JPH09232373A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH09232373A
JPH09232373A JP8041165A JP4116596A JPH09232373A JP H09232373 A JPH09232373 A JP H09232373A JP 8041165 A JP8041165 A JP 8041165A JP 4116596 A JP4116596 A JP 4116596A JP H09232373 A JPH09232373 A JP H09232373A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半田接合部の長期信頼性を向上させるととも
に、リペア性も同時に向上する。 【解決手段】半田バンプ3が、根元を厚く先端ほど薄く
なるよう囲むように樹脂を塗布して形成した補強用の樹
脂4を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に高密度実装に適したフリップチップやボールグリッ
ドアレイ(BGA)等のパッケージを有する半導体装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置は、小型軽量化、高速化、高
機能化という電子機器の要求に対応するために、新しい
形態が次々開発されている。チップの高集積化による多
ピン化と、装置の小型・薄型化の要求は厳しくなり、そ
の両立にはファインピッチ化が避けられない。これに対
応する半導体装置の動向として現在ではフリップチップ
実装とBGAが存在する。
【0003】BGAは半導体装置の片側全面に実装用の
電極をアレイ状にすなわちエリアアレイで配置してお
り、片側全面が使用できるため、上記電極をファインピ
ッチ化しなくても多ピン化に対応できる。また一般的に
フリップチップの実装用電極に比べてピッチが広く、半
田バンプが大きくできるため、実装後の信頼性確保も容
易である。しかし半導体装置のサイズがフリップチップ
に比べ大きくなってしまうため、より高密度の実装には
向いていない。
【0004】一方、フリップチップ接続技術は、シリコ
ンチップ上の多数のI/O(入力/出力)用半田バンプ
と、例えばアルミナキャリアのような半導体チップキャ
リアとを相互接続するために、過去20年以上も成功裡
に用いられてきた。
【0005】この技術は、半導体デバイスとセラミック
のような固いキャリア(支持基板)との半田付け箇所を
溶融半田では濡れない障壁で取り囲むことにより、半導
体デバイスの半田接続部が溶融したとき溶融半田の表面
張力が結合部の潰れを阻止し、その結果この半導体デバ
イスを上記キャリアの表面より上に持ち上げる。
【0006】通常、集積回路の半導体デバイスは、半導
体デバイスの材料、すなわちシリコンの熱膨張係数とは
異なった熱膨張係数を持つ材料で作られた固いキャリア
すなわち支持基板上に装着されている。通常、半導体デ
バイスは2.5×10-6/℃の熱膨張係数を持つ単結晶
シリコンで形成されのに対し、支持基板は、5.8×1
0-6/℃の熱膨張係数を持つセラミック材料、代表的に
はアルミナで形成されている。半導体デバイスの動作に
おいては、熱が半田バンプを通って伝導するので、集積
回路装置内の能動素子および受動素子は、半導体デバイ
スおよび支持基板の両方の温度の変動の結果として生じ
る熱を発生する。
【0007】したがって、半導体デバイスおよび支持基
板は、温度変化の結果異なった熱膨張係数に起因する異
なった大きさで膨張して接続されることになり、この応
力が冷却後の固化した半田付け接続部に対して歪みを生
じさせる。
【0008】上述の技術は、半導体デバイスの固いセラ
ミックの支持基板への装着には良好に適合するけれど
も、有機材料の基板上への装着には向いていない。その
理由は例えば、シリコンのような半導体デバイスの材料
の熱膨張係数と、有機材料の基板の熱膨張係数との差異
は、セラミック基板で経験される相違よりも遥かに大き
いからである。
【0009】半導体チップを有機材料の実装基板に装着
した場合の半田バンプの破損の例を示す図6を参照する
と、実装基板と半導体チップの熱膨張係数はかなり違う
ため、温度サイクル試験の実施により(B)に示すよう
に半田バンプは破損する。
【0010】最近発行された、米国特許第460464
4号公報(文献1)記載の従来の第1の半導体装置の疲
労の寿命を増加した改良型の半田付け相互接続構造は、
複数個の半田接続点を持つ支持基板に半導体デバイスを
電気的に接続するための構造であり、この構造におい
て、各半田接続点は、デバイス上の半田に濡れるパッド
構造と、半田に濡れる固い支持基板上の対応するパッド
とを接合しており、さらに、誘電体材料が、デバイスの
周辺領域と、基板の対向面領域との間に置かれており、
この誘電体材料は、半田接続点の少なくとも一つの外側
の行と列を囲んでいる。
【0011】さらに、特開平4−219944号公報
(文献2)記載の従来の第2の半導体装置の例を示す図
7を参照すると、この従来の第2の半導体装置は、半導
体デバイス(チップ)を有機材料の基板に装着した際の
半田接続部の疲労寿命を延ばすために、チップと基板の
間に熱硬化性の樹脂を注入する方法で実装信頼性を向上
させている。
【0012】また、1992年横浜で開催された第7回
国際マイクロエレクトロニクスコンファレンス横浜の予
稿集第252〜第258頁(Proceedings
of7th International Micro
electronicsConference,Yok
ohama(1992))(文献3)記載の従来の第3
の半導体装置は、フリップチップ実装で、実装基板にエ
ポキシ樹脂系材料基板を使用し、チップと基板の間隙を
エポキシ樹脂で封止したものである。ここでは、半田接
続部にかかる応力を封止樹脂の応力分散効果で低減し、
接合部の寿命を従来のセラミック基板を使用したものよ
り向上させている。
【0013】一般的な樹脂注入の方法の例を示す図8を
参照すると、半導体デバイスを実装基板に装着した後、
この基板を少し傾け、半導体デバイスと実装基板の間に
樹脂の注入ノズルを当て樹脂を注入する。この際、毛管
現象を利用して樹脂を注入するため、使用する樹脂とし
ては粘度の低い樹脂が一般的に用いられる。
【0014】一方、BGAが高密度実装に不向であると
いう問題を解決する方法として、特表平6−51039
6号(米国特許第5293067号)公報(文献4)な
どが提案されている。文献4記載の従来の第4の半導体
装置は、BGAの問題を解決するために実装用電極のピ
ッチを小さくして、BGAのようにエリアアレイ(マト
リックス)状に配することで実装しやすく、かつ高密度
に実装できるものである。
【0015】ところが、ファインピッチ化していくと、
バンプ間が狭くなるため実装時にブリッジなどの問題が
発生する可能性がある。そこで、図9に示す米国特許5
147084号公報(文献5)記載の第5の従来の半導
体装置では、パッケージの高温半田接合部にエポキシ樹
脂を塗布することで、半田のブリッジが生じないように
している。
【0016】上述のようにフリップチップなど小型の半
導体装置は、半導体装置の小型化および電気的性能の向
上を実現するといった利点を有していたが、これら小型
の半導体装置には以下のような問題点がある。
【0017】半導体装置においても、将来、半導体チッ
プ上の電極パッドの数を増加させることにより、多ピン
化が図られる。このような電極パッドの数の増加に対処
するためには、バンプの数を増加させること、並びに、
バンプのサイズを小さくすることが必要である。
【0018】バンプとランドの接合強度は接合部分の面
積に比例するため、多ピン化のために半導体装置上のラ
ンドが小さくなると、バンプと半導体装置のランドとの
間の接合強度が低下し、熱衝撃などが加わるとクラック
が発生してしまう。
【0019】実際、フリップチップ実装においては、周
辺配列が一般的などでチップ上の電極パッドはファイン
ピッチ化せざるを得なく、半田バンプも小さくなってし
まっている。そのためプリント基板などの熱膨張率差が
大きい基板にそのまま実装しただけでは半田バンプに強
い応力がかかるため、実装後の信頼性は良くない。
【0020】さらに、その他の半導体装置をプリント基
板上に実装する場合でバンプのサイズが小さくなるにし
たがって、実装後の温度サイクル試験、および、実際に
製品として使用されている間に、基板と半導体装置との
間の熱膨張率の相違のために、バンプが半導体装置上の
ランドとの接合部で破断する。
【0021】また、実装後の信頼性を高めるために半田
バンプを大きくすると、基板実装時や半田バンプの形成
時にブリッジなどの問題が発生してしまう。
【0022】また、バンプを突出させた半導体装置を基
板上に実装する場合、実装後、半導体装置と基板との間
の接合強度を強化するために、実装された半導体装置と
基板との間に接着樹脂を注入することで、半導体装置と
基板を固定しバンプの周囲をこの接着樹脂によって固め
ることも行われている。この方法は樹脂を注入するプロ
セスを追加しなければならなくなるだけでなく、実装後
に十分なフラックス洗浄が必要となる。また、接着樹脂
の注入後、半導体チップの不良、異常或いは電気的接続
部の異常が検出されても、不良・異常の検出された半導
体チップだけを取り替えること(リペア)はできない。
【0023】また、半田接続のような低融点の金属で半
導体装置と基板を接続した場合、リペアを行うとき、通
常は基板を半田の融点近く又はそれ以上の温度で加熱す
ることで不良半導体装置を基板から除去するが、その際
に半田がどちらに残るかの制御はできない。
【0024】そこで文献5の従来の第5の半導体装置の
ように、半導体装置側のバンプに高融点半田を使用し、
実装基板側には共晶半田を用いることによって上記の問
題を解決している例もある。ところがこの方法では、最
初の実装時に高温半田の成分は共晶半田に溶け込むた
め、2度目以降の実装からは、実装基板側の半田の成分
が変化するためリフローの条件を変えなくてはならな
い。
【0025】一方、従来の第5の半導体装置の構造は半
田のブリッジを起こさないことを目的とした構造である
ため、半田バンプがある側の面(基板に実装する側の
面)全体に均一に樹脂を塗布した構造になっているが、
樹脂を均一に塗布しているので実装後に温度差が生じた
とき、実装基板とパッケージの熱膨張係数が違うため
に、半田バンプと半田バンプ根元のエポキシ樹脂の境目
部分に高いせん断応力が発生する。その結果、図10に
示すように半田バンプにクラックが生じ、実装後の信頼
性が良くなかった。
【0026】上記の半田バンプの樹脂の付け根部分のせ
ん断応力は、樹脂厚が厚くても、薄くても発生する。
【0027】そして、図11に示すように、半導体装置
のパッケージに均一に樹脂が塗布してあるため、このパ
ッケージと塗布エポキシ樹脂との間に熱膨張率の差が生
じる。そのためパッケージに温度変化が生じたとき上記
熱膨張率差起因の応力によりパッケージが歪むため、実
装基板とパッケージの間の電気的接続部に引っ張り応力
が発生する。つまり、半導体装置に樹脂が均一に塗布し
てあると、実装後の信頼性の低下要因にもなる。
【0028】また、半導体装置の歪が実装後の信頼性に
影響がないほど塗布樹脂厚を薄くするとブリッジの防止
効果がなくなる。
【0029】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置は、多ピン化のための半導体チップ上の電極パッド
の数の増加に対処するためには、バンプの数の増加並び
にバンプのサイズの縮小化を必要とするが、バンプとラ
ンドの接合強度は接合部分の面積に比例するため、ラン
ドが小さくなると接合強度が低下し熱衝撃などにより信
頼性低下要因となるクラックが発生するという欠点があ
った。
【0030】また、基板と半導体装置との間の熱膨張率
の相違のために、実装後の温度サイクル試験や実際に製
品として使用されている間にバンプが半導体装置上のラ
ンドとの接合部で破断するという欠点があった。
【0031】また、実装後の信頼性を高めるために半田
バンプを大きくすると、基板実装時や半田バンプの形成
時にブリッジが発生するという欠点があった。
【0032】また、従来の第2,第3の半導体装置にお
ける実装後の接合強度の強化のため半導体装置と基板と
の間に接着樹脂を注入して両者を固定する方法は、樹脂
の注入プロセスを追加するだけでなく、実装後に十分な
フラックス洗浄が必要となるという決定点があった。ま
た、接着樹脂の注入後、半導体チップの不良、異常或い
は電気的接続部の異常が検出されても、不良・異常の検
出された半導体チップだけの交換すなわちリペアはでき
ないという欠点があった。
【0033】また、リペアを行うとき、通常は基板を半
田の融点近くまたはそれ以上の温度で加熱して不良半導
体装置を基板から除去する際に半田がどちらに残るかの
制御はできないという欠点があった。
【0034】従来の第5の半導体装置は、半導体装置側
のバンプに高融点半田を使用し、実装基板側には共晶半
田を用いることによって上記の問題を解決しているが、
この方法では、最初の実装時に高温半田の成分が共晶半
田に溶け込み成分が変化するため、2度目以降の実装か
らはリフローの条件を変える必要がああるという欠点が
あった。
【0035】さらに従来の第5の半導体装置は、実装面
全体に均一に樹脂を塗布しているので実装後の温度差の
発生時に、実装基板とパッケージの熱膨張係数の相違の
ため、半田バンプと半田バンプ根元のエポキシ樹脂の境
目部分に発生する高いせん断応力により半田バンプにク
ラックが生じ、実装後の信頼性に欠けるという欠点があ
った。また、半導体装置パッケージと均一の塗布樹脂と
の相互間の熱膨張率差によりパッケージの温度変化が生
じたときその応力によりパッケージが歪むため、実装基
板とパッケージの間の電気的接続部に引っ張り応力が発
生し、実装後の信頼性の低下要因となるという欠点があ
った。
【0036】また、半導体装置パッケージの歪が実装後
の信頼性に影響がないほど塗布樹脂厚を薄くするとブリ
ッジの防止効果がなくなるという欠点があった。
【0037】本発明の目的は、半導体装置において実装
後の信頼性とリペア性の両方を同時に満たすような実装
構造および製造方法の半導体装置を提供することであ
る。
【0038】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
一方向に突出した低融点の合金から成る接続端子である
半田バンプを有しこの半田バンプを実装対象基板の対応
する接続端子パッドに接触させることにより実装を行う
半導体装置において、前記半田バンプが、根元を厚く先
端ほど薄くなるよう囲むように樹脂を塗布して形成した
樹脂補強部材を備えて構成されている。
【0039】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の半導
体装置の裏面および表面をそれぞれ斜視図で示す図1
(A),(B)および図1(B)のA−A断面を断面図
で示す図1(C)を参照すると、この図に示す本実施の
形態の半導体装置は、表面に電極パッドを有する半導体
チップ1と、絶縁フィルムの一方の主面に配線パターン
を形成したキャリアフィルムから成るインタポーザ2
と、半導体チップ1とインタポーザ2の表面の全域にわ
たって設けられた半田バンプ3と、半田バンプ3の付け
根部分に塗布した熱硬化性または熱可塑性の補強用の樹
脂4とを備える。
【0040】本実施の形態の半田バンプ3の拡大断面を
断面図で示す図2(A)を参照すると、この半田バンプ
3は、キャリアフィルムの基材フィルム6の配線層の電
極パッドの配線パターン5に付けられ、配線パターン5
の詳細を示す平面図,B−B断面図をそれぞれ示す図2
(B),(C)を併せて参照すると、カバーコート(ま
たはソルダレジスト)7が配線パターン5が被るように
配置されている。
【0041】半田バンプ3の付け根に塗布した樹脂4の
構造上の特徴は、半田バンプ3の付け根部分には特に樹
脂厚を厚くしてあり、上部部分に進むにしたがって樹脂
厚を薄くしている。すなわち、いわゆるフィレット(す
み肉)状に塗布している。また、複数の半田バンプ3の
間の空間部部分には樹脂4は全く塗布しないか、塗布し
てもこの塗布厚はごくわずかとすることである。
【0042】次に、本実施の形態の半導体装置の製造方
法を工程図で示す図3を参照して上記構造の実現方法に
ついて説明すると、まず、この構造の実現のために、使
用可能な樹脂の候補としては熱硬化性または熱可塑性の
樹脂がある。ただし、樹脂塗布時にはある程度粘度が低
い必要がある。また、熱硬化性の樹脂の場合でも高温で
は一時的にでも粘度が低下するような樹脂の方が望まし
い。本実施の形態では、上記条件を満足する樹脂4の例
として、熱硬化性のエポキシ系の樹脂とポリイミド系の
樹脂、および熱可塑性のフッ素系の樹脂を使用した例を
それぞれ示す。
【0043】まず、補強樹脂の作成方法としては、半田
バンプ3を有する半導体装置(A)に半田バンプ3の各
々を仕切るようにマスクをかぶせ(B)、スキーザなど
を用いてマスクの中に樹脂を塗り込む、と同時に半田バ
ンプ3上の余分な樹脂をこすり落とす(C)、マスクを
はずし(D)、熱硬化性の樹脂の場合は熱で溶媒を蒸発
させ、樹脂を熱で硬化させる。熱可塑性の樹脂の場合
は、溶媒を蒸発させ乾固させる(E)。
【0044】樹脂塗布時すなわちマスクをはずした時点
には半田バンプ3のまわりにフィレット状に樹脂が存在
し、加熱過程では溶媒が蒸発するにしたがってさらに樹
脂が半田バンプ3のまわりに集まるようになる。キュア
が終わるときには、半田バンプ3間の樹脂の層は全くな
くなるか、かなり薄くなってしまう。
【0045】上記の構造を実現するためには、使用する
樹脂はある程度溶媒で薄まっている必要がある。
【0046】本実施の形態の半導体装置をプリント基板
に実装した場合の状態を側面図で示す図4を参照する
と、本実施の形態の半導体装置は、BGA,QFPなど
の通常のパッケージと同様にマウント,リフローという
工程だけで何ら特別な工程を追加せずに実装が可能であ
る。
【0047】上述したように、本実施の形態の構造では
半田バンプ3の付け根部分では樹脂4が特に厚く、半田
バンプ3の先端にいくほど樹脂4が薄くなっている。こ
のため半田バンプ3にかかる熱応力が一点にかからず分
散するため、高い実装信頼性が得られる。また複数の半
田バンプ3間の樹脂層は全くないか、かなり薄くなって
いる。このため、塗布した樹脂の影響によるパッケージ
の反りは全くなくしたがって半田バンプ3への応力は発
生しない。したがって実装後の信頼性を向上させること
ができる。
【0048】本実施の形態では半田バンプ側面のかなり
高いところまで樹脂が塗布してあるため、リペア時にも
半導体装置側のそれぞれのパッドに一定量の半田を保持
することが出来る。したがって半導体装置側、実装基板
側でともに共晶半田を用いてもリペア性はかなり向上で
きる。
【0049】次に、具体例について述べる。まず、第1
の事例は図4にしたがって、この半導体装置の半田バン
プ3の付け根部分にエポキシ系液状樹脂(ヤング率10
00kgf/mm2 ,熱膨張係数15.0ppm/℃)
を塗布し、硬化させる。
【0050】本事例では、パッケージサイズ7.5mm
角,パッドサイズ180〜250μm,半田バンプのサ
イズは200〜250μm、半田バンプまわりの樹脂の
高さは約100〜150μmであった。
【0051】この半導体装置をプリント基板に実装し、
下記の信頼性テストを行ったところ、耐温度サイクル性
がかなり向上することを確認した。
【0052】 温度サイクル条件 :−40〜125℃ 補強樹脂なし :250サイクル 補強樹脂あり(液状樹脂):600サイクル 第2の事例として、熱硬化性ポリイミド樹脂(ヤング率
250kgf/mm2,熱膨張係数50.0ppm/
℃)を使用し、図3の製作方法の通りに補強樹脂を形成
する。
【0053】本事例の使用パッケージのサンプルは第1
の事例のものと同一で半田バンプまわりの樹脂厚は80
〜150μmである。第1の事例と同様の信頼性テスト
では、以下のように耐温度サイクル性が大きく向上する
ことを確認した。
【0054】 T/C :−40〜125℃ 補強樹脂なし :250サイクル 補強樹脂あり(ポリイミド):800サイクル 次に、本発明の第2の実施の形態を特徴ずける半田バン
プ3Aの拡大断面を断面図で示す示す図5(A)および
配線パターン5の詳細を示す平面図,B−B断面図をそ
れぞれ示す図5(B),(C)を参照すると、この半田
バンプ3Aおよび配線パターン5Aの上述の第1の実施
の形態との相違点は、カバーコート7が配線パターン5
Aの一部にしか被らないように配置されていることであ
る。
【0055】これにより、第1の実施の形態の構造と比
較してもさらに耐T/Cが向上する。
【0056】この第2の実施の形態の半導体装置とし
て、第1の実施の形態の第2の事例と同様の補強用の樹
脂として熱硬化性のポリイミド樹脂を使用した場合の信
頼性テスト結果、以下のように耐温度サイクル性が大き
く向上することを確認した。
【0057】 T/C :−40〜125℃ 補強樹脂なし :250サイクル 補強樹脂あり(ポリイミド):1000サイクル このように半田バンプ根元に補強用の樹脂を塗布するこ
とにより、上記樹脂を塗布しない場合に比べて実装後の
信頼性(耐温度サイクル性)を著しく向上させることが
できる。
【0058】第1,第2の実施の形態では、実装後に何
回リペアができるかについて確認を行い、3回以上のリ
ペアが可能であることがわかった。実際の実装でも、パ
ッケージの不良率から考えて、2回リペアができれば良
いので3回以上リペアが出来れば全く問題はない。
【0059】上述の本発明の半導体装置の構造が従来の
半導体装置の構造より優れている点を列挙すると以下の
通りである。
【0060】(1)半田バンプ付け値部分の接合強度を
向上させる。
【0061】(2)樹脂が全くない場合に比べて、半田
バンプの根元に集中する応力をかなり減少させることが
できる。
【0062】(3)均一の厚さで樹脂が塗られていると
きは半田バンプ根元と樹脂の境界に強い応力が発生する
が、本構造では樹脂の厚さが徐々に薄くなっているため
に、半田バンプのどこか1点に強い応力が発生するのを
防ぐ。
【0063】(4)複数の半田バンプの中間部分に樹脂
を塗布しないため、半導体装置全体に無理な曲げ応力が
発生しない。
【0064】(5)以上の結果として耐温度サイクル性
を向上させることができる。
【0065】(6)さらにリペア性も向上できる。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置は、半田バンプが根元を厚く先端ほど薄くなるよう囲
むように樹脂を塗布して形成した樹脂補強部材を備える
ことにより、パッケージと基板の熱膨張率の相違により
発生し半田バンプ接続部に集中するせん断応力を半田バ
ンプ全体に分散することができ、また、同時に半田バン
プ接続部に発生する回転応力を抑制できるという効果が
ある。
【0067】また、半田バンプはその表面の大部分を樹
脂によって被覆されているため、半田バンプ表面上に発
生する引っ張り応力を軽減できるという効果がある。
【0068】さらに、半導体装置をプリント基板に実装
するときの半田バンプの破損を防止し、実装後の信頼性
を向上させることができ、かつ実装後に不良半導体装置
をリペア可能な半田バンプ構造が得られるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の第1の実施の形態を示す
斜視図および断面図である。
【図2】本実施の形態の半導体装置における半田バンプ
の詳細を示す断面図および平面図である。
【図3】本実施の形態の半導体装置の製造方法を示す工
程図である。
【図4】本実施の形態の半導体装置をプリント基板に実
装した場合の状態を示す側面図である。
【図5】本発明の半導体装置の第2の実施の形態を特徴
ずける半田バンプの詳細を示す断面図および平面図であ
る。
【図6】半導体チップを有機材料の実装基板に装着した
場合の半田バンプ破損の例を示す説明図である。
【図7】従来の第2の半導体装置の一例を示す側面図で
ある。
【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す説明図であ
る。
【図9】従来の第5の半導体装置を示す断面図である。
【図10】従来の第5の半導体装置の半田バンプ破損の
原因を示す説明図である。示す断面図である。
【図11】従来の第5の半導体装置のパッケージに温度
変化が生じた場合のパッケージの歪の様子を示す説明図
である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 インタポーザ 3,3A 半田バンプ 4 樹脂 5,5A 配線パターン 6 基材フィルム 7 カバーコート

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方向に突出した低融点の合金から成る
    接続端子である半田バンプを有しこの半田バンプを実装
    対象基板の対応する接続端子パッドに接触させることに
    より実装を行う半導体装置において、 前記半田バンプが、根元を厚く先端ほど薄くなるよう囲
    むように樹脂を塗布して形成した樹脂補強部材を備える
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記樹脂が、熱硬化性樹脂であることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記樹脂が、熱可塑性樹脂であることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記半田バンプの接続用配線の配線パッ
    ドの一部または全部が絶縁膜を被っていない構造を有す
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003100948A (ja) * 2001-09-25 2003-04-04 Texas Instr Japan Ltd 半導体装置及びその製造方法
US6608921B1 (en) 1998-08-21 2003-08-19 Nec Electronics Corporation Inspection of solder bump lighted with rays of light intersecting at predetermined angle
US7675172B2 (en) * 2007-06-29 2010-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Printed circuit board, mounting method of electronic component, and electronic apparatus
JP2011085591A (ja) * 2010-11-10 2011-04-28 Oki Semiconductor Co Ltd 実装構造体
JP2013219369A (ja) * 2005-11-01 2013-10-24 Allegro Microsystems Llc フリップチップ・オン・リード半導体パッケージの方法および装置
US9132494B2 (en) 2011-01-21 2015-09-15 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Wiring board and method for manufacturing the same
US9299915B2 (en) 2012-01-16 2016-03-29 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having non-conductive die paddle
US10991644B2 (en) 2019-08-22 2021-04-27 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a low profile

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6027791A (en) * 1996-09-30 2000-02-22 Kyocera Corporation Structure for mounting a wiring board
JPH11148068A (ja) * 1997-11-18 1999-06-02 Shinko Electric Ind Co Ltd 異方性応力緩衝体及びそれを用いた半導体装置
US6040630A (en) * 1998-04-13 2000-03-21 Harris Corporation Integrated circuit package for flip chip with alignment preform feature and method of forming same
US5943597A (en) * 1998-06-15 1999-08-24 Motorola, Inc. Bumped semiconductor device having a trench for stress relief
JP2000124348A (ja) * 1998-10-14 2000-04-28 Oki Electric Ind Co Ltd Vlsiパッケージ
GB2389460A (en) * 1998-12-22 2003-12-10 Nec Corp Mounting semiconductor packages on substrates
US6319851B1 (en) 1999-02-03 2001-11-20 Casio Computer Co., Ltd. Method for packaging semiconductor device having bump electrodes
EP1085564A1 (en) * 1999-09-14 2001-03-21 Casio Computer Co., Ltd. Method for packaging semiconductor device having bump electrodes
JP3973340B2 (ja) 1999-10-05 2007-09-12 Necエレクトロニクス株式会社 半導体装置、配線基板、及び、それらの製造方法
JP3451373B2 (ja) * 1999-11-24 2003-09-29 オムロン株式会社 電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法
US6388335B1 (en) * 1999-12-14 2002-05-14 Atmel Corporation Integrated circuit package formed at a wafer level
JP3629178B2 (ja) 2000-02-21 2005-03-16 Necエレクトロニクス株式会社 フリップチップ型半導体装置及びその製造方法
JP3596864B2 (ja) * 2000-05-25 2004-12-02 シャープ株式会社 半導体装置
JP2001339012A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Nec Kyushu Ltd 半導体装置およびその製造方法
US6400033B1 (en) * 2000-06-01 2002-06-04 Amkor Technology, Inc. Reinforcing solder connections of electronic devices
US6333253B1 (en) * 2000-08-24 2001-12-25 Advanced Micro Devices, Inc. Pattern-block flux deposition
US6578755B1 (en) * 2000-09-22 2003-06-17 Flip Chip Technologies, L.L.C. Polymer collar for solder bumps
US6808959B2 (en) * 2001-05-24 2004-10-26 Nec Electronics Corporation Semiconductor device having reinforced coupling between solder balls and substrate
US20050082670A1 (en) * 2003-09-11 2005-04-21 Nordson Corporation Method for preapplying a viscous material to strengthen solder connections in microelectronic packaging and microelectronic packages formed thereby
KR100630698B1 (ko) * 2004-08-17 2006-10-02 삼성전자주식회사 솔더볼 접착 신뢰도를 높이는 반도체 패키지 및 그 제조방법
CN101888747B (zh) * 2006-01-27 2012-09-05 揖斐电株式会社 印刷线路板的制造方法
US20080308935A1 (en) * 2007-06-18 2008-12-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor chip package, semiconductor package including semiconductor chip package, and method of fabricating semiconductor package
FR2957748B1 (fr) * 2010-03-16 2012-09-07 St Microelectronics Grenoble 2 Composant electronique a montage en surface
JP2017204619A (ja) 2016-05-13 2017-11-16 キヤノン株式会社 モジュール、その製造方法および電子機器
JP2023101235A (ja) * 2022-01-07 2023-07-20 キヤノン株式会社 電子モジュール、装置及び電子モジュールの製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0817860A (ja) * 1994-06-30 1996-01-19 Oki Electric Ind Co Ltd 電子部品の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4604644A (en) * 1985-01-28 1986-08-05 International Business Machines Corporation Solder interconnection structure for joining semiconductor devices to substrates that have improved fatigue life, and process for making
JP2590450B2 (ja) * 1990-02-05 1997-03-12 株式会社村田製作所 バンプ電極の形成方法
US5121190A (en) * 1990-03-14 1992-06-09 International Business Machines Corp. Solder interconnection structure on organic substrates
US5147084A (en) * 1990-07-18 1992-09-15 International Business Machines Corporation Interconnection structure and test method
EP0585376A4 (en) * 1991-05-23 1994-06-08 Motorola Inc Integrated circuit chip carrier
US5591941A (en) * 1993-10-28 1997-01-07 International Business Machines Corporation Solder ball interconnected assembly

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0817860A (ja) * 1994-06-30 1996-01-19 Oki Electric Ind Co Ltd 電子部品の製造方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6608921B1 (en) 1998-08-21 2003-08-19 Nec Electronics Corporation Inspection of solder bump lighted with rays of light intersecting at predetermined angle
JP2003100948A (ja) * 2001-09-25 2003-04-04 Texas Instr Japan Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2013219369A (ja) * 2005-11-01 2013-10-24 Allegro Microsystems Llc フリップチップ・オン・リード半導体パッケージの方法および装置
US7675172B2 (en) * 2007-06-29 2010-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Printed circuit board, mounting method of electronic component, and electronic apparatus
JP2011085591A (ja) * 2010-11-10 2011-04-28 Oki Semiconductor Co Ltd 実装構造体
US9132494B2 (en) 2011-01-21 2015-09-15 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Wiring board and method for manufacturing the same
US9299915B2 (en) 2012-01-16 2016-03-29 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having non-conductive die paddle
US9620705B2 (en) 2012-01-16 2017-04-11 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having non-conductive die paddle
US10333055B2 (en) 2012-01-16 2019-06-25 Allegro Microsystems, Llc Methods for magnetic sensor having non-conductive die paddle
US10991644B2 (en) 2019-08-22 2021-04-27 Allegro Microsystems, Llc Integrated circuit package having a low profile

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