JP3309832B2 - 電子部品の接続構造及び接続方法 - Google Patents

電子部品の接続構造及び接続方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の接続構
造及び接続方法に関し、特に、ハンダバンプを用いてプ
リント配線板と搭載部品とを接合する電子部品に用いて
好適とされる電子部品の接続構造及び接続方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子部品の接続構造について、図
５及び図６を参照して説明する。図５は、半導体装置用
のパッケージの一種であるＣＳＰ（Chip Size Packag
e）をプリント配線板上に実装した従来の電子部品の上
面図を示し、図６は、図５のＢ―Ｂ線における断面図で
あり、（ａ）はアンダーフィル充填前の状態を、（ｂ）
はアンダーフィル充填後の状態を示している。
【０００３】図６（ａ）に示すように、従来はＣＳＰ２
０側に所定のハンダバンプ１４を形成し、ＣＳＰ２０等
の搭載部品を対向させて配置し、両者を加圧、加熱する
ことにより電気的及び機械的に接合していた。しかしな
がら、従来の方法では、次のような問題が生じる。
【０００４】すなわち、接合した電子部品に温度サイク
ル試験を実施した場合に、プリント配線板１８とＣＳＰ
２０の熱膨張係数の差により応力が発生し、機械的強度
が弱いハンダバンプ１４にクラックが生じ、電気的導通
が得られなくなるという問題が発生していた。また、落
下試験によりＣＳＰ２０がプリント配線板１８から脱落
してしまうという問題があった。
【０００５】上記の問題点を回避するために、図６
（ｂ）に示すように、ＣＳＰ２０とプリント配線板１８
との間隙に、アンダーフィル２１としてエポキシ系の樹
脂を充填するという方法が用いられる。この方法によれ
ば、温度サイクルによる熱応力がハンダバンプ１４に集
中することを防止することができ、従って、ハンダバン
プ１４にクラックが発生するという問題を回避すること
ができる。また、ＣＳＰ２０の底面のインターポーザ１
２とプリント配線板１８との間にアンダーフィル２１を
注入して接着することにより、両者の機械的接続強度を
増すことができ、落下試験によりＣＳＰ２０がプリント
配線板１８から脱落することを防ぐことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＣＳＰ２０とプリント配線板１８との間にアンダーフ
ィル２１を注入する方法には、注入作業に関し以下に示
す問題がある。
【０００７】第１の問題点は、ＣＳＰ２０底面とプリン
ト配線板１８との間隙が、通常、１ｍｍ以下と狭く、さ
らに、ハンダバンプ１４の隙間からアンダーフィル２１
を注入しなければならないために、作業性が悪いという
ことである。また、第２の問題点は、アンダーフィル２
１の硬化には、通常、１００〜１６０℃程度の高温雰囲
気で数１０〜１２０分程度の加熱処理を行う必要がある
が、その高温処理のためには高温槽等の設備が必要とな
り、さらに工程の増加により生産リードタイムが長くな
ってしまうことである。
【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、プリント配線板とその
上に搭載する部品とを接続するハンダバンプに温度サイ
クルによるクラックが発生することを防止し、プリント
配線板と搭載部品とを確実に接続、保持することができ
る電子部品の接続構造及び接続方法を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、バンプを介して互いに接合されて電子部
品を構成する複数の部品であって、前記複数の部品のう
ち、少なくとも一の部品のバンプ接合面の、前記バンプ
が配置される部分以外の所定の領域に、フィルム状の接
着剤層が形成されているもの（但し、製造過程において
バンプが封止用樹脂の溶融物と接触したもの、及び前記
所定の領域に絶縁体の障壁が配置されているものをそれ
ぞれ除く）である。
【００１０】また、本発明は、第２の視点において、電
子部品の接続方法を提供する。該接続方法は、複数の部
品をバンプを介して互いに接続する電子部品の接続方法
において、前記複数の部品のうち、少なくとも一の部品
（但し、バンプ接合面の、バンプが配置される部分以外
の領域に絶縁体の障壁が配置されているものを除く）の
バンプ接合面には、前記バンプが配置される部分以外の
領域に所定の厚さの接着剤層を形成し、前記複数の部品
を対向して接触させた状態で加熱することによって、前
記バンプ（但し、封止用樹脂の溶融物と接触したものを
除く）により前記複数の部品を電気的に接続すると同時
に、前記接着剤層により前記複数の部品を機械的に接続
するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係る電子部品の接続構造
は、その好ましい一実施の形態において、ハンダバンプ
（図１の１４）を介して互いに接合されて電子部品を構
成するＣＳＰ等の部品のバンプ接合面に、所定の高さの
ハンダバンプが配列され、ハンダバンプが配置される部
分以外の領域に、ハンダバンプよりやや低くなる厚さに
設定されたフィルム状の接着剤（図１の１５）が形成さ
れ、この部品をプリント配線板等に対向して設置し、加
熱することによって、ハンダバンプが溶融して両部品を
電気的に接続すると共に、接着剤がプリント配線板に密
着して両部品を機械的に接続する。
【００１２】
【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の一実施例について図１乃至
図４を参照して以下に説明する。図１は、本発明の接続
構造を半導体装置のパッケージの１種であるＣＳＰに適
用した例を示す図であり、（ａ）はＣＳＰの裏面側から
見た上面図、（ｂ）はその断面図である。また、図２及
び図３は、本発明の接続構造をプリント配線板側に適用
した例であり、図２は上面図を示し、図３は図２のプリ
ント配線板に部品を搭載する工程を模式的に示す工程断
面図である。また、図４は、本実施例の接続方法の一例
を示す上面図である。
【００１３】まず、本発明に係る電子部品の接続構造を
プリント配線板に搭載する部品側に適用した実施例につ
いて説明する。図１に示すように、プリント配線板に接
合されるＣＳＰ２０は、半導体チップ１１の電極がイン
ターポーザ１２を介して部品のランド１３に電気的に接
続されており、部品のランド１３上にはハンダバンプ１
４が形成されている。さらに、ハンダバンプ１４の周囲
には、フィルム状の半硬化状態の接着剤１５が仮固定さ
れている。この時、接着剤１５とハンダバンプ１４の高
さは、接着剤１５よりもハンダバンプ１４の方がやや高
くなるように設計している。
【００１４】上述した図１に示す例は、プリント配線板
１８に搭載する部品側にハンダバンプ１４及び接着剤１
５を形成しているが、搭載部品側にハンダバンプ１４の
みを形成し、プリント配線板１８側に接着剤１５を形成
することもできる。その場合の接続構造及び接続方法に
ついて、図２及び図３を参照して説明する。
【００１５】まず、図３（ａ）に示すように、プリント
配線板１８上の所定の位置に搭載する部品との接続箇所
となるプリント配線板のランド１９を形成し、そのラン
ド１９の周囲にフィルム状の接着剤１５を仮固定する。
この状態を上面から見た様子を図２に示す。一方、図示
していないが、プリント配線板１８に搭載するＣＳＰ２
０側にはインターポーザ１２を介して部品のランド１３
が形成されており、その部品のランド１３には所定の形
状のハンダバンプ１４が形成される。
【００１６】このように形成したプリント配線板１８と
ＣＳＰ２０とを、図３（ｂ）に示すように、各々のラン
ド１３及び１９が対向するように配置する。ここで、プ
リント配線板１８側に形成したフィルム状の接着剤１５
とＣＳＰ２０側に形成したハンダバンプ１４の高さは、
ハンダバンプ１４がプリント配線板のランド１９と完全
に接合した状態で接着剤１５がＣＳＰ２０側のインター
ポーザ１２と接続されるように設計する。
【００１７】そして、図３（ｃ）に示すように、ＣＳＰ
２０を搭載したプリント配線板１８をリフロー装置によ
り加熱することにより、ハンダバンプ１４が溶融してプ
リント配線板のランド１９上に広がり、プリント配線板
１８とＣＳＰ２０とが接続される。ここで、プリント配
線板のランド１９に溶融したハンダバンプ１４が塗れ広
がることにより、ＣＳＰ２０が多少沈み込み、その結
果、ＣＳＰ２０の底面に設けたインターポーザ１２がフ
ィルム状の接着剤１５に接触し、ＣＳＰ底面とプリント
配線板間にフィルム状接着剤が塗れ広がる。
【００１８】この様な接着を実現するためには、フィル
ム状接着剤は、加熱時に粘度が低く流動性の良い熱硬化
性接着剤若しくは熱可逆性接着剤を使用する。熱ストレ
スの緩和及び部品の脱落防止のためには熱硬化性接着剤
を使用する。また、部品搭載後にリペア作業を実施する
場合は、熱可逆性接着剤を使用する。ただし、熱可塑性
接着剤を使用した場合は、熱ストレスの緩和特性が熱硬
化性接着剤と比較し多少悪くなる。
【００１９】なお、プリント配線板のランド１９の表面
は、プリフラックス処理することが好ましく、プリント
配線板のランド１９の表面にクリームハンダを供給する
場合には、通常の電極の場合よりもクリームハンダの量
を少なくする。そうすることにより、プリント配線板１
８に搭載する部品の沈み込みによるフィルム状接着剤１
５の塗れ広がりを良くすることができる。
【００２０】以上の工程により、ＣＳＰ２０とプリント
配線板１８とをハンダバンプ１４により電気的に接続す
ると同時に、接着剤１５によりＣＳＰ２０底面のインタ
ーポーザ１２とプリント配線板１８間の機械的な接続を
得ることが可能となる。なお、図示していないが、プリ
ント配線板１８上の所定の位置にクリームハンダを供給
後、ＣＳＰ２０搭載時に他の部品も搭載することによ
り、本実施例の接続構造を有する部品と同時に、一般的
な接続構造の部品のハンダ付け作業も可能となる。
【００２１】図３に示した方法は、部品のハンダバンプ
１４による電気的接続と、接着剤１５による部品底面と
プリント配線板間の機械的接続とを同時に行うものであ
るが、これは、ハンダバンプ１４が溶融しプリント配線
板のランド１９に塗れ広がり、部品の質量により部品が
多少沈み込んで、フィルム状接着剤１５が部品底面とプ
リント配線板間の隙間に塗れ広がることによって実現し
ている。
【００２２】しかし、部品が非常に軽くフィルム状の接
着剤１５がインターポーザ１２とプリント配線板１８間
に塗れ広がらない場合には、何らかの方法で部品を押さ
えつける必要がある。その方法としては、図４に示すよ
うに、ＣＳＰ２０の上に重り１６を粘着剤１７により仮
固定する方法が考えられる。この様に、フィルム状接着
剤１５が部品底面とプリント配線板１８間に塗れ広がる
ような適切な重りを追加することにより、ハンダバンプ
１４による電気的接続と同時に、接着剤１５による機械
的接続を行うことが可能となる。なお、ＣＳＰ２０に仮
固定した重り１６は、接着剤１５が固化した後に取り除
かれる。
【００２３】本実施例では、部品の電極が面全体に配置
されている場合について説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、例えば、部品の電極が周
辺にのみ配置されるような部品の場合には、接着剤の形
状を簡単にするために電極部を除いた中央部のみに四角
形の接着剤を供給することもでき、そのような構造でも
同様の効果が得られる。
【００２４】また、本実施例では、搭載する部品として
ＣＳＰを用いた場合について説明したが、ベアチップに
本発明の接続構造を適用することも可能である。さら
に、誘電体フィルタやモジュールなどの大型部品をプリ
ント配線板にハンダ付け接続する際にも、部品の落下防
止対策として使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下記記載の効果を奏する。
【００２６】本発明の第１の効果は、ＣＳＰ等における
部品搭載後の後工程として実施していたアンダーフィル
充填作業が不要となることである。この後工程として実
施していたアンダーフィル充填作業は、ＣＳＰとプリン
ト配線板間の１ｍｍ以下の間隙への充填作業であるため
に作業性が悪く、さらに、アンダーフィルの充填作業
後、１００〜１６０℃程度の高温雰囲気にて硬化時間と
して数１０〜１２０分程度が必要であったが、これらの
作業を不要とすることにより、作業性の改善、工程の短
縮及び高温槽等の設備を不要とすることができる。
【００２７】本発明の第２の効果は、大型部品のプリン
ト配線板からの脱落を防止することができるということ
である。特に、携帯端末等の商品は、使用中に誤って落
下させることがあり、そのために人の高さ程度から落下
させても壊れないことが求められる。このような誘電体
フィルタやモジュールなどの大型部品をプリント配線板
上にハンダ付け接続した場合、これらの大型部品は落下
によりプリント配線板から脱落することがあるが、本発
明では、大型部品はプリント配線板に確実に接続されて
いるので、これらの大型部品の脱落を防止することがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る電子部品の接続構造を
説明するための上面図及び側断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電子部品の接続構造を
説明するための上面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る電子部品の接続方法を
説明するための工程断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る電子部品の接続方法を
説明するための断面図である。
【図５】従来の電子部品の接続構造を説明するための上
面図である。
【図６】従来の電子部品の接続構造を説明するための断
面図である。
【符号の説明】
１１ 半導体チップ １２ インターポーザ １３ 部品のランド １４ ハンダパンプ １５ 接着剤 １６ 重り １７ 粘着剤 １８ プリント配線板 １９ プリント配線板のランド ２０ ＣＳＰ ２１ アンダーフィル

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】バンプを介して互いに接合されて電子部品
    を構成する複数の部品であって、 前記複数の部品のうち、少なくとも一の部品のバンプ接
    合面の、前記バンプが配置される部分以外の所定の領域
    に、フィルム状の接着剤層が形成されていることを特徴
    とする部品（但し、製造過程においてバンプが封止用樹
    脂の溶融物と接触したもの、及び前記所定の領域に絶縁
    体の障壁が配置されているものをそれぞれ除く）。
  2. 【請求項２】バンプを介して互いに接合されて電子部品
    を構成する複数の部品であって、 前記複数の部品のうち、一の部品のバンプ接合面には所
    定の高さのバンプが配列され、前記バンプが配置される
    部分以外の領域には所定の厚さの接着剤層が形成されて
    いることを特徴とする部品（但し、製造過程においてバ
    ンプが封止用樹脂の溶融物と接触したもの、及び前記領
    域に絶縁体の障壁が配置されているものをそれぞれ除
    く）。
  3. 【請求項３】バンプを介して互いに接合されて電子部品
    を構成する複数の部品であって、 前記複数の部品のうち、一の部品のバンプ接合面には所
    定の高さのバンプが配列され、他の部品のバンプ接合面
    には前記バンプが配置される部分以外の領域に所定の厚
    さの接着剤層が形成されていることを特徴とする部品
    （但し、製造過程においてバンプが封止用樹脂の溶融物
    と接触したもの、及び前記領域に絶縁体の障壁が配置さ
    れているものをそれぞれ除く）。
  4. 【請求項４】前記接着剤層が、その厚さが前記バンプの
    高さより薄く設定されたフィルム状の接着剤よりなるこ
    とを特徴とする請求項２又は３に記載の部品。
  5. 【請求項５】複数の部品をバンプを介して互いに接続す
    る電子部品の接続方法において、 前記複数の部品のうち、少なくとも一の部品（但し、バ
    ンプ接合面の、バンプが配置される部分以外の領域に絶
    縁体の障壁が配置されているものを除く）のバンプ接合
    面には、前記バンプが配置される部分以外の領域に所定
    の厚さの接着剤層を形成し、前記複数の部品を対向して
    接触させた状態で加熱することによって、前記バンプ
    （但し、封止用樹脂の溶融物と接触したものを除く）に
    より前記複数の部品を電気的に接続すると同時に、前記
    接着剤層により前記複数の部品を機械的に接続すること
    を特徴とする電子部品の接続方法。
  6. 【請求項６】複数の部品をバンプを介して互いに接続す
    る電子部品の接続方法において、 一の部品（但し、バンプ接合面の、バンプが配置される
    部分以外の領域に絶縁体の障壁が配置されているものを
    除く）のバンプ接合面に所定の高さのバンプを配列し、
    前記バンプが配置される部分以外の領域に所定の厚さの
    接着剤層を形成し、前記複数の部品を対向して接触させ
    た状態で加熱することによって、前記バンプ（但し、封
    止用樹脂の溶融物と接触したものを除く）により前記複
    数の部品を電気的に接続すると同時に、前記接着剤層に
    より前記複数の部品を機械的に接続することを特徴とす
    る電子部品の接続方法。
  7. 【請求項７】複数の部品をバンプを介して互いに接続す
    る電子部品の接続方法において、 一の部品のバンプ接合面に所定の高さのバンプを配列
    し、他の部品（但し、バンプ接合面の、バンプが配置さ
    れる部分以外の領域に絶縁体の障壁が配置されているも
    のを除く）のバンプ接合面の前記バンプが配置される部
    分以外の領域に所定の厚さの接着剤層を形成し、前記一
    の部品と前記他の部品とを対向して接触させた状態で加
    熱することによって、前記バンプ（但し、封止用樹脂の
    溶融物と接触したものを除く）により前記一の部品と前
    記他の部品とを電気的に接続すると同時に、前記接着剤
    層により前記一の部品と前記他の部品とを機械的に接続
    することを特徴とする電子部品の接続方法。
  8. 【請求項８】前記接着剤層が、その厚さが前記バンプの
    高さより薄く設定されたフィルム状の接着剤よりなり、 前記バンプの溶融により前記一の部品と前記他の部品と
    の間隔が小さくなるに従い、前記接着剤層が対向する部
    品に密着することを特徴とする請求項６又は７に記載の
    電子部品の接続方法。
  9. 【請求項９】前記一の部品と前記他の部品とを接合する
    に際し、前記バンプの溶融前に、一側の部品の接合面と
    反対側の面に所定の重さの重しを配置して荷重を加える
    ことにより、前記接着剤層を前記一の部品に密着させ、
    加熱後に前記重しを取り外すことを特徴とする請求項８
    記載の電子部品の接続方法。
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