JP2011171578A - 半導体装置、積層型半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置100は、はんだ材よりも融点の高い導電性ボール4がはんだ5で接合された電極パッド3を有するプリント配線板1と、プリント配線板1に実装された半導体素子2と、を備えている。さらに、半導体装置100は、導電性ボール4の電極パッド3に接合された部分とは反対側の部分を露出するようにプリント配線板1に形成され、はんだ5を再溶融させた際に電極パッド3に対する導電性ボール4の位置ずれを規制する規制部6を備えている。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す説明図である。図1に示すように、半導体装置100は、BGAの半導体パッケージであり、プリント配線板1と、プリント配線板1に実装される半導体素子2と、を備えている。このプリント配線板1は、インターポーザであり、その半導体素子2が搭載される面を表面とすると、プリント配線板1の表面には、ソルダーレジスト層8の開口部によって露出された複数の電極パッド3が形成されている。各電極パッド3には、球形状の導電性ボール4がはんだ5で接合されている。つまり、電極パッド3と導電性ボール4とは、はんだリフロー工程における加熱処理によって、はんだ接合されている。この導電性ボール4は、はんだ材よりも融点の高い金属で形成されている。したがって、導電性ボール4は、はんだ接合する際のはんだリフロー工程において、はんだ材が溶融する温度で加熱されても溶融することはないので、3次元実装構造とする場合に一定の高さに電極パッド同士を保持するスペーサとして機能させることができる。この導電性ボール4を構成する金属としては、銅又は銅合金が好ましく、他の金属よりも電気伝導性および熱伝導性が高く、安価に球形状に加工できる。この導電性ボール4の表面には、例えばNiメッキ又はNi−Auメッキが施されている。なお、プリント配線板1の裏面には、電極パッド7が形成され、電極パッド7に不図示のはんだバンプが設けられることで、不図示のマザーボードやインターポーザ等に接合可能となる。
次に、第2実施形態に係る半導体装置について図3及び図4を参照しながら説明する。なお、図3は、製造過程における半導体装置の部分断面図を示しており、図4は、製造された半導体装置の部分断面図を示している。なお、図3及び図4において、上記第1実施形態と同様のものについては、同一符号を付している。本第2実施形態では、上記第1実施形態とは半導体装置の製造方法が異なるものである。以下、半導体装置の製造方法について詳細に説明する。まず、図3(a)に示すように、プリント配線板1の電極パッド3に、はんだペースト10を塗布する(ペースト塗布工程)。はんだペースト10の塗布方法は、ピン転写方式でも印刷方式でも構わない。はんだペースト10は、はんだ材である鉛フリーはんだ粉末(Sn−3.0%Ag−0.5%Cu)、フラックス材及び溶剤を含有してなる。
次に、第3実施形態に係る半導体装置について図5を参照しながら説明する。なお、図5は、製造過程における半導体装置の部分断面図を示している。なお、図5において、上記第1,第2実施形態と同様のものについては、同一符号を付している。本第3実施形態では、上記第1、第2実施形態とは半導体装置の製造方法が異なるものである。本第3実施形態の半導体装置は、導電性ボール4の表面にはんだ材12がメッキされて形成されたメッキボール13を用いて製造される。以下、半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
次に、第4実施形態に係る半導体装置について図6を参照しながら説明する。なお、図6は、半導体装置の一部分の断面を示している。なお、図6において、上記第1〜第3実施形態と同様のものについては、同一符号を付している。本第4実施形態では、上記第1〜第3実施形態とは半導体装置の規制部の構造が異なるものである。つまり、上記第1〜第3実施形態では、規制部6,6A,6Bが導電性ボール4とプリント配線板1とを接着固定している場合について説明したが、本第4実施形態では、接着固定しない場合について説明する。
上記第1〜第4実施形態では、半導体装置について説明したが、本第5実施形態では、上記半導体装置に別のプリント配線板が積層された積層型半導体装置について、図7〜図10を参照しながら説明する。なお、図7〜図10において、上記第1〜第4実施形態と同様のものについては、同一符号を付している。
次に、本発明の第6実施形態に係る積層型半導体装置について図10を参照しながら説明する。図10(a)に示す積層型半導体装置500は、個片化した積層型半導体装置200A,200B又は200C(図9)と同一構成の積層型半導体装置ユニット200と、積層型半導体装置ユニット200に積層される別の半導体装置300とを有している。つまり、この半導体装置300は、上記プリント配線板1,21とは別のプリント配線板(第3のプリント配線板)31を有している。このプリント配線板31上には、半導体素子32が実装されている。なお、プリント配線板31にコンデンサ、抵抗、インダクタ、コネクタなどの電子部品を実装しても構わない。本第6実施形態では、プリント配線板21の電極パッド24と、別の半導体装置300のプリント配線板31の電極パッド33とがはんだバンプ34で接合されることで、プリント配線板21上にプリント配線板31が積層されている。本第6実施形態でも、はんだバンプ34で接合する際には、リフロー工程における加熱処理を施すので、規制部6により導電性ボール4の位置ずれが防止される。
2 半導体素子
3 電極パッド,第1の電極パッド
4 導電性ボール
5 はんだ
6,6A,6B,6C 規制部
9 はんだペースト
10 はんだペースト
11 フラックス材
12 はんだ材
13 メッキボール
14 絶縁部材
14a 孔
21 第2のプリント配線板
23 第2の電極パッド
100 半導体装置
200A,200B,200C,500,600 積層型半導体装置
Claims (10)
- はんだ材よりも融点の高い導電性ボールがはんだで接合された電極パッドを有するプリント配線板と、前記プリント配線板に実装された半導体素子と、を備えた半導体装置において、
前記導電性ボールの前記電極パッドに接合された部分とは反対側の部分が露出するように前記プリント配線板に形成され、はんだを再溶融させた際に前記電極パッドに対する前記導電性ボールの位置ずれを規制する規制部を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 前記規制部は、前記導電性ボールを前記プリント配線板に固定する電気絶縁性の熱硬化性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記規制部は、前記プリント配線板に形成され、前記電極パッドに対応する位置に前記導電性ボールが内接する形状に形成された孔を有する絶縁部材であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- はんだ材よりも融点の高い導電性ボールがはんだで接合された第1の電極パッドを有する第1のプリント配線板と、第2の電極パッドを有する第2のプリント配線板と、前記第1のプリント配線板及び前記第2のプリント配線板の少なくとも一方に実装された半導体素子と、を備え、前記導電性ボールと前記第2の電極パッドとがはんだで接合されて前記第1のプリント配線板及び前記第2のプリント配線板が積層された積層型半導体装置において、
前記導電性ボールの前記第2の電極パッドに接合される部分が露出するように前記第1のプリント配線板に配置され、前記導電性ボールと前記第2の電極パッドとのはんだ接合の際に前記第1の電極パッドに対する前記導電性ボールの位置ずれを規制する規制部を備えたことを特徴とする積層型半導体装置。 - 前記規制部は、前記導電性ボールを前記第1のプリント配線板に固定する電気絶縁性の熱硬化性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項4に記載の積層型半導体装置。
- 前記規制部は、前記第1のプリント配線板に形成され、前記第1の電極パッドに対応する位置に前記導電性ボールが内接する形状に形成された孔を有する絶縁部材であることを特徴とする請求項4に記載の積層型半導体装置。
- 前記第1のプリント配線板又は前記第2のプリント配線板に、別の半導体装置を積層させたことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の積層型半導体装置。
- はんだ材よりも融点の高い導電性ボールがはんだで接合された電極パッドを有するプリント配線板と、前記プリント配線板に実装された半導体素子と、を備えた半導体装置の製造方法において、
前記電極パッド又は前記導電性ボールに、はんだ材及び電気絶縁性の熱硬化性樹脂材を含有するはんだペーストを塗布するペースト塗布工程と、
前記導電性ボールを前記電極パッドに搭載する搭載工程と、
加熱により前記はんだペーストを溶融して前記導電性ボールと前記電極パッドとをはんだ接合すると共に、前記熱硬化性樹脂材を熱硬化させて、はんだを再溶融させた際に前記電極パッドに対する前記導電性ボールの位置ずれを規制する規制部を形成する形成工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - はんだ材よりも融点の高い導電性ボールがはんだで接合された電極パッドを有するプリント配線板と、前記プリント配線板に実装された半導体素子と、を備えた半導体装置の製造方法において、
前記電極パッド又は前記導電性ボールに、はんだ材を含有するはんだペーストを塗布するペースト塗布工程と、
前記導電性ボールを前記電極パッドに搭載する搭載工程と、
加熱により前記はんだペーストを溶融して前記導電性ボールと前記電極パッドとをはんだ接合する接合工程と、
前記導電性ボールの前記電極パッドに接合された部分とは反対側の部分が露出するように前記プリント配線板及び導電性ボールに電気絶縁性の熱硬化性樹脂材を塗布する樹脂材塗布工程と、
前記熱硬化性樹脂材を熱硬化させ、はんだを再溶融させた際に前記電極パッドに対する前記導電性ボールの位置ずれを規制する規制部を形成する熱硬化工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - はんだ材よりも融点の高い導電性ボールがはんだで接合された電極パッドを有するプリント配線板と、前記プリント配線板に実装された半導体素子と、を備えた半導体装置の製造方法において、
前記導電性ボールにはんだ材がメッキされたメッキボール又は前記電極パッドに、フラックス材を塗布するフラックス材塗布工程と、
前記メッキボールを前記電極パッドに搭載する搭載工程と、
加熱により前記メッキボールのはんだ材を溶融して前記導電性ボールと前記電極パッドとをはんだ接合する接合工程と、
前記導電性ボールの前記電極パッドに接合された部分とは反対側の部分が露出するように前記プリント配線板及び導電性ボールに電気絶縁性の熱硬化性樹脂材を塗布する樹脂材塗布工程と、
前記熱硬化性樹脂材を熱硬化させ、はんだを再溶融させた際に前記電極パッドに対する前記導電性ボールの位置ずれを規制する規制部を形成する熱硬化工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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