JP2000208547A - Bump reinforcement structure in semiconductor device and method of forming the same - Google Patents
Bump reinforcement structure in semiconductor device and method of forming the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装後の接続信頼性が高く、しかも、どのよ
うな半田バンプの配置でも、十分な補強が可能であり、
その補強構造の形成が容易に行え、製造コストを低減で
きる、半導体装置におけるバンプ補強構造およびその形
成方法を提供する。
【解決手段】 半導体装置の外部端子用パッドの配置に
合わせて貫通孔を形成した補強用樹脂シートを、前記パ
ッドのある半導体装置基板表面に接着し、前記貫通孔を
介して、前記パッド上に半田バンプを構成していること
を特徴とする。
(57) [Abstract] [Problem] To provide high connection reliability after mounting, and sufficient reinforcement is possible regardless of the arrangement of solder bumps.
Provided are a bump reinforcing structure for a semiconductor device and a method for forming the bump reinforcing structure, which can easily form the reinforcing structure and can reduce the manufacturing cost. SOLUTION: A reinforcing resin sheet having a through hole formed in accordance with the arrangement of external terminal pads of a semiconductor device is adhered to a surface of a semiconductor device substrate having the pad, and the reinforcing resin sheet is formed on the pad via the through hole. It is characterized by forming a solder bump.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
るバンプ補強構造およびその形成方法に関し、特に、半
導体装置基板の外部端子用パッド上にある半田バンプの
ための補強構造およびその形成方法に関する。The present invention relates to a bump reinforcing structure in a semiconductor device and a method of forming the same, and more particularly, to a reinforcing structure for a solder bump on an external terminal pad of a semiconductor device substrate and a method of forming the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＣＳＰなどの、微小半田バンプを
外部端子とする半導体装置では、マザーボードとしての
実装基板への実装の接続信頼性を確保するために、実装
後に、半導体装置と実装基板との間に樹脂を充填してい
た。しかし、この方法では、実装工数も掛かり、実装後
のリペアが困難である。そこで、図１１に示すように、
半導体装置基板２１の半田バンプ２２の基部のみに補強
樹脂２３を塗布し、半田バンプ２２の補強をする方法が
提案されている。この場合、前記補強樹脂２３は、半導
体装置を実装基板に装着する際には、直接、実装基板に
対しての補強効果がなく、半導体装置は、半田バンプ２
２を介してのみ、実装基板上に保持されることになる。
なお、符号２４は半導体装置基板２１上のパッドであ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor device such as a CSP having fine solder bumps as external terminals, the semiconductor device and the mounting substrate are connected after mounting in order to secure connection reliability of mounting on a mounting substrate as a motherboard. During this time, the resin was filled. However, in this method, mounting man-hours are also required, and repair after mounting is difficult. Therefore, as shown in FIG.
A method has been proposed in which a reinforcing resin 23 is applied only to the base of the solder bump 22 of the semiconductor device substrate 21 to reinforce the solder bump 22. In this case, when the semiconductor device is mounted on the mounting board, the reinforcing resin 23 has no direct reinforcing effect on the mounting board.
2 only on the mounting substrate.
Reference numeral 24 denotes a pad on the semiconductor device substrate 21.
【０００３】また、図１２に示すように、上述の補強樹
脂を塗布する方法では、その製造工程が煩雑となる。即
ち、この塗布方法では、半導体装置を組み立てた後、半
田ボールを組み付けるために、リフロー後に洗浄し（ス
テップＳ１１、Ｓ１２）、その後、半田ボールに補強樹
脂が付着しないように、半田ボール上にマスク用樹脂を
塗布する。そして、その後に溶剤除去のための加熱を行
い（ステップＳ１３、Ｓ１４）、更に、補強用樹脂２３
を塗布し、加熱して、補強用樹脂を硬化させ（ステップ
Ｓ１５、Ｓ１６）、最後に、マスク用樹脂を除去する
（ステップＳ１７）のである。Further, as shown in FIG. 12, the method of applying the above-mentioned reinforcing resin complicates the manufacturing process. That is, in this application method, after assembling the semiconductor device, the semiconductor device is washed after reflow in order to assemble the solder ball (steps S11 and S12). Apply resin. After that, heating for removing the solvent is performed (steps S13 and S14), and the reinforcing resin 23 is further heated.
Is applied and heated to cure the reinforcing resin (Steps S15 and S16), and finally, the masking resin is removed (Step S17).
【０００４】この方法では、リペアができる。しかし、
上述したように、補強用樹脂２３の塗布のために、多数
の工程を要し、コスト高となる。また、補強用樹脂２３
を塗布する際、半導体装置基板２１の表面での、補強用
樹脂２３の濡れ性が問題であり、また、半田バンプ２２
の配置などによる特定状況下では、半田バンプ２２に対
する補強樹脂の広がりが不十分であり、補強不足が起こ
る欠点がある。In this method, repair can be performed. But,
As described above, a large number of steps are required for applying the reinforcing resin 23, which increases the cost. Also, the reinforcing resin 23
When applying, the wettability of the reinforcing resin 23 on the surface of the semiconductor device substrate 21 is a problem.
In a specific situation due to the arrangement of the solder bumps, the spread of the reinforcing resin to the solder bumps 22 is insufficient, and there is a disadvantage that the reinforcing is insufficient.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
基づいてなされたもので、その目的とするところは、実
装後の接続信頼性が高く、しかも、どのような半田バン
プの配置でも、十分な補強が可能であり、その補強構造
の形成が容易に行え、製造コストを低減できる、半導体
装置におけるバンプ補強構造およびその形成方法を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and has as its object to provide high connection reliability after mounting, and to dispose any kind of solder bumps. An object of the present invention is to provide a bump reinforcing structure in a semiconductor device and a method for forming the bump reinforcing structure, which can sufficiently reinforce, easily form the reinforcing structure, and reduce the manufacturing cost.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
半導体装置の外部端子用パッドの配置に合わせて貫通孔
を形成した補強用樹脂シートを、前記パッドのある半導
体装置基板表面に接着し、前記貫通孔を介して、前記パ
ッド上に半田バンプを構成していることを特徴とする。Therefore, in the present invention,
A reinforcing resin sheet having a through hole formed in accordance with the arrangement of the external terminal pad of the semiconductor device is bonded to the surface of the semiconductor device substrate having the pad, and a solder bump is formed on the pad via the through hole. It is characterized by doing.
【０００７】この場合、本発明の実施の形態として、前
記樹脂シートは、接着剤、好ましくは、熱可塑性樹脂接
着剤を介して、前記半導体装置基板表面に接着されてい
ること、また、前記樹脂シートは、熱可塑性樹脂であ
り、熱融着にて、前記半導体装置基板表面に接着されて
いることが好ましい。In this case, as an embodiment of the present invention, the resin sheet is adhered to the surface of the semiconductor device substrate via an adhesive, preferably a thermoplastic resin adhesive. It is preferable that the sheet is a thermoplastic resin and is bonded to the surface of the semiconductor device substrate by thermal fusion.
【０００８】また、本発明のバンプ補強構造の第１の形
成方法では、半導体装置の外部端子用パッドの配置に合
わせて貫通孔を形成した補強用樹脂シートを、前記パッ
ドに前記貫通孔を位置合わせした状態で、半導体装置基
板表面に接着する工程と、前記貫通孔を介して、前記パ
ッド上に半田バンプを構成する工程とを具備することを
特徴とする。In the first method of forming a bump reinforcing structure according to the present invention, a reinforcing resin sheet having a through-hole formed in accordance with the arrangement of an external terminal pad of a semiconductor device is provided. In the combined state, the method includes a step of bonding to the surface of the semiconductor device substrate and a step of forming a solder bump on the pad via the through hole.
【０００９】この場合、前記樹脂シートには、予め、接
着剤層が設けてあって、該接着剤層を介して、前記半導
体装置基板表面に接着されること、また、前記樹脂シー
トは熱可塑性樹脂であり、剥離シートに貼り合わせてあ
って、前記樹脂シートを前記半導体装置基板表面に接着
した後、前記剥離シートを前記樹脂シートから剥離する
こと、更に、前記樹脂シートの接着には、熱融着が用い
られていることなどが好ましい実施の形態として挙げら
れる。In this case, the resin sheet is provided with an adhesive layer in advance, and is adhered to the surface of the semiconductor device substrate via the adhesive layer. Resin, which is bonded to a release sheet, and after adhering the resin sheet to the surface of the semiconductor device substrate, peeling the release sheet from the resin sheet. Preferred embodiments include the use of fusion.
【００１０】また、本発明のバンプ補強構造の第２の形
成方法では、半導体装置の外部端子用パッドの配置に合
わせて貫通孔を形成した補強用樹脂シートを、前記パッ
ドに前記貫通孔を位置合わせした状態で、半導体装置基
板表面に接着する工程と、前記貫通孔を介して、前記パ
ッド上に半田ペーストを充填し、該半田ペーストを介し
て、加熱溶融により、半田バンプを構成する工程とを具
備することを特徴とする。In a second method of forming a bump reinforcing structure according to the present invention, a reinforcing resin sheet having a through hole formed in accordance with the arrangement of an external terminal pad of a semiconductor device is provided. In the aligned state, a step of bonding to the surface of the semiconductor device substrate, a step of filling a solder paste on the pad through the through hole, and forming a solder bump by heating and melting through the solder paste. It is characterized by having.
【００１１】更に、本発明のバンプ補強構造の第３の形
成方法では、半導体装置の外部端子用パッド上に半田バ
ンプを構成する工程と、前記パッドの配置に合わせて貫
通孔を形成した補強用樹脂シートを、前記パッドに前記
貫通孔を位置合わせした状態で、半導体装置基板表面に
接着し、前記半田バンプを前記貫通孔内に位置する工程
とを具備することを特徴とする。Further, in a third method of forming a bump reinforcing structure according to the present invention, a step of forming a solder bump on a pad for an external terminal of a semiconductor device, and a reinforcing step of forming a through hole in accordance with the arrangement of the pad. Bonding a resin sheet to the surface of the semiconductor device substrate in a state where the through hole is aligned with the pad, and positioning the solder bump in the through hole.
【００１２】この場合、本発明のバンプ補強構造の形成
方法では、前記半導体装置を実装する実装基板の実装面
およびこれに対向する前記樹脂シートの面をプラズマ・
クリ−ニングする工程と、非酸化性雰囲気内で、前記実
装基板のパッドと前記半田バンプとを接合する工程とを
前記工程の後段に含み、前記半導体装置を前記実装基板
に実装するとよい。In this case, in the method of forming a bump reinforcing structure according to the present invention, the mounting surface of the mounting substrate on which the semiconductor device is mounted and the surface of the resin sheet facing the mounting surface are formed by plasma.
It is preferable that a cleaning step and a step of joining the pads of the mounting board and the solder bumps in a non-oxidizing atmosphere are included at a later stage of the step, and the semiconductor device is mounted on the mounting board.
【００１３】なお、その好ましい実施の形態として、前
記実装基板のパッドと前記半田バンプとの接合工程で
は、半田の溶融接続と同時に、前記実装基板に対する樹
脂シートの融着を実現するように、加熱温度を設定する
のがよい。As a preferred embodiment, in the step of joining the pads of the mounting board and the solder bumps, the heating step is performed so that the fusion bonding of the solder and the fusion of the resin sheet to the mounting board are realized at the same time. It is better to set the temperature.
【００１４】更に、本発明では、実装基板上への装着を
考慮すると、実装基板に半導体装置をフリップチップ実
装する構成であって、半導体装置基板に設けた補強用樹
脂シートを介して、前記実装基板に半導体装置を接合す
ると共に、前記樹脂シートに形成した貫通孔を介して、
半導体装置基板側の半田バンプを、実装基板上のパッド
に接合しているのがよい。Further, in the present invention, in consideration of mounting on a mounting substrate, the semiconductor device is flip-chip mounted on the mounting substrate, and the mounting is performed via a reinforcing resin sheet provided on the semiconductor device substrate. While joining the semiconductor device to the substrate, through a through hole formed in the resin sheet,
Preferably, the solder bumps on the semiconductor device substrate side are joined to pads on the mounting substrate.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図１０を参照しながら具体的に説明する。な
お、何れの実施の形態においても、本発明のバンプ補強
構造は、半導体装置の外部端子用パッド１の配置に合わ
せて、貫通孔２を形成した補強用樹脂シート３を、例え
ばパッド１の中心で、それぞれの貫通孔２を合わせて、
パッド１のある半導体装置基板４の表面に接着し、貫通
孔２を介して、パッド１上に半田バンプ５を構成してい
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS. In any of the embodiments, the bump reinforcing structure according to the present invention is configured such that the reinforcing resin sheet 3 having the through-hole 2 formed therein is positioned at the center of the pad 1 in accordance with the arrangement of the external terminal pads 1 of the semiconductor device. Then, each through hole 2 is combined,
Solder bumps 5 are formed on the pads 1 through the through holes 2 by bonding to the surface of the semiconductor device substrate 4 having the pads 1.
【００１６】（第１の実施の形態）この実施の形態で
は、樹脂シート３は、接着剤、例えば、ポリイミド樹脂
などの熱可塑性樹脂接着剤を介して、半導体装置基板４
の表面に接着されている。また、樹脂シート３は、同じ
く、ポリイミド樹脂などの熱可塑性樹脂である。また、
貫通孔２の直径は、パッド１の直径よりも若干、小さく
設定されている。そして、例えば、ポンチ・ダイスを用
いたプレス打ち抜き加工で、樹脂シート３に対して、多
数の貫通孔２を一括形成する。(First Embodiment) In this embodiment, a resin sheet 3 is bonded to a semiconductor device substrate 4 via an adhesive, for example, a thermoplastic resin adhesive such as a polyimide resin.
Adhered to the surface. The resin sheet 3 is also a thermoplastic resin such as a polyimide resin. Also,
The diameter of the through hole 2 is set slightly smaller than the diameter of the pad 1. Then, for example, a large number of through holes 2 are collectively formed in the resin sheet 3 by press punching using a punch and a die.
【００１７】そして、このようなバンプ補強構造を形成
する方法は、以下の通りである。先ず、例えば、半導体
装置基板４および樹脂シート３に設けたアライメント・
マークを、目視によって、あるいは、画像処理で位置合
わせすることで、パッド１の中心に貫通孔２の中心を位
置合わせした状態で、半導体装置基板４の表面に、接着
剤層６を介して、樹脂シート３を接着する（図２の
（ａ）を参照）。この接着に際しては、温度：２６０℃
で加熱し、２０ｋｇｆ／cm2の加重により加圧する、所
謂、熱圧着がなされる。次に、貫通孔２を介して、パッ
ド１上に、半田ボール５ａをフラックス（図示せず）と
共に配置し、半田の融点以上の温度に加熱して、半田と
パッド１とを接合し（図２の（ｂ）を参照）、これによ
って、半田バンプ５を構成する。これをステップ順に示
したのが、図３に示すフローチャートである。ここで
は、最後に、樹脂シート３側の表面をリフロー・洗浄す
る。The method of forming such a bump reinforcing structure is as follows. First, for example, alignment alignment provided on the semiconductor device substrate 4 and the resin sheet 3 is performed.
The mark is positioned visually or by image processing so that the center of the through hole 2 is aligned with the center of the pad 1 and the surface of the semiconductor device substrate 4 with the adhesive layer 6 interposed therebetween. The resin sheet 3 is bonded (see FIG. 2A). At the time of this bonding, temperature: 260 ° C.
, And pressurized by applying a load of 20 kgf / cm 2 , so-called thermocompression bonding. Next, the solder balls 5a are arranged together with the flux (not shown) on the pads 1 through the through holes 2 and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder to join the solder and the pads 1 (FIG. 2 (b)), whereby the solder bumps 5 are formed. This is shown in the order of steps in the flowchart shown in FIG. Here, finally, the surface on the resin sheet 3 side is reflowed and cleaned.
【００１８】このようにして構成されたバンプ補強構造
を持った半導体装置を、実装基板（マザーボ−ド）に搭
載する際は、実装基板側の各パッド（図示せず）に、各
半田バンプ５を対応させて、半田を融着すると共に、樹
脂シート３の表面を、融着によって、実装基板上に接合
する。When the semiconductor device having the bump reinforcing structure thus configured is mounted on a mounting board (mother board), each of the solder bumps 5 is mounted on each pad (not shown) on the mounting board. Accordingly, the solder is fused and the surface of the resin sheet 3 is joined to the mounting board by fusion.
【００１９】これによって、半田バンプ５に掛かる負荷
を軽減し、半導体装置の取付強度を、樹脂シートで補強
することができる。このため、熱応力などの影響で、半
田バンプ５の接合不良が発生するのを防止でき、接続信
頼性を向上できる。Thus, the load applied to the solder bumps 5 can be reduced, and the mounting strength of the semiconductor device can be reinforced by the resin sheet. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of poor bonding of the solder bumps 5 due to the influence of thermal stress or the like, and to improve connection reliability.
【００２０】しかも、従来のバンプ補強のため樹脂塗布
方法に比べて、作業工程が簡素化され、生産性が向上
し、コスト低減が図れる。因みに、従来の塗布方法で
は、マスク用樹脂塗布、加熱（溶剤除去）、補強樹脂塗
布、加熱（補強樹脂硬化）、マスク用樹脂除去という複
雑で多くの工程が必要である。一方、本発明では、補強
用樹脂シート３への穴加工という工程が追加されるが、
量産時には、プレス打ち抜きによる一括加工で穴を開け
ることができるので、低コスト化が可能で、樹脂シート
３の材料代および穴加工の費用は、上述の樹脂の塗布に
使用する樹脂材料（マスク用樹脂、補強用樹脂）の費用
に比べて、更に低く、コストダウンできる。In addition, as compared with the conventional resin coating method for reinforcing bumps, the working process is simplified, the productivity is improved, and the cost can be reduced. Incidentally, in the conventional coating method, complicated and many steps such as mask resin application, heating (solvent removal), reinforcing resin application, heating (reinforcement resin curing), and mask resin removal are required. On the other hand, in the present invention, a step of drilling holes in the reinforcing resin sheet 3 is added,
At the time of mass production, since the holes can be formed by batch processing by press punching, the cost can be reduced, and the material cost of the resin sheet 3 and the cost of the hole processing can be reduced by using the resin material (mask material) (Resin, reinforcing resin), and the cost can be further reduced.
【００２１】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態では、図４に示すように、樹脂シート３に接着剤
層６を備えないが、樹脂シート３自体が、接着剤層とし
ての、例えば、ポリイミド樹脂などの熱可塑性樹脂で構
成され、これよりも高い融点の樹脂などからなる剥離シ
ート７を背面に装着している。この樹脂シート３（剥離
シート７も含めて）には、半導体装置の外部端子用パッ
ド１の配置に合わせて、貫通孔２が形成されており、半
導体装置基板４への接合には、熱融着の手法が採用され
る。(Second Embodiment) In a second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the resin sheet 3 is not provided with an adhesive layer 6, but the resin sheet 3 itself is provided with an adhesive. A release sheet 7 made of, for example, a thermoplastic resin such as a polyimide resin as a layer, and made of a resin having a higher melting point, is attached to the back surface. Through holes 2 are formed in the resin sheet 3 (including the release sheet 7) in accordance with the arrangement of the external terminal pads 1 of the semiconductor device. The method of wearing is adopted.
【００２２】即ち、ここでのバンプ補強構造を形成する
方法は、図５に示すように、半導体装置の外部端子用パ
ッド１の配置に合わせて、貫通孔２を形成した補強用樹
脂シート３を、パッド１に貫通孔２を位置合わせした状
態で、半導体装置基板４の表面に接着する工程（図５の
（ａ）を参照）と、この接着工程の後、剥離シート７を
樹脂シート３から剥離する工程（図５の（ｂ）を参照）
と、貫通孔２を介して、パッド１上に、フラックスを塗
布した半田ボール５ａを搭載し、半田の融点以上の温度
に加熱して、半田とパッド１とを接合し（図５の（ｃ）
を参照）、これによって、パッド１上に半田バンプ５を
構成する工程とを具備する。That is, as shown in FIG. 5, the method of forming the bump reinforcing structure is as follows: the reinforcing resin sheet 3 having the through holes 2 formed therein is arranged in accordance with the arrangement of the external terminal pads 1 of the semiconductor device. A step of adhering to the surface of the semiconductor device substrate 4 in a state where the through hole 2 is aligned with the pad 1 (see FIG. 5A), and after this adhering step, the release sheet 7 is removed from the resin sheet 3 Peeling step (see FIG. 5B)
And a solder ball 5a to which a flux is applied is mounted on the pad 1 through the through hole 2 and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder to join the solder to the pad 1 ((c in FIG. 5). )
), Thereby forming a solder bump 5 on the pad 1.
【００２３】特に、この実施の形態では、前記接着工程
で、熱融着にて、半導体装置基板４の表面に樹脂シート
３を接着する。なお、この熱融着には、例えば、２６０
℃への加熱と２０ｋｇ／cm2の加圧とが用いられる。こ
の場合、パッド１に対する半田の接着性は、樹脂に比較
して遙かに大きいので、パッド１上の樹脂を押しのける
ようにして、半田がパッド１上に広がり、十分な接合状
態で、フィレットを持った半田バンプ５を形成する（図
４を参照）。In particular, in this embodiment, in the bonding step, the resin sheet 3 is bonded to the surface of the semiconductor device substrate 4 by thermal fusion. In addition, for this heat fusion, for example, 260
Heating to ° C. and pressurization of 20 kg / cm 2 are used. In this case, since the adhesiveness of the solder to the pad 1 is much larger than that of the resin, the solder spreads on the pad 1 by pushing away the resin on the pad 1 and the fillet is removed in a sufficiently joined state. The held solder bumps 5 are formed (see FIG. 4).
【００２４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を、図６を参照して、具体的に説明する。ここで
は、第１の実施の形態での構成を採用しており、この形
成方法もほぼ同じであるが、半田ボール５ａの接着に先
立って、樹脂シート３の接着工程後に、貫通孔２を介し
て、パッド１上に半田ペースト８を充填し、半田ペース
ト８を介して、加熱溶融により、半田バンプ５を構成す
る点に特徴がある。なお、半田ペースト８の充填には、
図６の（ａ）に示すように、半田ペースト８を印刷し、
これを加熱溶融して半田バンプ５を構成する場合、ま
た、図６の（ｂ）に示すように、貫通孔２内に半田ペー
スト８を充填し、その上に半田ボール５ａを配置し、加
熱溶融して半田バンプ５を構成する場合がある。(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. Here, the structure of the first embodiment is adopted, and this forming method is almost the same. However, prior to the bonding of the solder balls 5a, after the bonding step of the resin sheet 3, through the through holes 2, Then, the solder paste 8 is filled on the pad 1 and the solder bumps 5 are formed by heating and melting through the solder paste 8. The solder paste 8 is filled with
As shown in FIG. 6A, the solder paste 8 is printed,
When this is heated and melted to form the solder bump 5, as shown in FIG. 6B, the solder paste 8 is filled in the through hole 2, and the solder ball 5 a is placed on the solder paste 8. In some cases, the solder bumps 5 are formed by melting.
【００２５】（第４の実施の形態）この実施の形態で
は、例えば、ＢＧＡ半導体装置において、半田バンプ５
をパッド１上に形成した上で、樹脂シート３による補強
構造を構成する。即ち、図７に示すように、半導体装置
基板４上では、パッド１上に半田バンプ５が形成され、
この半田バンプ５を収納するように、樹脂シート３が半
導体装置基板４上に接着される。なお、この実施の形態
では、第２の実施の形態で採用された、剥離シート７を
持った樹脂シート３が採用されていて、それ自体、接着
剤層として、半導体装置基板４に熱融着される。そし
て、半田バンプ５の頂部は、貫通孔２から若干、外側に
突出している。(Fourth Embodiment) In this embodiment, for example, in a BGA semiconductor device, a solder bump 5
Is formed on the pad 1 and a reinforcing structure by the resin sheet 3 is formed. That is, as shown in FIG. 7, on the semiconductor device substrate 4, the solder bumps 5 are formed on the pads 1,
The resin sheet 3 is bonded onto the semiconductor device substrate 4 so as to accommodate the solder bumps 5. In this embodiment, the resin sheet 3 having the release sheet 7 employed in the second embodiment is employed, and the resin sheet 3 itself is thermally fused to the semiconductor device substrate 4 as an adhesive layer. Is done. The top of the solder bump 5 projects slightly outward from the through hole 2.
【００２６】ここでのバンプ補強構造の形成方法は、図
８に示すように、外部端子用パッド１上に半田バンプ５
を構成する工程（ａ）と、パッド１の配置に合わせて貫
通孔２を形成した補強用樹脂シート３を、パッド１に貫
通孔２を位置合わせした状態（ｂ）で、加圧ツール９を
介して、熱圧着の手法（温度：２６０℃、加圧：２０ｋ
ｇｆ／cm2）で、半導体装置基板４の表面に接着し
（ｃ）、半田バンプ５を貫通孔２内に位置する工程とを
具備する。なお、この後で、剥離シート７を剥離する
（ｄ）。これは樹脂シート３自体が、接着剤層として、
溶融される温度に加熱されるから、剥離シート７を介し
て、前記接着剤層を保持しながら、熱圧着する必要があ
るからである。As shown in FIG. 8, the method of forming the bump reinforcing structure is as follows.
In the step (a) constituting the step (a) and the reinforcing resin sheet 3 in which the through holes 2 are formed in accordance with the arrangement of the pads 1, the pressing tool 9 is Via a thermocompression bonding method (temperature: 260 ° C., pressurization: 20 k
gf / cm 2 ) and bonding the solder bumps 5 to the surface of the semiconductor device substrate 4 and positioning the solder bumps 5 in the through holes 2. After this, the release sheet 7 is released (d). This is because the resin sheet 3 itself serves as an adhesive layer.
Because it is heated to a temperature at which it is melted, it is necessary to perform thermocompression bonding while holding the adhesive layer via the release sheet 7.
【００２７】この場合、貫通孔２の直径は、例えば、半
田バンプ５の直径が０．５ｍｍの時、０．７ｍｍになる
ように、若干大きくなっている。従って、位置合わせ精
度には０．１ｍｍの余裕がある。また、熱圧着の個所
は、図８の（ｃ）に示すように、樹脂シート３の周縁部
のみでもよい。なお、バンプ補強構造についての、その
他の構成、および、その形成方法に付帯する事項は、第
２の実施の形態と同様である。In this case, the diameter of the through hole 2 is slightly larger, for example, 0.7 mm when the diameter of the solder bump 5 is 0.5 mm. Therefore, there is a margin of 0.1 mm in the alignment accuracy. In addition, as shown in FIG. 8C, the location of the thermocompression bonding may be only the peripheral portion of the resin sheet 3. Note that the other configuration of the bump reinforcing structure and matters incidental to the method of forming the same are the same as those of the second embodiment.
【００２８】（第５の実施の形態）この実施の形態で
は、図７に示す半導体装置を、マザーボードとしての実
装基板１０上に搭載する場合を示している（図９および
図１０の（ａ）を参照）。ここでは、半導体装置の、樹
脂シート３側の面、および、実装基板１０にプラズマ照
射を行って、表面酸化層を除くクリーニングを行う（図
１０の（ｂ）を参照）。なお、実装基板１０上のパッド
１１表面には、半田メッキ１１ａが施されていて、半田
バンプ５は、フラックスレスで、パッド１１に接合され
る（図１０の（ｃ）を参照）。即ち、半導体装置はホル
ダー１２に支持され、ホルダー１３に保持された実装基
板１０上に、対向して配置される。この際、半田バンプ
５とパッド１１との位置合わせがなされる。(Fifth Embodiment) This embodiment shows a case where the semiconductor device shown in FIG. 7 is mounted on a mounting substrate 10 as a motherboard (FIGS. 9 and 10A). See). Here, the surface of the semiconductor device on the resin sheet 3 side and the mounting substrate 10 are irradiated with plasma to perform cleaning except for the surface oxide layer (see FIG. 10B). The surface of the pad 11 on the mounting board 10 is coated with solder plating 11a, and the solder bump 5 is bonded to the pad 11 in a fluxless manner (see FIG. 10C). That is, the semiconductor device is supported by the holder 12, and is opposed to the mounting substrate 10 held by the holder 13. At this time, the positions of the solder bumps 5 and the pads 11 are aligned.
【００２９】また、実装基板１０に対する半導体装置の
フリップ・チップ実装は、窒素雰囲気などの非酸化雰囲
気中で行われる。この時、半田接合と同時に、樹脂シー
ト３の融着を実現する。そして、最後には、窒素雰囲気
中でリフローを実施する（図１０の（ｄ）を参照）。The flip-chip mounting of the semiconductor device on the mounting substrate 10 is performed in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen atmosphere. At this time, the fusion of the resin sheet 3 is realized simultaneously with the solder joining. Finally, reflow is performed in a nitrogen atmosphere (see FIG. 10D).
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明は、以上詳述したようになるの
で、以下のような作用効果を実現できる。Since the present invention has been described in detail above, the following functions and effects can be realized.
【００３１】第１の効果は、基板への実装に際しての、
半田バンプの接続信頼性が確保できることである。その
理由は、パッド上の半田バンプへの負荷に対して、補強
用樹脂シートが強度上の補強効果を発揮するので、半田
バンプの基部への応力集中が緩和されるためである。The first effect is that when mounting on a substrate,
That is, the connection reliability of the solder bumps can be ensured. This is because the reinforcing resin sheet exerts a reinforcing effect on strength against a load on the solder bump on the pad, so that stress concentration on the base of the solder bump is reduced.
【００３２】第２の効果は、半田バンプの基部に対する
補強樹脂の塗布によって半田バンプを補強する方式に比
べて、作業工程が簡素化され、組立コストが低減できる
ということである。その理由は、補強用樹脂シートの貼
付け（位置合わせ後、熱圧着）工程だけで、補強構造が
完成できるためである。この場合、補強用樹脂シートの
貼付け工程では、画像処理などの位置合わせ作業が必要
となるが、従来の補強樹脂の塗布方式でも、塗布ニード
ルとの位置関係を出すために、同様な画像処理による位
置合わせが必要なので、それが本発明におけるバンプ補
強構造の形成に際しての特別なコストアップにはならな
い。The second effect is that the working process can be simplified and the assembly cost can be reduced as compared with the method of reinforcing the solder bump by applying a reinforcing resin to the base of the solder bump. The reason is that the reinforcing structure can be completed only by the step of attaching the reinforcing resin sheet (after the alignment, and then by thermocompression bonding). In this case, in the step of attaching the reinforcing resin sheet, alignment work such as image processing is required. However, even with the conventional reinforcing resin coating method, the same image processing is performed to obtain a positional relationship with the coating needle. Since the alignment is required, it does not increase the cost for forming the bump reinforcing structure in the present invention.
【００３３】第３の効果は、半田バンプの配置条件の如
何に関わらず、全ての半田バンプについて補強できるこ
とである。それは、半田バンプの位置に対応して、貫通
孔を有する補強シートを用意して、貼り付けるため、従
来のような、液状樹脂で問題になる濡れ性、その広がり
の状態（半田バンプ全域に樹脂が広がらない）などの影
響により、樹脂塗布不良を起こすことがないためであ
る。The third effect is that all the solder bumps can be reinforced regardless of the arrangement conditions of the solder bumps. It is necessary to prepare a reinforcing sheet with through holes corresponding to the positions of the solder bumps, and to attach the reinforcing sheet, the wettability, which is a problem with liquid resin, and the spread state (the resin This is because the resin application failure does not occur due to the influence of (eg, does not spread).
【００３４】第４の効果は、補強用樹脂シートを、適
宜、選択的に厚くすることで、補強効果をあげることが
容易であるということである。その理由は、樹脂シート
を厚くすることで、スタンドオフ（実装基板への半導体
装置の実装時において、実装基板のパッドから半導体装
置のパッドまでの距離）を高くとることができるためで
ある。因みに、従来、スタンドオフを高くするために
は、半田ボールの寸法を大きくする必要があるが、パッ
ド間の距離が狭い場合には、隣の半田バンプに対して、
ブリッジまたはショートする可能がある。The fourth effect is that it is easy to enhance the reinforcing effect by appropriately and selectively increasing the thickness of the reinforcing resin sheet. The reason is that by increasing the thickness of the resin sheet, the stand-off (the distance from the pad of the mounting substrate to the pad of the semiconductor device when mounting the semiconductor device on the mounting substrate) can be increased. By the way, conventionally, in order to increase the standoff, it is necessary to increase the size of the solder ball.
May bridge or short.
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す模式的縦断面
図である。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図２】同じく、この実施の形態での補強構造の形成方
法を示す説明図である。FIG. 2 is also an explanatory view showing a method of forming a reinforcing structure according to the embodiment.
【図３】同じく、形成方法のプロセスを示すフローチャ
ートである。FIG. 3 is a flowchart showing a process of a forming method.
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す模式的縦断面
図である。FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図５】同じく、この実施の形態での補強構造の形成方
法を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a method of forming a reinforcing structure according to the embodiment.
【図６】本発明の第３の実施の形態を、２例で示す模式
的縦断面図である。FIG. 6 is a schematic vertical sectional view showing two examples of a third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す模式的縦断面
図である。FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図８】同じく、この実施の形態での補強構造の形成方
法を示す説明図である。FIG. 8 is also an explanatory view showing a method of forming a reinforcing structure in the embodiment.
【図９】本発明の第５の実施の形態で、実装基板への組
立状態を示す模式的縦断面図である。FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view showing an assembled state on a mounting board according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１０】同じく、この実施の形態での組立工程を示す
説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing an assembling process in the embodiment.
【図１１】従来のバンプ補強構造を示す模式的縦断面図
である。FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view showing a conventional bump reinforcing structure.
【図１２】同じく、その補強構造を形成するプロセスを
示すフローチャートである。FIG. 12 is also a flowchart showing a process of forming the reinforcing structure.
１ 外部端子用パッド ２ 貫通孔 ３ 補強用樹脂シート ４ 半導体装置基板 ５ 半田バンプ ５ａ 半田ボール ６ 接着剤 ７ 剥離シート ８ 半田ペースト ９ 加圧ツール １０ 実装基板 １１ バンプ １１ａ 半田メッキ １２、１３ ホルダー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 External terminal pad 2 Through-hole 3 Reinforcement resin sheet 4 Semiconductor device board 5 Solder bump 5a Solder ball 6 Adhesive 7 Release sheet 8 Solder paste 9 Pressure tool 10 Mounting substrate 11 Bump 11a Solder plating 12, 13 Holder
Claims (12)
合わせて貫通孔を形成した補強用樹脂シートを、前記パ
ッドのある半導体装置基板表面に接着し、前記貫通孔を
介して、前記パッド上に半田バンプを構成していること
を特徴とする、半導体装置におけるバンプ補強構造。1. A reinforcing resin sheet having a through hole formed in accordance with the arrangement of an external terminal pad of a semiconductor device is adhered to the surface of a semiconductor device substrate having the pad, and the reinforcing resin sheet is provided on the pad via the through hole. A bump reinforcing structure in a semiconductor device, characterized by comprising a solder bump.
は、熱可塑性樹脂接着剤を介して、前記半導体装置基板
表面に接着されていることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置におけるバンプ補強構造。2. The bump according to claim 1, wherein the resin sheet is bonded to the surface of the semiconductor device substrate via an adhesive, preferably a thermoplastic resin adhesive. Reinforcement structure.
り、熱融着にて、前記半導体装置基板表面に接着されて
いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置にお
けるバンプ補強構造。3. The bump reinforcing structure according to claim 1, wherein the resin sheet is a thermoplastic resin, and is bonded to a surface of the semiconductor device substrate by heat fusion.
合わせて貫通孔を形成した補強用樹脂シートを、前記パ
ッドに前記貫通孔を位置合わせした状態で、半導体装置
基板表面に接着する工程と、前記貫通孔を介して、前記
パッド上に半田バンプを構成する工程とを具備すること
を特徴とする、バンプ補強構造の形成方法。4. A step of bonding a reinforcing resin sheet having a through-hole formed in accordance with the arrangement of the external terminal pad of the semiconductor device to the surface of the semiconductor device substrate with the through-hole aligned with the pad. And forming a solder bump on the pad via the through hole.
設けてあって、該接着剤層を介して、前記半導体装置基
板表面に接着されることを特徴とする請求項４に記載の
バンプ補強構造の形成方法。5. The resin sheet according to claim 4, wherein an adhesive layer is provided on the resin sheet in advance, and the resin sheet is adhered to the surface of the semiconductor device substrate via the adhesive layer. A method for forming a bump reinforcement structure.
剥離シートに貼り合わせてあって、前記樹脂シートを前
記半導体装置基板表面に接着した後、前記剥離シートを
前記樹脂シートから剥離することを特徴とする請求項４
に記載のバンプ補強構造の形成方法。6. The resin sheet is a thermoplastic resin,
5. The adhesive sheet according to claim 4, wherein said resin sheet is adhered to a surface of said semiconductor device substrate, and then said release sheet is peeled from said resin sheet.
3. The method for forming a bump reinforcing structure according to 1.
いられていることを特徴とする請求項６に記載のバンプ
補強構造の形成方法。7. The method according to claim 6, wherein the bonding of the resin sheets is performed by heat fusion.
合わせて貫通孔を形成した補強用樹脂シートを、前記パ
ッドに前記貫通孔を位置合わせした状態で、半導体装置
基板表面に接着する工程と、前記貫通孔を介して、前記
パッド上に半田ペーストを充填し、該半田ペーストを介
して、加熱溶融により、半田バンプを構成する工程とを
具備することを特徴とする、バンプ補強構造の形成方
法。8. A step of bonding a reinforcing resin sheet having a through-hole formed in accordance with the arrangement of external terminal pads of the semiconductor device to the surface of the semiconductor device substrate in a state where the through-hole is aligned with the pad. Filling a solder paste on the pad through the through-hole, and forming a solder bump by heating and melting through the solder paste, thereby forming a bump reinforcing structure. Method.
バンプを構成する工程と、前記パッドの配置に合わせて
貫通孔を形成した補強用樹脂シートを、前記パッドに前
記貫通孔を位置合わせした状態で、半導体装置基板表面
に接着し、前記半田バンプを前記貫通孔内に位置する工
程とを具備することを特徴とする、バンプ補強構造の形
成方法。9. A step of forming a solder bump on a pad for an external terminal of a semiconductor device, and positioning the through-hole with the pad using a reinforcing resin sheet having a through-hole formed in accordance with the arrangement of the pad. Bonding the solder bumps to the surface of the semiconductor device substrate in the state, and positioning the solder bumps in the through-holes.
実装面およびこれに対向する前記樹脂シートの面をプラ
ズマ・クリーニングする工程と、非酸化性雰囲気内で、
前記実装基板のパッドと前記半田バンプとを接合する工
程とを前記工程の後段に含み、前記半導体装置を前記実
装基板に実装することを特徴とする請求項９に記載のバ
ンプ補強構造の形成方法。10. A step of plasma-cleaning a mounting surface of a mounting substrate on which the semiconductor device is mounted and a surface of the resin sheet facing the mounting surface, wherein:
The method for forming a bump reinforcing structure according to claim 9, further comprising a step of bonding a pad of the mounting board and the solder bump at a later stage of the step, and mounting the semiconductor device on the mounting board. .
プとの接合工程では、半田の溶融接続と同時に、前記実
装基板に対する樹脂シートの融着を実現するように、加
熱温度を設定することを特徴とする請求項１０に記載の
バンプ補強構造の形成方法。11. A bonding temperature between a pad of the mounting board and the solder bump, wherein a heating temperature is set so as to realize fusion of the solder and simultaneous fusion of the resin sheet to the mounting board. The method for forming a bump reinforcing structure according to claim 10.
プ実装する構成であって、半導体装置基板に設けた補強
用樹脂シートを介して、前記実装基板に半導体装置を接
合すると共に、前記樹脂シートに形成した貫通孔を介し
て、半導体装置基板側の半田バンプを、実装基板上のパ
ッドに接合していることを特徴とする、半導体装置のバ
ンプ補強構造。12. A configuration in which a semiconductor device is flip-chip mounted on a mounting substrate, wherein the semiconductor device is joined to the mounting substrate via a reinforcing resin sheet provided on the semiconductor device substrate and formed on the resin sheet. A bump reinforcing structure for a semiconductor device, wherein a solder bump on a semiconductor device substrate side is joined to a pad on a mounting substrate via the through hole.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11104212A JP2000208547A (en) | 1998-11-12 | 1999-04-12 | Bump reinforcement structure in semiconductor device and method of forming the same |
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| JP10-321821 | 1998-11-12 | ||
| JP32182198 | 1998-11-12 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
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