JPH1154565A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH1154565A
JPH1154565A JP21344197A JP21344197A JPH1154565A JP H1154565 A JPH1154565 A JP H1154565A JP 21344197 A JP21344197 A JP 21344197A JP 21344197 A JP21344197 A JP 21344197A JP H1154565 A JPH1154565 A JP H1154565A
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JP
Japan
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spherical bump
semiconductor chip
bump electrodes
electrode
spherical
Prior art date
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Withdrawn
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JP21344197A
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English (en)
Inventor
Tetsuji Obara
哲治 小原
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1154565A publication Critical patent/JPH1154565A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01L2224/10Bump 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線基板1の一表面と半導体チップ4の主面
との間における球状バンプ電極6の配置数、即ち球状バ
ンプ電極6の配置密度が低下する。 【解決手段】 配線基板1と半導体チップ4との間に複
数の球状バンプ電極6を有する半導体装置であって、前
記複数の球状バンプ電極6の夫々は、相互に最も近接す
る一方の球状バンプ電極6Aと他方の球状バンプ電極6
Bとの高さ方向における配設位置が相互に異なるように
配置されている。前記複数の球状バンプ電極6は、平面
方向において行列状に規則的に配置されている。前記一
方の球状バンプ電極6A及び他方の球状バンプ電極6B
は、平面方向において、前記半導体チップ4の辺に対し
てほぼ直角をなす直線に沿って交互に配置若しくは前記
半導体チップ4の辺に対してほぼ45度の角度をなす直
線に沿って交互に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に、配線基板の一表面上にCCB(ontrolled
ollapse onding)方式で半導体チップを塔載する半
導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置として、例えばCSP(hip
ize ackage)構造の半導体装置が開発されている。
このCSP構造の半導体装置は、配線基板の一表面上に
CCB方式で半導体チップを塔載した構成になってい
る。CCB方式は、配線基板の一表面に配置された電極
パッドと半導体チップの主面(回路形成面)に配置された
電極パッドとの間にバンプ電極を介在して両者を電気的
にかつ機械的に接続する方式である。このCCB方式
は、配線基板の一表面上に半導体チップをその占有面積
内において実装することができるので、ワイヤボンディ
ング方式に比べて配線基板の平面サイズ並びに信号伝搬
経路を縮小することができる。また、CCB方式は、半
導体チップの主面の全域に電極パッドを配置することが
できるので、半導体装置の多ピン化(多端子化)を図るこ
とができる。バンプ電極としては、例えばPb(鉛)−S
n(錫)組成の金属材からなる球状バンプ電極(ボールバ
ンプ電極)が用いられている。この球状バンプ電極は、
配線基板の一表面上に半導体チップを塔載する前の段階
において、通常、半導体チップの電極パッド側に設けら
れている。
【0003】前記球状バンプ電極は、配線基板の一表面
と半導体チップの主面との間に複数設けられている。こ
の複数の球状バンプ電極の夫々は、平面方向(横方向)に
おいて行列状に規則的に配置され、高さ方向(縦方向)に
おける配設位置が同一になっている。
【0004】なお、前記半導体装置については、例え
ば、工業調査会発行の電子材料〔1996年4月号、第
14頁乃至第19頁〕に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記複数の球状バンプ
電極の夫々は、相互に最も近接する一方の球状バンプ電
極の中間部と他方の球状バンプ電極の中間部との高さ方
向における位置が同一となる状態にて配置されている。
球状バンプ電極の中間部の幅は半導体チップの電極パッ
ドの幅に比べて広くなっている。このため、球状バンプ
電極間の間隔が半導体チップの電極パッド間の間隔に比
べて狭くなるので、球状バンプ電極間における短絡を抑
制するために球状バンプ電極の配列ピッチを広くしなけ
ればならず、配線基板の一表面と半導体チップの主面と
の間における球状バンプ電極の配置数、即ち球状バンプ
電極の配置密度が低下する。
【0006】本発明の目的は、球状バンプ電極の配置密
度を高めることが可能な技術を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、半導体装置の多ピン
化(多端子化)を図ることが可能な技術を提供することに
ある。
【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0010】配線基板と半導体チップとの間に複数の球
状バンプ電極を有する半導体装置であって、前記複数の
球状バンプ電極の夫々は、相互に最も近接する一方の球
状バンプ電極と他方の球状バンプ電極との高さ方向にお
ける配設位置が相互に異なるように配置されている。前
記複数の球状バンプ電極は、平面方向において行列状に
規則的に配置されている。前記一方の球状バンプ電極及
び他方の球状バンプ電極は、平面方向において、前記半
導体チップの辺に対してほぼ直角をなす直線に沿って交
互に配置若しくは前記半導体チップの辺に対してほぼ4
5度の角度をなす直線に沿って交互に配置されている。
【0011】上述した手段によれば、相互に最も近接す
る一方の球状バンプ電極の中間部と他方の球状バンプ電
極の中間部との高さ方向における位置が相互にずれるの
で、球状バンプ電極間の間隔を狭くしても球状バンプ電
極間における短絡を抑制できる。この結果、球状バンプ
電極の配列ピッチを狭くすることができるので、配線基
板の一表面と半導体チップの主面との間における球状バ
ンプ電極の配置数、即ち球状バンプ電極の配置密度を高
めることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について、C
SP構造の半導体装置に本発明を適用した実施の形態と
ともに説明する。なお、実施の形態を説明するための図
面において、同一機能を有するものは同一符号を付け、
その繰り返しの説明は省略する。
【0013】図1は、本発明の一実施形態である半導体
装置の模式断面図である。
【0014】図1に示すように、CSP構造の半導体装
置は、配線基板1の一表面上にCCB方式で半導体チッ
プ4を塔載した構成になっている。
【0015】前記配線基板1は、これに限定されない
が、例えばガラス繊維にエポキシ系の樹脂若しくはポリ
イミド系の樹脂を含浸させた樹脂基板を主体とする多層
配線構造で構成されている。配線基板1の一表面には電
極パッド2が複数配置され、また、配線基板1の一表面
と対向するその裏面には電極パッド3が複数配置されて
いる。この電極パッド2、電極パッド3の夫々は、配線
基板1の配線を介して互いに電気的に接続されている。
【0016】前記配線基板1の裏面側には、外部端子と
してのバンプ電極8が複数設けられている。複数のバン
プ電極8の夫々は、配線基板1の裏面に配置された複数
の電極パッド3の夫々に固着され、電気的にかつ機械的
に接続されている。また、複数のバンプ電極8の夫々
は、平面方向(横方向)において行列状に規則的に配置さ
れ、高さ方向(縦方向)における配設位置が同一になって
いる。バンプ電極8としては、例えば37[重量%]P
b(鉛)−63[重量%]Sn(錫)組成の金属材からなる
球状バンプ電極が用いられている。即ち、本実施形態の
半導体装置は、BGA(all rid rray)構造で構成
されている。
【0017】前記半導体チップ4は、これに限定されな
いが、例えば単結晶珪素からなる半導体基板上に絶縁
層、配線層の夫々を順次積層した構造で構成されてい
る。半導体チップ4には、論理回路システム、記憶回路
システム、或いはそれらの混合回路システムが塔載され
ている。また、半導体チップ4の主面(回路形成面)には
電極パッド5が複数配置されている。この複数の電極パ
ッド5の夫々は、半導体チップ4に塔載された回路シス
テムに電気的に接続されている。なお、本実施形態の半
導体チップ4の平面形状は、これに限定されないが、例
えば正方形状で構成されている。
【0018】前記配線基板1の一表面と半導体チップ2
の主面との間には複数のバンプ電極6が設けられてい
る。この複数のバンプ電極6の夫々は、半導体チップ4
の主面に配置された複数の電極パッド5の夫々に固着さ
れ、電気的にかつ機械的に接続されている。また、複数
のバンプ電極6の夫々は、配線基板1の一表面に配置さ
れた複数の電極パッド2の夫々に固着され、電気的にか
つ機械的に接続されている。バンプ電極6としては、例
えば97[重量%]Sn−3[重量%]Ag(銀)組成の
金属材からなる球状バンプ電極が用いられている。
【0019】前記配線基板1の一表面と半導体チップ4
の主面との間の間隙部には、配線基板1と半導体チップ
2との熱膨張係数の差に起因するバンプ電極6の破損を
抑制するために樹脂7が充填されている。樹脂7として
は例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂が用いられている。
【0020】前記複数の球状バンプ電極6の夫々は、図
2(図1の要部拡大模式断面図)に示すように、中間部の
幅Aが半導体チップ4の電極パッド5の幅Bに比べて広
くなっている。また、複数の球状バンプ電極6の夫々
は、図3(球状バンプ電極の配置状態を示す半導体チッ
プの模式平面図)に示すように、平面方向(横方向)にお
いて行列状に規則的に配置されている。本実施形態にお
いて、複数の球状バンプ電極6の夫々は、半導体チップ
4の辺4Aに対してほぼ直角をなす直線に沿って行列状
に配置されている。
【0021】前記複数の球状バンプ電極6の夫々は、図
2に示すように、相互に最も近接する一方の球状バンプ
電極6Aと他方の球状バンプ電極6Bとの高さ方向(縦
方向)における配設位置が相互に異なるように配置され
ている。本実施形態の複数の球状バンプ電極6の夫々
は、半導体チップ4の辺4Aに対してほぼ直角となる直
線に沿って配置されているので、相互に最も近接する一
方の球状バンプ電極6A及び他方の球状バンプ電極6A
は、図3に示すように、半導体チップ4の辺4Aに対し
てほぼ直角をなす直線に沿って交互に配置されている。
図3において、図を見易くするため、一方の球状バンプ
電極6Aにおいては斜線を付している。
【0022】図2に示すように、球状バンプ電極6Aが
接続された電極パッド5の厚さは、球状バンプ電極6B
が接続された電極パッド5の厚さに比べて薄くなってい
る。また、球状バンプ電極6Aが接続された電極パッド
2の厚さは、球状バンプ電極6Bが接続された電極パッ
ド2の厚さに比べて厚くなっている。即ち、本実施形態
においては、配線基板1の電極パッド2の厚さ及び半導
体チップ4の電極パッド5の厚さを変え、相互に最も近
接する一方の球状バンプ電極6Aと他方の球状バンプ電
極6Bとの高さ方向(縦方向)における配設位置を相互に
異ならしめている。
【0023】このように、複数の球状バンプ電極6の夫
々を、相互に最も近接する一方の球状バンプ電極6Aと
他方の球状バンプ電極6Bとの高さ方向(縦方向)におけ
る配設位置が相互に異なるように配置することにより、
相互に最も近接する一方の球状バンプ電極6Aの中間部
と他方の球状バンプ電極6Bの中間部との高さ方向にお
ける位置が相互にずれるので、球状バンプ電極6間の間
隔を狭くしても球状バンプ電極6間における短絡を抑制
できる。この結果、球状バンプ電極6の配列ピッチを狭
くすることができるので、配線基板1の一表面と半導体
チップ4の主面との間における球状バンプ電極6の配置
数、即ち球状バンプ電極6の配置密度を高めることがで
きる。
【0024】また、配線基板1の一表面と半導体チップ
4の主面との間において球状バンプ電極6の配置密度を
高めることができるので、半導体装置の多ピン化(多端
子化)を図ることができる。
【0025】なお、本実施形態は、複数のバンプ電極6
を半導体チップ4の辺4Aに対してほぼ直角をなす直線
に沿って行列状に配置した例について説明したが、複数
のバンプ電極6は、図4(要部模式断面図)に示すよう
に、半導体チップ4の辺4Aに対してほぼ45度の角度
をなす直線に沿って行列状に配置してもよい。この場
合、相互に最も近接する一方のバンプ電極6A及び他方
のバンプ電極6Bは、半導体チップ4の辺に対してほぼ
45度の角度をなす直線に沿って交互に配置される。図
4において、図を見易くするため、一方の球状バンプ電
極6Aにおいては斜線を付している。
【0026】また、配線基板1の電極パッド2の厚さ及
び半導体チップ4の電極パッド5の厚さを変え、相互に
最も近接する一方の球状バンプ電極6Aと他方の球状バ
ンプ電極6Bとの高さ方向(縦方向)における配設位置を
相互に異ならしめた例について説明したが、図5(要部
模式断面図)に示すように、一方の球状バンプ電極6A
とこれに接続される配線基板1の電極パッド2との間及
び他方の球状バンプ電極6Bとこれに接続される半導体
チップ4の電極パッド5との間に所定の厚さを有する導
電性部材9を介在し、相互に最も近接する一方の球状バ
ンプ電極6Aと他方の球状バンプ電極6Bとの高さ方向
(縦方向)における配設位置を相互に異ならしめてもよ
い。
【0027】また、図6(要部模式断面図)に示すよう
に、相互に最も近接する球状バンプ電極6のうち、一方
の球状バンプ電極6Aに接続される配線基板1の電極パ
ッド2を配線基板1の一表面に形成された凸部に配置
し、この電極パッド2と対向する半導体チップ4の電極
パッド5を半導体チップ4の主面に形成された凹部に配
置し、他方の球状バンプ電極6Bに接続される配線基板
1の電極パッド2を配線基板1の一表面に形成された凹
部に配置し、この電極パッド2と対向する半導体チップ
4の電極パッド5を半導体チップ4の主面に形成された
凸部に配置して、相互に最も近接する一方の球状バンプ
電極6Aと他方の球状バンプ電極6Bとの高さ方向(縦
方向)における配設位置を相互に異ならしめてもよい。
【0028】また、本実施形態は、配線基板1の一表面
と半導体チップ4の主面との間に配置される球状バンプ
電極6に本発明を適用した例について説明したが、本発
明は配線基板1の裏面側に外部端子として配置される球
状バンプ電極8に適用してもよい。
【0029】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
【0030】例えば、本発明は、配線基板の一表面上に
CCB方式で複数の半導体チップを塔載し、1つの回路
システムを構成するMCM(ulti hip odule)構造
の半導体装置に適用できる。
【0031】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。球状バンプ電極の配置密度を高める
ことができる。また、半導体装置の多ピン化(多端子化)
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である半導体装置の模式断
面図である。
【図2】図1の要部拡大模式断面図である。
【図3】球状バンプ電極の配置状態を示す半導体チップ
の模式平面図である。
【図4】球状バンプ電極のその他の配置状態を示す半導
体チップの模式平面図である。
【図5】本発明の一実施形態の変形例を示す半導体装置
の要部模式断面図である。
【図6】本発明の一実施形態の勿形例を示す半導体装置
の要部模式断面図である。
【符号の説明】
1…配線基板、2,3…電極、4…半導体チップ、5…
電極、6…球状バンプ電極、7…樹脂、8…球状バンプ
電極、9…導電性部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線基板と半導体チップとの間に複数の
    球状バンプ電極を有する半導体装置であって、前記複数
    の球状バンプ電極の夫々は、相互に最も近接する一方の
    球状バンプ電極と他方の球状バンプ電極との高さ方向に
    おける配設位置が相互に異なるように配置されているこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の球状バンプ電極は、平面方向
    において行列状に規則的に配置されていることを特徴と
    する請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記一方の球状バンプ電極及び他方の球
    状バンプ電極は、平面方向において、前記半導体チップ
    の辺に対してほぼ直角をなす直線に沿って交互に配置さ
    れていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 前記一方の球状バンプ電極及び他方の球
    状バンプ電極は、平面方向において、前記半導体チップ
    の辺に対してほぼ45度の角度をなす直線に沿って交互
    に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の半
    導体装置。
JP21344197A 1997-08-07 1997-08-07 半導体装置 Withdrawn JPH1154565A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007149836A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Toshiba Corp 半導体装置
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US9142516B2 (en) 2011-07-28 2015-09-22 Socionext Inc. Semiconductor device and manufacturing method therefor

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Effective date: 20041102