JP2001110845A - Flip-chip packaging structure - Google Patents

Flip-chip packaging structure

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JP2001110845A
JP2001110845A JP28268399A JP28268399A JP2001110845A JP 2001110845 A JP2001110845 A JP 2001110845A JP 28268399 A JP28268399 A JP 28268399A JP 28268399 A JP28268399 A JP 28268399A JP 2001110845 A JP2001110845 A JP 2001110845A
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ring
solid
flip chip
bump
substrate
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JP28268399A
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Kazuhiro Yamaguchi
和宏 山口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a flip-chip packaging structure, wherein a flip chip can be packaged in the packaging structure in almost the same occupation area as that of a semiconductor bare chip itself and at the same time, the flip chip can obtain a high reliability equal with that of the flip chip in the case where the flip chip is hermetically sealed in a package. SOLUTION: In a semiconductor bare chip of a flip chip main body, wall- shaped hermetic rings, which encircle an interface electrode being method on the surface of an active circuit on the bare chip and bump electrodes, are formed using a metal film capable of making a solid phase junction with the hermetic rings, ring lands of the same form as that of the hermetic rings are provided on the surface, which is mounted with this flip chip, of a substrate using a metal film capable of making a solid phase junction with the ring lands and the hermetic rings of the flip chip is made a solid phase junction with the ring lands on the substrate to hermetically seal a semiconductor bare chip single member.

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】この発明は電子回路や電子部
品を構成する半導体ベアチップと基板との接合構造に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bonding structure between a semiconductor bare chip and a substrate constituting an electronic circuit or an electronic component.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ベアチップは所望の回路を形成し
た半導体ウエハを分割して形成される能動素子である
が、半導体ウエハが薄い半導体の板であるため半導体ベ
アチップの形状は薄い直方体である場合が多く、能動回
路及びその能動回路の外部インターフェースとしての電
極もこの直方体の1面に平面的に形成されている。この
半導体ベアチップを1つの電子部品として機能させるた
めには半導体ベアチップの面に平面的に形成された電極
と外部にある配線基板等の電極とを何らかの方法で接続
しなければならないが、外部との接続を行う方法は半導
体ベアチップに形成された平面的な電極に微細な金属ワ
イヤの一端を接合し、その反対側の端を外部の配線基板
等の電極に接合するワイヤボンディング方式と、半導体
ベアチップの平面的な電極にバンプを付けてこのバンプ
を外部の配線基板等の電極に接合するフリップチップ方
式とに大別される。バンプとは突起状を意味する言葉で
あり、リードのように長く導出される接続端子とは異な
り、わずかに突き出た接続端子を指す。
2. Description of the Related Art A semiconductor bare chip is an active element formed by dividing a semiconductor wafer on which a desired circuit is formed. However, since the semiconductor wafer is a thin semiconductor plate, the shape of the semiconductor bare chip may be a thin rectangular parallelepiped. In many cases, an active circuit and an electrode as an external interface of the active circuit are also formed on one surface of the rectangular parallelepiped. In order for this semiconductor bare chip to function as one electronic component, electrodes formed two-dimensionally on the surface of the semiconductor bare chip and electrodes such as an external wiring board must be connected by some method. The method of making the connection is a wire bonding method in which one end of a fine metal wire is joined to a planar electrode formed on a semiconductor bare chip, and the opposite end is joined to an electrode such as an external wiring board. It is roughly classified into a flip chip method in which a bump is attached to a planar electrode and the bump is joined to an electrode such as an external wiring board. The bump is a word meaning a protruding shape, and refers to a connection terminal that protrudes slightly, unlike a connection terminal that is extended long like a lead.

【0003】ワイヤボンディング方式は、半導体ベアチ
ップに形成されている能動回路や電極を目視できる方向
で半導体ベアチップが配線基板に取付けられるためフェ
ースアップ実装とも呼ばれ、またフリップチップ方式は
能動回路や電極が形成されている面が配線基板側に向い
ていることからフェースダウン実装と呼ばれたり、バン
プを使用することからバンプ実装とも呼ばれている。ワ
イヤボンド方式は半導体ベアチップの周囲にワイヤを張
る構造となるため半導体ベアチップ自体の占有面積以上
の大きな占有面積を必要とし、またワイヤは1本づつ張
ることとなるが、一方フリップチップ方式の場合は半導
体ベアチップの電極と配線基板の電極間の接続のために
特には面積を必要とすることがないため半導体ベアチッ
プの実装に必要な面積は半導体ベアチップ自体の占有面
積にほぼ等しく、また1つの面に全てのバンプが有るた
め配線基板との接続は一括して行なうことが可能とな
る。従ってフリップチップ方式は半導体ベアチップの実
装に必要な占有面積を極小化して高密度実装化し、電子
機器の小型化を図ると共に工期短縮ためには最も適する
方法となっている。
[0003] The wire bonding method is also called face-up mounting because the semiconductor bare chip is attached to the wiring board in a direction in which the active circuits and electrodes formed on the semiconductor bare chip can be viewed. The flip chip method uses the active circuit and electrodes. It is called face-down mounting because the formed surface faces the wiring board side, and is also called bump mounting because bumps are used. The wire bond method requires a large occupation area larger than the occupation area of the semiconductor bare chip itself because a wire is stretched around the semiconductor bare chip, and the wires are stretched one by one, whereas in the case of the flip chip method, No special area is required for connection between the electrodes of the semiconductor bare chip and the electrodes of the wiring board, so the area required for mounting the semiconductor bare chip is almost equal to the occupied area of the semiconductor bare chip itself, and it is possible to use one surface. Since all the bumps are provided, the connection with the wiring board can be performed collectively. Therefore, the flip-chip method is the most suitable method for minimizing the occupation area required for mounting the semiconductor bare chip and achieving high-density mounting, miniaturizing the electronic device and shortening the construction period.

【0004】また、これまでは半導体ベアチップを個別
にパッケージに収納し、内部的にはワイヤボンディング
接続してパッケージから導出されたリードや端子を配線
基板の電極に接続する方法が半導体部品の実装方法とし
ては一般的であり、パッケージ化された半導体部品を高
密度に並べることと、パッケージの小型化を図ることに
より高密度実装化が進められて来たが、半導体の多ピン
化と狭ピッチ化の進行に伴ってパッケージのリードの多
ピン化と狭ピッチ化は限界に達し、パッケージの存在が
高密度実装化の障害要因となってきた。そこで高密度実
装化を図るためには外装パッケージを持たない半導体ベ
アチップその物を直に配線基板に実装する方法を採らざ
るを得なくなり、半導体ベアチップ自体の実装方法とし
ては最少の占有面積で済むと同時に半導体ベアチップと
基板との接続を一括で行なえるフリップチップ実装が注
目されるようになり、多種多様なフリップチップ実装方
式が提案されている。
Conventionally, semiconductor bare chips are individually housed in a package and internally connected by wire bonding to connect leads and terminals derived from the package to electrodes of a wiring board. In general, high-density packaging has been promoted by arranging packaged semiconductor parts at high density and miniaturizing the package. As the number of pins and the pitch of package leads have reached a limit as the number of packages has increased, the presence of packages has become an obstacle to high-density packaging. Therefore, in order to achieve high-density mounting, it is inevitable to adopt a method of directly mounting a semiconductor bare chip having no external package on a wiring board, and as a mounting method of the semiconductor bare chip itself, a minimum occupied area is required. At the same time, attention has been focused on flip-chip mounting, which allows connection of a semiconductor bare chip and a substrate at once, and various flip-chip mounting methods have been proposed.

【0005】突起形状の電極であれば形状や材質を問わ
ずバンプと総称され、材質としては金、半田類、金属ボ
ール、等各種のものがある。またこのバンプと外部の配
線基板回路との接合方式も多種類存在するが、フリップ
チップ実装の方法としては固相接合方式、半田付け方
式、接着方式、の3種類に大別でき、それぞれに特徴が
あるため用途・デバイス構造・加工工数・価格等の要因
により選択されている。
A bump-shaped electrode is generally referred to as a bump regardless of its shape or material, and various materials are available, such as gold, solders, and metal balls. There are also many types of bonding methods between the bumps and the external wiring board circuit. The flip-chip mounting methods can be broadly classified into three types: solid-phase bonding, soldering, and bonding. Therefore, it is selected according to factors such as application, device structure, processing man-hour, and price.

【0006】固相接合とは、半田や接着材のような接合
材を用いずに同種の金属同士または異種金属同士を直接
に接合する方法であり、加熱圧着または超音波を加えた
熱超音波圧着により各種の金属同士を機械的に接合する
方法であって、圧力や振動によって接合しようとする金
属同士表面における弾性変形・塑性変形が生じると共に
接合しようとする金属同士の原子間距離が非常に小さく
なり、原子間力によって金属結合を形成させる方法であ
る。接合材を介在しないことと接合される金属同士は溶
接のように溶融するものではないため脆弱な金属間化合
物を形成することがない金属接合法である。微細なAu
ワイヤやAlワイヤを半導体ベアチップの電極に接合する
ワイヤボンディング法もこの固相接合を行なう方法の一
つであり、半導体の接続技術として長い歴史があり信頼
性が高い接続技術である。Auワイヤボンディングでは
一般にはワイヤ先端をガストーチや放電によって溶融さ
せてAuボールを形成し、このボールを半導体ベアチッ
プの電極に固相接合し、反対側の端を半導体ベアチップ
が取り付けられた基板の電極等に固相接合するためボー
ルボンディングと呼ばれており、バンプとしてAuバン
プを形成する場合はこのボールボンディング法を応用し
てAuボールを半導体ベアチップの電極に固相接合した
後、ワイヤを切り離すことにより形成することもでき
る。半導体ベアチップの電極材質は一般にはAlまたはAu
で形成されており、AlとAuはいずれもAuボールを固相
接合することが可能であってワイヤボンディング法の応
用技術ということもありAuバンプを比較的簡便に形成
しうる方法として使われている。
[0006] Solid-phase bonding is a method of directly bonding the same type of metal or different types of metal without using a bonding material such as solder or an adhesive, and is thermo-compression bonding or thermo-ultrasonic to which ultrasonic waves are applied. A method of mechanically joining various metals by crimping, where the surface of the metals to be joined is elastically and plastically deformed due to pressure or vibration, and the distance between the atoms of the metals to be joined is extremely large. This is a method of forming a metal bond by an interatomic force. This is a metal joining method in which no joining material is interposed and metals to be joined are not melted as in welding, so that a fragile intermetallic compound is not formed. Fine Au
A wire bonding method of bonding a wire or an Al wire to an electrode of a semiconductor bare chip is also one of the methods for performing the solid-phase bonding, and has a long history as a semiconductor connection technique and is a highly reliable connection technique. In Au wire bonding, generally, the tip of the wire is melted by a gas torch or electric discharge to form an Au ball, and the ball is solid-phase bonded to the electrode of the semiconductor bare chip, and the opposite end is the electrode of the substrate on which the semiconductor bare chip is attached. In the case where an Au bump is formed as a bump, an Au ball is solid-phase bonded to an electrode of a semiconductor bare chip by applying this ball bonding method, and then the wire is cut off. It can also be formed. Electrode material of semiconductor bare chip is generally Al or Au
Both Al and Au can be used for solid-state bonding of Au balls, and because of the application technology of the wire bonding method, they are used as a method for forming Au bumps relatively easily. I have.

【0007】半田バンプ方式や銅ボール方式バンプにつ
いてはいずれも半導体ベアチップにバンプを形成する工
程で何らかの半田材を使用したもので、接着方式の場合
は半導体ベアチップに何らかのバンプを形成した上でそ
のバンプと基板の電極との接続を導電性接着材で行なう
方法と異方性導電膜を用いてバンプなしで半導体ベアチ
ップの電極と基板の電極とを直に接続する方法がある
が、どちらも接着材に導電粒子を加えたものが接続材料
であり接続抵抗が比較的大きい。いずれの方式において
も半導体ベアチップをむき出しで使用するため少なくと
もその能動回路形成面が活性雰囲気や水分によって腐食
されないように何らかの方法により保護しなければなら
ない。また、腐食防止以外にも温度変化や機械的衝撃に
よるバンプ接合部の断裂を防止するための方策を採らな
ければならない場合もあり、ワイヤボンディング方式と
は異なる制約を受けることがある。
In the case of the solder bump method and the copper ball method bump, any solder material is used in the process of forming a bump on a semiconductor bare chip. In the case of the adhesive method, a bump is formed on a semiconductor bare chip and then the bump is formed. There is a method of connecting the electrodes of the semiconductor bare chip and the electrodes of the substrate directly using a conductive adhesive, and a method of directly connecting the electrodes of the semiconductor bare chip and the electrodes of the substrate without bumps using an anisotropic conductive film. The connection material is obtained by adding conductive particles to the connection material, and has a relatively high connection resistance. In either method, since a bare semiconductor chip is used barely, at least its active circuit forming surface must be protected by some method so as not to be corroded by an active atmosphere or moisture. In addition, in some cases, other than corrosion prevention, it is necessary to take measures to prevent the bump junction from being broken due to a temperature change or a mechanical shock, which may be different from the wire bonding method.

【0008】半導体ベアチップの能動回路形成面を保護
する手段としてはフリップチップ全体をパッケージに収
容して気密封止する方法とフリップチップとそのフリッ
プチップが実装されている基板との間に生じるバンプ高
さ分の隙間に保護樹脂を充填する方法とがある。フリッ
プチップ全体をパッケージに収容して気密封止する方法
は半導体ベアチップの能動回路形成面を保護する手段と
しては外気を完全に遮断でき、またバンプ接合部や半導
体ベアチップの能動回路面に直接触れるものは気密封入
されている不活性気体や真空であるため腐食原因となる
物質が無いばかりか、応力を発生させる要因も最小限に
抑えられるため最も信頼性が高い方法であるが、半導体
ベアチップに外装を被せるため内部接続方式がワイヤボ
ンディング方式の場合ほどの面積を要するわけではない
としても半導体ベアチップ自体とほぼ同じ占有面積では
済まなくなり、フリップチップ本来の半導体ベアチップ
を最少占有面積で実装できるという特徴を疎外すること
になる。またフリップチップを複数並べて回路基板を形
成した後にこの回路基板全体をパッケージに気密封止す
る手段もあるが、パッケージ単体の単価も高価であり、
回路に合わせたパッケージを開発するとなればその開発
費は非常に高額となってくる。そのためフリップチップ
実装を行なう場合にパッケージを使用して気密封止構造
を採ることはほとんど無い。
Means for protecting the active circuit formation surface of the semiconductor bare chip include a method of housing the entire flip chip in a package and hermetically sealing it, and a method of protecting a bump height between the flip chip and a substrate on which the flip chip is mounted. There is a method of filling the gap with a protective resin. A method of housing the entire flip chip in a package and hermetically sealing it is a method of protecting the active circuit forming surface of the semiconductor bare chip, which can completely block the outside air and directly touches the bump junction and the active circuit surface of the semiconductor bare chip Is the most reliable method because the inert gas and the vacuum are hermetically sealed and there is no substance causing corrosion, and the factor that generates stress is minimized. Even if the internal connection method does not require the same area as that of the wire bonding method, the area occupied by the semiconductor bare chip itself is not enough, and the flip chip original semiconductor bare chip can be mounted with the minimum occupied area. You will be alienated. There is also a means for hermetically sealing the entire circuit board in a package after forming a circuit board by arranging a plurality of flip chips, but the unit price of the package alone is expensive,
If a package is developed for a circuit, the development cost would be very high. Therefore, when performing flip-chip mounting, a package is hardly used to adopt a hermetically sealed structure.

【0009】半導体ベアチップと基板の隙間に保護樹脂
を充填し、樹脂封止する方法は占有面積としては半導体
ベアチップ自体とほぼ同じ程度で済むためフリップチッ
プ実装の本来の半導体ベアチップを最少占有面積で実装
できるという利点と樹脂充填による封止であるため材料
が安価であるという利点が発揮される手段である半面、
樹脂を狭い隙間に充填することが困難であり、樹脂の周
囲への流出を完全に防ぐことはできない、また樹脂はそ
れ自体が呼吸するものであるため外気の影響を完全に防
ぐことは不可能であり特に微量の水分浸入は避けられな
い、またバンプ接続部分に充填樹脂が直接触れる構造と
なるため樹脂の膨張・収縮応力を受けてバンプ接続部分
の接続信頼性が低くなる、また回路構成が高周波になる
ほど保護樹脂の誘電率の影響で回路特性が歪んでくると
いった多くの問題を内在する方法でもある。
[0009] The method of filling the gap between the semiconductor bare chip and the substrate with a protective resin and encapsulating the resin requires almost the same occupied area as the semiconductor bare chip itself, so that the original semiconductor bare chip for flip chip mounting is mounted with the minimum occupied area. On the other hand, it is a means where the advantage of being able to be achieved and the advantage that the material is inexpensive because of sealing by resin filling is exhibited,
It is difficult to fill the resin into narrow gaps, and it is impossible to completely prevent the resin from flowing out.Also, since the resin itself breathes, it is impossible to completely prevent the influence of the outside air In particular, infiltration of a very small amount of water is unavoidable.Moreover, the structure is such that the filling resin directly touches the bump connection part. This method also has many problems inherent in that circuit characteristics are distorted due to the influence of the dielectric constant of the protective resin as the frequency becomes higher.

【0010】図を用いて従来のフリップチップの実装構
造について説明する。図10は樹脂封止構造のフリップ
チップの実装構造を示す断面図であり、1は半導体ベア
チップ、2は半導体ベアチップ1の能動回路面に形成さ
れたインターフェース電極、3はインターフェース電極
2に取り付けられたバンプ電極であり、前記半導体ベア
チップ1からバンプ電極3によりフリップチップ4が構
成されている。5はバンプランド、7は封止樹脂であ
る。ここでバンプ電極3を形成する方法としては、先述
したようにAuワイヤボンディングを応用したAuボールバ
ンプ方式、Auメッキを厚付けして形成するAuメッキ積み
上げ方式、一般的な半田を溶融させて形成する半田ボー
ル方式、金属ボールにメッキを施したもの、などいずれ
の方式であっても良い。
A conventional flip chip mounting structure will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a mounting structure of a flip chip having a resin sealing structure, wherein 1 is a semiconductor bare chip, 2 is an interface electrode formed on an active circuit surface of the semiconductor bare chip 1, and 3 is attached to the interface electrode 2. A flip chip 4 is formed of the semiconductor bare chip 1 and the bump electrode 3. Reference numeral 5 denotes a bump land, and 7 denotes a sealing resin. Here, as a method of forming the bump electrode 3, as described above, an Au ball bump method to which Au wire bonding is applied, an Au plating stacking method in which Au plating is formed by thickening, or a method in which common solder is melted and formed. Any method such as a solder ball method, a method of plating a metal ball, and the like may be used.

【0011】基板5に形成されたバンプランド6とバン
プ電極3とを接合することによってフリップチップ4は
基板5に電気的に接続されると同時に機械的にも接合さ
れ固定される。バンプランド6とバンプ電極3の組み合
せは複数あるが、どちらもそれぞれの同一平面にあるた
め接続工程は1つのフリップチップ4につき1工程の接
続工程のみで行なえ、複数のバンプランド6とバンプ電
極3の組み合せを一括に接続することができると同時に
フリップチップ4自体の固定工程もこの一括工程で終了
する。バンプ電極3がAuボールバンプの場合はバンプラ
ンド6とバンプ電極3との接合はバンプランド6を固相
接合が可能な金属で形成するか、または少なくとも表面
だけは固相接合が可能な金属膜で形成し、熱圧着接合ま
たは熱超音波接合により固相接合する方法、あるいはAu
を問題無く接合できるAu−Sn、Au−Geなどの半田を
使用してバンプ電極3とバンプランド6とを接合する方
法が採られる。バンプ電極3がペースト半田を溶融させ
て形成した半田ボール方式の場合は、その半田ボール自
体を再溶融させてバンプランド6と接合し、バンプ電極
3がメッキを施した金属ボールの場合はPb−Sn系な
どのごく一般的な半田を使用してバンプ電極3とバンプ
ランド6とを接合する方法が採られる。いずれの方法も
半導体ベアチップ1に複形成されたバンプ3を一括して
基板5のバンプランドに接合するという点は同じであ
る。
By bonding the bump land 6 formed on the substrate 5 and the bump electrode 3, the flip chip 4 is electrically connected to the substrate 5 and also mechanically bonded and fixed. Although there are a plurality of combinations of the bump lands 6 and the bump electrodes 3, since both are on the same plane, the connection process can be performed by only one connection process for one flip chip 4. Can be connected collectively, and at the same time, the step of fixing the flip chip 4 itself is completed in this collective step. When the bump electrode 3 is an Au ball bump, the bump land 6 and the bump electrode 3 are bonded with a metal capable of solid-phase bonding the bump land 6 or a metal film capable of solid-phase bonding at least only on the surface. Method of solid-state bonding by thermocompression bonding or thermosonic bonding, or Au
The bump electrode 3 and the bump land 6 are joined by using a solder such as Au-Sn, Au-Ge or the like which can be joined without any problem. In the case of the solder ball method in which the bump electrode 3 is formed by melting paste solder, the solder ball itself is melted again and joined to the bump land 6, and in the case where the bump electrode 3 is a plated metal ball, Pb- A method of joining the bump electrode 3 and the bump land 6 using a very common solder such as an Sn-based solder is used. Both methods are the same in that the bumps 3 formed on the semiconductor bare chip 1 are bonded together to the bump lands of the substrate 5.

【0012】フリップチップ実装ではフリップチップ4
を基板5に取り付けただけでは半導体ベアチップ1の能
動回路形成面は基板5に向かい合わせになると同時に基
板5との間には必ずバンプ3電極の厚さ分の隙間が生
じ、このまま大気中で放置した場合、大気中の活性気体
や水分によって半導体ベアチップ1は電極2部分から能
回路面に腐食が発生するため少なくとも半導体ベアチッ
プ1の能動回路面が直接外気に触れないように保護しな
ければならない。この保護に使用されるのが封止樹脂7
であり、バンプ電極3の厚さ分の隙間に注入し、充填す
る方法が一般的である。図11は封止樹脂7の注入・充
填工程を示す断面図であり、30〜100μm程度のバ
ンプ3の高さから生じる半導体ベアチップ1と基板5と
の隙間にフリップチップ4の横から注射針状のニードル
8を使用して封止樹脂を注入する。封止樹脂7には熱硬
化型、紫外線硬化型など硬化方式が異なるものがある
が、樹脂に合った方法で硬化させて樹脂封止工程が完了
し、フリップチップ4は封止樹脂7で樹脂封止されたも
のとなる。
In flip chip mounting, flip chip 4
When the semiconductor bare chip 1 is simply attached to the substrate 5, the active circuit forming surface of the semiconductor bare chip 1 faces the substrate 5, and at the same time, a gap corresponding to the thickness of the bump 3 is always formed between the semiconductor bare chip 1 and the substrate 5. In this case, since the active circuit surface of the semiconductor bare chip 1 is corroded from the electrode 2 by the active gas or moisture in the atmosphere, at least the active circuit surface of the semiconductor bare chip 1 must be protected from direct contact with the outside air. The sealing resin 7 is used for this protection.
In general, a method of injecting and filling a gap corresponding to the thickness of the bump electrode 3 is used. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step of injecting and filling the sealing resin 7. The gap between the semiconductor bare chip 1 and the substrate 5 resulting from the height of the bump 3 of about 30 to 100 μm is formed by an injection needle from the side of the flip chip 4. The sealing resin is injected using the needle 8 described above. The sealing resin 7 has a different curing method such as a thermosetting type or an ultraviolet curing type. However, the resin is cured by a method suitable for the resin to complete the resin sealing step. It is sealed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】半導体ベアチップ1の
能動回路面を保護するために封止樹脂を注入・充填する
場所は、高さがバンプ電極3の高さと同一であり、その
高さは30〜100μm程度しか無いうえに流れ出しを
抑えるため樹脂自体の流動性はあまり高くないものが使
用されるためこの狭い隙間に封止樹脂を均一に注入する
ことは困難であり、フリップチップ4の寸法が大きい程
部分的に樹脂が充填されないボイド9が生じ易い。外気
を遮断する目的で樹脂封止を行なうのであるが逆にボイ
ド9には外気を内包してしまうことになるという問題
と、このボイド9の存在は半導体ベアチップ1と基板5
で隠れているため目視検査、その他の検査によって発見
することは不可能であるという問題がある。
The location where the sealing resin is injected and filled to protect the active circuit surface of the semiconductor bare chip 1 is the same as the height of the bump electrode 3, and the height is 30. Since it is only about 100 μm and the flowability of the resin itself is not so high in order to suppress the outflow, it is difficult to uniformly inject the sealing resin into these narrow gaps. The larger the size is, the more likely voids 9 are partially filled with resin. Resin sealing is performed for the purpose of shutting off the outside air, but on the contrary, the outside air is included in the void 9 and the existence of the void 9 is caused by the semiconductor bare chip 1 and the substrate 5.
There is a problem that it is impossible to find out by visual inspection or other inspections because it is hidden by the.

【0014】また、封止樹脂7はその流動性を注入・充
填用途に合わせて作られたものではあるが、樹脂の流動
性を利用して注入・充填する以上は周囲への流出を完全
に防ぐことは不可能であり、図11に示したように複数
のフリップチップ4を隣接して基板5に実装した場合に
は隣接するフリップチップ4同士のそれぞれの封止樹脂
7が流出して一体化してしまったりフリップチップ4以
外の部分に流れ出てしまい、外観上の問題になると同時
に余計な応力発生の原因となるという問題がある。
Although the sealing resin 7 is made with its fluidity adapted for injection / filling, the outflow to the surroundings is completely prevented as long as the sealing resin 7 is injected and filled using the fluidity of the resin. If a plurality of flip chips 4 are mounted on the substrate 5 adjacent to each other as shown in FIG. 11, the sealing resin 7 between the adjacent flip chips 4 flows out and is integrated. This may cause a problem in appearance and a problem of unnecessary stress generation at the same time.

【0015】また、図11に示した用に複数のフリップ
チップ4を1枚の基板5に高密度に実装しようとした場
合、フリップチップ4それぞれの周囲にはニードル8を
入れられるだけのスペースと、封止樹脂7の最低限度の
流出を考慮したスペースを確保しなければならないため
フリップチップ本来の高密度・小型化実装の観点から考
えるとデッドスペースが発生するという問題がある。
When a plurality of flip chips 4 are to be mounted on a single substrate 5 at a high density as shown in FIG. 11, there is a space around each flip chip 4 to allow a needle 8 to be inserted. In addition, since a space must be ensured in consideration of the minimum outflow of the sealing resin 7, there is a problem that a dead space is generated from the viewpoint of flip chip original high-density and compact mounting.

【0016】また封止樹脂7は高分子材料であってそれ
自体が呼吸するものであるため外気を完全に遮断するこ
とは不可能であり、特に微量の水分浸入は避けられず、
長期的に劣悪環境で使用した場合半導体ベアチップ1の
インターフェース電極2やインターフェース電極2を経
由して半導体ベアチップ1の能動回路に腐食が生じた
り、水分を吸った封止樹脂が急加熱された場合に吸収さ
れていた水分が蒸気化してその蒸気圧応力によりバンプ
接合部、封止樹脂7、半導体ベアチップ1等封止樹脂7
が触れている部分にクラックを発生させることがあると
いう信頼性面における問題がある。
Further, since the sealing resin 7 is a polymer material and breathes itself, it is impossible to completely shut off the outside air.
When used in a poor environment for a long period of time When corrosion occurs in the interface circuit 2 of the semiconductor bare chip 1 or the active circuit of the semiconductor bare chip 1 via the interface electrode 2 or when the sealing resin that has absorbed moisture is rapidly heated. The absorbed water is vaporized, and the vapor pressure stress causes the sealing resin 7 such as the bump joint, the sealing resin 7 and the semiconductor bare chip 1.
There is a problem in terms of reliability that a crack may be generated in a portion touched by the device.

【0017】また、バンプ電極3と半導体ベアチップ1
のインターフェース電極2との接合部及びバンプ電極3
と基板5のバンプランド6との接合部分に封止樹脂7が
直接触れる構造となるため樹脂の膨張・収縮応力を受け
てバンプ接続部分の接続信頼性が低くなるという問題が
ある。
The bump electrode 3 and the semiconductor bare chip 1
Junction with interface electrode 2 and bump electrode 3
There is a problem that the sealing resin 7 is in direct contact with the bonding portion between the substrate and the bump land 6 of the substrate 5 and the connection reliability of the bump connecting portion is reduced due to the expansion and contraction stress of the resin.

【0018】また、半導体ベアチップ1の能動回路面及
びバンプ接続部分に封止樹脂7が直接触れる構造となる
ため回路構成が高周波になるほど封止樹脂の誘電率の影
響により回路特性が歪んでくるという回路機能に関わる
問題がある。
In addition, since the sealing resin 7 comes into direct contact with the active circuit surface and the bump connection portion of the semiconductor bare chip 1, the circuit characteristics become distorted as the circuit configuration becomes higher in frequency due to the dielectric constant of the sealing resin. There is a problem with circuit function.

【0019】この発明は、半導体ベアチップ自体の占有
面積とほぼ同じ占有面積で実装が可能であり、同時にパ
ッケージに気密封入した場合と同等の高信頼性が得られ
るフリップチップの実装構造を得ることを目的とするも
のである。
According to the present invention, it is possible to obtain a flip chip mounting structure which can be mounted in an occupied area substantially equal to the occupied area of the semiconductor bare chip itself, and at the same time, obtains high reliability equivalent to that when the package is hermetically sealed. It is the purpose.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】第1の発明によるフリッ
プチップの実装構造は、少なくとも表面が固相接合可能
な金属で被覆されたバンプ電極を有するフリップチップ
において固相接合可能な金属材料をメッキ積み上げして
半導体ベアチップの能動回路面全体を囲う壁状の気密リ
ングを形成し、基板に設けられた少なくとも表面が固相
接合可能な金属で被覆されたバンプランドにバンプを固
相接合すると同時に基板に設けられた少なくとも表面が
固相接合可能な金属で被覆されたリング形ランドに気密
リングを固相接合して半導体ベアチップの能動回路面全
体及びバンプ接合部を1つのフリップチップ単位で気密
構造としたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flip-chip mounting structure in which a flip-chip having at least a surface covered with a metal capable of solid-phase bonding is plated with a metal material capable of solid-phase bonding. Stacked to form a wall-shaped hermetic ring surrounding the entire active circuit surface of the semiconductor bare chip, and solid-state bonding of the bumps to the bump lands provided on the substrate, at least the surface of which is coated with a metal capable of solid-state bonding, and An airtight ring is solid-phase bonded to a ring-shaped land provided at least on the surface of which is coated with a metal capable of solid-phase bonding, so that the entire active circuit surface of the semiconductor bare chip and the bump bonding portion have an airtight structure in units of one flip chip. It was done.

【0021】第2の発明によるフリップチップの実装構
造は、第1の発明における半導体ベアチップの少なくと
も能動回路面をSi半導体で形成し、第1の発明における
気密リングと同一形状に固体金属を加工及び表面にAu
被覆を施した金属リングを製作し、この金属リングを半
導体ベアチップのSi半導体で形成された能動回路面に直
にAu−Si共晶接合してフリップチップに気密リングを
取付けたものである。
In the flip chip mounting structure according to the second invention, at least the active circuit surface of the semiconductor bare chip according to the first invention is formed of a Si semiconductor, and a solid metal is formed into the same shape as the hermetic ring in the first invention. Au on the surface
A coated metal ring was manufactured, and this metal ring was directly Au-Si eutectic bonded to an active circuit surface formed of a Si semiconductor of a semiconductor bare chip, and an airtight ring was attached to a flip chip.

【0022】第3の発明によるフリップチップの実装構
造は、半導体ベアチップの能動回路面に能動回路形成部
全体を囲うリング形状で少なくとも表面に固相接合可能
な金属被覆を施したリングパターンを形成し、第1の発
明における気密リングと同一形状に固体金属を加工及び
少なくとも表面に固相接合可能な金属被覆を施した金属
リングを製作し、この金属リングをリングパターンに固
相接合してフリップチップに気密リングを取付けたもの
である。
In a flip chip mounting structure according to a third aspect of the present invention, a ring pattern is formed on the active circuit surface of the semiconductor bare chip in a ring shape surrounding the entire active circuit forming portion and at least the surface is coated with a metal coating capable of solid-phase bonding. A metal ring is formed by processing a solid metal in the same shape as the hermetic ring of the first invention and applying a metal coating capable of solid-phase bonding on at least the surface thereof, and solid-phase bonding the metal ring to a ring pattern to form a flip chip. An air-tight ring is attached to this.

【0023】第4の発明によるフリップチップの実装構
造は、第3の発明における金属リングを固相接合過程に
おいて加えられる温度よりも高い温度で溶融する高温半
田を用いてフリップチップに気密リングを取付けたもの
である。
In the flip chip mounting structure according to the fourth invention, the airtight ring is attached to the flip chip by using a high-temperature solder which melts the metal ring at a temperature higher than the temperature applied in the solid-state joining process in the third invention. It is a thing.

【0024】第5の発明によるフリップチップの実装構
造は、半導体ベアチップの能動回路面の保護に用いられ
る保護ガラスをを厚く形成して前記複数の電極パッド及
びバンプ電極の周囲を一括して囲う壁状の1つのガラス
気密リングを形成し、この気密リングの端面に固相接合
可能な金属被覆を施したものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a flip chip mounting structure in which a protective glass used for protecting an active circuit surface of a semiconductor bare chip is formed thickly so as to collectively surround the plurality of electrode pads and bump electrodes. One glass hermetic ring is formed, and the end face of this hermetic ring is provided with a metal coating capable of solid-phase bonding.

【0025】第6の発明によるフリップチップの実装構
造は、第1の発明から第5の発明において、フリップチ
ップに取り付けられた気密リングと基板に設けられた少
なくとも表面が固相接合可能なリング形ランドとを固相
接合過程において加えられる温度よりも低い温度で溶融
する半田を用いて気密接合したものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a flip chip mounting structure according to the first to fifth aspects, wherein an airtight ring attached to the flip chip and a ring type provided at least on a surface of the substrate, which can be solid-phase bonded. The land and the land are hermetically bonded using solder that is melted at a temperature lower than the temperature applied in the solid phase bonding process.

【0026】第7の発明によるフリップチップの実装構
造は、粉末ガラスを第1の発明における気密リングと同
一形状に成形して粉末ガラスリングを製作し、この粉末
ガラスリングを前記フリップチップと基板の間に挟み、
前記フリップチップのバンプ電極と前記基板のバンプラ
ンドとを全て一括に固相接合法を用いて接合すると同時
に前記粉末ガラスリングを固体ガラス化させて半導体ベ
アチップとガラス気密リングと基板とで囲われる部分を
気密封止したものである。
The mounting structure of the flip chip according to the seventh invention is that the powder glass is formed into the same shape as the hermetic ring of the first invention to produce a powder glass ring, and this powder glass ring is connected to the flip chip and the substrate. Sandwiched between
A portion surrounded by a semiconductor bare chip, a glass hermetic ring, and a substrate by simultaneously bonding the bump electrodes of the flip chip and the bump lands of the substrate using a solid-state bonding method at the same time and solidifying the powder glass ring. Is hermetically sealed.

【0027】第8の発明によるフリップチップの実装構
造は、第1の発明から第7の発明において、基板に設け
られたバンプランドとフリップチップのバンプ電極を固
相接合過程において加えられる温度よりも低い温度で溶
融する半田を用いて接合したものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the flip chip mounting structure according to the first to seventh aspects, the temperature is higher than the temperature applied in the solid-state bonding process between the bump land provided on the substrate and the flip-chip bump electrode. It is joined using solder that melts at a low temperature.

【0028】第9の発明によるフリップチップの実装構
造は、第1の発明から第8の発明において半導体ベアチ
ップの複数の電極個々を個別に囲う複数の気密リング、
または複数の電極を複数のブロックに分けてそれぞれの
ブロックの周囲を一括して囲う複数の気密リングを設
け、半導体ベアチップの電極個々にまたはブロック毎に
分割して気密封止する構造としたものである。
A flip chip mounting structure according to a ninth aspect of the present invention is the flip chip mounting structure according to the first to eighth aspects, wherein a plurality of airtight rings individually surrounding a plurality of electrodes of the semiconductor bare chip,
Or a structure in which a plurality of electrodes are divided into a plurality of blocks and a plurality of hermetic rings are provided so as to enclose the periphery of each block at a time, and the electrodes of the semiconductor bare chip are divided individually or block by block and hermetically sealed. is there.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示す断面図であり、図において1、2、
5は従来の例で示したものと同一または相当するもので
ある。10は少なくとも表面が固相接合可能な金属で被
覆されたバンプ電極であり、1、2、10でフリップチ
ップ11が構成される。バンプ電極10はAuワイヤボ
ンディング法を応用したで固相接合により形成したAuボ
ールバンプや何らかの金属ボールの表面に固相接合が可
能な金属で被覆したものを固相接合したもの、または固
相接合可能な金属を使用してメッキ積み上げにより形成
したものなどであって、半導体ベアチップのインターフ
ェース電極2に通常使われている材質に対してバンプ1
0を取り付けることができる材質であれば何でもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a cross-sectional view showing Embodiment 1 of the present invention.
Reference numeral 5 is the same as or equivalent to that shown in the conventional example. Reference numeral 10 denotes a bump electrode whose surface is coated with a metal capable of solid-phase bonding. The bump electrode 10 is formed by solid-state bonding of an Au ball bump formed by solid-state bonding by applying the Au wire bonding method, a metal ball whose surface is coated with a metal capable of solid-state bonding, or solid-state bonding. The bump 1 is formed of a material that can be formed by plating using a possible metal and is made of a material commonly used for the interface electrode 2 of the semiconductor bare chip.
Any material can be used as long as it can attach 0.

【0030】12は複数のバンプ電極10全てと半導体
ベアチップ1の能動回路形成面全体を囲う気密リングで
あり、メッキプロセスにより厚付けしたメッキ積上げリ
ングである。メッキ積上げリング12は固相接合が可能
な金属を使用してメッキプロセスによって積み上げ、バ
ンプ電極10の高さとほぼ等しく若干低めの高さまで形
成する。従ってメッキ積上げリング12は見かけ上はリ
ング形状をした固相接合可能な金属加工品を何らかの方
法で取り付けたと同様のものとなるが、半導体ベアチッ
プ1面に直接メッキにより形成したものであるからメッ
キ積上げリング12と半導体ベアチップ1との接点に隙
間は無く、気密構造が形成されている。
Reference numeral 12 denotes an airtight ring which surrounds all of the plurality of bump electrodes 10 and the entire active circuit forming surface of the semiconductor bare chip 1, and is a plating stacking ring which is thickened by a plating process. The plating stacking ring 12 is formed by using a metal capable of solid-phase bonding by a plating process, and is formed to a height slightly lower than the height of the bump electrode 10. Therefore, the plating stacking ring 12 is apparently similar to a ring-shaped metal workpiece that can be solid-phase bonded and attached by some method. However, since the plating stacking ring 12 is formed by directly plating the surface of the semiconductor bare chip 1, the plating stacking ring 12 is stacked. There is no gap between the contact between the ring 12 and the semiconductor bare chip 1, and an airtight structure is formed.

【0031】メッキ積上げリング12はメッキプロセス
による積み上げにより形成するため、半導体ベアチップ
1が個々のチップとして分割される前のウエハ状態で多
数の半導体ベアチップについて一括してメッキ積上げリ
ング12を形成することが可能であり、バンプ電極10
がメッキ積み上げ方式で形成されるものである場合はバ
ンプ電極10とメッキ積上げリング12とを全て同時に
形成することも可能である。13は基板5に形成され、
バンプ電極10それぞれに対応する位置に設けられたバ
ンプランドであり、少なくともその表面はバンプ電極1
0表面を形成する固相接合が可能な金属と固相接合する
ことができる金属膜で覆う。14は基板5に形成され、
メッキ積上げリング12と対応する位置に概略同一形状
に形成されているリング形ランドであり、少なくともそ
の表面はメッキ積上げリング12表面を形成する固相接
合が可能な金属と固相接合することができる可能な金属
膜で覆う。
Since the plating stacking ring 12 is formed by stacking by a plating process, the plating stacking ring 12 may be collectively formed for a large number of semiconductor bare chips in a wafer state before the semiconductor bare chips 1 are divided into individual chips. It is possible to use the bump electrode 10
Is formed by a plating stacking method, it is also possible to form both the bump electrode 10 and the plating stacking ring 12 at the same time. 13 is formed on the substrate 5,
Bump lands are provided at positions corresponding to the bump electrodes 10, and at least the surface thereof is the bump electrode 1.
Cover with a metal film capable of solid-phase bonding with a metal capable of solid-phase bonding forming the zero surface. 14 is formed on the substrate 5,
A ring-shaped land formed in substantially the same shape at a position corresponding to the plating stacking ring 12, and at least the surface thereof can be solid-phase bonded to a metal capable of solid-phase bonding forming the surface of the plating stacking ring 12. Cover with a possible metal film.

【0032】バンプ電極10とバンプランド13の位置
及びメッキ積上げリング12とリング形ランド14の位
置を合せてフリップチップ11を基板5に載置し、その
後に不活性ガス中や真空中において少なくとも基板5の
フリップチップ11が載置された部分及びフリップチッ
プ11を300〜350℃の温度に達するまで加熱し、
その温度下でフリップチップ11を基板5に加圧する固
相接合工程に掛ける。この固相接合工程により複数の組
みとなっているバンプ電極10とバンプランド13は同
時に全て固相接合され、またさらに同時にメッキ積上げ
リング12とリング形ランド14とが固相接合される。
この時、バンプ電極10はメッキ積上げリング12とほ
ぼ等しく若干高く形成されているため、固相接合工程で
はまずバンプ電極10が先に固相接合されることとなる
が、バンプ電極10は固相接合において若干つぶれるた
めバンプ電極10の固相接合に次いでバンプ電極10よ
りもわずかに低く形成されていたメッキ積上げリング1
2も固相接合される。
The flip chip 11 is placed on the substrate 5 with the positions of the bump electrode 10 and the bump land 13 and the positions of the plating stacking ring 12 and the ring-shaped land 14, and then the flip chip 11 is placed in an inert gas or vacuum. 5, the portion on which the flip chip 11 is placed and the flip chip 11 are heated until reaching a temperature of 300 to 350 ° C.
At that temperature, the flip chip 11 is subjected to a solid phase bonding step of pressing the flip chip 11 against the substrate 5. In this solid-phase bonding step, the plurality of sets of the bump electrodes 10 and the bump lands 13 are all solid-phase bonded at the same time, and the plating stacking ring 12 and the ring-shaped lands 14 are simultaneously solid-phase bonded.
At this time, since the bump electrode 10 is formed to be slightly higher than the plating stacking ring 12, the bump electrode 10 is first solid-phase bonded in the solid phase bonding step. The plating stacking ring 1 formed slightly lower than the bump electrode 10 after the solid phase bonding of the bump electrode 10 because the bump ring 10 is slightly crushed in the bonding.
2 is also solid-phase bonded.

【0033】固相接合においては金属同士が原子間力に
より隙間無く接合されるため、メッキ積上げリング12
とリング形ランド14の接合部分は気密構造となり、メ
ッキ積上げリング12で囲われた内部は不活性ガスまた
は真空を保たれた状態となって半導体ベアチップ1の能
動回路面全体、バンプ電極10、インターフェース電極
2とバンプ電極10の接点、バンプランド13、及びバ
ンプ電極10とバンプランド13の接合部、等外気によ
って汚染や腐食が発生し易い部分の全てが気密封止され
る。固相接合が可能な金属という表現を用いているが、
実際には固相接合が可能な金属の組み合せは数十種類に
及び、いずれの組み合せでも接合当初は強固な接合強度
を有するが、金属の組み合せや接合後に加わる環境、す
なわち使用環境によっては接合部分に脆弱な金属間化合
物が生成されることがあるため初期の接合が可能である
と同時に使用環境における信頼性を有する金属を選定し
なければならない。
In the solid phase bonding, since the metals are bonded to each other without any gap by the atomic force, the plating stacking ring 12
And the ring-shaped land 14 has an air-tight structure, and the inside surrounded by the plating stacking ring 12 is kept in an inert gas or vacuum state to maintain the entire active circuit surface of the semiconductor bare chip 1, the bump electrode 10, the interface, and the like. All of the contact points between the electrode 2 and the bump electrode 10, the bump land 13, the junction between the bump electrode 10 and the bump land 13, and other parts where contamination or corrosion is likely to occur due to outside air are hermetically sealed. Although the expression of a metal capable of solid phase bonding is used,
Actually, there are dozens of combinations of metals that can be solid-phase joined.Each combination has strong joint strength at the beginning of joining, but depending on the combination of metals and the environment added after joining, that is, depending on the use environment, the joining part Since a vulnerable intermetallic compound may be generated, it is necessary to select a metal that enables initial bonding and that has reliability in a use environment.

【0034】固相接合が可能な条件は、固相接合される
金属や固相接合する方法として熱圧着方式で行なう場合
と超音波を加えた熱圧着方式で行なう場合で異なる。熱
圧着方式の場合は300〜350℃の温度下で接合する
面積に応じた加圧力を加える必要があり、また超音波を
付加する場合には150〜250℃の温度下において固
相接合が可能となるが、ワイヤボンディングのように1
個所に1つのAuボールを接合する程度であれば超音波付
加熱圧着は容易であるのに比べてフリップチップ11で
は複数のバンプ電極10がある上にメッキ積上げリング
12を順次固相接合させるため、複数のバンプ電極10
の接合時には超音波を加えることは有効であるが、メッ
キ積上げリング12を固相接合する際には既にバンプ電
極10がバンプランド13に接合され固定されてしまっ
ているため超音波を加えてもその効果が無い。
The conditions under which the solid-phase bonding is possible are different depending on the metal to be solid-phase bonded and the method of performing the solid-phase bonding by the thermocompression bonding method and the case of performing the solid-phase bonding by the thermocompression bonding method to which ultrasonic waves are applied. In the case of the thermocompression bonding method, it is necessary to apply a pressing force according to the area to be joined at a temperature of 300 to 350 ° C, and when ultrasonic waves are applied, solid phase joining is possible at a temperature of 150 to 250 ° C But one such as wire bonding
Ultrasonic thermocompression bonding is easy if only one Au ball is bonded at a location. On the other hand, flip chip 11 has a plurality of bump electrodes 10 and plating stacking rings 12 are sequentially solid-phase bonded. , A plurality of bump electrodes 10
It is effective to apply ultrasonic waves at the time of bonding. However, when solid-state bonding of the plating stacking ring 12 is performed, since the bump electrodes 10 are already bonded and fixed to the bump lands 13, No effect.

【0035】従って熱圧着方式を用いたが、バンプ電極
10の接合時にのみ超音波を加えて接合性を向上させて
おき、メッキ積上げリング12の接合時には超音波を付
加せず熱圧着方式に切り替えることは可能である。また
はバンプ電極10とメッキ積上げリング12の高さを揃
えて形成し、完全に同時にこの両者を基板5に固相接合
させることも可能であり、その場合は全て同時に固相接
合させることとなるため超音波を付加して接合性を高め
ておく効果はあるが、超音波伝達の偏りが生じ易いため
実装条件の設定は難しい場合がある。
Therefore, the thermocompression bonding method is used. However, ultrasonic waves are applied only at the time of bonding the bump electrodes 10 to improve the bonding property, and the bonding is switched to the thermocompression bonding method without adding ultrasonic waves at the time of bonding the plating stacking ring 12. It is possible. Alternatively, it is also possible to form the bump electrode 10 and the plating stacking ring 12 at the same height and to solid-phase join them to the substrate 5 completely at the same time. Although there is an effect of increasing the bonding property by adding ultrasonic waves, it may be difficult to set mounting conditions because ultrasonic transmission tends to be biased.

【0036】複数のフリップチップ11を基板5に並べ
て実装する場合は通常はフリップチップ11を個々に固
相接合するが、全てのフリップチップ11の高さが均一
であるような場合や、それぞれのフリップチップの高さ
に合う一括加圧治工具等が用意される場合は複数のフリ
ップチップ11を基板5に一括実装することも可能であ
る。
When a plurality of flip chips 11 are mounted side by side on the substrate 5, the flip chips 11 are usually solid-phase bonded individually. However, when all the flip chips 11 are uniform in height, When a collective pressing tool or the like that matches the height of the flip chip is prepared, a plurality of flip chips 11 can be mounted on the substrate 5 at a time.

【0037】実施の形態2 図2はこの発明の実施の形態2を示す断面図であり、
1、2、5は従来の例で示したものと同一または相当す
るものであり、10、11、13、14は実施の形態1
に示したものと同一または相当するものである。15は
半導体ベアチップ1の少なくとも表面に形成されたSi
半導体層であって半導体ベアチップ1全体がSi半導体
で形成されている場合は新たに表面にSi半導体層15
を新たに形成させる必要はないが、半導体ベアチップ1
が化合物半導体である場合等はその表面にSi半導体層
15を形成する。16は金属をリング形状に加工して実
施の形態1に示したメッキ積上げリング12と同寸・同
型に作られ、表面にAuメッキを施した金属加工気密リ
ングであり、金属全体がAuであっても良く、その場合
は表面にAuメッキを施す必要はない。
Embodiment 2 FIG. 2 is a sectional view showing Embodiment 2 of the present invention.
1, 2, and 5 are the same as or correspond to those shown in the conventional example, and 10, 11, 13, and 14 are the first embodiment.
Are the same as or equivalent to those shown in FIG. Reference numeral 15 denotes Si formed on at least the surface of the semiconductor bare chip 1.
If the semiconductor bare chip 1 is a semiconductor layer and the entire semiconductor bare chip 1 is formed of a Si semiconductor, a new Si semiconductor layer 15
Although it is not necessary to newly form the semiconductor bare chip 1
Is a compound semiconductor, the Si semiconductor layer 15 is formed on the surface. Reference numeral 16 denotes a metal processing hermetic ring which is formed in the same size and the same shape as the plating stacking ring 12 shown in the first embodiment by processing the metal into a ring shape, and has a surface plated with Au, and the entire metal is made of Au. In that case, there is no need to apply Au plating to the surface.

【0038】この金属加工気密リング16と半導体ベア
チップ1とを約380〜420℃程度に加熱し、金属加
工気密リング16を半導体ベアチップ1に加圧すると共
に若干の振動を加えて金属加工気密リング16と半導体
ベアチップ1との接触部分にAu−Si共晶合金層17
を形成させ、金属加工気密リング16と半導体ベアチッ
プ1を接合する。Au−Si共晶接合法と呼ばれる方法
であり、AuとSiの接触点において共晶合金層を形成
する方法である。Au−Si共晶接合法により形成され
るAu−Si共晶合金層17は合金であるため気密性が
あり、半導体ベアチップ1に気密性を有する金属加工気
密リング16が取り付けられたフリップチップ11が構
成される。このフリップチップ11を基板5に取り付け
る工程は実施の形態1の場合と全く同様であり、熱圧着
方式の場合は300〜350℃の温度に加熱されるため
Au−Si共晶接合に要する380〜420℃という温
度と非常に近接した温度にさらされることとなるが、一
度形成されたAu−Si共晶合金層17は共晶合金の特
性としてAu−Si共晶接合工程で必要とするよりもは
るかに高い温度でなければ溶融することはないので熱圧
着方式の場合でも金属加工気密リング16と半導体ベア
チップ1との気密接合部分に変化は生じることなく気密
構造が保たれる。
The metal processing hermetic ring 16 and the semiconductor bare chip 1 are heated to about 380 to 420 ° C., and the metal processing hermetic ring 16 is pressed against the semiconductor bare chip 1 and slightly vibrated to apply the metal processing hermetic ring 16 to the semiconductor bare chip 1. The Au—Si eutectic alloy layer 17 is formed on the contact portion with the semiconductor bare chip 1.
Is formed, and the metal working airtight ring 16 and the semiconductor bare chip 1 are joined. This is a method called Au-Si eutectic bonding method, in which a eutectic alloy layer is formed at a contact point between Au and Si. Since the Au—Si eutectic alloy layer 17 formed by the Au—Si eutectic bonding method is an alloy, it has airtightness, and the flip chip 11 in which the metal bare airtight ring 16 having airtightness is attached to the semiconductor bare chip 1 is used. Be composed. The step of attaching the flip chip 11 to the substrate 5 is exactly the same as that of the first embodiment. In the case of the thermocompression bonding method, the flip chip 11 is heated to a temperature of 300 to 350 ° C., so that the 380 to 380 required for Au—Si eutectic bonding is required. Although it is exposed to a temperature very close to the temperature of 420 ° C., the once formed Au—Si eutectic alloy layer 17 is a characteristic of the eutectic alloy rather than required in the Au—Si eutectic bonding process. Since melting is not performed unless the temperature is much higher, even in the case of the thermocompression bonding method, the hermetically bonded structure between the metal working hermetic ring 16 and the semiconductor bare chip 1 is maintained without any change.

【0039】実施の形態3 図3はこの発明の実施の形態3を示す断面図であり1、
2、5は従来の例で示したものと同一または相当するも
のであり、10、11、13、14は実施の形態1に示
したものと同一または相当するものである。18は実施
の形態2に示した金属加工気密リング16と同じ形状で
あるが、Auメッキに限らず固相接合が可能ないずれか
の金属被覆を施したものである。19は複数のインター
フェース電極2を一括して囲うように半導体ベアチップ
1の能動回路面に形成されたリングパターンであり少な
くとも表面は固相接合が可能な金属、例えばAuを被覆
したものである。このリングパターン19に金属加工気
密リング18を熱圧着法または超音波付加熱圧着法を用
いて固相接合し、半導体ベアチップ1に気密性を有する
金属加工気密リング18が取り付けられたフリップチッ
プ11が構成される。このフリップチップ11を基板5
に取り付ける工程は実施の形態1の場合と全く同様であ
る。
Third Embodiment FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
Reference numerals 2 and 5 are the same or corresponding to those shown in the conventional example, and reference numerals 10, 11, 13 and 14 are the same or corresponding to those shown in the first embodiment. Reference numeral 18 has the same shape as the metal-worked airtight ring 16 shown in the second embodiment, but is provided with any metal coating capable of solid-phase bonding, not limited to Au plating. Reference numeral 19 denotes a ring pattern formed on the active circuit surface of the semiconductor bare chip 1 so as to enclose the plurality of interface electrodes 2 at a time. At least the surface is coated with a metal capable of solid-phase bonding, for example, Au. The metal working hermetic ring 18 is solid-phase bonded to this ring pattern 19 using a thermocompression bonding method or an ultrasonic thermocompression bonding method, and the flip chip 11 having the hermetically sealed metal working hermetic ring 18 attached to the semiconductor bare chip 1 is obtained. Be composed. This flip chip 11 is mounted on the substrate 5
Is the same as that in the first embodiment.

【0040】実施の形態4 図4はこの発明の実施の形態4を示す断面図であり1、
2、5は従来の例で示したものと同一または相当するも
のであり、10、11、13、14は実施の形態1に示
したものと同一または相当するものであり、18、19
は実施の形態3に示したものと同一のものである。20
は固相接合に要する温度以上の温度で溶融する半田で形
成された半田層であり、Au−Ge半田(融点382
℃)やZn−Al半田(融点424℃)等の固相接合温
度300〜350℃を超えると共に半導体ベアチップ1
の悪影響を与えない範囲の融点を有する半田を用いる。
リングパターン19と金属加工気密リング18を半田付
けし、半導体ベアチップ1に気密性を有する金属加工気
密リング18が取り付けられたフリップチップ11が構
成される。このフリップチップ11を基板5に取り付け
る工程は実施の形態1の場合と全く同様である。
Fourth Embodiment FIG. 4 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
Reference numerals 2 and 5 are the same or corresponding to those shown in the conventional example, and reference numerals 10, 11, 13 and 14 are the same or corresponding to those shown in the first embodiment.
Is the same as that shown in the third embodiment. 20
Is a solder layer formed of solder that melts at a temperature equal to or higher than the temperature required for solid-phase bonding, and is made of Au-Ge solder (melting point 382).
C.) and Zn-Al solder (melting point: 424 ° C.), etc.
A solder having a melting point in a range that does not adversely affect the above is used.
The ring pattern 19 and the metal processing airtight ring 18 are soldered to form the flip chip 11 in which the airtight metal processing airtight ring 18 is attached to the semiconductor bare chip 1. The step of attaching the flip chip 11 to the substrate 5 is exactly the same as in the first embodiment.

【0041】実施の形態5 図5はこの発明の実施の形態5を示す断面図であり1、
2、5は従来の例で示したものと同一または相当するも
のであり、10、11、13、14は実施の形態1に示
したものと同一または相当するものである。21はイン
ターフェース電極2を除き、半導体ベアチップ1の能動
回路面の全面を覆う保護ガラス層であり、一般に半導体
ベアチップ1の能動回路を構成する回路パターンを汚染
や機械的衝撃から保護する目的で形成されているもので
ある。この保護ガラス層はここまで説明を省略していた
が、従来の例の場合でも半導体ベアチップ1の表面には
保護ガラス層が形成されている場合が多く、発明の実施
の形態1から実施の形態4までにおいても保護ガラス層
が形成されてあっても構わない。
Fifth Embodiment FIG. 5 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
Reference numerals 2 and 5 are the same or corresponding to those shown in the conventional example, and reference numerals 10, 11, 13 and 14 are the same or corresponding to those shown in the first embodiment. Reference numeral 21 denotes a protective glass layer covering the entire active circuit surface of the semiconductor bare chip 1 except for the interface electrode 2, and is generally formed for the purpose of protecting a circuit pattern constituting an active circuit of the semiconductor bare chip 1 from contamination and mechanical shock. Is what it is. Although the description of the protective glass layer has been omitted heretofore, even in the case of the conventional example, a protective glass layer is often formed on the surface of the semiconductor bare chip 1, and the first to third embodiments of the present invention are described. Even up to 4, a protective glass layer may be formed.

【0042】半導体ベアチップ1の能動回路を構成する
パターンはAuやAlで形成されているが、全面膜とし
て形成した金属膜を必要な形状にエッチングしたもので
あってそのままむき出しでは傷や汚れが付き易いため普
通は保護ガラスによってインターフェース電極2以外を
覆っている。この保護ガラス層は半導体ベアチップのウ
エハ製造工程で付けられるもので、形成方法は半導体の
種類によて異なるが、Si半導体の場合を例とすればまず
Si半導体の表面を酸化させてガラスの1種であるSiO2に
変化させ、Si半導体の地膚を露出させて次の処理工程に
掛けたい部分だけはSiO2膜をエッチング処理して一部取
り除いたり、薄くしたりするという方法が採られる。こ
こではバンプ電極10の高さとほぼ等しく若干低めの高
さまで形成しておき、この保護ガラスを半導体ベアチッ
プ1の能動面全体を囲うように残してガラス気密リング
22を形成した。
The pattern constituting the active circuit of the semiconductor bare chip 1 is formed of Au or Al, but is obtained by etching a metal film formed as an entire surface film into a required shape. For simplicity, the protective glass usually covers other than the interface electrode 2. This protective glass layer is applied in the semiconductor bare chip wafer manufacturing process, and the forming method differs depending on the type of semiconductor.
The surface of the Si semiconductor is oxidized to change it to SiO2, which is a type of glass, and the SiO2 film is partially removed by etching the SiO2 film, exposing the surface of the Si semiconductor and subjecting it to the next processing step. A method of thinning is adopted. In this case, the height of the bump electrode 10 was set to be slightly lower than that of the bump electrode 10, and the glass hermetic ring 22 was formed while leaving the protective glass so as to surround the entire active surface of the semiconductor bare chip 1.

【0043】断面構造としては保護ガラス層21の上に
さらに同一ガラス材料を厚く積み上げてガラス気密リン
グ22を形成したかのように見えるが、形成方法は付け
たものから不要部分を取り除いていくという逆の方法で
ある。また23はこのガラス気密リング22の端面に形
成された固相接合可能な金属メッキであり、Si半導体の
場合を例とすれば半導体ウエハの全面をSiO2化した上で
このSiO2全面に固相接合可能な金属膜を蒸着やスパッタ
リングにより形成し、固相接合可能な金属膜とSiO2膜と
を合わせて所望の形状にエッチングし、半導体ベアチッ
プ1に気密性を有するガラス気密リング22を形成させ
る。このガラス気密リング22を形成したフリップチッ
プ11を基板5に取り付ける工程は実施の形態1の場合
と全く同様である。
As a sectional structure, it looks as if the same glass material is further thickly stacked on the protective glass layer 21 to form a glass hermetic ring 22, but the forming method is to remove unnecessary portions from the attached one. The opposite is the case. Reference numeral 23 denotes a metal plating formed on the end face of the glass hermetic ring 22 and capable of solid-phase bonding. In the case of a Si semiconductor, for example, the entire surface of a semiconductor wafer is converted to SiO2 and then solid-phase bonded to the entire surface of SiO2. A possible metal film is formed by vapor deposition or sputtering, and the metal film capable of solid-phase bonding and the SiO2 film are combined and etched into a desired shape to form a hermetic glass hermetic ring 22 on the semiconductor bare chip 1. The step of attaching the flip chip 11 on which the glass hermetic ring 22 is formed to the substrate 5 is exactly the same as that of the first embodiment.

【0044】実施の形態6 図6はこの発明の実施の形態6を示す断面図であり1、
2、5は従来の例で示したものと同一または相当するも
のであり、10、11、12、13、14は実施の形態
1に示したものと同一または相当するものである。24
は固相接合に必要とされる温度以下の温度で溶融または
共晶化する半田材で形成された半田層でありフリップチ
ップ11に設けられているメッキ積上げ気密リング12
と基板5のリング形ランド14とを気密半田接合したも
のである。構成としてはこの半田層24を除けば実施の
形態1と全く同一であるが、フリップチップ11を基板
5に搭載する際の製造条件がかなり異なり、実施の形態
1ではフリップチップ11のバンプ電極10と基板5の
バンプランド13の接合及びフリップチップ11のメッ
キ積上げ気密リング12と基板のリング形ランド14の
接合とを同時に固相接合しているが、ここではフリップ
チップ11のバンプ電極10と基板5のバンプランド1
3の接合は実施の形態1と同様に300〜350℃の温
度まで加熱した上で加圧して固相接合させ、リップチッ
プ11のメッキ積上げ気密リング12と基板のリング形
ランド14の間には300〜350℃よりも低い温度で
溶融または共晶点を持つ例えば共晶点が280℃のAu
80Sn20半田を挟んでおくことによってフリップチ
ップ11のバンプ電極10と基板5のバンプランド13
の固相接合が開始されるよりも先に半田層24は液化し
ており、フリップチップ11のバンプ電極10と基板5
のバンプランド13の接合が終了して加圧力が無くな
り、温度も下げられた時点で半田層24が固体化してメ
ッキ積上げ気密リング12と基板のリング形ランド14
が半田層24によって気密接合される。
Sixth Embodiment FIG. 6 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
Reference numerals 2 and 5 are the same or corresponding to those shown in the conventional example, and reference numerals 10, 11, 12, 13, and 14 are the same or corresponding to those shown in the first embodiment. 24
Is a solder layer formed of a solder material that melts or becomes eutectic at a temperature equal to or lower than the temperature required for solid-phase bonding, and is a plating stacked airtight ring 12 provided on the flip chip 11.
And the ring-shaped land 14 of the substrate 5 are hermetically soldered. The configuration is exactly the same as that of the first embodiment except for the solder layer 24. However, the manufacturing conditions for mounting the flip chip 11 on the substrate 5 are quite different, and in the first embodiment, the bump electrodes 10 of the flip chip 11 Although the bonding of the bump land 13 of the substrate 5 and the bonding of the plated airtight ring 12 of the flip chip 11 and the ring land 14 of the substrate are simultaneously solid-phase bonded, here, the bump electrode 10 of the flip chip 11 and the substrate are bonded. 5 bump lands 1
3 is heated to a temperature of 300 to 350 ° C. as in the first embodiment, and then pressurized to perform solid-phase bonding, and between the plating stacked airtight ring 12 of the lip chip 11 and the ring-shaped land 14 of the substrate. Au having a melting or eutectic point at a temperature lower than 300 to 350 ° C., for example, an eutectic point of 280 ° C.
By sandwiching the 80 Sn20 solder, the bump electrodes 10 of the flip chip 11 and the bump lands 13 of the substrate 5 are formed.
The solder layer 24 is liquefied prior to the start of the solid phase bonding of the flip chip 11 and the bump electrode 10 of the flip chip 11 and the substrate 5.
When the bonding of the bump lands 13 is completed and the pressing force is eliminated and the temperature is lowered, the solder layer 24 is solidified and the plating stacked airtight ring 12 and the ring-shaped land 14 of the substrate are formed.
Are hermetically joined by the solder layer 24.

【0045】実施の形態1を例にして半田層24を設け
た場合について説明したが、実施の形態2、実施の形態
4、実施の形態5についてもそれぞれの気密リングの様
態は異なるがそれぞれの気密リングと基板のリング形ラ
ンド14とを半田層24を介して気密接合することは全
く同様に可能である。
Although the case where the solder layer 24 is provided has been described by taking the first embodiment as an example, each of the second, fourth and fifth embodiments also has a different form of the hermetic ring. It is completely possible to hermetically join the hermetic ring and the ring-shaped land 14 of the substrate via the solder layer 24.

【0046】実施の形態7 図7はこの発明の実施の形態7を示す断面図であり1、
2、5は従来の例で示したものと同一または相当するも
のであり、10、11、13、は実施の形態1に示した
ものと同一または相当するものである。25は焼結ガラ
ス気密リングであり、400℃以下で焼結させられるガ
ラス粉末をリング形状に成形した上で焼結させて固体ガ
ラス化させたものである。ガラス粉末を成形した上で焼
結させる方法は金属板等に絶縁された貫通端子を設ける
場合や箱型ケースと蓋を気密接合する場合のハーメチッ
クガラスという呼称で良く知られており、その焼結温度
はガラスの材質によって280℃程度から600℃の範
囲までのものがあるが、ここでは固相接合温度である3
00〜350℃を超えない温度で焼結するガラス粉末を
用いている。
Seventh Embodiment FIG. 7 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.
Reference numerals 2 and 5 are the same or corresponding to those shown in the conventional example, and reference numerals 10, 11, and 13 are the same or corresponding to those shown in the first embodiment. Reference numeral 25 denotes a sintered glass hermetic ring, which is formed by shaping a glass powder sintered at a temperature of 400 ° C. or less into a ring shape and then sintering the solidified glass. The method of forming glass powder and then sintering it is well known as hermetic glass when providing an insulated through terminal on a metal plate or the like and when hermetically bonding a box-shaped case and a lid. The temperature ranges from about 280 ° C. to 600 ° C. depending on the material of the glass.
Glass powder that sinters at a temperature not exceeding 00 to 350 ° C. is used.

【0047】半導体ベアチップ1に形成されている複数
のインターフェース電極2を囲う形状・寸法、またバン
プ電極10の高さとほぼ等しい厚さに粉末ガラスを成形
した上で、半導体ベアチップ1と基板5の間にこの成形
ガラスを挟み、バンプ電極10と基板5のバンプランド
13を実施の形態1で説明したようにして固相接合す
る。この時のフリップチップ11と基板5の温度は30
0〜350℃に上昇しているため成形された粉末ガラス
が焼結され、焼結ガラス気密リング25が形成される。
半導体の素材とガラス質とは一般に接合性が高く、また
実施の形態5で説明したように半導体ベアチップ1の能
動回路面に保護ガラス層21が形成されているものでは
ガラス質同士の接合となるためその接合部の気密性が高
い。また基板5と焼結ガラス気密リング25との接合に
おいては基板5がセラミックである場合はセラミックと
ガラス質との接合性が高いので容易に気密接合すること
が可能であり、基板5が樹脂基板の場合であっても通常
は内層にしかも用いられないガラス繊維層を最表面に設
けておけばガラス質同士の気密接合が可能である。
After the powdered glass is formed into a shape and size surrounding the plurality of interface electrodes 2 formed on the semiconductor bare chip 1 and the thickness is substantially equal to the height of the bump electrode 10, the gap between the semiconductor bare chip 1 and the substrate 5 is formed. The bump electrode 10 and the bump land 13 of the substrate 5 are solid-phase bonded as described in the first embodiment. At this time, the temperature of the flip chip 11 and the substrate 5 is 30.
Since the temperature has risen to 0 to 350 ° C., the molded powder glass is sintered, and the sintered glass hermetic ring 25 is formed.
The material of the semiconductor and the vitreous material generally have a high bonding property, and when the protective glass layer 21 is formed on the active circuit surface of the semiconductor bare chip 1 as described in the fifth embodiment, the vitreous material is bonded. Therefore, the airtightness of the joint is high. Further, in joining the substrate 5 and the sintered glass hermetic ring 25, when the substrate 5 is made of ceramic, the joint between ceramic and glass is high, so that the substrate 5 can be easily air-tightly joined. Even in the case of (1), if the glass fiber layer which is usually not used and which is not used is provided on the outermost surface, hermetic bonding between vitreous materials is possible.

【0048】実施の形態8 図8はこの発明の実施の形態8を示す断面図であり1、
2、5は従来の例で示したものと同一または相当するも
のであり、10〜14は実施の形態1に示したものと同
一または相当するものである。26は固相接合に必要と
される温度以下の温度で溶融または共晶化する半田材で
形成された半田フィレットでありフリップチップ11の
バンプ電極10と基板5のバンプランド13とを半田付
けするものである。構成としてはこの半田フィレット2
6を除けば実施の形態1と全く同一であるが、フリップ
チップ11を基板5に搭載する際の製造条件がかなり異
なり、実施の形態1ではフリップチップ11のバンプ電
極10と基板5のバンプランド13の接合及びフリップ
チップ11のメッキ積上げ気密リング12と基板のリン
グ形ランド14の接合とを同時に固相接合しているが、
ここではフリップチップ11のメッキ積上げ気密リング
12と基板5のリング形ランド14の接合は実施の形態
1と同様に300〜350℃の温度まで加熱した上で加
圧して固相接合させ、フリップチップ11のバンプ電極
10と基板のバンプランド13の間には300〜350
℃よりも低い温度で溶融または共晶点を持つ例えば共晶
点が280℃のAu80Sn20半田を挟んでおくこと
によってフリップチップ11を基板5に取り付ける工程
においてフリップチップ11のメッキ積上げ気密リング
12と基板のリング形ランド14の接合が開始されるよ
りも先に半田層24は液化しており、フリップチップ1
1のメッキ積上げ気密リング12と基板のリング形ラン
ド14の接合が終了して加圧力が無くなり、温度も下げ
られた時点で半田層24が固体化してフリップチップ1
1のバンプ電極10と基板のバンプランド13が半田付
けされて半田フィレット26が形成される。
Eighth Embodiment FIG. 8 is a sectional view showing an eighth embodiment of the present invention.
Reference numerals 2 and 5 are the same or corresponding to those shown in the conventional example, and reference numerals 10 to 14 are the same or corresponding to those shown in the first embodiment. Reference numeral 26 denotes a solder fillet formed of a solder material that melts or becomes eutectic at a temperature lower than the temperature required for solid-phase bonding, and solders the bump electrode 10 of the flip chip 11 and the bump land 13 of the substrate 5. Things. The composition is this solder fillet 2
6 except that the manufacturing conditions for mounting the flip chip 11 on the substrate 5 are considerably different. In the first embodiment, the bump electrode 10 of the flip chip 11 and the bump land of the substrate 5 are different. 13 and the bonding of the plated airtight ring 12 of the flip chip 11 and the ring-shaped land 14 of the substrate are simultaneously solid-phase bonded.
Here, the bonding between the plating stacked airtight ring 12 of the flip chip 11 and the ring-shaped land 14 of the substrate 5 is heated to a temperature of 300 to 350 ° C. and then pressurized to perform solid-phase bonding as in the first embodiment. 300 to 350 between the bump electrode 10 of FIG.
In a step of attaching the flip chip 11 to the substrate 5 by sandwiching Au80Sn20 solder having a melting or eutectic point at a temperature lower than 0 ° C., for example, having a eutectic point of 280 ° C., the plating stacked airtight ring 12 of the flip chip 11 and the substrate The solder layer 24 is liquefied before the joining of the ring-shaped land 14 is started.
1 when the bonding between the plating stacked airtight ring 12 and the ring-shaped land 14 of the substrate is completed and the pressing force is eliminated and the temperature is lowered, the solder layer 24 is solidified and the flip chip 1 is removed.
One bump electrode 10 and the bump land 13 of the substrate are soldered to form a solder fillet 26.

【0049】実施の形態1において半田フィレット26
が形成される場合について説明したが、実施の形態2か
ら実施の形態7についてもそれぞれの気密リングの様態
は異なるがフリップチップ11のバンプ電極10と基板
5のバンプランド13とを半田付けして半田フィレット
26を形成することは全く同様に可能である。実施の形
態6の場合にはフリップチップ11の気密リングと基板
5のリング形ランド14との接合並びにフリップチップ
11のバンプ電極10と基板5のバンプランド13との
接合の双方が半田付けで行われることとなる。
In the first embodiment, solder fillet 26
Has been described, but also in the second to seventh embodiments, the form of the hermetic ring is different, but the bump electrode 10 of the flip chip 11 and the bump land 13 of the substrate 5 are soldered. Forming the solder fillet 26 is just as possible. In the sixth embodiment, both the joining of the airtight ring of the flip chip 11 to the ring-shaped land 14 of the substrate 5 and the joining of the bump electrode 10 of the flip chip 11 to the bump land 13 of the substrate 5 are performed by soldering. Will be done.

【0050】実施の形態9 図9はこの発明の実施の形態8を示す断面図であり1、
2、5は従来の例で示したものと同一または相当するも
のであり、10〜14は実施の形態1に示したものと同
一または相当するものである。図9ではメッキ積上げ気
密リング12は断面として3個所に設けられており、そ
の内側には2組のバンプ電極接合部が配置されている。
これは2個所のメッキ積上げ気密リング12で仕切られ
た部分の内側部分を1つのブロックとして気密封止し、
半導体ベアチップの能動回路面の全域を複数のブロック
に分けてそのブロック毎に囲う気密リングを設け、ブロ
ック毎に気密封止したものであることを示している。ブ
ロックの分けかたは任意であるし、またブロック分けで
はなく、半導体ベアチップ1のインターフェース電極2
毎にメッキ積上げ気密リング12を設けることもでき
る。また、説明の例として実施の形態1におけるメッキ
積上げ気密リング12を用いたが、実施の形態2の金属
加工気密リング16、実施の形態3の金属加工気密リン
グ18、実施の形態5のガラス気密リング22、実施の
形態7の焼結ガラス気密リング25であっても全く同様
にブロック単位やインターフェース電極2毎に気密リン
グを設け、ブロック単位またはインターフェース電極2
毎に気密封止することができる。
Ninth Embodiment FIG. 9 is a sectional view showing an eighth embodiment of the present invention.
Reference numerals 2 and 5 are the same or corresponding to those shown in the conventional example, and reference numerals 10 to 14 are the same or corresponding to those shown in the first embodiment. In FIG. 9, the plating stacked airtight ring 12 is provided at three locations as a cross section, and two sets of bump electrode joints are arranged inside thereof.
This is to hermetically seal the inner part of the part separated by the two plating stacked airtight rings 12 as one block,
This shows that the whole area of the active circuit surface of the semiconductor bare chip is divided into a plurality of blocks, an airtight ring is provided for each block, and the blocks are hermetically sealed. The division of the blocks is arbitrary and not the division of the blocks, but the interface electrodes 2 of the semiconductor bare chip 1.
A plating stacked airtight ring 12 may be provided for each plating. Further, although the plating stacked airtight ring 12 in the first embodiment is used as an example of the description, the metal working airtight ring 16 in the second embodiment, the metal working airtight ring 18 in the third embodiment, and the glass airtight ring in the fifth embodiment are described. Even in the ring 22 and the sintered glass hermetic ring 25 of the seventh embodiment, an airtight ring is provided for each block or each interface electrode 2 in the same manner, and the block unit or the interface electrode 2 is provided.
It can be hermetically sealed every time.

【0051】[0051]

【発明の効果】第1の発明によれば、樹脂封止を行なわ
ずに個々のフリップチップごとに気密封止する構造とな
っており、基板に取り付ける際に必要となる面積はフリ
ップチップの本体である半導体ベアチップ自体の大きさ
と等しいため隣合うフリップチップの間隔を最少に詰め
ることが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, each flip chip is hermetically sealed without performing resin sealing, and the area required for mounting on a substrate is equal to the body of the flip chip. Since the size is equal to the size of the semiconductor bare chip itself, the interval between adjacent flip chips can be minimized.

【0052】また、気密封止する構造であるため水分や
活性ガスの浸入を避けることができ、半導体ベアチップ
の能動回路面全体、バンプ電極、インターフェース電極
とバンプ電極の接点、バンプランド、及びバンプ電極と
バンプランドの接合部、等汚染や腐食に弱い部分が保護
される。
Further, because of the hermetically sealed structure, it is possible to prevent intrusion of moisture or active gas, and the entire active circuit surface of the semiconductor bare chip, bump electrodes, contacts between interface electrodes and bump electrodes, bump lands, and bump electrodes A portion which is vulnerable to contamination or corrosion, such as a joint portion between the bump land and the like, is protected.

【0053】また、半導体ベアチップの能動回路面全
体、バンプ電極、インターフェース電極とバンプ電極の
接点、バンプランド、及びバンプ電極とバンプランドの
接合部に触れる固形物が無いためバンプ接合部分には応
力が加わることが無く、バンプ接続部分の信頼性が著し
く向上する。
Further, since there is no solid material that touches the entire active circuit surface of the semiconductor bare chip, the bump electrode, the contact between the interface electrode and the bump electrode, the bump land, and the junction between the bump electrode and the bump land, stress is applied to the bump joint. Without the addition, the reliability of the bump connection part is remarkably improved.

【0054】また、半導体ベアチップの能動回路面全
体、バンプ電極、インターフェース電極とバンプ電極の
接点、バンプランド、及びバンプ電極とバンプランドの
接合部に触れる固形物が無いため高周波回路であっても
回路特性に影響を与えない構造となっているというよう
に、樹脂を使用することから生じた全ての問題は解消す
ることができる。
In addition, since there is no solid material that touches the entire active circuit surface of the semiconductor bare chip, the bump electrodes, the contact points between the interface electrodes and the bump electrodes, the bump lands, and the junctions between the bump electrodes and the bump lands, even if the circuit is a high-frequency circuit, All problems arising from the use of resin, such as a structure that does not affect properties, can be eliminated.

【0055】さらに樹脂封止の場合はフリップチップを
基板に取り付けた後に樹脂の充填と樹脂の硬化という後
工程を要したが、この発明ではフリップチップを基板に
取り付ける工程のみで気密封止されるため工期短縮と低
価格化が可能となる。
Further, in the case of resin sealing, a post-process of filling the resin and curing the resin after mounting the flip chip on the substrate was required. In the present invention, the hermetic sealing is performed only by the process of mounting the flip chip on the substrate. Therefore, the construction period can be shortened and the price can be reduced.

【0056】さらに気密リングが金属であるため半導体
ベアチップの能動回路部分が電磁シールドされ、特に高
周波回路においては個々のフリップチップごとに電磁シ
ールドされるため安定した回路機能を構成させることが
できるという効果がある。
Further, since the hermetic ring is made of metal, the active circuit portion of the semiconductor bare chip is electromagnetically shielded. Particularly, in the case of a high-frequency circuit, each flip chip is electromagnetically shielded, so that a stable circuit function can be realized. There is.

【0057】第2の発明によれば第1の発明における効
果に加えて、気密リングの形成は半導体ウエハ製造工程
とは別に金属加工気密リングを製作することが可能であ
るため金属加工気密リングの構成材料には安価な金属材
料を選ぶことができるのでさらに低価格化が可能とな
る。
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the formation of the hermetic ring can be performed separately from the semiconductor wafer manufacturing process. Since an inexpensive metal material can be selected as a constituent material, the cost can be further reduced.

【0058】また、半導体ベアチップにこの金属加工気
密リングを取り付ける工程は半導体ウエハ製造工程とは
別に、半導体ベアチップが個々に分割された後であって
も可能であり応用範囲が広がる。
In addition to the semiconductor wafer manufacturing process, the process of attaching the metal working airtight ring to the semiconductor bare chip is possible even after the semiconductor bare chip is divided individually, and the range of application is widened.

【0059】また、Au−Si共晶合金層を形成する場
合は気密リングを構成するAu自体の一部が溶融してA
u−Si共晶合金層となるわけであるからその溶融量の
制御を行なって融けすぎることがないようにする必要で
あるが、第2の発明ではこの溶融制御は必要ないのでプ
ロセス管理がより簡素になるという効果がある
When the Au—Si eutectic alloy layer is formed, a part of Au itself constituting the hermetic ring is melted and A
Since it becomes a u-Si eutectic alloy layer, it is necessary to control the melting amount so as not to melt too much. However, in the second invention, since this melting control is not necessary, the process management becomes more difficult. It has the effect of being simple

【0060】第3の発明によれば第1の発明における効
果及び第2の発明における効果に加えて、半導体ベアチ
ップに金属加工気密リングを取り付ける方法と、気密リ
ングが取り付けられたフリップチップを基板に取り付け
る方法の両方が固相接合法であるため、半導体ベアチッ
プに気密リングを取り付ける工程とフリップチップを基
板に取り付ける工程とを同時に行なうことが可能とな
り、さらに低価格化が可能となるという効果がある。
According to the third invention, in addition to the effects of the first invention and the effects of the second invention, a method of attaching a metal working airtight ring to a semiconductor bare chip, and a method of mounting a flip chip having an airtight ring on a substrate are provided. Since both of the mounting methods are the solid-phase bonding methods, the process of mounting the airtight ring on the semiconductor bare chip and the process of mounting the flip chip on the substrate can be performed at the same time, and the cost can be further reduced. .

【0061】第4の発明によれば第1の発明における効
果び第2の発明における効果に加えて、金属加工気密リ
ングを取り付ける方法が半田付けであるため、分割され
た半導体ベアチップ個々に対して金属加工気密リングを
取り付ける際にも固相接合において必要とされるような
大きな圧力は必要がない。従って特に反りが発生し易い
大きな半導体ベアチップにおいても機械的圧力を掛ける
ことなく金属加工気密リングを取り付けられ、若干の反
りは半田の流動によって埋められる。
According to the fourth invention, in addition to the effects of the first invention and the effects of the second invention, since the method for attaching the metal working airtight ring is soldering, the divided semiconductor bare chips are individually provided. When installing the metal working airtight ring, there is no need for a large pressure required for solid-state welding. Therefore, even in the case of a large semiconductor bare chip in which warpage is particularly likely to occur, the metal working airtight ring can be attached without applying mechanical pressure, and a slight warp is filled by the flow of the solder.

【0062】また、ウエハ状態において金属加工気密リ
ングを取り付ける際には半田を一括して載せ、金属加工
気密リングを載置した後にリフロー工程に掛け、ウエハ
全体に一括して金属加工気密リングを取り付けることが
できるという効果がある。
Further, when attaching the metal working hermetic ring in the wafer state, the solder is collectively mounted, the metal working hermetic ring is placed, and then the reflow process is performed. There is an effect that can be.

【0063】第5の発明によれば、第1の発明の効果の
うちの電磁シールド効果以外の効果に加えて、気密リン
グを形成しない従来の半導体ウエハを形成するための工
程に新たな工程を加えることなく半導体ウエハ工程にお
いて一括して気密リングを形成することができるので製
造原価は気密リングを付けることによって大きく変わる
ことが無い。
According to the fifth aspect, in addition to the effects of the first aspect other than the electromagnetic shielding effect, a new process is added to the process for forming a conventional semiconductor wafer without forming an airtight ring. Since the hermetic ring can be formed at once in the semiconductor wafer process without adding, the manufacturing cost does not largely change by attaching the hermetic ring.

【0064】また、気密リングを構成する材料がガラス
材であるため最も低価格化が可能であるという効果があ
る。
Further, since the material forming the airtight ring is a glass material, there is an effect that the cost can be reduced most.

【0065】第6の発明によれば、フリップチップに設
けられた気密リングと基板との接合を半田で行なうため
気密リングの接合に必要とされるのは熱だけであって加
圧力は必要とせず、フリップチップに加えられる圧力は
バンプ電極と基板との固相接合に必要な加圧力だけに抑
えることができるので、フリップチップの実装条件のう
ちの加圧条件を下げることができ、特に大きなサイズの
フリップチップにおいては加熱による反りによって生じ
易いフリップチップ自体の破損を抑えることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the bonding between the airtight ring provided on the flip chip and the substrate is performed by soldering, only the heat is required for bonding the airtight ring, and the pressing force is required. In addition, the pressure applied to the flip chip can be reduced to only the pressure required for solid phase bonding between the bump electrode and the substrate, so that the pressing condition of the flip chip mounting conditions can be reduced, and particularly large In a flip chip of a size, breakage of the flip chip itself, which is easily caused by warpage due to heating, can be suppressed.

【0066】また、フリップチップの反りが有る場合で
も液化した半田がその反りによって生じる不均一な隙間
を埋めるためフリップチップの気密リングと基板との接
合点に生じ易い気密漏れを防ぐ効果がある。
In addition, even when the flip chip is warped, the liquefied solder fills uneven gaps caused by the warp, so that there is an effect of preventing air leak which is likely to occur at a junction between the airtight ring of the flip chip and the substrate.

【0067】第7の発明によれば、第1の発明の効果の
うちの電磁シールド効果以外の効果と気密リングの構成
材料がガラスであるため第5の発明に次いで低価格に気
密リングを形成できる。
According to the seventh aspect, the effects other than the electromagnetic shielding effect among the effects of the first aspect and the constituent material of the hermetic ring are glass, so that the hermetic ring is formed at a low cost following the fifth aspect. it can.

【0068】また、気密リングが粉末ガラスを成形した
ものであるため、気密リングの形成は半導体ウエハ製造
工程から独立しており、フリップチップの実装工程にお
いて個々のフリップチップについて気密リングの形成と
フリップチップの気密封止とを行うことが可能であり、
多品種のフリップチップに対する適用範囲が広いという
効果がある。
Further, since the hermetic ring is formed by molding powdered glass, the hermetic ring is formed independently of the semiconductor wafer manufacturing process. In the flip chip mounting process, the formation of the hermetic ring and the flip of each flip chip are performed. It is possible to perform hermetic sealing of the chip,
There is an effect that the application range to a wide variety of flip chips is wide.

【0069】第8の発明によれば、フリップチップのバ
ンプ電極と基板のバンプ電極との接合を半田で行なうた
めバンプ電極の接合に必要とされるのは熱だけであって
加圧力は必要とせず、フリップチップに加えられる圧力
はフリップチップの気密リングと基板との固相接合に必
要な加圧力だけに抑えることができるので、フリップチ
ップの実装条件のうちの加圧条件を下げることができ、
特にバンプ電極数が多いフリップチップにおいてフリッ
プチップに掛ける圧力を抑えることができ、半導体ベア
チップ自体の耐力を超えるような加圧を避けることがで
きる。
According to the eighth aspect of the present invention, the bonding between the bump electrode of the flip chip and the bump electrode of the substrate is performed by soldering, so that only the heat is required for the bonding of the bump electrodes and the pressing force is not required. However, the pressure applied to the flip chip can be reduced to only the pressure required for solid-state bonding between the airtight ring of the flip chip and the substrate, so the pressing conditions of the flip chip mounting conditions can be reduced. ,
In particular, in a flip chip having a large number of bump electrodes, the pressure applied to the flip chip can be suppressed, and a pressure exceeding the proof stress of the semiconductor bare chip itself can be avoided.

【0070】また、フリップチップの気密リングと基板
との接合並びにフリップチップのバンプ電極と基板との
接合の双方が半田付けで行われる場合にはフリップチッ
プを基板に取り付ける工程において圧力は不要でありフ
リップチップに機械的力を加える必要が全く無いため、
特に反りが生じ易い大型または薄い半導体ベアチップの
場合にも支障なくフリップチップを基板に取り付けるこ
とが可能である。
When both the bonding of the flip-chip hermetic ring to the substrate and the bonding of the flip-chip bump electrode to the substrate are performed by soldering, no pressure is required in the step of attaching the flip chip to the substrate. Since there is no need to apply mechanical force to the flip chip,
In particular, even in the case of a large or thin semiconductor bare chip that is likely to be warped, the flip chip can be attached to the substrate without any trouble.

【0071】また、フリップチップの気密リングと基板
との接合並びにフリップチップのバンプ電極と基板との
接合の双方が半田付けで行われる場合にはフリップチッ
プと基板との接合点全てが半田付けであるためフリップ
チップを基板から取り外すことも容易であり、必要に応
じてフリップチップを交換することができるので特に複
数のフリップチップを搭載したマルチチップ実装基板に
おいては故障部分のフリップチップのみ交換することに
よって損失を最小限に抑えることができるという効果が
る。
When both the bonding of the flip-chip airtight ring to the substrate and the bonding of the flip-chip bump electrodes to the substrate are performed by soldering, all the bonding points between the flip-chip and the substrate are soldered. Because of this, it is easy to remove the flip chip from the board, and it is possible to replace the flip chip as needed, especially in the case of a multi-chip mounting board equipped with multiple flip chips, replace only the failed flip chip This has the effect of minimizing losses.

【0072】第9の発明によれば、半導体ベアチップに
形成されている複数のインターフェース電極を任意のブ
ロック毎または個々のインターフェース電極毎に気密リ
ングを形成して気密封止できるため、半導体ベアチップ
全体を1つの気密リングで気密する場合、特に半導体ベ
アチップのサイズが大きく、封止長さが長くなるもので
は気密リングと基板との気密接合が部分的に不完全にな
り易いが、この発明のように封止部分をブロックに分け
たり個々のインターフェース電極毎に気密封止すること
によって1つ1つの気密リングにおける封止長さは小さ
くすることができるので気密リング毎の気密性を確保で
きるという効果がある。
According to the ninth aspect, the plurality of interface electrodes formed on the semiconductor bare chip can be hermetically sealed by forming a hermetic ring for each arbitrary block or for each interface electrode. When one hermetic ring is used for hermetic sealing, particularly when the size of the semiconductor bare chip is large and the sealing length is long, hermetic bonding between the hermetic ring and the substrate tends to be partially incomplete. The sealing length of each hermetic ring can be reduced by dividing the sealing portion into blocks or hermetically sealing each interface electrode, so that the airtightness of each hermetic ring can be secured. is there.

【0073】また、気密リングのサイズを数種類の定型
化しておくことにより、この数種類の定型気密リングを
使用してブロック分けして半導体ベアチップの大きさに
係わりなく気密封止構造を取れるので、気密リングを形
成するために必要な設計作業や治工具等の費用を半導体
ベアチップの種類毎に発生させずに済むという効果があ
る。
Also, by setting the size of the hermetic ring to several types, the hermetic sealing structure can be obtained irrespective of the size of the semiconductor bare chip by dividing into blocks using these types of hermetic rings. There is an effect that costs for designing work, jigs and the like necessary for forming the ring do not have to be generated for each type of semiconductor bare chip.

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

【図1】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態1を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a flip chip mounting structure according to the present invention.

【図2】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態2を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a flip-chip mounting structure according to a second embodiment of the present invention;

【図3】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態3を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a flip-chip mounting structure according to a third embodiment of the present invention;

【図4】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態4を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a flip chip mounting structure according to a fourth embodiment of the present invention;

【図5】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態5を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a fifth embodiment of a flip chip mounting structure according to the present invention;

【図6】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態6を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a flip chip mounting structure according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態7を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a flip chip mounting structure according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態8を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing Embodiment 8 of a flip chip mounting structure according to the present invention.

【図9】 この発明によるフリップチップの実装構造の
実施の形態9を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a ninth embodiment of a flip chip mounting structure according to the present invention;

【図10】 従来のフリップチップの実装構造を示す断
面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a conventional flip chip mounting structure.

【図11】 従来のフリップチップの実装構造を示す断
面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional flip chip mounting structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体ベアチップ、2 インターフェース電極、3
バンプ電極、4 フリップチップ、 5 基板、6
バンプランド、7 封止樹脂、8 ニードル、9 ボイ
ド、10 バンプ電極、11 フリップチップ、12
メッキ積上げ気密リング、13 バンプランド、14
リング形ランド、15 Si半導体層、16 金属加工
気密リング、17 Au−Si共晶合金層、18 金属加
工気密リング、19 リングパターン、20 半田層、
21 保護ガラス層、22 ガラス気密リング、23
金属メッキ、24 半田層、25 焼結ガラス気密リン
グ、26 半田フィレット。
1 semiconductor bare chip, 2 interface electrodes, 3
Bump electrode, 4 flip chip, 5 substrate, 6
Bump land, 7 sealing resin, 8 needle, 9 void, 10 bump electrode, 11 flip chip, 12
Plating stacked airtight ring, 13 Bump land, 14
Ring-shaped land, 15 Si semiconductor layer, 16 metal working airtight ring, 17 Au-Si eutectic alloy layer, 18 metal working airtight ring, 19 ring pattern, 20 solder layer,
21 protective glass layer, 22 glass hermetic ring, 23
Metal plating, 24 solder layers, 25 sintered glass hermetic rings, 26 solder fillets.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体ベアチップの能動回路面に設けら
れている複数のインターフェース電極それぞれに、少な
くとも表面が固相接合可能な金属で被覆されたバンプ電
極が取り付けられたフリップチップにおいて、前記 能
動回路面に、メッキ積み上げ法を用いて固相接合可能な
金属で形成され、前記複数のインターフェース電極及び
バンプ電極の周囲を一括して囲う壁状の1つの気密リン
グと、前記 フリップチップが搭載される基板に設けら
れ、前記 バンプ電極それぞれと対応する位置に少なく
とも表面が固相接合可能な金属で被覆されたバンプラン
ドと、前記 バンプランドを囲うリング形状で前記気密
リングと対応し、少なくとも表面が固相接合可能な金属
で被覆された1つのリング形ランドとを備え、前記フリ
ップチップのバンプ電極と前記基板のバンプランドとを
全て一括に固相接合法を用いて接合し、かつ前記気密リ
ングと前記基板のリング形ランドとを固相接合法を用い
て気密接合してあることを特徴とするフリップチップの
実装構造。
1. A flip chip in which a plurality of interface electrodes provided on an active circuit surface of a semiconductor bare chip are each provided with a bump electrode whose surface is coated with a metal capable of solid-phase bonding. A wall-shaped hermetic ring formed of a metal that can be solid-phase bonded using a plating stacking method and enclosing the periphery of the plurality of interface electrodes and the bump electrodes collectively; and a substrate on which the flip chip is mounted. A bump land having at least a surface coated with a solid phase bondable metal at a position corresponding to each of the bump electrodes; and a ring shape surrounding the bump land, corresponding to the hermetic ring, and at least a surface having a solid phase. A ring-shaped land coated with a bondable metal, and a bump electrode of the flip chip. The bump lands of the substrate are all bonded together using a solid-phase bonding method, and the hermetic ring and the ring-shaped lands of the substrate are hermetically bonded using a solid-state bonding method. Flip chip mounting structure.
【請求項2】 前記半導体ベアチップの少なくとも能動
回路面がSi半導体で形成され、固体金属を加工して作ら
れると共に少なくとも表面がAuで被覆された金属リング
をSi半導体面に直接にAu−Si共晶接合法を用いて気密接
合してフリップチップに壁状の気密リングが形成してあ
ることを特徴とする請求項1記載のフリップチップの実
装構造。
2. A semiconductor ring wherein at least an active circuit surface of the semiconductor bare chip is formed of a Si semiconductor and is formed by processing a solid metal and at least a surface of which is coated with Au, a metal ring is directly formed on the Si semiconductor surface. 2. The flip chip mounting structure according to claim 1, wherein a wall-shaped airtight ring is formed on the flip chip by airtight bonding using a crystal bonding method.
【請求項3】 前記半導体ベアチップの能動回路面にお
いて、前記複数のインターフェース電極の周囲を一括し
て囲う少なくとも表面が固相接合可能な金属で被覆され
た1つのリングパターンを形成し、このリングパターン
に固体金属を加工して作られると共に少なくとも表面が
固相接合可能な金属で被覆された金属リングを固相接合
法を用いて気密接合してフリップチップに壁状の気密リ
ングが形成してあることを特徴とする請求項1記載のフ
リップチップの実装構造。
3. An active circuit surface of the semiconductor bare chip, wherein at least a surface surrounding at least one of the plurality of interface electrodes collectively is covered with a solid phase bondable metal, and a ring pattern is formed. A metal ring formed by processing a solid metal and coated at least on the surface with a metal that can be solid-phase bonded is hermetically bonded using a solid-phase bonding method to form a wall-shaped air-tight ring on the flip chip. The flip chip mounting structure according to claim 1, wherein:
【請求項4】 固相接合法において加えられる温度以上
の温度で溶融する半田を用いて前記金属リングを半田付
けして気密接合し、フリップチップに壁状の気密リング
が形成してあることを特徴とする請求項3記載のフリッ
プチップの実装構造。
4. The method according to claim 1, wherein the metal ring is soldered using a solder that is melted at a temperature equal to or higher than a temperature applied in the solid-state bonding method, and the metal ring is air-tightly bonded. The flip-chip mounting structure according to claim 3, wherein:
【請求項5】 半導体ベアチップの能動回路面の保護に
用いられる保護ガラスを用いて前記複数の電極パッド及
びバンプ電極の周囲を一括して囲う壁状の1つのガラス
気密リングを形成し、この気密リングの端面に固相接合
可能な金属被覆を施してあることを特徴とする請求項1
記載のフリップチップの実装構造。
5. A wall-shaped glass hermetic ring enclosing the plurality of electrode pads and bump electrodes collectively by using a protective glass used for protecting an active circuit surface of a semiconductor bare chip. 2. A metal coating capable of solid-phase bonding is applied to an end face of the ring.
Flip chip mounting structure described.
【請求項6】 固相接合法において加えられる温度以下
の温度で溶融する半田を用いて前記気密リングを前記基
板のリング形ランドに半田付けして気密接合してあるこ
とを特徴とする請求項1、2、4、5いずれかに記載の
フリップチップの実装構造。
6. The airtight ring according to claim 1, wherein said airtight ring is soldered to a ring-shaped land of said substrate by using a solder which is melted at a temperature lower than a temperature applied in the solid-state bonding method. The flip chip mounting structure according to any one of 1, 2, 4, and 5.
【請求項7】 半導体ベアチップの能動回路面に設けら
れている複数のインターフェース電極それぞれに、少な
くとも表面に固相接合可能な金属被覆を有するバンプ電
極が取り付けられたフリップチップと、前記バンプ電極
それぞれと対応する位置に少なくとも表面が固相接合可
能な金属で被覆されたバンプランドを有する基板と、粉
末ガラスを成形して作られた粉末ガラスリングとを備
え、前記ガラスリングを前記フリップチップと基板の間
に挟み、前記フリップチップのバンプ電極と前記基板の
バンプランドとを全て一括に固相接合法を用いて接合
し、かつガラスリングを固体ガラス化させて前記複数の
電極パッド及びバンプ電極の周囲を一括して囲う壁状の
気密リングを形成させると共に半導体ベアチップとガラ
ス気密リングと基板とで囲われる部分が気密封止されて
いることを特徴とするフリップチップの実装構造。
7. A flip chip in which a plurality of interface electrodes provided on an active circuit surface of a semiconductor bare chip are each provided with a bump electrode having a metal coating capable of solid-phase bonding on at least a surface thereof; At least at a corresponding position, a substrate having a bump land coated with a metal capable of solid-phase bonding, and a powder glass ring formed by molding powder glass, wherein the glass ring is formed of the flip chip and the substrate. The bump electrodes of the flip chip and the bump lands of the substrate are all bonded together by using a solid-state bonding method, and a glass ring is solidified into a vitreous solid to surround the plurality of electrode pads and the bump electrodes. A wall-shaped hermetic ring is formed to enclose the semiconductor chip and the glass hermetic ring and the substrate together. A flip-chip mounting structure, wherein an enclosed portion is hermetically sealed.
【請求項8】 前記バンプ電極と前記基板のバンプラン
ドとが固相接合法において加えられる温度以下の温度で
溶融する半田を用いて半田付け接合してあることを特徴
とする請求項1から7いずれか記載のフリップチップの
実装構造。
8. The method according to claim 1, wherein the bump electrode and the bump land of the substrate are joined by soldering using a solder that is melted at a temperature equal to or lower than a temperature applied in a solid-state joining method. Flip chip mounting structure according to any of the above.
【請求項9】 前記半導体ベアチップの複数の電極パッ
ド個々を個別に囲う電極パッドと同数の気密リング、ま
たは複数のインターフェース電極を複数のブロックに分
けてそれぞれのブロックの周囲を一括して囲う複数の気
密リングが設けてあることを特徴とする請求項1から8
いずれか記載のフリップチップの実装構造。
9. An airtight ring having the same number of electrode pads as individually enclosing a plurality of electrode pads of the semiconductor bare chip, or a plurality of interface electrodes divided into a plurality of blocks and enclosing the periphery of each block collectively. 9. An airtight ring is provided.
Flip chip mounting structure according to any of the above.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005212016A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Kyocera Corp Electronic part sealing substrate, electronic part sealing substrate for installing a large number and method of manufacturing electronic device
KR100709129B1 (en) * 2001-05-07 2007-04-18 삼성전자주식회사 Method for manufacturing flip chip package
US7211934B2 (en) 2003-01-07 2007-05-01 Hitachi, Ltd. Electronic device and method of manufacturing the same
US7301243B2 (en) 2004-08-30 2007-11-27 Sharp Kabushiki Kaisha High-reliable semiconductor device using hermetic sealing of electrodes
JP2009130363A (en) * 2007-11-20 2009-06-11 Fujitsu Ltd Method and system for providing reliable semiconductor assembly
JP2009194201A (en) * 2008-02-15 2009-08-27 Oki Semiconductor Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device and the semiconductor device
JP2013070347A (en) * 2011-09-26 2013-04-18 Taiyo Yuden Co Ltd Acoustic wave device and method of manufacturing the same
JP2013140849A (en) * 2011-12-28 2013-07-18 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Semiconductor chip, semiconductor module, and semiconductor chip packaging method
JP2013536586A (en) * 2010-08-25 2013-09-19 エプコス アーゲー Electronic component and manufacturing method thereof
CN115842528A (en) * 2023-02-15 2023-03-24 深圳新声半导体有限公司 Packaging method and structure

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709129B1 (en) * 2001-05-07 2007-04-18 삼성전자주식회사 Method for manufacturing flip chip package
US7211934B2 (en) 2003-01-07 2007-05-01 Hitachi, Ltd. Electronic device and method of manufacturing the same
JP2005212016A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Kyocera Corp Electronic part sealing substrate, electronic part sealing substrate for installing a large number and method of manufacturing electronic device
US7301243B2 (en) 2004-08-30 2007-11-27 Sharp Kabushiki Kaisha High-reliable semiconductor device using hermetic sealing of electrodes
JP2009130363A (en) * 2007-11-20 2009-06-11 Fujitsu Ltd Method and system for providing reliable semiconductor assembly
US8435839B2 (en) 2008-02-15 2013-05-07 Lapis Semiconductor Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor device and the semiconductor device
JP2009194201A (en) * 2008-02-15 2009-08-27 Oki Semiconductor Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device and the semiconductor device
JP2013536586A (en) * 2010-08-25 2013-09-19 エプコス アーゲー Electronic component and manufacturing method thereof
US9382110B2 (en) 2010-08-25 2016-07-05 Epcos Ag Component and method for producing a component
KR101839913B1 (en) * 2010-08-25 2018-03-19 스냅트랙, 인코포레이티드 Component and method for producing a component
JP2013070347A (en) * 2011-09-26 2013-04-18 Taiyo Yuden Co Ltd Acoustic wave device and method of manufacturing the same
JP2013140849A (en) * 2011-12-28 2013-07-18 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Semiconductor chip, semiconductor module, and semiconductor chip packaging method
CN115842528A (en) * 2023-02-15 2023-03-24 深圳新声半导体有限公司 Packaging method and structure

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