(57)【要約】【課題】  パッケージ基板の電極構造を工夫することにより、低荷重でありかつ安定な金すずフリップチップで接合できるようにし、信頼性の高い高密度実装を実現する。【解決手段】  実装基板上に半導体チップをフリップチップ実装するとともに、前記半導体チップと前記実装基板とを樹脂にて固着する半導体実装方法において、前記半導体チップ側の各バンプと接触する基板側の各電極部は２つに分離されかつ上部より円錐形状の穴加工が施されるとともに、前記各バンプは前記各電極部とその円錐形状部分において接触することにより、バンプ側面と電極穴内部との間で合金層を形成し、金バンプ先端を潰す必要がないので低荷重での接合を可能にし、かつバンプ側面と電極穴内部の広い面積で擦れ合ってすずめっきの酸化膜を剥がすことができることにより、より良好な合金層が形成できるように構成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板上に半導体チップをフリップチップ実装するとともに、前記半導体チップと前記実装基板とを樹脂にて固着する半導体実装方法において、
前記半導体チップ側の各バンプと接触する基板側の各電極部は２つに分離されかつ上部より円錐形状の穴加工が施されるとともに、
前記各バンプは前記各電極部とその円錐形状部分において接触することを特徴とする半導体実装方法。
【請求項２】
前記各電極部上に施されるめっき処理の材質はすずであり、前記各バンプの材質は金であることを特徴とする請求項１記載の半導体実装方法。
【請求項３】
前記各電極部は、電気的に分離していることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体実装方法。
【請求項４】
前記各バンプを前記各電極部の円錐形状部分における側面部に接触させることにより、前記各電極部上のすずめっきの酸化膜を剥がすことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の半導体実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速ＬＳＩチップの実装技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高速ＬＳＩチップの実装技術について、図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。先ず、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、フリップチップ実装方法は、半導体チップ７のパッド電極にバンプボンダを用いてバンプ８を形成する。次に、パッケージ基板絶縁体１０上の銅パターン電極１１に半田１３めっきをするか、または半田を印刷し、リフロー等をすることで銅パターン電極１１を半田コーティングする。また、金すず接合の場合は、すずを銅パターン電極１１にめっきする。フリップチップボンダを用いた熱圧着工程でバンプ８と半田１３又はすずの接合を形成する。そして、バンプ８と半田１３又はすずの接合後または同時に熱硬化性樹脂、例えばアンダーフィル樹脂を注入して硬化させることにより、半導体チップ７とパッケージ基板絶縁体１０の接合信頼性を確保している。
【０００３】
具体的には、半導体チップ７側のバンプ８の突出部９を、パッケージ基板絶縁体１０上の銅パターン電極１１上に押しつけて半田１３又はすず表面の酸化膜１２を突き破ることによって、半導体チップ７のバンプ８と半田１３又はすずの接合が行なわれる。
【０００４】
また、パッケージ基板は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、パッケージ基板絶縁体１上に銅パターン電極２を形成している。パッケージ基板絶縁体１と銅パターン電極２の端部には、保護等の目的で耐熱性コーティング材であるソルダーレジスト３をコーティングする。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１７０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、半導体チップのパッド電極も高密度化に対応して、５０μｍ程度のサイズが実現可能になってきた。また、ワイヤーボンディング技術を利用することにより、直径５０μｍ程度のサイズで金バンプは、形成できるようになってきた。
【０００７】
しかしながら、このような小径バンプをフリップチップ接合するためのパッケージ基板の電極幅を高密度化に対応して狭めていくと、例えば接合時電極上５０μｍ幅の中央に金バンプ先端を合わせることが難しいことにより、場合によっては電極から金バンプがずれて滑り落ちるような問題がある。
【０００８】
また、高密度化に従ってフリップチップ接合ピン数が増えると、パッケージ基板の電極上で金バンプ先端を押しつけて接合する方式では、必要な荷重が金バンプ数に比例して増えていくという問題がある。例えば、１ピンあたり２０ｇの荷重が必要だとすると、２０００ピンの接合を行うためには４０ｋｇの荷重が必要になる。
【０００９】
一方、荷重をかけないために予めバンプ先端を押しつぶしておくことも考えられるが、この場合バンプと電極の間にアンダーフィル樹脂を挟みこんでしまうことにより、合金層形成の妨げとなる可能性があるという問題がある。
【００１０】
本発明は、パッケージ基板の電極構造を工夫することにより、低荷重でありかつ安定な金すずフリップチップで接合できるようにし、信頼性の高い高密度実装を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような目的を達成するために本発明は、請求項１に示すように、実装基板上に半導体チップをフリップチップ実装するとともに、前記半導体チップと前記実装基板とを樹脂にて固着する半導体実装方法において、前記半導体チップ側の各バンプと接触する基板側の各電極部は２つに分離されかつ上部より円錐形状の穴加工が施されるとともに、前記各バンプは前記各電極部とその円錐形状部分において接触することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２に示すように、請求項１記載の半導体実装方法において、前記各電極部上に施されるめっき処理の材質はすずであり、前記各バンプの材質は金であることを前提としている。
【００１３】
また、請求項３に示すように、請求項１または２記載の半導体実装方法において、前記各電極部は、電気的に分離していることを特徴としている。
【００１４】
さらに、請求項４に示すように、請求項１乃至３いずれかに記載の半導体実装方法において、前記各バンプを前記各電極部の円錐形状部分における側面部に接触させることにより、前記各電極部上のすずめっきの酸化膜を剥がすことを特徴とした実装方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を説明すれば下記の通りである。
【００１６】
基板側の銅パターン電極部は２つに分離され、分離された銅パターン電極部の上部より円錐形状に穴加工を施すことにより、細い金バンプの先端は、上からの荷重により円錐形状の穴に習って入るようになる。金バンプが、円錐形状の穴に習って入るようになることにより、位置ずれが起こりにくくなる。
【００１７】
また、基板側の２つに分離された銅パターン電極部の上部より円錐形状の穴を加工し、銅パターン電極部上の円錐形状の穴で金バンプの側面を接合することにより、金バンプの先端を押しつける必要がなくなり、低荷重での接合ができるようになる。
【００１８】
次に、基板側の各銅パターン電極部を２つに分離することにより、銅パターン電極部の上部より形成された円錐形状の穴にアンダーフィル樹脂が入ったとしても、円錐形状の穴に金バンプを押し付けることで銅パターン電極部横からアンダーフィル樹脂が流れ出ることができる。
【００１９】
そして、基板側の２つに分離された銅パターン電極部と半導体チップ側の金バンプでフリップチップ接合を行うことにより、銅パターン電極部の一端をＬＳＩへの信号または電源接続にし、別の銅パターン電極部の一端を信号または電源が接続されていることを確認するためのセンス端子にすることができる。
【００２０】
つまり、銅パターン電極部を二分割することにより、一方の銅パターン電極部から半導体チップに信号を送り、もう一方の銅パターン電極部で正しく信号が接続されているかを確認することができるため、フリップチップ実装の検査カバレッジを向上することが可能となる半導体実装方法が得られる。
【００２１】
さらに、二分割された銅パターン電極部の円錐形状の穴において、半導体チップ側の金バンプの先端の側面が銅パターン電極部の円錐形状の穴と擦れ合うことにより、銅パターン電極部の円錐形状の穴のすずめっきの酸化膜を剥がすことができる。半導体チップ側の金バンプの先端が銅パターン電極部の円錐形状の穴のすずめっきの酸化膜を剥がすことにより、より良好な合金層を形成する半導体実装方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を用いて、本発明の半導体実装方法を説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の半導体実装方法の一実施例を示す平面図および断面図である。図において、前記図５（ａ）、（ｂ）と同様のものは同一符号を付して示す。
【００２４】
半導体実装方法において、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、２つに分離した銅パターン電極２からなるパッケージ基板絶縁体１上の銅パターン電極２を基板の露光・めっき・エッチング工程を通じて形成する。その後、図２に示すように、ＵＶレーザー加工機など微細なスポット径をもつ穴加工機を用いて、分離された２つの銅パターン電極２の中央に金バンプ５の最大径よりやや小さい円錐形状の穴をあける。次に、ソルダーレジスト３で銅パターン電極２とパッケージ基板絶縁体１の端部を覆った部分以外の銅パターン電極２上にすずめっき４処理を行う。そして、図３に示すように、半導体チップ６側の金バンプ５の先端を銅パターン電極２上の円錐形状の穴に擦れ合せることでフリップチップ接合を実施する。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）において、銅パターン電極２が２つに分離され、パッケージ基板絶縁体１と、パッケージ基板絶縁体１上におく銅パターン電極２の端部をソルダーレジスト３で覆う構成になっている。
【００２６】
図２において、パッケージ基板絶縁体１上の銅パターン電極２が２つに分離された状態で、２つに分離した銅パターン電極２の中央に、金バンプ５の最大径よりもやや小さい円錐形状の穴をあけた構成になっている。
【００２７】
図３において、銅パターン電極２上をソルダーレジスト３で覆っていない部分にすずめっき４処理を行い、半導体チップ６側の金バンプ５とパッケージ基板絶縁体１上の銅パターン電極２とがフリップチップ接合する構成になっている。
【００２８】
具体的には、細い金バンプ５の先端は、半導体チップ６側から荷重をかけることにより、金バンプ５の先端が銅パターン電極２上の円錐形状の穴に習って入るため接合位置が動きにくくなる。
【００２９】
また、２分割した銅パターン電極２に円錐形状の穴を形成し、銅パターン電極２上の円錐形状の穴に金バンプ５の側面が接合することにより、金バンプ５の先端を潰す必要がなくなる。金バンプ５の先端を潰すことなく、半導体チップ６側の金バンプ５とパッケージ基板絶縁体１側の銅パターン電極２を接合できることにより、金バンプ５にかかる荷重が低荷重となり、低荷重での接合ができるようになる。
【００３０】
さらに、銅パターン電極２は２つに分離していることにより、銅パターン電極２の円錐形状の穴にアンダーフィル樹脂が入ったとしても、銅パターン電極２上の円錐形状の穴に金バンプ５の先端を押し付けることで銅パターン電極２の分離している部分からアンダーフィル樹脂が流れ出ることができる。
【００３１】
そして、パッケージ基板絶縁体１側の２つに分離した銅パターン電極２と半導体チップ６側の金バンプ５でフリップチップ接合を行うことにより、銅パターン電極２の一端を半導体チップ６への信号または電源接続にし、別の銅パターン電極２の一端を信号または電源が接続されていることを確認するためのセンス端子にすることができる。
【００３２】
すなわち、銅パターン電極２を二分割することにより、一方の銅パターン電極２から半導体チップに信号を送り、もう一方の銅パターン電極２で信号が正しく接続されているかを確認することができるため、フリップチップ実装の検査カバレッジを向上することができる。
【００３３】
次に、銅パターン電極２上の円錐形状の穴があいているすずめっき４処理部分に半導体チップ６側の金バンプ５の先端を擦れ合せることにより、銅パターン電極２上のすずめっき４の酸化膜を剥がすことができる。酸化膜を剥がすことによって半導体チップ６側の金バンプ５とパッケージ基板絶縁体１側の銅パターン電極２との接合を行うことにより、より良好な合金層を形成することができる。    
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は本発明の半導体実装方法の実施の形態の中の一部分を示すものであり、（ａ）は２つに分離した電極からなるパッケージ基板電極部の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ'断面図。
【図２】図２は本発明の半導体実装方法の２つに分離した電極の中央に円錐形状の穴加工を施した部分の一例を示す拡大図。
【図３】図３は本発明の半導体実装方法のバンプの先端を電極の円錐形状の穴に擦れ合せることにより行うフリップチップ接合方式の一例を示す断面図。
【図４】図４は従来の半導体実装方法の一例を示すものであり、（ａ）はフリップチップ接合前の一例を示す断面図、（ｂ）はフリップチップ接合方式の一例を示す断面図。
【図５】図５は従来の半導体実装方法の実施の形態の中の一部分を示すものであり、（ａ）はパッケージ基板と銅パターン電極の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ' 断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１        パッケージ基板絶縁体
２        銅パターン電極
３        ソルダーレジスト
４        すずめっき
５        金バンプ
６        半導体チップ
７        半導体チップ
８        バンプ
９        突出部
１０      パッケージ基板絶縁体
１１      銅パターン電極
１２      酸化膜
１３      半田  
【図１】
2009099647.tif 000003
【図２】
2009099647.tif 000004
【図３】
2009099647.tif 000005
【図４】
2009099647.tif 000006
【図５】
2009099647.tif 000007