JPH11288968A - 半導体回路構造体、半導体の接合構造と半導体の接合方法 - Google Patents
半導体回路構造体、半導体の接合構造と半導体の接合方法Info
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- JPH11288968A JPH11288968A JP10088686A JP8868698A JPH11288968A JP H11288968 A JPH11288968 A JP H11288968A JP 10088686 A JP10088686 A JP 10088686A JP 8868698 A JP8868698 A JP 8868698A JP H11288968 A JPH11288968 A JP H11288968A
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- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子等の回路素子を組み込んだ回路基
板をはんだボールによるはんだ接合の際の熱履歴による
亀裂、回路破断を解決する。 【解決手段】 はんだボールと、該はんだボールと接続
する基板との間に熱応力発生に伴うはんだ接合部分の伸
縮性／柔軟性を確保し、熱によるはんだ接合部分の破断
抵抗力を備える。
板をはんだボールによるはんだ接合の際の熱履歴による
亀裂、回路破断を解決する。 【解決手段】 はんだボールと、該はんだボールと接続
する基板との間に熱応力発生に伴うはんだ接合部分の伸
縮性／柔軟性を確保し、熱によるはんだ接合部分の破断
抵抗力を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の回路構造
体、及び、半導体素子を備えた基板と第二の基板との接
合構造に関する。
体、及び、半導体素子を備えた基板と第二の基板との接
合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等をフイルム基板上に樹脂封
止し、該フイルム基板を回路配線した配線の電極接続部
と電気接続して回路素子を高密度に実装する技術の必要
性が高まっており、種々方式の提案がある。
止し、該フイルム基板を回路配線した配線の電極接続部
と電気接続して回路素子を高密度に実装する技術の必要
性が高まっており、種々方式の提案がある。
【０００３】半導体素子を封止した基板を回路基板に接
合する技術に関しては、従来より、ＱＦＰ（Quad Flat
Package ），ＴＣＰ（Tape Carrier Package），ＢＧＡ
（Ball Grid Array），ＣＳＰ（Chip Scale or Size Pa
ckage），ＣＣＢ（Controlled Collapsed Bonding）な
どの呼称で言われている技術がある。
合する技術に関しては、従来より、ＱＦＰ（Quad Flat
Package ），ＴＣＰ（Tape Carrier Package），ＢＧＡ
（Ball Grid Array），ＣＳＰ（Chip Scale or Size Pa
ckage），ＣＣＢ（Controlled Collapsed Bonding）な
どの呼称で言われている技術がある。
【０００４】上記のＢＧＡによる方法は、例えば、ＵＳ
Ｐ５２３９１９８、５２８５３５２、５３８１３０７、
５３９７９２１等の公報に記載されている。
Ｐ５２３９１９８、５２８５３５２、５３８１３０７、
５３９７９２１等の公報に記載されている。
【０００５】該ＢＧＡ方式の構成は、回路基板上に半導
体素子をボンデイングした後に封止し、回路基板の半導
体素子搭載面と反対側の面上の配線電極部にはんだボー
ルを載せ、第二の回路基板の配線電極部を該はんだボー
ルを介してはんだ接合する構成である。
体素子をボンデイングした後に封止し、回路基板の半導
体素子搭載面と反対側の面上の配線電極部にはんだボー
ルを載せ、第二の回路基板の配線電極部を該はんだボー
ルを介してはんだ接合する構成である。
【０００６】ＣＳＰによる方法は、ＵＳＰ５３４６８６
１、５５９２０２５等の公報に記載されている。
１、５５９２０２５等の公報に記載されている。
【０００７】該ＣＳＰ方式の構成は、半導体素子をボン
デイングし、樹脂封止したフレキシブル基板の電極部に
クリームはんだを印刷し、その上にはんだボールを載
せ、リフロはんだ工程に流し、前記はんだボールを前記
フレキシブル基板の電極部と一体的に構成し、そのはん
だボールの上に第二の回路基板の配線電極部とを位置合
せしてリフロはんだ工程を経てフレキシブル基板と第二
の回路基板の電気的機械的接合を図るものである。
デイングし、樹脂封止したフレキシブル基板の電極部に
クリームはんだを印刷し、その上にはんだボールを載
せ、リフロはんだ工程に流し、前記はんだボールを前記
フレキシブル基板の電極部と一体的に構成し、そのはん
だボールの上に第二の回路基板の配線電極部とを位置合
せしてリフロはんだ工程を経てフレキシブル基板と第二
の回路基板の電気的機械的接合を図るものである。
【０００８】ＣＣＢによる方法は、ＵＳＰ３２９２２４
０、３３０３３９３などの公報に記載されている。
０、３３０３３９３などの公報に記載されている。
【０００９】該ｕｓｐ‘３９３には、電気回路素子を電
気接続するための回路パターンを形成した回路基板と、
半導体を載せたチップエレメント基板とを電気／機械的
接合するために、ボール形状のターミナルエレメントを
ソルダー コウテイングを介して前記チップエレメント
上に載せ、前記回路基板の回路パターンのターミナル部
と前記ターミナルエレメントとを位置合せしてはんだリ
フロ工程に流してはんだ接合する構成の開示がある。
気接続するための回路パターンを形成した回路基板と、
半導体を載せたチップエレメント基板とを電気／機械的
接合するために、ボール形状のターミナルエレメントを
ソルダー コウテイングを介して前記チップエレメント
上に載せ、前記回路基板の回路パターンのターミナル部
と前記ターミナルエレメントとを位置合せしてはんだリ
フロ工程に流してはんだ接合する構成の開示がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のＢＧＡ方式の半
導体素子を載せた基板とはんだボールを介して回路基板
と接続結合する方法による場合に、半導体素子を樹脂封
止する樹脂材料と、半導体を載せる基板及びはんだボー
ルの各材料の違いによる各部の熱膨張係数の差異による
問題がある。
導体素子を載せた基板とはんだボールを介して回路基板
と接続結合する方法による場合に、半導体素子を樹脂封
止する樹脂材料と、半導体を載せる基板及びはんだボー
ルの各材料の違いによる各部の熱膨張係数の差異による
問題がある。
【００１１】ＢＧＡ方式による回路素子の接合構造によ
る電気回路構造体は多くの電子／電気機器、通信機器、
事務機器、などの製品内に組み込まれて使用されてお
り、その使用環境は使用する外部環境による熱的影響を
受ける。
る電気回路構造体は多くの電子／電気機器、通信機器、
事務機器、などの製品内に組み込まれて使用されてお
り、その使用環境は使用する外部環境による熱的影響を
受ける。
【００１２】そしてＢＧＡ方式の電気回路構造体は使用
環境の寒暖による熱変化による熱履歴による熱応力スト
レスが生じる。
環境の寒暖による熱変化による熱履歴による熱応力スト
レスが生じる。
【００１３】そして、この熱応力ストレスは前記ＢＧＡ
方式の電気回路構造体を構成する各部材の材料の熱膨張
係数の差異によりはんだ接合部分に集中し、はんだボー
ル部分の亀裂を誘発する。
方式の電気回路構造体を構成する各部材の材料の熱膨張
係数の差異によりはんだ接合部分に集中し、はんだボー
ル部分の亀裂を誘発する。
【００１４】この亀裂は結果的に電気回路の破断に繋が
り、回路機能を停止させる。
り、回路機能を停止させる。
【００１５】ＢＧＡ方式以外の上記した他の方式の場合
も、基本的にボール状はんだ接合方式を採用しており、
各部材の材料の熱膨張係数の差異による熱応力ストレス
が発生し、回路機能を損傷させる。
も、基本的にボール状はんだ接合方式を採用しており、
各部材の材料の熱膨張係数の差異による熱応力ストレス
が発生し、回路機能を損傷させる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のＢＧＡ方
式等のボール状はんだを使用する回路構造体における熱
履歴による熱応力ストレスからのはんだボール部分の亀
裂を回避するために、はんだボールと、該はんだボール
と接続する基板との間に熱応力発生に伴うはんだ接合部
分の伸縮性／柔軟性を確保し、熱によるはんだ接合部分
の破断抵抗力を備えるようにして上記問題の解決を図る
ものである。
式等のボール状はんだを使用する回路構造体における熱
履歴による熱応力ストレスからのはんだボール部分の亀
裂を回避するために、はんだボールと、該はんだボール
と接続する基板との間に熱応力発生に伴うはんだ接合部
分の伸縮性／柔軟性を確保し、熱によるはんだ接合部分
の破断抵抗力を備えるようにして上記問題の解決を図る
ものである。
【００１７】特に、本発明は、はんだボールによるはん
だ接合部分のはんだ部分と半導体を載せる基板との近傍
位置のはんだ内に熱応力による伸縮による破断作用をは
んだ接合部分の柔軟性を持たせる事により回避させよう
としたものである。
だ接合部分のはんだ部分と半導体を載せる基板との近傍
位置のはんだ内に熱応力による伸縮による破断作用をは
んだ接合部分の柔軟性を持たせる事により回避させよう
としたものである。
【００１８】本発明の１つは、前記はんだ接合部分の柔
軟性の確保のためにはんだ接合内部に柔軟性確保のため
の物質を埋め込むことで上記課題の解決を図る。
軟性の確保のためにはんだ接合内部に柔軟性確保のため
の物質を埋め込むことで上記課題の解決を図る。
【００１９】そのために、本発明は前記はんだ接合部分
に樹脂材料で作られた粒子を埋め込んで、熱応力ストレ
スによるはんだ接合部分の柔軟性を確保する。
に樹脂材料で作られた粒子を埋め込んで、熱応力ストレ
スによるはんだ接合部分の柔軟性を確保する。
【００２０】更に、本発明は、半導体素子を取り付けた
第一基板と前記第一基板と電気接続する第二の基板との
各電極部を接合するはんだ内に樹脂粒子を含ませたこと
を特徴とした半導体回路構造体を提案することにより高
密度実装回路構造体を提供する。
第一基板と前記第一基板と電気接続する第二の基板との
各電極部を接合するはんだ内に樹脂粒子を含ませたこと
を特徴とした半導体回路構造体を提案することにより高
密度実装回路構造体を提供する。
【００２１】又本発明の１つは、半導体素子をボンデイ
ング結合した第一基板の配線部と第二の基板の配線部と
の間をはんだボールではんだ接合した半導体構造におい
て、前記はんだボールの前記第一基板の配線部と接合す
る近傍位置に樹脂材料の粒子を含むことを特徴とした半
導体回路構造体を提案する。
ング結合した第一基板の配線部と第二の基板の配線部と
の間をはんだボールではんだ接合した半導体構造におい
て、前記はんだボールの前記第一基板の配線部と接合す
る近傍位置に樹脂材料の粒子を含むことを特徴とした半
導体回路構造体を提案する。
【００２２】更に、半導体素子を備えた第一の基板と第
二の回路基板を接合するはんだ内に該はんだの硬度を軟
化させる部材を混入させたことを特徴とした半導体素子
の接合構造とする提案により電気回路の破断による回路
機能の停止防止の保証を図る。
二の回路基板を接合するはんだ内に該はんだの硬度を軟
化させる部材を混入させたことを特徴とした半導体素子
の接合構造とする提案により電気回路の破断による回路
機能の停止防止の保証を図る。
【００２３】更に本発明の１つとして、半導体素子を備
えた第一の基板と第二の回路基板とを接合するはんだ部
材内に樹脂材料から作られた粒子を混入させたことを特
徴とした半導体の接合構造の態様を提案する。
えた第一の基板と第二の回路基板とを接合するはんだ部
材内に樹脂材料から作られた粒子を混入させたことを特
徴とした半導体の接合構造の態様を提案する。
【００２４】又、半導体素子を備えた第一の基板上の配
線部に樹脂材料を混入したはんだ材を載せ、前記第一の
基板上の配線部と対応する配線部を備えた第二の基板を
設け、前記はんだ材と前記第二基板の配線部との間には
んだボールを介挿し、前記はんだボールにより前記第一
基板と第二基板とを接合するように構成した半導体の接
合構造の態様を提案する。
線部に樹脂材料を混入したはんだ材を載せ、前記第一の
基板上の配線部と対応する配線部を備えた第二の基板を
設け、前記はんだ材と前記第二基板の配線部との間には
んだボールを介挿し、前記はんだボールにより前記第一
基板と第二基板とを接合するように構成した半導体の接
合構造の態様を提案する。
【００２５】更に、本発明の１つは、半導体の接合方法
を提案するものであり、 ａ．配線部と電気結合した半導体素子を備えた第一の基
板を樹脂材料による封止し、 ｂ．前記第一基板の前記配線部に対応する位置に配線部
を設けた第二の基板を用意し、 ｃ．前記第一基板の前記配線部上に樹脂材料を混入した
はんだペースト材を塗布し、 ｄ．前記はんだペースト材と前記第二基板の配線部との
間にはんだボールを介挿し、 ｅ．前記第一基板と第二基板をリフロ工程に流して第一
基板と第二基板とを接合するようにしたことを特徴とし
た半導体の接合方法により、熱応力ストレスによる回路
機能の損傷に対する保証を図る製造方法を提案する。
を提案するものであり、 ａ．配線部と電気結合した半導体素子を備えた第一の基
板を樹脂材料による封止し、 ｂ．前記第一基板の前記配線部に対応する位置に配線部
を設けた第二の基板を用意し、 ｃ．前記第一基板の前記配線部上に樹脂材料を混入した
はんだペースト材を塗布し、 ｄ．前記はんだペースト材と前記第二基板の配線部との
間にはんだボールを介挿し、 ｅ．前記第一基板と第二基板をリフロ工程に流して第一
基板と第二基板とを接合するようにしたことを特徴とし
た半導体の接合方法により、熱応力ストレスによる回路
機能の損傷に対する保証を図る製造方法を提案する。
【００２６】前記樹脂材料としては、エポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリイミドアミド樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ポリブタジ
エン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、等の材料を用いるこ
とができる。
リコン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリイミドアミド樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ポリブタジ
エン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、等の材料を用いるこ
とができる。
【００２７】前記樹脂材料は粒子状に成し、表面にＮｉ
等のメッキ被膜処理することによりはんだとの濡れ性を
高める。
等のメッキ被膜処理することによりはんだとの濡れ性を
高める。
【００２８】又、表面のメッキ被膜は前記のＮｉ以外に
Ｃｕ等のはんだとの濡れ性を確保できるものでよい。
Ｃｕ等のはんだとの濡れ性を確保できるものでよい。
【００２９】また粒子表面の処理としては前記メッキ被
膜処理以外の蒸着、スパッタ法等による方法でもよい。
膜処理以外の蒸着、スパッタ法等による方法でもよい。
【００３０】樹脂材料は半導体回路構造体にはんだボー
ルを付ける際に、クリームはんだ内部に分散混入させる
方法や、はんだボール内部に混入させる方法がある。
ルを付ける際に、クリームはんだ内部に分散混入させる
方法や、はんだボール内部に混入させる方法がある。
【００３１】樹脂粒子の大きさははんだボールの大きさ
と関係するが粒径０．１〜５００μｍの範囲で好ましく
は５〜１００μｍがよい。
と関係するが粒径０．１〜５００μｍの範囲で好ましく
は５〜１００μｍがよい。
【００３２】５μｍより小さい場合と、５００μｍを超
える大きさの場合にははんだボール内に混在させた時の
熱応力によるクラック発生の割合が大きく熱履歴による
耐久性が劣る場合がある。
える大きさの場合にははんだボール内に混在させた時の
熱応力によるクラック発生の割合が大きく熱履歴による
耐久性が劣る場合がある。
【００３３】又、はんだボール内での粒子の割合は体積
比率で８０ｖｏｌ／％以下が望ましく、特に６０ｖｏｌ
／％以下がよかった。
比率で８０ｖｏｌ／％以下が望ましく、特に６０ｖｏｌ
／％以下がよかった。
【００３４】はんだボール接合部分に混在する樹脂粒子
ははんだボールを回路基板側の配線電極部に位置合せし
てリフロ工程に流す時に、はんだボールの溶融液状内
で、混在化されるが、はんだ材料と樹脂材料との密度
（比重）との関係で、はんだボール部分の上部方向に集
積するようになる。
ははんだボールを回路基板側の配線電極部に位置合せし
てリフロ工程に流す時に、はんだボールの溶融液状内
で、混在化されるが、はんだ材料と樹脂材料との密度
（比重）との関係で、はんだボール部分の上部方向に集
積するようになる。
【００３５】つまり、はんだの密度（比重）は７〜９ｇ
／ｃｍ3であり、樹脂材料の密度（比重）は１〜４ｇ／
ｃｍ3であり、樹脂材料のほうが軽いのではんだボール
の半導体基板側に集積する傾向がある。
／ｃｍ3であり、樹脂材料の密度（比重）は１〜４ｇ／
ｃｍ3であり、樹脂材料のほうが軽いのではんだボール
の半導体基板側に集積する傾向がある。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
例を説明する。
例を説明する。
【００３７】図１は本発明に使用する半導体素子８を搭
載した半導体チップである。
載した半導体チップである。
【００３８】図１において、ポリイミド樹脂でシート状
に作られた厚さが６０ μｍのフイルム基板２Ａに、レ
ーザ加工により回路配線電極予定位置に直径が０．４ｍ
ｍの穴２ａを加工する。
に作られた厚さが６０ μｍのフイルム基板２Ａに、レ
ーザ加工により回路配線電極予定位置に直径が０．４ｍ
ｍの穴２ａを加工する。
【００３９】続いて、厚さ１８μｍの銅箔４をラミネー
ト処理する。
ト処理する。
【００４０】その後、前記穴２ａにレジストマスキング
を行い、穴部分の銅箔をエッチング加工して回路パター
ンを形成する。
を行い、穴部分の銅箔をエッチング加工して回路パター
ンを形成する。
【００４１】レジストマスキングを剥離し、銅箔部分に
Ｎｉメッキ、Ａｕメッキ等の処理を行い、絶縁層６を形
成してフレキシブル回路基板２を仕上げる。
Ｎｉメッキ、Ａｕメッキ等の処理を行い、絶縁層６を形
成してフレキシブル回路基板２を仕上げる。
【００４２】上記のフレキシブル回路基板２の上に半導
体素子８を載せ、ボンデイング１０処理し、樹脂材料１
２で封止する。
体素子８を載せ、ボンデイング１０処理し、樹脂材料１
２で封止する。
【００４３】その後、前記回路基板２Ａの前記穴２ａを
開けた側の前記銅箔の電極部４Ａ上にクリームはんだ印
刷を行い、その上に直径０．５ｍｍのはんだボール１４
を載せて、リフロ工程に流す。
開けた側の前記銅箔の電極部４Ａ上にクリームはんだ印
刷を行い、その上に直径０．５ｍｍのはんだボール１４
を載せて、リフロ工程に流す。
【００４４】リフロ工程でははんだボールは溶融し、は
んだの一部は銅箔電極部に融着結合し、図１に示す半導
体素子を備えた第一の回路基板１が出来上がる。
んだの一部は銅箔電極部に融着結合し、図１に示す半導
体素子を備えた第一の回路基板１が出来上がる。
【００４５】次に、第二の回路基板１６を用意する。
【００４６】該第二回路基板１６は前記第一の回路基板
の銅箔電極部４Ａに対応する位置に電極部１６ａを備え
る。
の銅箔電極部４Ａに対応する位置に電極部１６ａを備え
る。
【００４７】該基板１６は樹脂等の硬質材でもよい。
【００４８】前記電極部１６ａ以外の表面は絶縁皮膜１
８処理する。
８処理する。
【００４９】まず、前記樹脂材料のエポキシ樹脂材料で
作られ平均粒径１０〜２０μｍの粒子２０をクリームは
んだ内に混入する。
作られ平均粒径１０〜２０μｍの粒子２０をクリームは
んだ内に混入する。
【００５０】混入割合はクリームはんだ全体の容積の約
２０ｖｏｌ／％とした。
２０ｖｏｌ／％とした。
【００５１】尚、前記粒子はほぼ球形であり、その表面
はＮｉメッキ皮膜処理した。
はＮｉメッキ皮膜処理した。
【００５２】上記の粒子入りクリームはんだを前記第二
回路基板１６の前記電極部１６ａ上に印刷する。
回路基板１６の前記電極部１６ａ上に印刷する。
【００５３】その後、図１に示す第一回路基板２の電極
部４Ａ上のはんだボール１４と前記第二回路基板１６の
電極部１６ａとを前記粒子入りクリームはんだを介して
位置合せしてリフロ工程に流す。
部４Ａ上のはんだボール１４と前記第二回路基板１６の
電極部１６ａとを前記粒子入りクリームはんだを介して
位置合せしてリフロ工程に流す。
【００５４】リフロ工程において、前記各電極部上のク
リームはんだ及びはんだボール１４は夫々溶融するが、
樹脂粒子２０は融点がはんだより高く、又、前記したよ
うに密度（比重）が小さいので、溶融するはんだ内で前
記はんだボール１４内を上昇し、図２に示すように第一
回路基板２の電極部４Ａ方向に集積する。
リームはんだ及びはんだボール１４は夫々溶融するが、
樹脂粒子２０は融点がはんだより高く、又、前記したよ
うに密度（比重）が小さいので、溶融するはんだ内で前
記はんだボール１４内を上昇し、図２に示すように第一
回路基板２の電極部４Ａ方向に集積する。
【００５５】尚、図２ははんだボールの断面位置を中心
にして切断した断面構造の要部を示している。
にして切断した断面構造の要部を示している。
【００５６】また、樹脂粒子はＮｉメッキ皮膜処理して
いるので基板側の電極部４Ａとの密着性が高まる。
いるので基板側の電極部４Ａとの密着性が高まる。
【００５７】リフロ工程を経た第一回路基板２と第二回
路基板１６は図２に示すようにはんだボール１４で電気
的及び機械的接合関係が維持される。
路基板１６は図２に示すようにはんだボール１４で電気
的及び機械的接合関係が維持される。
【００５８】そして、図２に示すように、樹脂粒子２０
ははんだボール部分１４の第一回路基板２の電極部近傍
位置に集積状態で滞留している状態の確認ができた。
ははんだボール部分１４の第一回路基板２の電極部近傍
位置に集積状態で滞留している状態の確認ができた。
【００５９】次に図１、２に示した工程で製作した半導
体素子の回路構造体２２のテストを実施した。
体素子の回路構造体２２のテストを実施した。
【００６０】テストは環境温度−２５℃と＋１２５ ℃
の温度範囲を各３０分、１０００〜２０００サイクルの
ヒート サイクル試験を行った。
の温度範囲を各３０分、１０００〜２０００サイクルの
ヒート サイクル試験を行った。
【００６１】試験後、はんだボール１４部分の亀裂、破
断の症状の発生を認めることはなかった。
断の症状の発生を認めることはなかった。
【００６２】また、電気回路の電気的性能への影響も認
められなかった。
められなかった。
【００６３】以上のように、本発明はボール状はんだを
使用する回路構造体における熱履歴による熱応力ストレ
スからのはんだボール部分の亀裂を回避するために、は
んだボールと、該はんだボールと接続する基板との間に
熱応力発生に伴うはんだ接合部分の伸縮性／柔軟性を確
保し、熱によるはんだ接合部分の破断抵抗力を備えるよ
うにしたことにより、使用環境の熱応力のストレスに伴
う回路不良の問題の解決を図ることができた。
使用する回路構造体における熱履歴による熱応力ストレ
スからのはんだボール部分の亀裂を回避するために、は
んだボールと、該はんだボールと接続する基板との間に
熱応力発生に伴うはんだ接合部分の伸縮性／柔軟性を確
保し、熱によるはんだ接合部分の破断抵抗力を備えるよ
うにしたことにより、使用環境の熱応力のストレスに伴
う回路不良の問題の解決を図ることができた。
【００６４】特に、本発明は、はんだボールによるはん
だ接合部分のはんだ部分と半導体を載せる基板との近傍
位置のはんだ内に熱応力による伸縮による破断作用をは
んだ接合部分の柔軟性を持たせる事により回避させるこ
とができた。
だ接合部分のはんだ部分と半導体を載せる基板との近傍
位置のはんだ内に熱応力による伸縮による破断作用をは
んだ接合部分の柔軟性を持たせる事により回避させるこ
とができた。
【００６５】更に、本発明は、半導体素子を取り付けた
第一基板と前記第一基板と電気接続する第二の基板との
各電極部を接合するはんだ内に樹脂粒子を含ませたこと
を特徴とした半導体回路構造体を提案することにより、
電気回路の性能保証ができた高密度実装回路構造体を提
供できた。
第一基板と前記第一基板と電気接続する第二の基板との
各電極部を接合するはんだ内に樹脂粒子を含ませたこと
を特徴とした半導体回路構造体を提案することにより、
電気回路の性能保証ができた高密度実装回路構造体を提
供できた。
【００６６】又本発明の１つは、半導体素子をボンデイ
ング結合した第一基板の配線部と第二の基板の配線部と
の間をはんだボールではんだ接合した半導体構造におい
て、前記はんだボールの前記第一基板の配線部と接合す
る近傍位置に樹脂材料の粒子を含むことを特徴とした半
導体回路構造体を提案できた。
ング結合した第一基板の配線部と第二の基板の配線部と
の間をはんだボールではんだ接合した半導体構造におい
て、前記はんだボールの前記第一基板の配線部と接合す
る近傍位置に樹脂材料の粒子を含むことを特徴とした半
導体回路構造体を提案できた。
【００６７】更に、半導体素子を備えた第一の基板と第
二の回路基板を接合するはんだ内に該はんだの硬度を軟
化させる部材を混入させたことを特徴とした半導体素子
の接合構造とする提案により電気回路の破断による回路
機能の停止防止の保証を図ることができた。
二の回路基板を接合するはんだ内に該はんだの硬度を軟
化させる部材を混入させたことを特徴とした半導体素子
の接合構造とする提案により電気回路の破断による回路
機能の停止防止の保証を図ることができた。
【００６８】更に本発明の１つとして、半導体素子を備
えた第一の基板と第二の回路基板とを接合するはんだ部
材内に樹脂材料から作られた粒子を混入させたことを特
徴とした半導体の接合構造の態様を提案したことで高密
度実装回路構造体を得ることができた。
えた第一の基板と第二の回路基板とを接合するはんだ部
材内に樹脂材料から作られた粒子を混入させたことを特
徴とした半導体の接合構造の態様を提案したことで高密
度実装回路構造体を得ることができた。
【００６９】更に、本発明の１つは、半導体の接合方法
を提案できるものであり、 ａ．配線部と電気結合した半導体素子を備えた第一の基
板を樹脂材料による封止し、 ｂ．前記第一基板の前記配線部に対応する位置に配線部
を設けた第二の基板を用意し、 ｃ．前記第一基板の前記配線部上に樹脂材料を混入した
はんだペースト材を塗布し、 ｄ．前記はんだペースト材と前記第二基板の配線部との
間にはんだボールを介挿し、 ｅ．前記第一基板と第二基板をリフロ工程に流して第一
基板と第二基板とを接合するようにしたことを特徴とし
た半導体の接合方法により、熱応力ストレスによる回路
機能の損傷に対する保証を図る製造方法を提案できた。
を提案できるものであり、 ａ．配線部と電気結合した半導体素子を備えた第一の基
板を樹脂材料による封止し、 ｂ．前記第一基板の前記配線部に対応する位置に配線部
を設けた第二の基板を用意し、 ｃ．前記第一基板の前記配線部上に樹脂材料を混入した
はんだペースト材を塗布し、 ｄ．前記はんだペースト材と前記第二基板の配線部との
間にはんだボールを介挿し、 ｅ．前記第一基板と第二基板をリフロ工程に流して第一
基板と第二基板とを接合するようにしたことを特徴とし
た半導体の接合方法により、熱応力ストレスによる回路
機能の損傷に対する保証を図る製造方法を提案できた。
【００７０】（実施例の変形例）発明実施の他の例とし
て、前記実施例で使用したはんだボール内に前記樹脂製
粒子を予め混入させる方法がある。
て、前記実施例で使用したはんだボール内に前記樹脂製
粒子を予め混入させる方法がある。
【００７１】第二の実施例として、ポリイミド樹脂製の
フイルム基板２６上に銅箔による回路パターン電極部２
６Ａを形成し、該電極部２６Ａ上のフイルム基板部分を
エッチング加工して穴２６Ｂを加工する。
フイルム基板２６上に銅箔による回路パターン電極部２
６Ａを形成し、該電極部２６Ａ上のフイルム基板部分を
エッチング加工して穴２６Ｂを加工する。
【００７２】電極部上面を絶縁層２８の皮膜処理し、そ
の後、半導体素子３０を載せ、ボンデイング処理３２
し、半導体素子３０をフイルム基板２６上に樹脂封止す
る。図３。
の後、半導体素子３０を載せ、ボンデイング処理３２
し、半導体素子３０をフイルム基板２６上に樹脂封止す
る。図３。
【００７３】続いて、図４に示すように、フイルム基板
２６の前記穴２６Ｂの上を樹脂粒子３４入りのはんだク
リーム３６を印刷する。
２６の前記穴２６Ｂの上を樹脂粒子３４入りのはんだク
リーム３６を印刷する。
【００７４】その後、図４の回路基板２６の前記クリー
ムはんだ３６の上から前記穴２６ｂの位置にはんだボー
ル（不図示）を載せリフロ工程に流す。
ムはんだ３６の上から前記穴２６ｂの位置にはんだボー
ル（不図示）を載せリフロ工程に流す。
【００７５】リフロ工程ではクリームはんだとはんだボ
ールは溶融し、クリームはんだ内の樹脂粒子３４は前記
樹脂材料の密度（比重）とはんだの密度（比重）との差
異により樹脂粒子がはんだ内を上昇し、図５に示すよう
に、電極部の近傍位置に集積するようになる。
ールは溶融し、クリームはんだ内の樹脂粒子３４は前記
樹脂材料の密度（比重）とはんだの密度（比重）との差
異により樹脂粒子がはんだ内を上昇し、図５に示すよう
に、電極部の近傍位置に集積するようになる。
【００７６】リフロ工程を経由したフイルム基板２６は
冷却によるはんだの表面張力により先端部分３８は丸み
をおびた形状になる。
冷却によるはんだの表面張力により先端部分３８は丸み
をおびた形状になる。
【００７７】図５のように第一回路基板が作られ、続い
て前記実施例と同様に、第二回路基板を用意し、第二回
路基板の電極部と前記第一回路基板のはんだボール３８
との位置合せを行い、リフロ工程に流すことにより図６
に示す半導体の回路構造体が得られる。
て前記実施例と同様に、第二回路基板を用意し、第二回
路基板の電極部と前記第一回路基板のはんだボール３８
との位置合せを行い、リフロ工程に流すことにより図６
に示す半導体の回路構造体が得られる。
【００７８】
【発明の効果】以上のように、本発明はボール状はんだ
を使用する回路構造体における熱履歴による熱応力スト
レスからのはんだボール部分の亀裂を回避するために、
はんだボールと、該はんだボールと接続する基板との間
に熱応力発生に伴うはんだ接合部分の伸縮性／柔軟性を
確保し、熱によるはんだ接合部分の破断抵抗力を備える
ようにしたことにより、使用環境の熱応力のストレスに
伴う回路不良の問題の解決を図ることができた。。
を使用する回路構造体における熱履歴による熱応力スト
レスからのはんだボール部分の亀裂を回避するために、
はんだボールと、該はんだボールと接続する基板との間
に熱応力発生に伴うはんだ接合部分の伸縮性／柔軟性を
確保し、熱によるはんだ接合部分の破断抵抗力を備える
ようにしたことにより、使用環境の熱応力のストレスに
伴う回路不良の問題の解決を図ることができた。。
【００７９】更に、半導体素子と回路基板の熱膨張係数
の差異により生じる熱応力集中を避け、耐ヒートサイク
ル、熱衝撃性に優れ、長寿命化を図ることができた。
の差異により生じる熱応力集中を避け、耐ヒートサイク
ル、熱衝撃性に優れ、長寿命化を図ることができた。
【図１】本発明の第一の実施例の第一基板の要部の断面
図の構成の説明図。
図の構成の説明図。
【図２】本発明の第一の実施例の第一基板と第二基板を
はんだボールで電気的／機械的接合した状態を説明する
図。
はんだボールで電気的／機械的接合した状態を説明する
図。
【図３】本発明の第二の実施例の第一基板の要部断面の
説明図。
説明図。
【図４】本発明の第二の実施例の製造工程の説明図。
【図５】本発明の第二の実施例の第一基板の要部断面の
説明図。
説明図。
【図６】本発明の第二の実施例の第一基板と第二基板と
をはんだボールで接合した状態の説明図。
をはんだボールで接合した状態の説明図。
２ フイルム基板（第一回路基板） ２ａ フイルム基板２に加工した貫通穴 ４ フイルム基板上に設けた回路パターン ４Ａ 回路パターンの電極部 ８ 半導体素子 １０ ボンデイング線 １２ 封止樹脂 １４ はんだボール １６ 第二回路基板 ２０ 樹脂粒子 ２６ フイルム基板（第一回路基板） ３４ 樹脂粒子
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体素子を取り付けた第一基板と前記
第一基板と電気接続する第二の基板との各電極部を接合
するはんだ内に樹脂粒子を含ませたことを特徴とした半
導体回路構造体。 - 【請求項２】 半導体素子をボンデイング結合した第一
基板の配線部と第二の基板の配線部との間をはんだボー
ルではんだ接合した半導体構造において、前記はんだボ
ールの前記第一基板の配線部と接合する近傍位置に樹脂
材料の粒子を含むことを特徴とした半導体回路構造体。 - 【請求項３】 半導体素子を備えた第一の基板と第二の
回路基板を接合するはんだ内に該はんだの硬度を軟化さ
せる部材を混入させたことを特徴とした半導体素子の接
合構造。 - 【請求項４】 半導体素子をボンデイング結合した第一
基板の配線部と第二の基板の配線部との間をはんだボー
ルではんだ接合した半導体構造において、前記はんだボ
ール内に前記はんだボールの熱膨張係数よりも小さい熱
膨張係数の特性を有した樹脂材料を混入して前記第一基
板の配線部と接合することを特徴とした半導体回路構造
体。 - 【請求項５】 半導体素子を備えた第一の基板と第二の
回路基板とを接合するはんだ部材内に樹脂材料から作ら
れた粒子を混入させたことを特徴とした半導体の接合構
造。 - 【請求項６】 半導体を備えた第一基板と第二の回路基
板とを接合するはんだ部材内に、前記はんだの密度（比
重）より小さい密度（比重）の樹脂材料を混入させて、
前記第一基板と第二回路基板とを接合するようにしたこ
とを特徴とした半導体の接合構造。 - 【請求項７】 半導体素子を備えた第一の基板上の配線
部に樹脂材料を混入したはんだ材を載せ、前記第一の基
板上の配線部と対応する配線部を備えた第二の基板を設
け、前記はんだ材と前記第二基板の配線部との間にはん
だボールを介挿し、前記はんだボールにより前記第一基
板と第二基板とを接合するように構成した半導体の接合
構造。 - 【請求項８】 前記樹脂材料は粒子形状であることを特
徴とした請求項７記載の半導体の接合構造。 - 【請求項９】 半導体の接合方法であって； ａ．配線部と電気結合した半導体素子を備えた第一の基
板を樹脂材料による封止し、 ｂ．前記第一基板の前記配線部に対応する位置に配線部
を設けた第二の基板を用意し、 ｃ．前記第一基板の前記配線部上に樹脂材料を混入した
はんだペースト材を塗布し、 ｄ．前記はんだペースト材と前記第二基板の配線部との
間にはんだボールを介挿し、 ｅ．前記第一基板と第二基板をリフロ工程に流して第一
基板と第二基板とを接合するようにしたことを特徴とし
た半導体の接合方法。 - 【請求項１０】 前記樹脂材料の粒子の大きさは０．１
〜５００ μｍであることを特徴とした請求項１乃至
９記載の半導体回路構造体。 - 【請求項１１】 前記樹脂粒子は８０ｖｏｌ／％以下で
あることを特徴とした請求項１乃至１０記載の半導体回
路構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088686A JPH11288968A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 半導体回路構造体、半導体の接合構造と半導体の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088686A JPH11288968A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 半導体回路構造体、半導体の接合構造と半導体の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11288968A true JPH11288968A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=13949731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10088686A Withdrawn JPH11288968A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 半導体回路構造体、半導体の接合構造と半導体の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11288968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005043808A1 (de) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Infineon Technologies Ag | Außenkontaktmaterial für Außenkontakte eines Halbleiterbauteils und Verwendung des Außenkontaktmaterials |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP10088686A patent/JPH11288968A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005043808A1 (de) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Infineon Technologies Ag | Außenkontaktmaterial für Außenkontakte eines Halbleiterbauteils und Verwendung des Außenkontaktmaterials |
| DE102005043808B4 (de) * | 2005-09-13 | 2007-11-29 | Infineon Technologies Ag | Außenkontaktmaterial für Außenkontakte eines Halbleiterbauteils und Verfahren zur Herstellung des Außenkontaktmaterials |
| US7893532B2 (en) | 2005-09-13 | 2011-02-22 | Infineon Technologies Ag | External contact material for external contacts of a semiconductor device and method of making the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |