TW475245B - Semiconductor device, external connecting terminal body structure and method for producing semiconductor devices - Google Patents

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TW475245B
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TW
Taiwan
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external connection
substrate
connection terminal
insulating substrate
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TW089118613A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Koshio
Hidekazu Hosomi
Original Assignee
Toshiba Corp
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Description

475245 A7 ------B7____ 五、發明說明(1 ) 本發明係有關一種半導體裝置、外部連接端子構造體 及半導體裝置的製造方法;替一型是有關在配線 一靂元」生的半,導體裝置 '應用此種半導體裝置的製造之外 部連接端子構造體及此種半導體裝置的製造方法。 半導體封裝體係具有在配線基板實裝半導體元件的構 造。代表性的習知半導體封裝體據知有所謂如以下所說明 之B G A ( Bal 1 Grid Array )型的半導體封裝體、QFN (Quad Flat Non-leaded )型的半導體封裝體。 第1圖係爲槪略表示習知B G A型的半導體封.裝體之 剖面立體圖。該半導體封裝體係具有爲插入件之配線基板 1 0 0。在配線基板1 0 〇上搭載著矽晶片1 〇 ]L。被形 成在矽晶片1 0 1上面的電極(圖未示)係利用鋁等所製 成的焊接線1 0 2被連接於,被形成在搭載著配線基板 100的矽晶片101之面的電極(圖未示)。藉此,矽 晶片1 0 1的電極,會使得被形成在搭載著配線基板 1 0 0的矽晶片1 0 1之面的電極及?部配線(圖未示)介 於中間,而和被形成在配線基板1 0 0下面之作爲外部連 ^ 接端子的銲球1 0 3電氣連接。再者,該晶片1 0 1及焊 P 接線1 0 2會藉由模組樹脂密封體1 0 4被包覆住。 〇 I 第2圖係槪略表示習知QFN型的半導體封裝體之部 ί J 面立體圖。該半導體封裝體係具有引導框架105,可在 ^ 引導框架1 0 5的元件搭載部1 0 7,搭載矽晶片1 〇 1 f 。被形成在矽晶片1 0 1下面的電極(圖未示)係利用由 P 鋁等所製成的焊接線1 0 2,被電氣連接在引導框架 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .f
一tfJa ϋ I ϋ ϋ I I I I ·ϋ ϋ ϋ .1 ϋ ϋ ϋ I ϋ ^1 ^1 n n ϋ I 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -4- 475245 A7 B7 五、發明說明(2 ) 1 〇 5的內引線部。又,晶片1 〇 1、引導框架1 〇 5及 火旱ί妾線1 0 2係利用模組樹脂密封體i 〇 4被包覆住。引 _ ®架1 0 5的內引線部前端會露出樹脂密封體i 〇 4, _些露出部形成作爲外部連接端子的鍍銲層1 〇 6。 第1圖及第2圖所示之習知半導體封裝體,乃如上所 述’使用焊接線1 〇 2。因此,離該些實裝面的高度,最 薄爲0 · 8mm。此種厚度無法充分滿足顧客對攜帶機器 等小型化及輕量化,日益強烈要求薄型化的回應。因而, 要求一種比習知技術,更薄型化的新式半導體封裝體,特 別是一種能以可靠性高、低成本所製造的薄型半導體封裝 用曲 體。 本發明之目的在於提供一種能以可靠性高、比習知技 術更薄型化的半導體裝置、外部連接端子構造體及半導體 裝置的製造方法。 本發明之另一目的在於提供一種能以低成本製造、比 習知技術更薄型化之半導體裝置、外部連接端子構造體及 半導體裝置的製造方法。 本發明之又另一目的在於提供一種能以低成本製造、 可靠性高、比習知技術更薄型化之半導體裝置、外部連接 端子構造體及半導體裝置的製造方法。 若按本發明之第1方面係提供具備有:至少一方具有 貫通孔以及側壁爲開放的貫通孔之絕緣基板、和至少一方 埋入前述貫通孔以及前述側壁爲開放的貫通孔之外部連接 端子、和被連在前述絕緣基板上,且一端與前述外部連接 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •——l·——訂---------線--------------------- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -5- 475245 A7 __ B7 _ 五、發明說明(3 ) 端子連接之配線、和被連在前述配線另一端上之連接部的 配線基板;在其中一方的主面設有連接電極,且設有前述 連接電極的面是與設有前述絕緣基板的前述配線之面相對 的方式,以及前述連接電極是使前述連接部介於中間,而 被電氣連接在前述配線的方式,被搭載在前述配線基板之 半導體元件、以及塡充前述配線基板與前述半導體元件之 間隙,且覆蓋住搭載前述配線基板之前述半導體元件的整 個面之露出部的絕緣樹脂層之半導體裝置。 若按本發明之第2方面,即可提供具備:具有側壁爲 開放的貫通孔之絕緣基板、和埋入前述側壁爲開放的貫通 孔,且由焊接材料所製成之外部連接端子、和被設在前述 絕緣基板上,且一端與前述記外部連接端子連接之配線、 和被設在前述配線的另一端上之連接部的配線基板、以及 在其中一方的主面設有連接電極,且設有前述連接電極的 面是與設有前述絕緣基板的前述配線之面相對的方式,以 及前述連接電極是使前述連接部介於中間,而被電氣連接 在前述配線的方式,被搭載在前述配線基板之半導體元件 的半導體裝置。 若按本發明之第3方面,即可提供具有:至少一方具 有貫通孔及側壁爲開放的貫通孔之絕緣基板、和至少一方 埋入前述貫通孔及前述側壁爲開放的貫通孔之外部連接端 子、和被設在前述絕緣基板上,且一端與前述外部連接端 子連接之配線、和被設在前述配線另一端上之連接部的配 線基板、以及在其中一方的主面設有連接電極’且設有則 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) -----:----訂·--------線. 痤齊印皆慧时轰¾員工消費合作社印製 475245 . Α7 Β7 五、發明說明(4 ) 述連接電極的面是與設有前述絕緣基板的前述配線之面相 ¥寸的方式,以及前述連接電極是使則述連接部介於中間’ 而被電氣連接在前述配線的方式,被搭載在前述配線基板 之半導體元件;前述連接部係具有:從前述絕緣基板側開 始依序積層,由焊接材料所製成之第1導電層、由金與焊 接材料的合金所製成之第2導電層、以及由金所製成之第 3導電層的構造之半導體裝置。 若按本發明之H 4方面,即可提供具備有:至少一方 具有貫通孔及側壁爲開放的貫通孔之絕緣基板、和至少一 方埋入前述貫通孔及前述側壁爲開放的貫通孔,且由焊接 材料所製成之外部連接端子、和被設在前述絕緣基板上, 且一端與前述外部連接端子連接之配線、和被設在前述配 線之另一端上的連接部之配線基板、以及在其中一方的主 面設有連接電極,且設有前述連接電極的面是與設有前述 絕緣基板的前述配線之面相對的方式,以及前述連接電極 是使前述連接部介於中間,而被電氣連接在前述配線的方 式,被搭載在前述配線基板之半導體元件;前述外部連接 端子係具備有:第1部分和前述配線比前述第1部分更遠 的第2部分;且前述第1部分的融點比前述第2部分的融 點更高之半導體裝置。 若按本發明之.第5方:;面,即可提供具備有:第1及第 2配線基板可一起被分開的構成;各別具備有:絕緣基板 、以及埋入被設在前述絕緣基板的貫通孔,且由焊接材料 所製成之外部連接端子、和被設在前述絕緣基板上,且與 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公釐) ~Γ " — (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) -I ΙΊ L----訂-----I---—赢 475245 竣齋卽&曰慧时轰苟員1-消費合泎社印製 A7 B7 五、發明說明(5 ) 前述外部連接端子連接之配線、和被設在前述配線上之金 屬凸塊,且互相鄰接之第1及第2配線基板構造;前述第 1及第2配線基板構造是設成各別對應前述第1及第2配 線基板,前述第1配線基板構造的外部連接端子和前述第 2配線基板構造的外部連接端子就會被一體化;前述第1 配線基板構造的配線和前述第2配線基板構造的配線就會 被一體化之外部連接端子構造體。 若按本發明之第6方面,即可提供具備有:第1及第 2配線基板可一起被分開的構成;各別具備有:絕緣基板 、及埋入被設在前述絕緣基板的貫通孔,且由焊接材料所 製成之外部連接端子、和被設在前述絕緣基板上,且與前 述外部連接端子連接之配線、和被設在前述配線上之金屬 凸塊,且互相鄰接之第1及第2配線基板構造;前述第1 及第2配線基板構造是設成各別對應前述第1及第2配線 基板,前述外部連接端子係具備有··第1部分、和前述配 線比前述第1部分更遠之第2部分,前述第1部分的融點 比前述第2部分的融點更高之外部接綻端子構造體。 若按本發明之第7方面,即可提供具備有:第1及第 2配線基板可一起被分開的構成;分別具備有’絕緣基板 、以及埋入被設在前述絕緣基板的貫通孔之外部連接端子 、和被設在前述絕緣基板上,且與前述外部連接端子連接 之配線、和被設在前述配線上之金屬凸塊;且形成具備有 互相鄰接的第1及第2配線基板構造之外部連接端子構造 體的工程、和在設有前述絕緣基板的前述金屬凸塊的整個 -----------------r---訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -8 * 475245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7___ 五、發明說明(6 ) 面,貼上絕緣樹脂層的工程、和將貼有前述絕緣樹脂層的 前述絕緣基板,對應前述第1及第2配線基板構造而予切 開的工程,藉此取得前述第1及第2配線基板;各別在前 述絕緣基板(複數個)搭載,在其中一方的主面設有連接 電極1半導體元件(複數個)工程之半導體裝置之製造方 法。 若按本發明之第8方面,即可提供具備有:在配線基 板搭載,在其中一方的主面設有連接電極之半導體元件的 工程;前述配線基板係具有備:至少一方具有貫通孔,以 及側壁爲開放的貫通孔之絕緣基板、和至少一方埋入前述 貫通孔,以及前述側壁爲開放的貫通孔之外部連接端子、 和被設在前述絕緣基板上,且一端與前述外部連接端子連 接之配線、和被設在前述配線的另一端上,且由焊接材料 所製成之金屬凸塊;在前述配線甚板搭載前述半導體元件 的工程係包括:以在前述金屬凸塊,使鋁凸塊介於中間而 貼上前述連接電極的狀態,將前述金屬凸塊,加熱到低於 前述焊接材料的融點溫度,藉此形成電氣連接前述連接電 極與前述配線的連接部之半導體裝置之製造方法。 如上所述,本發明係採用具有:絕緣基板、和被設在 甚迚,:^友之i蘼、和1裏m麗屬 _、里墓麗入氣i基里胤置星I」且與配線另一端電氣 薄接之外部連接端子腺源~募基%板 元件不_用聚酸亞桂菱膜j就會被搭載在該配線基板。 因此,按本發明,半導體裝置即可比習知技術薄型化。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------— I — -----^----訂-----1111 IAWI (請先閲讀背面之注音?事項再填寫本頁) -9- 475245 暖齊郎智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(7 ) 有關本發明之第1方面的半導體裝置中,塡充配線基 板與半導體元件之間隙的絕緣樹脂層,亦即了溢層,也會 覆蓋住搭載著配線基板的半導體元件之整個主面的露出部 。於上述構造中,組合此種下溢層的狀況下,可分散或減 低施加在模組樹脂密封體和連接部等的應力。因而,按本 發明之第1方面,即可薄型化,且實現長期可靠性優的半 導體裝置。 又,有關第1方面的半導體裝置,例如可應用第7方 面所記載的方法來製造,故可實現更優異的可靠性.。亦即 ,在形成電氣連接住連接電極與配線之連接部的熱處理之 前,配線被絕緣樹脂層覆蓋的關係,就可防止配線表面氧 化。因而,能抑制配線表面發生剝離現象。 進而,有關第1方面之半導體裝置,例如可應用第7 方面所記載的方法來製造,故能以較低的成本製造。亦即 ,僅在半導體元件的正下方設絕緣樹脂層的情況下,例如 必須對應外部連接端子構造體的複數個配線基板,依序貼 上複數個絕緣樹脂層。對此,採用上述構造的情形,可針 對外部連接端子構造體的複數個配線基板構造,貼上1個 絕緣樹脂層。因而,製造過程簡略,生產性高。 有關本發明之第2方面的半導體裝置中,在絕緣基板 設有側壁爲開放的貫通孔,埋入該側壁爲開放的貫通孔之 外部連接端子材料,可取用焊接材料。亦即,第2方面是 加上採用周邊型的構造,外部連接端子的材料,可取用焊 接材料。就上述構造而言,外部連接端子的材料,取用焊 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -10- — — — — — — — — — — — -----^--I I ^ ·11111111 law— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475245 A7 B7 五、發明說明(8 ) 接材料的情況下,即可輕易及高精度地製造配線甚板,而 且被設在實裝基板表面的電極銲墊和外部連接端子的連接 可靠性提高。加此此點,第2方面中,不光是外部連接端 子的底面,就連側面的一部分也會露出,對於被設在實裝 基板表面的電極銲墊和外部連接端子的連接,不但外部連 接端子的底面,就連側面的一部分也可利用。亦即,將配 線基板搭載在實裝基板之際,就能輕易地形成連接在電極 銲墊之上面以及外部連接端子之側面的接合輪廓部。因而 ’按本發明之第2方面,就能輕易地製造,且實現長期可 靠性優之半導體裝置。再者,有關本發明之第2方面的半 導體裝置之製造中,即可採用有本發明之第5方面的外部 連接端子構造體。 有關本發明之第3方面的半導體裝置中,連接部係具 有:從絕緣基板側開始依序積層,由焊接材料所製成之第 1導電層、由金與焊接材料合金所製成之第2導電層、以 及由金所製成之第3導電層的構造。 一般電氣連接住連接電極與配線的連接部,是應用以 下的方法所形成的。亦即,先在由鋁等所製成的連接電極 上設置鋁凸塊。其次,將該連接電極形成在配線上,且在 由焊接材料所製成的金屬凸塊,使鋁凸塊介於中間邊推壓 邊加熱至焊接材料融點以上。應用此種方法就能完全熔化 金屬凸塊。因此,此過程中,很難高精度地抑制金屬凸塊 和連接電極的連接部高度。又,此種製造中,金擴散在焊 接材料中的速度極爲快速,·因而,所取得的連接部只能應 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------^----訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475245 A7 B7__ 五、發明說明(9 ) 用由金所製成的導電層以及由金與焊接材料合金所製成的 導電層所構成的,但在極端的場合中,卻只能由金與焊接 材料合金所製成的導電層所構成的。因而,由金與焊接材 料合金所製成的導電層和由銅等所製成的配線之接合強度 …\ . . . _ ........... · ,乃低於由焊接材料所製成的金屬凸塊和由銅等所製成的 配線之接合強度。 又,由金與焊接材料合金所製成的導電層和由鋁等所 製成的連接電極之接合強度,乃低於由金所製成的導電層 和由銘等所製成的連接電極之接合強度。因此,在此種過 程中,形成連接部的情況下,長期可靠性不夠充分。 對此,如第8方面所記載,以令勢凸塊介於中間而將 連接電極推壓在金屬凸塊的狀態,使金屬凸塊加熱到低於 焊接材料融點的溫度,而予形成連接部的情況下,即可形 成金屬凸塊不會熔化的連接部。因此,能高精度地抑制連 接部的高度。 又’應用此種過程所獲得的連接部,乃如有關第3方 面之半導體裝置所做的說明,會形成依序積層第1導電層 、第2導電層、及第3導電層的構造。亦即,在由金與焊 接材料合金等所製成的第2導電層和由銅等所製成的配線 之間,介設一由焊接材料等所製成之第3導電層。因此, 按本發明之第3方面,就能實現長期可靠性優之半導體裝 置。 有關本發明之第4方面的半導體裝置及有關第6方面 的外部連接端子構造體中,·外部連接端子是由焊接材料所 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公髮) -12- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----:---—訂-----— II . 475245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(10 ) 製成,且由第1部分和配線比第1部分遠的第2部分所構 成的。又,第1部分的融點高於第2部分的融點。採用此 種構的情況下,將配線基板搭載在實裝基板之際的熱處理 條件做適當的設定,就不會使第1部分,而能連接被設在 實裝基板表面的電極銲墊和外部連接端子。因此,可於製 造工程中,防止配線剝離外部連接端子的同時,形成高可 靠性的連接。亦即,按本發明之第4及第6方面,即能實 現長期可靠性優的半導體裝置。 本發明之半導體裝置,通常具有塡充配線基板與半導 體元件之間隙的絕緣樹脂層,亦即下溢層。該下溢層的材 料,舉例有環氧樹脂等。又,本發明之半導體裝置,通常 具有被覆半導體元件的模組密封體。 本發明之半導體裝置更具有:在其中一方的主面設有 電極銲墊,且設有該電極銲墊的面是與搭載配線基板的半 導體元件之面的背面相對的方式,以及電極銲墊與外部連 接端子是連接的方式,所被配置之實裝基板。亦即,將半 導體元件搭載在配線基板的本發明之半導體裝置,得以被 搭載在實裝基板。 就本發明而言,被設在半導體元件的連接電極,例如 由鋁等金屬所製成的。 就本發明而言,_緣基板pijeb.μμμμ鹽Μ 胺薄膜、環氧樹脂的玻璃纖維積層板的基板。又,就本發 明而言,被設在絕緣基板上的配線材料,舉例有如銅金屬 。於本發明中,外部連接端子及金屬凸塊,通常是由焊接 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) .1 〇 - -----------------r---訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 ^ ---- B7____ 五、發明說明(彳1 ) 材料所製成的。 此種焊接材料最好採用錫-銀銲劑、錫-銅銲劑、以 及錫-銀-銅銲劑等。又,構成金屬凸塊的材料與構成外 部連接端子的材料,實際上最好爲同一種材料。此時利用 電鍍法等,就可同時形成外部連接端子和金屬凸塊。 對於金屬凸塊採用銲劑的情形,可藉由在連接電極上 設鋁凸塊,將該等加熱到銲劑融點以上的溫度,予以形成 連接部。此時,共晶形成爲良好進行的關係,就可取得完 整的共晶。 具有高於融點的第1部分和低於融點的第2部分之外 部連接端子,乃藉由利用電鍍法等所形成的。此種外部連 接端子,係可藉由例如形成電鍍初期,電阻密度小,然後 再提高電流密度。 〔本發明之最佳實施形態〕 以下針對本發明邊參照圖面邊詳細地做一說明。再者 ,於各圖中,針對同一或類似的構成要素,附注相同的參 考編號,以省略重複的說明。 首先,參照第3圖至第5圖,對本發明之第1實施形 態做一說明。第3圖係槪略表示有關本發明之第1實施形 態之半導體裝置的斷面圖。第4圖係槪略表示第3圖所示 的半導體裝置之製造所用的外部連接端子構造體之平面圖 。第5圖係槪略表示由第4圖所示的外部連接端子構造體 所獲得的配線基板之平面圖。再者’第3圖係表示根據利 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 7^7 " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^—訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475245 A7 B7 五、發明說明(12 ) 用第5圖所示的配線基板所獲得的半導體裝置,繪製出相 當於沿著第5圖之I I I 一 I I I線的斷面之構造。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖所示的半導體裝置(封裝體)1係具有:半導 體元件(晶片)2、和搭載半導體晶片2的配線基板3、 和介裝在半導體晶片2與配線基板3間,由環氧樹脂等所 製成之下溢層4、和被覆半導體晶片2的模組樹脂密封體 5。 半導體晶片2係例如爲矽晶片’且具有:形座內部電 路,的半導篮基板7及被形成在其一方主面的複數個連接電 極8。連接電極8係由鋁等所製成的,可與半導體基板7 的內部電路電氣連接。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 配線基板3係具有像是聚醯亞胺薄膜的絕緣基板1 〇 ,在絕緣基板1 0的一邊主面上,形成作爲配線之像是銅 箔和銅合金層的金屬圖案1 1。在金屬圖案1 1的一端上 設有連接金屬圖案11與半導體晶片2的連接電極8之連 接部12。在絕緣基板10上,乃於金屬圖案1 1的另一 端位置,形成側壁爲開放的貫通孔。該貫通孔係可埋入像 是銀一錫(S η - A g )系銲劑的焊接材料,該焊接材料 係構成外部連接端子1 3。 第3圖所示的半導體密封體1 ,例如可用以下的方法 來製造。 首先,如第4圖所示,準備複數個對應半導體封裝體 1的尺寸之絕緣基板1 0。其次,在該絕緣基板之一方主 面上,對應複數個半導體封裝體1所形成之金屬圖案1 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -15-
五、發明說明(13 ) (請先閲讀背面之注咅?事項再填寫本頁) 。接著,在對應各個金屬圖案1 1的中央部之位置,於絕 緣基板1 〇形成貫通孔2 3。然後,藉電鍍法,用焊接材 料來塡充該些貫通孔2 3,而形成外部連接端子1 3的同 時’在金屬圖案1 1的兩端部上,形成由焊接材料製成的 金屬凸塊22。再者,對於金屬凸塊22,由可靠性和環 境問題觀點來看時,曼里應用無鉛的銲接材縣。a -A g銲劑。又,希望同時形成外部連接端子13和金屬凸 塊22,但也可在各個工程形成。如以上一般,可獲得第 4圖所示的外部端子連接構造體21。 其次,沿著切割線2 4切斷外部端子連接構造體2 1 ’就能藉此取得複數個配線基板3。再者,該些配線基板 3還未搭載半導體晶片2,故不會形成連接部1 2,取而 代之,乃如第5圖所示,設有金屬凸塊22。 麼齊卽A曰慧讨轰笱員工消費合泎杜印製 一方面以上述方法製造配線基板3,並在半導體晶片 2的連接電極8上安裝然後’將半導體晶片2以 倒裝片連接在配線基板3。亦即,先將半導體晶片2相對 於配線基板3的元件搭載區域2 5做一定位。進而連接電 極8會使鋁凸塊介於中間,以被推壓在金屬凸塊2 2的方 式,邊加熱邊加壓。藉此形成由金與焊接材料之合金所製 成的連接部1 2,連接電極8與金屬圖案1 1就會被電氣 連接。 如以上般,在配線基板3搭載半導體晶片2後,在半 導體晶片2與配線基板3之間’灌注環氧樹脂等樹脂,形 成下溢層4。更以被覆半導體晶片2及配線基板3上面的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -16- 475245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(14 ) 方式’形成模組樹脂密封體5,藉此取得第3圖所示的半 導體封裝體1。 再者’於上述的製造過程中,將半導體晶片2倒裝片 連接在配線基板3時的熱處理,例如以S η — A g銲劑融 點以上的溫度(例如S η - A g銲劑稍.高的融點約2 4 0 °C )來進行。於此情況下,得以取得略由完整之共晶所形 成的連接部1 2,故而能形成高靠性的強固接合。該加熱 溫度係對應所使用的焊接材料,而被適當設定,對於使用 低融點的焊接材料,也可在2 0 0〜2 2 0 °C進行。 又,對半導體晶片2的配線基板3的倒裝片連接,即 可總括性地針對切開前的配線基板3,亦即外部端子連接 構造體2 1施行連接,也可各自針對切開後的配線基板3 施行連接。又,同樣地欲形成下溢層4的灌注,即可總括 性地針對外部端子連接構造體2 1施行灌注,也可各自針 對切開後的配線基板3施行灌注。再者,下溢層4也可在 欲搭載配線基板3之前,設置半導體晶片2。 如以上所做的說明,有關本實施形態之半導體封裝體 1是種不用焊接線就能將半導體元件2搭載在配線基板3 。因此,若按本實施形態,封裝體即能簿型化。 又,有關本實施形態的半導體封裝體1 ,是用焊接材 料作爲外部連接端子的材料。因此,就能利用上述的方法 來製造配線基板3。亦即,能容易及高精度地製造配線基 板3。因而,就能容易及高精度地製造半導體封裝體1。 進而,有關本實施形態的半導體封裝體1 ,就會在配 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公釐) -17 - -----------------r---訂---------線 (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) 475245
經齊卽智慧时產局員工消費合作社印製 五、發明說明(15 ) 線基板3的周圍’露出外部連接端子i 3的側面。亦即, 有關本實施形態的半導體封裝體1 ,就可採用附加上應用 焊接材料作爲外部連接端子1 3的材料之周邊型的構造。 因此’對於欲將半導體封裝體1搭載在實裝基板時,對於 被設在實裝基板表面的電極焊墊和外部連接端子1 3的連 接’不但可利用外部連接端子1 3的底面,也可利用露出 的側面。亦即’欲將半導體封裝體i搭載在實裝基板之際 ,即能輕易地形成接在電極銲墊的上面及外部連接端子 1 3的側面之接合輪廓部。因而,若按本發明之第1形態 ,就能實現高可靠性。 其次,參照第6圖〜第8圖,針對本發明之第2形態 做一說明。 第6圖係槪略表示有關本發明之第2形態的半導體裝 置之斷面圖。第7圖係槪略表示應用於第6圖所示的半導 體裝置的製造之外部連接端子構造體之平面圖。第8圖係 槪略表示由第7圖示的外部連接端子構造體所取得的配線 基板之平面圖。再者,第6圖優表示藉由採用第8圖所示 的配線基板所取得的半導體裝置,繪出相當於沿著第8圖 之V I — V I的斷面之構造。 第6圖所示的半導體封裝體1係爲面陣列型的封裝體 。亦即,第6圖所示的半導體封裝體1 ,是種在絕緣基板 1〇設置普通的貫通孔,而不是側壁爲開放的貫通孔。又 ,第6圖所示的半導體封裝體1 ’不但可在元件搭載區域 2 5的外側,還可在元件搭載區域2 5的內側設置外部連 --------訂---------線 ^一^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -18- 475245 A7
接端子1 3。進而,第6圖所示的半導體封裝體1的連产 部1 2,是種與第3圖所示的半導棒封裝體1的連接部 1 2不同的構造。 第5圖所示的半導體封裝體1 ,例如可利用以下方& 來製造。 首先’如第7圖所不,準備複數個尺寸對應半導體±寸 裝體1的絕緣基板1 0。其次,在該絕緣基板其中〜方白勺 主面上,對應複數個半導體封裝體1,而形成金屬圖案 1 1。其次,在對應金屬圖案1 1其中一端的位置,於,絕 緣基板1 0形成貫通孔2 3。然後,利用電鍍法,將該起 貫通孔2 3用焊接材料塡充,而形成外部連接端子1 3的 同時’在金屬圖案1 1的另一端上,形成由焊接材料所製 成的金屬凸塊2 2 ;如以上所示,即可取得第7圖所示白勺 外部端子連接構造體2 1。 其次,沿著切割線2 4切開外部端子連接構造體2 i ’藉此即可取得複數個配線基板3。 在利用上述方法所製造之第8圖所示的配線基板3白勺 其中一方,於半導體晶片2的連接電極8上安裝鋁凸塊。 然後,欲將半導體晶片2倒裝片連接在配線基板3。 本實施形態係與第1形態相異,欲將半導體晶片2倒 裝片連接在配線基板3之際的熱處理,要以低於焊接材料 融點的溫度來進行。欲將半導體晶片2倒裝片連接在配線 基板3之際的熱處理,不但要加熱金屬凸塊2 2 ,還要加 熱外部連接端子1 3。此種熱處理是欲藉由加熱半導體晶 Γ清先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) ---------訂---------線 切氏張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -19- 475245 A7 B7 五、發明說明(17 ) 片2來完成,當熱處理溫度爲焊接材料融點以上的情形下 ’如第8圖所不,被設在兀件搭載區域2 5之內側的外部 連接端子1 3會被熔化。 對此,在將上述熱處理以低於焊接材料融點的溫度進 行時,被設在元件搭載區域2 5之內側的外部連接端子 1 3,就不會熔化。且此情況下,焊接材料不會熔化的關 係,就能高精度地控制連接部1 2的高度。進而,以此種 溫度進行熱處理時,焊接材料不會熔化的關係,就會減緩 金在焊接材料中擴散的速度。因而,能輕易地形成第9圖 所示之三層構造的連接部1 2。 第9圖係槪略表示第6圖所示之半導體裝置之連接部 其中一例的斷面圖。第9圖所示之連接部1 2是形成由絕 緣基板1側依序積層,與應用於金屬凸塊2 2相同的焊接 材料例如由S η — Ag銲劑製成之第1導電層3 1、由其 焊接材料和金的合金例如由A u - S η合金製成之第2導 電層3 2、及由金製成之第3導電層3 3。此種構造的導 電層1 2對於由銅所製成的金屬圖案1 1以及由銘戶斤_$ 的連接電極8兩者而言,具有十分高的接合強度。因而, 藉由將上述熱處理以低於焊接筒融點的溫度來進行,就會巨 高精度地控制連接部1 2的高度’以及實現高可靠性。再; 者,上述熱處理可用低於焊接材料融點的溫度來進行,胃 好是1 5 0 °C以上,且低於焊接材料融點的溫度來進行。 如以上所示,於配線基板3搭載半導體晶片2後,就 能在半導體晶片2和配線基板3之間’以環氧樹脂等樹月匕 20 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475245 A7 B7___ 五、發明說明(18 ) 加以密封而形成下溢層4。進而,以被覆半導體晶片2及 配線基板3之上面的方式,形成模組樹脂密封體5,藉以 取得第8圖所示的半導體封裝體1。 如以上所做的說明,有關本實施形態之半導體封裝體 1,是種半導體元件2不用銲接線就會被連接在配線基板 3。因此,若按本實施形態,就能令封裝簿薄型化。 又,有關本實施形態之半導體封裝體1 ,是用焊接材 料作爲外部連接端子的材料。因此,配線基板3就能以上 述的方法製造。亦即,能輕易及高精度地製造配線基板3 。因而,能輕易及高精度地製造半導體封裝體1。 進而,本實施形態是將半導體晶片2倒裝片連接在配 線基板3時的熱處理,以低於焊接材料融點的溫度來進行 ,藉以形成三層構造的連接部1 2。因此,若按本實施形 態,即能高精度地控制連接部1 2的高度,及實現高可靠 性。 其次,參照第1 0圖,針對本發明之第3形態做一說 明。 第1 0圖係槪略表示有關本發明之第3形態的半導體 裝置之斷面圖。第10圖所示的半導體封裝體1 ,除了不 設模組樹脂密封體以外,具有與第6圖所示之半導體封裝 體1相同的構造。 不設此種模組樹脂密封體5的情形下,半導體封裝體 1就會更薄型化。例如,若使用厚度5 0微米(// m )的 半導體晶片2,就能令半導體封裝體1的厚度成爲1 3 0 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -· -----------------r---訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475245
A7 B7 五、發明說明(19 ) 微米。再者,需要更高強度時,也能使用更厚的半導體晶 片2。 可是,有關上述之第1〜第3形態的半導體封裝體1 ’對於搭載在實裝基板時,會產生以下的問題。邊參照第 1 1 A圖〜第1 1 C圖邊做說明。 第11A圖〜第11C圖係各自槪略表示將有關本發 明之第2及第3形態的半導體封裝體搭載在實裝基板的過 程之斷面圖。再者,於第1 1 A圖〜第1 1 c圖中,只針 對半導體封裝體1繪出絕緣板1 〇、金屬圖案1 1、及外 部連接端子1 3,其他構件被省略。 於第1 1 A圖中,在像是聚醯亞胺薄膜鐵基板1 〇 之其中一方的主面上,形成由銅製成的金屬1。在 絕緣基板1 0以露出部份金屬圖案1 1之內面的方式形成 貫通孔。在該貫通孔是以其前端部突出絕緣基板i 〇的方 式埋入由焊接材料所製成的外部接端子1 3。再者,垂直 外部連接端子13之絕緣基板1〇之主面方向的長度爲 40微米。又,焊接材料是用Sn — Pb共晶銲劑(Srl 63質量%、Pb 37質量%、融點183 °C),在 外部連接端子1 3內的焊接材料之組成就會很均勻。 將半導體封裝體1搭載在實裝基板4 1的情形,首先 ,如第1 1 B圖所示,針對被設在實裝基板4 1其中一方 的主面之電極銲墊4 2上,供給銲膏或銲劑4 3。其次, 加熱全體,使焊接材料熔化,予以連接外部連接端子1 3 和電極銲墊4 2。再者,銲膏或銲劑4 3會除去形成在外 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) I ---------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟邹智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 475245 A7 五、發明說明(20 ) ^連接端子1 3之表面的氧化膜,而促進外部連接端子 1 3與電極銲墊4 2的連接。 藉此方法就能將半導體封裝體1搭載在實裝基板41 。因而,焊接材料急速熔化時,乃如第1 1 c圖所示,外 部連接端子1 3會剝離金屬圖案1 1。欲防止此種外部連 接端子1 3剝離,可採用第1 2圖所示的構造。 第1 2圖係槪略表示有關本發明之第2及第3形態之 半導體封裝體所用的構造其中一例之斷面圖。於第1 2圖 中’在外部連接端子1 3與金層圖案1 1之間,介設鎳層 4 6_。相對於焊接材料鎳的濕潤性,乃高於相對於焊接材 料銅的濕潤性。因此,若按第1 2圖所示的構造,就能防 止如第1 1 C圖所示的外部連接端子1 3剝離。因而,其 反面設置鎳層4 6的情況下,由於會形成S η與N i的金 屬間化合物,致使外部連接端子1 3的連接強度降低。 以下所說明的本發明之第4形態,乃針對該些問題提 出有效的解決法。針對第4形態,乃邊參照第1 3 A圖〜 第1 3 C圖邊做說明。 第1 3 A圖〜第1 3 C圖係各自槪略表示有關將本發 明之第4形態的半導體封裝體搭載在實裝基板的過程之斷 面圖。再者,於第1 3A圖〜第1 3 C圖中,就半導體封 裝體1而言,僅繪製出絕緣基板10、金屬圖案1 1、及 外部連接端子1 3,其他構件被省略。 有關本實施形態之半導體封裝體1,外部連接端子 1 3除具有第1 3 A圖所示之構造以外’還具有與第2形 度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ·烈 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11--r I--訂·--------- 痤齊Sr皆慧材轰¾員X.消費合阼;ώ印製 475245 A7 五、發明說明(21 態相關的半導體封裝體1相同的構造。於本實施形態中, 外部連接端子1 3是由被形成在金屬圖案1 1上的區域 1 3 a '和被形成在區域1 3 ^上的區域1 3 b所構成的 。垂直外部連接端子1 3之絕緣基板1 〇主面方向的長度 例如爲4 0微米,區域1 3 a的厚度例如爲1 〇微米。區 域1 3 a是用S η - P b焊接材料所構成的,但該組成是 由共融組成分離的〈例如Sn 55質量%、Pb 45 質量%〉。因此,構成區域1 3 a的焊接材料融點,係高 於共融點(例如約2 1 0 t:)。另一方面,區域1 3 b是 由共融組成的S η - P b銲劑(s η 6 3質量% 、P b 6 7質量% )所構成的;因而,其融點爲共融點( 1 8 3 〇C )。 對於將具有第1 3 A圖所示之構造的半導體封裝體1 搭載在實裝基板的情形下,首先,如第1 3 B圖所示,針 對被設在貫裝基板4 1其中一方的主面之電極銲墊4 2上 ,供給銲膏或銲劑4 3。其次,加熱全體來連接外部連接 端子1 3和電極銲墊4 2。該熱處理是以區域1 3 a不會 熔化,以及區域1 3 b會熔化的方式進行的。藉此,如第 1 3 C圖所示,外部連接端子1 3不會產生剝離,就能將 半導體封裝體1搭載在實裝基板4 1。 再者,通常上述熱處理的溫度上昇速度爲4〜5 t:/ 秒,故區域1 3 a的融點約爲2 1 0 t:,且區域1 3 b的 融點爲1 8 3 °C時,區域1 3 b熔化後,直到區域 1 3 a熔化的時間需要6〜8秒。因而,很容易就能將上 (請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁) — — II--—訂·--II----. 睡齊郎智慧时4咼員X-消費合作钍印製 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 475245 . A7 ______B7 _ 五、發明說明(22 ) 述熱處理控制在區域1 3 a不會熔化,以及區域1 3 b會 熔化的方式。 又,具有區域1 3 a及1 3 b的外部連接端子1 3, 能藉由邊改變電流密度邊進行電鍍的方式予以形成。例如 ^寸於形成由S η - P b婷劑所製成的外部連接端子1 3的 情形下,若電流密度太大,s η - P b銲劑中的S η濃度 就會變高,若電流密度太小,S η - P b銲劑中的S η濃 度就會變低。因而,對於利用電鍍法,形成外部連接端子 1 3的情況下,在初期階段,電流密度要小,然後再提高 電流密度,藉此就能形成區域1 3 a及1 3 b。 次其,參照第1 4圖,針對本發明之第5形態做一說 明。 第1 4圖係槪略表示有關本發明之第5形態的半導 體封裝體之部分斷面圖。再者,於第1 4圖中,僅繪出絕 緣基板1 0、金屬圖案1 1、及外部連接端子1 3 ,其他 構件被省略。 有關本實施形態的半導體封裝體1 ,除外部連接端子 & 1 3具有第1 4圖所示的構造以外,還有與第2形態相關 I 之半導體封裝體1相同的構造。又,有關本實施形態的半 a \ 導體封裝體1之外部連接端子1 5 ,具有與第4形態相關 \ 的半導體封裝體1之外部·連接端子1 3類似的構造。 i ^ 於本實施形態中,外部連接端子1 3是加上第4形態 f > 所說明的區域1 3 a及區域1 3 b ,在區域1 3 a和區域 p 1 3 b之間還有區域1 3 c。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 ----訂---------線一 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -25- 475245 A7 _________B7____ 五、發明說明(23 ) 垂直該外部連接端子1 3的絕緣基板1 0之主面的方 向長度爲4 0微米。又,區域1 3 a的厚度爲1 〇微米, 區域1 3 c的厚度爲1 〇〜20微米,區域1 3b的厚度 爲20〜4〇微米。 ,區域1 3 a係由共融組成所分離的組成之S n - P b 、焊接材料(例如Sn 55質量%、Pb 45質量%) 所構成的,其融點高於共融點(例如約2 1 〇 t:)。另一 方面’區域1 3 b係由共融組成的S η — P b銲劑(S η 63質量%、Pb 37質量%)所構成的;因而,其 融點爲共融點(1 8 3 t )。又,區域1 3 c的組成係具 有:區域1 3 a側的組成是與區域1 3 a的組成相同,且 區域1 3 b側的組成是與區域1 3 b的組成相同的斜率。 就算採用此種構造,外部連接端子1 3即不會產生剝離, 也可在實裝基板4 1搭載半導體封裝體1。 其次,參照第1 5A圖、第1 5B圖及第1 6A圖、 第1 6 B圖,針對本發明之第6形態做一說明。 第1 5 A圖係槪略表示有關本發明之第6形態之半導 體封裝體之部分平面圖。第1 5B圖係爲沿著第1 3 a圖 所示的構造之XVB — XVB線之斷面圖。又,第1 6A 圖係槪略表示利用在實裝基板搭載第1 3 a圖所的半導體 封裝體所得到的構造之部分面圖。第1 6 B圖係爲沿著第 1 6A圖所示的構造之XV I B — XV I B線之斷面圖。 有關本實施形態的半導體封裝體1 ,除採用第4形態 所說明的外部連接端子1 3·以外,還有與第1形態相關的 扛紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) -26- I---------I ·丨丨丨丨丨丨丨訂---------Λ-w (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475245 A7 B7 _ 五、發明說明(24 ) 半導體封裝體1相同的構造。亦即,有關本實施形態的半 導體封裝體1係加上採用周邊型的構造,外部連接端子 1 3是由被形在金屬圖案1 1上的區域1 3 a、和被形成 在區域1 3 a上的區域1 3 b所構成的。 垂直於該外部連接端子1 3的絕緣基板1 0之主面方 向的長度爲4 0微米;區域1 3 a的厚度爲1 〇微米。區 域1 3 a係以S η - P b焊接材料所構成的,但其組成是 分離共融組成(例如Sn 55質量%、Pb 45質量 % )。因此,構成區域1 3 a的焊接材料之融點高於共融 點(例如約2 1 0 °C )。另一方面,區域1 3 b是由共融 組成的Sn — Pb銲劑(Sn 63質量%、Pb 37 質量% )所構成的;因而,其融點爲共融點(1 8 3 °C ) 〇 欲將此種構造的半導體封裝體1搭載在實裝基板4 1 的場合,如第1 6 A圖及第1 6 B所示,能輕易地形成接 在電極銲墊4 2的上面及外部連接端子1 3的側之接合輪 廓部5 1。因而,能實現高可靠性。加上,此場合,外部 連接端子1 3是由區域1 3 a及1 3 b所構成的,所以不 必剝離外部連接端子1 3就能將半導體封裝體1搭載在實 裝基板4 1。 以上所說明的第4〜第6形態,是將區域1 3 b利用 共融組成的焊接材料所構成的,但區域1 3 b也可使用分 離共融組成的組成焊接材料所構成。例如,將區域1 3 a ,利用含有5 5質量%的&11和4 5質量%的? b之焊接 -----------------r---訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -27- ^/^245 ^/^245 A7
、發明說明(25 ) 材料構成之,而將區域1 3 b,也可利用含有6 0質量% 的S η和4 0質量%的P b之焊接材料構成之。亦即,構 成區域1 3 b的焊接材料,其融點若低於構成區域1 3 3 的焊接材料融點,任何的組成均可。又,區域1 3 a〜 1 3 c的厚度也未被限定在上述數値,可爲各種數値。 進而,第4〜第6之形態,欲將外部連接端子1 3利 用S n 一 p b銲劑構成之,但也可利用除此以外的焊接材 料;.應用在外部連接端子1 3的焊接材料,例如試舉s η 〜Ag銲劑、Sn — Ζη銲劑、以及在該等添加Cq、 β i、Sb等元素的銲劑等。 針對其中一例的S η — A g銲劑做一說明。共融組成 的 Sn — Ag 銲劑(Sn 96·5 質量%、Ag l〇 質量%),約有221 °C的融點。又,含有90質量%的 S η和1 〇質量%的八忌之S n — Ag銲劑,約有3 〇〇 °〇的融點;因而,區域1 3 a用融點約爲300°C的S η 一 Ag銲劑及區域1 3 b用融點約爲2 2 1°C的S η-A g銲劑,而予構成,且只要熱處理溫度約爲2 β 〇艺, 就能剝離外部連接端子1 3,將半導體封裝體1搭載在實 裝基板4 1。 再者’只要同時形成具有上述之層構造的外部連接端 子1 3和金屬凸塊2 2 ’該金屬凸塊2 2也就有同樣的層 構造。亦即,此場合’例如可取得具有被形成在金屬圖案 1 1上的咼融點區域和被形成在高融點區域上的低融點區 域之金屬凸塊2 2。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -----r---訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -28 - 475245 A7 B7 五、發明說明(26 ) 其次,參照第1 7圖,針對本發明之第7形態做一明 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第17圖係槪略表示有關本發明之第7形態之半導體 封裝體之斷面圖;第1 7圖所示之半導體封裝體1 ,不管 是半導體晶片2或配線基板3,除了具有以覆蓋住整個配 線基板3上面的方式來設置下溢層4外,還具有與第3圖 所示之半導體封裝體1相同的構造。 若按此種構造,加上獲得第1形態所說明的效果,就 可分散或減低施加在模組樹脂密封體5和連接部1 2等的 應力。又,第1 7圖所示的半導體封裝體1 ,也在外部連 接端子1 3的上方設置下溢層4等,如第1 6A圖及第 1 6 B圖所示,搭載在實裝基板4 1的場合,會產生剝離 外部連接端子1 3的金屬圖案1 1。因而,若按本實施形 態,就更能實現高可靠性。 第1 7圖所示的半導體封裝體1 ,例如能用以下的方 法來製造。 痤齊郎智慧財產局員工消費合作社印製 首先,利用與第1形態所說明的相同方法,就可獲得 第4所示的外部端子連接構造體2 1。其次,在形成外部 連接端子構造體2 1的金屬凸塊2 2之面,以覆蓋住整個 面的方式,貼上下溢層4。 在其中一方,於半導體晶片2的連接電極8上,安裝 鋁凸塊。然後,將半導體晶片2倒裝片連接在外部連接端 子構造體2 1。亦即,先將半導體晶片2,針對於外部連 接端子構造體2 1的元件搭載區域2 5做定位。進而’連 -29 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475245 A7 B7__ 五、發明說明(27 ) 接電極8是以鋁凸塊介於中間,被推壓在金屬凸塊2 2的 方式,邊加壓邊加熱。藉此,形成由金和焊接材料的合金 所組成的連接部1 2,連接電極8和金屬圖案1 1就會被 電氣連接。再者,倒裝片連接半導體晶片2時的熱處理, 乃如第2形態所做的說明,最好是以低於焊接材料融點的 溫度來進行。藉此就能形成具有如第9圖所示的構造之連 接部1 2。 如以上所示,在外部連接端子構造體2 1搭載半導體 晶片2後,以被覆住半導體晶片2及下溢層4之露出面的 方式,形成模組樹脂密封體5 ;接著,將外部端子連接構 造體2 1沿著切割線2 4加以切斷,藉此得到第1 7圖所 示的半導體封裝體1。 若按此種方法,就能在欲形成連接部1 2的熱處理之 前,在下溢層4覆蓋金屬圖案1 1的關係,而能防止金屬 圖案1 1的表面氧化。因而,能抑制金屬圖案1 1表面發 生剝離。 又,此種方法,是在外部端子連接構造體2 1貼上1 個下溢層4,然後,將外部端子連接構造體2 1與複數個 配線基板3 —起分開的關係,故製造過程被簡略化,生產 性提高。 如以上所做的說明,本發明係利用具有:絕緣基板、 和被設在其中一方的主面之配線、和被連接在配線其中一 端之金屬凸塊、和被埋入絕緣基板的貫通孔,且與配線另 一端電氣連接之外部連接端子的配線基板。又,本發明是 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -----r---訂---------線-^11-. 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -30 - 5 A7 '----- ---B7 五、發明說明(28 ) 因型 。 薄 板能 基就 線置 配裝 該體 在導 載半 搭’ 被言 會而 就術 線技 接知 焊習 用對 使 ’ 不明 件發 元本 體按 導若 半 , 。 種此化 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又’塡充在配線基板與半導體元件之間隙的絕緣樹脂 層’是以搭載配線基板之半導體元件整個主面的方式被設 ® @情況,就能分散或減低施加在模組樹脂密封體和連接 部等的應力,防止配線表面氧化,及提高生產性。 又,採用周邊型的構造,且外部連接端子的材料應用 焊接材料的情況下,在將配線基板搭載在實裝基板時,就 能輕易地形成接合輪廓部。 又,連接部具有從絕緣基板側開始依序積層由焊接材 料所製成之第1導電層、由金與焊接材料的合金所組成之 第2導電層、以及由金所製成之第3導電層的構造之情況 下,就能高精度地控制連接部的高度,以及提高可靠性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又,外部連接端子是由焊接材料製成,且由第1部分 和配線比第1部分更遠的第2部分所構成的,且第1部分 的融點比第2部分的融點更高的情形下,可在製造工程中 ,防止外部連接端子剝離配線,以及形成高可靠性的連接 亦即,若按本發明,即能以低成本完成製造,可靠性 高,提供一種比習知技術更薄型化的半導體裝置、外部連 接端子構造體及半導體裝置的製造方法。 -31 · ^紙張尺度適用中_家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ®.齊Sri曰慧讨轰¾員X.消費合泎杜印製 475245 A7 ----- B7 · ~~ - 1 111 丨 五、發明說明(29 ) 〔圖面之簡單說明〕 1第1圖係槪略表示習知F G A型的半導體封裝體之剖 面立體圖; " 第2圖係槪略表示習知Q F N型的半導體封裝體之剖 面立體圖; , 第3圖係槪略表示有關本發明之第1形態之半導體裝 置之斷面圖; 1 第4圖係槪略表示應用於第3圖所示的半導體裝置的 製造之外部連接端子構造體的平面圖; ‘ 第5圖係槪略表示由第1圖所示的外部連接端子構造 體所取得的配線基板之平面圖; 第6圖係槪略表示有關本發明之第2形態之半導體裝 置之斷面圖; 1 第7圖係槪略表示應用於第6圖所示的半導體裝置的 製造之外部連接端子構造體之平面圖; & 第8圖係槪略表示由第7圖所示的外部連接端子構造 體所取得的配線基板之平面圖; $ 第9圖係槪略表示第6圖所示的半導體裝置之連接部 其中一例之斷面圖; 第1 0圖係槪略表示有關本發明之第3形態之半導體 裝置之斷面圖。 第11A圖〜第11C圖係各自槪略表示有關本發明 之第2及第3形態之半導體封裝體’欲搭載在實裝基板的 過程之斷面圖, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) · 32 - ------------------r I--訂---------線 (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁} 475245 A7 ^ 1________B7______ 五、發明說明(30 ) 第1 2圖係槪略表示利用有關本發明之第2及第3形 態的半導體裝置所用的構造其中一例之斷面圖: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第13A圖〜第13C圖係各自槪略表示有關本發明 之第4形態的半導體裝置,欲搭載在實裝基板的過程之斷 面圖: 第1 4圖係槪略表示有關本發明之第5形態之半導體 裝置其中一部分之斷面圖; 第1 5 A圖係槪略表示有關本發明之第6形態之半導 體裝置其中一部分之平面圖。 第1 5 B圖係沿著第1 5 A圖所示的構造之1 5 B -1 5 B線之斷面圖; 第1 6 A圖係槪略表示利用第1 5 A圖所示的半導體 裝置’欲搭載在實裝基板所取得的構造其中一部分之平面 圖; 第1 6 B圖係沿著第1 6 A圖所示的構造之1 6 B -1 6 B線之斷面圖;及 第1 7圖係槪略表示有關本發明之第7形態之半導體 . 裝置之斷面圖。 σ \ 〔符號之說明〕 I 1 :半導體裝置(封·裝體) s 2 :半導體元件(晶片) ί ^ 3:配線基板 [j 4 :下溢層 衣紙張瓦度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) •33- 475245 A7 _B7_ 五、發明說明(31 ) 5:模組樹脂密封體 7 :半導體基板 8 :連接電極 13:外部連接端子 1 0 :絕緣基板 1 1 ·金屬圖案 1 2 :連接部 2 3 :貫通孔 2 2 :金屬凸塊 21:外部端子連接構造體 2 4 :切割線 2 5 :元件搭載區域 31:第1導電層 3 2 :第2導電層 3 3 :第3導電層 4 1 :實裝基板 4 2 :電極銲墊 4 3 :銲膏或銲劑 4 6 :鎳層 1 3 a :區域 1 3 b :區域 1 3 c :區域 51:接合輪廓部 -----------------r---訂---------^ law— (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) _ _

Claims (1)

  1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475245 A8 B8 C8 : ___ D8 六、申請專利範圍 w 1 · —種半導體裝置,其具備有:至少一方具備有貫 通孔及側壁爲開放的貫通孔之絕緣基板、和至少一方埋入 前述貫通孔及前述側壁爲開放的貫通孔之外部連接端子、 和被設在前述絕緣基板上,且一端與前述外部連接端子連 接之配線、和被設在前述配線另一端上之連接部的配線基 板; 在其中一方的主面設有連接電極,且設有前述連接電 極的面是與設有前述絕緣基板之前述配線的面相對的方式 ,以及前述連接電極是使前述連接部介於中間被電氣連接 .在前述配線的方式,.被搭載在前述配線基板之半導體元件 、以及 欲塡充前述配線基板與前述半導體元件的間隙,且覆 蓋住搭載前述配線基板的前述半導體元件整個面的露出部 之絕緣樹脂層。 V 2 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置,前述 外部連接端子是由焊接材料製成的。 ; 3 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置,更具 備有:在其中一方的主面設有電極銲墊,且設有前述電極 銲墊的面是與搭載前述配線基板的前述半導體元件之面的 背面相對的方式,以及連接前述電極銲墊與前述外部連接 端子的方式,被配置之實裝基板。 、 4 ·申請專利範圍第1項所述之半導體裝置,前述連 接部係具有:從前述絕緣基板側開始依序積層由焊接材料 所製成之第1導電層、由金與焊接材料的合金所製成之第 [本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公f --------------------訂---------^ —A__w— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 475245 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2導電層、以及由金所製成之第3導電層的構造。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 ·如申請專利範圍第4項所述之半導體裝置,前述 焊接材料是由利用錫-銀銲劑、錫-銅銲劑、及錫一銀一 銅銲劑所組成的組群中所選出的任一種銲劑。 ^ 6 ·如申請專利範圍第2項所述之半導體裝置,前述 外部連端子係具備有:第1部分、和比前述第1部分,離 前述配線更遠之第2部分;前述第1部分的融點高於前述 第2部分的融點。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置,應用 在形成前述連接部的.材料、和構成前述外部連接端子的材 料,實際上爲同一種材料。 ‘ 8 · —種半導體裝置,其具備有:具有側壁爲開放的 貫通孔之絕緣基板、和埋入前述側壁爲開放的貫通孔,且 由焊接材料所製成之外部連接端子、和被設在前述絕緣基 板上,且一端與前述記外部連接端子連接之配線、和被設 在前述配線的另一端上之連接部的配線基板、以及 經齊郞智慧財產局員工消費合作社印製 在其中一方的主面設有連接電極,且設有前述連接電 極的面是與設有前述絕緣基板的前述配線之面相對的方式 ,以及前述連接電極是使前述連接部介於中間,而被電氣 連接在前述配線的方式,被搭載在前述配線基板之半導體 元件。 9 ·一種半導體裝置,其具備有:至少一方具有貫通 孔及側壁爲開放的貫通孔之絕緣基板、和至少一方埋入前 述貫通孔及前述側壁爲開放的貫通孔之外部連接端子 '和 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公愛Ί - 36 -~一 "" 一 475245 A8SSD8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 被設在前述絕緣基板上,且一端與前述外部連接端子連接 之配線、和被設在前述配線另一端上之連接部的配線基板 、以及 在其中一方的主面設有連接電極,且設有前述連接電 極的面是與設有前述絕緣基板的前述配線之面相對的方式 ,以及前述連接電極是使前述連接部介於中間,而被電氣 連接在前述配線的方式,被搭載在前述配線基板之半導體 元件; 前述連接部係具有:從前述絕緣基板側開始依序積層 ,由焊接材料所製成.之第1導電層、由金與焊接材料的合 金所製成之第2導電層、以及由金所製成之第3導電層的 構造。 1 10 · —種半導體裝置,其具備有:至少一方具有貫 通孔及側壁爲開放的貫通孔之絕緣基板、和至少一方埋入 前述貫通孔及前述側壁爲開放的貫通孔,且由焊接材料所 製成之外部連接端子、和被設在前述絕緣基板上,且一端 與前述外部連接端子連接之配線、和被設在前述配線之另 ~'端上的連接部之配線基板、以及 在其中一方的主面設有連接電極’且設有即述連接電 極的面是與設有前述絕緣基板的前述配線之面相對的方式 ,以及前述連接電極是使前述連接部介於中間,而被電氣 連接在前述配線的方式’被搭載在前述配線基板之半導體 元件; 前述外部連接端子係具備有:第1部分和前述配線比 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公爱)-37- ------------罾——---- —訂---------線""m" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 475245 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 前述第1部分更遠的第2部分;且前述第1部分的融點比 前述第2部分的融點更高。 ' 1 1 · 一種外部連接端子構造體,其具備有: 第1及第2配線基板可一起被分開的構成;各別具備 有:絕緣基板、以及埋入被設在前述絕緣基板的貫通孔’ 且由焊接材料所製成之外部連接端子、和被設在前述絕緣 基板上,且與前述外部連接端子連接之配線、和被設在前 述配線上之金屬凸塊,且互相鄰接之第1及第2配線基板 構造; 前述第1及第2 .配線基板構造是設成各別對應前述第 1及第2配線基板,前述第1配線基板構造的外部連接端 子和前述第2配線基板構造的外部連接端子就會被一體化 ;前述第1配線基板構造的配線和前述第2配線基板構造 的配線就會被一體化。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述之外部連接端子 構造體,前述外部連接端子是由利用錫-銀銲劑、錫-銅 銲劑、及錫-銀-銅銲劑所組成的組群中被選出的焊接材 料所製成的。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項所述之外部連接端子 構造體,構成前述金屬凸塊的材料與構成前述外部連接端 子的材料,實際上爲同一種材料。 14 . 一種外部連接端子構造體,其具備有: 第1及第2配線基板可一起被分開的構成;各別具備 有:絕緣基板\及埋入被設在前述絕緣基板的貫通孔,且 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -38 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --- 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475245 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 由焊接材料所製成之外部連接端子、和被設在前述絕緣基 板上’且與前述外部連接端子連接之配線、和被設在前述 配線上之金屬凸塊,且互相鄰接之第1及第2配線基板構 造; 前述第1及第2配線基板構造是設成各別對應前述第 1及第2配線基板,前述外部連接端子係具備有:第1部 分、和前述配線比前述第1部分更遠之第2部分,前述第 1部分的融點比前述第2部分的融點更高。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之外部連接端子 構造體,前述外部連.接端子是由利用錫-銀銲劑、錫-銅 銲劑、及錫-銀-銅銲劑所組成的組群中被選出的焊接材 料所製成的。 1 6 .如申請專利範圍第1 4項所述之外部連接端子 構造體,構成前述金屬凸塊的材料和構成前述外部連接端 子的材料,實際上是爲同一種材料。 1 1 7 . —種半導體裝置之製造方法,其具備有: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1及第2配線基板可一起被分開的構成;分別具備 有,絕緣基板、以及埋入被設在前述絕緣基板的貫通孔之 外部連接端子、和被設在前述絕緣基板上,且與前述外部 連接端子連接之配線、和被設在前述配線上之金屬凸塊; 且形成具備有互相鄰接的第1及第2配線基板構造之外部 連接端子構造體的工程、和 在設有前述絕緣基板的前述金屬凸塊的整個面,貼上 絕緣樹脂層的工程、和 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) _ 39 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475245 A8 B8 C8 D8 ____ 六、申請專利範圍 將貼有前述絕緣樹脂層的前述絕緣基板,對應前@胃 1及第2配線基板構造而予切開的工程,藉此取得前述第 1及第2配線基板; 各別在前述絕緣基板(複數個)搭載,在其中一方@ 主面設有連接電極1半導體元件(複數個)工程。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項所述之半導體裝置β 製造方法,形成前述外部連接端子構造體的工程,是以前 述第1配線基板構造的外部連接端子和前述第2配線基板 構造的外部連接端子被一體化,且前述第1配線基板構造 的配線和前述第2配線基板構造的配線被一體化的方式所 進行的; 前述切開的工程係具備有,將前述一體化的外部連接 端子(複數個),對應前述第1及第2配線基板構造而予 切開,以及將前述一體化的配線(複數個),對應前述第 1及第2配線基板構造而予切開。 :/1 9 · 一種半導體裝置之製造方法,其具備有:在配 線基板搭載,在其中一方的主面設有連接電極之半導體元 件的工程; 前述配線基板係具有備:至少一方具有貫通孔,以及 側壁爲開放的貫通孔之絕緣基板、和至少一方埋入前述貫 通孔,以及前述側壁爲開放的貫通孔之外部連接端子、和 被設在前述絕緣基板上,且一端與前述外部連接端子連接 之配線、和被設在前述配線的另一端上,且由焊接材料所 製成之金屬凸塊; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -4〇 - ------------------訂·!--線— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 475245 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 «述配線甚板搭載前述半_元件的工程係包括: 以在前述金屬凸塊,使銘凸塊介於中間而貼上前述連接電 極的狀態,將前述金屬凸塊,加熱到低於前述焊接材料的 融點溫度,藉此形成電氣連接前述連接電極與前述配線的 連接部。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -41 -
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