JP2540788B2 - 半導体装置の実装構造及び方法 - Google Patents
半導体装置の実装構造及び方法Info
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- H05K3/368—Assembling printed circuits with other printed circuits parallel to each other
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- Combinations Of Printed Boards (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の実装構造
及び方法に関し、特にマルチチップモジュール（ＭＣ
Ｍ）などのはんだボールを用いたボールグリッドアレイ
（ＢＧＡ）で基板間を、はんだ溶融接続する実装構造及
び方法に関する。
及び方法に関し、特にマルチチップモジュール（ＭＣ
Ｍ）などのはんだボールを用いたボールグリッドアレイ
（ＢＧＡ）で基板間を、はんだ溶融接続する実装構造及
び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３（Ａ）に従来のＭＣＭの断面図を示
す。このＭＣＭは、表面にＬＳＩ１やその他の電子部品
を搭載したＭＣＭ基板２の裏面に、ＢＧＡ接続パッド３
上にはんだボール１２が形成されている。図３（Ｂ）
は、図３（Ａ）のＭＣＭを配線基板６に搭載し、その後
この基板６上に搭載している他の電子部品と一括ではん
だボール１２をリフロー加熱することではんだ接続部４
がＢＧＡ接続パッド３及び基板６上のパッド５に固着し
はんだ溶融接続が完了する。このようなＢＧＡを用いた
半導体装置の実装構造としてＵＳＰ５２４１１３３及び
ＵＳＰ５２１６２７８がある。
す。このＭＣＭは、表面にＬＳＩ１やその他の電子部品
を搭載したＭＣＭ基板２の裏面に、ＢＧＡ接続パッド３
上にはんだボール１２が形成されている。図３（Ｂ）
は、図３（Ａ）のＭＣＭを配線基板６に搭載し、その後
この基板６上に搭載している他の電子部品と一括ではん
だボール１２をリフロー加熱することではんだ接続部４
がＢＧＡ接続パッド３及び基板６上のパッド５に固着し
はんだ溶融接続が完了する。このようなＢＧＡを用いた
半導体装置の実装構造としてＵＳＰ５２４１１３３及び
ＵＳＰ５２１６２７８がある。
【０００３】このような構造のＢＧＡで配線基板に接続
した場合、ＭＣＭ基板２と配線基板６の反り及び、ＢＧ
Ａパッド３上に形成したはんだボール１２の高さバラツ
キによって配線基板６側のパッド５に接続されない箇所
が発生する。又、はんだ接続部４ははんだ形状が図３
（Ｂ）に示すように中央部がふくらんだ球欠体となって
いて、ＭＣＭ基板２側のパッド３及び、配線基板６側の
パッド５と接合している部分がくびれて断面積では最も
小さい部分となる。このため熱ひずみが生じるとはんだ
接合部４のくびれた部分に応力が集中し疲労破壊を起す
欠点がある。
した場合、ＭＣＭ基板２と配線基板６の反り及び、ＢＧ
Ａパッド３上に形成したはんだボール１２の高さバラツ
キによって配線基板６側のパッド５に接続されない箇所
が発生する。又、はんだ接続部４ははんだ形状が図３
（Ｂ）に示すように中央部がふくらんだ球欠体となって
いて、ＭＣＭ基板２側のパッド３及び、配線基板６側の
パッド５と接合している部分がくびれて断面積では最も
小さい部分となる。このため熱ひずみが生じるとはんだ
接合部４のくびれた部分に応力が集中し疲労破壊を起す
欠点がある。
【０００４】この問題を解決するため図４に示すように
はんだ接続部１４を鼓状や円柱状に引伸ばした構造にし
て対応している。図４に示すような接続部１４を得る方
法として例えば特開昭５７−１１８６５０号公報に記載
されているものがあり、これを図５に示す。これはシリ
コンチップ１１にはんだバンプを形成し配線基板６に接
続する際の工法であるが、この方法は、チップ１１の周
辺に予めはんだバンプを形成しておき、これを配線基板
６上のパッド５に仮付けした後、これらを加熱炉に入れ
て加熱することによりはんだを溶融させ、基板６上のパ
ッド５にはんだを融着させた後、はんだが溶融している
時に真空チャック方式のツール１０を用いて、はんだ接
続部１４の形状が円柱状になるようにチップ１１を持ち
上げる。この状態ではんだを冷却させることにより所望
の形状をもった接続部１４を得ている。このような工法
をＭＣＭの場合に用いるとツール１０で吸着すべきＭＣ
Ｍ基板の表面に部品が搭載されているので、これらの部
品に当らないような形状にツールを加工しなければいけ
ないという欠点がある。
はんだ接続部１４を鼓状や円柱状に引伸ばした構造にし
て対応している。図４に示すような接続部１４を得る方
法として例えば特開昭５７−１１８６５０号公報に記載
されているものがあり、これを図５に示す。これはシリ
コンチップ１１にはんだバンプを形成し配線基板６に接
続する際の工法であるが、この方法は、チップ１１の周
辺に予めはんだバンプを形成しておき、これを配線基板
６上のパッド５に仮付けした後、これらを加熱炉に入れ
て加熱することによりはんだを溶融させ、基板６上のパ
ッド５にはんだを融着させた後、はんだが溶融している
時に真空チャック方式のツール１０を用いて、はんだ接
続部１４の形状が円柱状になるようにチップ１１を持ち
上げる。この状態ではんだを冷却させることにより所望
の形状をもった接続部１４を得ている。このような工法
をＭＣＭの場合に用いるとツール１０で吸着すべきＭＣ
Ｍ基板の表面に部品が搭載されているので、これらの部
品に当らないような形状にツールを加工しなければいけ
ないという欠点がある。
【０００５】図４に示すような接続部１４を得る他の方
法として特開昭５５−１６３８５２号公報に記載されて
いるものがあり、これを図６に示す。これは、チップ１
１に配線基板６のパッド５と接続されるはんだ接続部１
７となるはんだバンプが形成されるパッド３が設けてあ
り、さらにパッド３と大きさの異なったパッド１６と、
はんだ接続部１７のものとは別個のはんだバンプ１８が
形成してある。この二つの基板１１と６とを接続する場
合は、はんだ接続部１７となるバンプ及び１８を溶融さ
せてパッド３とパッド５とをはんだ接続部１７により接
続する。このときはんだバンプ１８のはんだ量ははんだ
接続部１７のものより大きくしてあるのではんだバンプ
１８の表面張力により、両基板１１、６の間隔が広が
る。このようにして図６のはんだ接続部１７の形状を得
ており、接続部のふくらみに起因する接続不良を防止し
ている。しかしこの方法では、基板１１、６の反りやは
んだバンプ（又ははんだボール）の高さのバラツキによ
り、はんだバンプの先端と基板側のパッドが接触してな
い場合、未接続の不良が発生するという欠点がある。
法として特開昭５５−１６３８５２号公報に記載されて
いるものがあり、これを図６に示す。これは、チップ１
１に配線基板６のパッド５と接続されるはんだ接続部１
７となるはんだバンプが形成されるパッド３が設けてあ
り、さらにパッド３と大きさの異なったパッド１６と、
はんだ接続部１７のものとは別個のはんだバンプ１８が
形成してある。この二つの基板１１と６とを接続する場
合は、はんだ接続部１７となるバンプ及び１８を溶融さ
せてパッド３とパッド５とをはんだ接続部１７により接
続する。このときはんだバンプ１８のはんだ量ははんだ
接続部１７のものより大きくしてあるのではんだバンプ
１８の表面張力により、両基板１１、６の間隔が広が
る。このようにして図６のはんだ接続部１７の形状を得
ており、接続部のふくらみに起因する接続不良を防止し
ている。しかしこの方法では、基板１１、６の反りやは
んだバンプ（又ははんだボール）の高さのバラツキによ
り、はんだバンプの先端と基板側のパッドが接触してな
い場合、未接続の不良が発生するという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置の実装構造及び方法では、いずれも基板の反りや、
はんだボールの高さのバラツキでのはんだ接続部とパッ
ドとの未接触によって生じる接続不良の低減や、高信頼
度のはんだ接続を得ることが困難であるという問題点が
あった。
装置の実装構造及び方法では、いずれも基板の反りや、
はんだボールの高さのバラツキでのはんだ接続部とパッ
ドとの未接触によって生じる接続不良の低減や、高信頼
度のはんだ接続を得ることが困難であるという問題点が
あった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の接
続構造は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基
板に設けられた第１のパッド及び前記第２の基板に設け
られた第２のパッドに溶融接続されたはんだボールから
なるはんだ接続部と、前記第１の基板に設けられた第１
の基板間隔制御用パッド及び前記第２の基板に設けられ
前記第１の基板間隔制御用パッドより面積が広い第２の
基板間隔制御用パッドに溶融接続された基板間隔制御用
はんだ接続部とを備え、前記第１の基板が当接する突起
を前記第２の基板に設けてもよい。
続構造は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基
板に設けられた第１のパッド及び前記第２の基板に設け
られた第２のパッドに溶融接続されたはんだボールから
なるはんだ接続部と、前記第１の基板に設けられた第１
の基板間隔制御用パッド及び前記第２の基板に設けられ
前記第１の基板間隔制御用パッドより面積が広い第２の
基板間隔制御用パッドに溶融接続された基板間隔制御用
はんだ接続部とを備え、前記第１の基板が当接する突起
を前記第２の基板に設けてもよい。
【０００８】本発明の半導体装置の接続方法は、第１の
基板に設けられた第１のパッド上にはんだボールを形成
し、前記第１の基板に設けられた第１の基板間隔制御用
パッドに前記はんだボールと同一高さの基板間隔制御用
はんだを供給し、前記第１のパッドを第２の基板に設け
られた第２のパッドに前記第１の基板間隔制御用パッド
を前記第２の基板に設けられ前記第１の基板間隔制御用
パッドより広い面積の第２の基板間隔制御用パッドに位
置を合わせて前記第１の基板を前記第２の基板に搭載
し、前記はんだボール及び前記基板間隔制御用はんだそ
れぞれをリフロー加熱して対応する前記第２のパッド及
び前記第２の基板間隔制御用パッドに溶融接続すること
を特徴とする。
基板に設けられた第１のパッド上にはんだボールを形成
し、前記第１の基板に設けられた第１の基板間隔制御用
パッドに前記はんだボールと同一高さの基板間隔制御用
はんだを供給し、前記第１のパッドを第２の基板に設け
られた第２のパッドに前記第１の基板間隔制御用パッド
を前記第２の基板に設けられ前記第１の基板間隔制御用
パッドより広い面積の第２の基板間隔制御用パッドに位
置を合わせて前記第１の基板を前記第２の基板に搭載
し、前記はんだボール及び前記基板間隔制御用はんだそ
れぞれをリフロー加熱して対応する前記第２のパッド及
び前記第２の基板間隔制御用パッドに溶融接続すること
を特徴とする。
【０００９】
【作用】はんだボールを用いて第１及び第２の基板を接
続する場合に、第１及び第２の基板の回路間の導通目的
用の本来のはんだボールとは別個に第１の基板に設けた
第１の基板間隔制御用パッドにはんだを供給しておき、
第２の基板には、対応した位置により大きな面積の第２
の基板間隔制御用パッドを配置する。この両基板を合わ
せてリフロー加熱すると第１の基板間隔制御用パッドに
供給されたはんだが溶融し広い面積を有するパッドに濡
れ広がる。この時、双方の基板が引き寄せられるため、
基板の反りや、はんだボール高さのバラツキを吸収しは
んだボールとパッドとの未接触による接続不良の発生を
解消するとともに、第２の基板間隔制御用パッドに濡れ
て広がったはんだがフィレット状の接続部を形成するた
め接続強度が増す。これにより、接続部の信頼性を高め
ることになる。
続する場合に、第１及び第２の基板の回路間の導通目的
用の本来のはんだボールとは別個に第１の基板に設けた
第１の基板間隔制御用パッドにはんだを供給しておき、
第２の基板には、対応した位置により大きな面積の第２
の基板間隔制御用パッドを配置する。この両基板を合わ
せてリフロー加熱すると第１の基板間隔制御用パッドに
供給されたはんだが溶融し広い面積を有するパッドに濡
れ広がる。この時、双方の基板が引き寄せられるため、
基板の反りや、はんだボール高さのバラツキを吸収しは
んだボールとパッドとの未接触による接続不良の発生を
解消するとともに、第２の基板間隔制御用パッドに濡れ
て広がったはんだがフィレット状の接続部を形成するた
め接続強度が増す。これにより、接続部の信頼性を高め
ることになる。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明する。
【００１１】図１（Ａ）は、本発明の第１の実施例によ
る半導体装置のはんだ溶融接続構造を示す断面図であ
る。本実施例について製造工程に従って説明していく。
基板２には、ＬＳＩ１がフェースダウン又は、フェース
アップでボンディングされている。さらにその他の電子
部品（たとえば、チップ抵抗，チップコンデンサなど）
も搭載されている。これらの部品が搭載されている基板
２の裏面には導体パッド３が設けられていてその上に接
続用はんだボールが形成されている。さらに基板２の裏
面にはパッド７が設けられていてパッド７にはパッド３
上に形成したはんだボールと同じ高さになるだけのはん
だ量が供給されている。
る半導体装置のはんだ溶融接続構造を示す断面図であ
る。本実施例について製造工程に従って説明していく。
基板２には、ＬＳＩ１がフェースダウン又は、フェース
アップでボンディングされている。さらにその他の電子
部品（たとえば、チップ抵抗，チップコンデンサなど）
も搭載されている。これらの部品が搭載されている基板
２の裏面には導体パッド３が設けられていてその上に接
続用はんだボールが形成されている。さらに基板２の裏
面にはパッド７が設けられていてパッド７にはパッド３
上に形成したはんだボールと同じ高さになるだけのはん
だ量が供給されている。
【００１２】この基板２を基板６の所定の位置に搭載
し、リフロー加熱することによりパッド３上のはんだボ
ールが基板６上のパッド５に固着してはんだ接続部４と
なり、パッド７上のはんだが基板６上のパッド９に固着
して基板間隔制御用はんだ接続部８となり、図１（Ａ）
に示す接続構造が形成される。ここで、パッド７及びパ
ッド９は、円形、四角形又は他の形状でも可能であるが
パッド９の面積をパッド７のものより大きくしてある。
パッド７上のはんだが加熱されてパッド９上に濡れて広
がると基板２、６を互いに引き寄せるためすべてのはん
だ接続部４が確実にパッド５に接続され作業工数を増や
すことなく高い信頼性のはんだ接続が得られ、半導体装
置の接続における歩留りの向上が図れた。
し、リフロー加熱することによりパッド３上のはんだボ
ールが基板６上のパッド５に固着してはんだ接続部４と
なり、パッド７上のはんだが基板６上のパッド９に固着
して基板間隔制御用はんだ接続部８となり、図１（Ａ）
に示す接続構造が形成される。ここで、パッド７及びパ
ッド９は、円形、四角形又は他の形状でも可能であるが
パッド９の面積をパッド７のものより大きくしてある。
パッド７上のはんだが加熱されてパッド９上に濡れて広
がると基板２、６を互いに引き寄せるためすべてのはん
だ接続部４が確実にパッド５に接続され作業工数を増や
すことなく高い信頼性のはんだ接続が得られ、半導体装
置の接続における歩留りの向上が図れた。
【００１３】図１（Ｂ）は、本発明の第２の実施例の断
面図である。主な構成要素は第１の実施例と同じである
のでここでは説明を省略し相違点のみを延べる。基板６
上に所定の高さを有する絶縁性（例えばソルダーレジス
トなど）の突起１５を予め形成しておく、基板２は実施
例１と同じ構成であり、この基板２を基板６の所定位置
に搭載しリフロー加熱する。このときパッド７上のはん
だにより基板２と基板６は互いに引き寄せられ基板２が
突起１５に当接するまで両者の間隔が狭まり、最終的に
は両者間に突起１５の高さの間隔が確保される。
面図である。主な構成要素は第１の実施例と同じである
のでここでは説明を省略し相違点のみを延べる。基板６
上に所定の高さを有する絶縁性（例えばソルダーレジス
トなど）の突起１５を予め形成しておく、基板２は実施
例１と同じ構成であり、この基板２を基板６の所定位置
に搭載しリフロー加熱する。このときパッド７上のはん
だにより基板２と基板６は互いに引き寄せられ基板２が
突起１５に当接するまで両者の間隔が狭まり、最終的に
は両者間に突起１５の高さの間隔が確保される。
【００１４】図２（Ａ）は、本発明の第３の実施例の断
面図である。主な構成要素は第１の実施例と同じであり
異なる点は、第１の実施例ではパッド７，９及び基板間
隔制御用はんだ接続部８が１箇所のみに設けてあったの
が、この第３の実施例では複数箇所に配置され基板２，
６を接続している。これにより２枚の基板２，６は第１
の実施例より引き合う力が強くなり、反りの大きい基板
や、高さバラツキの大きいはんだボールに対応すること
が可能で、このような基板やはんだボールは安価に購入
できるので、なお一層の価格低減が図れる。
面図である。主な構成要素は第１の実施例と同じであり
異なる点は、第１の実施例ではパッド７，９及び基板間
隔制御用はんだ接続部８が１箇所のみに設けてあったの
が、この第３の実施例では複数箇所に配置され基板２，
６を接続している。これにより２枚の基板２，６は第１
の実施例より引き合う力が強くなり、反りの大きい基板
や、高さバラツキの大きいはんだボールに対応すること
が可能で、このような基板やはんだボールは安価に購入
できるので、なお一層の価格低減が図れる。
【００１５】図２（Ｂ）は、本発明の第４の実施例であ
る。主な構成要素は第１の実施例から第３の実施例と共
通である。これらと異る点は、基板２の裏面にも表面同
様にＬＳＩ１などの電子部品を高密度に実装した点であ
る。
る。主な構成要素は第１の実施例から第３の実施例と共
通である。これらと異る点は、基板２の裏面にも表面同
様にＬＳＩ１などの電子部品を高密度に実装した点であ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第１の基
板に設けられた第１の基板間隔制御用パッドと、第２の
基板に設けられ第１の基板間隔制御用パッドより広い面
積の第２の基板間隔制御用パッドとに基板間隔制御用は
んだ接続部を溶融接続することにより、はんだ溶融接合
時の濡れを利用し第１及び第２の基板が互いに引き合う
ようにして基板間隔を狭くすることにより、基板の反り
や、はんだボールの高さバラツキでのはんだボールとパ
ットとの未接触によって生じる接続不漁を低減し、作業
工数を増やすことなく高い信頼性のはんだ接続と歩留り
の向上を図れるという効果がある。さらに基板間隔制御
用はんだ接続部が第２のパッド上にフィレット状の接続
部を形成するため第１及び第２の基板間の接続強度が増
し、これによっても信頼性を高めることができる。
板に設けられた第１の基板間隔制御用パッドと、第２の
基板に設けられ第１の基板間隔制御用パッドより広い面
積の第２の基板間隔制御用パッドとに基板間隔制御用は
んだ接続部を溶融接続することにより、はんだ溶融接合
時の濡れを利用し第１及び第２の基板が互いに引き合う
ようにして基板間隔を狭くすることにより、基板の反り
や、はんだボールの高さバラツキでのはんだボールとパ
ットとの未接触によって生じる接続不漁を低減し、作業
工数を増やすことなく高い信頼性のはんだ接続と歩留り
の向上を図れるという効果がある。さらに基板間隔制御
用はんだ接続部が第２のパッド上にフィレット状の接続
部を形成するため第１及び第２の基板間の接続強度が増
し、これによっても信頼性を高めることができる。
【図１】分図（Ａ）は本発明の第１の実施例の断面図で
あり、分図（Ｂ）は本発明の第２の実施例の断面図であ
る。
あり、分図（Ｂ）は本発明の第２の実施例の断面図であ
る。
【図２】分図（Ａ）は本発明の第３の実施例の断面図で
あり、分図（Ｂ）は本発明の第４の実施例の断面図であ
る。
あり、分図（Ｂ）は本発明の第４の実施例の断面図であ
る。
【図３】分図（Ａ）は従来の半導体装置の接続構造に用
いられるＭＣＭの断面図であり、分図（Ｂ）は従来の半
導体装置の接続構造の断面図である。
いられるＭＣＭの断面図であり、分図（Ｂ）は従来の半
導体装置の接続構造の断面図である。
【図４】従来の他の半導体装置の実装構造の断面図であ
る。
る。
【図５】図４に示す従来の半導体装置の実装構造の製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図６】従来のさらに他の半導体装置の実装構造の断面
図である。
図である。
１ ＬＳＩ ２，６ 基板 ３，５，７，９，１６ パッド ４，１４ はんだ接続部 ８ 基板間隔制御用はんだ接続部 １０ ツール １１ チップ １２ はんだボール １５ 突起 １７，１８ はんだバンプ
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の基板と、第２の基板と、前記第１
の基板に設けられた第１のパッド及び前記第２の基板に
設けられた第２のパッドに溶融接続されたはんだボール
からなるはんだ接続部と、前記第１の基板に設けられた
第１の基板間隔制御用パッド及び前記第２の基板に設け
られ前記第１の基板間隔制御用パッドより面積が広い第
２の基板間隔制御用パッドに溶融接続された基板間隔制
御用はんだ接続部とを含むことを特徴とする半導体装置
の実装構造。 - 【請求項２】 第１の基板が当接する突起を第２の基板
に設けた請求項１記載の半導体装置の実装構造。 - 【請求項３】 第１の基板間隔制御用パッド、第２の基
板間隔制御用パッド及び基板間隔制御用はんだ接続部を
複数組設けた請求項１又は２記載の半導体装置の実装構
造。 - 【請求項４】 第１の基板又は第２の基板の前記第１の
基板及び前記第２の基板の間の面に電気部品が搭載され
ている請求項１、２又は３記載の半導体装置の実装構
造。 - 【請求項５】 第１の基板に設けられた第１のパッド上
にはんだボールを形成し、前記第１の基板に設けられた
第１の基板間隔制御用パッドに前記はんだボールと同一
高さの基板間隔制御用はんだを供給し、前記第１のパッ
ドを第２の基板に設けられた第２のパッドに前記第１の
基板間隔制御用パッドを前記第２の基板に設けられ前記
第１の基板間隔制御用パッドより広い面積の第２の基板
間隔制御用パッドに位置を合わせて前記第１の基板を前
記第２の基板に搭載し、前記はんだボール及び前記基板
間隔制御用はんだそれぞれをリフロー加熱して対応する
前記第２のパッド及び前記第２の基板間隔制御用パッド
に溶融接続することを特徴とする半導体装置の実装方
法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17638094A JP2540788B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 半導体装置の実装構造及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17638094A JP2540788B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 半導体装置の実装構造及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0845982A JPH0845982A (ja) | 1996-02-16 |
| JP2540788B2 true JP2540788B2 (ja) | 1996-10-09 |
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ID=16012632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP17638094A Expired - Fee Related JP2540788B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 半導体装置の実装構造及び方法 |
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| JP (1) | JP2540788B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3471531B2 (ja) * | 1996-08-08 | 2003-12-02 | 松下電器産業株式会社 | バンプ付きワークのボンディング方法 |
| CN109411373A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-03-01 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种采用载体支撑实现多层基板三维堆叠的方法 |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP17638094A patent/JP2540788B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0845982A (ja) | 1996-02-16 |
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