JP2009021465A

JP2009021465A - 半導体装置実装構造体およびその製造方法ならびに半導体装置の剥離方法

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Publication number: JP2009021465A
Application number: JP2007183969A
Authority: JP
Inventors: Hisahiko Yoshida; 久彦吉田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】耐衝撃性と量産性に優れ、かつリペア、リワークが容易で、リペア後の回路基板上に接着剤などの残渣が残らず、リペア時の応力も極力かからない半導体装置実装構造体およびその製造方法ならびに半導体装置の剥離方法を提供する。
【解決手段】一方の主面１１ａに電極部１１ｂを配列した半導体装置１１と、半導体装置１１の電極部１１ｂとはんだバンプ１２により電気的に接続される基板電極部１３ａを有する回路基板１３とを備え、半導体装置１１の少なくとも側面１１ｃの一部と、回路基板１３とが硬化性樹脂１４により接着固定され、硬化性樹脂１４と回路基板１３との界面領域１４ａの少なくとも一部に熱膨張性粒子１５が混入されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐衝撃性が高くリペア性がよい半導体装置実装構造体およびその製造方法ならびに半導体装置の剥離方法に関する。

近年、電子機器は高機能化・小型化が進み、携帯電話やパソコンなど携帯型の小型モバイル情報機器が普及してきている。これらに搭載される回路基板に実装される電子部品には半導体装置が多数使用され、なかでも半導体チップをインターポーザー基板に実装し、樹脂モールドなどでパッケージ化した状態で実装されることが多い。すなわち、回路基板に対向した半導体装置の一方の主面に、例えばボール形状のはんだバンプからなる接続端子をアレイ状に配置したボール・グリッド・アレイ（以下、「ＢＧＡ」と略記する）、またはチップ・スケール・パッケージ（以下、「ＣＳＰ」と略記する）タイプが主流になっている。

ところで、モバイル情報機器では携帯して移動するという用途から、機器の落下衝撃に対する耐衝撃性の強度が必要とされている。すなわち、ロジック回路やメモリ回路などの機能集積度の高い回路を内蔵した半導体装置は接続端子数が多く、かつＢＧＡやＣＳＰなどのパッケージの端子形状や端子ピッチが微細化している。このことに加えて、ＢＧＡやＣＳＰなどのパッケージからなる半導体装置は、接続端子がグリッド状に配置され、実装される面積が広い。したがって、例えば落下時の回路基板の変形や応力などにより半導体装置のパッケージの周辺部近傍などに配置された一部の接続端子に応力が集中して、半導体装置と回路基板とを接続するはんだ接続が断線することがある。そこで、このような耐衝撃性に対する半導体装置と回路基板との接続部の信頼性を向上させるために、半導体装置と回路基板とをはんだ接続して実装したのち、例えばエポキシ系樹脂からなる熱硬化性の接着剤により半導体装置と回路基板とを接着固定して補強することが一般的によく行われる。このようにすると落下衝撃などによる接続端子への応力集中を緩和することができるので、耐衝撃性は向上する。しかしながら、半導体装置が実装されたのち特性不良になるなどして交換をする必要があり別の半導体装置を回路基板に再接続するときには、熱硬化性の接着剤は接着固定が強固であるため、回路基板からの接着剤の除去が困難でリペア作業が難しく、特性不良が発生した回路基板は廃棄する他なかった。

このような課題を解決するために、耐衝撃性に優れ、かつリペア、リワークが可能な実装構造が提案されている。すなわち、半導体装置と回路基板との間を接着する樹脂を剥離、除去が可能な樹脂の層と機械強度が高い層の２層構造にした半導体装置実装構造体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成にすると半導体装置の交換などのリペアなどを行うときには剥離可能な樹脂の層を加熱、流動させることにより、半導体装置を回路基板から取り外すことができる。

また、接着する樹脂が有機溶液を内包した有機系熱膨張性粒子と熱硬化性接着剤樹脂とを混合した樹脂組成物として、この樹脂組成物が半導体装置と回路基板との間に充填され、硬化される半導体装置実装構造体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このようにして形成された半導体装置実装構造体は、半導体装置の一方の主面と回路基板との間の広い領域が樹脂組成物で充填されているので耐衝撃性に優れている。そして、半導体装置実装構造体は、加熱することにより有機系熱膨張性粒子内の有機溶液が沸騰気化し、急激に体積膨張する。このことにより、半導体装置と回路基板との間を接着している樹脂硬化物が非常に脆く多孔質構造に変化するので半導体装置は剥離することができ、半導体装置実装構造体は半導体装置の交換を含むリペアなどを行うことができる。
特開２００６−１００４５７号公報特開２００５−３３２９７０号公報

しかしながら、特許文献１の半導体装置実装構造体においては、剥離、除去が可能な樹脂を半導体装置と回路基板との間に層状に配置して形成するため落下などの衝撃に対して耐衝撃性の強度が十分でない。そして、このことに加えて半導体装置が回路基板から取り外されるときに回路基板上の残渣が極力残らないようにリペアし、そのままの状態で新たな半導体装置を再接続することが難しいという課題があった。

また、特許文献２の半導体装置実装構造体においては、接着剤が半導体装置の一方の主面全体に充填されているので、熱膨張性粒子および発泡性材料を効果的に膨張させて回路基板から半導体装置を取り外すには接着剤全体を広い領域で精度よく加熱温度を制御する必要がある。すなわち、熱膨張性粒子および発泡性材料が効果的に膨張力を得ることができる温度範囲は１０〜２０℃程度であり、量産工程に適用するのに十分な温度範囲ではない。したがって、膨張力がピークとなる温度がはんだバンプの溶融温度以下である場合は熱膨張性粒子および発泡性材料の膨張力が不十分となるため、硬化接着性の接着剤全体が十分に脆弱化せず半導体装置を回路基板から取り外すことが困難であるという課題を生じる。一方、熱膨張性粒子および発泡性材料が接着剤に含まれる量を増加して膨張力を大きくした場合は、はんだバンプが溶融していない状態で半導体装置が回路基板から持ち上げられるので、例えば回路基板上の銅箔が応力により引き剥がされるなどのダメージを受ける。その結果、回路基板の電極部に新たに半導体装置を再接続することができず、回路基板を廃棄しなければならなくなってしまうという課題を生じる。

また、膨張力がピークとなる温度がはんだバンプの溶融温度以上である場合は、この温度で熱膨張性粒子および発泡性材料が十分な膨張力で膨張しても、はんだバンプが溶融しているために半導体装置を取り外しても回路基板にダメージを生じることはない。しかしながら、接着剤全体で熱膨張性粒子および発泡性材料が十分な膨張力で膨張させて接着剤を十分に脆弱化して半導体装置を容易に取り外せるようにするためには、はんだバンプは溶融温度以上の高温で長い時間保持されなければならない。したがって、回路基板上の半導体装置の周辺に実装された部品が熱ダメージを受けてしまうという課題があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、高密度実装に適した小型パッケージを使用した半導体装置が実装された半導体装置実装構造体において、耐衝撃性と量産性に優れ、かつリペア、リワークが容易で、リペア後の回路基板上に接着剤などの残渣が残らず、リペア時の応力も極力かからない半導体装置実装構造体およびその製造方法ならびに半導体装置の剥離方法を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置実装構造体は、一方の主面に電極部を配列した半導体装置と、上記半導体装置の上記電極部とはんだバンプにより電気的に接続される基板電極部を有する回路基板とを備え、上記半導体装置の少なくとも側面の一部と、上記回路基板とが硬化性樹脂により接着固定され、上記硬化性樹脂と上記回路基板との界面領域の少なくとも一部に熱膨張性粒子が混入されている構成としている。

このような構成とすることにより、回路基板上に半導体装置が実装されたときには耐衝撃性に優れ、リペア、リワークを行うときには容易に半導体装置を回路基板から取り外すことができる。すなわち、硬化性樹脂により半導体装置の側面と回路基板とを接着固定しているので耐衝撃性に優れている。そして、リペア、リワークを行うときには回路基板と硬化性樹脂との接着界面から半導体装置および硬化性樹脂を剥離するために、硬化性樹脂のうちの基板隣接領域に塗布された熱膨張性粒子を膨張させる。このようにすることにより、接着界面は脆弱化されるので半導体装置は容易に回路基板から取り外すことができる。

また、本発明の半導体装置実装構造体は、一方の主面に電極部を配列した半導体装置と、半導体装置の電極部とはんだバンプにより電気的に接続される基板電極部を有する回路基板とを備え、半導体装置の少なくとも側面の一部と、回路基板とが硬化性樹脂により接着固定され、硬化性樹脂と半導体装置の側面との界面領域の少なくとも一部に熱膨張性粒子が混入されている構成としている。

このような構成とすることにより、回路基板上に半導体装置が実装されたときには耐衝撃性に優れ、リペア、リワークを行うときには容易に半導体装置を回路基板から取り外すことができる。すなわち、硬化性樹脂により半導体装置の側面と回路基板とを接着固定しているので耐衝撃性に優れている。そして、リペア、リワークを行うときには半導体装置の側面と硬化性樹脂との接続界面から半導体装置および硬化性樹脂を剥離するために、硬化性樹脂のうちの側面隣接領域に塗布された熱膨張性粒子を膨張させる。このようにすることにより、接着界面は脆弱化されるので半導体装置は容易に回路基板から取り外すことができる。

また、熱膨張性粒子の膨張温度が、硬化性樹脂の硬化温度以上、２６０℃以下である構成としてもよい。

このような構成とすることにより、リペア、リワークを行うときには回路基板に応力などが極力かからないようにし、かつ容易に半導体装置を回路基板から取り外すことができる。

また、本発明の半導体装置実装構造体の製造方法は、半導体装置の一方の主面に配列された電極部と回路基板の基板電極部とをはんだバンプにより電気的に接続するはんだ接続工程と、半導体装置の少なくとも側面の一部と回路基板とを接着固定する硬化接着性の接着剤を塗布する塗布工程と、塗布工程において塗布された接着剤を硬化させて接着固定する固定工程とを備え、回路基板上の半導体装置の回路基板に対する投影面の外周の少なくとも一部に熱膨張性粒子を配置したのちに、熱膨張性粒子を覆って回路基板と半導体装置の側面とを硬化接着性の接着剤を塗布する方法からなる。

このような方法とすることにより、回路基板上に半導体装置が実装されたときには耐衝撃性に優れ、リペア、リワークを行うときには容易に半導体装置を回路基板から取り外すことができる半導体装置実装構造体を製造することができる。

また、本発明の半導体装置実装構造体の製造方法は、半導体装置の一方の主面に配列された電極部と回路基板の基板電極部とをはんだバンプにより電気的に接続するはんだ接続工程と、半導体装置の少なくとも側面の一部と回路基板とを接着固定する硬化接着性の接着剤を塗布する塗布工程と、塗布工程において塗布された接着剤を硬化させて接着固定する固定工程とを備え、半導体装置の少なくとも側面の一部に熱膨張性粒子を配置したのちに、熱膨張性粒子を覆って回路基板と半導体装置の側面とを硬化接着性の接着剤を塗布する方法からなる。

また、熱膨張性粒子の膨張温度が、接着剤の硬化温度以上、２６０℃以下である方法としてもよい。

このような方法とすることにより、リペア、リワークを行うときには回路基板に応力などが極力かからないようにし、かつ容易に半導体装置を回路基板から取り外すことができる。

また、本発明の半導体装置の剥離方法は、上記記載の半導体装置実装構造体において、硬化性樹脂を硬化温度以上、はんだバンプの融点以下の温度で加熱して熱膨張性粒子を熱膨張させ、硬化性樹脂により接着固定された半導体装置を回路基板から剥離する方法としてもよい。

本発明の半導体装置実装構造体は、高密度実装に適したパッケージを使用した半導体装置を回路基板に耐衝撃性と量産性に優れた構成で実装でき、かつリペア、リワークが容易であるという大きな効果を奏する。また、本発明は、このような半導体装置実装構造体を量産性よく製造する方法や回路基板から取り外すときに応力が極力かからず硬化性樹脂などの残渣が残らない剥離方法も提供しており、半導体装置実装構造体の組立などの製造に大きな効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体およびその製造方法ならびに半導体装置実装構造体からの半導体装置の剥離方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図面で同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、形状などについては正確な表示ではない。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体１０を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）における１Ａ−１Ａ線より見た断面図を示す。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように半導体装置実装構造体１０は、一方の主面１１ａに電極部１１ｂを配列した半導体装置１１と、半導体装置１１の電極部１１ｂとはんだバンプ１２により電気的に接続される基板電極部１３ａを有する回路基板１３とを備えている。そして、半導体装置１１の少なくとも側面１１ｃの一部と、回路基板１３とが硬化性樹脂１４により接着固定され、硬化性樹脂１４と回路基板１３との界面領域１４ａの少なくとも一部に熱膨張性粒子１５が混入されている。したがって、図１（ａ）および（ｂ）に示す界面領域１４ａは熱膨張性粒子１５が混入された硬化性樹脂１４の一部であり、接着領域１４ｂも硬化性樹脂１４の一部である。

このようにして構成された図１に示す半導体装置実装構造体１０は、半導体装置１１が回路基板１３とはんだバンプ１２により電気的に、かつ機械的に接続されている。しかしながら、半導体装置実装構造体１０が組み込まれた機器などが落下などの衝撃を受けた場合、はんだバンプ１２により接続された部分への衝撃が緩和されるように半導体装置１１の少なくとも側面１１ｃの一部が硬化性樹脂１４により回路基板１３と機械的に接続されている。このような構成にすると、半導体装置実装構造体１０を構成する半導体装置１１および回路基板１３を接続しているはんだバンプ１２により接続された部分の耐衝撃力が増し強固になる。

しかしながら、一般的には半導体装置実装構造体１０の耐衝撃力が増加するときには、例えば搭載した半導体装置１１が特性不良であることが検査などにより分かった場合にリペアやリワークをする作業が、通常よりも困難になる。ところが、本実施の形態の半導体装置実装構造体１０においてリペアやリワークなどの作業をする場合には、硬化性樹脂１４を加熱して硬化性樹脂１４の界面領域１４ａに混入された熱膨張性粒子１５を熱膨張させることにより予め硬化性樹脂１４と回路基板１３との間の接着を破壊する。そして、半導体装置１１は、はんだバンプ１２を加熱して融点以上の温度にして溶融することにより回路基板１３から分離して取り外すことができるように構成されている。ここで、熱膨張性粒子１５の膨張温度Ｔ１が、硬化性樹脂１４の硬化温度Ｔｓ以上、２６０℃以下であるように設定されている。なお、膨張温度Ｔ１が硬化温度Ｔｓ以上でないと硬化性樹脂１４により半導体装置１１と回路基板１３とを接着することができず、膨張温度Ｔ１が２６０℃以下でないと回路基板１３上の半導体装置１１やその他の部品に熱的なダメージを与えることがあるからである。

したがって、このような構成とすることにより、回路基板１３上に半導体装置１１が実装されたときには耐衝撃性に優れ、リペア、リワークを行うときには容易に半導体装置１１を回路基板１３から取り外すことができる。すなわち、硬化性樹脂１４により半導体装置１１の側面１１ｃと回路基板１３とを接着固定しているので耐衝撃性に優れている。そして、リペア、リワークを行うときには回路基板１３と硬化性樹脂１４との接着界面から半導体装置１１および硬化性樹脂１４を剥離するために、硬化性樹脂１４のうちの界面領域１４ａに塗布された熱膨張性粒子１５を膨張させる。このようにすることにより、接着界面は脆弱化されるので半導体装置１１は容易に回路基板１３から取り外すことができる。なお、硬化性樹脂とは、エポキシ基やアクリレート基などの重合性基を分子構造中に含有する低分子が、光および／または熱の刺激により三次元架橋などに重合することで硬化したいわゆる熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂のことである。

次に本実施の形態の半導体装置実装構造体１０を製造する製造方法を説明する。図２は本実施の形態にかかる半導体装置実装構造体１０の製造方法を示す製造フローチャート、図３（ａ）から（ｄ）は半導体装置実装構造体１０の製造方法を示す概略断面図である。

図２に示すように本実施の形態の半導体装置実装構造体１０の製造方法は、はんだ接続工程Ｓ１と、塗布工程Ｓ２と、固定工程Ｓ３とを備えた方法である。図３（ａ）は真空ピンセット１６により半導体装置１１が回路基板１３に運ばれてはんだ接続が行われるところを示している。図３（ａ）および（ｂ）に示すようにはんだ接続工程Ｓ１は、半導体装置１１の一方の主面１１ａに配列された電極部１１ｂと回路基板１３の基板電極部１３ａとをはんだバンプ１２により電気的に接続する工程である。図３（ｂ）においてはんだバンプ１２は、例えば２３０℃で加熱されて溶融したのちに冷却されて半導体装置１１の電極部１１ｂと回路基板１３の基板電極部１３ａとを電気的に接続している。ここで、はんだバンプ１２は、鉛フリーのはんだ材料であるＳｎ_３Ａｇ_０．５Ｃｕからなるボール状のはんだバンプ１２が用いられている。このＳｎ_３Ａｇ_０．５Ｃｕ材料のはんだバンプ１２の融点は２１７℃である。

さらに、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように塗布工程Ｓ２は、半導体装置１１の少なくとも側面１１ｃの一部と回路基板１３とを接着固定する硬化接着性の接着剤１７ｂなどを塗布する工程である。そして、固定工程Ｓ３は塗布工程Ｓ２において塗布された接着剤１７を硬化させて硬化性樹脂１４として接着固定している。

ところで、図３（ｃ）に示すように塗布工程Ｓ２において、回路基板１３上の半導体装置１１の回路基板１３に対する投影面の外周の少なくとも一部に熱膨張性粒子１５を配置したのちに、図３（ｄ）に示すように熱膨張性粒子１５を覆って回路基板１３と半導体装置１１の側面１１ｃとを硬化接着性の接着剤１７ｂを塗布して接着領域１４ｂを形成している。このように半導体装置１１と回路基板１３とを硬化性樹脂１４で接着固定することにより、半導体装置実装構造体１０は、耐衝撃力を増大することができる。ここでは、硬化性樹脂１４は、例えばエポキシ樹脂を使用した接着剤を１２０℃で熱硬化させて形成している。なお、本実施の形態では塗布工程Ｓ２において、熱膨張性粒子１５を混入した熱膨張性接着剤１７ａを塗布したが、例えば揮発性溶剤に熱膨張性粒子を分散した分散液を塗布することもできる。

また、熱膨張性接着剤１７ａに配置され混入される熱膨張性粒子１５は、硬化性樹脂１４となる接着剤の硬化温度（例えば、エポキシ樹脂では１２０℃）以上で、回路基板１３上に実装される半導体装置および部品にダメージを与えない２６０℃以下の温度で熱膨張するものを使用している。本実施の形態では、例えば炭化水素などのガスを内包したアクリルなどの樹脂殻からなる直径数μｍから数十μｍのマイクロカプセルをシリコン系の塗布液に混練した熱膨張性マイクロカプセルを使用している。

このような方法とすることにより、回路基板１３上に半導体装置１１が実装されたときには耐衝撃性に優れ、リペア、リワークを行うときには容易に半導体装置１１を回路基板１３から取り外すことができる半導体装置実装構造体１０を製造することができる。

次に半導体装置実装構造体１０からの半導体装置１１の剥離方法について説明する。図４は本実施の形態にかかる半導体装置１１の剥離方法を示す概略断面図である。

図４（ａ）に示すように本実施の形態の半導体装置実装構造体１０において、硬化性樹脂１４を硬化温度（ここでは、例えば１２０℃）以上、はんだバンプ１２の融点Ｔｍ（ここでは、例えば２１７℃）以下の温度、例えば、１８０℃でヒータ（図示せず）などにより加熱して熱膨張性粒子１５を熱膨張させる。このときに、熱膨張性粒子１５は膨張前に比べて２倍から１０倍に膨張している。そして、熱膨張することにより硬化性樹脂１４と回路基板１３との接着部分が剥離する。このことにより、図４（ｂ）に示すように硬化性樹脂１４により接着固定された半導体装置１１を、例えば真空ピンセット１６により矢印４Ａの方向に引き上げると、半導体装置１１を回路基板１３から剥離することができる。なお、回路基板１３上には熱膨張した熱膨張性粒子１５が主に残り回路基板１３と接着固定されていないので、この熱膨張性粒子１５は回路基板１３上から容易に除去することができる。

このような方法とすることにより、リペア、リワークを行うときには回路基板に応力などが極力かからないようにし、かつ容易に半導体装置を回路基板から取り外すことができる。しかも、熱膨張性粒子が硬化性樹脂全体を細かく切断するので、リペア後の回路基板上に硬化性樹脂などの残渣がほとんど残らないようにすることができる。

（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体２０を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）における５Ａ−５Ａ線より見た断面図を示す。

図５（ａ）および（ｂ）に示すように半導体装置実装構造体２０は、一方の主面１１ａに電極部１１ｂを配列した半導体装置１１と、半導体装置１１の電極部１１ｂとはんだバンプ１２により電気的に接続される基板電極部１３ａを有する回路基板１３とを備えている。そして、半導体装置１１の少なくとも側面１１ｃの一部と、回路基板１３とが硬化性樹脂１４により接着固定され、硬化性樹脂１４と半導体装置１１の側面１１ｃとの界面領域１４ｃの少なくとも一部に熱膨張性粒子１５が混入されている。したがって、図５（ａ）および（ｂ）に示す界面領域１４ｃは熱膨張性粒子１５が混入された硬化性樹脂１４の一部であり、接着領域１４ｂも硬化性樹脂１４の一部である。すなわち、第１の実施の形態と異なり、本実施の形態では熱膨張性粒子１５が混入されている領域が側面１１ｃに隣接した界面領域１４ｃとしている。

このようにして構成された図５に示す半導体装置実装構造体２０は、半導体装置１１が回路基板１３とはんだバンプ１２により電気的に、かつ機械的に接続されている。しかしながら、半導体装置実装構造体２０が組み込まれた機器などが落下などの衝撃を受けた場合、はんだバンプ１２により接続された部分への衝撃が緩和されるように半導体装置１１の側面１１ｃの少なくとも一部が硬化性樹脂１４により回路基板１３と機械的に接続されている。このような構成にすると、半導体装置実装構造体２０を構成する半導体装置１１および回路基板１３を接続しているはんだバンプ１２により接続された部分の耐衝撃力が増し強固になる。

しかしながら、一般的には半導体装置実装構造体２０の耐衝撃力が増加するときには、例えば搭載した半導体装置１１が特性不良であることが検査などにより分かった場合にリペアやリワークをする作業が、通常よりも困難になる。ところが、本実施の形態の半導体装置実装構造体２０においてリペアやリワークなどの作業をする場合には、硬化性樹脂１４を加熱して硬化性樹脂１４の界面領域１４ｃに混入された熱膨張性粒子１５を熱膨張させることにより予め硬化性樹脂１４と半導体装置１１の側面１１ｃとの間の接着を破壊する。そして、半導体装置１１は、はんだバンプ１２を加熱して融点以上の温度にして溶融することにより回路基板１３および硬化性樹脂１４から分離して取り外すことができるように構成されている。ここで、第１の実施の形態と同様に熱膨張性粒子１５の膨張温度Ｔ１が、硬化性樹脂１４の硬化温度Ｔｓ以上、２６０℃以下であるように設定されている。

したがって、このような構成とすることにより、回路基板１３上に半導体装置１１が実装されたときには耐衝撃性に優れ、リペア、リワークを行うときには容易に半導体装置１１を回路基板１３から取り外すことができる。すなわち、硬化性樹脂１４により半導体装置１１の側面１１ｃと回路基板１３とを接着固定しているので耐衝撃性に優れている。そして、リペア、リワークを行うときには半導体装置１１の側面１１ｃと硬化性樹脂１４との接着界面から半導体装置１１を剥離するために、硬化性樹脂１４のうちの界面領域１４ｃに塗布された熱膨張性粒子１５を膨張させる。このようにすることにより、接着界面は脆弱化されるので半導体装置１１は容易に回路基板１３および硬化性樹脂１４から取り外すことができる。

次に本実施の形態の半導体装置実装構造体２０を製造する製造方法を説明する。図６は本実施の形態にかかる半導体装置実装構造体２０の製造方法を示す製造フローチャート、図７（ａ）から（ｄ）は半導体装置実装構造体２０の製造方法を示す概略断面図である。

図６に示す本実施の形態の製造方法は図２に示す第１の実施の形態と同様に、はんだ接続工程Ｓ１と、塗布工程Ｓ２と、固定工程Ｓ３とを備えた方法である。図７（ａ）は真空ピンセット１６により半導体装置１１が回路基板１３に運ばれてはんだ接続が行われるところを示している。図７（ａ）および（ｂ）に示すようにはんだ接続工程Ｓ１は、半導体装置１１の一方の主面１１ａに配列された電極部１１ｂと回路基板１３の基板電極部１３ａとをはんだバンプ１２により電気的に接続する工程である。図７（ｂ）においてはんだバンプ１２は、例えば２３０℃で加熱されて溶融したのちに冷却されて半導体装置１１の電極部１１ｂと回路基板１３の基板電極部１３ａとを電気的に接続している。ここで、はんだバンプ１２は、鉛フリーのはんだ材料であるＳｎ_３Ａｇ_０．５Ｃｕからなるボール状のはんだバンプ１２が用いられている。このＳｎ_３Ａｇ_０．５Ｃｕ材料のはんだバンプ１２の融点は２１７℃である。

さらに、図７（ｃ）および（ｄ）に示すように塗布工程Ｓ２は、半導体装置１１の少なくとも側面１１ｃの一部と回路基板１３とを接着固定する硬化接着性の接着剤１７ｂなどを塗布する工程である。そして、固定工程Ｓ３は塗布工程Ｓ２において塗布された接着剤１７を硬化させて硬化性樹脂１４として接着固定している。

ところで、図７（ｃ）に示すように塗布工程Ｓ２において、半導体装置１１の少なくとも側面１１ｃの一部に熱膨張性粒子１５を配置したのちに、図７（ｄ）に示すように熱膨張性粒子１５を覆って回路基板１３と半導体装置１１の側面１１ｃとを硬化接着性の接着剤１７ｂを塗布して接着領域１４ｂを形成している。このように半導体装置１１と回路基板１３とを硬化性樹脂１４で接着固定することにより、半導体装置実装構造体２０は、耐衝撃力を増大することができる。ここでは、第１の実施の形態と同様に硬化性樹脂１４は、例えばエポキシ樹脂を使用した接着剤を１２０℃で熱硬化させて形成している。なお、本実施の形態では塗布工程Ｓ２において、熱膨張性粒子１５を混入した熱膨張性接着剤１７ｃを塗布したが、例えば揮発性溶剤に熱膨張性粒子を分散した分散液を塗布することもできる。

また、熱膨張性接着剤１７ｃに配置され混入される熱膨張性粒子１５は、硬化性樹脂１４となる接着剤の硬化温度（例えば、エポキシ樹脂では１２０℃）以上で、回路基板１３上に実装される半導体装置および部品にダメージを与えない２６０℃以下の温度で熱膨張するものを使用している。本実施の形態も第１の実施の形態と同様に、例えば炭化水素などのガスを内包したアクリルなどの樹脂殻からなる直径数μｍから数十μｍのマイクロカプセルをシリコン系の塗布液に混練した熱膨張性マイクロカプセルを使用している。

このような方法とすることにより、回路基板１３上に半導体装置１１が実装されたときには耐衝撃性に優れ、リペア、リワークを行うときには容易に半導体装置１１を回路基板１３から取り外すことができる半導体装置実装構造体２０を製造することができる。

次に半導体装置実装構造体２０からの半導体装置１１の剥離方法について説明する。図８は本実施の形態にかかる半導体装置１１の剥離方法を示す概略断面図である。

第１の実施の形態と同様に図８（ａ）に示すように本実施の形態の半導体装置実装構造体２０において、硬化性樹脂１４を硬化温度（ここでは、例えば１２０℃）以上、はんだバンプ１２の融点Ｔｍ（ここでは、例えば２１７℃）以下の温度、例えば、１８０℃でヒータ（図示せず）などにより加熱して熱膨張性粒子１５を熱膨張させる。このときに、熱膨張性粒子１５は膨張前に比べて２倍から１０倍に膨張している。そして、熱膨張性粒子１５が半導体装置１１の側面１１ｃの界面領域１４ｃにおいて熱膨張することにより、硬化性樹脂１４と半導体装置１１の側面１１ｃとの接着部分が図８（ａ）に示すように剥離できる状態に接着領域１４ｂの硬化性樹脂１４が細かく分断される。このことにより、図８（ｂ）に示すように硬化性樹脂１４により接着固定された半導体装置１１を、例えば真空ピンセット１６により矢印８Ａの方向に引き上げる。そうすると、半導体装置１１を回路基板１３上に硬化性樹脂１４および熱膨張性粒子１５を残したままで回路基板１３および硬化性樹脂１４から剥離することができる。

以上のような第１および第２の実施の形態で示した構成および方法とすることにより、半導体装置実装構造体は、回路基板上に半導体装置が実装されたときには耐衝撃性に優れ、リペア、リワークを行うときには容易に半導体装置を回路基板から取り外すことができる。また、硬化性樹脂を形成する接着剤は少なくとも半導体装置の側面の一部または回路基板上の一部に塗布して作製するだけであるので量産性に優れている。さらに、熱膨張性粒子が熱膨張をすることにより硬化性樹脂全体の接着を細かく切断するのでリペア後の回路基板上または半導体装置の側面に硬化性樹脂などの残渣がほとんど残らず、リペア時の応力も極力かからないようにすることができる。したがって、新しい半導体装置を容易に元の回路基板に再実装することができ、またリペア後に使用可能な半導体装置も容易に他の新しい回路基板に再実装することができる。このことにより、回路基板や半導体装置などの実装部品をロスすることなく有効に使用することができる。

なお、上述の実施の形態において、熱膨張性粒子を、半導体装置の側面の少なくとも一部または回路基板上の半導体装置の回路基板に対する投影面の外周の少なくとも一部にのみ配置する場合で説明したが、半導体装置の側面の一部および半導体装置の回路基板に対する投影面外周の少なくとも一部の両方に配置されていてもよい。

また、このときにそれぞれ配置された熱膨張性粒子が異なる温度で熱膨張する構成を採用すると、片側のみをリペアしたあとに残りもリペアすることができるため、回路基板および半導体装置の再利用性をさらに向上させることができる。

本発明の半導体装置実装構造体は、高密度実装に適したパッケージを使用した半導体装置を回路基板に耐衝撃性と量産性に優れた構成で実装でき、かつリペア、リワークが容易であるので薄型化・小型化が要求される電子機器などの分野に有用である。

本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）における１Ａ−１Ａ線より見た断面図本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体の製造方法を示す製造フローチャート（ａ）から（ｄ）は本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体の製造方法を示す概略断面図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の剥離方法を示す概略断面図本発明の第２の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体を示す模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）における５Ａ−５Ａ線より見た断面図本発明の第２の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体の製造方法を示す製造フローチャート（ａ）から（ｄ）は本発明の第２の実施の形態にかかる半導体装置実装構造体の製造方法を示す概略断面図（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態にかかる半導体装置の剥離方法を示す概略断面図

符号の説明

１０，２０半導体装置実装構造体
１１半導体装置
１１ａ一方の主面
１１ｂ電極部
１１ｃ側面
１２はんだバンプ
１３回路基板
１３ａ基板電極部
１４硬化性樹脂
１４ａ，１４ｃ界面領域
１４ｂ接着領域
１５熱膨張性粒子
１６真空ピンセット
１７接着剤
１７ａ，１７ｃ熱膨張性接着剤
１７ｂ硬化接着性の接着剤

Claims

一方の主面に電極部を配列した半導体装置と、
前記半導体装置の前記電極部とはんだバンプにより電気的に接続される基板電極部を有する回路基板とを備え、
前記半導体装置の少なくとも側面の一部と前記回路基板とが硬化性樹脂により接着固定され、前記硬化性樹脂と前記回路基板との界面領域の少なくとも一部に熱膨張性粒子が混入されていることを特徴とする半導体装置実装構造体。
一方の主面に電極部を配列した半導体装置と、
前記半導体装置の前記電極部とはんだバンプにより電気的に接続される基板電極部を有する回路基板とを備え、
前記半導体装置の少なくとも側面の一部と前記回路基板とが硬化性樹脂により接着固定され、前記硬化性樹脂と前記半導体装置の側面との界面領域の少なくとも一部に熱膨張性粒子が混入されていることを特徴とする半導体装置実装構造体。
前記熱膨張性粒子の膨張温度が、前記硬化性樹脂の硬化温度以上、２６０℃以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置実装構造体。
半導体装置の一方の主面に配列された電極部と回路基板の基板電極部とをはんだバンプにより電気的に接続するはんだ接続工程と、
前記半導体装置の少なくとも側面の一部と前記回路基板とを接着固定する硬化接着性の接着剤を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程において塗布された前記接着剤を硬化させて接着固定する固定工程とを備え、
前記回路基板上の前記半導体装置の前記回路基板に対する投影面の外周の少なくとも一部に熱膨張性粒子を配置したのちに、前記熱膨張性粒子を覆って前記回路基板と前記半導体装置の側面とを前記硬化接着性の接着剤を塗布することを特徴とする半導体装置実装構造体の製造方法。
半導体装置の一方の主面に配列された電極部と回路基板の基板電極部とをはんだバンプにより電気的に接続するはんだ接続工程と、
前記半導体装置の少なくとも側面の一部と前記回路基板とを接着固定する硬化接着性の接着剤を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程において塗布された前記接着剤を硬化させて接着固定する固定工程とを備え、
前記半導体装置の少なくとも前記側面の一部に熱膨張性粒子を配置したのちに、前記熱膨張性粒子を覆って前記回路基板と前記半導体装置の側面とを前記硬化接着性の接着剤を塗布することを特徴とする半導体装置実装構造体の製造方法。
前記熱膨張性粒子の膨張温度が、前記接着剤の硬化温度以上、２６０℃以下であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の半導体装置実装構造体の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置実装構造体において、
前記硬化性樹脂を硬化温度以上、前記はんだバンプの融点以下の温度で加熱して前記熱膨張性粒子を熱膨張させ、
前記硬化性樹脂により接着固定された前記半導体装置を前記回路基板から剥離することを特徴とする半導体装置の剥離方法。