JPH11340363A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11340363A
JPH11340363A JP14599298A JP14599298A JPH11340363A JP H11340363 A JPH11340363 A JP H11340363A JP 14599298 A JP14599298 A JP 14599298A JP 14599298 A JP14599298 A JP 14599298A JP H11340363 A JPH11340363 A JP H11340363A
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metal
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solder ball
protrusion
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Wataru Watanabe
亘 渡辺
Kunio Sano
邦雄 佐野
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NEC Kyushu Ltd
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L2224/42Wire 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
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い信頼性を有するBGAパッケージが容易に
可能になる半導体装置を提供する。 【解決手段】BGAパッケージにおいて、絶縁基板上に
形成されたアウターリード2の所定の領域に金属突起物
3が形成され、半田ボール4がこの金属突起物3に食い
込むように形成されてアウターリード2に固定して接続
される。ここで、金属突起物は、アウターリードの端部
が鉤状に折り曲げられて形成されたり、アウターリード
の所定の領域の表面がめくられて形成される。あるい
は、この金属突起物は、アウターリード表面の所定の領
域に金属が付着されて設けられた金属の出っ張り部でも
って形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に、BGAを介して実装された構造を有する半導
体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIはますます高集積化され大
容量化してきている。そして、半導体ペレットを実装す
るパッケージは、小型化と共に多ピン化されてきてい
る。さらには、ULSIの機器への浸透に対応して、容
量の大きな半導体装置を提供したり、あるいはこのよう
な半導体装置を用いた機器の実装面積を向上させるため
に、ペレットサイズの半導体装置となるようなBGA
(Ball Grid Array)方式が開発されて
きている。例えば、この最近の技術として、特開平8−
31977号公報あるいは特開平9−260536号公
報に記載されているものがある。そこで、以下に従来の
上記のような実装技術についてその概略を図4と図5に
基づいて説明する。
【0003】ここで従来の技術としては、半導体ペレッ
トを封止するためのテープキャリアの絶縁テープ層に金
属プリント配線が接着材層を通して接着されるタブ(T
AB:Tape Automated Bondin
g)において、BGA方式が適用される場合が示されて
いる。図4はこの場合の断面図であり、図5は、上記キ
ャリアテープの金属プリント配線と半田ボールの接続を
示すための工程順の断面図である。
【0004】図4に示すように、基板101の所定の領
域に半導体ペレット102がマウントされている。そし
て、半導体ペレット102と基板101表面の配線(図
示されず)とは、ボンディングワイヤー103で電気接
続されている。このようにして半導体ペレットの搭載さ
れた基板101は、絶縁テープ層104表面にアウター
リード105を有するテープキャリアに配列される。こ
こで、詳細は説明していないが、基板101表面に形成
される配線すなわちインナーリードと上記アウターリー
ド105とはバンプ等を等して電気接続されている。
【0005】そして、アウターリード105の所定の領
域に半田ボール106が形成されている。アウターリー
ド105は、この半田ボール106を通して機器と電気
接続されることになる。
【0006】次に、半田ボール106をアウターリード
105に接続する方法とその領域の構造について、図5
に基づいて説明する。図5(a)に示すように、テープ
キャリアの絶縁テープ層104表面にアウターリード1
05が設けられる。ここで、アウターリード105は銅
(Cu)で形成されている。そして、アウターリード1
05表面のの所定の領域がエッチングされて窪みが形成
される。
【0007】次に、この窪みの表面が金メッキされ、金
メッキ層107が形成される。そして、この金メッキ層
107表面にペーストフラックスが塗布され、半田ボー
ル106aが乗せられる。そして、熱処理が施され半田
ボール106aの一部が溶解される。このようにして、
図5(b)に示すように、半田ボール106が熱変形す
ると共に、半田ボール106と金メッキ層107とが接
着するようになる。このように、従来の技術では、半田
ボール106は金メッキ層107表面との接着でアウタ
ーリード105に接続され固定されることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術で
は、図4に示したようにBGAを介して実装される半導
体装置の製造工程で、半田ボール106のアウターリー
ド105からの剥がれが頻発するようになる。あるい
は、上記のような剥がれは、製品となった上記半導体装
置が機器に使用される時にも、発生するようになる。
【0009】このような半田ボール106とアウターリ
ード105間での剥がれは、半田ボール106と金メッ
キ層107との接着性が安定していないためと考えられ
る。また、半田ボール106に対して、種々の方向特に
横方向の外力が加わると、上記のような剥がれが生じや
すくなる。特に、テープキャリアを使用するTABで
は、テープキャリアが撓みやすく上記の剥がれの発生す
る確率が高くなる。
【0010】本発明の目的は、BGAを介して実装する
構造を有する半導体装置において、上記のような剥がれ
を皆無にし、高い信頼性を有するBGAパッケージを容
易に可能とする半導体装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置では、BGAパッケージにおいて、絶縁基板上に
形成されたアウターリードの所定の領域に金属突起物が
形成され、半田ボールが前記金属突起物に食い込むよう
に形成されて前記アウターリードに固定して接続されて
いる。
【0012】ここで、前記金属突起物は、前記アウター
リードの端部が鉤状に折り曲げられて形成されている。
あるいは、前記金属突起物は、前記アウターリードの所
定の領域の表面が捲られて形成されている。または、前
記金属突起物は、アウターリード表面の所定の領域に金
属が付着されて設けられた金属の出っ張り部でもって形
成されている。そして、前記金属の出っ張り部がアウタ
ーリードと同一の金属で構成されている。
【0013】また、前記金属突起物はアウターリードの
表面にリング形状になるように形成されている。ここ
で、前記アウターリードはCuで構成されている。
【0014】本発明では、半田ボールがアウターリード
の所定の領域に形成された金属突起物でもって固定され
る。このために、半田ボールに横方向の外力が加わって
も、この金属突起物が半田ボールの剥がれを防止するよ
うになる。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1に基づいて説明する。図1(a)は、本発明にお
ける半田ボールとアウターリードとの接続構造を説明す
るため平面図である。また、図1(b)は、図1(a)
に記したA−Bで切断したところの断面図である。な
お、この実施例の説明では、本発明が、上記のようなテ
ープキャリアの絶縁テープ層に金属プリント配線が接着
材層を通して接着されるTABに適用される場合で行わ
れる。
【0016】図1(a)に示すように、絶縁基板である
テープキャリアの絶縁テープ層1上に所定の寸法を有す
る配線パターンすなわちアウターリード2が金属プリン
ト配線として形成されている。ここで、アウターリード
2はCu等で構成されている。そして、このアウターリ
ード2の所定の領域にリング形状の金属突起物3が設け
られる。なお、金属突起物3の領域は判り易くするため
に斜線が施されている。そして、半田ボール4はこの金
属突起物を覆うようにしてアウターリード2に固定され
る。
【0017】次に、このような構造を図1(b)に基づ
いて説明する。以下、その製造工程に従って説明する。
図1(b)に示すように、従来の技術と同様にして、絶
縁テープ層1上にアウターリード2が形成される。ここ
で、アウターリード2の膜厚は30μm程度である。そ
して、このアウターリード2の端部が鉤状に折り曲げら
れてバリが形成され、上記の金属突起物3が形成され
る。そして、金属パッド面5が形成される。ここで、金
属パッド面5は、半田ボールおよびCuとの接着性に優
れる金属で構成され。例えば、表面の金メッキされたC
uあるいは半田が用いられる。ここで、半田はPbとS
nでもって構成されている。
【0018】次に、従来の技術で説明したように全面に
ペーストフラックスが塗布され、熱処理が施されて半田
ボール4が形成される。ここで、半田ボール4はほぼ球
状でありその直径は200μm程度である。本発明で
は、この半田ボール4はパッド面5と接着すると共に、
金属突起物3にも接続し固定されるようになる。
【0019】このようにして、本発明では、半田ボール
4は金属突起物3に固定されるようにしてアウターリー
ド2に接続される。
【0020】以上のようにすることで、BGAパケージ
において、半田ボールのアウターリードからの剥がれが
完全に無くなる。そして、半田ボールに対して種々の方
向特に横方向の外力が加わる場合でも、上記の剥がれは
なくなり、BGAパッケージを有する半導体装置の信頼
性が大幅に向上する。
【0021】次に、本発明の第2の実施の形態を図2に
基づいて説明する。図2は、本発明における半田ボール
とアウターリードとの接続構造を説明するための断面図
である。以下、第1の実施の形態と同一のものは同一符
号で示される。そして、第1の実施の形態での説明と同
様に、その製法に従って説明される。
【0022】図2に示すように、テープキャリアの絶縁
テープ層1上にアウターリード2が形成される。ここ
で、アウターリード2は膜厚40μmのCuで構成され
ている。そして、このアウターリード2の所定の領域に
金属突起物3aが設けられる。
【0023】ここで、この場合の金属突起物3aは次の
ようにして形成される。すなわち、アウターリード2の
表面の所定の領域において、例えば、10μmの深さの
Cuが均一にめくられるにして剥がされる。この場合
に、この捲るようにして剥がされたCu表面は除去され
ることはない。そして、この剥がされたCu表面の先端
部が切り取られて、図2に示すような金属突起物3aが
残存するようになる。そして、Cu表面の剥がされた領
域に金メッキ層6が形成される。
【0024】次に、従来の技術で説明したように全面に
ペーストフラックスが塗布され、熱処理が施されて半田
ボール4が形成される。この実施の形態では、半田ボー
ル4は金メッキ層6と接着すると共に、金属突起物3a
にも接続し固定されるようになる。このようにして、こ
の実施の形態でも、半田ボール4は金属突起物3aに固
定されるようにしてアウターリード2に接続されること
になる。
【0025】この実施の形態でも、第1の実施の形態と
同様に、BGAパケージの半田ボールがアウターリード
からの剥がれことが完全に無くなる。そして、BGAパ
ッケージを有する半導体装置の信頼性が大幅に向上す
る。また、この場合には、第1の実施の形態の場合より
その製造方法が簡便になる。
【0026】次に、本発明の第3の実施の形態を図3に
基づいて説明する。図3も、本発明における半田ボール
とアウターリードとの接続構造を説明するための断面図
である。以下、第1の実施の形態と同一のものは同一符
号で示される。この場合も、第1の実施の形態での説明
と同様に、その製法に従って説明される。
【0027】図3に示すように、テープキャリアの絶縁
テープ層1上にアウターリード2が形成される。ここ
で、アウターリード2は膜厚25μmのCuで構成され
ている。そして、このアウターリード2の所定の領域に
金属突起物3bが設けられる。
【0028】ここで、この場合の金属突起物3bは次の
ようにして形成される。すなわち、アウターリード2の
表面の所定の領域において、例えば、10μmの高さを
有するリング状の金属の出っ張り部が形成される。この
場合に、この出っ張り部はCuで形成されてもよいし、
Cuとの接着性に優れた他の金属でもって形成されても
よい。このようにして、図3に示すような金属突起物3
bが形成される。そして、この金属突起物3bで囲われ
るようにして金メッキ層6が形成される。
【0029】以下、従来の技術で説明したように全面に
ペーストフラックスが塗布され、熱処理が施されて直径
150μm程度の半田ボール4が形成される。この実施
の形態でも、半田ボール4は金メッキ層6と接着すると
共に、金属突起物3bにも接続し固定される。
【0030】この実施の形態でも、第1の実施の形態と
同様に、BGAパケージの半田ボールがアウターリード
からの剥がれことが完全に無くなり、BGAパッケージ
を有する半導体装置の信頼性が大幅に向上するようにな
る。また、この場合には、第1および第2の実施の形態
と異なり、金属突起物が金属の付着でもって形成され
る。このために、アウターリードの膜厚あるいは半田ボ
ールの寸法が小さくなるように設定できる。そして、B
GAパッケージの縮小化が容易になる。
【0031】以上に説明した本発明の半導体装置では、
TABに半導体ペレットが実装される場合の説明であ
る。しかし、本発明はこれに限定されるものでない。こ
の他のBGAパッケージでも本発明は同様に適用できる
ことに言及しておく。
【0032】また、実施の形態では、金属突起物がリン
グ形状に形成される場合について説明されているが、こ
の金属突起物の形状はこれに限定されるものでなく、半
田ボールに食い込むように形成されるものであればその
形状は問われない。
【0033】また、半田ボールの直径がアウターリード
幅より大きくなり、半田ボールがアウターリード表面か
らはみ出るような場合でも、本発明は充分に適用できる
ことにも言及しておく。
【0034】
【発明の効果】以上に説明したように本発明の半導体装
置では、BGAパッケージにおいて、絶縁基板上に形成
されたアウターリードの所定の領域に金属突起物が形成
され、半田ボールがこの金属突起物に食い込むように形
成されてアウターリードに固定して接続される。ここ
で、金属突起物は、アウターリードの端部が鉤状に折り
曲げられて形成されたり、アウターリードの所定の領域
の表面がめくられて形成される。あるいは、この金属突
起物は、アウターリード表面の所定の領域に金属が付着
されて設けられた金属の出っ張り部でもって形成され
る。
【0035】このようにして、半田ボールがアウターリ
ードから剥がれることが皆無になり、従来の技術で生じ
ていたような問題はなくなる。そして、高い信頼性を有
するBGAパッケージを容易に可能にできるようにな
る。
【0036】そして、本発明の半導体装置では、半導体
ペレットの実装密度が大幅に向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明する半田ボー
ルとアウターリードとの接続部の平面図と断面図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施の形態を説明する半田ボー
ルとアウターリードとの接続部の断面図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態を説明する半田ボー
ルとアウターリードとの接続部の断面図である。
【図4】BGAパッケージに半導体ペレットを実装した
半導体装置の断面図である。
【図5】従来の技術を説明するための半田ボールとアウ
ターリードとの接続部の製造工程順の断面図である。
【符号の説明】
1,104 絶縁テープ層 2,105 アウターリード 3,3a,3b 金属突起物 4,106,106a 半田ボール 5 パッド面 6,107 金メッキ層 102 半導体ペレット 103 ボンディングワイヤー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 BGA(Ball Grid Arra
    y)パッケージにおいて、絶縁基板上に形成された配線
    パターン(アウターリードという)の所定の領域に金属
    突起物が形成され、半田ボールが前記金属突起物に食い
    込むように形成されて前記アウターリードに固定して接
    続されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記金属突起物は、前記アウターリード
    の端部が鉤状に折り曲げられて形成されていることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記金属突起物は、前記アウターリード
    の所定の領域の表面が捲(めく)られるようにして形成
    されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 前記金属突起物は、アウターリード表面
    の所定の領域に金属が付着されて設けられた金属の出っ
    張り部でもって形成されていることを特徴とする請求項
    1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記金属の出っ張り部がアウターリード
    と同一の金属で構成されていることを特徴とする請求項
    4記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記金属突起物がリング形状になってい
    ることを特徴とする請求項1から請求項5のうち1つの
    請求項に記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記アウターリードが銅で構成されてい
    ることを特徴とする請求項1から請求項6のうち1つの
    請求項に記載の半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009105441A (ja) * 2009-02-04 2009-05-14 Nec Infrontia Corp 半導体装置

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