JPH11238758A - 半導体素子の実装方法及び半導体装置 - Google Patents
半導体素子の実装方法及び半導体装置Info
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- JPH11238758A JPH11238758A JP10037190A JP3719098A JPH11238758A JP H11238758 A JPH11238758 A JP H11238758A JP 10037190 A JP10037190 A JP 10037190A JP 3719098 A JP3719098 A JP 3719098A JP H11238758 A JPH11238758 A JP H11238758A
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- sealing
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
- H10W72/321—Structures or relative sizes of die-attach connectors
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装する半導体素子が大型化してもリフロー
耐性が良好で、かつ、耐湿性も良好な半導体素子の実装
方法及び半導体装置を提供する。 【解決手段】 有機樹脂基板１０の半導体素子実装面１
０ａのほぼ中央位置に第１の封止材としてペースト状の
エポキシ系封止樹脂１４ａを供給し、半導体素子１６の
回路形成面側の全ての電極部１８と有機樹脂基板１０の
ボンディングパッド１２とを接合した後、半田バンプ２
０とボンディングパッド１２との接合部の未封止領域を
第２の封止材であるエポキシ系封止樹脂１４ｂにより封
止する。
耐性が良好で、かつ、耐湿性も良好な半導体素子の実装
方法及び半導体装置を提供する。 【解決手段】 有機樹脂基板１０の半導体素子実装面１
０ａのほぼ中央位置に第１の封止材としてペースト状の
エポキシ系封止樹脂１４ａを供給し、半導体素子１６の
回路形成面側の全ての電極部１８と有機樹脂基板１０の
ボンディングパッド１２とを接合した後、半田バンプ２
０とボンディングパッド１２との接合部の未封止領域を
第２の封止材であるエポキシ系封止樹脂１４ｂにより封
止する。
Description
【０００１】
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子をパッケージ基板
に実装する方法として様々な方法が提案されている。そ
の中の１つとして、半導体素子の回路形成面とパッケー
ジ基板の素子実装面とを対向して配置し、半導体素子の
回路形成面に設けられた電極部とパッケージ基板の素子
実装面に設けられたボンディングパッドとを半田や金な
どの接合材料の融着によって、または、Ａｇペーストな
どの導電性ペーストによる接着によって接合した後、半
導体素子とパッケージ基板との間に樹脂等の封止材を流
し込んで、半導体素子の電極部とボンディングパッドと
の接続部、半導体素子の回路及び配線部を封止すること
により、あるいは異方性導電フィルム（ＡＣＦ；Anistr
opic Conductive Film）等の導電性接着部材を用いて半
導体素子の電極部とボンディングパッドとの接合と封止
を同時に行うことにより、外部環境から隔離して腐食や
機械的な外力から保護する方法が知られている。
に実装する方法として様々な方法が提案されている。そ
の中の１つとして、半導体素子の回路形成面とパッケー
ジ基板の素子実装面とを対向して配置し、半導体素子の
回路形成面に設けられた電極部とパッケージ基板の素子
実装面に設けられたボンディングパッドとを半田や金な
どの接合材料の融着によって、または、Ａｇペーストな
どの導電性ペーストによる接着によって接合した後、半
導体素子とパッケージ基板との間に樹脂等の封止材を流
し込んで、半導体素子の電極部とボンディングパッドと
の接続部、半導体素子の回路及び配線部を封止すること
により、あるいは異方性導電フィルム（ＡＣＦ；Anistr
opic Conductive Film）等の導電性接着部材を用いて半
導体素子の電極部とボンディングパッドとの接合と封止
を同時に行うことにより、外部環境から隔離して腐食や
機械的な外力から保護する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、実装する半導体素子が大型化すると以下に述
べるような問題が生じる。
方法では、実装する半導体素子が大型化すると以下に述
べるような問題が生じる。
【０００４】半導体素子とパッケージ基板との間に封止
材を流し込む際に、半導体素子とパッケージ基板との間
隔が非常に狭いため、封止材中に空気が閉じ込められて
空隙（ボイド）が形成され易い。半導体素子とパッケー
ジ基板との間に充填された封止材中にボイドが存在する
と、外部から進入した水分がボイド中に溜まり、基板実
装時などのリフロー処理時に温度上昇と共にボイド中の
水が水蒸気となりボイドの内圧が上昇して封止材に割れ
（クラック）が生じる恐れがある（リフロー耐性の低
下）。さらに、ボイド中に溜まった水分により回路や配
線などの腐食が進むため、耐湿性が低下するという問題
も生じる。
材を流し込む際に、半導体素子とパッケージ基板との間
隔が非常に狭いため、封止材中に空気が閉じ込められて
空隙（ボイド）が形成され易い。半導体素子とパッケー
ジ基板との間に充填された封止材中にボイドが存在する
と、外部から進入した水分がボイド中に溜まり、基板実
装時などのリフロー処理時に温度上昇と共にボイド中の
水が水蒸気となりボイドの内圧が上昇して封止材に割れ
（クラック）が生じる恐れがある（リフロー耐性の低
下）。さらに、ボイド中に溜まった水分により回路や配
線などの腐食が進むため、耐湿性が低下するという問題
も生じる。
【０００５】また、実装する半導体素子の寸法が大きけ
れば大きいほど、封止材中に吸湿された水分によって基
板実装時に発生する応力が大きくなるため、リフロー処
理時の加熱によって、半導体素子の電極部とパッケージ
基板のボンディングパッドとの接合部に負荷が掛かり、
接合部が応力により変形したり、最悪の場合クラックが
生じて動作不良となってしまうという問題がある。
れば大きいほど、封止材中に吸湿された水分によって基
板実装時に発生する応力が大きくなるため、リフロー処
理時の加熱によって、半導体素子の電極部とパッケージ
基板のボンディングパッドとの接合部に負荷が掛かり、
接合部が応力により変形したり、最悪の場合クラックが
生じて動作不良となってしまうという問題がある。
【０００６】さらに、パッケージ基板として有機基板な
どのように、半導体素子の熱膨張係数に比べて比較的大
きい熱膨張係数を持つ基板を使用すると、リフロー処理
時の加熱によってパッケージ基板が半導体素子に比べて
大きく膨張するために、半導体素子の電極部とパッケー
ジ基板のボンディングパッドとの接合部に負荷が掛か
り、接合部が応力により変形したり、最悪の場合クラッ
クが生じて動作不良となってしまうという問題がある。
どのように、半導体素子の熱膨張係数に比べて比較的大
きい熱膨張係数を持つ基板を使用すると、リフロー処理
時の加熱によってパッケージ基板が半導体素子に比べて
大きく膨張するために、半導体素子の電極部とパッケー
ジ基板のボンディングパッドとの接合部に負荷が掛か
り、接合部が応力により変形したり、最悪の場合クラッ
クが生じて動作不良となってしまうという問題がある。
【０００７】以上のことから本発明は、実装する半導体
素子が大型化してもリフロー耐性が良好で、かつ、耐湿
性も良好な半導体素子の実装方法及び半導体装置を提供
することを目的とする。
素子が大型化してもリフロー耐性が良好で、かつ、耐湿
性も良好な半導体素子の実装方法及び半導体装置を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、半導体素子の電極部が設
けられた回路形成面、及びパッケージ基板のボンディン
グパッドが設けられた半導体素子実装面の少なくとも一
方に、前記電極部及び前記ボンディングパッドを被覆す
ることなく封止材を設け、前記電極部と前記ボンディン
グパッドとを接合する際に、前記封止材により前記半導
体素子と前記パッケージ基板との間を封止する半導体素
子の実装方法としている。
に、請求項１に記載の発明は、半導体素子の電極部が設
けられた回路形成面、及びパッケージ基板のボンディン
グパッドが設けられた半導体素子実装面の少なくとも一
方に、前記電極部及び前記ボンディングパッドを被覆す
ることなく封止材を設け、前記電極部と前記ボンディン
グパッドとを接合する際に、前記封止材により前記半導
体素子と前記パッケージ基板との間を封止する半導体素
子の実装方法としている。
【０００９】このような方法とすることにより、前記電
極部と前記ボンディングパッドとを接合する時に、封止
材中にボイドが形成されにくいので、ボイド内に水分が
溜まることに起因するリフロー耐性の低下や耐湿性の低
下などの問題が起こることがない。したがって、請求項
５のような信頼性を長期にわたって確保した半導体装置
が得られる。
極部と前記ボンディングパッドとを接合する時に、封止
材中にボイドが形成されにくいので、ボイド内に水分が
溜まることに起因するリフロー耐性の低下や耐湿性の低
下などの問題が起こることがない。したがって、請求項
５のような信頼性を長期にわたって確保した半導体装置
が得られる。
【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の半導体素子の実装方法において、前記封止材は、前記
回路形成面と前記半導体素子実装面との少なくとも一方
の全面に封止材を層状に形成してから、前記電極部と前
記ボンディングパッドとの少なくとも一方を覆う部分の
封止材を除去して形成された封止層によって形成してい
る。
の半導体素子の実装方法において、前記封止材は、前記
回路形成面と前記半導体素子実装面との少なくとも一方
の全面に封止材を層状に形成してから、前記電極部と前
記ボンディングパッドとの少なくとも一方を覆う部分の
封止材を除去して形成された封止層によって形成してい
る。
【００１１】さらに、請求項３の発明は、請求項１に記
載の半導体素子の実装方法において、前記封止材による
前記半導体素子と前記パッケージ基板との間の封止は、
前記電極部と前記ボンディングパッドとを接合する際
に、前記電極部と前記ボンディングパッドとの接合部を
含む限定領域が未封止領域となるように前記半導体素子
と前記パッケージ基板との間を封止する第１の封止材
と、前記電極部と前記ボンディングパッドとを接合した
後に、前記未封止領域を封止する第２の封止材と、によ
り行う方法である。
載の半導体素子の実装方法において、前記封止材による
前記半導体素子と前記パッケージ基板との間の封止は、
前記電極部と前記ボンディングパッドとを接合する際
に、前記電極部と前記ボンディングパッドとの接合部を
含む限定領域が未封止領域となるように前記半導体素子
と前記パッケージ基板との間を封止する第１の封止材
と、前記電極部と前記ボンディングパッドとを接合した
後に、前記未封止領域を封止する第２の封止材と、によ
り行う方法である。
【００１２】請求項３の発明の方法によれば、請求項４
の発明のように、第１の封止材として、前記パッケージ
基板の熱膨張率に近い熱膨張率を有する封止材を用い、
前記第２の封止材として、前記接合部近傍の充填性が確
保できる流動性を備えた封止材を用いるというように封
止材を調整できるので、請求項５のような信頼性を長期
にわたって確保した半導体装置が得られる。
の発明のように、第１の封止材として、前記パッケージ
基板の熱膨張率に近い熱膨張率を有する封止材を用い、
前記第２の封止材として、前記接合部近傍の充填性が確
保できる流動性を備えた封止材を用いるというように封
止材を調整できるので、請求項５のような信頼性を長期
にわたって確保した半導体装置が得られる。
【００１３】また、請求項４の発明の方法によれば、請
求項６のように、互いに接合された半導体素子とパッケ
ージ基板との間の、前記半導体素子と前記パッケージ基
板との接合部を含む限定領域を除く領域に、前記パッケ
ージ基板の熱膨張率に近い熱膨張率を有する封止材によ
り形成された第１封止部を備えると共に、前記限定領域
に、充填性が確保できる流動性を備えた封止材により形
成された第２封止部を備えた構成の半導体装置が容易に
得られ、信頼性を長期にわたって確保することができ
る。
求項６のように、互いに接合された半導体素子とパッケ
ージ基板との間の、前記半導体素子と前記パッケージ基
板との接合部を含む限定領域を除く領域に、前記パッケ
ージ基板の熱膨張率に近い熱膨張率を有する封止材によ
り形成された第１封止部を備えると共に、前記限定領域
に、充填性が確保できる流動性を備えた封止材により形
成された第２封止部を備えた構成の半導体装置が容易に
得られ、信頼性を長期にわたって確保することができ
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜３を参照して説明する。なお、全ての図において、同
一又は相当する個所には同一の符号を付し、全ての実施
形態において重複する説明は省略する。
〜３を参照して説明する。なお、全ての図において、同
一又は相当する個所には同一の符号を付し、全ての実施
形態において重複する説明は省略する。
【００１５】（第１の実施形態）図１を参照して第１の
実施形態を説明する。図１（ｂ）に示したように、本第
１の実施形態で用いる半導体素子１６は、回路形成面１
６ａに回路と電気的に接続する多数（図１では２つのみ
図示する。）の電極部１８が回路を囲うように周設され
ており、それぞれの電極部１８には半田バンプ２０が設
けられている。また、半導体素子１６が実装されるパッ
ケージ基板である有機樹脂基板１０は、半導体素子実装
面１０ａに、図示しない回路により裏面側の外部端子１
１に接続されたボンディングパッド１２が多数（図１で
は２つのみ図示する。）設けられており、これらのボン
ディングパッド１２は、後述する半導体素子１６の回路
形成面１６ａを対向させて半導体素子１６を搭載した際
に、回路形成面１６ａに設けられた全ての電極部１８と
対向する配置に形成されている。
実施形態を説明する。図１（ｂ）に示したように、本第
１の実施形態で用いる半導体素子１６は、回路形成面１
６ａに回路と電気的に接続する多数（図１では２つのみ
図示する。）の電極部１８が回路を囲うように周設され
ており、それぞれの電極部１８には半田バンプ２０が設
けられている。また、半導体素子１６が実装されるパッ
ケージ基板である有機樹脂基板１０は、半導体素子実装
面１０ａに、図示しない回路により裏面側の外部端子１
１に接続されたボンディングパッド１２が多数（図１で
は２つのみ図示する。）設けられており、これらのボン
ディングパッド１２は、後述する半導体素子１６の回路
形成面１６ａを対向させて半導体素子１６を搭載した際
に、回路形成面１６ａに設けられた全ての電極部１８と
対向する配置に形成されている。
【００１６】上記半導体素子１６の有機樹脂基板１０に
対する実装は、図１（ａ）に示すように、まず、有機樹
脂基板１０の半導体素子実装面１０ａのほぼ中央位置に
第１の封止材としてシリカを約７５ｗｔ％〜８０ｗｔ％
程度含むペースト状のエポキシ系封止樹脂１４ａを供給
する。このときのエポキシ系封止樹脂１４ａが中央が盛
り上がったドーム状となるようにエポキシ系封止樹脂１
４ａの粘度を調整すれば、半導体素子１６が有機樹脂基
板１０に実装されたときに封止材中に空気が閉じ込めら
れにくくなるのでボイドの形成を確実に阻止でき、好ま
しい。
対する実装は、図１（ａ）に示すように、まず、有機樹
脂基板１０の半導体素子実装面１０ａのほぼ中央位置に
第１の封止材としてシリカを約７５ｗｔ％〜８０ｗｔ％
程度含むペースト状のエポキシ系封止樹脂１４ａを供給
する。このときのエポキシ系封止樹脂１４ａが中央が盛
り上がったドーム状となるようにエポキシ系封止樹脂１
４ａの粘度を調整すれば、半導体素子１６が有機樹脂基
板１０に実装されたときに封止材中に空気が閉じ込めら
れにくくなるのでボイドの形成を確実に阻止でき、好ま
しい。
【００１７】また、エポキシ系封止樹脂１４ａの量は、
半導体素子１６の電極部１８に設けられた半田バンプ２
０と、有機樹脂基板１０の半導体素子実装面１０ａに設
けられたボンディングパッド１２とが接合されて、有機
樹脂基板１０の半導体素子実装面１０ａ上のエポキシ系
封止樹脂１４ａが半導体素子１６の回路形成面１６ａに
より押圧されて半導体素子１６と有機樹脂基板１０との
間に広がっても半田バンプ２０とボンディングパッド１
２との接合部に達しない量としている。
半導体素子１６の電極部１８に設けられた半田バンプ２
０と、有機樹脂基板１０の半導体素子実装面１０ａに設
けられたボンディングパッド１２とが接合されて、有機
樹脂基板１０の半導体素子実装面１０ａ上のエポキシ系
封止樹脂１４ａが半導体素子１６の回路形成面１６ａに
より押圧されて半導体素子１６と有機樹脂基板１０との
間に広がっても半田バンプ２０とボンディングパッド１
２との接合部に達しない量としている。
【００１８】また、第１の封止材であるエポキシ系封止
樹脂１４ａは、シリカや炭酸カルシウムなどのフィラー
（充填材）を混合して熱膨張係数が有機樹脂基板の熱膨
張係数に近づくように調整されたものであり、ここで
は、シリカを約７５ｗｔ％〜８０ｗｔ％程度混合した組
成のものを用いている。
樹脂１４ａは、シリカや炭酸カルシウムなどのフィラー
（充填材）を混合して熱膨張係数が有機樹脂基板の熱膨
張係数に近づくように調整されたものであり、ここで
は、シリカを約７５ｗｔ％〜８０ｗｔ％程度混合した組
成のものを用いている。
【００１９】なお、フィラーの量は選択した樹脂の熱膨
張係数とフィラーの熱膨張係数と半導体素子を実装する
基板の熱膨張係数との兼ね合いによって適宜調整する。
例えば、熱膨張係数が３０〜７０×１０-6／℃であるエ
ポキシ樹脂とフィラーとして熱膨張係数が０．６×１０
-6／℃であるシリカとを選択し、半導体素子を実装する
基板として熱膨張係数が１０〜２０×１０-6／℃である
有機樹脂基板では、約６５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下と
するのが好ましい。なお、リフロー耐性の向上が優先さ
れる場合は、フィラーの量を多くしたものを用いれば封
止樹脂自身の吸湿性が低下するため、基板実装時などの
リフローの際に発生する水蒸気圧が低くなる。
張係数とフィラーの熱膨張係数と半導体素子を実装する
基板の熱膨張係数との兼ね合いによって適宜調整する。
例えば、熱膨張係数が３０〜７０×１０-6／℃であるエ
ポキシ樹脂とフィラーとして熱膨張係数が０．６×１０
-6／℃であるシリカとを選択し、半導体素子を実装する
基板として熱膨張係数が１０〜２０×１０-6／℃である
有機樹脂基板では、約６５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下と
するのが好ましい。なお、リフロー耐性の向上が優先さ
れる場合は、フィラーの量を多くしたものを用いれば封
止樹脂自身の吸湿性が低下するため、基板実装時などの
リフローの際に発生する水蒸気圧が低くなる。
【００２０】次に、有機樹脂基板１０ごと加熱して有機
樹脂基板１０上のエポキシ系封止樹脂１４ａをプリキュ
アする。このプリキュアは、ボンディングパッド１２と
半田バンプ２０とのボンディング時におけるエポキシ系
封止樹脂１４ａの揮発分を取り除くと共に、エポキシ系
封止樹脂１４ａに、半導体素子１６と有機樹脂基板１０
との間を良好に封止できる程度の流動性を与えるために
行う。なお、プリキュアの温度及び時間は、ボンディン
グ温度と選択した樹脂の流動性が良好となる温度範囲と
を考慮して適宜調整する。
樹脂基板１０上のエポキシ系封止樹脂１４ａをプリキュ
アする。このプリキュアは、ボンディングパッド１２と
半田バンプ２０とのボンディング時におけるエポキシ系
封止樹脂１４ａの揮発分を取り除くと共に、エポキシ系
封止樹脂１４ａに、半導体素子１６と有機樹脂基板１０
との間を良好に封止できる程度の流動性を与えるために
行う。なお、プリキュアの温度及び時間は、ボンディン
グ温度と選択した樹脂の流動性が良好となる温度範囲と
を考慮して適宜調整する。
【００２１】プリキュアの終了後、図２（ｂ）に示すよ
うに、半導体素子１６の回路形成面１６ａが有機樹脂基
板１０の半導体素子実装面１０ａと対向するように半導
体素子１６の裏面側をボンディング温度に調節されたコ
レット３０により吸着保持して有機樹脂基板１０の実装
位置上に搬送する。
うに、半導体素子１６の回路形成面１６ａが有機樹脂基
板１０の半導体素子実装面１０ａと対向するように半導
体素子１６の裏面側をボンディング温度に調節されたコ
レット３０により吸着保持して有機樹脂基板１０の実装
位置上に搬送する。
【００２２】コレット３０は、半導体素子を有機樹脂基
板１０上に載置したときに、半導体素子１６の回路形成
面側の全ての電極部１８に設けられた半田バンプ２０が
それぞれ対応するボンディングパッド１２上に重なるよ
うに半導体素子１６と有機樹脂基板１０とを位置合わせ
してから降下して有機樹脂基板１０上に半導体素子１６
を載置し、半導体素子の吸着保持を解除する。
板１０上に載置したときに、半導体素子１６の回路形成
面側の全ての電極部１８に設けられた半田バンプ２０が
それぞれ対応するボンディングパッド１２上に重なるよ
うに半導体素子１６と有機樹脂基板１０とを位置合わせ
してから降下して有機樹脂基板１０上に半導体素子１６
を載置し、半導体素子の吸着保持を解除する。
【００２３】半導体素子１６は、コレット３０による吸
着保持時にボンディング温度に加熱されているため、有
機樹脂基板１０上に半導体素子１６が載置されると回路
形成面側に設けられた半田バンプ２０が有機樹脂基板１
０のボンディングパッド１２と接合して半導体素子１６
と有機樹脂基板１０とを電気的に接続する。
着保持時にボンディング温度に加熱されているため、有
機樹脂基板１０上に半導体素子１６が載置されると回路
形成面側に設けられた半田バンプ２０が有機樹脂基板１
０のボンディングパッド１２と接合して半導体素子１６
と有機樹脂基板１０とを電気的に接続する。
【００２４】このとき、有機樹脂基板１０上のエポキシ
系封止樹脂１４ａが半導体素子１６の回路形成面１６ａ
により押圧されて半導体素子１６と有機樹脂基板１０と
の間に広がって半導体素子１６と有機樹脂基板１０との
間を封止する。エポキシ系封止樹脂１４ａの量は、前述
したように、半導体素子１６と有機樹脂基板１０とをボ
ンディングしたときに半田バンプ２０とボンディングパ
ッド１２との接合部に達しない量に調節されているた
め、図１（ｃ）に示すように、半田バンプ２０とボンデ
ィングパッド１２との接合部が未封止領域とされた状態
で第１の封止材であるエポキシ系封止樹脂１４ａによる
封止が終了する。
系封止樹脂１４ａが半導体素子１６の回路形成面１６ａ
により押圧されて半導体素子１６と有機樹脂基板１０と
の間に広がって半導体素子１６と有機樹脂基板１０との
間を封止する。エポキシ系封止樹脂１４ａの量は、前述
したように、半導体素子１６と有機樹脂基板１０とをボ
ンディングしたときに半田バンプ２０とボンディングパ
ッド１２との接合部に達しない量に調節されているた
め、図１（ｃ）に示すように、半田バンプ２０とボンデ
ィングパッド１２との接合部が未封止領域とされた状態
で第１の封止材であるエポキシ系封止樹脂１４ａによる
封止が終了する。
【００２５】さらに、第２の封止材としてシリカを約５
０ｗｔ％〜６５ｗｔ％程度混合して流動性を高めたエポ
キシ系封止樹脂１４ｂを選択し、図１（ｄ）に示すよう
に、半導体素子１６と有機樹脂基板１０との間の未封止
領域を封止して半導体素子１６の有機樹脂基板１０に対
する実装を終了する。
０ｗｔ％〜６５ｗｔ％程度混合して流動性を高めたエポ
キシ系封止樹脂１４ｂを選択し、図１（ｄ）に示すよう
に、半導体素子１６と有機樹脂基板１０との間の未封止
領域を封止して半導体素子１６の有機樹脂基板１０に対
する実装を終了する。
【００２６】第２の封止材であるエポキシ系封止樹脂１
４ｂは、シリカや炭酸カルシウムなどのフィラー（充填
材）を混合して未封止領域を封止する際にボイドを形成
しない粘度に調整されたものであり、ここでは、シリカ
を約６０ｗｔ％程度混合して２５℃のときに粘度が１６
０Ｐａ・ｓ程度となるように調整したものを用い、約８
０℃で未封止領域を封止している。なお、フィラーの量
は選択した樹脂の粘度とフィラーの粘度との兼ね合いに
よって適宜調整する。
４ｂは、シリカや炭酸カルシウムなどのフィラー（充填
材）を混合して未封止領域を封止する際にボイドを形成
しない粘度に調整されたものであり、ここでは、シリカ
を約６０ｗｔ％程度混合して２５℃のときに粘度が１６
０Ｐａ・ｓ程度となるように調整したものを用い、約８
０℃で未封止領域を封止している。なお、フィラーの量
は選択した樹脂の粘度とフィラーの粘度との兼ね合いに
よって適宜調整する。
【００２７】この様な方法により得られる半導体装置
は、半導体素子１６と有機樹脂基板１０との間の封止材
であるエポキシ樹脂１４ａにボイドが形成されていない
ので、半導体装置を実装基板に実装するためのリフロー
処理時にボイドに溜まった水分が原因で封止材に割れ
（クラック）が生じることがない。また、半導体素子１
６と有機樹脂基板１０との間の中央部分に形成された封
止材の熱膨張率と有機樹脂基板１０の熱膨張率との差が
小さいため、実使用時の温度変化による接続部に生じる
応力を低減できるので、信頼性を長期にわたって確保で
きる。
は、半導体素子１６と有機樹脂基板１０との間の封止材
であるエポキシ樹脂１４ａにボイドが形成されていない
ので、半導体装置を実装基板に実装するためのリフロー
処理時にボイドに溜まった水分が原因で封止材に割れ
（クラック）が生じることがない。また、半導体素子１
６と有機樹脂基板１０との間の中央部分に形成された封
止材の熱膨張率と有機樹脂基板１０の熱膨張率との差が
小さいため、実使用時の温度変化による接続部に生じる
応力を低減できるので、信頼性を長期にわたって確保で
きる。
【００２８】また、以上説明した実装方法によれば、ど
のような寸法の半導体素子１６を実装する場合であって
も、半導体素子１６と有機樹脂基板１０との間の封止材
にボイドが形成されるのを防止できるため、リフロー耐
性と耐湿性とを向上できる。
のような寸法の半導体素子１６を実装する場合であって
も、半導体素子１６と有機樹脂基板１０との間の封止材
にボイドが形成されるのを防止できるため、リフロー耐
性と耐湿性とを向上できる。
【００２９】以上説明した第１の実施形態では、半導体
素子を実装する基板として有機樹脂基板１０を用いる場
合を挙げているが、有機樹脂基板１０に限らず、例え
ば、熱膨張係数が５〜１１×１０-6／℃のセラミック基
板を用いた場合でも本発明は適用できる。なお、セラミ
ック基板を用いる場合に、第１の封止材として熱膨張係
数が３０〜７０×１０-6／℃であるエポキシ樹脂とフィ
ラーとして熱膨張係数が０．６×１０-6／℃であるシリ
カとを選択し、シリカを約７５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以
下に調整するのが好ましい。
素子を実装する基板として有機樹脂基板１０を用いる場
合を挙げているが、有機樹脂基板１０に限らず、例え
ば、熱膨張係数が５〜１１×１０-6／℃のセラミック基
板を用いた場合でも本発明は適用できる。なお、セラミ
ック基板を用いる場合に、第１の封止材として熱膨張係
数が３０〜７０×１０-6／℃であるエポキシ樹脂とフィ
ラーとして熱膨張係数が０．６×１０-6／℃であるシリ
カとを選択し、シリカを約７５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以
下に調整するのが好ましい。
【００３０】また、第１の実施形態では、半田バンプ２
０とボンディングパッド１２との接合を半田により行う
ようにしているが、金属間化合物形成法や、有機導電性
ペーストによる接着等により接合してもよい。
０とボンディングパッド１２との接合を半田により行う
ようにしているが、金属間化合物形成法や、有機導電性
ペーストによる接着等により接合してもよい。
【００３１】（第２の実施形態）図２を参照して第２の
実施形態を説明する。図２（ａ）に示したように、本第
２の実施形態で用いる半導体素子１６には、回路形成面
１６ａに回路と電気的に接続する多数（図２では２つの
み図示する。）の電極部１８が回路を囲うように周設さ
れており、それぞれの電極部１８には半田バンプ２０が
設けられている。
実施形態を説明する。図２（ａ）に示したように、本第
２の実施形態で用いる半導体素子１６には、回路形成面
１６ａに回路と電気的に接続する多数（図２では２つの
み図示する。）の電極部１８が回路を囲うように周設さ
れており、それぞれの電極部１８には半田バンプ２０が
設けられている。
【００３２】さらに、半導体素子１６の回路形成面１６
ａには、封止材として半硬化して層状とされたシリカを
約７５〜８０ｗｔ％程度含むエポキシ系封止樹脂よりな
る封止層１５が形成されている。この封止層１５は、ス
ピンコート法などの既存の層形成方法により形成され、
半導体素子１６の電極部１８に設けられた半田バンプ２
０と、有機樹脂基板１０の半導体素子実装面１０ａに設
けられたボンディングパッド１２とを接合したときの半
導体素子１６と有機樹脂基板１０との間の領域の高さよ
りも高く、かつ、半田バンプ２０の厚さよりも薄い厚さ
に形成されている。なお、エポキシ系封止樹脂の組成
は、第１の実施形態において第１の封止材として用いた
エポキシ樹脂の組成と同様である。
ａには、封止材として半硬化して層状とされたシリカを
約７５〜８０ｗｔ％程度含むエポキシ系封止樹脂よりな
る封止層１５が形成されている。この封止層１５は、ス
ピンコート法などの既存の層形成方法により形成され、
半導体素子１６の電極部１８に設けられた半田バンプ２
０と、有機樹脂基板１０の半導体素子実装面１０ａに設
けられたボンディングパッド１２とを接合したときの半
導体素子１６と有機樹脂基板１０との間の領域の高さよ
りも高く、かつ、半田バンプ２０の厚さよりも薄い厚さ
に形成されている。なお、エポキシ系封止樹脂の組成
は、第１の実施形態において第１の封止材として用いた
エポキシ樹脂の組成と同様である。
【００３３】上記半導体素子１６の有機樹脂基板１０に
対する実装は、まず、半導体素子１６ごと加熱して半導
体素子１６上のエポキシ系封止樹脂１４をプリキュアす
る。このプリキュアは、ボンディングパッド１２と半田
バンプ２０とのボンディング時におけるエポキシ系封止
樹脂の揮発分を取り除くために行う。なお、プリキュア
の温度及び時間は、適宜調整する。
対する実装は、まず、半導体素子１６ごと加熱して半導
体素子１６上のエポキシ系封止樹脂１４をプリキュアす
る。このプリキュアは、ボンディングパッド１２と半田
バンプ２０とのボンディング時におけるエポキシ系封止
樹脂の揮発分を取り除くために行う。なお、プリキュア
の温度及び時間は、適宜調整する。
【００３４】プリキュアの終了後、図２（ｂ）に示すよ
うに、半導体素子１６の回路形成面１６ａが有機樹脂基
板１０の半導体素子実装面１０ａと対向するように半導
体素子１６の裏面側をボンディング温度に調節されたコ
レット３０により吸着保持して有機樹脂基板１０の実装
位置上に搬送する。
うに、半導体素子１６の回路形成面１６ａが有機樹脂基
板１０の半導体素子実装面１０ａと対向するように半導
体素子１６の裏面側をボンディング温度に調節されたコ
レット３０により吸着保持して有機樹脂基板１０の実装
位置上に搬送する。
【００３５】コレット３０は、半導体素子を有機樹脂基
板１０上に載置したときに、半導体素子１６の回路形成
面に設けられた全ての電極部１８に設けられた半田バン
プ２０がそれぞれ対応するボンディングパッド１２上に
重なるように半導体素子１６と有機樹脂基板１０とを位
置合わせしてから降下して有機樹脂基板１０上に半導体
素子１６を載置し、半導体素子の吸着保持を解除する。
板１０上に載置したときに、半導体素子１６の回路形成
面に設けられた全ての電極部１８に設けられた半田バン
プ２０がそれぞれ対応するボンディングパッド１２上に
重なるように半導体素子１６と有機樹脂基板１０とを位
置合わせしてから降下して有機樹脂基板１０上に半導体
素子１６を載置し、半導体素子の吸着保持を解除する。
【００３６】半導体素子１６は、コレット３０による吸
着保持時にボンディング温度に加熱されているため、有
機樹脂基板１０上に半導体素子１６が載置されると回路
形成面側に設けられた半田バンプ２０が有機樹脂基板１
０のボンディングパッド１２と接合して半導体素子１６
と有機樹脂基板１０とを電気的に接続する。
着保持時にボンディング温度に加熱されているため、有
機樹脂基板１０上に半導体素子１６が載置されると回路
形成面側に設けられた半田バンプ２０が有機樹脂基板１
０のボンディングパッド１２と接合して半導体素子１６
と有機樹脂基板１０とを電気的に接続する。
【００３７】このとき、半導体素子１６上のエポキシ系
封止樹脂は半硬化状態であるため、有機樹脂基板１０の
半導体素子載置面にも密着して半導体素子１６と有機樹
脂基板１０との間の領域を封止する。その後、この封止
を固定するために、半田バンプ２０とボンディングパッ
ド１２とを接合すると直ちにポストキュアを行って、図
２（ｃ）に示すように、エポキシ系封止樹脂を完全に硬
化させ、半導体素子１６の有機樹脂基板１０に対する実
装を終了する。
封止樹脂は半硬化状態であるため、有機樹脂基板１０の
半導体素子載置面にも密着して半導体素子１６と有機樹
脂基板１０との間の領域を封止する。その後、この封止
を固定するために、半田バンプ２０とボンディングパッ
ド１２とを接合すると直ちにポストキュアを行って、図
２（ｃ）に示すように、エポキシ系封止樹脂を完全に硬
化させ、半導体素子１６の有機樹脂基板１０に対する実
装を終了する。
【００３８】なお、第２の実施形態では、半導体素子１
６の回路形成面１６ａに封止層１５を形成しているが、
もちろん、有機樹脂基板１０の半導体素子実装面１０ａ
に封止層１５を形成する方法としてもよい。また、封止
材として熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂を用いてい
るが、エポキシ系樹脂に限らず、シリコーン系樹脂等他
の熱硬化性樹脂や、ポリアミドイミド系樹脂などの熱可
塑性樹脂を用いることもできる。
６の回路形成面１６ａに封止層１５を形成しているが、
もちろん、有機樹脂基板１０の半導体素子実装面１０ａ
に封止層１５を形成する方法としてもよい。また、封止
材として熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂を用いてい
るが、エポキシ系樹脂に限らず、シリコーン系樹脂等他
の熱硬化性樹脂や、ポリアミドイミド系樹脂などの熱可
塑性樹脂を用いることもできる。
【００３９】また、第２の実施形態では、予め半導体素
子の電極部１８に半田バンプ２０を設けてから封止材を
スピンコート法などにより均一に塗付して封止層１５を
形成しているが、図３に示すように、電極部１８に半田
バンプ２０を設ける前に、封止材をスピンコート法など
により均一に塗付し、加熱した後、ホトリソグラフィに
より、図３（ａ）に示すように、電極部１８を覆う領域
の塗付層１５を除去して電極部１８を露出させる。この
とき、用いる封止材が感光性であれば、封止材がレジス
トの役割を果たし、また、封止材が非感光性である場合
はレジストを用いることでホトリソグラフィにより電極
部１８の露出を行える。
子の電極部１８に半田バンプ２０を設けてから封止材を
スピンコート法などにより均一に塗付して封止層１５を
形成しているが、図３に示すように、電極部１８に半田
バンプ２０を設ける前に、封止材をスピンコート法など
により均一に塗付し、加熱した後、ホトリソグラフィに
より、図３（ａ）に示すように、電極部１８を覆う領域
の塗付層１５を除去して電極部１８を露出させる。この
とき、用いる封止材が感光性であれば、封止材がレジス
トの役割を果たし、また、封止材が非感光性である場合
はレジストを用いることでホトリソグラフィにより電極
部１８の露出を行える。
【００４０】また、封止材がエポキシ樹脂やシリコーン
樹脂などの熱硬化性樹脂である場合、電極部１８に半田
バンプ２０を設ける前に封止材を均一に塗付した後の加
熱は、バンプ形成時の薬液への耐性を持たせるためとボ
ンディング温度付近での揮発分を除くために行う。ま
た、封止材かポリイミドアミド系樹脂などの熱可塑性樹
脂の場合、電極部１８に半田バンプ２０を設ける前に封
止材を均一に塗付した後の加熱は、ボンディング温度付
近での揮発分を除くために行い、必要に応じて電極部１
８を覆う領域の塗付層１５を除去した後にポストキュア
する。
樹脂などの熱硬化性樹脂である場合、電極部１８に半田
バンプ２０を設ける前に封止材を均一に塗付した後の加
熱は、バンプ形成時の薬液への耐性を持たせるためとボ
ンディング温度付近での揮発分を除くために行う。ま
た、封止材かポリイミドアミド系樹脂などの熱可塑性樹
脂の場合、電極部１８に半田バンプ２０を設ける前に封
止材を均一に塗付した後の加熱は、ボンディング温度付
近での揮発分を除くために行い、必要に応じて電極部１
８を覆う領域の塗付層１５を除去した後にポストキュア
する。
【００４１】さらに、図３（ｂ）に示すように、露出し
た電極部１８上に電解法や無電解法を用いて、バンプ電
極２０を形成して、回路形成面上１６ａに半田バンプ２
０の厚さよりも薄い厚さの封止層１５が設けられた半導
体素子１６を得る。
た電極部１８上に電解法や無電解法を用いて、バンプ電
極２０を形成して、回路形成面上１６ａに半田バンプ２
０の厚さよりも薄い厚さの封止層１５が設けられた半導
体素子１６を得る。
【００４２】この半導体素子１６の有機樹脂基板１０に
対する実装は、第２の実施形態と同様であるので説明は
省略する。
対する実装は、第２の実施形態と同様であるので説明は
省略する。
【００４３】なお、以上説明した第１の実施形態と第２
の実施形態では、１つのパッケージ基板に１つの半導体
素子を実装してほぼ半導体素子の寸法と同じ大きさの１
つのパッケージ内に収めるＣＳＰ(Chip Size Pckage)に
本発明を適用した場合を挙げたが、１つのパッケージ基
板に多数の半導体素子を実装して１つのパッケージ内に
収めるＭＣＭ(Multi Chip Module) にも本発明は適用で
きる。
の実施形態では、１つのパッケージ基板に１つの半導体
素子を実装してほぼ半導体素子の寸法と同じ大きさの１
つのパッケージ内に収めるＣＳＰ(Chip Size Pckage)に
本発明を適用した場合を挙げたが、１つのパッケージ基
板に多数の半導体素子を実装して１つのパッケージ内に
収めるＭＣＭ(Multi Chip Module) にも本発明は適用で
きる。
【００４４】以上説明した第１〜３の実施形態では電極
部とボンディングパッドとを半田バンプにより接合して
いるが、半田バンプに限らず、ＡｕバンプやＮｉバンプ
などの他の種類のバンプを用いることもできる。
部とボンディングパッドとを半田バンプにより接合して
いるが、半田バンプに限らず、ＡｕバンプやＮｉバンプ
などの他の種類のバンプを用いることもできる。
【００４５】また、第１の実施形態と第２の実施形態で
は、半導体素子の上面側に設けられた電極部１８は、一
列で回路形成面の周囲を周設した構成のものを挙げて説
明したが、この様な構成の半導体素子に限らず、例え
ば、エリアバンプ構造の半導体素子に対しても適用でき
る。
は、半導体素子の上面側に設けられた電極部１８は、一
列で回路形成面の周囲を周設した構成のものを挙げて説
明したが、この様な構成の半導体素子に限らず、例え
ば、エリアバンプ構造の半導体素子に対しても適用でき
る。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
実装する半導体素子が大型化してもリフロー耐性が良好
で、かつ、耐湿性も良好な半導体素子の実装方法及び半
導体装置を提供することができる、という効果が得られ
る。
実装する半導体素子が大型化してもリフロー耐性が良好
で、かつ、耐湿性も良好な半導体素子の実装方法及び半
導体装置を提供することができる、という効果が得られ
る。
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体素子の実装方
法の流れを示す概略説明図である。
法の流れを示す概略説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の半導体素子の実装方
法の流れを示す概略説明図である。
法の流れを示す概略説明図である。
【図３】第２の実施形態における半導体素子に封止層を
形成させる方法を簡単に示す概略説明図である。
形成させる方法を簡単に示す概略説明図である。
１０ 有機樹脂基板 １０ａ 半導体素子実装面 １１ 外部端子 １２ ボンディングパッド １４ａ、１４ｂ エポキシ系封止樹脂 １６ 半導体素子 １６ａ 回路形成面 １８ 電極部 ２０ 半田バンプ ３０ コレット
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体素子の電極部が設けられた回路形
成面、及びパッケージ基板のボンディングパッドが設け
られた半導体素子実装面の少なくとも一方に、前記電極
部及び前記ボンディングパッドを被覆することなく封止
材を設け、 前記電極部と前記ボンディングパッドとを接合する際
に、前記封止材により前記半導体素子と前記パッケージ
基板との間を封止することを特徴とする半導体素子の実
装方法。 - 【請求項２】 前記封止材は、前記回路形成面と前記半
導体素子実装面との少なくとも一方の全面に封止材を層
状に形成してから、前記電極部と前記ボンディングパッ
ドとの少なくとも一方を覆う部分の封止材を除去して形
成された封止層によって形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の半導体素子の実装方法。 - 【請求項３】 前記封止材による前記半導体素子と前記
パッケージ基板との間の封止は、 前記電極部と前記ボンディングパッドとを接合する際
に、前記電極部と前記ボンディングパッドとの接合部を
含む限定領域が未封止領域となるように前記半導体素子
と前記パッケージ基板との間を封止する第１の封止材
と、 前記電極部と前記ボンディングパッドとを接合した後
に、前記未封止領域を封止する第２の封止材と、 により行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体素
子の実装方法。 - 【請求項４】 前記第１の封止材として、前記パッケー
ジ基板の熱膨張率に近い熱膨張率を有する封止材を用
い、 前記第２の封止材として、前記接合部近傍の充填性が確
保できる流動性を備えた封止材を用いることを特徴とす
る請求項３に記載の半導体素子の実装方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４に記載の方法を用いて製造
した半導体装置。 - 【請求項６】 互いに接合された半導体素子とパッケー
ジ基板との間の、前記半導体素子と前記パッケージ基板
との接合部を含む限定領域を除く領域に、前記パッケー
ジ基板の熱膨張率に近い熱膨張率を有する封止材により
形成された第１封止部を備えると共に、 前記限定領域に、充填性が確保できる流動性を備えた封
止材により形成された第２封止部を備えた半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10037190A JPH11238758A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体素子の実装方法及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10037190A JPH11238758A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体素子の実装方法及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238758A true JPH11238758A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=12490666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10037190A Pending JPH11238758A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体素子の実装方法及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11238758A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009277823A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Panasonic Corp | 部品実装方法及び部品実装ライン |
-
1998
- 1998-02-19 JP JP10037190A patent/JPH11238758A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009277823A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Panasonic Corp | 部品実装方法及び部品実装ライン |
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