(57)【要約】【課題】フリップチップＢＧＡの組立工程において、チップを基板のボールに半田接合させた後に、半田接合時に用いたフラックスなどが基板表面あるいはチップ表面に残渣として残らないように基板洗浄が十分行われる必要がある。【解決手段】基板１１上に半田付けされたチップ１４の両側において基板１１とスティフナ１２との間に隙間１７を設け、洗浄水を一方の隙間１７から流入させたときに、その勢いをほぼ保ちつつチップ１４と基板１１の間を通過させ洗浄効果を上げる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣ接続用電極及び外部接続用電極をそれぞれの面に有する基板と、前記基板のＩＣ接続用電極に接続されたＩＣチップと、前記ＩＣチップを囲む形状を有し、前記基板の周辺の前記ＩＣチップ側に接着剤を介して接着されたスティフナと、前記ＩＣチップ及び前記スティフナの前記基板と反対側の表面に接着された放熱板とを有するフリップチップＢＧＡ型半導体装置であって、前記基板と前記スティフナとの間には前記スティフナの相対向する領域に対応して位置し、前記ＩＣチップと前記スティフナとの間の空間と連通する隙間が設けられることを特徴とするフリップチップＢＧＡ型半導体装置。
【請求項２】
前記スティフナの相対向する領域に対応して位置する前記隙間のうち一つが、前記スティフナの相対向する方向に直交する方向の長さが、前記ＩＣチップの辺のうち前記スティフナの相対向する領域に対向する辺の長さと概略一致する請求項１記載のフリップチップＢＧＡ型半導体装置。
【請求項３】
前記スティフナの相対向する領域に対応して位置する前記隙間が共に、前記スティフナの相対向する方向に直交する方向の長さが、前記ＩＣチップの辺のうち前記スティフナの相対向する領域に対向する辺の長さと概略一致する請求項１記載のフリップチップＢＧＡ型半導体装置。
【請求項４】
前記隙間は、前記基板の前記ＩＣチップ側に設けた溝により形成される請求項１、２又は３記載のフリップチップＢＧＡ型半導体装置。
【請求項５】
前記隙間は、前記スティフナの相対向する領域を前記スティフナの他の領域よりも薄くすることにより形成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフリップチップＢＧＡ型半導体装置。
【請求項６】
前記スティフナの相対向する領域に対応する基板上には接着剤が設けられない請求項５記載のフリップチップＢＧＡ型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、特に、フリップチップＢＧＡ型半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップＢＧＡの組立工程において、チップを基板のボールに半田接合させた後に行う基板洗浄が十分でないと、半田接合時に用いたフラックスなどが基板から完全に除去されないため、それが、基板表面あるいはチップ表面に残渣として残り、組立歩留まりを低下させる。基板洗浄の方法として例えば特許文献１に示された方法がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−４１３５０号公報（図６、７）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この方法では、図６及び図７に示されるように基板１１１の周りに包囲壁１２１を設け、その中に洗浄水１３１を流し込み、基板１１１の底面に設けた孔１１６から洗浄水１３１を排出するようにしているが、下記のような欠点を伴う。
（１）洗浄経路１４１がストレートでないため、洗浄水１３１を高速で流すことが困難である。
（２）基板１１１を重ねて処理することができないために、生産効率が悪い。
（３）基板１１１の中央に孔１１６を設けないといけないため、基板１１１の配線引き回しの自由度が低くなる。
【０００５】
以上の原因により洗浄効果が低くなると、基板１１１上に残渣が残り易くなるため、その後の工程で基板１１１とチップ１１４との間に注入されるアンダーフィル樹脂が基板１１１やチップ１１４と十分接着できないため、アンダーフィル樹脂の密着不良が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、フリップチップＢＧＡ型半導体装置の組立歩留まりを向上させるために、チップを基板のボールに半田接合させた後に行う基板洗浄が十分な洗浄効果を発揮できる構造のフリップチップＢＧＡ型半導体装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のフリップチップＢＧＡ型半導体装置は、ＩＣ接続用電極及び外部接続用電極をそれぞれの面に有する基板と、前記基板のＩＣ接続用電極に接続されたＩＣチップと、前記ＩＣチップを囲む形状を有し、前記基板の周辺の前記ＩＣチップ側に接着剤を介して接着されたスティフナと、前記ＩＣチップ及び前記スティフナの前記基板と反対側の表面に接着された放熱板とを有するフリップチップＢＧＡ型半導体装置であって、前記基板と前記スティフナとの間には前記スティフナの相対向する領域に対応して位置し、前記ＩＣチップと前記スティフナとの間の空間と連通する隙間が設けられることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明のフリップチップＢＧＡ型半導体装置において、前記スティフナの相対向する領域に対応して位置する前記隙間のうち一つが、前記スティフナの相対向する方向に直交する方向の長さが、前記ＩＣチップの辺のうち前記スティフナの相対向する領域に対向する辺の長さと概略一致する、或いは、前記スティフナの相対向する領域に対応して位置する前記隙間が共に、前記スティフナの相対向する方向に直交する方向の長さが、前記ＩＣチップの辺のうち前記スティフナの相対向する領域に対向する辺の長さと概略一致する。
【０００９】
上記本発明のフリップチップＢＧＡ型半導体装置において、前記隙間は、前記基板の前記ＩＣチップ側に設けた溝により形成される、或いは、前記スティフナの相対向する領域を前記スティフナの他の領域よりも薄くすることにより形成され、後者の場合、さらに前記スティフナの相対向する領域に対応する基板上には接着剤が設けられない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について図１、２、３を参照して説明する。図１（ａ）は、フリップチップＢＧＡの平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。図２はフリップチップＢＧＡにチップをマウント・リフローした後、フリップチップＢＧＡを水洗する様子を示す洗浄槽の断面図である。図３は、本発明のフリップチップＢＧＡ型半導体装置の組立工程フローの内の、フリップチップＢＧＡ洗浄工程前後の工程フローである。
【００１１】
まず、図１（ｂ）に示すように、基板１１にスティフナ１２を接着剤１３を介して貼り付けたものが用意され、それに半導体チップ１４がリフロー（半田付け）によりＢＧＡのボール１５に接合される。このとき、フリップチップＢＧＡ１０は、図１（ａ）、（ｃ）に示すように、基板１１に凹部１６が設けられ、基板１１とスティフナ１２に接着した接着剤１３との間に隙間１７を有する。接着剤１３としては、エポキシ系の樹脂、もしくはエポキシ＋オレフィン系の樹脂を混合したものが用いられる。
【００１２】
この後、洗浄工程において、図２に示すように、フリップチップＢＧＡ１０を複数枚重ね、カセット２０に装填した後、洗浄槽３０に搬入し、基板１１の凹部１６が洗浄液・洗浄水３１の流入口３２に向くようにカセット２０を配置する。ポンプ３３により加圧された洗浄液・洗浄水３１がジェット水流３４となり、この基板１１の凹部１６を通過してフリップチップＢＧＡ１０の内部に入り、流出口３５側の基板１１の凹部１６から排出される。
【００１３】
このとき、フリップチップＢＧＡ１０の洗浄条件は、グリコール系の洗浄液を液温５０〜７０℃、流量約６００リットル／ｍｉｎ、洗浄時間１８００秒である。
これにより、半導体チップ１４の基板１１へのリフロー（半田付け）接着時に基板１１に付着したフラックスなどが完全に除去され、基板１１表面、チップ１４表面に残渣などが残らない。
【００１４】
次に、本発明の第２の実施形態のフリップチップＢＧＡを説明する。図４（ａ）はフリップチップＢＧＡ４０の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。
【００１５】
本実施形態では、第１の実施形態のフリップチップＢＧＡが基板側に凹部を設けたのに対して、スティフナに設けている。すなわち、基板４１の相対する２方向に、スティフナ４２の一部に凹部４６を設け、基板４１との間に隙間４７を形成している。本実施形態のフリップチップＢＧＡも、図２に示す洗浄槽３０で洗浄される。第１の実施形態のフリップチップＢＧＡでは、流入するジェット水流３４が基板１１の凹部１６により生じる基板１１の段部で一旦せき止められることとなるが第２の実施形態のフリップチップＢＧＡでは、スティフナ４２（接着剤４３）と基板４１との間の隙間４７を通過するジェット水流３４がチップ４４に直接当たる構造になっているため、ジェット水流３４による洗浄効果が大きい。
また、第２の実施形態のフリップチップＢＧＡの変形例として、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、（図５（ａ）はフリップチップＢＧＡ４０の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の切断線Ａ−Ａ’に沿った断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である）スティフナ４２の一部に凹部４６を設けるが、この部分には接着剤は設けず、スティフナ４２の凹部４６と基板４１との間に形成される隙間５７を第２の実施形態のフリップチップＢＧＡよりも大きく形成している。従って、ジェット水流３４による洗浄効果が第２の実施形態のフリップチップＢＧＡよりもさらに大きくなる。
【００１６】
以上の実施形態では、凹部をジェット水流の流入側と流出側でチップに対して対称な位置に同じ形状に形成した例を示したが、必ずしもこのような構成である必要はなく、例えば、ジェット水流の流出側の凹部の幅を流入側よりも狭くしたり、広くしたり、凹部を水流方向にストライプ状に何本かに分けた構造としても良い。
【００１７】
上述のように、洗浄水が基板とスティフナとの間の隙間をその勢いをほぼ保ちつつジェット水流となってチップと基板の間を通過することができるので洗浄効率が高まり、薄いチップと基板の間に半田付けのフラックスを残すことなく良好な洗浄効果を得ることができる。また、この方法では、半導体装置を複数重ねて洗浄を行ってもその効果はそこなわれることはなく、多量の生産に対して高い生産効率を得ることが可能である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のフリップチップＢＧＡ型半導体装置においては、基板上に半田付けされたチップの両側において基板とスティフナとの間に隙間を設けたので、洗浄水を一方の隙間から流入させたときに、その勢いをほぼ保ちつつチップと基板の間を通過することができるので洗浄効率が高まり、薄いチップと基板の間に半田付けのフラックスを残すことなく良好な洗浄効果を得ることができる。また、この方法では、半導体装置を複数重ねて洗浄を行ってもその効果はそこなわれることはなく、多量の生産に対して高い生産効率を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のフリップチップＢＧＡ型半導体装置を示す平面図及び断面図である。
【図２】フリップチップＢＧＡ型半導体装置の洗浄の様子を示す洗浄槽の断面図である。
【図３】フリップチップＢＧＡ型半導体装置の装置の洗浄工程前後の組立フローである。
【図４】本発明の第２の実施形態のフリップチップＢＧＡ型半導体装置を示す平面図及び断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例を示す平面図及び断面図である。
【図６】従来のフリップチップＢＧＡ型半導体装置の斜視図である。
【図７】従来のフリップチップＢＧＡ型半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１０、４０　　フリップチップＢＧＡ
１１、４１、１１１　　基板
１２、４２　　スティフナ
１３、４３　　接着剤
１４、４４、１１４　　チップ
１５、４５　　ボール
１６、４６　　凹部
１７、４７　　隙間
２０　　カセット
３０　　洗浄槽
３１、１３１　　洗浄液・洗浄水
３２　　流入口
３３　　ポンプ
３４　　ジェット水流
３５　　流出口
１１５　　コンタクトパッド
１１６　　孔
１２１　　包囲壁
１４１　　洗浄経路
【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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