JPH0777255B2 - ピングリッドアレイおよび半導体素子塔載方法 - Google Patents

ピングリッドアレイおよび半導体素子塔載方法

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JPH0777255B2
JPH0777255B2 JP63187503A JP18750388A JPH0777255B2 JP H0777255 B2 JPH0777255 B2 JP H0777255B2 JP 63187503 A JP63187503 A JP 63187503A JP 18750388 A JP18750388 A JP 18750388A JP H0777255 B2 JPH0777255 B2 JP H0777255B2
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茂成 ▲高▼見
達彦 入江
二郎 橋爪
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • 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
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15312Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA

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  • Wire Bonding (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ICなどの半導体素子をパッケージ化するた
めに搭載するピングリッドアレイ(以下「ピングリッド
アレイ」を「PGA」と言う)、および、PGAに半導体素子
を搭載する方法に関する。
〔従来の技術〕
ICのパッド数の増加に伴い、TAB(テープオートメーテ
ッドボンディング)やフリップチップによるボンディン
グが行われている。ICのパッドと搭載基板の電極との電
気的な接合は、パッド数の増加に比例してボンディング
時間の長くなるワイヤボンディングよりも、パッド数に
関係なく短時間で多数のパッドを一括してボンディング
できる(ギャングボンディングできる)バンプボンディ
ングが多くなっている。
ボンディングに使うバンプは、IC側または基板側のいず
れかに設けられるが、特に最近では、基板側に設けられ
るようになっている。これは、IC側にバンプを設けるた
めには、ICに複雑な加工を施す必要があるからである。
したがって、ICを搭載する基板として、バンプ付きTA
B、バンプ付きPGAなどが開発されている。
第4図(a)および(b)にみるように、PGA61は、多
数のリードピン7…を比較的小さな面積内に配置できる
という利点を有する。また、たとえば、規格化された間
隔でリードピン7…を設置するようにすると、IC搭載後
には、他の基板と接合しやすく、特別な接合用装置を用
いずとも接合を行うことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記PGA61は、セラミック基板などリジッドな
基板20上にIC(図示省略)を搭載するため、基板20が反
っていたり、うねっていたり、厚みにバラツキがあった
りすると、基板20表面の電路3上に設けたバンプ52…の
高さ位置もばらつく。これにより、IC接合時のキーパラ
メーターである平行度に、ばらつきが生じ、接合信頼性
に大きく悪影響を及ぼす。
発明者らは、先に、半導体素子搭載用基板に反り、うね
りなどがある場合に、それに応じて、搭載しようとする
半導体素子の平行度を制御しながら接合を行うという方
法を提案している(特願昭63-101878号)。
他方、第3図(a)および(b)にみるように、バンプ
付きTAB40は、バンプ52…がフレキシブルなフィルム14
のボンディング部の孔41に突出したフレキシブルなリー
ド5…上に設けられているため、IC(図示省略)との接
合時にICとの平行度調整は、ICとリード5…を加圧・加
熱する、半導体素子吸着ヘッドおよび基板載置ステージ
の平行度に依存するので、比較的容易である。その反
面、IC接合後には、フレキシブルフィルム14から1個1
個切り離して他の基板と接合を行うのであるが、その取
り扱いには特別な装置が必要となり、汎用性に欠けると
いう問題点を有する。
以上のことに鑑みて、この発明は、半導体素子と、搭載
用基板側の電極部との平行度調整が、同基板の反り、う
ねり等に影響されず、あらかじめ、半導体素子加熱ヒー
ターと基板加熱ヒーターとの間など、半導体素子を扱う
ヘッドと基板を載置するステージとの間の平行度を調整
しておけば基板に反り、うねり等があっても平行度の調
整が行えるPGAを提供することを第1の課題とし、同PGA
を用いて、半導体素子と基板のバンプとを平行度良く接
合することのできる半導体素子搭載方法を提供すること
を第2の課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記第1の課題を解決するために、請求項1の発明にか
かるPGAは、半導体素子が搭載されるピングリッドアレ
イにおいて、リジッドな基板部分と、第1の電路と、リ
ードピンと、フレキシブルな基板部分と、第2の電路
と、電極部とを備えている。リジッドな基板部分は、半
導体素子よりも大きい第1の貫通孔を有する枠状体であ
る。第1の電路は、リジッドな基板部分の表面に形成さ
れたものである。リードピンは、リジッドな基板部分の
裏面から突出していて第1の電路と電気的に繋がってい
る。フレキシブルな基板部分は、リジッドな基板部分の
表面の第1の貫通孔の縁に取り付けられ、第1の貫通孔
よりも小さい第2の貫通孔を有する枠状体である。第2
の電路は、フレキシブルな基板部分の表面に形成され、
先端が第2の貫通孔の開口に突出しており、他端が第1
の電路と電気的に繋がっている。電極部は、第2の電路
の先端表面に形成され、半導体素子のパッドと接合され
てパッドと電気的に繋がるようになっている。
上記第2の課題を解決するために、請求項2の発明にか
かる半導体素子搭載方法は、請求項1記載のPGAのフレ
キシブルな基板部分の電極部と、半導体素子のパッドと
を対面させた状態で、前記フレキシブルな基板部分の第
2の電路の上下から圧着を行って前記電極部と前記パッ
ドとの接合を行うようにしている。
〔作用〕
請求項1の発明にかかるPGAは、電極部がフレキシブル
な基板部分に支持されているため、半導体素子のパッド
と接合するときに、基板の反り、うねりなどの有無に関
わらず、半導体素子加熱ヒーターと基板加熱ヒーターと
の平行度など、半導体素子を扱うヘッドと基板を載置す
るステージとの平行度に依存して前記電極部とパッドと
の平行度が調整される。これにより、接合が容易に行う
ことができる。しかも、リードピンの設けられたリジッ
ドな基板部分と前記フレキシブルな基板部分とが接合さ
れているので、ICなど半導体素子(半導体チップ)を搭
載したあとも取り扱いやすく、汎用性がある。
請求項2の発明にかかる半導体素子搭載方法は、PGAの
フレキシブルな基板部分の電極部と半導体素子のパッド
とを対面させた状態で、前記フレキシブルな基板部分の
上下から圧着を行うことにより、半導体素子を扱うヘッ
ドと基板を載置するステージとの平行度に依存して前記
電極と前記パッドとの平行度が調整され、接合信頼性の
高い搭載を行うことができる。しかも、汎用性のある半
導体素子搭載基板が得られる。
〔実施例〕
以下に、この発明を、その実施例を表す図面を参照しな
がら詳しく説明する。
第1図(a)および(b)は、請求項1の発明にかかる
PGAの1実施例を表す。これらの図にみるように、このP
GA1は、フレキシブルな基板部分4およびリジッドな基
板部分2からなる。フレキシブルな基板部分4には、電
極部である多数のバンプ52…を有する第2の電路(リー
ド)5…が設けられている。リジッドな基板部分2に
は、リードピン7…が設けられている。リードピン7
は、スルーホール6に差し込んで設置されたり、スルー
ホール6縁のランド31にろう付けされて設置されたりす
る。なお、リードピン7…は、半導体素子搭載面側であ
ってもよく、この面の裏面側であってもよい。フレキシ
ブルな基板部分4とリジッドな基板部分2とは、フレキ
シブルな基板部分4のフレキシブル性を損なわない状態
で接合されて一体になっている。
バンプ52は、フレキシブルな基板部分4に設けられた電
路5とリジッドな基板部分2上に設けられた第1の電路
3とが接続部51により接合されていて電気的に繋がって
いることにより、リードピン7と電気的に繋がってい
る。前記接続部51としては、たとえば、フレキシブルな
基板部分4に設けたアウターリードが利用される。前記
電路3と電路5との接合方法は、特に限定はなく、たと
えば、半田付けでもよく、導電性の接着剤による接合で
もよく、電気的に繋がれるか、または、電気的および機
械的に接合されればよい。
フレキシブルな基板部分4としては、TABなどのフィル
ムキャリアに用いられるフレキシブルフィルム、たとえ
ば、ポリイミドフィルムなどが使用される。バンプ付き
TABなどTABをそのフレキシブル性を損なわない状態でリ
ジッドな基板分と接合するようにしてもよい。
フレキシブルな基板部分4に設けられる電路5は、フレ
キシブルであることが好ましく、たとえば、金属箔など
金属の薄膜などが使われる。金属としては、銅などが使
用されるが、これに限るものではない。前記電路5は、
第1図にみるように、これを支持する枠状のフレキシブ
ルな基板部分4の孔に突出している、いわゆる、インナ
ーリード、のようになっていてもよく、同基板部分4上
に沿って設けられていてもよい。電路5の電極部にはバ
ンプを設けて、フレキシブルな基板部分をバンプ付きTA
Bなどとしてもよい。なお、バンプは、半導体素子のパ
ッドに設け、基板側には設けないようにしてもよいが、
基板側に設けるようにすると、上述した利点がある。バ
ンプは、金、半田、アルミニウムなど適宜のものが使用
される。
リジッドな基板部分2としては、セラミック基板、樹脂
含浸基材から作った基板などが使用される。リジッドな
基板部分2は、たとえば、中央部の半導体素子搭載部に
あたる部分のない形、枠状の形とされ、この枠状の形と
され、このリングの内側の孔21の縁にフレキシブルな基
板部分4の外側の縁が重ね合わさせて接合されることに
より、上記のように、フレキシブルな基板部分4のフレ
キシブル性を損なわない状態で接合される。しかし、こ
の状態でのフレキシブルな基板部分4とリジッドな基板
部分2との接合の仕方はこれに限らない。
リジッドな基板部分2の上に設けられる電路3として
は、たとえば、前記電路5と同様、金属箔など金属の薄
膜などが使われ、金属としては銅などが使われる。
フレキシブルな基板部分4とリジッドな基板部分2との
接合は、前記電路3,5の接合により間接的になされても
よく、接着剤などで直接的になされてもよく、特に限定
はない。
第2図(a)および(b)は、請求項2の発明にかかる
半導体素子搭載方法の1実施例を表す。これらの図にみ
るように、半導体素子搭載用基板として、第1図に示す
PGA1を基板載置ステージ(図示されず)の上に準備す
る。他方、基板載置ステージの基板を加熱するヒーター
(または同ステージ)10、および、半導体素子を加熱す
るヒーターを備え半導体素子を扱うヘッド9の間の平行
度を調整しておく。半導体素子8をヘッド9で取り扱
い、同ヘッド9とヒーター10との間に半導体素子8のパ
ッド(図示されず)と基板側のバンプ52…とを対面する
よう位置合わせし、この対面させた状態で挟み込む。そ
して、基板側のバンプ52…と半導体素子のパッドとを加
圧しながら加熱し、熱圧着する。これにより、信頼性の
高い接合で半導体素子が基板に搭載されるのである。
前記ヘッド9に、超音波を印加する機構を設けておき、
半導体素子の接合時に超音波を印加するようにすると、
より低温で、さらには加熱を行わずに、接合を行うこと
ができる。
なお、この発明は、上記実施例に限らない。たとえば、
半導体素子を扱うヘッド、および、基板を載置するステ
ージで加熱を行わず、加圧のみを行って、超音波などを
利用して圧着を行うようにしてもよい。このようにする
と、加熱を行わないので、加熱による弊害をなくすこと
ができる。搭載された半導体素子は、必要に応じて、気
密封止、樹脂封止などにより封止される。
〔発明の効果〕
請求項1の発明にかかるPGAは、以上のようなものであ
るので、半導体素子搭載部の電極部と半導体素子との平
行度が、基板の反り、うねり等に影響されず、半導体素
子を扱うヘッドと基板載置ステージまたは基板加熱ヒー
ターとの平行度により調整されるようになる。また、こ
のPGAは、半導体素子を搭載した後に他の基板と接合す
る際に、特別な接合用装置を必要とせず、リードピンの
挿入孔があれば、汎用的に使用することができるもので
ある。
請求項2の発明にかかる半導体素子搭載方法は、以上の
ようなものであるので、半導体素子搭載用基板に反り、
うねり等があっても、半導体素子を扱うヘッドと基板載
置ステージまたは基板加熱ヒーターとの平行度を調整し
ておくことにより、半導体素子搭載用基板の電極部と半
導体素子との平行度を調整することができ、接合信頼性
の高い接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は請求項1の発明にかかるPGAの1実施例を表
し、図(a)は斜視図、図(b)は側面断面図、第2図
は請求項2の発明にかかる半導体素子搭載方法の1実施
例を表し、図(a)は搭載前の側面断面図、図(b)は
搭載後の側面断面図、第3図(a)はバンプ付きTABの
1例の平面図、同図(b)はそのA−A断面図、第4図
(a)は従来のバンプ付きPGAの1例の斜視図、同図
(b)はそのB−B断面図である。 1……PGA、2……リジッドな基板部分、3……電路、
4……フレキシブルな基板部分、5……電路、7……リ
ードピン、8……半導体素子、9……半導体素子を扱う
ヘッド、10……基板を加熱するヒーター、51……接続
部、52……バンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子が搭載されるピングリッドアレ
    イにおいて、 前記半導体素子よりも大きい第1の貫通孔を有する枠状
    のリジッドな基板部分と、 前記リジッドな基板部分の表面に形成された第1の電路
    と、 前記リジッドな基板部分の裏面から突出していて前記第
    1の電路と電気的に繋がったリードピンと、 前記リジッドな基板部分の表面の前記第1の貫通孔の縁
    に取り付けられ、前記第1の貫通孔よりも小さい第2の
    貫通孔を有する枠状のフレキシブルな基板部分と、 前記フレキシブルな基板部分の表面に形成され、先端が
    前記第2の貫通孔の開口に突出しており、他端が前記第
    1の電路と電気的に繋がった第2の電路と、 前記第2の電路の前記先端表面に形成され、前記半導体
    素子のパッドと接合されて前記パッドと電気的に繋がる
    電極部と、 を備えたピングリッドアレイ。
  2. 【請求項2】請求項1記載のピングリッドアレイの前記
    フレキシブルな基板部分の前記電極部と、半導体素子の
    パッドとを対面させた状態で、前記フレキシブルな基板
    部分の前記第2の電路の上下から圧着を行って前記電極
    部と前記パッドとの接合を行う半導体素子搭載方法。
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