JP2006032625A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置及びその製造方法に係り、特に半導体素子と絶縁基板とを固定するために接着剤を用いる半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device using an adhesive to fix a semiconductor element and an insulating substrate and a manufacturing method thereof.
近年、電子情報機器の小型化及び高性能化に伴い、電子情報機器に搭載する半導体装置をより小型化、薄型化するための技術開発が要求されている。この要求に対処すべく、半導体装置のパッケージ構造の小型化、薄型化に向け急速に複雑化する一方で、その信頼性を維持していくことが重要になっている。 2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and high performance of electronic information equipment, there has been a demand for technological development for further downsizing and thinning semiconductor devices mounted on the electronic information equipment. In order to cope with this requirement, it is important to maintain the reliability of the package structure of the semiconductor device while rapidly complicating it toward a reduction in size and thickness.
樹脂封止型の半導体装置は、通常、半導体素子と絶縁基板とを固定するために接着剤を用いている。樹脂封止型半導体装置は、簡易な構造で小型化/軽量化を比較的容易に実現でき、組立コストも安いことから多くの半導体パッケージに採用されている。例えば、特許文献1に、樹脂封止型の半導体装置の一例が示されている。 A resin-encapsulated semiconductor device usually uses an adhesive to fix the semiconductor element and the insulating substrate. Resin-encapsulated semiconductor devices are employed in many semiconductor packages because they can be relatively easily reduced in size and weight with a simple structure, and the assembly cost is low. For example, Patent Document 1 shows an example of a resin-sealed semiconductor device.
特許文献1が示す樹脂封止型半導体装置では、半導体素子周囲に所定の角度傾斜した端面を形成することにより半導体素子端面のフィレットを最小限にすることで、より一層の小型化を可能にし、設計時の制約を少なくすることが提案されている。
従来の樹脂封止型半導体装置の半導体素子と絶縁基板とを固定するために用いられる接着剤は、通常液状であり、半導体素子が押し当てられることによって絶縁基板上に濡れ広がる。このため、半導体素子周囲に濡れ広がった接着剤を制御することは困難であり、濡れ広がった領域には半導体素子の電極パッドとの接続端子を形成することができなくなる。また、半導体素子を薄型化すると、素子の周端面から回路形成面にも這い上がりが発生し、場合によっては絶縁基板の端子との接続のための電極パッドに影響を及ぼし、小型化、薄型化を阻害する可能性がある。 An adhesive used for fixing a semiconductor element and an insulating substrate of a conventional resin-encapsulated semiconductor device is usually a liquid and wets and spreads on the insulating substrate when the semiconductor element is pressed. For this reason, it is difficult to control the adhesive spread around the semiconductor element, and a connection terminal with the electrode pad of the semiconductor element cannot be formed in the wet spread area. In addition, when the semiconductor element is made thinner, the circuit forming surface also crawls up from the peripheral edge surface of the element, affecting the electrode pads for connection with the terminals of the insulating substrate in some cases, making it smaller and thinner. May be disturbed.
逆に、接着剤の濡れが十分でなく内部に気泡などが残った場合には、耐熱性を低下させる原因になる。 On the contrary, when the adhesive is not sufficiently wetted and air bubbles remain inside, it causes a decrease in heat resistance.
また、接着剤は半導体素子の外周端面にも濡れ広がり、フィレットと呼ばれる樹脂溜まりを形成する。このフィレットは半導体素子と絶縁基板の密着性を向上させるために有効な構造であるが、十分なはみ出しが無い場合には、半導体素子と絶縁基板間の毛細管現象によって引けが生じてしまい、耐熱性を低下させる原因になる。 The adhesive also spreads on the outer peripheral end surface of the semiconductor element and forms a resin pool called a fillet. This fillet is an effective structure for improving the adhesion between the semiconductor element and the insulating substrate. However, if there is not enough protrusion, the capillary will be damaged by the capillary phenomenon between the semiconductor element and the insulating substrate, resulting in heat resistance. It will cause the decrease.
従って、従来の樹脂封止型の半導体装置の課題として、接着剤によって半導体素子を絶縁基板に固定する際に、接着剤の濡れ性が良好となるように制御する必要がある。 Therefore, as a problem of the conventional resin-encapsulated semiconductor device, it is necessary to control so that the wettability of the adhesive is good when the semiconductor element is fixed to the insulating substrate with the adhesive.
上記の問題を解決する方法としてフィルム状の接着剤も開発されているが、半導体素子と絶縁基板間の密着性を重視する場合、流動性を上げる必要が生じ、液状接着剤と同じ問題が生じる。逆に、濡れ広がりを抑制した場合、流動性を下げる必要が生じ、半導体素子と絶縁基板間の十分な密着性を確保することが困難になる。また、半導体素子の外周端面への濡れ性も期待できないことから、耐熱性を低下させる原因になってしまう。 A film-like adhesive has also been developed as a method for solving the above problem. However, when importance is attached to the adhesion between the semiconductor element and the insulating substrate, it is necessary to increase the fluidity, and the same problem as the liquid adhesive occurs. . Conversely, when wetting and spreading are suppressed, it is necessary to lower the fluidity, and it becomes difficult to ensure sufficient adhesion between the semiconductor element and the insulating substrate. Moreover, since the wettability to the outer peripheral end surface of the semiconductor element cannot be expected, it causes a decrease in heat resistance.
特許文献1の半導体装置の場合には、半導体素子の外周端面に特殊な加工を行う必要があるため、ヒビなどのチッピングが発生する可能性が高くなる。半導体素子が異型になるため取り扱いが困難であり、半導体装置の薄型化への対応が困難である。 In the case of the semiconductor device of Patent Document 1, since it is necessary to perform special processing on the outer peripheral end face of the semiconductor element, there is a high possibility that chipping such as cracks will occur. Since the semiconductor element is atypical, it is difficult to handle, and it is difficult to cope with the thinning of the semiconductor device.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体素子と絶縁基板とを接着剤を用いて固定する半導体装置において、接着剤の濡れ広がりを制御して、半導体素子と絶縁基板との密着性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in a semiconductor device that fixes a semiconductor element and an insulating substrate using an adhesive, the wetting and spreading of the adhesive is controlled, and the semiconductor element and the insulating substrate It aims at improving the adhesiveness of.
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、外周端面全周に接着剤が配設された半導体素子と、熱硬化性接着剤を介して前記半導体素子が固定される絶縁基板と、前記絶縁基板と前記半導体素子とを封止する封止樹脂とを備え、前記半導体素子の外周及び前記絶縁基板との間において、前記半導体素子の外周端面全周に配設された前記接着剤と前記熱硬化性接着剤とが一体的に形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor device of the present invention includes a semiconductor element in which an adhesive is disposed all around the outer peripheral end surface, and an insulating substrate to which the semiconductor element is fixed via a thermosetting adhesive. The adhesive comprising: a sealing resin that seals the insulating substrate and the semiconductor element, and the adhesive disposed around the outer peripheral end surface of the semiconductor element between the outer periphery of the semiconductor element and the insulating substrate And the thermosetting adhesive are integrally formed.
本発明の半導体装置において、前記半導体素子の外周端面全周に配設された前記接着剤は半硬化接着剤を用いて構成することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the adhesive disposed on the entire outer peripheral end surface of the semiconductor element can be configured using a semi-cured adhesive.
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子の外周端面全周に半硬化状態の接着剤を配設する工程と、熱硬化性接着剤を絶縁基板に塗布する工程と、前記半導体素子を前記熱硬化性接着剤を介して前記絶縁基板に押圧する工程と、前記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させることにより前記半導体素子を前記絶縁基板に固定する工程と、前記半硬化状態の接着剤を熱硬化し、前記半導体素子の外周及び前記半導体素子と前記絶縁基板との接合部を前記熱硬化性接着剤と共に封止する工程とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of disposing a semi-cured adhesive around the entire outer peripheral end surface of a semiconductor element, and applying a thermosetting adhesive to an insulating substrate. A step of pressing the semiconductor element against the insulating substrate via the thermosetting adhesive, and fixing the semiconductor element to the insulating substrate by heating and curing the thermosetting adhesive. And a step of thermosetting the semi-cured adhesive and sealing the outer periphery of the semiconductor element and a joint between the semiconductor element and the insulating substrate together with the thermosetting adhesive. And
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子の外周端面全周に半硬化状態の接着剤を配設する工程と、熱硬化性接着剤を絶縁基板に塗布する工程と、前記半導体素子の外部電極形成面を前記絶縁基板に対向させて、前記半導体素子を前記熱硬化性接着剤を介して前記絶縁基板に押圧する工程と、前記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させると共に、前記外部電極を前記絶縁基板上の電極に接合して、前記半導体素子を前記絶縁基板に固定する工程と、前記半硬化状態の接着剤を熱硬化し、前記半導体素子の外周及び前記半導体素子と前記絶縁基板との接合部を前記熱硬化性接着剤と共に封止する工程とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of disposing a semi-cured adhesive around the entire outer peripheral end surface of a semiconductor element, and applying a thermosetting adhesive to an insulating substrate. A step of pressing the semiconductor element against the insulating substrate with the thermosetting adhesive facing the external electrode forming surface of the semiconductor element to the insulating substrate, and the thermosetting adhesive. Heating and curing, bonding the external electrode to the electrode on the insulating substrate, and fixing the semiconductor element to the insulating substrate; and thermosetting the semi-cured adhesive; and the semiconductor element And a step of sealing a joint portion between the semiconductor element and the insulating substrate together with the thermosetting adhesive.
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子の外周端面全周に第1の半硬化接着剤を配設する工程と、前記半導体素子の回路形成面と反対側の裏面に第2の半硬化接着剤を配設する工程と、前記半導体素子を前記第2の半硬化接着剤を介して絶縁基板に押圧する工程と、前記第1の半硬化接着剤と前記第2の半硬化接着剤を同時に加熱して硬化させることにより前記半導体素子を前記絶縁基板に固定し、前記半導体素子の外周及び前記半導体素子と前記絶縁基板との接合部を封止する工程とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of disposing a first semi-cured adhesive all around an outer peripheral end surface of a semiconductor element, and a circuit forming surface opposite to the semiconductor element. A step of disposing a second semi-cured adhesive on the rear surface of the side, a step of pressing the semiconductor element against the insulating substrate through the second semi-cured adhesive, and the first semi-cured adhesive The step of fixing the semiconductor element to the insulating substrate by simultaneously heating and curing the second semi-cured adhesive, and sealing the outer periphery of the semiconductor element and the junction between the semiconductor element and the insulating substrate. It is characterized by including.
上述のごとく本発明によれば、半導体素子の外周端面に予め接着剤を半硬化状態で形成しておくことによって、絶縁基板上における接着剤の濡れ広がりを抑えるとともに、半導体素子の外周端面の半硬化接着剤が熱によって流動性を取り戻すことによって、絶縁基板と半導体素子の隙間に空間のない、半導体素子表面にも這い上がらない良好なフィレットを形成することができる。したがって、本発明の半導体装置によれば、半導体素子と絶縁基板との密着性を向上できる。 As described above, according to the present invention, the adhesive is preliminarily formed on the outer peripheral end surface of the semiconductor element in a semi-cured state, thereby suppressing the wetting and spreading of the adhesive on the insulating substrate and the half of the outer peripheral end surface of the semiconductor element. When the cured adhesive regains fluidity by heat, it is possible to form a good fillet that has no space between the insulating substrate and the semiconductor element and does not crawl on the surface of the semiconductor element. Therefore, according to the semiconductor device of the present invention, the adhesion between the semiconductor element and the insulating substrate can be improved.
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置に用いられる半硬化接着剤を示す図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の側断面図である。 FIG. 1 is a diagram showing a semi-cured adhesive used in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional side view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
図1の(a)は本発明の第1の実施形態の半導体装置における半導体素子11の上面図であり、図1の(b)は半導体素子11の側断面図である。
FIG. 1A is a top view of the
図1に示すように、半導体素子11は回路形成面11aの周縁部に複数の電極パッド12が配設されている。電極パッド12は半導体素子11内の回路を外部端子と接続するために設けられ、半導体素子11と外部の回路との間で電気的な信号のやりとりが電極パッド12を介して行われる。
As shown in FIG. 1, the
半導体素子11の外周端面全周に半硬化接着剤14が予め形成される。半導体素子11の裏面11bには接着剤等を形成しない。本実施形態の半硬化接着剤14の好適な材料として、熱硬化性エポキシ樹脂等を用いることができる。
A
この半硬化接着剤14は、所謂B−状態(B−ステージ)と呼ばれる半硬化状態の接着剤を用いる。一般に熱硬化性接着剤として用いられる熱硬化性樹脂の加工硬化過程において、初期縮合物・初期反応物であって低分子量の可溶可融状のプレポリマーの段階(A−状態)の樹脂をある程度加熱し反応を進めて、分子量・溶融粘度を上昇させた段階がB−状態、即ち半硬化状態である。半硬化状態の樹脂をさらに加熱し反応を進めることにより、最終的に硬化させた段階をC−状態(C−ステージ)という。
The
図3を用いて、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置10の構成について説明する。 The configuration of the semiconductor device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図3に示すように、半導体装置10は、半導体素子11と、熱硬化性接着剤16を用いて半導体素子11が固定される絶縁基板18と、半導体素子11の回路形成面11aに配設した複数の電極パッド12と、電極パッド12と絶縁基板18上の外部電極パッド17とを電気的に接続するワイヤ13と、絶縁基板18上に固定された半導体素子11及びワイヤ13を封止する封止樹脂15と、絶縁基板18の裏面に配設された複数の半田ボール19とから構成される。半導体素子11の外周端面全周に設けた半硬化状態の接着剤14が熱硬化性接着剤16とともに加熱により硬化され、絶縁基板18上に固定された半導体素子11の外周において熱硬化性接着剤16と一体的に形成される。
As shown in FIG. 3, the semiconductor device 10 is disposed on the
本実施形態の封止樹脂15及び熱硬化性接着剤16の好適な材料として、熱硬化性エポキシ樹脂等を用いることができる。
As a suitable material for the
参照符号14aは半硬化接着剤14の熱硬化後の状態を示し、参照符号16aは熱硬化性接着剤16の、半導体素子11を絶縁基板18上に搭載した後の状態を示す。
図2を用いて、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置10の製造工程について説明する。 A manufacturing process of the semiconductor device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図2(a)に示すように、半導体素子11には、回路形成面11aにLSI等の内部回路(図示なし)が形成され、回路形成面11aの周縁部に複数の電極パッド12(図1)が予め配設されている。また、半導体素子11の外周端面全周には半硬化状態の接着剤14が予め形成されている。まず、絶縁基板18に熱硬化性接着剤16を塗布する。そして、回路形成面11aを上向き、裏面11bを下向き(絶縁基板18に対向する向き)にした状態で半導体素子11を、絶縁基板18の上方に配置する。
As shown in FIG. 2A, in the
図2(a)の工程において、熱硬化性接着剤16の塗布量は、絶縁基板18上に半導体素子11を搭載した後の熱硬化性接着剤16の濡れ広がりが半導体素子11の裏面11bからはみ出ない程度に調製される。また、半硬化状態の接着剤14は、熱硬化後の接着剤14aの濡れ広がりが良好となるように、所定の幅で半導体素子11の外周端面全周に形成される。
In the process of FIG. 2A, the amount of the thermosetting adhesive 16 applied is such that the wetting and spreading of the thermosetting adhesive 16 after mounting the
次に、図2(b)に示すように、半導体素子11が絶縁基板18に押圧される圧力により、熱硬化性接着剤16は濡れ広がる。このとき、熱硬化性接着剤16aは半導体素子11の領域よりも狭い領域で濡れ広がる。そして、この状態の熱硬化性接着剤16aを硬化させるために加熱する。熱硬化性接着剤16aの硬化により、半導体素子11が絶縁基板18に固定される。
Next, as shown in FIG. 2B, the thermosetting adhesive 16 spreads wet by the pressure with which the
図2(c)に示すように、半導体素子11の外周端面全周に形成した半硬化状態の接着剤14が熱硬化性接着剤16aと共に熱硬化されて接着剤14aとなり、絶縁基板18上に固定された半導体素子11の外周において熱硬化性接着剤16aと一体的に形成される。半硬化状態の接着剤14は加熱により流動性を取り戻して半導体素子11裏面と熱硬化性接着剤16aの隙間を埋めている。
As shown in FIG. 2C, the semi-cured adhesive 14 formed on the entire outer peripheral end surface of the
さらに、図3に示すように、ワイヤボンディング工程を行うことにより、電極パッド12と絶縁基板18上の外部電極パッド17をワイヤ13により電気的に接続する。次に、所定の樹脂封止工程を行うことにより、封止樹脂15にて、絶縁基板18に固定した半導体素子11及びワイヤ13を封止する。さらに、他の配線基板(マザーボード等)への接続のため、絶縁基板18の底面に複数の半田ボール19を配置することによって半導体装置10が完成される。
Further, as shown in FIG. 3, the
図3の半導体装置10によれば、半導体素子11の外周端面に予め接着剤を半硬化状態で形成しておくことによって、絶縁基板上における接着剤の濡れ広がりを抑えるとともに、半導体素子11の外周端面の接着剤が熱によって流動性を取り戻すことによって、絶縁基板と半導体素子の隙間に空間のない、半導体素子表面に這い上がらない良好なフィレットを形成することができる。
According to the semiconductor device 10 of FIG. 3, the adhesive is preliminarily formed on the outer peripheral end face of the
また、半硬化状態の接着剤14の幅を調整することによって、フィレットの濡れ広がりを制御することができるので、半導体装置10の小型化を実現できる。半硬化状態の接着剤14は、半硬化時は比較的高い硬度を持たせることによって、半導体素子11のキャリアとして使用され、チップクラックなどを防止することができ、半導体装置の薄型化を実現できる。
In addition, by adjusting the width of the semi-cured adhesive 14, the wetting and spreading of the fillet can be controlled, so that the semiconductor device 10 can be downsized. The semi-cured adhesive 14 is used as a carrier for the
図3の半導体装置10では、一個の半導体素子11のみを絶縁基板18上に搭載している例を説明したが、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、配線基板上に複数個の半導体素子を搭載してもよい。その場合、複数個の半導体素子と配線基板との接続は、フリップチップボンディング、TAB(tape automated bonding)テープ、ワイヤボンディング等により行う。また、その場合、全ての半導体素子の外周端面に半硬化状態の接着剤を形成する必要はなく、小型化、薄型化を実現したい半導体素子のみに形成すればよい。
In the semiconductor device 10 of FIG. 3, the example in which only one
次に、図4は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置に用いられる半硬化接着剤を示す図である。図5は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための図である。図6は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の側断面図である。 Next, FIG. 4 is a figure which shows the semi-hardened adhesive used for the semiconductor device based on the 2nd Embodiment of this invention. FIG. 5 is a diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional side view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
図4の(a)は本発明の第2の実施形態の半導体装置における半導体素子21の上面図であり、図4の(b)は半導体素子21の側断面図である。
4A is a top view of the
図4に示すように、半導体素子21は回路形成面21aの周縁部に複数の電極パッド22が配設されている。電極パッド22は半導体素子21内の回路を外部端子と接続するために設けられ、半導体素子21と外部の回路との間で電気的な信号のやりとりが電極パッド22を介して行われる。さらに、図4の(b)に示すように、半導体素子21には、回路形成面21aの複数の電極パッド22上にそれぞれ複数のバンプ23が予め形成されている。
As shown in FIG. 4, the
このバンプ23は、図3の半導体装置10においてワイヤ13の形成に用いられるワイヤボンディングと同様の工程を行うことにより、電極パッド22上に形成することができる。後述するように、半導体素子21は回路形成面21aを絶縁基板に対向させた状態で熱硬化性接着剤により絶縁基板に固定され、バンプ23により電極パッド22が絶縁基板上の外部端子と電気的に接続される。
The
図4に示すように、半導体素子21の外周端面全周に半硬化接着剤24が予め形成される。半導体素子21の裏面21bには接着剤等を形成しない。本実施形態の半硬化接着剤24の好適な材料として、熱硬化性エポキシ樹脂等を用いることができる。この半硬化接着剤24は、図1を用いて説明した半硬化接着剤14と同様の接着剤を用いることができる。
As shown in FIG. 4, a semi-cured adhesive 24 is formed in advance on the entire outer peripheral end surface of the
図6を用いて、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置20の構成について説明する。
The configuration of the
図6に示すように、半導体装置20は、半導体素子21と、熱硬化性接着剤26を用いて半導体素子21が固定される絶縁基板28と、半導体素子21の回路形成面21aに配設した複数の電極パッド22と、電極パッド22と絶縁基板28上の外部電極パッド27とを電気的に接続するバンプ23と、絶縁基板18上に固定された半導体素子21を封止する封止樹脂25と、絶縁基板28の裏面に配設された複数の半田ボール29とから構成される。半導体素子21の外周端面全周に設けた半硬化状態の接着剤24が熱硬化性接着剤26と共に加熱により硬化され、絶縁基板28上に固定された半導体素子21の外周において熱硬化性接着剤26と一体的に形成される。
As shown in FIG. 6, the
本実施形態の封止樹脂25及び熱硬化性接着剤26の好適な材料として、熱硬化性エポキシ樹脂等を用いることができる。
As a suitable material for the sealing resin 25 and the
図6において、参照符号23aはバンプ23の、フリップチップボンディングにより電極パッド22と外部電極パッド27とを電気的に接続した後の状態を示し、参照符号24aは接着剤24の熱硬化後の状態を示し、参照符号26aは熱硬化性接着剤26の、半導体素子21を絶縁基板28上に搭載した後の状態を示す。
In FIG. 6,
図5を用いて、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置20の製造工程について説明する。
A manufacturing process of the
図5(a)に示すように、半導体素子21には、回路形成面21aにLSI等の内部回路(図示なし)が形成され、回路形成面21aの周縁部に電極パッド22(図4)が配設され、さらに、電極パッド22上にバンプ23が予め形成されている。また、半導体素子21の外周端面全周に半硬化状態の接着剤24が予め形成されている。まず、絶縁基板28に熱硬化性接着剤26を塗布する。そして、回路形成面21aを絶縁基板28に対向する向きにした状態で半導体素子21を、絶縁基板28の上方に配置する。
As shown in FIG. 5A, in the
図5(a)の工程において、熱硬化性接着剤26の塗布量は、絶縁基板28上に半導体素子21を搭載した後の熱硬化性接着剤26の濡れ広がりが半導体素子21の回路形成面21aからはみ出ない程度に調製される。また、半硬化状態の接着剤24は、熱硬化後の接着剤24aの濡れ広がりが良好となるように、所定の幅で半導体素子21の外周端面全周に形成される。
In the process of FIG. 5A, the application amount of the
次に、図5(b)に示すように、回路形成面21aを絶縁基板28に対向させた状態で半導体素子21が絶縁基板28に押圧される圧力により、熱硬化性接着剤26は濡れ広がる。このとき、熱硬化性接着剤26aは半導体素子21の領域よりも狭い領域で濡れ広がっている。そして、この状態の熱硬化性接着剤26aを硬化させるために加熱する。熱硬化性接着剤26aの硬化により、半導体素子21が絶縁基板28に固定される。
Next, as shown in FIG. 5B, the
さらに、図5(b)の工程では、フリップチップボンディングにより、電極パッド22と絶縁基板28上の外部電極パッド27とがバンプ23aにより電気的に接続される。
Further, in the step of FIG. 5B, the
図5(c)に示すように、半導体素子21の外周端面全周に形成した半硬化状態の接着剤24が熱硬化性接着剤26aと共に熱硬化されて接着剤24aとなり、絶縁基板28上に固定された半導体素子21の外周において熱硬化性接着剤26aと一体的に形成される。半硬化状態の接着剤24は加熱により流動性を取り戻して半導体素子21裏面と熱硬化性接着剤26aの隙間を埋めている。
As shown in FIG. 5C, the semi-cured adhesive 24 formed on the entire outer periphery of the
さらに、図6に示すように、所定の樹脂封止工程を行うことにより、封止樹脂25にて、絶縁基板28に固定した半導体素子21を封止する。さらに、他の配線基板(マザーボード等)への接続のため、絶縁基板28の底面に複数の半田ボール29を配置することによって半導体装置20が完成される。
Furthermore, as shown in FIG. 6, the
図6の半導体装置20によれば、半導体素子21の外周端面に予め接着剤を半硬化状態で形成しておくことによって、絶縁基板上における接着剤の濡れ広がりを抑えるとともに、半導体素子21の外周端面の接着剤が熱によって流動性を取り戻すことによって、絶縁基板と半導体素子の隙間に空間のない、半導体素子表面に這い上がらない良好なフィレットを形成することができる。
According to the
また、半硬化状態の接着剤24の幅を調整することによって、フィレットの濡れ広がりを制御することができるので、半導体装置20の小型化を実現できる。半硬化状態の接着剤24は、半硬化時は比較的高い硬度を持たせることによって、半導体素子21のキャリアとして使用され、チップクラックなどを防止することができ、半導体装置20の薄型化を実現できる。
In addition, by adjusting the width of the semi-cured adhesive 24, the wetting and spreading of the fillet can be controlled, so that the
図6の半導体装置20では、一個の半導体素子21のみを絶縁基板28上に搭載している例を説明したが、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、配線基板上に複数個の半導体素子を搭載してもよい。その場合、複数個の半導体素子と配線基板との接続は、フリップチップボンディング、TAB(tape automated bonding)テープ、ワイヤボンディング等により行う。また、その場合、全ての半導体素子の外周端面に半硬化状態の接着剤を形成する必要はなく、小型化、薄型化を実現したい半導体素子のみに形成すればよい。
In the
次に、図7は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置に用いられる半硬化接着剤を示す図である。図8は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための図である。 Next, FIG. 7 is a diagram showing a semi-cured adhesive used in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
図7の(a)は本発明の第3の実施形態の半導体装置における半導体素子31の上面図であり、図7の(b)は半導体素子31の側断面図である。
FIG. 7A is a top view of the
図7に示すように、半導体素子31は回路形成面31aの周縁部に複数の電極パッド32が配設されている。電極パッド32は半導体素子31内の回路を外部端子と接続するために設けられ、半導体素子31と外部の回路との間で電気的な信号のやりとりが電極パッド32を介して行われる。
As shown in FIG. 7, the
半導体素子31の外周端面全周に半硬化接着剤34が予め形成される。さらに、半導体素子31の裏面31bに半硬化接着剤36が予め形成される。本実施形態の半硬化接着剤34及び36の好適な材料として、熱硬化性エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの半硬化接着剤34及び36は、図1を用いて説明した半硬化接着剤14と同様の接着剤を用いることができる。
A
本実施形態の半導体装置30の構成は、図3を用いて説明した半導体装置10の構成と基本的に同一であるので図示を省略する。但し、熱硬化性接着剤16を絶縁基板18に塗布する代りに、半硬化接着剤36を半導体素子31の裏面に予め形成しておく。
The configuration of the semiconductor device 30 of this embodiment is basically the same as the configuration of the semiconductor device 10 described with reference to FIG. However, instead of applying the thermosetting adhesive 16 to the insulating
半導体装置30は、回路形成面31aに複数の電極パッド32を配設した半導体素子31と、半導体素子31の外周端面全周に設けた半硬化接着剤34と、半導体素子31の裏面31bに設けた半硬化接着剤36と、半硬化接着剤36を用いて半導体素子31が固定される絶縁基板38と、電極パッド32と絶縁基板38上の外部電極パッドとを電気的に接続するワイヤと、絶縁基板38上に固定された半導体素子31を封止する封止樹脂と、絶縁基板38の裏面に配設された複数の半田ボールとから構成される。半硬化接着剤34が半硬化接着剤36とともに加熱により硬化され、絶縁基板38上に固定された半導体素子31の外周において半硬化接着剤36と一体的に形成される。
The semiconductor device 30 includes a
本実施形態の封止樹脂の好適な材料として、熱硬化性エポキシ樹脂等を用いることができる。 As a suitable material for the sealing resin of this embodiment, a thermosetting epoxy resin or the like can be used.
図8を用いて、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置30の製造工程について説明する。 A manufacturing process of the semiconductor device 30 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図8(a)に示すように、半導体素子31には、回路形成面31aにLSI等の内部回路(図示なし)が形成され、回路形成面31aの周縁部に複数の電極パッド32(図7)が予め配設されている。また、半導体素子31の外周端面全周には半硬化接着剤34が、裏面31bには半硬化接着剤36が予め形成されている。まず、回路形成面31aを上向き、裏面31bを下向き(絶縁基板38に対向する向き)にした状態で半導体素子31を、絶縁基板38の上方に配置する。
As shown in FIG. 8A, in the
図8(a)の工程において、半硬化接着剤36の塗布量は、絶縁基板38上に半導体素子31を搭載した後の半硬化接着剤36の濡れ広がりが半導体素子31の裏面31bからはみ出ない程度に調製される。また、半硬化接着剤34は、熱硬化後の接着剤34aの濡れ広がりが良好となるように、所定の幅で半導体素子31の外周端面全周に形成される。
In the process of FIG. 8A, the amount of the semi-cured adhesive 36 applied is such that the wet spread of the semi-cured adhesive 36 after mounting the
次に、図8(b)に示すように、半導体素子31が絶縁基板38に押圧され、半硬化接着剤36は僅かに濡れ広がる。そして、この状態の半硬化接着剤36aと半硬化接着剤34を硬化させるために加熱する。半硬化接着剤36aの硬化により、半導体素子31が絶縁基板38に固定される。
Next, as shown in FIG. 8B, the
図8(c)に示すように、半導体素子31の外周端面全周に形成した半硬化接着剤34が半硬化接着剤36aと共に熱硬化されて接着剤34aとなり、絶縁基板38上に固定された半導体素子31の外周において接着剤36aと一体的に形成される。半硬化接着剤34は加熱により流動性を取り戻して半導体素子31裏面と半硬化接着剤36aの隙間を埋めている。
As shown in FIG. 8C, the semi-cured adhesive 34 formed on the entire outer peripheral end surface of the
さらに、図3の実施形態と同様に、ワイヤボンディング工程を行うことにより、電極パッド32と絶縁基板38上の外部電極パッドをワイヤにより電気的に接続する。次に、所定の樹脂封止工程を行うことにより、封止樹脂にて、絶縁基板38に固定した半導体素子31及びワイヤを封止する。さらに、他の配線基板(マザーボード等)への接続のため、絶縁基板38の底面に複数の半田ボールを配置することによって半導体装置30が完成される。
Further, as in the embodiment of FIG. 3, by performing a wire bonding process, the
この半導体装置30によれば、半導体素子31の外周端面に予め接着剤を半硬化状態で形成しておくことによって、絶縁基板上における接着剤の濡れ広がりを抑えるとともに、半導体素子31の外周端面の接着剤が熱によって流動性を取り戻すことによって、絶縁基板と半導体素子の隙間に空間のない、半導体素子表面に這い上がらない良好なフィレットを形成することができる。
According to this semiconductor device 30, the adhesive is preliminarily formed on the outer peripheral end surface of the
また、半硬化状態の接着剤34の幅を調整することによって、フィレットの濡れ広がりを制御することができるので、半導体装置30の小型化を実現できる。半硬化状態の接着剤34は、半硬化時は比較的高い硬度を持たせることによって、半導体素子31のキャリアとして使用され、チップクラックなどを防止することができ、半導体装置の薄型化を実現できる。
Moreover, since the wetting and spreading of the fillet can be controlled by adjusting the width of the semi-cured adhesive 34, the semiconductor device 30 can be downsized. The semi-cured adhesive 34 is used as a carrier for the
この半導体装置30では、一個の半導体素子31のみを絶縁基板38上に搭載している例を説明したが、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、配線基板上に複数個の半導体素子を搭載してもよい。その場合、複数個の半導体素子と配線基板との接続は、フリップチップボンディング、TAB(tape automated bonding)テープ、ワイヤボンディング等により行う。また、その場合、全ての半導体素子の外周端面に半硬化状態の接着剤を形成する必要はなく、小型化、薄型化を実現したい半導体素子のみに形成すればよい。
In this semiconductor device 30, the example in which only one
10、20、30 半導体装置
11、21、31 半導体素子
12、22、32 電極パッド
13 ワイヤ
14、24、34、36 半硬化接着剤
15、25 封止樹脂
16、26 熱硬化性接着剤
17、27 外部電極パッド
18、28、38 絶縁基板
19、29 半田ボール
23 バンプ
10, 20, 30
Claims (5)
熱硬化性接着剤を介して前記半導体素子が固定される絶縁基板と、
前記絶縁基板と前記半導体素子とを封止する封止樹脂と
を備え、前記半導体素子の外周及び前記絶縁基板との間において、前記半導体素子の外周端面全周に配設された前記接着剤と前記熱硬化性接着剤とが一体的に形成されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element in which an adhesive is disposed all around the outer peripheral end surface;
An insulating substrate to which the semiconductor element is fixed via a thermosetting adhesive;
A sealing resin for sealing the insulating substrate and the semiconductor element; and the adhesive disposed on the entire outer peripheral end surface of the semiconductor element between the outer periphery of the semiconductor element and the insulating substrate. A semiconductor device, wherein the thermosetting adhesive is integrally formed.
熱硬化性接着剤を絶縁基板に塗布する工程と、
前記半導体素子を前記熱硬化性接着剤を介して前記絶縁基板に押圧する工程と、
前記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させることにより前記半導体素子を前記絶縁基板に固定する工程と、
前記半硬化状態の接着剤を熱硬化し、前記半導体素子の外周及び前記半導体素子と前記絶縁基板との接合部を前記熱硬化性接着剤と共に封止する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of disposing a semi-cured adhesive around the outer peripheral end surface of the semiconductor element;
Applying a thermosetting adhesive to the insulating substrate;
Pressing the semiconductor element against the insulating substrate via the thermosetting adhesive;
Fixing the semiconductor element to the insulating substrate by heating and curing the thermosetting adhesive; and
Heat curing the semi-cured adhesive, and sealing the outer periphery of the semiconductor element and the joint between the semiconductor element and the insulating substrate together with the thermosetting adhesive. Device manufacturing method.
熱硬化性接着剤を絶縁基板に塗布する工程と、
前記半導体素子の外部電極形成面を前記絶縁基板に対向させて、前記半導体素子を前記熱硬化性接着剤を介して前記絶縁基板に押圧する工程と、
前記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させると共に、前記外部電極を前記絶縁基板上の電極に接合して、前記半導体素子を前記絶縁基板に固定する工程と、
前記半硬化状態の接着剤を熱硬化し、前記半導体素子の外周及び前記半導体素子と前記絶縁基板との接合部を前記熱硬化性接着剤と共に封止する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of disposing a semi-cured adhesive around the outer peripheral end surface of the semiconductor element;
Applying a thermosetting adhesive to the insulating substrate;
The external electrode forming surface of the semiconductor element is opposed to the insulating substrate, and the semiconductor element is pressed against the insulating substrate via the thermosetting adhesive;
Heating and curing the thermosetting adhesive, bonding the external electrode to an electrode on the insulating substrate, and fixing the semiconductor element to the insulating substrate;
Heat curing the semi-cured adhesive, and sealing the outer periphery of the semiconductor element and the joint between the semiconductor element and the insulating substrate together with the thermosetting adhesive. Device manufacturing method.
前記半導体素子の回路形成面と反対側の裏面に第2の半硬化接着剤を配設する工程と、
前記半導体素子を前記第2の半硬化接着剤を介して絶縁基板に押圧する工程と、
前記第1の半硬化接着剤と前記第2の半硬化接着剤を同時に加熱して硬化させることにより前記半導体素子を前記絶縁基板に固定し、前記半導体素子の外周及び前記半導体素子と前記絶縁基板との接合部を封止する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Disposing a first semi-cured adhesive all around the outer peripheral end surface of the semiconductor element;
Disposing a second semi-cured adhesive on the back surface opposite to the circuit forming surface of the semiconductor element;
Pressing the semiconductor element against the insulating substrate via the second semi-cured adhesive;
The semiconductor element is fixed to the insulating substrate by simultaneously heating and curing the first semi-curing adhesive and the second semi-curing adhesive, and the outer periphery of the semiconductor element and the semiconductor element and the insulating substrate And a step of sealing the joint with the semiconductor device.
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