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JP2796401B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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JP2796401B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JP2796401B2
JP2796401B2 JP2073314A JP7331490A JP2796401B2 JP 2796401 B2 JP2796401 B2 JP 2796401B2 JP 2073314 A JP2073314 A JP 2073314A JP 7331490 A JP7331490 A JP 7331490A JP 2796401 B2 JP2796401 B2 JP 2796401B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に、気密封
止のためのハンダ接合部と、放熱のためのハンダ接合部
とを有する構造の半導体集積回路装置に適用して有効な
技術に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a semiconductor having a structure having a solder joint for hermetic sealing and a solder joint for heat radiation. The present invention relates to a technology that is effective when applied to an integrated circuit device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路装置の実装密度の向上などの要請に呼
応した封止形態の一例として、たとえば、第3図に示さ
れるような構造のものが考えられる。
As an example of a sealing mode in response to a request for improvement of the mounting density of a semiconductor integrated circuit device, for example, a sealing structure as shown in FIG.

すなわち、ハンダバンプAを介して半導体集積回路素
子Bを搭載したベースCとキャップDとの間、およびキ
ャップDと半導体集積回路素子Bとの間にハンダEから
なるプリフォーム材を挟持させ、その状態でハンダEの
融点程度に加熱するハンダリフロー処理により、ベース
CとキャップDとの封着、および半導体集積回路素子B
とキャップDとの間のハンダEによる放熱接合構造の形
成とを同時に行うようにしたものである。
That is, a preform material made of solder E is sandwiched between the base C on which the semiconductor integrated circuit element B is mounted and the cap D and between the cap D and the semiconductor integrated circuit element B via the solder bump A, The base C and the cap D, and the semiconductor integrated circuit B
And the formation of a heat radiation bonding structure by the solder E between the metal and the cap D.

そして、このような封止構造の半導体集積回路装置の
ベースCを、さらに図示しないハンダバンプなどを介し
て所望の実装基板などに搭載し、ベースCの内部に形成
された図示しない配線構造およびハンダバンプAを介し
て半導体集積回路素子Bと外部との電気信号の授受など
を行わせるものである。
Then, the base C of the semiconductor integrated circuit device having such a sealing structure is further mounted on a desired mounting substrate or the like via a solder bump or the like (not shown), and a wiring structure and a solder bump A (not shown) formed inside the base C. Through which electric signals are exchanged between the semiconductor integrated circuit element B and the outside.

ところで、上述の第3図に示される封止構造の場合に
は、半導体集積回路素子BおおびハンダバンプAなどに
作用する熱応力を軽減するなどの観点から、封止構造全
体の高さ方向における熱膨張のバランスが重要となり、
品種によって定まる半導体集積回路素子Bおよびハンダ
バンプAの径などに応じて、ペースCとキャップDとの
封着部のハンダEの厚さを適切に設定するなどの対策が
取られる。
By the way, in the case of the sealing structure shown in FIG. 3 described above, from the viewpoint of reducing the thermal stress acting on the semiconductor integrated circuit element B and the solder bump A, etc., in the height direction of the entire sealing structure. The balance of thermal expansion becomes important,
In accordance with the diameter of the semiconductor integrated circuit element B and the solder bump A determined by the type, measures are taken such as appropriately setting the thickness of the solder E at the sealing portion between the pace C and the cap D.

一方、ベースCとキャップDとの封着部のハンダEの
厚さ寸法が大きい場合には、凝固時に幅方向に発生する
収縮孔などに起因して、封着部の気密性が損なわれる場
合があり、この対策としては、封着部のハンダEの厚さ
を小さくして収縮孔の発生を阻止することが考えられ
る。
On the other hand, when the thickness of the solder E at the sealing portion between the base C and the cap D is large, the airtightness of the sealing portion is impaired due to shrinkage holes generated in the width direction at the time of solidification. As a countermeasure, it is conceivable to reduce the thickness of the solder E at the sealing portion to prevent the occurrence of shrinkage holes.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

このため、放熱接合構造と封着部とに同じハンダEを
用いたまま、封着部の気密性の低下の対策として、単に
封着部のハンダEの厚さを小さくしたのでは、厚さ方向
における熱膨張のバランスがくずれた状態でハンダリフ
ロー時の冷却過程で当該封着部および放熱接合構造部の
ハンダが同時に硬化することとなり、キャップDとベー
スCとの間に半導体集積回路素子Bが強く拘束された状
態となる。
For this reason, if the same solder E is used for the heat radiation bonding structure and the sealing portion, and the thickness of the solder E in the sealing portion is simply reduced as a measure against the decrease in the airtightness of the sealing portion, the thickness is increased. In the cooling process at the time of solder reflow, the solder of the sealing portion and the heat radiation bonding structure portion are simultaneously cured in a state where the balance of thermal expansion in the directions is lost, and the semiconductor integrated circuit element B is placed between the cap D and the base C. Is strongly restrained.

このため、キャップDと、半導体集積回路素子Bなど
との熱膨張率の差異によって、たとえば第3図に示され
るように、半導体集積回路素子Bの周辺部に位置するハ
ンダバンプAに引張の熱応力が発生し、当該ハンダバン
プAが半導体集積回路素子Bから剥離するなどして、半
導体集積回路素子Bと外部と間における電気的な接続状
態が不安定になり、半導体集積回路装置の動作の信頼性
が低下するという問題がある。
Therefore, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the cap D and the semiconductor integrated circuit element B, for example, as shown in FIG. 3, a tensile thermal stress is applied to the solder bump A located at the peripheral portion of the semiconductor integrated circuit element B. Occurs, the solder bump A peels off from the semiconductor integrated circuit element B, and the electrical connection between the semiconductor integrated circuit element B and the outside becomes unstable, and the reliability of the operation of the semiconductor integrated circuit device increases. Is reduced.

なお、同様の封止構造における熱応力などのへの対策
としては、たとえば特開昭60−34813号公報に開示され
る技術がある。
As a countermeasure against thermal stress in a similar sealing structure, for example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-34813.

すなわち、ハンダリフロー時に、チップ背面のハンダ
層の表面張力により、チップを基板から持ち上げ、当該
基板とチップとに電気的に接続する接続バンプの溶解形
状を柱状に制御して、通常の樽形の形状の際に発生する
当該接続バンプと基板との接合界面における応力集中の
軽減し、当該接合部の熱疲労特性を改善しようとするも
のであるが、当該技術においては、前述のような封着部
における気密性の低下の対策にはなんら言及していな
い。
That is, at the time of solder reflow, the chip is lifted from the substrate by the surface tension of the solder layer on the back surface of the chip, and the melting shape of the connection bumps electrically connected to the substrate and the chip is controlled in a columnar shape. It is intended to reduce the stress concentration at the joint interface between the connection bump and the substrate, which is generated at the time of shape, and to improve the thermal fatigue characteristic of the joint. There is no mention of measures to reduce airtightness in the department.

そこで、本発明の目的は、ベースと半導体集積回路素
子との間に介在するハンダバンプに作用する熱応力を減
少させて、動作の信頼性を向上させた半導体集積回路装
置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device in which thermal stress acting on solder bumps interposed between a base and a semiconductor integrated circuit element is reduced to improve operation reliability.

本発明の他の目的は、封着部における気密性の向上
と、ベースと半導体集積回路素子との間に介在するハン
ダバンプに作用する熱応力の軽減とを両立させることが
可能な半導体集積回路装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device capable of achieving both improvement of airtightness in a sealing portion and reduction of thermal stress acting on solder bumps interposed between a base and a semiconductor integrated circuit element. Is to provide.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
The outline of a typical invention disclosed in the present application is briefly described as follows.

すなわち、本発明になる半導体集積回路装置は、ハン
ダバンプを介して半導体集積回路素子を搭載したベース
に第1のハンダを介してキャップを封着することにより
当該半導体集積回路素子を封止するとともに、半導体集
積回路素子の背面とキャップとの間を第2のハンダで接
続してなる半導体集積回路装置であって、第2のハンダ
の融点を第1のハンダの融点よりも低くしたものであ
る。
That is, the semiconductor integrated circuit device according to the present invention seals the semiconductor integrated circuit device by sealing the cap via the first solder to the base on which the semiconductor integrated circuit device is mounted via the solder bumps, A semiconductor integrated circuit device in which a back surface of a semiconductor integrated circuit element and a cap are connected by a second solder, wherein a melting point of the second solder is lower than a melting point of the first solder.

〔作用〕[Action]

上記した本発明の半導体集積回路装置によれば、たと
えば、封止時のハンダリフローにおける冷却過程で、ベ
ースとキャップとの封着部に介在する融点のより高い第
1のハンダが、半導体集積回路素子とキャップとの間に
介在する融点のより低い第2のハンダよりも先に凝固す
るため、半導体集積回路素子およびハンダバンプなど
が、ベースとキャップとの間に強く拘束されることがな
く、第1のハンダの凝固時に、依然として溶融または半
溶融状態にある第2のハンダによってキャップや半導体
集積回路素子などの熱変形などが吸収される。
According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention described above, for example, in the cooling process in the solder reflow at the time of sealing, the first solder having a higher melting point interposed in the sealing portion between the base and the cap is formed by the semiconductor integrated circuit. Since the solidification is performed before the second solder having a lower melting point interposed between the element and the cap, the semiconductor integrated circuit element and the solder bumps are not strongly restrained between the base and the cap. When the first solder is solidified, the second solder still in a molten or semi-molten state absorbs thermal deformation and the like of the cap and the semiconductor integrated circuit element.

また、第2のハンダの融点は低く、より室温に近いの
で、当該第2のハンダの凝固によって発生する熱応力も
より小さくなる。
In addition, since the melting point of the second solder is lower and closer to room temperature, the thermal stress generated by solidification of the second solder is smaller.

このため、キャップと半導体集積回路素子などとの間
における熱膨張率の差などに起因して半導体集積回路素
子およびハンダバンプなどに作用する熱応力が緩和され
るので、ハンダバンプと半導体集積回路素子などとの剥
離の発生などが確実に回避され、ハンダバンプを介した
半導体集積回路素子と外部との間の電気的な接続状態が
安定になり、半導体集積回路装置の動作の信頼性が向上
する。
Therefore, the thermal stress acting on the semiconductor integrated circuit element and the solder bump due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the cap and the semiconductor integrated circuit element and the like is alleviated. The occurrence of peeling of the semiconductor integrated circuit device is reliably avoided, the electrical connection between the semiconductor integrated circuit element and the outside via the solder bumps is stabilized, and the reliability of the operation of the semiconductor integrated circuit device is improved.

また、半導体集積回路素子およびハンダバンプなどに
おける熱応力の発生を懸念することなく、たとえばベー
スとキャップとの封着部に介在する第1のハンダの厚さ
を小さくして当該封着部の気密性の向上を図ることがで
き、封着部における気密性の向上と、ベースと半導体集
積回路素子との間に介在するハンダバンプに作用する熱
応力の軽減とを両立させることが可能となる。
Also, without concern about the occurrence of thermal stress in the semiconductor integrated circuit element and the solder bumps, for example, the thickness of the first solder interposed at the sealing portion between the base and the cap can be reduced to reduce the airtightness of the sealing portion. Thus, it is possible to achieve both improvement in airtightness in the sealing portion and reduction in thermal stress acting on solder bumps interposed between the base and the semiconductor integrated circuit element.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
一例を図面を参照しながら詳細に説明する。
Hereinafter, an example of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図および第2図は、本実施例の半導体集積回路装
置の組立工程における構成の一例を工程順に示したもの
である。
1 and 2 show an example of a configuration in an assembling process of the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment in the order of processes.

まず、本実施例の半導体集積回路装置の構成を説明す
る。
First, the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment will be described.

たとえばセラミックスなどからなるベース1には、た
とえば、Pb−3.6重量%Sn(融点310〜320℃)の組成の
複数のハンダバンプ2を介して、所望の機能を有する半
導体集積回路構造が形成された半導体集積回路素子3が
搭載されている。
For example, a semiconductor integrated circuit structure having a desired function is formed on a base 1 made of ceramics or the like via a plurality of solder bumps 2 having a composition of, for example, Pb-3.6% by weight Sn (melting point: 310 to 320 ° C.). The integrated circuit element 3 is mounted.

特に図示しないが、ベース1の内部および表裏両面に
は、配線構造が形成されており、当該配線構造およびハ
ンダバンプ2を介して、半導体集積回路素子3と外部と
の間における動作信号や駆動電力の授受などが行われる
ように構成されている。
Although not particularly shown, a wiring structure is formed inside the base 1 and on both the front and back sides, and via the wiring structure and the solder bumps 2, an operation signal and drive power between the semiconductor integrated circuit element 3 and the outside are formed. It is configured to exchange information.

半導体集積回路素子3を搭載してベース1には、後述
のようなハンダリフロー操作によって形成されるハンダ
層4(第1のハンダ)を介して断面が凹形のキャップ5
が封着されており、これによりベース1とキャップ5と
で構成される密閉空間の内部に半導体集積回路素子3が
封入された状態となっている。
A cap 5 having a concave cross section is provided on a base 1 on which the semiconductor integrated circuit element 3 is mounted via a solder layer 4 (first solder) formed by a solder reflow operation as described later.
Is sealed, so that the semiconductor integrated circuit element 3 is sealed in a sealed space formed by the base 1 and the cap 5.

本実施例の場合、ハンダ層4には、たとえば組成がPb
−10重量%Sn(融点275〜300℃)のハンダが用いられて
いる。
In the case of the present embodiment, for example, the solder layer 4 has a composition of Pb
A solder of -10% by weight Sn (melting point: 275 to 300 ° C.) is used.

また、特に限定されないが、ベース1とキャップ5と
の封着部位には、必要に応じてハンダ層4対する濡れ性
を向上させるなどの目的で、所望のメタライズ層を形成
しておいてもよい。
Further, although not particularly limited, a desired metallized layer may be formed in the sealing portion between the base 1 and the cap 5 for the purpose of improving the wettability with respect to the solder layer 4 if necessary. .

この場合、半導体集積回路素子3の背面とキャップ5
の内壁面と間には、たとえば、組成が、In−48重量%Sn
(融点117℃)のハンダからなり、前記ハンダ層4より
も融点が低くより室温に近いハンダ層6(第2のハン
ダ)が、後述のようにして充満するように形成されてお
り、半導体集積回路素子3の動作時に発生する熱が、当
該ハンダ層6およびキャップ5を介して外部に放散され
る構造となっている。
In this case, the back surface of the semiconductor integrated circuit element 3 and the cap 5
For example, the composition is In-48% by weight of Sn
A solder layer 6 (second solder) having a melting point lower than that of the solder layer 4 and having a temperature closer to room temperature (second solder) is formed so as to be filled as described later. The heat generated during the operation of the circuit element 3 is radiated to the outside via the solder layer 6 and the cap 5.

このような構造の半導体集積回路装置の組立における
ハンダリフロー処理の一例を説明すると次のようにな
る。
An example of the solder reflow process in assembling the semiconductor integrated circuit device having such a structure will be described below.

まず、ベース1に複数のハンダバンプ2を介して半導
体集積回路素子3を搭載する。
First, a semiconductor integrated circuit element 3 is mounted on a base 1 via a plurality of solder bumps 2.

次に、第1図に示されるように、半導体集積回路素子
3を搭載したベース1とキャップ5との間に、ハンダ層
4を形成するハンダプリフォーム材4aに挟持させるとと
もに、半導体集積回路素子3の背面とキャップ5との間
にはハンダ層6を構成するハンダプリフォーム材6aを挟
持させた状態で積み重ねる。
Next, as shown in FIG. 1, between the base 1 on which the semiconductor integrated circuit element 3 is mounted and the cap 5, a solder preform material 4a for forming a solder layer 4 is sandwiched. The solder preform material 6a constituting the solder layer 6 is stacked between the back surface of the cap 3 and the cap 5.

そして、図示しない所望の治具などで所望の荷重で挟
圧しなから、図示しない加熱炉の内部に投入し、ハンダ
プリフォーム材4a(ハンダ層4)の融点程度の温度に加
熱することにより、ハンダプリフォーム材4aおよびそれ
もりも融点の低いハンダプリフォーム材6aを溶融状態に
し、これにより、ベース1とキャップ5との間の封着
部、および半導体集積回路素子3の背面とキャップ5の
内壁面との間には、第2図に示されるように溶融したハ
ンダ層4およびハンダ層6が充満した状態となる。
Then, while being squeezed with a desired load by a desired jig (not shown) or the like, it is charged into a heating furnace (not shown) and heated to a temperature about the melting point of the solder preform material 4a (solder layer 4). The solder preform material 4a and the solder preform material 6a having a low melting point are brought into a molten state, whereby the sealing portion between the base 1 and the cap 5 and the back surface of the semiconductor integrated circuit device 3 and the cap 5 are formed. As shown in FIG. 2, the molten solder layer 4 and the solder layer 6 are filled between the inner wall surface and the inner wall surface.

その後、加熱炉から取り出して冷却し、ハンダ層4お
よびハンダ層6を凝固させる。
Thereafter, the solder layer is taken out of the heating furnace and cooled, and the solder layer 4 and the solder layer 6 are solidified.

この冷却時において、本実施例の半導体集積回路装置
の場合には、ベース1とキャップ5との間の封着部に介
在するハンダ層4の融点が、半導体集積回路素子3の背
面とキャップ5との間に介在するハンダ層6よりも高い
ので、当該封着部のハンダ層4が完全に凝固した時点で
も、いまだハンダ層6は溶融状態または半溶融状態のま
まである。
At the time of this cooling, in the case of the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, the melting point of the solder layer 4 interposed in the sealing portion between the base 1 and the cap 5 changes the melting point of the back surface of the semiconductor integrated circuit element 3 and the cap Therefore, even when the solder layer 4 of the sealing portion is completely solidified, the solder layer 6 is still in a molten state or a semi-molten state.

すなわち、従来のように、ハンダ層4とハンダ層6と
を同様の組成のハンダで構成し、両者が冷却過程で同時
に凝固する場合には、内部の半導体集積回路素子3およ
びハンダバンプ2は、ベース1とキャップ5との間に強
く拘束された状態となり、キャップ5と半導体集積回路
素子3との熱膨張率の差などによって、半導体集積回路
素子3とハンダバンプ2との間に、たとえば引張の熱応
力が作用することとなる。
That is, as in the conventional case, when the solder layers 4 and 6 are made of solder having the same composition and both solidify simultaneously during the cooling process, the internal semiconductor integrated circuit element 3 and the solder bumps 2 1 and the cap 5 are strongly restrained. For example, due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the cap 5 and the semiconductor integrated circuit element 3, for example, a tensile heat is applied between the semiconductor integrated circuit element 3 and the solder bump 2. Stress will act.

ところが、本実施例の場合には、一方のハンダ層6が
溶融または半溶融状態であるため、キャップ5や半導体
集積回路素子3の熱変形などが溶融または半溶融状態に
あるハンダ層6によって吸収され、当該半導体集積回路
素子3と複数のハンダバンプ2との間に有害な熱応力が
作用することが回避される。
However, in the case of this embodiment, since one of the solder layers 6 is in a molten or semi-molten state, thermal deformation of the cap 5 or the semiconductor integrated circuit element 3 is absorbed by the solder layer 6 in the molten or semi-molten state. This prevents harmful thermal stress from acting between the semiconductor integrated circuit element 3 and the plurality of solder bumps 2.

また、ハンダ層6の融点は低く室温に近いので、当該
ハンダ層6の凝固から室温までの冷却における温度差が
小さいため、この温度差によって生じる熱応力もより小
さくなる。
Further, since the melting point of the solder layer 6 is low and close to room temperature, the temperature difference in cooling from the solidification of the solder layer 6 to room temperature is small, so that the thermal stress caused by this temperature difference is further reduced.

この結果、ハンダリフローなどの加熱・冷却過程にお
いて、半導体集積回路素子3とハンダバンプ2とが熱応
力などを受けて剥離するなどして、両者の電気的な接続
状態が不安定になるなどの障害の発生が回避され、半導
体集積回路装置の動作の信頼性が確実に向上する。
As a result, in the heating / cooling process such as solder reflow, the semiconductor integrated circuit element 3 and the solder bump 2 are separated due to thermal stress or the like, and the electrical connection between them becomes unstable. Is avoided, and the reliability of the operation of the semiconductor integrated circuit device is reliably improved.

また、このような熱応力の発生を懸念することなく、
ハンダ層4の厚さを充分に小さくして、収縮孔の発生な
どによる封着部の気密性の低下を防止することが可能と
なり、半導体集積回路装置における熱応力の低減と気密
性の向上とを両立させることができる。
Also, without worrying about the occurrence of such thermal stress,
By making the thickness of the solder layer 4 sufficiently small, it is possible to prevent a decrease in the hermeticity of the sealing portion due to the occurrence of shrinkage holes, etc., thereby reducing thermal stress and improving hermeticity in the semiconductor integrated circuit device. Can be compatible.

さらに、融点の低い物質は、一般に剛性も低いので、
封止後の半導体集積回路装置の使用中における熱サイク
ルなどに起因するハンダバンプ2とベース1との間など
に作用する熱応力も緩和され、当該ハンダバンプ2とベ
ース1との接合部における疲労寿命も延長される結果、
半導体集積回路装置の動作の信頼性が向上する。
In addition, substances with low melting points generally have low rigidity,
The thermal stress acting between the solder bump 2 and the base 1 due to a thermal cycle during use of the semiconductor integrated circuit device after sealing is also reduced, and the fatigue life at the joint between the solder bump 2 and the base 1 is reduced. As a result of being extended,
The reliability of the operation of the semiconductor integrated circuit device is improved.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Nor.

たとえば、第1および第2のハンダの組成としては、
前記実施例に例示されたものに限らず、第2のハンダの
融点が第1のハンダの融点よりも低いという関係にあれ
ば、他の物質の組み合わせであってもよい。
For example, the composition of the first and second solders is as follows:
The combination is not limited to those exemplified in the above embodiment, and may be a combination of other substances as long as the melting point of the second solder is lower than the melting point of the first solder.

また、半導体集積回路装置の構造は、前記実施例に限
定されない。
Further, the structure of the semiconductor integrated circuit device is not limited to the above embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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簡単に説明すれば、以下のとおり
である。
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、本発明による半導体集積回路装置によれ
ば、ハンダバンプを介して半導体集積回路素子を搭載し
たベースに第1のハンダを介してキャップを封着するこ
とにより当該半導体集積回路素子を封止するとともに、
前記半導体集積回路素子の背面とキャップとの間を第2
のハンダで接続してなる半導体集積回路装置であって、
前記第2のハンダの融点を前記第1のハンダの融点より
も低くしたので、たとえば、封止時のハンダリフローに
おける冷却過程で、ベースとキャップとの封着部に介在
する融点のより高い第1のハンダが、半導体集積回路素
子とキャップとの間に介在する融点のより低い第2のハ
ンダよりも先に凝固するため、半導体集積回路素子およ
びハンダバンプなどが、ベースとキャップとの間に強く
拘束されることがなく、第1のハンダの凝固時に、依然
として溶融または半溶融状態にある第2のハンダによっ
てキャップや半導体集積回路素子などの熱変形などが吸
収される。
That is, according to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the semiconductor integrated circuit device is sealed by sealing the cap via the first solder to the base on which the semiconductor integrated circuit device is mounted via the solder bumps. ,
A second space is provided between the back surface of the semiconductor integrated circuit device and the cap.
A semiconductor integrated circuit device connected by solder of
Since the melting point of the second solder is lower than the melting point of the first solder, for example, in the cooling process in the solder reflow at the time of sealing, the second solder having a higher melting point interposed in the sealing portion between the base and the cap is used. Since the first solder solidifies before the second solder having a lower melting point interposed between the semiconductor integrated circuit device and the cap, the semiconductor integrated circuit device and the solder bumps are strongly solidified between the base and the cap. When the first solder is solidified without being restrained, the second solder still in a molten or semi-molten state absorbs thermal deformation of the cap and the semiconductor integrated circuit element.

また、第2のハンダの融点は低く、より室温に近いの
で、当該第2のハンダの凝固によって発生する熱応力も
より小さくなる。
In addition, since the melting point of the second solder is lower and closer to room temperature, the thermal stress generated by solidification of the second solder is smaller.

このため、キャップと半導体集積回路素子などとの間
における熱膨張率の差などに起因して半導体集積回路素
子およびハンダバンプなどに作用する熱応力が緩和され
るので、ハンダバンプと半導体集積回路素子などとの剥
離の発生などが確実に回避され、ハンダバンプを介した
半導体集積回路素子と外部との間の電気的な接続状態が
安定になり、半導体集積回路装置の動作の信頼性が向上
する。
Therefore, the thermal stress acting on the semiconductor integrated circuit element and the solder bump due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the cap and the semiconductor integrated circuit element and the like is alleviated. The occurrence of peeling of the semiconductor integrated circuit device is reliably avoided, the electrical connection between the semiconductor integrated circuit element and the outside via the solder bumps is stabilized, and the reliability of the operation of the semiconductor integrated circuit device is improved.

また、半導体集積回路素子およびハンダバンプなどに
おける熱応力の発生を懸念することなく、ベースとキャ
ップとの封着部に介在する第1のハンダの厚さを小さく
して、当該封着部の気密性の向上を図ることができ、封
着部における気密性の向上と、ベースと半導体集積回路
素子との間に介在するハンダバンプに作用する熱応力の
軽減とを両立させることが可能となる。
Further, the thickness of the first solder interposed in the sealing portion between the base and the cap is reduced without concern about the occurrence of thermal stress in the semiconductor integrated circuit element and the solder bumps, and the airtightness of the sealing portion is reduced. Thus, it is possible to achieve both improvement in airtightness in the sealing portion and reduction in thermal stress acting on solder bumps interposed between the base and the semiconductor integrated circuit element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、ハンダリフロー前の組立状態の半導体集積回
路装置の一例を示す略断面図、 第2図は、ハンダリフロー後の半導体集積回路装置の一
例を示す断面図、 第3図は、従来の半導体集積回路装置の構成の一例を示
す略断面図である。 1……ベース、2……ハンダバンプ、3……半導体集積
回路素子、4……ハンダ層(第1のハンダ)、4a……ハ
ンダプリフォーム材(第1のハンダ)、5……キャッ
プ、6……ハンダ層(第2のハンダ)、6a……ハンダプ
リフォーム材(第2のハンダ)。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a semiconductor integrated circuit device in an assembled state before solder reflow, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor integrated circuit device after solder reflow, and FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the configuration of a semiconductor integrated circuit device of FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Solder bump, 3 ... Semiconductor integrated circuit element, 4 ... Solder layer (1st solder), 4a ... Solder preform material (1st solder), 5 ... Cap, 6 ... Solder layer (second solder), 6a... Solder preform material (second solder).

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ハンダバンプを介して半導体集積回路素子
を搭載したベースに第1のハンダを介してキャップを封
着することにより当該半導体集積回路素子を封止すると
ともに、前記半導体集積回路素子の背面とキャップとの
間を第2のハンダで接続してなる半導体集積回路装置で
あって、前記第2のハンダの融点を前記第1のハンダの
融点よりも低くしてなる半導体集積回路装置。
1. A semiconductor device having a semiconductor integrated circuit device mounted thereon via a first solder, wherein the cap is sealed to a base on which the semiconductor integrated circuit device is mounted via solder bumps. And a cap connected by a second solder, wherein the melting point of the second solder is lower than the melting point of the first solder.
【請求項2】前記ベースと前記キャップとの間、および
前記半導体集積回路素子と前記キャップとの間に、それ
ぞれ前記第1および第2のハンダからなる第1および第
2のハンダプリフォーム材を挟持させた状態で、前記第
1のハンダの融点程度の加熱および冷却することにより
組み立てられる請求項1記載の半導体集積回路装置。
2. A first and second solder preform material comprising said first and second solders, respectively, between said base and said cap and between said semiconductor integrated circuit device and said cap. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is assembled by heating and cooling the first solder to a temperature of about the melting point of the first solder.
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