JP2001007158A - Solder bump joining method and solder bump joined body - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細な半導体チップをフリップチップ接合す
る場合であっても、高い信頼性を実現することができる
半田バンプの接合方法を提供する。
【解決手段】 第1の基板12に形成された電極10
と、第2の基板20に形成された半田バンプ18とを接
合する半田バンプの接合方法であって、アルコール又は
カルボン酸を含んでなる接合助剤14を、電極上に被着
する工程と、半田バンプを溶融させつつ、接合助剤を用
いて、電極に半田バンプを接合する工程と、接合助剤を
残しつつ、第1の基板と第2の基板との間に熱硬化樹脂
22を注入する工程と、熱硬化樹脂中に接合助剤を溶か
しつつ、熱硬化樹脂が硬化するように加熱する工程とを
有している。
[PROBLEMS] To provide a solder bump bonding method capable of realizing high reliability even when a fine semiconductor chip is flip-chip bonded. An electrode formed on a first substrate is provided.
And a method of joining solder bumps to join the solder bumps 18 formed on the second substrate 20, wherein a bonding aid 14 containing alcohol or carboxylic acid is applied to the electrodes, A step of bonding the solder bumps to the electrodes using a bonding aid while melting the solder bumps, and injecting a thermosetting resin 22 between the first substrate and the second substrate while leaving the bonding aids And a step of heating the thermosetting resin so that the thermosetting resin is cured while dissolving the bonding aid in the thermosetting resin.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半田バンプの接合
方法及びそれを用いて接合した半田バンプ接合体に係
り、特に、信頼性を向上しうる半田バンプの接合方法及
びそれを用いて接合した半田バンプ接合体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder bump joining method and a solder bump joined body joined by using the same, and more particularly, to a solder bump joining method capable of improving reliability and joined by using the same. The present invention relates to a solder bump assembly.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化に伴い、半
導体チップを回路基板上にフェイスダウンで実装する、
フリップチップ実装技術が注目されている。フリップチ
ップ接合技術は、回路基板上に複数の半導体チップを敷
き詰めるように配置することができ、ほぼ理想的な高密
度実装が可能となることから、提案された当初はマルチ
チップモジュール(MCM)の分野において採用され
た。また、フリップチップ実装技術は、半導体チップの
多端子化の実現が可能であり、ワイヤボンディング法に
比べて配線遅延も短縮できることから、最近では単一の
半導体チップのパッケージングにおいても採用されつつ
ある。2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices become smaller and lighter, semiconductor chips are mounted face down on circuit boards.
Attention has been focused on flip chip mounting technology. The flip-chip bonding technology allows a plurality of semiconductor chips to be spread over a circuit board and enables almost ideal high-density mounting. Adopted in the field. In addition, flip-chip mounting technology can realize multi-terminal semiconductor chips and can reduce wiring delay as compared with the wire bonding method. Therefore, flip-chip mounting technology has recently been adopted in the packaging of a single semiconductor chip. .
【0003】フリップチップ接合では、予め半導体チッ
プ側の電極に半田バンプを形成しておき、この半田バン
プを回路基板側に形成された電極と位置合わせし、この
後、加熱することにより半田接合が行われる。半田接合
を行う際には、半田と電極との金属的な濡れを確保すべ
く、回路基板側の電極にロジン等より成るフラックスを
塗布しておき、このフラックスは半田接合後に洗浄され
る。In flip-chip bonding, solder bumps are formed on electrodes on the semiconductor chip side in advance, the solder bumps are aligned with electrodes formed on the circuit board side, and then the soldering is performed by heating. Done. When soldering is performed, a flux made of rosin or the like is applied to the electrode on the circuit board side in order to secure metallic wetness between the solder and the electrode, and this flux is washed after the soldering.
【0004】しかし、半導体チップの集積化に伴って、
半導体チップのピン数は増加する傾向にあり、半田バン
プの形成ピッチは狭くなる傾向にある。このため、近時
では、半田接合の後にフラックスを洗浄することが困難
となりつつある。However, with the integration of semiconductor chips,
The number of pins of a semiconductor chip tends to increase, and the pitch at which solder bumps are formed tends to be narrow. For this reason, recently, it has become difficult to wash the flux after soldering.
【0005】そこで、フラックスを用いることなくフリ
ップチップ接合を行う技術が提案されている。例えば、
還元雰囲気中で熱圧接することによりフリップチップ接
合を行う技術が、特開平4−83353号公報に開示さ
れている。かかる技術によれば、接合の際にフラックス
を必要としないので、フラックスの洗浄が困難な微細な
半導体チップに対してもフリップチップ接合を適用する
ことが可能となる。Accordingly, a technique for performing flip chip bonding without using flux has been proposed. For example,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-83353 discloses a technique for performing flip-chip bonding by hot pressing in a reducing atmosphere. According to this technique, a flux is not required at the time of bonding, so that it is possible to apply flip-chip bonding even to a fine semiconductor chip for which cleaning of the flux is difficult.
【0006】しかし、還元雰囲気中でフリップチップ接
合を行う場合には、還元雰囲気として加熱した水素雰囲
気が用いられる。加熱した水素雰囲気は、取り扱いが危
険であり、また高価な設備等を必要とするため、設備の
安全対策や運転費用等に高いコストを要することとな
る。しかも、十分な還元効果を得るためには、水素還元
雰囲気を300℃以上まで加熱しなければならず、この
場合、安価な樹脂基板は耐熱性が低いため用いることが
できなかった。However, when performing flip-chip bonding in a reducing atmosphere, a heated hydrogen atmosphere is used as the reducing atmosphere. The heated hydrogen atmosphere is dangerous in handling and requires expensive equipment and the like, so that high cost is required for safety measures of the equipment and operation costs. Moreover, in order to obtain a sufficient reducing effect, the hydrogen reducing atmosphere must be heated to 300 ° C. or higher. In this case, an inexpensive resin substrate cannot be used because of its low heat resistance.
【0007】そこで、水素還元雰囲気やロジン系のフラ
ックスを用いることなく、フリップチップ接合を行う技
術として、揮発性のアルコールを接合助剤として用いる
技術が提案されている。例えば、特開平6−41601
号公報、特開平7−58150号公報に開示されている
技術では、半田の融点より沸点の高いグリコール又はそ
の誘導体より成る接合助剤を用いて半田付けを行い、そ
の後、接合助剤の沸点以上に加熱することにより接合助
剤を揮発させる。かかる技術を用いれば、接合助剤の沸
点以上に加熱することにより接合助剤を揮発することが
できるので、水素還元雰囲気やロジン系のフラックスを
用いることなくフリップチップ接合を行うことができ
る。Therefore, as a technique for performing flip-chip joining without using a hydrogen-reducing atmosphere or rosin-based flux, a technique using volatile alcohol as a joining aid has been proposed. For example, JP-A-6-41601
In the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-58150, soldering is performed using a bonding aid made of glycol or a derivative thereof having a higher boiling point than the melting point of the solder, and thereafter, the soldering point is higher than the boiling point of the bonding aid. To evaporate the bonding aid. By using such a technique, the bonding assistant can be volatilized by heating it to a temperature equal to or higher than the boiling point of the bonding assistant, so that flip chip bonding can be performed without using a hydrogen reducing atmosphere or rosin-based flux.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
6−41601号公報で提案されているフリップチップ
接合技術では、半田バンプの材料として、融点が183
℃のSn−37Pbが用いられており、接合助剤とし
て、沸点が210℃のジエチレングリコールモノエチル
エーテルが用いられている。また、特開平7−5815
0公報で提案されているフリップチップ接合技術では、
半田バンプの材料として、融点が300℃のSn−95
Pbが用いられており、接合助剤として沸点が約300
℃と考えられるヘキサントリオールが用いられている。
このようなフリップチップ接合技術では、半田バンプの
融点と接合助剤の沸点との温度差が小さいため、半田バ
ンプを溶解している際に、接合助剤が揮発してしまい、
十分な濡れを確保することが困難である。半田の融点に
対して十分に沸点の高い接合助剤を用いれば、十分な濡
れを確保することは可能となるが、この場合には、接合
助剤を揮発させる際に高温で加熱しなければならず、そ
の加熱の際に半田と電極との間で拡散反応が進行し、接
合部が弱くなり、信頼性が低くなってしまう虞がある。However, in the flip-chip bonding technique proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-41601, the material of the solder bump has a melting point of 183.
° C Sn-37Pb is used, and diethylene glycol monoethyl ether having a boiling point of 210 ° C is used as a bonding aid. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-5815
In the flip chip bonding technology proposed in Japanese Patent Publication No.
As a material for the solder bump, Sn-95 having a melting point of 300 ° C.
Pb is used and has a boiling point of about 300 as a bonding aid.
Hexanetriol, which is considered to be in ° C, is used.
In such flip chip bonding technology, the temperature difference between the melting point of the solder bumps and the boiling point of the bonding aid is small, so that when the solder bumps are melted, the bonding aid volatilizes,
It is difficult to ensure sufficient wetting. If a bonding aid with a sufficiently high boiling point relative to the melting point of the solder is used, it is possible to ensure sufficient wetting, but in this case, it is necessary to heat at a high temperature when evaporating the bonding aid. In addition, the diffusion reaction between the solder and the electrode proceeds during the heating, and the bonding portion may be weakened, which may lower the reliability.
【0009】本発明の目的は、微細な半導体チップをフ
リップチップ接合する場合であっても、高い信頼性を実
現することができる半田バンプの接合方法及びそれを用
いて接合した半田バンプ接合体を提供することにある。An object of the present invention is to provide a solder bump bonding method capable of realizing high reliability even when a fine semiconductor chip is flip-chip bonded, and a solder bump bonded body bonded by using the method. To provide.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】近年、フリップチップ接
合技術においては、半導体チップと回路基板との間にエ
ポキシ樹脂等を充填するアンダーフィルという技術が注
目されており、例えば特開平9−172035号公報等
に開示されている。In recent years, in flip-chip bonding technology, an underfill technique of filling an epoxy resin or the like between a semiconductor chip and a circuit board has attracted attention. It is disclosed in gazettes and the like.
【0011】アンダーフィル技術では、半導体チップと
回路基板とをフリップチップ接合した後に、半導体チッ
プと回路基板との間にエポキシ樹脂等の熱硬化樹脂を注
入し、この後、加熱することにより熱硬化樹脂を硬化す
る。半導体チップと回路基板との間に、硬化した熱硬化
樹脂が充填されているので、半導体チップと回路基板と
の間の熱膨張歪みを低減することができ、これにより接
合部の信頼性を向上することができる。また、半導体チ
ップと回路基板との間が熱硬化樹脂により充填されてい
るので、水分の浸入によって半田バンプや電極等が腐食
してしまうのを防止することができ、またマイグレーシ
ョン等を抑制することも可能となる。In the underfill technique, after a semiconductor chip and a circuit board are flip-chip bonded, a thermosetting resin such as an epoxy resin is injected between the semiconductor chip and the circuit board, and then heated to be thermoset. Cure the resin. Since the cured thermosetting resin is filled between the semiconductor chip and the circuit board, the thermal expansion distortion between the semiconductor chip and the circuit board can be reduced, thereby improving the reliability of the joint. can do. Further, since the space between the semiconductor chip and the circuit board is filled with a thermosetting resin, it is possible to prevent corrosion of the solder bumps and electrodes due to intrusion of moisture, and to suppress migration and the like. Is also possible.
【0012】アンダーフィル技術を用いて熱膨張歪みを
低減し、水分の浸入を防止し、マイグレーションを抑制
するためには、熱硬化樹脂と半導体チップとの間の密着
性、及び熱硬化樹脂と回路基板との密着性を十分に確保
することが必要と考えられる。熱硬化樹脂と半導体チッ
プとの間の密着性や熱硬化樹脂と回路基板との間の密着
性を確保するためには、接合助剤の残渣が残っているこ
とは望ましくないと考えられるため、従来は、半田接合
を行った後に接合助剤の洗浄等を行っていた。例えば、
特開昭63−316447号公報に開示されている技術
では、ロジンフラックスより成る接合助剤を用いて半田
接合を行った後、溶剤で接合助剤を洗浄していた。In order to reduce thermal expansion distortion, prevent intrusion of moisture, and suppress migration by using an underfill technique, the adhesiveness between the thermosetting resin and the semiconductor chip, the thermosetting resin and the circuit It is considered necessary to ensure sufficient adhesion to the substrate. In order to secure the adhesion between the thermosetting resin and the semiconductor chip and the adhesion between the thermosetting resin and the circuit board, it is considered that it is not desirable that the residue of the bonding aid remains, Conventionally, after the solder bonding, cleaning of the bonding aid and the like have been performed. For example,
In the technique disclosed in JP-A-63-31647, soldering is performed using a bonding aid composed of rosin flux, and then the bonding aid is washed with a solvent.
【0013】本願発明者らは、鋭意検討を行った結果、
あえて接合助剤を洗浄等しなくても、接合助剤を熱硬化
樹脂中に溶解させることにより、熱硬化樹脂と半導体チ
ップとの間の密着性や熱硬化樹脂と回路基板との間の密
着性を確保することが可能であり、また、半田接合の信
頼性を向上することが可能であるということに想到し
た。The inventors of the present application have conducted intensive studies, and as a result,
By dissolving the bonding aid in the thermosetting resin without having to clean the bonding aid, the adhesion between the thermosetting resin and the semiconductor chip and the adhesion between the thermosetting resin and the circuit board It has been conceived that it is possible to secure the reliability and to improve the reliability of the solder joint.
【0014】即ち、上記目的は、第1の基板に形成され
た電極と、第2の基板に形成された半田バンプとを接合
する半田バンプの接合方法であって、アルコール又はカ
ルボン酸を含んでなる接合助剤を、前記電極上に被着す
る工程と、前記半田バンプを溶融させつつ、前記接合助
剤を用いて、前記電極に前記半田バンプを接合する工程
と、前記接合助剤を残しつつ、前記第1の基板と前記第
2の基板との間に熱硬化樹脂を注入する工程と、前記熱
硬化樹脂中に前記接合助剤を溶かしつつ、前記熱硬化樹
脂が硬化するように加熱する工程とを有することを特徴
とする半田バンプの接合方法により達成される。これに
より、接合助剤の残渣を除去することなく、熱硬化樹脂
中に接合助剤の残渣を溶解することにより、高い信頼性
を有するフリップチップ接合を実現することができる。
また、接合助剤の残渣を除去することを要しないので、
フリップチップ接合技術を微細な半導体チップ等に適用
することができる。また、接合助剤の残渣を高温で揮発
させて除去したり、高温の水素還元雰囲気中で接合する
必要がないので、安価な樹脂よりなる回路基板を用いた
場合でもフリップチップ接合を行うことができる。That is, the object of the present invention is a method of joining solder bumps for joining an electrode formed on a first substrate and a solder bump formed on a second substrate, the method including an alcohol or a carboxylic acid. Bonding the solder bumps to the electrodes using the bonding aid while melting the solder bumps, leaving the bonding aid. And a step of injecting a thermosetting resin between the first substrate and the second substrate, and heating the thermosetting resin so that the thermosetting resin is cured while dissolving the bonding aid in the thermosetting resin. And a step of joining solder bumps. This makes it possible to realize highly reliable flip chip bonding by dissolving the residue of the bonding aid in the thermosetting resin without removing the residue of the bonding aid.
Also, since it is not necessary to remove the residue of the joining aid,
The flip chip bonding technique can be applied to a fine semiconductor chip or the like. In addition, since it is not necessary to volatilize and remove the residue of the bonding assistant at a high temperature or perform bonding in a high-temperature hydrogen reducing atmosphere, flip-chip bonding can be performed even when a circuit board made of inexpensive resin is used. it can.
【0015】また、上記の半田バンプの接合方法におい
て、前記アルコールは、脂肪属多価アルコール又はその
エーテルを含むことが望ましい。[0015] In the above-described method of joining solder bumps, it is preferable that the alcohol contains an aliphatic polyhydric alcohol or an ether thereof.
【0016】また、上記の半田バンプの接合方法におい
て、前記カルボン酸は、アビエチン酸乃至その誘導体を
含むことが望ましい。In the above method for bonding solder bumps, the carboxylic acid preferably contains abietic acid or a derivative thereof.
【0017】また、上記目的は、第1の基板に形成され
た第1の電極と、第2の基板に形成された第2の電極と
が半田バンプにより接合された半田バンプ接合体であっ
て、前記第1の基板と前記第2の基板との間に注入され
た熱硬化樹脂を有し、前記熱硬化樹脂中に、アルコール
又はカルボン酸を含む接合助剤が含まれていることが望
ましい。これにより、接合助剤の残渣を除去することな
く、接合助剤の残渣を熱硬化樹脂中に溶解するので、微
細な半田バンプ接合体を提供することができる。また、
接合助剤の残渣を揮発させるために高温で加熱すること
を要しないので、安価な樹脂よりなる回路基板を用いた
半田バンプ接合体を提供することができる。Further, the above object is to provide a solder bump joined body in which a first electrode formed on a first substrate and a second electrode formed on a second substrate are joined by solder bumps. It is preferable that a thermosetting resin is injected between the first substrate and the second substrate, and the thermosetting resin contains a bonding aid containing an alcohol or a carboxylic acid. . Thereby, the residue of the joining aid is dissolved in the thermosetting resin without removing the residue of the joining aid, so that a fine solder bump joined body can be provided. Also,
Since it is not necessary to heat at a high temperature in order to volatilize the residue of the bonding assistant, a solder bump bonded body using a circuit board made of an inexpensive resin can be provided.
【0018】また、上記の半田バンプ接合体において、
前記アルコールは、脂肪属多価アルコール又はそのエー
テルを含むことが望ましい。In the above-mentioned solder bump joined body,
The alcohol preferably contains an aliphatic polyhydric alcohol or an ether thereof.
【0019】また、上記の半田バンプ接合体において、
前記カルボン酸は、アビエチン酸乃至その誘導体を含む
ことが望ましい。In the above-mentioned solder bump joined body,
The carboxylic acid preferably contains abietic acid or a derivative thereof.
【0020】また、上記目的は、第1の基板に形成され
た電極と、第2の基板に形成された半田バンプとを接合
する半田バンプの接合方法であって、アルコール又はカ
ルボン酸を含み、前記半田バンプの融点より高い沸点を
有する接合助剤を、前記電極上に塗布する工程と、前記
半田バンプの融点より高く、前記接合助剤の沸点より低
い温度で加熱することにより、前記電極に前記半田バン
プを接合する工程と、前記接合助剤を除去することな
く、前記第1の基板と前記第2の基板との間に熱硬化樹
脂を注入する工程と、前記熱硬化樹脂を加熱し、硬化す
る際に、前記熱硬化樹脂中に前記接合助剤を溶解する工
程とを有することを特徴とする半田バンプの接合方法に
より達成される。[0020] The above object is also a method of joining solder bumps for joining an electrode formed on a first substrate and a solder bump formed on a second substrate, the method including an alcohol or a carboxylic acid, A step of applying a bonding aid having a boiling point higher than the melting point of the solder bump on the electrode, and heating at a temperature higher than the melting point of the solder bump and lower than the boiling point of the bonding aid, to the electrode. Bonding the solder bumps, injecting a thermosetting resin between the first substrate and the second substrate without removing the bonding aid, and heating the thermosetting resin. And dissolving the bonding aid in the thermosetting resin when the resin is cured.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による半田バ
ンプの接合方法を図1及び図2を用いて説明する。図1
及び図2は、本実施形態による半田バンプの接合方法を
示す工程断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for joining solder bumps according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
2A to 2C are sectional views showing the steps of the method for bonding solder bumps according to the present embodiment.
【0022】まず、電極10が形成された回路基板12
を用意する(図1(a)参照)。First, the circuit board 12 on which the electrodes 10 are formed
Is prepared (see FIG. 1A).
【0023】次に、スピンコート法により、回路基板1
2上に、カルボン酸又はアルコールを含む接合助剤14
を塗布する(図1(b)参照)。Next, the circuit board 1 is spin-coated.
2, a bonding aid 14 containing a carboxylic acid or alcohol
Is applied (see FIG. 1B).
【0024】次に、電極16上に半田バンプ18が形成
された半導体チップ20を用意し、半導体チップ20の
半田バンプ18と回路基板12の電極10とを位置合わ
せする(図1(c)参照)。Next, a semiconductor chip 20 having the solder bumps 18 formed on the electrodes 16 is prepared, and the solder bumps 18 of the semiconductor chip 20 are aligned with the electrodes 10 of the circuit board 12 (see FIG. 1C). ).
【0025】次に、加熱することにより、フリップチッ
プ接合を行う(図2(a)参照)。フリップチップ接合
を行う際の加熱温度は、半田バンプ18の融点より高
く、接合助剤14の沸点より低い温度とする。Next, flip chip bonding is performed by heating (see FIG. 2A). The heating temperature at the time of performing the flip chip bonding is higher than the melting point of the solder bump 18 and lower than the boiling point of the bonding aid 14.
【0026】本実施形態では還元雰囲気を用いることな
くフリップチップ接合することができるので、300℃
以上の高温での還元雰囲気に耐えることができない回路
基板等を用いてフリップチップ接合する場合に、特に有
用である。In this embodiment, flip-chip bonding can be performed without using a reducing atmosphere.
This is particularly useful when flip-chip bonding is performed using a circuit board or the like that cannot withstand the above reducing atmosphere at high temperatures.
【0027】また、フリップチップ接合を行う際には、
接合助剤14等の酸化を防止すべく窒素雰囲気中でフリ
ップチップ接合を行うことが望ましいが、加熱温度を2
50℃以下とすれば、接合助剤の酸化を抑制することが
できるため、大気中でフリップチップ接合することも可
能である。When performing flip chip bonding,
It is desirable to perform flip chip bonding in a nitrogen atmosphere to prevent oxidation of the bonding aid 14 and the like.
When the temperature is set to 50 ° C. or lower, the oxidation of the bonding assistant can be suppressed, so that the flip-chip bonding can be performed in the air.
【0028】次に、接合助剤14の残渣についての洗浄
や揮発等を行うことなく、回路基板10と半導体チップ
20との間に、液体のエポキシ樹脂より成る熱硬化樹脂
22を注入する。この熱硬化樹脂22は、アンダーフィ
ル材として機能するものである。Next, a thermosetting resin 22 made of a liquid epoxy resin is injected between the circuit board 10 and the semiconductor chip 20 without washing or volatilizing the residue of the bonding assistant 14. This thermosetting resin 22 functions as an underfill material.
【0029】次に、熱硬化樹脂22の硬化温度より高い
温度で加熱し、熱硬化樹脂を硬化する。この際、接合助
剤14の残渣が、熱硬化樹脂中に溶解する。本実施形態
による半田バンプの接合方法は、接合助剤14の残渣を
洗浄したり揮発したりすることなく、熱硬化樹脂22中
に接合助剤14の残渣を溶解することにより、熱硬化樹
脂22と回路基板12との間の密着性や、熱硬化樹脂2
2と半導体チップ20との密着性を確保し、しかも、高
い信頼性を有する半田接合を実現することに特徴があ
る。接合助剤14の残渣を洗浄したり揮発したりするこ
とを要しないので、フリップチップ接合技術を微細な半
導体チップに適用することが可能となる。また、接合助
剤14を揮発するために高温で加熱することを要しない
ので、安価な樹脂よりなる回路基板を用いた場合でもフ
リップチップ接合を行うことができる。Next, the thermosetting resin is heated at a temperature higher than the curing temperature of the thermosetting resin 22 to cure the thermosetting resin. At this time, the residue of the bonding assistant 14 dissolves in the thermosetting resin. The method of joining solder bumps according to the present embodiment is performed by dissolving the residue of the bonding aid 14 in the thermosetting resin 22 without washing or volatilizing the residue of the bonding aid 14. Between the thermosetting resin 2 and the circuit board 12
It is characterized in that the adhesion between the semiconductor chip 2 and the semiconductor chip 20 is ensured, and that a highly reliable solder joint is realized. Since it is not necessary to clean or volatilize the residue of the bonding assistant 14, the flip-chip bonding technology can be applied to a fine semiconductor chip. Further, since it is not necessary to heat at a high temperature to volatilize the bonding assistant 14, flip chip bonding can be performed even when a circuit board made of inexpensive resin is used.
【0030】(接合助剤)本実施形態では、接合助剤と
して、以下のようなカルボン酸やアルコールを用いる。(Joint Aid) In the present embodiment, the following carboxylic acids and alcohols are used as the join aid.
【0031】接合助剤として用いるカルボン酸として
は、半田バンプ18が溶融して電極10との濡れを確保
する間、電極10の表面を覆っていることができるもの
であればよい。The carboxylic acid used as a bonding assistant may be any one that can cover the surface of the electrode 10 while the solder bump 18 is melted and wetted with the electrode 10.
【0032】例えば、オレイン酸やステアリン酸等の沸
点の高いカルボン酸は、活性が低く、しかも残渣が残り
やすいため、熱硬化樹脂22の硬度を低下させる要因と
なる。For example, a carboxylic acid having a high boiling point, such as oleic acid or stearic acid, has a low activity and tends to leave a residue, which causes a decrease in the hardness of the thermosetting resin 22.
【0033】従って、本実施形態で接合助剤として用い
るカルボン酸としては、環状炭化水素系カルボン酸、特
にロジン酸(樹脂酸)を用いることが望ましい。ロジン
酸としては、例えばアビエチン酸を用いることができ
る。また、アビエチン酸のみならず、ネオアビエチン酸
等、アビエチン酸の誘導体も用いることができる。更
に、ロジン酸に、活性剤として無水コハク酸等を添加す
れば、高い活性を得ることができる。Therefore, as the carboxylic acid used as a bonding aid in the present embodiment, it is desirable to use a cyclic hydrocarbon carboxylic acid, particularly rosin acid (resin acid). As rosin acid, for example, abietic acid can be used. Further, not only abietic acid but also derivatives of abietic acid such as neoabietic acid can be used. Furthermore, high activity can be obtained by adding succinic anhydride or the like as an activator to rosin acid.
【0034】接合助剤として用いるアルコールとして
は、半田バンプ18が溶融して電極10との濡れを確保
する間、電極10の表面を覆っていることができるもの
であればよい。The alcohol used as a bonding assistant may be any alcohol that can cover the surface of the electrode 10 while the solder bump 18 is melted and the electrode 10 is kept wet.
【0035】例えば、1価のアルコールは、一般に沸点
が低いため、Sn−InやSn−Bi共晶のような低融
点の半田材料にしか適用できない。また、この場合に
は、接合温度を低くすることが必要なため、酸化膜を十
分に除去することができない虞がある。For example, since a monohydric alcohol generally has a low boiling point, it can be applied only to a low melting point solder material such as Sn-In or Sn-Bi eutectic. Further, in this case, it is necessary to lower the bonding temperature, so that the oxide film may not be sufficiently removed.
【0036】従って、接合助剤14として用いるアルコ
ールとしては、テトラメチレングリコール、ペンタメチ
レングリコール等の2価の脂肪族アルコール、グリセリ
ン、ヘキサグリセロール等の3価のアルコール、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチ
レングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、ポリプロポレングリコール等のポリグリ
コール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ト
リエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピ
レングリコールモノメチルエーテル等のグリコールオリ
ゴマのエーテル等を用いることができる。Accordingly, the alcohol used as the bonding assistant 14 includes divalent aliphatic alcohols such as tetramethylene glycol and pentamethylene glycol, trivalent alcohols such as glycerin and hexaglycerol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and the like. Polyglycols such as glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, and polypropylene glycol, and ethers of glycol oligomers such as diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, and tripropylene glycol monomethyl ether can be used.
【0037】(半田材料)半田バンプに用いる半田材料
としては、例えば、Pb−Sn、Sn−Sb、Sn−I
n、Sn−Bi、Sn−Ag等を用いることができる。
なお、半田材料は、これらに限定されるものではなく、
あらゆる半田材料に適用することができる。(Solder Material) As a solder material used for the solder bump, for example, Pb-Sn, Sn-Sb, Sn-I
n, Sn-Bi, Sn-Ag, or the like can be used.
The solder material is not limited to these,
It can be applied to any solder materials.
【0038】(電極材料)従来、半田バンプと接合され
る対向基板側の電極材料は、酸化を防止すべく表面にA
u膜等が形成されている場合が多かった。(Electrode Material) Conventionally, the electrode material on the counter substrate side to be joined to the solder bumps has an A surface on the surface to prevent oxidation.
In many cases, a u film or the like was formed.
【0039】しかし、本発明によれば、半田付け工程に
おける加熱中に、アルコールやカルボン酸の活性によっ
て電極表面の金属酸化膜が除去されるとともに、電極の
表面を覆うアルコールやカルボン酸が電極表面の再酸化
を防止するので、電極表面に必ずしもAu膜が形成され
ていなくてもよい。However, according to the present invention, the metal oxide film on the electrode surface is removed by the activity of the alcohol or carboxylic acid during heating in the soldering step, and the alcohol or carboxylic acid covering the electrode surface is removed from the electrode surface. The Au film is not necessarily formed on the electrode surface because reoxidation of the electrode is prevented.
【0040】例えば、安価なPd膜を電極の表面に形成
した場合でも、特段の問題を生じることなくフリップチ
ップ接合を行うことができる。For example, even when an inexpensive Pd film is formed on the surface of the electrode, the flip chip bonding can be performed without causing any particular problem.
【0041】また、配線材料として広く用いられている
Cu膜や、バリアメタルとして用いられるNi膜等に対
しても、直接半田バンプを接合することが可能である。The solder bumps can be directly bonded to a Cu film widely used as a wiring material, a Ni film used as a barrier metal, and the like.
【0042】(熱硬化樹脂)アンダーフィル材として用
いる熱硬化樹脂は、特に限定されるものではないが、例
えば、シリカやアルミナなどの粉末をフィラーとして混
合したエポキシ樹脂を用いることができる。また、エポ
キシ樹脂中に多官能アクリレートを混合したものを用い
てもよい。(Thermosetting resin) The thermosetting resin used as the underfill material is not particularly limited. For example, an epoxy resin in which a powder such as silica or alumina is mixed as a filler can be used. Further, a mixture of an epoxy resin and a polyfunctional acrylate may be used.
【0043】このように本実施形態によれば、接合助剤
の残渣を洗浄したり揮発したりすることなく、熱硬化樹
脂中に接合助剤の残渣を溶解することにより、高い信頼
性を有するフリップチップ接合を実現することができ
る。As described above, according to the present embodiment, the residue of the bonding aid is dissolved in the thermosetting resin without washing or volatilizing the residue of the bonding aid, thereby providing high reliability. Flip chip bonding can be realized.
【0044】また、本実施形態によれば、接合助剤の残
渣を洗浄したり揮発したりすることを要しないので、フ
リップチップ接合技術を微細な半導体チップに適用する
ことができる。Further, according to the present embodiment, since it is not necessary to clean or volatilize the residue of the bonding assistant, the flip chip bonding technique can be applied to fine semiconductor chips.
【0045】また、本実施形態によれば、接合助剤を揮
発させるために高温で加熱することを要しないので、安
価な樹脂よりなる回路基板を用いた場合でもフリップチ
ップ接合を行うことができる。Further, according to the present embodiment, since it is not necessary to heat at a high temperature to volatilize the bonding assistant, flip-chip bonding can be performed even when a circuit board made of an inexpensive resin is used. .
【0046】[変形実施形態]本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。[Modified Embodiment] The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
【0047】例えば、上記実施形態では、半田バンプは
半導体チップ側に形成されていたが、回路基板側に形成
されていてもよい。また、半導体チップ側と回路基板側
の両方に半田バンプが形成されていてもよい。For example, in the above embodiment, the solder bumps are formed on the semiconductor chip side, but may be formed on the circuit board side. Further, solder bumps may be formed on both the semiconductor chip side and the circuit board side.
【0048】また、上記実施形態では、回路基板と半導
体チップとを用いて半田バンプ接合体を構成する場合を
例に説明したが、あらゆる基板を用いて半田バンプ接合
体を構成する場合に適用することができる。In the above embodiment, the case where the solder bump joint is formed using the circuit board and the semiconductor chip has been described as an example. However, the present invention is applied to the case where the solder bump joint is formed using any substrate. be able to.
【0049】[0049]
【実施例】[実施例1乃至3]表1に示すような5gの
接合助剤の中に、1gの半田粉末を投入し、280℃で
加熱し、液中に含まれる金属イオンの濃度、具体的には
Snイオンの濃度とPbイオンの濃度を測定した。表1
に測定結果を示す。EXAMPLES Examples 1 to 3 1 g of solder powder was put into 5 g of a bonding aid as shown in Table 1, heated at 280 ° C., and the concentration of metal ions contained in the solution was measured. Specifically, the concentrations of Sn ions and Pb ions were measured. Table 1
Shows the measurement results.
【0050】[0050]
【表1】 [Table 1]
【0051】表1において、酸化量とは、金属酸化物等
のかたちで取り込まれている半田粉末全体に対する酸素
の比率を示しており、金属イオン濃度とは、発光分光分
析法により求められた金属イオン濃度の値を示してい
る。また、比較例2の活性剤としては、無水コハク酸
(和光純薬株式会社製)を用いた。In Table 1, the oxidation amount indicates the ratio of oxygen to the entire solder powder taken in the form of a metal oxide or the like, and the metal ion concentration indicates the metal content determined by emission spectroscopy. The values of the ion concentration are shown. Succinic anhydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the activator of Comparative Example 2.
【0052】表1からわかるように、接合助剤の残渣中
には多量のSnイオンが含まれており、酸化が進んだ場
合ほど接合助剤の残渣中へのSnイオンの溶出量が多か
った。As can be seen from Table 1, a large amount of Sn ions was contained in the residue of the bonding aid, and the more the oxidation proceeded, the larger the amount of Sn ion eluted into the residue of the bonding aid. .
【0053】[実施例4]テトラエチレングリコールを
加熱して成分を分析したところ、図3の破線内に示すよ
うなカルボン酸が検出された。図3は、テトラエチレン
グリコールを加熱した場合に生成されるカルボン酸等を
示す図である。分析には、GC−Masによる成分同定
を用いた。Example 4 When the components were analyzed by heating tetraethylene glycol, carboxylic acids as shown in the broken lines in FIG. 3 were detected. FIG. 3 is a diagram showing carboxylic acids and the like generated when tetraethylene glycol is heated. For the analysis, component identification by GC-Mas was used.
【0054】この分析結果によれば、テトラエチレング
リコールが加熱されると、両端のアルコールの酸化によ
って、又は、エーテル結合が加水分解して生成されたア
ルコールの酸化によって、カルボン酸が生成されると考
えられる。そして、このカルボン酸がフラックス活性を
発揮するものと考えられる。According to the analysis result, when tetraethylene glycol is heated, carboxylic acid is generated by oxidation of alcohol at both ends or by oxidation of alcohol generated by hydrolysis of ether bond. Conceivable. And it is thought that this carboxylic acid exerts flux activity.
【0055】[実施例5乃至12]表2に示すような接
合助剤を金属板上に滴下し、その金属板上に直径0.8
mmの半田ボールを載置した。金属板としては、Cu板
又はNi板を用いた。接合助剤としては、実施例5乃至
11に示すような多価アルコール、又は実施例12に示
すようなカルボン酸を用いた。半田ボールとしては、S
n−3.5Ag又はSn−37Pbを用いた。[Examples 5 to 12] A bonding aid as shown in Table 2 was dropped on a metal plate, and a diameter of 0.8 was applied onto the metal plate.
mm solder balls were placed. As a metal plate, a Cu plate or a Ni plate was used. As the bonding aid, a polyhydric alcohol as shown in Examples 5 to 11, or a carboxylic acid as shown in Example 12 was used. As solder balls, S
n-3.5Ag or Sn-37Pb was used.
【0056】次に、窒素雰囲気中でホットプレートを用
いて金属板を加熱し、半田ボールと金属板との濡れ状態
を観察した。Sn−3.5Agより成る半田ボールの加
熱温度は260℃とし、Sn−37Pbより成る半田ボ
ールの加熱温度は220℃とした。Next, the metal plate was heated using a hot plate in a nitrogen atmosphere, and the wet state between the solder balls and the metal plate was observed. The heating temperature of the solder ball made of Sn-3.5Ag was set to 260C, and the heating temperature of the solder ball made of Sn-37Pb was set to 220C.
【0057】[0057]
【表2】 [Table 2]
【0058】表2の◎、○、△、×は、それぞれ金属板
26と半田ボール24との濡れ状態が、図4(a)、図
4(b)、図4(c)、図4(d)のようになっている
ことを示している。図4は、金属板と半田ボールとの濡
れ状態を示す図である。In Table 2, ◎, △, Δ, and × indicate the wet state of the metal plate 26 and the solder ball 24, respectively, as shown in FIGS. 4 (a), 4 (b), 4 (c), and 4 ( d). FIG. 4 is a diagram showing a wet state of the metal plate and the solder balls.
【0059】接合助剤として実施例5乃至11に示すよ
うな多価アルコールを用いた場合には、濡れ状態はいず
れも◎、○、又は△であった。また、接合助剤として実
施例14に示すようなカルボン酸を用いた場合には、濡
れ状態は◎又は○であった。従って、このような接合助
剤を用いれば、良好な濡れ状態を実現することができ
る。When the polyhydric alcohols shown in Examples 5 to 11 were used as the bonding aid, the wet state was ◎, ○, or Δ. When a carboxylic acid as shown in Example 14 was used as a bonding aid, the wet state was ◎ or ○. Therefore, if such a bonding aid is used, a good wet state can be realized.
【0060】一方、比較例3に示すように接合助剤を塗
布しなかった場合は、濡れ状態は×であり、良好な濡れ
状態を実現することはできなかった。On the other hand, when the bonding aid was not applied as shown in Comparative Example 3, the wet state was x, and a good wet state could not be realized.
【0061】[実施例13乃至16]まず、水を用いて
ガラスエポキシ基板を洗浄し、この後、イソプロピルア
ルコールを用いてガラスエポキシを洗浄した。[Examples 13 to 16] First, the glass epoxy substrate was washed with water, and then the glass epoxy was washed with isopropyl alcohol.
【0062】次に、ガラスエポキシ基板に表3に示すよ
うな接合助剤を塗布し、最高温度260℃のIRリフロ
ー炉で加熱した。Next, a bonding aid as shown in Table 3 was applied to the glass epoxy substrate and heated in an IR reflow furnace at a maximum temperature of 260 ° C.
【0063】[0063]
【表3】 [Table 3]
【0064】次に、実施例13乃至16については接合
助剤の残渣を洗浄することなく、熱硬化樹脂30を塗布
し、図5に示すようにガラスエポキシ基板28を貼り合
わせた。図5は、熱硬化樹脂を用いてガラスエポキシ基
板を貼り合わせた図である。Next, in Examples 13 to 16, a thermosetting resin 30 was applied without washing the residue of the bonding assistant, and a glass epoxy substrate 28 was attached as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram in which a glass epoxy substrate is bonded using a thermosetting resin.
【0065】一方、比較例4乃至7については接合助剤
の残渣を洗浄した後、熱硬化樹脂30を塗布して、図5
と同様にガラスエポキシ基板28を貼り合わせた。な
お、比較例4乃至7で接合助剤の残渣を洗浄する際に
は、キシレンとイソプロピルアルコール(IPA)とを
9:1の割合で混合した洗浄液を用いた。なお、本願の
明細書において、熱硬化樹脂Aとは、ビスフェノールA
型エポキシ樹脂と、3官能アクリレートの混合物とを主
剤とし、3級アミンを硬化剤とし、アルミナ粉末を40
wt%の割合で混合して作製された熱硬化樹脂である。
また、熱硬化樹脂Bとは、エポキシ系のアンダーフィル
材(ハイソール社製、EH0545)である。On the other hand, in Comparative Examples 4 to 7, after cleaning the residue of the bonding assistant, a thermosetting resin 30 was applied to the substrate.
Similarly, a glass epoxy substrate 28 was bonded. When cleaning the residue of the bonding assistant in Comparative Examples 4 to 7, a cleaning liquid in which xylene and isopropyl alcohol (IPA) were mixed at a ratio of 9: 1 was used. In the specification of the present application, the thermosetting resin A is bisphenol A
Epoxy resin and a mixture of trifunctional acrylates as a main component, a tertiary amine as a curing agent, and an alumina powder of 40%.
It is a thermosetting resin produced by mixing at a ratio of wt%.
The thermosetting resin B is an epoxy-based underfill material (EH0545, manufactured by Hysole Co., Ltd.).
【0066】次に、図5の矢印に示すような方向にガラ
スエポキシ基板28を互いに引っ張り、これにより、接
着強度を測定した。Next, the glass epoxy substrates 28 were pulled toward each other in the direction shown by the arrow in FIG. 5, and the adhesive strength was measured.
【0067】表3からわかるように、接合助剤の洗浄の
有無による接着強度の差異は小さかった。むしろ、接着
強度は、熱硬化樹脂の種類に大きく依存していた。As can be seen from Table 3, the difference in adhesive strength between the presence and absence of washing of the bonding aid was small. Rather, the adhesive strength greatly depends on the type of thermosetting resin.
【0068】[実施例17、18]熱硬化樹脂Aよりな
る熱硬化樹脂にテトラエチレングリコールを添加して混
合したものを、加熱して硬化させ、これにより試験片を
作製した。実施例17はテトラエチレングリコールを1
wt%添加して作製した試験片、実施例18はテトラエ
チレングリコールを添加しないで作製した試験片、比較
例8はテトラエチレングリコールを0.5wt%添加し
て作製した試験片である。[Examples 17 and 18] A mixture obtained by adding tetraethylene glycol to a thermosetting resin composed of thermosetting resin A was heated and cured, thereby producing a test piece. In Example 17, tetraethylene glycol was added to 1
A test piece prepared by adding wt%, Example 18 is a test piece prepared without adding tetraethylene glycol, and Comparative Example 8 is a test piece prepared by adding 0.5 wt% of tetraethylene glycol.
【0069】次に、それぞれの試験片について、周囲温
度と弾性率との関係を測定した。図6は、周囲温度と熱
硬化樹脂の弾性率との関係を示すグラフである。図6の
横軸は周囲温度を示しており、縦軸は弾性率を示してい
る。Next, the relationship between the ambient temperature and the elastic modulus of each test piece was measured. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ambient temperature and the elastic modulus of the thermosetting resin. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the ambient temperature, and the vertical axis indicates the elastic modulus.
【0070】図6に示すように、室温付近では、実施例
17、18、比較例8のいずれについても、熱硬化樹脂
の弾性率はほぼ同様であった。As shown in FIG. 6, at around room temperature, the elastic modulus of the thermosetting resin was almost the same in all of Examples 17 and 18 and Comparative Example 8.
【0071】一方、周囲温度を高くしていくと、比較例
8より実施例18の方が弾性率が低くなり、実施例18
より実施例17の方が弾性率が低くなった。これは、熱
硬化樹脂中へのテトラエチレングリコールの添加量が増
加すると、ガラス転移温度が低下し、低い温度でも軟化
しやすくなるためと考えられる。On the other hand, when the ambient temperature was increased, the elastic modulus of Example 18 was lower than that of Comparative Example 8;
The elastic modulus of Example 17 was lower than that of Example 17. This is presumably because, when the amount of tetraethylene glycol added to the thermosetting resin increases, the glass transition temperature decreases, and the resin easily softens even at a low temperature.
【0072】一般に半導体チップの動作保証温度は12
0℃程度であり、通常の半導体チップの周囲温度は80
℃〜100℃程度である。従って、半導体チップの素子
寿命を長くするためには、熱膨張歪みを低減すべく、温
度変化に対する弾性率の変化を小さくすることが望まし
い。Generally, the operation guarantee temperature of a semiconductor chip is 12
0 ° C. and the ambient temperature of a normal semiconductor chip is 80
About 100C to about 100C. Therefore, in order to extend the life of the element of the semiconductor chip, it is desirable to reduce the change in the elastic modulus with respect to the temperature change in order to reduce the thermal expansion distortion.
【0073】従って、接合助剤としてテトラエチレング
リコールを用いる場合には、熱硬化樹脂中に溶解するテ
トラエチレングリコールの濃度は、1wt%以下、好ま
しくは0.5wt%以下となるようにすることが望まし
い。Therefore, when tetraethylene glycol is used as a bonding aid, the concentration of tetraethylene glycol dissolved in the thermosetting resin should be 1 wt% or less, preferably 0.5 wt% or less. desirable.
【0074】[実施例19]15mm角の樹脂製のビル
トアップ基板上に、スピンコート法により、テトラエチ
レングリコールを塗布した。テトラエチレングリコール
の塗布量は、2.3mgであった。Example 19 Tetraethylene glycol was applied on a 15 mm square resin built-up substrate by spin coating. The amount of tetraethylene glycol applied was 2.3 mg.
【0075】次に、このビルトアップ基板をホットプレ
ート上で230℃、1分間加熱し、この後、テトラエチ
レングリコールの残存量を測定した。この結果、テトラ
エチレングリコールの残留量は0.9mgであった。Next, this built-up substrate was heated on a hot plate at 230 ° C. for 1 minute, and then the residual amount of tetraethylene glycol was measured. As a result, the residual amount of tetraethylene glycol was 0.9 mg.
【0076】[実施例20]まず、半田バンプが形成さ
れた半導体チップを用意した。半導体チップの材料とし
てはシリコンを用い、基板サイズは13mm角とした。
半田バンプは、45個×45個で配置して、2025個
形成した。半田バンプの形成ピッチは210μmとし
た。半田バンプの材料は、Sn−37Pbとし、半田バ
ンプのサイズはφ120μm、半田バンプの高さは10
0μmとした。Example 20 First, a semiconductor chip on which solder bumps were formed was prepared. Silicon was used as the material of the semiconductor chip, and the substrate size was 13 mm square.
Solder bumps were arranged in 45 × 45 pieces to form 2025 solder bumps. The pitch at which the solder bumps were formed was 210 μm. The material of the solder bump is Sn-37Pb, the size of the solder bump is φ120 μm, and the height of the solder bump is 10
It was set to 0 μm.
【0077】また、半田バンプに対向する電極が形成さ
れたビルトアップ基板を用意した。ビルトアップ基板の
材料としてはビスマレイミド−トリアジン樹脂(BTレ
ジン)を用い、ビルトアップ基板のサイズは15mm角
とした。電極の材料としては、Ni/Cuを用いた。Further, a built-up substrate on which electrodes facing the solder bumps were formed was prepared. Bismaleimide-triazine resin (BT resin) was used as the material of the built-up substrate, and the size of the built-up substrate was 15 mm square. Ni / Cu was used as the electrode material.
【0078】次に、ビルトアップ基板に、スピンコート
法により、接合助剤を塗布した。接合助剤としては、テ
トラエチレングリコールを用いた。接合助剤の塗布条件
は、3500rpm、60秒とした。Next, a bonding aid was applied to the built-up substrate by spin coating. Tetraethylene glycol was used as a joining aid. The application conditions of the joining aid were 3500 rpm and 60 seconds.
【0079】次に、ビルトアップ基板と半導体チップと
を位置合わせし、フリップチップボンダを用いてフリッ
プチップ接合を行った。フリップチップ接合を行う際の
ピーク温度は230℃とした。Next, the built-up substrate and the semiconductor chip were aligned, and flip chip bonding was performed using a flip chip bonder. The peak temperature at the time of performing flip chip bonding was 230 ° C.
【0080】次に、接合助剤の残渣を洗浄しない試料
と、接合助剤の残渣を洗浄した試料について、それぞれ
熱硬化樹脂Aを塗布してアンダーフィルを行った。接合
助剤の残渣を洗浄しない試料は実施例20であり、接合
助剤の残渣を洗浄した試料は比較例4である。Next, a thermosetting resin A was applied to each of the sample in which the residue of the bonding aid was not washed and the sample in which the residue of the bonding aid was washed, and underfilling was performed. A sample in which the residue of the joining aid was not washed was Example 20, and a sample in which the residue of the joining aid was washed was Comparative Example 4.
【0081】次に、−55℃〜125℃の熱サイクル試
験を行い、断線の有無を測定した。図7は、熱サイクル
試験の結果を示すグラフである。図7の横軸はサイクル
数を示しており、縦軸は不良率を示している。Next, a heat cycle test at -55 ° C. to 125 ° C. was performed to determine whether there was a disconnection. FIG. 7 is a graph showing the results of the heat cycle test. The horizontal axis in FIG. 7 indicates the number of cycles, and the vertical axis indicates the defect rate.
【0082】その結果、実施例20と比較例9の不良率
はほぼ同様であり、接合助剤の残渣の洗浄の有無によっ
て不良率に特段の際は生じないことがわかった。As a result, the defective rates of Example 20 and Comparative Example 9 were almost the same, and it was found that the defective rate was not particularly high depending on whether or not the residue of the bonding aid was washed.
【0083】[実施例21、22]図8に示すようなイ
オンマイグレーション試験の試料を用意した。図8は、
イオンマイグレーション試験の試料を示す断面図であ
る。[Examples 21 and 22] Samples for an ion migration test as shown in FIG. 8 were prepared. FIG.
It is sectional drawing which shows the sample of an ion migration test.
【0084】図8に示す試料は以下のようにして作成し
た。即ち、まず、樹脂基板32上に、150μmピッチ
で櫛形電極34を形成し、この後、全面に絶縁膜38を
形成した。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて絶縁
膜38をパターニングし、格子状電極34に達する開口
部を150μmピッチで形成した。The sample shown in FIG. 8 was prepared as follows. That is, first, the comb electrodes 34 were formed on the resin substrate 32 at a pitch of 150 μm, and thereafter, the insulating film 38 was formed on the entire surface. Next, the insulating film 38 was patterned by using the photolithography technique to form openings reaching the grid electrodes 34 at a pitch of 150 μm.
【0085】次に、開口部が形成された格子状電極34
上に、Sn−35Agの半田バンプ36を形成した。Next, the grid electrode 34 having the opening formed therein is formed.
A Sn-35Ag solder bump 36 was formed thereon.
【0086】次に、半田バンプ36上に、接合助剤を塗
布し、260℃をピーク温度としてリフローを行った。
実施例21は接合助剤としてロジンを塗布したものであ
り、実施例22は接合助剤としてテトラエチレングリコ
ールを塗布したものである。比較例10は接合助剤とし
てロジンを塗布した後に接合助剤の残渣を洗浄したもの
であり、比較例11は接合助剤としてテトラエチレング
リコールを塗布した後に接合助剤の残渣を洗浄したもの
である。Next, a bonding aid was applied onto the solder bumps 36, and reflow was performed at a peak temperature of 260 ° C.
In Example 21, rosin was applied as a bonding aid, and in Example 22, tetraethylene glycol was applied as a bonding aid. Comparative Example 10 was obtained by applying a rosin as a joining aid and then washing the residue of the joining aid, and Comparative Example 11 was applying tetraethylene glycol as a joining aid and washing the residue of the joining aid. is there.
【0087】次に、実施例21、22、比較例10、1
1について、ぞれぞれ全面に、熱硬化樹脂40を塗布し
た。熱硬化樹脂としては、上述した熱硬化樹脂Aを用い
た。Next, Examples 21 and 22, Comparative Examples 10 and 1
With respect to No. 1, a thermosetting resin 40 was applied to the entire surface. The thermosetting resin A described above was used as the thermosetting resin.
【0088】次に、周囲温度121℃、湿度85%R.
H.、印加電圧5Vで、504時間のイオンマイグレー
ション試験を行い、ショートの有無を測定したところ、
実施例21、22、比較例10、11のいずれについて
もショートは生じなかった。Next, an ambient temperature of 121.degree.
H. When an ion migration test was performed for 504 hours at an applied voltage of 5 V to measure the presence or absence of a short circuit,
No short circuit occurred in any of Examples 21 and 22, and Comparative Examples 10 and 11.
【0089】[0089]
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、接合助剤
の残渣を洗浄したり揮発したりすることなく、熱硬化樹
脂中に接合助剤の残渣を溶解することにより、高い信頼
性を有するフリップチップ接合を実現することができ
る。As described above, according to the present invention, high reliability can be obtained by dissolving the residue of the bonding aid in the thermosetting resin without washing or volatilizing the residue of the bonding aid. Can be realized.
【0090】また、本発明によれば、接合助剤の残渣を
洗浄したり揮発したりすることを要しないので、フリッ
プチップ接合技術を微細な半導体チップに適用すること
ができる。Further, according to the present invention, since it is not necessary to clean or volatilize the residue of the bonding assistant, the flip chip bonding technique can be applied to fine semiconductor chips.
【0091】また、本発明によれば、接合助剤を揮発す
るために高温で加熱することを要しないので、安価な樹
脂よりなる回路基板を用いた場合でもフリップチップ接
合を行うことができる。Further, according to the present invention, since it is not necessary to heat at a high temperature to volatilize the bonding assistant, flip chip bonding can be performed even when a circuit board made of inexpensive resin is used.
【図1】本発明の一実施形態による半田バンプの接合方
法を示す工程断面図(その1)である。FIG. 1 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating a method for bonding solder bumps according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態による半田バンプの接合方
法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 2 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method of joining solder bumps according to one embodiment of the present invention.
【図3】テトラエチレングリコールを加熱した場合に生
成されるカルボン酸等を示す図である。FIG. 3 is a view showing a carboxylic acid and the like generated when tetraethylene glycol is heated.
【図4】金属板と半田ボールとの濡れ状態を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a wet state of a metal plate and a solder ball.
【図5】熱硬化樹脂を用いてガラスエポキシ基板を貼り
合わせた図である。FIG. 5 is a diagram in which a glass epoxy substrate is bonded using a thermosetting resin.
【図6】周囲温度と熱硬化樹脂の弾性率との関係を示す
グラフである。FIG. 6 is a graph showing a relationship between an ambient temperature and an elastic modulus of a thermosetting resin.
【図7】熱サイクル試験の結果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the results of a heat cycle test.
【図8】イオンマイグレーション試験の試料を示す断面
図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a sample for an ion migration test.
10…電極 12…回路基板 14…接合助剤 16…電極 18…半田バンプ 20…半導体チップ 22…熱硬化樹脂 24…半田ボール 26…金属板 28…ガラスエポキシ基板 30…熱硬化樹脂 32…樹脂基板 34…格子状電極 36…半田バンプ 38…絶縁膜 40…熱硬化樹脂 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrode 12 ... Circuit board 14 ... Joining agent 16 ... Electrode 18 ... Solder bump 20 ... Semiconductor chip 22 ... Thermosetting resin 24 ... Solder ball 26 ... Metal plate 28 ... Glass epoxy board 30 ... Thermosetting resin 32 ... Resin board 34 grid electrode 36 solder bump 38 insulating film 40 thermosetting resin
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E319 AA03 AB05 BB04 CC33 CD21 GG03 5F044 KK02 LL05 LL11 RR17 RR19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5E319 AA03 AB05 BB04 CC33 CD21 GG03 5F044 KK02 LL05 LL11 RR17 RR19
Claims (6)
基板に形成された半田バンプとを接合する半田バンプの
接合方法であって、 アルコール又はカルボン酸を含んでなる接合助剤を、前
記電極上に被着する工程と、 前記半田バンプを溶融させつつ、前記接合助剤を用い
て、前記電極に前記半田バンプを接合する工程と、 前記接合助剤を残しつつ、前記第1の基板と前記第2の
基板との間に熱硬化樹脂を注入する工程と、 前記熱硬化樹脂中に前記接合助剤を溶かしつつ、前記熱
硬化樹脂が硬化するように加熱する工程とを有すること
を特徴とする半田バンプの接合方法。1. A method of joining solder bumps for joining an electrode formed on a first substrate and a solder bump formed on a second substrate, the method comprising a bonding aid comprising an alcohol or a carboxylic acid. Bonding the solder bumps to the electrodes using the bonding aid while melting the solder bumps; and A step of injecting a thermosetting resin between the first substrate and the second substrate; and a step of heating the thermosetting resin so as to be cured while dissolving the bonding aid in the thermosetting resin. A method for bonding solder bumps, comprising:
おいて、 前記アルコールは、脂肪属多価アルコール又はそのエー
テルを含むことを特徴とする半田バンプの接合方法。2. The solder bump joining method according to claim 1, wherein the alcohol includes an aliphatic polyhydric alcohol or an ether thereof.
方法において、 前記カルボン酸は、アビエチン酸乃至その誘導体を含む
ことを特徴とする半田バンプの接合方法。3. The method for bonding solder bumps according to claim 1, wherein said carboxylic acid includes abietic acid or a derivative thereof.
第2の基板に形成された第2の電極とが半田バンプによ
り接合された半田バンプ接合体であって、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に注入された熱
硬化樹脂を有し、 前記熱硬化樹脂中に、アルコール又はカルボン酸を含む
接合助剤が含まれていることを特徴とする半田バンプ接
合体。4. A first electrode formed on a first substrate,
A solder bump joined body in which a second electrode formed on a second substrate is joined by a solder bump, wherein a thermosetting resin injected between the first substrate and the second substrate is used. A solder bump joined body, wherein the thermosetting resin contains a joining aid containing alcohol or carboxylic acid.
て、 前記アルコールは、脂肪属多価アルコール又はそのエー
テルを含むことを特徴とする半田バンプ接合体。5. The solder bump assembly according to claim 4, wherein the alcohol includes an aliphatic polyhydric alcohol or an ether thereof.
において、 前記カルボン酸は、アビエチン酸乃至その誘導体を含む
ことを特徴とする半田バンプ接合体。6. The solder bump assembly according to claim 4, wherein the carboxylic acid includes abietic acid or a derivative thereof.
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