JPH01235261A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH01235261A
JPH01235261A JP63062865A JP6286588A JPH01235261A JP H01235261 A JPH01235261 A JP H01235261A JP 63062865 A JP63062865 A JP 63062865A JP 6286588 A JP6286588 A JP 6286588A JP H01235261 A JPH01235261 A JP H01235261A
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JP
Japan
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silicone gel
semiconductor device
wiring board
chip
bump electrode
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JP63062865A
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Takeo Yamada
健雄 山田
Kanji Otsuka
寛治 大塚
Shigeo Kuroda
黒田 重雄
Toshiya Saito
俊哉 斉藤
Kunizo Sawara
佐原 邦造
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/072Connecting or disconnecting of bump connectors
    • H10W72/07251Connecting or disconnecting of bump connectors characterised by changes in properties of the bump connectors during connecting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
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    • HELECTRICITY
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    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W90/721Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フリップチップ型半導体装置に関し、特に、
小型のフリップチップ型半導体装置のパッケージ及びそ
のパッケージング技術に適用して有効な技術に関するも
のである。
〔従来技術〕
半導体装置において、そのパッケージは、半導体チップ
とぎりぎりに設けることが理想であるが、パッケージの
封止幅が必要である0例えば、半導体チップの周囲にシ
リコーンゲルを注入するためのダムを設けて樹脂注入後
、ダムに機械的保護のためのキャップを取り付けていた
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、発明者の検討によれば、既存の技術では
、パッケージの小型化について配慮がされておらず、ダ
ムの大きさの分だけパッケージが大型化するという問題
があった。
本発明の目的は、同一の半導体チップに対してその封止
用パッケージを小型にすることができる技術を提供する
ことにある。
本発明の他の目的は、半導体装置の実装密度を大きくす
ることができる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
〔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
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、フリップチップ型半導体装置において、少な
くともバンブ電極が設けられている全領域をシリコーン
ゲルのみで覆って封止したものである。
また、半導体チップにバンブ電極を形成する工程と、該
突起電極を配線基板に取り付ける工程と、前記配線基板
の周辺部の外側面全域又はその一部にダム用テープを設
ける工程と、該ダム用テープで囲んだ内部にシリコーン
ゲルを注入する工程と、該シリコーンゲルを加熱硬化す
る工程とからなる半導体装置の製造方法である。
〔作用〕
前述の手段によれば、少なくともバンブ電極が設けられ
ている全領域をシリコーンゲルのみで覆って封止するこ
とにより、従来のダムを設けて封止するパッケージに比
べて封止用の幅が不要となるので、同一の半導体チップ
に対してその封止用パッケージを小型にすることができ
る。これにより半導体装置の実装密度を大きくすること
ができる。
また、前記配線基板の周辺部の外側面全域又はその一部
にダム用テープを設け、該ダム用テープで囲んだ内部に
シリコーンゲルを注入し、該シリコーンゲルを加熱硬化
することにより、パッケージの寸法を大きくすることな
く、バンブ電極が設けられている全領域にシリコーンゲ
ルを容易に配置して封止することができる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
なお、実施例を説明するための企図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
〔実施例1〕 第1図は、本発明の実施例Iの半導体装置の外観概略構
成を示す斜視図であり、第2図は、第1図の■−■線で
切断した断面図である。
本実施例Iの半導体は、第1図及び第2図において、所
定の配線及び抵抗等の受動素子を組み込んだ外部接続端
子1aを持つセラミックから成る多層配線基板1に、半
導体チップ3から発生する熱の伝導路を形成するための
熱伝導面積拡大板2を接着剤3bで取り付けた半導体チ
ップ3が、半田バンブ電極(バンブ電極)3aを介して
フリップチップ接続されている。
更に、多層配線基板1と熱伝導面積拡大板2との間の外
側部には、例えばポリイミド系樹脂からなるダム用樹脂
テープ4(以下、樹脂テープという)が、例えばシリコ
ーン系樹脂からなる接着剤4aを介して張り渡されて、
キャビティ5が形成され、このキャビティ5の内部にシ
リコーンゲル6が注入され、半田バンブ電極3a部が封
止されている。
前記多層配線基板1は、第3図に示すように。
厚膜配線基板(約l鳳w)101と薄膜配線部102か
らなっている。厚膜配線基板101は1例えばムライト
セラミックスからなるグリンシート101aに、例えば
タングステンかなる配線101bがメタライズされ、各
層間の配線101bは、スルーホール101cにより電
気的に接続され、積層された後焼結されて形成される。
そして、この厚膜配線基板101の配線101bの上に
Ni−B101dをメツキし、その上に例えばアルミニ
ウムからなる第1層目配線102a(約4μm)が設け
られ、その上に例えばポリイミド系樹脂からなる絶縁膜
102bが設けられ、その上に例えばアルミニウムから
なる第2層目配線102c(約4μm)が設けられる。
そして、第2層目配線102cと第1層目配線102a
とがスルーホール102dを介して電気的に接続される
。同様にして第3層目配線102e、第4層目配線10
2fが設けられる。第4層目配線102fの上にポリイ
ミド系樹脂からなる絶縁膜102bが設けられた後、ス
ルーホール102dが設けられ、スルーホール102d
を介して第4層目配線102fの上にCr層(約1um
)102gが設けられ、その上にNi−Cu層(約1μ
m)102hが設けられ、その上に半田バンブ電極3a
が設けられる。この半田バンブ電極3aと導体チップ3
の上に設けられている半田バンブ電極3aとがリフロー
により電気的に接続される。
前記熱伝導面積拡大板2は、例えば窒化アルミニウム(
A Q N)、炭化シリコン(S i C:少量のベリ
リアが入っている)等の熱伝導の良い絶縁材料を用いる
。また、熱伝導面積拡大板2と半導体チップ3とを接着
するための接着剤3bとしては、例えばP b / S
 n系(Pb90/5nlO)の半田、Au/Sn(共
晶:Au80/5n20)等のろう材を用いる。
前記フリップチップ接続では、半田バンブ電極3aに加
わるひずみがその寿命を低下させる原因となるが、多層
配線基板1と熱伝導面積拡大板2を結合している樹脂テ
ープ4は比較的薄いため、多層配線基板1及び熱伝導面
積拡大板2を引き離す方向の力はほとんど発生しないの
で、半田バンブ電極3aの樹脂テープ4を取り付けたこ
とによる寿命低下を防止することができる。
また、樹脂テープ4は、シリコーン系樹脂からなる接着
剤4aにより目止めがされているため、硬化処理前の流
動性の高いシリコーンゲル6であっても外に漏れ出るこ
とがない、このシリコーンゲル6は脱泡処理後、硬化処
理するが、樹脂テープ4は耐熱性の高い材料であるため
、硬化処理時の高温にも耐えることができる。
また、樹脂テープ4は薄いため、多層配線基板1及び熱
伝導面積拡大板2の全周に渡って巻き付けである樹脂テ
ープ4の極一部にシリコーンゲル注入用注射針により穴
をあけてシリコーンゲルを容易に注入することができる
次に、本実施例Iの半導体装置の組立方法を簡単に説明
する。
まず、半導体ウェハ状態で前記半田バンブ電極3aが形
成される。その後ダイシングして半導体チップ3が分離
される。この半導体チップ3は、接着剤(ろう材)3b
を300〜350℃の温度で10秒間熱処理することに
よって熱伝導面精拡大板2に接着される0次に、多層配
線基板1の上に設けられている半田バンブ電極3aと半
導体チップ3の上に設けられている半田バンブ電極3a
とに例えばロジン系のフラックスが塗布された後、両者
の位置合せをして300℃以上の温度で2分以下の時間
リフローされる。
次に、多層配線基板1と熱伝導面積拡大板2との間の外
側部に、例えばシリコーン系樹脂からなる接着剤4aが
内側に塗布された、例えばポリイミド系樹脂からなる樹
脂テープ4が張り渡され、機械的に押し付けられて接着
される。この樹脂テープ4により形成されたキャビテイ
5内部に、注射針等でシリコーンゲル6が注入された後
、150℃の温度で30分間ベークし、200℃の温度
で2時間ポストベークされて半田バンブ電極3aが封止
される。
また、シリコーンゲル注入をより容易にするため、前記
樹脂テープ4を多層配線基板1及び熱伝導面積拡大板2
の全周に渡っては巻かず、一部を開口部としてもよい、
また、樹脂テープ4はキャビティ5内のシリコーンゲル
硬化後に取り外してもよい。
そして、第4図に示すように、本実施例■の半導体装置
100は、マルチチップモジュール200の中に複数個
設けられる。半導体装置100は、例えばムライト(3
An、O,・2SiO,)からなるモジュール基板(セ
ラミック基板)201の上に複数個搭載されている。ま
°た、半導体装[100の熱伝導面積拡大板2の上面に
は、くし歯型下部放熱部材203とこれに嵌合するくし
歯型上部放熱部材204を介してモジュールキャップ2
02により冷却されている。モジュールキャップ202
は例えば銅(Cu)とモリブデン(Mo)の合金からな
り、くし歯型下部放熱部材203及びくし歯型上部放熱
部材204は例えばアルミニウム(/Ml)からなって
いる、205はモジュールキャップ202に設けられて
いる流路であリ、この中を冷却水206が流れるように
なっている。モジュールキャップ202の側部は、例え
ば半田からなる封止接着剤(ろう材)207によってモ
ジュール基板201に取り付けられている。208はモ
ジュール基板201に設けられた入出力ピンである。
このマルチチップモジュール200は、第5図に示した
ように、多層プリント基板300上に多数実装される。
マルチチップモジュール200の多層プリント基板30
0上への実装は、前記入出力ピン208を多層プリント
基板300の穴(図示していない)に差し込むか、ある
いはプリント基板300上に取り付けられたソケットに
入出力ピン208を差し込むことにより行う、301は
冷却パイプであり、この冷却パイプ301から前記モジ
ュールキャップ202の流路205に前記冷却水206
を流すことができるようになっている。
以上の説明かられかるように、本実施例によれば、半田
バンブ電極3aが設けられている全領域をシリコーンゲ
ル6のみで覆って封止することにより、従来のダムを設
けて封止するパッケージに比べて封止用の幅が不要とな
るので、同一の半導体チップ3に対するパッケージを小
型にすることができる。これにより半導体装置の実装密
度を大きくすることができる。
また、前記多層配線基板1の周辺部全域にダム用の樹脂
テープ4を張り渡してシリコーンゲル6の収容のための
キャビティ5を形成し、該キャビティ5の内部にシリコ
ーンゲル6を注入し、該シリコーンゲルを加熱硬化する
ことにより、半田バンブ電極3aが設けられている全領
域に、容易にシリコーンゲル6を配置して封止すること
ができる。
また、樹脂テープ4を多層配線基板1と半導体チップ3
の熱伝導面積拡大板2との間に張り渡して、シリコーン
ゲル収容用のキャビティ5を形成するため、半田バンブ
電極3aに引張り応力がほとんどかからず、半田バンブ
電極3aの劣化を招くことがない、また、パッケージ周
囲を樹脂テープ4で覆ってしまうため、シリコーンゲル
6のにじみ出し及びシリコーンゲルの汚染に対して有利
である。
これらのことから、半導体装置100の信頼性を向上す
ることができる。
〔実施例■〕
第6図は、本発明の実施例■の半導体装置の概略構成を
説明するための断面図である。
本実施例■は、第6図に示すように、前記実施例Iの熱
伝導面積拡大板2が取り外されたものである。
すなわち、シリコーンゲル6を収容するためのキャビテ
ィ10は、多層配線基板1の外周部に樹脂テープ4を張
りめぐらすことにより形成される。
このキャビティ10は、半導体チップ3側に開口部を持
っているので、そのキャビティ10にシリコーンゲル6
を容易に注入することができる。
以上、本発明を実施例にもと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において種々変更可能であること
は言うまでもない。
〔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、下記のとおりであ
る。
少なくともバンブ電極が設けられている全領域をシリコ
ーンゲルのみで覆って封止することにより、従来のダム
を設けて封止するパッケージに比べて封止用の幅が不要
となるので、同一の半導体チップに対して、その封止用
パッケージを小型にすることができる。これにより半導
体装置の実装密度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例Iの半導体装置の外観概略構
成を示す斜視図、 第2図は、第1図のn−n線で切断した断面図、第3図
は、第1図に示す多層配線基板の概略構成を説明するた
めの断面図、 第4図は、第1図に示す半導体装置をマルチチップモジ
ュールに組み込んだ例を示す断面図、第5図は、第4図
に示すマルチチップモジュ−ルを多層プリント基板上に
多数実装した例を示す斜視図、 第6図は、本発明の実施例■の半導体装置の概略構成を
説明するための断面図である。 図中、1・・・多層配線基板、1a・・・外部接続端子
、2・・・熱伝導面積拡大板、3・・・半導体チップ、
3a・・・半田バンプ電極、4・・・樹脂テープ、3b
、4a・・・接着剤、5,10・・・キャビティ、6・
・・シリコーンゲルである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、フリップチップ型半導体装置において、少なくとも
    バンプ電極が設けられている全領域をシリコーンゲルの
    みで覆って封止したことを特徴とする半導体装置。 2、フリップチップ型半導体装置において、半導体チッ
    プの能動領域と反対の表面に熱伝導面積拡大板を設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体
    装置。 3、半導体チップにバンプ電極を形成する工程と、該突
    起電極を配線基板に取り付ける工程と、前記配線基板の
    周辺部外側面全域又はその一部にダム用テープを設ける
    工程と、該ダム用テープで囲んだ内部にシリコーンゲル
    を注入する工程と、該シリコーンゲルを加熱硬化する工
    程とからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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