(57)【要約】【課題】  生産性が良く、ボンディングが確実であると共に、小型の半導体素子の取付構造、及びその取付方法を提供する。【解決手段】  本発明の半導体素子の取付構造は、複数のランド部２ａを設けた配線パターン２を有する絶縁基板１と、ランド部２ａにボンディングされる複数の電極５を有する半導体素子４とを備え、ランド部２ａに設けられた半田スタッドバンプ３が電極５に設けられた金スタッドバンプ６にボンディングされたため、半田スタッドバンプ３は、半田線で形成でき、従来に比して、その形成作業が容易で、生産性が良く、また、半田線で形成できる半田スタッドバンプ３は、高さを大きくでき、絶縁基板１が面積の大きな回路基板で形成され、この回路基板に反りがあっても、半田スタッドバンプ３の全体が溶融することが無く、半田スタッドバンプ３と金スタッドバンプ６間のボンディングを確実にできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のランド部を設けた配線パターンを有する絶縁基板と、前記ランド部にボンディングされる複数の電極を有する半導体素子とを備え、前記ランド部には、半田スタッドバンプが設けられると共に、前記電極には、金スタッドバンプが設けられ、前記半田スタッドバンプと前記金スタッドバンプがボンディングされたことを特徴とする半導体素子の取付構造。
【請求項２】
前記配線パターンは銅箔で形成され、前記半田スタッドバンプが銅箔の前記ランド部に直接形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体素子の取付構造。
【請求項３】
前記絶縁基板は、電子部品を搭載した回路基板で形成されたことを特徴とする請求項１，又は２半導体素子の取付構造。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の半導体素子の取付構造を備え、前記半田スタッドバンプは、半田線が前記ランド部に熱圧着して形成されると共に、前記半田スタッドバンプと前記金スタッドバンプは、熱圧着によってボンディングされたことを特徴とする半導体素子の取付方法。
【請求項５】
銅箔で形成された前記配線パターンの前記ランド部は、酸化皮膜を除去する除去工程が行われ、しかる後、前記ランド部には、前記半田線を前記銅箔上に直接熱圧着して前記半田スタッドバンプを形成する形成工程が行われたことを特徴とする請求項４記載の半導体素子の取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は種々の電気機器や電子回路ユニット等に使用して好適な半導体素子の取付構造、及びその取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の半導体素子の取付構造を示す要部断面図、図８は従来の半導体素子の取付方法の第１工程を示す説明図、図９は従来の半導体素子の取付方法の第２工程を示す説明図であり、次に、従来の半導体素子の取付構造を図７に基づいて説明すると、絶縁基板５１には、複数のランド部５２ａを有する配線パターン５２と、ランド部５２ａを除く箇所の絶縁基板５１上と配線パターン５２上に設けられたレジスト層５３と、ランド部５２ａ上に設けられたニッケル層５４を有する。
【０００３】
ランド部５２ａ上のニッケル層５４上には、クリーム半田によって形成された半田バンプ５５が設けられると共に、半導体素子５６には、複数の電極５７と、この電極５７に形成された金スタッドバンプ５８を有し、この半導体素子５６は、金スタッドバンプ５８が半田バンプ５５にボンディングされて、従来の半導体素子の取付構造が形成されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
しかし、従来の半導体素子の取付構造は、半田バンプ５５がクリーム半田で形成されるため、その形成作業が面倒で、生産性が悪く、また、クリーム半田で形成された半田バンプ５５は、高さが低く、絶縁基板５１が面積の大きな回路基板である場合、回路基板の反りによって、半田バンプ５５と金スタッドバンプ５８間のボンディングが不確実になる。
また、半田バンプ５５の高さを大きくするために、レジスト層５３を必要とするばかりか、ランド部５２ａの面積も大きくする必要が生じ、生産性が悪く、大型になる。
【０００５】
次に、従来の半導体素子の取付方法を図８，図９に基づいて説明すると、先ず、図８に示すように、レジスト層５３が絶縁基板５１上と配線パターン５２上に形成されて、ランド部５２ａ上のニッケル層５４が露出した状態にある絶縁基板５１を用意する。
【０００６】
次に、ニッケル層５４上にクリーム半田を塗布した後、これをリフロー炉内に搬送し、クリーム半田を溶融して、図９に示すような半田バンプ５５を形成し、しかる後、半田バンプ５５上には、半導体素子５６の電極５７に形成した金スタッドバンプ５８が載置される。
次に、この状態で、リフロー炉内に搬送されると、半田バンプ５５全体が溶融して、半田バンプ５５と金スタッドバンプ５８がボンディングされ、図７に示すような構成となって、従来の半導体素子の取付が完了する。（例えば、特許文献１参照）
【０００７】
しかし、従来の半導体素子の取付方法は、半田バンプ５５がクリーム半田で形成されるため、その形成作業が面倒で、生産性が悪く、また、クリーム半田形成された半田バンプ５５は、高さが低く、絶縁基板５１が面積の大きな回路基板である場合、回路基板の反りによって、一部の半田バンプ５５と金スタッドバンプ５８間が非当接状態となり、この状態で、半田バンプ５５が溶融すると、半田バンプ５５と金スタッドバンプ５８間で、ボンディングの行われないものが発生して、ボンディングが不確実になる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１４４７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の半導体素子の取付構造、及びその取付方法は、半田バンプ５５がクリーム半田で形成されるため、その形成作業が面倒で、生産性が悪く、また、クリーム半田で形成された半田バンプ５５は、高さが低く、絶縁基板５１が面積の大きな回路基板である場合、回路基板の反りによって、半田バンプ５５と金スタッドバンプ５８間のボンディングが不確実になり、更に、半田バンプ５５の高さを大きくするために、レジスト層５３を必要とするばかりか、ランド部５２ａの面積も大きくする必要が生じ、生産性が悪く、大型になるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は生産性が良く、ボンディングが確実であると共に、小型の半導体素子の取付構造、及びその取付方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための第１の解決手段として、複数のランド部を設けた配線パターンを有する絶縁基板と、前記ランド部にボンディングされる複数の電極を有する半導体素子とを備え、前記ランド部には、半田スタッドバンプが設けられると共に、前記電極には、金スタッドバンプが設けられ、前記半田スタッドバンプと前記金スタッドバンプがボンディングされた構成とした。
【００１２】
また、第２の解決手段として、前記配線パターンは銅箔で形成され、前記半田スタッドバンプが銅箔の前記ランド部に直接形成された構成とした。
また、第３の解決手段として、前記絶縁基板は、電子部品を搭載した回路基板で形成された構成とした。
【００１３】
また、第４の解決手段として、請求項１から３の何れかに記載の半導体素子の取付構造を備え、前記半田スタッドバンプは、半田線が前記ランド部に熱圧着して形成されると共に、前記半田スタッドバンプと前記金スタッドバンプは、熱圧着によってボンディングされた取付方法とした。
【００１４】
また、第５の解決手段として、銅箔で形成された前記配線パターンの前記ランド部は、酸化皮膜を除去する除去工程が行われ、しかる後、前記ランド部には、前記半田線を前記銅箔上に直接熱圧着して前記半田スタッドバンプを形成する形成工程が行われた取付方法とした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体素子の取付構造は、複数のランド部を設けた配線パターンを有する絶縁基板と、ランド部にボンディングされる複数の電極を有する半導体素子とを備え、ランド部には、半田スタッドバンプが設けられると共に、電極には、金スタッドバンプが設けられ、半田スタッドバンプと金スタッドバンプがボンディングされたため、半田スタッドバンプは、半田線で形成でき、従来に比して、その形成作業が容易で、生産性が良く、また、半田線で形成できる半田スタッドバンプは、高さを大きくでき、絶縁基板が面積の大きな回路基板で形成され、この回路基板に反りがあっても、半田スタッドバンプの全体が溶融することが無く、半田スタッドバンプと金スタッドバンプ間のボンディングを確実にできる。
また、半田スタッドバンプの高さは、半田線全体が溶融することがないため、高さを大きくできるばかりか、半田スタッドバンプは、半田線の線径を小さくすれば、ランド部の面積も小さくできて、小型で、高密度の実装が可能となる。
【００１６】
また、配線パターンは銅箔で形成され、半田スタッドバンプが銅箔のランド部に直接形成されたため、銅箔上に別層を形成する必要が無く、且つ、レジスト層も不要となって、生産性が良く、安価なものが得られる。
【００１７】
また、絶縁基板は、電子部品を搭載した回路基板で形成されたため、回路基板に反りがあっても、半田スタッドバンプの全体が溶融することが無く、半田スタッドバンプと金スタッドバンプ間のボンディングを確実にできる。
【００１８】
また、半導体素子の取付構造を備え、半田スタッドバンプは、半田線がランド部に熱圧着して形成されると共に、半田スタッドバンプと金スタッドバンプは、熱圧着によってボンディングされたため、半田スタッドバンプは、半田線で形成でき、従来に比して、その形成作業が容易で、生産性が良く、また、半田線で形成される半田スタッドバンプは、高さを大きくでき、絶縁基板が面積の大きな回路基板で形成され、この回路基板に反りがあっても、半田スタッドバンプの全体が溶融することが無く、半田スタッドバンプと金スタッドバンプ間が熱圧着されるため、半田スタッドバンプと金スタッドバンプ間のボンディングを確実にできる。
また、半田スタッドバンプの高さは、半田線全体が溶融することがないため、高さを大きくできるばかりか、半田スタッドバンプは、半田線の線径を小さくすれば、ランド部の面積も小さくできて、小型で、高密度の実装が可能となる。
【００１９】
また、銅箔で形成された配線パターンのランド部は、酸化皮膜を除去する除去工程が行われ、しかる後、ランド部には、半田線を銅箔上に直接熱圧着して半田スタッドバンプを形成する形成工程が行われたため、ランド部への半田スタッドバンプの接合が確実なものが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の半導体素子の取付構造、及びその取付方法の図面を説明すると、図１は本発明の半導体素子の取付構造を示す要部断面図、図２は本発明の半導体素子の取付構造の第１工程を示す説明図、図３は本発明の半導体素子の取付構造の第２工程を示す説明図、図４は本発明の半導体素子の取付構造の第３工程を示す説明図、図５は本発明の半導体素子の取付構造の第４工程を示す説明図、図６は本発明の半導体素子の取付構造の第５工程を示す説明図である。
【００２１】
次に、本発明の半導体素子の取付構造を図１に基づいて説明すると、セラミック基板等からなる絶縁基板１は、種々の電子部品（図示せず）が搭載され、所望の電気回路が形成された回路基板等で構成され、この絶縁基板１には、複数のランド部２ａを有し、銅箔等からなる配線パターン２が設けられている。
【００２２】
このランド部２ａ上には、半田線からなる半田スタッドバンプ３が直接設けられると共に、半導体素子（半導体チップ）４には、複数の電極５と、この電極５に形成された金スタッドバンプ６を有し、この半導体素子４は、金スタッドバンプ６と半田スタッドバンプ３が熱圧着によってボンディングされて、本発明の半導体素子の取付構造が形成されている。
【００２３】
そして、本発明の半導体素子の取付構造は、半田スタッドバンプ３が半田線で形成でき、半田クリームを溶融する必要が無く、その形成作業が簡単で、生産性が良く、また、半田線で形成できる半田スタッドバンプ３は、高さを高くでき、絶縁基板１が面積の大きな回路基板で形成され、この回路基板に反りがあっても、半田スタッドバンプ３の全体が溶融することが無く、半田スタッドバンプ３と金スタッドバンプ６間のボンディングを確実にできる。
また、半田スタッドバンプ３の高さは、ランド部２ａからの半田線の高さを大きくすれば高くできるばかりか、半田スタッドバンプ３は、半田線の線径を小さくすれば、ランド部２ａの面積も小さくできて、小型で、高密度の実装が可能となる。
【００２４】
次に、本発明の半導体素子の取付方法を図２から図６に基づいて説明すると、図２に示すように、銅箔からなる配線パターン２を形成した絶縁基板１を用意し、そして、配線パターン２のランド部２ａは、先ず、酸化皮膜を除去する除去工程が行われる。
次に、図３に示すように、予めアーク放電で先端がボール状になった鉛と錫の合金からなる半田線７がボンディング装置８の保持部材８ａによって保持され、且つ、酸化皮膜を除去したランド部２ａ上に押し付けられた状態で熱圧着されて、半田スタッドバンプ３を形成する形成工程が行われる。
【００２５】
この時、半田線７は、ランド部２ａに当接した箇所が溶融して、ランド部２ａに接合され、しかる後、図４に示すように、半田線７が保持部材８ａによって矢印Ａ方向に引っ張られると、半田線７のボール状部分の先端と半田線７の繋ぎ部分がアーク放電時の再結晶化によって脆くなっているために引きちぎられ、図５に示すような半田スタッドバンプ３が形成される。
そして、このようにして形成された半田スタッドバンプ３は、半田線７によって形成されるため、高さを大きく形成できると共に、半田線７の線径を小さくすれば、ランド部２ａの面積も小さくできる。
【００２６】
次に、図６に示すように、絶縁基板１上には、半導体素子４を配置すると共に、ランド部２ａに設けられた半田スタッドバンプ３上には、半導体素子４の電極５に形成した金スタッドバンプ６を載置する。
次に、この状態で、半田スタッドバンプ３と金スタッドバンプ６を熱圧着すると、半田スタッドバンプ３と金スタッドバンプ６の当接部の箇所が溶融して、錫と金の共晶層からなる接合によって、図１に示すような構成となって、本発明の半導体素子５の取付が完了する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の半導体素子の取付構造を示す要部断面図。
【図２】本発明の半導体素子の取付構造の第１工程を示す説明図。
【図３】本発明の半導体素子の取付構造の第２工程を示す説明図。
【図４】本発明の半導体素子の取付構造の第３工程を示す説明図。
【図５】本発明の半導体素子の取付構造の第４工程を示す説明図。
【図６】本発明の半導体素子の取付構造の第５工程を示す説明図。
【図７】従来の半導体素子の取付構造を示す要部断面図。
【図８】従来の半導体素子の取付方法の第１工程を示す説明図。
【図９】従来の半導体素子の取付方法の第２工程を示す説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１：絶縁基板
２：配線パターン
２ａ：ランド部
３：半田スタッドバンプ
４：半導体素子
５：電極
６：金スタッドバンプ
７：半田線
８：ボンディング装置
８ａ：保持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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