JP2762705B2 - 半導体装置実装用回路基板の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の実装構造に係り、特に半導体
装置実装用回路基板の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

第９図は、従来の半導体装置の実装構造を示すもので
ある。半導体装置１が実装される基板２は平板状であ
り、かつその表面は略平坦で、アルミナ、ソーダガラス
等の半導体装置１よりも熱膨張率の大きいセラミック系
材料で形成され、その上には、銅、クロム、ニッケル等
の材料により回路パターンとして導体リード３が設けら
れ、その導体リード３の先端部分には突起状電極バンプ
４が設けられている。この突起状電極バンプ４は、金系
材料からなり、半導体装置１のアルミパッド５と対向す
る位置に設けられ、半導体装置１がフェースダウンボン
ディングされて熱圧着されることにより、半導体装置１
のアルミパッド５と金−アルミ拡散により接合される。

第10図は、従来の別の半導体装置の実装構造を示すも
ので、突起状電極バンプ４が、半導体装置１の電極部に
形成された半田バンプで、半導体装置１が、いわゆるフ
リップチップと呼ばれるものであり、このような半導体
装置１が、基板２上にフェースダウンボンディングさ
れ、突起状電極バンプ４と平板状の基板に設けられた導
体リード３と接合されて電気的接続がとられるように構
成されたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このように構成された従来の半導体装置１
の実装構造においては、半導体装置１と基板２の熱膨張
率の差により、応力が発生し、導体リード３と突起状電
極バンプ４の接合部に、クラックが生じたり、基板２が
反る等の問題点があり、大きな半導体装置１を搭載でき
ず、また、半導体装置１と熱膨張率が大きく違う基板材
料を使用することができないという欠点があった。

本発明は、前記背景に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、半導体装置と基板の熱膨張率の
差が大きい場合においても、導体リードと突起状電極バ
ンプの接合部に、クラックが生じたり、基板がほとんど
反ることがなく、接続が安定する基板の構造を提供する
ことにある。

〔問題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、表面に導体リード
３を有し、半導体装置１が、フェースダウンボンディン
グされる回路基板２において、該回路基板２の半導体装
置１に対向する位置に、閉じた経路を有する溝2aを少な
くとも１つ設け、半導体装置１搭載側の表面において、
溝2aで囲まれた島状部2bを形成したことを特徴とするも
のである。

また前記回路基板１において、溝2aが基板２を貫通し
て設けられ、島状部2bとその外側の基板２が、基板材料
以外の材料である樹脂５で充填されて構成されたことを
特徴とするものである。

〔作用〕

上記のように構成したことにより、半導体装置１が実
装される基板２の溝2aで囲まれた内側である島状部2b
は、その側壁が自由であるため、半導体装置１と基板２
の熱膨張率の差による熱応力が吸収でき、半導体装置１
と基板２の熱膨張率の差が大きい場合においても、導体
リード３と突起状電極バンプ４の接合部に、クラックが
生じたり、基板２がほとんど反ることがなく、接続が安
定する。

〔実施例〕

第１図及び第２図は、本発明の第１の実施例を示すも
のである。半導体装置１が実装される基板２には、導体
リード３を有する面であって、半導体装置１に対向する
位置に、閉じた経路を有するロ字形の溝2aが１つ形成さ
れ、基板２の溝2aを有する側の表面においては、溝2aに
より基板２の外側と隔壁された島状部2bが形成されてお
り、島状部2bから溝2aも含めた表面に、導電性金属（C
u,Ni等）により形成された導体リード３が設けられ、導
体リード３の一端には、金、銅、インジウム、半田等の
導電性金属材料からなる突起状電極バンプ４が、設けら
れている。即ち、導体リード３は溝2aの横断方向に向け
て溝表面に沿わせて設けられている。そして、突起状電
極４は、半導体装置１の電極部であるパッドに対向する
位置に設けられる。ただし、半導体装置１がフリップチ
ップの場合は、突起状電極バンプを設けてなくとも良
い。基板２に形成された溝2aは、半導体装置１と対向す
る位置に設けられ、溝2aは、突起状電極バンプ４に対し
て半導体装置１の外側に設けられている。なお、この溝
2aは、突起状電極バンプ４に対して半導体装置１の中心
側又は中心側と外側の両側に設けられたものであっても
良い。

第２図は、本実施例の製造工程を示すもので、まず、
基板２の導体リード３を有する面で、半導体装置１に対
向する位置に、基板２をハーフカットして比較的幅の広
いロ字形の溝2aを１つ形成し、基板２の溝2aを有する側
の表面においては、溝2aにより基板２の外側と隔壁され
た島状部2bを形成する（同図（ａ）参照）。この時、ハ
ーフカットは、一例としてはダイシングソー又はセラミ
ック基板の場合はグリーンシート時でのパンチング又は
CO₂レーザーカット等の方法が採られる。次に、その島
状部2b上をも含めて基板２の表面に、それぞれ独立した
導体リード３を形成する。この時、導体リード３は、島
状部2bでは半導体装置１に平行な平行部3aを有し、その
外側では前記溝2aに沿って凹状となり、さらにその外側
で再び半導体装置１に平行となる構成とされ、半導体装
置１のパッド部に対向する位置であって、島状部2bに形
成させた導体リード３の平行部3aに突起状電極バンプ４
を設ける（同図（ｂ）参照）。

このように構成された基板２に半導体装置１がフェー
スダウンボンディングにより実装され、半導体装置１の
パッドと導体リード３の突起状電極バンプ４が、加熱及
び加圧することにより、接合される。

このように構成したため、ロ字形の溝2aで囲まれた基
板２の内部である島状部2bは、その側壁が自由であるた
め、半導体装置１と基板２の熱膨張率の差による熱応力
が吸収でき、半導体装置１と基板２の熱膨張率の差が大
きい場合においても、導体リード３と突起状電極バンプ
４の接合部に、クラックが生じたり、基板２がほとんど
反ることがなく、接続が安定する。

なお、上記実施例においては、閉じた経路を有する溝
2aを施例を１つ設けた例を示したが、本発明はこれに限
らず、複数設けたものであっても良く、また、その設け
方も碁盤目状や、中心位置を合わせた同心状のようなど
の様なものであっても良い。さらには、閉じた経路を有
する溝2aの経路はロ字形に限らず、円形や多角形のよう
などのような形であっても良い。

第３図及び第４図は、本発明の第２の実施例を示すも
のである。前記第１の実施例と異なる点は、基板２に設
けられたロ字形の溝2aと、導体リード３であり、他は前
記第１の実施例と同様である。

基板２に設けられた溝2aは、その幅が比較的狭く、そ
の溝2a内には電解メッキによる導体リードの形成が困難
なもので、導体リード３は、ロ字形の溝2aで囲まれた基
板２の島状部2bから四方に向かって、それぞれ独立して
設けられ、その形状がフラットで、基板２に設けられた
溝2aを跨いで架状に形成されたものであり、溝2aには低
応力の樹脂５が注入されたものである。また、導体リー
ド３の中央側端部には、前記第１の実施例と同様に突起
状電極バンプ４が設けられたものである。

第４図は、本実施例の製造方法を示すもので、まず、
基板２の半導体装置１に対向する位置に、基板２をハー
フカットして比較的幅の狭いロ字形の溝2aを形成し、基
板２の表面においては、溝2aにより基板２の外側と隔壁
された島状部2bを形成する（同図（ａ）参照）。次に、
その溝2aにポリイミド等の樹脂６を充填し、基板２表面
を平坦化させ、島状部2bをも含めて基板２表面に、それ
ぞれ独立した導体リード３を電解メッキ法により形成す
る。さらに、その導体リード３の一端に突起状電極バン
プ４を電解メッキ、転写、塗布等により形成する（同図
（ｂ）参照）。その後、ポリイミド等の樹脂６をエッチ
ングにより除去して溝2a上での導体リード３を架状とす
る（同図（ｃ）参照）。最後に、溝2a上での導体リード
３の機械的強度を確保するために、溝2aに低応力の樹脂
５を注入する（同図（ｄ）参照）。

以上により、本実施例においても、前記第１の実施例
と同様の効果を奏する。

なお、本発明は、本実施例の構成において、溝2aに低
応力の樹脂５を充填しない構成のものであっても良く、
また、本実施例の製法において、基板２に設けた溝2aに
ポリイミド等の樹脂６を充填する代わりに、最初から低
応力の樹脂５を充填し、エッチングによる除去作業を取
り除いたものであっても良いことは勿論である。

第５図及び第６図は、本発明の第３の実施例を示すも
ので、前記第２の実施例において、基板２に設けた溝2a
を基板２を貫通させてフルカットして設けたもので、そ
のフルカットされた溝2aにより、基板２の外側と完全に
遮断された島状部2bは、溝2aに注入された低応力の樹脂
５により接着されて基板２の外側と接続されたものであ
る。

第６図は、本実施例の製造方法を示すもので、同図
（ａ）〜（ｅ）は、前記第２の実施例と同様であり、基
板２をハーフカットしてロ字形の溝2aを形成し、導体リ
ード３を設け、溝2aに樹脂５を注入したものである（同
図（ａ）〜（ｅ）参照）。本実施例では、その後、その
基板２の溝2aの底部をCO₂レーザー等でカットし、島状
部2bが樹脂５のみによって外側の基板２と接続される状
態としたものである（同図（ｆ）参照）。以上が一般的
な製法であるが、他には、基板２を最初にフルカット
し、その裏側に接着シートを貼り付け、樹脂５を注入後
接着シートを剥がす方法もある。

このような構成においても、前記第１の実施例と同様
の効果を奏する。

第７図は、本発明の第４の実施例を示すもので、前記
第３の実施例において、溝2aが、突起状電極バンプ４に
対して、半導体装置１の中心側に設けられたものであ
り、その製法は、前記第３の実施例と略同じである。こ
のように構成しても、前記第１の実施例と同様の効果を
奏する。

なお、本実施例においては、溝2aに充填する樹脂５を
透明のものを使用すれば、基板２の裏側から半導体装置
１が見え、このため、半導体装置１に印等を付けると、
基板２の裏側から半導体装置１の実装時の位置合わせが
行えるという効果をも奏する。

第８図は、本発明の第５の実施例を示すもので、前記
第３の実施例において、溝2aが、半導体装置１の突起状
電極バンプ４に対して、外側と中心側の両方に設けられ
たものであり、その製法は、前記第３の実施例と略同じ
である。このように構成しても、前記第１の実施例と同
様の効果をそうする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、閉じた経路を有する溝で囲まれた基
板の内部である島状部は、その側壁が自由であるため、
半導体装置と基板の熱膨張率の差による熱応力が吸収で
き、半導体装置と基板の熱膨張率の差が大きい場合にお
いても、導体リードと突起状電極バンプの接合部に、ク
ラックが生じたり、基板がほとんど反ることがなく、接
続が安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す一部断面側面図、
第２図（ａ）、（ｂ）は同上の製造方法を示す一部断面
側面図、第３図は本発明の第２の実施例を示す一部断面
側面図、第４図（ａ）〜（ｄ）は同上の製造方法を示す
一部断面側面図、第５図は本発明の第３の実施例を示す
一部断面側面図、第６図（ａ）〜（ｆ）は同上の製造方
法を示す一部断面側面図、第７図は本発明の第４の実施
例を示す一部断面側面図、第８図は本発明の第５の実施
例を示す一部断面側面図、第９図は半導体装置の従来の
実装構造を示す一部断面側面図、第10図は従来の半導体
装置の別の実装構造を示す側面図である。 １……半導体装置、２……回路基板 2a……溝、2b……島状部 ３……導体リード、５……樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−125859（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−151341（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−146953（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−112144（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に導体リードを有し、半導体装置がフ
   ェースダウンボンディングされている回路基板におい
   て、該回路基板の半導体装置に対向する位置に、閉じた
   経路を有する溝を少なくとも１つ設け、半導体装置搭載
   側の表面において、溝で囲まれた島状部を形成すると共
   に、前記導体リードを前記溝の横断方向に向けて前記溝
   表面に沿わせたことを特徴とする半導体装置実装用回路
   基板の構造。
2. 【請求項２】表面に導体リードを有し、半導体装置がフ
   ェースダウンボンディングされている回路基板におい
   て、該回路基板の半導体装置に対向する位置に、閉じた
   経路を有する溝を少なくとも１つ設け、半導体装置搭載
   側の表面において、溝で囲まれた島状部を形成すると共
   に、前記溝が基板を貫通して設けられ、前記島状部とそ
   の外側の基板が、基板材料以外の材料である樹脂が充填
   されて構成されたことを特徴とする半導体装置実装用回
   路基板の構造。