JP2001044326A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 封止体の反りによる断線を防止する。
【解決手段】 BGA・IC31のベース11には内部
端子14群と外部端子15、16群とが上下面に形成さ
れ、各内部端子14と各外部端子15、16とが電気配
線17で電気的に接続されている。ベース11の上面に
ボンディングされた半導体ペレット26は内部端子14
群にワイヤ28で電気的に接続されている。ベース11
下面の外部端子群のうち中間部領域に配置された外部端
子15には半田バンプ21が突設され、ベース11下面
の外周辺部に配置された外部端子16には半田バンプの
高さ以上の長さを有した各ピン18が突設されている。 【効果】 ピンが実装基板のスルーホールにアンカーさ
れるため、実装基板実装時の発熱によるベースの反りは
防止される。よって、半田バンプによる接続端子の破断
は防止できる。
端子14群と外部端子15、16群とが上下面に形成さ
れ、各内部端子14と各外部端子15、16とが電気配
線17で電気的に接続されている。ベース11の上面に
ボンディングされた半導体ペレット26は内部端子14
群にワイヤ28で電気的に接続されている。ベース11
下面の外部端子群のうち中間部領域に配置された外部端
子15には半田バンプ21が突設され、ベース11下面
の外周辺部に配置された外部端子16には半田バンプの
高さ以上の長さを有した各ピン18が突設されている。 【効果】 ピンが実装基板のスルーホールにアンカーさ
れるため、実装基板実装時の発熱によるベースの反りは
防止される。よって、半田バンプによる接続端子の破断
は防止できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術、特に、ボール・グリッド・アレーパッケージ(以
下、BGAという。)を備えている半導体集積回路装置
(以下、ICという。)の実装に利用して有効な技術に
関する。
技術、特に、ボール・グリッド・アレーパッケージ(以
下、BGAという。)を備えている半導体集積回路装置
(以下、ICという。)の実装に利用して有効な技術に
関する。
【0002】
【従来の技術】多ピン化が進む今日、クワッド・フラッ
ト・パッケージ(QFP)を備えているICやテープ・
キャリア・パッケージ(TCP)を備えているICのよ
うな周辺部からアウタリード(外部端子)を取り出すパ
ッケージでは、ピッチが狭くなるため、パッケージの製
造限界およびボード・アセンブリの限界に近づいてい
る。そこで、封止体の一主面全体に外部端子を配置する
ことによってサイズを大きくせずに多ピン(外部端子の
高密度化)を実現するパッケージとして、BGAが提案
されている。
ト・パッケージ(QFP)を備えているICやテープ・
キャリア・パッケージ(TCP)を備えているICのよ
うな周辺部からアウタリード(外部端子)を取り出すパ
ッケージでは、ピッチが狭くなるため、パッケージの製
造限界およびボード・アセンブリの限界に近づいてい
る。そこで、封止体の一主面全体に外部端子を配置する
ことによってサイズを大きくせずに多ピン(外部端子の
高密度化)を実現するパッケージとして、BGAが提案
されている。
【0003】すなわち、このBGAを備えているIC
(以下、BGA・ICという。)は内部端子群と外部端
子群とが表側主面と裏側主面とにそれぞれ形成され各内
部端子と各外部端子とが互いに電気的に接続された配線
基板(封止体のベース)を備えており、配線基板の内部
端子が形成された側の主面には半導体ペレットがボンデ
ィングされているとともに、内部端子群にボンディング
ワイヤによって電気的に接続されており、配線基板の反
対側主面で露出された各外部端子には半田バンプがそれ
ぞれ突設されている。
(以下、BGA・ICという。)は内部端子群と外部端
子群とが表側主面と裏側主面とにそれぞれ形成され各内
部端子と各外部端子とが互いに電気的に接続された配線
基板(封止体のベース)を備えており、配線基板の内部
端子が形成された側の主面には半導体ペレットがボンデ
ィングされているとともに、内部端子群にボンディング
ワイヤによって電気的に接続されており、配線基板の反
対側主面で露出された各外部端子には半田バンプがそれ
ぞれ突設されている。
【0004】そして、このBGA・ICの実装基板への
実装は、各半田バンプが実装基板の各ランドにフラック
スを介して貼着された後に加熱されてリフロー半田付け
処理されることにより実行される。すなわち、加熱によ
って溶融した半田バンプが外部端子とランドとの間で硬
化することによって接続端子が形成されるため、BGA
・ICは実装基板に接続端子群によって機械的かつ電気
的に接続された状態になる。
実装は、各半田バンプが実装基板の各ランドにフラック
スを介して貼着された後に加熱されてリフロー半田付け
処理されることにより実行される。すなわち、加熱によ
って溶融した半田バンプが外部端子とランドとの間で硬
化することによって接続端子が形成されるため、BGA
・ICは実装基板に接続端子群によって機械的かつ電気
的に接続された状態になる。
【0005】なお、BGA・ICを述べてある例として
は、株式会社日経BP社発行「VLSIパッケージング
技術(下)」1993年5月31日発行 P173〜P
178、がある。
は、株式会社日経BP社発行「VLSIパッケージング
技術(下)」1993年5月31日発行 P173〜P
178、がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記したBG
A・ICにおいては、実装基板への実装後の稼働時の発
熱や温度サイクル試験等による熱的ストレスや機械的ス
トレスによって配線基板がその外周辺側が実装基板から
離れるように反りを発生するため、外周辺部に配置され
た接続端子において破断による断線が発生するという場
合がある。
A・ICにおいては、実装基板への実装後の稼働時の発
熱や温度サイクル試験等による熱的ストレスや機械的ス
トレスによって配線基板がその外周辺側が実装基板から
離れるように反りを発生するため、外周辺部に配置され
た接続端子において破断による断線が発生するという場
合がある。
【0007】本発明の目的は、反りによる断線を防止す
ることができる半導体装置の製造技術を提供することに
ある。
ることができる半導体装置の製造技術を提供することに
ある。
【0008】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。
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。
【0009】
【課題を解決するための手段】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説明すれば、次の通り
である。
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。
【0010】すなわち、半導体ペレットが封止された四
角形平盤形状の封止体の一主面に外部端子群が配置され
ており、各外部端子に半田バンプがそれぞれ突設されて
いる半導体装置において、前記封止体の前記一主面に複
数本のピンが互いに離れた位置に突設されていることを
特徴とする。
角形平盤形状の封止体の一主面に外部端子群が配置され
ており、各外部端子に半田バンプがそれぞれ突設されて
いる半導体装置において、前記封止体の前記一主面に複
数本のピンが互いに離れた位置に突設されていることを
特徴とする。
【0011】例えば、前記半導体装置の実装基板への実
装は、各ピンが実装基板のスルーホールに挿入された後
に、フロー半田付け処理されることにより実行される。
実装後の熱ストレスによって封止体に反りを発生させる
機械的ストレスが加わっても、封止体はピンによって実
装基板に機械的に強固に接続されているため、反りの発
生は抑止ないしは抑制される。したがって、外周辺部に
おける外部端子の破断による断線の発生をは防止するこ
とができる。
装は、各ピンが実装基板のスルーホールに挿入された後
に、フロー半田付け処理されることにより実行される。
実装後の熱ストレスによって封止体に反りを発生させる
機械的ストレスが加わっても、封止体はピンによって実
装基板に機械的に強固に接続されているため、反りの発
生は抑止ないしは抑制される。したがって、外周辺部に
おける外部端子の破断による断線の発生をは防止するこ
とができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態である
BGA・ICを示しており、(a)は上半分が一部切断
平面図で下半分が底面図、(b)は正面断面図である。
図2以降は本発明の一実施形態であるBGA・ICの製
造方法を説明するための各説明図である。
BGA・ICを示しており、(a)は上半分が一部切断
平面図で下半分が底面図、(b)は正面断面図である。
図2以降は本発明の一実施形態であるBGA・ICの製
造方法を説明するための各説明図である。
【0013】本実施形態において、本発明に係る半導体
装置は、パッケージとしてはパッケージのサイズを小さ
く抑制しながら多ピン化可能でしかも表面実装可能なB
GAに構成されており、機能的にはCPUまたはMPU
が作り込まれた半導体集積回路装置(IC)として構成
されている。そして、このBGA・ICは図1に示され
ているように構成されている。
装置は、パッケージとしてはパッケージのサイズを小さ
く抑制しながら多ピン化可能でしかも表面実装可能なB
GAに構成されており、機能的にはCPUまたはMPU
が作り込まれた半導体集積回路装置(IC)として構成
されている。そして、このBGA・ICは図1に示され
ているように構成されている。
【0014】すなわち、BGA・IC31は所謂前工程
においてCPUまたはMPUが作り込まれて正方形の平
板形状にダイシングされた半導体ペレット(以下、ペレ
ットという。)26を備えている。また、BGA・IC
31は気密封止体30およびピン18群と半田バンプ2
1群からなるBGAを備えており、気密封止体30はベ
ース11とキャップ29とから構成されている。ベース
11には内部端子14群と外部端子15、16群とが表
側主面と裏側主面とにそれぞれ形成されており、各内部
端子14と各外部端子15、16とが電気配線17によ
って電気的に接続されている。ベース11の内部端子1
4が形成された側の主面(以下、上面とする。)には半
導体ペレット26がボンディングされているとともに、
内部端子14群にワイヤ28によって電気的に接続され
ている。ベース11の下面で露出された外部端子群のう
ち中間部領域に配置された外部端子15には半田バンプ
21がそれぞれ突設されている。ベース11の下面の外
周辺部に配置された外部端子16には半田バンプの高さ
以上の長さを有した各ピン18がそれぞれ突設されてい
る。半導体ペレット26のグランド端子および電源端子
はピン18のいずれかに電気的に接続されている。そし
て、以上の構成に係るBGA・IC31は以下に記述す
る製造方法によって製造されている。
においてCPUまたはMPUが作り込まれて正方形の平
板形状にダイシングされた半導体ペレット(以下、ペレ
ットという。)26を備えている。また、BGA・IC
31は気密封止体30およびピン18群と半田バンプ2
1群からなるBGAを備えており、気密封止体30はベ
ース11とキャップ29とから構成されている。ベース
11には内部端子14群と外部端子15、16群とが表
側主面と裏側主面とにそれぞれ形成されており、各内部
端子14と各外部端子15、16とが電気配線17によ
って電気的に接続されている。ベース11の内部端子1
4が形成された側の主面(以下、上面とする。)には半
導体ペレット26がボンディングされているとともに、
内部端子14群にワイヤ28によって電気的に接続され
ている。ベース11の下面で露出された外部端子群のう
ち中間部領域に配置された外部端子15には半田バンプ
21がそれぞれ突設されている。ベース11の下面の外
周辺部に配置された外部端子16には半田バンプの高さ
以上の長さを有した各ピン18がそれぞれ突設されてい
る。半導体ペレット26のグランド端子および電源端子
はピン18のいずれかに電気的に接続されている。そし
て、以上の構成に係るBGA・IC31は以下に記述す
る製造方法によって製造されている。
【0015】以下、本発明の一実施形態であるBGA・
ICの製造方法を説明する。この説明により、前記した
BGA・ICの構成の詳細が共に明らかにされる。
ICの製造方法を説明する。この説明により、前記した
BGA・ICの構成の詳細が共に明らかにされる。
【0016】前記したBGA・ICの製造方法には図2
に示されているベース11が使用される。図2に示され
ているように、ベース11は絶縁性を有するセラミック
材料としてのアルミナが使用されて略正方形の平盤形状
に成形されており、ベース11の上面の中央部にはキャ
ビティー12が同心的に没設されている。キャビティー
12は大中小の略正方形の穴が同心的に重ね合わされた
三段穴形状に形成されている。キャビティー12の底面
上には半導体ペレットをボンディングするためのボンデ
ィング床13が敷設されている。キャビティー12の下
段と中段の段差面には矩形の内部端子14が多数本、各
辺の長手方向にそれぞれ一列に整列されて形成されてい
る。ちなみに、ボンディング床13および内部端子14
はニッケル(Ni)被膜や金(Au)被膜等のメタライ
ズによって形成されている。
に示されているベース11が使用される。図2に示され
ているように、ベース11は絶縁性を有するセラミック
材料としてのアルミナが使用されて略正方形の平盤形状
に成形されており、ベース11の上面の中央部にはキャ
ビティー12が同心的に没設されている。キャビティー
12は大中小の略正方形の穴が同心的に重ね合わされた
三段穴形状に形成されている。キャビティー12の底面
上には半導体ペレットをボンディングするためのボンデ
ィング床13が敷設されている。キャビティー12の下
段と中段の段差面には矩形の内部端子14が多数本、各
辺の長手方向にそれぞれ一列に整列されて形成されてい
る。ちなみに、ボンディング床13および内部端子14
はニッケル(Ni)被膜や金(Au)被膜等のメタライ
ズによって形成されている。
【0017】ベース11の下面における周辺部にはピン
接続用の外部端子(以下、ピン用外部端子という。)1
5が複数個、周方向に等間隔に配置されて形成されてい
る。ベース11の下面におけるピン用外部端子15群の
内側領域には半田バンプ接続用の外部端子(以下、バン
プ用外部端子という。)16が複数個、マトリックス状
に配列されて形成されている。各ピン用外部端子15お
よび各バンプ用外部端子16は内部端子14のそれぞれ
に、各電気配線17によって電気的に接続されている。
図2には表示されていないが、ピン用外部端子15のう
ち少なくとも数本は内部端子14群のうちのグランド端
子および電源端子に電気的に接続されている。
接続用の外部端子(以下、ピン用外部端子という。)1
5が複数個、周方向に等間隔に配置されて形成されてい
る。ベース11の下面におけるピン用外部端子15群の
内側領域には半田バンプ接続用の外部端子(以下、バン
プ用外部端子という。)16が複数個、マトリックス状
に配列されて形成されている。各ピン用外部端子15お
よび各バンプ用外部端子16は内部端子14のそれぞれ
に、各電気配線17によって電気的に接続されている。
図2には表示されていないが、ピン用外部端子15のう
ち少なくとも数本は内部端子14群のうちのグランド端
子および電源端子に電気的に接続されている。
【0018】図3に示されているように、ベース11の
ピン用外部端子15にはピン18が垂直に配置された状
態で機械的かつ電気的に接続される。図4(a)〜
(c)はピンの外部端子への接続方法の一例である突き
当て法を示している。図4(a)において、ピン用外部
端子15はタングステン(W)によって形成されてお
り、その表面にはニッケル(Ni)被膜15aが被着さ
れている。図4(b)に示されているように、ピン18
は上端に円盤形状の鍔部18aを有する針形状(ピン形
状)に形成されており、鍔部18aの上面がピン用外部
端子15の下面に突き当てられた状態で銀鑞付け(silv
er-alloy brazing)が施されて形成された銀鑞付け部1
9によって接続される。その後、図4(c)に示されて
いるように、ピン用外部端子15、ピン18および銀鑞
付け部19の表面には金(Au)被膜20が被着され
る。但し、図3の外においては、Ni被膜15aおよび
Au被膜20の図示は省略されている。
ピン用外部端子15にはピン18が垂直に配置された状
態で機械的かつ電気的に接続される。図4(a)〜
(c)はピンの外部端子への接続方法の一例である突き
当て法を示している。図4(a)において、ピン用外部
端子15はタングステン(W)によって形成されてお
り、その表面にはニッケル(Ni)被膜15aが被着さ
れている。図4(b)に示されているように、ピン18
は上端に円盤形状の鍔部18aを有する針形状(ピン形
状)に形成されており、鍔部18aの上面がピン用外部
端子15の下面に突き当てられた状態で銀鑞付け(silv
er-alloy brazing)が施されて形成された銀鑞付け部1
9によって接続される。その後、図4(c)に示されて
いるように、ピン用外部端子15、ピン18および銀鑞
付け部19の表面には金(Au)被膜20が被着され
る。但し、図3の外においては、Ni被膜15aおよび
Au被膜20の図示は省略されている。
【0019】図3に示されているように、ベース11の
バンプ用外部端子16には半田バンプ21が機械的かつ
電気的に接続される。図4(d)〜(f)は半田バンプ
の外部端子への接続方法の一例を示している。図4
(d)において、バンプ用外部端子16はタングステン
によって形成されており、その表面にはNi被膜16a
およびAu被膜16bが順に被着されている。図4
(e)に示されているように、バンプ用外部端子16に
は半田ボール22がフラックス23によって粘着され
る。半田ボール22は通常のリフロー半田付け実装作業
に使用される半田材料によって球形に形成されている。
この状態で、半田ボール22が加熱溶融された後に冷却
固化されると、図4(f)に示されているように、バン
プ用外部端子16には略球形形状の半田バンプ21が表
面張力によって形成された状態になる。
バンプ用外部端子16には半田バンプ21が機械的かつ
電気的に接続される。図4(d)〜(f)は半田バンプ
の外部端子への接続方法の一例を示している。図4
(d)において、バンプ用外部端子16はタングステン
によって形成されており、その表面にはNi被膜16a
およびAu被膜16bが順に被着されている。図4
(e)に示されているように、バンプ用外部端子16に
は半田ボール22がフラックス23によって粘着され
る。半田ボール22は通常のリフロー半田付け実装作業
に使用される半田材料によって球形に形成されている。
この状態で、半田ボール22が加熱溶融された後に冷却
固化されると、図4(f)に示されているように、バン
プ用外部端子16には略球形形状の半田バンプ21が表
面張力によって形成された状態になる。
【0020】ここで、図4に示されているように、ピン
18のベース11の下面から下端までの長さLの値は、
半田バンプ21のベース11から下端までの高さHの値
よりも大きく、すなわち、L>H、に設定されている。
さらに、本実施形態においては、ピン18の長さLの値
は半田バンプ21の高さHの値と後記する実装基板のス
ルーホールの深さDの値との和よりも大きく、すなわ
ち、L>(H+D)、に設定されている。
18のベース11の下面から下端までの長さLの値は、
半田バンプ21のベース11から下端までの高さHの値
よりも大きく、すなわち、L>H、に設定されている。
さらに、本実施形態においては、ピン18の長さLの値
は半田バンプ21の高さHの値と後記する実装基板のス
ルーホールの深さDの値との和よりも大きく、すなわ
ち、L>(H+D)、に設定されている。
【0021】以上のように構成されたベース11にはペ
レットボンディング工程およびワイヤボンディング工程
において、ペレットボンディングおよびワイヤボンディ
ングが実行されて、図5に示されている組立体24が製
造される。
レットボンディング工程およびワイヤボンディング工程
において、ペレットボンディングおよびワイヤボンディ
ングが実行されて、図5に示されている組立体24が製
造される。
【0022】まず、ペレットボンディング工程におい
て、ベース11のキャビティー12の穴底面のボンディ
ング床13にはペレット26がフエイスアップ(アクテ
ィブエリア側の主面が穴底面と反対側を向けられた状
態)に配置されて、ボンディング層25によってボンデ
ィングされる。ペレット26のボンディング面と反対側
の主面には電極パッド27が複数個、外周辺部に環状に
配置されてそれぞれ形成されている。なお、ボンディン
グ層25は銀ペーストによって形成することが好ましい
が、金−シリコン共晶層や高融点半田材料等によって形
成してもよい。
て、ベース11のキャビティー12の穴底面のボンディ
ング床13にはペレット26がフエイスアップ(アクテ
ィブエリア側の主面が穴底面と反対側を向けられた状
態)に配置されて、ボンディング層25によってボンデ
ィングされる。ペレット26のボンディング面と反対側
の主面には電極パッド27が複数個、外周辺部に環状に
配置されてそれぞれ形成されている。なお、ボンディン
グ層25は銀ペーストによって形成することが好ましい
が、金−シリコン共晶層や高融点半田材料等によって形
成してもよい。
【0023】次に、ワイヤボンディング工程において、
ペレット26の各電極パッド27にはワイヤ28がベー
ス11の各内部端子14との間にそれぞれ橋絡される。
ワイヤボンディングは超音波ボンディング方式によって
実行することが好ましいが、超音波熱圧着方式等によっ
て実行してもよい。また、ペレットボンディングおよび
ワイヤボンディングの実行に際しては、キャリア治具
((図示せず)を使用することによって、ピン18の曲
がりや半田バンプ21の潰れ等の損傷を防止することが
望ましい。
ペレット26の各電極パッド27にはワイヤ28がベー
ス11の各内部端子14との間にそれぞれ橋絡される。
ワイヤボンディングは超音波ボンディング方式によって
実行することが好ましいが、超音波熱圧着方式等によっ
て実行してもよい。また、ペレットボンディングおよび
ワイヤボンディングの実行に際しては、キャリア治具
((図示せず)を使用することによって、ピン18の曲
がりや半田バンプ21の潰れ等の損傷を防止することが
望ましい。
【0024】以上のようにして製造された組立体24に
おいて、ペレット26の集積回路は電極パッド27、ワ
イヤ28、内部端子14、電気配線17および外部端子
15、16を通じてピン18および半田バンプ21に電
気的に引き出された状態になる。ここで、ペレット26
の電極パッド27群のうちグランド電極および電源電極
はピン用外部端子15のうち少なくとも数本に電気的に
接続された状態になり、ペレット26の電極パッド27
群のうち信号電極の多くはバンプ用外部端子16に電気
的に接続された状態になる。
おいて、ペレット26の集積回路は電極パッド27、ワ
イヤ28、内部端子14、電気配線17および外部端子
15、16を通じてピン18および半田バンプ21に電
気的に引き出された状態になる。ここで、ペレット26
の電極パッド27群のうちグランド電極および電源電極
はピン用外部端子15のうち少なくとも数本に電気的に
接続された状態になり、ペレット26の電極パッド27
群のうち信号電極の多くはバンプ用外部端子16に電気
的に接続された状態になる。
【0025】その後、ベース11の上面にはキャップ2
9がキャビティー12を閉塞するように被せられて低融
点ガラス等によって溶着され、図1に示されているよう
に、ペレット26、内部端子14群およびワイヤ28群
を気密封止した気密封止体30が形成される。これによ
り、図1に示されている前記したBGA・IC31が製
造されたことになる。
9がキャビティー12を閉塞するように被せられて低融
点ガラス等によって溶着され、図1に示されているよう
に、ペレット26、内部端子14群およびワイヤ28群
を気密封止した気密封止体30が形成される。これによ
り、図1に示されている前記したBGA・IC31が製
造されたことになる。
【0026】以上のようにして製造され構成されたBG
A・IC31は図6(a)に示されているように実装基
板40に実装されて使用される。
A・IC31は図6(a)に示されているように実装基
板40に実装されて使用される。
【0027】図6に示されている実装基板40はBGA
・IC31よりも充分に大きい四角形の平盤形状に形成
された基板本体41を備えており、基板本体41はガラ
ス・エポキシ樹脂基板等の絶縁性を有する絶縁基板が使
用されて形成されている。基板本体41にはスルーホー
ル42が複数本、BGA・IC31のピン18群に対応
するように略正方形の枠形状に配されて厚さ方向に開設
されている。各スルーホール42はピン18の外径と略
等しい円柱形状の貫通孔の開口端面および内周面に銅等
の導電性材料からなる導体層が被着されて形成されてお
り、その導体層の表面にはソルダビリティーを高めるた
めの表面処理が施されている。
・IC31よりも充分に大きい四角形の平盤形状に形成
された基板本体41を備えており、基板本体41はガラ
ス・エポキシ樹脂基板等の絶縁性を有する絶縁基板が使
用されて形成されている。基板本体41にはスルーホー
ル42が複数本、BGA・IC31のピン18群に対応
するように略正方形の枠形状に配されて厚さ方向に開設
されている。各スルーホール42はピン18の外径と略
等しい円柱形状の貫通孔の開口端面および内周面に銅等
の導電性材料からなる導体層が被着されて形成されてお
り、その導体層の表面にはソルダビリティーを高めるた
めの表面処理が施されている。
【0028】また、基板本体41の上面におけるスルー
ホール42群の正方形枠の内側領域にはランド43が多
数個、BGA・IC31の半田バンプ21群に対応する
ようにマトリクス形状に配されて形成されている。各ラ
ンド43は銅等の導電性材料が使用されてバンプ用外部
端子16と略等しい大きさの円形平板形状に形成されて
おり、その表面にはソルダビリティーを高めるための表
面処理が施されている。図示しないが、各スルーホール
42および各ランド43には電気配線が接続されてお
り、各スルーホール42および各ランド43は各電気配
線によって実装基板40のコネクタや、実装基板40に
実装された他の電子部品や電子機器等に電気的に接続さ
れている。特に、スルーホール42のいくつかはグラン
ド端子および電源端子に接続されている。
ホール42群の正方形枠の内側領域にはランド43が多
数個、BGA・IC31の半田バンプ21群に対応する
ようにマトリクス形状に配されて形成されている。各ラ
ンド43は銅等の導電性材料が使用されてバンプ用外部
端子16と略等しい大きさの円形平板形状に形成されて
おり、その表面にはソルダビリティーを高めるための表
面処理が施されている。図示しないが、各スルーホール
42および各ランド43には電気配線が接続されてお
り、各スルーホール42および各ランド43は各電気配
線によって実装基板40のコネクタや、実装基板40に
実装された他の電子部品や電子機器等に電気的に接続さ
れている。特に、スルーホール42のいくつかはグラン
ド端子および電源端子に接続されている。
【0029】次に、前記構成に係るBGA・IC31の
同じく実装基板40への実装方法を説明する。
同じく実装基板40への実装方法を説明する。
【0030】BGA・IC31が実装基板40に実装さ
れるに際して、BGA・IC31の各ピン18は実装基
板40の各スルーホール42に上からそれぞれ挿通され
る。ここで、ピン18の長さLは、L>(H+D)、に
接続されているため、スルーホール42に挿通されたピ
ン18の下端部はスルーホール42の下端から突き出た
状態になる。各ピン18が各スルーホール42にそれぞ
れ挿通されると、BGA・IC31が実装基板40に保
持された状態になるとともに、BGA・IC31の各半
田バンプ21が各ランド43にそれぞれ整合されて当接
された状態になる。
れるに際して、BGA・IC31の各ピン18は実装基
板40の各スルーホール42に上からそれぞれ挿通され
る。ここで、ピン18の長さLは、L>(H+D)、に
接続されているため、スルーホール42に挿通されたピ
ン18の下端部はスルーホール42の下端から突き出た
状態になる。各ピン18が各スルーホール42にそれぞ
れ挿通されると、BGA・IC31が実装基板40に保
持された状態になるとともに、BGA・IC31の各半
田バンプ21が各ランド43にそれぞれ整合されて当接
された状態になる。
【0031】この保持状態で、BGA・IC31と実装
基板40との組立体がフロー半田付け処理されると、各
ピン18と各スルーホール42との間に半田付け部44
が形成される。ここで、ピン18の下端部がスルーホー
ル42の下端から突出した状態になっているので、半田
付け部44は実装基板40の下面側にも形成される。ま
た、各半田バンプ21は溶融した後に固化することによ
り、各バンプ用外部端子16と各ランド43との間に接
続端子45が形成される。これらピン18および接続端
子45によってBGA・IC31は実装基板40に機械
的かつ電気的に接続された状態になり、図6(a)に示
されているBGA・ICの実装構造体46が製造された
ことになる。
基板40との組立体がフロー半田付け処理されると、各
ピン18と各スルーホール42との間に半田付け部44
が形成される。ここで、ピン18の下端部がスルーホー
ル42の下端から突出した状態になっているので、半田
付け部44は実装基板40の下面側にも形成される。ま
た、各半田バンプ21は溶融した後に固化することによ
り、各バンプ用外部端子16と各ランド43との間に接
続端子45が形成される。これらピン18および接続端
子45によってBGA・IC31は実装基板40に機械
的かつ電気的に接続された状態になり、図6(a)に示
されているBGA・ICの実装構造体46が製造された
ことになる。
【0032】次に、作用を説明する。
【0033】以上のようにして製造された前記構成に係
るBGA・ICの実装構造体46は出荷前に最終検査を
実施される。最終検査としては温度サイクル試験や熱衝
撃試験を含む環境試験が実施される。また、BGA・I
C31はその稼動時に温度上昇および冷却を繰り返す。
るBGA・ICの実装構造体46は出荷前に最終検査を
実施される。最終検査としては温度サイクル試験や熱衝
撃試験を含む環境試験が実施される。また、BGA・I
C31はその稼動時に温度上昇および冷却を繰り返す。
【0034】このように環境試験や実際の稼動に伴って
熱ストレスがBGA・ICの実装構造体46に加わる
と、BGA・IC31と実装基板40との熱膨張係数差
による膨張収縮によって各接続端子45に機械的ストレ
スが加わる。ここで、接続端子45は塑性変形し易い半
田材料によって形成されているため、半田材料の塑性変
形性によって膨張収縮に伴う機械的ストレスを吸収する
ことができる。
熱ストレスがBGA・ICの実装構造体46に加わる
と、BGA・IC31と実装基板40との熱膨張係数差
による膨張収縮によって各接続端子45に機械的ストレ
スが加わる。ここで、接続端子45は塑性変形し易い半
田材料によって形成されているため、半田材料の塑性変
形性によって膨張収縮に伴う機械的ストレスを吸収する
ことができる。
【0035】ところで、前記した環境試験や実際の稼動
に伴って熱ストレスがBGA・ICの実装構造体46に
加わると、気密封止体30は外周辺部が実装基板40か
ら離れるように反りを発生し、図6(b)に示されてい
るように、BGA・ICが実装基板に全て接続端子45
によって機械的かつ電気的に接続されたBGA・ICの
実装構造体47においては外周辺部の接続端子45にお
いて破断部48が発生する場合がある。
に伴って熱ストレスがBGA・ICの実装構造体46に
加わると、気密封止体30は外周辺部が実装基板40か
ら離れるように反りを発生し、図6(b)に示されてい
るように、BGA・ICが実装基板に全て接続端子45
によって機械的かつ電気的に接続されたBGA・ICの
実装構造体47においては外周辺部の接続端子45にお
いて破断部48が発生する場合がある。
【0036】すなわち、塑性変形し易い半田材料によっ
て形成された接続端子45は熱膨張係数差による機械的
ストレスを吸収することができるが、図6(b)に示さ
れているように、反りが発生した場合においては、接続
端子45の塑性変形限界を越えてしまうため、接続端子
45に破断部48が発生してしまう。
て形成された接続端子45は熱膨張係数差による機械的
ストレスを吸収することができるが、図6(b)に示さ
れているように、反りが発生した場合においては、接続
端子45の塑性変形限界を越えてしまうため、接続端子
45に破断部48が発生してしまう。
【0037】これに対して、本実施形態に係るBGA・
ICの実装構造体46においては、気密封止体30の外
周辺部に配置された各ピン18が実装基板40の各スル
ーホール42に半田付け部44によって半田付けされて
いるため、気密封止体30の外周辺部が実装基板40か
ら離れる反りの発生は防止される。すなわち、各ピン1
8はスルーホール42に半田付け部44によってアンカ
ーされた状態になっているため、気密封止体30の反り
の変形は防止されることになる。ここで、半田付け部4
4が実装基板40の下面側に形成されている場合には強
固にアンカーされるため、反りはより一層確実に防止さ
れる。
ICの実装構造体46においては、気密封止体30の外
周辺部に配置された各ピン18が実装基板40の各スル
ーホール42に半田付け部44によって半田付けされて
いるため、気密封止体30の外周辺部が実装基板40か
ら離れる反りの発生は防止される。すなわち、各ピン1
8はスルーホール42に半田付け部44によってアンカ
ーされた状態になっているため、気密封止体30の反り
の変形は防止されることになる。ここで、半田付け部4
4が実装基板40の下面側に形成されている場合には強
固にアンカーされるため、反りはより一層確実に防止さ
れる。
【0038】万一、気密封止体30の外周辺部が反った
としても、各ピン18はスルーホール42に対して摺動
断線するため、各ピン18の半田付け部44に破断によ
る不良が発生することは防止することができる。
としても、各ピン18はスルーホール42に対して摺動
断線するため、各ピン18の半田付け部44に破断によ
る不良が発生することは防止することができる。
【0039】前記実施形態によれば、次の効果が得られ
る。
る。
【0040】1) BGAの封止体の外周辺部に半田バン
プとは別にピンを配設することにより、BGA・ICが
実装基板に実装された実装構造体において、実装構造体
の環境試験時や稼働時の熱ストレスに伴って封止体が反
るのを防止することができるため、周辺部の外部端子に
おいて破断による断線不良が発生するのを防止すること
ができる。
プとは別にピンを配設することにより、BGA・ICが
実装基板に実装された実装構造体において、実装構造体
の環境試験時や稼働時の熱ストレスに伴って封止体が反
るのを防止することができるため、周辺部の外部端子に
おいて破断による断線不良が発生するのを防止すること
ができる。
【0041】2) 万一、気密封止体に反りが発生したと
しても、ピンはスルーホールに対して摺動することによ
り、スルーホールとの接触は維持することができるた
め、断線不良が発生するのを防止することができる。
しても、ピンはスルーホールに対して摺動することによ
り、スルーホールとの接触は維持することができるた
め、断線不良が発生するのを防止することができる。
【0042】3) 前記1)、2)により、BGA・ICが実
装基板に実装された実装構造体の品質および信頼性を高
めることができるとともに、寿命を延ばすことができ
る。
装基板に実装された実装構造体の品質および信頼性を高
めることができるとともに、寿命を延ばすことができ
る。
【0043】4) ピンの長さLをL>(H+D)に設定
することにより、ピンをスルーホールに強固にアンカー
させることができるため、封止体の反りの発生をより一
層確実に防止することができる。
することにより、ピンをスルーホールに強固にアンカー
させることができるため、封止体の反りの発生をより一
層確実に防止することができる。
【0044】5) ピンにグランド端子および電源端子を
電気的に接続することにより、接触面積が大きく電気的
抵抗が小さいため比較的大電流を流すことができる。
電気的に接続することにより、接触面積が大きく電気的
抵抗が小さいため比較的大電流を流すことができる。
【0045】図7は本発明の実施形態であるBGA・I
Cを示している。
Cを示している。
【0046】本実施形態が前記実施形態と異なる点は、
ピン18が気密封止体30の中間部にも配設されている
点である。
ピン18が気密封止体30の中間部にも配設されている
点である。
【0047】本実施形態に係るBGA・IC31Aにお
いては、ピン18が気密封止体30の中間部にも配設さ
れているため、気密封止体30の外周辺部が実装基板か
ら離れる反りの発生を確実に防止することができるとと
もに、中央部が実装基板から離れる反りの発生も防止す
ることができる。
いては、ピン18が気密封止体30の中間部にも配設さ
れているため、気密封止体30の外周辺部が実装基板か
ら離れる反りの発生を確実に防止することができるとと
もに、中央部が実装基板から離れる反りの発生も防止す
ることができる。
【0048】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態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。
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態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。
【0049】例えば、ピンは封止体に環状に配設するに
限らず、四隅や他の場所に分散配置してもよい。
限らず、四隅や他の場所に分散配置してもよい。
【0050】ベースとペレットとの電気的接続は、ワイ
ヤボンディング法を使用するに限らず、フリップ・チッ
プ法やテープ・オートメイテッド・ボンディング(TA
B)法等の一括ボンディング(ギャングボンディング)
法を使用してもよい。
ヤボンディング法を使用するに限らず、フリップ・チッ
プ法やテープ・オートメイテッド・ボンディング(TA
B)法等の一括ボンディング(ギャングボンディング)
法を使用してもよい。
【0051】ペレットや内部端子およびワイヤ等を封止
する封止体は、気密封止体に限らず樹脂封止体であって
もよい。
する封止体は、気密封止体に限らず樹脂封止体であって
もよい。
【0052】ピンおよび半田バンプは封止体にペレット
がボンディングされる前に突設するに限らず、封止体に
ペレットがボンディングされた後に突設してもよい。
がボンディングされる前に突設するに限らず、封止体に
ペレットがボンディングされた後に突設してもよい。
【0053】ペレットや封止体および実装基板の形状は
正方形に限らず、長方形等に形成してもよい。
正方形に限らず、長方形等に形成してもよい。
【0054】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるCPU
やMPUが作り込まれたICに適用した場合について説
明したが、それに限定されるものではなく、システムL
SIや論理回路等が作り込まれた半導体装置全般に適用
することができる。
なされた発明をその背景となった利用分野であるCPU
やMPUが作り込まれたICに適用した場合について説
明したが、それに限定されるものではなく、システムL
SIや論理回路等が作り込まれた半導体装置全般に適用
することができる。
【0055】
【発明の効果】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、次
の通りである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。
【0056】封止体の外周辺部に半田バンプとは別にピ
ンを配設することにより、半導体装置の実装構造体の環
境試験時や稼働時の熱ストレスに伴って封止体が反るの
を防止することができるため、周辺部の外部端子に断線
不良が発生するのを防止することができる。
ンを配設することにより、半導体装置の実装構造体の環
境試験時や稼働時の熱ストレスに伴って封止体が反るの
を防止することができるため、周辺部の外部端子に断線
不良が発生するのを防止することができる。
【図1】本発明の一実施形態であるBGA・ICを示し
ており、(a)は上半分が一部切断平面図で下半分が底
面図、(b)は正面断面図である。
ており、(a)は上半分が一部切断平面図で下半分が底
面図、(b)は正面断面図である。
【図2】本発明の一実施形態であるBGA・ICの製造
方法に使用されるベースを示しており、(a)は上半分
が平面図で下半分が底面図であり、(b)は正面断面図
である。
方法に使用されるベースを示しており、(a)は上半分
が平面図で下半分が底面図であり、(b)は正面断面図
である。
【図3】同じくピンおよび半田バンプの接続後のベース
を示しており、(a)は上半分が平面図で下半分が底面
図、(b)は正面断面図である。
を示しており、(a)は上半分が平面図で下半分が底面
図、(b)は正面断面図である。
【図4】(a)、(b)、(c)はピンの接続工程を示
す各拡大部分断面図で、(d)、(e)、(f)は半田
バンプの接続工程を示す各拡大部分断面図である。
す各拡大部分断面図で、(d)、(e)、(f)は半田
バンプの接続工程を示す各拡大部分断面図である。
【図5】ワイヤボンディング後を示しており、(a)は
上半分が平面図で下半分が底面図、(b)は正面断面図
である。
上半分が平面図で下半分が底面図、(b)は正面断面図
である。
【図6】BGA・ICの実装構造体の各正面断面図であ
り、(a)は本発明の一実施形態を示し、(b)は比較
例を示している。
り、(a)は本発明の一実施形態を示し、(b)は比較
例を示している。
【図7】本発明の他の実施形態であるBGA・ICを示
しており、(a)は上半分が一部切断平面図で下半分が
底面図、(b)は正面断面図である。
しており、(a)は上半分が一部切断平面図で下半分が
底面図、(b)は正面断面図である。
11…ベース、12…キャビティー、13…ボンディン
グ床、14…内部端子、15…ピン用外部端子、16…
バンプ用外部端子、17…電気配線、18…ピン、18
a…鍔部、19…銀蝋付け部、20…金被膜、21…半
田バンプ、22…半田ボール、23…フラックス、24
…組立体、25…ボンディング層、26…ペレット、2
7…電極パッド、28…ワイヤ、29…キャップ、30
…気密封止体(封止体)、31、31A…BGA・IC
(半導体装置)、40…実装基板、41…基板本体、4
2…スルーホール、43…ランド、44…半田付け部、
45…接続端子、46…BGA・ICの実装構造体(半
導体装置の実装構造体)、47…BGA・ICの実装構
造体、48…破断部。
グ床、14…内部端子、15…ピン用外部端子、16…
バンプ用外部端子、17…電気配線、18…ピン、18
a…鍔部、19…銀蝋付け部、20…金被膜、21…半
田バンプ、22…半田ボール、23…フラックス、24
…組立体、25…ボンディング層、26…ペレット、2
7…電極パッド、28…ワイヤ、29…キャップ、30
…気密封止体(封止体)、31、31A…BGA・IC
(半導体装置)、40…実装基板、41…基板本体、4
2…スルーホール、43…ランド、44…半田付け部、
45…接続端子、46…BGA・ICの実装構造体(半
導体装置の実装構造体)、47…BGA・ICの実装構
造体、48…破断部。
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体ペレットが封止された四角形平盤
形状の封止体の一主面に外部端子群が配置されており、
各外部端子に半田バンプがそれぞれ突設されている半導
体装置において、前記封止体の前記一主面に複数本のピ
ンが互いに離れた位置に突設されていることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項2】 前記ピンの長さは前記半田バンプの高さ
以上に設定されていることを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置。 - 【請求項3】 前記複数本のピンが前記封止体の一主面
の外周辺部に配置されていることを特徴とする請求項1
または2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記複数本のピンが前記封止体の一主面
の中間部に配置されていることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記半導体ペレットのグランド端子およ
び/または電源端子が前記複数本のピンのいずれかに電
気的に接続されていることを特徴とする請求項1、2、
3または4に記載の半導体装置。 - 【請求項6】 半導体ペレットが封止された四角形平盤
形状の封止体の一主面に外部端子群が配置されており、
各外部端子に半田バンプがそれぞれ突設されている半導
体装置の製造方法において、前記封止体の前記一主面に
複数本のピンが互いに離れた位置に突設される工程を備
えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記半田バンプ群が前記外部端子群に突
設される前に、前記複数本のピンが前記封止体の一主面
に突設されることを特徴とする請求項6に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記複数本のピンが前記封止体の一主面
に形成された外部端子のそれぞれに突き当てられて鑞付
けされることを特徴とする請求項6または7に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記封止体に前記半導体ペレットがボン
ディングされる前に、前記複数本のピンおよび前記半田
バンプが前記封止体の一主面に突設されることを特徴と
する請求項6、7または8に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項10】 前記封止体に前記半導体ペレットがボ
ンディングされた後に、前記複数本のピンおよび前記半
田バンプが前記封止体の一主面に突設されることを特徴
とする請求項6、7または8に記載の半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21683199A JP2001044326A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21683199A JP2001044326A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001044326A true JP2001044326A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=16694587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21683199A Pending JP2001044326A (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001044326A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016143796A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | 日本特殊陶業株式会社 | 静電チャック |
WO2018017222A1 (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Intel Corporation | Ball grid array (bga) with anchoring pins |
US10137518B2 (en) | 2015-02-27 | 2018-11-27 | Fujitsu Limited | Semiconductor package, electronic device, and solder mounting method |
CN117038646A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-10 | 之江实验室 | 陶瓷封装结构及其设计方法 |
-
1999
- 1999-07-30 JP JP21683199A patent/JP2001044326A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016143796A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | 日本特殊陶業株式会社 | 静電チャック |
US10137518B2 (en) | 2015-02-27 | 2018-11-27 | Fujitsu Limited | Semiconductor package, electronic device, and solder mounting method |
WO2018017222A1 (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Intel Corporation | Ball grid array (bga) with anchoring pins |
US9953909B2 (en) | 2016-07-18 | 2018-04-24 | Intel Corporation | Ball grid array (BGA) with anchoring pins |
CN117038646A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-10 | 之江实验室 | 陶瓷封装结构及其设计方法 |
CN117038646B (zh) * | 2023-10-08 | 2024-01-26 | 之江实验室 | 陶瓷封装结构及其设计方法 |
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