JP2000200852A - Semiconductor device, manufacturing method and mounting method thereof - Google Patents

Semiconductor device, manufacturing method and mounting method thereof

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JP2000200852A
JP2000200852A JP11001809A JP180999A JP2000200852A JP 2000200852 A JP2000200852 A JP 2000200852A JP 11001809 A JP11001809 A JP 11001809A JP 180999 A JP180999 A JP 180999A JP 2000200852 A JP2000200852 A JP 2000200852A
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semiconductor device
columnar
solder
solder bump
mounting
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Japanese (ja)
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Akihiro Hida
昭博 飛田
Masayuki Shirai
優之 白井
Takashi Miwa
孝志 三輪
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce defective connection of solder bump due to warp of a semiconductor device by differentiating the height of columnar solder bumps from the mounting surface depending on the warp of the semiconductor device. SOLUTION: When a semiconductor device BGA is brought close to a mounting board 12 while heating the mounting board 12, a columnar solder bump 9A at a part of lowest height from the mounting surface touches a solder paste 13 because of warp of the BGA and begins to melt. When the BCG is pressed to approach the mounting board 12 furthermore, columnar solder bumps 9B at parts of lower height from the mounting surface touches the solder paste 13 sequentially and begin to melt. The BCG is pressed to approach the mounting board 12A up to a point where a columnar solder bump 9C at a part of highest height from the mounting surface eventually touches the solder paste 13 and begins to melt and then the temperature is lowered to room temperature. The columnar solder bump 9A touching the solder paste 13 is deformed into a substantially spherical shape and the columnar solder bump 9C touching the solder paste 13 last retains substantially columnar shape.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体装置、その
製造方法及び実装方法に係り、特に、半田バンプをアレ
イ状に配置したボールグリッドアレイ型半導体装置に適
用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, a method of manufacturing the same, and a method of mounting the same, and more particularly to a technique effective when applied to a ball grid array type semiconductor device in which solder bumps are arranged in an array. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体チップの回路素子形成面上
の電極パッドとリードが電気的に接続され、前記半導体
チップ及び接続部分もしくは接続部分のみが樹脂などに
より封止され、アレイ状に配列された前記リードの他端
に半田バンプが接続されたボールグリッドアレイ型半導
体装置(以下、BGAと呼ぶ)では、前記半田バンプの
形状は、通常球形の半田ボールである(電子技術、19
98年9月号、p.2参照)。前記BGAでは、半田ボ
ールを接続する端子電極の直径が600ミクロン、端子
電極間の距離が1.27mmのものが多く、その端子電
極に接続される半田ボールは直径が760ミクロンで、
接続後端子電極表面からの高さが約600ミクロンとな
る。また、前記BGAは、半導体チップの電極パッドと
リードとの接続部分等を樹脂等で封止しているため、封
止材料やパッケージ材料の熱膨張係数の違いにより、封
止温度から室温に下げたときに反りが生じる。この他に
も、加熱されることにより、BGAのパッケージ本体に
反りが生じる。特に、半田ボールを搭載しリフローする
とき、約240℃に加熱するため、最も反りが生じやす
い。
2. Description of the Related Art Conventionally, electrode pads and leads on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are electrically connected to each other, and only the semiconductor chip and the connecting portion or the connecting portion are sealed with a resin or the like and arranged in an array. In a ball grid array type semiconductor device in which solder bumps are connected to the other ends of the leads (hereinafter referred to as BGA), the shape of the solder bumps is usually a spherical solder ball (Electronic Technology, 19).
September 1998, p. 2). In the BGA, the diameter of a terminal electrode for connecting a solder ball is often 600 microns, and the distance between the terminal electrodes is often 1.27 mm. The solder ball connected to the terminal electrode has a diameter of 760 microns.
After the connection, the height from the terminal electrode surface becomes about 600 microns. Also, in the BGA, the connection portion between the electrode pad of the semiconductor chip and the lead is sealed with a resin or the like, so that the sealing temperature is lowered from the sealing temperature to room temperature due to the difference in the thermal expansion coefficient of the sealing material and the package material. Warpage occurs when In addition, the heating causes the package body of the BGA to be warped. In particular, when solder balls are mounted and reflowed, they are heated to about 240 ° C., and thus are most likely to warp.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前述の従
来技術を検討した結果、以下のような問題点を見いだし
た。図5(説明のための模式図)に示すように、用いる
封止材料やパッケージ材料により異なるが、加熱をする
ことによりパッケージ本体Pに反りが生じる。このパッ
ケージの反りにより、実装基板12に実装したときの、
実装面からの高さHのばらつきが200〜300ミクロ
ン生じる。実装前の高さHが約600ミクロンの半田ボ
ールは、実装後の実装基板12と接続された半田ボール
14Aでは約400ミクロンになる。そのため、実装面
からの高さHにばらつきが大きくなると、実装面から高
い部分の半田ボール14Bが実装基板12にとどかず、
接続不良となるという問題がある。また、半田ボールの
高さを高くするために直径の大きい半田ボールを用いる
と、隣り合う半田ボール同士が接触しショートしてしま
うという問題がある。本発明の目的は、半導体装置が実
装基板に半田バンプにより実装されたとき、前記半導体
装置の反りによる半田バンプの接続不良を低減すること
が可能な技術を提供することにある。本発明の他の目的
は、半田バンプを有する半導体装置において、隣り合う
半田バンプが接触することなく、かつ実装面からの高さ
のばらつきによる接続不良を低減することが可能な技術
を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の
目的及び新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面に
よって明らかになるであろう。
As a result of studying the above-mentioned prior art, the present inventor has found the following problems. As shown in FIG. 5 (schematic diagram for explanation), the package body P is warped by heating, depending on the sealing material and the package material used. Due to the warpage of the package, when mounted on the mounting substrate 12,
Variations in height H from the mounting surface occur between 200 and 300 microns. A solder ball having a height H of about 600 microns before mounting becomes about 400 microns on a solder ball 14A connected to the mounting substrate 12 after mounting. Therefore, if the variation in the height H from the mounting surface becomes large, the solder balls 14 </ b> B in a portion higher than the mounting surface do not reach the mounting substrate 12,
There is a problem that connection is poor. Further, when a solder ball having a large diameter is used to increase the height of the solder ball, there is a problem that adjacent solder balls come into contact with each other and cause a short circuit. An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing a connection failure of a solder bump due to warpage of the semiconductor device when the semiconductor device is mounted on a mounting board by solder bumps. Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing a connection failure due to a variation in height from a mounting surface without contact between adjacent solder bumps in a semiconductor device having solder bumps. It is in. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application.

【0005】(1)半導体チップの回路素子形成面上に
形成された電極パッドと電気的に接続されたリードと接
続された半田バンプをアレイ状に配置したボールグリッ
ドアレイ型半導体装置において、前記半田バンプを柱状
とし、前記柱状半田バンプが実装基板に実装されたと
き、前記柱状半田バンプの実装面からの高さが、前記半
導体装置の反りに応じてそれぞれ異なる構成となってい
る。
(1) A ball grid array type semiconductor device in which solder bumps connected to leads electrically connected to electrode pads formed on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are arranged in an array. When the bumps are columnar and the columnar solder bumps are mounted on a mounting board, the heights of the columnar solder bumps from the mounting surface are different depending on the warpage of the semiconductor device.

【0006】(2)半導体チップの回路素子形成面上に
形成された電極パッドと電気的に接続されたリードと接
続された半田バンプをアレイ状に配置したボールグリッ
ドアレイ型半導体装置において、前記半田バンプを柱状
とし、該柱状半田バンプと前記リードとの間に、前記柱
状半田バンプの融点よりも低融点の半田材を介在し、前
記柱状半田バンプが実装基板に実装されたとき、前記柱
状半田バンプの実装面からの高さが、前記半導体装置の
反りに応じてそれぞれ異なる構成となっている。
(2) A ball grid array type semiconductor device in which solder bumps connected to leads electrically connected to electrode pads formed on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are arranged in an array. When the bumps are columnar, a solder material having a lower melting point than the melting point of the columnar solder bumps is interposed between the columnar solder bumps and the leads. The height of the bump from the mounting surface is different depending on the warpage of the semiconductor device.

【0007】(3)前記(1)又は(2)の半導体装置
において、実装基板に実装したとき、前記すべての柱状
半田バンプの体積が等しい。
(3) In the semiconductor device of (1) or (2), when mounted on a mounting board, the volume of all the columnar solder bumps is equal.

【0008】(4)半導体チップの回路素子形成面上に
形成された電極パッドと電気的に接続されたリードと接
続される半田バンプをアレイ状に配置するボールグリッ
ドアレイ型半導体装置の製造方法であって、前記半導体
装置の前記半田バンプを接続する端子電極に半田材を塗
布し、該半田材の上に、前記半田材の融点よりも高融点
の柱状半田バンプを搭載し、前記半導体装置を前記半田
材の融点より高く前記柱状半田バンプの融点より低い温
度で加熱し、前記柱状半田バンプを前記半導体装置上に
固着する製造方法である。
(4) A method of manufacturing a ball grid array type semiconductor device in which solder bumps connected to leads electrically connected to electrode pads formed on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are arranged in an array. Then, a solder material is applied to terminal electrodes connecting the solder bumps of the semiconductor device, and a columnar solder bump having a melting point higher than the melting point of the solder material is mounted on the solder material. A manufacturing method in which the columnar solder bump is fixed on the semiconductor device by heating at a temperature higher than the melting point of the solder material and lower than the melting point of the columnar solder bump.

【0009】(5)半導体チップの回路素子形成面上に
形成された電極パッドと電気的に接続されたリードと接
続される半田バンプをアレイ状に配置するボールグリッ
ドアレイ型半導体装置の製造方法であって、前記半導体
装置の半田バンプを接続する端子電極面に、それと対応
した筒状の孔がアレイ状に開けられたマスクを載置し、
該マスク上から半田材を印刷して前記筒状の孔の内部に
充填し、前記マスクをはずして柱状半田バンプを形成す
る製造方法である。
(5) A method of manufacturing a ball grid array type semiconductor device in which solder bumps connected to leads electrically connected to electrode pads formed on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are arranged in an array. Then, on the terminal electrode surface connecting the solder bumps of the semiconductor device, a mask having a corresponding cylindrical hole formed in an array is placed,
A manufacturing method in which a solder material is printed from above the mask to fill the inside of the cylindrical hole, and the mask is removed to form a columnar solder bump.

【0010】(6)前記(1)又は(2)のボールグリ
ッドアレイ型半導体装置の実装方法であって、前記柱状
半田バンプの融点よりも低融点の半田材を実装基板の前
記柱状半田バンプ接続部分上に塗布し、該柱状半田バン
プ接続部分と、前記柱状半田バンプとの位置合わせを行
い、前記柱状半田バンプの融点より高い温度で前記実装
基板を加熱し、前記柱状半田バンプを実装基板に接触さ
せ、接触した柱状半田バンプ順にそれを溶融し、前記半
導体装置の反りに対応して、未接続の前記柱状半田バン
プが前記半田材と接触するまで前記半導体装置を前記実
装基板に押圧接近させる実装方法である。
(6) The method for mounting a ball grid array type semiconductor device according to (1) or (2), wherein a solder material having a melting point lower than a melting point of the columnar solder bump is connected to the columnar solder bump on a mounting board. Coating on the portion, the columnar solder bump connection portion, the positioning of the columnar solder bumps is performed, the mounting substrate is heated at a temperature higher than the melting point of the columnar solder bumps, and the columnar solder bumps are mounted on the mounting substrate. The semiconductor device is brought into contact with and melted in the order of the contacted columnar solder bumps, and in response to the warpage of the semiconductor device, the semiconductor device is pressed closer to the mounting substrate until the unconnected columnar solder bumps contact the solder material. The implementation method.

【0011】以下、本発明について、図面を参照して実
施形態(実施例)とともに詳細に説明する。なお、実施
例を説明するための全図において、同一機能を有するも
のは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail along with embodiments (examples) with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態のBGA
(半導体装置)の概略構成を示す図であり、図1(a)
はBGAの半田バンプ搭載面からみた平面図であり、図
1(b)は図1(a)のBGAのA−A′線における断
面図である。本実施形態のBGAは、図1(b)に示す
ように、半導体チップ1がその回路素子形成面とは反対
側の面で、配線基板2に設けられている熱拡散板3に固
着されている。半導体チップ1の回路素子形成面上の電
極パッド(図示しない)は、前記配線基板2上のリード
4にワイヤ5のボンディングにより電気的に接続されて
いる。前記半導体チップ1とリード4との接続部分はモ
ールド樹脂(封止材)6で封止されている。配線基板2
の熱拡散板3が設けられている面と反対側の面上に、前
記リード4の端子電極7が設けられている。この端子電
極7上に柱状半田バンプ9が、この柱状半田バンプ9の
融点よりも低融点の半田材(半田ペースト)8を介して
接続されている。ここでは、前記BGAは、樹脂及びガ
ラス繊維を主成分とする配線基板2、銅やアルミニウム
などからなる熱拡散板3、及び封止材6の熱膨張係数等
の違いによる反りが生じているものとする。また、前記
柱状半田バンプ9は、全て従来の半田バンプの体積と同
じ体積としたものである。
FIG. 1 shows a BGA according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a (semiconductor device), and FIG.
FIG. 1B is a plan view of the BGA as viewed from the surface on which the solder bumps are mounted, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the BGA taken along the line AA ′ in FIG. In the BGA of this embodiment, as shown in FIG. 1B, a semiconductor chip 1 is fixed to a heat diffusion plate 3 provided on a wiring board 2 on a surface opposite to a surface on which circuit elements are formed. I have. The electrode pads (not shown) on the circuit element forming surface of the semiconductor chip 1 are electrically connected to the leads 4 on the wiring board 2 by bonding wires 5. A connection portion between the semiconductor chip 1 and the lead 4 is sealed with a mold resin (sealing material) 6. Wiring board 2
The terminal electrode 7 of the lead 4 is provided on a surface opposite to the surface on which the heat diffusion plate 3 is provided. The columnar solder bump 9 is connected to the terminal electrode 7 via a solder material (solder paste) 8 having a lower melting point than the melting point of the columnar solder bump 9. Here, the BGA is warped due to a difference in thermal expansion coefficient between the wiring board 2 mainly composed of resin and glass fiber, the heat diffusion plate 3 made of copper or aluminum, and the sealing material 6. And The columnar solder bumps 9 have the same volume as the conventional solder bumps.

【0013】以下、図2及び図3を用いて本実施形態1
のBGAの端子電極7上に柱状半田バンプ9を搭載する
方法を説明する。まず、図2(a)に示すように、銅や
アルミニウムからなる熱拡散板3に、半導体チップ1の
回路素子形成面とは反対側の面と、樹脂及びガラス繊維
からなるパッケージ基材にリード配線(多層配線も含
む)が形成されている配線基板2を接着剤(図示してい
ない)で接着し、前記配線基板2上のリード4と半導体
チップ1上の電極パッド(図示しない)とをワイヤ5で
電気的に接続した後、半導体チップ1、リード4、ワイ
ヤー5を封止材6で封止する。次に、図2(b)に示す
ように、配線基板2に設けられた端子電極7上に、融点
の低い半田ペースト8を塗布する。次に、図2(c)に
示すように、半田ペースト8上に半田ペースト8の融点
よりも高い融点をもつ柱状半田バンプ9を搭載する。こ
の柱状半田バンプ9はあらかじめ作成しておく。次に、
図2(d)に示すように、半田ペースト8の融点より高
く、柱状半田バンプ9の融点より低い温度でBGAを加
熱し、半田ペースト8を融解させた後、温度を室温に下
げ、端子電極7と柱状半田バンプ9を接続して固着させ
る。前記方法により、低融点の半田ペースト8を介して
電極パッド7と柱状半田バンプ9を固着したBGAは図
1(a)、(b)に示したような外観となる。
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
The method of mounting the columnar solder bumps 9 on the BGA terminal electrodes 7 will be described. First, as shown in FIG. 2A, a lead is formed on a heat diffusion plate 3 made of copper or aluminum, on a surface of the semiconductor chip 1 opposite to the surface on which circuit elements are formed, and on a package base made of resin and glass fiber. The wiring board 2 on which the wiring (including the multilayer wiring) is formed is adhered with an adhesive (not shown), and the leads 4 on the wiring board 2 and the electrode pads (not shown) on the semiconductor chip 1 are connected. After being electrically connected with the wires 5, the semiconductor chip 1, the leads 4, and the wires 5 are sealed with a sealing material 6. Next, as shown in FIG. 2B, a solder paste 8 having a low melting point is applied on the terminal electrodes 7 provided on the wiring board 2. Next, as shown in FIG. 2C, columnar solder bumps 9 having a melting point higher than the melting point of the solder paste 8 are mounted on the solder paste 8. This columnar solder bump 9 is created in advance. next,
As shown in FIG. 2D, the BGA is heated at a temperature higher than the melting point of the solder paste 8 and lower than the melting point of the columnar solder bumps 9 to melt the solder paste 8, and then the temperature is lowered to room temperature. 7 and the columnar solder bumps 9 are connected and fixed. According to the above method, the BGA in which the electrode pads 7 and the columnar solder bumps 9 are fixed via the low melting point solder paste 8 has the appearance as shown in FIGS. 1A and 1B.

【0014】次に、前記柱状半田バンプの搭載方法の変
形例として、スクリーンマスクを用いる方法について説
明する。このスクリーンマスクを用いた方法では、図2
(a)のように、半導体チップ1、リード4、ワイヤ5
を封止材6で封止した後、図3(a)に示すように、配
線基板2の端子電極7が形成された面に、前記アレイ状
に配列された端子電極7の上に、その端子電極7に対応
した筒状の孔が開けられたマスク11を載せ、マスク1
1上から半田ペーストを印刷技術により筒状の孔に充填
し、マスク11に開けられた孔の内部に柱状半田ペース
ト10を形成し、柱状半田ペースト10の融点以下の温
度で加熱して端子電極7上に固着した後、マスク11を
はずして図3(b)に示すような柱状半田バンプ9を形
成する。
Next, a method using a screen mask will be described as a modification of the method of mounting the columnar solder bumps. In the method using this screen mask, FIG.
As shown in (a), a semiconductor chip 1, leads 4, wires 5
Is sealed with a sealing material 6, as shown in FIG. 3A, on the surface of the wiring substrate 2 on which the terminal electrodes 7 are formed, on the terminal electrodes 7 arranged in an array, A mask 11 having a cylindrical hole corresponding to the terminal electrode 7 is placed thereon, and the mask 1
1, a solder paste is filled from above into a cylindrical hole by a printing technique, a columnar solder paste 10 is formed inside the hole formed in the mask 11, and heated at a temperature equal to or lower than the melting point of the columnar solder paste 10 to form a terminal electrode. After fixing on the mask 7, the mask 11 is removed to form the columnar solder bumps 9 as shown in FIG.

【0015】図4は、前記方法で製造された、柱状半田
バンプ9を有するBGAを実装基板に実装する過程を説
明するための模式図である。まず、図4(a)に示すよ
うに、BGAに接続された柱状半田バンプ9を、実装基
板12上の柱状半田バンプ9の融点より低融点の半田ペ
ースト13が塗布された端子電極(図示しない)と位置
合わせする。次に、図4(b)に示すように、半田ペー
スト13の融点より高く柱状半田バンプ9の融点より低
い温度で実装基板12を加熱しながら、BGAを実装基
板12に接近させると、BGAの反りにより、実装面か
らの高さが一番低い部分の柱状半田バンプ9Aが半田ペ
ースト13と接触し、融けだす。次に、図4(c)に示
すように、BGAが実装基板12にさらに押圧接近させ
ると、実装面からの高さが低い柱状半田バンプ9Bの順
に半田ペースト13と接触し、融け出す。次に、図4
(d)に示すように、最終的には、実装面からの高さが
一番高いところの柱状半田バンプ9Cが半田ペースト1
3と接触し、融け出すところまでBGAを実装基板12
に押圧接近させた後、温度を室温に下げる。この時、先
に半田ペースト13と接触した柱状半田バンプ9Aは球
形に近い形に変形しており、最後に半田ペースト13に
接触した柱状半田バンプ9Cはほぼ柱状のままになって
いる。その間の柱状半田バンプ9Bは実装面からの高さ
に対応して、柱状半田バンプ9Aと柱状半田バンプ9C
の間の形状をとる。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a process of mounting the BGA having the columnar solder bumps 9 manufactured by the above method on a mounting board. First, as shown in FIG. 4A, the columnar solder bump 9 connected to the BGA is formed on a terminal electrode (not shown) on which a solder paste 13 having a melting point lower than the melting point of the columnar solder bump 9 on the mounting board 12 is applied. ). Next, as shown in FIG. 4B, the BGA is brought close to the mounting substrate 12 while heating the mounting substrate 12 at a temperature higher than the melting point of the solder paste 13 and lower than the melting point of the columnar solder bumps 9. Due to the warpage, the columnar solder bump 9A at the lowest height from the mounting surface comes into contact with the solder paste 13 and melts. Next, as shown in FIG. 4C, when the BGA is further pressed and approached to the mounting board 12, the BGA comes into contact with the solder paste 13 in the order of the columnar solder bumps 9B having a lower height from the mounting surface and melts. Next, FIG.
As shown in (d), finally, the columnar solder bump 9C at the highest position from the mounting surface is connected to the solder paste 1.
3 and BGA is mounted on the mounting substrate 12 until it melts.
, And the temperature is lowered to room temperature. At this time, the columnar solder bump 9A that has first contacted the solder paste 13 has been deformed into a shape close to a sphere, and the columnar solder bump 9C that has last contacted the solder paste 13 remains substantially columnar. The columnar solder bump 9B and the columnar solder bump 9C correspond to the height from the mounting surface.
Take the shape between.

【0016】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、BGAの半田バンプを柱状半田バンプ9とすること
より、柱状半田バンプ9を有するBGA(半導体装置)
が実装基板に実装されたとき、BGAが反っていても、
柱状半田バンプ9の実装面を水平面とすることができ
る。また、BGAの半田バンプを柱状半田バンプ9とす
ることより、隣り合う半田バンプとの隙間が広がり配線
基板2と実装基板を接近させることができ、かつ、BG
Aの反りによる半田バンプの接続不良を低減することが
できる。また、BGAに柱状半田バンプ9を搭載する際
に、高温で加熱しないので、BGAの反りを抑えること
ができ実装面からの高さのばらつきも低減することがで
きる。
As described above, according to the present embodiment, a BGA (semiconductor device) having the columnar solder bumps 9 is formed by using the columnar solder bumps 9 as the BGA solder bumps.
Is mounted on the mounting board, even if the BGA is warped,
The mounting surface of the columnar solder bump 9 can be a horizontal surface. Further, by using the columnar solder bumps 9 as the solder bumps of the BGA, the gap between the adjacent solder bumps is increased, so that the wiring board 2 and the mounting board can be brought close to each other.
The connection failure of the solder bumps due to the warpage of A can be reduced. In addition, since the columnar solder bumps 9 are not heated at a high temperature when mounted on the BGA, the warpage of the BGA can be suppressed, and the variation in height from the mounting surface can be reduced.

【0017】また、例えば、最近接の端子電極間距離が
1.27mmのBGAのときには、従来用いられている
直径が760ミクロンの半田ボールと同一体積で、底面
積を小さくした柱状半田バンプ9または柱状半田ペース
ト10を形成すると、半田ボールを用いたときの高さ約
600ミクロンよりも高くできるので、BGAのパッケ
ージ本体の反りが大きく実装面からの高さのばらつきが
大きいときでも、接続不良が減少し、実装性が向上す
る。
For example, in the case of a BGA in which the distance between the nearest terminal electrodes is 1.27 mm, the columnar solder bump 9 or the solder bump 9 having the same volume as the conventionally used solder ball having a diameter of 760 μm and having a smaller bottom area. When the columnar solder paste 10 is formed, the height can be higher than about 600 microns when solder balls are used. Therefore, even when the package body of the BGA has a large warp and the height variation from the mounting surface is large, the connection failure is reduced. It decreases and the mountability improves.

【0018】本実施形態では、BGAが実装基板12側
に反ったときについて説明したが、パッケージ本体の材
料の違いや、半導体チップの封止方法などにより、実装
基板12と反対側に反ることもあるが、この場合も本実
施形態と同様の実装方法で、実装基板との接続不良を低
減することができる。また、パッケージの反りの他に、
実装基板が反ったときなども、本実施形態の方法で実装
することにより、実装基板とBGAとの接続不良を低減
することができる。
In this embodiment, the case where the BGA warps toward the mounting substrate 12 has been described. However, the BGA may warp to the opposite side to the mounting substrate 12 due to a difference in material of the package body or a method of sealing the semiconductor chip. However, in this case as well, it is possible to reduce the connection failure with the mounting board by the same mounting method as in the present embodiment. Also, besides the warpage of the package,
Even when the mounting board is warped, mounting by the method of the present embodiment can reduce poor connection between the mounting board and the BGA.

【0019】以上、本発明を実施形態に基づき具体的に
説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されること
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得
ることはいうまでもない。
As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. .

【0020】[0020]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 (1)半導体装置の半田バンプを柱状にすることによ
り、柱状半田バンプを有する半導体装置が実装基板に実
装されたとき、半導体装置が反っていても、柱状半田バ
ンプの実装面を水平面とすることができる。また、半導
体装置もしくは実装基板の反りによる半田バンプの接続
不良を低減できる。 (2)半導体装置の半田バンプを柱状にすることによ
り、隣り合う半田バンプとの隙間が広がり配線基板と実
装基板を接近させることができ、かつ、半導体装置の反
りによる半田バンプの接続不良を低減することができ
る。 (3)半導体装置に柱状半田バンプを搭載する際に、高
温で加熱しないので、半導体装置の反りを抑えることが
でき、かつ実装面からの高さのばらつきも低減すること
ができる。 (4)半導体装置の半田バンプを柱状にすることによ
り、その体積を変えずに端子電極からの高さを高くする
ことできるので、半導体装置の反りが大きいときも、実
装基板との接続不良を低減することができる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. (1) By making the solder bumps of the semiconductor device columnar, when the semiconductor device having the columnar solder bumps is mounted on a mounting substrate, the mounting surface of the columnar solder bumps is made horizontal even if the semiconductor device is warped. Can be. Further, it is possible to reduce the connection failure of the solder bump due to the warpage of the semiconductor device or the mounting substrate. (2) By making the solder bumps of the semiconductor device column-shaped, the gap between the adjacent solder bumps is widened so that the wiring board and the mounting board can be made closer to each other, and the connection failure of the solder bumps due to the warpage of the semiconductor device is reduced. can do. (3) Since heating is not performed at a high temperature when mounting the columnar solder bumps on the semiconductor device, warpage of the semiconductor device can be suppressed, and variations in height from the mounting surface can be reduced. (4) By making the solder bumps of the semiconductor device column-shaped, the height from the terminal electrode can be increased without changing the volume thereof. Therefore, even when the semiconductor device is greatly warped, poor connection with the mounting board can be prevented. Can be reduced.

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

【図1】本発明による実施形態の半導体装置の概略構成
を示す平面図及び断面図である。
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施形態の半導体装置の半田バンプの形成方
法を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of forming a solder bump of the semiconductor device of the present embodiment.

【図3】本実施形態の半導体装置の半田バンプの形成方
法の変形例を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a modification of the method of forming solder bumps of the semiconductor device according to the embodiment.

【図4】本実施形態の半導体装置の実装過程を説明する
ための模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a mounting process of the semiconductor device of the present embodiment.

【図5】従来技術の問題点を説明するための模式断面図
である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体チップ、2…配線基板、3…熱拡散板、4…
リード、5…ワイヤ、6…樹脂(封止材)、7…端子電
極、8…半田ペースト、9,9A,9B,9C…柱状半
田バンプ、10…柱状半田ペースト、11…スクリーン
マスク、12…実装基板、13…半田ペースト、14
A,14B…半田ボール、P…パッケージ本体、H…反
りによる高さのばらつき
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor chip, 2 ... Wiring board, 3 ... Heat diffusion plate, 4 ...
Lead, 5: Wire, 6: Resin (sealing material), 7: Terminal electrode, 8: Solder paste, 9, 9A, 9B, 9C: Columnar solder bump, 10: Columnar solder paste, 11: Screen mask, 12 ... Mounting board, 13 ... solder paste, 14
A, 14B: solder ball, P: package body, H: variation in height due to warpage

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体チップの回路素子形成面上に形成
された電極パッドと電気的に接続されたリードと接続さ
れた半田バンプをアレイ状に配置したボールグリッドア
レイ型半導体装置において、前記半田バンプを柱状と
し、前記柱状半田バンプが実装基板に実装されたとき、
前記柱状半田バンプの実装面からの高さが、前記半導体
装置の反りに応じてそれぞれ異なる構成となっているこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A ball grid array type semiconductor device in which solder bumps connected to leads electrically connected to electrode pads formed on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are arranged in an array. When the pillar-shaped solder bumps are mounted on a mounting board,
A semiconductor device, wherein heights of the columnar solder bumps from a mounting surface are different depending on the warpage of the semiconductor device.
【請求項2】 半導体チップの回路素子形成面上に形成
された電極パッドと電気的に接続されたリードと接続さ
れた半田バンプをアレイ状に配置したボールグリッドア
レイ型半導体装置において、前記半田バンプを柱状と
し、該柱状半田バンプと前記リードとの間に、前記柱状
半田バンプの融点よりも低融点の半田材を介在し、前記
柱状半田バンプが実装基板に実装されたとき、前記柱状
半田バンプの実装面からの高さが、前記半導体装置の反
りに応じてそれぞれ異なる構成となっていることを特徴
とする半導体装置。
2. A ball grid array type semiconductor device in which solder bumps connected to leads electrically connected to electrode pads formed on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are arranged in an array. A column, and a solder material having a lower melting point than the melting point of the columnar solder bump is interposed between the columnar solder bump and the lead. When the columnar solder bump is mounted on a mounting board, the columnar solder bump Wherein the height of the semiconductor device from the mounting surface is different depending on the warpage of the semiconductor device.
【請求項3】 前記請求項1又は2に記載の半導体装置
において、実装基板に実装したとき、前記すべての柱状
半田バンプの体積が等しいことを特徴とする半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein all of the columnar solder bumps have the same volume when mounted on a mounting board.
【請求項4】 半導体チップの回路素子形成面上に形成
された電極パッドと電気的に接続されたリードと接続さ
れる半田バンプをアレイ状に配置するボールグリッドア
レイ型半導体装置の製造方法であって、前記半導体装置
の前記半田バンプを接続する端子電極に半田材を塗布
し、該半田材の上に、前記半田材の融点よりも高融点の
柱状半田バンプを搭載し、前記半導体装置を前記半田材
の融点より高く前記柱状半田バンプの融点より低い温度
で加熱し、前記柱状半田バンプを前記半導体装置上に固
着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a ball grid array type semiconductor device in which solder bumps connected to leads electrically connected to electrode pads formed on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are arranged in an array. A solder material is applied to terminal electrodes connecting the solder bumps of the semiconductor device, and a columnar solder bump having a higher melting point than the melting point of the solder material is mounted on the solder material. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising heating the semiconductor device at a temperature higher than the melting point of the solder material and lower than the melting point of the columnar solder bump to fix the columnar solder bump on the semiconductor device.
【請求項5】 半導体チップの回路素子形成面上に形成
された電極パッドと電気的に接続されたリードと接続さ
れる半田バンプをアレイ状に配置するボールグリッドア
レイ型半導体装置の製造方法であって、前記半導体装置
の半田バンプを接続する端子電極面に、該端子電極と対
応した筒状の孔がアレイ状に開けられたマスクを載置
し、該マスク上から半田材を印刷して前記筒状の孔の内
部に充填し、前記マスクをはずして柱状半田バンプを形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a ball grid array type semiconductor device in which solder bumps connected to leads electrically connected to electrode pads formed on a circuit element forming surface of a semiconductor chip are arranged in an array. On a terminal electrode surface for connecting the solder bumps of the semiconductor device, a mask having a cylindrical hole corresponding to the terminal electrode formed in an array is placed, and a solder material is printed from the mask. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising filling a cylindrical hole and removing the mask to form a columnar solder bump.
【請求項6】 請求項1又は2のボールグリッドアレイ
型半導体装置の実装方法であって、前記柱状半田バンプ
の融点よりも低融点の半田材を実装基板の前記柱状半田
バンプ接続部分上に塗布し、該柱状半田バンプ接続部分
と、前記柱状半田バンプとの位置合わせを行い、前記柱
状半田バンプの融点より高い温度で前記実装基板を加熱
し、前記柱状半田バンプを実装基板に接触させ、接触し
た柱状半田バンプ順にそれを溶融し、前記半導体装置の
反りに対応して、未接続の前記柱状半田バンプが前記半
田材と接触するまで前記半導体装置を前記実装基板に押
圧接近させることを特徴とする半導体装置の実装方法。
6. The method for mounting a ball grid array type semiconductor device according to claim 1, wherein a solder material having a melting point lower than a melting point of the columnar solder bump is applied to the columnar solder bump connection portion of a mounting substrate. Then, the connection between the columnar solder bump connection portion and the columnar solder bump is performed, the mounting substrate is heated at a temperature higher than the melting point of the columnar solder bump, and the columnar solder bump is brought into contact with the mounting substrate. Melting the columnar solder bumps in order, and pressing the semiconductor device toward the mounting board until the unconnected columnar solder bumps contact the solder material in response to the warpage of the semiconductor device. Semiconductor device mounting method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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