JPH11135674A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH11135674A
JPH11135674A JP9296906A JP29690697A JPH11135674A JP H11135674 A JPH11135674 A JP H11135674A JP 9296906 A JP9296906 A JP 9296906A JP 29690697 A JP29690697 A JP 29690697A JP H11135674 A JPH11135674 A JP H11135674A
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JP
Japan
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solder
bump electrode
semiconductor device
conductive pattern
semiconductor
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JP9296906A
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Inventor
Shigeo Mizogami
繁男 溝上
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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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
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/072Connecting or disconnecting of bump connectors
    • H10W72/07251Connecting or disconnecting of bump connectors characterised by changes in properties of the bump connectors during connecting
    • 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

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細な導電パターンに十分な厚みで半田被覆
することは困難でファインピッチの電極を有する半導体
装置の半田付けは制限されていた。 【解決手段】 微細な導電パターン6bに幅広の半田供
給部6aを形成することにより、ファインピッチのバン
プ電極を有する半導体ペレット1を配線基板4に接続す
ることが出来る。

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、特にバ
ンプ電極を有する半導体ペレットを配線基板にマウント
した半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置などの電子部品は小型化、高
集積化を実現することにより電子回路装置の小型化、薄
型化に寄与している。このように小型化を実現するもの
として、図5及び図6に示す構造の半導体装置が知られ
ている。図において、1は半導体ペレットで、内部に多
数の半導体素子が形成され内部接続されて電子回路を形
成した半導体基板2に外部引き出し用のバンプ電極3を
形成している。4は絶縁基板5に導電パターン6を形成
した配線基板で、導電パターン6の一部(パッド電極
7)を半導体ペレット1のバンプ電極3と対向する部分
に位置させて、他の部分を絶縁性樹脂8にて被覆してい
る。9は配線基板4上に半導体ペレット1を配置する前
に、パッド電極7上に形成された半田で、一般的にはク
リーム半田をスクリーン印刷して形成され、この半田9
を介してバンプ電極3とパッド電極7とが重合させ高温
雰囲気中でリフローさせた半田9により、バンプ電極3
とパッド電極7とを接続している。10は半導体ペレッ
ト1と配線基板4の間に注入され、機械的に接続すると
ともに半導体ペレット1の表面を保護している。この半
導体装置は外装被覆していない半導体ペレット1を直接
的にフリップチップボンディングしているため薄型化が
可能で、図示例では一つの半導体ペレット1のみを示す
が、半導体ペレットを含む他の電子部品を多数マウント
することもでき、高密度実装も可能であるが、最近では
さらに小型化が望まれており、高集積化した半導体ペレ
ットを用いている。一方、より高集積化に対応するため
に限られた寸法のもとで電極数を増大させると、バンプ
電極3の寸法(径)、間隔を狭小化させなければならな
い。ところが、クリーム半田は溶剤で液化させたバイン
ダに半田粒子を分散させたもので、パッド電極7の領域
内にスクリーン印刷後、溶剤が揮発して粘度が十分高く
なるまで流動しパッド電極7の周縁に流出する。そのた
め、パッド電極7の隣り合う側壁間に流動化したクリー
ム半田が流入すると、電極間隔が一層狭まり、この半田
が溶融すると短絡や耐電圧低下などの問題を生じること
があった。このような問題が半導体ペレット上の電極の
一か所でも生じると半導体装置としては不良となり、電
極数が多い半導体装置では顕著な問題であった。またク
リーム半田を所定の位置に所定の寸法形状にスクリーン
印刷するためのマスクは、その窓を電極の径に合わせて
径小にすると、これに対応してマスクの厚さも薄くする
必要があり強度が低下するという問題があった。このよ
うな問題を解決するものとして、特開平6−32645
3号公報、特開平7−74459号公報には、半田被覆
すべき物品を処理液で処理して、その金属露出部のみに
粘着性を付与し、これに半田粒子を選択的に付着させ、
加熱溶融させることにより半田の被膜を形成することが
開示されている。この半田被覆技術は微細な半田粉末を
用い、この半田粉末の供給量を制御することにより膜厚
の制御が容易で、膜厚精度が高く、ファインピッチ対応
でき、120μmピッチのフリップチップボンディング
にも十分対応できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、ファインピッチ
の電極を有する半導体ペレットとこの半導体ペレットに
比して径と配列ピッチとが十分大きい電極を有する電子
部品とを同一配線基板にマウントする構造の電子部品で
は、半導体部分と他の電子部品部分とで電極に被覆する
半田の最適厚さが異なるため、スクリーン印刷法では半
導体ペレット部分の半田厚が厚過ぎたり、電子部品部分
の半田厚が不足するという問題があった。また、上記半
田被覆技術を適用することによりファインピッチの半導
体ペレット部分の問題は解消できても同一基板上の他の
電子部品の電極部分を異なる厚さに半田被覆にはスクリ
ーン印刷技術の併用なども必要で作業内容が煩雑で作業
工数も増大するという問題もあった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、半導体基板上にバンプ
電極を形成した半導体ペレットを、バンプ電極の面積に
比して十分広く設定されて半田が供給される半田供給部
と、バンプ電極とほぼ同じ巾に設定されて一端が半田供
給部に接続され他端部がバンプ電極と対向し半田供給部
から溶融半田をバンプ電極側に引き込む半田引込み部と
を有する導電パターンを絶縁基板に形成した配線基板に
対向させ、バンプ電極と半田引き込み部とを半田にて接
続した半導体装置を提供する。また本発明は、半導体基
板上にバンプ電極を形成した半導体ペレットと絶縁基板
に導電パターンを形成した配線基板とを対向させバンプ
電極と導電パターンとを電気的に接続する半導体装置の
製造方法であって、上記配線基板として、バンプ電極の
面積に比して十分広く設定されて半田が供給される半田
供給部と、バンプ電極とほぼ同じ巾に設定されて一端が
半田供給部に接続され他端部がバンプ電極と対向する半
田引込み部とを形成した導電パターンを有する配線基板
を用い、半導体ペレットと配線基板とを対向させ、バン
プ電極と導電パターンの半田引込み部とを位置決めして
重合させる工程と、導電パターンの半田供給部に半田を
供給する工程と、半田供給部に供給した半田を高温雰囲
気中でリフローさせ、溶融半田の表面張力により溶融半
田を半田供給部からバンプ電極に向かって半田引込み部
上を移動させる工程と、バンプ電極と半田引込み部とを
電気的に接続する半田を冷却する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明による半導体装置は、バン
プ電極と導電パターンの接続構造に特徴があるが、半田
供給部に接続される導電パターンのうち、半田引込み部
を除く部分を半田レジスト膜で被覆することにより、半
田引込み部への半田の移動を容易にすることができる。
さらに導電パターンの半田供給部と半田引込み部に金メ
ッキ処理することによりさらに半田の移動を良好にでき
る。この発明はバンプ電極の巾が200μm以下の半導
体ペレットを有する半導体装置に有効で、またバンプ電
極の配列間隔が200μm以下の半導体ペレットを有す
る半導体装置にも有効である。また本発明による半導体
装置の製造方法は、配線基板として、半導体ペレットの
バンプ電極の面積に比して十分広く設定されて半田が供
給される半田供給部と、バンプ電極とほぼ同じ巾に設定
されて一端が半田供給部に接続され他端部がバンプ電極
と対向する半田引込み部とを形成した導電パターンを有
する配線基板を用い、半導体ペレットと配線基板とを対
向させ、バンプ電極と導電パターンの半田引込み部とを
位置決めして重合させる工程と、導電パターンの半田供
給部に半田を供給する工程と、半田供給部に供給した半
田を高温雰囲気中でリフローさせ、溶融半田の表面張力
により溶融半田を半田供給部からバンプ電極に向かって
半田引込み部上を移動させる工程と、バンプ電極と半田
引込み部とを電気的に接続する半田を冷却する工程とを
含むことを特徴とするが、半田引込み部には溶融半田の
流動性を良好にする金属メッキ層を形成する。また、半
田供給部に供給される半田としてクリーム半田を用いる
ことができ、このクリーム半田をシリンジにより供給し
たり、スクリーン印刷法により供給することができる。
さらには半田供給部に供給される半田として粒状半田を
用いることもできる。この場合には、半田供給部の周縁
に耐熱性樹脂よりなる凸壁を設け、この凸壁で囲まれる
領域に粒状半田を供給することができる。
【0006】
【実施例】以下に本発明の実施例を図1から説明する。
図において、図5及び図6と同一物には同一符号を付し
重複する説明を省略する。図中、本発明による半導体装
置が図5半導体装置と相異するのは、導電パターン6の
半導体ペレットと接続される部分のみで、この部分の半
導体ペレット1が重合する部分から外れた領域に、バン
プ電極3の面積に比して十分広く設定されて半田11が
供給される半田供給部6aと、バンプ電極3とほぼ同じ
巾に設定されて一端が半田供給部6aに接続され他端部
がバンプ電極3と対向し半田供給部6aから溶融半田を
バンプ電極3側に引き込む半田引込み部6bとを形成し
ている。この導電パターン6は銅箔に半田付性の良好な
金属または合金をメッキすることが好ましく、例えば金
を0.1μm〜0.5μmの厚さに形成することによ
り、半田供給部6aに供給された半田11を溶融させる
ことによって、半田引き込み部6bに移動させることが
できる。パッド電極7部分での半田の厚みをtとし、半
田供給部6aの面積をS1、半田引き込み部6bの面積
をS2としたとき、半田の厚みtの上限はバンプ電極3
の高さで決定され、また半田引込み部6bの面積S1は
半田供給部6aの面積S2に比して十分小さく設定さ
れ、半田引き込み部6bの半田供給部6aと遊端との長
さも可及的に短く設定され、中間を屈曲させる必要があ
る場合にも可及的になだらかに屈曲させる。そして、半
田供給部6aへの半田11の供給量はt*(S1+S
2)で決定される量とほぼ同じかこれよりやや多く設定
される。例えば、図3に示すように半田供給部6aの巾
をW1(0.3mm)、長さをL1(1.0mm)、半
田引き込み部6bの巾をW2(0.1mm)、長さをL
2(0.8mm)とし、半田供給部6aに供給する半田
の厚みをt1は、この半田が溶融して拡がった後の厚さ
をt2(0.05mm)としたとき、t1=(W1*L
1+W2*L2)*t2/(W1*L1)となるから、
上記具体的な数値を代入することによりt1=0.06
3mmとなる。即ち半田供給部6aに63μmの厚さで
半田層を形成すると、パッド電極7部分ではおよそ50
μmの半田層が形成される。スクリーン印刷技術では、
寸法が0.3×1.0mmの半田供給部6a領域にクリ
ーム半田を63μmの厚さに形成することは容易で、こ
のようにして塗布されたクリーム半田を溶融させると、
従来スクリーン印刷技術では被覆が困難であった200
μm以下の100μm程度の微細巾で、配列ピッチも2
00μm以下のファインピッチ配列された半田引き込み
部6b上に隣接部との短絡なしに溶融半田が被覆され
る。そのため巾が0.1mmと狭くて、従来はメッキや
スクリーン印刷によって半田被覆しにくい部分でも十分
な厚みで半田被覆することが出来、同一配線基板上で、
ファインピッチの電極を有する半導体ペレットと、径と
配列ピッチとが十分大きい電極を有する電子部品のそれ
ぞれの電極を被覆する半田層を同時に形成して、同時に
マウントすることが出来る。このように技術的に安定し
たスクリーン印刷によって1回の半田被覆作業でファイ
ンピッチの半導体ペレットと径大の電子部品とを同時に
配線基板に組み込むことが出来るため、作業工数も大幅
に削減出来る。この半田供給部6aは導電パターン6を
直接的にエッチングしたり、導電パターン6を被覆する
半田レジスト膜の開口窓の形状、面積を所望の状態に設
定することにより形成する事が出来る。また半田レジス
ト膜によって半田供給部6aの周縁に凸壁を形成する事
により、クリーム半田をスクリーン印刷法だけでなくシ
リンジを用いて供給することも出来る。また、クリーム
半田だけでなく、球状半田を用いることも出来、半田供
給部6aの面積に応じて球状半田の供給個数を調整する
ことにより半田量を制御する事が出来る。さらには半導
体ペレット1を配線基板4上に各バンプ電極3と半田引
き込み部6bとを位置決めして載置し、高温炉に供給す
ると半田供給部6aに供給された半田が溶融して半田供
給部6bに移動してバンプ電極3の周縁を濡らし、一時
的に半導体ペレット1を浮動状態とするため、半導体ペ
レット1の微細な位置ずれが修正され、さらに溶融半田
がバンプ電極3に這いあがって位置ずれを防止すること
ができるため、仮固定が不要である。
【0007】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ファイ
ンピッチの導電パターンに必要量の半田を容易に被覆で
き、電極配列ピッチの異なる電子部品を同一配線基板に
マウントする場合、同時にマウントすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による半導体装置を示す要部側断面図
【図2】 図1半導体装置の導電パターンと半導体ペレ
ットの電極の接続部を示す一部破断要部平面図
【図3】 本発明によるパッド電極への半田被覆の状態
を説明する導電パターンの要部を示す平面図
【図4】 図5部分の側断面図
【図5】 半導体装置の一例を示す要部側断面図
【図6】 図3に示す半導体装置の導電パターンと半導
体ペレットの電極の接続部を示す一部破断要部平
【符号の説明】
1 半導体ペレット 2 半導体基板 3 バンプ電極 4 配線基板 5 絶縁基板 6 導電パターン 6a 半田供給部 6b 半田引込み部 11 半田

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上にバンプ電極を形成した半導
    体ペレットと絶縁基板に導電パターンを形成した配線基
    板とを対向させ、バンプ電極と導電パターンとを半田に
    て接続した半導体装置において、 前記導電パターンが、バンプ電極の面積に比して十分広
    く設定されて半田が供給される半田供給部と、バンプ電
    極とほぼ同じ巾に設定されて一端が半田供給部に接続さ
    れ他端部がバンプ電極と対向し半田供給部から溶融半田
    をバンプ電極側に引き込む半田引込み部とを有すること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】半田供給部に接続される導電パターンのう
    ち、半田引込み部を除く部分を半田レジスト膜で被覆し
    たことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】導電パターンの半田供給部と半田引込み部
    に金メッキしたことを特徴とする請求項2に記載の半導
    体装置。
  4. 【請求項4】半導体ペレットのバンプ電極の巾が200
    μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導
    体装置。
  5. 【請求項5】半導体ペレットのバンプ電極の配列間隔が
    200μm以下であることを特徴とする請求項4に記載
    の半導体装置。
  6. 【請求項6】半導体基板上にバンプ電極を形成した半導
    体ペレットと絶縁基板に導電パターンを形成した配線基
    板とを対向させバンプ電極と導電パターンとを電気的に
    接続する半導体装置の製造方法であって、上記配線基板
    として、バンプ電極の面積に比して十分広く設定されて
    半田が供給される半田供給部と、バンプ電極とほぼ同じ
    巾に設定されて一端が半田供給部に接続され他端部がバ
    ンプ電極と対向する半田引込み部とを形成した導電パタ
    ーンを有する配線基板を用い、半導体ペレットと配線基
    板とを対向させ、バンプ電極と導電パターンの半田引込
    み部とを位置決めして重合させる工程と、導電パターン
    の半田供給部に半田を供給する工程と、半田供給部に供
    給した半田を高温雰囲気中でリフローさせ、溶融半田の
    表面張力により溶融半田を半田供給部からバンプ電極に
    向かって半田引込み部上を移動させる工程と、バンプ電
    極と半田引込み部とを電気的に接続する半田を冷却する
    工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】半田引込み部に溶融半田の流動性を良好に
    する金属メッキ層を形成したことを特徴とする請求項6
    に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】半田供給部に供給される半田がクリーム半
    田であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置
    の製造方法。
  9. 【請求項9】クリーム半田をシリンジにより供給するこ
    とを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方
    法。
  10. 【請求項10】クリーム半田をスクリーン印刷法により
    供給することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置
    の製造方法。
  11. 【請求項11】半田供給部に供給される半田が粒状半田
    であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の
    製造方法。
  12. 【請求項12】半田供給部の周縁に耐熱性樹脂よりなる
    凸壁を設け、この凸壁で囲まれる領域に粒状半田を供給
    することを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の
    製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011124402A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Fujitsu Ltd 半導体装置、半導体装置の製造方法、回路基板及び回路基板の製造方法
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US8680932B2 (en) 2011-02-07 2014-03-25 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd Oscillator

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