JPH0465536B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、配線技術、特に、高密度配線技術に
関し、たとえば、半導体装置における外部引き出
し用の配線技術に利用して有効なものに関する。

［背景技術］ 従来、半導体装置として、ワイヤを用いずに、
半導体ペレツトがはんだ接続により絶縁基板の外
部引き出し用配線に直接接続されてなるもの（以
下、フエイスダウンボンデイング方式によるIC
という。）がある（JIS用語辞典、電気編、321
〜322頁）。

このフエイスダウンボンデイング方式による
ICにおいては、絶縁基板の配線上にはんだ接続
用のバンプを形成する必要がある。

かかるバンプの形成方法として、次のような方
法が考えられる。第１は、絶縁基板にスルーホー
ルを穿設するとともに、スルーホールに導体を充
填し、この導体上のみにバンプを形成する方法で
ある。第２は、絶縁基板上に配線を厚膜形成した
後、配線上に絶縁膜の所要部分を露出させて厚膜
形成し、この露出部分上にバンプを形成する方法
である。

しかし、かかる第１方法にあつては、高精度の
スルーホール形成が要求されるため、コスト高と
なり、かつスルーホール導体における配線抵抗が
大きくなるという問題点がある。さらに、かかる
第２方法にあつては、絶縁膜の縁によつてはんだ
ダムが形成されるため、バンプの精度が低下する
という問題点があることが、本発明者によつて明
らかにされた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、配線の一部に高精度のバンプ
が安価に形成でき、かつ配線抵抗小にして高密度
化が可能な配線技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、多ピン化に対応可
能な信頼性の高いピングリツドアレイ型半導体パ
ツケージを安価に得ることの可能な技術を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特
徴は、本明細書の記述および添付図面から明らか
になるであろう。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、ボンデイング材料に対して非親和性
の材料を用いて絶縁基板上に薄膜形成された配線
と、前記ボンデイング材料に対して非親和性の材
料を用いて前記配線の一部に薄膜形成され、か
つ、少なくとも大小の矩形の外形線上において互
いに千鳥状に配列された台座と、前記ボンデイン
グ材料に対して親和性の材料を用いて前記台座上
に形成されたボンデイングパツドと、前記ボンデ
イングパツド上にバンプを介して電気的に接続さ
れた半導体ペレツトと、前記絶縁基板の周辺に立
設され、かつ、前記配線と電気的に接続されたピ
ンとを有することにより、高精度のバンプを安価
に形成することを可能にするものである。これに
より、高密度配線を安価に可能にすることができ
る。

また、多ピン化に対応可能な信頼性の高いピン
グリツドアレイ型半導体パツケージを安価に得る
ことができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例である半導体装置を
示す一部省略分解斜視図、第２図はその縦断面
図、第３図は要部の拡大斜視図、第４図はその断
面図である。

本実施例において、この半導体装置は、配線基
板としてのベース１を備えており、このベース１
はセラミツクから形成された絶縁基板２を備えて
いる。絶縁基板２上には複数条の配線３が互いに
電気的に独立してほぼ放射状に形成され、配線３
の内側端末部には配線３の線幅以上の直径を有す
るほぼ円形状の台座４が一体的に形成されてい
る。

台座４群は大中小径の正方形の外形線上におい
て互いに千鳥形状に高密度に配列され、この配列
は後記する半導体ペレツト８における相手方バン
プ１０の配列に対応されている。

台座４の外形線内には、台座よりも小さい直径
を有する円形状のボンデイングパツド５が形成さ
れている。台座４および配線３はボンデイング材
料に対し非親和性を呈するようになつているが、
このパツド５はボンデイング材料に対し親和性を
呈するようになつている。

ボンデイングパツド５上には、はんだ材料等の
ボンデイング材料からなるバンプ６がほぼ切欠円
球形状に形成されている。

絶縁基板２の周辺部には複数本のピン７がほぼ
正方形の外形線上において等ピツチにかつアキシ
ヤルに配列されてグリツドされており、ピン７は
配線３の外側端未部に電気的に接続されている。

本実施例においては、第１図および第２図に示
すように、配線３において、バンプ６を形成する
部分と、ピン７を接続する部分、すなわち、ピン
７を挿入するスルーホールとが位置的に離れて形
成されている。このため、バンプ６の形成による
制約を受けることなく、そのスルーホールを形成
することができるので、スルーホールの形成に高
い精度を必要としない。

半導体ペレツト８には集積回路（図示せず）が
形成され、その回路の電極パツド９には、はんだ
材料等ボンデイング材料からなる複数のバンプ１
０がほぼ切欠球形状に形成されている。バンプ１
０群はベース１の相手方バンプ６群に対応するよ
うに規則的に配設されている。。

前記構成にかかる半導体ペレツト８はベース１
に、適当な位置合わせ手段によつて相互のバンプ
１０および６を整合された後（便宜上、第２図は
バンプ相互の整合状態を示している。）、加熱炉、
はんだ槽等からなる適当な加熱手段によつて多点
のバンプを同時に溶融一体化されることにより、
電気的かつ機械的に接続される（図示しないが、
バンプ相互は溶融一体化してほぼ円柱体となる）。

このようにして、バンプ６，１０の溶融体によ
りベース８とを接続されてなる半導体装置は、接
続点数が増加してもボンデイング作業時間が殆ん
ど変わらないことに大きな利点があり、高密度実
装が可能である。

前記構成にかかるベース１において、配線３、
台座４およびボンデイングパツド５は薄膜形成に
より多層構造に作られる。

すなわち、本実施例においては、配線３、台座
４およびボンデイングパツド５の微細化が可能で
ある。

絶縁基板２上にメタルマスクやリソグラフイー
処理によるマスキングが施された後、蒸着処理や
スパツタリング処理等の薄膜形成技術を用いて、
チタン（Ti）からなる下地層１１（第４図参
照）、銅（Cu）からなる導電層１２およびTiから
なる表面層１３が順次多重成膜されることによ
り、多層構造の配線３およびこれと一体の台座４
が絶縁基板２上に形成される。

ここで、下地層１１によりセラミツク製の絶縁
基板２に対する密着強度が確保される。かつ、導
電層１２により配線抵抗の小さい導電性が、表面
層１３によりはんだに対する非親和性が、それぞ
れ確保されることになる。

かかる台座４の表面層１３における中央部を残
してマスキングが施された後、薄膜形成技術を用
いて、Cu等の良導電性およびはんだ親和性を有
する材料によりボンデイングパツド５が所望の直
径を有するほぼ円形に成膜形成される。

このように薄膜形成されたボンデイングパツド
５上には、はんだ材料からなるバンプ６が、はん
だデイツプ法や、印刷等厚膜形成法等により形成
される。このとき、ボンデイングパツド５以外の
配線３および台座４の表面層１３ははんだに対し
非親和性になつているため、はんだはボンデイン
グパツド５にのみ付着することになり、しかも、
当該付着量はパツド５の面積に依存し、かつパツ
ド５が薄膜形成されることにより当該面積が高精
度に設定されているため、はんだバンプ６の大き
さは極めて高精度に制御されることになる。ま
た、パツド５上のはんだは溶融状態において表面
張力により切欠球体になるが、パツド５の周囲に
ダム等の障害物が存在しないため、極めて高精度
の真球体が作り出されることになる。

このようにして高精度に形成されたバンプ６に
おいて、半導体ペレツト８をフエイスダウンボン
デイングすると、電気的、機械的接続の極めて良
好な半導体装置が得られる。

なお、前記構成にかかるベース１において、絶
縁基板２のスルーホールにピン７がグリツドされ
ているが、このスルーホールはバンプを形成する
ためのものではないため、高い精度は必要でな
い。

したがつて、スルーホール形成のコストは少な
くて済み、また、このスルーホールにおける電気
抵抗は自由に設計可能であるため、配線抵抗につ
いての制約にはならない。

［効果］ (1) 台座を有する配線を絶縁基板上に形成すると
ともに、台座内にボンデイングパツドを形成
し、このバツド上にバンプを形成することによ
り、高精度のスルーホール形成、大抵抗のスル
ーホール導体、および絶縁層によるダムが省略
できる。

(2) 上記(1)より配線の一部に高精度のバンプが安
価に形成でき、小抵抗で、高密度な配線が得ら
れる。

(3) 配線および台座を薄膜形成することにより、
微細化が可能になるため、バンプの配列の設計
についての自由度が増加でき、高密度化が可能
になる。

(4) 台座４群を千鳥状に配列したことにより、台
座４の高密度化が可能となる。

(5) 配線および台座の表面をボンデイング材料に
対し非親和性の材料から形成することにより、
ボンデイングパツドにのみ材料が親和すること
になるため、高精度の球形のバンプが得られ
る。

(6) 配線３および台座４の表面をボンデイング材
料である半田に対して非親和性の材料から形成
したことにより、配線３や台座４に半田が付着
するのを抑制することができるので、配線３等
に半田が付着することに起因する隣接する配線
３，３間の短絡不良等を抑制でき、信頼性を向
上させることができる。

(7) 上記(1)〜(6)により、多ピン化に対応可能な信
頼性の高いピングリツドアレイ型半導体パツケ
ージを安価に提供することができる。

以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

たとえば、配線および台座はクロム（Cr）と
Cuとの組み合わせ等で形成してもよいし、３層
構造に限らず、１層に形成してもよく、また薄膜
に限るものではない。

絶縁基板はセラミツクで形成するに限らずガラ
スエポキシ、ポリイミド等の絶縁材料により形成
してもよい。

ボンデイングパツドは台座の表面層の中央部を
除去してドーナツ状にし台座の中心部を露出せし
めることにより形成してもよい。

バンプははんだ材料に限らず、銀ろう材等他の
ボンデイング材料を用いて形成することができ
る。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によつてなさ
れた発明をその背景となつた利用分野であるフエ
イスダウンボンデイング型ICにおけるベースに
適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではなく、たとえば、半導体装置等の電
子部品を実装するためのプリント配線基板等に適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、
第２図はその縦断面図、第３図は要部の拡大斜視
図、第４図はその断面図である。 １…ベース（配線基板）、２…絶縁基板、３…
配線、４…台座、５…ボンデイングパツド、６…
バンプ、７…ピン、８…半導体ペレツト、９…電
極パツド、１０…バンプ、１１…下地層、１２…
導電層、１３…表面層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボンデイング材料に対して非親和性の材料を
   用いて絶縁基板上に薄膜形成された配線と、前記
   ボンデイング材料に対して非親和性の材料を用い
   て前記配線の一部に薄膜形成され、かつ、少なく
   とも大小の矩形の外形線上において互いに千鳥状
   に配列された台座と、前記ボンデイング材料に対
   して親和性の材料を用いて前記台座上に形成され
   たボンデイングパツドと、前記ボンデイングパツ
   ド上にバンプを介して電気的に接続された半導体
   ペレツトと、前記絶縁基板の周辺に立設され、か
   つ、前記配線と電気的に接続されたピンとを有す
   ることを特徴とするピングリツドアレイ型半導体
   パツケージ。 ２ 前記配線および台座は、銅層の上下にチタン
   層またはクロム層を形成してなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のピングリツドアレ
   イ型半導体パツケージ。