專利名稱：電子元件裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由各個(gè)電極相互接合起來(lái)的多個(gè)電子元件構(gòu)成的電子元件裝置的制 造方法，特別是涉及為了電極間的接合而使用含有金屬納米粒子的金屬納米粒子漿的電子 元件裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著電子機(jī)器的小型化，對(duì)半導(dǎo)體封裝件的高集成化的要求越發(fā)強(qiáng)烈起 來(lái)。把半導(dǎo)體封裝件安裝并固定到布線基板上實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通的安裝技術(shù)中，更需要高集成 度且高密度的產(chǎn)品。因此，在半導(dǎo)體封裝件的整個(gè)背面上把錫珠排列成柵格狀的所謂按照BGA (Ball Grid Array)的接合方式受到關(guān)注，并且付諸實(shí)用。如上所述，由于該BGA方式的半導(dǎo)體封 裝件把電極配置在整個(gè)里面，所以能夠容易地增加半導(dǎo)體封裝件的單位面積的電極數(shù)，結(jié) 果，對(duì)高密度安裝或安裝面積的縮小能夠發(fā)揮很好的效果。但是，在采用BGA方式的情況下，隨著錫珠的排列節(jié)距的窄小化，搪錫時(shí)容易產(chǎn)生 所謂錫橋，從而容易發(fā)生電極間的短路。可以說(shuō)，在把焊錫加熱暫時(shí)熔融并液化后再經(jīng)冷凝 的過(guò)程而進(jìn)行接合的微焊中，這是不可避免的現(xiàn)象。在把多個(gè)必要的電子元件接合起來(lái)制造一個(gè)電子元件裝置時(shí)，每次重復(fù)進(jìn)行電子 元件的接合，都要順次使用熔點(diǎn)更低的焊錫，也就是進(jìn)行所謂分步焊接，在進(jìn)行這種分步焊 接的情況下，第一步焊接時(shí)必須用高溫焊錫。作為這種高溫焊錫的實(shí)用材料例如有Pb_5Sn 系焊錫，但是隨著當(dāng)今環(huán)保的要求，對(duì)Pb使用的限制越來(lái)越嚴(yán)格，迫切需要開(kāi)發(fā)替代材料。為解決上述課題，例如在特開(kāi)平9-326416號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)和特開(kāi) 2004-128357號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中就提出了一種方案，使用圖10示意性地示出了組分的 金屬納米粒子漿來(lái)作為接合材料，以取代上述的焊錫。參照?qǐng)D10，金屬納米粒子漿1包含平均粒徑1 IOOnm的金屬納米粒子2、分散劑 3和分散媒質(zhì)4。更具體地說(shuō)，金屬納米粒子2例如由Au、Ag、Cu之類的導(dǎo)電性金屬構(gòu)成； 分散劑3是可與構(gòu)成金屬納米粒子2的金屬元素配位的材料，覆蓋金屬納米粒子2，例如可 以用胺類、醇類、硫醇類材料作為分散劑3 ；分散媒質(zhì)4穩(wěn)定地分散由分散劑3覆蓋的金屬 納米粒子2，例如可以采用甲苯、二甲苯、松油醇、礦質(zhì)松節(jié)油、癸醇、十四烷等有機(jī)溶劑。雖 未圖示，但是金屬納米粒子漿1也可以包含特開(kāi)2002-299833號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中記載 的那種粘結(jié)劑成分或還原劑等添加物。如果采用上述的金屬納米粒子漿，由于不是像使用焊錫的情況那樣把焊錫暫時(shí)熔 融后再凝固來(lái)進(jìn)行焊接，所以不易再出現(xiàn)前述的隨著錫珠的排列節(jié)距的窄小化而在搪錫時(shí) 容易產(chǎn)生錫橋以及發(fā)生電極間短路的問(wèn)題；如果采用金屬納米粒子漿，就不必使用不符合 環(huán)保要求的Pb ；如果采用金屬納米粒子漿，能夠在100 300°C這樣較低的溫度下來(lái)燒結(jié)金 屬納米粒子而形成接合部，在達(dá)到構(gòu)成金屬納米粒子的金屬的熔點(diǎn)之前，暫時(shí)燒結(jié)好的金 屬納米粒子的燒結(jié)體一直保持其形態(tài)。
因此，如果使用金屬納米粒子漿，能夠減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，同時(shí)僅僅用一種金屬納米粒 子漿就能夠無(wú)放心地反復(fù)實(shí)施相當(dāng)于所謂分步錫焊的電子元件的接合。下面說(shuō)明使用上述的金屬納米粒子漿實(shí)施倒裝式接合所得到的電子元件的制造 方法之一例。首先，如圖11(1)所示，準(zhǔn)備布線基板11 ；在布線基板11上形成幾個(gè)基板側(cè)電極 12和保護(hù)膜13。保護(hù)膜13的一部分搭在基板側(cè)電極12的周緣部上，這樣，就在基板側(cè)電 極12的周圍形成圍堰14。在基板側(cè)電極12上施加金屬納米粒子漿1。另一方面，如圖11(2)所示，準(zhǔn)備要倒裝式接合在布線基板11上的芯片元件15。 芯片元件15具有分別電氣連接至前述的基板側(cè)電極12上的幾個(gè)芯片側(cè)電極16，在芯片元 件15的形成芯片側(cè)電極16的面上形成鈍化膜17。鈍化膜17的一部分搭在芯片側(cè)電極16 的周緣部上，由此，在芯片側(cè)電極16的周圍形成圍堰18。然后，如圖11(2)所示，在將金屬納米粒子漿1置入布線基板11與芯片元件15之 間的狀態(tài)下，使布線基板11與芯片元件15相互對(duì)好位置，從而使基板側(cè)電極12和相關(guān)聯(lián) 的芯片側(cè)電極16相互面對(duì)。然后，如圖11(3)所示，例如從芯片元件15側(cè)施加負(fù)荷19。由此使金屬納米粒子 漿1壓縮變形。接下來(lái)，實(shí)施加熱工序。由此，把含在金屬納米粒子漿1內(nèi)的分散劑3和分散媒質(zhì) 4等除掉，同時(shí)，燒結(jié)金屬納米粒子2(參照?qǐng)D10)。結(jié)果，如圖11(4)所示，形成來(lái)自金屬納 米粒子漿1的接合燒結(jié)體6，用該接合燒結(jié)體6把基板側(cè)電極12與芯片側(cè)電極16相互接合起來(lái)。這樣，就得到了要制造的電子元件裝置20。但是，在上述的電子元件裝置20的制造方法中，存在如下要解決的課題。首先，與使用錫珠的情況不同，為了調(diào)整電子元件裝置20中的接合燒結(jié)體6的高 度，在圖11(3)的工序中必須調(diào)整金屬納米粒子漿1的高度。為了高精度地進(jìn)行這樣的接 合燒結(jié)體6高度的調(diào)整，就必須高精度地控制負(fù)荷19。但是，提高負(fù)荷19的精度與提高芯 片元件15的裝載節(jié)奏存在權(quán)衡的關(guān)系，提高負(fù)荷19的精度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降和成本 提尚。在布線基板11上常常會(huì)產(chǎn)生彎曲起伏，在多個(gè)基板側(cè)電極12之間有可能產(chǎn)生高 度的離散。這種情況下，一旦金屬納米粒子漿1的施加厚度不夠，在圖11(3)的工序中，處 于最高位置的基板側(cè)電極12上能夠得到良好的接合狀態(tài)，而處于最低位置的基板側(cè)電極 12上就達(dá)不到充分的接合狀態(tài)。專利文獻(xiàn)1 特開(kāi)平9-326416號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開(kāi)2004-128357號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開(kāi)2002-299833號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述課題的電子元件裝置的制造方法。本發(fā)明是一種電子元件裝置的制造方法，具備如下工序準(zhǔn)備具有第一電極的第一電子元件和具有第二電極的第二電子元件；準(zhǔn)備含有平均粒徑1 IOOnm的金屬納米粒 子、分散劑和分散媒質(zhì)的金屬納米粒子漿；在第一電極和第二電極的至少一方上施加金屬 納米粒子漿的賦漿工序；在將金屬納米粒子漿置入在第一電子元件和第二電子元件間的狀 態(tài)下，使第一電子元件和第二電子元件相互對(duì)好位置，從而使第一電極和第二電極相互面 對(duì)；在使第一電子元件和第二電子元件相互接近的方向上施加負(fù)荷，從而使處于第一電極 和第二電極間的金屬納米粒子漿壓縮變形；然后，在高于能夠除掉含在金屬納米粒子漿內(nèi) 的分散劑和分散媒質(zhì)的溫度而低于構(gòu)成金屬納米粒子的金屬的熔點(diǎn)溫度下，進(jìn)行加熱，來(lái) 燒結(jié)金屬納米粒子，由此使第一電極和第二電極相互接合。為了解決上述的技術(shù)課題，本發(fā) 明的特征在于具備如下構(gòu)成。即，本發(fā)明在使處于第一電極和第二電極間的金屬納米粒子漿壓縮變形的工序 中，將金屬納米粒子漿一直壓縮變形到壓縮變形極限厚度。第一電子元件具有多個(gè)第一電極；第二電子元件具有多個(gè)第二電極；在使第一電 子元件和第二電子元件相互對(duì)好位置時(shí)，相互面對(duì)的各第一電極和第二電極的間隔不全相 等的情況下，在賦漿工序中所施加的金屬納米粒子漿的厚度最好大于或等于壓縮變形極限 厚度加上間隔的最大值與最小值之差。最好在第一電極的周圍和/或第二電極的周圍形成用來(lái)防止金屬納米粒子漿擴(kuò) 散的圍堰。本發(fā)明的電子元件裝置的制造方法還具備如下工序準(zhǔn)備層壓密封用的未硬化狀 態(tài)的片狀樹脂；在使第一電極和第二電極相互接合的工序后，用未硬化狀態(tài)的片狀樹脂覆 蓋第一電子元件和第二電子元件的任一方；對(duì)未硬化狀態(tài)的片狀樹脂朝第一電子元件和第 二電子元件加壓；使未硬化狀態(tài)的片狀樹脂硬化。上述的情況下，片狀樹脂含有粒徑都等于或小于規(guī)定尺寸的填料，在對(duì)未硬化狀 態(tài)的片狀樹脂加壓的工序中，最好對(duì)片狀樹脂控制加壓，以使覆蓋第一電子元件和第二電 子元件的任一方的片狀樹脂的最薄部分的厚度取決于填料的粒徑。本發(fā)明的電子元件裝置的制造方法還具備如下工序準(zhǔn)備底部填充密封用的未硬 化狀態(tài)的樹脂；在使第一電極和第二電極相互接合的工序后，把未硬化狀態(tài)的樹脂施加到 第一電子元件和第二電子元件中面積較小的一方的至少周圍；使未硬化狀態(tài)的樹脂硬化。發(fā)明的有益效果按照本發(fā)明，在使第一電子元件和第二電子元件相互接近的方向上施加負(fù)荷，從 而使處于第一電極和第二電極間的金屬納米粒子漿壓縮變形的工序中，由于將金屬納米粒 子漿一直壓縮變形到壓縮變形極限厚度，所以就不必進(jìn)行高精度的負(fù)荷控制。因此，能夠提 高該壓縮變形工序的效率，結(jié)果，能夠提高電子元件裝置的生產(chǎn)性，并能夠降低成本。在上述的壓縮變形工序中，由于將金屬納米粒子漿一直壓縮變形到壓縮變形極限 厚度，所以能夠最大限度地降低燒結(jié)金屬納米粒子所得到的接合燒結(jié)體的高度。結(jié)果，能夠 實(shí)現(xiàn)電子元件裝置的低高度化。在壓縮變形工序中，由于將金屬納米粒子漿一直壓縮變形到壓縮變形極限厚度， 所以在該工序結(jié)束時(shí)，金屬納米粒子漿的密度就呈最高的狀態(tài)。因此，能夠把加熱金屬納米 粒子漿而得到的接合燒結(jié)體做得強(qiáng)度高且阻抗低。結(jié)果，能夠得到在第一電極和第二電極 間形成了強(qiáng)度高且阻抗低的接合部的電子元件裝置。
在本發(fā)明中，即使像在裝載芯片構(gòu)件的布線基板側(cè)存在彎曲或起伏那樣，在使第 一電子元件與第二電子元件相互對(duì)齊位置時(shí)，相互面對(duì)的各個(gè)第一電極與各個(gè)第二電極之 間的各個(gè)間隔存在互不相等的情況下，如果在賦漿工序中施加的金屬納米粒子漿的厚度為 壓縮變形極限厚度加上上述間隔的最大值與最小值之差，在全部第一電極與第二電極之間 就能夠確實(shí)地得到良好的接合狀態(tài)。如果在第一電極的周圍和/或第二電極的周圍形成用來(lái)防止金屬納米粒子漿擴(kuò) 散的圍堰，在壓縮變形工序中，就能夠容易且確實(shí)地把金屬納米粒子漿一直壓縮變形到壓 縮變形極限厚度。按照本發(fā)明，由于將金屬納米粒子漿一直壓縮變形到壓縮變形極限厚度，所以在 該壓縮變形時(shí)即使承受的負(fù)荷存在離散，這種離散也不會(huì)影響構(gòu)成接合部的接合燒結(jié)體的 高度，因此，能夠使第一電子元件與第二電子元件的間隔無(wú)離散。由于上述的優(yōu)點(diǎn)提高了第一電子元件與第二電子元件之間的接合可靠性和耐濕 性，所以在實(shí)施底部填充密封的情況下，上述的優(yōu)點(diǎn)帶來(lái)如下的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)施底部填充密封 的情況下，要求底部填充密封用的樹脂擠出量更少。影響該樹脂的擠出量的因素是第一電 子元件與第二電子元件的間隔和樹脂的供給量。按照本發(fā)明，如上所述，由于第一電子元件 與第二電子元件的間隔穩(wěn)定，所以為了減少樹脂的擠出量，只要進(jìn)行樹脂的供給量的控制 就可以，結(jié)果，容易減少樹脂的擠出量。在本發(fā)明中，在層壓密封電子元件的情況下，對(duì)未硬化狀態(tài)的片狀樹脂進(jìn)行加壓， 但是如果控制對(duì)片狀樹脂的加壓，以使覆蓋第一電子元件和第二電子元件的任一方的片狀 樹脂的最薄部分的厚度取決于包含在片狀樹脂內(nèi)的填料的粒徑，這就容易高精度控制在使 片狀樹脂硬化階段得到的電子元件的高度。


圖1是為說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式而依次表示制造電子元件裝置21的工序的 說(shuō)明圖。圖2是用來(lái)說(shuō)明構(gòu)成本發(fā)明的特征的金屬納米粒子漿的壓縮變形極限厚度而表 示負(fù)荷與金屬納米粒子漿的高度的關(guān)系的示圖。圖3與圖2 —樣，是用來(lái)說(shuō)明壓縮變形極限厚度而表示金屬納米粒子漿的高度與 直徑的關(guān)系的示圖。圖4表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電子元件裝置34，相當(dāng)于圖1(4)。圖5表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電子元件裝置38，相當(dāng)于圖1(4)。圖6是為了形成圖5所示的電子元件裝置38所具備的層壓樹脂39而實(shí)施的工序 的示圖。圖7是把相當(dāng)于圖5的部分A的部分放大的示圖，是圖解包含在構(gòu)成為層壓樹脂 39的未硬化狀態(tài)的片狀樹脂40內(nèi)的填料43的示圖。圖8表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電子元件裝置46，相當(dāng)于圖1(4)。圖9是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第五實(shí)施方式的相當(dāng)于圖1的示圖。圖10是示意性表示本發(fā)明中所用的金屬納米粒子漿1的放大斷面圖。圖11是與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有的電子元件裝置的制造方法的示圖。
符號(hào)的說(shuō)明1…金屬納米粒子漿2…金屬納米粒子3…分散劑4…分散媒質(zhì)6…接合燒結(jié)體21、34、38、46、58…電子元件裝置22、51…布線基板(第一電子元件)23、53a、53b、53c…基板側(cè)電極(第一電極)25、29 …圍堰26、52…芯片元件(第二電子元件)27、54a、54b、54c…芯片側(cè)電極(第二電極)30…負(fù)荷31、57…壓縮變形極限厚度39…層壓樹脂40…片狀樹脂41···壓輥43…填料47…底部填充樹脂55a、55b、55c…電極間的間隔56…金屬納米粒子漿的施加厚度
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的說(shuō)明圖。圖1中示出電子元件裝置的制造方法中 包含的代表性的工序，圖1(4)中表示所得到的電子元件裝置21。首先，如圖1所示，準(zhǔn)備作為第一電子元件的布線基板22。布線基板22例如由玻 璃環(huán)氧樹脂基板等樹脂基板、氧化鋁等燒結(jié)基板、Si基板等構(gòu)成。在布線基板22的上表面 形成有幾個(gè)基板側(cè)電極23，在布線基板22的上面大體整個(gè)面上形成有保護(hù)膜24。保護(hù)膜 24的一部分搭在基板側(cè)電極23的周緣部上，由此在基板側(cè)電極23的周圍形成圍堰25。該 圍堰25用來(lái)防止后述的金屬納米粒子漿1的擴(kuò)散?；鍌?cè)電極23既可以是由如Au、Ag、Cu等構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由如Cu/Ni/ Au等構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)?；鍌?cè)電極23的寬度方向尺寸約為10 150 μ m，厚度約為5 50 μ m0基板側(cè)電極23也可以由沿布線基板22的厚度方向延伸的通路導(dǎo)體的端面露出來(lái) 而構(gòu)成。另一方面，如圖1(2)所示，準(zhǔn)備作為第二電子元件的芯片元件26。芯片元件26例 如是半導(dǎo)體元件或表面彈性波元件等小型元件。在該圖中的下表面上，對(duì)應(yīng)于各個(gè)基板側(cè) 電極23，形成有幾個(gè)芯片側(cè)電極27。芯片元件26的形成了芯片側(cè)電極27的面的大體整個(gè) 面形成有鈍化膜28，鈍化膜28的一部分搭在芯片側(cè)電極27的周緣部上，由此在芯片側(cè)電 極27的周圍形成圍堰29。圍堰29與前述的圍堰25 —樣，用來(lái)防止金屬納米粒子漿1的擴(kuò)散。芯片側(cè)電極27例如由Al、A1合金(含有90%以上的Al，也可以添加Cu或Si。)、 Au、Cu構(gòu)成，其厚度約為0. 5 2 μ m。另外，準(zhǔn)備前述的圖10所示的金屬納米粒子漿1。包含在金屬納米粒子漿1中的 金屬納米粒子2例如由Au、Ag、Cu、Ni等金屬構(gòu)成，或者例如也可以由Cu核Au殼、Cu核 Ag殼之類的兩種以上的金屬構(gòu)成。作為分散劑3，只要是具有低于構(gòu)成金屬納米粒子2的 金屬的熔點(diǎn)的低沸點(diǎn)且能夠與金屬接合的有機(jī)物就可以，例如，可以采用胺、醇、苯酚、硫醇 等。作為分散媒質(zhì)4，只要是具有低于構(gòu)成金屬納米粒子2的金屬的熔點(diǎn)的低沸點(diǎn)物質(zhì)就 可以，例如可以采用甲苯、二甲苯、松油醇、礦質(zhì)松節(jié)油、癸醇、十四烷等有機(jī)溶劑?；蛘咭部?以采用水之類的水系物質(zhì)作為分散媒質(zhì)4。金屬納米粒子漿1還可以含有少量的有機(jī)粘合 劑，為了加入分散劑3也可以含有酸酐那樣的俘獲材料，對(duì)于電極材料，也可以含有具有還 原作用的物質(zhì)。如圖1(1)所示，在基板側(cè)電極23上施加金屬納米粒子漿1，可以采用噴墨或分配 器的吐出供給、絲網(wǎng)印刷、復(fù)制等種種供給方法來(lái)供給金屬納米粒子漿。當(dāng)然，金屬納米粒 子漿1的供給量只要是超過(guò)埋住要相互接合的基板側(cè)電極23與芯片側(cè)電極27之間的間隙 所必要的量、而少于基板側(cè)電極23的各相鄰電極之間以及芯片側(cè)電極27的各相鄰電極之 間連起來(lái)的量就可以。為了提高生產(chǎn)效率，布線基板22也可以先在集合基板的狀態(tài)下實(shí)施上述的工序 和以下的工序，該集合基板在后面將通過(guò)分割而能夠得到多個(gè)布線基板22。如上所述，金屬 納米粒子漿1既可以不施加在基板側(cè)電極23上而施加在芯片側(cè)電極27上，也可以在基板 側(cè)電極23上和芯片側(cè)電極27上都施加金屬納米粒子漿1。然后，如圖1(2)所示，在將金屬納米粒子漿1置入在兩者之間的狀態(tài)下，使布線基 板22與芯片元件26相互對(duì)好位置，以使基板側(cè)電極23和與其對(duì)應(yīng)的芯片側(cè)電極27相互 面對(duì)，可以使用與原來(lái)的倒裝芯片式安裝方法同樣的方法來(lái)實(shí)施該對(duì)位工序。接下來(lái)，如圖1(3)所示，在使布線基板22與芯片元件26相互接近的方向上施加 負(fù)荷30，由此來(lái)實(shí)施使處在基板側(cè)電極23和芯片側(cè)電極27之間的金屬納米粒子漿1壓縮 變形的工序。把該壓縮變形工序中施加的負(fù)荷30的大小取為能使金屬納米粒子漿1的壓縮 變形達(dá)到極限的大小，由此，金屬納米粒子漿1就被一直壓縮變形到壓縮變形極限厚度31。 以下更具體地說(shuō)明該壓縮變形極限厚度31。就一處接合部而言，對(duì)金屬納米粒子漿施加的負(fù)荷與因負(fù)荷而壓縮變形的金屬納 米粒子漿的高度的關(guān)系示于圖2和表1上。[表 1] 在圖2和表1中，例1、例2和例3是使金屬納米粒子漿的供給量不同的例子，供給 量存在例1 <例2 <例3的關(guān)系。由圖2和表1所示的數(shù)據(jù)可知，負(fù)荷增大時(shí)，例1 例3的金屬納米粒子漿的高度 都降低，其值飽和。例如，在例1的情況下，就一處金屬納米粒子漿而言，如果負(fù)荷達(dá)到或超 過(guò)0. 9N,金屬納米粒子漿的高度就為定值；在例2和例3的情況下，就一處金屬納米粒子漿 而言，如果負(fù)荷達(dá)到或超過(guò)1. 5N，金屬納米粒子漿的高度就為定值。由此可知，施加規(guī)定值 以上的負(fù)荷，即使不控制負(fù)荷的上限值，也能夠把金屬納米粒子漿的高度控制為定值。這里，說(shuō)明用規(guī)定值以上的負(fù)荷就能夠使金屬納米粒子漿的高度為定值的原因， 即壓縮變形達(dá)到極限的原因。圖3是所施加的金屬納米粒子漿的高度與直徑的關(guān)系的示 圖。由圖3可知，如果降低金屬納米粒子漿的高度，金屬納米粒子漿的直徑就急劇增大。這 種情況表示在增大負(fù)荷的過(guò)程中，直徑隨著金屬納米粒子漿的壓縮變形而急劇增大，而壓 縮變形并不繼續(xù)進(jìn)展。再參照?qǐng)D1 (3)，例如采用原來(lái)的倒裝芯片式安裝器那樣的一般的安裝器來(lái)提供負(fù) 荷30。通常是像圖示的那樣從芯片元件26側(cè)施加負(fù)荷30，但是只要能夠使金屬納米粒子 漿1壓縮變形，就既可以從布線基板22側(cè)施加負(fù)荷，也可以從芯片元件26和布線基板22 雙方來(lái)施加。然后實(shí)施加熱工序。由于即使去除了負(fù)荷30也維持著使前述的金屬納米粒子漿 1壓縮變形后的狀態(tài)，所以在該加熱工序中就不必施加負(fù)荷30。在加熱工序中，是在高于能 夠除掉金屬納米粒子漿1內(nèi)含有的分散劑3和分散媒質(zhì)4的溫度而低于構(gòu)成金屬納米粒子 2的金屬的熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行加熱。例如，選擇100 300°C的溫度和1 60分鐘的時(shí)間 的加熱條件。通過(guò)該加熱來(lái)燒結(jié)金屬納米粒子2，如圖1(4)所示，金屬納米粒子漿1形成接 合燒結(jié)體6，結(jié)果，把基板側(cè)電極23與芯片側(cè)電極27相互接合起來(lái)。在加熱工序中也可以 施加負(fù)荷30，這種情況下，能夠得到更加致密的接合燒結(jié)體6。例如使用烘箱、回流爐、燒結(jié)爐等具有加熱功能的設(shè)備來(lái)實(shí)施加熱工序。也可以使 用原來(lái)的熱壓或超聲波焊接方式的設(shè)置在倒裝芯片式裝載設(shè)備內(nèi)的加熱裝置。如果在含有 大氣壓或大氣壓以上的氧氣的氣氛中實(shí)施加熱工序，就能夠促進(jìn)分散劑3的去除，結(jié)果，能 夠提高接合可靠性。按照如上工序，就得到了所要的電子元件裝置21。在以上說(shuō)明的實(shí)施方式中，在各個(gè)基板側(cè)電極23和芯片側(cè)電極27的周圍分別形 成了圍堰25和29。如前所述，這些圍堰用來(lái)防止金屬納米粒子漿1的擴(kuò)散。因此，例如在 金屬納米粒子漿1因可潤(rùn)性的關(guān)系而不會(huì)擴(kuò)散到布線基板22上的基板側(cè)電極23以外的部 分的情況下，就不特別需要圍堰25。同樣，在金屬納米粒子漿1不會(huì)擴(kuò)散到芯片元件26上的芯片側(cè)電極27以外的部分的情況下，就不特別需要圍堰29。但是，盡管如此，在設(shè)置有圍 堰25和29的情況下，在圖1(3)所示的壓縮變形工序中能夠更加確實(shí)且容易地使金屬納米 粒子漿1壓縮變形。在設(shè)置圍堰25和29雙方的情況下，上述的優(yōu)點(diǎn)更加顯著，即便是在僅 僅設(shè)置某一方的情況下，也具備這種優(yōu)點(diǎn)，僅僅程度的差別而已。在上述的實(shí)施方式中形成的保護(hù)膜14和鈍化膜28分別是用來(lái)保護(hù)布線基板22 和芯片元件26的絕緣膜，但是可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)置這些膜，不是必設(shè)的。圖4是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電子元件裝置34的相當(dāng)于圖1(4)的示圖。 圖4中，與圖1(4)所示的要素相當(dāng)?shù)囊貥?biāo)注同樣的參照符號(hào)，省略了重復(fù)的說(shuō)明。圖4所示的電子元件裝置34的特征在于在芯片側(cè)電極27上形成有Au凸瘤35。 因此，在制造該電子元件裝置34時(shí)，在圖1 (2)所示的工序中，已經(jīng)形成Au凸瘤35之后，把 金屬納米粒子漿1施加在Au凸瘤35與基板側(cè)電極23之間，再經(jīng)Au凸瘤35和接合燒結(jié)體 6把基板側(cè)電極23與芯片側(cè)電極27接合起來(lái)。圖5至圖7是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的示圖。這里，圖5是表示第三實(shí) 施方式的電子元件裝置38的相當(dāng)于圖1(4)的示圖。圖5中，與圖1(4)所示的要素相當(dāng)?shù)?要素標(biāo)注同樣的參照符號(hào)，省略了重復(fù)的說(shuō)明。圖5所示的電子元件裝置38的特征在于具備圖1(4)所示的電子元件裝置21所 具備的全部要素，另外用層壓樹脂39把芯片元件26密封起來(lái)。為制造這樣的電子元件裝 置38，實(shí)施圖6所示的工序。參照?qǐng)D6，準(zhǔn)備層壓密封用的未硬化狀態(tài)的片狀樹脂40。另一方面，如圖1(4)所 示，在布線基板22和芯片元件26上的基板側(cè)電極23和芯片側(cè)電極27處于相互接合的狀 態(tài)。上述的未硬化狀態(tài)的片狀樹脂40在壓輥41的引導(dǎo)下覆蓋住芯片元件26。壓輥41相 對(duì)于布線基板22沿箭頭42方向移動(dòng)，由此用片狀樹脂40依次把多個(gè)芯片元件26覆蓋住。上述的壓輥41也用來(lái)對(duì)未硬化狀態(tài)的片狀樹脂40朝布線基板22和芯片元件26 方向施壓，此時(shí)，如圖5所示，片狀樹脂40的一部分進(jìn)入到芯片元件26與布線基板22之間。 為了容易地進(jìn)入，最好一直加熱到使片狀樹脂40的粘度達(dá)到最小的軟化溫度附近(通常為 60 100°C )，來(lái)提高片狀樹脂40的流動(dòng)性。為了使片狀樹脂40的上述進(jìn)入更加容易，在 例如數(shù)百至數(shù)千Pa左右的減壓氣氛下進(jìn)行圖6所示的工序也是有效的。然后，使未硬化狀態(tài)的片狀樹脂40硬化，由此形成圖5所示的層壓樹脂39。在對(duì)前述的片狀樹脂40施壓的工序中，施加例如約0. 1 5MPa的壓力，由此使未 硬化狀態(tài)的片狀樹脂40的多余部分流動(dòng)到芯片元件26的周圍。此時(shí)，片狀樹脂40最薄部 分的厚度即芯片元件26的上表面上的厚度最好沒(méi)有離散。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)施圖6所 示的工序時(shí)，要嚴(yán)格控制壓輥41的位置，然而，為了能夠賦以均一的壓力，通常壓輥41具有 柔性的材質(zhì)，所以壓輥41容易產(chǎn)生變形。因此，很難使片狀樹脂40的厚度即層壓樹脂39 在芯片元件26的上表面上的厚度沒(méi)有離散。為解決該問(wèn)題，在本實(shí)施方式中采取如下對(duì)策。圖7是相當(dāng)于圖5的A部分的部分的放大圖。圖7示出圖5所示的層壓樹脂39 處于未硬化狀態(tài)的階段即未硬化狀態(tài)的片狀樹脂40的階段。片狀樹脂40例如是環(huán)氧樹脂 那樣的熱硬化性或熱可塑性樹脂，如圖7所示，包含粒徑都等于或小于規(guī)定尺寸的填料43。 填料43由例如二氧化硅構(gòu)成，具有50體積％以上的含有率。
如上所述，由于片狀樹脂40含有填料43，所以在圖6所示的壓輥41的加壓工序 中，控制對(duì)片狀樹脂40的加壓，以使片狀樹脂40的最薄部分的厚度取決于填料43的粒徑。 更具體地說(shuō)，片狀樹脂40在芯片元件26的上表面上的厚度大體與填料43的最大粒徑的粒 子“43(A)” 一致。結(jié)果，能夠準(zhǔn)確地控制片狀樹脂40在芯片元件26的上表面上的厚度。圖7中，雖然圖示了片狀樹脂40的厚度大體與填料43的最大粒徑的粒子“43 (A)，， 一致，但是支配這樣的厚度的填料43的粒徑既可以是一次粒子的粒徑，也可以是二次粒子 的粒徑。圖8是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電子元件裝置46的相當(dāng)于圖1 (4)的示圖。 圖8中，與圖1(4)所示的要素相當(dāng)?shù)囊貥?biāo)注同樣的參照符號(hào)，省略了重復(fù)的說(shuō)明。圖8所示的電子元件裝置46的特征在于具備圖1(4)所示的電子元件裝置21所 具備的全部要素，另外還具備底部填充樹脂47。這樣，為了形成底部填充樹脂47，準(zhǔn)備底部 填充密封用的未硬化狀態(tài)的樹脂。另一方面，如圖1(4)所示，實(shí)施把基板側(cè)電極23與芯片 側(cè)電極27相互接合起來(lái)的工序。然后，在布線基板22和芯片元件26中的面積較小的一方 的芯片元件26的至少周圍施加上述的未硬化狀態(tài)的樹脂。由此，未硬化狀態(tài)的樹脂浸透到 芯片元件26與布線基板22之間的間隙中。然后，使未硬化狀態(tài)的樹脂硬化就得到圖8所 示的電子元件裝置46。圖9是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第五實(shí)施方式的相當(dāng)于圖1的示圖。圖9中，與圖1所 示的要素相當(dāng)?shù)囊貥?biāo)注同樣的參照符號(hào)，省略了重復(fù)的說(shuō)明。如圖9(2)所示，該實(shí)施方式中，在布線基板51與芯片元件52相互對(duì)靠時(shí)包含相 互面對(duì)的各個(gè)基板側(cè)電極53a、53b、53c與各個(gè)芯片側(cè)電極54a、54b、54c的間隔55a、55b、 55c不相等的情況下，使用本實(shí)施方式最為有利。上述的間隔55a 55c的不一致典型的情況是因布線基板51的制造過(guò)程中不可 避免地產(chǎn)生的彎曲或起伏而導(dǎo)致的。即使芯片構(gòu)件52側(cè)也有可能產(chǎn)生不希望的變形。另 外，間隔55a 55c的不一致不限于上述的不希望的事態(tài)引起的情況，也存在設(shè)計(jì)階段已經(jīng) 預(yù)計(jì)到的情況。該實(shí)施方式中，為了應(yīng)對(duì)上述的間隔55a 55c的不一致，如圖9(1)所示，在施加 金屬納米粒子漿的工序中，將金屬納米粒子漿1的厚度56取為壓縮變形極限厚度57 (參照 圖9(3))加上間隔55a 55c中最大間隔55c與最小間隔55a之差的厚度以上。如果說(shuō)明具體數(shù)值的話，在圖9(2)所示的已經(jīng)對(duì)好位置的狀態(tài)下，a.相互面對(duì)的 基板側(cè)電極53a與芯片側(cè)電極54a的間隔為13 μ m、b.相互面對(duì)的基板側(cè)電極53b與芯片側(cè) 電極54b的間隔為16 μ m、c.相互面對(duì)的基板側(cè)電極53c與芯片側(cè)電極54c的間隔為17 μ m, 此時(shí)最大間隔為17 μ m，最小間隔為13 μ m，最大間隔與最小間隔之差為17μπι-13μπι = 4 μ m0假設(shè)將在圖9(3)所示的工序中壓縮變形的金屬納米粒子漿1的壓縮變形極限厚 度為5 μ m。這種情況下，在圖9(1)所示的工序中施加的金屬納米粒子漿1的厚度56取為上 述的差4 μ m加上壓縮變形極限厚度5 μ m以上，即9 μ m以上。施加具有上述的厚度56的金屬納米粒子漿1之后，在圖9 (3)所示的工序中，施以 負(fù)荷30，位于基板側(cè)電極53a與芯片側(cè)電極54a之間的金屬納米粒子漿1被壓縮變形直到壓縮變形極限厚度57時(shí)，雖然分別位于其他基板側(cè)電極53b和53c與芯片側(cè)電極54b和 54c之間的金屬納米粒子漿1還未達(dá)到壓縮變形極限厚度57，但這樣也能夠可靠地使基板 側(cè)電極53b和53c與芯片側(cè)電極54b和54c接觸。因此，如圖9(4)所示，經(jīng)加熱工序得到 了所要的電子元件裝置58時(shí)，基板側(cè)電極53a 53c與芯片側(cè)電極54a 54c之間的全部 接合燒結(jié)體6都能夠達(dá)到良好的接合狀態(tài)。以上結(jié)合圖示的實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有其他種種 變形例。例如，在圖4所示的實(shí)施方式中展示的Au凸瘤35也可以分別用于圖5、圖8和圖 9所示的實(shí)施方式中。在圖示的實(shí)施方式中，第一電子元件是布線基板，第二電子元件是芯片元件，但是 即便是其他電子元件的組合，也可以同等地使用本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種電子元件裝置的制造方法，具備如下工序準(zhǔn)備具有第一電極的第一電子元件和具有第二電極的第二電子元件；準(zhǔn)備含有平均粒徑1～100nm的金屬納米粒子、分散劑和分散媒質(zhì)的金屬納米粒子漿；在所述第一電極和所述第二電極的至少一方上施加所述金屬納米粒子漿的賦漿工序；在將所述金屬納米粒子漿置入在所述第一電子元件和所述第二電子元件之間的狀態(tài)下，使所述第一電子元件和所述第二電子元件相互對(duì)好位置，從而使所述第一電極和所述第二電極相互面對(duì)；在使所述第一電子元件和所述第二電子元件相互接近的方向上施加負(fù)荷，從而使處于所述第一電極和所述第二電極間的所述金屬納米粒子漿壓縮變形至其壓縮變形極限厚度；在等于或高于能夠除掉含在所述金屬納米粒子漿內(nèi)的所述分散劑和所述分散媒質(zhì)的溫度而低于構(gòu)成所述金屬納米粒子的金屬的熔點(diǎn)的溫度下加熱，由此來(lái)燒結(jié)所述金屬納米粒子，從而使所述第一電極和所述第二電極相互接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件裝置的制造方法，其特征在于所述第一電子元件具 有多個(gè)所述第一電極，所述第二電子元件具有多個(gè)所述第二電極，在使所述第一電子元件 和所述第二電子元件相互對(duì)好位置時(shí)，相互面對(duì)的各所述第一電極和所述第二電極的各個(gè) 間隔存在互不相等的情況，在所述賦漿工序中所施加的所述金屬納米粒子漿的厚度等于或 大于所述壓縮變形極限厚度加上所述間隔的最大值與最小值之差的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件裝置的制造方法，其特征在于在所述第一電極的周 圍形成用來(lái)防止所述金屬納米粒子漿擴(kuò)散的圍堰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件裝置的制造方法，其特征在于在所述第二電極的周 圍形成用來(lái)防止所述金屬納米粒子漿擴(kuò)散的圍堰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電子元件裝置的制造方法，其特征在于還具備如 下工序準(zhǔn)備層壓密封用的未硬化狀態(tài)的片狀樹脂；在使所述第一電極和所述第二電極相 互接合的工序后，用所述未硬化狀態(tài)的片狀樹脂覆蓋所述第一電子元件和所述第二電子元 件的任一方；朝所述第一電子元件和所述第二電子元件方向?qū)λ鑫从不癄顟B(tài)的片狀樹脂 加壓；使所述未硬化狀態(tài)的片狀樹脂硬化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子元件裝置的制造方法，其特征在于所述片狀樹脂含有粒 徑都等于或小于規(guī)定尺寸的填料，在對(duì)所述未硬化狀態(tài)的片狀樹脂加壓的工序中，控制對(duì) 所述片狀樹脂的加壓，以使覆蓋所述第一電子元件和所述第二電子元件的任一方的所述片 狀樹脂的最薄部分的厚度取決于填料的粒徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的電子元件裝置的制造方法，其特征在于還具備如 下工序準(zhǔn)備底部填充密封用的未硬化狀態(tài)的樹脂；在使所述第一電極和所述第二電極相 互接合的工序后，把所述未硬化狀態(tài)的樹脂施加到所述第一電子元件和所述第二電子元件 中面積較小的一方的至少周圍；使所述未硬化狀態(tài)的樹脂硬化。
全文摘要
提供一種制造將芯片元件等安裝在布線基板上的電子元件裝置的方法，該方法生產(chǎn)效率高、能夠降低成本、具有穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。把金屬納米粒子漿(1)施加在基板側(cè)電極(23)上；在布線基板(22)和芯片元件(26)對(duì)好位置的狀態(tài)下，施加負(fù)荷(30)，由此使金屬納米粒子漿(1)一直壓縮變形到壓縮變形極限厚度(31)；接著，加熱金屬納米粒子漿(1)，由此得到燒結(jié)好金屬納米粒子的接合燒結(jié)體(6)，從而將基板側(cè)電極(23)與芯片側(cè)電極(27)相互接合在一起。
文檔編號(hào)H01L21/56GK101933129SQ20088012614
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月7日
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