JP2007012953A - フリップチップ接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フリップチップ接続部の高さを大きくとることができるフリップチップ接合方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法に改良を加えたものである。本方法は、半導体チップの金属バンプ、プリント基板の端子のそれぞれに半田を取り付け、半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とする方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、超高速アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）の半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法に関し、フリップチップ接続部の高さを大きくとることができるフリップチップ接合方法に関する。

従来技術におけるフリップチップ実装工程は、例えば、図３に示すように、ＡＤＣ等の半導体チップ１１には金バンプ１２が形成され、一方のプリント基板１３には、ソルダレジスト１４が形成され、配線端子１５上に、半田がプリコートして得られた半田プリコート部１６を備えている。ソルダレジスト１４は、半導体チップ１１との接続部分である配線端子１５以外の配線部分とプリント基板表面を保護している。
そして、金バンプ―半田フリップチップ接合では、この金バンプ１２と半田プリコート部１６の位置合わせを行った後に、熱により半田を溶融させて接合する。

特開２００３−２３４３６２号公報（第３頁〜第４頁 第１図）

しかし、従来技術で説明した、フリップチップ実装工程において、フリップチップ接合を行う際に、プリント基板上に塗布されているレジストの厚みが問題となる。即ち、図３に示すように、金バンプ１２の高さａと半田プリコート部１６の高さｂの和が、レジスト厚ｃよりも小さいと、金バンプ１２と配線端子１５は接触することができず、接合不良となってしまう。

この接続部の高さを調整する方法としては、レジスト厚の調整、金バンプ１２の高さ及び半田プリコート部１６の高さ調整がある。
しかし、金バンプ１２の高さは、ワイヤボンディング法で形成される場合、使用する金ワイヤ径に比例するため、金バンプ１２の高さを大きくするためには、金バンプ径を大きくする必要があり、これは半導体基板側の端子の端子間ピッチの制限を受ける。そのため、現状のワイヤボンディング法ではファインピッチ化と金バンプ高さの維持が両立できない。
半田プリコート部１６の高さは、スーパージャフィット法で形成される場合、使用する半田粒子の大きさに比例する。こちらも、プリント基板側の端子ピッチの制限を受け、ファインピッチ化が進むと、隣り合う端子間の半田ブリッジを避けるためには、高さを低く抑えなければいけない方向になる。
フリップピッチ接続部の高さ調整が困難であるため、現状ではレジスト厚さの調整がメインとなっている。
従って、レジスト厚の共用範囲を広くとるために、フリップチップ接続部の高さを大きくとることに解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明のうち請求項１記載の発明は、
半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法において、
前記半導体チップの金属バンプ、前記プリント基板の端子のそれぞれに半田を取り付け、
前記半導体チップの金属バンプと前記プリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、
半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法において、
前記プリント基板の端子に半田を取り付け、
前記プリント基板の端子に取り付けられた半田に接着剤により半田粒子を接着させ、
前記半導体チップの金属バンプと前記プリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、
半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法において、
前記半導体チップの金属バンプ、前記プリント基板の端子のそれぞれに半田を取り付けると共に、プリント基板の端子に取り付けられた半田に接着剤により半田粒子を接着させ、
前記半導体チップの金属バンプと前記プリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、
半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法において、
前記半導体チップの金属バンプ、前記プリント基板の端子のそれぞれに半田を取り付けると共に、半導体チップの金属バンプ、プリント基板の端子に取り付けられた半田に接着剤により半田粒子を接着させ、
前記半導体チップの金属バンプと前記プリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とするものである。

本発明によれば、半導体チップの金属バンプの高さ、又はプリント基板の端子に設けた半田の高さを従来よりも高くとることにより、厳密に厚さ管理の必要があったプリント基板のレジスト厚の許容範囲を緩めることができる。
これは、ファインピッチ化が進み、金属バンプ、及びプリント基板の端子に設けた半田が、より低く形成されるようになり、且つプリント基板のレジスト厚の調整が限界となった場合に効果を発揮する。

次に、本願発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。

本願発明に係るフリップチップ接合方法は、所謂、従来技術で説明したものと同じく、一般的な金バンプー半田フリップチップ実装パッケージにおけるフリップチップ接合であることには変わりなく、塗布されたソルダレジストの厚み分を緩やかな許容範囲にしてフリップチップ接合するようにしたものであり、それには、（１）：半導体チップ側の金バンプを高くする手法、（２）：プリント基板側の配線端子に設けた半田プリコート部を高くする手法、（３）：（１）と（２）を組み合わせた手法の３通りがある。以下、（１）と（２）の手法について説明する。

（１）半導体チップ側の金バンプの高さを高くする手法
金バンプ側を高くする手法は、金バンプに半田コーティングすることで、金バンプ自体の高さを高くする手法であり、それは図１に示すように、金バンプ１２形成後の半導体チップ１１を、金バンプ１２の部分のみ溶融半田２１が貯留されている溶融半田槽２２に浸し、金バンプ１２表面を半田でコーティングして半田コーティング部２３を形成する。

このようにして金バンプ１２に半田でコーティングして半田コーティング部２３を形成すると、そのコーティングした分だけ高さが高くなる。即ち、半田コーティング部２３の高さａ'は元の金バンプ高さａよりも高くなる。この後、従来通りに、プリント基板１３の配線端子１５に設けた半田プリコート部１６とフリップチップ接合を行う。

（２）プリント基板側の配線端子に設けた半田プリコート部を高くする手法
配線端子側を高くする手法は、配線端子に設けた半田プリコート部に更に半田粒子を接着させて高さを高くする手法であり、それは図２に示すように、プリント基板１３側の配線端子１５に設けた半田プリコート部１６の表面に接着剤２４を塗布した後に、半田粒子２５をコーティングする。こうすることで、半田粒子２５分だけ高さを高くすることができる。

この状態で金バンプ形成後の半導体基板１１とフリップチップ接合を行うと、半田粒子２５が溶け、金バンプ１２側に表面張力で移動するため、半田プリコート量が従来よりも多いにも関わらず、隣接端子とのブリッジを避けることができる。金バンプー半田フリップチップ接合部は、従来よりも半田量が多く、高さも稼ぐことができるため、レジストの高さに対して許容範囲を緩やかにすることができるのである。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、金バンプ１２は、金だけでなく、半田との濡れ性が良好な金属材料であればよい。つまり、金属バンプであればよい。

また、図２に示すように、プリント基板１３側の半田プリコート部１６にだけ、接着剤２４により半田粒子を接着する構成を示したが、図１に示す半田プリコート部１６及び半田コーティング部２３の両方に、接着剤により、半田粒子を接着し、半導体チップ１１の金バンプ１２とプリント基板１３の配線端子１５とを半田により接合するものでもよい。

本願発明の半導体チップ側の金バンプに半田コーティング部を設けて高さを稼いだ様子を示した説明図である。 本願発明のプリント基板の配線端子に設けた半田プリコート部に半田粒子を接着させることにより高さを稼いだ様子を示した説明図である。 従来技術における一般的な金バンプ―半田フリップチップ実装パッケージの、フリップチップ接合直前の構造の断面図である。

符号の説明

１１ 半導体チップ
１２ 金バンプ
１３ プリント基板
１４ ソルダレジスト
１５ 配線端子
１６ 半田プリコート部
２１ 溶融半田
２２ 溶融半田槽
２３ 半田コーティング部
２４ 接着剤
２５ 半田粒子

Claims (4)

1. 半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法において、
   前記半導体チップの金属バンプ、前記プリント基板の端子のそれぞれに半田を取り付け、
   前記半導体チップの金属バンプと前記プリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とするフリップチップ接合方法。
2. 半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法において、
   前記プリント基板の端子に半田を取り付け、
   前記プリント基板の端子に取り付けられた半田に接着剤により半田粒子を接着させ、
   前記半導体チップの金属バンプと前記プリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とするフリップチップ接合方法。
3. 半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法において、
   前記半導体チップの金属バンプ、前記プリント基板の端子のそれぞれに半田を取り付けると共に、プリント基板の端子に取り付けられた半田に接着剤により半田粒子を接着させ、
   前記半導体チップの金属バンプと前記プリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とするフリップチップ接合方法。
4. 半導体チップの金属バンプとプリント基板の端子とを半田で接合するフリップチップ接合方法において、
   前記半導体チップの金属バンプ、前記プリント基板の端子のそれぞれに半田を取り付けると共に、半導体チップの金属バンプ、プリント基板の端子に取り付けられた半田に接着剤により半田粒子を接着させ、
   前記半導体チップの金属バンプと前記プリント基板の端子とを半田により接合することを特徴とするフリップチップ接合方法。
   

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