JP2007235022A - 接着フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体パッケージの小型化に伴い、半導体素子は薄くなると機械的強度が大きく低下する。そのため、薄いパッケージの外に剥き出しに搭載されたフリップチップ型半導体パッケージにおいて、半導体素子は外部からの衝撃で容易に欠けや割れを防ぐパッケージの小型化が可能であり、製造が容易な汎用性のある、半導体素子の放熱構造体を提供する。
【解決手段】基板３にフリップチップ方式で実装された半導体素子１上に、金属層５と接着層６とからなる片面接着フィルムが接着層６を介して貼り付けられた構造を有することを特徴とする半導体素子１の放熱構造体。
【選択図】図１

Description

本発明は、フリップチップ実装された半導体素子の放熱構造体に関する。

従来提案されている基板にフリップチップ実装された半導体素子の放熱構造体としては、図２に示すような半導体素子にヒートシンクを取り付けたもの（構造１）や、図３に示すような高熱伝導性樹脂で半導体素子全体を封止したもの（構造２）や、図４に示すような基板に形成したビアホールから放熱する構造体（構造３）等を挙げることができる。

一方、近年の半導体パッケージの小型化に伴い、半導体素子の厚みは年々薄型化しているが、一般に、半導体素子は薄くなると機械的強度が大きく低下する。そのため、薄い半導体素子がパッケージの外に剥き出しに搭載されたフリップチップ型半導体パッケージにおいて、半導体素子は外部からの衝撃で容易に欠けや割れが発生し問題になっていた。
特開２００６−１９５３５ 特開平５−１２９４７４ 特開２００４−２５３５７９

前述した従来の構造１は、スペーサやヒートシンクといった使用部品が多くなるばかりでなく、最終的な基板占有面積が大きくなり、パッケージの小型化に限界がある。
前述した従来の構造２は、印刷もしくはディスペンサで高熱伝導性樹脂を塗布する方法で形成させるため簡便であるが、高熱伝導性樹脂の熱伝導率はそれほど高くなく、放熱性の観点から限界がある。また、ペースト状であるためパッケージ周辺に広がりやすく、パッケージの小型化に不向きである。
前述した従来の構造３は、半導体素子表面に放熱用バンプ形成用のパッドを有した特殊な半導体素子を設計しなければならず、汎用性に欠ける。
本発明の目的は、従来の構造体の欠点を回避可能な半導体素子の放熱構造体を提供することである。

金属層と接着層とからなる片面接着フィルムを半導体素子に貼り付けることにより、前述の課題を解決できることを見出し本願発明を完成した。
また、片面接着フィルムを、個片パッケージ毎ではなく、ウェーハレベルで貼り付けることができるため、製造時の工数を格段に少なくできる。さらに、構造上、半導体素子と同面積であるため、小型パッケージに好適に使用することができる。同時に、本片面接着フィルムはパッケージ外部からの衝撃に対して保護フィルムとしての機能も発現する。

本発明の半導体素子の放熱構造体について図を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す。半導体素子１が基板３に対してフリップチップ方式で実装されている。半導体素子１と基板３との間にはバンプ２がある。バンプ２は、半導体素子１や基板３に対して、ＡｕとＡｕの圧着やはんだを使用して接続される。半導体素子１と基板３との隙間は、アンダーフィル４で封止される。アンダーフィル４としては、非導電性ペースト（ＮＣＰ）、非導電性フィルム（ＮＣＦ）、異方導電性ペースト（ＡＣＰ）、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）等が挙げられる。

本発明に関わる片面接着フィルムは半導体素子１上に形成され、金属層５と接着層６から構成される。
金属層５の材質は、特に限定されないが、銅、ニッケル、アルミニウム及びステンレス鋼、並びにそれらの合金等が挙げられ、中でも入手のしやすさから銅が好適である。
金属層５の厚みは５μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。５μｍ未満でも２００μｍを超えてもハンドリングが困難である。

接着層６の材質は、特に限定されないが、ポリイミド系、ウレタン系、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系等が挙げられ、中でも耐熱性の観点からポリイミド系が好適である。本接着層６はヒートシンクとして機能する金属層５と発熱源である半導体素子１とを接着するためのものであるため、高熱伝導率の樹脂からなることが好ましい。また、接着可能温度は低い方が好ましい。
接着層６の厚みは２μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。２μｍ未満では接着が困難であり、５０μｍを超えても接着性は変わらない。

次に、本発明の放熱構造体の製造方法について説明する。本発明では、上述の片面接着フィルムをウェーハレベルで貼り付けることが好ましい態様である。すなわち、半導体素子を個片化する前のウェーハに片面接着フィルムをロールラミネートや真空ラミネート等により貼り付け、その後、ウェーハをダイシングし、半導体素子を個片化し、基板にフリップチップ方式で実装する。バンプの形成は片面接着フィルム貼り付けの前でも後でも構わない。

以上述べたように、本発明の、金属層と接着層とからなる片面接着フィルムを半導体素子に貼り付けることを特徴とする半導体素子の放熱構造体は、製造時の工数を格段に少なくできるだけでなく、パッケージ外部からの衝撃に対して保護フィルムとしての機能も発現するため、小型パッケージに好適に使用することができる。

本発明の一実施形態における半導体装置の概略構成を示す断面図 従来の半導体装置の概略構成を示す断面図（構造１） 従来の半導体装置の概略構成を示す断面図（構造２） 従来の半導体装置の概略構成を示す断面図（構造３）

符号の説明

１ 半導体素子
２ バンプ
３ 基板
４ アンダーフィル
５ 金属層
６ 接着層
７ ヒートシンク
８ 接着剤
９ スペーサ
１０ 高熱伝導性樹脂
１１ ビアホール

Claims (3)

1. 基板にフリップチップ方式で実装された半導体素子上に、金属層と接着層とからなる片面接着フィルムが接着層を介して貼り付けられた構造を有することを特徴とする半導体素子の放熱構造体。
2. 片面接着フィルムを半導体素子に貼り付けたのち、半導体チップに個片化する工程を具備することを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体の製造方法。
3. 請求項２に記載の方法で製造されたフリップチップ型半導体パッケージ。