JPH09148474A - ボールグリッドアレイ半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

ボールグリッドアレイ半導体装置及びその製造方法

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JPH09148474A
JPH09148474A JP30790495A JP30790495A JPH09148474A JP H09148474 A JPH09148474 A JP H09148474A JP 30790495 A JP30790495 A JP 30790495A JP 30790495 A JP30790495 A JP 30790495A JP H09148474 A JPH09148474 A JP H09148474A
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Munetoshi Yamada
宗勇 山田
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/3431Leadless components

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールグリッドアレイ半導体装置に反りが発
生した場合であっても、母基板と信頼性の高い接続がで
きるボールグリッドアレイ半導体装置及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 配線回路を有する基板1上に半導体チッ
プ2を搭載し、その半導体チップ2を封止材4で封止
し、基板1の半導体チップ2を搭載した面と反対側の面
に複数のハンダバンプ6を形成したボールグリッドアレ
イ半導体装置であって、ハンダバンプ6の先端を結ぶこ
とにより形成される面が、後加工して平面状に形成され
ている。そのため、ボールグリッドアレイ半導体装置を
母基板に実装するとき、ハンダバンプ6と母基板の電極
の間に隙間が生じにくくなり、信頼性の高い接続が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気・電子機器等
に使用されるボールグリッドアレイ半導体装置及びその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体装置の高機能化に伴い、半
導体装置の外部端子の数は増大する傾向にある。そのた
め、半導体装置の4つの側面に端子を形成したQFPと
呼ばれる半導体装置等が検討され実用化されている。し
かし、さらに外部端子の数が増大すると、端子を形成す
る面を増やしたり、端子の間隔を狭くしたとしても、半
導体装置の大きさが大きくなる傾向にあり、半導体装置
の大きさが大きくなると、電気・電子機器等を使用する
とき、半導体装置と、半導体装置を実装するプリント配
線板(以下母基板と記す)の熱膨張率の差により、ハン
ダ等によって形成された、それらの接合部に亀裂が発生
し、信頼性を低下させるという問題や、母基板の大きさ
が大きくなり電気信号の伝達速度が低下するという問題
があった。そこで、PGA(ピングリッドアレイ)半導
体装置と呼ばれる、半導体装置の1つの面にピン状の端
子を格子状に形成した半導体装置が検討され、実用化さ
れている。しかし、このPGA半導体装置は端子を母基
板の穴に挿入して実装する必要があり、部品実装の自動
化が困難であった。そのため、近年、ボールグリッドア
レイ(BGA)半導体装置と呼ばれる、PGA半導体装
置の端子の形状をボール状とし、表面実装に対応した半
導体装置が検討されている。
【0003】このボールグリッドアレイ半導体装置は、
図2に示すように、配線回路を有する基板1上に半導体
チップ2が搭載され、その半導体チップ2と基板1がボ
ンディングワイヤー3で電気的に接続され、基板1の半
導体チップ2を搭載した面が、封止材4で封止されてい
る。また、基板1の半導体チップ2が搭載された面と反
対側の面には、半導体チップ2と電気的に接続された複
数のバンプ用電極5が形成されており、さらにその複数
のバンプ用電極5にハンダバンプ6が形成されている。
このハンダバンプ6は、半導体装置を母基板に実装する
ときに溶融し、半導体装置と母基板の電気的な接続を行
う。
【0004】このボールグリッドアレイ半導体装置は、
一般に図3に示すような方法で製造されている。図3
(a)に示すように、一方の面に半導体チップ2と電気
的に接続するためのチップ用電極7を有し、他方の面に
ハンダバンプ6を形成するためのバンプ用電極5を有
し、そのチップ用電極7とバンプ用電極5の間を配線回
路で接続した基板1を用いて、その基板1の一方の面に
半導体チップ2を接着剤を用いて接着する。次いで、図
3(b)に示すように、チップ用電極7と半導体チップ
2を金線等のボンディングワイヤー3で接続する。次い
で、図3(c)に示すように、半導体チップ2やチップ
用電極7等を、エポキシ樹脂等の封止材4でコーティン
グした後、樹脂を硬化させて封止する。次いで、図3
(d)に示すように、半導体チップ2が搭載された面と
反対側の面のバンプ用電極5に、ハンダペーストの印刷
等によりハンダを供給した後、加熱することにより、ハ
ンダバンプ6を形成して製造される。
【0005】上記のように、ボールグリッドアレイ半導
体装置は、基板の片面を封止材で封止し、他の面にハン
ダバンプを形成してなる構造であるため、基板及び封止
材等の熱膨張係数の違いにより、ハンダを供給した後の
加熱や、封止後の加熱等により、ボールグリッドアレイ
半導体装置に反りが発生する場合があった。この反りが
発生したボールグリッドアレイ半導体装置は、母基板に
実装するとき、ボールグリッドアレイ半導体装置のハン
ダバンプと、母基板の電極の間に部分的に大きな隙間が
生じる。この大きな隙間が生じた半導体装置を加熱し、
ハンダバンプを溶融させると、大きな隙間が生じていな
いハンダバンプの部分は、図4(a)に示すように、基
板1と母基板8の間でほぼ太さが変わらないか又は中央
部が太い形状で接続されるが、大きな隙間が発生したハ
ンダバンプの部分は、図4(b)に示すように、母基板
8の電極と接続されないという問題が発生する場合や、
接続された場合であっても、図4(c)に示すように、
接続する面積が部分的に細い形状となり、この細い部分
は、電気・電子機器等を使用するとき、半導体装置と母
基板8の熱膨張率の差により、その細い部分に亀裂が発
生し、電気的信頼性が低下するという問題が発生する場
合があった。ボールグリッドアレイ半導体装置は、ハン
ダバンプ6が一方の面にあるため、母基板8に実装する
とハンダバンプ6は、ボールグリッドアレイ半導体装置
の下側に隠れてしまい、接続状態の外観検査が困難であ
り、上記のハンダバンプ6と、母基板1の電極の接続す
る面積が部分的に細くなった図4(c)のような場合の
検査は、X線観察等非常に複雑な方法を用いる必要があ
り、信頼性の高い接続ができるボールグリッドアレイ半
導体装置及びその製造方法が求められている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を改善するために成されたもので、その目的とするとこ
ろは、ボールグリッドアレイ半導体装置に反りが発生し
た場合であっても、母基板と信頼性の高い接続ができる
ボールグリッドアレイ半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
ボールグリッドアレイ半導体装置は、配線回路を有する
基板上に半導体チップを搭載し、その半導体チップを封
止材で封止し、前記基板の半導体チップを搭載した面と
反対側の面に複数のハンダバンプを形成したボールグリ
ッドアレイ半導体装置において、ハンダバンプの先端を
結ぶことにより形成される面が、後加工して平面状に形
成されていることを特徴とする。
【0008】本発明の請求項2に係るボールグリッドア
レイ半導体装置の製造方法は、請求項1記載のボールグ
リッドアレイ半導体装置の製造方法であって、後加工の
方法が、ハンダバンプを研磨して、ハンダバンプの先端
を結ぶことにより形成される面を、平面状に形成する方
法であることを特徴とする。
【0009】本発明の請求項3に係るボールグリッドア
レイ半導体装置の製造方法は、請求項1記載のボールグ
リッドアレイ半導体装置の製造方法であって、後加工の
方法が、ハンダバンプを加熱加圧して、ハンダバンプの
先端を結ぶことにより形成される面を、平面状に形成す
る方法であることを特徴とする。
【0010】本発明のボールグリッドアレイ半導体装置
によると、ボールグリッドアレイ半導体装置に反りが発
生した場合であっても、ハンダバンプの先端を結ぶこと
により形成される面が平面状に形成されているため、ボ
ールグリッドアレイ半導体装置を母基板に実装すると
き、ボールグリッドアレイ半導体装置のハンダバンプと
母基板の電極の間に隙間が生じにくくなり、信頼性の高
い接続が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に係るボールグリッドアレ
イ半導体装置を図面に基づいて説明する。図1は本発明
に係るボールグリッドアレイ半導体装置の構造を説明す
る断面図であり、図3は本発明のボールグリッドアレイ
半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図4は
ボールグリッドアレイ半導体装置を母基板に実装した状
態を説明する断面図であり、図5は本発明に係るボール
グリッドアレイ半導体装置の製造方法の一実施の形態を
説明する側面図である。
【0012】本発明のボールグリッドアレイ半導体装置
は、図1に示すように、配線回路を有する基板1上に半
導体チップ2を搭載し、その半導体チップ2を封止材4
で封止し、前記基板1の半導体チップ2を搭載した面と
反対側の面に複数のハンダバンプ6が形成されている。
そのハンダバンプ6の先端を結ぶことにより仮想的に形
成する面は、ハンダバンプ6形成後に、後加工して平面
状に形成されている。このハンダバンプ6の先端を結ぶ
ことにより仮想的に形成する面が、平面状に形成されて
いるため、ボールグリッドアレイ半導体装置を母基板に
実装するとき、ボールグリッドアレイ半導体装置のハン
ダバンプと母基板の電極の間に隙間が生じにくくなり、
図4(a)に示すように、基板1と母基板8の間がほぼ
太さが変わらないか又は中央部が太い形状で接続され、
信頼性の高い接続が可能となる。
【0013】なお、上記平面状とは均一な平面のみでは
なく、ほぼ平面状であればよく、半導体装置を母基板に
実装するとき、ハンダバンプが溶けて少し高さが低くな
るため、そのとき少しの高さの差は吸収され、ほぼ平面
状であれば信頼性の高い接続が可能となる。また、全て
のハンダバンプが後加工されていなくてもよく、ハンダ
バンプの一部を後加工することにより、ハンダバンプの
先端を結ぶことにより仮想的に形成する面が、平面状に
なるような場合でもよい。
【0014】後加工して、ハンダバンプの先端を結ぶこ
とにより形成される面を、平面状に形成する方法として
は、例えば、ハンダバンプを研磨する方法や、ハンダバ
ンプを加熱加圧する方法が挙げられる。研磨する方法の
場合は、ハンダバンプの中心に銅球等の核となるものを
入れ周囲にハンダで包んだような複合材料からなるハン
ダバンプの場合でも加工することができる。なお研摩に
は切削等のように削りとる方法も含む。これらの後加工
は、複数のハンダバンプを含む大きさで研磨又は加熱加
圧すると短時間で加工することができ好ましいが、ハン
ダバンプを一つずつ後加工してもよい。
【0015】なお、研磨する方法としては、図5に示す
ように、固定部10及び研磨材11の付いた回転板12
よりなる研磨装置を用いて、固定部10にボールグリッ
ドアレイ半導体装置をハンダバンプ6が研磨材11の方
向に向くよう固定する。次いで、研磨材11の付いた回
転板12を回転させた後、研磨材11をハンダバンプ6
に接触させて研磨を行う方法等が挙げられる。なお研磨
量は、ボールグリッドアレイ半導体装置の反りの大きさ
及びハンダバンプの大きさにより適宜調整する。
【0016】また、加熱加圧する方法としては、ハンダ
との濡れ性の悪い金属をハンダが溶融する程度の温度に
加温し、ハンダバンプに押し当てることにより平面化す
る方法や、ハンダが溶融する程度の温度の気体をハンダ
バンプに当てた後、ハンダとの濡れ性の悪い金属にハン
ダバンプを押し当てることにより平面化する方法や、ハ
ンダが軟化する程度の温度の気体をハンダバンプに当て
た後、ハンダとの濡れ性の悪い金属にボールグリッドア
レイ半導体装置を挟み加圧して、ハンダバンプを変形さ
せることにより平面化する方法等が挙げられる。
【0017】なお、後加工する工程以前のボールグリッ
ドアレイ半導体装置の製造方法は、特に限定するもので
はない。例えば、図3(a)に示すように、一方の面に
半導体チップ2と電気的に接続するためのチップ用電極
7を有し、他方の面にハンダバンプ6を形成するための
バンプ用電極5を有し、そのチップ用電極7とバンプ用
電極5の間を配線回路で接続した基板1を用いて、その
基板1の一方の面に半導体チップ2を接着剤を用いて接
着する。次いで、図3(b)に示すように、チップ用電
極7と半導体チップ2を金線等のボンディングワイヤー
3で接続する。次いで、図3(c)に示すように、半導
体チップ2やチップ用電極7等を、エポキシ樹脂等の封
止材4でコーティングした後、樹脂を硬化させて封止す
る。次いで、図3(d)に示すように、半導体チップ2
が搭載された面と反対側の面のバンプ用電極5に、ハン
ダペーストの印刷等によりハンダを供給した後、加熱す
ることにより、ハンダバンプ6を形成して製造される方
法が挙げられる。また別の製造方法としては、一方の面
に半導体チップと電気的に接続するためのチップ用電極
を有し、他方の面にハンダバンプを形成するためのバン
プ用電極を有し、そのチップ用電極とバンプ用電極の間
を配線回路で接続した基板を用いて、その基板の一方の
面のバンプ用電極に、ハンダペーストの印刷等によりハ
ンダを供給した後、加熱することにより、ハンダバンプ
を形成する。次いで、ハンダバンプが形成された面と反
対側の面に半導体チップを接着剤を用いて接着した後、
チップ用電極と半導体チップをボンディングワイヤーで
接続する。次いで、半導体チップやチップ用電極等を、
封止材で封止する方法が挙げられる。なお上記半導体チ
ップが搭載される基板や封止材としては熱硬化性樹脂
や、セラミック及びセラミック含有熱硬化性樹脂等各種
のものが使用できる。またハンダバンプとしては、中心
部に銅球等の核となるものを入れ周囲にハンダで包んだ
ような複合材料からなるハンダバンプ等も使用できる。
【0018】
【発明の効果】本発明の請求項1に係るボールグリッド
アレイ半導体装置によると、ボールグリッドアレイ半導
体装置に反りが発生した場合であっても、ハンダバンプ
の先端を結ぶことにより形成される面が平面状に形成さ
れているため、ボールグリッドアレイ半導体装置を母基
板に実装するとき、ボールグリッドアレイ半導体装置の
ハンダバンプと母基板の電極の間に隙間が生じにくくな
り、信頼性の高い接続が可能となる。
【0019】本発明の請求項2及び請求項3に係るボー
ルグリッドアレイ半導体装置の製造方法によると、信頼
性の高い接続が可能なボールグリッドアレイ半導体装置
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るボールグリッドアレイ半導体装置
の構造を説明する断面図である。
【図2】本発明の従来例のボールグリッドアレイ半導体
装置の構造を説明する断面図である。
【図3】本発明のボールグリッドアレイ半導体装置の製
造方法を説明する工程図である。
【図4】ボールグリッドアレイ半導体装置を母基板に実
装した状態を説明する断面図であり、(a)はハンダバ
ンプと母基板の間の隙間が小さい場合、(b)及び
(c)はハンダバンプと母基板の電極の間の隙間が大き
い場合の図である。
【図5】本発明に係るボールグリッドアレイ半導体装置
の製造方法の一実施の形態を説明する側面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 半導体チップ 3 ボンディングワイヤー 4 封止材 5 バンプ用電極 6 ハンダバンプ 7 チップ用電極 8 母基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線回路を有する基板(1)上に半導体
    チップ(2)を搭載し、その半導体チップ(2)を封止
    材(4)で封止し、前記基板(1)の半導体チップ
    (2)を搭載した面と反対側の面に複数のハンダバンプ
    (6)を形成したボールグリッドアレイ半導体装置にお
    いて、ハンダバンプ(6)の先端を結ぶことにより形成
    される面が、後加工して平面状に形成されていることを
    特徴とするボールグリッドアレイ半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のボールグリッドアレイ半
    導体装置の製造方法であって、後加工の方法が、ハンダ
    バンプ(6)を研磨して、ハンダバンプ(6)の先端を
    結ぶことにより形成される面を、平面状に形成する方法
    であることを特徴とするボールグリッドアレイ半導体装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のボールグリッドアレイ半
    導体装置の製造方法であって、後加工の方法が、ハンダ
    バンプ(6)を加熱加圧して、ハンダバンプ(6)の先
    端を結ぶことにより形成される面を、平面状に形成する
    方法であることを特徴とするボールグリッドアレイ半導
    体装置の製造方法。
JP30790495A 1995-11-27 1995-11-27 ボールグリッドアレイ半導体装置及びその製造方法 Pending JPH09148474A (ja)

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