JPH0621252A - 回路基板への大型ベアチップicの実装構造 - Google Patents

回路基板への大型ベアチップicの実装構造

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JPH0621252A
JPH0621252A JP17355492A JP17355492A JPH0621252A JP H0621252 A JPH0621252 A JP H0621252A JP 17355492 A JP17355492 A JP 17355492A JP 17355492 A JP17355492 A JP 17355492A JP H0621252 A JPH0621252 A JP H0621252A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型ベアチップICの回路基板との線膨張係
数の差から生じるベアチップICの熱応力の低減をはか
り、ベアチップICのクラックを除去する。 【構成】 大型ベアチップICを回路基板へワイヤボン
ドにより電気的接続を行う大型ベアチップICの回路基
板への実装構造において、大型ベアチップIC2の回路
基板1への接着剤として、ヤング率が102 N/mm2
以下の低ヤング率接着剤5を使用し、ワイヤボンド部直
下のベアチップIC2と回路基板1との間にヤング率が
103 N/mm2 以上の高ヤング率のシート材4を配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MCM(マルチ・チッ
プ・モジュール)に係り、ハイブリッドICにおける回
路基板へのベアチップICの実装構造に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ベアチップICを回路基板に実装
するには、「最近の半導体アッセンブリ技術とその高信
頼化・全自動化」 発行所 応用技術出版(株) 19
90年11月24日 第4刷発行 P73〜88に示す
ものがあった。図3はかかる従来のワイヤボンド用大型
ベアチップICの回路基板への実装断面図である。
【0003】この図において、ベアチップIC11は回
路基板10上にダイペースト12を直接塗布して、その
上に搭載して固着され、その後、ワイヤボンディングに
より、ワイヤ13でベアチップIC11と回路基板10
は電気的に接続される。この場合、ダイペースト12は
主としてエポキシ系接着剤が使用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のベアチップICの実装方法ではベアチップIC
と回路基板とをダイペーストにより直接接着するように
しているので、ベアチップのサイズが大きくなると、ベ
アチップ中央部に応力が集中することが、最近の有限要
素法等による熱応力シュミレーションにより明らかにな
っている。
【0005】図4は従来のベアチップICと回路基板の
線膨張係数の差による熱応力シュミレーション結果の例
を示す斜視図、図5は図4のA部拡大斜視図である。こ
こでは、接着剤として通常使用されているヤング率が7
×103 N/mm2のAg入りエポキシ接着剤を用いて
いる。これらの図において、回路基板15上にベアチッ
プIC16が搭載されており、その1/4が切り出され
た状態が斜視図として示されており、手前の隅が搭載さ
れたベアチップIC16の中心を示している。ここで、
(b) 〜(e) は、応力レベルを示しており、(b) は5.0
0N/mm2 、(c) は10.00N/mm2 、(d) は1
5.00N/mm2 、(e) は20.00N/mm2 であ
る。
【0006】この図から明らかなように、大きな応力
は、ベアチップIC16と回路基板15の間の接着層1
7に生じると共に、ベアチップ中央部が周辺部より50
〜100%程度応力が大きくなることを示している。ま
た、応力ピークは接着層17に生じ、ベアチップIC1
6周辺部の4倍程度となっている。この応力値が大きく
なる因子としては、(ベアチップICと回路基板の線膨
張係数の差)×(チップサイズ)で表される熱歪の量
と、接着層の弾性係数である。この熱応力により、接着
層の剥離、回路基板又はベアチップのクラック発生によ
る不良が発生し、信頼性上満足できるものではなかっ
た。
【0007】本発明は、以上述べた大型ベアチップIC
の回路基板との線膨張係数の差から生じるベアチップI
Cの熱応力の低減を図り、ベアチップICのクラックを
除去し得る回路基板への大型ベアチップICの実装構造
を提供することを目的とする。より具体的には、以上述
べた大型ベアチップICの回路基板との線膨張係数の差
から生じるベアチップICのクラックを除去するため、
接着剤としてシリコン樹脂などの低ヤング率接着剤を使
用し、熱応力の低減を図る。また、ワイヤボンド性を損
なうことを防ぐため、回路基板とベアチップの間で、ワ
イヤボンドの直下にあたる部分に高ヤング率のシート材
を挿入するようにした回路基板へのワイヤボンド用大型
ベアチップICの実装構造を得る。
【0008】また、ベアチップ中央部に50〜100%
の大きな応力が発生することに注目し、ベアチップ中央
部には金属シートを挿入し、周辺部のみ接着剤で接着
し、熱歪による応力を低減する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、大型ベアチップICを回路基板へワイヤ
ボンドにより電気的接続を行う大型ベアチップICの回
路基板への実装構造において、前記大型ベアチップIC
の前記回路基板への接着剤として、ヤング率が102
/mm2 以下の低ヤング率接着剤を使用し、ワイヤボン
ド部直下のベアチップICと回路基板との間にヤング率
が103 N/mm2 以上の高ヤング率のシート材を配置
するようにしたものである。
【0010】また、大型ベアチップICの搭載位置に接
着層と等しい厚さのその大型ベアチップICの外形より
小さい外形を有する金属シートを配置し、その金属シー
トの周辺に接着剤を塗布した後、前記大型ベアチップI
Cを押圧、接着硬化するようにしたものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、上記したように、大型ベアチ
ップICが搭載される回路基板とベアチップICとの線
膨張係数の差によって生ずる熱応力を、低ヤング率の樹
脂で低減させることができると共に、ワイヤボンド性を
確保するため、回路基板とベアチップICの間に高ヤン
グ率シート材を挿入する。
【0012】したがって、ベアチップIC上の熱応力を
大幅に低減することができるとともに、ワイヤボンド時
にツールから回路基板へ超音波が十分に伝わり、ワイヤ
ボンダビリティが改善され、組立性が向上する。また、
大型ベアチップICの搭載位置に接着層と等しい厚さの
該大型ベアチップICの外形より小さい外形を有する金
属シートを配置し、その金属シートの周辺に接着剤を塗
布した後、前記大型ベアチップICを押圧、接着硬化す
る。
【0013】したがって、ベアチップICに発生する表
面応力を半分以下に低減できる。また、局部的に接着剤
を使用しているため、取り換えが簡単である。更に、中
央部に金属シートを挿入しているため、熱伝導性が良好
である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は本発明の第1の実施例を示すワイヤボ
ンド用大型ベアチップICの回路基板への実装断面図、
図2はそのワイヤボンド用大型ベアチップICの実装を
説明する斜視図である。なお、図1は図2におけるAー
A線に対応した断面を示している。
【0015】これらの図において、回路基板1上にベア
チップIC2を搭載し、ベアチップIC2のワイヤボン
ドを実施する場所の直下にあたる部分に、103 N/m
2以上の約50〜100μmの厚さの高ヤング率シー
ト材4を配置し、その他の部分は102 N/mm2 以下
の低ヤング率の接着材5で接着し固定する。ここで、高
ヤング率シート材4は通常ベアチップICのワイヤボン
ド部は周辺部の四辺にわたるため、図2に示すように、
中央部4aから延びる連結部4bを作成して、ベアチッ
プICのワイヤボンド部に対応する周辺部4cを有する
形状となっている。なお、3はボンディングワイヤであ
る。
【0016】このように、ベアチップIC2のワイヤボ
ンドが行われる四辺のワイヤボンド直下部へ高ヤング率
シート材4を配置すると、ワイヤボンド時にツールから
回路基板へ超音波が十分に伝わり、ワイヤボンド時のボ
ンダビリテイが良くなる。また、放熱性、シート成形性
及びベアチップICとの線膨張係数のマッチングを考え
ると、高ヤング率シート材4は、コバール、42アロイ
等の金属か、Pb/Sn系の半田が都合が良い。
【0017】以下、低ヤング率接着剤5の熱応力低減効
果について詳細に説明する。図6は本発明の低ヤング率
接着剤を用いたベアチップICと回路基板の線膨張係数
の差による熱応力シュミレーション結果の例を示す斜視
図、図7は図6のA部拡大斜視図である。ここでは、接
着剤としてヤング率は2N/mm2 のシリコン接着剤を
用いている。
【0018】これらの図に示すように、回路基板6上
に、ヤング率が2N/mm2 のシリコン接着剤8を介し
て、ベアチップIC7が搭載されており、その1/4が
切り出された状態が斜視図として示されており、手前の
隅が搭載されたベアチップIC7の中心を示している。
ここで、(2) 〜(5) は応力レベルを示しており、(2) は
0.200N/mm2 、(3) は0.400N/mm2
(4) は0.600N/mm2 、(5) は0.800N/m
2 である。
【0019】この図から明らかなように、従来のヤング
率が7×103 N/mm2 のAg入りエポキシ接着剤の
場合に比して、その応力は略1/25に低減されてい
る。ただし、シリコン接着剤を使用した場合は、ワイヤ
ボンド時の超音波吸収効果があるため、ワイヤボンド時
にツールから回路基板へ超音波が伝わり難いが、図2に
示すように、高ヤング率シート材4を回路基板とベアチ
ップICの間に挿入することにより、ワイヤボンド時に
ツールから回路基板へ超音波が十分に伝わり、ワイヤボ
ンダビリティが改善され、組立性が向上する。
【0020】次に、本発明の第2実施例について図8を
参照しながら説明する。図8は本発明の第2の実施例を
示すワイヤボンド用大型ベアチップICの回路基板への
実装断面図、図9は本発明の第2の実施例を示すワイヤ
ボンド用大型ベアチップICの実装を説明する斜視図で
ある。この図に示すように、回路基板21上のベアチッ
プIC22の搭載位置に、ベアチップIC22より外形
の小さい金属シート23を配置した後、該金属シート2
3の周辺に接着剤24を塗布し、ベアチップIC22を
押圧、接着剤24のキュア固着後、ボンディングワイヤ
25をボンディングする。金属シート23は接着剤24
をできるだけ薄くつけたいことから、50μm前後が適
当であり、また、熱伝導及び応力低減の目的から金属、
特にコバール、42アロイ、インバー等線膨張係数の小
さいものが適している。
【0021】なお、Pb/Sn系の半田も、シート成形
性及び塑性、軟質の特性から適している。なお、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨
に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の
範囲から排除するものではない。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、大型ベアチップICの回路基板との線膨張係数
の差から生じるベアチップICの熱応力の低減を図り、
ベアチップICのクラックを除去することができる。よ
り、具体的には、第1の発明によれば、ベアチップIC
の回路基板への接着剤として、102 N/mm2 以下の
低ヤング率接着剤を使用することで、ベアチップIC上
の熱応力を大きく低減し、信頼性のある大型ベアチップ
ICの実装が可能となる。また、回路基板とベアチップ
IC間のワイヤボンド直下に、103N/mm2 以上の
高ヤング率シート材を挿入することにより、ワイヤボン
ド時に、ツールから回路基板へ超音波が十分に伝わり、
ワイヤボンダビリティの改善が可能となり、組立性が向
上する。
【0023】また、第2の発明によれば、回路基板とベ
アチップICの接着層の中央部に金属シートを配置する
ことにより、ベアチップICに発生する表面応力を半分
以下に低減できる。また、中央部に金属シートを挿入し
ているため、熱伝導性に優れている。更に、局部的に接
着剤を使用しているため、取り換えが簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すワイヤボンド用大
型ベアチップICの回路基板への実装断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示すワイヤボンド用大
型ベアチップICの実装を説明する斜視図である。
【図3】従来のワイヤボンド用大型ベアチップICの回
路基板への実装断面図である。
【図4】従来のベアチップICと回路基板の線膨張係数
の差による熱応力シュミレーション結果を示す斜視図で
ある。
【図5】図4のA部拡大斜視図である。
【図6】本発明を適用したベアチップICと回路基板の
線膨張係数の差による熱応力シュミレーション結果を示
す斜視図である。
【図7】図6のA部拡大斜視図である。
【図8】本発明の第2の実施例を示すワイヤボンド用大
型ベアチップICの回路基板への実装断面図である。
【図9】本発明の第2の実施例を示すワイヤボンド用大
型ベアチップICの実装を説明する斜視図である。
【符号の説明】
1,6,21 回路基板 2,7,22 ベアチップIC 3,25 ボンディングワイヤ 4 高ヤング率シート材 4a 中央部 4b 連結部 4c 周辺部 5,8 低ヤング率接着剤 23 金属シート 24 接着剤

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大型ベアチップICを回路基板へワイヤ
    ボンドにより電気的接続を行う回路基板への大型ベアチ
    ップICの実装構造において、 前記大型ベアチップICの前記回路基板への接着剤とし
    て、ヤング率が102N/mm2 以下の低ヤング率接着
    剤を使用し、ワイヤボンド部直下のベアチップICと回
    路基板との間にヤング率が103 N/mm2 以上の高ヤ
    ング率のシート材を配置することを特徴とする回路基板
    への大型ベアチップICの実装構造。
  2. 【請求項2】 大型ベアチップICを回路基板へワイヤ
    ボンドにより電気的接続を行う回路基板への大型ベアチ
    ップICの実装構造において、 前記大型ベアチップICの搭載位置に接着層と等しい厚
    さの該大型ベアチップICの外形より小さい外形を有す
    る金属シートを配置し、該金属シートの周辺に接着剤を
    塗布した後、前記大型ベアチップICを押圧、接着硬化
    することを特徴とする回路基板への大型ベアチップIC
    の実装構造。
JP17355492A 1992-07-01 1992-07-01 回路基板への大型ベアチップicの実装構造 Withdrawn JPH0621252A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019044053A1 (ja) * 2017-08-29 2019-03-07 オリンパス株式会社 内視鏡

Cited By (3)

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WO2019044053A1 (ja) * 2017-08-29 2019-03-07 オリンパス株式会社 内視鏡
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