JP2000031204A

JP2000031204A - 半導体パッケージの製造方法

Info

Publication number: JP2000031204A
Application number: JP10208599A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Iwabuchi; 寿章岩渕
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】バンプシェア強度を強くし、接続信頼性を高
めること。【解決手段】接続電極１２を覆う部分のハンダバンプ
１１のハンダ成分が基板電極に接する基板側ハンダ４１
のハンダ成分と異なり、かつ基板側ハンダ４１の融点が
ハンダバンプ１１の融点より低いようなハンダバンプ構
造を形成する工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ実
装型の半導体パッケージの製造方法に関し、特に、半導
体チップの接続電極上に形成されているハンダバンプを
介して、基板上の電極と接続電極とをフリップチップ接
続するフリップチップ実装型の半導体パッケージの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の半導体パッケージの製造方
法としては、例えば、半導体チップのアルミニウム（Ａ
ｌ）電極に直接的にワイヤバンピングを行ってハンダバ
ンプを形成するフリップチップ実装型の半導体パッケー
ジの製造方法が知られている。またこのような製造方法
では、ハンダワイヤを用いてハンダバンプを形成した半
導体チップをフリップチップ実装法で基板電極に接続す
る際、フラックスが通常用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体パッケージの製造方法では、前述のフ
ラックスの効果によって、溶融したハンダの表面張力が
強くなる結果、バンプシェア強度が弱くなってしまう。
更に加えて、Ａｌとハンダバンプ中の添加物が原因と考
えられる合金層の拡散によりＡｌ電極とハンダバンプの
界面で剥離が起きやすくなる結果、更にバンプシェア強
度が弱くなってしまう。

【０００４】その結果、フリップチップ実装の初期段階
ではフリップチップ接続界面でコンタクト（電気的、機
械的接続状態）が維持されているものの、信頼性試験な
どを実行してハンダバンプに応力が加わった場合にフリ
ップチップ接続界面においてオープン（電気的、機械的
非接続状態）が発生することが考えられるという問題点
があった。

【０００５】図４を用いて具体的に説明する。図４
（ａ）は、半導体チップ１３Ａ上のＡｌ電極（チップ電
極）１２Ａにハンダワイヤバンピング１１Ａによるハン
ダバンプを形成する様子を示している。続く工程で、図
４（ｂ）のように、フラックス２１Ａを転写する。続い
て、チップ電極１２Ａと基板３２に形成されている電極
（基板電極）とを位置合わせした後、加熱接続する（図
４（ｃ））。

【０００６】このとき加熱後のフラックス３１Ａは、図
４（ｃ）に示すように、熱によりハンダバンプ１１Ａを
取り囲むように流動する。このため、Ａｌ電極１２Ａと
ハンダバンプ１１Ａとの界面に非接触部３３が発生し易
くなる結果（図４（ｄ）の界面の拡大図参照）、Ａｌ電
極１２Ａとハンダバンプ１１Ａとの界面は、図４（ａ）
の界面状態に比べて、剥離しやすい状態になるという問
題点があった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題としており、特に、半導体チップの接続
電極（Ａｌ電極）とハンダバンプとの界面を前述したよ
うな剥離現象から保護することでワイヤバンプした直後
の接続状態を維持すると共に、バンプシェア強度を保っ
たままでのフリップチップ接続を実現し、更に加えて、
接続電極のハンダとハンダ成分が異なりかつ低融点のハ
ンダからなるハンダバンプを用いて接続することで、接
続電極側のハンダ成分を溶融させないようなフリップチ
ップ接続を実現することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
成された請求項１に記載の発明は、半導体チップの接続
電極上に形成されているハンダバンプを介して、基板上
の電極と接続電極とをフリップチップ接続する半導体パ
ッケージの製造方法において、前記接続電極を覆う部分
の前記ハンダバンプのハンダ成分が前記基板電極に接す
る基板側ハンダのハンダ成分と異なり、かつ当該基板側
ハンダの融点が当該ハンダバンプの融点より低いような
ハンダバンプ構造を形成する工程を有する半導体パッケ
ージの製造方法である。

【０００９】請求項１に記載の発明によれば、接続電極
に接しているハンダがフラックスのある接続時には溶融
しないので、バンプシェア強度を強くすることができ、
接続信頼性を高めることができる。

【００１０】また請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の半導体パッケージの製造方法において、前記ハン
ダバンプ構造の半導体チップをフリップチップ接続する
工程を実行する際に、前記低融点のハンダ成分のみが溶
融するような温度条件下でフリップチップ接続を行うフ
リップチップ接続工程を有する半導体パッケージの製造
方法である。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の効果と同様の効果を奏する。

【００１２】また請求項３に記載の発明は、請求項１又
は２に記載の半導体パッケージの製造方法において、前
記ハンダバンプ構造を形成する工程を実行する際に、半
導体チップの前記ハンダバンプを、溶融した低融点のハ
ンダ層の中に浸漬した状態で当該低融点ハンダを転写す
ることにより前記ハンダバンプを形成する工程を有する
半導体パッケージの製造方法である。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は２に記載の効果に加えて、低融点ハンダの印刷工程
などが要らないので、容易にハンダバンプを形成するこ
とができるようになる。また、使用するフラックスの量
を請求項１，２の製造方法より少なくできるので、バン
プシェア強度を更に強くすることができ、かつ接続後の
フラックス洗浄も短時間で終了できるようになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）第１実施形態の
半導体パッケージの製造方法は、半導体チップ１３の接
続電極（Ａｌ（アルミニウム）電極）１２上に形成され
ている金属突起であるハンダバンプ１１を接続媒体とし
て、基板３２上の電極とＡｌ電極１２とをフリップチッ
プ接続するフリップチップ実装型の半導体パッケージの
製造方法であって、Ａｌ電極１２を覆う部分のハンダバ
ンプ１１のハンダ成分が基板電極に接する基板側ハンダ
４１のハンダとハンダ成分が異なり、かつ基板側ハンダ
４１の融点がハンダバンプ１１の融点より低いようなハ
ンダバンプ構造を形成する工程することにより、半導体
チップ１３のＡｌ電極１２とハンダバンプ１１との界面
を前述したような剥離現象から保護することでワイヤバ
ンプした直後の接続状態を維持すると共に、バンプシェ
ア強度を保ったままでのフリップチップ接続を実現して
いる点、更に加えて、Ａｌ電極１２用のハンダ成分と異
なる低融点ハンダ４１からなるハンダバンプ１１を用い
て接続することで、Ａｌ電極１２側のハンダ成分を溶融
させないようなフリップチップ接続を実現する点に特徴
を有している。

【００１５】図１は、本発明の半導体パッケージの製造
方法の第１実施形態を説明するための図である。第１実
施形態では、図１（ａ）に示すように、あらかじめ基板
電極に低融点ハンダ４１をプリコートしておき、フラッ
クス２１をハンダバンプ１１の先端のみ転写し、相互の
電極を位置合わせする工程を実行している。ここで、低
融点ハンダ４１を基板３２にコートする方法として、一
般的に印刷方法がある。しかし、基板電極が小さく微細
ピッチの場合、一般的なメッシュの印刷マスクに代え
て、メタルマスクもしくはレーザ加工した樹脂マスクを
用いることが適当である。

【００１６】更に前工程に続いて、図１（ｂ）に示すよ
うに、基板電極をハンダ溶融温度で加熱しフリップチッ
プ接続する工程を実行している。またハンダバンプ構造
の半導体チップ１３をフリップチップ接続する工程を実
行する際に、低融点のハンダ４１のハンダ成分のみが溶
融するような温度条件下でフリップチップ接続を行うフ
リップチップ接続工程を実行している。このようなフリ
ップチップ接続を行う場合、使用する低融点ハンダ４１
に合わせて加熱し、接続電極（Ａｌ電極）１２側のハン
ダが溶融しないようにする。ここで、ハンダバンプ１１
の高さ（バンプ高さ）のバラツキは低融点ハンダ４１が
吸収するので、フリップチップ接続後の半導体チップ１
３と基板３２とのギャップは抑えられる。

【００１７】更に前工程に続いて、図１（ｃ）に示すよ
うに、接続後にフラックス２１を洗浄する工程を実行し
ている。具体的には、フリップチップ接続後、フラック
ス２１の残渣がなくなるまでフラックス２１を洗浄す
る。その後、ハンダバンプ１１の周囲に封止材を注入し
た後硬化する工程を実行する。これにより、半導体パッ
ケージになった後にＡｌ電極１２側のハンダ成分の融点
でのリフローが行われた場合であっても、ハンダバンプ
１１の周囲にフラックス２１がないため、前述したよう
なフリップチップ接続時におけるＡｌ電極１２との剥離
は発生しない。

【００１８】以上説明したように、第１実施形態によれ
ば、Ａｌ電極１２に接しているハンダがフラックス２１
のある接続時には溶融しないので、バンプシェア強度を
強くすることができ、接続信頼性を高めることができ
る。

【００１９】（第２実施形態）図２，図３は、本発明の
半導体パッケージの製造方法の第２実施形態を説明する
ための図である。なお、第１実施形態において既に記述
したものと同一の部分については、同一符号を付し、重
複した説明は省略する。

【００２０】第２実施形態の製造方法は、第１実施形態
の製造方法のハンダバンプ構造を形成する工程を実行す
る際に、半導体チップ１３のハンダバンプ１１を、平面
基板７２の上で溶融した低融点のハンダ層７１の中に浸
漬した状態で低融点ハンダ４１を転写することによりハ
ンダバンプ１１を形成する工程を実行する点に特徴を有
している。

【００２１】具体的には、図２（ａ）に示すように、Ａ
ｌ電極１２にハンダバンピングした後、平面基板７２上
に塗布した低融点ハンダ４１を転写する工程を実行して
いる。更に前工程に続いて、図２（ｂ）に示すように、
平面基板７２を低融点ハンダ４１の融点で加熱し、転写
する工程を実行している。更に前工程に続いて、図３
（ｃ）に示すように、基板電極と位置合わせする工程を
実行している。更に前工程に続いて、図３（ｄ）に示す
ように、再び低融点ハンダ４１の融点で加熱しフリップ
チップ接続する工程を実行している。

【００２２】以上説明したように、第２実施形態によれ
ば、第１実施形態に記載の効果に加えて、低融点ハンダ
４１の印刷工程などが要らないので、容易にハンダバン
プ１１を形成することができるようになる。また、使用
するフラックス２１の量を請求項１，２の製造方法より
少なくできるので、バンプシェア強度を更に強くするこ
とができ、かつ接続後のフラックス２１洗浄も短時間で
終了できるようになる。

【００２３】

【発明の効果】半導体チップの接続電極とハンダバンプ
との界面を前述したような剥離現象から保護することで
ワイヤバンプした直後の接続状態を維持すると共に、バ
ンプシェア強度を保ったままでのフリップチップ接続を
実現できるようになる。更に加えて、接続電極用のハン
ダ成分と異なる低融点ハンダからなるハンダバンプを用
いて接続することで、接続電極側のハンダ成分を溶融さ
せないようなフリップチップ接続を実現できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体パッケージの製造方法の第１実
施形態を説明するための図であって、同図（ａ）は、あ
らかじめ基板電極に低融点ハンダをプリコートしてお
き、フラックスをハンダバンプの先端のみ転写し、相互
の電極を位置合わせしたときの様子を示し、同図（ｂ）
は基板電極をハンダ溶融温度で加熱し接続したときの様
子を示し、同図（ｃ）は接続後にフラックス洗浄をした
後の様子を示している。

【図２】本発明の半導体パッケージの製造方法の第２実
施形態を説明するための図であって、同図（ａ）は、接
続電極（Ａｌ電極）にハンダバンピングした後、平面基
板上に塗布した低融点ハンダを転写する様子を示し、同
図（ｂ）は、平面基板を低融点ハンダの融点で加熱し、
転写したときの様子を示している。

【図３】本発明の半導体パッケージの製造方法の第２実
施形態を説明するための図であって、同図（ｃ）は、基
板電極と位置合わせしている様子を示し、同図（ｄ）は
再び低融点ハンダの融点で加熱し接続した様子を示して
いる。

【図４】従来技術を説明するための図であって、同図
（ａ）は、半導体チップ１３Ａ上の接続電極にハンダワ
イヤバンピングによるハンダバンプを形成する様子を示
し、同図（ｂ）はフラックスを転写した様子を示し、同
図（ｃ）はチップ電極と基板電極とを位置合わせした後
に加熱接続した様子を示し、同図（ｄ）は熱によりフラ
ックスがハンダバンプを取り囲んだ様子を示し、接続電
極とハンダバンプとの界面における非接触部の発生状態
を示している。

【符号の説明】

１１…ハンダバンプ１２…接続電極（Ａｌ電極）１３…半導体チップ２１…フラックス３１…加熱後のフラックス３２…基板３３…非接触部４１…基板側ハンダ（低融点ハンダ）７１…溶融した低融点ハンダ層７２…平面基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップの接続電極上に形成されて
いるハンダバンプを介して、基板上の電極と接続電極と
をフリップチップ接続する半導体パッケージの製造方法
において、前記接続電極を覆う部分の前記ハンダバンプのハンダ成
分が前記基板電極に接する基板側ハンダのハンダ成分と
異なり、かつ当該基板側ハンダの融点が当該ハンダバン
プの融点より低いようなハンダバンプ構造を形成する工
程を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方
法。
【請求項２】前記ハンダバンプ構造の半導体チップを
フリップチップ接続する工程を実行する際に、前記低融
点のハンダ成分のみが溶融するような温度条件下でフリ
ップチップ接続を行うフリップチップ接続工程を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージの
製造方法。
【請求項３】前記ハンダバンプ構造を形成する工程を
実行する際に、半導体チップの前記ハンダバンプを、溶
融した低融点のハンダ層の中に浸漬した状態で当該低融
点ハンダを転写することにより前記ハンダバンプを形成
する工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記
載の半導体パッケージの製造方法。