JP6197619B2

JP6197619B2 - 電子装置及び電子装置の製造方法

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Publication number: JP6197619B2
Application number: JP2013254372A
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Inventors: 浩三清水; 作山　誠樹; 誠樹作山
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Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2017-09-20
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Description

本発明は、電子装置及び電子装置の製造方法に関する。

電子部品間の端子を、接合材を用いて接合し、電気的に接続する技術が知られている。接合材としては、例えば、１種又は２種以上の成分を含む半田が用いられる。例えば、半導体素子や半導体パッケージを、半田バンプを用いて、プリント基板等の基板に実装する技術が知られている。

特開２００２−２３９７８０号公報特開２００７−２４２７８３号公報

電子部品間の端子の接合部には、外部からの衝撃、或いは電子部品の発熱や電子部品に対する加熱に起因して生じる熱応力によって、クラック、剥離、断線等の接合不良が発生する場合がある。

本発明の一観点によれば、第１端子を備える第１電子部品と、前記第１端子に対向する第２端子を備える第２電子部品と、前記第１端子と前記第２端子を接合し、前記第１端子と前記第２端子の対向方向に延在された柱状の第１化合物と、前記第１化合物を覆う部分とを有する接合部とを含み、前記部分は、Ａｇ及びＳｎを含み、前記第１化合物は、Ａｇ ₃ Ｓｎであり、前記接合部の筋金として機能する電子装置が提供される。

また、本発明の一観点によれば、第１端子を備える第１電子部品を準備する工程と、第２端子を備える第２電子部品を準備する工程と、前記第１端子と前記第２端子を対向させ、接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程とを含む電子装置の製造方法が提供される。前記接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程は、前記接合材を加熱し溶融する工程と、前記第１電子部品を前記第２電子部品よりも高温にした状態で、前記接合材を冷却し凝固して、前記第１端子と前記第２端子の対向方向に延在された柱状の第１化合物と、前記第１化合物を覆う部分とを有する接合部を形成する工程とを含む。前記部分は、Ａｇ及びＳｎを含み、前記第１化合物は、Ａｇ ₃ Ｓｎであり、前記接合部の筋金として機能する。

開示の技術によれば、電子部品間の接合部の強度を高め、接合信頼性に優れる電子装置を実現することが可能になる。

第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。第１の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例を示す図である。半導体素子の構成例を示す図である。半導体パッケージの構成例を示す図（その１）である。半導体パッケージの構成例を示す図（その２）である。半導体パッケージの構成例を示す図（その３）である。回路基板の構成例を示す図である。第２の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例を示す図である。第２の実施の形態に係る電子装置の第１構成例を示す図である。第２の実施の形態に係る電子装置の第２構成例を示す図である。第３の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例を示す図である。第３の実施の形態に係る電子装置の第１構成例を示す図である。第３の実施の形態に係る電子装置の第２構成例を示す図である。第４の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例を示す図である。第４の実施の形態に係る電子部品接合工程の別例を説明する図（その１）である。第４の実施の形態に係る電子部品接合工程の別例を説明する図（その２）である。第４の実施の形態に係る電子部品接合工程の別例を説明する図（その３）である。電子装置の製造装置の一例を示す図である。

まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。尚、図１には、第１の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。

図１に示す電子装置１は、電子部品１０及び電子部品２０、並びに、電子部品１０と電子部品２０の間を接合する接合部３０を有している。
電子部品１０は、その表面１０ａに設けられた端子１１を有している。ここでは一例として、１つの端子１１を図示している。

電子部品２０は、電子部品１０に対向して配置されている。電子部品２０は、電子部品１０の表面１０ａと対向する表面２０ａに設けられた端子２１を有している。ここでは一例として、１つの端子２１を図示している。電子部品２０の端子２１は、電子部品１０の端子１１に対応する位置に設けられている。

接合部３０は、電子部品１０の端子１１と、電子部品２０の端子２１との間に設けられ、それらの端子１１と端子２１とを接合する。
電子部品１０及び電子部品２０にはそれぞれ、例えば、半導体素子（半導体チップ）、半導体素子を備える半導体パッケージ、又は回路基板を用いることができる。尚、電子部品１０及び電子部品２０の構成の詳細については後述する。

電子部品１０と電子部品２０の間を接合する接合部３０には、半田を用いることができる。半田には、スズ（Ｓｎ）を含む半田を用いることができる。半田には、例えば、鉛（Ｐｂ）を含まないＰｂフリー半田が用いられる。例えば、接合部３０には、Ｓｎと銀（Ａｇ）を含むＳｎ−Ａｇ系半田が用いられる。Ｓｎ−Ａｇ系半田として、例えば、Ａｇを０．５ｗｔ％以上含むＳｎ−Ａｇ系半田が用いられる。

電子装置１において、接合部３０は、電子部品１０の端子１１と電子部品２０の端子２１の対向方向に（端子１１側から端子２１側に向かって、或いは端子２１側から端子１１側に向かって）延在された柱状の化合物３１を含有している。例えば、接合部３０に上記のようなＳｎ−Ａｇ系半田が用いられる場合、接合部３０には、柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物３１（金属間化合物（InterMetallic Compound；ＩＭＣ））が含有される。

このような柱状の化合物３１は、電子部品１０と電子部品２０を、接合部３０となる材料（接合材）を用いて接合する過程で、形成することができる。
図２は第１の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例を示す図である。尚、図２には、第１の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例の要部断面を模式的に図示している。図２（Ａ）は接合前の状態の一例を示す図、図２（Ｂ）は接合時の状態の一例を示す図、図２（Ｃ）は接合後の状態の一例を示す図である。

まず図２（Ａ）に示すような、接合する電子部品１０及び電子部品２０が準備される。準備される電子部品１０と電子部品２０のうち、一方の端子上、この例では電子部品２０の端子２１上に、予め接合材３０ａが設けられる。接合材３０ａは、上記のような接合部３０を形成するための材料である。接合材３０ａには、例えば、半田が用いられる。ここでは、接合材３０ａにＳｎ−Ａｇ系半田を用いる場合を例にして説明する。

図２（Ａ）に示すような、電子部品２０の端子２１上の接合材３０ａは、例えば、端子２１上に半田ボールを搭載したり半田をメッキにより堆積したりすることで配設された半田を、加熱により溶融し、冷却により凝固することで、形成される。尚、ここでは一例として、略ボール状に成形された接合材３０ａを図示するが、接合材３０ａの形状は、これに限定されるものではなく、種々の形状を採り得る。

上記のような電子部品１０、及び接合材３０ａが設けられた電子部品２０が準備された後、これらの電子部品１０と電子部品２０が、図２（Ａ）に示すように、互いの端子１１と端子２１（接合材３０ａ）の位置合わせが行われて、対向配置される。

そして、図２（Ｂ）に示すように、電子部品２０の端子２１上の接合材３０ａが、加熱により溶融され、電子部品１０の端子１１に接続される。接合材３０ａと端子１１の接続後、接合材３０ａは、冷却により凝固される。ここで、接合材３０ａの加熱は、窒素（Ｎ₂）等の不活性ガス雰囲気とされた炉内で行われる。接合材３０ａの冷却は、不活性ガス雰囲気とされた炉内で行われ、例えば炉内をパージしたり炉内で自然放冷したりすることで行われる。

このような接合材３０ａの加熱後の冷却過程において、例えば少なくとも接合材３０ａの凝固開始から凝固終了までの間、電子部品１０と電子部品２０は、一方が他方よりも高温の状態になるように調節される。例えば、電子部品２０が電子部品１０よりも高温の状態になるように調節される。或いは、電子部品１０が電子部品２０よりも高温の状態になるように調節される。

例えば、電子部品１０と電子部品２０のうちの一方側に、所定の熱容量を有する部材を設け、その部材を設けた一方側の電子部品の冷却速度を低下させる。このようにすることで、例えば接合材３０ａの凝固開始から凝固終了までの間、一方側の電子部品を他方側の電子部品よりも高温の状態にする。

或いは、一方側の電子部品の冷却速度を低下させるように、その一方側の電子部品を選択的に温める。或いはまた、他方側の電子部品を選択的に冷却し、その他方側の電子部品の冷却速度を増大させる。このようにすることで、例えば接合材３０ａの凝固開始から凝固終了までの間、一方側の電子部品を他方側の電子部品よりも高温の状態にする。

このように、接合材３０ａの加熱後の冷却過程において、例えば接合材３０ａの凝固開始から凝固終了までの間、一方側の電子部品を他方側の電子部品よりも高温の状態にすることで、凝固時の接合材３０ａには温度勾配ができる。即ち、接合材３０ａの、高温の状態になるようにした一方の電子部品側が、他方の電子部品側よりも高温になるような温度勾配ができる。このような温度勾配ができることで、接合材３０ａは概ね、より低温の他方の電子部品側から、より高温の一方の電子部品側に向かって、凝固が進行していくようになる。

このように凝固が進行していくことで、Ｓｎ−Ａｇ系半田の接合材３０ａには、図２（Ｃ）に示すように、その凝固の進行方向、即ち、電子部品１０の端子１１と電子部品２０の端子２１の対向方向に延びるように、柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物３１が形成される。ここでは複数本の柱状の化合物３１を例示している。柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物３１は、接合材３０ａに含まれていたＳｎ及びＡｇを含有する部分３２で覆われる。凝固の進行により、そのような部分３２の内部に柱状の化合物３１を含有する接合部３０が形成され、図２（Ｃ）に示すような、接合部３０で電子部品１０と電子部品２０が接合された電子装置１が得られる。

接合部３０に、このように電子部品１０の端子１１と電子部品２０の端子２１の対向方向に延在する柱状の化合物３１が形成されることで、それが筋金のような役割を果たし、接合部３０の、外力や熱に起因した応力に対する強度の向上が図られる。例えば、接合部３０の、柱状の化合物３１の延在方向と交差する方向の応力に対する強度の向上が図られる。

例えば、半導体素子の高密度実装、端子の狭ピッチ化に伴い、半導体素子や半導体パッケージが大型化したり、半導体素子や半導体パッケージと回路基板との間の半田の接合部が微細化したりすると、接合部に加わる外力や応力が大きくなる場合がある。接合部に上記のようなＳｎ−Ａｇ系半田を用いる場合で、上記図２で述べたような接合方法を用いない場合には、接合部内に、粗大なＡｇ₃Ｓｎの化合物が形成されたり、柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物が端子面方向に延びて形成されたりすることがある。このような化合物に外力や熱に起因した応力が集中することで、その化合物の部位を起点とした接合部のクラックや剥離、せん断応力によるせん断剥離が発生し易い。

上記のように、電子部品１０と電子部品２０の間の接合部３０に、それらの端子１１と端子２１の対向方向に延在するような柱状の化合物３１を設けることで、接合部３０が、外力や熱に起因した応力に対し、より強い構造となる。このような接合部３０の強度の向上により、外力や応力に起因した接合部３０のクラックや剥離の発生、そのようなクラックや剥離による断線を、効果的に抑制することが可能になる。

尚、柱状の化合物３１は、必ずしも電子部品１０の端子１１から電子部品２０の端子２１に達するように形成されることを要しない。柱状の化合物３１が端子１１から端子２１に達するような長さでない場合でも、接合部３０内に柱状の化合物３１が存在することで、上記のような接合部３０の強度の向上、接合部３０の強度の向上によるクラックや剥離を抑制することが可能である。例えば、上記の柱状の化合物３１は、端子１１−端子２１間距離の半分以上の長さで形成され得る。

電子部品１０の端子１１と電子部品２０の端子２１の間には、例えば、複数本の柱状の化合物３１が、端子１１と端子２１の対向方向に配向するように延在されて形成される。この場合、複数本の柱状の化合物３１は、必ずしも互いに平行に延在されることを要しない。また、複数本の柱状の化合物３１は、必ずしも互いに同じ長さで延在されることを要しない。更にまた、複数本の柱状の化合物３１は、必ずしも互いに端子１１面又は端子２１面から同じ高さの位置を起点に延在されることを要しない。

また、柱状の化合物３１は、必ずしも接合部３０内に複数本含有されていることを要しない。接合部３０内に少なくとも１本の柱状の化合物３１が存在することで、上記のような接合部３０の強度の向上、接合部３０の強度の向上によるクラックや剥離を抑制することが可能である。

ここでは柱状の化合物３１としてＡｇ₃Ｓｎを例示したが、柱状の化合物３１には、Ａｇ及びＳｎを含む他の結晶相が含有されてもよい。そのような場合でも、柱状の化合物３１が含有されることによる上記のような接合部３０の強度の向上、接合部３０の強度の向上によるクラックや剥離を抑制することが可能である。

また、ここでは接合材３０ａに、Ｓｎ−Ａｇ系半田を用いる場合を例示したが、接合材３０ａに用いる半田は、これに限定されるものではない。接合材３０ａには、Ｓｎとニッケル（Ｎｉ）を含むＳｎ−Ｎｉ系半田、Ｓｎと銅（Ｃｕ）を含むＳｎ−Ｃｕ系半田、Ｓｎと金（Ａｕ）を含むＳｎ−Ａｕ系半田、Ｓｎとパラジウム（Ｐｄ）を含むＳｎ−Ｐｄ系半田等を用いることもできる。接合材３０ａにこれらの半田を用いた場合にも、上記図２で述べたような接合方法を用いることで、柱状の化合物３１を含有する接合部３０を形成することが可能であり、柱状の化合物３１が形成されることによる上記同様の効果を得ることが可能である。尚、いずれの系の半田も、２元系半田に限定されるものではない。

また、ここでは接合材３０ａを、予め電子部品２０の端子２１上に設けるようにしたが、予め電子部品１０の端子１１上に設け、接合を行うことも可能である。
前述のように、例えば電子部品１０及び電子部品２０にはそれぞれ、半導体素子、半導体素子を備える半導体パッケージ、又は回路基板を用いることができる。半導体素子、半導体パッケージ、回路基板の構成例について、以下の図３〜図７を参照して説明する。

図３は半導体素子の構成例を示す図である。尚、図３には、半導体素子の一例の要部断面を模式的に図示している。
図３に示す半導体素子１００は、トランジスタ等の素子が設けられた半導体基板１１０と、半導体基板１１０上に設けられた配線層１２０とを有する。

半導体基板１１０には、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）等の基板のほか、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）等の基板が用いられる。このような半導体基板１１０に、トランジスタ、容量、抵抗等の素子が設けられる。図３には素子の一例として、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ１３０を図示している。

ＭＯＳトランジスタ１３０は、半導体基板１１０に設けられた素子分離領域１１０ａにより画定された素子領域に設けられる。ＭＯＳトランジスタ１３０は、半導体基板１１０上にゲート絶縁膜１３１を介して形成されたゲート電極１３２と、ゲート電極１３２の両側の半導体基板１１０内に形成されたソース領域１３３及びドレイン領域１３４とを有する。ゲート電極１３２の側壁には、絶縁膜のスペーサ１３５（サイドウォール）が設けられる。

このようなＭＯＳトランジスタ１３０等が設けられた半導体基板１１０上に、配線層１２０が設けられる。配線層１２０は、半導体基板１１０に設けられたＭＯＳトランジスタ１３０等に電気的に接続された導体部１２１（配線及びビア）と、導体部１２１を覆う絶縁部１２２とを有する。図３には一例として、ＭＯＳトランジスタ１３０のソース領域１３３及びドレイン領域１３４に電気的に接続された導体部１２１を図示している。導体部１２１には、Ｃｕ、アルミニウム（Ａｌ）等の各種導体材料が用いられる。絶縁部１２２には、酸化シリコン等の無機絶縁材料や、樹脂等の有機絶縁材料が用いられる。

配線層１２０の最表面の導体部１２１は、外部接続用の端子１２１ａとなる部位を含む。端子１２１ａ上には、他の電子部品との接合時に、或いは接合前に予め、上記の接合材３０ａ（図２）に相当する半田等のバンプが接続される。

図４〜図６はそれぞれ半導体パッケージの構成例を示す図である。尚、図４〜図６にはそれぞれ、半導体パッケージの一例の要部断面を模式的に図示している。
まず、図４に示す半導体パッケージ２００について述べる。

図４に示す半導体パッケージ２００は、パッケージ基板２１０（回路基板）と、パッケージ基板２１０上に搭載された半導体素子２２０と、半導体素子２２０を封止する封止層２３０とを有する。

パッケージ基板２１０には、例えば、プリント基板が用いられる。パッケージ基板２１０は、導体部２１１（配線及びビア）と、導体部２１１を覆う絶縁部２１２とを有する。導体部２１１には、Ｃｕ、Ａｌ等の各種導体材料が用いられる。絶縁部２１２には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料、そのような樹脂材料をガラス繊維や炭素繊維に含浸した複合樹脂材料等が用いられる。

このようなパッケージ基板２１０上に、半導体素子２２０が、樹脂や導電性ペースト等のダイアタッチ材２４０で接着、固定され、ワイヤ２５０でパッケージ基板２１０に電気的に接続（ワイヤボンディング）される。パッケージ基板２１０上の半導体素子２２０及びワイヤ２５０は、封止層２３０で封止される。封止層２３０には、エポキシ樹脂等の樹脂材料、そのような樹脂材料に絶縁性フィラーを含有させた材料等が用いられる。

パッケージ基板２１０の、半導体素子２２０搭載面と反対側の表面の導体部２１１は、外部接続用の端子２１１ａとなる部位を含む。端子２１１ａ上には、他の電子部品との接合時に、或いは接合前に予め、上記の接合材３０ａ（図２）に相当する半田等のバンプが接続される。

尚、ここでは半導体素子２２０をパッケージ基板２１０にワイヤボンディングする場合を例示したが、半導体素子２２０は、パッケージ基板２１０にフリップチップボンディングされてもよい。

また、パッケージ基板２１０上には、複数の半導体素子２２０が搭載されてもよく、また、半導体素子２２０のほか、チップコンデンサ等の他の電子部品が搭載されてもよい。
続いて、図５に示す半導体パッケージ３００について述べる。

図５に示す半導体パッケージ３００は、パッケージ基板３１０（回路基板）と、パッケージ基板３１０上に搭載された半導体素子３２０と、半導体素子３２０を覆う被覆材３３０とを有する。

パッケージ基板３１０には、例えば、プリント基板が用いられる。パッケージ基板３１０は、Ｃｕ、Ａｌ等の導体部３１１（配線及びビア）と、導体部３１１を覆う樹脂材料等の絶縁部３１２とを有する。

このようなパッケージ基板３１０に、半導体素子３２０が、それに設けられた半田等のバンプ３４０で電気的に接続（フリップチップボンディング）される。パッケージ基板３１０と半導体素子３２０の間には、アンダーフィル材３４１が充填される。パッケージ基板３１０上の半導体素子３２０は、被覆材３３０で覆われる。被覆材３３０には、Ｃｕ等の熱伝導性の部材が用いられる。被覆材３３０は、熱界面材料（Thermal Interface Material；ＴＩＭ）３５０を用いて半導体素子３２０上に接着され、半導体素子３２０と熱的に接続される。被覆材３３０は、例えば、その端部が接着材３５１を用いてパッケージ基板３１０に接着される。

パッケージ基板３１０の、半導体素子３２０搭載面と反対側の表面の導体部３１１は、外部接続用の端子３１１ａとなる部位を含む。端子３１１ａ上には、他の電子部品との接合時に、或いは接合前に予め、上記の接合材３０ａ（図２）に相当する半田等のバンプが接続される。

尚、パッケージ基板３１０上には、複数の半導体素子３２０が搭載されてもよく、また、半導体素子３２０のほか、チップコンデンサ等の他の電子部品が搭載されてもよい。
続いて、図６に示す半導体パッケージ４００について述べる。

図６に示す半導体パッケージ４００は、樹脂層４１０と、樹脂層４１０に埋設された複数（ここでは一例として２つ）の半導体素子４２０と、樹脂層４１０上に設けられた配線層４３０（再配線層）とを有する。

半導体素子４２０は、その端子４２０ａの配設面が露出するように樹脂層４１０に埋設される。配線層４３０は、Ｃｕ、Ａｌ等の導体部４３１（再配線及びビア）と、導体部４３１を覆う樹脂材料等の絶縁部４３２とを有する。

配線層４３０の最表面の導体部４３１は、外部接続用の端子４３１ａとなる部位を含む。導体部４３１により、半導体素子４２０の端子４２０ａの位置が、外部接続用の端子４３１ａの位置に再配置される。端子４３１ａ上には、他の電子部品との接合時に、或いは接合前に予め、上記の接合材３０ａ（図２）に相当する半田等のバンプが接続される。

尚、樹脂層４１０には、１つ又は３つ以上の半導体素子４２０が埋設されてもよく、また、半導体素子４２０のほか、チップコンデンサ等の他の電子部品が埋設されてもよい。
図７は回路基板の構成例を示す図である。尚、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）にはそれぞれ、回路基板の一例の要部断面を模式的に図示している。

図７（Ａ）には、回路基板５００として、複数の配線層を含む多層プリント基板を例示している。回路基板５００は、上記図４に示したパッケージ基板２１０及び上記図５に示したパッケージ基板３１０と同様、Ｃｕ、Ａｌ等の導体部５１１（配線及びビア）と、導体部５１１を覆う樹脂材料等の絶縁部５１２とを有する。

回路基板５００の最表面の導体部５１１は、外部接続用の端子５１１ａとなる部位を含む。端子５１１ａ上には、他の電子部品との接合時に、或いは接合前に予め、上記の接合材３０ａ（図２）に相当する半田等のバンプが接続される。

図７（Ｂ）には、回路基板６００として、ビルドアップ工法を用いて形成されるビルドアップ基板を例示している。回路基板６００は、コア基板６１０と、コア基板上に設けられた絶縁層６２０と、絶縁層６２０を介して設けられた導体パターン６３０と、異なる導体パターン６３０間を接続するビア６４０とを有する。コア基板６１０には、セラミックス材料や有機材料等が用いられる。絶縁層６２０には、プリプレグ等の絶縁材料が用いられる。導体パターン６３０及びビア６４０には、Ｃｕ等の導体材料が用いられる。

回路基板６００の最表面の導体パターン６３０は、外部接続用の端子６３０ａとなる部位を含む。端子６３０ａ上には、他の電子部品との接合時に、或いは接合前に予め、上記の接合材３０ａ（図２）に相当する半田等のバンプが接続される。

例えば、図３に示したような半導体素子１００、図４〜図６に示したような半導体パッケージ２００，３００，４００、図７に示したような回路基板５００，６００を、上記図１及び図２に示した電子部品１０及び電子部品２０としてそれぞれ用いることが可能である。

尚、接合する電子部品１０と電子部品２０の組合せとしては、例えば、半導体素子と回路基板の組合せ、半導体パッケージと回路基板の組合せ、半導体素子と半導体パッケージの組合せがある。このほか、接合する電子部品１０と電子部品２０の組合せとしては、半導体素子同士の組合せ、半導体パッケージ同士の組合せ、回路基板同士の組合せもある。

各種組合せの電子部品１０と電子部品２０の接合に、上記図２のような接合方法を用いることで、接合材３０ａが凝固されて得られる接合部３０に、端子１１と端子２１の対向方向に延在する柱状の化合物３１を形成することができる。それにより、接合部３０の強度の向上が図られ、外力や応力に起因した接合部３０のクラックや剥離の発生、そのようなクラックや剥離による断線が効果的に抑制されるようになる。

次に、第２の実施の形態について説明する。
ここでは、接合する電子部品の一方を回路基板とし、他方を半導体パッケージとして、それらをＳｎ−Ａｇ系半田を用いて接合する場合を例にして説明する。

図８は第２の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例を示す図である。尚、図８には、第２の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例の要部断面を模式的に図示している。図８（Ａ）は接合前の状態の一例を示す図、図８（Ｂ）は接合時の状態の一例を示す図、図８（Ｃ）は接合後の状態の一例を示す図である。

この例では、まず接合する電子部品として、図８（Ａ）に示すような回路基板４０と半導体パッケージ５０が準備される。
回路基板４０は、その表面４０ａに設けられた端子４１を有する。端子４１は、Ｃｕ等の電極層４１ａと、電極層４１ａ上に設けられた、例えばＮｉとＡｕを積層したＮｉ／Ａｕの電極層４１ｂとを含む。回路基板４０の端子４１（電極層４１ｂ）上には、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田の接合材６０ｂが予め設けられる。接合材６０ｂは、例えば、端子４１上に半田ペーストを塗布したり半田をメッキにより堆積したりすることで、形成される。

半導体パッケージ５０は、回路基板４０に対向して配置され、回路基板４０の表面４０ａと対向する表面５０ａに設けられた端子５１を有する。端子５１は、Ｃｕ等の電極層５１ａと、電極層５１ａ上に設けられた、例えばＮｉ／Ａｕの電極層５１ｂとを含む。半導体パッケージ５０の端子５１（電極層５１ｂ）上には、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田の接合材６０ａが予め設けられる。接合材６０ａは、例えば、端子５１上に半田ボールを搭載したり半田をメッキにより堆積したりすることで配設された半田を、加熱により溶融し、冷却により凝固することで、形成される。

半導体パッケージ５０の、端子５１が設けられた表面５０ａと反対側の表面（上面）５０ｂには、所定の熱容量を有する部材７０Ａが設けられる。部材７０Ａには、後述のように接合材６０ａ及び接合材６０ｂを加熱により溶融しその後冷却して凝固する際に、この部材７０Ａを設けた半導体パッケージ５０が回路基板４０よりも高温の状態になるような熱容量を有する材料が用いられる。部材７０Ａは、このような所定の熱容量を有するように、材料（比熱）が選択されると共に、その平面サイズ及び厚みが設定される。部材７０Ａには、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等のプレートを用いることができる。

図８では図示を省略するが、部材７０Ａは、樹脂や金属ペースト等の接着材を用いて半導体パッケージ５０の上面５０ｂに設けられる。尚、部材７０Ａの半導体パッケージ５０上への配設については後述する。

接合材６０ｂが設けられた回路基板４０と、接合材６０ａ及び部材７０Ａが設けられた半導体パッケージ５０は、図８（Ａ）に示すように、互いの端子４１（接合材６０ｂ）と端子５１（接合材６０ａ）の位置合わせが行われて、対向配置される。

そして、図８（Ｂ）に示すように、半導体パッケージ５０の端子５１上の接合材６０ａが、加熱により溶融され、回路基板４０の端子４１上の、同様に溶融された接合材６０ｂと接続される。接合材６０ａと接合材６０ｂは、このような溶融、接続により一体化される。このように接合材６０ａと接合材６０ｂが一体化された部位（接合部位）６０ｃが、冷却により凝固される。

ここで、上記のように半導体パッケージ５０には、所定の熱容量を有する部材７０Ａが設けられている。この部材７０Ａにより、接合材６０ａ及び接合材６０ｂの加熱後の冷却過程で、例えば接合材６０ａ及び接合材６０ｂ（接合部位６０ｃ）の凝固開始から凝固終了までの間、半導体パッケージ５０が回路基板４０よりも高温の状態になるように調節される。

部材７０Ａを設けた半導体パッケージ５０は、部材７０Ａを設けていない半導体パッケージ５０に比べて大きな熱容量を有する。そのため、接合材６０ａ及び接合材６０ｂが加熱により溶融され、それらが一体化した接合部位６０ｃが、凝固のために冷却される際、部材７０Ａを設けた半導体パッケージ５０の冷却速度は、部材７０Ａを設けていない半導体パッケージ５０に比べて低下する。即ち、半導体パッケージ５０は、部材７０Ａが設けられることで、より冷え難くなる。例えば、部材７０Ａを設けた半導体パッケージ５０の冷却速度は、１℃／ｍｉｎ以下である。

接合材６０ａ及び接合材６０ｂが加熱により溶融され、それらが一体化した接合部位６０ｃが、凝固のために冷却される際には、半導体パッケージ５０と共に、回路基板４０も冷却されていく。この時、半導体パッケージ５０は、部材７０Ａにより冷却速度が低下し、部材７０Ａを設けていないものよりもゆっくりと冷却が進行していくことで、その間も冷却が進行する回路基板４０よりも高温の状態となり得る。例えば接合部位６０ｃの凝固開始から凝固終了までの間、このように部材７０Ａを設けた半導体パッケージ５０が回路基板４０よりも高温の状態になるように、所定の熱容量を有する部材７０Ａが設けられる。

このような部材７０Ａが設けられ、半導体パッケージ５０が回路基板４０よりも高温の状態とされることで、凝固時の接合部位６０ｃには、半導体パッケージ５０側が回路基板４０側よりも高温になるような温度勾配ができる。このような温度勾配ができることで、接合部位６０ｃは概ね、より低温の回路基板４０側から、より高温の半導体パッケージ５０側に向かって、凝固が進行していくようになる。

このように凝固が進行していくことで、接合部位６０ｃには、図８（Ｃ）に示すように、その凝固の進行方向、即ち、回路基板４０の端子４１と半導体パッケージ５０の端子５１の対向方向に延びるように、柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１が形成される。ここでは複数本の柱状の化合物６１を例示するが、化合物６１の本数、配置は、例示の形態に限定されるものではない。柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１は、接合材６０ａ及び接合材６０ｂに含まれていたＳｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する部分６２で覆われる。凝固の進行により、そのような部分６２の内部に柱状の化合物６１を含有する接合部６０が形成され、図８（Ｃ）に示すような、接合部６０で回路基板４０と半導体パッケージ５０が接合された電子装置１Ａが得られる。

尚、端子４１の電極層４１ｂ及び端子５１の電極層５１ｂにそれぞれ含まれるＮｉ層は、下地のＣｕ等の電極層４１ａ及び電極層５１ａに、接合部位６０ｃや接合部６０の半田成分が拡散するのを抑制する機能を有する。電極層４１ｂ及び電極層５１ｂのＮｉ層は、接合部位６０ｃや接合部６０の半田成分と反応し、金属間化合物を形成してもよい。電極層４１ｂ及び電極層５１ｂのＡｕ層は、接合前のＮｉ層の酸化を抑制する機能を有し、接合時には接合部位６０ｃや接合部６０の半田成分と反応して金属間化合物を形成し得る。

以上のように電子装置１Ａでは、図８（Ｃ）に示すように、回路基板４０の端子４１と半導体パッケージ５０の端子５１を接合する接合部６０に、端子４１と端子５１の対向方向に延在する柱状の化合物６１が形成される。この柱状の化合物６１が筋金のような役割を果たし、接合部６０の、外力や熱に起因した応力、例えば、柱状の化合物６１の延在方向と交差する方向の応力に対する強度の向上が図られる。例えば、接合部６０にこのような柱状の化合物６１を形成することで、形成しなかった場合に比べて、繰り返し曲げ試験寿命や温度サイクル試験寿命を２倍以上にすることも可能になる。

ここで、所定の熱容量を有する部材７０Ａの半導体パッケージ５０上への配設に関し、次の図９及ぶ図１０を参照して説明する。
図９は第２の実施の形態に係る電子装置の第１構成例を示す図である。尚、図９には、第２の実施の形態に係る電子装置の第１構成例の要部断面を模式的に図示している。

部材７０Ａは、図９に示す電子装置１Ａａのように、半導体パッケージ５０の上面５０ｂに、接着材８０ａを用いて設けることができる。接着材８０ａには、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、接着材８０ａには、例えば、インジウム銀（ＩｎＡｇ）合金、金スズ（ＡｕＳｎ）合金等の金属ペースト材料を用いることができる。

このような接着材８０ａを用いて予め部材７０Ａが接着された半導体パッケージ５０が準備され、準備された半導体パッケージ５０が、上記図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示したように、回路基板４０と接合される。これにより、図９に示すような、部材７０Ａが接着材８０ａで接着された半導体パッケージ５０と、回路基板４０とが、内部に柱状の化合物６１を含有する接合部６０を介して接合された電子装置１Ａａが得られる。電子装置１Ａａの、半導体パッケージ５０上に接着された部材７０Ａは、例えば、電子装置１Ａａの使用時に、半導体パッケージ５０で発生する熱を外部に放熱する放熱部材として用いることができる。

図１０は第２の実施の形態に係る電子装置の第２構成例を示す図である。尚、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）には、第２の実施の形態に係る電子装置の第２構成例の要部断面を模式的に図示している。

この例では、図１０（Ａ）に示すように、接着材８０ｂが用いられて、部材７０Ａが半導体パッケージ５０の上面５０ｂに接着される。ここでの接着材８０ｂには、紫外線照射によって硬化し、剥離性が発現する（粘着力が低下する）紫外線硬化樹脂が用いられる。

このような紫外線硬化樹脂の接着材８０ｂが用いられ、予め部材７０Ａが接着（仮接着）された半導体パッケージ５０が準備される。準備された半導体パッケージ５０が、上記図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示したように、回路基板４０と接合される。これにより、図１０（Ａ）に示すような、部材７０Ａが接着材８０ｂで仮接着された半導体パッケージ５０と、回路基板４０とが、内部に柱状の化合物６１を含有する接合部６０を介して接合された構造が得られる。

このような構造が得られた後、接着材８０ｂに紫外線が照射される。これにより、接着材８０ｂに剥離性が発現され、半導体パッケージ５０上に仮接着されていた部材７０Ａ及び接着材８０ｂが、半導体パッケージ５０上から分離可能な状態になる。このような状態となった部材７０Ａ及び接着材８０ｂが、半導体パッケージ５０上から除去されることで、図１０（Ｂ）に示すような電子装置１Ａｂが得られる。このように部材７０Ａは、回路基板４０と半導体パッケージ５０の接合時には仮接着しておき、回路基板４０と半導体パッケージ５０の接合後に除去することもできる。

尚、ここでは、接合材６０ａ及び接合材６０ｂ（接合部位６０ｃ）並びに接合部６０に、Ｓｎ−Ａｇ系半田を用いる場合を例示したが、Ｓｎ−Ｎｉ系半田、Ｓｎ−Ｃｕ系半田、Ｓｎ−Ａｕ系半田、Ｓｎ−Ｐｄ系半田等を用いる場合にも、同様に適用可能である。また、上記のような接合材６０ｂを半導体パッケージ５０側に設け、接合材６０ａを回路基板４０側に設けて、接合を行うことも可能である。

ここでは、回路基板４０と半導体パッケージ５０の接合を例にして説明したが、このような部材７０Ａを用いる手法は、各種電子部品同士の接合の際に、同様に適用可能である。

次に、第３の実施の形態について説明する。
ここでは、上記第２の実施の形態と同様に、接合する電子部品の一方を回路基板とし、他方を半導体パッケージとして、それらをＳｎ−Ａｇ系半田を用いて接合する場合を例にして説明する。

図１１は第３の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例を示す図である。尚、図１１には、第３の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例の要部断面を模式的に図示している。図１１（Ａ）は接合前の状態の一例を示す図、図１１（Ｂ）は接合時の状態の一例を示す図、図１１（Ｃ）は接合後の状態の一例を示す図である。

この図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示す、第３の実施の形態に係る電子部品接合工程は、回路基板４０側に所定の熱容量を有する部材７０Ｂが設けられる点で、上記第２の実施の形態に係る電子部品接合工程と相違する。

この第３の実施の形態では、まず接合する電子部品として、図１１（Ａ）に示すような、部材７０Ｂを設けた回路基板４０と、半導体パッケージ５０が準備される。
回路基板４０は、その表面４０ａに設けられた、Ｃｕ等の電極層４１ａとＮｉ／Ａｕ等の電極層４１ｂとを含む端子４１を有する。端子４１（電極層４１ｂ）上には、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田の接合材６０ｂが予め設けられる。

回路基板４０の、端子４１が設けられた表面４０ａと反対側の表面（下面）４０ｂには、所定の熱容量を有する部材７０Ｂが設けられる。部材７０Ｂには、後述のように接合材６０ａ及び接合材６０ｂを加熱により溶融しその後冷却して凝固する際に、この部材７０Ｂを設けた回路基板４０が半導体パッケージ５０よりも高温の状態になるような熱容量を有する材料が用いられる。部材７０Ｂは、このような所定の熱容量を有するように、材料（比熱）が選択されると共に、その平面サイズ及び厚みが設定される。部材７０Ｂには、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等のプレートを用いることができる。

部材７０Ｂは、回路基板４０の下面４０ｂに直に設けることができるほか、図１１では図示を省略するが、樹脂等の接着材を用いて回路基板４０の下面４０ｂに設けることもできる。尚、部材７０Ｂの回路基板４０下への配設については後述する。

半導体パッケージ５０は、回路基板４０に対向して配置され、表面５０ａに設けられた、Ｃｕ等の電極層５１ａとＮｉ／Ａｕ等の電極層５１ｂとを含む端子５１を有する。半導体パッケージ５０の端子５１（電極層５１ｂ）上には、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田の接合材６０ａが予め設けられる。

接合材６０ｂ及び部材７０Ｂが設けられた回路基板４０と、接合材６０ａが設けられた半導体パッケージ５０は、図１１（Ａ）に示すように、互いの端子４１（接合材６０ｂ）と端子５１（接合材６０ａ）の位置合わせが行われて、対向配置される。

そして、図１１（Ｂ）に示すように、半導体パッケージ５０の端子５１上の接合材６０ａが、加熱により溶融され、回路基板４０の端子４１上の、同様に溶融された接合材６０ｂと接続される。接合材６０ａと接合材６０ｂは、このような溶融、接続により一体化され、一体化された接合部位６０ｃが、冷却により凝固される。

ここで、上記のように回路基板４０には、所定の熱容量を有する部材７０Ｂが設けられている。この部材７０Ｂにより、接合材６０ａ及び接合材６０ｂの加熱後の冷却過程で、例えば接合部位６０ｃの凝固開始から凝固終了までの間、回路基板４０が半導体パッケージ５０よりも高温の状態になるように調節される。

部材７０Ｂを設けた回路基板４０は、部材７０Ｂを設けていない回路基板４０に比べて大きな熱容量を有する。そのため、接合材６０ａ及び接合材６０ｂが溶融されて一体化された接合部位６０ｃが凝固のために冷却される際、部材７０Ｂを設けた回路基板４０の冷却速度は、部材７０Ｂを設けていない回路基板４０に比べて低下する。即ち、回路基板４０は、部材７０Ｂが設けられることで、より冷え難くなる。例えば、部材７０Ｂを設けた回路基板４０の冷却速度は、１℃／ｍｉｎ以下である。

接合部位６０ｃが凝固のために冷却される際には、回路基板４０と共に、半導体パッケージ５０も冷却されていく。この時、回路基板４０は、部材７０Ｂにより冷却速度が低下し、部材７０Ｂを設けていないものよりもゆっくりと冷却が進行していくことで、その間も冷却が進行する半導体パッケージ５０よりも高温の状態となり得る。例えば接合部位６０ｃの凝固開始から凝固終了までの間、このように部材７０Ｂを設けた回路基板４０が半導体パッケージ５０よりも高温の状態になるように、所定の熱容量を有する部材７０Ｂが設けられる。

このような部材７０Ｂが設けられ、回路基板４０が半導体パッケージ５０よりも高温の状態とされることで、凝固時の接合部位６０ｃには、回路基板４０側が半導体パッケージ５０側よりも高温になるような温度勾配ができる。このような温度勾配ができることで、接合部位６０ｃは概ね、より低温の半導体パッケージ５０側から、より高温の回路基板４０側に向かって、凝固が進行していくようになる。

このように凝固が進行していくことで、接合部位６０ｃには、図１１（Ｃ）に示すように、その凝固の進行方向、即ち、回路基板４０の端子４１と半導体パッケージ５０の端子５１の対向方向に延びるように、柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１が形成される。ここでは複数本の柱状の化合物６１を例示するが、化合物６１の本数、配置は、例示の形態に限定されるものではない。柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１は、接合材６０ａ及び接合材６０ｂに含まれていたＳｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する部分６２で覆われる。凝固の進行により、そのような部分６２の内部に柱状の化合物６１を含有する接合部６０が形成され、図１１（Ｃ）に示すような、接合部６０で回路基板４０と半導体パッケージ５０が接合された電子装置１Ｂが得られる。

このように、所定の熱容量を有する部材７０Ｂを回路基板４０側に設けた場合にも、回路基板４０の端子４１と半導体パッケージ５０の端子５１を接合する接合部６０に、端子４１と端子５１の対向方向に延在する柱状の化合物６１を形成することができる。これにより、接合部６０の、外力や熱に起因した応力、例えば、柱状の化合物６１の延在方向と交差する方向の応力に対する強度の向上が図られた、電子装置１Ｂを得ることができる。例えば、接合部６０にこのような柱状の化合物６１を形成することで、形成しなかった場合に比べて、繰り返し曲げ試験寿命や温度サイクル試験寿命を２倍以上にすることも可能になる。

ここで、所定の熱容量を有する部材７０Ｂの回路基板４０下への配設に関して説明する。
部材７０Ｂを回路基板４０下に設ける方法の１つとして、部材７０Ｂ上に回路基板４０を載置する方法が挙げられる。この場合、回路基板４０は、単に部材７０Ｂ上に載置すればよく、接着材を用いて部材７０Ｂ上に接着する等して固定することを要しない。このように部材７０Ｂ上に載置された回路基板４０に、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示したように、接合材６０ａ及び接合材６０ｂが用いられ、半導体パッケージ５０が接合される。接合後の構造体は、部材７０Ｂ上からピックアップされる。これにより、接合部６０で回路基板４０と半導体パッケージ５０が接合された、部材７０Ｂを含まない電子装置１Ｂが得られる。

また、部材７０Ｂは、接着材を利用して回路基板４０下に設けることも可能である。このような方法について、次の図１２及び図１３を参照して説明する。
図１２は第３の実施の形態に係る電子装置の第１構成例を示す図である。尚、図１２には、第３の実施の形態に係る電子装置の第１構成例の要部断面を模式的に図示している。

回路基板４０が、その下面４０ｂに回路パターンや外部接続用の端子を有しない片面回路基板である場合には、図１２に示すように、回路基板４０の下面４０ｂに樹脂材料や金属ペースト材料等の接着材８０ａを用いて、部材７０Ｂを設けてもよい。このような接着材８０ａを用いて予め部材７０Ｂが接着された回路基板４０が準備され、準備された回路基板４０が、上記図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示したように、接合材６０ａ及び接合材６０ｂを用いて、半導体パッケージ５０と接合される。これにより、図１２に示すような、半導体パッケージ５０と、部材７０Ｂが接着材８０ａで接着された回路基板４０とが、内部に柱状の化合物６１を含有する接合部６０を介して接合された電子装置１Ｂａが得られる。電子装置１Ｂａの部材７０Ｂは、電子装置１Ｂａの使用時に、回路基板４０に伝熱された熱を外部に放熱する放熱部材として用いることができる。

図１３は第３の実施の形態に係る電子装置の第２構成例を示す図である。尚、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）には、第３の実施の形態に係る電子装置の第２構成例の要部断面を模式的に図示している。

この例では、図１３（Ａ）に示すように、紫外線硬化樹脂の接着材８０ｂが用いられて、部材７０Ｂが回路基板４０の下面４０ｂに接着される。このような接着材８０ｂで予め部材７０Ｂが接着（仮接着）された回路基板４０が準備され、上記図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示したように、接合材６０ａ及び接合材６０ｂを用いて、半導体パッケージ５０と接合される。これにより、図１３（Ａ）に示すような、半導体パッケージ５０と、部材７０Ｂが接着材８０ｂで仮接着された回路基板４０とが、内部に柱状の化合物６１を含有する接合部６０を介して接合された構造が得られる。その後、接着材８０ｂに紫外線が照射され、部材７０Ｂ及び接着材８０ｂが回路基板４０下から除去されることで、図１３（Ｂ）に示すような電子装置１Ｂｂが得られる。このように回路基板４０と半導体パッケージ５０の接合時には部材７０Ｂを仮接着しておき、接合後、その部材７０Ｂを除去することもできる。

ここでは、回路基板４０と半導体パッケージ５０の接合を例にして説明したが、このような部材７０Ｂを用いる手法は、各種電子部品同士の接合の際に、同様に適用可能である。

次に、第４の実施の形態について説明する。
ここでは、上記第２及び第３の実施の形態と同様に、接合する電子部品の一方を回路基板とし、他方を半導体パッケージとして、それらをＳｎ−Ａｇ系半田を用いて接合する場合を例にして説明する。

図１４は第４の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例を示す図である。尚、図１４には、第４の実施の形態に係る電子部品接合工程の一例の要部断面を模式的に図示している。図１４（Ａ）は接合前の状態の一例を示す図、図１４（Ｂ）は接合時の状態の一例を示す図、図１４（Ｃ）は接合後の状態の一例を示す図である。

この例では、まず接合する電子部品として、図１４（Ａ）に示すような回路基板４０と半導体パッケージ５０が準備される。
回路基板４０は、その表面４０ａに設けられた、Ｃｕ等の電極層４１ａとＮｉ／Ａｕ等の電極層４１ｂとを含む端子４１を有する。端子４１（電極層４１ｂ）上には、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田の接合材６０ｂが予め設けられる。

接合材６０ｂが設けられた回路基板４０と、接合材６０ａが設けられた半導体パッケージ５０は、図１４（Ａ）に示すように、互いの端子４１（接合材６０ｂ）と端子５１（接合材６０ａ）の位置合わせが行われて、対向配置される。

そして、図１４（Ｂ）に示すように、半導体パッケージ５０の端子５１上の接合材６０ａが、加熱により溶融され、回路基板４０の端子４１上の、同様に溶融された接合材６０ｂと接続される。接合材６０ａと接合材６０ｂは、このような溶融、接続により一体化された接合部位６０ｃとなり、この接合部位６０ｃが冷却により凝固される。

この冷却の際、回路基板４０と半導体パッケージ５０のうちの一方、ここでは一例として半導体パッケージ５０を、選択的に冷却する。例えば、図１４（Ｃ）に示すように、半導体パッケージ５０に対して選択的に、ファン等を用いて送風９１を行い、半導体パッケージ５０を冷却する。このように半導体パッケージ５０を送風９１により冷却し、その冷却速度を増大させる。

接合部位６０ｃが凝固のために冷却される際には、回路基板４０及び半導体パッケージ５０が共に冷却されていく。この時、半導体パッケージ５０に対して選択的に送風９１を行い、半導体パッケージ５０の冷却速度を増大させることで、回路基板４０は、半導体パッケージ５０よりも高温の状態となり得る。半導体パッケージ５０を、このような送風９１により冷却し、例えば接合部位６０ｃの凝固開始から凝固終了までの間、回路基板４０が半導体パッケージ５０よりも高温の状態になるように調節する。

回路基板４０が半導体パッケージ５０よりも高温の状態とされることで、凝固時の接合部位６０ｃには、回路基板４０側が半導体パッケージ５０側よりも高温になるような温度勾配ができる。このような温度勾配ができることで、接合部位６０ｃは概ね、より低温の半導体パッケージ５０側から、より高温の回路基板４０側に向かって、凝固が進行していくようになる。

このように凝固が進行していくことで、接合部位６０ｃには、図１４（Ｃ）に示すように、回路基板４０の端子４１と半導体パッケージ５０の端子５１の対向方向に延びるように、柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１が形成される。ここでは複数本の柱状の化合物６１を例示するが、化合物６１の本数、配置は、例示の形態に限定されるものではない。柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１は、接合材６０ａ及び接合材６０ｂに含まれていたＳｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する部分６２で覆われる。凝固の進行により、そのような部分６２の内部に柱状の化合物６１を含有する接合部６０が形成され、図１４（Ｃ）に示すような、接合部６０で回路基板４０と半導体パッケージ５０が接合された電子装置１Ｃが得られる。

このように半導体パッケージ５０に対して選択的に送風９１を行う方法によっても、回路基板４０と半導体パッケージ５０の接合部６０に、それらの対向方向に延在する柱状の化合物６１を形成することができる。これにより、接合部６０の、外力や熱に起因した応力、例えば、柱状の化合物６１の延在方向と交差する方向の応力に対する強度の向上が図られた、電子装置１Ｃを得ることができる。

図１５〜図１７は第４の実施の形態に係る電子部品接合工程の別例を説明する図である。尚、図１５〜図１７にはそれぞれ、第４の実施の形態に係る電子部品接合工程の別例の要部断面を模式的に図示している。

上記図１４（Ｃ）には、図１４（Ｂ）の接合部位６０ｃが凝固のために冷却される際、半導体パッケージ５０に対して選択的に送風９１を行って半導体パッケージ５０を冷却し、回路基板４０が半導体パッケージ５０よりも高温の状態になるようにする場合を例示した。

このほか、図１４（Ｂ）の接合部位６０ｃが凝固のために冷却される際、同様に回路基板４０が半導体パッケージ５０よりも高温の状態になるようにするためには、図１５に示すように、回路基板４０に対して選択的にヒータ等で加熱９２を行う方法を採用してもよい。加熱９２を行うことで、回路基板４０を温め、その冷却速度を低下させる。このような方法を用いて、凝固時の接合部位６０ｃに、回路基板４０側が半導体パッケージ５０側よりも高温になるような温度勾配を生じさせ、概ね回路基板４０側に向かって凝固を進行させて、上記のような柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１を形成する。

また、上記図１４（Ｃ）には、半導体パッケージ５０に対して選択的に送風９１を行う場合を例示したが、図１６に示すように、回路基板４０に対して選択的に送風９１を行い、半導体パッケージ５０が回路基板４０よりも高温の状態になるようにしてもよい。この場合は、まず上記図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示したように、回路基板４０と半導体パッケージ５０が対向配置され、接合材６０ａと接合材６０ｂが溶融、接続されて接合部位６０ｃが形成された後、接合部位６０ｃが冷却により凝固される。この冷却の際、回路基板４０に対して選択的に、ファン等を用いて送風９１を行い、回路基板４０を冷却する。このように回路基板４０を送風９１により冷却し、その冷却速度を増大させ、例えば接合部位６０ｃの凝固開始から凝固終了までの間、半導体パッケージ５０が回路基板４０よりも高温の状態になるようにする。このような方法を用いて、凝固時の接合部位６０ｃに、半導体パッケージ５０側が回路基板４０側よりも高温になるような温度勾配を生じさせ、概ね半導体パッケージ５０側に向かって凝固を進行させて、上記のような柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１を形成する。

半導体パッケージ５０側が回路基板４０側よりも高温の状態になるようにするためには、図１７に示すように、半導体パッケージ５０に対して選択的にヒータ等で加熱９２を行う方法を採用してもよい。加熱９２を行うことで、半導体パッケージ５０を温め、その冷却速度を低下させる。このような方法を用いて凝固時の接合部位６０ｃに、半導体パッケージ５０側が回路基板４０側よりも高温になるような温度勾配を生じさせ、上記のような柱状のＡｇ₃Ｓｎの化合物６１を形成する。

ここでは、回路基板４０と半導体パッケージ５０の接合を例にして説明したが、このような送風９１又は加熱９２を行う手法は、各種電子部品同士の接合の際に、同様に適用可能である。

以上述べた第１〜第４の実施の形態に係る電子装置１，１Ａ（１Ａａ，１Ａｂ），１Ｂ（１Ｂａ，１Ｂｂ），１Ｃは、例えば、次のような製造装置を用いて製造することができる。尚、ここでは、接合する電子部品の一方を回路基板４０とし、他方を半導体パッケージ５０とした場合を例にして説明する。

図１８は電子装置の製造装置の一例を示す図である。
図１８に示す製造装置１０００は、配置部１１００、加熱部１２００及び冷却部１３００を備える。

準備された回路基板４０と半導体パッケージ５０は、まず配置部１１００に搬送され、配置部１１００において位置合わせが行われ、対向配置される。尚、準備される回路基板４０と半導体パッケージ５０は、例えば、回路基板４０と、部材７０Ａが設けられた半導体パッケージ５０である。或いは、準備される回路基板４０と半導体パッケージ５０は、例えば、部材７０Ｂが設けられた回路基板４０と、半導体パッケージ５０との組合せである。或いはまた、準備される回路基板４０と半導体パッケージ５０は、部材７０Ｂが設けられていない回路基板４０と、部材７０Ａが設けられていない半導体パッケージ５０との組合せである。図１８では便宜上、部材７０Ａ、部材７０Ｂの図示を省略している。

位置合わせされた回路基板４０と半導体パッケージ５０は、配置部１１００の後段に設けられた加熱部１２００に移送され、回路基板４０に設けられた接合材６０ｂ及び半導体パッケージ５０に設けられた接合材６０ａの種類に応じた温度で加熱される。加熱は、不活性ガス雰囲気で行われる。加熱部１２００において、回路基板４０の接合材６０ｂと半導体パッケージ５０の接合材６０ａとが溶融、接続され、接合材６０ａと接合材６０ｂが一体化された接合部位６０ｃが形成される。尚、加熱部１２００では、加熱温度を段階的に上昇させ、より低温の加熱（予備加熱）と、より高温の加熱（本加熱）とが実施されるようにすることができる。

加熱により接合部位６０ｃが形成された回路基板４０と半導体パッケージ５０は、加熱部１２００の後段に設けられた冷却部１３００に移送され、接合部位６０ｃが冷却により凝固される。冷却は、不活性ガス雰囲気で行われる。

ここで、冷却部１３００は、パージ等で内部の全体的な雰囲気温度を調節し、回路基板４０及び半導体パッケージ５０並びに接合部位６０ｃを冷却する温度調節装置１３１０を備える。冷却部１３００は更に、このような温度調節装置１３１０に加えて、回路基板４０側に設けられた温度調節装置１３２０、半導体パッケージ５０側に設けられた温度調節装置１３３０を備える。温度調節装置１３２０には、例えば、送風機能若しくは加熱機能、又は送風機能と加熱機能の両方を備えたものが用いられる。温度調節装置１３３０には、例えば、送風機能若しくは加熱機能、又は送風機能と加熱機能の両方を備えたものが用いられる。

準備される回路基板４０及び半導体パッケージ５０が、それぞれ部材７０Ｂ及び部材７０Ａを設けたものである場合には、温度調節装置１３１０が使用され、上記第２及び第３の実施の形態で述べたような冷却、接合部６０の形成が行われる。この場合は、必ずしも温度調節装置１３２０及び温度調節装置１３３０を使用することを要しない。

準備される回路基板４０及び半導体パッケージ５０が、いずれも部材７０Ｂ及び部材７０Ａを設けていないものである場合には、温度調節装置１３１０と、温度調節装置１３２０又は温度調節装置１３３０が使用される。即ち、温度調節装置１３２０又は温度調節装置１３３０が使用され、回路基板４０と半導体パッケージ５０のいずれか一方が選択的に加熱されるか又は冷却される。これにより、上記第４の実施の形態で述べたような冷却、接合部６０の形成が行われる。

例えば、この図１８に示すような構成を有する製造装置１０００を用いて、上記第１〜第４の実施の形態に係る電子装置１，１Ａ（１Ａａ，１Ａｂ），１Ｂ（１Ｂａ，１Ｂｂ），１Ｃを製造することができる。

以下に実施例を示す。
〔実施例１〕
平面サイズ３５ｍｍ×３５ｍｍの半導体パッケージの背面に、その半導体パッケージと同等サイズのＣｕプレート（部材）を装着した。そして、このＣｕプレートを装着した半導体パッケージと、回路基板とを、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（Ａｇ：３．０ｗｔ％，Ｃｕ：０．５ｗｔ％）の半田ボールを用いて接合した。接合は、Ｎ₂雰囲気（酸素濃度１００ｐｐｍ以下）中、最大温度２４５℃、２１７℃以上で２分間の条件で行った。

このようにして回路基板と半導体パッケージとを接合した電子装置について、その接合部の導通に問題がないことを確認した後、接合信頼性の評価を行った。−４０℃〜１２５℃の繰り返し温度サイクル試験を１０００サイクル行った結果、抵抗上昇は１０％以下と良好であった。また、温度１２１℃、湿度８５％の環境下に１０００時間放置した後も、温度サイクル試験同様、抵抗上昇は１０％以下と良好であった。電子顕微鏡を用いて接合部の断面観察を行った結果、回路基板と半導体パッケージの端子間に、それらの端子の対向方向に延在された柱状のＡｇ₃Ｓｎ化合物が形成されていることが確認された。

〔実施例２〕
平面サイズ３５ｍｍ×３５ｍｍの半導体パッケージの背面に、その半導体パッケージと同等サイズのＡｌプレート（部材）を装着した。そして、このＡｌプレートを装着した半導体パッケージと、回路基板とを、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（Ａｇ：３．０ｗｔ％，Ｃｕ：０．５ｗｔ％）の半田ボールを用いて接合した。接合は、Ｎ₂雰囲気（酸素濃度１００ｐｐｍ以下）中、最大温度２４５℃、２１７℃以上で２分間の条件で行った。

〔実施例３〕
平面サイズ３５ｍｍ×３５ｍｍの半導体パッケージの背面に、その半導体パッケージと同等サイズのＣｕプレート（部材）を装着した。そして、このＣｕプレートを装着した半導体パッケージと、回路基板とを、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１．０Ａｇ（Ｂｉ：５７ｗｔ％，Ａｇ：１．０ｗｔ％）の半田ボールを用いて接合した。接合は、Ｎ₂雰囲気（酸素濃度１００ｐｐｍ以下）中、最大温度２１０℃、１３９℃以上で３分間の条件で行った。

〔実施例４〕
回路基板の背面に、その回路基板と同等サイズのＣｕプレート（部材）を装着した。そして、このＣｕプレートを装着した回路基板と、平面サイズ３５ｍｍ×３５ｍｍの半導体パッケージとを、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１．０Ａｇ（Ｂｉ：５７ｗｔ％，Ａｇ：１．０ｗｔ％）の半田ボールを用いて接合した。接合は、Ｎ₂雰囲気（酸素濃度１００ｐｐｍ以下）中、最大温度２１０℃、１３９℃以上で３分間の条件で行った。

〔実施例５〕
平面サイズ３５ｍｍ×３５ｍｍの半導体パッケージと、回路基板とを、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１．０Ａｇ（Ｂｉ：５７ｗｔ％，Ａｇ：１．０ｗｔ％）の半田ボールを用いて接合した。接合は、Ｎ₂雰囲気（酸素濃度１００ｐｐｍ以下）中、最大温度２１０℃、１３９℃以上で３分間の条件で行い、冷却時に半導体パッケージに対して選択的にＮ₂の吹き付けを行った。

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）第１端子を備える第１電子部品と、
前記第１端子に対向する第２端子を備える第２電子部品と、
前記第１端子と前記第２端子を接合し、前記第１端子と前記第２端子の対向方向に延在された柱状の第１化合物を含有する接合部と
を含むことを特徴とする電子装置。

（付記２）前記接合部は、前記第１化合物を覆う部分を有し、
前記部分は、第１元素と、前記第１元素とは異なる第２元素とを含み、
前記第１化合物は、前記第１元素と前記第２元素とを含む金属間化合物であることを特徴とする付記１に記載の電子装置。

（付記３）前記接合部は、前記第１化合物と、前記第１端子と前記第２端子の対向方向に延在された柱状の第２化合物とを含有することを特徴とする付記１に記載の電子装置。

（付記４）前記接合部は、前記第１化合物及び前記第２化合物を覆う部分を有し、
前記部分は、第１元素と、前記第１元素とは異なる第２元素とを含み、
前記第１化合物及び前記第２化合物は、前記第１元素と前記第２元素とを含む金属間化合物であることを特徴とする付記３に記載の電子装置。

（付記５）前記第１電子部品に設けられ、第１熱容量を有する第１部材を更に含むことを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の電子装置。
（付記６）前記第１部材は、前記第２電子部品と離間していることを特徴とする付記５に記載の電子装置。

（付記７）前記第１部材が設けられた前記第１電子部品の熱容量が、前記第２電子部品の熱容量よりも大きいことを特徴とする付記５又は６に記載の電子装置。
（付記８）第１端子を備える第１電子部品を準備する工程と、
第２端子を備える第２電子部品を準備する工程と、
前記第１端子と前記第２端子を対向させ、接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程と
を含み、
前記接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程は、
前記接合材を加熱し溶融する工程と、
前記第１電子部品を前記第２電子部品よりも高温にした状態で、前記接合材を冷却し凝固する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。

（付記９）前記第１電子部品を準備する工程後に、前記第１電子部品に、第１熱容量を有する第１部材を設ける工程を更に含み、
前記接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程は、前記第１部材が設けられた前記第１電子部品の前記第１端子と、前記第２電子部品の前記第２端子とを接合する工程を含むことを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。

（付記１０）前記接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程後に、前記第１部材を除去する工程を更に含むことを特徴とする付記９に記載の電子装置の製造方法。

（付記１１）前記第１部材を設ける工程は、前記第１電子部品に接着材を用いて前記第１部材を接着する工程を含み、
前記第１部材を除去する工程は、前記接着材の接着力を低下させて前記第１部材を前記第１電子部品から除去する工程を含むことを特徴とする付記１０に記載の電子装置の製造方法。

（付記１２）前記接合材を冷却し凝固する工程は、前記第１電子部品が前記第２電子部品よりも高温になるように、前記第１電子部品と前記第２電子部品のうち、前記第２電子部品を選択的に冷却する工程を含むことを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。

（付記１３）前記接合材を冷却し凝固する工程は、前記第１電子部品が前記第２電子部品よりも高温になるように、前記第１電子部品と前記第２電子部品のうち、前記第１電子部品を選択的に加熱する工程を含むことを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。

（付記１４）第１端子を備える第１電子部品と、第２端子を備える第２電子部品とが、前記第１端子と前記第２端子が接合材を介して対向されて配置される配置部と、
前記配置部の後段に設けられ、前記第１端子と前記第２端子の間の前記接合材が加熱により溶融され、溶融された前記接合材によって前記第１端子と前記第２端子が接続される加熱部と、
前記加熱部の後段に設けられ、前記第１端子と前記第２端子の間の溶融された前記接合材が冷却により凝固される冷却部と
を含み、
前記冷却部は、
前記冷却部内の雰囲気温度を調整する第１温度調節装置と、
前記第１電子部品と前記第２電子部品のうち一方の温度を選択的に調節可能な第２温度調節装置と
を備えることを特徴とする電子装置の製造装置。

１，１Ａ，１Ａａ，１Ａｂ，１Ｂ，１Ｂａ，１Ｂｂ，１Ｃ電子装置
１０，２０電子部品
１０ａ，２０ａ，４０ａ，５０ａ表面
１１，２１，４１，５１，１２１ａ，２１１ａ，３１１ａ，４２０ａ，４３１ａ，５１１ａ，６３０ａ端子
３０，６０接合部
３０ａ，６０ａ，６０ｂ接合材
３１，６１化合物
３２，６２部分
４０，５００，６００回路基板
４０ｂ下面
４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ電極層
５０，２００，３００，４００半導体パッケージ
５０ｂ上面
６０ｃ接合部位
７０Ａ，７０Ｂ部材
８０ａ，８０ｂ，３５１接着材
９１送風
９２加熱
１００，２２０，３２０，４２０半導体素子
１１０半導体基板
１１０ａ素子分離領域
１２０，４３０配線層
１２１，２１１，３１１，４３１，５１１導体部
１２２，２１２，３１２，４３２，５１２絶縁部
１３０ＭＯＳトランジスタ
１３１ゲート絶縁膜
１３２ゲート電極
１３３ソース領域
１３４ドレイン領域
１３５スペーサ
２１０，３１０パッケージ基板
２３０封止層
２４０ダイアタッチ材
２５０ワイヤ
３３０被覆材
３４０バンプ
３４１アンダーフィル材
３５０熱界面材料
４１０樹脂層
６１０コア基板
６２０絶縁層
６３０導体パターン
６４０ビア
１０００製造装置
１１００配置部
１２００加熱部
１３００冷却部
１３１０，１３２０，１３３０温度調節装置

Claims

第１端子を備える第１電子部品と、
前記第１端子に対向する第２端子を備える第２電子部品と、
前記第１端子と前記第２端子を接合し、前記第１端子と前記第２端子の対向方向に延在された柱状の第１化合物と、前記第１化合物を覆う部分とを有する接合部と
を含み、
前記部分は、Ａｇ及びＳｎを含み、
前記第１化合物は、Ａｇ ₃ Ｓｎであり、前記接合部の筋金として機能することを特徴とする電子装置。
前記接合部は、前記第１化合物と、前記第１端子と前記第２端子の対向方向に延在された柱状の第２化合物とを有し、前記第２化合物は、Ａｇ ₃ Ｓｎであり、前記接合部の筋金として機能することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
前記第１電子部品に設けられ、第１熱容量を有する第１部材を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
第１端子を備える第１電子部品を準備する工程と、
第２端子を備える第２電子部品を準備する工程と、
前記第１端子と前記第２端子を対向させ、接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程と
を含み、
前記接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程は、
前記接合材を加熱し溶融する工程と、
前記第１電子部品を前記第２電子部品よりも高温にした状態で、前記接合材を冷却し凝固して、前記第１端子と前記第２端子の対向方向に延在された柱状の第１化合物と、前記第１化合物を覆う部分とを有する接合部を形成する工程と
を含み、
前記部分は、Ａｇ及びＳｎを含み、
前記第１化合物は、Ａｇ ₃ Ｓｎであり、前記接合部の筋金として機能することを特徴とする電子装置の製造方法。
前記第１電子部品を準備する工程後に、前記第１電子部品に、第１熱容量を有する第１部材を設ける工程を更に含み、
前記接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程は、前記第１部材が設けられた前記第１電子部品の前記第１端子と、前記第２電子部品の前記第２端子とを接合する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の電子装置の製造方法。
前記接合材を用いて前記第１端子と前記第２端子を接合する工程後に、前記第１部材を除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
前記接合材を冷却し凝固する工程は、前記第１電子部品が前記第２電子部品よりも高温になるように、前記第１電子部品と前記第２電子部品のうち、前記第２電子部品を選択的に冷却する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の電子装置の製造方法。
第１端子を備える第１電子部品と、第２端子を備える第２電子部品とが、前記第１端子と前記第２端子が接合材を介して対向されて配置される配置部と、
前記配置部の後段に設けられ、前記第１端子と前記第２端子の間の前記接合材が加熱により溶融され、溶融された前記接合材によって前記第１端子と前記第２端子が接続される加熱部と、
前記加熱部の後段に設けられ、前記第１端子と前記第２端子の間の溶融された前記接合材が冷却により凝固され、前記第１端子と前記第２端子の対向方向に延在された柱状の第１化合物と、前記第１化合物を覆う部分とを有する接合部が形成される冷却部と
を含み、
前記部分は、Ａｇ及びＳｎを含み、
前記第１化合物は、Ａｇ ₃ Ｓｎであり、前記接合部の筋金として機能し、
前記冷却部は、
前記冷却部内の雰囲気温度を調整する第１温度調節装置と、
前記第１電子部品と前記第２電子部品のうち一方の温度を選択的に調節可能な第２温度調節装置と
を備え、前記第１温度調節装置、又は、前記第１温度調節装置及び前記第２温度調節装置を用い、前記第１電子部品と前記第２電子部品とを異なる温度に調整することを特徴とする電子装置の製造装置。