(57)【要約】【課題】半導体装置の大きさを大型化することなく自己整列作用を有する半導体装置を提供すること。【解決手段】一方の表面に複数の電極パッド１１を有する半導体素子１と、その電極パッド１１の配置形状と略同形状に配設された複数のランド２１ｂからなる電極２１を有する基板２とを有し、電極パッド１１と電極２１とをハンダ付けして接合した半導体装置。電極２１にその中心を基点にして所定の距離をおいてランド２１ｂを形成し、各ランド２１ｂに外接する実質的な平面の面積が、電極パッド１１の平面の面積より大きいものとした。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の表面に複数の電極パッドを有する半導体素子と、その電極パッドに対応して配設された複数のランドを有する電極を備えた基板と、を具備し、前記電極パッドと前記電極とをハンダにより接合する半導体装置であって、
前記電極は、その中心を基点に所定の距離をおいてランドを形成し、各ランドに外接する実質的な平面の面積が、前記電極パッドの平面の面積より大きいものとしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ランドは、平面形状が円形及び／又は矩形である請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子をフェースダウンで所定の導電体パターンを設けた基板上に実装した半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の実装方式の一つに、半導体素子の電極パッドを形成した面を、基板上の導電体パターンを設けた面と対向（フェースダウン）させ、電極パッドと導電体パターン内の電極とを半田接合により電気的に接続するフリップチップ方式がある。この方式は、高密度で電気的な接続が行えるものとして一般に広く採用されている。
【０００３】
このようなフリップチップ方式にて形成された半導体装置として、特開平１０−５０７７３に提案されているものを図４に示す。このものは、フリップチップタイプの半導体素子１０１がセラミック製のパッケージ基板２０１に実装された構造になっている。
【０００４】
この半導体素子１０１は、一方の表面に複数の電極パッド１０２を縦横所定の間隔で設けて群を形成しており、その電極パッド１０２の形状は、平面視において円形をなしている。そして、この電極パッド１０２群の４つの隅角部には、電極パッド１０２の配列間隔の２．５倍程度の直径を持つ位置合わせ用パッド１０３を設けており、具体的には、Ｔｉ（チタン）やＣｒ（クロム）等の接着層を介してＣｕ（銅）メッキにて形成されている。また、その形状は円形をなしており、その高さは電極パッド１０２と同じに形成されている。また、電極パッド１０２及び位置合わせ用パッド１０３には、それぞれ溶融ハンダ３０１，３０２が設けられている。
【０００５】
一方、パッケージ基板２０１は、半導体素子１０１の電極パッド１０２と対応する位置に、平面視において円形をなす電極２０２を複数設けて群を形成している。この電極２０２の直径は電極パッド１０２と略同一とされている。そして、この電極２０２群の４つの隅角部にも位置合わせ用パッド２０３が、半導体素子１０１の位置合わせ用パッド１０３と対応する位置に設けられており、その形状も半導体素子１０１に設けた位置合わせ用パッド１０３と略同等となっている。また、電極２０２及び位置合わせ用パッド２０３には、半導体素子１０１同様、それぞれ溶融ハンダ３０１，３０２が設けられている。
【０００６】
そして、電極２０２と電極パッド１０２が相対するようパッケージ基板２０１に半導体素子１０１を載置し、所定の温度に設定された加熱炉（図示せず）に投入する。これにより、加熱炉内で溶融温度に達した溶融ハンダ３０１，３０２が溶けて両者１０１，２０１の接続（接合）が行われ、この過程でパッケージ基板２０１と半導体素子１０１との間に微少な位置ずれがあった場合でも、位置合わせ用パッド１０３，２０３に設けた溶融ハンダ３０２により自己整列作用が働き、正しい位置でハンダ接合されるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は、位置合わせ用パッド１０３，２０３の直径を電極パッド１０２や電極２０２の配列間隔より大きくし、溶融ハンダ３０２の表面張力による引っ張り力を電極パッド１０２や電極２０２に設けた溶融ハンダ３０１より大きくすることにより、自己整列作用を発揮（又は発現）するものであった。
【０００８】
しかしながら、このものでは、自己整列作用を発揮（又は発現）させるために電極パッド１０２や電極２０２より大きな位置合わせ用パッド１０３，２０３を別途設ける必要があり、半導体装置の小型化を図るうえで、位置合わせ用パッド１０３，２０３を設ける分だけ阻害要因になるものであった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、半導体装置を大型化することなく自己整列作用を有する半導体装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の半導体装置は、一方の表面に複数の電極パッドを有する半導体素子と、その電極パッドに対応して配設された複数のランドを有する電極を備えた基板と、を具備し、前記電極パッドと前記電極とをハンダにより接合する半導体装置であって、前記電極は、その中心を基点に所定の距離をおいてランドを形成し、各ランドに外接する実質的な平面の面積が、前記電極パッドの平面の面積より大きいものとしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２に係る発明の半導体装置は、請求項１記載の構成において、前記ランドは、平面形状が円形及び／又は矩形であることとしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１は本実施形態に係る半導体装置を示すものであり、（ａ）は半導体素子を示す平面図、（ｂ）は基板を示す平面図、（ｃ）は電極を拡大した平面図、図２は自己整列作用を説明する断面図である。
【００１４】
この実施形態の半導体装置は、フリップチップタイプの半導体素子１と配線（電気回路）が印刷された基板２とを主要構成要素としている。
【００１５】
半導体素子１は、例えば、シリコンからなる半導体基板から形成されており、その一方の表面には複数の電極パッド１１を縦横に所定の間隔で設けて群を構成している。その電極パッド１１は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）から形成されており、その形状は、平面視において略円形をなしている。また、その直径は、例えば、２００μｍ程度である。また、電極パッド１１には、所定の温度にて溶融するハンダからなるバンプ１２が設けられており、例えば、Ｓｎ−Ａｇ（スズ−銀）を主成分とする合金から形成されている。
【００１６】
基板２は、例えば、エポキシ樹脂等の合成樹脂から形成されており、その一方の表面には、樹脂層に接着剤を介して積層された銅箔層からなる配線（図示せず）が形成されている。また、この配線には、半導体素子１に形成された電極パッド１１の配置形状と対応するように配設された中央部２１ａと４つのランド２１ｂとからなる電極２１が群をなして形成されており、例えば、配線と同じく銅箔層にて形成されている。このうち、中央部２１ａは、電極パッド１１に外接する大きさの略正方形としている。また、ランド２１ｂは、その形状が平面視において略円形をしており、その半径を中央部２１ａの１辺の長さの略半分としている。そして、このランド２１ｂは、電極２１の中心を基点として所定の距離を有して形成されている。すなわち、本実施形態においては、中央部２１ａの４つの隅角部の２辺の交点とランド２１ｂの中心とが一致するように形成している。すなわち、電極２１は、各ランド２１ｂ、２１ｂ、…に外接する実質的な平面の面積が、電極パッド１１の平面の面積より大きいものとなっている。また、ランド２１ｂ上には、所定の温度にて溶融するハンダからなるバンプ２２が載置されている。また、配線及び電極２１には、例えば、Ｎｉ（ニッケル）メッキを施し、その上に腐食低減及びハンダとの濡れ性を向上させるためにＡｕ（金）メッキを施している。なお、このＡｕメッキの厚みは、０．５μｍ程度としている。
【００１７】
この半導体装置は、上述の半導体素子１を基板２上に載置して形成されるのであるが、まず、電極パッド１１が電極２１と相対するように位置決めして載置する。
【００１８】
ついで、この状態のものを、例えば、２５０℃程度の温度に昇温した加熱炉に投入する。この際、電極パッド１１及びランド２１ｂに形成したバンプ１２，２２が溶融し、微小な位置ずれが発生しても互いの表面張力により自己整列作用が働いて電極パッド１１と電極２１が正しく対面するようになる。
【００１９】
すなわち、本実施形態に係る半導体装置の作用を図２に基づいて説明すると、まず、半導体素子１を、その電極パッド１１が基板２上の電極２１と相対するように載置する。この過程で、例えば、半導体素子１が基板２の一辺と平行方向に電極パッド１１の半径分程度ずれたとする。このとき、電極パッド１１、すなわち、半導体素子１は、図３に示すように、左方向（図２においては左側）にずれ、平面視において２つの隣り合ったランド２１ｂと重なり合うことになる（図２（ａ））。
【００２０】
この状態で半導体装置を加熱すると、４つのランド２１ｂに形成したバンプ２２が濡れ合い、電極２１を中心として一つの大きなバンプを形成する。（図２（ｂ））。
【００２１】
これと同時に電極パッド１１に形成したバンプ１２も４つのランド２１ｂに形成したバンプ２２と濡れ合って自己整列作用を起こし（図２（ｃ））、結果的に半導体素子１が右方向（図２の右側）に移動して電極パッド１１と電極２１とが正しい位置でハンダ付けされるのである（図２（ｄ））。
【００２２】
以上説明した実施形態の半導体装置によると、基板２上に複数ある電極２１の４つの隅角部それぞれにランド２１ｂを形成し、各ランド２１ｂによって構成された電極２１の実質的な平面の面積が、電極パッド１１の平面の面積より大きいものとしているので、それぞれの電極パッド１１及び電極２１が従来技術の位置合わせ用パッド１０３の機能を有し、また、バンプ１２，２２の溶融と同時に両者の間にハンダ（バンプ１２，２２）の表面張力による自己整列作用が働き、また、見かけ上の電極２１が大きくなってハンダ（バンプ２２）の表面張力を増大させることができ、位置合わせ用パッド１０３を設けることなく半導体素子１と基板２との位置ずれを解消して電極パッド１１と電極２１を正しい位置でハンダ付けすることができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、隣り合うランド２１ｂを接触させて形成したが、その間隔（隣り合うランド２１ｂの中心間の距離）は電極パッド１１の直径以下であればよい。こうすることにより、半導体素子１と基板２との位置ずれを効率よく解消することができる。
【００２４】
また、ランド２１ｂの形状は、略円形に限定されるものではなく、例えば、略矩形であったり、矩形体を９０°に曲げたＬ字体のものを電極２１の隅角部に電極２１の周縁から所定の間隔を有して配置してもよい。また、ランド２１ｂの数量も４つに限定されるものではなく、増減させることも可能である。ただし、あらゆる位置ずれの方向に対処するためには数量を増加させるのが好ましい。
【００２５】
また、中央部２１ａは必ずしも必要なものではなく、一つの電極２１を形成する複数のランド２１ｂが配線により電気的に同電位になっていれば省略することも可能である。
【００２６】
また、本実施形態では半導体素子１の電極パッド１１を一つ、基板２の電極２１を複数のランド２１ｂにより形成したが、これらの構成を半導体素子１及び基板２に対してそれぞれ逆に適用すること、すなわち、電極パッド１１を複数のランドで形成し、電極２１を単一のもので形成しても同様の効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、一方の表面に複数の電極パッドを有する半導体素子と、その電極パッドに対応して配設された複数のランドを有する電極を備えた基板と、を具備し、前記電極パッドと前記電極とをハンダにより接合する半導体装置であって、前記電極は、その中心を基点に所定の距離をおいてランドを形成し、各ランドに外接する実質的な平面の面積が、前記電極パッドの平面の面積より大きいものとしているので、ランドにより見かけ上の電極の平面面積を大きくしてハンダの表面張力を大きくすることができ、位置合わせ用パッドを設けることによる半導体装置の大型化を抑制できるとともに自己整列作用を有する、すなわち、半導体素子と基板との位置ずれを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置を示すものであり、（ａ）は半導体素子を示す平面図、（ｂ）は基板を示す平面図、（ｃ）は基板の電極を拡大した平面図である。
【図２】同上の半導体装置の自己整列作用を示す断面図である。
【図３】同上の半導体装置の位置ずれ状態を示す平面図である。
【図４】従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　半導体素子
１１　　　電極パッド
２　　　　　基板
２１　　　電極
２１ｂ　ランド
【図１】
2004031693.tif 000003
【図２】
2004031693.tif 000004
【図３】
2004031693.tif 000005
【図４】
2004031693.tif 000006