JP2000058598A - 半導体装置の実装構造および実装方法 - Google Patents

半導体装置の実装構造および実装方法

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JP2000058598A
JP2000058598A JP22896198A JP22896198A JP2000058598A JP 2000058598 A JP2000058598 A JP 2000058598A JP 22896198 A JP22896198 A JP 22896198A JP 22896198 A JP22896198 A JP 22896198A JP 2000058598 A JP2000058598 A JP 2000058598A
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electrode
filler
protective film
substrate
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Tetsuhiro Nakamura
中村  哲浩
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Citizen Watch Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9212Sequential connecting processes
    • H01L2224/92122Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
    • H01L2224/92125Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector

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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリップチップ実装において、半導体装置と
基板との間に配置された、封止樹脂中の充填材に含まれ
る放射性物質から発生するα線により半導体装置の誤動
作が発生していた。 【解決手段】 半導体装置上の回路素子を保護するため
の保護膜を、封止樹脂中の充填材に含まれる放射性物質
から発生するα線の物質中の飛程以上の厚みとすること
で、α線による半導体装置の誤動作を防止することがで
き、放射性物質が含まれた安価な充填材を使用した場合
でも、α線の影響を受けない半導体装置の実装構造およ
び実装方法が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に形成し
た突起電極と基板上に形成した電気配線とを、導電接着
剤またはハンダを用いて接続するフリップチップ実装に
おける半導体装置の実装構造および実装方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来技術の一例として、半導体装置に形
成した突起電極と基板上に形成した配線電極とを、導電
接着剤やハンダなどの接続材料を用いて接続した際の構
造を図7の断面図に示す。
【0003】半導体装置1上の回路素子を保護するため
の保護膜6と、半導体装置1に形成した突起電極3と、
基板2上に形成した配線電極4と、突起電極3と配線電
極4との間に突起電極3と配線電極4とを接続するため
の導電接着剤やハンダなどの接続材料5を有し、半導体
装置1と基板2との間に封止樹脂9を有する実装構造と
なっている。
【0004】次に、従来例の実装方法を説明する。図8
から図11は、従来技術の実装方法を示す断面図であ
る。
【0005】図8に記載するように、基板2上に配線電
極4となる金属膜をスパッタリングや真空蒸着法などに
より形成し、エッチングによりパターンニングし、配線
電極4を形成する。
【0006】この時使用する基板2の材質はガラスやガ
ラス繊維を含む樹脂基板などで、配線電極4となる金属
膜は銅や金などの導電性に優れたものや、接続材料5と
の相性により決定する。
【0007】次に、図9に記載するように、半導体装置
1上の入出力端子部分にメッキ法やスタッドバンプ法な
どにより突起電極3を形成する。この時形成する突起電
極3の材質は金や銅など接続材料5との相性により決定
する。
【0008】突起電極3上に接続材料5を配置する場
合、導電背着剤やハンダペーストなどはディップ法によ
り配置するが、突起電極3をメッキ法により形成する際
に、ハンダを直接メッキすることで接続材料5を配置し
てもかまわない。
【0009】この時使用する半導体装置1上には、回路
素子を保護するための保護膜6が露光現像により2〜4
μm程度形成してある。
【0010】次に、図10に記載するように、基板2上
の配線電極4と半導体装置1上の突起電極3との位置合
わせを行い、接続材料5を介して接続を行う。
【0011】その際、接続材料5として導電接着剤を使
用した場合は、熱処理により硬化させ、接続材料5とし
てハンダを使用した場合は、熱処理によりハンダを溶融
させ電気的、機械的接続を行う。
【0012】その後、図11に記載するように、ディス
ペンサ8により半導体装置1の端部から、半導体装置1
と基板2の隙間に封止樹脂7を流し込み、熱処理により
硬化することで、従来例の半導体装置が完成する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】フリップチップ実装に
おいて使用する封止樹脂7には熱膨張係数を低下させる
目的で充填材が含有されている。充填材としてはSiO
2 、炭酸カルシウムやアルミナなどが使用されるが、そ
の中にウランやトリウムなどの放射性物質が含まれてい
る。
【0014】放射性物質から発生するα線は、半導体装
置1に組み込まれている記録回路素子の内容を書き換え
てしまう恐れがあり、封止樹脂7中の充填材に含まれる
放射性物質の量を少なくする必要がある。
【0015】しかし、充填材中の放射性物質の量を少な
くするには工程や時間やコストがかかるため、精製され
ていないものと比べ約3〜10倍の値段になってしま
う。
【0016】本発明の目的は、フリップチップ実装にお
いて、放射性物質が含まれた安価な充填材を使用した封
止樹脂を用いても、放射性物質から発生するα線の影響
を受けない半導体装置の実装構造、および実装方法を提
供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の半導体装置の実装構造および実装方法において
は、下記記載の構成を採用する。
【0018】本発明の半導体装置の実装構造は、半導体
装置上に封止樹脂中の充填材に含まれる放射性物質から
発生するα線の物質中の飛程以上の厚みを有する保護膜
を有し、半導体装置に形成した突起電極と、基板上に形
成した配線電極と、突起電極と配線電極との間に、突起
電極と配線電極とを接続するための導電接着剤またはハ
ンダなどの接続材料とを有し、半導体装置と基板との間
に封止樹脂を有することを特徴としている。
【0019】本発明の半導体装置の実装方法は、配線電
極を基板上に形成する工程と、封止樹脂中の充填材に含
まれる放射性物質から発生するα線の物質中の飛程以上
の厚みを有する半導体装置上の回路素子を保護するため
の保護膜を形成する工程と、半導体装置に形成した突起
電極に、導電接着剤またはハンダなどの接続材料を塗布
する工程と、配線電極上に突起電極を設置する工程と、
接続材料を電気的および機械的に接続させる工程と、封
止樹脂をポッティングにより半導体装置と基板との間に
配置する工程と、封止樹脂を硬化させる工程とを有する
ことを特徴としている。
【0020】本発明では、フリップチップ実装におい
て、半導体装置上の回路素子を保護するための保護膜
を、封止樹脂中の充填材に含まれる放射性物質から発生
するα線の物質中の飛程以上の厚みとすることで、封止
樹脂中の充填材に含まれる放射性物質から発生するα線
による半導体装置の誤動作が発生しない。
【0021】
【発明の実施の形態】封止樹脂に含まれる放射性物質か
ら発生するα線の有機物中の飛程を調べるため、下記に
示す試料にてα線量を測定した。
【0022】測定試料は主剤としてビスフェノールF型
エポキシを100重量部、硬化剤として無水メチルテト
ラヒドロフタル酸を98重量部、硬化促進剤として、1
−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール
を1重量部添加した封止樹脂7に対し、90重量%充填
材6を含有したものを40μmの厚みで塗布および熱処
理により形成し、その上に半導体装置の保護膜となるポ
リイミドを、0〜40μmまで10μm間隔で塗布およ
び熱処理により形成し、そのときのα線量を測定した。
この時使用した充填材6中に含まれる放射性物質量は、
ウランが50ng/g、トリウムが170ng/gのも
のを使用した。
【0023】α線量を測定した結果、表1に示すような
結果となった。充填材が存在する層上に設けた保護膜の
厚みが厚くなるほどα線は検出されず、この時使用した
封止樹脂では30μm以上の厚みがあればα線が検出さ
れない結果となった。
【0024】
【表1】
【0025】このことから封止樹脂7と半導体装置1上
に、封止樹脂7中の充填材に含まれる放射性物質から発
生するα線の飛程以上の厚みとなる保護膜6を形成する
ことで、半導体装置1に対するα線の影響が無くなるこ
とがわかる。
【0026】
【実施例】以下図面を基に本発明の半導体装置の実装構
造を説明する。図1は本発明における実施例を示す断面
図である。
【0027】本発明の半導体装置の実装構造は、半導体
装置1上に、封止樹脂7中の充填材に含まれる放射性物
質から発生するα線の物質中の飛程以上の厚みを有する
保護膜6を有し、半導体装置1に形成した突起電極3
と、基板2上に形成した配線電極4と、突起電極3と配
線電極4との間に突起電極3と配線電極4とを接続する
ための導電接着剤またはハンダなどの接続材料5とを有
し、半導体装置1と基板2との間に封止樹脂7を有する
半導体装置の実装構造となっている。
【0028】次に図1に示す構造を形成するための方法
を図2〜図6に示す断面図を用いて説明する。図2に記
載するように、基板2上に配線電極4となる金属膜をス
パッタリング法や真空蒸着法などにより形成し、エッチ
ングによりパターンニングし、配線電極4を形成する。
【0029】この時使用する基板2の材質はガラスやガ
ラス繊維を含む樹脂基板などで、配線電極4となる金属
膜は銅や金などの導電性に優れたものや、接続材料5と
の相性により決定する。
【0030】次に、図3に記載するように、半導体装置
1上の回路素子を保護するための保護膜6をα線の物質
中の飛程以上の厚みで形成し、露光現像により半導体装
置1の入出力端子部分を開口する。
【0031】この時形成する保護膜6は、ボジ型感光性
樹脂を使用し、露光現像により開口部に傾斜を設けるこ
とで、保護膜6上および半導体装置1の入出力端子上に
形成する共通電極膜9の断線を防止する。
【0032】その後、共通電極膜9を保護膜6上および
半導体装置1の入出力端子上に、スパッタリング法や真
空蒸着法により形成し、共通電極膜9上にメッキレジス
ト10を形成する。メッキレジスト10は露光現像によ
り半導体装置1の入出力端子部分を開口させる。
【0033】次に、図4に記載するように、メッキ法に
より突起電極3を形成し、メッキレジスト10を除去
し、共通電極膜9をエッチングにより除去することによ
り、突起電極3が完成する。この時形成する突起電極3
の材質は、銅や金など接続材料との相性により決定す
る。
【0034】図5に示すように、突起電極3上に接続材
料5として、導電接着剤やハンダペーストなどをディッ
プ法により配置し、基板2上の配線電極4と半導体装置
1上の突起電極3との位置合わせを行い、接続材料5を
を介して接続を行う。
【0035】この時、接続材料5を配置する方法とし
て、突起電極3をメッキ法により形成する際に、ハンダ
を直接メッキしたり、突起電極3上にハンダをメッキす
ることで接続材料5を配置してもかまわない。
【0036】図6に記載するように、ディスペンサ8に
より、半導体装置1の端部から半導体装置1と基板2の
隙間に封止樹脂7を流し込み、熱処理により封止樹脂7
を硬化させることにより、本発明の半導体装置の実装構
造が完成する。
【0037】この時実装する半導体装置1上には、封止
樹脂7中の充填材に含まれる放射性物質から発生するα
線の飛程以上の厚みを持つ保護膜6が、露光現像により
形成されており、封止樹脂7中の充填材に含まれる放射
性物質から発生するα線の影響を受けない構造となって
いる。
【0038】半導体装置1上に形成する保護膜6とし
て、ポジ型感光性樹脂を使用することで、露光現像時に
開口部に傾斜を設けることができ、メッキ法で突起電極
3形成する場合、スパッタリング法や真空蒸着法で形成
する共通電極膜の断線を防止し、封止樹脂7中の充填材
に含まれる放射性物質から発生するα線の飛程以上の厚
みで形成できる。
【0039】また、この保護膜6は、半導体装置1上に
形成した突起電極3の根本の強度を補強するので、半導
体装置1と基板2との熱膨張係数差による応力に強い構
造となる。
【0040】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
おける半導体装置の実装構造および実装方法は、フリッ
プチップ実装において、半導体装置上に形成する回路素
子を保護するための保護膜を、封止樹脂中の充填材に含
まれる放射性物質から発生するα線の物質中の飛程以上
の厚みにすることで、封止樹脂中の充填材に含まれる放
射性物質から発生するα線のによる半導体装置の誤動作
が発生せず、放射性物質が含まれた安価な充填材を使用
した封止樹脂を用いても、放射性物質から発生するα線
の影響を受けない半導体装置の実装構造、および実装方
法を得ることができる。
【0041】また、半導体装置上に形成した保護膜が突
起電極の強度を補強するので、応力による突起電極の破
壊などが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における半導体装置の実装構造
を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例における半導体装置の実装構造
を形成するための実装方法を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例における半導体装置の実装構造
を形成するための実装方法を示す断面図である。
【図4】本発明の実施例における半導体装置の実装構造
を形成するための実装方法を示す断面図である。
【図5】本発明の実施例における半導体装置の実装構造
を形成するための実装方法を示す断面図である。
【図6】本発明の実施例における半導体装置の実装構造
を形成するための実装方法を示す断面図である。
【図7】従来例における半導体装置の実装構造を示す断
面図である。
【図8】従来例における半導体装置の実装構造を形成す
るための実装方法を示す断面図である。
【図9】従来例における半導体装置の実装構造を形成す
るための実装方法を示す断面図である。
【図10】従来例における半導体装置の実装構造を形成
するための実装方法を示す断面図である。
【図11】従来例における半導体装置の実装構造を形成
するための実装方法を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 基板 3 突起電極 4 配線電極 5 接続材料 6 保護膜 7 封止樹脂 8 ディスペンサ 9 共通電極膜 10 メッキレジスト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置上に封止樹脂中の充填材に含
    まれる放射性物質から発生するα線の物質中の飛程以上
    の厚みを有する保護膜を有し、半導体装置に形成した突
    起電極と、基板上に形成した配線電極と、突起電極と配
    線電極との間に突起電極と配線電極とを接続するための
    接続材料とを有し、半導体装置と基板との間に封止樹脂
    を有することを特徴とする半導体装置の実装構造。
  2. 【請求項2】 半導体装置上に形成する保護膜が、ポジ
    型感光性樹脂であり、突起電極が形成される開口部には
    膜厚方向に傾斜が設けられていることを特徴とする請求
    項1に記載の半導体装置の実装構造。
  3. 【請求項3】 半導体装置上に封止樹脂中の充填材に含
    まれる放射性物質から発生するα線の物質中の飛程以上
    の厚みを有する保護膜を形成する工程と、半導体装置に
    形成した突起電極に接続材料を塗布する工程と、基板に
    形成した配線電極の上に突起電極を設置する工程と、突
    起電極と配線電極とを接続材料を介して、電気的および
    機械的に接続させる工程と、封止樹脂をポッティングに
    より半導体装置と基板との間に配置する工程と、封止樹
    脂を硬化させる工程とを有することを特徴とする半導体
    装置の実装方法。
  4. 【請求項4】 保護膜を形成する行程において、半導体
    装置上に形成する保護膜が、ポジ型感光性樹脂であり、
    突起電極が形成される開口部に傾斜を設ける行程を有す
    ることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の実装
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110277375A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 东芝存储器株式会社 半导体装置

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CN110277375A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 东芝存储器株式会社 半导体装置
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