JP2001118959A

JP2001118959A - 接続端子及びそれを用いた半導体装置

Info

Publication number: JP2001118959A
Application number: JP2000202056A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Furuya; 明彦古屋; Tomohito Kitamura; 智史北村; Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】実装基板等に実装した際に半導体装置に応力が
加わっても、応力歪みに起因するクラックや断線等の電
気的接続不良が半導体装置に発生することを防止できる
接続端子および、高信頼性の半導体装置を提供する。【解決手段】外部との固定および電気的接続を行うため
に、半導体素子を搭載した半導体装置に配設する接続端
子を、外部に開放された中空部を有する保持体と、前記
保持体の外側表面に配設された導電性材料とで構成し、
また、前記接続端子を半導体装置に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子上に配
線層を形成したＣＳＰ（チップサイズパッケージ）また
はＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）等の半導体装置およ
び、半導体装置と外部との固定および電気的接続を行う
ために半導体装置に配設される接続端子に関わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子装置の小型化により、電子装
置内に組み込まれる（実装される）半導体装置は高密度
での実装が行われるようになっている。そのため、半導
体装置はより一層小型化することが要求されている。か
かる小型化の要求に答える半導体装置として、ＣＳＰ
（チップサイッズパッケージ）、ＢＧＡ（ボールグリッ
ドアレイ）等が提案されている。これらの半導体装置
は、内部に搭載する半導体素子（ＩＣチップ）と略同等
の外形サイズとすることができるため、半導体装置の小
型化にとって有効な形態といえる。

【０００３】以下に、ＣＳＰの構造を模式的に示す図面
（断面図）に基づき、半導体装置の一例につき説明を行
う。図６に示すように、アルミ等からなる端子パッド６
３を形成した半導体素子６２上には、端子パッド６３を
露出するようパッシベーション膜６４が形成されてい
る。次いで、パッシベーション膜６４上に端子パッド６
３を露出するよう絶縁性樹脂等からなる第１の絶縁層６
５が形成される。また、第１の絶縁層６５上には端子パ
ッド６３と接続した配線パターン６７（配線層）が形成
されており、配線パターン上に銅等からなるメタルポス
ト６９を形成している。次いで、第１の絶縁層６５及び
配線パターン６７上にはメタルポスト６９を露出するよ
う第２の絶縁層６８が形成されている。なお、図６の例
では、配線パターン６７の下にメタルバリア層６６を形
成している。また、半導体装置６１の主要部は封止樹脂
７０にて樹脂封止されている。

【０００４】一枚の板状のＳｉ（シリコン）ウェファー
に複数個の半導体素子６２が面付けして形成されている
場合、Ｓｉウェファー上に一括して上記第２の絶縁層６
８の形成まで行い、その後、最終的に半導体素子６２間
にダイシング（断裁）を行い、個々の半導体素子６２に
分離すれば、半導体素子と略同一のサイズとなった半導
体装置（ＣＳＰ）を得ることができる。

【０００５】メタルポスト６９は配線パターン６７を介
して端子パッド６３と電気的に接続している。半導体装
置と外部（例えば実装基板）との接続のため、メタルポ
スト６９上面に、例えばハンダ（半田）ボール７１等か
らなる接続端子７４を形成する場合が多い。すなわち、
半導体装置６１と外部（例えば半導体装置が搭載される
実装基板）との固定および電気的接続を接続端子７４
（ハンダボール７１）にて行うものである。

【０００６】ここで、半導体装置の製造コストを考慮し
た場合、第１の絶縁層６５および第２の絶縁層６８の膜
厚は各々１０μｍ前後もしくはそれ以下とすることが望
ましい。しかし、かかる膜厚にて絶縁層を形成し、ま
た、メタルポスト６９にハンダボール７１を形成した上
で外部との固定、電気的接続を行った場合、熱応力等の
ストレスが経時的に半導体装置６１の接続端子７４であ
るハンダボール７１に集中することになる。その結果、
ハンダボール７１近傍の絶縁層もしくは封止樹脂にクラ
ック（亀裂）が入り、また、ハンダボール７１近傍で断
線が生じることになる。

【０００７】ちなみに、本発明者らが従来より用いられ
ていた半導体装置を基板に実装し、その基板に温度サイ
クル試験（マイナス４０度からプラス１２５度まで温度
を変化させて１サイクルとし、この温度変化を複数回繰
り返す試験）を行ったところ、５０〜２００サイクル程
度でクラックや断線等が生じたものである。

【０００８】このような問題を解決するため、第２の絶
縁層６８を例えば１００μｍ程度に厚く形成し、かつ、
メタルポスト６９の高さも１００μｍ程度とすることが
試みられている。すなわち、メタルポスト６９の高さを
高くすることで、実装基板との熱膨張率の差により半導
体装置６１に加わる応力を緩和させようとするものであ
る。

【０００９】しかし、かかる構成とした半導体装置６１
とすることは新たな問題をもたらすことになる。すなわ
ち、メタルポスト６９の形成にあたっては、メッキ法を
用いることが一般的となっている。そのためメッキ法に
て１００μｍの高さのメタルポスト６９を形成すること
は半導体装置６１の製造コストを引き上げ、また、製造
収率を下げることになる。また、第２の絶縁層６８を例
えば１００μｍ程度に厚く形成することも製造コスト上
望ましいとはいえない。

【００１０】さらに、メッキ法によるメタルポスト６９
の形成では、第２の絶縁層６８をメッキマスクとし、第
２の絶縁層６８の開口部にメタルポスト６９を形成して
いる。このため、膜厚を厚くした第２の絶縁層６８の膜
厚より高いメタルポスト６９を形成しようとする場合、
メタルポスト６９の高さにバラツキを生じ、また、メタ
ルポスト６９の質を低下させやすい。このため、外部と
の電気的接続を行うと部分的に接続不良が生じる等、電
気的接続の信頼性を低下させる要因となるものである。
なお、上述したメタルポストの質の低下とは、断線等の
電気的欠陥に結びつくボイド（空孔）が部分的に生じる
ことを意味する。さらに加えて、メタルポスト６９の高
さがバラツキ、また、ハンダボール７１の大きさや形状
が不均一となった場合、半導体装置と実装基板との熱圧
着時にハンダおよびハンダボールに加わる圧力に差を生
じ、接続不良や半導体装置の破損を生じるという問題も
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みなされたものである。すなわち、実装基板等に
実装した際に半導体装置に応力が加わっても、応力歪み
に起因するクラックや断線等の電気的接続不良が半導体
装置に発生することを防止できる接続端子を提供し、さ
らには、高信頼性の半導体装置を提供しようとするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を達成するために鋭意検討を行い本発明に至ったもの
である。すなわち、請求項１においては、外部との固定
および電気的接続を行うために、半導体素子を搭載した
半導体装置に配設される接続端子であって、外部に開放
された中空部を有する保持体と、前記保持体の外側表面
に配設された導電性材料とを有することを特徴とする接
続端子としたものである。

【００１３】次いで、請求項２においては、保持体を、
ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、
熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、
ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、液
晶ポリマー、ポリエーテルニトリル、フッ素樹脂、ポリ
カーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサル
フォン、ポリエーテルサルフォン、およびポリアリレー
トより選択された樹脂からなるエンジニアプラスチック
としたことを特徴とする請求項１に記載の接続端子とし
たものである。

【００１４】さらに、請求項３においては、導電性材料
を、グラファイト、カーボン、もしくは金属微粒子の単分
散体、あるいは複合分散体、金、銀、銅、アルミニウム、もしくはニッケルの単
体、または前記金属を２種以上含む合金、スズもしくは鉛を主成分とする低融点合金、上記〜のうちから選択したことを特徴とする請求項
１または２に記載の接続端子としたものである。

【００１５】さらにまた、請求項４においては、保持体
と導電性材料との間に接着層を形成したことを特徴とす
る請求項１、２または３に記載の接続端子としたもので
あり、請求項５においては、保持体を、中空の円筒形状
としたことを特徴とする請求項１、２、３または４に記
載の接続端子としたものである。

【００１６】さらに加えて、請求項６においては、半導
体素子と、パッシベーション膜と、端子パッドと、金属
配線と、有機樹脂層と、外部との固定および電気的接続
を行うため複数個配設した接続端子とを少なくとも有す
る半導体装置において、前記接続端子を前記請求項１、
２、３、４または５に記載の接続端子としたことを特徴
とする半導体装置としたものである。

【００１７】なお、本発明の半導体装置に関わるパッシ
ベーション膜とは、酸化珪素や酸化アルミナ等の無機酸
化物で形成される無機酸化物膜、あるいは、窒化シリコ
ン等の窒化膜を示す。また、有機樹脂層とは、２層配線
としたときに層間に形成するポリイミド等の有機絶縁
層、および、水分や不純物イオン拡散による信頼性低下
を防止するための封止樹脂等を示すものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態の一例
につき、図面に基づき説明する。

【００１９】図１は、本発明の半導体装置１を模式的に
示す図面である。従来公知の方法で製造された半導体素
子２には端子パッド３が形成されており、端子パッド３
を露出するよう形成されたパッシベーション膜４上に、
端子パッド３を露出するようパッシベーション膜４と略
同一形状とした第１の絶縁層５が形成されている。次い
で、第１の絶縁層５上に端子パッド３と接続する配線パ
ターン７（配線層）を形成しており、配線パターン７上
の所定の位置に外部接続用のメタルポスト９を形成して
いる。

【００２０】次いで、メタルポスト９の先端を除き、配
線パターン７及び第１の絶縁層５に密着した第２の絶縁
層８が形成されている。次いで、メタルポスト９先端に
は、外部に開放された中空部を有する保持体の表面に導
電性材料を配設した、本発明の接続端子１４を配設して
いる。また、接続端子１４を露出するよう半導体装置１
は封止樹脂１０にて樹脂封止されている。

【００２１】ここで第１の絶縁層５に使用する材料は、
耐熱性、密着性が良く、半導体素子２に影響が無いもの
であれば特に限定するものではないが、半導体素子２と
触れるという点で純度の高いものが好ましい。また、誘
電率の低い材料が好ましいが、高純度のものが得られる
という点ではポリイミドが好ましいといえ、製造上の観
点からは感光性のポリイミド材料あるいは感光性のポリ
イミドシロキサン組成物等が好適である。なお、熱膨張
率は低い方が良く、おおよそ６０ｐｐｍ（６０×１０ｅ
ｘｐ−６ｉｎ／ｉｎ／℃）以下のものが実用上望まし
い。

【００２２】次いで、第２の絶縁層８の材料は、第２の
絶縁層８が半導体素子２と直接に触れないため、第１の
絶縁層５に使用するものより純度の低い樹脂を使用して
も構わない。例えば、前述したポリイミドの他、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂、あるいは、これらの樹脂をシリ
コーン変成させたもの等が使用できる。

【００２３】次いで、配線パターン７の材料は導電性の
良いものが望ましく、例えば、銅、銀、アルミニウム、
これらの合金、あるいは他の良導体金属等が使用でき
る。なお、銅や銀等を配線パターン７の材料として用い
る場合には、図１に示すように、配線パターン７の形成
に先立ち、下引き層としてＴｉＷ合金、ＴｉＮ、Ｔａ
Ｎ、Ｗ、Ｃｒ等からなるメタルバリヤ層６を形成してお
くことが望ましい。

【００２４】本発明の半導体装置１を実装基板に実装し
た際、実装基板と半導体装置１との熱膨張率の差により
半導体装置１にかかる応力は、上記構造、すなわち中空
とした保持体の表面に導電性材料を配設した接続端子１
４で緩和されるものである。

【００２５】この点につき説明を行う。前述したよう
に、半導体装置を実装基板に実装した際、シリコン等で
形成される半導体素子（例えば、熱膨張率が約３ｐｐｍ
程度）と、実装基板（例えば、エポキシ系樹脂からなる
プリント基板：熱膨張率４０〜２００ｐｐｍ程度、但し
Ｔｇ点以上では２００ｐｐｍを超える）との熱膨張率の
差で生じるストレス（応力）が半導体装置にかかる。従
来より、ＣＳＰ、ＢＧＡ等の半導体装置をプリント基板
等の実装基板に実装するには、例えば２００μｍ〜１０
００μｍ径程度のハンダボールを接続端子としてメタル
ポスト上に形成し、ハンダボールを介して半導体装置と
実装基板とを熱圧着することが簡便なため行われてい
た。

【００２６】しかし、熱膨張率の差で生じるストレス
（応力）がハンダボールにかかり、ハンダボールを介し
て伝わるストレス（応力）により半導体装置もしくはプ
リント基板等の樹脂基板にクラックが発生し、また半導
体装置内では比較的簡単に断線する傾向があった。

【００２７】これを防止するため本発明者らは鋭意検討
を行ったものであり、その結果、接続端子に応力緩和機
能を持たせ、その応力緩和機能を有する接続端子を半導
体装置に配設すれば、熱膨張率の差で生じるストレス
（応力）は接続端子で緩和され、半導体装置にクラック
や断線の発生を防止できることを見出した。

【００２８】すなわち、本発明の半導体装置は、応力緩
和機能を持つ接続端子を有することを特徴とする。本発
明に係わる接続端子は、図１、図２、および図３に示す
ように、中空とした保持体１５の表面に導電性材料１６
を配設したことを特徴とする。なお、図２は半導体装置
に配設した接続端子１４を側面から見た側面図であり、
図３は図２のＡ−Ａ’線における断面を上方（実装基板
側から）見た断面図である。

【００２９】すなわち、本発明に係わる接続端子１４
は、応力緩和機能を持たせるために保持体１５を中空と
しており、中空とした保持体１５は柔構造となる。この
ため、半導体装置を実装基板に実装後、接続端子１４と
接続した実装基板が相当量の熱伸縮を繰り返しても、発
生したストレス（応力）は接続端子１４にて吸収、緩和
される。これにより、接続端子１４と絶縁層もしくは封
止樹脂との界面でのクラックの発生および、クラックに
よる断線を防止できる。

【００３０】ここで、保持体１５の中空部は外部雰囲気
に開放され、外部雰囲気の空気が自由に中空部に出入り
可能な状態としておくことが望ましい。この点につき説
明する。後述するように保持体１５は樹脂で形成するこ
とが望ましいが、樹脂は水分を吸収しやすく、水分を含
んだ樹脂は加水分解を生じ劣化しやすい。しかし、保持
体１５の中空部を外部雰囲気に開放したものとし、外部
雰囲気の空気（エアー）が自由に中空部に出入り可能な
状態にしておけば、保持体１５に含まれた水分が外部雰
囲気に放出され樹脂の劣化が防止できる。また、保持体
１５の中空部が外部雰囲気に開放されていれば、半導体
装置を実装基板に実装する際に加熱する場合であって
も、保持体１５中の水分が蒸発した水蒸気や膨張した空
気は外部雰囲気に放出されるため、保持体１５が破裂を
生じることを防止できる。さらに、実装後に半導体装置
に熱が加わったとしても、保持体１５中の水分が外部雰
囲気に放出されることになり、保持体１５の破裂や劣化
を防止できる。

【００３１】次いで、接続端子１４を介してなされる半
導体装置と実装基板との電気的接続は、保持体１５の表
面に形成した導電性材料１６で行われる。導電性材料１
６は電気的接続を行うため、少なくとも保持体１５の外
側面に形成する。なお、図２および図３の例において
は、保持体１５と導電性材料１６との接着性を向上させ
るため、導電性材料１６の配設、形成に先立ち、保持体
１５の表面に接着層１７を形成している。

【００３２】ここで、保持体１５の外形形状は円筒状、
四角柱状、六角柱状、もしくは八角柱状、算盤玉状等で
あっても構わない。しかし、保持体１５をシリンダー状
（円筒状）とすれば、ハンダ付け時にハンダが溶融した
際、融けたハンダの表面張力によるセルフアライメント
効果が期待できる。さらに、材料の入手の容易性をも考
慮すると、保持体１５はシリンダー状（円筒状）が望ま
しいといえる。また、半導体装置１の使用される環境が
熱変化の少ないものであり、半導体装置１と実装基板と
の間で生じる熱膨張によるストレス（応力）が小さいこ
とが予想されれば、保持体１５の形状は中空部を有しな
い単なる円柱としても構わないといえる。

【００３３】次いで、ＣＳＰ、ＢＧＡ等の半導体装置と
実装基板等の外部との固定および電気的接続は、ハン
ダ、低融点合金または、異方性導電膜等による熱圧着実
装にて行うことが一般的といえる。このため、本発明の
接続端子１４を構成する保持体１５の材質は、耐熱性を
有するエンジニアプラスチックが好ましい。ここで言う
エンジニアプラスチックとは、耐熱性が１００℃以上、
強度が４９ＭＰａ以上、曲げ弾性率が２．４ＧＰａ以上
のプラスチックをのことを言うものである。上記諸条件
を満たす材質として、ポリイミド、ポリアミドイミド、
ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリスチレン、シンジオタ
クチックポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、
ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリエーテルニト
リル、フッ素樹脂、ポリカーボネート、変成ポリフェニ
レンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサルホ
ン、およびポリアリレート等の樹脂が挙げられる。ま
た、上記エンジニアプラスチックのポリマーアロイであ
っても構わない。

【００３４】次いで、接続端子１４を有する本発明の半
導体装置１は、接続端子１４を介して外部（例えば実装
基板）との固定および電気的接続が行われる。このた
め、保持体１５の表面に配設する導電性材料１６は、圧
着もしくは熱圧着により外部（例えばプリント基板等の
実装基板）との固定を行うと同時に、電気的接続も可能
でなければならない。このような条件を満たす導電性材
料としては、グラファイト、カーボン、もしくは金属微粒子の単分
散体、あるいは複合分散体、金、銀、銅、アルミニウム、もしくはニッケルの単
体、または前記金属を２種以上含む合金、スズもしくは鉛を主成分とする低融点合金、が挙げら
れ、上記〜のうちから選択することが望ましい。

【００３５】なお、上述した低融点合金としては、水
銀、ガリウム、またはインジウム等の金属を用いたもの
も挙げられるが、製造コスト等の点からみて、スズもし
くは鉛を主成分としたハンダ（半田）合金が好ましい。
ハンダ合金としては、共晶ハンダや鉛の比率を高めた高
融点ハンダが適用でき、必要に応じてこれにビスマス
（Ｂｉ）、カドミウム、アンチモン、亜鉛（Ｚｎ）、マ
ンガン、インジウム、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）等を添
加しても構わない。また、環境を考慮し、スズを主成分
とする鉛フリー（鉛無添加）のハンダ合金であっても構
わない。スズを主成分とする鉛フリー（鉛無添加）のハ
ンダ合金としては、銀およびビスマスを添加したＳｎ−
Ａｇ−Ｂｉハンダ合金、亜鉛およびビスマスを添加した
Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉハンダ合金、あるいはこれらハンダ合
金に微量の銅（Ｃｕ）を添加したハンダ合金が挙げられ
る。さらに、スズに銅（Ｃｕ）を添加したＳｎ−Ｃｕハ
ンダ合金であっても構わず、Ｓｎ−Ｃｕハンダ合金に少
量のＡｇ、Ｚｎ、Ｂｉを加えたハンダ合金を用いても構
わない。

【００３６】本発明の接続端子１４の例として、例えば
中空部を有する１００μｍ〜１０００μｍ外径の円筒状
のポリイミドを保持体１５とし、保持体１５の表面に導
電性材料１６として数μｍ〜数１０μｍ厚のハンダ合金
を被着、形成して接続端子１４とすることが挙げられ
る。なお、導電性材料１６の被着、形成に先立ち、保持
体１５の表面に接着層１７として接着金属層を形成して
も構わない。また、導電性材料１６の厚みは必要に応じ
てもっと厚いものとしても構わず、さらには、保持体１
５の長さ、および径は半導体装置の仕様に合わせて適宜
選択して構わない。

【００３７】また、長尺チューブ状の保持体に導電性材
料を形成した後、直線状もしくは巻き取った状態にて一
旦搬送を行い、半導体ウェハーや半導体チップに接続端
子として実装する際に、自動機にて１００μｍ〜１００
０μｍ程度の長さに適宜カッティングしバンプ等に載置
しても構わない。必要な長さにカッティングされた接続
端子のバンプ等への接着は、液状フラックスやハンダク
リーム等を用いることが考えられ、接着後に一括リフロ
ーを行うことは好ましいといえる。なお、接続端子のバ
ンプ等への接着は、異方性導電膜による圧着を用いるこ
とであっても構わない。

【００３８】

【実施例】以下に本発明の実施例につき説明する。＜実施例１＞図４（ａ）は、（本実施例１）に関わる半
導体装置１に組み込む、従来公知の手段により得られた
半導体素子２である。シリコンウェハーを基材とする半
導体素子２には、アルミからなる端子パッド３が形成さ
れており、また、半導体素子２上には端子パッド３を露
出するようパッシベーション膜４が形成されている。

【００３９】次いで、半導体素子２上に感光性ポリイミ
ド（旭化成工業（株）製、商品名「パイメル」）を塗布
した後、パターン露光、現像等を行う公知のフォトリソ
グラフィ法を用い、端子パッド３を露出する膜厚約１０
μｍの第１の絶縁層５を形成した。次いで、スパッタリ
ング法にて膜厚０．２μｍのＴｉＮ層および膜厚０．５
μｍのＣｕ層を順次第１の絶縁層５上に積層した。次い
で、公知のフォトエッチング法を用い、ＴｉＮ層および
Ｃｕ層をパターニング処理し、端子パッド３と電気的に
接続した配線パターン７を得た（図４（ｂ））。なお、
第１の絶縁層５と配線パターン７との間のＴｉＮ層はメ
タルバリア層６として形成したものである。

【００４０】次いで、配線パターン７上に高さ１５μｍ
のメタルポスト９を形成し図４（ｃ）を得た後、第１の
絶縁層５上に感光性ポリイミド（旭化成工業（株）製、
商品名「パイメル」）をスピンコート法にて塗布した
後、フォトリソグラフィ法にてメタルポスト９の上面部
を露出するよう余分なポリイミドを取り除き第２の絶縁
層８を得た（図４（ｄ））。ここで、図４（ｄ）に示す
ように第２の絶縁層８は、メタルポスト９の上面を露出
し、かつ、メタルポスト９の側面を被覆し、メタルポス
ト９から離れた部位ではメタルポスト９の上面より膜面
が低くなるよう膜厚１０μｍとした。なお、メタルポス
ト９の形成にあたってはマスクメッキ法を用いたもので
あり、以下にマスクメッキ法の工程を記す。

【００４１】すなわち、図４（ｂ）を得た後、第１の絶
縁層５および配線パターン７上に膜厚２０μｍの感光性
レジスト層を形成した後、公知のフォトリソグラフィ法
を用い、メタルポスト形成部位の配線パターン７を露出
させたメッキマスク１３を形成した（図５（ａ））。次
いで、電解メッキ法を用い、メッキマスク１３より露出
した配線パターン７部位上に銅からなるメタルポスト９
（高さ１５μｍ）を形成した（図５（ｂ））後、メッキ
マスク１３を剥膜し、図４（ｃ）を得たものである。

【００４２】次いで、図４（ｄ）を得た後、半導体素子
２の裏面（半導体集積回路が形成された面と反対面側）
に銅板からなるヒートシンク１２を貼りつけた。次い
で、メタルポスト９の上面およびヒートシンク１２が露
出するよう封止樹脂１０にて樹脂のモールドを行った
（図４（ｅ））。

【００４３】次いで、メタルポスト９上に接続端子１４
を載置し、図１および図４（ｆ）に示す、（本実施例
１）に関わる半導体装置１を得た。ここで、（本実施例
１）で用いた接続端子１４は、熱可塑性ポリイミドから
なる中空の保持体１５の表面に、導電性材料１６として
共晶ハンダをメッキ形成したもので、以下に記す製造工
程で得た。すなわちまず、内径０．１５ｍｍ、肉厚５０
μｍの中空の熱可塑性ポリイミドチューブを長尺状で購
入した。次いで、チューブ表面（外側面）に金属クロム
と銅を順次積層成膜した。金属クロムおよび銅は導電性
材料を積層する際に接着層１７としての役目を持たせた
もので、金属クロムの膜厚を０．２μｍ、銅の膜厚を
０．４μｍとなるようスパッタリングにより成膜した。
接着層１７を形成した後、導電性材料１６として膜厚約
６μｍの共晶ハンダをメッキ形成した。次いで、共晶ハ
ンダの形成後、長尺状の熱可塑性ポリイミドチューブを
各々長さ約０．３ｍｍにカッティングし、図２および図
３に示す、外部に開放された中空部を有する接続端子１
４とした。

【００４４】次いで、上記（本実施例１）で得た半導体
装置１をプリント基板に実装した。実装は２２０℃、８
秒間の加熱圧着（ハンダ付け）で行った。その加熱圧着
の際、上述した中空の保持体１５を有する接続端子１４
が加熱圧着時にかかる圧力を吸収するため、従来必要と
されていた圧力より軽い圧力で実装接続できた。ちなみ
に（本実施例１）に係わる半導体装置１では１個所の接
続端子１４当たり５グラム程度と、従来必要とされてい
た圧力の半分程度の圧力で実装接続できた。また、プリ
ント基板の厚みやメタルポスト９の高さにバラツキが有
り不均一となった場合でも、実装の際に中空の保持体１
５が容易に変形したためこの不均一を吸収したものであ
り、半導体装置１とプリント基板との接続不良を生じる
ことなく実装できた。

【００４５】（本実施例１）に係わる半導体装置１を実
装したプリント基板にマイナス４５℃〜プラス１２５℃
の温度サイクル試験を行い信頼性の評価を行ったが、１
０００回のサイクルテストを行った後も、半導体装置１
には断線は生じなかった。

【００４６】＜実施例２＞上述した（実施例２）と同様
の工程にて、図１および図４（ｆ）に示すように、メタ
ルポスト９上に接続端子１４を載置した半導体装置１を
得た。ここで（本実施例２）で用いた接続端子１４は、
熱可塑性ポリイミドからなる中空の保持体１５の表面に
導電性材料１６として共晶ハンダを形成したもので、以
下に記す製造工程で得た。

【００４７】すなわちまず、内径０．１５ｍｍ、肉厚５
０μｍの中空の熱可塑性ポリイミドチューブを長尺状で
購入した。次いで、チューブ表面（外側面）に金属クロ
ムと銅を順次積層成膜した。金属クロムおよび銅は導電
性材料を積層する際に接着層１７としての役目を持たせ
たもので、金属クロムの膜厚を０．２μｍ、銅の膜厚を
０．２μｍとなるよう対向ターゲット方式のスパッタリ
ングにより成膜した。接着層１７を形成した後、導電性
材料１６として膜厚約５μｍの共晶ハンダを形成した。
共晶ハンダは有機スルホン酸ハンダメッキで形成したも
ので、２０℃、６０：４０の半光沢ハンダメッキ浴に
て、２Ａ／ｄｍ²の電流密度で電解メッキしたものであ
る。次いで、共晶ハンダを形成した後、長尺状の熱可塑
性ポリイミドチューブを各々長さ約０．３ｍｍにカッテ
ィングし、図２および図３に示す、外部に開放された中
空部を有する接続端子１４とした。

【００４８】以上、本発明の実施例につき説明したが、
本発明の実施の形態は上述した図面および記述に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形を
行っても構わないことはいうまでもない。

【００４９】例えば、上述した説明ではＣＳＰに本発明
の接続端子を配設した半導体装置につき記したが、本発
明の接続端子を配設する半導体装置はＢＧＡ等であって
も構わない。また、導電性材料の材質、膜厚、または、
保持体の外径寸法、カッティング時の長さ等は、実装の
形態および目的等により適宜変更して構わない。さら
に、接着層として金属クロムの代わりに、金属酸化物や
金属窒化物、あるいはアルミニウム等を用いても良く、
接着層の成膜手段はスパッタ法のような真空成膜に変え
て、パラジウムによる活性化処理、銅やニッケルの無電
解メッキ、電解メッキ等を用いても構わない。さらにま
た、保持体への成膜を行う前に、保持体表面への表面処
理を行っても構わず、その手段として、プラズマエッチ
ング、イオンエッチング、あるいはウェットエッチング
等のエッチング手段、もしくはサンドブラストを用いて
も構わない。

【００５０】

【発明の効果】本発明の半導体装置は、中空とした保持
体１５の表面に導電性材料１６を形成した接続端子１４
を配設している。すなわち本発明では、簡単な構成かつ
簡単な製造プロセスで得えられる接続端子１４に応力緩
和機能を持たせたものである。これにより、本発明に係
わる接続端子１４を配設した半導体装置を実装基板に実
装、搭載した際、半導体装置１と実装基板との熱膨張率
の差により半導体装置１に加わる応力は、応力緩和機能
を有する接続端子１４で吸収される。すなわち、本発明
の半導体装置は応力に起因するクラック、断線等が発生
せず、信頼性の高い半導体装置といえる。従来より、Ｂ
ＧＡではインターポーザーと呼称される応力緩和手段等
を設け、半導体装置に加わる応力（外力）を緩和してい
たが、従来の応力緩和手段は大きく、半導体装置のサイ
ズを小さくするには限界があった。しかるに本発明の半
導体装置では、簡単な構成で応力緩和機能を有する接続
端子１４を配設しており、半導体装置のサイズを小型化
することが可能となる。また、半導体装置を実装するプ
リント基板の厚みや、半導体装置内部に形成するメタル
ポスト９の高さがバラつき不均一となっている場合で
も、応力緩和機能を有する接続端子１４が実装の際に容
易に変形し、この不均一を吸収することができる。すな
わち、本発明の半導体装置では、プリント基板の厚み
や、メタルポストの高さがバラつき不均一であっても、
接続不良を生じることなく実装基板への実装が可能とな
る。

【００５１】また、接続端子１４を構成する保持体１５
の中空部を外部雰囲気に開放させたことで、半導体装置
１を実装する際の電気的接続の信頼性を向上させてい
る。すなわち、保持体１５の中空部が外部雰囲気に開放
されていない場合、保持体中に水分が存在すると、実装
時に加熱された際にこの水分が保持体より出て保持体の
破裂をもたらし、電気的接続不良等の不具合の原因とな
るものである。しかるに、本発明では保持体１５の中空
部を外部雰囲気に開放しており、加熱時に保持体より出
た水分は中空部より外部雰囲気に逃げることになり、実
装の際の電気的接続不良等を防止でき、また、保持体の
劣化を防止できる。

【００５２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面
説明図。

【図２】本発明の接続端子の一例を示す説明図。

【図３】本発明の接続端子の一例を示す断面説明図。

【図４】（ａ）〜（ｆ）は本発明の半導体装置の製造工
程の一例を工程順に示す断面説明図。

【図５】（ａ）〜（ｂ）はメタルポストの形成方法の一
例を工程順に示す断面説明図。

【図６】従来の半導体装置の一例を模式的に示す断面説
明図。

【符号の簡単な説明】

１、６１・・・・半導体装置２、６２・・・・半導体素子３、６３・・・・端子パッド４、６４・・・・パッシベー
ション膜５、６５・・・・第１の絶縁
層６、６６・・・・バリア層７、６７・・・・配線パター
ン８、６８・・・・第２の絶縁
層９、６９・・・・メタルポス
ト１０、７０・・・・封止樹脂１１、７１・・・・ハンダボー
ル１２・・・・ヒートシン
ク１３・・・・メッキマス
ク１４、７４・・・・接続端子１５・・・・保持体１６・・・・導電性材料１７・・・・接着層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部との固定および電気的接続を行うため
に、半導体素子を搭載した半導体装置に配設される接続
端子であって、外部に開放された中空部を有する保持体
と、前記保持体の外側表面に配設された導電性材料とを
有することを特徴とする接続端子。
【請求項２】保持体を、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリア
ミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、
ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、シンジオ
タクチックポリスチレン、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリエーテル
ニトリル、フッ素樹脂、ポリカーボネート、変性ポリフ
ェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリエーテルサル
フォン、およびポリアリレートより選択された樹脂から
なるエンジニアプラスチックとしたことを特徴とする請
求項１に記載の接続端子。
【請求項３】導電性材料を、グラファイト、カーボン、もしくは金属微粒子の単分
散体、あるいは複合分散体、金、銀、銅、アルミニウム、もしくはニッケルの単
体、または前記金属を２種以上含む合金、スズもしくは鉛を主成分とする低融点合金、上記〜のうちから選択したことを特徴とする請求項
１または２に記載の接続端子。
【請求項４】保持体と導電性材料との間に接着層を形成
したことを特徴とする請求項１、２または３に記載の接
続端子。
【請求項５】保持体を、中空の円筒形状としたことを特
徴とする請求項１、２、３または４に記載の接続端子。
【請求項６】半導体素子と、パッシベーション膜と、端
子パッドと、金属配線と、有機樹脂層と、外部との固定
および電気的接続を行うため複数個配設した接続端子と
を少なくとも有する半導体装置において、前記接続端子
を前記請求項１、２、３、４または５に記載の接続端子
としたことを特徴とする半導体装置。