法を用いて第２パッド及び配線を形成することで、エッチングなどによる廃材が一切なく、リソグラフィ技術に比べて環境への負荷を低減することができる。さらに、リソグラフィ技術に比べて工程数が削減されるため製造コストや設備投資額を低下させることもできる。
【００７８】
本発明の電子装置及びその製造方法は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【００７９】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、例えば、電子素子として、ＬＳＩチップ等の半導体素子を用いた半導体装置及びその製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図４】本発明の第４実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図５】本発明の第５実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図６】本発明の第６実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図７】本発明の第７実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図８】本発明の電子装置の製造方法を説明するための概略工程図。
【図９】電子素子実装時における第２パッド及びバンプ部分の拡大概略断面図。
【符号の説明】
【００８２】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ 電子装置
２，２２ 実装基板
３ 導電性樹脂層
４ 金属層
５ 電子素子
６ 第１パッド
７ バンプ
８ 封止樹脂
１０ 第２パッド
１１ 配線
２３ 基板電極
３２ 第１カバーコート
４２ 第２カバーコート
５２ 多層配線層
５３ａ〜５３ｂ 第１〜第２絶縁層
５４ａ〜５４ｃ 第１〜第３導電性樹脂層
５５ 金属層
６２ 低弾性層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子を基板に実装した電子装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子のフリップチップ実装構造としては、接合剤としてはんだを用いるもの、Ａｕなどの金属同士を熱圧着するもの等がある。はんだを用いる場合には、チップ側の電極或いは基板電極にあらかじめはんだを供給する必要があり、狭ピッチへの対応が難しい。金属の熱圧着法では、高温への加熱と超音波による振動がチップ及び基板に加わり、ダメージを受けることが懸念される。また、チップを振動させるため狭ピッチへの対応が難しい。
【０００３】
これらの工法に対し、より簡便な方法として検討されているのが、圧接工法である。圧接工法は、基板の部品実装位置にあらかじめ絶縁性樹脂を塗布しておき、チップを基板に搭載・加圧するとともに加熱し、絶縁性樹脂を硬化させる実装方法である。この圧接工法を用いた半導体装置において、接続信頼性を高めるために、一方の電極ないし配線側を凹状にするものが知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００４】
特許文献１に記載の半導体装置においては、基材の少なくとも一方の面に樹脂層を介し導体配線を有する配線基板の導体配線と、半導体素子の突起電極が合致し、突起電極が合致した部分の導体配線及び樹脂層を凹となる様に弾性変形し、且つ半導体素子と配線基板の間に介在した接着用絶縁性樹脂により、半導体素子が配線基板に固着されるとともに、半導体素子の突起電極と導体配線が電気的に接続されている。
【０００５】
特許文献２に記載の半導体装置においては、半導体素子の電極上に具備された突起電極と、配線基板上に具備された電極とを合致させ、配線基板上の電極を圧延性を有する材料で構成し、配線基板上の電極下に突起電極より柔らかい絶縁膜を配置し、突起電極と配線基板上の電極が合致する部分の、圧延性を有する電極と突起電極より柔らかい絶縁膜が凹状に変形し、凹状の部分に突起電極が合致していることにより、突起電極と配線基板上の電極とが電気的に接続しているとともに、半導体素子が機械的に配線基板に固定される。
【０００６】
特許文献３に記載の半導体装置においては、突起電極を有する半導体素子と、該突起電極に相対する電極を有する配線基板との間に樹脂にてなる接着剤を配置し、半導体素子と配線基板とを圧接して接着剤を硬化させることにより半導体素子と配線基板とを接続し、配線基板の電極の幅を突起電極の幅より小さく形成し、かつ、圧接により配線基板の電極部分に凹部が形成されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第２５０２７９４号公報
【特許文献２】特許第３０５２６１５号公報
【特許文献３】特許第３２７４６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【０００９】
特許文献１〜３に記載の半導体装置においては、半導体素子等の電子素子が搭載される部分に凹部が形成されている。しかしながら、電極又は配線が凹状に変形すると、配線から伝送されてきた高周波信号の特性が劣化し、性能低下を招くおそれがある。また、樹脂層等が凹状に変形すると、凹状変形領域にストレスが生じ、樹脂層等と基板とが剥離したり、基板にクラックが発生したりするおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、電気的特性を損なうことなく、接続信頼性の高い電子装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１視点によれば、基板と、基板にバンプを介して実装された電子素子と、基板と電子素子との間に配される封止樹脂と、を備える電子装置が提供される。電子素子は、バンプと電気的に接続された第１パッドを有する。基板は、導電性樹脂層を有する。導電性樹脂層は、バンプと電気的に接続された第２パッドと、第２パッドから連続的に延在する配線と、を形成する。第２パッドの厚さは、配線の厚さよりも厚い。第２パッドは、バンプの押圧によって凹状となっていない。
【００１２】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第２パッドは、バンプの押圧によって弾性変形している。
【００１３】
上記第１視点の好ましい形態によれば、導電性樹脂層は、金属層によって覆われている。さらに好ましい形態によれば、金属層は、めっき又は金属微粒子の焼結体である。
【００１４】
上記第１視点の好ましい形態によれば、導電性樹脂層は、基板に形成された回路配線と電気的に接続されている。
【００１５】
上記第１視点の好ましい形態によれば、基板は、その表面の少なくとも一部を覆う第１カバーコートを有する。導電性樹脂層は、第１カバーコート上に形成されている。
【００１６】
上記第１視点の好ましい形態によれば、基板は、第２パッドの少なくとも一部を露出するように、基板及び導電性樹脂層又は金属層の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを有する。
【００１７】
上記第１視点の好ましい形態によれば、基板は、第２パッドが形成された領域の少なくとも一部に、基板よりも低弾性の低弾性層を有する。さらに好ましい形態によれば、低弾性層は、絶縁性樹脂、導電性樹脂、シリコンゴム又は銅である。
【００１８】
本発明の第２視点によれば、基板上に導電性樹脂層を形成する導電性樹脂層形成工程と、導電性樹脂層と電気的に接続するように電子素子を基板に実装する実装工程と、を含む電子装置の製造方法が提供される。実装工程において、電子素子による押圧によって導電性樹脂層が凹状とならないように電子素子を実装する。
【００１９】
上記第２視点の好ましい形態によれば、実装工程において、電子素子による押圧によって導電性樹脂層を弾性変形させる。
【００２０】
上記第２視点の好ましい形態によれば、実装工程において、電子素子の第１パッドに形成したバンプを介して、導電性樹脂に面するバンプの一部を塑性変形させながら、電子素子と導電性樹脂とを電気的に接続する。
【００２１】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、実装工程前に、基板と電子素子との間に配されるように封止樹脂を供給する封止樹脂供給工程をさらに含む。実装工程において又は実装工程後、封止樹脂を硬化させる。
【００２２】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、導電性樹脂層を金属層で覆う金属層形成工程をさらに含む。実装工程において、電子素子と導電性樹脂層とは金属層を介して電気的に接続させる。さらに好ましい形態によれば、金属層は、めっき又は金属微粒子の焼結体で形成する。
【００２３】
上記第２視点の好ましい形態によれば、導電性樹脂層形成工程において、導電性樹脂によって、電子素子の第１パッドと電気的に接続するための第２パッド及び第２パッドと連続して延在する配線を形成する。第２パッドは、配線よりも厚く形成する。
【００２４】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、導電性樹脂層形成工程前に、第２パッドを形成する少なくとも一部に、基板よりも低弾性の低弾性層を形成する低弾性層形成工程をさらに含む。
【００２５】
上記第２視点の好ましい形態によれば、導電性樹脂層形成工程において、基板に形成された回路配線と導電性樹脂とを電気的に接続させる。
【００２６】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、導電性樹脂層形成工程前に、基板上の少なくとも一部に絶縁性の第１カバーコートを形成する第１カバーコート形成工程をさらに含む。導電性樹脂層形成工程において、第１カバーコート上に導電性樹脂層を形成する。
【００２７】
上記第２視点の好ましい形態によれば、電子装置の製造方法は、実装工程前に、第２パッドの少なくとも一部を露出するように、基板及び導電性樹脂層又は金属層の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを形成する第２カバーコート形成工程をさらに含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。
【００２９】
本発明によれば、導電性樹脂層を凹状としないことにより、導電性樹脂層によって形成される配線が伝送する高周波信号の劣化を防止することができる。また、導電性樹脂層と基板との剥離を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の第１実施形態に係る電子装置について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。電子装置１は、電子素子５と、電子素子５を実装した実装基板２と、電子素子５と実装基板２との間を封止する封止樹脂８と、を備える。
【００３１】
実装基板２は、その上に配された導電性樹脂層３と、導電性樹脂層３を覆う金属層４と、を有する。実装基板２の第２パッド（電子素子実装用パッド）１０及び配線１１は、導電性樹脂層３及び金属層４のよって一続きに形成されている。例えば、第２パッド１０は、配線１１よりも導電性樹脂層３及び金属層４の表面積を大きくすることによって形成される。また、導電性樹脂層３は、実装基板２表面から隆起している（凸状となっている）第２パッド１０部分における導電性樹脂層３の厚さは、配線１１部分における導電性樹脂層３の厚さよりも厚くなっている。例えば、配線１１の厚さは、配線幅の半分以下にすることができる。
【００３２】
電子素子５は、第１パッド（電子素子パッド）６と、第１パッド６に形成されたバンプ７と、を有する。
【００３３】
電子素子５は、バンプ７が第２パッド１０と電気的に接続されるように、実装基板２に実装されている。このとき、バンプ７は、第２パッド１０への押し付けによって塑性変形されている。一方、第２パッド１０は、バンプ７の押圧によって弾性変形されている。さらに、電子素子５と実装基板２には、封止樹脂８の硬化収縮力が作用している。これにより、電子素子５と実装基板２とは、第２パッド１０の弾性作用及び封止樹脂８の収縮作用によって強固に接続され、電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００３４】
但し、第２パッド１０は、バンプ７の押圧によって凹状には変形していない。第２パッド１０が凹状に変形すると、配線１１から伝送されてきた高周波信号の特性が劣化し、性能低下を招くおそれがある。また、導電性樹脂層３と実装基板２との間にストレスが掛かり、導電性樹脂層３と実装基板２とが剥離するおそれがある。
【００３５】
導電性樹脂層３としては、硬化後の弾性率が１ＭＰａから１０ＧＰａ程度の導電性樹脂（導電性接着剤）、導電性インク（導電性ペースト）等を使用すると好ましい。この弾性率によれば、バンプ７に押圧によって適当な弾性変形を得ることができる。導電性樹脂層３は、例えば、導電用フィラー、金属微粒子（金、銀、または銅等の微粒子）、エポキシ、アクリル、シリコーン等のバインダ樹脂、カップリング剤等を有する導電性樹脂又は導電性インク等により形成することができる。導電用フィラーの外径サイズは、第２パッド１０及び配線１１の狭ピッチ化を図るために、５μｍ以下であることと好ましく、より好ましくは０．５μｍ〜３μｍである。導電用フィラーの外形サイズが小さいほど印刷がしやすくなるが、小さくなりすぎると接触抵抗が増大してしまう。また、導電性樹脂層３には、金属微粒子が含まれていると好ましく、金属微粒子の粒子径は、５ｎｍ〜２０ｎｍであると好ましい。金属微粒子は、粒子径が２０ｎｍ以下にサイズになると低温で融着する性質があるので、導電性樹脂層３に金属微粒子を含有させることにより、狭ピッチ化に対応可能となるだけでなく、金属微粒子同士が融着して導電率も向上させることができる。
【００３６】
金属層４は、めっき又は金属微粒子の焼結体により形成することができる。金属層４の材料は特に限定されないが、めっきの場合には、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等から適宜選択することができ、焼結体の場合には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等から適宜選択することができる。焼結体は、焼結粒子の粒子径を２０ｎｍ以下とすることで、より低温で焼結させることが可能となる。金属層４を形成することにより、導電性樹脂層３の樹脂強度や樹脂と金属フィラーとの密着力が弱い場合に、バンプ７の圧接荷重に伴って発生する導電性樹脂層３の破壊を防止することができる。
【００３７】
封止樹脂８の材料としては、エポキシ系樹脂など、通常フリップチップ実装のアンダーフィル樹脂として用いられる材料を用いることが可能であるが、これに限定されるものではなく、圧接工法により電子素子５を実装可能で、導電性樹脂層３及び金属層４による配線に発生するイオンマイグレーションを抑制可能な絶縁性能を持っていれば使用することができる。また、封止樹脂８は、硬化後の樹脂物性を調整するためにフィラーを含有してもよく、フィラーとしてはシリカ、シリコーン、アルミナ等から適宜選択することができる。
【００３８】
実装基板２の材料は特に限定されないが、例えば、有機基板、シリコン基板（シリコンウェハ、シリコンチップ）等を使用することができる。
【００３９】
バンプ７の材料は、導電率が高く、かつ塑性変形しやすいものが好ましく、例えば、Ａｕ、Ａｕ−Ｐｄ合金等を使用することができる。また、電子素子５実装前のバンプ７の形状は、先端が細く潰れやすい形状を有するいわゆるスタッドバンプであると好ましい。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態に係る電子装置について説明する。図２に、本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図２において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００４１】
第２実施形態に係る電子装置２１において、実装基板２２は、その表面に、回路配線から引き出された基板電極２３をさらに有する。導電性樹脂層３及び金属層４から形成された配線１１は、基板電極２３と電気的に接続されている。実装基板２２の回路配線は、片面、両面、多層配線のいずれであってもよい。
【００４２】
第２実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００４３】
次に、本発明の第３実施形態に係る電子装置について説明する。図３に、本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図３において、第１実施形態及び第２実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００４４】
第３実施形態に係る電子装置３１において、実装基板２２表面の基板電極２３以外の領域には、絶縁性の第１カバーコート３２が形成されている。第２パッド１０及び配線１１は、第１カバーコート３２上に形成することができる。
【００４５】
第１カバーコート３２の材料及び膜厚は、回路配線の物理的保護、マイグレーションの抑制、及び封止樹脂８との親和性（実装時のフロー性、硬化後の密着性）が得られるように適宜設定することができる。例えば、第１カバーコート３２としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、エポキシ樹脂等を使用することができる。
【００４６】
第３実施形態によれば、実装基板２２表面に回路配線がある場合には、実装基板２２の回路配線と配線１１とのショートを防止することができる。
【００４７】
第３実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００４８】
次に、本発明の第４実施形態に係る電子装置について説明する。図４に、本発明の第４実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図４において、第１〜第３実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００４９】
第４実施形態に係る電子装置４１において、実装基板２２上には第２カバーコート４２が形成されている。第２パッド１０の表面のみが第２カバーコート４２から露出し、配線１１等は第２カバーコート４２で覆われている。
【００５０】
第２カバーコート４２の材料及び膜厚は、マイグレーションの抑制、及び封止樹脂８との親和性（実装時のフロー性、硬化後の密着性）が得られるように適宜設定することができる。例えば、第２カバーコート４２としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、エポキシ樹脂等を使用することができる。また、第２カバーコート４２の膜厚は、第２パッド１０が露出するように設定し、例えば、印刷で形成する場合には２０μｍ〜３０μｍ、フィルムを使用する場合には１０μｍ〜２０μｍにすることができる。
【００５１】
第４実施形態によれば、実装基板２２に対する配線１１の密着強度を高めることができる。また、封止樹脂８に、配線１１へのマイグレーション抑制効果がない場合であっても、第２カバーコート４２にマイグレーション抑制効果を有する材料を採用することにより、マイグレーションを抑制することができる。
【００５２】
第４実施形態における上記以外の形態については、第１〜第３実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００５３】
次に、本発明の第５実施形態に係る電子装置について説明する。図５に、本発明の第５実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図５において、第１〜第２実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００５４】
第５実施形態に係る電子装置５１は、実装基板２２上に多層配線層５２を有している。多層配線層５２は、第１〜第２絶縁層５３ａ，５３ｂ及び第１〜第３導電性樹脂層５４ａ〜５４ｃの積層構造を有する。第１導電性樹脂層５４ａは、実装基板２２上に、基板電極２３と電気的に接続して形成され、第２導電性樹脂層５４ｂは、第１絶縁層５３ａ上に、第１導電性樹脂層５４ａと電気的に接続して形成され、第３導電性樹脂層５４ｃは、第２絶縁層５３ｂ上に、第２導電性樹脂層５４ｂと電気的に接続して形成されている。第３導電性樹脂層５４ｃが第２パッド１０及び配線１１を形成している。
【００５５】
図５に示す形態においては、金属層５５は、第３導電性樹脂層５４ｃ上のみに形成されているが、第１〜第３導電性樹脂層５４ａ〜５４ｃのすべてに形成してもよい。
【００５６】
第５実施形態によれば、実装基板２２が回路配線を有しない場合であっても、多層配線層５２を絶縁層５３ａ，５３ｂ及び導電性樹脂層５４ａ〜５４ｃの印刷のみで形成することができ、リソグラフィ法と比較して、安価でかつ環境に優しい方法で電子装置５１を製造することができる。
【００５７】
第５実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００５８】
次に、本発明の第６実施形態に係る電子装置について説明する。図６に、本発明の第６実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図６において、第１〜第２実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００５９】
第６実施形態に係る電子装置６１は、実装基板２２上の第２パッド１０下部に、実装基板２２よりも弾性が低い低弾性層６２を有する。低弾性層６２の材料は、実装基板２２の材料に応じて適宜選択することでき、例えば、絶縁性樹脂、導電性樹脂、シリコンゴム、銅等から選択することができる。低弾性層６２の形成範囲は、第２パッド１０の面積に関係なく設定することができ、例えば、第２パッド１０の面積よりも大きくてもよいし、実装基板２２全面に形成してもよい。
【００６０】
第６実施形態によれば、電子素子５実装時に、実装基板２２ではなく低弾性層６２を変形させることにより反発力を高めてバンプ７と第２パッド１０との接続信頼性をより高めることができる。また、低弾性層６２により第２パッド１０がかさ上げされるので、電子素子５と実装基板２２間のギャップを確保することができる。さらに、低弾性層６２による応力緩和及び実装基板２２への荷重低減によって実装性及び接続信頼性を高めることができる。
【００６１】
第６実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態及び第２実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００６２】
次に、本発明の第７実施形態に係る電子装置について説明する。図７に、本発明の第７実施形態に係る電子装置の概略断面図を示す。なお、図７において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００６３】
第７実施形態に係る電子装置７１は、第２パッド１０及び配線１１は、導電性樹脂層３のみで形成され、第１〜第６実施形態と異なり金属層は有していない。導電性樹脂層３の樹脂強度や樹脂と金属フィラーとの密着力が十分にある場合には、金属層を形成しないことにより、電子装置７１の構成をより簡易にすることができると共に、その製造方法の工数を減少させることができる。
【００６４】
第７実施形態における上記以外の形態については、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００６５】
上記において、第１〜第７実施形態は、いずれか１つの形態を基に説明したが、第１〜第７実施形態のうち複数の形態を適宜組み合わせることができることはいうまでもない。
【００６６】
次に、本発明の電子装置の製造方法について説明する。図８に、本発明の電子装置の製造方法を説明するための概略工程図を示す。図８は、第２実施形態に係る電子装置２１の製造方法を示す。
【００６７】
まず、実装基板２２上に、基板電極２３と電気的に接続するように導電性樹脂層３を形成する（図８（ａ）；導電性樹脂層形成工程）。導電性樹脂層３によって、電子素子５と電気的に接続するための第２パッド１０と、第２パッド１０と連続して延在する配線１１とを形成する。第２パッド１０となる部分は、配線１１部分よりも厚く形成する。導電性樹脂層３は、例えば、スクリーンマスクを用いたスクリーン印刷法、インクジェット法、ディスペンス法、グラビアオフセット印刷法等を用いて形成することができる。このとき、実装基板２２の回路配線の形態には限定されず、導電性樹脂層による配線のみで実装基板２２の回路配線を構成してもよい。
【００６８】
第３実施形態に係る電子装置の場合には、導電性樹脂層３の形成前に、実装基板２２上の少なくとも一部に絶縁性の第１カバーコートを形成し（第１カバーコート形成工程）、第１カバーコート上に導電性樹脂層３を形成する。第１カバーコートは、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット法、ディスペンス法等を用いて形成することができる。
【００６９】
第６実施形態に係る電子装置の場合には、導電性樹脂層３の形成前に、第２パッド１０を形成する領域の少なくとも一部に低弾性層を形成し（低弾性層形成工程）、低弾性層上に導電性樹脂層３を形成する。
【００７０】
次に、金属層４を形成する場合には、導電性樹脂層３を覆うように金属層４をめっき又は金属微粒子の焼結体によって形成する（図８（ｂ）；金属層形成工程）。めっきの場合には、電解めっきと無電解めっきのいずれの方法を用いてもよい。
【００７１】
次に、実装基板２２上に、実装基板２２と電子素子５との間に配されるように封止樹脂８を塗布する（図８（ｃ）；封止樹脂供給工程）。封止樹脂８は、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、ディスペンス法等を用いて塗布することができる。また、このとき先に形成した第２パッド１０が封止樹脂８によって覆われないようにする必要がある。封止樹脂８の塗布量は、電子素子５と実装基板２２との間を充填し、電子素子５側面にフィレットを形成するのに十分で、かつ電子素子５上面に封止樹脂８が這い上がらない量とすることが好ましい。
【００７２】
次に、第１パッド６に予めバンプ７が形成された電子素子５を実装基板２２に搭載する。このとき、バンプ７が第２パッド１０上に配されるように、すなわち第１パッド６と第２パッド１０とがバンプ７、導電性樹脂層３及び金属層４を介して電気的に接続されるように、位置合わせする（図８（ｄ）；実装工程）。バンプ７の材質は金属で、導電率が高く塑性変形しやすいものが好ましく、Ａｕ、Ａｕ−Ｐｄ合金で先端が細く潰れやすい形状である所謂スタッドバンプを用いると好ましい。また、電子素子５を実装基板２２に搭載することにより、電子素子５と実装基板２２との間を硬化前の封止樹脂８で満たすことができる。
【００７３】
図９に、電子素子５実装時における第２パッド１０及びバンプ７部分の拡大概略断面図を示す。なお、図９において、封止樹脂の図示は省略してある。電子素子５を加熱及び加圧し、バンプ７を第２パッド１０に押し付ける。これにより、第２パッド１０に面するバンプ７の先端が塑性変形すると共に、第２パッド１０が弾性変形する（図９（ｂ））。これにより、バンプ７と第２パッド１０との電気的接続の信頼性を高めることができる。ただし、高周波特性の劣化や導電性樹脂層３の剥離を防止するため、第２パッド１０はバンプ７によって凹状とならないようにする。
【００７４】
第４実施形態に係る電子装置の場合には、実装工程の前に、少なくともバンプ７と接続する第２パッド１０部分を露出するように、実装基板２２（及び／又は第１カバーコート）及び金属層４（又は導電性樹脂層３）の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを形成する（第２カバーコート形成工程）。
【００７５】
次に、バンプ７と第２パッド１０とを接触させ、第２パッド１０の弾性変形を維持しながら、封止樹脂８が硬化するように加熱して、電子装置２１を製造する（図８（ｅ））。このとき、封止樹脂８の硬化収縮力によってバンプ７と第２パッド１０との電気的接続の信頼性をさらに高めることができる。
【００７６】
実装基板２２がシリコンウェハである場合には、導電性樹脂層３の形成及び金属層の形成は、ウェハ状態で行うことができる。また、電子素子５の搭載及び封止樹脂８の硬化もウェハ状態で行うことができ、電子装置２１の製造後、各個片にダイシングすることができる。
【００７７】
本発明の電子装置の製造方法によれば、電子素子と実装基板との電気的接続の信頼性を高めることができる。また、印刷法を用いて第２パッド及び配線を形成することで、エッチングなどによる廃材が一切なく、リソグラフィ技術に比べて環境への負荷を低減することができる。さらに、リソグラフィ技術に比べて工程数が削減されるため製造コストや設備投資額を低下させることもできる。
【００７８】
本発明の電子装置及びその製造方法は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【００７９】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、例えば、電子素子として、ＬＳＩチップ等の半導体素子を用いた半導体装置及びその製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図４】本発明の第４実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図５】本発明の第５実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図６】本発明の第６実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図７】本発明の第７実施形態に係る電子装置の概略断面図。
【図８】本発明の電子装置の製造方法を説明するための概略工程図。
【図９】電子素子実装時における第２パッド及びバンプ部分の拡大概略断面図。
【符号の説明】
【００８２】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ 電子装置
２，２２ 実装基板
３ 導電性樹脂層
４ 金属層
５ 電子素子
６ 第１パッド
７ バンプ
８ 封止樹脂
１０ 第２パッド
１１ 配線
２３ 基板電極
３２ 第１カバーコート
４２ 第２カバーコート
５２ 多層配線層
５３ａ〜５３ｂ 第１〜第２絶縁層
５４ａ〜５４ｃ 第１〜第３導電性樹脂層
５５ 金属層
６２ 低弾性層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板にバンプを介して実装された電子素子と、
前記基板と前記電子素子との間に配される封止樹脂と、を備え、
前記電子素子は、前記バンプと電気的に接続された第１パッドを有し、
前記基板は、導電性樹脂層を有し、
前記導電性樹脂層は、前記バンプと電気的に接続された第２パッドと、前記第２パッドから連続的に延在する配線と、を形成し、
前記第２パッドの厚さは、前記配線の厚さよりも厚く、
前記第２パッドは、前記バンプの押圧によって凹状となっていないことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記第２パッドは、前記バンプの押圧によって弾性変形していることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記導電性樹脂層は、金属層によって覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記金属層は、めっき又は金属微粒子の焼結体であることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記導電性樹脂層は、前記基板に形成された回路配線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記基板は、その表面の少なくとも一部を覆う第１カバーコートを有し、
前記導電性樹脂層は、前記第１カバーコート上に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項７】
前記基板は、前記第２パッドの少なくとも一部を露出するように、前記基板及び前記導電性樹脂層又は金属層の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項８】
前記基板は、前記第２パッドが形成された領域の少なくとも一部に、前記基板よりも低弾性の低弾性層を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項９】
前記低弾性層は、絶縁性樹脂、導電性樹脂、シリコンゴム又は銅であることを特徴とする請求項８に記載の電子装置。
【請求項１０】
基板上に導電性樹脂層を形成する導電性樹脂層形成工程と、
前記導電性樹脂層と電気的に接続するように電子素子を前記基板に実装する実装工程と、を含み、
前記実装工程において、前記電子素子による押圧によって前記導電性樹脂層が凹状とならないように前記電子素子を実装することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１１】
前記実装工程において、前記電子素子による押圧によって前記導電性樹脂層を弾性変形させることを特徴とする請求項１０に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１２】
前記実装工程において、前記電子素子の第１パッドに形成したバンプを介して、前記導電性樹脂に面する前記バンプの一部を塑性変形させながら、前記電子素子と前記導電性樹脂とを電気的に接続することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１３】
前記実装工程前に、前記基板と前記電子素子との間に配されるように封止樹脂を供給する封止樹脂供給工程をさらに含み、
前記実装工程において又は前記実装工程後、前記封止樹脂を硬化させることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１４】
前記導電性樹脂層を金属層で覆う金属層形成工程をさらに含み、
前記実装工程において、前記電子素子と前記導電性樹脂層とは前記金属層を介して電気的に接続させることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１５】
前記金属層は、めっき又は金属微粒子の焼結体で形成することを特徴とする請求項１４に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１６】
前記導電性樹脂層形成工程において、前記導電性樹脂によって、前記電子素子の第１パッドと電気的に接続するための第２パッド及び前記第２パッドと連続して延在する配線を形成し、
前記第２パッドは、前記配線よりも厚く形成することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１７】
前記導電性樹脂層形成工程前に、前記第２パッドを形成する少なくとも一部に、前記基板よりも低弾性の低弾性層を形成する低弾性層形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１８】
前記導電性樹脂層形成工程において、前記基板に形成された回路配線と前記導電性樹脂とを電気的に接続させることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１９】
前記導電性樹脂層形成工程前に、前記基板上の少なくとも一部に絶縁性の第１カバーコートを形成する第１カバーコート形成工程をさらに含み、
前記導電性樹脂層形成工程において、前記第１カバーコート上に前記導電性樹脂層を形成することを特徴とする請求項１８に記載の電子装置の製造方法。
【請求項２０】
前記実装工程前に、前記第２パッドの少なくとも一部を露出するように、前記基板及び前記導電性樹脂層又は金属層の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを形成する第２カバーコート形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板にバンプを介して実装された電子素子と、
前記基板と前記電子素子との間に配される封止樹脂と、を備え、
前記電子素子は、前記バンプと電気的に接続された第１パッドを有し、
前記基板は、導電性樹脂層を有し、
前記導電性樹脂層は、前記バンプと電気的に接続された第２パッドと、前記第２パッドから連続的に延在する配線と、を形成し、
前記第２パッドの厚さは、前記配線の厚さよりも厚く、
前記第２パッドは、前記バンプの押圧によって凹状となっていないことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記第２パッドは、前記バンプの押圧によって弾性変形していることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記導電性樹脂層は、金属層によって覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記金属層は、めっき又は金属微粒子の焼結体であることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記導電性樹脂層は、前記基板に形成された回路配線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記基板は、その表面の少なくとも一部を覆う第１カバーコートを有し、
前記導電性樹脂層は、前記第１カバーコート上に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項７】
前記基板は、前記第２パッドの少なくとも一部を露出するように、前記基板及び前記導電性樹脂層又は金属層の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項８】
前記基板は、前記第２パッドが形成された領域の少なくとも一部に、前記基板よりも低弾性の低弾性層を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項９】
前記低弾性層は、絶縁性樹脂、導電性樹脂、シリコンゴム又は銅であることを特徴とする請求項８に記載の電子装置。
【請求項１０】
基板上に導電性樹脂層を形成する導電性樹脂層形成工程と、
前記導電性樹脂層と電気的に接続するように電子素子を前記基板に実装する実装工程と、を含み、
前記実装工程において、前記電子素子による押圧によって前記導電性樹脂層が凹状とならないように前記電子素子を実装することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１１】
前記実装工程において、前記電子素子による押圧によって前記導電性樹脂層を弾性変形させることを特徴とする請求項１０に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１２】
前記実装工程において、前記電子素子の第１パッドに形成したバンプを介して、前記導電性樹脂に面する前記バンプの一部を塑性変形させながら、前記電子素子と前記導電性樹脂とを電気的に接続することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１３】
前記実装工程前に、前記基板と前記電子素子との間に配されるように封止樹脂を供給する封止樹脂供給工程をさらに含み、
前記実装工程において又は前記実装工程後、前記封止樹脂を硬化させることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１４】
前記導電性樹脂層を金属層で覆う金属層形成工程をさらに含み、
前記実装工程において、前記電子素子と前記導電性樹脂層とは前記金属層を介して電気的に接続させることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１５】
前記金属層は、めっき又は金属微粒子の焼結体で形成することを特徴とする請求項１４に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１６】
前記導電性樹脂層形成工程において、前記導電性樹脂によって、前記電子素子の第１パッドと電気的に接続するための第２パッド及び前記第２パッドと連続して延在する配線を形成し、
前記第２パッドは、前記配線よりも厚く形成することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１７】
前記導電性樹脂層形成工程前に、前記第２パッドを形成する少なくとも一部に、前記基板よりも低弾性の低弾性層を形成する低弾性層形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１８】
前記導電性樹脂層形成工程において、前記基板に形成された回路配線と前記導電性樹脂とを電気的に接続させることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１９】
前記導電性樹脂層形成工程前に、前記基板上の少なくとも一部に絶縁性の第１カバーコートを形成する第１カバーコート形成工程をさらに含み、
前記導電性樹脂層形成工程において、前記第１カバーコート上に前記導電性樹脂層を形成することを特徴とする請求項１８に記載の電子装置の製造方法。
【請求項２０】
前記実装工程前に、前記第２パッドの少なくとも一部を露出するように、前記基板及び前記導電性樹脂層又は金属層の少なくとも一部を覆う第２カバーコートを形成する第２カバーコート形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−８７４１８（Ｐ２０１０−８７４１８Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５７５０２（Ｐ２００８−２５７５０２）
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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