JPH08306828A

JPH08306828A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH08306828A
Application number: JP11337595A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tanigawa; 聡谷川; Kazumasa Igarashi; 一雅五十嵐; Toku Nagasawa; 徳長沢; 信彦 ▲吉▼尾; Nobuhiko Yoshio; Hideyuki Usui; 英之薄井; Hisataka Itou; 久貴伊藤
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1995-05-11
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【構成】補助配線板２に半導体チップ１が搭載され、上
記半導体チップ１と補助配線板２との間隙が、下記の
（Ａ）〜（Ｃ）を含有するエポキシ樹脂組成物の硬化体
３で封止されている半導体装置。（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）下記の一般式（１）で表されるアリルフェノール
樹脂【化１】（Ｃ）硬化促進剤【効果】上記エポキシ樹脂組成物の硬化体３は、半導体
チップ１および補助配線板２に強固に接着し、この結
果、半導体装置の信頼性が優れるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップが補助配
線板に搭載され、少なくとも上記半導体チップと補助配
線板との間隙が樹脂組成物の硬化体で封止されている半
導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パッケージタイプの半導体装置として、
リードフレームのダイパッドに半導体チップを搭載し、
半導体チップとリードフレームのインナーリードとをワ
イヤーボンディングし、アウターリードを除き半導体チ
ップをリードフレームとともに樹脂で封止した構造をと
るものが、一般的なものとして知られている。しかし、
このタイプの半導体装置では、半田付けの精度上、リー
ドフレームのアウターリードのピッチをかなり広くとる
必要があり、このためパッケージの大形化を避けること
ができず、高密度化実装に不利なものとなる。

【０００３】この問題を解決するために、リードフレー
ムに代えて、補助配線板を用い、この板面に、半導体チ
ップを、その電極側（回路形成面側）を対面させた状態
（フェイスダウン）で搭載し、少なくとも上記半導体チ
ップと補助配線板との間隙を樹脂組成物の硬化体で封止
したタイプの半導体装置が、開発されており、一部で実
用化されている。上記補助配線板の内部には、引回し導
体が配設されており、この引回し導体の一端は、上記補
助配線板の半導体チップ搭載側の面から露出する内側電
極に形成され、上記引回し導体の他端は、上記半導体チ
ップ搭載側と反対側の面から露出する外側電極に形成さ
れている。そして、上記補助配線板の内側電極は、半導
体チップの電極と接合されており、上記内側電極，上記
引回し導体，外部電極を通じ、半導体チップが外部と電
気的に接続可能となっている。このタイプの半導体装置
としては、例えば、チップスケールパッケージ（ＣＳ
Ｐ）タイプの半導体装置をあげることができる。

【０００４】上記ＣＳＰタイプの半導体装置は、パッケ
ージの大きさが、半導体チップの大きさと略同じもので
あり、半導体チップと補助配線板との間隙だけを封止し
たものや、半導体チップ全体を封止したものがある。

【０００５】図８に、半導体チップ全体が封止されたＣ
ＳＰタイプの半導体装置を示す。図示のように、この半
導体装置は、補助配線板２′の上に、半導体チップ１′
が、その電極１１′を対面させたフェイスダウンで搭載
されており、上記半導体チップ１′と補助配線板２′と
の間隙だけでなく、上記半導体チップ全体が樹脂組成物
の硬化体４′で封止されたものであるが、パッケージサ
イズは、半導体チップ１′のサイズと略同じとなってい
る。また、補助配線板２′は、絶縁支持板２５′を基材
としており、この絶縁支持板２５′の所定位置に、孔２
２１′が穿孔され、この内部に金属２２２′が充填され
ている。そして、この充填金属２２２′の一端は、絶縁
支持板２５′の半導体チップ１′の搭載側と反対側の面
から突出する金属バンプ２２３′に形成されて、外部電
極２２′となっている。また、上記絶縁支持板２５′の
半導体チップ搭載側の面の所定位置には、引回し導体２
４′が形成され、この一端は、上記充填金属２２２′の
他端に接合している。また、半導体チップ１′は、電極
１１′の先端に、絶縁支持板２５′に対して突出する金
属バンプ２１１′を備えたフリップチップであり、上記
金属バンプ２１１′が、上記引回し導体２４′の他端と
接合している。

【０００６】このように、ＣＳＰタイプの半導体装置で
は、補助配線板に半導体チップをフェイスダウンで搭載
し、上記補助配線板において、半導体チップの電極位置
に合わせて内部電極や引回し導体の一端を配置し、また
回路基板に合わせて外部電極を形成して、この外部電極
を上記引回し導体の他端と接続することができるもので
ある。したがって、このような半導体装置では、用いる
半導体チップの電極の配置に拘束されることなく、所定
の位置に実装用の外部電極を形成することが可能とな
り、外部電極相互の間隔を充分に広くとることができ、
半田精度が向上するようになる。

【０００７】そして、前述のように、ＣＳＰタイプの半
導体装置において、少なくとも半導体チップと補助配線
板との間隙が樹脂組成物の硬化体で封止される。これ
は、半導体チップがフェイスダウンで搭載されているこ
とから、回路形成面および電気的接続部の保護のためで
ある。通常、この間隙の封止は、液状の封止剤を上記間
隙の端部から注入し、ついでこれを硬化させることによ
り行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液状封止剤を用いた封止では、半導体装置の信頼性が充
分でないという問題がある。したがって、例えば、冷熱
サイクルテストのように過酷な温度変化条件に暴露され
た場合、熱応力による金属接合部の破断等が発生し、半
導体装置に導通不良が発生するようになる。また、上記
間隙において、樹脂組成物の硬化体と半導体チップや補
助配線板との間に剥離が生じると、水やイオン等が半導
体装置内部に侵入するようになり、信頼性が損なわれる
ようになる。

【０００９】また、半導体チップとして、フリップチッ
プを使用した場合、このフリップチップが高価であるこ
とから、半導体装置の高コスト化を招来することとな
る。

【００１０】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、補助配線板に半導体チップが搭載され、少な
くとも上記半導体チップと補助配線板との間隙が樹脂組
成物の硬化体で封止された半導体装置であって、上記樹
脂組成物の硬化体と半導体チップおよび補助配線板とが
強固に接着し、信頼性に優れた半導体装置の提供をその
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、補助配線板の板面に、電極を備えた半
導体チップが、その電極側を対面させた状態で所定間隙
を保って搭載され、上記補助配線板の内部に引回し導体
が配設され、この引回し導体の一端が上記補助配線板の
半導体チップ搭載側の面から露出する内側電極に形成さ
れ、上記引回し導体の他端が上記補助配線板の半導体チ
ップ搭載側と反対側の面から露出する外側電極に形成さ
れ、上記内側電極と上記半導体チップの電極とが接合
し、少なくとも上記半導体チップと補助配線板との間隙
が、樹脂組成物の硬化体により封止されている半導体装
置であって、上記樹脂組成物が、下記の（Ａ）〜（Ｃ）
を含有するという構成をとる。（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）下記の一般式（１）で表されるアリルフェノール
樹脂

【化２】（Ｃ）硬化促進剤

【００１２】

【作用】すなわち、本発明者らは、半導体チップと補助
配線板との間隙の封止に使用されるエポキシ樹脂組成物
の接着性の向上を中心課題として、一連の研究を重ね
た。その結果、エポキシ樹脂の硬化剤として、上記一般
式（１）で表されるアリルフェノール樹脂を用いると、
エポキシ樹脂組成物の接着性が向上し、得られる半導体
装置の信頼性が向上することを見出し、この発明に到達
した。

【００１３】そして、この発明では、半導体チップの高
コストの問題は、補助配線板に形成する内側電極を、板
面から突出する金属バンプとすることにより、解決する
ものである。これにより、高価なフリップチップを使用
する必要がなくなる。

【００１４】つぎに、この発明について詳しく説明す
る。

【００１５】この発明の半導体装置は、半導体チップが
フェイスダウエンで補助配線板に搭載され、少なくとも
上記半導体チップと補助配線板との間隙が、特殊な硬化
剤を含有するエポキシ樹脂組成物の硬化体で封止された
ものである。

【００１６】まず、上記エポキシ樹脂組成物について説
明する。

【００１７】この発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキ
シ樹脂（Ａ成分）、上記一般式（１）で表されるアリル
フェノール樹脂（Ｂ成分）、硬化促進剤（Ｃ成分）を含
有するものである。

【００１８】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）は、特に制限
するものではないが、ビスフェノール型エポキシ樹脂，
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂，脂環式エポキシ
樹脂等の液状エポキシ樹脂を使用することが好ましい。
また、この他に、封止の際に、封止温度（通常２０〜１
８０℃）で液状となるエポキシ樹脂を使用することも可
能である。このなかでも、流動性の理由から、ビスフェ
ノール型エポキシ樹脂が好ましい。

【００１９】上記一般式（１）で表されるアリルフェノ
ール樹脂（Ｂ成分）は、上記エポキシ樹脂の硬化剤とな
るものである。これにより、エポキシ樹脂組成物の接着
性が向上し、半導体装置の信頼性が向上するのである。
このアリルフェノール樹脂は、室温で液状のものだけで
なく、封止温度で液状となるものでもよい。なお、この
アリルフェノール樹脂は、ランダム共重合体でもブロッ
ク共重合体でもよい。また、上記一般式（１）におい
て、ｎおよびｍは、好ましくはｎ＋ｍ＝２〜５，ｎ／
（ｎ＋ｍ）＝０．３〜１．０であり、特に好ましくはｎ
＋ｍ＝２〜４，ｎ／（ｎ＋ｍ）＝０．５〜１．０であ
る。このように、ｎおよびｍを好適な範囲とすると、流
動性が良好となり、かつ硬化性に優れるようになるとい
う利点が得られる。そして、このアリルフェノール樹脂
は、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対し、その水酸基当
量が０．９〜１．０当量となる範囲の割合で配合するこ
とが好ましい。

【００２０】上記硬化促進剤（Ｃ成分）は、特に制限す
るものではなく、例えば、メチルイミダゾール，エチル
イミダゾール等のイミダゾール触媒、トリフェニルフォ
スフィン等のリン系触媒、アミン系触媒等をあげること
ができる。このなかでも、硬化性が優れるという理由か
ら、イミダゾール触媒が好ましく、特に好ましくはメチ
ルイミダゾールである。また、硬化促進剤の配合割合
は、通常、フェノールに対し、０．１〜０．２重量％の
範囲である。

【００２１】また、上記エポキシ樹脂組成物には、上記
Ａ〜Ｃ成分に加え、必要に応じて、充填剤，難燃剤，離
型剤，着色剤，表面処理剤，低応力化剤等の各種添加剤
を配合してもよい。

【００２２】上記充填剤としては、溶融性シリカ粉末，
結晶性シリカ粉末，タルク，アルミナ，炭酸カルシウ
ム，カーボンブラック等があげられる。上記難燃剤とし
ては、ブロム化化合物，アンチモン化合物等があげられ
る。上記離型剤としては、カルナバワックス，ポリエチ
レンワックス等があげられる。上記着色剤としては、カ
ーボンブラック，顔料等があげられる。上記表面処理剤
としては、シランカップリング剤等があげられる。上記
低応力化剤としては、シロキサン系エラストマー，ブタ
ジエン系エラストマー等があげられる。

【００２３】そして、この発明のエポキシ樹脂組成物
は、上記Ａ〜Ｃ成分、必要に応じて各種添加剤を配合
し、これを加温して混練することにより作製できる。な
お、エポキシ樹脂組成物が固形の場合、必要に応じて打
錠してもよい。

【００２４】つぎに、上記エポキシ樹脂組成物を用いた
この発明の半導体装置の一例を図１に示す。

【００２５】同図（イ）は、半導体装置の構成を示す断
面図であり、同図（ロ）は、その一部切り欠き図であ
り、同一部分には同一符号を付している。図示のよう
に、この半導体装置では、半導体チップ１全体が封止さ
れたＣＳＰタイプのものである。すなわち、補助配線板
片２の板面に、半導体チップ１が、その電極１１側（回
路形成面側）を上記補助配線２板面に対面させた状態
（フェイスダウン）で搭載されている。上記補助配線板
２は、絶縁層２４，２５が積層されたものである。そし
て、上記半導体チップ１の電極１１が、補助配線板２の
内側電極２１に接合されている。この内側電極２１は、
絶縁層２４の所定位置に穿孔された孔２１２に金属２１
３が充填され、この充填金属の一端は、半導体チップ１
搭載面からバンプ状に突出（同図において上方）して金
属バンプ２１１に形成され構成されたものである。そし
て、上記充填された金属２１３の他端は、補助配線板片
２の内部（絶縁層２４，２５の間）に配設された引き回
し導体２３の一端と接続している。また、この引回し導
体２３の他端は、外側電極２２と接続されている。この
外側電極２２は、上記内側電極２１と同様に、絶縁層２
５の所定の位置に穿孔された孔２２１に金属２２２が充
填されており、この充填金属２２２の一端が、上記引回
し導体２３の一端と接続し、充填金属２２２の他端は、
半導体チップ１搭載側と反対側の面からバンプ状に突出
（同図において下方）して金属バンプ２２３が形成され
構成されたものである。このように、この半導体装置で
は、上記補助配線板２の内側電極２１，引回し導体２
３，外側電極２２を通じて、半導体チップ１の外部に対
する電気的な接続をとっている。

【００２６】そして、この半導体装置では、半導体チッ
プ１と補助配線板２との間隙が、上記エポキシ樹脂組成
物の硬化体３で封止されている。このエポキシ樹脂組成
物は、特殊な硬化剤である上記一般式（１）のアリルフ
ェノール樹脂を用いたものであるため、接着力が極めて
高いものである。このため、半導体チップ１と硬化体３
および補助配線板２と硬化体３が、強固に接着してお
り、例えば、冷熱サイクルテスト等の温度変化条件に暴
露されても、半導体チップ１と補助配線板２との電気的
接続部（金属接合部）の熱応力による破断等が防止さ
れ、また半導体装置内への水等の侵入も防止されるよう
になり、半導体装置の信頼性が優れたものとなってい
る。また、前述のように、この半導体装置では、半導体
チップ１全体が封止されている。すなわち、半導体チッ
プ１と補助配線板２との間隙は、上記エポキシ樹脂組成
物の硬化体３で封止され、この部分を除く半導体チップ
１の全体が、樹脂組成物の硬化体４で封止されている。
この樹脂組成物の硬化体４は、特に制限するものではな
いが、後述するように、封止作業の効率等の観点から、
上記エポキシ樹脂組成物の硬化体であることが好まし
い。

【００２７】また、この半導体装置の特徴としては、引
回し導体２３を任意に形成することができることから、
内側電極２１と外側電極２２の形成位置を自由に選択で
きる点があげられる。これにより、半導体チップの種類
にかかわらず、半導体装置を標準化することが可能とな
り、被実装回路基板への適用が広範囲なものとなる。図
１（イ′）には、上記同図（イ）に示された半導体装置
とは異なった電極位置を有する半導体装置の一例を示
す。同図において、図１（イ）と同一部分には同一符号
を付している。また、図１（イ′′）には、内側電極の
略真下に対応する位置に外側電極が配置された半導体装
置を示す。同図において、図１（イ）と同一部分には同
一符号を付している。

【００２８】また、この半導体装置では、補助配線板の
内側電極が、突出する金属バンプに形成されているた
め、フリップチップではなく、一般的な半導体チップを
使用している。

【００２９】また、補助配線板２の板面の面積は、半導
体チップ１の底面積（回路形成面の面積、通常３ｍｍ〜
２０ｍｍ角）に等しいか、これの２００％以下であるこ
とが好ましく、特に好ましくは１３０％以下である。こ
れは、補助配線板が、半導体チップに比べて大きいと、
パッケージ密度が低下し、ＣＳＰタイプの半導体装置の
利点が生かされないからである。

【００３０】上記外部電極２２の相互間隔は、被実装回
路基板への半田付けする際のブリッジを防止するため
に、可能な限り広くとることが好ましい。また、この外
部電極２２相互の間隔は、通常、等間隔とされる。

【００３１】つぎに、図２に、補助配線板２を３層構造
とした例を示す。同図において、１１０は、被実装回路
基板（図示せず）の電極を示し、これ以外は、図１と同
一部分には同一符号を付している。図示のように、上記
補助配線板２は、３層の絶縁層が積層されており、これ
らの層間に引回し導体２３が配設されている。このよう
に、補助配線板２を多層構造とすることにより、引回し
導体２３の埋設部分を多くとることが可能となり、高集
積回路を有する多電極半導体チップ１に適切に対応する
ことが可能となる。したがって、補助配線板２は、２層
や３層構造に限定されず、搭載する半導体チップの種類
により、層の数は適宜決定される。

【００３２】そして、この発明の半導体装置において、
補助配線板とエポキシ樹脂組成物の硬化体との界面接着
力を高めるために、上記補助配線板の半導体チップ搭載
側の面の少なくとも上記エポキシ樹脂組成物の硬化体と
接触する部分を、所定の表面張力の状態や所定の凹凸面
にすることが好ましい。具体的には、上記表面張力は、
通常３５ｍＪ／ｍ²以上、好ましくは４０ｍＪ／ｍ²以
上である。また、上記凹凸面は、通常、０．００５〜
０．５μｍ径の凹凸面であり、好ましくは、０．０１〜
０．２μｍ径の凹凸面である。このような所定の条件に
することにより、上記界面の接着力を９０°剥離強度
（室温，乾燥状態）で、３００ｇ／ｃｍ以上、好ましく
は、５００ｇ／ｃｍ以上、特に好ましくは１０００ｇ／
ｃｍ以上にすることができ、この結果、導通不良の発生
をさらに効果的に防止することが可能となる。このよう
な、所定の条件に補助配線板を加工する方法としては、
酸，アルカリ液処理、カップリング剤処理，グラフト処
理等の化学的方法や、コロナ放電処理、高周波プラズマ
処理、イオンエッチング処理等の物理的処理があげられ
る。

【００３３】つぎに、この発明の半導体装置は、上記エ
ポキシ樹脂組成物を用い、例えば、図３に示すようにし
て作製することができる。

【００３４】まず、同図（イ）に示すように、絶縁支持
フィルム（絶縁層）２４の片面に引回し導体２３を印刷
形成する。この印刷形成には、金属箔積層合成樹脂フィ
ルムの金属箔を所定の引回しパターンに化学エッチング
する方法を使用することが好ましい。この金属箔積層合
成樹脂フィルムとしては、合成樹脂フィルムに銅箔を融
着あるいはワニス溶液を塗工することにより得た二層基
材、銅箔を熱可塑性または熱硬化性接着剤で合成樹脂フ
ィルムに接着した三層基材等があげられる。また、合成
樹脂フィルムは、ワイヤーバンプ法で金属バンプを形成
する場合の耐熱性、メッキ法により金属バンプを形成す
る場合の耐薬品性を充足するものであれば、特に制限す
るものではない。例えば、合成樹脂フィルムとして、ポ
リイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィル
ム，ポリエーテルイミドフィルム，ポリエーテルサルホ
ンフィルム，ポリフェニレンサルファイドフィルム，ポ
リエーテルエーテルケトンフィルム，ポリテトラフルオ
ルエチレン（テフロン）フィルム等があげられる。この
なかで、先に述べたように、耐熱性が良好なポリイミド
フィルムが好ましい。なお、この合成樹脂フィルムの厚
みは、通常、１０〜１５０μｍであり、好ましくは、１
２．５〜５０μｍである。

【００３５】そして、絶縁支持フィルム２４の片面に引
回し導体２３を形成した後、同図（ロ）に示すように、
上記絶縁支持フィルム２４の所定の位置に孔２１２を穿
設する。この穿設は、一般に、ドリル加工，レーザーエ
ッチング加工等が適用される。特に、絶縁支持フィルム
２４が、ポリイミドフィルムの場合は、アルカリエッチ
ング等の湿式穿孔法を適用することが可能である。また
二層基材のポリイミドフィルムの場合では、感光性ポリ
イミドを使用し、露光により穿孔することも可能であ
る。

【００３６】この孔２１２の穿孔後、同図（ハ）に示す
ように、孔２１２内において、絶縁支持フィルム２４を
メッキマスクとし、かつ導体２３を析出原点として、メ
ッキ処理を行い、金属２１３を充填する。この金属とし
ては、例えば、金，銀，ニッケル，銅，パラジウムがあ
げられる。

【００３７】そして、金属２１３の充填後、同図（ニ）
に示すように、充填金属２１３の露出端面（図において
上方の端面）の上に、金属バンプ２１１を形成する。こ
の金属バンプ２１１の形成には、ワイヤーボンダーを用
い、金線，銅線，半田線等の先端を溶融して球状にし、
この球状先端部を、上記金属２１３の露出端面に融着さ
せる方法があげられる。金線を使用する場合、銅製の引
回し導体２３と金との接触を防止するために、充填金属
２１３をニッケルとすることが好ましい。また、このワ
イヤーボンダーを用いる方法の他に、充填金属の端面上
に湿式メッキ法で金属を盛り上げて金属バンプ２１１を
形成することも可能である。上記ワイヤーボンダーを用
いて金属バンプ２１１を形成すると、孔２１２周辺が溶
融金属に対する濡れ性の低い合成樹脂面であることか
ら、溶融金属の孔２１２周辺への付着が防止され、充填
金属２１３の端面上に接触角の大きい球状の金属バンプ
２１１を整然と形成することが可能となる。また、メッ
キ法によっても、電解メッキ，無電解メッキの種類を問
わず、金属バンプ２１１を整然と形成することが可能で
ある。この金属バンプ２１１の形成により、内側電極２
１の形成が終了する。なお、この金属バンプの高さは、
通常、５〜１５０μｍであり、好ましくは１０〜１００
μｍである。

【００３８】この内側電極２１の形成後、同図（ホ）に
示すように、絶縁支持フィルム２４の引回し導体２３の
印刷形成面に樹脂をカバーコートしてカバーコート絶縁
層２５を形成し、ついで、同図（へ）に示すように、こ
のカバーコート絶縁層２５の所定位置に外側電極用の孔
２２１を穿設し、同図（ト）に示すように、この孔２２
１に金属（半田）２２２を充填する。これら一連の工程
は、上記内側電極２１の形成と同様にして行うことがで
きる。このようにして、補助配線板２を作製することが
できる。上記カバーコート絶縁層２の形成材料として
は、上記絶縁層２４と同様のものが使用でき、耐熱性の
観点から、ポリイミドフィルムが好ましく、特に好まし
くは、熱閉環性ポリイミドフィルムあるいは感光閉環性
ポリイミドフィルムである。

【００３９】そして、同図（チ）に示すように、補助配
線板２に半導体チップ１を搭載する。すなわち、補助配
線板２の内側電極２１側に、半導体チップ１を、その電
極１１と上記内側電極２１と一致するようにアライメン
トし、ホットバーやパルスヒート等の一括圧着接続ある
いはシングルポイントボンダーによる個別熱圧着接続で
半導体チップ１の電極１１と上記内側電極２１とを金属
接合する。この金属接合において、シングルポイントボ
ンダーによる個別の熱圧着接続を行う場合、超音波接合
を併用して熱圧着接合温度を低くすることが好ましい。

【００４０】なお、内側電極２１の金属バンプ２１１と
して半田バンプを使用し、この金属バンプ２１１と半導
体チップ１の電極１１との接合をリフロー法により行う
ことも可能である。この場合、半導体チップ１の電極１
１と補助配線板２の内側電極２１との位置あわせにおい
て多少のずれが生じても、溶融半田の表面張力により、
自ずと修正されるようになる。このため、後述するアラ
イメントのための措置が不要となる。

【００４１】また、同図（チ）に示す工程において、半
導体チップ１の電極１１と補助配線板２の内側電極２１
の金属２１１とをアライメントさせる方法としては、図
４に示すように、半導体チップ１にダミー電極１１ａを
設け、これにアライメント用のバンプ２１１ａを取り付
け、補助配線板２にアライメント用孔２１２ａを穿孔し
この孔２１２ａとアライメント用バンプ２１１ａとを接
合させる方法があげられる。上記アライメント用バンプ
２１１ａの高さは、内側電極２１の金属バンプ２１１よ
りもやや高くし、例えば、金属バンプ２１１の高さが２
０μｍの場合、アライメント用バンプ２１１ａの高さは
５０μｍに設定される。アライメント用バンプ２１１ａ
の材質については、このバンプ２１１ａが半導体チップ
１の電極１１と補助配線板２の金属バンプ２１１と接合
時に加圧される場合は、その接合温度で軟化するものが
使用され、加圧されない場合は、特に限定するものでは
ない。アライメント用孔２１２ａの孔径は、半導体チッ
プ１の電極１１と補助配線板２の金属バンプ２１１との
位置ずれを１０％以下に抑えるように設定することが好
ましい。

【００４２】つぎに、補助配線板２に半導体チップ１を
搭載した後、上記両者の間隙に、上記エポキシ樹脂組成
物を注入し、ついでこれを硬化させて封止を行う。この
場合、上記エポキシ樹脂組成物が室温で液状であれば、
このままで注入を行い、固形であれば、加温して液状に
した後、注入を行う。この注入は、シリンジやディスペ
ンサー等を用いて行うことができる。また、注入後のエ
ポキシ樹脂組成物の硬化条件は、用いるエポキシ樹脂組
成物の種類等により適宜決定されるが、通常、１７５℃
×５時間である。このようにして、図３（リ）に示すよ
うな、半導体チップ１と補助配線板２との間隙が封止さ
れた半導体装置を得ることができる。

【００４３】また、必要に応じ、図３（ヌ）に示すよう
に、上記間隙を除く半導体チップ１全体の部分について
も封止を行ってもよい。この封止は、特に制限するもの
でなく、一般に適用される、液状注型封止，トランスフ
ァ封止，シートラミネーション封止等があげられる。ま
た、この封止に用いる封止剤も特に制限するものではな
く、一般の封止用エポキシ樹脂組成物，熱可塑性樹脂フ
ィルム等があげられる。しかし、半導体チップ１全体を
封止する場合は、作業性の効率等の理由から、この発明
のエポキシ樹脂組成物を用い、半導体チップ１と補助配
線板との間隙を含めた半導体チップ１の全体を、トラン
スファ封止等により一括して行うことが好ましい。

【００４４】そして、半導体チップ１と補助配線板２と
の間隙の封止終了後、あるいは半導体チップ１全体の封
止終了後、内側電極の金属バンプ２１１と同様にして、
外側電極２２の半田バンプ（図示せず）を形成すること
により、半導体装置の製造が終了する。

【００４５】この半導体装置の回路基板への実装は、例
えば、リフロー法により行うことができ、この場合、外
部電極が半田バンプで構成されていることから、半導体
装置の外部電極と被実装回路基板との導体端子との位置
あわせに多少のずれがあっても、溶融した半田の表面張
力により、自ずと位置の修正がなされる。

【００４６】なお、上記半導体装置の製法において、上
記製造手順は限定されるものではない。例えば、カバー
コート絶縁層２５の形成後、外側電極の形成前に、半導
体チップ１を接合し、半導体チップ１と補助配線板２と
の間を樹脂封止し、しかるのち、カバーコート絶縁層２
５に外側電極を形成してもよい。

【００４７】また、帯状の合成樹脂フィルム２４に引回
し導体２３を長手方向に多数形成し、このフィルム２４
を走行させながら、フィルム・キャリア方式で上記工程
を順次行うという、連続方式を採用することも可能であ
る。

【００４８】つぎに、この発明の半導体において、半導
体チップの封止形態としては、図１に示すものに限定さ
れず、この他に、例えば、図５（イ）〜（ホ）に示す形
態があげられる。なお、図５において、図１と同一部分
には同一符号を付している。

【００４９】まず、図５（イ）に示す半導体装置では、
半導体チップ１と補助配線板２との間隙が、この発明の
エポキシ樹脂組成物の硬化体３で封止され、半導体チッ
プ１の横エッジ部や回路形成面と反対側の面（同図にお
いて半導体チップ上面）がシリコーン系樹脂３２で封止
されている。また、同図（ロ）に示す半導体装置では、
半導体チップ１と補助配線板との間隙が、この発明のエ
ポキシ樹脂組成物の硬化体３で封止され、半導体チップ
１の横エッジ部や回路形成面と反対側の面が接着シート
３３（例えば、エポキシ−ゴム系樹脂を接着剤とした接
着シート）の貼着により封止されている。そして、同図
（ハ）に示す半導体装置は、上記同図（ロ）に示す半導
体装置において、半導体チップ１の回路形成面と反対側
の面が一部露出したものである。このようにすると、半
導体チップの放熱性が向上するようになる。そして、同
図（ニ）および同図（ホ）に示す半導体装置では、補強
枠３４（合成樹脂製あるいは金属製）を固着したもので
ある。

【００５０】また、この発明の半導体装置において、半
導体チップの放熱性を高めるために、図６（イ）〜
（ニ）に示すような形態をとることも可能である。具体
的には、半導体チップ１の回路形成面と反対側の面を露
出させたり、放熱フィンを使用することである。なお、
同図において、図１と同一部分には同一符号を付してい
る。

【００５１】まず、同図（イ）に示す半導体装置では、
半導体チップ１の回路形成面と反対側の面を完全に露出
させており、同図（ロ）に示す半導体装置では、半導体
チップ１の回路形成面と反対側の面に、熱伝導性接着剤
３６により放熱フィン３５が取り付けられている。ま
た、同図（ハ）に示す半導体装置では、半導体チップ１
の回路形成面と反対側の面に封止樹脂３によりヒートス
プレッダ３５′が取り付けられている。そして、同図
（ニ）に示す半導体装置では、半導体チップ１の電極に
は接触しない内側金属充填孔３７１と、この充填金属３
７１に熱的に接続された内部導体３７２（引き回し導体
とは異なる）と、この内部導体３７２に熱的に接続され
た外側金属充填孔３７３ならびに金属バンプ３７４を設
け、これらが形成する熱伝達経路を通じて半導体チップ
１の発生熱を放熱するようにしている。また、同図
（ニ）において、図中の点線で示すように、引回し導体
２４と所定の絶縁ギャップを隔てて導体（銅箔）２４ａ
をできるだけ多く残存させて、この残存導体２４ａをヒ
ートスプレッダとして使用することや、放熱ダミーを設
けることと等が、半導体チップの放熱手段として有効で
ある。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置
は、上記一般式（１）で表されるアリルフェノール樹脂
を硬化剤として用いたエポキシ樹脂組成物の硬化体で、
少なくとも半導体チップと配線補助板との間隙を封止し
たものである。そして、上記硬化剤の作用により、上記
エポキシ樹脂組成物の硬化体は、半導体チップおよび補
助配線板に強固に接着している。このため、例えば、こ
の発明の半導体装置が、冷熱サイクルテストのような過
酷な温度変化条件に暴露されても、半導体チップと補助
配線板との電気接続部の破断等が防止され、また水やイ
オン等の半導体装置内部への侵入も防止される。すなわ
ち、この発明の半導体装置は、エポキシ樹脂組成物の硬
化体により、半導体チップ回路形成面および電気的接続
部が充分に保護されているため、信頼性が極めて高いも
のとなっている。

【００５３】また、この発明の半導体装置において、補
助配線板の内側電極を、突出する金属バンプとすれば、
高価なフリップチップを用いる必要がなくなり、安価な
一般の半導体チップを使用することが可能となって、半
導体装置の低コスト化を図ることが可能となる。

【００５４】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００５５】

【実施例１】前述の方法により、半導体装置を作製し
た。すなわち、裏面に銅回路パターンが形成されたポリ
イミドフィルムの表面に、上記銅回路と電気的に接続さ
れた金バンプ（高さ５０μｍ）を備えたキャリアフィル
ム（補助配線板）を準備した。このキャリアフィルムの
厚みは６０μｍである。そして、このキャリアフィルム
に、信頼性評価用半導体チップ（１５．０ｍｍ×１５．
０ｍｍ×厚み０．３７５ｍｍ）を搭載し、熱圧着（３０
０℃）により、バンプ接続を行った。なお、このバンプ
接続後のバンプ高さは、２０μｍである。

【００５６】他方、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（エポキシ当量：１８０）、下記の一般式（２）で表さ
れるアリルフェノールノボラック樹脂Ａ（水酸基当量：
１４２）、２−メチルイミダゾール（硬化促進剤）を混
合し、液状エポキシ樹脂組成物を調製した。この配合割
合は、下記の表１に示すとおりである。

【００５７】

【化３】

【００５８】そして、上記液状エポキシ樹脂組成物を、
ディスペンサーを用い、上記半導体チップとキャリアフ
ィルムの間隙に注入し、条件１７５℃×５時間で硬化反
応を行い、図７（イ）に示すような半導体装置を作製し
た。図示のように、この半導体装置は、半導体チップ１
とキャリアフィルム２との間隙だけを、エポキシ樹脂組
成物の硬化体３で封止したものである。また、この半導
体装置のパッケージサイズは、１７．０ｍｍ×１７．０
ｍｍ×厚み０．４５０ｍｍである。

【００５９】また、上記キャリアフィルムの表面に上記
エポキシ樹脂組成物を塗工した後これを硬化させて樹脂
層（厚み２ｍｍ）を形成し、これを接着力測定用の試験
サンプルとした。

【００６０】

【実施例２】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキ
シ当量：１８０）、下記の一般式（３）で表されるアリ
ルフェノールノボラック樹脂Ｂ（水酸基当量：１４
２）、２−メチルイミダゾール（硬化促進剤）を混合
し、液状エポキシ樹脂組成物を調製した。この配合割合
は、下記の表１に示すとおりである。

【００６１】

【化４】

【００６２】この他は、実施例１と同様にして、半導体
装置〔図７（イ）参照〕および接着力測定用の試験サン
プルを作製した。

【００６３】

【実施例３】実施例１と同様にして半導体チップとキャ
リアフィルムとの間隙のみが封止された半導体装置を作
製した。そして、この間隙を除く半導体チップ全面に対
し、下記の表２に示すエポキシ樹脂組成物を用いてトラ
ンスファ成形（条件：１７５℃×２分，ポストキュアー
１７５℃×５時間）によりオーバーモールドを行い、図
７（ロ）に示すような半導体装置を作製した。同図にお
いて、図１と同一部分には同一符号を付している。

【００６４】

【比較例１】実施例１において、半導体チップとキャリ
アフィルムとの間隙の封止を行わずに半導体装置を作製
した。すなわち、裏面に銅回路パターンが形成されたポ
リイミドフィルムの表面に上記銅回路と電気的に接続さ
れた金バンプ（高さ５０μｍ）を備えたキャリアフィル
ムに、信頼性評価用半導体チップを搭載し、熱圧着（３
００℃）によりバンプ接続を行い、半導体装置を作製し
た。

【００６５】

【比較例２】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキ
シ当量：１８０）、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸
（水酸基当量：１６２）、２−メチルイミダゾール（硬
化促進剤）を混合し、液状エポキシ樹脂組成物を調製し
た。この配合割合は、下記の表１に示すとおりである。

【００６６】この他は、実施例１と同様にして、半導体
装置〔図７（イ）参照〕および接着力測定用の試験サン
プルを作製した。

【００６７】

【表１】

【００６８】

【表２】

【００６９】このようにして得られた実施例１〜３、比
較例１，２の半導体装置および試験サンプルを用い、半
導体装置の信頼性および接着力を評価した。この結果を
下記の表３に示す。なお、上記信頼性および接着力は、
以下のようにして評価した。

【００７０】〔信頼性〕半導体装置を、１２１℃飽和水
蒸気中でのプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）に供
し、ＰＣＴ２００時間後の導通不良の発生を調べた。そ
して、試験に供した半導体装置１００個に対する導通不
良が発生した個数を導通不良率とした。

【００７１】〔接着力〕９０度剥離試験により接着力を
測定した。すなわち、図７（ハ）に示すように、接着力
測定用の試験サンプルにおいて、キャリアフィルム２を
樹脂層３に対し９０度の角度で剥離を行って剥離強度を
測定し、これを接着力とした。

【００７２】

【表３】

【００７３】上記表３から、硬化剤としてアリルフェノ
ール樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物は、キャリアフ
ィルムに対し、強固に接着することがわかる。また、実
施例の半導体装置において、導通不良の発生率は極めて
低く、特に、半導体チップ全体を封止した実施例３の半
導体装置では、導通不良が発生しなかった。これに対
し、半導体チップとキャリアフィルムとの間隙を封止し
なかった比較例１の半導体装置では、導通不良率が９５
％と極めて高かった。また、比較例２の結果から、一般
のフェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂組成物
は、キャリアフィルムに対する接着力が低く、また、こ
れを用いた半導体装置の導通不良率も、７８％と高かっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）は、この発明の半導体装置の一実施例を
示す断面図であり、（イ′）は、この発明の半導体装置
のその他の実施例を示す断面図であり、（イ′′）は、
この発明の半導体装置のその他の実施例を示す断面図で
あり、（ロ）は、上記この発明の半導体装置の一実施例
の一部切り欠き斜視図である。

【図２】補助配線板片が多層構造となったこの発明の半
導体装置の一例を示す一部断面図である。

【図３】（イ）は絶縁層に引回し導体が形成された状態
を示す構成図であり、（ロ）は絶縁層に孔を穿孔した状
態を示す構成図であり、（ハ）は上記孔に金属を充填し
た状態を示す構成図であり、（ニ）は上記充填金属の端
面上に金属バンプを形成した状態を示す構成図であり、
（ホ）は絶縁層を積層した状態を示す構成図であり、
（へ）は絶縁層に孔を穿孔した状態を示す構成図であ
り、（ト）は上記孔に金属を充填した状態を示す構成図
であり、（チ）は、補助配線板片の板面に半導体チップ
を搭載した状態を示す構造図であり、（リ）は、半導体
チップと補助配線板との間隙のみを封止した状態を示す
構成図であり、（ヌ）は、半導体チップ全体を封止した
状態を示す構成図である。

【図４】アライメントの一例を示す構成図である。

【図５】（イ）は、この発明の半導体装置の封止の一形
態を示す構成図であり、（ロ）は、この発明の半導体装
置の封止のその他の形態を示す構成図であり、（ハ）
は、この発明の半導体装置の封止のその他の形態を示す
構成図であり、（ニ）は、この発明の半導体装置の封止
のその他の形態を示す構成図であり、（ホ）は、この発
明の半導体装置の封止のその他の形態を示す構成図であ
る。

【図６】（イ）はこの発明の半導体装置の放熱手段の一
例を示す構成図であり、（ロ）はこの発明の半導体装置
の放熱手段のその他の例を示す構成図であり、（ハ）は
この発明の半導体装置の放熱手段のその他の例を示す構
成図であり、（ニ）はこの発明の半導体装置の放熱手段
のその他の例を示す構成図である。

【図７】（イ）は、この発明の半導体装置の一実施例を
示す構成図であり、（ロ）は、この発明の半導体装置の
他の実施例を示す構成図であり、（ハ）は、接着力を測
定する状態を示す説明図である。

【図８】従来の半導体装置の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１半導体チップ２補助配線板３エポキシ樹脂組成物の硬化体

フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼尾信彦大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者薄井英之大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者伊藤久貴大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補助配線板の板面に、電極を備えた半導
体チップが、その電極側を対面させた状態で所定間隙を
保って搭載され、上記補助配線板の内部に引回し導体が
配設され、この引回し導体の一端が上記補助配線板の半
導体チップ搭載側の面から露出する内側電極に形成さ
れ、上記引回し導体の他端が上記補助配線板の半導体チ
ップ搭載側と反対側の面から露出する外側電極に形成さ
れ、上記内側電極と上記半導体チップの電極とが接合
し、少なくとも上記半導体チップと補助配線板との間隙
が、樹脂組成物の硬化体により封止されている半導体装
置であって、上記樹脂組成物が、下記の（Ａ）〜（Ｃ）
を含有するエポキシ樹脂組成物であることを特徴とする
半導体装置。（Ａ）エポキシ樹脂（Ｂ）下記の一般式（１）で表されるアリルフェノール
樹脂【化１】（Ｃ）硬化促進剤
【請求項２】上記補助配線板の内側電極が、上記補助
配線板の半導体チップ搭載側の面から突出する金属バン
プに形成されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】補助配線板の板面の面積が、半導体チッ
プの電極側の面積の２００％以下である請求項１または
２記載の半導体装置。
【請求項４】補助配線板の板面の面積が、半導体チッ
プの電極側の面積と同じである請求項１または２記載の
半導体装置。
【請求項５】補助配線板が、絶縁層を積層した多層構
造であり、上記引回し導体が、上記絶縁層の層間に配設
されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体
装置。
【請求項６】上記絶縁層がポリイミドフィルムからな
る絶縁層である請求項５記載の半導体装置。