JPH06232201A - Semiconductor apparatus - Google Patents

Semiconductor apparatus

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JPH06232201A
JPH06232201A JP5009633A JP963393A JPH06232201A JP H06232201 A JPH06232201 A JP H06232201A JP 5009633 A JP5009633 A JP 5009633A JP 963393 A JP963393 A JP 963393A JP H06232201 A JPH06232201 A JP H06232201A
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chip
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copper core
bumps
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勝彦 鈴木
Katsunobu Suzuki
克信 鈴木
Akira Haga
彰 羽賀
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浩享 内田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】熱的・機械的応力に対して強く、電源電圧降下
の少い電極構造をもったフリップチップ構造の半導体装
置を得る。 【構成】セラミック製の基板に信号・電源・GND用C
CBバンプ、その周囲にCCBバンプと同一構造の大面
積で円形の複数の電源・GND用接続部が設けられ、半
導体チップがはんだにより接続されている。またCCB
バンプには銅コアが内蔵されている。
(57) [Abstract] [Purpose] To obtain a semiconductor device of flip-chip structure having an electrode structure that is strong against thermal and mechanical stress and has a small power supply voltage drop. [Construction] Signal, power supply, and GND C on a ceramic substrate
A CB bump and a plurality of large-area and circular power source / GND connecting portions having the same structure as the CCB bump are provided around the CB bump, and the semiconductor chips are connected by soldering. CCB
The bump has a built-in copper core.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップを基板に
フェースダウンボンディングするフリップチップ構造の
半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a flip chip structure for face down bonding a semiconductor chip to a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体チップに電極接続用のはんだバン
プを形成するとともに、基板上にもはんだバンプに対応
する接続用電極を設け、はんだバンプと接続用電極とを
一括して接合する、いわゆるCCB法によるフリップチ
ップ構造の半導体装置の例としては、例えば特開平3−
16159号公報、特開平3−49246号公報、およ
び特開平3−18585号公報に記載があるがこれらに
ついて説明する。図5は特開平3−16159号公報の
例である。基板1にはまず貫通孔5が設けられその周囲
の半導体チップ2が接続される領域に複数の電極3と、
それらを取り囲むようにはんだ接合部4が設けられてい
る。貫通孔5のチップ接続面と反対側ははんだで封止で
きるようにメタライズ6が形成されている。半導体チッ
プ2はパッド上にはんだバンプ7が形成されておりチッ
プ周囲にははんだ接合部4に対応する様にはんだ枠8が
取付けられている。(図5a) 基板1の電極3に半導
体チップ2を位置決めしてから加熱炉に通して電極接続
と封止(以降チップシールと呼ぶ)を同時に行う。(図
5b) その後に貫通孔5をはんだ28により閉じて気
密封止する。(図5c) 図6は特開平3−49246
号公報の例である。シリコン配線基板9の中央部に半導
体チップ2がCCBバンプ10を介して実装されてい
る。半導体チップ2の素子形成面ははんだバンプ7の周
囲を囲む様に設けられた封止部11によって気密封止さ
れている。また、シリコン配線基板9がTAB用バンプ
13を介してフィルムキャリア12のリード14に接続
された、いわゆるTAB構造となっている。図7,図
8、および図9は特開平3−18585号公報の例であ
る。図7は液冷状態における半導体チップ2への冷却板
24が加圧接触している状態図である。基板1には半導
体チップ2がはんだバンプ7とはんだ枠8で接続されて
いる。同様に基板1は回路基板23に接続されている。
半導体チップ2の裏面に冷却板24がバネ27により押
しつけられ伝熱冷却が行なわれる。図8は半導体チップ
2または基板1に相当しその接続面から見た図である。
半導体チップで言えばはんだバンプ7とその周囲を囲む
様にはんだ枠8が設けられている。図9は図8のはんだ
枠8が半導体チップの各辺に分割して設けられた例であ
り、この場合にはチップシール構造とはなっていない。
これらの従来技術においてチップシール構造を採用する
ことは製品の使用状態におけるチップ素子形成面の汚染
を防止するという目的があった。また接続面積を極力増
大して熱伝導による放熱効果を出す事や、半導体チップ
にかかる圧力をはんだ枠8に分散してはんだバンプ7の
破壊を防止するという目的があった。
2. Description of the Related Art A so-called CCB in which a solder bump for connecting an electrode is formed on a semiconductor chip, a connecting electrode corresponding to the solder bump is provided on a substrate, and the solder bump and the connecting electrode are collectively joined As an example of a semiconductor device having a flip chip structure by the method, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
16159, JP-A-3-49246, and JP-A-3-18585, which will be described. FIG. 5 is an example of JP-A-3-16159. First, a through hole 5 is provided in the substrate 1, and a plurality of electrodes 3 are formed in a region around the through hole 5 to which the semiconductor chip 2 is connected.
A solder joint 4 is provided so as to surround them. A metallization 6 is formed on the side of the through hole 5 opposite to the chip connection surface so as to be sealed with solder. The semiconductor chip 2 has solder bumps 7 formed on pads, and a solder frame 8 is attached around the chip so as to correspond to the solder joint portion 4. (FIG. 5A) After positioning the semiconductor chip 2 on the electrode 3 of the substrate 1, the semiconductor chip 2 is passed through a heating furnace to simultaneously perform electrode connection and sealing (hereinafter referred to as a chip seal). (FIG. 5b) After that, the through hole 5 is closed by the solder 28 and hermetically sealed. (FIG. 5c) FIG.
It is an example of the gazette. The semiconductor chip 2 is mounted on the central portion of the silicon wiring board 9 via the CCB bumps 10. The element forming surface of the semiconductor chip 2 is hermetically sealed by a sealing portion 11 provided so as to surround the periphery of the solder bump 7. The silicon wiring substrate 9 is connected to the leads 14 of the film carrier 12 via the TAB bumps 13 to form a so-called TAB structure. FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 are examples of Japanese Patent Laid-Open No. 3-18585. FIG. 7 is a state diagram in which the cooling plate 24 is in pressure contact with the semiconductor chip 2 in the liquid cooling state. The semiconductor chip 2 is connected to the substrate 1 by solder bumps 7 and solder frames 8. Similarly, the board 1 is connected to the circuit board 23.
The cooling plate 24 is pressed against the back surface of the semiconductor chip 2 by the spring 27 to perform heat transfer cooling. FIG. 8 is a view corresponding to the semiconductor chip 2 or the substrate 1 and seen from the connection surface thereof.
Speaking of a semiconductor chip, a solder frame 8 is provided so as to surround the solder bump 7 and its periphery. FIG. 9 shows an example in which the solder frame 8 of FIG. 8 is divided and provided on each side of the semiconductor chip, and in this case, the chip seal structure is not formed.
The use of the chip seal structure in these conventional techniques has the purpose of preventing contamination of the chip element formation surface in the use state of the product. Further, the purpose of the invention is to increase the connection area as much as possible to obtain a heat dissipation effect by heat conduction and to prevent the solder bumps 7 from being broken by dispersing the pressure applied to the semiconductor chip in the solder frame 8.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフリッ
プチップ構造の半導体装置は、半導体チップの電極には
んだバンプを形成し基板の電極と加熱接続する。この時
に両者の接続が完璧に行なわれる為にフラックスを使用
するが、チップシールした従来構造であるとフラックス
洗浄ができない欠点があった。また、最近のフリップチ
ップ実装に使用される半導体チップは、高集積,高速,
ハイパワーである為放熱方法を充分考慮しなければなら
ない。その場合基板とチップの接続した隙間に空気の流
れや液体の流れを作って直接冷却する方法が効率の良い
方法であるがこの方法が採用できない欠点があった。ま
た、従来のはんだバンプ構造はバンプがはんだだけでで
きている為動作時の温度上昇による基板と半導体チップ
面からの圧力に対して、あるいは温度サイクル等の熱応
力による平面方向のズレに対して弱くはんだ接続部が変
形してショートしたり破断したりする恐れがあった。更
にチップ内部への電源の供給はCCBバンプまたははん
だバンプだけから行われていた為基板の配線抵抗が高く
微小なCCBバンプまたははんだバンプの抵抗も高い為
全体としてかなりの抵抗を持っており電源電圧の降下を
生じる欠点を持っていた。GNDについても抵抗が高い
とノイズ発生の原因となる欠点を持っていた。また、最
近のチップでは高集積化に伴いその配線構造が複雑な多
層配線構造となっており、チップにバンプを形成するさ
いの取扱いによりチップの配線を破壊してしまうという
問題があった。
In the conventional semiconductor device having the flip chip structure described above, solder bumps are formed on the electrodes of the semiconductor chip and the electrodes of the substrate are thermally connected. At this time, flux is used so that the two can be connected perfectly, but the conventional structure with chip sealing has a drawback that flux cleaning cannot be performed. In addition, semiconductor chips used in recent flip-chip mounting are highly integrated, high-speed,
Since it has high power, it is necessary to fully consider the heat dissipation method. In that case, a method of directly cooling by creating an air flow or a liquid flow in the gap where the substrate and the chip are connected is an efficient method, but there is a drawback that this method cannot be adopted. In addition, since the conventional solder bump structure consists of bumps made only of solder, it is possible to prevent the pressure from the surface of the substrate and the semiconductor chip due to the temperature rise during operation, or the planar displacement due to thermal stress such as temperature cycle. There was a risk that the solder joints would be weakly deformed and short-circuited or broken. Further, since the power supply to the inside of the chip is performed only from the CCB bumps or solder bumps, the wiring resistance of the substrate is high and the resistance of the minute CCB bumps or solder bumps is also high, so that it has a considerable resistance as a whole. Had the drawback of causing a descent. Also with respect to GND, there is a drawback that high resistance causes noise generation. Further, in recent chips, the wiring structure has become a complicated multi-layer wiring structure in accordance with high integration, and there is a problem that the wiring of the chip is destroyed by handling when forming bumps on the chip.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
基板に信号・電源・GND用CCBバンプ、その周囲に
分割された大面積の円形の複数の電源・GND用接続部
とを設け、チップには信号・電源・GND用CCBバン
プおよび電源・GND用接続部とそれぞれ対応する位置
に接続部を設け、基板とチップをはんだにより接続した
ことを特徴としている。
The semiconductor device of the present invention comprises:
CCB bumps for signal / power / GND and a plurality of large-area circular power / GND connecting parts provided on the periphery of the board, and chips for signal / power / GND CCB bumps and power / GND It is characterized in that a connecting portion is provided at a position corresponding to each connecting portion, and the substrate and the chip are connected by soldering.

【0005】また、電源・GND用接続部と信号・電源
・GND用CCBバンプとを接続する基板上の配線導体
が全長にわたりチップ上の配線導体とはんだ接続されて
いることを特徴としている。
Further, the wiring conductor on the substrate for connecting the power / GND connecting portion and the signal / power / GND CCB bump is soldered to the wiring conductor on the chip over the entire length.

【0006】また、いずれの信号・電源・GND用CC
Bバンプおよび電源・GND用接続部の内部には銅コア
が埋め込まれている事を特徴としている。
Also, any signal, power supply, GND CC
A feature is that a copper core is embedded inside the B bump and the power supply / GND connection portion.

【0007】[0007]

【作用】上述した構成によれば、チップと基板とのはん
だ接続部に有機溶剤が進入することが可能であり、リフ
ロー時にはんだ接続部に付着したフラックスを洗浄によ
り除去することができる。また、チップ周囲に分割され
た大面積の電源、GND接続部が複数設けられている為
電源電圧降下並びにノイズ発生が最小限に抑えられる。
更にはんだ接続部面積が増大するので基板とチップの接
続強度が増加するとともに基板への熱伝導量が増大し放
熱性向上に寄与する。また、半導体チップ裏面または基
板面からの静的圧力,震動,衝撃,定加速試験等の機械
加速試験や温度サイクルの様な熱膨張差による熱応力発
生等によるはんだバンプ接続部の破壊防止が銅コアを内
蔵することによって可能となり信頼性を向上することが
できる。また、はんだバンプをチップ側でなくより取扱
いの容易な基板側に形成したのでチップの配線を破壊し
てしまうという問題がなくなった。
According to the above-described structure, the organic solvent can enter the solder connection portion between the chip and the substrate, and the flux attached to the solder connection portion can be removed by cleaning during reflow. In addition, since a large-area power source and a plurality of GND connection portions are provided around the chip, the power supply voltage drop and noise generation can be minimized.
Further, since the solder connection area increases, the connection strength between the substrate and the chip increases, and the amount of heat conduction to the substrate also increases, contributing to improved heat dissipation. In addition, it is possible to prevent the destruction of solder bump connections by mechanical pressure tests such as static pressure, vibration, impact, constant acceleration tests, etc. from the backside of the semiconductor chip or substrate surface, and thermal stress generation due to thermal expansion difference such as temperature cycle. It becomes possible by incorporating the core, and the reliability can be improved. Further, since the solder bumps are formed not on the chip side but on the substrate side which is easier to handle, there is no problem of breaking the wiring of the chip.

【0008】[0008]

【実施例1】図1,図2は本発明の実施例1の部分断面
図と部分平面図である。(図1は図2のA−A′線部の
部分断面図である。)以下、本実施例1の半導体装置を
図1,図2により説明する。アルミナ,窒化アルミニウ
ム等のセラミックからなる基板1の表面に円形の信号・
電源・GND用CCBバンプ10が銅コア15の表面に
はんだメッキされて形成されている。更に同一構造であ
り大口径のCCBバンプが電源・GND接続部17とし
てCCBバンプ10の周囲に形成されている。そして、
半導体チップ2が素子形成面を下方にしてはんだにより
基板1に接続されている。半導体チップ2のバンプとの
接続電極は半導体チップ2の表面にチタン,窒化チタ
ン,金の順に積層して形成したものである。そして、基
板周囲に枠状に形成されたシールリング16部とアルミ
ナ,窒化アルミニウム等のセラミックからなるキャップ
18とがAu−Sn共晶合金により接続され気密封止が
行なわれている。キャップ18は半導体チップ2を搭載
できる凹部形状を有し、その凹部低面19と半導体チッ
プ裏面とが、はんだ,Au−Sn共晶合金等により接続
されている。凹部低面19にはあらかじめ半導体チップ
2の裏面と接続するためのタングステンメタライズが施
されそのメタライズ部はキャップシール部20にスルー
ホール21を介して電気的導通が取られている。基板1
のチップ接続面の反対側にはニッケル,金の順にメッキ
された銅コアが形成されておりこの銅コアとセラミック
またはガラス−エポキシからなる回路基板23とがはん
だにより接続されている。基板1両面のCCBバンプ同
志の接続はスルーホール21で行なわれている。半導体
チップと基板とを確実に接続するためには各CCBバン
プの高さと表面状態が均一であることが重要であり、こ
のためスルーホール21はCCBバンプ直下からはずれ
た位置に設けられている。
Embodiment 1 FIGS. 1 and 2 are a partial sectional view and a partial plan view of Embodiment 1 of the present invention. (FIG. 1 is a partial cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 2.) The semiconductor device of the first embodiment will be described below with reference to FIGS. A circular signal on the surface of the substrate 1 made of ceramic such as alumina or aluminum nitride.
The power source / GND CCB bump 10 is formed by solder plating on the surface of the copper core 15. Further, a CCB bump having the same structure and a large diameter is formed around the CCB bump 10 as a power source / GND connecting portion 17. And
The semiconductor chip 2 is connected to the substrate 1 by soldering with the element formation surface facing downward. The connection electrodes to the bumps of the semiconductor chip 2 are formed by laminating titanium, titanium nitride and gold in this order on the surface of the semiconductor chip 2. The frame-shaped seal ring 16 portion around the substrate and the cap 18 made of a ceramic such as alumina or aluminum nitride are connected by an Au-Sn eutectic alloy for hermetic sealing. The cap 18 has a recessed shape in which the semiconductor chip 2 can be mounted, and the recessed lower surface 19 and the backside of the semiconductor chip are connected by solder, Au—Sn eutectic alloy, or the like. Tungsten metallization for connecting to the back surface of the semiconductor chip 2 is applied to the lower surface 19 of the recess in advance, and the metallized portion is electrically connected to the cap seal portion 20 through the through hole 21. Board 1
A copper core plated with nickel and gold in this order is formed on the side opposite to the chip connection surface, and the copper core and the circuit board 23 made of ceramic or glass-epoxy are connected by soldering. The CCB bumps on both sides of the substrate 1 are connected to each other through the through holes 21. In order to reliably connect the semiconductor chip and the substrate, it is important that the height and surface condition of each CCB bump are uniform. Therefore, the through hole 21 is provided at a position deviated from immediately below the CCB bump.

【0009】この様な半導体装置を組み立てるには、例
えば次の様にする。まず、基板1と半導体チップ2をフ
リップチップボンダーでアライメントした後フラックス
を使用しながら窒素雰囲気中で加熱して基板上のCCB
バンプ10,大口径の電源・GND用接続部17と半導
体チップ2の接続電極とを接続する。その後有機溶剤で
洗浄して接続に使用したフラックスを除去する。次にシ
ールリング16上、チップ裏面上にAu−Snプリフォ
ームを置いてからキャップ18を乗せて加圧しながら窒
素雰囲気中で加熱しキャップシール部20を接続封止す
る。次に、セラミックまたはガラス−エポキシからなる
回路基板23に半導体チップ2が実装された基板1を通
常のリフロー法によりはんだ接続すると本発明の半導体
装置が完成する。
To assemble such a semiconductor device, for example, the following is performed. First, the substrate 1 and the semiconductor chip 2 are aligned with a flip chip bonder, and then heated in a nitrogen atmosphere while using flux to apply CCB on the substrate.
The bumps 10, the large-diameter power source / GND connecting portion 17 and the connecting electrodes of the semiconductor chip 2 are connected. Then, it is washed with an organic solvent to remove the flux used for connection. Next, an Au-Sn preform is placed on the seal ring 16 and on the back surface of the chip, and then the cap 18 is placed and heated in a nitrogen atmosphere while pressurizing and sealing the cap seal portion 20. Next, the substrate 1 having the semiconductor chip 2 mounted on the circuit board 23 made of ceramic or glass-epoxy is soldered by the ordinary reflow method to complete the semiconductor device of the present invention.

【0010】ここで基板1上にCCBバンプを形成する
方法について説明する。まずアルミナまたは窒化アルミ
ニウムからなる基板を準備する。この基板のスルーホー
ル21となる部分にはタングステンペーストが埋め込ま
れ焼成されている。またバンプが作成される部分にはバ
ンプと基板の密着強度を上げるためタングステンのメタ
ライズが施されている。この基板の全面にメッキ電極と
なる薄い銅の下地層をスパッタ等により付着する。次に
ドライフィルム(レジスト膜)を基板に付着し、CCB
バンプ10、電源・GND接続部17,シールリング1
6,配線導体22の銅コアのパターンを有するマスクを
使い露光し、現像を行う。次に銅を電解メッキにより付
着し、ドライフィルム,下地層を除去すると銅コアが完
成する。次に半導体チップ側の銅コアにチップとの接続
用となるはんだをメッキする。回路基板23側の銅コア
も同様に形成されるが、回路基板側の銅コアにはニッケ
ルと金が順にメッキされて基板1が完成する。
A method of forming CCB bumps on the substrate 1 will be described here. First, a substrate made of alumina or aluminum nitride is prepared. Tungsten paste is embedded in the portion of the substrate to be the through hole 21 and is baked. In addition, the metallization of tungsten is applied to the portion where the bump is formed in order to increase the adhesion strength between the bump and the substrate. A thin copper underlayer serving as a plating electrode is attached to the entire surface of this substrate by sputtering or the like. Next, a dry film (resist film) is attached to the substrate and CCB
Bump 10, power supply / GND connection part 17, seal ring 1
6, exposure is performed using a mask having a copper core pattern of the wiring conductor 22, and development is performed. Next, copper is deposited by electrolytic plating, and the dry film and the underlayer are removed to complete the copper core. Next, the copper core on the semiconductor chip side is plated with solder for connecting to the chip. The copper core on the circuit board 23 side is also formed in the same manner, but nickel and gold are sequentially plated on the copper core on the circuit board side to complete the board 1.

【0011】以上説明した本発明の実施例1によれば、
以下の効果を得ることができる。本発明のCCBバンプ
は銅コアを内蔵しメッキ被服されたはんだで基板と接続
するので接続時の加熱によりバンプ全体が溶けることが
なくハンダショートが防止できる。またこのことにより
製造の作業が容易となり品質が安定する。
According to the first embodiment of the present invention described above,
The following effects can be obtained. Since the CCB bump of the present invention is connected to the substrate by the solder coated with the copper and having the copper core built-in, the whole bump is not melted by the heating at the time of connection and the solder short circuit can be prevented. This also facilitates manufacturing work and stabilizes the quality.

【0012】またチップと基板,基板と回路基板の間で
面に対して直角方向のが外力または内部応力に対して全
バンプの銅コアが力を受けて応力分散し、面に対して水
平方向のが外力または内部応力に対しては大口径の電源
・GND接続部17の銅コア15が大部分の力を受けて
内部のCCBバンプ10の破壊を防止する効果があり信
頼性が向上する。
Further, between the chip and the substrate and between the substrate and the circuit board, the copper cores of all the bumps receive a force in response to an external force or an internal stress in a direction perpendicular to the surface, and the stress is dispersed, so that the copper core of the bump is horizontal to the surface. With respect to external force or internal stress, the copper core 15 of the large-diameter power source / GND connecting portion 17 receives most of the force and has the effect of preventing the internal CCB bumps 10 from being broken, thereby improving reliability.

【0013】[0013]

【実施例2】次に本発明の実施例2を説明する。図3は
実施例2の部分断面図、図4は実施例2の部分平面図で
ある。(図3は図4のA−A′線部の部分断面図であ
る。)実施例1との違いは電源・GND接続部17と対
辺側の電源・GND接続部17を直接配線導体22で接
続すると共に半導体チップ2にもはんだ接続されている
点である。これにより電源・GNDがさらに強化され、
半導体チップ内の供給電源電圧降下とノイズ発生が抑制
される。その他の部分は実施例1と同じである。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a partial sectional view of the second embodiment, and FIG. 4 is a partial plan view of the second embodiment. (FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 4.) The difference from the first embodiment is that the power supply / GND connecting portion 17 and the power supply / GND connecting portion 17 on the opposite side are directly connected by the wiring conductor 22. In addition to being connected, it is also soldered to the semiconductor chip 2. This further strengthens the power supply and GND,
The power supply voltage drop and noise generation in the semiconductor chip are suppressed. Other parts are the same as those in the first embodiment.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体チ
ップ周辺の大口径のCCBバンプで電源とGND接続部
を構成する事によって、1)はんだ接続時のフラックス
を洗浄する有機溶剤の流通が確保できるのでフラックス
除去が可能となる。2)同様に冷却する時に空冷,液冷
の空気流または液流が基板と半導体チップの間隙に流通
させる事ができるので冷却効果がでる。3)電源GND
を沢山設ける事によって基板内、半導体チップ内の供給
電源電圧降下の防止と大電流の供給を可能としノイズ発
生を抑制可能とした。4)半導体チップと基板、基板と
回路基板間でCCBバンプ接続部にかかる機械的応力、
熱的応力に対して大口径の電源・GND接続部がこれを
受けてCCBバンプ接続部の破壊を防止する効果があ
る。例えば窒化アルミニウム基板で温度サイクル試験
(−65℃〜+150℃)において大口径の電源、GN
D接続部無しでは、100サイクルで100%CCBバ
ンプ接続部が破壊した。しかし、有りの場合は、100
0サイクルにおいてもCCBバンプ接続部の破壊の発生
はなかった。また放熱性については、チップシール(気
密性確保)したものと分割してはんだ接続したものの熱
抵抗の差は、分割してはんだ接続したものの方が20〜
30%低い値が得られた。また電源・GNDの配線抵抗
も従来例は100mΩ有ったが本発明では10〜20m
Ωに低減した。
As described above, according to the present invention, the power source and the GND connection portion are constituted by the large-diameter CCB bumps around the semiconductor chip, whereby 1) the flow of the organic solvent for cleaning the flux at the time of solder connection can be prevented. Since it can be secured, flux can be removed. 2) Similarly, at the time of cooling, an air-cooled or liquid-cooled air flow or liquid flow can be passed through the gap between the substrate and the semiconductor chip, so that a cooling effect can be obtained. 3) Power supply GND
By providing a large number of devices, it is possible to prevent the power supply voltage drop in the substrate and the semiconductor chip and to supply a large current, thus suppressing noise generation. 4) Mechanical stress applied to the CCB bump connection between the semiconductor chip and the substrate, and between the substrate and the circuit substrate,
The large-diameter power supply / GND connection portion receives the thermal stress and has an effect of preventing the CCB bump connection portion from being broken. For example, in a temperature cycle test (-65 ° C to + 150 ° C) using an aluminum nitride substrate, a large-diameter power source, GN
Without the D connection, the 100% CCB bump connection broke in 100 cycles. However, if yes, 100
Even in the 0th cycle, no breakage of the CCB bump connection portion occurred. Regarding the heat dissipation, the difference in thermal resistance between the chip-sealed (securing the airtightness) and the divided and soldered is 20 to 20 for the divided and soldered.
A value of 30% lower was obtained. Further, the wiring resistance of the power supply / GND is 100 mΩ in the conventional example, but is 10 to 20 m in the present invention.
It has been reduced to Ω.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例1の半導体装置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例1の半導体装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明実施例2の半導体装置の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明実施例2の半導体装置の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来のフリップチップ接続の第1例の断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view of a first example of conventional flip-chip connection.

【図6】従来のフリップチップ接続の第2例の斜視図で
ある。
FIG. 6 is a perspective view of a second example of conventional flip-chip connection.

【図7】従来のフリップチップ接続の第3例の断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a third example of conventional flip-chip connection.

【図8】図7における半導体チップまたは基板の構造を
示す平面図である。
8 is a plan view showing the structure of the semiconductor chip or substrate in FIG.

【図9】図7における半導体チップまたは基板の構造を
示す平面図である。
9 is a plan view showing the structure of the semiconductor chip or substrate in FIG. 7. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 半導体チップ 3 電極 4 はんだ接合部 5 貫通孔 6 メタライズ 7 はんだバンプ 8 はんだ枠 9 シリコン配線基板 10 CCBバンプ 11 封止部 12 フィルムキャリア 13 TAB用バンプ 14 リード 15 銅コア 16 シールリング 17 電源・GND接続部 18 キャップ 19 凹部底面 20 キャップシール部 21 スルーホール 22 配線導体 23 回路基板 24 冷却板 25 冷却パイプ 26 蛇腹 27 バネ 28 はんだ 1 Substrate 2 Semiconductor Chip 3 Electrode 4 Solder Joint 5 Through Hole 6 Metallization 7 Solder Bump 8 Solder Frame 9 Silicon Wiring Board 10 CCB Bump 11 Sealing Part 12 Film Carrier 13 TAB Bump 14 Lead 15 Copper Core 16 Seal Ring 17 Power Supply・ GND connection portion 18 Cap 19 Bottom surface of recess 20 Cap seal portion 21 Through hole 22 Wiring conductor 23 Circuit board 24 Cooling plate 25 Cooling pipe 26 Bellows 27 Spring 28 Solder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 浩享 東京都港区芝五丁目7番1号日本電気株式 会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroaki Uchida 5-7-1, Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板に設けたバンプと半導体チップに設
けた電極とを接続してなるフリップチップ構造の半導体
装置において、半導体チップの外周を包囲するように設
けられた複数の大口径銅コア内蔵バンプと前記大口径銅
コア内蔵バンプに包囲されて設けられた複数の小口径銅
コア内蔵バンプとを有する基板と半導体チップとを接続
した事を特徴とするフリップチップ構造の半導体装置。
1. A flip-chip structure semiconductor device in which a bump provided on a substrate and an electrode provided on a semiconductor chip are connected to each other, and a plurality of large-diameter copper cores provided so as to surround an outer periphery of the semiconductor chip are incorporated. A semiconductor device having a flip chip structure, characterized in that a semiconductor chip is connected to a substrate having a bump and a plurality of small diameter copper core built-in bumps surrounded by the large diameter copper core built-in bump.
【請求項2】 前記大口径銅コア内蔵バンプから前記半
導体チップ内部の電極に接続される前記小口径銅コア内
蔵バンプまで配線導体が前記基板上に設けられ前記配線
導体の表面がチップ上の配線と接続されていることを特
徴とする請求項1記載のフリップチップ構造の半導体装
置。
2. A wiring conductor is provided on the substrate from the large diameter copper core built-in bump to the small diameter copper core built-in bump connected to an electrode inside the semiconductor chip, and a surface of the wiring conductor is on the chip. The flip-chip structure semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is connected to the semiconductor device.
【請求項3】 前記大口径銅コア内蔵バンプが前記半導
体チップへの電源供給に使用されていることを特徴とす
る請求項1記載のフリップチップ構造の半導体装置。
3. The semiconductor device having a flip chip structure according to claim 1, wherein the bump having a large diameter copper core is used for supplying power to the semiconductor chip.
【請求項4】 両面に前記銅コア内蔵バンプが形成され
た前記基板の表面の前記銅コア内蔵バンプと前記半導体
チップが接続され、前記基板の裏面の前記銅コア内蔵バ
ンプが回路基板に接続されていることを特徴とするフリ
ップチップ構造の半導体装置。
4. The copper core built-in bumps on the front surface of the substrate having the copper core built-in bumps formed on both sides are connected to the semiconductor chip, and the copper core built-in bumps on the back surface of the substrate are connected to a circuit board. A semiconductor device having a flip-chip structure.
【請求項5】 前記基板表面の前記銅コア内蔵バンプと
前記基板裏面の前記銅コア内蔵バンプがスルーホールで
接続され、前記スルーホールは前記銅コア内蔵バンプ直
下からはずれた位置に設けられていることを特徴とする
請求項4記載のフリップチップ構造の半導体装置。
5. The copper core built-in bumps on the front surface of the substrate and the copper core built-in bumps on the back surface of the substrate are connected by through holes, and the through holes are provided at positions deviated from directly below the copper core built-in bumps. The semiconductor device having a flip-chip structure according to claim 4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6134428A (en) * 1995-11-06 2000-10-17 Seiko Epson Corporation Wrist mounted communicator
US6396144B1 (en) 1996-12-03 2002-05-28 Seiko Epson Corporation Mounting structure of semiconductor device, and communication apparatus using the same

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