JP2709495B2 - 半導体素子接続方法 - Google Patents
半導体素子接続方法Info
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- H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子の接続方法に関するものである。
〔従来の技術〕 従来の半導体素子のフリップチップ接続の概略構造を
第５図に示す。図中の１は半導体素子,2は配線基板,3は
はんだバンプ,4は半導体素子１と配線基板２のそれぞれ
に設けられた電極であり、Ａ−Ａ′は半導体素子の中心
を示している。
第５図に示す。図中の１は半導体素子,2は配線基板,3は
はんだバンプ,4は半導体素子１と配線基板２のそれぞれ
に設けられた電極であり、Ａ−Ａ′は半導体素子の中心
を示している。
フリップチップ接続は、半導体素子１と配線基板２の
電極４との電気的接続を、はんだバンプ３を加熱溶融す
る一括接続で行えるので，ワイヤボンディング法に比べ
て作業性が優れている。又、ワイヤボンディング法及び
TAB（Tape Automated Bonding）法のように電極配置が
半導体素子の周辺に限定されないので、大幅に接続端子
数を増大できるという特徴をもっている。
電極４との電気的接続を、はんだバンプ３を加熱溶融す
る一括接続で行えるので，ワイヤボンディング法に比べ
て作業性が優れている。又、ワイヤボンディング法及び
TAB（Tape Automated Bonding）法のように電極配置が
半導体素子の周辺に限定されないので、大幅に接続端子
数を増大できるという特徴をもっている。
しかしながら、この接続構造では第６図に示すよう
に、温度変化が生じた場合半導体素子１と配線基板２と
の熱膨張係数の差による寸法ずれＢが発生し、はんだバ
ンプ３に剪断歪みを生じ接続信頼性が低下する。
に、温度変化が生じた場合半導体素子１と配線基板２と
の熱膨張係数の差による寸法ずれＢが発生し、はんだバ
ンプ３に剪断歪みを生じ接続信頼性が低下する。
剪断歪みは、はんだバンプ３と半導体素子１との中心
距離の増加とともに増大するため、はんだバンプ３の許
容し得る剪断歪み量からはんだバンプ３を配置できる領
域が制限され、多端子化ならびに大面積の半導体素子へ
の適用が困難であった。
距離の増加とともに増大するため、はんだバンプ３の許
容し得る剪断歪み量からはんだバンプ３を配置できる領
域が制限され、多端子化ならびに大面積の半導体素子へ
の適用が困難であった。
このはんだバンプの剪断歪みを低減させる手段とし
て、半導体素子と熱膨張係数の近い配線基板材料を用い
る方法が考えられるが、配線基板材料が制限されてしま
うという欠点がある。
て、半導体素子と熱膨張係数の近い配線基板材料を用い
る方法が考えられるが、配線基板材料が制限されてしま
うという欠点がある。
一方、ポリイミドフィルムで支持してはんだバンプを
重ねて多段バンプを形成し、剪断歪みを低減する方法
（特開昭62−293730号公報）が提案されている。
重ねて多段バンプを形成し、剪断歪みを低減する方法
（特開昭62−293730号公報）が提案されている。
しかしながら、前記の方法は、はんだバンプを積み重
ねるため、必要部材の増加、接続工数の増加に伴う価格
上昇という欠点がある。
ねるため、必要部材の増加、接続工数の増加に伴う価格
上昇という欠点がある。
又、第７図は金属バンプを圧力で当接させて電気的接
続を得る半導体素子接続構造である。第７図において、
半導体素子１と配線基板２のそれぞれの電極４上には金
属バンプ13が形成されている。この金属バンプ13には樹
脂５の硬化時の収縮力により圧力が加わり、金属バンプ
13同士が機械的に接触し電気的接続が得られる。
続を得る半導体素子接続構造である。第７図において、
半導体素子１と配線基板２のそれぞれの電極４上には金
属バンプ13が形成されている。この金属バンプ13には樹
脂５の硬化時の収縮力により圧力が加わり、金属バンプ
13同士が機械的に接触し電気的接続が得られる。
しかしながら、この接続構造では金属バンプ13の高さ
がバラツクと電気的接続が得られない箇所が生ずる。
又、樹脂５の熱膨張係数は金属バンプ13に比べて大きい
ため、温度変化が生じると圧力が弱まり、金属バンプ13
の接触が不安定になるので、接続信頼性に欠けるという
問題点があった。
がバラツクと電気的接続が得られない箇所が生ずる。
又、樹脂５の熱膨張係数は金属バンプ13に比べて大きい
ため、温度変化が生じると圧力が弱まり、金属バンプ13
の接触が不安定になるので、接続信頼性に欠けるという
問題点があった。
本発明は、上記に述べた半導体素子と配線基板の間に
発生する大きな剪断歪み，バンプ高さのバラツキ及び樹
脂との熱膨張係数の差による圧力変動に対して電気的接
続の信頼性が高く、しかも安価な半導体素子接続方法を
提供するものである。
発生する大きな剪断歪み，バンプ高さのバラツキ及び樹
脂との熱膨張係数の差による圧力変動に対して電気的接
続の信頼性が高く、しかも安価な半導体素子接続方法を
提供するものである。
本発明は、キャピラリーに挿通させた超弾性金属ワイ
ヤの先端にボールを形成し、前記ボールを被接合部の電
極に押圧接合するか、ウェッジ形のツールで超弾性金属
ワイヤを被接合部の電極に押圧接合した後、ワイヤを切
断して超弾性金属バンプを形成し、前記超弾性金属バン
プを介在させて電気的接続をすることを特徴とする半導
体素子接続方法である。
ヤの先端にボールを形成し、前記ボールを被接合部の電
極に押圧接合するか、ウェッジ形のツールで超弾性金属
ワイヤを被接合部の電極に押圧接合した後、ワイヤを切
断して超弾性金属バンプを形成し、前記超弾性金属バン
プを介在させて電気的接続をすることを特徴とする半導
体素子接続方法である。
本発明では、前述の課題を解決するために超弾性金属
を介在させた半導体素子接続方法を採用し、超弾性金属
ワイヤを用いてキャピラリーもしくはウェッジ形ツール
で、超弾性金属ボールもしく超弾性金属ワイヤを被接合
部の電極に押圧接合して形成した超弾性金属バンプを用
いるようにしたものである。
を介在させた半導体素子接続方法を採用し、超弾性金属
ワイヤを用いてキャピラリーもしくはウェッジ形ツール
で、超弾性金属ボールもしく超弾性金属ワイヤを被接合
部の電極に押圧接合して形成した超弾性金属バンプを用
いるようにしたものである。
このように形成した超弾性金属バンプは、超弾性特性
を向上させるために必要に応じて加熱・急冷等の熱処理
を施してもよい。
を向上させるために必要に応じて加熱・急冷等の熱処理
を施してもよい。
超弾性金属ワイヤに使用される超弾性金属材料として
は、例えばNi−Ti,Cu−Al−Ni,Au−Cd,Ag−Cd,Cu−Zn−
Al,Cu−Zn−Sn,Cu−Sn,Fe−Pt,Fe−Pd,In−Tl,Ni−Al等
が用いられ、弾性変形として0.5％以上の伸びを示す超
弾性金属材料を使用することが望ましい。
は、例えばNi−Ti,Cu−Al−Ni,Au−Cd,Ag−Cd,Cu−Zn−
Al,Cu−Zn−Sn,Cu−Sn,Fe−Pt,Fe−Pd,In−Tl,Ni−Al等
が用いられ、弾性変形として0.5％以上の伸びを示す超
弾性金属材料を使用することが望ましい。
前述の超弾性金属バンプを用いて半導体素子の接続を
行えば、半導体素子の発熱や周囲の温度変化による熱歪
みを超弾性金属が受け、繰り返しの歪みに対しても弾性
範囲で変形を繰り返すことにより柔軟に対応でき、電気
的接続の信頼性向上が可能となる。
行えば、半導体素子の発熱や周囲の温度変化による熱歪
みを超弾性金属が受け、繰り返しの歪みに対しても弾性
範囲で変形を繰り返すことにより柔軟に対応でき、電気
的接続の信頼性向上が可能となる。
以下、本発明の内容を実施例により具体的に説明す
る。
る。
実施例１ 第１図は本発明の実施例を示すための超弾性金属バン
プ形成工程を示す断面図である。第１図において、21は
半導体素子,22は電極,23はキャピラリー,24は超弾性金
属ワイヤ,25は超弾性金属ボール,26は超弾性金属バンプ
である。
プ形成工程を示す断面図である。第１図において、21は
半導体素子,22は電極,23はキャピラリー,24は超弾性金
属ワイヤ,25は超弾性金属ボール,26は超弾性金属バンプ
である。
超弾性金属ワイヤ24にはワイヤ径25μｍのCu−14wt％
Al−4wtNiを用いて、第１図（ａ）に示すようにキャピ
ラリー23に挿通し、前記ワイヤ24の先端に窒素ガスを吹
き付けながら放電加工による超弾性金属ボールを形成し
た。
Al−4wtNiを用いて、第１図（ａ）に示すようにキャピ
ラリー23に挿通し、前記ワイヤ24の先端に窒素ガスを吹
き付けながら放電加工による超弾性金属ボールを形成し
た。
その後第１図（ｂ）に示すように、キャピラリー23を
半導体素子21の電極22上に降下させ、超音波及び荷重を
かけて超弾性金属ボール25を電極22に接合した。この時
半導体素子21は180℃に加熱し雰囲気は窒素ガスで不活
性化した。
半導体素子21の電極22上に降下させ、超音波及び荷重を
かけて超弾性金属ボール25を電極22に接合した。この時
半導体素子21は180℃に加熱し雰囲気は窒素ガスで不活
性化した。
この後第１図（ｃ）に示すように、キャピラリー23を
上昇してワイヤ24を切断して超弾性金属バンプ26を半導
体素子21上の電極22に形成した。
上昇してワイヤ24を切断して超弾性金属バンプ26を半導
体素子21上の電極22に形成した。
以上の工程を繰り返して半導体素子21の総ての電極22
に超弾性金属バンプ26を形成した。
に超弾性金属バンプ26を形成した。
次に第２図に示すように、半導体素子21の超弾性金属
バンプ26を基板27上の電極28に位置合わせして樹脂29を
供給し、総ての超弾性金属バンプ26と電極28が接触する
ように半導体素子21を押圧して樹脂29を硬化した。又、
接続手段としては、樹脂による加圧力の保持に代わり板
バネ等の加圧方法を用いても良い。
バンプ26を基板27上の電極28に位置合わせして樹脂29を
供給し、総ての超弾性金属バンプ26と電極28が接触する
ように半導体素子21を押圧して樹脂29を硬化した。又、
接続手段としては、樹脂による加圧力の保持に代わり板
バネ等の加圧方法を用いても良い。
上記の半導体素子接続方法により、総ての超弾性金属
バンプ26と電極28は電気的接続が得られ、本超弾性金属
バンプは７％の弾性歪を示し０〜150℃,1000回の温度サ
イクル試験においても断線することなく良好な接続信頼
性を示した。
バンプ26と電極28は電気的接続が得られ、本超弾性金属
バンプは７％の弾性歪を示し０〜150℃,1000回の温度サ
イクル試験においても断線することなく良好な接続信頼
性を示した。
実施例2. 第３図は本発明の実施例２を示すための超弾性金属バ
ンプ形成工程を示す断面図である。第３図において、33
はウェッジ形のツール,34は超弾性金属ワイヤ,35は超弾
性金属バンプ,37は基板、38は基板37上の電極である。
ンプ形成工程を示す断面図である。第３図において、33
はウェッジ形のツール,34は超弾性金属ワイヤ,35は超弾
性金属バンプ,37は基板、38は基板37上の電極である。
超弾性金属ワイヤ34にはワイヤ径25μｍのCu−14wt％
Al−4wt％Niを用いて、第３図（ａ）に示すようにツー
ル33にセットされたワイヤ34を基板37の電極38上に降下
させ、超音波及び荷重をかけてワイヤ34を電極38に接合
した。
Al−4wt％Niを用いて、第３図（ａ）に示すようにツー
ル33にセットされたワイヤ34を基板37の電極38上に降下
させ、超音波及び荷重をかけてワイヤ34を電極38に接合
した。
この後第３図（ｂ）に示すように、ツール33を上昇し
てワイヤ34を切断して超弾性金属バンプ35を基板37上の
電極38に形成した。
てワイヤ34を切断して超弾性金属バンプ35を基板37上の
電極38に形成した。
以上の工程を繰り返して基板37の所定の位置の電極38
に超弾性金属バンプ35を形成した。
に超弾性金属バンプ35を形成した。
次に第４図に示すように、基板37の超弾性金属バンプ
35を半導体素子31の電極32に位置合わせして樹脂39を供
給し、総ての超弾性金属バンプ35と電極32が接触するよ
うに半導体素子31を押圧して樹脂39を硬化した。又、接
続手段としては、樹脂による加圧力の保持に代わり板バ
ネ等の加圧方法を用いても良い。
35を半導体素子31の電極32に位置合わせして樹脂39を供
給し、総ての超弾性金属バンプ35と電極32が接触するよ
うに半導体素子31を押圧して樹脂39を硬化した。又、接
続手段としては、樹脂による加圧力の保持に代わり板バ
ネ等の加圧方法を用いても良い。
上記の半導体素子接続方法により、総ての超弾性金属
バンプ35と電極32は電気的接続が得られ、本実施例によ
る超弾性金属バンプは７％の弾性歪を示し、０〜150℃,
1000回の温度サイクル試験においても断線することなく
良好な接続信頼性を示した。
バンプ35と電極32は電気的接続が得られ、本実施例によ
る超弾性金属バンプは７％の弾性歪を示し、０〜150℃,
1000回の温度サイクル試験においても断線することなく
良好な接続信頼性を示した。
以上述べた本発明のキャピラリーもしくはウェッジ形
ツールで、超弾性金属ボールもしくは超弾性金属ワイヤ
を被接続部の電極に押圧接合して超弾性金属バンプを形
成し、この超弾性金属を介して半導体素子と基板の接続
を行えば、半導体素子の発熱や周囲の温度変化で歪みが
生じても超弾性金属が弾性範囲で変形し応力を吸収する
ので、半導体素子の電気的接続の信頼性向上が図れ、か
つ安価に超弾性金属バンプを形成することが可能とな
る。
ツールで、超弾性金属ボールもしくは超弾性金属ワイヤ
を被接続部の電極に押圧接合して超弾性金属バンプを形
成し、この超弾性金属を介して半導体素子と基板の接続
を行えば、半導体素子の発熱や周囲の温度変化で歪みが
生じても超弾性金属が弾性範囲で変形し応力を吸収する
ので、半導体素子の電気的接続の信頼性向上が図れ、か
つ安価に超弾性金属バンプを形成することが可能とな
る。
第１図〜第４図は本発明に係わる半導体素子の接続方法
を説明するための断面図を示し、第５図〜第７図は従来
のバンプによる半導体素子の接続方法を説明するための
断面図を示す。 1,21,31……半導体素子、2,27,37……基板、３……はん
だバンプ、13……金属バンプ、4,22,28,32,38……電
極、5,29,39……樹脂、23……キャピラリー、24,34……
超弾性金属ワイヤ、25……超弾性金属ボール、33……ウ
ェッジ形ツール、26,35……超弾性金属バンプ。
を説明するための断面図を示し、第５図〜第７図は従来
のバンプによる半導体素子の接続方法を説明するための
断面図を示す。 1,21,31……半導体素子、2,27,37……基板、３……はん
だバンプ、13……金属バンプ、4,22,28,32,38……電
極、5,29,39……樹脂、23……キャピラリー、24,34……
超弾性金属ワイヤ、25……超弾性金属ボール、33……ウ
ェッジ形ツール、26,35……超弾性金属バンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大関 芳雄 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新 日本製鐵株式會社第１技術研究所内 (72)発明者 渡辺 敬介 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 金森 孝史 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 井口 泰男 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−137240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−163919（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−192125（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−180036（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−185050（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206124（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】キャピラリーに挿通させた超弾性金属ワイ
ヤの先端にボールを形成し、前記ボールを被接合部の電
極に押圧接合した後、ワイヤを切断して超弾性金属バン
プを形成し、前記超弾性金属バンプを介在させて電気的
接続をすることを特徴とする半導体素子接続方法。 - 【請求項２】ウェッジ形のツールで超弾性金属ワイヤを
被接合部の電極に押圧接合した後、ワイヤを切断して超
弾性金属バンプを形成し、前記超弾性金属バンプを介在
させて電気的接続をすることを特徴とする半導体素子接
続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027301A JP2709495B2 (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体素子接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027301A JP2709495B2 (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体素子接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206137A JPH02206137A (ja) | 1990-08-15 |
| JP2709495B2 true JP2709495B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=12217270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1027301A Expired - Fee Related JP2709495B2 (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体素子接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2709495B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521523A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-01-29 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体装置実装用基板 |
-
1989
- 1989-02-06 JP JP1027301A patent/JP2709495B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02206137A (ja) | 1990-08-15 |
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