JPH0529363A - 配線基板 - Google Patents

配線基板

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JPH0529363A
JPH0529363A JP3181171A JP18117191A JPH0529363A JP H0529363 A JPH0529363 A JP H0529363A JP 3181171 A JP3181171 A JP 3181171A JP 18117191 A JP18117191 A JP 18117191A JP H0529363 A JPH0529363 A JP H0529363A
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JP
Japan
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wiring board
land
melting point
semiconductor chip
point metal
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JP3181171A
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Keiko Sogo
啓子 十河
Keisuke Matsunami
敬祐 松波
Toshifumi Nakamura
利文 中村
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Sony Corp
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    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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  • Die Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品例えば半導体チップと配線基板の接
続部分における高さを、短絡現象を生じさせることなく
十分に確保できるようにして、配線基板の高密度実装、
多機能化を促進させる。 【構成】 絶縁性基材1上に導体層をパターニングして
配線パターンと共にランド2を形成した後、ランド2以
外の部分にソルダーレジスト3を被覆・形成し、このラ
ンド2上にめっき等の析出法やスタッドバンプ等を用い
て選択的に高融点金属等4を形成する。そして、この高
融点金属等4上にめっき等の析出法やDiP、スタッド
バンプ等を用いて低融点金属等5を形成して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面に、半導体チップ
等の電子部品が実装される導体層により形成されたラン
ドを有する配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】これまでの半導体チップの接合方式とし
ては、半導体チップを樹脂パッケージ内に封止して構成
したICをプリント配線基板に接続するという方法が一
般的であった。しかし、プリント配線基板の配線パター
ンがファインピッチ化してくると、上記方法では、実装
密度が上がらないという問題がある。そこで、現在で
は、直接半導体チップをプリント配線基板に接続するこ
とにより、実装密度を向上させるようにしている。
【0003】半導体チップを直接配線基板に接合させる
方式としては、金線を使用したワイヤボンディング法や
配線基板あるいは半導体チップにバンプを形成してこの
バンプを介して半導体チップを接続する方法(バンプ
法)がある。前者のワイヤボンディング法は、後者のバ
ンプ法に比べて作業性及び実装密度が劣ることから、今
日では、後者のバンプ法が実装密度を上げる技術として
注目されている。
【0004】このバンプ法は、具体的には、半導体チッ
プのアクティブ面(表面)を下向きにして配線基板と向
い合わせ、更に双方の接続点をバンプを介して電気的に
接続させるというものである(フェースダウン接合方
式)。
【0005】従来の配線基板は、図5に示すように、絶
縁性基材11上に形成した導体層によるランド12上に
例えば厚み3〜5μm程度の共晶はんだ13を形成する
ようにしている。尚、14はソルダーレジストである。
【0006】そして、バンプ付き半導体チップCを配線
基板上に実装する場合は、図6に示すように、配線基板
のランド12上に半導体チップCを配置した後、共晶は
んだ13(図6では図示せず)が溶融する温度、例えば
約300℃にてリフロー処理することにより、共晶はん
だ13を溶融させて半導体チップCのバンプ15を配線
基板上のランド12に電気的に接続するようにしてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近時、半導体チップC
においては、その高密度実装、多機能化につれて、その
サイズが大きくなり、それに伴って、配線基板上に形成
されるランド12間の狭ピッチ化が進められている。
【0008】半導体チップCのサイズが大きくなると、
配線基板と半導体チップCの熱膨張係数の違いが大きく
影響するようになり、高温〜低温へという温度サイクル
において、配線基板と半導体チップCの熱による伸縮の
不整合が無視できなくなってきている。
【0009】即ち、熱による伸びについてみてみると、
図7に示すように、熱による半導体チップCの伸び率に
対して配線基板の熱による伸び率が非常に大きく、その
熱応力(歪)が半導体チップCと配線基板との接続部分
であるバンプ15に集中し、その接続部分において断線
が生じ易くなる。
【0010】そこで、半導体チップCと配線基板の熱に
よる伸縮の違いによって生じる熱応力(歪)を緩和する
ためには、接続部分を高くすることが有効である。即
ち、接続部分を高くすることによって、接続部分に柔軟
性をもたせ、これにより上記熱応力(歪)を緩和させ
る。
【0011】ところで、従来の配線基板においては、ラ
ンド12上に共晶はんだ13を介して半導体チップCの
バンプ15を接続するようにしているため、接続部分の
高さは、半導体チップCのバンプ15のみに依存してい
ることになる。従って、接続部分の高さを熱応力(歪)
を吸収できるほどに高くするためには、図8Aに示すよ
うに、ランド12上に形成される共晶はんだ13の厚み
tを厚くするしかない。
【0012】しかしながら、単に共晶はんだ13の厚み
tを厚くした場合、その後のリフロー処理によって共晶
はんだ13を溶融させた際、その溶融した共晶はんだ1
3が横方向に広がり、隣接するバンプ15あるいはラン
ド12とブリッジ(短絡)16を形成するという不都合
が生じる。これは、特にランド12間が狭ピッチ化され
た配線基板において多発し、該配線基板の信頼性(はん
だ付けに関する信頼性)を著しく劣化させるという問題
がある。
【0013】従って、従来の配線基板においては、サイ
ズの大きい半導体チップCの実装を行うことができず、
また、その高密度実装、多機能化には自ずから限界があ
った。
【0014】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、電子部品例えば半導
体チップと配線基板の接続部分における高さを、短絡現
象を生じさせることなく十分に確保でき、高密度実装、
多機能化を促進させることができる配線基板を提供する
ことにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に、電子
部品Cが実装されるランド2が形成された配線基板にお
いて、ランド2上に、互いに異なる融点をもつ2種の金
属、あるいは合金を2層に形成して構成する。
【0016】例えば、ランド2上に、高融点の金属又は
その合金4を形成し、該高融点の金属又はその合金4上
に低融点の金属又はその合金5を積層して構成する。
【0017】
【作用】上述の本発明の構成によれば、電子部品Cと配
線基板の接続部分に互いに異なる融点をもつ2種の金属
あるいは合金を形成、特に配線基板のランド2上に、高
融点の金属又はその合金4を形成し、該高融点の金属又
はその合金4上に低融点の金属又はその合金5を積層す
るようにしたので、電子部品Cを配線基板に実装する際
に行われるリフロー処理において、上層の低融点の金属
又はその合金4のみが溶融することとなる。
【0018】そのため、この接続部分の高さを大きくし
ても、溶融した低融点の金属又はその合金5の横方向へ
の広がりはほとんど行われない。即ち、接続部分間を短
絡させるブリッジは生じない。従って、接続部分の高さ
を大きくすることが可能となり、配線基板と電子部品C
の熱膨張係数の違いにより生じる熱応力(歪)を吸収す
ることができ、電子部品Cを実装した配線基板の信頼性
(はんだ付けの信頼性等)を向上させることができる。
【0019】
【実施例】以下、図1〜図4を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図1は、本実施例に係る配線基板の要
部(電子部品の接続部分)を示す構成図である。
【0020】この配線基板は、絶縁性基材1上に導体層
をパターニングして形成された配線パターン(図示せ
ず)を有し、特に、チップ部品実装部分において、上記
配線パターンから延びる多数のランド(図示の例ではラ
ンドを代表的に1つで示す)2が同じく導体層にて形成
されている。尚、このランド2以外の部分にはソルダー
レジスト3が被覆されている。
【0021】しかして、本例においては、ランド2上に
高融点の金属又はその合金(以下、単に高融点金属等と
記す)4と低融点の金属又はその合金(以下、単に低融
点金属等と記す)5が順に積層されて構成されている。
【0022】次に、上記本例に係る配線基板の形成方法
を図3に基いて説明する。尚、図1と対応するものにつ
いては同符号を記す。
【0023】まず、図3Aに示すように、絶縁性基材1
上に導体層をパターニングして配線パターンと共にラン
ド2を形成した後、ランド2以外の部分にソルダーレジ
スト3を被覆・形成する。本例ではランド2の幅dを7
5〜100μmに設定し、ランド2間のピッチを約15
0μmの狭ピッチに設定してある。
【0024】次に、図3Bに示すように、ランド2上に
めっき等の析出法やスタッドバンプ等を用いて選択的に
高融点金属等4を形成する。この高融点金属等4として
は、例えばSu5%−Pb95%はんだやAu,Cu,
Ag入りはんだ等を用いることができる。
【0025】次に、図3Cに示すように、上記高融点金
属等4上にめっき等の析出法やDiP、スタッドバンプ
等を用いて低融点金属等5を形成して本例に係る配線基
板を得る。この低融点金属等5としては、共晶はんだ、
Bi入りはんだ、In−Bi系合金などを用いることが
できる。
【0026】ここで、ランド2上に形成される高融点金
属4及び低融点金属等5の形状としては、図1及び図3
で示す形状のほか、図2Aに示すように、スタッドバン
プを2段重ねとした形状や、図2Bに示すように、析出
法で形成した場合に生じる山形状のものがある。
【0027】次に、本例に係る配線基板のランド2上に
バンプ付き半導体チップCを実装する場合について図4
を参照しながら説明する。
【0028】まず、図4Aに示すように、半導体チップ
Cを、配線基板に対して位置決めしながらがら配線基板
の半導体チップCの接続部分上に配置する。
【0029】次に、図4Bに示すように、リフロー処理
して上層の低融点金属等5を溶融させながら半導体チッ
プCをランド2上(正確には溶融された低融点金属等5
上)に載置する。このとき、配線基板のランド2と半導
体チップのバンプ6とが高融点金属等4及び低融点金属
等5を介して電気的に接続される。
【0030】ここで、例えば、高融点金属等4にSu5
%−Pb95%はんだ(溶融温度域300〜315℃)
を用い、低融点金属等5にSu60%−Pb40%の共
晶はんだ(溶融温度域183〜189℃)を用いると、
200℃程度のリフロー処理により、図4Bに示すよう
に、低融点金属等5の横方向への広がりは生じずに、半
導体チップCのバンプ6と配線基板のランド2とを強固
に接続することができる。特に、この場合、低融点金属
等5と高融点金属等4として夫々Su−Pb系はんだを
用いたので、界面の接合性が良好となり、はんだ付けに
関する信頼性が大幅に向上する。
【0031】上述のように、本例によれば、配線基板の
ランド2上に、高融点金属等4を形成し、該高融点金属
4上に低融点金属等5を積層するようにしたので、半導
体チップCを配線基板に実装する際に行われるリフロー
処理において、上層の低融点金属等4のみが溶融するこ
ととなる。
【0032】そのため、高融点金属等4及び低融点金属
等5の厚みを厚くして、接続部分の高さを大きくしたと
しても、溶融した低融点金属等5の横方向への広がりは
ほとんど生じない。即ち、ランド2間を短絡させるブリ
ッジは生じない。従って、接続部分の高さを大きくする
ことが可能となり、配線基板と半導体チップCの熱膨張
係数の違いにより生じる熱応力(歪)を吸収することが
でき、半導体チップCを実装した配線基板の信頼性(は
んだ付けの信頼性等)を向上させることができる。この
ことは、配線基板の高密度実装、多機能化を促進できる
ことにつながる。
【0033】
【発明の効果】本発明に係る配線基板によれば、電子部
品例えば半導体チップと配線基板の接続部分における高
さを、短絡現象を生じさせることなく十分に確保でき
る。これにより、配線基板の高密度実装、多機能化を促
進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る配線基板の要部(電子部品の接
続部分)を示す構成図。
【図2】本実施例に係る高融点金属等及び低融点金属等
の形状を示す説明図。
【図3】本実施例に係る配線基板の形成方法を示す工程
図。
【図4】本実施例での半導体チップの実装過程を示す説
明図。
【図5】従来例に係る配線基板の要部(電子部品の接続
部分)を示す構成図。
【図6】従来例での半導体チップの実装過程を示す説明
図。
【図7】半導体チップと配線基板の熱による伸び率の違
いを示す説明図。
【図8】従来例に係る配線基板の不都合点を示す説明
図。
【符号の説明】
1 絶縁性基材 2 ランド 3 ソルダーレジスト 4 高融点金属等 5 低融点金属等 6 バンプ C 半導体チップ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年9月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】そして、バンプ付き半導体チップCを配線
基板上に実装する場合は、図6に示すように、配線基板
のランド12上に半導体チップCを配置した後、共晶は
んだ13(図6では図示せず)が溶融する温度、例えば
230℃にてリフロー処理することにより、共晶はん
だ13を溶融させて半導体チップCのバンプ15を配線
基板上のランド12に電気的に接続するようにしてい
る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】ここで、例えば、高融点金属等4にSu5
%−Pb95%はんだ(溶融温度域300〜315℃)
を用い、低融点金属等5にSu60%−Pb40%の共
晶はんだ(溶融温度域183〜189℃)を用いると、
230℃程度のリフロー処理により、図4Bに示すよう
に、低融点金属等5の横方向への広がりは生じずに、半
導体チップCのバンプ6と配線基板のランド2とを強固
に接続することができる。特に、この場合、低融点金属
等5と高融点金属等4として夫々Su−Pb系はんだを
用いたので、界面の接合性が良好となり、はんだ付けに
関する信頼性が大幅に向上する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に、電子部品が実装されるランドが
    形成された配線基板において、 上記ランド上に、互いに異なる融点をもつ2種の金属、
    あるいは合金が2層に形成されていることを特徴とする
    配線基板。
  2. 【請求項2】 上記ランド上に、高融点の金属又はその
    合金が形成され、該高融点の金属又はその合金上に低融
    点の金属又はその合金が積層されていることを特徴とす
    る請求項1記載の配線基板。
JP3181171A 1991-07-22 1991-07-22 配線基板 Pending JPH0529363A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3181171A JPH0529363A (ja) 1991-07-22 1991-07-22 配線基板

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3181171A JPH0529363A (ja) 1991-07-22 1991-07-22 配線基板

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ID=16096131

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