JP2004179552A

JP2004179552A - Mounting structure and mounting method for semiconductor device, and reworking method

Info

Publication number: JP2004179552A
Application number: JP2002346455A
Authority: JP
Inventors: Akira Ouchi; 明大内
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mounting structure and mounting method, and reworking method of bare chips or a chip size package which ensures higher connection reliability and reworkability. <P>SOLUTION: In the mounting structure of semiconductor device, an electrode 4 of semiconductor device 2 and an electrode 5 of a wiring board 1 are electrically connected and a gap between the semiconductor device 2 and wiring board 1 is sealed with resin. By a mounting structure where the gap is filled with a first resin 6 which is the hardened resin composition which is mainly formed of a thermosetting resin and includes inorganic filling agent of 0 to 40 wt%, and in the periphery of the semiconductor device 2, a fillet portion is formed of a second resin 7 which is the hardened resin composition which is mainly formed of the thermosetting resin and inorganic filling agent, the problem described above has been solved. The mounting method includes the steps of mounting the semiconductor device 2 on the wiring board 1 through the positioning and electrically connecting the electrodes 4 and 5 between the semiconductor device 2 and wiring board 1, filling the gap between the semiconductor device 2 and wiring board 1 with a resin composition for the first resin, and forming a fillet portion to the periphery of the semiconductor device 2 by coating thereto a resin composition for the second resin. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の実装構造、実装方法およびリワーク方法に関し、更に詳しくは、半導体装置と配線基板の隙間を樹脂で封止してなるフリップチップまたはチップサイズパッケージ等の半導体装置の実装において、接続信頼性が高く、リワーク可能な実装構造、実装方法およびリワーク方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器の小型、軽量化および高機能化に伴い、ＬＳＩチップ等の半導体装置の実装方法としてフリップチップ実装が行われている。フリップチップ実装とは、半導体装置の配線パターン面にはんだバンプを形成し、配線基板の電極を導電ペーストまたははんだ等で接合する方式である。
【０００３】
図６は、従来の半導体装置の実装方法を示す工程図である（例えば、特許文献１を参照）。この方法は、従来より一般的に行われている実装方法であり、半導体装置１２の電極１４と配線基板１１の電極にバンプ１３、１８を形成し、半導体装置１２のバンプ先端または配線基板１１上にフラックス１９を付着させ（図６（ａ））、その後、半導体装置１２を配線基板１１上に位置合わせして搭載した後にリフローを行って半導体装置１２の電極１４と配線基板１１の電極１５を接続し（図６（ｂ））、フラックスを洗浄した後、半導体装置１２と配線基板１１の隙間にアンダーフィル樹脂組成物を毛細管現象により充填させ（図６（ｃ））、さらにその半導体基板の周囲にもアンダーフィル樹脂組成物を塗布・硬化させてフィレット部を形成し（図６（ｄ））、半導体装置を実装している。なお、フィレット部とは、半導体装置１２の側面、半導体装置１２と配線基板１１との隙間に充填された樹脂１６の周囲およびその近傍の配線基板表面から構成される部分に形成される樹脂成形物のことである（以下、本願において同じ。）。
【０００４】
ところで、半導体装置の実装構造においては、接続信頼性とリワーク性が要求されている。
【０００５】
先ず、接続信頼性について説明すれば、半導体装置の実装構造の接続信頼性を高めるには、半導体装置が配線基板に接続破壊を起こすことなく長期間安定して接続されていることが必要であり、そのためには、半導体装置と配線基板間の隙間にアンダーフィル樹脂が十分に充填されて固定されていると共に、熱応力などによるクラックなどが発生しないことが要求される。しかし、近年においては、ＬＳＩの高性能化の要請に伴いＬＳＩの大型化が進められており、その影響でＬＳＩと配線基板の熱膨張係数差により発生する熱応力がさらに顕著となり、その結果、フィレット部にクラックが発生し易く、そのクラックが基で十分な接続信頼性が得られないという現象が顕在化している。
【０００６】
そうしたクラック発生の問題に対しては、例えば、アンダーフィル樹脂に大量のフィラーを含有させて低熱膨張係数化を図ることにより解決することが可能であるが、その結果アンダーフィル樹脂組成物の粘度が高くなってしまうので、半導体装置と配線基板間の隙間にアンダーフィル樹脂組成物を十分に充填させることができないという問題が生じてしまう。また、十分な充填を試みたとしても例えば半導体装置と配線基板間の隙間にボイドが発生した場合等においては、そのボイド近傍のバンプに応力が集中して接続破壊を起こすおそれがある。さらにその場合、装置作動時に発生する熱応力で電極金属を塑性変形させ、場合によってはボイドを介して隣り合った電極が連結してショートを引き起こすおそれもある。
【０００７】
このように、半導体装置の実装構造の接続信頼性を向上させるためには、アンダーフィル樹脂組成物の隙間充填性とクラック等を発生しない信頼性の両立という困難な問題がある。こうした問題は、ＬＳＩの大型化や微細ピッチ化が進むと、アンダーフィル樹脂組成物の充填距離が長くなったり、ＬＳＩと基板間の隙間がますます狭くなるため、上記問題は更に顕著になることが予想される。
【０００８】
一方、こうした半導体装置の実装構造においては、半導体装置を配線基板から取り外すことができるような構造であることも重要な要求の一つである。半導体装置をリワークすることの必要性は、実装後に発見された半導体装置または配線基板の不良解析を可能とし、リワーク後に良品と判断された半導体装置または配線基板の再利用も可能になるからである。
【０００９】
したがって、半導体装置の実装においては、上述した実装構造の接続信頼性のみならず、リワーク性も要求され、その両方の要求を満たさなければならないという極めて困難な現状がある。
【００１０】
また、従来の半導体装置の実装方法として、半導体装置と配線基板との接続信頼性の向上を図るために、半導体装置と配線基板間の隙間を、液状エポキシ樹脂と無機質充填剤を主成分とした熱膨張係数のやや大きい第１の樹脂で封止し、液状エポキシ樹脂と無機質充填剤を主成分とした熱膨張係数の小さい第２の樹脂でフィレット部を形成する実装方法があり、熱応力によるフィレット部のクラック発生を抑制してその信頼性を高めている（例えば、特許文献２を参照）。
【００１１】
また、リワーク性の向上を図ったものとしては、半導体装置と配線基板間に空間を残すように溶剤で溶解可能な第１の樹脂を設け、その溶剤とは異なる溶剤で熔解可能な第２の樹脂でフィレット部を形成する実装方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１２】
【特許文献１】
特願２０００−２２０５１号公報（段落番号０００２〜０００３、特許請求の範囲）
【特許文献２】
特願２０００−２９９４１４号公報（特許請求の範囲）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各特許文献に記載された従来の方法では、半導体装置の実装についての要求を満足することはできない。
【００１４】
すなわち、特許文献２に記載の半導体装置の実装手段においては、低熱膨張係数を有する第２の樹脂でフィレット部を形成したので、熱応力に基づくフィレット部のクラック発生を抑制できるものの、半導体装置と配線基板間に充填される第１の樹脂が無機質充填剤を多量に含んでいるので、その隙間に第１の樹脂を充填した際のボイドの問題は依然として解決されていない。
【００１５】
また、特許文献１に記載の半導体装置のリワーク手段は、二種の溶剤により第１の樹脂と第２の樹脂をそれぞれ溶解してリペアするものであり、半導体装置と配線基板間にはその溶剤を浸透させやすくするための隙間が形成されている。そのため、こうした隙間を有する半導体装置の実装構造は、リワーク性の点では良好であるものの、半導体装置と配線基板間に樹脂が十分に充填されていないので、半導体装置と配線基板との接続信頼性の点では不十分のままである。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、半導体装置と配線基板の隙間を樹脂で封止してなるフリップチップまたはチップサイズパッケージ等の半導体装置の実装において、接続信頼性が高く、リワーク可能な実装構造、実装方法およびリワーク方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための半導体装置の実装方法は、半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装構造において、前記隙間が、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂で充填され、前記半導体装置の周囲には、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂でフィレット部が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、半導体装置と配線基板の隙間が無機質充填剤の含有量が少ない隙間充填性に優れた第１の樹脂で充填されているので、隙間の隅々にまで第１の樹脂が充填され、接続信頼性を低下させるボイドの発生を極めて抑制することができる。また、半導体装置の周囲に形成されたフィレット部が熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とする第２の樹脂で形成されているので、半導体装置と配線基板の熱膨張係数差による熱応力が加わっても、クラックの発生を抑制することができる。したがって、本発明の半導体装置の実装構造によれば、接続信頼性に優れた実装構造を提供することができる。
【００１９】
本発明の半導体装置の実装構造において、前記第１の樹脂が、高温下で機械的強度の小さい熱硬化性樹脂または低分子の熱硬化性樹脂を主成分とした樹脂組成物の硬化物、または、熱可塑性樹脂を含有した樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、こうした第１の樹脂で隙間が充填されているので、高温条件下での機械的強度を低下させることができ、その結果、リワーク性を向上させることができる。
【００２１】
本発明の半導体装置の実装構造において、前記第１の樹脂が、はんだ酸化膜除去作用を有する樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、第１の樹脂がはんだ酸化膜除去作用を有するので、フラックスを用いない場合でも半導体装置の電極と配線基板の電極を接続させることができる。
【００２３】
上記課題を解決するための第１の半導体装置の実装方法は、半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装方法において、半導体装置を配線基板上に位置合わせして搭載し、当該半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する工程、前記半導体装置と配線基板の隙間に、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む第１の樹脂組成物を充填する工程、および、前記半導体装置の周囲に、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成する工程、を含むこと特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、隙間充填性に優れた第１の樹脂組成物と熱応力に強い第２の樹脂組成物を用いて半導体装置を実装するので、半導体装置の接続信頼性を向上させることができる。
【００２５】
上記課題を解決するための第２の半導体装置の実装方法は、半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装方法において、配線基板上に熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む第１の樹脂組成物を塗布する工程、半導体装置を前記配線基板上に位置合わせして搭載し、当該半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する工程、および、前記半導体装置の周囲に、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成する工程、を含むこと特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、隙間充填性に優れた第１の樹脂組成物と熱応力に強い第２の樹脂組成物を用いて半導体装置を実装するので、半導体装置の接続信頼性を向上させることができると共に、所定の温度環境にすることにより、第１の樹脂組成物の硬化と、半導体装置と配線基板間の電極の電気的な接続とを同時に行うことが可能となる。
【００２７】
本発明の半導体装置の実装方法において、半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する前に、半導体装置の周囲に前記第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成すること特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、所定の温度環境にすることにより、第１の樹脂組成物の硬化と、第２の樹脂組成物の硬化と、半導体装置と配線基板間の電極の電気的な接続とを同時に行うことができる。
【００２９】
上記課題を解決するための半導体装置のリワーク方法は、半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂で充填され、当該半導体装置の周囲が、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂でフィレット部が形成されてなる実装構造から半導体装置を取り外すリワーク方法であって、前記半導体装置および配線基板の少なくとも一方を加熱する工程、前期半導体装置を配線基板から引き剥がす工程、前記配線基板に残った第２の樹脂を削り取る工程、および、前記配線基板の半導体装置搭載面をクリーニングする工程、を含むことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の半導体装置の実装構造、実装方法およびリワーク方法について図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
（半導体装置の実装構造）
図１は、本発明の半導体装置の実装構造の一例を示す断面図である。本発明の半導体装置の実装構造は、半導体装置２の電極４と配線基板１の電極５が電気的に接続され、その半導体装置２と配線基板１の隙間が樹脂で封止されてなるものである。そして、本発明の実装構造は、（１）上記の隙間が、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂６’で充填されていること、および、（２）上記の半導体装置の周囲には、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂７’でフィレット部が形成されていること、に特徴がある。
【００３２】
半導体装置２の電極４と配線基板１の電極５は、バンプ３を介して接合される。この接合は、一方の電極上に形成したバンプ３と、他方の電極上に形成した予備はんだ８とを溶融接合することにより行うことができる。予備はんだ８としては、例えば、Ｓｎ／Ｐｂ共晶はんだ、Ｓｎ／Ｐｂ（共晶を除く）、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｓｂ、Ｓｎ／Ｚｎ、Ｓｎ／Ｂｉ、およびこれらの材料に特定の添加元素をさらに加えた低融点の金属材料等を挙げることができる。また、バンプ３としては、上述した予備はんだ８と同じ材質でも異なる材質からなるものでもよく、融点の異なるはんだであってもよい。よく用いられる材料としては、Ｐｂリッチな９５％Ｓｎ／５％Ｐｂ等が挙げられ、異なる材質の例としては、ＡｕバンプやＣｕバンプ等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。なお、半導体装置２の電極４や配線基板１の電極５としては、一般的なＣｕパッド等が挙げられ、その電極の材質や接合環境や条件によっては予備はんだ８を用いずに直接はんだバンプ３で接合することもできる。
【００３３】
第１の樹脂６’は、半導体装置と配線基板間の隙間に充填された硬化物である。第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６としては、上述したように、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％（質量％と同じ。）の無機質充填剤を含むものが用いられる。この第１の樹脂組成物６は極めて隙間充填性に優れており、その隙間の隅々まで充填させることができ、さらにボイドの発生を起こすことなく充填させることができるので、接続信頼性に優れた実装構造の実現に寄与することができる。
【００３４】
第１の樹脂６’の基材である熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステル、不飽和ポリエステルと活性水素基を有する化合物の組合せなど）、アクリレート樹脂（（メタ）アクリロキシプロピルポリシロキサンなどのシリコンアクリレート、エポキシアクリレートを含む）などを挙げることができる。また、α−シアノアクリレートなどの常温で硬化する接着剤等を第１の樹脂組成物６として用いることもできる。
【００３５】
第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６には、熱硬化時に前記した熱硬化性樹脂と反応して硬化を促進させるための促進剤や、加熱によって硬化させるためのラジカル等が発生するラジカル開始剤、アニオン開始剤またはカチオン開始剤等の硬化剤を、１種または２種以上組み合わせて含有させることが好ましい。
【００３６】
また、第１の樹脂組成物６には、はんだ酸化膜除去作用を付与する剤を添加することができる。はんだ酸化膜除去作用を付与するには、（メタ）アクリル酸、マレイン酸などの不飽和酸、蓚酸、マロン酸などの有機二酸、クエン酸などの有機酸をはじめ、炭化水素の側鎖に、ハロゲン基、水酸基、ニトリル基、ベンジル基、カルボキシル基等を少なくとも１つ以上を添加することにより可能である。また、（メタ）アリルアルコールなどの不飽和アルコール、トリメリット酸、テトラメリット酸および一般的に知られているキレート剤を用いることもできる。このような前記フラックス作用（はんだ酸化膜除去作用）を有する剤は、二種以上組合せて用いることができる。なお、フラックス作用を有する剤には、公知のゲル化剤を含むこともできる。
【００３７】
はんだ酸化膜除去作用を有する剤を含有した第１の樹脂組成物６は、はんだ酸化膜除去作用を有する活性樹脂組成物となり、電極をバンプを介して接続する際にフラックスを使用する必要がなくなるという利点がある。
【００３８】
無機質充填剤の含有量の下限を０重量％としたのは、第１の樹脂６’中に無機質充填剤が含まれていない場合でもよいことを示すものであり、その含有量の上限を４０重量％としたのは、それを超える場合には隙間充填性が低下することがあるからである。無機質充填剤としては、シリカフィラー等を好ましく用いることができるが、その他の無機質充填剤であってもよく特に限定されない。
【００３９】
第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６が、高温下で機械的強度の小さい熱硬化性樹脂または低分子の熱硬化性樹脂を主成分とした樹脂組成物であることが好ましく、または、熱可塑性樹脂を含有した樹脂組成物であることが好ましい。こうして得られる樹脂組成物で第１の樹脂６’を形成すれば、実装された後における半導体装置２のリワーク作業において、例えば２００℃程度の高温に加熱した際に隙間に充填された第１の樹脂６’の機械的強度が低下するので、半導体装置２を配線基板１から容易に取り外すことができる。
【００４０】
具体的には、高温に加熱されたリワーク作業時において、配線基板１の表面に形成されているソルダーレジスト（図示省略）の機械的強度よりも第１の樹脂６’の機械的強度が相対的に弱くなっていることが好ましい。例えば、はんだ溶融温度（例えばＳｎ／Ｐｂ共晶はんだにおいては約２００℃）において、第１の樹脂６’の接着力や引張強度等の機械的強度が少なくとも配線基板１の表面に形成されているソルダーレジストの機械的強度より低くなるようにしておけばよい。こうしたリワーク特性に優れた第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６は、１８０℃以上の温度条件下で得られる第１の樹脂６’の引張強度が７０ｇ／ｍｍ^２以下と特定できるように、任意の割合に各成分が調整される。こうしたリワーク特性をもたらすために有効な樹脂としては、例えば熱可塑性エラストマ−、アクリル樹脂等が挙げられるが、上記の機械的強度条件となるように各種の樹脂や硬化剤、促進剤、開始剤等を任意に選定して配合される。
【００４１】
第２の樹脂７’は、半導体装置の周囲のフィレット部を形成する硬化物である。フィレット部とは、半導体装置２の側面、半導体装置２と配線基板１との隙間に充填された第１の樹脂６’の周囲およびその近傍の配線基板１の表面から構成される部分に形成される樹脂成形物のことである。この第２の樹脂７’を形成するための第２の樹脂組成物７としては、上述したように、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物が用いられる。
【００４２】
第２の樹脂組成物７の基材となる熱硬化性樹脂としては、上述した第１の樹脂組成物６の基材となるものと同じものを好ましく用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステル、不飽和ポリエステルと活性水素基を有する化合物の組合せなど）、アクリレート樹脂（（メタ）アクリロキシプロピルポリシロキサンなどのシリコンアクリレート、エポキシアクリレートを含む）などを挙げることができる。また、α−シアノアクリレートなどの常温で硬化する接着剤等を第２の樹脂組成物７として用いることもできる。
【００４３】
第２の樹脂７’を形成するための第２の樹脂組成物７には、熱硬化時に前記した熱硬化性樹脂と反応して硬化を促進させるための促進剤や、加熱によって硬化させるためのラジカル等が発生するラジカル開始剤、アニオン開始剤またはカチオン開始剤等の硬化剤を、１種または２種以上組み合わせて含有させることが好ましい。
【００４４】
第２の樹脂組成物７中の無機質充填剤の含有量は、硬化してなる第２の樹脂７’の熱膨張係数、より詳しくは、第２の樹脂７’のガラス転移温度以下の熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下となるように、その含有量が調整される。この範囲の熱膨張係数を有する第２の樹脂７’は、半導体装置２と配線基板１の熱膨張係数差により発生する熱応力によっても、クラックを発生させることがないので、信頼性を顕著に向上させることができる。なお、その熱膨張係数は基材となる熱硬化性樹脂の種類によっても変わるので無機質充填剤の含有量を明確に規定することは難しいが、およそ６０〜７０重量％程度含有させることが好ましい。この場合において、例えば無機質充填剤の含有量が規定の値よりも小さくなると、熱膨張係数が大きくなるので、半導体装置２と配線基板１の熱膨張係数差により発生する熱応力によりフィレット部にクラックが発生することがある。一方、無機質充填剤の含有量が規定の値よりも大きくなると、樹脂粘度が上昇し、なめらかなフィレットが形成されず、部分的に応力集中しやすくなることがあり好ましくない。無機質充填剤としては、シリカフィラー等を好ましく用いることができるが、その他の無機質充填剤であってもよく特に限定されない。
【００４５】
また、フィレット部のクラック対策として、第２の樹脂７’に低応力剤を含有させることが好ましい。例えば低弾性のゴム成分等を含有させることで第２の樹脂は低弾性率化が図られるので、熱応力が加わった場合でもクラック等が発生しにくくなる。ここでいうゴム成分等の低応力剤は、その効果を考慮して任意の割合で配合される。
【００４６】
第２の樹脂組成物７は、半導体装置２の周囲に塗布され、その後硬化処理されてフィレット部を形成する。そのときの塗布量は、半導体装置２の側面の少なくとも８０％以上を覆うことが望ましい。その理由は、フィレット部が小さいと応力集中が発生しやすくなり、信頼性が低下するからである。
【００４７】
以上のように、本発明の半導体装置の実装構造は、隙間充填性に優れた第１の樹脂で隙間が充填されているので、隙間の隅々にまで第１の樹脂が充填され、接続信頼性を低下させるボイドの発生が極めて抑制される。また、フィレット部がクラックの発生を抑制する第２の樹脂で形成されているので、熱応力が加わってもクラックの発生を抑制でき、接続信頼性をより向上させることができる。
【００４８】
（半導体装置の実装方法）
図２は、本発明の半導体装置の実装方法の一例を示す工程説明図である。この半導体装置の実装方法は、先ず、図２（ａ）に示すように、電極（電極パッドともいう。）５上に予備はんだ８を設けた配線基板１と、電極パッド４上にはんだバンプ３を設けた半導体装置２とを準備する。ここで準備する配線基板１の他の態様として、予備はんだ８を使用せずに、配線基板１の電極パッド５上に直接バンプ３を搭載したものであってもよい。準備した配線基板１にはフラックス９を塗布することができる。フラックス９の塗布方法としては、スクリーン印刷法が挙げられるがこの方法に限定されない。また、フラックス９を配線基板１に塗布する代わりに、半導体装置２につけてもよい。例えば、バンプ３の先端にフラックス９を転写する方法などを挙げることができる。また、第１の樹脂組成物６や第２の樹脂組成物７と、それらの樹脂組成物に接触する半導体装置２の表面および配線基板１の表面とのぬれ性を向上させて、第１の樹脂６’や第２’の樹脂との接続性（接着性）を向上させる目的、および、はんだバンプ８の接続性の向上を目的として、それらの樹脂に接触する半導体装置２の表面および配線基板１の表面を、搭載以前の段階で、プラズマ等の表面処理で表面改質してもよい。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体装置２を配線基板１上に位置合せして搭載する。通常、所定の荷重を加えながら搭載し、さらに配線基板１や半導体装置２を加熱しながら搭載してもよい。所定の温度に加熱しながら搭載する場合には、図２（ｃ）に示すように、はんだ接続による半導体装置２と配線基板１との電気的な接続を、搭載工程と同時に行うことができる。このときに加えられる温度は、はんだバンプ３と予備はんだ８とが溶融してはんだ接続することができる温度である。搭載工程と同時にはんだ接続を行わない場合には、半導体装置２が搭載された配線基板１を、所定の温度に加熱したリフロー炉を通過させることによって、はんだ接続してもよい。
【００５０】
次に、フラックス９の残渣を洗浄した後、図２（ｄ）に示すように、配線基板１と半導体装置２の隙間に第１の樹脂組成物６をディスペンサー等により塗布し、毛細管現象を利用して充填する。本発明で用いられる第１の樹脂組成物６は、隙間充填性に優れるので、樹脂組成物が隙間の隅々にまで行き渡り、ボイド等の欠陥が発生しにくいという優れた効果がある。
【００５１】
次に、図２（ｅ）に示すように、半導体装置２の周囲に第２の樹脂組成物７をディスペンサー等により塗布してフィレット部を形成する。この際、第２の樹脂組成物７の塗布量が、半導体装置２の側面の８０％以上を覆うことが望ましい。その理由は、フィレット部が小さくて半導体装置の側面の８０％未満となる場合には、応力集中が発生しやすくなり、信頼性が低下するからである。こうして、第２の樹脂組成物７を塗布する際には、前記の第１の樹脂組成物６は硬化させた後の状態であっても、未硬化の状態であってもよく、特に限定されない。第２の樹脂組成物７を塗布する前に第１の樹脂組成物６を硬化させる場合においては、所定の温度に設定された恒温層等に所定の時間投入し、第１の樹脂組成物６の硬化物である第１の樹脂６’を形成することができる。
【００５２】
最後に、所定の温度に設定された恒温層等に所定の時間投入し、第２の樹脂組成物７の硬化物である第２の樹脂７’でフィレット部が形成される。第１の樹脂組成物６が未硬化の場合は、第２の樹脂組成物７を硬化する工程で第１の樹脂組成物６も同時に硬化させることができる。
【００５３】
図３は、本発明の半導体装置の実装方法の他の一例を示す工程説明図である。この半導体装置の実装方法は、はんだ酸化膜除去作用を有する剤を含有する活性樹脂組成物を第１の樹脂組成物６として使用した場合の実施形態である。
【００５４】
先ず、図３（ａ）に示すように、電極パッド５上に予備はんだ８を設けた配線基板１と、電極パッド５上にはんだバンプ３を設けた半導体装置２を準備する。ここで、図２に示す態様と同様に、準備する配線基板１の他の態様として、予備はんだ８を使用せずに、配線基板１の電極パッド５上に直接バンプ３を搭載したものであってもよい。また、半導体装置２や配線基板１の表面をプラズマ処理等で表面改質することについても、図２に示す態様を説明した場合と同様に処理することができる。
【００５５】
次に、図３（ｂ）に示すように、配線基板１上の半導体装置２の搭載エリアに第１の樹脂組成物６である活性樹脂組成物を塗布する。活性樹脂組成物は、例えば基材となる熱硬化性樹脂にフラックス効果を有する剤を添加したものであり、はんだおよび被はんだ接続面の酸化膜を除去するはんだ酸化膜除去作用を持つ樹脂組成物である。この実施形態においては、この活性樹脂組成物を第１の樹脂組成物６として用いるので、図２に示すようなフラックス９を塗布しなくても、それ自身の有するフラックス作用によりはんだ接続時の加熱状態における酸化を防ぐことができ、はんだおよび被はんだ接続面の酸化膜を除去して信頼性の高いはんだ接続を行うことができる。用いられる活性樹脂組成物中のはんだ酸化膜除去作用を有する剤は、硬化後においては基材樹脂と結合して化学的に安定となるので、十分な電気的絶縁性を有する。なお、第１の樹脂組成物６に含有される他の構成は上述したとおりである。
【００５６】
配線基板１上への活性樹脂組成物の塗布方法としては、配線基板１の中央部分に活性樹脂組成物を１点塗布する方法が一般的であるが、半導体装置２が大きい場合などにおいては、搭載位置の対角線上に「×」を描くように塗布する方法や、数点に分けて塗布する方法等が好ましく適用される。
【００５７】
次に、図３（ｃ）に示すように、ツール（図示省略）に吸着された半導体装置２を配線基板１上に位置合わせした後、所定の荷重を加えながら搭載する。この際、ツールに内蔵された加熱ヒータにより半導体装置１を加熱してもよく、配線基板１を載せるステージ（図示省略）に内蔵された加熱ヒータにより配線基板１を加熱してもよい。こうした加熱により、活性樹脂組成物を隙間の隅々にまで行き渡らせることができる。
【００５８】
次に、図３（ｄ）に示すように、半導体装置２の周囲に第２の樹脂組成物７をディスペンサー等により塗布してフィレット部を形成する。
【００５９】
次に、図３（ｅ）に示すように、所定の温度に加熱されたリフロー炉ではんだ接続を行い、最後に、所定の温度に設定された恒温層等に所定の時間投入して第１の樹脂組成物６および第２の樹脂組成物７を硬化させて、それぞれの硬化物である第１の樹脂６’および第２の樹脂７’とする。ここで、第１の樹脂６’および第２の樹脂７’にするための硬化は、一緒に行っても別々に行ってもよく、例えば、第２の樹脂組成物７を塗布する前に第１の樹脂６’を既に硬化させておいてもよい。または、リフロー炉ではんだ接続を行いながら硬化させ、第１の樹脂６’および第２の樹脂７’としてもよい。
【００６０】
図４は、本発明の半導体装置の実装方法のさらに他の一例を示す工程説明図である。これは、図３と同様に、第１の樹脂組成物６として活性樹脂組成物を使用した場合の実施形態であるが、第２の樹脂組成物７を塗布する前に既にはんだ接続を行う場合の実装方法を示している。例えば、図４（ｃ）に示すように、半導体装置２を配線基板１に搭載する際に、半導体装置２を所定の温度に加熱しながら搭載することではんだ接続したり、半導体装置２を搭載後、リフロー炉ではんだ接続し、その後、第２の樹脂組成物７を塗布し、硬化させることができる。
【００６１】
以上のように、本発明の半導体装置の実装方法によれば、隙間充填性に優れた第１の樹脂組成物と熱応力に強い第２の樹脂組成物を用いて半導体装置を実装するので、半導体装置の接続信頼性を向上させることができる。また、所定の温度環境にすることにより、第１の樹脂組成物の硬化と、半導体装置と配線基板間の電極の電気的な接続とを同時に行うことが可能となる。
【００６２】
（半導体装置のリワーク方法）
図５は、本発明の半導体装置のリワーク方法の一例を示す工程説明図である。この半導体装置のリワーク方法は、先ず、半導体装置２を治具等によりクランプし（図示省略）、ホットプレートやホットジェット等により半導体装置２および配線基板１の少なくとも一方を、バンプ３または予備はんだ８が溶融するまで加熱する。このとき、例えば予備はんだ８とはんだバンプ３とを異なる融点を有する材料で形成している場合には、それらの一方のみが溶融する温度を加えて引きはがすこともできる。通常、低融点の共晶はんだで予備はんだ８が形成されるので、共晶はんだが溶融しはんだバンプ３が溶融しない温度で加熱することにより、はんだバンプ３を有する半導体装置の再利用等が容易となる。
【００６３】
そして、半導体装置２に引張力、回転力、煽り力、またはそれらの複合力を付加し、図５（ａ）に示すように、半導体装置２を配線基板１から引き剥がす。引き剥がされた後の配線基板１は、図５（ｂ）に示すように、半導体装置２が除去され、フィレット部である第２の樹脂７’が残った形態を示している。
【００６４】
本発明においては、例えば２００℃程度の高温に加熱した際に隙間に充填された第１樹脂６の機械的強度が低下する構成としておくことが可能であり、それにより半導体装置２を配線基板１から容易に取り外すことができる。具体的には、高温に加熱されたリワーク作業時において、配線基板１の表面に形成されているソルダーレジスト（図示省略）の機械的強度よりも第１の樹脂６’の機械的強度が相対的に弱くなっていることが好ましく、例えば、はんだ溶融温度（例えばＳｎ／Ｐｂ共晶はんだにおいては約２００℃）において、第１の樹脂６’の接着力や引張強度等の機械的強度が少なくとも配線基板１の表面に形成されているソルダーレジストの機械的強度より低くなるようにしておけばよい。こうした第１の樹脂６’を形成しておくことにより、リワーク作業を極めて効率的に行うことができる。
【００６５】
次に、配線基板１上に残ったフィレット部である第２の樹脂７’を削り取る（図５（ｃ）を参照）。その方法としては、グラインダーなどを用いてもよいが、専用の切削治具を用いることが好ましい。例えば、小型のフライス盤のような工作機械を用いれば、精度良く５０μｍ以下の厚さまで、切削することができる。
【００６６】
次に、配線基板１上の半導体装置搭載面に残った予備はんだ８や第１の樹脂６’の薄膜を除去する。除去手段としては、竹へら等で表面を平らにした後、基板表面を傷つけない硬さの回転ブラシ１０により残渣を除去する。回転ブラシ１０の材質は、山羊毛等を用いるとよい。第１の樹脂６’の薄膜については、ジメチルホルムアミドのような溶剤を用いて膨潤させ、綿棒等で擦り取ったり、加温することで強度を低下させた状態で除去することができる。こうして、図５（ｃ）に示す形態にまでクリーニングし、図５（ｄ）に示すような再はんだを可能にする。再はんだに関しては、印刷法や転写法を利用することができる。
【００６７】
再はんだ後は、再度、図２〜４に示した本発明の半導体装置の実装方法を適用し、半導体装置の再実装を行うことができる。
【００６８】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に説明する。
【００６９】
（サンプルＡ）
第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６として、はんだ酸化膜除去作用を有する剤を含有した活性樹脂組成物を使用した場合の、半導体装置の実装構造、実装方法およびリワーク方法についての実験を行なった。
【００７０】
半導体装置２としては、サイズ１５ｍｍ×１５ｍｍ、はんだバンプ３が０．２４ｍｍピッチで半導体装置表面全面に配置されているフルグリッドエリア配置のものを使用した。はんだバンプ３の材質はＰｂ９５％／Ｓｎ５％である。配線基板１としては、半導体装置２に対応した電極パッド５が配置され、電極パッド５上に予備はんだ８が約３０μｍの高さで形成されているものを使用した。予備はんだ８の材質は共晶はんだである。なお、実装後の半導体装置２と配線基板１は、電気的接続の確認が行なえる配線構造となっている。
【００７１】
第１の樹脂組成物６は、ビスフェノ−ルＦ型液状エポキシ樹脂を主成分として組成物全体の５５重量％とし、ビスフェノ−ルＡ型液状エポキシ樹脂を組成物全体の５重量％、フェノール系硬化剤を組成物全体の３０重量％とした熱硬化性樹脂である。この樹脂組成物は活性樹脂組成物であり、はんだ酸化膜除去作用は前記フェノール系硬化剤が担っている。さらに、１８０℃に温度を上昇させたときの基板との接着強度を７０ｇ／ｍｍ^２以下にさせるために、熱可塑性エラストマ−を５％添加した。なお、無機質充填剤であるシリカフィラーは未添加とした。一方、第２の樹脂組成物７は、熱可塑性エラストマ−樹脂を配合していない第１の樹脂組成物６と同じものを使用した。但し、無機質充填剤であるシリカフィラーについては、６５ｗｔ％添加して熱膨張係数を低下させたものを使用した。
【００７２】
これらを用いて半導体装置の実装を行った。先ず、半導体装置２にＡｒプラズマ処理を行い、プラズマの表面改質効果による半導体装置２と、第１および第２の樹脂組成物との間の濡れ性の向上、およびはんだバンプ３の接続性の向上を図った。次に、配線基板１をステージ上に置き、ディスペンサーにより第１の樹脂組成物６を配線基板１上の半導体装置搭載面の中央部に約３０ｍｇ塗布した。次に、ツールに吸着させた半導体装置２と配線基板１との位置合わせを行ない、半導体装置２を配線基板１上に搭載した。搭載は、１ｇ／バンプの加圧下で５秒間行なった。次に、半導体装置２を搭載した配線基板１を、約１００℃に加熱したホットプレート上に置き、ディスペンサーを用いて第２の樹脂組成物７を半導体装置２の周囲に塗布してフィレット部を形成した。この際、第２の樹脂組成物７が半導体装置２の側面を少なくとも８０％以上覆うように塗布した。次に、半導体装置２を搭載した配線基板１を、ピーク温度２３０℃のリフロー炉に流し電極間のはんだ接続を行った。次に、実装品を１５０℃大気雰囲気中の恒温槽に１２０分間入れ、第１の樹脂組成物６および第２の樹脂組成物７を硬化し、実装を完了した。これをサンプルＡとした。
【００７３】
（サンプルＢ〜Ｄ）
第２の樹脂組成物７を用いた効果を確認するために、第２の樹脂組成物７を使用せずに全て第１の樹脂組成物６を用いてサンプルＢを作製した。さらに、サンプルＢを作製する条件下で、シリカフィラー４０ｗｔ％添加した第１の樹脂組成物６を用いてサンプルＣを作製した。さらに、サンプルＢを作製する条件下で、シリカフィラー５０ｗｔ％添加した第１の樹脂組成物６を用いてサンプルＤを作製した。
【００７４】
（評価）
上記４種類のサンプルの結果について評価した。先ず、はんだ接続性については、サンプルＤでは、用いた樹脂組成物の流動性が悪く且つ隙間充填性も劣っており、はんだの未接続箇所が発生しているのが確認された。一方、サンプルＡ、Ｂ、Ｃについては、用いた樹脂組成物の流動性がよく且つ隙間充填性も十分であり、はんだ接続性が良好であり全ピン接続しているのが確認された。
【００７５】
次に、サンプルＡ、Ｂ、Ｃに対して、−４０℃〜１２５℃の温度サイクル試験を行い接続信頼性を評価した。その結果、第２の樹脂組成物７を使用したサンプルＡは、１０００サイクル以上経過してもフィレット部にクラックが発生することがなく、接続信頼性が確保できていることが確認された。一方、第１の樹脂組成物６のみで製作したサンプルＢは、５００サイクル経過時点でフィレット部にクラックが発生しているのが確認され、クラック発生付近の電極に接続不良が認められた。また、サンプルＣは、７５０サイクル経過時点でフィレット部にクラックが発生しているのが確認され、クラック発生付近の電極に接続不良が認められたが、上記のサンプルＢよりは改善されていた。以上の結果より、本発明の実装方法により接続信頼性が高い実装品が得られることを確認した。
【００７６】
（リワーク性の評価）
サンプルＡの実装構造についてのリワーク性を評価した。半導体装置２と配線基板１との実装構造を２３０℃に加熱されたホットプレート上に載せ、半導体装置２にせん断力を与えて除去した。その結果、配線基板１を破壊することなく、配線基板１の表面で剥離でき、リワーク性が良好であることが確認された。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体装置の実装構造、実装方法およびリワーク方法によれば、第１の樹脂組成物を隙間充填性、フラックス活性およびリワーク性を重視した樹脂特性とし、第２の樹脂組成物をフィレット部のクラック対策を重視した樹脂特性とすることにより、接続信頼性が高く、リワーク可能な実装品を得ることが容易となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の実装構造の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の実装方法の一例を示す工程説明図である。
【図３】本発明の半導体装置の実装方法の他の一例を示す工程説明図である。
【図４】本発明の半導体装置の実装方法のさらに他の一例を示す工程説明図である。
【図５】本発明の半導体装置のリワーク方法の一例を示す工程説明図である。
【図６】従来の半導体装置の実装方法の一例を示す工程説明図である。
【符号の説明】
１配線基板
２半導体装置
３バンプ
４、５電極（電極パッド）
６第１の樹脂組成物
６’ 第１の樹脂
７第２の樹脂組成物
７’ 第２の樹脂
８予備はんだ
９フラックス
１０回転ブラシ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mounting structure of a semiconductor device, a mounting method and a rework method, and more particularly, in mounting a semiconductor device such as a flip chip or a chip size package in which a gap between a semiconductor device and a wiring board is sealed with a resin. The present invention relates to a mounting structure, a mounting method, and a rework method which have high connection reliability and can be reworked.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art With the miniaturization, weight reduction, and enhancement of functions of electric devices, flip-chip mounting has been performed as a mounting method of semiconductor devices such as LSI chips. Flip chip mounting is a method in which a solder bump is formed on a wiring pattern surface of a semiconductor device, and electrodes of the wiring board are joined with a conductive paste or solder.
[0003]
FIG. 6 is a process chart showing a conventional semiconductor device mounting method (for example, see Patent Document 1). This method is a mounting method that has been generally performed in the past. The bumps 13 and 18 are formed on the electrode 14 of the semiconductor device 12 and the electrode of the wiring board 11, and the bump tip of the semiconductor device 12 or on the wiring board 11 is formed. Then, a flux 19 is adhered to the substrate (FIG. 6A). After that, the semiconductor device 12 is positioned and mounted on the wiring board 11 and then reflowed to separate the electrode 14 of the semiconductor device 12 and the electrode 15 of the wiring board 11. After connection (FIG. 6 (b)) and cleaning of the flux, the gap between the semiconductor device 12 and the wiring board 11 is filled with an underfill resin composition by capillary action (FIG. 6 (c)). A fillet portion is formed by applying and curing an underfill resin composition also on the periphery (FIG. 6D), and the semiconductor device is mounted. Note that the fillet portion is a resin molded product formed on the side surface of the semiconductor device 12, around the resin 16 filled in the gap between the semiconductor device 12 and the wiring board 11, and on a portion formed by the surface of the wiring board in the vicinity thereof. (Hereinafter the same in the present application).
[0004]
By the way, in the mounting structure of a semiconductor device, connection reliability and reworkability are required.
[0005]
First, the connection reliability will be described. In order to enhance the connection reliability of the mounting structure of the semiconductor device, it is necessary that the semiconductor device be connected to the wiring board stably for a long time without causing connection breakdown. For this purpose, it is required that the gap between the semiconductor device and the wiring board is sufficiently filled with the underfill resin and fixed, and that cracks and the like due to thermal stress do not occur. However, in recent years, the size of the LSI has been increased in accordance with the demand for higher performance of the LSI, and the thermal stress generated due to the difference in the thermal expansion coefficient between the LSI and the wiring board has become more remarkable due to the influence. Cracks are easily generated in the fillet portion, and a phenomenon that sufficient connection reliability cannot be obtained due to the cracks has become apparent.
[0006]
Such cracks can be solved by, for example, adding a large amount of filler to the underfill resin to reduce the coefficient of thermal expansion, but as a result, the viscosity of the underfill resin composition is reduced. As a result, the gap between the semiconductor device and the wiring board cannot be sufficiently filled with the underfill resin composition. Further, even if sufficient filling is attempted, for example, when a void is generated in a gap between the semiconductor device and the wiring board, stress may be concentrated on a bump near the void and connection failure may occur. Further, in that case, the electrode metal may be plastically deformed by thermal stress generated at the time of operation of the device, and in some cases, adjacent electrodes may be connected via a void to cause a short circuit.
[0007]
As described above, in order to improve the connection reliability of the mounting structure of the semiconductor device, there is a difficult problem that the gap filling property of the underfill resin composition and the reliability that does not generate cracks are compatible. These problems become more prominent as the size and pitch of LSIs increase, since the filling distance of the underfill resin composition becomes longer and the gap between the LSI and the substrate becomes narrower. Is expected.
[0008]
On the other hand, in such a mounting structure of a semiconductor device, it is also an important requirement that the structure be such that the semiconductor device can be removed from the wiring board. The necessity of reworking the semiconductor device is because the failure analysis of the semiconductor device or the wiring board found after the mounting becomes possible, and the semiconductor device or the wiring board determined to be good after the rework can be reused. .
[0009]
Therefore, in mounting the semiconductor device, not only the connection reliability of the mounting structure described above but also the reworkability is required, and it is extremely difficult to satisfy both requirements.
[0010]
Further, as a conventional semiconductor device mounting method, in order to improve the connection reliability between the semiconductor device and the wiring board, the gap between the semiconductor device and the wiring board is mainly composed of a liquid epoxy resin and an inorganic filler. There is a mounting method of sealing with a first resin having a relatively large coefficient of thermal expansion and forming a fillet portion with a second resin having a small coefficient of thermal expansion mainly composed of a liquid epoxy resin and an inorganic filler. The reliability of the fillet portion is improved by suppressing the occurrence of cracks (see, for example, Patent Document 2).
[0011]
Further, as a device for improving reworkability, a first resin that can be dissolved with a solvent is provided so as to leave a space between the semiconductor device and the wiring board, and a second resin that can be dissolved with a solvent different from the solvent is provided. A mounting method for forming a fillet portion with a resin has been proposed (for example, Patent Document 1).
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2000-22051 (paragraphs 0002 to 0003, claims)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application No. 2000-299414 (Claims)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional methods described in the above-mentioned patent documents cannot satisfy the requirements for mounting the semiconductor device.
[0014]
That is, in the mounting means of the semiconductor device described in Patent Document 2, since the fillet portion is formed of the second resin having a low coefficient of thermal expansion, cracks in the fillet portion due to thermal stress can be suppressed. Since the first resin filled between the wiring boards contains a large amount of an inorganic filler, the problem of voids when the first resin is filled in the gap has not been solved yet.
[0015]
Further, the reworking means of the semiconductor device described in Patent Document 1 is to dissolve and repair the first resin and the second resin with two kinds of solvents, respectively, and to remove the solvent between the semiconductor device and the wiring board. A gap for facilitating the penetration is formed. Therefore, although the mounting structure of the semiconductor device having such a gap is good in terms of reworkability, since the resin is not sufficiently filled between the semiconductor device and the wiring board, the connection reliability between the semiconductor device and the wiring board is low. Is still insufficient.
[0016]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a semiconductor device such as a flip chip or a chip size package in which a gap between a semiconductor device and a wiring board is sealed with a resin. It is an object of the present invention to provide a mounting structure, a mounting method, and a rework method, which are high in rework.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
A method for mounting a semiconductor device for solving the above-mentioned problem is a method for mounting a semiconductor device in which an electrode of a semiconductor device is electrically connected to an electrode of a wiring substrate, and a gap between the semiconductor device and the wiring substrate is sealed with a resin. In the structure, the gap is filled with a first resin which is a cured product of a resin composition containing a thermosetting resin as a main component and containing 0 to 40% by weight of an inorganic filler, and a periphery of the semiconductor device is provided. The fillet portion is formed of a second resin which is a cured product of a resin composition containing a thermosetting resin and an inorganic filler as main components.
[0018]
According to the present invention, since the gap between the semiconductor device and the wiring board is filled with the first resin having a small content of the inorganic filler and excellent in gap filling property, the first resin is filled in every corner of the gap. The generation of voids that are filled and lower connection reliability can be extremely suppressed. In addition, since the fillet formed around the semiconductor device is formed of the second resin containing a thermosetting resin and an inorganic filler as main components, thermal stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor device and the wiring board is obtained. , The generation of cracks can be suppressed. Therefore, according to the mounting structure of the semiconductor device of the present invention, it is possible to provide a mounting structure having excellent connection reliability.
[0019]
In the mounting structure of the semiconductor device of the present invention, the first resin is a cured product of a resin composition containing a thermosetting resin or a low-molecular thermosetting resin having a small mechanical strength at a high temperature, or And a cured product of a resin composition containing a thermoplastic resin.
[0020]
According to the present invention, since the gap is filled with the first resin, the mechanical strength under a high temperature condition can be reduced, and as a result, reworkability can be improved.
[0021]
In the semiconductor device mounting structure of the present invention, the first resin is a cured product of a resin composition having a solder oxide film removing action.
[0022]
According to the present invention, since the first resin has a function of removing a solder oxide film, it is possible to connect the electrode of the semiconductor device and the electrode of the wiring board even when no flux is used.
[0023]
A first mounting method of a semiconductor device for solving the above-mentioned problem is a semiconductor device in which an electrode of the semiconductor device is electrically connected to an electrode of a wiring board, and a gap between the semiconductor device and the wiring board is sealed with a resin. In a method for mounting a device, a semiconductor device is positioned and mounted on a wiring board, and an electrode between the semiconductor device and the wiring board is electrically connected. A step of filling a first resin composition containing a resin as a main component and containing 0 to 40% by weight of an inorganic filler; and, around the semiconductor device, a thermosetting resin and an inorganic filler as a main component. Forming a fillet portion by applying the second resin composition.
[0024]
According to the present invention, since the semiconductor device is mounted using the first resin composition having excellent gap filling properties and the second resin composition having high thermal stress, the connection reliability of the semiconductor device can be improved. it can.
[0025]
A second mounting method of a semiconductor device for solving the above-mentioned problem is a semiconductor device in which an electrode of the semiconductor device is electrically connected to an electrode of a wiring substrate, and a gap between the semiconductor device and the wiring substrate is sealed with a resin. A method of mounting a first resin composition having a thermosetting resin as a main component and containing 0 to 40% by weight of an inorganic filler on a wiring board, wherein a semiconductor device is positioned on the wiring board; Mounting together and electrically connecting the electrodes between the semiconductor device and the wiring board; and forming a second resin composition mainly composed of a thermosetting resin and an inorganic filler around the semiconductor device. Applying an object to form a fillet portion.
[0026]
According to the present invention, since the semiconductor device is mounted using the first resin composition having excellent gap filling properties and the second resin composition having high thermal stress, the connection reliability of the semiconductor device can be improved. In addition, by setting the temperature environment to a predetermined temperature, it is possible to simultaneously cure the first resin composition and electrically connect the electrodes between the semiconductor device and the wiring substrate.
[0027]
In the method for mounting a semiconductor device according to the present invention, before the electrodes between the semiconductor device and the wiring substrate are electrically connected, a fillet portion is formed by applying the second resin composition around the semiconductor device. And
[0028]
According to the present invention, by setting the predetermined temperature environment, the curing of the first resin composition, the curing of the second resin composition, and the electrical connection of the electrode between the semiconductor device and the wiring board are performed. Can be done simultaneously.
[0029]
In a semiconductor device rework method for solving the above-mentioned problem, an electrode of the semiconductor device is electrically connected to an electrode of a wiring substrate, and a gap between the semiconductor device and the wiring substrate has a thermosetting resin as a main component and is 0 to 10. The semiconductor device is filled with a first resin which is a cured product of a resin composition containing 40% by weight of an inorganic filler, and the periphery of the semiconductor device is cured by a resin composition containing a thermosetting resin and an inorganic filler as main components. A method of removing a semiconductor device from a mounting structure in which a fillet portion is formed of a second resin as a product, the method including a step of heating at least one of the semiconductor device and a wiring board; The method includes a step of peeling off, a step of shaving off the second resin remaining on the wiring board, and a step of cleaning a semiconductor device mounting surface of the wiring board.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a mounting structure, a mounting method, and a rework method of the semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
(Semiconductor device mounting structure)
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a mounting structure of a semiconductor device of the present invention. The mounting structure of the semiconductor device of the present invention is such that the electrode 4 of the semiconductor device 2 and the electrode 5 of the wiring board 1 are electrically connected, and the gap between the semiconductor device 2 and the wiring board 1 is sealed with resin. is there. The mounting structure of the present invention is characterized in that (1) the first resin 6 is a cured product of a resin composition containing the thermosetting resin as a main component and containing 0 to 40% by weight of an inorganic filler. And (2) a second resin 7 ′ which is a cured product of a resin composition containing a thermosetting resin and an inorganic filler as main components around the semiconductor device. It is characterized in that a fillet portion is formed.
[0032]
The electrode 4 of the semiconductor device 2 and the electrode 5 of the wiring board 1 are joined via the bump 3. This joining can be performed by melting and joining the bump 3 formed on one electrode and the preliminary solder 8 formed on the other electrode. The preliminary solder 8 includes, for example, Sn / Pb eutectic solder, Sn / Pb (excluding eutectic), Sn / Ag, Sn / Cu, Sn / Sb, Sn / Zn, Sn / Bi, and these materials. Examples thereof include a low melting point metal material to which a specific additive element is further added. Further, the bump 3 may be made of the same material as the above-mentioned preliminary solder 8 or a different material, or may be a solder having a different melting point. A frequently used material includes Pb-rich 95% Sn / 5% Pb and the like, and examples of different materials include an Au bump and a Cu bump, but are not necessarily limited thereto. Examples of the electrode 4 of the semiconductor device 2 and the electrode 5 of the wiring board 1 include a general Cu pad and the like. Can also be joined.
[0033]
The first resin 6 ′ is a cured product filled in a gap between the semiconductor device and the wiring board. As described above, the first resin composition 6 for forming the first resin 6 ′ contains a thermosetting resin as a main component and 0 to 40% by weight (same as mass%) of an inorganic filler. What contains an agent is used. The first resin composition 6 is extremely excellent in gap filling properties, can be filled to every corner of the gap, and can be filled without generating voids, so that the connection reliability is excellent. It is possible to contribute to the realization of a mounted structure.
[0034]
Examples of the thermosetting resin which is the base material of the first resin 6 ′ include an epoxy resin, a polyester resin (unsaturated polyester, a combination of an unsaturated polyester and a compound having an active hydrogen group), an acrylate resin ((meth) acrylic acid). Silicone acrylate such as roxypropyl polysiloxane and epoxy acrylate). In addition, an adhesive that cures at room temperature, such as α-cyanoacrylate, can also be used as the first resin composition 6.
[0035]
The first resin composition 6 for forming the first resin 6 ′ includes an accelerator for reacting with the above-mentioned thermosetting resin at the time of thermosetting to accelerate the curing, and an accelerator for curing by heating. It is preferable that a curing agent such as a radical initiator, an anionic initiator, or a cationic initiator that generates a radical or the like is contained alone or in combination of two or more.
[0036]
Further, an agent imparting a solder oxide film removing action can be added to the first resin composition 6. To remove the solder oxide film, it is necessary to add unsaturated acids such as (meth) acrylic acid and maleic acid, organic diacids such as oxalic acid and malonic acid, organic acids such as citric acid, and to the side chains of hydrocarbons. , A halogen group, a hydroxyl group, a nitrile group, a benzyl group, a carboxyl group and the like. Unsaturated alcohols such as (meth) allyl alcohol, trimellitic acid, tetramellitic acid and generally known chelating agents can also be used. Such agents having a flux action (solder oxide film removing action) can be used in combination of two or more. Note that the agent having a flux action may include a known gelling agent.
[0037]
The first resin composition 6 containing the agent having a function of removing a solder oxide film becomes an active resin composition having a function of removing a solder oxide film, so that it is not necessary to use a flux when connecting electrodes via bumps. There is an advantage.
[0038]
The reason that the lower limit of the content of the inorganic filler is set to 0% by weight indicates that the first resin 6 ′ may not include the inorganic filler, and the upper limit of the content may be 40%. The reason for the weight percentage is that if it exceeds this, the gap filling property may be reduced. As the inorganic filler, a silica filler or the like can be preferably used, but other inorganic fillers may be used and are not particularly limited.
[0039]
The first resin composition 6 for forming the first resin 6 'is a resin composition mainly composed of a thermosetting resin or a low-molecular thermosetting resin having a small mechanical strength at a high temperature. It is preferable that the resin composition contains a thermoplastic resin. If the first resin 6 ′ is formed from the resin composition obtained in this manner, in the rework operation of the semiconductor device 2 after being mounted, the first resin 6 ′ filled in the gap when heated to a high temperature of, for example, about 200 ° C. Since the mechanical strength of the resin 6 ′ is reduced, the semiconductor device 2 can be easily removed from the wiring board 1.
[0040]
Specifically, during the rework operation heated to a high temperature, the mechanical strength of the first resin 6 ′ is relatively greater than the mechanical strength of the solder resist (not shown) formed on the surface of the wiring board 1. It is preferably weakened. For example, at a solder melting temperature (for example, about 200 ° C. in the case of Sn / Pb eutectic solder), at least the surface of the wiring board 1 has mechanical strength such as adhesive strength and tensile strength of the first resin 6 ′. What is necessary is just to make it lower than the mechanical strength of a solder resist. The first resin composition 6 for forming the first resin 6 ′ having such excellent rework characteristics has a tensile strength of 70 g / mm of the first resin 6 ′ obtained under a temperature condition of 180 ° C. or higher. ² Each component is adjusted to an arbitrary ratio as specified below. Examples of resins effective for providing such rework characteristics include thermoplastic elastomers and acrylic resins, and various resins, curing agents, accelerators, initiators, and the like so as to satisfy the above mechanical strength conditions. Arbitrarily selected.
[0041]
The second resin 7 'is a cured product that forms a fillet around the semiconductor device. The fillet portion is formed on the side surface of the semiconductor device 2, around the first resin 6 ′ filled in the gap between the semiconductor device 2 and the wiring board 1, and at a portion formed by the surface of the wiring board 1 in the vicinity thereof. Resin molded product. As described above, as the second resin composition 7 for forming the second resin 7 ', a resin composition containing a thermosetting resin and an inorganic filler as main components is used.
[0042]
As the thermosetting resin serving as the base material of the second resin composition 7, the same one as the base material of the first resin composition 6 described above can be preferably used. For example, epoxy resin, polyester Resins (unsaturated polyesters, combinations of unsaturated polyesters and compounds having an active hydrogen group, etc.), acrylate resins (including silicone acrylates such as (meth) acryloxypropylpolysiloxane and epoxy acrylates) and the like can be mentioned. An adhesive that cures at room temperature, such as α-cyanoacrylate, can also be used as the second resin composition 7.
[0043]
The second resin composition 7 for forming the second resin 7 ′ includes an accelerator for reacting with the above-mentioned thermosetting resin at the time of thermosetting to accelerate the curing, and an accelerator for curing by heating. It is preferable that a curing agent such as a radical initiator, an anionic initiator, or a cationic initiator that generates a radical or the like is contained alone or in combination of two or more.
[0044]
The content of the inorganic filler in the second resin composition 7 is determined by the coefficient of thermal expansion of the cured second resin 7 ′, more specifically, the thermal expansion of the second resin 7 ′ below the glass transition temperature. The content is adjusted so that the coefficient becomes 30 ppm / ° C. or less. The second resin 7 ′ having a thermal expansion coefficient in this range does not cause cracks due to thermal stress generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor device 2 and the wiring board 1, so that the reliability is significantly improved. Can be improved. The coefficient of thermal expansion varies depending on the type of the thermosetting resin used as the base material, so that it is difficult to clearly define the content of the inorganic filler. However, it is preferable that the content be about 60 to 70% by weight. In this case, for example, when the content of the inorganic filler is smaller than a prescribed value, the thermal expansion coefficient increases, so that cracks are generated in the fillet portion by thermal stress generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor device 2 and the wiring board 1. May occur. On the other hand, when the content of the inorganic filler is larger than the specified value, the resin viscosity increases, a smooth fillet is not formed, and stress concentration tends to be partially caused, which is not preferable. As the inorganic filler, a silica filler or the like can be preferably used, but other inorganic fillers may be used and are not particularly limited.
[0045]
Further, as a measure against cracks in the fillet portion, it is preferable that the second resin 7 'contains a low-stress agent. For example, since the second resin has a low elastic modulus by containing a low-elastic rubber component or the like, cracks and the like hardly occur even when thermal stress is applied. The low-stress agent such as the rubber component mentioned here is added at an arbitrary ratio in consideration of its effect.
[0046]
The second resin composition 7 is applied around the semiconductor device 2 and then cured to form a fillet portion. It is desirable that the applied amount at this time covers at least 80% or more of the side surface of the semiconductor device 2. The reason is that if the fillet portion is small, stress concentration is likely to occur, and the reliability is reduced.
[0047]
As described above, in the mounting structure of the semiconductor device of the present invention, since the gap is filled with the first resin excellent in gap filling property, the first resin is filled in every corner of the gap, and the connection reliability is improved. The generation of voids that degrade the properties is extremely suppressed. Further, since the fillet portion is formed of the second resin that suppresses the occurrence of cracks, the occurrence of cracks can be suppressed even when thermal stress is applied, and the connection reliability can be further improved.
[0048]
(Semiconductor device mounting method)
FIG. 2 is a process explanatory view showing an example of a method for mounting a semiconductor device according to the present invention. As shown in FIG. 2A, the mounting method of the semiconductor device is as follows. First, as shown in FIG. 2A, a wiring board 1 on which an auxiliary solder 8 is provided on an electrode (also called an electrode pad) 5 and a solder bump 3 on the electrode pad 4 Is prepared. As another mode of the wiring board 1 prepared here, the bump 3 may be directly mounted on the electrode pad 5 of the wiring board 1 without using the preliminary solder 8. The flux 9 can be applied to the prepared wiring board 1. A method of applying the flux 9 includes a screen printing method, but is not limited to this method. Further, instead of applying the flux 9 to the wiring board 1, the flux 9 may be applied to the semiconductor device 2. For example, a method of transferring the flux 9 to the tip of the bump 3 can be used. Further, the wettability between the first resin composition 6 and the second resin composition 7 and the surface of the semiconductor device 2 and the surface of the wiring board 1 that comes into contact with the resin composition is improved, and For the purpose of improving the connectivity (adhesion) with the resin 6 ′ and the second resin, and improving the connectivity of the solder bumps 8, the surface of the semiconductor device 2 and the wiring board that come into contact with those resins Surface 1 may be surface-modified by surface treatment such as plasma at a stage before mounting.
[0049]
Next, as shown in FIG. 2B, the semiconductor device 2 is aligned and mounted on the wiring board 1. Normally, the wiring board 1 and the semiconductor device 2 may be mounted while applying a predetermined load, and further mounted while heating. When mounting while heating to a predetermined temperature, as shown in FIG. 2C, electrical connection between the semiconductor device 2 and the wiring board 1 by soldering can be performed simultaneously with the mounting step. The temperature applied at this time is a temperature at which the solder bumps 3 and the preliminary solder 8 can be melted and connected by soldering. When the solder connection is not performed simultaneously with the mounting step, the solder connection may be performed by passing the wiring board 1 on which the semiconductor device 2 is mounted through a reflow furnace heated to a predetermined temperature.
[0050]
Next, after cleaning the residue of the flux 9, as shown in FIG. 2D, the first resin composition 6 is applied to a gap between the wiring substrate 1 and the semiconductor device 2 by a dispenser or the like, and a capillary phenomenon is used. And fill. Since the first resin composition 6 used in the present invention is excellent in gap filling properties, the first resin composition 6 has an excellent effect that the resin composition spreads to every corner of the gap and defects such as voids are hardly generated.
[0051]
Next, as shown in FIG. 2E, a second resin composition 7 is applied around the semiconductor device 2 with a dispenser or the like to form a fillet portion. At this time, it is desirable that the application amount of the second resin composition 7 covers 80% or more of the side surface of the semiconductor device 2. The reason is that, when the fillet portion is small and less than 80% of the side surface of the semiconductor device, stress concentration is likely to occur and reliability is reduced. Thus, when applying the second resin composition 7, the first resin composition 6 may be in a state after being cured or in an uncured state, and is not particularly limited. . When the first resin composition 6 is cured before the second resin composition 7 is applied, the first resin composition 6 is put into a constant temperature layer or the like set at a predetermined temperature for a predetermined time, and then the first resin composition 6 is cured. The first resin 6 ', which is a cured product of the above, can be formed.
[0052]
Finally, the resin is poured into a constant temperature layer or the like set at a predetermined temperature for a predetermined time, and a fillet portion is formed of the second resin 7 ′ which is a cured product of the second resin composition 7. When the first resin composition 6 is not cured, the first resin composition 6 can be cured at the same time in the step of curing the second resin composition 7.
[0053]
FIG. 3 is a process explanatory view showing another example of the semiconductor device mounting method of the present invention. This method of mounting a semiconductor device is an embodiment in which an active resin composition containing an agent having a function of removing a solder oxide film is used as the first resin composition 6.
[0054]
First, as shown in FIG. 3A, a wiring board 1 having a preliminary solder 8 provided on an electrode pad 5 and a semiconductor device 2 having a solder bump 3 provided on the electrode pad 5 are prepared. Here, similarly to the embodiment shown in FIG. 2, another embodiment of the wiring board 1 to be prepared is one in which the bumps 3 are directly mounted on the electrode pads 5 of the wiring board 1 without using the preliminary solder 8. You may. The surface modification of the surfaces of the semiconductor device 2 and the wiring substrate 1 by plasma treatment or the like can be performed in the same manner as in the case described in the embodiment shown in FIG.
[0055]
Next, as shown in FIG. 3B, an active resin composition as the first resin composition 6 is applied to a mounting area of the semiconductor device 2 on the wiring substrate 1. The active resin composition is, for example, a composition obtained by adding an agent having a flux effect to a thermosetting resin serving as a base material, and having a solder oxide film removing action of removing an oxide film on a solder and a surface to be soldered. It is. In this embodiment, since this active resin composition is used as the first resin composition 6, even when the flux 9 as shown in FIG. Oxidation in the state can be prevented, and the solder and the oxide film on the connection surface to be soldered can be removed to perform highly reliable solder connection. The agent having an action of removing the solder oxide film in the active resin composition to be used is bonded to the base resin after curing and becomes chemically stable, so that it has a sufficient electrical insulating property. The other components contained in the first resin composition 6 are as described above.
[0056]
As a method of applying the active resin composition on the wiring substrate 1, a method of applying one point of the active resin composition to the central portion of the wiring substrate 1 is generally used. However, when the semiconductor device 2 is large, for example, A method of applying so as to draw “x” on the diagonal line of the mounting position, a method of applying the solution at several points, and the like are preferably applied.
[0057]
Next, as shown in FIG. 3C, the semiconductor device 2 sucked by a tool (not shown) is positioned on the wiring board 1, and then mounted while applying a predetermined load. At this time, the semiconductor device 1 may be heated by a heater built in the tool, or the wiring board 1 may be heated by a heater built in a stage (not shown) on which the wiring board 1 is mounted. By such heating, the active resin composition can be spread to every corner of the gap.
[0058]
Next, as shown in FIG. 3D, a second resin composition 7 is applied around the semiconductor device 2 with a dispenser or the like to form a fillet portion.
[0059]
Next, as shown in FIG. 3 (e), solder connection is performed in a reflow furnace heated to a predetermined temperature, and finally, the solder connection is performed for a predetermined time in a constant temperature layer or the like set to a predetermined temperature, and the first is performed. Are cured to obtain a first resin 6 ′ and a second resin 7 ′, which are cured products of the resin composition 6 and the second resin composition 7, respectively. Here, the curing for forming the first resin 6 ′ and the second resin 7 ′ may be performed together or separately, for example, before the second resin composition 7 is applied. One resin 6 'may be already cured. Alternatively, the first resin 6 ′ and the second resin 7 ′ may be cured while performing solder connection in a reflow furnace.
[0060]
FIG. 4 is a process explanatory view showing still another example of the semiconductor device mounting method of the present invention. This is an embodiment in which an active resin composition is used as the first resin composition 6, as in FIG. 3, but in a case where solder connection is already performed before applying the second resin composition 7. Shows how to implement. For example, as shown in FIG. 4C, when the semiconductor device 2 is mounted on the wiring board 1, the semiconductor device 2 is mounted while being heated to a predetermined temperature so as to be connected by soldering or the semiconductor device 2 is mounted. Thereafter, solder connection is performed in a reflow furnace, and thereafter, the second resin composition 7 can be applied and cured.
[0061]
As described above, according to the semiconductor device mounting method of the present invention, the semiconductor device is mounted using the first resin composition having excellent gap filling properties and the second resin composition having high thermal stress. The connection reliability of the semiconductor device can be improved. Further, by setting the temperature environment to a predetermined value, it becomes possible to simultaneously cure the first resin composition and electrically connect the electrodes between the semiconductor device and the wiring board.
[0062]
(Semiconductor device rework method)
FIG. 5 is a process explanatory view showing an example of the semiconductor device rework method of the present invention. In this method of reworking the semiconductor device, first, the semiconductor device 2 is clamped by a jig or the like (not shown), and at least one of the semiconductor device 2 and the wiring board 1 is fixed to the bump 3 or the preliminary solder 8 by a hot plate or a hot jet. Heat until melted. At this time, for example, when the preliminary solder 8 and the solder bumps 3 are formed of materials having different melting points, they can be peeled off by applying a temperature at which only one of them melts. Usually, since the preliminary solder 8 is formed of a low melting point eutectic solder, the semiconductor device having the solder bump 3 can be easily reused by heating at a temperature at which the eutectic solder melts and the solder bump 3 does not melt. It becomes.
[0063]
Then, a tensile force, a rotational force, a lifting force, or a composite force thereof is applied to the semiconductor device 2, and the semiconductor device 2 is peeled off from the wiring board 1 as shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the wiring board 1 after being peeled off has a form in which the semiconductor device 2 has been removed and the second resin 7 'serving as a fillet portion remains.
[0064]
In the present invention, the mechanical strength of the first resin 6 filled in the gap may be reduced when the semiconductor device 2 is heated to a high temperature of about 200 ° C., for example. It can be easily removed from. Specifically, during the rework operation heated to a high temperature, the mechanical strength of the first resin 6 ′ is relatively greater than the mechanical strength of the solder resist (not shown) formed on the surface of the wiring board 1. For example, at a solder melting temperature (for example, about 200 ° C. in the case of Sn / Pb eutectic solder), the first resin 6 ′ has at least a mechanical strength such as an adhesive strength and a tensile strength which is smaller than that of the wiring. What is necessary is just to make it lower than the mechanical strength of the solder resist formed on the surface of the substrate 1. By forming such a first resin 6 ', the rework operation can be performed extremely efficiently.
[0065]
Next, the second resin 7 ', which is a fillet portion left on the wiring board 1, is scraped off (see FIG. 5C). As the method, a grinder or the like may be used, but it is preferable to use a dedicated cutting jig. For example, if a machine tool such as a small milling machine is used, it is possible to accurately cut to a thickness of 50 μm or less.
[0066]
Next, the preliminary solder 8 and the thin film of the first resin 6 ′ remaining on the semiconductor device mounting surface on the wiring board 1 are removed. As a removing means, after the surface is flattened with a bamboo spatula or the like, the residue is removed by a rotating brush 10 having a hardness that does not damage the substrate surface. As a material of the rotating brush 10, goat wool or the like may be used. The thin film of the first resin 6 'is swollen using a solvent such as dimethylformamide, and can be removed with a reduced strength by rubbing with a cotton swab or the like or by heating. Thus, cleaning is performed to the form shown in FIG. 5C, and re-soldering as shown in FIG. 5D is enabled. For the re-soldering, a printing method or a transfer method can be used.
[0067]
After the re-soldering, the semiconductor device mounting method of the present invention shown in FIGS. 2 to 4 can be applied again to re-mount the semiconductor device.
[0068]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0069]
(Sample A)
In the case where an active resin composition containing an agent having a function of removing a solder oxide film is used as the first resin composition 6 for forming the first resin 6 ′, a mounting structure, a mounting method, and a method of a semiconductor device are provided. An experiment on the rework method was performed.
[0070]
As the semiconductor device 2, a device having a size of 15 mm × 15 mm and a full grid area arrangement in which the solder bumps 3 are arranged on the entire surface of the semiconductor device at a pitch of 0.24 mm was used. The material of the solder bump 3 is Pb95% / Sn5%. As the wiring board 1, an electrode pad 5 corresponding to the semiconductor device 2 was used, and a preliminary solder 8 having a height of about 30 μm was formed on the electrode pad 5. The material of the preliminary solder 8 is eutectic solder. The semiconductor device 2 and the wiring board 1 after mounting have a wiring structure in which electrical connection can be confirmed.
[0071]
The first resin composition 6 has a bisphenol F type liquid epoxy resin as a main component and 55% by weight of the whole composition, a bisphenol A type liquid epoxy resin of 5% by weight of the whole composition, and a phenol-based cured resin. It is a thermosetting resin whose agent is 30% by weight of the whole composition. This resin composition is an active resin composition, and the phenol-based curing agent plays a role of removing the solder oxide film. Further, the adhesive strength with the substrate when the temperature was increased to 180 ° C. was 70 g / mm. ² 5% of a thermoplastic elastomer was added to: The silica filler as an inorganic filler was not added. On the other hand, the second resin composition 7 used was the same as the first resin composition 6 containing no thermoplastic elastomer resin. However, as for the silica filler which is an inorganic filler, a filler whose thermal expansion coefficient was reduced by adding 65 wt% was used.
[0072]
Using these, a semiconductor device was mounted. First, an Ar plasma treatment is performed on the semiconductor device 2 to improve the wettability between the semiconductor device 2 and the first and second resin compositions due to the plasma surface modification effect, and to improve the connectivity of the solder bumps 3. Improved. Next, the wiring substrate 1 was placed on a stage, and about 30 mg of the first resin composition 6 was applied to the center of the semiconductor device mounting surface on the wiring substrate 1 by a dispenser. Next, the semiconductor device 2 adsorbed by the tool was aligned with the wiring substrate 1, and the semiconductor device 2 was mounted on the wiring substrate 1. Mounting was performed under a pressure of 1 g / bump for 5 seconds. Next, the wiring board 1 on which the semiconductor device 2 is mounted is placed on a hot plate heated to about 100 ° C., and the second resin composition 7 is applied around the semiconductor device 2 using a dispenser to form a fillet portion. Formed. At this time, the second resin composition 7 was applied so as to cover at least 80% or more of the side surface of the semiconductor device 2. Next, the wiring board 1 on which the semiconductor device 2 was mounted was passed through a reflow furnace having a peak temperature of 230 ° C. to perform solder connection between the electrodes. Next, the mounted product was placed in a thermostat at 150 ° C. in an air atmosphere for 120 minutes, and the first resin composition 6 and the second resin composition 7 were cured to complete the mounting. This was designated as Sample A.
[0073]
(Samples B to D)
In order to confirm the effect of using the second resin composition 7, a sample B was prepared using the first resin composition 6 without using the second resin composition 7. Further, under the conditions for preparing Sample B, Sample C was prepared using the first resin composition 6 to which 40 wt% of silica filler was added. Further, under the conditions for preparing Sample B, Sample D was prepared using the first resin composition 6 to which 50 wt% of silica filler was added.
[0074]
(Evaluation)
The results of the above four types of samples were evaluated. First, with respect to the solder connectivity, it was confirmed that in the sample D, the flowability of the resin composition used was poor and the gap filling property was inferior, and unconnected portions of the solder were generated. On the other hand, for Samples A, B and C, it was confirmed that the resin composition used had good fluidity and sufficient gap filling properties, good solder connectivity, and all pin connections.
[0075]
Next, the sample A, B, and C were subjected to a temperature cycle test at −40 ° C. to 125 ° C. to evaluate connection reliability. As a result, it was confirmed that Sample A using the second resin composition 7 did not crack at the fillet portion even after 1000 cycles or more, and connection reliability was secured. On the other hand, in sample B manufactured using only the first resin composition 6, it was confirmed that cracks occurred in the fillet portion after 500 cycles, and connection failure was observed in the electrode near the crack occurrence. In sample C, it was confirmed that cracks occurred in the fillet portion after 750 cycles, and poor connection was observed at the electrode near the crack occurrence. However, it was improved compared to sample B described above. From the above results, it was confirmed that a mounting product with high connection reliability can be obtained by the mounting method of the present invention.
[0076]
(Evaluation of reworkability)
The reworkability of the mounting structure of Sample A was evaluated. The mounting structure of the semiconductor device 2 and the wiring board 1 was placed on a hot plate heated to 230 ° C., and the semiconductor device 2 was removed by applying a shearing force. As a result, it was confirmed that the wiring board 1 could be peeled off without destroying the wiring board 1 and the reworkability was good.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the mounting structure, the mounting method, and the reworking method of the semiconductor device of the present invention, the first resin composition is made to have the resin property with emphasis on the gap filling property, the flux activity and the reworking property, and By setting the resin composition to have a resin property that emphasizes measures against cracks in the fillet portion, it is easy to obtain a reworkable product having high connection reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a mounting structure of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a process explanatory view showing an example of a method for mounting a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 3 is a process explanatory view showing another example of the semiconductor device mounting method of the present invention.
FIG. 4 is a process explanatory view showing still another example of the semiconductor device mounting method of the present invention.
FIG. 5 is a process explanatory view showing an example of the semiconductor device rework method of the present invention.
FIG. 6 is a process explanatory view showing an example of a conventional semiconductor device mounting method.
[Explanation of symbols]
1 Wiring board
2 Semiconductor device
3 Bump
4, 5 electrodes (electrode pads)
6 First resin composition
6 'first resin
7 Second resin composition
7 'second resin
8 Pre-soldering
9 Flux
10 Rotating brush

Claims

In a semiconductor device mounting structure in which an electrode of a semiconductor device and an electrode of a wiring substrate are electrically connected, and a gap between the semiconductor device and the wiring substrate is sealed with a resin,
The gap is filled with a first resin which is a cured product of a resin composition containing a thermosetting resin as a main component and containing 0 to 40% by weight of an inorganic filler,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a fillet portion is formed around the semiconductor device with a second resin that is a cured product of a resin composition containing a thermosetting resin and an inorganic filler as main components. Construction.

The first resin is a cured product of a resin composition mainly composed of a thermosetting resin or a low-molecular thermosetting resin having low mechanical strength at a high temperature, or a resin composition containing a thermoplastic resin. The mounting structure of a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a cured product.

The mounting structure of a semiconductor device according to claim 1, wherein the first resin is a cured product of a resin composition having a function of removing a solder oxide film.

An electrode of the semiconductor device and an electrode of the wiring board are electrically connected, and a gap between the semiconductor device and the wiring board is sealed with a resin.
Positioning the semiconductor device on the wiring board and mounting the same, and electrically connecting the electrode between the semiconductor device and the wiring board;
Filling a gap between the semiconductor device and the wiring board with a first resin composition containing a thermosetting resin as a main component and containing 0 to 40% by weight of an inorganic filler; and
Applying a second resin composition mainly composed of a thermosetting resin and an inorganic filler to the periphery of the semiconductor device to form a fillet portion.

An electrode of the semiconductor device and an electrode of the wiring board are electrically connected, and a gap between the semiconductor device and the wiring board is sealed with a resin.
A step of applying a first resin composition containing a thermosetting resin as a main component and 0 to 40% by weight of an inorganic filler on a wiring board;
A step of mounting a semiconductor device on the wiring substrate in an aligned manner, and electrically connecting electrodes between the semiconductor device and the wiring board; and
Applying a second resin composition mainly composed of a thermosetting resin and an inorganic filler to the periphery of the semiconductor device to form a fillet portion.

6. The semiconductor device according to claim 5, wherein before the electrodes between the semiconductor device and the wiring board are electrically connected, a fillet portion is formed by applying the second resin composition around the semiconductor device. How to implement.

The electrode of the semiconductor device is electrically connected to the electrode of the wiring substrate, and the gap between the semiconductor device and the wiring substrate is formed of a resin composition containing a thermosetting resin as a main component and containing 0 to 40% by weight of an inorganic filler. A fillet portion is formed of a first resin that is a cured product, and the periphery of the semiconductor device is formed of a second resin that is a cured product of a resin composition containing a thermosetting resin and an inorganic filler as main components. A method for removing a semiconductor device from a mounting structure comprising:
Heating at least one of the semiconductor device and the wiring board,
Removing the semiconductor device from the wiring board
Removing the second resin remaining on the wiring board, and
Cleaning the semiconductor device mounting surface of the wiring substrate.