JP2000306948A - 半導体装置、およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置、およびその製造方法

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semiconductor chip
resin
semiconductor device
resin package
anisotropic conductive
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Kazutaka Shibata
和孝 柴田
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板などの接続対象物に半導体チップが接続
された半導体装置において、接続対象物と半導体チップ
の機械的接続性、ひいては電気的な接続状態を向上させ
る。 【解決手段】 バンプ端子３０が複数形成された１の半
導体チップ３が、上記各バンプ端子３０に対応して複数
の配線部２０が形成された所定の接続対象物２に対し
て、樹脂成分４１内に導電成分４０を分散させた形態を
有する異方性導電接着剤４を介して電気的かつ機械的に
接続された半導体装置１において、１の半導体チップ３
および異方性導電接着剤４を封止するようにして、熱硬
化性樹脂製の樹脂パッケージ５を形成する。接続対象物
２としては、１の半導体チップ３が接続される領域が熱
硬化前の樹脂パッケージ材料よりも硬質のもの、たとえ
ば他の半導体チップ、ガラスエポキシ樹脂製基板、セラ
ミック製基板あるいは１の半導体チップが接続される領
域が補強されたフイルム状基板を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、所定の接続対象
物に対して、異方性導電接着剤を介して半導体チップが
実装され、かつ半導体チップおよび異方性導電接着剤が
樹脂パッケージによって封止された半導体装置およびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱硬化性樹脂からなる絶縁樹脂成分内に
導電成分を分散させた形態を有する異方性導電接着剤を
介して、接続対象物上に半導体チップが実装された従来
の半導体装置の一例を図８に示す。この図に示した半導
体装置１Ａでは、半導体チップ３Ａのバンプ端子３０Ａ
に対応して複数の配線部２０Ａが形成された接続対象物
としての基板２Ａ上に、配線部２０Ａとバンプ端子３０
Ａとの間に導電成分４０Ａを介在させた状態で、フェイ
スダウン方式で半導体チップ３Ａが実装されている。す
なわち、半導体チップ３Ａと基板２Ａとが、バンプ端子
３０Ａと配線部２０Ａとの間に介在する導電成分４０Ａ
によって電気的に接続される一方、半導体チップ３Ａと
基板２Ａの主面どうしの間に介在する絶縁樹脂成分４１
Ａによって機械的に接続されている。そして、基板２Ａ
の裏面には、貫通孔２１Ａを介して配線部２０Ａに導通
するハンダ端子６Ａがボール状に形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の半導
体装置１Ａでは、基板２Ａと半導体チップ３Ａの間の機
械的接続性は、主として絶縁樹脂成分４１Ａの硬化収縮
力に依存することとなる。このため、上記構成の半導体
装置１では、基板２Ａに対する半導体チップ３Ａの接続
強度が十分であるとはいえないばかりか、外力が作用し
た場合にショートしやすいという問題もあった。
【０００４】本願発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、基板などの接続対象物に半導体チ
ップが接続された半導体装置において、接続対象物と半
導体チップの機械的接続性、ひいては電気的な接続状態
を向上させることをその課題としている。
【０００５】
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。
【０００６】すなわち、本願発明により提供される半導
体装置は、バンプ端子が複数形成された１の半導体チッ
プが、上記各バンプ端子に対応して複数の配線部が形成
された所定の接続対象物に対して、熱硬化性樹脂からな
る樹脂成分内に導電成分を分散させた形態を有する異方
性導電接着剤を介して電気的かつ機械的に接続された半
導体装置であって、上記１の半導体チップおよび上記異
方性導電接着剤を封止するようにして、熱硬化性樹脂製
の樹脂パッケージが形成されていることを特徴としてい
る。
【０００７】本願発明に係る半導体装置は、１の半導体
チップおよび異方性導電接着剤を封止するようにして熱
硬化性樹脂製の樹脂パッケージが形成された構成とされ
ている。この構成では、樹脂パッケージを形成する際の
当該樹脂パッケージの硬化収縮力、および樹脂パッケー
ジが常温に戻る際の熱収縮力が、半導体チップに対し
て、接合対象物を圧し付ける力として作用している。こ
れにより、１の半導体チップと接続対象物との間の接続
性を高めることができ、ひいては導電成分による電気的
な接続性も高められることとなる。
【０００８】好ましい実施の形態においては、上記接続
対象物は、少なくとも上記１の半導体チップが接続され
る領域が、熱硬化前の樹脂パッケージ材料および異方性
導電接着剤の樹脂成分材料よりも硬質とされている。
【０００９】この構成では、接続対象物として少なくと
も１の半導体チップが接続される領域が硬化前の樹脂パ
ッケージ材料や樹脂成分材料よりも硬質とされたものが
採用されていているため、樹脂パッケージが硬化収縮す
る際の当該樹脂パッケージの反りが回避され、樹脂パッ
ケージの硬化収縮力が、より確実に半導体チップが接合
対象物を圧し付ける力として作用する。したがって、上
記構成が採用された半導体装置では、半導体チップと接
続対象物との間の機械的かつ電気的な接続性がより良好
に確保されている。
【００１０】なお、少なくとも１の半導体チップが実装
される領域が硬質とされた接続対象物としては、他の半
導体チップ、ガラスエポキシ樹脂製基板、セラミック製
基板、あるいは１の半導体チップが接続される領域が補
強されたフイルム状基板などが好適に採用される。
【００１１】また、フイルム基板における１の半導体チ
ップが接続される領域を補強する方法としては、上記配
線部を熱処理して時効硬化させる方法、配線部の厚みを
大きくする方法、上記領域を覆うようにして層間絶縁膜
のような保護膜を形成する方法などが挙げられる。
【００１２】好ましい実施の形態においてはさらに、上
記樹脂パッケージは、上記１の半導体チップ、上記接続
対象物、および上記異方性導電接着剤のそれぞれを完全
に封止している。
【００１３】上記構成では、異方性導電接着剤に対し
て、樹脂パッケージの硬化収縮力および熱収縮力が、第
１の半導体チップ側からばかりでなく、接続対象物側か
らも加えられることとなる。つまり、第１の半導体チッ
プと接続対象物との間の接続部分に対して、これを圧し
潰すようにして１の半導体チップと接続対象物の双方か
ら力が作用する。このため、半導体チップと接続対象物
との間の機械的接続性がさらに改善されるばかりでな
く、バンプ端子と配線部との間の電気的な接続状態がさ
らに良好に維持される。
【００１４】本願発明の第２の側面によればさらに、上
述した本願発明の第１の側面に記載した半導体装置の製
造方法であって、上記異方性導電接着剤の樹脂成分を軟
化ないし半硬化させて、上記接続対象物上に、上記１の
半導体チップを仮接続する工程と、上記半導体チップお
よび上記異方性導電接着剤を封止した状態で熱硬化性樹
脂を熱硬化させて上記樹脂パッケージを形成すると同時
に、上記樹脂成分を略完全ないし完全に熱硬化させて上
記半導体チップを本接続する工程と、を含み、かつ、上
記樹脂パッケージの熱硬化時の硬化収縮力および上記樹
脂パッケージが常温に戻る際の熱収縮力によって、上記
１の半導体チップと上記接続対象物との間の接続部分
に、押圧力を付与することを特徴とする、半導体装置の
製造方法が提供される。
【００１５】上記製造方法では、異方性導電接着剤の樹
脂成分が十分に熱硬化していない状態において樹脂パッ
ケージを形成するようになされており、このときの加熱
の際に樹脂成分も同時に硬化させられる。熱硬化性樹脂
は、熱硬化する際に硬化収縮するが、その収縮力によっ
て半導体チップが接続対象物に圧し付けられ、この状態
において樹脂パッケージないし異方性導電接着剤が同時
期に硬化する。このため、上記製造方法では、半導体チ
ップが接続対象物を圧し付けた状態のままで樹脂パッケ
ージ内に半導体チップないし異方性導電接着剤が封止さ
れる。しかも、加熱により硬化形成された樹脂パッケー
ジは、常温に戻る際にさらに収縮するため、このときの
収縮力によっても半導体チップが接続対象物を圧し付け
るような力が作用する。このように、本願発明に係る製
造方法によって得られる半導体装置では、半導体装置と
接続対象物との間に互いに圧し付け合う力が作用してい
るため、半導体チップと接続対象物との間の機械的かつ
電気的な接続状態が良好なものとされる。
【００１６】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、図１
は、本願発明に係る半導体装置の一例を表す全体斜視
図、図２は、図１に示した半導体装置を裏面側から見た
全体斜視図、図３は、図１のIII −III線に沿う断面図
である。
【００１８】上記半導体装置１は、図１ないし図３に示
したように一面側に複数の配線部２０が形成された絶縁
基板２上に、異方性導電接着剤４を介して半導体チップ
３が実装され、半導体チップ３や異方性導電接着剤４を
封止するようにして樹脂パッケージ５が形成された構成
とされている。そして、絶縁基板２の裏面側において
は、絶縁基板２に設けられた貫通孔２１を介して各配線
部２０に導通するようにして、複数のハンダ端子６が格
子状に配列形成されている。
【００１９】絶縁基板２としては、たとえばポリイミド
樹脂などによってフイルム状とされたもの、ガラスエポ
キシ樹脂あるいはセラミックなどにより板状に形成され
たものが採用され、好ましくは、樹脂パッケージ４を構
成するエポキシ樹脂などの樹脂材料を熱硬化させる前の
状態よりも硬質とされたものが採用される。なお、フイ
ルム状に形成された絶縁基板２を採用する場合には、配
線部２０を熱処理するなどしてその硬度を高め、あるい
は層間絶縁膜のような保護膜を配線部２０上に形成する
などして絶縁基板２における半導体チップ３が実装され
る領域を補強しておくのが望ましい。
【００２０】異方性導電接着剤４は、エポキシ樹脂など
の熱硬化性樹脂からなる絶縁樹脂成分４１内に、ボール
状とされた導電成分４０が分散された形態とされてい
る。そして、半導体チップ３のバンプ端子３０と絶縁基
板２の配線部２０とは、これらの間に介在する導電成分
４０によって電気的に接続されている一方、絶縁樹脂成
分４１によって絶縁基板２と半導体チップ３とが機械的
に接続されている。なお、異方性導電接着剤４として
は、導電成分４０が針状ないし棒状の形態とされたもの
を採用することもできる。
【００２１】次に、本願発明に係る半導体装置１の製造
方法を、図４ないし図６を参照して具体的に説明する。
なお、図４は、半導体装置を製造するために使用される
集合基板の要部を表す斜視図、図５は、図４に示した集
合基板上に、異方性導電接着剤を用いて、半導体チップ
を仮接続した状態を表す断面図、図６は、図５に示した
状態からさらに、半導体チップおよび異方性導電接着剤
を封止するようにして樹脂パッケージを形成した状態を
表す断面図である。
【００２２】説明の便宜上、当該半導体装置１の製造に
使用される集合基板について、図４を参照して先に説明
する。同図に示すように、集合基板２ａは、ガラスエポ
キシ樹脂などによって全体が形成されており、貫通溝２
３ａおよび橋絡部２４ａによて囲まれるようにして矩形
領域２５が複数規定されている。そして、各矩形領域２
５には、その中央部に集中して複数の貫通孔２１が格子
状に配列形成されており、各貫通溝２３ａからは、対応
する貫通孔２１に向けて延び、かつその先端部によって
貫通孔２１の上部開口を塞ぐようにして配線部２０が複
数設けられている（図５参照）。
【００２３】このような集合基板２ａに対しては、各矩
形領域２５に対して、異方性導電接着剤４を介して半導
体チップ３が仮接続され、図５に示した状態とされる。
具体的には、まず絶縁樹脂成分４１が固体状とされ、か
つ半導体チップ３の平面視サイズと略同じ平面視面積を
有する異方性導電接着剤４を、半導体チップ３と集合基
板２ａとの間に介在させる。そして、この異方性導電接
着剤４を軟化ないし粘液状化させるとともに完全に硬化
しない程度に加熱する。このとき、半導体チップ３を集
合基板２ａに対してある程度圧し付けておき、半導体チ
ップ３のバンプ端子３０と集合基板２ａに設けられた配
線部２０との間に介在する絶縁樹脂成分４１をある程度
排除しておく必要がある。
【００２４】次に、半導体チップ３ないし異方性導電接
着剤４を封止するようにして樹脂パッケージ５を形成す
るとともに、異方性導電接着剤４を略完全ないし完全に
硬化させて半導体チップ３を本接続し、図６に示した状
態とする。この工程は、樹脂パッケージ５が熱硬化性樹
脂によって形成されることから、たとえばトランスファ
ーモールド法によって行われる。この方法では、型締め
状態において所定のキャビティ空間を形成する金型内
に、各矩形領域２５に接続された半導体チップ３を収容
した状態において、加熱下でキャビティ空間内に粘液状
化したエポキシ樹脂を注入することによって行われる。
【００２５】樹脂パッケージ５を形成する以前において
は、異方性導電接着剤４の絶縁樹脂成分４１が完全に熱
硬化させられていないことから、樹脂パッケージ５を形
成する際の加熱によって上記絶縁樹脂成分４１が熱硬化
させられ、半導体チップ３が集合基板２ａに対して本接
続される。すなわち、キャビティ空間内に注入される樹
脂の注入圧によって、また注入された樹脂が硬化収縮す
る際の収縮力（図６において矢印で示した方向に作用す
る力）によって、半導体チップ３が集合基板２ａに対し
て圧し付けられ、バンプ端子３０と配線部２０との間に
選択的に導電成分４０が介在させられる。そして、半導
体チップ３が集合基板２ａに圧し付けられた状態のまま
で、半導体チップ３が樹脂パッケージ５内に封入され
る。さらに、樹脂パッケージ５が常温に戻る際には、樹
脂パッケージ５が収縮することから、通常の状態では半
導体チップ３と集合基板２ａとの間には、樹脂パッケー
ジ５の熱収縮時の力が図６に矢印で示した方向に作用す
る。したがって、本実施形態の製造方法では、半導体チ
ップ３が機械的にも電気的にも良好に接続された半導体
装置を提供することが可能となる。
【００２６】次いで、集合基板２ａの裏面側にボール状
のハンダ端子６を複数形成する。これらのハンダ端子６
は、集合基板２ａの表裏を反転させ、各矩形領域２５に
設けられた貫通孔２１に対応させてハンダボールを載置
し、これを再溶融・固化させることによって形成され
る。
【００２７】最後に、橋絡部２４ａを切断することによ
って、半導体装置１となるべき要素が造り込まれた部分
が集合基板２ａから切り離され、図１ないし図３に示し
たような個々の半導体装置１が得られる。
【００２８】なお、本実施形態においては、絶縁基板が
ガラスエポキシ樹脂によって形成された半導体装置につ
いて説明したが、絶縁基板としては、たとえばポリイミ
ド樹脂などによって形成されたフイルム基板を採用する
こともできる。この場合、樹脂パッケージを加熱形成し
た後において、樹脂パッケージが常温に戻る際の樹脂パ
ッケージや絶縁基板の反りを回避すべく、絶縁基板とし
ては、少なくとも半導体チップが接続される領域が補強
されたものを採用するのが好ましい。
【００２９】また、本実施形態の半導体装置では、接続
対象物としての絶縁基板の一面側にのみ樹脂パッケージ
が形成された半導体装置について説明したが、接続対象
物として（第２の）半導体チップが採用され、この第２
の半導体チップ側にも樹脂パッケージが一体的に形成さ
れた構成の半導体装置も本願発明の適用範囲である。た
とえば、図７に示しように、第１の半導体チップ３Ａと
第２の半導体チップ３Ｂとが異方性導電接着剤４を介し
て互いに接続された形態とされ、これらの半導体チップ
３Ａ，３Ｂの組が、リードフレームから得られるダイパ
ッド６０ａに実装された半導体装置１０において、第１
および第２の半導体チップ３Ａ，３Ｂ、および異方性導
電接着剤４を完全に封止するようにして樹脂パッケージ
５ａを形成した構成であってもよい。この構成では、一
端側が樹脂パッケージ５ａの外部に設けられた外部リー
ド６０Ａとされ、他端側が樹脂パッケージ５ａの内部に
封止された内部リード６０Ｂとされたリードに対して、
第２の半導体チップ３ＢがワイヤＷを介して電気的に接
続されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る半導体装置の一例を表す全体斜
視図である。
【図２】図１に示した半導体装置を裏面側から見た全体
斜視図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】図１ないし図３に示した半導体装置を製造する
ために使用される集合基板の要部を表す斜視図である。
【図５】図４に示した集合基板上に、異方性導電接着剤
を用いて、半導体チップを仮接続した状態を表す断面図
である。
【図６】図５に示した状態からさらに、半導体チップお
よび異方性導電接着剤を封止するようにして樹脂パッケ
ージを形成した状態を表す断面図である。
【図７】本願発明に係る他の半導体装置の実施形態を表
す断面図である。
【図８】従来の半導体装置の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
１，１０ 半導体装置 ２ 絶縁基板 ２ａ 集合基板 ２０ 配線部（絶縁基板または集合基板の） ３ 半導体チップ ３Ａ 第１の半導体チップ（他の実施形態の） ３Ｂ 第２の半導体チップ（他の実施形態の） ３０ バンプ端子 ４ 異方性導電接着剤 ４０ 導電成分（異方性導電接着剤の） ４１ 絶縁樹脂成分（異方性導電接着剤の） ５，５ａ 樹脂パッケージ ６０ａ ダイパッド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バンプ端子が複数形成された１の半導体
    チップが、上記各バンプ端子に対応して複数の配線部が
    形成された所定の接続対象物に対して、熱硬化性樹脂か
    らなる樹脂成分内に導電成分を分散させた形態を有する
    異方性導電接着剤を介して電気的かつ機械的に接続され
    た半導体装置であって、 上記１の半導体チップおよび上記異方性導電接着剤を封
    止するようにして、熱硬化性樹脂製の樹脂パッケージが
    形成されていることを特徴とする、半導体装置。
  2. 【請求項２】 上記接続対象物は、少なくとも上記１の
    半導体チップが接続される領域が、熱硬化前の樹脂パッ
    ケージ材料および異方性導電接着剤の樹脂成分材料より
    も硬質とされている、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 上記接続対象物は、他の半導体チップ、
    ガラスエポキシ樹脂製基板、セラミック製基板、あるい
    は上記１の半導体チップが接続される領域が補強された
    フイルム状基板である、請求項２に記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 上記樹脂パッケージは、上記１の半導体
    チップ、上記接続対象物、および上記異方性導電接着剤
    のそれぞれを完全に封止している、請求項１ないし３の
    いずれかに記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４に記載されたいずれか
    の半導体装置の製造方法であって、 上記異方性導電接着剤の樹脂成分を軟化ないし半硬化さ
    せて、上記接続対象物上に、上記１の半導体チップを仮
    接続する工程と、 上記半導体チップおよび上記異方性導電接着剤を封止し
    た状態で熱硬化性樹脂を熱硬化させて上記樹脂パッケー
    ジを形成すると同時に、上記樹脂成分を略完全ないし完
    全に熱硬化させて上記半導体チップを本接続する工程
    と、を含み、かつ、 上記樹脂パッケージの熱硬化時の硬化収縮力および上記
    樹脂パッケージが常温に戻る際の熱収縮力によって、上
    記１の半導体チップと上記接続対象物との間の接続部分
    に、押圧力を付与することを特徴とする、半導体装置の
    製造方法。
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