電子部品および電子機器
【課題】電子機器の実装品質を向上することができる。
【解決手段】電子部品１は、半導体基板２と、半導体基板２に配された電極３と、半導体基板２の一面を覆うように配された絶縁樹脂層４と、絶縁樹脂層４の一部を覆うように配された複数の金属パッド５と、金属パッド５に載置される半田バンプ７とから構成される。金属パッド５は、外縁部５ａが仮想円８に内接する略十字型を成しており、この仮想円８に内接する第一部位と、仮想円８から仮想円８の内側に離間した第二部位とを交互に有し、外縁部５ａの全長が仮想円８の外周よりも長い。複数の金属パッドは同じ形状である。
【解決手段】電子部品１は、半導体基板２と、半導体基板２に配された電極３と、半導体基板２の一面を覆うように配された絶縁樹脂層４と、絶縁樹脂層４の一部を覆うように配された複数の金属パッド５と、金属パッド５に載置される半田バンプ７とから構成される。金属パッド５は、外縁部５ａが仮想円８に内接する略十字型を成しており、この仮想円８に内接する第一部位と、仮想円８から仮想円８の内側に離間した第二部位とを交互に有し、外縁部５ａの全長が仮想円８の外周よりも長い。複数の金属パッドは同じ形状である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田バンプを載置する金属パッドを有する電子部品と、この電子部品を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品で用いられる半導体パッケージ構造として、たとえば半導体チップを樹脂により封止したパッケージでは、樹脂パッケージ周辺の側面に金属リード電極を配置する周辺端子配置型が主流であった。
これに対し、近年広く普及している半導体パッケージ構造として、たとえばボールグリットアレイがある。これは、パッケージの平坦な表面に半田バンプと呼ばれる電極を二次元的に配置した構造を有しているため、半導体チップを樹脂により封止したパッケージに比べて高密度な実装が可能となる。このため、ボールグリットアレイはコンピュータのＣＰＵやメモリなどのパッケージとして使われている。なかでもパッケージをほとんどチップサイズに近い大きさにまで小型化したパッケージはＣＳＰ（チップスケールパッケージ）と呼ばれ、電子機器の小型軽量化に大きく貢献している。
【０００３】
一般的に、半田バンプは電子部品に設けられた金属パッドに載置されている。また、この電子部品を搭載する基板にも半田ペーストの印刷された金属パッドが設けられている。
電子部品を基板上に実装する際には、基板上に電子部品を設置して電子部品の半田バンプと基板の金属パッドとを接触させ、電子部品が設置された基板をリフロー装置で加熱している。そして、加熱により電子部品側の半田バンプと基板側の半田ペーストとが溶融、焼結し、電子部品と基板とが電気的、機械的に接続される。
この半田の溶融の際に、液状化した半田の表面張力によって、電子部品側の金属パッドと基板側の金属パッドが相対するように電子部品が微動するセルフアライメント効果が生じる。このセルフアライメント効果によって、マウント時の電子部品と基板との多少の位置ずれはリフロー時に補正され、電子部品と基板とは位置整合して接続される。
電子部品を基板上に実装する際に、セルフアライメント効果によって電子部品に働く力（セルフアライメント力）は、式（１）で表される。
【０００４】
【数１】
ここで、Ｓはセルフアライメント力、γは半田の表面張力、Ｌは半田が接触する金属パッドの外縁部の長さ、ｎは金属パッドの個数とする。
【０００５】
セルフアライメント力Ｓと金属パッド外縁部Ｌの長さとは比例関係にあることがわかる。
【０００６】
金属パッドは、金属ランドと重なるようにソルダーレジストが配されて、ソルダーレジストに設けられた開口部を通して露呈された部位である。金属パッドは、金属ランドの一部または全部を構成する場合がある。金属パッドが金属ランドの一部からなる場合は、その形状はソルダーレジストの開口部に相当している。そして、ソルダーレジストの開口部の加工容易性や、電子部品と基板との接続後の信頼性を確保するため一般的に円形で、金属パッドの形状も一般的に円形である。
【０００７】
特許文献１では、セルフアライメント効果を利用してリフロー後の実装品質を確保する半導体装置が提案されている。この半導体装置では、チップキャリアの表面にある半導体チップの電極の配線手段によって結合され、チップキャリアの裏面に基板に配線できるように形成されたソルダーパット（金属パッド）を少なくとも２つ以上有しており、そのソルダーパットのうち少なくとも１つは形状が大きい大ソルダーパットとしている。
この半導体装置では、半導体装置をマウントした後のリフロー時において、大ソルダーパットとそれに対する基板上のランドとの間の半田ペーストの表面張力が、他の小ソルダーパットにおける表面張力よりも大きいので、より大きなセルフアライメント効果を有することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２７５１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１による半導体装置は、少なくとも２つ以上のソルダーパッドを有しており、そのソルダーパッドのうち少なくとも１つは、その他よりも形状が大きな大ソルダーパッドとしている。すなわち、大きな面積のソルダーパッドに形成された大きな半田バンプと、小さな面積のソルダーパッドに形成された小さな半田バンプが混在して形成されている。このように、大きさが異なる半田バンプが混在して形成された電子部品においては、以下のような問題点があった。
【００１０】
（１）電子部品を基板実装する工程においては、あらかじめ電子部品を、基板上の所定の位置に載置し、その後リフローをすることで電子部品と基板とを半田接合する。電子部品を基板上に安定して載置するためには、半田バンプの高さは均一でなければならない。しかしながら、面積の異なる金属パッドが混在した電子部品に、高さが均一な半田バンプを形成することは容易でない。半田バンプは、金属パッド上に載せた半田がリフロー工程で液状化して金属パッド上に濡れ広がってドーム形状となり、再凝固することによって形成される。
このとき、半田バンプの高さ（金属パッドの表面から半田バンプの頂点までの距離）は、あらかじめ金属パッドに載せた半田の量と、金属パッドの面積によって決定される。ゆえに、大きな面積の金属パッドと小さな面積の金属パッドが混在した電子部品に、同一な高さの半田バンプを形成するためには、金属パッドの面積に応じて半田の量を調節する必要がある。一般的に、金属パッド上に半田を載せる手法としては、半田ペースト印刷法、めっき法、ボール搭載法があるが、いずれにおいても、金属パッドの面積に応じて半田の量を調節して載置することは容易でない。
【００１１】
（２）大きさの異なる半田バンプが混在して備わった電子部品を作製する場合、大きい半田バンプは小さい半田バンプよりも体積が大きいため、リフローで溶融させるのに大きな熱エネルギーが必要である。そのため、小さな半田バンプは十分に溶融し、再凝固後も良質な金属組織の半田接合状態となったとしても、大きな半田バンプは不十分な溶融となり、金属バンプ上に半田が濡れ広がらず、バンプ形成不良となる可能性がある。さらに、電子部品を基板上に実装する場合においても、同様な理由によって、大きな半田バンプによって接合される部位は接合不良となり、接続信頼性が悪いという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、従来の金属パッドと占有する面積が同じ金属パッドにおいて、従来よりもセルフアライメント効果を向上させることができると共に、形状の均一な半田バンプを容易に形成することができる電子部品を提供することを目的とする。
また、電子部品を実装した際に機械的・電気的な接続安定性が確保される電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る電子部品は、半田バンプを載置する金属パッドを複数有する電子部品であって、前記半田バンプ側から前記金属パッドを見て、前記金属パッドはその外縁部が仮想円または楕円に内接する第一部位と、前記仮想円または楕円から該仮想円または楕円の内側に離間した第二部位とを交互に有し、前記外縁部の全長が前記仮想円または楕円の外周よりも長く、前記複数の金属パッドは同じ形状であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に係る電子部品は、請求項１において、前記金属パッドは、前記仮想円または楕円の中心と前記第一部位または前記第二部位の中心とを通る線で対称であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に係る電子部品は、請求項１または２において、前記金属パッドと同一面上に配置されたソルダーレジストを備えており、前記ソルダーレジストは開口部を有し、その開口部は金属パッドと接していることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４に係る電子部品は、請求項１乃至３の何れか１項において、前記金属パッドと同一面上に配置されたソルダーレジストを備えており、前記ソルダーレジストは開口部を有し、その開口部は金属パッドと離間していることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項５に係る電子機器は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の電子部品と、前記電子部品を載置する実装基板とを備え、前記電子部品と前記実装基板とは前記半田バンプによって接続されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項６に係る電子機器は、請求項５において、前記実装基板は前記半田バンプと対向する位置に金属パッドを有していて、前記実装基板が有する金属パッドは前記電子部品が有する金属パッドと同じ形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る電子部品は金属パッドを複数備えており、この金属パッドは、半田バンプ側から金属パッドを見て外縁部が仮想円または楕円に内接する第一部位と、仮想円または楕円からこの仮想円または楕円の内側に離間した第二部位とを交互に有し、外縁部の全長が仮想円または楕円の外周よりも長く、複数の金属パッドは同じ形状である。この同じ形状とは相似な関係を含まないものとする。
そして、この金属パッドは、占有する面積が同じ従来の円形または楕円形の金属パッドと比べて外縁部の長さが長いことにより、リフロー時における半田のセルフアライメント効果を向上させることができる。ゆえに半田バンプを形成する工程が安定し、半田バンプの品質を向上させることができる。
また、本発明に係る電子部品は、複数の金属パッドが同じ形状であることにより、各金属パッド５上に形成される半田バンプの形状が均一となるので、形状の異なる複数の金属パッドを備えそれらの金属パッドに形成された半田バンプの形状が均一でない従来の電子部品と比べて、実装基板との位置整合の精度が向上し、電子部品と実装基板との電気的接続の安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施の形態による電子部品の一例を示す図で、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図２】（ａ）は第一の実施の形態による金属パッドとソルダーレジストの関係を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】第一の実施の形態による金属パッドの形状を説明する図である。
【図４】（ａ）は第一の実施の形態による電子機器の一例を示す図、（ｂ）は第一の実施の形態による電子機器の他の一例を示す図である。
【図５】第一の実施の形態の電子部品の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
【図６】第一の実施の形態による電子部品の実装基板への実装方法を説明する図である。
【図７】第二の実施の形態による金属パッドとソルダーレジストの関係を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】（ａ）は第三の実施の形態による電子部品に設けられた金属パッド示す図、（ｂ）は第四の実施の形態による電子部品に設けられた金属パッド示す図、（ｃ）は第五の実施の形態による電子部品に設けられた金属パッド示す図である。
【図９】第六の実施の形態による電子部品に設けられた金属パッド示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第一の実施の形態）
以下、本発明の第一の実施の形態による電子部品について、図１乃至図６に基づいて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第一の実施の形態による電子部品１は、半導体基板２と、半導体基板２に配された電極３と、半導体基板２の一面を覆うように配された絶縁樹脂層４と、絶縁樹脂層４の上に配された複数の金属パッド５と、金属パッド５に載置される半田バンプ７とから概略構成される。
【００２２】
特に、図１（ｂ）に示すように、本発明における金属ランド９は、絶縁樹脂層４の上に設けられた金属配線の一部（端部または中間部）をなすものであり、半田バンプ７を載置する部位として用いられる。金属パッド５は、絶縁樹脂層４および金属ランド９に重なるようにソルダーレジスト６が配されて、このソルダーレジスト６に設けられた開口部βを通して露呈された部位である。
金属パッド５は、ソルダーレジスト６の開口部βが金属ランド９よりも小さく形成されたＳＭＤ（Ｓｏｌｄｅｒ Ｍａｓｋ Ｄｅｆｉｎｅｄ）構造である。金属パッド５の形状はソルダーレジスト６の開口部βに相当している。ソルダーレジスト６の開口部βは金属パッド５の外縁部５ａと、外縁部５ａ近傍の半田バンプ７が載置される面とに接している。
なお、金属パッド５は、ソルダーレジスト６の開口部が金属ランド９と同じ大きさに形成された構造としてもよい。
金属パッド５は、後述する図４（ａ）に示す実装基板１１との接続領域に位置している。また、金属パッド５は、絶縁樹脂層４に有する開口部αを通して電極３と電気的に接続している。
【００２３】
図３に示すように、金属パッド５は外縁部５ａが仮想円８に内接する略十字型を成しており、仮想円８に内接する第一部位５ｂと、この仮想円８から仮想円８の内側に離間した第二部位５ｃとを交互に有している。図３における第一部位５ｂは円弧状の頂部となっている。
なお、この円弧状の頂部は完全な円弧状のみだけでなく、略円弧状も含むものとする。また、第一部位５ｂは、仮想円に点で内接していてもよく、線で内接していてもよい。
また、第二部位５ｃは、金属パッド５の外縁部５ａの全長が仮想円８の外周よりも長くなるように仮想円８から仮想円８の内側に離間する寸法を設定する。
また、金属パッド５は、仮想円８の中心８ａと第一部位５ｂの中心５ｄまたは第二部位５ｃの中心５ｅとを通る線８ｂで対称な形状である。
従来のソルダーレジストは、その開口部がこの仮想円８と同じ円形であることが一般的で、従来の金属パッドの形状も円形であることが一般的である。
【００２４】
金属パッド５は、導電性に優れ、耐熱性に優れた金属が好ましく、たとえば、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいはこれらを主成分とした合金などの材料からなり、また、これらの積層構造としても構わなく、その中でも電気抵抗率が低く、比較的安価な銅がより好ましい。また、半田バンプ７との接続を容易にするために、金属パッド５の少なくとも半田バンプ７と接する面は金であるのがより好ましい。金属パッド５は、１〜２０μｍ程の厚さとすると良く、これにより充分な導電性が得られる。なお、金属パッド５を金表面の積層構造とした場合、表面の金層の厚みは１μｍ以下が好ましい。金属パッド５の形成手法としては、電解めっき、無電解めっき、スパッタ、蒸着や、これらのうち二つ以上を組み合わせた手法などが挙げられるが、配線厚さが１〜２０μｍの場合は電解めっきがより好ましい。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、半田バンプ７は、複数の金属パッド５に整合して載置されていて、これらの半田バンプ７は、高さおよび金属パッド５との接触面の形状は略等しい。
半田バンプ７に使用する半田は、鉛を含む組成であっても含まない組成であっても構わない。鉛を含まない組成としては、錫を主成分として、銀、銅、インジウム、亜鉛、ビスマスなどの元素を一つ、あるいは複数含む組成が好ましい。
【００２６】
半導体基板２は、シリコンウエハ等の半導体ウエハや、半導体ウエハをチップ寸法に切断（ダイシング）した半導体チップである。半導体基板２が半導体チップである場合は、まず、半導体ウエハの上に、各種半導体素子やＩＣ等を形成した後、チップ寸法に切断することで複数の半導体チップを得ることができる。
【００２７】
絶縁樹脂層４は、半導体基板２の一面を覆うように配され、電極３が露呈するように電極３に整合する位置に開口部αを有する。
絶縁樹脂層４は、絶縁性が高く、耐熱性、耐薬品性があり、機械的強度が強い樹脂などの材料からなることが好ましい。具体的には、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などのポリマー、あるいは窒化シリコンなどのセラミックスが好ましい。また、厚さは、ポリマーの場合は１〜２０μｍ、セラミックスの場合は０．１〜５μｍとすると良い。
【００２８】
次に、電子部品１が実装される実装基板について図面を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように、本実施の形態による実装基板１１は、実装基板本体１２と実装基板本体１２の一部を覆うように配された接続部位１５とから概略構成される。
接続部位１５は、実装基板１１に電子部品１が実装された際に、電子部品１の金属パッド５および半田バンプ７に相対する位置に配設されていて、半田バンプ７と相対する側の表面に半田ペーストが印刷されている。
【００２９】
なお、図４（ａ）に示す実装基板１１にはソルダーレジストを設けていないが、図４（ｂ）に示すように、実装基板本体１２の表面にソルダーレジスト１６を設けてもよい。この場合の接続部位１５は金属パッドとなる。そして、この実装基板１１に設けられた金属パッドの形状は、従来と同様に円形や楕円形としてもよく、また、電子部品１の金属パッド５の形状と同様に外縁部が仮想円に内接する第一部位と、この仮想円から仮想円の内側に離間した第二部位とを交互に有していてもよい。
なお、実装基板１１の金属パッドは、後述する他の形態においても電子部品の金属パッドと同様の形状としてもよい。
【００３０】
上述した構成の電子部品１および実装基板１１は、図４に示すように、電子部品１の半田バンプ７が実装基板１１に配された接続部位１５に対向するように配置され、半田バンプ７と接続部位１５とが接触し実装されて電子機器１０を構成する。
【００３１】
次に、本発明における電子部品の製造方法の一例について図１（ｂ）および図５に基づいて説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、一面に電極３が配された半導体基板２を用意する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、半導体基板２を覆い、電極３が露呈するように開口部αを有する絶縁樹脂層４を形成する。絶縁樹脂層４は、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。この絶縁樹脂層４の塗布方法においては、液状の感光性樹脂を、たとえばスピンコート法、キャスティング法、ディスペンス法等により、半導体基板２上に塗布することが可能である。
また、絶縁樹脂層４のパターニングにおいて、フォトリソグラフィ技術のほかに、レーザ加工法、プラズマエッチング法、シート状の樹脂をラミネート法にて圧着させる方法、により形成することもできる。さらに、絶縁樹脂層４は、樹脂をスクリーン印刷にて直接、成膜かつパターニングする方法も可能であり、その場合は、樹脂が感光性である必要はなくなる。
【００３２】
次に、図５（ｃ）に示すように、絶縁樹脂層４の表面に金属ランド９を設置する。
そして、図５（ｄ）に示すように、絶縁樹脂層４および金属ランド９と重なるようにソルダーレジスト６を配設し、ソルダーレジスト６の金属ランド９と重なる部分に開口部βを形成する。そして、開口部βを通して露呈された金属ランド９の一部が金属パッド５となる。
その後、図１（ｂ）に示すように、金属パッド５に半田バンプ７を載置する。半田バンプ７は、ペースト印刷法あるいはペーストディスペンス法や、同一サイズの半田ボールを搭載するボール搭載法などで形成されていて、何れの方法もリフローすることでバンプが得られる。
【００３３】
次に、上述した第一の実施の形態による電子部品の実装基板への実装方法について図面を用いて説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、電子部品１の半田バンプ７面を実装基板１１に設置された接続部位１５に対向させ、図６（ｂ）に示すように、半田バンプ７と接続部位１５とを接触させる。
そして、半田バンプ７と接続部位１５とが接触している電子部品１と実装基板１１をリフロー装置によって加熱する。この加熱により、実装基板１１の接続部位１５の表面の半田ペーストと電子部品１の半田バンプ７とが溶融、焼結し、電子部品１と実装基板１１とが電気的、機械的に接続されて、図４に示すような電子機器１０となる。
【００３４】
この半田バンプ７および半田ペーストの溶融の際に、液状化した半田には表面張力が生じる。そして、電子部品１の金属パッド５の位置と実装基板１１の接続部位１５の位置とが多少ずれていた場合には、この表面張力により金属パッド５と接続部位１５とが相対するように電子部品１が微動するセルフアライメント効果が起こる。
そして、このセルフアライメント効果によって、マウント時における電子部品１と実装基板１１との多少の位置ずれは補正されて、電子部品１に対する実装基板１１の位置が所望の配置に整合して接続される。
【００３５】
次に、上述した第一の実施の形態による電子部品の作用効果について図面を用いて説明する。
電子部品１に設けられた金属パッド５は、その外縁部５ａが仮想円８に内接する略十字型で、第一部位５ｂと、第二部位５ｃとを交互に有してなる構成をしている。そして、この金属パッド５は、仮想円８と同じ円形の金属パッドよりも外縁部の長さが長いことにより、リフロー時における半田のセルフアライメント効果を向上させることがことができるので、第一の実施の形態による電子部品１と実装基板１１とが安定して位置整合し、電気的接続の安定性を確保することができる作用効果を奏する。
また、電子部品１は、金属パッド５と半田バンプ７とからなる接続部位を複数備えている。これらの接続部位におけるセルフアライメント効果により、マウント時に電子部品１と実装基板１１との間に多少の位置ずれがあった場合にも、電子部品１に対する実装基板１１の位置をそれぞれ所望の配置に整合させることが可能となる。ゆえに電子部品１は実装基板１１との機械的接続の安定性を確保することができると共に、電子機器１０の実装品質を向上させて寿命を長くすることができる。
【００３６】
また、金属パッド５の外縁部５ａの第一部位５ｂと第二部位５ｃの数や、第二部位５ｃが仮想円８から仮想円８の内側に離間する寸法を調整することによって、セルフアライメント力を調整することができる。
また、金属パッド５が仮想円８の中心８ａと第一部位５ｂの中心５ｄまたは第二部位５ｃの中心５ｅとを通る線８ｂで対称であることにより、この金属パッド５上の半田バンプ７は、仮想円８の中心軸を含む断面に対して対称に形成されるので、印加された応力をバランスよく受け止めることが可能となり、電子部品１および実装基板１１の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、金属パッド５は、ソルダーレジスト６の開口部βが金属ランド９よりも小さく形成されたＳＭＤ構造であることにより、金属パッド５の形状は開口部βの形状に相当し、複数の金属パッド５と半田バンプ７との接着面の大きさに差が生じにくいので、複数の半田バンプ７を均質に形成することができる。また、金属パッド５はＳＭＤ構造であることにより、半田バンプ７から伝わる機械的ストレスが金属ランド９の表面のみに加わるので、応力により金属ランド９自体が絶縁樹脂層４から剥がれてしまうという不具合を起こすおそれがない。
また、金属パッド５は同じ外縁部の長さを有する従来の円形の金属パッドと比べると、占有する面積を小さくすることができるので、電子部品１に対して多くの金属パッド５を設置することができると共に、金属パッド５の配置の設計自由度を高めることができる。
また、複数の金属パッド５は形状が均一で、金属パッド５上に配設される複数の半田バンプ７の形状も等しいことにより、異なる大きさの金属パッドや異なる形状の半田バンプを設置する従来の電子部品と比べてリフロー条件の設定が容易であると共に、半田バンプ７を均質に形成することができる。
また、金属パッド５は、従来の仮想円８と同じ円形の金属パッドよりも外縁部の長さが長いので、式（１）で表わされるセルフアライメント力の原理に従い溶融液状化し金属パッド５と濡れ接触した半田が金属パッド５に拘束される力が従来よりも増大する。ゆえに、リフローの最中に金属パッド５から溶融半田が離脱するという半田バンプ７の形成不良を抑制することができる。よって、半田バンプ７を形成する工程が安定し、半田バンプ７の品質を向上させることができる。
【００３８】
また、図４（ｂ）に示すように、接続部位１５が金属パッドである実装基板１１に電子部品１が実装されて、実装基板１１に設けられた金属パッドの形状が電子部品１の金属パッド５の形状と同様に外縁部が仮想円に内接する第一部位と、この仮想円から仮想円の内側に離間した第二部位とを交互に有している場合には、電子部品１と実装基板１１とが更に安定して位置整合し、電気的接続の安定性を確保することができる。
【００３９】
次に、他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００４０】
（第二の実施の形態）
第二の実施の形態では、第一の実施の形態では図２に示すように金属パッド５はソルダーレジスト６の開口部βが金属ランド９より小さく形成されたＳＭＤ構造であるのに対し、図７に示すように金属パッド５はソルダーレジスト６の開口部βが金属ランド９よりも大きく形成されたＮＳＭＤ（Ｎｏｎ Ｓｏｌｄｅｒ Ｍａｓｋ Ｄｅｆｉｎｅｄ）構造である点のみ異なっており、その他の点は第一の実施の形態と同様である。すなわち、ソルダーレジスト６の開口部βが金属パッド５の外縁部５ａと離間している構成である。
第二の実施の形態による電子部品では、金属パッド５がＮＳＭＤ構造であることにより、金属パッド５に載置される半田バンプ７は金属パッド５の側面にも接触するので、第一の実施の形態と比べて半田バンプ７と金属パッド５との接触面が多く、セルフアライメント効果を高めることができる。さらに、半田バンプを形成した後においては、半田バンプ７と金属パッド５との接合強度が向上する。
【００４１】
（第三の実施の形態）
第三の実施の形態では、第一の実施の形態では図３に示すように金属パッド５は外縁部５ａが仮想円８に内接する十字型を形成し、第一部位５ｂが円弧状の頂部であるのに対し、図８（ａ）に示すように金属パッド２５は外縁部２５ａが仮想円２８に内接する星型を形成し、第一部位２５ｂは鋭角状の頂部である点で異なっており、その他の点は第一の実施の形態と同様である。第三の実施の形態による金属パッド２５も、仮想円２８の中心２８ａと第一部位２５ｂの中心２５ｄまたは第二部位２５ｃの中心２５ｅとを通る線２８ｂで対称な形状である。
第三の実施の形態による電子部品では、金属パッド２５の外縁部２５ａ長さが仮想円２８と同形の従来の金属パッドより長いので、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
また、第一部位２５ｂは鋭角状の頂部なので、第一部位５ｂが円弧状の頂部である第一の実施の形態と比べて、金属パッド２５の面積を小さくできて、半田の使用量を削減することができる。
【００４２】
（第四の実施の形態）
第四の実施の形態では、第一の実施の形態では図３に示すように金属パッド５は外縁部５ａが仮想円８に内接する十字型で、第一部位５ｂが円弧状の頂部であるのに対し、図８（ｂ）に示すように金属パッド３５は第一部位３５ｂと第二部位３５ｃとを多数有し、第一部位３５ｂは鋭角状の頂部である点で異なっており、その他の点は第一の実施の形態と同様である。
第四の実施の形態による電子部品は、金属パッド３５の外縁部３５ａ長さが仮想円３８と同形の従来の金属パッドの外縁部の長さより長いので、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
また、第四の実施の形態では、金属パッド３５は、図８（ａ）に示す第三の実施の形態による金属パッド２５と比べて、第一部位３５ｂと、第二部位３５ｃとを外縁部３５ａに多く有している。そして、各仮想円２８、３８の大きさが同じで各第二部位２５ｃ、３５ｃの深さも同じ場合には、第四の実施の形態による金属パッド３５のほうが第三の実施の形態による金属パッド２５よりも外縁部の長さを長くすることができ、セルフアライメント効果を高めることができる。
【００４３】
（第五の実施の形態）
第五の実施の形態では、第一の実施の形態では図３に示すように金属パッド５は外縁部５ａが仮想円８に内接する十字型であるのに対し、図８（ｃ）に示すように金属パッド４５は、外縁部４５ａが曲線状で第一部位４５ｂと、第二部位４５ｃとを交互に有している点で異なっており、その他の点は第一の実施の形態と同様である。
第五の実施の形態による電子部品は、金属パッド４５の外縁部４５ａ長さが仮想円４８と同形の従来の金属パッドの外縁部の長さより長いので、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４４】
（第六の実施の形態）
第六の実施の形態による電子部品では、第一の実施の形態では図３に示すように金属パッド５は仮想円８に内接しているのに対し、図９に示すように金属パッド５５は仮想楕円５８に内接している点で異なり、その他の点では第一の実施の形態と同様である。すなわち、外縁部５５ａが仮想楕円５８に内接する略十字型をしていて、仮想楕円５８に内接する第一部位５５ｂと、仮想楕円５８から仮想楕円５８の内側に離間した第二部位５５ｃとを交互に有している。第六の実施の形態による金属パッド５５は、仮想楕円５８の中心５８ａと第一部位５５ｂの中心５５ｄとを通る線５８ｂで対称な形状である
第五の実施の形態による電子部品は、金属パッド５５の外縁部５５ａ長さが仮想楕円５８と同形の従来の金属パッドの外縁部の長さより長いので、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、たとえば携帯電話やデジタルカメラ、ノートパソコンなど、小型で高密度な電子部品を必要とする電子装置に適用できる。また、ウエハレベルパッケージなどのフリップチップ実装する電子部品に限らず、基板上に表面実装する電子部品の全てに対して実施することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 電子部品
５、２５、３５、４５、５５ 金属パッド
５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａ 外縁部
５ｂ、２５ｂ、３５ｂ、４５ｂ、５５ｂ 第一部位
５ｃ、２５ｃ、３５ｃ、４５ｃ、５５ｃ 第二部位
６ ソルダーレジスト
７ 半田バンプ
８、２８、３８、４８ 仮想円
１０ 電子機器
１１ 実装基板
５８ 仮想楕円
β 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田バンプを載置する金属パッドを有する電子部品と、この電子部品を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品で用いられる半導体パッケージ構造として、たとえば半導体チップを樹脂により封止したパッケージでは、樹脂パッケージ周辺の側面に金属リード電極を配置する周辺端子配置型が主流であった。
これに対し、近年広く普及している半導体パッケージ構造として、たとえばボールグリットアレイがある。これは、パッケージの平坦な表面に半田バンプと呼ばれる電極を二次元的に配置した構造を有しているため、半導体チップを樹脂により封止したパッケージに比べて高密度な実装が可能となる。このため、ボールグリットアレイはコンピュータのＣＰＵやメモリなどのパッケージとして使われている。なかでもパッケージをほとんどチップサイズに近い大きさにまで小型化したパッケージはＣＳＰ（チップスケールパッケージ）と呼ばれ、電子機器の小型軽量化に大きく貢献している。
【０００３】
一般的に、半田バンプは電子部品に設けられた金属パッドに載置されている。また、この電子部品を搭載する基板にも半田ペーストの印刷された金属パッドが設けられている。
電子部品を基板上に実装する際には、基板上に電子部品を設置して電子部品の半田バンプと基板の金属パッドとを接触させ、電子部品が設置された基板をリフロー装置で加熱している。そして、加熱により電子部品側の半田バンプと基板側の半田ペーストとが溶融、焼結し、電子部品と基板とが電気的、機械的に接続される。
この半田の溶融の際に、液状化した半田の表面張力によって、電子部品側の金属パッドと基板側の金属パッドが相対するように電子部品が微動するセルフアライメント効果が生じる。このセルフアライメント効果によって、マウント時の電子部品と基板との多少の位置ずれはリフロー時に補正され、電子部品と基板とは位置整合して接続される。
電子部品を基板上に実装する際に、セルフアライメント効果によって電子部品に働く力（セルフアライメント力）は、式（１）で表される。
【０００４】
【数１】
ここで、Ｓはセルフアライメント力、γは半田の表面張力、Ｌは半田が接触する金属パッドの外縁部の長さ、ｎは金属パッドの個数とする。
【０００５】
セルフアライメント力Ｓと金属パッド外縁部Ｌの長さとは比例関係にあることがわかる。
【０００６】
金属パッドは、金属ランドと重なるようにソルダーレジストが配されて、ソルダーレジストに設けられた開口部を通して露呈された部位である。金属パッドは、金属ランドの一部または全部を構成する場合がある。金属パッドが金属ランドの一部からなる場合は、その形状はソルダーレジストの開口部に相当している。そして、ソルダーレジストの開口部の加工容易性や、電子部品と基板との接続後の信頼性を確保するため一般的に円形で、金属パッドの形状も一般的に円形である。
【０００７】
特許文献１では、セルフアライメント効果を利用してリフロー後の実装品質を確保する半導体装置が提案されている。この半導体装置では、チップキャリアの表面にある半導体チップの電極の配線手段によって結合され、チップキャリアの裏面に基板に配線できるように形成されたソルダーパット（金属パッド）を少なくとも２つ以上有しており、そのソルダーパットのうち少なくとも１つは形状が大きい大ソルダーパットとしている。
この半導体装置では、半導体装置をマウントした後のリフロー時において、大ソルダーパットとそれに対する基板上のランドとの間の半田ペーストの表面張力が、他の小ソルダーパットにおける表面張力よりも大きいので、より大きなセルフアライメント効果を有することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２７５１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１による半導体装置は、少なくとも２つ以上のソルダーパッドを有しており、そのソルダーパッドのうち少なくとも１つは、その他よりも形状が大きな大ソルダーパッドとしている。すなわち、大きな面積のソルダーパッドに形成された大きな半田バンプと、小さな面積のソルダーパッドに形成された小さな半田バンプが混在して形成されている。このように、大きさが異なる半田バンプが混在して形成された電子部品においては、以下のような問題点があった。
【００１０】
（１）電子部品を基板実装する工程においては、あらかじめ電子部品を、基板上の所定の位置に載置し、その後リフローをすることで電子部品と基板とを半田接合する。電子部品を基板上に安定して載置するためには、半田バンプの高さは均一でなければならない。しかしながら、面積の異なる金属パッドが混在した電子部品に、高さが均一な半田バンプを形成することは容易でない。半田バンプは、金属パッド上に載せた半田がリフロー工程で液状化して金属パッド上に濡れ広がってドーム形状となり、再凝固することによって形成される。
このとき、半田バンプの高さ（金属パッドの表面から半田バンプの頂点までの距離）は、あらかじめ金属パッドに載せた半田の量と、金属パッドの面積によって決定される。ゆえに、大きな面積の金属パッドと小さな面積の金属パッドが混在した電子部品に、同一な高さの半田バンプを形成するためには、金属パッドの面積に応じて半田の量を調節する必要がある。一般的に、金属パッド上に半田を載せる手法としては、半田ペースト印刷法、めっき法、ボール搭載法があるが、いずれにおいても、金属パッドの面積に応じて半田の量を調節して載置することは容易でない。
【００１１】
（２）大きさの異なる半田バンプが混在して備わった電子部品を作製する場合、大きい半田バンプは小さい半田バンプよりも体積が大きいため、リフローで溶融させるのに大きな熱エネルギーが必要である。そのため、小さな半田バンプは十分に溶融し、再凝固後も良質な金属組織の半田接合状態となったとしても、大きな半田バンプは不十分な溶融となり、金属バンプ上に半田が濡れ広がらず、バンプ形成不良となる可能性がある。さらに、電子部品を基板上に実装する場合においても、同様な理由によって、大きな半田バンプによって接合される部位は接合不良となり、接続信頼性が悪いという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、従来の金属パッドと占有する面積が同じ金属パッドにおいて、従来よりもセルフアライメント効果を向上させることができると共に、形状の均一な半田バンプを容易に形成することができる電子部品を提供することを目的とする。
また、電子部品を実装した際に機械的・電気的な接続安定性が確保される電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る電子部品は、半田バンプを載置する金属パッドを複数有する電子部品であって、前記半田バンプ側から前記金属パッドを見て、前記金属パッドはその外縁部が仮想円または楕円に内接する第一部位と、前記仮想円または楕円から該仮想円または楕円の内側に離間した第二部位とを交互に有し、前記外縁部の全長が前記仮想円または楕円の外周よりも長く、前記複数の金属パッドは同じ形状であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に係る電子部品は、請求項１において、前記金属パッドは、前記仮想円または楕円の中心と前記第一部位または前記第二部位の中心とを通る線で対称であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に係る電子部品は、請求項１または２において、前記金属パッドと同一面上に配置されたソルダーレジストを備えており、前記ソルダーレジストは開口部を有し、その開口部は金属パッドと接していることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４に係る電子部品は、請求項１乃至３の何れか１項において、前記金属パッドと同一面上に配置されたソルダーレジストを備えており、前記ソルダーレジストは開口部を有し、その開口部は金属パッドと離間していることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項５に係る電子機器は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の電子部品と、前記電子部品を載置する実装基板とを備え、前記電子部品と前記実装基板とは前記半田バンプによって接続されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項６に係る電子機器は、請求項５において、前記実装基板は前記半田バンプと対向する位置に金属パッドを有していて、前記実装基板が有する金属パッドは前記電子部品が有する金属パッドと同じ形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る電子部品は金属パッドを複数備えており、この金属パッドは、半田バンプ側から金属パッドを見て外縁部が仮想円または楕円に内接する第一部位と、仮想円または楕円からこの仮想円または楕円の内側に離間した第二部位とを交互に有し、外縁部の全長が仮想円または楕円の外周よりも長く、複数の金属パッドは同じ形状である。この同じ形状とは相似な関係を含まないものとする。
そして、この金属パッドは、占有する面積が同じ従来の円形または楕円形の金属パッドと比べて外縁部の長さが長いことにより、リフロー時における半田のセルフアライメント効果を向上させることができる。ゆえに半田バンプを形成する工程が安定し、半田バンプの品質を向上させることができる。
また、本発明に係る電子部品は、複数の金属パッドが同じ形状であることにより、各金属パッド５上に形成される半田バンプの形状が均一となるので、形状の異なる複数の金属パッドを備えそれらの金属パッドに形成された半田バンプの形状が均一でない従来の電子部品と比べて、実装基板との位置整合の精度が向上し、電子部品と実装基板との電気的接続の安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施の形態による電子部品の一例を示す図で、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図２】（ａ）は第一の実施の形態による金属パッドとソルダーレジストの関係を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】第一の実施の形態による金属パッドの形状を説明する図である。
【図４】（ａ）は第一の実施の形態による電子機器の一例を示す図、（ｂ）は第一の実施の形態による電子機器の他の一例を示す図である。
【図５】第一の実施の形態の電子部品の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
【図６】第一の実施の形態による電子部品の実装基板への実装方法を説明する図である。
【図７】第二の実施の形態による金属パッドとソルダーレジストの関係を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】（ａ）は第三の実施の形態による電子部品に設けられた金属パッド示す図、（ｂ）は第四の実施の形態による電子部品に設けられた金属パッド示す図、（ｃ）は第五の実施の形態による電子部品に設けられた金属パッド示す図である。
【図９】第六の実施の形態による電子部品に設けられた金属パッド示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第一の実施の形態）
以下、本発明の第一の実施の形態による電子部品について、図１乃至図６に基づいて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第一の実施の形態による電子部品１は、半導体基板２と、半導体基板２に配された電極３と、半導体基板２の一面を覆うように配された絶縁樹脂層４と、絶縁樹脂層４の上に配された複数の金属パッド５と、金属パッド５に載置される半田バンプ７とから概略構成される。
【００２２】
特に、図１（ｂ）に示すように、本発明における金属ランド９は、絶縁樹脂層４の上に設けられた金属配線の一部（端部または中間部）をなすものであり、半田バンプ７を載置する部位として用いられる。金属パッド５は、絶縁樹脂層４および金属ランド９に重なるようにソルダーレジスト６が配されて、このソルダーレジスト６に設けられた開口部βを通して露呈された部位である。
金属パッド５は、ソルダーレジスト６の開口部βが金属ランド９よりも小さく形成されたＳＭＤ（Ｓｏｌｄｅｒ Ｍａｓｋ Ｄｅｆｉｎｅｄ）構造である。金属パッド５の形状はソルダーレジスト６の開口部βに相当している。ソルダーレジスト６の開口部βは金属パッド５の外縁部５ａと、外縁部５ａ近傍の半田バンプ７が載置される面とに接している。
なお、金属パッド５は、ソルダーレジスト６の開口部が金属ランド９と同じ大きさに形成された構造としてもよい。
金属パッド５は、後述する図４（ａ）に示す実装基板１１との接続領域に位置している。また、金属パッド５は、絶縁樹脂層４に有する開口部αを通して電極３と電気的に接続している。
【００２３】
図３に示すように、金属パッド５は外縁部５ａが仮想円８に内接する略十字型を成しており、仮想円８に内接する第一部位５ｂと、この仮想円８から仮想円８の内側に離間した第二部位５ｃとを交互に有している。図３における第一部位５ｂは円弧状の頂部となっている。
なお、この円弧状の頂部は完全な円弧状のみだけでなく、略円弧状も含むものとする。また、第一部位５ｂは、仮想円に点で内接していてもよく、線で内接していてもよい。
また、第二部位５ｃは、金属パッド５の外縁部５ａの全長が仮想円８の外周よりも長くなるように仮想円８から仮想円８の内側に離間する寸法を設定する。
また、金属パッド５は、仮想円８の中心８ａと第一部位５ｂの中心５ｄまたは第二部位５ｃの中心５ｅとを通る線８ｂで対称な形状である。
従来のソルダーレジストは、その開口部がこの仮想円８と同じ円形であることが一般的で、従来の金属パッドの形状も円形であることが一般的である。
【００２４】
金属パッド５は、導電性に優れ、耐熱性に優れた金属が好ましく、たとえば、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいはこれらを主成分とした合金などの材料からなり、また、これらの積層構造としても構わなく、その中でも電気抵抗率が低く、比較的安価な銅がより好ましい。また、半田バンプ７との接続を容易にするために、金属パッド５の少なくとも半田バンプ７と接する面は金であるのがより好ましい。金属パッド５は、１〜２０μｍ程の厚さとすると良く、これにより充分な導電性が得られる。なお、金属パッド５を金表面の積層構造とした場合、表面の金層の厚みは１μｍ以下が好ましい。金属パッド５の形成手法としては、電解めっき、無電解めっき、スパッタ、蒸着や、これらのうち二つ以上を組み合わせた手法などが挙げられるが、配線厚さが１〜２０μｍの場合は電解めっきがより好ましい。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、半田バンプ７は、複数の金属パッド５に整合して載置されていて、これらの半田バンプ７は、高さおよび金属パッド５との接触面の形状は略等しい。
半田バンプ７に使用する半田は、鉛を含む組成であっても含まない組成であっても構わない。鉛を含まない組成としては、錫を主成分として、銀、銅、インジウム、亜鉛、ビスマスなどの元素を一つ、あるいは複数含む組成が好ましい。
【００２６】
半導体基板２は、シリコンウエハ等の半導体ウエハや、半導体ウエハをチップ寸法に切断（ダイシング）した半導体チップである。半導体基板２が半導体チップである場合は、まず、半導体ウエハの上に、各種半導体素子やＩＣ等を形成した後、チップ寸法に切断することで複数の半導体チップを得ることができる。
【００２７】
絶縁樹脂層４は、半導体基板２の一面を覆うように配され、電極３が露呈するように電極３に整合する位置に開口部αを有する。
絶縁樹脂層４は、絶縁性が高く、耐熱性、耐薬品性があり、機械的強度が強い樹脂などの材料からなることが好ましい。具体的には、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などのポリマー、あるいは窒化シリコンなどのセラミックスが好ましい。また、厚さは、ポリマーの場合は１〜２０μｍ、セラミックスの場合は０．１〜５μｍとすると良い。
【００２８】
次に、電子部品１が実装される実装基板について図面を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように、本実施の形態による実装基板１１は、実装基板本体１２と実装基板本体１２の一部を覆うように配された接続部位１５とから概略構成される。
接続部位１５は、実装基板１１に電子部品１が実装された際に、電子部品１の金属パッド５および半田バンプ７に相対する位置に配設されていて、半田バンプ７と相対する側の表面に半田ペーストが印刷されている。
【００２９】
なお、図４（ａ）に示す実装基板１１にはソルダーレジストを設けていないが、図４（ｂ）に示すように、実装基板本体１２の表面にソルダーレジスト１６を設けてもよい。この場合の接続部位１５は金属パッドとなる。そして、この実装基板１１に設けられた金属パッドの形状は、従来と同様に円形や楕円形としてもよく、また、電子部品１の金属パッド５の形状と同様に外縁部が仮想円に内接する第一部位と、この仮想円から仮想円の内側に離間した第二部位とを交互に有していてもよい。
なお、実装基板１１の金属パッドは、後述する他の形態においても電子部品の金属パッドと同様の形状としてもよい。
【００３０】
上述した構成の電子部品１および実装基板１１は、図４に示すように、電子部品１の半田バンプ７が実装基板１１に配された接続部位１５に対向するように配置され、半田バンプ７と接続部位１５とが接触し実装されて電子機器１０を構成する。
【００３１】
次に、本発明における電子部品の製造方法の一例について図１（ｂ）および図５に基づいて説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、一面に電極３が配された半導体基板２を用意する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、半導体基板２を覆い、電極３が露呈するように開口部αを有する絶縁樹脂層４を形成する。絶縁樹脂層４は、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。この絶縁樹脂層４の塗布方法においては、液状の感光性樹脂を、たとえばスピンコート法、キャスティング法、ディスペンス法等により、半導体基板２上に塗布することが可能である。
また、絶縁樹脂層４のパターニングにおいて、フォトリソグラフィ技術のほかに、レーザ加工法、プラズマエッチング法、シート状の樹脂をラミネート法にて圧着させる方法、により形成することもできる。さらに、絶縁樹脂層４は、樹脂をスクリーン印刷にて直接、成膜かつパターニングする方法も可能であり、その場合は、樹脂が感光性である必要はなくなる。
【００３２】
次に、図５（ｃ）に示すように、絶縁樹脂層４の表面に金属ランド９を設置する。
そして、図５（ｄ）に示すように、絶縁樹脂層４および金属ランド９と重なるようにソルダーレジスト６を配設し、ソルダーレジスト６の金属ランド９と重なる部分に開口部βを形成する。そして、開口部βを通して露呈された金属ランド９の一部が金属パッド５となる。
その後、図１（ｂ）に示すように、金属パッド５に半田バンプ７を載置する。半田バンプ７は、ペースト印刷法あるいはペーストディスペンス法や、同一サイズの半田ボールを搭載するボール搭載法などで形成されていて、何れの方法もリフローすることでバンプが得られる。
【００３３】
次に、上述した第一の実施の形態による電子部品の実装基板への実装方法について図面を用いて説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、電子部品１の半田バンプ７面を実装基板１１に設置された接続部位１５に対向させ、図６（ｂ）に示すように、半田バンプ７と接続部位１５とを接触させる。
そして、半田バンプ７と接続部位１５とが接触している電子部品１と実装基板１１をリフロー装置によって加熱する。この加熱により、実装基板１１の接続部位１５の表面の半田ペーストと電子部品１の半田バンプ７とが溶融、焼結し、電子部品１と実装基板１１とが電気的、機械的に接続されて、図４に示すような電子機器１０となる。
【００３４】
この半田バンプ７および半田ペーストの溶融の際に、液状化した半田には表面張力が生じる。そして、電子部品１の金属パッド５の位置と実装基板１１の接続部位１５の位置とが多少ずれていた場合には、この表面張力により金属パッド５と接続部位１５とが相対するように電子部品１が微動するセルフアライメント効果が起こる。
そして、このセルフアライメント効果によって、マウント時における電子部品１と実装基板１１との多少の位置ずれは補正されて、電子部品１に対する実装基板１１の位置が所望の配置に整合して接続される。
【００３５】
次に、上述した第一の実施の形態による電子部品の作用効果について図面を用いて説明する。
電子部品１に設けられた金属パッド５は、その外縁部５ａが仮想円８に内接する略十字型で、第一部位５ｂと、第二部位５ｃとを交互に有してなる構成をしている。そして、この金属パッド５は、仮想円８と同じ円形の金属パッドよりも外縁部の長さが長いことにより、リフロー時における半田のセルフアライメント効果を向上させることがことができるので、第一の実施の形態による電子部品１と実装基板１１とが安定して位置整合し、電気的接続の安定性を確保することができる作用効果を奏する。
また、電子部品１は、金属パッド５と半田バンプ７とからなる接続部位を複数備えている。これらの接続部位におけるセルフアライメント効果により、マウント時に電子部品１と実装基板１１との間に多少の位置ずれがあった場合にも、電子部品１に対する実装基板１１の位置をそれぞれ所望の配置に整合させることが可能となる。ゆえに電子部品１は実装基板１１との機械的接続の安定性を確保することができると共に、電子機器１０の実装品質を向上させて寿命を長くすることができる。
【００３６】
また、金属パッド５の外縁部５ａの第一部位５ｂと第二部位５ｃの数や、第二部位５ｃが仮想円８から仮想円８の内側に離間する寸法を調整することによって、セルフアライメント力を調整することができる。
また、金属パッド５が仮想円８の中心８ａと第一部位５ｂの中心５ｄまたは第二部位５ｃの中心５ｅとを通る線８ｂで対称であることにより、この金属パッド５上の半田バンプ７は、仮想円８の中心軸を含む断面に対して対称に形成されるので、印加された応力をバランスよく受け止めることが可能となり、電子部品１および実装基板１１の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、金属パッド５は、ソルダーレジスト６の開口部βが金属ランド９よりも小さく形成されたＳＭＤ構造であることにより、金属パッド５の形状は開口部βの形状に相当し、複数の金属パッド５と半田バンプ７との接着面の大きさに差が生じにくいので、複数の半田バンプ７を均質に形成することができる。また、金属パッド５はＳＭＤ構造であることにより、半田バンプ７から伝わる機械的ストレスが金属ランド９の表面のみに加わるので、応力により金属ランド９自体が絶縁樹脂層４から剥がれてしまうという不具合を起こすおそれがない。
また、金属パッド５は同じ外縁部の長さを有する従来の円形の金属パッドと比べると、占有する面積を小さくすることができるので、電子部品１に対して多くの金属パッド５を設置することができると共に、金属パッド５の配置の設計自由度を高めることができる。
また、複数の金属パッド５は形状が均一で、金属パッド５上に配設される複数の半田バンプ７の形状も等しいことにより、異なる大きさの金属パッドや異なる形状の半田バンプを設置する従来の電子部品と比べてリフロー条件の設定が容易であると共に、半田バンプ７を均質に形成することができる。
また、金属パッド５は、従来の仮想円８と同じ円形の金属パッドよりも外縁部の長さが長いので、式（１）で表わされるセルフアライメント力の原理に従い溶融液状化し金属パッド５と濡れ接触した半田が金属パッド５に拘束される力が従来よりも増大する。ゆえに、リフローの最中に金属パッド５から溶融半田が離脱するという半田バンプ７の形成不良を抑制することができる。よって、半田バンプ７を形成する工程が安定し、半田バンプ７の品質を向上させることができる。
【００３８】
また、図４（ｂ）に示すように、接続部位１５が金属パッドである実装基板１１に電子部品１が実装されて、実装基板１１に設けられた金属パッドの形状が電子部品１の金属パッド５の形状と同様に外縁部が仮想円に内接する第一部位と、この仮想円から仮想円の内側に離間した第二部位とを交互に有している場合には、電子部品１と実装基板１１とが更に安定して位置整合し、電気的接続の安定性を確保することができる。
【００３９】
次に、他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００４０】
（第二の実施の形態）
第二の実施の形態では、第一の実施の形態では図２に示すように金属パッド５はソルダーレジスト６の開口部βが金属ランド９より小さく形成されたＳＭＤ構造であるのに対し、図７に示すように金属パッド５はソルダーレジスト６の開口部βが金属ランド９よりも大きく形成されたＮＳＭＤ（Ｎｏｎ Ｓｏｌｄｅｒ Ｍａｓｋ Ｄｅｆｉｎｅｄ）構造である点のみ異なっており、その他の点は第一の実施の形態と同様である。すなわち、ソルダーレジスト６の開口部βが金属パッド５の外縁部５ａと離間している構成である。
第二の実施の形態による電子部品では、金属パッド５がＮＳＭＤ構造であることにより、金属パッド５に載置される半田バンプ７は金属パッド５の側面にも接触するので、第一の実施の形態と比べて半田バンプ７と金属パッド５との接触面が多く、セルフアライメント効果を高めることができる。さらに、半田バンプを形成した後においては、半田バンプ７と金属パッド５との接合強度が向上する。
【００４１】
（第三の実施の形態）
第三の実施の形態では、第一の実施の形態では図３に示すように金属パッド５は外縁部５ａが仮想円８に内接する十字型を形成し、第一部位５ｂが円弧状の頂部であるのに対し、図８（ａ）に示すように金属パッド２５は外縁部２５ａが仮想円２８に内接する星型を形成し、第一部位２５ｂは鋭角状の頂部である点で異なっており、その他の点は第一の実施の形態と同様である。第三の実施の形態による金属パッド２５も、仮想円２８の中心２８ａと第一部位２５ｂの中心２５ｄまたは第二部位２５ｃの中心２５ｅとを通る線２８ｂで対称な形状である。
第三の実施の形態による電子部品では、金属パッド２５の外縁部２５ａ長さが仮想円２８と同形の従来の金属パッドより長いので、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
また、第一部位２５ｂは鋭角状の頂部なので、第一部位５ｂが円弧状の頂部である第一の実施の形態と比べて、金属パッド２５の面積を小さくできて、半田の使用量を削減することができる。
【００４２】
（第四の実施の形態）
第四の実施の形態では、第一の実施の形態では図３に示すように金属パッド５は外縁部５ａが仮想円８に内接する十字型で、第一部位５ｂが円弧状の頂部であるのに対し、図８（ｂ）に示すように金属パッド３５は第一部位３５ｂと第二部位３５ｃとを多数有し、第一部位３５ｂは鋭角状の頂部である点で異なっており、その他の点は第一の実施の形態と同様である。
第四の実施の形態による電子部品は、金属パッド３５の外縁部３５ａ長さが仮想円３８と同形の従来の金属パッドの外縁部の長さより長いので、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
また、第四の実施の形態では、金属パッド３５は、図８（ａ）に示す第三の実施の形態による金属パッド２５と比べて、第一部位３５ｂと、第二部位３５ｃとを外縁部３５ａに多く有している。そして、各仮想円２８、３８の大きさが同じで各第二部位２５ｃ、３５ｃの深さも同じ場合には、第四の実施の形態による金属パッド３５のほうが第三の実施の形態による金属パッド２５よりも外縁部の長さを長くすることができ、セルフアライメント効果を高めることができる。
【００４３】
（第五の実施の形態）
第五の実施の形態では、第一の実施の形態では図３に示すように金属パッド５は外縁部５ａが仮想円８に内接する十字型であるのに対し、図８（ｃ）に示すように金属パッド４５は、外縁部４５ａが曲線状で第一部位４５ｂと、第二部位４５ｃとを交互に有している点で異なっており、その他の点は第一の実施の形態と同様である。
第五の実施の形態による電子部品は、金属パッド４５の外縁部４５ａ長さが仮想円４８と同形の従来の金属パッドの外縁部の長さより長いので、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４４】
（第六の実施の形態）
第六の実施の形態による電子部品では、第一の実施の形態では図３に示すように金属パッド５は仮想円８に内接しているのに対し、図９に示すように金属パッド５５は仮想楕円５８に内接している点で異なり、その他の点では第一の実施の形態と同様である。すなわち、外縁部５５ａが仮想楕円５８に内接する略十字型をしていて、仮想楕円５８に内接する第一部位５５ｂと、仮想楕円５８から仮想楕円５８の内側に離間した第二部位５５ｃとを交互に有している。第六の実施の形態による金属パッド５５は、仮想楕円５８の中心５８ａと第一部位５５ｂの中心５５ｄとを通る線５８ｂで対称な形状である
第五の実施の形態による電子部品は、金属パッド５５の外縁部５５ａ長さが仮想楕円５８と同形の従来の金属パッドの外縁部の長さより長いので、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、たとえば携帯電話やデジタルカメラ、ノートパソコンなど、小型で高密度な電子部品を必要とする電子装置に適用できる。また、ウエハレベルパッケージなどのフリップチップ実装する電子部品に限らず、基板上に表面実装する電子部品の全てに対して実施することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 電子部品
５、２５、３５、４５、５５ 金属パッド
５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａ 外縁部
５ｂ、２５ｂ、３５ｂ、４５ｂ、５５ｂ 第一部位
５ｃ、２５ｃ、３５ｃ、４５ｃ、５５ｃ 第二部位
６ ソルダーレジスト
７ 半田バンプ
８、２８、３８、４８ 仮想円
１０ 電子機器
１１ 実装基板
５８ 仮想楕円
β 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田バンプを載置する金属パッドを複数有する電子部品であって、
前記半田バンプ側から前記金属パッドを見て、前記金属パッドはその外縁部が仮想円または楕円に内接する第一部位と、前記仮想円または楕円から該仮想円または楕円の内側に離間した第二部位とを交互に有し、前記外縁部の全長が前記仮想円または楕円の外周よりも長く、前記複数の金属パッドは同じ形状であることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記金属パッドは、前記仮想円または楕円の中心と前記第一部位または前記第二部位の中心とを通る線で対称であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記金属パッドと同一面上に配置されたソルダーレジストを備えており、前記ソルダーレジストは開口部を有し、その開口部は金属パッドと接していることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記金属パッドと同一面上に配置されたソルダーレジストを備えており、前記ソルダーレジストは開口部を有し、その開口部は金属パッドと離間していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子部品。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子部品と、前記電子部品を載置する実装基板とを備え、前記電子部品と前記実装基板とは前記半田バンプによって接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
前記実装基板は前記半田バンプと対向する位置に金属パッドを有していて、前記実装基板が有する金属パッドは前記電子部品が有する金属パッドと同じ形状であることを特徴とする請求項５に記載の電子部品。
【請求項１】
半田バンプを載置する金属パッドを複数有する電子部品であって、
前記半田バンプ側から前記金属パッドを見て、前記金属パッドはその外縁部が仮想円または楕円に内接する第一部位と、前記仮想円または楕円から該仮想円または楕円の内側に離間した第二部位とを交互に有し、前記外縁部の全長が前記仮想円または楕円の外周よりも長く、前記複数の金属パッドは同じ形状であることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記金属パッドは、前記仮想円または楕円の中心と前記第一部位または前記第二部位の中心とを通る線で対称であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記金属パッドと同一面上に配置されたソルダーレジストを備えており、前記ソルダーレジストは開口部を有し、その開口部は金属パッドと接していることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記金属パッドと同一面上に配置されたソルダーレジストを備えており、前記ソルダーレジストは開口部を有し、その開口部は金属パッドと離間していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子部品。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子部品と、前記電子部品を載置する実装基板とを備え、前記電子部品と前記実装基板とは前記半田バンプによって接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
前記実装基板は前記半田バンプと対向する位置に金属パッドを有していて、前記実装基板が有する金属パッドは前記電子部品が有する金属パッドと同じ形状であることを特徴とする請求項５に記載の電子部品。
【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２０１１−８２３６３（Ｐ２０１１−８２３６３Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３３７６５（Ｐ２００９−２３３７６５）
【出願日】平成２１年１０月７日（２００９．１０．７）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月７日（２００９．１０．７）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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