JPH05114627A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱膨張係数についての基板に対する制限を回
避しつつ、熱膨張係数差に伴う応力による接続端子にお
けるクラックや剥離の発生を防止することができる半導
体装置を提供する。 【構成】 基板２１とペレット１１との間に軟質の応力
吸収部材４１を介設し、この応力吸収部材４１に植設さ
れたワイヤ４３の両側にペレット１１との接続端子３
４、および基板２１との接続端子４５をそれぞれ形成す
る。 【効果】 基板２１の構成材料とペレット１１の構成材
料との膨張係数差に基づく熱的変動時における基板２１
とペレット１１との変形量の差を、軟質の応力吸収部材
４１の弾性変形によって吸収することができる。このた
め、その変形量差によって接続端子３４、４５に作用す
る応力を抑止ないしは抑制することができ、その結果、
接続端子３４、４５における剥離やクラックの発生を未
然に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、特に、半
導体ペレット（以下、ペレットまたはチップという。）
がフリップチップ方式により絶縁基板（以下、単に基板
という。）にボンディングされている半導体装置に関
し、例えば、集積回路が作り込まれたペレットが基板上
にコントロールド・コラップス・リフロー・ボンディン
グ（以下、ＣＣＢという。）により機械的かつ電気的に
接続されている半導体装置に利用して有効な技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】フリップチップ法とは、チップを裏返し
にしてその表面または基板に形成された接続端子を用い
てボンディングする、いわゆるフェイスダウンボンディ
ングすることから与えられた呼称である。フリップチッ
プ法には形成するその接続端子の形態によって、チップ
に金属ボールをつけるボール方式、アルミニウムあるい
は銀合金により突起電極をつけるバンプ方式、あるいは
基板にペデスタルをつけるペデスタル方式等がある。

【０００３】ボール方式によるフリップチップの構造の
特徴は、相当厚い低融点ガラスをチップの保護膜として
いることと、電極接続用のバンプ（突起電極、Ｂｕｍ
ｐ）がＮｉとＡｕメッキされたＣｕボールの表面を被覆
したはんだ（Ｐｂ−Ｓｎ）から形成されていることにあ
る。製法はまず、Ａｌ電極を形成した従来のプレーナ素
子の表面を保護用ガラスで被覆する。次いで、電極部の
ガラス膜を除去し、Ｃｒ−Ｃｕ−Ａｕの多層金属で電極
下地を形成し、この上にＮｉとＡｕのメッキしたＣｕボ
ールをおいてはんだにて溶着したバンプを形成する。こ
の方法は、Ｃｕボールを介して接続するので、電極数の
多いチップに対しては不向きである。

【０００４】そこで、この方式の改良形に、同じくコン
トロールド・コラップス・リフローチップがある。これ
は、前記方式のＣｕボールに代えて、Ｓｎ−Ｐｂを用い
て半球状のバンプを形成したものである。バンプはバリ
ヤ金属（Ｃｒ−Ｃｕ−Ａｕ）を介してＡｌパッド上に形
成されている。ボンディングにあたってはんだの流れす
ぎを防止するため、内部配線と接続しないパッドを持っ
たチップも考え出されている。

【０００５】ＡｌあるいはＡｇ−Ｓｎバンプによるフリ
ップチップは、Ａｌ、Ａｇ合金は加工がし易いことや、
ボンディング条件が得やすいことなどの点から用いられ
ている。製法は内部配線を形成したウエハにガラス膜あ
るいはＳｉＯ₂ 膜を被覆し、ホトレジスト技術で電極用
窓をあけるまでは前記ボール方式と同様である。次に、
ＣｒあるいはＴｉを接着用金属として薄く蒸着した後、
バンプ金属を付着し、バンプ部分を残してエッチング除
去して形成する。バンプ金属の付着厚は、エッチング歩
留りとボンディング性とのかねあいで決められ、一般に
は２５μｍ程度である。また、バンプの大きさはチップ
寸法で制限される。Ａｌ、Ａｇ−Ｓｎの代わりにはんだ
を用いたフリップチップもある。

【０００６】なお、フリップチップ技術を述べてある例
としては、株式会社工業調査会発行「ＩＣ化実装技術」
昭和５５年１月１５日発行 Ｐ８１、Ｐ１０３〜Ｐ１０
５、がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のフリッ
プチップ方式による半導体装置においては、ペレットと
基板との熱膨張係数の差に基づいて接続端子部分に繰り
返しの応力が作用するため、ペレットの基板へのボンデ
ィング時や、半導体装置の環境試験時や稼働時における
温度サイクルによって、接続端子部分に剥離やクラック
が発生するという問題点がある。

【０００８】そこで、熱膨張係数差による熱応力を緩和
するために、基板の熱膨張係数をペレットの熱膨張係数
に可及的に合わせる工夫がなされている。この解決手段
による場合には、基板の選定条件が熱膨張係数によって
確定されるため、熱伝導率や絶縁性能、誘電率、配線と
の密着性、吸湿性等々の熱膨張係数以外の他の物性が優
れている材料を基板形成材料として使用することができ
ないという問題点がある。

【０００９】本発明の目的は、熱膨張係数についての基
板に対する制限を回避しつつ、熱膨張係数差に伴う応力
による接続端子におけるクラックや剥離の発生を防止す
ることができる半導体装置を提供することにある。

【００１０】なお、バンプを有するペレットを実装基板
に実装する実装技術として、実装基板に異方導電性フイ
ルムを接合し、この異方導電性フイルム上のにペレット
をバンプ群を当接させて載せるとともに、光硬化形の接
着材の収縮により各バンプを異方導電性フイルムに押接
させることにより、ペレットを実装基板に各バンプおよ
び異方導電性フイルムによる電気経路を通じて電気的に
接続する技術が、提案されている。

【００１１】しかし、この異方導電性フイルムが使用さ
れた半導体装置においては、ペレットと基板との電気的
接続は各バンプと異方導電性フイルムとの接触により確
保されることになるため、接続の信頼性が低く、しか
も、電極間ピッチは異方導電性フイルムの性能に制約さ
れるという問題点がある。

【００１２】本発明の第２の目的は、ペレットと基板と
を確実に電気的に接続することができるとともに、電極
間ピッチを小さく設定することができる半導体装置を提
供することにある。

【００１３】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。

【００１４】

【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。

【００１５】すなわち、電子回路が作り込まれた半導体
ペレットが、絶縁基板に接続端子を介して電気的に接続
されている半導体装置において、前記半導体ペレットと
絶縁基板との間に応力吸収部材が介設されており、この
応力吸収部材は弾性率の小さい材料が用いられて平板形
状に形成された本体に、導電性材料が用いられて形成さ
れた導通部材が複数本、互いに絶縁されて厚さ方向に植
設されており、この応力吸収部材における各導通部材の
一端には前記接続端子が、その他端には前記絶縁基板の
電気配線がそれぞれ電気的に接続されていることを特徴
とする。

【００１６】

【作用】前記した手段によれば、半導体ペレットと絶縁
基板との間に応力吸収部材が介設されているため、半導
体ペレットと基板との熱膨張係数差によって発生する機
械的応力は、応力吸収部材における変形によって吸収さ
れる。この応力吸収部材による変形吸収作用によって、
半導体ペレットと基板との熱膨張係数差に基づいて発生
した応力が接続端子へ集中するのを防止することができ
るため、接続端子に剥離やクラックが発生するのを未然
に防止することができる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例である半導体装置を
示す拡大部分断面図、図２（ａ）、（ｂ）はそれに使用
されている半導体ペレットを示す斜視図および拡大部分
断面図、図３（ａ）、（ｂ）は図１の半導体装置に使用
されている基板を示す一部切断斜視図および拡大部分断
面図、図４は図１の半導体装置に使用されている応力吸
収部材を示す一部切断斜視図、図５はペレットと応力吸
収部材との組立体を示す正面断面図、図６（ａ）、
（ｂ）は応力発生防止作用を説明するための各説明図で
ある。

【００１８】本実施例において、本発明に係る半導体装
置は、集積回路が作り込まれた半導体ペレットとしての
シリコンペレット（以下、ペレットという。）１１が、
コンピュータモジュール基板（以下、基板という。）２
１に応力吸収部材４１を介して電気的に接続されている
とともに、ペレット１１の各電極パッドは応力吸収部材
４１の各導通部材４３にＣＣＢによって形成された複数
個の接続端子３４により機械的かつ電気的に接続されて
いるものとして構成されている。この半導体装置の最大
の特徴は、ペレット１１と基板２１との間に応力吸収部
材４１が介設されている点にある。

【００１９】そして、この半導体装置は、次のような製
造方法により製造されている。以下、この半導体装置の
製造方法を説明する。この説明により、前記半導体装置
についての構成の詳細が明らかにされる。

【００２０】本実施例においては、図２に示されている
ペレット１１が使用され、ペレット１１の接続側主面に
は接続端子３４を形成するためのバンプ１２が複数個、
所定の間隔を置いてアレー状に配列されて形成されてい
る。ペレットおよびバンプの製造作業は、半導体装置の
製造工程における所謂前工程において、ウエハの形態で
実施される。以下、バンプ１２の形成工程を主体にし
て、ペレットの製造工程を簡単に説明する。

【００２１】所謂、半導体装置の製造工程における前工
程においては、ウエハの形態で、所望の集積回路（図示
せず）が各ペレット１１に対応するように作り込まれ
る。次いで、電気配線形成工程において、集積回路の絶
縁膜１３上には電気配線１４が形成される。この電気配
線１４の形成作業はアルミニウムが用いられて、スパッ
タリングや蒸着等の適当な薄膜形成処理およびリソグラ
フィー処理により実施される。電気配線１４上にはパッ
シベーション膜１５が被着される。通例、このパッシベ
ーション膜１５はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の
硬質の絶縁膜により構成されている。

【００２２】このパッシベーション膜１５にはスルーホ
ール１６が複数個（本実施例においては、９個が便宜上
図示されているが、実際には６４０個等の多数個が配列
される。）が、互いに間隔を置かれた所定の箇所に配列
されてそれぞれ開設される。開設された各スルーホール
１６の底面には所定の電気配線１４が露出されており、
したがって、スルーホール１６により電極パッド１６Ａ
が実質的に構成されている。このスルーホール１６の開
設作業は、リソグラフィー処理により選択的に実施され
る。

【００２３】その後、バンプ形成工程において、薄膜形
成処理およびリソグラフィー処理等が用いられて、ペレ
ット１１の各スルーホール１６にはバンプ１２が各電極
パッド１６Ａ、すなわち、電気配線１４に電気的に接続
するようにそれぞれ形成される。例えば、バンプ１２は
クロムから成る第１下地層１７と、銅から成る第２下地
層１８と、金から成る第３下地層１９と、はんだ材料
（Ｓｎ−Ｐｂ）から成る本体２０とから構成されてい
る。本実施例において、本体２０は、Ｓｎ：Ｐｂが、
８：２、である高温用のはんだ材料が用いられて、直径
が約１００μｍの半球形状に形成されている。

【００２４】以上のようにして、ペレット１１およびバ
ンプ１２が形成されたウエハは、ダイシング工程におい
て各ペレット１１にそれぞれ分割される。ダイシングさ
れた後のペレット１１は、後記する基板２１上のペレッ
ト搭載領域に対応する微小な平板形状に形成されてい
る。例えば、ペレット１１は１５ｍｍ×１５ｍｍの正方
形の平板形状に形成される。

【００２５】他方、本実施例においては、図３に示され
ている基板２１が使用されている。次に、基板２１の構
成について説明する。

【００２６】基板２１はアルミナセラミックが用いられ
て形成されたベース２２を備えており、ベース２２はコ
ンピュータモジュール基板として供され得るように適当
な強度および大きさを有する四角形のボード形状に形成
されている。本実施例において、ベース２２の構成材料
としてはアルミナセラミックを用いたが、これに限ら
ず、炭化シリコンや、ムライト、窒化アルミニウム等の
セラミック、さらには、エポキシ樹脂等々の絶縁材料を
用いることができる。

【００２７】ベース２２上には第１絶縁層２３が積層さ
れており、この第１絶縁層２３はポリイミド樹脂が用い
られてフィルム状に形成されている。この第１絶縁層２
３上には第１電気配線（以下、第１配線という。）２４
が所望の形状にパターニングされて配線されている。本
実施例において、第１配線２４は、第１絶縁層２３上に
銅箔が密着金属としてチタンが用いられて接合され、リ
ソグラフィー処理により選択的にパターニングされるこ
とにより形成されている。

【００２８】また、第１絶縁層２３上には第２絶縁層２
５が積層されており、この第２絶縁層２５は第１絶縁層
２３と同様、ポリイミド樹脂が用いられてフィルム状に
形成されている。この第２絶縁層２５上には第２電気配
線（以下、第２配線という。）２６が所望の形状にパタ
ーニングされて配線されている。この第２配線２６は、
第１配線２４と同様に形成されている。

【００２９】さらに、第２絶縁層２５にはスルーホール
２７が複数本、リソグラフィー処理により開設されてお
り、各スルーホール２７は第１配線２４の所定の電極部
分をそれぞれ露出するようになっている。各スルーホー
ル２７にはスルーホール導体２８が第１配線２４と同種
の導電材料が用いられて、蒸着法やスパッタリング法、
めっき法等の適当な手段によりそれぞれ充填されてい
る。そして、各スルーホール導体２８は一端（以下、下
端とする。）が第１配線２４の各電極部に電気的に接続
された状態になっているとともに、上端が第２絶縁層２
５上に露出した状態になっている。

【００３０】第２絶縁層２５上には保護絶縁層２９が積
層されており、この保護絶縁層２９は横弾性率の小さい
絶縁材料の一例であるポリイミド樹脂が用いられて、比
較的厚く形成されている。ちなみに、本実施例におい
て、保護絶縁層２９は厚さが、約２００μｍ、に逐次積
層方法によって形成されている。

【００３１】保護絶縁層２９には第２のスルーホール３
０が複数本、リソグラフィー処理により開設されてお
り、各第２スルーホール３０は、第１配線２４の各スル
ーホール導体２８、および、第２配線２６の所定の電極
部分をそれぞれ露出するようになっている。各第２スル
ーホール３０には第２のスルーホール導体３１が各配線
２４、２６と同種の材料が用いられて、蒸着法やスパッ
タリング法、めっき法等の適当な手段により充填されて
いる。そして、各スルーホール導体３１は、下端が各第
１スルーホール導体２８および第２配線２６の各電極に
電気的にそれぞれ接続された状態になっているととも
に、上端が保護絶縁層２９上に露出した状態になってい
る。

【００３２】各第２スルーホール導体３１の上端部には
ＣＣＢ用のパッド３２がそれぞれ形成されている。この
各パッド３２上には後記する応力吸収部材とのはんだ付
けを確保するための各ペデスタル３３がそれぞれ形成さ
れている。このペデスタル３３は、Ｓｎ：Ｐｂが、６：
４、の低温用のはんだ材料が用いられて形成されてい
る。そして、各パッド３２は前記ペレット１１における
各バンプ１２と対応するように配列されているととも
に、この配列群が基板２１に搭載されるペレット１１の
個数分、配置されている。本実施例において、パッド３
２群は、バンプ１２間距離で１５ｍｍ角のペレット１１
を、ペレット１１の配置ピッチが、１２ｍｍになるよう
に配置されている。

【００３３】また、本実施例においては、図４に示され
ている応力吸収部材４１が使用されている。次に、応力
吸収部材の構成について説明する。

【００３４】応力吸収部材４１は弾性率が小さい絶縁材
料の一例である軟質のシリコーンゴムが用いられて形成
された本体４２を備えており、本体４２はペレット１１
と略等しい大きさを有する正方形の平盤形状に形成され
ている。この本体４２の厚さは、実装形態の観点からは
薄い方がよいが、後述する応力吸収作用の観点からは厚
い方がよい。したがって、この本体４２の厚さは後述す
る応力吸収作用を充分に確保し得る範囲で、最も薄く設
定することが望ましい。

【００３５】応力吸収部材本体４２には導通部材として
のワイヤ４３が複数本、厚さ方向に延在するように植設
されている。ワイヤ４３群のピッチはペレット１１のバ
ンプ１２および基板２１のパッド３２に対応するように
設定されている。また、ワイヤ４３は導電性材料の一例
である金が用いられて形成されており、その太さはバン
プ１２の直径と略等しく設定されている。ワイヤ４３の
先端部は、沃素１０ｇ、沃素アンモニウム４０ｇ、エタ
ノール１００ｌ、純水４００ｍｌの混合溶液で、２５℃
において約１０秒間、エッチング処理されている。

【００３６】なお、ワイヤ４３が本体４２に植設されて
成る応力吸収部材４１を製造する具体的方法としては、
例えば、シリコーンゴムによる本体４２の成形時にワイ
ヤ４３群をインサート成形し、その後、インサートされ
たワイヤ４３群ごと本体４２を所定の厚さに大きさに切
断する方法、がある。

【００３７】また、導通部材が本体に植設されて成る応
力吸収部材を製造する方法としては、例えば、本体にス
ルーホールをリソグラフィー処理やレーザ加工等の適当
な手段によって開設し、その後、開設されたスルーホー
ルに金等の導電材料を蒸着やめっき処理等の適当な手段
によって充填することにより、導通部材を形成する方
法、がある。

【００３８】以上のようにして製造された応力吸収部材
４１には、ＣＣＢ工程において、前記構成に係るペレッ
ト１１が図５に示されているようにギャングボンディン
グされる。すなわち、予備はんだ処理が施された各ワイ
ヤ４３に各バンプ１２がそれぞれ整合するフェイスダウ
ンの状態で、ペレット１１が応力吸収部材４１に位置合
わせされるとともに、仮接着される。

【００３９】この後、適当なリフロー処理により、各バ
ンプ１２のはんだ本体２０がそれぞれ溶融されることに
より、各接続端子３４が図５に示されているようにそれ
ぞれ同時に形成される。このとき、はんだ本体２０は高
温用はんだ材料によって形成されているため、比較的高
温の熱処理が実施される。この接続端子３４群により、
各ペレット１１は応力吸収部材４１に機械的に接続され
た状態になるとともに、その集積回路が接続端子３４を
介して各ワイヤ４３にそれぞれ電気的に接続された状態
になる。このようにして、図５に示されているペレット
と応力吸収部材との組立体４４が製造されたことにな
る。

【００４０】このようにして製造された組立体４４は、
ＣＣＢ工程において、前記構成に係る基板２１に図１に
示されているようにギャングボンディングされる。すな
わち、応力吸収部材４１の各ワイヤ４３の下端面が基板
２１の各ペデスタル３３にそれぞれ整合するフェイスダ
ウン状態で、各組立体４４が基板２１の各パッド３２群
列に位置合わせされるとともに、仮接着される。

【００４１】この後、適当なリフロー処理により各ペデ
スタル３３がそれぞれ溶融されることにより、各接続端
子４５が図１に示されているようにそれぞれ同時に形成
される。このとき、ペデスタル３３は低温用のはんだ材
料によって形成されているため、比較的低温の熱処理が
実施される。したがって、高温用はんだ材料によって先
にはんだ付けされた第１の接続端子３４が、後のはんだ
付け処理によって溶融することはない。

【００４２】この第２の接続端子４５群の形成により、
各ペレット１１は応力吸収部材４１が介設された状態
で、基板２１に機械的に接続された状態になるととも
に、その集積回路が第１接続端子３４、ワイヤ４３、第
２接続端子４５およびスルーホール導体３１、２８を介
して基板２１の第１配線２４および第２配線２６に電気
的に接続された状態になる。このようにして、図１に示
されている半導体装置が製造されたことになる。

【００４３】次に作用を説明する。シリコンとアルミナ
セラミックとは熱膨張係数が異なる。すなわち、シリコ
ンの熱膨張係数は、約３．５〜４．０×１０^-6（１／°
Ｋ）、アルミナセラミックの熱膨張係数は、約７．２×
１０^-6（１／°Ｋ）である。また、低熱膨張性のポリイ
ミド絶縁層の熱膨張係数は３．５〜５．０×１０^-6（１
／°Ｋ）、銅配線の熱膨張係数は、１７×１０^-6（１／
°Ｋ）である。そして、本実施例における基板２１の熱
膨張係数は、これらの合成値になり、アルミナセラミッ
ク製のベース２２の熱膨張係数と略等しくなる。

【００４４】このため、ペレット１１と基板２１とが接
続端子３４により剛構造的に結合されていると、ＣＣＢ
時、さらには、半導体装置の稼働時等において、大きな
熱的変動が作用した際、ペレット１１と基板２１との間
の膨張変形量および収縮変形量に大きな差が発生するこ
とにより、接続端子３４に応力が加わり、接続端子３４
に剥離や亀裂が発生するという問題点があることが、本
発明者によって明らかにされた。特に、ペレットサイズ
が１０ｍｍ□以上と大きくなった場合に、剥離や亀裂の
発生が顕著になる傾向がある。

【００４５】図６（ａ）はこの剥離や亀裂発生のメカニ
ズムを説明するための説明図であり、ペレット１１が基
板２１にはんだバンプが用いられて形成された接続端子
３５により剛構造的に結合されている従来例の状態が示
されている。

【００４６】図６（ａ）に示されているように、例え
ば、ＣＣＢ時におけるペレット１１の膨張位置と、基板
２１の膨張位置とは、常温まで下がると、熱膨張係数の
違いからそれぞれの収縮位置になろうとする。この時、
ペレット１１と基板２１との収縮差分が互いに影響し合
って、歪が発生し、応力がはんだバンプによる従来の接
続端子３５に作用する。

【００４７】今、ペレット１１が変形せず、基板２１が
変形した場合を考える。基板２１だけに変形が発生する
ということは、変形に対応（比例）する応力が発生す
る。その応力は不正な機械力として接続端子３５に加わ
り、それに相当する歪が接続端子３５に発生する。

【００４８】図６（ａ）に接続端子３５における応力発
生状況が示されている。分かり易くするために、ペレッ
ト１１は変形しないものとする。図６（ａ）からも理解
されるように、ペレット１１の周辺部に位置する各接続
端子３５において大きな応力が発生する。

【００４９】ところが、従来のはんだバンプによる接続
端子３５はペレット１１の剛性の影響により基板２１の
変形に追従しきれないため、各接続端子３５は応力が接
続端子３５自体の強度や弾性変形、およびパッド３２と
の接着限界を越えると、クラックや剥離が生ずる。

【００５０】以上の原理に対して、本実施例において
は、図１に示されているように、ペレット１１と基板２
１との間には、シリコーンゴムを用いられて形成された
軟質の本体４２が基礎になった応力吸収部材４１が介設
されているため、熱的変動時における熱膨張係数差によ
るペレット１１と基板２１との変形量の差が応力吸収部
材本体４２における弾性変形によって吸収される。その
結果、各接続端子３４の剥離やクラックの発生が防止さ
れる。

【００５１】すなわち、ＣＣＢ時、ペレット１１と基板
２１との熱膨張係数差から基板２１は、図６（ｂ）に示
されているように、ペレット１１に比べて大きく膨張変
形する。しかし、本実施例においては、ペレット１１が
軟質のシリコーンゴムから成る応力吸収部材本体４２の
上にボンディングされているため、図６（ｂ）に示され
ているように、応力吸収部材４１全体が軟質のシリコー
ンゴムから成る本体４２の弾性変形によって大きく変形
することにより、ペレット１１と基板２１との間の変形
の相違分を吸収することになる。

【００５２】このようにして応力吸収部材４１がペレッ
ト１１と基板２１との変形の相違分を吸収するように弾
性変形するため、ペレット１１と基板２１との間にそれ
ぞれ形成された接続端子３４および４５には、これら接
続端子３４および４５の強度や弾性変形限界、接着限界
を越える応力が作用することはない。その結果、これら
の接続端子３４および４５に剥離やクラックが応力によ
って発生する現象は未然に防止されたことになる。

【００５３】なお、本実施例に係る半導体装置につい
て、温度サイクル周期が、１サイクル／時間、温度範囲
が、−５０℃〜１００℃の温度サイクル試験を実施した
ところ、１０００サイクル後においても、応力吸収部材
４１の両側の各接続端子３４および４５における熱疲労
による断線は発生していなかった。

【００５４】前記実施例によれば次の効果が得られる。 基板とペレットとの間に軟質の応力吸収部材を介設
し、この応力吸収部材に植設されたワイヤの両側にペレ
ットとの接続端子、および、基板との接続端子をそれぞ
れ形成することにより、アルミナセラミックとシリコン
との熱膨張係数差に基づく熱的変動時における基板とペ
レットとの変形量の差を、軟質の応力吸収部材の弾性変
形によって吸収することができるため、その変形量差に
よって接続端子に作用する応力を抑止ないしは抑制する
ことができ、その結果、ＣＣＢによって形成された接続
端子における剥離やクラックの発生を未然に防止するこ
とができる。

【００５５】 ＣＣＢによる接続端子における剥離や
クラックの発生を防止することにより、ＣＣＢによる半
導体装置の歩留りを高めることができるとともに、その
品質および信頼性を高めることができる。

【００５６】 軟質の応力吸収部材本体をシリコーン
ゴムを使用して形成することにより、コストアップを小
さく抑制することができるとともに、弾性限界がきわめ
て大きい応力吸収部材を構成することができる。

【００５７】図７は本発明の他の実施例である半導体装
置を示す拡大部分断面図、図８は（ａ）、（ｂ）はそれ
に使用されているペレットを示す斜視図および拡大部分
断面図、図９（ａ）、（ｂ）は同じく基板を示す一部切
断斜視図および拡大部分断面図、図１０は同じく応力吸
収部材を示す一部切断斜視図、図１１はペレットと応力
吸収部材との組立体を示す正面断面図である。

【００５８】本実施例２に係る半導体装置が前記実施例
１の半導体装置と異なる点は、ペレット１１Ａと応力吸
収部材４１Ａとの間、および、基板２１Ａと応力吸収部
材４１Ａとの間が、光硬化性絶縁樹脂層５１および５２
によってそれぞれ接合されている点、にある。

【００５９】そして、この半導体装置は、次のような製
造方法により製造されている。以下、この半導体装置の
製造方法を説明する。この説明により、前記半導体装置
についての構成の詳細が明らかにされる。

【００６０】本実施例においては、図８に示されている
ペレット１１Ａが使用される。このペレット１１Ａが前
記実施例１のペレット１１と異なる点は、バンプ１２Ａ
の本体２０Ａが円板形状に形成されている点にある。

【００６１】また、本実施例においては、図９に示され
ている基板２１Ａが使用される。この基板２１Ａが前記
実施例１の基板２１と異なる点は、パッド３２上のペデ
スタル３３が廃止されている点、および、基板２１Ａが
配線２４、２６、スルーホール導体２８、３１およびパ
ッド３２を除いて、全体的に光を透過し得るように構成
されている点にある。

【００６２】さらに、本実施例においては、図１０に示
されている応力吸収部材４１Ａが使用される。この応力
吸収部材４１Ａが前記実施例１の応力吸収部材４１と異
なる点は、ワイヤ４３Ａの両端が本体４２の上下面から
それぞれ突設されている点、および、本体４２が光を透
過し得るように構成されている点にある。

【００６３】このように構成されている応力吸収部材４
１Ａには、前記構成に係るペレット１１Ａが図１１に示
されているように光硬化性絶縁樹脂層５１により接合さ
れる。すなわち、各ワイヤ４３Ａに各バンプ１２Ａがそ
れぞれ整合するフェイスダウンの状態で、ペレット１１
Ａが応力吸収部材４１Ａに位置合わせされるとともに、
ペレット１１Ａと応力吸収部材４１Ａとの合わせ面間に
光硬化性の絶縁樹脂が充填されて、仮接着される。

【００６４】この後、応力吸収部材４１Ａ側から光が照
射されることにより、ペレット１１Ａと応力吸収部材４
１Ａとの間に充填された絶縁樹脂が硬化されて樹脂層５
１が形成される。この樹脂層５１は硬化することによっ
て収縮するため、その収縮力により、樹脂層５１の両側
に接着されたペレット１１Ａと応力吸収部材４１Ａとは
互いに接近されながら接合されることになる。したがっ
て、この接合状態において、応力吸収部材４１Ａのワイ
ヤ４３Ａの突出端面はペレット１１Ａの電極パッド１６
Ａに強力に押接された状態になる。つまり、ワイヤ４３
Ａの突出端部は、ペレット１１Ａの電極パッド１６Ａと
電気的に接続した接続端子３４Ａを実質的に構成する状
態になる。

【００６５】このようにして製造されたペレットと応力
吸収部材との組立体４４Ａは、図７に示されているよう
に、前記構成に係る基板２１Ａに第２の光硬化性絶縁樹
脂層５２により接合される。すなわち、応力吸収部材４
１Ａの各ワイヤ４３Ａの突出部端面が基板２１Ａの各パ
ッド３２にそれぞれ整合するフェイスダウン状態で、各
組立体４４Ａが基板２１Ａの各パッド群列に位置合わせ
されるとともに、基板２１と応力吸収部材４１Ａとの合
わせ面間に光硬化性の絶縁樹脂が充填されて、仮接着さ
れる。

【００６６】この後、基板２１側から光が照射されるこ
とにより、基板２１と応力吸収部材４１Ａとの間に充填
された絶縁樹脂が硬化されて第２の樹脂層５２が形成さ
れる。この樹脂層５２は硬化することによって収縮する
ため、その収縮力により、基板２１と応力吸収部材４１
Ａとは互いに接近されながら接合されることになる。し
たがって、この接合状態において、応力吸収部材４１Ａ
のワイヤ４３Ａの突出端面は基板２１Ａのパッド３２に
強力に押接された状態になる。つまり、ワイヤ４３Ａの
突出端部は、基板２１Ａのパッド３２に電気的に接続し
た接続端子４５Ａを実質的に構成する状態になる。

【００６７】以上のようにして、図７に示されている半
導体装置が製造されたことになる。この半導体装置は、
ペレット１１Ａと基板２１Ａとの間に軟質の応力吸収部
材４１Ａが介設されているため、前記実施例１と同様の
作用および効果が奏されることになる。

【００６８】図１２は本発明の実施例３である半導体装
置を示す拡大部分断面図である。

【００６９】本実施例３が前記実施例１と異なる点は、
応力吸収部材４１Ｂにおけるワイヤ４３Ｂの基板２１Ｂ
側端部４５Ｂが長く突出されており、この突出端部４５
Ｂが基板２１Ｂに形成された挿入口３６に挿入されてパ
ッド３２Ｂに電気的に接続されている点にある。

【００７０】本実施例３においても、ペレット１１Ｂと
基板２１Ｂとの間に軟質の応力吸収部材４１Ｂが介設さ
れているため、前記実施例１と同様の作用および効果が
奏されることになる。

【００７１】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。

【００７２】例えば、軟質の応力吸収部材本体を形成す
るための弾性率の小さい材料としては、シリコーンゴム
を使用するに限らず、軟質のエポキシ樹脂やポリイミド
樹脂等を使用してもよい。

【００７３】応力吸収部材の導通部材を形成するための
材料としては、金を用いるに限らず、銅、アルミニウ
ム、銀、パラジウム、白金およびその合金等の導電材料
を用いてもよい。

【００７４】電気配線層は、２層に形成するに限らず、
１層に形成してもよいし、３層以上に形成してもよい。

【００７５】ペレットを応力吸収部材に、また、応力吸
収部材を基板にフリップチップボンディングする方法と
しては、ＣＣＢ法を使用するに限らず、他のフリップチ
ップ法を使用してもよい。

【００７６】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コンピ
ュータのモジュールに使用される半導体装置に適用した
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、ペレットが基板にフリップチップ法によりボンディ
ングされる半導体装置全般に適用することができる。特
に、本発明は、ペレットと基板との熱膨張係数の差が大
きく、しかも、ペレットサイズが大きい場合に適用し
て、優れた効果が得られる。

【００７７】

【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。

【００７８】基板とペレットとの間に弾性率の小さい応
力吸収部材を介設し、この応力吸収部材に植設されたワ
イヤの両側にペレットとの接続端子、および基板との接
続端子をそれぞれ形成することにより、基板の構成材料
とペレットの構成材料との膨張係数差に基づく熱的変動
時における基板とペレットとの変形量の差を、軟質の応
力吸収部材の弾性変形によって吸収することができるた
め、その変形量差によって接続端子に作用する応力を抑
止ないしは抑制することができ、その結果、接続端子に
おける剥離やクラックの発生を未然に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である半導体装置を示す拡大
部分断面図である。

【図２】それに使用されている半導体ペレットを示す斜
視図および拡大部分断面図である。

【図３】同じく基板を示す一部切断斜視図および拡大部
分断面図である。

【図４】同じく応力吸収部材を示す一部切断斜視図であ
る。

【図５】ペレットと応力吸収部材との組立体を示す正面
断面図である。

【図６】応力発生防止作用を説明するための各説明図で
ある。

【図７】本発明の他の実施例である半導体装置を示す拡
大部分断面図である。

【図８】それに使用されている半導体ペレットを示す斜
視図および拡大部分断面図である。

【図９】同じく基板を示す一部切断斜視図および拡大部
分断面図である。

【図１０】同じく応力吸収部材を示す一部切断斜視図で
ある。

【図１１】ペレットと応力吸収部材との組立体を示す正
面断面図である。

【図１２】本発明の実施例３である半導体装置を示す拡
大部分断面図である。

【符合の説明】

１１、１１Ａ…ペレット、１２、１２Ａ…バンプ、１３
…絶縁膜、１４…電気配線、１５…パッシベーション
膜、１６…スルーホール、１６Ａ…電極パッド、１７…
第１下地層、１８…第２下地層、１９…第３下地層、２
０、２０Ａ…バンプ本体、２１、２１Ａ、２１Ｂ…基
板、２２…ベース、２３…第１絶縁層、２４…第１電気
配線（第１配線）、２５…第２絶縁層、２６…第２電気
配線（第２配線）、２７…スルーホール、２８…スルー
ホール導体、２９…保護絶縁層、３０…第２のスルーホ
ール、３１…スルーホール導体、３２、３２Ｂ…パッ
ド、３３…ペデスタル、３４、３４Ａ…接続端子、３５
…従来のはんだバンプによる接続端子、４１、４１Ａ、
４１Ｂ…応力吸収部材、４２、４２Ａ、４２Ｂ…軟質の
本体、４３、４３Ａ、４３Ｂ…ワイヤ（導通部材）、４
４、４４Ａ…ペレットと応力吸収部材の組立体、４５、
４５Ａ、４５Ｂ…接続端子、５１、５２…光硬化性絶縁
樹脂層。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子回路が作り込まれた半導体ペレット
   が、絶縁基板に接続端子を介して電気的に接続されてい
   る半導体装置において、 前記半導体ペレットと絶縁基板との間に応力吸収部材が
   介設されており、 この応力吸収部材は弾性率の小さい材料が用いられて平
   板形状に形成された本体に、導電性材料が用いられて形
   成された導通部材が複数本、互いに絶縁されて厚さ方向
   に植設されており、 この応力吸収部材における各導通部材の一端には前記接
   続端子が、その他端には前記絶縁基板の電気配線がそれ
   ぞれ電気的に接続されていることを特徴とする半導体装
   置。
2. 【請求項２】 前記接続端子は、前記半導体ペレットの
   電極パッドに導電性材料が用いられて突設されているバ
   ンプが前記応力吸収部材の導通部材にはんだ付けされる
   ことにより形成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。
3. 【請求項３】 前記半導体ペレットと応力吸収部材との
   間、および、前記絶縁基板と応力吸収部材との間が、光
   硬化性絶縁樹脂によってそれぞれ接合されていることを
   特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記応力吸収部材の導通部材が、絶縁基
   板に介設されたスルーホールに挿入されて電気配線に接
   続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。