(57)【要約】  【課題】実装基板に表面実装される半導体装置において、半導体装置上の接続端子を実装基板上のランドに対して確実に接続させる。  【解決手段】半導体装置１の実装基板４との対向面１ａには、金属材料を用いてボール状に形成され、実装基板４上のランド５と電気接続される接続端子２と、接続端子２よりも大きな径を有するボール状に形成され、実装基板４上のアライメント用パッド６に当接されるアライメント用バンプ３とを設ける。アライメント用バンプ３は、接続端子２と同じ金属材料で接続端子２とほぼ同じ径を有するボール状に形成された内側構成部３１と、内側構成部３１よりも低い融点を有するはんだ材料を用いて形成された外側構成部３２とを備えている。【選択図】        図１
2007027576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板に表面実装される半導体装置であって、
前記実装基板との対向面上に、金属材料を用いてボール状に形成され、前記実装基板上のランドと電気接続される接続端子と、
前記対向面上に、前記接続端子よりも大きな径を有するボール状に形成され、前記実装基板上のアライメント用パッドに当接されるアライメント用バンプとを含み、
前記アライメント用バンプは、
前記接続端子と同じ金属材料を用いて、前記接続端子とほぼ同じ径を有するボール状に形成された内側構成部と、
前記内側構成部を形成する金属材料よりも低い融点を有するはんだ材料を用いて形成され、前記内側構成部の表面を被覆する外側構成部とを備えていることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
前記対向面は、矩形状に形成されており、
前記アライメント用バンプは、前記対向面の四隅に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、実装基板に表面実装される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表面実装型パッケージの代表的なものとして、たとえば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）が知られている。
このＢＧＡが採用された半導体装置では、実装基板に対向配置される一方面上に、複数のボール状の接続端子が格子状に配置されている。一方、実装基板上には、複数のランド（電極）が接続端子の配列に対応する格子状に配置されている。そして、半導体装置の一方面を実装基板に対向させて、各接続端子が実装基板上のランドと対向するように位置合わせした後、半導体装置を実装基板に近接させ、各接続端子をランドに接続することによって、半導体装置の実装基板に対する表面実装が達成される。
【特許文献１】特開平１０−２５６３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、各接続端子と実装基板上のランドとが精度よく位置合わせされないと、すべての接続端子がランドに接続されず、半導体装置と実装基板との間の導通不良などの実装不良を生じるおそれがある。
そこで、この発明の目的は、接続端子を実装基板上のランドに対して確実に接続させることができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、実装基板に表面実装される半導体装置であって、前記実装基板との対向面上に、金属材料を用いてボール状に形成され、前記実装基板上のランドと電気接続される接続端子と、前記対向面上に、前記接続端子よりも大きな径を有するボール状に形成され、前記実装基板上のアライメント用パッドに当接されるアライメント用バンプとを含み、前記アライメント用バンプは、前記接続端子と同じ金属材料を用いて、前記接続端子とほぼ同じ径を有するボール状に形成された内側構成部と、前記内側構成部を形成する金属材料よりも低い融点を有するはんだ材料を用いて形成され、前記内側構成部の表面を被覆する外側構成部とを備えていることを特徴とする、半導体装置である。
【０００５】
この構成によれば、アライメント用バンプは、接続端子よりも大きな径を有する。したがって、半導体装置の接続端子およびアライメント用バンプが形成されている面を実装基板に対向させて、アライメント用バンプが実装基板上のアライメント用パッドと対向するように、その半導体装置と実装基板とを位置合わせした後、半導体装置を実装基板に近接させると、アライメント用バンプがアライメント用パッドに当接し、半導体装置がアライメント用バンプによって実装基板上に支持された状態となる。このとき、各接続端子は、実装基板上のランドから離間している。
【０００６】
アライメント用バンプは、接続端子と同じ金属材料からなる内側構成部と、この内側構成部を被覆し、内側構成部の材料よりも低い融点を有するはんだ材料からなる外側構成部とを備える。したがって、半導体装置がアライメント用バンプによって実装基板上に支持された状態でリフローが行われると、接続端子が溶融し始めるよりも先に、アライメント用バンプの外側構成部が溶融する。外側構成部が溶融すると、その溶融したはんだ材料の表面張力によって、実装基板上の半導体装置が、実装基板を垂直に見下ろす平面視において、アライメント用バンプの中心とアライメント用パッドの中心とが一致する位置にアライメントされる。そして、外側構成部の溶融に伴って、半導体装置がアライメントされつつ実装基板に近接していき、外側構成部が完全に溶融すると、内側構成部が実装基板上のアライメント用パッドに当接するとともに、接続端子が実装基板上のランドに当接する。そのため、半導体装置と実装基板との位置合わせが精度よく行われず、アライメント用バンプがアライメント用パッドに当接された時点で、平面視において各接続端子の位置がランドの位置に対してずれていても、外側構成部の溶融過程でアライメントが行われ、接続端子をランドに対して確実に接続させることができる。その結果、半導体装置の実装基板に対する良好な表面実装を達成することができる。
【０００７】
また、アライメント用バンプの内側構成部は、接続端子と同じ金属材料を用いられて、ほぼ同じ径を有するボール状に形成されているので、接続端子と同一工程で作成することができる。
また、請求項２記載の発明は、前記対向面は、矩形状に形成されており、前記アライメント用バンプは、前記対向面の四隅に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の半導体装置である。
【０００８】
この構成によれば、アライメント用バンプが半導体装置の実装基板に対する対向面の四隅に配置されているので、その４つのアライメント用バンプの外側構成部が溶融したときに、半導体装置の対向面の各隅において、半導体装置の実装基板に対する位置をアライメントすることができる。そのため、接続端子をより精度よくランドに対向させることができる。その結果、接続端子をランドに対してより確実に接続させることができ、半導体装置の実装基板に対する一層良好な表面実装を達成することができる。
【０００９】
また、半導体装置の対向面の四隅にアライメント用バンプが配置されているので、温度変化に伴って、半導体装置と実装基板との間に熱膨張差が生じても、その熱膨張差による応力を各アライメント用バンプで吸収することができる。そのため、４つのアライメント用バンプよりも内方に配置された接続端子に加わる応力を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態にかかる半導体装置１の構成を図解的に示す側面図である。また、図２は、図１に示す半導体装置１の図解的な平面図（実装基板４との対向面１ａの構成を示す図）である。
この半導体装置１は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）が採用された半導体装置であって、矩形板状に形成されている。半導体装置１の内部には、半導体チップ（図示せず）が内蔵されており、実装基板４と対向する半導体装置１の一方面１ａには、複数の接続端子２と、複数のアライメント用バンプ３とが形成されている。
【００１１】
複数の接続端子２は、半導体装置１の一方面１ａの中央部に、格子状（この実施形態では、３行×３列の行列状）に配列されている。各接続端子２は、ボール状に形成されている。また、各接続端子２は、半導体装置１に内蔵された半導体チップと電気的に接続されている。
複数のアライメント用バンプ３は、半導体装置１の一方面１ａの四隅に配置されている。各アライメント用バンプ３は、接続端子２よりも大きな径を有するボール状に形成されている。より具体的には、各アライメント用バンプ３は、接続端子２と同じ材料を用いて、接続端子２とほぼ同じ径を有するボール状に形成された内側構成部３１と、内側構成部３１を形成する金属材料よりも低い融点を有するはんだ材料を用いて形成され、内側構成部３１の表面を被覆する外側構成部３２とを備えている。
【００１２】
接続端子２およびアライメント用バンプ３の内側構成部３１の材料としては、高融点はんだ材料（たとえば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ）が用いられる。一方、アライメント用バンプ３の外側構成部３２の材料としては、接続端子２およびアライメント用バンプ３の内側構成部３１の材料よりも低い融点を有する低融点はんだ材料（たとえば、Ｓｎ−Ｚｎ系のはんだ）が用いられる。
【００１３】
半導体装置１は、接続端子２およびアライメント用バンプ３の配置された一方面１ａを対向させて実装基板４（プリント配線基板）に表面実装される。実装基板４には、複数の薄板状のランド５と、複数の薄板状のアライメント用パッド６とが設けられている。
複数のランド５は、半導体装置１の接続端子２の配列に対応する格子状に配置されている。半導体装置１と実装基板４とを位置合わせして、半導体装置１の各接続端子２と実装基板４上の各ランド５とを対向させることができ、各接続端子２が各ランド５と接続されることにより、半導体装置１内の半導体チップと実装基板４上の配線との電気的な接続が達成される。
【００１４】
複数のアライメント用パッド６は、半導体装置１の各接続端子２が実装基板４上の各ランド５と対向した状態で、半導体装置１の各アライメント用バンプ３と対向する位置に配置されている。
図３は、半導体装置１と実装基板４との接続の過程を図解的に示す側面図（ａ）〜（ｄ）である。
【００１５】
半導体装置１の実装基板４への実装に際しては、まず、半導体装置１の一方面１ａを実装基板４に対向させて、アライメント用バンプ３が実装基板４上のアライメント用パッド６と対向するように、その半導体装置１と実装基板４とを位置合わせする。その後、半導体装置１を実装基板４に近接させる（図３（ａ）参照）。アライメント用バンプ３は、接続端子２よりも大きな径を有するので、半導体装置１を実装基板４に近接させると、アライメント用バンプ３がアライメント用パッド６に当接し、半導体装置１がアライメント用バンプ３によって実装基板４上に支持された状態となる。このとき、各接続端子２は、実装基板４上のランド５から離間している。
【００１６】
次に、半導体装置１がアライメント用バンプ３によって実装基板４上に支持された状態でリフローが行われる。アライメント用バンプ３の外側構成部３２は、接続端子２の材料よりも低い融点を有する低融点はんだ材料からなるので、接続端子２が溶融し始めるよりも先に、アライメント用バンプ３の外側構成部３２が溶融する（図３（ｂ）参照）。
外側構成部３２が溶融すると、溶融したはんだ材料がアライメント用パッド６上に拡がり、その表面張力によって、実装基板４上の半導体装置１が、実装基板４を垂直に見下ろす平面視において、アライメント用バンプ３の中心とアライメント用パッド６の中心とが一致する位置にアライメントされる（図３の（ｃ）参照）。そして、外側構成部３２の溶融に伴って、半導体装置１がアライメントされつつ実装基板４に近接し、外側構成部３２が完全に溶融すると、内側構成部３１が実装基板４上のアライメント用パッド６に当接するとともに、接続端子２が実装基板４上のランド５に当接し、半導体装置１が実装基板４に対して平行な姿勢で支えられる。
【００１７】
その後、リフローがさらに進み、半導体装置１の周囲の温度が接続端子２および内側構成部３１の材料である高融点はんだ材料の融点以上になると、接続端子２と内側構成部３１とが溶融しはじめる。接続端子２と内側構成部３１とは、同じ材料で形成されているので、同様に溶融する。これにより、半導体装置１が実装基板４に対して、平行な姿勢を保ったまま、接続端子２と内側構成部３１とが接合され、リフローが達成される（図３（ｄ）参照）。
【００１８】
以上のように、リフローにおいて、アライメント用バンプ３の外側構成部３２が溶融することにより、実装基板４に対する半導体装置１の位置がアライメントされる。そのため、アライメント用バンプ３がアライメント用パッド６に当接された時点で、平面視において各接続端子２の位置が各ランド５の位置に対してずれていても、リフロー時に、その位置ずれを修正することができる。その結果、各接続端子２を各ランド５に対して確実に接続させることができ、半導体装置１の実装基板４に対する良好な表面実装を達成することができる。
【００１９】
また、アライメント用バンプ３の内側構成部３１は、接続端子２と同じ金属材料を用いられ、ほぼ同じ径を有するボール状に形成されているので、接続端子２と同一工程で作成することができる。内側構成部３１と接続端子２とを同一工程で作成することにより、半導体装置１の製造工程数を削減することができる。
さらに、アライメント用バンプ３が半導体装置１の実装基板４に対する対向面１ａの四隅に配置されている。これにより、その４つのアライメント用バンプ３の外側構成部３２が溶融したときに、溶融したはんだの表面張力により、半導体装置１の対向面１ａの各隅部分において、半導体装置１の実装基板４に対する位置をアライメントすることができる。そのため、接続端子２をより精度よくランド５に対向させることができる。その結果、接続端子２をランド５に対してより確実に接続させることができ、半導体装置１の実装基板４に対する一層良好な表面実装を達成することができる。
【００２０】
また、半導体装置１の対向面１ａの四隅にアライメント用バンプ３が配置されているので、温度変化に伴って、半導体装置１と実装基板４との間に熱膨張差が生じても、その熱膨張差による応力をアライメント用バンプ３で吸収することができる。そのため、アライメント用バンプ３よりも内方に配置された接続端子２に加わる応力を軽減することができる。
【００２１】
なお、アライメント用バンプ３の内側構成部３１と外側構成部３２とを、同じ材料を用いて形成することも考えられる。しかし、その場合、リフローにおいて、アライメント用バンプ３が溶けすぎて、半導体装置１と実装基板４とに傾きが生じ、その結果、一部の接続端子２がランド５と接続されないという不具合を生じるおそれがある。これに対し、この半導体装置１では、アライメント用バンプ３が融点の違う材料で形成された内側構成部３１と外側構成部３２とからなるので、リフローの過程で、外側構成部３２のみを先に溶融させることができ、半導体装置１を実装基板４に対して、平行な姿勢を保ったまま近接させることができる。
【００２２】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。上記の実施形態では、アライメント用バンプ３を四隅に配置したが、図４に示すように互いに対角をなす２つの隅に配置してもよい。
また、上記の実施形態では、ＢＧＡが採用された半導体装置を例にとったが、この発明は、ＢＧＡに限らず、ＬＧＡ（Land Grid Array）やＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level-Chip Size Package）などの他の種類の表面実装型パッケージが採用された半導体装置に適用することができる。
【００２３】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態にかかる半導体装置の構成を図解的に示す側面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の図解的な平面図（実装基板との対向面の構成を示す図）である。
【図３】半導体装置と実装基板との接続の過程を図解的に示す側面図（ａ）〜（ｄ）である。
【図４】この発明の他の実施形態（２個のアライメント用バンプを有する態様）にかかる半導体装置の構成を示す図解的な平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，１０    半導体装置
１ａ    一方面（半導体装置の実装基板に対する対向面）
２    接続端子
３    アライメント用バンプ
３１    内部構成部
３２    外側構成部
４    実装基板
５    ランド
６    アライメント用パッド
【図１】
2007027576.tif 000003
【図２】
2007027576.tif 000004
【図３】
2007027576.tif 000005
【図４】
2007027576.tif 000006