JP3429718B2 - 表面実装用基板及び表面実装構造 - Google Patents
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Description
表面実装構造に係り、より詳細には、突起電極が千鳥状
に配列された半導体装置が表面実装される表面実装用基
板及びそのような半導体装置が表面実装された表面実装
構造に関する。近年、半導体チップの高密度化及び小型
化が急速に進んでいる。これに伴い、半導体チップに設
けられる接続端子数は増加し、したがって、端子間の距
離は小さくなっている。接続端子数の増加に対応するた
めに、接続端子を二列の千鳥状に配列して、接続端子間
の距離をなるべく大きくとることが行われている。
の小型化を図るためには、半導体チップを実装用基板に
実装する際の実装スペースを小さくすることが必要とな
る。このため、半導体チップの接続端子として突起電極
(バンプ)を用い、半導体チップを実装用基板にフリッ
プチップ実装することが行われている。また、大電力化
や良好な高周波数特性を図ったパッケージやマルチチッ
プモジュール(MCM)を実現するには、フリップチッ
プ実装といった表面実装工法は必要不可欠な実装技術で
ある。
増加するために、接続端子の配列は、周辺一列配置から
周辺二列、さらにはエリアバンプへと移行しつつある。
しかし、エリアバンプのような配列はボンディングパッ
ド部の再配線およびチップメーカーによるハンダバンプ
形成といういうようなチップ製造プロセスの変更が必要
となる。すなわち、エリアバンプによるフリップチップ
実装を導入するには、半導体チップの設計変更だけでな
く、製造設備の大幅な変更が必要となる。このため、エ
リアバンプへの移行は短期間で行うことはできない。
導体チップの実装工程は、周辺一列配置の半導体チップ
の実装工程と大きく変わることはなく、半導体チップの
設計変更程度で対応できる。したがって、現状の半導体
チップの接続端子数の増加に対処するために、周辺二列
配置構造を採用した半導体チップの使用が増加してい
る。
する半導体チップ1を示す。半導体チップ1はフリップ
チップ実装により実装用基板に搭載されるものであり、
突起電極は金バンプ2(金製のスタッドバンプ)として
形成されている。また、金バンプ2は半導体チップ1の
実装面の周囲に二列の千鳥状に配置されている。
するための実装用基板3の平面図である。実装用基板3
の導体配線面には、半導体チップ1の金バンプ2の配列
に対応した位置にボンディングパッド4が配置されてい
る。ボンディングパッド4の各々からは導体配線部5が
延在しており、この導体配線部5によりボンディングパ
ッド4の各々は対応する層間接続用パッド6に接続され
る。図2において、半導体チップ1は一点鎖線で示され
る位置に搭載され、金バンプ2は対応するボンディング
パッド4にハンダ付けされる。
ダをボンディングパッド4に供給する工程においてハン
ダが付着しないようにマスキングするためのソルダレジ
ストが設けられる部分を示している。ボンディングパッ
ド4及び導体配線部5の一部はソルダレジストが設けら
れない部分(ソルダレジスト開口)に配置され、ハンダ
供給工程においてハンダが供給される。
は、半導体チップ上に形成されたバンプを導電性接着剤
により基板の導体配線のパッド部に接続する技術を開示
している。半導体チップのバンプは二列千鳥状に配列さ
れており、したがって基板上のパッドも二列千鳥状に配
列されている。各々のパッドの先端からは、パッドの幅
よりも小さい幅を有する導体配線部が、二列のパッドの
うち隣の列における隣接するパッドの間に延在してい
る。
が周辺二列配置された半導体チップは、元来ワイヤボン
ディング用に設計されたものであり、突起電極の列の間
隔は100μmから150μmと非常に狭くなってい
る。このため、半導体チップをフリップチップ実装によ
り基板に搭載するには、半導体チップの突起電極は対応
するパッドの先端部分に接続されることとなる。
ディングパッド4を含む一部分を拡大した図である。図
3において、半導体チップ1の金バンプ2が接合される
部分は点線で示されている。実装用基板3上の隣接する
導電配線パターンは一般的に銅板をエッチングすること
により形成されるが、現状において、隣接する導電配線
パターンの間隔は最小で約40μmである。また、金バ
ンプの直径は80μm程度必要である。したがって、二
列のボンディングパッドの対向する辺の間隔を約40μ
mと最小の値としても、図3に示すように金バンプ2の
一部はボンディングパッド4からはみ出ることとなる。
したがって、位置決め誤差等により金バンプ2の位置が
ボンディングパッド4の長手方向にずれた場合、金バン
プ2がボンディングパッド4から大きくはずれてしまう
おそれがある。
パッド4が短冊形状である場合、金バンプ2とボンディ
ングパッド4とのハンダ付けが不充分となるおそれがあ
る。以下、図4を参照しながらハンダ付けが不充分とな
る場合について説明する。図4(a)は金バンプ2がボ
ンディングパッド4の正確な位置に配置されてハンダ付
けされた状態を示す断面図であり、図4(b)は金バン
プ2がずれてハンダ接合された状態を示す断面図であ
る。なお、図4(a)及び4(b)は、図3の一点鎖線
IV−IVに沿った断面図である。
チップ実装する場合、あらかじめボンディングパッド4
にハンダ7が供給される。ボンディングパッド4に供給
されたハンダ7は、表面張力によりボンディングパッド
4の中央付近で厚く、端部に近づくほど薄くなった形状
となり、そのような形状で個化する。図4(a)に示す
ように、金バンプ2が通常の位置にあるときには、金バ
ンプ2はハンダ7の厚い部分に接合される。したがっ
て、金バンプ2はボンディングパッド4に正常にハンダ
付けされる。しかし、図4(b)に示すように、金バン
プ2がボンディングパッド4の長手方向上外側にずれた
場合、金バンプ2はハンダの薄い部分に位置することと
なり、ハンダ付けが不充分となるおそれがある。したが
って、図4(b)のような場合は、フリップチップ実装
の信頼性が低下してしまう。なお、図4中、符号8で示
される部分は半導体チップ1と実装用基板3との接続を
補強するために設けられた接続補強用樹脂である。
公報に開示されたボンディングパッドを含む導電配線の
構造では、ボンディングパッドの先端から導電配線が延
在しているため、導電配線がない場合と比べて、ボンデ
ィングパッドの先端におけるハンダの厚さをある程度厚
く維持できる。しかし、導電配線が隣の列内で隣接する
2つのボンディングパッドの間まで延在しているため、
隣接するボンディングパッドの間隔を大きくとらなけれ
ばならず、現状の半導体チップの電極ピッチ(約100
μm)に適合したボンディングパッドの配置を達成する
ことはできない。
てなされたもので、周辺二列千鳥配列の突起電極を有す
る被実装素子を実装用基板に実装する際に、突起電極と
ボンディングパッドとの位置がずれても信頼性の高い表
面実装が実現できる表面実装用基板及び表面実装構造を
提供することを目的とする。
に、本発明では、以下の手段を講じたことを特徴とする
ものである。請求項1記載の発明は、千鳥状に配設され
た複数の突起電極を有する被実装素子が、前記突起電極
に対応するよう基板本体に形成された複数のボンディン
グパッドに表面実装される表面実装基板であって、前記
ボンディングパッドの各々は、所定の一様な幅を有する
パッド部と、該パッド部からボンディングパッドの隣の
列に向かって延在する先端部とを有し、該先端部の各々
は、先端に近づくほど幅が狭くなり、且つ隣の列におけ
る隣接したボンディングパッドの前記先端部とは逆向き
で先端部同士が互いに対向した状態で前記先端部の間ま
で延在するが、隣の列における隣接したボンディングパ
ッドの前記先端部の間まで延在するが、隣の列における
ボンディングパッドのパッド部と先端部との境界を越え
て延在しないことを特徴とするものである。
面実装用基板であって、前記ボンディングパッドの前記
先端部は、先端に向かって幅が減少する三角形状である
ことを特徴とするものである。
の表面実装用基板であって、前記突起電極はスタッドバ
ンプにより形成され、対応する前記ボンディングパッド
にあらかじめ設けられたハンダにより接続されることを
特徴とするものである。
配設された複数の突起電極を有する被実装素子と、前記
突起電極に対応するよう基板本体に形成された複数のボ
ンディングパッドを有する表面実装基板とよりなる表面
実装構造であって、前記ボンディングパッドの各々は、
所定の一様な幅を有するパッド部と、該パッド部からボ
ンディングパッドの隣の列に向かって延在する先端部と
を有し、該先端部の各々は、先端に近づくほど幅が狭く
なり、且つ隣の列における隣接したボンディングパッド
の前記先端部とは逆向きで先端部同士が互いに対向した
状態で前記先端部の間まで延在するが、隣の列における
ボンディングパッドのパッド部と先端部との境界を越え
て延在しておらず、前記突起電極の各々は、前記ボンデ
ィングパッドの各々に設けられたハンダにより接続され
ていることを特徴とするものである。
面実装構造であって、前記ボンディングパッドの前記先
端部は、先端に向かって幅が減少する三角形状であるこ
とを特徴とするものである。
載の表面実装構造であって、前記突起電極はスタッドバ
ンプにより形成されていることを特徴とするものであ
る。上記の各手段は次のように作用する。請求項1記載
の発明によれば、突起電極のボンディングパッドへの接
続部をボンディングパッドの先端から遠ざけることがで
き、位置ずれが生じたときでも、突起電極がボンディン
グパッドから大きく外れることはない。したがって、被
実装素子の突起電極と実装用基板のボンディングパッド
とを確実に接続することができ、信頼性の高い表面実装
が実現される。
の列における隣接したボンディングパッドの先端部の間
まで延在することにより、突起電極の接続部からボンデ
ィングパッドの先端までの距離をより大きくすることが
できる。請求項2記載の発明によれば、ボンディングパ
ッドの先端部が先端に向かって幅が減少する三角形状で
あるため、隣の列のボンディングパッドの先端部との距
離を一定に保った状態で面積の大きい先端部を効率よく
形成することができる。
のスタッドバンプは実装基板のボンディングパッドにあ
らかじめ設けられたハンダにより接続される。ボンディ
ングパッドの先端が延長されているため、スタッドバン
プの接続部とボンディングパッドの先端との間の距離が
増大され、ハンダの厚みの大きい部分で接合される。こ
れにより、スタッドバンプは確実にハンダ付けされ、信
頼性の高い表面実装が実現される。
ボンディングパッドへの接続部をボンディングパッドの
先端から遠ざけることができ、位置ずれが生じたときで
も、突起電極がボンディングパッドから大きく外れるこ
とはない。また、ボンディングパッドの先端が延長され
ているため、スタッドバンプの接続部とボンディングパ
ッドの先端との間の距離が増大され、ハンダの厚みの大
きい部分で接合される。これにより、被実装素子の突起
電極と実装用基板のボンディングパッドとを確実に接続
することができ、信頼性の高い表面実装が実現される。
の列における隣接したボンディングパッドの先端部の間
まで延在することにより、突起電極の接続部からボンデ
ィングパッドの先端までの距離をより大きくすることが
できる。請求項5記載の発明によれば、ボンディングパ
ッドの先端部が先端に向かって幅が減少する三角形状で
あるため、隣の列のボンディングパッドの先端部との距
離を一定に保った状態で面積の大きい先端部を効率よく
形成することができる。
スタッドバンプにより形成されるため、ピッチの狭い突
起電極を高い信頼性でボンディングパッドにハンダ付け
することができる。
参照しながら説明する。図5は本発明の実施の形態によ
る実装用基板の平面図である。図5において、図2に示
された構成部品と同じ部品には同じ符号を付し、その説
明は省略する。図5から明らかなように、本発明の実施
の形態による実装用基板10では、図2に示す従来の実
装用基板1に設けられたボンディングパッド4とは異な
り、ボンディングパッド14の先端部14bが三角形状
に形成されている。すなわち、図2に示す従来の実装用
基板1に設けられたボンディングパッド4の先端はボン
ディングパッド4の配列方向に平行な直線であるが、本
発明の実施の形態による実装用基板に設けられたボンデ
ィングパッド14の先端部14bの幅は徐々に小さくな
っている。ボンディングパッド14の先端部14bをこ
のような三角形状とすることにより、ボンディングパッ
ド14の先端部14bを隣の列に向かう方向に延長する
ことが可能となる。
体チップ1の金バンプ2の配列に対応して二列千鳥状に
配置されているため、先端部14bを隣の列に向かって
延長しても、三角形状であれば対向するボンディングパ
ッド14の先端部14bに重なることはない。このよう
に、ボンディングパッド14の先端部14bを延長する
ことにより、半導体チップ1の金バンプ2の位置がボン
ディングパッドの長手方向に多少ずれたとしても、金バ
ンプ2がボンディングパッド14から大きくはずれるこ
とはない。また、金バンプ2をボンディングパッド14
にハンダ付けする場合に、ハンダの厚さの薄い先端部に
金バンプ2が配置されることがなく、信頼性の高いハン
ダ付けが達成される。
の基板本体としては、プリント基板あるいはセラミック
基板等が使用できる。また、図5中で斜線を引いた部分
は、ハンダをボンディングパッド14に供給する工程に
おいてハンダが付着しないようにマスキングするための
ソルダレジストが設けられる部分を示している。ボンデ
ィングパッド14及び導体配線部5の一部はソルダレジ
ストが設けられない部分(ソルダレジスト開口)に配置
され、ハンダ供給工程においてハンダが供給される。
明の第1実施例によるボンディングパッドについて説明
する。図6は本発明の第1実施例によるボンディングパ
ッドの平面図である。図6に示すボンディングパッド1
6は、一様な幅を有するパッド部16aと、パッド部1
6aから延在した三角形状の先端部16bとよりなる。
パッド部16aは半導体チップ1の金バンプ2がフリッ
プチップ実装される際にハンダが供給される部分であ
る。パッド部はハンダを十分に供給できるように一様な
所定の幅及び長さを有する。なお、パッド部は一様な幅
となるように形成されるが、製造上のバラツキやエッチ
ングによる形成等に起因して多少幅がバラツクことがあ
る。しかし、このような幅のバラツキは一様な幅という
範疇に入るものとする。先端部16bは隣の列のボンデ
ィングパッド16に面する側に形成され、先端に近づく
ほど幅が狭くなる。パッド部16aに供給されたハンダ
は先端部16bにも供給される。そして、図6に示すよ
うに、金バンプ2はパッド部16aと先端部16bとに
またがって配置される。
は、図6に示す位置関係に配置される。ボンディングパ
ッド16は、銅板をエッチングして形成される。したが
って、隣接するボンディングパッド16の間隔は、エッ
チング処理により形成可能な間隔であり(現状では約4
0μm)、対向するボンディングパッド16の先端部1
6bの間隔もエッチング処理により形成可能な間隔であ
る。
ド16の先端部16bは、隣の列において隣接する2つ
のボンディングパッド16の先端部16bの間にまでは
延在していない。図7は、図6に示したボンディングパ
ッドを使用して半導体チップ1を実装したときの、図6
における一点鎖線VII −VII に沿ったボンディングパッ
ド部分の断面図であり、図7(a)は金バンプ2に位置
ずれが無い場合を示し、図7(b)は金バンプ2の位置
がボンディングパッドの先端方向にずれている場合を示
す。
置ずれが無い場合、金バンプ2はボンディングパッド1
6先端部16bの先端から十分離れており、金バンプ2
のほぼ全体がボンディングパッド16上に位置すること
となる。したがって、ハンダ7の厚さが十分厚い部分で
金バンプ2がハンダ付けされることとなり、信頼性の高
い実装が達成される。また、図7(b)に示すように、
金バンプ2がボンディングパッド16の先端方向にずれ
た場合であっても、先端部16bが存在するため、金バ
ンプ2はボンディングパッド16から大きくはずれるこ
とはない。したがって、金バンプ2は、ハンダ7の厚み
が十分厚い部分に維持される。よって、金バンプ2の位
置がずれた場合でも、信頼性の高い実装が達成される。
プ1が実装用基板10に実装された後、接続補強用樹脂
8が半導体チップ1と実装用基板10との間に注入され
硬化される。これにより、半導体チップ1と実装用基板
10との接続がより強固となる。次に、図8及び図9を
参照しながら、本発明の第2実施例によるボンディング
パッドについて説明する。図8は本発明の第2実施例に
よるボンディングパッドの平面図である。
1実施例によるボンディングパッドと同様に、一様な幅
を有するパッド部18aと、パッド部18aから延在し
た三角形状の先端部18bとよりなる。本実施例による
ボンディングパッド18と際1実施例によるボンディン
グパッド16との違いは、先端部18bが先端部16b
より鋭角の三角形状を有することである。また、先端部
18bは隣の列の隣接するボンディングパッド18の先
端部18bの間まで延在している。
ングパッド18の先端部18bの間に延在しているもの
の、パッド部18aの間にまでは延在していない。すな
わち、先端部18bが隣の列のボンディングパッド18
のパッド部18aの間まで延在すると、ボンディングパ
ッド間の間隔が実質的に狭められることとなり、これを
回避するためには、ボンディングパッド間の間隔を広げ
なければならないからである。ボンディングパッドの間
隔を広げることは、半導体チップ1の金バンプ2の間隔
(ピッチ)を広げなければならないことであり、これは
狭ピッチの突起電極の配置に対応するという目的に逆行
することであり、現実に則さない。したがって、本発明
による実装用基板では、ボンディングパッドの先端部は
隣のボンディングパッドのパッド部と先端部との境界を
越えて延在しない構成とされる。
を使用して半導体チップ1を実装したときの、図8にお
ける一点鎖線IX−IXに沿ったボンディングパッド部分の
断面図であり、図9(a)は金バンプ2に位置ずれが無
い場合を示し、図9(b)は金バンプ2の位置がボンデ
ィングパッドの先端方向にずれている場合を示す。図9
(a)に示すように、金バンプ2に位置ずれが無い場
合、金バンプ2はボンディングパッド18先端部18b
の先端から十分離れており、金バンプ2のほぼ全体がボ
ンディングパッド18上に位置することとなる。したが
って、ハンダ7の厚さが十分厚い部分で金バンプ2がハ
ンダ付けされることとなり、信頼性の高い実装が達成さ
れる。また、図9(b)に示すように、金バンプ2がボ
ンディングパッド18の先端方向にずれた場合であって
も、先端部18bが存在するため、金バンプ2はボンデ
ィングパッド18から大きくはずれることはない。した
がって、金バンプ2は、ハンダ7の厚みが十分厚い部分
に維持される。よって、金バンプ2の位置がずれた場合
でも、信頼性の高い実装が達成される。本実施例の場
合、先端部18bが第1実施例の先端部16bより隣の
列の方向により大きく延出しているため、金バンプ2の
大きなずれに対しても信頼性の高い実装を実現すること
ができる。
ッドの先端部を三角形状としたが、先端部の形状はこれ
に限定されるものではない。すなわち、対向する先端部
が互いに重ならないようにパッド部より幅の小さい部分
を形成して先端部とすることにより、上述の実施例の効
果を奏することができる。
突起電極のボンディングパッドへの接続部をボンディン
グパッドの先端から遠ざけることができ、位置ずれが生
じたときでも、突起電極がボンディングパッドから大き
く外れることはない。したがって、被実装素子の突起電
極と実装用基板のボンディングパッドとを確実に接続す
ることができ、信頼性の高い表面実装が実現される。
れているため、突起電極の接続部とボンディングパッド
の先端との間の距離が増大され、ハンダの厚みの大きい
部分で接合される。これにより、被実装素子の突起電極
と実装用基板のボンディングパッドとを確実に接続する
ことができ、信頼性の高い表面実装が実現される。
ッド部の断面図である。
である。
の平面図である。
グパッド部の断面図である。
の平面図である。
ッド部の断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 千鳥状に配設された複数の突起電極を有
する被実装端子が、前記突起電極に対応するよう基板本
体に形成された複数のボンディングパッドに表面実装さ
れる表面実装基板であって、 前記ボンディングパッドの各々は、所定の一様な幅を有
するパッド部と、該パッド部からボンディングパッドの
隣の列に向かって延在する先端部とを有し、 該先端部の各々は、先端に近づくほど幅が狭くなり、且
つ隣の列における隣接したボンディングパッドの前記先
端部とは逆向きで先端部同士が互いに対向した状態で前
記先端部の間まで延在するが、隣の列におけるボンディ
ングパッドのパッド部と先端部との境界を越えて延在し
ないことを特徴とする表面実装用基板。 - 【請求項2】 請求項1記載の表面実装用基板であっ
て、 前記ボンディングパッドの前記先端部は、先端に向かっ
て幅が減少する三角形状であることを特徴とする表面実
装用基板。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の表面実装用基板で
あって、 前記突起電極はスタッドバンプにより形成され、対応す
る前記ボンディングパッドにあらかじめ設けられたハン
ダにより接続されることを特徴とする表面実装用基板。 - 【請求項4】 周辺二列千鳥状に配設された複数の突起
電極を有する被実装素子と、前記突起電極に対応するよ
う基板本体に形成された複数のボンディングパッドを有
する表面実装基板とよりなる表面実装構造であって、 前記ボンディングパッドの各々は、所定の一様な幅を有
するパッド部と、該パッド部からボンディングパッドの
隣の列に向かって延在する先端部とを有し、 該先端部の各々は、先端に近づくほど幅が狭くなり、且
つ隣の列における隣接したボンディングパッドの前記先
端部とは逆向きで先端部同士が互いに対向した状態で前
記先端部の間まで延在するが、隣の列におけるボンディ
ングパッドのパッド部と先端部との境界を越えて延在し
ておらず、 前記突起電極の各々は、前記ボンディングパッドの各々
に設けられたハンダにより接続されていることを特徴と
する表面実装構造。 - 【請求項5】 請求項4記載の表面実装構造であって、 前記ボンディングパッドの前記先端部は、先端に向かっ
て幅が減少する三角形状であることを特徴とする表面実
装構造。 - 【請求項6】 請求項4又は5項記載の表面実装構造で
あって、 前記突起電極はスタッドバンプにより形成されているこ
とを特徴とする表面実装構造。
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