JPH11260964A - 半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックス基板の端子、樹脂配線基板の端
子のそれぞれと突起電極との間の電気的接続の信頼性並
びに機械的接続の強度を向上し、接続不良が防止できる
電気的信頼性が高い半導体パッケージ並びに半導体装置
を提供する。 【解決手段】 セラミックス・樹脂複合半導体パッケー
ジにおいて、セラミックス基板１０の端子１３と突起電
極４０との間が合金接合層４１を介して接続される。同
様に、樹脂配線基板３０の端子３１と突起電極４０との
間が合金接合層４２を介して接続される。端子１３の表
面上にはめっき層１５が、端子３１の表面上にはめっき
層３７がそれぞれ形成される。めっき層１５にはNiめっ
き層１５Ｎが含まれ、めっき層３７にはNiめっき層３７
Ｎが含まれる。突起電極４０はSn-Pb半田ペーストで形
成される。合金接合層４１、４２はNi-Sn合金接合層で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体パッケージに
関する。特に本発明は、セラミックス基板に樹脂配線基
板が張り合わされ、セラミックス基板の端子と樹脂配線
基板の端子との間が突起電極により電気的に接続された
半導体パッケージに関する。さらに、本発明は、このよ
うな半導体パッケージに半導体チップを実装した半導体
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロプロセッサ、特定用途向け論理
LSI等の半導体チップを封止する半導体パッケージに
は、多端子化並びにリード配線の微細化が要求され、同
時に高い放熱性が要求されている。最近、セラミックス
基板に樹脂配線基板を張り合わせたセラミックス・樹脂
複合基板を使用した半導体パッケージの開発が行われて
おり、この半導体パッケージは前述の複数の技術的課題
を同時に解決できる。セラミックス・樹脂複合基板にお
いて、セラミックス基板は熱伝導性が良好で高い放熱性
を有する。樹脂配線基板においては、フォトリソグラフ
ィ技術及びエッチング技術が行えるので、リード配線の
微細化が行える。

【０００３】前述のセラミックス・樹脂複合基板を使用
した半導体パッケージにおいて、セラミックス基板、樹
脂配線基板のそれぞれの間には接着層を介在し、この接
着層によりセラミックス基板と樹脂配線基板との間が機
械的に接合される。接着層にはシート状（フィルム状）
樹脂系接着剤やペースト状樹脂系接着剤が使用され、通
常は熱圧着により接合が行われる。

【０００４】セラミックス基板の端子、樹脂配線基板の
端子のそれぞれの間には突起電極を介在し、この突起電
極により端子間の電気的な接続が行われる。セラミック
ス基板の端子は高融点金属メタライズで形成され、実際
には端子表面にNiめっき層が形成され、さらにAuめっき
層が形成される。樹脂配線基板の端子はCu箔で形成さ
れ、同様に端子表面にNiめっき層、Auめっき層がそれぞ
れ形成される。

【０００５】突起電極は、通常、Agフィラーを含有した
エポキシ系導電ペーストで形成される。突起電極は、半
導体パッケージの組立工程において、スクリーン印刷に
よりセラミックス基板の端子上に形成された後、熱処理
により樹脂配線基板の端子に接続される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
セラミックス・樹脂複合基板を使用した半導体パッケー
ジにおいては、以下の点について配慮がなされていな
い。

【０００７】半導体パッケージの突起電極にはエポキシ
系導電ペーストが使用されているので、セラミックス基
板の端子、樹脂配線基板の端子のそれぞれに形成しため
っき層と突起電極との間は反応層を介在しない接続にな
る。このため、端子と突起電極との間の電気的な接続並
びに機械的な接続に対する信頼性が充分に確保できず、
最悪の場合には導通不良の要因になるという問題があっ
た。

【０００８】さらに、半導体パッケージに半導体チップ
を実装した半導体装置においても同様に、電気的信頼性
が充分に得られないという問題があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。従って、本発明の目的は、セラミックス
基板の端子、樹脂配線基板の端子のそれぞれと突起電極
との間の電気的な接続並びに機械的な接続を確実に行
い、導通不良が防止できる信頼性が高い半導体パッケー
ジを提供することである。

【００１０】さらに、本発明の目的は、特に樹脂配線基
板の端子と突起電極との間の電気的な接続並びに機械的
な接続をより一層確実に行い、導通不良が防止できる信
頼性の高い半導体パッケージを提供することである。

【００１１】さらに、本発明の目的は、多端子化が実現
できる半導体パッケージを提供することである。

【００１２】さらに、本発明の目的は、構造が簡素化で
きる半導体パッケージを提供することである。

【００１３】さらに、本発明の目的は、電気的信頼性が
高い半導体装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、セラミックス基板の端子と樹脂配線基
板の端子との間が突起電極により電気的に接続された半
導体パッケージにおいて、セラミックス基板の端子、樹
脂配線基板の端子のそれぞれと突起電極との間が合金接
合層を介して接合されたことを特徴とする。

【００１５】セラミックス基板の端子にはW、Moのいず
れかを主成分とする導体（メタライズ層）が実用的に使
用できる。この端子の表面上には突起電極との間で合金
接合層を形成するめっき層、好ましくはAu/Niめっき層
が形成される。Niめっき層は合金接合層を形成する。Au
めっき層はNiめっき層の酸化を防止し（耐食性を向上
し）、かつ突起電極との間で濡れ性を確保する。樹脂配
線基板の端子にはCuを主体とする導体が実用的に使用で
きる。同様に、この端子の表面上には突起電極との間で
合金接合層を形成するめっき層、好ましくはAu/Niめっ
き層が形成される。突起電極は前述のめっき層との間で
合金接合層を形成する導体、具体的にはSn及びPbを主成
分とする半田ペーストが実用的に使用できる。半田ペー
ストのSnは合金接合層を形成する。また、半田ペースト
にはAu及びSnを主成分とする半田ペーストが実用的に使
用できる。

【００１６】このように構成される半導体パッケージに
おいては、セラミックス基板の端子と突起電極との間が
合金接合層により電気的に確実に接続されるとともに、
機械的に強固に接合される。同様に樹脂配線基板の端子
と突起電極との間が合金接合層により電気的に確実に接
続されるとともに、機械的に強固に接合される。従っ
て、セラミックス基板の端子と樹脂配線基板の端子との
間の接続不良が防止でき、電気的信頼性が高い半導体パ
ッケージが実現できる。さらに、半導体パッケージに半
導体チップを実装した半導体装置においては電気的信頼
性が向上できる。

【００１７】さらに、この発明は、前述の半導体パッケ
ージにおいて、樹脂配線基板の端子に連結される接続孔
配線の少なくとも一部分と突起電極との間が合金接合層
を介して接合されたことを特徴とする。

【００１８】好ましくは、突起電極が樹脂配線基板の接
続孔内部に挿入され、この接続孔内部において突起電極
と接続孔配線との間で合金接合層が形成される。接続孔
配線の表面には前述と同様にめっき層、好ましくはAu/N
iめっき層が形成される。さらに、突起電極が接続孔を
通して樹脂配線基板を突き抜けた状態で溶融され、突起
電極と接続孔配線との間に合金接合層が形成されるとと
もに、樹脂配線基板の突起電極が突き抜けた側の表面で
接続孔の開口サイズよりも大きく突起電極が広がること
が好ましい。

【００１９】このように構成される半導体パッケージに
おいては、少なくとも接続孔配線の一部分と突起電極と
の間が合金接合層により電気的に確実に接続されるとと
もに、機械的に強固に接合される。しかも、金属接合層
による接合面積が樹脂配線基板の厚さ方向に稼げるの
で、樹脂配線基板の端子と突起電極との接合面積を樹脂
配線基板の表面上に確保する必要がなくなる。つまり、
樹脂配線基板の端子サイズや端子間サイズが微細化でき
る。さらに、突起電極が樹脂配線基板を突き抜けた状態
で溶融し合金接合層を形成することにより、突起電極で
樹脂配線基板を挟み込む構造になり、樹脂配線基板の端
子と突起電極との間は機械的により強固に結合される。
従って、樹脂配線基板の端子と突起電極との間の接続不
良が確実に防止できるので、電気的信頼性が高い半導体
パッケージが実現できる。さらに、電気的信頼性が高い
半導体装置が実現できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の実施の形態について説明する。図２は本発明の第１
の実施の形態に係る半導体装置の断面構造図、図１は半
導体装置を構築する半導体パッケージの要部拡大断面構
造図である。まず図２に示すように、半導体装置１はセ
ラミックス・樹脂複合基板を使用した半導体パッケージ
に半導体チップ５０を実装して形成される。

【００２１】半導体パッケージはセラミックス基板１０
の表面（図２中、上側表面）上に接着層２０を介在し樹
脂配線基板３０を張り合わせて構成される。セラミック
ス基板１０の端子１３と樹脂配線基板３０の端子３１と
の間は突起電極（バンプ電極）４０を介在して電気的か
つ機械的に接続される。

【００２２】図１及び図２に示すように、セラミックス
基板１０は基板本体１１、接続孔配線１２、端子１３及
び１４を備える。基板本体１１には例えば0.2-0.8mmの
厚さを有する窒化アルミニウム基板が使用される。窒化
アルミニウム基板は窒化アルミニウムシートを脱脂、焼
成することで形成される。接続孔配線１２は基板本体１
１において基板厚さ方向に形成された接続孔の内部に埋
設される。接続孔配線１２は高融点金属、例えばWペー
スト又はMoペーストのいずれかの高融点金属ペーストで
形成され、この高融点金属ペーストはスクリーン印刷に
より形成される。スクリーン印刷された高融点金属ペー
ストは窒化アルミニウムシートと同時に脱脂、焼成され
る。

【００２３】端子１３は、図１及び図２中、基板本体１
１の上側表面上に配設され、半導体パッケージの内部側
端子として使用される。端子１３は接続孔配線１２に電
気的に接続されかつ機械的に接合される。端子１３は接
続孔配線１２と同様に高融点金属ペースト（Wペースト
又はMoペーストのいずれか）で形成され、高融点金属ペ
ーストはスクリーン印刷で形成された後に基板本体１１
と同時に脱脂、焼成される。端子１３の表面上にはめっ
き層１５が形成される。めっき層１５は、本実施の形態
において、Niめっき層１５Ｎ、Auめっき層１５Ａのそれ
ぞれを順次積層した２層構造で形成される。Niめっき層
１５Ｎは突起電極４０との間で合金接合層（共晶合金接
合層）を生成する。Niめっき層１５Ｎは例えば1-3μｍ
の膜厚で形成される。Auめっき層１５Ａは突起電極４０
との間の濡れ性を確保し、かつNiめっき層１５Ｎの酸化
防止等の耐食性を向上する。Auめっき層１５Ａは例えば
0.5-2.0μｍの膜厚で形成される。

【００２４】端子１４は、基板本体１１の下側表面上に
配設され、半導体パッケージをマザーボード、ドータボ
ード等の配線基板に接続する外部側端子として使用され
る。端子１４は、接続孔配線１２に電気的にかつ機械的
に接続され、端子１３と同様に高融点金属ペーストで形
成される。

【００２５】なお、セラミックス基板１０の基板本体１
１は窒化アルミニウム基板に限定されず、アルミナ基
板、窒化珪素基板、低温焼結ガラスセラミックス基板の
いずれかが使用できる。

【００２６】接着層２０は基本的にはセラミックス基板
１０と樹脂配線基板３０との間の機械的な接合を行う。
接着層２０には、熱硬化性樹脂シート、熱硬化性樹脂ペ
ースト、異方性導電シート、異方性導電ペースト、エポ
キシ樹脂ペースト、ポリイミド樹脂ペーストのいずれか
が実用的に使用できる。接着層２０は例えば60-120μｍ
の膜厚で形成される。

【００２７】樹脂配線基板３０は基板本体３３、接続孔
３２Ｈ、接続孔配線３２、端子３１、３４、コーティン
グ層３５及び３６を備える。基板本体３３は本実施の形
態において液晶ポリマーシートで形成される。液晶ポリ
マーシートは例えば60-100μｍの膜厚で形成される。な
お、基板本体３３は液晶ポリマーシートに限定されず、
ポリイミド系樹脂シート、ガラスエポキシシートのいず
れかが実用的に使用できる。接続孔配線３２は基板本体
３３の基板厚さ方向に形成された接続孔３２Ｈの内壁に
沿って形成され、この接続孔配線３２は例えばAgで形成
される。

【００２８】端子３１は、図１及び図２中、基板本体３
３の下側表面に配設され、半導体パッケージの内部側端
子として使用される。端子３１は接続孔配線３２に電気
的に接続される。端子３１は本実施の形態においてCu箔
で形成され、Cu箔は例えば15-50μｍの膜厚で形成され
る。端子３１の表面上には、セラミックス基板１０の端
子１３に形成しためっき層１５と同等のめっき層３７が
形成される。めっき層３７は、本実施の形態において、
Niめっき層３７Ｎ、Auめっき層３７Ａのそれぞれを順次
積層した２層構造で形成される。Niめっき層３７Ｎは突
起電極４０との間で合金接合層を生成する。Auめっき層
３７Ａは突起電極４０との間の濡れ性を確保し、かつNi
めっき層３７Ｎの酸化防止等の耐食性を向上する。めっ
き層３７の各層はめっき層１５の各層の膜厚と同等の膜
厚で形成される。

【００２９】端子３４は基板本体３３の上側表面に形成
される。端子３４の一端側は接続孔配線３２に電気的に
接続され、端子３４の他端側は配線として引き回され半
導体チップ５０の端子（ボンディングパッド）５１に電
気的に接続される。端子３４は端子３１と同様に例えば
Cu箔で形成される。

【００３０】コーティング層３５は樹脂配線基板３０の
下側表面、コーティング層３６は樹脂配線基板３０の上
側表面にそれぞれ形成される。コーティング層３５は例
えばソルダレジスト層で形成される。

【００３１】図２に示すように、樹脂配線基板３０の中
央部分にはチップ開口３８が形成されており、このチッ
プ開口３８内においてセラミックス基板１０の表面上に
は半導体チップ５０が実装される。半導体チップ５０と
セラミックス基板５３との間は接着層５３により機械的
に接合される。半導体チップ５０の端子５１と樹脂配線
基板３０の端子３４との間はボンディングワイヤ５２に
より電気的に接続される。半導体チップ５０の回路搭載
面となる表面上には保護層５４が形成される。保護層５
４には例えばポリイミド系樹脂が使用される。

【００３２】図１に示すように、突起電極４０とセラミ
ックス基板１０の端子１３との間の接続は合金接合層４
１を介して行われ、突起電極４０と樹脂配線基板３０の
端子３１との間の接続は合金接合層４２を介して行われ
る。本実施の形態において、端子１３特に端子１３の表
面上に形成されためっき層１５、端子３１特に端子３１
の表面上に形成されためっき層３７のそれぞれとの間で
濡れ性を確保しつつ、合金接合層４１、４２のそれぞれ
を形成するために、突起電極４０は例えばSn及びPbを主
成分とする、好ましくは63%Sn及び37%Pbを含む半田ペー
ストで形成される。すなわち、合金接合層４１、４２は
いずれもNi-Sn合金接合層で形成される。このNi-Sn合金
接合層は、本実施の形態において、100-500nmの厚さで
形成される。なお、突起電極４０は、Sn及びPbを主成分
とする半田ペースに限定されず、例えばAu及びSnを主成
分とするペーストで形成してもよい。Au及びSnを主成分
とする突起電極４０は、Sn及びPbを主成分とする突起電
極４０に比べて高い硬度を有する。

【００３３】本発明者が行った高温側120℃、低温側-45
℃の冷熱サイクル試験において、本実施の形態に係る半
導体パッケージの端子１３、３１のそれぞれと突起電極
４０との間の接続状態は700サイクル以上でも良好であ
った。この試験結果は、本実施の形態に係る半導体パッ
ケージが、Agフィラーを含有するエポキシ系導電ペース
トで突起電極を形成した従来技術に係る半導体パッケー
ジに比べて、約２倍近い接合強度を有することを証明す
る。すなわち、本実施の形態に係る半導体パッケージに
おいては、端子１３、３１のそれぞれと突起電極４０と
の間の電気的な接続が確実に行われ、かつ機械的な接続
が強固に行われる。

【００３４】次に、前述の半導体パッケージの形成方法
について説明する。図３乃至図１０は形成方法を説明す
る各形成工程毎に示す半導体パッケージの要部拡大断面
構造図である。

【００３５】（１）まず、図３に示すセラミックス基板
１０を形成する。このセラミックス基板１０は以下に説
明する工程で形成される。例えば窒化アルミニウムシー
トを準備し、この窒化アルミニウムシートに接続孔を形
成する。次に、接続孔内に高融点金属ペーストを埋設す
るとともに、端子形成領域において窒化アルミニウムシ
ートの上側表面、下側表面のそれぞれに高融点金属ペー
ストを形成する。高融点金属ペーストには例えばWペー
ストが使用され、このWペーストはスクリーン印刷によ
り形成される。そして、窒化アルミニウムシートに脱
脂、焼成を行い、同時に高融点金属ペーストにも脱脂、
焼成を行う。この脱脂、焼成により、窒化アルミニウム
シートで基板本体１１が形成され、高融点金属ペースト
で接続孔配線１２、内部側端子１３、外部側端子１４の
それぞれが形成される。図３に示すように、脱脂、焼成
の際に高融点金属ペーストには体積収縮が生じ、端子１
３（図示しないが、端子１４も同様）の表面部分にはデ
ィンプル（断面形状がV字型のくぼみ）１３Ｄが形成さ
れる。

【００３６】この後、少なくとも内部側端子１３の表面
上にめっき層１５を形成する。めっき層１５は、前述の
ように、本実施の形態においてNiめっき層１５Ｎ及びそ
の表面上に積層されたAuめっき層１５Ａの２層構造で形
成される。Niめっき層１５Ｎ、Auめっき層１５Ａはいず
れも無電解めっき法で形成される。

【００３７】（２）一方、樹脂配線基板３０は以下に説
明する工程で形成される。Cu箔３１Ｆを準備し、図４に
示すように、Cu箔３１Ｆの表面上であって接続孔配線３
２の形成領域に導電性物質３２Ｍを形成する。導電性物
質３２Ｍは例えばAgで形成され、このAgは例えば高さ10
0μｍで直径20μｍの突起形状で形成される。導電性物
質３２Ｍの先端形状はこの後の工程において基板本体３
３を突き破るために鋭角な角度で形成されることが好ま
しい。

【００３８】図５に示すように、Cu箔３１Ｆの表面上に
基板本体３３を重ね合わせる。導電性物質３２Ｍは基板
本体３３を突き破り、導電性物質３２Ｍの先端部分は基
板本体３３の表面から突出する。基板本体３３は本実施
の形態において液晶ポリマーシートを使用する。

【００３９】この後、基板本体３３の表面上にCu箔３４
Ｆを重ね合わせ、図６に示すように、熱圧着によりCu箔
３１Ｆ、基板本体３３及びCu箔３４Ｆの積層体を形成す
る。熱圧着によりCu箔３１Ｆと基板本体３３との間、基
板本体３３とCu箔３４Ｆとの間はそれぞれ接着され、導
電性物質３２Ｍは押し潰されて接続孔配線３２として形
成される。熱圧着は、例えば180℃以上の温度で、10-30
kg/cm²の圧力をかけて行う。

【００４０】図７に示すように、Cu箔３１Ｆ、Cu箔３４
Ｆのそれぞれにパターンニングを行い、基板本体３３の
下側表面に端子（ランド）３１を形成するとともに、基
板本体３３の上側表面に端子（ランド及び配線）３４を
形成する。パターンニングにはフォトリソグラフィ技術
及びエッチング技術が使用される。

【００４１】基板本体３３の下側表面上に端子３１部分
を除きコーティング層３５を形成するとともに、基板本
体３３の上側表面上に端子３４部分及びボンディングワ
イヤ５２との接続部分（図２参照）を除きコーティング
層３６を形成する（図８参照）。コーティング層３５、
３６のそれぞれは例えばソルダレジスト層で形成され、
このソルダレジスト層はスクリーン印刷により形成され
る。

【００４２】図８に示すように、端子３１、３４の中央
部分に端子３１から端子３４に貫通する接続孔３２Ｈを
形成する。接続孔３２Ｈは機械的なパンチング加工によ
り形成され、接続孔３２Ｈの開口寸法は例えば50μｍで
形成される。なお、図示しないが、接続孔３２Ｈを形成
する工程と同時に、半導体チップ５０を実装する部分に
おいて基板本体３３の中央部分が打ち抜かれ、チップ開
口３８が形成される。

【００４３】図９に示すように、端子３１、３４、接続
孔配線３２のそれぞれの露出する表面上にめっき層３７
を形成する。めっき層３７は前述のようにNiめっき層３
７Ｎ及びAuめっき層３７Ａで形成される。このめっき層
３７を形成することにより、樹脂配線基板３０が完成す
る。

【００４４】（３）図１０に示すように、前述のセラミ
ックス基板１０の端子１３の表面上、詳細にはめっき層
１５の表面上に突起電極４０を形成する。突起電極４０
は、例えばSn及びPbを主成分とする半田ペーストをスク
リーン印刷により形成し、この半田ペーストを乾燥する
ことにより形成される。半田ペーストは例えば高さ100
μｍ、直径20μｍで形成される。端子１３の表面上には
前述のように高融点金属ペーストの体積収縮で形成され
たディンプル１３Ｄが形成されているので、突起電極４
０の配置位置がディンプル１３Ｄの中央部分に自己整合
的に決定される。

【００４５】（４）図１１に示すように、セラミックス
基板１０、接着層２０、樹脂配線基板３０のそれぞれを
重ね合わせる。そして、セラミックス基板１０の端子１
３の表面上に形成された突起電極４０の先端部分は、接
着層２０に形成された開口２０Ｈを通して樹脂配線基板
３０の端子３１、詳細にはめっき層３７の表面上に接触
させる。樹脂配線基板３０の端子３１には中央部分に接
続孔３２Ｈが形成されているので、突起電極４０の先端
部分は接続孔３２Ｈ内に受け入れられ、突起電極４０の
先端部分の配置位置は接続孔３２Ｈにより自己整合的に
決定される。

【００４６】（５）熱処理（リフロー）を行い、前述の
図１に示すように、セラミックス基板１０の端子１３と
樹脂配線基板３０の端子３１との間が電気的に接続され
かつ機械的に接続される。熱処理は180-300℃、好まし
くは260度の温度で行う。セラミックス基板１０の端子
１３と突起電極４０との間は、端子１３の表面上に形成
したNiめっき層１５Ｎと突起電極４０の組成物質である
Snとで形成された合金接合層（Ni-Sn合金接合層）４１
により機械的に接合される。すなわち、端子１３と突起
電極４０との間は、電気的に確実に接続されるととも
に、機械的に強固に接続（接合）される。突起電極４０
と樹脂配線基板３０の端子３１との間は、端子３１の表
面上に形成したNiめっき層３７Ｎと突起電極４０の組成
物質であるSnとで形成された合金接合層（Ni-Sn合金接
合層）４２により機械的に接合される。同様に、端子３
１と突起電極４０との間は、電気的に確実に接続される
とともに、機械的に強固に接続される。さらに、突起電
極４０の先端部分は樹脂配線基板３０の接続孔３２Ｈ内
部に若干食い込み、接続孔３２Ｈ内部において突起電極
４０と接続孔配線３２との間が電気的にかつ機械的に接
続される。つまり、この突起電極４０と接続孔配線３２
との間は合金接合層４２を介在して接続されており、電
気的な接続がより確実に行われ、機械的な接続がより強
固に行われる。

【００４７】本実施の形態に係る半導体パッケージは、
セラミックス基板１０の端子１３と突起電極４０との間
の接続を合金接合層４１で行い、突起電極４０と樹脂配
線基板３０の端子３１との間の接続を合金接合層４２で
行うことを特徴とし、さらに突起電極４０と樹脂配線基
板３０の接続孔配線３２との間を合金接合層４２で接続
することを特徴とする。後者の特徴は、表現を代えれ
ば、樹脂配線基板３０の接続孔３２Ｈの内部において突
起電極４０及びめっき層３７を溶融し合金接合層４２を
形成し、この合金接合層４２で突起電極４０と接続孔配
線３２との間が接続される、と表現できる。

【００４８】この熱処理が終了すると、半導体パッケー
ジが完成する。

【００４９】（６）前述の図２に示すように、半導体パ
ッケージに半導体チップ５０を実装することにより、キ
ャビティアップ構造の半導体装置１が完成する。このよ
うに構成される半導体装置１はBGA（Ball Grid Array）
構造を有する。半導体チップ５０の実装は、まずセラミ
ックス基板１０の表面上に接着層５３を介在して半導体
チップ５０を取り付ける。ボンディングワイヤ５２によ
り半導体チップ５０の端子５１と樹脂配線基板３０の端
子３４との間を電気的に接続する。最後に、半導体チッ
プ５０の表面上に保護層５４を形成する。

【００５０】以上説明したように、このように構成され
る半導体パッケージにおいては、セラミックス基板１０
の端子１３と突起電極４０との間が合金接合層４１によ
り電気的に確実に接続されるとともに、機械的に強固に
接合される。同様に樹脂配線基板３０の端子３１と突起
電極４０との間が合金接合層４２により電気的に確実に
接続されるとともに、機械的に強固に接合される。従っ
て、セラミックス基板１０の端子１３と樹脂配線基板３
０の端子３１との間の接続不良が防止でき、電気的信頼
性が高い半導体パッケージが実現できる。さらに、半導
体パッケージに半導体チップ５０を実装した半導体装置
１においては電気的信頼性が向上できる。

【００５１】特に、Sn及びPbを主成分とする半田ペース
ト、又はAu及びSnを主成分とする半田ペーストで形成さ
れる突起電極４０の機械的な硬度は高く、半導体パッケ
ージの組立工程においてセラミックス基板１０と樹脂配
線基板３０との間の接着層２０が突起電極４０で突き破
れる。すなわち、接着層２０に予め突起電極４０を通す
開口２０Ｈ（図１１参照）を形成する必要がなくなる。

【００５２】さらに、このように構成される半導体パッ
ケージにおいては、樹脂配線基板３０の少なくとも接続
孔配線３２の一部分と突起電極４０との間が合金接合層
４２により電気的に確実に接続されるとともに、機械的
に強固に接合される。しかも、金属接合層４２による接
合面積が樹脂配線基板３０の厚さ方向に稼げるので、樹
脂配線基板３０の端子３１と突起電極４０との接合面積
を樹脂配線基板３０の表面上に確保する必要がなくな
る。つまり、樹脂配線基板３０の端子３１のサイズや端
子３１の離間サイズが微細化でき、多端子化が実現でき
る。

【００５３】さらに、前述の本実施の形態に係る半導体
パッケージにおいてはセラミックス基板１０と樹脂配線
基板３０との間に接着層２０を介在し、この接着層２０
によりセラミックス基板１０と樹脂配線基板３０との間
の機械的な張り合わせ強度を確保しているが、セラミッ
クス基板１０の端子１３と突起電極４０との間が合金接
合層４１により機械的に強固に接合され、樹脂配線基板
３０の端子３１、接続孔配線３２のそれぞれと突起電極
４０との間が合金接合層４２により機械的に強固に接合
されているので、接着層２０そのものが廃止できる。従
って、接着層２０を使用しないシンプルな構造の半導体
パッケージが実現できる。

【００５４】（第２の実施の形態）本実施の形態は、前
述の第１の実施の形態に係る半導体パッケージにおい
て、セラミックス基板１０の端子１３と樹脂配線基板３
０の端子３１との間の電気的な接続をより確実に行うと
ともに、機械的な接合をより強固に行った場合を説明す
る。図１２乃至図１４は本発明の第２の実施の形態に係
る形成方法を説明する各形成工程毎に示す半導体パッケ
ージの要部拡大断面構造図である。

【００５５】（１）図１２に示すように、セラミックス
基板１０の端子１３の表面上に突起電極４０を形成した
後、セラミックス基板１０、樹脂配線基板３０のそれぞ
れを重ね合わせる。突起電極４０は、樹脂配線基板３０
の端子３１側から接続孔３２Ｈを通して端子３４側に突
き抜けるように、例えば高さ170-250μｍ、直径20μｍ
の細長い形状で形成される。

【００５６】（２）図１３に示すように、樹脂配線基板
３０の接続孔３２Ｈの内部に突起電極４０の先端部分を
挿入し、突起電極４０の先端部分を樹脂配線基板３０の
端子３４の表面から突き抜けさせる。

【００５７】（３）図１４に示すように、熱処理（リフ
ロー）を行い、セラミックス基板１０の端子１３と突起
電極４０との間に合金接合層４１を形成し、端子１３と
突起電極４０との間を電気的にかつ機械的に接続する。
同様に、樹脂配線基板３０の端子３１と突起電極４０と
の間に合金接合層４２を形成し、端子３１と突起電極４
０との間を電気的にかつ機械的に接続する。さらに、突
起電極４０は接続孔３２Ｈ内の全域に挿入され、突起電
極４０と接続孔配線３２との間は接続孔３２Ｈ内におい
て合金接合層４２を介在して電気的にかつ機械的に接続
される。そして、さらに突起電極４０は樹脂配線基板３
０の上側表面に突き抜けた状態において溶融されその後
に凝固するので、突き抜けた部分において突起電極４０
は接続孔３２Ｈの開口サイズよりも大きく広がる。すな
わち、突起電極４０は樹脂配線基板３０を挟み込む連結
構造体を構築し、セラミックス基板１０と樹脂配線基板
３０との間の張り合わせ強度が充分に確保できる。張り
合わせ強度が充分に確保できる結果、張り合わせに必要
な接着層２０は廃止でき、接着層２０がないシンプルな
構造の半導体パッケージが実現できる。

【００５８】このように構成される半導体パッケージに
おいては、前述の第１の実施の形態に係る半導体パッケ
ージと同様の効果が得られ、さらに突起電極４０は樹脂
配線基板３０を挟み込む連結構造体を構築するので、セ
ラミックス基板１０と樹脂配線基板３０との間の張り合
わせ強度が向上できる。従って、特に樹脂配線基板３０
の端子３１と突起電極４０との間の接続不良が確実に防
止できるので、電気的信頼性が高い半導体パッケージが
実現できる。さらに、電気的信頼性が高い半導体装置１
が実現できる。

【００５９】なお、本発明は前述の実施の形態に限定さ
れない。例えば、本発明は、キャビティダウン構造を有
する半導体パッケージ及び半導体装置に適用できる。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、セラミックス基板の端子、樹
脂配線基板の端子のそれぞれと突起電極との間の電気的
な接続並びに機械的な接続を確実に行い、導通不良が防
止できる信頼性が高い半導体パッケージを提供できる。

【００６１】さらに、本発明は、樹脂配線基板の端子と
突起電極との間の電気的な接続並びに機械的な接続をよ
り一層確実に行い、導通不良が防止できる信頼性の高い
半導体パッケージを提供できる。

【００６２】さらに、本発明は、多端子化が実現できる
半導体パッケージを提供できる。

【００６３】さらに、本発明は、構造が簡素化できる半
導体パッケージを提供できる。

【００６４】さらに、本発明は、電気的信頼性が高い半
導体装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体パッケ
ージの要部拡大断面構造図である。

【図２】半導体パッケージに半導体チップを実装した半
導体装置の断面構造図である。

【図３】組立方法を説明する第１組立工程における半導
体パッケージの要部拡大断面構造図である。

【図４】第２組立工程における半導体パッケージの要部
拡大断面構造図である。

【図５】第３組立工程における半導体パッケージの要部
拡大断面構造図である。

【図６】第４組立工程における半導体パッケージの要部
拡大断面構造図である。

【図７】第５組立工程における半導体パッケージの要部
拡大断面構造図である。

【図８】第６組立工程における半導体パッケージの要部
拡大断面構造図である。

【図９】第７組立工程における半導体パッケージの要部
拡大断面構造図である。

【図１０】第８組立工程における半導体パッケージの要
部拡大断面構造図である。

【図１１】第９組立工程における半導体パッケージの要
部拡大断面構造図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る組立方法を
説明する第１組立工程における半導体パッケージの要部
拡大断面構造図である。

【図１３】第２組立工程における半導体パッケージの要
部拡大断面構造図である。

【図１４】第３組立工程における半導体パッケージの要
部拡大断面構造図である。

【符号の説明】

１ 半導体装置 １０ セラミックス基板 １１，３３ 基板本体 １２，３２ 接続孔配線 １３，３１，３４ 端子 １５，３７ めっき層 １５Ａ，３７Ａ Auめっき層 １５Ｎ，３７Ｎ Niめっき層 ２０ 接着層 ３０ 樹脂配線基板 ３２Ｈ 接続孔 ４０ 突起電極 ４１，４２ 合金接合層 ５０ 半導体チップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス基板の端子と樹脂配線基板
   の端子との間が突起電極により電気的に接続された半導
   体パッケージにおいて、 前記セラミックス基板の端子、樹脂配線基板の端子のそ
   れぞれと前記突起電極との間が合金接合層を介して接合
   されたことを特徴とする半導体パッケージ。
2. 【請求項２】 セラミックス基板の端子と樹脂配線基板
   の端子との間が突起電極により電気的に接続された半導
   体パッケージにおいて、 前記樹脂配線基板の端子に連結される接続孔配線の少な
   くとも一部分と前記突起電極との間が合金接合層を介し
   て接合されたことを特徴とする半導体パッケージ。