JP2000223533A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- Wire Bonding (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ペレットと配線基板とを接着する樹脂
系接着材として電気的絶縁性の微粒子からなるフィラー
を多量に分散させたものを用いると、フィラーが電極間
に噛み込まれることがあった。 【解決手段】 バンプ電極３が形成された半導体ペレッ
ト１と、絶縁基板５上に少なくとも前記半導体ペレット
１のバンプ電極３と対応して平坦なパッド電極８が形成
された配線基板４とを熱膨張率低減用のフィラー１２が
分散された樹脂系接着材９を介して対向させそれぞれの
電極を重合させて加圧し各電極間を電気的に接続すると
ともに半導体ペレット１と配線基板４の対向面間を接着
した半導体装置において、上記バンプ電極３を接着材中
のフィラーより軟らかい金属で構成し、かつこのバンプ
電極３をパッド電極８に圧接させてパッド電極３表面を
凹湾曲させつつ、圧接端面と隣接する周面部分を圧潰に
より膨出させたことを特徴とする。
系接着材として電気的絶縁性の微粒子からなるフィラー
を多量に分散させたものを用いると、フィラーが電極間
に噛み込まれることがあった。 【解決手段】 バンプ電極３が形成された半導体ペレッ
ト１と、絶縁基板５上に少なくとも前記半導体ペレット
１のバンプ電極３と対応して平坦なパッド電極８が形成
された配線基板４とを熱膨張率低減用のフィラー１２が
分散された樹脂系接着材９を介して対向させそれぞれの
電極を重合させて加圧し各電極間を電気的に接続すると
ともに半導体ペレット１と配線基板４の対向面間を接着
した半導体装置において、上記バンプ電極３を接着材中
のフィラーより軟らかい金属で構成し、かつこのバンプ
電極３をパッド電極８に圧接させてパッド電極３表面を
凹湾曲させつつ、圧接端面と隣接する周面部分を圧潰に
より膨出させたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ペレットと配
線基板とを樹脂系接着材を介して対向させそれぞれの電
極を圧着して電気的に接続した構造の半導体装置に関す
る。
線基板とを樹脂系接着材を介して対向させそれぞれの電
極を圧着して電気的に接続した構造の半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子回路装置のうち、ビデオカメラやノ
ート型パーソナルコンピュータのように可搬形の電子回
路装置では小型、軽量化が要求され、これに用いられる
電子部品も一層の小型化が要求されている。また電子制
御装置によって制御される機械装置でも、作業ポジショ
ンにあるモータなどの駆動機構に制御部を直接的に組み
込んで高精度かつ高速制御を可能としているが、このよ
うな制御部も取付位置や取付寸法の制約がある場合、小
型化、高密度実装が強く要求されている。このような要
求に対応するのに、電子部品の形状を変えたり電子部品
本体を縮小するなどして小型化する方法と、外形寸法は
同じかあるいは大型化しても複数の機能部品を集積化し
て実質的に小型化する方法とがある。また電子部品本体
を直接的に配線基板に実装して実装密度を高め小型化を
実現している。図４は高密度実装構造の半導体装置を示
す。図において、１は半導体ペレットで、半導体基板２
内に図示省略するが多数の電子回路素子を形成して内部
接続し、その一主面に電子回路の要部と接続されたバン
プ電極３を多数形成したものである。４は配線基板で、
セラミックやガラス、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹
脂などの絶縁基板５上に配線用の導電パターン６を形成
し、導電パターン６上をレジスト膜７で被覆し、このレ
ジスト膜７のうち半導体ペレット１のバンプ電極３と対
応する部分を窓明けして導電パターン６の一部を露呈さ
せパッド電極８を形成している。９は配線基板４上のパ
ッド電極８で囲まれる領域に予め供給され、バンブ電極
３とパッド電極８とを位置決めした状態で配線基板４に
対向配置された半導体ペレット１によって押し拡げられ
た樹脂系接着材で、熱硬化性のエポキシ樹脂などが用い
られる。この半導体装置は、半導体ペレット１を加圧し
てバンプ電極３とパッド電極８とを圧接させ電気的に接
続する際に、配線基板４上に予め供給された接着材９が
電極重合部間に充填されるが、バンプ電極３とパッド電
極８の対向面は完全に平坦ではなくしかも平行ではない
ため、重合加圧される時に電極間から接着材が追い出さ
れるため、各電極３、８は密着し電気的接続に支障はな
い。特に図５〜図７に示すようにキャピラリ１０に挿通
した金属ワイヤ１１の先端に金属ボール１１ａを形成し
この金属ボール１１ａをキャピラリ１０の下端で半導体
基板２に押し付け、キャピラリ１０を上昇させてワイヤ
１１を所定長さ繰出した後、キャピラリ１０上方でワイ
ヤ１１をクランプしてさらにキャピラリ１０を上昇させ
ることによりワイヤ１１を引き切ってバンプ電極３を形
成したものでは、バンプ電極３の先端が小径であるた
め、パッド電極８に圧着される際にバンプ電極３の小径
先端から押しつぶされ、パッド電極８側からみるとバン
プ電極３は電極８中央部から接着材９を外方に押し出し
つつ密着重合されるため重合部間に接着材が残留する虞
は小さい。ところで図４半導体装置は、セラミックやガ
ラスに比して軽量な樹脂系絶縁基板からなる配線基板４
を用いると、半導体ペレット１と絶縁基板５とでは熱膨
張率の差が大きいため、動作と停止を繰り返しにより温
度上昇すると配線基板４が反り、温度降下により反った
配線基板４が平坦状態に戻ることを繰り返す。この繰り
返しにより接着材９の接着界面に亀裂を生じ、この亀裂
が成長して耐湿性を低下させ、剥離が電極重合部に及ぶ
と、変形応力が直接的に電極重合部に作用して剥離させ
電気的接続を損なうという問題がある。そのためエポキ
シ樹脂からなるベース樹脂にシリカやアルミナの微粒子
を分散させて熱膨張率が半導体ペレット１と配線基板４
の中間の熱膨張率となるように調整した接着材を用いて
変形を緩和している。この種低熱膨張率の接着材として
例えば粒径が１〜２０μｍのフィラーを５０〜７０重量
％含有させたものが一般的に用いられる。これにより、
消費電力が大きく動作時の温度上昇が大きい半導体装置
の信頼性を高めることができる。
ート型パーソナルコンピュータのように可搬形の電子回
路装置では小型、軽量化が要求され、これに用いられる
電子部品も一層の小型化が要求されている。また電子制
御装置によって制御される機械装置でも、作業ポジショ
ンにあるモータなどの駆動機構に制御部を直接的に組み
込んで高精度かつ高速制御を可能としているが、このよ
うな制御部も取付位置や取付寸法の制約がある場合、小
型化、高密度実装が強く要求されている。このような要
求に対応するのに、電子部品の形状を変えたり電子部品
本体を縮小するなどして小型化する方法と、外形寸法は
同じかあるいは大型化しても複数の機能部品を集積化し
て実質的に小型化する方法とがある。また電子部品本体
を直接的に配線基板に実装して実装密度を高め小型化を
実現している。図４は高密度実装構造の半導体装置を示
す。図において、１は半導体ペレットで、半導体基板２
内に図示省略するが多数の電子回路素子を形成して内部
接続し、その一主面に電子回路の要部と接続されたバン
プ電極３を多数形成したものである。４は配線基板で、
セラミックやガラス、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹
脂などの絶縁基板５上に配線用の導電パターン６を形成
し、導電パターン６上をレジスト膜７で被覆し、このレ
ジスト膜７のうち半導体ペレット１のバンプ電極３と対
応する部分を窓明けして導電パターン６の一部を露呈さ
せパッド電極８を形成している。９は配線基板４上のパ
ッド電極８で囲まれる領域に予め供給され、バンブ電極
３とパッド電極８とを位置決めした状態で配線基板４に
対向配置された半導体ペレット１によって押し拡げられ
た樹脂系接着材で、熱硬化性のエポキシ樹脂などが用い
られる。この半導体装置は、半導体ペレット１を加圧し
てバンプ電極３とパッド電極８とを圧接させ電気的に接
続する際に、配線基板４上に予め供給された接着材９が
電極重合部間に充填されるが、バンプ電極３とパッド電
極８の対向面は完全に平坦ではなくしかも平行ではない
ため、重合加圧される時に電極間から接着材が追い出さ
れるため、各電極３、８は密着し電気的接続に支障はな
い。特に図５〜図７に示すようにキャピラリ１０に挿通
した金属ワイヤ１１の先端に金属ボール１１ａを形成し
この金属ボール１１ａをキャピラリ１０の下端で半導体
基板２に押し付け、キャピラリ１０を上昇させてワイヤ
１１を所定長さ繰出した後、キャピラリ１０上方でワイ
ヤ１１をクランプしてさらにキャピラリ１０を上昇させ
ることによりワイヤ１１を引き切ってバンプ電極３を形
成したものでは、バンプ電極３の先端が小径であるた
め、パッド電極８に圧着される際にバンプ電極３の小径
先端から押しつぶされ、パッド電極８側からみるとバン
プ電極３は電極８中央部から接着材９を外方に押し出し
つつ密着重合されるため重合部間に接着材が残留する虞
は小さい。ところで図４半導体装置は、セラミックやガ
ラスに比して軽量な樹脂系絶縁基板からなる配線基板４
を用いると、半導体ペレット１と絶縁基板５とでは熱膨
張率の差が大きいため、動作と停止を繰り返しにより温
度上昇すると配線基板４が反り、温度降下により反った
配線基板４が平坦状態に戻ることを繰り返す。この繰り
返しにより接着材９の接着界面に亀裂を生じ、この亀裂
が成長して耐湿性を低下させ、剥離が電極重合部に及ぶ
と、変形応力が直接的に電極重合部に作用して剥離させ
電気的接続を損なうという問題がある。そのためエポキ
シ樹脂からなるベース樹脂にシリカやアルミナの微粒子
を分散させて熱膨張率が半導体ペレット１と配線基板４
の中間の熱膨張率となるように調整した接着材を用いて
変形を緩和している。この種低熱膨張率の接着材として
例えば粒径が１〜２０μｍのフィラーを５０〜７０重量
％含有させたものが一般的に用いられる。これにより、
消費電力が大きく動作時の温度上昇が大きい半導体装置
の信頼性を高めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、この低熱膨張率
の接着材を用いた半導体装置では、接着材９を発煙硝酸
で完全に溶解し、配線基板４を固定して半導体ペレット
１にブロックを当て基板４と平行に力をかけることによ
り半導体ペレット４を配線基板４から剥離してバンプ電
極３の剥離表面を観察したところ、図８に示すように剥
離面の中央部に樹脂系接着材９内に分散されたシリカや
アルミナなどの微粒子からなるフィラー１２を噛んでい
ることがわかった。具体的には圧着後、直径５０μｍ、
高さ４０μｍのバンプ電極を１５０個有する半導体ペレ
ットでは９０〜９５個のバンプ電極がフィラーを噛み込
んでおり、発生率は約６０〜６３％であった。また噛み
込まれたフィラーはほぼ電極重合部の中央部に集中し、
重合面積の１０〜１８％を占めていた。従ってこの半導
体ペレットでは電極の全接続面積の６〜１１％が導電性
のないフィラーによって導電面積が縮小されていた。フ
ィラーが電極重合部の中央部に集中して噛み込まれるの
は、半導体ペレット１を配線基板４と対向させ加圧する
際に、予め配線基板４上に供給された接着材９が加圧さ
れ拡がるが、半導体ペレット１と配線基板４の間隔が数
１０μｍで、接着材９は拡がり開始から極短時間で完了
するため、電極３，８間のフィラーはほとんど流動せ
ず、バンプ電極３の先端部に位置するフィラーがパッド
電極８の間に挟持され、周縁部のフィラーはバンプ電極
３の先端部が圧潰されて平坦になる際に樹脂とともに押
し退けられて電極重合部から排除されるものと考えられ
る。電極重合部に噛み込まれたフィラーは電極内に埋め
込まれているが、その熱膨張率は電極材料の熱膨張率と
異なり、電極材料とは密着しないため、急激に温度変化
する環境で繰り返し動作させると、電極材料とフィラー
との間に微小空洞を生じるため、噛み込まれたフィラー
の量が増大すると空洞部分から亀裂が成長し、最終的に
電極間の電気的接続を不安定にする虞があった。このよ
うな問題を解決するものとして、特開平１０−２５６３
０４号公報（先行技術）にはバンプ電極とパッド電極の
電気的接続部をゴム状弾性を有し銀粉体を含有させた導
電性接着材で仮接続し、さらにこの接着材を加熱硬化さ
せた後に、半導体ペレットと配線基板とを熱硬化性エポ
キシ樹脂で接続した半導体装置が開示されているが、接
着材供給工程、加熱工程がそれぞれ増加するため、コス
ト面から直ちに採用することが出来なかった。
の接着材を用いた半導体装置では、接着材９を発煙硝酸
で完全に溶解し、配線基板４を固定して半導体ペレット
１にブロックを当て基板４と平行に力をかけることによ
り半導体ペレット４を配線基板４から剥離してバンプ電
極３の剥離表面を観察したところ、図８に示すように剥
離面の中央部に樹脂系接着材９内に分散されたシリカや
アルミナなどの微粒子からなるフィラー１２を噛んでい
ることがわかった。具体的には圧着後、直径５０μｍ、
高さ４０μｍのバンプ電極を１５０個有する半導体ペレ
ットでは９０〜９５個のバンプ電極がフィラーを噛み込
んでおり、発生率は約６０〜６３％であった。また噛み
込まれたフィラーはほぼ電極重合部の中央部に集中し、
重合面積の１０〜１８％を占めていた。従ってこの半導
体ペレットでは電極の全接続面積の６〜１１％が導電性
のないフィラーによって導電面積が縮小されていた。フ
ィラーが電極重合部の中央部に集中して噛み込まれるの
は、半導体ペレット１を配線基板４と対向させ加圧する
際に、予め配線基板４上に供給された接着材９が加圧さ
れ拡がるが、半導体ペレット１と配線基板４の間隔が数
１０μｍで、接着材９は拡がり開始から極短時間で完了
するため、電極３，８間のフィラーはほとんど流動せ
ず、バンプ電極３の先端部に位置するフィラーがパッド
電極８の間に挟持され、周縁部のフィラーはバンプ電極
３の先端部が圧潰されて平坦になる際に樹脂とともに押
し退けられて電極重合部から排除されるものと考えられ
る。電極重合部に噛み込まれたフィラーは電極内に埋め
込まれているが、その熱膨張率は電極材料の熱膨張率と
異なり、電極材料とは密着しないため、急激に温度変化
する環境で繰り返し動作させると、電極材料とフィラー
との間に微小空洞を生じるため、噛み込まれたフィラー
の量が増大すると空洞部分から亀裂が成長し、最終的に
電極間の電気的接続を不安定にする虞があった。このよ
うな問題を解決するものとして、特開平１０−２５６３
０４号公報（先行技術）にはバンプ電極とパッド電極の
電気的接続部をゴム状弾性を有し銀粉体を含有させた導
電性接着材で仮接続し、さらにこの接着材を加熱硬化さ
せた後に、半導体ペレットと配線基板とを熱硬化性エポ
キシ樹脂で接続した半導体装置が開示されているが、接
着材供給工程、加熱工程がそれぞれ増加するため、コス
ト面から直ちに採用することが出来なかった。
【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、半導体ペレットに形成
した多数のバンプ電極と配線基板上の平坦なパッド電極
とを位置決めして、半導体ペレットと配線基板とを熱膨
張率低減用のフィラーが分散された樹脂系接着材を介し
て対向させそれぞれの電極を重合加圧し各電極間を電気
的に接続するとともに半導体ペレットと配線基板の対向
面間を接着した半導体装置において、バンプ電極を接着
材中のフィラーより軟らかい金属で構成し、かつこのバ
ンプ電極をパッド電極に圧接させてパッド電極表面を凹
湾曲させつつ、圧接端面と隣接する周面部分を圧潰によ
り膨出させたことを特徴とする半導体装置を提供する。
を目的として提案されたもので、半導体ペレットに形成
した多数のバンプ電極と配線基板上の平坦なパッド電極
とを位置決めして、半導体ペレットと配線基板とを熱膨
張率低減用のフィラーが分散された樹脂系接着材を介し
て対向させそれぞれの電極を重合加圧し各電極間を電気
的に接続するとともに半導体ペレットと配線基板の対向
面間を接着した半導体装置において、バンプ電極を接着
材中のフィラーより軟らかい金属で構成し、かつこのバ
ンプ電極をパッド電極に圧接させてパッド電極表面を凹
湾曲させつつ、圧接端面と隣接する周面部分を圧潰によ
り膨出させたことを特徴とする半導体装置を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明による半導体装置は、バン
プ電極を接着材中のフィラーより軟らかい金属で構成
し、かつこのバンプ電極をパッド電極に圧接させてパッ
ド電極表面を凹湾曲させつつ、圧接端面と隣接する周面
部分を圧潰により膨出させたことを特徴とするが、半導
体ペレットのバンプ電極材料として接着材中のフィラー
より十分軟らかい金を用い、さらにこの半導体ペレット
を可撓性を有する絶縁基板にパッド電極を形成した配線
基板で、さらにはパッド電極が銅よりなる導電パターン
の露出部にニッケル、金を順次積層したものが好適であ
る。また、バンプ電極とパッド電極の接触界面が傾斜し
た環状圧接界面とする。この場合、バンプ電極とパッド
電極の環状圧接界面の面積が圧接端面の面積の２０％以
上とすることにより接着材中のフィラーが電極間に噛み
込まれても環状圧接界面ではフィラーの分布を少なくで
きる。
プ電極を接着材中のフィラーより軟らかい金属で構成
し、かつこのバンプ電極をパッド電極に圧接させてパッ
ド電極表面を凹湾曲させつつ、圧接端面と隣接する周面
部分を圧潰により膨出させたことを特徴とするが、半導
体ペレットのバンプ電極材料として接着材中のフィラー
より十分軟らかい金を用い、さらにこの半導体ペレット
を可撓性を有する絶縁基板にパッド電極を形成した配線
基板で、さらにはパッド電極が銅よりなる導電パターン
の露出部にニッケル、金を順次積層したものが好適であ
る。また、バンプ電極とパッド電極の接触界面が傾斜し
た環状圧接界面とする。この場合、バンプ電極とパッド
電極の環状圧接界面の面積が圧接端面の面積の２０％以
上とすることにより接着材中のフィラーが電極間に噛み
込まれても環状圧接界面ではフィラーの分布を少なくで
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４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１半導体装置が図４半導体装置と大き
く相異するのは、バンプ電極３の先端部をパッド電極８
に押圧し、パッド電極８を凹湾曲させつつ、圧接端面と
隣接する周面部分を圧潰により膨出させたことのみであ
る。この膨出を良好にするためバンプ電極３は接着材９
中のフィラーより軟らかい金属で構成している。また、
この軟らかい金属よりなるバンプ電極３によってパッド
電極８が凹湾曲し易いように配線基板４には可撓性を有
する絶縁基板５が用いられる。より具体的には図２に示
すようにエポキシ樹脂からなる絶縁基板５に厚さ１８μ
ｍの銅箔を積層しこれをエッチングして形成した導電パ
ターン６をレジスト膜７で覆い、この要部を窓明けして
導電パターン６の一部を露呈させ、この窓明け部分に厚
さ３〜５μｍのニッケル層１３を形成し、さらにニッケ
ル層１３上に厚さ０．０３〜１．０μｍの金めっき層１
４を形成して導電パッド８を形成している。パッド電極
８を構成する銅やニッケルは金で形成したバンプ電極３
に比して硬いため、加圧しても通常は変形しにくい。配
線基板４は可撓性を有する絶縁基板５を用いているが、
各電極３、８の圧接を良好にするため配線基板４を１８
０〜２５０℃に加熱すると、絶縁基板５は一層軟化し、
パッド電極８の周縁部下面も軟化する。これに対して先
端形状が半球状あるいは回転放物体状のバンプ電極３を
パッド電極８に当接させ加圧すると加圧力はバンプ電極
３の先端部に集中し、パッド電極８を絶縁基板５に押し
込みロート状に凹湾曲させる。即ち図３に示すようにバ
ンプ電極３の回転放物体状の先端部３ａは図示点線で示
すようにパッド電極８に当接し加圧力により図示点線矢
印Ａ方向に進行して、パッド電極８の表面を図示実線Ｂ
で示すように凹湾曲させ、凹湾曲部が深く広くなるにつ
れて、図示Ｃで示すバンプ電極３の先端が圧潰され平坦
になる。同時にバンプ電極３の圧潰された部分は図示矢
印Ｄ方向に膨出して径大となり、凹湾曲部を埋め、バン
プ電極３の端面だけでなくその周面もパッド電極８と圧
接する。一方、接着材９中に分散されたシリカやアルミ
ナなどの微細なフィラー１２のうち、加圧された半導体
ペレット１のバンプ電極３がパッド電極８に当接する瞬
間に各電極３、８間に残留したフィラー１２（図３中、
符号Ｅで示す）は電極３、８間に閉じ込められる。これ
に対して、バンプ電極３は先端部の圧潰変形によって下
端部周面は膨出し下端から順次パッド電極８の凹湾曲面
に圧着するため、電極間に位置する接着材９が圧着面か
ら排除され、同時にフィラー１２は圧着面から排除され
る。このようにして、バンプ電極３の先端部圧潰による
周面の膨出によって各電極３、８間には符号Ｆで示すよ
うに傾斜した環状の圧接界面が形成される。一度接着し
た半導体ペレット１を配線基板４から剥離して電極間に
フィラーがどの程度残留しているか観察したところ、バ
ンプ電極３の先端部ではその中央部に従来と同程度のフ
ィラーが残留していたのに対して環状圧接界面Ｆでは全
ての電極でフィラーを確認することができなかった。ま
たオージェ電子分光分析により各電極３、８の接続界面
の状態を確認したところ、バンプ電極３の先端部及び先
端部と隣接する周面部分では金−ニッケル合金の深い層
が形成されていることが確認され、圧着状態も良好であ
ることが確認できた。この環状圧接界面Ｆはバンプ電極
３の下端の平坦な圧接部より径大で、例えば、バンプ電
極３の先端の平坦な圧着端面の直径を５０μｍとしたと
き、環状圧接界面の巾はペレット１の加圧力と配線基板
４の材料によって３〜２０μｍとすることができるか
ら、バンプ電極３先端のみの圧着面積に対して各電極
３、８の圧着面積を２４〜１６０％拡大でき、フィラー
の噛み込み面積より格段に広い面積で圧着できるため、
各電極３、８の電気的、機械的接続を良好にできる。本
発明による半導体装置は従来装置と全く同じ工程で製造
することが出来るため製造も容易である。
図において図４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１半導体装置が図４半導体装置と大き
く相異するのは、バンプ電極３の先端部をパッド電極８
に押圧し、パッド電極８を凹湾曲させつつ、圧接端面と
隣接する周面部分を圧潰により膨出させたことのみであ
る。この膨出を良好にするためバンプ電極３は接着材９
中のフィラーより軟らかい金属で構成している。また、
この軟らかい金属よりなるバンプ電極３によってパッド
電極８が凹湾曲し易いように配線基板４には可撓性を有
する絶縁基板５が用いられる。より具体的には図２に示
すようにエポキシ樹脂からなる絶縁基板５に厚さ１８μ
ｍの銅箔を積層しこれをエッチングして形成した導電パ
ターン６をレジスト膜７で覆い、この要部を窓明けして
導電パターン６の一部を露呈させ、この窓明け部分に厚
さ３〜５μｍのニッケル層１３を形成し、さらにニッケ
ル層１３上に厚さ０．０３〜１．０μｍの金めっき層１
４を形成して導電パッド８を形成している。パッド電極
８を構成する銅やニッケルは金で形成したバンプ電極３
に比して硬いため、加圧しても通常は変形しにくい。配
線基板４は可撓性を有する絶縁基板５を用いているが、
各電極３、８の圧接を良好にするため配線基板４を１８
０〜２５０℃に加熱すると、絶縁基板５は一層軟化し、
パッド電極８の周縁部下面も軟化する。これに対して先
端形状が半球状あるいは回転放物体状のバンプ電極３を
パッド電極８に当接させ加圧すると加圧力はバンプ電極
３の先端部に集中し、パッド電極８を絶縁基板５に押し
込みロート状に凹湾曲させる。即ち図３に示すようにバ
ンプ電極３の回転放物体状の先端部３ａは図示点線で示
すようにパッド電極８に当接し加圧力により図示点線矢
印Ａ方向に進行して、パッド電極８の表面を図示実線Ｂ
で示すように凹湾曲させ、凹湾曲部が深く広くなるにつ
れて、図示Ｃで示すバンプ電極３の先端が圧潰され平坦
になる。同時にバンプ電極３の圧潰された部分は図示矢
印Ｄ方向に膨出して径大となり、凹湾曲部を埋め、バン
プ電極３の端面だけでなくその周面もパッド電極８と圧
接する。一方、接着材９中に分散されたシリカやアルミ
ナなどの微細なフィラー１２のうち、加圧された半導体
ペレット１のバンプ電極３がパッド電極８に当接する瞬
間に各電極３、８間に残留したフィラー１２（図３中、
符号Ｅで示す）は電極３、８間に閉じ込められる。これ
に対して、バンプ電極３は先端部の圧潰変形によって下
端部周面は膨出し下端から順次パッド電極８の凹湾曲面
に圧着するため、電極間に位置する接着材９が圧着面か
ら排除され、同時にフィラー１２は圧着面から排除され
る。このようにして、バンプ電極３の先端部圧潰による
周面の膨出によって各電極３、８間には符号Ｆで示すよ
うに傾斜した環状の圧接界面が形成される。一度接着し
た半導体ペレット１を配線基板４から剥離して電極間に
フィラーがどの程度残留しているか観察したところ、バ
ンプ電極３の先端部ではその中央部に従来と同程度のフ
ィラーが残留していたのに対して環状圧接界面Ｆでは全
ての電極でフィラーを確認することができなかった。ま
たオージェ電子分光分析により各電極３、８の接続界面
の状態を確認したところ、バンプ電極３の先端部及び先
端部と隣接する周面部分では金−ニッケル合金の深い層
が形成されていることが確認され、圧着状態も良好であ
ることが確認できた。この環状圧接界面Ｆはバンプ電極
３の下端の平坦な圧接部より径大で、例えば、バンプ電
極３の先端の平坦な圧着端面の直径を５０μｍとしたと
き、環状圧接界面の巾はペレット１の加圧力と配線基板
４の材料によって３〜２０μｍとすることができるか
ら、バンプ電極３先端のみの圧着面積に対して各電極
３、８の圧着面積を２４〜１６０％拡大でき、フィラー
の噛み込み面積より格段に広い面積で圧着できるため、
各電極３、８の電気的、機械的接続を良好にできる。本
発明による半導体装置は従来装置と全く同じ工程で製造
することが出来るため製造も容易である。
【０００７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体ペ
レットと配線基板とを接続する樹脂系接着材にシリカや
アルミナなどの電気的に絶縁性の微粒子を多量に分散さ
せたものを用いても、バンプ電極とパッド電極の電気
的、機械的接続を確実にできる。
レットと配線基板とを接続する樹脂系接着材にシリカや
アルミナなどの電気的に絶縁性の微粒子を多量に分散さ
せたものを用いても、バンプ電極とパッド電極の電気
的、機械的接続を確実にできる。
【図１】 本発明の実施例を示す側断面図
【図２】 図１半導体装置の要部拡大側断面図
【図３】 バンプ電極とパッド電極の接続状態を説明す
る要部拡大側断面図
る要部拡大側断面図
【図４】 従来の半導体装置の一例を示す側断面図
【図５】 図４装置のパッド電極を製造工程の一例を示
す側断面図
す側断面図
【図６】 パッド電極を製造工程の一例を示す側断面図
【図７】 パッド電極を製造工程の一例を示す側断面図
【図８】 図４装置が有する課題を説明する電極重合部
の側断面図
の側断面図
１ 半導体ペレット ３ バンプ電極 ４ 配線基板 ５ 絶縁基板 ８ パッド電極 ９ 樹脂系接着材 １２ フィラー
Claims (4)
- 【請求項１】一主面に多数のバンプ電極が形成された半
導体ペレットと、絶縁基板上に少なくとも前記半導体ペ
レットのバンプ電極と対応して平坦なパッド電極が形成
された配線基板とを熱膨張率低減用のフィラーが分散さ
れた樹脂系接着材を介して対向させそれぞれの電極を重
合させて加圧し各電極間を電気的に接続するとともに半
導体ペレットと配線基板の対向面間を接着した半導体装
置において、 上記バンプ電極を接着材中のフィラーより軟らかい金属
で構成し、かつこのバンプ電極をパッド電極に圧接させ
てパッド電極表面を凹湾曲させつつ、圧接端面と隣接す
る周面部分を圧潰により膨出させたことを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項２】半導体ペレットのバンプ電極が金よりな
り、配線基板が可撓性を有する絶縁基板にパッド電極を
形成したものであり、パッド電極が銅よりなる導電パタ
ーンの露出部にニッケル、金を順次積層したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】バンプ電極とパッド電極とが傾斜した環状
圧接界面を有することを特徴とする請求項１に記載の半
導体装置。 - 【請求項４】バンプ電極とパッド電極の環状圧接界面の
面積が圧接端面の面積の６％以上であることを特徴とす
る請求項３に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1942599A JP3494357B2 (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1942599A JP3494357B2 (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000223533A true JP2000223533A (ja) | 2000-08-11 |
| JP3494357B2 JP3494357B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=11998929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1942599A Expired - Fee Related JP3494357B2 (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | 半導体装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3494357B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010007879A1 (ja) * | 2008-07-16 | 2010-01-21 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2011515019A (ja) * | 2008-02-22 | 2011-05-12 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 補償ブロックを備えるインサートを備える接続構成部品 |
| WO2022061721A1 (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | 华为技术有限公司 | 芯片及其制作方法、电子设备 |
-
1999
- 1999-01-28 JP JP1942599A patent/JP3494357B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011515019A (ja) * | 2008-02-22 | 2011-05-12 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 補償ブロックを備えるインサートを備える接続構成部品 |
| WO2010007879A1 (ja) * | 2008-07-16 | 2010-01-21 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| WO2022061721A1 (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | 华为技术有限公司 | 芯片及其制作方法、电子设备 |
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| JP3494357B2 (ja) | 2004-02-09 |
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