JPH06177134A - 電子部品のバンプ構造 - Google Patents
電子部品のバンプ構造Info
- Publication number
- JPH06177134A JPH06177134A JP4350625A JP35062592A JPH06177134A JP H06177134 A JPH06177134 A JP H06177134A JP 4350625 A JP4350625 A JP 4350625A JP 35062592 A JP35062592 A JP 35062592A JP H06177134 A JPH06177134 A JP H06177134A
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- JP
- Japan
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- layer
- barrier metal
- electronic component
- terminal electrode
- bump
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/90—Bond pads, in general
- H10W72/921—Structures or relative sizes of bond pads
- H10W72/923—Bond pads having multiple stacked layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/90—Bond pads, in general
- H10W72/931—Shapes of bond pads
- H10W72/934—Cross-sectional shape, i.e. in side view
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子部品実装時におけるヒートサイクルによ
りはんだバンプに発生すすストレスを軽減する。 【構成】 ICウエハ1上の端子電極2と、端子電極2
を被覆するバリアメタル層4、5、6との間に、弾性係
数の高い樹脂層21を形成し、樹脂層21の変形により
熱ストレスを軽減する。
りはんだバンプに発生すすストレスを軽減する。 【構成】 ICウエハ1上の端子電極2と、端子電極2
を被覆するバリアメタル層4、5、6との間に、弾性係
数の高い樹脂層21を形成し、樹脂層21の変形により
熱ストレスを軽減する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フリップチップなどの
電子部品を基板上にはんだ付けするための電子部品のバ
ンプ構造に係り、特に実装時のヒートサイクルによる熱
ストレスの発生を軽減することのできる電子部品のバン
プ構造に関する。
電子部品を基板上にはんだ付けするための電子部品のバ
ンプ構造に係り、特に実装時のヒートサイクルによる熱
ストレスの発生を軽減することのできる電子部品のバン
プ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図8に従来の電子部品のバンプ構造の一
例を示す。図8において、ICウエハ1上にはアルミニ
ウムで構成された端子電極2が設けられており、さらに
端子電極2の外周を被覆してSiO2で構成された絶縁
層3が設けられている。また端子電極2上には複数層、
例えば3層のバリアメタル層4、5、6が形成されてお
り、バリアメタル層6上にはウエットバックされたほぼ
半球上のはんだバンプ7が形成されている。
例を示す。図8において、ICウエハ1上にはアルミニ
ウムで構成された端子電極2が設けられており、さらに
端子電極2の外周を被覆してSiO2で構成された絶縁
層3が設けられている。また端子電極2上には複数層、
例えば3層のバリアメタル層4、5、6が形成されてお
り、バリアメタル層6上にはウエットバックされたほぼ
半球上のはんだバンプ7が形成されている。
【0003】図9に従来の電子部品のバンプ構造の他の
一例を示す。この場合は端子電極2とバリアメタル層4
との接続部を除いた部分の端子電極2及び絶縁層3とバ
リアメタル層4との間に、接続部を除いた部分の端子電
極2及び絶縁層3とバリアメタル層4との間に、ポリイ
ミドなどの被膜としてのコーティング層8が形成されて
いる。他の部分の構成は図8に示す従来例と同様であ
る。
一例を示す。この場合は端子電極2とバリアメタル層4
との接続部を除いた部分の端子電極2及び絶縁層3とバ
リアメタル層4との間に、接続部を除いた部分の端子電
極2及び絶縁層3とバリアメタル層4との間に、ポリイ
ミドなどの被膜としてのコーティング層8が形成されて
いる。他の部分の構成は図8に示す従来例と同様であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うにはんだバンプ7が形成されたICウエハ1を、図1
0(a),(b)に模式的に示すように基板11上には
んだ付け実装するときに、基板11とICウエハ1との
熱膨張係数の差により、矢印で示す部分にヒートサイク
ルによる熱ストレスが発生する。この結果はんだバンプ
7にクラックが発生してバリアメタル層から破壊する恐
れがあった。このため熱膨張係数の大きい有機基板に対
しては、電子部品の実用に耐える実装は不可能であっ
た。
うにはんだバンプ7が形成されたICウエハ1を、図1
0(a),(b)に模式的に示すように基板11上には
んだ付け実装するときに、基板11とICウエハ1との
熱膨張係数の差により、矢印で示す部分にヒートサイク
ルによる熱ストレスが発生する。この結果はんだバンプ
7にクラックが発生してバリアメタル層から破壊する恐
れがあった。このため熱膨張係数の大きい有機基板に対
しては、電子部品の実用に耐える実装は不可能であっ
た。
【0005】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、ヒートサイクルによる熱ストレスを軽減する
ことができ、電子部品の安定した信頼性のある実装を行
なうことができる電子部品のバンプ構造を提供すること
を目的とする。
たもので、ヒートサイクルによる熱ストレスを軽減する
ことができ、電子部品の安定した信頼性のある実装を行
なうことができる電子部品のバンプ構造を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の電子部
品のバンプ構造は、ウエハ1上に設けられた端子電極2
を被覆するバリアメタル層4、5、6上にはんだ層14
を設け、ウエットバックによりはんだバンプ7を形成す
る電子部品のバンプ構造において、端子電極2とバリア
メタル層4との間の接続部外周に樹脂層21を形成した
ことを特徴とする。
品のバンプ構造は、ウエハ1上に設けられた端子電極2
を被覆するバリアメタル層4、5、6上にはんだ層14
を設け、ウエットバックによりはんだバンプ7を形成す
る電子部品のバンプ構造において、端子電極2とバリア
メタル層4との間の接続部外周に樹脂層21を形成した
ことを特徴とする。
【0007】請求項2に記載の電子部品のバンプ構造
は、端子電極2とバリアメタル層4との間の接続部を除
いた部分に被膜としてのコーティング層8を設け、コー
ティング層8とバリアメタル層4との間に樹脂層21を
形成したことを特徴とする。
は、端子電極2とバリアメタル層4との間の接続部を除
いた部分に被膜としてのコーティング層8を設け、コー
ティング層8とバリアメタル層4との間に樹脂層21を
形成したことを特徴とする。
【0008】請求項3に記載の電子部品のバンプ構造
は、樹脂層21は弾性係数の高いバッファ用樹脂で形成
されたことを特徴とする。
は、樹脂層21は弾性係数の高いバッファ用樹脂で形成
されたことを特徴とする。
【0009】
【作用】上記構成の電子部品のバンプ構造においては、
はんだバンプ7が形成されたウエハ1を基板11にはん
だ付けにより実装したとき、ウエハ1と基板11との熱
膨張係数の差によるヒートサイクルではんだバンプ7に
熱ストレスが発生しても、この熱ストレスを樹脂層21
の変形によって吸収することができる。この結果はんだ
バンプ7に生じる応力を軽減することができ、クラック
などの発生を防止できる。
はんだバンプ7が形成されたウエハ1を基板11にはん
だ付けにより実装したとき、ウエハ1と基板11との熱
膨張係数の差によるヒートサイクルではんだバンプ7に
熱ストレスが発生しても、この熱ストレスを樹脂層21
の変形によって吸収することができる。この結果はんだ
バンプ7に生じる応力を軽減することができ、クラック
などの発生を防止できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の電子部品のバンプ構造の一実
施例を図面を参照して説明する。
施例を図面を参照して説明する。
【0011】図1、図5、図6及び図7にそれぞれ本発
明の第1、第2、第3及び第4の実施例の構成を示す。
これらの図において、図8及び図9に示す従来例の部分
と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明
は適宜省略する。
明の第1、第2、第3及び第4の実施例の構成を示す。
これらの図において、図8及び図9に示す従来例の部分
と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明
は適宜省略する。
【0012】図1に示す第1の実施例は、図9に示す従
来例のコーティング層8とバリアメタル層4との間に、
10μm乃至25μmの厚さのポリミドまたはエポキシ
系の樹脂層21をバッファ層として形成し、樹脂層21
をバリアメタル層4の外周から突出させた場合である。
この場合、バリアメタル層4の中心部は端子電極2に接
続されており、樹脂層21はこの接続部の外側に形成さ
れている。
来例のコーティング層8とバリアメタル層4との間に、
10μm乃至25μmの厚さのポリミドまたはエポキシ
系の樹脂層21をバッファ層として形成し、樹脂層21
をバリアメタル層4の外周から突出させた場合である。
この場合、バリアメタル層4の中心部は端子電極2に接
続されており、樹脂層21はこの接続部の外側に形成さ
れている。
【0013】次に本実施例によるはんだバンプの製造方
法を図2を参照して説明する。(a)において、ウエハ
1上には端子電極2が設けられており、ウエハ1の表面
に端子電極2の外周を囲むように、SiO2からなる絶
縁層3を形成する。つぎに(b)において、絶縁層3の
表面及び端子電極2の外周を被覆して、ポリイミドなど
で厚さ5μm乃至15μmに形成されたコーティング層
8を設ける。
法を図2を参照して説明する。(a)において、ウエハ
1上には端子電極2が設けられており、ウエハ1の表面
に端子電極2の外周を囲むように、SiO2からなる絶
縁層3を形成する。つぎに(b)において、絶縁層3の
表面及び端子電極2の外周を被覆して、ポリイミドなど
で厚さ5μm乃至15μmに形成されたコーティング層
8を設ける。
【0014】次に(c)において、本発明の特徴である
樹脂層21を端子電極2とバリアメタル層4の接続部分
を除いて、コーティング層8及び端子電極2の表面に円
環状に形成する。樹脂層21は厚さ10μm乃至25μ
mの弾性係数の大きいポリイミドまたはエポキシ系樹脂
によって構成されている。次に(d)において、コーテ
ィング層8の表面及び樹脂層21の外周を被覆して、バ
リアメタル層リフトオフ用のレジスト層22を形成す
る。なお絶縁層3、コーティング層8、樹脂層21及び
レジスト層22は、それぞれ公知のフォトリソプロセス
により形成される。
樹脂層21を端子電極2とバリアメタル層4の接続部分
を除いて、コーティング層8及び端子電極2の表面に円
環状に形成する。樹脂層21は厚さ10μm乃至25μ
mの弾性係数の大きいポリイミドまたはエポキシ系樹脂
によって構成されている。次に(d)において、コーテ
ィング層8の表面及び樹脂層21の外周を被覆して、バ
リアメタル層リフトオフ用のレジスト層22を形成す
る。なお絶縁層3、コーティング層8、樹脂層21及び
レジスト層22は、それぞれ公知のフォトリソプロセス
により形成される。
【0015】次に(e)において、端子電極2、樹脂層
21及びレジスト層22のそれぞれの表面の露出部分
に、バリアメタル層4、5、6を蒸着またはスパッタに
より順次積層形成する。例えばバリアメタル層4は厚さ
500オングストローム乃至2.000オングストロー
ムのCrで形成され、バリアメタル層5は厚さ5.00
0オングストローム乃至10.000オングストローム
のCu、または厚さ1.000オングストローム乃至
1.500オングストロームのTi、または厚さ2.0
00オングストローム乃至3.000オングストローム
のNiで形成されている。またバリアメタル層6は厚さ
500オングストローム乃至1.000オングストロー
ムのAuで形成されている。
21及びレジスト層22のそれぞれの表面の露出部分
に、バリアメタル層4、5、6を蒸着またはスパッタに
より順次積層形成する。例えばバリアメタル層4は厚さ
500オングストローム乃至2.000オングストロー
ムのCrで形成され、バリアメタル層5は厚さ5.00
0オングストローム乃至10.000オングストローム
のCu、または厚さ1.000オングストローム乃至
1.500オングストロームのTi、または厚さ2.0
00オングストローム乃至3.000オングストローム
のNiで形成されている。またバリアメタル層6は厚さ
500オングストローム乃至1.000オングストロー
ムのAuで形成されている。
【0016】次に(f)において、レジスト層22を除
去しレジスト層22上のバリアメタル層4、5、6をリ
フトオフする。次に(g)において、バリアメタル層
4、5、6の外周を囲むように、断面がほぼ正方形状の
開口部13a有すバンプ用レジスト13を20μm乃至
60μmの厚さにフォトリソプロセスにより形成する。
次に(h)において、レジスト13の表面及び開口部1
3a内にはんだ層14を20μm乃至60μmの厚さに
蒸着する。このとき例えばはんだ材料としてPbとSn
とを95対5の比率で別々に蒸着し、(i)においてレ
ジスト13を除去してレジスト13上のはんだ14をリ
フトオフする。次に(j)においてはんだ層14にフラ
ックスを塗布したのち、ウエットバックにより規定成分
のほぼ半球上のはんだバンプ7を形成する。
去しレジスト層22上のバリアメタル層4、5、6をリ
フトオフする。次に(g)において、バリアメタル層
4、5、6の外周を囲むように、断面がほぼ正方形状の
開口部13a有すバンプ用レジスト13を20μm乃至
60μmの厚さにフォトリソプロセスにより形成する。
次に(h)において、レジスト13の表面及び開口部1
3a内にはんだ層14を20μm乃至60μmの厚さに
蒸着する。このとき例えばはんだ材料としてPbとSn
とを95対5の比率で別々に蒸着し、(i)においてレ
ジスト13を除去してレジスト13上のはんだ14をリ
フトオフする。次に(j)においてはんだ層14にフラ
ックスを塗布したのち、ウエットバックにより規定成分
のほぼ半球上のはんだバンプ7を形成する。
【0017】上記製造方法でははんだ層14を蒸着する
場合について説明したが、はんだ層14を鍍金方法によ
り、レジスト13の表面及び開口部13a内に形成して
もよい。
場合について説明したが、はんだ層14を鍍金方法によ
り、レジスト13の表面及び開口部13a内に形成して
もよい。
【0018】次に本実施例の作用を図3及び図4に示す
模式図を参照して説明する。図3において、はんだバン
プ7が形成されたウエハ1を基板11上に実装すると
き、ウエハ1と基板11との熱膨張係数の差により、ヒ
ートサイクルによる歪△dが発生する。この結果はんだ
バンプ7にはF/Sの応力が発生する。但しSははんだ
バンプ7の断面積である。ここで例えばバンプ間の距離
が9mmのICウエハ1をガラエポ基板に実装すると
き、温度差△T=110℃のヒートサイクルがかかった
場合、歪△dは下記のようになる。 △d=(14−3.5)×10-6×110℃×9mm=10.395μm
模式図を参照して説明する。図3において、はんだバン
プ7が形成されたウエハ1を基板11上に実装すると
き、ウエハ1と基板11との熱膨張係数の差により、ヒ
ートサイクルによる歪△dが発生する。この結果はんだ
バンプ7にはF/Sの応力が発生する。但しSははんだ
バンプ7の断面積である。ここで例えばバンプ間の距離
が9mmのICウエハ1をガラエポ基板に実装すると
き、温度差△T=110℃のヒートサイクルがかかった
場合、歪△dは下記のようになる。 △d=(14−3.5)×10-6×110℃×9mm=10.395μm
【0019】またセラミック基板に実装するときは同様
に歪△dは下記のようになる。 △d=(6.5−3.5)×10-6×110℃×9mm=2.97μm
に歪△dは下記のようになる。 △d=(6.5−3.5)×10-6×110℃×9mm=2.97μm
【0020】ただし、ICウエハ1、ガラエポ基板及び
セラミック基板のそれぞれの熱膨張係数を3.5×10
-6mm/℃、14×10-6mm/℃、6.5mm/℃と
する。
セラミック基板のそれぞれの熱膨張係数を3.5×10
-6mm/℃、14×10-6mm/℃、6.5mm/℃と
する。
【0021】しかしながら図4に斜線で示すように弾性
係数の大きい樹脂層21を設けることにより、歪△dは
樹脂層21の変形により吸収され、はんだバンプ7に生
じる応力を軽減することができる。
係数の大きい樹脂層21を設けることにより、歪△dは
樹脂層21の変形により吸収され、はんだバンプ7に生
じる応力を軽減することができる。
【0022】本実施例によれば、バリアメタル層4と端
子電極2との間に弾性係数の大きい樹脂層21を設けた
ので、ウエハ1を基板11に実装するときのヒートサイ
クルによる熱ストレスを軽減することができ、はんだク
ラックなどの発生を防止できる。また有機基板などの熱
膨張係数の大きい基板にウエハ1を実装することが可能
となる。さらに従来熱ストレスの軽減のためにはんだバ
ンプ7の高さを高くする必要があったが本実施例によれ
ばその高さを低くすることができる。この結果ウエハ1
の実装密度を高くすることができ、しかも実装後のはん
だバンプ7の高さのバラツキを少なくし、安定した高い
信頼性で実装を行なうことができる。
子電極2との間に弾性係数の大きい樹脂層21を設けた
ので、ウエハ1を基板11に実装するときのヒートサイ
クルによる熱ストレスを軽減することができ、はんだク
ラックなどの発生を防止できる。また有機基板などの熱
膨張係数の大きい基板にウエハ1を実装することが可能
となる。さらに従来熱ストレスの軽減のためにはんだバ
ンプ7の高さを高くする必要があったが本実施例によれ
ばその高さを低くすることができる。この結果ウエハ1
の実装密度を高くすることができ、しかも実装後のはん
だバンプ7の高さのバラツキを少なくし、安定した高い
信頼性で実装を行なうことができる。
【0023】図5に本発明の第2の実施例の構成を示
す。本実施例は樹脂層21の外径をバリアメタル層4の
外径より小さくし、樹脂層21をバリアメタル層4の内
部にのみ形成したものである。
す。本実施例は樹脂層21の外径をバリアメタル層4の
外径より小さくし、樹脂層21をバリアメタル層4の内
部にのみ形成したものである。
【0024】図6に本発明の第3の実施例の構成を示
す。本実施例は第1の実施例におけるコーティング層8
を省略し、樹脂層21を直接絶縁層3及び端子電極2上
に形成したものである。
す。本実施例は第1の実施例におけるコーティング層8
を省略し、樹脂層21を直接絶縁層3及び端子電極2上
に形成したものである。
【0025】図7に本発明の第4の実施例の構成を示
す。本実施例は第3の実施例における樹脂層21の外径
をバリアメタル層4の外径より小さくし、樹脂層21を
バリアメタル層4の内部にのみ形成したものである。
す。本実施例は第3の実施例における樹脂層21の外径
をバリアメタル層4の外径より小さくし、樹脂層21を
バリアメタル層4の内部にのみ形成したものである。
【0026】上記各実施例においても第1の実施例の場
合と同様の効果を得ることができる。なお上記各実施例
ではバリアメタル層4、5、6が3層の場合について説
明したが、この層の数は3層に限定されるものではな
い。
合と同様の効果を得ることができる。なお上記各実施例
ではバリアメタル層4、5、6が3層の場合について説
明したが、この層の数は3層に限定されるものではな
い。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
のバンプ構造によれば、端子電極とバリアメタル層との
間に弾性係数の高い樹脂層を形成したので、電子部品の
基板への実装時におけるヒートサイクルによる熱ストレ
スを軽減することができ、有機基板などの熱膨張係数の
大きい基板への実装が可能となる。またはんだバンプの
高さを低減することができ、実装密度を高くすることが
できる。しかも実装後のはんだバンプの高さのばらつき
を少なくし、安定した高い信頼性で実装を行なうことが
できる。
のバンプ構造によれば、端子電極とバリアメタル層との
間に弾性係数の高い樹脂層を形成したので、電子部品の
基板への実装時におけるヒートサイクルによる熱ストレ
スを軽減することができ、有機基板などの熱膨張係数の
大きい基板への実装が可能となる。またはんだバンプの
高さを低減することができ、実装密度を高くすることが
できる。しかも実装後のはんだバンプの高さのばらつき
を少なくし、安定した高い信頼性で実装を行なうことが
できる。
【図1】本発明の電子部品のバンプ構造の第1の実施例
の構成を示す縦断面図である。
の構成を示す縦断面図である。
【図2】図1に示すはんだバンプの製造方法を示す説明
図である。
図である。
【図3】電子部品実装時のヒートサイクルにより発生す
る歪を示す説明図である。
る歪を示す説明図である。
【図4】本発明の第1の実施例の作用を示す説明図であ
る。
る。
【図5】本発明の第2の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図6】本発明の第3の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図7】本発明の第4の実施例の構成を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図8】従来の電子部品のバンプ構造の一例の構成を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図9】従来の電子部品のバンプ構造の他の一例の構成
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図10】従来の電子部品のバンプ構造の一例において
発生する熱ストレスを示す説明図である。
発生する熱ストレスを示す説明図である。
1 ウエハ 2 端子電極 4、5、6 バリアメタル層 7 はんだバンプ 8 コーティング層(被膜) 14 はんだ層 21 樹脂層
Claims (3)
- 【請求項1】 ウエハ上に設けられた端子電極を被覆す
るバリアメタル層上にはんだ層を設け、ウエットバック
によりはんだバンプを形成する電子部品のバンプ構造に
おいて、 前記端子電極と前記バリアメタル層との間の接続部外周
に樹脂層を形成したことを特徴とする電子部品のバンプ
構造。 - 【請求項2】 前記端子電極と前記バリアメタル層との
間の接続部を除いた部分に被膜を設け、前記被膜と前記
バリアメタル層との間に前記樹脂層を形成したことを特
徴とする請求項1記載の電子部品のバンプ構造。 - 【請求項3】 前記樹脂層は弾性係数の高いバッファ用
樹脂で形成されたことを特徴とする請求項1または2記
載の電子部品のバンプ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4350625A JPH06177134A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 電子部品のバンプ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4350625A JPH06177134A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 電子部品のバンプ構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177134A true JPH06177134A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18411746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4350625A Pending JPH06177134A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 電子部品のバンプ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06177134A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001351937A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| US6441500B1 (en) | 1999-09-13 | 2002-08-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having resin members provided separately corresponding to externally connecting electrodes |
| SG96201A1 (en) * | 2000-02-21 | 2003-05-23 | Nec Corp | Flip-chip type semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US7410833B2 (en) | 2004-03-31 | 2008-08-12 | International Business Machines Corporation | Interconnections for flip-chip using lead-free solders and having reaction barrier layers |
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