JP2957955B2 - 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
製造方法に関し、特にフリップチップ実装技術を用いた
半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の集積度が高くなり、
半導体装置の小型化及び接続端子の狭ピッチ化が進み、
そのためフリップチップ実装技術用いた半導体装置の開
発が盛んに行われている。以下図面を参照しながら、従
来のフリップチップ実装技術を用いた半導体装置の一例
について説明する。
【0003】図5に従来のフリップチップ実装技術を用
いた半導体装置の平面図、及び図6に図5のII-II 線の
断面図を示す。半導体素子101の素子形成面上にはア
ルミ電極端子102が形成されている。アルミ電極端子
102面上には、Au、Cu等の導電性金属材料からな
る突起電極103が形成されている。一方、樹脂、セラ
ミックス、ガラス等の絶縁物からなる回路基板104の
主面上には、所望の配線パターン及び電極端子105が
形成されている。電極端子105は配線パターンに接続
され、フリップチップ実装の際、半導体素子101と電
気的接続を行う。突起電極103と電極端子105と
は、導電性接着剤106により電気的に接続されてい
る。導電性接着剤106はAg、Cu、Ni等の導電性
金属材料の粉体を樹脂中に含んだ接着剤であり、突起電
極103と共に電気的結合層107を形成する。半導体
素子101と回路基板104の間の隙間部は絶縁樹脂1
08が充填されている。絶縁樹脂108が硬化される
と、その硬化収縮応力により半導体素子101と回路基
板104を接着した後、強力に引きつけて固定する。そ
のため、半導体装置における半導体素子101と回路基
板104の接続の機械的強度を高められ、安定を保たれ
る。
【0004】以上のように構成された従来の半導体装置
の製造方法を図7を用いて説明する。まず、通常の半導
体プロセスにおいて所望の素子や配線及び絶縁膜を形成
した半導体素子101を多数個形成した半導体ウエハを
作製する。次に、アルミ電極端子102にプローブを接
触させ電気的検査を行い半導体素子101の良否を判定
したうえで、突起電極103を形成する。さらに、半導
体ウエハを個々の半導体素子101に切断加工する。一
方、予めAuやCu等の導電性金属材料を用いて、絶縁
物からなる回路基板104上に所望の配線パターンや電
極端子105を形成しておく。この回路基板104上の
半導体素子101搭載面に、必要量の未硬化絶縁樹脂1
12をディスペンサ等により塗布した上で、導電性接着
剤106を介して所定の電極端子105と突起電極10
3が当接して、電気的接続が行えるように加圧加熱ヘッ
ド110を用いて半導体素子101をフェースダウンに
て配置する。その際、未硬化の絶縁樹脂112は半導体
素子101全面に押し広げられる。その後、加圧加熱ヘ
ッド110により必要量の加圧を半導体素子101裏面
より加えながら、加圧加熱ヘッド110及び加熱ステー
ジ111により所定の加熱を行い導電性接着剤106及
び未硬化の絶縁樹脂112を硬化させる。以上のように
してフリップチップ実装技術を用いた半導体装置を製造
していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成及び方法では、未硬化の絶縁樹脂が押し
広げられる際に、導電性接着剤を押し流したり、あるい
は導電性接着剤と電極端子の接着界面に絶縁樹脂が入り
込んだりして接続抵抗不良が発生するので半導体装置の
品質を著しく落とすという問題を有していた。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決するため
になされたものであり、半導体素子と回路基板とをより
確実に安定して電気的に接続することで、極めて品質の
安定した、生産性の良い半導体装置を提供することを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、回路基板上の所定の位置に
半導体素子をフェースダウン方式で実装し、その電気的
接合は半導体素子のアルミ電極端子部に形成した導電性
金属材料からなる突起電極とこれに接する導電性接着剤
からなる結合層を介して行う半導体装置において、前記
半導体素子と回路基板間の隙間部全体が、半導体素子面
の中心部付近で前記結合層に到達しない領域に位置する
絶縁樹脂Aと、前記絶縁樹脂Aを外縁状に取り囲んだ領
域に位置する絶縁樹脂Bにより充填され、前記絶縁樹脂
A及びBに無機フィラーを含み、前記絶縁樹脂Aに含ま
れる無機フィラーの量が、前記絶縁樹脂Bに含まれる無
機フィラーの量と比較して、それと同等かまたはそれ以
下であることを特徴とする。
【0008】
【0009】また前記半導体装置においては、絶縁樹脂
Aに含まれる無機フィラーの量が0重量%を越え、80
重量%以下の範囲であり、絶縁樹脂Bに含まれる無機フ
ィラーの量が30重量%以上80重量%以下の範囲であ
ることが好ましい。
【0010】また前記半導体装置においては、無機フィ
ラーが、重量平均粒子直径0.01〜10μmの範囲の
シリカ、酸化チタン、アルミナを含む酸化化合物、窒化
アルミを含む窒化化合物、炭化珪素を含む炭化化合物、
及び珪素化合物から選ばれる少なくとも一つのフィラー
であることが好ましい。
【0011】また前記半導体装置においては、絶縁樹脂
Aが、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、
ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂から選ばれる少なくとも
一つの樹脂で、かつ絶縁樹脂Bが、エポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン
樹脂を含む架橋型反応性樹脂から選ばれる少なくとも一
つの樹脂であることが好ましい。
【0012】また前記半導体装置においては、絶縁樹脂
Aが、Bステージ(半硬化または部分硬化)特性を有す
る硬化性樹脂シートであることが好ましい。また前記半
導体装置においては、絶縁樹脂Aが、熱可塑性の電気絶
縁性樹脂であることが好ましい。例えばホットメルト型
の熱可塑性ポリエステル樹脂や、ポリエステル樹脂に高
沸点希釈剤を混合し、硬化剤を用いないタイプの接着剤
があげられる。このタイプの熱可塑性の電気絶縁性樹脂
は、とくにリペア工法が簡便になる。
【0013】また前記半導体装置においては、絶縁樹脂
Aが、紫外線照射及び加熱の両方で完全に硬化する樹脂
であることが好ましい。また前記半導体装置において
は、回路基板を構成する材料が、絶縁樹脂Aと同じ種類
の樹脂材料であることが好ましい。
【0014】次に本発明の半導体装置の製造方法は、回
路基板上の所定の位置に半導体素子をフェースダウン方
式にて実装し、その電気的接合は半導体素子のアルミ電
極端子部に形成した導電性金属材料からなる突起電極と
これに接する導電性接着剤からなる結合層を介して行う
半導体装置の製造方法において、前記半導体素子と回路
基板間の隙間部全体は、半導体素子面の中心部付近で前
記結合層に到達しない領域に位置する絶縁樹脂Aと、前
記絶縁樹脂Aを外縁状に取り囲んだ領域に位置する絶縁
樹脂Bにより充填し、前記絶縁樹脂A及びBは無機フィ
ラーを含み、前記絶縁樹脂Aに含まれる無機フィラーの
量が、絶縁樹脂Bに含まれる無機フィラーの量と比較し
て、それと同等かまたはそれ以下であり、かつ前記絶縁
樹脂Aを硬化処理した後に、前記絶縁樹脂Bを注入する
ことを特徴とする。
【0015】前記方法においては、絶縁樹脂A及びB
が、未硬化時では絶縁樹脂Bの流動性の方が絶縁樹脂A
より良好であることが好ましい。
【0016】また前記方法においては、無機フィラー
が、重量平均粒子直径0.01〜10μmの範囲のシリ
カ、酸化チタン、アルミナを含む酸化化合物、窒化アル
ミを含む窒化化合物、炭化珪素を含む炭化化合物、及び
珪素化合物から選ばれる少なくとも一つのフィラーであ
ることが好ましい。
【0017】また前記方法においては、絶縁樹脂Aが、
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ユリア
樹脂、ポリウレタン樹脂から選ばれる少なくとも一つの
樹脂で、かつ絶縁樹脂Bが、エポキシ樹脂、ポリイミド
樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂を
含む架橋型反応性樹脂から選ばれる少なくとも一つの樹
脂であることが好ましい。
【0018】また前記方法においては、絶縁樹脂Aが、
Bステージ(半硬化または部分硬化)特性を有する硬化
性樹脂シートであることが好ましい。また前記方法にお
いては、絶縁樹脂Aが、熱可塑性の電気絶縁樹脂である
ことが好ましい。
【0019】また前記方法においては、絶縁樹脂Aは、
紫外線照射及び加熱の両方の処理を行うことにより完全
に硬化する樹脂であることが好ましい。また前記方法に
おいては、回路基板を構成する材料が、絶縁樹脂Aと同
じ種類の樹脂材料であることが好ましい。
【0020】前記した本発明の半導体装置及びその製造
方法によれば、導電性接着剤が回路基板の電極端子と接
着硬化した後に、絶縁樹脂Bにより結合層が存する領域
が充填されるため、導電性接着剤が押し流されたり、あ
るいは導電性接着剤と電極端子の接着界面に絶縁樹脂が
入り込んだりすることがなくなるので、これらの要因に
よる接続不良は発生しなくなる。
【0021】
【発明の実施の形態】 (実施の形態1)以下本発明の半導体装置の第1の実施
形態について、図1〜図3を参照しながら説明する。
【0022】図1は本発明の第1の実施形態に係る半導
体装置の構成を示す平面図、及び図2は図1のI-I 線の
断面図である。図1〜2に示すように、半導体素子1の
素子形成面上にはアルミ電極端子2が形成されており、
このアルミ電極端子2上には、Au、Cu等の導電性金
属材料からなる突起電極3が形成されている。一方、樹
脂、セラミックス、ガラス等の絶縁物からなる回路基板
4上には所望の回路パターン及び電極端子5が形成され
ている。本実施の形態においては、回路基板4としてガ
ラスエポキシ基板を用いた。
【0023】電極端子5は回路パターンに接続され、フ
リップチップ実装の際、半導体素子1との電気的接続を
行う。導電性接着剤6はAg、Cu、Ni等の導電性金
属材料の粉体を樹脂中に70〜95重量%程度とエポキ
シ樹脂との接着剤であり、突起電極3と共に電気的結合
層7を形成する。半導体素子1と回路基板5の間の隙間
部には電気絶縁樹脂が充填されているが、この電気絶縁
樹脂は半導体素子1と回路基板5間の隙間部全体におい
て、半導体素子1中心部付近で電気的結合層7と接しな
い領域に位置する電気絶縁樹脂A8と、前記電気絶縁樹
脂A8を取り囲んだ領域に位置する電気絶縁樹脂B9の
異なる2種類の電気絶縁樹脂にて構成される。電気絶縁
樹脂9が硬化されると、その硬化収縮力により半導体素
子1と回路基板4を接着した後、強力に引きつけて固定
する。そのため、半導体装置における半導体素子1と回
路基板4の接続の機械的強度が高められ、安定が保たれ
る。
【0024】本実施の形態においては、電気絶縁樹脂A
8として重量平均粒子直径0.1〜1μmのシリカを5
0〜60重量%程度含む酸無水型エポキシ樹脂を用い、
電気絶縁樹脂B9として重量平均粒子直径1〜10μm
のシリカを50〜60重量%程度含むフェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂を用いた。電気絶縁樹脂Aに酸無水
型エポキシ樹脂を用い、電気絶縁樹脂Bにフェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂を用いたのは、一般的特性とし
て、酸無水型型エポキシ樹脂の方がガラス転移点Tgが
高く、耐熱性に優れるため、先に電気絶縁樹脂Aを熱硬
化した後、電気絶縁樹脂Bを硬化させるために加熱処理
しても影響が少なく特性の劣化が見られないためであ
る。また、フェノールノボラック型エポキシ樹脂は耐水
性に優れるため、外縁状周囲に存在することで外部から
の湿度の侵入を防ぐ作用がある。
【0025】次に、本発明の第1の実施形態の製造方法
について図3を参照しながら説明する。図3において1
0は加圧加熱ヘッドで11は加熱ステージである。ま
た、12は未硬化の絶縁樹脂Aである。その他は図1〜
2と同じである。まず、通常の半導体プロセスにおいて
所望の素子や配線及び絶縁膜を形成した半導体素子1を
多数個形成した半導体ウエハを作製する。次に、アルミ
電極端子2にプローブを接触させ電気的検査を行い半導
体素子1の良否を判定したうえで、突起電極3を形成す
る。さらに、半導体ウエハを個々の半導体素子1に切断
する。一方、予めAuやCu等の導電性金属材料を用い
て、絶縁物からなる回路基板4上に所望の配線パターン
や電極端子5を形成しておく。この回路基板4上の半導
体素子1搭載面に、必要量の未硬化絶縁樹脂A12をデ
ィスペンサ等により塗布した上で、導電性接着剤6を介
して所定の電極端子5と突起電極3が当接して、電気的
接続が行えるように加圧加熱ヘッド10を用いて半導体
素子1をフェースダウンにて配置する。その際、未硬化
の絶縁樹脂A12は半導体素子1の中心部付近で結合層
7と接しない領域内にて押し広げられる。その後、加圧
加熱ヘッド10により必要量の加圧を半導体素子1裏面
より加えながら、同時に加圧加熱ヘッド10及び加熱ス
テージ11により所定の加熱処理(例えば180〜25
0℃の温度で加熱)を行い導電性接着剤6及び未硬化の
絶縁樹脂A12を硬化させる。加熱硬化後、加圧及び加
熱を停止してから絶縁樹脂Bを毛細管現象を利用して半
導体素子1と回路基板の間に注入した後、再度加熱を施
し硬化させることにより、絶縁樹脂Aを取り囲む半導体
素子1全体に絶縁樹脂Bが充填されることとなり、2種
類の絶縁樹脂にて隙間部全体が充填される。
【0026】本実施形態によると、導電性接着剤6が回
路基板の電極端子5と接着硬化した後に、絶縁樹脂B9
により結合層7の存する領域が充填されるため、導電性
接着剤6を押し流したり、あるいは導電性接着剤6と電
極端子5の接触界面に絶縁樹脂B9が入り込んだりする
ことがなくなるので、これらの要因による接続不良は発
生しなくなる。
【0027】また、未硬化の絶縁樹脂A12の材料及び
量を最適化することで、接着強度を自由に設定できるの
で、絶縁樹脂B9充填までに要する必要な強度を保ち、
かつ不良と判明した半導体素子を簡単に取り外すことが
可能な範囲に設定することにより、絶縁樹脂B9注入前
に電気検査を実施し、不良となった半導体素子1を交換
して修正することが可能となる。この際、不良半導体素
子1を取り外した後に残る絶縁樹脂A8は、必要に応じ
物理的、化学的な方法を用いて削る。
【0028】なお、本発明の半導体装置の経時的な劣化
に対しては、絶縁樹脂B9の性能が与える影響の方がは
るかに大きいので適切な絶縁樹脂B9を用いることによ
り、例えば絶縁樹脂A8の接着能力が不十分であって
も、後に市場において半導体装置の品質が問題となるこ
とはない。
【0029】(実施の形態2)以下本発明の半導体装置
の第2の実施形態について説明する。本実施形態におい
ては、第1の実施形態における未硬化時の電気絶縁樹脂
B9の流動性の方が電気絶縁樹脂A8の流動性より良好
である樹脂を用いた構成である。流動性は、粘度及びチ
クソトロピー指数と相関がある。従って、電気絶縁樹脂
B9は電気絶縁樹脂A8と比較すると粘度及びチクソト
ロピー指数が低いことが必要である。具体的には、粘度
100Pa・s以下でかつチクソトロピー指数が1.1
以下であると実用的に好ましい。これは、絶縁樹脂A8
の流動性が大であると、濡れ広がりや半導体素子1を配
置した直後の毛細管現象により未硬化の絶縁性樹脂A8
が結合層7に到達してしまう可能性が大きくなり、製造
管理が厳しく困難になり、また、逆に未硬化時の絶縁樹
脂B9の流動性が小であると注入が遅く作業性が悪くな
るので、相対的に未硬化時において絶縁樹脂B9の流動
性の方が絶縁樹脂A8の流動性より良好である構成とす
ることで、工程管理が容易となり、かつ生産時間の短縮
化が図られるので、本発明の半導体装置の生産性を高め
ることとなる。
【0030】(実施の形態3)以下本発明の半導体装置
の第3の実施形態について説明する。本実施形態におい
ては、第1の実施形態における電気絶縁樹脂A8に含有
する無機フィラー量は、電気絶縁樹脂B9に含有する無
機フィラー量と比較して同等以下である構成としてい
る。絶縁樹脂Aは、重量平均粒子直径0.1〜1μmの
シリカを20〜30重量%程度含む酸無水型エポキシ樹
脂を用い、電気絶縁樹脂B9として重量平均粒子直径1
〜10μmのシリカを50〜60重量%程度含むフェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂を用いた。
【0031】通常、このような絶縁樹脂には、(1)膨
張係数低下、(2)耐湿性能向上の目的からシリカを中
心とした無機フィラーを含有させている。しかし、絶縁
樹脂A8に含まれる無機フィラーは、半導体素子1裏面
より加圧して絶縁樹脂A8を押し広げる際、半導体素子
1表面を傷つけ形成してある素子にダメージを与える。
従って、必要最小限の量に留めるのが良い。また、絶縁
樹脂B9は外気と接した構成となっているので、湿度進
入を防ぐためには許容範囲内で極力多くの無機フィラー
を含有する必要がある。従って、相対的にみると絶縁樹
脂A8に含有する無機フィラー量は、絶縁樹脂B9に含
有する無機フィラー量と比較して同等以下とした構成と
することで、本発明の半導体装置を生産工程における半
導体素子に与えるダメージが少ない生産性に優れた、か
つ耐湿性能に優れたものすることができる。
【0032】(実施の形態4)以下本発明の半導体装置
の第4の実施形態について説明する。本実施形態におい
ては、第1の実施形態における未硬化の絶縁樹脂A12
として、Bステージ特性を有する樹脂シートを用いた構
成としている。樹脂シートとしては、例えばスリーボン
ド社製のスリーボンド1650や新興化学工業社製のB
−EL10等がある。
【0033】Bステージの樹脂シートを用いることによ
り、液状樹脂をディスペンスする場合に比べて、下記の
利点が得られる。 (1)塗布量が温度や湿度に依存せずに一定である。 (2)貼り付けなので、ディスペンサ塗布等に比べ位置
精度が高い。 (3)濡れ広がりがなく、ほぼ貼り付け位置が接着領域
となる。
【0034】したがって、絶縁樹脂A8が結合層7に到
達することがほぼ皆無となる。また、量的管理が容易で
接着領域を規定し易いため接着強度の設定が管理し易
く、不良半導体素子1の取り替え時に加える力、加熱温
度等の工程条件が一定となる。このように、未硬化の絶
縁樹脂A12としてBステージ特性を有する樹脂シート
を用いることにより、本発明の半導体装置の生産時に受
ける温度や湿度の影響が少なくなりので、生産管理が容
易となり生産性が高まる。
【0035】(実施の形態5)以下本発明の半導体装置
の第5の実施形態について説明する。本実施形態におい
ては、第1の実施形態におけるて電気絶縁樹脂A8とし
て、熱可塑性樹脂としては、ポリイミド樹脂をブチル・
カルビトール・アセテート(BCA)等の揮発性の低い
高沸点溶媒で希釈した液状樹脂を使用した。回路基板4
上の所定部に塗布した半導体素子1を搭載後、120℃
で2時間程度の熱処理を行い、BCA溶媒を蒸発消失さ
せて室温に戻すことにより、接着強度が出現した。この
樹脂を再度100℃程度まで温度をあげると、一部液状
化して接着強度がなくなる。なお、熱可塑性樹脂として
ホットメルト型の熱可塑性ポリイミド樹脂を使用するこ
ともできる。
【0036】このような構成において、絶縁樹脂B9注
入前の電気的検査の結果、不良と判明すれば加熱した上
で極めて微小な力を加えることにより半導体素子1を取
り外すことができるため、回路基板4等の他の部材に与
えるダメージは少なくてすむ。このように、絶縁樹脂A
8に熱可塑性樹脂を用いることにより、容易かつ極めて
微小な力を加えるだけで不良半導体素子の取り外しを行
うことができるので、本発明の半導体装置の製造工程中
において、より簡単で確率の高い半導体素子交換が行え
る。
【0037】(実施の形態6)以下本発明の半導体装置
の第6の実施形態について説明する。本実施形態におい
ては、第1の実施形態における絶縁樹脂A8として、紫
外線照射及び加熱の両方の処理を行うことにより完全に
硬化するタイプの樹脂を用いた構成としている。完全に
硬化するタイプの樹脂としては、例えば主剤の樹脂がウ
レタン系変性アクリレートで、硬化剤としては変性ビス
フェノールA型アクリレートとポリエーテルアクリレー
トの組成物である。この樹脂の硬化条件としては、中心
波長が365nmの紫外線光を7500mJ/cm2
度照射した後、150℃で10分程度の熱処理で完全に
硬化する。
【0038】このような構成において、半導体素子1を
未硬化の絶縁樹脂A12を挟んで回路基板5上の所定位
置に配置して加圧した後、導電性接着剤6が硬化するま
で加熱する。この際、絶縁樹脂A8は紫外線照射されて
おらず、硬化としては不十分な状態である。従って、こ
の後の電気的検査の結果、不良と判明すれば容易にかつ
微小な力を加えるだけで特に加熱をしなくても半導体素
子1を取り外すことができる。また、良品である場合は
半導体素子1と回路基板5の隙間部より必要量の紫外線
を絶縁樹脂A8に照射して完全硬化を行う。このよう
に、絶縁樹脂A8に紫外線照射及び加熱の併用処理によ
り完全硬化するタイプの樹脂を用いた構成としたことに
より、本発明の半導体装置の製造工程中において、特に
加熱を必要とせず、微小な力を加えるだけで容易に不良
半導体素子の取り外しを行うことができる。
【0039】(実施の形態7)以下本発明の半導体装置
の第7の実施形態について図4を用いて説明する。本実
施形態において、絶縁樹脂A8は回路基板5の構成材料
とした。すなわち、回路基板5はシート状のガラス繊維
を補強材とし、これにビスフェノールA系エポキシ樹脂
(硬化剤としてアミン、酸無水物を用いる)を含浸した
ものである。また電気絶縁樹脂A8は回路基板5のエポ
キシ樹脂の一部である。
【0040】本実施形態においてその製造方法は、半導
体素子1を回路基板5上に実装する際、先ず加熱ステー
ジ11の表面形状を湾曲としたり加圧量等を適切にした
りすることで、半導体素子1の突起電極3及び回路基板
5の変形を起こし、必要量の半導体素子1の中央部付近
の表面と回路基板5の表面を密着させる。次に、加熱し
て回路基板5の密着面の樹脂を樹脂を軟化させた後、加
熱をゆるめると固化して接着力が出現するので、この部
分の樹脂が絶縁樹脂A8としての機能を果たす。この
際、加熱は半導体素子1側からの方を強く行うことで、
回路基板5全体の中では、回路基板5の密着面に集中し
て熱が伝わるので、条件を適切とすることで樹脂の軟化
は密着面のみに発生するので、回路基板5の品質を損な
うことはない。その後、絶縁樹脂B9を充填して半導体
装置とする。このようにして得られた半導体装置は、別
途絶縁樹脂A8を用意しなくても良いので、材料及び工
程が省略できる。また、実装の際に変形を利用するの
で、基板の平面精度や突起電極の高さばらつきが矯正さ
れるので、確実に突起電極が電極端子と当接した状態と
するため、より信頼性の高い接続がなされる。従って、
本発明の半導体装置において、生産コストが低減すると
ともに電気的接続の信頼性も向上する。
【0041】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体装置は、回
路基板上の所定の位置に半導体素子をフェースダウン方
式にて実装した半導体装置において、その電気的接合は
半導体素子のアルミ電極端子部に形成した導電性金属材
料からなる突起電極とこれに接する導電性接着剤からな
る結合層を介して行われるが、このような構成の半導体
装置において、前記半導体素子と回路基板間の隙間部全
体は、半導体素子面の中心部付近で前記結合層に到達し
ない領域に位置する絶縁樹脂Aと、前記絶縁樹脂Aを外
縁状に取り囲んだ領域に位置する絶縁樹脂Bにより充填
されていることを具備し、絶縁樹脂Aの硬化処理が施さ
れた後に絶縁樹脂Bが注入された事を特徴とするもの
で、導電性接着剤が回路基板の電極端子と接着硬化した
後に、絶縁樹脂Bにより結合層が存する領域が充填され
るため、導電性接着剤が押し流されたり、あるいは導電
性接着剤と電極端子の接着界面に絶縁樹脂が入り込んだ
りすることがなくなるので、これらの要因による接続不
良は発生しなくなる。また、絶縁樹脂Aの材料及び量を
最適化することで、接着強度を自由に設定できるので、
絶縁樹脂B充填までに要する必要な強度を保ち、かつ不
良と判明した半導体素子を簡単に取り外すことが可能な
範囲に設定することで、電気検査の実施と不良半導体素
子の取り替えが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態における半導体装置
の平面図である。
【図2】 図1のI−I線の断面図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態の製造方法を説明す
る半導体装置の断面図である。
【図4】 本発明の第7の実施形態における半導体装置
の断面図である。
【図5】 従来の半導体装置の平面図である。
【図6】 図5のII−II線の断面図である。
【図7】 従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の断面図である。
【符号の説明】
1,101 半導体素子 2,102 アルミ電極端子 3,103 突起電極 4,104 回路基板 5,105 電極端子 6,106 導電性接着剤 7,107 電気的結合層 8 絶縁樹脂A 9 絶縁樹脂B 108 絶縁樹脂 10,110 加圧加熱ヘッド 11,111 加熱ステージ 12 未硬化の絶縁樹脂A 112 未硬化の絶縁樹脂
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/60 311

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路基板上の所定の位置に半導体素子を
    フェースダウン方式で実装し、その電気的接合は半導体
    素子のアルミ電極端子部に形成した導電性金属材料から
    なる突起電極とこれに接する導電性接着剤からなる結合
    層を介して行う半導体装置において、前記半導体素子と
    回路基板間の隙間部全体が、半導体素子面の中心部付近
    で前記結合層に到達しない領域に位置する絶縁樹脂A
    と、前記絶縁樹脂Aを外縁状に取り囲んだ領域に位置す
    る絶縁樹脂Bにより充填され、前記絶縁樹脂A及びBは
    無機フィラーを含み、前記絶縁樹脂Aに含まれる無機フ
    ィラーの量が、絶縁樹脂Bに含まれる無機フィラーの量
    と比較して、それと同等かまたはそれ以下であることを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 無機フィラーが、重量平均粒子直径0.
    01〜10μmの範囲のシリカ、酸化チタン、アルミナ
    を含む酸化化合物、窒化アルミを含む窒化化合物、炭化
    珪素を含む炭化化合物、及び珪素化合物から選ばれる少
    なくとも一つのフィラーである請求項1に記載の半導体
    装置。
  3. 【請求項3】 絶縁樹脂Aが、エポキシ樹脂、ポリイミ
    ド樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂
    から選ばれる少なくとも一つの樹脂で、かつ絶縁樹脂B
    が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ユ
    リア樹脂、ポリウレタン樹脂を含む架橋型反応性樹脂か
    ら選ばれる少なくとも一つの樹脂である請求項1に記載
    の半導体装置。
  4. 【請求項4】 絶縁樹脂Aが、Bステージ(半硬化また
    は部分硬化)特性を有する硬化性樹脂シートである請求
    項1に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 絶縁樹脂Aが、熱可塑性の電気絶縁性樹
    脂である請求項1に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 絶縁樹脂Aが、紫外線照射及び加熱の両
    方で完全に硬化する樹脂である請求項1に記載の半導体
    装置。
  7. 【請求項7】 回路基板を構成する材料が、絶縁樹脂A
    と同じ種類の樹脂材料である請求項1に記載の半導体装
    置。
  8. 【請求項8】 回路基板上の所定の位置に半導体素子を
    フェースダウン方式にて実装し、その電気的接合は半導
    体素子のアルミ電極端子部に形成した導電性金属材料か
    らなる突起電極とこれに接する導電性接着剤からなる結
    合層を介して行う半導体装置の製造方法において、前記
    半導体素子と回路基板間の隙間部全体は、半導体素子面
    の中心部付近で前記結合層に到達しない領域に位置する
    絶縁樹脂Aと、前記絶縁樹脂Aを外縁状に取り囲んだ領
    域に位置する絶縁樹脂Bにより充填し、前記絶縁樹脂A
    及びBは無機フィラーを含み、前記絶縁樹脂Aに含まれ
    る無機フィラーの量が、絶縁樹脂Bに含まれる無機フィ
    ラーの量と比較して、それと同等かまたはそれ以下であ
    り、かつ前記絶縁樹脂Aを硬化処理した後に、前記絶縁
    樹脂Bを注入することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  9. 【請求項9】 絶縁樹脂A及びBが、未硬化時では絶縁
    樹脂Bの流動性の方が絶縁樹脂Aより良好である請求項
    に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 絶縁樹脂Aが、Bステージ(半硬化ま
    たは部分硬化)特性を有する硬化性樹脂シートである請
    求項に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 絶縁樹脂Aは、紫外線照射及び加熱の
    両方の処理を行うことにより完全に硬化する樹脂である
    請求項に記載の半導体装置の製造方法。
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