JP4744246B2

JP4744246B2 - 半導体実装方法

Info

Publication number: JP4744246B2
Application number: JP2005255782A
Authority: JP
Inventors: 友明黒石; 大道光明寺
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-09-05
Also published as: JP2007073566A

Description

本発明は、半導体チップをプリント配線基板上に実装した半導体装置の半導体実装方法に関するものである。

近年、電子部品として半導体パッケージに代えてベアチップを実装するベアチップ実装が利用され、実装面積の大幅縮小が実現されている。（特許文献１）などには図８（ａ）（ｂ）に示すように、プリント配線基板１から突出した導体パターン２に対して、半導体チップ３の裏面に形成された電極パッド４を熱圧着で接合している。５はプリント配線基板１における前記第１，第２の半導体チップ３ａ，３ｂの実装位置に形成された孔である。

また、実装密度を向上させるために図９に示すように、プリント配線基板１から突出した導体パターン２を、第１の半導体チップ３ａの裏面に形成された電極パッド４ａと、第２の半導体チップ３ｂの裏面に形成された電極パッド４ｂで挟持して、熱圧着で接合することも行われている。
特開昭６４−７７１３５号公報

このように従来では、半導体チップの電極パッドと導体パターンとを熱圧着させて接合しているため、導体パターンには電極パッドと同じ材質のメッキを施すことが必要である。具体的には、一般的に電極パッドがＡｕであるため、導体パターンにＡｕメッキを施す必要があり、材料価格を安価にできない。

本発明は実装密度を高くするために、図９のように、第１の半導体チップの裏面に形成された電極パッドと第２の半導体チップの裏面に形成された電極パッドとで、プリント配線基板から突出した導体パターンを挟んで実装した場合に、従来よりもコストの低減を期待できる半導体実装方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体実装方法は、第１の半導体チップの裏面に形成された金の電極パッドと第２の半導体チップの裏面に形成された金の電極パッドとで、プリント配線基板から突出した導体パターンを挟んで実装するに際し、前記両電極パッドの表面に紫外線を照射して活性化した後、前記両電極パッドの間に、材質が金よりも硬い異種材料で幅が前記両電極パッドの幅よりも狭く、表面が金でメッキされていない導体パターンを挟んで、前記導体パターンの一方の面に前記両電極パッドの内の一方の前記電極パッドの先端が当接し、前記導体パターンの他方の面に前記両電極パッドの内の他方の前記電極パッドの先端が当接した状態で、前記両電極パッドで前記導体パターンを圧着することによって、前記一方の電極パッドと前記他方の電極パッドが、押し付けられた前記導体パターンによって加圧変形して、前記導体パターンからはみ出した前記一方の電極パッドの先端と前記他方の電極パッドの先端同士が当接して前記導体パターンを包み込む状態で接合させることを特徴とする。

本発明によれば、第１の半導体チップの裏面に形成された電極パッドと第２の半導体チップの裏面に形成された電極パッドとが当接して接合され、両電極パッドによってプリント配線基板の導体パターンが挟持された電気接続を得ることができる。

以下、本発明の半導体実装方法を具体的な実施の形態に基づいて説明する。
なお、従来例を示す図８，図９と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体実装方法の工程を示し、図２と図３は仕上がり状態の半導体装置の拡大断面図と平面図を示している。

図１（ａ）では、第１の半導体チップ３ａの裏面に形成された電極パッド４ａと、第２の半導体チップ３ｂの裏面に形成された電極パッド４ｂとに対して、紫外線ＵＶを照射することで、電極パッド４ａ，４ｂの表面を活性化する。ここでは、電極パッド４ａ，４ｂの材質は何れもＡｕであった。

図１（ｂ）では、プリント配線基板１から突出した導体パターン２を中央にして、第１の半導体チップ３ａの電極パッド４ａと第２の半導体チップ３ｂの電極パッド４ｂとで挟む。導体パターン２の材質はＡｕよりも硬いものが使用されている。具体的には、導体パターン２はＣｕなど、Ａｕより硬い材料でできている。

図１（ｃ）では、第１，第２の半導体チップ３ａ，３ｂの背面にツール（図示せず）を押し当てて、熱と矢印Ｆ１，Ｆ２の力を与える。このとき、半導体チップ３ａ、３ｂの電極パッドはそれぞれ、図１（ｄ）のように導体パターン２の両側６で、第１の半導体チップ３ａの電極パッド４ａと第２の半導体チップ３ｂ，の電極パッド４ｂとが接触して機械的に十分な強度になるまで、加圧、加熱され、機械的な接合と電気的な接合を同時に実現する。

なお、両面が露出した導体パターンの幅を“ａ”、高さ（厚さ）を“ｃ”とすると、電極パッド４ａ，４ｂの幅“ｂ”は“ａ＋２ｃ”、電極パッド４ａ，４ｂの高さｄは“２ｃ”以上が望ましい。また、間に挟まれる配線基板の両面が露出した導体パターンはＣｕなど、Ａｕより硬い材料でできており、圧着時の荷重による導体パターン２の変形は、半導体チップの電極パッド４ａ，４ｂの変形より小さい。

この構成によれば、導体パターン２が電極パッド４ａ，４ｂによって挟持されると共に、電極パッド４ａ，４ｂの同士が接触して接合されるため、導体パターン２に対しＡｕメッキなどの処理をなくしても、良好な接合状態が得られる。さらに、電極パッド４ａ，４ｂによって導体パターン２を包み込んでいるため、従来に比べて導体パターンの厚み分だけ薄くできる。

（実施の形態２）
図４（ａ）（ｂ）は本発明の（実施の形態２）を示す。
上記の（実施の形態１）では、電極パッド４ａ，４ｂは導体パターン２よりも幅が広く構成されていたが、この実施の形態では電極パッド４ａ，４ｂは導体パターン２と幅がほぼ同じで、導体パターン２における前記第１，第２の半導体チップ３ａ，３ｂの実装個所にだけ両側から切り欠き部７を形成して括れ部８を形成して、前記の加圧、加熱によって電極パッド４ａ，４ｂが前記括れ部８の両側において接触して接合される点だけが異なっている。

（実施の形態３）
図５は本発明の（実施の形態３）を示す。
図４の電極パッド４ａ，４ｂは導体パターン２と幅がほぼ同じであったが、この図５では電極パッド４ａ，４ｂの幅が導体パターン２の幅よりも大きい点だけが（実施の形態２）とは異なっている。

（実施の形態４）
図６は本発明の（実施の形態４）を示す。
上記の（実施の形態１）では、電極パッド４ａ，４ｂは導体パターン２よりも幅が広く構成されていたが、この実施の形態では電極パッド４ａ，４ｂは導体パターン２と幅がほぼ同じで、導体パターン２における前記第１，第２の半導体チップ３ａ，３ｂの実装個所にだけ孔９を形成して、前記の加圧、加熱によって電極パッド４ａ，４ｂが前記孔９の内側において接触して接合される点だけが異なっている。

（実施の形態５）
図７は本発明の（実施の形態５）を示す。
図６の電極パッド４ａ，４ｂは導体パターン２と幅がほぼ同じであったが、この図７では電極パッド４ａ，４ｂの幅が導体パターン２の幅よりも大きい点だけが（実施の形態４）とは異なっている。

このように構成することによって、前記の加圧、加熱によって電極パッド４ａ，４ｂが前記孔９の内側だけでなく、導体パターン２の両側からはみ出した６ａの部位でも接触して接合される。

なお、上記の図４と図５では導体パターン２の括れ部８は導電パターン２の両側から切り欠いて形成したが、片側から切り欠いて括れ部を形成しても同様である。

本発明の半導体装置構造は、薄型半導体チップを積層して実装するとき、薄型かつ安価に実装することができ、低背化する事が容易であるので、半導体を積層実装するパッケージなどに適用できる。

本発明の半導体実装方法の工程図完成した半導体装置のＡ−Ａ拡大断面図図２の平面図本発明の（実施の形態２）の半導体装置の平面図とＢ−Ｂ拡大断面図本発明の（実施の形態３）の半導体装置の平面図とＣ−Ｃ拡大断面図本発明の（実施の形態４）の半導体装置の平面図とＤ−Ｄ拡大断面図本発明の（実施の形態５）の半導体装置の平面図とＥ−Ｅ拡大断面図従来の半導体装置の平面図とその拡大断面図別の従来例の拡大断面図

符号の説明

１プリント配線基板
２導体パターン
３ａ，３ｂ第１，第２の半導体チップ
４ａ，４ｂ電極パッド
５プリント配線基板１における半導体チップの実装位置に形成された孔
７切り欠き部
８括れ部
９導体パターンの孔

Claims

第１の半導体チップの裏面に形成された金の電極パッドと第２の半導体チップの裏面に形成された金の電極パッドとで、プリント配線基板から突出した導体パターンを挟んで実装するに際し、
前記両電極パッドの表面に紫外線を照射して活性化した後、
前記両電極パッドの間に、材質が金よりも硬い異種材料で幅が前記両電極パッドの幅よりも狭く、表面が金でメッキされていない導体パターンを挟んで、前記導体パターンの一方の面に前記両電極パッドの内の一方の前記電極パッドの先端が当接し、前記導体パターンの他方の面に前記両電極パッドの内の他方の前記電極パッドの先端が当接した状態で、前記両電極パッドで前記導体パターンを圧着することによって、前記一方の電極パッドと前記他方の電極パッドが、押し付けられた前記導体パターンによって加圧変形して、前記導体パターンからはみ出した前記一方の電極パッドの先端と前記他方の電極パッドの先端同士が当接して前記導体パターンを包み込む状態で接合させる
半導体実装方法。
前記導体パターンにおける第１，第２の半導体チップの接合個所に前記電極パッドの幅よりも狭くなる括れ部を形成して、前記括れ部において両電極パッド同士を接合する
請求項１記載の半導体実装方法。
前記導体パターンにおける第１，第２の半導体チップの接合個所に孔を形成して、前記孔において前記両電極パッド同士を接合する
請求項１記載の半導体実装方法。