JPH1154562A - 半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線を使用した画像処理を用いても半導体チ
ップのバンプとチップ用パッドの位置ずれを正確に検出
することができる半導体パッケージを提供する。 【解決手段】 半導体チップ用搭載面Ａに半導体チップ
１０のバンプ１２と接続される複数のチップ用パッド１
６が形成されると共に、半導体チップ用搭載面Ａの裏面
側に基板とバンプを介して接続される複数の基板用パッ
ド３０が形成されて、チップ用パッド１６に半導体チッ
プ１０をフリップチップ接続により搭載する半導体パッ
ケージ３２において、チップ用パッド１６の内の少なく
とも２つのチップ用パッド１６の各形成位置に対応する
内層２７および裏面側の位置に、配線および基板用パッ
ド３０を形成しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップをフ
リップチップ接続により搭載する半導体パッケージに関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップの能動素子面を半導体パッ
ケージに向けて接続する方式をフリップチップ接続とい
う。この場合、通常、図４に示すように半導体チップ１
０の能動素子面にはマトリクス状に複数のはんだバンプ
（以下、単にバンプ）１２が形成され、また半導体パッ
ケージ１４の半導体チップ１０の搭載面Ａにも同様に半
導体チップ１０のバンプ１２と接続される複数のチップ
用パッド１６がマトリクス状に形成される。そして、半
導体チップ１０を裏返して各バンプ１２が半導体パッケ
ージ１４の搭載面Ａに形成された各チップ用パッド１６
に一致するように位置合わせした後に、はんだを溶かし
ていっぺんに接続するのである。そして、マトリクス状
の各バンプ１２やチップ用パッド１６の相互の間隔は数
百ミクロンと狭いため、接続の際に少しでも半導体チッ
プ１０の搭載位置がずれると、各バンプ１２とチップ用
パッド１６との間に位置ずれが生じ、ひどい場合には相
互に接続されない状態となる恐れがある。

【０００３】しかしながら、接続状態の検査を行うにも
各バンプ１２とパッド１６がマトリクス状に配されてい
るため、特に内側に位置するもの同志の接続状態は目視
により簡単には検査できない。このため、図４に示すよ
うに半導体チップ１０が搭載された半導体パッケージ１
４の上下に、半導体パッケージ１４を挟むようにしてＸ
線発生器１８とＸ線カメラ２０を配置し、半導体パッケ
ージ１４の上方（若しくは下方）からＸ線を当てて撮影
したＸ線画像（図５や図６）を基に、画像処理部２２が
各バンプ１２の陰影２４とチップ用パッド１６の陰影２
６とを認識し、それぞれの陰影２４，２６の位置ずれの
有無を自動的に検査する方法がある。そして検査の結
果、図５に示すように各陰影２４，２６同志が重なって
いる場合には半導体チップ１０はずれなく半導体パッケ
ージ１４の搭載位置に載置されて接続されていると判断
し、図６に示すように各陰影２４，２６の内、位置（Ｂ
１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，・・・・）にある陰影２４，２
６同志のように、重なり具合が浅かったり、また全く重
なっていない場合には半導体チップ１０の搭載位置がず
れていると判断する。

【０００４】しかし、近年の半導体パッケージのように
多層に形成されて、特に内層２７にグランドプレーンや
電源プレーン等の幅の広い内層配線がある場合には、こ
の内層配線の陰影２８がバンプ１２やチップ用パッド１
６の陰影２４，２６と重なってしまい、例えば図６の位
置（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）にあるチップ用パッド１６のよ
うに、チップ用パッド１６の陰影２６がバンプ１２の陰
影２４と重なっているのかずれているのかが、Ｘ線画像
で判断しにくくなる。また、半導体パッケージ１４の搭
載面の裏面側には半導体パッケージ１４を基板（不図
示）に接続するためのはんだバンプが取り付けられる基
板用パッド３０がマトリクス状に形成されてもおり、こ
のパッド３０もまた面積が広く、バンプ１２の陰影２４
やチップ用パッド１６の陰影２６と重なって検査の邪魔
になる場合もある。また基板用パッド３０の形状自体も
通常はバンプ１２やチップ用パッド１６と同様の形状
（円形）に形成されているために、Ｘ線画像において紛
らわしいためにやはり検査の邪魔になるという場合もあ
る。このため、現在ではＸ線画像による検査は行わず
に、半導体パッケージの側面から作業者が顕微鏡を用い
て半導体チップと半導体パッケージ間のバンプとパッド
の位置ずれを見ながら検査するという方法が採用されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の顕微鏡を用いた検査では、作業者が半導体パッケ
ージを一つずつ手作業で検査するために検査に時間がか
かり、作業効率が良くないという課題がある。

【０００６】従って、本発明は上記課題を解決すべくな
され、その目的とするところは、Ｘ線を使用した画像処
理を用いても半導体チップのバンプとチップ用パッドの
位置ずれを正確に検出することができる半導体パッケー
ジを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明は、半導体チップ
用搭載面に該半導体チップのバンプと接続される複数の
チップ用パッドが形成されると共に、前記半導体チップ
用搭載面の裏面側に基板とバンプを介して接続される複
数の基板用パッドが形成されて、前記チップ用パッドに
半導体チップをフリップチップ接続により搭載する半導
体パッケージにおいて、前記チップ用パッドの内の少な
くとも２つのチップ用パッドの各形成位置に対応する内
層および前記裏面側の位置に、配線および前記基板用パ
ッドが形成されていないことを特徴とする。これによれ
ば、上記形成位置にあるチップ用パッドを検査用パッド
とすることによって、チップ用パッドの周囲には内層配
線や基板用パッドが存在しないため、チップ用パッドと
バンプとの位置ずれの有無がＸ線画像においても明確に
判断することができ、精度の高い位置ずれ検出が行え
る。

【０００８】また、さらに前記少なくとも２つのチップ
用パッドは、前記複数のチップ用パッドが形成された領
域の外縁に位置する構成とすると、内側のチップ用パッ
ドに対する半導体チップのバンプのずれ量よりも外縁に
位置するチップ用パッドに対するバンプのずれ量の方が
多くなるために半導体チップの位置ずれを精度よく検出
することができる。また、半導体チップのバンプとチッ
プ用パッドがマトリクス状に形成されている場合に、半
導体チップがちょうどチップ用パッドの単位間隔だけ行
若しくは列方向へ平行にずれていると、内側のチップ用
パッドとバンプとは一致してしまい半導体チップのずれ
を検出できないが、外縁に位置するチップ用パッドでは
対応するバンプが存在しない領域にずれるものがあるた
め、正確に半導体チップのずれを検出できる可能性が高
まる。また、前記少なくとも２つのチップ用パッドは前
記複数のチップ用パッドが形成された領域の外部周縁部
に位置する構成とすると、この少なくとも２つのチップ
用パッドの周囲には、複数のチップ用パッドが形成され
た領域のチップ用パッドに比べて他のチップ用パッドが
少ないために、半導体チップがずれてもチップ用パッド
とバンプとの位置ずれの有無がＸ線画像においても明確
に判断することができ、一層精度の高い位置ずれ検出が
行える。さらに、少なくとも２つのチップ用パッドは、
ダミーパッドとすると、当該チップ用パッドには配線も
無くなるために、より一層高精度な位置ずれ検出が行え
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体パッケ
ージの好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説
明する。なお、従来例と同じ構成については同じ符号を
付し、説明は省略する。まず、半導体パッケージ３２の
構成を図１〜図３、図４を用いて説明する。半導体パッ
ケージ３２の基本的な構成は、上記の従来例の半導体パ
ッケージ１４と同様である。その基本構成は、半導体パ
ッケージ３２の半導体チップ１０用搭載面Ａ（以下単に
搭載面とも言う）に、半導体チップ１０のバンプ１２と
接続される複数のチップ用パッド１６が形成されてい
る。また、搭載面Ａの裏面側に、半導体パッケージ３２
を基板（不図示）に接続するための接続用のバンプが取
り付けられる複数の基板用パッド３０が形成されてい
る。半導体パッケージ３２は基板と接続用のバンプを介
して接続される。また、この半導体パッケージ３２には
半導体チップ１０がフリップチップ接続により搭載され
る。

【００１０】ここで本発明に係る半導体パッケージ３２
の特徴点は、複数のチップ用パッド１６の内から少なく
とも２つ（本実施の形態では２つ）のチップ用パッド１
６を検査用パッドとして特定し、特定したチップ用パッ
ド１６（１６ａ，１６ｂ）の各形成位置Ｅ，Ｆに対応す
る内層２７および裏面側の位置には、内層配線および基
板用パッド３０を形成しないという構成にある。

【００１１】まず、具体的な検査用パッドの特定方法に
ついて説明する。複数のチップ用パッド１６の内から検
査用パッドとしてのチップ用パッド１６を特定する場
合、少なくとも２つのチップ用パッド１６（１６ａ，１
６ｂ）を特定する。このチップ用パッド１６ａ，１６ｂ
は、相互にできるだけ離れていることが望ましく、さら
には一例として図３に示すように複数のチップ用パッド
１６が領域Ｃ内に形成されている場合、その中央部分に
あってもよいが、できればそれぞれ外縁に位置している
ことが好ましい。

【００１２】なぜなら、半導体チップ１０の半導体パッ
ケージ３２の搭載位置（領域Ｃと略同じ）に対するずれ
には通常、回転方向のずれ成分が含まれている場合が殆
どであり、このずれの回転中心付近に２つの検査用パッ
ドが接近して設けられていると、これら検査用パッドと
それに対応する半導体チップ１０のバンプ１２とのずれ
量が少なく、Ｘ線画像による陰影２４，２６同志の検査
では位置ずれを起こしていないと判断しても、回転中心
から離れた位置のチップ用パッド１６と半導体チップ１
０のバンプ１２同志は位置ずれを起こしているという場
合もあり、検査結果が間違ってしまい精度の良いずれ検
出が行えない。一方、２つの検査用パッドをできるだけ
離間して配置、たとえばそれぞれがチップ用パッド１６
の領域Ｃの中心を基準として反対側の外縁となるように
離間して配置しておくと、半導体チップ１０と搭載位
置、すなわち領域Ｃとがずれている場合に、ずれの回転
中心付近に双方とも位置することはない。よって少なく
とも一方においては確実に検査用パッドとしてのチップ
用パッド１６と半導体チップ１０のバンプ１２とのずれ
を検出できる。このため、接近して２つの検査用パッド
が配置された場合のように実際にはずれが生じているチ
ップ用パッド１６と半導体チップ１０のバンプ１２が有
りながらそれを検出できないということは少なくなる。
従って、半導体パッケージ３２の搭載位置Ｃに対する半
導体チップ１０の位置ずれの有無を精度よく検出するこ
とができる。

【００１３】また、半導体チップ１０のバンプ１２とチ
ップ用パッド１６がマトリクス状に形成されている場合
に、半導体チップ１０がちょうどチップ用パッド１６の
単位間隔（ｄ１，ｄ２）だけ行方向（図中のＹ方向）若
しくは列方向（図中のＸ方向）へ平行にずれていると、
領域Ｃの内側部分に位置するチップ用パッド１６とバン
プ１２とは互いに一つ隣のバンプ１２とチップ用パッド
１６と重なり、位置ずれを起こしているにもかかわら
ず、この位置ずれを検出できない。しかし、外縁に位置
するチップ用パッド１６においては、当該チップ用パッ
ド１６はバンプ１２と重なった状態ではなく単独で検出
される。このため、例えばチップ用パッド１６の直径と
バンプ１２の直径とを違えておくことにより、検査用パ
ッドとしてのチップ用パッド１６ａ，１６ｂの形成領域
Ｅ，Ｆにある陰影の直径を検出することによって、チッ
プ用パッド１６が単独で存在するか、若しくはバンプ１
２が重なっているかを判別することが可能となる。従っ
てこの場合でも半導体チップ１０の位置ずれを検出でき
るのである。

【００１４】以上のことから、複数のチップ用パッド１
６が図３に示すように、長方形若しくは正方形の領域Ｃ
内に形成され、かつマトリクス状に配されたチップ用パ
ッド１６から成る場合には、２つの検査用パッド１６
ａ，１６ｂは領域Ｃの外縁の４つの辺上に位置するチッ
プ用パッド１６から選ぶと良く、さらには領域Ｃの中心
を基準として反対側となる対向する辺上に各検査用パッ
ド１６ａ，１６ｂを特定すると良い。また対角線上とな
る隅部のチップ用パッド１６を検査用パッド１６ａ，１
６ｂとすると、互いに最も離間し、かつそれぞれが領域
Ｃの外縁に位置することから最も好ましい。

【００１５】次に、特定された検査用パッドとしてのチ
ップ用パッド１６ａ，１６ｂの各形成位置Ｅ，Ｆでは、
半導体パッケージ３２を平面的に見た状態においてチッ
プ用パッド１６ａ，１６ｂを中心とした半径Ｒの円形領
域Ｄに対応する（すなわち円形領域Ｄ内に含まれる）半
導体パッケージ３２の内層２７および裏面側には、それ
ぞれ内層配線（不図示）および基板用パッド３０が形成
されていない構造となっている。言い換えれば、半導体
パッケージ３２の各内層２７および裏面にそれぞれ形成
される内層配線および基板用パッド３０は、搭載面Ａの
円形領域Ｄに対応する部位を避けて配線され、また配置
されている。このため、Ｘ線画像においては、円形領域
Ｄにはチップ用パッド１６ａ，１６ｂの陰影２６とバン
プ１２の陰影２４のみが含まれ、内層配線の陰影２８や
基板用パッド３０の陰影は含まれていない。図１と図２
参照。

【００１６】このようにＸ線画像において、チップ用パ
ッド１６ａ，１６ｂの各形成位置Ｅ，Ｆにおける円形等
の所定形状の領域Ｄ内に位置ずれの検査において邪魔に
なる内層配線の陰影２８や基板用パッド３０の陰影（不
図示）が写らないため、図１や図２に示すように形成位
置Ｅ，Ｆにあるチップ用パッド１６ａ，１６ｂの陰影２
６からのバンプ１２の陰影２４のずれが明確に判別で
き、確実に半導体チップ１０の位置ずれの有無を検出す
ることが可能となる。なお、上記実施の形態では、形成
位置Ｅ，Ｆにおける領域Ｄの形状を、チップ用パッド１
６ａ，１６ｂの陰影２６やバンプ１２の陰影２４と同じ
円形状としたが、例えばパッド１６の形状に合わせて四
角形や三角形等、多角形状としても良い。

【００１７】また、検査用パッドとしてのチップ用パッ
ド１６は通常は、当該パッド１６に接続された半導体チ
ップ１０のバンプ１２を半導体パッケージ３２を介して
最終的には半導体パッケージ３２が搭載される基板の配
線と電気的に接続するものであるため、チップ用パッド
１６にはチップ用パッド１６と基板用パッド３０を電気
的に接続するスルーホールやビア、または配線が接続さ
れている。そして特に配線が接続される場合にはこの配
線もまた金属材料で構成されているために、Ｘ線画像上
においては陰影として写る。しかし、ここで領域Ｄ内に
含めないようにする内層配線には、このような配線は含
まれないものとする。このような配線は除くことのでき
ない必須のものであるということと、またＸ線画像にお
いて検査用パッドとしてのチップ用パッド１６の周囲に
存在して、位置ずれの検査において特に邪魔になるの
は、電源プレーンやグランドプレーン等の面積の広い内
層配線の陰影２８や、チップ用パッド１６やバンプ１２
と同じ形状に形成され、やはり面積が広く、また形状も
同じために紛らわしい基板用パッド３０の陰影が主であ
るからである。

【００１８】また、上述した実施の形態のように半導体
パッケージ３２の領域Ｃ内のチップ用パッド１６の内か
ら検査用パッドを特定する構成に代えて、領域Ｃ内のチ
ップ用パッド１６の内から少なくとも２つのチップ用パ
ッド１６のみを領域Ｃの外部周辺部Ｊ（図３の斜線部）
に引き出して検査用パッドとして使用するようにしても
良い。これに対応して、半導体チップ１０にもこの検査
用パッドと対応する位置に、半導体チップ１０に形成さ
れた電気回路とは電気的に接続されないダミーバンプと
してのバンプ１２を追加する構成とする。なお、実際に
この電気回路と電気的に接続されるバンプ１２を追加し
ても良い。この構成の半導体パッケージによれば、外部
周辺部Ｊ内に対応する内層２７や裏面側の位置には検査
用パッドとしてのチップ用パッド１６および当該パッド
１６への配線と、半導体チップ１０のバンプ以外にＸ線
画像において陰影として写るものを無くすことができ
る。すなわち、２つのチップ用パッドの周囲には、Ｘ線
画像による検査の際に邪魔になる陰影が領域Ｃ内に検査
用パッドを選定する場合に比べて非常に少なくなる。よ
って、半導体チップがずれてもチップ用パッドとバンプ
との位置ずれの有無がＸ線画像においてもより明確に判
断することができ、一層精度の高い位置ずれ検出が行え
る。

【００１９】また、上述した実施の形態のように半導体
パッケージ３２のチップ用パッド１６の内、実際に半導
体チップ１０と基板との電気的接続に使用されるチップ
用パッド１６の内から検査用パッドを特定する構成に代
えて、検査のみのために検査用パッド（ダミーパッド）
としてのチップ用パッドを、半導体パッケージ３２の領
域Ｃの外部周縁部Ｊ内に（一例として位置Ｇ，Ｈに）追
加して設ける構成とする。そして同じく半導体チップ１
０にもこの検査用パッドと対応する位置に、半導体チッ
プ１０に形成された電気回路とは電気的に接続されない
ダミーバンプとしてのバンプ１２を追加する構成として
も良い。この構成の半導体パッケージによれば、追加さ
れたチップ用パッドはダミーパッドであるために、この
パッドには基板用パッド３０と接続するためのスルーホ
ールやビアさらに配線といったものを接続する必要がな
くなる。よって、Ｘ線画像におけるチップ用パッド１６
の各形成位置Ｇ，Ｈに対応する領域Ｄには、チップ用パ
ッド１６の陰影２６とバンプ１２の陰影のみが含まれ、
位置ずれの検査の邪魔になる内層配線の陰影２８や基板
用パッド３０の陰影（不図示）、さらにはチップ用パッ
ド１６への配線の陰影が全く写らなくすることができ
る。このため、半導体パッケージ３２の搭載位置Ｃに対
する半導体チップ１０の位置ずれ検出の精度をさらに高
めることができるという効果を奏する。

【００２０】以上、本発明の好適な実施の形態について
種々述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定
されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲で多
くの改変を施し得るのはもちろんである。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る半導体パッケージを用いる
と、少なくとも２つのチップ用パッドの各形成位置に対
応する内層および裏面側には、配線および基板用パッド
が形成されていないため、この形成位置にあるチップ用
パッドを検査用パッドとすることによって、チップ用パ
ッドの周囲にはＸ線画像を用いた検査において邪魔にな
る面積の広い内層配線や基板用パッドの陰影が写らな
い。よって、チップ用パッドとバンプとの位置ずれがＸ
線画像においても明確に判断することができ、Ｘ線画像
を用いた自動検査が可能となることから検査時間の短縮
が可能となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体パッケージに半導体チップ
を搭載した状態でのＸ線画像の要部を示す説明図である
（位置ずれがない場合）。

【図２】本発明に係る半導体パッケージに半導体チップ
を搭載した状態でのＸ線画像の要部を示す説明図である
（位置ずれが生じている場合）。

【図３】半導体パッケージの搭載面の構成を示す平面図
である。

【図４】Ｘ線を用いた検査装置の概要構成と、半導体チ
ップを搭載した半導体パッケージの概要構成を示す斜視
図である。

【図５】従来の半導体パッケージに半導体チップを搭載
した状態でのＸ線画像の要部を示す説明図である（位置
ずれがない場合）。

【図６】従来の半導体パッケージに半導体チップを搭載
した状態でのＸ線画像の要部を示す説明図である（位置
ずれが生じている場合）。

【符号の説明】

１０ 半導体チップ １２ バンプ １６ チップ用パッド ２７ 内層 ３０ 基板用パッド ３２ 半導体パッケージ Ａ 搭載面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 直幸 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップ用搭載面に該半導体チップ
   のバンプと接続される複数のチップ用パッドが形成され
   ると共に、前記半導体チップ用搭載面の裏面側に基板と
   バンプを介して接続される複数の基板用パッドが形成さ
   れて、前記チップ用パッドに半導体チップをフリップチ
   ップ接続により搭載する半導体パッケージにおいて、 前記チップ用パッドの内の少なくとも２つのチップ用パ
   ッドの各形成位置に対応する内層および前記裏面側の位
   置に、配線および前記基板用パッドが形成されていない
   ことを特徴とする半導体パッケージ。
2. 【請求項２】 前記少なくとも２つのチップ用パッド
   は、前記複数のチップ用パッドが形成された領域の外縁
   に位置することを特徴とする請求項１記載の半導体パッ
   ケージ。
3. 【請求項３】 前記少なくとも２つのチップ用パッド
   は、前記複数のチップ用パッドが形成された領域の外部
   周縁部に位置することを特徴とする請求項１記載の半導
   体パッケージ。
4. 【請求項４】 前記少なくとも２つのチップ用パッド
   は、ダミーパッドであることを特徴とする請求項１、２
   または３記載の半導体パッケージ。