JP3500032B2 - Wiring board and method of manufacturing the same - Google Patents

Wiring board and method of manufacturing the same

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the durability of connections by separating a substrate solder material from element pads contg. Ca; this material contg. specified amt. of Sn and having a lower m.p. than that of element solder bumps contg. specified content of Sn. SOLUTION: A semiconductor element 1 has element solder bumps 3 contg. Sn by 0-20wt.% element pads 4 contg. Cu. Substrate solder bumps 8 having a lower m.p. than that of the element bump 3 and contg. Sn by 20wt.% or more and element 1 are set to heights enough to separate the substrate bumps 8 from the pads 4 when the bumps 8 are welded to the element bumps 3. This effectively prevents bonded parts from being broken for a long time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半田バンプを用い
て半導体素子と配線基板とが接合された半導体素子付き
配線基板に用いられる配線基板及びその製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring board used for a wiring board with a semiconductor element in which a semiconductor element and a wiring board are joined by using solder bumps and a method for manufacturing the wiring board.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、いわゆるフリップチップ法に
よって、半導体素子(以下フリップチップと記す)をフ
リップチップ搭載用基板(以下単に基板とも記す)に実
装する場合には、下記の手順が採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor element (hereinafter referred to as a flip chip) is mounted on a flip chip mounting substrate (hereinafter also simply referred to as a substrate) by a so-called flip chip method, the following procedure is adopted. There is.

【0003】例えば図16(a)に示す様に、フリップ
チップP1のパッドP2上に、高温半田からなるバンプ
P3を形成し、一方、フリップチップ搭載用基板P4の
パッドP5上に、高温半田より融点の低い共晶半田から
なるバンプP6を形成し、お互いのバンプP3,P6を
接触させて約210℃に加熱して、共晶半田のみを溶融
させることで接合を行っている。
For example, as shown in FIG. 16 (a), bumps P3 made of high-temperature solder are formed on the pads P2 of the flip chip P1, and on the other hand, on the pads P5 of the flip chip mounting substrate P4, the high temperature solder is used. The bumps P6 made of eutectic solder having a low melting point are formed, and the bumps P3 and P6 are brought into contact with each other and heated to about 210 ° C. to melt only the eutectic solder to perform the joining.

【0004】このうち、フリップチップP1のパッド
(チップ側パッド)P2は、主としてCuスパッタによ
り形成されたCu層を備えたものであり、一方、フリッ
プチップ搭載用基板P4のパッド(基板側パッド)P5
は、Cuメッキにより形成されたCu層の上に、Niメ
ッキ及びAuメッキを施したものである。
Of these, the pad (chip side pad) P2 of the flip chip P1 is provided with a Cu layer formed mainly by Cu sputtering, while the pad (substrate side pad) of the flip chip mounting substrate P4. P5
Is obtained by plating a Cu layer formed by Cu plating with Ni plating and Au plating.

【0005】また、前記フリップチップ搭載用基板P4
のバンプP6を形成する方法としては、例えば下記〜
の各種の方法が知られている。 半田ペースト印刷法 基板上に形成した下地導電性パッドの上に、印刷によっ
て半田ペーストを配置し、その後、加熱して半田ペース
トを溶融させることよって、パッド上に半球状又は球状
の半田バンプを形成する方法。
Also, the flip chip mounting substrate P4
As a method of forming the bump P6 of
Various methods are known. Solder paste printing method Solder paste is placed by printing on the underlying conductive pad formed on the substrate, and then the solder paste is melted by heating to form hemispherical or spherical solder bumps on the pad. how to.

【0006】半田プリフォーム搭載法 半田プリフォームを基板のパッド上に搭載した後に、加
熱して半田プリフォームを溶融させることによって半田
バンプを形成する方法。 半田ボンディング法 半田をボンディングで基板のパッド上に付着させた後
に、加熱して半田を溶融させることによって半田バンプ
を形成する方法。
Solder preform mounting method A method of forming solder bumps by mounting a solder preform on a pad of a substrate and then heating it to melt the solder preform. Solder bonding method A method of forming solder bumps by applying solder to the pads of the substrate by bonding and then heating to melt the solder.

【0007】ボール搭載法 少量の共晶半田ペーストを基板のパッド上に塗布し、こ
の上にボールを搭載した後に、加熱して共晶半田ペース
トを溶融させることによってボールをパッドに固着して
半田バンプを形成する方法。
Ball mounting method A small amount of eutectic solder paste is applied on a pad of a substrate, the ball is mounted on the pad, and then the eutectic solder paste is melted by heating so that the ball is fixed to the pad and soldered. Method of forming bumps.

【0008】半田ディッピング法 溶融半田中に製品を浸漬、又は溶融半田の噴流に製品を
接触させて、パッド上に半田バンプを形成する方法。 無電解半田メッキ法 パッド上に、無電解メッキにて半田を供給して、半田バ
ンプを形成する方法。
Solder dipping method A method of forming a solder bump on a pad by immersing the product in the molten solder or bringing the product into contact with a jet of the molten solder. Electroless solder plating method A method of forming solder bumps by supplying solder to a pad by electroless plating.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記〜
のような方法で半田バンプを形成する場合には、下記の
ような問題があり、一層の改善が求められている。つま
り、図16(b)に示す様に、フリップチップP1とフ
リップチップ搭載用基板P4を接合する場合には、フリ
ップチップ搭載用基板4上のバンプP6の共晶半田が溶
融によってチップ側パッドP2部分まで這上がるが、共
晶半田はその約60%がSnであるため、Snとチップ
側パッドP2中のCuが反応して、固くてもろい金属間
化合物P7が大量に形成されてしまう。
However, the above-mentioned
When the solder bumps are formed by the above method, there are the following problems, and further improvement is required. That is, as shown in FIG. 16B, when joining the flip chip P1 and the flip chip mounting substrate P4, the eutectic solder of the bump P6 on the flip chip mounting substrate 4 is melted and the chip side pad P2 is melted. Although about 60% of Sn is contained in the eutectic solder, Sn and Cu in the chip side pad P2 react with each other to form a large amount of a hard and brittle intermetallic compound P7.

【0010】この金属間化合物P7がチップ側パッドP
2に形成されると、フリップチップP1とフリップチッ
プ搭載用基板P4の熱膨張差による応力などで、長期間
使用しているうちにその部分にクラックが生じて、チッ
プ側パッドP2とバンプP3の接合部分が破断するとい
う問題があった。
This intermetallic compound P7 is the pad P on the chip side.
When formed in No. 2, due to stress due to the difference in thermal expansion between the flip chip P1 and the flip chip mounting substrate P4, a crack is generated in that portion during long-term use, and the chip side pad P2 and the bump P3 are cracked. There was a problem that the joint part was broken.

【0011】 本発明は、接合部分の耐久性が高く、し
かも生産性、品質、コストの点で優れた配線基板及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention, durability of the joint portion is high and the intended productivity, quality, to provide a wiring substrate and a manufacturing method thereof excellent in cost.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の配線基板の発
は、Cuを含む素子側パッド上に、Snを含まないか
あるいは多くとも20wt%以下含む素子側半田材料か
らなる素子側半田バンプを有する半導体素子と、前記素
子側半田バンプより融点が低く、かつ20wt%以上の
Snを含む基板側半田材料からなる基板側半田バンプを
有する配線基板とを備え、溶融していない(但し半溶融
の状態を除く)前記素子側半田バンプの側面に溶融した
前記基板側半田材料が這い上がって融着して前記素子側
半田バンプと前記基板側半田バンプとが接合することに
より、前記半導体素子と前記配線基板とが接合してなる
とともに、前記基板側半田材料が、前記素子側パッドか
ら離隔している半導体素子付き配線基板に用いる配線基
板であって、前記素子側半田バンプの高さが70μm以
上である場合に、前記基板側半田バンプの高さが、前記
融着時に前記基板側半田材料が前記素子側パッドから離
隔する高さであって、10〜40μmの高さに設定され
ている。尚、この半田バンプの高さとは、半田バンプ自
身の高さ、即ち各半田バンプの底面(パッドの上面)か
ら半田バンプの頂部までの高さをいう。
A wiring board according to claim 1 is provided.
It is clear that a semiconductor element having an element-side solder bump made of an element-side solder material containing no or at most 20 wt% or less of Sn on an element-side pad containing Cu, and having a lower melting point than the element-side solder bump, And a wiring board having board-side solder bumps made of a board-side solder material containing 20 wt% or more of Sn, and not melted (however, semi-melted
Excluding state) was melted on a side surface of the element-side solder bumps
The board side solder material crawled up and was fused to the element side.
Wiring with a semiconductor element in which the semiconductor element and the wiring board are joined by joining the solder bump and the board-side solder bump, and the board-side solder material is separated from the element-side pad A wiring board used as a board, wherein the height of the element-side solder bump is 70 μm or less.
In the above case, the height of the board-side solder bumps is set to a height at which the board-side solder material is separated from the element-side pads during the fusing, and is set to 10 to 40 μm. . The height of the solder bump means the height of the solder bump itself, that is, the height from the bottom surface (top surface of the pad) of each solder bump to the top of the solder bump.

【0013】つまり、従来では、素子側半田バンプに基
板側半田バンプを融着して接合する場合に、Cuを含む
素子側パッドに20wt%以上のSnを含む基板側半田
材料が這上がって到達すると、CuとSnとが反応して
脆い金属間化合物が多量に形成され、その部分にクラッ
ク等が生じることがある。
That is, conventionally, when the board-side solder bumps are fused and bonded to the board-side solder bumps, the board-side solder material containing 20 wt% or more of Sn reaches and reaches the board-side solder bumps containing Cu. Then, Cu and Sn may react with each other to form a large amount of brittle intermetallic compound, and a crack or the like may occur in that portion.

【0014】 これに対して、本発明では、基板側半田
材料が素子側パッドから離隔し接していないので、当然
ながら、CuとSnとの反応による脆い金属間化合物が
形成されることはない。そのため、半導体素子と配線基
板との熱膨張差によって接合部分に応力がかかっても、
クラックが生じにくく、長期間にわたって接合部分の破
断を効果的に防止できる。また、本発明では、基板側半
田バンプの高さを、上述した融着の際に、溶融していな
い(但し半溶融の状態を除く)素子側半田バンプの側面
に溶融した基板側半田材料が這い上がっても、その基板
側半田材料が素子側パッドに到達しない高さ、具体的に
は従来より低い高さにしている。そのため、この様な高
さに設定された基板側半田バンプを有する配線基板に、
半導体素子を接合すると、融着の際に基板側半田材料が
素子側パッドに到達しないので、当然ながら、CuとS
nとの反応による脆い金属間化合物が形成されない。
れは、基板側半田材料が、素子側半田バンプ上に濡れ広
がるが、その濡れ広がりの程度は、基板側半田バンプの
高さの影響を受けるからである。よって、半導体素子と
配線基板との熱膨張差によって接合部分に応力がかかっ
ても、クラックが生じにくく、長期間にわたって接合部
分の破断を効果的に防止できる。更に、本発明では、
子側半田バンプの高さが70μm以上である場合に、
板側半田バンプの高さが、10〜40μmに設定されて
いる。実際に半導体素子に設けられる素子側半田バンプ
の高さは、通常、約70μmであるので、この素子側半
田バンプに基板側半田材料が融着する際に、基板側半田
材料が素子側パッドに到達しない様にし、かつ十分な接
合を行うためには、基板側半田バンプの高さを10〜4
0μmの高さに設定するのがよい。従って、基板側半田
バンプの高さが10μm以上であると、基板側半田材料
の体積が十分で接合力が確保でき、高さが40μm以下
であると、溶融時に基板側半田材料が素子側パッドに至
らないので好適である。
On the other hand, in the present invention, since the board-side solder material is not separated from and in contact with the element-side pad, naturally, a brittle intermetallic compound is not formed by the reaction between Cu and Sn. Therefore, even if stress is applied to the joint due to the difference in thermal expansion between the semiconductor element and the wiring board,
Cracks are less likely to occur, and breakage of the joint portion can be effectively prevented for a long period of time. Further, in the present invention, the height of the solder bumps on the substrate side is not melted during the above-mentioned fusion bonding.
Side (excluding semi-molten state) Element side solder bump
Even if the melted board-side solder material creeps up, the board-side solder material does not reach the element-side pads, specifically, the height is lower than in the past. Therefore, on a wiring board having board-side solder bumps set to such a height,
When semiconductor elements are joined, the board-side solder material does not reach the element-side pads at the time of fusion, so naturally Cu and S
No brittle intermetallic compound is formed due to the reaction with n. This
This is because the substrate-side solder material wets and spreads on the element-side solder bumps, and the extent of the wet-spreading is affected by the height of the board-side solder bumps. Therefore, even if stress is applied to the joint portion due to the difference in thermal expansion between the semiconductor element and the wiring board, cracks are less likely to occur, and breakage of the joint portion can be effectively prevented for a long period of time. Further, in the present invention, containing
When the height of the child-side solder bumps is 70 μm or more, the height of the board-side solder bumps is set to 10 to 40 μm . The height of the element-side solder bumps actually provided on the semiconductor element is usually about 70 μm. Therefore, when the board-side solder material is fused to the element-side solder bumps, the board-side solder material is attached to the element-side pads. The height of the solder bumps on the substrate should be 10
It is preferable to set the height to 0 μm. Therefore, if the height of the board-side solder bumps is 10 μm or more, the volume of the board-side solder material is sufficient and the bonding force can be secured, and if the height is 40 μm or less, the board-side solder material has the element-side pad when melted. It is suitable because it does not reach.

【0015】なお、Snを含まないか、あるいは多くと
も20wt%以下含む半田材料としては、例えば、Pb
単体、Pb基半田(97.5Pb−2.5Ag、95P
b−5Ag、90Pb−5Ag−5Sb、90Pb−5
Ag−5Sn等)、Pb−Sn半田のうち、Snを20
wt%以下含むもの(97Pb−3Sn、95Pb−5
Sn、90Pb−10Sn)、更に他の成分(Ag、S
b、Cu、In等)を添加したものなどが挙げられる。
As a solder material containing no Sn or containing 20 wt% or less at most, for example, Pb is used.
Simple substance, Pb-based solder (97.5Pb-2.5Ag, 95P
b-5Ag, 90Pb-5Ag-5Sb, 90Pb-5
Ag-5Sn, etc., Pb-Sn solder, Sn is 20
Containing less than wt% (97Pb-3Sn, 95Pb-5
Sn, 90Pb-10Sn), and other components (Ag, S
b, Cu, In, etc.) are added.

【0016】また、20wt%以上のSnを含む半田材
料としては、例えばPb−Sn系半田においては、Pb
−Sn共晶半田(37Pb−63Sn)や、その近傍の
組成(33Pb−67Sn、35Pb−65Sn、40
Pb−60Sn、45Pb−55Sn等、概略20〜4
5wt%、Sn80〜55wt%)のものが挙げられ
る。これらは、融点が200℃程度以下であり、素子側
半田材料との融点の違いが大きくなるので、取扱が容易
になる。なお、その他の成分(Ag、Sb、Cu、I
n、Bi、Cd等)を添加したもの(例えば36Pb−
60Sn−4Ag、40Pb−57Sn−3Bi等)を
用いてもよい。
As a solder material containing 20 wt% or more of Sn, for example, in the case of Pb-Sn type solder, Pb is used.
-Sn eutectic solder (37Pb-63Sn) and its vicinity composition (33Pb-67Sn, 35Pb-65Sn, 40
Pb-60Sn, 45Pb-55Sn, etc., roughly 20-4
5 wt%, Sn80 to 55 wt%). These have a melting point of about 200 ° C. or less, and the difference in melting point from the element-side solder material is large, so that they are easy to handle. Other components (Ag, Sb, Cu, I
n, Bi, Cd, etc. added (for example, 36 Pb-
60Sn-4Ag, 40Pb-57Sn-3Bi, etc.) may be used.

【0017】 また、融着された基板側半田材料中に
は、基板側半田バンプや素子側半田バンプの酸化防止の
ため表面に形成されていたAuが、溶食により含まれて
いることもある。請求項2の配線基板の発明では、素子
側半田材料がPbを主成分とする高温半田からなり、基
板側半田材料がPb−Sn共晶半田からなる。
Further, the fused board-side solder material may include Au formed on the surface thereof for preventing oxidation of the board-side solder bumps and the element-side solder bumps due to corrosion. . In the invention of wiring substrate according to claim 2, made from a high temperature solder element side solder material mainly composed of Pb, substrate side solder material consisting of Pb-Sn eutectic solder.

【0018】つまり、本発明では、素子側半田材料の溶
融温度が基板側半田材料の溶融温度より高く設定されて
いるので、その両溶融温度の間の温度(即ち素子側半田
材料が溶融せず且つ基板側半田材料が溶融する温度)に
て加熱して、基板側半田材料のみを溶融させ、その後冷
却することにより、基板側半田材料を素子側半田バンプ
に融着させて、半導体素子を配線基板に接合することが
できる。
That is, in the present invention, since the melting temperature of the element-side solder material is set higher than the melting temperature of the board-side solder material, the temperature between the two melting temperatures (that is, the element-side solder material does not melt). Also, by heating at a temperature at which the board-side solder material melts, only the board-side solder material is melted, and then cooled, so that the board-side solder material is fused to the element-side solder bump, and the semiconductor element is wired. It can be bonded to a substrate.

【0019】なお、Pbを主成分とする高温半田として
は、例えば、Pb基半田やPb−Sn半田のうち、97
Pb−3Sn、95Pb−5Sn、90Pb−10Sn
等を挙げることができる。一方、基板側半田材料のPb
−Sn共晶半田は、入手し易く融点も低く、高温半田と
も濡れ易く好ましいが、その他、素子側半田材料の融点
を勘案しつつ組成を決めれば良い。例えば、更に低融点
化するために、InやBi、Ag等を添加したものを用
いてもよい。
The high-temperature solder containing Pb as a main component is, for example, 97 out of Pb-based solder and Pb-Sn solder.
Pb-3Sn, 95Pb-5Sn, 90Pb-10Sn
Etc. can be mentioned. On the other hand, Pb of the solder material on the board side
The -Sn eutectic solder is preferable because it is easily available and has a low melting point and easily wets high-temperature solder, but the composition may be determined in consideration of the melting point of the element-side solder material. For example, in order to further lower the melting point, a material to which In, Bi, Ag or the like is added may be used.

【0020】素子側パッドとしては、Cuを主成分とす
る層を素子側半田バンプとの界面に有する構成とするこ
とができる。この場合には、Cuを含む層に、素子側半
田材料がよく濡れるので、安定した形状の素子側半田バ
ンプが形成できる。しかも、本発明によれば、その層に
おける金属間化合物の形成を防止できるので、前記請求
項1と同様に、長期間にわたって接合部分の破断を効果
的に防止できる。
The element-side pad may be configured to have a layer containing Cu as a main component at the interface with the element-side solder bump. In this case, the element-side solder material is well wetted in the layer containing Cu, so that the element-side solder bump having a stable shape can be formed. Moreover, according to the present invention, since the formation of the intermetallic compound in the layer can be prevented, it is possible to effectively prevent breakage of the joint portion for a long period of time, as in the first aspect.

【0021】 請求項3の配線基板の発明は、20wt
%以上のSnを含む基板側半田材料からなる基板側半田
バンプを有し、素子側パッド上に素子側半田バンプを有
する半導体素子を、溶融していない(但し半溶融の状態
を除く)前記素子側半田バンプの側面に溶融した前記基
板側半田材料が這い上がって融着することにより接合す
るための配線基板であって、前記素子側半田バンプの高
さが70μm以上である場合に、前記基板側半田バンプ
の高さが、前記融着時に前記基板側半田材料が前記素子
側パッドから離隔する高さであって、10〜40μmの
高さに設定されている。尚、この半田バンプの高さと
は、半田バンプ自身の高さ、即ち各半田バンプの底面
(パッドの上面)から半田バンプの頂部までの高さをい
う。Snは、金属間化合物を形成し易い性質を有し、素
子側パッドに用いられるCu、Ni、Au、Ag、Pt
等と金属間化合物を形成する。しかし、本発明では、S
nを含む基板側半田材料が素子側パッドから離隔するよ
うにされているので、金属間化合物を形成することがな
い。従って、前記請求項1と同様に、半導体素子と配線
基板との熱膨張差によって接合部分に応力がかかって
も、クラックが生じにくく、長期間にわたって接合部分
の破断を効果的に防止できる。
The invention of the wiring board according to claim 3 is 20 wt.
% Of Sn is contained in the substrate side solder bumps, and the semiconductor element having the element side solder bumps on the element side pads is not melted (however, in a semi-melted state).
Excluding the above ) The substrate melted on the side surface of the element side solder bump
A wiring board for joining by fusion crawls up plate side solder material, high of the element-side solder bumps
Is 70 μm or more, the height of the board-side solder bumps is the height at which the board-side solder material is separated from the element-side pads during the fusion bonding, and is set to 10 to 40 μm. Has been done. The height of the solder bump means the height of the solder bump itself, that is, the height from the bottom surface (top surface of the pad) of each solder bump to the top of the solder bump. Sn has a property of easily forming an intermetallic compound, and is used for the element side pad such as Cu, Ni, Au, Ag, Pt.
And the like form an intermetallic compound. However, in the present invention, S
Since the board-side solder material containing n is separated from the element-side pad, no intermetallic compound is formed. Therefore, similarly to the first aspect, even if stress is applied to the joint portion due to the difference in thermal expansion between the semiconductor element and the wiring board, cracks are less likely to occur and breakage of the joint portion can be effectively prevented for a long period of time.

【0022】 また、本発明では、基板側半田バンプの
高さを、上述した融着の際に、溶融していない(但し半
溶融の状態を除く)素子側半田バンプの側面に溶融した
基板側半田材料が這い上がっても、その基板側半田材料
が素子側パッドに到達しない高さ、具体的には従来より
低い高さにしている。そのため、この様な高さに設定さ
れた基板側半田バンプを有する配線基板に、半導体素子
を接合すると、融着の際に基板側半田材料が素子側パッ
ドに到達しないので、当然ながら、CuとSnとの反応
による脆い金属間化合物が形成されない。更に、本発明
では、素子側半田バンプの高さが70μm以上である場
合に、基板側半田バンプの高さが、前記融着の際に基板
側半田バンプを構成する基板側半田材料が素子側パッド
から離隔する高さに設定されるとともに、基板側半田バ
ンプの高さが、10〜40μmに設定されている。つま
り、上述した様に、基板側半田バンプの高さが10μm
以上であると、基板側半田材料の体積が十分で接合力が
確保でき、高さが40μm以下であると、溶融時に基板
側半田材料が素子側パッドに至らない。従って、金属間
化合物を形成し易いSnを基板側半田材料に用いても、
素子側半田バンプに基板側半田材料が融着する際に、基
板側半田材料が素子側パッドに到達しないので、脆い金
属間化合物が形成されず、よって、クラックが生じにく
く、長期間にわたって接合部分の破断を効果的に防止で
きる。
Further, in the present invention, the solder bumps on the substrate side
At the time of fusion mentioned above, the height is not melted (however, half
Melted on the side of the element side solder bump
Even if the board-side solder material creeps up, the board-side solder material
Does not reach the element side pad, more specifically
It has a low height. Therefore, set it at such a height.
On the wiring board with solder bumps on the board side,
, The solder material on the board side will
Reaction of Cu and Sn, of course, since it does not reach
No brittle intermetallic compound is formed. Furthermore, the present invention
If the height of the element side solder bump is 70 μm or more,
In this case, the height of the board-side solder bumps is set to a height at which the board-side solder material forming the board-side solder bumps is separated from the element-side pads during the fusion, and Is set to 10 to 40 μm. That is, as described above, the height of the solder bumps on the substrate side is 10 μm.
When the above is the case, the volume of the board-side solder material is sufficient to secure a bonding force, and when the height is 40 μm or less, the board-side solder material does not reach the element-side pad during melting. Therefore, even if Sn, which easily forms an intermetallic compound, is used as the substrate-side solder material,
When the board-side solder material is fused to the element-side solder bumps, the board-side solder material does not reach the element-side pad, so a brittle intermetallic compound is not formed, and thus cracks are less likely to occur and the joint portion is long-term. Can be effectively prevented from breaking.

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】 請求項4の配線基板の発明では、基板側
半田バンプの高さが、素子側半田バンプの高さの60%
以下である。
In the invention of the wiring board according to claim 4 , the height of the board-side solder bumps is 60% of the height of the element-side solder bumps.
It is the following.

【0026】つまり、この様な高さに設定されている
と、融着の際に、基板側半田材料が素子側パッドに到達
しないので、脆い金属間化合物が形成されず、よって、
クラックが生じにくく、接合部分の破断を効果的に防止
できる。この60%の規定は、以下に述べる様に、幾何
学的な理由により設定されるものである。
That is, when the height is set to such a level, the solder material on the substrate side does not reach the pad on the element side at the time of fusion, so that a brittle intermetallic compound is not formed, and therefore,
Cracks are less likely to occur, and breakage of the joint can be effectively prevented. The 60% rule is set for geometrical reasons, as described below.

【0027】まず、半導体素子と配線基板とが接合され
た状態を考える。この状態において半導体素子と配線基
板とが最も近接した場合では、図1(a)に示す様に、
素子側半田バンプの頂部が基板側パッドに当接する。こ
の場合において、基板側半田材料が素子側パッドに這上
がらないで、かつ基板側半田材料の体積が最も多い状態
が図1(a)に示す状態であり、基板側半田材料の図中
上端が素子側パッドの図中下方外周に至る直前の状態で
ある。
First, consider a state in which the semiconductor element and the wiring board are bonded. In this state, when the semiconductor element and the wiring board are closest to each other, as shown in FIG.
The top of the element-side solder bump contacts the board-side pad. In this case, the state in which the board-side solder material does not climb to the element-side pad and the volume of the board-side solder material is the largest is the state shown in FIG. 1A, and the upper end of the board-side solder material in the figure is This is a state immediately before reaching the lower outer periphery of the element side pad in the figure.

【0028】ここで、素子側パッドと基板側パッドのパ
ッド径は、通常ほぼ同じであることから、接合部の半田
体積(素子側半田バンプと基板側半田バンプの体積の合
計)を、図1(b)に示す様に、素子側パッドを底面と
し素子側半田バンプのバンプ高さを高さとする円柱の体
積として近似する。更に、例えば通常の高温半田からな
る素子側半田バンプは、パッド径とバンプ高さがほぼ等
しい略半球状とみなせるので、素子側半田バンプの半径
(=素子側半田バンプ高さ=基板側半田バンプの半径)
をrとすると、素子側半田バンプの体積a及び接合部の
体積bは、下記式(1)及び(2)から求まる。
Since the pad diameters of the device-side pad and the board-side pad are usually almost the same, the solder volume of the joint (the total volume of the device-side solder bump and the board-side solder bump) is shown in FIG. As shown in (b), it is approximated as a volume of a cylinder having the element side pad as the bottom surface and the bump height of the element side solder bump as the height. Further, for example, an element-side solder bump made of normal high-temperature solder can be regarded as a substantially hemispherical shape in which the pad diameter and the bump height are substantially equal to each other. Therefore, the radius of the element-side solder bump (= element-side solder bump height = board-side solder bump Radius of)
Where r is the volume a of the element-side solder bump and the volume b of the joint portion are obtained from the following equations (1) and (2).

【0029】 素子側半田バンプの体積a=(2/3)・πr3 …(1) 接合部(円柱)の体積b =πr3 …(2) 従って、基板側半田材料の体積(=基板側半田バンプの
体積)Vは、接合部(円柱)の体積bから素子側半田バ
ンプの体積aを除いたものと見なせるので、下記式
(3)から求まる。
Volume of element-side solder bump a = (2/3) · πr 3 (1) Volume of joint part (cylinder) b = πr 3 (2) Therefore, volume of solder material on the substrate side (= board side) The volume V of the solder bump can be regarded as the volume b of the bonding portion (cylinder) minus the volume a of the element-side solder bump, and can be obtained from the following equation (3).

【0030】 基板側半田バンプの体積V=b−a =πr3−(2/3)・πr3 =(1/3)πr3 =0.33πr3 …(3) 従って、体積Vは、素子側半田バンプの体積aの1/2
以下にすれば、基板側半田材料が素子側パッドにまで届
くことはない。
Volume of solder bumps on the substrate V = ba−πr 3 − (2/3) · πr 3 = (1/3) πr 3 = 0.33πr 3 (3) Therefore, the volume V is the element 1/2 of the volume a of the side solder bump
In the following case, the board-side solder material does not reach the element-side pad.

【0031】ここで、基板側半田バンプは、溶融時には
表面張力によって概略球を切断した形状になるため、そ
の体積Vは、基板側パッドのパッド径rとバンプ高さT
から、以下、の様に場合分けして計算できる。尚、
以下の計算では、バンプ形状を構成する切断された球の
半径をL、球の半径Lとバンプ高さTとの差をtとす
る。
Here, since the substrate-side solder bump has a shape obtained by cutting a substantially sphere by surface tension when melted, its volume V is determined by the pad diameter r of the substrate-side pad and the bump height T.
Therefore, it can be calculated in different cases as follows. still,
In the following calculation, the radius of the cut sphere forming the bump shape is L, and the difference between the radius L of the sphere and the bump height T is t.

【0032】図2(a)に示す様に、バンプが半球状
より小さい場合 L2=r2+t2、 T=L−t から L =(r2/T+T)/2 …(4) t =(r2/T−T)/2 …(5)
As shown in FIG. 2A, when the bump is smaller than a hemispherical shape, L 2 = r 2 + t 2 and T = L−t L = (r 2 / T + T) / 2 (4) t = (r 2 / T-T) / 2 ... (5)

【0033】[0033]

【数1】 [Equation 1]

【0034】図2(b)に示す様に、バンプが半球状
より大きい場合 L2=r2+t2、 T=L+t から L =(r2/T+T)/2 t =(T−r2/T)/2
As shown in FIG. 2B, when the bump is larger than a hemisphere, L 2 = r 2 + t 2 , T = L + t to L = (r 2 / T + T) / 2 t = (T-r 2 / T) / 2

【0035】[0035]

【数2】 [Equation 2]

【0036】ここで、図1(c)に示す様に、例えば共
晶半田からなる基板側半田バンプの体積Vは、半球状の
高温半田からなる素子側半田バンプの体積b(=(2/
3)πr3)の半分(V=(1/3)πr3)以下である
ので、前記図2(a)に示すの場合の様に、半球状よ
り小さいバンプとなる。
Here, as shown in FIG. 1C, the volume V of the substrate-side solder bump made of, for example, eutectic solder is equal to the volume b (= (2 /
3) πr 3) half (V = (1/3) πr 3 ) because it is less, as in the case of shown in FIG. 2 (a), becomes smaller than the hemispherical bump.

【0037】従って、基板側半田バンプの体積Vは、前
記式(6)から算出できる。例えば前記図1(a)に示
す許容限界状態における基板側半田バンプの体積Vは、
前記式(3)よりV=0.33πr3であるので、下記
式(7)を満たすLとtを求めれば、バンプ高さTが求
まることになる。
Therefore, the volume V of the board-side solder bump can be calculated from the above equation (6). For example, the volume V of the solder bumps on the substrate in the allowable limit state shown in FIG.
Since V = 0.33πr 3 from the equation (3), the bump height T can be obtained by obtaining L and t that satisfy the following equation (7).

【0038】 0.33πr3=π(L3×2/3−L2t+t3/3) …(7) 逆に、バンプ高さTを与えて、L,tを求め、その結
果、V=0.33πr3を満たせば、そのバンプ高さT
が求める値であることになる。従って、ここで、T=
0.6×rとすると、即ち、本発明の様に、基板側半田
バンプのバンプ高さTは、基板側パッドのパッド径r
(=パッド径が同じで且つ半球状である素子側パッドの
高さ)の60%とすると、 前記式(4)より、L=(r2/0.6r+0.6r)
/2=1.13×r 前記式(5)より、t=(r2/0.6r−0.6r)
/2=0.53×r となる。よって、前記式(6)より、 V=π[(1.13×r)3×2/3−(1.13×
r)2×0.53r+(0.53r)3/3]=0.33
πr3 となり、この体積Vは、前記図1(a)及び前記式
(3)で示した様に、接合時に素子側パッドに基板側半
田材料が達しない限界状態における半田体積と一致す
る。
[0038] 0.33πr 3 = π (L 3 × 2/3-L 2 t + t 3/3) ... (7) Conversely, given a bump height T, L, a t determined, as a result, V = If 0.33πr 3 is satisfied, the bump height T
Is the desired value. Therefore, T =
0.6 × r, that is, as in the present invention, the bump height T of the board-side solder bumps is the pad diameter r of the board-side pads.
Assuming that 60% of (= height of element-side pad having the same pad diameter and a hemispherical shape), L = (r 2 /0.6r+0.6r) from the above formula (4).
/2=1.13×r the formula (5) than, t = (r 2 /0.6r-0.6r)
/2=0.53xr. Therefore, from the equation (6), V = π [(1.13 × r) 3 × 2 / 3− (1.13 ×)
r) 2 × 0.53r + (0.53r ) 3 /3]=0.33
πr 3 , and this volume V coincides with the solder volume in the limit state in which the board-side solder material does not reach the element-side pad at the time of joining, as shown in FIG. 1A and the equation (3).

【0039】このことから、基板側半田バンプのバンプ
高さが、素子側半田バンプのバンプ高さの60%以下で
あれば、接合時に、基板側半田材料が素子側パッドに達
せず、従って、基板側半田材料の成分が素子側パッドの
成分と反応して金属間化合物を形成しないことが分か
る。
From this, if the bump height of the board-side solder bumps is 60% or less of the bump height of the element-side solder bumps, the board-side solder material cannot reach the element-side pads at the time of bonding, and therefore, It can be seen that the component of the board-side solder material does not react with the component of the element-side pad to form an intermetallic compound.

【0040】[0040]

【0041】[0041]

【0042】 請求項の配線基板の製造方法の発明で
は、板厚20〜30μmで透孔径100μm以下の透孔
を有するメタルマスクを用いて、主として半田粒径10
〜20μmの半田粒とフラックスからなる半田ペースト
を、基板側パッド上に塗布する工程と、塗布した半田ペ
ーストを加熱により溶融させ、その後冷却して基板側パ
ッド上に基板側半田バンプを形成する工程とを有してい
る。
In the invention of the method for manufacturing a wiring board according to claim 5 , a metal mask having a through hole having a plate thickness of 20 to 30 μm and a through hole diameter of 100 μm or less is used, and a solder grain size of 10 is mainly used.
A step of applying a solder paste composed of solder particles and flux of ˜20 μm on the board-side pad, and a step of melting the applied solder paste by heating and then cooling to form a board-side solder bump on the board-side pad And have.

【0043】つまり、上述した様に、融着時に基板側半
田材料が素子側パッドに到達しない様にするには、基板
側半田バンプの高さを低く、即ち基板側半田バンプの体
積を小さく必要があるが、実際には、その様な小さな基
板側半田バンプを能率よく形成することは容易ではな
い。
That is, as described above, in order to prevent the substrate-side solder material from reaching the element-side pads during fusion bonding, the height of the substrate-side solder bumps, that is, the volume of the substrate-side solder bumps must be small. However, in practice, it is not easy to efficiently form such small solder bumps on the substrate side.

【0044】そこで、本発明では、板厚20〜30μm
で透孔径100μm以下の透孔を有するメタルマスクを
用いて、主として半田粒径10〜20μmの半田粒とフ
ラックスからなる半田ペーストを、基板側パッド上に塗
布するという方法により、小さな基板側半田バンプを能
率よく形成することを可能にした。
Therefore, in the present invention, the plate thickness is 20 to 30 μm.
With a method of applying a solder paste composed mainly of solder particles having a solder particle size of 10 to 20 μm and a flux onto a board side pad using a metal mask having a hole size of 100 μm or less, a small board side solder bump It was possible to efficiently form

【0045】つまり、メタルマスクの透孔径を小さくし
さえすれば、小さな基板側半田バンプを形成できるはず
であるが、従来半田バンプの形成に使用されている半田
粒の径(15〜38μm)では大き過ぎて、うまくメタ
ルマスクを用いて印刷できない。そこで、半田粒径を1
0〜20μmとし、しかもメタルマスクの板厚を20〜
30μmと薄くすることにより、小さな透孔でも好適に
印刷でき、それにより、小さな基板側半田バンプを容易
に形成することができる。
That is, a small solder bump on the substrate side should be able to be formed by reducing the diameter of the through hole of the metal mask. However, with the diameter of the solder particles (15 to 38 μm) conventionally used for forming a solder bump. It is too big to print using a metal mask. Therefore, the solder grain size is 1
0 to 20 μm, and the metal mask plate thickness is 20 to
By making the thickness as thin as 30 μm, it is possible to suitably print even a small through hole, and thus it is possible to easily form a small solder bump on the substrate side.

【0046】即ち、半田粒径が10μm以上であると、
半田粒の表面の酸化膜が少なく溶融性を確保でき、半田
粒径が20μm以下で、メタルマスクの板厚を20〜3
0μmにすると、メタルマスクの透孔径が小さくても版
抜け性(半田ペーストがメタルマスクの透孔に詰まらず
通過する印刷性)に優れ、安定した量の半田ペーストを
充填することができ好適である。
That is, when the solder grain size is 10 μm or more,
There is little oxide film on the surface of the solder particles, meltability can be secured, the solder particle size is 20 μm or less, and the plate thickness of the metal mask is 20 to 3
When it is set to 0 μm, even if the diameter of the through hole of the metal mask is small, it is possible to fill a stable amount of the solder paste with excellent plate-removing property (printability in which the solder paste passes without being blocked by the through hole of the metal mask). is there.

【0047】特に、本発明では、半田ペーストを印刷法
により充填するので、多数の基板側半田バンプの形成の
ための半田ペーストの充填作業を一度に容易に行うこと
ができ、作業能率が高く、低コストであるという利点が
ある。ここで、半田ペースト印刷法による印刷ボリュー
ム(メタルマスクの透孔内やソルダーレジストの開口部
等の開口部分に充填される半田ペーストの体積)の計算
方法について説明する。尚、通常、基板表面には、基板
用パッドの周囲に(絶縁用の)ソルダーレジストが形成
されているので、ソルダーレジストを有する場合を例に
挙げて説明する。
In particular, in the present invention, since the solder paste is filled by the printing method, the solder paste filling work for forming a large number of board-side solder bumps can be easily performed at one time, resulting in high work efficiency. It has the advantage of low cost. Here, a method of calculating a printing volume (a volume of the solder paste filled in the through hole of the metal mask or an opening such as the opening of the solder resist) by the solder paste printing method will be described. Since a solder resist (for insulation) is usually formed around the substrate pads on the surface of the substrate, the case of having the solder resist will be described as an example.

【0048】図3に示す様に、半田ペーストの印刷を行
う場合には、予め配線基板上の基板用パッドの周囲にソ
ルダーレジストを形成し、ソルダーレジスト上にメタル
マスクを配置する。このとき、ソルダーレジストの開口
部とメタルマスクの透孔とが、図の上下方向に連通する
様にメタルマスクを配置する。
As shown in FIG. 3, when the solder paste is printed, a solder resist is formed in advance around the board pads on the wiring board, and a metal mask is placed on the solder resist. At this time, the metal mask is arranged so that the opening of the solder resist and the through hole of the metal mask communicate with each other in the vertical direction in the drawing.

【0049】つまり、この開口部及び透孔からなる開口
部分に半田ペーストが充填されるので、開口部分の容積
が、充填される半田ペーストの体積、ひいては、半田ペ
ースト中の半田粒から形成される基板側半田バンプの体
積を決める。即ち、半田ペースト中の半田の割合は決め
られているので、開口部分の容積を決めることにより、
基板側半田バンプの体積、ひいては、その体積から決ま
る基板側半田バンプの高さを設定することができるので
ある。
That is, since the solder paste is filled in the opening portion composed of the opening portion and the through hole, the volume of the opening portion is formed by the volume of the filled solder paste, and by extension, the solder particles in the solder paste. Determine the volume of board side solder bumps. That is, since the proportion of solder in the solder paste is determined, by determining the volume of the opening,
The volume of the board-side solder bumps and thus the height of the board-side solder bumps determined by the volume can be set.

【0050】 例えば、図3及び下記の様に各部の寸法
を設定した場合には、充填される半田ペーストの体積V
Sは、下記式(8)にて算出される。 メタルマスクの透孔径 ;DMMO メタルマスクの厚み ;TMM ソルダーレジストの開口径;DSRO ソルダーレジストの厚み ;TSR パッド径 ;DP パッドの厚み ;TP VS=π(DSRO/2)2×TSR+π(DMMO/2)2×TM
M−π(DP/2)2×TP …(8) 請求項の配線基板の製造方法では、基板側パッドの周
縁部をソルダーレジストで覆い、基板側パッドの略中央
部が露出する開口部を形成する工程と、メタルマスクを
用いて少なくとも開口部に半田ペーストを塗布する工程
と、塗布した半田ペーストを加熱により溶融させ、その
後冷却して基板側パッド上に基板側半田バンプを形成す
る工程とを有する。
For example, when the dimensions of each part are set as shown in FIG. 3 and the following, the volume V of the solder paste to be filled is set.
S is calculated by the following equation (8). Through hole diameter of metal mask; thickness of DMMO metal mask; opening diameter of TMM solder resist; thickness of DSRO solder resist; TSR pad diameter; thickness of DP pad; TP VS = π (DSRO / 2) 2 × TSR + π (DMMO / 2 ) 2 x TM
M-π (DP / 2) 2 × TP (8) In the method of manufacturing a wiring board according to claim 6 , an opening portion in which a peripheral portion of the board-side pad is covered with a solder resist, and a substantially central portion of the board-side pad is exposed. A step of applying a solder paste to at least the opening portion using a metal mask, a step of melting the applied solder paste by heating, and then cooling to form a board-side solder bump on the board-side pad Have and.

【0051】 本発明は、前記請求項と同様に、メタ
ルマスクを用い印刷により半田ペーストを充填する方法
であるが、ソルダーレジストでパッドの周縁部を覆う点
が異なる。つまり、本発明では、基板側パッドの略中央
の開口部を残して周縁部をソルダーレジストで覆うの
で、基板側半田バンプはこの開口部に形成される。
Like the fifth aspect of the present invention, the present invention is a method of filling a solder paste by printing using a metal mask, but is different in that the peripheral edge of the pad is covered with a solder resist. That is, in the present invention, since the peripheral portion is covered with the solder resist while leaving the substantially central opening of the board-side pad, the board-side solder bump is formed in this opening.

【0052】 本発明によっても、前記請求項と同様
に、能率よくかつ低コストにて多くの基板側半田バンプ
を一度に形成することができる。請求項の配線基板の
製造方法では、基板側パッドの周縁部をソルダーレジス
トで覆い、該基板側パッドの略中央部が露出する開口部
を形成する工程と、ソルダーレジスト上を直接スキージ
ングし、ソルダーレジストの開口部に半田ペーストを充
填する工程と、充填した半田ペーストを加熱して半田を
溶融させ、その後冷却して基板側半田バンプを形成する
工程とを有する。
According to the present invention as well, similar to the fifth aspect , it is possible to efficiently form a large number of substrate-side solder bumps at a low cost. According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a wiring board, a step of covering a peripheral portion of the board-side pad with a solder resist to form an opening exposing a substantially central portion of the board-side pad, and directly squeezing the solder resist. A step of filling a solder paste in the opening of the solder resist, and a step of heating the filled solder paste to melt the solder and then cooling it to form a board-side solder bump.

【0053】 本発明は、前記請求項5,6の発明の様
な、個々の基板側パッドに対応した透孔を有するメタル
マスクは不要で、ソルダーレジスト上を直接にスキージ
ングするものである。従って、充填される半田ペースト
の体積を規定するものとして、メタルマスクの透孔径や
厚みを考える必要はない。
The present invention does not require the metal mask having through holes corresponding to the individual substrate-side pads as in the inventions of claims 5 and 6 , and directly squeezes the solder resist. Therefore, it is not necessary to consider the through hole diameter and the thickness of the metal mask as the one that defines the volume of the solder paste to be filled.

【0054】 そのため、本発明では、精密な透孔径を
有するメタルマスクを用いる必要がなく、メタルマスク
の精密な(各パッドの対応する)位置合わせが不要であ
るので、製造が容易でコストも低減することができる。
請求頃の配線基板の製造方法では、半田ペーストを充
填する工程が、基板側パッド及びソルダーレジストを有
する配線基板を、配線基板の外形寸法に対応する凹部で
あって、配線基板を嵌め込んだときにソルダーレジスト
の表面と凹部の周囲表面との高さが揃う深さの凹部を有
する凹版に嵌め込む工程と、この凹版に配線基板を嵌め
込んだ状態で、スキージングを行い開口部に半田ペース
トを充填し、余剰半田ペーストを凹版の凹部周囲表面ま
で移動させる工程と、凹版から配線基板を取り外す工程
とを有する。
Therefore, in the present invention, it is not necessary to use a metal mask having a precise through hole diameter, and precise alignment of the metal mask (corresponding to each pad) is not required, so that the manufacturing is easy and the cost is reduced. can do.
In the method for manufacturing a wiring board according to Claim 8 , in the step of filling the solder paste, the wiring board having the board-side pad and the solder resist is a recess corresponding to the outer dimensions of the wiring board, and the wiring board is fitted. Sometimes the process of fitting into the intaglio having a recess with a depth where the height of the surface of the solder resist and the peripheral surface of the recess are even, and squeezing is performed with the wiring board fitted into this intaglio to solder the opening. The method includes the steps of filling the paste and moving the excess solder paste to the peripheral surface of the concave portion of the intaglio plate, and removing the wiring board from the intaglio plate.

【0055】つまり、本発明では、凹版の凹部に配線基
板を嵌め込み、それによって、ソルダーレジストの表面
と凹部の周囲表面との高さが揃うので、この状態でスキ
ージングを行うことにより、半田ペーストをソルダーレ
ジストの複数の開口部、即ち、基板側半田バンプの形成
位置に各々充填することができる。
That is, according to the present invention, the wiring board is fitted into the concave portion of the intaglio plate, and the height of the surface of the solder resist and the peripheral surface of the concave portion are aligned with each other. Can be respectively filled in a plurality of openings of the solder resist, that is, the positions where the board-side solder bumps are formed.

【0056】従って、本発明では、メタルマスクを使用
しなくて済むので、精密なメタルマスクを製造する必要
がなく、コストを低減することができる。また、スキー
ジングを行うためには、凹部に配線基板を嵌め込むだけ
でよく、メタルマスクの位置合わせの様な精密な位置合
わせが不要という利点がある。
Therefore, in the present invention, since it is not necessary to use a metal mask, it is not necessary to manufacture a precise metal mask, and the cost can be reduced. Further, in order to perform squeezing, it suffices to fit the wiring substrate into the concave portion, and there is an advantage that precise alignment such as alignment of the metal mask is unnecessary.

【0057】 請求頃の配線基板の製造方法では、半
田ペーストを充填する工程が、基板側パッド及びソルダ
ーレジストを有する配線基板のソルダーレジスト上に、
1つの透孔の中に複数のソルダーレジストの開口部を見
込む透孔を有するメタルマスクを載置する工程と、この
メタルマスクを配置した状態で、スキージングを行いソ
ルダーレジストの開口部に半田ペーストを充填し、余剰
半田ペーストをメタルマスクの透孔周囲表面まで移動さ
せる工程と、メタルマスクを除去する工程とを有する。
In the method for manufacturing a wiring board according to Claim 9 , the step of filling the solder paste includes the step of filling the solder resist of the wiring board having the board-side pad and the solder resist,
A step of placing a metal mask having through holes that allow the openings of a plurality of solder resists in one through hole, and squeezing the solder mask while the metal masks are placed to solder paste into the openings of the solder resist. And moving excess solder paste to the surface around the through hole of the metal mask, and removing the metal mask.

【0058】つまり、本発明では、ソルダーレジスト上
に、複数のソルダーレジストの開口部を見込む大きな透
孔を有するメタルマスクを載置して、スキージングを行
うことにより、半田ペーストをソルダーレジストの複数
の開口部の各々に充填することができる。
That is, in the present invention, a metal mask having a large through hole for opening a plurality of solder resists is placed on the solder resist, and squeegeeing is performed, so that the solder paste is spread over a plurality of solder resists. Can be filled in each of the openings.

【0059】 従って、本発明では、前記請求項と同
様に、精密な透孔径の透孔を有するメタルマスクを製造
する必要がないので、製造工程やコストを低減すること
ができる。また、メタルマスクの精密な位置合わせが不
要という利点がある。請求項10の配線基板の製造方法
では、半田に対して濡れ性の低い材料からなる基材表面
のうち基板側パッドに対応した位置に半田材料を分離可
能に固着してなる半田バンプ形成用シートを、半田材料
が基板側パッドに近接又は接触するように配置する工程
と、半田バンプ形成用シートを配置した状態で、半田材
料を加熱して半田を溶融させ、基板側パッドに半田を移
転させ、その後冷却して基板側パッド上に基板側半田バ
ンプを形成する工程とを有する。
Therefore, in the present invention, similarly to the seventh aspect , it is not necessary to manufacture a metal mask having a through hole with a precise through hole diameter, so that the manufacturing process and cost can be reduced. Further, there is an advantage that precise alignment of the metal mask is unnecessary. The method for manufacturing a wiring board according to claim 10 , wherein a solder bump forming sheet is formed by detachably fixing the solder material to a position corresponding to the board-side pad on the surface of the base material made of a material having low wettability with respect to solder. In the step of arranging the solder material so that the solder material is close to or in contact with the board-side pad, and with the solder bump forming sheet arranged, the solder material is heated to melt the solder and transfer the solder to the board-side pad. And then cooling to form substrate-side solder bumps on the substrate-side pads.

【0060】本発明における半田バンプ形成用シート、
及び半田バンプ形成用シートを用いて基板側半田バンプ
を形成する方法に関しては、既に出願した特願平8−3
25473号に詳述してある。つまり、本発明では、半
田バンプ形成用シートに使用される基材は、半田に対し
て濡れ性の低い(即ち半田と反応して接着し難い)材料
から構成されているので、半田材料を加熱溶融して基板
側パッド上に半田バンプを形成した後に、半田バンプか
ら基材を(基材に半田バンプが付着して基板から脱落す
ることなく)容易に分離することができる。
A sheet for forming solder bumps according to the present invention,
Regarding the method for forming the board-side solder bumps using the solder bump forming sheet, Japanese Patent Application No. 8-3
No. 25473. That is, in the present invention, the base material used for the solder bump forming sheet is made of a material having low wettability with respect to the solder (that is, it is difficult to react and adhere to the solder), so that the solder material is heated. After melting and forming the solder bumps on the board-side pads, the base material can be easily separated from the solder bumps (without the solder bumps sticking to the base material and dropping off from the board).

【0061】そのため、半田バンプ形成用シート上の半
田材料を、基板側パッドの位置に合わせて配置して(例
えば半田材料を基板側パッドの接触又は近接させて)、
加熱溶融することにより、基板側パッド上に体積の小さ
な基板側半田バンプを容易に形成することができる。
Therefore, the solder material on the solder bump forming sheet is arranged in accordance with the position of the board-side pad (for example, the solder material is brought into contact with or close to the board-side pad),
By heating and melting, a substrate-side solder bump having a small volume can be easily formed on the substrate-side pad.

【0062】特に、配線基板に所定のパターン状に多数
の基板側半田バンプを形成する場合には、半田バンプ形
成用シート上にそのパターンに合わせて半田材料を配置
することにより、一度の加熱溶融により、パターン状に
多数の基板側半田バンプを形成することが可能である。
In particular, when a large number of board-side solder bumps are formed on the wiring board in a predetermined pattern, the solder material is arranged on the solder bump forming sheet in accordance with the pattern so that the solder bumps are heated and melted once. This makes it possible to form a large number of board-side solder bumps in a pattern.

【0063】尚、体積の小さな基板側半田バンプを形成
する場合には、半田バンプ形成用シート上に体積の小さ
な半田材料を配置する必要があるが、この配置方法とし
ては、下記の方法を採用できる。 基材の表面に、半田薄板を圧着し、その後、エッチン
グ等により不要部分を除去する方法。
In the case of forming a board-side solder bump having a small volume, it is necessary to dispose a solder material having a small volume on the solder bump forming sheet. As the disposing method, the following method is adopted. it can. A method in which a thin solder plate is pressure-bonded to the surface of a base material, and then unnecessary portions are removed by etching or the like.

【0064】基材の表面に、透孔径(例えば100μ
m以下)の小さなメタルマスク及び半田粒径(例えば1
0〜30μm)の小さな半田粒を含む半田ペーストを用
い、半田ペースト印刷法により半田材料を配置する方
法。
On the surface of the base material, a through hole diameter (for example, 100 μm)
a metal mask having a small size of m or less and a solder particle size (for example, 1
A method of arranging a solder material by a solder paste printing method using a solder paste containing small solder particles (0 to 30 μm).

【0065】[0065]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の例
(実施例)について説明する。ここでは、半導体素子で
ある集積回路チップ(以下フリップチップと称す)を、
フェースダウンで実装する樹脂積層基板(フリップチッ
プ搭載用配線基板、以下単に配線基板と称す)を例を挙
げる。 (実施例1)本実施例では、個々の半田バンプに対応す
る多数の透孔を有するメタルマスクを用い、半田ペース
ト印刷法によって基板側半田バンプを形成した配線基
板、その配線基板にフリップチップを実装したフリップ
チップ付き配線基板及びその製造方法について説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an example (embodiment) of an embodiment of the present invention will be described. Here, an integrated circuit chip (hereinafter referred to as a flip chip), which is a semiconductor element, is
An example is a resin laminated board (flip chip mounting wiring board, hereinafter simply referred to as wiring board) mounted face down. (Embodiment 1) In this embodiment, a wiring board on which board-side solder bumps are formed by a solder paste printing method using a metal mask having a large number of through holes corresponding to individual solder bumps, and a flip chip is mounted on the wiring board. A mounted wiring board with a flip chip and a method for manufacturing the wiring board will be described.

【0066】a)まず、本実施例におけるフリップチッ
プ及び配線基板について説明する。図4(a)に示す様
に、フリップチップ1は、外径12.5×18mm、板
厚0.4mmのSi製のLSI素子であり、その板状の
基材2の(接合側の)片面には、素子側半田バンプ3
が、所定の配置パターンにて多数設けられている。
A) First, the flip chip and the wiring board in this embodiment will be described. As shown in FIG. 4 (a), the flip chip 1 is a Si LSI element having an outer diameter of 12.5 × 18 mm and a plate thickness of 0.4 mm, and the plate-shaped substrate 2 (on the bonding side). On one side, the element side solder bump 3
However, many are provided in a predetermined arrangement pattern.

【0067】つまり、図4(b)に拡大して示す様に、
基材2上(図では下方)には、パッド径(=2r)14
0μm×厚み1μmのパッド(素子側パッド)4が、所
定の配置パターンにて多数設けられ、その素子側パッド
4上に、高さ70μmの95Pb−5Sn(融点314
℃)の高温半田からなる略半球状の素子側半田バンプ4
が形成されている。この素子側半田バンプ3の半田体積
aは、式(1)より、a=(2/3)・πr3=7.2
×10-4mm3である。尚、素子側パッド4は、Cr蒸
着膜4aの上にCu蒸着膜4bが形成されたものであ
る。
That is, as shown enlarged in FIG.
On the base material 2 (lower side in the figure), the pad diameter (= 2r) 14
A large number of 0 μm × 1 μm-thick pads (device-side pads) 4 are provided in a predetermined layout pattern, and 95 Pb-5Sn (melting point 314 having a height of 70 μm is formed on the device-side pads 4).
Element-side solder bump 4 made of high-temperature solder (° C)
Are formed. The solder volume a of the element-side solder bump 3 is a = (2/3) · πr 3 = 7.2 according to the equation (1).
It is × 10 -4 mm 3 . The element side pad 4 has a Cu vapor deposition film 4b formed on a Cr vapor deposition film 4a.

【0068】一方、図5(a)に示す様に、フリップチ
ップ1を搭載する配線基板6は、特願平8−76960
号の実施例1に示したものと同様なものであり、外径2
5×25mm、板厚約1mmの板状の基材7の(接合側
の)片面には、基板側半田バンプ8が所定の配置パター
ンにて多数設けられている。
On the other hand, as shown in FIG. 5 (a), the wiring board 6 on which the flip chip 1 is mounted is disclosed in Japanese Patent Application No. 8-76960.
No. 2 is the same as that shown in Example 1 of No.
A large number of board-side solder bumps 8 are provided in a predetermined arrangement pattern on one surface (on the bonding side) of a plate-shaped substrate 7 having a size of 5 × 25 mm and a plate thickness of about 1 mm.

【0069】つまり、図5(b)に拡大して示す様に、
基材7上(図では上方)には、パッド径DP=100μ
m×厚みTP=15μmのパッド(基板側パッド)9
が、所定の配置パターンにて多数設けられ、その基板側
パッド9上に、高さT=40μmの37Pb−63Sn
(融点183℃)の共晶半田からなる球を切断した形状
の基板側半田バンプ8が形成されている。
That is, as shown enlarged in FIG.
On the base material 7 (upper side in the figure), the pad diameter DP = 100 μ
m × thickness TP = 15 μm pad (board side pad) 9
Are provided in a predetermined arrangement pattern, and 37Pb-63Sn having a height T = 40 μm is provided on the substrate side pad 9.
Substrate-side solder bumps 8 having a shape obtained by cutting spheres made of eutectic solder having a melting point of 183 ° C. are formed.

【0070】前記基板側パッド9は、Cuの表面にNi
メッキを施したものであり、この基板側パッド9の周囲
に、厚さTSR=25μmのソルダーレジスト11が形成
されている。このソルダーレジスト11は、共晶半田の
溶融時に共晶半田が他の場所に付着することを防止する
絶縁層として設けられており、基板側パッド9の周囲を
所定の間隔を保って囲む様に、直径DSRO=200μm
の開口部12を備えている。
The substrate side pad 9 has a Cu surface coated with Ni.
A solder resist 11 having a thickness TSR = 25 μm is formed around the substrate-side pad 9 by plating. The solder resist 11 is provided as an insulating layer that prevents the eutectic solder from adhering to another place when the eutectic solder is melted, and surrounds the board-side pad 9 with a predetermined space. , Diameter DSRO = 200 μm
The opening 12 is provided.

【0071】b)次に、本実施例の要部である基板側半
田バンプ8の形成方法について説明する。尚、チップ側
バンプ3は、従来と同様な半田スパッタ法や半田メッキ
法により形成できるので、ここでは説明しない。本実施
例における基板側半田バンプ8の形成方法は、従来より
粒径の小さな半田粒を用いた半田ペーストを使用すると
ともに、メタルマスク13の透孔径を縮小し、それによ
って半田体積の少ない基板側半田バンプ8を形成する点
に特徴がある。
B) Next, a method of forming the board-side solder bumps 8, which is an essential part of this embodiment, will be described. Since the chip-side bumps 3 can be formed by the same solder sputtering method or solder plating method as in the conventional case, they will not be described here. The method for forming the board-side solder bumps 8 in the present embodiment uses a solder paste that uses solder particles having a smaller particle diameter than in the past, and reduces the through hole diameter of the metal mask 13 to thereby reduce the solder volume on the board side. The feature is that the solder bumps 8 are formed.

【0072】まず、基板側半田バンプ8形成前の配線
基板6は、図6(a)に示す様に、内部に導通部(図示
せず)を有する樹脂積層基板である基材7の表面に、基
板側パッド9とソルダーレジスト11が設けられたもの
である。ソルダーレジスト11は、一般のフォトリソグ
ラフィ技術により、基板側パッド9及びその周囲を除い
た箇所に形成する。具体的には、ネガ型紫外線硬化のエ
ポキシドライフィルムを基材7の表面に貼り付け、ソル
ダーレジスト11を形成したいところに紫外線を照射し
て、ドライフィルムを硬化させ、その後、炭酸ナトリウ
ム溶液で不要部分のドライフィルムを溶解除去して、ソ
ルダーレジスト11を形成する。
First, as shown in FIG. 6A, the wiring board 6 before the formation of the board-side solder bumps 8 is formed on the surface of the base material 7 which is a resin laminated board having a conductive portion (not shown) therein. The substrate side pad 9 and the solder resist 11 are provided. The solder resist 11 is formed by a general photolithography technique on the substrate-side pad 9 and its surroundings. Specifically, a negative type UV-curable epoxy dry film is attached to the surface of the base material 7, ultraviolet rays are irradiated to the place where the solder resist 11 is to be formed, and the dry film is cured, and thereafter, it is unnecessary with a sodium carbonate solution. The part of the dry film is dissolved and removed to form the solder resist 11.

【0073】次に、図6(b)に示す様に、ソルダー
レジスト11上にメタルマスク13を載置する。このと
き、ソルダーレジスト11の各開口部12上にメタルマ
スク13の各透孔14が位置する様にして載置する。前
記メタルマスク13の厚みTMMは0.03mmとごく薄
くされており、透孔径DMMOは、高さの低い基板側半田
バンプ8を形成するために、0.074mmと従来より
かなり小さく設定してある。このメタルマスク13とし
ては、電鋳(アディティブ)マスク、レーザ穴空けマス
ク、エッチングマスクのどれでも使用可能である。
Next, as shown in FIG. 6B, the metal mask 13 is placed on the solder resist 11. At this time, the through holes 14 of the metal mask 13 are placed on the respective openings 12 of the solder resist 11 so as to be positioned. The thickness TMM of the metal mask 13 is as thin as 0.03 mm, and the through hole diameter DMMO is set to be 0.074 mm, which is considerably smaller than the conventional one, in order to form the substrate-side solder bump 8 having a low height. . As the metal mask 13, any of an electroformed mask, a laser hole mask, and an etching mask can be used.

【0074】ここで、基板側パッド9の寸法、ソルダー
レジスト11の開口部12の寸法、及びメタルマスク1
3の透孔14の寸法により規定される半田ペーストの充
填量について説明する。既に、図3にて説明した様に、
ソルダーレジスト11の開口部12やメタルマスク13
の透孔14等により形成される開口部分16に充填され
る半田ペーストの体積VSは、前記式(8)にて算出す
ることができるので、この式(8)を用いて、本実施例
における半田ペーストの体積VSを算出する。
Here, the dimensions of the substrate-side pad 9, the dimensions of the opening 12 of the solder resist 11, and the metal mask 1
The filling amount of the solder paste defined by the size of the through hole 14 of No. 3 will be described. As already explained in FIG. 3,
The opening 12 of the solder resist 11 and the metal mask 13
Since the volume VS of the solder paste filled in the opening portion 16 formed by the through holes 14 and the like can be calculated by the formula (8), the formula (8) is used to calculate the volume VS in the present embodiment. The volume VS of the solder paste is calculated.

【0075】 VS=π(DSRO/2)2×TSR+π(DMMO/2)2×TMM −π(DP/2)2×TP =π(0.20/2)2×0.025+π(0.074/2)2×0.03 −π(0.14/2)2×0.015 =2.18×10-4π =6.84×10-4[mm3] つまり、この体積VSとなる様に、与えられたソルダー
レジスト11の開口部12の寸法に応じて、メタルマス
ク13の透孔14の寸法(板厚、透孔径)を設定する。
この体積VSの半田ペーストを充填すれば、後述する様
に、所望の体積及び高さの基板側半田バンプ8が得られ
る。
VS = π (DSRO / 2) 2 × TSR + π (DMMO / 2) 2 × TMM −π (DP / 2) 2 × TP = π (0.20 / 2) 2 × 0.025 + π (0.074 / 2) 2 × 0.03 −π (0.14 / 2) 2 × 0.015 = 2.18 × 10 −4 π = 6.84 × 10 −4 [mm 3 ] That is, this volume VS is obtained. Similarly, the dimensions (plate thickness, diameter of the through hole) of the through hole 14 of the metal mask 13 are set in accordance with the given size of the opening 12 of the solder resist 11.
By filling the solder paste with this volume VS, the substrate-side solder bumps 8 having a desired volume and height can be obtained, as described later.

【0076】次に、図6(c)に示す様に、半田ペー
スト17として、半田粒径10〜20μmの共晶半田粒
17aとフラックス17bからなる半田ペースト17を
使用し、前記メタルマスク13を用いてスキージ印刷を
行う。これにより、前記開口部分16に、所定の体積V
Sに相当する半田ペースト17が充填される。
Next, as shown in FIG. 6C, as the solder paste 17, a solder paste 17 composed of eutectic solder particles 17a having a solder particle diameter of 10 to 20 μm and a flux 17b is used, and the metal mask 13 is used. Use to perform squeegee printing. This allows the opening portion 16 to have a predetermined volume V
The solder paste 17 corresponding to S is filled.

【0077】ここで、従来よりかなり小さな粒径の共晶
半田粒7aを用いるのは、メタルマスク13の開口径を
小さく設定した場合の版抜け性を確保するためである。
尚、本実施例の場合、半田粒径が小さく、体積当りの表
面積が大きく、よって半田表面の酸化膜が多く、そのた
め溶融性(リフロー性)が悪いので、フラックスとして
は、還元力の強いRAタイプを用いるのがよい。
Here, the reason that the eutectic solder particles 7a having a particle diameter much smaller than that of the conventional one is used is to secure the plate-removing property when the opening diameter of the metal mask 13 is set small.
In the case of the present embodiment, the solder particle size is small, the surface area per volume is large, and therefore the solder surface has a large amount of oxide film, and therefore the meltability (reflow property) is poor. Use the type.

【0078】次に、図6(d)に示す様に、メタルマ
スク13を除去する。 次に、図6(e)に示す様に、この半田ペースト17
を充填した状態で、最高温度210℃の遠赤外線リフロ
ー炉に入れて、共晶半田粒17aを溶融させ、その後冷
却して基板側半田バンプ8を形成する。
Next, as shown in FIG. 6D, the metal mask 13 is removed. Next, as shown in FIG. 6E, this solder paste 17
In a far infrared reflow furnace having a maximum temperature of 210 ° C. to melt the eutectic solder particles 17a, and then cooling to form the substrate-side solder bumps 8.

【0079】次に、図6(f)に示す様に、フラック
ス17bを除去し、表面に基板側半田バンプ8を備えた
配線基板6を完成する。この基板側半田バンプ8の体積
Vは、約3.4×10-4mm3である。これは、半田ペ
ースト17中の共晶半田粒17aの割合は、通常半田ペ
ースト17の半分であるので、基板側半田バンプ8の体
積Vも前記充填された半田ペースト17の体積VS(=
6.84×10-4)の半分となるからである。
Next, as shown in FIG. 6F, the flux 17b is removed to complete the wiring board 6 having the board-side solder bumps 8 on its surface. The volume V of the board-side solder bump 8 is about 3.4 × 10 −4 mm 3 . This is because the proportion of the eutectic solder particles 17a in the solder paste 17 is usually half that of the solder paste 17, so that the volume V of the board-side solder bumps 8 is also the volume VS (=
It is half of 6.84 × 10 −4 ).

【0080】一方、基板側半田バンプ8の高さTは、4
0μmとなった。既に前記図2(a)及び式(4)〜
(6)(以下に再掲する。)の導出部にて説明した様
に、半田バンプの高さTは、基板側半田バンプ8の体積
V及びパッドの半径r(=1/2DP)により決まるか
らである。
On the other hand, the height T of the solder bumps 8 on the substrate side is 4
It became 0 μm. Already the above-mentioned FIG. 2 (a) and Formula (4)-
Since the solder bump height T is determined by the volume V of the board-side solder bump 8 and the pad radius r (= 1/2 DP) as described in the derivation of (6) (repeated below). Is.

【0081】 L=(r2/T+T)/2 …(4) t=(r2/T−T)/2 …(5) V=π(L3×2/3−L2t+t3/3) …(6) 具体的には、本実施例の場合、r=0.07mmであ
り、T=0.04mmとして、これらを前記式(4)〜
(6)に代入してみると、 L=0.081 t=0.041 V=3.414×10-4[mm3] となり、これは、前記基板側半田バンプ8の体積V(=
3.4×10-4mm3)と略一致することからも確かめ
られる。
[0081] L = (r 2 / T + T) / 2 ... (4) t = (r 2 / T-T) / 2 ... (5) V = π (L 3 × 2/3-L 2 t + t 3/3 (6) Specifically, in the case of the present embodiment, r = 0.07 mm and T = 0.04 mm, and these are expressed by the above formulas (4) to (4).
Substituting into (6), it becomes L = 0.081 t = 0.041 V = 3.414 × 10 −4 [mm 3 ], which is the volume V (=
It can be confirmed from the fact that it substantially agrees with 3.4 × 10 −4 mm 3 ).

【0082】つまり、上述した方法により、従来より半
田体積の少ない基板側半田バンプ8、即ち素子側半田バ
ンプ3の高さ(70μm)の60%以下の高さである低
い基板側半田バンプ(高さ40μm)8を形成すること
ができる。c)次に、フリップチップ1と(基板側半田
バンプ8を備えた)配線基板6との接合方法について説
明する。
That is, according to the above-described method, the board-side solder bumps 8 having a smaller solder volume than the conventional ones, that is, the height (70 μm) of the element-side solder bumps 3 which is 60% or less of the height of the low board-side solder bumps (high). 40 μm) 8 can be formed. c) Next, a method of joining the flip chip 1 and the wiring board 6 (having the board-side solder bumps 8) will be described.

【0083】まず、図7(a)に示す様に、配線基板
6の基板側半田バンプ8上に、フラックス18を塗布す
る。 次に、図7(b)に示す様に、基板側半田バンプ8と
素子側半田バンプ3とが相対する様に位置合わせして、
配線基板6上にフリップチップ1を載置する。
First, as shown in FIG. 7A, the flux 18 is applied onto the board-side solder bumps 8 of the wiring board 6. Next, as shown in FIG. 7B, the board-side solder bumps 8 and the element-side solder bumps 3 are aligned so as to face each other,
The flip chip 1 is placed on the wiring board 6.

【0084】次に、この状態で、配線基板6及びフリ
ップチップ1を最高温度210℃の遠赤外線リフロー炉
に入れ、基板側半田バンプ8の共晶半田のみを溶融させ
て、図7(c)に示す様に、共晶半田8aを素子側半田
バンプ3に融着させる。このとき、共晶半田8aは完全
に溶融するが、高温半田からなる素子側半田バンプ3は
溶融しないので、フリップチップ1は、その素子側半田
バンプ3が基板側パッド9の上面に当接するまで自重に
より降下する。そして、共晶半田8aは、高さ70μm
の素子側半田バンプ3の側面を這上がるが、その体積V
が少ない、即ち、具体的には、素子側半田バンプの体積
a=7.2×10-4mm3に対して、体積Vは、その半
分以下のV=3.4×10-4mm3であるので、素子側
パッド4にまでは至らない。
Next, in this state, the wiring board 6 and the flip chip 1 are put into a far infrared reflow furnace having a maximum temperature of 210 ° C. to melt only the eutectic solder of the board-side solder bumps 8 and then, as shown in FIG. As shown in, the eutectic solder 8a is fused to the element-side solder bumps 3. At this time, the eutectic solder 8a is completely melted, but the element-side solder bumps 3 made of high-temperature solder are not melted. Therefore, the flip-chip 1 is until the element-side solder bumps 3 come into contact with the upper surfaces of the board-side pads 9. It descends due to its own weight. The eutectic solder 8a has a height of 70 μm.
Climb the side surface of the element side solder bump 3, but its volume V
Is small, that is, specifically, for the volume a of the element-side solder bump a = 7.2 × 10 −4 mm 3 , the volume V is half or less of V = 3.4 × 10 −4 mm 3. Therefore, the element side pad 4 is not reached.

【0085】この様に、本実施例では、小さな粒径の共
晶半田粒7a及び小さな開口径のメタルマスク13を使
用してスキージ印刷することにより、従来より半田体積
の少ない基板側半田バンプ8を形成することができる。
この基板側半田バンプ8の高さは、基板側半田バンプ8
の溶融時に共晶半田8aが素子側パッド4に至る許容限
界である素子側半田バンプ3の高さの60%以下の40
μmであるので、溶融時に、共晶半田8aは素子側パッ
ド4まで這上がることはない。そのため、共晶半田8a
中のSnと素子側パッド4中のCuとが反応して脆い金
属間化合物をつくることがない。よって、フリップチッ
プ1と配線基板6との熱膨張差による応力が半田による
接合部分に加わったとしても、その部分にクラックが生
じ難く破断し難く、耐久性に富むという顕著な効果を奏
する。
As described above, in the present embodiment, the squeegee printing is performed using the eutectic solder particles 7a having a small particle diameter and the metal mask 13 having a small opening diameter. Can be formed.
The height of the board-side solder bumps 8 is equal to that of the board-side solder bumps 8.
Of 60% or less of the height of the element-side solder bumps 3, which is the allowable limit for the eutectic solder 8a to reach the element-side pads 4 when melted
Since the thickness is μm, the eutectic solder 8a does not climb up to the element side pad 4 during melting. Therefore, eutectic solder 8a
Sn inside does not react with Cu in the element side pad 4 to form a brittle intermetallic compound. Therefore, even if the stress due to the difference in thermal expansion between the flip chip 1 and the wiring board 6 is applied to the joint portion by the solder, the crack is hardly generated in the joint portion, the fracture is unlikely to occur, and the durability is excellent.

【0086】また、本実施例では、スキージ印刷によ
り、一度に多数の開口部分16に半田ペースト17を充
填できるので、生産性に優れており、また、品質及びコ
ストの点でも有利である。 <実験例>次に、本実施例の効果を確認するために行っ
た実験例について説明する。
In this embodiment, the solder paste 17 can be filled in a large number of openings 16 at a time by squeegee printing, which is excellent in productivity and is advantageous in terms of quality and cost. <Experimental example> Next, an experimental example performed for confirming the effect of the present embodiment will be described.

【0087】本実験例は、半田バンプの接合部分におけ
る耐久性を調べるための温度サイクル試験である。実験
に使用する試料として、上述した実施例と同様な方法に
より製造したフリップチップ付き配線基板を製造し、比
較例として、従来と同様な半田ペースト印刷法により、
フリップチップ付き配線基板を製造した。
The present experimental example is a temperature cycle test for investigating the durability of the joint portion of the solder bump. As a sample to be used in the experiment, a flip-chip wiring board manufactured by the same method as the above-described example was manufactured, and as a comparative example, a solder paste printing method similar to the conventional one was used.
A wiring board with a flip chip was manufactured.

【0088】実験条件は、下記の通りである。その結果
を、下記表1に記す。 <実験条件> (1) 素子側半田バンプの高さ70μmのフリップチップ
を使用した。 (2) 基板側半田バンプの高さを38、40、39μmと
した配線基板を各1個、55、52、54μmとした配
線基板を各1個、合計6個製作した。
The experimental conditions are as follows. The results are shown in Table 1 below. <Experimental Conditions> (1) A flip chip having a device-side solder bump height of 70 μm was used. (2) Six wiring boards were manufactured, one wiring board having solder bumps with heights of 38, 40, 39 μm and one wiring board having 55, 52, 54 μm in height.

【0089】(3) フリップチップを配線基板に接合して
フリップチップ付配線基板とし、外周部分の半田バンプ
の接合状態を観察し、共晶半田(基板側半田材料)が這
上がる高さを拡大鏡で測定した。ここで、70μm未満
となっていれば、素子側パッドには接していない。一
方、素子側パッドまで共晶半田が這上がっている場合に
は、70μmとなる。
(3) The flip chip is bonded to the wiring board to form the wiring board with the flip chip, and the bonding state of the solder bumps on the outer peripheral portion is observed to increase the height at which the eutectic solder (board side solder material) creeps up. It was measured with a mirror. Here, if it is less than 70 μm, it is not in contact with the element side pad. On the other hand, when the eutectic solder has reached the element side pad, the thickness is 70 μm.

【0090】(4) MIL STDヒートサイクル試験機
Cord B(−55〜120℃)に、接合したフリッ
プチップ付配線基板を投入し、外周部の半田バンプの接
合部分におけるクラックの有無を拡大鏡でチェックし
た。なお、上記(3)、(4)で、外周に位置する半田バンプ
のみ観察したのは、内部に位置するバンプは観察できな
いからであり、また、クラックは、外周に位置するバン
プで最も生じ易いと考えられるからである。
(4) The joined flip-chip mounted wiring board was put into a MIL STD heat cycle tester Cord B (−55 to 120 ° C.), and the presence or absence of cracks at the solder bump joints on the outer peripheral portion was examined with a magnifying glass. Checked. In (3) and (4) above, only the solder bumps located on the outer periphery were observed because the bumps located on the inside cannot be observed, and cracks are most likely to occur on the bumps located on the outer periphery. Because it is considered.

【0091】また、フリップチップと配線基板との間に
は、いわゆるアンダーフィル(樹脂の注入)は行なって
いない。
Further, so-called underfill (injection of resin) is not performed between the flip chip and the wiring board.

【0092】[0092]

【表1】 [Table 1]

【0093】この表1から明かな様に、本実施例のもの
は耐久性に優れているが、比較例のものは少ないサイク
ル数でクラックが発生しており耐久性が低いことが分か
る。共晶半田の這上がりによって、もろい金属間化合物
が生成したためである。 (実施例2)次に、実施例2について説明するが、前記
実施例1と同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
As is clear from Table 1, the durability of the example is excellent, but the durability of the comparative example is low because cracks are generated in a small number of cycles. This is because the brittle intermetallic compound was generated due to the creep of the eutectic solder. (Embodiment 2) Next, Embodiment 2 will be described, but the description of the same portions as those in Embodiment 1 will be omitted or simplified.

【0094】特に本実施例では、ソルダーレジストの開
口径を、基板側パッドのパッド径より小さく(又は同じ
に)した点に特徴がある。本実施例における基板側半田
バンプ形成前の配線基板では、図8(a)に示す様に、
その基材31の上に、パッド径200μm×厚さ15μ
mの基板側パッド32と、開口径140μmでパッド3
2の中央部が露出する開口部33を有する厚さ25μm
(パッド32を覆っている部分は厚さ10μm)のソル
ダーレジスト34を備えている。
In particular, this embodiment is characterized in that the opening diameter of the solder resist is made smaller (or the same) than the pad diameter of the substrate side pad. In the wiring board before the formation of the board-side solder bumps in this embodiment, as shown in FIG.
On the base material 31, a pad diameter of 200 μm and a thickness of 15 μ
m substrate side pad 32 and pad 3 with an opening diameter of 140 μm
25 μm with an opening 33 exposing the central part of 2
A solder resist 34 having a thickness of 10 μm covering the pad 32 is provided.

【0095】このとき、ソルダーレジスト34の開口径
は基板側パッド32のパッド径より小さいので、図示す
る様に、ソルダーレジスト34の開口部33の内周縁部
が、基板側パッド32の外周縁部の上部を覆う配置とな
る。そして、半田ペースト42によるスキージ印刷の際
には、ソルダーレジスト34上に、透孔径140μmの
透孔37を有する厚さ30μmのメタルマスク38を載
置する。これにより、基板側パッド32上に、ソルダー
レジスト34の開口部33及びメタルマスク38の透孔
37からなる下方に凸の開口部分39が形成される。
At this time, since the opening diameter of the solder resist 34 is smaller than the pad diameter of the board-side pad 32, as shown in the figure, the inner peripheral edge portion of the opening portion 33 of the solder resist 34 is the outer peripheral edge portion of the board-side pad 32. It will be placed to cover the upper part of. Then, during squeegee printing with the solder paste 42, a metal mask 38 having a thickness of 30 μm and having a through hole 37 having a through hole diameter of 140 μm is placed on the solder resist 34. As a result, on the substrate-side pad 32, a downward convex opening portion 39 formed of the opening portion 33 of the solder resist 34 and the through hole 37 of the metal mask 38 is formed.

【0096】次に、半田粒径15〜38μmの共晶半田
粒41を有する半田ペースト42を用いて、前記実施例
1と同様にしてスキージ印刷を行い、前記開口部分39
に半田ペーストを充填する。この半田ペースト42中の
フラックス43としては、還元力弱い順に、R、RA
M、RAの各タイプや、水溶性フラックスなど、どれで
も使用できる。尚、半田ペースト42中のフラックス4
3の含有量は、約半分である。
Next, squeegee printing was performed in the same manner as in Example 1 using the solder paste 42 having the eutectic solder grains 41 having a solder grain size of 15 to 38 μm, and the opening portion 39 was formed.
Fill with solder paste. As the flux 43 in the solder paste 42, R, RA
Any of M type, RA type, and water-soluble flux can be used. The flux 4 in the solder paste 42
The content of 3 is about half.

【0097】本実施例では、前記開口部分39の容積
は、上述した寸法の設定により、約6.2×10-4mm
3となるので、その後前記実施例1と同様な加熱によ
り、共晶半田の体積が約3.1×10-4mm3、高さ3
7μmの基板側半田バンプ40(図8(b)参照)が形
成される。この高さは、前記実施例1に記載した素子側
半田バンプ(図4参照)の高さの53%である。
In the present embodiment, the volume of the opening portion 39 is about 6.2 × 10 −4 mm by setting the above-mentioned dimensions.
3 since, by subsequent similar heating as in Example 1, a eutectic solder volume of about 3.1 × 10 -4 mm 3, the height 3
Substrate side solder bumps 40 of 7 μm (see FIG. 8B) are formed. This height is 53% of the height of the element-side solder bump (see FIG. 4) described in the first embodiment.

【0098】尚、実際には、基板側パッド32の位置と
ソルダーレジスト34の開口部33の位置との位置ずれ
が起こりうる(例えば±30μm)ので、この位置ずれ
を勘案して、パッド32の径を開口部33の径よりも大
きく(例えば本実施例のように+60μm)するとよ
い。
In practice, the position of the substrate-side pad 32 and the position of the opening 33 of the solder resist 34 may be displaced (for example, ± 30 μm). The diameter may be larger than the diameter of the opening 33 (for example, +60 μm as in the present embodiment).

【0099】本実施例によっても、前記実施例1と同様
な作用効果を奏するとともに、特に本実施例の場合に
は、パッド32の上方にのみ半田ペーストが充填される
ので、実施例1と同等な大きさの半田バンプ40を形成
するのに、実施例1と比較して、メタルマスク38の開
口径を大きくすることができるので、版抜け性がよく、
よって使用する半田ペースト42の共晶半田粒41の粒
径を大きくできるという利点がある。つまり、共晶半田
粒41の粒径を大きくできると、共晶半田粒41の表面
の酸化膜の影響が低減されて溶融性が向上するととも
に、コスト低減にも寄与する。 (実施例3)次に、実施例3について説明するが、前記
実施例2と同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
The present embodiment has the same effects as the first embodiment, and in particular, in the case of the present embodiment, the solder paste is filled only above the pad 32, so that it is equivalent to the first embodiment. In order to form the solder bumps 40 of various sizes, the opening diameter of the metal mask 38 can be increased as compared with the first embodiment, so that the plate removal property is good,
Therefore, there is an advantage that the grain size of the eutectic solder grains 41 of the solder paste 42 used can be increased. That is, if the grain size of the eutectic solder grains 41 can be increased, the influence of the oxide film on the surface of the eutectic solder grains 41 is reduced, the meltability is improved, and the cost is reduced. (Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described, but the description of the same parts as those in the second embodiment will be omitted or simplified.

【0100】特に本実施例では、ソルダーレジスト上に
て直接に半田ペースト印刷を行うとともに、その際に、
配線基板の基材を下治具に嵌め込む点に特徴がある。本
実施例における基板側半田バンプ形成前の配線基板で
は、図9(a)に示す様に、外径25×25mm、厚さ
1mmの基材51の上に、パッド径140μm×厚さ1
5μmの基板側パッド52と、開口径200μmの開口
部53を有する厚さ25μmのソルダーレジスト54を
備えている。
In particular, in this embodiment, the solder paste printing is performed directly on the solder resist, and at the same time,
It is characterized in that the base material of the wiring board is fitted into the lower jig. In the wiring substrate before the formation of the solder bumps on the substrate side in the present embodiment, as shown in FIG. 9A, a pad diameter of 140 μm × a thickness of 1 is formed on a base material 51 having an outer diameter of 25 × 25 mm and a thickness of 1 mm.
The substrate-side pad 52 having a thickness of 5 μm and the solder resist 54 having a thickness of 25 μm having an opening 53 having an opening diameter of 200 μm are provided.

【0101】本実施例では、以下に述べる様にして、こ
のソルダーレジスト54上を直接スキージングする。 まず、図10(a)に示す様に、表面に基板側パッド
52及びソルダーレジスト54を備えた基材51を、下
治具56の凹部57に嵌め込む。この凹部57の寸法
は、その内寸が基材51の外寸と略同じであり、その深
さは基材51を嵌め込んだ時に、ソルダーレジスト54
の表面と下治具56の表面とが略同じ高さとなる様に、
1mmに設定されている。
In this embodiment, the solder resist 54 is directly squeezed as described below. First, as shown in FIG. 10A, the base material 51 having the board-side pad 52 and the solder resist 54 on the surface is fitted into the recess 57 of the lower jig 56. The inner dimensions of the recess 57 are substantially the same as the outer dimensions of the base material 51, and the depth of the recess 57 when the base material 51 is fitted is the solder resist 54.
So that the surface of the lower jig 56 and the surface of the lower jig 56 have substantially the same height.
It is set to 1 mm.

【0102】次に、図10(b)に示す様に、基材5
1を下治具56に嵌め込んだ状態で、半田粒径15〜3
8μmの共晶半田粒を有する半田ペースト58を用い
て、ソルダーレジスト54の表面にて直接にスキージン
グを行なう。 これにより、図10(c)に示す様に、ソルダーレジ
スト54の開口部53に、半田ペースト58が充填され
る。
Next, as shown in FIG. 10B, the base material 5
1 is fitted into the lower jig 56, the solder particle size is 15 to 3
Squeezing is directly performed on the surface of the solder resist 54 using a solder paste 58 having 8 μm eutectic solder particles. As a result, as shown in FIG. 10C, the solder paste 58 is filled in the openings 53 of the solder resist 54.

【0103】尚、スキージングは、下治具56の図中左
上表面からソルダーレジスト54の表面を経由して、下
治具56の右上表面まで行うようにする。開口部53に
充填されなかった余剰半田ペースト58を下治具56上
に退避させ、ソルダーレジスト54等の上に残さないよ
うにするためである。
Squeezing is performed from the upper left surface of the lower jig 56 in the figure to the upper right surface of the lower jig 56 via the surface of the solder resist 54. This is because the excess solder paste 58 not filled in the opening 53 is retracted onto the lower jig 56 so as not to remain on the solder resist 54 or the like.

【0104】その後、図10(d)に示す様に、下治
具56から、充填された半田ペースト58を有する基材
51を取り出す。 本実施例では、前記開口部分39の容積は、上述した寸
法の設定により、約5.5×10-4mm3となるので、
その後前記実施例2と同様な加熱により、共晶半田の体
積が約2.8×10-4mm3、高さ34μmの基板側半
田バンプ50(図9(b)参照)が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 10D, the base material 51 having the filled solder paste 58 is taken out from the lower jig 56. In the present embodiment, the volume of the opening portion 39 is about 5.5 × 10 −4 mm 3 due to the above-mentioned setting of dimensions,
Thereafter, by heating in the same manner as in Example 2, substrate-side solder bumps 50 (see FIG. 9B) having a eutectic solder volume of about 2.8 × 10 −4 mm 3 and a height of 34 μm are formed.

【0105】尚、基材51の表面に、半田バンプを形成
しないパッド(アライメントマークなど)がある場合に
は、スキージングの前に、半田バンプを形成しないパッ
ド上に、ポリイミド等の耐熱性のマスキングテープを貼
り、その後スキージングを行うとよい。
If there is a pad (alignment mark or the like) on which the solder bumps are not formed on the surface of the base material 51, heat-resistant material such as polyimide should be formed on the pad on which the solder bumps are not formed before squeezing. Apply masking tape and then squeegee.

【0106】本実施例によっても、前記実施例3と同様
な作用効果を奏するとともに、特に本実施例の場合に
は、メタルマスクを使用しないで直接にスキージングを
行うので、基板側半田バンプ50の半田体積を一層少な
くすることができるという利点がある。 (実施例4)次に、実施例4について説明するが、前記
実施例3と同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
The present embodiment has the same effects as those of the third embodiment, and particularly, in the case of the present embodiment, since the squeegee is directly performed without using the metal mask, the substrate side solder bump 50 There is an advantage that the solder volume can be further reduced. (Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described, but the description of the same parts as those in the third embodiment will be omitted or simplified.

【0107】特に本実施例では、ソルダーレジスト上に
て直接に半田ペースト印刷を行うとともに、その際に、
枠状のメタルマスクを使用する点に特徴がある。本実施
例における基板側半田バンプ形成前の配線基板では、図
11(a)に示す様に、外径25×25mm、厚さ1m
mの基材61の上に、パッド径140μm×厚さ15μ
mの基板側パッド62と、開口径200μmの開口部6
3を有する厚さ20μmのソルダーレジスト64を備え
ている。
In particular, in this embodiment, the solder paste printing is performed directly on the solder resist, and at the same time,
The feature is that a frame-shaped metal mask is used. In the wiring board before the formation of the solder bumps on the board in this embodiment, as shown in FIG. 11A, the outer diameter is 25 × 25 mm and the thickness is 1 m.
m base material 61, pad diameter 140 μm × thickness 15 μ
m substrate side pad 62 and the opening 6 with an opening diameter of 200 μm
3 and a solder resist 64 having a thickness of 20 μm.

【0108】本実施例では、以下に述べる様にして、こ
のソルダーレジスト64に直接にスキージングを行う。 まず、図12(a)に示す様に、ソルダーレジスト6
4上に、厚さ30μmの枠状のメタルマスク66を配置
する。
In this embodiment, the solder resist 64 is directly squeezed as described below. First, as shown in FIG. 12A, the solder resist 6
A frame-shaped metal mask 66 having a thickness of 30 μm is arranged on the surface 4.

【0109】このメタルマスク66は、図13に示す様
に、略四角形の透孔67を有する略四角形の枠状のメタ
ルマスク66である。つまり、このメタルマスク66の
透孔67は、後に基板側半田バンプ60(図11(c)
参照)がその上に形成される基板側パッド62をすべて
透孔67内に見込むように形成されている。なお、本実
施例では、その上にバンプを形成しないパッド(非バン
プ形成パッド)68が基材61の四隅に配置されている
ので、このパッド68はマスク66で覆われるように、
透孔67が形成されている。
As shown in FIG. 13, the metal mask 66 is a substantially square frame-shaped metal mask 66 having a substantially square through hole 67. That is, the through holes 67 of the metal mask 66 will be formed later in the substrate-side solder bump 60 (see FIG. 11C).
Is formed so that all the substrate-side pads 62 formed thereon are expected to be in the through holes 67. In this embodiment, the pads (non-bump forming pads) 68 on which the bumps are not formed are arranged at the four corners of the base material 61, so that the pads 68 are covered with the mask 66.
A through hole 67 is formed.

【0110】また、図11(b)に示す様に、例えばゴ
ムのヘラを用いてスキージングを行う場合には、メタル
マスク66の開口部67の内縁部にヘラが届かないで半
田ペーストが残留する部分ができるので、メタルマスク
66の開口67の内縁部は基板側パッド62の外周端部
から所定の間隔(本実施例では2mm程度)離すのが望
ましい。尚、ヘラが届かない部分に残留した半田ペース
トは、加熱溶融させるとボール状になるので容易に除去
できる。
As shown in FIG. 11B, when squeezing is performed using a rubber spatula, the spatula does not reach the inner edge of the opening 67 of the metal mask 66 and the solder paste remains. It is desirable that the inner edge of the opening 67 of the metal mask 66 is separated from the outer peripheral end of the substrate side pad 62 by a predetermined distance (about 2 mm in this embodiment). It should be noted that the solder paste remaining in the part where the spatula does not reach can be easily removed because it becomes a ball shape when heated and melted.

【0111】次に、図12(b)に示す様に、ソルダ
ーレジスト64上にメタルマスク66を載置した状態
で、半田粒径15〜35μmの共晶半田粒を有する半田
ペースト69を用いて、ソルダーレジスト64の表面に
て直接にスキージングを行なう。
Next, as shown in FIG. 12B, with the metal mask 66 placed on the solder resist 64, a solder paste 69 having eutectic solder particles with a solder particle size of 15 to 35 μm is used. , The surface of the solder resist 64 is directly squeezed.

【0112】これにより、図12(c)に示す様に、
ソルダーレジスト64の開口部63に、半田ペースト6
9が充填される。なお、メタルマスク66の透孔67内
では、スキージが変形してソルダーレジスト64に直接
接触するので、半田ペーストが透孔67の内縁部以外の
ソルダーレジスト64上に残ることはない。
As a result, as shown in FIG.
The solder paste 6 is applied to the opening 63 of the solder resist 64.
9 is filled. In the through hole 67 of the metal mask 66, the squeegee is deformed and directly contacts the solder resist 64, so that the solder paste does not remain on the solder resist 64 other than the inner edge portion of the through hole 67.

【0113】その後、図12(d)に示す様に、ソル
ダーレジスト64上からメタルマスク66を取り外す。 本実施例では、ソルダーレジスト64の開口部63の
(基板側パッド62分を除いた)容積は、上述した寸法
の設定により、約5.5×10-4mm3となるので、そ
の後の前記実施例4と同様な加熱により、共晶半田の体
積が約2.8×10-4mm3、高さ34μmの基板側半
田バンプ60が形成される。この高さは、前記実施例1
に記載した素子側半田バンプ(図4参照)の高さの49
%である。
Thereafter, as shown in FIG. 12D, the metal mask 66 is removed from the solder resist 64. In this embodiment, the volume of the opening portion 63 of the solder resist 64 (excluding the portion of the board-side pad 62) is about 5.5 × 10 −4 mm 3 due to the above-described setting of dimensions, so By heating in the same manner as in Example 4, substrate-side solder bumps 60 having a eutectic solder volume of about 2.8 × 10 −4 mm 3 and a height of 34 μm are formed. This height is the same as in the first embodiment.
49 of the height of the element side solder bumps (see FIG. 4) described in
%.

【0114】本実施例によっても、前記実施例4と同様
な作用効果を奏するとともに、特に本実施例では、従来
の様に多数の透孔を有するメタルマスクを用いるのでは
なく、簡単な枠形状のメタルマスク66を用いて直接に
スキージングを行うので、その作業が極めて容易であ
る。
The present embodiment has the same effects as those of the fourth embodiment, and particularly, in the present embodiment, a metal frame having a large number of through holes as in the conventional case is not used, but a simple frame shape is used. Since the squeegee is directly performed by using the metal mask 66, the work is extremely easy.

【0115】また、メタルマスク66を載置する際に
は、従来の様に、個々の基板側パッド62とメタルマス
クの個々の透孔の位置を合わせる様な精密な位置合わせ
の必要がないので、その点からも作業が簡易化される。
更に、このメタルマスク66を用いれば、アライメント
マーク等の非バンプ形成パッド68上には、半田ペース
ト69が塗布されないので、前記実施例3で挙げたテー
プを用いたマスキングが不要となるという利点もある。 (実施例5)次に、実施例5について説明するが、前記
実施例4と同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
Further, when mounting the metal mask 66, it is not necessary to perform precise alignment such as aligning the positions of the individual substrate-side pads 62 and the individual through holes of the metal mask as in the conventional case. From that point, the work is simplified.
Further, when the metal mask 66 is used, the solder paste 69 is not applied on the non-bump forming pads 68 such as the alignment marks, so that the masking using the tape described in the third embodiment is not necessary. is there. (Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment will be described, but the description of the same parts as those in the fourth embodiment will be omitted or simplified.

【0116】特に本実施例では、半田バンプ形成用シー
トを用いて基板側半田バンプを形成する点に特徴があ
る。 a)まず、半田バンプ形成用シートについて説明する。
本実施例に使用する半田バンプ形成用シートは、既に出
願した特願平8−325473号に記載のものと同様な
ものである。
In particular, this embodiment is characterized in that the board-side solder bumps are formed using the solder bump forming sheet. a) First, the solder bump forming sheet will be described.
The solder bump forming sheet used in this example is the same as that described in Japanese Patent Application No. 8-325473 filed already.

【0117】具体的には、図14(a)に示す様に、基
板側半田バンプ71(図14(b)参照)の形成に使用
される半田バンプ形成用シート72は、ポリテトラフル
オロエチレン(テフロン;商標)からなる耐熱性を有す
るシート基材73の一方の表面に、共晶半田(37Pb
−63Sn)からなる円板形の多数の半田プリフォーム
74が固着されたものである。
Specifically, as shown in FIG. 14A, the solder bump forming sheet 72 used for forming the substrate-side solder bumps 71 (see FIG. 14B) is made of polytetrafluoroethylene ( A eutectic solder (37Pb) is formed on one surface of the heat-resistant sheet base material 73 made of Teflon (trademark).
A large number of disc-shaped solder preforms 74 made of −63Sn) are fixed.

【0118】前記シート基材73の寸法は、外径12.
5×18mm、厚さ100μmであり、図14(b)に
示す様に、基板側半田バンプ71を備えた配線基板76
に搭載するフリップチップ77の外径寸法と同じとされ
ている。一方、各半田プリフォーム74は、直径100
μm、厚み30μmの半田箔からなり、形成する基板側
半田バンプ71の位置と対応する位置に配置されてい
る。つまり、半田バンプ形成用シート72を配線基板7
6上に向かい合わせることにより基板側半田バンプ71
を形成するので、半田プリフォーム74の配置パターン
は、基板側半田バンプ71の配置パターンとは対称なパ
ターンとなっている。
The sheet base material 73 has an outer diameter of 12.
A wiring board 76 having a size of 5 × 18 mm and a thickness of 100 μm and provided with board-side solder bumps 71 as shown in FIG.
The outer diameter of the flip chip 77 to be mounted on the board is the same. On the other hand, each solder preform 74 has a diameter of 100
It is made of a solder foil having a thickness of 30 μm and a thickness of 30 μm, and is arranged at a position corresponding to the position of the board-side solder bump 71 to be formed. That is, the solder bump forming sheet 72 is attached to the wiring board 7.
6 to face the board-side solder bump 71
Therefore, the arrangement pattern of the solder preforms 74 is symmetrical to the arrangement pattern of the board-side solder bumps 71.

【0119】また、前記寸法の各半田プリフォーム74
の体積は、基板側半田バンプ71の形成に必要な体積を
確保するために、約2.4×10-4mm3とされてい
る。 b)上述した半田バンプ形成用シート72を製造するに
は、前記特願平8−325473号に記載したものと同
様な方法を採用できる。例えば、 シート基材73上に、厚さ30μmの半田箔を圧着す
る。
Further, each solder preform 74 having the above dimensions
Is approximately 2.4 × 10 −4 mm 3 in order to secure the volume necessary for forming the board-side solder bumps 71. b) In order to manufacture the above-mentioned solder bump forming sheet 72, the same method as that described in Japanese Patent Application No. 8-325473 can be adopted. For example, a solder foil having a thickness of 30 μm is pressure bonded onto the sheet base material 73.

【0120】半田箔上にて、感光性エッチングレジス
ト塗布及び露光現像によって、半田プリフォーム74形
成部分に、エッチングエジストを形成する。 半田箔をエッチングして、不要部分を除去し、半田プ
リフォーム74を形成する。
On the solder foil, an etching resist is formed on the solder preform 74 forming portion by applying a photosensitive etching resist and exposing and developing. The solder foil is etched to remove unnecessary portions and form the solder preform 74.

【0121】エッチングレジストを除去する。 以上の工程により、テフロン製のシート基材73上に、
共晶半田の半田プリフォーム74が所定の配置パターン
で圧着された半田バンプ形成用シート72が製造され
る。
The etching resist is removed. By the above steps, on the sheet base material 73 made of Teflon,
A solder bump forming sheet 72 is manufactured in which a solder preform 74 of eutectic solder is pressure-bonded in a predetermined arrangement pattern.

【0122】尚、半田バンプ形成用シート72及びその
製造方法に関しては、上述した内容以外に、前記特願平
8−325473号に記載した各種の部材及びその製造
方法を採用できる。 c)次に、半田バンプ形成用シート72を使用して基板
側半田バンプ71を形成する方法について説明する。
With respect to the solder bump forming sheet 72 and the manufacturing method thereof, in addition to the contents described above, various members described in Japanese Patent Application No. 8-325473 and the manufacturing method thereof can be adopted. c) Next, a method of forming the board-side solder bumps 71 using the solder bump forming sheet 72 will be described.

【0123】まず、図15(a)に示す様に、半田バ
ンプ形成用シート72を、シート基材73上の半田プリ
フォーム74が配線基板76側(即ち基板側パッド78
側)に向くように配置する。このとき、基板側パッド7
8を覆うようにフラックス(図示せず)を塗布してお
く。
First, as shown in FIG. 15A, in the solder bump forming sheet 72, the solder preform 74 on the sheet base material 73 is on the wiring board 76 side (that is, the board side pad 78).
Side). At this time, the board-side pad 7
Flux (not shown) is applied so as to cover 8.

【0124】そして、図15(b)に示す様に、各半
田プリフォーム74の位置と各基板側パッド78の位置
が一致する様に位置合わせてして、半田バンプ形成用シ
ート72と配線基板76とを重ね合わせる。特に、本実
施例では、シート基材73の平面寸法はフリップチップ
77と同じにしてあるので、フリップチップ77の搭載
に使用する周知のチップマウンターを使用して、半田バ
ンプ形成用シート72の位置合わせを行なうことができ
る。
Then, as shown in FIG. 15B, the solder bump forming sheet 72 and the wiring board are aligned by aligning the positions of the solder preforms 74 with the positions of the board-side pads 78. Overlap with 76. In particular, in this embodiment, the plane dimension of the sheet base material 73 is the same as that of the flip chip 77. Therefore, the position of the solder bump forming sheet 72 is determined by using a well-known chip mounter used for mounting the flip chip 77. You can make adjustments.

【0125】次に、半田バンプ形成用シート72と配
線基板76を重ね合わせた状態で、図示しない遠赤外線
半田リフロー炉に通し、半田プリフォーム74を約21
0℃加熱して溶融する。これにより、図15(c)に示
す様に、溶融した半田は、半田の濡れ性の低いシート基
材73側から落下して半田の濡れ性の高い基板側パッド
78上に移転する。
Next, the solder bump forming sheet 72 and the wiring substrate 76 are put on each other and passed through a far infrared ray solder reflow furnace (not shown) to set the solder preform 74 at about 21.
Melt by heating at 0 ° C. As a result, as shown in FIG. 15C, the melted solder falls from the sheet base material 73 side having low solder wettability and is transferred onto the board-side pad 78 having high solder wettability.

【0126】その後、図15(d)に示す様に、冷却
して基板側半田バンプ71を完成した後に、シート基材
73を剥し、最後にフラックスを溶剤で除去する。この
様にして形成された基板側半田バンプ71は、半田プリ
フォーム74が溶融した後に凝固したものであるので、
その体積は約2.4×10-4mm3と変化しないが、そ
の高さは約30μmとなる。この高さは、前記実施例1
に記載した素子側半田バンプ(図4参照)の高さの43
%である。
Then, as shown in FIG. 15D, after cooling to complete the substrate-side solder bumps 71, the sheet base material 73 is peeled off, and finally the flux is removed with a solvent. Since the board-side solder bumps 71 formed in this way are solidified after the solder preform 74 has been melted,
Although its volume does not change to about 2.4 × 10 −4 mm 3 , its height becomes about 30 μm. This height is the same as in the first embodiment.
43 of the height of the element side solder bump (see FIG. 4) described in
%.

【0127】本実施例によっても、前記実施例4と同様
な作用効果を奏するとともに、特に半田ペーストを用い
るのでなく、エッチングによって形成した半田プリフォ
ーム74を用いて基板側半田バンプ71を形成するの
で、半田体積の少ない基板側半田バンプ71を容易に形
成することができる。
The present embodiment has the same effects as the fourth embodiment, and the board-side solder bumps 71 are formed by using the solder preform 74 formed by etching instead of using the solder paste. The board-side solder bumps 71 having a small solder volume can be easily formed.

【0128】また、エッチングの際に使用するエッチン
グレジストは、露光現像により形成するので、半田プリ
フォーム74の径及び半田体積を精密に設定できるとい
う利点がある。尚、本発明は前記実施例になんら限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
Further, since the etching resist used for etching is formed by exposure and development, there is an advantage that the diameter and the solder volume of the solder preform 74 can be precisely set. Needless to say, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be carried out in various modes without departing from the scope of the present invention.

【0129】(1)例えば、前記実施例1と実施例2と
を組み合わせることにより、即ち、半田ペーストの半田
粒径を小さくするとともに、メタルマスクの開口径を小
さくする手法と、ソルダーレジストの開口径をパッド径
と同じかそれより小さくする手法とを組み合わせること
により、一層半田体積の少ない基板側半田バンプを形成
することができる。
(1) For example, by combining the first embodiment and the second embodiment, that is, by reducing the solder particle diameter of the solder paste and the opening diameter of the metal mask, and opening the solder resist. By combining with a method of making the diameter equal to or smaller than the pad diameter, it is possible to form a board-side solder bump having a smaller solder volume.

【0130】(2)更に、前記実施例2と実施例3(又
は実施例4)とを組み合わせることにより、即ち、ソル
ダーレジストの開口径をパッド径と同じかそれより小さ
くする手法と、メタルマスク上ではなく(或は枠状のメ
タルマスクを用いて)、ソルダーレジスト上で直接半田
ペーストをスキージングする手法とを組み合わせること
により、一層半田体積の少ない基板側半田バンプを形成
することができる。
(2) Furthermore, by combining the second embodiment and the third embodiment (or the fourth embodiment), that is, a method of making the opening diameter of the solder resist equal to or smaller than the pad diameter, and a metal mask. By combining with a method of squeezing the solder paste directly on the solder resist instead of above (or using a frame-shaped metal mask), it is possible to form a board-side solder bump with a smaller solder volume.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の配線基
板の発明では、基板側半田材料が素子側パッドから離隔
しているので、素子側パッドに含まれるCuとSnとの
反応による脆い金属間化合物が形成されることはない。
そのため、半導体素子と配線基板との熱膨張差によって
接合部分に応力がかかっても、クラックが生じにくく、
長期間にわたって接合部分の破断を効果的に防止でき
る。また、本発明では、素子側半田バンプの高さが70
μm以上である場合に、基板側半田バンプの高さが、前
記融着の際に基板側半田材料が素子側パッドから離隔す
る高さに設定されるとともに、10〜40μmの高さに
設定されている。従って、十分な接合力を確保できると
ともに、金属間化合物を形成し易いSnを基板側半田材
料に用いても、素子側パッドの成分との間でもろい金属
間化合物を生成しないので、接合部分に応力がかかって
も、クラックが生じにくく、長期間にわたって接合部分
の破断を効果的に防止できる。
As described above in detail, in the invention of the wiring board of claim 1, since the board-side solder material is separated from the element-side pad, it is caused by the reaction between Cu and Sn contained in the element-side pad. No brittle intermetallic compounds are formed.
Therefore, even if stress is applied to the bonding portion due to the difference in thermal expansion between the semiconductor element and the wiring board, cracks are less likely to occur,
It is possible to effectively prevent breakage of the joint portion over a long period of time. Further, in the present invention, the height of the element-side solder bump is 70
If the height is not less than μm, the height of the board-side solder bump is set to a height at which the board-side solder material is separated from the element-side pad during the fusion bonding, and is set to a height of 10 to 40 μm. ing. Therefore, even if sufficient bonding force can be secured and Sn, which easily forms an intermetallic compound, is used as the solder material on the substrate side, a brittle intermetallic compound is not generated even with the component of the element side pad, so that the bonding portion is not formed. Even if stress is applied, cracks are less likely to occur, and breakage of the joint portion can be effectively prevented for a long period of time.

【0132】請求項2の半導体素子付き配線基板の発明
では、素子側半田材料の溶融温度が基板側半田材料の溶
融温度より高く設定されているので、基板側半田材料の
みを溶融させることにより、基板側半田材料を素子側半
田バンプに融着させて、半導体素子を配線基板に接合す
ることができる。
In the invention of the wiring board with a semiconductor element of claim 2, the melting temperature of the element-side solder material is set higher than the melting temperature of the board-side solder material, so that by melting only the board-side solder material, The semiconductor element can be bonded to the wiring board by fusing the board-side solder material to the element-side solder bump.

【0133】 請求項3の配線基板の発明では、素子側
半田バンプの高さが70μm以上である場合に、基板側
半田バンプの高さが、前記融着の際に基板側半田バンプ
を構成する基板側半田材料が素子側パッドから離隔する
高さに設定されるとともに、10〜40μmの高さに設
定されている。従って、十分な接合力を確保できるとと
もに、金属間化合物を形成し易いSnを基板側半田材料
に用いても、素子側パッドの成分との間でもろい金属間
化合物を生成しないので、接合部分に応力がかかって
も、クラックが生じにくく、長期間にわたって接合部分
の破断を効果的に防止できる。
In the invention of the wiring board according to claim 3, the element side
When the height of the solder bumps is 70 μm or more, the height of the board-side solder bumps is set to a height at which the board-side solder material forming the board-side solder bumps is separated from the element-side pads during the fusion bonding. The height is set to 10 to 40 μm. Therefore, even if sufficient bonding force can be secured and Sn, which easily forms an intermetallic compound, is used as the solder material on the substrate side, a brittle intermetallic compound is not generated even with the component of the element side pad, so that the bonding portion is not formed. Even if stress is applied, cracks are less likely to occur, and breakage of the joint portion can be effectively prevented for a long period of time.

【0134】[0134]

【0135】 請求項の配線基板の発明では、基板側
半田バンプの高さが、素子側半田バンプの高さの60%
以下である。そのため、融着の際に、基板側半田材料が
素子側パッドに到達しないので、脆い金属間化合物が形
成されず、よって、クラックが生じにくく、接合部分の
破断を効果的に防止できる。
In the wiring board invention of claim 4 , the height of the board-side solder bumps is 60% of the height of the element-side solder bumps.
It is the following. Therefore, since the board-side solder material does not reach the element-side pad during fusion bonding, a brittle intermetallic compound is not formed, and thus cracks are less likely to occur and breakage of the joint portion can be effectively prevented.

【0136】[0136]

【0137】 請求項の配線基板の製造方法の発明で
は、板厚20〜30μmで透孔径100μm以下の透孔
を有するメタルマスクを用いて、主として半田粒径10
〜20μmの半田粒とフラックスからなる半田ペースト
を、基板側パッド上に塗布するという方法により、小さ
な基板側半田バンプを能率よく形成することできる。
In the invention of the method for manufacturing a wiring board according to claim 5 , a metal mask having a through hole having a plate thickness of 20 to 30 μm and a through hole diameter of 100 μm or less is used, and a solder grain size of 10 is mainly used.
Small solder bumps on the substrate side can be efficiently formed by applying a solder paste composed of solder particles and flux of about 20 μm to the pads on the substrate side.

【0138】 特に、本発明では、半田ペースト印刷法
を採用できるので、多数の基板側半田バンプの形成のた
めの半田ペーストの充填作業を一度に容易に行うことが
でき、作業能率が高く、低コストであるという利点があ
る。請求項の配線基板の製造方法では、基板側パッド
の周縁部をソルダーレジストで覆い、基板側パッドの略
中央部が露出する開口部を形成するので、この開口部の
径や厚みを設定することにより、請求項と同様に、能
率よくかつ低コストにて多くの基板側半田バンプを一度
に形成することができる。
In particular, in the present invention, since the solder paste printing method can be adopted, the solder paste filling work for forming a large number of board-side solder bumps can be easily performed at one time, and the work efficiency is high and low. It has the advantage of cost. In the method for manufacturing a wiring board according to the sixth aspect , since the peripheral edge of the board-side pad is covered with the solder resist to form the opening in which the substantially central portion of the board-side pad is exposed, the diameter and thickness of the opening are set. As a result, similarly to the fifth aspect , a large number of board-side solder bumps can be formed at once with high efficiency and low cost.

【0139】 請求項の配線基板の製造方法では、直
接にスキージングを行うので、従来より容易に半田ペー
ストの充填を行なうことができる。つまり、精密な透孔
径を有する高価なメタルマスクを使用しないので、製造
容易でコストを低減することができる。
In the method of manufacturing a wiring board according to the seventh aspect , since the squeegee is directly performed, the solder paste can be filled more easily than in the past. That is, since an expensive metal mask having a precise through hole diameter is not used, it is easy to manufacture and the cost can be reduced.

【0140】 請求頃の配線基板の製造方法では、凹
版の凹部に配線基板を嵌め込んで、ソルダーレジストの
表面と凹部の周囲表面との高さを揃え、この状態でスキ
ージングを行なうので、メタルマスクを使用しなくて済
む。よって、精密なメタルマスクを製造する必要がな
く、コストを低減することができる。また、スキージン
グを行うためには、凹部に配線基板を嵌め込むだけでよ
く、メタルマスクの位置合わせの様な精密な位置合わせ
が不要という利点がある。
In the method for manufacturing a wiring board according to Claim 8 , the wiring board is fitted in the recess of the intaglio plate, the height of the surface of the solder resist and the peripheral surface of the recess are aligned, and squeegee is performed in this state. No need to use a metal mask. Therefore, it is not necessary to manufacture a precise metal mask, and the cost can be reduced. Further, in order to perform squeezing, it suffices to fit the wiring substrate into the concave portion, and there is an advantage that precise alignment such as alignment of the metal mask is unnecessary.

【0141】 請求頃の配線基板の製造方法では、ソ
ルダーレジスト上に、複数のソルダーレジストの開口部
を見込む大きな透孔を有するメタルマスクを載置して、
スキージングを行なう。よって、請求項と同様に、精
密な透孔径の透孔を有する高価なメタルマスクを使用す
る必要がないので、製造容易でコストを低減することが
できる。また、メタルマスクの精密な位置合わせが不要
という利点がある。
In the method for manufacturing a wiring board according to Claim 9 , a metal mask having a large through hole for allowing openings of a plurality of solder resists is placed on the solder resist,
Squeeze. Therefore, similarly to the seventh aspect , it is not necessary to use an expensive metal mask having a through hole with a precise through hole diameter, so that the manufacturing is easy and the cost can be reduced. Further, there is an advantage that precise alignment of the metal mask is unnecessary.

【0142】 請求項10の配線基板の製造方法では、
半田バンプ形成用シートを用いて基板側半田バンプを形
成するので、基板側パッド上に体積の小さな基板側半田
バンプを容易に形成することができる。特に、配線基板
に所定のパターン状に多数の基板側半田バンプを形成す
る場合には、半田バンプ形成用シート上にそのパターン
に合わせて半田材料を配置することにより、一度の加熱
溶融により、パターン状に多数の基板側半田バンプを形
成することができる。
According to the wiring board manufacturing method of the tenth aspect ,
Since the board-side solder bumps are formed using the solder-bump forming sheet, the board-side solder bumps having a small volume can be easily formed on the board-side pads. In particular, when a large number of board-side solder bumps are formed on a wiring board in a predetermined pattern, by arranging the solder material on the solder bump forming sheet according to the pattern, the pattern can be formed by heating and melting once. It is possible to form a large number of substrate-side solder bumps.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 基板側半田バンプの高さの設定方法を示す説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method for setting a height of a board-side solder bump.

【図2】 基板側半田バンプの各部の寸法の関係を示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a dimensional relationship of each part of a board-side solder bump.

【図3】 充填される半田ペーストの体積の設定方法を
示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of setting a volume of a solder paste to be filled.

【図4】 実施例1にかかるフリップチップを示し、
(a)はその平面図、(b)は素子側半田バンプ近傍を
拡大して示す断面図である。
FIG. 4 shows a flip chip according to Example 1,
(A) is the top view, (b) is sectional drawing which expands and shows the element side solder bump vicinity.

【図5】 実施例1にかかる配線基板を示し、(a)は
その平面図、(b)は基板側半田バンプ近傍を拡大して
示す断面図である。
5A and 5B show a wiring board according to Example 1, FIG. 5A is a plan view of the wiring board, and FIG.

【図6】 実施例1にかかる基板側半田バンプの形成方
法を示す説明図である。す断面図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method for forming substrate-side solder bumps according to the first embodiment. FIG.

【図7】 実施例1にかかるフリップチップと配線基板
の接合方法を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of joining the flip chip and the wiring board according to the first embodiment.

【図8】 実施例2にかかり、(a)は基板側半田バン
プの形成方法を示す説明図、(b)は基板側半田バンプ
近傍を拡大して示す断面図である。
8A and 8B are explanatory views showing a method for forming a board-side solder bump and FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the board-side solder bump according to the second embodiment.

【図9】 実施例3にかかり、(a)は基板側半田バン
プの形成方法を示す説明図、(b)は基板側半田バンプ
近傍を拡大して示す断面図である。
9A and 9B are explanatory views showing a method of forming a board-side solder bump and FIG. 9B is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the board-side solder bump according to Example 3;

【図10】 実施例3にかかる基板側半田バンプを形成
する手順を下治具とともに示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a procedure of forming board-side solder bumps according to a third embodiment together with a lower jig.

【図11】 実施例4にかかり、(a)は基板側半田バ
ンプ形成前の配線基板を示す断面図、(b)はスキージ
ングの際の要部を示す説明図、(c)は基板側半田バン
プ近傍を拡大して示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a wiring substrate before forming solder bumps on the substrate side according to the fourth embodiment, (b) an explanatory view showing a main part at the time of squeezing, and (c) a substrate side. It is sectional drawing which expands and shows the solder bump vicinity.

【図12】 実施例4にかかる基板側半田バンプを形成
する手順をメタルマスクとともに示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a procedure of forming a board-side solder bump according to a fourth embodiment together with a metal mask.

【図13】 実施例4にかかる基板側半田バンプの形成
に使用するメタルマスク等を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a metal mask and the like used for forming substrate-side solder bumps according to the fourth embodiment.

【図14】 実施例5にかかり、(a)は基板側半田バ
ンプの形成に使用する半田バンプ形成用シートを示す斜
視図、(b)は配線基板及びフリップチップを示す説明
図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a solder bump forming sheet used for forming board-side solder bumps according to the fifth embodiment, and FIG. 14 (b) is an explanatory view showing a wiring board and a flip chip.

【図15】 実施例5にかかる基板側半田バンプの形成
方法を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a method for forming board-side solder bumps according to a fifth embodiment.

【図16】 従来技術を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フリップチップ(集積回路チップ,半導体素子) 2,7,31,51,61…基材 3…素子側半田バンプ 4…素子側パッド 6,76…配線基板(フリップチップ搭載用配線基板) 8,40,50,60,71…基板側半田バンプ 9,32,52,62,78…基板側パッド 11,34,54,64…ソルダーレジスト 12,33,53,63…開口部 13,38,66…メタルマスク 14,37,67…透孔 17,39,42,58,69…半田ペースト 17a,41…共晶半田粒 17b…フラックス 72…半田バンプ形成用シート 74…半田プリフォーム 56…下治具 1 ... Flip chip (integrated circuit chip, semiconductor element) 2, 7, 31, 51, 61 ... Base material 3 ... Element side solder bump 4 element side pad 6, 76 ... Wiring board (flip chip mounting wiring board) 8, 40, 50, 60, 71 ... Solder bumps on the substrate side 9, 32, 52, 62, 78 ... Pads on the substrate side 11, 34, 54, 64 ... Solder resist 12, 33, 53, 63 ... Opening 13, 38, 66 ... Metal mask 14, 37, 67 ... Through hole 17, 39, 42, 58, 69 ... Solder paste 17a, 41 ... Eutectic solder grains 17b ... Flux 72 ... Solder bump forming sheet 74 ... Solder preform 56 ... Lower jig

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−187638(JP,A) 特開 平8−203953(JP,A) 特開 平3−229422(JP,A) 特開 平8−204322(JP,A) 特開 平6−252152(JP,A) 特開 平7−273439(JP,A) 特開 平8−264932(JP,A) 特開 平7−321113(JP,A) 特開 平6−112212(JP,A) 特開 平6−204230(JP,A) 特開 平6−267963(JP,A) 特開 平9−92685(JP,A) 特開 平10−41351(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60 311 H01L 21/60 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-63-187638 (JP, A) JP-A-8-203953 (JP, A) JP-A-3-229422 (JP, A) JP-A-8- 204322 (JP, A) JP-A-6-252152 (JP, A) JP-A-7-273439 (JP, A) JP-A-8-264932 (JP, A) JP-A-7-321113 (JP, A) JP-A-6-112212 (JP, A) JP-A-6-204230 (JP, A) JP-A-6-267963 (JP, A) JP-A-9-92685 (JP, A) JP-A-10-41351 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/60 311 H01L 21/60

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Cuを含む素子側パッド上に、Snを含
まないかあるいは多くとも20wt%以下含む素子側半
田材料からなる素子側半田バンプを有する半導体素子
と、 前記素子側半田バンプより融点が低く、かつ20wt%
以上のSnを含む基板側半田材料からなる基板側半田バ
ンプを有する配線基板とを備え、 溶融していない(但し半溶融の状態を除く)前記素子側
半田バンプの側面に溶融した前記基板側半田材料が這い
上がって融着して前記素子側半田バンプと前記基板側半
田バンプとが接合することにより、前記半導体素子と前
記配線基板とが接合してなるとともに、前記基板側半田
材料が、前記素子側パッドから離隔している半導体素子
付き配線基板に用いる配線基板であって、前記素子側半田バンプの高さが70μm以上である場合
に、 前記基板側半田バンプの高さが、前記融着時に前記
基板側半田材料が前記素子側パッドから離隔する高さ
あって、10〜40μmの高さに設定されていることを
特徴とする配線基板。
1. A semiconductor element having an element-side solder bump made of an element-side solder material containing no or at most 20 wt% or less of Sn on an element-side pad containing Cu, and having a melting point higher than that of the element-side solder bump. Low and 20 wt%
A wiring board having a board-side solder bump made of the board-side solder material containing Sn as described above, and the board-side solder melted on the side surface of the element-side solder bump that is not melted (excluding a semi-molten state) Material crawling
Raise and fuse to solder bumps on the element side and half on the substrate side.
A wiring board used for a wiring board with a semiconductor element, in which the semiconductor element and the wiring board are joined to each other by joining with a bump and the board-side solder material is separated from the element-side pad. And the height of the element-side solder bump is 70 μm or more
The height of the substrate-side solder bumps, the height of the substrate-side solder material during the fusing is separated from the element-side pad
The wiring board is characterized by having a height of 10 to 40 μm.
【請求項2】 前記素子側半田材料が、Pbを主成分と
する高温半田からなり、前記基板側半田材料が、Pb−
Sn共晶半田からなることを特徴とする前記請求項1に
記載の配線基板。
2. The element-side solder material is high-temperature solder containing Pb as a main component, and the board-side solder material is Pb-
The wiring board according to claim 1, wherein the wiring board is made of Sn eutectic solder.
【請求項3】 20wt%以上のSnを含む基板側半田
材料からなる基板側半田バンプを有し、素子側パッド上
に素子側半田バンプを有する半導体素子を、溶融してい
ない(但し半溶融の状態を除く)前記素子側半田バンプ
の側面に溶融した前記基板側半田材料が這い上がって融
することにより接合するための配線基板であって、前記素子側半田バンプの高さが70μm以上である場合
に、 前記基板側半田バンプの高さが、前記融着時に前記
基板側半田材料が前記素子側パッドから離隔する高さ
あって、10〜40μmの高さに設定されていることを
特徴とする配線基板。
3. A semiconductor element having a substrate-side solder bump made of a substrate-side solder material containing 20 wt% or more of Sn and having an element-side solder bump on an element-side pad is not melted (however, semi-melted). (Excluding the condition) Solder bump on the element side
The solder material on the board side that has melted on the side surface of the
A wiring board for joining by wearing, if the height of the element-side solder bump is 70μm or more
The height of the substrate-side solder bumps, the height of the substrate-side solder material during the fusing is separated from the element-side pad
The wiring board is characterized by having a height of 10 to 40 μm.
【請求項4】 前記基板側半田バンプの高さが、前記素
子側半田バンプの高さの60%以下であることを特徴と
する前記請求項1〜3のいずれかに記載の配線基板。
4. The wiring board according to claim 1, wherein the height of the board-side solder bumps is 60% or less of the height of the element-side solder bumps.
【請求項5】 前記請求項1〜4のいずれかに記載の配
線基板の製造方法であって、 板厚20〜30μmで、透孔径100μm以下の透孔を
有するメタルマスクを用いて、主として半田粒径10〜
20μmの半田粒とフラックスからなる半田ペースト
を、基板側パッド上に塗布する工程と、 前記塗布した半田ペーストを加熱により溶融させ、その
後冷却して前記基板側パッド上に前記基板側半田バンプ
を形成する工程と、 を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
5. The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein a metal mask having a plate thickness of 20 to 30 μm and a through hole diameter of 100 μm or less is mainly used for soldering. Particle size 10
A step of applying a solder paste composed of 20 μm solder particles and flux onto the board-side pad, and melting the applied solder paste by heating and then cooling to form the board-side solder bump on the board-side pad. A method of manufacturing a wiring board, comprising:
【請求項6】 前記請求項1〜4のいずれかに記載の配
線基板の製造方法であって、 基板側パッドの周縁部をソルダーレジストで覆い、該基
板側パッドの略中央部が露出する開口部を形成する工程
と、 メタルマスクを用いて少なくとも前記開口部に半田ペー
ストを塗布する工程と、 前記塗布した半田ペーストを
加熱により溶融させ、その後冷却して前記基板側パッド
上に前記基板側半田バンプを形成する工程と、 を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
6. The method of manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the peripheral edge portion of the board-side pad is covered with a solder resist, and the substantially central portion of the board-side pad is exposed. A step of forming a portion, a step of applying a solder paste to at least the opening using a metal mask, and a step of melting the applied solder paste by heating and then cooling the board-side solder on the board-side pad. A method of manufacturing a wiring board, comprising: a step of forming a bump.
【請求項7】 前記請求項1〜4のいずれかに記載の配
線基板の製造方法であって、 基板側パッドの周縁部をソルダーレジストで覆い、該基
板側パッドの略中央部が露出する開口部を形成する工程
と、 前記ソルダーレジスト上を直接スキージングし、該ソル
ダーレジストの開口部に半田ペーストを充填する工程
と、 前記充填した半田ペーストを加熱して半田を溶融させ、
その後冷却して前記基板側半田バンプを形成する工程
と、 を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
7. The method of manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the peripheral edge of the board-side pad is covered with a solder resist, and the substantially central portion of the board-side pad is exposed. A step of forming a portion, a step of directly squeezing on the solder resist, and a step of filling a solder paste into the opening of the solder resist, and heating the filled solder paste to melt the solder,
And then cooling to form the board-side solder bumps.
【請求項8】 前記半田ペーストを充填する工程が、 前記基板側パッド及び前記ソルダーレジストを有する配
線基板を、該配線基板の外形寸法に対応する凹部であっ
て、該配線基板を嵌め込んだときに前記ソルダーレジス
トの表面と該凹部の周囲表面との高さが揃う深さの凹部
を有する凹版に嵌め込む工程と、 この凹版に前記配線基板を嵌め込んだ状態で、前記スキ
ージングを行い前記開口部に半田ペーストを充填し、余
剰半田ペーストを前記凹版の凹部周囲表面まで移動させ
る工程と、 前記凹版から配線基板を取り外す工程と、 を有することを特徴とする前記請求項7に記載の配線基
板の製造方法。
8. The step of filling the solder paste, wherein the wiring board having the board-side pads and the solder resist is a recess corresponding to the outer dimensions of the wiring board, and the wiring board is fitted. And a step of fitting into the intaglio having a recess having a depth where the height of the surface of the solder resist and the peripheral surface of the recess are aligned, The wiring according to claim 7, further comprising: a step of filling an opening with a solder paste and moving excess solder paste to a peripheral surface of a recess of the intaglio plate; and a step of removing a wiring substrate from the intaglio plate. Substrate manufacturing method.
【請求項9】 前記半田ペーストを充填する工程が、 前記基板側パッド及び前記ソルダーレジストを有する配
線基板の該ソルダーレジスト上に、1つの透孔の中に複
数の前記ソルダーレジストの開口部を見込む透孔を有す
るメタルマスクを載置する工程と、 このメタルマスクを配置した状態で、前記スキージング
を行い前記ソルダーレジストの開口部に半田ペーストを
充填し、余剰半田ペーストを該メタルマスクの透孔周囲
表面まで移動させる工程と、 該メタルマスクを除去する工程と、 を有することを特徴とする前記請求項7に記載の配線基
板の製造方法。
9. The step of filling the solder paste includes forming a plurality of openings of the solder resist in one through hole on the solder resist of the wiring board having the board side pad and the solder resist. A step of placing a metal mask having a through hole, and squeezing is performed in a state where the metal mask is arranged to fill an opening of the solder resist with a solder paste, and an excess solder paste is passed through the hole of the metal mask. The method of manufacturing a wiring board according to claim 7, further comprising: a step of moving the wiring board to a peripheral surface; and a step of removing the metal mask.
【請求項10】 前記請求項1〜4のいずれかに記載の
配線基板の製造方法であって、 半田に対して濡れ性の低い材料からなる基材表面のうち
基板側パッドに対応した位置に半田材料を分離可能に固
着してなる半田バンプ形成用シートを、前記半田材料が
前記基板側パッドに近接又は接触するように配置する工
程と、 前記半田バンプ形成用シートを配置した状態で、前記半
田材料を加熱して半田を溶融させ、前記基板側パッドに
該半田を移転させ、その後冷却して該基板側パッド上に
前記基板側半田バンプを形成する工程と、 を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
10. The method of manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the substrate surface of a base material made of a material having low wettability with respect to solder is provided at a position corresponding to the board-side pad. A step of arranging a solder bump forming sheet in which a solder material is separably fixed so that the solder material is close to or in contact with the board-side pad; and in a state where the solder bump forming sheet is arranged, A step of heating the solder material to melt the solder, transferring the solder to the board-side pad, and then cooling to form the board-side solder bump on the board-side pad. Wiring board manufacturing method.
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