專利名稱：載片及其制造方法和安裝方法
技術領域：
本發明涉及用于在電路布線基板上安裝半導體元件的載片及其制造方法。更詳細地說是涉及用于半導體元件的安裝及用于MCM(多片組件)的載片及其制造方法和它的安裝方法。
迄今為止，半導體器件中有稱為BGA(球狀柵格陣列)外殼及LGA(焊接區柵格陣列)外殼的二種類型。這是一些安裝了半導體元件的載片的外部連接電極呈柵格狀地被配置在載片的背面上的半導體器件。這樣安裝起來的半導體器件與以往的QFP(四方扁平外殼)相比較，由于外部連接電極位于外殼的背面，所以具有能使半導體器件的尺寸大幅度地小型化的優點。另外，外部連接電極的間距也比間距為0.3mm或0.5mm的QFP要寬一些，達1.5mm或1.27mm，易于安裝。因此BGA外殼或LGA外殼的器件作為新的半導體器件已顯露頭角。
原有的BGA外殼的半導體器件示于圖8。圖8中1是載片、2是焊料球、3是半導體元件、4是外部連接電極。載片1是這樣構成的，即把導通半導體元件3的電極焊接區31的連接布線61設置在絕緣性基板60的表面60a上，把外部連接電極4設置在背面。通過設置在將電絕緣性基板60的表面和背面導通的通孔62內的布線64等，使表面60a上的連接布線61和背面60b上的外部引出電極62電導通。
焊料球2作為BGA至外部的連接電極呈柵格狀排列在載片1的背面上，該焊料球2與圖中未示出的電路布線基板相連接。另一方面，LGA是通過非球形軟釬焊料或插口與電路布線基板連接。
BGA與LGA相比較，因BGA是用焊料球進行安裝的，所以載片和電路布線基板的安裝間隔寬，用焊料安裝時，安裝的可靠性比LGA高。因此在具有呈柵格狀的外部連接電極的半導體器件中以BGA為主。可是，在像計算機的CPU之類需要提高質量的半導體器件中，多半使用LGA和稱為插口組合形態的半導體器件。
可是，在用焊料將這種原有的BGA或LGA這樣的載片安裝到電路布線基板上時，安裝部分是用軟焊料將載片和電路布線基板直接連接起來的，所在在按照JIS(日本工業標準)C0025中的規定進行從-40℃變化到+100℃的熱沖擊試驗即環境可靠性試驗時，由于載片和電路布線基板的熱膨脹系數不同，在外部連接電極部分出現裂紋，造成外部連接電極剝離、斷開、存在連接性變壞的現象。所以BGA或LGA有熱沖擊試驗的可靠性低的問題。
本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種能防止外部連接電極部分出現裂紋、外部連接電極剝離、能提高可靠性的載片及其制造方法和它的安裝方法。
為了達到上述目的，本發明的載片是這樣一種載片，即把連接半導體元件電極的連接布線設置在絕緣性基板的表面上，把用于連接電路布線基板的連接電極的外部連接電極設置在背面，該載片的特征在于上述外部連接電極用由導體構成的凸點形成，并形成至少覆蓋該凸點的一部分的樹脂層。而且可在安裝后形成樹脂層將焊接部分覆蓋住。
在上述載片中最好在凸點周圍平坦地或呈凸狀地形成上述樹脂層，并使該凸點的前端部分露出。
在上述載片中最好在絕緣性基板的背面形成層狀的上述樹脂層并使該凸點的前端部分露出。
在上述載片中最好由軟焊料球構成上述凸點。
在上述載片中最好以從Sn、Cu、Ag、Au及Ni中選擇的至少一種為主要成分的導體構成上述凸點。
在上述載片中最好用樹脂層從載片一側算起將上述凸點至少覆蓋其高度的20％以上。
在如上構成的載片中，上述樹脂最好是環氧樹脂。
在上述載片中，上述樹脂層的厚度最好在50～1000μm范圍內。
本發明的載片制造方法的特征在于，在絕緣性基板的表面上設置連接半導體元件的電極的連接布線，在上述絕緣性基板的背面形成具有用于連接電路布線基板上的連接電極的凸點的外部連接電極，用膏狀樹脂覆蓋上述外部連接電極的側面部分，然后在使上述樹脂膏硬化的溫度下進行熱處理，形成樹脂層。
在上述制造方法的結構中，最好使膏狀樹脂流入上述外部連接電極之間，然后在使上述樹脂膏梗化的溫度下進行熱處理，形成樹脂層。
在上述制造方法中，最好將熱量供給形成上述外部連接電極的背面，使樹脂流入，形成樹脂層。
在上述制造方法中，最好將形成由上述凸點構成的外部連接電極的背面浸漬在膏狀樹脂中，然后從樹脂中取出上述載片，在使上述樹脂硬化的溫度下進行熱處理，形成樹脂層，此后對該樹脂層形成面進行加工，直到出現上述凸點為止。
在上述制造方法中，最好將樹脂噴射到上述外部連接電極面上，在上述外部連接電極面上形成樹脂層，然后加工該樹脂層形成面，直到出現上述凸點為止。
在上述制造方法中，最好進行研磨加工，直到出現上述凸點為止。
在上述制造方法中，最好在通過在導體箔上形成軟焊料凸點而形成外部連接電極時，通過絲網印刷，使上述導體箔的表面露出，涂敷樹脂膏，形成樹脂層，在使該樹脂層硬化溫度下進行熱處理后，將軟焊料膏涂敷在上述導體箔上，在使軟焊料膏熔融的溫度下進行熱處理，形成軟焊料凸點，從而形成上述外部連接電極。
在上述制造方法中，最好將由薄片構成的樹脂層粘接在上述載片的背面，從而在載片上形成樹脂層。
在上述制造方法中，上述膏狀樹脂的粘度最好在500～200000cps范圍內。
本發明的載片如上所述，是一種在絕緣性基板的表面設置用于連接半導體元件的電極的連接布線，而在背面設置用于連接電路布線基板的連接電極的外部連接電極的載片，上述外部連接電極有由導體構成的凸點，形成樹脂層將該凸點覆蓋。因此，通過用樹脂覆蓋最容易施加應力的外部連接電極凸點和主體的界面周圍使之能增加強度，還能將熱沖擊試驗中在凸點和主體界面上集中的形變應力擴散到樹脂層上，能使各電極的焊接部分的形變應力得到緩和。其結果，能防止由于載片和電路布線基板的熱膨脹系數不同而在外部連接電極部分出現裂紋，能使外部連接電極不剝離，能提高熱沖擊試驗的可靠性。
在上述載片中如果采用在凸點周圍形成凸狀的上述樹脂層，并使上述凸點的前端部分露出這種好的例子，則能獲得上述的作用和效果，同時容易形成樹脂層，能更增加外部連接電極部分的強度。
在上述載片中如果采用在絕緣性基板的背面形成層狀的上述樹脂層，并使上述凸點的前端部分露出的這種好的例子，則在外部連接電極部分難以出現裂紋。另外，更容易形成樹脂層，能提高生產率，能使外部連接電極部分更加牢固。
在上述載片中如果采用由軟焊料球構成上述凸點的好的例子，則能獲得上述作用和效果，同時在向電路布線基板的連接電極粘接時不用涂敷軟焊料，能減少工序。
在上述載片中如果采用由從Sn、Cu、Ag、Au及Ni中選擇的至少一種作為主要成分的導體構成上述凸點的好的例子，則能獲得上述作用和效果，同時能使與電路布線基板的連接電極的連接穩定性好，能得到良好的電連接。
在上述載片中如果采用利用樹脂層從載片一側算起將上述凸點至少覆蓋其高度的20％以上的好的例子，則能獲得上述的作用和效果。特別是能可靠地增強由樹脂層構成的外部連接電極部分。
本發明的載片的制造方法的特征在于，將連接半導體元件的電極的連接布線設置在絕緣性基板的表面，而在上述絕緣性基板的背面形成有用于連接電路布線基板的連接電極的凸點的外部連接電極，用膏狀樹脂覆蓋上述外部連接電極的側面部分，然后在使上述樹脂膏硬化的溫度下進行熱處理，形成樹脂層。通過這種制造方法，能容易地形成樹脂層，能可靠地增強由樹脂層構成的外部連接電極部分。其結果是能容易地制造上述那種可靠性高的載片。
在上述制造方法中，如果采用使膏狀樹脂流入上述外部連接電極之間，然后在使上述樹脂膏硬化的溫度下進行熱處理而形成樹脂層的好的例子，則容易形成樹脂層，同時能容易地使樹脂硬化，能可靠地增強由樹脂層構成的外部連接電極部分。
在上述制造方法中，如果采用將熱量供給到形成上述外部連接電極的背面，使樹脂流入而形成樹脂層的這種好的例子，則由于用流入的方法形成樹脂層，所以能更迅速、更容易地形成樹脂層，能可靠地增強由樹脂層構成的外部連接外部部分。
在上述制造方法中，如果采用將形成由上述凸點構成的外部連接電極的背面浸漬在膏狀樹脂中，然后將上述載片從樹脂中取出，在使上述樹脂硬化的溫度下進行熱處理而形成樹脂層，然后對該樹脂層形成面進行加工，直到出現上述凸點為止的好的例子，則能更迅速、更容易地形成樹脂層，能制造用樹脂層增強外部連接電極部分的載片。另外，能可靠地使外部連接電極露出，能確保導通。
在上述制造方法中，如果采用將樹脂噴射到上述外部連接電極面上、在上述外部連接電極面上形成樹脂層，然后對該樹脂層形成面進行加工的這種好的例子，則能制造用樹脂層增強外部連接電極部分的載片，能更迅速、更容易地形成樹脂層。
在上述制造方法中，如果采用研磨加工直到出現上述凸點的好的例子，則能制造用樹脂層增強外部連接電極部分的載片，能更迅速、更容易地形成樹脂層。
在上述制造方法中，如果采用通過在上述導體箔上形成軟焊料凸點而形成外部連接電極時，通過絲網印刷使上述導體箔表面露出，涂敷樹脂膏而形成樹脂層，在使該樹脂層硬化的溫度下進行熱處理后，將軟焊料膏涂敷在上述導體箔上，在使軟焊料膏熔融的溫度下進行熱處理，進行形成軟焊料凸點而形成上述外部連接電極的這種好的例子，則能制造用樹脂層進一步增強外部連接電極部分的載片，能更迅速、更容易地形成外部連接電極和樹脂層。
如上所述，如果采用本發明，則能使熱沖擊試驗中集中于焊料連接部分的形變應力擴展到樹脂層中，能緩和各部分的形變應力。另外，能用樹脂增加最容易施加應力的載片和軟焊料的界面的強度。
其次，本發明的載片安裝方法是一種將在背面形成樹脂層而外部連接電極部分通過上述樹脂層露出到外部的載片安裝到電路布線基板上的安裝方法，其特征在于，在電路布線基板的連接電極上形成軟焊料膏層，將上述載片安裝到上述電路布線基板上，以便將載片背面的外部連接電極和上述電路布線基板的連接電極上的軟焊料膏連接起來，然后用規定的溫度使軟焊料膏熔融，同時將在上述載片背面形成的樹脂層粘接在上述電路布線基板上。
在上述方法中，最好利用上述樹脂層的表面粘接層將上述樹脂層和上述電路布線基板粘接起來。
在上述方法中，最好在上述軟焊料膏熔融時使上述樹脂層也熔融，從而將上述載片和上述電路布線基板粘接起來。
在上述方法中，上述樹脂層的厚度和在上述電路布線基板上形成的軟焊料膏層的厚度實際上相同，或者最好使上述軟焊料膏層的厚度稍厚一些。
另外，在上述方法中，上述樹脂層的軟化點最好在150℃以上且在上述軟焊料膏的熔解溫度以下。
圖1是示出本發明的載片的一實施例的局部剖面圖。
圖2是示出將具有形成了本發明一實施例中的樹脂層的軟焊料球的載片裝配在電路基板上的狀態下的局部剖面圖。
圖3是示出具有形成了本發明一實施例中的樹脂層的軟焊料球的載片的局部剖面圖。
圖4是示出具有由形成了本發明的另一實施例的樹脂層的由導體構成的凸點的載片的局部剖面圖。
圖5A～D是說明本發明的一實施例的載片制造方法的一部分工序的剖面圖。
圖6A～D是示出形成了本發明的另一實施例的樹脂層的載片的局部剖面圖。
圖7是示出形成了本發明的另一實施例的樹脂層的載片的局部斷面圖。
圖8是示出先有有技術的BGA(球狀柵格陣列)外殼的局部斷面圖。
圖中1載片圖中2軟焊料球圖中3半導體元件圖中4外部連接電極(由導體構成的凸點)圖中5樹脂層圖中7軟焊料球側面的樹脂層。
圖中8印刷布線基板(電路布線基板)圖中9載片圖中10玻璃、陶瓷布線基板圖中11連接布線圖中12外部電極圖中13樹脂層圖中14由導體構成的凸點圖中20玻璃、陶瓷布線基板圖中21連接布線圖中22外部電極圖中23通孔圖中24布線圖中31連接電極圖中32軟焊料球圖中40玻璃、陶瓷布線基板圖中41布線電極圖中42外部連接電極圖中43樹脂層圖中44蝕刻后的孔圖中45軟焊料凸點圖中50由樹脂構成的薄片圖中51沖孔圖中52印刷布線基板圖中53連接電極圖中54軟焊料圖中55粘接層圖中60絕緣性基板圖中61連接布線圖中62外部引出電極圖中63通孔圖中85連接布線下面參照
本發明的載片的一個實施例。
圖1是示出本發明的一實施例中的載片的局部剖面圖。圖2是示出將圖1中的載片安裝在印刷布線基板上的狀態下的局部剖面圖。圖3是示出在軟焊料球的側面有樹脂層的另一實施例的載片的局部剖面圖。
在圖1及圖2中，1是用于安裝半導體元件3的載片、2是連接外部電極22以形成由導體構成的凸點的軟焊料球、4是由外部電極22和軟焊料球構成的外部連接電極(由導體構成的凸點)、5是覆蓋凸點的樹脂層、8是將安裝了半導體元件3的載片1安裝起來的印刷布線基板。
載片1與上述原有的載片結構相同，在玻璃、陶瓷等絕緣性基板20的表面20a上設有導通半導體元件3的電極焊接區31及與其連接的軟焊料球32的以從Sn、Cu、Ag、Au及Ni中選擇的至少一種為主要成分的連接電極21，在背面20b上設有由同樣成分構成的外部電極22。而且由該外部電極22和軟焊料球2形成外部連接電極4。另外，通過設在通孔23內部的布線24，將表面20a上的連接電極21和背面20b上的外部連接電極4電導通。該載片1的表面和背面上的電極的導通方法不限于設置圖1及圖2所示的通孔，也可以根據基板的不同情況，通過基板面上的布線進行導通。
軟焊料球2是作為將BGA連接到外部的連接電極用的，它由軟焊料形成，且粘接到設置在位于絕緣性基板20的背面20b上呈柵狀排列配置的外部電極22上。軟焊料球2的直徑為0.5～1.0mm左右。如果太小則容易產生連接不良，連接的可靠性變低，如果太大則可能產生短路。
樹脂層5是為了當用軟焊料焊接載片1上的外部連接電極4和印刷布線基板上的布線時防止電極因熱應力作用而斷裂、用來吸收熱應力而設的。該樹脂層5是在絕緣性基板20的背面20b上的外部連接電極4之間的全部表面上形成的，它從外部電極22和軟焊料球2的界面一直覆蓋到前端部2a附近，以0.1～1.0mm左右的厚度形成，以便使軟焊料球2的前端部2a露出。即為了能確實覆蓋載片1和凸點的界面，使厚度至少達到外部連接電極4的高度的20％以上，最好使厚度相當于軟焊料球2的半徑以上、直徑以下的尺寸。
作為樹脂層5使用的樹脂，可以采用熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂中的任何一種。該樹脂的粘度最好在室溫下約大于200000厘泊，最好制成樹脂膏使用，以便具有能進行形成樹脂層5的作業的粘度。使用環氧樹脂最好。用以上方法制作帶有樹脂層的附有軟焊料球的載片。
如上構成的載片1如圖2所示，它通過軟焊料球2焊接在印刷布線基板8的連接布線85上，從而安裝在布線基板8上。進行該安裝時，為了用軟焊料焊接載片1上的外部連接電極4和印刷布線基板8上的布線85而需要加熱，即使由于加熱而在外部連接電極4上產生熱應力，也能利用樹脂層5將熱應力緩和，能防止在外部連接電極4的軟焊料球2的界面等處產生裂紋，且能防止產生連接不良等。
圖3是示出本發明的載片的另一實施例的局部剖面圖。本實施例的載片與圖1所示的實施例的載片的不同之處在于在軟焊料球2的側面周圍設有凸狀的樹脂層7。與圖1所示實施例相當的部分標以相同的符號，詳細說明從略。
樹脂層7設在軟焊料球2的側面周圍，呈凸狀，厚度為0.1～0.5mm，幾乎沿絕緣性基20的背面20b全部表面以同一厚度設置，這是與圖1所示例不同之處。這樣形成樹脂層7，能容易使軟焊料球2的前端2a露出，且能容易與電路布線基板進行良好的連接。
其次，利用更具體的實施例說明本發明。
(實施例1)本實施例的載片的結構如圖1所示。如上所述，作為載片1的基板20，使用通用的玻璃、陶瓷制的基板，作為基板布線導體使用Cu。
本實施例的載片的制造方法是首先在上述玻璃、陶瓷基板20的表面20a上，用Cu設置用于安裝半導體元件的布線圖形21，在背面20b上設置呈格子狀的外部電極22。將共晶軟焊料膏(63Pb/37Sn合金膏，千住金屬(株)制)通過金屬印刷法涂敷在上述基板20的背面20b的外部電極22上。上述涂敷結束后將軟焊料球2排列在各外部電極22的軟焊料膏上，形成作為外部連接電極的外部連接端子4。作為軟焊料球2是使用合金成分為63Pb/37Sn的軟焊料，球的直徑為0.7mm。在240℃的峰值溫度下，在10秒內通過紅外線回流將上述軟焊料膏和軟焊料球2熔融。用上述方法在載片1的背面20b上的外部電極22上形成軟焊料球2。
然后，將注入注射器中的樹脂膏射到已形成上述軟焊料球的載片背面的上述軟焊料球2之間。樹脂膏的量控制在能均勻地將軟焊料球2埋到其直徑的大約一半處(層厚約0.4mm)，使軟焊料球2的前端2a露出。在負壓氣氛中在150℃下進行持續2小時的處理使上述樹脂膏硬化。作為該樹脂膏使用的是環氧樹脂(ABLESTIK公司的埃伊普爾邦德(エイプルボンド)，975-2L，20000CPS)。用上述方法制成了帶具有樹脂層的附有軟焊料球的載片。
將共晶軟焊膏(合金成分為60Pb/37/Sn的膏，千住金屬(株)制)用金屬印刷法印刷在具有用于安裝可靠性試驗的布線圖形的通用印刷布線基板上，將已形成上述樹脂層的載片安裝在上述印刷好的軟焊料上。在240℃的峰值溫度下，持續10秒鐘用紅外線回流使上述安裝體上的軟焊料熔融，制成載片安裝體(圖2)。
通過環境可靠性試驗之一的上述熱沖擊試驗(-40℃～100℃)對用上述方法制作的載片安裝體進行了可靠性試驗。其結果表明，經過1000次循環，能幾乎無變化地保持其電阻值。因此斷定外部連接電極無裂紋等。因此，能將熱沖擊試驗中安裝可靠性低的那種BGA型載片制作成安裝可靠性高的載片。
(實施例2)本實施例的載片結構如圖3所示。本實施例的載片與實施例1不同之處僅在于樹脂層7是沿軟焊料球的側面形成的。
本實施例的載片的制造方法是首先用與實施例1相同的方法在玻璃、陶瓷基板20的外部電極22上形成軟焊料球2，從而形成了由外部電極22和軟焊料球2構成的外部連接電極4。
然后，將注入注射器中的樹脂膏射到已形成軟焊料球2的載片1的背面20b上的各軟焊料球2上。樹脂膏的量控制在能將玻璃、陶瓷基板20和軟焊料球2的連接面完全埋住、但使軟焊料球2的前端2a露出的厚度(約0.2mm)。樹脂膏射出后，用酒精將軟焊料球2的前端洗凈。在負壓氣氛中，按照溫度150℃，處理時間2小時，使上述樹脂膏硬化。作為樹脂膏使用了與實施例1相同的環氧樹脂。
用金屬印刷法將共晶軟焊料膏(合金成分為63Pb/37Sn的膏，千住金屬(株)制)印刷在具有用于安裝可靠性試驗的布線圖形的通用印刷布線基板上，將已形成樹脂層7的載片1安裝在上述印刷好的軟焊料上。在240℃的峰值溫度下，持續10秒鐘用紅外線回流使上述安裝體上的軟焊料熔融。
用以上方法制作載片安裝體，并通過環境可靠性試驗之一的上述熱沖擊試驗(-40℃～100℃)對該安裝體進行了可靠性試驗。其結果表明經過1000次循環能幾乎無變化地保持電阻值。由此斷定外部連接電極無裂紋等。因此，能將在熱沖擊試驗中安裝可靠性顯得低的BGA型載片制作成安裝可靠性高的載片。
(實施例3)本實施例的載片結構如圖4所示。在圖4中，9是安裝了半導體元件3的載片，11是導通半導體元件3的連接電極31的布線圖形，13是覆蓋由導體構成的凸點14的樹脂層，15是所設置的用于導通基板表、背兩面的導體的通孔。本實施例的載片9與實施例1的載片1不同之處在于外部連接端子(電極)4用由導體構成的凸點14形成。
該載片9用與實施例1同樣的方法，在玻璃、陶瓷基板10的表面10a上設置布線圖形11，再通過該布線圖形11用軟焊料32與半導體元件3的連接電極31焊接起來而電導通。外部電極12設置在陶瓷基板10的背面10b上，在該外部電極12的表面上形成由導體構成的凸點14，由外部電極12和凸點14形成外部連接端子4。基板10的表面10a上的布線圖形及背面10b上的外部電極11通過通孔15彼此導通。用Cu形成布線圖形11及外部電極12。在包含由導體構成的凸點14的周圍的背面10b的全部表面上形成厚約0.3mm的樹脂層13。將凸點14的前端14a上的樹脂除去，確保導電性。
本實施例中載片9的制造方法是首先在玻璃、陶瓷基板10的表面10a上用Cu形成用于安裝半導體元件的布線導體11的圖形，將外部電極12呈格子狀地設置在背面10b上。在基板10的背面10b的外部電極12上用鍍Cu法形成凸點14。上述凸點14的高度為200μm。
其次，在扁平的不銹鋼上通過供給樹脂膏使其厚度均勻地形成樹脂層，將有凸點14的面(背面10b)朝下而將已形成上述凸點14的載片9放到上述樹脂膏上，使樹脂一直浸漬到凸點14和玻璃、陶瓷基板10的界面。此后通過提起載片9而將載片9從樹脂層中取出。將載片9的安裝面的表面10a朝下，將已涂敷了樹脂膏的載片9置于加熱板上，通過加熱使樹脂膏軟化，便在載片9上均勻地形成樹脂膏層。加熱板的溫度為60℃。然后在負壓氣氛中，在150℃的溫度下持續2小時，使上述樹脂膏硬化，形成樹脂層13。作為樹脂膏使用了與實施例1相同的樹脂膏。
在本實施例中也可以像上述實施例那樣形成樹脂層。
其次，用銼刀研磨上述樹脂層13的已硬化了的載片9的樹脂層13的一側，直到露出由導體構成的凸點14的表面14a為止。這時通過破壞在由導體構成的凸點14上形成的樹脂層13，可使導體部分的表面露出。
用金屬印刷法將共晶軟焊接膏(合金成分為63Pb/37Sn的膏，千住金屬(株)制)印刷在具有用于安裝可靠性試驗布線圖形的通用印刷布線基板上，將上述研磨完成的載片安裝到上述印刷好的軟焊料上。在240℃的峰值溫度下，持續10秒鐘用紅外線回流使上述安裝體上的軟焊料熔融。
用以上方法制作載片安裝體，通過環境可靠性試驗之一的上述熱沖擊試驗(-40℃～100℃)對上述安裝體進行可靠性試驗，其結果表明經過1000次循環能幾乎無變化地保持電阻值。由此斷定外部連接電極上無裂紋等。因此，能將熱沖擊試驗中安裝可靠性低的BGA型載片制作成安裝可靠性高的載片。
(實施例4)圖5A～D是示出本實施例的載片的制造方法的一部分工序圖。在圖5A～D中，40是形成載片的絕緣性布線基板，在布線基板40的表面上形成布線電極41，在背面形成外部電極42，同時形成樹脂層43。44是蝕刻后的孔，在蝕刻后的孔44上形成軟焊料45。
與上述一樣，用通用玻璃、陶瓷作為載片的基板，用Cu作為基板布線導體。
如圖5A所示，首先用Cu在玻璃、陶瓷基板40的表面形成用于安裝半導體元件的布線電極41的圖形，在背面呈格子狀地形成外部電極42。
然后，如圖5B所示，用金屬印刷版在上述基板40的背面的全部表面上全面印刷樹脂膏，形成厚為200μm的樹脂層43。在負壓氣氛下，在150℃下持續2小時對上述印刷過的基板40加熱，使上述樹脂膏硬化。作為樹脂膏，使用了與實施例1同樣的樹脂膏。
然后，如圖5C所示，對已形成樹脂層43的基板40的背面上的外部電極42進行蝕刻，在外部電極42部位的樹脂層43上開一個孔44，使電極42露出。
然后，如圖5D所示，用金屬印刷法將共晶軟焊料膏(合金成分為63Pb/37Sn的膏，千住金屬(株)制)印刷在外部電極42上的孔44中，在240℃的峰值溫度下，持續10秒鐘用紅外線回流使軟焊料熔融而設置導體層45。
然后，用金屬印刷法將共晶軟焊料膏(合金成分為63Pb/37Sn的膏，千住金屬(株)制)印刷在具有用于安裝可靠性試驗布線圖形的通用印刷布線基板上，將上述已形成上述樹脂層的載片安裝在上述已印刷的軟焊料上。在240℃的峰值溫度下，持續10秒鐘用紅外線回流對上述安裝體加熱，使軟焊料熔融。
用以上方法制作載片安裝體，并通過環境可靠性試驗之一的上述熱沖擊試驗(-40℃～100℃)對該安裝體進行了可靠性試驗。其結果是經過1000次循環能幾乎無變化地保持電阻值。由此斷定外部連接電極上無裂紋。因此能將在熱沖擊試驗中安裝可靠性低的BGA型載片制作成安裝可靠性高的載片。
(實施例5)本實施例的載片結構如圖6A～D所示。圖6A是從載片的印刷布線基板安裝面看到的平面圖。在該圖6A中，20是玻璃、陶瓷布線基板的印刷布線基板安裝面、22是外部電極。圖6B是由樹脂構成的薄片的平面圖。該圖中的50是由樹脂構成的薄片，51是沖孔。圖6C是將圖6A和B所示的零件粘接后的剖面圖。本實施例的載片與實施例1不同之處僅在于不安裝軟焊料球和由薄片形成樹脂層。
本實施例的載片制造方法是首先用與實施例1相同的方法形成玻璃、陶瓷基板20上的外部電極22。
然后，用沖孔機在由熱塑性聚氧醚樹脂構成的薄片(厚度為0.15mm)上開出直徑為0.5mm的孔。上述樹脂薄片的軟化點為160℃。使上述載片上的外部電極和上述開孔后的薄片上的孔的部位相對地重合。將用聚四氟乙烯樹脂(特氟隆)加工過的扁平的不銹鋼加熱到160℃，從薄片一側用上述不銹鋼對上述部位重合后的載片加熱進行臨時粘接，可將上述薄片臨時粘接在載片上。另外在加熱板上將上述部位重合后的載片加熱到約160℃，利用經過用聚四氟乙烯樹脂(特氟隆)加工后的扁平的不銹鋼對上述載片進行所希望的時間的加壓處理，也可將上述薄片臨時粘接在載片上。用以上方法將由樹脂構成的薄片粘接在載片上。在本實施例中，作為由樹脂構成的薄片，使用了聚氧醚樹脂，但即使采用的樹脂層的軟化點不是160℃但只要是在上述軟焊料的熔解溫度以下的樹脂，也具有同樣的效果。另外，之所以需要在160℃以上，是為了放置在150℃下進行環境可靠性試驗時不軟化。
然后，用金屬印刷法將共晶軟焊料(合金成分為63Pb/37Sn的膏，千住金屬(株)制)印刷在具有用于安裝可靠性試驗布線圖形的通用印刷布線基板上，使其厚度為0.15mm，將上述已形成樹脂層的載片安裝在上述印刷好的軟焊料上，使得載片上的外部電極與上述印刷布線基板上的電極上的軟焊料膏位置重合。在240℃的峰值溫度下，持續10秒鐘用紅外線回流加熱上述安裝體，使軟焊料熔融。軟焊料熔融時，在上述載片上形成的樹脂層軟化，從而將上述載片和上述印刷布線基板粘接起來。圖6D示出了將載片安裝在印刷布線基板上后的剖面圖。52是印刷布線基板，53是連接電極，54是軟焊料。
用以上方法制作載片安裝體，并通過環境可靠性試驗之一的上述熱沖擊試驗(-40℃～100℃)對該安裝體進行了可靠性試驗。其結果是經過1000次循環能幾乎無變化地保持電阻值。由此斷定外部連接電極無裂紋等。因此能將熱沖擊試驗中安裝可靠性低的LGA型載片制作成安裝可靠性高的載片。
另外，將由樹脂構成的薄片粘接在載片上之后，用絲網印刷法將軟焊料膏印刷在在樹脂薄片上形成的沖孔中，在240℃的峰值溫度下，持續10秒鐘用紅外線回流對上述安裝體加熱，使軟焊料熔融，具有如上形成的軟焊料的載片也有同樣的效果。
(實施例6)本實施例的載片結構如圖7所示。圖7中，9是安裝了半導體元件3的載片，11是導通半導體元件3的連接電極31的布線圖形，23是設置導通基板的表、背兩面的導體的通路孔，22是外部電極，50是樹脂層，55是粘接層。本實施例的載片與實施例5不同之處只在于在由樹脂構成的薄片的兩面有粘接層。
其次，在有粘接層(厚為0.05mm)的由環氧樹脂構成的薄片(厚為0.15mm)上，用沖孔機在薄片的兩面開出直徑為0.5mm的孔。將上述載片9與上述開了孔的薄片粘結在一起，使得上述載片9的外部電極與該薄片上的孔的位置重合。
然后，用金屬印刷法將共晶軟焊料膏(合金成分為63Pb/27Sn的膏，千住金屬(株)制)印刷在用于具有安裝可靠性試驗布線圖形的通用印刷布線基板上，并使其厚度為0.15mm，將上述已形成了樹脂層的載片安裝在上述印刷好的軟焊料上，使得載片上的外部電極與上述印刷布線基板的電極上的軟焊料膏的位置重合，并進行焊接。在240℃的峰值溫度下持續10秒鐘用紅外線回流加熱上述安裝體，使軟焊料熔融。
用以上方法制作載片安裝體，通過環境可靠性試驗之一的上述熱沖擊熱(-40℃～100℃)對該安裝體進行了可靠性試驗。其結果是經過1000次循環能幾乎無變化地保持電阻值。由此斷定外部連接電極沒有裂紋等。因此，能將熱沖擊試驗中安裝可靠性低的LGA型載片制作成安裝可靠性高的載片。
另外，將由樹脂構成的薄片粘接在載片上后，用絲網印刷法將軟焊料印刷在在樹脂薄片上形成的沖孔中，在240℃的峰值溫度下，持續10秒鐘用紅外線回流加熱上述安裝體，使軟焊料熔融，具有如上形成的軟焊料的載片也有同樣的效果。
權利要求
1.一種載片，其中用于連接半導體元件電極的連接布線設置在絕緣性基板的表面上，將用于連接電路布線基板的連接電極的外部連接電極設置在背面，該載片的特征在于，上述外部連接電極用由導體構成的凸點形成，并形成覆蓋該凸點側面的樹脂層。
2.根據權利要求1所述的載片，其特征在于上述樹脂層在凸點周圍大致平坦地形成，并使上述凸點的前端部分露出。
3.根據權利要求1所述的載片，其特征在于上述樹脂層在凸點周圍呈凸出狀地形成，并使上述凸點的前端部分露出。
4.根據權利要求1所述的載片，其特征在于上述樹脂層在絕緣性基板的背面呈層狀地形成，并使上述凸點的前端部分露出。
5.根據權利要求1所述的載片，其特征在于上述凸點由軟焊料球構成。
6.根據權利要求1所述的載片，其特征在于上述凸點由以從Sn、Cu、Ag、Au及Ni中選擇的至少一種成分作為主要成分的導體構成。
7.根據權利要求1所述的載片，其特征在于用樹脂層從載片一側算起將上述凸點至少覆蓋其高度的20％以上。
8.根據權利要求1所述的載片，其特征在于上述樹脂是環氧樹脂。
9.根據權利要求1所述的載片，其特征在于上述樹脂層的厚度為50～1000μm的范圍。
10.一種載片的制造方法，其特征在于在絕緣性基板的表面設置連接半導體元件的電極的連接布線，在上述絕緣性基板的背面形成具有用于連接電路布線基板上的連接電極的凸點的外部連接電極，用膏狀的樹脂覆蓋上述外部連接電極的側面部分，然后通過用使上述樹脂膏硬化的溫度進行熱處理而形成樹脂層。
11.根據權利要求10所述的載片的制造方法，其特征在于使膏狀樹脂流入上述外部連接電極之間，然后通過用使上述樹脂膏硬化的溫度進行熱處理而形成樹脂層。
12.根據權利要求10所述的載片的制造方法，其特征在于將熱量供給形成上述外部連接電極的背面，使樹脂流入，形成樹脂層。
13.根據權利要求10所述的載片的制造方法，其特征在于將形成由上述凸點構成的外部連接電極的背面浸漬在膏狀樹脂中，然后將上述載片從樹脂中取出，用樹脂覆蓋上述凸點，接著用使上述樹脂硬化的溫度進行熱處理而形成樹脂層，然后使上述凸點從該樹脂層形成面露出。
14.根據權利要求10所述的載片的制造方法，其特征在于將樹脂噴射到上述外部連接電極表面上，用樹脂層覆蓋上述外部連接電極面，然后使上述凸點從該樹脂層形成面露出。
15.根據權利要求13或14所述的載片的制造方法，其特征在于使上述凸點露出的方法是研磨加工。
16.根據權利要求10所述的載片的制造方法，其特征在于當通過在上述導體箔上形成軟焊料凸點而形成外部連接電極時，用絲網印刷法使上述導體箔的表面露出，涂敷樹脂膏而形成樹脂層，在使該樹脂層硬化的溫度下進行熱處理后，將軟焊料膏涂敷在上述導體箔上，用使軟焊料膏熔融的溫度進行熱處理，形成軟焊料凸點。
17.根據權利要求10所述的載片的制造方法，其特征在于上述膏狀樹脂的粘度為500～200000cps的范圍。
18.一種載片的制造方法，其特征在于將連接半導體元件的電極的連接布線設置在絕緣性基板的表面上，在上述絕緣性基板的背面形成用于連接電路布線基板上的連接電極的外部連接電極，將在與上述外部連接電極相對的位置處設有通孔的由樹脂構成的薄片貼在上述絕緣性基板的背面，由此形成樹脂層，使得上述外部連接電極與上述通孔位置重合。
19.根據權利要求18所述的載片的制造方法，其特征在于在由上述樹脂構成的薄片的表面上有具有粘接性的樹脂層。
20.根據權利要求18所述的載片的制造方法，其特征在于將上述由樹脂構成的薄片的表面配置在上述絕緣性基板的背面，用適當的溫度使上述樹脂薄片熔融而粘接在上述絕緣性基板上，從而形成樹脂層。
21.根據權利要求18或19所述的載片的制造方法，其特征在于在上述絕緣性基板的背面具有用于連接上述外部連接電極的凸點。
22.一種載片的安裝方法，其中將在背面形成樹脂層，而將外部連接電極部分通過上述樹脂層露出到外部的載片安裝到電路布線基板的連接電極上，以形成軟焊料膏層，將上述載片安裝到上述電路布線基板上，以便將載片背面的外部連接電極和上述電路布線基板的連接電極上的軟焊料膏連接起來，然后用規定的溫度使軟焊料膏熔融，同時將在上述載片背面形成的樹脂層粘接在上述電路布線基板上。
23.根據權利要求22所述的載片的安裝方法，其特征在于利用上述樹脂層表面上的粘接層將上述樹脂層和上述電路布線基板粘接起來。
24.根據權利要求22所述的載片的安裝方法，其特征在于當上述軟焊料膏熔融時上述樹脂層熔融，將上述載片和上述電路布線基板粘接起來。
25.根據權利要求22所述的載片的安裝方法，上述樹脂層的厚度和在上述電路布線基板上形成的軟焊料膏層的厚度實際上相同，或者上述軟焊料膏層較厚。
26.根據權利要求22所述的載片的安裝方法，其特征在于上述樹脂層的軟化點為150℃以上而且處在上述軟焊料膏的熔融溫度以下。
全文摘要
在BGA及LGA等中，通過在載片的外部電極和電路布線基板之間形成樹脂層，防止由于外部連接電極和電路布線基板的熱膨脹系數不同而使外部連接電極部分出現裂紋，從而提高熱沖擊試驗的可靠性，導通半導體元件的電極的連接布線設置在絕緣性基板的表面，在其背面設置連接電路布線基板的連接電極的外部連接電極，外部連接電極具有由導體構成的軟焊料球，在外部連接電極側面部分形成樹脂層。
文檔編號H01L23/498GK1136220SQ9610129
公開日1996年11月20日 申請日期1996年2月18日 優先權日1995年2月23日
發明者中村嘉文, 別所芳宏, 板垣峰廣 申請人:松下電器產業株式會社