JPH06310567A - 半導体装置の実装方法およびその実装構造 - Google Patents

半導体装置の実装方法およびその実装構造

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JPH06310567A
JPH06310567A JP11936393A JP11936393A JPH06310567A JP H06310567 A JPH06310567 A JP H06310567A JP 11936393 A JP11936393 A JP 11936393A JP 11936393 A JP11936393 A JP 11936393A JP H06310567 A JPH06310567 A JP H06310567A
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mounting
mounting substrate
protruding electrode
wiring
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Yoshiaki Furukawa
芳明 古川
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    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
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  • Wire Bonding (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体装置1に突起電極3を形成し、実装基
板2上に金属配線4を形成する工程と、実装基板上に絶
縁層6を形成する工程と、絶縁層の突起電極に対応した
金属配線の接続点に開口部7を形成する工程と、実装基
板上の金属配線に位置合わせして半導体装置を実装する
工程と、実装基板と半導体装置の間と半導体装置の周辺
を封止樹脂5によって封止を行う工程とを有する半導体
装置の実装方法およびその実装構造。 【効果】 実装基板の金属配線上に接続に必要な部分の
みを開口した絶縁層を設けることによって、低融点金属
や導電性接続材料の広がりを抑制することができるので
ショートを防止でき、また低融点金属や導電性接続材料
の必要量が少なくなるため小型の突起電極を形成するこ
とができる。したがって半導体装置の接続ピッチの縮小
が可能であり、高密度実装に関して非常に有利となる効
果がある。

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の実装技術の
なかのベアチップ実装に関係し、とくにFC(Flip
Chip)実装や、COG(Chip On Gla
ss)実装などの高密度化が要求されている実装方法、
およびこの実装方法を用いた半導体装置の構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年の電子機器はウオーキングステレオ
やハンディビデオカメラに代表されるように軽量・薄型
・小型化への傾向にあり、その電子機器の実装方法にお
いては高密度化への要求がますます高まってきている。
半導体装置の高密度実装を行う方法としてはベアチップ
を用いたFC実装や、COG実装や、TAB実装が代表
的であり、突起電極を採用した実装方法は増加してきて
いる。
【0003】従来の半導体装置の実装方法は、パッケー
ジされた半導体装置をリフローによって実装する方法
や、半導体装置をワイヤーにて実装する方法や、突起電
極を形成した半導体装置をフェイスダウンにして実装す
る方法などがある。以下従来例の一つとしてフェイスダ
ウン実装のFC(フリップチップ)実装について図面を
用いて説明する。
【0004】図3(a)〜(d)はFC実装の工程を順
番に示した断面図である。FC実装は、接続の配線長が
短いので信号伝達の遅延を少なくでき、接続のための配
線が半導体装置の周辺に広がらないので実装面積が小さ
いなどの利点がある。
【0005】まず図3(a)に示すように、半導体装置
1の接続電極(図示せず)上に突起電極3を設ける。突
起電極3の主材料にハンダを用いたFC実装の場合、突
起電極3は真空蒸着法やメッキ法にて形成するのが一般
的である。半導体装置1上に突起電極3を形成した後、
実装基板2上のAuによって形成した金属配線4と位置
合わせを行う。
【0006】つぎに図3(b)に示すように、実装基板
2上には銅や金などによって形成した金属配線4のパタ
ーンを形成する。
【0007】つぎに図3(c)に示すように、半導体装
置1と、実装基板2上の金属配線4とを突起電極3を介
して接続する。接続方法は、突起電極3の主材料である
ハンダを溶解するのに十分な熱をかけて行うリフローソ
ルダリングによる。たとえばSn:Pb=6:4の組成
を持つハンダは融点が約183度であるので、それより
も高い温度でリフローする。その際に、溶解したハンダ
は金属配線4に沿って図3(c)に示すように広がるた
め、突起電極3は広がりを見込んだ適量のハンダで形成
する必要がある。
【0008】つぎに図3(d)に示すように、半導体装
置1と実装基板2のすき間と半導体装置周辺とを封止樹
脂5によって封止し、実装を終了する。封止樹脂5は一
般的にはエポキシ樹脂が用いられ数十度から百数十度の
温度で数十分から数時間の硬化を行う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来例の図3に示した
ようにハンダによって形成された突起電極3は、接続の
際に溶解して金属配線4表面に広がる。よって相応のハ
ンダ量を得るために突起電極3の体積を必要量確保しな
ければならない。したがって高密度実装に適した小型の
突起電極3を形成するには不利である。
【0010】また、リフローの際は実装基板2の金属配
線4表面にハンダが表面張力を持って濡れ広がるので、
隣接した金属配線4とのピッチ寸法を狭くすると、ショ
ートの危険がある。したがって実装基板2の金属配線4
間ピッチ寸法の高密度化にも不利である。
【0011】半導体装置はチップサイズの縮小を行う
と、1枚のウエハーからのチップの取り個数が増加する
ために、コストダウンの効果があるが、前述した理由か
ら従来の実装方法と実装構造では実装の高密度化に限界
がある。その制限のために半導体装置や実装基板の縮小
が行えず、コスト的にもデメリットとなっている。
【0012】本発明の目的は、上記のような課題に着目
し、半導体装置の接続ピッチを小さくし、実装基板の配
線上を濡らすハンダ量を制御することによって、高密度
実装を可能とする半導体装置の実装方法と、実装構造と
を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体装置の実装方法と実装構造は、下記記
載の方法と構造によって実装する。
【0014】本発明における半導体装置の実装方法は、
半導体装置に低融点金属からなる突起電極を形成する工
程と、実装基板上に金属配線を形成する工程と、実装基
板上に実装時のショート防止の働きをする絶縁層を形成
する工程と、突起電極に対応した金属配線の接続端子上
の絶縁層に開口部を形成する工程と、実装基板上の金属
配線に位置合わせして半導体装置を実装する工程と、実
装基板と半導体装置の間と半導体装置の周辺を封止樹脂
によって封止を行う工程とを有する。
【0015】本発明における半導体装置の実装構造は、
低融点金属からなる突起電極を形成した半導体装置と、
実装基板上に形成する金属配線と、実装基板の金属配線
の接続端子上に開口部を有し実装時のショート防止の働
きをする絶縁層と、実装基板上の金属配線に位置合わせ
して実装した半導体装置と、実装基板と半導体装置の間
と半導体装置の周辺に設ける封止樹脂とを有する。
【0016】本発明における半導体装置の実装方法は、
半導体装置に突起電極を形成する工程と、半導体装置の
突起電極に導電性接続材料を塗布する工程と、実装基板
上に導電配線を形成する工程と、実装基板上に実装時の
ショート防止の働きをする絶縁層を形成する工程と、突
起電極に対応した導電配線の接続端子上の絶縁層に開口
部を形成する工程と、実装基板上の導電配線に位置合わ
せして半導体装置を実装する工程と、実装基板と半導体
装置の間と半導体装置の周辺を封止樹脂によって封止を
行う工程とを有する。
【0017】本発明における半導体装置の実装構造は、
導電性接続材料を塗布した突起電極を有する半導体装置
と、実装基板上に形成する導電配線と、実装基板の導電
配線の接続端子上に開口部を有し実装時のショート防止
の働きをする絶縁層と、実装基板上の導電配線に位置合
わせして実装した半導体装置と、実装基板と半導体装置
の間と半導体装置の周辺に設ける封止樹脂とを有する。
【0018】
【作用】本発明における半導体装置の実装方法と実装構
造は、低融点金属によって形成された突起電極、または
導電性接続材料を塗布した突起電極を用い、半導体装置
の突起電極を実装基板の絶縁層の開口部へ実装する。実
装の際に実装基板の絶縁層は、溶融した低融点金属や導
電性接続材料の配線上への広がりを抑える働きをする。
したがって、突起電極自体や突起電極の低融点金属が占
める体積、または突起電極に塗布する導電性接続材料の
体積を小さくすることができ、従来のFC実装方法より
も狭い接続ピッチでの高密度実装が可能となる。
【0019】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。図1(a)〜(d)は本発明の半導体装置の実装方
法における第1実施例を工程順に示す断面図である。
【0020】まず図1(a)に示すように、半導体装置
1の接続電極(図示せず)上に突起電極3を形成する。
突起電極3の形成は電解メッキ法によって行い、突起電
極3材質は銅とハンダを用いる。はじめに銅メッキを行
いつぎにハンダメッキを行って、銅コアハンダの突起電
極3を形成する。突起電極3の形状やサイズはメッキ用
レジストやメッキ高さによって決定する。たとえばメッ
キ用の電極膜を形成したウエハー上にメッキ用レジスト
を厚さ20ミクロン形成し、直径20ミクロンの開口部
を設け、その内部にメッキを行う。銅メッキを高さ10
ミクロンまで行い、ハンダメッキを高さ10ミクロンま
で行うとすると、高さ20ミクロン直径20ミクロンの
ストレート型の突起電極3を形成することができる。ま
た、メッキ用レジストの厚さよりも高くメッキを行う
と、茸型の形状を有する突起電極3を形成することがで
きる。実用レベルでの突起電極3の最小寸法は高さと直
径共に10ミクロン前後である。試作レベルではさらに
小さな突起電極3を形成することも可能である。
【0021】つぎに図1(b)に示すように、実装基板
2上に銅や金などからなる金属配線4を形成し、その上
層に絶縁層6を設ける。絶縁層6の材質は、絶縁物質で
あって被膜形成、パターン形成ができるもので、しかも
耐熱性があるものであればよい。実施例においては形成
が容易である感光性ポリイミドを絶縁層6として用いて
おり、その形成方法は、まず感光性ポリイミドを回転塗
布などによって実装基板2上にほぼ均一に塗布する。そ
の後、露光現像などのフォトリソグラフィ工程によっ
て、必要な箇所に突起電極3と同等以上の直径を持った
開口部7を設けパターン形成する。最後に200度以上
の加熱硬化工程を経て、絶縁層6の形成は完了する。絶
縁層6の膜厚は溶融ハンダの広がりをせき止め、ショー
ト防止の効果を持たせるために最低でも1ミクロンは必
要である。このようにして実装基板2の金属配線4はハ
ンダによる接続に必要な箇所だけを露出させ、リフロー
の際に溶融したハンダが広がらないようにその周辺部を
絶縁層6によってガードした形となっている。
【0022】つぎに図1(c)に示すように、半導体装
置1と実装基板2とを接続する。あらかじめ実装基板2
を加熱しておき、その上に半導体装置1を位置合わせし
て置くことによって、突起電極3のハンダが溶解し接続
がなされる。突起電極3表面にフラックスを塗布する場
合もある。実装基板2の加熱方法は簡易的にはホットプ
レート上に置くことで可能であり、Sn:Pb=6:4
ハンダを用いた場合の融点は183度であるが、実装基
板2表面の実温が230〜260度になるように加熱す
る。また、オーブンなどを用いた場合には、突起電極3
表面にクリームハンダを塗布し半導体装置1と実装基板
2を位置合わせして仮固定した状態で、実装基板2表面
の実温が230〜260度になるように加熱して接続す
る。
【0023】つぎに図1(d)に示すように、半導体装
置1と実装基板2の間と半導体装置1との周辺をエポキ
シ系の封止樹脂5にて封止する。封止樹脂5は半導体装
置1の片側の側面にチップサイズに見合った必要量を滴
下すると毛細管現象によって半導体装置1と実装基板2
の間に流れ込む。このとき、実装基板2を60度前後に
加温しておくと封止樹脂5の粘度が低下して流れ込み易
くなる。封止樹脂の硬化条件は種類によってまちまちで
あるが、当実施例においては130度で1時間の条件で
行っている。封止を終えて実装を完了する。
【0024】本発明における半導体装置の実装構造は、
図1(d)に示すように、低融点金属からなる突起電極
3を形成した半導体装置1と、実装基板2上に形成する
金属配線4と、実装基板2の金属配線4上に開口部7を
有し実装時のショート防止の働きをする絶縁層6と、実
装基板2上の金属配線4に位置合わせして実装した半導
体装置1と、実装基板2と半導体装置1の間と半導体装
置1の周辺に設ける封止樹脂5とを有する。
【0025】図2(a)〜(d)は本発明の半導体装置
の実装方法における第2実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【0026】まず図2(a)に示すように、半導体装置
1の接続電極(図示せず)上に突起電極3を形成する。
突起電極3の形成は電解メッキ法によって行い、突起電
極3の材質は銅と金、あるいは金のみを用いる。はじめ
に銅メッキを行いつぎに金メッキを行って、銅コア金の
突起電極3を形成する。突起電極3の形状やサイズに関
しては第1実施例と同様である。突起電極3に導電性接
続材料8を塗布する。当実施例においてはエポキシ系の
樹脂に銀系の金属粉末を混入した導電性ペーストを用い
る。塗布は、導電性ペーストの表面を極めて平坦にし、
突起電極3の先端を導電性ペーストに浸して転写するデ
ィップ方式を採用する。
【0027】つぎに図2(b)に示すように、第1実施
例と同様に実装基板2上に銅や金などからなる導電配線
9を形成し、その上層に絶縁層6を設け必要な箇所に開
口部7パターンを形成する。
【0028】つぎに図2(c)に示すように、半導体装
置1と実装基板2とを導電性接続材料8を介して接続す
る。ここで導電性接続材料8は接着、および導通の役割
を果たす。半導体装置1と実装基板2とを位置合わせし
て導電性接続材料8によって仮固定する。特別に加圧す
る必要はないが加圧しても良い。その後、導電性接続材
料8の熱硬化を行って接続する。熱硬化の条件は一般的
には80〜150度の温度で0.5〜6時間程度であ
り、当実施例においては110度で1.5時間の条件を
採用している。
【0029】つぎに図2(d)に示すように、半導体装
置1と実装基板2の間と半導体装置1の周辺をエポキシ
系の封止樹脂5にて封止する。封止方法は第1実施例と
同様である。
【0030】本発明の第2の実施例における半導体装置
の実装構造は、導電性接続材料8を塗布した突起電極3
を有する半導体装置1と、実装基板2上に形成する導電
配線9と、実装基板2の導電配線9上に開口部7を有し
実装時のショート防止の働きをする絶縁層6と、実装基
板2上の導電配線9に位置合わせして実装した半導体装
置1と、実装基板2と半導体装置1の間と半導体装置1
の周辺に設ける封止樹脂5とを有する。
【0031】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば実装基板の金属配線上に接続に必要な部分のみを
開口した絶縁層を設けることによって、低融点金属や導
電性接続材料の広がりを抑制することができるのでショ
ートを防止でき、また低融点金属や導電性接続材料の必
要量が少なくなるため小型の突起電極を形成することが
できる。したがって半導体装置の接続ピッチの縮小が可
能であり、高密度実装に関して非常に有利となる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における実装方法と実装
構造とを示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例における実装方法と実装
構造とを示す断面図である。
【図3】従来例のFC実装方法と実装構造を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 実装基板 3 突起電極 4 金属配線 5 封止樹脂 6 絶縁層 7 開口部 8 導電性接続材料

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置に低融点金属からなる突起電
    極を形成し、実装基板上に金属配線を形成する工程と、
    実装基板上に絶縁層を形成し、突起電極に対応した金属
    配線上の絶縁層に開口部を形成する工程と、実装基板上
    の金属配線に位置合わせして半導体装置を実装する工程
    と、実装基板と半導体装置の間と半導体装置の周辺を封
    止樹脂によって封止を行う工程とを有することを特徴と
    する半導体装置の実装方法。
  2. 【請求項2】 低融点金属からなる突起電極を形成した
    半導体装置と、実装基板上に形成する金属配線と、実装
    基板上の金属配線上に開口部を有する絶縁層と、実装基
    板上の金属配線に位置合わせして実装した半導体装置
    と、実装基板と半導体装置の間と半導体装置の周辺に設
    ける封止樹脂とを有することを特徴とする半導体装置の
    実装構造。
  3. 【請求項3】 半導体装置に突起電極を形成し、半導体
    装置の突起電極に導電性接続材料を塗布する工程と、実
    装基板上に導電配線を形成し、実装基板上に絶縁層を形
    成する工程と、突起電極に対応した導電配線上の絶縁層
    に開口部を形成する工程と、実装基板上の導電配線に位
    置合わせして半導体装置を実装する工程と、実装基板と
    半導体装置の間と半導体装置の周辺を封止樹脂によって
    封止を行う工程とを有することを特徴とする半導体装置
    の実装方法。
  4. 【請求項4】 導電性接続材料を塗布した突起電極を有
    する半導体装置と、実装基板上に形成する導電配線と、
    実装基板上の導電配線上に開口部を有する絶縁層と、実
    装基板上の導電配線に位置合わせして実装した半導体装
    置と、実装基板と半導体装置の間と半導体装置の周辺に
    設ける封止樹脂とを有することを特徴とする半導体装置
    の実装構造。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2849533A1 (fr) * 2002-12-27 2004-07-02 St Microelectronics Sa Assemblage d'un composant semiconducteur
JP2014229776A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 富士通株式会社 電極、電子部品、電子装置および電極の接合方法

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