JP6962095B2 - Electronics and joining methods - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子と回路基板の接合技術に関するものであり、特に、接合部の信頼性を向上する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for joining a semiconductor element and a circuit board, and more particularly to a technique for improving the reliability of a joined portion.
電子装置を構成するモジュール部品において、回路基板上に半導体素子をフェイスダウンで実装する構造が広く採用されている。そのような実装構造は、半導体素子の電極にバンプを形成し、対向する回路基板の電極にバンプを接合することで形成される。また、近年、無線通信装置用のモジュール部品においても、高周波信号の伝搬損失の低減等を目的としてフェイスダウンでの実装構造が適用されている。 In module components constituting electronic devices, a structure in which a semiconductor element is mounted face-down on a circuit board is widely adopted. Such a mounting structure is formed by forming bumps on the electrodes of the semiconductor element and joining the bumps to the electrodes of the opposite circuit boards. Further, in recent years, a face-down mounting structure has been applied to module components for wireless communication devices for the purpose of reducing propagation loss of high-frequency signals.
半導体素子を回路基板に実装する際に、接合強度を確保するためには、加熱や加重を十分に行う必要がある。しかし、加熱によって生じる半導体素子と回路基板のCTE(Coefficient of Thermal Expansion)差起因の応力や、実装時の加重は、半導体素子や回路基板に欠陥を生じさせる恐れがある。半導体素子や回路基板の欠陥は、不良や電気特性の劣化を生じさせる。そのため、半導体素子を回路基板に接合した電子装置の信頼性を維持するため、CTE起因の応力や実装時の加重の影響を抑制して安定した接合部を形成できる技術があることが望ましい。そのような、半導体素子を回路基板に接合した電子装置において、安定した接合部を形成する技術としては、例えば、特許文献1のような技術が開示されている。 When mounting a semiconductor element on a circuit board, it is necessary to sufficiently heat and load it in order to secure the bonding strength. However, the stress caused by the CTE (Coefficient of Thermal Expansion) difference between the semiconductor element and the circuit board caused by heating and the load at the time of mounting may cause defects in the semiconductor element and the circuit board. Defects in semiconductor elements and circuit boards cause defects and deterioration of electrical characteristics. Therefore, in order to maintain the reliability of the electronic device in which the semiconductor element is bonded to the circuit board, it is desirable to have a technique capable of forming a stable joint portion by suppressing the influence of stress caused by CTE and the load at the time of mounting. As a technique for forming a stable junction in such an electronic device in which a semiconductor element is bonded to a circuit board, for example, a technique such as Patent Document 1 is disclosed.
特許文献1は、半導体素子をフェイスダウンで回路基板に接合する際に、半導体素子の電極に形成するバンプの成形技術に関するものである。特許文献1では、エッチング処理によって凹凸形状を形成したバンプ用金型を半導体素子のバンプに押し当て、バンプに凹凸を形成している。特許文献1では、バンプの凹凸は、三角形、矩形または台形となるように形成される。特許文献1は、半導体素子をバンプの凹凸部によって回路基板の配線パターンと多点で接合することで、一定の接合度を得ることができるとしている。 Patent Document 1 relates to a technique for forming a bump formed on an electrode of a semiconductor element when the semiconductor element is joined to a circuit board face-down. In Patent Document 1, a bump mold having an uneven shape formed by etching is pressed against a bump of a semiconductor element to form an uneven shape on the bump. In Patent Document 1, the unevenness of the bump is formed to be triangular, rectangular or trapezoidal. Patent Document 1 states that a constant degree of bonding can be obtained by joining a semiconductor element to a wiring pattern of a circuit board at multiple points by means of bump bumps.
しかしながら、特許文献1の技術は次のような点で十分ではない。特許文献1の半導体素子における電極のバンプは、三角形等で形成され、その頂点付近で回路基板の配線パターンと多点で接触して接合される。しかし、特許文献1では、三角形等の頂点で接合されるので、半導体素子のバンプと回路基板の配線パターンとの接触面積は小さい。そのため、半導体素子と回路基板との接合強度が不十分となり、接合部の信頼性が低下する恐れがある。よって、特許文献1の技術は、熱応力や加重の影響を抑制し、接合部の信頼性を向上する技術としては十分ではない。 However, the technique of Patent Document 1 is not sufficient in the following points. The bumps of the electrodes in the semiconductor element of Patent Document 1 are formed of triangles or the like, and are joined in contact with the wiring pattern of the circuit board at multiple points near the vertices thereof. However, in Patent Document 1, since they are joined at vertices such as triangles, the contact area between the bumps of the semiconductor element and the wiring pattern of the circuit board is small. Therefore, the bonding strength between the semiconductor element and the circuit board becomes insufficient, and the reliability of the bonding portion may decrease. Therefore, the technique of Patent Document 1 is not sufficient as a technique for suppressing the influence of thermal stress and weighting and improving the reliability of the joint.
本発明は、上記の課題を解決するため、熱応力や加重の影響を抑制し、接合部の信頼性を向上することができる電子装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an electronic device capable of suppressing the influence of thermal stress and weighting and improving the reliability of a joint portion in order to solve the above problems.
上記の課題を解決するため、本発明の電子装置は、半導体素子と、回路基板と、突起部を備えている。半導体素子は、第1の電極を有する。回路基板、第2の電極を有する。突起部は、第1の電極または第2の電極のいずれか一方の電極に複数、形成され、頂点が連続的に形成された凸部である。また、第1の電極または第2の電極に形成された突起部の先端が、もう一方の電極に接合されている。 In order to solve the above problems, the electronic device of the present invention includes a semiconductor element, a circuit board, and a protrusion. The semiconductor device has a first electrode. It has a circuit board and a second electrode. A plurality of protrusions are formed on either of the first electrode and the second electrode, and the vertices are continuously formed. Further, the tip of the protrusion formed on the first electrode or the second electrode is joined to the other electrode.
本発明の接合方法は、半導体素子上の第1の電極または半導体素子の第1の電極を接合する際に対応する回路基板上の位置にある第2の電極のいずれか一方に、頂点が連続的である複数の凸部を突起部として形成する。本発明の接合方法は、第1の電極または第2の電極に形成された突起部の先端を、もう一方の電極に接合する。 In the bonding method of the present invention, the apex is continuous with either the first electrode on the semiconductor element or the second electrode located at the position on the circuit board corresponding to the bonding of the first electrode of the semiconductor element. A plurality of target convex portions are formed as protrusions. In the joining method of the present invention, the tip of a protrusion formed on the first electrode or the second electrode is joined to the other electrode.
本発明によると、熱応力や加重の影響を抑制し、接合部の信頼性を向上することができる。 According to the present invention, the influence of thermal stress and load can be suppressed, and the reliability of the joint can be improved.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態の電子装置の構成の概要を示す図である。本実施形態の電子装置は、半導体素子1と、回路基板2と、突起部3を備えている。半導体素子1は、第1の電極4を有する。回路基板2は、第2の電極5を有する。突起部3は、第1の電極4または第2の電極5のいずれか一方の電極に複数、形成され、頂点が連続的に形成された凸部である。また、第1の電極4または第2の電極5に形成された突起部3の先端が、もう一方の電極に接合されている。
(First Embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of the electronic device of the present embodiment. The electronic device of this embodiment includes a semiconductor element 1, a
本実施形態の電子装置は、第1の電極4または第2の電極5に連続的に形成されている突起部3の先端がもう一方の電極と接合されている。本実施形態の電子装置は、突起部3の先端で半導体素子1を回路基板2と接合するので熱や応力の印加を抑制して接合を行うことができる。また、突起部3の連続的に形成されている頂点でもう一方の電極と接合しているので接合部の強度の低下を抑制することができる。その結果、本実施形態の電子装置では、熱応力や加重の影響を抑制し、接合部の信頼性を向上することができる。
In the electronic device of the present embodiment, the tip of the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図2は、本実施形態の電子装置の構成の概要を示す図である。また、図3は、本実施形態の電子装置の半導体素子と回路基板の接合部を拡大して示した図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an outline of the configuration of the electronic device of the present embodiment. Further, FIG. 3 is an enlarged view showing a joint portion between the semiconductor element of the electronic device and the circuit board of the present embodiment.
本実施形態の電子装置は、信号処理回路などが形成された半導体素子を回路基板上に実装したモジュールとして構成されている。本実施形態の電子装置は、例えば、高周波信号を処理する無線通信モジュールとして用いられる。 The electronic device of this embodiment is configured as a module in which a semiconductor element on which a signal processing circuit or the like is formed is mounted on a circuit board. The electronic device of this embodiment is used, for example, as a wireless communication module that processes a high frequency signal.
本実施形態の電子装置は、回路基板11と、半導体素子12と、素子電極13と、突起部14と、基板電極15を備えている。
The electronic device of this embodiment includes a
回路基板11は、半導体素子12等が実装され、半導体素子12等で処理される信号の伝送や電源供給を行うプリント配線板である。
The
半導体素子12は、シリコン基板等に回路パターンが形成され、内部の配線と回路基板11とを接続する際に用いる電極である素子電極13が表面に形成されている。
The
素子電極13は、半導体素子12上に形成されて回路基板11の基板電極15と電気的に接続する電極である。素子電極13は、半導体素子12の内部の配線と電気的に接続している電極と、突起部14によって形成されている。また、素子電極13の表面、すなわち、突起部14が形成されている面は、半導体素子12の表面よりも高い位置になるように形成される。そのため、位置ずれが生じた場合には、突起部14の先端が先に接触するので、半導体素子12や回路基板11の損傷を防ぐことができる。半導体素子12の表面より高い位置とは、半導体素子12の裏面、すなわち、素子電極13が形成されていない面を基準として、半導体素子12の裏面に垂直方向の裏面からの距離が長いことをいう。
The
突起部14は、尖鋭形状の頂点が線状に連続的に形成された凸部として形成されている。また、突起部14の尖鋭形状の頂点部分は、基板電極15と接合されている。
The
素子電極13上には、突起部14である凸部と凸部の間の凹部の繰り返し構造が形成されている。本実施形態では、突起部14である凸部と溝の部分は、交互に形成され長辺方向の形状が互いに平行な直線状になるように形成されている。
On the
突起部14である凸部の長辺方向の形状は、直線でなく、曲線状であってもよい。また、素子電極13上の位置ごとに突起部14が形成される方向が異なっていてもよい。例えば、素子電極13の中心部に対して放射状や同心円状に突起部14を形成することで、応力が加えられた際に弱い方向が存在しないので、接合部の信頼性をより向上することができる。また、突起部14が形成される方向が同一の凸部からなるドメインを形成し、ドメイン間で突起部14の長辺方向が異なるように各ドメインを素子電極13上に配置してもよい。また、連続する突起部14ごとに方向がランダムであってもよい。また、同じ直線上の凸部は、所定の長さごとに途切れるように形成されていてもよい。
The shape of the
突起部14は、素子電極13と一体の構造である。素子電極13および突起部14は、例えば、金、銅、インジウムまたは錫を主成分とする金属材料を用いたはんだによって形成されている。
The
基板電極15は、回路基板11上に形成され、回路基板11に形成された配線と、半導体素子12を電気的に接続する電極である。基板電極15は、回路基板11の半導体素子12を実装する位置に、回路基板11の素子電極13と位置が対応するように形成されている。基板電極15は、金、銅またはインジウム等の金属材料やその合金によって形成されている。
The
本実施形態において、半導体素子12を回路基板11に実装する方法について説明する。始めに、半導体素子12の素子電極13に突起部14が形成される。図4乃至図8は、半導体素子12の素子電極13に突起部14を形成する際の各ステップにおける各部位の状態を模式的に示した図である。突起部14は、素子電極13にプレス型20を押し当てることで形成される。
In this embodiment, a method of mounting the
突起部14の形成工程が開始されると図4に示すように、プレス型20を有する装置上に、素子電極13を有する半導体素子12がプレス型20側に表面が向くようにセットされる。図5は、プレス型20のうち1つの素子電極13に対応する部分を拡大して示したものである。図5に示す通り、プレス型20は、基材21と、複数の溝22を備えている。基材21は、ガラス等を用いて形成されている。溝22は、突起部14の尖鋭形状を作る型である。溝22は、基材21にレーザー加工等を施すことによって形成されている。溝22は、プレス型20を半導体素子12に押し当てた際に素子電極13の位置に合うように形成されている。
When the step of forming the
プレス型20を有する装置に半導体素子12がセットされると、図6のように半導体素子12の素子電極13が形成された面にプレス型20が押し当てられる。図7は、素子電極13にプレス型20を押し当てた際の、素子電極13付近を拡大して示したものである。素子電極13にプレス型20を押し当てる際に、突起部14を成形し易いように素子電極13の加熱が行われてもよい。例えば、素子電極13が錫を主成分とするはんだで形成されている場合には、素子電極13の温度がはんだの融点以上になるように加熱し、はんだが溶融した状態で、プレス型20が半導体素子12に押し当てられるようにしてもよい。
When the
プレス型20は、あらかじめ設定された時間、半導体素子12の素子電極13側の面に押し当てられる。あらかじめ設定された時間、押し当てられると、プレス型20は、半導体素子12に押し当てられた位置から退避する。素子電極13を加熱している場合には、加熱を停止した後に冷却を行ってから、プレス型20を退避させてもよい。
The
プレス型20が退避すると、図8に示すように半導体素子12の素子電極13に突起部14が形成された状態となる。
When the
突起部14が形成されると、半導体素子12の回路基板11への実装が行われる。回路基板11と、半導体素子12が実装装置に搬入されると、実装装置内において回路基板11と半導体素子12は、図9に示すように、半導体素子12の表面が回路基板11側を向くフェイスダウンの状態となるようにセットされる。回路基板11と半導体素子12がセットされると、半導体素子12の素子電極13と回路基板11の基板電極15の位置が一致するように、フェイスダウンの半導体素子12の位置合わせが回路基板11上において行われる。
When the
位置合わせが完了すると、半導体素子12の素子電極13と回路基板11の基板電極15が当接した状態で、回路基板11上に半導体素子12が載置された状態となる。半導体素子12の素子電極13と回路基板11の基板電極15を当接させた状態で載置されると、素子電極13に超音波が印加される。超音波が印加させると超音波が集中する突起部14が先端、すなわち、頂点付近が溶融して変形する。超音波の印加が終わると、突起部14が固化し、半導体素子12の素子電極13の突起部14と回路基板11の基板電極15は、接合した状態になる。また、素子電極13に超音波を印加する際に、接合のために加熱や補助的な加圧が行われてもよい。
When the alignment is completed, the
素子電極13の突起部14と基板電極15が接合した状態になると、半導体素子12の回路基板11への実装は、完了する、半導体素子12の回路基板11への実装が完了すると、図3に示すような接合構造を有する図2に示す電子装置が得られる。
When the
本実施形態の電子装置は、半導体素子12の素子電極13に連続的な尖鋭形状の突起を有する突起部14が形成され、半導体素子12が突起部14を介して回路基板11の基板電極15と接合されている。そのため、連続的に形成された突起において実装時の加重を電極内で分散しつつ、突起部14に加重を集中させることができる。そのため、比較的低い荷重で接合を行うことができ、半導体素子12にかかる応力を抑制することができる。
In the electronic device of the present embodiment, a
また、本実施形態の電子装置は、半導体素子12の素子電極13に突起部14を形成して、超音波を加えた際に突起部14の尖鋭形状の部分に超音波を集中させながら、回路基板11の基板電極15と接合することで形成されている。そのため、常温または比較的低温の温度領域で接合を行うことができるので、回路基板11と半導体素子12の間に生じるCTE起因の応力を抑制することができる。そのため、接合部の信頼性が向上し、電子装置の信頼性も向上する。以上より、本実施形態の電子装置では、低加重かつ低温で半導体素子12の回路基板11への実装を行っているので信頼性を向上することができる。
Further, in the electronic device of the present embodiment, a
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図10は、本実施形態の電子装置の構成の概要を示したものである。また、図11は、本実施形態の電子装置の半導体素子と回路基板の接合部を拡大して示した図である。
(Third Embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 10 shows an outline of the configuration of the electronic device of the present embodiment. Further, FIG. 11 is an enlarged view showing a joint portion between the semiconductor element of the electronic device and the circuit board of the present embodiment.
本実施形態の電子装置は、第2の実施形態と同様に、信号処理回路などが形成された半導体素子を回路基板上に実装したモジュールとして構成されている。第2の実施形態の電子装置の接合部は、半導体素子側の素子電極上に突起部を有しているが、本実施形態の電子装置の接合部は、回路基板側の基板電極に突起部を有していることを特徴とする。 Similar to the second embodiment, the electronic device of the present embodiment is configured as a module in which a semiconductor element on which a signal processing circuit or the like is formed is mounted on a circuit board. The joint portion of the electronic device of the second embodiment has a protrusion on the element electrode on the semiconductor element side, but the joint portion of the electronic device of the present embodiment has a protrusion on the substrate electrode on the circuit board side. It is characterized by having.
本実施形態の電子装置は、回路基板31と、半導体素子32と、素子電極33と、基板電極34と、突起部35を備えている。
The electronic device of the present embodiment includes a
本実施形態の回路基板31および半導体素子32の構成と機能は、第2の実施形態の回路基板11および半導体素子12とそれぞれ同様である。
The configurations and functions of the
素子電極33は、半導体素子32上に形成され、回路基板31の基板電極34と電気的に接続する電極である。素子電極13の表面は、平面状に形成されている。素子電極13は、例えば、銅などの金属材料やその合金によって形成されている。
The
基板電極34は、回路基板31上に形成され、回路基板31に形成された配線と、半導体素子32を電気的に接続する電極である。基板電極34は、回路基板31の内部の配線と電気的に接続している電極と、突起部35によって形成されている。基板電極34は、回路基板31の半導体素子32を実装する位置に、半導体素子32の素子電極33と位置が対応するように形成されている。基板電極34のうち回路基板31の内部に接続されている電極は、金、銅またはインジウム等の金属材料やその合金によって形成されている。
The
また、基板電極34の表面、すなわち、突起部35が形成されている面は、回路基板31の表面よりも高い位置になるように形成される。そのため、位置ずれが生じた場合には、突起部35の先端が先に接触するので、回路基板31や半導体素子32の損傷を防ぐことができる。また、回路基板31の表面より高い位置とは、回路基板31の裏面、すなわち、基板電極35が形成されていない面を基準として、回路基板31の裏面に垂直方向の裏面からの距離が長いことをいう。
Further, the surface of the
突起部35、尖鋭形状の頂の部分と溝の部分によって形成されている。頂の部分と溝の部分は、交互に形成されそれぞれ連続的に直線状に形成されている。突起部35は、基板電極34と一体の構造である。突起部35は、例えば、金、銅、インジウムまたは錫を主成分とする金属材料を用いたはんだによって形成されている。
It is formed by a
また、突起部35の凸部の長辺方向の形状は、第2の実施形態と同様に直線でなく、曲線状であってもよい。また、基板電極34上の位置ごとに突起部35が形成される方向が異なっていてもよい。例えば、基板電極34の中心部に対して放射状や同心円状に突起部35を形成することで、応力が加えられた際に弱い方向が存在しないので、接合部の信頼性をより向上することができる。また、突起部35形成される方向が同一の凸部からなるドメインを形成し、ドメイン間で突起部35の長辺方向が異なるように各ドメインを基板電極34に配置してもよい。また、連続する突起部35ごとに方向がランダムであってもよい。また、同じ直線上の凸部は、所定の長さごとに途切れるように形成されていてもよい。
Further, the shape of the
本実施形態の電子装置において、半導体素子32を回路基板31に実装する方法について説明する。
In the electronic device of this embodiment, a method of mounting the
突起部35は、回路基板31の基板電極34にプレス型20を押し当てることで形成される。プレス型20の機能や製造方法は、第2の実施形態と同様である。本実施形態のプレス型20は、回路基板31の基板電極34の位置に合わせて溝22が形成されている。
The
プレス型20を有する装置に回路基板31がセットされると、回路基板31の基板電極34が形成された面にプレス型20が押し当てられる。このとき、第2の実施形態と同様に、突起部35を成形し易いように基板電極34の加熱が行われてもよい。
When the
プレス型20は、あらかじめ設定された時間、回路基板31の基板電極34側の面に押し当てられる。あらかじめ設定された時間、押し当てられると、プレス型20は、回路基板31に押し当てられた位置から退避する。基板電極34を加熱している場合には、加熱を停止した後に冷却を行ってから、プレス型20を退避させてもよい。
The
プレス型20が退避すると、回路基板31の基板電極34に突起部35が形成された状態となる。
When the
突起部35が成形されると、半導体素子32の回路基板31への実装が行われる。回路基板31と、半導体素子32が実装装置に搬入されると、半導体素子32の素子電極33と回路基板31の基板電極34の位置が一致するように、フェイスダウンの半導体素子32の位置合わせが回路基板31上において行われる。
When the
位置合わせが完了すると、半導体素子32の素子電極33と回路基板31の基板電極34が当接した状態で、回路基板31上に半導体素子32が載置された状態となる。半導体素子32の素子電極33と回路基板31の基板電極35が当接させた状態で載置されると、基板電極34に超音波が印加される。超音波が印加させると突起部35が溶融するし先端が変形する。超音波の印加が終わると、突起部35が固化し、半導体素子32の素子電極33と回路基板31の基板電極34の突起部35は、接合した状態になる。また、基板電極34に超音波を印加する際に、超音波の印加と同時に加熱や補助的な加圧が行われてもよい。
When the alignment is completed, the
基板電極34の突起部35と素子電極33が接合した状態になると、半導体素子32の回路基板31への実装は完了する。
When the
本実施形態の電子装置は、回路基板31の基板電極34に連続的な尖鋭形状の突起を有する突起部35が形成され、半導体素子32の素子電極33が基板電極34の突起部35を介して回路基板31と接合されている。そのため、連続的に形成された突起において実装時の加重を電極内で分散しつつ、突起部35に加重を集中させることができる。そのため、比較的低い荷重で接合を行うことができ、回路基板31にかかる応力を抑制することができる。
In the electronic device of the present embodiment, a
また、本実施形態の電子装置は、回路基板31の基板電極34に突起部35を形成して、超音波を加えた際に突起部35の尖鋭形状の部分に超音波を集中させながら、回路基板31と半導体素子32接合することで形成されている。そのため、常温または比較的低温の温度領域で接合を行うことができるので、回路基板31と半導体素子32の間に生じるCTE起因の応力を抑制することができる。そのため、接合部の信頼性が向上し、電子装置の信頼性も向上する。以上より、本実施形態の電子装置では、低加重かつ低温で半導体素子32の回路基板31への実装を行っているので信頼性を向上することができる。
Further, in the electronic device of the present embodiment, a
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図12は、本実施形態の電子装置の構成の概要を示したものである。また、図13は、本実施形態の電子装置の半導体素子と回路基板の接合部を拡大して示した図である。第2の実施形態の電子装置の接合部は、半導体素子側の素子電極に尖鋭形状の突起部を有しているが、本実施形態の伝送装置の接合部は、半導体素子側の素子電極にドーム状の突起部を有していることを特徴とする。
(Fourth Embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 12 shows an outline of the configuration of the electronic device of the present embodiment. Further, FIG. 13 is an enlarged view showing a joint portion between the semiconductor element of the electronic device and the circuit board of the present embodiment. The joint portion of the electronic device of the second embodiment has a sharp protrusion on the element electrode on the semiconductor element side, but the joint portion of the transmission device of the present embodiment is formed on the element electrode on the semiconductor element side. It is characterized by having a dome-shaped protrusion.
本実施形態の電子装置は、回路基板41と、半導体素子42と、素子電極43と、突起部44と、基板電極45を備えている。
The electronic device of this embodiment includes a
本実施形態の回路基板41、半導体素子42および基板電極45の構成と機能は、第2の実施形態の同名称の部位とそれぞれ同様である。
The configurations and functions of the
素子電極43は、第2の実施形態の素子電極13と同様に、半導体素子42上に形成されて回路基板41の基板電極45と電気的に接続する電極である。素子電極43は、半導体素子42の内部の配線と電気的に接続している電極と、突起部44によって形成されている。
The
突起部44は、ドーム形状の頂の部分と溝の部分によって形成されている。頂の部分と溝の部分は、交互に形成されそれぞれ連続的に形成されている。突起部44は、素子電極43と一体の構造である。突起部44は、ドーム形状の頂点付近で、回路基板41の基板電極45と接合している。
The
突起部44であるドーム状の凸部の長辺方向の形状は、直線でなく、曲線状であってもよい。また、素子電極43上の位置ごとに突起部44のドーム状の凸部の長辺方向が形成される方向は異なっていてもよい。例えば、素子電極43の中心部に対して放射状や同心円状にドーム状の突起部44を形成することで、応力が加えられた際に弱い方向が存在しないので、接合部の信頼性をより向上することができる。また、突起部44が形成される方向が同一の凸部からなるドメインを形成し、ドメイン間で突起部44の長辺方向が異なるように各ドメインを素子電極43上に配置してもよい。また、同じ直線上の凸部は、所定の長さごとに途切れるように形成されていてもよい。
The shape of the dome-shaped convex portion, which is the protruding
本実施形態の素子電極43および突起部44は、第2の実施形態の素子電極13および突起部14と同様の材料によって形成されている
本実施形態の半導体素子42は、第2の実施形態と同様の方法で回路基板41に実装することができる。すなわち、ドーム形状の突起部44を形成するパターンをプレス型にレーザー加工等によって形成し、プレス型を素子電極43に押し当てることで、素子電極43上にドーム形状の突起部44が形成される。
The
ドーム形状の突起部44が形成された半導体素子42は、回路基板41上においてフェイスダウンで位置合わせされ、超音波の印加によって、素子電極43の突起部44の頂点付近で回路基板41の基板電極45に接合される。
The
本実施形態では、ドーム形状の突起部44は、半導体素子42の素子電極43上に形成されているが、ドーム形状の突起部は、第3の実施形態と同様に回路基板側の基板電極上に形成されていてもよい。
In the present embodiment, the dome-shaped
本実施形態の電子装置は、第2の実施形態の電子装置と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態において半導体素子42の素子電極43は、ドーム状の突起部44を有するので、頂点付近の高さの変化が緩やかなため回路基板41の基板電極45と接触する部分がより安定する。そのため、本実施形態の電子装置は、実装時の熱応力や加重の影響を抑制し、接合部をより安定化させることができる。その結果、本実施形態の電子装置では、接合部の信頼性をより向上することができる。
The electronic device of the present embodiment can obtain the same effect as the electronic device of the second embodiment. Further, in the present embodiment, since the
1 半導体素子
2 回路基板
3 突起部
4 第1の電極
5 第2の電極
11 回路基板
12 半導体素子
13 素子電極
14 突起部
15 基板電極
20 プレス型
21 基材
22 溝
31 回路基板
32 半導体素子
33 素子電極
34 基板電極
35 突起部
41 回路基板
42 半導体素子
43 素子電極
44 突起部
45 基板電極
Claims (10)
第2の電極を有する回路基板と、
前記第1の電極または前記第2の電極のいずれか一方の電極に形成され、頂点が連続的に形成された凸部であり、連続的な前記頂点が形成する線の方向がランダムである複数の突起部と
を備え、
前記第1の電極または前記第2の電極に形成された前記突起部の先端が、もう一方の電極に接合されていることを特徴とする電子装置。 A semiconductor device having a first electrode and
A circuit board with a second electrode and
A plurality of convex portions formed on either one of the first electrode and the second electrode, the vertices of which are continuously formed, and the directions of lines formed by the continuous vertices are random. With protrusions,
An electronic device characterized in that the tip of the protrusion formed on the first electrode or the second electrode is joined to the other electrode.
前記突起部は、前記第1の電極または前記第2の電極のいずれか一方の電極に、電極ごとに複数、形成されていることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の電子装置。 A plurality of the first electrode and the second electrode are formed on the semiconductor element and the circuit board.
The electronic device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the protrusions are formed on either of the first electrode and the second electrode for each electrode. ..
前記第1の電極または第2の電極に形成された前記突起部の先端を、もう一方の電極に接合することを特徴とする接合方法。 To one of the second electrode at a position on the circuit board corresponding to the time of joining the first electrode or the first electrode of the semiconductor element on the semiconductor element, the apex is continuous, continuous A plurality of convex portions having random directions of lines formed by the above-mentioned vertices are formed as protrusions.
A joining method comprising joining the tip of the protrusion formed on the first electrode or the second electrode to the other electrode.
前記突起部に超音波を印加して前記突起部の先端付近を溶融し、
前記突起部を固化させて前記突起部の先端を、前記もう一方の電極に接合することを特徴とする請求項6に記載の接合方法。 The tip of the protrusion formed on the first electrode or the second electrode is brought into contact with the other electrode.
Ultrasonic waves are applied to the protrusions to melt the vicinity of the tips of the protrusions.
The joining method according to claim 6, wherein the protrusion is solidified and the tip of the protrusion is joined to the other electrode.
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