JPH02235352A - 半導体装置の接続方法 - Google Patents
半導体装置の接続方法Info
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- JPH02235352A JPH02235352A JP1057586A JP5758689A JPH02235352A JP H02235352 A JPH02235352 A JP H02235352A JP 1057586 A JP1057586 A JP 1057586A JP 5758689 A JP5758689 A JP 5758689A JP H02235352 A JPH02235352 A JP H02235352A
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- semiconductor device
- solder
- elastic body
- semiconductor chip
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- H05K3/303—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors with surface mounted components
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/01—Manufacture or treatment
- H10W72/012—Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps
- H10W72/01251—Changing the shapes of bumps
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- H10W72/07227—Aligning involving guiding structures, e.g. spacers or supporting members
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- H10W72/285—Alignment aids, e.g. alignment marks
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体チップなどの半導体装置をワイヤレス
ボンデイングの手法によって配線基板上に接続する半導
体装置の接続方法に関する。
ボンデイングの手法によって配線基板上に接続する半導
体装置の接続方法に関する。
従来の技術
第51E(a>.(L+)は、従来の半導体装置の接続
方法の各工程を示す断面図である。
方法の各工程を示す断面図である。
第5図において、まず第1の工程では配線基板1に対し
て、この配線基板1に実装ずべき半導木チlア2が対向
配置される(第5[2I(a))。すなわち、半導体チ
ップ2の拡散面には図示しない複数の電極が形成され、
これらの電極には半田バンプ3がそれぞれ形成されてい
る一方、配線基板1の表面には半導体チツプ2の電極に
対応する電極4が形成されていて、半導体ナツプ2はそ
の半田バンプ3が対応する電極4と対向し合うように適
当な位置合わせ治具によって配線基板1上に位置会わせ
される。
て、この配線基板1に実装ずべき半導木チlア2が対向
配置される(第5[2I(a))。すなわち、半導体チ
ップ2の拡散面には図示しない複数の電極が形成され、
これらの電極には半田バンプ3がそれぞれ形成されてい
る一方、配線基板1の表面には半導体チツプ2の電極に
対応する電極4が形成されていて、半導体ナツプ2はそ
の半田バンプ3が対応する電極4と対向し合うように適
当な位置合わせ治具によって配線基板1上に位置会わせ
される。
第2の工程では、上述した位置合わせによって半導体チ
ップ2の複数の半田バンプ3が配線基板1の対応する各
電極4に突き合わされている状態のもとで、加熱炉、オ
ープン、ホットプレートなどの加熱手段を用いて半田バ
ンプ3を加熱溶融させることによって、半導体チップ2
の複数の電極が配線基板1の対応する各電極4に半田3
aを介して同時に接続固定され、これによって配線基板
l I(の半導体チップ2の実装がはかられる(第5[
2l(b))。
ップ2の複数の半田バンプ3が配線基板1の対応する各
電極4に突き合わされている状態のもとで、加熱炉、オ
ープン、ホットプレートなどの加熱手段を用いて半田バ
ンプ3を加熱溶融させることによって、半導体チップ2
の複数の電極が配線基板1の対応する各電極4に半田3
aを介して同時に接続固定され、これによって配線基板
l I(の半導体チップ2の実装がはかられる(第5[
2l(b))。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上述した従来の接続方法では、半田バン
プ3を加熱溶融させたあと、配線基板1に対する半導体
チップ2の突き合わせ状態をそのままにして溶融した半
田3aを自然に凝固させることによって接続をはかって
いるため、接続部の半田3aの形状が第5図(b)に示
すように球欠体(球体のうち配線基板1の電極4および
半導体千ンブ2の電極と接触する部分が欠けた形状)と
なり、接続部における強度が弱くなるという問題点があ
った. すなわち、上述した接続部には、たとえば半導体チップ
2の発熱や環境温度の変化などによって配線基板lと半
導体ナッグ2の熱膨張差に相当する熱応力が直接加わる
が、その接続部の半田3aの形状が球欠体となっている
ため、半導体チップ2の電極や配線基板1の電極4との
接続界面近傍に応力集中が生じ、その部分において半田
3aが剥離しやすくなる。したがって、使用環境や半導
体チップ2のサイズも制限されることになる。
プ3を加熱溶融させたあと、配線基板1に対する半導体
チップ2の突き合わせ状態をそのままにして溶融した半
田3aを自然に凝固させることによって接続をはかって
いるため、接続部の半田3aの形状が第5図(b)に示
すように球欠体(球体のうち配線基板1の電極4および
半導体千ンブ2の電極と接触する部分が欠けた形状)と
なり、接続部における強度が弱くなるという問題点があ
った. すなわち、上述した接続部には、たとえば半導体チップ
2の発熱や環境温度の変化などによって配線基板lと半
導体ナッグ2の熱膨張差に相当する熱応力が直接加わる
が、その接続部の半田3aの形状が球欠体となっている
ため、半導体チップ2の電極や配線基板1の電極4との
接続界面近傍に応力集中が生じ、その部分において半田
3aが剥離しやすくなる。したがって、使用環境や半導
体チップ2のサイズも制限されることになる。
したがって本発明の目的は、簡単な構成で、半田接続部
を破断に対して強い形状とすることのできる半導体装置
の接続方法を提供することである.課題を解決するため
の手段 本発明は、半導体装置の電極上に形成された半田バンプ
を配線基板に前記半田バンプに対応して形成された電極
に突き合わせ、半田バン1を加熱溶融することによって
配線基板に対して半導体装置を電気的に接続する半導体
装置の接続方法において、 弾性体を介して半導体装置を配線基板に対向配置し、弾
性体を圧縮変形させることによって半導体装置の半田バ
ンプを配線基板の対応する電極に突き合わせ、半田バン
ブを加熱溶融させた状態で弾性体の圧縮変形を解除して
配線基板から半導体装置を離隔させることによって半導
体装置を配線基板に接続する半田を鼓形状に形成するこ
とを特徴とする半導体装置の接続方法である。
を破断に対して強い形状とすることのできる半導体装置
の接続方法を提供することである.課題を解決するため
の手段 本発明は、半導体装置の電極上に形成された半田バンプ
を配線基板に前記半田バンプに対応して形成された電極
に突き合わせ、半田バン1を加熱溶融することによって
配線基板に対して半導体装置を電気的に接続する半導体
装置の接続方法において、 弾性体を介して半導体装置を配線基板に対向配置し、弾
性体を圧縮変形させることによって半導体装置の半田バ
ンプを配線基板の対応する電極に突き合わせ、半田バン
ブを加熱溶融させた状態で弾性体の圧縮変形を解除して
配線基板から半導体装置を離隔させることによって半導
体装置を配線基板に接続する半田を鼓形状に形成するこ
とを特徴とする半導体装置の接続方法である。
作 用
本発明に従えば、弾性体を圧縮変形させ半導体装置の半
田バンプを配線基板の対応する電極に突ききわせた状態
から、半田バンプを加熱溶融させるとともに弾性体の圧
縮変形を解除して配線基板から半導体装置を離隔させる
ことによって、半導体装置を配線基板に接続する配線接
続部が鼓形状に凝固するので、半田バン1と配線基板の
界面付近に加わる応力が分散され、半田バンプが破断し
にくくなる。
田バンプを配線基板の対応する電極に突ききわせた状態
から、半田バンプを加熱溶融させるとともに弾性体の圧
縮変形を解除して配線基板から半導体装置を離隔させる
ことによって、半導体装置を配線基板に接続する配線接
続部が鼓形状に凝固するので、半田バン1と配線基板の
界面付近に加わる応力が分散され、半田バンプが破断し
にくくなる。
実施例
第1図(a)〜(c)は本発明の一実施例である半導体
装置の接続方法の各工程を示す断面図であり、第2l2
Iはその途中の工程における平面図を示す. この実施例の接続方法は、ワイヤレスボンディングの手
法によって印刷配線基板11上に半導体チップ12を実
装するものであって、半導体チップl2の拡散面の周辺
部には区示しない複数の電極が形成され、これらの電極
に第1図(a)および第2図に示すようにそれぞれ半田
バンプ13が形成されている一方、印刷配線基板ll上
には第1図(a)に示すように半導体チップl2の各電
極に対応する複数の電極14が形成されている。
装置の接続方法の各工程を示す断面図であり、第2l2
Iはその途中の工程における平面図を示す. この実施例の接続方法は、ワイヤレスボンディングの手
法によって印刷配線基板11上に半導体チップ12を実
装するものであって、半導体チップl2の拡散面の周辺
部には区示しない複数の電極が形成され、これらの電極
に第1図(a)および第2図に示すようにそれぞれ半田
バンプ13が形成されている一方、印刷配線基板ll上
には第1図(a)に示すように半導体チップl2の各電
極に対応する複数の電極14が形成されている。
第1図(a)〜(c)の断面図は、第2図の11矢視断
面を示しており、まず第1図(a)に示す第1の工程で
は、印刷配線基板11上の電極l4を避けた全部または
一部頭域に樹脂などからなり半田バンプ13の高さ以上
の厚みを有する弾性体15が形成され、この弾性体15
を介して半導体チップ12がその半田バンプ13形成側
を印刷配線基板11側に向けて配置される.この場合の
弾性体15は、たとえばシリコーン樹脂やウレタン樹脂
などを印刷配線基板11上に塗布し、所定の条件で硬化
することによって形成される.FM脂を選択的に塗布す
る方法としては、スクリーン印刷による方法や、まず全
面に樹脂を塗布しておいてフォトリングラフィの手法に
よって必要領域だけ選択的に樹脂を残す方法などを用い
ることができる.弾性体・15の材料としては、上述し
たシリコーン樹脂やウレタン樹脂などの合成樹脂のほか
、自戒ゴムなどを用いてもよい。
面を示しており、まず第1図(a)に示す第1の工程で
は、印刷配線基板11上の電極l4を避けた全部または
一部頭域に樹脂などからなり半田バンプ13の高さ以上
の厚みを有する弾性体15が形成され、この弾性体15
を介して半導体チップ12がその半田バンプ13形成側
を印刷配線基板11側に向けて配置される.この場合の
弾性体15は、たとえばシリコーン樹脂やウレタン樹脂
などを印刷配線基板11上に塗布し、所定の条件で硬化
することによって形成される.FM脂を選択的に塗布す
る方法としては、スクリーン印刷による方法や、まず全
面に樹脂を塗布しておいてフォトリングラフィの手法に
よって必要領域だけ選択的に樹脂を残す方法などを用い
ることができる.弾性体・15の材料としては、上述し
たシリコーン樹脂やウレタン樹脂などの合成樹脂のほか
、自戒ゴムなどを用いてもよい。
次に第1図(b)に示す第2の工程では、吸着治具16
によって半導体チッ112が吸着保持され、図示しない
位置きわせ治具によって各半田バン113が印刷配線基
板110mの対応する電極14とそれぞれ対向し合うよ
うに半導体チップ12と印刷配線基板11どの位置きわ
せが行われ、位置合わせ完了後、半導体チンブ12はそ
の半田バンプ13が電極14に接触するまでの吸着治具
16によって印刷配線基板1111Iに押し付けられる
。
によって半導体チッ112が吸着保持され、図示しない
位置きわせ治具によって各半田バン113が印刷配線基
板110mの対応する電極14とそれぞれ対向し合うよ
うに半導体チップ12と印刷配線基板11どの位置きわ
せが行われ、位置合わせ完了後、半導体チンブ12はそ
の半田バンプ13が電極14に接触するまでの吸着治具
16によって印刷配線基板1111Iに押し付けられる
。
このとき、この動作に伴って弾性体15は加圧されて圧
縮変形する. さらに第1図(C)に示す第3の工程では、上述した半
導体チップ12押1寸け状態のもとで、ホットプレート
などの加熱手段を用いて印刷配線基板11が加熱される
。これによって、半田バンプl3は溶融し印刷配線基板
11の電極14に濡れ広がるが、このあと吸着泊具16
による半導体ナップl2の吸着保持は解除され、加圧状
君が緩められる.このため、弾性体l5の復元作用で半
導体チップ12は印刷配線基板11から所定量だけ引き
離され、これに伴って溶融した半田13aは第1図(c
)に示すように鼓形状をなして凝固する.このようにし
て、印刷配線基板l1への半導体チップ12の接続固定
つまり実装がはかられる。
縮変形する. さらに第1図(C)に示す第3の工程では、上述した半
導体チップ12押1寸け状態のもとで、ホットプレート
などの加熱手段を用いて印刷配線基板11が加熱される
。これによって、半田バンプl3は溶融し印刷配線基板
11の電極14に濡れ広がるが、このあと吸着泊具16
による半導体ナップl2の吸着保持は解除され、加圧状
君が緩められる.このため、弾性体l5の復元作用で半
導体チップ12は印刷配線基板11から所定量だけ引き
離され、これに伴って溶融した半田13aは第1図(c
)に示すように鼓形状をなして凝固する.このようにし
て、印刷配線基板l1への半導体チップ12の接続固定
つまり実装がはかられる。
上記工程における半田バンプ13の加熱i1J融につい
ては、吸着治具16を予め加熱しておいてもよい. この実施例の接続方法の場き、印刷配線基板11と半導
体チップ12との接続部の半田13aの形状が鼓形状と
なり、これによって半田バン113の中胴部における可
塑性が増大する。また、半導体チッグ12と印刷配線基
板11との熱m張係数の差に起因して半田バンプl3と
印刷配線基板11との界面付近に応力が加わっても、前
記鼓形状にすることによって前記応力が分散され、これ
によって半田バンプl3の破断を防止することができ、
この半田バン113による接続の信頼性を向上すること
ができる。
ては、吸着治具16を予め加熱しておいてもよい. この実施例の接続方法の場き、印刷配線基板11と半導
体チップ12との接続部の半田13aの形状が鼓形状と
なり、これによって半田バン113の中胴部における可
塑性が増大する。また、半導体チッグ12と印刷配線基
板11との熱m張係数の差に起因して半田バンプl3と
印刷配線基板11との界面付近に応力が加わっても、前
記鼓形状にすることによって前記応力が分散され、これ
によって半田バンプl3の破断を防止することができ、
この半田バン113による接続の信頼性を向上すること
ができる。
このように半導体バンプの形状を鼓形状にすることによ
って接続の信頼性を向上する手法にー)いては、たとえ
ば[日本金属学会会報第23巻第12号(1984)J
の第1004頁以降に示されている。
って接続の信頼性を向上する手法にー)いては、たとえ
ば[日本金属学会会報第23巻第12号(1984)J
の第1004頁以降に示されている。
すなわちフリッグチップと基板との熱膨張係数の差に起
因する熱疲労の問題に関しては、Coffin−Man
sonの式から導かれた第3図のモデルに関する関係式
(a)および(b)が一般に知られている. ΔT・Δα・d ・・・(b) NI:不艮に至るまでのサイクル数 C・比例定数 β.ハンダ材料定数 K ボルツマン定数 fl益度サイクルの周波数 Tmax:温度サイクルの最高温度 γm Et X :接続部における最大歪みDrnir
+:接続部の最小直径 Δ(1:基板とチ・ンフ゜の捜Z艮係数の差ΔT:温度
差 d.熱応力からの中立点 ΔE・疲労に至る活性化エネルギ Vj:接続部の体積 Hj:接続の高さ 第3図(1)には基板2lと半導体チップ22とが半田
バンプ23によって接続されている状態が模式的に示さ
れ、第311(2)には半導体チップ22の半田バンプ
23が接続されている側の表面が示されている。第3図
(1)において半田バン123の歪みが最大になった状
態は、破線で示されている.また第3図(2)において
、チップ22の表面において熱応力が最も小さい点は、
参照符Nで示されている. 前記関係式(a>および(b)がら明らがなように、接
続の信頼性を向上させるためには、形成する半田バンプ
電極の接続形状は、接続径Dmiロをより大きく、接続
部の体積Vjをより小さく、接続の高さHjをより高く
設定すればよい.すなわち、半田バンプ23の形状が第
4図(1)に示すように球欠状に硬化すると、半田バン
ブ23と基板21との界面付近において応力集中が生じ
るけれども、第4図(2)に示すように鼓形状にすると
、前記応力が分散するので、前記界面付近における半田
バン123の破断を防止することができ、接続の信頼性
を向上することができる。
因する熱疲労の問題に関しては、Coffin−Man
sonの式から導かれた第3図のモデルに関する関係式
(a)および(b)が一般に知られている. ΔT・Δα・d ・・・(b) NI:不艮に至るまでのサイクル数 C・比例定数 β.ハンダ材料定数 K ボルツマン定数 fl益度サイクルの周波数 Tmax:温度サイクルの最高温度 γm Et X :接続部における最大歪みDrnir
+:接続部の最小直径 Δ(1:基板とチ・ンフ゜の捜Z艮係数の差ΔT:温度
差 d.熱応力からの中立点 ΔE・疲労に至る活性化エネルギ Vj:接続部の体積 Hj:接続の高さ 第3図(1)には基板2lと半導体チップ22とが半田
バンプ23によって接続されている状態が模式的に示さ
れ、第311(2)には半導体チップ22の半田バンプ
23が接続されている側の表面が示されている。第3図
(1)において半田バン123の歪みが最大になった状
態は、破線で示されている.また第3図(2)において
、チップ22の表面において熱応力が最も小さい点は、
参照符Nで示されている. 前記関係式(a>および(b)がら明らがなように、接
続の信頼性を向上させるためには、形成する半田バンプ
電極の接続形状は、接続径Dmiロをより大きく、接続
部の体積Vjをより小さく、接続の高さHjをより高く
設定すればよい.すなわち、半田バンプ23の形状が第
4図(1)に示すように球欠状に硬化すると、半田バン
ブ23と基板21との界面付近において応力集中が生じ
るけれども、第4図(2)に示すように鼓形状にすると
、前記応力が分散するので、前記界面付近における半田
バン123の破断を防止することができ、接続の信頼性
を向上することができる。
なお、上記実施例では弾性木15を印刷配線基板11(
l1に形成する場きについて説明したが、弾性体15を
半導体千ンプ12側に形成するようにしてもよい. 発明の効果 以上のように、本発明の半導体装置の棲続方法によれば
、弾性体を介して半導体装置を配線基板に押し付けるこ
とによって弾性体を圧縮変形させ、半導体装置の半田バ
ンブを配線基板の対応する電極に突き会わせた状態から
、半田バンプを加熱溶融させ弾性体の圧縮変形を解除す
ることによって配線基板から半導体装置を離隔させ、そ
れによって半導体装置と配線基板との半田接続部を鼓形
状に凝固形成するようにしているので、半田バンプと半
導体装置または配線基板との界面付近において応力が作
用しても、この応力は分散され、半田バンプが破断する
ことなく、シたがって接続の信頼性を向上することがで
きる。
l1に形成する場きについて説明したが、弾性体15を
半導体千ンプ12側に形成するようにしてもよい. 発明の効果 以上のように、本発明の半導体装置の棲続方法によれば
、弾性体を介して半導体装置を配線基板に押し付けるこ
とによって弾性体を圧縮変形させ、半導体装置の半田バ
ンブを配線基板の対応する電極に突き会わせた状態から
、半田バンプを加熱溶融させ弾性体の圧縮変形を解除す
ることによって配線基板から半導体装置を離隔させ、そ
れによって半導体装置と配線基板との半田接続部を鼓形
状に凝固形成するようにしているので、半田バンプと半
導体装置または配線基板との界面付近において応力が作
用しても、この応力は分散され、半田バンプが破断する
ことなく、シたがって接続の信頼性を向上することがで
きる。
また、前記弾性体の形状を適宜選択することによって、
半田バンプの凝固形状が最適な形状となるように容易に
制御することができる.
半田バンプの凝固形状が最適な形状となるように容易に
制御することができる.
第1図は本発明の一実施例である半導体装置の接続方法
の各工程を示す断面図、第2図はその接続方法の途中の
工程を示す平面図、第3図は半田バンプ23の接続状態
を模式的に示す図、第4図は半田バン123に加わる応
力を説明するための図、第5l2Iは従来の半導体装置
の接続方法の各工程3示す断面図である。 11 ・印刷配線基板、12・半導体チップ,13・・
・半田バンプ、14・・・電極、15・・・弾性体、l
6・・・吸着泊具 代理人 弁理士 西教 圭一郎 第 1 図 第 4 二 第 g 簗 3図 第 図
の各工程を示す断面図、第2図はその接続方法の途中の
工程を示す平面図、第3図は半田バンプ23の接続状態
を模式的に示す図、第4図は半田バン123に加わる応
力を説明するための図、第5l2Iは従来の半導体装置
の接続方法の各工程3示す断面図である。 11 ・印刷配線基板、12・半導体チップ,13・・
・半田バンプ、14・・・電極、15・・・弾性体、l
6・・・吸着泊具 代理人 弁理士 西教 圭一郎 第 1 図 第 4 二 第 g 簗 3図 第 図
Claims (1)
- 半導体装置の電極上に形成された半田バンプを配線基
板に前記半田バンプに対応して形成された電極に突き合
わせ、半田バンプを加熱溶融することによって配線基板
に対して半導体装置を電気的に接続する半導体装置の接
続方法において、弾性体を介して半導体装置を配線基板
に対向配置し、弾性体を圧縮変形させることによって半
導体装置の半田バンプを配線基板の対応する電極に突き
合わせ、半田バンプを加熱溶融させた状態で弾性体の圧
縮変形を解除して配線基板から半導体装置を離隔させる
ことによって半導体装置を配線基板に接続する半田を鼓
形状に形成することを特徴とする半導体装置の接続方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057586A JPH02235352A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 半導体装置の接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057586A JPH02235352A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 半導体装置の接続方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02235352A true JPH02235352A (ja) | 1990-09-18 |
Family
ID=13059951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1057586A Pending JPH02235352A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 半導体装置の接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02235352A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04338657A (ja) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | Alps Electric Co Ltd | チップ部品と基板との接続方法 |
| JPH05343472A (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-24 | Nec Corp | 電子部品のフリップチップ実装構造 |
| US11705419B2 (en) | 2020-02-05 | 2023-07-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Packaging structure for bipolar transistor with constricted bumps |
-
1989
- 1989-03-08 JP JP1057586A patent/JPH02235352A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04338657A (ja) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | Alps Electric Co Ltd | チップ部品と基板との接続方法 |
| JPH05343472A (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-24 | Nec Corp | 電子部品のフリップチップ実装構造 |
| US11705419B2 (en) | 2020-02-05 | 2023-07-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Packaging structure for bipolar transistor with constricted bumps |
| US12451454B2 (en) | 2020-02-05 | 2025-10-21 | Fuji Electric Co., Ltd. | Manufacturing method of packaging structure for bipolar transistor with constricted bumps |
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