JP2004134813A - Semiconductor device mounting method and semiconductor device repair method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボールグリッドアレイパッケージ(BGA)構造を持つ半導体装置の実装方法及びリペア方法に関するものである。 The present invention relates to a method for mounting and repairing a semiconductor device having a ball grid array package (BGA) structure.
図26は、従来のキャビティダウン型(Cavity Down Type)のBGA構造を持つ半導体装置を概略的に示す断面図である。 FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing a conventional semiconductor device having a cavity down type BGA structure.
図26に示されるように、従来の半導体装置は、電気的配線回路が形成された基板101と、基板101の中央開口部101a周辺に接着剤で接着された銅板等からなるヒートスラグ102とを有する。また、従来の半導体装置は、ヒートスラグ102に接着剤で接着されたICチップ103と、ICチップ103と基板101の配線とを電気的に接続する金属細線104と、ICチップ103及び金属細線104を封止するエポキシ樹脂等の封止体105と、基板101の表面(図26における下面)に格子状に配列された外部端子としての半田ボール106とを有する。基板101は、積層された複数枚(図26には3枚の場合を示す。)の絶縁基板111,112,113と、これら絶縁基板111,112,113の間に挟まれた配線層114と、配線層114と半田ボール106とを電気的に接続する配線115とを有する。
As shown in FIG. 26, a conventional semiconductor device includes a
図27は、図26の半導体装置の実装工程を示す説明図である。 FIG. 27 is an explanatory view showing a mounting step of the semiconductor device of FIG. 26.
図27に示されるように、従来の半導体装置の実装工程においては、プリント基板であるマザーボード121の端子(図27には示さず。)に、半田ペースト(微小な粒状の半田と活性剤(フラックス)とから構成される)(図27には示さず。)を塗布し、その上に半導体装置の半田ボール106を重ね、マザーボード121の裏面からヒータプレート131で加熱し、マザーボード121と半導体装置の間にホットエアー132を流し、半田ボール106をマザーボード121の端子に融着させる。
As shown in FIG. 27, in a conventional semiconductor device mounting process, a terminal (not shown in FIG. 27) of a
ところで、BGA構造を持つ半導体装置の実装不良率は低いものの、実装不良が生じる場合がある。また、図28に示されるように、半導体装置の実装後の温度変化(主に、150℃以下の範囲内における温度変化)によりに半田接合部に半田ボール106の成分であるSnと端子(半導体装置の端子133及びマザーボードの端子134)の成分であるAu及びNiとの金属間化合物(例えば、AuSnNi)層106aが形成される場合がある。また、金属間化合物層は、時間経過に伴って厚さを増す傾向がある。この金属間化合物は、脆い物質であるため、基板101とマザーボード121との熱膨張係数の違いによって、半田接合部に応力が集中し、図29(a)及び(b)に示されるように、半田接合部に亀裂135や、亀裂がさらに進行した剥がれ136が生じる場合がある。
By the way, although a semiconductor device having a BGA structure has a low mounting failure rate, a mounting failure may occur. Further, as shown in FIG. 28, due to a temperature change after the mounting of the semiconductor device (mainly, a temperature change within a range of 150 ° C. or less), Sn as a component of the
このような半導体装置(製造段階の性能試験で不合格判定となったものや、製品として出荷した後に不具合が発生したもの)に実施されるリペア方法としては、図27に示される実装工程と同様の工程により、半田ボール106を加熱し、半導体装置を取り外し、マザーボード121上の余分な半田を除去し、新しい半導体装置を取り付ける方法が一般的であった。
A repair method performed on such a semiconductor device (one that has been rejected in the performance test at the manufacturing stage or one that has failed after being shipped as a product) is the same as the mounting method shown in FIG. In the above process, the
しかしながら、上記した従来の半導体装置の実装工程においては、ホットエアー132により半田ボール106を溶解させる工程を用いるので、基板や接着剤、封止樹脂に吸湿された水分が高温により爆発(ポップコーン現象)し、封止樹脂にクラックや、チップと封止樹脂との間に剥離を発生させるおそれがある。
However, in the above-described conventional semiconductor device mounting process, a process of dissolving the
また、上記した従来の半導体装置のリペア方法は、不合格判定がされた又は不具合が発生した半導体装置をマザーボードから取り外し、新しい半導体装置に交換するというものであり、取り外された半導体装置が再利用されていないという問題がある。 Further, the above-described conventional semiconductor device repair method involves removing a failed semiconductor device or a defective semiconductor device from a motherboard and replacing it with a new semiconductor device, and the removed semiconductor device is reused. There is a problem that is not.
そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、半導体装置の不具合発生率を低減できる半導体装置の実装方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device mounting method capable of reducing a failure occurrence rate of the semiconductor device.
また、本発明の他の目的は、半導体装置を交換することなく、半導体装置の半田接合部の不良を容易に修理することができる半導体装置のリペア方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor device repair method that can easily repair a defect in a solder joint of a semiconductor device without replacing the semiconductor device.
本発明に係る半導体装置の実装方法は、
端子を備えた第1の面と前記第1の面の反対側の第2の面とを有する基板と、前記基板に搭載された半導体チップと、前記第1の面と前記第2の面とを繋ぐように、前記基板に形成された貫通穴と、前記端子に接続され、前記貫通穴の内表面に備えられた第1の配線層と、前記端子に接続され、前記第1の面上に前記貫通穴を覆うように備えられた半田ボールとを有する半導体装置を、前記半田ボールがプリント基板の端子上に載るように、前記プリント基板上に置く工程と、
加熱装置の加熱プローブを前記第2の面側から前記貫通穴に挿入し、前記半田ボールに突き刺して、前記半田ボールを溶融させる工程と、
加熱装置の加熱プローブを前記半田ボールから抜き出して、前記半田ボールを凝固させる工程とを有するものである。
The method for mounting a semiconductor device according to the present invention includes:
A substrate having a first surface provided with terminals and a second surface opposite to the first surface, a semiconductor chip mounted on the substrate, the first surface and the second surface; A first wiring layer connected to the terminal, the first wiring layer provided on the inner surface of the through hole, the first wiring layer connected to the terminal, and the first surface on the first surface. A semiconductor device having a solder ball provided so as to cover the through hole, so that the solder ball rests on a terminal of the printed board, and placing the semiconductor device on the printed board;
Inserting a heating probe of a heating device into the through hole from the second surface side, piercing the solder ball, and melting the solder ball;
Extracting a heating probe of a heating device from the solder ball to solidify the solder ball.
また、他の発明に係る半導体装置の実装方法は、
端子を備えた第1の面と前記第1の面の反対側の第2の面とを有する基板と、前記基板に搭載された半導体チップと、前記第1の面と前記第2の面とを繋ぐように、前記基板に形成された貫通穴と、前記端子に接続され、前記第1の面上に前記貫通穴を覆うように備えられた半田ボールと、前記貫通穴内に形成され、かつ、一端を前記半田ボールに接触させ、他端を外部の加熱装置の発熱部に接触可能なように前記第2の面付近に配置した熱伝導部材とを有する半導体装置を、前記半田ボールがプリント基板の端子上に載るように、前記プリント基板上に置く工程と、
加熱装置により前記熱伝導部材を加熱して、前記半田ボールを溶融させる工程と、
加熱装置による前記熱伝導部材の加熱を停止して、前記半田ボールを凝固させる工程とを有するものである。
Further, a mounting method of a semiconductor device according to another invention is as follows.
A substrate having a first surface provided with terminals and a second surface opposite to the first surface, a semiconductor chip mounted on the substrate, the first surface and the second surface; And a solder ball connected to the terminal and provided on the first surface so as to cover the through hole, and formed in the through hole, and A semiconductor device having a heat conducting member disposed near the second surface such that one end is in contact with the solder ball and the other end is in contact with a heat generating portion of an external heating device. Placing on the printed board so as to be placed on the terminals of the board,
Heating the heat conductive member by a heating device, and melting the solder ball;
Stopping the heating of the heat conducting member by a heating device to solidify the solder balls.
また、他の発明に係る半導体装置のリペア方法は、
端子を備えた第1の面と前記第1の面の反対側の第2の面とを有する基板と、前記基板に搭載された半導体チップと、前記第1の面と前記第2の面とを繋ぐように、前記基板に形成された貫通穴と、前記端子に接続され、前記貫通穴の内表面に備えられた第1の配線層と、前記端子に接続され、前記第1の面上に前記貫通穴を覆うように備えられた半田ボールとを有する半導体装置であって、プリント基板の端子に前記半田ボールを融着させた前記半導体装置のリペア方法であって、
加熱装置の加熱プローブを前記第2の面側から前記貫通穴に挿入し、前記半田ボールに突き刺して、前記半田ボールを溶融させる工程と、
加熱装置の加熱プローブを前記半田ボールから抜き出して、前記半田ボールを凝固させる工程とを有するものである。
Further, a method for repairing a semiconductor device according to another invention includes:
A substrate having a first surface provided with terminals and a second surface opposite to the first surface, a semiconductor chip mounted on the substrate, the first surface and the second surface; A first wiring layer connected to the terminal, the first wiring layer provided on the inner surface of the through hole, the first wiring layer connected to the terminal, and the first surface on the first surface. A solder ball provided so as to cover the through-hole, a method for repairing the semiconductor device, wherein the solder ball is fused to a terminal of a printed circuit board,
Inserting a heating probe of a heating device into the through hole from the second surface side, piercing the solder ball, and melting the solder ball;
Extracting a heating probe of a heating device from the solder ball to solidify the solder ball.
また、他の発明に係る半導体装置のリペア方法は、
端子を備えた第1の面と前記第1の面の反対側の第2の面とを有する基板と、前記基板に搭載された半導体チップと、前記第1の面と前記第2の面とを繋ぐように、前記基板に形成された貫通穴と、前記端子に接続され、前記第1の面上に前記貫通穴を覆うように備えられた半田ボールと、前記貫通穴内に形成され、かつ、一端を前記半田ボールに接触させ、他端を外部の加熱装置の発熱部に接触可能なように前記第2の面付近に配置した熱伝導部材とを有する半導体装置であって、プリント基板の端子に前記半田ボールを融着させた前記半導体装置のリペア方法であって、
加熱装置により前記熱伝導部材を加熱して、前記半田ボールを溶融させる工程と、
加熱装置による前記熱伝導部材の加熱を停止して、前記半田ボールを凝固させる工程とを有するものである。
Further, a method for repairing a semiconductor device according to another invention includes:
A substrate having a first surface provided with terminals and a second surface opposite to the first surface, a semiconductor chip mounted on the substrate, the first surface and the second surface; And a solder ball connected to the terminal and provided on the first surface so as to cover the through hole, and formed in the through hole, and A heat conductive member disposed near the second surface such that one end is in contact with the solder ball and the other end is capable of contacting a heating portion of an external heating device. A method for repairing the semiconductor device, wherein the solder balls are fused to terminals,
Heating the heat conductive member by a heating device, and melting the solder ball;
Stopping the heating of the heat conducting member by a heating device to solidify the solder balls.
本発明に係る半導体装置の実装方法によれば、半導体装置の実装に伴う不具合発生率を低減できる。 According to the method of mounting a semiconductor device according to the present invention, it is possible to reduce the rate of occurrence of defects accompanying the mounting of the semiconductor device.
また、本発明に係る半導体装置のリペア方法によれば、半導体装置を交換することなく、半導体装置の半田接合部の不良を容易に修理することができる。 According to the method of repairing a semiconductor device according to the present invention, it is possible to easily repair a defect in a solder joint of the semiconductor device without replacing the semiconductor device.
また、半導体装置の貫通穴に充填部を備えた場合には、異物の侵入に起因する半田接合部の劣化を防止できる。 In addition, in the case where the filling portion is provided in the through hole of the semiconductor device, it is possible to prevent the deterioration of the solder joint portion due to the invasion of foreign matter.
また、貫通穴に固定プローブを備えた場合には、半田ボールの加熱装置の構成を簡素化できる。 In addition, when the fixed probe is provided in the through hole, the configuration of the solder ball heating device can be simplified.
また、貫通穴に固定プローブを備え、端部を基板側面に露出させた場合には、半導体基板を重ねて実装する3次元実装が可能になる。 In the case where the fixed probe is provided in the through hole and the end is exposed on the side surface of the substrate, three-dimensional mounting in which semiconductor substrates are stacked and mounted becomes possible.
≪第1の実施形態≫
<第1の実施形態に係る半導体装置の構造>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の上面(ヒートシンク2を備えた面)を概略的に示す平面図であり、図2は、図1の半導体装置をS2−S2線で切る面を概略的に示す断面図であり、図3は、図1の半導体装置の下面(半田ボール6を備えた面)を概略的に示す平面図である。また、図4は、図1の半導体装置の上面の貫通穴7付近を拡大して示す平面図であり、図5は、図1の半導体装置の端子8と半田ボール6の接合部を拡大して示す断面図である。
<< 1st Embodiment >>
<Structure of Semiconductor Device According to First Embodiment>
1, the upper surface of the semiconductor device according to a first embodiment of the present invention (the surface having the heat sink 2) is a plan view schematically illustrating, FIG. 2, the semiconductor device of FIG. 1 S 2 -S FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a surface cut by two lines, and FIG. 3 is a plan view schematically showing a lower surface (a surface provided with solder balls 6) of the semiconductor device of FIG. FIG. 4 is an enlarged plan view showing the vicinity of the through
図1から図3までに示されるように、第1の実施形態に係る半導体装置は、電気的配線回路が形成された基板1を有する。基板1は、積層された複数枚(図2には3枚の場合を示す。)の絶縁基板11,12,13と、これら絶縁基板11,12,13の間に挟まれた配線層14とを有する。ただし、絶縁基板の枚数は3枚に限定されず、絶縁基板の形状も四角形に限定されない。
As shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor device according to the first embodiment has a
また、図1から図3までに示されるように、第1の実施形態に係る半導体装置は、基板1の上面1c(図2における上側の面)の中央開口部1a周辺に接着剤で接着された銅板等からなるヒートスラグ2と、ヒートスラグ2に接着剤で接着されたICチップ3と、ICチップ3と基板1の配線とを電気的に接続(即ち、ワイヤーボンド)する金属細線4と、ICチップ3及び金属細線4を封止するエポキシ樹脂等の封止体5と、基板1の下面1b(図2における下側の面)に格子状に配列された外部端子としての複数の半田ボール6とを有する。このように、第1の実施形態に係る半導体装置は、放熱性を向上させたキャビティダウン型の構造を持つ。ただし、半導体装置の構造は、キャビティアップ型等のような他の構造であってもよい。また、半田ボール6の配列及び数も、図示のものに限定されない。
As shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor device according to the first embodiment is bonded to the periphery of the
さらに、図1から図5までに示されるように、第1の実施形態に係る半導体装置は、基板1の上面1cと下面1bとを繋ぐように、基板1に形成された貫通穴7と、基板1の下面1bの端子8に接続され、貫通穴7の内表面に備えられた配線層9とを有する。貫通穴7は、金型を用いた打ち抜き加工又はドリルによるミーリング加工により形成される。端子8は、例えば、下層(基板1側)から上層に向けてCu層、Ni層、Au層を順に積層させた構造を持つ。配線層9は、例えば、メッキ工程によって形成されたCu配線層である。また、図5に示されるように、半田ボール6は、端子8に融着されており、基板1の下面1b上に貫通穴7を覆うように配置されている。なお、半田ボール6と端子8との融着は、端子8上に活性剤(フラックス)を塗布し、それに半田ボール8を重ね、加熱するという手順で実行される。
Further, as shown in FIGS. 1 to 5, the semiconductor device according to the first embodiment has a through
なお、図には、貫通穴7が基板1の表面に垂直な方向に延びている場合を示しているが、貫通穴7の方向を基板1の表面に対して傾斜させることも可能である。貫通穴7の方向及び形状は、後述する加熱装置の加熱プローブが貫通穴7を通して半田ボール6に接触可能なものであれば、いかなる方向及び形状であってもよい。
Although the drawing shows a case where the through-
<第1の実施形態に係る半導体装置のリペア方法>
図6から図8までは、プリント回路としてのマザーボード21に搭載された第1の実施形態に係る半導体装置のリペア工程(その1〜3)を示す断面図である。また、図9(a)及び(b)のそれぞれは、リペア工程を実施する前と後の半田ボール6の状態を示す説明図である。
<Repair method of semiconductor device according to first embodiment>
FIGS. 6 to 8 are cross-sectional views illustrating repair steps (Nos. 1 to 3) of the semiconductor device according to the first embodiment mounted on the
第1の実施形態に係るリペア方法が適用される半導体装置は、図6に示されるように、マザーボード21の端子(図9の符号22)に半導体装置の半田ボール6を重ね、融着させたものである。融着の方法は、例えば、図27に示される従来の方法、後述する図11から図13までによって説明される実装方法のいずれでもよい。リペアの実施対象となる半導体装置は、製造段階における性能試験において不合格判定された半導体装置と、製品として出荷した後に不具合が発生した半導体装置とがある。
As shown in FIG. 6, in the semiconductor device to which the repair method according to the first embodiment is applied, the
第1の実施形態に係るリペア方法においては、図6に示されるような、半田ボール6を加熱するための加熱装置を使用する。加熱装置は、加熱プローブ41の端部41bを保持する発熱部42と、発熱部42を水平方向に移動及び垂直方向に移動(昇降)させるを移動機構43とを有する。加熱プローブ41は、熱伝導性が良好で、半田ボール6との濡れ性が良好な材料で構成される。好適な材料としては、銅、銀、白金等の金属、Zr−Cu、Fe−Cu、Ni−Cu等の銅合金、42アロイ(42%Ni―Fe)等の鉄合金等がある。また、加熱プローブ41の先端は、図6に符号41aで示されるように、鋭角に形成されているが、先端を球状又は平坦に形成してもよい。
In the repair method according to the first embodiment, a heating device for heating the
第1の実施形態に係るリペア方法は以下のとおりである。先ず、図6に示される加熱装置の加熱プローブ41を加熱し(180℃〜350℃程度の範囲内の所定温度であり、半田ボール6の組成等によって異なる。また、通常は、約240℃である。)を、半導体装置の貫通穴7の上部から下降させて、貫通穴7に挿入し、図7に示されるように、半田ボール6に突き刺して、半田ボール6を溶融させる。その後、図8に示されるように、加熱装置の加熱プローブ41を半田ボール6から抜き出し、半田ボール6を凝固させる。なお、このリペア工程において、図27に示されるように、ホットプレート131及びエアブロー132の少なくとも一方を併用してもよい。
リ The repair method according to the first embodiment is as follows. First, the
このリペア工程により、図9(a)に示されるような半田ボール6の金属間化合物層6aが破壊されて、図9(b)に示されるように金属間化合物層が消滅した半田接合部となる。このため、脆い金属間化合物層6aの存在に起因する半田ボール6と端子8又は22との接触不良が解消される。
By this repair process, the
なお、加熱プローブ41の突き刺し及び抜き出しによって、半田ボール6の半田量が減少する場合には、加熱プローブ41の挿入前に貫通穴7の上部からから粒状又は溶融した半田材料を追加してもよい。
When the solder amount of the
以上説明したように、第1の実施形態に係るリペア方法によれば、半導体装置を新しい半導体装置に交換することなく、半導体装置の半田ボール6の接合部の不良箇所を容易に修理することができる。また、加熱プローブ41は、半田ボール6のみを加熱するので、他の部分(特に、ICチップ3)に悪影響を与えることがない。
As described above, according to the repair method according to the first embodiment, it is possible to easily repair a defective portion of the joint portion of the
<第1の実施形態に係る半導体装置の実装方法>
図10は、第1の実施の形態に係る実装方法が適用される半導体装置を概略的に示す断面図である。
<Method of Mounting Semiconductor Device According to First Embodiment>
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device to which the mounting method according to the first embodiment is applied.
図10に示されるように、第1の実施形態に係る実装方法が適用される半導体装置は、基板1の端子8上にフラックスを塗布し、その上に半田ボール6を置き、加熱炉(図示せず)を通過させて半田ボール6の表面を部分的に溶融させて、半田ボール6を端子8に融着させたものである。
As shown in FIG. 10, in the semiconductor device to which the mounting method according to the first embodiment is applied, a flux is applied on the
図11から図13までは、第1の実施形態に係る半導体装置をマザーボード21に実装する工程(その1〜3)を示す断面図である。
FIGS. 11 to 13 are cross-sectional views showing steps (Nos. 1 to 3) of mounting the semiconductor device according to the first embodiment on the
第1の実施形態に係る半導体装置の実装方法においては、上記リペア方法で使用したものと同じ加熱装置を使用する。第1の実施形態に係る実装方法は、以下のとおりである。先ず、図11に示されるように、マザーボード21の端子上にフラックス(図示せず)を塗布し、次に、半田ボール6がマザーボード21のフラックスが塗布された端子上に載るように、図10の半導体装置をマザーボード21上に置く。次に、加熱装置の加熱プローブ41を加熱し(180℃〜350℃程度の範囲内の所定温度であり、半田ボール6の組成等によって異なる。また、通常は、約240℃である。)を、半導体装置の貫通穴7の上部から下降させて、貫通穴7に挿入し、図12に示されるように、半田ボール6に突き刺して、半田ボール6を溶融させる。その後、図13に示されるように、加熱装置の加熱プローブ41を半田ボール6から抜き出し、半田ボール6を凝固させる。以上の工程により、半田ボール6は、マザーボード21の端子に半田付けされる。なお、この実装工程において、図27に示されるように、ホットプレート131及びエアブロー132の少なくとも一方を併用してもよい。
In the semiconductor device mounting method according to the first embodiment, the same heating device as that used in the repair method is used. The mounting method according to the first embodiment is as follows. First, as shown in FIG. 11, a flux (not shown) is applied to the terminals of the
なお、加熱プローブ41の突き刺し及び抜き出しによって、半田ボール6の半田量が減少する場合には、加熱プローブ41の挿入前に貫通穴7の上部からから粒状又は溶融した半田材料を追加してもよい。
When the solder amount of the
以上説明したように、第1の実施形態に係る実装方法によれば、加熱プローブ41は、半田ボール6のみを加熱するので、他の部分(特に、ICチップ3)に悪影響を与えることがない。このため、半導体装置の不具合発生率を低減させることができる。
As described above, according to the mounting method according to the first embodiment, since the
<第1の実施形態の変形例>
図14は、半導体装置の貫通穴7にジェル状樹脂を充填した充填部15を設けた第1の実施形態の変形例を示す断面図である。ジェル状樹脂としては、シリコーン系樹脂(例えば、東レ社製「JCR6110」)やポリイミド系樹脂(例えば、日立化成社製「PIX8200」)を用いることができる。充填部15は、貫通穴7の上部開口部からジェル状樹脂を注入することによって形成される。図14に示すように、貫通穴7内に充填部15を設けることによって、端子8や、半田ボール6の接合部の腐食等に起因する不具合や、外部からの異物(ゴミ等)の侵入に起因する不具合の発生を無くすることができる。
<Modification of First Embodiment>
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment in which the filling
なお、図14に示される半導体装置のリペア工程においては、加熱プローブ41を充填部15に突き刺し、半田ボール6まで到達させ、半田ボール6にプローブ41を突き刺し、その後、加熱プローブ41を抜き出す。このリペア工程によってジェル状樹脂が減少した場合には、貫通穴7の開口部からジェル状樹脂を補充する。
In the repairing process of the semiconductor device shown in FIG. 14, the
≪第2の実施形態≫
図15は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置に関するものであり、同図(a)は、半導体装置の貫通穴付近を概略的に示す断面図であり、同図(b)は、貫通穴付近を拡大して示す平面図である。
<< 2nd Embodiment >>
FIGS. 15A and 15B relate to a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 15A is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of a through hole of the semiconductor device, and FIG. FIG. 4 is an enlarged plan view showing the vicinity of a through hole.
第2の実施形態に係る半導体装置は、貫通穴7内に、貫通穴7を半円柱状にする電極部材16を備えた点のみが、上記第1の実施形態の半導体装置と相違する。電極部材16の形成方法としては、半円柱状の貫通穴を有する部材を製造して、基板1に形成された貫通穴に差し込む方法がある。第2の実施形態の半導体装置によれば、半田ボール6と電極部材16とが接合されるので、接合面積が増加し、半田ボール6の接続強度が確保できる。その結果、半田ボール6の亀裂や剥がれが生じにくくなる。
The semiconductor device according to the second embodiment is different from the semiconductor device according to the first embodiment only in that the semiconductor device according to the second embodiment is provided with an
第2の実施形態に係る半導体装置のリペア方法及び実装方法は、上記第1の実施形態の方法と同じである。なお、上記以外の点においては、第2の実施形態は、上記第1の実施形態と同じである。 リ The repair method and the mounting method of the semiconductor device according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment. Except for the above points, the second embodiment is the same as the first embodiment.
図16は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の変形例に関するものであり、同図(a)は、半導体装置の貫通穴付近を概略的に示す断面図であり、同図(b)は、貫通穴付近を拡大して示す平面図である。 FIG. 16 relates to a modification of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 16A is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of a through hole of the semiconductor device. (b) is an enlarged plan view showing the vicinity of the through hole.
図16の半導体装置は、半円柱状の貫通穴7にジェル状樹脂を充填した充填部17を設けた点のみが、上記図15の半導体装置と相違する。なお、充填部17の材質及び役割は、上記第1の実施形態の充填部15と同じである。
半導体 The semiconductor device of FIG. 16 differs from the semiconductor device of FIG. 15 only in that a filling
≪第3の実施形態≫
図17は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置に関するものであり、同図(a)は、貫通穴付近を概略的に示す断面図であり、同図(b)は、基板1の端子31を示す平面図である。
<< 3rd Embodiment >>
FIGS. 17A and 17B relate to a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 17A is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of a through hole, and FIG. 3 is a plan view showing a
第3の実施形態に係る半導体装置は、端子31の開口部31aを半円状にした点のみが、上記第1の実施形態の半導体装置と相違する。第3の実施形態の半導体装置によれば、半田ボール6と端子31とが接合されるので、接合面積が増加し、半田ボール6の接続強度が確保できる。その結果、半田ボール6の亀裂や剥がれが生じにくくなる。
The semiconductor device according to the third embodiment is different from the semiconductor device according to the first embodiment only in that the
第3の実施形態に係る半導体装置のリペア方法及び実装方法は、上記第1の実施形態の方法と同じである。なお、上記以外の点においては、第3の実施形態は、上記第1の実施形態と同じである。 リ The repair method and the mounting method of the semiconductor device according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment. Except for the above, the third embodiment is the same as the first embodiment.
また、図17の半導体装置の貫通穴7にジェル状樹脂を充填した充填部を設けてもよい。
Also, a filling portion filled with a gel resin may be provided in the through
≪第4の実施形態≫
図18は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置に関するものであり、同図(a)は、貫通穴付近を概略的に示す断面図であり、同図(b)は、基板1の端子32を示す平面図である。
<< 4th Embodiment >>
FIGS. 18A and 18B relate to a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 18A is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of a through hole, and FIG. 3 is a plan view showing the
第4の実施形態に係る半導体装置は、端子32の開口部32aを、貫通穴7の中心と同心に配置され、かつ、貫通穴7の内径よりも小径にした点のみが、上記第1の実施形態の半導体装置と相違する。第4の実施形態の半導体装置によれば、半田ボール6と端子32とが接合されるので、接合面積が増加し、半田ボール6の接続強度が確保できる。その結果、半田ボール6の亀裂や剥がれが生じにくくなる。また、加熱プローブ41を半田ボール6に突き刺すときに、端子32の開口部32aにより半田ボール6の中心に加熱プローブ41がガイドされるので、半田ボール6を均一に加熱することができ、実装工程後又はリペア工程後における接合状態を良好にすることができる。また、開口部32aを貫通穴7側を大径にし、半田ボール6側を小径にしたテーパー状に形成してもよく、この場合には、加熱プローブ41の挿入のための位置決めが容易になる。
The semiconductor device according to the fourth embodiment is different from the first embodiment only in that the
第4の実施形態に係る半導体装置のリペア方法及び実装方法は、上記第1の実施形態の方法と同じである。なお、上記以外の点においては、第4の実施形態は、上記第1の実施形態と同じである。 リ The repair method and the mounting method of the semiconductor device according to the fourth embodiment are the same as the method of the first embodiment. Except for the above points, the fourth embodiment is the same as the first embodiment.
また、図18の半導体装置の貫通穴7にジェル状樹脂を充填した充填部を設けてもよい。
Also, a filling portion filled with a gel resin may be provided in the through
≪第5の実施形態≫
図19は、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置に関するものであり、同図(a)は、貫通穴付近を概略的に示す断面図であり、同図(b)は、基板1の端子33を示す平面図である。
<< 5th Embodiment >>
FIGS. 19A and 19B relate to a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 19A is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of a through hole, and FIG. 3 is a plan view showing a
第5の実施形態に係る半導体装置は、図19(b)に示されるように、端子33が十字形部33aを有し、4個の扇形開口部33bを形成している点のみが、上記第1の実施形態の半導体装置と相違する。第5の実施形態に係る半導体装置によれば、半田ボール6と端子33とが接合されるので、接合面積が増加し、半田ボール6の接続強度が確保できる。また、端子と半田ボール6の接合部の形状が点対称となり、接合部の接続強度が安定する。その結果、半田ボール6の亀裂や剥がれが生じにくくなる。
The semiconductor device according to the fifth embodiment is different from the semiconductor device according to the fifth embodiment only in that the terminal 33 has a
第5の実施形態に係る半導体装置のリペア方法及び実装方法は、上記第1の実施形態の方法と同じである。加熱プローブ41は、開口部33bを通して半田ボール6に突き刺す。なお、上記以外の点においては、第5の実施形態は、上記第1の実施形態と同じである。
リ The repair method and the mounting method of the semiconductor device according to the fifth embodiment are the same as those of the first embodiment. The
また、図19の半導体装置の貫通穴7にジェル状樹脂を充填した充填部を設けてもよい。
In addition, a filling portion filled with a gel resin may be provided in the through
≪第6の実施形態≫
図20は、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置を概略的に示す断面図である。
<< Sixth Embodiment >>
FIG. 20 is a sectional view schematically showing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.
第6の実施形態に係る半導体装置は、図20に示されるように、貫通穴7内に、一端を半田ボール6に接触させ、他端を外部の加熱装置の発熱部51に接触可能なように上面1c上に突出させた半田ボール加熱用の熱伝導部材(固定プローブ)44を備えた点のみが、上記第1の実施形態の半導体装置と相違する。固定プローブ44は、貫通穴7に差し込んだ後に、研磨工程により同じ高さに揃えられる。固定プローブ44は、熱伝導性が良好で、半田ボール6との濡れ性が良好な材料で構成される。好適な材料としては、銅、銀、白金等の金属、Zr−Cu、Fe−Cu、Ni−Cu等の銅合金、42アロイ(42%Ni―Fe)等の鉄合金等がある。
As shown in FIG. 20, the semiconductor device according to the sixth embodiment has one end in contact with the
第6の実施形態に係る半導体装置のリペア方法及び実装方法は、加熱装置の発熱体51(例えば、板状)を加熱してから固定プローブ44の端部44aに接触させて(又は接触してから加熱して)半田ボール6を加熱し、加熱装置の発熱体51を、固定プローブ44の端部44aから離して(又は発熱を停止させて)に半田ボール6を冷却することによって実行される。第6の実施形態によれば、半田ボール6を均一に加熱することができる。なお、この実装工程において、図27に示されるように、ホットプレート131及びエアブロー132の少なくとも一方を併用してもよい。また、実装工程においては、半田ペースト(微小な粒状の半田と活性剤(フラックス)とから構成される)をマザーボードの端子上に塗布し、その上に半田ボール6を置き、加熱装置の発熱体51による固定プローブ44の加熱を行う。
The repair method and the mounting method of the semiconductor device according to the sixth embodiment are such that the heating element 51 (for example, a plate) of the heating device is heated and then brought into contact with (or in contact with) the
また、上記以外の点においては、第6の実施形態は、上記第1の実施形態と同じである。 Other than the above, the sixth embodiment is the same as the first embodiment.
また、図20の半導体装置の貫通穴7の隙間にジェル状樹脂を充填した充填部を設けてもよい。
In addition, a filling portion filled with a gel resin may be provided in the gap between the through
図21は、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の変形例を概略的に示す断面図である。 FIG. 21 is a sectional view schematically showing a modification of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.
図21の半導体装置は、固定プローブ45の端部45aが基板1の表面1cを同じ高さである点のみが、上記図20の半導体装置と相違する。この場合には、加熱装置の発熱部52に固定プローブ45の端部45aに接触できる凸部を備えればよい。
半導体 The semiconductor device of FIG. 21 differs from the semiconductor device of FIG. 20 only in that the
図22は、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の変形例を概略的に示す断面図である。 FIG. 22 is a sectional view schematically showing a modification of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.
図22の半導体装置は、固定プローブ46の端部46aが基板1の表面1cより低くなっている点のみが、上記図20の半導体装置と相違する。この場合には、加熱装置の発熱部53に固定プローブ46の端部46aに接触できる凸部を備えればよい。
The semiconductor device of FIG. 22 differs from the semiconductor device of FIG. 20 only in that the
≪第7の実施形態≫
図23は、本発明の第7の実施形態に係る半導体装置を概略的に示す断面図である。
<< Seventh embodiment >>
FIG. 23 is a sectional view schematically showing a semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.
第7の実施形態に係る半導体装置は、図23に示されるように、基板1の下面1bと側面1dとを繋ぐように、基板1に形成された貫通穴60と、貫通穴内60に一端を半田ボール6に接触させ、他端を加熱装置の発熱部に接触可能なように側面1d付近に配置した半田ボール加熱用の熱伝導部材(固定プローブ)61とを有する点のみが、上記第1の実施形態の半導体装置と相違する。固定プローブ61の製造方法としては、基板1の製造段階において、板状の銅製部材を絶縁基板間に挟み込んでおく方法がある。固定プローブ61は、熱伝導性が良好で、半田ボール6との濡れ性が良好な材料で構成される。好適な材料としては、銅、銀、白金等の金属、Zr−Cu、Fe−Cu、Ni−Cu等の銅合金、42アロイ(42%Ni―Fe)等の鉄合金等がある。
As shown in FIG. 23, the semiconductor device according to the seventh embodiment has a through hole 60 formed in the
第7の実施形態に係る半導体装置のリペア方法及び実装方法は、加熱装置の発熱体(図示せず)を加熱してから固定プローブ61の端部61aに接触させて(又は接触してから加熱して)半田ボール6を加熱し、加熱装置の発熱体を、固定プローブ61の端部61aから離して(又は発熱を停止させて)に半田ボール6を冷却することによって実行される。第7の実施形態によれば、半田ボール6を均一に加熱することができる。また、図23の構造を高さ方向に重ねて実装する、いわゆる3次元実装が可能となる。なお、この実装工程において、図27に示されるように、ホットプレート131及びエアブロー132の少なくとも一方を併用してもよい。また、実装工程においては、半田ペースト(微小な粒状の半田と活性剤(フラックス)とから構成される)をマザーボードの端子上に塗布し、その上に半田ボール6を置き、加熱装置の発熱体51による固定プローブ61の加熱を行う。
The method for repairing and mounting the semiconductor device according to the seventh embodiment includes heating a heating element (not shown) of a heating device and then contacting (or heating after contacting) the
なお、上記以外の点においては、第7の実施形態は、上記第1の実施形態と同じである。 7Except for the points described above, the seventh embodiment is the same as the first embodiment.
また、図23の半導体装置の貫通穴7の隙間にジェル状樹脂を充填した充填部を設けてもよい。
In addition, a filling portion filled with a gel resin may be provided in the gap between the through
図24は、本発明の第7の実施形態に係る半導体装置の変形例を概略的に示す断面図である。 FIG. 24 is a sectional view schematically showing a modification of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.
図24の半導体装置は、固定プローブ62の端部62aが基板1の側面1dと同じ高さである点のみが、上記図23の半導体装置と相違する。この場合には、加熱装置の発熱部に固定プローブ62の端部62aに接触できる凸部を備えればよい。
半導体 The semiconductor device of FIG. 24 differs from the semiconductor device of FIG. 23 only in that the
図25は、本発明の第7の実施形態に係る半導体装置の変形例を概略的に示す断面図である。 FIG. 25 is a sectional view schematically showing a modification of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.
図25の半導体装置は、固定プローブ63の端部63aが基板1の側面1dより低くなっている点のみが、上記図23の半導体装置と相違する。この場合には、加熱装置の発熱部に固定プローブ63の端部63aに接触できる凸部を備えればよい。
半導体 The semiconductor device of FIG. 25 differs from the semiconductor device of FIG. 23 only in that the
1 基板
1a 中央開口部
1b 下面
1c 上面
1d 側面
2 ヒートスラグ
3 ICチップ
4 金属細線
5 封止体
6 半田ボール
6a 金属間化合物
7 貫通穴
8 基板の端子
9 配線層
11,12,13 絶縁基板
14 配線層
15,17 充填部
16 電極部材
21 マザーボード
22 マザーボードの端子
31,32,33 基板の端子
31a,32a,33b 端子の開口部
33a 十字形部
41 加熱プローブ
41a 加熱プローブの先端
41b 加熱プローブの端部
42 発熱体
43 移動機構
44,45,46 固定プローブ
44a,45a,46a 固定プローブの端部
51,52,53 発熱体
60 L字状の貫通穴
61,62,63 固定プローブ
61a,62a,63a 固定プローブの端部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
加熱装置の加熱プローブを前記第2の面側から前記貫通穴に挿入し、前記半田ボールに突き刺して、前記半田ボールを溶融させる工程と、
加熱装置の加熱プローブを前記半田ボールから抜き出して、前記半田ボールを凝固させる工程と
を有することを特徴とする半導体装置の実装方法。 A substrate having a first surface provided with terminals and a second surface opposite to the first surface, a semiconductor chip mounted on the substrate, the first surface and the second surface; A first wiring layer connected to the terminal, the first wiring layer provided on the inner surface of the through hole, the first wiring layer connected to the terminal, and the first surface on the first surface. A semiconductor device having a solder ball provided so as to cover the through hole, so that the solder ball rests on a terminal of the printed board, and placing the semiconductor device on the printed board;
Inserting a heating probe of a heating device into the through hole from the second surface side, piercing the solder ball, and melting the solder ball;
Extracting a heating probe of a heating device from the solder ball to solidify the solder ball.
加熱装置により前記熱伝導部材を加熱して、前記半田ボールを溶融させる工程と、
加熱装置による前記熱伝導部材の加熱を停止して、前記半田ボールを凝固させる工程と
を有することを特徴とする半導体装置の実装方法。 A substrate having a first surface provided with terminals and a second surface opposite to the first surface, a semiconductor chip mounted on the substrate, the first surface and the second surface; And a solder ball connected to the terminal and provided on the first surface so as to cover the through hole, and formed in the through hole, and A semiconductor device having a heat conducting member disposed near the second surface such that one end is in contact with the solder ball and the other end is in contact with a heat generating portion of an external heating device. Placing on the printed board so as to be placed on the terminals of the board,
Heating the heat conductive member by a heating device, and melting the solder ball;
Stopping the heating of the heat conducting member by a heating device to solidify the solder balls.
加熱装置の加熱プローブを前記第2の面側から前記貫通穴に挿入し、前記半田ボールに突き刺して、前記半田ボールを溶融させる工程と、
加熱装置の加熱プローブを前記半田ボールから抜き出して、前記半田ボールを凝固させる工程と
を有することを特徴とする半導体装置のリペア方法。 A substrate having a first surface provided with terminals and a second surface opposite to the first surface, a semiconductor chip mounted on the substrate, the first surface and the second surface; A first wiring layer connected to the terminal, the first wiring layer provided on the inner surface of the through hole, the first wiring layer connected to the terminal, and the first surface on the first surface. A solder ball provided so as to cover the through-hole, a method for repairing the semiconductor device, wherein the solder ball is fused to a terminal of a printed circuit board,
Inserting a heating probe of a heating device into the through hole from the second surface side, piercing the solder ball, and melting the solder ball;
Extracting a heating probe of a heating device from the solder ball to solidify the solder ball.
加熱装置により前記熱伝導部材を加熱して、前記半田ボールを溶融させる工程と、
加熱装置による前記熱伝導部材の加熱を停止して、前記半田ボールを凝固させる工程と
を有することを特徴とする半導体装置のリペア方法。 A substrate having a first surface provided with terminals and a second surface opposite to the first surface, a semiconductor chip mounted on the substrate, the first surface and the second surface; And a solder ball connected to the terminal and provided on the first surface so as to cover the through hole, and formed in the through hole, and A heat conductive member disposed near the second surface such that one end is in contact with the solder ball and the other end is capable of contacting a heating portion of an external heating device. A method for repairing the semiconductor device, wherein the solder balls are fused to terminals,
Heating the heat conductive member by a heating device, and melting the solder ball;
Stopping the heating of the heat conducting member by a heating device to solidify the solder balls.
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