電子部品装置
【課題】 電子部品がバンプを介して配線基板に実装されてなる電子部品装置であって、簡易な構造で前記バンプに応力及びひずみが発生することを防止して、電子部品と配線基板との接続信頼性の向上を図ると共に、電子機器の小型化・薄型化に対応することができる電子部品装置を提供する。
【解決手段】 電子部品装置は、電極部５２を主面に備えた電子部品６０と、前記電極部５２と対向して位置する電極７２を主面に備えた配線回路基板７０と、前記電子部品６０の前記電極部５２と前記配線回路基板７０の前記電極７２とを接合するバンプ７５と、前記電子部品６０の前記電極部５２及び前記配線回路基板７０の前記電極７２の少なくとも一方と前記バンプ５５との間に形成され、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層６５と、を有することを特徴とする。
【解決手段】 電子部品装置は、電極部５２を主面に備えた電子部品６０と、前記電極部５２と対向して位置する電極７２を主面に備えた配線回路基板７０と、前記電子部品６０の前記電極部５２と前記配線回路基板７０の前記電極７２とを接合するバンプ７５と、前記電子部品６０の前記電極部５２及び前記配線回路基板７０の前記電極７２の少なくとも一方と前記バンプ５５との間に形成され、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層６５と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品装置に関し、より具体的には、例えば表面実装型と呼ばれるＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）又はＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ又はＣｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等のパッケージ型半導体装置が配線回路基板に実装されてなる半導体装置等の電子部品装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化・高密度化・高機能化に伴い、電子部品の小型化・薄型化が要求されている。そこで、半導体装置として、小型化により実装面積を低減させた高密度実装に優れ、高機能化に伴う入出力ピン数の増加に対応可能なパッケージとして、ＢＧＡ又はＣＳＰ等の表面実装型パッケージが提案されている。
【０００３】
例えば、図１に示すＢＧＡ型半導体装置においては、上面に半導体素子１が載置・固着された支持基板（パッケージ基板）１０の下面に、所謂半田バンプと称される球状の外部接続用突起電極５が複数グリッド状に配設されている。支持基板１０は、配線回路基板（マザーボード）２５上に半田バンプ５を介して搭載され、支持基板１０の電極部２は、半田バンプ５を介して配線回路基板１５の電極１６に接続される。
【０００４】
しかしながら、半田バンプ５を接続するために施されるリフロー処理等の熱履歴が加わる場合や、半導体装置の使用時において発熱を伴う場合等があり、半導体素子１、支持基板１０、及び配線回路基板１５等の熱膨張係数の相違に起因して熱膨張による応力が発生する。また、半導体素子１は、支持基板１０に比し、大きな弾性率を有するため、半導体チップ１を支持する支持基板１０には、熱応力に起因する反りが発生しやすい。
【０００５】
よって、半導体素子１が実装された支持基板１０を配線回路基板１５上に半田バンプ５を介して実装すると、上記熱膨張係数の相違に起因して発生する応力が半田バンプ５全体に繰り返し集中して半田バンプ５にクラックが発生し、半導体素子１と支持基板１０又は配線回路基板１５との電気的及び機械的な接合が破壊又は損傷するおそれがある。
【０００６】
更に、図２に示すように、上記熱膨張係数の相違に起因して半田バンプ５に寸法ずれが発生し、剪断ひずみが半田バンプ５に発生して半田バンプ５が変形する。半田バンプ５の形成位置が支持基板１０の外周に近ければ近いほど、かかる剪断ひずみ及び寸法ずれは顕著になる。よって、半田バンプ５の許容し得る剪断ひずみ量に基づき、半田バンプ５を形成することができる領域は制限されるため、上記構造は、半導体装置の多端子化に対応でき難く、また、上記構造を、大面積を有する半導体装置に適用することは困難である。
【０００７】
かかる問題に対応すべく、図３に示す態様が提案されている。なお、図３において、図１で示す箇所と同じ箇所には同じ符号を付し、その説明を省略する。図３において、配線回路基板１５の電極１６と支持基板１０の電極部２とを接合する外部接続用突起電極たる半田バンプ２５は、鼓型形状を有し、半田バンプ２５と電極１６との接合角度が鈍角（図３参照）となっている。かかる形状により、半田バンプ２５に作用する応力及びひずみを分散させることができ、疲労強度を向上させて、半田バンプ２５を破壊し難くすることができる。しかしながら、鼓型形状の半田バンプ２５を有する半導体装置の製造にあっては、図１に示す半田バンプ５を有する半導体装置の製造よりも工程が複雑となり、半田バンプの高さを制御するためのスタンドオフ等の装置を用いて、半田の体積及び高さを正確に調整する必要がある。また、その結果、半田のセルフアライメント効果が妨げられるおそれがある。更に、半田バンプ２５が破壊する場合には、鼓型形状におけるくびれ部から亀裂が発生し易く、また、図４に示すように寸法ずれが生じ易い。
【０００８】
ところで、支持基板の反りを抑制するために、図５に示す態様が提案されている。図５に示す支持基板３０では、中心部にコア層３１が設けられている。コア層３１よりも上部及び下部には、配線パターン３２及びスタックビア３７を有するビルドアップ絶縁膜３３が形成されている。ビルドアップ絶縁膜３３は、コア層３１の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂からなる。ビルドアップ絶縁膜３３には、コア層３１を貫通するように、スルービア３４が形成されており、スルービア３４は、ビルドアップ絶縁膜３３に設けられた配線パターン３２を接続している。最上部及び最下部のビルドアップ絶縁膜３３上には、ソルダーレジスト膜３５が形成されており、ソルダーレジスト膜３５中には、電極パッド３６が形成されている。かかる構造を有する支持基板３０の上面に、半導体素子１が、回路形成面を下向きにした所謂フェイスダウン状態で実装され、半導体素子１と支持基板３０の上面に位置するソルダーレジスト膜３５との間は、エポキシ樹脂等のアンダーフィル樹脂４０が充填されている。支持基板３０の下面に位置する電極パッド３６には、図示を省略する配線回路基板に支持基板３０を実装するための半田バンプ（図示を省略）が形成される。このように、支持基板として樹脂多層基板の中心部に高弾性率樹脂からなるコア層３１が配設された基板３０を用いた態様であっても、ビルドアップ絶縁膜３３での配線密度差及び支持基板３０と半導体素子１との熱膨張係数の相違に因り、支持基板３０に反りやひずみが発生し、半導体素子１と支持基板３０との接続信頼性に欠けるおそれがある。また、支持基板３０の剛性を高めるためにコア層３１の厚さを厚くすると、支持基板３０の薄型化を図ることが困難となり、半導体装置の薄型化に対応することができない。
【０００９】
かかる構造に対し、支持基板３０の厚さを低減すべく、支持基板として、図６に示すコア層を設けない所謂コアレス樹脂基板が提案されている。なお、図６において、図５で示す箇所と同じ箇所には同じ符号を付し、その説明を省略する。図６に示す支持基板５０は、配線パターン３２及びスタックビア３７が形成されたビルドアップ絶縁膜３３が積層形成されてなる。ビルドアップ絶縁膜３３は、図５に示すコア層３１の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂からなる。最上部及び最下部のビルドアップ絶縁膜３３上には、ソルダーレジスト膜３５が形成されており、ソルダーレジスト膜３５中に、電極パッド３６が形成されている。かかる構造を有する支持基板５０の上面に、半導体素子１が、回路形成面を下向きにした所謂フェイスダウン状態で実装されており、更に、半導体素子１と支持基板５０の上面に位置するソルダーレジスト膜３５との間は、エポキシ樹脂等のアンダーフィル樹脂４０が充填されている。一方、支持基板５０の下面に位置する電極パッド３６には、図示を省略する配線回路基板に支持基板５０を実装するための半田バンプ（図示を省略）が形成される。
【００１０】
かかる構造を有する所謂コアレス樹脂基板たる支持基板５０の弾性率は、図５に示すコア層３１を備えた支持基板３０の弾性率（約２０Ｇｐａ）よりも、約１０ＧＰａ以上低いため、反り又は変形を生じるおそれがある。支持基板５０に反りが発生すると、支持基板５０と支持基板５０が実装される図示を省略する配線回路基板との接合箇所に応力が印加され、当該接合箇所が損傷又は破壊されるおそれがある。そこで、支持基板５０にあっては、上記反りの発生を抑制するために、支持基板５０の外周部に沿って、補強部材（スティフナ）５５を設ける態様が提案されている（図６参照）。しかしながら、補強部材５５により支持基板５０の反りが抑制されるのは、当該支持基板５０の外周部分だけであり、支持基板５０の中央部分等の剛性を高めることはできず、支持基板５０の大部分の領域における反り又は変形を十分に抑制することは困難である。また、支持基板５０と半導体素子１との熱膨張係数の相違に因り、半導体素子１の周囲において反りやひずみが発生し、半導体素子１と支持基板５０との接続信頼性に欠けるおそれがある。
【００１１】
ところで、図５及び図６の何れの態様においても、支持基板３０及び５０と半導体素子１とを接合する半田バンプ３９は、略球状の形状を有し、支持基板３０及び５０と半導体素子１との間には、当該半田バンプ３９とは別の部材であるアンダーフィル樹脂４０が充填されて、支持基板３０及び５０上に半導体素子１が実装されている。
【００１２】
この場合、図７に示す問題が発生する。なお、図７では説明の便宜に鑑み、図５に示す支持基板３０と半導体素子１との接続箇所を拡大して示すが、以下に示す問題は、図６に示す態様においても同様である。また、図７において、一点鎖線で示す箇所よりも右側は、隣接する半田バンプ３９間のピッチが長い場合を示しており、左側は、隣接する半田バンプ３９間のピッチが短い場合を示している。支持基板３０及び５０と半導体素子１との間には、両者の電気的接続に直接関与しないアンダーフィル樹脂４０が設けられているため、かかるアンダーフィル樹脂の配設スペースを確保する必要がある。そのため、図７において、一点鎖線で示す箇所よりも右側の箇所に示すように、隣接する半田バンプ３９間のピッチを長くすると、半導体素子１が大型化し、電子機器の小型化に対応することができない。また、必要な数の半田バンプ３９の配設を、支持基板３０及び５０と半導体素子１との間にアンダーフィル樹脂４０を設けない場合と同一の半導体素子１の主面の面積内で実現しようとすると、図７において、一点鎖線で示す箇所よりも左側の箇所及び点線で囲んだ箇所に示すように、隣接する半田バンプ３９間のピッチを短くする必要がある。そうすると、隣接する半田バンプ３９間で電気的接続の信頼性を得ることができず、また、アンダーフィル樹脂４０を充填するためのスペースを充分に確保することは困難である。
【００１３】
なお、その他、Ａｌ配線層と塑性材料層と直接重ね合わせて配置し、その上方にパッシベーション膜を設けてなる半導体装置が提案されている（特許文献１参照）。
【００１４】
また、半導体素子上の電極部と、絶縁層を介して前記電極部に接続された配線層と、前記配線層上に形成されたパッケージ電極とを有する半導体装置であって、前記配線層からパッケージ電極に至る配線導体路の一部にマルテンサイト相変態を起こす合金からなる導体片を介在させた構造が提案されている（特許文献２参照）。
【００１５】
塑性溶射金属厚膜からなるバンプを有する構造が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭６３−０７３６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−２４０２１号公報
【特許文献３】特開平９−３３０９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、プリント配線基板等の電子部品がバンプを介して配線基板に実装されてなる電子部品装置であって、簡易な構造で前記バンプに応力及びひずみが発生することを防止して、電子部品と配線基板との接続信頼性の向上を図ると共に、電子機器の小型化・薄型化に対応することができる電子部品装置を提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の実施の形態の一観点によれば、電極部を主面に備えた電子部品と、前記電極部と対向して位置する電極を主面に備えた配線回路基板と、前記電子部品の前記電極部と前記配線回路基板の前記電極とを接合するバンプと、前記電子部品の前記電極部及び前記配線回路基板の前記電極の少なくとも一方と前記バンプとの間に形成され、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層と、を有することを特徴とする電子部品装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施の形態によれば、電子部品がバンプを介して配線基板に実装されてなる電子部品装置であって、簡易な構造で前記バンプに応力及びひずみが発生することを防止して、電子部品と配線基板との接続信頼性の向上を図ると共に、電子機器の小型化・薄型化に対応することができる電子部品装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
まず、本発明の実施の形態に係る電子部品装置の構造について説明し、次いで、当該電子部品装置の製造方法について説明する。
【００２１】
１．電子部品装置の構造
本発明の実施の形態に係る電子部品装置の構造の例として、図８に、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ：Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置の支持基板が、半田バンプを介して配線回路基板上に実装された構造を示す。
【００２２】
図８に示すように、上面に半導体素子５１が実装され、電子部品として機能する支持基板（パッケージ基板）６０が、半田バンプ７５を介して、配線回路基板（マザーボード）７０上に実装されている。
【００２３】
支持基板６０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、その表面に銅（Ｃｕ）等からなる導電層が選択的に配設された配線用基板を複数積層して形成されている。支持基板６０の上面には、半導体素子５１が実装されている。
【００２４】
また、支持基板６０のうち、半導体素子５１が実装される主面と反対側の主面上には、例えば銅（Ｃｕ）層がフォトリソグラフィー法等により形成され、当該銅（Ｃｕ）層上には、例えばニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層がめっき法により積層されており、これにより電極部５２が形成されている。
【００２５】
電極部５２の上面には、塑性体材料６５が、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層として、導電性接着剤又は半田ペースト等の導電性接着部材５３を介して設けられている。
【００２６】
塑性体材料６５は、例えば基本組成がＴｉ−２５ａｔ％（Ｔａ＋Ｎｂ＋Ｖ）−（Ｚｒ＋Ｈｆ）＋Ｏと表示されるβ系チタン（Ｔｉ）合金（α−β型合金及びβ型合金の何れも含む）を含む材料等の、塑性金属材料である。塑性体材料６５として、例えば、シート状のチタン（Ｔｉ）合金系である豊通マテリアル製のゴムメタルを用いることができる。β系チタン（Ｔｉ）合金は、約２０乃至６０ＧＰａという極めて小さい縦弾性係数（ヤング率）を有する。
【００２７】
ここで、図９及び図１０を参照して、塑性体材料６５としてのβ系チタン（Ｔｉ）合金の特質について詳述する。図９及び図１０に示すグラフおいて、縦軸は、応力を示し、横軸は伸び（ひずみ）を示す。
【００２８】
図１０に示すように、塑性体材料６５としてのβ系チタン（Ｔｉ）合金は、弾性変形能が約２．５％という超弾性的性質を有する。更に、歪みが約２．５％以上になると、１５％まで破断伸びを有する塑性的性質を示す。
【００２９】
図９に示すように、塑性体材料６５としてのβ系チタン（Ｔｉ）合金は、弾性変形域において応力―歪み線図が直線とはならず、上に凸な曲線（Ａ’−Ｂ）となり、除荷すると同曲線Ａ−Ａ’に沿って伸びが０（ゼロ）に戻ったり、曲線Ｂ−Ｂ’に沿って極僅かな約０．２％の永久伸びを生じたりする。
【００３０】
このように、β系チタン（Ｔｉ）合金において、弾性変形域（Ａ’−Ａ）においても、応力と歪みとは直線的な関係になく、応力が増加すれば、急激に歪みが増加する。また、除荷した場合も同様であり、応力と歪みとは直線的な関係になく、応力が減少すれば、急激に歪みが減少する。即ち、β系チタン（Ｔｉ）合金は、高弾性変形能と高塑性変形能を有するものである。
【００３１】
また、β系チタン（Ｔｉ）合金は、室温において、約１２０μΩ・ｃｍの電気抵抗率を有する。塑性体材料６５の形成厚さは、半田バンプ７５の機能や大きさ等に基づき様々に設定することができるが、例えば、下限として約１乃至３μｍに、上限として約２０乃至５０μｍに設定してもよい。また、半田バンプ７５にダミーバンプ等の構造的機能をもたせる場合には、上限として、約２００乃至５００μｍに設定してもよい。
【００３２】
このような特性を有する塑性体材料６５上には、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む金属層６７が、例えばめっき法又はスパッタリング法により形成されている。但し、塑性体材料６５に、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、又は銅（Ｃｕ）と金（Ａｕ）との合金を含ませることによって、金属層６７を設けることを省略してもよい。
【００３３】
配線回路基板７０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、その表面に銅（Ｃｕ）等からなる導電層が選択的に配設されている。配線回路基板７０の主面上には、銅（Ｃｕ）から成る電極７２が形成されている。
【００３４】
電極７２の上面には、電極部５２と同様に、導電性接着剤又は半田ペースト等の導電性接着部材５３を介して、塑性体材料６５が設けられており、更に、塑性体材料６５上には、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む金属層６７が形成されている。
【００３５】
そして、配線回路基板７０の電極７２に、支持基板６０の電極部５２に接合された略球状の外部接続用突起電極たる半田バンプ７５が接合されている。半田バンプ７５は、錫（Ｓｎ）を主体とする半田から成る。
【００３６】
このように、本発明の実施の形態に係る電子部品装置においては、支持基板６０と配線回路基板７０との間を樹脂封止することなく、半田バンプ７５を、塑性領域を利用した塑性体材料６５を備えた支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２とで挟み込んでいる。即ち、剪断ひずみを最も受ける半田バンプ７５と電極部５２又は電極７２との間に、塑性体材料６５を設け、塑性体材料６５を介して半田バンプ７５により、電極部５２と電極７２との間を物理的且つ電気的に接続している。
【００３７】
よって、図１１に示すように、半導体素子５１、支持基板６０及び配線回路基板７０等の熱膨張係数の相違又は半田バンプ７５の形成高さの不均一性等に起因して、半導体素子５１、支持基板６０及び配線回路基板７０に反り又は変形が生じても、塑性体材料６５が当該反り又は変形に追従して変形し、半田バンプ７５に生じる機械的ストレスや熱的ストレスを吸収緩和する。また、仮に半田バンプ７５と電極部５２又は電極７２との間に応力集中が発生しても、当該箇所には、塑性体材料６５が設けられているため、塑性体材料６５が当該応力を緩和する。
【００３８】
そして、半導体素子５１、支持基板６０及び配線回路基板７０に反り又は変形が生じても、塑性体材料６５のみが変形し、半田バンプ７５そのものに変形は生じない。
【００３９】
更に、塑性体材料６５は、半田バンプ７５と略同等のヤング率（約２０乃至６０ＧＰａ）を有し、両者のマッチングがとられている。従って、塑性体材料６５と半田バンプ７５とは一体となっており、両者間における内部応力の発生を防止することができる。
【００４０】
よって、半導体素子５１、支持基板６０及び配線回路基板７０等の熱膨張係数の相違又は半田バンプ７５の形成高さの不均一性等に起因して発生する応力又は歪みを、塑性体材料６５の弾性範囲から塑性範囲内における変形によって吸収するため、簡易な構造で、前記応力又は歪みを緩和（分散）することができる。
【００４１】
従って、半田バンプ７５にクラックが発生することを防止することができ、半田バンプ７５を介する電極部５２と電極７２との接合の信頼性及び耐疲労強度を向上させることができる。よって、支持基板６０と配線回路基板７０との接続信頼性を向上させることができ、電子機器の小型化・薄型化に対応した態様で、繰り返しひずみに対して安定な電気的接続を維持することができると共に、電子部品装置の寿命を改善することができる。
【００４２】
なお、図１０に示す例では、塑性体材料６５を、支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２との双方に設けているが、本発明はかかる例に限定されない。塑性体材料６５を、支持基板６０の電極部５２又は配線回路基板７０の電極７２の何れか一方に設けてもよい。
【００４３】
また、図１０に示す例では、配線回路基板７０の電極７２と、支持基板６０の電極部５２との間に設けられた半田バンプ７５は、球状形状を有しているが、本発明はかかる例に限定されない。半田バンプ７５が、図３に示す半田バンプ２５のように鼓型形状を有する場合であっても、本発明を適用することができる。
【００４４】
ところで、図８に示す例において、矢印Ｘで示す方向から見た塑性体材料６５の上面を図１２に示す。図１２に示すように、図１０に示す例では、塑性体材料６５は、
電極７２の上面の全面に、導電性接着部材５３を介して設けられている。しかしながら、本発明はかかる例に限定されない。半田バンプ７５により、支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２との間の電気的接続が得られる限り、他の態様であってもよく、図１３乃至図１６に示す態様に本発明を適用することができる。なお、図１３において、図１０に示す箇所と同じ箇所には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、図１３において矢印Ｘで示す方向から見た塑性体材料６５ａの上面を図１４に示す。
【００４５】
図１３及び図１４に示す例では、塑性体材料６５ａは、電極７２の上面の外周に沿って環状に、導電性接着部材５３を介して設けられている。
【００４６】
また、図１５に示す例では、電極７２の上面の外周に沿って切り欠き部分（隙間部分）を有して、塑性体材料６５ｂが導電性接着部材５３を介して設けられている。
【００４７】
更に、図１６に示す例では、電極７２の上面において、複数同心円状に塑性体材料６５ｃが導電性接着部材５３を介して設けられている。
【００４８】
このように、図１３乃至図１６に示す例では、塑性体材料６５ａ、６５ｂ乃至６５ｃは、電極７２の上面の全面ではなく、部分的に電極７２の上面に設けられているため、図１０及び図１２に示す例よりも導電性を向上させることができる。更に、電極７２の上面の外周部分の少なくとも一部に、塑性体材料６５ａ、６５ｂ乃至６５ｃが設けられているため、最も応力が発生し易い箇所で、塑性体材料６５ａ、６５ｂ乃至６５ｃにより、当該応力を緩和することができる。
【００４９】
２．電子部品装置の製造方法
次に、上述の構造を有する電子部品装置の製造方法について、図１７乃至図２０を参照して説明する。
【００５０】
なお、図８に示す例では、支持基板６０（配線回路基板７０）の電極部５２（電極７２）の上面に、導電性接着部材５３を介して塑性体材料６５が設けられ、当該塑性体材料６５上に単一の金属層６７が形成されている。図１７乃至図２０に示す例では、支持基板６０（配線回路基板７０）の電極部５２（電極７２）の上面に、導電性接着部材５３を介して、金属層６７（図８参照）と同様の材料からなる第１の金属層６７−１が設けられ、当該第１の金属層６７−１上に、塑性体材料６５が設けられ、当該塑性体材料６５上に、金属層６７（図８参照）と同様の材料からなる第２の金属層６７−２が設けられてなる構造が形成される。図８に示す例の構造は、図１７乃至図２０に示す例に工程中、第１の金属層６７−１を形成する工程を省略した工程により、形成される。
【００５１】
まず、図１７（ａ）に示すように、例えばシート状の形状を有する塑性体材料６５の上面及び裏面上に、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２を、例えばめっき法又はスパッタリング法により形成する。
【００５２】
塑性体材料６５は、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層として機能し、例えば基本組成がＴｉ−２５ａｔ％（Ｔａ＋Ｎｂ＋Ｖ）−（Ｚｒ＋Ｈｆ）＋Ｏと表示されるβ系チタン（Ｔｉ）合金（α−β型合金及びβ型合金の何れも含む）を含む材料等の、塑性金属材料である。塑性体材料６５として、例えば、シート状のチタン（Ｔｉ）合金系である豊通マテリアル製のゴムメタルを用いることができる。
【００５３】
次に、図１７（ｂ）に示すように、打ち抜き加工により、上面及び裏面上に第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２が形成された塑性体材料６５の、支持基板６０の電極部５２に対応する位置に、後述する工程により接続される支持基板６０の電極部５２の径又は後述する工程により接続される半田バンプ５５の径に相当する大きさの孔を形成する。
【００５４】
具体的には、粘着シートたるベースフィルム１００上に設けられた打抜き雌金型１０１上に、上面及び裏面上に第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２が形成された塑性体材料６５を設け、打抜き雄金型１０２により、塑性体材料６５の、支持基板６０の電極部５２に対応する位置に、支持基板６０の電極部５２の径又は半田バンプ５５の径に相当する大きさの孔を形成する。
【００５５】
かかる打抜き加工終了後に、打抜き雌金型１０１、打抜き雄金型１０２及び打ち抜き加工後の塑性体材料６５を取り除くと、図１８（ｃ）に示すように、ベースフィルム１００に、上面及び裏面上に第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２が形成された塑性体材料６５が転写される。
【００５６】
しかる後、図１８（ｄ）に示すように、メタルマスク１１０を用いて、ベースフィルム１００に転写された塑性体材料６５の上面に設けられた第１の金属層６７−１上に、導電性接着剤又は半田ペースト等の導電性接着部材５３を塗布形成する。
【００５７】
次に、図１９（ｅ）に示すように、導電性接着部材５３が搭載された２枚のベースフィルム１００のうち、１枚を、支持基板６０の主面であって図示を省略する半導体素子５１が実装されている主面と反対側の主面上に形成された電極部５２に、もう１枚を、配線回路基板７０の主面上に形成された電極７２に、位置合わせして転写する。
【００５８】
なお、支持基板６０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、その表面に銅（Ｃｕ）等からなる導電層が選択的に配設された配線用基板を複数積層して形成されている。電極部５２は、例えば銅（Ｃｕ）層がフォトリソグラフィー法等により形成され、当該銅（Ｃｕ）層上には、例えばニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層がめっき法により積層されることにより、形成される。また、配線回路基板７０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、その表面に銅（Ｃｕ）等からなる導電層が選択的に配設されている。配線回路基板７０の主面上に形成されている電極７１は、例えば銅（Ｃｕ）からなる。
【００５９】
導電性接着部材５３が搭載された２枚のベースフィルム１００のうち、１枚を、支持基板６０の主面上に形成された電極部５２に、もう１枚を、配線回路基板７０の主面上に形成された電極７２に転写した後、ベースフィルム１００を剥離する。その結果、図１９（ｆ）に示すように、支持基板１０において、第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２に挟持された塑性体材料６５が、導電性接着部材５３を介して、電極部５２に設けられてなる構造が形成される。同様に、図示を省略するが、配線回路基板７０において、第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２に挟持された塑性体材料６５が、導電性接着部材５３を介して、電極７２に設けられてなる構造が形成される。
【００６０】
次いで、図２０（ｇ）に示すように、第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２に挟持された塑性体材料６５が、導電性接着部材５３を介して設けられた支持基板６０の電極部５２に、錫（Ｓｎ）を主体とする半田から成る略球状の外部接続用突起電極たる半田バンプ７５を接合する。なお、半田バンプ７５を電極部５２に形成するにあたり、予め電極部５２に予備半田ペーストを形成してもよい。
【００６１】
次いで、リフロー加熱処理を施して、図２０（ｈ）に示すように、電極部５２に半田バンプ７５が形成された支持基板６０を、配線回路基板７０上に実装し固定する。即ち、剪断ひずみを最も受け易い半田バンプ７５と電極部５２又は電極７２との間に、塑性体材料６５を設け、塑性体材料６５を介して半田バンプ７５により、電極部５２と電極７２との間を物理的且つ電気的に接続してなる構造が形成される。
【００６２】
このようにして、支持基板６０と配線回路基板７０との間を樹脂封止することなく、半田バンプ７５を、塑性領域を利用した塑性体材料６５を備えた支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２とで挟み込んでなる電子部品装置を容易に製造することができる。
【００６３】
なお、図１７乃至図２０に示す例では、塑性体材料６５を、支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２との双方に設けているが、本発明はかかる例に限定されない。塑性体材料６５を、支持基板６０の電極部５２又は配線回路基板７０の電極７２の何れか一方に設けてもよい。
【００６４】
また、図１７（ｂ）に示す工程において用いられる打抜き雄金型１０２の形状を変えることにより、塑性体材料６５は図１４乃至図１６に示す平面形状を有することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００６６】
即ち、本発明は、ビルドアップ工法により製造されたコア部を備える多層配線基板や、ビルドアップ工法により製造されたコアレスの多層配線基板のみならず、様々なプリント配線基板を有する電子部品装置に適用することができる。
【００６７】
例えば、基板の片面のみに配線層が形成された片面（一層）配線基板、基板の両面に配線層が形成された両面（二層）配線基板、スルービアで各配線層を接続する貫通多層配線基板、ＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）で特定の配線層を接続するＩＶＨ多層配線基板等の様々なプリント配線基板を有する電子部品装置に適用することができる。
【００６８】
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
電極部を主面に備えた電子部品と、
前記電極部と対向して位置する電極を主面に備えた配線回路基板と、
前記電子部品の前記電極部と前記配線回路基板の前記電極とを接合するバンプと、
前記電子部品の前記電極部及び前記配線回路基板の前記電極の少なくとも一方と前記バンプとの間に形成され、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層と、を有することを特徴とする電子部品装置。
（付記２）
付記１記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、塑性体材料を含むことを特徴とする電子部品装置。
（付記３）
付記１又は２記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、β系チタン（Ｔｉ）合金を含む材料であることを特徴とする電子部品装置。
（付記４）
付記１乃至３いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、約２．５％乃至１５％の破断の塑性伸びを有することを特徴とする電子部品装置。
（付記５）
付記１乃至４いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記応力緩和層と前記バンプとの間に、少なくとも銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む金属層が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
（付記６）
付記１乃至５いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記応力緩和層と、前記電子部品の前記電極部又は前記配線回路基板の前記電極との間に、導電性接着部材が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
（付記７）
付記１乃至６いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記電子部品の前記電極部又は前記配線回路基板の前記電極の上面の外周部分の少なくとも一部の上方に、前記応力緩和層が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ＢＧＡ型半導体装置の支持基板が、半田バンプを介して配線回路基板上に実装された構造を示す図である。
【図２】図１に示す構造の問題点を説明するための図である。
【図３】半田バンプの形状が鼓型である場合の態様を説明するための図である。
【図４】図３に示す構造の問題点を説明するための図である。
【図５】コア層を有する支持基板の構造を示す図である。
【図６】コア層を有しない支持基板の構造を示す図である。
【図７】図５（図６）に示す構造にける問題点を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の構造を示す図である。
【図９】図８に示す塑性体材料の特性を示すグラフ（その１）である。
【図１０】図８に示す塑性体材料の特性を示すグラフ（その２）である。
【図１１】図８に示す電子部品装置に反りが発生した場合を示す図である。
【図１２】図８において、塑性体材料を矢印Ｘで示す方向から見た図である。
【図１３】図８に示す塑性体材料の変形例（その１）を説明するための図である。
【図１４】図１３において、塑性体材料を矢印Ｘで示す方向から見た図である。
【図１５】図８に示す塑性体材料の変形例（その２）を説明するための図である。
【図１６】図８に示す塑性体材料の変形例（その３）を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１９】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図２０】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための図（その４）である。
【符号の説明】
【００７０】
５１ 半導体素子
５２ 電極部
５３ 導電性接着部材
６０ 支持基板
６５、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ 塑性体材料
６７、６７−１、６７−２ 金属層
７０ 配線回路基板
７２ 電極
７５ 半田バンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品装置に関し、より具体的には、例えば表面実装型と呼ばれるＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）又はＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ又はＣｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等のパッケージ型半導体装置が配線回路基板に実装されてなる半導体装置等の電子部品装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化・高密度化・高機能化に伴い、電子部品の小型化・薄型化が要求されている。そこで、半導体装置として、小型化により実装面積を低減させた高密度実装に優れ、高機能化に伴う入出力ピン数の増加に対応可能なパッケージとして、ＢＧＡ又はＣＳＰ等の表面実装型パッケージが提案されている。
【０００３】
例えば、図１に示すＢＧＡ型半導体装置においては、上面に半導体素子１が載置・固着された支持基板（パッケージ基板）１０の下面に、所謂半田バンプと称される球状の外部接続用突起電極５が複数グリッド状に配設されている。支持基板１０は、配線回路基板（マザーボード）２５上に半田バンプ５を介して搭載され、支持基板１０の電極部２は、半田バンプ５を介して配線回路基板１５の電極１６に接続される。
【０００４】
しかしながら、半田バンプ５を接続するために施されるリフロー処理等の熱履歴が加わる場合や、半導体装置の使用時において発熱を伴う場合等があり、半導体素子１、支持基板１０、及び配線回路基板１５等の熱膨張係数の相違に起因して熱膨張による応力が発生する。また、半導体素子１は、支持基板１０に比し、大きな弾性率を有するため、半導体チップ１を支持する支持基板１０には、熱応力に起因する反りが発生しやすい。
【０００５】
よって、半導体素子１が実装された支持基板１０を配線回路基板１５上に半田バンプ５を介して実装すると、上記熱膨張係数の相違に起因して発生する応力が半田バンプ５全体に繰り返し集中して半田バンプ５にクラックが発生し、半導体素子１と支持基板１０又は配線回路基板１５との電気的及び機械的な接合が破壊又は損傷するおそれがある。
【０００６】
更に、図２に示すように、上記熱膨張係数の相違に起因して半田バンプ５に寸法ずれが発生し、剪断ひずみが半田バンプ５に発生して半田バンプ５が変形する。半田バンプ５の形成位置が支持基板１０の外周に近ければ近いほど、かかる剪断ひずみ及び寸法ずれは顕著になる。よって、半田バンプ５の許容し得る剪断ひずみ量に基づき、半田バンプ５を形成することができる領域は制限されるため、上記構造は、半導体装置の多端子化に対応でき難く、また、上記構造を、大面積を有する半導体装置に適用することは困難である。
【０００７】
かかる問題に対応すべく、図３に示す態様が提案されている。なお、図３において、図１で示す箇所と同じ箇所には同じ符号を付し、その説明を省略する。図３において、配線回路基板１５の電極１６と支持基板１０の電極部２とを接合する外部接続用突起電極たる半田バンプ２５は、鼓型形状を有し、半田バンプ２５と電極１６との接合角度が鈍角（図３参照）となっている。かかる形状により、半田バンプ２５に作用する応力及びひずみを分散させることができ、疲労強度を向上させて、半田バンプ２５を破壊し難くすることができる。しかしながら、鼓型形状の半田バンプ２５を有する半導体装置の製造にあっては、図１に示す半田バンプ５を有する半導体装置の製造よりも工程が複雑となり、半田バンプの高さを制御するためのスタンドオフ等の装置を用いて、半田の体積及び高さを正確に調整する必要がある。また、その結果、半田のセルフアライメント効果が妨げられるおそれがある。更に、半田バンプ２５が破壊する場合には、鼓型形状におけるくびれ部から亀裂が発生し易く、また、図４に示すように寸法ずれが生じ易い。
【０００８】
ところで、支持基板の反りを抑制するために、図５に示す態様が提案されている。図５に示す支持基板３０では、中心部にコア層３１が設けられている。コア層３１よりも上部及び下部には、配線パターン３２及びスタックビア３７を有するビルドアップ絶縁膜３３が形成されている。ビルドアップ絶縁膜３３は、コア層３１の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂からなる。ビルドアップ絶縁膜３３には、コア層３１を貫通するように、スルービア３４が形成されており、スルービア３４は、ビルドアップ絶縁膜３３に設けられた配線パターン３２を接続している。最上部及び最下部のビルドアップ絶縁膜３３上には、ソルダーレジスト膜３５が形成されており、ソルダーレジスト膜３５中には、電極パッド３６が形成されている。かかる構造を有する支持基板３０の上面に、半導体素子１が、回路形成面を下向きにした所謂フェイスダウン状態で実装され、半導体素子１と支持基板３０の上面に位置するソルダーレジスト膜３５との間は、エポキシ樹脂等のアンダーフィル樹脂４０が充填されている。支持基板３０の下面に位置する電極パッド３６には、図示を省略する配線回路基板に支持基板３０を実装するための半田バンプ（図示を省略）が形成される。このように、支持基板として樹脂多層基板の中心部に高弾性率樹脂からなるコア層３１が配設された基板３０を用いた態様であっても、ビルドアップ絶縁膜３３での配線密度差及び支持基板３０と半導体素子１との熱膨張係数の相違に因り、支持基板３０に反りやひずみが発生し、半導体素子１と支持基板３０との接続信頼性に欠けるおそれがある。また、支持基板３０の剛性を高めるためにコア層３１の厚さを厚くすると、支持基板３０の薄型化を図ることが困難となり、半導体装置の薄型化に対応することができない。
【０００９】
かかる構造に対し、支持基板３０の厚さを低減すべく、支持基板として、図６に示すコア層を設けない所謂コアレス樹脂基板が提案されている。なお、図６において、図５で示す箇所と同じ箇所には同じ符号を付し、その説明を省略する。図６に示す支持基板５０は、配線パターン３２及びスタックビア３７が形成されたビルドアップ絶縁膜３３が積層形成されてなる。ビルドアップ絶縁膜３３は、図５に示すコア層３１の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂からなる。最上部及び最下部のビルドアップ絶縁膜３３上には、ソルダーレジスト膜３５が形成されており、ソルダーレジスト膜３５中に、電極パッド３６が形成されている。かかる構造を有する支持基板５０の上面に、半導体素子１が、回路形成面を下向きにした所謂フェイスダウン状態で実装されており、更に、半導体素子１と支持基板５０の上面に位置するソルダーレジスト膜３５との間は、エポキシ樹脂等のアンダーフィル樹脂４０が充填されている。一方、支持基板５０の下面に位置する電極パッド３６には、図示を省略する配線回路基板に支持基板５０を実装するための半田バンプ（図示を省略）が形成される。
【００１０】
かかる構造を有する所謂コアレス樹脂基板たる支持基板５０の弾性率は、図５に示すコア層３１を備えた支持基板３０の弾性率（約２０Ｇｐａ）よりも、約１０ＧＰａ以上低いため、反り又は変形を生じるおそれがある。支持基板５０に反りが発生すると、支持基板５０と支持基板５０が実装される図示を省略する配線回路基板との接合箇所に応力が印加され、当該接合箇所が損傷又は破壊されるおそれがある。そこで、支持基板５０にあっては、上記反りの発生を抑制するために、支持基板５０の外周部に沿って、補強部材（スティフナ）５５を設ける態様が提案されている（図６参照）。しかしながら、補強部材５５により支持基板５０の反りが抑制されるのは、当該支持基板５０の外周部分だけであり、支持基板５０の中央部分等の剛性を高めることはできず、支持基板５０の大部分の領域における反り又は変形を十分に抑制することは困難である。また、支持基板５０と半導体素子１との熱膨張係数の相違に因り、半導体素子１の周囲において反りやひずみが発生し、半導体素子１と支持基板５０との接続信頼性に欠けるおそれがある。
【００１１】
ところで、図５及び図６の何れの態様においても、支持基板３０及び５０と半導体素子１とを接合する半田バンプ３９は、略球状の形状を有し、支持基板３０及び５０と半導体素子１との間には、当該半田バンプ３９とは別の部材であるアンダーフィル樹脂４０が充填されて、支持基板３０及び５０上に半導体素子１が実装されている。
【００１２】
この場合、図７に示す問題が発生する。なお、図７では説明の便宜に鑑み、図５に示す支持基板３０と半導体素子１との接続箇所を拡大して示すが、以下に示す問題は、図６に示す態様においても同様である。また、図７において、一点鎖線で示す箇所よりも右側は、隣接する半田バンプ３９間のピッチが長い場合を示しており、左側は、隣接する半田バンプ３９間のピッチが短い場合を示している。支持基板３０及び５０と半導体素子１との間には、両者の電気的接続に直接関与しないアンダーフィル樹脂４０が設けられているため、かかるアンダーフィル樹脂の配設スペースを確保する必要がある。そのため、図７において、一点鎖線で示す箇所よりも右側の箇所に示すように、隣接する半田バンプ３９間のピッチを長くすると、半導体素子１が大型化し、電子機器の小型化に対応することができない。また、必要な数の半田バンプ３９の配設を、支持基板３０及び５０と半導体素子１との間にアンダーフィル樹脂４０を設けない場合と同一の半導体素子１の主面の面積内で実現しようとすると、図７において、一点鎖線で示す箇所よりも左側の箇所及び点線で囲んだ箇所に示すように、隣接する半田バンプ３９間のピッチを短くする必要がある。そうすると、隣接する半田バンプ３９間で電気的接続の信頼性を得ることができず、また、アンダーフィル樹脂４０を充填するためのスペースを充分に確保することは困難である。
【００１３】
なお、その他、Ａｌ配線層と塑性材料層と直接重ね合わせて配置し、その上方にパッシベーション膜を設けてなる半導体装置が提案されている（特許文献１参照）。
【００１４】
また、半導体素子上の電極部と、絶縁層を介して前記電極部に接続された配線層と、前記配線層上に形成されたパッケージ電極とを有する半導体装置であって、前記配線層からパッケージ電極に至る配線導体路の一部にマルテンサイト相変態を起こす合金からなる導体片を介在させた構造が提案されている（特許文献２参照）。
【００１５】
塑性溶射金属厚膜からなるバンプを有する構造が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭６３−０７３６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−２４０２１号公報
【特許文献３】特開平９−３３０９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、プリント配線基板等の電子部品がバンプを介して配線基板に実装されてなる電子部品装置であって、簡易な構造で前記バンプに応力及びひずみが発生することを防止して、電子部品と配線基板との接続信頼性の向上を図ると共に、電子機器の小型化・薄型化に対応することができる電子部品装置を提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の実施の形態の一観点によれば、電極部を主面に備えた電子部品と、前記電極部と対向して位置する電極を主面に備えた配線回路基板と、前記電子部品の前記電極部と前記配線回路基板の前記電極とを接合するバンプと、前記電子部品の前記電極部及び前記配線回路基板の前記電極の少なくとも一方と前記バンプとの間に形成され、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層と、を有することを特徴とする電子部品装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施の形態によれば、電子部品がバンプを介して配線基板に実装されてなる電子部品装置であって、簡易な構造で前記バンプに応力及びひずみが発生することを防止して、電子部品と配線基板との接続信頼性の向上を図ると共に、電子機器の小型化・薄型化に対応することができる電子部品装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
まず、本発明の実施の形態に係る電子部品装置の構造について説明し、次いで、当該電子部品装置の製造方法について説明する。
【００２１】
１．電子部品装置の構造
本発明の実施の形態に係る電子部品装置の構造の例として、図８に、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ：Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置の支持基板が、半田バンプを介して配線回路基板上に実装された構造を示す。
【００２２】
図８に示すように、上面に半導体素子５１が実装され、電子部品として機能する支持基板（パッケージ基板）６０が、半田バンプ７５を介して、配線回路基板（マザーボード）７０上に実装されている。
【００２３】
支持基板６０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、その表面に銅（Ｃｕ）等からなる導電層が選択的に配設された配線用基板を複数積層して形成されている。支持基板６０の上面には、半導体素子５１が実装されている。
【００２４】
また、支持基板６０のうち、半導体素子５１が実装される主面と反対側の主面上には、例えば銅（Ｃｕ）層がフォトリソグラフィー法等により形成され、当該銅（Ｃｕ）層上には、例えばニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層がめっき法により積層されており、これにより電極部５２が形成されている。
【００２５】
電極部５２の上面には、塑性体材料６５が、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層として、導電性接着剤又は半田ペースト等の導電性接着部材５３を介して設けられている。
【００２６】
塑性体材料６５は、例えば基本組成がＴｉ−２５ａｔ％（Ｔａ＋Ｎｂ＋Ｖ）−（Ｚｒ＋Ｈｆ）＋Ｏと表示されるβ系チタン（Ｔｉ）合金（α−β型合金及びβ型合金の何れも含む）を含む材料等の、塑性金属材料である。塑性体材料６５として、例えば、シート状のチタン（Ｔｉ）合金系である豊通マテリアル製のゴムメタルを用いることができる。β系チタン（Ｔｉ）合金は、約２０乃至６０ＧＰａという極めて小さい縦弾性係数（ヤング率）を有する。
【００２７】
ここで、図９及び図１０を参照して、塑性体材料６５としてのβ系チタン（Ｔｉ）合金の特質について詳述する。図９及び図１０に示すグラフおいて、縦軸は、応力を示し、横軸は伸び（ひずみ）を示す。
【００２８】
図１０に示すように、塑性体材料６５としてのβ系チタン（Ｔｉ）合金は、弾性変形能が約２．５％という超弾性的性質を有する。更に、歪みが約２．５％以上になると、１５％まで破断伸びを有する塑性的性質を示す。
【００２９】
図９に示すように、塑性体材料６５としてのβ系チタン（Ｔｉ）合金は、弾性変形域において応力―歪み線図が直線とはならず、上に凸な曲線（Ａ’−Ｂ）となり、除荷すると同曲線Ａ−Ａ’に沿って伸びが０（ゼロ）に戻ったり、曲線Ｂ−Ｂ’に沿って極僅かな約０．２％の永久伸びを生じたりする。
【００３０】
このように、β系チタン（Ｔｉ）合金において、弾性変形域（Ａ’−Ａ）においても、応力と歪みとは直線的な関係になく、応力が増加すれば、急激に歪みが増加する。また、除荷した場合も同様であり、応力と歪みとは直線的な関係になく、応力が減少すれば、急激に歪みが減少する。即ち、β系チタン（Ｔｉ）合金は、高弾性変形能と高塑性変形能を有するものである。
【００３１】
また、β系チタン（Ｔｉ）合金は、室温において、約１２０μΩ・ｃｍの電気抵抗率を有する。塑性体材料６５の形成厚さは、半田バンプ７５の機能や大きさ等に基づき様々に設定することができるが、例えば、下限として約１乃至３μｍに、上限として約２０乃至５０μｍに設定してもよい。また、半田バンプ７５にダミーバンプ等の構造的機能をもたせる場合には、上限として、約２００乃至５００μｍに設定してもよい。
【００３２】
このような特性を有する塑性体材料６５上には、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む金属層６７が、例えばめっき法又はスパッタリング法により形成されている。但し、塑性体材料６５に、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、又は銅（Ｃｕ）と金（Ａｕ）との合金を含ませることによって、金属層６７を設けることを省略してもよい。
【００３３】
配線回路基板７０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、その表面に銅（Ｃｕ）等からなる導電層が選択的に配設されている。配線回路基板７０の主面上には、銅（Ｃｕ）から成る電極７２が形成されている。
【００３４】
電極７２の上面には、電極部５２と同様に、導電性接着剤又は半田ペースト等の導電性接着部材５３を介して、塑性体材料６５が設けられており、更に、塑性体材料６５上には、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む金属層６７が形成されている。
【００３５】
そして、配線回路基板７０の電極７２に、支持基板６０の電極部５２に接合された略球状の外部接続用突起電極たる半田バンプ７５が接合されている。半田バンプ７５は、錫（Ｓｎ）を主体とする半田から成る。
【００３６】
このように、本発明の実施の形態に係る電子部品装置においては、支持基板６０と配線回路基板７０との間を樹脂封止することなく、半田バンプ７５を、塑性領域を利用した塑性体材料６５を備えた支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２とで挟み込んでいる。即ち、剪断ひずみを最も受ける半田バンプ７５と電極部５２又は電極７２との間に、塑性体材料６５を設け、塑性体材料６５を介して半田バンプ７５により、電極部５２と電極７２との間を物理的且つ電気的に接続している。
【００３７】
よって、図１１に示すように、半導体素子５１、支持基板６０及び配線回路基板７０等の熱膨張係数の相違又は半田バンプ７５の形成高さの不均一性等に起因して、半導体素子５１、支持基板６０及び配線回路基板７０に反り又は変形が生じても、塑性体材料６５が当該反り又は変形に追従して変形し、半田バンプ７５に生じる機械的ストレスや熱的ストレスを吸収緩和する。また、仮に半田バンプ７５と電極部５２又は電極７２との間に応力集中が発生しても、当該箇所には、塑性体材料６５が設けられているため、塑性体材料６５が当該応力を緩和する。
【００３８】
そして、半導体素子５１、支持基板６０及び配線回路基板７０に反り又は変形が生じても、塑性体材料６５のみが変形し、半田バンプ７５そのものに変形は生じない。
【００３９】
更に、塑性体材料６５は、半田バンプ７５と略同等のヤング率（約２０乃至６０ＧＰａ）を有し、両者のマッチングがとられている。従って、塑性体材料６５と半田バンプ７５とは一体となっており、両者間における内部応力の発生を防止することができる。
【００４０】
よって、半導体素子５１、支持基板６０及び配線回路基板７０等の熱膨張係数の相違又は半田バンプ７５の形成高さの不均一性等に起因して発生する応力又は歪みを、塑性体材料６５の弾性範囲から塑性範囲内における変形によって吸収するため、簡易な構造で、前記応力又は歪みを緩和（分散）することができる。
【００４１】
従って、半田バンプ７５にクラックが発生することを防止することができ、半田バンプ７５を介する電極部５２と電極７２との接合の信頼性及び耐疲労強度を向上させることができる。よって、支持基板６０と配線回路基板７０との接続信頼性を向上させることができ、電子機器の小型化・薄型化に対応した態様で、繰り返しひずみに対して安定な電気的接続を維持することができると共に、電子部品装置の寿命を改善することができる。
【００４２】
なお、図１０に示す例では、塑性体材料６５を、支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２との双方に設けているが、本発明はかかる例に限定されない。塑性体材料６５を、支持基板６０の電極部５２又は配線回路基板７０の電極７２の何れか一方に設けてもよい。
【００４３】
また、図１０に示す例では、配線回路基板７０の電極７２と、支持基板６０の電極部５２との間に設けられた半田バンプ７５は、球状形状を有しているが、本発明はかかる例に限定されない。半田バンプ７５が、図３に示す半田バンプ２５のように鼓型形状を有する場合であっても、本発明を適用することができる。
【００４４】
ところで、図８に示す例において、矢印Ｘで示す方向から見た塑性体材料６５の上面を図１２に示す。図１２に示すように、図１０に示す例では、塑性体材料６５は、
電極７２の上面の全面に、導電性接着部材５３を介して設けられている。しかしながら、本発明はかかる例に限定されない。半田バンプ７５により、支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２との間の電気的接続が得られる限り、他の態様であってもよく、図１３乃至図１６に示す態様に本発明を適用することができる。なお、図１３において、図１０に示す箇所と同じ箇所には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、図１３において矢印Ｘで示す方向から見た塑性体材料６５ａの上面を図１４に示す。
【００４５】
図１３及び図１４に示す例では、塑性体材料６５ａは、電極７２の上面の外周に沿って環状に、導電性接着部材５３を介して設けられている。
【００４６】
また、図１５に示す例では、電極７２の上面の外周に沿って切り欠き部分（隙間部分）を有して、塑性体材料６５ｂが導電性接着部材５３を介して設けられている。
【００４７】
更に、図１６に示す例では、電極７２の上面において、複数同心円状に塑性体材料６５ｃが導電性接着部材５３を介して設けられている。
【００４８】
このように、図１３乃至図１６に示す例では、塑性体材料６５ａ、６５ｂ乃至６５ｃは、電極７２の上面の全面ではなく、部分的に電極７２の上面に設けられているため、図１０及び図１２に示す例よりも導電性を向上させることができる。更に、電極７２の上面の外周部分の少なくとも一部に、塑性体材料６５ａ、６５ｂ乃至６５ｃが設けられているため、最も応力が発生し易い箇所で、塑性体材料６５ａ、６５ｂ乃至６５ｃにより、当該応力を緩和することができる。
【００４９】
２．電子部品装置の製造方法
次に、上述の構造を有する電子部品装置の製造方法について、図１７乃至図２０を参照して説明する。
【００５０】
なお、図８に示す例では、支持基板６０（配線回路基板７０）の電極部５２（電極７２）の上面に、導電性接着部材５３を介して塑性体材料６５が設けられ、当該塑性体材料６５上に単一の金属層６７が形成されている。図１７乃至図２０に示す例では、支持基板６０（配線回路基板７０）の電極部５２（電極７２）の上面に、導電性接着部材５３を介して、金属層６７（図８参照）と同様の材料からなる第１の金属層６７−１が設けられ、当該第１の金属層６７−１上に、塑性体材料６５が設けられ、当該塑性体材料６５上に、金属層６７（図８参照）と同様の材料からなる第２の金属層６７−２が設けられてなる構造が形成される。図８に示す例の構造は、図１７乃至図２０に示す例に工程中、第１の金属層６７−１を形成する工程を省略した工程により、形成される。
【００５１】
まず、図１７（ａ）に示すように、例えばシート状の形状を有する塑性体材料６５の上面及び裏面上に、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２を、例えばめっき法又はスパッタリング法により形成する。
【００５２】
塑性体材料６５は、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層として機能し、例えば基本組成がＴｉ−２５ａｔ％（Ｔａ＋Ｎｂ＋Ｖ）−（Ｚｒ＋Ｈｆ）＋Ｏと表示されるβ系チタン（Ｔｉ）合金（α−β型合金及びβ型合金の何れも含む）を含む材料等の、塑性金属材料である。塑性体材料６５として、例えば、シート状のチタン（Ｔｉ）合金系である豊通マテリアル製のゴムメタルを用いることができる。
【００５３】
次に、図１７（ｂ）に示すように、打ち抜き加工により、上面及び裏面上に第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２が形成された塑性体材料６５の、支持基板６０の電極部５２に対応する位置に、後述する工程により接続される支持基板６０の電極部５２の径又は後述する工程により接続される半田バンプ５５の径に相当する大きさの孔を形成する。
【００５４】
具体的には、粘着シートたるベースフィルム１００上に設けられた打抜き雌金型１０１上に、上面及び裏面上に第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２が形成された塑性体材料６５を設け、打抜き雄金型１０２により、塑性体材料６５の、支持基板６０の電極部５２に対応する位置に、支持基板６０の電極部５２の径又は半田バンプ５５の径に相当する大きさの孔を形成する。
【００５５】
かかる打抜き加工終了後に、打抜き雌金型１０１、打抜き雄金型１０２及び打ち抜き加工後の塑性体材料６５を取り除くと、図１８（ｃ）に示すように、ベースフィルム１００に、上面及び裏面上に第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２が形成された塑性体材料６５が転写される。
【００５６】
しかる後、図１８（ｄ）に示すように、メタルマスク１１０を用いて、ベースフィルム１００に転写された塑性体材料６５の上面に設けられた第１の金属層６７−１上に、導電性接着剤又は半田ペースト等の導電性接着部材５３を塗布形成する。
【００５７】
次に、図１９（ｅ）に示すように、導電性接着部材５３が搭載された２枚のベースフィルム１００のうち、１枚を、支持基板６０の主面であって図示を省略する半導体素子５１が実装されている主面と反対側の主面上に形成された電極部５２に、もう１枚を、配線回路基板７０の主面上に形成された電極７２に、位置合わせして転写する。
【００５８】
なお、支持基板６０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、その表面に銅（Ｃｕ）等からなる導電層が選択的に配設された配線用基板を複数積層して形成されている。電極部５２は、例えば銅（Ｃｕ）層がフォトリソグラフィー法等により形成され、当該銅（Ｃｕ）層上には、例えばニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層がめっき法により積層されることにより、形成される。また、配線回路基板７０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を基材とし、その表面に銅（Ｃｕ）等からなる導電層が選択的に配設されている。配線回路基板７０の主面上に形成されている電極７１は、例えば銅（Ｃｕ）からなる。
【００５９】
導電性接着部材５３が搭載された２枚のベースフィルム１００のうち、１枚を、支持基板６０の主面上に形成された電極部５２に、もう１枚を、配線回路基板７０の主面上に形成された電極７２に転写した後、ベースフィルム１００を剥離する。その結果、図１９（ｆ）に示すように、支持基板１０において、第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２に挟持された塑性体材料６５が、導電性接着部材５３を介して、電極部５２に設けられてなる構造が形成される。同様に、図示を省略するが、配線回路基板７０において、第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２に挟持された塑性体材料６５が、導電性接着部材５３を介して、電極７２に設けられてなる構造が形成される。
【００６０】
次いで、図２０（ｇ）に示すように、第１の金属層６７−１及び第２の金属層６７−２に挟持された塑性体材料６５が、導電性接着部材５３を介して設けられた支持基板６０の電極部５２に、錫（Ｓｎ）を主体とする半田から成る略球状の外部接続用突起電極たる半田バンプ７５を接合する。なお、半田バンプ７５を電極部５２に形成するにあたり、予め電極部５２に予備半田ペーストを形成してもよい。
【００６１】
次いで、リフロー加熱処理を施して、図２０（ｈ）に示すように、電極部５２に半田バンプ７５が形成された支持基板６０を、配線回路基板７０上に実装し固定する。即ち、剪断ひずみを最も受け易い半田バンプ７５と電極部５２又は電極７２との間に、塑性体材料６５を設け、塑性体材料６５を介して半田バンプ７５により、電極部５２と電極７２との間を物理的且つ電気的に接続してなる構造が形成される。
【００６２】
このようにして、支持基板６０と配線回路基板７０との間を樹脂封止することなく、半田バンプ７５を、塑性領域を利用した塑性体材料６５を備えた支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２とで挟み込んでなる電子部品装置を容易に製造することができる。
【００６３】
なお、図１７乃至図２０に示す例では、塑性体材料６５を、支持基板６０の電極部５２と配線回路基板７０の電極７２との双方に設けているが、本発明はかかる例に限定されない。塑性体材料６５を、支持基板６０の電極部５２又は配線回路基板７０の電極７２の何れか一方に設けてもよい。
【００６４】
また、図１７（ｂ）に示す工程において用いられる打抜き雄金型１０２の形状を変えることにより、塑性体材料６５は図１４乃至図１６に示す平面形状を有することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００６６】
即ち、本発明は、ビルドアップ工法により製造されたコア部を備える多層配線基板や、ビルドアップ工法により製造されたコアレスの多層配線基板のみならず、様々なプリント配線基板を有する電子部品装置に適用することができる。
【００６７】
例えば、基板の片面のみに配線層が形成された片面（一層）配線基板、基板の両面に配線層が形成された両面（二層）配線基板、スルービアで各配線層を接続する貫通多層配線基板、ＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）で特定の配線層を接続するＩＶＨ多層配線基板等の様々なプリント配線基板を有する電子部品装置に適用することができる。
【００６８】
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
電極部を主面に備えた電子部品と、
前記電極部と対向して位置する電極を主面に備えた配線回路基板と、
前記電子部品の前記電極部と前記配線回路基板の前記電極とを接合するバンプと、
前記電子部品の前記電極部及び前記配線回路基板の前記電極の少なくとも一方と前記バンプとの間に形成され、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層と、を有することを特徴とする電子部品装置。
（付記２）
付記１記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、塑性体材料を含むことを特徴とする電子部品装置。
（付記３）
付記１又は２記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、β系チタン（Ｔｉ）合金を含む材料であることを特徴とする電子部品装置。
（付記４）
付記１乃至３いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、約２．５％乃至１５％の破断の塑性伸びを有することを特徴とする電子部品装置。
（付記５）
付記１乃至４いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記応力緩和層と前記バンプとの間に、少なくとも銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む金属層が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
（付記６）
付記１乃至５いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記応力緩和層と、前記電子部品の前記電極部又は前記配線回路基板の前記電極との間に、導電性接着部材が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
（付記７）
付記１乃至６いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記電子部品の前記電極部又は前記配線回路基板の前記電極の上面の外周部分の少なくとも一部の上方に、前記応力緩和層が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ＢＧＡ型半導体装置の支持基板が、半田バンプを介して配線回路基板上に実装された構造を示す図である。
【図２】図１に示す構造の問題点を説明するための図である。
【図３】半田バンプの形状が鼓型である場合の態様を説明するための図である。
【図４】図３に示す構造の問題点を説明するための図である。
【図５】コア層を有する支持基板の構造を示す図である。
【図６】コア層を有しない支持基板の構造を示す図である。
【図７】図５（図６）に示す構造にける問題点を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の構造を示す図である。
【図９】図８に示す塑性体材料の特性を示すグラフ（その１）である。
【図１０】図８に示す塑性体材料の特性を示すグラフ（その２）である。
【図１１】図８に示す電子部品装置に反りが発生した場合を示す図である。
【図１２】図８において、塑性体材料を矢印Ｘで示す方向から見た図である。
【図１３】図８に示す塑性体材料の変形例（その１）を説明するための図である。
【図１４】図１３において、塑性体材料を矢印Ｘで示す方向から見た図である。
【図１５】図８に示す塑性体材料の変形例（その２）を説明するための図である。
【図１６】図８に示す塑性体材料の変形例（その３）を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１９】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図２０】本発明の実施の形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための図（その４）である。
【符号の説明】
【００７０】
５１ 半導体素子
５２ 電極部
５３ 導電性接着部材
６０ 支持基板
６５、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ 塑性体材料
６７、６７−１、６７−２ 金属層
７０ 配線回路基板
７２ 電極
７５ 半田バンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極部を主面に備えた電子部品と、
前記電極部と対向して位置する電極を主面に備えた配線回路基板と、
前記電子部品の前記電極部と前記配線回路基板の前記電極とを接合するバンプと、
前記電子部品の前記電極部及び前記配線回路基板の前記電極の少なくとも一方と前記バンプとの間に形成され、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層と、を有することを特徴とする電子部品装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、塑性体材料を含むことを特徴とする電子部品装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、β系チタン（Ｔｉ）合金を含む材料であることを特徴とする電子部品装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記応力緩和層と前記バンプとの間に、少なくとも銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む金属層が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記電子部品の前記電極部又は前記配線回路基板の前記電極の上面の外周部分の少なくとも一部の上方に、前記応力緩和層が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
【請求項１】
電極部を主面に備えた電子部品と、
前記電極部と対向して位置する電極を主面に備えた配線回路基板と、
前記電子部品の前記電極部と前記配線回路基板の前記電極とを接合するバンプと、
前記電子部品の前記電極部及び前記配線回路基板の前記電極の少なくとも一方と前記バンプとの間に形成され、応力に対して塑性変形を示す導電性材料を含む応力緩和層と、を有することを特徴とする電子部品装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、塑性体材料を含むことを特徴とする電子部品装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電子部品装置であって、
前記導電性材料は、β系チタン（Ｔｉ）合金を含む材料であることを特徴とする電子部品装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記応力緩和層と前記バンプとの間に、少なくとも銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）を含む金属層が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項記載の電子部品装置であって、
前記電子部品の前記電極部又は前記配線回路基板の前記電極の上面の外周部分の少なくとも一部の上方に、前記応力緩和層が形成されていることを特徴とする電子部品装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−２７２４４５（Ｐ２００９−２７２４４５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１８００（Ｐ２００８−１２１８００）
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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