JP2002299518A - Semiconductor package, manufacturing method thereof, and semiconductor device - Google Patents

Semiconductor package, manufacturing method thereof, and semiconductor device

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JP2002299518A
JP2002299518A JP2001105195A JP2001105195A JP2002299518A JP 2002299518 A JP2002299518 A JP 2002299518A JP 2001105195 A JP2001105195 A JP 2001105195A JP 2001105195 A JP2001105195 A JP 2001105195A JP 2002299518 A JP2002299518 A JP 2002299518A
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JP
Japan
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solder
flux
semiconductor package
resin
curable flux
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Application number
JP2001105195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Okada
亮一 岡田
Ryota Kimura
亮太 木村
Takeshi Hozumi
猛 八月朔日
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor package using a hardened flux together with a semiconductor device which allows solder jointing of high strength and reliability while neither rinsing out of a remaining flux after solder jointing nor filling of underfill is required, with an electric insulation characteristics being kept even in an atmosphere of high temperature and humidity. SOLUTION: Related to a semiconductor package on which a solder ball is mounted for mechanical and electrical connection, a prescribed amount of hardened flux is transferred at least onto a solder joint surface of the solder ball, so that a hardened flux resin layer is formed in advance. Related to a semiconductor device, the hardened flux resin layer formed at least on the solder joint surface of the solder ball of the semiconductor package acts as a flux at solder jointing, and after the solder jointing, it is further reinforced with a flux resin which is hardened by heating.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半田ボールが搭載
された半導体パッケージとその製造方法、及び、半導体
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor package having solder balls mounted thereon, a method of manufacturing the same, and a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短
小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには
高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使
用される半導体パッケージは、従来にも増して益々小型
化かつ多ピン化が進んできている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the demand for higher functionality and lighter, thinner and smaller electronic devices, high-density integration and high-density mounting of electronic components have been progressing. Semiconductor packages have been increasingly miniaturized and have more pins than ever before.

【0003】半導体パッケージはその小型化に伴って、
従来のようなリードフレームを使用した形態のパッケー
ジでは、小型化に限界がきているため、最近では回路基
板上にチップを実装したものとして、BGA(Ball
Grid Array)や、CSP(Chip Sc
ale Package)といった、エリア実装型の新
しいパッケージ方式が提案されている。これらの半導体
パッケージにおいて、半導体チップの電極と、従来型半
導体パッケージのリードフレームの機能とを有する、半
導体搭載用基板と呼ばれるプラスチックやセラミックス
等各種絶縁材料と、導体配線で構成される基板の端子と
の電気的接続方法として、ワイヤーボンディング方式や
TAB(Tape Automated Bondin
g)方式、さらにはFC(Flip Chip)方式な
どが知られているが、最近では、半導体パッケージの小
型化に有利な、FC接続方式を用いたBGAやCSPの
構造が盛んに提案されている。
[0003] With the miniaturization of semiconductor packages,
In a package using a conventional lead frame, the miniaturization has reached its limit. Recently, a BGA (Ball (Ball)) has been used in which a chip is mounted on a circuit board.
Grid Array), CSP (Chip Sc)
area package) has been proposed. In these semiconductor packages, various insulating materials such as plastics and ceramics, which are called semiconductor mounting substrates, having electrodes of a semiconductor chip and a function of a lead frame of a conventional semiconductor package, and terminals of a substrate composed of conductor wiring, Wire connection method and TAB (Tape Automated Bondin)
g) system, and furthermore, an FC (Flip Chip) system and the like are known. Recently, BGA and CSP structures using the FC connection system, which are advantageous for miniaturization of semiconductor packages, have been actively proposed. .

【0004】BGAやCSPのプリント配線板への実装
には、半田ボールで形成されたバンプによる、半田接合
が採用されている。この半田接合には、フラックスが用
いられ、ソルダーペーストが併用されることもある。特
に半田ボールが使用される理由は、半田供給量を制御し
易く、多量の半田を供給できるので、バンプが高くでき
るためである。また、BGAやCSPの作製工程におけ
る、半導体チップの電極と半導体搭載用基板の端子との
電気的接続方法にも、半田接合が使われる場合が多い。
For mounting a BGA or CSP on a printed wiring board, solder bonding using bumps formed of solder balls is employed. A flux is used for this soldering, and a solder paste is sometimes used in combination. In particular, the reason why solder balls are used is that the amount of solder supplied can be easily controlled and a large amount of solder can be supplied, so that the bumps can be made high. In addition, solder bonding is often used also as an electrical connection method between electrodes of a semiconductor chip and terminals of a semiconductor mounting substrate in a BGA or CSP manufacturing process.

【0005】一般に、半田接合のためには、半田表面と
対する電極の、金属表面の酸化物などの汚れを除去する
と共に、半田接合時の金属表面の再酸化を防止して、半
田の表面張力を低下させ、金属表面に溶融半田が濡れ易
くする、半田付け用フラックスが使用される。このフラ
ックスとしては、ロジンなどの熱可塑性樹脂系フラック
スに、酸化膜を除去する活性剤等を加えたフラックスが
用いられている。
[0005] In general, for solder joining, dirt such as oxides on the metal surface of the electrodes facing the solder surface is removed, and reoxidation of the metal surface at the time of solder joining is prevented, so that the surface tension of the solder is reduced. And a soldering flux is used to make the molten solder easily wet the metal surface. As the flux, a flux obtained by adding an activator or the like for removing an oxide film to a thermoplastic resin flux such as rosin is used.

【0006】しかしながら、このフラックスが残存して
いると、高温、多湿時に熱可塑性樹脂が溶融し、活性剤
中の活性イオンも遊離するなど、電気絶縁性の低下やプ
リント配線の腐食などの問題が生じる。そのため現在
は、半田接合後の残存フラックスを洗浄除去し、上記問
題を解決しているが、洗浄剤の環境問題や、洗浄工程に
よるコストアップなどの欠点がある。
However, if this flux remains, the thermoplastic resin melts at high temperature and high humidity, and the active ions in the activator are also released. Occurs. For this reason, at present, the above-mentioned problem is solved by cleaning and removing the residual flux after the solder bonding, but there are disadvantages such as an environmental problem of the cleaning agent and an increase in cost due to the cleaning process.

【0007】フラックスの機能は、前記の通り、半田と
金属表面の酸化物除去、再酸化防止、そして半田濡れ性
向上(表面張力を低下させる)などであり、フラックス
が存在し、金属表面が露出していれば、半田は制限なく
濡れてしまう。そこで、一般的に半導体パッケージやプ
リント配線板の回路表面には、半田接合部のみへの半田
の導入と、導体配線パターンの保護とのため、ソルダー
レジストが使用されている。しかし、このソルダーレジ
ストが半田接合部に残存すると、接続信頼性が低下した
り、半田接合できなかったり、という問題が生じるた
め、ソルダーレジスト形成には細心の注意が必要であ
る。
As described above, the functions of the flux are to remove the oxide of the solder and the metal surface, prevent re-oxidation, and improve the solder wettability (reduce the surface tension). The flux exists and the metal surface is exposed. If it does, the solder will get wet without restriction. Therefore, in general, a solder resist is used on the circuit surface of a semiconductor package or a printed wiring board in order to introduce solder only into a solder joint and to protect a conductor wiring pattern. However, if the solder resist remains in the solder joint, a problem such as a decrease in connection reliability or a failure in solder joint occurs. Therefore, extreme care must be taken in forming the solder resist.

【0008】また、半導体パッケージの小型化かつ多ピ
ン化は、半田ボールの微細化を促し、接合強度、信頼性
の低下が懸念されている。そこで、バンプ接続部分の信
頼性を得るため、チップと基板との間隙に、アンダーフ
ィルと呼ばれる絶縁樹脂を充填して、半田ボール接続部
分を封止、補強する検討も盛んである。しかし、これに
は技術的難易度の高いアンダーフィルを充填し、硬化さ
せる工程が必要となるため、製造工程が複雑で製造コス
トが高くなる問題がある。
Further, the miniaturization and the increase in the number of pins of the semiconductor package promote the miniaturization of solder balls, and there is a concern that the bonding strength and the reliability may be reduced. Therefore, in order to obtain the reliability of the bump connection portion, studies are being made to fill the gap between the chip and the substrate with an insulating resin called underfill to seal and reinforce the solder ball connection portion. However, this requires a step of filling and hardening an underfill, which is technically difficult, and has a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体パッ
ケージの実装時における、半田接合の現状のこのような
問題点に鑑み、半田接合後の残存フラックスの洗浄除
去、そして、アンダーフィルの充填などが必要なく、高
温、多湿雰囲気でも電気絶縁性を保持し、接合強度、信
頼性の高い半田接合を可能とする、硬化性フラックスを
用いた半導体パッケージとその製造方法、及び、半導体
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of solder bonding at the time of mounting a semiconductor package, and has been made in view of the problem that the residual flux after solder bonding has been washed and removed, and underfill has been performed. Provided is a semiconductor package using a curable flux, a method of manufacturing the same, and a semiconductor device, which maintain electrical insulation even in a high-temperature, high-humidity atmosphere, and enable high-strength, reliable solder bonding. The purpose is to:

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、機械的、
電気的に接続するための半田ボールが搭載された半導体
パッケージにおいて、前記半田ボールの少なくとも半田
接合表面に、硬化性フラックスの所定量を転写すること
で、予め硬化性フラックス樹脂層が形成されてなること
を特徴とする半導体パッケージである。
That is, the present invention provides a mechanical,
In a semiconductor package on which solder balls for electrical connection are mounted, a curable flux resin layer is formed in advance by transferring a predetermined amount of curable flux onto at least the solder joint surface of the solder balls. A semiconductor package characterized by the above.

【0011】前記硬化性フラックスが、好ましくは、少
なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂
(A)と、その硬化剤として作用する樹脂(B)とを必
須成分としてなることを特徴とする半導体パッケージで
ある。
Preferably, the curable flux comprises a resin (A) having at least one or more phenolic hydroxyl groups and a resin (B) acting as a curing agent thereof as essential components. Package.

【0012】また、本発明は、前記半導体パッケージを
プリント配線板に搭載し半田ボール接合する際に、該半
導体パッケージの半田ボールの少なくとも半田接合表面
に形成された硬化性フラックス樹脂層が半田接合時のフ
ラックスとして作用し、半田接合後、更に、加熱されて
硬化したフラックス樹脂により補強されてなることを特
徴とする半導体装置である。
Further, according to the present invention, when the semiconductor package is mounted on a printed wiring board and solder ball bonding is performed, the curable flux resin layer formed at least on the solder bonding surface of the solder ball of the semiconductor package is used for solder bonding. A semiconductor device characterized by being reinforced by a flux resin that has been heated and cured after soldering.

【0013】更に、本発明は、硬化性フラックスワニス
を所定の厚さに塗布し、硬化性フラックス膜を作製する
工程と、該硬化性フラックス膜に半導体パッケージの半
田ボールが搭載された面を押しつけ、そこから引き上
げ、半田ボールの表面先端に硬化性フラックス樹脂を転
写させる工程と、乾燥させて、半田ボールの少なくとも
半田接合部表面先端に硬化性フラックス樹脂層を形成す
る工程からなることを特徴とする半導体パッケージ製造
方法である。
Further, the present invention provides a step of applying a curable flux varnish to a predetermined thickness to form a curable flux film, and pressing the surface of the semiconductor package on which the solder balls are mounted on the curable flux film. A step of transferring the curable flux resin to the tip of the surface of the solder ball, and a step of drying and forming a curable flux resin layer on at least the tip of the solder joint surface of the solder ball. Semiconductor package manufacturing method.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明は、半田ボールが搭載され
た半導体パッケージに硬化性フラックス樹脂層を形成す
ることで半田ボール表面の酸化を抑制し、更に、該硬化
性フラックスは、該半導体パッケージをプリント配線板
に搭載する際のリフロー時に溶融して半田接合のフラッ
クスとして作用するため、フラックスを供給する工程を
省略できる。更に、同時に半田接合部周辺にメニスカス
を形成して、該半田接合部が樹脂補強された構造を有す
ることを特徴とするものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention suppresses the oxidation of the surface of a solder ball by forming a curable flux resin layer on a semiconductor package on which the solder ball is mounted. Is melted at the time of reflow when mounted on a printed wiring board and acts as a flux for soldering, so that the step of supplying the flux can be omitted. Furthermore, at the same time, a meniscus is formed around the solder joint, and the solder joint has a structure reinforced with resin.

【0015】本発明に用いる硬化性フラックスとして
は、少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する
樹脂(A)と、その硬化剤として作用する樹脂(B)と
を必須成分とすることが好ましい。
The curable flux used in the present invention preferably comprises, as essential components, a resin (A) having at least one or more phenolic hydroxyl groups and a resin (B) acting as a curing agent.

【0016】本発明に用いる、少なくとも1つ以上のフ
ェノール性水酸基を有する樹脂(A)としては、フェノ
ールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹
脂、ビフェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラッ
ク樹脂、レゾルシノールノボラック樹脂、レゾール樹
脂、または、ポリビニルフェノール樹脂の中の、少なく
とも1種から選ばれることが好ましく、更に好ましく
は、重量平均分子量20000以下のものが良い。分子
量が大きすぎると、半田接合時における感光性フラック
スの流動性が低下し、半田接合を阻害する恐れがある。
但し、その他の配合剤の使用により、半田接合時におけ
る溶融粘度を、50Pa・s以下に制御できれば何ら問
題はない。この目的のために、液状の硬化剤を配合した
り、溶剤を加えても良い。
The resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group used in the present invention includes a phenol novolak resin, an alkylphenol novolak resin, a biphenol novolak resin, a naphthol novolak resin, a resorcinol novolak resin, a resole resin, or It is preferable to select from at least one kind among the polyvinyl phenol resins, and it is more preferable that the weight average molecular weight is 20,000 or less. If the molecular weight is too large, the fluidity of the photosensitive flux at the time of solder joining may be reduced, which may hinder solder joining.
However, there is no problem if the melt viscosity at the time of solder joining can be controlled to 50 Pa · s or less by using other compounding agents. For this purpose, a liquid curing agent may be blended or a solvent may be added.

【0017】本発明に用いる硬化性フラックスにおい
て、フェノール性水酸基を有する樹脂(A)の、フェノ
ール性水酸基は、その還元作用により、半田および金属
表面の酸化物などの汚れを除去し、半田接合のフラック
スとして作用する。
In the curable flux used in the present invention, the phenolic hydroxyl group of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group removes dirt such as solder and oxides on the metal surface by its reducing action, and forms a solder joint. Acts as a flux.

【0018】フェノール性水酸基を有する樹脂(A)の
配合量としては、硬化性フラックス全体の20〜80重
量%が好ましい。20重量%未満であると、半田および
金属表面の酸化物などの汚れを除去する作用が低下し、
半田接合できなくなってしまう。また、80重量%より
多いと、十分な硬化物が得られず、接合強度と信頼性が
低下する恐れがある。溶融粘度、酸化物除去性と硬化性
のバランスが採れた配合による、本発明における硬化性
フラックスは、半田接合部周辺をリング状に補強する形
で硬化させることにより、従来のフラックスによる半田
接合と比較して、接合強度、信頼性を大幅に向上させる
ことができる。
The amount of the resin (A) having a phenolic hydroxyl group is preferably 20 to 80% by weight of the entire curable flux. When the content is less than 20% by weight, the effect of removing stains such as solder and oxides on the metal surface decreases,
Solder joining cannot be performed. On the other hand, if the content is more than 80% by weight, a sufficient cured product cannot be obtained, and the bonding strength and reliability may be reduced. Melt viscosity, the curable flux in the present invention by the composition that balances the oxide removal property and the curability, the hardening flux in the present invention is cured in a form that reinforces the periphery of the solder joint in a ring shape, and the soldering with the conventional flux In comparison, the joining strength and reliability can be greatly improved.

【0019】本発明に用いる少なくとも1つ以上のフェ
ノール性水酸基を有する樹脂(A)の、硬化剤として作
用する樹脂(B)としては、エポキシ樹脂やイソシアネ
ート樹脂などが用いられる。具体的にはいずれも、ビス
フェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェ
ノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系や
レゾルシノール系などのフェノールベースのものや、脂
肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースと
して変性されたエポキシ化合物やイソシアネート化合物
が挙げられる。
As the resin (B) acting as a curing agent, of the resin (A) having at least one phenolic hydroxyl group used in the present invention, an epoxy resin or an isocyanate resin is used. Specifically, all of them are based on phenols such as bisphenols, phenol novolaks, alkylphenol novolaks, biphenols, naphthols and resorcinols, and skeletons such as aliphatic, cycloaliphatic and unsaturated aliphatics. Examples thereof include modified epoxy compounds and isocyanate compounds.

【0020】本発明に用いる硬化性フラックスにおい
て、硬化剤として作用する化合物(B)により、良好な
フラックス硬化物を得ることができるため、半田接合後
のフラックス洗浄除去が必要なく、高温、多湿雰囲気で
も電気絶縁性を保持し、接合強度と信頼性の高い半田接
合を可能とする。
In the curable flux used in the present invention, a good flux-cured product can be obtained by the compound (B) acting as a curing agent. Therefore, it is not necessary to wash and remove the flux after soldering, and the high-temperature, high-humidity atmosphere is not required. However, it retains electrical insulation and enables soldering with high bonding strength and high reliability.

【0021】硬化剤として作用する樹脂(B)の配合量
は、エポキシ基当量またはイアネート基当量が、化合物
(A)のフェノール性水酸基当量、あるいはカルボキシ
ル基当量の0.5倍以上、1.5倍以下が好ましい。
0.5倍未満であると、十分な硬化物が得られず、補強
効果が小さくなり接合強度と信頼性が低下する。また、
1.5倍より多いと、半田および金属表面の酸化物など
の汚れを除去する作用が低下し、半田接合できなくなっ
てしまう恐れがある。
The amount of the resin (B) acting as a curing agent is such that the epoxy group equivalent or the ianate group equivalent is at least 0.5 times the phenolic hydroxyl equivalent or the carboxyl equivalent of the compound (A), and 1.5 or more. It is preferably at most twice.
If it is less than 0.5 times, a sufficient cured product cannot be obtained, the reinforcing effect is reduced, and the bonding strength and reliability are reduced. Also,
If the ratio is more than 1.5 times, the effect of removing dirt such as oxides on the surface of the solder and the metal is reduced, and there is a possibility that solder joining cannot be performed.

【0022】本発明の硬化性フラックスには、前記成分
の他に、硬化触媒、シランカップリング剤、消泡剤、難
燃剤等の添加剤や、有機溶媒を用いることができる。硬
化性触媒として具体的には、2−メチルイミダゾール、
2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル
イミダゾール、ビス(2−エチル−4−メチル−イミダ
ゾール)、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシ
メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロ
キシメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミ
ダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエ
チル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2
−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチ
ル−4−メチルイミダゾール、1−アミノエチル−2−
メチルイミダゾール、1−(シアノエチルアミノエチ
ル)−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2
−フェニル−4,5−ビス(シアノエトキシメチルイミ
ダゾール)あるいはトリアジン付加型イミダゾール等が
挙げられる。これらをエポキシアダクト化したものやマ
イクロカプセル化したものも使用できる。これらは単独
で使用しても2種以上を併用しても良い。
In the curable flux of the present invention, in addition to the above components, additives such as a curing catalyst, a silane coupling agent, an antifoaming agent, a flame retardant, and an organic solvent can be used. Specific examples of the curable catalyst include 2-methylimidazole,
2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, bis (2-ethyl-4-methyl-imidazole), 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxy Methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2
-Phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-aminoethyl-2-
Methylimidazole, 1- (cyanoethylaminoethyl) -2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2
-Phenyl-4,5-bis (cyanoethoxymethylimidazole) or triazine-added imidazole. Epoxy adducts or microcapsules of these can also be used. These may be used alone or in combination of two or more.

【0023】本発明に用いる硬化性フラックスには、前
記成分をアルコール類、エーテル類、ケトン類などの有
機溶媒で希釈し、硬化性フラックスのワニスとして得る
ことができる。
The curable flux used in the present invention can be obtained as a curable flux varnish by diluting the above components with an organic solvent such as alcohols, ethers and ketones.

【0024】半導体パッケージに搭載された半田ボール
に硬化性フラックス樹脂を供給する方法としては、例え
ば、得られた硬化性フラックスワニスを所定の厚さに塗
布し、硬化性フラックス膜を作製する。この硬化性フラ
ックス膜に半導体パッケージの半田ボールが搭載された
面を押しつけ、そこから引き上げると、半田ボールの表
面先端に硬化性フラックス樹脂が転写する。この場合、
圧力をかけてもよいが、圧力をかけすぎると半田ボール
の先端が平坦に変形してしまう恐れがあるため、半田ボ
ール1個あたり10g以下の加重が好ましい。半田ボー
ルに硬化性フラックス樹脂が転写された半導体パッケー
ジを、適当な条件で溶剤を乾燥させて、半田ボールの少
なくとも半田接合部表面先端に硬化性フラックス樹脂層
を形成して、本発明の半導体パッケージが得られる。
As a method of supplying the curable flux resin to the solder balls mounted on the semiconductor package, for example, the obtained curable flux varnish is applied to a predetermined thickness to produce a curable flux film. When the surface of the semiconductor package on which the solder balls are mounted is pressed against the curable flux film and pulled up from there, the curable flux resin is transferred to the front end of the surface of the solder balls. in this case,
Pressure may be applied, but if the pressure is applied too much, the tip of the solder ball may be deformed flat. Therefore, a load of 10 g or less per solder ball is preferable. The semiconductor package in which the curable flux resin is transferred to the solder balls is dried under a suitable condition by a solvent to form a curable flux resin layer at least on the solder joint surface tip of the solder ball. Is obtained.

【0025】本発明の半導体装置は、上記半導体パッケ
ージをプリント配線板に搭載し半田ボール接合する際
に、半田ボールとプリント配線板の電極とを位置合わせ
して、加熱・加圧を行い、半田接合を行うが、この際、
半田接合部周辺に少なくともリング状のメニスカスを形
成すると共に、該半導体パッケージの半田ボールの少な
くとも半田接合表面に形成された硬化性フラックス樹脂
層が半田接合時のフラックスとして作用し、半田接合
後、更に、加熱して、硬化したリング状のメニスカスを
形成したフラックス樹脂により補強されて得られる。
In the semiconductor device of the present invention, when the semiconductor package is mounted on a printed wiring board and solder balls are joined, the solder balls and the electrodes of the printed wiring board are aligned, and heating and pressing are performed. We perform joining, but, at this time,
At least a ring-shaped meniscus is formed around the solder joint, and the curable flux resin layer formed on at least the solder joint surface of the solder ball of the semiconductor package acts as a flux at the time of solder joint. , And is reinforced by a flux resin that forms a cured ring-shaped meniscus by heating.

【0026】[0026]

【実施例】以下、実施例により、更に具体的に説明する
が、本発明はこれによって何ら限定されるものではな
い。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which should not be construed as limiting the present invention.

【0027】実施例1 フェノールノボラック樹脂(住友デュレズ(株)製,商品
名PR−51470,OH基当量105)105gと、
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ
製,商品名エピコート−828,エポキシ基当量19
0)190gを、乳酸エチル(試薬、沸点154℃)5
0gに溶解し、硬化性フラックスワニスを作製した。
Example 1 105 g of a phenol novolak resin (manufactured by Sumitomo Durez Co., Ltd., trade name: PR-51470, OH equivalent weight: 105);
Bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Yuka Shell Epoxy, trade name: Epicoat-828, epoxy group equivalent: 19)
0) 190 g of ethyl lactate (reagent, boiling point 154 ° C) 5
0 g to prepare a curable flux varnish.

【0028】厚さ125μmの銅板(古河電気工業(株)
製、商品名EFTEC64T)を用いて、ランド径30
0μm、ランドピッチ0.8mmを含む評価用回路を形
成し、そのリードフレームを半導体封止材(住友ベーク
ライト(株)製、商品名EME−7372)で、モールド
封止した後、片面から研磨して、前記の評価用回路を露
出させ、20mm角の評価用パッケージを作製した。研
磨の仕上げには、JIS−R6252に規定された、耐
水研磨紙1000番を使用した。これをイソプロピルア
ルコールで洗浄した後、80℃で30分乾燥して、半田
接合評価用パッケージとした。評価用パッケージ回路の
ランド上に、500μm径の半田ボール(Sn−Pb系
共晶半田、千住金属鉱業(株)製)を市販のフラックス
(九州松下電器株式会社製、MSP511)を用いて、
ピーク温度240℃に設定されたリフロー炉を通して、
半田接合させた。硬化性フラックスワニスを銅板(古河
電気工業(株)製、商品名EFTEC64T)に塗布し、
100μm厚の膜を形成した。上記で得られた半田ボー
ル付き評価用パッケージの半田ボール搭載面を、硬化性
フラックス膜に押しつけ10秒後に引き上げて半田ボー
ルに硬化性フラックスを転写し、80℃で30分乾燥し
て硬化性フラックスが半田ボール上に形成された評価用
パッケージを作製した。温度サイクル(TC)試験用プ
リント配線板に、硬化性フラックスが半田ボール上に形
成された評価用パッケージを搭載して、ピーク温度24
0℃に設定されたリフロー炉を通した後、150℃で6
0分熱処理して硬化性フラックスを硬化させ、評価用パ
ッケージ実装基板をそれぞれ10個ずつ作製した。この
評価用パッケージ実装基板は、評価用パッケージ、およ
び試験用プリント配線板を介して、80個の半田ボール
接合部が直列につながるように回路設計されている。得
られた評価用パッケージ実装基板の導通を確認後、−5
0℃で10分、125℃で10分を1サイクルとするT
C試験を実施した。
Copper plate 125 μm thick (Furukawa Electric Co., Ltd.)
Manufactured by EFTEC64T) with a land diameter of 30
An evaluation circuit including 0 μm and a land pitch of 0.8 mm was formed, and the lead frame was molded and sealed with a semiconductor sealing material (trade name: EME-7372, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), and then polished from one side. Thus, the above-described circuit for evaluation was exposed to produce a 20 mm square evaluation package. For the finishing of polishing, a water-resistant abrasive paper No. 1000 specified in JIS-R6252 was used. After washing with isopropyl alcohol, this was dried at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a solder joint evaluation package. Using a commercially available flux (MSP511, manufactured by Kyushu Matsushita Electric Co., Ltd.), solder balls having a diameter of 500 μm (Sn—Pb-based eutectic solder, manufactured by Senju Metal Mining Co., Ltd.) were placed on the land of the package circuit for evaluation.
Through a reflow oven set at a peak temperature of 240 ° C,
Soldered. A curable flux varnish is applied to a copper plate (Furukawa Electric Co., Ltd., trade name: EFTEC64T),
A film having a thickness of 100 μm was formed. The solder ball mounting surface of the evaluation package with solder balls obtained above is pressed against the curable flux film, pulled up 10 seconds later, the curable flux is transferred to the solder balls, and dried at 80 ° C. for 30 minutes to obtain the curable flux. Was fabricated on a solder ball. A printed circuit board for a temperature cycle (TC) test is mounted with an evaluation package in which a curable flux is formed on a solder ball, and a peak temperature of 24 is applied.
After passing through a reflow furnace set at 0 ° C,
The curable flux was cured by a heat treatment for 0 minutes, and ten package mounting substrates for evaluation were produced. The evaluation package mounting board is designed so that 80 solder ball joints are connected in series via the evaluation package and the test printed wiring board. After confirming the continuity of the obtained package for evaluation package, -5
T with 10 minutes at 0 ° C and 10 minutes at 125 ° C as one cycle
The C test was performed.

【0029】比較例 硬化性フラックスが形成されていない半田ボール付き評
価用パッケージを市販のフラックス(九州松下電器株式
会社製、MSP511)で温度サイクル(TC)試験用
プリント配線板に実装したものを比較例1とした。
Comparative Example A comparison was made between a package for evaluation with a solder ball on which no curable flux was formed and a commercially available flux (MSP511, manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) mounted on a printed circuit board for a temperature cycle (TC) test. Example 1 was used.

【0030】上記の温度サイクル試験を実施した結果、
実施例1では1000サイクル後の不良の数は10サン
プルのうち0サンプルであった。一方、比較例1では1
0サンプル中9サンプルが断線不良であり、本発明の硬
化は明白である。
As a result of performing the above temperature cycle test,
In Example 1, the number of defects after 1000 cycles was 0 out of 10 samples. On the other hand, in Comparative Example 1, 1
Nine out of the zero samples are defective in disconnection, and the curing of the present invention is obvious.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の半田ボールに予め硬化性フラッ
クスが形成された半導体パッケージは、プリント配線板
に実装する際のフラックスの供給工程が必要なく、半田
接合後の残存フラックスの洗浄除去を必要とせず、硬化
性フラックスが半田接合部周辺をリング状に補強する形
で硬化するため、接合強度と信頼性の高い半田接合を可
能にするので、半導体パッケージのプリント配線板への
搭載における工程を簡素化して、製造コストを抑制し、
また、半田接合の信頼性向上に極めて有用である。
According to the semiconductor package of the present invention in which a curable flux is formed in advance on a solder ball, no flux supply step is required for mounting on a printed wiring board, and it is necessary to clean and remove the residual flux after soldering. Instead, the curable flux hardens in a form that reinforces the periphery of the solder joints in a ring shape, enabling high-strength and reliable solder joints. Simplify, reduce manufacturing costs,
Further, it is extremely useful for improving the reliability of solder bonding.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機械的、電気的に接続するための半田ボ
ールが搭載された半導体パッケージにおいて、前記半田
ボールの少なくとも半田接合表面に、硬化性フラックス
の所定量を転写することで、予め硬化性フラックス樹脂
層が形成されてなることを特徴とする半導体パッケー
ジ。
In a semiconductor package on which solder balls for mechanically and electrically connecting are mounted, a predetermined amount of a curable flux is transferred to at least a solder joint surface of the solder balls, so that a curable flux is prepared in advance. A semiconductor package having a flux resin layer formed thereon.
【請求項2】 硬化性フラックスが、少なくとも1つ以
上のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)と、その硬
化剤として作用する樹脂(B)とを必須成分としてなる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
2. A curable flux comprising a resin (A) having at least one or more phenolic hydroxyl groups and a resin (B) acting as a curing agent thereof as essential components. The semiconductor package as described.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の半導体パッケー
ジをプリント配線板に搭載し半田ボール接合する際に、
該半導体パッケージの半田ボールの少なくとも半田接合
表面に形成された硬化性フラックス樹脂層が半田接合時
のフラックスとして作用し、半田接合後、更に、加熱さ
れて硬化したフラックス樹脂により補強されてなること
を特徴とする半導体装置。
3. A method for mounting the semiconductor package according to claim 1 on a printed wiring board and joining the semiconductor package with a solder ball.
The curable flux resin layer formed on at least the solder joint surface of the solder ball of the semiconductor package acts as a flux at the time of solder joint, and after the solder joint, is further reinforced by a heated and cured flux resin. Characteristic semiconductor device.
【請求項4】 硬化性フラックスワニスを所定の厚さに
塗布し、硬化性フラックス膜を作製する工程と、該硬化
性フラックス膜に半導体パッケージの半田ボールが搭載
された面を押しつけ、そこから引き上げ、半田ボールの
表面先端に硬化性フラックス樹脂を転写させる工程と、
乾燥させて、半田ボールの少なくとも半田接合部表面先
端に硬化性フラックス樹脂層を形成する工程からなるこ
とを特徴とする半導体パッケージ製造方法。
4. A step of applying a curable flux varnish to a predetermined thickness to form a curable flux film, and pressing a surface of the semiconductor package on which the solder balls are mounted onto the curable flux film, and pulling up from the surface. Transferring the curable flux resin to the tip of the surface of the solder ball,
A method for manufacturing a semiconductor package, comprising a step of drying and forming a curable flux resin layer at least on a front end of a solder joint portion of a solder ball.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8450859B2 (en) 2008-10-27 2013-05-28 Panasonic Corporation Semiconductor device mounted structure and its manufacturing method

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