JP3274619B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体素子、特
に多端子で狭ピッチの電極を有する半導体素子を配線基
板に接続して構成される半導体装置とその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】配線基板上に半導体素子を搭載した半導
体装置の製造においては、半導体素子の高密度実装の要
求が年々高まっており、多端子で狭ピッチの電極を有す
る半導体素子を配線基板に接続する方法として、例え
ば、特公平２−７１８０号公報および工業調査会発行ハ
イブリッドマイクロエレクトロニクスハンドブック４８
８頁に記載のＭＢＢ（マイクロバンプボンディング）法
が用いられている。

【０００３】図１４はＭＢＢ法による接続を行った半導
体装置の構造を示す断面図であり、図において、１は半
導体素子、１ａは半導体素子１の電極パッド、２は半導
体素子１に設けられた突起電極、３１は光硬化性または
熱硬化性の樹脂、３３は配線パターン３２を有する配線
基板である。

【０００４】次に動作について説明する。ＭＢＢ法によ
る半導体素子１の配線基板３３への接続の手順は以下の
ようなものである。すなわち、まず、半導体素子１の電
極パッド１ａに、電解めっき等の方法により、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ｃｕ，はんだ等の金属材料よりなる厚さ３〜３０μ
ｍの突起電極２を形成する。一方、配線基板３３上の配
線パターン３２は、半導体素子１の突起電極２の位置に
対応させて設ける。

【０００５】次に、この配線基板３３の面上かもしくは
半導体素子１の突起電極２の形成された面上に、光硬化
性または熱硬化性の樹脂３１を塗布載置する。それか
ら、半導体素子１上の突起電極２と配線基板３３上の配
線パターン３２とを位置合わせし、両者を圧接させる。
この圧接により、樹脂３１は押し拡げられ、突起電極２
と配線パターン３２との間の電気的導通が得られる。

【０００６】この状態で、樹脂３１に対して光または熱
を加えて樹脂３１を硬化させる。これにより、半導体素
子１と配線基板３３とが、突起電極２と配線パターン３
２との間の電気的導通を保ったまま固定される。

【０００７】以上のように、配線パターン３２と突起電
極２との接触が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の収縮
力によって維持されることが、このＭＢＢ法の特徴であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置およ
びその製造方法は以上のように構成されているので、樹
脂接着剤の収縮力により接続の維持を行っているため、
配線基板の電極と半導体素子の突起電極との間の高い接
続信頼性を得るためには、電極と突起電極を非常に高い
平坦度に形成することが必要であった。

【０００９】そこで、このことを解決するために特開平
４−８８２２４１号公報に、配線基板に凹部を形成する
ように半導体素子の突起電極を配線基板に押圧して、こ
の状態にて半導体素子と配線基板とが維持するように、
接着剤にて接着する例が示されている。しかしこのよう
に、半導体素子１の突起電極２の幅が、配線基板３の電
極４ｂの幅より小さい状態にて、半導体素子１を配線基
板３に押圧し、半導体素子１の突起電極２と配線基板３
の電極４ｂとを接触させようとすれば、例えば図１５に
示すに、半導体素子１を配線基板３に押圧し、凹部１９
ａの変化量を大きくして電極４ｂを接触させる。このよ
うに形成すると、突起電極２の端部を支点Ａとして、は
み出した電極４ｂの部分に上向きの力が働き、電極４ｂ
が円弧状に変形する。このため突起電極２と電極４ｂと
の間に隙間が生じ、突起電極２と電極４ｂとの接触面積
が小さくなり、電気抵抗が大きくなるという問題点があ
った。

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、突起電極と電極とを高い平坦度に
形成する必要なく、半導体素子と配線基板との電気的接
続を安定して持続させることのできる、低コストでかつ
接続信頼性の高い半導体装置およびその製造方法を得る
ことを目的とする。

【００１１】また、この発明は、狭ピッチの電極を有す
る半導体素子を、高い接続信頼性により配線基板に接続
した半導体装置およびその製造方法を得ることなどを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の半導体装置は、突起電極を有する半導体素子と、該突
起電極に相対する電極を有する配線基板との間に樹脂に
てなる接着剤を配置し、半導体素子と配線基板とを圧接
して接着剤を硬化させることにより半導体素子と配線基
板とを接続した半導体装置において、配線基板の電極の
幅を突起電極の幅より小さく形成し、かつ、圧接により
配線基板の電極部分に凹部が形成されているものであ
る。

【００１３】又、この発明に係る請求項２の半導体装置
は、電極を有する半導体素子と、該電極に相対する電極
を有する配線基板との間に樹脂にてなる接着剤を配置
し、半導体素子と配線基板とを圧接して接着剤を硬化さ
せることにより半導体素子と配線基板とを接続した半導
体装置において、配線基板の電極が突起形状であること
と、圧接により配線基板の電極部分に凹部が形成されて
いるものである。

【００１４】又、この発明に係る請求項３の半導体装置
は、請求項２において、配線基板の突起形状の電極の先
端形状を凸曲面形状としたものである。

【００１５】又、この発明に係る請求項４の半導体装置
の製造方法は、半導体素子に配線基板の電極の幅より大
きい幅を有する突起電極を形成し、半導体素子を加熱
し、半導体素子と突起電極に相対する電極を有する配線
基板と半導体素子との間に樹脂にてなる接着剤を配置
し、突起電極と電極とを相対させた状態で、所定の圧接
力にて半導体素子と配線基板とを圧接させることによ
り、配線基板の電極部分に凹部を形成し、圧接を維持し
たまま接着剤を熱硬化させた後に、半導体素子を冷却す
るものである。

【００１６】又、この発明に係る請求項５の半導体装置
の製造方法は、半導体素子に複数の突起電極を形成した
後、各突起電極を硬質の平坦面に対して押圧し、各突起
電極の高さを均一にし、軟質な平板に押圧し、各突起電
極の先端形状を凸曲面形状に形成し、半導体素子を加熱
し、半導体素子の各突起電極に相対する各電極を有する
配線基板と半導体素子との間に樹脂にてなる接着剤を配
置し、各突起電極と各電極とを相対させた状態で、所定
の圧接力にて半導体素子と配線基板とを圧接させること
により、配線基板の電極部分に凹部を形成し、圧接を維
持したまま接着剤を熱硬化させた後に、半導体素子を冷
却するものである。

【００１７】又、この発明に係る請求項６の半導体装置
の製造方法は、電極を有する半導体素子に形成を加熱
し、半導体素子の電極に相対する突起電極を有する配線
基板と半導体素子との間に接着剤を配置し、電極と突起
電極とを相対させた状態で、所定の圧接力にて半導体素
子と配線基板とを圧接させることにより、配線基板の電
極部分に凹部を形成し、圧接を維持したまま接着剤を熱
硬化させた後、半導体素子を冷却するものである。

【００１８】又、この発明に係る請求項７の半導体装置
の製造方法は、請求項４ないし請求項６のいずれかにお
いて、接着剤を配置する際に、配線基板を加熱するもの
である。

【００１９】又、この発明に係る請求項８の半導体装置
の製造方法は、請求項４ないし請求項７のいずれかにお
いて、接着剤としてフィルム状の熱硬化性接着シート
を、Ｂステージ状態にて配置するものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。

【００２１】実施の形態１． 図１はこの発明の実施の形態１による半導体装置の構造
を示す断面図であり、図において、１は半導体素子、２
は半導体素子１上に形成された突起電極、３は半導体素
子１を接続する配線基板としてのプリント基板（配線基
板）、４は配線基板上に形成された電極であり、この実
施の形態１においてはプリント基板３上に設けられてい
る。そして、突起電極２の幅は電極４の幅より大きく形
成されている。５は樹脂にてなる接着剤、１９は突起電
極２を押し付けた時に生じた配線基板の凹部である。プ
リント基板３は、ガラス繊維にエポキシ接着剤を含浸さ
せたガラスエポキシ基板（通称ガラエポ基板）やガラス
繊維にポリイミドを含浸させたガラスポリイミド基板な
ど、樹脂で構成されるプリント基板であればよい。

【００２２】次に動作について説明する。半導体素子１
のプリント基板３への接続の手順は以下のようなもので
ある、すなわち、まず、半導体素子１上に、金、銅、ニ
ッケル、はんだ等の金属材料からなる厚さ３０μｍ程度
の突起電極２を、めっきまたは蒸着を用いた方法、また
はボールボンダを用いて形成する。一方、プリント基板
３上の電極４は、半導体素子１の突起電極２の位置に対
応させて設ける。なお、突起電極２の幅は例えば約１０
０μｍ程度、電極４の幅は例えば約５０μｍ程度に設け
ることができる。

【００２３】次に、プリント基板３の上に接着剤５を配
置する。なお、接着剤５としては、代表的には絶縁性の
液状のエポキシ接着剤等の熱硬化型接着剤を用いること
ができる。また、接着剤５として、絶縁性のＢステージ
状態のフィルム状の熱硬化性接着シートを用いることも
できる。

【００２４】このようにシート状の接着剤５を使用する
場合、設置時はフィルム状にて形成されているため、取
扱い易く生産性よく製造することができる。そして、こ
の熱硬化性接着シートの特徴は、所定の温度に加熱され
ることにより、一次的に液状となり、その温度を越える
と急速に硬化が始まるという現象がある。よって、一次
的に液状と同様の過程を通過するため、前記各液状の接
着剤と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、熱硬化
時間が５秒程度と瞬時であるため、塗布型のエポキシ接
着剤等の熱硬化時間の数１０分と比較して極めて短時間
で接着剤の硬化を行うことができる。

【００２５】それから、突起電極２の形成された半導体
素子１を例えば２００℃、および、プリント基板３を例
えば８０℃に予め加熱しておき、半導体素子１の突起電
極２と電極４との位置合わせをしながら、突起電極２の
１個当たりの押圧力が２０〜１５０ｇとなるようにプリ
ント基板３側に押圧する。

【００２６】図２は突起電極２の形成された半導体素子
１をプリント基板３に押圧した際の状態を示す断面図で
ある。突起電極２が電極４に押さえ付けられることによ
り、プリント基板３は電極４の位置において５〜３０μ
ｍ程度沈み込むように変形し、凹部１９が形成される。
そして、この変形した状態で半導体素子１を冷却する
と、硬化した接着剤５の熱膨張係数は、突起電極２およ
び電極４の熱膨張係数より大きいため、突起電極２およ
び電極４に圧縮力２０が作用し、突起電極２と電極４と
は強く接触する。そして、突起電極２と電極４との非常
に高い平坦度を要求することなく、突起電極２と電極４
との間の十分な電気的導通が得られる。

【００２７】前記示したように、半導体素子１およびプ
リント基板３を加熱すると、以下に示すような効果が得
られることとなる。まず、接着剤５の粘度が熱により小
さくなるため、半導体素子１をプリント基板３に押圧す
る際に、半導体素子１の突起電極２が容易に接着剤５の
層を突き抜け、プリント基板３の電極４に到達すること
ができる。

【００２８】また、接着剤５の粘度が熱により小さくな
るため、半導体素子１とプリント基板３との間から接着
剤５内に存在する気泡を容易に排出することができる。
よって、半導体素子１およびプリント基板３の間の接着
剤５内に存在する気泡の原因によるボイドの発生を抑制
することができる。また、半導体素子１およびプリント
基板３の熱により、プリント基板３を構成している樹脂
自体が軟らかくなり、電極４が凹むのに要する力が小さ
くてすむ。よって、電極４の高さのばらつきが大きいプ
リント基板３でも、突起電極２を変形することなく、突
起電極２と電極４との接触を得ることができる。

【００２９】そして、接着剤５が固まった状態において
は、半導体素子１とプリント基板３間に存在する接着剤
５が、半導体素子１とプリント基板３との相対位置を固
定して、接着剤５と、突起電極２および電極４との熱膨
張係数差により生じた圧縮力２０を開放しないようにし
て維持する働きをする。これにより、電極４の突起電極
２に向かう押圧力が維持され、突起電極２と電極４の間
の電気的導通が維持される。

【００３０】実際に、突起電極２の直径１００μｍ，突
起電極２の厚さ３０μｍ，突起電極２の間隔２００μｍ
の半導体素子１と、これに対応した幅５０μｍ，厚さ２
０μｍの電極４を形成した厚さ０．５ｍｍのガラスエポ
キシ製のプリント基板３とを、エポキシ接着剤を用い、
半導体素子１を２００℃、および、プリント基板３を８
０℃にてそれぞれを予め加熱した状態で、押圧力を突起
電極１個当たり７０ｇとした押圧により接続したとこ
ろ、凹部１９の変形量は約１５μｍとなり、プリント基
板３表面の凹凸を吸収して良好な接続を実現することが
できた。

【００３１】又、実施の形態１では半導体素子１および
プリント基板３の両方を加熱する場合について説明した
が、半導体素子１のみの加熱にて行う場合でも、接着剤
を所定の温度に加熱することができるため、前記実施の
形態１と同様に行うことが可能となる。

【００３２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、半導体素子１とプリント基板３との押圧時に突起電
極１個当たり２０〜１５０ｇの押圧力で押圧を行い、こ
れにより、プリント基板３の変形による電極４の５〜３
０μｍ程度の沈み込みを起こさせ、半導体素子１および
プリント基板３を加熱しているため、凹部１９の形成
と、接着剤５の硬化とを同時に進行できるため、接着剤
５の硬化後は、前記圧縮力２０による力が電極４と突起
電極２との間に継続して働き、半導体素子１とプリント
基板３との電気的接続を安定して持続させることができ
る。

【００３３】また、このように形成すれば、電気的接続
は、突起電極２と電極４との非常に高い平坦度を要求し
ないため、電極の高平坦化のためのコスト上昇が避けら
れ、半導体装置の製造を低コストにより行うことができ
る。また、配線基板を低コストのプリント基板３により
構成しているため、さらに低コスト化を行うことができ
る。

【００３４】また、突起電極２の幅を電極４の幅より大
きく形成しているので、電極４は突起電極２により全面
を押されているため、図１５に示す撓み凹形状の電極４
ｂのように変形することがなく、電極４の変形が小さく
保たれ、突起電極２と電極４との接続が良好に保たれ、
信頼性の高い接続を得ることができる。

【００３５】実施の形態２． 図３はこの発明の実施の形態２による半導体装置の構造
を示す断面図であり、図において、７は絶縁層、８は導
体層、９はプリント基板３の表面に形成された絶縁層７
および導体層８からなる配線層、１０は配線層９を有す
る基板（配線基板）である。なお、図１に示したものと
同一または相当の部分については同一符号を付して重複
説明を省略する。

【００３６】この実施の形態２においては、前記実施の
形態１におけるプリント基板３の代わりに、プリント基
板３の表面に樹脂による絶縁層７および金属による導体
層８からなる配線層９が形成された基板１０を配線基板
として用いており、配線基板上の電極４は配線層９の表
面に設けられている。

【００３７】半導体素子の電極間隔は半導体素子の高集
積化・高密度化に伴い小さくなる傾向にある。よって、
半導体素子を直に配線基板に接続するには、半導体素子
の電極間隔に合った微細な配線をもつ基板が必要にな
る。ところが、プリント基板だけではそのような微細な
配線を形成することはできないため、ここに示したよう
な配線層９を有する基板１０が開発されている。

【００３８】次に動作について説明する。プリント基板
３表面に形成した配線層９の絶縁層７はエポキシ樹脂等
の樹脂から構成されており軟質であるため、突起電極２
を押し付けた時に、基板１０の凹部１９の変形量が前記
実施の形態１と比較して大きくなり、電極４が深く沈み
こむことができる。このため、大きな凹凸を有する基板
１０と突起電極２の高さのばらつきの大きな半導体素子
１を接続するような場合にも十分対応して良好な接続を
得ることができる。

【００３９】実際に、厚さ０．５ｍｍのガラスエポキシ
製のプリント基板３上に、厚さ１５μｍの導体層８と厚
さ５０μｍのエポキシ樹脂による絶縁層７からなる配線
層９を形成して基板１０とし、この基板１０に幅１００
μｍ，厚さ１８μｍの電極４を形成し、突起電極２の直
径８０μｍ，突起電極２の厚さ３０μｍ，突起電極２の
間隔１２０μｍの半導体素子１を例えば２００℃および
プリント基板３を８０℃にそれぞれ加熱した状態にて、
エポキシ接着剤を用い、押圧力を突起電極１個当たり７
０ｇとした押圧により接続したところ、凹部１９の変形
量は約２５μｍとなり、電極４および突起電極２の凹凸
を吸収して良好な接続を実現することができた。

【００４０】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、軟質な配線層９を用いたので、前記実施の形態１の
場合より凹部１９の変形量を大きくとることができ、基
板１０と突起電極２の高さのばらつきの影響を更に容易
に排除し、更に良好な接続を得ることが可能である。ま
た、前記実施の形態１のプリント基板３単体の配線基板
と比較して配線層９表面の電極４の間隔を狭く形成する
ことができるため、より狭ピッチの電極４を有する半導
体素子１を接続した半導体装置を構成することができ
る。

【００４１】実施の形態３． 図４はこの発明の実施の形態３による半導体装置の構造
を示す断面図であり、図において、１１はセラミックま
たはシリコンによる無機材料基板（配線基板）である。
なお、図３に示したものと同一または相当の部分につい
ては同一符号を付して重複説明を省略する。なお、配線
基板と半導体素子１との接続は、前記各実施の形態と同
様に行われるものとする。

【００４２】この実施の形態３においては、前記実施の
形態２におけるプリント基板３の代わりに、セラミック
基板，シリコン基板等の無機材料基板１１を用い、表面
の配線層９は前記実施の形態２と同様に形成している。
配線層の厚さは層数に依存するが代表的には５０μｍ程
度、無機材料基板１１の厚さは６００〜２０００μｍ程
度となる。

【００４３】次に動作について説明する。セラミックま
たはシリコンによる無機材料基板１１は、基板材料が無
機材料であり、表面の平坦度が高く、また、軟化温度が
高く熱膨張係数が半導体素子１と同等であるため、前記
実施の形態２よりさらに微細なピッチの電極４を有する
半導体素子１との接続が可能になる。なお、配線層９の
絶縁層７に用いる樹脂としては、微細配線の形成に適し
たポリイミド樹脂を用いるのが好ましい。

【００４４】実施の形態４． 図５はこの発明の実施の形態４による半導体装置の構造
を示す断面図であり、図において、９は前記実施の形態
２および前記実施の形態３におけるものと同様の配線層
である。なお、図３および図４に示したものと同一また
は相当の部分については同一符号を付して重複説明を省
略する。なお、配線基板と半導体素子１との接続は、前
記各実施の形態と同様に行われるものとする。

【００４５】この実施の形態４においては、配線基板と
して、樹脂による絶縁層７と金属による導体層８からな
る配線層９のみを用いている。絶縁層７の樹脂は、前記
実施の形態２で示した例ではエポキシ樹脂を用いたが、
より可撓性を得るため、ポリイミド樹脂を用いてもよ
い。

【００４６】次に動作について説明する。図５の半導体
装置において、配線基板は配線層９のみで構成されてお
り可撓性に優れているため、半導体素子１と配線層９と
の熱膨張係数の差により発生する熱応力を配線層９が十
分吸収することができる。従って、割れ易いひ化ガリウ
ム等の化合物半導体素子を配線基板に接続して半導体装
置を構成することが可能となる。

【００４７】実施の形態５． 図６はこの発明の実施の形態５による半導体装置の構造
を示す断面図であり、図において、１５は入出力用の電
極１６が裏面に分散配置された配線基板、１６は配線基
板１５の裏面に形成された電極（入出力用の電極）であ
る。また、図７は配線基板１５を裏面から見た平面図で
ある。なお、図３に示したものと同一または相当の部分
については同一符号を付して重複説明を省略する。

【００４８】配線基板としての配線基板１５は、通称Ｃ
ＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ば
れる方法と同様に、半導体素子１の特に周辺部に集中し
た電極配列に従った半導体素子１側の電極４の配置を裏
面において均一な配置に変換するように表裏の電極間を
接続する配線が形成されているものである。

【００４９】図６における配線基板１５の構成には、一
例として、前記実施の形態２と同様にプリント基板３上
に配線層９を形成した構成を用いており、上記の電極４
の配列の変換は主に配線層９において行っている。な
お、配線基板１５と半導体素子１との接続は、前記各実
施の形態と同様に行われるものとする。ここで、配線基
板１５に実装する半導体素子１の数は、図６に示したよ
うに１個に限るものではなく、図８に示したように他の
半導体素子１と共に複数個実装してもよい。

【００５０】次に動作について説明する。配線基板１５
の裏面において、電極１６は表面と比較して均一に配分
されているため、表面の半導体素子１の電極４間のピッ
チが非常に狭い場合であっても、裏面の電極１６間のピ
ッチを大きくとることができ、電極１６を大きく形成す
ることができる。従って、半導体素子１のバーンインテ
スト等を行う際のテスト用ソケット等のテスト用治具の
作成が容易であり、このテスト用治具の電極１６との接
続により、容易に半導体素子１の動作確認を行うことが
できる。

【００５１】図９は、この実施の形態５による半導体装
置を他の部品とともに他の配線基板に搭載した状態を示
す断面図である。上記の動作確認の結果が良好であれ
ば、その後、半導体素子１と配線基板１５とが接続され
た半導体装置を、他の搭載部品とともにプリント基板２
１にはんだ１４を用いて接続する。このようにして、こ
の実施の形態５による半導体装置を組み込んだ半導体装
置を製造することができる。

【００５２】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、半導体素子１を裏面に均一に電極１６が配分された
配線基板１５に接続することにより、半導体素子１のバ
ーンインテスト等のテストが可能になり、また、はんだ
１４を用いて他の部品と同時にプリント基板２１等の他
の配線基板に実装することができ、半導体装置の生産性
を向上することができる。

【００５３】なお、上記において、配線基板１５の構成
をプリント基板３上に配線層９を形成したものとした
が、配線基板１５の構成はプリント基板３のみでも、ま
た、配線層９のみでも、さらに、セラミック等の無機材
料基板１１上に配線層９を形成したものでもよい。ま
た、配線基板１５の裏面の電極１６の配置は、図７に示
したような均一な配置に限らず必要に応じて変更可能で
あり、表面の半導体素子１の周辺部に集中した表面の電
極配置を分散させる形に裏面の電極配置がなされていれ
ば、上記と同様な効果を得ることができる。

【００５４】実施の形態６． 図１０はこの発明の実施の形態６による半導体装置の構
造を示す断面図であり、図において、２２は半導体素子
１の裏面にスパッタ等の方法により設けられた金属膜
（導体）、２３はプリント基板３上のグランド電極（接
地電極）、２４は導電性接着剤（導体）である。なお、
図１に示したものと同一または相当の部分については同
一符号を付して重複説明を省略する。また、図示の簡略
化のため、プリント基板３の構造の図示を省略する。な
お、配線基板と半導体素子１との接続は、前記各実施の
形態と同様に行われるものとする。

【００５５】次に動作について説明する。半導体素子１
の裏面に設けられた金属膜２２が、導電性接着剤２４を
介してプリント基板３上のグランド電極２３と接続され
ているため、半導体素子１の裏面をグランドに接続して
半導体素子１のバックバイアスをとることができ、半導
体素子１の動作を安定させ、特性を向上させた半導体装
置を構成することが可能となる。

【００５６】なお、上記においては、半導体素子１裏面
の金属膜２２の形成と導電性接着剤２４によるグランド
電極２３への接続を前記実施の形態１に適用した例を示
したが、他の各実施の形態に対して適用してもよく、同
様の効果を得ることができる。

【００５７】実施の形態７． 上記各実施の形態では、突起電極２の幅を電極４の幅よ
り大きく形成することにより、図１５に示したような突
起電極２と電極４ｂとの間の隙間による、突起電極２と
電極４ｂとの接触面積が小さくなるのを防止する例を示
したが、以下、他の構成により、このことを防止する実
施の形態について説明する。

【００５８】図１１はこの発明の実施の形態７による半
導体装置の構造を示す断面図であり、図において、２ａ
は、その先端を丸く形成した突起電極である。なお、図
１に示したものと同一または相当の部分については同一
符号を付して重複説明を省略する。また、図示の簡略化
のため、プリント基板３の構造の図示を省略する。な
お、配線基板と半導体素子１との接続は、前記各実施の
形態と同様に行われるものとする。

【００５９】この実施の形態７は、突起電極として先端
が丸い突起電極２ａを用いた以外は、前記実施の形態１
と同様の構成である。

【００６０】次に動作について説明する。突起電極２ａ
の先端を丸く形成しているため、プリント基板３の凹部
１９の変形量が大きくなって電極４の幅が突起電極２の
幅よりも大きく、図１５にみられるように電極４が円弧
状に変形した場合でも、電極４との接触面積を大きくと
ることができ、信頼性の高い接続を得ることができる。

【００６１】次に、図１１に示したような先端が丸い突
起電極２ａの形成方法について、図１２を用いて説明す
る。図において、１７は弾性体、１８は弾性体１７上に
形成した金属膜（軟質な平板）である。

【００６２】次に製造方法について説明する。前記実施
の形態７における先端が丸い突起電極２ａは、まず、半
導体素子１に複数の突起電極２を形成した後、一旦突起
電極２を硬質な平坦面に押し付ける工程を行って複数の
突起電極２の高さを揃えた後、上図１２に示したよう
に、突起電極２を有する半導体素子１を弾性体１７上に
形成した金属膜１８に押し付けることにより形成するこ
とができる。一般に、弾性体に平板を押し付けると、平
板の中心部から端面方向に行くにつれて応力が大きくな
り、端面部には応力集中領域が生じる。

【００６３】よって、半導体素子１に形成された状態に
おいて平面状の先端形状をした突起電極２を弾性体１７
上の金属膜１８に押し付けた場合にも同様の現象が起こ
り、突起電極２を弾性体１７上の金属膜１８に押し付け
ると、突起電極２には端部に応力集中が生じ、この応力
に応じて突起電極２の端がくぼみ、これにより突起電極
２の先端を容易に丸く形成することができる。

【００６４】なお、上記においては、先端が丸い突起電
極２ａを前記実施の形態１に適用した例を示したが、前
記他の各実施の形態に対して適用してもよく、同様の効
果が得られるのはもちろんのこと、前記各実施の形態に
て示したように、プリント基板上の電極の幅を半導体素
子の突起電極の幅より小さくし、かつ、前記実施の形態
７にて示したように突起電極の先端を丸く形成すれば、
さらに信頼性の高い接続を得ることができる。

【００６５】実施の形態８． 図１３はこの発明の実施の形態８による半導体装置の構
造を示す断面図であり、図において、１２は配線基板１
３上に形成された突起電極（配線基板の電極）、１３は
突起電極１２が形成された配線基板である。配線基板１
３としては、プリント基板，セラミック基板またはシリ
コン基板上に配線層を形成した基板，配線層の何れを用
いることも可能である。なお、図１に示したものと同一
または相当の部分については同一符号を付して重複説明
を省略する。なお、配線基板と半導体素子１との接続
は、前記各実施の形態と同様に行われるものとする。

【００６６】次に動作について説明する。配線基板１３
上の突起電極１２は写真製版技術とめっき技術により容
易に形成することができる。この場合、半導体素子１の
電極に上に突起電極１２を形成する場合と比較して、突
起電極１２の形成を低コストで行うことができ、半導体
素子１と配線基板１３との接続を低コストにより行うこ
とができる。また、半導体素子１と配線基板１３との圧
接の際に、半導体素子１の電極表面を被覆した酸化膜を
突起電極１２の圧接により剥がされることとなり、半導
体素子１と配線基板１３との接続を良好にすることがで
きる。

【００６７】なお、配線基板１３上の突起電極１２を、
前記実施の形態７と同様の方法により丸く形成してもよ
く、この場合には、半導体素子１と配線基板１３との圧
接の際に、半導体素子１の電極表面を被覆した酸化膜を
凸形状の突起電極１２の圧接により、圧接集中が発生し
さらに剥がされることとなり、突起電極１２の先端が平
坦な場合と比較してさらに良好な接続を得ることができ
る。

【００６８】上記各実施の形態では、半導体素子１およ
び配線基板を加熱し、接着剤５を加熱し、硬化する例を
示したが、これに限られることはなく、突起電極および
電極と当接させた後に、接着剤５を加熱し硬化するよう
にしてもよいことはいうまでもない。

【００６９】実施の形態９． なお、前記各実施の形態において、接着剤５として硬化
時の収縮率の大きな接着剤を用いれば、半導体素子１と
各配線基板との接触力をさらに大きくすることができ、
半導体素子１と各配線基板との接続信頼性をさらに向上
することができる。硬化時に収縮する接着剤５としては
光硬化接着剤（熱にても硬化可能なもの）を用いること
ができる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、突起電極を有する半導体素子と、該突起電極に相
対する電極を有する配線基板との間に樹脂にてなる接着
剤を配置し、半導体素子と配線基板とを圧接して接着剤
を硬化させることにより半導体素子と配線基板とを接続
した半導体装置において、配線基板の電極の幅を突起電
極の幅より小さく形成し、かつ、圧接により配線基板の
電極部分に凹部が形成されているので、半導体素子と配
線基板との圧接が強く配線基板の凹部の変形量が大きい
場合にも、電極の形状を保って突起電極と電極との接続
を良好に保つことができ、半導体素子と配線基板との電
気的接続を安定して持続させることができ、接続信頼性
の高い半導体装置を提供することが可能という効果があ
る。また、この電気的接続は、突起電極と電極との非常
に高い平坦度を要求しないため、電極の高平坦化のため
のコスト上昇が避けられ、半導体装置の製造を低コスト
により行うことができる半導体装置を提供することが可
能となるという効果がある。

【００７１】又、この発明の請求項２によれば、電極を
有する半導体素子と、該電極に相対する電極を有する配
線基板との間に樹脂にてなる接着剤を配置し、半導体素
子と配線基板とを圧接して接着剤を硬化させることによ
り半導体素子と配線基板とを接続した半導体装置におい
て、配線基板の電極が突起形状であることと、圧接によ
り配線基板の電極部分に凹部が形成されているので、圧
接の際の半導体素子の損傷を防止しながら半導体素子と
配線基板との電気的接続を安定して持続させることがで
き、また、半導体素子と配線基板との圧接の際に、半導
体素子の電極表面を被覆した酸化膜を、突起電極により
剥がすことができ、接続信頼性の高い半導体装置を提供
することが可能という効果がある。また、この電気的接
続は突起電極と電極との非常に高い平坦度を要求しない
ため、電極の高平坦化のためのコスト上昇が避けられ、
かつ、突起電極の形成コストを低く抑えることができ、
さらにコストの上昇を避けることができる半導体装置を
提供することが可能という効果がある。

【００７２】又、この発明の請求項３によれば、請求項
２において、配線基板の突起形状の電極の先端形状を凸
曲面形状としたので、半導体素子と配線基板との圧接の
際に、半導体素子の電極表面を被覆した酸化膜を、凸形
状の突起電極の圧接集中により、確実に剥がすことがで
き、突起電極の先端が平坦な場合と比較してさらに良好
な接続を得ることができる半導体装置を提供することが
可能という効果がある。

【００７３】又、この発明の請求項４によれば、半導体
素子に配線基板の電極の幅より大きい幅を有する突起電
極を形成し、半導体素子を加熱し、半導体素子と突起電
極に相対する電極を有する配線基板と半導体素子との間
に樹脂にてなる接着剤を配置し、突起電極と電極とを相
対させた状態で、所定の圧接力にて半導体素子と配線基
板とを圧接させることにより、配線基板の電極部分に凹
部を形成し、圧接を維持したまま接着剤を熱硬化させた
後に、半導体素子を冷却するので、半導体素子を加熱し
た状態で、配線基板に押圧する事により、所定の位置に
配置された接着剤が、半導体素子からの熱により粘度が
小さくなり、半導体素子の突起電極が容易に配線基板の
電極に到達することができ、突起電極と電極との接続が
確実になる、また、半導体素子を加熱して押圧した後、
半導体素子を冷却し接着剤を硬化することにより、配線
基板の電極が凹み、半導体素子の突起電極と配線基板上
の電極との接触が容易となり、また、接着剤の膨張係数
と、突起電極および電極の膨張係数との差により、半導
体素子を冷却する際に、突起電極と電極との間に圧縮力
が生じ、突起電極と電極との接触力を常に大きく保ち、
これにより半導体素子と配線基板との電気的接続を安定
して持続させることができ、接続信頼性の高い半導体装
置の製造方法を得ることが可能という効果がある。ま
た、この電気的接続は突起電極と電極との非常に高い平
坦度を要求しないため、電極の高平坦化のためのコスト
上昇が避けられ、半導体装置の製造を低コストにより行
うことができる半導体装置の製造方法を提供することが
可能という効果がある。また、半導体素子と配線基板と
の圧接が強く、配線基板の凹部の変形量が大きい場合に
も、電極の形状を保つことができるため、突起電極と電
極との接続をさらに良好に保つことができる半導体装置
の製造方法を提供することが可能という効果がある。

【００７４】又、この発明の請求項５によれば、半導体
素子に複数の突起電極を形成した後、各突起電極を硬質
の平坦面に対して押圧し、各突起電極の高さを均一に
し、軟質な平板に押圧し、各突起電極の先端形状を凸曲
面形状に形成し、半導体素子を加熱し、半導体素子の各
突起電極に相対する電極を有する配線基板と半導体素子
との間に樹脂にてなる接着剤を配置し、各突起電極と各
電極とを相対させた状態で、所定の圧接力にて半導体素
子と配線基板とを圧接させることにより、配線基板の各
電極部分に凹部を形成し、圧接を維持したまま接着剤を
熱硬化させた後に、半導体素子を冷却するので、半導体
素子を加熱した状態で、配線基板に押圧する事により、
所定の位置に配置された接着剤が、半導体素子からの熱
により粘度が小さくなり、半導体素子の突起電極が容易
に配線基板の電極に到達することができ、突起電極と電
極との接続が確実になる、また、半導体素子を加熱して
押圧した後、半導体素子を冷却し接着剤を硬化すること
により、配線基板の電極が凹み、半導体素子の突起電極
と配線基板上の電極との接触が容易となり、また、接着
剤の膨張係数と、突起電極および電極の膨張係数との差
により、半導体素子を冷却する際に、突起電極と電極と
の間に圧縮力が生じ、突起電極と電極との接触力を常に
大きく保ち、これにより半導体素子と配線基板との電気
的接続を安定して持続させることができ、接続信頼性の
高い半導体装置の製造方法を得ることが可能という効果
がある。また、この電気的接続は突起電極と電極との非
常に高い平坦度を要求しないため、電極の高平坦化のた
めのコスト上昇が避けられ、半導体装置の製造を低コス
トにより行うことができる半導体装置の製造方法を提供
することが可能という効果がある。また、各突起電極を
凸曲面形状に容易に形成でき、半導体素子と配線基板と
の圧接が強く配線基板の凹部の変形量が大きい場合に
も、電極の形状を保つことができるため、突起電極と電
極との接続を良好に保つことができる半導体装置の製造
方法を提供することが可能という効果がある。

【００７５】又、この発明の請求項６によれば、電極を
有する半導体素子を加熱し、半導体素子の電極に相対す
る突起電極を有する配線基板と半導体素子との間に樹脂
にてなる接着剤を配置し、電極と突起電極とを相対させ
た状態で、所定の圧接力にて半導体素子と配線基板とを
圧接させることにより、配線基板の電極部分に凹部を形
成し、圧接を維持したまま接着剤を熱硬化させた後、半
導体素子を冷却するので、半導体素子を加熱した状態
で、配線基板に押圧する事により、配線基板上に配置し
た接着剤が半導体素子からの熱により粘度が小さくな
り、配線基板の突起電極が容易に半導体素子の電極に到
達することができ、突起電極と電極との接続が確実にな
る、また、接着剤の膨張係数と、突起電極および電極の
膨張係数との差により、半導体素子を冷却する際に、突
起電極と電極との間に圧縮力が生じ突起電極と電極の接
触力を常に大きく保ち、また、半導体素子と配線基板と
の圧接の際に、半導体素子の電極表面を被覆した酸化膜
を突起電極の圧接により剥がすことができる。これらの
ことにより、半導体素子と配線基板との電気的接続を安
定して持続させる、かつ、接続信頼性の高い半導体装置
の製造方法を提供することが可能という効果がある。ま
た、この電気的接続は突起電極と電極との非常に高い平
坦度を要求しないため、電極の高平坦化のためのコスト
上昇が避けられ、かつ、突起電極の形成コストを低く抑
えることができ、さらにコストの上昇を避けることがで
きる半導体装置の製造方法を提供することが可能という
効果がある。

【００７６】又、この発明の請求項７によれば、請求項
４ないし請求項６のいずれかにおいて、接着剤を配置す
る際に、配線基板を加熱するようにしたので、接着剤の
粘度をさらに容易に小さくするることができるため、半
導体素子と配線基板との接続を、さらに確実に行うこと
ができる半導体装置の製造方法を提供することが可能と
いう効果がある。

【００７７】又、この発明の請求項８によれば、請求項
４ないし請求項７のいずれかにおいて、接着剤としてフ
ィルム状の熱硬化性接着シートを、Ｂステージ状態にて
配置するので、容易に接着剤の配置を行うことができる
半導体装置の製造方法を提供することが可能という効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による半導体装置の
構造を示す断面図である。

【図２】 突起電極２の形成された半導体素子１をプリ
ント基板３に押圧した際の状態を示す断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による半導体装置の
構造を示す断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態３による半導体装置の
構造を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態４による半導体装置の
構造を示す断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態５による半導体装置の
構造を示す断面図である。

【図７】 この発明の実施の形態５による配線基板を裏
面から見た平面図である。

【図８】 この発明の実施の形態５による半導体装置の
他の構造を示す断面図である。

【図９】 この発明の実施の形態５による半導体装置を
他の部品とともに他の配線基板に搭載した状態を示す断
面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態６による半導体装置
の構造を示す断面図である。

【図１１】 この発明の実施の形態７による半導体装置
の構造を示す断面図である。

【図１２】 この発明の実施の形態７による半導体装置
の製造方法を示す断面図である。

【図１３】 この発明の実施の形態８による半導体装置
の構造を示す断面図である。

【図１４】 従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。

【図１５】 半導体装置の問題点を説明するための構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体素子、２，２ａ 突起電極、３ プリント基
板（配線基板）、４ 電極、４ｂ 電極（配線基板の電
極）、５ 接着剤、７ 絶縁層、８ 導体層、９ 配線
層、１０ 基板（配線基板）、１１ 無機材料基板（配
線基板）、１２ 突起電極（配線基板の電極）、１３，
１５ 配線基板、１４ はんだ、１６ 電極（入出力用
の電極）、１８ 金属膜（軟質な平板）、１９，１９ａ
凹部、２０ 圧縮力、２２ 金属膜（導体）、２３
グランド電極（接地電極）、２４ 導電性接着剤（導
体）、Ａ 支点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 利田 賢二 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 北村 洋一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 長嶺 高宏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−285650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−11770（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−170444（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−218037（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199524（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−74854（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−347327（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−51018（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−85642（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 突起電極を有する半導体素子と、該突起
   電極に相対する電極を有する配線基板との間に樹脂にて
   なる接着剤を配置し、前記半導体素子と前記配線基板と
   を圧接して前記接着剤を硬化させることにより前記半導
   体素子と前記配線基板とを接続した半導体装置におい
   て、前記配線基板の電極の幅を前記突起電極の幅より小
   さく形成し、かつ、前記圧接により前記配線基板の前記
   電極部分に凹部が形成されていることを特徴とする半導
   体装置。
2. 【請求項２】 電極を有する半導体素子と、該電極に相
   対する電極を有する配線基板との間に樹脂にてなる接着
   剤を配置し、前記半導体素子と前記配線基板とを圧接し
   て前記接着剤を硬化させることにより前記半導体素子と
   前記配線基板とを接続した半導体装置において、前記配
   線基板の電極が突起形状であることと、前記圧接により
   前記配線基板の前記電極部分に凹部が形成されているこ
   とを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 配線基板の突起形状の電極の先端形状を
   凸曲面形状としたことを特徴とする請求項２記載の半導
   体装置。
4. 【請求項４】 半導体素子に配線基板の電極の幅より大
   きい幅を有する突起電極を形成し、前記半導体素子を加
   熱し、前記半導体素子の前記突起電極に相対する前記電
   極を有する前記配線基板と前記半導体素子との間に樹脂
   にてなる接着剤を配置し、前記突起電極と前記電極とを
   相対させた状態で、所定の圧接力にて前記半導体素子と
   前記配線基板とを圧接させることにより、前記配線基板
   の前記電極部分に凹部を形成し、前記圧接を維持したま
   ま前記接着剤を熱硬化させた後に、前記半導体素子を冷
   却することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 半導体素子に複数の突起電極を形成した
   後、前記各突起電極を硬質の平坦面に対して押圧し、前
   記各突起電極の高さを均一にする工程と、軟質な平板に
   押圧する工程を行うことにより、前記各突起電極の先端
   形状を凸曲面形状に形成し、前記半導体素子を加熱し、
   前記半導体素子の前記各突起電極に相対する各電極を有
   する配線基板と前記半導体素子との間に樹脂にてなる接
   着剤を配置し、前記各突起電極と前記各電極とを相対さ
   せた状態で、所定の圧接力にて前記半導体素子と前記配
   線基板とを圧接させることにより、前記配線基板の前記
   各電極部分に凹部を形成し、前記圧接を維持したまま前
   記接着剤を熱硬化させた後に、前記半導体素子を冷却す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 電極を有する半導体素子を加熱し、前記
   半導体素子の前記電極に相対する突起電極を有する配線
   基板と前記半導体素子との間に樹脂にてなる接着剤を配
   置し、前記電極と前記突起電極とを相対させた状態で、
   所定の圧接力にて前記半導体素子と前記配線基板とを圧
   接させることにより、前記配線基板の前記電極部分に凹
   部を形成し、前記圧接を維持したまま前記接着剤を熱硬
   化させた後、前記半導体素子を冷却することを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 接着剤を配置する際に、配線基板を加熱
   することを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれ
   かに記載の半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 接着剤としてフィルム状の熱硬化性接着
   シートを、Ｂステージ状態にて配置すること特徴とする
   請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の半導体装置
   の製造方法。