JP2015133367A - 電子装置の製造方法及び電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】対向させて接続した電子部品間に効率的に樹脂を供給する。【解決手段】対向する電子部品10と電子部品20が接続部30で接続され、一方の電子部品20の接続部30配置面と反対側の背面20bの縁部20cにダム40Aが配置された構造体1aを準備する。その構造体1aの、電子部品10と電子部品20の隙間70に、電子部品20のダム40A側の側面20eからアンダーフィル樹脂60を供給する。ダム40Aを設け、より多量のアンダーフィル樹脂60を配置し、毛細管現象で隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度を増大させる。【選択図】図5

Description

本発明は、電子装置の製造方法及び電子装置に関する。
半導体素子と回路基板や、半導体素子同士を、バンプを用いて接続し、接続後の隙間に樹脂(アンダーフィル材、アンダーフィル樹脂、封止樹脂等も称される)を供給する技術が知られている。樹脂を充填する方法として、隙間の外部の所定領域に滴下等で樹脂を配置し、その配置された樹脂が毛細管現象によって隙間に進入していく現象を利用する方法が知られている。
特開2007−173361号公報 特開2010−73949号公報 特開平11−345834号公報
上記のように、接続後の電子部品間の隙間に毛細管現象を利用して樹脂を供給する際には、隙間に所定量の樹脂を供給するのに一定の時間を要し、それが製造効率低下の一因となる場合があった。
本発明の一観点によれば、第1電子部品と、前記第1電子部品と対向する第2電子部品と、前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に配置され、前記第1電子部品と前記第2電子部品とを接続する接続部群と、前記第1電子部品の、前記接続部群の配置面と反対側の第1表面の縁部に配置されたダムとを含む構造体を準備する工程と、前記構造体の、前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に、前記第1電子部品の、前記ダムが配置された前記縁部の側面側から樹脂を供給する工程とを含む電子装置の製造方法が提供される。
また、本発明の一観点によれば、上記のような方法を用いて製造される電子装置が提供される。
開示の技術によれば、接続部が介在する電子部品間に効率的に樹脂を供給することが可能になり、電子装置の製造の効率化を図ることが可能になる。
第1の実施の形態に係る電子装置の第1製造工程の説明図である。 第1の実施の形態に係る構造体の準備工程の一例を示す図である。 第1の実施の形態に係る構造体の準備工程の別例を示す図である。 第1の実施の形態に係る電子装置の第2製造工程の説明図(その1)である。 第1の実施の形態に係る電子装置の第2製造工程の説明図(その2)である。 第1の実施の形態に係る電子装置の第2製造工程の説明図(その3)である。 第1の実施の形態に係る電子装置の第3製造工程の説明図である。 第2の実施の形態に係る電子装置の第1製造工程の説明図である。 第2の実施の形態に係る電子装置の第2製造工程の説明図である。 第2の実施の形態に係る構造体の別例を示す図である。 第3の実施の形態に係る電子装置の第1製造工程の説明図である。 第3の実施の形態に係る電子装置の第2製造工程の説明図である。 第4の実施の形態に係る構造体の例を示す図である。 第5の実施の形態に係る構造体の例を示す図である。 第6の実施の形態に係る構造体の一例を示す図である。 第7の実施の形態に係る構造体の一例を示す図である。 半導体素子の一例を示す図である。 半導体パッケージの一例を示す図である。 回路基板の一例を示す図である。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図1〜図7は第1の実施の形態に係る電子装置の製造方法の説明図である。以下、第1の実施の形態に係る電子装置の各製造工程について順に説明する。
図1は第1の実施の形態に係る電子装置の第1製造工程の説明図である。図1は樹脂供給前の構造体の一例を示す図であって、図1(A)は構造体の一例の要部平面模式図、図1(B)は図1(A)のL1−L1断面模式図、図1(C)は図1(A)のL2−L2断面模式図である。
まず、図1(A)〜図1(C)に示すような構造体(電子装置)1aを準備する。図1(A)〜図1(C)に示す構造体1aは、電子部品10及び電子部品20、電子部品10と電子部品20の間に設けられた接続部30、並びに、電子部品20上に設けられたダム40Aを有する。
電子部品10は、図1(B)及び図1(C)に示すように、その表面10aに設けられた複数の電極11を有する。尚、図1(A)では、電極11の図示を省略している。
電子部品20は、図1(A)〜図1(C)に示すように、電子部品10に対向して設けられる。電子部品20は、図1(B)及び図1(C)に示すように、電子部品10の表面10aと対向する表面20aの、電子部品10の電極11と対応する位置に設けられた、複数の電極21を有する。尚、図1(A)では、電極21の図示を省略している。
電子部品10及び電子部品20にはそれぞれ、例えば、半導体素子(半導体チップ)、半導体素子を備える半導体パッケージ、又は回路基板が用いられる。
接続部30は、電子部品10と電子部品20の間に設けられ、それらの対応する電極11と電極21をそれぞれ接続する。接続部30には、例えば、半田バンプが用いられる。半田バンプの材料には、例えば、スズ(Sn)のほか、スズに銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、パラジウム(Pd)、金(Au)等を添加したものが用いられる。
ダム40Aは、電子部品20の、接続部30の配設面と反対側(電子部品10と反対側)の表面(背面)20bに設けられる。ダム40Aは、電子部品20の背面20bの縁部20cに設けられる。ここでは一例として、電子部品20の一辺20dに沿って、背面20bの縁部20cに設けられた、1つのダム40Aを図示している。
ダム40Aは、後述(図4)のようにして流動性のアンダーフィル(UF)樹脂(アンダーフィル樹脂60)を供給する際の、その供給部位を基に、電子部品20の背面20bの所定縁部に設けられる。この例では、接続部30を用いて電子部品10と接続された電子部品20の、その一辺20d側から、電子部品10と電子部品20の隙間70にアンダーフィル樹脂を供給する。この場合、ダム40Aは、その電子部品20の一辺20dに沿った、電子部品20の背面20bの縁部20cに設けられる。このようにダム40Aが設けられることで、構造体1aの、アンダーフィル樹脂が供給される部位の縁(ダム40A及び電子部品20の側面)の厚みが厚くなる。
ダム40Aには、例えば、接続部30で接続された電子部品10と電子部品20の隙間70に供給されるアンダーフィル樹脂が浸透、反応しない材料が用いられる。ダム40Aには、接続部30で接続された電子部品10と電子部品20の隙間70に供給されたアンダーフィル樹脂がその後硬化される際の温度に対して耐熱性を有する材料が用いられる。例えば、ダム40Aには、シリコン(Si)、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al23)等の非金属材料、銅やアルミニウム(Al)等の金属材料、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリイミド(PI)等の有機材料が用いられる。
ダム40Aは、図1(B)及び図1(C)に示すように、接着材50を用いて、電子部品20の背面20bに接着される。尚、図1(A)では、接着材50の図示を省略している。接着材50には、例えば、接続部30で接続された電子部品10と電子部品20の隙間70に供給されるアンダーフィル樹脂が浸透、反応しない材料、そのアンダーフィル樹脂が硬化される際の温度に対して耐熱性を有する材料が用いられる。
ダム40Aは、後述のようにしてアンダーフィル樹脂を供給し、硬化した後、電子部品20の背面20bに残すか(図6)、或いは電子部品20の背面20bから除去する(図7)。ダム40Aを電子部品20の背面20bから除去する場合には、例えば、接着材50にアセトン等の有機溶剤に溶解するものを用い、このような有機溶剤を用いて接着材50を溶解してダム40Aを除去する。ダム40Aを電子部品20の背面20bに残す場合には、接着材50に必ずしもこのような有機溶剤に対する溶解性を示す材料を用いることを要しない。
接続部30で接続された電子部品10と電子部品20の隙間70にアンダーフィル樹脂を供給する前に、まず上記のような構成を有する構造体1aが準備される。
ここで、図2は第1の実施の形態に係る構造体の準備工程の一例を示す図である。図2(A)は電子部品準備工程の一例を示す要部断面模式図、図2(B)は電子部品接続工程の一例を示す要部断面模式図、図2(C)はダム配設工程の一例の要部断面模式図である。
上記図1に示したような構造体1aを準備するにあたり、まず、図2(A)に示すような電子部品10、及び半田バンプ等の接続部30が設けられた電子部品20を準備する。接続部30は、電子部品20の電極21上に設けられる。このように電極21上に接続部30が設けられた電子部品20を、その電極21及び接続部30の配設面側(表面20a側)を、電子部品10の電極11の配設面側(表面10a側)に対向させて、設ける。
次いで、図2(B)に示すように、電子部品20の電極21上に設けられた接続部30と、電子部品10の電極11とを接続する。例えば、接続部30に半田バンプを用いている場合であれば、その半田バンプが溶融する温度で加熱を行い、溶融した半田バンプを電子部品10の電極11と接続する。その後、冷却を行い、半田バンプを凝固する。これにより、図2(B)に示すような、電子部品10と電子部品20が、互いの電極11と電極21を接続部30によって接続された状態が得られる。
このようにして電子部品10と電子部品20を接続部30で接続した後、図2(C)に示すように、その電子部品20の背面20b上の、所定の縁部20cに、接着材50を用いてダム40Aを接着する。図2(C)には、予め接着材50を設けたダム40Aを、電子部品20の縁部20cに接着する場合を例示するが、予め接着材50を電子部品20の縁部20cに設け、その接着材50にダム40Aを接着するようにしてもよい。
この図2(A)〜図2(C)に示すような方法によって、上記図1に示したような構成を有する構造体1aを得ることができる。
また、図3は第1の実施の形態に係る構造体の準備工程の別例を示す図である。図3(A)はダム配設工程の一例の要部断面模式図、図3(B)は電子部品準備工程の一例を示す要部断面模式図、図3(C)は電子部品接続工程の一例を示す要部断面模式図である。
上記図1に示したような構造体1aを準備するにあたっては、この図3の例に示すような方法を用いることもできる。
この例では、まず、図3(A)に示すように、表面20aの電極21上に、半田バンプ等の接続部30が設けられた電子部品20を準備し、更に、その背面20b上の、所定の縁部20cに、接着材50を用いてダム40Aを接着する。図3(A)には、予め接着材50を設けたダム40Aを、電子部品20の縁部20cに接着する場合を例示するが、予め接着材50を電子部品20の縁部20cに設け、その接着材50にダム40Aを接着するようにしてもよい。
このように電極21上に接続部30、背面20b上にダム40Aが設けられた電子部品20を、図3(B)に示すように、その電極21及び接続部30の配設面側(表面20a側)を、電子部品10の電極11の配設面側(表面10a側)に対向させて、設ける。
そして、図3(C)に示すように、電子部品20の電極21上に設けられた接続部30と、電子部品10の電極11とを接続する。例えば、接続部30に半田バンプを用いている場合、加熱により溶融した半田バンプを電子部品10の電極11と接続し、その後、冷却によりその半田バンプを凝固する。これにより、図3(C)に示すような、電子部品10と、ダム40Aが設けられた電子部品20が、互いの電極11と電極21を接続部30によって接続された状態が得られる。
この図3(A)〜図3(C)に示すような方法によっても、上記図1に示したような構成を有する構造体1aを得ることができる。
上記図1(A)〜図1(C)に示すような構造体1aを準備した後、準備した構造体1aの電子部品10と電子部品20の隙間70に、次の図4及び図5に示すようにして、アンダーフィル樹脂60を供給する。
図4〜図6は第1の実施の形態に係る電子装置の第2製造工程の説明図である。図4はアンダーフィル樹脂配置工程の一例を示す図であって、図4(A)はアンダーフィル樹脂配置工程の一例の要部平面模式図、図4(B)は図4(A)のL3−L3断面模式図である。図5はアンダーフィル樹脂供給工程の一例を示す図であって、図5(A)はアンダーフィル樹脂供給工程の一例の要部平面模式図、図5(B)は図5(A)のL4−L4断面模式図である。図6はアンダーフィル樹脂供給後の状態の一例を示す図であって、図6(A)は要部平面模式図、図6(B)は図6(A)のL5−L5断面模式図である。
準備した構造体1aに、例えば、図4〜図6に示すように、アンダーフィル樹脂60を供給する。アンダーフィル樹脂60には、エポキシ樹脂等の樹脂材料が用いられる。アンダーフィル樹脂60には、このような樹脂材料に、更にシリカ、アルミナ等の絶縁性フィラーが含有されてもよい。
アンダーフィル樹脂60の供給の際は、まず、図4(A)及び図4(B)に示すように、ディスペンサ等の供給装置80を用い、ダム40Aの側面(外面)41及び電子部品20の側面20eに、流動性のアンダーフィル樹脂60を配置(滴下)する。ダム40Aを設けていることで、電子部品20の側面20eだけでなく、ダム40Aの側面41から電子部品20の側面20eに、アンダーフィル樹脂60を配置することができる。ダム40Aを設けない場合に比べて、電子部品20の側面20e側に、より多量のアンダーフィル樹脂60を配置することができる。
このアンダーフィル樹脂60の配置は、例えば、一定量のアンダーフィル樹脂60を吐出する供給装置80を、ダム40Aの延在方向に沿って連続的に移動させることで、行うことができる。或いは、アンダーフィル樹脂60の配置は、ダム40Aの延在方向に沿って移動する供給装置80から、複数回に分けて一定量のアンダーフィル樹脂60を吐出させることで、行うことができる。アンダーフィル樹脂60の配置量(滴下量)は、供給装置80の吐出圧を調整することで、調整することができる。
供給装置80からダム40Aの側面41及び電子部品20の側面20eに配置されるアンダーフィル樹脂60には、フィレット部61aが形成される。形成されるフィレット部61aには、表面張力が発生する。このような表面張力が発生するフィレット部61aを起点として、毛細管現象により、図5(A)及び図5(B)に示すように、電子部品10と電子部品20の隙間70に、アンダーフィル樹脂60が進入していく。
これにより、図6(A)及び図6(B)に示すような、電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂60が供給(充填)された状態が得られる。アンダーフィル樹脂60の供給後には、例えば、図6(A)及び図6(B)に示すように、電子部品20のダム40A側の側面20eとは異なる側面にもフィレット部が形成され、電子部品20の周囲にフィレット61が形成される。
尚、電子部品10と電子部品20の隙間70にアンダーフィル樹脂60が進入する際には、このような毛細管現象のほか、供給装置80から吐出されるアンダーフィル樹脂60の圧力も寄与し得る。
上記図4〜図6に示したようなアンダーフィル樹脂60の配置及び供給工程において、電子部品20の背面20bには、その縁部20cにダム40Aが設けられている。そのため、ダム40Aが設けられていない場合に比べて、図4(A)及び図4(B)に示すようにしてアンダーフィル樹脂60が配置される縁の厚みが、電子部品20の側面20eの厚みに更にダム40Aの側面41の厚みが加わって、より厚くなっている。
このように、ダム40Aが設けられ、アンダーフィル樹脂60が配置される縁の厚みが厚くなっていることで、ダム40Aを設けない場合よりも多量のアンダーフィル樹脂60を配置することができる。それにより、形成されるフィレット部61aの量が増大し、フィレット部61aに発生する表面張力が増大する。その結果、図5(A)及び図5(B)並びに図6(A)及び図6(B)に示すようにして毛細管現象により電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度が増大する。
電子部品20に設けられるダム40Aにより、ダム40Aが設けられていないものに比べて、より速い速度で、電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂60が供給されるようになる。
アンダーフィル樹脂60の配置及び供給工程においては、アンダーフィル樹脂60の流動性を高めるため、アンダーフィル樹脂60の硬化温度よりも低い温度、例えば、50℃〜100℃といった温度の条件で、加熱を行ってもよい。加熱は、例えば、構造体1aを載置するステージの温度を調整することで、行うことができる。
上記のようにして電子部品10と電子部品20の間に供給されたアンダーフィル樹脂60は、その後、そのアンダーフィル樹脂60に用いられている材料に応じた硬化温度、例えば100℃〜250℃といった温度条件の加熱により硬化される。
図7は第1の実施の形態に係る電子装置の第3製造工程の説明図である。図7はダム除去工程の一例を示す図であって、図7(A)はダム除去工程の一例の要部平面模式図、図7(B)は図7(A)のL6−L6断面模式図である。
上記のようにして電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂60を供給し、硬化した後、例えば、図7(A)及び図7(B)に示すように、ダム40Aを電子部品20の背面20bから除去する。このようにダム40Aを除去する場合、接着材50には、前述のように、アセトン等の有機溶剤に溶解するものが用いられる。アンダーフィル樹脂60の硬化後、そのような有機溶剤で接着材50を溶解することで、電子部品20の背面20bからダム40Aを除去する。この場合、ダム40Aの除去後には、電子部品20の側面20eに、側面20eから更に背面20bの上方に向かって突出する、フィレット部61aが残る。
以上の工程により、アンダーフィル樹脂60によって、接続部30が覆われ、且つ、電子部品10と電子部品20が接着された、図7(A)及び図7(B)に示すような電子装置1Aが得られる。
ここでは、ダム40Aを電子部品20の背面20bから除去するようにしたが、ダム40Aを除去せず、ダム40Aを電子部品20の背面20b上に残した形態の、図6(A)及び図6(B)に示すような電子装置1Aを得ることもできる。
以上のように、この第1の実施の形態に係る電子装置1Aの製造方法では、接続部30を用いて電子部品10と電子部品20を接続し、その一方の電子部品20の、接続部30の配設面と反対側の背面20b上の縁部20cに、ダム40Aを設ける。これにより、ダム40A側に配置されるアンダーフィル樹脂60のフィレット部61aの量を増大させ、フィレット部61aの表面張力を増大させて、電子部品10と電子部品20の間に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の増大を図る。
ダム40Aを設けない場合、アンダーフィル樹脂のフィレット部の量を増大させて充填速度を増大させるために、電子部品20の縁に配置するアンダーフィル樹脂を多くすると、アンダーフィル樹脂が電子部品20の背面20bに這い上がる現象が生じ得る。このようなアンダーフィル樹脂の這い上がりが生じると、隙間70へのアンダーフィル樹脂の供給量が不足し、電子部品10と電子部品20の間の領域にボイドが発生したり、電子部品20の周囲のフィレット量が減少したりする場合がある。その場合、電子部品10と電子部品20の間の十分な接続強度が得られなくなることが起こり得る。このような這い上がりが抑えられるようなアンダーフィル樹脂の量では、配置時点のフィレット部の量が少なく、十分な充填速度が得られない場合がある。這い上がりが抑えられるような量のアンダーフィル樹脂を複数回に分けて配置しても、十分な充填速度が得られなかったり、効率的な製造が行えなかったりする場合がある。
また、半導体素子は、デバイス性能の向上のために大規模な回路を備えることで、その平面サイズが大きくなる場合がある。このような平面サイズの大きな半導体素子では、その端部の接続部(回路基板等の他の電子部品との接続部)に、より大きな応力が発生する傾向があり、端部の接続部で破断等の不具合が生じ易い。端部の接続部の応力を緩和するための方法の1つに、半導体素子を、例えば半導体基板のバックグラインド等で、薄型化する方法がある。しかし、このような平面サイズが大きく、薄い半導体素子を、ダム40Aを設けない電子部品20に用いた場合には、厚みが薄いことで、その縁に十分な量のアンダーフィル樹脂を配置できず、フィレット部の量が少なくなり、十分な充填速度が得られない恐れがある。更に、その平面サイズが大きいことで、アンダーフィル樹脂の充填時間が長くなり、アンダーフィル樹脂が供給途中で硬化し始める等、電子部品10と電子部品20の隙間70をアンダーフィル樹脂で十分に充填できなくなる恐れがある。
これに対し、上記のようなダム40Aを電子部品20上に設ける手法によれば、アンダーフィル樹脂60を配置する縁の厚みが、電子部品20の側面20eの厚みに更にダム40Aの側面41の厚みが加わり、より厚くなる。従って、ダム40Aを設けていない電子部品20単体の時に比べて、縁に配置するアンダーフィル樹脂60の量を多くし、電子部品20の背面20bへの這い上がりを抑えて、フィレット部61aの量を増大させることができる。そして、このようにフィレット部61aの量を増大させることで、フィレット部61aの表面張力を増大させ、毛細管現象により隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の増大を図ることができる。
次に、第2の実施の形態について説明する。
図8は第2の実施の形態に係る電子装置の第1製造工程の説明図である。図8は樹脂供給前の構造体の一例を示す図であって、図8(A)は構造体の一例の要部平面模式図、図8(B)は図1(A)のL7−L7断面模式図である。
まず、図8(A)及び図8(B)に示すような構造体(電子装置)1bを準備する。構造体1bは、電子部品10と電子部品20の間に設けられる接続部30の密度が、中央領域で高く、その中央領域を挟む外側領域で低くなっている。電子部品10及び電子部品20にはそれぞれ、このような配置の接続部30に対応して、図8(B)に示すように電極11及び電極21が設けられている。尚、図8(A)では、電極11及び電極21の図示を省略している。
例えば、電子部品10と電子部品20を接続する接続部30のうち、より大きな応力が発生する傾向のある端部の接続部30で破断等の不具合が生じ易い場合には、そのような端部の接続部30のサイズ、ピッチを大きくする構造が採用される場合がある。構造体1bは、例えばこのような構造を採用したものの一例である。
このような構造体1bに含まれる電子部品20の、接続部30の配設面と反対側の背面20bにおける、一辺20dに沿った縁部20cに、ダム40Bが設けられる。ダム40Bは、その底面(背面20b側の面)からの高さがH1のダム部40Baと、底面からの高さがH1よりも低いH2のダム部40Bbとを有する。高さH1のダム部40Baは、接続部30の密度の高い中央領域に対応して設けられ、より低い高さH2のダム部40Bbは、接続部30の密度の低い外側領域に対応して設けられる。
このような点で、第2の実施の形態に係る構造体1bは、上記第1の実施の形態に係る構造体1aと相違する。
ダム40Bには、上記ダム40Aと同様の材料が用いられる。ダム40Bは、上記ダム40Aと同様に、接着材50を用いて電子部品20の背面20bにおける所定の縁部20cに接着される。
また、構造体1bは、例えば、上記図2で述べたのと同様に、電子部品10と電子部品20を接続部30で接続した後、電子部品20上に接着材50でダム40Bを接着することで、得ることができる。或いは、構造体1bは、上記図3で述べたのと同様に、予めダム40Bを設けた電子部品20を準備し、これを電子部品10と接続部30で接続することで、得ることもできる。
上記図8(A)及び図8(B)に示すような構造体1bを準備した後、準備した構造体1bの電子部品10と電子部品20の隙間70に、次の図9に示すようにして、アンダーフィル樹脂60を供給する。
図9は第2の実施の形態に係る電子装置の第2製造工程の説明図である。図9(A)はアンダーフィル樹脂配置工程の一例の要部平面模式図、図9(B)はアンダーフィル樹脂供給工程の一例の要部平面模式図、図9(C)はアンダーフィル樹脂供給後の状態の一例の要部平面模式図である。
準備した構造体1bに、例えば、図9に示すように、アンダーフィル樹脂60を供給する。その際は、まず、図9(A)に示すように、ディスペンサ等の供給装置80を用いて、ダム40Bの側面(外面)41及び電子部品20の側面20eに、流動性のアンダーフィル樹脂60を配置(滴下)する。
このアンダーフィル樹脂60の配置は、ダム40Bの、高さの異なるダム部40Baとダム部40Bbの領域で、その配置量(滴下量)を調整する。接続部30が比較的高密度の領域に対応して設けられた、高さH1のダム部40Baの領域には、接続部30が比較的低密度の領域に対応して設けられた、より低い高さH2のダム部40Bbの領域よりも、多量のアンダーフィル樹脂60を配置する。
このようなアンダーフィル樹脂60の配置量の調整は、供給装置80の吐出圧を調整することで、行うことができる。このほか、アンダーフィル樹脂60の配置量の調整は、吐出圧一定の供給装置80の移動速度を調整することで、行うことができる。例えば、吐出圧一定の供給装置80の移動速度でアンダーフィル樹脂60の配置量を調整する場合には、高さH1のダム部40Baの領域で供給装置80の移動速度を遅くし、より低い高さH2のダム部40Bbの領域で供給装置80の移動速度を速くする。図9(A)には、このような供給装置80の移動速度の大きさを、太矢印の長さの違いで表している(太矢印が長いほど移動速度が速い)。
供給装置80からダム40Bの側面41及び電子部品20の側面20eに配置されたアンダーフィル樹脂60には、フィレット部61bが形成される。この例では、フィレット部61bの量が、ダム部40Bbの領域よりも、ダム部40Baの領域で多くなる。このようなフィレット部61bを起点として、毛細管現象により、図9(B)に示すように、電子部品10と電子部品20の隙間70(図8(B))に、アンダーフィル樹脂60が進入していく。これにより、図9(C)に示すような、電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂60が供給(充填)された状態が得られる。
このようなアンダーフィル樹脂60の配置及び供給工程において、電子部品20の背面20bには、その縁部20cにダム40Bが設けられている。そのため、ダム40Bが設けられていない場合に比べて、図9(A)に示すようにしてアンダーフィル樹脂60が配置される縁の厚みが、電子部品20の側面20eの厚みに更にダム40Bの側面41の厚みが加わって、より厚くなっている。これにより、ダム40Bを設けない場合よりも多量のアンダーフィル樹脂60を配置し、フィレット部61bの量を増大させ、その表面張力を増大させることができる。その結果、図9(B)及び図9(C)に示すようにして毛細管現象により電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度を増大させることができる。
更に、ダム40Bに、接続部30の密度に対応して、高さの異なるダム部40Ba及びダム部40Bbを設け、接続部30がより高密度の領域に対応して設けられた、より高いダム部40Baの領域に、より多量のアンダーフィル樹脂60を配置する。これにより、接続部30がより高密度の領域に対応して、より多量のフィレット部61bが形成される。その結果、接続部30がより高密度の領域に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の増加分が、接続部30がより低密度の領域に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の増加分よりも大きくなる。
高さの異なるダム部40Ba及びダム部40Bbを有するダム40Bを用いることで、接続部30に疎密が存在する場合でも、電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の平均化を図ることができる。
即ち、ダム40Bを設けず、接続部30に疎密が存在する構造体1bの、その電子部品20の一辺20dの縁に、一定量のアンダーフィル樹脂60を配置すると、接続部30がより低密度の領域に、より速くアンダーフィル樹脂60が進入していく傾向がある。このような場合、接続部30の疎密によって隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度が異なってくるため、速度の異なるアンダーフィル樹脂60同士がぶつかり合い、ボイドが発生してしまうことがある。
これに対し、上記のようなダム40Bを電子部品20上に設ける手法によれば、接続部30に疎密が存在する場合でも、電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の平均化を図り、ボイドの発生を抑えることができる。
上記のようにして電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂60を供給した後、アンダーフィル樹脂60を硬化する。アンダーフィル樹脂60の硬化後、例えば、アセトン等の有機溶剤を用いて接着材50を溶解し、ダム40Bを電子部品20の背面20bから除去する。これにより、アンダーフィル樹脂60によって、接続部30が覆われ、且つ、電子部品10と電子部品20が接着された、電子装置が得られる。
また、ダム40Bは除去せず、ダム40Bを電子部品20の背面20b上に残した形態の電子装置(図9(C))を得ることもできる。
上記のようなダム40Bは、次の図10に示すような接続部30の配置を有する構造体1baに採用することもできる。
図10は第2の実施の形態に係る構造体の別例を示す図である。図10(A)は構造体の一例の要部平面模式図、図10(B)は図10(A)のL8−L8断面模式図である。
この構造体1baは、電子部品10と電子部品20の間に設けられる接続部30の密度が、中央領域で高く、その中央領域を囲む外側領域で低くなっている点で、上記図8に示した構造体1bと相違する。
このような構造体1baの場合にも、それに含まれる電子部品20の、接続部30の配設面と反対側の背面20bにおける、一辺20dに沿った縁部20cに、ダム40Bが設けられる。接続部30の密度の低い外側領域に囲まれた、接続部30の密度の高い中央領域に対応して、高さH1のダム部40Baが設けられ、このダム部40Baを挟むように、より低い高さH2のダム部40Bbが設けられる。
構造体1baの電子部品10と電子部品20の隙間70にアンダーフィル樹脂60を供給する際も、上記同様、より高いダム部40Baの領域に、より多量のアンダーフィル樹脂60を配置し、より多量のフィレット部61bを形成する。それにより、接続部30の密度の低い外側領域を主に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度と、そのような外側領域と接続部30の密度の高い中央領域とが含まれる領域を主に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度との平均化が図られる。その結果、アンダーフィル樹脂60同士がぶつかり合うことによるボイドの発生を抑えることができる。
ここでは電子部品20の背面20bからの高さが2種類のダム部40Ba及びダム部40Bbを例示したが、高さの種類は2種類に限定されるものではない。例えば、接続部30の疎密の分布に基づいて、高さが3種類以上のダム部を含むダム40Bを設けることもできる。
次に、第3の実施の形態について説明する。
図11は第3の実施の形態に係る電子装置の第1製造工程の説明図である。図11は樹脂供給前の構造体の一例を示す図であって、図11(A)は構造体の一例の要部平面模式図、図11(B)は図11(A)のL9−L9断面模式図である。
まず、図11(A)及び図11(B)に示すような構造体(電子装置)1cが準備される。構造体1cは、電子部品10と電子部品20の間に設けられる接続部30の密度が、中央領域で低く、その中央領域を挟む外側領域で高くなっている。接続部30は、この構造体1cのような配置とされる場合もあり、この点が上記第2の実施の形態に係る構造体1bとの一相違点となっている。電子部品10及び電子部品20にはそれぞれ、このような配置の接続部30に対応して、図11(B)に示すように電極11及び電極21が設けられている。尚、図11(A)では、電極11及び電極21の図示を省略している。
このような構造体1cに含まれる電子部品20の、接続部30の配設面と反対側の背面20bにおける、一辺20dに沿った縁部20cに、ダム40Cが設けられている。ダム40Cは、その底面(背面20b側の面)からの高さがH3のダム部40Caと、底面からの高さがH3よりも高いH4のダム部40Cbとを有する。高さH3のダム部40Caは、接続部30の密度の低い中央領域に対応して設けられ、より高い高さH2のダム部40Cbは、接続部30の密度の高い外側領域に対応して設けられている。
このような点で、第3の実施の形態に係る構造体1cは、上記第2の実施の形態に係る構造体1bと相違する。
ダム40Cには、上記ダム40A或いはダム40Bと同様の材料が用いられる。ダム40Cは、上記ダム40A或いはダム40Bと同様に、接着材50を用いて電子部品20の背面20bにおける所定の縁部20cに接着される。
また、構造体1cは、例えば、上記図2で述べたのと同様に、電子部品10と電子部品20を接続部30で接続した後、電子部品20上に接着材50でダム40Cを接着することで、得ることができる。或いは、構造体1cは、上記図3で述べたのと同様に、予めダム40Cを設けた電子部品20を準備し、これを電子部品10と接続部30で接続することで、得ることもできる。
上記図11(A)及び図11(B)に示すような構造体1cを準備した後、準備した構造体1cの電子部品10と電子部品20の隙間70に、次の図12に示すようにして、アンダーフィル樹脂60を供給する。
図12は第3の実施の形態に係る電子装置の第2製造工程の説明図である。図12(A)はアンダーフィル樹脂配置工程の一例の要部平面模式図、図12(B)はアンダーフィル樹脂供給工程の一例の要部平面模式図、図12(C)はアンダーフィル樹脂供給後の状態の一例の要部平面模式図である。
準備した構造体1cに、まず、図12(A)に示すように、ディスペンサ等の供給装置80を用いて、ダム40Cの側面(外面)41及び電子部品20の側面20eに、流動性のアンダーフィル樹脂60を配置(滴下)する。この例では、接続部30が比較的高密度の領域に対応して設けられた、高さH4のダム部40Cbの領域に、接続部30が比較的低密度の領域に対応して設けられた、より低い高さH3のダム部40Caの領域よりも、多量のアンダーフィル樹脂60を配置する。このようなアンダーフィル樹脂60の配置量の調整は、例えば、吐出圧一定の供給装置80の移動速度を、高さH4のダム部40Cbの領域で遅くし、より低い高さH3のダム部40Caの領域で速くすることで行う。図12(A)には、このような供給装置80の移動速度の大きさを、太矢印の長さの違いで表している(太矢印が長いほど移動速度が速い)。
供給装置80からダム40Cの側面41及び電子部品20の側面20eに配置されたアンダーフィル樹脂60には、フィレット部61cが形成される。この例では、フィレット部61cの量が、ダム部40Caの領域よりも、ダム部40Cbの領域で多くなる。このようなフィレット部61cを起点として、毛細管現象により、図12(B)に示すように、電子部品10と電子部品20の隙間70(図11(B))に、アンダーフィル樹脂60が進入していく。これにより、図12(C)に示すような、電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂60が供給(充填)された状態が得られる。
このようなアンダーフィル樹脂60の配置及び供給工程において、電子部品20にはダム40Cが設けられていることで、ダム40Cが設けられていない場合に比べて、図12(A)に示すようにしてアンダーフィル樹脂60が配置される縁の厚みが厚くなっている。これにより、ダム40Cを設けない場合よりも多量のアンダーフィル樹脂60を配置し、フィレット部61cの量を増大させ、その表面張力を増大させることができる。その結果、図12(B)及び図12(C)に示すようにして毛細管現象により電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度を増大させることができる。
更に、接続部30がより高密度の領域に対応して設けられた、より高いダム部40Cbの領域に、より多量のアンダーフィル樹脂60を配置し、より多量のフィレット部61cを形成する。これにより、接続部30に疎密が存在する電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の平均化を図り、ボイドの発生を抑えることができる。
上記のようにして電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂60を供給した後、アンダーフィル樹脂60を硬化する。アンダーフィル樹脂60の硬化後、例えば、アセトン等の有機溶剤を用いて接着材50を溶解し、ダム40Cを電子部品20の背面20bから除去する。これにより、アンダーフィル樹脂60によって、接続部30が覆われ、且つ、電子部品10と電子部品20が接着された、電子装置が得られる。また、ダム40Cを除去せず、ダム40Cを電子部品20の背面20b上に残した形態の電子装置(図12(C))を得ることもできる。
上記のようなダム40Cは、電子部品10と電子部品20の間に設けられる接続部30の密度が、中央領域で低く、その中央領域を囲む外側領域で高くなっているような構造体に採用することもできる。このような構造体についても、上記同様の手法により、供給装置80を用いてダム40Cの側面41及び電子部品20の側面20eにアンダーフィル樹脂60を配置し、電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂60を供給する。これにより、接続部30に疎密が存在する電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の平均化を図り、ボイドの発生を抑えることができる。
ここでは電子部品20の背面20bからの高さが2種類のダム部40Ca及びダム部40Cbを例示したが、高さの種類は2種類に限定されるものではない。例えば、接続部30の疎密の分布に基づいて、高さが3種類以上のダム部を含むダム40Cを設けることもできる。
次に、第4の実施の形態について説明する。
図13は第4の実施の形態に係る構造体の例を示す図である。図13(A)は構造体の一例の要部平面模式図、図13(B)は構造体の別例の要部平面模式図である。
図13(A)に示す構造体1daは、半田バンプ等の接続部(図示せず)で接続された電子部品10及び電子部品20と、電子部品20の背面20bに設けられたダム40Dとを有する。構造体1daのダム40Dは、電子部品20の背面20bにおける、一辺20dに沿った縁部20cのうち、一部に設けられる。また、図13(B)に示す構造体1dbは、電子部品20の背面20bにおける、一辺20dに沿った縁部20cの複数箇所に設けられた、複数のダム40Dを有する。ダム40Dは、上記ダム40A等と同様の材料が用いられて、上記ダム40A等と同様に所定の接着材を用いて電子部品20の背面20bに接着される。
このようなダム40Dを設けた構造体1da或いは構造体1dbの、ダム40Dの側面41及び電子部品20の側面20eに、ディスペンサ等の供給装置を用いてアンダーフィル樹脂(図示せず)を配置する。このように電子部品20の背面20bの縁部20cに部分的にダム40Dを設けた場合でも、ダム40Dを設けない場合に比べて、電子部品20の縁に配置するアンダーフィル樹脂の量を増大させ、形成されるフィレット部の量を増大させることができる。それにより、フィレット部の表面張力を増大させ、電子部品10と電子部品20の隙間に進入していくアンダーフィル樹脂の速度の増大を図ることができる。
また、構造体1da或いは構造体1dbの、電子部品10と電子部品20の接続部に疎密が存在する場合には、接続部がより高密度で配置されている領域に対応して、ダム40Dを電子部品20の背面20bの縁部20cに部分的に設けてもよい。このようにダム40Dを設けた構造体1da或いは構造体1dbの、ダム40Dの側面41及び電子部品20の側面20eに、ディスペンサ等の供給装置を用いてアンダーフィル樹脂を配置する。その際は、ダム40Dの側面41とダム40Dが設けられた領域の電子部品20の側面20eとに形成されるフィレット部の量が、ダム40Dが設けられていない領域の電子部品20の側面20eに形成されるフィレット部の量よりも多くなるようにする。このようにすることで、上記第2及び第3の実施の形態で述べたのと同様に、接続部に疎密が存在する電子部品10と電子部品20の隙間に進入していくアンダーフィル樹脂の速度の平均化を図り、ボイドの発生を抑えることができる。
電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂を供給した後は、アンダーフィル樹脂を硬化し、ダム40Dを電子部品20の背面20bから除去して、電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂が充填された電子装置を得る。また、ダム40Dを除去せず、ダム40Dを電子部品20の背面20b上に残した形態の電子装置を得ることもできる。
次に、第5の実施の形態について説明する。
図14は第5の実施の形態に係る構造体の例を示す図である。図14(A)は構造体の一例の要部平面模式図、図14(B)は構造体の別例の要部平面模式図である。
図14(A)に示す構造体1eaは、半田バンプ等の接続部(図示せず)で接続された電子部品10及び電子部品20と、電子部品20の背面20bに設けられたダム40Eaとを有する。構造体1eaのダム40Eaは、電子部品20の背面20bにおける、隣接する二辺20dに沿った縁部20cに、平面L字形状で設けられる。ダム40Eaは、上記ダム40A等と同様の材料が用いられて、上記ダム40A等と同様に所定の接着材を用いて電子部品20の背面20bに接着される。
このようなダム40Eaを設けた構造体1eaの、ダム40Eaの側面41及び電子部品20の側面20eに、ディスペンサ等の供給装置を用いてアンダーフィル樹脂(図示せず)を配置する。その際は、例えば、アンダーフィル樹脂の供給装置を、電子部品20の隣接する二辺20d(それらのコーナー部を含む)に沿って連続的に移動させ、その移動の間、吐出圧一定でアンダーフィル樹脂を配置する。或いは、供給装置を、電子部品20の隣接する二辺20dのそれぞれに沿って2段階で移動させ、各辺20dの移動の間、吐出圧一定でアンダーフィル樹脂を配置する(即ち、2回に分けてアンダーフィル樹脂を配置する)。例えば、隣接する二辺20dのコーナー部に配置されるアンダーフィル樹脂の量を抑えたい場合、このような2段階でアンダーフィル樹脂を配置する方法を採用することができる。
平面L字形状のダム40Eaを設け、そのダム40Eaに沿ってアンダーフィル樹脂を配置することで、電子部品10と電子部品20の間に効率的にアンダーフィル樹脂を進入させることができる。このような平面L字形状のダム40Eaを設けた場合にも、それを設けない場合に比べて、より多量のアンダーフィル樹脂60を配置することができる。これにより、アンダーフィル樹脂の配置後に形成されるフィレット部の量を増大させ、電子部品10と電子部品20の間に進入していくアンダーフィル樹脂の速度の増大を図ることができる。
また、図14(B)に示す構造体1ebは、電子部品20の背面20bにおける、隣接する二辺20dのそれぞれに沿った縁部20cに設けられた、複数のダム40Ebを有する。ダム40Ebは、上記ダム40A等と同様の材料が用いられて、上記ダム40A等と同様に所定の接着材を用いて電子部品20の背面20bに接着される。このようなダム40Ebを設けた構造体1ebの場合にも、アンダーフィル樹脂の配置及びその後の進入について、上記図14(A)に示した構造体1eaと同様の効果を得ることができる。
電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂を供給した後は、アンダーフィル樹脂を硬化し、ダム40Ea或いはダム40Ebを電子部品20の背面20bから除去して、電子部品10と電子部品20の間にアンダーフィル樹脂が充填された電子装置を得る。また、ダム40Ea或いはダム40Ebを除去せず、ダム40Ea或いはダム40Ebを電子部品20の背面20b上に残した形態の電子装置を得ることもできる。
ダム40Ea或いはダム40Ebには、上記第2及び第3の実施の形態で述べた例に従い、電子部品10と電子部品20の接続部の疎密に基づいて、電子部品20の背面20bからの高さが異なる複数の部位(ダム部)を設けてもよい。
次に、第6の実施の形態について説明する。
図15は第6の実施の形態に係る構造体の一例を示す図である。図15は構造体の一例の要部断面模式図である。
図15に示す構造体1fは、半田バンプ等の接続部30で接続された電子部品10及び電子部品20と、電子部品20の背面20bに設けられたダム40Fとを有する。ダム40Fは、図15に示すように、電子部品20の外側に面する側面(外面)41が、電子部品20の背面20bに対して外側に傾斜し、庇状に張り出した形状を有する。ダム40Fは、上記ダム40A等と同様の材料が用いられて、上記ダム40A等と同様に所定の接着材50を用いて電子部品20の背面20bに接着される。
このようなダム40Fを設けた構造体1fの、ダム40Fの側面41及び電子部品20の側面20eに、ディスペンサ等の供給装置を用いてアンダーフィル樹脂60を配置する。尚、図15には、このようにアンダーフィル樹脂60を配置した状態の一例を図示している。ダム40Fを設けることで、設けない場合に比べて、より多量のアンダーフィル樹脂60を配置することができる。これにより、形成されるフィレット部61fの量を増大させ、その表面張力を増大させて、電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の増大を図ることができる。
更に、この構造体1fでは、ダム40Fの側面41が傾斜していることで、配置されたアンダーフィル樹脂60の、電子部品20の背面20bへの這い上がりを効果的に抑えることができる。これにより、電子部品10と電子部品20の隙間70に十分な量のアンダーフィル樹脂が進入し、アンダーフィル樹脂60の不足によるボイドの発生、電子部品20周囲のフィレット量の減少、電子部品10と電子部品20の接続強度の低下等が抑制される。
ダム40Fの側面41の傾斜角度θは、電子部品20の側面20e側に一定量のアンダーフィル樹脂60を配置することができ、配置したアンダーフィル樹脂60の電子部品20の背面20bへの這い上がりを抑制することができるものであれば、特に限定されない。例えば、ダム40Fの側面41の傾斜角度θは、45°といった角度に設定することができる。
この第6の実施の形態で述べたダム40Fのように、側面41を傾斜させる手法は、上記第1〜第5の実施の形態で述べたダム40A、ダム40B、ダム40C、ダム40D、ダム40Ea及びダム40Ebにも、同様に適用可能である。それにより、電子部品20の側面20e側に配置されるアンダーフィル樹脂の、背面20bへの這い上がりを、効果的に抑制することが可能になる。
次に、第7の実施の形態について説明する。
図16は第7の実施の形態に係る構造体の一例を示す図である。図16は構造体の一例の要部断面模式図である。
図16に示す構造体1gは、半田バンプ等の接続部30で接続された電子部品10及び電子部品20と、電子部品20の背面20bに設けられたダム40Gとを有する。ダム40Gは、図16に示すように、電子部品20の外側に面する側面(外面)41に、電子部品10と電子部品20の対向方向と交差する方向(紙面奥行方法)に延在された、少なくとも1本の溝41aを有する。ダム40Gは、上記ダム40A等と同様の材料が用いられて、上記ダム40A等と同様に所定の接着材50を用いて電子部品20の背面20bに接着される。
このようなダム40Gを設けた構造体1gの、ダム40Gの側面41及び電子部品20の側面20eに、ディスペンサ等の供給装置を用いてアンダーフィル樹脂60を配置する。尚、図16には、このようにアンダーフィル樹脂60を配置した状態の一例を図示している。ダム40Gを設けることで、設けない場合に比べて、より多量のアンダーフィル樹脂60を配置することができる。これにより、形成されるフィレット部61gの量を増大させ、その表面張力を増大させて、電子部品10と電子部品20の隙間70に進入していくアンダーフィル樹脂60の速度の増大を図ることができる。
更に、この構造体1gでは、ダム40Gの側面41に溝41aが設けられていることで、配置されたアンダーフィル樹脂60の、電子部品20の背面20bへの這い上がりを効果的に抑えることができる。これにより、電子部品10と電子部品20の隙間70に十分な量のアンダーフィル樹脂が進入し、アンダーフィル樹脂60の不足によるボイドの発生、電子部品20周囲のフィレット量の減少、電子部品10と電子部品20の接続強度の低下等が抑制される。
この第7の実施の形態で述べたダム40Gのように、側面41に溝41aを設ける手法は、上記第1〜第6の実施の形態で述べたダム40A、ダム40B、ダム40C、ダム40D、ダム40Ea、ダム40Eb及びダム40Fにも、同様に適用可能である。それにより、電子部品20の側面20e側に配置されるアンダーフィル樹脂の、背面20bへの這い上がりを、効果的に抑制することが可能になる。
以上、第1〜第7の実施の形態について説明した。
以上の説明では、電子部品10と電子部品20の接続部(接続部30)として半田バンプを例示したが、接続部の形態は、このような半田バンプに限定されるものではない。例えば、一方の電子部品10の電極11上に半田を設け、他方の電子部品20の電極21上にスタッドバンプ、或いはポスト(ピラー等とも称される)を設けて、それらを接続した形態の接続部としてもよい。或いは、電子部品10の電極11上、及び電子部品20の電極21上に共に、ポストを設け、それらを半田で接続した形態の接続部としてもよい。
また、以上の説明では、熱硬化型のアンダーフィル樹脂を例示したが、紫外線硬化型のアンダーフィル樹脂を用いてもよい。紫外線硬化型のアンダーフィル樹脂を用いる場合は、アンダーフィル樹脂の硬化時に、加熱に替えて、紫外線を照射する。或いはまた、紫外線照射と加熱によって硬化する樹脂を、アンダーフィル樹脂に用いることもできる。
また、以上の説明では、対向接続する電子部品のうちの、一方の電子部品の背面における一部の縁部に、ダム(40A,40B,40C,40D,40Ea,40Eb,40F,40G等)を設けるようにした。このほか、ダムは、それを設ける電子部品の背面における縁部の全周に渡って設けることも可能である。このようなダムを設けた場合には、その電子部品のいずれの側面側からも、アンダーフィル樹脂を効率的に供給することが可能になる。更に、アンダーフィル樹脂の供給量を調整することで、その供給後に、電子部品の全周の側面に、ダムに接するようなフィレット部を形成し、電子部品間の接続強度の増大を図ることも可能になる。
また、以上説明した電子部品10及び電子部品20には、各種電子部品が用いられる。例えば、電子部品10及び電子部品20には、前述のように、半導体素子、半導体パッケージ、回路基板等を用いることができる。
図17は半導体素子の一例を示す図である。図17は半導体素子の一例の要部断面模式図である。
図17に示す半導体素子100は、トランジスタ等の素子が設けられた半導体基板110と、半導体基板110上に設けられた配線層120とを有する。
半導体基板110には、シリコン、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム(SiGe)等の基板が用いられる。このような半導体基板110に、トランジスタ、容量、抵抗等の素子が設けられる。図17には素子の一例として、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ130を図示している。
MOSトランジスタ130は、半導体基板110に設けられた素子分離領域110aにより画定された素子領域に設けられる。MOSトランジスタ130は、半導体基板110上にゲート絶縁膜131を介して形成されたゲート電極132と、ゲート電極132の両側の半導体基板110内に形成されたソース領域133及びドレイン領域134とを有する。ゲート電極132の側壁には、絶縁膜のスペーサ135が設けられる。
このようなMOSトランジスタ130等が設けられた半導体基板110上に、配線層120が設けられる。配線層120は、半導体基板110に設けられたMOSトランジスタ130等に電気的に接続された導体部121(配線及びビア)と、導体部121を覆う絶縁部122とを有する。図17には一例として、MOSトランジスタ130のソース領域133及びドレイン領域134に電気的に接続された導体部121を図示している。導体部121には、銅、アルミニウム等の各種導体材料が用いられる。絶縁部122には、酸化シリコン等の無機絶縁材料や、樹脂等の有機絶縁材料が用いられる。配線層120には、内部の導体部121に電気的に接続された、外部接続用の電極123(上記の電極11又は電極21に相当)が設けられる。
図18は半導体パッケージの一例を示す図である。図18は半導体パッケージの一例の要部断面模式図である。
図18に示す半導体パッケージ200は、パッケージ基板(回路基板)300と、パッケージ基板300上に搭載された半導体素子400と、半導体素子400を封止する封止層500とを有する。
パッケージ基板300には、例えば、プリント基板が用いられる。パッケージ基板300は、導体部310(配線及びビア)と、導体部310を覆う絶縁部320とを有する。導体部310には、銅、アルミニウム等の各種導体材料が用いられる。絶縁部320には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料、そのような樹脂材料をガラス繊維や炭素繊維に含浸した複合樹脂材料等が用いられる。
このようなパッケージ基板300上に、半導体素子400が、それに設けられた半田バンプ等の接続部410で電気的に接続(フリップチップボンディング)される。パッケージ基板300と半導体素子400の間には、アンダーフィル樹脂510が充填される。パッケージ基板300上の半導体素子400は、封止層500で封止される。封止層500には、エポキシ樹脂等の樹脂材料、そのような樹脂材料に絶縁性フィラーを含有させた材料等が用いられる。パッケージ基板300の、半導体素子400搭載面と反対側の表面には、内部の導体部310に電気的に接続された、外部接続用の電極311(上記の電極11又は電極21に相当)が設けられる。
尚、このような構成を有する半導体パッケージ200において、パッケージ基板300と半導体素子400の間のアンダーフィル樹脂510を、上記第1〜第7の実施の形態で述べたような手法を用いて設けることが可能である。
また、半導体素子400は、パッケージ基板300にワイヤボンディングで電気的に接続されてもよい。更にまた、パッケージ基板300上には、複数の半導体素子400が搭載されてもよく、半導体素子400のほか、チップコンデンサ等の他の電子部品が搭載されてもよい。
図19は回路基板の一例を示す図である。図19は回路基板の一例の要部断面模式図である。
図19には、回路基板600として、複数の配線層を含む多層プリント基板を例示している。回路基板600は、上記図18に示したパッケージ基板300と同様、銅、アルミニウム等の導体部610(配線及びビア)と、導体部610を覆う樹脂材料等の絶縁部620とを有する。回路基板600には、内部の導体部610に電気的に接続された、外部接続用の電極611(上記の電極11又は電極21に相当)が設けられる。
上記第1〜第7の実施の形態で述べたような電子部品10、電子部品20には、例えば図17〜図19に例示したような半導体素子100、半導体パッケージ200、回路基板600を、用いることが可能である。
尚、電子部品10と電子部品20の組合せとしては、例えば、半導体素子と回路基板の組合せ、半導体パッケージと回路基板の組合せ、半導体素子と半導体パッケージの組合せがある。このほか、電子部品10と電子部品20の組合せとしては、半導体素子同士の組合せ、半導体パッケージ同士の組合せ、回路基板同士の組合せがある。
上記第1〜第7の実施の形態で述べたような手法によれば、接続部で接続された電子部品間に効率的にアンダーフィル樹脂を供給することが可能になる。アンダーフィル樹脂で接続部が覆われ、且つ、アンダーフィル樹脂で電子部品同士が接着された、接続信頼性に優れる各種電子装置を、効率的に製造することが可能になる。
以下に実施例について述べる。
〔実施例1〕
平面サイズが30mm×50mmで厚みが100μmの半導体素子と、平面サイズが60mm×72mmの回路基板を準備した。半導体素子及び回路基板は、互いの対応する位置に、ピッチが150μmで径が75μmの電極を備える。電極は、銅層上にニッケル層を形成した構造を有する。このような半導体素子と回路基板を対向させ、互いの電極を、Sn−Ag半田(Ag:1.5wt%)を用いて接続し、構造体を得た。
得られた構造体の、半導体素子上(回路基板との接続部と反対側の背面)の縁部に、半導体素子の隣接する二辺に沿った平面L字形状のダムを設けた。ダムの高さ(半導体素子側の底面からの高さ)は600μm、幅は100μmとした。ダムの外面は、半導体素子の外側に向かって傾斜した傾斜面とした。ダムの外面の傾斜角度は45°とした。ダムは、接着材を用いて半導体素子の背面に接着した。
構造体にダムを設けた後、ディスペンサを用い、平面L字形状のダムに沿ってその外面及び半導体素子の側面に、アンダーフィル樹脂を配置した。アンダーフィル樹脂の配置は、構造体を載置するステージの温度を90℃とし、ディスペンサの吐出圧を300kPa、移動速度を4mm/秒、回路基板とのギャップを500μmとした条件で行った。配置されたアンダーフィル樹脂は、半導体素子と回路基板の隙間に進入していき、約1分で半導体素子と回路基板の間にアンダーフィル樹脂が供給(充填)された。
半導体素子と回路基板の間にアンダーフィル樹脂を供給した後、150℃で2時間の加熱を行い、アンダーフィル樹脂を硬化させた。その後、半導体素子とダムの間の接着材を、アセトンを用いて溶解し、半導体素子からダムを除去した。
一方、比較例として、半導体素子と回路基板を、Sn−Ag半田(Ag:1.5wt%)を用いて接続し、半導体素子上にはダムを設けていない構造体を準備した。その半導体素子の隣接する二辺に沿った側面に、ディスペンサを用いてアンダーフィル樹脂を配置した。アンダーフィル樹脂の配置は、ダムを設けていない構造体を載置するステージの温度を90℃とし、ディスペンサの吐出圧を80kPa、移動速度を4mm/秒、回路基板とのギャップを100μmとした条件で行った。配置されたアンダーフィル樹脂は、半導体素子と回路基板の隙間に進入していき、約25分で半導体素子と回路基板の間にアンダーフィル樹脂が供給(充填)された。半導体素子と回路基板の間にアンダーフィル樹脂を供給した後、150℃で2時間の加熱を行い、アンダーフィル樹脂を硬化させた。
ダムを設けることで、半導体素子の厚みが100μmと比較的薄い場合でも、アンダーフィル樹脂の充填速度を約25分の1に短縮できることが確認された。
〔実施例2〕
平面サイズが30mm×50mmで厚みが100μmの半導体素子と、平面サイズが60mm×60mmの回路基板を準備した。半導体素子及び回路基板は、互いの対応する位置に、中央領域にピッチが100μmで径が50μmの電極を備え、その外側領域(半導体素子の外縁から5mm程度の領域)にピッチが150μmで径が75μmの電極を備える。電極は、銅層上にニッケル層を形成した構造を有する。このような半導体素子と回路基板を対向させ、互いの電極を、Sn−Ag半田(Ag:1.5wt%)を用いて接続し、構造体を得た。
得られた構造体の、半導体素子上(回路基板との接続部と反対側の背面)の縁部に、半導体素子の一辺に沿ってダムを設けた。ダムの高さ(半導体素子側の底面からの高さ)は、半導体素子と回路基板の接続部の中央領域に対応する部位(ダム部)を600μm、その外側領域に対応する部位(ダム部)を300μmとした。ダムの幅は100μmとした。ダムは、接着材を用いて半導体素子の背面に接着した。
構造体にダムを設けた後、ディスペンサを用い、ダムに沿ってその側面(外面)及び半導体素子の側面に、アンダーフィル樹脂を配置した。アンダーフィル樹脂の配置は、構造体を載置するステージの温度を90℃とし、ディスペンサの吐出圧を300kPa、回路基板とのギャップを400μmとした条件で行った。この時のディスペンサの移動速度は、半導体素子と回路基板の接続部の中央領域に対応するダム部の領域で2mm/秒、その外側領域に対応するダム部の領域で4mm/秒とした。配置されたアンダーフィル樹脂は、半導体素子と回路基板の隙間に進入していき、約1分で半導体素子と回路基板の間にアンダーフィル樹脂が供給(充填)された。
半導体素子と回路基板の間にアンダーフィル樹脂を供給した後、150℃で2時間の加熱を行い、アンダーフィル樹脂を硬化させた。その後、半導体素子とダムの間の接着材を、アセトンを用いて溶解し、半導体素子からダムを除去した。
この実施例2で得られた電子装置について超音波断面観察を行った結果、アンダーフィル樹脂中にボイドは認められなかった。
一方、比較例として、半導体素子と回路基板を、Sn−Ag半田(Ag:1.5wt%)を用いて接続し、半導体素子上にはダムを設けていない構造体を準備した。その半導体素子の一辺に沿った側面に、ディスペンサを用いてアンダーフィル樹脂を配置した。アンダーフィル樹脂の配置は、ダムを設けていない構造体を載置するステージの温度を90℃とし、ディスペンサの吐出圧を80kPa、移動速度を4mm/秒、回路基板とのギャップを100μmとした条件で行った。配置されたアンダーフィル樹脂は、半導体素子と回路基板の隙間に進入していき、約25分で半導体素子と回路基板の間にアンダーフィル樹脂が供給(充填)された。半導体素子と回路基板の間にアンダーフィル樹脂を供給した後、150℃で2時間の加熱を行い、アンダーフィル樹脂を硬化させた。
この比較例で得られた電子装置について超音波断面観察を行った結果、アンダーフィル樹脂中の、半導体素子と回路基板の接続部の中央領域とその外側領域との境界に、ボイドが数点認められた。
ダムを設けることで、半導体素子の厚みが100μmと比較的薄い場合でも、アンダーフィル樹脂の充填速度を約20分の1に短縮できることが確認された。また、ダムを設けることで、半導体素子と回路基板の接続部の密度に疎密が存在する場合でも、ボイドの発生を抑えてアンダーフィル樹脂を充填できることが確認された。
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) 第1電子部品と、
前記第1電子部品と対向する第2電子部品と、
前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に配置され、前記第1電子部品と前記第2電子部品とを接続する接続部群と、
前記第1電子部品の、前記接続部群の配置面と反対側の第1表面の縁部に配置されたダムと
を含む構造体を準備する工程と、
前記構造体の、前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に、前記第1電子部品の、前記ダムが配置された前記縁部の側面側から樹脂を供給する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
(付記2) 前記樹脂を供給する工程は、前記ダムの、前記第1電子部品の外側に面する側面と、前記第1電子部品の、前記ダムが配置された前記縁部の側面とに、前記樹脂を配置する工程を含むことを特徴とする付記1に記載の電子装置の製造方法。
(付記3) 前記ダムは、前記第1表面の前記縁部に部分的に配置されることを特徴とする付記1又は2に記載の電子装置の製造方法。
(付記4) 前記ダムは、
前記第1表面から第1高さの第1ダム部と、
前記第1表面から前記第1高さよりも低い第2高さの第2ダム部と
を有することを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
(付記5) 前記第1電子部品と前記第2電子部品の間には、
前記接続部群が第1密度の第1領域と、
前記接続部群が前記第1密度よりも低い第2密度の第2領域と
が含まれ、
前記ダムは、
前記第1領域に対応して前記第1ダム部が配置され、
前記第2領域に対応して前記第2ダム部が配置されることを特徴とする付記4に記載の電子装置の製造方法。
(付記6) 前記樹脂を供給する工程は、
前記第1ダム部の、前記第1電子部品の外側に面する側面と、前記第1電子部品の前記縁部のうち前記第1ダム部が位置する第1縁部の側面とに、第1量の前記樹脂を配置する工程と、
前記第2ダム部の、前記第1電子部品の外側に面する側面と、前記第1電子部品の前記縁部のうち前記第2ダム部が位置する第2縁部の側面とに、前記第1量よりも少ない第2量の前記樹脂を配置する工程と
を含むことを特徴とする付記4又は5に記載の電子装置の製造方法。
(付記7) 前記ダムは、前記第1電子部品の外側に面する側面が、前記第1表面に対して前記外側に傾斜していることを特徴とする付記1乃至6のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
(付記8) 前記ダムは、前記第1電子部品の外側に面する側面に、前記第1電子部品と前記第2電子部品の対向方向と交差する方向に延在された溝を有することを特徴とする付記1乃至7のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
(付記9) 前記構造体を準備する工程は、
前記第1電子部品を準備する工程と、
前記第2電子部品を準備する工程と、
前記第1電子部品と前記第2電子部品とを前記接続部群で接続する工程と、
前記接続部群で前記第2電子部品と接続された前記第1電子部品に前記ダムを配置する工程と
を含むことを特徴とする付記1乃至8のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
(付記10) 前記構造体を準備する工程は、
前記第1電子部品を準備する工程と、
前記第2電子部品を準備する工程と、
準備された前記第1電子部品に前記ダムを配置する工程と、
前記ダムが配置された前記第1電子部品と前記第2電子部品とを前記接続部群で接続する工程と、
を含むことを特徴とする付記1乃至8のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
(付記11) 前記樹脂を供給する工程後に、前記ダムを前記第1電子部品から除去する工程を更に含むことを特徴とする付記1乃至10のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
(付記12) 第1電子部品と、
前記第1電子部品と対向する第2電子部品と、
前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に配置され、前記第1電子部品と前記第2電子部品とを接続する接続部群と、
前記第1電子部品の、前記接続部群の配置面と反対側の第1表面の縁部に配置されたダムと、
前記接続部群で接続された前記第1電子部品と前記第2電子部品の間、及び前記第1電子部品の側面に配置され、前記ダムに接するフィレット部を有する樹脂と
を含むことを特徴とする電子装置。
(付記13) 第1電子部品と、
前記第1電子部品と対向する第2電子部品と、
前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に配置され、前記第1電子部品と前記第2電子部品とを接続する接続部群と、
前記接続部群で接続された前記第1電子部品と前記第2電子部品の間、及び前記第1電子部品の側面に配置され、前記第1電子部品の前記第2電子部品側と反対の第1表面から突出するフィレット部を有する樹脂と
を含むことを特徴とする電子装置。
1a,1b,1ba,1c,1da,1db,1ea,1eb,1f,1g 構造体
1A 電子装置
10,20 電子部品
10a,20a 表面
11,21,123,311,611 電極
20b 背面
20c 縁部
20d 辺
20e,41 側面
30,410 接続部
40A,40B,40C,40D,40Ea,40Eb,40F,40G ダム
40Ba,40Bb,40Ca,40Cb ダム部
41a 溝
50 接着材
60,510 アンダーフィル樹脂
61 フィレット
61a,61b,61c,61f,61g フィレット部
70 隙間
80 供給装置
100,400 半導体素子
110 半導体基板
110a 素子分離領域
120 配線層
121,310,610 導体部
122,320,620 絶縁部
130 MOSトランジスタ
131 ゲート絶縁膜
132 ゲート電極
133 ソース領域
134 ドレイン領域
135 スペーサ
200 半導体パッケージ
300 パッケージ基板
500 封止層
600 回路基板

Claims (9)

  1. 第1電子部品と、
    前記第1電子部品と対向する第2電子部品と、
    前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に配置され、前記第1電子部品と前記第2電子部品とを接続する接続部群と、
    前記第1電子部品の、前記接続部群の配置面と反対側の第1表面の縁部に配置されたダムと
    を含む構造体を準備する工程と、
    前記構造体の、前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に、前記第1電子部品の、前記ダムが配置された前記縁部の側面側から樹脂を供給する工程と
    を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
  2. 前記ダムは、
    前記第1表面から第1高さの第1ダム部と、
    前記第1表面から前記第1高さよりも低い第2高さの第2ダム部と
    を有することを特徴とする請求項1に記載の電子装置の製造方法。
  3. 前記第1電子部品と前記第2電子部品の間には、
    前記接続部群が第1密度の第1領域と、
    前記接続部群が前記第1密度よりも低い第2密度の第2領域と
    が含まれ、
    前記ダムは、
    前記第1領域に対応して前記第1ダム部が配置され、
    前記第2領域に対応して前記第2ダム部が配置されることを特徴とする請求項2に記載の電子装置の製造方法。
  4. 前記樹脂を供給する工程は、
    前記第1ダム部の、前記第1電子部品の外側に面する側面と、前記第1電子部品の前記縁部のうち前記第1ダム部が位置する第1縁部の側面とに、第1量の前記樹脂を配置する工程と、
    前記第2ダム部の、前記第1電子部品の外側に面する側面と、前記第1電子部品の前記縁部のうち前記第2ダム部が位置する第2縁部の側面とに、前記第1量よりも少ない第2量の前記樹脂を配置する工程と
    を含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の電子装置の製造方法。
  5. 前記ダムは、前記第1電子部品の外側に面する側面が、前記第1表面に対して前記外側に傾斜していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
  6. 前記ダムは、前記第1電子部品の外側に面する側面に、前記第1電子部品と前記第2電子部品の対向方向と交差する方向に延在された溝を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
  7. 前記樹脂を供給する工程後に、前記ダムを前記第1電子部品から除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
  8. 第1電子部品と、
    前記第1電子部品と対向する第2電子部品と、
    前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に配置され、前記第1電子部品と前記第2電子部品とを接続する接続部群と、
    前記第1電子部品の、前記接続部群の配置面と反対側の第1表面の縁部に配置されたダムと、
    前記接続部群で接続された前記第1電子部品と前記第2電子部品の間、及び前記第1電子部品の側面に配置され、前記ダムに接するフィレット部を有する樹脂と
    を含むことを特徴とする電子装置。
  9. 第1電子部品と、
    前記第1電子部品と対向する第2電子部品と、
    前記第1電子部品と前記第2電子部品の間に配置され、前記第1電子部品と前記第2電子部品とを接続する接続部群と、
    前記接続部群で接続された前記第1電子部品と前記第2電子部品の間、及び前記第1電子部品の側面に配置され、前記第1電子部品の前記第2電子部品側と反対の第1表面から突出するフィレット部を有する樹脂と
    を含むことを特徴とする電子装置。
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