JP3298627B2 - 半導体装置と接続用はんだボール基部補強方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に接続用はんだボール基部補強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置のパッケージは当初外部の接
続のためのリードを備えたものが用いられパッケージの
片側にリードが配列されたＳＩＰタイプや、パッケージ
の両側にリードが配列されたＤＩＰタイプから、集積度
が進むに従ってリード数も増加し、さらにプリント基板
への実装密度を高めるために、ピン間隔を狭くして４方
向に端子を出し、プリント基板の孔に挿入せずに導体パ
ターンに直接平面付けするフラットパックタイプパッケ
ージへと進んできた。最近では更に集積密度を高めるた
めにリードレスタイプのパッケージも広く採用されるよ
うになり、リードレスタイプの一種であるチップキャリ
ヤタイプではパッケージの裏面にはんだ付け可能な電極
パッドが引き出されており、これをプリント基板の導体
面に直接はんだ付けして接続する方法がとられている。
はんだ付けの方法としてチップキャリヤパッケージの電
極パッドに予めはんだボールを接着しておき、プリント
基板の接続対象の導体面に接触させた後加熱によりはん
だボールを溶解させてパッケージの電極パッドとプリン
ト基板の導体面とを接続する方法が広く用いられてい
る。

【０００３】この場合パッケージの電極パッドに接着さ
れるはんだボールの接着力を補強するために樹脂補強の
方法が用いられ、補強樹脂をはんだボール周辺にポッテ
ィング（滴下または注入）したあと、硬化させることに
よりはんだボールの付け根に補強樹脂を固定させてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
樹脂補強では以下のような問題がある。 １）ポッティングではんだボールの周辺に補強樹脂をつ
けるため、補強樹脂の特性が限定（粘度が低い、はんだ
と基板とに対して密着性がよい）されるため、はんだボ
ールの周辺に厚膜塗布ができないし、かつコスト的に高
価になる。 ２）ポッティングで樹脂を塗布するため、はんだボール
上に樹脂がはい上がり実装不良（補強樹脂がはんだボー
ルとプリント基板の導体面に入り込むことにより実装時
に接続不良）が発生する。

【０００５】本発明の目的は、はんだボールの周辺に厚
膜塗布ができ、はんだボール上に樹脂がはい上がること
がなく、コストの安い半導体装置と接続用はんだボール
基部補強方法とを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
電極パッドに接着された接続用のはんだボールの基部が
補強された半導体装置であって、集積回路素子が内部に
封止されたパッケージと、パッケージの表面に形成され
ている電極パッドと、電極パッドに接着されたはんだボ
ールと、パッケージと所定の間隔で保持され、アンダー
フィル材を注入するための開口部とはんだボールを貫通
させるための開口部とを有する絶縁板と、パッケージと
絶縁板との間に充填されたアンダーフィル材とを備え
る。

【０００７】絶縁板がスペーサ部を有し、その絶縁板が
そのスペーサ部によりはんだボールの中央部近傍の高さ
に保持されているてもよく、絶縁板がアクリル樹脂、フ
ァインセラミックス、ガラスセラミックスまたはガラス
布基材エポキシ樹脂のいずれかで形成されていてもよ
い。

【０００８】本発明の接続用はんだボール基部補強方法
は、電極パッドを有する半導体装置のパッド電極に接着
された接続用はんだボールの基部補強方法であって、電
極パッド上にはんだボールが接着されたパッケージ上
に、アンダーフィル材ポッティング用開口部およびはん
だボール用開口部を有する絶縁板を、パッケージのはん
だボールの接着された表面上にその表面と所定の間隔を
空けてセットするステップと、セットされた絶縁板のア
ンダーフィル材ポッティング用開口部よりアンダーフィ
ル材を少なくともはんだボールの周辺の所望の範囲が充
填されるように注入するステップと、注入されたアンダ
ーフィル材を硬化させるステップとを有する。

【０００９】アンダーフィル材が熱可塑性樹脂であり、
加熱による溶融状態で注入され、冷却によって硬化され
てもよく、熱硬化性樹脂であり、注入後に加熱によって
硬化されてもよい。

【００１０】本発明により、実装信頼性向上のためのは
んだボール付け根の補強をアンダーフィル材で行うこと
ができる。また従来の主な欠点である厚膜塗布が可能と
なり、かつはんだボール上面への樹脂のはい上がりが防
止できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
のはんだボール基部を補強された半導体装置の模式的断
面図であり、図２は本発明の実施の形態に用いられる絶
縁板の模式的上面図である。

【００１２】本発明の実施の形態のはんだボール基部を
補強された半導体装置は、集積回路素子が内部に封止さ
れたパッケージ１０と、パッケージ１０の表面に形成さ
れた電極パッド１１と、電極パッド１１に接着されたは
んだボール２０と、アンダーフィル材を注入するための
アンダーフィル材ポッティング用開口部３２とはんだボ
ール用開口部３３とが設けられパッケージ１０との間隔
を保持するためのスペーサ部３１を有する絶縁板３０
と、パッケージ１０と絶縁板３０との間に充填されたア
ンダーフィル材４０とを備える。

【００１３】絶縁板３０はスペーサ３１によって半導体
装置のはんだボール２０の最大径付近に保持され、絶縁
板３０とパッケージ１０の間にアンダーフィル材４０が
充填されている。絶縁板３０はスペーサ３１によらず他
の方法で所定の位置に保持されていてもよい。

【００１４】アンダーフィル材４０は従来接合部の信頼
性を向上させるために接合後のプリント基板とパッケー
ジとの間に充填される絶縁性のアンダーフィル材がその
まま使用できる。

【００１５】次に本発明の実施の形態の半導体装置のは
んだボール基部補強方法について説明する。

【００１６】まず、電極パッド１１上にはんだボール２
０が接着されたパッケージ１０上に、アンダーフィル材
ポッティング用開口部３２およびはんだボール用開口部
３３が設けられた絶縁板３０を、スペーサ部３１によっ
て所定の間隔を空けてセットする。ここではスペーサ部
３１は絶縁板３０の一部としたが別の部品として配設さ
れてもよい。

【００１７】次にセットされた絶縁板３０のアンダーフ
ィル材ポッティング用開口部３２よりアンダーフィル材
４０を少なくともはんだボール２０の周辺の所望の範囲
が充填されるように注入する。

【００１８】次にアンダーフィル材４０を硬化させる。
アンダーフィル材４０は熱可塑性の樹脂を用い加熱され
て流動性を有するアンダーフィル材４０を注入し、冷却
により硬化させてもよいし、熱硬化性の樹脂からなるア
ンダーフィル材４０を注入し、加熱により硬化させても
よい。この場合はんだボールの融解温度より低い硬化温
度のアンダーフィル材４０を使用する必要がある。

【００１９】これにより、実装信頼性向上のためのはん
だボール付け根の補強をアンダーフィル材で行うことが
でき、また従来の補強樹脂のポッティング法では困難で
あった厚膜塗布が可能となり、かつはんだボール上面へ
の樹脂のはい上がりが防止できる。

【００２０】絶縁板としてはアクリル樹脂、ファインセ
ラミックス、ガラスセラミックス、ガラス布基材エポキ
シ樹脂等を用いることができる。また絶縁板のアンダー
フィル材ポッティング用開口部はアンダーフィル材の流
動性に対応して広がりを変更する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、はんだボ
ールのつけ根の補強樹脂としてアンダーフィル材を使用
するため以下の効果がある。 １）厚膜塗布ができる。（外観検査が容易、強度アップ
等） ２）コストが安くなる。

【００２２】また、絶縁板を使用することではんだボー
ル上面への樹脂のはい上がりを防止できるという効果が
ある（実装不良改善）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のはんだボール基部を補強
された半導体装置の模式的断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に用いられる絶縁板の模式
的上面図である。

【符号の説明】

１０ パッケージ １１ 電極パッド ２０ はんだボール ３０ 絶縁板 ３１ スペーサ ３２ アンダーフィル材ポッティング用開口部 ３３ はんだボール用開口部 ４０ アンダーフィル材

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極パッドに接着された接続用のはんだ
   ボールの基部が補強された半導体装置であって、 集積回路素子が内部に封止されたパッケージと、 前記パッケージの表面に形成されている前記電極パッド
   と、 前記電極パッドに接着された前記はんだボールと、 前記パッケージと所定の間隔で保持され、アンダーフィ
   ル材を注入するための開口部とはんだボールを貫通させ
   るための開口部とを有する絶縁板と、 前記パッケージと前記絶縁板との間に充填されたアンダ
   ーフィル材と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記絶縁板がスペーサ部を有し、該絶縁
   板が該スペーサ部により前記はんだボールの中央部近傍
   の高さに保持されている請求項１に記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記絶縁板がアクリル樹脂で形成されて
   いる請求項１に記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記絶縁板がファインセラミックスで形
   成されている請求項１に記載の半導体装置。
5. 【請求項５】 前記絶縁板がガラスセラミックスで形成
   されている請求項１に記載の半導体装置。
6. 【請求項６】 前記絶縁板がガラス布基材エポキシ樹脂
   で形成されている請求項１に記載の半導体装置。
7. 【請求項７】 電極パッドを有する半導体装置のパッド
   電極に接着された接続用はんだボールの基部補強方法で
   あって、 前記電極パッド上に前記はんだボールが接着されたパッ
   ケージ上に、アンダーフィル材ポッティング用開口部お
   よびはんだボール用開口部を有する絶縁板を、前記パッ
   ケージの前記はんだボールの接着された表面上に該表面
   と所定の間隔を空けてセットするステップと、 セットされた前記絶縁板の前記アンダーフィル材ポッテ
   ィング用開口部よりアンダーフィル材を少なくとも前記
   はんだボールの周辺の所望の範囲が充填されるように注
   入するステップと、 注入された前記アンダーフィル材を硬化させるステップ
   と、を有する半導体装置の接続用はんだボール基部補強
   方法。
8. 【請求項８】 前記アンダーフィル材が熱可塑性樹脂で
   あり、加熱による溶融状態で注入され、冷却によって硬
   化する請求項７に記載の半導体装置の接続用はんだボー
   ル基部補強方法。
9. 【請求項９】 前記アンダーフィル材が熱硬化性樹脂で
   あり、注入後に加熱によって硬化する請求項７に記載の
   半導体装置の接続用はんだボール基部補強方法。