(57)【要約】【課題】小型パッケージながら半導体素子、受動素子などの電子部品を実装基材上に高精度で位置決めでき、実装が確実に行うことができる電子部品、その実装基材及び電子部品装置を得ること。【解決手段】本発明の一実施形態の半導体装置１Ａは、高さが比較的高い複数の位置決め用電極バンプ１１４が所定の配列で形成されている半導体素子１１０を、その半導体素子１１０の電極バンプ１１４が実装される位置に、位置決め用バンプ１１４の高さにそれぞれ対応する深さの凹部２１１が形成されている実装基板２１０のその凹部２１１に位置決め用バンプ１１４をそれぞれ挿入し、半導体素子１１０を実装基板２１０に電気的に実装した構造で構成されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基材面側に複数の位置決め用バンプが形成されていることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記電子部品が半導体素子であり、該半導体素子の一面に形成されている複数の電極パッドの表面にそれぞれ外部導出用電極バンプが形成されており、それらの内の特定の外部導出用電極バンプの高さが高く、位置決め用バンプとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記電子部品が半導体素子であり、該半導体素子の一面に形成されている複数の電極パッドの表面にそれぞれ外部導出用電極バンプが形成されており、前記電極パッド部分から外れた部分に高さの高いバンプが位置決め用バンプとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
前記電子部品が半導体素子であり、該半導体素子のアクティブ面とは反対側の面に複数個の位置決め用バンプが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項５】
前記電子部品が各種の受動素子を含んで樹脂封止されており、かつ該封止樹脂の前記実装基材面側に複数個の位置決め用バンプが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項６】
前記電子部品は前記半導体素子と前記受動素子とが共通の実装基材に実装されており、該実装基材の前記半導体素子及び前記受動素子が実装されていない反対面の特定の位置に複数の外部導出電極兼位置決め用バンプが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項７】
前記位置決め用バンプはコーナー部或いはコーナー部の周辺部に形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載の電子部品。
【請求項８】
複数の位置決め用バンプが所定の配列で形成されている電子部品を実装する実装基材において、
前記位置決め用バンプが実装される前記実装基材の位置に、前記位置決め用バンプの高さにそれぞれ対応する深さの凹部が形成されていることを特徴とする実装基材。
【請求項９】
前記実装基材が有機基板或いはセラミック基板であることを特徴とする請求項８に記載の実装基材。
【請求項１０】
前記実装基材がリードフレームであることを特徴とする請求項８に記載の実装基材。
【請求項１１】
複数の位置決め用バンプが所定の配列で形成されている電子部品を、実装部に、前記電子部品の前記複数の位置決め用バンプが実装される位置に、前記位置決め用バンプの高さにそれぞれ対応する深さの凹部が形成されている実装基材の該凹部に、前記位置決め用バンプを挿入し、前記電子部品が前記実装基材に電気的に実装されていることを特徴とする電子部品装置。
【請求項１２】
前記電子部品が半導体素子であることを特徴とする請求項１１に記載の電子部品装置。
【請求項１３】
前記電子部品が受動素子であることを特徴とする請求項１１に記載の電子部品装置。
【請求項１４】
実装基材が有機基板或いはセラミック基板であることを特徴とする請求項１１に記載の電子部品装置。
【請求項１５】
実装基材がリードフレームであることを特徴とする請求項１１に記載の電子部品装置。
【請求項１６】
前記位置決め用バンプは前記実装基材のコーナー部或いはコーナー部の周辺部に形成されていることを特徴とする請求項１１、請求項１２に記載の電子部品装置。
【請求項１７】
ワイヤーボンダーを用いて、
所定の配列で形成されている複数の外部導出用電極の内の一部の外部導出用電極を除外して細い径のワイヤーで電極バンプを形成する工程と、
前記除外した一部の外部導出用電極に前記細い径のワイヤーより太い径のワイヤーで位置決め用バンプを形成する工程と
を含む電子部品の製造方法。
【請求項１８】
ワイヤーボンダーを用いて、
所定の配列で形成されている複数の外部導出用電極に細い径のワイヤーで電極バンプを形成する工程と、
前記外部導出用電極が形成されていない部分に前記細い径のワイヤーより太い径のワイヤーで位置決め用バンプを形成する工程と
を含む電子部品の製造方法。
【請求項１９】
ワイヤーボンダーを用いて、
一面に所定の配列で形成されている複数の外部導出用電極に細い径のワイヤーで電極バンプを形成する工程と、
前記一面の裏面の所定位置に前記細い径のワイヤーと同一か、それより太い径のワイヤーで位置決め用バンプを形成する工程と
を含む電子部品の製造方法。
【請求項２０】
直径の異なるボールを吸引できる第１及び第２の真空ヘッドを備えたボールマウンタを用い、
電子部品の複数の外部導出用電極が形成される面に仮止め材層を形成する工程と、
前記第１の真空ヘッドで小径の電極バンプ用ボールを、前記複数の外部導出用電極の位置上の仮止め材層面に載置する工程と、
前記第２の真空ヘッドで大径の位置決め用ボールを、前記同一面に形成される複数の位置決め用バンプの形成位置上の仮止め材層面に載置する工程と、
該両ボールを載せた前記電子部品をリフロー炉に投入する工程と
を含む電子部品の製造方法。
【請求項２１】
直径の異なるボールを吸引できる第１及び第２の真空ヘッドを備えたボールマウンタを用い、
一面に複数の外部導出用電極が、裏面に位置決め用バンプが形成される電子部品の前記各面に仮止め材層を形成する工程と、
前記第１の真空ヘッドで小径の電極バンプ用ボールを、前記複数の外部導出用電極の位置上の前記仮止め材層面に載置する工程と、
前記第２の真空ヘッドで大径の位置決め用ボールを、前記電子部品の前記複数の位置決め用バンプの形成位置上の前記仮止め材層面に載置する工程と、
前記電極バンプ用ボールと前記位置決め用ボールとを載置した前記電子部品をリフロー炉に投入する工程と、
を含む電子部品の製造方法。
【請求項２２】
前記仮止め材がフラックスであることを特徴とする請求項２０或いは請求項２１に記載の電子部品の製造方法。
【請求項２３】
前記仮止め材層が金属活性材入りシート状樹脂であり、該金属活性材入りシート状樹脂に紫外線を露光する工程を含むことを特徴とする請求項２０或いは請求項２１に記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決め用バンプを備えた電子部品、その実装基材、電子部品装置及び電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、図を用いて従来技術の電子部品及び電子部品装置を説明する。なお、本明細書においては、特に断りのない場合、電子部品及び電子部品装置の一例としてそれぞれ半導体素子及び半導体装置を採り上げて説明する。
【０００３】
図１０は従来技術の第１形態の半導体装置を模式図で示した要部の断面図、図１１は従来技術の第２形態の半導体装置を模式図で示した要部の断面図、そして図１２は図１１に示した半導体装置に組み込まれている半導体素子のアクティブ面から見た斜視図である。
【０００４】
近年、半導体装置の小型化の要請に応えて種々のパッケージが提案されている。半導体装置に組み込まれている半導体素子の複数の外部導出用電極である電極パッドを実装基材上の複数の外部接続用電極へ接続する構造を小型化する要請に応えるために、実装基材の一つであるリードフレームのリード（外部接続用電極）に金ワイヤーを用いて前記各電極パッドをそれぞれ接続するワイヤーボンド構造から半導体素子の複数の前記電極パッド上に外部導出用電極であるバンプを形成し、実装基材の他の一つである実装基板の所定の位置に形成されている外部接続用電極にフリップチップ接合を行う構造が採られるようになっている。
【０００５】
即ち、図１０に示した半導体装置１Ｇは、前者のワイヤーボンド構造のものを示していて、実装基材の一つであるリードフレーム２１はダイパッド３とこのダイパッド３の周辺に配列されている複数の外部接続用電極であるリード４などとから構成されていて、そのダイパッド３に半導体素子Ｓがそのアクティブ面Ｓａを上向きにし、アクティブ面Ｓａとは反対面（裏面）側を銀ペーストなどの接着剤５を用いて固定し、その半導体素子Ｓのアクティブ面Ｓａに形成されている複数の外部導出用電極である電極パッド（不図示）を金ワイヤーＷを用いてそれぞれに対応するリード４に接合し、その半導体素子Ｓ、全ての金ワイヤーＷ及びリード４を含む全体を封止樹脂Ｒで封止した構造のものである。
【０００６】
なお、本明細書において、実装基材とはリードフレーム２１の他に後記する多層基板を含む実装基板２２も含み、本明細書では半導体素子Ｓなどの電子部品を搭載する部材を「実装基材」と定義する。
【０００７】
図１１に示した半導体装置１Ｈは、後者のフリップチップ接合構造のものであるが、この半導体装置１Ｈに組み込まれている半導体素子Ｓは、図１２に示したように、そのアクティブ面Ｓａに所定の配列で形成されている複数の電極パッド（不図示）上に同一の高さ及び大きさの金或いは半田のバンプＢが外部導出用電極として形成されたものであり、実装基板２２はその表面上に、前記バンプＢに対応した位置に複数の外部接続用電極６（図１１）が予め形成されている。半導体装置１Ｈは半導体素子Ｓの各バンプＢを実装基板２２上の各外部接続用電極６に合わせて載置し、半導体素子Ｓを接合、固定し、全体を封止樹脂Ｒで封止した構造のものである。
【０００８】
なお、前記バンプＢは、通常、金、半田などをメッキ或いは印刷プロセスで半導体素子のアクティブ面Ｓａに形成されている電極パッドに形成するか、予め形成された半田ボールを半導体素子の電極パッドに接合する手段を採って形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の半導体装置１Ｇは、リードフレーム２１のダイパッド３の周辺にリード４を配設して半導体素子Ｓをワイヤーボンドする領域を必要とし、半導体素子Ｓのサイズより半導体装置１Ｇの外形が大きくなる。
【００１０】
この課題を解決するために、後者の半導体装置１Ｈは、半導体素子３の直下に外部接続用電極６が存在する実装基板２２を用いられているため、前記のようなワイヤーボンド領域が不要となり、半導体素子サイズのパッケージを実現することができる。
【００１１】
しかし、小型パッケージを実現する場合は、小型化故に、半導体素子Ｓと実装基板２２との間の位置決め精度が高度に要求される。位置決め精度が低い場合は、その分を許容する広い実装面積が必要となり、それだけパッケージの面積が広くなる。
【００１２】
また、バンプＢと外部接続用電極６との接合部のみで接合、実装の信頼性を保障することができない場合が多く、接合周辺部をアンダーフィルと称する樹脂で補強する必要がある。
【００１３】
それ故、本発明はこれらのような課題を解決しようとするものであって、小型パッケージながら半導体素子、受動素子などの電子部品を実装基材上に高精度で位置決めでき、実装が確実に行うことができる電子部品、その実装基材及び電子部品装置を得ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
それ故、前記課題を解決するために、本発明の電子部品では、実装基材面側に複数の位置決め用バンプが形成されていることを特徴とする。
【００１５】
その電子部品は半導体素子であり、その半導体素子の一面に形成されている複数の電極パッドの表面にそれぞれ外部導出用電極バンプが形成されていて、それらの内の特定の外部導出用電極バンプの高さが高く、位置決め用バンプとして形成されていることを可とする。
【００１６】
また、前記電子部品が半導体素子であって、そのアクティブ面とは反対側の面に複数個の位置決め用バンプを形成してもよい。
【００１７】
そしてまた、前記電子部品が各種の受動素子を含んで樹脂封止されており、かつその封止樹脂の前記実装基材面側に複数個の外部導出電極兼位置決め用バンプを形成するとよい。更にまた、前記電子部品が前記半導体素子と前記受動素子とが共通の実装基材に実装されており、その実装基材の前記半導体素子及び前記受動素子が実装されていない反対面の特定の位置に複数の外部導出電極兼位置決め用バンプを形成するようにしてもよい。前記位置決め用バンプはコーナー部或いはコーナー部の周辺部に形成することが望ましい。
【００１８】
本発明の実装基材では、複数の位置決め用バンプが所定の配列で形成されている電子部品を実装する実装基材において、前記位置決め用バンプが実装される位置に、前記位置決め用バンプの高さにそれぞれ対応する深さの凹部が形成されていることを特徴とする。その実装基材としては有機基板或いはセラミック基板であってもよく、そしてリードフレームであってもよい。
【００１９】
本発明の電子部品装置は、複数の位置決め用バンプが所定の配列で形成されている電子部品を、実装部に、前記電子部品の前記複数の位置決め用バンプが実装される位置に、前記位置決め用バンプの高さにそれぞれ対応する深さの凹部が形成されている実装基材のそれらの凹部に、前記位置決め用バンプを挿入し、前記電子部品が前記実装基材に電気的に実装されていることを特徴とする。
【００２０】
その電子部品は半導体素子であり、そして受動素子であってもよい。その電子部品が実装される前記実装基材は有機基板或いはセラミック基板であり、リードフレームであってもよい。そして前記位置決め用バンプは前記実装基材のコーナー部或いはコーナー部の周辺部に形成されていることが望ましい。
【００２１】
本発明の電子部品の製造方法としては、ワイヤーボンダーを用いて電極バンプと位置決め用バンプを形成する第１の製造方法と、ボールマウンタを用いて電極バンプと位置決め用バンプを形成する第２の製造方法とがある。
【００２２】
第１のワイヤボンダーによる製造方法は、所定の配列で形成されている複数の外部導出用電極の内の一部の外部導出用電極を除外して細い径のワイヤーで電極バンプを形成する工程と、前記除外した一部の外部導出用電極に前記細い径のワイヤーより太い径のワイヤーで位置決め用バンプを形成する工程とを備えている。
【００２３】
前記位置決め用バンプを形成する工程は、前記外部導出用電極が形成されていない部分に形成する工程であってもよい。
【００２４】
更に、前記位置決め用バンプを形成する工程は、電極バンプが形成された面の裏面の所定位置に前記細い径のワイヤーと同一か、それより太い径のワイヤーで位置決め用バンプを形成する工程であってもよい。
【００２５】
第２のボールマウンタによる製造方法で、直径の異なるボールを吸引できる第１及び第２の真空ヘッドを備えたボールマウンタを用いる場合、電子部品の複数の外部導出用電極が形成される面に仮止め材層を形成する工程と、前記第１の真空ヘッドで小径の電極バンプ用ボールを、前記複数の外部導出用電極の位置上の仮止め材層面に載置する工程と、前記第２の真空ヘッドで大径の位置決め用ボールを、前記同一面に形成される複数の位置決め用バンプの形成位置上の仮止め材層面に載置する工程と、それら両ボールを載せた前記電子部品をリフロー炉に投入する工程とを備えている。
【００２６】
また、第２のボールマウンタによる製造方法で、直径の異なるボールを吸引できる第１及び第２の真空ヘッドを備えたボールマウンタを用いる場合、一面に複数の外部導出用電極が、裏面に位置決め用バンプが形成される電子部品の前記各面に仮止め材層を形成する工程と、前記第１の真空ヘッドで小径の電極バンプ用ボールを、前記複数の外部導出用電極の位置上の前記仮止め材層面に載置する工程と、前記第２の真空ヘッドで大径の位置決め用ボールを、前記電子部品の前記複数の位置決め用バンプの形成位置上の前記仮止め材層面に載置する工程と、前記電極バンプ用ボールと前記位置決め用ボールとを載置した前記電子部品をリフロー炉に投入する工程とを備えている。
【００２７】
前記仮止め材がフラックス、或いは金属活性材入りシート状樹脂であることは望ましく、その金属活性材入りシート状樹脂を用いる場合は、その属活性材入りシート状樹脂に紫外線を露光する工程が必要である。
【００２８】
従って、本発明の電子部品によれば、位置決め用バンプを形成することにより実装基材上に高精度で位置決めすることができる。また、実装基材のコーナー部或いはコーナー部の周辺部は応力が集中する場所であること、構造上面積を比較的広く取ることができことから、その場所に位置決め用バンプを形成することにより、比較的大きなバンプを形成でき、実装信頼性の保証に必要な接合材の量が確保できる。
【００２９】
また、本発明の実装基材によれば、必要な凹部を通常の配線基板の形成方法で容易に形成できる、搭載しようとする電子部品を高精度で位置決めできる基材を極めて安価に得られる。
【００３０】
更にまた、本発明の電子部品装置によれば、電子部品の位置決め用バンプを実装基材の凹部に挿入するため、電子部品を高精度に実装することができ、フリップチップ接合構造を採れば、小型にパッケージすることができる。
【００３１】
そして更にまた、本発明の製造方法によれば、既存の設備を用い、工程を増やすこと無く、或いは工程が増えても、数工程の増設で済ませられる。従って、電子部品の製造コストを最小限に抑えることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の実施形態の電子部品、その実装基材、電子部品装置及び電子部品の製造方法を順次説明する。
【００３３】
図１は本発明の第１実施形態の電子部品である半導体素子のアクティブ面から見た斜視図、図２は図１に示した半導体素子を本発明の第１実施形態の実装基材である多層基板に実装した構造の第１実施形態の電子部品装置を模式図で示していて、同図Ａはその断面図、同図Ｂは同図Ａの矢印Ｂで指した点線で囲んだ部分の拡大断面図、図３は図２に示した位置決め用バンプとは異なる構造の位置決め用バンプを備えた半導体素子を多層基板に実装した本発明の第２実施形態の電子部品装置の要部の拡大断面図、図４は図１に示した半導体素子を貫通孔が形成されている実装基材に実装した構造の本発明の第３実施形態の電子部品装置を示す要部の拡大断面図、図５は本発明の第２実施形態の実装基材であるリードフレームを示していて、同図Ａはその要部の平面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図、図６は図２に示した半導体素子を図５に示したリードフレームに実装した構造の本発明の第４実施形態の電子部品装置を模式図で示した断面図、図７は本発明の第２実施形態の電子部品である半導体素子を示していて、同図Ａはそのアクティブ面から見た斜視図、同図Ｂはその裏面から見た斜視図、図８は図７に示した半導体素子を多層基板にワイヤ接合で実装した構造の第５実施形態の半導体装置の断面図、そして図９は図１に示した本発明の電子部品装置を複数個と受動素子からなる電子部品とを共通の実装基材に実装した本発明の第６実施形態の電子部品装置を示していて、同図Ａはその上方から見た斜視図、同図Ｂはその下方から見た斜視図である。
【００３４】
先ず、図１を用いて、本発明の第１実施形態の電子部品である半導体素子の構造を説明する。
【００３５】
図１において、符号１１０は本発明の第１実施形態の半導体素子を指す。この半導体素子１１０は、集積回路が形成されているアクティブ面１１１に所定の配列で形成されている複数の電極パッド１１２（図２Ｂ）の表面に外部導出用電極である高さの低い通常のバンプ１１３とこれより高さが高く、大きい、やはり外部導出用電極であるバンプ（以下、「高さの高いバンプ」と略記する）１１４とが形成されている。この実施形態の半導体素子１１０では、高さの高いバンプ１１４は四隅に１個づつ配設されており、高さの低いバンプ１１３はそれぞれの辺に沿って複数個づつ配設されている。そして高さの高いバンプ１１４は、半導体素子１１０を実装基材の所定位置に搭載する時の、その所定位置への位置決めの機能を果たすものであるので、以下、「位置決め用バンプ」と記す。
【００３６】
半導体素子１１０を実装基材に搭載してリフロー炉で加熱した場合に、半導体素子と実装基材との熱膨張率が異なり、一般に実装基材の熱膨張率が大であるため、実装基材の外周部、特にコーナー部分が反り易いため、各コーナー部分に相対して半導体素子のコーナー部分に形成する位置決め用バンプ１１４を１個だけでなく、このバンプ１１４を挟む両辺に隣接するバンプも高さの高い位置決め用バンプ１１４とし、各コーナー部分に３個づつ配設するようにしてもよい。バンプ１１３、１１４としてはスタッド型であっても、予め形成したボール型であってもよい。
【００３７】
一実施例として、高さの低いバンプ１１３の高さは３０μｍ〜１００μｍ、位置決め用バンプ（高さの高いバンプ）１１４の高さは、高さの低いバンプ１１３に対応して５０μｍ〜３００μｍ程度である。
【００３８】
一方、この半導体素子１１０を実装しようとする３層基板である実装基板２１０は、図２に示したように、前記半導体素子１１０に形成した位置決め用バンプ１１４が相対する位置に、その位置決め用バンプ１１４の高さに対応した深さの凹部２１１が、そしてこれらの凹部２１１の内面には外部接続用電極である電極ランド２１２が形成されている。無論、高さの低いバンプ１１３が実装される部分にも外部接続用電極である複数の電極ランド２１３（図２Ｂ）が形成されている。
【００３９】
なお、実装基板２１０における符号２１４は各層の電気絶縁板を指し、各電気絶縁板２１４の表面には配線回路２１５が形成されている。
【００４０】
一実施例として、各層の電気絶縁基板２１４の厚みは１００μｍ〜２００μｍ程度であり、３層であれば、合わせて３００μｍ〜６００μｍ強の厚みである。
【００４１】
本発明の第１実施形態の電子部品装置１Ａは半導体素子１１０、実装基板２１０などとから構成されている。半導体素子１１０の位置決め用バンプ１１４は実装基板２の凹部２１１に、高さの低いバンプ１１３は電極ランド２１３に位置合わして搭載し、リフロー炉（不図示）に投入、加熱することにより高さの低いバンプ１１３は電極ランド２１３に接合し、位置決め用バンプ１１４は溶融して凹部２１１の開口周辺の電極ランド２１２部分のみならず、凹部２１１内を埋め尽くし、その凹部２１１の内周面及び底面にも接して、冷却した時に電極ランド２１２の広い面積の前記部位に接合させることができる。
【００４２】
この半導体素子１１０の位置決め用バンプ１１４の下方は実装基板２１０の凹部２１１にはまり込み、半導体素子１１０の実装基板２１０に対する位置決め（或いは位置合わせ）を精密に行うことができる。また、位置決め用バンプ１１４は金、半田のような接合材の増量により、接合材の溶解時の表面張力を利用した自己位置補正機能が増し、この機能の働きで実装の位置精度が向上する。
【００４３】
また、接合、実装の信頼性は接合材の脆化が一要因となっているが、これは接合材の量そのものを多くすることで軽減できるため、位置決め用バンプ１１４の接合材の増量により、また接合部分の面積が広くなることにより、接合材の脆化が回避でき、接合、実装の信頼性も改善することができる。
【００４４】
このような構造で半導体素子１１０が実装基板２１０に実装した後、必要に応じてアンダーフィル３１０を両者間に埋め込み、そして全体を封止樹脂３１１で封止することにより、図２Ａに示したような電子部品装置（この場合は半導体装置）１Ａを完成することができる。
【００４５】
半導体素子を実装基板に実装する場合には、必要に応じて異方性導電膜（ＡＣＦ）を介して行う場合もあるが、本発明の場合、位置決め用バンプ１１４を用いることにより接合材の量が多いことから十分な接合力が得られるため、高価な異方性導電膜の使用を省略することができる。
【００４６】
次に、図３に本発明の第２実施形態の電子部品装置である半導体装置１Ｂの要部のみを拡大して示した。この半導体装置１Ｂが第１実施形態の半導体装置１Ａと異なる点は、半導体素子１１０における高さの低いバンプ１１３も位置決め用バンプ１１４も全体が金或いは半田で形成されているが、これらのバンプ１１３、１１４、特に位置決め用バンプ１１４は大きいために金或いは半田の消費量が増えることから、この半導体装置１Ｂにおける半導体素子１１０Ａの高さの低いバンプ１１３Ａも位置決め用バンプ１１４Ａも、中心に樹脂製の、例えば、球体コア１１３Ａａ、１１４Ａａを用い、その表面を金或いは半田１１３Ａｂ、１１４Ａｂで被覆したバンプであって、比較的廉価な材料を用いて形成したものである。位置決めバンプ１１４Ａの球体コア１１４Ａａの直径は実装基板２１０に形成した凹部２１１の直径以下とし、表面の半田１１４Ａｂが溶融した場合に球体コア１１４Ａａが凹部２１１にはまり込むようにする必要がある。
【００４７】
この半導体装置１Ｂの他の構造部分は半導体装置１Ａの構造部分と同一であるので、それら部分には同一の符号を付して、それらの説明は割愛する。
【００４８】
図４に示した本発明の第３実施形態の電子部品装置である半導体装置１Ｃは、半導体素子１１０の位置決め用バンプ１１４が位置する実装基板２１０Ａの部分に貫通孔２１４を形成し、そのような構造の実装基板２１０Ａに半導体素子１１０を搭載してリフロー炉に投入し、加熱することにより位置決め用バンプ１１４が溶融し、その溶融半田が貫通孔２１４内に進入し、埋め尽くす。この場合の位置決め用バンプ１１４の半田量は上方の電極ランド１１２の面積と下方の電極ランド２１２の面積、両者の間隔、貫通孔２１４の径及びその内周面積を考慮して設計される。
【００４９】
従って、半導体素子１１０の位置決め用バンプ１１４は実装基板２１１の貫通孔２１４の開口周辺の電極ランド２１２部分のみならず、貫通孔２１４の内周面にも接して、冷却した時に電極ランド２１２の広い面積の前記部位に接合させることができる。
【００５０】
以上、図２乃至図４を用いて、位置決め用バンプの必要接合材の量、接合材と電極パッドとの接合面積や接合部の応力緩和などを考慮した例を示した。これらを個別或いは複合で採用することにより半導体装置の接合、実装の信頼性を大きく改善させることができる。
【００５１】
半導体素子などの電子部品を実装する実装基材としてリードフレーム２２０を用いる場合は、図５に示したように、例えば、リード２２１の内の最外端のリード２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄの内端の、実装しようとする半導体素子１１０の位置決め用バンプ１１４の位置に相当する位置に、その位置決め用バンプ１１４の高さに相当する深さの凹部２２２をそれぞれ形成しておけばよい。これらの凹部２２２の形成は、例えば、プレス金型に所定の深さ（或いは高さ）のポンチを形成しておき、金属板から前記プレス金型によりリードフレーム２２０を打ち抜く時に前記ポンチで凹部２２２を形成する方法を採ることで形成することができる。なお、このリードフレーム２２０はダイパッドレスの構造のもので示したが、ダイパッドを備えたものであってもよい。
【００５２】
このような構造のリードフレーム２２０の前記各凹部２２２に、半導体素子１１０の位置決め用バンプ１１４をはめ込むように載置、固定し、図１０に示した従来技術のように金ワイヤーＷを用いて各リード２２１にワイヤボンディングを行えば、半導体素子１１０が正確に位置決めされた半導体装置を得ることができる。
【００５３】
図６に本発明の第４実施形態の電子部品装置である半導体装置１Ｄを模式図で示した。この半導体装置１Ｄは、図５に示したリードフレーム２２０に図１に示した半導体素子１１０を実装した構造のものである。図示のように、半導体素子１１０を、そのアクティブ面１１１を下向きにし、リードフレーム２２０の各凹部２２２に半導体素子１１０の位置決め用バンプ１１４を対応させて実装し、他の高さの低いバンプ１１３を他のリード２２１の内端部分にそれぞれ接合させ、それぞれのリード２２１の外端部を外部接続用電極として残して全体を封止樹脂３１１で封止した構造のものである。
【００５４】
この第４実施形態の半導体装置１Ｄも半導体素子１１０の位置決め用バンプ１１４をリードフレーム２２０の凹部２２２にはめ込めるので、精密に位置決めすることができる。
【００５５】
前記の実施形態の半導体素子１１０では、高さの高い位置決め用バンプ１１４は電極パッド１１２に形成されている。つまり外部導出用電極として機能している。しかし、この高さの高いバンプが位置決め用のみの機能でよければ、アクティブ面１１１に形成するとしても、集積回路パターンに接続されている電極パッド１１２上に形成する必要はなく、電極パッド１１２を避けた、或いは集積回路パターンに悪影響を及ぼさないコーナー部或いはコーナー周辺部分に形成してもよい。
【００５６】
このように高さの高いバンプ１１４を位置決め用としてのみ使用するという考えに立てば、図７に示したような構造の半導体素子１２０及びこの半導体素子１２０を用いた図８に示したような半導体装置１Ｅを得ることができる。
【００５７】
即ち、図７に示した本発明の第２実施形態の半導体素子１２０は、同図Ａに示したように、そのアクティブ面１２１には電極パッド１２２が所定の配列で形成されており、そして同図Ｂに示したように、その裏面１２３の各コーナーにバンプ１２４が形成された構造のものである。これらのバンプ１２４は実装基材に対する位置決め用のもので、それらの高さは特別に高いものでなくてもよい。そしてこれら位置決め用バンプ１２４の材料は金であってもよいが、そのような高価なものでなくてもよく、半田であってもよい。また、位置決め用バンプ１２４は金属でなくてもよく、半導体素子１２０本体及び実装基材に良好に接合できる樹脂のような非金属製材質のものであってもよい。
【００５８】
図８に示した本発明の第５実施形態の電子部品装置である半導体装置１Ｅは、図７に示した半導体素子１２０を３層基板である実装基板２１０Ｂに実装した構造のものであって、半導体素子１Ｅの各位置決め用バンプ１２４に対応する実装基板２１０Ｂの上面絶縁層の位置に凹部或いは貫通孔２１１が形成されている。半導体素子１Ｅのアクティブ面１２１を上向きにし、裏面を実装基板２１０Ｂ側に向け、実装基板２１０Ｂのこれら各凹部２１１にそれぞれの位置決め用バンプ１２４が位置するようにはめ込み、固定する。そしてアクティブ面１２２上に形成されている各電極パッド１２２を実装基板２１０Ｂに形成されている外部接続用電極である電極パッド（不図示）に金ワイヤーＷを用いて半田などで接合する。そして金ワイヤーＷ部分も含めて全体を封止樹脂３１１で封止する。この半導体装置１Ｅはこのような構造で構成された電子部品装置である。
【００５９】
次に、図９を用いて、本発明の第６実施形態の電子部品装置１Ｆを説明する。この電子部品装置１Ｆはいわゆるシステム・イン・パッケージ（ＳＩＰ）と称されている電子部品装置であって、実装基板２１０Ｃ上に、半導体装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、或いは１Ｅの内の何れの構造のものでもよいが、１個或いは複数個の、この図示の例では２個の半導体装置と１個の受動素子装置１ｆが実装されているものである。複数個の半導体装置を実装する場合は同一の機能を備えたものであっても、異なる機能を備えたものであってもよい。仮に半導体装置として２個の半導体装置１Ａと１個の受動素子装置１ｆとが実装されているものとする。
【００６０】
受動素子装置１ｆは、抵抗器、コンデンサ、コイルなどの受動素子を封止したもので、これら何れかの組合せで、例えば、フィルターを構成することができ、２個の半導体装置１Ａと共に実装基板２１０Ｃに実装することによりＳＩＰを構成することができる。
【００６１】
云うまでもなく、受動素子装置１ｆも実装基板を備え、その実装基板には実装基板２１０の構造のような凹部２１１が形成されており、抵抗器、コンデンサ、或いはコイルに位置決め用バンプを形成しておいて、それらの位置決め用バンプを前記各凹部に挿入し、各部品の位置決めを行い、封止樹脂などで封止した構造で構成されているものである。そして受動素子装置１ｆの裏面には外部に接続するための外部接続用電極Ｄが必要に応じた数で形成されており、電子機器に組み込まれるマザーボード（不図示）の電極パッドに接合できる構造となっている。
【００６２】
本発明は、以上記したように、能動素子のみならず、受動素子にも適用することができる。そしてＳＩＰ構造を採ることにより、１個の電子部品としてコンパクトな構造の電子部品を得ることができ、現在、電子機器をますます小型化、薄型化しようとする要請に応えることができ、しかも接合、実装の信頼性をなお一層改善することができる。
【００６３】
前記半導体素子１１０に形成する電極バンプ１１３及び位置決め用バンプ１１４或いは半導体素子１２０に形成する電極バンプ１２２及び位置決め用バンプ１２４の形成方法としては、
１．メッキ方法
２．印刷方法
３．スタッドバンプ方法
４．ボール搭載方法
の４方法が考えられる。
【００６４】
前記１のメッキ方法では、高さの高い位置決め用バンプを形成する場合、半導体素子１１０の電極バンプ１１３の高さより高い部分のみをメッキする時間を長くする必要がある。このため電極バンプ１１３のメッキ後、これら高さの低い電極バンプ１１３にマスクを施して、電極バンプ１１３の高さより高くする部分を追加メッキすることで位置決め用バンプ１１４を形成することができる。しかし、このメッキ方法では、工程が増えるため半導体素子１１０のコストが高くなるという課題がある。
【００６５】
また、バンプの高さは１００μｍ前後が限度であり、電極バンプ１１３の面積が狭い（狭ピッチ）と、バンプの高さを高くすることができないという課題がある。
【００６６】
前記２の印刷方法では、半導体素子１１０の同一のアクティブ面１１１に電極バンプ１１３と位置決め用バンプ１１４とを形成する場合には、印刷マスクの厚み及び電極バンプと位置決め用バンプとの径に相当する開口部の形状を工夫することにより、１度の印刷で両バンプの印刷、形成は可能であるかもしれないが、現状では、例えば、１回目に電極バンプ１１３を形成し、続いて位置決め用バンプ１１４を形成する場合、２回目の印刷マスクは１回目に形成した電極バンプ１１３を避けなければならず、ましてや電極バンプ１１３のピッチが狭いと、印刷マスクの構造を工夫しても電極バンプ１１３と位置決め用バンプ１１４とを形成することは難しい。
【００６７】
前記３のスタッドバンプ方法では、電極バンプ１１３と位置決め用バンプ１１４を形成するには、ワイヤー径を変え、電子部品１１０を２度搬送してワイヤーボンダーに２度掛けることで形成することができる。この場合、高さの低い電極バンプ１１３と高さの高い位置決め用バンプ１１４との形成密度が高い場合には、高さの低いバンプ１１３を先に電極パッドに形成し、その後で高さの高い位置決め用バンプ１１４を形成するとよい。このスタッドバンプ方法においても工程が増えるが、前記メッキ方法及び前記印刷方法よりは電子部品１１０を安価に製造することができ、有用である。
【００６８】
前記最後の４のボール搭載方法では、１個或いは２個のヘッドを備えたボールマウンタでボールを搭載することができる。
【００６９】
１個のヘッドでボールを搭載する場合は、ヘッドが隣接するボールに当たらないということが前提になるが、各電極バンプ１１３を形成する電極パッドの位置上には小ボールを、そして位置決め用バンプ１１４を形成する電極パッドの位置上には大ボールを順次搭載する。そしてこのようにボールを搭載した半導体素子１１０をリフロー炉に流すことで電極バンプ１１３と位置決め用バンプ１１４とを形成することができる。この場合、少なくとも電極パッド上に仮止め材の一つであるフラックスを塗布しておくことにより、各ボールを仮止めできるので、順次ボールを搭載する過程で各ボールの移動を防止することができる。
【００７０】
また、ボールマウンタのヘッドが２個ある場合は、ヘッドが隣接するボールに当たらないということが前提になることは前記の場合と同様であるが、半導体素子１１０のアクティブ面１１１に一度で高さの低いバンプ１１３用ボールと高さの高い位置決め用バンプ１１４用ボールとを搭載し、リフロー炉に流すことで電極バンプ１１３と位置決め用バンプ１１４とを形成することができる。
【００７１】
更にまた、ボール搭載方法として、仮止め材の他の一つである金属活性材入りのシート状樹脂を利用する方法がある。この樹脂シートを電極パッドを覆うように貼り付け、樹脂層を形成する。この場合の樹脂シートは両面接着テープ機能の働きをする。各電極パッド上の樹脂シート上に各ボールを搭載すると、各ボールは仮止めされた状態となる。次にＵＶ露光を行う。各ボール直下のみ露光されないため、そのままの状態であるが、露光された部分の樹脂シートは少し硬くなる。従って、露光前、露光後とも通常の取り扱いでは、各ボールは仮止めされた状態で移動しない。この状態の半導体素子をリフロー炉に投入し、リフローすると各ボールが溶解し、各電極パッドと接続される。この場合、樹脂シートはＵＶ露光された部分は熱で硬化する。この方法であると、半導体素子１１０のようなアクティブ面１１１の同一面、或いは半導体素子１２０のようにアクティブ面１２１とその裏面１２３との両面でも電極バンプ用ボール及び位置決めバンプ用ボールを搭載でき、リフロー炉でのリフローは１回で済ませることができる。
【００７２】
これらのボール搭載方法は、最も簡単で電子部品を安価に製造することができる。
【００７３】
以上説明したように、本発明の半導体素子においては、位置決め用バンプ及び又は外部導出用電極バンプを形成したことにより、実装基板に対する相対的な位置決めを容易に行うことができ、また、前記バンプを高さの高いバンプに形成すれば、バンプに用いる接合材の量が増加することで接合材の溶解時の表面張力を利用した自己位置補正機能が増すことができ、非常に位置精度を向上させることができる。
【００７４】
更にまた、高さの高い位置決め用バンプ及び又は外部導出用電極バンプはそれだけ接合材の量が多いことから接合材の耐脆化性が増し、接合、実装の信頼性が向上する。
【００７５】
そしてまた、本発明の電子部品の構造のみで接合、実装の信頬性が保証可能な場合は補強用のアンダーフィル材３１０は不要であり、必要であっても、アンダーフィル材の量を削減できることや必要量のコントロール幅の緩和ができ、材料費の低減や工程の削除、生産条件の管理の容易さによる生産性の向上を図ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、
１．電子部品（半導体素子）とこれを実装する実装基材との位置精度を増大すことができる。これにより、より小型の電子部品装置（半導体装置）を実現することができる
２．バンプと実装基材との接合部の接合、実装の信頼性が向上し、よって電子部品装置（半導体装置）の品質が向上する
３．アンダーフィル材の省略（工程の削減）やその使用量の削減、或いは要求仕様が緩和されることによりコストの低減を図ることができる
４．生産工程の削除（アンダーフィル塗布工程）、生産条件管理の容易さ、生産性向上によるコストの低減を図ることができる
５．同一の位置合わせ精度の仕様では、生産上の使用装置の機械的位置精度の要求が緩和されることにより、製造設備への制約事項が緩和され、使用可能な設備群が増える
など、数々の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の電子部品である半導体素子のアクティブ面から見た斜視図である。
【図２】図１に示した半導体素子を本発明の第１実施形態の実装基材である多層基板に実装した構造の第１実施形態の電子部品装置を模式図で示していて、同図Ａはその断面図、同図Ｂは同図Ａの矢印Ｂで指した点線で囲んだ部分の拡大断面図である。
【図３】図２に示した位置決め用バンプとは異なる構造の位置決め用バンプを備えた半導体素子を多層基板に実装した本発明の第２実施形態の電子部品装置の要部の拡大断面図である。
【図４】図１に示した半導体素子を貫通孔が形成されている実装基材に実装した構造の本発明の第３実施形態の電子部品装置を示す要部の拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の実装基材であるリードフレームを示していて、同図Ａはその要部の平面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における断面図である。
【図６】図２に示した半導体素子を図５に示したリードフレームに実装した構造の本発明の第４実施形態の電子部品装置を模式図で示した断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の電子部品である半導体素子を示していて、同図Ａはそのアクティブ面から見た斜視図、同図Ｂはその裏面から見た斜視図である。
【図８】図７に示した半導体素子を多層基板にワイヤ接合で実装した構造の第５実施形態の半導体装置の断面図である。
【図９】図１に示した本発明の電子部品装置を複数個と受動素子からなる電子部品とを共通の実装基材に実装した本発明の第６実施形態の電子部品装置を示していて、同図Ａはその上方から見た斜視図、同図Ｂはその下方から見た斜視図である。
【図１０】従来技術の第１形態の半導体装置を模式図で示した要部の断面図である。
【図１１】従来技術の第２形態の半導体装置を模式図で示した要部の断面図である。
【図１２】図１１に示した半導体装置に組み込まれている半導体素子のアクティブ面から見た斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ…本発明の第１実施形態の電子部品装置、１Ｂ…本発明の第２実施形態の電子部品装置、１Ｃ…本発明の第３実施形態の電子部品装置、１Ｄ…本発明の第４実施形態の電子部品装置、１Ｅ…本発明の第５実施形態の電子部品装置、１Ｆ…本発明の第６実施形態の電子部品装置、１ｆ…受動素子装置、１１０…本発明の第１実施形態の半導体素子、１１１…半導体素子１１０のアクティブ面、１１２…電極パッド、１１３…高さの低いバンプ、１１４…位置決め用バンプ、１１３Ａａ，１１４Ａａ…樹脂製球体コア、１１３Ａｂ，１１４Ａｂ…半田、１２０…本発明の第２実施形態の半導体素子、１２１…半導体素子１２０のアクティブ面、１２２…電極パッド、１２３…半導体素子１２０の裏面、１２４…位置決め用バンプ、２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ…実装基板、２１１…凹部、２１２，２１３…電極ランド、２１４…貫通孔、２２０…本発明の第２実施形態の実装基板、２２１…リード、２２２…リード２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄの凹部、３１０…アンダーフィル、３１１…封止樹脂、Ｄ…外部導出電極、Ｗ…金ワイヤー
【図１】
2004319830.tif 000003
【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】
2004319830.tif 000011
【図１０】
2004319830.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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