JP2007142017A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置において、半導体素子であるチップに設けた、チップと配線基板とのジョイント部分であるバンプの配置構造に係り、特に、半導体装置の各部材の熱膨張係数の差により発生する半導体素子であるチップ外周部での応力集中を防ぐ半導体装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an arrangement structure of bumps, which are joint portions between a chip and a wiring board, provided on a chip which is a semiconductor element in a semiconductor device, and particularly occurs due to a difference in thermal expansion coefficient of each member of the semiconductor device. The present invention relates to a semiconductor device for preventing stress concentration at a chip outer periphery which is a semiconductor element, and a manufacturing method thereof.
半導体素子であるチップを配線基板に実装する際、チップと配線基板とのジョイント部分であるバンプをチップに形成し、バンプと配線基板を接合することにより実装している。 When a chip, which is a semiconductor element, is mounted on a wiring board, bumps, which are joint portions between the chip and the wiring board, are formed on the chip, and the bumps are mounted by bonding the wiring board.
以下、図面を用いて従来例を説明する。図6(a)は、チップを配線基板上に実装してなる半導体装置の斜視図、図6(b)は、図6(a)の破線E−E’に沿って切断した断面図、図6(c)は、バンプが形成されたチップの平面図である。 Hereinafter, a conventional example will be described with reference to the drawings. 6A is a perspective view of a semiconductor device in which a chip is mounted on a wiring board. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along a broken line EE ′ in FIG. 6 (c) is a plan view of a chip on which bumps are formed.
従来の半導体装置16は、チップ10と配線基板11を備えており、複数のバンプ13が複数の同心円状の円周上に配置されている。配線基板表面の電極15に対応したバンプ13をチップ10に形成し、チップ10と配線基板11とを接合する。また、チップ10と配線基板11間は封止樹脂14で埋め補強する。
A conventional semiconductor device 16 includes a
チップ10と配線基板11,バンプ13,封止樹脂14はそれぞれ異なる熱膨張係数をもつため、バンプ13を配置する領域の外周部では中心部と比較してより大きな応力が加わっている。また、チップ10の外周部では応力集中が発生する。電気的接続の信頼性を向上させるために、径の異なる複数の同心円状の円周上にバンプ13を配置し、さらにチップ10の四隅に補強バンプ12を設けている。
Since the
従来例では、バンプ13を同心円状に配置することにより、チップ10のコーナー部へバンプを配置する場合に比べ、バンプへの応力集中は緩和されている。
しかしながら、応力は距離に大略比例して大きくなるため、同心円状に配置されたバンプ配置では、同心円の径の大きい円周上に配置されたバンプに係る応力は、同心円の径の小さい円周上に配置されたバンプに係る応力より大きくなるので、外周部のバンプへの応力緩和は十分でないという問題があった。 However, since the stress increases substantially in proportion to the distance, in the bump arrangement arranged concentrically, the stress related to the bump arranged on the circumference having a large diameter of the concentric circle is on the circumference having a small diameter of the concentric circle. Therefore, there is a problem that stress relaxation to the bumps on the outer peripheral portion is not sufficient.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、半導体装置の半導体素子であるチップ、配線基板、チップと配線基板とのジョイント部分であるバンプ、封止樹脂など、各部材のそれぞれの熱膨張係数の差により生じる応力を緩和できるバンプの配置構造として、複数のバンプを円形に配置し、バンプの配置される領域の中心部から外周部にかけてバンプの配置密度を高くして、応力集中によるチップ配線基板間の接合不良を防止する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and includes a chip that is a semiconductor element of a semiconductor device, a wiring board, a bump that is a joint portion between the chip and the wiring board, a sealing resin, and the like. As a bump arrangement structure that can relieve stress caused by the difference in thermal expansion coefficient of each member, multiple bumps are arranged in a circle, and the bump arrangement density is increased from the center to the outer periphery of the area where the bumps are arranged. Thus, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that prevent a bonding failure between chip wiring boards due to stress concentration.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載した半導体装置は、半導体素子であるチップと、チップを搭載する配線基板と、チップと配線基板のジョイント部分としてチップに配置し接合したバンプとを有し、バンプを配置した領域において、チップの中心からの距離の大きい位置に配置したバンプが、チップの中心からの距離の小さい位置に配置したバンプよりもバンプの断面積が大きいことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to
また、請求項2,3に記載した半導体装置は、請求項1の半導体装置のバンプを配置した領域において、バンプを径の異なる同心円の円周上に配置して、同心円の大きな径の円周上に配置したバンプが、同心円の小さな径の円周上に配置したバンプよりもバンプの断面積が大きいこと、さらに、バンプの最も大きな断面積が、バンプの最も小さな断面積の6倍以下であることを特徴とする。 According to a second and third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, in the region where the bumps are arranged, the bumps are arranged on the circumferences of concentric circles having different diameters. The bump placed above has a larger cross-sectional area than the bump placed on the circumference of a concentric circle with a small diameter, and the largest cross-sectional area of the bump is less than 6 times the smallest cross-sectional area of the bump. It is characterized by being.
この構成により、半導体装置を構成する各部材の各々異なった熱膨張係数により生じる応力を緩和でき、接合の信頼性を向上すること、さらに、応力集中が起こる可能性をより低くできる。 With this configuration, it is possible to relieve the stress caused by the different thermal expansion coefficients of the respective members constituting the semiconductor device, improve the reliability of bonding, and further reduce the possibility of stress concentration.
また、請求項4に記載した半導体装置は、半導体素子であるチップと、チップを搭載する配線基板と、チップと配線基板のジョイント部分としてチップに配置し接合したバンプとを有し、バンプを配置した領域において、バンプを径の異なる同心円の円周上に配置して、同心円の小さな径の円周上に配置したバンプより、同心円の大きな径の円周上に配置したバンプの数を多くしてバンプの配置密度を高くしたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a chip which is a semiconductor element, a wiring board on which the chip is mounted, and a bump which is arranged and bonded to the chip as a joint portion of the chip and the wiring board. In this area, bumps are arranged on the circumference of concentric circles with different diameters, and the number of bumps arranged on the circumference of a large diameter of concentric circles is larger than the bumps arranged on the circumference of small diameters of concentric circles. The feature is that the bump arrangement density is increased.
また、請求項5に記載さいた半導体装置は、請求項4の半導体装置の円周上に配置したバンプの最も多い数が、バンプの最も少ない数の55倍以下であることを特徴とする。
The semiconductor device described in
この構成により、半導体装置を構成する各部材の各々異なった熱膨張係数により生じる応力を緩和でき、接合の信頼性を向上すること、さらに、応力集中が起こる可能性をより低くできる。 With this configuration, it is possible to relieve the stress caused by the different thermal expansion coefficients of the respective members constituting the semiconductor device, improve the reliability of bonding, and further reduce the possibility of stress concentration.
また、請求項6に記載した半導体装置は、半導体素子であるチップと、チップを搭載する配線基板と、チップと配線基板のジョイント部分としてチップに配置し接合したバンプとを有し、バンプを配置した領域において、バンプをチップの中心から放射状に配置して、チップの中心から外周に向かうにつれて、配置するバンプの間隔を狭くしてバンプの配置密度を高くしたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a chip which is a semiconductor element, a wiring board on which the chip is mounted, and a bump which is arranged and bonded to the chip as a joint portion between the chip and the wiring board. In this area, bumps are arranged radially from the center of the chip, and as the distance from the center of the chip toward the outer periphery, the interval between the arranged bumps is narrowed to increase the arrangement density of the bumps.
この構成により、半導体装置を構成する各部材の各々異なった熱膨張係数により生じる応力を緩和でき、接合の信頼性を向上すること、さらに、バンプを一直線上に配置して容易に形成することができる。 With this configuration, it is possible to relieve stress caused by different thermal expansion coefficients of the respective members constituting the semiconductor device, to improve the reliability of bonding, and to easily form bumps on a straight line. it can.
また、請求項7に記載した半導体装置は、請求項1〜6の半導体装置に配線基板とチップの間に充填する封止樹脂を有し、封止樹脂を、配線基板表面の電極と接合するバンプを配置した領域にのみ塗布することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects has a sealing resin filled between the wiring board and the chip, and the sealing resin is bonded to the electrode on the surface of the wiring board. It is characterized in that it is applied only to the area where the bumps are arranged.
また、請求項8に記載した半導体装置は、半導体素子であるチップと、チップを搭載する配線基板と、チップと配線基板のジョイント部分としてチップの円形の領域に配置し接合したバンプと、配線基板とチップの間に充填する封止樹脂とを有し、封止樹脂を、配線基板表面の電極と接合するバンプを配置した領域にのみ塗布することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a chip that is a semiconductor element, a wiring board on which the chip is mounted, a bump that is disposed and bonded to a circular area of the chip as a joint portion between the chip and the wiring board, and a wiring board. And a sealing resin filled between the chips, and the sealing resin is applied only to a region where bumps to be bonded to the electrodes on the surface of the wiring substrate are disposed.
これにより、封止樹脂により生じる応力も緩和でき接合の信頼性を向上することができる。 Thereby, the stress caused by the sealing resin can be relaxed and the reliability of the bonding can be improved.
また、請求項9に記載した半導体装置の製造方法は、半導体素子であるチップ上にチップと配線基板のジョイント部分としてバンプを円形の領域に配置して接合する工程と、配線基板に封止樹脂を塗布する工程と、封止樹脂が塗布された配線基板上にバンプを配置したチップを搭載する工程と、チップと配線基板間に充填した封止樹脂を硬化させる工程とからなる半導体装置の製造方法であって、封止樹脂の充填部分は、バンプを配置した領域であり、封止樹脂の充填部分の高さを、配線基板とチップ間の距離として、バンプを配置した領域に充填部分の高さを掛けて求めた封止樹脂の充填部分の体積から、バンプの総体積を引いて封止樹脂の塗布量を決定することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step of placing a bump in a circular region as a joint portion between a chip and a wiring board on a chip that is a semiconductor element; A semiconductor device comprising: a step of applying a chip, a step of mounting a chip having bumps disposed on a wiring substrate coated with a sealing resin, and a step of curing the sealing resin filled between the chip and the wiring substrate The filling portion of the sealing resin is a region where the bump is arranged, and the height of the filling portion of the sealing resin is the distance between the wiring board and the chip, and the filling portion is filled in the region where the bump is arranged. The coating amount of the sealing resin is determined by subtracting the total volume of the bumps from the volume of the filling portion of the sealing resin obtained by multiplying the height.
本発明によれば、応力に大略比例したバンプの配置密度を有し、これにより、熱膨張係数の差による応力集中を緩和して、接合不良の発生を防ぐことができるという効果を奏する。 According to the present invention, the bump arrangement density is approximately proportional to the stress, thereby reducing the stress concentration due to the difference in thermal expansion coefficient and preventing the occurrence of bonding failure.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)は本発明の実施の形態1におけるバンプの配置を有する半導体装置の正面図、図1(b)は図1(a)の破線A−A’に沿って切断した断面図を示す図である。 1A is a front view of a semiconductor device having a bump arrangement according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a broken line AA ′ in FIG. FIG.
本実施の形態1について図1(a),(b)を参照しながら説明する。図1(a),(b)に示すように、半導体素子であるチップ2のパターン形成面上で3つの同心円の円周上に配置されたバンプ3a,3b,3cを有する半導体装置1aである。本実施の形態1におけるバンプは配線基板表面の電極に対応していることとする。
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). As shown in FIGS. 1A and 1B, a semiconductor device
また、3つの同心円の円周上にバンプ径の異なるバンプを配置する。最も小さい円周上に配置されたバンプ3a、中間の円周上に配置されたバンプ3b、最も大きい円周上に配置されたバンプ3cとし、チップの中心から最も小さい円周上に配置されたバンプ3aまでの距離を「1」、中間の円周上に配置されたバンプ3bまでの距離を「3」、最も大きい円周上に配置されたバンプ3cまでの距離を「5」とすると、バンプ3bの径はバンプ3aの径の3倍、バンプ3cの径はバンプ3aの径の5倍である。
Also, bumps having different bump diameters are arranged on the circumference of three concentric circles. The
以上のように構成された半導体装置1aについて、その原理を説明する。半導体装置1aを構成する各部材は、各々異なった熱膨張係数をもっているため、昇温時に熱膨張係数の差による力で応力が発生し、その応力はチップ2の中心部からの距離に大略比例して大きくなる。そこで、本実施の形態1は、バンプの径を応力に合わせ変化させることで、バンプとチップ2や、バンプと配線基板表面の電極の接合面積に係る応力を均一にすることができる。
The principle of the semiconductor device 1a configured as described above will be described. Since each member constituting the semiconductor device 1a has a different thermal expansion coefficient, a stress is generated by a force due to the difference in the thermal expansion coefficient when the temperature is raised, and the stress is approximately proportional to the distance from the center portion of the
以上の原理により、接合部に発生する応力集中を防止することができる。また、本実施の形態1は、外周部のバンプの断面積が、中心部のバンプの断面積よりも大きいことにより、外部から加わる応力に対してより大きい効果を得ることができる。 Based on the above principle, stress concentration occurring in the joint can be prevented. Further, in the first embodiment, since the cross-sectional area of the outer peripheral bump is larger than the cross-sectional area of the central bump, it is possible to obtain a greater effect on the externally applied stress.
なお、本実施の形態1では同心円の円周上に配置するバンプとしたが、同心円でなくても構わない。また、3つの円周を用いて説明をしたが、複数存在すればよい。さらに、チップ2の中心からの距離に比例させてバンプの径を大きくしたが、必ずしも比例させてバンプの径を大きくしなくても構わない。ただし、一般的に使用されるはんだバンプの場合、バンプの断面積を大きくするとほぼ比例的にバンプの高さも大きくなるため、チップ2の面内でのバンプの高さの差への許容量は100μm以下である。したがって、バンプの最小断面の径を20μmとするとバンプの断面の面積比は6倍以下であることが望ましい。
In the first embodiment, the bumps are arranged on the circumference of a concentric circle. However, the bumps need not be concentric. Moreover, although it demonstrated using three circumferences, multiple should just exist. Further, although the bump diameter is increased in proportion to the distance from the center of the
また、バンプの断面の面積比を6倍より大きくすると、チップを配線基板に搭載する時、チップ2と配線基板とのジョイント部分であるバンプの形状は変形し、バンプ断面がバンプの隣接する方向に大きくなるため、隣接するバンプと接触し、ショートしてしまう問題があるので、好適には6倍以下とするのが好ましい。
If the area ratio of the bump cross section is larger than 6 times, when the chip is mounted on the wiring board, the shape of the bump, which is a joint part between the
次に、図2(a)は本発明の実施の形態2におけるバンプの配置を有する半導体装置の正面図、図2(b)は図2(a)の破線B−B’に沿って切断した断面図を示す図である。 Next, FIG. 2A is a front view of the semiconductor device having the bump arrangement in the second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is cut along the broken line BB ′ in FIG. It is a figure which shows sectional drawing.
本実施の形態2について、図2(a),(b)を参照しながら説明する。図2(a),(b)に示すように、半導体素子であるチップ2のパターン形成面上で3つの同心円の円周上に配置されたバンプ4a,4b,4cを有する半導体装置1bである。本実施の形態2におけるバンプは配線基板表面の電極に対応していることとする。
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). As shown in FIGS. 2A and 2B, the
また、3つの同心円について、最も径の小さい円周上に配置されたバンプ4a、中間の円周上に配置されたバンプ4b、最も大きい円周上に配置されたバンプ4cとして、チップ2の中心からバンプ4aまでの距離を「1」、バンプ4bまでの距離を「3」、バンプ4cまでの距離を「5」とすると、中間の円周上に配置されるバンプ4bの数は、最も小さい円周上に配置するバンプ4aの数の3倍存在し、また最も大きい円周上に配置されたバンプ4cの数は、最も小さい円周上に配置されたバンプ4aの数の5倍存在する。
Further, with respect to the three concentric circles, the center of the
以上のように構成された半導体装置1bについて、その原理を説明する。半導体装置1bを構成する各部材は、各々異なった熱膨張係数をもっているため、昇温時に熱膨張係数の差による力で応力が発生し、その応力はチップ2の中心部からの距離に大略比例して大きくなる。そこで、本実施の形態2は、バンプの配置密度を応力に合わせ変化させることで、バンプとチップ2や、バンプと配線基板表面の電極の接合面積に係る応力を均一にすることができる。
The principle of the
以上の原理により、接合部に発生する応力集中を防止することができる。また、本実施の形態2は、バンプの配置密度を変化させ、バンプの断面積を均一にすることにより、バンプ高さのばらつきを抑えることができ、接合の信頼性向上を得ることができる。 Based on the above principle, stress concentration occurring in the joint can be prevented. Further, in the second embodiment, by changing the bump arrangement density and making the bump cross-sectional area uniform, it is possible to suppress variations in bump height and to improve the bonding reliability.
なお、本実施の形態2では同心円の円周上に配置するバンプとしたが、同心円でなくても構わない。また、3つの円周を用いて説明をしたが、複数存在すればよい。さらに、チップ2の中心からの距離に比例させてバンプの配置数を変化させたが、必ずしも比例させてバンプの数を増加させなくても構わない。ただし、チップ2を配線基板に搭載する実装時にバンプは変形して、バンプ断面はバンプの隣接する方向に大きくなり、隣接するバンプと接触してショートを起こす可能性があるので、バンプとバンプの間の距離、つまりバンプ間ピッチは、一定の間隔が必要である。いま、バンプの断面の径を20μmとすると、チップ2の面内でのバンプ間ピッチは40μm以上とし、最も大きい円周径を9900μm、最も小さい円周径を180μmとした場合で計算すると、バンプの最小断面の径が20μmで最も多いバンプの配置数は最も少ないバンプの配置数の55倍以下であることが望ましい。
In the second embodiment, the bumps are arranged on the circumference of a concentric circle. However, the bumps may not be a concentric circle. Moreover, although it demonstrated using three circumferences, multiple should just exist. Further, although the number of bumps arranged is changed in proportion to the distance from the center of the
次に、図3(a)は本発明の実施の形態3におけるバンプの配置を有する半導体装置の正面図、図3(b)は図3(a)の破線C−C’に沿って切断した断面図を示す図である。 Next, FIG. 3A is a front view of the semiconductor device having the bump arrangement in the third embodiment of the present invention, and FIG. 3B is cut along the broken line CC ′ in FIG. It is a figure which shows sectional drawing.
本実施の形態3について、図3(a),(b)を参照しながら説明する。図3(a),(b)に示すように、半導体素子であるチップ2のパターン形成面上で放射状に配置されたバンプ5a,5bを有する半導体装置1cである。本実施の形態3におけるバンプは配線基板表面の電極に対応していることとする。
The third embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). As shown in FIGS. 3A and 3B, the semiconductor device 1c has bumps 5a and 5b arranged radially on the pattern forming surface of the
バンプを、バンプの配置される領域に放射状に配置し、その放射線上に配置されたバンプの配置密度は、チップ2中心部の領域に配置されたバンプ5aより外周部に近づく領域に配置されたバンプ5bの方が高くなるように配置する。ただし放射状に配置されたバンプの各直線について、各々の直線でのバンプの数は等しくなくても構わない。
The bumps are arranged radially in the area where the bumps are arranged, and the arrangement density of the bumps arranged on the radiation is arranged in an area closer to the outer periphery than the bumps 5a arranged in the central area of the
以上のように構成された半導体装置1cについて、その原理を説明する。半導体装置1cを構成する各部材は、各々異なった熱膨張係数をもっているため、昇温時に熱膨張係数の差による力で応力が発生し、その応力はチップ2の中心部からの距離に大略比例して大きくなる。そこで、本実施の形態3は、バンプの配置密度を応力の変化に応じて変化させることで応力を分散させることができ、接合性の向上を図ることができる。また、本実施の形態3は、バンプを一直線上に配置させるため、バンプが容易に形成できる。
The principle of the semiconductor device 1c configured as described above will be described. Since each member constituting the semiconductor device 1c has a different thermal expansion coefficient, a stress is generated by a force due to the difference in the thermal expansion coefficient when the temperature is raised, and the stress is approximately proportional to the distance from the center portion of the
次に、図4は本発明の実施の形態4における半導体装置の断面図である。本実施の形態4について、図4を参照しながら説明する。また、図4に示すように、半導体素子1dにおけるバンプ8は配線基板7表面の電極6に対応していることとする。
Next, FIG. 4 is a sectional view of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment will be described with reference to FIG. Further, as shown in FIG. 4, the
半導体素子であるチップ2には、チップ2と配線基板7とのジョイント部分であるバンプ8が円形に配置されて形成されており、配線基板表面の電極6にバンプ8を介してチップ2を接合している。また、配線基板7とチップ2の間には、封止樹脂9が充填されている。この充填される封止樹脂9の領域は、円形に配置されたバンプ8が存在する部分のみに存在している。
On the
以上のように構成された半導体装置1dについて、その原理を説明する。半導体装置1dを構成する各部材、つまりチップ2,配線基板7,封止樹脂9は、各々異なった熱膨張係数をもっているため、昇温時に熱膨張係数の差による力で応力が発生し、その応力はチップ2の中心部からの距離に大略比例して大きくなる。よって封止樹脂9も応力発生に係わることから、封止樹脂9の充填領域部を円形にすることで、封止樹脂9の応力緩和を得ることができる。なお、封止樹脂9を充填する部分は、バンプ8を配置する領域よりも大きい範囲でも構わない。
The principle of the
また、前述の実施の形態1〜3のように、チップ2のバンプを配置した領域に、本実施の形態4の封止樹脂9を充填することで、より接合の信頼性を向上することができる。
In addition, as in the first to third embodiments described above, the bonding reliability can be further improved by filling the region where the bumps of the
次に、図5(a)は本発明の実施の形態5におけるバンプの配置を有する半導体装置の平面図、図5(b)は図5(a)の破線A−A’の断面図、図5(c)は半導体素子であるチップを配線基板に接合する工程を示す断面図、図5(d)は半導体装置の断面図、図5(e)は半導体装置の斜視図である。 Next, FIG. 5A is a plan view of the semiconductor device having the bump arrangement according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the broken line AA ′ in FIG. 5C is a cross-sectional view showing a process of bonding a chip, which is a semiconductor element, to a wiring board, FIG. 5D is a cross-sectional view of the semiconductor device, and FIG. 5E is a perspective view of the semiconductor device.
本実施の形態5における半導体装置の製造方法について、図5(a)〜(e)を参照しながら説明する。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施の形態5における製造方法は、まず、半導体素子であるチップ2のパターン形成面上でバンプ8を円形に形成する(図5(a),(b)参照)。一般にバンプ8は金や半田などからできている。しかし、他の金属でも構わない。
In the manufacturing method according to the fifth embodiment, first, bumps 8 are formed in a circle on the pattern formation surface of
次に、図5(c)に示す、バンプ8の付いたチップ2と配線基板7を接合させる工程において、封止樹脂9を用いて、バンプ8の配置された領域のみを接合する。一般に封止樹脂9はエポキシ系のものを用いることが多いが、エポキシ系以外のものでも構わない。また本実施の形態5のバンプ8は配線基板表面の電極6に対応していることとする。
Next, in the step of bonding the
この接合させる工程において、まず、配線基板7上に封止樹脂9を滴下し、上部よりバンプ8の付いたチップ2を降下し、バンプ8と電極6を当接するように配線基板7上に搭載することにより、滴下した封止樹脂9が伸び、円形にバンプ8が配置されている部分に封止樹脂9が広がり、この封止樹脂9を硬化させ接合させる製造方法である。
In this bonding step, first, the sealing
ただし、封止樹脂9を硬化させるためには、一般に150℃程度で約2時間硬化炉中に置かなければならない。封止樹脂充填部分の高さは、配線基板と半導体素子であるチップ2間の距離とし、封止樹脂9を塗布する体積はバンプ8を配置する領域に対応する配線基板7の円形部分に樹脂充填部の高さを掛けて、その体積から複数のバンプ8の総体積を引いて封止樹脂9の量を決定する。
However, in order to cure the sealing
以上のような製造方法について、その原理を説明する。半導体装置1dを構成する各部材、つまりチップ2,配線基板7,封止樹脂9は、各々異なった熱膨張係数をもっているため、昇温時に熱膨張係数の差による力で応力が発生し、その応力はチップ2の中心部からの距離に大略比例して大きくなる。よって封止樹脂9も応力発生に係わることから、封止樹脂9を塗布する領域を円形にすることで、封止樹脂9の応力緩和を得ることができる。
The principle of the manufacturing method as described above will be described. Since each member constituting the
なお、封止樹脂9を塗布する部分は、バンプ8を配置する領域よりも大きい範囲でも構わない。また、本実施の形態5の製造方法は、チップ2と配線基板7との接合および封止樹脂の注入を同時に行うことができるので、製造時間の短縮に有効である。
The portion where the sealing
本発明に係る半導体装置およびその製造方法は、応力に大略比例したバンプの配置密度を有して、熱膨張係数の差による応力集中を緩和し、接合不良の発生を防ぐことができ、半導体装置において、半導体素子であるチップに設けた、チップと配線基板とのジョイント部分であるバンプの配置構造に係り、半導体装置の各部材の熱膨張係数の差により発生するチップ外周部での応力集中の防止に有用である。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention have a bump arrangement density substantially proportional to stress, can relieve stress concentration due to a difference in thermal expansion coefficient, and can prevent occurrence of bonding failure. In this case, the stress concentration at the outer periphery of the chip is caused by the difference in the thermal expansion coefficient of each member of the semiconductor device in relation to the arrangement structure of the bump which is the joint portion between the chip and the wiring board provided on the chip as the semiconductor element. Useful for prevention.
1a,1b,1c,1d,16 半導体装置
2,10 チップ
3a,3b,3c,4a,4b,4c,5a,5b,8,13 バンプ
6,15 電極
7,11 配線基板
9,14 封止樹脂
12 補給バンプ
1a, 1b, 1c, 1d, 16
Claims (9)
前記バンプを配置した領域において、前記チップの中心からの距離の大きい位置に配置した前記バンプが、前記チップの中心からの距離の小さい位置に配置した前記バンプよりも前記バンプの断面積が大きいことを特徴とする半導体装置。 A chip that is a semiconductor element, a wiring board on which the chip is mounted, and a bump that is arranged and bonded to the chip as a joint part of the chip and the wiring board,
In the region where the bumps are arranged, the bump arranged at a position with a large distance from the center of the chip has a larger sectional area of the bump than the bump arranged at a position with a small distance from the center of the chip. A semiconductor device characterized by the above.
前記バンプを配置した領域において、前記バンプを径の異なる同心円の円周上に配置して、前記同心円の小さな径の円周上に配置した前記バンプより、前記同心円の大きな径の円周上に配置した前記バンプの数を多くして前記バンプの配置密度を高くしたことを特徴とする半導体装置。 A chip that is a semiconductor element, a wiring board on which the chip is mounted, and a bump that is arranged and bonded to the chip as a joint part of the chip and the wiring board,
In the region where the bumps are arranged, the bumps are arranged on the circumference of a concentric circle having a different diameter, and the bumps arranged on the circumference of the concentric circle having a small diameter are arranged on the circumference of the concentric circle having a large diameter. A semiconductor device characterized in that the number of the arranged bumps is increased to increase the arrangement density of the bumps.
前記バンプを配置した領域において、前記バンプを前記チップの中心から放射状に配置して、前記チップの中心から外周に向かうにつれて、配置する前記バンプの間隔を狭くして前記バンプの配置密度を高くしたことを特徴とする半導体装置。 A chip which is a semiconductor element; a wiring board on which the chip is mounted; and a bump which is arranged and bonded to the chip as a joint part of the chip and the wiring board,
In the area where the bumps are arranged, the bumps are arranged radially from the center of the chip, and as the distance from the center of the chip toward the outer periphery, the interval between the arranged bumps is reduced to increase the arrangement density of the bumps. A semiconductor device.
前記封止樹脂を、前記配線基板表面の電極と接合する前記バンプを配置した領域にのみ塗布することを特徴とする半導体装置。 A chip which is a semiconductor element; a wiring board on which the chip is mounted; a bump which is arranged and joined in a circular area of the chip as a joint portion between the chip and the wiring board; and a space between the wiring board and the chip Sealing resin to be
The semiconductor device, wherein the sealing resin is applied only to a region where the bumps to be bonded to the electrodes on the surface of the wiring board are disposed.
前記封止樹脂の充填部分は、前記バンプを配置した領域であり、前記封止樹脂の充填部分の高さを、前記配線基板と前記チップ間の距離として、前記バンプを配置した領域に前記充填部分の高さを掛けて求めた前記封止樹脂の充填部分の体積から、前記バンプの総体積を引いて前記封止樹脂の塗布量を決定することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of placing bumps in a circular area as a joint portion between the chip and the wiring substrate on a chip that is a semiconductor element and bonding, a step of applying a sealing resin to the wiring substrate, and the sealing resin being applied A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of mounting the chip on which the bumps are arranged on the wiring substrate, and a step of curing the sealing resin filled between the chip and the wiring substrate,
The filling portion of the sealing resin is a region where the bumps are arranged, and the filling region is filled with the height of the filling portion of the sealing resin as a distance between the wiring board and the chip. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: subtracting the total volume of the bumps from the volume of the filled portion of the sealing resin obtained by multiplying the height of the portion to determine the coating amount of the sealing resin.
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