JPH10125734A - 半導体ユニットおよびその製造方法 - Google Patents

半導体ユニットおよびその製造方法

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JPH10125734A
JPH10125734A JP8282695A JP28269596A JPH10125734A JP H10125734 A JPH10125734 A JP H10125734A JP 8282695 A JP8282695 A JP 8282695A JP 28269596 A JP28269596 A JP 28269596A JP H10125734 A JPH10125734 A JP H10125734A
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electrode
circuit board
semiconductor unit
chip
output terminal
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JP8282695A
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Masahiro Ono
正浩 小野
Yoshihiro Bessho
芳宏 別所
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • 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
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    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting 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
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    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/35Mechanical effects
    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板と半導体装置との接続部の安定性・
信頼性の高い半導体ユニットを提供するとともに、この
半導体ユニットの製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体装置を構成するICチップ6の周
辺部および中央部に設けられている電極パッド3と、回
路基板9の周辺部および中央部に設けられている入出力
端子電極8とがフリップチップ方式を用いて電気的に接
続されている半導体ユニットであって、電極パッド3に
は突起電極7が形成され、ICチップ6中央部に設けら
れている突起電極7の高さが、ICチップ6周辺部に設
けられている突起電極7の高さよりも高く形成されてい
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、回路基板上にIC
チップ等を用いて構成されている半導体装置をフェイス
ダウン状態で実装した半導体ユニットに関し、詳しくは
回路基板と半導体装置との接続部の安定性・信頼性を向
上させた半導体ユニットおよびこの半導体ユニットの製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、回路基板の入出力端子電極に半導
体装置を実装する際には、半田付けを用いたワイヤボン
ディング方法がよく利用されてきた。しかし、近年、半
導体装置のパッケ−ジの小型化と接続端子数の増加によ
り、接続端子の間隔が狭くなり、従来の半田付け技術で
対処することが次第に困難になってきた。
【0003】そこで、最近では集積回路チップ等の半導
体装置を回路基板の入出力端子電極上に直接実装するこ
とにより、実装面積を小型化して効率的使用を図ろうと
する方法が提案されている。
【0004】なかでも、半導体装置を回路基板にフェイ
スダウン状態でフリップチップ実装する技術は、半導体
装置と回路基板との電気的接続が一括してできること、
および接続後の機械的強度が強いこと等の利点があるた
め、有用な技術であるといえる。
【0005】例えば、工業調査会、1980年1月15
日発行、日本マイクロエレクトロニクス協会編、「IC
化実装技術」には、半田メッキ法を用いた実装技術が記
載されている。以下、この実装技術を図面に基づいて説
明する。
【0006】図17は、半導体装置を構成するICチッ
プ116の電極パッド113上に、半田から成る電気的
接続接点(以下「半田バンプ」という)110を形成さ
せた状態を示している。この図17に示すように、まず
ICチップ116の電極パッド113上に蒸着法によっ
て密着金属膜112および拡散防止金属膜111を形成
し、さらにその上にメッキ法によって半田バンプ110
を形成している。
【0007】次に、図17のように構成された半導体装
置を、フェイスダウン状態で回路基板に実装する。この
実装した状態を示しているのが図18である。実装の際
には、回路基板119に形成されている入出力端子電極
118上に半田バンプ110が当接するように位置合わ
せを行い、回路基板119上に半導体装置を載置する。
以下、回路基板上に半導体装置が実装されたものを「半
導体ユニット」という。その後、この半導体ユニットを
高温に加熱することにより、半田バンプ110が回路基
板119の入出力端子電極118に融着する。
【0008】また、最近では、導電性接着剤を用いて半
導体ユニットを構成する技術も提案されている。図19
は、導電性接着剤を用いて構成されている半導体ユニッ
トの概略断面図を示したものである。この半導体ユニッ
トは、図19に示すように、ICチップ126の電極パ
ッド123に、ワイヤボンディング法またはメッキ法等
により電気的接続接点(以下「Auバンプ」という)1
20が形成され、導電性接着剤(接合層)125を介し
て、Auバンプ120と回路基板129の入出力端子電
極128とが接続されている。このような半導体ユニッ
トにおいては、ICチップ126のAuバンプ120に
導電性接着剤125を転写してから、回路基板129の
入出力端子電極128にAuバンプ120が当接するよ
うに位置合わせを行い、その後導電性接着剤125を硬
化させて電気的接続を得ている。
【0009】以上の各技術を用いて構成されている半導
体ユニットにおいては、半導体装置と回路基板119,
129との接続部の補強を行うために、半導体装置と回
路基板119,129との間に封止樹脂を封入して封止
樹脂層を形成させる技術も提案されている。この封止樹
脂層が硬化することにより、半導体装置と回路基板11
9,129との接続部が補強される。
【0010】また、従来のバンプ接点(半田バンプまた
はAuバンプ等)は半導体装置の周囲部のみに設けられ
ていることが多かったが、最近では、さらなる高性能化
を求めて、半導体装置の中央部(エリア内)にもバンプ
接点が設けられるようになってきている。このように半
導体装置の周辺部および中央部にバンプ接点が設けられ
ている状態をエリア配列という。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術に係る半導体ユニットにおいては、半導体装
置、封止樹脂層および回路基板の熱膨張係数が異なるた
め、封止樹脂の注入硬化後、高温から常温に冷却される
ときのそれぞれの収縮量の差に起因して、半導体ユニッ
トに反りが生ずる。半導体ユニットに反りが発生する
と、半導体装置と回路基板との接続部に応力が集中する
ため、断線または接触不良等が発生するおそれがあり、
接続部の安定性・信頼性が問題となる。
【0012】また、半導体装置に設けられているバンプ
接点がエリア配列である場合には、半導体装置と回路基
板との反り量が異なるため、中央部のバンプ接点に、よ
り大きな応力が加わり、その接続部の信頼性が問題とな
る。
【0013】さらに、温度サイクル試験などの熱履歴の
加わる試験においては、半導体装置、封止樹脂および回
路基板の熱膨張係数に差があることで、熱膨張による応
力や吸湿により半導体装置と回路基板との接続部の接着
力が著しく低下して、バルク部に亀裂および剥離等が発
生する。すると、接続界面部が不安定になって、電気的
接続点(Auバンプ等)の抵抗値が増大する可能性があ
る。
【0014】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、回路基板と半導体装置との接続部の
安定性・信頼性の高い半導体ユニットを提供するととも
に、この半導体ユニットの製造方法を提供することを目
的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第一の構成に係る半導体ユニットは、半導体
装置を構成するICチップの周辺部および中央部に設け
られている電極パッドと、回路基板の周辺部および中央
部に設けられている入出力端子電極とがフリップチップ
方式を用いて電気的に接続されている半導体ユニットで
あって、前記電極パッドには突起電極が形成され、前記
ICチップ中央部に設けられている前記突起電極の高さ
が、前記ICチップ周辺部に設けられている前記突起電
極の高さよりも高く形成されていることを特徴とする。
【0016】このような構成としたことにより、半導体
ユニットの中央部における接続部の接着力を向上させる
ことができるため、半導体ユニットの接続部の安定性・
信頼性を向上させることが可能となる。
【0017】また、本発明の第二の構成に係る半導体ユ
ニットは、半導体装置を構成するICチップの周辺部お
よび中央部に設けられている電極パッドと、回路基板の
周辺部および中央部に設けられている入出力端子電極と
がフリップチップ方式を用いて電気的に接続されている
半導体ユニットであって、前記電極パッドには突起電極
が形成され、前記ICチップ中央部に設けられている前
記突起電極の直径が、前記ICチップ周辺部に設けられ
ている前記突起電極の直径よりも大きく形成されている
ことを特徴とする。
【0018】また、本発明の第三の構成に係る半導体ユ
ニットは、半導体装置を構成するICチップの周辺部お
よび中央部に設けられている電極パッドと、回路基板の
周辺部および中央部に設けられている入出力端子電極と
がフリップチップ方式を用いて電気的に接続されている
半導体ユニットであって、前記回路基板中央部に設けら
れている入出力端子電極の高さが、前記回路基板周辺部
に設けられている入出力端子電極の高さよりも高く形成
されていることを特徴とする。
【0019】また、本発明の第四の構成に係る半導体ユ
ニットは、半導体装置を構成するICチップの周辺部お
よび中央部に設けられている電極パッドと、回路基板の
周辺部および中央部に設けられている入出力端子電極と
がフリップチップ方式を用いて電気的に接続されている
半導体ユニットであって、前記入出力端子電極には突起
電極が形成され、前記回路基板中央部に設けられている
前記突起電極の高さが、前記回路基板周辺部に設けられ
ている前記突起電極の高さよりも高く形成されているこ
とを特徴とする。
【0020】さらに、本発明の第五の構成に係る半導体
ユニットは、半導体装置を構成するICチップの周辺部
および中央部に設けられている電極パッドと、回路基板
の周辺部および中央部に設けられている入出力端子電極
とがフリップチップ方式を用いて電気的に接続されてい
る半導体ユニットであって、前記入出力端子電極には突
起電極が形成され、前記回路基板中央部に設けられてい
る前記突起電極の直径が、前記回路基板周辺部に設けら
れている前記突起電極の直径よりも大きく形成されてい
ることを特徴とする。
【0021】また、前記突起電極は、Au、Cu、Al
および半田の少なくとも一つを用いて形成されているこ
とが好ましい。また、以上の第一から第五の構成に係る
半導体ユニットは、前記半導体装置と前記回路基板との
間隙および前記半導体装置の側面とには封止樹脂層が形
成されていることが好ましく、前記封止樹脂層が、無機
物のフィラーと有機物の樹脂とを含有していることが好
ましい。このような構成とすることにより、前記半導体
装置と前記回路基板との接続部が補強される。
【0022】さらに、上述した目的を達成するための本
発明に係る半導体ユニットの第一の製造方法は、半導体
装置を構成するICチップの周辺部および中央部に設け
られている電極パッドと、回路基板の周辺部および中央
部に設けられている入出力端子電極とをフリップチップ
方式を用いて電気的に接続する半導体ユニットの製造方
法において、前記電極パッド上に突起電極を形成し、そ
の後凹型のジグを前記突起電極に押し付けることによ
り、前記突起電極の成型を行うことを特徴とする。
【0023】このような製造方法によれば、前記ICチ
ップ上の前記突起電極を容易に所望の形状(ICチップ
の周辺部の突起電極を中央部の突起電極よりも低い状
態)とすることができる。
【0024】また、このような製造方法においては、前
記ICチップを設置するテーブルおよび前記凹型のジグ
の少なくとも一方に加熱器具を備えて、前記突起電極を
加熱することが好ましい。こうすることにより、前記突
起電極の加工が容易となる。
【0025】さらに、本発明に係る半導体ユニットの第
二の製造方法は、半導体装置を構成するICチップの周
辺部および中央部に設けられている電極パッドと、回路
基板の周辺部および中央部に設けられている入出力端子
電極とをフリップチップ方式を用いて電気的に接続する
半導体ユニットの製造方法において、前記入出力端子電
極上に突起電極を形成し、その後凹型のジグを前記突起
電極に押し付けることにより、前記突起電極の成型を行
うことを特徴とする。
【0026】このような製造方法によれば、前記回路基
板上の前記突起電極を容易に所望の形状(回路基板の周
辺部の突起電極を中央部の突起電極よりも低い状態)と
することができる。
【0027】また、このような製造方法においては、前
記回路基板を設置するテーブルおよび前記凹型のジグの
少なくとも一方に加熱器具を備えて、前記突起電極を加
熱することが好ましい。こうすることにより、前記突起
電極の加工が容易となる。
【0028】さらに、以上の第一および第二の製造方法
においては、Au、Cu、Alおよび半田の少なくとも
一つを用いて、前記突起電極を形成することが好まし
い。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。 (第一の実施形態)図1は、本発明の第一の実施形態に
係る半導体ユニットを構成する半導体装置の断面図であ
る。この図1に示すように、本実施形態に係る半導体装
置は、ICチップ6の周囲部および中央部に電極パッド
3が設けられ、これらの電極パッド3上に突起電極(以
下「バンプ」という)7が形成されている。つまり、エ
リア配列となっている。
【0030】本実施形態に係るICチップ6に形成され
ているバンプ7の高さは、周囲部よりも中央部の方が高
く形成されている。また、本実施形態において、バンプ
7の形状は二段突起形状である。二段突起形状とするこ
とにより、必要以上の導電性接着剤がバンプ7先端部へ
付着することを防ぎ、適量の導電性接着剤がバンプ7先
端部へ塗布される。
【0031】図2は、図1のように構成された半導体装
置をフェイスダウン状態で回路基板9に実装した半導体
ユニットの断面図である。実装の際には、ICチップ6
のバンプ7に導電性接着剤(接合層)5を転写してか
ら、回路基板9に形成されている入出力端子電極8上に
バンプ7が当接するように位置合わせを行い、回路基板
9上に半導体装置を載置する。そして、この半導体ユニ
ットを高温に加熱することにより、バンプ7が回路基板
9の入出力端子電極8に導電性接着剤5を介して接合さ
れる。さらに、半導体装置と回路基板9との接続部の補
強を行うために、導電性接着剤(接合層)5を囲むよう
に、半導体装置と回路基板9との間に封止樹脂を注入し
て封止樹脂層2が形成されている。
【0032】本実施形態によれば、以上のような構成と
したので、接続部に発生する応力を緩和するとともに、
半導体ユニットの中央部における接続部の接着力を向上
させることができる。したがって、半導体ユニットの接
続部の安定性・信頼性を向上させることができる。
【0033】なお、本実施形態においてはバンプ7を二
段突起形状とした場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば、三段突起形状等
の他の形状でもよい。
【0034】図3は、本実施形態に係る半導体装置に形
成されているバンプの成型方法を示したものであり、具
体的には、バンプの高さを調整するための方法を示した
ものである。図3に示されている型押しジグ24は、中
心部の方のへこみが大きい凹型のジグである。この型押
しジグ24を、ICチップ26にエリア配列に設けられ
た電極パッド23上に形成されているバンプ27に押し
付けることにより、中央部に設けられたバンプ27の高
さを周辺部に設けられたバンプ27の高さよりも高く成
型することが可能である。このようにして、本実施形態
に係る半導体装置を得ることができる。
【0035】(第二の実施形態)図4は、本発明の第二
の実施形態に係る半導体ユニットを構成する回路基板3
9の断面である。この図4に示すように、回路基板39
にはエリア配列に入出力端子38が設けられており、こ
の入出力端子電極38の高さは、周辺部よりも中央部の
方が高く形成されている。
【0036】図5は、図4のように構成された回路基板
39に、半導体装置をフェイスダウン状態で実装した半
導体ユニットの断面図である。実装の際には、ICチッ
プ36の電極パッド33上に形成されているバンプ37
に導電性接着剤(接合層)35を転写してから、回路基
板39に形成されている入出力端子電極38上にバンプ
37が当接するように位置合わせを行い、回路基板39
上に半導体装置を載置する。そして、この半導体ユニッ
トを高温に加熱することにより、バンプ37が回路基板
39の入出力端子電極38に導電性接着剤35を介して
接合される。さらに、半導体装置と回路基板39との接
続部の補強を行うために、導電性接着剤(接合層)35
を囲むように、半導体装置と回路基板39との間に封止
樹脂を注入して封止樹脂層32が形成されている。ま
た、本実施形態において、バンプ37の形状は二段突起
形状である。二段突起形状とすることにより、必要以上
の導電性接着剤がバンプ37先端部へ付着することを防
ぎ、適量の導電性接着剤がバンプ7先端部へ塗布され
る。
【0037】本実施形態によれば、以上のような構成と
したので、接続部に発生する応力を緩和して、半導体ユ
ニットの中央部における接続部の接着力を向上させるこ
とができる。したがって、半導体ユニットの接続部の安
定性・信頼性を向上させることができる。
【0038】なお、本実施形態においては、バンプ37
を二段突起形状とした場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば、三段突起形
状等の他の形状でもよい。
【0039】(第三の実施形態)図6は、本発明の第三
の実施形態に係る半導体ユニットを構成する回路基板4
9の断面図である。この図6に示すように、回路基板4
9にはエリア配列に入出力端子48が設けられており、
この入出力端子48の上にはバンプ47が形成されてい
る。そして、このバンプ47の高さは、周辺部よりも中
央部の方が高く形成されている。
【0040】図7は、図6のように構成された回路基板
49に、半導体装置をフェイスダウン状態で実装した半
導体ユニットの断面図である。実装の際には、ICチッ
プ46の電極パッド43上に形成されているバンプ14
7に導電性接着剤(接合層)45を転写してから、回路
基板49に形成されている入出力端子電極48上のバン
プ47にバンプ147が当接するように位置合わせを行
い、回路基板49上に半導体装置を載置する。そして、
この半導体ユニットを高温に加熱することにより、バン
プ47とバンプ147とが導電性接着剤45を介して接
合される。さらに、半導体装置と回路基板49との接続
部の補強を行うために、導電性接着剤(接合層)45を
囲むように、半導体装置と回路基板49との間に封止樹
脂を注入して封止樹脂層42が形成されている。
【0041】本実施形態におけるバンプ47,147の
形状は、二段突起形状である。二段突起形状とすること
により、必要以上の導電性接着剤がバンプ47,147
の先端部へ付着することを防ぎ、適量の導電性接着剤が
バンプ7先端部へ塗布される。
【0042】本実施形態によれば、以上のような構成と
したので、接続部に発生する応力を緩和するとともに、
半導体ユニットの中央部における接続部の接着力を向上
させることができる。したがって、半導体ユニットの接
続部の安定性・信頼性を向上させることができる。
【0043】なお、本実施形態においてはバンプ47,
147を二段突起形状とした場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、三段
突起形状等の他の形状でもよい。
【0044】図8は、本実施形態に係る回路基板に形成
されているバンプの成型方法を示したものであり、具体
的には、バンプの高さを調整するための方法を示したも
のである。図8に示されている型押しジグ54は、中心
部の方のへこみが大きい凹型のジグである。この型押し
ジグ54を、回路基板59の入出力端子電極58上に形
成されているバンプ57に押し付けることにより、中央
部に設けられたバンプ57の高さを、周辺部に設けられ
たバンプ57の高さよりも高く成型することが可能とな
る。このようにして、本実施形態に係る半導体装置を得
ることができる。
【0045】(第四の実施形態)図9は、本発明の第四
の実施形態に係る半導体装置を構成するICチップ66
に形成されているバンプの成型方法を示したものであ
り、具体的には、バンプの高さを調整するための方法を
示したものである。本実施形態において、ICチップ6
6には、エリア配列に電極パッド63が設けられ、この
電極パッド63上にバンプ67が形成されている。
【0046】この図9に示されている型押しジグ64
は、中心部の方のへこみが大きい凹型のジグであり、そ
の内部には加熱器具としてヒーター140を有してい
る。本実施形態においては、このヒーター140を用い
ることにより型押しジグ64を加熱し、この加熱された
型押しジグ64をICチップ66上に形成されているバ
ンプ67に押し付けることにより、効果的にバンプを適
当な形状に成型することができる。つまり、バンプ67
を加熱することにより、効率的に中央部のバンプの高さ
を、周辺部のバンプの高さよりも高く成型することがで
きる。
【0047】なお、本実施形態においては、型押しジグ
64にヒーター140を設けてバンプ67の成型を効率
的に行う方法について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではない。例えば、ICチップ66を設置す
るテーブル(図示省略)上にヒーター等の加熱器具を設
けてバンプ67を加熱することにより、バンプ67を成
型してもよい。また、型押しジグおよびテーブルの両方
にヒーター等の加熱器具を設けてもよい。
【0048】さらに、本実施形態においては、バンプ6
7が二段形状である場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、例えば三段形状等の他
の形状でもよい。
【0049】(第五の実施形態)図10は、本発明の第
五の実施形態に係る回路基板69に形成されているバン
プの成型方法を示したものであり、具体的には、バンプ
の高さを調整するための方法を示したものである。本実
施形態において、回路基板69には、エリア配列に入力
端子電極68が設けられ、この入力端子電極68上にバ
ンプ67が形成されている。
【0050】この図10に示されている型押しジグ64
は、第四の実施形態と同様に、その内部に加熱器具とし
てヒーター140を有している。本実施形態に係るバン
プの成型方法は、基本的には第四の実施形態に係る方法
と同様であり、ICチップ上に設けられているバンプを
対象とするか、回路基板69上に設けられているバンプ
を対象とするかが異なる。
【0051】したがって、本実施形態に係る方法によれ
ば、回路基板69上に形成されているバンプ67の形状
を効率的に所望の形状に成型することができる。つま
り、中央部のバンプの高さを、周辺部のバンプの高さよ
りも高く成型することができる。
【0052】また、本実施形態においては、バンプ67
が二段形状である場合について説明したが、本発明はこ
のような形状に限定されるものではなく、例えば三段形
状等の他の形状でもよい。
【0053】(第六の実施形態)図11は、本発明の第
六の実施形態に係る半導体ユニットを構成する半導体装
置の断面図である。この図11に示すように、本実施形
態に係る半導体装置は、ICチップ76の周囲部および
中央部にエリア配列に電極パッド73が設けられ、これ
らの電極パッド73上にバンプ77が形成されている。
【0054】本実施形態に係るICチップ76に形成さ
れているバンプ77は、周辺部よりも中央部の方の直径
が大きく形成されている。また、本実施形態において、
バンプ77の形状は二段突起形状である。二段突起形状
とすることにより、必要以上の導電性接着剤がバンプ7
7先端部へ付着することを防ぎ、適量の導電性接着剤が
バンプ77先端部へ塗布される。
【0055】図12は、図11のように構成された半導
体装置をフェイスダウン状態で回路基板79に実装した
半導体ユニットの断面図である。実装の際には、ICチ
ップ76のバンプ77に導電性接着剤(接合層)75を
転写してから、回路基板79に形成されている入出力端
子電極78上にバンプ77が当接するように位置合わせ
を行い、回路基板79上に半導体装置を載置する。そし
て、この半導体ユニットを高温に加熱することにより、
バンプ77が回路基板79の入出力端子電極78に導電
性接着剤75を介して接合される。さらに、半導体装置
と回路基板79との接続部の補強を行うために、導電性
接着剤(接合層)75を囲むように、半導体装置と回路
基板79との間に封止樹脂を注入して封止樹脂層72が
形成されている。
【0056】本実施形態によれば、以上のようにICチ
ップ76の中央部のバンプ77の直径を周辺部よりも大
きく形成したので、半導体ユニットの中央部における接
続部の接着力を向上させることができる。したがって、
半導体ユニットの接続部の安定性・信頼性を向上させる
ことができる。
【0057】また、本実施形態においては、バンプ77
が二段形状である場合について説明したが、本発明はこ
のような形状に限定されるものではなく、例えば三段形
状等の他の形状でもよい。
【0058】(第七の実施形態)図13は、本発明の第
七の実施形態に係る半導体ユニットを構成する回路基板
89の断面である。この図13に示すように、回路基板
89にはエリア配列に入出力端子88が設けられてお
り、この入出力端子電極88上にバンプ87が形成され
ている。
【0059】本実施形態に係る回路基板89に形成され
ているバンプ87は、周辺部よりも中央部の方の直径が
大きく形成されている。また、本実施形態において、バ
ンプ77の形状は二段突起形状である。二段突起形状と
することにより、必要以上の導電性接着剤がバンプ87
先端部へ付着することを防ぎ、適量の導電性接着剤がバ
ンプ87先端部へ塗布される。
【0060】図14は、図13のように構成された回路
基板89に、半導体装置をフェイスダウン状態で実装し
た半導体ユニットの断面図である。実装の際には、IC
チップ86の電極パッド83上に形成されているバンプ
187に導電性接着剤(接合層)85を転写してから、
回路基板89に形成されている入出力端子電極88上の
バンプ87にバンプ187が当接するように位置合わせ
を行い、回路基板89上に半導体装置を載置する。そし
て、この半導体ユニットを高温に加熱することにより、
バンプ87とバンプ187とが導電性接着剤85を介し
て接合される。さらに、半導体装置と回路基板89との
接続部の補強を行うために、導電性接着剤(接合層)8
5を囲むように、半導体装置と回路基板89との間に封
止樹脂を注入して封止樹脂層82が形成されている。
【0061】本実施形態によれば、以上のように回路基
板89の中央部のバンプ87の直径を周辺部よりも大き
く形成したので、半導体ユニットの中央部における接続
部の接着力を向上させることができる。したがって、半
導体ユニットの接続部の安定性・信頼性を向上させるこ
とができる。
【0062】また、本実施形態においては、バンプ8
7,187が二段形状である場合について説明したが、
本発明はこのような形状に限定されるものではなく、例
えば三段形状等の他の形状でもよい。
【0063】(第八の実施形態)図15は、本発明の第
八の実施形態に係る半導体ユニットの断面図を示したも
のである。この図15に示すように、本実施形態に係る
半導体ユニットは、エリア配列で設けられている入出力
端子電極98上にバンプ97を有する回路基板99上
に、ICチップ96等を用いて構成される半導体装置が
フェイスダウン状態で実装されている。
【0064】本実施形態においては、回路基板99上の
バンプ97の高さは、周辺部よりも中央部の方が高く形
成されており、半導体装置を構成するICチップ96の
電極パッド93上には、バンプは形成されていない。
【0065】また、本実施形態において、バンプ97の
形状は二段突起形状である。二段突起形状とすることに
より、必要以上の導電性接着剤がバンプ97先端部へ付
着することを防ぎ、適量の導電性接着剤がバンプ97先
端部へ塗布される。
【0066】実装の際には、ICチップ96の電極パッ
ド93に導電性接着剤(接合層)95を転写してから、
回路基板99に形成されている入出力端子電極98上の
バンプ97に電極パッド93が当接するように位置合わ
せを行い、回路基板99上に半導体装置を載置する。そ
して、この半導体ユニットを高温に加熱することによ
り、バンプ97と電極パッド93とが導電性接着剤95
を介して接合される。さらに、半導体装置と回路基板9
9との接続部の補強を行うために、導電性接着剤(接合
層)95を囲むように、半導体装置と回路基板99との
間に封止樹脂を注入して封止樹脂層92が形成されてい
る。
【0067】本実施形態によれば、以上のような構成と
したので、接続部に発生する応力を緩和するとともに、
半導体ユニットの中央部における接続部の接着力を向上
させることができる。したがって、半導体ユニットの接
続部の安定性・信頼性を向上させることができる。
【0068】また、半導体装置側にバンプを形成しない
ので、半導体ユニットを製造する際の製造工程を削減す
ることが可能となり、製造時間の短縮等を図ることがで
きる。
【0069】さらに、本実施形態においては、バンプ9
7が二段形状である場合について説明したが、本発明は
このような形状に限定されるものではなく、例えば三段
形状等の他の形状でもよい。
【0070】(第九の実施形態)図16は、本発明の第
九の実施形態に係る半導体ユニットの断面図を示したも
のである。この図16に示すように、本実施形態に係る
半導体ユニットは、エリア配列で設けられている入出力
端子電極108上にバンプ107を有する回路基板10
9上に、ICチップ106等を用いて構成される半導体
装置がフェイスダウン状態で実装されている。
【0071】本実施形態においては、回路基板109上
のバンプ107の直径は、周辺部よりも中央部の方が大
きく形成されており、半導体装置を構成するICチップ
106の電極パッド103上には、バンプは形成されて
いない。
【0072】また、本実施形態において、バンプ107
の形状は二段突起形状である。二段突起形状とすること
により、必要以上の導電性接着剤がバンプ107先端部
へ付着することを防ぎ、適量の導電性接着剤がバンプ1
07先端部へ塗布される。
【0073】実装の際には、ICチップ106の電極パ
ッド103に導電性接着剤(接合層)105を転写して
から、回路基板109に形成されている入出力端子電極
108上のバンプ107に電極パッド103が当接する
ように位置合わせを行い、回路基板109上に半導体装
置を載置する。そして、この半導体ユニットを高温に加
熱することにより、バンプ107と電極パッド103と
が導電性接着剤105を介して接合される。さらに、半
導体装置と回路基板109との接続部の補強を行うため
に、導電性接着剤(接合層)105を囲むように、半導
体装置と回路基板109との間に封止樹脂を注入して封
止樹脂層102が形成されている。
【0074】本実施形態によれば、以上のように回路基
板109の中央部のバンプ107の直径を周辺部よりも
大きく形成したので、半導体ユニットの中央部における
接続部の接着力を向上させることができる。したがっ
て、半導体ユニットの接続部の安定性・信頼性を向上さ
せることができる。
【0075】なお、本実施形態においては、バンプ10
7が二段形状である場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、例えば三段形状等の他
の形状でもよい。
【0076】また、本発明の各実施形態におけるバンプ
(突起電極)は、Au、Cu、Alおよび半田の少なく
とも一つの材料を用いて形成されていることが好まし
い。さらに、本発明に係る各実施形態においては、接合
層として導電性接着剤を用いる場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、
接合層を異方性導電剤を用いて構成してもよい。
【0077】また、本発明に係る各実施形態における封
止樹脂層を形成するために用いる封止樹脂としては、無
機物のフィラーと有機物の樹脂とを含有するものを用い
ることが好ましい。
【0078】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体ユニットを構成する半導体装置と回路基板との反り
量の違いに起因して生ずる接続部に対する応力を適当に
緩和することが可能であるとともに、半導体ユニットの
接続部の中央部における接着力を向上させることができ
るので、半導体装置と回路基板との接続部の安定性・信
頼性の高い半導体ユニットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態に係る半導体ユニット
を構成する半導体装置を示す断面図
【図2】本発明の第一の実施形態に係る半導体ユニット
を示す断面図
【図3】本発明の第一の実施形態に係る半導体ユニット
を構成する半導体装置に設けられたバンプの成型方法を
示す断面図
【図4】本発明の第二の実施形態に係る半導体ユニット
を構成する回路基板を示す断面図
【図5】本発明の第二の実施形態に係る半導体ユニット
を示す断面図
【図6】本発明の第三の実施形態に係る半導体ユニット
を構成する回路基板を示す断面図
【図7】本発明の第三の実施形態に係る半導体ユニット
を示す断面図
【図8】本発明の第三の実施形態に係る半導体ユニット
を構成する回路基板に設けられたバンプの成型方法を示
す断面図
【図9】本発明の第四の実施形態に係る半導体ユニット
を構成する半導体装置に設けられたバンプの成型方法を
示す断面図
【図10】本発明の第五の実施形態に係る半導体ユニッ
トを構成する回路基板に設けられたバンプの成型方法を
示す断面図
【図11】本発明の第六の実施形態に係る半導体ユニッ
トを構成する半導体装置を示す断面図
【図12】本発明の第六の実施形態に係る半導体ユニッ
トを示す断面図
【図13】本発明の第七の実施形態に係る半導体ユニッ
トを構成する回路基板を示す断面図
【図14】本発明の第七の実施形態に係る半導体ユニッ
トを示す断面図
【図15】本発明の第八の実施形態に係る半導体ユニッ
トを示す断面図
【図16】本発明の第九の実施形態に係る半導体ユニッ
トを示す断面図
【図17】従来技術に係る半導体ユニットを構成する半
導体装置を示す断面図
【図18】従来技術に係る半導体ユニットを示す断面図
【図19】他の従来技術に係る半導体ユニットを示す断
面図
【符号の説明】
2,32,42,72,82,92,102 封止樹
脂層 3,23,33,43,63,73,83,93,10
3 電極パッド 5,35,45,75,85,95,105 導電性
接着剤 6,26,36,46,66,76,86,96,10
6 ICチップ 7,27,37,47,57,67,77,87,9
7,107,147,187 突起電極(バンプ) 8,38,48,58,68,78,88,98,10
8 入出力端子電極 9,39,49,59,69,79,89,99,10
9 回路基板 24,54,64 加圧治具 140 ヒーター

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置を構成するICチップの周辺
    部および中央部に設けられている電極パッドと、回路基
    板の周辺部および中央部に設けられている入出力端子電
    極とがフリップチップ方式を用いて電気的に接続されて
    いる半導体ユニットであって、前記電極パッドには突起
    電極が形成され、前記ICチップ中央部に設けられてい
    る前記突起電極の高さが、前記ICチップ周辺部に設け
    られている前記突起電極の高さよりも高く形成されてい
    ることを特徴とする半導体ユニット。
  2. 【請求項2】 半導体装置を構成するICチップの周辺
    部および中央部に設けられている電極パッドと、回路基
    板の周辺部および中央部に設けられている入出力端子電
    極とがフリップチップ方式を用いて電気的に接続されて
    いる半導体ユニットであって、前記電極パッドには突起
    電極が形成され、前記ICチップ中央部に設けられてい
    る前記突起電極の直径が、前記ICチップ周辺部に設け
    られている前記突起電極の直径よりも大きく形成されて
    いることを特徴とする半導体ユニット。
  3. 【請求項3】 半導体装置を構成するICチップの周辺
    部および中央部に設けられている電極パッドと、回路基
    板の周辺部および中央部に設けられている入出力端子電
    極とがフリップチップ方式を用いて電気的に接続されて
    いる半導体ユニットであって、前記回路基板中央部に設
    けられている入出力端子電極の高さが、前記回路基板周
    辺部に設けられている入出力端子電極の高さよりも高く
    形成されていることを特徴とする半導体ユニット。
  4. 【請求項4】 半導体装置を構成するICチップの周辺
    部および中央部に設けられている電極パッドと、回路基
    板の周辺部および中央部に設けられている入出力端子電
    極とがフリップチップ方式を用いて電気的に接続されて
    いる半導体ユニットであって、前記入出力端子電極には
    突起電極が形成され、前記回路基板中央部に設けられて
    いる前記突起電極の高さが、前記回路基板周辺部に設け
    られている前記突起電極の高さよりも高く形成されてい
    ることを特徴とする半導体ユニット。
  5. 【請求項5】 半導体装置を構成するICチップの周辺
    部および中央部に設けられている電極パッドと、回路基
    板の周辺部および中央部に設けられている入出力端子電
    極とがフリップチップ方式を用いて電気的に接続されて
    いる半導体ユニットであって、前記入出力端子電極には
    突起電極が形成され、前記回路基板中央部に設けられて
    いる前記突起電極の直径が、前記回路基板周辺部に設け
    られている前記突起電極の直径よりも大きく形成されて
    いることを特徴とする半導体ユニット。
  6. 【請求項6】 Au、Cu、Alおよび半田の少なくと
    も一つを用いて、前記突起電極が形成されている請求項
    1,2,4または5のいずれか1項に記載の半導体ユニ
    ット。
  7. 【請求項7】 前記半導体装置と前記回路基板との間隙
    および前記半導体装置の側面とに封止樹脂層が形成され
    ている請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体ユ
    ニット。
  8. 【請求項8】 前記封止樹脂層が、無機物のフィラーと
    有機物の樹脂とを含有している請求項7記載の半導体ユ
    ニット。
  9. 【請求項9】 半導体装置を構成するICチップの周辺
    部および中央部に設けられている電極パッドと、回路基
    板の周辺部および中央部に設けられている入出力端子電
    極とをフリップチップ方式を用いて電気的に接続する半
    導体ユニットの製造方法において、前記電極パッド上に
    突起電極を形成し、その後凹型のジグを前記突起電極に
    押し付けることにより、前記突起電極の成型を行うこと
    を特徴とする半導体ユニットの製造方法。
  10. 【請求項10】 半導体装置を構成するICチップの周
    辺部および中央部に設けられている電極パッドと、回路
    基板の周辺部および中央部に設けられている入出力端子
    電極とをフリップチップ方式を用いて電気的に接続する
    半導体ユニットの製造方法において、前記入出力端子電
    極上に突起電極を形成し、その後凹型のジグを前記突起
    電極に押し付けることにより、前記突起電極の成型を行
    うことを特徴とする半導体ユニットの製造方法。
  11. 【請求項11】 前記ICチップを設置するテーブルお
    よび前記凹型のジグの少なくとも一方に加熱器具を備え
    ることにより、前記突起電極を加熱する請求項9記載の
    半導体ユニットの製造方法。
  12. 【請求項12】 前記回路基板を設置するテーブルおよ
    び前記凹型のジグの少なくとも一方に加熱器具を備える
    ことにより、前記突起電極を加熱する請求項10記載の
    半導体ユニットの製造方法。
  13. 【請求項13】 Au、Cu、Alおよび半田の少なく
    とも一つを用いて、前記突起電極を形成する請求項9か
    ら12のいずれか1項に記載の半導体ユニットの製造方
    法。
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