JP2891184B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関するものであり、特には、多端子、狭ピ
ッチのＩＣ、ＬＳＩにおける半導体素子と配線基板との
接続構造とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、多端子、狭ピッチのＩＣ、Ｌ
ＳＩにおける半導体素子と配線基板とを接続して半導体
装置を製造する方法には、多くの技術が開発されて来て
いる。かかる従来の技術の内、一般的な方法の例を図２
及び図３を参照しながら説明する。
【０００３】まず、図２（Ａ）の様にセラミック、ガラ
ス、ガラスエポキシ等よりなる配線基板１の基材２の基
板配線３を有する面に、接着用絶縁性樹脂４を塗布す
る。かかる基板配線３はＣｒ−Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、ＩＴ
Ｏ等であり、スパッタリング法、蒸着法により基板配線
用金属を形成した後、フォトレジスト法等により、レジ
ストを基板配線を形成する部分を残し、基板配線用金属
をエッチングするか、又は印刷法を用いて形成する。
【０００４】絶縁性樹脂４は、紫外線硬化型又は熱硬化
型のエポキシ、シリコーン、アクリル等の樹脂である。
次に、図２（Ｂ）の様に、半導体素子５の突起電極６を
基板配線３と一致させ、半導体素子５を加圧部材３０を
用いて加圧し、配線基板１の基材２に押し当てる。
【０００５】図２（Ｃ）は、上記加圧部材３０を取り除
いた後の完成された半導体装置４０の断面の構造を示す
図である。この時の突起電極６の近傍の状態は、図３の
様に、半導体素子５のアルミ電極７上に電気メッキ法等
により形成したＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ等よりなる突起電極６
は、配線基板１に押し当てられて、突起電極６と基板配
線３の間の紫外線硬化型或いは熱硬化型の接着用絶縁性
樹脂４は押し出され突起電極６と基板配線３は電気的に
接続される事になる。
【０００６】次に、半導体素子５を加圧した状態で接着
用絶縁性樹脂４を紫外線硬化型ならば紫外線を加え、熱
硬化型ならば熱を加えて硬化させ、その後加圧を解舒
し、半導体素子５を配線基板１に固着する。この時、半
導体素子５の突起電極６と配線基板１は紫外線硬化型或
いは熱硬化型の接着用絶縁性樹脂４の収縮量により、電
気的に接触した状態を保持することが出来る。
【０００７】然しながら、上記した従来の技術では、半
導体素子の突起電極と基板配線の接続に紫外線硬化型或
いは熱硬化型の接着用絶縁性樹脂を用いる為、以下の様
な問題が存在している。即ち、高温環境での使用時、又
はパワーモジュール等の高発熱の半導体素子を使用する
様な場合では、接着用絶縁性樹脂が熱的影響を受けて膨
張して、かかる絶縁性樹脂の膨張量が硬化時の絶縁性樹
脂の収縮量を上回わると突起電極と基板配線の間に間隙
が生じて電気的な接続不良が発生すると言う問題が存在
する。
【０００８】かかる問題を解決する方法として、従来で
は、例えば特公平７−５２７４１号公報に示されている
様に、絶縁性樹脂の熱膨張係数を突起電極の熱膨張係数
より小さくする事で上記問題を解決する方法が提案され
ている。然しながら、係る方法に於いては、絶縁性樹脂
の熱膨張係数を突起電極の熱膨張係数よりも小さくする
と、半導体素子又は配線基板の破壊が生じると言う問題
が発生する。
【０００９】つまり、その理由としては、例えば、接着
用絶縁性樹脂の熱膨張係数を小さくする為には、当該絶
縁性樹脂に、シリコーン等のフィラ等を高充填するのが
一般的であり、その為にヤング率が増大し、半導体素子
及び配線基板に大きなストレスが加わる事になる為と考
えられる。又、特開平４−８２２４１号公報に示されて
いる様に、上記の問題点を解決する為、基板配線の基材
と基板配線との間に高弾性絶縁性樹脂層を形成し、半導
体素子の突起電極により基板配線及び絶縁性樹脂を弾性
変形させた状態で接着用絶縁性樹脂で固着した構成とす
る事が提案されている。
【００１０】然しながら、係る方法に於いても、基板配
線の基材と基板配線との間の絶縁性樹脂層の弾性変形を
半導体素子の突起電極と基板配線との接続に利用する方
法であるため、半導体素子を加圧した時、微小な力で配
線基板及び絶縁性樹脂層は変形する。又、絶縁性樹脂層
は高弾性率を持つ絶縁性樹脂を利用する為、容易に弾性
回復する。そして、この弾性回復が生ずることにより、
常温環境下においては接着用絶縁性樹脂の収縮力と絶縁
性樹脂層の弾性回復力により半導体素子の突起電極と基
板配線は接触し、電気系接続を得る。
【００１１】又、高温環境下に於いては接着用絶縁性樹
脂が膨張し、膨張量が収縮量を上回る場合でも、基板配
線と配線基板の基材との間の絶縁性樹脂層の弾性回復が
ある為、半導体素子の突起電極と基板配線は接触し電気
的接続を得ると言う方法を取ることである。然しなが
ら、係る方法に於いても、高温環境下に於いて接着用絶
縁性樹脂が膨張し、その膨張量が収縮量を上回ると、基
板配線と配線基板の基材との間の絶縁性樹脂層の弾性回
復が無いため、半導体素子の突起電極と基板配線は接触
出来ず、電気的接続を得ることが出来なくなる。
【００１２】その理由は、接着用絶縁性樹脂を加熱によ
り硬化させる為には配線基板の基材のガラス転移点温度
Ｔｇ以上の熱が必要であり（当該配線基板の基材のガラ
ス転移点温度Ｔｇは、例えば１２０℃前後であり、従っ
て硬化に必要な温度として１７０〜２５０℃が要求され
る。）、微小な加圧でも基板配線と配線基板の基材との
間の絶縁層樹脂は弾性変形ではなく塑性変形してしまう
からである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、簡単な方法により、効率
的に且つ接続保持効果に優れた、特に多端子、狭ピッチ
のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子と配線基板と接続させた
半導体装置を提供するものであり、更には、上記した半
導体装置を製造する方法を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には以下に記載されたような技術
構成を採用するものである。即ち、本発明の第１の態様
としては、半導体素子と配線基板とから構成されている
半導体装置であって、当該半導体素子の突起電極と当該
配線基板上に形成されている導体配線部とが電気的に接
続されており、当該半導体素子と当該配線基板とが、そ
の両者の間に配置されている第１の特性を有する第１の
接着材成分と第２の特性を有する第２の接着材成分とか
ら構成された接着部材により互いに固着せしめられ、且
つ当該第１の接着材成分と第２の接着材成分との界面が
該半導体素子の突起電極の配置位置よりも内側に位置し
ている事を特徴とする半導体装置であり、又本発明に於
ける第２の態様としては、半導体素子と配線基板とを、
当該半導体素子の設けられてる突起電極と当該配線基板
上に形成されている導体配線部とを電気的に接続させて
半導体装置を製造するに際し、当該配線基板上で、予め
該半導体素子を当接する事が定められている領域の略中
央部に、第１の特性を有する第１の接着材成分と第２の
特性を有する第２の接着材成分とから構成される接着部
材を、両者の配置位置が互いに異なる区画領域を形成す
る様に同時に供給して付着せしめ、次いで、当該接着部
材の上方から、予め定められた所定の温度に加熱された
該半導体素子を、当該配線基板に向けて押圧接触させる
半導体装置の製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明にかかる半導体装置は、半
導体素子の内で特に、多端子、狭ピッチのＩＣ、ＬＳＩ
における半導体素子で、その一方の面に突起電極が多数
形成された半導体素子と導電性部材からなる配線部が形
成されている配線基板と接続するに際して、当該突起電
極と該配線部とが互いに電気的に接続される様に、当該
半導体素子をフェイスダウン方式により該配線基板に接
続させる、所謂フリップチップ接続方式により構成され
た半導体装置に関するものである。
【００１６】即ち、本発明に於いては、当該半導体素子
の突起電極と当該配線基板上に形成されている導体配線
部とが電気的に接続された構造を形成するに際して、そ
の両者を接合している接着材としての絶縁性樹脂が、第
１の特性を有する第１の接着材成分と第２の特性を有す
る第２の接着材成分とから構成された接着部材により互
いに固着せしめられている半導体装置であり、然かも、
当該第１と第２の接着材成分とが互いに独立した区画領
域を構成する様に配置せしめられている。
【００１７】更に、上記第１の特性を有する第１の接着
材成分は、望ましくは該半導体素子の平面に於ける略中
央部に相当する位置に配置されており、該第２の接着材
成分は、当該第１の接着材成分の周辺部に配置されてい
るものであって、当該第１の特性を有する第１の接着材
成分の線膨張係数が、該半導体素子に設けられた電極の
線膨張係数より大きく、又該第２の特性を有する第２の
接着材成分の線膨張係数が、該電極の線膨張係数より小
さくなる様に構成されていると共に、該第１の特性を有
する第１の接着材成分のガラス転移点温度及び弾性率
が、該第２の特性を有する第２の接着材成分のガラス転
移点温度及び弾性率よりいずれも小さくなる様に構成さ
れている事によって、該半導体素子と配線基板とを加熱
状態下で接合処理する際には、当該第１の特性を有する
第１の接着材成分の収縮量が大きい事により、強力な接
合力が得られると共に、その後の使用環境下に於いて
は、第２の特性を有する第２の接着材成分の弾性力が大
きい事から半導体素子の突起電極と配線基板の配線部と
の剥離が防止出来ると言う作用効果を奏することにな
る。
【００１８】又、本発明に係る上記半導体装置の製造方
法に関しては、上記した第１の特性を有する第１の接着
材成分と第２の特性を有する第２の接着材成分とを予め
定められた区画領域に配置される様に同時に配線基板上
の所定の位置に塗布される様に供給し、その後に所定の
温度に加熱された半導体素子をフェイスダウン方式によ
って、所定の加圧力の下で配線基板の上記接着用絶縁性
樹脂の上から接圧してフリップチップ接続処理し、その
後常温に戻すものであるが、加熱接圧に於いて、上記第
１の特性を有する第１の接着材成分が先に収縮して、第
２の特性を有する第２の接着材成分を外周部に拡大させ
ながら、接着構造が完成されるものである。
【００１９】
【実施例】以下に、本発明に係る半導体装置及びその製
造方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
即ち、図１は、本発明に係る半導体装置４０の１具体例
の断面の構造を示す図であり、図中、半導体素子５と配
線基板１とから構成されている半導体装置４０であっ
て、当該半導体素子５の突起電極６と当該配線基板１上
に形成されている導体配線部３とが電気的に接続されて
おり、当該半導体素子５と当該配線基板１とが、その両
者の間に配置されている第１の特性を有する第１の接着
材成分８ａと第２の特性を有する第２の接着材成分８ｂ
とから構成された接着部材８により互いに固着せしめら
れ、且つ当該第１の接着材成分と第２の接着材成分との
界面が該半導体素子の突起電極の配置位置よりも内側に
位置している半導体装置４０が示されている。
【００２０】本発明に係る当該接着部材８に於ける当該
第１の接着材成分８ａと、該第２の接着材成分８ｂと
は、それぞれの配置されている領域が互いに異なってい
る事が望ましく、特には、当該接着部材に於ける当該第
１の接着材成分８ａは、第１の領域５０である、該半導
体素子５の平面に於ける略中央部に相当する位置に配置
されており、該第２の接着材成分８ｂは、第２の領域５
１である当該第１の接着材成分８ａの周辺部に配置され
ているものである。
【００２１】本発明に使用される接着部材８としては特
に限定されるものではないが、一般的には、エポキシ系
の樹脂が使用されるものであり、その中でも熱硬化型エ
ポキシ樹脂を使用する事が好ましい。又、本発明に於い
ては、上記した様に当該接着部材８は、第１の特性を有
する第１の接着材成分８ａと第２の特性を有する第２の
接着材成分８ｂの少なくとも２種類の接着材成分を使用
するものであるが、何れもエポキシ系の樹脂から構成さ
れるもので有っても良い。
【００２２】その為、例えば第１の特性を有する第１の
接着材成分８ａは、当該エポキシ系樹脂に充填材を含ま
せないものを使用し、該第２の特性を有する第２の接着
材成分８ｂには、エポキシ系樹脂に所定の量の充填材、
例えばシリカ等の無機充填材を混入させたものを使用す
る事も出来る。本発明に於ける上記第１の特性を有する
第１の接着材成分８ａと第２の特性を有する第２の接着
材成分８ｂとの特性上の相違は、以下の様な関係を少な
くとも一つ満足するものである事が望ましい。
【００２３】即ち、該第１の特性を有する第１の接着材
成分８ａの線膨張係数α１が、該半導体素子５に設けら
れた電極６の線膨張係数αより大きく、又該第２の特性
を有する第２の接着材成分８ｂの線膨張係数α２が、該
電極６の線膨張係数αより小さくなる様に（α１＞α＞
α２）選択される事。又、該第１の特性を有する第１の
接着材成分８ａのガラス転移点温度Ｔｇ１が、該第２の
特性を有する第２の接着材成分８ｂのガラス転移点温度
Ｔｇ２より小さくなる様に（Ｔｇ１＜Ｔｇ２）選択され
る事。尚、本発明に於いては、当該第１の特性を有する
第１の接着材成分８ａの線膨張係数α１が、該第２の特
性を有する第２の接着材成分８ｂの線膨張係数α２より
大きく設定する事でも良い。
【００２４】或いは該第１の特性を有する第１の接着材
成分８ａの弾性率Ｅ１が、該第２の特性を有する第２の
接着材成分８ｂの弾性率Ｅ２より小さくなる様に（Ｅ１
＜Ｅ２）選択される事。従って、本発明に於いては、上
記した関係を満足する第１の特性を有する第１の接着材
成分８ａと第２の特性を有する第２の接着材成分８ｂか
ら構成される接着部材８を使用する限りその組成に関し
ては特に特定されないものである。
【００２５】本発明に於いては、上記した３種類の関係
の何れをも満足する第１の特性を有する第１の接着材成
分８ａと第２の特性を有する第２の接着材成分８ｂから
構成される接着部材８を使用する事が最も望ましい。以
下に本発明に係る半導体装置４０を製造する為の製造方
法に付いてその具体例を図４を参照しながら説明する。
【００２６】即ち、本発明に於いては、第１の接着材成
分８ａとして、無機充填材を含まないエポキシ系樹脂と
第２の接着材成分８ｂとして、無機充填材を６５％以上
含有するエポキシ系樹脂を使用した。図４（Ａ）に示す
様に、２重構造の樹脂供給シリンジ９を用いて基板配線
３を有する配線基板１上の所定の位置に前記した第１の
特性を有する第１の接着材成分８ａと第２の特性を有す
る第２の接着材成分８ｂからなる接着部材８を、両接着
材成分が互いに独立して、且つ該第１の接着材成分８ａ
が第１の領域５０である中心部領域に、又該第２の接着
材成分８ｂがその周辺部に配置される如く、同心円状の
領域、即ち第２の領域５１が形成される様に所定の量を
供給する。本発明に於いては、当該第２の接着材成分８
ｂが第１の領域５０である中心部領域に供給され、又該
第１の接着材成分８ａがその周辺部に配置される如く供
給されるもので有っても良い。
【００２７】当該接着部材８の配置供給位置は、図４
（Ｄ）に示す様に、半導体素子５が配置される予定領域
４１の中心部領域内となる様に予め設定されている。即
ち、上記接着部材８の供給位置は、半導体素子５の突起
電極６より内側の領域である事が望ましい。又当該樹脂
の供給方法によっては、その平面方向の形状は異なる事
もあり得る。
【００２８】次に、図４（Ｂ）に示す様に、フリップチ
ップボンディング装置に於いて、予め定められた所定の
温度に維持されている熱供給源を兼ねる掴み治具１３を
使用して、所定の半導体素子５を吸着その他の機構によ
って把持しながら、加熱された半導体素子５をその突起
電極６がフェースダウンとなる様に、当該配線基板１の
予め定められた当該配線基板１との接合位置に位置合わ
せしながら搭載処理を実行する。
【００２９】この際、当該半導体素子５は、該治具１３
から熱エネルギーを供給され、１７０℃から２３０℃の
範囲の温度の加熱されており、その温度は、上記した様
に、該第１の特性を有する第１の接着材成分８ａのガラ
ス転移点温度Ｔｇ１よりも高く設定されている事が必要
である。本発明に於いては、上記第１の特性を有する第
１の接着材成分８ａが、先ず当該半導体素子５からの熱
を受けて硬化反応を開始すると同時にそれ自身収縮する
ので、当該半導体素子５と配線基板１との間隙は、より
縮小せしめられながら接着処理が進行する。
【００３０】その間、第２の領域である、該第１の接着
材成分８ａの外側に配置されている第２の特性を有する
第２の接着材成分８ｂは、未だ硬化反応が進行せず流動
状態にある為、その押圧力および収縮力によって、図４
（Ｃ）に示す様に、当該突起電極６と基板配線３との接
合点を越えて外方部に拡散侵出せしめられる。一方、図
４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す様に、当該配線基板１の
基板配線３の内側に当該接着用絶縁性樹脂８を供給する
際には、当該半導体素子５の突起電極６が基板配線３に
接触する時の半導体素子５と基板配線内側との間隙より
も高く当該樹脂を盛り上げるので、後述する様に、半導
体素子５の突起電極６が、基板配線３に接触する際の間
隙まで、当該樹脂がつぶされた場合、図４（Ｃ）の様
に、第１の領域５０にある第１の接着材成分８ａの半導
体素子５側の接触面積が配線基板１側の接触面積より大
きくなる構造となる。
【００３１】本発明に於ける当該半導体素子５の加熱状
態は、治具１３と半導体素子５との大きさの関係に依存
して決定されるが、当該半導体素子５は、均一に加熱さ
れていても良く、又供給されている２種類の接着成分の
硬化温度に対応して、不均一に加熱されていても良い。
即ち、本発明に於いては、上記した第１の接着材成分８
ａが硬化温度に到達した時点では、該第２の接着材成分
８ｂは未だ変形可能であるので、当該第１の接着材成分
８ａの硬化収縮による圧縮を受けて、該第２の接着材成
分８ｂは本来の収縮量よりも多く収縮させる事が出来
る。
【００３２】硬化処理が完了した後、実際の使用環境の
下に於いては、当該半導体装置が使用環境に於いて加熱
された場合、当該第１の接着材成分８ａが膨張しようと
するが、熱膨張係数が当該突起電極６と同等又はそれ以
下に設定されている該第２の接着材成分８ｂは、該第１
の接着材成分８ａより剛性が高いので、該第１の接着材
成分８ａの膨張を抑える事が可能となり、その結果当該
突起電極６と基板配線３の剥離が防止される。
【００３３】係る機構により、疑似的に当該接着部材８
の硬化収縮量と熱膨張量の差を大きく付ける事が可能と
なり、熱による樹脂の膨張による突起電極６と基板配線
３との接合の安定性を向上させる事が出来る。更に、本
発明に於いては、当該半導体装置４０に於ける上記接合
部分の構造を見た場合、当該接着部材に於ける該半導体
素子若しくは配線基板の平面に垂直な断面に於いて、当
該第１の接着材成分と第２の接着材成分との界面Ｐが図
１（Ａ）に示す様に、テーパ状に形成されており、又図
１（Ｂ）に示す様に、湾曲面状に形成されており、かか
る界面Ｐの形状が、両接着成分の間の弾性率の違いによ
る応力の集中を緩和する事が出来、従って、突起電極６
と基板配線３との剥離を更に防止する事に貢献してお
り、その接合の安定性を向上させる事が出来る。本発明
に於ける半導体装置４０の上記した構成による作用効果
を纏めると以下の様になる。
【００３４】即ち、本発明では、半導体装置に於ける半
導体素子５の突起電極６と配線基板１の基板配線３とを
接続する為に、２種類の互いに異なる特性を持った接着
性成分からなる接着部材８を使用して、接合処理し、当
該接着用絶縁性樹脂８が図１に示す様に、互いに独立し
た２つの領域を個別に形成する様な接着部構造を形成す
るものであり、特に、当該接着部構造部の中心部に設け
られている、該第１の特性を有する第１の接着材成分８
ａで構成された第１の領域では、当該第１の接着材成分
８ａの半導体素子５側に接触する面積が、配線基板１側
と接触する面積より大きくなる様に構成し、且つ、高温
環境下に熱膨張量は硬化収縮量を上回わらない様に、接
着部構造部の中心部、即ち上記第１の領域５０に硬化収
縮量の大きい接着用樹脂８ａを配置し、その周囲部を構
成する第２の領域５１に熱膨張量の小さい樹脂８ｂを配
置して両特性の差を疑似的に大きくしたものである。
【００３５】その結果、当該第１の領域５０に配置した
第１の接着材成分８ａが硬化温度に達した時、その周囲
部である第２の領域５１に配置した第２の接着材成分８
ｂは未だ変形できるため、第１の領域５０の第１の接着
材成分８ａが硬化収縮による圧縮を受けて、本来の収縮
量よりも大きく収縮させる事が出来ると共に、硬化後
は、使用温度によって加熱された時、該第１の領域５０
に於ける第１の接着材成分８ａが膨張しようとするが、
該第２の領域５１を構成する第２の接着材成分８ｂの剛
性が第１の接着材成分８ａより高い為、当該第１の領域
に於ける第１の接着材成分８ａの膨張を抑える事が出来
るので、突起電極６と基板配線３との剥離が有効に防止
出来る事になる。
【００３６】これによって、熱による樹接着用絶縁性樹
脂の膨張による突起電極６と基板配線３との接合の安定
性が向上出来る。更に、本発明に於いては、図１に示す
断面形状によって、弾性率の違いによる応力の集中を防
ぎ、且つ応力の集中を緩和出来ると同時に、第１の領域
に配置されている第１の接着材成分８ａを弾性率の低い
樹脂としているので、突起電極６と基板配線３との接合
部に於ける熱膨張差によるストレスが緩和出来る。
【００３７】上記した本発明の具体例は、予め特性の異
なる２種の接着材成分を用意して、その両者を同時に供
給する態様に付いて説明したが、本発明に於いては係る
具体例に特定されるものではない、１種類の接着材成分
を供給した後、加熱硬化処理に際して、該１種類の接着
材成分が、上記した様な互いに異なる特性を持った接着
材成分に変化する様な接着用絶縁性樹脂を使用する事も
出来る。
【００３８】以下、図５を参照しながら、本発明に係る
第２の具体例に付いて説明する。即ち、図５（Ａ）に示
す様に、図４（Ａ）に示されているものと同様に、配線
基板１の基板配線３が形成されている内側部分に、所定
の接着部材８を適宜の供給シリンジ又はスパチュラ等で
供給する。本具体例に於いては、当該接着部材８は一液
性熱硬化型エポキシ系樹脂である事が好ましい。
【００３９】次いで、図５（Ａ）に示す様に、当該配線
基板１の基板配線３と該半導体素子５の突起電極６とを
接合搭載させると共に該半導体素子５を加熱する為の熱
源を兼ねたつかみ治具１３により当該半導体素子５を該
配線基板１に向けて、当該突起電極６がフェースダウン
となる様に、フリップチップボンディング処理を行い、
当該当該接着部材８の上から当該半導体素子５を配線基
板１に押しつけ処理する。
【００４０】係る具体例に於ける当該つかみ治具１３
は、出来るだけ当該半導体素子５との掴み接触面積を小
さくしたものである事が望ましく、それによって、当該
半導体素子５の中央部のみが、極端に高温度に加熱され
る様にする事が出来る。本具体例に於いて使用される該
一液性熱硬化型エポキシ系樹脂の硬化反応温度は１７０
〜１９０℃である事が望ましく、従って、当該つかみ治
具１３の先端部は２００〜２３０℃に加熱されている事
が望ましい。
【００４１】従って本具体例の基本的な技術構成として
は、半導体素子と配線基板とを、当該半導体素子に設け
られている突起電極６と当該配線基板１上に形成されて
いる導体配線部３とを電気的に接続させて半導体装置を
製造するに際し、当該配線基板上で、予め該半導体素子
を当接する事が定められている領域の略中央部に、後工
程に於いて、局所的に加熱処理を施す事によって、その
特性が変化する性質を有する接着部材８を供給して付着
せしめ、次いで、当該接着部材８の上方から、予め定め
られた所定の部分が、所定の温度に加熱せしめられた半
導体素子５を、当該配線基板１に向けて押圧接触させる
事により、当該接着部材における一部の領域５０を第１
の特性を有する第１の接着材成分８ａとなし、その他の
部分の領域５１を第２の特性を有する第２の接着材成分
８ｂとなす事によって、接着処理を行う様にした半導体
装置の製造方法であり、特には、当該接着部材８に於け
る当該第１の特性を有する第１の接着材成分８ａは、該
半導体素子の平面に於ける略中央部に相当する位置に配
置されており、該第２の特性を有する第２の接着材成分
８ｂは、当該第１の接着材成分の周辺部に配置されてい
るものである半導体装置の製造方法である。
【００４２】本具体例に於いては、当該半導体素子５の
平面に沿って温度差を積極的に形成させるものであり、
当該半導体素子５が、上記接着部材８と接触した場合
に、該接着部材８の当該半導体素子５と最初に接触した
中心部分が硬化反応を早く発生しその結果、当該樹脂部
分内に気泡が発生する。一方、該高温度に加熱された部
分以外の半導体素子５と接触する該接着部材８は、上記
反応を起こした樹脂部分から熱伝達によって熱を受ける
ので反応以上とはならず、その為当該樹脂部分に気泡は
発生しないので、当該接着部材８内に面方向の硬化反応
差が形成される。
【００４３】係る状態に於いて、当該接着部材８に気泡
が発生した部分と気泡が発生しない部分とは、当然その
特性が互いに異なるものであり、図５（Ｂ）に示す様
に、互いに異なる特性を持った第１の接着材成分８ａと
第２の接着材成分８ｂとが、異なる領域５０、５１の区
画されて配置せしめられた構造を形成する事が出来る。
本具体例において、樹脂成分の選択、及び温度の選択を
適切にする事によって、上記した条件を満足する２種の
第１の接着材成分８ａと第２の接着材成分８ｂとを形成
する事が出来る。
【００４４】図５（Ｂ）に於いては、発泡した中心部に
ある第１の領域５０を構成する第１の特性を有する第１
の接着材成分８ａとその周囲部にある第２の領域５１を
構成する第２の特性を有する第２の接着材成分８ｂとの
物性の関係は、発泡した樹脂の方が見掛けの収縮量が多
くなり、見掛けの線膨張率が大きくなり、見掛けの弾性
率が下がるので、上記した第１の具体例と同様の構造を
形成する事が可能となる。
【００４５】又、本具体例に於いては、つかみ治具１３
の高温にし、当該つかみ治具１３と接触している半導体
素子５の中央部を高温としているので、当該部分と接触
する接着部材８の中心部分を直ちに硬化させる事が可能
となるので、第１の具体例に比べて、搭載処理時間を４
分の１から６分の１に短縮する事が可能であから、従っ
て、配線基板１の基板配線３と半導体素子５の突起電極
６を位置合わせする為の搭載装置の専有時間を短縮する
事が出来るので、効率的であり、経済的でしかも生産性
が向上すると言う利点がある。
【００４６】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置に於いては、疑
似的に接着用絶縁性樹脂の硬化収縮量と熱膨張量との差
を大きく付ける事によって、熱による接着用絶縁性樹脂
の膨張による突起電極と基板配線との接合の安定性が向
上する。又、本発明に於いては、上記した様な接着用絶
縁性樹脂の断面構造によって、当該接着用絶縁性樹脂を
構成する異なる特性の接着性成分間の弾性率の違いによ
る応力の集中を防ぎ且つその応力の集中を緩和出来るの
で、この点でも、突起電極と基板配線との接合部の剥離
を防止する事が出来る。
【００４７】更に、本発明に於いては、特殊な樹脂を使
用しなくても良いのでコストが掛からず経済的である。
即ち、従来、実装方法に要求される樹脂特性が、硬化収
縮量が大きく熱膨張量が小さいというものであるが、一
般的に熱膨張量を小さくするために、フィラ等を高充填
すると硬化収縮量も小さくなってしまう。
【００４８】現在の樹脂では、高温環境下において熱膨
張量が硬化収縮率を上回わらない一液性熱硬化型樹脂は
実用化されておらず、新規の開発が望まれているが、矛
盾する特性を一つの樹脂に付与する事は非常に困難なこ
とである。この点、本発明に於いては、必要な特性を持
った２つの接着性成分を持つ樹脂を２つの異なる領域に
於いて形成させることにより、その特性を互いに分担す
ることになっているので、互いに矛盾する特性をもった
樹脂を新たに製造する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る半導体
装置の一具体例に於ける断面構造を示す図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、従来に於ける半導
体装置を製造する場合の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明に従来に於ける半導体装置の突
起電極と基板配線との接続構成の例を示す断面図であ
る。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本発明に係る半導
体装置の製造方法の一具体例を説明する断面構造を示す
図であり、図４（Ｄ）は、その平面図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は、本発明に係る半導
体装置の製造方法の他の具体例を説明する断面構造を示
す図である。
【符号の説明】
１…配線基板 ２…基板材料 ３…基板配線 ４…接着部材 ５…半導体素子 ６…突起電極 ７…アルミ電極 ８…接着用絶縁性樹脂 ８ａ…第１の特性を有する第１の接着材成分 ８ｂ…第２の特性を有する第２の接着材成分 ９…シリンジ １３…掴み治具 ３０…押圧部材 ４０…半導体装置 ４１…予定領域 ５０…第１の領域 ５１…第２の領域

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子と配線基板とから構成されて
    いる半導体装置であって、当該半導体素子の突起電極と
    当該配線基板上に形成されている導体配線部とが電気的
    に接続されており、当該半導体素子と当該配線基板と
    が、その両者の間に配置されている第１の特性を有する
    第１の接着材成分と第２の特性を有する第２の接着材成
    分とから構成された接着部材により互いに固着せしめら
    れ、且つ当該第１の接着材成分と第２の接着材成分との
    界面が該半導体素子の突起電極の配置位置よりも内側に
    位置しており、該第１の特性を有する第１の接着材成分
    の線膨張係数が、該第２の特性を有する第２の接着材成
    分の線膨張係数より大きく、又、該第１の特性を有する
    第１の接着材成分のガラス転移点温度及び弾性率が、該
    第２の特性を有する第２の接着材成分のガラス転移点温
    度及び弾性率よりいずれも小さくなる様に構成されてい
    る事を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記第１と第２の接着材成分の一方の成
    分は、前記半導体素子の平面に於ける略中央部に相当す
    る位置に配置されており、前記他方の成分は、当該一方
    の成分の周辺部に配置されており、然も、前記接着部材
    に於ける当該第１の接着材成分若しくは該第２の接着材
    成分が、当該半導体素子側に当接する部分の面積が、当
    該接着材成分が、前記配線基板側に当接する部分の面積
    より大きくなる様に構成されていると共に、前記接着部
    材を、前記半導体素子若しくは配線基板の平面に垂直な
    断面に於いて見た場合に、当該第１の接着材成分と第２
    の接着材成分との界面がテーパ状に形成されている事を
    特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 半導体素子と配線基板とから構成されて
    いる半導体装置であって、当該半導体素子の突起電極と
    当該配線基板上に形成されている導体配線部とが電気的
    に接続されており、当該半導体素子と当該配線基板と
    が、その両者の間に配置されている第１の特性を有する
    第１の接着材成分と第２の特性を有する第２の接着材成
    分とから構成された接着部材により互いに固着せしめら
    れ、且つ当該第１の接着材成分と第２の接着材成分との
    界面が該半導体素子の突起電極の配置位置よりも内側に
    位置し、かつ、該第１の特性を有する第１の接着材成分
    の線膨張係数が、該半導体素子に設けられた電極の線膨
    張係数より大きく、又該第 ２の特性を有する第２の接着
    材成分の線膨張係数が、該電極の線膨張係数より小さく
    なる様に構成されていると共に、該第１の特性を有する
    第１の接着材成分のガラス転移点温度及び弾性率が、該
    第２の特性を有する第２の接着材成分のガラス転移点温
    度及び弾性率よりいずれも小さくなる様に構成されてい
    る事を特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項４】 半導体素子と配線基板とを、当該半導体
    素子の設けられてる突起電極と当該配線基板上に形成さ
    れている導体配線部とを電気的に接続させて半導体装置
    を製造するに際し、当該配線基板上で、予め該半導体素
    子を当接する事が定められている領域の略中央部に、第
    １の特性を有する第１の接着材成分と第２の特性を有す
    る第２の接着材成分とから構成される接着部材を、両者
    の配置位置が互いに異なる区画領域を形成する様に同時
    に供給して付着せしめ、次いで、当該接着部材の上方か
    ら、予め定められた所定の温度に加熱された該半導体素
    子を、当該配線基板に向けて押圧接触させる事を特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 半導体素子と配線基板とを、当該半導体
    素子の設けられてる突起電極と当該配線基板上に形成さ
    れている導体配線部とを電気的に接続させて半導体装置
    を製造するに際し、当該配線基板上で、予め該半導体素
    子を当接する事が定められている領域の略中央部に、後
    工程に於いて、局所的に加熱処理を施す事によって、そ
    の特性が変化する性質を有する接着部材を供給して付着
    せしめ、次いで、当該接着部材の上方から、予め定めら
    れた所定の部分が、所定の温度に加熱せしめられた半導
    体素子を、当該配線基板に向けて押圧接触させる事によ
    り、当該接着部材における一部の領域を第１の特性を有
    する第１の接着材成分となし、その他の部分の領域を第
    ２の特性を有する第２の接着材成分となす事によって、
    接着処理を行う事を特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 当該接着部材に於ける当該第１の特性を
    有する第１の接着材成分は、該半導体素子の平面に於け
    る略中央部に相当する位置に配置されており、該第２の
    特性を有する第２の接着材成分は、当該第１の接着材成
    分の周辺部に配置されているものである事を特徴とする
    請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 当該接着部材に於ける当該第２の特性を
    有する第２の接着材成分は、該半導体素子の平面に於け
    る略中央部に相当する位置に配置されており、該第１の
    特性を有する第１の接着材成分は、当該第２の接着材成
    分の周辺部に配置されているものである事を特徴とする
    請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 該第１の特性を有する第１の接着材成分
    の線膨張係数が、該第２の特性を有する第２の接着材成
    分の線膨張係数より大きくなる様に構成されていると共
    に、該第１の特性を有する第１の接着材成分のガラス転
    移点温度及び弾性率が、該第２の特性を有する第２の接
    着材成分のガラス転移点温度及び弾性率よりいずれも小
    さくなる様に構成されている事を特徴とする請求項４乃
    至７の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 該第１の特性を有する第１の接着材成分
    の線膨張係数が、該半導体素子に設けられた電極の線膨
    張係数より大きく、又該第２の特性を有する第２の接着
    材成分の線膨張係数が、該電極の線膨張係数より小さく
    なる様に構成されていると共に、該第１の特性を有する
    第１の接着材成分のガラス転移点温度及び弾性率が、該
    第２の特性を有する第２の接着材成分のガラス転移点温
    度及び弾性率よりいずれも小さくなる様に構成されてい
    る事を特徴とする請求項４乃至８の何れかに記載の半導
    体装置の製造方法。
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