JP5340718B2 - 電子装置の製造方法 - Google Patents

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

本発明は、電子装置の製造方法に関する。
図1は、従来の電子装置の断面図である。
図1を参照するに、従来の電子装置200は、半導体装置201,202と、内部接続端子204と、外部接続端子205とを有する。
半導体装置201は、配線基板211と、電子部品212と、アンダーフィル樹脂213とを有しており、半導体装置202の下方に配置されている。
配線基板211は、基板本体221と、基板本体221を貫通する貫通電極223と、基板本体221の上面221Aに設けられ、貫通電極223の上端と接続されると共に、パッド226及び内部接続用パッド227を有する配線パターン224と、基板本体221の上面221Aに設けられ、パッド226及び内部接続用パッド227の上面を露出するソルダーレジスト層229と、基板本体221の下面221Bに設けられ、貫通電極223の下端と接続された外部接続用パッド231と、基板本体221の下面221Bに設けられ、外部接続用パッド231の下面を露出するソルダーレジスト層233とを有する。
電子部品212は、電極パッド212Aを有しており、パッド226に対して表面実装されている。電子部品212は、半導体装置201と半導体装置202との間に配置されている。アンダーフィル樹脂213は、電子部品212と配線基板211との隙間を充填するように設けられている。
半導体装置202は、配線基板241と、電子部品243,245と、スペーサ244と、封止樹脂249とを有しており、半導体装置201の上方に配置されている。
配線基板241は、基板本体251と、基板本体251を貫通する貫通電極253と、基板本体251の上面251Aに設けられ、貫通電極253の上端と接続されたパッド254,255と、基板本体251の上面251Aに設けられ、パッド254,255の上面を露出するソルダーレジスト層257と、基板本体251の下面251Bに設けられ、貫通電極253の下端と接続された内部接続用パッド258,259と、基板本体251の下面251Bに設けられ、内部接続用パッド258,259の上面を露出するソルダーレジスト層261とを有する。
電子部品243は、ソルダーレジスト層257上に接着されており、電極パッド243Aを有する。電極パッド243Aは、金属ワイヤ247と接続されている。電極パッド243Aは、金属ワイヤ247を介して、パッド254と電気的に接続されている。スペーサ244は、電子部品243上に接着されている。
電子部品245は、スペーサ244上に接着されており、電極パッド245Aを有する。電極パッド245Aは、金属ワイヤ248と接続されている。電極パッド245Aは、金属ワイヤ248を介して、パッド255と電気的に接続されている。
封止樹脂249は、配線基板241の上面側に設けられている。封止樹脂249は、電子部品243,245、スペーサ244、及び金属ワイヤ247,248を封止している。
内部接続端子204は、内部接続用パッド227に設けられた球形状の導電性ボール265と、内部接続用パッド258,259に設けられた球形状の導電性ボール266とが接合されることで構成されている。導電性ボール265,266としては、例えば、はんだボールを用いることができる。
外部接続端子205は、外部接続用パッド231に設けられている。外部接続端子205は、マザーボード等の実装基板(図示していない)と電気的に接続される端子である。外部接続端子205としては、例えば、はんだボールを用いることができる。
図2〜図5は、従来の電子装置の製造工程を示す図である。図2〜図5において、従来の電子装置200と同一構成部分には、同一符号を付す。
図2〜図5を参照して、従来の電子装置200の製造方法について説明する。始めに、図2に示す工程では、周知の手法により形成された半導体装置201を構成する配線基板211に、球形状とされた導電性ボール265及び外部接続端子205を形成する。導電性ボール265及び外部接続端子205としては、例えば、はんだボールを用いることができる。
次いで、図3に示す工程では、周知の手法により形成された半導体装置202を構成する配線基板241に、球形状とされた導電性ボール266を形成する。導電性ボール266としては、例えば、はんだボールを用いることができる。
次いで、図4に示す工程では、半導体装置201に設けられ、球形状とされた導電性ボール265の上端と、半導体装置202に設けられ、球形状の導電性ボール266の下端とを接触させて、導電性ボール265に対する導電性ボール266の位置が所望の位置となるように位置合わせを行う。
次いで、図5に示す工程では、導電性ボール265,266を構成するはんだを溶融させ、導電性ボール265の上部と導電性ボール266の下部とを接合させることで、導電性ボール265,266により構成された内部接続端子204を形成する。これにより、従来の電子装置200が製造される(例えば、特許文献1参照。)。
特開平6−13541号公報
しかしながら、従来の電子装置200では、球形状とされた導電性ボール265の上端と、球形状とされた導電性ボール266の下端とを接触させることで、導電性ボール265に対する導電性ボール266の位置決めを行っていたため、導電性ボール265と導電性ボール266との間で位置ずれが発生しやすく、半導体装置201,202間の電気的接続信頼性が低下してしまうという問題があった。
また、配線基板211に設けられた複数の導電性ボール265の高さばらつきが大きい場合には、半導体装置201に対して半導体装置202が傾いた状態で接続されてしまうため、半導体装置201,202間の電気的接続信頼性が低下してしまうという問題があった。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、内部接続端子を構成する対向配置された2つの導電性ボールの位置ずれを小さくすると共に、内部接続端子を構成する導電性ボールの高さばらつきを小さくすることで、内部接続端子を介して電気的に接続される半導体装置間の電気的接続信頼性を向上させることのできる電子装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、上面に第1の内部接続用パッドが形成された第1の配線基板の、前記上面に第1の電子部品を搭載し、第1の半導体装置を形成する第1の半導体装置形成工程と、前記第1の内部接続用パッドに第1の導電性ボールを形成する第1の導電性ボール形成工程と、前記第1の導電性ボールの上部に、前記第1の電子部品よりも上方に位置する平坦面を形成する平坦面形成工程と、下面に第2の内部接続用パッドが形成された第2の配線基板に、第2の電子部品を搭載し、第2の半導体装置を形成する第2の半導体装置形成工程と、前記第2の内部接続用パッドに第2の導電性ボールを形成する第2の導電性ボール形成工程と、前記第1の内部接続用パッドと前記第2の内部接続用パッドとが対向するように前記第1の半導体装置上に前記第2の半導体装置を配置し、前記第1の導電性ボールの平坦面と前記第2の導電性ボールとを接合する導電性ボール接合工程と、を有し、前記平坦面形成工程において、前記第1の配線基板の上面に、前記第1の導電性ボールを被覆し前記第1の電子部品の上面及び側面を露出するモールド樹脂を形成し、前記モールド樹脂及び前記第1の導電性ボールを研磨し、前記第1の導電性ボールの上部に、前記モールド樹脂から露出する前記平坦面を形成する電子装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、第1の導電性ボールに対する第2の導電性ボールの位置ずれを小さくすると共に、第1の導電性ボールの高さばらつきを小さくすることで、第1の導電性ボールと第1の導電性ボールと接合された第2の導電性ボールよりなる内部接続端子を介して、電気的に接続される第1の半導体装置と第2の半導体装置との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図6は、本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の断面図である。
図6を参照するに、第1の実施の形態の電子装置10は、第1の半導体装置11と、第2の半導体装置12と、内部接続端子14と、封止樹脂15と、外部接続端子17とを有する。
第1の半導体装置11は、第1の配線基板21と、第1の電子部品22と、アンダーフィル樹脂23とを有しており、第2の半導体装置12の下方に配置されている。第1の配線基板21は、第1の基板本体である基板本体25と、貫通電極26,27と、配線パターン28と、ソルダーレジスト層29,33と、外部接続用パッド31とを有する。
基板本体25は、板状とされている。基板本体25としては、例えば、コアレス基板やコア付きビルドアップ基板等を用いることができる。
貫通電極26は、第1の電子部品22の配設領域に対応する基板本体25の中央部を貫通するように複数設けられている。貫通電極27は、第1の電子部品22の配設領域の外側に位置する部分の基板本体25を貫通するように複数設けられている。
配線パターン28は、第1のパッドであるパッド36と、内部接続用パッド37と、配線部38とを有する。パッド36は、貫通電極26の上端及び貫通電極26の形成領域に対応する部分の基板本体25の上面25A(第1の面)に設けられている。これにより、パッド36は、貫通電極26と電気的に接続されている。内部接続用パッド37は、貫通電極27の上端及び貫通電極27の形成領域に対応する部分の基板本体25の上面25Aに設けられている。これにより、内部接続用パッド37は、貫通電極27と電気的に接続されている。
配線部38は、基板本体25の上面25Aに設けられている。配線部38の一方の端部は、パッド36と接続されており、配線部38の他方の端部は、内部接続用パッド37と接続されている。これにより、配線部38は、パッド36と内部接続用パッド37とを電気的に接続している。
ソルダーレジスト層29は、配線部38を覆うように、基板本体25の上面25Aに設けられている。ソルダーレジスト層29は、パッド36を露出する開口部41と、内部接続用パッド37を露出する開口部42とを有する。
外部接続用パッド31は、貫通電極26の下端及び貫通電極26の形成領域に対応する部分の基板本体25の下面25B(第2の面)と、貫通電極27の下端及び貫通電極27の形成領域に対応する部分の基板本体25の下面25Bとにそれぞれ設けられている。これにより、外部接続用パッド31は、貫通電極26又は貫通電極27と電気的に接続されている。
ソルダーレジスト層33は、基板本体25の下面25Bに設けられている。ソルダーレジスト層33は、外部接続用パッド31を露出する開口部44を有する。
第1の電子部品22は、複数の電極パッド48を有する。第1の電子部品22は、パッド36に対して表面実装されている。第1の電子部品22は、電極パッド48とパッド36との間に設けられたバンプ46(例えば、はんだバンプやAuバンプ等)を介して、パッド36と電気的に接続されている。第1の電子部品22としては、例えば、半導体チップ、チップコンデンサ、チップ抵抗等を用いることができる。第1の電子部品22として半導体チップを用いる場合、第1の電子部品22の厚さは、例えば、70μmとすることができる。
アンダーフィル樹脂23は、表面実装された第1の電子部品22と第1の配線基板21との隙間を充填するように設けられている。
第2の半導体装置12は、第1の半導体装置11の上方に第1の半導体装置11と対向するように配置されている。第2の半導体装置12は、第2の配線基板51と、第2の電子部品53,55と、スペーサ54と、封止樹脂57とを有する。
第2の配線基板51は、第2の基板本体である基板本体61と、貫通電極63,64と、第2のパッドであるパッド66,67と、ソルダーレジスト層69,72と、内部接続用パッド71とを有する。
基板本体61は、板状とされている。基板本体61としては、例えば、コアレス基板やコア付きビルドアップ基板等を用いることができる。
貫通電極63は、第2の電子部品53,55の配設領域の外側に位置する部分の基板本体61を貫通するように複数設けられている。貫通電極64は、貫通電極63の形成領域の外側に位置する部分の基板本体61を貫通するように複数設けられている。
パッド66は、貫通電極63の上端及び貫通電極63の形成領域に対応する部分の基板本体61の上面61A(第1の面)に設けられている。これにより、パッド66は、貫通電極63と電気的に接続されている。パッド66は、第2の電子部品53と電気的に接続された金属ワイヤ82(例えば、Auワイヤ)と接続されている。
パッド67は、貫通電極64の上端及び貫通電極64の形成領域に対応する部分の基板本体61の上面61Aに設けられている。これにより、パッド67は、貫通電極64と電気的に接続されている。
ソルダーレジスト層69は、基板本体61の上面61Aに設けられている。ソルダーレジスト層69は、パッド66を露出する開口部75と、パッド67を露出する開口部76とを有する。
内部接続用パッド71は、第1の半導体装置11の上方に第2の半導体装置12を配置した状態において、内部接続用パッド37と対向するように、基板本体61の下面61B(第2の面)に設けられている。内部接続用パッド71は、貫通電極63の下端又は貫通電極64の下端と接続されている。これにより、内部接続用パッド71は、貫通電極63又は貫通電極64と電気的に接続されている。
ソルダーレジスト層72は、内部接続用パッド71を露出するように、基板本体61の下面61Bに設けられている。ソルダーレジスト層72は、内部接続用パッド71を露出する開口部78を有する。
第2の電子部品53は、ソルダーレジスト層69の上面69Aに接着されている。第2の電子部品53は、複数の電極パッド81を有する。電極パッド81は、パッド66と接続された金属ワイヤ82と接続されている。つまり、第2の電子部品53は、パッド66に対してワイヤボンディング接続されている。第2の電子部品53としては、例えば、半導体チップ、チップコンデンサ、チップ抵抗等を用いることができる。スペーサ54は、電極パッド81が形成された側の第2の電子部品53の面53Aに接着されている。
第2の電子部品55は、スペーサ54の上面54Aに接着されている。第2の電子部品55は、複数の電極パッド84を有する。電極パッド84は、パッド67と接続された金属ワイヤ85(例えば、Auワイヤ)と接続されている。つまり、第2の電子部品55は、パッド67に対してワイヤボンディング接続されている。第2の電子部品55としては、例えば、半導体チップ、チップコンデンサ、チップ抵抗等を用いることができる。
封止樹脂57は、第2の配線基板51に実装された第2の電子部品53,55、スペーサ54、及び金属ワイヤ82,85を封止している。封止樹脂57としては、例えば、エポキシ樹脂よりなるモールド樹脂を用いることができる。
内部接続端子14は、内部接続用パッド37と内部接続用パッド71との間に設けられており、内部接続用パッド37,71と接続されている。これにより、内部接続端子14は、第1の半導体装置11と第2の半導体装置12とを電気的に接続している。内部接続端子14は、内部接続用パッド37に設けられ、上部に平坦な面87Aを有した第1の導電性ボール87と、内部接続用パッド71に設けられ、平坦な面87Aに対応する部分の第1の導電性ボール87と接合された第2の導電性ボール88とを有した構成とされている。
第1の導電性ボール87と第2の導電性ボール88とが接合される前の状態において、複数の第1の導電性ボール87の上部に形成された平坦な面87Aは、同一平面(具体的には、基板本体25の上面25Aと平行な面)上に配置されている。また、第1の導電性ボール87と接合される前の第2の導電性ボール88の形状は、球形状とされている。第1の導電性ボール87は、例えば、球形状とされたはんだボール(例えば、直径300μm)の上部を押し潰すことで形成することができる。第2の導電性ボール88としては、例えば、はんだボール(例えば、直径300μm)を用いることができる。
このように、第2の導電性ボール88が接合される部分の複数の第1の導電性ボール87の上部に同一平面上に配置された平坦な面87Aを設けることにより、従来の球形状とされた複数の導電性ボール265の上部に球形状とされた導電性ボール266を接合する場合(図4参照)と比較して、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になると共に、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボールの87高さばらつきを小さくすることとが可能となるので、内部接続端子14を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
また、複数の第1の導電性ボール87の上部に設けられた平坦な面87Aは、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に配置するとよい。このように、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に平坦な面87Aを配置することにより、平坦な面87Aを形成する際に、第1の配線基板21に表面実装された第1の電子部品22が邪魔になることを防止できる。
封止樹脂15は、内部接続端子14を介して電気的に接続された第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との隙間を充填するように設けられている。これにより、封止樹脂15は、第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間に配置された第1の電子部品22及び内部接続端子14を封止している。
このように、内部接続端子14を介して電気的に接続された第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との隙間を充填する封止樹脂15を設けることにより、第1及び第2の半導体装置11、12と内部接続端子14との間の接続強度が向上するため、第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続強度を向上させることができる。封止樹脂15としては、例えば、モールド樹脂(例えば、材料としてはエポキシ樹脂)を用いることができる。
外部接続端子17は、外部接続用パッド31に設けられている。外部接続端子17は、電子装置10をマザーボード等の実装基板(図示せず)に接続する際に、実装基板と接続される端子である。
本実施の形態の電子装置によれば、第2の導電性ボール88が接合される部分の複数の第1の導電性ボール87の上部に同一平面上に配置された平坦な面87Aを設けることにより、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になると共に、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボールの87高さばらつきを小さくすることとが可能となるので、内部接続端子14を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
図7〜図20は、本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図である。図7〜図20において、第1の実施の形態の電子装置10と同一構成部分には同一符号を付す。
図7〜図20を参照して、第1の実施の形態の電子装置10の製造方法について説明する。始めに、図7に示す工程では、周知の手法により、基板本体25(第1の基板本体)と、貫通電極26,27と、配線パターン28と、ソルダーレジスト層29,33と、外部接続用パッド31とを有した第1の配線基板21を形成する。基板本体25としては、例えば、コアレス基板やコア付きビルドアップ基板等を用いることができる。
次いで、図8に示す工程では、バンプ46(例えば、はんだバンプやAuバンプ等)により、第1の配線基板21に設けられたパッド36(第1のパッド)に第1の電子部品22を表面実装する。具体的には、例えば、バンプ46としてはんだバンプを用いる場合、第1の電子部品22の電極パッド48及びパッド36上にはんだを設け、電極パッド48に設けられたはんだと、パッド36上に設けられたはんだとを接合させることで、第1の配線基板21に第1の電子部品22を表面実装する。第1の電子部品22としては、例えば、半導体チップ、チップコンデンサ、チップ抵抗等を用いることができる。第1の電子部品22として半導体チップを用いる場合、第1の電子部品22の厚さは、例えば、70μmとすることができる。
その後(第1の電子部品22を表面実装後)、第1の電子部品22と第1の配線基板21との隙間を充填するアンダーフィル樹脂23を形成する。これにより、第1の半導体装置11が形成される(図7及び図8に示す工程が、「第1の半導体装置形成工程」に相当する工程である。)。
次いで、図9に示す工程では、第1の半導体装置11に設けられた複数の内部接続用パッド37に、球形形状とされた第1の導電性ボール87を形成する(第1の導電性ボール形成工程)。この段階では、第1の導電性ボール87の上部には、平坦な面87Aは形成されていない。第1の導電性ボール87としては、例えば、はんだボールを用いることができる。第1の導電性ボール87の直径Rは、例えば、300μmとすることができる。また、ソルダーレジスト層29の上面29Aから平坦な面87Aの形成されていない第1の導電性ボール87の上端までの高さHは、例えば、200μmとすることができる。
次いで、図10に示す工程では、下部金型91の平坦な上面91Aとソルダーレジスト層33とが接触するように、下部金型91の上面91Aに図9に示す構造体(具体的には、複数の第1の導電性ボール87が形成された第1の半導体装置11)を載置し、下部金型91に載置された図9に示す構造体の上方に、複数の第1の導電性ボール87の上端と対向する面92Aが平坦な面とされた上部金型92(治具)を配置する。
次いで、図11に示す工程では、上部金型92を下部金型91に向かう方向に移動させ、上部金型92の平坦な面92Aと複数の導電性ボール87の上部とが接触した状態で、上部金型92を所定の圧力(例えば、50〜100Kgf/cm)で押圧して、複数の導電性ボール87の上部を押し潰すことで、複数の導電性ボール87の上部に同一平面上に配置された平坦な面87Aを形成する(平坦面形成工程)。
このとき、押し潰された部分の第1の導電性ボール87が上部金型92の平坦な面92A方向に移動するため、平坦な面87Aが形成された部分の複数の第1の導電性ボール87の上部は、図9に示す第1の導電性ボール87の直径Rよりも幅広形状となる。
このように、第1の配線基板21に設けられた複数の導電性ボール87の上部を押し潰すことで、複数の導電性ボール87の上部に同一平面上に配置された平坦な面87Aを形成することにより、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボール87の高さばらつきを小さくすることが可能となるため、内部接続端子14を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
また、複数の第1の導電性ボール87の上部に形成される平坦な面87Aは、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に形成するとよい。このように、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に平坦な面87Aを形成することにより、上部金型92が第1の電子部品22に接触して、第1の電子部品22が破損することを防止できる。ソルダーレジスト層29の上面29Aから第1の導電性ボール87の平坦な面87Aまでの高さHは、例えば、110〜130μmとすることができる。
次いで、図12に示す工程では、図11に示す下部金型91及び上部金型92から、平坦な面87Aが形成された複数の第1の導電性ボール87を備えた第1の半導体装置11を取り出す。その後、第1の導電性ボール87の平坦な面87Aに、フラックス(図示せず)を塗布する。
次いで、図13に示す工程では、周知の手法により、基板本体61(第2の基板本体)と、貫通電極63,64と、パッド66,67(第2のパッド)と、ソルダーレジスト層69,72と、内部接続用パッド71とを有した第2の配線基板51を形成する。基板本体61としては、例えば、コアレス基板やコア付きビルドアップ基板等を用いることができる。
次いで、図14に示す工程では、ソルダーレジスト層69の上面69Aに第2の電子部品53を接着させた後、パッド66と電極パッド81とを接続する金属ワイヤ82(例えば、Auワイヤ)を形成する。次いで、第2の電子部品53の面53Aにスペーサ54を接着する。次いで、スペーサ54の上面54Aに第2の電子部品55を接着させた後、パッド67と電極パッド84とを接続する金属ワイヤ85(例えば、Auワイヤ)を形成する。
次いで、図15に示す工程では、第2の配線基板51の上面側に、第2の電子部品53,55、スペーサ54、及び金属ワイヤ82,85を封止する封止樹脂57を形成する。これにより、第2の半導体装置12が形成される。封止樹脂57としては、例えば、例えば、モールド樹脂(例えば、エポキシ樹脂よりなるモールド樹脂)を用いることができる。封止樹脂57としてモールド樹脂を用いる場合、封止樹脂57は、例えば、トランスファーモールド法により形成することができる。なお、図13〜図15に示す工程が「第2の半導体装置形成工程」に相当する工程である。
次いで、図16に示す工程では、第2の半導体装置12に設けられた複数の内部接続用パッド71に、球形状とされた第2の導電性ボール88を形成する(第2の導電性ボール形成工程)。第2の導電性ボール88としては、例えば、はんだボールを用いることができる。第2の導電性ボール88としてはんだボールを用いる場合、第2の導電性ボール88の直径Rは、例えば、300μmとすることができる。
次いで、図17に示す工程では、図12に示す構造体(具体的には、平坦な面87Aを有する複数の第1の導電性ボール87及びフラックス(図示せず)が形成された第1の半導体装置11)に設けられた複数の第1の導電性ボール87の平坦な面87Aと第2の導電性ボール88の下端とを接触させて、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置が所望の位置となるように位置合わせを行う。このとき、第1の導電性ボール87の平坦な面87Aと第2の導電性ボール88の下端とを接触させることで、第1の半導体装置11の上方に第2の半導体装置12が載置される。
このように、第1の導電性ボール87の上部に形成された平坦な面87Aに、球形状とされた第2の導電性ボール88の下端を接触させて、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置合わせを行うことにより、従来の球形状とされた複数の導電性ボール265の上部に球形状とされた導電性ボール266の下部を接触させる場合(図4参照)と比較して、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能となる。これにより、第1の導電性ボール87と第1の導電性ボール87と接合された第2の導電性ボール88よりなる内部接続端子14を介して、電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
次いで、図18に示す工程では、図17に示す第1及び第2の導電性ボール87,88を加熱(例えば、加熱温度は250℃)して、第1及び第2の導電性ボール87,88を構成するはんだを溶融させ、平坦な面87Aが形成された部分の第1の導電性ボール87と、第2の導電性ボール88の下部とを接合させることにより、第1及び第2の導電性ボール87,88により構成された内部接続端子14を形成する(内部接続端子形成工程)。これにより、内部接続端子14を介して、第1の半導体装置11と第1の半導体装置11の上方に配置された第2の半導体装置12とが電気的に接続される。
なお、図12に示す工程において形成されたフラックス(図示せず)は、第1の導電性ボール87と第2の導電性ボール88とを接合した後に、洗浄により除去する。
次いで、図19に示す工程では、第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との隙間を充填すると共に、第1の電子部品22及び内部接続端子14を封止する封止樹脂15を形成する。具体的には、例えば、第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との隙間にエポキシ樹脂を圧入することで、封止樹脂15を形成する。
次いで、図20に示す工程では、図19に示す構造体に設けられた複数の外部接続用パッド31に、外部接続端子17を形成する。これにより、第1の実施の形態の電子装置10が製造される。外部接続端子17としては、例えば、はんだボールを用いることができる。
本実施の形態の電子装置の製造方法によれば、複数の第1の導電性ボール87の上部と対向する面92Aが平坦な面とされた上部金型92により球形状とされた複数の第1の導電性ボール87の上部を押し潰すことで、複数の第1の導電性ボール87の上部に同一平面上に配置された平坦な面87Aを形成し、その後、複数の第1の導電性ボール87の上部に形成された平坦な面87Aと、第2の半導体装置12に設けられ、球形状とされた第2の導電性ボール88の下部とを接触させて、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置合わせを行った後、平坦な面87Aが形成された部分の第1の導電性ボール87と第2の導電性ボール88の下部とを接合させて内部接続端子14を形成することにより、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になると共に、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボールの87高さばらつきを小さくすることとが可能となるので、内部接続端子14を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、複数の第1の導電性ボール87の上部を押し潰すための治具として、平坦な面92Aを有した上部金型92を用いた場合を例に挙げて説明したが、上部金型92以外の治具により、複数の第1の導電性ボール87の上部を押し潰して、複数の第1の導電性ボール87の上部に同一平面上に配置された平坦な面87Aを形成してもよい。つまり、複数の第1の導電性ボール87の上部を押し潰すための治具は、本実施の形態で説明した上部金型92に限定されない。
(第2の実施の形態)
図21は、本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の断面図である。図21において、第1の実施の形態の電子装置10と同一構成部分には同一符号を付す。
図21を参照するに、第2の実施の形態の電子装置100は、第1の実施の形態に設けられた内部接続端子14の代わりに、内部接続端子101を設けた以外は、電子装置10と同様に構成される。
内部接続端子101は、内部接続端子14に設けられた第1の導電性ボール87の代わりに、第1の導電性ボール102を設けた以外は、内部接続端子14と同様に構成される。
第1の導電性ボール102は、Cuコアはんだボールであり、第2の導電性ボール88と対向する部分に平坦な面103Aを有した1つのCuボール103と、Cuボール103の表面(平坦な面103Aは除く)を覆うと共に、内部接続用パッド37に配置されたはんだ104とを有する。複数のCuボール103に形成された平坦な面103Aは、同一平面(基板本体21の上面21Aと平行な面)上に配置されている。
このように、複数のCuボール103に形成された平坦な面103Aを、同一平面(基板本体25の上面25Aと平行な面)上に配置することにより、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボール102の高さばらつきを小さくすることが可能となるため、内部接続端子101を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
上記構成とされた第1の導電性ボール102は、例えば、球形状とされたCuボール103と、球形状のCuボール103を覆うはんだ104とを備えたCuコアはんだボールの上部を押し潰すことで形成することができる。押し潰される前のCuボール103の直径が150μmの場合、押し潰される前の第1の導電性ボール102の直径は、例えば、300μmとすることができる。平坦な面103Aに対応する部分のCuボール103は、第2の半導体装置12に設けられた第2の導電性ボール88の下部と接合されている。
本実施の形態の電子装置によれば、第1の半導体装置11に設けられた複数のパッド37に、平坦な面103Aを有した1つのCuボール103と、Cuボール103の表面(平坦な面103Aは除く)を覆うはんだ104とを有する第1の導電性ボール102をそれぞれ設けると共に、平坦な面103Aを有した第1の導電性ボール102と、平坦な面103Aに対応する部分のCuボール103と接合された第2の導電性ボール88とにより内部接続端子101を構成することで、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になると共に、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボール102の高さばらつきを小さくすることが可能となるため、内部接続端子101を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
図22〜図28は、本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図である。図22〜図28において、第2の実施の形態の電子装置100と同一構成部分には同一符号を付す。
図22〜図28を参照して、第2の実施の形態の電子装置100の製造方法について説明する。始めに、第1の実施の形態で説明した図7及び図8に示す工程と同様な処理を行うことで、図8に示す第1の半導体装置11を形成する(半導体装置形成工程)。
次いで、図22に示す工程では、第1の半導体装置11に設けられた複数の内部接続用パッド37に、球形状とされたCuボール103と、Cuボール103の表面を覆うはんだ104とにより構成された第1の導電性ボール102を形成する(第1の導電性ボール形成工程)。この段階では、Cuボール103の上部に平坦な面103Aは形成されていない。Cuボール103の直径Rは、例えば、150μmとすることができる。Cuボール103の直径Rが150μmの場合、第1の導電性ボール102の直径Rは、例えば、300μmとすることができる。また、ソルダーレジスト層29の上面29Aから平坦な面103Aの形成されていない第1の導電性ボール102の上端までの高さHは、例えば、200μmとすることができる。
次いで、図23に示す工程では、下部金型91の平坦な上面91Aとソルダーレジスト層33とが接触するように、下部金型91の上面91Aに図22に示す構造体(具体的には、複数の導電性ボール102が形成された第1の半導体装置11)を載置し、下部金型91に載置された図22に示す構造体の上方に、複数の導電性ボール102の上端と対向する面92Aが平坦な面とされた上部金型92(治具)を配置する。
次いで、図24に示す工程では、上部金型92を下部金型91に向かう方向に移動させ、上部金型92の平坦な面92Aと複数の導電性ボール102の上部とが接触した状態で、上部金型92を介して、複数の導電性ボール102の上部を所定の圧力(例えば、50〜100Kgf/cm)で押圧して、複数の導電性ボール102の上部を押し潰すことで、複数のCuボール103の上端に同一平面(基板本体25の上面25Aに平行な面)上に配置された平坦な面103Aを形成する(平坦面形成工程)。
このとき、複数の導電性ボール102の上部を押し潰すことで、押し潰された部分の導電性ボール102が上部金型92の面92A方向に移動させられるため、複数の第1の導電性ボール87の上部はCuボール103の直径Rよりも幅広形状となる。また、平坦な面103A上に、はんだ104が層状に残る場合があるが、平坦な面103A上に残る層状のはんだ104が問題となることはない。
このように、球形状とされたCuボール103及びCuボール103を覆うはんだ104により構成された複数の第1の導電性ボール102の上部を押し潰して、複数のCuボール103の上部に同一平面上に配置された平坦な面103Aを形成することにより、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボール102の高さばらつきを小さくすることが可能となるため、内部接続端子101を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
また、複数のCuボール103の上部に形成される平坦な面103Aは、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に形成するとよい。このように、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に位置する部分の複数のCuボール103の上部に平坦な面103Aを形成することにより、上部金型92が第1の電子部品22に接触して、第1の電子部品22が破損することを防止できる。
ソルダーレジスト層29の上面29Aから平坦な面103Aを有した第1の導電性ボール102の上端までの高さHは、例えば、110〜130μmとすることができる。また、平坦な面103Aが形成されたCuボール103の高さHは、例えば、290μmとすることができる。
次いで、図25に示す工程では、図24に示す下部金型91及び上部金型92から、平坦な面103Aを有する複数の第1の導電性ボール102が形成された第1の半導体装置11を取り出す。その後、第1の導電性ボール102の平坦な面103Aに、フラックス(図示せず)を塗布する。
次いで、図26に示す工程では、図25に示す構造体(具体的には、平坦な面103Aを有する複数の第1の導電性ボール102及びフラックス(図示せず)が形成された第1の半導体装置11)に設けられたCuボール103の平坦な面103Aと、第1の実施の形態で説明した図16に示す構造体(具体的には、複数の第2の導電性ボール88が形成された第2の半導体装置12)に設けられた第2の導電性ボール88の下端とを接触させ、第1の導電性ボール102に対して第2の導電性ボール88の下端の位置が所定の位置となるように位置合わせを行う。これにより、第1の半導体装置11の上方に第2の半導体装置12が配置される。
このように、第1の導電性ボール87を構成するCuボール103の平坦な面103Aに、球形状とされた第2の導電性ボール88の下端を接触させて、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の位置合わせを行うことにより、球形状とされた複数の導電性ボール265の上部に球形状とされた導電性ボール266の下部を接触させる場合(図4参照)と比較して、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になるため、内部接続端子101を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
次いで、図27に示す工程では、Cuボール103を構成するCu(融点は1084.4℃)よりも低い温度(例えば、250℃)により、図26に示す第1及び第2の導電性ボール102,88を加熱して、はんだ104及び第2の導電性ボール88を構成するはんだを溶融させて、平坦な面103Aに対応する部分のCuボール103と第2の導電性ボール88の下部とを接合させることにより、第1の導電性ボール102と、Cuボール103の平坦な面103Aと接合された第2の導電性ボール88とにより構成された内部接続端子101を形成する(内部接続端子形成工程)。これにより、内部接続端子101を介して、第1の半導体装置11と第1の半導体装置11の上方に配置された第2の半導体装置12とが電気的に接続される。
このように、はんだ104よりも高い融点を有するCu(Cuの融点は1084.4℃)により構成され、平坦な面103Aを有するCuボール103と、Cuボール103の表面(平坦な面103Aは除く)を覆うはんだ104とにより第1の導電性ボール102を構成すると共に、Cuの融点よりも低い温度(例えば、加熱温度は250℃)での加熱により、はんだ104及び第2の導電性ボール88を構成するはんだを溶融させ、Cuボール103の平坦な面103Aと第2の導電性ボール88の下部とを接合させることで内部接続端子101を形成することにより、内部接続端子101を形成する際に行う加熱の前後において、複数のCuボール103の平坦な面103の高さ方向の位置が変位することを防止できる。
これにより、はんだのみにより構成された第1の導電性ボール87と第2の導電性ボール88とを接合させる場合と比較して、複数の内部接続端子101の高さばらつきを小さくすることが可能となるので、内部接続端子101を介して、電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
次いで、図28に示す工程では、第1の実施の形態で説明した図19及び図20に示す工程(封止樹脂形成工程を含む工程)と同様な処理を行う。これにより、第2の実施の形態の電子装置100が製造される。
本実施の形態の電子装置の製造方法によれば、球形状とされたCuボール103及びCuボール103を覆うはんだ104により構成された複数の第1の導電性ボール102の上部を押し潰して、複数のCuボール103の上部に同一平面上に配置された平坦な面103Aを形成し、その後、複数のCuボール103の平坦な面103Aに、球形状とされた第2の導電性ボール88の下端を接触させて、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の位置合わせを行うことにより、球形状とされた複数の導電性ボール265の上部に球形状とされた導電性ボール266の下部を接触させる場合(図4参照)と比較して、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になる。
これにより、第1及び第2の導電性ボール102,88により構成される内部接続端子101を介して、電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
また、はんだ104よりも高い融点を有するCu(Cuの融点は1084.4℃)により構成され、平坦な面103Aを有するCuボール103と、Cuボール103の表面(平坦な面103Aは除く)を覆うはんだ104とにより第1の導電性ボール102を構成すると共に、Cuの融点よりも低い温度(例えば、加熱温度は250℃)での加熱により、はんだ104及び第2の導電性ボール88を構成するはんだを溶融させ、Cuボール103の平坦な面103Aと第2の導電性ボール88の下部とを接合させることで内部接続端子101を形成することにより、内部接続端子101を形成する際に行う加熱の前後において、複数のCuボール103の平坦な面103の高さ方向の位置が変位することを防止できる。
これにより、はんだのみにより構成された第1の導電性ボール87と第2の導電性ボール88とを接合させる場合と比較して、複数の内部接続端子101の高さばらつきを小さくすることが可能となるので、内部接続端子101を介して、電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
(第3の実施の形態)
図29は、本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の断面図である。図29において、第1の実施の形態の電子装置10と同一構成部分には、同一符号を付す。
図29を参照するに、第3の実施の形態の電子装置110は、第1の実施の形態の電子装置10の構成に、さらにモールド樹脂111を設けた以外は、電子装置10と同様に構成される。
モールド樹脂111は、複数の第1の導電性ボール87の平坦な面87Aを露出すると共に、複数の第1の導電性ボール87の側面87Bを覆うように、第1の配線基板21上に設けられている。モールド樹脂111の上面111Aは、複数の第1の導電性ボール87に形成された平坦な面87Aと略面一となるように構成されている。モールド樹脂111は、複数の第1の導電性ボール87を形成後に形成される樹脂である。モールド樹脂111は、複数の第1の導電性ボール87の位置を規制するための樹脂である。モールド樹脂111の材料としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。また、モールド樹脂111は、例えば、トランスファーモールド法により形成することができる。
本実施の形態の電子装置によれば、第1の配線基板21上に、複数の第1の導電性ボール87の位置を規制するモールド樹脂111を設けることにより、第1の配線基板21に対する複数の第1の導電性ボール87の位置が規制されるため、複数の第1の導電性ボールの平坦な面87Aに第2の導電性ボール88の下部を確実に接合することが可能となる。これにより、第1及び第2の導電性ボール87,88により構成される内部接続端子14を介して、電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
なお、本実施の形態の電子装置110は、第1の実施の形態の電子装置10と同様な効果を得ることができる。
図30〜図37は、本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図である。図30〜図37において、第3の実施の形態の電子装置110と同一構成部分には、同一符号を付す。
図30〜図37を参照して、第3の実施の形態の電子装置110の製造方法について説明する。始めに、第1の実施の形態で説明した図7〜図9に示す工程(具体的には、第1の半導体装置形成工程及び第1の導電性ボール形成工程)と同様な処理を行うことで、図9に示す構造体(具体的には、球形状の複数の導電性ボール87が形成された第1の半導体装置11)を形成する。
次いで、図30に示す工程では、モールド樹脂111を形成するための金型115を準備する。ここで、図30を参照して、金型115の構成について説明する。金型115は、下部金型117と、上部金型118と、樹脂導入部119とを有する。
下部金型117は、板部121と、枠部122と、配線基板収容部123とを有する。枠部122は、板部121の上面121Aの外周部に設けられている。枠部122は、板部121と一体的に構成されている。配線基板収容部123は、板部121及び枠部122により囲まれた空間である。配線基板収容部123は、図9に示す構造体に設けられた第1の配線基板21を収容するための空間である。
上部金型118は、板部125と、枠部126と、突出部128と、電子部品収容部131と、モールド樹脂形成部132とを有する。板部125は、下部金型117に設けられた板部121と対向するように配置されている。枠部126は、板部125の下面125Aの外周部に設けられている。枠部126は、板部125と一体的に構成されている。枠部126の下面126Aは、下部金型117上に上部金型118が配置された際、下部金型117を構成する枠部122の上面122Aと接触する。
突出部128は、枠部126の形成領域よりも内側に位置する部分の板部125の下面125Aに設けられている。突出部128は、枠形状とされており、上部金型118の下方に配置された下部金型117の板部121に向かう方向に突出している。突出部128の下面128Aは、金型115内に図9に示す構造体が収容された際、第1の電子部品22の配設領域の外側に位置する部分の第1の配線基板21と接触する。突出部128は、第1の配線基板21と接触することで、第1の電子部品22にモールド樹脂111が形成されることを防止するための仕切り部材である。
電子部品収容部131は、突出部128に囲まれた部分の板部125及び突出部128により囲まれた空間である。電子部品収容部131は、金型115内に図9に示す構造体が収容された際、第1の電子部品22を収容するための空間である。
モールド樹脂形成部132は、枠部126、突出部128、及び枠部126と突出部128との間に位置する部分の板部125に囲まれた空間である。モールド樹脂形成部132は、樹脂導入部119からモールド樹脂111が導入された際、モールド樹脂111により充填される空間である。モールド樹脂形成部132は、金型115内に図9に示す構造体が収容された際、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボール87を収容する。
樹脂導入部119は、上部金型118を構成する枠部126の一部を切り欠くことで形成されている。樹脂導入部119は、モールド樹脂111をモールド樹脂形成部132に導入するためのものである。
次いで、図31に示す工程では、金型115の内部(下部金型117と上部金型118との間)に、図9に示す構造体を配置する。具体的には、第1の電子部品22を囲む突出部128が第1の配線基板21の上面と接触すると共に、モールド樹脂形成部132に複数の第1の導電性ボール87が収容されるように下部金型117と上部金型118との間に図9に示す構造体を配置する。金型115に収容された図9に示す構造体に設けられたソルダーレジスト層29の上面29Aと板部125の下面125Aとの隙間Aは、例えば、図9に示すソルダーレジスト層29の上面29Aから平坦な面87Aの形成されていない第1の導電性ボール87の上端までの高さHの値と略等しくすることができる。図9に示す高さHが200μmの場合、隙間Aは、例えば、200μmにすることができる。
このように、金型115に収容された図9に示す構造体に設けられたソルダーレジスト層29の上面29Aと板部125の下面125Aとの隙間Aの値を、ソルダーレジスト層29の上面29Aから平坦な面87Aの形成されていない第1の導電性ボール87の上端までの高さHの値と略等しくすることで、後述する平坦面形成工程(図34参照)におけるモールド樹脂111の研磨量を少なくして、平坦面形成工程の処理時間を短くすることが可能となるため、電子装置110の生産性を向上させることができる。
次いで、図32に示す工程では、樹脂導入部119を介して、複数の第1の導電性ボール87が収容されたモールド樹脂形成部132に樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を充填することで、第1の配線基板21の上面に、複数の第1の導電性ボール87を覆うモールド樹脂111を形成する(モールド樹脂形成工程)。これにより、複数の第1の導電性ボール87全体(複数の第1の導電性ボール87の側面87Bも含む)がモールド樹脂111で覆われる。モールド樹脂111は、例えば、トランスファーモールド法により形成することができる。ソルダーレジスト層29の上面29Aに形成された部分のモールド樹脂111の厚さBは、例えば、200μmとすることができる。
次いで、図33に示す工程では、図32に示す金型115から、球形状とされた複数の第1の導電性ボール87及びモールド樹脂111が形成された第1の半導体装置11を取り出す。
次いで、図34に示す工程では、球形状とされた複数の第1の導電性ボール87及びモールド樹脂111が形成された第1の半導体装置11の上面側から、モールド樹脂111及び複数の第1の導電性ボール87の上部を研磨することで、複数の第1の導電性ボール87の上部に、同一平面上(具体的には、基板本体25の上面25A)に配置された平坦な面87Aを形成(平坦面形成工程)し、その後、図34に示す構造体に設けられた第1の導電性ボール87の平坦な面87Aに、フラックス(図示せず)を塗布する。
複数の第1の導電性ボール87の上部に形成された平坦な面87Aは、研磨後のモールド樹脂111の上面111Aと略面一とされている。ソルダーレジスト層29の上面29Aに形成された部分の研磨後のモールド樹脂111の厚さCは、例えば、110〜130μmとすることができる。言い換えれば、平坦面形成工程前のモールド樹脂111の厚さBが200μmの場合、平坦面形成工程における複数の第1の導電性ボール87及びモールド樹脂111の研磨量は、例えば、70〜90μmとすることができる。
上記平坦面形成工程では、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に位置するように、平坦な面87Aを形成するとよい。このように、複数の第1の導電性ボール87の上部に形成された平坦な面87Aを第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に位置するように形成することで、第1の電子部品22が研磨されて、第1の電子部品22が破損することを防止できる。
次いで、図35に示す工程では、図34に示す構造体(具体的には、平坦な面87Aを有する複数の第1の導電性ボール87、平坦な面87Aを露出するモールド樹脂111、及びフラックス(図示せず)が形成された第1の半導体装置11)に設けられた第1の導電性ボール87の平坦な面87Aに、第2の半導体装置12に設けられた球形状とされた第2の導電性ボール88の下端を接触させて、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の下端の位置が所望の位置となるように位置合わせを行うことで、複数の第1の導電性ボール87及びモールド樹脂111が形成された第1の半導体装置11の上方に第2の導電性ボール88が形成された第2の半導体装置12を載置する。
このように、第1の導電性ボール87の上部に形成された平坦な面87Aに、球形状とされた第2の導電性ボール88の下端を接触させることで、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置合わせを行うことにより、従来の球形状とされた複数の導電性ボール265の上部に球形状とされた導電性ボール266の下部を接触させる場合(図4参照)と比較して、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になるため、内部接続端子14を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
次いで、図36に示す工程では、図35に示す第1及び第2の導電性ボール87,88を加熱(例えば、加熱温度は250℃)して、第1及び第2の導電性ボール87,88を構成するはんだを溶融させ、平坦な面87Aが形成された部分の第1の導電性ボール87と、第2の導電性ボール88の下部とを接合させることにより、第1及び第2の導電性ボール87,88により構成された内部接続端子14を形成する(内部接続端子形成工程)。
これにより、内部接続端子14を介して、第1の半導体装置11と第1の半導体装置11の上方に配置された第2の半導体装置12とが電気的に接続される。なお、図34に示す工程において形成されたフラックス(図示せず)は、第1の導電性ボール87と第2の導電性ボール88とを接合した後(内部接続端子14を形成後)に、洗浄により除去する。
次いで、図37に示す工程では、第1の実施の形態で説明した図19及び図20に示す工程(封止樹脂形成工程を含む工程)と同様な処理を行う。これにより、第3の実施の形態の電子装置110が製造される。
本実施の形態の電子装置の製造方法によれば、複数の第1の導電性ボール87が形成された第1の半導体装置11に、複数の第1の導電性ボール87を覆うモールド樹脂111を形成し、次いで、複数の第1の導電性ボール87の上部及びモールド樹脂111を研磨して、複数の第1の導電性ボール87の上部に同一平面上に配置された平坦な面87A(モールド樹脂111の上面111Aと略面一とされた面)を形成し、その後、複数の第1の導電性ボール87の上部に形成された平坦な面87Aと、第2の半導体装置12に設けられた第2の導電性ボール88の下部とを接合させて複数の内部接続端子14を形成することにより、第1の導電性ボール87に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になると共に、第1の配線基板21に形成された複数の第1の導電性ボール87の高さばらつきを小さくすることが可能となるため、第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
また、平坦面形成工程の前に、複数の第1の導電性ボール87が形成された第1の半導体装置11に、複数の第1の導電性ボール87を覆うモールド樹脂111を形成することにより、複数の第1の導電性ボール87と第1の半導体装置11との間の接続強度が向上するため、平坦面形成工程における研磨により隣り合う第1の導電性ボール87が接触して第1の導電性ボール87間でショートが発生したり、第1の半導体装置11から第1の導電性ボール87が取れたりすることを防止できる。
(第4の実施の形態)
図38は、本発明の第4の実施の形態に係る電子装置の断面図である。図38において、第2及び第3の実施の形態の電子装置100,110と同一構成部分には、同一符号を付す。
図38を参照するに、第4の実施の形態の電子装置140は、第2の実施の形態の電子装置100の構成に、さらに第3の実施の形態の電子装置110に設けられたモールド樹脂111を設けた以外は、電子装置100と同様に構成される。
モールド樹脂111は、複数の第1の導電性ボール102が有するCuボール103の平坦な面103Aを露出すると共に、複数の第1の導電性ボール102の側面102Aを覆うように、第1の配線基板21上に設けられている。モールド樹脂111の上面111Aは、複数のCuボール103に形成された平坦な面103Aと略面一となるように構成されている。モールド樹脂111は、複数の第1の導電性ボール102を形成後に形成される樹脂である。モールド樹脂111は、複数の第1の導電性ボール102の位置を規制するための樹脂である。ソルダーレジスト層29の上面29Aに形成された部分のモールド樹脂111の厚さDは、例えば、110〜130μmとすることができる。
本実施の形態の電子装置によれば、第1の配線基板21上に、複数の第1の導電性ボール102の位置を規制するモールド樹脂111を設けることにより、第1の配線基板21に対する複数の第1の導電性ボール102の位置を規制することが可能となるため、第1の導電性ボール102を構成するCuボール103の平坦な面103Aに第2の導電性ボール88の下部を確実に接合することが可能となる。これにより、第1及び第2の導電性ボール102,88により構成される内部接続端子101を介して、電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
なお、本実施の形態の電子装置140は、第2の実施の形態の電子装置100と同様な効果を得ることができる。
図39〜図43は、本発明の第4の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図である。図39〜図43において、第4の実施の形態の電子装置140と同一構成部分には同一符号を付す。
図39〜図43を参照して、第4の実施の形態の電子装置140の製造方法について説明する。始めに、第2の実施の形態で説明した図22に示す工程と同様な処理を行うことで、図22に示す構造体(具体的には、球形状とされた複数の第1の導電性ボール102が形成された第1の半導体装置11)を形成する(第1の導電性ボール形成工程)。
次いで、図39に示す工程では、第3の実施の形態で説明した図30に示す金型115を用いて、第3の実施の形態で説明した図31〜図33に示す工程(モールド樹脂形成工程を含む工程)と同様な処理を行うことで、第1の配線基板21の上面に、球形状とされた複数の第1の導電性ボール102を覆うモールド樹脂111を形成する。
これにより、複数の第1の導電性ボール102全体(複数の第1の導電性ボール102の側面102Aも含む)がモールド樹脂111で覆われる。モールド樹脂111は、例えば、トランスファーモールド法により形成することができる。ソルダーレジスト層29の上面29Aに形成された部分のモールド樹脂111の厚さEは、例えば、200μmとすることができる。
このように、平坦面形成工程の前に、第1の配線基板21に、球形状とされた複数の第1の導電性ボール102を覆うモールド樹脂111を形成することにより、複数の第1の導電性ボール102と第1の半導体装置11との間の接続強度が向上するため、平坦面形成工程における研磨により複数の第1の導電性ボール102の位置が変位したり、第1の半導体装置11から第1の導電性ボール102が取れたりすることを防止できる。
次いで、図40に示す工程では、複数の第1の導電性ボール102及びモールド樹脂111が形成された第1の半導体装置11の上面側から、モールド樹脂111及び複数の第1の導電性ボール102の上部を研磨することで、複数のCuボール103の上部に同一平面(基板本体25の上面25Aと平行な面)上に配置された平坦な面103Aを形成(平坦面形成工程)し、その後、図40に示す構造体の第1の導電性ボール102の平坦な面103Aに、フラックス(図示せず)を形成する。
複数のCuボール103の上部に形成された平坦な面103Aは、研磨後のモールド樹脂111の上面111Aと略面一とされている。ソルダーレジスト層29の上面29Aに形成された部分の研磨後のモールド樹脂111の厚さDは、例えば、110〜130μmとすることができる。言い換えれば、平坦面形成工程前のモールド樹脂111の厚さEが200μmの場合、平坦面形成工程における複数の第1の導電性ボール102及びモールド樹脂111の研磨量は、例えば、70〜90μmとすることができる。
上記平坦面形成工程では、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に平坦な面103Aを形成するとよい。このように、第1の電子部品22の上面22Aよりも上方に平坦な面103Aを形成することで、平坦面形成工程における研磨により、第1の電子部品22が破損することを防止できる。
次いで、図41に示す工程では、図40に示す構造体(具体的には、平坦な面103Aを有した複数の第1の導電性ボール102、平坦な面103Aを露出するモールド樹脂111、及びフラックス(図示せず)が形成された第1の半導体装置11)に設けられた複数のCuボール103の平坦な面103Aに、第2の半導体装置12に設けられた球形状とされた第2の導電性ボール88の下端を接触させて、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の下端の位置が所望の位置となるように位置合わせを行うことで、複数の第1の導電性ボール102及びモールド樹脂111が形成された第1の半導体装置11の上方に第2の導電性ボール88が形成された第2の半導体装置12を載置する。
このように、第1の導電性ボール102を構成するCuボール103の平坦な面103Aに、球形状とされた第2の導電性ボール88の下端を接触させて、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の位置合わせを行うことにより、従来の球形状とされた複数の導電性ボール265の上部に球形状とされた導電性ボール266の下部を接触させる場合(図4参照)と比較して、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能となる。これにより、内部接続端子101を介して、電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
次いで、図42に示す工程では、Cuボール103を構成するCu(融点は1084.4℃)よりも低い温度(例えば、250℃)により、図41に示す第1及び第2の導電性ボール102,88を加熱して、第1の導電性ボール102を構成するはんだ104、及び第2の導電性ボール88を構成するはんだを溶融させて、平坦な面103Aに対応する部分のCuボール103と第2の導電性ボール88の下部とを接合させることで、平坦な面103Aを有した第1の導電性ボール103及び第2の導電性ボール88により構成された内部接続端子101を形成する(内部接続端子形成工程)。これにより、内部接続端子101を介して、第1の半導体装置11と第1の半導体装置11の上方に配置された第2の半導体装置12とが電気的に接続される。
このように、はんだ104よりも高い融点を有するCu(Cuの融点は1084.4℃)により構成され、平坦な面103Aを有するCuボール103と、Cuボール103の表面(平坦な面103Aは除く)を覆うはんだ104とにより第1の導電性ボール102を構成すると共に、Cuの融点よりも低い温度での加熱により、はんだ104及び第2の導電性ボール88を構成するはんだを溶融させ、Cuボール103の平坦な面103Aと第2の導電性ボール88の下部とを接合させることで内部接続端子101を形成することにより、内部接続端子101を形成する際に行う加熱の前後における複数のCuボール103の平坦な面103の高さ方向の位置が変位することを抑制できる。
これにより、はんだのみにより構成された第1の導電性ボール87と第2の導電性ボール88とを接合させる場合と比較して、複数の内部接続端子101の高さばらつきを小さくすることが可能となる。このため、第1及び第2の導電性ボール102,88により構成される内部接続端子101を介して、電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
次いで、図43に示す工程では、第1の実施の形態で説明した図19及び図20に示す工程(封止樹脂形成工程を含む工程)と同様な処理を行う。これにより、第4の実施の形態の電子装置140が製造される。
本実施の形態の電子装置の製造方法によれば、第1の配線基板21に、複数の第1の導電性ボール102(Cuボール103及びCuボール103を覆うはんだ104により構成された導電性ボール)を覆うモールド樹脂111を形成し、次いで、複数の第1の導電性ボール102の上部及びモールド樹脂111を研磨して、複数のCuボール103の上部に同一平面上に配置された平坦な面103Aを形成し、その後、複数のCuボール103の上部に形成された平坦な面103Aと第2の半導体装置12に設けられた第2の導電性ボール88の下部とを接合させて複数の内部接続端子101を形成することにより、第1の導電性ボール102に対する第2の導電性ボール88の位置ずれを小さくすることが可能になると共に、第1の配線基板21に設けられた複数の第1の導電性ボール102の高さばらつきを小さくすることが可能となるため、内部接続端子101を介して電気的に接続される第1の半導体装置11と第2の半導体装置12との間の電気的接続信頼性を向上させることができる。
また、平坦面形成工程の前に、第1の配線基板21に、複数の第1の導電性ボール102を覆うモールド樹脂111を形成することにより、複数の第1の導電性ボール102と第1の半導体装置11との間の接続強度が向上すると共に、複数の第1の導電性ボール102の位置が規制させることが可能となる。これにより、平坦面形成工程における研磨により隣り合う第1の導電性ボール102が接触してショートしたり、第1の半導体装置11から第1の導電性ボール102が取れたりすることを防止できる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
従来の電子装置の断面図である。 従来の電子装置の製造工程を示す図(その1)である。 従来の電子装置の製造工程を示す図(その2)である。 従来の電子装置の製造工程を示す図(その3)である。 従来の電子装置の製造工程を示す図(その4)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その1)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その2)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その3)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その4)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その5)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その6)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その7)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その8)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その9)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その10)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その11)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その12)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その13)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その14)である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の断面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その1)である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その2)である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その3)である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その4)である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その5)である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その6)である。 本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その7)である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の断面図である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その1)である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その2)である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その3)である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その4)である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その5)である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その6)である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その7)である。 本発明の第3の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その8)である。 本発明の第4の実施の形態に係る電子装置の断面図である。 本発明の第4の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その1)である。 本発明の第4の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その2)である。 本発明の第4の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その3)である。 本発明の第4の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その4)である。 本発明の第4の実施の形態に係る電子装置の製造工程を示す図(その5)である。
符号の説明
10,100,110,140 電子装置
11 第1の半導体装置
12 第2の半導体装置
14,101 内部接続端子
15 封止樹脂
17 外部接続端子
21 第1の配線基板
22 第1の電子部品
22A,25A,29A,54A,61A,69A,91A,111A,121A,122A 上面
23 アンダーフィル樹脂
25,61 基板本体
25B,61B,125A,126A,128A 下面
26,27,63,64 貫通電極
28 配線パターン
29,33,69,72 ソルダーレジスト層
31 外部接続用パッド
36,66,67 パッド
37,71 内部接続用パッド
38 配線部
41,42,44,75,76,78 開口部
46 バンプ
48,81,84 電極パッド
51 第2の配線基板
53,55 第2の電子部品
53A、92A 面
54 スペーサ
57 封止樹脂
82,85 金属ワイヤ
87,102 第1の導電性ボール
87A,103A 平坦な面
87B,102A 側面
88 第2の導電性ボール
91,117 下部金型
92,118 上部金型
103 Cuボール
104 はんだ
111 モールド樹脂
115 金型
119 樹脂導入部
121,125 板部
122,126 枠部
123 配線基板収容部
128 突出部
131 電子部品収容部
132 モールド樹脂形成部
A 隙間
B,C,D,E 厚さ
,R,R,R 直径
,H,H,H,H 高さ

Claims (7)

  1. 上面に第1の内部接続用パッドが形成された第1の配線基板の、前記上面に第1の電子部品を搭載し、第1の半導体装置を形成する第1の半導体装置形成工程と、
    前記第1の内部接続用パッドに第1の導電性ボールを形成する第1の導電性ボール形成工程と、
    前記第1の導電性ボールの上部に、前記第1の電子部品よりも上方に位置する平坦面を形成する平坦面形成工程と、
    下面に第2の内部接続用パッドが形成された第2の配線基板に、第2の電子部品を搭載し、第2の半導体装置を形成する第2の半導体装置形成工程と、
    前記第2の内部接続用パッドに第2の導電性ボールを形成する第2の導電性ボール形成工程と、
    前記第1の内部接続用パッドと前記第2の内部接続用パッドとが対向するように前記第1の半導体装置上に前記第2の半導体装置を配置し、前記第1の導電性ボールの平坦面と前記第2の導電性ボールとを接合する導電性ボール接合工程と、を有し、
    前記平坦面形成工程において、前記第1の配線基板の上面に、前記第1の導電性ボールを被覆し前記第1の電子部品の上面及び側面を露出するモールド樹脂を形成し、
    前記モールド樹脂及び前記第1の導電性ボールを研磨し、前記第1の導電性ボールの上部に、前記モールド樹脂から露出する前記平坦面を形成する電子装置の製造方法。
  2. 前記第1の半導体装置形成工程において、前記第1の電子部品をバンプにより前記第1の配線基板と電気的に接続する請求項記載の電子装置の製造方法。
  3. 前記第2の半導体装置形成工程において、前記第2の配線基板の上面に前記第2の電子部品を搭載する請求項1又は2記載の電子装置の製造方法。
  4. 前記第1の配線基板の下面に外部接続端子を形成する外部接続端子形成工程を更に有する請求項1乃至の何れか一項記載の電子装置の製造方法。
  5. 前記第1の導電性ボールは、Cuボールと、該Cuボールの表面を覆うはんだと、を含むCuコアはんだボールであり、
    前記平坦面形成工程では、前記平坦面を、前記Cuボールの上部に形成する請求項1乃至の何れか一項記載の電子装置の製造方法。
  6. 前記第1の導電性ボールは、はんだボールである請求項1乃至の何れか一項記載の電子装置の製造方法。
  7. 前記導電性ボール接合工程よりも後に、前記第1の半導体装置と前記第2の半導体装置との隙間を充填するように、前記第1の電子部品並びに接合後の前記第1の導電性ボール及び前記第2の導電性ボールを封止する封止樹脂を形成する封止樹脂形成工程を更に有する請求項1乃至の何れか一項記載の電子装置の製造方法。
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