JP3269481B2

JP3269481B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP3269481B2
Application number: JP6562299A
Authority: JP
Inventors: 正博石橋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2002-03-25
Anticipated expiration: 2019-03-11
Also published as: JP2000260822A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に、半導体装置の下面に配置された電極と配線基
板上に配置された電極との接続部に、所定の位置に導電
性樹脂が設けられた電極シートを用いることにより、鉛
等の人体に有害な元素を含まず、さらに、リサイクルの
ために取り外しを容易にする等の環境問題対策を施すこ
とが可能な半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置として、二つの従来例
について、図面を参照して説明する。図６は、第一従来
例における半導体装置の模式断面図を示している。同図
において、１００はＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）で
あり、回路基板１２０に実装してある。

【０００３】ＢＧＡ１００は、半導体チップ１１０が半
導体部品１１１の上面に載置され、半導体部品１１１と
電気的に接続され、さらに、封止樹脂１１２で封止され
た構造としてある。また、図示してないが、半導体部品
１１２の下面に電極が設けあり、この電極に球形の半田
ボールが半田付けされることによって、半田バンプ１１
３が形成されている。一方、回路基板１２０には、半田
バンプ１１３の位置に合わせて基板電極１２１が設けて
ある。

【０００４】ＢＧＡ１００は、半田バンプ１１３が基板
電極１２１の位置に合うように、配線基板に載置され
る。そして、リフロー加熱され、半田バンプ１１３が溶
融することにより、回路基板１２０に半田接合される。
このように、ＢＧＡ１００は、半田バンプ1１３によ
り、回路基板１２０に電気的に接続されるとともに物理
的にも固定される。

【０００５】上述したＢＧＡ１００の半田バンプ１１３
の材料としては、錫-鉛共晶半田が安価で、他の金属材
料への濡れ性がよく、融点が１８３℃と低いことから、
一般的に広く用いられている。しかし、この錫-鉛共晶
半田には、人体に有害な鉛が重量比で３７％も含有され
ている。

【０００６】そこで、半田バンプ１１３の材料として、
有害な錫-鉛共晶半田の代わりに、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ
−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系合金等が注目されているが、融
点が高くて部品がリフロー温度に耐えられないという不
具合や、逆に、融点が低すぎてチップの発熱で特性が変
化するといった不具合がある。さらに、これらの合金
は、錫-鉛共晶半田に比べて、高価である、濡れ性が悪
い、半田ボール作製技術が不十分である等の不具合もあ
り、半田バンプ１１３の材料として、実用化されていな
いのが現状である。

【０００７】次に、第二従来例について説明する。図７
は、第二従来例における半導体装置の模式断面図を示し
ている。同図において、１０１は半導体装置であり、半
導体装置１０１は、接着シート１３０を用いて回路基板
１２０に実装してある。

【０００８】ここで、半導体装置１０１は、半導体部品
１０２又は半導体チップ１０３のいずれか一方からな
り、その下面に外部電極として、電極１０４が形成して
あるだけで、半田バンプを有しない構造としてある。こ
こで、回路基板１２０は、第一従来例と同様としてあ
る。また、接着シート１３０は、絶縁樹脂１３２からな
るシートに電極１０４の位置に合わせて孔が設けられて
おり、この孔に導電性樹脂１３１が充填され、さらに、
半導体装置１０１側のシート表面のみに接着剤１３３が
塗布された構造としてある。ここで、接着シート１３０
は、導電性樹脂１３１を電極１０４の位置に合わせて、
半導体装置１０１に予め接着されている。

【０００９】接着シート１３０が接着された半導体装置
１０１は、導電性樹脂１３１を基板電極１２１の位置に
合わせて配線基板１２０に搭載される。そして、この状
態を維持したまま加熱されることによって、導電性樹脂
１３１が電極１０４及び基板電極１２１と接着し、半導
体装置１０１は、配線基板１２０と電気的に接続すると
ともに物理的に固定される。

【００１０】しかし、導電性樹脂１３１、電極１０４及
び基板電極１２１の位置決めを正確行うことが困難であ
るという問題があった。さらに、導電性樹脂１３１の直
径が、電極１０４又は基板電極１２１の直径よりも小さ
いために、正確に位置を合わせないと、接続部における
電気特性が悪くなるという問題もあった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決すべくなされたものであり、搭載位置合わせが容
易で、電気的接続の信頼性が高く、接続抵抗が低く、回
路基板からの取り外しが容易であり、さらに、有害物質
を使わずリサイクルのための解体性を改善することによ
り環境保護や省エネルギー問題を解決できる半導体装置
を提供することを目的とする。

【００１２】なお、本発明に類似する技術として、特開
平４−１９９７２３号公報において、所定の位置の貫通
孔に導電性樹脂を充填させた接着シートを加熱硬化させ
ることにより、半導体チップと回路基板を電気的に接続
固定して生産性を向上させる技術が開示されているが、
この技術は、本発明が解決しようとする課題を解決する
ことができない。

【００１３】つまり、上記技術には以下のような問題点
があった。第一の問題として、半田バンプ接続において
は、リフロー炉の中で溶融した半田の表面張力によるセ
ルフアライメント効果が作用するのに対し、接着テープ
接続においては、この効果が作用しないので、半導体装
置を非常に精度良く搭載しなければならず、この搭載位
置合わせが困難であるといった問題があった。第二の問
題として、半導体装置と回路基板の電気的接続を接着テ
ープの導電性樹脂だけで行うので、半田バンプ接続に比
べて接続信頼性が低下するといった問題があった。ま
た、第三の問題として、接着テープの貫通孔に設けた導
電性樹脂の幅が、回路基板の電極の幅よりも狭いため
に、半導体装置の搭載位置がずれると半田バンプ接続に
比べて抵抗値が増すといった問題があった。

【００１４】さらに、第四の問題として、半導体装置を
交換する作業やリサイクルのための半導体装置を解体す
る作業において、半導体装置と回路基板の電気的接続の
信頼性を向上させるほど、半導体装置を回路基板から取
り外すことが困難となり、これら解体作業の作業性を悪
くするといった問題があった。

【００１５】なお、一般に、半導体装置の実装技術の分
野では、製品出荷前の電気的接続試験における信頼性向
上を目指すあまり、環境保護や、省エネルギーという観
点での技術がないがしろにされてきた。しかし、半導体
装置及び半導体装置を用いた製品に有害物質を使わず
に、さらに、材料や部品のリサイクルを可能とする技術
を積極的に導入していくことは、今後、ますます重要な
課題となる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における請求項１記載の半導体装置は、半導
体装置の下面に設けられた電極と回路基板等の被搭載物
の上面に設けられた電極を、所定の位置に導電性樹脂を
設けた絶縁樹脂からなる電極シートにより電気的に接続
する半導体装置であって、前記被搭載物、前記電極シー
ト又は前記半導体装置の少なくとも一つ以上に、前記電
極シート又は前記半導体装置の取り付けを補助する取り
付け補助治具を具備し、前記半導体装置が被搭載物位置
に接着樹脂にて接着される構成としてある。これによ
り、半導体装置に有害な錫-鉛共晶半田からなる半田バ
ンプを使用しないとともに、半導体装置の電極／導電性
樹脂／基板電極の位置を容易に、かつ、正確に合わせる
ことができる。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体装置において、前記電極シートに、前記搭載物及び
前記電極シートを前記被搭載物から取り外すための取り
外し手段を設けてある構成としてある。このように、半
導体装置を被搭載物から容易に取り外すことができるの
で、不良半導体装置があった場合に、半導体装置の交換
作業における生産性を向上することができ、また、リサ
イクルをおこなう場合に、半導体装置の解体作業におけ
る作業性を改善することができる。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の半導体装置において、前記電極シートの前記導電
性樹脂の径方向断面積が、前記搭載物及び前記被搭載物
の電極面積よりも広い構成としてある。これにより、万
一、半導体装置の電極／導電性樹脂／基板電極の位置が
ずれた場合でも、導電性樹脂の接触面積の減少が起きな
いので、抵抗値の上昇を防止することができる。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項
３のいずれかに記載の半導体装置において、前記電極シ
ートに設けられた前記導電性樹脂は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、シリカ、窒化珪素、窒化Ａｌ等を含有した樹脂から
なる構成としてある。このように、電極シートの導電性
樹脂に有害物質を使わないことにより、環境保護に寄与
することができる。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項
４のいずれかに記載の半導体装置において、前記被搭載
物の取り付け補助治具が、前記接着樹脂の広がりを防止
する前記半導体素子を囲む段形状を有する構成としてあ
る。このようにすると、接着樹脂の広がり過ぎによる不
具合を防止するとともに、接着樹脂の塗布量が安定し、
接着強度のバラツキを低減することができる。

【００２１】請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項
５のいずれかに記載の半導体装置において、前記半導体
装置は、上下面に電極が設けてある半導体部品を有し、
この半導体部品の上面にさらに半導体部品を有する多段
構造とした構成としてある。このようにすると、半導体
部品が二段以上重ねられた状態で、被搭載物に実装する
ことができる。したがって、半導体装置が実装される製
品を小型化することができる。さらに、共通機能を有す
る半導体部品の上に、個別の機能を有する半導体部品を
自由に選択して実装することも可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施形態に係
る半導体装置について、図面を参照して説明する。図１
は、本発明の半導体装置における第一実施形態の概略拡
大図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）はＡ−Ａ断面図
を示している。同図において、１は半導体装置であり、
半導体部品１０と電極シート３０からなり、接着樹脂を
用いて回路基板１２０に実装してある。ここで、回路基
板１２０は、第一従来例と同様としてある。

【００２３】半導体部品１０は、上面視正方形の平板状
の形状としてあり、一辺が３０ｍｍの大きさとしてあ
る。また、その下面には、直径３００μｍの電極１１が
マトリックス状に配設してある。なお、電極１１は、そ
の構造を理解しやすいように、部分的に拡大し、さらに
数を減らして図示している。ここで、半導体部品１０
は、半導体チップ、例えば、ベアチップとすることも勿
論可能である。

【００２４】また、半導体装置１は、半導体部品１０下
面の三辺の縁部に、各縁毎に二個の取り付け補助治具５
０が突設してある。取り付け補助治具５０は、剛体から
なる直方体の形状としてある。ここで、具体的な材質と
しては、容易に切削加工することができる真鍮や、比重
の軽い絶縁樹脂等を用いる。また、取り付け補助治具５
０は、半導体部品１０が電極シート３０に載置されると
きに、電極シート３０の側面が取り付け補助治具５０の
側面と当接し、電極シート３０の導電性樹脂３１と電極
１１の位置が合うように突設してある。

【００２５】図２は、第一実施形態の電極シートの概略
拡大平面図を示しており、構造を理解しやすいように、
導電性樹脂３１を部分的に拡大し、さらに数を減らして
図示している。同図において、電極シート３０は、絶縁
樹脂からなる厚さ２ｍｍの矩形状の絶縁シート３２に、
８００μｍ間隔で電極１１の位置に合わせて孔を設け
て、Ａｇを含有する樹脂からなる導電性樹脂３１を充填
してある。ここで、導電性樹脂３１の材質としては、Ａ
ｇを含有する樹脂に限定するものではなく、例えば、Ａ
ｌ、Ｃｕ、シリカ、窒化珪素、窒化Ａｌ等を含有した樹
脂を使用することができる。すなわち、鉛等の人体に有
害な物質以外のものであれば使用することができる。ま
た、電極シート３０の一辺の端部両側には、上面方向に
取り外し治具３３が突設してある。

【００２６】ここで、好ましくは、絶縁シート３２は、
ガラス長繊維入りシートとしてあり、さらに、ガラス長
繊維を取り外し治具３３に連結すると良い。このように
すると、絶縁シート３２の引っ張り強度が増し、さら
に、取り外し治具３３と絶縁シート３２の接続強度が増
すので、取り外し治具３３を引っ張ったときに、取り外
し治具３３が取れてしまったり、絶縁シート３２が破断
するといった不具合を防止することができる。また、好
ましくは、導電性樹脂３１の直径を、基板電極１２１又
は電極１１の直径よりも大きくすると良い。このように
すると、電極シート３０又は半導体部品１０の位置が多
少ずれたとしても、直径を大きくした範囲内であれば、
導電性樹脂３１と各電極１２１、１１との接触面積が小
さくなることはないので、接続抵抗値の上昇を防止する
ことができる。

【００２７】取り外し治具３３は、剛体からなる断面視
矩形状の角棒に先端に、係止孔３３ａを設けてある。ま
た、この係止孔３３ａに係止部を有する取っ手を係止
し、取っ手を上方に引っ張ると、電極シート３０を回路
基板１２０から容易に引き剥がすことができ、半導体部
品１０も一緒に取り外すことができる。ここで、好まし
くは、取り外し治具３３の材質をステンレスとすると良
い。このようにすると、大きな引っ張り荷重に対しても
耐えることができる。

【００２８】次に、上述した半導体部品１０及び電極シ
ート３０の回路基板１２０への実装手順について説明す
る。初めに、電極シート３０は、半導体部品１０の下面
四隅に塗布された接着樹脂６０により、導電性樹脂３１
が電極１１の位置に合うように半導体部品１０に接着さ
れる。導電性樹脂３１と半導体部品１０の位置合わせに
ついては、電極シート３０の側面が取り付け補助治具５
０に当接して、自動的に位置合わせがおこなわれるの
で、非常に容易に位置を合わせることができる。

【００２９】ここで、好ましくは、接着位置及び接着位
置の数量としては、上記四隅に限定するものではなく、
空いている位置、例えば、格子状に配設された電極１１
間の中央部において接着しても良いし、接着位置の数量
を多くしても良い。このようにすると、半導体部品１０
と電極シート３０の接着強度を調整することができる。
なお、接着樹脂６０は絶縁性を有しており、導電性樹脂
３１と電極１１との隙間に入り込むことがないように接
着してある。

【００３０】次に、回路基板１２０の基板電極１２１部
の周辺に、絶縁性を有する加熱硬化型の接着樹脂６１
を、上面視ロの字状に塗布する。ここで、この塗布量及
び塗布後の形状は、半導体装置１が載置されると、接着
樹脂６１が、半導体部品１０の側面及び底面、並びに、
電極シート３０の底面に接触し、半導体部品１０を回路
基板１２０に接着可能な塗布量及び塗布後の形状として
ある。ただし、接着樹脂６１が、基板電極１２１と導電
性樹脂３１の間や、電極１１と導電性樹脂３１の間に入
り込まないようにする必要があることは勿論である。ま
た、好ましくは、接着樹脂６１は、必ずしも上面視ロの
字状に連続して塗布する必要はなく、途中が途切れてい
ても良い。このようにすると、接着樹脂６１の使用量を
低減することができる。

【００３１】次に、半導体装置１は、導電性樹脂３１が
基板電極１２１の位置に合うように回路基板１２０上に
載置される。ここで、半導体装置１は、回路基板１２０
に搭載される前に、電極シート３０の取り外し治具３３
を有する辺の上面とこの上面に対応する半導体部品１０
の側面に、絶縁性を有する加熱硬化型の接着樹脂６２を
予め塗布してある。この塗布量及び塗布後の形状は、接
着樹脂６２が、半導体部品１０の側面と電極シート３０
の上面を斜面形状で接着するような塗布量及び塗布後の
形状としてある。また、材質については、接着樹脂６１
と同様である。

【００３２】そして、接着樹脂６１、６２を加熱硬化さ
せること、半導体部品１０の三辺と電極シート３０の一
辺は、接着樹脂６１により回路基板１２に接着され、半
導体部品１０の残り一辺は、接着樹脂６２により電極シ
ート３０の一辺に接着される。したがって、半導体装置
１は、物理的に固定され、回路基板１２０に接着実装さ
れる。

【００３３】また、接着樹脂６１、６２は、加熱硬化す
るときに、収縮する性質がある。この収縮作用により、
電極１１は、導電性樹脂３１に圧接され電気的に接続
し、さらに、導電性樹脂３１は、基板電極１２１に圧接
され電気的に接続する。したがって、電極１１は、導電
性樹脂３１を介して、基板電極１２１に電気的に接続さ
れる。

【００３４】次に、上述した半導体装置１の実施例につ
いて説明する。半導体部品１０に電極シート３０を取り
付けるときは、半導体部品１０の下面四隅に接着樹脂６
０を塗布し、電極シート３０を、半導体部品１０の電極
１１と電極シート３０の導電性樹脂３１の位置を合わせ
て、半導体部品１０に載置する。ここで、この位置合わ
せ作業は、高い位置精度を必要とするため、非常に困難
な作業であったが、第一実施形態の半導体装置１におい
ては、取り付け補助治具５０に電極シート３０を当接さ
せると、自動的に位置が合うので位置合わせ作業が不要
となり、作業時間を大幅に短縮することができる。具体
的には、時間観測したところ、従来の２０％の作業時間
で作業できた。

【００３５】次に、接着樹脂６１及び接着樹脂６２が回
路基板１２０上に塗布される。ここで、接着樹脂６２
は、電極シート３０が取り付けられた半導体部品１０
が、回路基板１２０に搭載されてから、塗布しても良い
ことは勿論である。そして、この電極シート３０が取り
付けられた半導体部品１０は、画像認識機能付き搭載装
置等により、回路基板１２０に搭載される。ここで、導
電性樹脂３１の直径を電極１１又は基板電極１２１の直
径より大きくしてあるので、半田バンプ接続におけるセ
ルフアライメント効果に代わって、搭載位置のずれを許
容することができる。

【００３６】次に、半導体装置１及び回路基板１２０は
リフロー炉等の加熱手段により加熱され、接着樹脂６１
及び接着樹脂６２は約１００〜１２０℃で加熱硬化され
る。この加熱硬化により、接着樹脂６１は電極シート３
０及び半導体部品１０を回路基板１２０に物理的に接着
固定し、接着樹脂６２は半導体部品１０を電極シート３
０に接着固定する。さらに、接着樹脂６１及び接着樹脂
６２は加熱硬化する際に収縮するので、導電性樹脂３１
は電極１１と基板電極１２１に圧接される。また、導電
性樹脂３１の直径は、電極１１又は基板電極１２１の直
径よりの大きいので、半田バンプ接続と同等の抵抗値と
することができる。したがって、電極１１と基板電極１
２１は、電気的に良好に接続される。具体的には、この
電気的接続は、電気的接続信頼性試験において、各電極
間の抵抗値は従来の半田接合と同等であることを確認で
きた。

【００３７】また、半導体装置１を交換するときは、回
路基板１２０に損傷を与えずに、接着実装された半導体
装置１を回路基板１２０から取り外す必要がある。取り
外し治具３３の係止孔３３ａに係止部を有する取っ手を
係止し、上方に引っ張ることにより、電極シート３０及
び半導体部品１０を容易に取り外すことができる。具体
的には、取っ手を２ｋｇｆの力で上方に引っ張ることに
よって、回路基板１２０に損傷を与えることなく、回路
基板１２０から半導体装置１を容易に取り外すことがで
きた。また、新たな半導体装置１を接着実装することが
できた。また、リサイクルのための半導体装置１を解体
する作業においても、同様に、半導体装置１を容易に取
り外すことができることは勿論である。

【００３８】上述したように、第一実施形態の半導体素
子１は、半導体部品１０を電極シート３０に非常に精度
良く、かつ、短時間で搭載することができる。また、半
田バンプ接続と同等の接続抵抗値及び接続信頼性の接続
とすることができる。さらにまた、半導体装置１を交換
する作業やリサイクルのための半導体装置１を解体する
作業において、容易に半導体装置１を回路基板１２０か
ら取り外すことができる。

【００３９】以下、本発明の第二実施形態について、図
面を参照して説明する。図３は、本発明の半導体装置に
おける第二実施形態の概略拡大図であり、（ａ）は平面
図を、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示している。同図におい
て、１ａは半導体装置であり、半導体部品１０ａと電極
シート３０ａからなり、接着樹脂６１ａ、６２ａを用い
て回路基板１２０に実装してある。

【００４０】半導体部品１０ａは、図示してないが、半
導体チップを搭載した上面視正方形の平板状の形状とし
てあり、一辺が２４ｍｍの大きさとしてある。また、そ
の下面には、直径１００μｍの電極１１ａが格子状に配
設してある。なお、電極１１ａは、その構造を理解しや
すいように、部分的に拡大し、さらに数を減らして図示
している。

【００４１】また、電極シート３０ａは、上面視正方形
の形状としてあり、絶縁シート３２ａに導電性樹脂３１
ａを配設しており、さらに、一つの角に取り外し治具３
５が突設してある。ここで、取り外し治具３５が上方に
引っ張られると、この一つの角付近の接着樹脂６１ａ、
６２ａに集中的に力が加わり先に剥がれる。そして、次
には、その隣の接着樹脂６１ａ、６２ａが同様に剥がれ
るといった具合に、接着樹脂６１ａ、６２ａは、連鎖的
に剥がれることとなる。このため、より軽い力で回路基
板１２０から半導体部品１０ａと電極シート３０ａを取
り外すことができるという効果がある。

【００４２】取り外し治具３５は、第一実施形態と同様
な構造としてある。ここで、好ましくは、取り外し治具
３５の代わりに、電極シート３０ａの一つの角に孔を設
けても良い。このようにしても、取っ手にフック状の係
止部を設けてこの孔に係止させることにより、取り外し
治具３５と同様に、半導体部品１０ａを回路基板１２０
から取り外すことができる。

【００４３】回路基板１２０上には、正方形状に各辺当
たり四個の取り付け補助治具５０ａを突設してあり、こ
の取り付け補助治具５０ａは、電極シート３０ａの側面
と当接して、導電性樹脂３１ａを基板電極１２１の位置
に自動的に合わせるように配置してある。ここで、隣り
合う取り付け補助治具５０ａを全て連結した形状の枠状
の取り付け補助治具とすることもできる。このようにす
ると、接着樹脂６１ａと接着樹脂６２ａが回路基板１２
０上に広がり過ぎることを防止することができる。その
他の構造は、第一実施形態と同様である。

【００４４】次に、上述した半導体部品１０ａ及び電極
シート３０ａの回路基板１２０への実装手順について説
明する。初めに、絶縁性の加熱硬化型の接着樹脂６１ａ
を、回路基板１２０上の取り付け補助治具５０ａの内側
に点状に塗布する。ここで、この塗布量及び塗布後の形
状は、電極シート３０ａが載置されると、電極シート３
０ａの底面に接着樹脂６１ａが接触し、電極シート３０
ａを回路基板１２０に接着可能な塗布量及び塗布後の形
状としてある。また、接着樹脂６１ａは、点状に塗布す
ることに限定するものではなく、例えば、連続して塗布
しても良い。このようにすると、電極シート３０ａをよ
り強く回路基板１２０に接着することができる。

【００４５】電極シート３０ａは、その側面が取り付け
補助治具５０ａに当接するように、回路基板１２０に載
置される。ここで、導電性樹脂３１ａと基板電極１２１
の位置合わせについては、取り付け補助治具５０ａによ
り自動的に位置が合うので、非常に容易に位置を合わせ
ることができる。

【００４６】続いて、半導体部品１０ａを電極シート３
０ａ上に載置する。ここで、半導体部品１０ａを上から
指で押しながら電極シート３０ａ上を滑らせ、電極シー
ト３０ａの導電性樹脂３１ａが半導体部品１０ａの電極
１１ａに押されて少しへこむ現象を利用して正確に、か
つ、容易に位置決めすることができる。具体的には、こ
れに要する時間は、従来の半田バンプの位置決めに比べ
て約３分の１で位置決めすることができた。さらに、手
の感触で位置合わせができるので、位置合わせのために
高価な設備を準備する必要がないといった利点がある。

【００４７】半導体部品１０ａの位置を合わせたら、半
導体部品１０ａの側面と取り付け補助治具５０ａの内側
の電極シート３０ａ上面に、接着樹脂６２ａを点状に塗
布する。ここで、接着樹脂６２ａを塗布するときは、半
導体部品１０ａの位置がずれないように、合わせた位置
を維持した状態で塗布する。また、接着樹脂６２ａ、接
着樹脂６１ａを点状に塗布することにより、導電性樹脂
３１ａと、電極１１ａ又は基板電極１２１の接続状態
を、目視又は拡大鏡を利用して確認できるという利点が
ある。

【００４８】そして、接着樹脂６１ａ、６２ａを加熱硬
化させること、半導体部品１０ａは電極シート３０ａに
接着され、電極シート３０ａは回路基板１２０に接着さ
れる。したがって、半導体装置１ａは、物理的に固定さ
れ、回路基板１２０に接着実装される。また、接着樹脂
６１ａ、６２ａは、第一実施形態と同様に、加熱硬化す
るときの収縮するので、電極１１ａは、導電性樹脂３１
ａに圧接され電気的に接続し、さらに、導電性樹脂３１
ａは、基板電極１２１に圧接され電気的に接続する。

【００４９】次に、上述した半導体装置１ａの実施例に
ついて説明する。電極シート３０ａは、接着樹脂６１ａ
を回路基板１２０に塗布し、電極シート３０ａの側面を
取り付け補助治具５０ａに当接させて回路基板１２０に
載置する。ここで、この位置合わせ作業は、高い位置精
度を必要とするため、非常に困難な作業であったが、第
二実施形態の半導体装置１ａにおいては、取り付け補助
治具５０に、電極シート３０を当接させると、自動的に
位置が合うので、位置合わせ作業が不要となり、作業時
間を大幅に短縮することができた。

【００５０】また、外周の電極１１ａ、１２１が電極シ
ートの導電性樹脂３１ａと良好に接触していることを目
視によって確認し、電気的な信頼性試験を行ったとこ
ろ、第一実施形態と同様に良好な抵抗値が確認された。
さらに、−６５〜１５０℃の温度サイクル試験を１００
０サイクルおこなった後においても抵抗値は特に変化せ
ず、従来の半田バンプによる接続に比べてより良好な接
続信頼性結果を得ることができた。

【００５１】また、半導体装置１ａを交換するときは、
取り外し治具３５を用いることにより、電極シート３０
ａ及び半導体部品１０ａを容易に取り外すことができ
る。具体的には、取っ手を３ｋｇｆの力で上方に引っ張
ることによって、回路基板１２０に損傷を与えることな
く、見回路基板１２０から半導体装置１ａを容易に取り
外すことができた。その他の作用については、第一実施
形態と同様としてある。

【００５２】上述したように、第二実施形態の半導体素
子１ａは、電極シート３０ａを非常に精度良く、かつ、
容易に搭載することができる。また、半田バンプ接続と
同等の接続抵抗値及び接続信頼性の接続とすることがで
きる。さらにまた、半導体装置１ａを交換する作業にお
いては、画像認識位置合わせ装置等を必要としないの
で、結果的に、迅速かつ簡便に交換することができる。

【００５３】以下、本発明の第三実施形態について、図
面を参照して説明する。図４は、本発明の半導体装置に
おける第三実施形態の概略拡大図であり、（ａ）は平面
図を、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図を示している。同図におい
て、１ｂは半導体装置であり、半導体部品１０ａと電極
シート３０ｂからなり、接着樹脂６１ｂ、６２ｂを用い
て回路基板１２０に実装してある。また、半導体部品１
０ａは第二実施形態と同様としてある。

【００５４】電極シート３０ｂは、上面視正方形の形状
としてあり、絶縁シート３２ｂに導電性樹脂３１ｂを配
設しており、さらに、対角線上の角に取り外し治具３６
が二個突設してある。取り外し治具３６は、剛体からな
る丸棒状の形状としてあり、電極シート３０ｂの上方及
び下方に突設してある。また、上方の先端部には、係止
孔３６ａが設けてある。ここで、取り外し治具３６を上
方に引っ張ることにより、回路基板１２０から半導体部
品１０ａを容易に取り外すことができる。

【００５５】また、下方に突設した取り外し治具３６
は、回路基板１２０に設けられた二つの位置決め孔１２
２に挿入してあり、導電性樹脂３１ｂと基板電極１２１
の位置が合うように、電極シート３０ｂを回路基板１２
０に載置することができる。つまり、取り外し治具３６
の下端は、位置決めピンと同様の機能を果たし、電極シ
ート３０ｂは、回路基板１２０に位置精度良くかつ容易
に載置される。

【００５６】電極シート３０ｂの上面周辺には、半導体
部品１０ａの側面と当接して半導体部品１０ａの位置を
決める段状の取り付け補助部５０ｂが突設してある。こ
こで、取り付け補助部５０ｂの内側側面に、半導体部品
１０ａの側面が当接するように、半導体部品１０ａを電
極シート３０ｂに載置すると、電極１１ａと導電性樹脂
３１ｂの位置が合うこととなる。その他の構造は、第二
実施形態と同様である。

【００５７】次に、上述した半導体部品１０ａ及び電極
シート３０ｂの回路基板１２０への実装手順について説
明する。初めに、絶縁性の加熱硬化型の接着樹脂６１ｂ
を、回路基板１２０上の電極シート３０ｂの周辺部に対
応する部分に塗布する。ここで、位置決め孔１２２に接
着樹脂６１ｂがかからないように塗布すると、取り外し
治具３６の下部が位置決め孔１２２に挿入接着され、接
着強度が強くなり過ぎて、半導体装置１ｂを容易に取り
外すことができなくなることを防止することができる。
また、逆に、電極シート３０ｂの接着強度を強くしたい
ときは、取り外し治具３６を挿入接着し、さらに接着強
度を強くしたいときは、取り外し治具３６の数を増やす
ことにより対応することができる。

【００５８】続いて、半導体部品１０ａを電極シート３
０ｂ上に載置する。ここで、半導体部品１０ａは、電極
シート３０ｂの取り付け補助部５０ｂにより、自動的に
位置決めされる。電極シート３０ｂにより、容易に半導
体部品１０ａを載置することができるとともに、位置合
わせのために高価な設備を準備する必要がないといった
利点がある。半導体部品１０ａの位置を合わせたら、半
導体部品１０ａの側面と取り付け補助部５０ｂの上面
に、接着樹脂６２ｂを上面視ロの字状に塗布する。ここ
で、接着強度を強くしたいときは、取り付け補助部５０
ｂを高くして、半導体部品１０ａの側面と取り付け補助
部５０ｂの内側側面の間にも接着樹脂６２ｂを塗布す
る。

【００５９】そして、接着樹脂６１ｂ、６２ｂを加熱硬
化させること、半導体部品１０ａは電極シート３０ｂに
接着され、電極シート３０ｂは回路基板１２０に接着さ
れる。また、接着樹脂６１ｂ、６２ｂは、第一実施形態
と同様に収縮し、電極１１ａは、導電性樹脂３１ｂに圧
接され電気的に接続し、さらに、導電性樹脂３１ｂは、
基板電極１２１に圧接され電気的に接続する。ここで、
導電性樹脂３１ｂと各電極１１ａ、１２１の接触圧を高
くしたいときは、半導体部品１０ａに上方から力を加え
た状態で接着硬化させることができる。

【００６０】次に、上述した半導体装置１ｂの実施例に
ついて説明する。電極シート３０ｂは、接着樹脂６１ｂ
が塗布された回路基板１２０に、取り外し治具３６の下
部を位置決め孔１２２の挿入して載置する。ここで、こ
の導電性樹脂３１ｂと基板電極１２１の位置は、自動的
に位置が合うので、位置合わせ作業が不要となり、作業
時間を大幅に短縮することができる。また、必要に応じ
て、取り外し治具３６の下部を位置決め孔１２２に挿入
接着すると、接着樹脂６１ｂの接着強度、特に、衝撃に
対する強度を向上することができた。

【００６１】次に、半導体部品１０ａは、取り付け補助
部５０ｂにより、容易にかつ高い当精度で位置決めされ
て電極シート３０ｂの上面に載置される。ここで、取り
付け補助部５０ｂの側面をも利用して半導体部品１０ａ
を接着することにより、接着強度をより強くすることが
できる。したがって、導電性樹脂３１ｂと各電極１１
ａ、１２１の接触圧を大きくすることができ、電気的接
続の信頼性をより高めることができた。また、半導体装
置１ａを取り外すときは、取り外し治具３６が複数つい
ているので、交互に引っ張ることにより、より容易に取
り外すことができるとともに、回路基板１２０に損傷を
与える危険性を低減することができた。

【００６２】上述したように、第三実施形態の半導体素
子１ｂは、電極シート３０ｂを非常に精度良く、かつ、
容易に搭載することができる。また、取り外し治具３６
は位置合わせ機能を有し、取り付け補助部５０ｂは構造
が単純化されているので、製造コストを廉価とすること
ができる。また、接着樹脂６１ｂ、接着樹脂６２ｂの接
着強度を向上させることができるので、電気的接続の信
頼性を向上させることができる。

【００６３】以下、本発明の第四実施形態について、図
面を参照して説明する。図５は、本発明の半導体装置に
おける第四実施形態の概略拡大断面図を示している。同
図において、１ｃは半導体装置であり、半導体部品１０
を半導体部品１０ｂの上部に実装し、半導体部品１０ｂ
は回路基板１２０に実装してある。

【００６４】半導体部品１０は、第一実施形態と同様の
構造であり、半導体部品１０ｂ上面に実装してある。こ
こで、接着樹脂６１は、半導体部品１０の側面の代わり
に取り付け補助治具５０の底面に塗布され、半導体部品
１０を半導体部品１０ｂに接着してある。半導体部品１
０ｂは、上面及び下面に電極１１ｂ及び１１ｃを有し、
その他は第二実施形態と同様な構造としてあり、回路基
板１２０上面に実装してある。つまり、半導体装置１ｃ
は、半導体部品１０、電極シート３０、半導体部品１０
ｂ及び取り付け補助治具５０ａからなり、半導体部品１
０は、半導体部品１０ｂの上面に、重ねて実装してある
構造としてある。

【００６５】次に、上述した半導体装置１ｃの回路基板
１２０への実装手順について説明する。半導体装置１ｃ
は、複数の接着パターンで接着されることができる。第
一は、電極シート３０ａ、半導体部品１０ｂ及び電極シ
ート３０が接着された半導体部品１０を順に回路基板１
２０に載置し、接着樹脂を加熱硬化させることにより一
度に接触実装される接着パターンである。第二は、予
め、半導体部品１０を半導体部品１０ｂに接着実装して
おき、その後、半導体部品１０bを回路基板１２０に接
着実装する接着パターンである。第三は、予め、半導体
部品１０ｂを回路基板１２０に接着実装しておき、その
後、半導体部品１０を半導体部品１０ｂに接着実装する
接着パターンである。

【００６６】次に、上述した半導体装置１ｃの実施例に
ついて説明する。半導体部品１０ｂの上部に半導体部品
１０を重ねて実装することができるので、半導体部品１
０の実装面積を回路基板１２０上に必要としないので、
回路基板１２０を小型化することができた。また、半導
体部品１０ｂを半導体装置１ｃの基本機能部品とし、半
導体部品１０を半導体装置１ｃの補助機能部品とするこ
とにより、半導体装置１ｃの機能選択の幅を格段に広げ
ることができた。

【００６７】さらに、半導体部品１０ｂと回路基板１２
０の接着強度を半導体部品１０ｂと半導体部品１０の接
着強度よりも強くすることにより、半導体部品１０ｂと
回路基板１２０の接続に影響を与えることなく、半導体
部品１０だけを取り外すことができた。

【００６８】上述したように、第四実施形態の半導体素
子１ｃは、回路基板１２０を小型化することができ、さ
らに、半導体部品１０のみを容易に交換することができ
るので、半導体装置１ｃの機能選択性を向上させること
ができる。

【００６９】また、本発明は上記各実施形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は
実装技術の変化にともない適宜変更することができる。
例えば、上記実施形態では、マトリックス状に並んだ円
形状の電極として説明しているが、電極の形状や配列に
よって本発明の範囲が限定されるものではない。また、
各実施形態における取り付け補助治具及び取り外し治具
等の位置は、電極シートを位置決めし、又は、引き剥が
すことができる位置であれは良く、上述した実施形態に
限定するものではない。また、取り付け補助治具及び取
り外し治具等の構成、形状及び材質については、上述し
た機能を満足すれば、上述した実施形態に限定するもの
ではない。

【００７０】さらに、上述した各実施形態に用いられる
半導体部品は、例えば、半導体チップのような半導体部
品に限定するものではなく、例えば、コネクタ、フラッ
トケーブル、フレキシブル配線基板その他電極シートで
接合される部品であれば良く、被搭載物についても回路
基板に限定するものではない。また、半導体部品１０を
重ねる構造については、二段に限定するものではなく、
三段以上の構造とすることもできる。

【００７１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置を用いることにより、半導体部品と回路基板を
容易に位置合わせができ、接続抵抗値も低く、接続信頼
性が高く、回路基板からの取り外しが容易である一方、
有害物質を使わず、リサイクルのための解体性も高い
等、環境保護や省エネルギーに配慮した半導体装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の半導体装置における第一実施
形態の概略拡大図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は
Ａ−Ａ断面図を示している。

【図２】図２は、第一実施形態の電極シートの概略拡大
平面図を示している。

【図３】図３は、本発明の半導体装置における第二実施
形態の概略拡大図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は
Ｂ−Ｂ断面図を示している。

【図４】図４は、本発明の半導体装置における第三実施
形態の概略拡大図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は
Ｃ−Ｃ断面図を示している。

【図５】図５は、本発明の半導体装置における第四実施
形態の概略拡大断面図を示している。

【図６】図６は、第一従来例における半導体装置の模式
断面図を示している。

【図７】図７は、第二従来例における半導体装置の模式
断面図を示している。

【符号の説明】

１半導体装置１ａ半導体装置１ｂ半導体装置１ｃ半導体装置１０半導体部品１０ａ半導体部品１０ｂ半導体部品１１電極１１ａ電極１１ｂ電極１１ｃ電極３０電極シート３０ａ電極シート３０ｂ電極シート３１導電性樹脂３１ａ導電性樹脂３１ｂ導電性樹脂３２絶縁シート３２ａ絶縁シート３２ｂ絶縁シート３３取り外し治具３３ａ係止孔３５取り外し治具３６取り外し治具３６ａ係止孔５０取り付け補助治具５０ａ取り付け補助治具５０ｂ取り付け補助部６０接着樹脂６１接着樹脂６１ａ接着樹脂６１ｂ接着樹脂６２接着樹脂６２ａ接着樹脂６２ｂ接着樹脂１００ＢＧＡ１０１半導体装置１０２半導体部品１０３半導体チップ１０４電極１１０半導体チップ１１１半導体部品１１２封止樹脂１１３半田バンプ１２０回路基板１２１基板電極１２２位置決め孔１３０接着シート１３１導電性樹脂１３２絶縁樹脂１３３接着剤

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置の下面に設けられた電極と回
路基板等の被搭載物の上面に設けられた電極を、所定の
位置に導電性樹脂を設けた絶縁樹脂からなる電極シート
により電気的に接続する半導体装置であって、前記被搭載物、前記電極シート又は前記半導体装置の少
なくとも一つ以上に、前記電極シート又は前記半導体装
置の取り付けを補助する取り付け補助治具を具備し、前記半導体装置が被搭載物位置に接着樹脂にて接着され
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】上記請求項１に記載の半導体装置におい
て、前記電極シートに、前記搭載物及び前記電極シートを前
記被搭載物から取り外すための取り外し手段を設けてあ
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】上記請求項１または請求項２のいずれか
に記載の半導体装置において、前記電極シートの前記導電性樹脂の径方向断面積が、前
記搭載物及び前記被搭載物の電極面積よりも広いことを
特徴とする半導体装置。
【請求項４】上記請求項１〜請求項３のいずれかに記
載の半導体装置において、前記電極シートに設けられた前記導電性樹脂は、Ａｌ、
Ａｇ、Ｃｕ、シリカ、窒化珪素、窒化Ａｌ等を含有した
樹脂からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】上記請求項１〜請求項４のいずれかに記
載の半導体装置において、前記被搭載物の取り付け補助治具が、前記接着樹脂の広
がりを防止する前記半導体素子を囲む段形状を有するこ
とを特徴とする半導体装置。
【請求項６】上記請求項１〜請求項５のいずれかに記
載の半導体装置において、前記半導体装置は、上下面に電極が設けてある半導体部
品を有し、この半導体部品の上面にさらに半導体部品を
有する多段構造としたことを特徴とする半導体装置。