JPH07193160A

JPH07193160A - チップキャリア

Info

Publication number: JPH07193160A
Application number: JP32935493A
Authority: JP
Inventors: Michinaga Tanioka; 道修谷岡
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JP2646989B2

Abstract

(57)【要約】【目的】データの消去が良好に行え、バンプ接続部の熱
応力による破壊が防止でき、マザーボードの反りを問題
とせず、リペアが容易に行え、さらに飛躍的に小型・薄
型化を図ることが可能である構造のＥＰＲＯＭのチップ
キャリアを得る。【構成】キャップに光透過性材料を用い、予め半導体チ
ップをバンプを介して設けており、その外側にキャリア
基板に接続用のはんだバンプを、さらに気密封止用のは
んだ枠をキャップ外周部に設けている。キャリア基板
は、キャップのはんだバンプと外周部のはんだ枠に対向
して同じ位置にはんだバンプとはんだ枠を設けており、
はんだバンプの下にはスルーホールを設けキャリア基板
裏面に導通を取れるようになっている。キャリア基板裏
面のスルーホール部にマザーボードとの接続を取るため
のはんだバンプを備えている。また、キャップとキャリ
ア基板は、ほぼ熱膨張係数の同じ材料を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＥＰＲＯＭ等の半導体
チップを基板に搭載し紫外線、光を通すための窓を有す
るチップキャリア構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＥＰＲＯＭチップキャリア構造の
第１例として図９に示すＩＣメモリデータブック１９８
７年版（Ｐ．９０６〜９１０）に掲載された「２６２
１４４ビットＣＭＯＳＵＶＥＰＲＯＭ」があり、
第２例として図１０に示す特開昭６３−２４１９５５の
「樹脂補強型ＬＳＩ実装構造体の製造方法」があり、第
３例として、図１１に示す実開昭６２−８４９３７の
「光を用いる半導体装置」がある。

【０００３】まず、図９について説明する。キャップ１
は、中央部が光（紫外線）照射用の石英ガラス２、他の
部分はアルミナ３で構成され、外周部には気密封止用の
低融点ガラス４が塗布されている。一方キャリア基板５
は、アルミナを材料として作られ凹部にＡｕＳｉ共晶部
６を介してチップ７が装着され、アルミワイヤ８による
ワイヤーボンディングによりチップ電極９とボンディン
グ用パッド１０が接続されている。また、パッド１０か
ら配線層１１を介して外部電極１２が引き出されてい
る。上記キャリア基板５にキャップ１を位置決め装着し
た後、４００〜４８０℃に加熱し気密封止を行う。

【０００４】次に図１０について説明する。キャリア基
板５上へチップ７をフリップチップ構造で装着し、基板
とチップの間隙にシリコン１３を注入したものである。

【０００５】更に図１１の半導体装置はキャリア基板５
上へチップ７をバンプ１４を介して装着し、光（紫外
線）を入射させるために基板とチップの間に空間を設
け、樹脂１５で封止したものである。光はキャリア基板
５を透過する。

【０００６】他にも第４例として、特開昭５９−１６７
０３７「半導体装置」がある。これは、図１２に示すよ
うに、リードフレーム１７を用いたパッケージのチップ
７の上面に、紫外線透過性接着剤１８を介し光透過板１
９を設けたものである。また、第５例として特開昭６１
−１１５３３９「ＥＰＲＯＭ装置」，第６例として特開
昭６１−１１５３４０「ＥＰＲＯＭ装置」が公開特許公
報に掲載されている。この両者は、何れもリードフレー
ムを用いたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＥＰＲ
ＯＭのチップキャリア構造の第１例から第６例について
課題を説明する。まず、第１例は、ワイワーボンディン
グにより、チップとキャリアとを接続する構造を取って
いる。このため、キャリア基板にボンディング用パッド
が必要となり、チップキャリア自体の面積が非常に大き
くなっていた。従って、マザーボード上への実装面積が
大きくなり、他の電子部品の実装が大きい制約を受ける
という問題点があった。また、外部電極が側面に配置さ
れているため、マザーボードの反りが大きい場合にマザ
ーボードへのはんだ付け不良が発生することやリペアが
困難であるという問題点があった。また、石英ガラスの
熱膨張係数が０．５×１０^-6／℃と、チップの熱膨張係
数が２〜３×１０^-6／℃、アルミナの熱膨張係数が６〜
８×１０^-6／℃と異なるため、４００〜４８０℃で封止
する際に石英ガラス、アルミナに歪力が加わり、信頼性
に問題が生じる場合が多かった。第２例では、ＥＰＲＯ
Ｍの場合、データの消去を紫外線（ＵＶ）を照射する事
によって行うため、シリコンが存在するとデータの消去
性が悪くなるという問題点があった。

【０００８】第３例では、チップと樹脂の熱膨張係数が
異なることとチップとキャリア基板の間に空間＝大きい
ボイドが存在することのため、使用環境の温度差によ
り、熱膨張および収縮が発生し、チップとキャリア基板
の接続部のバンプにストレスがかかり、バンプ破壊が発
生するという問題点があった。第４例〜第６例は、何れ
もリードフレームにワイヤーボンディングし、トランス
ファーモールドする構造である。このため、面積的には
第１例とほぼ同等であり、マザーボード上への実装面積
が大きくなる問題点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のチップキャリア
は、片面に配線層を有する光透過性基板であってその配
線層側にＩＣ接続用パッドが形成されているキャップ
と、回路面をキャップ側に向けて前記ＩＣ接続用パッド
にバンプを介して接続されるＩＣチップと、内部に配線
層を有し基板裏面に外部接続用端子を有するキャリア基
板とから構成されたチップキャリアであって、前記キャ
ップと前記キャリア基板の各々の基板外周部のはんだ枠
により内部が気密封止されており、さらに前記キャップ
と前記キャリア基板は前記はんだ枠の内側に形成された
はんだバンプで電気的接続を得ることを特徴とする。

【００１０】キャップは、片面に配線層を持つ光透過性
材料を用い、予めチップをバンプを介して設けており、
電極接続用のはんだバンプを前記バンプの外側に、さら
に前記はんだバンプの外側のキャップ外周部に気密封止
用のはんだ枠を設けている。

【００１１】一方、キャリア基板は、キャップのはんだ
バンプと外周部のはんだ枠に対向して同じ位置にはんだ
バンプとはんだ枠を設けており、はんだバンプの下には
スルーホールを設けキャリア基板裏面に導通を取れるよ
うになっている。また、このキャリア基板裏面のスルー
ホール部にマザーホードとの接続を取るためのはんだバ
ンプを備えている。また、キャップとキャリア基板は、
ほぼ同等の熱膨張係数を有する材料を用いる。

【００１２】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１３】図１は本発明の第１の実施例の部分断面図
である。

【００１４】キャップ１は金属メッキ（Ｃｒ／Ｎｉ／Ａ
ｕまたはＣｒ／Ｃｕ／Ａｕ）の蒸着により形成された電
極上に電極接続用のはんだバンプ２１が形成されてい
る。さらに気密封止用のはんだ枠２２がキャップ１の外
周部に同様のメッキ処理を施した表面に形成されてい
る。これらは、メタルマスクを介したクリームはんだ印
刷方式により、形成される。また、キャップ１は片面に
配線層を持つ光透過性材料（例えば石英ガラス、テンパ
ックスガラス）を用いており、チップ７がバンプ１４を
介して、接続されている。

【００１５】一方、キャリア基板（ガラスセラミック）
５は、キャップ１のはんだバンプ２１と外周部のはんだ
枠２２に対向して同じ位置にペースト（Ｗ，Ｍｏ，Ａｇ
／Ｐｄ）印刷により形成された電極上にはんだバンプ２
３とはんだ枠２４が形成されており、はんだバンプ２３
の下には、マザーボードと電気的導通をとるためのスル
ーホール２５が形成されている。

【００１６】キャップ１のはんだバンプ２１と外周部の
はんだ枠２２とを、キャリア基板５のはんだバンプ２３
と外周部のはんだ枠２４とに合わせて同時に３２０℃程
度に加熱し、超音波を印加する事により接続される（は
んだバンプ２１，はんだ枠２２，はんだバンプ２３，は
んだ枠２４は、高融点はんだかつフラックスレス）。最
後に、キャリア基板５の裏面のスルーホール２５の位置
にマザーボード接続用のはんだバンプ２９をクリームは
んだ印刷により形成する（はんだバンプ２９は、共晶は
んだ）。

【００１７】次に本発明の第２の実施例をその部分断面
図である図２を用いて説明する。

【００１８】図２の図１との違いは、キャリア基板５の
中央部にチップ７を落とし込むためのチップ厚とほぼ同
等（０．３〜０．６ｍｍ程度）の深さの凹部を設けたこ
とである。これにより、更に薄型化を図ることができ
る。第２の実施例のその他の部分は第１の実施例と同じ
である。

【００１９】次に本発明の第３の実施例３をその部分断
面図である図３を用いて説明する。

【００２０】図３の図２との違いは、キャリア基板５の
凹部に可とう性を有する導電性の接着剤２６を介しチッ
プ７の裏面を接続し、さらにスルーホール２７を介しチ
ップ７の裏面と接続するはんだバンプ２８をキャリア基
板５の裏面に設けている。これにより、チップ７の固定
および接地が可能になり、ノイズを最小限に押さえるこ
とができる。実施例３のその他の部分は第２の実施例と
同じである。

【００２１】次に本発明の第４の実施例４をその部分断
面図である図４を用いて説明する。

【００２２】図４の図３との違いは、キャリア基板５の
はんだ２４の形成領域をはんだバンプ２３の形成領域よ
り一段高くし、キャリア基板５の側面からの配線層１１
を引き回した構造ではんだバンプ２３とはんだバンプ２
９を配線層１１を介して接続しスルーホール２５を不要
としていることである。第４の実施例のその他の部分は
第３の実施例と同じである。

【００２３】次に本発明の第５の実施例５をその部分断
面図である図５を用いて説明する。

【００２４】図５の図３との違いは、キャップ１のはん
だ枠２２の形成領域をはんだバンプ２１の形成領域より
一段低くし、はんだ枠２２をはんだバンプ２１より高く
し、はんだバンプ２１とはんだ枠２２のショートの可能
性を皆無にした構造である。第５の実施例のその他の部
分は第３の実施例と同じである。

【００２５】次に本発明の第６の実施例をその部分断面
図である図６を用いて説明する。

【００２６】図６の図３との違いは、キャリア基板５の
はんだ枠２４及びはんだバンプ２３の高さを、キャップ
１のはんだ枠２２及びはんだバンプ２１より高くし、キ
ャリア基板５又はキャップ１の反りが発生した場合、キ
ャリア基板５のはんだ枠２４及びはんだバンプ２３で吸
収することを目的とした構造である。第６の実施例のそ
の他の部分は第３の実施例と同じである。

【００２７】次に本発明の第７の実施例をその部分断面
図である図７を用いて説明する。

【００２８】図７の図６との違いは、キャップ１とキャ
リア基板５のはんだ枠２２，２４、はんだバンプ２１，
２３の高さを、チップ７のバンプ１４と同じにし、より
薄型化を図った構造である。第７の実施例のその他の部
分は第６の実施例と同じである。

【００２９】次に本発明の第８の実施例をその部分断面
図である図８を用いて説明する。図８の図２との違い
は、キャリア基板５の内層に配線層を設け、キャリア基
板５の側面に外部電極１１を引き出すことにより、ソケ
ット実装を可能にする構造とし、キャリア基板５を貫通
するスルーホール２５を不要としたことである。第８の
実施例のその他の部分は第２の実施例と同じである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、チップが
バンプを介してキャップに接続され、キャップがバンプ
を介してキャリア基板に接続されているため、飛躍的に
チップキャリアの小型・薄型化を図ることができる。例
えば、６ｍｍ□のチップを用いた場合、従来のチップキ
ャリアであると１３ｍｍ□＝１６９ｍｍ²の大きさであ
ったが、本発明のチップキャリアでは、１０ｍｍ□＝１
００ｍｍ²と４０％の面積削減が可能となる。高さ方向
は、従来３ｍｍ必要としていたが、本発明の方式を用い
ると、１．３ｍｍと５７％と高さ削減が可能となる。こ
のため、マザーボードへの実装面積の縮小化を図ること
ができ、他の電子部品の実装制約を大幅に緩和できる。
また、光透過性材料のキャップを用いるため、データの
読み書きが良好に行える。また、キャップとキャリア基
板が、ほぼ同等の熱膨張係数の材料を用いることと、は
んだ枠による低温の気密封止を行うため、接続信頼性が
高い。また、はんだの接合に超音波を使用するため、フ
ラックスの洗浄が必要ない。また、マザーボードへの接
続をはんだバンプで行うため、マザーボードの反りに対
応可能である。取り外しが容易に行える。さらに、地気
への接続部が設けられるため、ノイズ発生を最小限に押
さえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例の断面図である。

【図４】本発明の第４の実施例の断面図である。

【図５】本発明の第５の実施例の断面図である。

【図６】本発明の第６の実施例の断面図である。

【図７】本発明の第７の実施例の断面図である。

【図８】本発明の第８の実施例の断面図である。

【図９】従来のチップキャリアの第１例の断面図であ
る。

【図１０】従来のチップキャリアの第２例の断面図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図１１】従来のチップキャリアの第３例の断面図であ
る。

【図１２】従来のチップキャリアの第４例の断面図であ
る。

【符号の説明】

１キャップ２石英ガラス３アルミナ４低融点ガラス５キャリア基板６ＡｕＳｉ共晶部７チップ８アルミワイヤー９チップ電極１０ボンディング用パッド１１配線層１２外部電極１３シリコン１４バンプ１５樹脂１６金ワイヤー１７リードフレーム１８紫外線透過性接着剤１９光透過板２０トランスファーモールド樹脂２１，２３，２８，２９はんだバンプ２２，２４はんだ枠２５，２７スルーホール２６導電性材料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片面に配線層を有する光透過性基板であ
ってその配線層側にＩＣ接続用パッドが形成されている
キャップと、回路面をキャップ側に向けて前記ＩＣ接続
用パッドにバンプを介して接続されるＩＣチップと、内
部に配線層を有し基板裏面に外部接続用端子を有するキ
ャリア基板とから構成されたチップキャリアであって、
前記キャップと前記キャリア基板の各々の基板外周部の
はんだ枠により内部が気密封止されており、さらに前記
キャップと前記キャリア基板は前記はんだ枠の内側に形
成されたはんだバンプで電気的接続を得ることを特徴と
するチップキャリア。
【請求項２】キャリア基板の中央部にＩＣチップを落
とし込む凹部を設けた請求項１記載のチップキャリア。
【請求項３】キャリア基板の中央部と、ＩＣチップの
裏面とが導電性材料を介して接続することを特徴とする
請求項１及び請求項２記載のチップキャリア。
【請求項４】キャリア基板の中央部とＩＣチップの裏
面とを接続する導電性材料が前記キャリア基板に設けた
スルーホールを介して前記キャリア基板の裏面に設けた
マザーボード接続用のバンプに電気的に接続する請求項
３記載のチップキャリア。
【請求項５】キャリア基板のはんだ枠形成領域をキャ
ップと接続用のはんだバンプの形成領域より一段高く
し、前記キャリア基板側面から配線層を引き回すことを
特徴とする請求項１、２又は３記載のチップキャリア。
【請求項６】キャップのはんだ枠形成領域をはんだバ
ンプ形成領域より一段低くし、はんだ枠が前記キャップ
とキャリア基板の間のはんだバンプより高いことを特徴
とする請求項１、２又は３記載のチップキャリア。
【請求項７】キャリア基板のはんだ枠およびキャップ
と接続するためのはんだバンプの高さが、キャップのは
んだ枠およびキャリア基板と接続するためのはんだバン
プの高さより高いことを特徴とする請求項１、２又は３
記載のチップキャリア。
【請求項８】キャップとキャリア基板の相互に接続す
るためのはんだ枠およびはんだバンプの高さを、チップ
のバンプと同じにすることを特徴とする請求項２または
３記載のチップキャリア。
【請求項９】キャリア基板内層の配線層に接続する外
部接続用端子を前記キャリア基板の側面に設けることを
特徴する請求項１、２又は３記載のチップキャリア。