JPH1154564A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ＴＡＢ用テープ部材を用いたＣＳＰ型半導体装
置の外部端子となるはんだバンプあるいは導電性リード
の破壊，接着部材と封止部材の界面はく離、および半導
体素子の割れを防止し、信頼性の高い半導体装置を提供
する。 【解決手段】半導体素子１の電極２部分を封止する封止
部材７の弾性係数を、ＴＡＢ用テープ部材を接着する接
着部材３の弾性係数と同等かそれ以下とする。また接着
部材３の縦弾性係数を７０ＭＰａ以上４０００ＭＰａ以
下とする。さらに封止部材７を半導体素子の電極形成面
１ａとそれに隣接する側面を覆うように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の電極
と外部端子を電気的に接続する導電部材を備えたシート
状部材を用いた半導体装置であって、外部端子を半導体
素子の電極形成面の面内に設け、かつパッケージの外形
寸法が半導体素子の外形寸法に極めて近い小形の半導体
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高密度実装化に対応するた
め、多ピン化および外部端子ピッチの縮小化が容易な絶
縁性のテープまたはフィルムからなる基材に導電性リー
ドを形成したシート状部材を使用して、半導体素子の電
極と実装基板に接続するための外部端子との電気的接続
を行うＴＡＢ（テープ・オートメイティド・ボンディン
グ）技術を応用した半導体装置が開発されている。これ
らの例が特開平8−31866号公報，特開平8−88243号公
報，特開平8−88245号公報、および特開平8−31869号公
報に開示されてる。

【０００３】これら従来技術による半導体装置は、電極
が形成された半導体素子と、フィルム基材に導電性のリ
ードが形成されたシート状部材と、少なくとも半導体素
子の電極形成面とフィルム基材から露出した導電性リー
ドを覆う封止部材と、外部端子とからなる。半導体素子
の電極は半導体素子表面の周辺部に配置されており、シ
ート状部材は半導体素子の電極より外方にあって導電性
リードの一端が電極と接続されている。導電性リードの
他方の一端には球状はんだからなる外部端子が設けられ
ている。外部端子は半導体素子の電極形成面の面外に設
けられているため、半導体装置のパッケージサイズは半
導体素子のサイズより大きくなっている。

【０００４】一方、半導体装置を搭載する機器の小型化
を図るため、半導体装置のパッケージサイズを半導体素
子のサイズに近づけようとする傾向が顕著になってい
る。これらのパッケージは一般にＣＳＰ（チップサイズ
パッケージまたはチップスケールパッケージの略称）と
呼ばれている。上記したフィルム基材に導電性リードを
形成したシート状部材を用いるＴＡＢ技術を応用したＣ
ＳＰの例として、特表平6−504408号公報，特開平7−29
7236号公報、および特開平8−8296 号公報がある。

【０００５】これら従来技術による半導体装置では、フ
ィルム基材に導電性のリードが形成されたシート状部材
が半導体素子表面に接着部材によって接着され、外部端
子が半導体素子の電極形成面の面内に設けられており、
パッケージサイズがほぼ半導体素子のサイズと等しくな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記外部端子が半導体
素子の面内に配置されるＣＳＰの従来技術では、外部端
子にはんだなどの金属バンプが用いられ、プリント回路
基板に接続される。このような構造のＣＳＰで問題とな
るのは、はんだバンプの接続信頼性である。半導体素子
（シリコン（Ｓｉ））の線膨張係数は３×１０^-6／℃程
度であり、最も一般的に使用されるガラスエポキシ樹脂
系のプリント回路基板（ＦＲ−４など）の線膨張係数は
約１７×１０^-6／℃である。このように両者の線膨張係
数が大きく異なるような場合、半導体装置に温度変化が
加えられるとはんだバンプにひずみが生じ、これが繰り
返されることによってはんだバンプが熱疲労破壊するこ
とがある。

【０００７】はんだバンプの熱疲労破壊に対して最も考
慮され、信頼性が高いと考えられる従来の半導体装置
は、特表平6−504408 号公報に記載された半導体装置で
ある。この半導体装置では、半導体素子の電極形成面に
柔軟材（エラストマ樹脂：常温でゴム状弾性を有する高
分子物質）からなる接着部材を介してシート状部材を接
着している。また、封止部材にも同程度の材料を使用し
ている。このため、半導体素子とプリント回路基板の線
膨張係数差が柔軟なエラストマ樹脂である接着部材によ
って吸収され、その結果はんだバンプに加わる熱ひずみ
が小さくなる。

【０００８】ところが、上記従来構造の半導体装置で
は、シート状部材に形成されている導電性リードにエラ
ストマ樹脂の変形が加わるため、リード自体あるいはリ
ードと半導体素子の電極との接合部にひずみが生じ、こ
れが繰り返されることによってリードあるいはリード接
合部が疲労破壊する問題がある。すなわち上記従来技術
ではリード部分の疲労破壊に対して考慮されておらず、
はんだバンプの信頼性が十分であってもリード部分が疲
労破壊し、結局は半導体装置の信頼性を著しく低下させ
る可能性が大きい。

【０００９】特開平8−8296 号公報に記載されている半
導体装置では、半導体素子の電極形成面の電極部分を除
くほぼ全面が封止樹脂により封止されている。通常封止
部材にはエポキシ系樹脂を主成分とする液状樹脂（ポッ
ティング樹脂）が使用されており、この樹脂の縦弾性係
数は７０００ＭＰａ〜１００００ＭＰａ程度である。こ
の半導体装置では外部端子の周囲が弾性係数の大きな封
止樹脂で覆われているため、封止樹脂が半導体素子とプ
リント回路基板の線膨張係数差を吸収することができ
ず、外部端子に大きな熱ひずみが発生し、熱疲労破壊が
起こる問題がある。

【００１０】また、特開平7−297236 号公報に記載され
ている半導体装置では、半導体素子の電極が半導体素子
表面の周辺部に設けられている。本従来技術では、電極
部分の封止については開示されていないが、通常封止部
材には上記したように縦弾性係数の大きな材料が用いら
れる。また、はんだバンプの熱疲労寿命を向上するため
に、シート状部材を半導体素子表面に接着する接着部材
には特表平6−504408号公報のようにエラストマ樹脂を
使用することが考えられる。一般にエラストマ樹脂は縦
弾性係数が小さい反面、線膨張係数が大きくなってい
る。このような構成の半導体装置が温度変化を受ける場
合、その冷却過程において、線膨張係数の大きなエラス
トマ樹脂を使用している接着部材の収縮量が大きくなる
が、半導体素子の周辺部に配置されている封止部材は縦
弾性係数がエラストマ樹脂より大きいことから、エラス
トマ樹脂の変形に追従することができない。その結果、
接着部材と封止部材の界面に大きなひずみが発生し、両
者の界面にはく離を引き起こすようになる。界面はく離
の発生は、導電性リードの腐食，半導体素子表面への水
分浸入による電極の腐食、あるいはシート状部材から突
出した導電性リードの断線といった問題を引き起こす可
能性を大きくする。

【００１１】また、ＴＡＢ技術を応用したＣＳＰ形半導
体装置では、半導体装置の電極形成面にシート状部材や
シート状部材を接着する接着部材、および封止部材が設
けられた構成となっている。半導体素子の線膨張係数に
比べて、シート状部材，接着部材および封止部材の線膨
張係数が大きいことから、このような構成の半導体装置
では、温度変化によって線膨張係数差に起因する反りが
発生するようになる。特表平6−504408 号公報に記載さ
れた半導体装置のように接着部材および封止部材に低弾
性係数の材料を使用している場合は、接着部材自体の変
形により線膨張係数差を吸収するため反りの発生を抑制
することができる。しかし、半導体素子の周辺部が弾性
係数の大きな封止部材で覆われていると、線膨張係数差
を十分に吸収することができず反りの発生を抑制するこ
とができない。そのため、半導体素子の電極形成面の端
部に大きな応力が発生するようになり、この部分から半
導体素子の割れが発生する問題が生じる。

【００１２】以上述べたように、従来のＴＡＢ技術を応
用したＣＳＰ型半導体装置では、外部端子であるはんだ
バンプあるいは導電性リードの疲労破壊の発生、接着部
材と封止部材界面のはく離、または半導体素子の割れの
いずれかの問題が発生し、全体として十分な信頼性を得
ることができなかった。

【００１３】本発明の目的は、従来のＣＳＰ型半導体装
置の問題を克服し、信頼性の高いＣＳＰ型半導体装置を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するため、以下の手段を採用する。

【００１５】（１）本願の発明の特徴は、複数の表面を
有し少なくとも一つの表面の周辺部に電極を備えた半導
体素子と、外部端子と、前記電極と外部端子を電気的に
接続する導電部材を備えたシート状部材と、シート状部
材を半導体素子表面に接着するための接着部材と、前記
接着部材の弾性係数と同等もしくはそれ以下の弾性係数
であり、前記半導体素子表面の電極部分であって、該半
導体素子の電極形成面と前記接着部材端面および前記シ
ート状部材端面とを封止する柔軟材からなる封止部材
と、によって半導体装置を構成したことである。

【００１６】本発明では、半導体素子の電極形成面と前
記接着部材端面および前記シート状部材端面とを覆う封
止部材に接着部材と同等もしくはそれより小さな弾性係
数である柔軟材を用いることによって、接着部材の変形
に追従することができ、接着部材と封止部材界面のはく
離発生を防止することができる。また、接着部材および
封止部材の熱収縮を封止部材自体の変形で吸収すること
ができる。

【００１７】本発明に用いる接着部材の室温における縦
弾性係数は７０ＭＰａ以上４０００ＭＰａ以下にするの
が望ましい。これによって、外部端子となるはんだバン
プおよびシート状部材に形成される導電性リードの信頼
性を確保することができる。

【００１８】上記したように接着部材にエラストマ樹脂
のような低弾性係数の材料を使用すると、シート状部材
に形成されている導電性リードに発生するひずみが大き
くなり、疲労破壊する可能性が増大する。図９は半導体
装置に温度変化が加わった場合に導電性リードに発生す
るひずみを接着部材の室温における縦弾性係数を変えて
シミュレーションで求め、導電性リード材料の疲労強度
データから寿命を算出した結果である。シミュレーショ
ンした半導体装置の半導体素子のサイズは6.6×９.０×
０.２８mm、接着部材の厚さは１５０μｍである。導電
性リード材料には銅（Ｃｕ）を用いている。縦弾性係数
が最も小さい材料（シリコーン樹脂）を接着部材に使用
したパッケージの温度サイクル試験（１２５℃と−５５
℃の繰り返し）では、５００回から１５００回の間で導
電性リードの断線が発生した。上記温度サイクル試験で
は最低１０００回の寿命が確保できれば実機において信
頼性上の問題が発生しない。しかしながら強度のばらつ
き等を考慮する必要があるため、平均して２０００回の
寿命を有することが必要であり、図９の結果から接着部
材の縦弾性係数を７０ＭＰａ以上にすることにより達成
できることがわかる。

【００１９】一方、接着部材の弾性係数を大きくしてい
くと外部端子となるはんだバンプに発生するひずみが大
きくなり、はんだバンプの信頼性が損なわれる問題が起
きる。図１０は、はんだバンプに発生するひずみを接着
部材の室温における縦弾性係数を変えてシミュレーショ
ンで求め、はんだ材料の疲労強度データから寿命を算出
した結果である。図１０のシミュレーションは、外部端
子となるはんだバンプに直径０.３mm の球状はんだを使
用した場合の結果である。上記したように強度のばらつ
き等を考慮して２０００回の寿命を確保するためには、
接着部材の縦弾性係数を４０００ＭＰａ以下にする必要
のあることがわかる。

【００２０】このように本発明に用いる接着部材の縦弾
性係数は７０ＭＰａ以上４０００ＭＰａ以下にすること
によって、発生するひずみを外部端子となるはんだバン
プおよびシート状部材に形成される導電性リードがバラ
ンス良く分担するため、実使用環境において破壊を防止
でき十分な信頼性を確保することができる。

【００２１】また、本発明の柔軟材からなる封止部材に
は、エラストマ樹脂を使用することが望ましく、さらに
エラストマ樹脂の縦弾性係数を１０ＭＰａ以下にするこ
とによって十分な信頼性を確保できるようになる。

【００２２】本発明による半導体装置のように半導体素
子の周辺部に電極があり、封止部材が半導体素子の電極
形成面のみを覆う構造では、封止部材に用いる材料の弾
性係数が大きいと、半導体素子の端部に大きな応力が発
生するようになる。図１１は封止部材の室温における縦
弾性係数を変えて半導体素子上端部に発生する応力をシ
ミュレーションで求めた結果である。発明者らの実験に
よる評価の結果、図１１に示す半導体素子上端部の応力
が４０ＭＰａ以下で半導体素子の割れが発生しない結果
が得られた。従って、封止部材の縦弾性係数を１０ＭＰ
ａ以下にすることによって、半導体素子の割れを防ぐこ
とができる。

【００２３】さらに、本発明に用いるシート状部材に形
成する導電部材は、シート状部材表面に設けられた配線
パターンとシート状部材から突出した配線パターンに連
なるリードとから構成することが望ましい。このような
構成にすることによって、従来用いられているＴＡＢ技
術をそのまま適用することができる。

【００２４】さらにまた、本発明の接着部材をポリイミ
ド樹脂などからなるテープ状の基材表面に接着剤を形成
した部材で構成することにより、従来のＴＡＢ技術が利
用でき、量産に適した製造工程を構築できる作用が生じ
る。

【００２５】（２）本願の他の発明の特徴は、複数の表
面を有し少なくとも一つの表面の周辺部に電極を備えた
半導体素子と、外部端子と、前記電極と外部端子を電気
的に接続する導電部材を備えたシート状部材と、シート
状部材を半導体素子表面に接着するための接着部材と、
前記接着部材の弾性係数と同等もしくはそれ以下の弾性
係数であり、前記半導体素子表面の電極部分であって、
該半導体素子の電極形成面と半導体素子側面と前記接着
部材端面および前記シート状部材の端面とを封止する封
止部材とによって半導体装置を構成したことである。

【００２６】本発明では、封止部材に接着部材の弾性係
数と同等もしくはそれ以下の弾性係数を有する材料を用
いることによって、接着部材の変形に封止部材が追従で
きるので、接着部材と封止部材界面のはく離発生を防止
することができる。

【００２７】さらに封止部材を半導体素子の電極形成面
とそれと隣接する半導体素子側面と接着部材端面および
シート状部材の端面とを覆うことによって、半導体素子
の上端部に発生する応力を低減する作用が得られる。

【００２８】これは、封止部材が半導体素子の電極形成
面だけでなくそれに隣接する半導体素子側面も覆うこと
によって、半導体素子に発生する応力を広い面積で負担
するようになり、素子上端部に発生する応力が低減する
ことによる。

【００２９】本発明に用いる接着部材の縦弾性係数は７
０ＭＰａ以上４０００ＭＰａ以下にするのが望ましい。
これによって、発生するひずみを外部端子となるはんだ
バンプおよびシート状部材に形成される導電性リードが
バランス良く分担するため、実使用環境において破壊を
防止でき十分な信頼性を確保することができる。

【００３０】さらに、本発明に用いるシート状部材に形
成する導電部材は、シート状部材表面に設けられた配線
パターンとシート状部材から突出したリードとから構成
することが望ましい。このような構成にすることによっ
て、従来用いられているTAB技術をそのまま適用するこ
とができる。

【００３１】さらにまた、本発明の接着部材にはテープ
状の基材表面に接着剤を形成した部材で構成することに
より、量産に適した製造工程を構築できる作用が生じ
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【００３３】図１は、本発明による半導体装置の第１実
施例を示す断面図であり、図２は図１に示した半導体装
置のシート状部材の一部と封止部材を取り除いた状態で
の平面図である。

【００３４】図において、半導体素子１の電極２が形成
されている面１ａには、接着部材３によってシート状部
材４が設けられており、シート状部材４の表面には銅
(Ｃｕ)箔、あるいは表面に金（Ａｕ），ニッケル（Ｎ
ｉ）等のメッキを施した銅箔からなるパターン状リード
５と、パターン状リード５に連なりシート状部材４から
突出したリード６が設けられている。パターン状リード
５は例えばシート状部材４に図示されていない接着剤な
どによって固定される。半導体素子１の電極２は半導体
素子の電極形成面１ａの外周部分に設けられており、接
着部材３は電極２が形成されている領域には設けられて
いない。半導体素子１の電極２の形成部分は、半導体素
子電極形成面１ａと接着部材側面３ａとシート状部材側
面４ａとを覆うように柔軟材からなる封止部材７によっ
て封止されている。

【００３５】リード６の端部６ａと電極２が熱圧着等の
方法により接合され、リード６と半導体素子１は電気的
に接続されている。リード６に連なるシート状部材４表
面のパターン状リード５は外部端子８の直下部分まで配
設されてランド５ａとなり、シート状部材に形成された
穴部９内部においてランド５ａと外部端子８を接合して
いる。金属バンプからなる外部端子８には、表面実装型
半導体装置の実装に広く用いられているはんだ（例え
ば、Ｐｂ−Ｓｎ系共晶はんだ）を用いる。シート状部材
４は、ポリイミド樹脂などからなるテープあるいはフィ
ルム状部材で形成する。封止部材７は弾性係数の小さな
柔軟材からなり、接着部材３の縦弾性係数と同等もしく
はそれより小さな縦弾性係数を有する材料を用いる。

【００３６】本実施例の半導体装置によれば、半導体装
置が温度変化を受けた場合の冷却時において、接着部材
の熱変形に封止部材が追従して変形するようになるた
め、接着部材と封止部材と界面に発生する応力が低減
し、界面はく離の発生を防止することができる。また、
封止部材が柔軟材で形成されているので、接着部材およ
び封止部材の熱変形を封止部材自体の変形で吸収するこ
とができ、半導体素子上端部に大きな応力が発生しなく
なる。

【００３７】封止部材７には、エラストマ樹脂を使用す
ることにより、半導体装置の半導体素子上端部の発生応
力低減効果が得られる。エラストマ樹脂の縦弾性係数は
0.1ＭＰａ〜５０ＭＰａ程度であり、シリコーンゴム，
スチレンブタジエンゴム，ブチルゴム等の材料がある。
特に封止部材７に用いるエラストマ樹脂の縦弾性係数を
１０ＭＰａ以下にすることによって、半導体装置の信頼
性をより向上することができる。

【００３８】接着部材３の材料には、室温における縦弾
性係数が７０ＭＰａ以上４０００ＭＰａ以下の材料も用
いるのが望ましい。これによってはんだバンプなどから
なる外部端子８およびリード６それぞれに発生するひず
みを最適化することができる。

【００３９】接着部材３は単一材料からなる単層構造の
材料、あるいはテープ状の基材表面に接着材料を形成し
た三層構造もしくはそれ以上の層構成の材料を用いる。
単層構造の材料としては、エポキシ系樹脂，エホキシ＋
ポリイミド系樹脂，エポキシ樹脂とアクリル系ゴムから
構成される樹脂，アクリル系樹脂，多孔質ポリテトラフ
ルオロエチレンおよびシリコーン系樹脂などを使用す
る。単層構造の接着部材３は、シート状部材３表面にス
クリーン印刷法、ポッティング法あるいは貼り付け法に
よって形成しても良いし、半導体素子１の表面に形成さ
れたものでも良い。

【００４０】三層構造の接着部材３は、ポリイミド樹脂
からなるテープ状基材表面に上記単層構造の材料として
挙げたものを接着剤として形成した部材より構成する。
三層構造の接着部材３を用いた半導体装置の例を図３に
示す。図３において、接着部材３はポリイミド樹脂等か
らなるテープあるいはフィルム状の基材３０の半導体素
子１側およびシート状部材４側の表面に接着剤３１を形
成した構成となっている。接着部材にテープ状基材表面
に接着剤を形成した部材を用いることによって、接着部
材が複数繋がった多連の部材を用いて半導体装置を製造
することができ、量産性の向上に寄与することができ
る。

【００４１】図１に示した本発明による半導体装置は、
プリント回路基板に外部端子８が接合されている方向の
面を対向させた状態で実装される。

【００４２】図１，図２に示した半導体装置では、シー
ト状部材４に形成した穴９に外部端子８の一部を入れて
パターン状リード５と外部端子８を接続する例を示し
た。図４はシート状部材４の他の様態を示す本発明によ
る半導体装置の断面図である。

【００４３】図において、半導体素子１の電極２が形成
されている面１ａには、接着部材３によってシート状部
材４が設けられており、シート状部材４の表面にはパタ
ーン状リード５と、パターン状リード５に連なりシート
状部材４から突出したリード６が設けられている。半導
体素子１の電極２は半導体素子の電極形成面１ａの外周
部分に設けられており、接着部材３は電極２が形成され
ている領域には設けられていない。半導体素子１の電極
２の形成部分は、半導体素子の電極形成面１ａと接着部
材側面３ａとシート状部材側面４ａとを覆うように柔軟
材からなる封止部材７によって封止されている。

【００４４】リード６の端部６ａと電極２が熱圧着等の
方法により接合され、リード６と半導体素子１は電気的
に接続されている。リード６に連なるシート状部材４表
面のパターン状リード５は外部端子８の直下部分まで配
設されてランド５ａとなって外部端子８と接合されてお
り、外部端子接合部を除くシート状部材表面にはソルダ
レジスト１０が設けられている。封止部材７はソルダレ
ジスト側面１０ａも覆うように形成されている。

【００４５】封止部材７は弾性係数の小さな柔軟材から
なり、接着部材３の縦弾性係数と同等もしくはそれより
小さな縦弾性係数を有する材料を用いる。

【００４６】本実施例においても、半導体装置が温度変
化を受けた場合の冷却時において、接着部材の熱変形に
封止部材が追従して変形するようになるため、接着部材
と封止部材との界面に発生する応力が低減し、界面はく
離の発生を防止することができる。また、封止部材が柔
軟材で形成されているので、接着部材および封止部材の
熱変形を封止部材自体の変形で吸収することができ、半
導体素子上端部に大きな応力が発生しなくなる。さら
に、図４の構造では、外部端子と半導体素子の間に接着
部材の他にポリイミド樹脂などからなるシート状部材が
介在しているため、半導体素子と実装基板の線膨張係数
差に起因して外部端子に発生するひずみがさらに緩和さ
れる効果が得られる。

【００４７】図１および図２に示した実施例では、半導
体素子１の電極２が半導体素子表面の外周部であって対
向する２辺に形成されている例を示した。電極２は外周
部の１辺に形成したものでも良いし、３辺あるいは図５
のように４辺に形成されていても良い。

【００４８】図６，図７は本発明による半導体装置の第
２実施例であり、図６は断面図、図７は図６に示した半
導体装置の平面図である。

【００４９】図において、半導体素子１の電極２が形成
されている面１ａには、接着部材３によってシート状部
材４が設けられており、シート状部材４の表面には銅
(Ｃｕ)箔、あるいは表面に金（Ａｕ），ニッケル（Ｎ
ｉ）等のメッキを施した銅箔からなるパターン状リード
５と、パターン状リード５に連なりシート状部材４から
突出したリード６が設けられている。パターン状リード
５は例えばシート状部材に図示されていない接着剤など
によって固定される。半導体素子１の電極２は半導体素
子の電極形成面１ａの外周部分に設けられており、接着
部材３は電極２が形成されている領域には設けられてい
ない。

【００５０】半導体素子１の電極２の形成部分は、半導
体素子の電極形成面１ａこれに隣接する半導体素子側面
１ｂと接着部材側面３ａ、およびシート状部材側面４ａ
とを覆うように封止部材７によって封止されている。封
止部材７は接着部材３の縦弾性係数と同等もしくはそれ
より小さな縦弾性係数を有する材料から構成される。リ
ード６の端部６ａと電極２が熱圧着等の方法により接合
され、リード６と半導体素子１は電気的に接続されてい
る。

【００５１】リード６に連なるシート状部材４表面のパ
ターン状リード５は外部端子８の直下部分まで配設され
てランド５ａとなり、シート状部材に形成された穴部９
内部においてランド５ａと外部端子８を接合している。
金属バンプからなる外部端子８には、表面実装型半導体
装置の実装に広く用いられているはんだ（例えば、Ｐｂ
−Ｓｎ系共晶はんだ）を用いる。シート状部材４は、ポ
リイミド樹脂などからなるテープあるいはフィルム状部
材で形成する。

【００５２】本実施例の半導体装置によれば、半導体装
置が温度変化を受けた場合の冷却時において、接着部材
の熱変形に封止部材が追従して変形するようになるた
め、接着部材と封止部材と界面に発生する応力が低減
し、界面はく離の発生を防止することができる。また、
封止部材が半導体素子の電極形成面だけでなくそれに隣
接する半導体素子側面も覆っていることから、接着部材
および封止部材の熱変形によって、半導体素子表面に発
生する応力を広い面積で負担するようになり、半導体素
子上端部に大きな応力が発生しなくなる。

【００５３】接着部材３の材料には、室温における縦弾
性係数が７０ＭＰａ以上４０００ＭＰａ以下の材料も用
いるのが望ましい。これによってはんだバンプなどから
なる外部端子８およびリード６それぞれに発生するひず
みを最適化することができる。

【００５４】接着部材３は１材料からなる単層構造の材
料、あるいはテープ状の基材表面に接着材料を形成した
三層構造もしくはそれ以上の層構成の材料を用いる。単
層構造の材料としては、エポキシ系樹脂，エポキシ＋ポ
リイミド系樹脂，エポキシ樹脂とアクリル系ゴムから構
成される樹脂，アクリル系樹脂，多孔質ポリテトラフル
オロエチレンおよびシリコーン系樹脂などを使用する。
単層構造の接着部材３は、シート状部材３の表面にスク
リーン印刷法，ポッティング法あるいは貼り付け法によ
って形成しても良いし、半導体素子１の表面に形成され
たものでも良い。三層構造の接着部材３は、ポリイミド
樹脂からなるテープ状基材表面に上記単層構造の材料と
して挙げたものを接着剤として形成した部材より構成す
る。

【００５５】接着部材にテープ状基材表面に接着剤を形
成した部材を用いることによって、接着部材が複数繋が
った多連の部材を用いて半導体装置を製造することがで
き、量産性の向上に寄与することができる。

【００５６】図８は図６に示した本発明による半導体装
置の第２実施例の他の態様を示す断面図である。

【００５７】図において、封止部材７は半導体素子の電
極形成面１ａとこれに隣接する半導体素子側面１ｂと接
着部材側面３ａとシート状部材側面４ａ、および半導体
素子裏面１ｃを覆うように形成されている。このような
構成によって、接着部材および封止部材の熱変形によっ
て、半導体素子表面に発生する応力を広い面積で負担す
るようになり、半導体素子上端部に大きな応力が発生し
なくなる。また、半導体素子の裏面にも封止部材を設け
ることによって半導体素子の電極形成面側と裏面側それ
ぞれの構成部材の変形量を実質的に等しくすることがで
き、半導体装置の変形を小さくする効果が得られる。

【００５８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、次に
述べる効果が得られ、信頼性の高いＣＳＰ型の半導体装
置を提供することができる。

【００５９】（１）半導体素子と実装基板の線膨張係数
差に起因して発生するひずみをバランス良く金属バンプ
からなる外部端子と接着部材で分担できるので、外部端
子と導電性リードの両方に発生するひずみを低減するこ
とができ、信頼性を向上することができる。

【００６０】（２）導電性リードが形成されたシート状
部材を半導体素子に接着する接着部材の変形に封止部材
が追従できるようになるため、接着部材と封止部材界面
のはく離発生に伴う導電性リードの断線あるいは半導体
素子の耐湿性低下を防止することができ、半導体装置の
信頼性を向上することができる。

【００６１】（３）封止部材を柔軟な材料で形成するこ
とによって、半導体素子上端部に発生する応力を低減
し、半導体素子の割れを防止できるので、半導体装置の
信頼性を向上することができる。

【００６２】（４）封止部材を半導体素子の電極形成面
とそれに隣接する半導体素子側面を覆うように形成する
ことによって、半導体素子上端部に発生する応力を低減
し、半導体素子の割れを防止できるので、半導体装置の
信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体装置の第１実施例を示す断
面図である。

【図２】図１に示した第１実施例のシート状部材の一部
と封止部材を取り除いた状態での平面図である。

【図３】図１に示した第１実施例の他の態様を示す断面
図である。

【図４】図１に示した第１実施例のさらに他の態様を示
す断面図である。

【図５】電極が半導体素子外周部の４辺に形成された例
を示す平面図である。

【図６】本発明による半導体装置の第２実施例を示す断
面図である。

【図７】図６に示した第２実施例の封止部材の一部を取
り除いた状態での平面図である。

【図８】図６に示した第２実施例の他の態様を示す断面
図である。

【図９】接着部材の縦弾性係数と導電性リードの破壊寿
命の関係を解析した図である。

【図１０】接着部材の縦弾性係数と外部端子となるはん
だバンプの破壊寿命の関係を解析した図である。

【図１１】封止部材の縦弾性係数と半導体素子上端部の
応力の関係を解析した図である。

【符号の説明】

１…半導体素子、１ａ…半導体素子の電極形成面、１ｂ
…半導体素子側面、１ｃ…半導体素子裏面、２…電極、
３…接着部材、３ａ…接着部材側面、４…シート状部
材、４ａ…シート状部材側面、５…パターン状リード、
６…リード、７…封止部材、８…外部端子、９…シート
状部材孔部、１０…ソルダレジスト。

フロントページの続き (72)発明者 安生 一郎 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 西村 朝雄 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の表面を有し少なくとも一つの表面の
   周辺部に電極を備えた半導体素子と、外部端子と、前記
   電極と外部端子を電気的に接続する導電部材を備えたシ
   ート状部材と、シート状部材を半導体素子表面に接着す
   るための接着部材と、前記接着部材の弾性係数と同等も
   しくはそれ以下の弾性係数であり、前記半導体素子表面
   の電極部分であって、該半導体素子の電極形成面と前記
   接着部材端面および前記シート状部材の端面とを封止す
   る柔軟材からなる封止部材とによって構成した半導体装
   置。