JP3271631B2 - 半導体装置実装用基板 - Google Patents

半導体装置実装用基板

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JP3271631B2 JP05288393A JP5288393A JP3271631B2 JP 3271631 B2 JP3271631 B2 JP 3271631B2 JP 05288393 A JP05288393 A JP 05288393A JP 5288393 A JP5288393 A JP 5288393A JP 3271631 B2 JP3271631 B2 JP 3271631B2
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浩一郎 笠
繁 高橋
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の熱放散性
が良好な半導体装置実装用基板に係り、特に従来の放熱
不良なフリップチップ実装による半導体装置の動作時の
熱を基板側へ効率良く放熱することができる半導体装置
実装用基板及びその製造方法に関し、さらには、該基板
に半導体装置を実装する方法及び半導体装置を実装した
基板に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置(以下、ICと略称する。)
をパッケ−ジングしないで基板に実装する所謂ベアチッ
プ実装には、実装されるICの基板に対する向きによっ
て大別し、従来より次の(1)及び(2)の方式が知られてい
る。 (1) フェイスアップ(ICと基板が同方向)方式。 (2) フェイスダウン(ICと基板が逆方向)方式。
【0003】上記(1)のフェイスアップ方式では、ワイ
ヤ−ボンディングでICのパッドと基板の電極とが結ば
れており、そして、ICの動作時における熱はICの裏
面から(及びワイヤ−を伝わって)基板へ逃げる構造か
らなっている。これに対して、上記(2)のフェイスダウ
ン方式では、はんだ、導電ペ−スト等でICのパッド
(バンプ)と基板の電極とが結ばれており(フリップチ
ップ実装)、そして、ICの動作時における熱はパッド
から上記はんだ、導電ペ−スト等を伝わって基板へ逃げ
るだけである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記(2)のフェイスダ
ウン方式のフリップチップ実装は、実装面積を最小にさ
せることができるので高密度実装にとって要求が多いけ
れども、IC動作時の熱は、外部に放熱フィンを付設
し、これによって逃す以外に有効な放熱手段はなかっ
た。
【0005】このようにフリップチップ実装では、IC
動作時の発熱をパッド−電極間以外からは殆ど逃がすこ
とができず、外部に放熱フィンを付設する以外に有効な
放熱手段はなかった。これは、ICがパッド−電極間以
外は基板から浮いていることによるものである。
【0006】フリップチップ実装においては、通常のは
んだを用いる場合も導電性ペ−ストを用いる場合もIC
側に形成するバンプによりIC表面と基板表面との間に
隙間が生じる。この隙間を小さくすることを意図して、
はんだの場合例えばボンディング時に基板に押しつけ
る、導電ペ−ストの場合バンプを無くする、等の手段を
施すと、電極間のショ−トが起こったり、強度が不足し
たりなど不具合が生じる。従って、接続において隙間を
なくすことはできない。一方、隙間があるとIC動作時
の放熱効率が低下する欠点を有している。
【0007】本発明は、上記不具合並びに欠点を解消す
る半導体装置実装用基板に係る技術を提供することを目
的とし、詳細には、放熱不良なフリップチップ実装によ
るIC動作時の熱を基板側へ効率良く逃がすことができ
る半導体装置実装用基板及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、上記基板に半導体装
置を実装してなる半導体装置実装基板及び半導体装置を
基板に実装する方法を提供することを目的とする。
【0008】本発明の半導体装置実装用基板は、「半導
体装置をフリップチップ実装するための基板であって、
該基板の半導体装置がフェイスダウンで実装される部分
の該半導体装置のアクティブエリアに対向する部分を他
より凸状に形成するとともに、前記半導体装置のアクテ
ィブエリアと前記基板の凸部との間に熱伝導性樹脂を挿
入してなることを特徴とする半導体装置実装基板。」
要旨とする。即ち、本発明の半導体装置実装用基板は、
接続に関係しないで且つIC内で発熱する部位であるI
Cのアクティブエリアのみ基板に接触させるために、基
板のICがフリップチップで実装される部分のICアク
ティブエリアに対向する部分を他の部分より高くした凸
部構造とすると共に、ICのアクティブエリアと基板の
凸部との間に熱伝導性樹脂を挿入することを特徴とし、
これにより上記目的とするIC動作時の熱を基板側へ
り効率良く逃がすことができる半導体装置実装用基板を
提供するものである。
【0009】また、本発明の上記基板を製造する方法と
しては、「半導体装置実装用基板としてセラミック基板
を用い、該基板の凸部をグリ−ンシ−ト多層工程のプレ
ス時に金型により形成することを特徴とする半導体装置
実装用基板の製造方法。」及び「上記セラミック基板を
低温焼成セラミック多層基板とし、該基板の凸部をプレ
ス時に金型により形成することを特徴とする半導体装置
実装用基板の製造方法。」を要旨とする。
【0010】
【0011】また、上記半導体装置実装基板におけるI
Cの実装方法として、本発明は、「はんだ又は導電性ペ
−ストによりフリップチップ実装を行うことを特徴とす
る半導体装置の実装方法。」及び「ICを実装時に固着
するまで裏面から圧力をかけ続けることを特徴とする半
導体装置の実装方法。」を要旨とし、このように裏面か
ら圧力をかけ、ICのアクティブエリアと基板の凸部と
が接触するよう押し続けて固着するICの実装方法であ
る。
【0012】
【実施例】以下本発明の実施例(基板の製造例、IC実
装例)を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【0013】(実施例1) (1) 基板の製造例 図1は、本発明の一実施例である基板の製造工程フロ−
図であり、この図1を参照して、基板の製造例について
説明する。基板材料としてアルミナとホウ珪酸鉛系ガラ
スを用い、各々50/50wt比とした配合物に樹脂(バイ
ンダ−)と溶剤を加えて混合し、スラリ−化した。これ
をドクタ−プレイド法により塗工し、乾燥後シ−ト化し
た。
【0014】このグリ−ンシ−トに層間接続用の孔開け
を行い、スクリ−ン印刷法にて孔内にAgペ−ストを充
填した。この時、同時に最外層のシ−トでICをフリッ
プチップ実装するための電極の位置(基板の焼成収縮率
が12%のため1.14倍した)に電極兼用の孔開けを行い、
スクリ−ン印刷法にて孔内にAg−Pdペ−ストを充填
した。
【0015】次に、内層配線用Agペ−ストを用い、印
刷法にて配線を形成し、続いて積層した後、290Kg/
cm2で10分間プレスした。この時、プレス型の一部が
凹になったもの若しくは同様のスペ−サを凹部がICを
実装する位置のICのアクティブエリアに相当する部分
と一致するよう合わせてから行った。凹部の深さは80μ
mとした。
【0016】その後400℃で120分間脱バインダ−し(樹
脂をO2で灰化して取り除く)、850℃で10分間焼成し
た。(図1は、上記製造工程のフロ−図である。)この
ようにして基板上のICを実装する位置のICのアクテ
ィブエリアに相当する部分が他より70μm凸部を有する
基板が得られた。
【0017】(2) IC実装例 図2は、本発明の一実施例であるIC実装工程A〜Cの
工程順断面模式図であり、図3は、同IC実装工程フロ
−図である。この図2及び図3(主として図2)を参照
してIC実装例を説明する。
【0018】まず、図2の工程Aに示すように、凸部1
を持つ基板2(この基板2として、前記した方法によっ
て得られた凸部を有する基板を用いた。)を150℃に加
熱し、一方、通常の工程(例えば社団法人電子情報通信
学会編「LSI技術」)で90μmの高さのはんだバンプ
3を形成したIC4をフエイスダウンで上記基板2の電
極5と位置合せした。次に、同工程Bに示すように、I
C4のはんだバンプ3と基板2の電極5とを接触させた
後、同工程Cに示すように、IC4の裏面からヒ−タ−
ツ−ル(図示せず)で5Kg/cm2で押圧し、このヒ−
タ−ツ−ルを250℃に加熱した後、ヒ−タ−ツ−ルの加
圧を80g/cm2に下げ、はんだが溶けてからヒ−タ−
ツ−ルを冷却し、はんだが固化してからヒ−タ−ツ−ル
を離した。
【0019】これによりIC4のアクティブエリアが基
板2に接触したフリップチップ実装が得られた(図2工
程C参照)。なお、図3は、上記IC実装工程のフロ−
図である。従来法によってフリップチップ実装したIC
が、動作時においてIC裏面温度が約70℃であったもの
が、実施例1によるフリップチップ実装したICでは、
その裏面温度が約55℃まで下がっていた。この事実から
みて、この実施例1では充分な放熱効果が得られること
が認められた。
【0020】(実施例2) (1) 基板の製造例 実施例2で使用する基板(次のIC実装例で用いる凸部
を有する基板)は、前記実施例1のそれと同一方法で製
造した。
【0021】(2) IC実装例 図4は、本発明の他の実施例であるIC実装工程順断面
模式図であり、図5は同IC実装工程フロ−図である。
まず、図4の工程Aに示すように、基板2の凸部1上に
熱伝導性の良好な樹脂6(例えば日本エイブルステック
社製:エイブルボンド84-3)を塗布した。
【0022】次に、同工程Bに示すように、基板2を15
0℃に加熱し、以下実施例1と同様90μmの高さのはん
だバンプ3を形成したIC4をフエイスダウンで上記基
板2の電極5と位置合せした。続いて、同工程Cに示す
ように、IC4のはんだバンプ3と基板2の電極5とを
接触させた後、同工程Dに示すように、IC4の裏面か
らヒ−タ−ツ−ル(図示せず)で5Kg/cm2で押圧
し、ヒ−タ−ツ−ルを250℃に加熱した後、ヒ−タ−ツ
−ルの加圧を80g/cm2に下げ、はんだが溶解してか
らヒ−タ−ツ−ルを冷却し、はんだが固化してからヒ−
タ−ツ−ルを離した。
【0023】その後、樹脂6を硬化させるために125℃
で2時間加熱した。これによりアクティブエリアが基板
2に接触したフリップチップ実装が得られた(図4工程
D参照)。この実施例2においても前記実施例1と同様
十分な放熱効果が得られた。
【0024】(実施例3) (1) 基板の製造例 実施例3で使用する基板(次のIC実装例で用いる凸部
を有する基板)は、前記実施例1のそれと同一方法で製
造した。
【0025】(2) IC実装例 図6は、本発明のその他の実施例であるIC実装工程順
断面模式図であり、図7は、同IC実装工程フロ−図で
ある。
【0026】ISHM(MINNEAPOLIS)PROCEEDINGS(1987)
のp.p.635〜640と同様の方法で、銅コア金バンプ7を形
成したIC4aのバンプ上に、銀−パラデュ−ムペ−スト
8(福田金属箔粉工業製:RM-300)を転写し、位置合せ
をした(図6工程A)。次に、同工程Bに示すように、
銅コア金バンプ7と基板2の電極5とを銀−パラデュ−
ムペ−スト8を介して接触させた。
【0027】続いて、同工程Cに示すように、IC4aの
裏面から100g/cm2で加圧し、そのまま150℃で30分
間加熱し、室温程度まで冷却した後除圧した。これによ
りアクティブエリアが基板2に接触したフリップチップ
実装が得られた(図6工程C参照)。この実施例3にお
いても前記実施例1と同様充分な放熱効果が得られた。
なお、この実施例3では、前記実施例2と同様凸部1と
IC4aとの間に熱伝導性のよい樹脂6(図4工程A参
照)を入れることも可能であり、これによってより安定
した放熱効果が得られる。
【0028】
【発明の効果】本発明は、以上詳述したとおり、半導体
装置がフェイスダウンで実装される部分の該半導体装置
のアクティブエリアに対向する部分を他より凸状に形成
して成ると共に、とすると共に、ICのアクティブエリ
アと基板の凸部との間に熱伝導性樹脂を挿入することを
特徴とするものであり、これにより従来の放熱性不良な
フリップチップ実装によるICの動作時の熱を基板側へ
効率良く逃がすことができるという顕著な効果が生じ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である基板の製造工程フロ−
図。
【図2】本発明の一実施例であるIC実装工程順断面模
式図。
【図3】本発明の一実施例であるIC実装工程フロ−
図。
【図4】本発明の他の実施例であるIC実装工程順断面
模式図。
【図5】本発明の他の実施例であるIC実装工程フロ−
図。
【図6】本発明のその他の実施例であるIC実装工程順
断面模式図。
【図7】本発明のその他の実施例であるIC実装工程フ
ロ−図。
【符号の説明】
1 凸部 2 基板 3 はんだバンプ 4 IC 4a IC 5 電極 6 樹脂 7 銅コア金バンプ 8 銀−パラデュ−ムペ−スト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−62945(JP,A) 特開 平1−260839(JP,A) 特開 昭63−204754(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置をフリップチップ実装するた
    めの基板であって、該基板の半導体装置がフェイスダウ
    ンで実装される部分の該半導体装置のアクティブエリア
    に対向する部分を他より凸状に形成するとともに、前記
    半導体装置のアクティブエリアと前記基板の凸部との間
    に熱伝導性樹脂を挿入してなることを特徴とする半導体
    装置実装用基板。
  2. 【請求項2】 前記基板として低温焼成セラミック多層
    基板を用いたことを特徴とする請求項1に記載の半導体
    装置実装用基板。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の基板における半
    導体装置の実装方法として、はんだによりフリップチッ
    プの実装を行うことを特徴とする半導体装置の実装方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2に記載の基板における半
    導体装置の実装方法として、導電性ペーストによりフリ
    ップチップの実装を行うことを特徴とする半導体装置の
    実装方法。
  5. 【請求項5】 請求項1又は2に記載の基板における半
    導体装置の実装方法として、銅コア金バンプと基板の電
    極とを銀−パラデュームペーストを介して接触させたこ
    とによりフリップチップの実装を行うことを特徴とする
    半導体装置の実装方法。
  6. 【請求項6】 請求項3〜5のいずれか1項に記載の半
    導体装置の実装方法において、半導体装置の実装時に固
    着するまで裏面から圧力をかけ続けることを特徴とする
    半導体装置の実装方法。
  7. 【請求項7】 基板としてセラミック基板を用い、該基
    板の凸部をグリーンシート多層工程のプレス時に金型に
    より形成することを特徴とする半導体装置をフリップチ
    ップ実装する半導体装置実装用基板の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記セラミック基板として低温焼成セラ
    ミック基板を用いることを特徴とする請求項7に記載の
    半導体装置実装用基板の製造方法。
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FR2954588B1 (fr) * 2009-12-23 2014-07-25 Commissariat Energie Atomique Procede d'assemblage d'au moins une puce avec un element filaire, puce electronique a element de liaison deformable, procede de fabrication d'une pluralite de puces, et assemblage d'au moins une puce avec un element filaire

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