JP2000114424A - 半導体素子実装基板 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】絶縁基板と半導体素子との熱膨張差が大きい場
合においても、半導体素子を配線基板上に、強固に且つ
長期にわたり安定して固着させる。 【解決手段】セラミック絶縁基板１と、その少なくとも
表面に被着形成されたメタライズ配線層２と、絶縁基板
１の表面に、エポキシ樹脂および無機質フィラーを含有
するヤング率が５ＧＰａ以上の接着層７を介して固定さ
れ、メタライズ配線層２とワイヤなどの金属線によって
電気的に接続された半導体素子Ｂとを具備する半導体素
子実装基板Ａにおいて、半導体素子Ｂの接着層７との接
着面側に、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイ
ミドトリアジン樹脂の中から選ばれる少なくとも１種を
主成分とする接着層７よりも低いヤング率が５ＧＰａ未
満の低ヤング率層１１を１〜３０μｍの厚みで設けるこ
とにより、セラミック絶縁基板１と半導体素子Ｂ間の熱
応力を緩和することができる。
合においても、半導体素子を配線基板上に、強固に且つ
長期にわたり安定して固着させる。 【解決手段】セラミック絶縁基板１と、その少なくとも
表面に被着形成されたメタライズ配線層２と、絶縁基板
１の表面に、エポキシ樹脂および無機質フィラーを含有
するヤング率が５ＧＰａ以上の接着層７を介して固定さ
れ、メタライズ配線層２とワイヤなどの金属線によって
電気的に接続された半導体素子Ｂとを具備する半導体素
子実装基板Ａにおいて、半導体素子Ｂの接着層７との接
着面側に、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイ
ミドトリアジン樹脂の中から選ばれる少なくとも１種を
主成分とする接着層７よりも低いヤング率が５ＧＰａ未
満の低ヤング率層１１を１〜３０μｍの厚みで設けるこ
とにより、セラミック絶縁基板１と半導体素子Ｂ間の熱
応力を緩和することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子実装基
板に関し、 特に大型の配線基板上に半導体素子を熱硬化
性樹脂により接着した実装構造を有し、熱履歴特性、耐
久性および実装信頼性に優れた半導体素子実装基板に関
する。
板に関し、 特に大型の配線基板上に半導体素子を熱硬化
性樹脂により接着した実装構造を有し、熱履歴特性、耐
久性および実装信頼性に優れた半導体素子実装基板に関
する。
【０００２】
【従来技術】一般に、配線基板は、絶縁基板の表面ある
いは内部にメタライズ配線層が配設された構造からな
る。また、この配線基板の代表的な例として、半導体素
子、特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集積
回路素子を収容するためのパッケージは、一般にアルミ
ナセラミックスからなる絶縁基板の表面および内部に、
タングステン、モリブデン等の高融点金属粉末から成る
複数個のメタライズ配線層が配設されている。
いは内部にメタライズ配線層が配設された構造からな
る。また、この配線基板の代表的な例として、半導体素
子、特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集積
回路素子を収容するためのパッケージは、一般にアルミ
ナセラミックスからなる絶縁基板の表面および内部に、
タングステン、モリブデン等の高融点金属粉末から成る
複数個のメタライズ配線層が配設されている。
【０００３】また、上記配線基板への半導体素子の実装
は、ワイヤーボンディング方式が主流であるが、その場
合、半導体素子と絶縁基板との間に熱硬化性樹脂を塗布
し硬化させて固着され、固着された半導体素子の電極
と、配線基板側のメタライズ配線層とをワイヤーボンデ
ィングによって電気的に接続されている。
は、ワイヤーボンディング方式が主流であるが、その場
合、半導体素子と絶縁基板との間に熱硬化性樹脂を塗布
し硬化させて固着され、固着された半導体素子の電極
と、配線基板側のメタライズ配線層とをワイヤーボンデ
ィングによって電気的に接続されている。
【０００４】さらに、配線基板をマザーボードなどの外
部回路基板に実装する方法としては、配線基板の底面に
接続端子を取着し、この接続端子と外部回路基板の配線
導体とをロウ材によって電気的に接続して成り、最近で
は、半導体素子における電極の増加に伴い、配線基板に
おける接続端子として、最近では、半田ボールからなる
接続端子を配線基板の底面一面に高密度に取着した、い
わゆるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が提案されてい
る。
部回路基板に実装する方法としては、配線基板の底面に
接続端子を取着し、この接続端子と外部回路基板の配線
導体とをロウ材によって電気的に接続して成り、最近で
は、半導体素子における電極の増加に伴い、配線基板に
おける接続端子として、最近では、半田ボールからなる
接続端子を配線基板の底面一面に高密度に取着した、い
わゆるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が提案されてい
る。
【０００５】また、外部回路基板としては、通常、ガラ
ス−エポキシ樹脂複合材料などの有機樹脂を含有する絶
縁基板の表面に銅箔などの配線導体が形成されたものが
使用される。
ス−エポキシ樹脂複合材料などの有機樹脂を含有する絶
縁基板の表面に銅箔などの配線導体が形成されたものが
使用される。
【０００６】しかしながら、上記ＢＧＡのような高密度
で接続端子を形成した配線基板において、配線基板の絶
縁基板として従来より使用されているアルミナ、ムライ
ト等のセラミックスを用いる場合、これらセラミックス
の熱膨張係数が６〜７ｐｐｍ／℃であり、プリント基板
などの外部回路基板の熱膨張係数が１５〜２５ｐｐｍ／
℃であるために、上記配線基板を有機樹脂を含有する絶
縁基板を具備した外部電気回路基板に表面実装した場
合、半導体素子の作動時に発する熱が絶縁基板と外部電
気回路基板の両方に繰り返し印加され、前記外部電気回
路基板と絶縁基板との熱膨張係数差によって熱応力が発
生し、この応力によって、接続端子が絶縁基板より剥離
したり、配線基板のセラミック絶縁基板にクラックなど
が生じ、配線基板を外部電気回路基板上に長期にわたり
安定に維持できないという問題があった。
で接続端子を形成した配線基板において、配線基板の絶
縁基板として従来より使用されているアルミナ、ムライ
ト等のセラミックスを用いる場合、これらセラミックス
の熱膨張係数が６〜７ｐｐｍ／℃であり、プリント基板
などの外部回路基板の熱膨張係数が１５〜２５ｐｐｍ／
℃であるために、上記配線基板を有機樹脂を含有する絶
縁基板を具備した外部電気回路基板に表面実装した場
合、半導体素子の作動時に発する熱が絶縁基板と外部電
気回路基板の両方に繰り返し印加され、前記外部電気回
路基板と絶縁基板との熱膨張係数差によって熱応力が発
生し、この応力によって、接続端子が絶縁基板より剥離
したり、配線基板のセラミック絶縁基板にクラックなど
が生じ、配線基板を外部電気回路基板上に長期にわたり
安定に維持できないという問題があった。
【０００７】そこで、従来のアルミナ、ムライト等のセ
ラミックスに変えて、特開平８−２７９５７４号、特願
平８−３２２０３８号において、絶縁基板を高熱膨張セ
ラミックスによって形成することによって配線基板と外
部電気回路基板との熱膨張差を小さくすることにより接
続信頼性を改善するに至った。
ラミックスに変えて、特開平８−２７９５７４号、特願
平８−３２２０３８号において、絶縁基板を高熱膨張セ
ラミックスによって形成することによって配線基板と外
部電気回路基板との熱膨張差を小さくすることにより接
続信頼性を改善するに至った。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
高熱膨張セラミックスを絶縁基板とする配線基板に対し
て、シリコンなどの半導体素子を実装する場合、半導体
素子の熱膨張係数が２〜３ｐｐｍ／℃であるために、絶
縁基板との熱膨張係数差が大きくなり、その結果、半導
体素子と配線基板との熱膨張係数差により半導体素子の
作動、停止に発生する応力によって半導体素子と配線基
板との間の接着層が剥離するという問題がある。この熱
応力は、半導体素子の大きさが小さい場合には、発生す
る熱応力も小さいが、半導体素子の大型化に伴い、発生
する応力も増大する傾向にある。
高熱膨張セラミックスを絶縁基板とする配線基板に対し
て、シリコンなどの半導体素子を実装する場合、半導体
素子の熱膨張係数が２〜３ｐｐｍ／℃であるために、絶
縁基板との熱膨張係数差が大きくなり、その結果、半導
体素子と配線基板との熱膨張係数差により半導体素子の
作動、停止に発生する応力によって半導体素子と配線基
板との間の接着層が剥離するという問題がある。この熱
応力は、半導体素子の大きさが小さい場合には、発生す
る熱応力も小さいが、半導体素子の大型化に伴い、発生
する応力も増大する傾向にある。
【０００９】従って、本発明は、絶縁基板表面に接着層
を介して固着された半導体素子の電極と配線基板のメタ
ライズ配線層とをワイヤなどの金属線によって電気的に
接続する場合において、半導体素子を配線基板上に、強
固に且つ長期にわたり安定して固着可能な半導体素子実
装基板を提供することを目的とするものである。
を介して固着された半導体素子の電極と配線基板のメタ
ライズ配線層とをワイヤなどの金属線によって電気的に
接続する場合において、半導体素子を配線基板上に、強
固に且つ長期にわたり安定して固着可能な半導体素子実
装基板を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
半導体素子のパッケージ等の配線基板への実装時におい
て発生する熱応力を緩和させる方法について種々検討を
重ねた結果、半導体素子の前記接着層側に前記接着層よ
りも低いヤング率を有する低ヤング率層を設けることに
より、配線基板における絶縁基板と半導体素子との熱膨
張差に起因して発生した熱応力が吸収され、応力歪みが
緩和されることを見出し、本発明に至った。
半導体素子のパッケージ等の配線基板への実装時におい
て発生する熱応力を緩和させる方法について種々検討を
重ねた結果、半導体素子の前記接着層側に前記接着層よ
りも低いヤング率を有する低ヤング率層を設けることに
より、配線基板における絶縁基板と半導体素子との熱膨
張差に起因して発生した熱応力が吸収され、応力歪みが
緩和されることを見出し、本発明に至った。
【００１１】即ち、本発明の半導体素子実装基板は、セ
ラミック絶縁基板と、該絶縁基板の少なくとも表面に被
着形成されたメタライズ配線層と、絶縁基板の表面に接
着層を介して固定され、前記メタライズ配線層と金属線
によって電気的に接続された半導体素子とを具備する半
導体素子の実装構造において、前記半導体素子の前記接
着層側に前記接着層よりも低いヤング率を有する低ヤン
グ率層を設けてなることを特徴とするものである。
ラミック絶縁基板と、該絶縁基板の少なくとも表面に被
着形成されたメタライズ配線層と、絶縁基板の表面に接
着層を介して固定され、前記メタライズ配線層と金属線
によって電気的に接続された半導体素子とを具備する半
導体素子の実装構造において、前記半導体素子の前記接
着層側に前記接着層よりも低いヤング率を有する低ヤン
グ率層を設けてなることを特徴とするものである。
【００１２】より具体的には、前記接着層のヤング率が
５ＧＰａ以上であり、エポキシ樹脂および無機質フィラ
ーを含有することが好適である。また、前記低ヤング率
層は、ヤング率が５ＧＰａ未満であり、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂の中
から選ばれる少なくとも１種を主成分とすることが望ま
しい。なお、上記低ヤング率層の厚さが１〜３０μｍで
あることが望ましい。
５ＧＰａ以上であり、エポキシ樹脂および無機質フィラ
ーを含有することが好適である。また、前記低ヤング率
層は、ヤング率が５ＧＰａ未満であり、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂の中
から選ばれる少なくとも１種を主成分とすることが望ま
しい。なお、上記低ヤング率層の厚さが１〜３０μｍで
あることが望ましい。
【００１３】さらに、本発明の実装基板は、前記半導体
素子と前記絶縁基板との熱膨張係数差が５ｐｐｍ／℃以
上である場合において特に有効である。
素子と前記絶縁基板との熱膨張係数差が５ｐｐｍ／℃以
上である場合において特に有効である。
【００１４】本発明によれば、上記のように、半導体素
子と配線基板との熱膨張係数の差によって生ずる熱応力
を前記半導体素子と接着層の間に設けた低ヤング率層が
変形することにより、低減、分散化を達成することによ
り、半導体素子と配線基板に発生する応力の集中が回避
され、半導体素子と配線基板との間で接続不良を起こす
ことが無く、長期にわたり確実に、強固な電気的接続が
保持され、長期使用に対しても高い信頼性が得られるの
である。
子と配線基板との熱膨張係数の差によって生ずる熱応力
を前記半導体素子と接着層の間に設けた低ヤング率層が
変形することにより、低減、分散化を達成することによ
り、半導体素子と配線基板に発生する応力の集中が回避
され、半導体素子と配線基板との間で接続不良を起こす
ことが無く、長期にわたり確実に、強固な電気的接続が
保持され、長期使用に対しても高い信頼性が得られるの
である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の半導体素子実装基
板を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明
の半導体素子実装基板の一例を外部回路基板表面に実装
した構造を示すものである。図１によれば、本発明の半
導体素子実装基板は、セラミック絶縁基板１の表面ある
いは内部にメタライズ配線層２が配設された、いわゆる
配線基板を基礎構造とするものであるが、この図１の場
合、配線基板として、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）
型パッケージを用いた場合の実装構造を示している。な
お、図１において、ＡはＢＧＡ型パッケージ（配線基
板）、Ｂは半導体素子である。
板を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明
の半導体素子実装基板の一例を外部回路基板表面に実装
した構造を示すものである。図１によれば、本発明の半
導体素子実装基板は、セラミック絶縁基板１の表面ある
いは内部にメタライズ配線層２が配設された、いわゆる
配線基板を基礎構造とするものであるが、この図１の場
合、配線基板として、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）
型パッケージを用いた場合の実装構造を示している。な
お、図１において、ＡはＢＧＡ型パッケージ（配線基
板）、Ｂは半導体素子である。
【００１６】パッケージＡによれば、絶縁基板１の表面
には、半導体素子Ｂと接続されるメタライズ配線層２が
形成されている。また、絶縁基板１の底面には、外部回
路基板と接続するための接続端子３が取り付けられてお
り、この接続端子３は、メタライズ配線層２と、絶縁基
板１の内部に形成されたメタライズ配線層４やビアホ−
ル導体５を介して電気的に接続されている。図１のＢＧ
Ａ型パッケージにおいては、接続端子３は、ボール状の
半田ボールにより構成され、絶縁基板１の底面に形成さ
れた接続パッド６に対して半田等により取着されてい
る。
には、半導体素子Ｂと接続されるメタライズ配線層２が
形成されている。また、絶縁基板１の底面には、外部回
路基板と接続するための接続端子３が取り付けられてお
り、この接続端子３は、メタライズ配線層２と、絶縁基
板１の内部に形成されたメタライズ配線層４やビアホ−
ル導体５を介して電気的に接続されている。図１のＢＧ
Ａ型パッケージにおいては、接続端子３は、ボール状の
半田ボールにより構成され、絶縁基板１の底面に形成さ
れた接続パッド６に対して半田等により取着されてい
る。
【００１７】一方、半導体素子Ｂは、Ｓｉ（シリコン）
系材料からなり、熱硬化性樹脂を含有する接着層７によ
り絶縁基板１表面に接着固定されている。また、半導体
素子Ｂには、接続用電極８が設けられており、この接続
用電極８はワイヤー９などの導電性金属線によってメタ
ライズ配線層２と電気的に接続されている。また、この
半導体素子Ｂ及びワイヤ９は、封止用樹脂１０によって
完全に被覆されている。
系材料からなり、熱硬化性樹脂を含有する接着層７によ
り絶縁基板１表面に接着固定されている。また、半導体
素子Ｂには、接続用電極８が設けられており、この接続
用電極８はワイヤー９などの導電性金属線によってメタ
ライズ配線層２と電気的に接続されている。また、この
半導体素子Ｂ及びワイヤ９は、封止用樹脂１０によって
完全に被覆されている。
【００１８】本発明によれば、上記半導体素子Ｂの接着
層７によって絶縁基板表面１に固着されているが、図１
に示すように、半導体素子Ｂの前記接着層７との接着面
側に前記接着層よりも低いヤング率を有する低ヤング率
層１１が設けられている。この低ヤング率層１１は、絶
縁基板１と半導体素子Ｂとの熱膨張差に起因する応力を
緩和する作用をなす。このような緩和作用は、低ヤング
率層１１のヤング率は、５ＧＰａ未満、特に４ＧＰａ以
下である場合において顕著であり、これを超えるとこの
低ヤング率層の応力に対する変形量が小さく、半導体素
子と絶縁基板で発生する熱応力を十分に緩和することが
難しい。
層７によって絶縁基板表面１に固着されているが、図１
に示すように、半導体素子Ｂの前記接着層７との接着面
側に前記接着層よりも低いヤング率を有する低ヤング率
層１１が設けられている。この低ヤング率層１１は、絶
縁基板１と半導体素子Ｂとの熱膨張差に起因する応力を
緩和する作用をなす。このような緩和作用は、低ヤング
率層１１のヤング率は、５ＧＰａ未満、特に４ＧＰａ以
下である場合において顕著であり、これを超えるとこの
低ヤング率層の応力に対する変形量が小さく、半導体素
子と絶縁基板で発生する熱応力を十分に緩和することが
難しい。
【００１９】また、本発明で用いる半導体素子と接着層
との間に設ける低ヤング率層１１の材料としては、前記
特性を満たす有機樹脂が望ましく、特に、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂の群
から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
との間に設ける低ヤング率層１１の材料としては、前記
特性を満たす有機樹脂が望ましく、特に、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂の群
から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００２０】また、前記低ヤング率層１１の厚みとして
は１〜３０μｍ、特に２μｍ〜２０μｍ、さらには３〜
１５μｍであることが望ましい。この低ヤング率層１１
の厚みが１μｍより薄いと、低ヤング率層の変形が不十
分となり、本発明による効果が十分に発揮されにくく、
厚みが３０μｍより大きいと、例えば、プレッシャーク
ッカーテストなどの高湿試験中に低ヤング率層が吸湿
し、容易に半導体素子との界面から剥がれが生じる虞が
ある。
は１〜３０μｍ、特に２μｍ〜２０μｍ、さらには３〜
１５μｍであることが望ましい。この低ヤング率層１１
の厚みが１μｍより薄いと、低ヤング率層の変形が不十
分となり、本発明による効果が十分に発揮されにくく、
厚みが３０μｍより大きいと、例えば、プレッシャーク
ッカーテストなどの高湿試験中に低ヤング率層が吸湿
し、容易に半導体素子との界面から剥がれが生じる虞が
ある。
【００２１】本発明における半導体素子実装基板におい
ては、半導体素子Ｂと絶縁基板１との熱膨張係数差が大
きいほど、また、半導体素子Ｂのサイズが大きくなるほ
ど、発生する熱応力が大きくなるために、上記低ヤング
率層の形成による効果は、特に半導体素子Ｂと絶縁基板
１との熱膨張係数差が５ｐｐｍ／℃以上、特に８ｐｐｍ
／℃以上である場合、あるいは半導体素子Ｂの面積が
０．６ｃｍ2 以上である場合において特に顕著である。
ては、半導体素子Ｂと絶縁基板１との熱膨張係数差が大
きいほど、また、半導体素子Ｂのサイズが大きくなるほ
ど、発生する熱応力が大きくなるために、上記低ヤング
率層の形成による効果は、特に半導体素子Ｂと絶縁基板
１との熱膨張係数差が５ｐｐｍ／℃以上、特に８ｐｐｍ
／℃以上である場合、あるいは半導体素子Ｂの面積が
０．６ｃｍ2 以上である場合において特に顕著である。
【００２２】一方、半導体素子Ｂと絶縁基板を接着する
接着層７のヤング率は、前記低ヤング率層１１より高く
なければならない。接着層７のヤング率が低ヤング率層
１１より低いと半導体素子Ｂを絶縁基板１上の一定の位
置に固定できず、構造的に不安定となるためである。好
適には、この接着層７のヤング率が５ＧＰａ以上、特に
７ＧＰａ以上であることが望ましい。
接着層７のヤング率は、前記低ヤング率層１１より高く
なければならない。接着層７のヤング率が低ヤング率層
１１より低いと半導体素子Ｂを絶縁基板１上の一定の位
置に固定できず、構造的に不安定となるためである。好
適には、この接着層７のヤング率が５ＧＰａ以上、特に
７ＧＰａ以上であることが望ましい。
【００２３】また、前記接着層７の材料としては一般に
接着力が高いエポキシ樹脂を主成分とし、吸水性がな
く、かつ熱膨張係数を下げるためにシリカ、アルミナ、
ジルコニアから選ばれる少なくとも１種の無機質のフィ
ラーを含有するものが望ましい。
接着力が高いエポキシ樹脂を主成分とし、吸水性がな
く、かつ熱膨張係数を下げるためにシリカ、アルミナ、
ジルコニアから選ばれる少なくとも１種の無機質のフィ
ラーを含有するものが望ましい。
【００２４】本発明において、前記低ヤング率層１１を
形成するには、Ｓｉウエハに配線、電極等を形成させた
後、その反対側の面にスピンコートなどにより、前記低
ヤング率層を形成する液状の有機樹脂を塗布した後、硬
化させ、その後、その後、Ｓｉウエハを個々の素子に切
断することにより作製することができる。
形成するには、Ｓｉウエハに配線、電極等を形成させた
後、その反対側の面にスピンコートなどにより、前記低
ヤング率層を形成する液状の有機樹脂を塗布した後、硬
化させ、その後、その後、Ｓｉウエハを個々の素子に切
断することにより作製することができる。
【００２５】低ヤング率層１１の形成された半導体素子
Ｂを配線基板Ａに実装するには、絶縁基板１表面に、前
記接着層形成用の未硬化（軟質状態）の熱硬化性樹脂を
塗布した後、、半導体素子Ｂを載置して接着した後、約
１００乃至２００℃の温度に加熱して前記熱硬化性樹脂
を完全硬化することにより半導体素子Ｂは絶縁基板１表
面に強固に固着される。
Ｂを配線基板Ａに実装するには、絶縁基板１表面に、前
記接着層形成用の未硬化（軟質状態）の熱硬化性樹脂を
塗布した後、、半導体素子Ｂを載置して接着した後、約
１００乃至２００℃の温度に加熱して前記熱硬化性樹脂
を完全硬化することにより半導体素子Ｂは絶縁基板１表
面に強固に固着される。
【００２６】また、半導体素子Ｂが実装されたパッケー
ジＡは、絶縁基体１２の表面に配線導体１３が形成され
た外部回路基板Ｃに対して、パッケージＡの接続端子３
を配線導体１３に対して、半田等のロウ材により接着し
て、パッケージＡが基板Ｃに実装される。
ジＡは、絶縁基体１２の表面に配線導体１３が形成され
た外部回路基板Ｃに対して、パッケージＡの接続端子３
を配線導体１３に対して、半田等のロウ材により接着し
て、パッケージＡが基板Ｃに実装される。
【００２７】
【実施例】ＳｉＯ2 ７８重量％、Ｌｉ2 Ｏ１０重量％、
Ａｌ2 Ｏ3 ４重量％、Ｋ2 Ｏ４重量％、Ｐ2 Ｏ5 ２重量
％、Ｎａ2 Ｏ２重量％の組成からなるガラス粉末５０体
積％に対して、フォルステライトを５０体積％添加混合
した組成物をドクターブレード法によってシート状に成
形した後、銅ペーストを用いて、メタライズ配線層およ
びスルーホール導体を印刷あるいは充填して形成した
後、９００℃で焼成してパッケージ用配線基板を作製し
た。なお、配線基板の大きさは１３×１３ｍｍとし、厚
みは全て０．４ｍｍとした。なお、この絶縁基板の４０
〜４００℃における熱膨張係数は１１．７ｐｐｍ／℃で
あった。
Ａｌ2 Ｏ3 ４重量％、Ｋ2 Ｏ４重量％、Ｐ2 Ｏ5 ２重量
％、Ｎａ2 Ｏ２重量％の組成からなるガラス粉末５０体
積％に対して、フォルステライトを５０体積％添加混合
した組成物をドクターブレード法によってシート状に成
形した後、銅ペーストを用いて、メタライズ配線層およ
びスルーホール導体を印刷あるいは充填して形成した
後、９００℃で焼成してパッケージ用配線基板を作製し
た。なお、配線基板の大きさは１３×１３ｍｍとし、厚
みは全て０．４ｍｍとした。なお、この絶縁基板の４０
〜４００℃における熱膨張係数は１１．７ｐｐｍ／℃で
あった。
【００２８】一方、Ｓｉからなり４０〜４００℃におけ
る熱膨張係数が２．６ｐｐｍ／℃であるＳｉウエハを用
意し、片面側に配線パターン及び電極を施し、反対面に
スピンコートにより表１に示す各種有機樹脂からなる低
ヤング率層を形成した。この層の厚みはスピンコート時
の回転数を調整することで変えた。その後、ダイシング
により、８×８ｍｍの半導体素子に切断した。
る熱膨張係数が２．６ｐｐｍ／℃であるＳｉウエハを用
意し、片面側に配線パターン及び電極を施し、反対面に
スピンコートにより表１に示す各種有機樹脂からなる低
ヤング率層を形成した。この層の厚みはスピンコート時
の回転数を調整することで変えた。その後、ダイシング
により、８×８ｍｍの半導体素子に切断した。
【００２９】
【表１】
【００３０】その後、表２に示す各種熱硬化性樹脂によ
り前記低ヤング率層を形成した半導体素子と配線基板を
１５０℃で硬化、接着させたあと、Ａｕワイヤにより半
導体素子と配線基板表面の接続パッドとを電気的に接続
した。そして、半導体素子上にエポキシ樹脂からなる封
止用樹脂を流して１５０℃で加熱硬化させた。
り前記低ヤング率層を形成した半導体素子と配線基板を
１５０℃で硬化、接着させたあと、Ａｕワイヤにより半
導体素子と配線基板表面の接続パッドとを電気的に接続
した。そして、半導体素子上にエポキシ樹脂からなる封
止用樹脂を流して１５０℃で加熱硬化させた。
【００３１】
【表２】
【００３２】（熱サイクル試験）上記のようにして作製
した半導体素子実装基板を大気の雰囲気にて−６５℃と
１５０℃の各温度に制御した恒温槽に試験サンプルを１
５分／１５分の保持を１サイクルとして最高３０００サ
イクル繰り返した。そして、各１００サイクル毎に超音
波探傷装置及び顕微鏡による外観検査より界面の剥離を
調べ、その結果を表３に示す。
した半導体素子実装基板を大気の雰囲気にて−６５℃と
１５０℃の各温度に制御した恒温槽に試験サンプルを１
５分／１５分の保持を１サイクルとして最高３０００サ
イクル繰り返した。そして、各１００サイクル毎に超音
波探傷装置及び顕微鏡による外観検査より界面の剥離を
調べ、その結果を表３に示す。
【００３３】（吸湿リフロー試験）また、上記半導体素
子をパッケージ基板に実装したものを８５℃、８５％飽
和状態の高温高湿槽に１９２時間放置したあと、２４０
℃のリフロー炉に１０分間通した。その後、超音波探傷
装置及び顕微鏡による外観検査より界面の剥離を調べ、
その結果を表３に示す。
子をパッケージ基板に実装したものを８５℃、８５％飽
和状態の高温高湿槽に１９２時間放置したあと、２４０
℃のリフロー炉に１０分間通した。その後、超音波探傷
装置及び顕微鏡による外観検査より界面の剥離を調べ、
その結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】表３から明らかなように、低ヤング率層を
設けない試料Ｎo.１、低ヤング率層のみからなる場合、
いずれも半導体素子と配線基板との間で剥離が生じた
が、本発明品である試料Ｎo.７〜１１、１４、１５、１
７、２０〜４２では、吸湿リフロー試験で一部に微小ク
ラックの発生が見られたが、半導体素子と配線基板との
間の剥離は２０００サイクルまで見られなかった。
設けない試料Ｎo.１、低ヤング率層のみからなる場合、
いずれも半導体素子と配線基板との間で剥離が生じた
が、本発明品である試料Ｎo.７〜１１、１４、１５、１
７、２０〜４２では、吸湿リフロー試験で一部に微小ク
ラックの発生が見られたが、半導体素子と配線基板との
間の剥離は２０００サイクルまで見られなかった。
【００３６】
【発明の効果】上述したように、本発明の半導体素子実
装基板によれば、半導体素子を配線基板上に実装した場
合に、両者の熱膨張係数の差に起因する応力発生を緩和
し、半導体素子を安定して、配線基板上に固定でき、配
線基板とを長期間にわたり正確、かつ強固に電気的接続
させることが可能となる。
装基板によれば、半導体素子を配線基板上に実装した場
合に、両者の熱膨張係数の差に起因する応力発生を緩和
し、半導体素子を安定して、配線基板上に固定でき、配
線基板とを長期間にわたり正確、かつ強固に電気的接続
させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における半導体素子実装基板の一例とし
て、ボールグリッドアレイ型の半導体素子収納用パッケ
ージを説明するための断面図である。
て、ボールグリッドアレイ型の半導体素子収納用パッケ
ージを説明するための断面図である。
１・・・絶縁基板 ２・・・メタライズ配線層 ３・・・接続端子 ４・・・内部メタライズ配線 ５・・・スルーホール ６・・・電極パッド ７・・・接着層 ８・・・電極パッド ９・・・ワイヤ １０・・・封止用樹脂 １１・・・絶縁基体 １２・・・配線導体 １３・・・低ヤング率層 Ａ・・・配線基板（パッケージ） Ｂ・・・半導体素子 Ｃ・・・外部回路基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 紀彰 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 (72)発明者 古久保 洋二 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】セラミック絶縁基板と、該絶縁基板の少な
くとも表面に被着形成されたメタライズ配線層と、前記
絶縁基板の表面に接着層を介して固定され、前記メタラ
イズ配線層と金属線によって電気的に接続されてなる半
導体素子とを具備してなり、前記半導体素子の前記接着
層側に前記接着層よりも低いヤング率を有する低ヤング
率層を設けたことを特徴とする半導体素子実装基板。 - 【請求項２】前記接着層のヤング率が５ＧＰａ以上であ
ることを特徴とする請求項１記載の半導体素子実装基
板。 - 【請求項３】前記接着層が、エポキシ樹脂および無機質
フィラーを含有する請求項２記載の半導体素子実装基
板。 - 【請求項４】前記低ヤング率層のヤング率が５ＧＰａ未
満であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子実
装基板。 - 【請求項５】前記低ヤング率層が、ポリイミド樹脂、エ
ポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂の中から選
ばれる少なくとも１種を主成分とする請求項４記載の半
導体素子実装基板。 - 【請求項６】前記低ヤング率層の厚さが、１〜３０μｍ
である請求項１記載の半導体素子実装基板。 - 【請求項７】前記半導体素子と前記絶縁基板との熱膨張
係数差が５ｐｐｍ／℃以上である請求項１記載の半導体
素子実装基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27620198A JP2000114424A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 半導体素子実装基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27620198A JP2000114424A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 半導体素子実装基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114424A true JP2000114424A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17566102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27620198A Pending JP2000114424A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 半導体素子実装基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000114424A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6551862B2 (en) | 2000-11-02 | 2003-04-22 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| TWI493632B (zh) * | 2007-09-20 | 2015-07-21 | Stats Chippac Ltd | 具有無彎曲晶片之積體電路封裝件系統 |
| US20160113127A1 (en) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Infineon Technologies Ag | Electronic module having an electrically insulating structure with material having a low modulus of elasticity |
| WO2019220710A1 (ja) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 物理量測定装置 |
-
1998
- 1998-09-29 JP JP27620198A patent/JP2000114424A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6551862B2 (en) | 2000-11-02 | 2003-04-22 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| TWI493632B (zh) * | 2007-09-20 | 2015-07-21 | Stats Chippac Ltd | 具有無彎曲晶片之積體電路封裝件系統 |
| US20160113127A1 (en) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Infineon Technologies Ag | Electronic module having an electrically insulating structure with material having a low modulus of elasticity |
| CN105529310A (zh) * | 2014-10-16 | 2016-04-27 | 英飞凌科技股份有限公司 | 具有拥有低弹性模量材料的电绝缘结构的电子模块 |
| US10813229B2 (en) * | 2014-10-16 | 2020-10-20 | Infineon Technologies Ag | Electronic module having an electrically insulating structure with material having a low modulus of elasticity |
| WO2019220710A1 (ja) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 物理量測定装置 |
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