JPH03218644A - 回路基板の接続構造 - Google Patents

回路基板の接続構造

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JPH03218644A
JPH03218644A JP1401890A JP1401890A JPH03218644A JP H03218644 A JPH03218644 A JP H03218644A JP 1401890 A JP1401890 A JP 1401890A JP 1401890 A JP1401890 A JP 1401890A JP H03218644 A JPH03218644 A JP H03218644A
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JP
Japan
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circuit board
layer
pad
electrode
connection
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JP1401890A
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English (en)
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Takeshi Fujiwara
藤原 武司
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4007Surface contacts, e.g. bumps

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体回路基板、セラミック回路基板、フレ
キシブル回路基板、ガラス回路基板またはプリント回路
基板などの回路基板を、他の回路基板に電気的に接続す
るために好適に実施される回路基板の接続構造に関する
従来の技術 従来、上記各種の回路基板の$極を他の回路基板の電極
に接続する方法としては、WB(WireBondin
g)法やF C ( Flip Chip)法などがあ
る。
WB法は、AuやAIなどの細線を用いて、方の回路基
板の各電極を、他方の回路基板の対応する各電極に順次
接続する方法である。
FC法は、両回路基板を対向した状態で、たとえば半田
バンプを加熱溶融することによって電極間を接続する方
法である。この方法は、接続すべき電極数に比例して結
線時間も増大してしまう前記W B法と比較して、接続
すべき電極数が増加しても結線時間が変わらないという
特徴を有する。
第3図に、半導体回路基板1と他の回路基板7を、従来
のFC法を用いて接続した平面図を示す。
第3図中、電極接続部は点線で示されている。
また第4図は、第3図の切断面線IV−IVから両回路
基板1,7をその厚み方向に亘って切断した断面図であ
る。第4図を参照して、半導体回路基板1の表面にはア
ルミニウムの配線2が形成され、この配線2上にその一
部がエッチング除去された穿孔部を有する窒化ケイ素か
ら成る表面保護膜3が被着されている。
さらに、この表面保護膜3上には、穿孔部を中心に第1
層4aをクロム、第2層4bを銅、第3層4cを金とす
る3層構造のパッド4が形成され、配線2とともに電極
を楕成している。
一方、他の回路基板7にも上記と同様に、表面保護膜1
0が一部除去され、露出したアルミニウムの配線9上に
、第1層11aをクロム、第2層1lbを銅、第3層1
1cを金とする3層構造のパッド11が形成され、配線
9とともに電極を構成している。
半導体回路基板1の電極と他の回路基板7の電極とは、
半田バンブ5を介して電気的に接続され、さらに、耐湿
性等の信頼性を向上させるために、基板1.7間に樹脂
6が注入されている。
このような半田バンプ5による接続において、半導体回
路基板1自身の不良または接続不良などのために樹脂6
を注入する前に、不良の半導体回路基板を取外す必要が
生じる場合がある。
不良の半導体回路基板1の取外しは、一般に回路基板7
を加熱し、半田バンプ5を軟化させ、力学的に外力を加
えて行われている。
このとき従来は第4図に矢符d1およびd3で示すよう
に、半導体回路基板lのパッド4の外径d1よりも回路
基板7のバッド11の外径d3を小さくして、半田バン
プ5の破断部分を回路基板7に近い部分、すなわちパッ
ド11の第3層11Cと半田バンブ5の接続部付近とし
、かつ、残存する半田の量が一様になるようにして、良
品の半導体回路基板の取付けが容易になるようにしてい
た。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来の接続方法では、両基板1
,7の接続後半田バンプの外径が上下で不均等となって
いる。
このため、たとえば半導体回路基板1の発熱や環境温度
の変化によって半導体回路基板1と回路基板7の熱膨張
率の差に伴う熱応力が発生した場合、半田バンプ5に加
わる熱応力は回路基板7側の方が半導体回路基板1側よ
りも大きくなり、また回路基板7側に応力集中を招き、
回路基板7側の接続信頼性が低下するという問題があっ
た。
したがって本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解
決した回路基板の接続横造を提供することである。
課題を解決するための手段 本発明は、電極を有する第1の回路基板と、第1の回路
基板の電極に対応する位置に電極を有する第2の回路基
板とを、半田バンプを加熱溶融することによって電気的
に接続する回路基板の接続構造において、 第1の回路基板または第2の回路基板のいずれか一方の
回路基板の他方の電極に対応する大きさの電極に、半田
バンプによって接続されない部分を設けることを特徴と
する回路基板の接続構造である。
作  用 本発明に従えば、第1の回路基板tたは第2の回路基板
のいずれか一方の電極に半田バンプによって接続されな
い部分を構成することによって、半田バンプの接続後の
外径を上下均等に保ちながら、接続面積を一方を他方よ
りも小さくすることができる。
実施例 第1図は本発明による回路基板の接続構造の一実施例を
示す断面図で、回路基板7lIlのパツド11に半田が
付かない層12を構成したものである。
第1図を参照して、シリコンまたはガリウムヒ素などの
基板上に拡散層が形成され、これによって多数のトラン
ジスタや、ダイオードなどが構成されている半導体回路
基板1の一方表面には、たとえばAI,Ni,Tiまた
はWなどから成る配線2が形成されている。この配線2
上には、その一部がエッチング除去された穿孔部を有す
る表面保護膜3が設けられている。この表面保護膜は、
たとえばSiN,Sin2またはポリイミドなどから成
る。
さらにこの表面保護M3上には、穿孔部を中心としてス
パッタリング法やエレクトロンビーム法などの蒸着法ま
たはメッキ法などによって、第1層4aをクロム、第2
層4bを銅、第3層4Cを金とする3層楕遣のバッド4
が形成され、配線2とともに電極を構成する. 本実施例では、パッドを3層構造としたけれども、たと
えばパッドは親半田金属層とバリアメタル層との2層構
造にしてもよい。この場合、親半田金属層は、半田バン
ブとの親和性を向上するためのものであって、たとえば
Cu,Ni,Au,Ag,Ptなどの金属およびそれら
の合金を用いることができる。バリアメタル層は、前記
親半田金属層上に設けられた半田バンプ5が拡散して電
極2側へ浸透するのを防止するためのものであり、たと
えばTi,W,Crなとの金属およびそれらの合金が使
用できる. 一方、回路基板7上にも上記と同様に表面保護膜10が
一部除去され、表面が露出した配線9上に、第1層11
aをクロム、第2層1lbを銅、第3層11cを金とす
る3層構造のパツド11が形成され、配線9とともに電
極を構成する。配線9および表面保護膜10を構成する
物質は前記と同様である。
さらに、このパッドll上には、外径(第1図中矢符d
2で示す)がパッドの外径(第1図中矢符d1で示す)
よりも小さい半田が付かない層12が形成されている。
この層12は、たとえばポリイミド、Tiなどから成り
パッドと同様に、スパッタリング法やエレクトロンビー
ム法などの蒸着法あるいはメッキ法などを用いて形成す
る.またこの層12は、接続の信頼性および半導体回路
基1の取り外しを考慮して、パッド11と半田バンプ5
との接続面の50〜95%の範囲を占めるような大きさ
にすることが好ましい。
半導体回路基板1の電極と回路基板7の電極とは、レジ
ストパターン形成法を用いたメッキ法やメタルマスクを
用いた蒸着法などによって形成された半田バンプ5を介
して電気的に接続される。
さらに、耐湿性等の信頼性を向上させるために、両基板
1、7間に樹脂6を注入してもよい。
以上、本発明の回路基板の接続構造によると、半田バン
ブ5の外径が上下均等になり、さらに回路基板7側では
層12の部分を除くパッド11面で半田バンブ5による
接続が行われる。
第2図も本発明による回路基板の接続構造の一実施例を
示す断面図で、回路基板7側のパツド11内側に半田が
付かない部分を構成したものである. 第2図を参照して、シリコンまたはガリウムヒ素などの
基板上に拡散層が形成され、これによって多数のトラン
ジスタや、ダイオードなどが構成されている半導体回路
基板1の一方表面には、たとえばAI ,Ni,Tiま
たはWなどから成る配M.2が形成されている。この配
線2上には、その一部がエッチング除去された穿孔部を
有する表面保護膜3が設けられている。この表面保護膜
は、たとえばSiN,Sin2またはポリイミドなどか
ら成る。
さらにこの表面保護膜3上には、穿孔部を中心としてス
パッタリング法やエレクトロンビーム法などの蒸着法ま
たはメッキ法などによって、第1層4aをクロム、第2
層4bを銅、第3層4Cを金とする3層構造のパッド4
が形成され、配線2とともに電極を構成する。
本実施例では、パッドを3層構造としたけれども、たと
えばパッドは親半田金属層とバリアメタル層との2層構
造にしてもよい。この場合、親半田金属層は、半田バン
プとの親和性を向上するためのものであって、たとえば
Cu,Ni,AuAg,Ptなどの金属およびそれらの
合金を用いることができる。バリアメタル層は、前記親
半田金属層上に設けられた半田バンプ5が拡散して電極
2側へ浸透するのを防止するためのものであり、たとえ
ばTi,W,Crなとの金属およびそれらの合金が使用
できる。
一方、回路基板7上にも上記と同様に、表面保護膜10
が一部除去され、露出した配線9上に3層構造のパッド
11が形成されている。このパツド11は、第1層11
aを半田が付かないポリイミt’、Tiなとの材料、第
2層1lbを銅、第3層11cを金で横成しており、第
2層1lbおよび第3層11cには、エッチングによっ
て第2図中矢符で示す外径d2の穿孔部を設けている。
半導体回路基板1の電極と回路基板7の電極とは、レジ
ストパターン形成法を用いたメッキ法やメタルマスクを
用いた蒸着法などによって形成された半田バンプ5を介
して電気的に接続される。
さらに、耐湿性等の信頼性を向上させるなめに、両基板
1.7間に樹脂6を注入してもよい。
以上、本発明の回路基板の接続楕造によると、半田バン
プ5の外径が上下均等になるとともに、回路基板7側て
は、穿孔部を除くパッド11面で半田バンプによる接続
が行われる。
発明の効果 以上説明したように、第1の回路基板または第2の回路
基板のいずれか一方の電極に、半田バンプによって接続
されない部分を構成して接続面積を他方よりも小さくす
るとともに、半田バンプの外径を上下対称の安定した形
状に保つことによって、不良の回路基板の交換性を損な
うことなく、従来のような半田バンプ接続部への応力集
中を緩和することができて、接続信頼性が向上する6
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の回路基板の接続楕造を示す断面図、第
2図は本発明の回路基板の接続構造を示す断面図、第3
図は従来技術の回路基板の接続構造を示す平面図、第4
図は従来技術の回路基板の接続構造を示す断面図である
。 l・・・半導体回路基板、2・・・配線、3・・・表面
保護膜、4・・・パッド、5・・・牛田バンブ、6・・
・樹脂、7・・回路基板、9・・・配線、10・・・表
面保護膜、11バソド、12・・半田が付かない層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電極を有する第1の回路基板と、第1の回路基板の電極
    に対応する位置に電極を有する第2の回路基板とを、半
    田バンプを加熱溶融することによって電気的に接続する
    回路基板の接続構造において、 第1の回路基板または第2の回路基板のいずれか一方の
    回路基板の他方の電極に対応する大きさの電極に、半田
    バンプによって接続されない部分を設けることを特徴と
    する回路基板の接続構造。
JP1401890A 1990-01-24 1990-01-24 回路基板の接続構造 Pending JPH03218644A (ja)

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JP1401890A JPH03218644A (ja) 1990-01-24 1990-01-24 回路基板の接続構造

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999010928A1 (en) * 1997-08-21 1999-03-04 Citizen Watch Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
US7119003B2 (en) 2001-06-20 2006-10-10 International Business Machines Corporation Extension of fatigue life for C4 solder ball to chip connection
JP2008252053A (ja) * 2007-03-05 2008-10-16 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
USRE42158E1 (en) 2004-02-18 2011-02-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and manufacturing method thereof
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JP2018536994A (ja) * 2015-11-27 2018-12-13 スナップトラック・インコーポレーテッド 薄いはんだストップ層を備える電子部品及び製造方法

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