JPH05315337A - 半導体装置用電極とその実装体 - Google Patents

半導体装置用電極とその実装体

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JPH05315337A JP4119341A JP11934192A JPH05315337A JP H05315337 A JPH05315337 A JP H05315337A JP 4119341 A JP4119341 A JP 4119341A JP 11934192 A JP11934192 A JP 11934192A JP H05315337 A JPH05315337 A JP H05315337A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置と回路基板とを容易に、かつ、信
頼性高く接続することができる半導体装置用電極とその
実装体を提供する。 【構成】 半導体装置の電極パッド2部上に台座部3a
と頂上部3bとからなる2段突起状バンプ電極3が備え
られる。バンプ電極3の頂上部にのみ少なくともBiS
n導電フィラーを含む導電性接着剤からなる接合層4が
形成される。また上記半導体装置用電極が導電性接着剤
層4を介して回路基板6上のCuからなる端子電極7に
直接接合される。 【効果】 2段突起状バンプ電極3により導電性接着剤
の拡がりが規制され、微細ピッチでの接合が実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を回路基板
に実装する際の半導体装置用電極とその実装体に関する
ものであり、特にフェースダウンで実装される半導体装
置用電極とその実装体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置を回路基板上へ実装す
るには半田付けが利用されることが多かったが、近年、
半導体装置のパッケージが小型化し、かつ接続端子数が
増加したことにより、接続端子間隔が狭くなり、従来の
半田付け技術で対処することは次第に困難になってき
た。
【0003】そこで最近では、半導体装置を回路基板上
に直付けして実装面積を小型化し、回路基板の効率的使
用を図ろうとする方法が考案されている。なかでも、半
導体装置を回路基板に接続するに際し、アルミ電極パッ
ド上にあらかじめ密着金属や拡散防止金属の蒸着膜を形
成し、さらにその上にメッキにより半田層を形成してな
る電極構造を有する半導体装置を製造し、この半導体装
置を回路基板に下向き(フェースダウン)に積載して高
温に加熱することにより半田と回路基板の端子電極とを
融着させてなる実装構造が、接続後の機械的強度が強
く、一括して接続できることなどから有効な方法である
とされている(たとえば、工業調査会、1980年1月
15日発行、日本マイクロエレクトロニクス協会編、
『IC化実装技術』)。
【0004】以下に図面を参照しながら、従来の半導体
装置用電極とその実装体の一例について説明する。図3
は従来の半田バンプ電極を有する半導体装置用電極を示
す概略説明図であり、図4は上記半導体装置の実装体を
示す概略説明図である。
【0005】図3において、8は半導体装置のIC基板
であり、9はアルミ電極パッドである。10は密着金属
膜であり、11は拡散防止金属膜である。12は半田突
起であり、13はパッシベーション膜である。図4にお
いて、14は回路基板であり、15は端子電極である。
【0006】以上のように構成された従来の半田バンプ
電極を有する半導体装置用電極とその実装体について、
以下にその製造方法の概略を説明する。まず、半導体装
置のIC基板8のアルミ電極パッド9上にCuなどの密
着金属膜10およびCrなどの拡散防止金属膜11を蒸
気により形成する。その後、電極部以外をフォトレジス
ト13で覆い、メッキ法により拡散防止金属膜11上に
半田を析出させる。次に半田リフローを行うことによっ
て、半田突起12を形成し、図3の半田バンプ電極を得
る。
【0007】さらに、上記のようにして得た半田バンプ
電極を有する半導体装置を、回路基板14の所定の位置
に位置合わせを行ってフェースダウンで積載した後、2
00〜300℃の高温に加熱し半田突起12を溶融して
端子電極15に融着させることにより半導体装置の実装
を行う。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな半田バンプ電極を有する半導体装置用電極やその実
装体は、1.半導体装置のアルミ電極パッド上に密着金
属膜や拡散防止金属膜が必要であるため電極構造が複雑
となり、汎用性に欠ける、2.半田を溶融する際に高温
に加熱する必要があり、熱応力の影響を受ける、3.高
温に加熱し半田を溶融して端子電極と接続する際に、I
C基板と回路基板とのギャップを維持することが出来
ず、そのため半田が広がって隣接部とショートする危険
性がある、4.熱膨張率の異なるIC基板と回路基板と
を半田で接続しているため、熱応力に対して脆い、など
といった課題を有していた。
【0009】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、半導体装置と回路基
板とを容易に信頼性高く接続することのできる半導体装
置用電極とその実装体を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、フェースダウンで回路基板に実装される半
導体装置用電極であって、半導体装置の電極パッド部上
に台座部と頂上部からなる2段突起状バンプ電極が備え
られ、上記2段突起状バンプ電極の頂上部にのみ少なく
ともBiSn導電フィラーを含む導電性接着剤からなる
接合層が形成されていることを特徴とする半導体装置用
電極を提供する。
【0011】さらに本発明は、半導体装置用電極がフェ
ースダウンで回路基板に実装された半導体装置の実装体
であって、半導体装置の電極パッド部上の2段突起状バ
ンプ電極が少なくともBiSn導電フィラーを含む導電
性接着剤からなる接合層を介して回路基板上端子電極に
電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置の
実装体を提供する。
【0012】2段突起状のバンプ電極は、Au等の金属
を用い、ワイヤボンディング等の方法により形成するこ
とができる。回路基板上の端子電極にはCuを使用する
ことができる。また、BiSnの導電フィラーを含む導
電性接着剤は少なくともBiSnの導電フィラーを含ん
でおればよい。
【0013】
【作用】本発明は、半導体装置の電極パッド部上に直
接、2段突起状バンプ電極よりなり頂上部にのみ少なく
ともBiSn導電フィラーを含む導電性接着剤からなる
接合層が形成された電極を構成することにより、半導体
装置を回路基板の端子電極に接合する際に接合層が隣接
部とショートすることなく微細ピッチで接合可能とな
る。しかも回路基板のCu端子電極に直接接合すること
ができるため、信頼性の高い半導体装置の実装体を得る
ことができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例の半導体装置用電極
とその実装体について、図面を参照しながら説明する。
【0015】図1は、本発明の一実施例における半導体
装置用電極を示す概略説明図であり、図2は、上記実施
例の電極を有する半導体装置の実装体を示す概略説明図
である。
【0016】図1において、1は半導体装置のIC基板
であり、2はアルミ電極パッドである。3は台座部3a
と頂上部3bからなる2段突起状バンプ電極であり、4
は2段突起状バンプ電極3の頂上部3bにのみ形成され
たBiSnの導電フィラーを含む導電性接着剤からなる
接合層である。5はパッシベーション膜である。図2に
おいて、6は回路基板であり、7はCuからなる端子電
極である。
【0017】以上のように構成された半導体装置用電極
とその実装体とを製造するときには、まず、半導体装置
のIC基板1のアルミ電極パッド2上に通常のワイヤボ
ンディング技術によってAuワイヤの先端のAuボール
を固着し、その後Auワイヤを切断することにより、台
座部3aと頂上部3bとを有する2段突起状バンプ電極
3を形成する。
【0018】次に、2段突起状バンプ電極3の頂上部に
のみ、BiSn導電フィラーを含む導電性接着剤からな
る接合層4を転写法や印刷法によって形成する。上記に
より、汎用の半導体装置のアルミ電極パッド2上に、2
段突起状バンプ電極3よりなり、頂上部にのみBiSn
導電フィラーを含む導電性接着剤からなる接合層4が形
成された半導体装置用電極が容易に得られる。
【0019】本発明の半導体装置用電極は、上記のよう
に通常のワイヤボンディング装置によって2段突起形状
のバンプ電極を得ることが出来るため、通常のアルミ電
極パッドを有する汎用の半導体装置を用いることが可能
となり、極めて汎用性が高い。
【0020】さらに、以上のようにして得た電極を有す
る半導体装置を、回路基板6の所定の位置に位置合わせ
を行ってフェースダウンで積載した後、150℃以上に
加熱しBiSn導電フィラーを含む導電性接着剤からな
る接合層4を硬化させて2段突起状バンプ電極3をCu
からなる端子電極7に接着させる。かつ、これと同時
に、BiSn導電フィラーを含む導電性接着剤からなる
接合層4とCuからなる端子電極7との接着界面におい
て導電性接着剤中のBiSnを端子電極のCuに拡散結
合させることによって、半導体装置の実装体を得る。
【0021】この半導体装置用電極を回路基板6の端子
電極7に接続する際に、2段突起状バンプ電極3により
IC基板1と回路基板6とのギャップを維持することが
でき、かつ、頂上部にのみBiSn導電フィラーを含む
導電性接着剤からなる層4が形成されている。このた
め、導電性接着剤の拡がりを規制することが可能とな
り、隣接部とショートする危険性のない、微細ピッチで
接続可能な半導体装置の実装体が得られる。
【0022】本発明の半導体装置の実装体によれば、本
発明の2段突起状バンプ電極を用いることにより従来の
半田バンプ電極による実装体では不可能であった半田の
拡がりの規制が可能となり、極めて安定で信頼性が高
く、かつ、高密度に半導体装置を実装することができ
る。
【0023】なお、本実施例では2段突起状バンプ電極
をワイヤボンディング装置を用いて形成するとしたが、
その形状が2段突起状であればメッキなど他の方法で形
成してもよい。
【0024】また、バンプ電極をAuからなるものとし
たが、その材質はAuに限られる物でなく、例えば、C
uなどの金属から形成してもよい。さらに、BiSnの
導電フィラーを含む導電性接着剤は少なくとも、BiS
nの導電フィラーを含んでいればよく、例えばAgの導
電フィラーとの混合系でもよい。
【0025】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の半導体
装置用電極とその実装体によれば、通常のワイヤボンデ
ィング装置により半導体装置の電極パッド部上に直接バ
ンプ電極を形成することができるため、汎用の半導体装
置を用いることが可能となり、極めて汎用性が高い。
【0026】さらに、2段突起形状のバンプ電極の頂上
部にのみ導電性接着剤からなる接合層が形成された電極
を有することにより、半導体装置を回路基板の端子電極
に接合する際に導電性接着剤の拡がりも規制することが
可能となり、導電性接着剤が隣接部とショートすること
のない、微細ピッチで接合可能な実装体となり、極めて
安定で信頼性が高くなる。かつ、高密度に半導体装置を
実装することができる。
【0027】また、BiSn導電フィラーを含む導電性
接着剤を用いるため、導電性接着剤と端子電極の接着界
面において導電性接着剤中のBiSnと端子電極のCu
とを拡散接合させることができ、半導体装置が回路基板
のCu端子電極に直接接合された実装体を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における半導体装置用電極を
示す概略説明図である。
【図2】本発明の一実施例の電極を有する半導体装置の
実装体を示す概略説明図である。
【図3】従来の半田バンプ電極を有する半導体装置用電
極を示す概略説明図である。
【図4】従来の半田バンプ電極を有する半導体装置の実
装体を示す概略説明図である。
【符号の説明】
2 電極パッド 3 バンプ電極 4 導電性接着剤層 6 回路基板 7 端子電極

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェースダウンで回路基板に実装される
    半導体装置用電極であって、半導体装置の電極パッド部
    上に台座部と頂上部からなる2段突起状バンプ電極が備
    えられ、上記2段突起状バンプ電極の頂上部にのみ少な
    くともBiSn導電フィラーを含む導電性接着剤からな
    る接合層が形成されていることを特徴とする半導体装置
    用電極。
  2. 【請求項2】 2段突起状バンプ電極がAuからなるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置用電極。
  3. 【請求項3】 2段突起状バンプ電極がワイヤボンディ
    ング装置によりAuワイヤから形成されることを特徴と
    する請求項2記載の半導体装置用電極。
  4. 【請求項4】 半導体装置用電極がフェースダウンで回
    路基板に実装された半導体装置の実装体であって、半導
    体装置の電極パッド部上の2段突起状バンプ電極が少な
    くともBiSn導電フィラーを含む導電性接着剤からな
    る接合層を介して回路基板上端子電極に電気的に接続さ
    れていることを特徴とする半導体装置の実装体。
  5. 【請求項5】 2段突起状バンプ電極がAuからなるこ
    とを特徴とする請求項4記載の半導体装置の実装体。
  6. 【請求項6】 2段突起状バンプ電極がワイヤボンディ
    ング装置によりAuワイヤから形成されることを特徴と
    する請求項5記載の半導体装置の実装体。
  7. 【請求項7】 回路基板上の端子電極がCuからなるこ
    とを特徴とする請求項4記載の半導体装置の実装体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0774888A3 (en) * 1995-11-16 1998-10-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Printing wiring board and assembly of the same
US6482676B2 (en) 1997-01-09 2002-11-19 Fujitsu Limited Method of mounting semiconductor chip part on substrate
KR101156183B1 (ko) * 2010-11-02 2012-06-18 한국생산기술연구원 범프 간 직접 접합방법 및 이를 이용한 반도체 패키지

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