JP2003045913A

JP2003045913A - 導電接続用基体

Info

Publication number: JP2003045913A
Application number: JP2001234854A
Authority: JP
Inventors: Hisao Ishikawa; 久雄石川; Genzo Watanabe; 源蔵渡邊
Original assignee: NIPPON JOINT KK
Current assignee: NIPPON JOINT KK
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体装置などの導電接続構造に従来から使
われている球体状のソルダーボールを用いることがな
く、高性能で安定した導電接続構造が形成でき、製造装
置や方法が簡略化でき、コストの低減をも可能とする新
たな導電接続用基体を提供する。【解決手段】積層状の導電構造に介在または配設され
て導体間の導通接続を行う導電接続用基体であって、こ
の導電接続用基体は、絶縁性基材により薄厚平板形状を
なすよう形成され、かつ、この絶縁性基材内に均等的に
林立配置されて他の導体間を導通接続する柱形状の導電
バンプを多数個備え、構成される導電導電接続用基体と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置などに
おいて導電接続用の積層構造を形成するための導電接続
用基体に係り、より詳細には、半導体素子や回路基板な
どの導電基体との間に導電接続を形成するための導電性
バンプとを含む導電接続用基体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置に関連する産業の分野におい
ては、ＩＣの大チップ化・多機能化・高性能化等に伴
い、それを搭載するパッケージも様々に進化や変遷を遂
げつつあり、なかでも、小型化・薄型化・多ピン化等の
要求に最近の流れが見られる。半導体装置の実装におけ
るＬＳＩのパッケージングの面から見ると、従来からよ
く使用されていたリードフレームを用いる方式は、外部
端子数の増加に伴なって装置が大型化するため、近年の
軽薄短小化に伴なう多くの要望に応えられなくなってき
ている。そこで、外部端子として封止する樹脂基材の底
面に、ハンダによる突設電極部であるハンダ導電バンプ
部を形成する方式であるＢＧＡ(ボール・グリッド・アレ
ー)などが有力になり、近年よく使用されてきている。
また、半導体素子や回路基板のそれぞれに導電バンプを
形成して、直接的に半導体素子と回路基板とを接続する
にフリップチップ方式もよく用いられてきている。

【０００３】これらの導電バンプは、球体状である導電
性のソルダー(はんだ)ボールを、接続すべき半導体素子
や回路基板などの面状にあるパッド電極に合わせて、多
数個を配列配置させて導電接続構造を形成するが、この
ような多数の球体状のソルダーボールを、パッケージの
基板面に適正に整列配置させて搭載する方法としては、
次のようなものがある。 1)ボール転写による方法（図５に示す）吸着ヘッドにソルダーボールを整列吸着させる。均一に引き延ばされたフラックスの上にソルダーボー
ル接触させ、均一にフラックスを転写する。フラックスの転写されたソルダーボールをパッケージ
の基板面に置き付着させる。吸着ヘッドよりソルダーボールをリリースさせ、ソル
ダーボールをパッケージに転写する。

【０００４】また、他の方法として、次のようなものも
ある。 2)印刷による方法：パッケージにメタルマスクをあて、
スキージを使用してフラックスをパッケージに印刷し、
メタルマスクをはなして、後にソルダーボールを搭載す
る。 3)ピン転写による方法：ピントランスファーのピンを利
用する方法。 4)ディスペンサー塗布による方法：ディスペンサーによ
りフラックスをパッケージに均一に塗布し、その後ソル
ダーボールを搭載する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ソルダ
ーボールをパッケージの基板面に適正に整列配置させる
にあたっては、上に示した従来の方法によれば、次に示
すような種々の問題点が生じることがある。・製造装置の構造や製造方法が複雑であり、コストアッ
プにつながる。・ソルダーボールの位置ずれや変形がおこることがあ
る。・ソルダーボールの形状・大きさ等に、高い均一性が要
求される。・製造後に行うソルダーボールの電気接続を確認する工
程に労力がかかることがある。・転写用の基板が変形等していると、転写が正確にでき
ない。・整列前のソルダーボールを搭載している機器におい
て、ソルダーボール同士がこすれ合わされて表面が黒く
変色することがある。

【０００６】本発明による導電接続用基体は、上記の問
題点に鑑みなされたものであり、半導体装置など導電接
続構造に従来から使われている球体状のソルダーボール
を用いることがなく、高性能で安定した導電接続構造が
形成でき、製造装置や方法がもっと簡略化でき、コスト
のさらなる低減をも可能とする新たな導電接続用基体を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明による導電接続用基体では次のよう
な手段を用いた。（１）積層状の導電構造に介在または配設されて導体間
の導通接続を行う導電接続用基体であって、この導電接
続用基体は、絶縁性基材により薄厚平板形状をなすよう
形成され、かつ、この絶縁性基材内に均等的に林立配置
されて他の導体間を導通接続する柱形状の導電バンプを
多数個備え、構成される導電導電接続用基体とした。（２）(１)の導電接続用基体において、前記絶縁性基材
は流動−硬化型の樹脂系材料を素材とし、前記導電バン
プは、導電性線状体を素材とし、流動するこの樹脂系材
料にこの導電性線状体を含めて硬化させた線状体含有硬
化樹脂基材を得て、さらに、この基材を適宜の厚さでス
ライス状にカッティングして得られる導電接続用基体か
ら構成される。（３）(１)または(２)の導電接続用基体において、前記
導電バンプは、前記導電接続用基体の平板面から突設し
て形成されるソルダー層を備え、構成される。（４）(１)または(２)の導電接続用基体において、前記
導電バンプは、その柱形状の側面側に別のソルダー層を
備えて、構成される。（５）(１)〜(４)のいずれかの導電接続用基体におい
て、前記導電バンプは円柱立体の形状体として構成され
る。（６）(１)〜(５)のいずれかの導電接続用基体におい
て、前記導電接続用基体は、半導体装置にあって半導体
素子または回路基板を含んだ導電接続構造を形成するよ
う、構成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜４を参照して、本発
明による導電接続用基体の実施の形態を詳細に説明す
る。ここで、図１は、本発明による導電接続用基体の一
実施の形態であって、導電接続用基体の基本的構成とこ
れを含む導電接続構造の例を示す断面による構成図であ
る。また、図２は、本発明による導電接続用基体の導電
バンプの例を示す構造図である。そして、図３は、本発
明による導電接続用基体の一体の外観による全体構成を
示す平面図および断面による拡大側面図である。さら
に、図４は、本発明による導電接続用基体の製造に関す
る説明図である。

【０００９】図１において、本発明による導電接続用基
体１０は、絶縁性基材１１により薄厚平板形状をなすよ
う形成されており、この絶縁性基材１１内に均等的に林
立配置され他の導体間(導体基体２０−導体基体２１)を
導通接続する柱形状の導電バンプ１２を多数個数備えて
構成されている。この絶縁性基材１１は、プラステック
・樹脂等による絶縁性材料を用い、変形しにくい一枚板
のプレート構造で形成される好ましい。また、柱形状の
導電バンプ１２は銅などの導電体材料を素材として柱の
形状で形成されており、円柱・多角柱の他にも、長手方
向の断面形状として例えばビア樽形・鼓(つづみ)形等の
形状に形成されていてもよい。そして、半導体装置にお
いての標準的な大きさとしては、導電バンプ１２の柱形
状の外径太さとして0.5mm以下を想定している。

【００１０】また、他の導体として、図１の中に導体基
体２０・導体基体２１の二つの基体が示されているが、
これらの導体基体は、半導体装置においては積層形の導
電構造を形成するための導電層または導電用の装置構成
部材に当たるものである。具体的には、半導体素子・回
路基板・プリント配線パターン部材などにより構成さ
れ、その内部には導電接続用の導体を含んでいる。これ
らの導体基体(２０、２１)の少なくとも一つと導電接続
用基体１０とを導電接続させるには、図示してはいない
が、導体基体側に設けたパッド電極等による導通接続用
の補助部材を介して接続させるのが好ましい。

【００１１】図２は、本発明による導電接続用基体１１
の導電バンプ１２の構成例を示す図である。図２(１)に
おける導電バンプ１２において、導体部１２ａは銅等の
導電材料からなり、導電接続用基体１１の外側を向いた
平板面である表面１１ａおよび裏面１１ｂを柱状に貫通
して立体的な導電接続構造を形成し、これらの二つの平
板面である表面１１ａおよび裏面１１ｂの側において、
さらにやや突設して形成される導電接続用のソルダー層
１２ｂを備えている。このソルダー層１２ｂは、導体部
１２ａと同じく銅等の導電材料からなり、電気めっきに
より、あとから追加的に形成されてもよい。そのとき、
無電解めっきによる形成方法を用いることにより、角部
(コーナー部１２ｂ')の円弧形状が正確に形成されるの
が好ましい。

【００１２】そして、図２(２)における導電バンプ１２
においては、その柱形状導電部１２ａ’が導電接続用基
体１１内に埋設されている構造となっているものの、図
２(１)の構造と比較するとこれに加えて、さらにその柱
形状の中心となっている導電部１２ａ’の側面周囲に新
たなソルダー層１２ｃを備えて構成されている。このソ
ルダー層１２ｃも、導体部１２ａ'やソルダー層１２ｂ'
と同じく銅等の導電材料からなり、電気めっきや無電解
電気めっきにより形成されるとよい。これらのソルダー
層１２ｂ、ソルダー層１２ｂ'、ソルダー層１２ｃは、
そのめっき厚みとして２０〜１５μｍ程度とするのが適
当であるが、製造においてはその厚みについて相当の範
囲で調整して設計することが可能である。

【００１３】図３は、本発明による導電接続用基体の一
体の全体構成を示す平面図および断面による拡大側面図
である。図３(ａ)に示す導電接続用基体１１は、多数の
導電バンプ１２を有しており、これら導電バンプ１２
は、基体１１において平面状均等間隔に割り付けられて
配置設定がなされていて、ＩＣチップ用のピン等の導電
構造に適している。導電接続用基体１１の大きさと導電
バンプ１２の数についての一例を示せば、導電接続用基
体１１(L１×L２)は１０mm×１０mmの正方形として、厚
みｔは最大で１mm、また、導電バンプ１２の数はＩＣの
規格によって３１×３１個、２５×２５個などとして、
また、それらのピッチｐとしては、ｐ＝0.5〜0.3mmとし
て設計をすることができる。

【００１４】図４は、本発明による導電接続用基体１１
の製造に関する説明図であるが、それぞれの導電接続用
基体１１は、大型の基材１１Ａから適宜の厚さにスライ
ス状にカッティングして得られるものとするとよい。ま
た、大型の基材１１Ａとなる絶縁材料からなる基材は、
流動体から硬化体への変化を可能とするタイプ型の樹脂
系材料を素材としている。この樹脂系材料としては、耐
熱性に富む材料がよく、収縮性・無収縮性のいずれのも
のでも採用が可能である。そして、大型の基材１１Ａに
は、多数の導電バンプ１２となる導電性線状体１２Ａが
素材として封入される。このとき、導電性線状体１２Ａ
は直線状の細い電線多数から構成されていてもよく、規
定されるとおりの整然とした均等な配列を有するまま
に、流動性のある基材１１Ａに挿入され、その後に基材
１１Ａは硬化され、線状体を含有する硬化樹脂基材が得
られる。基材１１Ａでは、その中に導電性線状体１２Ａ
が両端側の多少の部分を残して主要部分は一体的に封じ
込められ硬化させられる。

【００１５】この大型の基材１１Ａについて一例をしめ
せば、縦横10×10mmで、長手方向の長さ(奥行き)Ｍが30
0〜500mm、厚さＮが１mm程度として設計されてよく、こ
のような形状によって、流動性のある樹脂系材料に導電
性線状体を含めて硬化させた線状体を含有して硬化され
た樹脂基材を得ることができる。この線状体含有の硬化
樹脂基材を適宜の厚さに平板スライス状にカッティング
を施せば、本発明による導電接続用基体１１が多数枚得
られる。このスライス状のカッティング技術について
は、レーザーセンサーなどによる高性能カッティング手
段を採用することにより、ミクロのオーダーで精密なカ
ッティングが可能となる。

【００１６】

【発明の効果】このように本発明による導電接続用基体
によれば、ＬＳＩ等の半導体装置の導電接続構造におい
て、従来からよく使われている球体状のソルダーボール
を用いる必要がなくなり、高性能で安定した導電接続構
造が形成でき、その製造装置や製造方法がさらに簡略化
でき、大幅なコストの低減をも可能とする新たな導電接
続用基体を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による導電接続用基体の一実施の形態で
あって、導電接続用基体の基本的構成とこれを含む導電
接続構造の一例を示す構成図である。

【図２】本発明による導電接続用基体の導電バンプの例
を示す構造図である。

【図３】本発明による導電接続用基体の一体についての
全体構成を示す平面図および拡大側面図である。

【図４】本発明による導電接続用基体の製造に関する説
明図である。

【図５】ソルダーボールをパッケージの基板面に適正に
整列配置させて搭載するための従来方法の一例を示す図
である。

【符号の説明】

１０導電接続用基体１１絶縁性基材１１ａ表面１１１１ｂ裏面１１Ａ基材１２導電バンプ１２ａ、１２ａ' 導体部１２ｂソルダー層１２ｂ' コーナー部１２ｃソルダー層１２Ａ導電性線状体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層状の導電構造に介在または配設され
て導体間の導通接続を行う導電接続用基体であって、この導電接続用基体は、絶縁性基材により薄厚平板形状
をなすよう形成され、かつ、この絶縁性基材内に均等的
に林立配置されて他の導体間を導通接続する柱形状の導
電バンプを多数個備えて、構成されることを特徴とする
導電導電接続用基体。
【請求項２】請求項１に記載の導電接続用基体におい
て、前記絶縁性基材は流動−硬化型の樹脂系材料を素材と
し、前記導電バンプは、導電性線状体を素材とし、流動する前記樹脂系材料に前記導電性線状体を含めて硬
化させた線状体含有の硬化樹脂基材を得て、さらに、こ
の基材を適宜の厚さにカッティングして得られる導電接
続用基体から、構成されることを特徴とする導電接続用
基体。
【請求項３】請求項１または２に記載の導電接続用基
体において、前記導電バンプは、前記導電接続用基体の平板面から突
設して形成されるソルダー層を備え、構成されることを
特徴とする導電接続用基体。
【請求項４】請求項１または２に記載の導電接続用基
体において、前記導電バンプは、その柱形状の側面側にソルダー層を
備え、構成されることを特徴とする導電接続用基体。
【請求項５】請求項１〜４いずれか１項に記載の導電
接続用基体において、前記導電バンプは円柱立体の形状体として構成されるこ
とを特徴とする導電接続用基体。
【請求項６】請求項１〜５いずれか１項に記載の導電
接続用基体において、前記導電接続用基体は、半導体装置にあって半導体素子
または回路基板を含む導電接続構造を形成するよう、構
成されることを特徴とする導電接続用基体。