JPH0473955A - 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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JPH0473955A
JPH0473955A JP2188478A JP18847890A JPH0473955A JP H0473955 A JPH0473955 A JP H0473955A JP 2188478 A JP2188478 A JP 2188478A JP 18847890 A JP18847890 A JP 18847890A JP H0473955 A JPH0473955 A JP H0473955A
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JP
Japan
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cap
semiconductor chip
semiconductor device
substrate
chip
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Pending
Application number
JP2188478A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Kubo
和寿 久保
Kanji Otsuka
寛治 大塚
Hiroshi Tate
宏 舘
Hiroshi Akasaki
赤崎 博
Norishige Kikuchi
菊地 哲慈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
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Publication of JPH0473955A publication Critical patent/JPH0473955A/ja
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    • 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
    • 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
    • H10W72/20Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
    • 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
    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/877Bump connectors and die-attach connectors

Landscapes

  • Wire Bonding (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、半導体装置及びその製造方法に関し。
特に、気密型半導体装置における封止技術に適用して有
効な技術に関するものである。
〔従来技術〕
従来の気密型半導体装置、例えば、特開昭62−249
42号公報に記載されるように、基板の上に半導体チッ
プを半田バンプ電極に介して実装し両者を電気的に接続
し、パッケージの封止用キャップとの接合部に接着層を
介在させて気密封止したものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、本発明者は、前記従来の気密型半導体装
置を検討した結果、次の問題点を見い呂し、た。
前記従来技術では、半田等のロウ材により封止用キャッ
プと基板(ベース)との接合と、半導体チップの背面と
封止用キャップとの接合とを同時に行うため、半田バン
プ電極が溶けない温度で溶融する材料の選択が難しい。
また、封止用キャップと基板の接合温度と半導体チップ
の背面と封止用キャップとの接合温度の上昇率が異なる
ため封止温度の設定が難しい。
また、封止用キャップが少し傾くだけでも封止不良に至
るおそれがある。
また、前記半導体チップの背面と封止用キャップとの接
合層にボイドが発生していると、その部分の放熱が十分
になされていないため、熱が蓄積され、パッケージ又は
半導体チップを破損することがある。
本発明の目的は、半導体装置の耐湿性を向上することが
可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、キャップと基板と半導体チップの
位置合せ精度を向上することが可能な技術を提供するこ
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。
(1)基板の上に半導体チップをバンプ電極を介して実
装して両者を電気的に接続し、パッケージのキャップの
裏面に接着剤(熱良伝導性接着剤が好ましい)で半導体
チップの背面を固定し、基板とキャップとの接合部をろ
う材で封止する半導体装置において、前記キャップに半
導体チップに対する位置合せ用凹部を設け、該位置合せ
用凹部に接着剤で半導体チップの背面を固定した半導体
装置である。
(2)少なくとも、前記基板と半導体チップとを電気的
に接続した部分を絶縁性充填剤で覆っている。
(3)基板の上に半導体チップをバンプ電極を介して実
装して両者を電気的に接続し、キャップに半導体チップ
に対する位置合せ用凹部を設け、該キャップに設けられ
た位置合せ用凹部に接着剤(熱良伝導性接着剤が好まし
い)で半導体チップの背面を固定し、基板とキャップと
の接合部をろう材で封止する半導体装置の製造方法であ
って、前記キャップに絶縁性充填剤注入用貫通孔もしく
は凹状溝を設け、前記半導体チップを封止した後、絶縁
性充填剤を注入する半導体装置の製造方法である。
(4)前記半導体チップを封止した後、前記絶縁性充填
剤注入用貫通孔もしくは凹状溝を通して封止室内を真空
に引き、絶縁性充填剤を封止室内に注入する。
〔作用〕
前記(1)の手段によれば、キャップに半導体チップに
対する位置合せ用四部を設け、該位置合せ用凹部に接着
剤で半導体チップの背面を固定することにより、自動位
置決めが可能になり、かつキャップと基板と半導体チッ
プの位置合せ精度を向上することができる。また、キャ
ップの傾きを低減することができるので、封止不良を低
減することができる。
また、前記半導体チップの背面とキャップとの接合層に
ボイドの発生を低減することができるので、その部分の
放熱の向上をはかることができる。
これらにより半導体装置の信頼性を向上することがこと
ができる。
(2)の手段によれば、少なくとも、前記基板と半導体
チップとを電気的に接続した部分を絶縁性充填剤で覆う
ことにより、半導体装置の耐湿性を向上することができ
るので、半田等のろう材によりキャップと基板(ベース
)との接合と、半導体チップの背面とキャップとの接合
とを同時に行う際の、バンプ電極が溶けない温度で溶融
する材料の選択、及びキャップと基板の接合温度と半導
体チップの背面とキャップとの接合温度の上昇率が異な
る場合の封止温度の設定等を、それ程厳密に行う必要が
ない。
また、半導体装置の長寿命化がはかれ、かつ信頼性を向
上することができる。
(3)の手段によれば、基板の上に半導体チップをバン
プ電極を介して実装して両者を電気的に接続し、キャッ
プに半導体チップに対する位置合せ用凹部を設け、該キ
ャップに設けられた位置合せ用凹部に接着剤を介在させ
て半導体チップの背面を固定し、基板とキャップとの接
合部をろう材で封止するとともに、前記キャップに絶縁
性充填剤注入用の貫通孔もしくは凹状溝を設け、前記半
導体チップを封止した後、絶縁性充填剤を注入するので
、前記(1)又は(2)の半導体装置を容易に製造する
ことができる。
(4)の手段によれば、前記半導体チップを封止した後
、前記絶縁性充填剤注入用の貫通孔もしくは凹状溝を通
して封止室内を真空に引き、絶縁性充填剤を注入するの
で、前記封止室内に容易に性充填剤を注入することがで
きる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。
なお、実施例を説明するための全図において、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。
第1図は、本発明の半導体装置の一実施例の外観を示す
斜視図、 第2図は、第1図のX−X線で切った断面図、第3図は
、第1図のY−Y線で切った断面図、第4図は、第1図
に示すキャップの構成を示す斜視図である。
本実施例の半導体装置は、第1図乃至第4図に示すよう
に、基板(ベース)1の上に半導体チップ2をバンプ電
極(例えば、半田バンプ電極)3を介して実装して両者
を電気的に接続し、キャップ4に半導体チップに対する
位置合せ用凹部5を設け、該キャップ4に設けられた位
置合せ用凹部5に熱良伝導性接着剤(接着剤)6で半導
体チップ2の背面を固定し、基板1とキャップ4との接
合部をろう材7で封止したものである。
そして、前記キャップ4には、第1図乃至第4図に示す
ように、絶縁性充填剤注入用貫通孔8A及び排気用貫通
孔8Bが設けられ、前記半導体チップ2をキャップ4で
封止した後、絶縁性充填剤9が注入されたものである。
絶縁性充填剤9としては、例えば、シリコーン系充填剤
を用いる。
また、前記キャップ4に設けられている絶縁性充填剤注
入用貫通孔8Aのみを、第5図の(b)に示すように、
凹状溝8Dにしてもよい。
前述のように、キャップ4に半導体チップ2に対する位
置合せ用凹部5を設け、該位置合せ用凹部5に熱良伝導
性接着剤6で半導体チップ2の背面を固定することによ
り、自動位置決めが可能になり、かつキャップ4と基板
1と半導体チップ2の位置合せ精度を向上することがで
きる。これにより、キャップ4の傾きを低減することが
できるので、封止不良を低減することができる。
また、前記半導体チップ2の背面とキャップ4との間の
熱良伝導性接着層6(接合層)に位置ずれ等によるボイ
ドの発生を低減することができるので、その部分の放熱
の向上をはかることができる。
これらにより半導体装置の信頼性を向上することができ
る。
また、前記基板1と半導体チップ2とを電気的に接続す
るバンプ電極(例えば、半田バンプ)3の部分を絶縁性
充填剤9で覆うことにより、半導体装置の耐湿性を向上
することができるので、半田等のろう材7によりキャッ
プ4と基板1との接合と、半導体チップ2の背面とキャ
ップ4との接合とを同時に行う際の、バンプ電極(例え
ば、半田バンプ電極)3が溶けない温度で溶融する材料
の選択、及びキャップ4と基板1の接合温度と半導体チ
ップ2の背面とキャップ4との接合温度の上昇率が異な
る場合の封止温度の設定を、それ程厳密に行う必要がな
い。
また、半導体装置の長寿命化がはかれ、かつ信頼性を向
上することができる。
次に1本実施例の半導体装置の組み立て製造方法につい
て説明する。
第6図に示すように、まず最初に、キャップ4に設けら
れている位置合せ用凹部5に熱良伝導性接着剤(接着剤
)6により、半導体チップ2の背面が接着固定される。
次に、基板1の上に半導体チップ2がバンプ電極(例え
ば、半田バンプ電極)3を介して電気的に接続されると
ともに、基板1とキャップ4との接合部がろう材7によ
り封止される。
次に、基板1とキャップ4との接合部がろう材7により
封止された状態で、シリコーン溶剤等の絶縁性充填剤(
絶縁性充填剤9)の内に浸入させ、絶縁性充填剤注入用
貫通孔8Aもしくは凹状溝8Cから絶縁性充填剤9が注
入され、封止室内の気体(ガス)は、排気用貫通孔8B
もしくは凹状溝8Dから排気される。そして、半導体装
置の外部に付着された絶縁性充填剤9は洗浄により取り
除かれる。
このようにすることにより、前述の本実施例のの半導体
装置を容易に組み立て製造することができる。
また、前記絶縁性充填剤注入方法の変形例として、第5
図の(a)、(b)に示すように、MJli性充填剤注
入用貫通孔8Cもしくは凹状溝8Dのみを設けて、第6
図に示す工程で組み立てた後、第7図に示すように、前
記半導体チップ2がパッケージに実装された後、真空吸
引ポンプ(図示していない)に接続された治具10を用
いて前記絶縁性充填剤注入用貫通孔8Cもしくは凹状溝
8Dを通して封止室内を真空に引き、この状態で、シリ
コーン溶剤等の絶縁性充填剤9が満されている容器内に
浸入し、前記治具10をはずすと、絶縁性充填剤注入用
貫通孔8Cもしくは凹状溝8Dを通して絶縁性充填剤9
が封止室内に注入される。
従って、この場合には、前記排気用貫通孔8Bは必要で
ない。
また、前記治具10を用いる代りに、第6図に示す工程
で半導体チップ2を封止し、封止室内を真空に引き、シ
リコーン溶剤等の絶縁性充填溶剤9に溶解する膜状の蓋
(図示していない)で気密に封止する。この状態で、シ
リコーン溶剤等の絶縁性充填剤9の内に浸入する。この
時、前記膜状の蓋が溶解して絶縁性充填剤注入用貫通孔
8Aもしくは凹状溝8Cを通して絶縁性充填剤9が封止
室内に注入されるようにしてもよい。
このように、前記封止室内を真空状態にすることにより
、絶縁性充填剤9を前記封止室内に容易に絶縁性充填剤
9を注入することができる。これ、によりさらに耐湿性
を向上させることができる。
また、本発明は、第8図に示すように、複数個の半導体
チップ2を一個の基板1に実装するマルチチップ型半導
体装置に適用することもできる。
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。
(1)自動位置決めが可能になり、かつキャップと基板
と半導体チップの位置合せ精度を向上することができる
。また、キャップの傾きを低減することができるので、
封止不良を低減することができる。
また、前記半導体チップの背面とキャップとの接合層に
ボイドの発生を低減することができるので、その部分の
放熱の向上をはかることができる。
これらにより半導体装置の信頼性を向上することができ
る。
(2)半導体装置の耐湿性を向上することができるので
、半田等のろう材によりキャップと基板(ベース)との
接合と、半導体チップの背面とキャップとの接合とを同
時に行う際の、バンプ電極が溶けない温度で溶融する材
料の選択、及びキャップと基板の接合温度と半導体チッ
プの背面とキャップとの接合温度の上昇率が異なる場合
の封止温度の設定等を、それ程厳密に行う必要がない。
また、半導体装置の長寿命化がはかれ、かつ信頼性を向
上することがことができる。
(3)本発明の半導体装置を容易に製造することができ
る。
(4)前記半導体チップを封止した後、前記絶縁性充填
剤注入用の貫通孔もしくは凹状溝を通して封止室内を真
空に引き、絶縁性充填剤を注入するので、前記封止室内
に容易に絶縁性充填剤を注入することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の半導体装置の一実施例の全体外観を
示す斜視図、 第2図は、第1図のX−X線で切った断面図、第3図は
、第1図のY−Y線で切った断面図、第4図は、第1図
に示すキャップの構成を示す斜視図、 第5図は、第1図に示すキャップの変形例を示す断面図
、 第6図は、本実施例の組み立て製造方法を説明するため
の図、 第7図は、絶縁性充填剤注入方法の変形例を説明するた
めの図、 第8図は、本発明をマルチチップ型半導体装置に適用し
た実施例を説明するための図である。 図中、1・・・基板(ベース)、2・・・半導体チップ
、3・・・バンプ電極、4・・・キャップ、5・・・位
置合せ用凹部、6・・・熱良伝導性接着剤(接着剤)、
7・・・接着剤(ろう材)、8A、8G・・・絶縁性充
填剤注入用貫通孔、8B・・・排気用貫通孔、8D・・
・絶縁性充填剤注入用凹状溝、9・・・絶縁性充填剤、
10・・・治具。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板の上に半導体チップをバンプ電極を介して実装
    して両者を電気的に接続し、パッケージのキャップの裏
    面に接着剤(熱良伝導性接着剤が好ましい)で半導体チ
    ップの背面を固定し、基板とキャップとの接合部をろう
    材で封止する半導体装置において、前記キャップに半導
    体チップに対する位置合せ用凹部を設け、該位置合せ用
    凹部に接着剤で半導体チップの背面を固定したことを特
    徴とする半導体装置。 2、少なくとも、前記基板と半導体チップとを電気的に
    接続した部分を絶縁性充填剤で覆っ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、基板の上に半導体チップをバンプ電極を介して実装
    して両者を電気的に接続し、キャップに半導体チップに
    対する位置合せ用凹部を設け、該キャップに設けられた
    位置合せ用凹部に接着剤(熱良伝導性接着剤が好ましい
    )で半導体チップの背面を固定し、基板とキャップとの
    接合部をろう材で封止する半導体装置の製造方法であっ
    て、前記キャップに絶縁性充填剤注入用貫通孔もしくは
    凹状溝を設け、前記半導体チップを封止した後、絶縁性
    充填剤を注入することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 4、前記半導体チップを封止した後、前記絶縁性充填剤
    注入用貫通孔もしくは凹状溝を通して封止室内を真空に
    引き、絶縁性充填剤を封止室内に注入することを特徴と
    する請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5866952A (en) * 1995-11-30 1999-02-02 Lockheed Martin Corporation High density interconnected circuit module with a compliant layer as part of a stress-reducing molded substrate
US6320257B1 (en) * 1994-09-27 2001-11-20 Foster-Miller, Inc. Chip packaging technique
US6445062B1 (en) 1999-02-19 2002-09-03 Nec Corporation Semiconductor device having a flip chip cavity with lower stress and method for forming same
KR20030001039A (ko) * 2001-06-28 2003-01-06 동부전자 주식회사 반도체 캡슐화 구조
JP2003080111A (ja) * 2001-09-12 2003-03-18 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 電気集塵機の集塵極の湾曲部矯正方法

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