JPH08274209A - チップキャリヤ及びその製造方法 - Google Patents

チップキャリヤ及びその製造方法

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JPH08274209A
JPH08274209A JP7076687A JP7668795A JPH08274209A JP H08274209 A JPH08274209 A JP H08274209A JP 7076687 A JP7076687 A JP 7076687A JP 7668795 A JP7668795 A JP 7668795A JP H08274209 A JPH08274209 A JP H08274209A
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substrate
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chip carrier
molding
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JP7076687A
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Mitsutoshi Nakamura
充逸 中村
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Seiko Epson Corp
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    • H01L24/97Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
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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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】チップキャリヤの構造及び接続方法において、
モールド剤の塗布範囲を必要最小限に抑えることによ
り、モールド後の基板の反りや金属ワイヤの切断を防
ぎ、かつ接続端子となるスルーホールがモールド剤で埋
まることがないチップキャリアを提供する。 【構成】ICチップ4をフェイスダウンボンディング方
式を用い基板2へ実装し、モールド剤8を注入する。モ
ールド剤の塗布方式はディスペンサーを用いたディスペ
ンス方式とする。塗布方法はモールド剤8をICチップ
4の斜め横から塗布する方法と、基板2に開口部を設
け、開口部からモールド剤8を注入する方法いずれかを
採用する。どちらの場合も、モールド剤8の塗布範囲は
必要最小限の塗布量となるICチップの能動面および接
合部に限定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チップキャリヤおよび
その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、エレクトロニクス技術の著しい進
歩によって様々な民生用、産業用電子機器の小型、軽
量、薄型化、高性能化が急速に進んでいる。そこで、回
路規模の増大、使用する電子部品の増加に対応するべく
高密度化、高速化を図るために、プリント基板の薄型化
およびファインパターン化、多層構造の採用、電子部品
の小型化等と共に、電子部品を接続するための様々な実
装技術が開発されている。特に、ICチップやLSI等
と基板との接続技術としては、図5に示されるようなチ
ップキャリヤ1が知られていた。また、図6はその製造
方法である。図5および図6において、予めスルーホー
ル10の中心付近を通る外形で切断された基板2の上
に、ICチップ4をダイボンド剤9により固着し、金属
ワイヤ7でICチップ4の電極5と基板2に形成された
配線パターン6とを電気的に接続する。配線パターン6
はスルーホール10につながっており、マザーボードと
は通常半田付けでスルーホール10によって成る接続端
子とで接続が成されている。基板2は通常ガラスエポキ
シ等を使用したプリント基板であるが、セラミクス基板
を用いる場合もある。基板2の上に固着されたICチッ
プ4の電極5はワイヤボンディング方式で基板2に形成
された配線パターン6に接続された後、モールド剤8で
モールドされる。3はモールド枠であり、モールド剤8
がチップキャリヤ1の高さまで盛られ、且つスルーホー
ル10からモールド剤8が基板2の裏面に流れ込まない
ように、ダムの役割を果たしている。モールド枠3を使
用しない場合は、同様の理由で、スルーホール10をI
Cチップ4から遠ざけるように基板2が設計されてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で説明した
チップキャリヤの課題について説明する。大きくは、基
板2の反りとモールド剤8の供給方法に大別される。
【0004】先ず基板2の反りに関する課題であるが、
ICチップ4を基板2へ固着する工程での加熱硬化時、
ワイヤボンディング工程の加熱時およびモールド工程の
加熱時に基板2に大きな反りが発生する。それぞれの工
程での加熱温度と加熱時間であるが、ICチップ4の固
着工程時に140℃から160℃の温度範囲で30分か
ら1時間30分の間、ワイヤボンディング工程時に70
℃から110℃の温度範囲で10分から20分の間、モ
ールド工程時に例えばトランスファーモールド方式を採
用した場合で170℃から180℃の温度範囲で5時間
の間、例えばポッティングモールド方式を採用した場合
で150℃から170℃の温度範囲で1時間から1時間
30分の間、常時熱が加わる。特にモールド工程時の基
板2の反り量は著しく、通常は従来の技術で説明した図
5に示すモールド剤8の供給範囲がICチップ4を覆
い、更に横方向に関してはモールド枠3まで、高さ方向
に関してはチップキャリヤ1の高さまでと広範囲である
ため、モールド剤8硬化時の加熱による熱応力が加わり
易くなる。このため、基板2が著しく反ってしまった
り、金属ワイヤ7が応力により切れてしまう。したがっ
て基板2が反ることにより、チップキャリヤのマザーボ
ードへの実装性が著しく低下するとともに、ICチップ
4の電極5と基板2に形成された配線パターン6とが安
定且つ良好に接続されない等の問題が発生する。
【0005】次にモールド剤8の供給方法に関する課題
であるが、トランスファーモールド方式を採用した場
合、モールド枠3内のみへのモールド剤8供給が必要と
なる。したがって使用する金型が特殊なものとなり、高
価な金型を使用せざるをえないため、チップキャリヤ1
のコストアップにつながってしまう。また、モールド枠
8内のみならず、基板2上に一括してモールド剤8を注
入させた場合、チップキャリヤ1の接続端子と成るスル
ーホール10へモールド剤8が流入し、接続端子として
の本来の役目を果たさないことになる。次にポッティン
グモールド方式を採用した場合、トランスファーモール
ド方式と同様にモールド枠3内のみへモールド剤8を供
給した場合、上述した通り、供給範囲が広範囲なためモ
ールド時のタクトタイムがかかり過ぎ、チップキャリヤ
1のコストアップにつながってしまう。また、モールド
枠3のみならず、基板2上へ一括してモールド剤8を供
給した場合、接続端子として用いるスルーホール10へ
もモールド剤8が流入してしまうため、スルーホール1
0で埋まってしまい本来の接続端子の役目を果たさな
い。この他の課題として、従来の技術ではモールド剤8
をスルーホール10へ流入させないために、モールド枠
3のように何らかのダムを設けるか、または、ICチッ
プ4をスルーホール10から遠ざけるような基板2の設
計が必須である。したがってチップキャリヤ1の小型化
および薄型化には不向きである。本発明は、上述の課題
をすべて解決すべくなされたもので、基板の反りを極力
抑え、且つチップキャリヤ1の接続端子と成るスルーホ
ールへのモールド剤8の流入を回避し、また安定した製
造工程の元で超小型化、薄型化が容易に実現できるチッ
プキャリヤを提供することを目的としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は下記の手段を有する。
【0007】(手段1)本発明のチップキャリヤは、配
線パターンを有する基板と、能動面に電極を有し、該電
極と前記配線パターンとが対向し接続されたICチップ
と、前記基板と前記ICチップとの間に介在し、前記I
Cチップ側は前記能動面のみ塗布されてなるモールド剤
と、を有することを特徴とする。
【0008】(手段2)前記手段1において、前記基板
のICチップ対向部内の少なくとも一部に設けられた開
口部と、前記能動面及び前記開口部内に塗布されたモー
ルド剤と、を有することが好ましい。
【0009】(手段3)一方、本発明のチップキャリヤ
の製造方法は、基板のICチップが接続されるべく範囲
にフラックスを塗布し、前記基板の所望の位置にハンダ
バンプを有する前記ICチップを搭載し、前記基板と前
記ICチップとを接合し、液状のモールド剤を前記基板
と前記ICチップとの間に供給することを特徴とする。
【0010】(手段4)前記手段3の液状のモールド剤
はディスペンサーを用いて供給されることを特徴とす
る。
【0011】(手段5)前記手段4の前記ディスペンサ
ーから塗出する前記液状のモールド剤は、前記ICチッ
プの斜め横方向から供給されることを特徴とする。
【0012】(手段6)また前記手段4のディスペンサ
ーから塗出する前記液状のモールド剤は、前記基板に設
けられた開口部側から供給されることを特徴とする。
【0013】
【作用】したがって、手段1に記載のチップキャリヤに
よれば、ICチップを直接基板に実装するため、実装面
積を縮小することができ、チップキャリヤの超小型化、
薄型化が容易に実現できる。またそれに加え、モールド
剤の塗布範囲はICチップに関して能動面のみとし保護
範囲を必要最低限に抑えたため、加熱によるモールド剤
硬化時のモールド剤からのICチップおよび基板への応
力が減少するため、基板の反り等が抑制できる。さら
に、接続端子と成るスルーホールにモールド剤が流入し
ないため、安定したチップキャリヤ構造が可能となる。
【0014】これに加え、手段2に記載のチップキャリ
ヤによれば、モールド剤が基板の開口部内にも塗布され
ていることにより、基板との密着性が向上し、信頼性の
高いチップキャリヤ構造を提供することが可能となる。
【0015】また、手段3に記載のチップキャリヤの製
造方法によれば、ICチップを直接基板に実装したこ
と、およびモールド剤の塗布範囲を結果的にICチップ
に関しては能動面のみとしたことにより、上述した通り
超小型化、薄型化が容易に実現できる製造方法であるこ
と、およびモールド時のタクトタイム短縮ができ、更に
は上述した通り必要最低限のモールド剤塗布範囲にする
ことで、モールド剤硬化時の加熱による基板およびIC
チップへの応力が減少するため基板の反り等が抑制でき
且つ接続端子と成るスルーホールにモールド剤が流入し
ない。したがって、極めて安定した製造工程の元で安価
で且つ高信頼性なチップキャリヤの製造が可能となる。
【0016】これに加え、手段4及び手段5に記載のチ
ップキャリヤの製造方法によれば、比較的簡易にモール
ド剤の塗布を行うことが可能となる。
【0017】また、手段6に記載のチップキャリヤの製
造方法によれば、特にモールド剤を基板に設けた開口部
より供給するといった全く新しいモールド剤の供給方法
を提供することができる。
【0018】
【実施例】以下に図面を用いながら本発明のチップキャ
リヤ及びその製造方法の実施例を詳細に説明する。
【0019】図1、図3は本発明実施例を模式的に示し
た断面図である。図2は図1、図3に示す本発明実施例
を模式的に示した平面図である。また、図4は本発明実
施例にて製造されるチップキャリヤの製造工程を示した
ものである。図1において1は本発明実施例にて完成さ
れたチップキャリヤである。2は基板である。4はIC
チップであり、5はICチップの電極である。6は基板
2に形成された配線パターンである。ICチップ4の電
極5と基板2の配線パターン6とを電気的な接続を行う
ため、本実施例ではフェイスダウンボンディング方式を
採用した。したがって、ICチップ4の電極5には半田
で形成された半田バンプを用い基板2に形成された配線
パターン6へ接続するのである。上記半田バンプのバン
プ高さは10μmから300μm程度が適しており、好
ましくは50μmから250μmで特に好ましくは10
0μmから200μmである。また、半田バンプの半田
組成は錫と鉛の合計比率を100%とした場合、それぞ
れ錫が63%で鉛が37%のいわゆる共晶半田が最適で
あるが、錫が90%で鉛が10%の半田や、錫が10%
で鉛が90%の半田を用いる場合もある。これはどのよ
うな環境下で使用するかによって選択する。8はモール
ド剤である。モールド剤8の塗布範囲は少なくともIC
チップ4の能動面および接合部が保護できる範囲に止め
る。これは一括してガラスエポキシ基板13の全面へモ
ールド剤8を塗布した場合、チップキャリヤ1の接続端
子と成るスルーホール10へモールド剤8が流入してし
まい、スルーホール10が本来の接続端子としての役目
を果たさなくなるためである。したがって、スルーホー
ル10がモールド剤8の流入によって埋まることなく、
且つモールド剤8にて保護する範囲を必要最低限に抑え
ることで接続端子の確保が極めて容易となる。また、モ
ールド剤8をスルーホール10へ流入させないために基
板2にダムを設けた場合でも、モールド剤8の供給範囲
は広範囲となるため、モールド剤8硬化時の加熱によっ
てICチップ4や基板2に応力が加わり易くなる。した
がって、ICチップ4や基板2およびICチップ4の接
合部に必要以上の応力が加わらないためにも、塗布範囲
を限定することが必要である。以上の構造を持つチップ
キャリヤ1の製造工程について図4に基づき説明する。
【0020】尚、図2の説明は上記図1と同内容且つ同
符号のため省略する。2は基板であり、1枚の基板2に
つき600個から1000個程度のチップキャリヤ1が
製造できるようにマトリックス状の配列が成されてい
る。基板2の材質はガラスエポキシ等のプリント基板や
セラミクス基板を用いる。先ず基板2へICチップ4を
実装する前段階として、ICチップ4の電極5が基板2
の配線パターン6へ接続されるべく範囲へフラックス1
1を塗布する。フラックス11は無洗浄仕様を採用す
る。図におけるフラックス11の供給方法はディスペン
ス方式を前提としており、塗布方法はディスペンスノズ
ルを1箇所ずつ上下させるようなポイント的な塗布方
式、またはディスペンスノズルを下降させた状態でディ
スペンスノズルを横方向へ移動させる一文字塗布方式が
あるが、どちらの塗布方法を採用しても構わない。次に
ICチップ4を基板2へ搭載する。当然のことながら、
ICチップ4の電極5とICチップ4の電極5が接続さ
れるべく基板2に形成された配線パターン6とが一致す
るように予め両者の位置合わせを行ってからICチップ
4を基板2へ搭載する。ICチップ4搭載時は吸着ノズ
ルでICチップ4の裏面を真空にて吸着させるか、また
は機械的にICチップ4の側面をクランプさせる方法が
あるが、どちらの方法を採用しても構わない。吸着ノズ
ルでICチップ4を真空吸着させて搭載する場合は、吸
着ノズルにて真空吸着されたICチップ4を基板2へ搭
載直後に吸着ノズルの真空を解除し搭載を終了させる。
また、機械的にICチップ4をクランプさせて搭載する
場合は、クランプされたICチップ4を基板2へ搭載直
後にクランプを解除させ搭載を終了させる。上述の通り
ICチップ4の電極5は半田にて形成された半田バンプ
を用いる。次にICチップ4が搭載された基板2をリフ
ローしてICチップ4の電極5と基板2に形成された配
線パターン6との接続を行う。この場合のリフロー方法
はIRリフロー方式や熱風リフロー方式を用いる。いず
れにせよリフロー時の最高到達温度はICチップ4の電
極5に形成された半田バンプの融点を越える温度が必要
である。例えば半田バンプの組成が錫が63%で鉛が3
7%の共晶半田の場合であると、融点が183.3℃で
あるため、リフロー時の最高到達温度は183.3℃以
上が必要である。したがって、半田が溶解する温度とし
て好ましい温度としては183.3℃以上が必要であ
る。しかしながらリフロー装置内の温度ばらつき等によ
り必ずしも183.3℃が保たれるという保証はないた
め、融点以上の温度設定をする必要が考えられる。この
ようなことから特に好ましい温度としては200℃以上
が必要である。また、最高到達温度に達してから少なく
とも5秒から10秒は、その温度が確保できるようなリ
フロー条件が最適である。ICチップ4の電極5は半田
バンプ仕様であることを述べたが、ICチップ4の電極
5が接続されるべく基板2の配線パターン6の仕様は金
めっき仕様または半田めっき仕様のいずれを採用しても
よい。この場合、金めっきのめっき厚は0.3μmから
1.0μmが好ましく、特に好ましくは0.5μmから
0.8μmである。また、半田めっきのめっき厚は5μ
mから20μmが好ましく、特に好ましくは10μmか
ら15μmである。この範囲を下回る半田めっき厚の場
合、接合に必要な絶対的な半田量が確保できない。した
がって確実に接合できないいわゆるオープン不良に至
る。また、この範囲を上回る半田めっき厚の場合、接合
に必要な半田量以上になるため、隣接パッド間が半田ブ
リッジとなりいわゆるショート不良に至る。次にリフロ
ーによって実装されたICチップ4をモールド剤8によ
り保護する。モールド剤8は液状タイプを使用する。モ
ールド剤8の塗布方式はディスペンサーを用いたディス
ペンス方式を採用する。塗布方法はモールド剤8をIC
チップ4の斜め横から塗布する方法と、図3に示すよう
な、基板2に開口部12を設け、開口部12からモール
ド剤8を注入する方法があるが、いずれの方法を採用し
ても構わない。
【0021】図3の開口部12の寸法は直径が0.3m
m程度の穴であり、ドリル等を用いた機械的な加工によ
って形成を行う。また、ICチップ4を上面として基板
2の裏面側からモールド剤8の注入を行うと、開口部1
2からモールド剤8が逆流し未充填となってしまうた
め、この場合はICチップ4を下面として基板2の裏面
側の開口部12からモールド剤8の注入を行う。斜め横
からの塗布方法および開口部12からの塗布方法いずれ
の場合も、モールド剤8の塗布範囲は少なくともICチ
ップ4の能動面および接合部が保護できる範囲に止める
ことが重要である。万が一塗布範囲が上述の範囲を越え
てしまうと、チップキャリヤ1の接続端子と成るスルー
ホール10がモールド剤8で埋まってしまいスルーホー
ル10が本来の接続端子の役目を果たさなくなるからで
ある。また、上記の塗布範囲に止めることによって、上
述の通り接合部に必要以上の応力が加わらないため、安
定した接合部の信頼性が確保できる。モールド剤8の硬
化条件は、100℃から120℃の温度範囲で30分か
ら1時間程度の硬化時間で仮硬化をさせ、150℃から
160℃の温度範囲で1時間から1時間30分程度の硬
化時間で本硬化させるような、2段ステップ硬化を行
う。また、モールド剤8の粘度は300Psから120
0Psが一般的であり、好ましくは500Psから10
00Psで、特に好ましくは600Psから900Ps
である。上記のモールド剤8の粘度範囲以外であると、
例えば粘度が低すぎる場合は塗布後にモールド剤8が流
れ易くなり、スルーホール10が埋まってしまう等の問
題が発生する。逆に粘度が高すぎる場合は塗布後にモー
ルド剤8が流れ難くなり、ICチップ4の能動面および
接合部が保護できない等の問題が発生する。最後に一枚
の基板2に形成された600個から1000個のチップ
キャリヤ1を個片形状にするためダイシングを行う。基
板2のダイシング位置は基板2に形成されたチップキャ
リヤ1の接続端子と成るスルーホール10の径の中心付
近を狙ってダイシングを行う。したがって、ダイシング
後のチップキャリヤ1の接続端子形状は半円状となる。
ダイシング速度は50mm/SEC程度であり、使用す
るブレードの厚みは0.1mm程度である。以上説明し
た通り、フラックス塗布工程、ICチップ搭載工程、リ
フロー工程、モールド工程、ダイシング工程を経てチッ
プキャリヤ1が製造される。この工程も本発明実施例に
よる特徴的な内容である。また、本発明実施例によるチ
ップキャリヤ1の完成体寸法は横が3.2mm、奥行き
が1.6mm、高さが1.25mmで一般的に呼ばれて
いる3216サイズのチップ型電子部品の寸法を想定し
たが、本発明実施例による構造および製造方法を採用す
ることにより、横が2.0mm、奥行きが1.25m
m、高さが1.0mmで一般的に呼ばれている2012
5サイズや、横が1.6mm、奥行きが0.8mm、高
さが0.8mmで一般的に呼ばれている1608サイズ
のチップ型電子部品の寸法を容易に実現することが可能
となる。このように本発明実施例によれば、ICチップ
をフェイスダウンボンディング方式にて実装し、実装後
のモールド剤の塗布範囲を少なくともICチップの能動
面および接合部のみとすることで、チップキャリヤの接
続端子と成るスルーホールがモールド剤で埋まることな
く、且つ必要最低限のモールド剤の塗布量のため、基板
が反ることなく安定した製造工程の元で超小型化、薄型
化が容易に実現可能なチップキャリヤの提供が可能とな
る構造およびその製造方法である。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明かなように本発明はチ
ップキャリヤにおいて、ICチップを直接基板に実装
し、実装後のモールド剤の塗布範囲を必要最低限に抑え
た構造および製造方法としたため次のような効果を得る
ことができる。
【0023】(1)直接基板にICチップを実装するた
め、実装面積が極力抑えられる。したがって、チップキ
ャリヤの超小型化および薄型化が容易に実現できる。
【0024】(2)モールド剤の塗布範囲を必要最低限
に抑えたため、チップキャリヤの接続端子と成るスルー
ホールがモールド剤で埋まらない。
【0025】(3)また、ICチップの接合部へ加わる
応力が低減できるため、信頼性が確保でき、且つ基板へ
の応力も低減できることから、基板の反りも低減でき
る。 (4)モールド剤塗布時間のタクトタイムが大幅に減少
でき、チップキャリヤのコストダウンにつながる。
【0026】(5)以上のことから安定した製造工程の
元で、信頼性が高く超小型化、薄型化が容易に実現で
き、しかも安価なチップキャリヤを提供することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例によるチップキャリヤ構造を模式
的に示す断面図であり、モールド剤をICチップの斜め
横から塗布した場合の構造である。
【図2】本発明実施例によるチップキャリヤ構造を模式
的に示す平面図である。
【図3】本発明実施例によるチップキャリヤ構造を模式
的に示す断面図であり、モールド剤を基板中心に設けた
開口部から塗布した場合の構造である。
【図4】本発明実施例によるチップキャリヤの製造方法
である。
【図5】従来技術によるチップキャリヤ構造の一例を模
式的に示す断面図である。
【図6】図5に示したチップキャリヤの基本的な製造方
法である。
【符号の説明】
1 チップキャリヤ 2 基板 3 モールド枠 4 ICチップ 5 電極(半田バンプ) 6 配線パターン 7 金属ワイヤ 8 モールド剤 9 ダイボンド剤 10 スルーホール 11 フラックス 12 開口部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線パターンを有する基板と、能動面に
    電極を有し、該電極と前記配線パターンとが対向し接続
    されたICチップと、前記基板と前記ICチップとの間
    に介在し、前記ICチップ側は前記能動面のみ塗布され
    てなるモールド剤と、を有することを特徴とするチップ
    キャリヤ。
  2. 【請求項2】 前記基板のICチップ対向部内の少なく
    とも一部に設けられた開口部と、前記能動面及び前記開
    口部内に塗布されたモールド剤と、を有することを特徴
    とする請求項1記載のチップキャリヤ。
  3. 【請求項3】 基板のICチップが接続されるべく範囲
    にフラックスを塗布し、前記基板の所望の位置にハンダ
    バンプを有する前記ICチップを搭載し、前記基板と前
    記ICチップとを接合し、液状のモールド剤を前記基板
    と前記ICチップとの間に供給することを特徴とするチ
    ップキャリヤの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記液状のモールド剤はディスペンサー
    を用いて供給されることを特徴とする請求項3記載のチ
    ップキャリヤの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記ディスペンサーから塗出する前記液
    状のモールド剤は、前記ICチップの斜め横方向から供
    給されることを特徴とする請求項4記載のチップキャリ
    ヤの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記ディスペンサーから塗出する前記液
    状のモールド剤は、前記基板に設けられた開口部側から
    供給されることを特徴とする請求項4記載のチップキャ
    リヤの製造方法。
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