JPH11135562A - Bga半導体パッケージ - Google Patents
Bga半導体パッケージInfo
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- JPH11135562A JPH11135562A JP9296680A JP29668097A JPH11135562A JP H11135562 A JPH11135562 A JP H11135562A JP 9296680 A JP9296680 A JP 9296680A JP 29668097 A JP29668097 A JP 29668097A JP H11135562 A JPH11135562 A JP H11135562A
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- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
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- H01L2924/181—Encapsulation
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3431—Leadless components
- H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
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- H05K3/4007—Surface contacts, e.g. bumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】半田ボール搭載によるバンプ形成法では、バン
プピッチが狭くなって開口径が小さくなると、半田ボー
ルと開口部底部の配線導体面の接触が保てなくなりバン
プ形成が困難となる。 【解決手段】開口部底部の配線導体を開口部内に押出し
加工してパッケージ基板の裏面近くまで開口部底部を盛
り上げ、必ず半田ボールが開口部内の配線導体に接触で
きる構造とする。このとき、配線導体には半田が濡れ広
がる必要があるため最表面にAuめっきを施した。 【効果】狭バンプピッチ・小開口径のμBGAパッケー
ジを、片面配線テープ基板を用いて製造可能なため、低
価格化可能である。また、半田ボールサイズを開口径に
関係なく大きな径もの使用できるため半田バンプ高さを
高くでき、また配線導体と半田の接合界面の面積を増加
できるため、半田バンプの実装信頼性を向上できる。
プピッチが狭くなって開口径が小さくなると、半田ボー
ルと開口部底部の配線導体面の接触が保てなくなりバン
プ形成が困難となる。 【解決手段】開口部底部の配線導体を開口部内に押出し
加工してパッケージ基板の裏面近くまで開口部底部を盛
り上げ、必ず半田ボールが開口部内の配線導体に接触で
きる構造とする。このとき、配線導体には半田が濡れ広
がる必要があるため最表面にAuめっきを施した。 【効果】狭バンプピッチ・小開口径のμBGAパッケー
ジを、片面配線テープ基板を用いて製造可能なため、低
価格化可能である。また、半田ボールサイズを開口径に
関係なく大きな径もの使用できるため半田バンプ高さを
高くでき、また配線導体と半田の接合界面の面積を増加
できるため、半田バンプの実装信頼性を向上できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子装置の部品と
して半田接合されるBGAタイプの半導体パッケージの
構造にかかり、特に超多ピンLSIパッケージや超高速
LSIパッケージ,チップスケールパッケージの半田ボ
ール外部接続端子を搭載する導体ランドの構造に関す
る。
して半田接合されるBGAタイプの半導体パッケージの
構造にかかり、特に超多ピンLSIパッケージや超高速
LSIパッケージ,チップスケールパッケージの半田ボ
ール外部接続端子を搭載する導体ランドの構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のBGA半導体パッケージとして、
テープ基板を用いたワイヤボンディング方式のテープB
GAパッケージや、インナーリードボンディング方式の
テープBGAパッケージが知られている。
テープ基板を用いたワイヤボンディング方式のテープB
GAパッケージや、インナーリードボンディング方式の
テープBGAパッケージが知られている。
【0003】図16に、従来のワイヤボンディング方式
のBGAパッケージの断面構造を示す。図において、テ
ープ基板は、半田バンプ形成位置に開口部を設けたポリ
イミドテープ174と、ポリイミドテープに接着された
Cu箔の導体パターン175,177と、Auめっき膜
176と、めっきレジスト178から構成されている。
テープ基板の導体層が形成された側の中央部にチップ1
70が接着され、チップのAlパッド171とテープ基
板のAuめっきされたボンディングパッドがボールボン
ディングされたAuワイヤ172で結線されている。チ
ップが搭載された片側全面にはチップとAuワイヤと接
合部と導体パターンを保護するために封止樹脂180が
モールドされ、その反対側のテープ開口部には半田ボー
ルバンプ179が形成されている。半田ボールバンプの
形成方法は、テープ開口部底面の導体面にフラックスを
塗布し、その上に半田ボールを搭載して全体を加熱し、
半田ボールを溶融させて半田用パッドに接合してバンプ
に形成している。ポリイミドテープの厚さは、チップを
接着したときのテープの変形を押さえるために通常は5
0〜150μm厚さのテープ、多くは75〜100μm
厚さのテープを使用している。
のBGAパッケージの断面構造を示す。図において、テ
ープ基板は、半田バンプ形成位置に開口部を設けたポリ
イミドテープ174と、ポリイミドテープに接着された
Cu箔の導体パターン175,177と、Auめっき膜
176と、めっきレジスト178から構成されている。
テープ基板の導体層が形成された側の中央部にチップ1
70が接着され、チップのAlパッド171とテープ基
板のAuめっきされたボンディングパッドがボールボン
ディングされたAuワイヤ172で結線されている。チ
ップが搭載された片側全面にはチップとAuワイヤと接
合部と導体パターンを保護するために封止樹脂180が
モールドされ、その反対側のテープ開口部には半田ボー
ルバンプ179が形成されている。半田ボールバンプの
形成方法は、テープ開口部底面の導体面にフラックスを
塗布し、その上に半田ボールを搭載して全体を加熱し、
半田ボールを溶融させて半田用パッドに接合してバンプ
に形成している。ポリイミドテープの厚さは、チップを
接着したときのテープの変形を押さえるために通常は5
0〜150μm厚さのテープ、多くは75〜100μm
厚さのテープを使用している。
【0004】図17に、従来のワイヤボンディング方式
の他のBGAパッケージの断面構造例を示す。図におい
て、テープ基板は半田バンプ形成位置に開口部を設けた
ポリイミドテープ184と、ポリイミドテープに接着さ
れたCu箔の導体パターン187,189,191と、開
口部にめっきで形成されたスルーホール導体190と、
Auめっき膜186と、めっきレジスト185,192
から構成されている。テープ基板の導体層が形成された
側の中央部にチップ181が接着され、チップのAlパ
ッド182とテープ基板のAuめっきされたボンディン
グパッド188がボールボンディングされたAuワイヤ1
83で結線されている。チップが搭載された片側全面に
はチップとAuワイヤと接合部と導体パターンを保護す
るために封止樹脂195がモールドされ、その反対側の
テープ開口部には半田ボールバンプ194が形成されて
いる。チップ搭載側にボンディングパッド面が形成さ
れ、その裏面には半田ボール搭載用の半田用パッドが形
成されている。ボンディング用パッドと半田用パッド間
は、接着されてエッチングによりパターニングされた配
線導体とめっきにより形成されたスルーホール部の導体
を介して電気的に接続されている。
の他のBGAパッケージの断面構造例を示す。図におい
て、テープ基板は半田バンプ形成位置に開口部を設けた
ポリイミドテープ184と、ポリイミドテープに接着さ
れたCu箔の導体パターン187,189,191と、開
口部にめっきで形成されたスルーホール導体190と、
Auめっき膜186と、めっきレジスト185,192
から構成されている。テープ基板の導体層が形成された
側の中央部にチップ181が接着され、チップのAlパ
ッド182とテープ基板のAuめっきされたボンディン
グパッド188がボールボンディングされたAuワイヤ1
83で結線されている。チップが搭載された片側全面に
はチップとAuワイヤと接合部と導体パターンを保護す
るために封止樹脂195がモールドされ、その反対側の
テープ開口部には半田ボールバンプ194が形成されて
いる。チップ搭載側にボンディングパッド面が形成さ
れ、その裏面には半田ボール搭載用の半田用パッドが形
成されている。ボンディング用パッドと半田用パッド間
は、接着されてエッチングによりパターニングされた配
線導体とめっきにより形成されたスルーホール部の導体
を介して電気的に接続されている。
【0005】図16は、インナーボンディングがワイヤ
ボンディングで接続されているが、インナーボンディン
グがテープ基板と一体で形成されたインナーリードをチ
ップのAlパッドに直接あるいはAlパッド上に形成さ
れたバンプを介して接合されたテープBGAパッケージ
も知られている。
ボンディングで接続されているが、インナーボンディン
グがテープ基板と一体で形成されたインナーリードをチ
ップのAlパッドに直接あるいはAlパッド上に形成さ
れたバンプを介して接合されたテープBGAパッケージ
も知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の構造において、
テープ厚さに比べてテープ開口径が十分大きい場合に
は、半田ボールを搭載する工程で半田ボールとテープ開
口部底部の金属導体面が物理的に接触する状態となるた
め、フラックスを用いれば半田溶融温度以上に加熱した
段階で半田が導体面に濡れ広がって半田バンプが形成さ
れる。しかし、図14に示すように、テープ開口径が小
さくなって半田ボールとテープ開口部底部の金属導体面
とが接触できない状態になると、半田ボールサイズが1
mm以下のように小さい場合には、半田自身の表面張力が
勝って溶融しても球状を保つために開口部内に半田が入
らず、バンプの形成が困難となる。図15に、開口部に
半田ボールを配置した時の断面形状の寸法関係を示す。
図は、ポリイミドテープ150,Cuランド151,めっき
膜152,半田ボール153,テープ開口部154から
構成される。ここで開口半径をr,半田ボール半径を
R,接着剤を含むテープ厚さをT,めっき厚さをt,テ
ープ面から開口部内への半田ボールの突出し高さをHd
とすると、半田ボール下端とめっき上面の距離Gは、 G=(T−t)−Hb=(T−t)−R(1−(1−r2/R2)1/2) …(1) の式で表される。例えば、バンプピッチが1.27mmの
場合では、開口直径が0.6mm,半田ボール直径0.75〜
0.8mmが採用されているが、半田ボールの開口部への
突出し高さHdは0.75mmで150μm,0.8mmで約
135μmである。バンプピッチが1.0mmの場合で
は、開口直径が0.45mm,半田ボール直径0.6mmが採用
されているが、半田ボールの開口部への突出し高さHd
は約102μmである。従って、テープ基板厚さ100
μm以下の場合には、半田ボールとテープ開口部底面の
半田用パッドが接触するため、半田ボール搭載が問題と
はならない。
テープ厚さに比べてテープ開口径が十分大きい場合に
は、半田ボールを搭載する工程で半田ボールとテープ開
口部底部の金属導体面が物理的に接触する状態となるた
め、フラックスを用いれば半田溶融温度以上に加熱した
段階で半田が導体面に濡れ広がって半田バンプが形成さ
れる。しかし、図14に示すように、テープ開口径が小
さくなって半田ボールとテープ開口部底部の金属導体面
とが接触できない状態になると、半田ボールサイズが1
mm以下のように小さい場合には、半田自身の表面張力が
勝って溶融しても球状を保つために開口部内に半田が入
らず、バンプの形成が困難となる。図15に、開口部に
半田ボールを配置した時の断面形状の寸法関係を示す。
図は、ポリイミドテープ150,Cuランド151,めっき
膜152,半田ボール153,テープ開口部154から
構成される。ここで開口半径をr,半田ボール半径を
R,接着剤を含むテープ厚さをT,めっき厚さをt,テ
ープ面から開口部内への半田ボールの突出し高さをHd
とすると、半田ボール下端とめっき上面の距離Gは、 G=(T−t)−Hb=(T−t)−R(1−(1−r2/R2)1/2) …(1) の式で表される。例えば、バンプピッチが1.27mmの
場合では、開口直径が0.6mm,半田ボール直径0.75〜
0.8mmが採用されているが、半田ボールの開口部への
突出し高さHdは0.75mmで150μm,0.8mmで約
135μmである。バンプピッチが1.0mmの場合で
は、開口直径が0.45mm,半田ボール直径0.6mmが採用
されているが、半田ボールの開口部への突出し高さHd
は約102μmである。従って、テープ基板厚さ100
μm以下の場合には、半田ボールとテープ開口部底面の
半田用パッドが接触するため、半田ボール搭載が問題と
はならない。
【0007】一方、テープ面から上方に突き出る半田バ
ンプ高さHbは、半田の自重による半田ボールバンプの
歪を無視してバンプが真球の球形であると仮定しても、
テープ開口部を半田で埋める必要があるため、初期の半
田ボール径より半田バンプの直径が小さくなり、半田ボ
ール搭載状態より低くなる。このときの関係は、半田バ
ンプの半径をX,半田バンプ高さをHbとすると、 2X2+3X2(X2−r2)1/2−(X2−r2)1/2=4R3−3r2d …(2) Hb=X+(X2−r2)1/2 …(3) で表される。例えば、バンプピッチ1.27mm,テープ
開口直径0.6mm,半田ボールの直径0.8mm ,開口部
の深さd=100μmの場合で、バンプ高さHbは約
0.70mm となり、半田ボールの体積に比べて開口部の
容積が約1/10と小さいため、初期に半田ボールを搭
載した状態に近いバンプ高さが得られる。また、バンプ
ピッチ1.0mm,テープ開口直径0.45mm,半田ボール
直径0.6mm,開口部の深さd=100μmの場合で、
バンプ高さHbは約0.48mm となる。μBGAや超多
ピンBGAのように半田バンプピッチが従来の1.0mm
から0.75〜0.5mmと狭くなった場合、テープ開口径
も必然的に小さくなり同時に搭載される半田ボール径も
小さくなる。テープ厚さすなわち開口部深さdは変わら
ないため、相対的にテープ開口径に対する開口部深さの
比率(アスペクト比)が増し、テープ開口部内に突き出
る半田ボール高さが小さくなって半田ボールがテープ開
口部底部の金属導体面に接触できなくなる。この状態で
半田溶融温度以上に加熱しても、半田自身の表面張力に
よって半田ボールが球形状態を維持するため、溶融半田
が導体面に濡れることがなく、半田バンプの形成が困難
となる。例えばバンプピッチ0.75mm,テープ開口直
径0.3mm,テープ開口部深さ0.1mm,半田ボール直径
0.35,0.4,0.45mmの場合では、開口部への半
田ボール突出し高さHdが85,68,57μm、半田
バンプ高さHbが0.22,0.31,0.37mmとな
り、バンプピッチ0.5mm,テープ開口直径0.25mm,
テープ開口部深さ0.1mm,半田ボールの直径0.3,
0.35,0.4mmの場合は、開口部への半田ボール突出
し高さHdが67,52,44μm,半田バンプ高さH
bが0.19,0.26,0.34mm となる。パッケージ
の半田バンプ高さばらつきは、テープ基板の変形や樹脂
封止後のそり変形等に起因して生じるが、そのばらつき
を±15μm程度に抑えたとしても、実装時にバンプ高
さばらつきを吸収して確実に全バンプ接合するために
は、半田溶融時に最も高いバンプが少なくともその差だ
け沈み込む必要があり、そのためには沈み込み量の約1
0倍近いバンプ高さが望ましい。また、実際の半田バン
プは、自重によって少し扁平な形状に変形しているた
め、実際のバンプ高さは上記計算値よりも小さい。これ
らの点を考慮すると、真球のバンプと仮定して計算した
初期バンプ高さとして0.3mm程度以上が望ましいと考
えられる。
ンプ高さHbは、半田の自重による半田ボールバンプの
歪を無視してバンプが真球の球形であると仮定しても、
テープ開口部を半田で埋める必要があるため、初期の半
田ボール径より半田バンプの直径が小さくなり、半田ボ
ール搭載状態より低くなる。このときの関係は、半田バ
ンプの半径をX,半田バンプ高さをHbとすると、 2X2+3X2(X2−r2)1/2−(X2−r2)1/2=4R3−3r2d …(2) Hb=X+(X2−r2)1/2 …(3) で表される。例えば、バンプピッチ1.27mm,テープ
開口直径0.6mm,半田ボールの直径0.8mm ,開口部
の深さd=100μmの場合で、バンプ高さHbは約
0.70mm となり、半田ボールの体積に比べて開口部の
容積が約1/10と小さいため、初期に半田ボールを搭
載した状態に近いバンプ高さが得られる。また、バンプ
ピッチ1.0mm,テープ開口直径0.45mm,半田ボール
直径0.6mm,開口部の深さd=100μmの場合で、
バンプ高さHbは約0.48mm となる。μBGAや超多
ピンBGAのように半田バンプピッチが従来の1.0mm
から0.75〜0.5mmと狭くなった場合、テープ開口径
も必然的に小さくなり同時に搭載される半田ボール径も
小さくなる。テープ厚さすなわち開口部深さdは変わら
ないため、相対的にテープ開口径に対する開口部深さの
比率(アスペクト比)が増し、テープ開口部内に突き出
る半田ボール高さが小さくなって半田ボールがテープ開
口部底部の金属導体面に接触できなくなる。この状態で
半田溶融温度以上に加熱しても、半田自身の表面張力に
よって半田ボールが球形状態を維持するため、溶融半田
が導体面に濡れることがなく、半田バンプの形成が困難
となる。例えばバンプピッチ0.75mm,テープ開口直
径0.3mm,テープ開口部深さ0.1mm,半田ボール直径
0.35,0.4,0.45mmの場合では、開口部への半
田ボール突出し高さHdが85,68,57μm、半田
バンプ高さHbが0.22,0.31,0.37mmとな
り、バンプピッチ0.5mm,テープ開口直径0.25mm,
テープ開口部深さ0.1mm,半田ボールの直径0.3,
0.35,0.4mmの場合は、開口部への半田ボール突出
し高さHdが67,52,44μm,半田バンプ高さH
bが0.19,0.26,0.34mm となる。パッケージ
の半田バンプ高さばらつきは、テープ基板の変形や樹脂
封止後のそり変形等に起因して生じるが、そのばらつき
を±15μm程度に抑えたとしても、実装時にバンプ高
さばらつきを吸収して確実に全バンプ接合するために
は、半田溶融時に最も高いバンプが少なくともその差だ
け沈み込む必要があり、そのためには沈み込み量の約1
0倍近いバンプ高さが望ましい。また、実際の半田バン
プは、自重によって少し扁平な形状に変形しているた
め、実際のバンプ高さは上記計算値よりも小さい。これ
らの点を考慮すると、真球のバンプと仮定して計算した
初期バンプ高さとして0.3mm程度以上が望ましいと考
えられる。
【0008】上記において、バンプ高さ0.3mm 以上が
得られる条件での半田ボール搭載可能な開口部深さd
は、バンプピッチ0.75mm で68,57μm、バンプ
ピッチ0.5mm では44μmとなり、テープ基板のポリ
イミド厚さ75μm以上では解がない。この場合には、
予め半田ボールを搭載する前に開口部に半田ペーストを
印刷充填し、その上に半田ボールを搭載してリフローす
れば半田バンプの形成が可能である。しかし実際には、
半田ペーストの半田とフラックスが混在する部分が溶融
したときに、溶融半田中にフラックスや気泡の巻き込み
を生じ、ボイドが多数発生して健全な半田バンプの形成
が困難であるという問題がある。また、半田ペーストの
印刷工程が必要となるため、製造コストの上昇や印刷工
程に起因したプロセス不良の増加が起こり、結果的に製
品コストが高くなるという問題がある。
得られる条件での半田ボール搭載可能な開口部深さd
は、バンプピッチ0.75mm で68,57μm、バンプ
ピッチ0.5mm では44μmとなり、テープ基板のポリ
イミド厚さ75μm以上では解がない。この場合には、
予め半田ボールを搭載する前に開口部に半田ペーストを
印刷充填し、その上に半田ボールを搭載してリフローす
れば半田バンプの形成が可能である。しかし実際には、
半田ペーストの半田とフラックスが混在する部分が溶融
したときに、溶融半田中にフラックスや気泡の巻き込み
を生じ、ボイドが多数発生して健全な半田バンプの形成
が困難であるという問題がある。また、半田ペーストの
印刷工程が必要となるため、製造コストの上昇や印刷工
程に起因したプロセス不良の増加が起こり、結果的に製
品コストが高くなるという問題がある。
【0009】また、図17に示す2層配線テープを使用
する場合は、スルーホールの導体部に温度サイクルによ
る熱ストレスが加わり断線が生じるといった信頼性低下
の問題や、また、テープ基板コストが1層配線テープよ
り高価になるという経済上の問題がある。
する場合は、スルーホールの導体部に温度サイクルによ
る熱ストレスが加わり断線が生じるといった信頼性低下
の問題や、また、テープ基板コストが1層配線テープよ
り高価になるという経済上の問題がある。
【0010】また、インナーボンディングをワイヤボン
ディングではなくリードボンディングで組み立てるBG
Aパッケージにおいても、図18や図19と同様の問題
がある。
ディングではなくリードボンディングで組み立てるBG
Aパッケージにおいても、図18や図19と同様の問題
がある。
【0011】本発明の目的は、低コストの片面配線テー
プ基板を用いた狭バンプピッチのBGA半導体パッケー
ジにおいて、半田ボールを確実に搭載できる半田用パッ
ドの構造を提供し、安価で信頼性の高いBGAパッケー
ジを提供することである。本発明の他の目的は、低コス
トの片面配線テープ基板を用いた狭バンプピッチのBG
A半導体パッケージにおいて、同一の半田ボールを搭載
した場合の半田バンプ高さをできるだけ高くすることが
可能な半田用パッド構造を提供し、配線基板搭載時の温
度サイクル信頼性を向上した半導体パッケージを提供す
ることである。
プ基板を用いた狭バンプピッチのBGA半導体パッケー
ジにおいて、半田ボールを確実に搭載できる半田用パッ
ドの構造を提供し、安価で信頼性の高いBGAパッケー
ジを提供することである。本発明の他の目的は、低コス
トの片面配線テープ基板を用いた狭バンプピッチのBG
A半導体パッケージにおいて、同一の半田ボールを搭載
した場合の半田バンプ高さをできるだけ高くすることが
可能な半田用パッド構造を提供し、配線基板搭載時の温
度サイクル信頼性を向上した半導体パッケージを提供す
ることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、半田用バンプとなるCuランド
を、テープ開口部側に押し込み加工し、テープ裏側の表
面から開口部底面の半田用パッド面までの深さを小さく
し、開口径が小さい場合でも、半田ボール搭載時に確実
に半田ボールが半田用パッド面と接触する構造とした。
に、本発明においては、半田用バンプとなるCuランド
を、テープ開口部側に押し込み加工し、テープ裏側の表
面から開口部底面の半田用パッド面までの深さを小さく
し、開口径が小さい場合でも、半田ボール搭載時に確実
に半田ボールが半田用パッド面と接触する構造とした。
【0013】図12は、Cuランドを加工した場合にお
いて、開口部に半田ボールを配置した時の断面形状を模
式的に示す。図は、ポリイミドテープ160,Cuラン
ド161,めっき膜162,半田ボール163,テープ
開口部164から構成される。図において、半田ボール
を搭載するパッドはテープに設けられた開口部の底面に
形成されている。ここで開口半径をr,半田ボール半径
をR,接着剤を含むテープ厚さをT,めっき厚さをt,
Cuランドの突出し加工高さをHupとすると、半田ボ
ール下端とめっき上面の距離Gは、 G=(T−t−Hup)−R(1−(1−r2/R2)1/2) …(4) の式で表される。Cuランド加工後のテープ開口部深さ
はd=T−t−Hupとなり、突出し加工高さHupを
制御することで、テープ開口径がどんなに小さい場合で
も任意の直径を持つ半田ボールを確実に半田用バンプに
接触させることが可能となるのである。また、テープ開
口部の容積を十分小さくすることができるので、テープ
開口部に充填される半田量が少なくなり、供給した半田
のほとんどはテープ上面のバンプ形成に有効に使われ、
Cuランドを加工しない場合に比べて、バンプ高さを高
くすることができるのである。
いて、開口部に半田ボールを配置した時の断面形状を模
式的に示す。図は、ポリイミドテープ160,Cuラン
ド161,めっき膜162,半田ボール163,テープ
開口部164から構成される。図において、半田ボール
を搭載するパッドはテープに設けられた開口部の底面に
形成されている。ここで開口半径をr,半田ボール半径
をR,接着剤を含むテープ厚さをT,めっき厚さをt,
Cuランドの突出し加工高さをHupとすると、半田ボ
ール下端とめっき上面の距離Gは、 G=(T−t−Hup)−R(1−(1−r2/R2)1/2) …(4) の式で表される。Cuランド加工後のテープ開口部深さ
はd=T−t−Hupとなり、突出し加工高さHupを
制御することで、テープ開口径がどんなに小さい場合で
も任意の直径を持つ半田ボールを確実に半田用バンプに
接触させることが可能となるのである。また、テープ開
口部の容積を十分小さくすることができるので、テープ
開口部に充填される半田量が少なくなり、供給した半田
のほとんどはテープ上面のバンプ形成に有効に使われ、
Cuランドを加工しない場合に比べて、バンプ高さを高
くすることができるのである。
【0014】このときのCuランドの加工形状に制約は
なく、少なくともCuランドの一部が半田ボールと接触
する状態であれば良い。図13に、Cuランドの突出し
加工形状が鋭角的な場合の断面形状を模式的に示す。図
において、左側は半田ボール搭載時のリフロー工程前の
状態で、右側はリフロー工程後の状態を示す。図は、ポ
リイミドテープ140,Cuランド141,Auめっき
膜142,封止樹脂143,開口部144,半田ボール
145,フラックス146,フラックス残渣147,半
田バンプ148から構成される。半田の一部がAuめっ
きされた半田用バンプに接触しかつフラックスがその領
域に供給されていると、半田ボールが溶融したときにフ
ラックスの作用によって半田ボールの酸化皮膜が除去さ
れて溶融半田金属がAuめっき面に接触し、Auと半田
の界面エネルギーが低いために溶融半田が半田用バンプ
全面に濡れ広がり、その後半田自身の表面張力によって
開口部内にフラックスを押出しつつ半田が引き込まれ
て、開口部全体が半田で埋められ、内部にボイド等のな
い半田バンプが形成されるのである。
なく、少なくともCuランドの一部が半田ボールと接触
する状態であれば良い。図13に、Cuランドの突出し
加工形状が鋭角的な場合の断面形状を模式的に示す。図
において、左側は半田ボール搭載時のリフロー工程前の
状態で、右側はリフロー工程後の状態を示す。図は、ポ
リイミドテープ140,Cuランド141,Auめっき
膜142,封止樹脂143,開口部144,半田ボール
145,フラックス146,フラックス残渣147,半
田バンプ148から構成される。半田の一部がAuめっ
きされた半田用バンプに接触しかつフラックスがその領
域に供給されていると、半田ボールが溶融したときにフ
ラックスの作用によって半田ボールの酸化皮膜が除去さ
れて溶融半田金属がAuめっき面に接触し、Auと半田
の界面エネルギーが低いために溶融半田が半田用バンプ
全面に濡れ広がり、その後半田自身の表面張力によって
開口部内にフラックスを押出しつつ半田が引き込まれ
て、開口部全体が半田で埋められ、内部にボイド等のな
い半田バンプが形成されるのである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明によるテープBGAパッケ
ージの一実施例を示す。図において、テープ基板は、開
口部を有するポリイミドテープ5と、ポリイミドテープ
に接着された後にエッチングによりパターニングされた
Cu配線導体7と、開口部に位置するCu導体が押出し
加工された半田用ランド6と、半田用ランドの半田ボー
ル搭載面とワイヤボンディングされる配線導体に部分め
っきを施すためのめっきレジスト膜9とから構成されて
いる。テープ基板の配線導体側の面の中央部にLSIチ
ップ1が接着剤4によって接着され、チップのAlパッ
ド2とテープ基板のボンディングパッド間がワイヤボン
ディングによって形成されたAuワイヤ3で結線されて
いる。チップが搭載された片側全面にはチップとAuワ
イヤと接合部とテープ基板上の配線導体を保護するため
に封止樹脂11がモールドされ、その反対側のテープ開
口部には共晶組成の半田ボールバンプ10が形成されて
いる。バンプピッチは0.5mmで、開口径は0.25mm、
ボールバンプの径は0.35mmである。ポリイミドテープの
厚さは、チップをテープに接着して接着剤を加熱硬化し
た後のテープの変形を小さくする目的で、150μm厚
さのテープを用いた。その理由は、変形の原因がチップ
とポリイミドテープの熱膨張差によるものであリ、テー
プを厚くして剛性を増すことによりチップや接着剤層に
歪を分散させ、テープの歪すなわち変形を小さくできる
ためである。なお、チップのサイズが小さい場合や接着
剤の硬化温度を120℃以下に小さくできる場合には7
5〜100μm厚さのものを用いた。半田用ランドとボ
ンディング面への部分めっきには、厚さ1μm程度のA
uの電気めっき法を選択した。選択の理由は、電気めっ
き法はめっき膜中の欠陥が少ないため、Cu配線に直接
Auめっきした場合でも接着時の加熱によるAu表面へ
のCuの拡散が少なく、厚さ1μmのAuめっき膜で十
分なワイヤボンディング性が確保されるためである。
ージの一実施例を示す。図において、テープ基板は、開
口部を有するポリイミドテープ5と、ポリイミドテープ
に接着された後にエッチングによりパターニングされた
Cu配線導体7と、開口部に位置するCu導体が押出し
加工された半田用ランド6と、半田用ランドの半田ボー
ル搭載面とワイヤボンディングされる配線導体に部分め
っきを施すためのめっきレジスト膜9とから構成されて
いる。テープ基板の配線導体側の面の中央部にLSIチ
ップ1が接着剤4によって接着され、チップのAlパッ
ド2とテープ基板のボンディングパッド間がワイヤボン
ディングによって形成されたAuワイヤ3で結線されて
いる。チップが搭載された片側全面にはチップとAuワ
イヤと接合部とテープ基板上の配線導体を保護するため
に封止樹脂11がモールドされ、その反対側のテープ開
口部には共晶組成の半田ボールバンプ10が形成されて
いる。バンプピッチは0.5mmで、開口径は0.25mm、
ボールバンプの径は0.35mmである。ポリイミドテープの
厚さは、チップをテープに接着して接着剤を加熱硬化し
た後のテープの変形を小さくする目的で、150μm厚
さのテープを用いた。その理由は、変形の原因がチップ
とポリイミドテープの熱膨張差によるものであリ、テー
プを厚くして剛性を増すことによりチップや接着剤層に
歪を分散させ、テープの歪すなわち変形を小さくできる
ためである。なお、チップのサイズが小さい場合や接着
剤の硬化温度を120℃以下に小さくできる場合には7
5〜100μm厚さのものを用いた。半田用ランドとボ
ンディング面への部分めっきには、厚さ1μm程度のA
uの電気めっき法を選択した。選択の理由は、電気めっ
き法はめっき膜中の欠陥が少ないため、Cu配線に直接
Auめっきした場合でも接着時の加熱によるAu表面へ
のCuの拡散が少なく、厚さ1μmのAuめっき膜で十
分なワイヤボンディング性が確保されるためである。
【0017】図2は、図1のパッケージの組立てフロー
の一実施例を示す。テープ基板の主原材料は、ポリイミ
ドテープとCu箔である。まず、ベタのポリイミドテー
プに、半田バンプ用の開口部とパッケージ組立て後の切
断を容易にする切断用開口部とテープ搬送用開口部を打
ち抜き加工で形成する。次に、このテープに10〜30
μm厚さのCu箔を接着する。接着剤を用いて接着する
方式とポリイミドテープが接着性を有するタイプのテー
プを用いて直接接着する方式があるがいずれを選択して
も良い。次に、半田バンプ用テープ開口部に位置合わせ
したピン状ツールで、Cu箔側からテープ開口部に向か
って押し出し加工を行う。この時、加熱を行いながら加
工を行うとCu箔の伸びが良く、加工率が高い場合でも
Cu箔に亀裂が発生することがなく、良好な加工が可能
である。次に、ベタのCu箔をフォトエッチングによっ
てパターニングする。次に、パターニングしたCu箔に
感光性のめっきレジストを塗布・感光・洗浄処理し、め
っきしたい部分のみ開口させてAuの電気めっきを行
う。めっきする領域はワイヤボンディング用パッド部と
開口部底面の半田用パッド部である。Auめっき厚さ
は、パッケージ組立て時の良好なワイヤボンディング性
を確保できかつ経済性の良い厚さとするが、通常は0.
5〜2.0μmまでの間で選択される。ここで、テープ
基板が完成する。次に、パッケージの組立てに入る。ま
ず、パッケージングするLSIチップを、テープに予め
印刷で形成した接着剤層の上に貼り付ける。貼り付け時
及び接着剤の硬化時には加熱を加えている。加熱温度と
時間は接着剤によって異なるが、過大な条件は、Cu下
地材のAu表面への拡散析出を促してボンディング性を
劣化させるので、避ける必要がある。次に、チップのA
lパッドとテープ上のボンディングパッド間をAuワイ
ヤのボールボンディングによって結線し、その後、テー
プ基板のチップ搭載面に樹脂をモールドする。次に、半
田バンプ形成工程に入る。半田ボールバンプの形成方法
は、樹脂封止を行ったパッケージをテープ基板が上向き
になるように搬送治具上に配置し、予め下側にフラック
スを塗布した半田ボールを、Auめっきされた開口部底
面の半田用パッド面に機械的に搭載し、その後に赤外線
リフロー炉を通して全体を加熱し、半田ボールを溶融さ
せて半田用パッドに接合してバンプ形成を行う。この
時、Cu箔上のAuめっき膜は半田中に溶解拡散し、リ
フロー後には接合界面から消失して半田とCuの界面が
形成されて接合された状態となる。最後に、テープ上に
連なったパッケージを、切断分離してパッケージとして
完成する。
の一実施例を示す。テープ基板の主原材料は、ポリイミ
ドテープとCu箔である。まず、ベタのポリイミドテー
プに、半田バンプ用の開口部とパッケージ組立て後の切
断を容易にする切断用開口部とテープ搬送用開口部を打
ち抜き加工で形成する。次に、このテープに10〜30
μm厚さのCu箔を接着する。接着剤を用いて接着する
方式とポリイミドテープが接着性を有するタイプのテー
プを用いて直接接着する方式があるがいずれを選択して
も良い。次に、半田バンプ用テープ開口部に位置合わせ
したピン状ツールで、Cu箔側からテープ開口部に向か
って押し出し加工を行う。この時、加熱を行いながら加
工を行うとCu箔の伸びが良く、加工率が高い場合でも
Cu箔に亀裂が発生することがなく、良好な加工が可能
である。次に、ベタのCu箔をフォトエッチングによっ
てパターニングする。次に、パターニングしたCu箔に
感光性のめっきレジストを塗布・感光・洗浄処理し、め
っきしたい部分のみ開口させてAuの電気めっきを行
う。めっきする領域はワイヤボンディング用パッド部と
開口部底面の半田用パッド部である。Auめっき厚さ
は、パッケージ組立て時の良好なワイヤボンディング性
を確保できかつ経済性の良い厚さとするが、通常は0.
5〜2.0μmまでの間で選択される。ここで、テープ
基板が完成する。次に、パッケージの組立てに入る。ま
ず、パッケージングするLSIチップを、テープに予め
印刷で形成した接着剤層の上に貼り付ける。貼り付け時
及び接着剤の硬化時には加熱を加えている。加熱温度と
時間は接着剤によって異なるが、過大な条件は、Cu下
地材のAu表面への拡散析出を促してボンディング性を
劣化させるので、避ける必要がある。次に、チップのA
lパッドとテープ上のボンディングパッド間をAuワイ
ヤのボールボンディングによって結線し、その後、テー
プ基板のチップ搭載面に樹脂をモールドする。次に、半
田バンプ形成工程に入る。半田ボールバンプの形成方法
は、樹脂封止を行ったパッケージをテープ基板が上向き
になるように搬送治具上に配置し、予め下側にフラック
スを塗布した半田ボールを、Auめっきされた開口部底
面の半田用パッド面に機械的に搭載し、その後に赤外線
リフロー炉を通して全体を加熱し、半田ボールを溶融さ
せて半田用パッドに接合してバンプ形成を行う。この
時、Cu箔上のAuめっき膜は半田中に溶解拡散し、リ
フロー後には接合界面から消失して半田とCuの界面が
形成されて接合された状態となる。最後に、テープ上に
連なったパッケージを、切断分離してパッケージとして
完成する。
【0018】本実施例によれば、半田バンプピッチが
0.5mmと狭い場合でしかもテープ基板のポリイミドテ
ープ厚さが150μmと厚いにもかかわらず、片面配線
のテープ基板に対してフラックスと半田ボールのみを使
用する半田ボール搭載法により確実で半田ボール搭載不
良の少ない半田バンプ形成が可能となる。このため、バ
ンプ高さばらつきが少ない実装性にすぐれた低コストの
BGAパッケージを提供できる。さらに、テープ厚さが
厚いため、半田バンプが形成されたパッケージ裏面の熱
膨張率が実装用のプリント配線基板に近くなり、しかも
テープ開口径よりかなり大きい半田ボールを搭載可能な
ためバンプ高さを高くできるため、半田バンプ部の実装
信頼性の高いBGAパッケージを提供できる。
0.5mmと狭い場合でしかもテープ基板のポリイミドテ
ープ厚さが150μmと厚いにもかかわらず、片面配線
のテープ基板に対してフラックスと半田ボールのみを使
用する半田ボール搭載法により確実で半田ボール搭載不
良の少ない半田バンプ形成が可能となる。このため、バ
ンプ高さばらつきが少ない実装性にすぐれた低コストの
BGAパッケージを提供できる。さらに、テープ厚さが
厚いため、半田バンプが形成されたパッケージ裏面の熱
膨張率が実装用のプリント配線基板に近くなり、しかも
テープ開口径よりかなり大きい半田ボールを搭載可能な
ためバンプ高さを高くできるため、半田バンプ部の実装
信頼性の高いBGAパッケージを提供できる。
【0019】また、パッドと半田の接合面積が広くな
り、しかもバンプに剪断力が発生しても最も強度が弱い
接合界面の形状が曲率の小さい曲面であるため一部の接
合界面では圧縮応力に変わり、接合界面で剥離する不良
モードの発生がなくなる。このため、取扱い時の半田バ
ンプ欠落や、実装後のプリント基板装着時に生じる基板
変形に起因したバンプ断線不良の発生がなくなり、パッ
ケージや実装基板取扱い時の信頼性を向上できるという
効果もある。
り、しかもバンプに剪断力が発生しても最も強度が弱い
接合界面の形状が曲率の小さい曲面であるため一部の接
合界面では圧縮応力に変わり、接合界面で剥離する不良
モードの発生がなくなる。このため、取扱い時の半田バ
ンプ欠落や、実装後のプリント基板装着時に生じる基板
変形に起因したバンプ断線不良の発生がなくなり、パッ
ケージや実装基板取扱い時の信頼性を向上できるという
効果もある。
【0020】また、本実施例ではCuランドに直接1μ
m程度のAuめっきを施して共晶半田ボールを搭載して
いるため、パッケージの高温放置試験においてCuと半
田の界面にCu−Au−Sn化合物が形成されて、強度
低下の原因となるAuSn化合物の形成がないため、高
温信頼性を高くできるという効果もある。
m程度のAuめっきを施して共晶半田ボールを搭載して
いるため、パッケージの高温放置試験においてCuと半
田の界面にCu−Au−Sn化合物が形成されて、強度
低下の原因となるAuSn化合物の形成がないため、高
温信頼性を高くできるという効果もある。
【0021】また、半田用バンプの押出し加工を、ベタ
Cu箔の段階で行うため、Cu箔とポリイミドテープの
接着力が弱くてもCu箔が開口部にずれ落ちることがな
く、工程上の技術的困難さがないという利点がある。こ
のため、歩留まり良くCuランド加工済のテープ基板を
製造でき、低コストの基板を提供できる。
Cu箔の段階で行うため、Cu箔とポリイミドテープの
接着力が弱くてもCu箔が開口部にずれ落ちることがな
く、工程上の技術的困難さがないという利点がある。こ
のため、歩留まり良くCuランド加工済のテープ基板を
製造でき、低コストの基板を提供できる。
【0022】図3は、本発明によるテープBGAパッケ
ージの他の一実施例を示す。図において、テープ基板
は、開口部を有するポリイミドテープ19と、ポリイミ
ドテープに接着された後にエッチングによりパターニン
グされたCu配線導体20と、開口部に位置するCu導
体が押出し加工された半田用ランド21と、導体部全域
に形成されたAuめっき膜22から構成されている。テ
ープ基板の配線導体側の面の中央部にLSIチップ15
が接着剤18によって接着され、チップのAlパッド1
6とテープ基板のボンディングパッド間がワイヤボンデ
ィングされたAuワイヤ17で結線されている。チップ
が搭載された片側全面にはチップとAuワイヤと接合部
とテープ基板上の配線導体を保護するために封止樹脂2
4がモールドされ、その反対側のテープ開口部には共晶
組成の半田ボールバンプ23が形成されている。バンプ
ピッチは0.5mmで、開口径は0.25mm、ボールバンプ
の径は0.3mm である。ポリイミドテープの厚さは、チ
ップをテープに接着して接着剤を加熱硬化した後のテー
プの変形を小さくする目的で、100μm厚さのテープ
を用いた。Cu箔の半田用バンプとボンディング面への
めっきは、電気めっき法によりAuのみを厚さ1μm程
度形成している。ただし半田用バンプ面のAuめっき
は、半田ボール搭載時のリフロー工程で全て半田中に溶
解拡散してしまうため、パッケージ完成の段階ではCu
ランドと半田の接合界面に存在しない。
ージの他の一実施例を示す。図において、テープ基板
は、開口部を有するポリイミドテープ19と、ポリイミ
ドテープに接着された後にエッチングによりパターニン
グされたCu配線導体20と、開口部に位置するCu導
体が押出し加工された半田用ランド21と、導体部全域
に形成されたAuめっき膜22から構成されている。テ
ープ基板の配線導体側の面の中央部にLSIチップ15
が接着剤18によって接着され、チップのAlパッド1
6とテープ基板のボンディングパッド間がワイヤボンデ
ィングされたAuワイヤ17で結線されている。チップ
が搭載された片側全面にはチップとAuワイヤと接合部
とテープ基板上の配線導体を保護するために封止樹脂2
4がモールドされ、その反対側のテープ開口部には共晶
組成の半田ボールバンプ23が形成されている。バンプ
ピッチは0.5mmで、開口径は0.25mm、ボールバンプ
の径は0.3mm である。ポリイミドテープの厚さは、チ
ップをテープに接着して接着剤を加熱硬化した後のテー
プの変形を小さくする目的で、100μm厚さのテープ
を用いた。Cu箔の半田用バンプとボンディング面への
めっきは、電気めっき法によりAuのみを厚さ1μm程
度形成している。ただし半田用バンプ面のAuめっき
は、半田ボール搭載時のリフロー工程で全て半田中に溶
解拡散してしまうため、パッケージ完成の段階ではCu
ランドと半田の接合界面に存在しない。
【0023】本実施例によれば、図1と同様に片面配線
のテープ基板を用いて低コストで実装性及び実装信頼性
の高いBGAパッケージを提供できる。また、図1に比
べて、テープ基板のめっきレジスト形成工程が省略でき
るため生産性に優れ、高温高湿環境下での吸湿特性の高
いレジスト膜を使用していないため、同環境下での長期
パッケージ信頼性の高いBGAパッケージを提供でき
る。
のテープ基板を用いて低コストで実装性及び実装信頼性
の高いBGAパッケージを提供できる。また、図1に比
べて、テープ基板のめっきレジスト形成工程が省略でき
るため生産性に優れ、高温高湿環境下での吸湿特性の高
いレジスト膜を使用していないため、同環境下での長期
パッケージ信頼性の高いBGAパッケージを提供でき
る。
【0024】図4は、チップサイズBGAパッケージに
本発明を適用した場合の実施例をす。図において、テー
プ基板は開口部が設けられたポリイミドテープ32と、
Cu箔がポリイミドテープに接着されてエッチングによ
りパターニングされてさらに表面にAuめっきされた配
線導体35と、インナーリード34と、さらに押出し加
工が加えられた半田用パッド33から構成されている。
LSIチップ30とテープ基板は、互いに配線面を合わ
せる向きで低弾性樹脂37を介して接着されている。チ
ップ上のAlパッドとインナーリードは超音波熱圧着に
より直接接合されている。インナーボンディング部周辺
は、外気から保護するために封止樹脂38でおおわれて
いる。半田用パッドにはテープ開口部側から半田ボール
が供給されて半田バンプ36が形成されている。バンプ
ピッチは0.4mm 、テープ開口径は0.2mm、テープ厚
さは0.05mm、搭載した半田ボール径は0.3mm であ
る。
本発明を適用した場合の実施例をす。図において、テー
プ基板は開口部が設けられたポリイミドテープ32と、
Cu箔がポリイミドテープに接着されてエッチングによ
りパターニングされてさらに表面にAuめっきされた配
線導体35と、インナーリード34と、さらに押出し加
工が加えられた半田用パッド33から構成されている。
LSIチップ30とテープ基板は、互いに配線面を合わ
せる向きで低弾性樹脂37を介して接着されている。チ
ップ上のAlパッドとインナーリードは超音波熱圧着に
より直接接合されている。インナーボンディング部周辺
は、外気から保護するために封止樹脂38でおおわれて
いる。半田用パッドにはテープ開口部側から半田ボール
が供給されて半田バンプ36が形成されている。バンプ
ピッチは0.4mm 、テープ開口径は0.2mm、テープ厚
さは0.05mm、搭載した半田ボール径は0.3mm であ
る。
【0025】本実施例によれば、半田バンプピッチが
0.4mmと非常に狭い場合でも、片面配線のテープ基板
に対してフラックスと半田ボールのみを使用するより確
実で半田ボール搭載不良の少ない半田バンプ形成が可能
となる。このため、バンプ高さばらつきが少ない実装性
にすぐれた低コストのBGAパッケージを提供できる。
さらに、テープ厚さが厚いため、半田バンプが形成され
たパッケージ裏面の熱膨張率が実装用のプリント配線基
板に近くなり、しかもテープ開口径よりかなり大きい半
田ボールを搭載可能なためバンプ高さを高くできるた
め、半田バンプ部の実装信頼性の高いBGAパッケージ
を提供できる。
0.4mmと非常に狭い場合でも、片面配線のテープ基板
に対してフラックスと半田ボールのみを使用するより確
実で半田ボール搭載不良の少ない半田バンプ形成が可能
となる。このため、バンプ高さばらつきが少ない実装性
にすぐれた低コストのBGAパッケージを提供できる。
さらに、テープ厚さが厚いため、半田バンプが形成され
たパッケージ裏面の熱膨張率が実装用のプリント配線基
板に近くなり、しかもテープ開口径よりかなり大きい半
田ボールを搭載可能なためバンプ高さを高くできるた
め、半田バンプ部の実装信頼性の高いBGAパッケージ
を提供できる。
【0026】また、パッドと半田の接合面積が広くな
り、しかもバンプに剪断力が発生しても最も強度が弱い
接合界面の形状が曲率の小さい曲面であるため一部の接
合界面では圧縮応力に変わり、接合界面で剥離する不良
モードの発生がなくなる。このため、取扱い時の半田バ
ンプ欠落や、実装後のプリント基板装着時に生じる基板
変形に起因したバンプ断線不良の発生がなくなり、パッ
ケージや実装基板取扱い時の信頼性を向上できるという
効果もある。
り、しかもバンプに剪断力が発生しても最も強度が弱い
接合界面の形状が曲率の小さい曲面であるため一部の接
合界面では圧縮応力に変わり、接合界面で剥離する不良
モードの発生がなくなる。このため、取扱い時の半田バ
ンプ欠落や、実装後のプリント基板装着時に生じる基板
変形に起因したバンプ断線不良の発生がなくなり、パッ
ケージや実装基板取扱い時の信頼性を向上できるという
効果もある。
【0027】また、本実施例ではCuランドに直接1μ
m程度のAuめっきを施して共晶半田ボールを搭載して
いるため、パッケージの高温放置試験においてCuと半
田の界面にCu−Au−Sn化合物が形成されて、強度
低下の原因となるAuSn化合物の形成がないため、高
温信頼性を高くできるという効果もある。
m程度のAuめっきを施して共晶半田ボールを搭載して
いるため、パッケージの高温放置試験においてCuと半
田の界面にCu−Au−Sn化合物が形成されて、強度
低下の原因となるAuSn化合物の形成がないため、高
温信頼性を高くできるという効果もある。
【0028】また、半田用バンプの押出し加工を、ベタ
Cu箔の段階で行うため、Cu箔とポリイミドテープの
接着力が弱くてもCu箔が開口部にずれ落ちることがな
く、工程上の技術的困難さがないという利点がある。こ
のため、歩留まり良くCuランド加工済のテープ基板を
製造でき、低コストの基板を提供できる。
Cu箔の段階で行うため、Cu箔とポリイミドテープの
接着力が弱くてもCu箔が開口部にずれ落ちることがな
く、工程上の技術的困難さがないという利点がある。こ
のため、歩留まり良くCuランド加工済のテープ基板を
製造でき、低コストの基板を提供できる。
【0029】図3は、本発明によるテープBGAパッケ
ージの他の一実施例を示す。図において、テープ基板
は、開口部を有するポリイミドテープ19と、ポリイミ
ドテープに接着された後にエッチングによりパターニン
グされたCu配線導体20と、開口部に位置するCu導
体が押出し加工された半田用ランド21と、導体部全域
に形成されたAuめっき膜22から構成されている。テ
ープ基板の配線導体側の面の中央部にLSIチップ15
が接着剤18によって接着され、チップのAlパッド1
6とテープ基板のボンディングパッド間がワイヤボンデ
ィングされたAuワイヤ17で結線されている。チップ
が搭載された片側全面にはチップとAuワイヤと接合部
とテープ基板上の配線導体を保護するために封止樹脂2
4がモールドされ、その反対側のテープ開口部には共晶
組成の半田ボールバンプ23が形成されている。バンプ
ピッチは0.5mmで、開口径は0.25mm、ボールバンプ
の径は0.3mm である。ポリイミドテープの厚さは、チ
ップをテープに接着して接着剤を加熱硬化した後のテー
プの変形を小さくする目的で、100μm厚さのテープ
を用いた。Cu箔の半田用バンプとボンディング面への
めっきは、電気めっき法によりAuのみを厚さ1μm程
度形成している。ただし半田用バンプ面のAuめっき
は、半田ボール搭載時のリフロー工程で全て半田中に溶
解拡散してしまうため、パッケージ完成の段階ではCu
ランドと半田の接合界面に存在しない。
ージの他の一実施例を示す。図において、テープ基板
は、開口部を有するポリイミドテープ19と、ポリイミ
ドテープに接着された後にエッチングによりパターニン
グされたCu配線導体20と、開口部に位置するCu導
体が押出し加工された半田用ランド21と、導体部全域
に形成されたAuめっき膜22から構成されている。テ
ープ基板の配線導体側の面の中央部にLSIチップ15
が接着剤18によって接着され、チップのAlパッド1
6とテープ基板のボンディングパッド間がワイヤボンデ
ィングされたAuワイヤ17で結線されている。チップ
が搭載された片側全面にはチップとAuワイヤと接合部
とテープ基板上の配線導体を保護するために封止樹脂2
4がモールドされ、その反対側のテープ開口部には共晶
組成の半田ボールバンプ23が形成されている。バンプ
ピッチは0.5mmで、開口径は0.25mm、ボールバンプ
の径は0.3mm である。ポリイミドテープの厚さは、チ
ップをテープに接着して接着剤を加熱硬化した後のテー
プの変形を小さくする目的で、100μm厚さのテープ
を用いた。Cu箔の半田用バンプとボンディング面への
めっきは、電気めっき法によりAuのみを厚さ1μm程
度形成している。ただし半田用バンプ面のAuめっき
は、半田ボール搭載時のリフロー工程で全て半田中に溶
解拡散してしまうため、パッケージ完成の段階ではCu
ランドと半田の接合界面に存在しない。
【0030】本実施例によれば、図1と同様に片面配線
のテープ基板を用いて低コストで実装性及び実装信頼性
の高いBGAパッケージを提供できる。また、図1に比
べて、テープ基板のめっきレジスト形成工程が省略でき
るため生産性に優れ、高温高湿環境下での吸湿特性の高
いレジスト膜を使用していないため、同環境下での長期
パッケージ信頼性の高いBGAパッケージを提供でき
る。
のテープ基板を用いて低コストで実装性及び実装信頼性
の高いBGAパッケージを提供できる。また、図1に比
べて、テープ基板のめっきレジスト形成工程が省略でき
るため生産性に優れ、高温高湿環境下での吸湿特性の高
いレジスト膜を使用していないため、同環境下での長期
パッケージ信頼性の高いBGAパッケージを提供でき
る。
【0031】図4は、チップサイズBGAパッケージに
本発明を適用した場合の実施例を示す。図において、テ
ープ基板は開口部が設けられたポリイミドテープ32
と、Cu箔がポリイミドテープに接着されてエッチング
によりパターニングされてさらに表面にAuめっきされ
た配線導体35と、インナーリード34と、さらに押出
し加工が加えられた半田用パッド33から構成されてい
る。LSIチップ30とテープ基板は、互いに配線面を
合わせる向きで低弾性樹脂37を介して接着されてい
る。チップ上のAlパッドとインナーリードは超音波熱
圧着により直接接合されている。インナーボンディング
部周辺は、外気から保護するために封止樹脂38でおお
われている。半田用パッドにはテープ開口部側から半田
ボールが供給されて半田バンプ36が形成されている。
バンプピッチは0.4mm 、テープ開口径は0.2mm、テ
ープ厚さは0.05mm、搭載した半田ボール径は0.3mm
である。
本発明を適用した場合の実施例を示す。図において、テ
ープ基板は開口部が設けられたポリイミドテープ32
と、Cu箔がポリイミドテープに接着されてエッチング
によりパターニングされてさらに表面にAuめっきされ
た配線導体35と、インナーリード34と、さらに押出
し加工が加えられた半田用パッド33から構成されてい
る。LSIチップ30とテープ基板は、互いに配線面を
合わせる向きで低弾性樹脂37を介して接着されてい
る。チップ上のAlパッドとインナーリードは超音波熱
圧着により直接接合されている。インナーボンディング
部周辺は、外気から保護するために封止樹脂38でおお
われている。半田用パッドにはテープ開口部側から半田
ボールが供給されて半田バンプ36が形成されている。
バンプピッチは0.4mm 、テープ開口径は0.2mm、テ
ープ厚さは0.05mm、搭載した半田ボール径は0.3mm
である。
【0032】本実施例によれば、半田バンプピッチが
0.4mm と非常に狭い場合でも、片面配線のテープ基板
に対してフラックスと半田ボールのみを使用する半田ボ
ール搭載法により半田ボール搭載不良の少ない半田バン
プ形成が可能となる。このため、サイズが大きく一定の
半田ボールを使用することで高さばらつきが小さく高さ
の高いバンプを容易に得られるため、配線基板への実装
性にすぐれた低コストのチップサイズBGAパッケージ
を提供できる。また、パッドと半田の接合面積が広くな
り、しかもバンプに剪断力が発生しても最も強度が弱い
接合界面の形状が曲率の小さい曲面であるため一部の接
合界面では圧縮応力に変わり、接合界面で剥離する不良
モードの発生がなくなる。このため、取扱い時の半田バ
ンプ欠落や、実装後のプリント基板装着時に生じる基板
変形に起因したバンプ断線不良の発生がなくなり、信頼
性を向上できるという効果もある。
0.4mm と非常に狭い場合でも、片面配線のテープ基板
に対してフラックスと半田ボールのみを使用する半田ボ
ール搭載法により半田ボール搭載不良の少ない半田バン
プ形成が可能となる。このため、サイズが大きく一定の
半田ボールを使用することで高さばらつきが小さく高さ
の高いバンプを容易に得られるため、配線基板への実装
性にすぐれた低コストのチップサイズBGAパッケージ
を提供できる。また、パッドと半田の接合面積が広くな
り、しかもバンプに剪断力が発生しても最も強度が弱い
接合界面の形状が曲率の小さい曲面であるため一部の接
合界面では圧縮応力に変わり、接合界面で剥離する不良
モードの発生がなくなる。このため、取扱い時の半田バ
ンプ欠落や、実装後のプリント基板装着時に生じる基板
変形に起因したバンプ断線不良の発生がなくなり、信頼
性を向上できるという効果もある。
【0033】図5は、インナーリードボンディング構造
のファンアウトタイプBGAパッケージに本発明を適用
した場合の実施例を示す。図において、テープ基板は開
口部が設けられたポリイミドテープ42と、Cu箔がポ
リイミドテープに接着されてエッチングによりパターニ
ングされて形成されたインナーリード44及び半田用パ
ッド43と、パターニングされた配線導体の上のめっき
レジスト45から構成される。インナーリードと半田用
パッド面には厚さ0.3μm のAuめっきが施されてい
る。テープ基板は接着剤46を介して金属板のスティフ
ナー47に接着されている。LSIチップ40上のAl
パッド41にはAuボールバンプ49がボールボンディ
ング法により形成されている。インナーリードとボール
バンプの接合は、500℃に加熱したツールによるAu
/Auの加圧接合である。インナーリード部周辺は、チ
ップとテープ基板及びスティフナーとの固定と、Alパ
ッド及び接合部及びインナーリード部の保護と補強の目
的で封止樹脂50が充填されている。テープの開口部に
盛り上がった半田用パッドには半田ボールバンプ48が
形成されている。ポリイミドテープの厚さは0.05mm
、バンプピッチは0.5mm、テープ開口径は0.2mm、
搭載した半田ボール径は0.3mm である。
のファンアウトタイプBGAパッケージに本発明を適用
した場合の実施例を示す。図において、テープ基板は開
口部が設けられたポリイミドテープ42と、Cu箔がポ
リイミドテープに接着されてエッチングによりパターニ
ングされて形成されたインナーリード44及び半田用パ
ッド43と、パターニングされた配線導体の上のめっき
レジスト45から構成される。インナーリードと半田用
パッド面には厚さ0.3μm のAuめっきが施されてい
る。テープ基板は接着剤46を介して金属板のスティフ
ナー47に接着されている。LSIチップ40上のAl
パッド41にはAuボールバンプ49がボールボンディ
ング法により形成されている。インナーリードとボール
バンプの接合は、500℃に加熱したツールによるAu
/Auの加圧接合である。インナーリード部周辺は、チ
ップとテープ基板及びスティフナーとの固定と、Alパ
ッド及び接合部及びインナーリード部の保護と補強の目
的で封止樹脂50が充填されている。テープの開口部に
盛り上がった半田用パッドには半田ボールバンプ48が
形成されている。ポリイミドテープの厚さは0.05mm
、バンプピッチは0.5mm、テープ開口径は0.2mm、
搭載した半田ボール径は0.3mm である。
【0034】本実施例によれば、半田バンプピッチが
0.5mm と非常に狭い場合でも、片面配線のテープ基板
に対してフラックスと半田ボールのみを使用する半田ボ
ール搭載法により半田ボール搭載不良の少ない半田バン
プ形成が可能となる。このため、サイズが大きく一定の
半田ボールを使用することで高さばらつきが小さく高さ
の高いバンプを容易に得られるため、配線基板への実装
性にすぐれた低コストで実装信頼性の高いチップサイズ
BGAパッケージを提供できる。
0.5mm と非常に狭い場合でも、片面配線のテープ基板
に対してフラックスと半田ボールのみを使用する半田ボ
ール搭載法により半田ボール搭載不良の少ない半田バン
プ形成が可能となる。このため、サイズが大きく一定の
半田ボールを使用することで高さばらつきが小さく高さ
の高いバンプを容易に得られるため、配線基板への実装
性にすぐれた低コストで実装信頼性の高いチップサイズ
BGAパッケージを提供できる。
【0035】図6は、本発明によるテープBGAパッケ
ージの他の一実施例を示す。図において、テープ基板
は、半田バンプ用の開口部63とチップ/テープ間の熱
歪を緩衝するための開口部64を有するポリイミドテー
プ54と、ポリイミドテープに接着された後にエッチン
グによりパターニングされたCu配線導体57と、開口
部に位置するCu導体が押出し加工された半田用ランド
58と、Cu導体の表面に形成されたAuめっき膜59
とから構成されている。LSIチップ51とテープ基板
の固着は、応力緩衝開口部の中央に残され4角の吊り部
56で支えられたテープのタブ部55に接着剤61で接
着・固定されている。チップ上のAlパッド52とCu
導体上にAuめっきされたボンディングパッド間は、ワ
イヤボンディングされたAuワイヤで結線されている。
チップが搭載された片側全面にはチップとAuワイヤと
接合部とテープ基板上の配線導体を保護するために封止
樹脂62がモールドされ、その反対側の半田バンプ用テ
ープ開口部には共晶組成の半田ボールバンプ60が形成
されている。チップ下面のコーナーはテープ基板の中央
側端部に押しつけられて接触しており、モールド時に樹
脂が流れ出さないように工夫している。この時タブ部
は、接着剤の厚さだけテープ基板面から下がった状態で
パッケージが完成される。
ージの他の一実施例を示す。図において、テープ基板
は、半田バンプ用の開口部63とチップ/テープ間の熱
歪を緩衝するための開口部64を有するポリイミドテー
プ54と、ポリイミドテープに接着された後にエッチン
グによりパターニングされたCu配線導体57と、開口
部に位置するCu導体が押出し加工された半田用ランド
58と、Cu導体の表面に形成されたAuめっき膜59
とから構成されている。LSIチップ51とテープ基板
の固着は、応力緩衝開口部の中央に残され4角の吊り部
56で支えられたテープのタブ部55に接着剤61で接
着・固定されている。チップ上のAlパッド52とCu
導体上にAuめっきされたボンディングパッド間は、ワ
イヤボンディングされたAuワイヤで結線されている。
チップが搭載された片側全面にはチップとAuワイヤと
接合部とテープ基板上の配線導体を保護するために封止
樹脂62がモールドされ、その反対側の半田バンプ用テ
ープ開口部には共晶組成の半田ボールバンプ60が形成
されている。チップ下面のコーナーはテープ基板の中央
側端部に押しつけられて接触しており、モールド時に樹
脂が流れ出さないように工夫している。この時タブ部
は、接着剤の厚さだけテープ基板面から下がった状態で
パッケージが完成される。
【0036】図7は、図6のパッケージ組立てにおける
ワイヤボンディング方法を示す図で、図において、チッ
プ65の下には周囲より高いチップ用ヒートステージ7
7が配置され、その周囲に位置するテープ基板のボンデ
ィングパッド74下にはチップ用ヒートステージより低
い基板用ヒートステージ76,78が配置されている。
チップ用ヒートステージの上面には、テープ基板のタブ
部及ぶ吊り部に合わせて凹みが形成され、チップ裏面が
ヒートステージ上面に接するように加工されている。各
ステージには吸引孔82,83,84が形成され、パッ
ケージ装着時には吸引孔から排気して孔内部を負圧に
し、チップ及びテープ基板を吸着・固定する。チップ及
び基板用ヒートステージにはそれぞれ内部にヒーター7
9,80,81が内蔵されており、それぞれ独立して温
度調節可能な装置となっている。加熱条件は、チップ側
のAlパッド温度が230℃,基板側のボンディングパ
ッド温度が200℃となるようにヒートステージ温度を
調整してAuワイヤのボールボンディングを行った。
ワイヤボンディング方法を示す図で、図において、チッ
プ65の下には周囲より高いチップ用ヒートステージ7
7が配置され、その周囲に位置するテープ基板のボンデ
ィングパッド74下にはチップ用ヒートステージより低
い基板用ヒートステージ76,78が配置されている。
チップ用ヒートステージの上面には、テープ基板のタブ
部及ぶ吊り部に合わせて凹みが形成され、チップ裏面が
ヒートステージ上面に接するように加工されている。各
ステージには吸引孔82,83,84が形成され、パッ
ケージ装着時には吸引孔から排気して孔内部を負圧に
し、チップ及びテープ基板を吸着・固定する。チップ及
び基板用ヒートステージにはそれぞれ内部にヒーター7
9,80,81が内蔵されており、それぞれ独立して温
度調節可能な装置となっている。加熱条件は、チップ側
のAlパッド温度が230℃,基板側のボンディングパ
ッド温度が200℃となるようにヒートステージ温度を
調整してAuワイヤのボールボンディングを行った。
【0037】図8は、図7のワイヤボンディング時の上
方からみたパッケージの平面図である。なお上方からの
平面図では、チップ下のテープ基板が隠されて見えない
が、図では点線で表した。図において、テープ基板のポ
リイミドテープ88上には半田パッド用ランド93,ボ
ンディングパッド91,両者を繋ぐ配線92が形成され
ている。これらの表面には無電解のAuめっきが施され
ている。ボンディングパッドはチップに近い内周部に配
列されている。従って、内周の半田バンプ用ランド間に
は、バンプ列の数より1つ少ない本数の配線が形成され
る。ボンディングパッドに結線されていない半田パッド
用ランドは、調整用のダミーランド94である。タブ部
89は、チップサイズに比べて小さく、Alパッド86
下は開口部96となっており、開口部にヒートステージ
が突き出してチップに接触し固定する構造である。
方からみたパッケージの平面図である。なお上方からの
平面図では、チップ下のテープ基板が隠されて見えない
が、図では点線で表した。図において、テープ基板のポ
リイミドテープ88上には半田パッド用ランド93,ボ
ンディングパッド91,両者を繋ぐ配線92が形成され
ている。これらの表面には無電解のAuめっきが施され
ている。ボンディングパッドはチップに近い内周部に配
列されている。従って、内周の半田バンプ用ランド間に
は、バンプ列の数より1つ少ない本数の配線が形成され
る。ボンディングパッドに結線されていない半田パッド
用ランドは、調整用のダミーランド94である。タブ部
89は、チップサイズに比べて小さく、Alパッド86
下は開口部96となっており、開口部にヒートステージ
が突き出してチップに接触し固定する構造である。
【0038】本実施例によれば、図1と同様にバンプピ
ッチが狭くしかもテープ基板のポリイミドテープ厚さが
厚い場合でも、片面配線のテープ基板を用いて、フラッ
クスと半田ボールのみを使用する半田ボール搭載法によ
り確実で半田ボール搭載不良の少ない半田バンプ形成が
可能となる。このため、バンプ高さばらつきが少ない実
装性にすぐれた低コストのBGAパッケージを提供でき
る。また、テープ厚さが厚いため半田バンプが形成され
たパッケージ裏面の熱膨張率が実装用のプリント配線基
板に近くなり、さらにチップが接着されたダイ部と半田
バンプが形成されたテープ基板部とが開口部で切り離さ
れているため、プリント配線基板に実装した状態で半田
バンプに発生する熱応力が小さくなり、半田バンプ部の
実装信頼性の高いBGAパッケージを提供できる。ま
た、パッドと半田の接合面積が広くなり、しかもバンプ
に剪断力が発生しても最も強度が弱い接合界面の形状が
曲率の小さい曲面であるため一部の接合界面では圧縮応
力に変わり、接合界面で剥離する不良モードの発生がな
くなる。このため、取扱い時の半田バンプ欠落や、実装
後のプリント基板装着時に生じる基板変形に起因したバ
ンプ断線不良の発生がなくなり、パッケージや実装基板
取扱い時の信頼性を向上できるという効果もある。
ッチが狭くしかもテープ基板のポリイミドテープ厚さが
厚い場合でも、片面配線のテープ基板を用いて、フラッ
クスと半田ボールのみを使用する半田ボール搭載法によ
り確実で半田ボール搭載不良の少ない半田バンプ形成が
可能となる。このため、バンプ高さばらつきが少ない実
装性にすぐれた低コストのBGAパッケージを提供でき
る。また、テープ厚さが厚いため半田バンプが形成され
たパッケージ裏面の熱膨張率が実装用のプリント配線基
板に近くなり、さらにチップが接着されたダイ部と半田
バンプが形成されたテープ基板部とが開口部で切り離さ
れているため、プリント配線基板に実装した状態で半田
バンプに発生する熱応力が小さくなり、半田バンプ部の
実装信頼性の高いBGAパッケージを提供できる。ま
た、パッドと半田の接合面積が広くなり、しかもバンプ
に剪断力が発生しても最も強度が弱い接合界面の形状が
曲率の小さい曲面であるため一部の接合界面では圧縮応
力に変わり、接合界面で剥離する不良モードの発生がな
くなる。このため、取扱い時の半田バンプ欠落や、実装
後のプリント基板装着時に生じる基板変形に起因したバ
ンプ断線不良の発生がなくなり、パッケージや実装基板
取扱い時の信頼性を向上できるという効果もある。
【0039】また、ワイヤボンディング工程において、
チップを直接ヒートステージに接触させて固定している
ため、基板のタブ/チップ間につかわれている接着剤の
軟化の影響を受けずにチップをしっかりと固定でき、さ
らに直接Siチップをヒートステージからの熱伝導で加
熱できるため周辺の風の流れや雰囲気温度に影響されず
にチップ温度を常に一定にできるため、ボンディング不
良を発生しない確実な1stボンディングが可能とな
る。一方、テープ基板側の2ndボンディングにおいて
は、テープに熱的損傷のないボンディング温度あるいは
Auめっき表面に下地材のCuが拡散析出しない低いボ
ンディング温度に設定してボンディングを行うことが可
能となり、テープダメージがなくボンディング不良を発
生しない2ndボンディングが可能となる。その結果、
パッケージ組立てプロセスで歩留まり低下の要因となる
ワイヤボンディング工程の不良発生を大幅に低減するこ
とができ、生産コストを下げることができる。さらに
は、耐熱性の低い安価なテープ材質でパッケージを製造
することが可能となり、パッケージのコストを下げるこ
ともできる。
チップを直接ヒートステージに接触させて固定している
ため、基板のタブ/チップ間につかわれている接着剤の
軟化の影響を受けずにチップをしっかりと固定でき、さ
らに直接Siチップをヒートステージからの熱伝導で加
熱できるため周辺の風の流れや雰囲気温度に影響されず
にチップ温度を常に一定にできるため、ボンディング不
良を発生しない確実な1stボンディングが可能とな
る。一方、テープ基板側の2ndボンディングにおいて
は、テープに熱的損傷のないボンディング温度あるいは
Auめっき表面に下地材のCuが拡散析出しない低いボ
ンディング温度に設定してボンディングを行うことが可
能となり、テープダメージがなくボンディング不良を発
生しない2ndボンディングが可能となる。その結果、
パッケージ組立てプロセスで歩留まり低下の要因となる
ワイヤボンディング工程の不良発生を大幅に低減するこ
とができ、生産コストを下げることができる。さらに
は、耐熱性の低い安価なテープ材質でパッケージを製造
することが可能となり、パッケージのコストを下げるこ
ともできる。
【0040】図9は、ボンディングパッドと半田用パッ
ドがCuランドの表裏に形成されている場合のパッケー
ジ組立てにおけるワイヤボンディング方法を示す。図1
0は、図9のワイヤボンディング工程後のパッケージの
平面図である。図9において、テープ基板は、半田バン
プ用の開口部を設けたポリイミドテープ103と、開口
部と同じ位置に設けられたCuランド105とその表面
のAuめっき106から構成されている。ボンディング
前の基板側パッド112には、加工が加えられてなく平
坦である。LSIチップ100は、接着剤109によっ
てテープ基板の中央に固着されている。ボンディング用
治具のヒートステージ111には、テープを吸着・固定
するための吸引孔110,104が複数形成されてい
る。ワイヤボンディングはAuワイヤのボールボンディ
ングで、Alパッド101側に1stボンディングを行
い、2ndボンディングはテープ開口部上の基板側パッ
ド上に行う。このときボンディング用のキャピラリツー
ルの荷重と超音波振動で基板側パッドの押出し加工とA
uワイヤの2ndボンディングを同時に行う。テープ開
口部が位置するヒートステージには、Auめっきされた
パッドが繰返し押しつけられるため、ヒートステージの
表面はAuが凝着することのないセラミック製としてい
る。図11は、図9のパッケージの組立てフローを示
す。原材料及び基本的な組立てフローは図2の場合と同
じであるが、本実施例では、開口部内へのCuランドの
押出し加工工程を、ワイヤボンディング工程で行ってい
る点が大きく異なる。
ドがCuランドの表裏に形成されている場合のパッケー
ジ組立てにおけるワイヤボンディング方法を示す。図1
0は、図9のワイヤボンディング工程後のパッケージの
平面図である。図9において、テープ基板は、半田バン
プ用の開口部を設けたポリイミドテープ103と、開口
部と同じ位置に設けられたCuランド105とその表面
のAuめっき106から構成されている。ボンディング
前の基板側パッド112には、加工が加えられてなく平
坦である。LSIチップ100は、接着剤109によっ
てテープ基板の中央に固着されている。ボンディング用
治具のヒートステージ111には、テープを吸着・固定
するための吸引孔110,104が複数形成されてい
る。ワイヤボンディングはAuワイヤのボールボンディ
ングで、Alパッド101側に1stボンディングを行
い、2ndボンディングはテープ開口部上の基板側パッ
ド上に行う。このときボンディング用のキャピラリツー
ルの荷重と超音波振動で基板側パッドの押出し加工とA
uワイヤの2ndボンディングを同時に行う。テープ開
口部が位置するヒートステージには、Auめっきされた
パッドが繰返し押しつけられるため、ヒートステージの
表面はAuが凝着することのないセラミック製としてい
る。図11は、図9のパッケージの組立てフローを示
す。原材料及び基本的な組立てフローは図2の場合と同
じであるが、本実施例では、開口部内へのCuランドの
押出し加工工程を、ワイヤボンディング工程で行ってい
る点が大きく異なる。
【0041】本実施例によれば、半導体パッケージに関
して図1と同様の効果が得られる。その他に、ランド間
配線がないためバンプ配列数の制約がないという利点が
ある。また、ランドサイズやテープ開口径をバンプピッ
チに近いサイズまで大きくすることができるため大きい
半田ボールを使用でき、バンプ高さを高くしてしかも半
田接合面積を広くすることができるため、半田バンプ部
の実装信頼性を向上することができる。また、ランド加
工を従来のボンディング装置でワイヤボンディング工程
時に一括して行えるため、設備コストがかからず工程数
も増えないため、製造コストを従来と同じ程度に押さえ
て本発明のパッケージを製造可能となる。
して図1と同様の効果が得られる。その他に、ランド間
配線がないためバンプ配列数の制約がないという利点が
ある。また、ランドサイズやテープ開口径をバンプピッ
チに近いサイズまで大きくすることができるため大きい
半田ボールを使用でき、バンプ高さを高くしてしかも半
田接合面積を広くすることができるため、半田バンプ部
の実装信頼性を向上することができる。また、ランド加
工を従来のボンディング装置でワイヤボンディング工程
時に一括して行えるため、設備コストがかからず工程数
も増えないため、製造コストを従来と同じ程度に押さえ
て本発明のパッケージを製造可能となる。
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
低コストの片面配線有機絶縁基板や片面配線テープ基板
を用いた狭バンプピッチのBGA半導体パッケージにお
いて、半田用パッドを絶縁板やテープの開口部内に押し
出し加工したことにより、開口径に比べて十分大きい半
田ボールであっても確実に半田用パッドに搭載できるた
め、安価でバンプサイズが一定した信頼性の高いBGA
パッケージを提供することができる。
低コストの片面配線有機絶縁基板や片面配線テープ基板
を用いた狭バンプピッチのBGA半導体パッケージにお
いて、半田用パッドを絶縁板やテープの開口部内に押し
出し加工したことにより、開口径に比べて十分大きい半
田ボールであっても確実に半田用パッドに搭載できるた
め、安価でバンプサイズが一定した信頼性の高いBGA
パッケージを提供することができる。
【0043】また、基板の開口径が同じでも開口部の容
積を小さくすることができるので、同一径の半田ボール
を搭載した場合の半田バンプ高さを高くすることがで
き、同時に半田バンプに剪断力が加わったときに半田と
ランドの接合界面に加わる応力を一部分で圧縮力に変え
ることができるので、プリント配線基板に搭載した時の
半田バンプの温度サイクル信頼性を大幅に向上すること
ができるのである。
積を小さくすることができるので、同一径の半田ボール
を搭載した場合の半田バンプ高さを高くすることがで
き、同時に半田バンプに剪断力が加わったときに半田と
ランドの接合界面に加わる応力を一部分で圧縮力に変え
ることができるので、プリント配線基板に搭載した時の
半田バンプの温度サイクル信頼性を大幅に向上すること
ができるのである。
【図1】本発明のワイヤボンディング式BGAパッケー
ジに関する一実施例。
ジに関する一実施例。
【図2】図1のBGAパッケージを組立てるプロセスフ
ローの一実施例。
ローの一実施例。
【図3】本発明のワイヤボンディング式BGAパッケー
ジに関する他の一実施例。
ジに関する他の一実施例。
【図4】本発明のチップスケールBGAパッケージに関
する一実施例。
する一実施例。
【図5】本発明のTAB方式BGAパッケージに関する
一実施例。
一実施例。
【図6】本発明のワイヤボンディング式BGAパッケー
ジに関する他の一実施例。
ジに関する他の一実施例。
【図7】図6のパッケージのワイヤボンディング方法。
【図8】図6のパッケージのワイヤボンディング時の平
面図。
面図。
【図9】本発明による他のBGAパッケージのワイヤボ
ンディング方法。
ンディング方法。
【図10】図9のBGAパッケージのワイヤボンディン
グ工程後の平面図。
グ工程後の平面図。
【図11】図9のBGAパッケージを組み立てるプロセ
スフローの一実施例。
スフローの一実施例。
【図12】本発明の半田用パッドの断面構造を説明する
図。
図。
【図13】本発明の半田用パッドの構造の効果を説明す
る図。
る図。
【図14】従来の半田用パッドの断面構造を説明する
図。
図。
【図15】従来の半田用パッドの構造の問題点を説明す
る図。
る図。
【図16】従来のBGAパッケージの断面構造例。
【図17】従来のBGAパッケージの他の断面構造例。
1,15,30,40,51,65,85,100,1
70…LSIチップ、2,16,31,41,52,6
6,86,101,171,182…Alパッド、3,
17,53,68,87,102,172,183…A
uワイヤ、4,18,46,61,75,109,17
3,193…接着剤、5,19,32,42,54,6
9,88,103,120,140,150,160,
174,184…ポリイミドテープ、6,21…半田用
ランド、7,20,57,71…Cu配線導体、8,1
06,142,162,176,186…Auめっき、
9…めっきレジスト膜、10,23,48,60,14
8,194…半田ボールバンプ、11,24,38,5
0,62,123,143,180,195…封止樹脂、
22,59,72…Auめっき膜、33,43,73,
108…半田用パッド、34,44…インナーリード、
35…配線導体、36…半田バンプ、37…低弾性樹
脂、45,178…めっきレジスト、47…スティフナ
ー、49…Auボールバンプ、55,70,89…タブ
部、56,90…吊り部、58…半田用バンプ、63,
107…半田バンプ用開口部、64…応力緩衝用開口
部、67…Auボール、74,91,188…ボンディ
ングパッド、76,77,78,111…ヒートステー
ジ、79,80,81…ヒーター、82,83,84,
104,110…吸引孔、92…配線、93…半田パッ
ド用ランド、94…ダミーランド、95,96,12
4,144,154,164…開口部、105,12
1,141,151,161…Cuランド、112…基
板側パッド、122,152…めっき膜、125,14
5,153,163…半田ボール、126,146…フ
ラックス、127…気泡、147…フラックス残渣、1
75,177,187,189,191…導体パター
ン、181…チップ、185,192…レジスト膜、1
90…スルーホール導体。
70…LSIチップ、2,16,31,41,52,6
6,86,101,171,182…Alパッド、3,
17,53,68,87,102,172,183…A
uワイヤ、4,18,46,61,75,109,17
3,193…接着剤、5,19,32,42,54,6
9,88,103,120,140,150,160,
174,184…ポリイミドテープ、6,21…半田用
ランド、7,20,57,71…Cu配線導体、8,1
06,142,162,176,186…Auめっき、
9…めっきレジスト膜、10,23,48,60,14
8,194…半田ボールバンプ、11,24,38,5
0,62,123,143,180,195…封止樹脂、
22,59,72…Auめっき膜、33,43,73,
108…半田用パッド、34,44…インナーリード、
35…配線導体、36…半田バンプ、37…低弾性樹
脂、45,178…めっきレジスト、47…スティフナ
ー、49…Auボールバンプ、55,70,89…タブ
部、56,90…吊り部、58…半田用バンプ、63,
107…半田バンプ用開口部、64…応力緩衝用開口
部、67…Auボール、74,91,188…ボンディ
ングパッド、76,77,78,111…ヒートステー
ジ、79,80,81…ヒーター、82,83,84,
104,110…吸引孔、92…配線、93…半田パッ
ド用ランド、94…ダミーランド、95,96,12
4,144,154,164…開口部、105,12
1,141,151,161…Cuランド、112…基
板側パッド、122,152…めっき膜、125,14
5,153,163…半田ボール、126,146…フ
ラックス、127…気泡、147…フラックス残渣、1
75,177,187,189,191…導体パター
ン、181…チップ、185,192…レジスト膜、1
90…スルーホール導体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 正博 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 守田 俊章 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 和弥 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 西村 朝雄 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 坪崎 邦宏 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 秋山 雪治 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 木本 良輔 東京都小平市上水本町五丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内
Claims (4)
- 【請求項1】半導体チップと有機絶縁基板とを含み、外
部接続端子が半田バンプで構成される半導体パッケージ
において、有機絶縁基板に半田バンプ形成用の導体ラン
ドが形成され、ランドの裏側に位置する有機絶縁基板に
開口部が形成され、開口部内に盛り上がる形状で導体部
が形成されていることを特徴とするBGA半導体パッケ
ージ。 - 【請求項2】半導体チップとテープ基板とを含み、外部
接続端子が半田バンプで構成される半導体パッケージに
おいて、導体配線面が片面であり、チップが搭載される
側に配線面が位置し、絶縁テープに穴が開口されて導体
面が底部に位置し、その導体面が開口部側に盛り上がる
形状に整形され、その開口部に半田が充填され、かつテ
ープ面から突き出す形状で半田バンプが形成されている
ことを特徴とするBGA半導体パッケージ。 - 【請求項3】有機テープにCu箔が接着されてエッチン
グによりパターニングされたテープ基板において、パタ
ーニングされたCu箔下のテープ開口部にCu箔が押し
込まれていることを特徴とするテープ基板。 - 【請求項4】テープBGAパッケージの絶縁テープ厚さ
Tと、半田バンプ用のテープ開口半径rと、搭載する球
状半田ボールの半径Rとの関係が、次式を満たす場合に
おい t>R(1−√(1−r2/R2)) て、片面に形成された導体パターンの一部が上記テープ
開口部内に押し込まれ、テープ裏側の表面から開口部底
面までの深さdが、次式を満たす形状となってい d≦R(1−√(1−r2/R2)) …(2) ることを特徴とするBGA半導体パッケージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9296680A JPH11135562A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | Bga半導体パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9296680A JPH11135562A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | Bga半導体パッケージ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11135562A true JPH11135562A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17836696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9296680A Withdrawn JPH11135562A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | Bga半導体パッケージ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11135562A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7642635B2 (en) | 2003-02-28 | 2010-01-05 | Elpida Memory, Inc. | Stacked semiconductor package |
JP2010135825A (ja) * | 2010-02-02 | 2010-06-17 | Rohm Co Ltd | 半導体装置 |
JP2010251795A (ja) * | 2010-07-06 | 2010-11-04 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体パッケージ |
-
1997
- 1997-10-29 JP JP9296680A patent/JPH11135562A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7642635B2 (en) | 2003-02-28 | 2010-01-05 | Elpida Memory, Inc. | Stacked semiconductor package |
JP2010135825A (ja) * | 2010-02-02 | 2010-06-17 | Rohm Co Ltd | 半導体装置 |
JP2010251795A (ja) * | 2010-07-06 | 2010-11-04 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体パッケージ |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050104 |