JPH0870019A - 電子部品の接続構造および接続方法 - Google Patents

電子部品の接続構造および接続方法

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JPH0870019A
JPH0870019A JP6227385A JP22738594A JPH0870019A JP H0870019 A JPH0870019 A JP H0870019A JP 6227385 A JP6227385 A JP 6227385A JP 22738594 A JP22738594 A JP 22738594A JP H0870019 A JPH0870019 A JP H0870019A
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JP
Japan
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bump
electronic component
bump electrode
semiconductor chip
electronic components
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JP6227385A
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Michihiko Yamamoto
充彦 山本
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/01Manufacture or treatment
    • H10W72/012Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps
    • H10W72/01251Changing the shapes of bumps
    • H10W72/01255Changing the shapes of bumps by using masks
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/20Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
    • H10W72/231Shapes
    • H10W72/234Cross-sectional shape, i.e. in side view

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品を破壊することなく接続することが
でき、且つ電子部品のバンプ電極をファインピッチ化す
ることができるようにする。 【構成】 半導体チップ(電子部品)11のバンプ電極
9の下面には、微細な凹凸が形成されている。一方、配
線基板(電子部品)21のバンプ電極25は半導体チッ
プ11のバンプ電極9よりも軟らかく形成されている。
このため、配線基板21のバンプ電極25に半導体チッ
プ11のバンプ電極9を加圧すると、配線基板21のバ
ンプ電極25に半導体チップ11のバンプ電極9の凸部
が食い込み、アンカーリング効果により両バンプ電極
9、25が接続される。この結果、半導体チップ11を
高温で加熱することなく両バンプ電極9、25を接続す
ることができる。したがって、半導体チップ11を破壊
することなく接続することができ、且つ半導体チップ1
1のバンプ電極9をファインピッチ化することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電子部品の接続構造お
よび接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ICチップ等の半導体チップ(電子部
品)の接続方法の一例として、フリップチップボンディ
ング方式がある。このフリップチップボンディング方式
では、例えば半導体チップを配線基板(電子部品)に接
続する場合、半導体チップの電極に半田バンプを設け、
この半田バンプを配線基板に設けた導電層と対向させて
位置合わせを行い、加熱することにより半田を再溶融
し、半田バンプを介して半導体チップの電極と配線基板
の導電層とを接続している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような半導体チップの接続方法では、半導体チップ
が高温で加熱されることになるので、半導体チップが熱
の影響を受けてその内部が破壊されることがあるという
問題があった。また、半田が再溶融して周囲に流れた場
合、半導体チップの隣接する電極間に短絡が生じること
があるので、半導体チップの電極をファインピッチ化す
ることが困難であるという問題があった。この発明の目
的は、電子部品を破壊することなく接続することがで
き、且つ電子部品のバンプ電極をファインピッチ化する
ことができる電子部品の接続構造および接続方法を提供
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
2つの電子部品の相対向する面にそれぞれバンプ電極が
設けられ、2つの電子部品のうち少なくとも一方の電子
部品のバンプ電極には、他方の電子部品のバンプ電極と
対向する面に微細な凹凸が設けられ、他方の電子部品の
バンプ電極に一方の電子部品の対向するバンプ電極の凸
部が食い込んで接続されたものである。請求項3記載の
発明は、2つの電子部品の相対向する面にそれぞれバン
プ電極を形成し、一方の電子部品のバンプ電極における
他方の電子部品のバンプ電極と対向する面にエッチング
によって微細な凹凸を形成し、且つ他方の電子部品のバ
ンプ電極を一方の電子部品のバンプ電極よりも軟らかく
形成し、2つの電子部品の相対向するバンプ電極同士を
加圧して接続するものである。請求項4記載の発明は、
2つの電子部品の相対向する面にそれぞれバンプ電極を
形成し、両バンプ電極の相対向する面にエッチングによ
ってそれぞれ微細な凹凸を形成し、2つの電子部品の相
対向するバンプ電極同士を加圧して接続するものであ
る。
【0005】
【作用】請求項1記載の発明によれば、2つの電子部品
のうち少なくとも一方の電子部品のバンプ電極には、他
方の電子部品のバンプ電極と対向する面に微細な凹凸が
設けられ、他方の電子部品のバンプ電極に一方の電子部
品の対向するバンプ電極の凸部が食い込んで接続されて
いるので、例えば他方の電子部品のバンプ電極が一方の
電子部品のバンプ電極よりも軟らかく形成されている場
合には、加熱することなく常温にて両バンプ電極を接続
することができ、且つアンカーリング効果(投錨効果)
によって両バンプ電極を接続することができる。したが
って、電子部品を破壊することなく接続することがで
き、且つ電子部品のバンプ電極をファインピッチ化する
ことができる。請求項3記載の発明によれば、一方の電
子部品のバンプ電極における他方の電子部品のバンプ電
極と対向する面にエッチングによって微細な凹凸を形成
し、且つ他方の電子部品のバンプ電極を一方の電子部品
のバンプ電極よりも軟らかく形成し、2つの電子部品の
相対向するバンプ電極同士を加圧して接続するので、他
方の電子部品のバンプ電極に一方の電子部品のバンプ電
極の凸部が食い込んで接続され、加熱することなく常温
にて両バンプ電極を接続することができ、且つアンカー
リング効果によって両バンプ電極を接続することができ
る。したがって、電子部品を破壊することなく接続する
ことができ、且つ電子部品のバンプ電極をファインピッ
チ化することができる。請求項4記載の発明によれば、
両バンプ電極の相対向する面にエッチングによってそれ
ぞれ微細な凹凸を形成し、2つの電子部品の相対向する
バンプ電極同士を加圧して接続するので、両バンプ電極
の各微細な凹凸が相互に絡み合って接続され、加熱する
ことなく常温にて両バンプ電極を接続することができ、
且つアンカーリング効果によって両バンプ電極を接続す
ることができる。したがって、電子部品を破壊すること
なく接続することができ、且つ電子部品のバンプ電極を
ファインピッチ化することができる。
【0006】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を適用した半導体
チップと配線基板との接続前の状態を示したものであ
り、図3(A)〜(E)は半導体チップの製造工程を示
したものである。ここでは、これらの図を参照しながら
半導体チップの構造についてその製造方法と併せて説明
する。まず、図3(A)に示すように、チップ本体1の
上面に絶縁膜2を形成し、絶縁膜2の上面にアルミニウ
ム等からなる電極3をパターン形成する。次に、電極3
を含む絶縁膜2の上面全体に保護膜4を形成した後、保
護膜4の所定の箇所にエッチングにより開口部5を形成
することにより、電極3の周辺部および絶縁膜2の上面
に保護膜4を残存させるとともに、保護膜4の開口部5
を介して電極3を露出させる。次に、上面全体に下地金
属層形成用層6を形成する。次に、図3(B)に示すよ
うに、下地金属層形成用層6の上面にメッキレジスト層
7を形成し、メッキレジスト層7を所定のマスクを介し
て露光して現像することにより、メッキレジスト層7の
所定の箇所に開口部8を形成する。次に、図3(C)に
示すように、ノン・シアン系のメッキ液を使用して開口
部8内に金、銀等を電解メッキすることにより、開口部
8内の下地金属層形成用層6の上面にバンプ電極9を形
成する。この場合、ノン・シアン系のメッキ液を使用し
て電解メッキを行うので、バンプ電極9の硬さは100
〜120Hv(ビッカース硬さ)程度となっている。次
に、図3(D)に示すように、バンプ電極9の上面をヨ
ウ素系(例えば、ヨウ素+ヨウ化アンモニウム+純水)
のエッチング液で5分以上程度ウエットエッチングする
ことにより、バンプ電極9の上面に微細な凹凸を形成す
る。この場合、エッチング液はバンプ電極9の上面のマ
イクロホールから侵入し、結晶粒界に沿って内部に進行
するので、バンプ電極9の上面に微細な凹凸が形成され
る。また、バンプ電極9の厚さは、エッチング前には1
5μm程度だったものがエッチング後には12〜13μ
m程度となっている。次に、メッキレジスト層7を除去
し、バンプ電極9をマスクとして下地金属層形成用層6
をエッチングすると、図1および図3(E)に示すよう
に、バンプ電極9下に下地金属層10が形成され、半導
体チップ11が製造される。
【0007】次に、図1を参照しながら配線基板の構造
についてその製造方法と併せて説明する。この配線基板
21の製造工程はバンプ電極25の形成を除いて半導体
チップ11の製造工程とほぼ同様である。すなわち、絶
縁基板22の上面に導電層23をパターン形成し、導電
層23の上面の所定の一部を除く全上面に保護膜24を
形成し、シアン系のメッキ液を使用して金、銀等を電解
メッキすることにより、導電層23の露出面上にバンプ
電極25を形成する。この場合、半導体チップ11の製
造工程と異なり、シアン系のメッキ液を使用して電解メ
ッキを行う。この結果、バンプ電極25の硬さは半導体
チップ11のバンプ電極9の硬さよりも軟らかくなり、
30〜40Hv程度になる。また、ノン・シアン系のメ
ッキ液を使用して電解メッキを行った後、300℃で1
時間以内程度の熱処理を行っても硬さ30〜40Hv程
度のバンプ電極25を形成することができる。なお、こ
のバンプ電極25は半導体チップ11のバンプ電極9よ
りも大きく形成されている。
【0008】次に、半導体チップと配線基板との接続方
法について説明する。まず、図1に示すように、配線基
板21のバンプ電極25の上方に半導体チップ11のバ
ンプ電極9を対向させて位置合わせする。次に、半導体
チップ11のバンプ電極9を配線基板21の対向するバ
ンプ電極25に常温で加圧すると、図2に示すように、
半導体チップ11のバンプ電極9が配線基板21の対応
するバンプ電極25に接続される。この場合、半導体チ
ップ11のバンプ電極9の下面には微細な凹凸が形成さ
れ、配線基板21のバンプ電極25は半導体チップ11
のバンプ電極9よりも軟らかく形成されているので、加
圧すると配線基板21のバンプ電極25に半導体チップ
11のバンプ電極9の凸部が食い込み、金属の拡散を伴
ったアンカーリング効果により両バンプ電極9、25が
接続され、半導体チップ11を高温で加熱することなく
両バンプ電極9、25を接続することができる。したが
って、半導体チップ11を破壊することなく両バンプ電
極9、25を接続することができ、配線基板21が耐熱
性に劣るものであっても破壊することなく両バンプ電極
9、25を接続することができる。また、半田を用いな
いで接続するので、半田が流れることを考慮する必要が
なく、半導体チップ11のバンプ電極9の寸法を微細化
(センタピッチで50μm以下程度)することができ、
ファインピッチ化することができる。さらに、常温で加
圧するのみで接続することができるので、スループット
が高く、半田や異方導電性接着剤等の接続部材を用いな
いで接続することができるので、リペアが容易である。
【0009】図4はこの発明の他の実施例を適用した半
導体チップと配線基板との接続後の状態を示したもので
ある。この場合、配線基板21のバンプ電極25の上面
にも半導体チップ11のバンプ電極9の下面と同様に微
細な凹凸が設けられ、配線基板21のバンプ電極25は
半導体チップ11のバンプ電極9と同じ硬さに形成され
ている。このようにすると、半導体チップ11のバンプ
電極9の下面に設けられた微細な凹凸と配線基板21の
バンプ電極25の上面に設けられた微細な凹凸とが絡み
合い、アンカーリング効果によって両バンプ電極9、2
5が接続される。また、配線基板21が耐熱性に優れて
いる場合には、両バンプ電極9、25の接続後に熱処理
すると、金等の結晶が粗大化することでさらに強い接続
が得られる。
【0010】なお、両バンプ電極9、25の材質は同一
であることが望ましが、例えば半導体チップ11のバン
プ電極9の材質が金で、配線基板21のバンプ電極25
の材質が銀であってもよい。さらに、上記実施例では、
この発明による電子部品の接続構造を半導体チップと配
線基板との接続構造に適用したが、これに限定されず、
例えば半導体チップとTABテープとの接続構造に適用
することができる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、2つの電子部品のうち少なくとも一方の電
子部品のバンプ電極には、他方の電子部品のバンプ電極
と対向する面に微細な凹凸が設けられ、他方の電子部品
のバンプ電極に一方の電子部品の対向するバンプ電極の
凸部が食い込んで接続されているので、例えば他方の電
子部品のバンプ電極が一方の電子部品のバンプ電極より
も軟らかく形成されている場合には、加熱することなく
常温にて両バンプ電極を接続することができ、且つアン
カーリング効果によって両バンプ電極を接続することが
できる。したがって、電子部品を破壊することなく接続
することができ、且つ電子部品のバンプ電極をファイン
ピッチ化することができる。請求項3記載の発明によれ
ば、一方の電子部品のバンプ電極における他方の電子部
品のバンプ電極と対向する面にエッチングによって微細
な凹凸を形成し、且つ他方の電子部品のバンプ電極を一
方の電子部品のバンプ電極よりも軟らかく形成し、2つ
の電子部品の相対向するバンプ電極同士を加圧して接続
するので、他方の電子部品のバンプ電極に一方の電子部
品のバンプ電極の凸部が食い込んで接続され、加熱する
ことなく常温にて両バンプ電極を接続することができ、
且つアンカーリング効果によって両バンプ電極を接続す
ることができる。したがって、電子部品を破壊すること
なく接続することができ、且つ電子部品のバンプ電極を
ファインピッチ化することができる。請求項4記載の発
明によれば、両バンプ電極の相対向する面にエッチング
によってそれぞれ微細な凹凸を形成し、2つの電子部品
の相対向するバンプ電極同士を加圧して接続するので、
両バンプ電極の各微細な凹凸が相互に絡み合って接続さ
れ、加熱することなく常温にて両バンプ電極を接続する
ことができ、且つアンカーリング効果によって両バンプ
電極を接続することができる。したがって、電子部品を
破壊することなく接続することができ、且つ電子部品の
バンプ電極をファインピッチ化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を適用した半導体チップと
配線基板との接続前の状態の断面図。
【図2】同実施例を適用した半導体チップと配線基板と
の接続後の状態の断面図。
【図3】(A)〜(E)は半導体チップの製造工程を示
す断面図。
【図4】この発明の他の実施例を適用した半導体チップ
と配線基板との接続後の状態の断面図。
【符号の説明】
11 半導体チップ(電子部品) 9、25 バンプ電極 21 配線基板(電子部品)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの電子部品の相対向する面にそれぞ
    れバンプ電極が設けられ、 前記2つの電子部品のうち少なくとも一方の前記電子部
    品のバンプ電極には、他方の前記電子部品のバンプ電極
    と対向する面に微細な凹凸が設けられ、 前記他方の電子部品のバンプ電極に前記一方の電子部品
    の対向するバンプ電極の凸部が食い込んで接続されたこ
    とを特徴とする電子部品の接続構造。
  2. 【請求項2】 前記他方の電子部品のバンプ電極は前記
    一方の電子部品のバンプ電極よりも軟らかく形成された
    ことを特徴とする請求項1記載の電子部品の接続構造。
  3. 【請求項3】 2つの電子部品の相対向する面にそれぞ
    れバンプ電極を形成し、 一方の前記電子部品のバンプ電極における他方の前記電
    子部品のバンプ電極と対向する面にエッチングによって
    微細な凹凸を形成し、且つ前記他方の電子部品のバンプ
    電極を前記一方の電子部品のバンプ電極よりも軟らかく
    形成し、 前記2つの電子部品の相対向するバンプ電極同士を加圧
    して接続することを特徴とする電子部品の接続方法。
  4. 【請求項4】 2つの電子部品の相対向する面にそれぞ
    れバンプ電極を形成し、 前記両バンプ電極の相対向する面にエッチングによって
    それぞれ微細な凹凸を形成し、 前記2つの電子部品の相対向するバンプ電極同士を加圧
    して接続することを特徴とする電子部品の接続方法。
  5. 【請求項5】 前記エッチングはウエットエッチングで
    あることを特徴とする請求項3または4記載の電子部品
    の接続方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6872651B2 (en) 1999-11-18 2005-03-29 Seiko Epson Corporation Manufacturing a bump electrode with roughened face
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JP2015532780A (ja) * 2012-08-10 2015-11-12 スマートラック・テクノロジー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングSmartrac Technology Gmbh コンタクトバンプ接続、コンタクトバンプ、およびコンタクトバンプ接続を作るための方法

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