JP2830824B2 - バンプ付きワークの実装方法および実装構造 - Google Patents

バンプ付きワークの実装方法および実装構造

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JP2830824B2
JP2830824B2 JP6234896A JP6234896A JP2830824B2 JP 2830824 B2 JP2830824 B2 JP 2830824B2 JP 6234896 A JP6234896 A JP 6234896A JP 6234896 A JP6234896 A JP 6234896A JP 2830824 B2 JP2830824 B2 JP 2830824B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップなどのワー
クのバンプを基板のパッド上に搭載するバンプ付きワー
クの実装方法および実装構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】バンプ付きチップなどのバンプ付きワー
クは、基板にコンパクトに実装できることから、基板の
小型化・高集積化に有利であり、近年はワークの実装構
造として多用されるようになってきている。以下、従来
のバンプ付きワークの実装方法について説明する。
【0003】図5は、従来のバンプ付きワークの実装構
造図である。基板1の上面には回路パターンのパッド2
が形成されている。ワークとしてのチップ3の下面には
バンプ(突出電極)4が突設されている。次に実装方法
を説明する。まず、パッド2上に低融点の半田5を塗布
し、半田5上にバンプ4を接地させてチップ3を基板1
上に搭載する。バンプ4は半田よりも高融点の半田で造
られている。次に基板1を加熱炉で加熱し、低融点の半
田5のみを溶融・固化させ、高融点のバンプ4は溶融・
固化させない。
【0004】次に基板1とチップ3の間の空間にボンド
6を注入し、ボンド6を加熱するなどして硬化させれ
ば、チップ3は基板1にボンド6で固着され、チップ3
の基板1に対する実装は終了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
方法では、半田5を溶融させるためのフラックスをパッ
ド2上やバンプ4の表面に塗布せねばならず、また半田
5による半田付け後にフラックスを洗浄して除去せねば
ならないため、工程数が多く、また作業が面倒であると
いう問題点があった。特にこの場合、基板1とチップ3
のギャップGはきわめて小さいため(一般には30〜5
0ミクロン程度)、洗浄液を基板1とチップ3の間に通
しにくく、フラックスを完全に洗浄除去しにくいもので
あった。
【0006】また半田5による半田付けの後で、基板1
とチップ3の間にボンド6を注入するが、両者のギャッ
プGはきわめて小さいため、ボンド6を完全に充てんす
るのは難しく、空隙Tを生じやすいという問題点があっ
た。この空隙Tは、チップ3と基板1の接着力を減殺
し、また空隙T中の空気がバンプ4に接触することによ
りバンプ4は酸化されて導通性が低下するなどの問題を
生じる。特に、基板1やチップ3に電流を流してチップ
3を駆動する場合には、チップ3の回路パターンの内部
抵抗により発熱してパッド4や空隙T中の空気は高温度
となるため、パッド4はきわめて酸化されやすいもので
あった。
【0007】また半田5に替えて、パッド2上に導電性
のボンドを塗布し、このボンドでチップ3のバンプ4を
基板1のパッド2に接着する方法も知られているが、こ
の方法では導電性のボンドの電気抵抗は大きいため、高
周波信号のアクセスを行いにくく、また接着力は弱いた
め、バンプ4がパッド2から剥離しやすいという問題点
があった。
【0008】したがって本発明は、簡単確実にワークの
バンプを基板のパッドに接続できるバンプ付きワークの
実装方法および実装構造を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ボン
ドが塗布された一方のワークのパッド上に他方のワーク
に突設されたバンプを接地させて強く押し付けることに
より、バンプの表面の酸化膜を物理的に破壊し、また加
熱することによりパッドとバンプの合金層を生じさせ、
かつボンドを硬化させてワークを基板に固着するように
した。
【0010】請求項2の発明は、基板のパッド上に表面
に酸化膜が生じたワークのバンプを搭載するバンプ付き
ワークの実装構造であって、バンプとパッドの接合部に
加圧・加熱による酸化膜の破片を含む合金層が形成さ
れ、また基板とワークの間にワークを搭載する前に塗布
されたボンドが充てんされ、このボンドが硬化すること
によりワークを基板に固着するようにした。
【0011】請求項3の発明は、ボンドが塗布された一
方のワークのパッド上の低融点金属から成るプリコート
部上に他方のワークに突設されたバンプを接地させて強
く押し付けることによりプリコート部の表面の酸化膜を
物理的に破壊し、また加熱することによりパッドとプリ
コート部の接合部に低融点金属とバンプの合金層を生じ
させ、かつボンドを硬化させてワークを基板に固着する
ようにした。
【0012】請求項4の発明は、基板のパッド上の表面
に酸化膜が生じた低融点金属から成るプリコート部上に
ワークのバンプを搭載するバンプ付きワークの実装構造
であって、バンプとプリコート部の接合部に加圧・加熱
による酸化膜の破片を含む合金層が形成され、また基板
とワークの間にワークを搭載する前に塗布されたボンド
が介在し、このボンドが硬化することによりワークを基
板に固着するようにした。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明によれば、バンプをパッド
や低融点金属から成るプリコート部の表面に押し付ける
ことにより、バンプの表面やプリコート部の表面に生じ
た酸化膜を破壊して接合部の導通性を確保し、かつ接合
部に合金層を生じさせることによりより一層の導通性と
固着力を確保して、ワークを基板にしっかり実装でき
る。
【0014】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1のバンプ付きワークの実装工程図、図2は同バン
プ付きワークの実装構造図である。図1(a)におい
て、基板11の上面にはパッド12が形成されている。
パッド12は金や銅などの良導体から成っている。13
はチップであり、その下面にはバンプ14が突設されて
いる。バンプ14の表面は、空気に触れることにより酸
化膜15が生じている。酸化膜15は、パッド12とバ
ンプ14の間の導通性を阻害する。バンプ14は半田か
ら成っている。なお図1において、基板11とチップ1
3はそれぞれ部分断面を示しているが、パッド12は基
板11の上面に多数個形成されており、またチップ13
の下面にはパッド12に対応してバンプ14は多数個形
成されている。
【0015】基板11にチップ13を搭載する前に、基
板11の上面にはボンド16が均一な厚さで塗布され
る。この塗布は、スクリーン印刷、ディスペンサ、スタ
ンピングなどにより行われる。ボンド16の厚さdは、
バンプ14の突出長Dとほぼ同じか、若しくはこれより
もやや厚くしてある。
【0016】次に図1(b)に示すように、バンプ14
をパッド12に位置合わせして、バンプ14をパッド1
2上に接地させ、チップ13を基板11に押圧力Fで強
く押し付ける。するとこの押圧力Fのためにバンプ14
は変形してその表面の酸化膜15は物理的に破壊され、
バンプ14の新鮮面が露出してこの新鮮面がパッド12
にしっかり接地する。この場合、望ましくはチップ13
を基板11に対して水平方向へ相対的にスクラブ動作さ
せれば、より確実に酸化膜15を破壊して新鮮面をパッ
ド12に押し付けることができる。スクラブ動作の手段
としては、たとえば機械的往復動手段や超音波振動手段
などが適用できる。またボンド16の厚さdは上述のよ
うに設定しているので、基板11とチップ13の間には
ボンド16が十分に充てんされ、基板11とチップ13
の間に空隙を生じない。
【0017】次に図1(c)に示すように、押圧力Fを
加えながら、熱Hを加えて加熱する。するとバンプ14
とパッド12の接合部には、バンプ14の材料である半
田とパッド12の材料である金や銅などとの合金層17
が生じる。次に図1(d)に示すように押圧と加熱を中
止したうえで、ボンド16を硬化させれば、チップ13
は基板11にしっかり固着され、チップ13の基板11
への実装は終了する。なお図1(d)の状態で、加熱は
いましばらく継続してもよい。また、ボンド16の種類
は種々あるが、たとえば熱硬化性ボンドの場合は硬化温
度まで加熱することにより硬化させ、また光硬化ボンド
の場合は紫外線などの光を照射することにより硬化され
る。
【0018】図2は、図1(d)の部分拡大図を示して
いる。図示するようにパッド12とバンプ14の接合部
には合金層17が生成されており、これによりバンプ1
4はパッド12にしっかり固着されている。また合金層
17の内部には破壊されて粉々になった酸化膜15の破
片15aが含まれている。このように酸化膜15を破壊
したことにより、パッド12とバンプ14の間の導通性
は十分に確保される。またチップ13と基板11の間に
はボンド16が空隙なく十分に充てんされているので、
ボンド16による十分な接着力を確保でき、またボンド
16の内部に空隙が生じることによるバンプ14の酸化
を防止できる。
【0019】(実施の形態2)図3は、本発明の実施の
形態2のバンプ付きワークの実装工程図、図4は同バン
プ付きワークの実装構造図である。なお実施の形態1と
同一要素には同一符号を付している。以下、チップ13
の実装方法を説明する。
【0020】図3(a)において、パッド12の上面に
は半田やスズ、インジウムなどから成る低融点金属のプ
リコート部18が予め形成されている。またパッド12
は銅で造られており、バンプ21は金で造られている。
バンプ21の素材は無錆性の金であるから酸化膜は生じ
ない。基板11の上面に厚さdでボンド16を塗布した
後、図3(b)に示すようにバンプ21をプリコート部
18上に搭載し、押圧力Fで押し付けて、プリコート部
18の表面の酸化膜19を破壊する。勿論この場合も、
望ましくはスクラブ動作を行う。
【0021】次に図3(c)に示すように押圧力Fを加
えながら熱Hで加熱すれば、バンプ21とプリコート部
18の合金層20が形成される。なおこの場合、プリコ
ート部18が溶融するまで加熱してもよいが、加熱しす
ぎるとチップ13に熱ダメージを与えるおそれがある。
したがってプリコート部18はバンプ21と融合して合
金層20が形成される程度の比較的低温度で加熱するこ
とが望ましい。次に図3(c)に示すように押圧と加熱
を解除したうえで、ボンド16を硬化させる。なおこの
場合、押圧を解除した後も、加熱はいましばらく継続し
てもよい。
【0022】図4は、図3(d)の部分拡大図を示して
いる。図示するように、バンプ21と硬化した半田プリ
コート部18’の接合部には合金層20が形成されてお
り、また合金層20の内部には粉々に破壊された酸化膜
15、19の酸化膜片15a、19aが含まれている。
したがって実施の形態1と同様の作用効果が得られる。
【0023】なお上記実施の形態では、ワークとしてチ
ップを例にとって説明したが、ワークとしては、チップ
以外のパッケージなどの電子部品でもよい。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、バンプをパッドや半田
プリコート部の表面に押し付けることにより、バンプの
表面や半田プリコート部の表面に生じた酸化膜を破壊し
て接合部の導通性を確保し、かつ接合部に合金層を生じ
させることによりより一層の導通性と固着力を確保し
て、ワークを基板にしっかり実装できる。またボンドは
ワークを基板に搭載する前に基板に塗布するので、ボン
ドの内部に空隙を生じにくく、またチップと基板の間に
ボンドを十分に充てんして、ワークの固着力と空隙が生
じることによるバンプの酸化を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1のバンプ付きワークの実
装工程図
【図2】本発明の実施の形態1のバンプ付きワークの実
装構造図
【図3】本発明の実施の形態2のバンプ付きワークの実
装工程図
【図4】本発明の実施の形態2のバンプ付きワークの実
装構造図
【図5】従来のバンプ付きワークの実装構造図
【符号の説明】
11 基板 12 パッド 13 チップ 14 バンプ 15 酸化膜 16 ボンド 17 合金層 18 プリコート部 19 酸化膜 20 合金層 21 バンプ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボンドが塗布された一方のワークのパッド
    上に他方のワークに突設されたバンプを接地させて強く
    押し付けることにより、バンプの表面の酸化膜を物理的
    に破壊し、また加熱することによりパッドとバンプの合
    金層を生じさせ、かつボンドを硬化させてワークを基板
    に固着することを特徴とするバンプ付きワークの実装方
    法。
  2. 【請求項2】基板のパッド上に表面に酸化膜が生じたワ
    ークのバンプを搭載するバンプ付きワークの実装構造で
    あって、バンプとパッドの接合部に加圧・加熱による酸
    化膜の破片を含む合金層が形成され、また基板とワーク
    の間にワークを搭載する前に塗布されたボンドが充てん
    され、このボンドが硬化することによりワークを基板に
    固着することを特徴とするバンプ付きワークの実装構
    造。
  3. 【請求項3】ボンドが塗布された一方のワークのパッド
    上の低融点金属から成るプリコート部上に他方のワーク
    に突設されたバンプを接地させて強く押し付けることに
    よりプリコート部の表面の酸化膜を物理的に破壊し、ま
    た加熱することによりパッドとプリコート部の接合部に
    低融点金属とバンプの合金層を生じさせ、かつボンドを
    硬化させてワークを基板に固着することを特徴とするバ
    ンプ付きワークの実装方法。
  4. 【請求項4】基板のパッド上の表面に酸化膜が生じた低
    融点金属から成るプリコート部上にワークのバンプを搭
    載するバンプ付きワークの実装構造であって、バンプと
    プリコート部の接合部に加圧・加熱による酸化膜の破片
    を含む合金層が形成され、また基板とワークの間にワー
    クを搭載する前に塗布されたボンドが介在し、このボン
    ドが硬化することによりワークを基板に固着することを
    特徴とするバンプ付きワークの実装構造。
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