JP4525148B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、半導体ICチップのフリップチップ実装用の配線基板、その実装体でなる半導体装置およびこれらの製造方法に関し、更に詳しくは、外部接続用の接続ランド上に、樹脂でなる応力緩和層を内部に有する突起電極が設けられた配線基板、半導体装置およびこれらの製造方法に関する。 The present invention relates to, for example, a wiring board for flip chip mounting of a semiconductor IC chip, a semiconductor device including the mounting body, and a manufacturing method thereof, and more specifically, stress relaxation made of resin on a connection land for external connection. The present invention relates to a wiring board provided with a protruding electrode having a layer inside, a semiconductor device, and a manufacturing method thereof.
従来、高信頼性のフリップチップ接続には、高鉛はんだバンプ(95Pb−5Sn)が用いられていたが、近年における環境負荷低減の要請から、いわゆる無鉛はんだを電子機器の製造に使用する動きが強まっている。無鉛はんだ材料としては、例えば、Sn−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Ag−Bi−Cu系、Sn−Cu系、Sn−Zn系等が提案されている。ところが、このような無鉛はんだ材料には、高鉛はんだと同等の融点および機械的特性を有する材料が存在しないため、フリップチップ接続部の無鉛化は容易でない。 Conventionally, high lead solder bumps (95Pb-5Sn) have been used for flip chip connection with high reliability. However, in recent years, there has been a movement to use so-called lead-free solder for manufacturing electronic devices due to a demand for reducing environmental burden. It is getting stronger. As lead-free solder materials, for example, Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Ag-Bi-Cu, Sn-Cu, Sn-Zn, and the like have been proposed. However, in such lead-free solder materials, there is no material having the same melting point and mechanical characteristics as high-lead solder, so it is not easy to lead-free the flip chip connection part.
また、昨今のデジタル機器の急速な普及、発展に伴い、使用されるICは大サイズ化、多ピン化する傾向にある。このことは、即ち、はんだ接続部はより大きな熱応力をより小さな接続面積で受けることを意味し、従って、高信頼性のはんだ接続手法を確立することが急務な状況にある。 In addition, with recent rapid spread and development of digital devices, ICs used tend to be larger and have more pins. This means that the solder joint is subjected to a larger thermal stress with a smaller connection area, and therefore there is an urgent need to establish a reliable solder connection technique.
一方、ICチップと配線基板との間の高信頼性接続には、IC−配線基板間のギャップ(スタンドオフ)を確保することと、熱応力を緩和するようなバンプ構造にすることが有効である。その手段として、樹脂でなる応力緩和層をはんだ接続部近傍に設ける提案がなされている(下記特許文献1〜3参照)。 On the other hand, for highly reliable connection between the IC chip and the wiring board, it is effective to secure a gap (standoff) between the IC and the wiring board and to form a bump structure that relieves thermal stress. is there. As a means for that, a proposal has been made to provide a stress relaxation layer made of resin in the vicinity of the solder connection portion (see Patent Documents 1 to 3 below).
下記特許文献1,2では、ウェーハ側にこのような応力緩和層を形成する構造が提案されている。図8は下記特許文献2に記載の半導体パッケージの要部断面図である。図8において、1はSiウェーハ(IC)、2はAlパッド、3はパッシベーション膜、4は絶縁層、5は電気めっき用のシード層、6は応力緩和層、7はCuめっき層、8は封止樹脂層、9は外部端子、10ははんだバンプであり、ウェーハレベルの再配線処理により、ウェーハ1上の電極パッド2から応力緩和層6上へCu配線7および外部端子9を形成している。
また、下記特許文献3では、図9に示すように、Siウェーハ(IC)11のAlパッド12と配線基板13の接続ランド14との間を、ポリイミド樹脂を芯体(コア)とする導電用バンプ15で接続した構造が開示されている。この導電用バンプ15は、応力緩和層を構成するポリイミドコア16とその周囲を被覆する金属層17とでなるもので、ウェーハプロセスにおいて、Alパッド12上にこのパッド径よりも小径のポリイミドコア16を形成した後、Alパッド12のコア16で覆われていない部分とポリイミドコア表面とにAl膜17を被覆することによって形成される。なお、導電用バンプ15の接続ランド14側の端部は更に、配線基板13の接続ランド14とのはんだ接続を行うためのTi,Ni,Auの3層金属層17で被覆されている。
Further, in
しかしながら、上記特許文献1,2の構成では、応力緩和層6,16の形成をウェーハプロセスで行うようにしているので、ウェーハのタクトタイムが長く、歩留まり低下要因にもなり得るため、相対的にコスト高であるという問題がある。
However, in the configuration of
また、上記特許文献2の構成では、導電用バンプ15のバンプ径が電極パッド12のパッド径よりも小さくなる構成であるので、電極パッド12の小径化に伴って、導電用バンプ15のバンプ径も更に小さくなり、ICチップと配線基板との間の接続信頼性が低下する。このため、電極パッド12のパッド径の小径化が抑制され、これが配線密度向上の妨げとなり、今後の更なるIC多ピン化、パッケージ小型化等への対応が困難になるという問題を有している。
Further, in the configuration of
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、高信頼性のはんだ接続部構造を低コストで形成でき、IC多ピン化、パッケージ小型化等にも十分に対応することができる配線基板、半導体装置およびこれらの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can form a highly reliable solder connection structure at a low cost, and can sufficiently cope with an increase in the number of IC pins, a reduction in package size, and the like. It is an object to provide these manufacturing methods.
以上の課題を解決するに当たり、本発明の配線基板は、基板表面に、外部接続用の接続ランドと、この接続ランドを開口させる開口部を有する絶縁層とが形成され、接続ランド上に、樹脂でなる応力緩和層を内部に有する突起電極が設けられた配線基板であって、この突起電極は、上記開口部を閉塞し接続ランドへ接続された第1接続部と、この第1接続部よりも径大に絶縁層上に形成された第2接続部とでなることを特徴とする。 In solving the above problems, the wiring board of the present invention has a connection land for external connection and an insulating layer having an opening for opening the connection land formed on the substrate surface. A wiring board provided with a projecting electrode having a stress relaxation layer formed therein, the projecting electrode comprising: a first connection portion that closes the opening and is connected to a connection land; and And a second connection portion formed on the insulating layer with a large diameter.
本発明の配線基板の製造方法は、外部接続用の接続ランドが形成された基板表面に絶縁層を形成した後、接続ランドを開口させる開口部を絶縁層に形成する工程と、この開口された接続ランドを第1の導体層で被覆する工程と、第1の導体層の上に樹脂層を形成した後、開口部の開口径よりも径大の応力緩和層をパターニングする工程と、この応力緩和層を第2の導体層で被覆する工程とを有する。 In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, an insulating layer is formed on a substrate surface on which a connection land for external connection is formed, and then an opening for opening the connection land is formed in the insulating layer. The step of covering the connection land with the first conductor layer, the step of patterning the stress relaxation layer having a diameter larger than the opening diameter of the opening after forming the resin layer on the first conductor layer, and the stress Covering the relaxation layer with the second conductor layer.
また、本発明の半導体装置は、配線基板の一表面に、ICチップの電極パッドと接続される接続ランドと、この接続ランドを開口させる開口部を有する絶縁層とが形成され、これら接続ランドと電極パッドとが、樹脂でなる応力緩和層を内部に有する突起電極を介して接続されている半導体装置であって、この突起電極は、上記開口部を閉塞し接続ランドへ接続された第1接続部と、この第1接続部よりも径大に絶縁層上に形成された第2接続部とでなることを特徴とする。 In the semiconductor device of the present invention, a connection land connected to the electrode pad of the IC chip and an insulating layer having an opening for opening the connection land are formed on one surface of the wiring board. A semiconductor device in which an electrode pad is connected via a protruding electrode having a stress relaxation layer made of resin therein, and the protruding electrode closes the opening and is connected to a connection land And a second connection portion formed on the insulating layer with a diameter larger than that of the first connection portion.
本発明の半導体装置の製造方法は、外部接続用の接続ランドが形成された基板表面に絶縁層を形成した後、接続ランドを開口させる開口部を絶縁層に形成する工程と、この開口された接続ランドを第1の導体層で被覆する工程と、第1の導体層の上に樹脂層を形成した後、上記開口部の開口径よりも径大の応力緩和層をパターニングする工程と、応力緩和層を第2の導体層で被覆する工程と、応力緩和層を被覆する第2の導体層の上にICチップを実装する工程とを有する。 According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an insulating layer is formed on a substrate surface on which a connection land for external connection is formed, and then an opening for opening the connection land is formed in the insulating layer. A step of covering the connection land with the first conductor layer, a step of patterning a stress relaxation layer having a diameter larger than the opening diameter of the opening after forming the resin layer on the first conductor layer, A step of covering the relaxation layer with a second conductor layer, and a step of mounting an IC chip on the second conductor layer covering the stress relaxation layer.
本発明においては、応力緩和層を内部に有する突起電極を配線基板側に形成することにより、当該突起電極をICチップ側へ形成する場合に比べて、製造の低コスト化を図るようにしている。 In the present invention, a protruding electrode having a stress relaxation layer is formed on the wiring substrate side, so that the manufacturing cost is reduced as compared with the case where the protruding electrode is formed on the IC chip side. .
また、本発明の配線基板において、突起電極は、第1接続部と第2接続部とで構成される。この突起電極の形成径は、絶縁層の開口部の大きさに基づいて設定でき、接続ランドの形成径に依存しない。つまり、突起電極の形成径と接続ランドの形成径とを互いに独立して設定可能であるので、配線密度の高い基板に対しても、信頼性の高い接続構造を得ることができる。 In the wiring board of the present invention, the protruding electrode is composed of a first connection portion and a second connection portion. The formation diameter of the protruding electrode can be set based on the size of the opening of the insulating layer, and does not depend on the formation diameter of the connection land. That is, since the formation diameter of the protruding electrode and the formation diameter of the connection land can be set independently of each other, a highly reliable connection structure can be obtained even for a substrate having a high wiring density.
以上述べたように、本発明によれば、応力緩和層を内部に有する突起電極を配線基板側に形成しているので、製造の低コスト化を図ることができる。また、この突起電極の形成径を配線基板の接続ランドの形成径とは独立して設定することができるので、配線密度の高い基板に対しても信頼性の高い接続構造を得ることができ、IC多ピン化、パッケージ小型化にも十分に対応することが可能となる。 As described above, according to the present invention, since the protruding electrode having the stress relaxation layer inside is formed on the wiring board side, the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the formation diameter of the protruding electrode can be set independently of the formation diameter of the connection land of the wiring board, a highly reliable connection structure can be obtained even for a board having a high wiring density, It is possible to sufficiently cope with the increase in the number of IC pins and the downsizing of the package.
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1〜図3は本発明の第1の実施の形態による配線基板の製造方法を説明する工程断面図である。まず、一表面に、外部接続用の接続ランド22および配線23が形成された絶縁基材21を用意する(図1A)。
[First Embodiment]
1 to 3 are process cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a wiring board according to the first embodiment of the present invention. First, the
絶縁基材21として本実施の形態では、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂材料を主体とする樹脂基材で構成され、適用対象や用途等に応じて適宜選定される。例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂を含浸させたもの、紙にフェノール樹脂を含浸させたもの等が適用でき、そのほかにも、ビスマレイミドトリアジン樹脂やベンゾシクロブデン樹脂、液晶ポリマー等も適用可能である。
In the present embodiment, the
接続ランド22および配線23は銅で形成されるが、勿論これに限らずに他の金属材料も適用可能である。また、絶縁基材21の一方側の表面だけに限らず、反対側の表面にも形成されていてもよい。
The
次に、絶縁基材21の処理面(接続ランド22の形成面)に感光性樹脂を塗布して絶縁層24を形成する(図1B)。絶縁層24はソルダーレジストやめっきレジスト等が適用可能である。そして、この絶縁層24に対して、適切なマスクを施して露光、現像の各処理を行い、接続ランド22を開口させる開口部24aを形成する(図1C)。
Next, a photosensitive resin is applied to the processing surface of the insulating base material 21 (formation surface of the connection land 22) to form the insulating layer 24 (FIG. 1B). As the
ここで、開口部24aは、接続ランド22の形成領域の全域を開口させる大きさに形成する必要はなく、図示するように、接続ランド22の一部を開口させる程度の大きさでよい。開口部24aの開口径は任意に設定可能であり、後述する応力緩和層26の形成径の大きさ等に応じて設定することができる。また、開口部24aは、上述のようにフォトリソグラフィ技術を用いて形成したが、レーザー加工等によって形成されてもよい。この場合、絶縁層24の構成材料として感光性は必要とされない。
Here, the opening 24a does not need to be formed to a size that opens the entire region of the
次いで、開口部24aを介して開口された接続ランド22の一部領域を含む処理面全域をCuめっき層25で被覆する(図1D)。Cuめっき層25は、本発明の「第1の導体層」に対応し、本実施の形態では、無電解Cuめっきにより処理面全域にシード層を形成した後、電界Cuめっきを行うことによって形成されるが、勿論これに限られない。
Next, the entire processing surface including a partial region of the
続いて、開口部24aの形成位置に対応する接続ランド22上に、応力緩和層26を形成する(図2A)。
Subsequently, the
応力緩和層26の構成樹脂材料としては、はんだ接続時のリフロー温度(例えば250℃〜300℃程度)に耐えられるものであれば特に限定されず、目的に合わせて任意の物性値を有する材料が選定可能であり、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂等が挙げられる。
The constituent resin material of the
応力緩和層26の形成方法は特に限定されず、例えば、樹脂材料を絶縁層24の開口部24a上に目的の径で印刷したり、当該樹脂材料が感光性を有する場合には、処理面の全域にスピンコートした後、開口部24a上に目的の径の樹脂層が残留するように露光、現像を行うことによって形成可能であり、も可能であり、印刷あるいはパターニングされた樹脂層をキュアすることによって所定形状の応力緩和層26を完成させることができる。
The method of forming the
次に、形成した応力緩和層26を含む処理面全域を無電解Cuめっき層27で被覆した後(図2B)、この無電解Cuめっき層27の上を電解Cuめっき層28で被覆する(図2C)。無電解Cuめっき層27および電解Cuめっき層28は、本発明の「第2の導体層」に対応し、応力緩和層26の表面と接続ランド22との間を電気的に接続する。
Next, the entire treated surface including the formed
続いて、絶縁基材21の処理面全域に感光性レジスト29を塗布し(図3A)、これを乾燥させた後、露光、現像の各処理を行って、応力緩和層26の上面およびその周囲を被覆するレジストパターン29Aをパターニング形成する(図3B)。そして、このレジストパターン29AをマスクとしてCuめっき層25、27,28をそれぞれエッチング除去して絶縁層24を露出させると共に、レジストパターン29Aを除去することによって応力緩和層26が個々に電気的に切り離された突起電極30が形成される(図3C)。
Subsequently, a photosensitive resist 29 is applied to the entire processing surface of the insulating base material 21 (FIG. 3A), dried, and then subjected to exposure and development processes, and the upper surface of the
なお、必要に応じて、突起電極30の上面に、無電解Ni/Auめっきなどの表面処理を行ってもよい。また、これに代えて又はこれに加えて、ディップ(Dip)法あるいはめっき法等により、はんだプリコートを行うことも可能である。
If necessary, surface treatment such as electroless Ni / Au plating may be performed on the upper surface of the
突起電極30は、応力緩和層26を内部に有する導電用バンプとして構成され、応力緩和層26の上面および周囲を被覆しているCuめっき層27,28と、応力緩和層26の下面と接続ランド22との間に介在しているCuめっき層25とを介して、突起電極30にはんだ付けされる例えばICチップの電極パッドと接続ランド22との間が電気的に接続される。
The
ここで、突起電極30は、絶縁層24の開口部24aを閉塞する第1接続部30Aと、この第1接続部30Aよりも径大の第2接続部30Bとで構成される。第1接続部30Aは接続ランド22の形成径よりも小さく、第2接続部30Bは接続ランド22の形成径よりも大きい。第2接続部30Bは、開口部24a周縁の絶縁層24上に形成される。この第2接続部30Bの形成径は、開口部24aの開口径よりも径大に形成される応力緩和層26の形成径によって調整される。
Here, the protruding
また、突起電極30の第2接続部30Bは図示するように高さ方向に断面一様とする例に限らず、例えば図4に示すように、トップ径がボトム径よりも小さくなるような台形状としてもよく、これにより、はんだブリッジ等の接合不良抑制に効果的となる。
Further, the second connecting
以上のようにして本実施の形態の配線基板20(図3C)が製造される。本実施の形態の配線基板20においては、応力緩和層26を内部に有する突起電極30を配線基板20側に形成するようにしているので、当該突起電極30をICチップ側に形成する場合に比べて製造コストの低減を図ることができる。
As described above, the wiring board 20 (FIG. 3C) of the present embodiment is manufactured. In the
また、突起電極30は、第1接続部30Aと第2接続部30Bとで構成され、この突起電極30の形成径は、絶縁層24の開口部24の大きさに基づいて設定できるので、接続ランド22の形成径に依存しない。すなわち、突起電極30の形成径と接続ランド22の形成径とを互いに独立して設定可能であるので、図示するように開口部24aよりも径大の突起電極30を形成することを可能とし、これにより配線密度の高い基板に対しても、信頼性の高い接続構造を得ることができる。
In addition, the protruding
[第2の実施の形態]
図5および図6は本発明の第2の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。なお、図において上述の第1の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。本実施の形態の半導体装置は、上述の構成の配線基板20の突起電極30形成面に対し、ICチップがフリップチップ実装されることによって構成される。配線基板20は製品サイズに個々に形成されていてもよいし、大面積の基板に複数のICチップを実装した後、個片化するようにしてもよい。
[Second Embodiment]
5 and 6 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The semiconductor device of this embodiment is configured by flip-chip mounting an IC chip on the surface on which the protruding
図5Aに示すように、本実施の形態における配線基板20は、その上面側および下面側に各々接続ランド22,32および配線23,33をそれぞれ有している。上面側の接続ランド22にあっては、配線基板20上面を被覆する絶縁層24に形成された開口部24を介して上述した構成の突起電極30が接続され、下面側の接続ランド32にあっては、配線基板20下面を被覆する絶縁層34に形成された開口部34aを介して外部へ露出している。
As shown in FIG. 5A, the
なお、突起電極30は、上述の第1の実施の形態で説明した工程を経て形成される。上面側の配線23と下面側の配線33との間の一部は、層間接続部35を介して互いに電気的に接続され、下面側の開口部34aは接続ランド32の形成径よりも大きな径で形成されているが、勿論これに限らない。
The protruding
そこで先ず、突起電極30の第2接続部30Bの上面にソルダーペースト31を例えばディスペンス方式によって供給する(図5A)。このソルダーペースト31としては、無鉛はんだ材料をペースト状にしたものが用いられる。無塩はんだ材料としては、例えば、Sn−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Ag−Bi−Cu系、Sn−Cu系、Sn−Zn系等が適用可能である。
Therefore, first, the
続いて、突起電極30の上にICチップ36をマウントする(図5B)。ICチップ36の電極パッド37にはあらかじめ、はんだバンプ38が形成されている。はんだバンプ38は上述と同様な無鉛はんだ材料でなり、めっき、印刷、ボールマウント等の公知の手法で形成可能である。ICチップ36のマウントには、通常用いられるフリップチップマウンタが使用できる。突起電極30は、電極パッド38の形成位置に対応して配列されている。マウント直後は、ソルダーペースト31の粘着作用によって突起電極30とはんだバンプ38との間が仮止めされる。
Subsequently, the
次に、配線基板20およびこれに仮止めされたICチップ36をリフロー炉へ装填し、はんだバンプ38をリフロー加熱して、突起電極30とはんだバンプ38とを互いに接合する(図5C)。これにより、配線基板20の突起電極30とICチップ36の電極パッド37とが機械的、電気的に接続される。なお、このリフロー工程では、突起電極30は溶融せず、当該突起電極30の形成高さが確保される。
Next, the
続いて、ICチップ36と配線基板20との間にアンダーフィル樹脂39を注入し、このアンダーフィルム樹脂39でICチップ36と配線基板20との間のギャップ領域を充填するとともに、モールド樹脂40によってICチップ36を封止する(図6A)。これらアンダーフィル樹脂39およびモールド樹脂40は、例えば、エポキシ樹脂が適用される。
Subsequently, an
そして、配線基板20の下面側に、絶縁層34の開口部34aを介して接続ランド32に接続される外部端子41を形成する(図6B)。外部端子41は例えば無鉛はんだ材料でなり、めっき、印刷、ボールマウント等の公知の手法で形成することができる。以上のようにして、パッケージタイプの半導体装置42が製造される。
And the
本実施の形態の半導体装置42では、応力緩和層26を内部に有する突起電極30で、配線基板20の接続ランド22とICチップ36の電極パッド37との間のはんだ接続部を構成しているので、接続ランド22と電極パッド37との間に常に一定以上のギャップ(スタンドオフ)を安定して確保できるとともに、はんだ接続部に作用する応力を応力緩和層26で緩和できる。これにより、配線基板20とICチップ36との間の熱膨張率の相違に起因して発生する熱応力に対して、はんだ接続部に耐久性をもたせることができ、接続信頼性を高めることができる。
In the
そして、本実施の形態では、このような突起電極30をICチップ36側ではなく、配線基板20側に形成しているので、パッケージ全体で考えた際の製造コストを低減することができる。
In the present embodiment, since such
一方、突起電極30は、第1接続部30Aと第2接続部30Bとで構成され、この突起電極30の形成径は、絶縁層24の開口部24の大きさに基づいて設定できるので、接続ランド22の形成径に依存しない。すなわち、突起電極30の形成径と接続ランド22の形成径とを互いに独立して設定可能であるので、図示するように開口部24aよりも径大の突起電極30を形成することを可能とし、これにより配線密度の高い基板に対しても、信頼性の高い接続構造を得ることができるとともに、今後の更なるICチップの大サイズ化、IC多ピン化、パッケージ小型化にも十分に対応することが可能となる。
On the other hand, the protruding
また、突起電極30を、開口部24aを充填する第1接続部30Aと、この第1接続部30Aよりも径大の第2接続部30Bとで構成することにより、第2接続部30Bに作用する応力をこれを支持する絶縁層24の上面で受けるようにして、第1接続部30Aと接続ランド22との界面への応力の伝搬を低減している。これにより、はんだ接続部における接続信頼性の更なる向上を図ることができる。
Further, the
更に、本実施の形態では、ICチップ36の電極パッド37と突起電極30との間に、硬質のはんだバンプ38を介在させているので、電極パッド37と突起電極30との間の接合界面の強度を高め、突起電極30に作用する応力が電極パッド37側へ与える影響を少なくすることができる。すなわち、IC製造分野において近年注目されているlow−k(低誘電率)材料が層間の絶縁層として用いられている場合、はんだ接続部に作用する応力が直接電極パッドへ伝搬することによる当該絶縁層の損壊が懸念されるが、本実施の形態によれば、電極パッド37と突起電極30との間に硬質のはんだバンプ38を介在させることにより、これを回避することができる。
Furthermore, in the present embodiment, since the
[第3の実施の形態]
図7は本発明の第3の実施の形態を示している。なお、図において上述の第1,第2の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
[Third Embodiment]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態では、配線基板20の突起電極30の形成面とは反対側の表面をICチップ36のワイヤボンド実装面とし、突起電極30は、図示しないマザー基板への実装用の外部端子として構成している。なお、この突起電極30は、上述の第1の実施の形態と同様な工程を経て製造される。
In the present embodiment, the surface of the
このような構成の半導体装置45において、ICチップ36は、その電極パッドと配線基板20上の接続端子43との間がボンディングワイヤ44を介して接続され、モールド樹脂40により封止されている。
In the
また、外部端子として構成される突起電極30の第2接続部30B側表面は、必要に応じて、Snめっき、はんだめっき、無電解Ni/Auめっきなどの表面処理を施してもよく、また、マザー基板との実装に際しては、ボールマウント法、めっき法、印刷法等により、突起電極30の先端にはんだバンプ46を形成してもよい。
Further, the surface on the
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。 As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, of course, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention.
例えば以上の第2,第3の実施の形態では、本発明に係る半導体装置として、配線基板20に対して単一のICチップ36が実装された形態の半導体パッケージ部品を例に挙げて説明したが、これに限らず、配線基板に対して複数のICチップが実装されたマルチチップパッケージ部品に対しても本発明は適用可能である。
For example, in the above second and third embodiments, the semiconductor device according to the present invention has been described by taking as an example a semiconductor package component in which a
また、本発明に係る配線基板は、半導体パッケージ部品のインターポーザ基板として構成される場合に限らず、例えば、半導体パッケージ部品が実装されるマザー基板として構成することも可能である。 In addition, the wiring board according to the present invention is not limited to being configured as an interposer substrate for semiconductor package components, and may be configured as a mother substrate on which semiconductor package components are mounted, for example.
20…配線基板、22…接続ランド、24…絶縁層、24a…開口部、25…Cuめっき層(第1の導体層)、26…応力緩和層、27…無電解Cuめっき層(第2の導体層)、28…電解Cuめっき層(第2の導体層)、30…突起電極、30A…第1接続部、30B…第2接続部、36…ICチップ、37…電極パッド、38,46…はんだバンプ、39…アンダーフィル樹脂、41…外部端子、42,45…半導体装置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記接続ランド上に設けられ、前記開口部を閉塞し前記接続ランドへ接続された第1接続部と、この第1接続部よりも径大に前記絶縁層上に形成された第2接続部とでなる樹脂製の応力緩和層を内部に有する突起電極と、
前記接続ランドと対向する電極パッドを有するICチップと、
前記突起電極と前記電極パッドとの間に設けられ前記応力緩和層よりも硬質のはんだバンプと、
前記ICチップと前記第1の表面との間に形成されたアンダーフィル樹脂と、
前記第1の表面に形成され前記ICチップを封止するモールド樹脂と
を具備する半導体装置。 A substrate having a first surface on which a connection land and an insulating layer having an opening for opening the connection land are formed; and a second surface on which an external terminal is formed;
A first connection portion provided on the connection land, closing the opening and connected to the connection land, and a second connection portion formed on the insulating layer having a diameter larger than that of the first connection portion; A protruding electrode having a resin-made stress relaxation layer formed therein,
An IC chip having electrode pads facing the connection land,
A solder bump which is provided between the protruding electrode and the electrode pad and is harder than the stress relaxation layer;
An underfill resin formed between the IC chip and the first surface;
A mold resin formed on the first surface and sealing the IC chip;
A semiconductor device comprising:
前記開口された接続ランドを第1の導体層で被覆する工程と、
前記第1の導体層の上に樹脂層を形成した後、前記開口部の開口径よりも径大の応力緩和層をパターニングする工程と、
前記応力緩和層を第2の導体層で被覆する工程と、
ICチップの電極パッド上に、前記応力緩和層よりも硬質のはんだバンプを形成する工程と、
前記応力緩和層を被覆する第2の導体層の上に、前記はんだバンプを介して前記ICチップを実装する工程と、
前記第1の表面と前記ICチップとの間にアンダーフィル樹脂を注入する工程と、
前記第1の表面に、前記ICチップを封止するモールド樹脂を形成する工程と、
前記第1の表面とは反対側の前記基板の第2の表面に外部端子を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。 Forming an insulating layer on the first surface of the substrate on which a connection land for external connection is formed, and then forming an opening in the insulating layer for opening the connection land;
Covering the opened connection land with a first conductor layer;
After forming a resin layer on the first conductor layer, patterning a stress relaxation layer having a diameter larger than the opening diameter of the opening; and
Coating the stress relaxation layer with a second conductor layer;
Forming a solder bump harder than the stress relaxation layer on the electrode pad of the IC chip;
Mounting the IC chip on the second conductor layer covering the stress relaxation layer via the solder bump ;
Injecting an underfill resin between the first surface and the IC chip;
Forming a mold resin for sealing the IC chip on the first surface;
Forming an external terminal on the second surface of the substrate opposite to the first surface .
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009096216A1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-08-06 | Nec Corporation | Electronic part mounting structure, electronic part mounting method, and electronic part mounting substrate |
JP5067247B2 (en) * | 2008-04-10 | 2012-11-07 | 東レ株式会社 | Electronic equipment |
US8895359B2 (en) | 2008-12-16 | 2014-11-25 | Panasonic Corporation | Semiconductor device, flip-chip mounting method and flip-chip mounting apparatus |
JP2012019244A (en) * | 2011-10-24 | 2012-01-26 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device, circuit wiring board, and method of manufacturing semiconductor device |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06326108A (en) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Citizen Watch Co Ltd | Bump electrode and its manufacture |
JPH08102467A (en) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Conduction bump, conduction bump structure and their manufacture |
JPH1050770A (en) * | 1996-08-05 | 1998-02-20 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
JPH113956A (en) * | 1997-04-14 | 1999-01-06 | Hitachi Aic Inc | Formation of bump |
JPH11233545A (en) * | 1997-11-10 | 1999-08-27 | Citizen Watch Co Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
JP2000315706A (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-14 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Manufacture of circuit substrate and circuit substrate |
JP2002118210A (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Hitachi Cable Ltd | Interposer for semiconductor device and semiconductor using the same |
JP2003037135A (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Hitachi Cable Ltd | Wiring substrate and method of manufacturing the same |
JP2004080005A (en) * | 2002-06-17 | 2004-03-11 | Takashi Nakajima | Semiconductor device, its manufacturing method and photosensitive liquid seal resin |
-
2004
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06326108A (en) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Citizen Watch Co Ltd | Bump electrode and its manufacture |
JPH08102467A (en) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Conduction bump, conduction bump structure and their manufacture |
JPH1050770A (en) * | 1996-08-05 | 1998-02-20 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
JPH113956A (en) * | 1997-04-14 | 1999-01-06 | Hitachi Aic Inc | Formation of bump |
JPH11233545A (en) * | 1997-11-10 | 1999-08-27 | Citizen Watch Co Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
JP2000315706A (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-14 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Manufacture of circuit substrate and circuit substrate |
JP2002118210A (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Hitachi Cable Ltd | Interposer for semiconductor device and semiconductor using the same |
JP2003037135A (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Hitachi Cable Ltd | Wiring substrate and method of manufacturing the same |
JP2004080005A (en) * | 2002-06-17 | 2004-03-11 | Takashi Nakajima | Semiconductor device, its manufacturing method and photosensitive liquid seal resin |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7186657B2 (en) | 2019-04-02 | 2022-12-09 | 鹿島建設株式会社 | Construction method of steel pipe sheet pile foundation |
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Publication number | Publication date |
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