JP2633745C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本発明は、半導体装置を回路基板に実装する際の電極構造に関するものであり
、特にフェースダウンで実装してなる半導体装置用電極と実装体に関する。 【０００２】 【従来の技術】 従来、半導体装置の回路基板上への実装には半田付けがよく利用されていたが
、近年、半導体装置のパッケージの小型化と接続端子数の増加により、接続端子
間隔が狭くなり、従来の半田付け技術で対処することが次第に困難になってきた
。 【０００３】 そこで、最近では裸の半導体装置を回路基板上に直付けして実装面積の小型化
と効率的使用を図ろうとする方法が考案されてきた。 【０００４】 なかでも、半導体装置を回路基板に接続するに際し、あらかじめ半導体装置の
アルミ電極パッド上に密着金属や拡散防止金属の蒸着膜とこの上にメッキにより
形成した半田層とからなる電極構造を有する半導体装置を下向き（フェースダウ
ン）にして、高温に加熱して半田を回路基板の端子電極に融着する実装構造が、
接続後の機械的強度が強く、接続が一括にできることなどから有効な方法である
とされている。（例えば、工業調査会、１９８０年１月１５日発行、日本マイク
ロエレクトロニクス協会編、『ＩＣ化実装技術』） 以下図面を参照しながら、上述した従来の半導体装置の電極構造と実装構造の
一例について説明する。 【０００５】 （図３）は従来の半田バンプ電極を有する半導体装置の電極構造の概略説明図
であり、（図４）は上記半導体装置の実装構造の概略説明図である。 【０００６】 （図３）において、８は半導体装置のＩＣ基板であり、９はアルミ電極パッド
である。１０は密着金属膜であり、１１は拡散防止金属膜である。１２は半田突
起であり、１３はパッシベーション膜である。（図４）において、１４は回路基
板であり、１５は端子電極である。 【０００７】 以上のように構成された従来の半田バンプ電極を有する半導体装置の電極構造
と実装構造について、以下その概略を説明する。 【０００８】 まず、半導体装置のＩＣ基板８のアルミ電極パッド９上にＣｕなどの密着金属 膜１０およびＣｒなどの拡散防止金属膜１１を蒸着により形成する。その後、電
極部以外をフォトレジストで覆い、メッキ法により半田を拡散防止金属膜１１上
に析出させて半田リフローを行うことにより、半田突起１２を形成して（図３）
の半田バンプ電極を得る。 【０００９】 さらに、以上のようにして得た半田バンプ電極を有する半導体装置を、回路基
板１４の所定の位置に位置合わせを行ってフェースダウンで積載した後、２００
〜３００℃の高温に加熱して半田突起１２を溶融し、端子電極１５に融着するこ
とによって半導体装置の実装を行うものである。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】 しかしながら上記のような半田バンプ電極を有する半導体装置の電極構造や実
装構造においては、 １．半導体装置のアルミ電極パッド上に密着金属膜や拡散防止金属膜が必要で
、電極構造が複雑となり、汎用性に欠ける。 【００１１】 ２．高温に加熱して半田を溶融して端子電極と接続する際に、ＩＣ基板と回路
基板とのギャップを維持することが出来ないため、半田が広がって隣接とショー
トする危険がある。 などといった課題を有していた。 【００１２】 本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
半導体装置と回路基板とを容易に信頼性良く接続することのできる半導体装置の
電極構造と実装構造を提供することにある。 【００１３】 【課題を解決するための手段】 本発明は上記の課題を解決するため、フェースダウンで回路基板に実装する半
導体装置において、半導体装置のアルミ電極パッド部上に台座部と頂上部の２段
突起状のバンプ電極を備え、上記２段突起状のバンプ電極の頂上部にのみ無機接 合層を形成した電極構造を有し、かつ、半導体装置のアルミ電極パッド部上の２
段突起状のバンプ電極を無機接合層を介して回路基板上の端子電極に電気的に接
続する実装構造を有することを特徴として、信頼性の高い半導体装置の回路基板
への実装を実現しようとするものである。 【００１４】 【作用】 本発明は、半導体装置のアルミ電極パッド部上に直接形成した２段突起形状の
バンプ電極の頂上部にのみ無機接合層を形成した電極構造を有することにより、
半導体装置を回路基板の端子電極に接合する際に接合層が隣接とショートするこ
となく微細ピッチでの接合が可能となり、かつ、信頼性の高い半導体装置の実装
構造が実現できる。 【００１５】 【実施例】 以下、本発明の一実施例の半導体装置用電極と実装体について、図面を参照し
ながら説明する。 【００１６】 （図１）は、本発明の一実施例における半導体装置の電極構造の概略説明図で
あり、（図２）は、上記実施例の電極構造を有する半導体装置の実装構造の概略
説明図である。 【００１７】 （図１）において、１は半導体装置のＩＣ基板であり、２はアルミ電極パッド
である。３は台座部と頂上部からなる２段突起状のバンプ電極であり、４は２段
突起形状のバンプ電極の頂上部にのみ形成した半田接合層である。５はパッシベ
ーション膜である。（図２）において、６は回路基板であり、７は端子電極であ
る。 【００１８】 以上のように構成された半導体装置の電極構造と実装構造について、以下図面
を用いて説明する。 【００１９】 まず、半導体装置のＩＣ基板１のアルミ電極パッド２上に通常のワイヤボンデ
ィング技術と同様にＡｕワイヤの先端のＡｕボールを固着した後、Ａｕワイヤを
切断することにより台座部と頂上部を有する２段突起状のバンプ電極３を形成す
る。 【００２０】 その後、２段突起状のバンプ電極３の頂上部にのみ、半田接合層４を転写法や
印刷法によって形成する。この時、必要に応じて半田リフローを行う。 【００２１】 上記により、汎用の半導体装置のアルミ電極パッド２上に２段突起状のバンプ
電極３と半田接合層４からなる電極構造が容易に得られる。 【００２２】 本発明の半導体装置の電極構造は、上記した方法により、通常のワイヤボンデ
ィング装置で２段突起形状のバンプ電極を得ることが出来るため、通常のアルミ
電極パッドを有する汎用の半導体装置を用いることが可能となり、極めて汎用性
が高い。 【００２３】 さらに、以上のようにして得た電極構造を有する半導体装置を、回路基板６の
所定の位置に位置合わせを行ってフェースダウンで積載した後、２００〜３００
℃の高温に加熱して半田接合層４を溶融し、端子電極７に融着することによって
半導体装置の実装を行う。 【００２４】 この高温に加熱して半田接合層４を溶融して端子電極７と接続する際に、ＩＣ
基板１と回路基板６とのギャップを２段突起状のバンプ電極３により維持するこ
とが出来、かつ、頂上部にのみ半田接合層４を形成することが出来るため、半田
の広がりを規制することが可能となって隣接とショートする危険がなく、微細ピ
ッチでの接続が可能な半導体装置の実装構造が得られる。 【００２５】 本発明の半導体装置の実装構造は、上記した方法により、従来の半田バンプ電
極による実装構造では不可能であった半田の広がりの規制が２段突起状のバンプ 電極を用いることで可能となり、極めて安定で信頼性良く、かつ、高密度に半導
体装置を実装できる。 【００２６】 なお、本実施例では２段突起状のバンプ電極をワイヤボンディング装置を用い
て形成するとしたが、その形状が２段突起状であればメッキなど他の方法で形成
しても良い。 【００２７】 また、バンプ電極をＡｕからなるものとしたが、その材質はＡｕに限られる物
でなく、例えば、Ｃｕなど他の金属から形成しても良い。 【００２８】 さらに、２段突起状のバンプ電極の頂上部に形成する半田接合層は、半田ペー
ストを転写や印刷によって形成しても良い。 【００２９】 【発明の効果】 以上に説明したように、本発明の半導体装置用電極と実装体によれば、通常の
ワイヤボンディング装置で半導体装置のアルミ電極パッド部上に直接形成するこ
とができるため、汎用の半導体装置を用いることが可能となり、極めて汎用性が
高い。 【００３０】 さらに、２段突起形状のバンプ電極の頂上部にのみ無機接合層を形成した電極
構造を有することにより、半導体装置を回路基板の端子電極に接合する際に無機
接合層の広がりの規制が可能となり、無機接合層が隣接とショートすることなく
微細ピッチでの接合が可能な実装構造となり、極めて安定で信頼性良く、かつ、
高密度に半導体装置を実装できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の一実施例における半導体装置の電極の概略説明図である。 【図２】 本発明の一実施例の電極構造を有する半導体装置の実装体の概略説明図である
。 【図３】 従来の半田バンプ電極を有する半導体装置の電極の概略説明図である。 【図４】 従来の半田バンプ電極を有する半導体装置の実装体の概略説明図である。 【符号の説明】 １ 半導体装置のＩＣ基板 ２ アルミ電極パッド ３ ２段突起状のバンプ電極 ４ 半田接合層 ５ パッシベーション膜 ６ 回路基板 ７ 端子電極 ８ 半導体装置のＩＣ基板 ９ アルミ電極パッド １０ 密着金属膜 １１ 拡散防止金属膜 １２ 半田突起 １３ パッシベーション膜 １４ 回路基板 １５ 端子電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体装置を基板上の端子電極部にフェースダウンで実装した
   構成であって、 前記半導体装置の電極パッド部上にワイヤボンディング法により直接形成され
   た第１の突起部と、前記第１の突起部の上に形成され、かつ前記第１の突起部の
   前記電極パッド部と平行な断面積より小さな前記電極パッド部と平行な断面積を
   有する第２の突起部とからなる２段突起状のＡｕからなるバンプ電極と、 前記基板の端子電極部とは、 前記バンプ電極の第１の突起部を中心に２段突起状のバンプ電極上のみに実装
   前に形成された半田接合層を介して電気的に接続されており、 前記半田接合層は、実装後において、前記第２の突起部の周囲に保持されてい
   ることを特徴とする半導体装置の実装体。 【請求項２】 第１の突起部と第２の突起部と半田接合層よりなる電極構造で
   あって、 前記第１および第２の突起部は、ワイヤボンディング法により形成され、前記
   第２の突起部の水平面の断面積が前記第１の突起部の水平面の断面積より小さく
   、かつ前記第２の突起部が前記第１の突起部の上に形成されて２段突起状のＡｕ
   からなるバンプ電極を構成し、 前記半田接合層は、前記第１の突起部を中心に２段突起状のバンプ電極上のみ
   に形成されていることを特徴とする電極構造。