JP2003128881A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2003128881A
JP2003128881A JP2001320421A JP2001320421A JP2003128881A JP 2003128881 A JP2003128881 A JP 2003128881A JP 2001320421 A JP2001320421 A JP 2001320421A JP 2001320421 A JP2001320421 A JP 2001320421A JP 2003128881 A JP2003128881 A JP 2003128881A
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Toshiyuki Kojima
俊之 小島
Yoshihiro Tomura
善広 戸村
Kazunori Menya
和則 面屋
Ryuichi Saito
龍一 斎藤
Osamu Shibata
修 柴田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フリップチップ実装に用いられる封止樹脂を改
良し、信頼性の高い半導体装置を実現する。 【解決手段】半導体装置１と樹脂基板２とを固定する封
止樹脂６は、疎水性の封止樹脂に水吸収剤として親水性
の封止樹脂を混合した組成物を硬化したものである。接
着力が強くボイドが発生しない封止樹脂６を用いること
で、高信頼性の半導体装置を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂基板に半導体
素子がフリップチップ実装されてなる半導体装置および
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の集積度が高くなり、
半導体装置の小型化及び接続端子の狭ピッチ化が進み、
そのためフリップチップ実装技術を用いた半導体装置の
開発が盛んに行われている。以下図面を参照しながら、
従来のフリップチップ実装技術を用いた半導体装置の一
例について説明する。
【０００３】図５に従来のフリップチップ実装技術を用
いた半導体装置の図を示す。図５（ａ）は、半導体装置
を上から見た透視図で半導体素子を透視している。図５
（ｂ）は、図５（ａ）の点線部分ＬＬ‘での断面図であ
る。
【０００４】図５に示すように半導体素子１の電極パッ
ド７上に突起電極３が形成されて樹脂基板２の電極８と
導電性接着剤４を介して接続されている。半導体素子１
と樹脂基板２との間には、仮固定用樹脂５と封止樹脂１
０１とが充填されている。仮固定用樹脂５は、製造工程
中に半導体素子１と樹脂基板２との固定を補強するもの
であり、封止樹脂１０１は、半導体素子１と樹脂基板２
とをさらに強固に固定するために用いる。
【０００５】以上のように構成された従来の半導体装置
の製造方法について、図６を用いて説明する。
【０００６】まず、半導体素子１の電極パッド７上に突
起電極３を形成する。次に、樹脂基板２上に仮固定用樹
脂５を塗布する。更に突起電極３の先端部分には導電性
接着剤４を塗布し、半導体素子１を樹脂基板２上に実装
する。（図６（ａ）〜（ｂ））。
【０００７】その後、仮固定用樹脂５を硬化させると同
時に導電性接着剤４を乾燥させる。引き続き液状の封止
樹脂１０１を、大気圧中で半導体素子１の周囲に塗布
し、減圧装置１０を用いて半導体装置を一度減圧状態に
し、その後再び大気圧に戻すことで、封止樹脂１０１を
注入する（図６（ｃ）〜（ｄ））。引き続き、半導体素
子１背面から加圧ツール１２で加圧しながら同時に封止
樹脂１０１を加熱硬化する。（図6（ｅ））以上のよう
なフリップチップ実装技術を用いて半導体装置を製造し
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】かかる半導体装置で
は、その信頼性をさらに向上させるために、封止樹脂１
０１として、接着力が強く耐水性に優れた疎水性の封止
樹脂などを用いることが考えられるが、このような疎水
性の封止樹脂１０２を用いた場合には、上述の図５
（ａ），（ｂ）に対応する図７（ａ），（ｂ）に示され
るように、封止樹脂１０２に大きなボイド９が発生し、
品質の面で問題があった。
【０００９】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、半導体素子と樹脂基板との間の封
止樹脂の接着力を高めながらボイドの発生を抑制するこ
とにより、半導体素子と樹脂基板とを安定して接続して
品質の安定した半導体装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本件発明者は、上記目的
を達成するために、鋭意研究した結果、ボイドの原因
が、封止樹脂を熱硬化する際に、樹脂基板から蒸発する
水分であることをつきとめた。封止樹脂が疎水性の場合
には、樹脂基板から発生する水蒸気を吸収することがで
きず、ボイドが発生するものであると考えられる。
【００１１】具体的には、疎水性の封止樹脂を２５℃〜
１５０℃まで１分で昇温し、１５０℃で４分保持する温
度プロファイルで硬化した場合、以下のような現象が生
じる。 硬化開始約３０秒後、樹脂基板が熱せられ、吸収し
ていた水分が蒸発する。 封止樹脂の成分が疎水性のため発生した水蒸気を吸
収できずボイドが発生する。 ボイドが発生した状態で封止樹脂が硬化する。
【００１２】そこで、本発明では、疎水性の封止樹脂に
対して、加熱硬化の際に、樹脂基板から蒸発する水分を
捕捉吸収する水キャプチャーとして、親水性の封止樹脂
を添加するものである。
【００１３】すなわち、本発明の半導体装置は、半導体
素子が樹脂基板上にフリップチップ実装され、前記半導
体素子と前記樹脂基板との間に封止樹脂が充填されてな
る半導体装置において、前記封止樹脂は、疎水性の封止
樹脂と親水性の封止樹脂とを混合した組成物を硬化させ
たものである。
【００１４】ここで、疎水性の封止樹脂とは、親水性の
封止樹脂よりも接着力が強く耐水性に優れた樹脂であ
り、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹
脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の
単独か２種以上の混合物を用いた触媒硬化系樹脂などで
ある。
【００１５】親水性の封止樹脂とは、主剤および硬化剤
の少なくとも一方が、水との親和性がよく、すなわち、
親水性であり、この親水性の主剤としては、ポリエーテ
ル変性エポキシ樹脂などがあり、また、親水性の硬化剤
としては、酸無水物などがある。
【００１６】本発明によれば、疎水性の封止樹脂によっ
て接着力を高める一方、親水性の封止樹脂が、加熱硬化
の際に樹脂基板から発生する水分を吸収して外部に発散
させるものと考えられ、その結果、ボイドの発生を抑制
して半導体素子と樹脂基板とを安定して接続できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の半導体
装置は、半導体素子が樹脂基板上にフリップチップ実装
され、前記半導体素子と前記樹脂基板との間に封止樹脂
が充填されてなる半導体装置において、前記封止樹脂
は、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを混合した
組成物を硬化させたものであり、疎水性の封止樹脂によ
って接着力を高める一方、親水性の封止樹脂が、加熱硬
化の際に、樹脂基板から発生する水分を吸収してボイド
の発生を抑制でき、半導体素子と樹脂基板とを安定して
接続できる。
【００１８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の半導体装置において、前記親水性の封止樹脂は、硬化
剤として酸無水物を含むものであり、この酸無水物が、
加熱硬化の際に、樹脂基板から蒸発する水分を捕捉吸収
してボイドの発生を抑制できる。
【００１９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の半導体装置において、前記親水性の封止樹脂
は、主剤としてポリエーテル変性エポキシ樹脂を含むも
のであり、このポリエーテル変性エポキシ樹脂が、加熱
硬化の際に、樹脂基板から蒸発する水分を捕捉吸収して
ボイドの発生を抑制できる。
【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の半導体装置において、前記疎水性の封
止樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェ
ノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、
ノボラック型エポキシ樹脂および脂環式エポキシ樹脂か
らなる群から選ばれた１種または２種以上の混合物を含
むものであり、この疎水性の封止樹脂によって、接着力
を高めることができる。
【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の半導体装置において、前記親水性の封
止樹脂を、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを混
合した前記組成物の全重量に対して１０〜４０重量％含
んでおり、接着力を高めるとともに、ボイドの発生を抑
制するという両者のバランス上、好ましい実施態様とな
る。
【００２２】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の半導体装置において、疎水性の封止樹
脂と親水性の封止樹脂とを混合した前記組成物は、硬化
前の液状状態において吸水率が０．１〜０．４％（２５
℃、湿度５５％、１気圧で４８時間放置後）であり、加
熱硬化の際に、樹脂基板から蒸発する水分を充分に捕捉
吸収してボイドの発生を有効に抑制できる。
【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれかに記載の半導体装置において、前記半導体素子
と前記樹脂基板との電気的接続が、導電性接着剤および
突起電極を介して行われるものであり、良好な電気的接
続が得られる。
【００２４】本発明の請求項８に記載の半導体装置の製
造方法は、半導体素子が樹脂基板上にフリップチップ実
装され、前記半導体素子と前記樹脂基板との間に封止樹
脂が充填されてなる半導体装置の製造方法において、前
記半導体素子に突起電極を形成する工程と、前記半導体
素子を前記樹脂基板上に搭載する工程と、疎水性の封止
樹脂と親水性の封止樹脂とを含む組成物からなる封止樹
脂を、前記半導体素子と前記樹脂基板との間隙に充填す
る工程と、前記封止樹脂を硬化させて、前記半導体素子
と前記樹脂基板とを接合する工程とを備えており、本発
明の半導体装置を容易に製造できる。
【００２５】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の半導体装置の製造方法において、前記突起電極に導電
性接着剤を付着させる工程と、前記導電性接着剤を乾燥
させる工程とを備えており、導電性接着剤および突起電
極を介して良好な電気的接続が得られる。
【００２６】請求項１０に記載の発明は、請求項８また
は９に記載の半導体装置の製造方法において、前記樹脂
基板上に仮固定用樹脂を塗布する工程と、前記仮固定用
樹脂を硬化させる工程とを備えており、製造工程中にお
いて、半導体素子と樹脂基板との固定を補強することが
できる。
【００２７】請求項１１に記載の発明は、請求項８〜１
０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記封止樹脂を、前記半導体素子と前記樹脂基板との間
隙に充填する前記工程では、減圧注入法を用いるもので
あり、注入時間の短縮などを図れ、生産性を高めること
ができる。
【００２８】請求項１２に記載の発明は、請求項８〜１
１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記封止樹脂を硬化させて、前記半導体素子と前記樹脂
基板とを接合する前記工程では、前記封止樹脂を加圧し
ながら加熱することで硬化させるものであり、速硬化性
の封止樹脂を用いて短時間硬化を図って生産性を高める
ことができる。
【００２９】本発明の請求項１３に記載の半導体装置の
製造方法は、半導体素子が樹脂基板上にフリップチップ
実装され、前記半導体素子と前記樹脂基板との間に封止
樹脂が充填されてなる半導体装置の製造方法において、
前記半導体素子に突起電極を形成する工程と、疎水性の
封止樹脂と親水性の封止樹脂とを含む組成物からなる封
止樹脂を前記樹脂基板上に塗布する工程と、前記半導体
素子を前記樹脂基板上に搭載するととともに、前記封止
樹脂を加熱加圧し硬化させて、前記半導体素子と樹脂基
板とを接合する工程とを備えたものであり、簡単な工程
で、本発明の半導体装置を製造できる。
【００３０】本発明の請求項１４に記載の半導体装置の
製造方法は、半導体素子が樹脂基板上にフリップチップ
実装され、前記半導体素子と前記樹脂基板との間に封止
樹脂が充填されてなる半導体装置の製造方法において、
前記半導体素子に突起電極を形成する工程と、疎水性の
封止樹脂と親水性の封止樹脂とを含む組成物からなる封
止樹脂を前記樹脂基板上に塗布する工程と、前記封止樹
脂をＢステージ状にする工程と、前記半導体素子を前記
樹脂基板上に搭載するととともに、前記Ｂステージ状の
封止樹脂を加熱加圧し硬化させて、前記半導体素子と樹
脂基板とを接合する工程とを備えており、本発明の半導
体装置を容易に製造できる。
【００３１】請求項１５に記載の発明は、請求項８〜１
４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記親水性の封止樹脂は、硬化剤として酸無水物を含む
ものであり、この酸無水物が、加熱硬化の際に、樹脂基
板から蒸発する水分を捕捉吸収してボイドの発生を抑制
できる。
【００３２】請求項１６に記載の発明は、請求項８〜１
５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記親水性の封止樹脂は、主剤としてポリエーテル変性
エポキシ樹脂を含むものであり、このポリエーテル変性
エポキシ樹脂が、加熱硬化の際に、樹脂基板から蒸発す
る水分を捕捉吸収してボイドの発生を抑制できる。
【００３３】請求項１７に記載の発明は、請求項８〜１
６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記疎水性の封止樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン型
エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂および脂環式
エポキシ樹脂からなる群から選ばれた１種または２種以
上の混合物を含むものであり、この疎水性の封止樹脂に
よって、接着力を高めることができる。
【００３４】請求項１８に記載の発明は、請求項８〜１
７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記親水性の封止樹脂を、疎水性の封止樹脂と親水性の
封止樹脂とを含む前記組成物の全重量に対して１０〜４
０重量％含んでおり、接着力を高めるとともに、ボイド
の発生を抑制するという両者のバランス上、好ましい実
施態様となる。
【００３５】請求項１９に記載の発明は、請求項８〜１
８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを含む前記
組成物は、硬化前の液状状態において吸水率が０．１〜
０．４％（２５℃、湿度５５％、１気圧で４８時間放置
後）であり、加熱硬化の際に、樹脂基板から蒸発する水
分を充分に捕捉吸収してボイドの発生を有効に抑制でき
る。
【００３６】以下本発明の実施の形態を図面に基づいて
説明する。
【００３７】（実施の形態１）図１は、本発明の一つの
実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。図１
（ａ）は、半導体装置を上から見た透視図で半導体素子
１を透過して示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）の
点線部分ＫＫ‘での断面図である。
【００３８】図１（ｂ）に示すように半導体素子１の電
極パッド７上に突起電極３が形成されて樹脂基板２の電
極８と導電性接着剤４を介して接続されている。例え
ば、突起電極３は、金でつくられた２段突起電極であ
り、導電性接着剤４としては、熱可塑性の樹脂中にフィ
ラを混入したものがあげられる。樹脂基板２としては、
例えばガラスエポキシ基板、ポリイミド基板、液晶ポリ
マ基板、アリブ基板などがある。
【００３９】半導体素子１と樹脂基板２との間には、仮
固定用樹脂５と封止樹脂６とが充填されている。仮固定
用樹脂５は、製造工程中に半導体素子１と樹脂基板２の
固定を補強するものである。
【００４０】この実施の形態では、半導体素子１と樹脂
基板２との間の封止樹脂６の接着力を高めるとともに、
ボイドの発生を抑制するために、封止樹脂６は、疎水性
の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを混合した組成物を硬
化させたものである。
【００４１】すなわち、疎水性の封止樹脂によって接着
力を高める一方、親水性の封止樹脂が、加熱硬化の際に
樹脂基板から発生する水分を吸収してボイドの発生を抑
制するものである。
【００４２】ここで、疎水性の封止樹脂とは、例えば、
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック
型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の単独か２種以上
の混合物を用いた触媒硬化系樹脂などであり、親水性の
封止樹脂よりも接着力が強く耐水性に優れている。
【００４３】疎水性の封止樹脂としては、後述のよう
に、硬化前の液状状態においての吸水率（条件：２５
℃、湿度５５％、１気圧で４８時間放置後）が、例え
ば、０．１％未満であるのが好ましいが、必ずしもかか
る数値である必要はない。
【００４４】一方、親水性の封止樹脂とは、主剤および
硬化剤の少なくとも一方が、水との親和性がよく、すな
わち、親水性であり、この親水性の主剤としては、ポリ
エーテル変性エポキシ樹脂などがあり、また、親水性の
硬化剤としては、酸無水物などがある。
【００４５】ポリエーテル変性エポキシ樹脂の例として
は、ポリエチレンオキサイドエポキシ樹脂、ポリプロピ
レンオキサイドエポキシ樹脂の単独か２種以上の混合物
がある。
【００４６】酸無水物の例としては、トリアルキルテト
ラハイドロフタル酸無水物、あるいは、メチルテトラハ
イドロフタル酸無水物、あるいは、メチルハイミック酸
無水物等の環状脂肪族系、単独か２種以上の混合物があ
る。この酸無水物を用いることで、低粘度な封止樹脂を
得ることができ、封止樹脂の注入性が良くなる。
【００４７】親水性の封止樹脂としては、後述のよう
に、硬化前の液状状態においての吸水率（条件：２５
℃、湿度５５％、１気圧で４８時間放置後）が、例え
ば、０．５％以上であるのが好ましいが、必ずしもかか
る数値である必要はない。。
【００４８】この実施の形態では、親水性の封止樹脂と
して、硬化剤が親水性である封止樹脂を用い、親水性の
硬化剤を、加熱硬化の際に、樹脂基板２から蒸発する水
を捕捉吸収する水キャプチャーとして用いている。
【００４９】次に、封止樹脂６に含まれる親水性の封止
樹脂の量を変化させた半導体装置を作製し、下記の実施
例１〜３のサンプルとして液相熱衝撃試験とボイド検査
とを行った。また、下記の比較例１，２のサンプルを作
製して同様に液相熱衝撃試験とボイド検査とを行った。
【００５０】液相熱衝撃試験は、−４５℃⇔１２５℃を
保持時間各５分で２０００サイクル行い、半導体素子と
樹脂基板との間の１箇所あたりの接続抵抗値、つまり突
起電極３と導電性接着剤４の抵抗値が１００ｍΩ以下の
サンプルは合格と判定した。不良サンプルの場合、熱衝
撃試験により導電性接着剤４の部分がダメージを受け、
抵抗値が悪くなる。ボイドに関しては直径１ｍｍ以内の
サンプルを合格と判定した。
【００５１】各実施例１〜３および比較例１，２の構成
は、次の通りである。
【００５２】実施例１…親水性の封止樹脂は、封止樹脂
の樹脂成分全量に対し重量比で１０％含んでいる。
【００５３】実施例２…親水性の封止樹脂は、封止樹脂
の樹脂成分全量に対し重量比で２０％含んでいる。
【００５４】実施例３…親水性の封止樹脂は、封止樹脂
の樹脂成分全量に対し重量比で４０％含んでいる。
【００５５】比較例１…封止樹脂の樹脂成分が１００％
疎水性。（疎水性の封止樹脂） 比較例２…封止樹脂の樹脂成分が１００％親水性。（親
水性の封止樹脂） 熱衝撃試験２０００サイクル、ボイド検査の結果を表１
に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】熱衝撃試験、ボイド検査の両方を合格した
のは実施例１、２、３であった。すなわち、この実施の
形態では、親水性の封止樹脂は、封止樹脂全量に対して
重量比で１０〜４０％含んでいる場合に、半導体素子１
と樹脂基板２とを安定して接続でき、品質の安定した半
導体装置を提供できた。したがって、封止樹脂６は、親
水性の封止樹脂を封止樹脂の樹脂成分全重量に対して１
０〜４０重量％含んでいることが好ましい。
【００５８】また、各封止樹脂の硬化前の液状状態にお
いて吸水率を（条件：２５℃、湿度５５％、１気圧で４
８時間放置後）調べたところ実施例１の封止樹脂で０．
１％、実施例２の封止樹脂で０．２％、実施例３の封止
樹脂で０．４％であった。すなわち、この実施の形態で
は、封止樹脂に０．１〜０．４％の吸水率をもたせるこ
とでボイドを抑制することができた。したがって、封止
樹脂６は、硬化前の液状状態において吸水率が０．１〜
０．４％（２５℃、湿度５５％、１気圧で４８時間放置
後）であるのが好ましい。
【００５９】この実施の形態では、親水性の封止樹脂
は、硬化剤のみが親水性であったけれども、他の実施の
形態として、親水性の封止樹脂は、主剤のみを親水性と
してもよいし、あるいは、主剤および硬化剤を共に親水
性としてもよい。
【００６０】次に、本発明に係る半導体装置の製造方法
について図２を参照にしながら説明する。
【００６１】まず、半導体素子１の電極パッド７上に突
起電極３を形成する。
【００６２】次に、樹脂基板２上に仮固定用樹脂５を塗
布する。その後、半導体素子１上に形成されている突起
電極３に導電性接着剤４を塗布した後、この半導体素子
１を樹脂基板２上に搭載する（図２（ａ）〜（ｂ））。
【００６３】続いて仮固定用樹脂５を加熱し硬化すると
同時に、導電性接着剤４を加熱し乾燥させる。導電性接
着剤４の接着力は弱いが、仮固定用樹脂５で固定を補強
することで、引き続き行われる製造工程中においても、
導電性接着剤４による接続部分は安定した状態を保つこ
とができる。加熱機としては、例えば、リフロー炉、静
止リフロー炉、あるいはオーブン炉などがあげられる。
【００６４】引き続き、上述の疎水性の封止樹脂と親水
性の封止樹脂とを混合した組成物からなる封止樹脂６を
半導体素子１と樹脂基板２との間に減圧注入する。
【００６５】具体的には次の2つの減圧注入方法があ
る。
【００６６】１つ目の方法は、まず液状の封止樹脂６を
大気圧中で半導体素子１の周囲に塗布し、減圧装置１０
を用いて半導体装置を一度減圧状態にし、その後再び大
気圧に戻すことで、封止樹脂６を注入するものである
（図２（ｃ）〜（ｄ））。
【００６７】2つ目の方法は、まず液状の封止樹脂６を
減圧中で半導体素子１の周囲に塗布し、その後大気圧に
戻すことで、封止樹脂６を注入する（図示せず）。
【００６８】これらの方法を用いると圧力差を用いて封
止樹脂６を強制的に注入できるので、ある程度粘度の高
い封止樹脂６を用いた場合でも容易に注入が可能となる
ので、封止樹脂６の選択範囲が広がり、また注入時間の
短縮化もできるので製造工程の能率アップとなる。
【００６９】また、液状の封止樹脂６を注入する工程に
おいて、同時に封止樹脂６の粘度が低くなる温度、例え
ば５０℃で封止樹脂６を加熱することで、さらに注入性
がよくなり、注入時間の短時間化、安定化を図ることが
できる。また、加熱する温度は仮固定用樹脂５のガラス
転移温度よりも低いことが好ましい。なぜならば樹脂
は、ガラス転移温度以上になると軟化してしまい固定状
態が不安定になるため、封止樹脂６を注入中に接続部に
ダメージを与える可能性があるからである。
【００７０】引き続き、半導体素子１背面から加圧ツー
ル１２で加圧しながら同時に封止樹脂６を加熱硬化す
る。一例としては、封止樹脂６を１５０℃で５分間加熱
し、加圧は６０ｋＰａ以上与えながら硬化を行う（図２
（ｅ））。
【００７１】加圧しながら加熱して封止樹脂６硬化する
理由は以下のとおりである。一般的に速硬化性の封止樹
脂（具体的には、例えば、１５０℃で５分以内に反応率
が９０％を越える樹脂）を短時間で加熱硬化した場合、
半導体素子１を突き上げる方向の熱膨張が大きく働き、
導電性接着剤４の接続部分にダメージを与える。そこで
半導体素子１の背面から加圧し封止樹脂６の熱膨張力を
押さえることで、導電性接着剤４の接続部にダメージを
与えることなく、封止樹脂６を加熱硬化することでき
る。よってこの硬化方法を用いると、速硬化性の封止樹
脂６を用いて安定した短時間硬化が可能となり、生産性
の向上を図ることができる。
【００７２】また、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹
脂とを混合した組成物からなる封止樹脂６を、半導体素
子１と樹脂基板２との間に注入しているので、封止樹脂
を熱硬化する工程で樹脂基板２から蒸発した水分を親水
性の封止樹脂が吸収し、ボイドの発生を抑制する。
【００７３】したがって、この製造方法を用いると、半
導体素子１と樹脂基板２とを安定して接続でき、品質の
安定した半導体装置を低コストで提供できる。
【００７４】なお、この実施の形態では、仮固定用樹脂
を用い、また半導体素子と樹脂基板の接続には、突起電
極と導電性接着剤を用いた場合について説明したが、後
述のように、仮固定用樹脂がなくても、また半導体素子
と樹脂基板との接続方法が他の場合、例えば、はんだ接
合や金属接合でも同様の効果が得られることは、もちろ
んである。
【００７５】（実施の形態２）次に、本発明の他の実施
の形態に係る製造方法を、図３に基づいて説明する。
【００７６】まず、半導体素子1の電極パッド７上に突
起電極１３をメッキ法により形成する。
【００７７】次に、上述の疎水性の封止樹脂と親水性の
封止樹脂とを混合した組成物からなる封止樹脂６を樹脂
基板２上に、塗布する。この時、樹脂基板２を予め乾燥
させておき、すぐに封止樹脂６を塗布することで、樹脂
基板２の上面からの大気中の水分吸収を封止樹脂６がブ
ロックするので、樹脂基板２に含まれる水分は少なくな
り、ボイドの抑制効果は向上する。樹脂基板２は乾燥さ
せた状態から室中（温度２５℃湿度３０％）に放置する
と２０分間で急激に大気中の水分を吸収する。よって乾
燥させた樹脂基板２を室中に出してから２０分以内に封
止樹脂６を塗布するのが好ましい。
【００７８】その後、半導体素子１を樹脂基板２に搭載
すると同時に封止樹脂６を加圧しながら加熱硬化する。
この時、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを混合
した組成物からなる封止樹脂６が半導体素子１と樹脂基
板２との間に介在するので、樹脂基板２から蒸発した水
分を親水性の封止樹脂が吸収し、ボイドの発生を抑制す
る。
【００７９】よってこの製造方法を用いると簡単なプロ
セスで半導体素子１と樹脂基板２とを安定して接続で
き、低コストで半導体装置を提供できる。
【００８０】なお、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹
脂とを混合した組成物からなる封止樹脂６は、上述の実
施の形態１で説明した種々の封止樹脂を用いることがで
きるのは勿論であり、親水性の封止樹脂としては、例え
ば、硬化剤が親水性のもの、主剤が親水性のもの、ある
いは、硬化剤および主剤が親水性のものを用いることが
できる。
【００８１】（実施の形態３）次に本発明の更に他の実
施の形態の製造方法を、図４に基づいて説明する。
【００８２】まず、半導体素子１の電極パッド７上に突
起電極１３をメッキ法で形成する。
【００８３】次に、上述の疎水性の封止樹脂と親水性の
封止樹脂とを混合した組成物からなる封止樹脂６を樹脂
基板２上に、塗布する。この時、樹脂基板２を予め乾燥
させておき、すぐに封止樹脂６を塗布することで、樹脂
基板２の上面からの大気中の水分吸収を封止樹脂６がブ
ロックするので、樹脂基板２に含まれる水分は少なくな
り、ボイドの抑制効果は向上する。樹脂基板２は乾燥さ
せた状態から室中（温度２５℃湿度３０％）に放置する
と２０分間で急激に大気中の水分を吸収する。よって乾
燥させた樹脂基板２を室中に出してから２０分以内に封
止樹脂６を塗布するのが好ましい。
【００８４】引き続き、樹脂基板２上に塗布した封止樹
脂６をＢステージ状にする。Ｂステージ状にすることに
より基板の搬送、管理が容易になる。
【００８５】その後、半導体素子１を樹脂基板２に搭載
すると同時にＢステージ状の封止樹脂６を加圧しながら
加熱するとＢステージ状の封止樹脂６が一度溶融した
後、硬化する。この時、疎水性の封止樹脂と親水性の封
止樹脂とを混合した組成物からなる封止樹脂６が半導体
素子１と樹脂基板２の間に介在するので、樹脂基板２か
ら蒸発した水分を親水性の封止樹脂が吸収し、ボイドの
発生を抑制する。
【００８６】よってこの実装方法を用いると簡単なプロ
セスで半導体素子１と樹脂基板２とを安定して接続で
き、低コストで半導体装置を提供できる。
【００８７】なお、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹
脂とを混合した組成物からなる封止樹脂６は、上述の実
施の形態１で説明した種々の封止樹脂を用いることがで
きるのは勿論であり、親水性の封止樹脂としては、例え
ば、硬化剤が親水性のもの、主剤が親水性のもの、ある
いは、硬化剤および主剤が親水性のものを用いることが
できる。
【００８８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、疎水性の
封止樹脂と親水性の封止樹脂を混合することで、ボイド
がなく、接着力の強い封止樹脂を得ることができるの
で、高品質で高信頼性の半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置を示す図であ
る。
【図２】図１の半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の製造方法を示す図で
ある。
【図４】本発明の更に他の実施の形態の製造方法を示す
図である。
【図５】従来の半導体装置を示す図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【図７】従来例の課題を説明するための半導体を示す図
である。
【符号の説明】
１ 半導体素子 ２ 樹脂基板 ３ 突起電極 ４ 導電性接着剤 ５ 仮固定用樹脂 ６ 封止樹脂 ７ 電極パッド ８ 電極 ９ ボイド １０ 減圧装置 １１ ステージ １２ 加圧ツール １３ 突起電極 １０１封止樹脂 １０２封止樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 面屋 和則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 斎藤 龍一 東京都品川区南品川３丁目６番21号 パナ ソニックエンジニアリング株式会社ＦＡ事 業本部内 (72)発明者 柴田 修 大阪府大阪市淀川区西中島５丁目５−15 パナソニックエンジニアリング株式会社関 西ＰＥ社内 Ｆターム(参考） 4J002 CD021 CD041 CD051 CD061 CD202 GQ05 HA01 4M109 AA01 BA03 CA04 CA26 EA02 EB02 EC20 5F061 AA01 BA03 CA04 CA26

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子が樹脂基板上にフリップチッ
    プ実装され、前記半導体素子と前記樹脂基板との間に封
    止樹脂が充填されてなる半導体装置において、 前記封止樹脂は、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂
    とを混合した組成物を硬化させたものであることを特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置において、
    前記親水性の封止樹脂は、硬化剤として酸無水物を含む
    ことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体装置に
    おいて、前記親水性の封止樹脂は、主剤としてポリエー
    テル変性エポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の半導体
    装置において、前記疎水性の封止樹脂は、ビスフェノー
    ルＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
    脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ
    樹脂および脂環式エポキシ樹脂からなる群から選ばれた
    １種または２種以上の混合物を含むことを特徴とする半
    導体装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の半導体
    装置において、前記親水性の封止樹脂を、疎水性の封止
    樹脂と親水性の封止樹脂とを混合した前記組成物の全重
    量に対して１０〜４０重量％含んでいることを特徴とす
    る半導体装置。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の半導体
    装置において、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂と
    を混合した前記組成物は、硬化前の液状状態において吸
    水率が０．１〜０．４％（２５℃、湿度５５％、１気圧
    で４８時間放置後）であることを特徴とする半導体装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の半導体
    装置において、前記半導体素子と前記樹脂基板との電気
    的接続が、導電性接着剤および突起電極を介して行われ
    ることを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項８】 半導体素子が樹脂基板上にフリップチッ
    プ実装され、前記半導体素子と前記樹脂基板との間に封
    止樹脂が充填されてなる半導体装置の製造方法におい
    て、 前記半導体素子に突起電極を形成する工程と、 前記半導体素子を前記樹脂基板上に搭載する工程と、 疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを含む組成物か
    らなる封止樹脂を、前記半導体素子と前記樹脂基板との
    間隙に充填する工程と、 前記封止樹脂を硬化させて、前記半導体素子と前記樹脂
    基板とを接合する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の半導体装置の製造方法
    において、前記突起電極に導電性接着剤を付着させる工
    程と、前記導電性接着剤を乾燥させる工程とを備えたこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８または９に記載の半導体装置
    の製造方法において、前記樹脂基板上に仮固定用樹脂を
    塗布する工程と、前記仮固定用樹脂を硬化させる工程と
    を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかに記載の半
    導体装置の製造方法において、前記封止樹脂を、前記半
    導体素子と前記樹脂基板との間隙に充填する前記工程で
    は、減圧注入法を用いることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  12. 【請求項１２】 請求項８〜１１のいずれかに記載の半
    導体装置の製造方法において、前記封止樹脂を硬化させ
    て、前記半導体素子と前記樹脂基板とを接合する前記工
    程では、前記封止樹脂を加圧しながら加熱することで硬
    化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 半導体素子が樹脂基板上にフリップチ
    ップ実装され、前記半導体素子と前記樹脂基板との間に
    封止樹脂が充填されてなる半導体装置の製造方法におい
    て、 前記半導体素子に突起電極を形成する工程と、 疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを含む組成物か
    らなる封止樹脂を前記樹脂基板上に塗布する工程と、 前記半導体素子を前記樹脂基板上に搭載するとととも
    に、前記封止樹脂を加熱加圧し硬化させて、前記半導体
    素子と樹脂基板とを接合する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】 半導体素子が樹脂基板上にフリップチ
    ップ実装され、前記半導体素子と前記樹脂基板との間に
    封止樹脂が充填されてなる半導体装置の製造方法におい
    て、 前記半導体素子に突起電極を形成する工程と、 疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを含む組成物か
    らなる封止樹脂を前記樹脂基板上に塗布する工程と、 前記封止樹脂をＢステージ状にする工程と、 前記半導体素子を前記樹脂基板上に搭載するとととも
    に、前記Ｂステージ状の封止樹脂を加熱加圧し硬化させ
    て、前記半導体素子と樹脂基板とを接合する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項８〜１４のいずれかに記載の半
    導体装置の製造方法において、前記親水性の封止樹脂
    は、硬化剤として酸無水物を含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 請求項８〜１５のいずれかに記載の半
    導体装置の製造方法において、前記親水性の封止樹脂
    は、主剤としてポリエーテル変性エポキシ樹脂を含むこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  17. 【請求項１７】 請求項８〜１６のいずれかに記載の半
    導体装置の製造方法において、前記疎水性の封止樹脂
    は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノール
    Ｆ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラ
    ック型エポキシ樹脂および脂環式エポキシ樹脂からなる
    群から選ばれた１種または２種以上の混合物を含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 請求項８〜１７のいずれかに記載の半
    導体装置の製造方法において、前記親水性の封止樹脂
    を、疎水性の封止樹脂と親水性の封止樹脂とを含む前記
    組成物の全重量に対して１０〜４０重量％含んでいるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 請求項８〜１８のいずれかに記載の半
    導体装置の製造方法において、前記疎水性の封止樹脂と
    親水性の封止樹脂とを含む前記組成物は、硬化前の液状
    状態において吸水率が０．１〜０．４％（２５℃、湿度
    ５５％、１気圧で４８時間放置後）であることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
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