JP3019091B1 - はんだバンプを用いた部品接続構造およびその形成方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 高い位置合せ精度が不要で工程数を増加させ
ずに、接続部材の最大幅に対する高さの比を１より大き
くする。 【解決手段】 電子部品１に設けられたパッド４と配線
板３に設けられたパッド５を、導電性接続部材２を介し
て機械的、電気的に接続する。接続部材２は、その高さ
Ｈがその最大幅Ｄ５よりも大きく形成された核７と、パ
ッド４と５にそれぞれ接合せしめられ且つ少なくとも核
７の外側面を覆うはんだ層６とから構成される。核７の
パッド５側の端部は凸球面状で、その重心７ｆはパッド
５上で自立するようにパッド５側に偏在する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、はんだバンプを用
いた部品接続構造とその形成方法に関し、さらに言え
ば、はんだバンプにより形成される導電性の接続部材
が、自立可能な形状の核とその外面を覆うはんだ層とか
ら形成される部品接続構造とその形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】はんだバンプを用いて、プリント配線板
などの基板上の回路に電子部品や各種の機能モジュール
など（以下、電子部品と略す）を搭載する場合、はんだ
バンプにより形成される導電性接続部材の高さができる
だけ大きく、しかもその高さが基板の全面にわたってで
きるだけ均一であることが必要である。そこで、従来よ
り一般的に、使用するはんだ材より融点が高い金属製球
体の外面をはんだ層で覆ったボール状はんだバンプが使
用されている。

【０００３】このボール状はんだバンプは、通常、金属
製球体の外面を覆うはんだ層を溶解・凝固させることに
より、電子部品側の接続用パッド（電極）上に形成され
る。そして、基板側の対応する接続用パッド（電極）に
対して、位置合わせをしながら電子部品側の接続用パッ
ドに形成されたボール状はんだバンプを接触せしめる。
その後、加熱・冷却によりボール状はんだバンプのはん
だ層を溶解・凝固させると、基板側と部品側の接続用パ
ッド間に金属製球体を介在させた状態で、そのはんだ層
は基板側と部品側の接続用パッドにそれぞれ固着され
る。

【０００４】こうして、基板側と部品側の接続用パッド
を機械的且つ電気的に接続する導電性の接続部材が形成
され、その接続部材によって電子部品が基板上に実装さ
れる。

【０００５】しかしながら、ボール状はんだバンプを用
いるこの従来構造では、導電性の接続部材の最大幅に対
する高さ（すなわち、電子部品側の接続用パッドと基板
側の接続用パッドの間の距離）の比は、最大でも１であ
る。なぜならば、接続部材の高さは金属製球体の直径に
ほぼ等しいのに対し、接続部材の最大幅は金属製球体の
直径にはんだ層の厚さが加わるからである。そして、こ
のはんだ層の厚さは接続用パッドの大きさに依存する
が、接続用パッドの大きさは金属製球体の直径よりも大
きいのが一般的であるからである。

【０００６】このため、この従来構造を電子部品の実装
密度がますます高度化している電子機器（例えば、コン
ピュータ・システムなど）の実装に適用すると、接続用
パッドの幅が狭くなるにつれ、電子部品と基板の間の距
離も小さくなってしまう。その結果、電子部品または基
板上の隣接する接続用パッド間において絶縁不良（短
絡、ショート）が発生したり、電子部品と基板上の対向
する接続用パッド間において接続不良（オープン）が発
生したりしやすくなり、接続部材による電気的接続の信
頼性が低下するという問題が生じる。

【０００７】そこで、例えば、１９９７年２月に発行さ
れた第２５８１４５６号特許公報（これは特開平８−１
７９７２号公報に対応する）に開示されているように、
はんだバンプを用いて形成した接続部材の内部に二つの
金属球体を積み重ねて配置し、それによって接続部材の
最大幅を増加させずにその接続部材の高さを増加させる
という技術が開発されている。この技術によれば、対向
する接続用パッド間の距離が増加するので、高密度実装
を行った場合にも上述した絶縁不良や接続不良の発生を
抑制できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第２５８１４５６号特許公報に記載された従来の部品
接続構造では、接続前に電子部品側と基板側の双方には
んだバンプをそれぞれ設ける必要がある。このため、電
子部品側のみにはんだバンプを設ければ足りる前述した
従来構造の場合に比べて、工程が一つ増加するという問
題が生じる。

【０００９】また、電子部品側と基板側の双方に設けた
微小なはんだバンプ同士を対向・配置して接続するの
で、それらの位置合せ工程において高い位置決め精度が
必要となるという問題もある。

【００１０】そこで、本発明の目的は、高い位置合せ精
度が不要で、しかも工程数を増加させることなしに、接
続部材の最大幅に対する高さの比を１より大きくできる
部品接続構造と、その形成方法を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、接続部材の最大幅に
対する高さの比が１より大きくても容易にその高さを均
一にできる部品接続構造と、その形成方法を提供するこ
とにある。

【００１２】本発明のさらに他の目的は、電子部品を高
密度実装しても電気的接続の信頼性を確保できる部品接
続構造と、その形成方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（１） 本発明の部品接
続構造は、第一部品に設けられた第一電極と、前記第一
電極に対向して第二部品に設けられた第二電極とを、は
んだバンプを溶解・凝固させてなる導電性の接続部材を
介して機械的且つ電気的に接続してなる部品接続構造で
あって、前記接続部材は、前記第一電極と前記第二電極
とを結ぶ方向の高さがその方向に直交する方向の最大幅
よりも大きく形成された核と、前記第一電極と第二電極
にそれぞれ接合せしめられ且つ少なくとも前記核の外側
面を覆うはんだ層とから構成され、前記核の前記第二電
極に接触せしめられる側の端部は凸球面状となってお
り、しかも、当該凸球面状の端部を接触させて前記第二
電極上に前記核を置くとその状態で前記核が自立するよ
うに、前記核の重心は当該凸球面状の端部の側に偏在し
ていることを特徴とする。

【００１４】（２） 本発明の部品接続構造では、前記
接続部材が、前記第一電極と前記第二電極とを結ぶ方向
の高さがその方向に直交する方向の最大幅よりも大きく
形成された核と、前記第一電極と第二電極にそれぞれ接
合せしめられ且つ少なくとも前記核の外側面を覆うはん
だ層とから構成されているため、前記接続部材を形成す
るはんだバンプを前記第一電極と第二電極の双方に取り
付ける必要がない。このため、本発明の部品接続構造を
形成するのに必要な工程数は、１個のはんだバンプによ
り形成する一般的な部品接続構造と同じである。よっ
て、上述した第２５８１４５６号特許公報に開示された
従来技術のように、別の工程を付加する必要がなく、工
程数が増加しない。

【００１５】また、前記第一電極と第二電極の双方には
んだバンプを取り付ける必要がないため、高い位置合せ
精度は不要である。

【００１６】さらに、前記接続部材では、前記核の前記
第二電極に接触せしめられる側の端部は凸球面状となっ
ており、しかも、当該凸球面状の端部を接触させて前記
第二電極上に前記核を置くとその状態で前記核が自立す
るように、前記核の重心は当該凸球面状の端部の側に偏
在している。このため、前記第一電極と第二電極とを接
続する前に、前記核の凸球面状の端部を前記第二電極側
に向けて前記接続部材を置くと、前記第二電極上で前記
接続部材は自立することができる。したがって、多数の
前記はんだバンプを用いて多数の前記接続部材を同時に
形成する場合にも、それらはんだバンプの高さは均一と
なる。よって、前記接続部材の高さを容易に均一にでき
る。

【００１７】以上の理由により、電子部品を高密度実装
すべく、前記第一部品と第二部品の上において多数の前
記第一電極と第二電極をそれぞれ密に配置しても、隣接
する前記第一電極同士または第二電極同士の間で絶縁不
良が生じる危険性が低下し、同時に対向する前記第一電
極と第二電極の間で接続不良が生じる危険性も低下す
る。よって、電子部品を高密度実装しても前記第一部品
と第二部品の電気的接続の信頼性を確保できるようにな
る。

【００１８】（３） 本発明の部品接続構造の好ましい
例では、前記接続部材の核が、前記第一電極に接触せし
められた略球状の第一部分と、前記第二電極に接触せし
められ且つ前記第一部分よりも大きい直径を持つ略球状
の第二部分とを備えていて、それら第一部分と第二部分
とを当該核の高さが前記第二部分の直径よりも大きくな
るように接合・一体化した構成を有する。この場合、前
記核の全体形状が達磨状となり、前記接続部材を前記第
二電極上に置いた時にいっそう安定する利点がある。

【００１９】本発明の部品接続構造の他の好ましい例で
は、前記接続部材の核が、略円錐台状の形状を有してお
り、その円錐台の底面が凸球面状で前記第二電極に接触
せしめられ、その円錐台の頂面が凸球面状で前記第一電
極に接触せしめられる。この場合、前記核の全体形状が
簡単であるため、当該核の形成が容易になる利点があ
る。また、達磨状の核の場合に比べて、前記接続部材の
高さをより大きくできる利点もある。

【００２０】本発明の部品接続構造のさらに他の好まし
い例では、前記接続部材の核の内部に空洞が形成され
る。この場合、前記核の重心を前記凸球面状の端部の側
に偏在させることが容易に行える利点がある。

【００２１】前記接続部材の核の空洞は、当該核とは異
なる材料で充填されていてもよいし、空洞のままでもよ
い。

【００２２】（４） 本発明の部品接続構造の形成方法
は、第一部品に設けられた第一電極と、前記第一電極に
対向して第二部品に設けられた第二電極とを、はんだバ
ンプを溶解・凝固させてなる導電性の接続部材を介して
機械的且つ電気的に接続してなる部品接続構造の形成方
法であって、（ａ） 前記第一電極と前記第二電極とを
結ぶ方向の高さがその方向に直交する方向の最大幅より
も大きく形成された核と、その核の外面を覆うはんだ層
とから構成され、さらに、前記核の前記第二電極に接触
せしめられる側の端部は凸球面状となっていて、当該凸
球面状の端部を接触させて前記第二電極上に前記核を置
くとその状態で前記核が自立するように、前記核の重心
は当該凸球面状の端部の側に偏在しているはんだバンプ
形成体を形成する工程と、（ｂ） 前記第二部品に設け
られた前記第二電極上に、前記核の凸球面状端部をその
第二電極側に向けて前記はんだバンプ形成体を置く工程
と、（ｃ） 前記第二電極上に置かれた前記はんだバン
プ形成体の加熱・冷却を通じてそのはんだ層を溶解・凝
固させることにより、前記はんだバンプ形成体を前記第
二電極に固着し、もって前記第二電極上に前記はんだバ
ンプを形成する工程と、（ｄ） 前記第二電極上に形成
された前記はんだバンプの頂部に対して、前記第一部品
に設けられた前記第一電極を接触させる工程と、（ｅ）
前記第二電極上に形成された前記はんだバンプの加熱
・冷却を通じてそのはんだ層を溶解・凝固させることに
より、そのはんだバンプを前記第一電極と前記第二電極
とに固着させ、もってそれら第一電極と第二電極とを互
いに接続する前記接続部材を形成する工程とを備えてな
ることを特徴とする。

【００２３】（５） 本発明の部品接続構造の形成方法
では、工程（ａ）において、前記第一電極と前記第二電
極とを結ぶ方向の高さがその方向に直交する方向の最大
幅よりも大きく形成された核と、その核の外面を覆うは
んだ層とから構成され、さらに、前記核の前記第二電極
に接触せしめられる側の端部は凸球面状となっていて、
当該凸球面状の端部を接触させて前記第二電極上に前記
核を置くとその状態で前記核が自立するように、前記核
の重心は当該凸球面状の端部の側に偏在しているはんだ
バンプ形成体を形成する。そして、工程（ｂ）におい
て、前記第二部品に設けられた前記第二電極上に、前記
核の凸球面状端部をその第二電極側に向けて前記はんだ
バンプ形成体を置く。このため、前記核の高さがその最
大幅よりも大きいにもかかわからず、前記はんだバンプ
形成体は前記第二電極上に安定して自立することができ
る。

【００２４】また、工程（ｃ）において、前記第二電極
上に置かれた前記はんだバンプ形成体の加熱・冷却を通
じてそのはんだ層を溶解・凝固させることにより、前記
はんだバンプ形成体を前記第二電極に固着し、もって前
記第二電極上に前記はんだバンプを形成する。このた
め、こうして得られるはんだバンプの高さは均一とな
る。

【００２５】続いて、工程（ｄ）において、前記第二電
極上に形成された前記はんだバンプの頂部に対して、前
記第一部品に設けられた前記第一電極を接触させてか
ら、工程（ｅ）において、前記第二電極上に形成された
前記はんだバンプの加熱・冷却を通じてそのはんだ層を
溶解・凝固させることにより、そのはんだバンプを前記
第一電極と前記第二電極とに固着させ、もってそれら第
一電極と第二電極とを互いに接続する前記接続部材を形
成する。

【００２６】このように、本発明の部品接続構造の形成
方法に必要な工程数は、１個のはんだバンプにより形成
する一般的な部品接続構造の場合と同じである。よっ
て、上述した第２５８１４５６号特許公報に開示された
従来技術のように、別の工程を付加する必要がなく、工
程数が増加しない。

【００２７】また、前記第一電極と第二電極の双方には
んだバンプを取り付ける必要がないため、高い位置合せ
精度は不要である。

【００２８】さらに、工程（ｅ）では、高さの均一な前
記はんだバンプのはんだ層を溶解・凝固させることによ
り前記接続部材を形成するので、その際に前記核は前記
第二電極上に安定して自立することができる。このた
め、前記はんだバンプも前記第二電極上に安定して自立
し、その結果として得られる前記接続部材の形状も安定
する。よって、多数の前記第二電極上に前記はんだバン
プを形成し、それらはんだバンプのはんだ層を溶解・凝
固させて前記接続部材を形成する場合にも、多数の前記
接続構造の高さは均一になる。

【００２９】以上の理由により、電子部品を高密度実装
すべく、前記第一部品と第二部品の上において多数の前
記第一電極と第二電極をそれぞれ密に配置しても、隣接
する前記第一電極同士または第二電極同士の間で絶縁不
良が生じる危険性が低下し、同時に対向する前記第一電
極と第二電極の間で接続不良が生じる危険性も低下す
る。すなわち、電子部品を高密度実装しても前記第一部
品と第二部品の電気的接続の信頼性を確保できるように
なる。

【００３０】（６） 本発明の部品接続構造の形成方法
の好ましい例では、前記はんだバンプ形成体の核が、前
記第一電極側に配置される略球状の第一部分と、前記第
二電極側に配置され且つ前記第一部分よりも大きい直径
を持つ略球状の第二部分とを備えていて、それら第一部
分と第二部分とを当該核の高さが前記第二部分の直径よ
りも大きくなるように接合・一体化した構成を有する。
この場合、前記核の全体形状が達磨状となり、前記はん
だバンプ形成体を前記第二電極上に置いた時にいっそう
安定する利点がある。

【００３１】本発明の部品接続構造の形成方法の他の好
ましい例では、前記はんだバンプ形成体の核が、略円錐
台状の形状を有しており、その円錐台の底面が凸球面状
で前記第二電極側に配置され、その円錐台の頂面が凸球
面状で前記第一電極側に配置される。この場合、前記核
の全体形状が簡単であるため、当該核の形成が容易にな
る利点がある。また、達磨状の核の場合に比べて、前記
接続部材の高さをより大きくできる利点もある。

【００３２】本発明の部品接続構造の形成方法のさらに
他の好ましい例では、前記はんだバンプ形成体の核の内
部に空洞が形成される。この場合、前記核の重心を前記
凸球面状の端部の側に偏在させることが容易に行える利
点がある。

【００３３】前記はんだバンプ形成体の核の空洞は、当
該核とは異なる材料で充填されていてもよいし、空洞の
ままでもよい。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面を参照しながら具体的に説明する。

【００３５】（第１実施形態）図１および図２は本発明
の第１実施形態の部品接続構造を示す。この第１実施形
態は、本発明を半導体集積回路チップや表面実装用の各
種電子部品（例えば、マルチチップモジュール）をプリ
ント配線板上に接続する場合に適用したものである。

【００３６】プリント配線板上には多数の接続用パッド
（電極）が配置され、電子部品にも同様の接続用パッド
（電極）が複数個設けられている。そして、それらの対
向するパッド同士が本発明の第１実施形態の接続構造に
よって機械的かつ電気的に接続されている。しかし、説
明を簡単にするため、ここではプリント配線板上の一つ
の接続用パッドと、それに対向する電子部品の一つの接
続用パッドと、それらパッド同士を接続する部品接続構
造についてのみ説明する。

【００３７】図１において、電子部品１の下面には円形
で平坦な接続用パッド４が固着されている。このパッド
４は、電子部品１の所定の端子（図示せず）に電気的に
接続されている。また、プリント配線板３の上面の接続
用パッド４に対応する箇所には、円形で平坦な接続用パ
ッド５が固着されている。このパッド５は、プリント配
線板３に形成された電子回路の所定の端子（図示せず）
に電気的に接続されている。ここでは、パッド５の直径
Ｄ５はパッド４の直径Ｄ４よりも少し大きくなってい
る。

【００３８】電子部品１の下面の接続用パッド４とプリ
ント配線板３の上面の接続用パッド５とは、導電性の接
続部材２によって接続されている。この接続部材２によ
り、電子部品１がプリント配線板３上に機械的に接続さ
れると同時に、電子部品１の所定の端子がプリント配線
板３の電子回路の所定の端子に電気的に接続されてい
る。導電性の接続部材２は、後述するように、はんだバ
ンプを用いて形成されるものである。

【００３９】接続部材２は、上下両端の直径が中央部の
直径よりも大きく、鼓に似た形状を有している。接続部
材２の上端の直径は、電子部品１の接続用パッド４の直
径Ｄ４とほぼ同じである。接続部材２の下端の直径は、
プリント配線板３の接続用パッド５の直径Ｄ５とほぼ同
じである。接続部材２の中央部の直径は、プリント配線
板３の接続用パッド５の直径Ｄ５よりも小さい。

【００４０】接続部材２は、図２に明瞭に示すように、
達磨に似た形状を持つ金属核７と、その金属核７の外面
を覆うはんだ層６とから構成される。金属核７を形成す
る材料は、この実施形態では、はんだ層６の融点より高
い融点を持つ金属である。このため、金属核７を溶解す
ることなくはんだ層６を溶解させることが可能となる。

【００４１】金属核７を形成する金属としては、例え
ば、銅、ニッケル、鉄、クロム、タングステンなどが使
用できる。

【００４２】はんだ層６を形成するはんだとしては、例
えば、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）系はんだ、ビスマス（Ｂ
ｉ）−錫（Ｓｎ）系はんだなどが使用できる。

【００４３】金属核７は、図２に明瞭に示すように、上
位に位置する略球形の外形を持つ第一部分７ａと、下位
に位置する略球形の外形を持つ第二部分７ｂとから形成
されている。換言すれば、金属核７は、略球形の第一部
分７ａの下端を略球形の第二部分７ｂの上端に接続して
一体化した形状を持つ。第二部分７ｂの外形の直径は第
一部分７ａのそれよりも大きい。従って、金属核７は達
磨状の外形を持つ。

【００４４】第一部分７ａの内部には、第一部分７ａと
同心で略球形の第一空洞７ｃが形成されている。第二部
分７ｂの内部には、第二部分７ｂと同心で略半球形の第
二空洞７ｄが形成されている。第一空洞７ｃと第二空洞
７ｄは、略円筒形の連結孔７ｅを介して互いに連通して
いる。

【００４５】金属核７を形成する第一部分７ａと第二部
分７ｂの内部には、このように、第一空洞７ｃと第二空
洞７ｄがそれぞれ形成されているので、金属核７の重心
７ｆは、図２に示すように、第二部分７ｂの内部で第二
空洞７ｄの下方に位置する。このため、水平に保持され
た接続用パッド５の上に置くと、金属核７は達磨と同じ
原理で揺動可能に自立することが可能である。換言すれ
ば、金属核７は、接続用パッド５の直径Ｄ５より大きい
高さＨを有するにもかかわらず、第一部分７ａを真上に
向けて（金属核７の長軸を垂直方向に向けて）接続用パ
ッド５上に直立状態で静止し、何らかの外力や振動が加
わっても揺動するだけで、短時間の間に自動的に元の直
立状態に復帰する性質を持つ。

【００４６】金属核７の融点は、使用するはんだ層６の
融点より高いことが必要である。例えば、はんだ層６と
して融点１８３℃の錫（Ｓｎ）―鉛（Ｐｂ）共晶はんだ
を使用する場合、金属核７としては、融点１０８４℃の
銅、融点１４５５℃のニッケルなどが好適に使用可能で
ある。

【００４７】金属核７をパッド４とパッド５にそれぞれ
接続しているのは、はんだ層６である。はんだ層６の断
面形状は、金属核７とパッド４との接触部の近傍と金属
核７とパッド５との接触部の近傍では、いずれもフィレ
ット状になっている。このため強固な機械的接続が得ら
れる。

【００４８】次に、以上の構成を持つ第１実施形態の部
品接続構造の形成方法について、図３および図４を参照
しながら説明する。

【００４９】まず最初に、図３（ａ）に示すように、上
面に多数の接続用パッド５が固着されたプリント配線板
３を用意する。他方、図３（ｂ）に示すような、第一部
分７ａと第二部分７ｂからなる達磨状の金属核７と、そ
の金属核７の外面全体を覆うはんだ層６とからなるはん
だバンプ形成体２ａを必要個数だけ形成する。

【００５０】はんだバンプ形成体２ａは、図１に示す接
続部材２と実質的に同じ構成である。すなわち、はんだ
バンプ形成体２ａの金属核７は、接続部材２の金属核７
とまったく同じものである。はんだバンプ形成体２ａの
はんだ層６も、接続部材２のはんだ層６同じものである
が、その形状が異なっている。図１に示す接続部材２で
は、はんだ層６の中央部が最も細く接続用パッド４と５
に向かってそれぞれ広がっているが、図３（ｂ）のはん
だバンプ形成体２ａでは、はんだ層６はその全体にわた
ってほぼ同じ厚さであり、金属核７の外面全体を殻のよ
うに覆っている点で異なる。

【００５１】次に、図３（ｂ）に示すように、配線板３
の接続用パッド５に対応する位置に複数の透孔８ａが形
成された配列治具８を用意し、それらの透孔８ａにはん
だバンプ形成体２ａを真空吸引により一括して保持す
る。配列治具８の透孔８ａの直径は、はんだバンプ形成
体２ａが吸い込まれてしまわないように、はんだバンプ
形成体２ａの上部の直径よりも小さくしてある。他方、
配線板３の接続用パッド５が設けられている上面全体に
フラックス（図示省略）を薄く塗布しておく。なお、配
列治具８の構成は公知であるので、それについての詳細
な説明は省略する。

【００５２】その後、はんだバンプ形成体２ａを保持し
た配列治具８を、水平状態を保ちながら配線板３に向か
って下降させ（あるいは、はんだバンプ形成体２ａを保
持した配列治具８に向かって配線板３を上昇させ）、は
んだバンプ形成体２ａの下端をフラックスを塗布した接
続用パッド５に接触させる。すると、配列治具８に保持
されていたはんだバンプ形成体２ａは、フラックスの持
つ粘着性によって接続用パッド５側に引っ張られる。そ
の結果、はんだバンプ形成体２ａは接続用パッド５上に
移され、フラックスの持つ粘着性によって接続用パッド
５上に付着する。

【００５３】こうして、はんだバンプ形成体２ａは、配
線板３の接続用パッド５上に直立した状態で仮止めされ
る。この時の状態は図３（ｃ）に示す通りである。この
状態では、金属核７の重心７ｆが配線板３側に近い位置
に偏在していることにより、はんだバンプ形成体２ａは
多少の振動や外力が加わっても直立状態を保つことがで
きる。

【００５４】続いて、仮止めしたはんだバンプ形成体２
ａを有する配線板３を２３０℃に加熱したホットプレー
ト上に１５〜３０秒間載せる。こうして、はんだバンプ
形成体２ａの金属核７を溶融させずにはんだ層６のみを
一時的に溶融させた後、凝固させる。その結果、はんだ
バンプ形成体２ａのはんだ層６は、配線板３の接続用パ
ッド５固着するので、はんだバンプ形成体２ａが接続用
パッド５上に固定される。こうして、接続用パッド５上
に固定されたはんだバンプ形成体２ａは、配線板３のは
んだバンプ２ｂを構成する。なお、ホットプレートの構
成は公知であるので、それについての詳細な説明は省略
する。

【００５５】こうして形成されたはんだバンプ２ｂは、
図４（ａ）に示すように、金属核７の下端が接続用パッ
ド５に接触すると共に、はんだ層６によりその接続用パ
ッド５に固着されている。この時、はんだ層６の下端は
パッド５とほぼ同じ直径になるまで広がると共に、それ
以外の部分は金属核７の外形に沿って膜状に延在する。

【００５６】さらに、マウンタ装置を用いて、接続用パ
ッド５上にはんだバンプ２ｂを備えた配線板３の上方に
電子部品１を重ね合わせ、図４（ｂ）に示すように、配
線板３の接続用パッド５とそれに対応する電子部品１の
接続用パッド４を対向させ、る電子部品１の接続用パッ
ド４をはんだバンプ２ｂの頂部に接触させる。その後、
配線板３と電子部品１を所定温度（例えば、２００℃）
に保った窒素雰囲気のリフロー炉に所定時間（例えば、
５０秒間）入れ、はんだバンプ２ｂのはんだ層６を一時
的に溶融させてから再凝固させる。こうして、はんだバ
ンプ２ｂにより導電性の接続部材２を形成する。

【００５７】このリフロー工程では、はんだ層６は一時
的に溶融状態になるため、不安定な状態にある。しか
し、金属核７の重心７ｆが配線板３側に近い位置に偏在
していることにより、この工程においても、はんだバン
プ２ｂが球形の第二部分７ｂの直径Ｄ５より大きい高さ
Ｈを有するにもかかわらず、はんだバンプ２ｂは多少の
振動や外力が加わっても直立状態を保つことができる。

【００５８】なお、リフロー炉とマウンタ装置の構成は
公知であるので、それらについての詳細な説明は省略す
る。

【００５９】以上述べた工程を通じて、図１に示すよう
な、電子部品１の接続用パッド４と配線板３の接続用パ
ッド５とが導電性の接続部材２で接続された、本発明の
第１実施形態の部品接続構造が得られる。

【００６０】以上説明したように、本発明の第１実施形
態の部品接続構造では、導電性の接続部材２が、電子部
品１の接続用パッド４と配線板３の接続用パッド５とを
結ぶ方向の高さＨがその方向に直交する方向の最大幅Ｄ
５よりも大きく形成された金属核７と、それらの接続用
パッド４と５にそれぞれ接合せしめられ且つ少なくとも
金属核７の外側面を覆うはんだ層６とから構成されてい
るため、接続部材２を形成するはんだバンプ２ｂを接続
用パッド４と５の双方に取り付ける必要がない。このた
め、必要な工程数は１個のはんだバンプにより形成する
一般的な部品接続構造と同じである。よって、上述した
第２５８１４５６号特許公報に開示された従来技術のよ
うに、別の工程を付加する必要がなく、工程数が増加し
ない。

【００６１】また、接続用パッド４と５の双方にはんだ
バンプ２ｂを取り付ける必要がないため、高い位置合せ
精度は不要である。

【００６２】さらに、接続部材２では、金属核７の配線
板３の接続用パッド５に接触せしめられる側の端部は凸
球面状となっており、しかも、当該凸球面状の端部を接
触させて接続用パッド５上に金属核７を置くとその状態
でその核７が自立するように、核７の重心は当該凸球面
状の端部の側に偏在している。このため、接続用パッド
４と５を接続する前に、核７の凸球面状の端部を配線板
３に向けて接続部材２を置くと、配線板３のパッド５上
で接続部材２は自立することができる。したがって、多
数のはんだバンプ２ｂを用いて多数の接続部材２を同時
に形成する場合にも、それらはんだバンプ２ｂの高さは
均一となる。よって、接続部材２の高さを容易に均一に
できる。

【００６３】以上の理由により、電子部品を高密度実装
すべく、電子部品１と配線板３の上において多数のパッ
ド４と５を小さくして密に配置しても、隣接するパッド
４同士または隣接するパッド５同士の間で絶縁不良が生
じる危険性が低下し、同時に対向するパッド４と５の間
で接続不良が生じる危険性も低下する。よって、電子部
品１を高密度実装しても電子部品１と配線板３の電気的
接続の信頼性を確保できる。

【００６４】第１実施形態の部品接続構造では、中空で
達磨形の金属核７を含む接続部材２を用いている。しか
し、接続部材２の核の材質は、セラミックまたは合成樹
脂としてもよい。また、セラミック（例えば、アルミ
ナ）または合成樹脂（例えば、エポキシ樹脂）と金属を
組み合わせても良い。

【００６５】また、配線板３側の接続用パッド５と接す
る第二部分７ｂに重心７ｆを有する構造であれば、空洞
７ｃ、７ｄを持っていなくてもよい。

【００６６】金属核７の形成方法としては、種々のもの
が考えられるが、例えば次のような方法が好適である。

【００６７】（１） 金属板をプレス機で打ち抜くこと
により、達磨状の金属核７をその垂直軸で二等分した半
体を形成し、二つの半体を接合する。

【００６８】（２） 鋳造により、達磨状の金属核７を
その垂直軸で二等分した半体を形成し、それら二つの半
体を接合する。 （第２実施形態）図５は本発明の第２実施形態の部品接
続構造を示す。この第２実施形態は、接続部材１２が、
第１実施形態の達磨形の金属核７に代えて、頂面と底面
がいずれも凸球面状に湾曲した略円錐台形（あるいは吊
鐘状）の金属核１０を使用している点を除き、第１実施
形態と同じ構成を有する。よって、図５において、同一
または対応する構成要素には同じ符号を付して、それら
に関する説明は省略する。

【００６９】図５に示すように、略円錐台形の金属核１
０は、内部に略円錐台形の空洞１０ｃを有しており、そ
の重心１０ｆは金属核１０の下端部の近傍、すなわちプ
リント配線板３の接続用パッド５の近傍に位置してい
る。

【００７０】この第２実施形態では、フラックスを用い
て配線板３の接続用パッド５上に接続部材１２を仮止め
する工程と、ホットプレートを用いてはんだバンプを形
成する工程と、リフロー炉を用いて導電性の接続部材２
を形成する工程のそれぞれにおいて、接続部材１２が垂
直方向に自立するので、第１実施形態と同じ効果が得ら
れることは言うまでもない。しかも、金属核１０の構成
が第１実施形態の金属核７に比べて単純なため、金属核
１０の製造が容易であるという利点がある。さらに、金
属核１０が吊鐘状となっているので、配線板３の接続用
パッド５の直径Ｄ５を変えずに接続部材１２の高さＨを
第１実施形態に比べて大きくできるという利点もある。

【００７１】第２実施形態では、中空で略円錐台形の金
属核１０を含む接続部材１２を用いたが、核の材質は、
第１実施形態で述べたのと同様に、セラミックまたは合
成樹脂、あるいはセラミックまたは合成樹脂と金属を組
み合わせたものでもよい。また、配線板３側の接続用パ
ッド５と接する部分に重心１０ｆを有する構造であれ
ば、空洞１０ｃを持っていなくてもよい。

【００７２】上述した第１および第２の実施形態では、
プリント配線板３上に単体の電子部品１を実装する場合
について説明したが、本発明はこの場合に限定されない
ことは言うまでもない。例えば、本発明は、プリント配
線板以外の任意の基板上に、単体の電子部品を実装する
場合や、多数の電子部品や回路などを集積したモジュー
ルを任意の基板上に実装する場合にも適用可能であり、
さらには、任意の部品を他の任意の部品上に実装する場
合などにも適用可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の部品接続
構造とその形成方法によれば、高い位置合せ精度が不要
で、しかも工程数を増加させることなしに、接続部材の
最大幅に対する高さの比を１より大きくできる。また、
接続部材の最大幅に対する高さの比が１より大きくても
容易にその高さを均一にできる。その結果、電子部品を
高密度実装しても電気的接続の信頼性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の部品接続構造を示す要
部概略断面図である。

【図２】本発明の第１実施形態の部品接続構造で使用す
るはんだバンプ形成体の概略断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態の部品接続構造の形成方
法を示す要部概略断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態の部品の接続構造の形成
方法を示す要部概略断面図で、図３の続きである。

【図５】本発明の第２実施形態の部品接続構造を示す要
部概略断面図である。

【符号の説明】

１ 電子部品 ２ 接続部材 ２ａ はんだバンプ形成体 ２ｂ はんだバンプ ３ プリント配線板 ４ 電子部品の接続用パッド ５ プリント配線板の接続用パッド ６ はんだ層 ７ 金属核 ７ａ 金属核の第一部分 ７ｂ 金属核の第二部分 ７ｃ 金属核の第一空洞 ７ｄ 金属核の第二空洞 ７ｅ 金属核の連結孔 ７ｆ 金属核の重心 ８ 配列治具 ８ａ 透孔 １０ 金属核 １０ｃ 金属核の空洞 １０ｆ 金属核の重心 １２ 接続部材

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一部品に設けられた第一電極と、前記
   第一電極に対向して第二部品に設けられた第二電極と
   を、はんだバンプを溶解・凝固させてなる導電性の接続
   部材を介して機械的且つ電気的に接続してなる部品接続
   構造であって、 前記接続部材は、前記第一電極と前記第二電極とを結ぶ
   方向の高さがその方向に直交する方向の最大幅よりも大
   きく形成された核と、前記第一電極と第二電極にそれぞ
   れ接合せしめられ且つ少なくとも前記核の外側面を覆う
   はんだ層とから構成され、 前記核の前記第二電極に接触せしめられる側の端部は凸
   球面状となっており、しかも、当該凸球面状の端部を接
   触させて前記第二電極上に前記核を置くとその状態で前
   記核が自立するように、前記核の重心は当該凸球面状の
   端部の側に偏在していることを特徴とする部品接続構
   造。
2. 【請求項２】 前記接続部材の核が、前記第一電極に接
   触せしめられた略球状の第一部分と、前記第二電極に接
   触せしめられ且つ前記第一部分よりも大きい直径を持つ
   略球状の第二部分とを備えていて、それら第一部分と第
   二部分とを当該核の高さが前記第二部分の直径よりも大
   きくなるように接合・一体化した構成を有している請求
   項１に記載の部品接続構造。
3. 【請求項３】 前記接続部材の核が、略円錐台状の形状
   を有しており、その円錐台の底面が凸球面状で前記第二
   電極に接触せしめられ、その円錐台の頂面が凸球面状で
   前記第一電極に接触せしめられている請求項１に記載の
   部品接続構造。
4. 【請求項４】 前記接続部材の核の内部に空洞が形成さ
   れている請求項１〜３のいずれかに記載の部品接続構
   造。
5. 【請求項５】 前記接続部材の核の空洞が、当該核とは
   異なる材料で充填されている請求項４に記載の部品接続
   構造。
6. 【請求項６】 第一部品に設けられた第一電極と、前記
   第一電極に対向して第二部品に設けられた第二電極と
   を、はんだバンプを溶解・凝固させてなる導電性の接続
   部材を介して機械的且つ電気的に接続してなる部品接続
   構造の形成方法であって、（ａ） 前記第一電極と前記
   第二電極とを結ぶ方向の高さがその方向に直交する方向
   の最大幅よりも大きく形成された核と、その核の外面を
   覆うはんだ層とから構成され、さらに、前記核の前記第
   二電極に接触せしめられる側の端部は凸球面状となって
   いて、当該凸球面状の端部を接触させて前記第二電極上
   に前記核を置くとその状態で前記核が自立するように、
   前記核の重心は当該凸球面状の端部の側に偏在している
   はんだバンプ形成体を形成する工程と、（ｂ） 前記第
   二部品に設けられた前記第二電極上に、前記核の凸球面
   状端部をその第二電極側に向けて前記はんだバンプ形成
   体を置く工程と、（ｃ） 前記第二電極上に置かれた前
   記はんだバンプ形成体の加熱・冷却を通じてそのはんだ
   層を溶解・凝固させることにより、前記はんだバンプ形
   成体を前記第二電極に固着し、もって前記第二電極上に
   前記はんだバンプを形成する工程と、（ｄ） 前記第二
   電極上に形成された前記はんだバンプの頂部に対して、
   前記第一部品に設けられた前記第一電極を接触させる工
   程と、（ｅ） 前記第二電極上に形成された前記はんだ
   バンプの加熱・冷却を通じてそのはんだ層を溶解・凝固
   させることにより、そのはんだバンプを前記第一電極と
   前記第二電極とに固着させ、もってそれら第一電極と第
   二電極とを互いに接続する前記接続部材を形成する工程
   とを備えてなることを特徴とする部品接続構造の形成方
   法。
7. 【請求項７】 前記はんだバンプ形成体の核が、前記第
   一電極側に配置される略球状の第一部分と、前記第二電
   極側に配置され且つ前記第一部分よりも大きい直径を持
   つ略球状の第二部分とを備えていて、それら第一部分と
   第二部分とを当該核の高さが前記第二部分の直径よりも
   大きくなるように接合・一体化した構成を有している請
   求項６に記載の部品接続構造の形成方法。
8. 【請求項８】 前記はんだバンプ形成体の核が、略円錐
   台状の形状を有しており、その円錐台の底面が凸球面状
   で前記第二電極側に配置され、その円錐台の頂面が凸球
   面状で前記第一電極側に配置される請求項６に記載の部
   品接続構造の形成方法。
9. 【請求項９】 前記はんだバンプ形成体の核の内部に空
   洞が形成されている請求項６〜８のいずれかに記載の部
   品接続構造の形成方法。
10. 【請求項１０】 前記はんだバンプ形成体の核の空洞
    が、当該核とは異なる材料で充填されている請求項９に
    記載の部品接続構造の形成方法。