JP2005051146A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide interposers which are stacked up with a gap that is kept proper and stable between them and to improve interlayer joints in mechanical strength so as to provide a semiconductor integrated circuit device which is improved in production quality and product reliability. <P>SOLUTION: The semiconductor integrated circuit device is composed of interposers 2 which are each mounted with semiconductor chips 6 and electronic parts 7, and stacked up in several layers electrically connecting interlayer connection terminals 8 on interlayer connection lands 3 formed on the interposers 2. The interlayer connection terminal 8 is formed on the interlayer connection land 3 of each of the interposers 2, and a reinforcing resin layer 9 is formed over a joint between the interlayer connection terminals 8 and 8 which are electrically connected together. The joint between the interlayer connection terminals 8 and 8 is improved in mechanical strength and electrical connection reliability by the reinforcing resin layer 9. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば半導体チップ及び電子部品を実装したインターポーザーを、層間接続端子を介して複数段に積層してなる半導体集積回路装置及びその製造方法に関する。詳しくは、各インターポーザーの層間を適正に確保すると同時に、層間接続端子を補強用樹脂層で被覆して半導体集積回路装置の信頼性向上を図ったものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device in which, for example, an interposer on which a semiconductor chip and an electronic component are mounted is stacked in a plurality of stages via interlayer connection terminals, and a manufacturing method thereof. Specifically, the interlayer of each interposer is appropriately secured, and at the same time, the interlayer connection terminal is covered with a reinforcing resin layer to improve the reliability of the semiconductor integrated circuit device.

半導体チップや電子部品などのベアチップを実装したインターポーザーを、層間接続端子を介して複数段に積層してなる半導体集積回路装置が知られている(例えば、特許文献1など参照)。   2. Description of the Related Art There is known a semiconductor integrated circuit device in which interposers mounted with bare chips such as semiconductor chips and electronic components are stacked in a plurality of stages via interlayer connection terminals (see, for example, Patent Document 1).

図13は、その半導体集積回路装置の一例を示す。この半導体集積回路装置は、基板101上に複数のインターポーザー102を所定間隔を置いて積層した構造である。インターポーザー102の一面には、半導体チップ103または半導体チップ103及び電子部品104が実装されている。最上層に積層されるインターポーザー102を除いては、その両面に層間接続ランド105が形成されている。そして、最上層のインターポーザー102には、下層のインターポーザー102と対向する面にのみ層間接続ランド105が形成されている。   FIG. 13 shows an example of the semiconductor integrated circuit device. This semiconductor integrated circuit device has a structure in which a plurality of interposers 102 are stacked on a substrate 101 at predetermined intervals. The semiconductor chip 103 or the semiconductor chip 103 and the electronic component 104 are mounted on one surface of the interposer 102. Except for the interposer 102 laminated on the uppermost layer, interlayer connection lands 105 are formed on both surfaces thereof. In the uppermost interposer 102, an interlayer connection land 105 is formed only on the surface facing the lower interposer 102.

前記した半導体集積回路装置は、最下層のインターポーザー102に形成された層間接続ランド105と基板101に形成された基板ランド106とを外部端子107によって導通接続させ、各インターポーザー102に形成された相対向する層間接続ランド105同士を層間接続端子108によって導電接続させることにより、当該層間接続端子108によって各インターポーザー102の層間間隔を確保した積層構造となっている。   In the semiconductor integrated circuit device described above, the interlayer connection land 105 formed in the lowermost interposer 102 and the substrate land 106 formed in the substrate 101 are electrically connected by the external terminal 107 to be formed in each interposer 102. The interlayer connection lands 105 facing each other are conductively connected to each other through the interlayer connection terminals 108, thereby providing a laminated structure in which the interlayer spacing between the interposers 102 is secured by the interlayer connection terminals 108.

図14は、最下層のインターポーザー102を除く各インターポーザー102の両面に、半導体チップ103及び電子部品104を実装した、半導体集積回路装置の一例である。この半導体集積回路装置では、インターポーザー102の両面に半導体チップ103及び電子部品104を実装しているため、各インターポーザー102の層間間隔を広くする必要性から、図13の層間接続端子108よりも背の高い層間接続端子109を使用している。   FIG. 14 shows an example of a semiconductor integrated circuit device in which the semiconductor chip 103 and the electronic component 104 are mounted on both surfaces of each interposer 102 except the lowermost interposer 102. In this semiconductor integrated circuit device, since the semiconductor chip 103 and the electronic component 104 are mounted on both surfaces of the interposer 102, it is necessary to widen the interlayer spacing of each interposer 102, so that the interlayer connection terminal 108 of FIG. A tall interlayer connection terminal 109 is used.

図15は、図14の半導体集積回路装置における背の高い層間接続端子109の代わりに、体積の大きい層間接続端子110を使用した、半導体集積回路装置の一例である。この半導体集積回路装置では、体積の大きい層間接続端子110を使用することで、層間間隔を確保すると同時に安定した層間接続を得ることができるようにしたものである。   FIG. 15 shows an example of a semiconductor integrated circuit device using an interlayer connection terminal 110 having a large volume instead of the tall interlayer connection terminal 109 in the semiconductor integrated circuit device of FIG. In this semiconductor integrated circuit device, by using the interlayer connection terminal 110 having a large volume, a stable interlayer connection can be obtained at the same time as ensuring the interlayer spacing.

特開2000−68443号公報(第3頁、図2)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-68443 (page 3, FIG. 2)

しかしながら、図14の背の高い層間接続端子109を使用した半導体集積回路装置では、層間接続端子109の姿勢が不安定なため、層間接続端子109への搭載及び接合、さらにはインターポーザー102の積層工程で層間接続端子109が傾いて接合されやすくなるため、製造の品質が悪くなる。   However, in the semiconductor integrated circuit device using the tall interlayer connection terminal 109 in FIG. 14, since the posture of the interlayer connection terminal 109 is unstable, mounting and bonding to the interlayer connection terminal 109 and further stacking of the interposer 102 are performed. Since the interlayer connection terminal 109 is inclined and easily joined in the process, the manufacturing quality is deteriorated.

図15の体積の大きい層間接続端子110を使用した半導体集積回路装置では、層間接続端子110で占められる(ロスする)スペースが大きくなり、接続端子のファインピッチ配置及び多ピン化が難しい。   In the semiconductor integrated circuit device using the interlayer connection terminal 110 having a large volume as shown in FIG. 15, the space occupied by the interlayer connection terminal 110 becomes large, and it is difficult to arrange the connection terminals with a fine pitch and increase the number of pins.

そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、積層されるインターポーザー間の層間隙間を適正且つ安定なものとし、層間接続部の機械的強度を高め、製造品質及び商品信頼性の向上が図れる半導体集積回路装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and makes the inter-layer gap between the laminated interposers appropriate and stable, increasing the mechanical strength of the inter-layer connection portion, and manufacturing quality and products. It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device capable of improving reliability and a manufacturing method thereof.

本発明の半導体集積回路装置は、半導体チップを実装させたインターポーザーを、該インターポーザーに形成した層間接続ランド上の層間接続端子を導通接続させて複数段に積層した半導体集積回路装置であり、層間接続端子を各インターポーザーの層間接続ランド上に設け、互いに導電接続される層間接続端子の少なくとも接合部を覆って補強用樹脂層を形成した構造としている。   The semiconductor integrated circuit device of the present invention is a semiconductor integrated circuit device in which an interposer on which a semiconductor chip is mounted is laminated in a plurality of stages by electrically connecting interlayer connection terminals on an interlayer connection land formed on the interposer, An interlayer connection terminal is provided on an interlayer connection land of each interposer, and a reinforcing resin layer is formed so as to cover at least a joint portion of the interlayer connection terminals that are conductively connected to each other.

この半導体集積回路装置では、層間接続端子の少なくとも接合部を覆って補強用樹脂層を形成したので、この補強用樹脂層が補強部材となってインターポーザーの層間接続の機械的強度を増強し、インターポーザー層間の電気的接続を安定なものとする。   In this semiconductor integrated circuit device, since the reinforcing resin layer is formed so as to cover at least the joint portion of the interlayer connection terminal, the reinforcing resin layer serves as a reinforcing member to enhance the mechanical strength of the interlayer connection of the interposer, Stabilize the electrical connection between the interposer layers.

本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、インターポーザーを複数段に積層する層間接続端子の上に、層間接続端子の軟化点よりも低い軟化点とされた補強用樹脂シートを配置し、その補強用樹脂シートを挟んでインターポーザーを積層した後、リフローする。そして、そのリフローにより、補強用樹脂シートを軟化させて少なくとも層間接続端子の接合部を補強用樹脂層で被覆する。   In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a reinforcing resin sheet having a softening point lower than the softening point of the interlayer connection terminal is disposed on the interlayer connection terminal in which the interposers are stacked in a plurality of stages. After the interposer is laminated with the reinforcing resin sheet sandwiched, reflow is performed. And by the reflow, the reinforcing resin sheet is softened and at least the joint portion of the interlayer connection terminal is covered with the reinforcing resin layer.

この製造方法では、層間接続端子の軟化点よりも低い軟化点とした補強用樹脂シートを使用し、その補強用樹脂シートを層間接続端子間に挟んでいるので、リフローすると、層間接続端子よりも先に補強用樹脂シートが軟化して層間接続端子の接合部が、軟化した樹脂によって覆われる。これにより、層間接続端子の接合は、大気に汚染されることなく導通接合可能となる。   In this manufacturing method, a reinforcing resin sheet having a softening point lower than the softening point of the interlayer connection terminal is used, and the reinforcing resin sheet is sandwiched between the interlayer connection terminals. First, the reinforcing resin sheet is softened, and the joint portion of the interlayer connection terminal is covered with the softened resin. Thereby, the joining of the interlayer connection terminals can be conducted without being contaminated by the atmosphere.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

「半導体集積回路装置の構成」
本実施の形態の半導体集積回路装置は、図1に示すように、例えばマザーボードなどの基板1上に複数のインターポーザー2を所望の層間間隔を置いて複数段に積層した積層構造とされている。
"Configuration of semiconductor integrated circuit device"
As shown in FIG. 1, the semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment has a laminated structure in which a plurality of interposers 2 are laminated in a plurality of stages at a desired interlayer spacing on a substrate 1 such as a mother board. .

基板1には、複数段に積層されるインターポーザー2のうち最下段のインターポーザー2に形成された層間接続ランド3に対し、外部端子4を介して導電接続される基板ランド5が複数形成されている。そして、この複数の基板ランド5上に、外部端子4を介して複数段に積層されたインターポーザー2が実装されている。   A plurality of substrate lands 5 that are conductively connected via external terminals 4 to the interlayer connection lands 3 formed in the lowermost interposer 2 of the interposers 2 stacked in a plurality of stages are formed on the substrate 1. ing. On the plurality of substrate lands 5, the interposer 2 stacked in a plurality of stages via the external terminals 4 is mounted.

インターポーザー2には、半導体チップ6または電子部品7、或いは半導体チップ6及び電子部品7が表裏両面に実装されている。また、このインターポーザー2には、各インターポーザー2の積層間隔を所定の高さに保持するスペーサとしての機能とインターポーザー2に形成される配線パターン同士を導電接続する回路接続機能としての層間接続端子8が設けられている。   On the interposer 2, the semiconductor chip 6 or the electronic component 7, or the semiconductor chip 6 and the electronic component 7 are mounted on both the front and back surfaces. In addition, the interposer 2 has an interlayer connection function as a spacer that holds the interval between the interposers 2 at a predetermined height and a circuit connection function that conductively connects the wiring patterns formed on the interposer 2. A terminal 8 is provided.

層間接続端子8は、例えば図2(a)に示すように、リフロー温度で溶融しない高融点導電性金属8aとリフロー温度で溶融するハンダ8bからなり、高融点導電性金属8aの外表面にハンダ8bが被覆されて形成された、いわゆる球形状(ボール形状)とされている。コア(核)となる高融点導電性金属8aは、各インターポーザー2の層間隙間を所定の隙間とするスペーサとして機能する。また、この高融点導電性金属8aの表面に形成されるハンダ8bは、各インターポーザー2の回路を導電接続する回路接続として機能をする。   For example, as shown in FIG. 2A, the interlayer connection terminal 8 includes a high melting point conductive metal 8a that does not melt at the reflow temperature and solder 8b that melts at the reflow temperature, and solder is formed on the outer surface of the high melting point conductive metal 8a. It is a so-called spherical shape (ball shape) formed by covering 8b. The high melting point conductive metal 8a serving as a core functions as a spacer having a predetermined gap between the interlayer gaps of each interposer 2. Further, the solder 8b formed on the surface of the refractory conductive metal 8a functions as a circuit connection for conductively connecting the circuits of the respective interposers 2.

高融点導電性金属8aとしては、例えば融点が1083℃の銅や高融点ハンダ或いは42アロイ(Fe−Ni合金)などが使用される。ハンダ8bとしては、例えば融点が170〜190℃のPbSn共晶系ものや、210〜230℃のSnAg系、SnCu系ハンダ、190〜200℃のSnZn系ハンダ、200〜220℃のSnIn系ハンダなどが使用される。 As the high melting point conductive metal 8a, for example, copper having a melting point of 1083 ° C., high melting point solder, 42 alloy (Fe—Ni alloy), or the like is used. As the solder 8b, for example, a PbSn eutectic system having a melting point of 170 to 190 ° C., a SnAg system solder of 210 to 230 ° C., a SnCu system solder, a SnZn system solder of 190 to 200 ° C., a SnIn system solder of 200 to 220 ° C., etc. Is used.

また、層間接続端子8は、この他、図2(b)に示すように、耐熱樹脂8c、導電性金属8d及びハンダ8bからなり、コアとなる耐熱樹脂8cの外表面に導電性金属8dが被覆され且つこの導電性金属8dの外表面にハンダ8bが被覆されて形成された球形状とされている。耐熱樹脂8cとしては、例えば熱分解温度が450℃程度のジビニルベンゼン架橋共重合体が使用される。導電性金属8dとしては、例えば融点が1083℃の銅や1453℃のニッケルをめっき被覆する。耐熱樹脂8cの代わりに、例えば転移温度が500〜600℃のガラス、さらにセラミックなどの高融点非導電性物質も使用することができる。   Further, as shown in FIG. 2B, the interlayer connection terminal 8 includes a heat-resistant resin 8c, a conductive metal 8d, and solder 8b. The conductive metal 8d is formed on the outer surface of the heat-resistant resin 8c serving as a core. The outer surface of the conductive metal 8d is coated and solder 8b is formed into a spherical shape. As the heat-resistant resin 8c, for example, a divinylbenzene crosslinked copolymer having a thermal decomposition temperature of about 450 ° C. is used. As the conductive metal 8d, for example, copper having a melting point of 1083 ° C. or nickel having 1453 ° C. is plated. Instead of the heat-resistant resin 8c, for example, glass having a transition temperature of 500 to 600 ° C., and a high melting point non-conductive material such as ceramic can be used.

層間接続端子8は、上下に積層配置される各インターポーザー2の層間接続ランド3上にそれぞれ導通接続されている。上下に積層配置されるインターポーザー2の層間では、各インターポーザー2の層間接続ランド3上に導通接続された層間接続端子8同士が溶融接合されている。これら2つの層間接続端子8の接合により、相対向するインターポーザー2の層間距離Hは、半導体チップ6や電子部品7同士が接触しない充分な距離であると共に製品高さを抑えた距離とされている。また、これら2つの層間接続端子8の接合により、インターポーザー2に形成された配線回路が導通接続される。   The interlayer connection terminals 8 are electrically connected to the interlayer connection lands 3 of the interposers 2 that are stacked in the vertical direction. Between the layers of the interposer 2 that are stacked one above the other, the interlayer connection terminals 8 that are conductively connected on the interlayer connection land 3 of each interposer 2 are melt-bonded. Due to the joining of these two interlayer connection terminals 8, the interlayer distance H of the interposer 2 facing each other is a sufficient distance that the semiconductor chip 6 and the electronic component 7 are not in contact with each other, and the product height is suppressed. Yes. Further, the wiring circuit formed in the interposer 2 is conductively connected by joining these two interlayer connection terminals 8.

そして、互いに導通接合された層間接続端子8のうち、少なくとも接合部を覆って一方の層間接続端子8を被覆して補強用樹脂層9が形成されている。補強用樹脂層9は、半導体集積回路装置の使用環境下での熱ストレスや落下衝撃、振動などの機械的ストレスが発生して層間接続端子8の接合部に集中応力が掛かった場合、その応力を打ち消すように機能する。また、補強用樹脂層9は、層間接続端子8の接合部を覆うため、当該接合部の再酸化を防止する働きもする。   A reinforcing resin layer 9 is formed so as to cover at least the joint portion of the interlayer connection terminals 8 that are conductively joined to each other and cover one of the interlayer connection terminals 8. The reinforcing resin layer 9 is subjected to stress when concentrated stress is applied to the joint portion of the interlayer connection terminal 8 due to occurrence of mechanical stress such as thermal stress, drop impact, and vibration in the usage environment of the semiconductor integrated circuit device. Functions to counteract Further, since the reinforcing resin layer 9 covers the joint portion of the interlayer connection terminal 8, it also serves to prevent re-oxidation of the joint portion.

なお、インターポーザー2の保管条件により、保管中の層間接続端子8の酸化・接合性劣化が懸念される場合(濡れ性が不安定な場合)、補強用樹脂層9に活性化成分(酸化防止剤)を入れておくようにしてもよい。もちろん、接合部の濡れ性が良好な場合(酸化又は汚染されていない状態)は、特に活性化作用は不要である。この他、保管による接合性劣化の回復手法として、層間接続端子8及び層間接続ランド3の表面をプラズマ処理する方法もある。   If the storage conditions of the interposer 2 cause the oxidation / bonding deterioration of the interlayer connection terminals 8 during storage (when the wettability is unstable), the reinforcing resin layer 9 has an activation component (antioxidation prevention). (Agent) may be added. Of course, when the wettability of the joint is good (a state in which it is not oxidized or contaminated), the activation action is not particularly necessary. In addition, there is a method of plasma processing the surfaces of the interlayer connection terminals 8 and the interlayer connection lands 3 as a method for recovering the deterioration of the bondability due to storage.

この補強用樹脂層9の樹脂は、例えば80〜120℃で粘度が下がる粘度特性を有し、層間接続端子8ハンダ部の融点よりも低い温度で軟化する。この補強用樹脂層9を形成する樹脂としては、例えばナガセケムテック株式会社製の商品名T693/R3901やデクスター株式会社製の商品名CNB837−44或いはケスター株式会社製の商品名RE9101が使用できる。例えばT693/R3901の樹脂は、ナフタレンジグリシジルエーテルを主剤とし、テトラヒドロ無水フタル酸を硬化剤とした樹脂である。   The resin of the reinforcing resin layer 9 has a viscosity characteristic that the viscosity decreases at, for example, 80 to 120 ° C., and is softened at a temperature lower than the melting point of the interlayer connection terminal 8 solder portion. As the resin for forming the reinforcing resin layer 9, for example, trade name T693 / R3901 manufactured by Nagase Chemtech Co., Ltd., trade name CNB837-44 manufactured by Dexter Co., Ltd., or trade name RE9101 manufactured by Kester Co., Ltd. can be used. For example, a resin of T693 / R3901 is a resin containing naphthalenediglycidyl ether as a main agent and tetrahydrophthalic anhydride as a curing agent.

このような樹脂を使用することから、層間接続端子8の接合時には、補強用樹脂層9の方が層間接続端子8よりも早く軟化することになり、層間接続端子8の接合部が、この溶融した補強用樹脂で覆われる。かかる補強用樹脂層9で層間接続端子8の接合部が覆われることで、接合部が大気と遮断されることから接合部の再酸化が回避される。この補強樹脂の硬化開始温度は(120〜200)℃程度で、上記接合後ベーキング等で硬化反応を進める。   Since such a resin is used, the reinforcing resin layer 9 is softened earlier than the interlayer connection terminal 8 when the interlayer connection terminal 8 is joined, and the joint portion of the interlayer connection terminal 8 is melted. Covered with a reinforcing resin. By covering the joint portion of the interlayer connection terminal 8 with the reinforcing resin layer 9, the joint portion is shielded from the atmosphere, so that reoxidation of the joint portion is avoided. The curing resin has a curing start temperature of about (120 to 200) ° C., and the curing reaction proceeds by baking after the bonding.

図3は、補強用樹脂層9が形成されていない例を示す半導体集積回路装置の要部拡大断面図である。この図3では、半導体集積回路装置の使用環境下で熱ストレスや落下衝撃、振動などの機械的ストレスが発生した場合には、各インターポーザー2に図中矢印で示す左右方向に応力が生じ、層間接続端子8の接合部にその応力が集中する。この応力により、層間接続端子8の接合部には、クラックが発生し、破断することがある。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the semiconductor integrated circuit device showing an example in which the reinforcing resin layer 9 is not formed. In FIG. 3, when mechanical stress such as thermal stress, drop impact, or vibration occurs in the environment where the semiconductor integrated circuit device is used, stress is generated in each interposer 2 in the left-right direction indicated by the arrows in the figure. The stress concentrates on the joint portion of the interlayer connection terminal 8. Due to this stress, a crack may occur in the joint portion of the interlayer connection terminal 8 and break.

しかしながら、本実施の形態の半導体集積回路装置では、少なくとも層間接続端子8の接合部を覆って補強用樹脂層9が被覆されているので、この補強用樹脂層9が補強部材として機能し、前記接合部に集中する応力に影響されない。したがって、本実施の形態の半導体集積回路装置によれば、層間接続端子8の接合部にクラックや破断が生じることはない。   However, in the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, since the reinforcing resin layer 9 is covered so as to cover at least the joint portion of the interlayer connection terminal 8, the reinforcing resin layer 9 functions as a reinforcing member. Unaffected by stress concentrated at the joint. Therefore, according to the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, no cracks or breaks occur in the joint portion of the interlayer connection terminal 8.

また、接合硬化後の補強用樹脂層9の弾性率を半導体集積回路装置の使用環境に合わせて調整することによって、この層間接続端子8の接合部に作用する応力に柔軟に対応させることが可能となる。例えば、耐落下衝撃性を重視する場合は、高弾性で硬い接合とし、温度変化環境下での信頼性の場合は、高低温・常温時における層間接続系全体(接続端子/基板、接続端子/IP、接続端子/接続端子)の応力バランスを考慮して、つまり応力が分散するように、適正な弾性率を選定する。   Further, by adjusting the elastic modulus of the reinforcing resin layer 9 after the bonding and hardening according to the use environment of the semiconductor integrated circuit device, it is possible to flexibly cope with the stress acting on the bonding portion of the interlayer connection terminal 8. It becomes. For example, when placing importance on drop impact resistance, use a highly elastic and hard joint. For reliability in a temperature change environment, the entire interlayer connection system (connection terminal / board, connection terminal / The appropriate elastic modulus is selected in consideration of the stress balance of the IP and the connection terminal / connection terminal, that is, the stress is dispersed.

また、本実施の形態の半導体集積回路装置では、特に図2(b)に示す構造の層間接続端子8を使用すれば、コアとなる耐熱樹脂8cによる柔軟性によって接合部に集中する応力を緩和させることができる。この構造の層間接続端子8を使用した場合には、その耐熱樹脂8cの弾性率を考慮して、補強用樹脂層9の弾性率を調整することが好ましい。例えば、高弾性の補強樹脂で接続周辺部を広範囲で覆うことで、耐熱樹脂8cの応力緩和性能が殺される可能性があり得る。   Further, in the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, particularly when the interlayer connection terminal 8 having the structure shown in FIG. 2B is used, the stress concentrated on the joint is relieved by the flexibility of the heat-resistant resin 8c as the core. Can be made. When the interlayer connection terminal 8 having this structure is used, it is preferable to adjust the elastic modulus of the reinforcing resin layer 9 in consideration of the elastic modulus of the heat-resistant resin 8c. For example, the stress relaxation performance of the heat-resistant resin 8c may be killed by covering the connection peripheral portion with a highly elastic reinforcing resin over a wide range.

[半導体集積回路装置の製造方法]
次に、前記した半導体集積回路装置の製造方法を、以下に示す工程図を参照しながら詳細に説明する。先ず、図4(a)に示すように、最下層のインターポーザー2に半導体チップ6を実装する。半導体チップ6は、インターポーザー2のほぼ中央位置に実装する。次に、図4(b)に示すように、インターポーザー2に形成した層間接続ランド3に外部端子4を搭載し加熱接合する。外部端子4は、基板1と対向する裏面の層間接続ランド3上に形成する。
[Method for Manufacturing Semiconductor Integrated Circuit Device]
Next, a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device described above will be described in detail with reference to the following process drawings. First, as shown in FIG. 4A, the semiconductor chip 6 is mounted on the lowermost interposer 2. The semiconductor chip 6 is mounted at a substantially central position of the interposer 2. Next, as shown in FIG. 4B, the external terminals 4 are mounted on the interlayer connection lands 3 formed in the interposer 2 and heat bonded. The external terminal 4 is formed on the interlayer connection land 3 on the back surface facing the substrate 1.

次いで、図5に示すように、基板1の表面に形成された層間接続ランド3上に層間接続端子8を実装しリフローする。すると、層間接続端子8は、コアとなる部分がリフロー温度で溶融しない高融点導電性金属8aで、その表面がリフロー温度で溶融するハンダ8bからなるため、表面のハンダ8bのみが溶融し、層間接続端子8は前記層間接続ランド3と導通接続される。   Next, as shown in FIG. 5, interlayer connection terminals 8 are mounted on the interlayer connection lands 3 formed on the surface of the substrate 1 and reflowed. Then, the interlayer connection terminal 8 is composed of the high melting point conductive metal 8a whose core portion does not melt at the reflow temperature and the surface thereof is composed of the solder 8b that melts at the reflow temperature. Therefore, only the surface solder 8b melts, The connection terminal 8 is electrically connected to the interlayer connection land 3.

次に、この最下層のインターポーザー2上に積層されるインターポーザー2の層間接続ランド3上にも同様に層間接続端子8を実装しリフローする。最上層のインターポーザー2を除く中間層に配置されるインターポーザー2には、その両面の層間接続ランド3上に層間接続端子8を実装し接合する。   Next, the interlayer connection terminals 8 are similarly mounted on the interlayer connection lands 3 of the interposer 2 stacked on the lowermost interposer 2 and reflowed. Interlayer connection terminals 8 are mounted on and bonded to the interlayer connection lands 3 on both surfaces of the interposer 2 disposed in the intermediate layer excluding the uppermost layer interposer 2.

次に、図6に示すように、補強用樹脂シート10を層間接続端子8の上に配置する。本実施の形態では、層間接続端子8の配置形状に応じて中央を開口した矩形状の補強用樹脂シート10を、層間接続端子8上に被せるようにして配置した。この他、図7に示すように、補強用樹脂シート10ではなく、層間接続端子8を覆うようにして補強樹脂ペースト11を供給するようにしてもよい。補強樹脂ペースト11は、例えばペースト状の樹脂を層間接続端子8上に印刷するか、ディスペンスするか、或いは転写法で供給するようにする。   Next, as shown in FIG. 6, the reinforcing resin sheet 10 is disposed on the interlayer connection terminal 8. In the present embodiment, a rectangular reinforcing resin sheet 10 having an opening at the center according to the arrangement shape of the interlayer connection terminals 8 is arranged so as to cover the interlayer connection terminals 8. In addition, as shown in FIG. 7, the reinforcing resin paste 11 may be supplied so as to cover the interlayer connection terminals 8 instead of the reinforcing resin sheet 10. The reinforcing resin paste 11 is supplied by printing, dispensing, or transferring a paste-like resin on the interlayer connection terminal 8, for example.

次に、図8に示すように、最下層のインターポーザー2上に、このインターポーザー2上に積層すべきインターポーザー2を配置する。これらインターポーザー2、2を積層させるに際しては、各インターポーザー2、2に形成した各層間接続端子8、8の位置を合わせて積層する。そして、インターポーザー2、2を積層させた後、次の接合工程までの間、それらの相対位置がずれないようにインターポーザー2、2を仮保持をする。   Next, as shown in FIG. 8, the interposer 2 to be stacked on the interposer 2 is disposed on the lowermost interposer 2. When laminating these interposers 2 and 2, the positions of the interlayer connection terminals 8 and 8 formed in the interposers 2 and 2 are laminated together. Then, after the interposers 2 and 2 are stacked, the interposers 2 and 2 are temporarily held so that their relative positions do not shift until the next bonding step.

仮保持には、補強用樹脂シート10に粘着性を持たせ、その粘着力によってインターポーザー2、2を仮保持させる。または、補強用樹脂シート10に粘着力を持たせずに、専用治具によってこれらインターポーザー2、2を仮保持させてもよい。そして、前記した積層工程を順次繰り返して所定段数となるようにインターポーザー2を積層する。   For temporary holding, the reinforcing resin sheet 10 is made sticky, and the interposers 2 and 2 are temporarily held by the adhesive force. Alternatively, the interposers 2 and 2 may be temporarily held by a dedicated jig without giving the reinforcing resin sheet 10 adhesive force. And the interposer 2 is laminated | stacked so that an above-described lamination process may be repeated sequentially and it may become a predetermined number of steps.

次に、図9に示すように、積層したインターポーザー2をリフローする。すると、補強用樹脂シート10の軟化点は層間接続端子8の軟化点よりも低いため、層間接続端子8が溶融する前に補強用樹脂シート10が軟化(低粘度化)する。そして、この補強用樹脂シート10は、軟化して下層のインターポーザー2に形成された層間接続端子8全体を覆うと共に接合部を覆う。接合部では、樹脂は接合状態を阻害することなく外周に押し出され、その接合部周縁を覆って当該接合部を大気(酸素)から遮断してハンダ接合中の再酸化を回避する。   Next, as shown in FIG. 9, the laminated interposer 2 is reflowed. Then, since the softening point of the reinforcing resin sheet 10 is lower than the softening point of the interlayer connection terminal 8, the reinforcing resin sheet 10 is softened (low viscosity) before the interlayer connection terminal 8 melts. The reinforcing resin sheet 10 softens and covers the entire interlayer connection terminal 8 formed in the lower layer interposer 2 and covers the joint. At the joint, the resin is extruded to the outer periphery without hindering the joint state, covers the periphery of the joint, and shields the joint from the atmosphere (oxygen) to avoid reoxidation during solder joining.

そして、前記層間接続端子8、8の接合部が軟化した補強用樹脂シート10で覆われると、各層間接続端子8、8が溶融し導通接続される。ここでは、高融点導電性金属8aは溶融せず、ハンダ8bのみが溶融する。このため、高融点導電性金属8aによって、各インターポーザー2の層間隙間が適正な隙間とされる。なお、図2(b)に示す層間接続端子8を使用した場合には、ハンダ8bのみが溶融し、導電性金属8d及び中央の高融点非導電性金属8cは溶融せず、導電性金属8dと層間接続ランド3とが導通接続される。   And if the junction part of the said interlayer connection terminals 8 and 8 is covered with the softening resin sheet 10 which softened, each interlayer connection terminal 8 and 8 will fuse | melt and will be conduct-connected. Here, the high melting point conductive metal 8a does not melt, and only the solder 8b melts. For this reason, the interlayer gap of each interposer 2 is made an appropriate gap by the high melting point conductive metal 8a. When the interlayer connection terminal 8 shown in FIG. 2B is used, only the solder 8b is melted, and the conductive metal 8d and the central high melting point non-conductive metal 8c are not melted, but the conductive metal 8d. And the interlayer connection land 3 are conductively connected.

このように、層間接続端子8、8の接合部が大気と遮断されることで、接合金属溶融から接合高温下の金属酸化を抑制することができ、良好な接合品質を得ることができる。なお、加熱雰囲気を大気の代わりに窒素にして接合中の金属酸化を回避する方法もあるが、樹脂が接合部を覆い無酸素状態が確保されれば、敢えて、窒素インフラ(高価設備)や窒素費用を投入する必要性はない。また、前記した補強用樹脂シート10に活性化成分(酸化防止剤)が入っている場合には、この活性化機能で酸化物を除去して良好な接合性を回復することが可能となる。   Thus, since the junction part of the interlayer connection terminals 8 and 8 is interrupted | blocked with air | atmosphere, metal oxidation under joining high temperature can be suppressed from joining metal melting | fusing, and favorable joining quality can be obtained. Although there is a method of avoiding metal oxidation during bonding by using nitrogen instead of air as the heating atmosphere, if the resin covers the joint and an oxygen-free state is secured, it is possible to dare to use a nitrogen infrastructure (expensive equipment) or nitrogen There is no need to spend money. Further, when an activating component (antioxidant) is contained in the reinforcing resin sheet 10 described above, it is possible to remove the oxide by this activating function and restore good bondability.

そして最後に、積層したインターポーザー2をオーブンなどに入れ、例えば120℃〜200℃の雰囲気中で軟化した補強用樹脂シート10を硬化させる。すると、図10に示すように、層間接続端子8、8の接合部を含む一方の層間接続端子8を覆って補強用樹脂層9が形成される。この補強用樹脂層9が接合部を覆って設けられることで、インターポーザー2の層間接続が機械的に増強されると共に電気的接続が安定確保される。また、インターポーザー2間の層間隙間が適正且つ安定になる。   Finally, the laminated interposer 2 is put in an oven or the like, and the reinforcing resin sheet 10 softened in an atmosphere of, for example, 120 ° C. to 200 ° C. is cured. Then, as shown in FIG. 10, a reinforcing resin layer 9 is formed so as to cover one interlayer connection terminal 8 including the joint portion of the interlayer connection terminals 8, 8. By providing the reinforcing resin layer 9 so as to cover the joint portion, the interlayer connection of the interposer 2 is mechanically enhanced and the electrical connection is stably ensured. Further, the interlayer gap between the interposers 2 becomes appropriate and stable.

以上の工程を経て製造されることにより、積層モジュールとされた半導体集積回路装置の製造品質が向上すると共に、この半導体集積回路装置を搭載した商品の市場環境下(温度環境、落下衝撃、振動など)のストレスに対する商品の信頼性を向上させることができる。   Manufactured through the above processes improves the manufacturing quality of the semiconductor integrated circuit device made into a laminated module, and also under the market environment (temperature environment, drop impact, vibration, etc.) of the product equipped with this semiconductor integrated circuit device. ) Can improve the reliability of products against stress.

「その他の実施の形態」
上述した実施の形態は、層間接続端子8の接合部及び一方の層間接続端子8を覆って補強用樹脂層9を形成したが、図11に示すように、両方の層間接続端子8、8を覆って補強用樹脂層9を形成するようにしてもよい。
"Other embodiments"
In the embodiment described above, the reinforcing resin layer 9 is formed so as to cover the joint portion of the interlayer connection terminal 8 and one of the interlayer connection terminals 8. However, as shown in FIG. The reinforcing resin layer 9 may be formed so as to cover it.

この他、図1の半導体集積回路装置では、各インターポーザー2に形成した層間接続端子8を球形状としたが、図12に示すように、層間接続端子8を円柱形状としても構わない。円柱形状の層間接続端子8としては、例えば銅や42アロイなどが使用できる。   In addition, in the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, the interlayer connection terminals 8 formed in each interposer 2 have a spherical shape, but the interlayer connection terminals 8 may have a cylindrical shape as shown in FIG. For example, copper or 42 alloy can be used as the columnar interlayer connection terminal 8.

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。   Although specific embodiments to which the present invention is applied have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

本発明は、半導体チップや電子部品が実装されたインターポーザーを、所定の隙間を空けて複数段に積層してなる半導体集積回路装置の積層技術に適用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a semiconductor integrated circuit device stacking technique in which interposers on which semiconductor chips and electronic components are mounted are stacked in a plurality of stages with a predetermined gap.

本実施の形態の半導体集積回路装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment. 本実施の形態の半導体集積回路装置で使用される層間接続端子を示す断面図であり、(a)は高融点導電性金属の表面にハンダを被覆した層間接続端子、(b)は耐熱樹脂または高融点非導電性金属の表面に導電性金属及びハンダを被覆した層間接続端子を示す。It is sectional drawing which shows the interlayer connection terminal used with the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, (a) is the interlayer connection terminal which coat | covered the solder | pewter on the surface of a refractory conductive metal, (b) is heat resistant resin or An interlayer connection terminal in which a conductive metal and solder are coated on the surface of a high melting point non-conductive metal is shown. 補強用樹脂層を形成せずに層間接続端子同士を導通接続した場合に、熱ストレスや機械的ストレスが発生し、層間接続端子の接合部に集中応力が掛かる様子を示す要部拡大断面図である。This is an enlarged cross-sectional view of the main part showing how thermal stress and mechanical stress are generated when the interlayer connection terminals are connected to each other without forming a reinforcing resin layer, and concentrated stress is applied to the junction of the interlayer connection terminals. is there. 本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法を示す工程図であり、層間接続ランド及び外部端子をインターポーザーに形成する工程を示す。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows the process of forming an interlayer connection land and an external terminal in an interposer. 本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法を示す工程図であり、層間接続ランド上に層間接続端子を実装接合する工程を示す。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows the process of mounting and joining an interlayer connection terminal on an interlayer connection land. 本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法を示す工程図であり、層間接続端子上に補強用樹脂シートを載せる工程を示す。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows the process of mounting the resin sheet for reinforcement on an interlayer connection terminal. 本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法を示す工程図であり、層間接続端子上に補強用樹脂ペーストを供給する工程を示す。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows the process of supplying the resin paste for reinforcement on an interlayer connection terminal. 本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法を示す工程図であり、インターポーザーを積層する工程を示す。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows the process of laminating | stacking an interposer. 本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法を示す工程図であり、補強用樹脂シートを軟化させて層間接続端子の接合部及び一方の層間接続端子を補強用樹脂で被覆する工程を示す。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows the process of softening a reinforcement resin sheet and coat | covering the junction part of an interlayer connection terminal, and one interlayer connection terminal with reinforcement resin. 本実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法を示す工程図であり、補強用樹脂を硬化させて補強用樹脂層を形成する工程を示す。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows the process of hardening a reinforcing resin and forming a reinforcing resin layer. 本実施の形態の半導体集積回路装置の他の例を示す断面図であり、層間接続端子全体を補強用樹脂層で被覆した一例を示す。It is sectional drawing which shows the other example of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows an example which coat | covered the whole interlayer connection terminal with the resin layer for reinforcement. 本実施の形態の半導体集積回路装置の他の例を示す断面図であり、円柱形の層間接続端子を使用した一例を示す。It is sectional drawing which shows the other example of the semiconductor integrated circuit device of this Embodiment, and shows an example using a column-shaped interlayer connection terminal. 従来の半導体集積回路装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional semiconductor integrated circuit device. 従来の半導体集積回路装置のさらに他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the conventional semiconductor integrated circuit device. 従来の半導体集積回路装置のさらに他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the conventional semiconductor integrated circuit device.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板
2…インターポーザー
3…層間接続ランド
6…半導体チップ
7…電子部品
8…層間接続端子
8a…高融点導電性金属
8b…ハンダ
8c…耐熱樹脂または高融点非導電性金属
8d…導電性金属
9…補強用樹脂層
10…補強用樹脂シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate 2 ... Interposer 3 ... Interlayer connection land 6 ... Semiconductor chip 7 ... Electronic component 8 ... Interlayer connection terminal 8a ... High melting point conductive metal 8b ... Solder 8c ... Heat-resistant resin or high melting point non-conductive metal 8d ... Conductivity Metal 9 ... Reinforcing resin layer 10 ... Reinforcing resin sheet

Claims (7)

少なくとも半導体チップを実装させたインターポーザーを、該インターポーザーに形成した層間接続ランド上の層間接続端子同士を導通接続させて複数段に積層した半導体集積回路装置であって、
前記層間接続端子を各インターポーザーの層間接続ランド上に設け、互いに導電接続される層間接続端子の少なくとも接合部を覆って補強用樹脂層を形成した
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
An interposer having at least a semiconductor chip mounted thereon is a semiconductor integrated circuit device in which interlayer connection terminals on an interlayer connection land formed on the interposer are conductively connected to each other and stacked in a plurality of stages.
A semiconductor integrated circuit device, wherein the interlayer connection terminal is provided on an interlayer connection land of each interposer, and a reinforcing resin layer is formed covering at least a joint portion of the interlayer connection terminals that are conductively connected to each other.
請求項1に記載の半導体集積回路装置であって、
前記補強用樹脂層は、前記層間接続端子を覆って設けられていることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the reinforcing resin layer is provided so as to cover the interlayer connection terminal.
請求項1に記載の半導体集積回路装置であって、
前記補強用樹脂層の軟化点を、前記層間接続端子の軟化点よりも低くしたことを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
A semiconductor integrated circuit device, wherein a softening point of the reinforcing resin layer is lower than a softening point of the interlayer connection terminal.
請求項1に記載の半導体集積回路装置であって、
前記層間接続端子は、リフロー温度で溶融しない高融点導電性金属と、リフロー温度で溶融するハンダからなり、高融点導電性金属の外表面にハンダが被覆されて形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
The interlayer connection terminal is composed of a high melting point conductive metal that does not melt at the reflow temperature and solder that melts at the reflow temperature, and is formed by covering the outer surface of the high melting point conductive metal with solder. Semiconductor integrated circuit device.
請求項1に記載の半導体集積回路装置であって、
前記層間接続端子は、耐熱樹脂、導電性金属及びハンダからなり、耐熱樹脂の外表面に導電性金属が被覆され且つこの導電性金属の外表面にハンダが被覆されて形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
The interlayer connection terminal is made of a heat-resistant resin, a conductive metal, and solder, and is formed by coating the outer surface of the heat-resistant resin with a conductive metal and coating the outer surface of the conductive metal with solder. A semiconductor integrated circuit device.
請求項1に記載の半導体集積回路装置であって、
前記層間接続端子は、リフロー温度で溶融しない高融点非導電性金属、導電性金属及びハンダからなり、高融点非導電性金属の外表面に導電性金属が被覆され且つこの導電性金属の外表面にハンダが被覆されて形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
The interlayer connection terminal is made of a high melting point non-conductive metal, a conductive metal and solder that does not melt at the reflow temperature, and the outer surface of the high melting point non-conductive metal is coated with the conductive metal and the outer surface of the conductive metal. A semiconductor integrated circuit device characterized in that it is formed by covering with solder.
少なくとも半導体チップを実装させたインターポーザーの層間接続ランド上に、該インターポーザーを複数段に積層するためのスペーサ及び回路導通接続を図る層間接続端子を接合する工程と、
前記層間接続端子の上に、該層間接続端子の軟化点よりも低い軟化点とされた補強用樹脂シートを配置する工程と、
各インターポーザーに形成した層間接続端子同士を位置合わせし、前記補強用樹脂シートを挟んでインターポーザーを積層する工程と、
積層したインターポーザーをリフローし、補強用樹脂シートを軟化させて少なくとも層間接続端子の接合部を補強用樹脂層で被覆する工程とからなる
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
Bonding a spacer for laminating the interposer in a plurality of stages and an interlayer connection terminal for circuit conduction connection on at least the interlayer connection land of the interposer on which the semiconductor chip is mounted;
On the interlayer connection terminal, a step of disposing a reinforcing resin sheet having a softening point lower than the softening point of the interlayer connection terminal;
Positioning the interlayer connection terminals formed on each interposer, and laminating the interposer with the reinforcing resin sheet sandwiched therebetween,
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device comprising: reflowing the laminated interposer, softening the reinforcing resin sheet, and covering at least the joint portion of the interlayer connection terminal with the reinforcing resin layer.
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JP2011252398A (en) * 2010-05-31 2011-12-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Inverter-integrated electric compressor

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