JP2009212209A

JP2009212209A - 半導体モジュール及びその製造方法

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Publication number: JP2009212209A
Application number: JP2008051972A
Authority: JP
Inventors: Naoya Sato; 直也佐藤; Akihito Narita; 明仁成田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-17

Abstract

【課題】本発明は、長尺状の樹脂突起１８上に配線２０が形成される構造でありながら、電気的な接続信頼性を確保することを目的とする。
【解決手段】半導体モジュールは、絶縁膜１６の表面上で樹脂ダム２４の外側に形成されて長尺状をなす樹脂突起１８と、電極１４上から樹脂突起１８上に至るように延びる配線２０と、配線２０の樹脂突起１８上の部分に接触するリード３０と、リード３０の樹脂突起１８とは反対側を支持するベース基板２６と、半導体チップ１０とベース基板２６の間に配置される接着剤２８と、を有する。樹脂ダム２４は、絶縁膜１６とは反対側がベース基板２６に密着して、絶縁膜１６及びベース基板２６並びに樹脂ダム２４によってスペースが区画されている。接着剤２８は、スペース内に配置される第１の接着部３２と、スペースよりもリード３０と配線２０の接触部に近い位置に配置される第２の接着部３４と、を含む。第１の接着部３２はボイド３６を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体モジュール及びその製造方法に関する。

半導体チップに長尺状の樹脂突起を形成し、その上に複数の配線を形成して、弾力性を有する端子を形成することが知られている（特許文献１）。しかし、特許文献１の構造では、長尺状の樹脂突起が、半導体チップと配線基板の間のスペースをふさいでしまうので、両者間の接着剤の流れを止めてしまい、配線の電気的接続部分に接着剤のボイド(気泡)ができると、電気的接続に影響を与えることがあり得る。
特開２００７−４２８６７号公報

本発明は、長尺状の樹脂突起上に配線が形成される構造でありながら、電気的な接続信頼性を確保することを目的とする。

（１）本発明に係る半導体モジュールは、
集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面の一部の領域を切れ目なく囲む樹脂ダムと、
前記絶縁膜の前記表面上で前記樹脂ダムの外側に形成され、前記集積回路に電気的に接続され、前記絶縁膜の開口から少なくとも一部が露出する電極と、
前記絶縁膜の前記表面上で前記樹脂ダムの外側に形成され、長尺状をなす樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように延びる配線と、
前記配線の前記樹脂突起上の部分に接触するリードと、
前記リードの前記樹脂突起とは反対側を支持するベース基板と、
前記半導体チップと前記ベース基板の間に配置される接着剤と、
を有し、
前記樹脂ダムは、前記絶縁膜とは反対側が前記ベース基板に密着して、前記絶縁膜及び前記ベース基板並びに前記樹脂ダムによってスペースが区画され、
前記接着剤は、前記スペース内に配置される第１の接着部と、前記スペースよりも前記リードと前記配線の接触部に近い位置に配置される第２の接着部と、を含み、
前記第１の接着部はボイドを含んでいる。本発明によれば、ボイドを含む第１の接着部が樹脂ダムによって区画されているので、リードと配線の接触部に影響を与えず、これにより電気的な接続信頼性を確保することができる。
（２）この半導体モジュールにおいて、
前記樹脂突起及び前記樹脂ダムは、弾性体からなり、前記半導体チップ及び前記ベース基板の間隔方向に圧縮されており、
前記樹脂突起の弾性変形によるストレスは、前記樹脂ダムの弾性変形によるストレスよりも大きくてもよい。
（３）本発明に係る半導体モジュールの製造方法は、
半導体装置を、接着剤を介して、リードが形成されたベース基板に搭載する工程を含み、
前記半導体装置は、
集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面の一部の領域を切れ目なく囲む樹脂ダムと、
前記絶縁膜の前記表面上で前記樹脂ダムの外側に形成され、前記集積回路に電気的に接続され、前記絶縁膜の開口から少なくとも一部が露出する電極と、
前記絶縁膜の前記表面上で前記樹脂ダムの外側に形成され、長尺状をなす樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように延びる配線と、
を有し、
前記工程で、前記リードを前記配線の前記樹脂突起上の部分に接触させ、
前記工程は、押圧力によって、前記半導体装置及び前記ベース基板の間で前記接着剤を流動させることを含み、
前記工程で、前記樹脂ダムの前記絶縁膜とは反対側を前記ベース基板に密着させ、前記接着剤を、前記樹脂ダムの内側の第１の接着部と外側の第２の接着部に区画し、前記第１の接着部に含まれるボイドを、前記絶縁膜及び前記ベース基板並びに前記樹脂ダムによって区画されるスペースに密封する。本発明によれば、ボイドを含む第１の接着部を樹脂ダムによって区画するので、リードと配線の接触部に影響を与えず、これにより電気的な接続信頼性を確保することができる。
（４）この半導体モジュールの製造方法において、
前記樹脂突起及び前記樹脂ダムは、弾性体からなり、
前記工程前に、前記樹脂ダムと前記樹脂突起は同じ高さを有し、
前記工程で、前記樹脂突起が前記樹脂ダムよりも低くなるように、前記樹脂ダムと前記樹脂突起を圧縮してもよい。

（半導体装置）
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールに使用される半導体装置を示す平面図である。

半導体装置１は、半導体チップ１０を有する。半導体チップ１０は、矩形の面を有している。半導体チップ１０には、集積回路１２（トランジスタ等）が形成されている。半導体チップ１０には、集積回路１２に電気的に接続されるように、電極１４が形成されている。電極１４は、１列又は複数列（平行な複数列）に並んでいる。電極１４は、半導体チップ１０の矩形の面の辺（例えば長方形の長辺）に沿って（平行に）並んでいる。電極１４は、内部配線（図示せず）を介して集積回路１２に電気的に接続されている。半導体チップ１０には、電極１４の少なくとも一部が露出する様に、電極１４上に位置する開口を有する絶縁膜１６（例えばパッシベーション膜）が形成されている。絶縁膜１６は、例えば、ＳｉＯ_２やＳｉＮ等の無機材料のみで形成されていてもよい。絶縁膜１６は、集積回路１２の上方に形成されている。

半導体チップ１０（絶縁膜１６上）には、樹脂突起１８が設けられている。半導体チップ１０の矩形の面の辺（例えば長方形の長辺）に沿って（平行に）延びる樹脂突起１８が示されており、複数の樹脂突起１８が平行に配列されている。樹脂突起１８の材料としては、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等を用いてもよい。樹脂突起１８は、弾性体からなる。

樹脂突起１８は長尺状に形成されている。樹脂突起１８は、延長方向に沿った軸ＡＸに直交する断面が、弓形（円の弧とその両端を結ぶ弦によってできる図形）をなしている。樹脂突起１８は、その断面において、弓形の弦が絶縁膜１６上に配置されている。樹脂突起１８の表面（半導体チップ１０とは反対側を向く面）は、凸曲面になっている。樹脂突起１８の表面は、樹脂突起１８の長手軸を回転軸として、回転軸の周囲に平行に位置する直線を回転させて描かれる回転面である。樹脂突起１８の表面は、円柱を中心軸に平行な平面で切断して得られた形状の曲面（円柱の回転面の一部）の形状をなしている。樹脂突起１８は、上面よりも下面が広くなるように、末広がりの形状になっている。樹脂突起１８の表面には、その延長方向に沿った軸ＡＸに直交する方向に、複数の溝２２が形成されている。

絶縁膜１６の表面の一部の領域（矩形、多角形、長円又は楕円等の領域）を切れ目なく囲むように、樹脂ダム２４が形成されている。樹脂ダム２４は、樹脂突起１８の材料として選択可能な上述したものから形成することができる。樹脂ダム２４と樹脂突起１８を同じ材料で形成する場合、両者を同時に形成してもよい。電極１４は、絶縁膜１６の表面上で樹脂ダム２４の外側（半導体チップ１０の周縁に近い側）に位置している。樹脂突起１８は、樹脂ダム２４の外側（半導体チップ１０の周縁に近い側）に形成されている。樹脂ダム２４は、弾性体からなる。樹脂ダム２４と樹脂突起１８（溝２２のない部分）は同じ高さを有していてもよい。

半導体チップ１０には、複数の配線２０が形成されている。配線２０の材料として、Ａｕ、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ又は鉛フリーはんだ等を使用することができる。複数の配線２０は、電極１４上から樹脂突起１８上に至るように形成されている。複数の配線２０は、隣同士の間隔をあけて樹脂突起１８の上面に形成されている。複数の配線２０は、樹脂突起１８の複数の溝２２を避けて、溝２２のない部分上に形成されている。なお、樹脂突起１８の溝２２は、配線２０を樹脂突起１８上に形成してから、配線２０をマスクとして樹脂突起１８をエッチングして形成することができる。１つの樹脂突起１８上に複数の配線２０が形成されている。配線２０は、樹脂突起１８の延長方向に沿った軸ＡＸに交差するように延びる。配線２０は、電極１４上から、絶縁膜１６上を通って、樹脂突起１８上に至る。樹脂突起１８上では、配線２０の表面は、樹脂突起１８の表面に従った曲面になっている。配線２０と電極１４は直接接触していてもよいし、両者間に導電膜（図示せず）が介在していてもよい。配線２０は、樹脂突起１８の、電極１４とは反対側の端部を越えて、絶縁膜１６上に至るように形成されている。

（半導体モジュールの製造方法）
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態では、上述した半導体装置１を、接着剤２８を介して、ベース基板２６に搭載する。ベース基板２６は、樹脂などからなるフレキシブル基板であってもよいし、ガラスなどからなるリジッド基板であってもよい。ベース基板２６には、リード３０が形成されている。

半導体装置１を、リード３０が配線２０の樹脂突起１８上の部分に接触して、樹脂突起１８の延長方向に沿った軸ＡＸに交差して延びるように配置する（図２（Ａ）参照）。図２（Ｂ）に示すように、半導体装置１及びベース基板２６の間に押圧力を加える。押圧力によって、樹脂突起１８上の複数の配線２０を、リード３０に接触（例えば線接触）させる。押圧力によって、半導体装置１及びリード３０の間で接着剤２８を流動させる（例えば排出する）。押圧力を加えている間、接着剤２８に対して熱も加える。

図２（Ｃ）に示すように、樹脂ダム２４の絶縁膜１６とは反対側をベース基板２６に密着させる。これにより、接着剤２８を、樹脂ダム２４の内側の第１の接着部３２と外側の第２の接着部３４に区画する。そして、第１の接着部３２に含まれるボイド３６を、絶縁膜１６及びベース基板２６並びに樹脂ダム２４によって区画されるスペースに密封する。なお、ボイド３６は、硬化前の接着剤２８中に含まれる気泡又は気空が、接着剤２８の硬化後にも残存して形成される気泡又は気空である。樹脂突起１８が樹脂ダム２４よりも低くなるように、樹脂ダム２４と樹脂突起１８を圧縮する。熱によって、接着剤２８を硬化収縮させ、接着剤２８が硬化するまで押圧力を維持する。接着剤２８が硬化したら押圧力を解除する。こうして、半導体モジュールを製造する。

本実施の形態によれば、ボイド３６を含む第１の接着部３２を樹脂ダム２４によって区画するので、リード３０と配線２０の接触部に影響を与えず、これにより電気的な接続信頼性を確保することができる。

（半導体モジュール）
図２（Ｃ）に示すように、半導体モジュールは、上述した半導体装置１と、ベース基板２６と、を有する。ベース基板２６は、リード３０の樹脂突起１８とは反対側を支持する。

リード３０は、配線２０の樹脂突起１８上の部分に接触し、樹脂突起１８の延長方向に沿った軸ＡＸに交差して延びる。半導体チップ１０とベース基板２６の隙間には、硬化した接着剤２８が介在している。接着剤２８は硬化収縮している。接着剤２８は、硬化時の収縮による残存ストレスを内在している。

樹脂ダム２４は、絶縁膜１６とは反対側がベース基板２６に密着している。絶縁膜１６及びベース基板２６並びに樹脂ダム２４によってスペースが区画されている。接着剤２８は、区画されたスペース内に配置される第１の接着部３２と、そのスペースよりもリード３０と配線２０の接触部に近い位置に配置される第２の接着部３４と、を含む。第１の接着部３２はボイド３６を含んでいる。なお、ボイド３６は、硬化前の接着剤２８中に含まれる気泡又は気空が、接着剤２８の硬化後にも残存して形成される気泡又は気空である。樹脂突起１８及び樹脂ダム２４は、弾性体からなり、半導体チップ１０及びベース基板２６の間隔方向に圧縮されている。樹脂突起１８の弾性変形によるストレスは、樹脂ダム２４の弾性変形によるストレスよりも大きい。

本実施の形態によれば、ボイド３６を含む第１の接着部３２が樹脂ダム２４によって区画されているので、リード３０と配線２０の接触部に影響を与えず、これにより電気的な接続信頼性を確保することができる。なお、半導体モジュールを有する電子機器として、ノート型パーソナルコンピュータ又は携帯電話などが挙げられる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールに使用される半導体装置を示す平面図である。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明する図である。

符号の説明

１…半導体装置、１０…半導体チップ、１２…集積回路、１４…電極、１６…絶縁膜、１８…樹脂突起、２０…配線、２４…樹脂ダム、２６…ベース基板、２８…接着剤、３０…リード、３２…第１の接着部、３４…第２の接着部、ボイド３６

Claims

集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面の一部の領域を切れ目なく囲む樹脂ダムと、
前記絶縁膜の前記表面上で前記樹脂ダムの外側に形成され、前記集積回路に電気的に接続され、前記絶縁膜の開口から少なくとも一部が露出する電極と、
前記絶縁膜の前記表面上で前記樹脂ダムの外側に形成され、長尺状をなす樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように延びる配線と、
前記配線の前記樹脂突起上の部分に接触するリードと、
前記リードの前記樹脂突起とは反対側を支持するベース基板と、
前記半導体チップと前記ベース基板の間に配置される接着剤と、
を有し、
前記樹脂ダムは、前記絶縁膜とは反対側が前記ベース基板に密着して、前記絶縁膜及び前記ベース基板並びに前記樹脂ダムによってスペースが区画され、
前記接着剤は、前記スペース内に配置される第１の接着部と、前記スペースよりも前記リードと前記配線の接触部に近い位置に配置される第２の接着部と、を含み、
前記第１の接着部はボイドを含んでいる半導体モジュール。
請求項１に記載された半導体モジュールにおいて、
前記樹脂突起及び前記樹脂ダムは、弾性体からなり、前記半導体チップ及び前記ベース基板の間隔方向に圧縮されており、
前記樹脂突起の弾性変形によるストレスは、前記樹脂ダムの弾性変形によるストレスよりも大きい半導体モジュール。
半導体装置を、接着剤を介して、リードが形成されたベース基板に搭載する工程を含み、
前記半導体装置は、
集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面の一部の領域を切れ目なく囲む樹脂ダムと、
前記絶縁膜の前記表面上で前記樹脂ダムの外側に形成され、前記集積回路に電気的に接続され、前記絶縁膜の開口から少なくとも一部が露出する電極と、
前記絶縁膜の前記表面上で前記樹脂ダムの外側に形成され、長尺状をなす樹脂突起と、
前記電極上から前記樹脂突起上に至るように延びる配線と、
を有し、
前記工程で、前記リードを前記配線の前記樹脂突起上の部分に接触させ、
前記工程は、押圧力によって、前記半導体装置及び前記ベース基板の間で前記接着剤を流動させることを含み、
前記工程で、前記樹脂ダムの前記絶縁膜とは反対側を前記ベース基板に密着させ、前記接着剤を、前記樹脂ダムの内側の第１の接着部と外側の第２の接着部に区画し、前記第１の接着部に含まれるボイドを、前記絶縁膜及び前記ベース基板並びに前記樹脂ダムによって区画されるスペースに密封する半導体モジュールの製造方法。
請求項３に記載された半導体モジュールの製造方法において、
前記樹脂突起及び前記樹脂ダムは、弾性体からなり、
前記工程前に、前記樹脂ダムと前記樹脂突起は同じ高さを有し、
前記工程で、前記樹脂突起が前記樹脂ダムよりも低くなるように、前記樹脂ダムと前記樹脂突起を圧縮する半導体モジュール。