JP2869964B2 - 回路基板装置 - Google Patents
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回路基板に形成された
配線導体に半導体素子が突起状電極を介して電気的に接
続された構造を有する回路基板装置に関する。
配線導体に半導体素子が突起状電極を介して電気的に接
続された構造を有する回路基板装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び本願の解決すべき課題】半田バンプ（突
起状電極）を有する半導体チップ（フリップチップ）が
回路基板上の配線導体に固着され且つ電気的に接続され
た構造の回路基板装置がある。この種の回路基板装置で
は、フリップチップと回路基板の熱膨張差に起因する熱
疲労によって半田バンプに亀裂が生じる不良モ−ドが発
生し易い。半田バンプの熱疲労特性を向上する策として
半田バンプの形状を改良することが知られている。例え
ば、特開昭６３−６２３３３号公報では半田バンプを柱
状に高く形成して、半田バンプの熱疲労を緩和する方法
が開示されている。しかしながら、柱状の半田バンプを
形成するためには予め大面積の半田バンプを形成する必
要があり、フリップチップの小形・高密度実装化の点で
不利である。また、柱状の半田バンプを形成すること自
体容易ではない。そこで、本願は上記の問題を解決し、
熱疲労特性に優れた回路基板装置を提供することを目的
とする。
起状電極）を有する半導体チップ（フリップチップ）が
回路基板上の配線導体に固着され且つ電気的に接続され
た構造の回路基板装置がある。この種の回路基板装置で
は、フリップチップと回路基板の熱膨張差に起因する熱
疲労によって半田バンプに亀裂が生じる不良モ−ドが発
生し易い。半田バンプの熱疲労特性を向上する策として
半田バンプの形状を改良することが知られている。例え
ば、特開昭６３−６２３３３号公報では半田バンプを柱
状に高く形成して、半田バンプの熱疲労を緩和する方法
が開示されている。しかしながら、柱状の半田バンプを
形成するためには予め大面積の半田バンプを形成する必
要があり、フリップチップの小形・高密度実装化の点で
不利である。また、柱状の半田バンプを形成すること自
体容易ではない。そこで、本願は上記の問題を解決し、
熱疲労特性に優れた回路基板装置を提供することを目的
とする。
【０００３】
【課題を解決のための手段】本発明の回路基板装置は、
一方の主面に配線導体（10）が形成された回路基板
（3）と、回路基板（3）の一方の主面に対して離間して
対向する一方の主面を有する半導体素子（4）とを備え
ている。突起状電極（11）を介して半導体素子（4）が
配線導体（10）に電気的に接続される。回路基板（3）
の一方の主面と半導体素子（4）の一方の主面とが対向
する領域に粒状シリカとポリイミド系又はポリアミド系
の樹脂を含有する第１の保護樹脂（6）が充填され、半
導体素子（4）及び第１の保護樹脂（6）は第２の保護樹
脂（7）で被覆されると共に、第２の保護樹脂（7）は樹
脂封止体（9）で被覆されている。第１の保護樹脂（6）
の線膨張係数は回路基板（3）の線膨張係数より小さい
が、半導体素子（4）の線膨張係数よりも大きい。第２
の保護樹脂（7）の線膨張係数は第１の保護樹脂（6）の
線膨張係数よりも大きいが、樹脂封止体（9）の線膨張
係数よりも小さい。本発明の実施例では、第２の保護樹
脂（7）は粒状シリカとポリイミド系又はポリアミド系
の樹脂を含有する。第１の保護樹脂（6）と第２の保護
樹脂（7）は多孔質であり、第２の保護樹脂（7）の気孔
率は第１の保護樹脂（6）の気孔率よりも小さい。第１
の保護樹脂（6）に含有された粒状シリカの平均粒径は
５μm〜２５μmで、第２の保護樹脂（7）に含有された
粒状シリカの平均粒径は第１の保護樹脂（6）に含有さ
れた粒状シリカの平均粒径よりも５μｍ以上大きい。第
１の保護樹脂（6）は、８５.５重量％〜９６.５重量％
のシリカを含有し、第２の保護樹脂（7）は第１の保護
樹脂（6）よりも２重量％以上少ない粒状シリカを含有
する。
一方の主面に配線導体（10）が形成された回路基板
（3）と、回路基板（3）の一方の主面に対して離間して
対向する一方の主面を有する半導体素子（4）とを備え
ている。突起状電極（11）を介して半導体素子（4）が
配線導体（10）に電気的に接続される。回路基板（3）
の一方の主面と半導体素子（4）の一方の主面とが対向
する領域に粒状シリカとポリイミド系又はポリアミド系
の樹脂を含有する第１の保護樹脂（6）が充填され、半
導体素子（4）及び第１の保護樹脂（6）は第２の保護樹
脂（7）で被覆されると共に、第２の保護樹脂（7）は樹
脂封止体（9）で被覆されている。第１の保護樹脂（6）
の線膨張係数は回路基板（3）の線膨張係数より小さい
が、半導体素子（4）の線膨張係数よりも大きい。第２
の保護樹脂（7）の線膨張係数は第１の保護樹脂（6）の
線膨張係数よりも大きいが、樹脂封止体（9）の線膨張
係数よりも小さい。本発明の実施例では、第２の保護樹
脂（7）は粒状シリカとポリイミド系又はポリアミド系
の樹脂を含有する。第１の保護樹脂（6）と第２の保護
樹脂（7）は多孔質であり、第２の保護樹脂（7）の気孔
率は第１の保護樹脂（6）の気孔率よりも小さい。第１
の保護樹脂（6）に含有された粒状シリカの平均粒径は
５μm〜２５μmで、第２の保護樹脂（7）に含有された
粒状シリカの平均粒径は第１の保護樹脂（6）に含有さ
れた粒状シリカの平均粒径よりも５μｍ以上大きい。第
１の保護樹脂（6）は、８５.５重量％〜９６.５重量％
のシリカを含有し、第２の保護樹脂（7）は第１の保護
樹脂（6）よりも２重量％以上少ない粒状シリカを含有
する。
【０００４】
【作用】粒状シリカとポリイミド系又はポリアミド系の
樹脂との混合比及び粒状シリカの平均粒径を変化させ
て、第１の保護樹脂（6）の線膨張係数を半導体素子
（4）と回路基板（3）との線膨張係数の中間値に設定
し、第２の保護樹脂（7）の線膨張係数を第１の保護樹
脂（6）と樹脂封止体（9）との線膨張係数の中間値に設
定する。これにより、第１の保護樹脂（6）‐第２の保
護樹脂（7）‐樹脂封止体（9）の系で、線膨張係数が階
段的に増大するので、各樹脂界面での熱応力が小さくな
り、半導体素子（4）と回路基板（3）との熱膨張差に起
因する熱応力及び回路基板（3）のそり等に起因する機
械的応力の突起状電極（11）への影響を有効に緩和する
ことができる。また、第２の保護樹脂（7）が第１の保
護樹脂（6）よりも気孔率が小さいと、水分等の異物に
対する大きな浸入防止効果が得られる。
樹脂との混合比及び粒状シリカの平均粒径を変化させ
て、第１の保護樹脂（6）の線膨張係数を半導体素子
（4）と回路基板（3）との線膨張係数の中間値に設定
し、第２の保護樹脂（7）の線膨張係数を第１の保護樹
脂（6）と樹脂封止体（9）との線膨張係数の中間値に設
定する。これにより、第１の保護樹脂（6）‐第２の保
護樹脂（7）‐樹脂封止体（9）の系で、線膨張係数が階
段的に増大するので、各樹脂界面での熱応力が小さくな
り、半導体素子（4）と回路基板（3）との熱膨張差に起
因する熱応力及び回路基板（3）のそり等に起因する機
械的応力の突起状電極（11）への影響を有効に緩和する
ことができる。また、第２の保護樹脂（7）が第１の保
護樹脂（6）よりも気孔率が小さいと、水分等の異物に
対する大きな浸入防止効果が得られる。
【０００５】
【実施例】以下、本発明の一実施例としてフリップチッ
プが固着された回路基板を有する電力用ハイブリッドＩ
Ｃについて説明する。本実施例の電力用ハイブリッドＩ
Ｃは、第１図に示すように、支持板（1）、外部リ−ド
（2）、回路基板（3）、半導体素子としてのフリップチ
ップ（4）、電力用半導体チップ（5）、第１の保護樹脂
（6）、第２の保護樹脂（7）、第３の保護樹脂（8）及
び樹脂封止体（9）とを有する。支持板（1）と外部リ−
ド（2）は金属板材の打ち抜きによって形成され、支持
板（1）の厚みは外部リ−ド（2）の厚みよりも大きい。
支持板（1）の一方の主面には回路基板（3）と電力用半
導体チップ（5）がそれぞれ接着剤と半田を介して固着
されている。支持板（1）は電力用半導体チップ（5）と
回路基板（3）の放熱板として機能する。回路基板（3）
はＡl2Ｏ3（アルミナ）セラミックス基板（線膨張係数
６.８×１０-6/℃）から成り、その一方の主面には厚膜
導体ペ−ストを焼成して形成された配線導体（10）が設
けられている。本明細書では電極部、配線部を総称して
配線導体と称する。フリップチップ（4）はトランジス
タやモノリシックＩＣを構成するシリコン半導体チップ
（線膨張係数３.０×１０-6/℃）から成り、その一方の
主面には電極及び半田バンプ（11）が形成されている。
半田バンプ（11）は多層の金属層の上に半球状の半田層
が形成されて成るが、第１図及び第２図ではその詳しい
図示を省略する。フリップチップ（4）は従来例と同様
に半田バンプ（11）が配線導体(10)に固着されており、
その一方の主面が回路基板（3）の一方の主面に対向す
るように配置されている。なお、本実施例では、フリッ
プチップ（4）の固着を周知の半田リフロ−法で行っ
た。フリップチップ（4）の一方の主面と回路基板（3）
の一方の主面との間隔は約１００μｍとなっており、フ
リップチップ（4）と回路基板（3）とが対向する領域に
は本発明に基づいて第１の保護樹脂（6）が充填されて
いる。回路基板（3）の上面にはその略全面にわたって
第１の保護樹脂（6）とは異なる第２の保護樹脂（7）が
形成されており、フリップチップ（4）の上面及び第１
の保護樹脂（6）は第２の保護樹脂（7）によって被覆さ
れている。また、電力用半導体チップ（5）の上面には
上記第１及び第２の保護樹脂（6）（7）とは異なる第３
の保護樹脂（8）が形成されている。このため、電力用
半導体チップ（5）と回路基板（3）の配線導体（10）と
を電気的に接続するリ−ド細線（12）は、その一方の端
部側が第３の保護樹脂（8）に被覆され、他方の端部側
が第２の保護樹脂（7）に被覆される。支持板（1）の全
面と外部リ−ド（2）の端部は周知のトランスファモ−
ルド法で形成されたエポキシ樹脂（線膨張係数２０×１
０-6／℃）から成る樹脂封止体（9）によって封止され
ており、第２及び第３の保護樹脂（7）（8）は樹脂封止
体（9）によって被覆されている。
プが固着された回路基板を有する電力用ハイブリッドＩ
Ｃについて説明する。本実施例の電力用ハイブリッドＩ
Ｃは、第１図に示すように、支持板（1）、外部リ−ド
（2）、回路基板（3）、半導体素子としてのフリップチ
ップ（4）、電力用半導体チップ（5）、第１の保護樹脂
（6）、第２の保護樹脂（7）、第３の保護樹脂（8）及
び樹脂封止体（9）とを有する。支持板（1）と外部リ−
ド（2）は金属板材の打ち抜きによって形成され、支持
板（1）の厚みは外部リ−ド（2）の厚みよりも大きい。
支持板（1）の一方の主面には回路基板（3）と電力用半
導体チップ（5）がそれぞれ接着剤と半田を介して固着
されている。支持板（1）は電力用半導体チップ（5）と
回路基板（3）の放熱板として機能する。回路基板（3）
はＡl2Ｏ3（アルミナ）セラミックス基板（線膨張係数
６.８×１０-6/℃）から成り、その一方の主面には厚膜
導体ペ−ストを焼成して形成された配線導体（10）が設
けられている。本明細書では電極部、配線部を総称して
配線導体と称する。フリップチップ（4）はトランジス
タやモノリシックＩＣを構成するシリコン半導体チップ
（線膨張係数３.０×１０-6/℃）から成り、その一方の
主面には電極及び半田バンプ（11）が形成されている。
半田バンプ（11）は多層の金属層の上に半球状の半田層
が形成されて成るが、第１図及び第２図ではその詳しい
図示を省略する。フリップチップ（4）は従来例と同様
に半田バンプ（11）が配線導体(10)に固着されており、
その一方の主面が回路基板（3）の一方の主面に対向す
るように配置されている。なお、本実施例では、フリッ
プチップ（4）の固着を周知の半田リフロ−法で行っ
た。フリップチップ（4）の一方の主面と回路基板（3）
の一方の主面との間隔は約１００μｍとなっており、フ
リップチップ（4）と回路基板（3）とが対向する領域に
は本発明に基づいて第１の保護樹脂（6）が充填されて
いる。回路基板（3）の上面にはその略全面にわたって
第１の保護樹脂（6）とは異なる第２の保護樹脂（7）が
形成されており、フリップチップ（4）の上面及び第１
の保護樹脂（6）は第２の保護樹脂（7）によって被覆さ
れている。また、電力用半導体チップ（5）の上面には
上記第１及び第２の保護樹脂（6）（7）とは異なる第３
の保護樹脂（8）が形成されている。このため、電力用
半導体チップ（5）と回路基板（3）の配線導体（10）と
を電気的に接続するリ−ド細線（12）は、その一方の端
部側が第３の保護樹脂（8）に被覆され、他方の端部側
が第２の保護樹脂（7）に被覆される。支持板（1）の全
面と外部リ−ド（2）の端部は周知のトランスファモ−
ルド法で形成されたエポキシ樹脂（線膨張係数２０×１
０-6／℃）から成る樹脂封止体（9）によって封止され
ており、第２及び第３の保護樹脂（7）（8）は樹脂封止
体（9）によって被覆されている。
【０００６】本実施例の電力用ハイブリットＩＣの従来
と異なる点は、フリップチップ（4）と回路基板（3）と
の間に充填された第１の保護樹脂（6）と回路基板（3）
の全面を被覆する第２の保護樹脂（7）その組成が従来
のこの種の保護樹脂に対し著しく異なることにある。即
ち、従来の回路基板装置ではフリップチップ（4）の下
面側も含めて回路基板（3）の上面はシリコンラバ−
（線膨張係数２.０×１０-4／℃）等から成る軟質性の
保護樹脂で被覆されていた。本実施例では、フリップチ
ップ（4）と回路基板（3）との間に充填された第１の保
護樹脂（6）がポリイミド系のファインポリマレジンと
その平均粒径が１２.５μｍに規定された粒状シリカか
ら構成され且つその混合比が重量比でファインポリマレ
ジン：粒状シリカ＝１：９となる硬質性の樹脂である。
このため、第１の保護樹脂（6）は回路基板（3）とフリ
ップチップ（4）の両方に対して良好な接着性を有する
とともにその線膨張係数がフリップチップ（4）と回路
基板（3）のそれらの中間（約５×１０-6／℃）とな
る。第２の保護樹脂（7）は第１の保護樹脂（6）と同様
にポリイミド系のファインポリマレジンと粒状シリカか
ら構成される硬質性の保護樹脂であるが、粒状シリカの
粒径及び混合比が第１の保護樹脂（6）とは異なる。即
ち、第２の保護樹脂（7）に含有される粒状シリカの平
均粒径は第１の保護樹脂（6）中の粒状シリカの平均粒
径より大きく約３１.５μｍであり、ファインポリマレ
ジンと粒状シリカの混合比は重量比でファインポリマレ
ジン：粒状シリカ＝２：８となる。このため、第２の保
護樹脂（7）の線膨張係数は第１の保護樹脂（6）の線膨
張係数よりも大きく、約１０×１０-6／℃である。な
お、回路基板（3）及びフリップチップ（4）に対する接
着性は第１の保護樹脂と同程度に得られる。電力用半導
体チップ（5）を被覆する第３の保護樹脂（8）は第１及
び第２の保護樹脂（6）（7）とは異なりシリカを含有し
ないポリイミド樹脂である。本実施例では、熱処理後に
常温で硬質性を有するリジットタイプの樹脂を硬質性樹
脂と称し、常温で軟質性を有する樹脂を軟質性樹脂と称
する。第１及び第２の保護樹脂（6）（7）はいずれも熱
処理によって硬化させる前では、例えばジエチレングリ
コールジメチルエーテル（２５℃における粘度０.９８
１ＣＰの溶剤）等の揮発性溶剤を含有し、常温で流動性
のある樹脂である。しかしながら、第１の保護樹脂
（6）と第２の保護樹脂（7）とで揮発性溶剤の含有率は
異なり、熱処理によって硬化させる前の第１の保護樹脂
（6）は、その全重量に対して３０重量％の揮発性溶剤
を含有する。熱処理によって硬化させる前の第２の保護
樹脂（7）は、その全重量に対して２５重量％の揮発性
溶剤を含有する。図１に示すようにフリップチップ
（4）と回路基板（3）の間に第１の保護樹脂（6）を充
填するにはフリップチップ（4）が固着された回路基板
（3）を用意し、揮発性溶剤を含有する第１の保護樹脂
（6）をフリップチップ（4）の側面に塗布する。上記の
ように揮発性溶剤を多く含有し且つ粒状シリカの平均粒
径が１２.５μｍと小さい第１の保護樹脂（6）は、フリ
ップチップ（4）と回路基板（3）との間に良好に流れ込
み、ここを充填することができる。
と異なる点は、フリップチップ（4）と回路基板（3）と
の間に充填された第１の保護樹脂（6）と回路基板（3）
の全面を被覆する第２の保護樹脂（7）その組成が従来
のこの種の保護樹脂に対し著しく異なることにある。即
ち、従来の回路基板装置ではフリップチップ（4）の下
面側も含めて回路基板（3）の上面はシリコンラバ−
（線膨張係数２.０×１０-4／℃）等から成る軟質性の
保護樹脂で被覆されていた。本実施例では、フリップチ
ップ（4）と回路基板（3）との間に充填された第１の保
護樹脂（6）がポリイミド系のファインポリマレジンと
その平均粒径が１２.５μｍに規定された粒状シリカか
ら構成され且つその混合比が重量比でファインポリマレ
ジン：粒状シリカ＝１：９となる硬質性の樹脂である。
このため、第１の保護樹脂（6）は回路基板（3）とフリ
ップチップ（4）の両方に対して良好な接着性を有する
とともにその線膨張係数がフリップチップ（4）と回路
基板（3）のそれらの中間（約５×１０-6／℃）とな
る。第２の保護樹脂（7）は第１の保護樹脂（6）と同様
にポリイミド系のファインポリマレジンと粒状シリカか
ら構成される硬質性の保護樹脂であるが、粒状シリカの
粒径及び混合比が第１の保護樹脂（6）とは異なる。即
ち、第２の保護樹脂（7）に含有される粒状シリカの平
均粒径は第１の保護樹脂（6）中の粒状シリカの平均粒
径より大きく約３１.５μｍであり、ファインポリマレ
ジンと粒状シリカの混合比は重量比でファインポリマレ
ジン：粒状シリカ＝２：８となる。このため、第２の保
護樹脂（7）の線膨張係数は第１の保護樹脂（6）の線膨
張係数よりも大きく、約１０×１０-6／℃である。な
お、回路基板（3）及びフリップチップ（4）に対する接
着性は第１の保護樹脂と同程度に得られる。電力用半導
体チップ（5）を被覆する第３の保護樹脂（8）は第１及
び第２の保護樹脂（6）（7）とは異なりシリカを含有し
ないポリイミド樹脂である。本実施例では、熱処理後に
常温で硬質性を有するリジットタイプの樹脂を硬質性樹
脂と称し、常温で軟質性を有する樹脂を軟質性樹脂と称
する。第１及び第２の保護樹脂（6）（7）はいずれも熱
処理によって硬化させる前では、例えばジエチレングリ
コールジメチルエーテル（２５℃における粘度０.９８
１ＣＰの溶剤）等の揮発性溶剤を含有し、常温で流動性
のある樹脂である。しかしながら、第１の保護樹脂
（6）と第２の保護樹脂（7）とで揮発性溶剤の含有率は
異なり、熱処理によって硬化させる前の第１の保護樹脂
（6）は、その全重量に対して３０重量％の揮発性溶剤
を含有する。熱処理によって硬化させる前の第２の保護
樹脂（7）は、その全重量に対して２５重量％の揮発性
溶剤を含有する。図１に示すようにフリップチップ
（4）と回路基板（3）の間に第１の保護樹脂（6）を充
填するにはフリップチップ（4）が固着された回路基板
（3）を用意し、揮発性溶剤を含有する第１の保護樹脂
（6）をフリップチップ（4）の側面に塗布する。上記の
ように揮発性溶剤を多く含有し且つ粒状シリカの平均粒
径が１２.５μｍと小さい第１の保護樹脂（6）は、フリ
ップチップ（4）と回路基板（3）との間に良好に流れ込
み、ここを充填することができる。
【０００７】次に、この組立体を室温中で１時間程度保
管して、第１の保護樹脂（6）中に含有される揮発性溶
剤の一部を揮発させる。これにより、第１の保護樹脂
（6）の流動性が損なわれる。次に、揮発性溶剤を含有
する第２の保護樹脂（7）を回路基板（3）の全面に形成
してフリップチップ（4）と第１の保護樹脂（6）を被覆
する。第２の保護樹脂（7）は第１の保護樹脂（6）に比
べてシリカの平均粒径が大きく且つ揮発性溶剤の含有率
が小さいので、第１の保護樹脂（6）に比べて流動性が
劣る。続いて、第１の保護樹脂（6）と第２の保護樹脂
（7）に室温で５時間、４０℃で４時間、１５０℃で３
時間の熱処理を段階的に施して、第１の保護樹脂（6）
と第２の保護樹脂（7）に含有される揮発性溶剤を実質
的に全て揮発させる。第１の保護樹脂（6）は溶剤が揮
発することによって、熱処理前に比べてその体積が減少
する。しかしながら、ファインポリマレジンに比べて粒
状シリカを多量に含有する第１の保護樹脂（6）は溶剤
の揮発によって生じる気泡が第１の保護樹脂（6）中に
分散して形成された構造となる。つまり、第１の保護樹
脂（6）は粒状シリカと粒状シリカ間を結合するファイ
ンポリマレジンと溶剤の揮発によって生じた気泡（空
孔）から構成された「軽石」状と呼べる多孔質構造とな
っている。したがって、第１の保護樹脂（6）の上面は
フリップチップ（4）の一方の主面に当接し、第１の保
護樹脂（6）とフリップチップ（4）との間に隙間が形成
されない。第２の保護樹脂（7）も溶剤が揮発すること
によって同様に多孔質構造となるが、揮発性溶剤の含有
率が小さい分だけ第１の保護樹脂（6）よりも気孔率は
小さい。
管して、第１の保護樹脂（6）中に含有される揮発性溶
剤の一部を揮発させる。これにより、第１の保護樹脂
（6）の流動性が損なわれる。次に、揮発性溶剤を含有
する第２の保護樹脂（7）を回路基板（3）の全面に形成
してフリップチップ（4）と第１の保護樹脂（6）を被覆
する。第２の保護樹脂（7）は第１の保護樹脂（6）に比
べてシリカの平均粒径が大きく且つ揮発性溶剤の含有率
が小さいので、第１の保護樹脂（6）に比べて流動性が
劣る。続いて、第１の保護樹脂（6）と第２の保護樹脂
（7）に室温で５時間、４０℃で４時間、１５０℃で３
時間の熱処理を段階的に施して、第１の保護樹脂（6）
と第２の保護樹脂（7）に含有される揮発性溶剤を実質
的に全て揮発させる。第１の保護樹脂（6）は溶剤が揮
発することによって、熱処理前に比べてその体積が減少
する。しかしながら、ファインポリマレジンに比べて粒
状シリカを多量に含有する第１の保護樹脂（6）は溶剤
の揮発によって生じる気泡が第１の保護樹脂（6）中に
分散して形成された構造となる。つまり、第１の保護樹
脂（6）は粒状シリカと粒状シリカ間を結合するファイ
ンポリマレジンと溶剤の揮発によって生じた気泡（空
孔）から構成された「軽石」状と呼べる多孔質構造とな
っている。したがって、第１の保護樹脂（6）の上面は
フリップチップ（4）の一方の主面に当接し、第１の保
護樹脂（6）とフリップチップ（4）との間に隙間が形成
されない。第２の保護樹脂（7）も溶剤が揮発すること
によって同様に多孔質構造となるが、揮発性溶剤の含有
率が小さい分だけ第１の保護樹脂（6）よりも気孔率は
小さい。
【０００８】上記の実施例によれば、フリップチップ
（4）と回路基板（3）との間にこれらの線膨張係数の中
間の線膨張係数を有する第１の保護樹脂（6）が充填さ
れる。このため、フリップチップ（4）と回路基板（3）
の熱膨張差に起因する半田バンプ（11）への熱応力を第
１の保護樹脂（6）によって有効に緩和することができ
る。即ち、第１の保護樹脂（6）は含有する粒状シリカ
の平均粒径と混合比がそれぞれ１２.５μｍ、９０重量
％に規定されている。この結果、第１の保護樹脂（6）
の線膨張係数を半田バンプ（11）の熱応力緩和に最適な
線膨張係数（５×１０-6／℃）に設定できる。また、熱
処理前では第１の保護樹脂（6）は流動性に優れている
から、フリップチップ（4）と回路基板（3）の間に第１
の保護樹脂（6）を短時間でかつ十分に充填することが
可能である。
（4）と回路基板（3）との間にこれらの線膨張係数の中
間の線膨張係数を有する第１の保護樹脂（6）が充填さ
れる。このため、フリップチップ（4）と回路基板（3）
の熱膨張差に起因する半田バンプ（11）への熱応力を第
１の保護樹脂（6）によって有効に緩和することができ
る。即ち、第１の保護樹脂（6）は含有する粒状シリカ
の平均粒径と混合比がそれぞれ１２.５μｍ、９０重量
％に規定されている。この結果、第１の保護樹脂（6）
の線膨張係数を半田バンプ（11）の熱応力緩和に最適な
線膨張係数（５×１０-6／℃）に設定できる。また、熱
処理前では第１の保護樹脂（6）は流動性に優れている
から、フリップチップ（4）と回路基板（3）の間に第１
の保護樹脂（6）を短時間でかつ十分に充填することが
可能である。
【０００９】第３図に示すように、粒状シリカの混合比
が小さくなると、第１の保護樹脂（6）の線膨張係数が
増大し、これが回路基板（3）の線膨張係数（６.８×１
０-6／℃）を越えると応力緩和用の充填材として望まし
くない。また、粒状シリカの混合比が大きくなると線膨
張係数が低下し、これがフリップチップ（4）の線膨張
係数（３.０×１０-6／℃）を下回るとやはり応力緩和
用の充填材としては望ましくない。また、粒状シリカの
混合比が同じであっても、その粒径が増大すると線膨張
係数が増大するし、皮膜弾性率が低下し、望ましくな
い。第３図では、比較のためにその平均粒径が第２の保
護樹脂（7）と同じ３１.５μｍとしたときの線膨張係数
を示す。図示のように、粒状シリカの混合比が９０重量
％であっても、平均粒径が３１.５μｍとなると、線膨
張係数が回路基板（3）のそれよりも大きくなり、応力
緩和用の充填材として良好に機能しなくなる。また、皮
膜弾性率が低下し、回路基板（3）のソリ等に起因する
機械的応力の緩和作用も低下すると考えられる。粒状シ
リカの平均粒径が小さいと、線膨張係数は小さく皮膜弾
性率は大きいが、熱処理前の第１の保護樹脂（6）にチ
キソ性（thixotropy）が生じて見掛け上の粘性が増加す
る。このため、第１の保護樹脂（6）をフリップチップ
（4）と回路基板（3）との間に良好に流し込むことが困
難となる。以上のように、本実施例では、応力緩和用の
充填材として望ましい線膨張係数及び皮膜弾性率が得ら
れ且つ形成時の流動性も良好となるように第１の保護樹
脂（6）の粒状シリカの混合比及び平均粒径が規定され
ている。
が小さくなると、第１の保護樹脂（6）の線膨張係数が
増大し、これが回路基板（3）の線膨張係数（６.８×１
０-6／℃）を越えると応力緩和用の充填材として望まし
くない。また、粒状シリカの混合比が大きくなると線膨
張係数が低下し、これがフリップチップ（4）の線膨張
係数（３.０×１０-6／℃）を下回るとやはり応力緩和
用の充填材としては望ましくない。また、粒状シリカの
混合比が同じであっても、その粒径が増大すると線膨張
係数が増大するし、皮膜弾性率が低下し、望ましくな
い。第３図では、比較のためにその平均粒径が第２の保
護樹脂（7）と同じ３１.５μｍとしたときの線膨張係数
を示す。図示のように、粒状シリカの混合比が９０重量
％であっても、平均粒径が３１.５μｍとなると、線膨
張係数が回路基板（3）のそれよりも大きくなり、応力
緩和用の充填材として良好に機能しなくなる。また、皮
膜弾性率が低下し、回路基板（3）のソリ等に起因する
機械的応力の緩和作用も低下すると考えられる。粒状シ
リカの平均粒径が小さいと、線膨張係数は小さく皮膜弾
性率は大きいが、熱処理前の第１の保護樹脂（6）にチ
キソ性（thixotropy）が生じて見掛け上の粘性が増加す
る。このため、第１の保護樹脂（6）をフリップチップ
（4）と回路基板（3）との間に良好に流し込むことが困
難となる。以上のように、本実施例では、応力緩和用の
充填材として望ましい線膨張係数及び皮膜弾性率が得ら
れ且つ形成時の流動性も良好となるように第１の保護樹
脂（6）の粒状シリカの混合比及び平均粒径が規定され
ている。
【００１０】
【変形例】本発明の上記の実施例は下記のように種々の
変更が可能である。 （1） 熱処理前における第１及び第２の保護樹脂（6）
（7）の揮発性溶剤の混合比は同じでもよいが、回路基
板（3）の全面を被覆する樹脂として、又第１の保護樹
脂（6）を被覆する樹脂としては気泡の分布が少ない
（気孔率が小さい）方が望ましい。したがって、第２の
保護樹脂（7）の揮発性溶剤の含有率は第１の保護樹脂
（6）のそれよりも３重量％以上小さくするのが良い。 （2） 熱処理前における第１の保護樹脂（6）の揮発性
溶剤の混合比は、第１の保護樹脂（6）をフリップチッ
プ（4）と回路基板（3）との間に流し込み易いように、
揮発性溶剤を全重量に対して２５重量％以上、望ましく
は３０重量％以上とするのが良い。ただし、フリップチ
ップ（4）と第１の保護樹脂（6）との間に隙間が生じな
いように又気泡の分布が保護樹脂として許容できる範囲
に収まるように４０重量％以下、望ましくは３５重量％
以下とするのが良い。 （3） 第２の保護樹脂（7）の粒状シリカの混合比は第
１の保護樹脂（6）のそれと同じにしても良いが、第１
の保護樹脂（6）‐第２の保護樹脂（7）‐樹脂封止体
（9）の系においてその線膨張係数が段階的に増加する
構造とする方が、熱応力の緩和、特にリ−ド細線（12）
の第２の保護樹脂（7）と樹脂封止体（9）との界面にお
ける破断防止上望ましい。したがって、第２の保護樹脂
（7）の粒状シリカの混合比は第１の保護樹脂（6）のそ
れよりも２重量％以上、望ましくは５重量％以上小さく
するのが望ましい。なお、混合比を同じとする場合には
含有されるシリカの粒径を第１の保護樹脂（6）のそれ
よりも平均で５μｍ以上、望ましくは１０μｍ以上大き
くして、これによって線膨張係数を増大させてもよい。 （4） 第１の保護樹脂（6）のシリカの混合比は、上記
のように線膨張係数を考慮すると８５.５〜９６.５重量
％とするのが良い。なお、この範囲においてシリカの混
合比が小さいと線膨張係数が増加し、シリカの混合比が
大きいと皮膜弾性率が低下するので、更に望ましい範囲
を規定すれば８７.５〜９２.５重量％となる。 （5） 第１の保護樹脂（6）のシリカの平均粒径は、線
膨張係数と皮膜弾性率とチキソ性の３点を鑑みて５μｍ
〜２５μｍ望ましくは７μｍ〜２０μｍとするのが良
い。 （6） ファインポリマレジンとしてポリアミド系の樹
脂を使用しても良い。 （7） 第１の保護樹脂（6）が回路基板（3）の全面を
被覆するようにしても良い。 （8） 突起状電極（11）を配線導体（10）にのみ設け
ても良いし、フリップチップ（4）と配線導体（10）の
両方に設けてもよい。 （9） 突起状電極（11）と配線導体（10）又はフリッ
プチップ（4）の電極との接続が第１の保護樹脂（6）に
よって固定されることによって行われる構造としても良
い。
変更が可能である。 （1） 熱処理前における第１及び第２の保護樹脂（6）
（7）の揮発性溶剤の混合比は同じでもよいが、回路基
板（3）の全面を被覆する樹脂として、又第１の保護樹
脂（6）を被覆する樹脂としては気泡の分布が少ない
（気孔率が小さい）方が望ましい。したがって、第２の
保護樹脂（7）の揮発性溶剤の含有率は第１の保護樹脂
（6）のそれよりも３重量％以上小さくするのが良い。 （2） 熱処理前における第１の保護樹脂（6）の揮発性
溶剤の混合比は、第１の保護樹脂（6）をフリップチッ
プ（4）と回路基板（3）との間に流し込み易いように、
揮発性溶剤を全重量に対して２５重量％以上、望ましく
は３０重量％以上とするのが良い。ただし、フリップチ
ップ（4）と第１の保護樹脂（6）との間に隙間が生じな
いように又気泡の分布が保護樹脂として許容できる範囲
に収まるように４０重量％以下、望ましくは３５重量％
以下とするのが良い。 （3） 第２の保護樹脂（7）の粒状シリカの混合比は第
１の保護樹脂（6）のそれと同じにしても良いが、第１
の保護樹脂（6）‐第２の保護樹脂（7）‐樹脂封止体
（9）の系においてその線膨張係数が段階的に増加する
構造とする方が、熱応力の緩和、特にリ−ド細線（12）
の第２の保護樹脂（7）と樹脂封止体（9）との界面にお
ける破断防止上望ましい。したがって、第２の保護樹脂
（7）の粒状シリカの混合比は第１の保護樹脂（6）のそ
れよりも２重量％以上、望ましくは５重量％以上小さく
するのが望ましい。なお、混合比を同じとする場合には
含有されるシリカの粒径を第１の保護樹脂（6）のそれ
よりも平均で５μｍ以上、望ましくは１０μｍ以上大き
くして、これによって線膨張係数を増大させてもよい。 （4） 第１の保護樹脂（6）のシリカの混合比は、上記
のように線膨張係数を考慮すると８５.５〜９６.５重量
％とするのが良い。なお、この範囲においてシリカの混
合比が小さいと線膨張係数が増加し、シリカの混合比が
大きいと皮膜弾性率が低下するので、更に望ましい範囲
を規定すれば８７.５〜９２.５重量％となる。 （5） 第１の保護樹脂（6）のシリカの平均粒径は、線
膨張係数と皮膜弾性率とチキソ性の３点を鑑みて５μｍ
〜２５μｍ望ましくは７μｍ〜２０μｍとするのが良
い。 （6） ファインポリマレジンとしてポリアミド系の樹
脂を使用しても良い。 （7） 第１の保護樹脂（6）が回路基板（3）の全面を
被覆するようにしても良い。 （8） 突起状電極（11）を配線導体（10）にのみ設け
ても良いし、フリップチップ（4）と配線導体（10）の
両方に設けてもよい。 （9） 突起状電極（11）と配線導体（10）又はフリッ
プチップ（4）の電極との接続が第１の保護樹脂（6）に
よって固定されることによって行われる構造としても良
い。
【００１１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、信頼性
の高い回路基板装置を容易に提供することができる。
の高い回路基板装置を容易に提供することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す電力用ハイブリッドＩ
Ｃの断面図
Ｃの断面図
【図２】図１の要部を示す拡大断面図
【図３】シリカフィラ−の含有率と皮膜弾性率及び線膨
張係数との関係を示すグラフ
張係数との関係を示すグラフ
（3）．．回路基板、（4）．．フリップチップ（半導体
素子）、（6）．．第１の保護樹脂、（7）．．第２の保
護樹脂、（8）．．第３の保護樹脂、（9）．．樹脂封止
体、（10）．．配線導体、（11）．．半田バンプ（突起
状電極）
素子）、（6）．．第１の保護樹脂、（7）．．第２の保
護樹脂、（8）．．第３の保護樹脂、（9）．．樹脂封止
体、（10）．．配線導体、（11）．．半田バンプ（突起
状電極）
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−63951（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−150671（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−140635（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−152444（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−4251（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/28,23/29,23/31
Claims (5)
- 【請求項１】 一方の主面に配線導体が形成された回路
基板と、該回路基板の一方の主面に対して離間して対向
する一方の主面を有する半導体素子とを備え、突起状電
極を介して前記半導体素子が前記配線導体に電気的に接
続された回路基板装置において、 前記回路基板の一方の主面と前記半導体素子の一方の主
面とが対向する領域に粒状シリカとポリイミド系又はポ
リアミド系の樹脂を含有する第１の保護樹脂が充填さ
れ、 前記半導体素子及び前記第１の保護樹脂は第２の保護樹
脂で被覆されると共に、前記第２の保護樹脂は樹脂封止
体で被覆され、 前記第１の保護樹脂の線膨張係数は前記回路基板の線膨
張係数より小さいが、前記半導体素子の線膨張係数より
も大きく、 前記第２の保護樹脂の線膨張係数は前記第１の保護樹脂
の線膨張係数よりも大きいが、前記樹脂封止体の線膨張
係数よりも小さいことを特徴とする回路基板装置。 - 【請求項２】 前記第２の保護樹脂は粒状シリカとポリ
イミド系又はポリアミド系の樹脂を含有する請求項１に
記載の回路基板装置。 - 【請求項３】 前記第１の保護樹脂と前記第２の保護樹
脂は多孔質であり、前記第２の保護樹脂の気孔率は前記
第１の保護樹脂の気孔率よりも小さい請求項１又は請求
項２に記載の回路基板装置。 - 【請求項４】 前記第１の保護樹脂に含有された粒状シ
リカの平均粒径は５μm〜２５μmで、前記第２の保護樹
脂に含有された粒状シリカの平均粒径は前記第１の保護
樹脂に含有された粒状シリカの平均粒径よりも５μｍ以
上大きい請求項２又は請求項３に記載の回路基板装置。 - 【請求項５】 前記第１の保護樹脂は、８５.５重量％
〜９６.５重量％の前記シリカを含有し、前記第２の保
護樹脂は第１の保護樹脂よりも２重量％以上少ない粒状
シリカを含有する請求項２〜請求項４のいずれか１項に
記載の回路基板装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3037742A JP2869964B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 回路基板装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3037742A JP2869964B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 回路基板装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01338246 Division | 1989-12-28 | 1989-12-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04211150A JPH04211150A (ja) | 1992-08-03 |
| JP2869964B2 true JP2869964B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=12505938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3037742A Expired - Fee Related JP2869964B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 回路基板装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2869964B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101452926B (zh) * | 2007-09-26 | 2011-04-06 | 三洋电机株式会社 | 混合集成电路装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0878611A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-22 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JP2000294692A (ja) * | 1999-04-06 | 2000-10-20 | Hitachi Ltd | 樹脂封止型電子装置及びその製造方法並びにそれを使用した内燃機関用点火コイル装置 |
| JP2011171436A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Tdk Corp | 電子部品内蔵モジュール及び電子部品内蔵モジュールの製造方法 |
| KR101719636B1 (ko) * | 2011-01-28 | 2017-04-05 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
| JP5500095B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-05-21 | Ｔｄｋ株式会社 | 電子回路モジュール部品及び電子回路モジュール部品の製造方法 |
| CN103383927A (zh) * | 2012-05-03 | 2013-11-06 | 三星电子株式会社 | 半导体封装及其形成方法 |
| US10209016B2 (en) * | 2013-03-22 | 2019-02-19 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Thermal energy guiding systems including anisotropic thermal guiding coatings and methods for fabricating the same |
| CN113113399A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-13 | 广东汇芯半导体有限公司 | Mips和mips的制造方法 |
-
1991
- 1991-02-08 JP JP3037742A patent/JP2869964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101452926B (zh) * | 2007-09-26 | 2011-04-06 | 三洋电机株式会社 | 混合集成电路装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04211150A (ja) | 1992-08-03 |
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