JPH1013012A - 半導体パッケージ及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣチップを搭載した際に、半田バンプの高
さを確保することができる半導体パッケージ及び半導体
装置を提供する。 【解決手段】 半田バンプ領域内に樹脂スペーサ５０を
配置しているため、半田４８、６２を加熱溶融した際に
半田バンプ４９が潰れなくなる。樹脂スペーサ５０によ
り半田バンプ４９の高さを確保できるため、半田４８、
６２によってシリコンから成るＩＣチップ６０側と樹脂
製の半導体パッケージ１０側との熱膨張率の相違を吸収
でき、半導体パッケージ１０側にクラックが発生するの
を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
及び半導体装置に関し、特に、そのＩＣチップ搭載部分
に発生するクラックを防止できる半導体パッケージ及び
半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、面積当たりの接続端子数を増大す
るため、半導体パッケージにフリップチップ実装と呼ば
れる、ＩＣチップを半田バンプを介して直接実装し、樹
脂で封止する搭載方法が採用されている。ところが、こ
のような実装方法では、シリコンから成るＩＣチップの
熱膨張率と樹脂製の基板側の熱膨張率が相違するため、
ヒートサイクルにより基板側にクラックが発生するとい
う問題があった。そのため、ＩＣチップと半導体パッケ
ージを接続する半田バンプの高さを高くして半田を緩衝
材として機能させ、熱膨張率差を吸収しようとする試み
がなされている。

【０００３】この方法を図８を参照して説明する。ＩＣ
チップ６０側の電極１６６には、高融点半田１６２から
なる半田バンプ１６４を形成Ｄ、さらに半導体パッケー
ジ２１０側には、低融点半田１４８からなる半田バンプ
１４９を形成しておく。そして、低温で加熱すると低融
点半田１４８のみが溶融して潰れ、高融点半田１６２は
溶融せずにバンプ形状が残存するため、高融点半田１６
２による半田バンプの高さ分が確保される。この残存す
る高融点半田１６２による半田バンプ１６４の高さによ
って、ＩＣチップ６０と半導体パッケージ２１０との間
隔を離すことで、熱膨張率差を吸収させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＣチ
ップ側の高融点半田からなる半田バンプの高さを高くす
ることには限界があった。なぜなら、通常半田バンプは
球状であり、高さを大きくすると球の径を大きくするこ
とになり、必然的に隣接する半田バンプが接触してしま
う。また、半田バンプの径を大きくすると、面積当たり
接続し得る端子の数が減少し、ファインピッチ化が図り
得なくなる。このため、半田バンプの間隔が、高さの限
界となってしまう。

【０００５】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、ＩＣチ
ップを搭載した際に、半田バンプの高さを確保すること
ができる半導体パッケージ及び半導体装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１は、配線基板上に、半導体部品を搭載する
ための半田バンプ群が形成されてなる半導体パッケージ
において、前記半田バンプは、金属導体からなる接続パ
ッド上に半田体を設けて形成し、該半田バンプ群の領域
内に半導体部品と接続パッドとの間隔を確保するための
樹脂スペーサを設けることを技術的特徴とする。

【０００７】本願発明では、半田バンプそれ自体により
高さを確保するという従来思想を放棄し、樹脂スペーサ
によってそれを実現しようとするものである。本願発明
では、半田バンプ領域内に樹脂スペーサを配置している
ため、半田を加熱溶融した場合でも半田バンプが潰れる
ことがなく、半田バンプ径を大きくしなくとも半導体パ
ッケージ側の半田バンプとＩＣチップ側の半田バンプが
接触する程度の大きさがあれば、半田の高さを十分確保
して接続を行い得る。樹脂スペーサにより半田バンプの
高さを確保できるため、この半田によりＩＣチップ側と
半導体パッケージ側との熱膨張率の相違を吸収でき、半
導体パッケージ側にクラックが発生するのを抑制でき
る。

【０００８】本願発明においては、前記接続パッドの少
なくとも一部がバイアホールとして構成され、そのバイ
アホールの凹部に樹脂が充填されて、樹脂スペーサが形
成されていることが望ましい。バイアホールは、表層の
導体回路と内層の導体回路を絶縁する層間絶縁材層に設
けられた開口に、内層導体回路と表層導体回路を接続す
るめっき被膜を設けて形成されるものである。

【０００９】このため、このバイアホールの凹部に樹脂
を充填することにより、樹脂が水平方向に流れずに表面
張力により球形になるため、少ない樹脂量で高い樹脂ス
ペーサを形成できる。さらに、バイアホールは金属であ
るため、ディスペンサー等で自動注入する場合でも光学
的に認識しやすく、ターゲットマークの代わりになる。
樹脂を充填する場所は、半田バンプ群の互いに対角にな
る四隅が望ましい（図５（Ｂ）参照）。この場所が、最
も安定してＩＣチップを支持できるからである。

【００１０】本願発明では、半田バンプ群を構成する半
田バンプ間に樹脂スペーサを形成することができる。例
えば、半田バンプと半田バンプの間に樹脂スペーサを設
けたり、あるいは特定の半田バンプの列を樹脂スペーサ
で置き換えることも可能である。このような樹脂スペー
サは、スクリーン印刷などの方法で未硬化の樹脂を印刷
して、これを加熱硬化して製造することができる。ま
た、感光性樹脂を塗布し、樹脂スペーサを形成する領域
のみ露光し、これを現像処理して形成することも可能で
ある。

【００１１】本願発明では、前記樹脂スペーサは半硬化
状態の樹脂であることが望ましい。この理由は、ＩＣチ
ップなどの半導体部品を搭載する際に、熱圧することに
より適当な高さに調整できるからである。また、半導体
部品を搭載する前に、予め平板を用いて加熱加圧して平
坦化（フラッタニング）しておくことも可能である。

【００１２】前記樹脂スペーサは、エポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂、エポキシ−ＰＥＳ（ポリエーテルスルホ
ン）複合樹脂、エポキシアクリレート樹脂、エポキシ−
エポキシアクリレート樹脂。シリコーン樹脂、あるいは
ＰＥＳ、ＰＳ（ポリスルホン）などの熱可塑性樹脂から
選ばれる少なくとも１種であることが望ましい。特に、
エポキシ−エポキシアクリレート樹脂は好適である。こ
の理由は、光硬化により球状の樹脂スペーサの形状保持
が容易である上、半硬化状態にあるため、フラッタニン
グが可能であり、高さ制御を高精度で行うことができる
からである。

【００１３】本願発明では、前記半導体パッケージに半
導体部品が半田バンプを介して電気的に接続して、該半
導体パッケージ表面と半導体部品との間隔を、樹脂スペ
ーサにより５０〜１００μｍに調整することが望まし
い。間隔が、５０μｍ未満では半田の高さが小さすぎて
クラックの防止効果がない。また、間隔が１００μｍを
越えると半田の固定強度が低下し、ＩＣチップが脱離し
やすい。なお、ＩＣチップは、搭載後に樹脂を毛細管現
象で吸引させて半田の接続部分を樹脂封止する。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に具体的に第１実施態様に係る
半導体パッケージの製造方法について図を参照して説明
する。なお製造方法は、これに限定されるものではな
い。半導体パッケージは、以下の１）〜６）の工程から
構成される。 １）導体回路が形成された基板を得る工程。 ２）層間絶縁剤層を形成する工程。 ３）層間絶縁剤層にバイアホール用の孔を形成する工
程。 ４）層間絶縁剤層表面に導体パターン、半田バンプ用パ
ッド、バイアホールを形成する工程。 ５）半田バンプ用パッド、バイアホールに半田体を形成
して半田バンプとする工程。 ６）バイアホールの一部あるいは、半田バンプ間などの
樹脂スペーサを形成する工程。

【００１５】図１〜図４は、本発明の第１実施態様に係
る多層プリント配線板の製造工程を示している。まず、
工程１）では、銅張積層板をエッチング処理して製造し
たコア基材あるいは、ビルドアップ多層基板を得る。

【００１６】ここでは、図１（Ａ）に示すように厚さ１
mmのガラスエポキシ又はＢＴ（ビスマレイミドトリアジ
ン）から成る基板２０の両面に１８μｍの銅箔２２がラ
ミネートされて成る銅張積層板２０ａを出発材料とし、
その銅箔２２を常法に従いパターン状にエッチングする
ことにより、図１（Ｂ）に示すように基板２０の両面に
内層銅パターン２４ａを形成する。更に、図１（Ｃ）に
示すようにスルーホール用貫通孔２７を穿設し、銅めっ
き２５を施すことによりスルーホール２８を形成する。

【００１７】一方、ビスフェノールＦ系エポキシモノマ
ー（油化シェルエポキシ製：分子量３１０：商品名Ｅ−
８０７）を１００重量部、イミダゾール硬化剤（四国化
成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）６重量部、さらに、こ
の混合物に対し、ＳｉＯ₂ 球状粒子の平均径１．６μｍ
（ここで、最大粒は後述する内層銅パターン２４ａの厚
みの１５μｍ以下とする）を１７０重量部を混合し、３
本ロールにて混練して、２３±１°Ｃで粘度５５±１０
Ｐａ・s のフラット化のための樹脂を用意する。この樹
脂は、無溶剤である。もし溶剤入りの樹脂を使用すると
層間剤を塗布して加熱・乾燥させるとフラット化のため
の樹脂層から溶剤が揮発して、フラット化のための樹脂
層と層間材との間で剥離が発生するからである。

【００１８】ここで、基板２０に、図１（Ｄ）に示すよ
うにロールコータにて上記樹脂を塗布して、導体回路
（内層銅パターン２４ａ）間、スルーホール２８内を充
填する。その後、１５０°Ｃで、３０分加熱して硬化さ
せる。この加熱処理の後、上述した充填樹脂２６は、１
５０°Ｃで、３時間加熱することによりほぼ完全に架橋
して高い硬度となるが、ここでは、後述するようにベル
トサンダー研磨又はバフ研磨が可能なような範囲でのみ
硬化させることにより、研磨作業を容易に行えるように
しておく。この工程により、充填樹脂２６が内層銅パタ
ーン２４ａの間に充填されてる。

【００１９】引き続き、基板２０を、ベルトサンダーに
て＃６００のベルト研磨紙（三共理化学製）を用いて片
面を研磨する。このとき、内層銅パターン２４ａやスル
ーホール２８のランド２８ａ上に充填樹脂２６が残らな
いように研磨を行う。その後、ベルトサンダーによる傷
を取り除くためバフ研磨を行う。そして、他方の面も同
様に研磨して、図１（Ｅ）に示すように両面のフラット
な基板２０を形成する。その後、１５０°Ｃで３時間加
熱することにより充填樹脂２６を完全に架橋させる。な
お、ここでは、ベルトサンダーにて内層銅パターン２４
ａやスルホールのランド２８ａ表面上にフラット化樹脂
が残らないように研磨を行ったが、この代わりに、ベル
トサンダーにて内層銅パターン２４ａなどの表面上にフ
ラット化樹脂を僅かに残すように研磨を行い、バフ研磨
によりこの残存樹脂を完全に取り除くようにすることも
可能である。さらに、バフ研磨のみにてフラット化樹脂
を完全に取り除いてもよい。

【００２０】この上述した組成に係るＳｉＯ₂ 球状粒子
を含むフラット化樹脂は、硬化収縮が小さくなるため、
基板２０に反りを発生させることがない。また、線熱膨
張係数が小さくなるため、ヒートサイクルに対する耐性
にも優れている。

【００２１】上述したように第１実施態様では、必要に
応じてコア基材表面の導体パターン間、スルーホール、
バイアホールから選ばれる少なくとも１箇所に樹脂充填
剤を充填する。導体パターン（内層銅パターン）２４ａ
には凹凸がある。このためフラット化用の樹脂充填剤２
６を基板に均一に塗布した後、これを硬化させ、基板表
面を研磨して平滑にする。この平滑にされた基板２０の
表面に、後述するように層間絶縁剤層を形成するため、
層間絶縁剤層の厚みを均一にすることができる。即ち、
後述するように均一の厚みに配設された層間絶縁剤を露
光、現像処理してバイアホールを形成するので、どのバ
イアホールも同一の露光条件で露光でき、バイアホール
の未開口、或いは、形状不良を発生させることがない。

【００２２】工程２）では、層間絶縁剤層を形成する。
ここで、前記層間絶縁剤は２層からなり、下層は、酸あ
るいは酸化剤に難溶性の耐熱性樹脂層であり、上層は、
酸あるいは酸化剤に難溶性の耐熱性樹脂マトリックス中
に酸あるいは酸化剤に可溶性の樹脂粒子が分散された無
電解めっき用接着剤層であることが望ましい。

【００２３】先ず、可溶性の樹脂粒子が分散された難溶
性の耐熱性樹脂マトリックスを製造する。ＤＭＤＧ（ジ
メチルグリコールジメチルエーテル）に溶解したクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬製：分子量２
５００）の２５％アクリル化物を７０重量部、ポリエー
テルスルフォン（ＰＥＳ）３０重量部、イミダゾール硬
化剤（四国化成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）４重量
部、感光性モノマーであるカプロラクトン変成トリス
（アクロキシエチル）イソシアヌレート（東亜合成製：
商品名アロニックスＭ３２５）１０重量部、光開始剤と
してのベンゾフェノン（関東化学製）５重量部、光増感
剤としてのミヒラーケトン（関東化学製）０．５重量
部、さらにこの混合物に対してエポキシ樹脂粒子の平均
粒径５．５μｍを３５重量部、平均粒径０．５μｍのも
のを５重量部を混合した後、さらにＮＭＰを添加しなが
ら混合し、ホモディスパー攪拌機で粘度２０００cps に
調整し、続いて３本ロールで混練して感光性接着剤（層
間樹脂絶縁材）を得る。

【００２４】図１（Ｅ）を参照して上述した研磨工程を
終えた基板２０を水洗いし、乾燥した後、その基板２０
を酸性脱脂してソフトエッチングして、塩化パラジウム
と有機酸からなる触媒溶液で処理して、Ｐｄ触媒を付与
し、活性化を行い、無電解めっき浴にてめっきを施し、
銅導電体（銅パターン）２４ａとバイアホールパッド２
８ａの表面にＮｉ−Ｐ−Ｃｕ合金の厚さ２．５μｍの凹
凸層（粗化面）を形成する（図示せず）。そして、水洗
いし、その基板２０をホウふっ化スズーチオ尿素液から
なる無電解スズめっき浴に５０°Ｃで１時間浸漬し、Ｎ
ｉ−Ｃｕ−Ｐ合金粗化面の表面に厚さ０．３μｍのスズ
置換めっき層を形成する（図示せず）。

【００２５】さらに、当該基板２０の両面に、感光性接
着剤をロールコータを用いて塗布して、水平状態で２０
分間放置してから、６０°Ｃで３０分の乾燥を行い、図
１（Ｆ）に示すように厚さ６０μｍの接着剤層３２を形
成する。なお、充填樹脂２６の上に直接感光性接着剤層
を形成する構成以外にも、絶縁材層を形成し、この上に
感光性接着剤層を形成する形態もある。

【００２６】絶縁材としては、クレゾールノボラックエ
ポキシ樹脂の２５％アクリル化物（日本化薬製）７０重
量％、ポリエーテルスルホン（三井東圧製）２５重量
％、ベンゾフェノン４重量％、ミヒラーケトン０．４重
量％およびイミダゾール系硬化剤を混合した後、Ｎ−メ
チルピロリドン（ＮＭＰ）を添加しながらホモディスパ
攪拌器で粘度３０Ｐａ・ｓに調整し、さらに３本ロール
で混練したものを用いることができる。

【００２７】これを塗布して乾燥させ、ついで前述の感
光性接着剤（可溶性の樹脂粒子が分散された難溶性の耐
熱性樹脂マトリックス）を塗布して図２（Ｇ）に示すよ
うに絶縁材層３４、接着剤層３２の２層を形成する。

【００２８】工程３）では、バイアホール用の孔を形成
する。先ず、接着剤層３２、絶縁材層３４の形成された
基板２０に、バイアホールを形成するため、１００μｍ
φの黒円が印刷されたフォトマスクフィルムを密着さ
せ、超高圧水銀灯にて５００mj／cm² で露光する。これ
をＤＭＤＧ溶液でスプレー現像することにより、接着剤
層に１００μｍφのバイアホールとなる開口を形成す
る。さらに、当該基板２０を超高圧水銀灯にて３０００
mj／cm² で露光し、１００°Ｃで１時間、その後１５０
°Ｃで５時間加熱処理することにより、図２（Ｈ）に示
すようにフォトマスクフィルムに相当する寸法精度に優
れた開口（バイアホール形成用開口）３６を有する厚さ
５０μｍの樹脂層間絶縁層３５を形成する（ここでは、
接着剤層３２及び絶縁材層３４を併せて樹脂層間絶縁層
３５と称する）。バイアホールとなる開口３６には、図
示しないスズメッキ層を部分的に露出させる。なお、開
口３６は、上述した露光、現像処理以外にも、レーザで
形成することも可能である。

【００２９】工程４）では、導体パターン、半田バンプ
用パッド、バイアホールを形成する。まず、開口３６の
形成された基板２０を、クロム酸に１分間浸漬し、樹脂
層間絶縁層３５中のエポキシ樹脂粒子を溶解して、図２
（Ｉ）に示すように当該樹脂層間絶縁層３５の表面を粗
化し、その後、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬した後
に水洗いする。この粗面化処理を行った基板２０にパラ
ジウム触媒（アトテック製）を付与することにより、樹
脂層間絶縁層３５及びバイアホール用開口３６に触媒核
を付ける。

【００３０】本実施態様の層間絶縁剤層３５では、酸あ
るいは酸化剤で樹脂粒子を溶解除去して表面を粗化し、
粗化面上に形成される導電体との密着性を改善する。こ
のため、上層（絶縁材層）３４は無電解めっき用接着剤
層に溶解除去される樹脂粒子を分散させ、下層（接着剤
層）３２は酸や酸化剤に溶解しにくい樹脂で構成する。
これにより、上層３４の溶解が進みすぎて下層３２の導
電体まで到達することを防いでいる。また導体パターン
２４ａ間に、その表面が該導電体の表面と同一平面上に
なるように樹脂２６が充填されているため、層間絶縁剤
３５の厚みを均一にできる。即ち、均一の厚みに配設さ
れた層間剤３５に後述するバイアホール４４が形成され
ているため、不良のバイアホールが発生していない。

【００３１】一方、液状レジストを製造する。ここで
は、ＤＭＤＧに溶解させたクレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂（日本化薬製：商品名ＥＯＣＮ−１０３Ｓ）の
エポキシ基２５％をアクリル化した感光性付与のオリゴ
マー（分子量４０００）、ＰＥＳ（分子量１７００
０）、イミダゾール硬化剤（四国化成製：商品名２ＰＭ
ＨＺ−ＰＷ）、感光性モノマーであるアクリル系イソシ
アネート（東亜合成製：商品名アロニックスＭ２１
５）、光開始剤としてのベンゾフェノン（関東化学
製）、光増感剤としてのミヒラーケトン（関東化学製）
を以下の組成でＮＭＰを用いて混合して、ホモディスパ
ー攪拌機で粘度３０００cps に調整し、続いて３本ロー
ルで混練する。 樹脂組成物；感光性エポキシ／ＰＥＳ／Ｍ２１５／ＢＰ
／ＭＫ／イミダゾール＝７０／３０／１０／５／０．５
／５

【００３２】図２（Ｉ）を参照して上述した触媒核付与
の処理を終えた基板２０の両面に、上記液状レジストを
ロールコーターを用いて塗布し、６０°Ｃで３０分の乾
燥を行い厚さ３０μｍレジスト層を形成する。次いで、
Ｌ／Ｓ（ラインとスペースとの比）＝５０／５０の導体
回路パターンの描画されたマスクフィルムを密着させ、
超高圧水銀灯にて１０００mj／cm² で露光し、ＤＭＴＧ
でスプレー現像処理することにより、基板２０上に導体
回路パターン部の抜けたメッキ用レジストを形成し、更
に、超高圧水銀灯にて６０００mj／cm² で露光し、１０
０°Ｃで１時間、その後、１５０°Ｃで３時間の加熱処
理を行い、図２（Ｊ）に示すように層間絶縁層の上に永
久レジスト３８を形成する。

【００３３】上記永久レジスト３８の形成された基板２
０に、予めめっき前処理（具体的には硫酸処理等及び触
媒核の活性化）を施し、その後、無電解銅めっき浴によ
る無電解めっきによって、レジスト非形成部に厚さ１５
μｍ程度の無電解銅めっき４０を析出させて、外層銅パ
ターン４２、バイアホール４４を形成することにより、
図２（Ｋ）に示すようにアディティブ法による導体層を
形成する。

【００３４】このアディティブ法により形成した導体層
を、ベルトサンダーにて＃６００のベルト研磨紙を用い
て片面を研磨する。このとき、永久レジスト３８の表層
とバイアホール４４の銅の最上面とが揃うまで研磨を行
う。その後、ベルトサンダーによる傷を取り除くためバ
フ研磨を行う（バフのみの研磨でもよい）。そして、他
方の面も同様に研磨して、両面のフラットなプリント基
板を形成する。

【００３５】そして、前述の工程を繰り返すことによ
り、アディティブ法による導体層を更にもう一層形成す
る。このように配線層をビルドアップして行くことによ
り６層の多層プリント配線板（図３（Ｌ））を形成す
る。なお、この多層プリント配線基板の図中上面には、
ＩＣチップを搭載するためにバイアホール４４で構成さ
れる半田バンプ用接続パッドが後述するように形成され
る。

【００３６】この基板２０にソルダーレジスト４６を塗
布し、露光、現像処理して、ＩＣチップ搭載側（図中の
上面）は、パッド径よりも大きな開口４６ａを、マザー
ボードとの接続側はパッド径より小さな開口４６ｂをそ
れぞれ設ける（図３（Ｍ））。さらに、バイアホール４
４にニッケル、金めっきをこの順で施す（図示せず）。

【００３７】工程５）では、半田バンプ用パッド、バイ
アホールに半田体を形成して半田バンプとする。具体的
には、半田転写法（半田パターンを形成した樹脂フィル
ムを、半田パターンが半田バンプ用パッド（バイアホー
ル）に接触するように載置した後、加熱溶融して半田を
ボール化して転写する方法）や半田ペーストをスクリー
ン印刷し、加熱により半田ボール（半田体）として、半
田バンプを形成する方法が採用される。

【００３８】本実施態様では半田転写法を用いる。即
ち、ポリエチレンテレフタレートフィルム表面に半田箔
をエッチングして得られた半田パターンを持つフィルム
をパッド（バイアホール）４４に接触するようにして載
置した後、四隅の半田バンプ用のパッド４４ｚを残して
これを加熱溶融して半田４８を転写して半田バンプ群４
９Ｇを形成する（図３（Ｎ））。図５（Ａ）に図３
（Ｎ）の平面視を示す。半田４８を転写することにより
マトリクス状に配列された半田パンプ群４９Ｇを形成す
る。

【００３９】工程６）では、樹脂スペーサを形成する。
樹脂スペーサ用の樹脂として、本実施態様では、ＤＭＤ
Ｇ（ジメチルグリコールジメチルエーテル）に溶解した
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬製：分
子量２５００）の５０％アクリル化物を５０重量部、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂を５０重量部、イミダゾ
ール硬化剤（四国化成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）４
重量部、光開始剤としてのベンゾフェノン（関東化学
製）５重量部からなる組成物を調製した。

【００４０】半田バンプ群中で四隅に位置するバイアホ
ール４４ｚには、半田ボール４８が形成されていないた
め、該内該四隅のバイアホール４４ｚに上記組成物のペ
ーサ用の樹脂（未硬化）をディスペンサーで注入充填
し、超高圧水銀灯にて１０００ｍｊ／ｃｍ² にて露光す
る（図３（Ｏ））。図３（Ｏ）の平面視を図５（Ｂ）に
示す。本実施態様では、樹脂を加熱硬化、露光あるいは
露光後、加熱処理して樹脂スペーサ５０を形成する。こ
こでは、バイアホール４４ｚ中に充填するので、樹脂が
流れることもなく、また樹脂の表面張力で球形の樹脂ス
ペーサ５０を得ることができる。

【００４１】なお、バイアホール４４は金属であるた
め、ディスペンサー等で自動注入する場合でも光学的に
認識しやすく、ターゲットマークの代わりになる。

【００４２】次に、図４（Ｐ）に示すように平板５４を
用いて、樹脂スペーサ５０を１５０℃で加熱加圧し、硬
化するとともに高さを６０μｍに調整する。即ち、これ
ら樹脂を未硬化としておき、平板５４を用いて加熱、加
圧して表面を平坦化（フラッタニング）し、ついでこれ
を完全硬化して樹脂スペーサとする。平坦化することに
よって、ＩＣチップを搭載した際に傾きがなくなり、接
続信頼性を向上させることが可能である。

【００４３】なお、別の方法では未硬化の樹脂を半田バ
ンプと半田バンプの間にスクリーン印刷で形成してお
き、これを加熱硬化させる方法もある。さらに、半田バ
ンプの特定の列に半田バンプを形成せず、この未形成領
域に樹脂を印刷してこれを硬化する方法も可能である。

【００４４】さらに、半硬化状態の樹脂あるいは熱可塑
性樹脂を用いた場合は、ＩＣチップの搭載位置を決めた
後、加熱加圧して高さ調整を行い、固定することも可能
である。なお、樹脂スペーサは半硬化状態の樹脂である
ことが望ましい。これは、ＩＣチップなどの半導体部品
を搭載する際に、熱圧することにより適当な高さに調整
できるからである。

【００４５】次に、図４（Ｑ）に示すように電極に（Ｓ
ｎ＝９／Ｐｂ＝１）の半田６２からなる半田バンプ６４
が形成されたＩＣチップ６０を、半導体パッケージ１０
の半田バンプ４９に搭載し、２３０℃で加熱し、加圧し
て、樹脂スペーサ５０を硬化させると共に、該ＩＣチッ
プ６０側の半田６２と、半導体パッケージ１０側の半田
４８とを溶融し、該ＩＣチップ６０側の半田バンプ６４
と、半導体パッケージ１０側の半田バンブ４９とを電気
的に接続される。図４（Ｑ）に示す接続部位の部分拡大
図を図６に記載する。

【００４６】なお、半導体パッケージ１０表面とＩＣチ
ップ６０との間隔を、樹脂スペーサ５０により５０〜１
００μｍに調整することが望ましい。即ち、間隔が、５
０μｍ未満では半田の高さが小さすぎてクラックの防止
効果がない。他方、間隔が１００μｍを越えると半田の
固定強度が低下し、ＩＣチップが脱離しやすいからであ
る。

【００４７】このＩＣチップ６０と半導体パッケージ１
０との接続部位に溶剤を注入して、半田６２、４８から
染みだしたフラックスを洗浄し、次に、図４（Ｒ）に示
すように、該接続部位にシリコーン樹脂７０を毛細管現
象を利用して注入させた後、１５０℃で熱硬化して接続
部位を封止した。これにより、半導体装置を完成する。

【００４８】引き続き、本発明の第２実施態様について
図７を参照して説明する。図７（Ａ）は、第２実施態様
の半導体パッケージ１１０の半田バンプ群１４９Ｇの平
面図を示し、図７（Ｂ）は、該半導体パッケージ１１０
にＩＣチップ６０を取り付けた状態を示す断面図であ
る。第２実施態様の半導体パッケージ１１０の構成は、
第１実施態様とほぼ同様であるが、図７（Ａ）に示すよ
うに半田バンプ群１４９Ｇの中の互いに直交する一列に
スクリーン印刷して矩形状の樹脂スペーサ１５０を形成
してある。

【００４９】第１実施態様の半導体パッケージ１０及び
第２実施態様の半導体パッケージ１１０と、図８を参照
して上述した従来技術に係る樹脂スペーサを設けない半
導体パッケージ２１０とのヒートサイクル特性を調べた
結果を図９に示す。ここでは、冷熱衝撃として−１２５
℃〜６５℃のヒートサイクルを１０００回繰り返して導
体回路、充填樹脂２６にクラックが発生したかで判断し
た。

【００５０】図９に示すように、第１実施態様の半導体
パッケージ１０及び第２実施態様の半導体パッケージ１
１０では、樹脂スペーサによって半田の高さを一定以上
に保ち得るため、導体回路、充填樹脂にクラックが入る
ことがなかった。これに対して、従来技術の半導体パッ
ケージ２１０では、上記試験にてクラックが生じた。

【００５１】また、上記第１、第２実施態様では、ＩＣ
チップと半導体パッケージとの間の間隔が一定以上に保
たれるため、図４（Ｑ）を参照して上述した接続部位へ
の溶剤の注入によるフラックス洗浄、及び、図４（Ｒ）
に示すように、該接続部位へのシリコーン樹脂注入によ
る樹脂封止が行い易いという利点もある。

【００５２】なお、第１実施態様においては、樹脂スペ
ーサ５０を半田バンプ群４９Ｇの四隅に配置したが、樹
脂スペーサ５０は、３箇所以上に配置することでＩＣチ
ップ６０と半導体パッケージ１０との間の間隔を適正に
保つことができる。

【００５３】

【発明の効果】以上記述したように本発明の半導体パッ
ケージ及び半導体装置は、樹脂スペーサによって半田の
高さを一定以上に保ち得るため、耐冷熱衝撃性に優れ、
信頼性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様に係る半導体パッケージ
の製造工程図である。

【図２】本発明の第１実施態様に係る半導体パッケージ
の製造工程図である。

【図３】本発明の第１実施態様に係る半導体パッケージ
の製造工程図である。

【図４】本発明の第１実施態様に係る半導体パッケージ
の製造工程図である。

【図５】図５（Ａ）は図３（Ｍ）の平面図であり、図５
（Ｂ）は図３（Ｎ）の平面図である。

【図６】図４（Ｑ）に示すＩＣチップの接続部位の拡大
図である。

【図７】図７（Ａ）は、本発明の第２実施態様に係るバ
イアホールに樹脂スペーサを設けた場合の半田バンプ群
の平面図であり、図７（Ｂ）は、該半田バンプ群にＩＣ
チップを載置した半導体パッケージの断面図である。

【図８】従来技術に係るＩＣチップと半導体パッケージ
との接続部位の拡大図である。

【図９】第１実施態様及び第２実施態様の半導体パッケ
ージのヒートサイクル特性を試験した結果を示す図表で
ある。

【符号の説明】

１０ 半導体パッケージ ２０ 基板 ４４ バイアホール ４８ 半田 ４９ 半田バンプ ４９Ｇ 半田バンプ群 ５０ 樹脂スペーサ ６０ ＩＣチップ ６２ 半田 ６４ 半田バンプ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板上に、半導体部品を搭載するた
   めの半田バンプ群が形成されてなる半導体パッケージに
   おいて、 前記半田バンプは、金属導体からなる接続パッド上に半
   田体を設けて形成し、該半田バンプ群の領域内に半導体
   部品と接続パッドとの間隔を確保するための樹脂スペー
   サを設けることを特徴とする半導体パッケージ。
2. 【請求項２】 前記接続パッドの少なくとも一部がバイ
   アホールとして構成され、そのバイアホールの凹部に樹
   脂が充填されて、樹脂スペーサが形成されてなる請求項
   １に記載の半導体パッケージ。
3. 【請求項３】 前記半田バンプ群を構成する半田バンプ
   間に樹脂スペーサが形成されてなる請求項１に記載の半
   導体パッケージ。
4. 【請求項４】 前記樹脂スペーサは、半硬化状態の樹脂
   である請求項１〜３のいずれかに記載の半導体パッケー
   ジ。
5. 【請求項５】 前記樹脂スペーサは、エポキシ樹脂、ポ
   リイミド樹脂、エポキシ−ＰＥＳ複合樹脂、エポキシア
   クリレート樹脂、エポキシ−エポキシアクリレート樹
   脂。シリコーン樹脂、熱可塑性樹脂から選ばれる少なく
   とも１種である請求項１〜４に記載の半導体パッケー
   ジ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の半導体パッケージに半導
   体部品が半田バンプを介して電気的に接続されてなり、
   該半導体パッケージ表面と半導体部品との間隔が、樹脂
   スペーサにより５０〜１００μｍに調整されてなる半導
   体装置。