JPH06232203A - Lsiの実装構造 - Google Patents

Lsiの実装構造

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JPH06232203A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半田バンプのショート、変形を防止し、また、
LSIの傾き、高さの不揃いをなくすことで信頼性の高
いフリップチップLSIの実装構造を実現する。 【構成】フリップチップ実装構造で、LSIと電子回路
基板との間に半田バンプをひとつずつ区切ることができ
る網状スペーサを設ける。 【効果】(1)隣合う半田バンプどうしが接触すること
がなくなるためショートを防止する。(2)LSIの傾
き、LSI毎の高さの不揃いがなくなる。また、マウン
ト時のLSIの高さのコントロールが容易にできる。
(3)冷却モジュール等によるLSI荷重時は、力が分
散されるため半田バンプの変形を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSIの実装構造に関
し、特にフリップチップLSIの実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、LSIの実装構造のひとつとし
て、フリップチップ実装構造がある。
【0003】図5は、従来のフリップチップ実装構造の
断面図である。LSI1に設けられた電極3と対応する
電子回路基板2に設けられた電極4が半田バンプ5によ
って電気的接続がされている。また、同時にLSI1
は、半田バンプ5によって電子回路基板2に固定されて
いる。近年、LSIは高密度集積化してきている。これ
に伴い、入出力の為の電極3の数が増加し、電極3のピ
ッチは微細化しているのに対し、フリップチップLSI
は回路面全体に電極3を設けることで多端子化には有利
な実装構造である。
【0004】フリップチップ実装構造の製造方法として
は、LSI1に設けられた電極3に予め半田バンプを形
成しておくか、或いは電子回路基板2に設けられた電極
4に予め半田バンプを形成しておく。そして、LSI1
をフェイスダウンにより電子回路基板2上にのせた後に
ホットプレート或いはベルト炉等によりリフローして電
気的に接続を行ない、固定する。
【0005】図6は、冷却モジュール7を有するLSI
の実装構造の断面図である。LSI1の高密度集積化に
より発熱量が大きくなってきている。そのため冷却の必
要があり、特に発熱量の大きなLSIの場合は冷却モジ
ュールを設けることで有効な冷却が可能となる。この場
合、LSI1と冷却モジュール7間の熱抵抗を小さくす
るために、冷却モジュール7はLSI1を強い力で押し
つけることが必要になる。
【0006】図7は、チップキャリア基板8を有するフ
リップチップLSIの実装構造の断面図である。大型の
LSIの場合、LSI1の熱膨張率と電子回路基板2の
熱膨張率のちがいにより接続信頼性が低下するのを防止
するためにチップキャリア基板8をもちいることがあ
る。
【0007】図7においてLSI1とチップキャリア基
板8はチップキャリア基板8に設けられた電極9及び半
田バンプ5,電極3により電気的に接続され、チップキ
ャリア基板8と電子回路基板2は、電極4,9及び半田
バンプ5により電気的に接続されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のフリップチップ
LSIの実装構造では、電極のピッチが微細化するにつ
れ、リフロー時において、隣合う半田バンプどうしが接
触し、ショートする事がある。
【0009】冷却モジュールを有するLSIの実装構造
ではLSIが強い力で押さえつけられているため、半田
バンプが変形する。この変形のためにも隣合う半田バン
プどうしが接触し、ショートする事がある。
【0010】また、LSIは、半田バンプのみで支えら
れているため、リフロー時にLSIが傾いたり、複数の
LSIを実装したときにLSIそれぞれの高さが不揃い
になることがあり、これをなくすためには、LSIの傾
き、高さを正確に制御して、マウント、リフローする必
要がある。
【0011】また、チップキャリア基板を有するフリッ
プチップ実装構造の場合でも、LSIとチップキャリア
基板の間の接続、及び、チップキャリア基板と電子回路
基板の間の接続に半田バンプ接続を用いた場合は、やは
り上記と同様の問題が発生する。
【0012】本発明は、上記課題を解決することでLS
Iの高密度集積化に伴う信頼性の低下を防止することを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、LSIをフェ
イスダウンで電子回路基板に実装するフリップチップL
SIの実装構造において、前記LSIと前記電子回路基
板の間に、隣合う半田バンプを区切る絶縁性の材料でで
きた網状スペーサを設けることを特徴とする。
【0014】また、本発明は、LSIをフェイスダウン
電子回路基板に実装するフリップチップLSIの実装構
造で前記LSIと前記電子回路基板の間にチップキャリ
ア基板を有する実装構造において、前記LSIと前記チ
ッキャリア基板の間及び前記チップキャリア基板と前記
電子回路基板の間の、どちらか一方または両方に、隣合
う半田バンプを区切る絶縁性の材料でできた網状スペー
サを設けることを特徴とする。
【0015】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0016】図1は(A)及び(B)はそれぞれ本発明
の一実施例の分解斜視図及びa−a断面図である。図1
において、LSI1と電子回路基板2の間には、本発明
の特徴である、網状スペーサ6が設けられている。ま
た、LSI1と電子回路基板2の電気的接続は、LSI
1に設けられている電極3と電子回路基板2に設けられ
ている電極4を半田バンプ5を介することで行なわれて
いる。この半田バンプ5はそれぞれひとつずつが、網状
スペーサ6により区切られる形になり、隣合う半田バン
プ5どうしが接触する危険がなくなりショートが防止さ
れる。網状スペーサ6の材料としては、絶縁材(例え
ば、アルミナ,チッ化アルミ,ムライト,ガラスセラミ
ック等のセラミック材料)を用いる。
【0017】次に、本発明のフリップチップ実装構造の
製造方法を説明する。従来のフリップチップ実装構造の
製造方法と同様に、LSI1の電極3に予め半田バンプ
を形成しておくか、或いは電子回路基板2に設けられた
電極4に予め半田バンプを形成しておく。この場合の半
田バンプの高さは網状スペーサ6の高さより高くする必
要がある。そして、電子回路基板2の上に網状スペーサ
6を、電子回路基板2の電極4と網の目を位置合わせし
て載せる。その上にLSI1を同様に位置合わせしてフ
ェイスダウンにより載せた後にホットプレート或いは、
ベルト炉等によりリフローして電気的接続を行なう。こ
のリフロー時には、LSI1に対して上から力をかける
ことで電子回路基板2と網状スペーサ6、LSI1間の
隙間が無くなり、網状スペーサ6の介在により、電子回
路基板2からLSI1までの高さが揃うことになり、ま
た、LSI1は傾きなく水平に固定されることになる。
【0018】また、網状スペーサ6を用いることでフリ
ップチップ実装構造の電極に半田バンプを形成する工程
がない製造方法も可能になる。まず、電子回路基板2の
上に網状スペーサ6を、電子回路基板2の電極4と網の
目を位置合わせして載せる。網状スペーサ6の網の目を
利用して各電極4の上に半田ボールを並べる。この上
に、LSI1を位置合わせしてフェイスダウンによりの
せてからリフローする。この製造方法では、電極2また
は電極4に予め半田バンプを形成しておく工程が省略で
きる。
【0019】図2は、図1の実施例に冷却モジュール7
を加えたものの断面図である。「従来の技術」のところ
で既に説明したように、冷却モジュール7は熱抵抗を小
さくするためにLSI1を強い力で押さえつけている
が、従来、半田バンプ5だけにかかっていた力が網状ス
ペーサ6により、この力は分散されることになる。さら
に、網状スペーサ6に半田よりも硬い材料(例えば、前
記アルミナ等)を用いることで半田バンプ5のつぶれが
防止できる。また、たとえ半田バンプ5がつぶれて変形
した場合でも、半田バンプ5はそれぞれひとつずつが、
網状スペーサ6により区切られているために、隣合う半
田バンプ5どうしが接触してショートすることがなくな
る。
【0020】図3(A)および(B)はそれぞれ本発明
の他の実施例分解斜視図およびb−b断面図である。
【0021】本実施例でも図1に示した実施例と同様に
LSI1と電子回路基板2との間に網状スペーサ10を
介在させる。ただし、本実施例の網状スペーサ10は、
図1に示される網状スペーサ6と異り、各部分の断面が
円形(網状スペーサ6では矩形)で、材料として耐熱性
でかつ弾力性をもった材料(例えばシリコンゴム)を用
いている。本実施例では、以下に延べる製造方法により
半田バンプ5を鼓形状にすることが可能となる。リフロ
ーまでの工程は図1に示す実施例と同じ製造方法で行う
が、本実施例の場合は、リフローして半田が完全に溶融
した状態でLSI1に対して上からかけている力をゆる
めてから、半田を凝固させる。網状スペーサ10の弾力
性によりLSI1は、持ち上げられるため、完全に溶融
された半田は引きのばされることになり、半田バンプ5
は鼓形状に形成される。このため半田バンプ5にかかる
応力が緩和され、半田接続部の寿命が長くなる。
【0022】図4は、チップキャリア基板を有するLS
Iの実装構造に本発明の特徴である網状スペーサ6を設
けた場合の実施例の説明図で、図4(A)は冷却モジュ
ールがない場合の断面図、図4(B)は冷却モジュール
7を有する場合の断面図である。LSI1と電子回路基
板2の間にチープキャリア基板8を有していて、このチ
ップキャリア基板8とLSI1の間、チップキャリア基
板8と電子回路基板2の間に、それぞれ網状スペーサ6
が設けてある。このLSIの実装構造の場合でも、LS
I1とチップキャリア基板8の間の電気的接続及び、チ
ップキャリア基板8と電子回路基板2の間の電気的接続
には、やはり半田バンプ5による接続が用いられてい
る。この半田バンプ5はそれぞれひとつずつが、網状ス
ペーサ6により区切られる形になっている。
【0023】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によるL
SIの実装構造は、隣合う半田バンプを区切る絶縁性の
材料でできた網状スペーサを有していることで、半田バ
ンプはそれぞれひとつずつ区切られるため、隣合う半田
バンプどうしが接触することによりおきるショートを防
止できる。
【0024】また、LSIは、網状スペーサで支えられ
るため、LSIの傾きがなくなり、また複数のLSIが
一定の高さに揃うことになる。
【0025】冷却モジュールを有する実装構造において
は、半田バンプにかかる力を分散し、半田バンプがつぶ
れて変形することを防止する。また、たとえ変形した場
合でも、半田バンプはひとつずつ区切られているために
隣合う半田バンプどうしが接触してショートすることが
なくなる。このため、冷却モジュールをより強い力でL
SIに押しつけることも可能となり、熱抵抗が小さくな
ることから冷却効率をあげられる。
【0026】弾力性を有する網状スペーサを用いて、L
SIの電極と電子回路基板間の半田を鼓形状にすれば、
LSIと電子回路基板の熱膨張差により半田バンプにか
かる応力を緩和する作用があるため半田バンプ接続部の
寿命が長くなる。
【0027】チップキャリア基板を有する実装構造にお
いても、従来のチップキャリア基板による効果を犠牲に
することなく、上記と同様の効果が得られる。
【0028】以上のように、本発明は網状スペーサを用
いることで、信頼性の高いフリップチップLSIの実装
構造を実現できる。特に高密度集積化されたLSIに対
して効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)および(B)はそれぞれ本発明の第一実
施例の分解斜視図およびa−a断面図である。
【図2】図1の実施例に冷却モジュールを加えた実装構
造の断面図である。
【図3】(A)および(B)はそれぞれ本発明の他の実
施例の分解斜視図およびb−b断面図である。
【図4】本発明のさらに他の実施例でチップキャリア基
板を有する実装構造の断面図であり、(A)および
(B)はそれぞれ冷却モジュールがない実装構造および
冷却モジュールを有する実装構造の図である。
【図5】従来のLSIの実装構造の断面図である。
【図6】図5の実装構造に冷却モジュールを加えたもの
の断面図である。
【図7】チップキャリア基板を有する従来のLSIの実
装構造の断面図である。
【符号の説明】
1 LSI 2 電子回路基板 3 電極 4 電極 5 半田バンプ 6 網状スペーサ 7 冷却モジュール 8 チップキャリア基板 9 電極 10 網状スペーサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LSIをフェイスダウンで電子回路基板
    に実装するフリップチップLSIの実装構造において、 前記LSIと前記電子回路基板の間に、隣合う半田バン
    プを区切る絶縁性の材料でできた網状スペーサを設ける
    ことを特徴とするLSIの実装構造。
  2. 【請求項2】 LSIをフェイスダウン電子回路基板に
    実装するフリップチップLSIの実装構造で前記LSI
    と前記電子回路基板の間にチップキャリア基板を有する
    実装構造において、 前記LSIと前記チッキャリア基板の間及び前記チップ
    キャリア基板と前記電子回路基板の間の、どちらか一方
    または両方に、隣合う半田バンプを区切る絶縁性の材料
    でできた網状スペーサを設けることを特徴とするLSI
    の実装構造。
  3. 【請求項3】 LSIに接する冷却モジュールを有する
    請求項1または2記載のLSIの実装構造。
  4. 【請求項4】 LSIをフェイスダウンで電子回路基板
    に実装するフリップチップLSIの実装方法において、 電子回路基板上に絶縁性の材料からなる網状スペーサを
    網の目それぞれの位置が電子回路基板に設けられた電極
    の位置に合うように載せ、半田ボールを1つずつ前記網
    状スペーサの各網の目内に入れて、前記電子回路基板上
    の各電極の上に載せてから前記LSIを前記網状スペー
    サ上にフェイスダウンにより載せ、前記半田ボールを加
    熱溶融して前記LSIの電極と前記電子回路基板の電極
    を接続することを特徴とするLSIの実装方法。
  5. 【請求項5】 LSIをフェイスダウンで電子回路基板
    に実装するフリップチップLSIの実装方法において、 電子回路基板上に弾力性および絶縁性を有する材料から
    なる網上スペーサを網の目それぞれの位置が電子回路基
    板に設けられた電極の位置に合うように載せ、さらに前
    記LSIを前記網状スペーサにフェイスダウンにより載
    せてから前記LSIの電極と前記電子回路基板の電極と
    の間に予め設けられた半田を加熱溶融した状態で前記L
    SIを前記電子回路基板に向けて押し付ける力を加えた
    後にこの力をめるめてから前記半田を冷却凝固させるこ
    とを特徴とするLSIの実装方法。
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