專利名稱：：安裝結(jié)構(gòu)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在基板上安裝有半導體元件和除所述半導體元件以外的電子部件的安裝結(jié)構(gòu)體。
背景技術(shù)：
：以往，用于安裝半導體元件和除所述半導體元件以外的電子部件的接合材料一般采用含鉛的Sn-Pb類焊錫材料，特別是具有63Sn-37Pb共晶組成(63重量XSn和37重量XPb的組成)的Sn-Pb共晶焊錫材料。圖4A、圖4B中表示接合材料采用焊錫材料的安裝結(jié)構(gòu)體。圖4A是平面圖，圖4B是圖4A的A-AA截面圖，圖4B中一部分被放大圖示。BGA(球柵陣列，BallGridArray)/LGA(平面柵格陣列，LandGridArray)等半導體封裝2和除半導體封裝以外的片式部件3通過焊錫5安裝于基板1上。半導體封裝2a，2b如果接合部變得微細，則在熱循環(huán)試驗和下落試驗中容易開裂，因此采用將與基板1之間用密封樹脂4密封加強的密封結(jié)構(gòu)。但是，片式部件3未用密封樹脂4密封。此外，近年來半導體封裝2a，2b不斷薄型化，因此關(guān)于封裝2向基板1的安裝，對于錫焊部的機械強度提高和熱沖擊強度等可靠性特性提高的要求不斷提升。接合材料也為了應(yīng)對環(huán)境問題而試圖轉(zhuǎn)向不含鉛的焊錫材料，即所謂的無鉛焊錫材料。作為以2種金屬為主要成分的無鉛焊錫材料，共晶型合金材料有Sn-Ag類焊錫(專利文獻l、專利文獻2)。然而，Sn-Ag類焊錫的熔點比Sn-Pb類焊錫的熔點(約183。C)高3040'C左右，錫焊溫度也隨之高于使用Sn-Pb類焊錫的情況。因此，采用Sn-Ag類焊錫的情況下，可能會產(chǎn)生將片式部件3安裝于基板1時的安裝溫度達到比片式部件3的耐熱溫度高的溫度的狀況，這樣的情況下存在損傷片式部件3的問題?，F(xiàn)狀是，在這樣的情況下，為了使耐熱溫度比安裝溫度低的片式部件3的溫度不超過耐熱溫度，被迫采用在片式部件3上裝設(shè)保護工具來實施錫焊作業(yè)或以后焊方式錫焊耐熱溫度低的片式部件3等煩雜的錫焊處理。此外，應(yīng)電子制品的小型，薄型化的要求，基板l也不斷薄型化。因此，如果安裝溫度升高，則基板l產(chǎn)生翹曲，存在基板l和半導體封裝2a，2b的接合品質(zhì)劣化、基板1和片式部件3的接合品質(zhì)劣化的問題。于是，為了減輕或防止片式部件3的熱損傷，作為替代這樣的焊錫的材料，固化溫度與無鉛焊錫的熔點相比較低的導電性粘接劑和具有低溫的熔點的Sn-Bi類焊錫受到注目(專利文獻3)。專利文獻l:日本專利第3027441號公報專利文獻2:美國專利第5520752號專利文獻3:日本專利特開平10-163605號公報
發(fā)明內(nèi)容但是，如上所述，使用低溫焊錫或?qū)щ娦哉辰觿⑵讲考?安裝于基板l上的情況下，即使是具有耐熱溫度低的片式部件3的安裝結(jié)構(gòu)體，也不需要裝設(shè)保護工具或進行后焊的錫焊處理，但其連接的強度比Sn-Ag類焊錫低，目前很難進行實用化。本發(fā)明的目的在于提供不僅可以使用低溫焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┳鳛榻雍喜牧蟻砗喕a焊處理，而且能夠改善接合品質(zhì)的安裝結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體的特征在于，在基板上通過熔點在20(TC以下的焊錫或含有熔點在200'C以下的焊錫作為導電性粒子的導電性糊料鄰接地安裝有多個半導體元件，鄰接地安裝的所述半導體元件之間的所述基板上通過熔點在20(TC以下的焊錫或含有熔點在200。C以下的焊錫作為導電性粒子的導電性糊料安裝有除所述半導體元件以外的電子部件，將多個所述半導體元件和所述基板之間、所述電子部件和所述基板之間、多個所述半導體元件和所述電子部件之間用密封樹脂一體地密封。此外，其特征在于，鄰接的半導體元件的間隔在40mm以下。此外，其特征在于，所述焊錫的組成包含選自Bi、In的至少一種金屬，其余部分為Sn。此外，其特征在于，所述焊錫的組成包含選自5070重量X的Bi、1025重量X的In的至少一種金屬以及作為其余部分的Sn。此外，其特征在于，所述焊錫的組成還包含選自Cu、Ge和Ni的至少一種金屬。此外，其特征在于，所述焊錫的組成還包含選自O(shè).11.0重量X的Cu、0.0010.l重量。/6的Ge和0.0010.1重量％的Ni的至少一種金屬。此外，其特征在于，所述基板的厚度在0.5mm以下。此外，其特征在于，在鄰接地安裝于所述基板的所述半導體元件的中間位置安裝有所述電子部件。本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體的特征在于，在基板上通過導電性粘接劑鄰接地安裝有多個半導體元件，鄰接地安裝的所述半導體元件之間的所述基板上通過導電性粘接劑安裝有除所述半導體元件以外的電子部件，將多個所述半導體元件和所述基板之間、所述電子部件和所述基板之間、多個所述半導體元件和所述電子部件之間用密封樹脂一體地密封。本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體通過一體地樹脂密封電子部件3和封裝2，可以使用熔點較低的合金作為焊錫成分。可以采用與作為代表性的無鉛焊錫的Sn-Ag-Cu焊錫同樣的使用方法。如果采用該結(jié)構(gòu)，則將所述電子部件和所述基板之間用密封樹脂密封，因此可以防止使用低溫焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┳鳛榻雍喜牧蠒r的所述電子部件的接合品質(zhì)的下降，同時所述密封是將多個半導體元件和基板之間、所述電子部件和所述基板之間、多個半導體元件和所述電子部件之間用密封樹脂一體地密封，因此即使在使用O.5mm以下的薄基板作為所述基板的情況下，通過所述一體地密封的密封樹脂，可以加強所述基板而使其不翹曲，對于使用低溫焊錫作為接合材料時的接合品質(zhì)的提高是有效的。圖1A是本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體的平面圖。圖1B是本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體的剖視圖。圖2A是本發(fā)明的另一安裝結(jié)構(gòu)體的平面圖。圖2B是本發(fā)明的另一安裝結(jié)構(gòu)體的剖視圖。圖3是本發(fā)明的又另一安裝結(jié)構(gòu)體的平面圖。圖4A是以往的安裝結(jié)構(gòu)體的平面圖。圖4B是以往的安裝結(jié)構(gòu)體的剖視圖。具體實施例方式以下，基于圖1A,圖1B圖3對本發(fā)明的各實施方式進行說明。(實施方式l)圖1A、圖1B表示本發(fā)明的實施方式1。圖1A是平面圖，圖1B是圖1A的A-AA截面圖，圖1B中一部分被放大圖示。在基板l上安裝有作為半導體元件的半導體封裝2a，2b和作為除半導體元件以外的電子部件的片式部件3。片式部件3安裝在鄰接地配置的2個半導體封裝2a，2b之間，使其進入半導體封裝2a，2b的間隔內(nèi)。以密封這2個半導體封裝2a，2b和5個片式部件3的方式設(shè)有密封樹脂4。半導體封裝2a，2b和片式部件3通過焊錫5安裝于基板1。在這里，片式部件3安裝于半導體封裝2a，2b的中間位置。由圖1B可知，多個半導體封裝2a，2b和基板l之間、片式部件3和基板1之間、多個半導體封裝2a，2b和片式部件3之間通過密封樹脂4一體地密封。密封樹脂4通過在錫焊完成后以分配器(未圖示)在圖1B所示的涂布點P滴加液體狀的密封樹脂而形成。具體來說，所滴加的密封樹脂從片式部件3的側(cè)面流下，也順利地流入半導體封裝2a，2b的下部。將涂布點P設(shè)在半導體封裝2a,2b之間的位置來供給密封樹脂4，所以可以使密封樹脂4均勻地流入半導體封裝2a，2b和基板l之間，與從獨立的涂布點分別向半導體封裝2a,2b供給密封樹脂4的情況相比，可以簡單地在短時間內(nèi)以更好的形狀、均勻的形狀進行樹脂形成。還有，如果是獨立的涂布點，例如2點時，形狀差，且缺陷多，影響鄰接的部件，導致樹脂量的成本上升，對基板l的翹曲有不良影響。用于安裝的焊錫5的組成示于下述的表1。其余部分以Bal.表示。作為實施例113，分別表示對應(yīng)的組成。還表示測定焊錫的熔點而得的值。熔點使用差示熱分析裝置測定。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>此外，熱循環(huán)試驗如下實施。以如圖1A、圖1B所示的配置，使用表l所示的焊錫材料，在厚0.5mm的FR-4的玻璃環(huán)氧樹脂的基板l上以10mm的間隔安裝(尺寸10mm正方形，厚lmm)的半導體封裝2a，2b，在其間安裝5個并排的尺寸為1005的片式部件3。以往的配置中，如圖4A、圖4B所示，半導體封裝2a，2b和片式部件3配置于獨立的不同區(qū)域。然后，以-4(TC125'C(各30分鐘)實施熱循環(huán)試驗，比較接合部開裂的循環(huán)數(shù)。這里所使用的密封材料4采用納美仕株式會社(NAMICSCORPORAT10N)制的產(chǎn)品號1572的底部填充材料(粘度O.65Pa，s，彈性模量3.OGPa)。由表1可知，通過在Sn中添加Bi和In，熔點比以往的Sn-Ag-Cu低。此外，與以往的焊錫相比，無密封時的熱循環(huán)特性差。如果通過密封樹脂4密封采用在Sn中添加了Bi和In的焊錫安裝的部件，則可以獲得比以往的Sn-Ag-Cu焊錫良好的熱循環(huán)性。特別是通過用密封樹脂4密封以往不密封的片式部件3，熱循環(huán)特性提高。如上所述，通過Sn-Bi類低溫焊錫安裝的安裝結(jié)構(gòu)體中，由于沒有將包含片式部件3的安裝部件整體密封，因此機械強度較低，在實用化中問題在于強度提高。與之相對，即使是熔點在20(TC以下的低溫焊錫，通過用密封樹脂4將片式部件3與半導體封裝2a，2b—起密封，基板l整體的可靠性提高，可以獲得與以往的將Sn-Ag-Cu焊錫作為接合材料安裝的安裝結(jié)構(gòu)體同等或更高的可靠性。如上所述的熱循環(huán)性的提高可能是由于通過以密封樹脂4將基板1的部件安裝部整體密封，不僅加強接合部，而且通過密封抑制基板l的翹曲，使熔點在20(TC以下的低溫焊錫的可靠性提高。與密封樹脂4不針對整體的情況相比，通過以密封樹脂4一體地密封，還可以緩解片式部件3、半導體封裝2a，2b與基板l的熱膨脹的差異。還有，雖然在這里采用尺寸1005的電阻器作為片式部件3，但只要配置于鄰接的BGA/LGA等半導體封裝2a，2b間的部件可以配置于鄰接的半導體封裝2a，2b間，可以是任意的片式部件。密封樹脂4通過一體地密封半導體封裝2a，2b和片式部件3，接合變得可9靠。半導體封裝2a，2b和片式部件3的配置較好是密封樹脂4容易擴散的配置。密封樹脂4不需要到達半導體封裝2a,2b的上表面、片式部件3的上部，密封至側(cè)面、底面即可。B卩，只要不存在于半導體封裝2a，2b的上表面，密封僅為半導體封裝2a，2b的周圍部分和與基板l的接合部，且僅為片式部件3的周圍和與基板l的接合部即可，可以減少密封樹脂4的量，也可以控制成本。還有，雖然半導體元件采用了BGA/LGA等半導體封裝2a，2b，但未封裝的裸露狀態(tài)的半導體元件也是同樣。此外，作為除半導體元件以外的電子部件，以電阻器的片式部件3為例進行了說明，但也可以是電容器和線圈等。關(guān)于焊錫組成和接合特性，本實施方式中為釆用以Sn、Bi和In為基本組成的具有20(TC以下的熔點的焊錫材料的安裝結(jié)構(gòu)體，但將以Sn、Bi和In為基本組成的導電性粒子混合于熔劑而得的具有10(TC以下的低熔點的焊錫糊料也是同樣。關(guān)于本實施方式，焊錫組成采用包含選自Bi、In的至少一種金屬，其余部分為Sn的合金組成。Bi和In為了合金的低熔點化而摻入。焊錫組成中的Bi的含量以5070重量X的范圍為宜，延伸性非常好，可以兼顧低熔點和高可靠性。更優(yōu)選的是較好為52重量％以上，更好為55重量％以上，較好為57重量％以下，更好為60重量％以下的范圍。將焊錫組成中的Bi含量設(shè)為5070重量X的原因在于，如果Bi的含量低于50重量%,則無法充分獲得低熔點化的效果，超過70重量％時，延伸性下降。焊錫成分中的In的含量以1025重量X的范圍為宜，延伸性變得非常好，可以兼顧低熔點和高可靠性。更優(yōu)選的是較好為15重量％以上，更好為20重量％以上，較好為23重量％以下的范圍。將金屬成分中的In含量設(shè)為1025重量％的原因在于，如果In的含量低于10重量。/。，則無法充分獲得低熔點化的效果，超過25重量％時，延伸性下降。本實施方式的焊錫成分除上述的基本組成之外，可以還包含選自Cu、Ge和Ni的至少一種金屬。Cu、Ge、Ni為了合金的機械特性的提高而添加。焊錫成分中的Cu含量以O(shè).11.0重量％的范圍為宜，較好是O.50.7的Cu含量設(shè)為O.11.0重量％的原因在于，如果少于O.1重量％，則無法獲得所述對于機械特性的效果，如果超過1.0重量％，則合金表現(xiàn)出變得更脆的傾向，對于機械特性形成反效果。焊錫成分中的Ge含量以O(shè).0010.1重量％的范圍為宜，較好是O.0010.01重量X的Ge含量。將金屬填料成分中的Ge含量設(shè)為0.0010.1重量％的原因在于，如果少于0.001重量％，則無法獲得對于機械特性的效果，如果超過O.1重量％，則合金的熔點急劇上升。在焊錫成分中添加Ni是為了抑制Sn的氧化。焊錫成分中的Ni含量以0.0010.1重量％的范圍為宜，優(yōu)選的是較好為0.005重量％以上，更好為0.01重量％以上，特別好為O.05重量％以上，較好為O.1重量％以下的范圍。將焊錫成分中的Ni含量設(shè)為0.0010.1重量％的原因在于，如果少于O.OOl重量％，則無法獲得抑制Sn的氧化的效果，如果超過O.1重量％，則形成牢固的Ni氧化膜而熔點上升，無法獲得抑制Sn的氧化的效果。采用具有包含以上的可實現(xiàn)比Sn-Ag類的焊錫低的安裝溫度的焊錫材料的接合部的安裝結(jié)構(gòu)時，如圖1A、圖1B所示，采用將基板l上的接合部全部密封來加強的結(jié)構(gòu)。藉此，在低熔點的接合部也可以獲得可靠性高的安裝結(jié)構(gòu)。此外，其它配置的實施方式示于圖2A、圖2B和圖3圖2A是半導體元件為1個時的平面圖，圖2B是其A-AA的截面圖。以作為半導體元件的半導體封裝2和片式部件3形成長方形的方式配置。在其中央設(shè)定涂布密封樹脂4的位置。與圖1A、圖1B同樣，密封樹脂4均勻地擴散。圖3為有2個半導體封裝2a、2b的情況，與圖1A的不同在于封裝2的配置方向。以作為整體呈正方形的方式配置。圖1A中為窄長的長方形。圖3中接近于正方形。作為半導體封裝2a、2b和片式部件3的整體的區(qū)域，較好是以縱和橫的邊呈相同長度的方式配置。至少其比在1:5以上，較好是l:l。圖2A、圖2B和圖3都較好是以相對于涂布點P呈同心圓的方式進行片式部件3、半導體封裝2、半導體封裝2a、2b的配置。藉此，密封樹脂4擴散至整體，且整體的平衡變好，還可以減少基板l的翹曲。(實施方式2)本發(fā)明的第2種形態(tài)中，對于圖1A、圖1B的實施方式，改變其基板l的厚度，進行了熱循環(huán)壽命試驗。熱循環(huán)壽命試驗與實施方式l相同。其結(jié)果示于下述的表2。該表2中表示基板1的厚度在0.250.80mm的范圍內(nèi)改變時的熱循環(huán)特性。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>基板l厚的情況下，即使溫度變化，基板l自身也良好地保持，因此翹曲等少，但基板l的厚度在0.5mm以下的薄的安裝結(jié)構(gòu)體中，基板l因溫度變化而產(chǎn)生翹曲，僅僅是用熔點在200'C以下的低溫焊錫安裝時，接合品質(zhì)就較差，因此不采用密封樹脂4整體密封的情況下，產(chǎn)生接合缺陷而壽命短。與之相對，對于基板l的厚度在0.5mm以下的薄的安裝結(jié)構(gòu)體，如上所述將整體以密封樹脂4密封的本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體的情況下，即使用熔點在200。C以下的低溫焊錫同樣地安裝，也與基板l的厚度厚至0.65mra、0.8醒的情況同樣，接合缺陷少而壽命長，確認在基板l的厚度在0.5mm以下、特別是基板l的厚度在0.45mm以下的安裝結(jié)構(gòu)體中是有效的。在采用熔點在18(TC以下的低溫焊錫的情況下，也是有效的。(實施方式3)實施方式3是針對圖1A、圖lB中的半導體封裝2a、2b之間的距離的實施例。圖1A、圖1B中，接合材料采用實施方式2中所用的Sn-Bi焊錫組成，對于基板l上的部件搭載區(qū)域，在多個BGA/LGA的半導體封裝2a,2b之間搭載有片式部件3。該情況下，在鄰接涂布點P的半導體封裝2a，2b間的基板l上安裝片式部件3，對于半導體封裝2a,2b和片式部件3—起涂布密封樹脂4時，改變該半導體封裝2a、2b間的距離，其結(jié)果示于下述的表3。13<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>布。還有，這里所用的密封樹脂4采用納美仕株式會社(NAMICSC0RP0RATI0N)制的產(chǎn)品號1572的底部填充材料(粘度0.65Pa*s，彈性模量3.OGPa)，但只要粘度2Pa.s以下，其它密封樹脂4也是一樣。對于圖3也是同樣的結(jié)果。較好是使半導體封裝2a、2b的間隔在40mm以下，更好是30mm以下。對于圖2A、圖2B，電子部件3和封裝2的間隔也較好是在30mm以下。表3的""記號表示密封樹脂4滲透至所有的部件。"△"表示形成于半導體封裝2a、2b的嵌縫的形狀不完全的情況。"X"表示發(fā)現(xiàn)大量密封樹脂4未滲透的部件。S卩，表示密封樹脂4未擴散到半導體封裝的一部分。此外，需要密封的部件配置于自密封樹脂4的涂布點P的同心圓的內(nèi)側(cè)的區(qū)域的安裝結(jié)構(gòu)體的情況下，如果自涂布點P的同心圓的半徑在30mm以內(nèi)的區(qū)域中配置有需要密封的部件，可以同時涂布密封樹脂4。但是，超過30mm的部件布局中，無法穩(wěn)定地同時密封部件。搭載BGA/LGA型的半導體封裝2a，2b的情況下，形成具有在涂布點P搭載其它部件且可與半導體封裝2a，2b同時涂布的部件布局的安裝結(jié)構(gòu)體。搭載有多個BGA/LGA型的半導體封裝2a，2b的情況下，如果鄰接的半導體封裝2a，2b的間隔在20mm以下，對于鄰接的半導體封裝2a，2b以及布局于其間的部件可以穩(wěn)定地涂布密封樹脂4。但是，如果超過20mm，則密封樹脂4對于半導體封裝2a，2b的滲透性不足。還有，實施方式中，以用低溫焊錫安裝的情況為例進行了說明，但通過含有熔點在20(TC以下的焊錫作為導電性粒子的導電性糊料安裝的安裝結(jié)構(gòu)體也可以期待同樣的效果。此外，通過由樹脂和金、銀等導電性填料形成的固化溫度在20(TC以下的導電性粘接劑安裝的安裝結(jié)構(gòu)體也可以期待同樣的效果。上述的各實施方式中，沒有用密封樹脂4覆蓋作為半導體元件的半導體封裝2a、2b的整體和作為除其以外的電子部件的片式部件3的整體。僅通過密封側(cè)面，就足以保證強度。本發(fā)明可以用于CCD元件、全息元件、片式部件等電子部件的連接用途以及接合它們的基板的配線形成。其結(jié)果是，可以用于內(nèi)置這些元件、部件和/或基板的制品，例如DVD、移動電話、便攜式音像設(shè)備、筆記本電腦、數(shù)字相機、存儲卡等。權(quán)利要求1.安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在基板上通過熔點在200℃以下的焊錫或含有熔點在200℃以下的焊錫作為導電性粒子的導電性糊料鄰接地安裝有多個半導體元件，鄰接地安裝的所述半導體元件之間的所述基板上通過熔點在200℃以下的焊錫或含有熔點在200℃以下的焊錫作為導電性粒子的導電性糊料安裝有除所述半導體元件以外的電子部件，將多個所述半導體元件和所述基板之間、所述電子部件和所述基板之間、多個所述半導體元件和所述電子部件之間用密封樹脂一體地密封。2.如權(quán)利要求l所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，鄰接的半導體元件的間隔在40腿以下。3.如權(quán)利要求l所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述焊錫的組成包含選自Bi、In的至少一種金屬，其余部分為Sn。4.如權(quán)利要求3所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述焊錫的組成包含選自5070重量X的Bi、1025重量X的In的至少一種金屬以及作為其余部分的Sn。5.如權(quán)利要求4所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述焊錫的組成還包含選自Cu、Ge和Ni的至少一種金屬。6.如權(quán)利要求4所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述焊錫的組成還包含選自O(shè).11.0重量X的Cu、0.0010.l重量X的Ge和0.0010.l重量^的Ni的至少一種金屬。7.如權(quán)利要求l所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述基板的厚度在0.5mm以下。8.如權(quán)利要求l所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在鄰接地安裝于所述基板的所述半導體元件的中間位置安裝有所述電子部件。9.安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在基板上通過導電性粘接劑鄰接地安裝有多個半導體元件，鄰接地安裝的所述半導體元件之間的所述基板上通過導電性粘接劑安裝有除所述半導體元件以外的電子部件，將多個所述半導體元件和所述基板之間、所述電子部件和所述基板之間、多個所述半導體元件和所述電子部件之間用密封樹脂一體地密封。全文摘要本發(fā)明的特征在于，在基板上通過熔點在200℃以下的焊錫鄰接地安裝有多個半導體元件，鄰接地安裝的所述半導體元件之間的所述基板上通過熔點在200℃以下的焊錫安裝有除所述半導體元件以外的電子部件，將多個所述半導體元件和所述基板之間、所述電子部件和所述基板之間、多個所述半導體元件和所述電子部件之間用密封樹脂一體地密封。文檔編號H01L25/00GK101425511SQ20081017314公開日2009年5月6日申請日期2008年10月30日優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日發(fā)明者宮川秀規(guī),山口敦史,松野行壯,酒谷茂昭申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社