JPH04134845U - はんだ接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＩＣを基板にはんだバンプ接合する際に、は
んだがＩＣのエッジ等に付着することを防止する。 【構成】 基板２の一面にはんだ接合パッド３を形成す
るとともに、基板２の他面よりはんだ接合パッド３に至
るはんだ接合用孔部６を穿設し、基板２の他面よりはん
だ接合用孔部６にＩＣ１のはんだバンプ部５をはめ込む
ことにより、ＩＣ１を基板２にはんだバンプ接合するこ
とを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は半導体装置に関し、特に半導体装置のはんだ接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の技術について図５を参照して説明する。

【０００３】 図５に示すように、はんだバンプ付ＩＣ（以下、単にＩＣと記す）１をフレキ シブルプリント配線板（以下、ＦＰＣと記す）２のはんだ接合パッド３にはんだ 接合する場合、ＩＣ１はＦＰＣ２のはんだ接合パッド側から対向させて位置合わ せし、ＩＣ１の背面側からツール加熱を行い、ＩＣ１のはんだバンプ４を熔融さ せＩＣはんだバンプ４とＦＰＣのはんだ接合パッド３とをはんだ接合していた。

【０００４】 図中、５はＩＣの電気的接続部の銅スタッド（はんだバンプ、以下銅スタッド と記す）である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、この場合、図５のＡ部に示すように熔融した余分のはんだ４が、Ｉ Ｃ１のエッジやあるいは隣接する他のはんだ接合パッド３に極めて近接した状態 になるか、若しくは接触することがあり、その結果半導体装置としての電気絶縁 性が著しく低下したりリークに至ることがあった。

【０００６】 そこで本考案の目的は、ＩＣをＦＰＣにはんだバンプ接続する際に、溶融した はんだがＩＣのエッジに接触したり、隣接するはんだ接合パッドに接触したりす ることのない高信頼性のはんだ接合構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するために本考案は、基板にはんだバンプを有するＩＣをはん だバンプ接合するはんだ接合構造において、前記基板の一面にはんだ接合パッド を形成するとともに、前記基板の他面より前記はんだ接合パッドに至るはんだ接 合用孔部を穿設し、前記基板の他面より前記はんだ接合用孔部に前記ＩＣのはん だバンプをはめ込んで前記ＩＣを前記基板にはんだバンプ接合することを特徴と する。

【０００８】

【作用】

基板にはんだバンプを有するＩＣをはんだバンプ接合するはんだ接合構造にお いて、前記基板の一面にはんだ接合パッドを形成するとともに、前記基板の他面 より前記はんだ接合パッドに至るはんだ接合用孔部を穿設し、前記基板の他面よ り前記はんだ接合用孔部に前記ＩＣのはんだをはめ込んで前記ＩＣを前記基板に はんだバンプ接合するので、溶融したはんだはＩＣのはんだバンプの下部にのみ 付着し、はんだ接合用孔部よりＦＰＣ上にあふれ出すことはない。

【０００９】 従ってはんだが、ＩＣの下部エッジ等に付着することがないので、従来のよう な電気絶縁性の低下ややリークといった問題を解消でき、半導体装置としての信 頼性を向上できる。

【００１０】 また、ＦＰＣのはんだ接合バンプに対するＩＣの位置ずれが、発生しにくいこ とより、ツールボンディングだけでなく、ＦＰＣ上に複数個のＩＣを位置決めし た後、加熱炉により一括してはんだ接合できるリフローボンディングも可能とな り、製造コストの低下も図れる。

【００１１】

【実施例】

本考案の一実施例について、図１乃至図３を参照して説明する。なお、図５に 示す従来例と同一機能部分には同一記号を付している。

【００１２】 本実施例のはんだ接合構造は、図１に示すようにＩＣ１の銅スタッド５を、Ｆ ＰＣのベース材２に形成した接合用孔部６にはめ込むようにして、はんだ４で接 合している。また、本実施例においては、ＦＰＣはんだ接合パッド３及び回路部 パターン（図示せず）をＩＣ１の搭載面と反対面側に配置している。

【００１３】 また、図中、７はＩＣ１の封止樹脂、８ははんだ接合パッド３及び回路部パタ ーンをカバーするインクカバーレイである。

【００１４】 以上の構造によれば、はんだ４は銅スタッド５の下部に付着するだけであり、 接合用孔部６よりベース材２の表面にあふれ出すことはなく、ＩＣ１のエッジ等 に接触することはなく半導体装置としての信頼性を向上できる。

【００１５】 以下、本実施例のはんだ接合構造について、図２及び図３（ａ）乃至（ｅ）を 参照してさらに詳細に説明する。

【００１６】 図２は、はんだ接合前のＩＣの断面図である。図２に示すように、本実施例の ＩＣははんだ接合前に予め、銅スタッド５の表面にはんだめっき９を施している 。

【００１７】 このはんだめっき９は後工程において、接合用孔部６内で溶融させるためのも であり、後述するようにこのはんだめっき９のはんだ量の体積の和が接合用孔部 ６の内容積を上回らないように設定しておく。

【００１８】 図３（ａ）乃至（ｄ）は本実施例によるはんだ接合構造の工程図である。

【００１９】 図３（ａ）は、一般に２層基材と呼ばれているＦＰＣ材料の断面図を示してお り、厚さ１８μｍの電界銅箔３’とポリイミド系樹脂からなるベース材２とで構 成されている。

【００２０】 次に、図３（ｂ）は、はんだ接合パッド３を含む所望の銅箔回路を既知のエッ チング方法により形成し、さらにその銅箔回路表面を覆うために、ポリイミド系 のインクを印刷し、インクを加熱硬化してインクカバーレイ８を形成したもので ある。

【００２１】 図３（ｃ）は、銅箔回路と反対側からエキシマレーザーをＦＰＣベース材２に 照射して、はんだ接合パッドの位置のＦＰＣベース材を除去し、はんだ接合パッ ドを露出させ、接合用孔部６を形成する。接合用孔部６の下面に露出したはんだ 接合パッド３の表面に灰の付着が認められる場合は、砥粒を含む懸濁液を吹き付 ける等の物理的作用により灰を除去することが適当である。

【００２２】 さらに後で施されるはんだ接合の際のはんだ付け性を良好にするために、酸系 の処理液により露出したはんだ接合パッド３の表面の銅箔酸化膜を除去すること は重要である。

【００２３】 図３（ｄ）は、図２に示した前述のバンプ付ＩＣ１をボンディングツール１０ により保持して接合用孔部６に対向させ、この接合用孔部６にはんだめっき９を 施した銅スタッド５を入れ、ＩＣ１に荷重を加えながらボンディングツール１０ を加熱し、はんだめっき９を熔融させて、ＩＣ１の銅スタッド５とＦＰＣのはん だ接合パッド３とをはんだ接合しているところを示している。

【００２４】 ここで予め、ＩＣ１のはんだめっき９のはんだ量の体積の和が、接合用孔部６ の内容積を上回らないよう設定しておく。はんだ熔融後は、必要に応じて窒素ガ ス等を吹き付けて冷却する。ここで、はんだ接合に先立ちはんだ接合パッド３の 表面にフラックスを施しておく。このフラックスは、活性剤を含まないものを選 び、半導体装置としての電気絶縁性を良好に保つ。又、ボンディングツール１０ は、ＩＣ１を真空吸着保持するためにツール内部に貫通穴を設けてあり、さらに ＩＣ１を加熱しはんだ接合するための加熱機構を有している。

【００２５】 この後、必要があれば溶剤によりフラックスを除去し、さらに封止樹脂７をＩ Ｃ全体に施し、ＩＣとＦＰＣとを一体化して封止を完了することにより本考案の 半導体装置を得ることができる。

【００２６】 以上の本実施例によるはんだ接合構造によれば、はんだ４は接合用構造孔部６ よりベース材２の表面にあふれ出してＩＣ１のエッジ等に接触するということは なく、半導体装置とし１の信頼性を向上できる。

【００２７】 また、はんだ接合パッド３に対するＩＣ１のアライメント精度を著しく向上で き、ＦＰＣのはんだ接合パッド３に対するＩＣ１の位置ずれが、発生しにいこと より、ツールボンディングだけでなく、ＦＰＣ上に複数個のＩＣを位置決めした 後、加熱炉により一括してはんだ接合するリフローボンディングも可能となり、 製造コストの低下も図れる。

【００２８】 図４（ａ）乃至（ｃ）は本考案の他の実施例によるはんだ接合構造の工程図で ある。

【００２９】 本実施例は、図４（ａ）に示すように、はんだ接合パッド３を含む所望の銅箔 回路を形成した後にインクカバーレイ８を形成したＦＰＣのベース面にボンディ ングシート１１を仮止めしている。

【００３０】 次に、図３（ａ）乃至（ｄ）に示した実施例と同様に、はんだ接合パッド３の 位置に銅箔回路と反対側からエキシレマーザーを照射して、ボンディングシート １１とＦＰＣベース材２を除去し、はんだ接合パッド３を露出させて、接合用孔 部６’を形するが、部分的にはんだ接合パッドの範囲を越えてエキシマレーザー を照射しており、その結果ＦＰＣの表裏を貫通する***１２を形成する。

【００３１】 以下、図３（ａ）乃至（ｄ）に示した実施例と同様にボンディングツールでＩ Ｃ１を加熱加圧することによりＩＣ１の銅スタッド５とＦＰＣのはんだ接合パッ ド３とをはんだ接合し、同時にＩＣ１とＦＰＣとをボンディングシート１１で接 着する。以上の構造によれば、はんだめっき９のはんだ量が過剰であった場合で も、この***１２を経由して過剰のはんだを逃がすことができ、はんだ接合に伴 うはんだリーク等不具合の発生を防止できる。

【００３２】 ここで、***１２の配置は重要であり、必ずはんだ接合パッド３の間に２個以 上の***を設けないことや出来る限り***１２のピッチを大きくすることが重要 であり、こうすることにより***１２の下部からはみ出したはんだ４が、さらに リークに至ることを回避できる。

【００３３】 他方、ボンディングシート１１を使用することによりＩＣ１とＦＰＣの接着強 度を飛躍的に高めることができる。この後、封止まで図３（ａ）乃至（ｄ）の実 施例と同様の工程により本実施例の半導体装置を得ることができる。本実施例に よっても、図３に示す実施例と同等の効果が得られる。

【００３４】 また、図２乃至図４に示した実施例においては、ＩＣ１のはんだバンプとして 、銅スタッド５にはんだめっき９を施したものを使用したが、はんだめっきの代 わりにはんだペーストを使用してもよく、また、はんだバンプははんだのみで構 成しても良い。

【００３５】 さらに、はんだバンプに使用するはんだめっき９としては、はんだ接合が可能 な金属であれば何でも良く、例えば金或いは錫と鉛の２成分或いは錫と鉛に他の 金属を含有させたはんだを使用しても良い。

【００３６】 その他にインジウムのみ或いはインジウムと鉛の２成分或いはインジウムと鉛 に他の金属を含有させたはんだを使用しても良い。

【００３７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、基板にはんだバンプを有するＩＣをはん だバンプ接合するはんだ接合構造において、前記基板の一面にはんだ接合パッド を形成するとともに、前記基板の他面より前記はんだ接合パッドに至るはんだ接 合用孔部を穿設し、前記基板の他面より前記はんだ接合用孔部に前記ＩＣのはん だバンプをはめ込んで前記ＩＣを前記基板にはんだバンプ接合するので、はんだ ははんだバンプの下部のみに付着し、はんだ接合用孔部よりＦＰＣ上にあふれて ＩＣの下部エッジ等に付着することはない。

【００３８】 従って、従来発生していた電気絶縁性の低下やリークといった問題を解消でき 、半導体装置としての信頼性を向上できる。

【００３９】 また、ＦＰＣのはんだ接合パッドとＩＣのはんだバンプとのアライメント精度 を著しく向上でき、ＦＰＣのはんだ接合パッドに対するＩＣの位置ずれが、発生 しにくいことより、ツールボンディングだけでなく、ＦＰＣ上に複数個のＩＣを 位置決めした後、加熱炉により一括してはんだ接合できるリフローボンディング も可能となり、製造コストの低下も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例によるはんだ接合構造を示す
断面図である。

【図２】本考案の一実施例によるＩＣのはんだ接合前の
断面図である。

【図３】（ａ）乃至（ｄ）は本考案の一実施例によるは
んだ接合の工程図である。

【図４】（ａ）乃至（ｃ）は本考案の他の実施例による
はんだ接合の工程図である。

【図５】従来例によるはんだ接合構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ＩＣ ２ 基板（ＦＰＣ） ３ はんだ接合パッド ４ はんだ ５ 銅スタツド（はんだバンプ） ６ はんだ接合用孔部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板にはんだバンプを有するＩＣをはん
   だバンプ接合するはんだ接合構造において、前記基板の
   一面にはんだ接合パッドを形成するとともに、前記基板
   の他面より前記はんだ接合パッドに至るはんだ接合用孔
   部を穿設し、前記基板の他面より前記はんだ接合用孔部
   に前記ＩＣのはんだバンプをはめ込んで前記ＩＣを前記
   基板にはんだバンプ接合することを特徴とするはんだ接
   合構造。