安装结构及其制造方法技术

本发明专利技术的提供一种安装结构，能够在将具有脆弱膜的半导体芯片等电子元器件安装到电路基板等基板上的安装结构中，提高连接可靠性。将电子元器件(1)的电极端子(4)与基板(2)的电极端子(5)相连接的接合部包含合金(8)以及弹性模量比该合金(8)要低的金属(9)，并且具有合金(8)被弹性模量较低的金属(9)包围的剖面结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】安装结构及其制造方法
本专利技术涉及一种安装结构及其制造方法，例如将半导体芯片等电子元器件安装于电路基板等基板上。
技术介绍
通过倒装芯片方式制造而成的安装结构是一种将LSI芯片等半导体芯片安装到电路基板上的安装结构。在倒装芯片方式中，在半导体芯片的电极端子(电极衬垫)上形成了焊料凸块等突起状电极(凸块)之后，面朝下地将该半导体芯片安装到电路基板上。具体而言，在倒装芯片工序中，将半导体芯片的电极端子与电路基板的电极端子(电极衬垫)对准后，将加热后的半导体芯片上的突起状电极朝电路基板的电极端子按压。对于形成焊料凸块的方法，通常采用如下方法：即，利用丝网印刷法、计量分配装置、电镀法将焊料提供至半导体芯片的电极端子上之后，利用回流炉对半导体芯片进行加热，从而升温至焊料熔点以上。在突起状电极为焊料凸块的情况下，为了增大半导体芯片的电极端子与电路基板的电极端子之间的接合强度，在半导体芯片与电路基板之间的空隙填充密封树脂。焊料凸块以外的突起状电极可以采用由金、铜等组成的突起状电极。一般采用电镀法来形成由金或铜等组成的突起状电极。在使用由金或铜等组成的突起状电极的情况下，一般在将粘接剂中混入有金属粒子的异方性导电膜预压接至电路基板上之后，通过该异方性导电膜将半导体芯片面朝下地热压接至电路基板上。另一方面，为了同时实现半导体芯片的高密度化及半导体芯片的多引脚化，半导体芯片的电极端子正趋于窄间距化、及面积缩小化，尤其是电极端子的窄间距化进展明显。因此，以往以来，在半导体芯片的外周部配置一列电极端子，或在用两列配置成交错状的情况下，相邻电极端子间可能发生短路，或由于半导体芯片与电路基板之间的热膨胀系数之差而引起的热应力使得连接不良。更具体而言，在突起状电极是焊料凸块的情况下，可能会产生所谓的桥接不良，从而引起相邻电极端子间发生短路不良。在倒装芯片工序中，熔融的焊料发生变形，使得相邻焊料凸块之间因焊料的表面张力而相互连接起来，从而产生桥接不良。因此，在半导体芯片的电极端子趋于窄间距化的情况下，桥接不良更容易发生。另外，由于半导体芯片的电极端子趋于窄间距化，填充于半导体芯片与电路基板之间的空隙中的密封树脂无法遍布于配置在半导体芯片的外周部的焊料凸块间所有的间隙中，从而引起由于半导体芯片与电路基板之间的热膨胀系数之差而产生的热应力所引起的连接不良。另外，在使用由金、铜等组成的突起状电极的情况下，若半导体芯片的电极端子趋于窄间距化，则分散于异方性导电膜中的金属粒子在相邻突起状电极间相连，从而可能在相邻电极端子间产生短路。另外，由于半导体芯片的电极端子趋于窄间距化，配置在半导体芯片的外周部的突起状电极间的所有间隙无法由异方性导电膜所填补，从而引起由于半导体芯片与电路基板之间的热膨胀系数之差而产生的热应力所引起的连接不良。如上所述，在半导体芯片的电极端子趋于窄间距化的情况下，相邻电极端子间可能产生短路，由于半导体芯片与电路基板之间的热膨胀系数之差而引起的热应力使得连接不良的发生。因此，为了扩大电极端子间间距，而开始在半导体芯片的整个主面(元件面)上区域状地(例如分散成网格状)配置多个电极端子。然而，近年来，即使在半导体芯片的整个主面上区域状地配置多个电极端子，电极端子的窄间距化区域仍较为显著，因而，在上述相邻的电极端子间会产生短路不良。为解决该问题，提出一种突起状电极，该突起状电极通过利用含有金属粒子的绝缘性皮膜来覆盖由金、铜等组成的圆柱状电极的表面而得以构成(例如参照专利文献1)。若采用由该绝缘性皮膜覆盖的突起状电极，则在将突起状电极压接连接至电路基板的电极端子时，绝缘性皮膜受到压缩，金属粒子穿破绝缘性皮膜而与电路基板的电极端子相接触。由此，确保了圆柱状电极与电路基板的电极端子之间的电导通。另外，由于相邻突起状电极间金属粒子相连，因此能防止在相邻的电极端子间发生短路。然而，在上述专利文献1所记载的安装结构中，金属粒子不与半导体芯片上的圆柱状电极以及电路基板的电极端子扩散接合，而仅仅相接触。因此，在半导体芯片的电极端子的面积变小的情况下，存在于圆柱状电极与电路基板的电极端子之间的金属粒子的数量变少，半导体芯片的电极端子与电路基板的电极端子之间的连接电阻变大。另一方面，近年来，对半导体芯片的电极端子的窄间距化及面积缩小化的要求越来越严格。因此，在上述专利文献1所记载的安装结构中，若半导体芯片的电极端子的面积变为近年来所要求的电极端子的面积，则将引起半导体芯片的电极端子与电路基板的电极端子之间的连接电阻变大的问题。此外，若该连接电阻变大，则将产生在半导体芯片的电极端子与电路基板的电极端子之间传送的信号的传送损失变大的问题。因此，提出一种突起状电极，该突起状电极通过在倒装芯片工序中、在未熔融的高熔点的下层电极上形成由焊料组成的上层电极而成(例如参照专利文献2)。若采用该两层结构的突起状电极，则比起仅由焊料组成的焊料凸块，该突起状电极所用焊料的量有所减少，因此，在倒装芯片工序中向平面方向飞出的焊料的量有所减少。由此，能防止桥接不良的发生。此外，由于上层电极的焊料与下层电极以及电路基板的电极端子扩散接合，因此，半导体芯片的电极端子与电路基板的电极端子之间的连接电阻不会变小，半导体芯片的电极端子与电路基板的电极端子之间传送的信号的传送损失也不会增大。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2003-282617号公报专利文献2：日本专利特开平9-97791号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，近年来，布线规则的细微化以及信号处理的高速化要求越来越高，出于满足这些要求的目的，在半导体芯片的层间绝缘膜中开始使用low-k膜或ULK(UltraLow-k：超低介电常数)膜等低介电常数绝缘膜。低介电常数绝缘膜的介电常数较低，因此开口口径呈现为具有多个数nm的空孔的多孔状，低介电常数绝缘膜的密度例如在1.0～1.4g/cm3左右。因此，低介电常数绝缘膜较为脆弱，因此，如上述专利文献2所记载的那样，可知，即使是在高熔点的下层电极的顶部设有由焊料组成的上层电极而成的突起状电极，也会产生如下问题。图16是用于说明专利文献2所记载的现有的半导体装置中的安装结构的剖视图。如图16所示，半导体芯片101的未图示的电极端子上形成有突起状电极102。突起状电极102形成为在倒装芯片工序中在未熔融的高熔点的下层电极102a上形成有由焊料组成的上层电极102b。以倒装芯片的方式将这种设有双层结构的突起状电极102的半导体芯片101安装到电路基板103上。具体而言，在将半导体芯片101的未图示的电极端子对准于电路基板103的电极端子104直呼，将加热后的半导体芯片101上的突起状电极102向电路基板103的电极端子104加压，上层电极102b熔融。该熔融了的上层电极102b的焊料102b’与下层电极102a及电路基板103的电极端子104扩散接合。然而，专利文献2所记载的突起状电极在圆柱状的下层电极102a的顶部形成有由焊料组成的上层电极102b。因此，在熔融了的焊料102b’冷却至常温的过程中，半导体芯片101与电路基板103之间的弹性模量之差及线膨胀系数之差所引起的热应力集中到配置于具有矩形外形的半导体芯片101的外周部的焊料102b’，若集中了该热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安装结构，其特征在于，包括：具有多个第1电极端子的电子元器件；具有多个第2电极端子的基板；以及接合部，该接合部包含合金以及弹性模量比所述合金要低的金属，并具有所述合金被弹性模量较低的所述金属包围的剖面结构，将所述第1电极端子与所述第2电极端子相连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.16 JP 2011-2024961.一种安装结构，其特征在于，包括：具有多个第1电极端子的电子元器件；具有多个第2电极端子的基板；以及接合部，该接合部包含合金以及弹性模量比所述合金要低的金属，并具有所述合金被弹性模量较低的所述金属包围的剖面结构，将所述第1电极端子与所述第2电极端子相连接，配置于所述电子元器件的外周部的至少一个所述接合部内的剖面中、弹性模量较低的所述金属的比率为最大的剖面上的、弹性模量较低的所述金属的比率比配置于所述电子元器件的中央部的至少一个所述接合部内的剖面中、弹性模量较低的所述金属的比率为最大的剖面上的、弹性模量较低的所述金属的比率要高。2.如权利要求1所述的安装结构，其特征在于，至少一个所述接合部具有从所述第1电极端子侧开始生长的合金与从所述第2电极端子侧开始生长的合金相连的部分，该相连部分的合金被弹性模量较低的所述金属包围。3.如权利要求1或2所述的安装结构，其特征在于，所述接合部包含设置于所述电子元器件的所述第1电极端子上、在周边部具有曲率的形状的第1突起状电极。4.如权利要求3所述的安装结构，其特征在于，所述接合部还包含设置于所述基板的所述第2电极端子上、在周边部具有曲率的形状的第2突起状电极。5.如权利要求4所述的安装结构，其特征在于，弹性模量较低的所述金属是焊料。6.如权利要求3所述的安装结构，其特征在于，所述接合部还包含设置于所述基板的所述第2电极端子上的面状电极。7.如权利要求6所述的安装结构，其特征在于，弹性模量较低的所述金属是焊料。8.如权利要求3所述的安装结构，其特征在于，所述接合部还包含设置于所述基板的所述第2电极端子上的柱状电极。9.如权利要求8所述的安装结构，其特征在于，弹性模量较低的所述金属是焊料。10.如权利要求1或2所述的安装结构，其特征在于，所述合金包含镍锡合金，弹性模量较低的所述金属包含锡。11.如权利要求3所述的安装结构，其特征在于，所述第1突起状电极包含镍，所述合金包含镍锡合金，弹性模量较低的所述金属包含锡。12.如权利要求4所述的安装结构，其特征在于，所述第1突起状电极包含镍，所述第2突起状电极包含镍，所述合金包含镍锡合金，弹性模量较低的所述金属包含锡。13.如权利要求6所述的安装结构，其特征在于，所述第1突起状电极包含镍，所述面状电极包含镍，所述合金包含镍锡合金，弹性模量较低的所述金属包含锡。14.如权利要求8所述的安装结构，其特征在于，所述第1突起状电极包含镍，所述柱状电极包含铜，所述合金包含镍锡合金、锡铜合金以及镍锡铜合金，弹性模量较低的所述金属包含锡。15.如权利要求1或2所述的安装结构，其特征在于，所述合金在其表面具有微小的凹凸部。16.一种安装结构的制造方法，制造将具有多个第1电极端子的电子元器件安装至具有多个第2电极端子的基板上的安装结构，其特征在于，包括如下工序：使焊料熔融，并使由构成第1突起状电极的金属及构成焊料的金属所组成的第1合金、以及由构成第2突起状电极的金属及构成所述焊料的金属所组成的第2合金生长的工序，其中，该焊料用于将设置于所述第1电极端子上且在周边部具有曲率的形状的所述第1突起状电极、与设置于所述第2电极端子上且在周边部具有曲率的形状的所述第2突起状电极相接合；以及将所述焊料冷却，并形成接合部的工序，该接合部具有所述第1合金及第2合金被弹性模量比所述第1合金及第2合金要低的所述焊料包围的剖面结构，并将所述第1电极端子与所述第2电极端子相连接，在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井大辅，后川和也，荻原清己，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP