JP2000049254A - Chip-sized package - Google Patents

Chip-sized package

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JP2000049254A
JP2000049254A JP10229427A JP22942798A JP2000049254A JP 2000049254 A JP2000049254 A JP 2000049254A JP 10229427 A JP10229427 A JP 10229427A JP 22942798 A JP22942798 A JP 22942798A JP 2000049254 A JP2000049254 A JP 2000049254A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
thermal expansion
chip size
size package
resin
Prior art date
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Pending
Application number
JP10229427A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoto Nakatani
直人 中谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
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Publication date
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the difference between the coefficients of thermal expansion of a chip-sized package and a printed wiring board on which the package is mounted by increasing the coefficient of thermal expansion of the package as a whole, by firmly sandwiching the wafer at both lower and upper surfaces and fixing a resin having a larger coefficient of thermal expansion than a semiconductor wafer made of an epoxy resin, etc. SOLUTION: Two sheets 12 and 12' of copper foil having a larger coefficient of thermal expansion than an epoxy- or polyimide-based semiconductor wafer 1 has are respectively laminated upon the upper and lower surfaces of the wafer 1. Then pads 4 and 4' for solder bumps are formed by etching off unnecessary parts from the foil 12 and 12', and connection via holes 3 and 3' are formed through the foil 12' to the bonding pads 11 and 11' of the wafer 1. Thereafter, solder bumps 5 and 5' are respectively mounted on the pads 4 and 4' by electroless-plating the via holes 3 and 3' with copper for electrical connection and applying a solder resist 6. Therefore, the fracture of solder junctions can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はチップサイズパッケ
ージに係り、特に実装されるプリント配線板とチップサ
イズパッケージとの熱膨張率の差異に伴うはんだ接合部
の破断の解消に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chip size package and, more particularly, to the elimination of breakage of a solder joint caused by a difference in the coefficient of thermal expansion between a printed wiring board to be mounted and a chip size package.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のチップサイズパッケージを図3に
示す。図3を用いて従来のチップサイズパッケージを説
明する。図3で、1が半導体ウェーハ、2が樹脂層、
3、3’が接続ビア、4、4’がはんだバンプ用パッ
ド、5、5’がはんだバンプ、6が保護用のソルダーレ
ジストである。半導体ウェーハ1は一般的にはシリコン
ウェーハが用いられる。半導体ウェーハ1の端子形成側
にエポキシ系、ポリイミド系樹脂等の樹脂層2を形成
し、樹脂層2に半導体ウェーハ1と電気的接続をとるた
めの接続ビア3、3’を形成し、樹脂層2にはんだバン
プ用のパッド4、4’を形成し、パッド4、4’の上に
はんだバンプ5、5’を搭載するとともにソルダレジス
ト6で表面を保護して、チップサイズパッケージとして
いる。尚、ここで、樹脂層2は熱膨張率を変更するため
に形成されるのではなく、単に半導体ウェーハ1の保護
・絶縁のために形成される。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a conventional chip size package. A conventional chip size package will be described with reference to FIG. In FIG. 3, 1 is a semiconductor wafer, 2 is a resin layer,
3, 3 'are connection vias, 4, 4' are solder bump pads, 5 and 5 'are solder bumps, and 6 is a solder resist for protection. As the semiconductor wafer 1, a silicon wafer is generally used. A resin layer 2 such as an epoxy-based or polyimide-based resin is formed on the terminal forming side of the semiconductor wafer 1, and connection vias 3 and 3 ′ for making an electrical connection with the semiconductor wafer 1 are formed in the resin layer 2. 2, pads 4 and 4 'for solder bumps are formed, and solder bumps 5 and 5' are mounted on the pads 4 and 4 'and the surface is protected by a solder resist 6, thereby forming a chip size package. Here, the resin layer 2 is not formed for changing the coefficient of thermal expansion, but merely for protecting and insulating the semiconductor wafer 1.

【0003】このように形成されたチップサイズパッケ
ージの熱膨張率は、ほぼシリコンの熱膨張率に等しい。
シリコンの熱膨張率は3.5ppm/゜Cである。一
方、このチップサイズパッケージが実装される一般的な
プリント配線板は、エポキシ樹脂とガラスクロスの複合
であるガラスエポキシであり、熱膨張率は15〜18p
pm/゜Cである。このように、チップサイズパッケー
ジとそれを実装するプリント配線板との間に熱膨張率の
差があるため、ただ単にチップサイズパッケージをプリ
ント配線板に実装しただけでは、はんだ接合部に破断が
生じる恐れがあり、これを避けるために図4のように処
理している。図4で、5、5’がはんだバンプ、7がア
ンダーフィル、8がプリント配線板、10がチップサイ
ズパッケージである。チップサイズパッケージ10をプ
リント配線板8にはんだバンプ5、5’で接続した後、
チップサイズパッケージ10とプリント配線板8との間
に、アンダーフィル7を施している。アンダーフィル7
はいわゆる樹脂充填である。
The coefficient of thermal expansion of the chip size package thus formed is almost equal to the coefficient of thermal expansion of silicon.
The coefficient of thermal expansion of silicon is 3.5 ppm / ° C. On the other hand, a general printed wiring board on which this chip size package is mounted is glass epoxy which is a composite of epoxy resin and glass cloth, and has a coefficient of thermal expansion of 15 to 18 p.
pm / ゜ C. As described above, since there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the chip size package and the printed wiring board on which the chip size package is mounted, simply mounting the chip size package on the printed wiring board causes a break in the solder joint. There is a fear that the processing is performed as shown in FIG. 4 to avoid this. In FIG. 4, 5 and 5 'are solder bumps, 7 is an underfill, 8 is a printed wiring board, and 10 is a chip size package. After connecting the chip size package 10 to the printed wiring board 8 with the solder bumps 5, 5 ',
An underfill 7 is provided between the chip size package 10 and the printed wiring board 8. Underfill 7
Is so-called resin filling.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、チッ
プサイズパッケージ10とそれを実装するプリント配線
板8とで熱膨張率に差があるため、それらのはんだ接合
部に破断が生じる危険性があり、この危険性を避けるた
めアンダーフィル7を施している。しかしながら、アン
ダーフィルを行うためには、そのための設備も必要であ
り、そのための時間も必要になり、コストアップとな
る。更に、アンダーフィルを行うと、チップサイズパッ
ケージの部品交換が困難になるという問題もある。本発
明は、上記課題を解決するためになされたもので、実装
すべきプリント配線板との熱膨張率の差が小さく、プリ
ント配線板に実装したとき、アンダーフィルを必要とし
ないチップサイズパッケージを提供することを目的とす
る。
As described above, since there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the chip size package 10 and the printed wiring board 8 on which the chip size package 10 is mounted, there is a risk that the solder joints may be broken. There is an underfill 7 to avoid this danger. However, in order to perform underfill, equipment for the underfill is also required, and the time for the underfill is also required, which increases the cost. Furthermore, when underfilling is performed, there is a problem that it is difficult to replace parts of a chip size package. The present invention has been made to solve the above-described problem, and has a small difference in coefficient of thermal expansion from a printed wiring board to be mounted, and a chip size package that does not require an underfill when mounted on a printed wiring board. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、エポキシ系またはポリイミド系などの半
導体ウェーハより熱膨張率の大きい樹脂を、半導体ウェ
ハの上下から挟み固着することにより、チップサイズパ
ッケージ全体としての熱膨張率を大きくし、実装するプ
リント配線板の熱膨張率との差を小さくする。このと
き、半導体ウェーハの厚さと、これを挟み込む上または
下側の樹脂層の厚さとの比は1:5が適正である。さら
にこのとき、半導体ウェーハを薄く(0.1mm〜0.
2mm)することにより、挟み込む樹脂層も薄くでき、
チップサイズパッケージ全体を薄く仕上げる。
According to the present invention, in order to achieve the above object, a resin having a higher thermal expansion coefficient than a semiconductor wafer such as an epoxy or polyimide is sandwiched from above and below the semiconductor wafer and fixed. The thermal expansion coefficient of the entire chip size package is increased, and the difference from the thermal expansion coefficient of the printed wiring board to be mounted is reduced. At this time, the ratio of the thickness of the semiconductor wafer to the thickness of the upper or lower resin layer sandwiching the semiconductor wafer is appropriately 1: 5. At this time, the semiconductor wafer is thinned (0.1 mm to 0.2 mm).
2mm), the resin layer to be sandwiched can be made thinner,
Finish the entire chip size package thinly.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1は本発明の1実施形態を示す
チップサイズパッケージの断面図である。図1で、1は
半導体ウェーハで、この実施の形態ではシリコンウェー
ハであり、もとの厚みが0.4〜0.6mmであったも
のを約0.2mmの厚さまで研磨などで薄くしてある。
2、2’が樹脂層で、3、3’が半導体ウェーハ1のボ
ンディングパッドと電気的接続をとるための接続ビア、
4、4’がはんだバンプ5、5’を載置するためのパッ
ドで、6はソルダーレジストである。半導体ウェーハ1
を薄くした理由は、チップサイズパッケージ全体として
の熱膨張率を所定の値とするときの樹脂層2、2’の量
を少なくすることができるためである。逆にいうと、半
導体ウェーハ1の厚みから樹脂層2、2’の厚みが決ま
るということである。本実施の形態では、半導体ウェー
ハ1の厚みを約0.2mmとしたことにより、樹脂層
2、2’の各厚みを約1.0mmとすることで、所用の
熱膨張率を得た。
FIG. 1 is a sectional view of a chip size package showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor wafer, which is a silicon wafer in this embodiment. The original thickness is 0.4 to 0.6 mm, which is reduced to about 0.2 mm by polishing or the like. is there.
2, 2 'are resin layers, 3, 3' are connection vias for making electrical connection with bonding pads of the semiconductor wafer 1,
Reference numerals 4 and 4 'denote pads for mounting the solder bumps 5 and 5', and reference numeral 6 denotes a solder resist. Semiconductor wafer 1
The reason for reducing the thickness is that the amount of the resin layers 2 and 2 ′ can be reduced when the thermal expansion coefficient of the entire chip size package is set to a predetermined value. Conversely, the thickness of the resin layer 2, 2 'is determined from the thickness of the semiconductor wafer 1. In the present embodiment, the required thermal expansion coefficient was obtained by setting the thickness of the semiconductor wafer 1 to about 0.2 mm and the thickness of each of the resin layers 2 and 2 ′ to about 1.0 mm.

【0007】図2は本発明になるチップサイズパッケー
ジの製造工程を示す図である。図2で、1は半導体ウェ
ーハ、11、11’は半導体ウェーハ1のボンディング
パッド、12、12’は樹脂付き銅箔、3、3’は接続
ビア、4、4’ははんだバンプ用パッド、5、5’はは
んだバンプ、6はソルダーレジストである。
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of a chip size package according to the present invention. In FIG. 2, 1 is a semiconductor wafer, 11 and 11 'are bonding pads of the semiconductor wafer 1, 12 and 12' are copper foil with resin, 3 and 3 'are connection vias, and 4 and 4' are pads for solder bumps. 5 'is a solder bump, and 6 is a solder resist.

【0008】図2を用いて、本発明になるチップサイズ
パッケージの製造工程を説明する。まず、半導体ウェー
ハ1を研磨等により薄くする。研磨等を行う部位は、図
2(A)の破線の部分であり、薄くなった結果が図2の
(B)である。続いて、半導体ウェーハ1の上下に樹脂
付き銅箔12、12’を積層する(図2の(C))。樹
脂付き銅箔12、12’から不要な銅箔をエッチングに
より除去する。これにより、はんだバンプ用のパッド
4、4’が形成される(図2の(D))。次いで、半導
体ウェーハ1のボンディングパッド11、11’に至る
接続ビア3、3’をレーザで設け、更に接続ビア3、
3’に無電解銅めっきを施し、電気的接続をとる(図2
の(E))。最後に、ソルダーレジスト6を施し、はん
だバンプ用のパッド4、4’にはんだバンプ5、5’を
搭載する(図2の(F))。
The manufacturing process of the chip size package according to the present invention will be described with reference to FIG. First, the semiconductor wafer 1 is thinned by polishing or the like. The portion where polishing or the like is performed is the portion indicated by the broken line in FIG. 2A, and the result of thinning is FIG. 2B. Subsequently, resin-coated copper foils 12, 12 'are laminated on and under the semiconductor wafer 1 (FIG. 2C). Unnecessary copper foil is removed from the copper foil with resin 12, 12 'by etching. Thus, pads 4 and 4 'for solder bumps are formed (FIG. 2D). Next, connection vias 3 and 3 ′ reaching the bonding pads 11 and 11 ′ of the semiconductor wafer 1 are provided by a laser, and the connection vias 3 and 3 ′ are further provided.
Electroless copper plating is applied to 3 'to make electrical connection (Fig. 2
(E)). Finally, a solder resist 6 is applied, and the solder bumps 5, 5 'are mounted on the pads 4, 4' for the solder bumps (FIG. 2 (F)).

【0009】なお、樹脂層2、2’の厚さを更に厚くす
る必要がある場合は、図2の(C)、(D)及び(E)
の工程を繰り返すことにより、所用の厚さを得ることが
できる。また、本実施の形態では、樹脂層2、2’の形
成に樹脂付き銅箔12、12’を積層したが、樹脂テー
プの接着、液状樹脂のコーティング等の工法を用いても
よい。
When it is necessary to further increase the thickness of the resin layers 2 and 2 ', it is necessary to make the resin layers 2 and 2' thicker as shown in FIGS.
The required thickness can be obtained by repeating the above steps. In this embodiment, the resin layers 2 and 2 'are formed by laminating the copper foils 12 and 12' with resin. However, a method such as adhesion of a resin tape and coating of a liquid resin may be used.

【0010】本実施の形態では、半導体ウェーハとして
シリコンウェーハ、プリント配線板の基板としてガラス
エポキシで説明したが、適当な熱膨張率の樹脂を選べ
ば、他の種類の半導体ウェーハでも他の種類のプリント
配線板でも応用できる。
In this embodiment, a silicon wafer is used as a semiconductor wafer and a glass epoxy is used as a substrate for a printed wiring board. However, if a resin having an appropriate coefficient of thermal expansion is selected, other types of semiconductor wafers can be used. It can also be applied to printed wiring boards.

【発明の効果】本発明によれば、エポキシ系またはポリ
イミド系などの半導体ウェーハより熱膨張率の大きい樹
脂で、半導体ウェーハの上下から挟み固着してチップサ
イズパッケージとし、チップサイズパッケージ全体の熱
膨張率とチップサイズパッケージが実装されるプリント
配線板の熱膨張率との差を小さくしているので、アンダ
ーフィルしなくてもはんだ接合部に破断が生じる恐れが
ない。従って、アンダーフィルのための設備も時間も不
要となり、原価低減に寄与する。また、アンダーフィル
がないため、チップサイズパッケージの部品交換も容易
であり、保守の面でも費用削減に寄与する。尚、半導体
ウェーハの上下から均等に樹脂で挟み固着しているの
で、このチップサイズパッケージは、温度変化等に伴う
歪みや反りが発生しない。
According to the present invention, a resin having a higher thermal expansion coefficient than that of a semiconductor wafer such as an epoxy-based or polyimide-based resin is sandwiched and fixed from above and below the semiconductor wafer to form a chip-size package. Since the difference between the coefficient of thermal expansion and the coefficient of thermal expansion of the printed wiring board on which the chip size package is mounted is reduced, there is no danger of the solder joint breaking even without underfill. Therefore, no equipment and time are required for underfill, which contributes to cost reduction. Further, since there is no underfill, it is easy to replace parts of the chip size package, which contributes to cost reduction in terms of maintenance. Since the semiconductor wafer is evenly sandwiched and fixed from above and below the semiconductor wafer, this chip size package does not generate distortion or warpage due to a temperature change or the like.

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

【図1】図1は本発明の1実施の形態を示すチップサイ
ズパッケージの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a chip size package showing one embodiment of the present invention.

【図2】図2は本発明になるチップサイズパッケージの
製造工程を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a chip size package according to the present invention.

【図3】図3は従来のチップサイズパッケージの断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view of a conventional chip size package.

【図4】図4は従来のチップサイズパッケージをプリン
ト配線板に実装したときの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view when a conventional chip size package is mounted on a printed wiring board.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体ウェーハ 2、2’ 樹脂層 3、3’ 接続ビア 4、4’ はんだバンプ用のパッド 5、5’ はんだバンプ 6 ソルダーレジスト 7 アンダーフィル 8 プリント配線板 10 チップサイズパッケージ 11、11’ 半導体ウェーハのボンディングパッド 12、12’ 樹脂付き銅箔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor wafer 2, 2 'Resin layer 3, 3' Connection via 4, 4 'Pad for solder bump 5, 5' Solder bump 6 Solder resist 7 Underfill 8 Printed wiring board 10 Chip size package 11, 11 'Semiconductor wafer Bonding pads 12, 12 'Copper foil with resin

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エポキシ系またはポリイミド系などの半
導体ウェーハより熱膨張率の大きい樹脂で、半導体ウェ
ーハの上下から挟み固着したことを特徴とするチップサ
イズパッケージ。
1. A chip size package characterized by being sandwiched and fixed from above and below a semiconductor wafer with a resin having a higher thermal expansion coefficient than a semiconductor wafer such as an epoxy or polyimide semiconductor wafer.
【請求項2】 前記半導体ウェーハの厚さと該半導体ウ
ェーハを上または下から挟む樹脂の厚さとの比が約1:
5である請求項1のチップサイズパッケージ。
2. The method according to claim 1, wherein the ratio of the thickness of the semiconductor wafer to the thickness of a resin sandwiching the semiconductor wafer from above or below is about 1: 1:
The chip size package according to claim 1, wherein the number is 5.
【請求項3】 前記半導体ウェーハの厚さは約0.1m
m〜0.2mmである請求項1または請求項2のチップ
サイズパッケージ。
3. The semiconductor wafer has a thickness of about 0.1 m.
The chip size package according to claim 1, wherein the size is from m to 0.2 mm.
JP10229427A 1998-07-30 1998-07-30 Chip-sized package Pending JP2000049254A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274491B1 (en) * 2000-08-11 2001-08-14 Orient Semiconductor Electronics Limited Process of manufacturing thin ball grid array substrates
JP2002367995A (en) * 2001-06-06 2002-12-20 Shigeru Koshibe Electric circuit wiring material
US7279787B1 (en) 2001-12-31 2007-10-09 Richard S. Norman Microelectronic complex having clustered conductive members

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