JP2000332042A - 半導体装置、半導体素子の実装構造、及び半導体装置の実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体集積回路の高集積化に伴い半田バンプ
を微細化してもＬＳＩチップの接続部の強度が十分に得
られ、半田付けの際に用いたフラックスを洗浄して取り
除くことが可能なＬＳＩチップの実装構造を実現する。 【解決手段】 ＬＳＩチップ２の一面に形成された電源
用またはグランド用の複数の半田付けパッド５ａがそれ
ぞれ、基板１の一面に形成された半田付けパッド４ａと
半田バンプ６ａを介して接続される。また、ＬＳＩチッ
プ２の一面に形成された信号用の複数の半田付けパッド
５ｂがそれぞれ、基板１の一面に形成された半田付けパ
ッド４ｂと半田バンプ６ｂを介して接続される。半田バ
ンプ６ａの大きさが半田バンプ６ｂの大きさよりも大き
くなっていることで、半田バンプ６ｂを微細化しても半
田バンプ６ｂにより強度が充分に得られると共に、ＬＳ
Ｉチップ２と基板１とのギャップが確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩチップなど
の半導体素子と、その半導体素子を基板に実装するため
の、格子状に並べられた複数の半田バンプとを有する半
導体装置、半導体素子の実装構造、及び半導体素子を有
する半導体装置を、格子状に並べられた複数の半田バン
プにより基板に実装する半導体装置の実装構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体素子の実装構造の一つとし
ては、格子状に並べられた複数の半田バンプによって、
すなわち複数の金属バンプによって、半導体素子である
ＬＳＩチップを基板に接続して実装する、いわゆるフリ
ップチップ実装構造がある。また、ＬＳＩチップを有す
る半導体装置としてのＬＳＩパッケージと基板との接続
方法として、同様に格子状に並べられた複数の半田バン
プを介して接続するＢＧＡ（ボール・グリッド・アレ
イ）実装がある。ＢＧＡ実装を行うための、半導体装置
であるＢＧＡパッケージの中でも、特にＬＳＩチップと
ほぼ同じサイズのものがＣＳＰ（チップ・サイズ・パッ
ケージ）と呼ばれることもある。

【０００３】ＢＧＡパッケージは、半導体集積回路を有
する半導体素子としてのＬＳＩチップ、そのＬＳＩチッ
プと電気的に接続された複数の電極部、及びそれぞれの
電極部に形成された複数の半田バンプなどから構成され
ており、複数の電極部及び複数の半田バンプがＢＧＡパ
ッケージの一面に格子状に並べられている。ＢＧＡパッ
ケージの一面に格子状に並べられた複数の半田バンプを
介してＢＧＡパッケージが基板に実装される。ＢＧＡパ
ッケージが実装される基板には、ＢＧＡパッケージのそ
れぞれの電極部に対応する電極部が複数備えられてい
る。その基板にＢＧＡパッケージを実装した際に、ＢＧ
Ａパッケージと基板の互いの電極部同士の電気的な接続
が、ＢＧＡパッケージの複数の半田バンプによって複数
得られる。

【０００４】これらの接続方法が用いられた半導体素子
の実装構造、及び半導体装置の実装構造では、接続端子
である半田バンプが２次元的に配置されているため、接
続端子の多ピン化に有利である。

【０００５】図４は、従来の半導体素子の実装構造であ
るフリップチップ実装構造を示す断面図である。図４に
示されるように従来のフリップチップ実装構造では、半
導体集積回路を有する半導体素子であるＬＳＩチップ１
０２の一面に、電極部である半田付けパッド１０５が複
数形成されている。複数の半田付けパッド１０５は、全
て大きさが同じであり、ＬＳＩチップ１０２の一面に格
子状に並べられている。

【０００６】このＬＳＩチップ１０２が実装される基板
１０１の一面には、それぞれの半田付けパッド１０５に
対応する、電極部である半田付けパッド１０４が複数形
成されている。複数の半田付けパッド１０４の大きさは
全て同じである。複数の半田付けパッド１０４の配置と
しては、複数の半田付けパッド１０５の配置に対応して
基板１０１の一面に半田付けパッド１０４が格子状に並
べられている。

【０００７】このような基板１０１の半田付けパッド１
０４側の面にＬＳＩチップ１０２の半田バンプ１０６側
の面が向けられて、それぞれの半田付けパッド１０５
が、それぞれの半田付けパッド１０５に対応する半田付
けパッド１０４と、金属バンプである半田バンプ１０６
を介して接続されている。従って、ＬＳＩチップ１０２
は、格子状に並べられた複数の半田バンプ１０６を介し
て基板１０１の一面に接続されることにより基板１０１
に実装されている。複数の半田バンプ１０６の大きさは
全て同じになっている。このように複数の半田バンプ１
０６を介してＬＳＩチップ１０２と基板１０１とが接続
されることにより、半田バンプ１０５と１０４とが半田
バンプ１０６を介して電気的に接続されると共に、ＬＳ
Ｉチップ１０２が所定の強度で基板１０１に固定されて
ＬＳＩチップ１０２が物理的にも保持されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体素子では、ＬＳＩの高集積化が進み、多ピン化、
すなわちＬＳＩチップの電極部の高密度化の要求がさら
に高まり、ＬＳＩチップを基板に実装するための半田バ
ンプが微細なものになってきている。半田バンプを微細
化すると、その半田バンプの強度が弱くなるので、半導
体素子を基板に実装した際の信頼性が低くなるという問
題点がある。半田バンプの微細化によって半田バンプの
強度が弱くなることを補うために、半田バンプの接続部
にエポキシ樹脂などを流し込んでその接続部を固める構
造もあるが、エポキシ樹脂などで固めてしまうと、ＬＳ
ＩチップまたはＢＧＡパッケージの交換が非常に困難に
なるという問題点がある。

【０００９】また、半田バンプを微細化することによ
り、ＬＳＩチップと基板との間のギャップ、またはＢＧ
Ａパッケージと基板との間のギャップが小さくなると、
半田付けに用いた、ＬＳＩチップと基板との間、または
ＢＧＡパッケージと基板との間のフラックスを洗浄する
場合に隙間に洗浄液が流れ込みづらくなるので、半田バ
ンプの微細化が洗浄性の悪化の原因にもなっているとい
う問題点がある。

【００１０】本発明の目的は、半導体素子の半導体集積
回路の高集積化に伴い半田バンプを微細化しても、半田
バンプを介して半導体素子または半導体装置を基板に実
装した際に、半田バンプの接続部の強度が十分に得ら
れ、半田付けの際に用いたフラックスを洗浄液によって
取り除いて半田バンプの周囲を洗浄することが可能な半
導体装置、半導体素子の実装構造、及び半導体装置の実
装構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体集積回路と、該半導体集積回路と
電気的に接続された複数の電極部と、該電極部の表面に
それぞれ形成された複数の金属バンプとを有する半導体
装置において、前記複数の金属バンプのうち少なくとも
１つの金属バンプの大きさが他の金属バンプの大きさと
異なっている。

【００１２】上記の発明では、半導体装置の複数の金属
バンプのうち少なくとも１つの金属バンプの大きさが他
の金属バンプと異なっていることにより、その半導体装
置の複数の金属バンプを介して半導体装置を基板などに
実装する際に、半導体装置の半導体集積回路を高集積化
しても、金属バンプの高密度化が必要な部分で金属バン
プを微細化しつつ、微細化された金属バンプと異なる別
の金属バンプを大きくすることで、半導体装置を基板に
実装するための強度を上げることが可能となる。ここ
で、半導体装置の複数の電極部と、例えば基板に形成さ
れた複数の電極部との互いの電極部同士の電気的な接続
が複数得られるように、その基板に半導体装置の複数の
金属バンプを介して半導体装置が実装される。この時、
半導体装置と基板との接続部での強度を十分に確保する
ことができるので、その接続部において温度サイクルに
対する寿命が延びる。また、半導体装置と基板との接続
部での強度が上がることで、金属バンプの接続部を樹脂
等の封止材で固めて補強する必要がなくなる。従って、
金属バンプの接続部に樹脂を供給する工程を省略するこ
とが可能となると共に半導体装置の交換が容易になる。
さらに、半導体装置の複数の金属バンプのうちのいくつ
かを大きくすることにより、半導体装置を基板に実装し
た際に半導体装置と基板との間のギャップが、大きくし
た金属バンプにより確保されるので、半導体装置と基板
との間のギャップを洗浄液により洗浄することが容易に
なり、半導体装置を実装した後の洗浄性が向上する。例
えば、半導体装置の金属バンプとして半田バンプを用い
た場合に、その半田バンプのリフローにより半導体装置
を基板に実装する際に用いたフラックスを洗浄液によっ
て容易に取り除くことができる。ここで、基板に半導体
装置を実装するための、半田バンプのリフローの工程で
は、半導体集積回路の高集積化に伴って微細化された半
田バンプの形状を、その半田バンプの側面が内側に向か
ってへこむように凹状に湾曲した形状、いわゆる鼓形に
形成することができる。このような鼓形の半田バンプで
は応力が分散されるので、半導体装置と基板との接続部
での強度がさらに上がる。

【００１３】具体的には、前記半導体装置が、信号用の
複数の電極部と、電源用の電極部と、グランド用の電極
部とを有し、前記複数の金属バンプのうち、前記電源用
及び前記グランド用の電極部のそれぞれに形成された金
属バンプの大きさが、前記信号用の複数の電極部のそれ
ぞれに形成された金属バンプの大きさよりも大きくなっ
ていることが好ましい。

【００１４】上記のように、電源用及びグランド用の電
極部に、大きい方の金属バンプを割り当てることによ
り、半導体装置への電源の供給能力が向上し、半導体装
置がノイズに対して強くなる。

【００１５】また、本発明は、半導体集積回路、および
該半導体集積回路と電気的に接続された複数の電極部を
有する半導体素子と、該半導体素子のそれぞれの電極部
に対応する電極部を複数有する基板との互いの電極部同
士の電気的な接続が複数得られるように、前記基板に複
数の金属バンプを介して前記半導体素子が実装された半
導体素子の実装構造において、前記複数の金属バンプの
うち少なくとも１つの金属バンプの大きさが他の金属バ
ンプの大きさと異なっている。

【００１６】上記の発明では、半導体素子と基板の互い
の電極部同士の電気的な接続が複数得られるように複数
の金属バンプを介して基板に半導体素子が実装された半
導体素子の実装構造で複数の金属バンプのうち少なくと
も１つの金属バンプの大きさが他の金属バンプの大きさ
と異なっていることにより、本発明の半導体装置につい
て上述したのと同様に、半導体素子の半導体集積回路を
高集積化しても、金属バンプの高密度化が必要な部分で
金属バンプを微細化しつつ、微細化された金属バンプと
異なる別の金属バンプを大きくすることで、半導体素子
を基板に実装するための強度を上げることが可能とな
る。従って、半導体素子と基板との接続部で温度サイク
ルに対する寿命が延び、また、金属バンプの接続部を樹
脂等の封止材で固めて補強する必要がなくなると共に、
半導体素子の交換が容易になる。さらに、半導体素子の
複数の金属バンプのうちのいくつかを大きくして半導体
素子と基板との間のギャップを確保することにより、半
導体素子を実装した後の洗浄性が向上する。例えば、半
導体素子の金属バンプとして半田バンプを用いた場合
に、その半田バンプのリフローの工程で用いたフラック
スを洗浄液によって容易に取り除くことができる。ここ
で、半田バンプのリフローの工程では、半導体集積回路
の高集積化に伴って微細化された半田バンプの形状を、
前述したいわゆる鼓形に形成することにより、微細化さ
れた半田バンプにおける応力を分散させることができる
ので、半導体素子と基板との接続部での強度がさらに上
がる。

【００１７】上記の半導体素子の実装構造において、前
記半導体素子が、信号用の複数の電極部と、電源用の電
極部と、グランド用の電極部とを有し、前記複数の金属
バンプのうち、前記電源用及び前記グランド用の電極部
のそれぞれに形成された金属バンプの大きさが、前記信
号用の複数の電極部のそれぞれに形成された金属バンプ
の大きさよりも大きくなっていることが好ましい。

【００１８】さらに、本発明は、半導体集積回路を有す
る半導体素子、および前記半導体集積回路と電気的に接
続された複数の電極部を有する半導体装置と、該半導体
装置のそれぞれの電極部に対応する電極部を複数有する
基板との互いの電極部同士の電気的な接続が複数得られ
るように、前記基板に複数の金属バンプを介して前記半
導体装置が実装された半導体装置の実装構造において、
前記複数の金属バンプのうち少なくとも１つの金属バン
プの大きさが他の金属バンプの大きさと異なっている。

【００１９】上記の発明では、半導体装置と基板の互い
の電極部同士の電気的な接続が複数得られるように複数
の金属バンプを介して基板に半導体装置が実装された半
導体装置の実装構造で複数の金属バンプのうち少なくと
も１つの金属バンプの大きさが他の金属バンプの大きさ
と異なっていることにより、本発明の半導体装置につい
て上述したのと同様に、半導体素子の半導体集積回路を
高集積化しても、金属バンプの高密度化が必要な部分で
金属バンプを微細化しつつ、微細化された金属バンプと
異なる別の金属バンプを大きくすることで、半導体装置
を基板に実装するための強度を上げることが可能とな
る。従って、半導体装置と基板との接続部で温度サイク
ルに対する寿命が延び、また、金属バンプの接続部を樹
脂等の封止材で固めて補強する必要がなくなると共に、
半導体装置の交換が容易になる。さらに、半導体装置の
複数の金属バンプのうちのいくつかを大きくして半導体
装置と基板との間のギャップを確保することにより、半
導体装置を基板に実装した後の洗浄性が向上する。例え
ば、半導体装置の金属バンプとして半田バンプを用いた
場合に、その半田バンプのリフローの工程で用いたフラ
ックスを洗浄液によって容易に取り除くことができる。
ここで、半田バンプのリフローの工程では、半導体集積
回路の高集積化に伴って微細化された半田バンプの形状
を、前述したいわゆる鼓形に形成することにより、微細
化された半田バンプにおける応力を分散させることがで
きるので、半導体装置と基板との接続部での強度がさら
に上がる。

【００２０】上記の半導体装置の実装構造において、前
記半導体装置が、信号用の複数の電極部と、電源用の電
極部と、グランド用の電極部とを有し、前記複数の金属
バンプのうち、前記電源用及び前記グランド用の電極部
のそれぞれに形成された金属バンプの大きさが、前記信
号用の複数の電極部のそれぞれに形成された金属バンプ
の大きさよりも大きくなっていることが好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２２】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施形態の半導体素子の実装構造が適用される半導
体素子の平面図である。図２は、図１に示した半導体素
子が用いられた、本発明の第１の実施形態の半導体素子
の実装構造を示す断面図である。

【００２３】図１に示すように、本実施形態の半導体素
子の実装構造が適用される半導体素子としての板状のＬ
ＳＩチップ２の一面には、格子状に配列された電極部と
しての半田付けパッド５ｂ、およびＬＳＩチップ２の縁
部の近傍に配置された電極部としての半田付けパッド５
ａがそれぞれ複数形成されている。ＬＳＩチップ２内に
は半導体集積回路が形成されており、その半導体集積回
路と半田付けパッド５ａ，５ｂが電気的に接続されてい
る。

【００２４】複数の半田付けパッド５ａの大きさは全て
ほぼ同じであり、それぞれの半田付けパッド５ａは電源
用またはグランド用の電極部として用いられる。複数の
半田付けパッド５ｂの大きさも全てほぼ同じであり、そ
れぞれの半田付けパッド５ｂは信号用の電極部として用
いられる。半田付けパッド５ｂの大きさよりも、半田付
けパッド５ａの大きさ方が大きくなっている。ＬＳＩチ
ップ２の形状は矩形であり、ＬＳＩチップ２の一辺に沿
って４つの半田付けパッド５ａが所定の間隔で一列に並
び、その一辺と平行な反対側の他辺に沿って４つの半田
付けパッド５ａが所定の間隔で一列に並んでいる。

【００２５】図２に示すように、本実施形態の半導体素
子の実装構造では、ＬＳＩチップ２の半田付けパッド５
ａ，５ｂ側の面が基板１側に向けられて基板１にＬＳＩ
チップ２が実装されている。基板１の一面には、それぞ
れの半田付けパッド５ａに対応する半田付けパッド４
ａ、及びそれぞれの半田付けパッド５ｂに対応する半田
付けパッド４ｂがそれぞれ複数形成されている。そし
て、それぞれの半田付けパッド５ａが、それぞれの半田
付けパッド５ａに対応する半田付けパッド４ａと、金属
バンプである半田バンプ６ａを介して接続されている。
また、それぞれの半田付けパッド５ｂが、それぞれの半
田付けパッド５ｂに対応する半田付けパッド４ｂと、金
属バンプである半田バンプ６ｂを介して接続されてい
る。

【００２６】このように複数の半田バンプ６ａ，６ｂを
介してＬＳＩチップ２と基板１とが接続されることによ
り、半田バンプ５ａと４ａとが半田バンプ６ａを介して
電気的に接続されると共に、半田バンプ５ｂと４ｂとが
半田バンプ６ｂを介して電気的に接続される。また、半
田バンプ６ａ，６ｂによってＬＳＩチップ２が所定の強
度で基板１に固定されてＬＳＩチップ２が物理的にも保
持されている。従って、複数の半田バンプ６ａ，６ｂを
介して基板１にＬＳＩチップ２が実装されることによ
り、半田バンプ５ａ，４ａ同士の電気的な接続、及び半
田バンプ５ｂ，４ｂ同士の電気的な接続がそれぞれ複数
得られている。

【００２７】半田バンプ６ａ，６ｂの大きさとしては、
大きい方の半田バンプ６ａの大きさが３００μｍ、小さ
い方の半田バンプ６ｂの大きさが２００μｍとなってい
る。半田バンプ６ａ，６ｂのこれらの寸法は特にこの値
に制約されるものではなく、ＬＳＩチップ２及び基板１
の互いの半田付けパッド同士を確実に電気的に接続する
ことができ、基板１上でＬＳＩチップ２を十分に保持す
ることができれば、半田バンプ６ａ，６ｂの寸法はどの
ようなものであってもよい。

【００２８】また、半田バンプ６ａ，６ｂの配置として
は、温度サイクル等で応力がかかりやすいＬＳＩチップ
２の隅の近傍、すなわちＬＳＩチップ２のコーナー付近
に、大きい方の半田バンプ６ａを集中的に配置すること
が効果的であるが、半田バンプ６ａを通してＬＳＩチッ
プ２に電源を供給する場合には、ＬＳＩチップ２の一面
に半田バンプ６ａを所定の間隔で均一に配置させてもよ
い。すなわち、半田バンプ６ａ，６ｂの配置は、図２に
示されるものに制約されない。

【００２９】上述した半導体素子の実装構造では、実装
方法として、基板１にＬＳＩチップ２をフェイスダウン
で実装するフリップ実装が用いられ、基板１に形成され
た半田付けパッド４ａ，４ｂと、ＬＳＩチップ２に形成
された５ａ，５ｂとがそれぞれ、半田バンプ６ａ，６ｂ
を介して接続される構造が従来のものと同様であるが、
半田バンプ６ａと６ｂとの大きさが異なっており、１つ
の半導体素子の実装構造でバンプの大きさが異なって混
在している。この場合、ＬＳＩチップ２及び基板１で信
号ピン（シグナルピン）などの多ピン化が必要なところ
では、微細化したバンプを用いて接続端子数を稼ぎ、電
源ピンやグランドピンなどでは大きいバンプを割り当て
ることにより、電源の供給能力が向上し、ＬＳＩチップ
２がノイズに対しても強くなると共に、ＬＳＩチップ２
の高集積化にも対応することが可能となる。

【００３０】半田バンプ６ａ，６ｂを形成する方法とし
ては、従来のフリップチップ実装構造でバンプを形成す
るために半田付けパッドに半田を供給する方法と同様
に、半田ボールの供給、半田ペレットの供給、半田クリ
ームの印刷による半田の供給などがある。

【００３１】半田バンプを形成するための半田付けパッ
ド４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの大きさとしては、形成する
半田バンプの大きさに対して最適化された寸法に設計の
段階で決定しておくことが望ましい。

【００３２】半田ボールの供給や、半田ペレットの供給
では、大きさの異なる半田ボール（半田ペレット）を供
給してもよいが、この場合、大きさの異なる半田ボール
（半田ペレット）を管理しなければならず、材料管理の
手間が増えることになる。従って、大きい方の半田バン
プ６ａ用の半田付けパッドに半田ボール（半田ペレッ
ト）を供給する際にも、小さい方の半田バンプ６ａ用の
半田付けパッドに半田ボール（半田ペレット）を供給す
る際にも、同じ大きさの半田ボール（半田ペレット）を
用い、大きい方の半田バンプ６ａを形成する半田付けパ
ッドには、複数個の半田ボール（半田ペレット）を供給
することが好ましい。

【００３３】また、半田クリームの印刷により半田付け
パッドに半田を供給する場合には、半田クリームを印刷
するために用いられるスクリーンの開口面積を調整する
ことで、半田の供給量を制御することができる。

【００３４】また、ＬＳＩチップ２と基板１とを半田付
けする際のリフローの工程で、半田の量が多い半田バン
プ６ａによってＬＳＩチップ２が浮き上がってしまい、
微細な半田バンプ６ｂでは半田付けが不完全になる場合
があるが、基板１及びＬＳＩチップ２に荷重を掛けなが
らリフローを行うことにより、ＬＳＩチップ２と基板１
との距離が規制され、半田バンプ６ｂを半田付けパッド
４ｂ，５ｂと確実に接合させることが可能となる。

【００３５】ここで、半田バンプ６ａ，６ｂとなる半田
が溶融しているうちにＬＳＩチップ２及び基板１に加え
られている荷重を抜くと、大きい方の半田バンプ６ａの
表面張力によりＬＳＩチップ２が浮き上がり、微細な半
田バンプ６ｂでは、半田バンプ６ｂの側面が内側に向か
ってへこむように凹状に湾曲した、いわゆる鼓形の形状
に半田バンプ６ｂが形成される場合がある。これに対し
て、従来の半導体素子の実装構造において、格子状に配
置された、全てがほぼ同じ大きさの複数の半田バンプを
介して基板などに半導体素子を実装する場合や、図２に
示される大きい方の半田バンプ６ａでは、半田バンプの
側面が外側に向かって膨らむように湾曲した、いわゆる
太鼓形の形状に半田バンプが形成される。このような太
鼓形の半田バンプと比較して、上述した鼓形の半田バン
プ６ｂでは、太鼓形の半田バンプよりも応力が分散さ
れ、半田バンプの接続部の信頼性が向上することにな
る。

【００３６】上述したように、本実施形態の半導体素子
の実装構造では、ＬＳＩチップ２の一面に形成された複
数の金属バンプのうち少なくとも１つの金属バンプの大
きさが他の金属バンプと異なっていることにより、ＬＳ
Ｉチップ２の複数の金属バンプを介してＬＳＩチップ２
を基板１に実装する際に、ＬＳＩチップ２の半導体集積
回路を高集積化しても、金属バンプの高密度化が必要な
部分で金属バンプを微細化しつつ、微細化された金属バ
ンプと異なる別の金属バンプを大きくすることで、ＬＳ
Ｉチップ２を基板１に実装するための強度を上げること
が可能となる。このように、ＬＳＩチップ２と基板１と
の接続部での強度を十分に確保することができるので、
その接続部において温度サイクルに対する寿命が延び
る。また、ＬＳＩチップ２と基板１との接続部での強度
が上がることで、半田バンプ６ａ，６ｂの接続部を樹脂
等の封止材で固めて補強する必要がなくなる。従って、
半田バンプ６ａ，６ｂの接続部に樹脂を供給する工程を
省略することが可能となると共にＬＳＩチップ２の交換
が容易になる。

【００３７】さらに、ＬＳＩチップ２に形成された複数
の半田バンプのうちのいくつかを大きくすることによ
り、ＬＳＩチップ２を基板１に実装した際にＬＳＩチッ
プ２と基板１との間のギャップが、大きくした半田バン
プにより確保されるので、ＬＳＩチップ２と基板１との
間のギャップを洗浄液により洗浄することが容易にな
り、ＬＳＩチップ２を実装した後の洗浄性が向上する。
具体的には、半田バンプ６ａ，６ｂのリフローによりＬ
ＳＩチップ２を基板１に実装する際に用いたフラックス
を洗浄液によって容易に取り除くことができる。ここ
で、基板１にＬＳＩチップ２を実装するための、半田バ
ンプ６ａ，６ｂのリフローの工程では、ＬＳＩチップ２
の半導体集積回路の高集積化に伴って微細化された半田
バンプ６ｂの形状を、その半田バンプ６ｂの側面が内側
に向かってへこむように凹状に湾曲した形状、いわゆる
鼓形に形成することができる。このような鼓形の半田バ
ンプ６ｂでは応力が分散されるので、ＬＳＩチップ２と
基板１との接続部での強度がさらに上がる。

【００３８】（第２の実施の形態）図３は、本発明の第
２の実施形態の半導体装置の実装構造について説明する
ための断面図である。本実施形態の半導体装置の実装構
造は、第１の実施形態の半導体素子の実装構造と比較し
て、第１の実施形態において図２に示したＬＳＩチップ
２を、ＬＳＩチップを有する半導体装置としてのＬＳＩ
パッケージに置き換えたものである。

【００３９】図３に示すように、本実施形態の半導体装
置の実装構造では、半導体装置である板状のＢＧＡ（ボ
ール・グリッド・アレイ）パッケージ１２が基板１１に
実装されている。ＢＧＡパッケージ１２は、半導体集積
回路を有する半導体素子としてのＬＳＩチップ、そのＬ
ＳＩチップの半導体集積回路と電気的に接続された、電
極部としての複数の半田付けパット１５ａ，１５ｂ、半
田付けパッド１５ａの表面にそれぞれ形成された金属バ
ンプである複数の半田バンプ１６ａ、及び半田付けパッ
ド１５ｂの表面にそれぞれ形成された金属バンプである
複数の半田バンプ１６ｂなどから構成されたＬＳＩパッ
ケージである。複数の半田バンプ１６ｂ及び複数の半田
バンプ１６ａは、ＢＧＡパッケージ１２の一面で、第１
の実施形態の半田バンプ６ａ，６ｂと同様にほぼ格子状
に配列されている。

【００４０】ＢＧＡパッケージの中でも特にＬＳＩチッ
プとほぼ同じサイズのものをＣＳＰ（チップ・サイズ・
パッケージ）と称することもある。このようなＣＳＰに
対しても本発明の半導体装置の実装構造を適用すること
ができ、本発明は、特に小型化されたＣＳＰで効果を発
揮する。ここでは、格子状に配列された接続端子を有す
るＬＳＩパッケージをＢＧＡパッケージと称する。

【００４１】複数の半田付けパッド１５ａの大きさは全
て同じであり、それぞれの半田付けパッド１５ａは電源
用またはグランド用の電極部として用いられる。複数の
半田付けパッド１５ｂの大きさも全て同じであり、それ
ぞれの半田付けパッド１５ｂは信号用の電極部として用
いられる。半田付けパッド１５ｂの大きさよりも半田付
けパッド１５ａの大きさの方が大きくなっている。ＢＧ
Ａパッケージ１２の一面に形成された複数の半田付けパ
ッド１５ａ，１５ｂは、第１の実施形態におけるＬＳＩ
チップ２の半田付けパッド５ａ，５ｂと同様な配列で格
子状に並べられている。ＢＧＡパッケージ１２の形状は
矩形であり、ＢＧＡパッケージ１２の一辺に沿って４つ
の半田付けパッド１５ｂが所定の間隔で一列に並び、そ
の一辺と平行な反対側の他辺に沿って４つの半田付けパ
ッド１５ｂが所定の間隔で一列に並んでいる。

【００４２】本実施形態の半導体装置の実装構造では、
ＢＧＡパッケージ１２の半田付けパッド１５ａ，１５ｂ
側の面が基板１１側に向けられて基板１１にＢＧＡパッ
ケージ１２が実装されている。基板１１の一面には、そ
れぞれの半田付けパッド１５ａに対応する半田付けパッ
ド１４ａ、及びそれぞれの半田付けパッド１５ｂに対応
する半田付けパッド１４ｂがそれぞれ複数形成されてい
る。そして、それぞれの半田付けパッド１５ａが、それ
ぞれの半田付けパッド１５ａに対応する半田付けパッド
１４ａと半田バンプ１６ａを介して接続されている。ま
た、それぞれの半田付けパッド１５ｂが、それぞれの半
田付けパッド１５ｂに対応する半田付けパッド１４ｂと
半田バンプ１６ｂを介して接続されている。

【００４３】このように複数の半田バンプ１６ａ，１６
ｂを介してＢＧＡパッケージ１２と基板１１とが接続さ
れることにより、半田バンプ１５ａと１４ａとが半田バ
ンプ１６ａを介して電気的に接続されると共に、半田バ
ンプ１５ｂと１４ｂとが半田バンプ１６ｂを介して電気
的に接続される。また、半田バンプ１６ａ，１６ｂによ
ってＢＧＡパッケージ１２が所定の強度で基板１１に固
定されてＬＳＩチップ１２が物理的にも保持されてい
る。従って、複数の半田バンプ１６ａ，１６ｂを介して
基板１１にＢＧＡパッケージ１２が実装されることによ
り、半田バンプ１５ａ，１４ａ同士の電気的な接続、及
び半田バンプ１５ｂ，１４ｂ同士の電気的な接続がそれ
ぞれ複数得られている。

【００４４】また、半田バンプ１６ａの配置としては、
温度サイクル等で応力がかかりやすいＢＧＡパッケージ
１２の隅の近傍、すなわちＢＧＡパッケージ１２のコー
ナー付近に、大きい方の半田バンプ１６ａを集中的に配
置することが効果的であるが、半田バンプ１６ａを通し
てＢＧＡパッケージ１２内のＬＳＩチップに電源を供給
する場合には、ＢＧＡパッケージ１２の一面に所定の間
隔で均一に配置させてもよい。

【００４５】上述したように本実施形態の半導体装置の
実装構造では、実装方法として、基板１１にＢＧＡパッ
ケージ１２をフェイスダウンで実装するフリップ実装が
用いられ、基板１１に形成された半田付けパッド１４
ａ，１４ｂと、ＢＧＡパッケージ１２に形成された１５
ａ，１５ｂとがそれぞれ、半田バンプ１６ａ，１６ｂを
介して接続される構造が従来のものと同様であるが、半
田バンプ１６ａと１６ｂとの大きさが異なっており、１
つの半導体装置の実装構造でバンプの大きさが異なって
混在している。この場合、ＢＧＡパッケージ１２及び基
板１１で信号ピン（シグナルピン）などの多ピン化が必
要なところでは、微細化したバンプを用いて接続端子数
を稼ぎ、電源ピンやグランドピンなどでは大きいバンプ
を割り当てることにより、電源の供給能力が向上し、Ｂ
ＧＡパッケージ１２がノイズに対しても強くなると共
に、ＢＧＡパッケージ１２の高集積化にも対応すること
が可能となる。

【００４６】ＢＧＡパッケージ１２内におけるＬＳＩチ
ップの実装構造は、特にフリップ・チップ実装構造であ
る必要はなく、ワイヤー・ボンディング、ＴＡＢ（tape
automated bonding）などによる実装構造であってもよ
い。また、ＢＧＡパッケージ１２内には複数のＬＳＩチ
ップまたはその他の部品が実装されていてもよい。

【００４７】以上で説明したように、本実施形態の半導
体装置の実装構造では、ＢＧＡパッケージ１２と基板１
１の互いの電極部同士の電気的な接続が複数得られるよ
うに複数の半田バンプを介して基板１１にＢＧＡパッケ
ージ１２を実装する際に、ＢＧＡパッケージに形成され
た複数の金属バンプのうち少なくとも１つの金属バンプ
の大きさが他の金属バンプの大きさと異なっていること
により、ＢＧＡパッケージ１２内のＬＳＩチップの半導
体集積回路を高集積化しても、金属バンプの高密度化が
必要な部分で金属バンプを微細化しつつ、微細化された
金属バンプと異なる別の金属バンプを大きくすること
で、ＢＧＡパッケージ１２を基板１１に実装するための
強度を上げることが可能となる。従って、ＢＧＡパッケ
ージ１２と基板１１との接続部で温度サイクルに対する
寿命が延びる。また、半田バンプ１６ａ，１６ｂの接続
部を樹脂等の封止材で固めて補強する必要がなくなり、
さらに、そのように樹脂で補強しないことによりＢＧＡ
パッケージ１２の交換が容易になる。

【００４８】さらに、ＢＧＡパッケージ１２に形成され
た複数の半田バンプのうちのいくつかを大きくしてＢＧ
Ａパッケージ１２と基板１１との間のギャップを確保す
ることにより、ＢＧＡパッケージ１２を基板１１に実装
した後の洗浄性が向上する。具体的には、半田バンプ１
６ａ，１６ｂのリフローの工程で用いたフラックスを洗
浄液によって容易に取り除くことができる。ここで、半
田バンプ１６ａ，１６ｂのリフローの工程では、半導体
集積回路の高集積化に伴って微細化された半田バンプ１
６ｂの形状を、前述したいわゆる鼓形に形成することが
できる。そのように半田バンプ１６ｂの形状を鼓形にす
ることにより、微細化された半田バンプ１６ｂにおける
応力を分散させることができるので、ＢＧＡパッケージ
１２と基板１１との接続部での強度がさらに上がる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数の金
属バンプを介して基板などに実装される半導体装置や、
半導体素子の実装構造、及び半導体装置の実装構造にお
いて、複数の金属バンプのうち少なくとも１つの金属バ
ンプの大きさが他の金属バンプの大きさと異なっている
ことにより、半導体素子の半導体集積回路を高集積化し
ても、金属バンプの高密度化が必要な部分で金属バンプ
を微細化しつつ、微細化された金属バンプと異なる別の
金属バンプを大きくすることで、半導体素子または半導
体装置を基板に実装するための強度を上げることができ
るので、半導体素子または半導体装置の、基板との接続
部で温度サイクルに対する寿命が延びるという効果があ
る。また、金属バンプの接続部を樹脂等の封止材で固め
て補強する必要がなくなると共に、半導体素子の交換が
容易になるという効果がある。さらに、複数の金属バン
プのうちのいくつかを大きくして半導体素子または半導
体装置と、基板との間のギャップを確保することによ
り、半導体素子または半導体装置を基板に実装した後の
洗浄性が向上するという効果がある。ここで、半田バン
プのリフローの工程で、半導体集積回路の高集積化に伴
って微細化された半田バンプの形状を、その半田バンプ
の側面が内側に向かってへこむように凹状に湾曲した形
状、いわゆる鼓形に形成することにより、半導体素子ま
たは半導体装置における基板との接続部での強度がさら
に上がるという効果がある。

【００５０】また、半導体素子または半導体装置が、信
号用の複数の電極部と、電源用の電極部と、グランド用
の電極部とを有し、電源用及びグランド用の電極部に形
成された金属バンプの大きさが、信号用の複数の電極部
のそれぞれに形成された金属バンプの大きさよりも大き
くなっており、電源用及びグランド用の電極部に、大き
い方の金属バンプが割り当てられていることにより、半
導体素子または半導体装置への電源の供給能力が向上
し、半導体素子または半導体装置がノイズに対して強く
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の半導体素子の実装構
造が適用される半導体素子の平面図である。

【図２】図１に示した半導体素子が用いられた、本発明
の第１の実施形態の半導体素子の実装構造を示す断面図
である。

【図３】本発明の第２の実施形態の半導体装置の実装構
造について説明するための断面図である。

【図４】従来の半導体素子の実装構造であるフリップチ
ップ実装構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１、１１ 基板 ２ ＬＳＩチップ ４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１
５ｂ 半田付けパッド ６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂ 半田バンプ １２ ＢＧＡパッケージ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体集積回路と、該半導体集積回路と
   電気的に接続された複数の電極部と、該電極部の表面に
   それぞれ形成された複数の金属バンプとを有する半導体
   装置において、 前記複数の金属バンプのうち少なくとも１つの金属バン
   プの大きさが他の金属バンプの大きさと異なっているこ
   とを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記半導体装置が、信号用の複数の電極
   部と、電源用の電極部と、グランド用の電極部とを有
   し、前記複数の金属バンプのうち、前記電源用及び前記
   グランド用の電極部のそれぞれに形成された金属バンプ
   の大きさが、前記信号用の複数の電極部のそれぞれに形
   成された金属バンプの大きさよりも大きい請求項１に記
   載の半導体装置。
3. 【請求項３】 半導体集積回路、および該半導体集積回
   路と電気的に接続された複数の電極部を有する半導体素
   子と、該半導体素子のそれぞれの電極部に対応する電極
   部を複数有する基板との互いの電極部同士の電気的な接
   続が複数得られるように、前記基板に複数の金属バンプ
   を介して前記半導体素子が実装された半導体素子の実装
   構造において、 前記複数の金属バンプのうち少なくとも１つの金属バン
   プの大きさが他の金属バンプの大きさと異なっているこ
   とを特徴とする半導体素子の実装構造。
4. 【請求項４】 前記半導体素子が、信号用の複数の電極
   部と、電源用の電極部と、グランド用の電極部とを有
   し、前記複数の金属バンプのうち、前記電源用及び前記
   グランド用の電極部のそれぞれに形成された金属バンプ
   の大きさが、前記信号用の複数の電極部のそれぞれに形
   成された金属バンプの大きさよりも大きい請求項３に記
   載の半導体素子の実装構造。
5. 【請求項５】 半導体集積回路を有する半導体素子、お
   よび前記半導体集積回路と電気的に接続された複数の電
   極部を有する半導体装置と、該半導体装置のそれぞれの
   電極部に対応する電極部を複数有する基板との互いの電
   極部同士の電気的な接続が複数得られるように、前記基
   板に複数の金属バンプを介して前記半導体装置が実装さ
   れた半導体装置の実装構造において、 前記複数の金属バンプのうち少なくとも１つの金属バン
   プの大きさが他の金属バンプの大きさと異なっているこ
   とを特徴とする半導体装置の実装構造。
6. 【請求項６】 前記半導体装置が、信号用の複数の電極
   部と、電源用の電極部と、グランド用の電極部とを有
   し、前記複数の金属バンプのうち、前記電源用及び前記
   グランド用の電極部のそれぞれに形成された金属バンプ
   の大きさが、前記信号用の複数の電極部のそれぞれに形
   成された金属バンプの大きさよりも大きい請求項５に記
   載の半導体装置の実装構造。