CN1314110C - 半导体装置和用于装配半导体装置的树脂粘合剂 - Google Patents

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Abstract

在包括用预定厚度的树脂层连接到加强板的薄半导体元件结构的半导体元件中，用于形成粘接层的树脂粘合剂(5)包括第一填充物的填充物，所述第一填充物具有总体上等于粘接层目标厚度的直径，以在适当厚度(从25um到200um)范围内调节到一定的值。这样，当将半导体元件粘接到板上时，可以保持在适当厚度范围内的粘接层，并保证半导体装置的板上的固定可靠性。

Description

半导体装置和用于装配半导体装置的树脂粘合剂
技术领域
本发明涉及一种设置有连接到半导体元件背面以用于保护半导体元件的板的半导体装置。
背景技术
作为由固定到电路板的包装形式的半导体元件制作的电子元件的固定结构，众所周知，凸出电极的结构如焊接凸块形成于电子元件上并连接到电路板。在此固定结构中，为了保证固定后连接的可靠性，需要减少热循环测试期间的热应力大小。换言之，必要的是减少由于半导体元件和工件之间的热膨胀系数的差异，在固定后环境温度的变化造成的半导体元件和焊接凸块之间的连接区域中产生的热应力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有在板上突出固定可靠性的半导体装置。
其提供一种半导体装置，其包括：半导体元件，其具有承载形成于其上用于外连接的接线端的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；面对所述第二表面的刚性板；以及用于粘接所述第二表面和所述板的粘接层，其中所述粘接层的厚度范围为25um到200um。
附图说明
图1A是显示根据本发明第一示例性实施方式的半导体装置透视图。
图1B是显示根据本发明第一示例性实施方式的半导体装置一部分的截面视图。
图2A到2C是显示根据本发明第一示例性实施方式的半导体装置部分的截面视图。
图3A到3E是显示说明装配本发明第一示例性实施方式的方法的简图。
图4是显示用于本发明第一示例性实施方式的半导体装置中板形件的透视图。
图5是显示用于装配本发明第一示例性实施方式的半导体装置电子元件固定设备的透视图。
图6是显示用于装配本发明第一示例性实施方式半导体装置的切块设备透视图。
图7是显示用于装配本发明第一示例性实施方式半导体装置的一部分方块设备的截面视图。
图8是显示用于本发明第一示例性实施方式半导体装置上克服热疲劳的(-40℃到125℃)的寿命周期值的模拟结果的曲线表示图。
图9A是显示根据本发明第二示例性实施方式的半导体装置透视图。
图9B是显示本发明第二示例性实施方式的半导体装置的部分的截面视图。
图10A是显示根据本发明第三示例性实施方式中基板连接设备的截面视图。
图10B是显示本发明第三示例性实施方式中基板连接设备的平面视图。
图11A到11C是显示根据本发明第三示例性实施方式的制造半导体装置方法的简图。
图12A到12C是显示根据本发明第三示例性实施方式的制造半导体装置方法的简图。
图13A到13C是显示根据本发明第三示例性实施方式制造半导体装置方法的简图。
具体实施方式
为了减少在半导体元件和焊接凸块之间的连接区域产生的热应力，我们试图生产尽可能小厚度的半导体元件。
在日本专利未审查公开号No：2002-141439中，此专利的申请者公开了一种包装有薄加工半导体元件的新型半导体装置。由于此半导体装置包括用树脂粘合剂连接到半导体元件后侧的板(即，结构件)，所以其具有通过允许半导体元件本身变形和分散连接区域应力的同时，方便处理和改进连接的可靠性的优点。
由于树脂粘合剂粘接层的厚度主要受到上述结构半导体装置板上固定可靠性的影响，所以，我们努力研究确定粘接层的厚度和板上固定可靠性之间的相互关系。可以得到如下结果，当粘接层相对薄时，其可靠性具有随着粘接层的厚度在规定范围内的增加而改善的趋势，而当粘接层超过一定厚度时，此可靠性下降。因此，可以确定有效地将粘接层调节到适当的厚度，以便在保证板上固定可靠性的同时，达到在完成半导体装置的同时尽可能多地降低厚度。
(第一示例性实施方式)
下面将参照图1到图8具体说明第一示例性实施方式。
首先说明半导体装置。在图1A和1B，半导体装置1具有用于保护半导体元件2的板4连接到具有预定厚度的树脂粘合剂5的半导体元件2背面的结构。多个凸块3形成于沿半导体元件2表面的边缘设置的电极2a上以作为用于外连接的接线端。
在此显示的半导体元件2为已经经过机床磨削和蚀刻方法减薄加工后的形状。当将半导体元件通过凸块固定到电路板上时，固定后的可靠性随着半导体元件厚度的减小总体上变好。这是因为即使应力易于在凸块3的连接区域上集中，由于在半导体元件2和电路板之间的热应力差产生的半导体元件2本身在其厚度方向的变形(或弯曲)以及应力分布造成。为此，此示例性实施方式采用半导体元件2的减薄加工，以控制其厚度“t1”为100um或更小，从而尽可能在其厚度方向变形(弯曲)。
减薄加工包括通过利用旋转磨石等的磨床在半导体元件2的电路转载表面的后侧上进行粗切削加工，以及利用化学液体的干蚀刻或湿蚀刻的精加工。磨床使得在背面上产生大量微裂纹形成的损坏层。由于此损坏层在降低半导体元件弯曲强度的中成为主要因素，因此，精加工可以消除损坏层并增加半导体元件2的弯曲强度。
除了与使半导体装置1在固定时处理期间的稳定地保持外，板4具有保护半导体装置1免受其固定到电路板等上后的外力的作用。因此，在此使用的板4由如金属、陶瓷和塑料的结构材料以满足以上作用的形状制作。换言之，可以制作成“t3”的厚度以获得承受外力的足够强度和刚度，而外形大于半导体元件2。
包括在半导体元件2和板4之间使用的树脂粘合剂5的粘接层将不仅为提供连接半导体元件2和板4的粘接，而且为满足以上作用的材料。换言之，需要具有以下性能，通过用必须和足够的粘接力粘接半导体元件2和板4以保证半导体装置1的强度，并尽可能使半导体元件2的变形在其厚度方向进行。因此，在此第一示例性实施方式中说明的半导体装置1中，由树脂粘合剂5形成的树脂层制作为通过调节弹性模量到10,000Mpa或更少方便地变形，此将在后面说明。此外，用于粘接半导体元件2和板4的粘接层的厚度调节为在下文中说明的适当的“t2”厚度。
根据粘接层的厚度和寿命周期值之间关系的有限元方法得到的数字模量(以后说明)结果，粘接层的厚度“t2”设定为25um到200um范围内的值。将在下面说明的具有在上述范围内调节厚度“t2”的树脂粘合剂5可以当半导体装置1固定到电路板时，使半导体元件2以随着电路板变形的方式而变形，以保持其突出的板上固定可靠性。
下面将参照图8说明数字模量。
图8是显示当将半导体装置固定到电路板上，并经过与实际工作条件下的热应力相对应的应力反复作用时，半导体装置中粘接层的厚度“t2”和寿命周期值之间的关系。横坐标轴表示粘接层的厚度(mm)，纵坐标轴表示寿命周期值。图8中显示的不同之字线表示当将树脂粘合剂5的弹性模量分别调节到(1)400Mpa，(2)10,000Mpa和(3)27,500Mpa时，相对热疲劳(-40℃到125℃)寿命周期值的模拟结果。
从图8可以清晰地看出，随着粘接层弹性模量的下降，半导体元件变形越大，寿命周期值越大且可靠性越好。在这些模拟结果的任何一种中，半导体装置具有随着粘接层在0.05mm或更小范围内的增加其寿命周期急剧增加的趋势。然后，寿命周期值在厚度范围达到大约0.2mm的范围总体上保持恒定的水平，而当厚度增加到超过0.2mm或其附近时，寿命周期值急剧下降。
当从实际的观点说明上述模拟结果时，建议可以通过选择粘接层的材料获得极好的板上固定可靠性的半导体装置，以便其弹性模量为10,000Mpa或更少，并设定粘接层的厚度为0.025mm(25um)到0.2mm(200um)范围中的值。因此，在制造半导体装置中，此示例性实施方式使用具有10,000Mpa或更少弹性模量的树脂粘合剂5，并采用可以精确地调节粘接层到0.025mm到0.2mm的厚度的制造方法。
现在将说明树脂粘合剂5。如图1B所示，树脂粘合剂5具有包括作为主要成分的树脂成分如环氧树脂与填加的无机材料或树脂的颗粒填充物9的合成物。填充物9同时具有两个作用。其为，(1)用于提供当树脂粘合剂5形成粘接层后，具有所需特性(即，弹性模量)的粘接层填充物9的基本作用，以及(2)作为放置在半导体元件2和板4之间以提供预定厚度粘接层隔离物的作用。
为了达到上述目的，填充物9包括由两种材料的混合物组成的第一填充物9a和第二填充物9b，其以30％或更少的重量比混合进树脂粘合剂5。
用于提供上述隔离物作用的第一填充物9a由具有通常等于半导体装置中粘接层的目标厚度“t2”的直径“d”的颗粒组成，而直径“d”指包括在树脂粘合剂5中填充物9的最大颗粒直径。换言之，第一填充物9a包含树脂粘合剂5中最大直径的颗粒此直径“d”在直径上通常等于粘接层的预定厚度。第二填充物9b为比第一填充物9a的直径“d”更小的尺寸填充物的聚合体，其如此选择以便具有适当的颗粒尺寸分布以实现作为填充物的基本作用。
如图2A所示，当将半导体元件2通过包括第一填充物9a的树脂粘合剂5放置在板4上并用预定的压力压靠板4时，在树脂粘合剂5的填充物中最大直径颗粒的第一填充物9a与半导体元件2的背面以及板4的表面接触，并夹在其中。因此，使粘接层成为通常等于第一填充物9a的直径“d”的厚度“t2”。
然而，由于半导体元件2通过树脂粘合剂5固定在适当位置，因此，可能出现第一填充物9a保持不与半导体元件2和板4中任意一个接触的情况，同时一部分树脂层501位于如图2B箭头所示的干涉位置。此粘接层501的干涉可能在以下情况出现，(1)如果设定用于固定处理的压力值为稍微小于必须获得充分接触的条件，(2)在固定后的硬化期间，当树脂粘合剂5流进接触区域的界面时，即使第一填充物9a曾经由于压力与半导体元件2和板4的任意一个接触，以及(3)如果用于使第一填充物9a接触的方法不压缩，而是当固定元件时软化其它树脂粘合剂5的方式。然而，即使在这些情况下，因为其厚度接近等于第一填充物9a的直径，所以，粘接层也起到隔离物的作用。
在树脂粘合剂5中第一填充物9a和第二填充物9b的百分比以及第二填充物9b的分布如此确定，并且产品如此控制以便保证树脂粘合剂5可以积极起到隔离物的作用以及作为填充物的基本作用。换言之，第一填充物9a含量的百分比确定为以便第一填充物9a的至少一个颗粒包括在每个半导体装置的粘接层中，而在使用之前充分搅动树脂粘合剂5以均匀地分散填充物。此外，颗粒的尺寸分布和第二填充物9b含量的百分比调节为以便其包括在最佳混合比的最佳尺寸颗粒，如图2C所示，以满足所需的机械特性以及热传导特性，以便实现作为填充物的基本作用。
用于填充物9的无机材料包括较便宜但具有良好散热能力的如氧化铝、氮化铝和氮化硅的物质。由于其颗粒尺寸更容易控制，当需要更精确地控制粘接层的厚度时，可以适当地使用颗粒树脂作为第一填充物9a。当其包括硬特性的无机材料的情况时，如果用作第一填充物9a，树脂填充物可以避免过度的硬度和增加粘接层的脆性。树脂填充物还具有与树脂粘合剂5良好亲合力的优点。此外，其潜在的危险在于，由于在固定操作期间的压缩，在第一填充物9a和半导体元件2之间接触点中出现高的压力集中，可能造成薄半导体元件的损坏。然而，当第一填充物9a由具有良好塑性的聚合物形成时，其缓冲作用可以缓解接触点中压力的过度增加。
如图1所示，树脂粘合剂5在半导体元件2周围挤出四个侧边。树脂粘合剂5a的挤出部分沿半导体元件2的侧边2b升起，且其形成为部分覆盖侧边2b的形状。此覆盖侧边2b的树脂粘合剂5a的部分具有加强半导体元件2的边的作用。换言之，由于在切削加工期间，半导体薄板被切割成半导体元件2的单独片，所以，易于在半导体元件2的边周围发展产生小裂纹，而这些裂纹可能就是造成损坏的原因。当树脂粘合剂5a保持为覆盖侧边2b时，其可以加强产生此小裂纹的半导体元件2的边。此外，当在半导体装置1温度升高的同时将其固定到电路板10时，电路板和半导体元件2之间的热变形差产生使半导体元件2实质上变形的应力。覆盖侧边2b的树脂粘合剂5a起到了防止任何此过度变形的作用。
下面，参照图3说明装配半导体装置1的方法，在图3A中，板状件6为在其切割成板4以组成半导体装置1的一部分之前的中间件。如图4所示，板状件6在其上表面上设置有格子形状的凸出隔板6a。由隔板6a包围的凹进部分6b作为半导体元件2连接的半导体连接区。当将树脂粘合剂5施加到凹进部分6b用于连接半导体元件2时，隔板6a作为用于防止树脂粘合剂5延展超过半导体连接区的阻挡障碍物。
板状件6还设置有形成于与隔板6a的下侧表面位置相对应的槽6c。板状件6具有等于板4厚度“t3”的厚度。槽6c通过从板状件6的下侧切割格子形的槽形成，以便提供具有比从上表面测量的“t3”小的厚度“t4”。薄部分对应于板状件6被切割成块并分割成单独的板4的切割线。
然后，如图3所示，将树脂粘合剂5用分配器7施加到板状件6的凹进部分6b。在此提供的树脂粘合剂5为形成半导体元件2连接的粘接层。由于隔板6a设置在凹进部分6b周围，所以，防止了在施加树脂粘合剂5期间延展超过半导体连接区。树脂粘合剂5如此调节以便当覆盖在每个凹进部分6b时，其包括第一填充物9a的至少一个粒子。
在施加期间，对应于上述粘接层厚度“t2”既不多也不少的适当量的树脂粘合剂5从分配器7排出，以便其适当地覆盖半导体元件2的侧边2b，如同先前所述，当施加半导体元件2后将其挤压时，以此方式向外延展超过半导体元件2的侧边。
当施加树脂粘合剂5后，将板状件6传递到半导体连接加工过程。如图3C和3D所示，在此半导体连接加工中，将半导体元件2放置在施加到板状件6的树脂粘合剂5上，接着，将树脂粘合剂5加热到热硬化。在此加工期间，多个并排的半导体元件2在其后侧面连接成为具有树脂粘合剂5的板状件6的凹进部分6b。
参照图5，将说明用于固定半导体元件2的电子元件固定设备。在图5中，元件供给工作台11设置有承载设置为格子图形的半导体元件2的粘合板12。在元件供给工作台11下设置有半导体隔离机构13。半导体隔离机构13通过半导体隔离机构驱动器14驱动。当固定头16捡起一个半导体元件2时，推顶杆机构13a提高粘合板12的下侧，以便将半导体元件2从粘合板12的上侧分离。
基板保持架15位于元件供给工作台11旁边，而基板保持架15固定承受提供给其的树脂粘合剂的板状件6。在元件供给工作台11和基板保持架15上设置有固定头16，且其通过固定头驱动器19驱动。固定头16设置有吸嘴8，其从粘合板12捡起半导体元件2并将其固定到基板保持架15上的板状件6。
还有位于元件供给工作台11上用于拍摄粘接到粘合板12的半导体元件2图像的照相机17。半导体识别单元20对照相机17拍摄的图像进行识别处理，以识别半导体元件2在粘合板12上的位置。将位置识别的结果发送到控制单元21和半导体分离机构驱动器14。结果，当用固定头16捡起半导体元件2时，吸嘴8和推顶杆机构13a对准在捡起的半导体元件2的位置。
在基板保持架15上还有另一照相机18，其拍摄通过基板保持架15保持的板状件6。固定位置识别单元22对照相机18拍摄的图像进行识别处理，以识别板状件6中半导体元件的固定位置。将位置识别的结果发送到控制单元21。控制单元21根据此位置识别的结果控制固定头驱动器19，以便当半导体元件2通过固定头16固定时对准通过吸嘴8保持的半导体元件2的位置。
如图3C所示，当用此电子元件固定设备将半导体元件2固定到板状件6时，吸嘴8吸取和保持半导体元件2在凸块3形成的其表面上，并将半导体元件2的背面挤压粘合剂5。在此加工期间，适当的压力用于将半导体元件2挤压靠在板状件6，以便在半导体元件2和板状件6之间形成通常等于与包含在树脂粘合剂5中的第一填充物9a的直径“d”相等的直径厚度“t2”的粘接层(参照图2A)。
以上挤压加工造成树脂粘合剂5的一部分流出半导体元件2侧边周围(参照箭头A)，并沿半导体元件2的侧边2b升高以覆盖侧边2b(参照图1B所示的树脂粘合剂5a)。由于切成方块的加工可能只在后侧边留下损坏，所以当其只覆盖和加强整个半导体元件2后侧边时，树脂粘合剂5起到其作用。因此既可以完全也可以局部地适当覆盖侧边2b。
由于通过用固定头16挤压树脂粘合剂5一个接一个地固定半导体元件2，所以，与一次固定(粘接)一组半导体元件2的情况相比，在此示例性实施方式中可以降低固定载荷(即，挤压力)，这就可以具有选择任意压模连接设备、薄片固定器等作为电子元件固定设备的适应性。
因此，将配置有半导体元件2的板状件6传递到加热炉。如图3D所示，当将树脂粘合剂5在加热炉中加热到预定温度时，树脂粘合剂5热硬化。在此硬化加工期间，由于其粘性暂时下降造成的表面张力的效果，树脂粘合剂5的流出部分进一步沿半导体元件2的侧边2b升高，然后其硬化成为覆盖侧边2b的形状。因此，一旦树脂粘合剂5硬化，则树脂粘合剂5形成为图1B所示的加强边框。
在上述示例性实施方式中，说明了当将半导体元件2固定到板状件6后，树脂粘合剂5热硬化的实施例。然而，加热炉可以用具有内置加热装置的固定头16替换，以便板状件6可以在固定半导体元件2的同时加热。
当固定头16用于加热时，可以省略图3D所示的单独加热加工。这就提供了省略加热炉和简化设备的优点。然而，在此情况下，当与以上固定加工和加热加工分别进行的实施例相比，因为固定头16的循环时间受到硬化时间的持续时间限制，所以整个生产量可能下降。此外，虽然以上此示例性实施方式的实施例显示热固性材料作为树脂粘合剂5使用，但其也可以用热塑性的树脂材料。
因此，当树脂粘合剂5硬化后，将具有半导体元件2的板状件6传递到切削加工，如图3E所示，其用旋转切刀片24a沿邻接的半导体元件2之间的切割线切割。此过程将板状件6切割和分离成具有单独半导体元件2的板4，以完成半导体装置1的装配。
下面还将参照图6和图7进一步说明此切削过程。图6是显示用于切削加工的切方块设备。当固定半导体元件2和硬化树脂粘合剂时，将板状件6放置在板固定台23上。设置有旋转切刀片24a的切削头24设置在板固定台23上。当驱动旋转切刀片24a旋转时，切削头24在X方向和Y方向上移动，以沿相对应槽6c的切割线切割板状件6。
吸力固定器25设置在板固定台23的上表面上，每个都在对应板状件6上的半导体元件2的每个位置上。如图7所示，吸力通道25a形成于每个吸力固定器25的上表面。吸力通道25a与设置在内板固定台23的吸力孔23a连通，而吸力孔23a连接到真空吸力源26。板状件6通过吸力固定器25吸住并保持，以便当真空吸力源26操作时，用放置在与吸力固定器25接触的其后侧上的板状件6保持固定在原位。
然后将旋转切刀片24a对准板状件6的隔板6a上的位置，其保持固定到所述的位置，以便当旋转切刀片24a旋转下降的同时，沿槽6c内的薄部分切削板状件6。每个用于此过程的旋转切刀片24a都具有小于邻接半导体元件2之间间隙的刀片宽度，以便将板状件6切割成板4的周长超过半导体元件2的侧边延伸形状的单独片。因此，当其分成作为半导体装置1的单独片时，板4的外尺寸大于半导体元件2的尺寸。
在此切削过程中，因为槽6c预先形成于板状件6的内侧表面，所以，通过旋转切刀片24a切割的厚度很小。这样可以减少到需要在旋转切刀片24a切削过程中向下运动的极限量，并防止与板固定台23接触的切削刃尖的卷刃，以及当切削刀片向下运动时的损坏。
在此示例性实施方式中，虽然说明了膏状树脂粘合剂5，但其也可以为薄板形或带形的树脂粘合剂，其可以以此方式使用以便其既可以放置在板状件6上，也可以放置在半导体元件2上以将其连接在一起。
(第二示例性实施方式)
下面将参照图9A和9B具体说明根据本发明第二示例性实施方式半导体装置。
在图9A中，半导体装置1B具有下述结构：板4(即，结构件)连接到具有用与第一示例性实施方式同样的树脂粘合剂5的粘接层的再配线层的半导体元件30的后表面。具有再配线层的半导体元件30设置有多个在其表面上形成方格图形的凸块3。具有再配线层的半导体元件30具有图9B所示的结构，其中再配线层29形成于具有经过与第一示例性实施方式同样方式薄加工的半导体元件的表面2A上(即，电极形成的一个表面)。
作为外连接的接线端的电极2a沿半导体元件的表面2A上的边缘形成，每个电极2a都通过内线29b内连接到与再配线层29表面的电极2a相对应同样数量的电极29a中的一个电极29a上。电极29a具有形成于其上用于半导体装置1B固定的凸块3。此半导体装置1B可以通过第一示例性实施方式中说明的半导体装置装配方法中用具有再配线层的半导体元件30替换半导体元件2来装配。
这样可能在承受再配线层的半导体元件30的侧边周围出现树脂粘合剂5a的流出，并形成加强边框以覆盖侧边30a，在此结构的半导体装置1B中，形成覆盖承受再配线层的半导体元件30侧边30a的加强边框可以防止固定后在半导体元件30的边中出现的弯曲和变形，并避免再配线层29内的内配线29b裂开。
膏状和薄板形(或带形)树脂粘合剂5也可以用于此示例性实施方式中。
(第三示例性实施方式)
下面将参照图10、图11、图12和图13说明本发明第三示例性实施方式的基板连接设备。
首先参照图10A和10B说明基板连接设备的结构。此基板连接设备用于制造半导体装置的加工，其包括连接到用于通过树脂粘合剂形成外连接电极的半导体元件电极承受面后侧的半导体元件和加强件，其中设备将构成为具有多个半导体元件的半导体片与单独切成单独片的加强件之前的原形的加强板连接在一起。
在图10A中，保持台31的上表面构成半导体片34保持的片保持空间31a。隔板环32固定到片保持空间31a，当经过用机械磨削等方法薄加工后，放置在隔板环32内。隔板环32为具有与半导体片34的外径一致的内径以及连接加强板39的环形固定夹具。隔板环32在其上表面的多个位置设置有切槽32a。切槽32a的作用为在半导体片34和加强板39的加工期间，作为用于将额外的树脂粘合剂排出外面的树脂排出门的作用，这将在后面说明。
隔板环32内的片保持空间31a具有吸力孔31b(参照图10B)，其通过吸力通道31c连通到第一吸入单元35。当驱动第一吸入单元35时，其从吸力孔31b抽取真空，其吸入和保持半导体片34在片保持空间31a上。片保持空间31a、吸力孔31b和第一吸入单元35构成半导体片34的保持装置。保持台31具有内置的加热器33，当通过加热器电源36将电力提供到加热器33时，其加热放置在片保持空间31a上的半导体片34。
保持头40通过提升机构41以垂直滑动方式位于保持台31上。保持头40的下侧表面限定保持加强板39的板保持表面40a。板保持表面40a调节为平行以便保持其与各自保持台31上的片保持空间31a平行。板保持表面40a具有吸力孔40b，其通过吸力通道40c与第二吸力单元38相连通。当第二吸力单元38被驱动时，其从吸力通道40c中抽取真空，将保持加强板39吸入和保持在板保持表面40a。板保持表面40a、吸力孔40b和第二吸入单元38构成加强板39的保持装置。
加强板39由如树脂、陶瓷和金属材料制作成环形薄板。其被切成和分割成单独的半导体元件以形成半导体装置，以便每个都起到处理半导体装置的保持板以及用于保护半导体装置不受外力和冲击的加强件的作用。因此，加强板39具有需要保持足够的强度以保护薄半导体装置的厚度。
第一吸入单元35、第二吸入单元38、加热器电源36和头驱动器41通过控制单元37单独控制。通过控制上述说明的元件，控制单元37进行半导体片34和保持加强板39的连接处理，这将在下面说明。
首先，将半导体片34定位于保持台31上的隔板环32内，如图11A所示，具有电路的表面面向下，而加强板39放置在半导体片34的顶部。接着，如图11A所示，保持头40向保持台31下降，直到其邻接隔板环32为止。当通过吸力通道31c抽为真空以保持半导体片34保持在保持台31上，也从保持头40中的吸力通道40c抽为真空，以从隔板环32内吸入和捡起加强板39到板保持表面40a上。
如图11C所示，当保持头40接着向上运动时，加强板39保持在保持头40的板保持表面40a上，同时半导体片34保持在保持台31中的片保持空间31a中。接着，如图12A所示，具有与第一示例性实施方式同样成分的热硬化特性的树脂粘合剂5通过分配器42提供到隔板环32内的半导体片34表面的中心区。
在此期间保持台31通过加热器33加热。由于暂时的加热软化了树脂粘合剂5的粘度，所以，其开始流成半导体片34表面的中心比其周围具有更大厚度的凸出形状。然后，如图12B所示，保持头40向保持台31下降，同时始终保持加强板39在其上。即，当提供树脂加工后，半导体片34和加强板39彼此移动靠近同时保持其平行位置。在此过程中，加强板39的底侧与树脂粘合剂5接触，并推动树脂粘合剂5散开。
由于树脂粘合剂5排出成凸出形状，或凸出形的凸块，因此，可以从中心向周围推动逐渐延展。此延展的过程对于防止空气存在于树脂粘合剂5内很有效，以便不会在其中产生气孔。如图12C所示，保持头40以预定的压力进一步压缩，用液态化的树脂粘合剂5完全填充了半导体片34和加强板39之间的空间，并从设置在隔板环32中的切槽32a抽出额外量的树脂粘合剂5。因为树脂粘合剂5包括如同第一示例性实施方式的第一填充物9a，因此，由树脂粘合剂5形成的粘接层通常保持等于第一填充物9a的直径“d”的预定厚度。
在此条件下加热器33继续加热保持台31以提高半导体片34和加强板39之间空间中树脂粘合剂5的热固化反应。这样使树脂粘合剂5完成半导体片34和加强板39之间的连接。在此硬化树脂过程中不需要树脂粘合剂5完全固化，只要树脂粘合剂5硬化到此综合体44可以保持所需形状的程度即可。在上述实施例中，虽然半导体片34和加强板39分别通过保持台31和保持头40保持，但其也可以颠倒上下以便树脂粘合剂5可以提供到保持在保持台31上的加强板39。
如图13A所示，当从隔板环32移出时，完成包括连接到加强板39的半导体片34的综合体44，然后此综合体44传递到接下来的切块加工。换言之，如图13B所示，用切块刀具45将综合体44从半导体片34切割并分成单独片。如图13C所示，这样就完成了具有连接到半导体元件34a的板39a的半导体装置46。
在上述第一、第二和第三每个示例性实施方式说明的半导体装置中，用于半导体片和加强板之间连接的粘接层形成为可以通过设定其弹性模量到10,000Mpa或更少方便地变形。此外，为了保证固定后半导体装置的可靠性，粘接层的厚度调节到适当的范围(即，25um或更大，200um或更小)。此外，用于形成粘接层的树脂粘合剂如此设置，以便包括颗粒尺寸受到控制的填充物获得保证适当粘接层厚度的作用。结果，本发明尽可能控制粘接层的厚度，并在其固定后保证半导体装置的可靠性，而不需要复杂地控制半导体装置的装配加工。
本发明提供了一种具有突出的板上固定可靠性的半导体装置，其包括用于将板连接到半导体元件的树脂粘接层，树脂粘接层的厚度可以调节到25um到200um范围内适当值。

Claims (22)

1.一种半导体装置，包括：
半导体元件，其具有承载形成于其上用于外连接的接线端的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；
面对所述第二表面的刚性板；以及
用于粘接所述第二表面和所述板的粘接层，
其中所述粘接层的厚度范围为25um到200um。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接层具有10,000Mpa或更小的弹性模量。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接层包括具有直径等于所述粘接层厚度的填充物。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述填充物与所述半导体元件的所述第二表面和所述板接触。
5.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述填充物包括无机物和聚合物的任意一种。
6.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于：
所述粘接层还包括具有两个或两个以上不同颗粒尺寸的填充物，且在所述填充物中所述的颗粒尺寸的至少一种在尺寸上等于所述粘接层的厚度。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：
所述粘接层包括第一填充物和第二填充物；
所述第一填充物具有等于所述粘接层的厚度的尺寸；以及
所述第二填充物具有在尺寸中小于所述第一填充物的尺寸的颗粒尺寸分布。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体装置的厚度为100um或更小。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：
所述半导体装置的厚度为100um或更小；
所述粘接层的弹性模量为10,000Mpa或更小；
所述粘接层包括第一填充物和第二填充物，所述第一填充物具有等于所述粘接层的厚度的颗粒尺寸；以及
所述第二填充物具有在尺寸中小于所述第一填充物的尺寸的颗粒尺寸分布。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，所述第一填充物的功能在于作为所述第二表面和所述板之间的隔离物。
11.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括形成于所述接线端用于外连接的凸块。
12.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：
所述半导体元件在所述第一表面上设置有再配线层；
所述再配线层具有形成于其表面上的表面电极和形成于其内部的内电极；以及
所述内电极在所述表面电极与所述用于外连接的接线端之间连通。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，还包括形成于所述表面电极上的凸块。
14.一种用于半导体装置的树脂粘合剂，其中所述半导体装置包括具有形成于半导体元件上的接线端用于外连接的半导体元件并通过预定厚度的粘接层粘接到加强板上，所述树脂粘合剂用于形成所述粘合层，所述树脂粘合剂包括填充物，并且包含在所述填充物中的最大填充物的颗粒尺寸在尺寸上等于所述粘合层的厚度。
15.根据权利要求14所述的树脂粘合剂，其特征在于，在所述树脂粘合剂中所述填充物含量的重量百分比为30％或更少。
16.根据权利要求14所述的树脂粘合剂，其特征在于，所述最大填充物包括无机物和聚合物的任意一种。
17.根据权利要求14所述的树脂粘合剂，其特征在于：
由所述树脂粘合剂形成的所述粘接层具有10,000Mpa或更小的弹性模量。
18.根据权利要求14所述的树脂粘合剂，其特征在于：
所述填充物包括第一填充物和第二填充物；
所述第一填充物具有等于所述粘接层的厚度的颗粒尺寸；以及
所述第二填充物具有在尺寸中小于所述第一填充物的颗粒尺寸的颗粒尺寸分布。
19.根据权利要求18所述的树脂粘合剂，其特征在于：
在所述树脂粘合剂中，所述第一填充物和第二填充物含量的重量百分比为30％或更少。
20.根据权利要求18所述的树脂粘合剂，其特征在于，至少所述第一填充物包括树脂。
21.根据权利要求18所述的树脂粘合剂，其特征在于，至少所述第一填充物包括无机物。
22.根据权利要求18所述的树脂粘合剂，其特征在于：
由所述树脂粘合剂形成的所述粘接层具有10,000Mpa或更小的弹性模量。
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