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JPH0775270B2 - ベアチップの実装構造 - Google Patents

ベアチップの実装構造

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JPH0775270B2
JPH0775270B2 JP1101274A JP10127489A JPH0775270B2 JP H0775270 B2 JPH0775270 B2 JP H0775270B2 JP 1101274 A JP1101274 A JP 1101274A JP 10127489 A JP10127489 A JP 10127489A JP H0775270 B2 JPH0775270 B2 JP H0775270B2
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Japan
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chip
wiring board
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bare
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智之 久保田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
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    • H01L2924/12041LED

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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は二以上のベアチップを相互に接続させてプリン
ト配線板上に実装するベアチップの実装構造に関する。
<従来の技術> OA機器用のイメージセンサ,プリントヘッド等の高機能
回路においては、高密度,薄型実装の利点及び通信回路
においては、高周波特性の利点に夫々着目してベアチッ
プ実装が採用されている。
通常ベアチップ実装としては、プリント配線板上にベア
チップをフェースアップ状に実装し、これ等ベアチップ
間をAu,Al線にてワイヤボンディングを行う。ワイヤボ
ンディングはAu,Al線とプリント配線板を加熱するとと
もに、超音波による振動を与え、プリント配線板のパッ
ド部とベアチップの電極面に上記Au,Al線を熱圧着して
接続させる。
ワイヤボンディングによる具体的接続方法としては、第
5図に示す様に、ベアチップ例えばSiチップ7,LEDチッ
プ8を夫々プリント配線板6のパッド部61にAgペースト
62を介して実装する。そしてSiチップ7の電極面71とプ
リント配線板6のパッド部61間にAu,Al線から成る信号
線91を上記ワイヤボンディングによって接続する。同様
にSiチップ7の他の電極面71と他のパッド部61とを他の
信号線92によって接続する。
一方LEDチップ8においても、その電極面81とパッド部6
1とをワイヤボンディングにより信号線93にて接続す
る。
上記の実装構造においては、プリント配線板6からの信
号が信号線91を介してSiチップ7に入力され、又Siチッ
プ7からの信号は、信号線92,プリント配線板6部のパ
ッド部61を経て、信号線93からLEDチップ8に入力され
る。
又他のフェースアップ状のベアチップをワイヤボンディ
ングにて接続する実装構造としては、第6図に示すもの
がある。この実装構造では、プリント配線板6のパッド
部61上にAgペースト62を介して各Siチップ7及びLEDチ
ップ8が実装され、更に上記Siチップ7の電極面71とパ
ッド部61とを信号線94によって接続し、更にSiチップ7
の電極面71とLEDチップ8の電極面81とをワイヤボンデ
ィングによる信号線95により接続する。すなわちこの実
装構造においては、フェースアップ状に有る二つのベア
チップすなわちSiチップ7とLEDチップ8を直接信号線9
5によって接続させている。
上述したワイヤボンディングによるベアチップの実装構
造は、何れもベアチップ自体をフェースアップ状で搭載
し、かつプリント配線板及びベアチップ相互の接続は信
号線を介して行われたものである。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら上記従来のワイヤボンディングによるベア
チップの実装構造は、以下に述べる課題を呈している。
その1つとしてプリント配線板とベアチップ及び各ベア
チップ相互は、全て信号線を1本毎熱圧着するものなの
で、ワイヤボンディング時の組立工数が増大し、所謂施
工手間がかかる。実例として第6図に示したベアチップ
相互を直接接続させる場合では、Siチップ,LEDチップ夫
々は1チップ当たり64個の電極数を有するものとし、こ
れをプリント配線板1上に夫々40個搭載すれば、このワ
イヤボンディング時の工数は0.6[Sec/ワイヤ]×(64
+12)[ワイヤ/チップ]×40[チップ]=30[分]と
なる。
又他の課題としては、ワイヤボンディングに使用される
Au,Al線は何れも通常φ25μm程度の極細線が用いられ
る。その為熱圧着した接続部の引張強度は、1ワイヤ当
たり5乃至10gf程度である。よってプリント配線板及び
ベアチップと信号線の接続部分に熱ストレスや外部応力
が働けば、断線等が容易に生じ、当該実装構造の機械
的,電気的信頼性を大きく低減させることになる。
<課題を解決するための手段> 本発明は、上記ワイヤボンディングによるベアチップ相
互の接続における課題を解決すべく成されたもので、二
以上のベアチップを相互に接続させてプリント配線板に
実装する実装構造において、前記ベアチップのうちの一
方がその上面に複数の電極を形成したフェースアップ型
であり、他方がその下面に複数の電極を形成したフェー
スダウン型であり、前記プリント配線板の上には、前記
一方のベアチップがその下面を該プリント配線板に接続
させた状態で設けられるとともに、該プリント配線板と
は異なる第二のプリント配線板がそのパターンを上に向
け、かつその上面を前記一方のベアチップの上面と略同
一高さとなるようにして設けられ、前記他方のベアチッ
プは、その下面の電極が前記一方のベアチップの上面の
電極に半田バンプを介して接続した状態で該一方のベア
チップ上に設けられるとともに、前記第二のプリント配
線板上にもこれのパターン上に半田バンプを介して接続
した状態で設けられたものである。
<作用> 一方のベアチップの上面と他方のベアチップの下面にそ
れぞれ形成された電極間が半田バンプを介して接続され
ているので、両電極間で半田バンプが溶融し、一体化す
るため両電極の接続強度が極めて大きいものとなる。
また、他方のベアチップが、一方のベアチップにだけで
なく第二のプリント配線板にも半田バンプを介してその
パターンに接続した状態で設けられていることから、他
方のベアチップが第二のプリント配線板にも電気的に導
通可能となり、これにより引張強度が低くしたがって機
械的,電気的信頼性に劣るワイヤボンディングを用いる
ことなく、高強度であり機械的,電気的信頼性に優れた
半田バンプによって他方のベアチップが一方のベアチッ
プ、及び第二のプリント配線板に実装されたものとな
る。
さらに、第二のプリント配線板が、その上面を一方のベ
アチップの上面と略同一高さとなるようにしてプリント
配線板上に設けられていることから、これら第二のプリ
ント配線板と一方のベアチップとに跨がるようにして設
けられる他方のベアチップは、傾くことなくプリント配
線板に対し略平行に実装されたものとなり、これにより
実装構造全体が安定したものとなる。
<実施例> 次に図面に基づき本発明のベアチップの実装構造を詳細
に説明する。
第1図は、ガラスエポキシ基板上にCuのベタパターン11
を設けたプリント配線板1に、LEDチップ3,Siチップ4
を夫々実装した状態を示す図である。LEDチップ3は、
その上面31に発光部32を有する。そして上面31に電極面
(電極)33を設けた所謂フェースアップ仕様のものであ
る。又他方のベアチップとしてのSiチップ4は、下面41
に電極面(電極)42を設けた所謂フェースダウン仕様の
ものである。上記LEDチップ3は、プリント配線板1に
対して高温半田13により接続されている。又プリント配
線板1上には外層板用のプリプレグ12を介して重ね基板
(第二のプリント配線板)2が設けられる。この重ね基
板2の上面にもCuのベタパターン(パターン)21が形成
される。
通常LEDチップ3の上面31とベタパターン21は略同面に
なる様形成される。
斯かるLEDチップ3の上面31と重ね基板2のベタパター
ン21上にSiチップ4を実装する。
このSiチップ4はその下面41に電極面42が形成される。
よって重ね基板2のベタパターン21に設けたパッドと、
上記電極面42とが接続し、又LEDチップ3の上面31に設
けた電極面33と他の電極面42が夫々接続する。
第2図は上記LEDチップ3の上面31に設けた電極面33を
示す図である。すなわち一方のベアチップであるLEDチ
ップ3において、その上面31に所定数の電極面33,33が
形成される。通常この電極面33はAl板にて形成される。
当該電極面33にはTi34及びPt35が積層される。そして最
上面のPt35を除き、上面31はパッシュベーション樹脂36
によって被覆される。電極面33のTi34とPt35は、後述す
る半田バンプの侵入を防ぎ、かつ接着性を向上させる層
構造を成している。
第3図は、他方のベアチップ、すなわちSiチップ4の下
面41に形成された半田バンプ5を説明する概略図であ
る。下面41には、上記のLEDチップ3に設けた電極面33,
33と同ピッチPで、同様のAl板等から成る電極面42,42
が設けられる。この電極面42,42上には、Alカレント膜4
3,Ti44,Pt45が層構造を成して形成される。そしてこのP
t45上には共晶半田から成る電極、すなわち半田バンプ
5,5が形成される。当該下面41は、この半田バンプ5,5を
除きパッシュベーション樹脂46によって被覆される。
通常Pt45の表面にPb及びSnの電解メッキが施され、この
メッキ処理後にリフローソルダーリングによって上記半
田バンプ5,5が形成される。半田バンプ5,5は、LEDチッ
プ3の電極面33,33と同ピッチPを成す。又Alカレント
膜43,Ti44,Pt45の三層は、前記同様Siチップ4内に半田
バンプ5が侵入するのを防止するとともに、半田バンプ
5との接着性を向上させるものである。
斯かる構成のLEDチップ3とSiチップ4をプリント配線
板1上に実装する場合について説明する。
先ず第1図に示す如く、一方のベアチップであるLEDチ
ップ3を搭載するベタパターン11の所定部分に、転写等
の手段によって高温半田13を供給する。次いで高温半田
13上にLEDチップ3を搭載し、リフローソルダーリング
によって当該高温半田13を加熱溶融し、半田付けを行
う。更に重ね基板2のベタパターン21上においては、Si
チップ4の半田バンプ5を搭載する部分に印刷等によっ
てフラックスを供給する。
そして第4図に示す如く、LEDチップ3の上面31に対し
てSiチップ4の下面41を対向させ、LEDチップ3の電極
面33上にSiチップ4の半田バンプ5,5を載置する。而る
後に、キュア炉を用いて上記フラックスを硬化させ、更
にリフローソルダーリングによりキュア炉又はホットプ
レート等の加熱手段で上記半田バンプ5,5を溶融させ
る。この半田バンプ5の溶融によってLEDチップ3とSi
チップ4との両電極面33,42は接続される。上記2回目
のリフローソルダーリングにおいてもLEDチップ3は高
温半田13によりプリント配線板1に実装されている為、
位置ズレ等を生じない。
又上記2回目のリフローソルダーリング終了後にプリン
ト配線板1の洗浄工程が行われる。
以上の如く本発明のベアチップの実装構造では、2回の
リフローソルダーリングによってベアチップ相互の接続
が可能となる。これによりベタパターン21からの信号
は、半田バンプ5を介してSiチップ4に入力され、又Si
チップ4からの信号は、他の半田バンプ5を介してLED
チップ3に送られ、このLEDチップ3から更にベタパタ
ーン21に出力される。
尚上記実施例中プリント配線板1に重ね基板2を設けた
が、この重ね基板2の代わりにLEDチップ3の上面31と
略同面に所謂ダミーチップを設けることも可能である。
<発明の効果> 以上説明した様に本発明のベアチップの実装構造は、ベ
アチップと第二のプリント配線板及び他のベアチップと
の間が半田バンプを介して直接接続されているため、1
半田バンプあたり10〜20gfとなって従来のワイヤボンデ
ィングに比べ倍近い強度を有するものとなり、したがっ
て機械的,電気的信頼性に優れたものとなる。すなわ
ち、他方のベアチップが、一方のベアチップにだけでな
く第二のプリント配線板にも半田バンプを介してそのパ
ターンに接続した状態で設けられていることから、他方
のベアチップが第二のプリント配線板にも電気的に導通
可能となり、これにより引張強度が低くしたがって機械
的,電気的信頼性に劣るワイヤボンディングを用いるこ
となく、高強度であり機械的,電気的信頼性に優れた半
田バンプによって他方のベアチップが一方のベアチッ
プ、及び第二のプリント配線板に実装されたものとなる
ため、この実装構造は機械的,電気的信頼性に優れたも
のとなるのである。
また、第二のプリント配線板が、その上面を一方のベア
チップの上面と略同一高さとなるようにしてプリント配
線板上に設けられていることから、これら第二のプリン
ト配線板と一方のベアチップとに跨がるようにして設け
られる他方のベアチップは、傾くことなくプリント配線
板に対し略平行に実装されたものとなり、これにより実
装構造全体が安定したものとなる。したがって、この実
装構造は不測の衝撃を受けた場合などにも断線等が生じ
る恐れが少なく、よって機械的,電気的信頼性に優れた
ものとなる。
しかも組立工数は、2分(フラックス硬化)+3分(リ
フローソルダ)+5分(洗浄工程)=10分で終了し、従
来のワイヤボンディングによる組立工数に比して約70%
の工数時間削減になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実装構造を示す図、 第2図は、LEDチップの電極面を示す図、 第3図は、Siチップの半田バンプを説明する図、 第4図は、対向状態のLEDチップとSiチップを示す図、 第5図は、従来のワイヤボンディングによる実装構造を
示す図、 第6図は、他のワイヤボンディングによる実装構造を示
す図である。 1……プリント配線板,11……ベタパターン, 2……重ね基板(第二のプリント配線板), 21……ベタパターン(パターン), 3……LEDチップ(一方のベアチップ),31……上面, 33……電極面(電極), 4……Siチップ(他方のベアチップ),41……下面, 42……電極面(電極),5……半田バンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 25/18 33/00 N

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二以上のベアチップを相互に接続させてプ
    リント配線板上に実装するベアチップの実装構造におい
    て、 前記ベアチップのうちの一方がその上面に複数の電極形
    成したフェースアップ型であり、他方がその下面に複数
    の電極を形成したフェースダウン型であり、 前記プリント配線板の上には、前記一方のベアチップが
    その下面を該プリント配線板に接続させた状態で設けら
    れるとともに、該プリント配線板とは異なる第二のプリ
    ント配線板がそのパターンを上に向け、かつその上面を
    前記一方のベアチップの上面と略同一高さとなるように
    して設けられ、 前記他方のベアチップは、その下面の電極が前記一方の
    ベアチップの上面の電極に半田バンプを介して接続した
    状態で該一方のベアチップ上に設けられるとともに、前
    記第二のプリント配線板上にもこれのパターン上に半田
    バンプを介して接続した状態で設けられてなることを特
    徴とするベアチップの実装構造。
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