JP3312876B2 - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

半導体パッケージ及びその製造方法

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    • H01L2924/18161—Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body of a flip chip

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種電気・電子機
器に使用される半導体パッケージ及びその製造方法に関
し、特に半導体チップとほぼ同等のサイズを有し、放熱
性に優れた半導体パッケージ及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体チップの高密度化、高機能
化が進み、半導体チップの大型化や多電極化が顕著であ
るが、一方、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴
い、半導体パッケージの小型化が求められている。この
ため、半導体パッケージは、リードをパッケージの周辺
に配置したＱＦＰ（Quad Flat Package ）型から、下面
に電極をエリアアレイ状に配置したＢＧＡ（Ball Grid
Array ）型や、さらに小型化を進めたＣＳＰ（Chip Sca
le Package）型へと移行しつつある。ＣＳＰ型の半導体
パッケージとしては、例えば、図１０に示すような構成
のものがある。すなわち、図１０に示すように、半導体
チップ１０１の電極にはバンプ１０２が形成されてお
り、半導体チップ１０１はフェースダウンで配線基板１
０５の電極１０４に導電性樹脂１０３を介して接続され
ている。また、気密性を確保するために、半導体チップ
１０１と配線基板１０５との間には封止樹脂１０７が充
填されている。尚、図１０中、１０６は外部取り出し電
極である。
【０００３】このＣＳＰ型の半導体パッケージを用いれ
ば、パッケージを小型化することによって基板効率を向
上させることができ、高速、低ノイズの実装が可能とな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
構成された従来のＣＳＰ型の半導体パッケージには、以
下のような問題点がある。すなわち、熱衝撃などの信頼
性評価を行った場合に、半導体チップと基板との熱膨張
係数の違いによって封止部分に亀裂が生じ、気密性が損
なわれる虞れがある。また、樹脂封止あるいはコーティ
ングを施すことによって製造のコストやタクトが増加し
てしまう。さらに、半導体チップと基板との間の熱伝導
性が低く、半導体チップに発生する熱を逃がすことが難
しい。
【０００５】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、樹脂によって封止す
る必要がなく、しかも信頼性や気密性に優れ、低コスト
で容易に製造することができ、さらに熱伝導性の良好な
半導体パッケージ及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体パッケージの第１の構成は、無
機質フィラー７０〜９５重量部と熱硬化性樹脂組成物５
〜３０重量部を少なくとも含んだ熱伝導混合物と、前記
熱伝導混合物に電極面と端面とが埋設された半導体チッ
プと、前記熱伝導混合物に形成され、前記半導体チップ
と電気的に接続された外部取り出し電極とを備え、前記
熱伝導混合物と前記半導体チップの上面とが同一平面上
にあることを特徴とする。この半導体パッケージの第１
の構成によれば、樹脂によって封止する必要がなく、し
かも熱伝導性の良好な半導体パッケージを実現すること
ができる。また、基板としての熱伝導混合物の平面方向
における熱膨張係数が半導体チップのそれに近いため、
リフロー試験を行った後においても、半導体チップとパ
ッケージとの境界に特に異常は認められず、このときの
半導体チップと外部取り出し電極との接続部を含んだ電
気抵抗値の変化も非常に小さい。従って、信頼性に優れ
た半導体パッケージを実現することができる。
【０００７】また、前記本発明の半導体パッケージの第
１の構成においては、熱伝導混合物に半導体チップの電
極と対応させて貫通孔が形成されているのが好ましい。
また、この場合には、貫通孔に導電性樹脂組成物が充填
され、外部取り出し電極が前記導電性樹脂組成物を介し
て半導体チップと電気的に接続されているのが好まし
い。この場合にはさらに、導電性樹脂組成物が、金、
銀、銅、パラジウム及びニッケルからなる群から選ばれ
た少なくとも１種類の金属の粉と、熱硬化性樹脂と、硬
化剤とを少なくとも含むのが好ましい。
【０００８】また、前記本発明の半導体パッケージの第
１の構成においては、半導体チップの電極にバンプが形
成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、
半導体チップと外部取り出し電極との電気的接続の信頼
性を向上させることができる。また、この場合には、バ
ンプが熱伝導混合物を貫通して外部取り出し電極と一体
化しているのが好ましい。
【０００９】また、前記本発明の半導体パッケージの第
１の構成においては、無機質フィラーが、Ａｌ2 Ｏ3 、
ＭｇＯ、ＢＮ及びＡｌＮからなる群から選ばれた少なく
とも１種類を含むフィラーであるのが好ましい。これら
は熱伝導率が高いからである。
【００１０】また、前記本発明の半導体パッケージの第
１の構成においては、無機質フィラーの粒径が０．１〜
１００μｍの範囲にあるのが好ましい。また、前記本発
明の半導体パッケージの第１の構成においては、熱硬化
性樹脂組成物が、その主成分として、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂及びシアネート樹脂からなる群から選ばれ
た少なくとも１種類の樹脂を含むのが好ましい。これら
は電気的特性、機械的特性に優れているからである。
【００１１】また、前記本発明の半導体パッケージの第
１の構成においては、熱硬化性樹脂組成物が臭素化され
た多官能エポキシ樹脂を主成分として含み、さらに硬化
剤としてのビスフェノールＡ型ノボラック樹脂と、硬化
促進剤としてのイミダゾールとを含むのが好ましい。
【００１２】また、前記本発明の半導体パッケージの第
１の構成においては、熱伝導混合物に、さらにカップリ
ング剤、分散剤、着色剤及び離型剤からなる群から選ば
れた少なくとも１種類が添加されているのが好ましい。
【００１３】また、本発明に係る半導体パッケージの第
２の構成は、無機質フィラー７０〜９５重量部と熱硬化
性樹脂組成物５〜３０重量部を少なくとも含んだ熱伝導
混合物と、前記熱伝導混合物に電極面と端面とが埋設さ
れた半導体チップと、一方の面に形成された電極が前記
半導体チップと電気的に接続された状態で前記熱伝導混
合物と接着して一体化され、他方の面に外部取り出し電
極が形成された配線基板とを備え、前記熱伝導混合物と
前記半導体チップの上面とが同一平面上にあることを特
徴とする。この半導体パッケージの第２の構成によれ
ば、外部取り出し電極は配線基板によってその間隔や配
列が変更され、器機への実装が容易になる。
【００１４】また、前記本発明の半導体パッケージの第
２の構成においては、配線基板の主成分が熱伝導混合物
と同じであるのが好ましい。この好ましい例によれば、
半導体周辺部分と外部取り出し電極部分との熱膨張係数
がほぼ同じになり、信頼性が向上する。
【００１５】また、本発明に係る半導体パッケージの製
造方法は、無機質フィラー７０〜９５重量部と熱硬化性
樹脂組成物５〜３０重量部とを少なくとも含み、かつ、
未硬化状態で可撓性を有する熱伝導シート状物を準備
し、加熱加圧することにより前記熱伝導シート状物に半
導体チップの電極面と端面とを埋め込んで前記熱伝導シ
ート状物と前記半導体チップの上面とを同一平面にし、
前記熱硬化性樹脂組成物を硬化し、前記半導体チップの
電極と外部取り出し電極を電気的に接続することを特徴
とする。この半導体パッケージの製造方法によれば、内
部に半導体チップが実装された熱伝導性半導体パッケー
ジを容易に実現することができる。前記熱伝導シート状
物は未硬化状態で可撓性を有するため、この熱伝導シー
ト状物を低温低圧状態で所望の形に成型することがで
き、また、前記熱伝導シート状物中の熱硬化性樹脂組成
物は加熱加圧することによって硬化するため、この熱伝
導シート状物をリジッドな基板とすることができるから
である。
【００１６】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、加熱加圧時の温度が１７０〜２６０
℃の範囲にあるのが好ましい。温度が低すぎると、熱硬
化性樹脂組成物の硬化が不十分となり、温度が高すぎる
と、熱硬化性樹脂組成物が分解し始めるからである。
【００１７】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、加熱加圧時の圧力が１〜２０ＭＰａ
の範囲にあるのが好ましい。低圧の場合には、半導体チ
ップの電極面に隣接した端面に熱伝導シート状物を十分
に接着させることが困難となり、高圧の場合には、半導
体チップの破損が起き易くなるからである。
【００１８】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、熱伝導シート状物に半導体チップを
フェースダウンで重ね合わせる前に、前記熱伝導シート
状物に半導体チップの電極と対応した貫通孔を形成する
工程がさらに備わっているのが好ましい。この好ましい
例によれば、半導体チップの電極にバンプを形成した場
合に半導体チップと熱伝導シート状物の平面方向の位置
合わせが容易となる。また、この場合には、貫通孔の形
成が、レーザー加工、ドリル加工又はパンチング加工に
よって行われるのが好ましい。また、この場合には、貫
通孔を形成した後に、前記貫通孔に導電性樹脂組成物を
充填する工程がさらに備わっているのが好ましい。この
場合にはさらに、貫通孔に導電性樹脂組成物を充填する
工程において、前記貫通孔の片側の一方の開口部に面し
た一部分にのみ前記導電性樹脂組成物を充填し、前記貫
通孔の他方の開口部に面した部分には前記導電性樹脂組
成物を充填しないのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、半導体チップが熱伝導シート状物と一体化する際
に、余分となった導電性樹脂組成物が流れ出し、ショー
トや断線が起こるのを防止することができる。また、貫
通孔の片側の開口部がオープンであるため、電極にバン
プを形成した半導体チップを重ね合わせる際、導電性樹
脂組成物が存在するにもかかわらず、半導体チップと熱
伝導シート状物の平面方向の位置合わせが容易となる。
この場合にはさらに、導電性樹脂組成物が、金、銀、
銅、パラジウム及びニッケルからなる群から選ばれた少
なくとも１種類の金属の粉と、熱硬化樹脂と、硬化剤と
を少なくとも含むのが好ましい。
【００１９】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、熱伝導シート状物に複数個の半導体
チップをフェースダウンで重ね合わせ、前記複数個の半
導体チップと外部取り出し電極を一体化した後に、個々
の半導体パッケージに分割するのが好ましい。この好ま
しい例によれば、一度に多数の半導体パッケージを得る
ことができる。
【００２０】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、半導体チップの電極にバンプを形成
した後に、熱伝導シート状物に前記半導体チップをフェ
ースダウンで重ね合わせるのが好ましい。また、この場
合には、バンプを熱伝導シート状物に貫通させて外部取
り出し電極に接続させるのが好ましい。
【００２１】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、熱伝導シート状物の半導体チップと
の接合面と反対側の面に金属箔を重ねて一体化した後、
所望の電極形状にパターニングして外部取り出し電極を
形成するのが好ましい。
【００２２】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、熱伝導シート状物の半導体チップと
の接合面と反対側の面に所望の電極形状にパターニング
された電極パターンを転写して外部取り出し電極を形成
するのが好ましい。
【００２３】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、熱伝導シート状物の半導体チップと
の接合面と反対側の面に、表面が所望の電極形状にパタ
ーニングされた配線基板を接着させて一体化することに
より、外部取り出し電極を形成するのが好ましい。
【００２４】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、無機質フィラーが、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｍ
ｇＯ、ＢＮ及びＡｌＮからなる群から選ばれた少なくと
も１種類を含むフィラーであるのが好ましい。
【００２５】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、無機質フィラーの粒径が０．１〜１
００μｍの範囲にあるのが好ましい。また、前記本発明
の半導体パッケージの製造方法においては、熱硬化樹脂
組成物が、その主成分として、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂及びシアネート樹脂からなる群から選ばれた少な
くとも１種類の樹脂を含むのが好ましい。
【００２６】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、熱硬化性樹脂組成物が臭素化された
多官能エポキシ樹脂を主成分として含み、さらに硬化剤
としてのビスフェノールＡ型ノボラック樹脂と、硬化促
進剤としてのイミダゾールとを含むのが好ましい。
【００２７】また、前記本発明の半導体パッケージの製
造方法においては、熱伝導シート状物に、さらにカップ
リング剤、分散剤、着色剤及び離型剤からなる群から選
ばれた少なくとも１種類が添加されているのが好まし
い。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明は、熱硬化性樹脂組成物に
高濃度に無機質フィラーが添加され、平面方向の熱膨張
係数が半導体チップとほぼ同一で、しかも熱伝導性が高
く、かつ未硬化状態で可撓性を有する熱伝導シート状物
を基本とする。この熱伝導シート状物は、未硬化状態で
可撓性を有するため、この熱伝導シート状物を低温低圧
状態で所望の形に成型することができる。また、前記熱
伝導シート状物中の熱硬化性樹脂組成物は、加熱加圧す
ることによって硬化するため、この熱伝導シート状物を
リジットな基板とすることができる。従って、前記熱伝
導シート状物を用いれば、内部に半導体チップが実装さ
れた熱伝導性半導体パッケージを容易に実現することが
できる。
【００２９】本発明の第１の態様は、上記熱伝導シート
状物に半導体チップの電極と対応した貫通孔を形成し、
前記貫通孔に導電性樹脂組成物を充填し、前記熱伝導シ
ート状物と半導体チップを、前記熱伝導シート状物の前
記貫通孔と前記半導体チップの電極との平面方向の位置
を合わせて重ねた後、加熱加圧することにより、前記熱
伝導シート状物を硬化させて半導体チップと一体化する
と共に、前記半導体チップと外部取り出し電極とを一体
化したものである。本発明の第１の態様によれば、半導
体チップを基板に直接実装することができ、かつ放熱性
に優れた半導体パッケージを実現することができる。
【００３０】本発明の第２の態様は、上記熱伝導シート
状物にバンプの付いた半導体チップをフェースダウンで
重ねた後、加熱加圧することにより、前記熱伝導シート
状物を硬化させて前記半導体チップと一体化すると共
に、前記バンプを前記熱伝導シート状物に貫通させて外
部取り出し電極と一体化したものである。
【００３１】本発明の第３の態様は、上記熱伝導シート
状物に貫通孔を形成し、前記熱伝導シート状物とバンプ
の付いた半導体チップを、前記熱伝導シート状物の前記
貫通孔と前記半導体チップの前記バンプとの平面方向の
位置を合わせて重ねた後、加熱加圧することにより、前
記熱伝導シート状物を硬化させて前記半導体チップと一
体化すると共に、前記バンプを前記熱伝導シート状物の
前記貫通孔に貫通させて外部取り出し電極と一体化した
ものである。
【００３２】本発明の第４の態様は、上記熱伝導シート
状物と半導体チップとを重ね合わせて、加熱加圧するこ
とにより、前記熱伝導シート状物を硬化させて半導体チ
ップと一体化すると共に、予め作製しておいた最外層に
電極を形成した配線基板を前記熱伝導シート状物と一体
化させて外部取り出し電極としたものである。上記熱伝
導シート状物と半導体チップとの一体化の態様として
は、上記第１〜第３の態様を用いることができる。
【００３３】以下、実施の形態を用いて本発明をさらに
具体的に説明する。図１は本発明に係る半導体パッケー
ジの構成を示す断面図である。図１に示すように、半導
体チップ１２には、その電極面（下面）とそれに隣接し
た端面に、無機質フィラーと熱硬化性樹脂組成物を少な
くとも含む熱伝導混合物１１が接着されて一体化されて
いる。また、半導体チップ１２には、その電極にバンプ
１４が形成されており、バンプ１４は導電性樹脂組成物
１３を介して外部取り出し電極１５と接続されている。
【００３４】図２は本発明に係る半導体パッケージの基
本となる熱伝導シート状物を示す断面図である。図２に
示すように、熱伝導シート状物２１は、離型性フィルム
２２の上に造膜されている。この場合、まず、無機質フ
ィラーと、熱硬化性樹脂組成物と、１５０℃以上の沸点
を有する溶剤と、１００℃以下の沸点を有する溶剤とを
少なくとも含む混合物スラリーを準備し、この混合物ス
ラリーを離型性フィルム２２の上に造膜する。造膜の方
法は特に限定されるものではなく、公知のドクターブレ
ード法、コーター法、押し出し成形法などを利用するこ
とができる。次いで、離型性フィルム２２の上に造膜さ
れた前記混合物スラリー中の前記１００℃以下の沸点を
有する溶剤のみを乾燥させる。これにより、未硬化状態
で可撓性を有する熱伝導シート状物２１が得られる。
【００３５】熱硬化性樹脂組成物の主成分としては、例
えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂又はシアネート樹脂
を用いることができ、特に臭素化されたエポキシ樹脂を
用いるのが好ましい。臭素化されたエポキシ樹脂は難燃
性を有するからである。熱硬化性樹脂組成物中の硬化剤
としては、例えばビスフェノールＡ型ノボラック樹脂を
用いることができ、硬化促進剤としては、例えばイミダ
ゾールを用いることができる。
【００３６】熱伝導シート状物及び熱硬化後の熱伝導混
合物中の無機質フィラーの充填率は７０〜９５重量部が
好ましく、さらには８５〜９５重量部が好ましい。無機
質フィラーの充填率が７０重量部よりも低い場合には、
熱伝導性が低下し、無機質フィラーの充填率が９５重量
部よりも高い場合には、可撓性を付与する熱硬化性樹脂
組成物の量が低下し、成形性が悪くなる。尚、この無機
質フィラーの充填率は、１００℃以下の沸点を有する溶
剤を含まない配合組成で計算される。無機質フィラーと
しては、例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＢＮ、ＡｌＮを用
いることができ、これらは熱伝導率が高い点で好まし
い。また、無機質フィラーの粒径は０．１〜１００μｍ
であるのが好ましい。粒径が小さすぎても大きすぎて
も、無機質フィラーの充填率が低下し、熱伝導性が悪化
するだけでなく熱膨張係数も半導体チップとの差が大き
くなり、半導体パッケージの材料として適さなくなる。
【００３７】１５０℃以上の沸点を有する溶剤として
は、例えばエチルカルビトール、ブチルカルビトール、
ブチルカルビトールアセテートを用いることができる。
また、１００℃以下の沸点を有する溶剤としては、例え
ばメチルエチルケトン、イソプロパノール、トルエンを
用いることができる。また、必要に応じて、熱伝導シー
ト状物の組成物に、さらにカップリング剤、分散剤、着
色剤、離型剤を添加してもよい。
【００３８】尚、上記混合物スラリー中には、１５０℃
以上の沸点を有する溶剤や１００℃以下の沸点を有する
溶剤が含まれているが、熱硬化性樹脂組成物が未硬化の
状態で熱伝導シート状物に可撓性があれば、上記の溶剤
は含まれていなくてもよい。
【００３９】上記熱伝導シート状物を硬化させた熱伝導
混合物は、無機質フィラーを高濃度に充填することがで
きるので、この熱伝導混合物を用いれば、熱膨張係数が
半導体チップとほぼ同一で、放熱性に優れた半導体パッ
ケージを実現することができる。
【００４０】次に、上記のような構成を有する半導体パ
ッケージの製造方法について説明する。図３は本発明に
係る半導体パッケージの製造方法を示す工程別断面図で
ある。まず、図３（ａ）に示すように、離型性フィルム
３２の上に、上記のようにして熱伝導シート状物３１を
造膜する（図２、及びその説明を参照）。次いで、図３
（ｂ）に示すように、離型性フィルム３２及び熱伝導シ
ート状物３１に貫通孔３３を形成する。貫通孔３３の形
成は、例えば炭酸ガスレーザーやエキシマーレーザーな
どを用いたレーザー加工、ドリル加工、パンチング加工
などによって行われる。特に、レーザー加工法は簡便で
精度が高いため好ましい。次いで、図３（ｃ）に示すよ
うに、貫通孔３３に導電性樹脂組成物３４を充填する。
導電性樹脂組成物３４としては、金属粉と熱硬化性樹脂
と樹脂の硬化剤を混合してなる導電性ペーストを用いる
ことができる。金属粉としては、例えば金、銀、銅、パ
ラジウム又はニッケルを用いることができ、これらは電
気抵抗値や信頼性の点で好ましい。熱硬化性樹脂として
は、例えばエポキシ樹脂を用いることができ、樹脂の硬
化剤としては、例えばイミダゾールを用いることができ
る。次いで、図３（ｄ）に示すように、熱伝導シート状
物３１から離型性フィルム３２を剥がした後、熱伝導シ
ート状物３１と半導体チップ３５を、熱伝導シート状物
３１の貫通孔３３と半導体チップ３５の電極との平面方
向の位置を合わせて重ねる。次いで、図３（ｅ）に示す
ように、これを加熱加圧することにより、熱伝導シート
状物３１を硬化させて半導体チップ３５と一体化する。
加熱加圧は金型を用いて行われ、熱伝導シート状物３１
中の熱硬化性樹脂組成物が一旦軟化した後、硬化するこ
とにより、半導体チップ３５の電極面とそれに隣接した
端面に、熱伝導シート状物３１が硬化した後の熱伝導混
合物３７が接着した状態となる。このため、外部から半
導体チップ３５の電極までの沿面距離が長くなり、吸湿
などの影響が小さくなる。最後に、熱伝導混合物３７の
半導体チップ３５と反対側の面に、導電性樹脂組成物３
４と接続した状態で外部取り出し電極３６を形成する。
外部取り出し電極３６の形成方法としては、例えばスク
リーン印刷法、転写法、エッチング法を用いることがで
きるが、一体成型できる点でエッチング法や転写法を用
いるのが好ましい。以上の工程により、半導体パッケー
ジが得られる。
【００４１】図４は本発明に係る半導体パッケージの他
の製造方法を示す工程別断面図である。図４（ａ）は、
図３（ａ）、（ｂ）と同様の工程により、熱伝導シート
状物４１に貫通孔４３を設けた状態を示している。尚、
図４（ａ）中、４２は離型性フィルムである。
【００４２】図４（ｂ）に示すように、貫通孔４３に導
電性樹脂組成物４４を充填する。この場合、貫通孔４３
の片側の開口部４５に面した部分にのみ導電性樹脂組成
物４４を充填し、反対側の開口部４６に面した部分には
導電性樹脂組成物４４を充填しない。次いで、図４
（ｃ）に示すように、熱伝導シート状物４１と半導体チ
ップ４７を、熱伝導シート状物４１の貫通孔４３の導電
性樹脂組成物４４が充填されていない開口部４６を有す
る面が半導体チップ４７の電極面と向かい合わせとなる
ようにして、貫通孔４３と半導体チップ４７の電極との
平面方向の位置を合わせて重ねる。次いで、図４（ｄ）
に示すように、これを加熱加圧することにより、熱伝導
シート状物４１を硬化させて半導体チップ４７と一体化
する。加熱加圧は金型を用いて行われ、熱伝導シート状
物４１中の熱硬化性樹脂組成物が一旦軟化した後、硬化
することにより、半導体チップ４７の電極面とそれに隣
接した端面に、熱伝導シート状物４１が硬化した後の熱
伝導混合物４８が接着した状態となる。最後に、熱伝導
混合物４８の半導体チップ４７と反対側の面に、導電性
樹脂組成物４４と接続した状態で上記と同様に外部取り
出し電極４９を形成する。以上の工程により、半導体パ
ッケージが得られる。このとき、熱伝導シート状物４１
の半導体チップ４７に面した側には、導電性樹脂組成物
４４が存在しないため、半導体チップ４７の埋め込みに
よって熱伝導シート状物４１が流動しても、半導体チッ
プ４７と電気的に接続される導電性樹脂組成物４４は流
動せず、ショートなどが発生し難くなる。さらに、半導
体チップ４７の電極にバンプを形成した場合、貫通孔４
３とバンプとの凹凸によって熱伝導シート状物４１と半
導体チップ４７との平面方向の位置合わせが容易にな
る。
【００４３】次に、外部取り出し電極の形成方法につい
て説明する。図５はエッチング法による外部取り出し電
極の形成方法を示す工程別断面図である。まず、図５
（ａ）に示すように、貫通孔に導電性樹脂組成物５４を
充填した熱伝導シート状物５１の上下面に、半導体チッ
プ５２と金属箔５３をそれぞれ重ねる。金属箔５３とし
ては、例えば銅箔を用いることができる。次いで、図５
（ｂ）に示すように、これを加熱加圧することにより、
熱伝導シート状物５１を硬化させて半導体チップ５２及
び金属箔５３と一体化する。加熱加圧は金型を用いて行
われ、熱伝導シート状物５１中の熱硬化性樹脂組成物が
一旦軟化した後、硬化することにより、半導体チップ５
２の電極面とそれに隣接した端面に、熱伝導シート状物
５１が硬化した後の熱伝導混合物５５が接着した状態に
なると共に、熱伝導混合物５５の半導体チップ５２と反
対側の面に金属箔５３が接着した状態となる。次いで、
図５（ｃ）に示すように、エッチング法を用いて金属箔
５３をパターニングし、外部取り出し電極５６を形成す
る。以上の工程により、外部取り出し電極５６が熱伝導
混合物５５に一体成形される。エッチング法としては、
一般に、例えば塩化第二鉄をエッチング液として用いた
ウェットエッチングが用いられる。さらに、必要に応じ
て、ニッケルめっきや金めっきが施される。また、はん
だボールを形成することも可能である。
【００４４】図６は転写法による外部取り出し電極の形
成方法を示す工程別断面図である。まず、図６（ａ）に
示すように、ベースフィルム６２の上に金属箔６１を形
成し、パターニングを行う。金属箔６１としては、例え
ば銅箔を用いることができる。次いで、図６（ｂ）に示
すように、貫通孔に導電性樹脂組成物６６が充填された
熱伝導シート状物６３の上に半導体チップ６５を重ね、
それと反対側の面に図６（ａ）の電極パターン６４を積
層する。次いで、図６（ｃ）に示すように、これを加圧
加熱することにより、熱伝導シート状物６３を硬化させ
て半導体チップ６５及び電極パターン６４と一体化す
る。加熱加圧は金型を用いて行われ、熱伝導シート状物
６３中の熱硬化性樹脂組成物が一旦軟化した後、硬化す
ることにより、半導体チップ６５の電極面とそれに隣接
した端面に、熱伝導シート状物６３が硬化した後の熱伝
導混合物６７が接着した状態になると共に、熱伝導混合
物６７の半導体チップ６５と反対側の面に電極パターン
６４が接着した状態となる。最後に、ベースフィルム６
２を剥がす。以上の工程により、電極パターン６４が外
部取り出し電極として熱伝導混合物６７に一体成形され
る。
【００４５】図７は本発明に係る半導体パッケージの他
の製造方法を示す工程別断面図である。まず、図７
（ａ）に示すように、離型性フィルム７２の上に、上記
のようにして熱伝導シート状物７１を造膜する（図２、
及びその説明を参照）。次いで、図７（ｂ）に示すよう
に、電極にバンプ７４の付いた半導体チップ７３を用意
する。バンプとしては、例えば金やアルミニウムを公知
の方法でボンディングしたものや、はんだボールを形成
したものを用いることができる。次いで、図７（ｃ）に
示すように、熱伝導シート状物７１から離型性フィルム
７２を剥がした後、熱伝導シート状物７１の上に、電極
にバンプ７４の付いた半導体チップ７３をフェースダウ
ンで重ねる。次いで、図７（ｄ）に示すように、これを
加熱加圧することにより、熱伝導シート状物７１を硬化
させて半導体チップ７３と一体化する。加熱加圧は金型
を用いて行われ、熱伝導シート状物７１中の熱硬化性樹
脂組成物が一旦軟化した後、硬化することにより、半導
体チップ７３の電極面とそれに隣接した端面に、熱伝導
シート状物７１が硬化した後の熱伝導混合物７６が接着
した状態となる。また、このとき、半導体チップ７３の
バンプ７４は熱伝導シート状物７１を貫通し、熱伝導シ
ート状物７１（すなわち、熱伝導混合物７６）の裏側に
露出した状態となる。最後に、熱伝導混合物７６の裏面
に、半導体チップ７３のバンプ７４と接続した状態で外
部取り出し電極７５を形成する。以上の工程により、半
導体パッケージが得られる。尚、外部取り出し電極７５
の形成方法は、上記と同様である。以上の方法によって
半導体パッケージを作製すれば、貫通孔を加工する工程
や導電性樹脂組成物を充填する工程を省略することがで
きるので、生産性が向上する。また、導電性樹脂組成物
を介さないため、外部取り出し電極７５と半導体チップ
７３との間の電気抵抗が小さくなる。
【００４６】図８は本発明に係る半導体パッケージのさ
らに他の製造方法を示す工程別断面図である。まず、図
８（ａ）に示すように、離型性フィルム８３の上に、上
記のようにして熱伝導シート状物８１を造膜し（図２、
及びその説明を参照）、離型性フィルム８３及び熱伝導
シート状物８１に貫通孔８２を形成する。次いで、図８
（ｂ）に示すように、電極にバンプ８５の付いた半導体
チップ８４を用意する。次いで、図８（ｃ）に示すよう
に、熱伝導シート状物８１から離型性フィルム８３を剥
がした後、熱伝導シート状物８１の貫通孔８２と半導体
チップ８４のバンプ８５との平面方向の位置を合わせて
重ねる。次いで、図８（ｄ）に示すように、これを加熱
加圧することにより、熱伝導シート状物８１を硬化させ
て半導体チップ８４と一体化する。加熱加圧は金型を用
いて行われ、熱伝導シート状物８１の熱硬化性樹脂組成
物が一旦軟化した後、硬化することにより、半導体チッ
プ８４の電極面とそれに隣接した端面に、熱伝導シート
状物８１が硬化した後の熱伝導混合物８７が接着した状
態となる。また、このとき、半導体チップ８４のバンプ
８５は、熱伝導シート状物８１の貫通孔８２を貫通し、
熱伝導シート状物８１（すなわち、熱伝導混合物８７）
の裏側に露出した状態となる。最後に、熱伝導混合物８
７の裏面に、半導体チップ８４のバンプ８５と接続した
状態で外部取り出し電極８６を形成する。以上の工程に
より、半導体パッケージが得られる。以上の方法によっ
て半導体パッケージを作製すれば、導電性樹脂組成物を
充填する工程を省略することができるので、生産性が向
上する。また、熱伝導シート状物８１には貫通孔８２が
形成され、半導体チップ８４にはバンプ８５が形成され
ているため、熱伝導シート状物８１と半導体チップ８４
の平面方向の位置合わせが容易となる。尚、貫通孔８２
に導電性樹脂組成物を充填した後に、熱伝導シート状物
８１と半導体チップ８４を位置合わせして重ね、一体成
型してもよい。
【００４７】図９は本発明に係る半導体パッケージのさ
らに他の製造方法を示す工程別断面図である。まず、図
９（ａ）に示すように、図３（ａ）〜（ｃ）と同様の工
程によって作製された、貫通孔９３に導電性樹脂組成物
９４が充填された熱伝導シート状物９１を用意し、さら
に、図９（ｂ）に示すように、最外層に電極パターン９
５が形成された配線基板９６を用意する。尚、図９
（ａ）中、９２は離型性フィルムである。配線基板９６
としては、例えば、ガラス−エポキシ基板、アルミナや
ＡｌＮなどのセラミック基板、ガラス−セラミック低温
焼成基板などを用いることができるが、特に、主成分が
熱伝導混合物である基板が好ましい。熱伝導シート状物
９１が硬化した後の熱伝導混合物との熱膨張係数がほぼ
等しくなり、信頼性が高くなるからである。また、同じ
材料同士であるため、接着力が高くなるからである。次
いで、図９（ｃ）に示すように、熱伝導シート状物９１
と半導体チップ９７を、熱伝導シート状物９１の貫通孔
９３と半導体チップ９７の電極の平面方向の位置を合わ
せて重ねると共に、熱伝導シート状物９１と配線基板９
６を、熱伝導シート状物９１の貫通孔９３と配線基板９
６上の電極パターン９５の平面方向の位置を合わせて重
ねる。次いで、図９（ｄ）に示すように、これを加熱加
圧することにより、熱伝導シート状物９１を硬化させて
半導体チップ９７及び配線基板９６と一体化する。加熱
加圧は金型を用いて行われ、熱伝導シート状物９１の熱
硬化性樹脂組成物が一旦軟化した後、硬化することによ
り、半導体チップ９７の電極面とそれに隣接した端面
に、熱伝導シート状物９１が硬化した後の熱伝導混合物
９８が接着すると共に、配線基板９６が接着した状態と
なる。また、このとき、半導体チップ９７の電極と配線
基板９６上の電極パターン９５が導電性樹脂組成物９４
を介して電気的に接続される。以上の工程により、半導
体パッケージが得られる。以上の方法によって半導体パ
ッケージを作製すれば、配線基板９６を用いて、外部と
接続する電極の間隔を半導体チップ９７の電極間隔より
も広げることが可能となるため、半導体パッケージの実
装が容易になる。また、配線基板９６による電極の再配
列が可能となるため、半導体パッケージを接続する基板
の配線設計が容易となり、汎用性が増す。
【００４８】尚、この例では、図３で説明した方法を用
いて半導体チップ９７と電極パターン９５とを電気的に
接続させているが、半導体チップ９７と配線基板９６上
の電極パターンとを接続させる方法はこれに限定される
ものではなく、例えば、図４、図７、図８で説明した方
法を用いた場合でも同様の効果を得ることができる。
【００４９】また、上記のそれぞれの製造方法において
は、１個の半導体チップを用いて半導体パッケージを作
製する場合を例に挙げて説明したが、以下のようにして
半導体パッケージを作製してもよい。すなわち、まず、
複数個の半導体チップを用意し、熱伝導シート状物に必
要に応じて複数個分の加工を施した後、前記複数個の半
導体チップを前記熱伝導シート状物に重ね合わせる。次
いで、これを加熱加圧することにより、前記熱伝導シー
ト状物を硬化させて前記複数個の半導体チップと一体化
する。次いで、外部取り出し電極を形成する。最後に、
一体化された複数個の半導体パッケージを個々に分割す
る。以上の方法によって半導体パッケージを作製すれ
ば、一度に多数の半導体パッケージを得ることができ
る。
【００５０】また、上記のそれぞれの製造方法におい
て、加熱加圧時の温度は１７０〜２６０℃の範囲にある
のが好ましい。温度が低すぎると、熱硬化性樹脂組成物
の硬化が不十分となり、温度が高すぎると、熱硬化性樹
脂組成物が分解し始めるからである。また、加熱加圧時
の圧力は１〜２０ＭＰａの範囲にあるのが好ましい。
【００５１】
【実施例】以下に、具体的実施例を挙げて本発明をさら
に詳細に説明する。 （実施例１）本発明の基本となる熱伝導シート状物の作
製に際し、無機質フィラーと熱硬化性樹脂組成物と溶剤
を混合し、十分な分散状態が得られるように混合作用を
促進するアルミナボールを混合してスラリーを作製し
た。実施した熱伝導シート状物の組成を下記（表１）に
示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】ここで、Ａｌ2 Ｏ3 としては住友化学
（株）製ＡＬ−３３（平均粒径１２μｍ）を用い、エポ
キシ樹脂としては日本レック（株）製ＮＶＲ−１０１０
（硬化剤を含む）を用い、１５０℃以上の沸点を有する
溶剤としてはブチルカルビトールアセテート（関東化学
（株）製、沸点２４０℃）を用いた。
【００５４】まず、上記（表１）の組成を秤量し、メチ
ルエチルケトン（ＭＥＫ、沸点７９．６℃、関東化学
（株）製）溶剤を、スラリー粘度が約２０Ｐａ・ｓにな
るまで加え、さらに上記のアルミナボールを加え、ポッ
ト中で、４８時間、５００ｒｐｍの速度で回転混合させ
た。このときのＭＥＫは粘度調整用であり、高濃度の無
機質フィラーを添加する上で重要な構成要素となるが、
後の乾燥工程で揮発してしまい樹脂組成物中には残らな
いので、上記（表１）には記載されていない。次いで、
離型性フィルムとして厚み７５μｍのポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）フィルムを準備し、その上に上記
スラリーをドクターブレード法を用いてブレードギャッ
プ（ブレードと離型性フィルムとの隙間）約１．４ｍｍ
で造膜した。次いで、前記スラリー中のＭＥＫ溶剤を１
００℃の温度で１時間放置して乾燥させた。これによ
り、可撓性を有する熱伝導シート状物（厚み約７５０μ
ｍ）が得られた。
【００５５】上記のようにして作製された実験番号１ｄ
の離型性フィルム付き熱伝導シート状物（無機質フィラ
ー：９０重量％）を所定の大きさにカットし、前記離型
性フィルム面から、炭酸ガスレーザーを用いて半導体チ
ップの電極と同じ２５０μｍピッチの等間隔の位置に直
径１５０μｍの貫通孔を形成した。
【００５６】この貫通孔に、導電性樹脂組成物として、
球状の銅粉末：８５重量部と、樹脂組成としてのビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８、油化シ
ェルエポキシ製）：３重量部、グルシジルエステル系エ
ポキシ樹脂（ＹＤ−１７１、東都化成製）：９重量部
と、硬化剤としてのアミンアダクト硬化剤（ＭＹ−２
４、味の素（株）製）：３重量部とを３本ロールによっ
て混練したペーストを、スクリーン印刷法によって充填
した。次いで、貫通孔にペーストが充填された熱伝導シ
ート状物からＰＥＴフィルムを剥がした後、熱伝導シー
ト状物の一方側の面に１０ｍｍ角の半導体チップをその
電極と貫通孔との位置を合わせながら重ね、その反対側
の面に厚さ３５μｍの片面を粗化した銅箔を粗化面を熱
伝導シート状物側に向けて張り合わせた。次いで、これ
を一定の厚さとなるように金型に入れ、熱プレスを用い
てプレス温度１７５℃、圧力３ＭＰａで１時間加熱加圧
することにより、熱伝導シート状物を硬化させて半導体
チップ及び銅箔と一体化した。この場合、熱伝導シート
状物中の熱硬化性樹脂組成物が一旦軟化した後、硬化す
るので、半導体チップの電極面とそれに隣接した端面
に、熱伝導シート状物が硬化した後の熱伝導混合物が接
着した状態となり、熱伝導混合物（熱伝導シート状物）
と半導体チップが強固に一体化される。また、銅箔の粗
化面にも、熱伝導シート状物が硬化した後の熱伝導混合
物が強固に接着した状態となる。また、導電性樹脂組成
物（ペースト）中のエポキシ樹脂も硬化し、半導体チッ
プと銅箔との機械的、電気的接続が行われる。最後に、
エッチング技術を用いて銅箔をパターニングして、外部
取り出し電極を形成した。以上の工程により、図１に示
す半導体パッケージが得られた。
【００５７】信頼性の評価として、最高温度が２６０℃
で１０秒のリフロー試験を２０回行った。このとき、半
導体チップとパッケージとの界面に特に異常は認められ
ず、強固な接着が得られていることが確認された。ま
た、このときの半導体チップと外部取り出し電極との接
続部を含んだ電気抵抗値の変化を測定したところ、リフ
ロー試験前の初期の接続抵抗が３５ｍΩ／ビアであるの
に対し、リフロー試験後の接続抵抗は４０ｍΩ／ビアと
なり、その変化量は非常に小さかった。
【００５８】比較例として、従来のガラスエポキシ基板
上にはんだバンプと封止樹脂を介して半導体チップを実
装した半導体パッケージを作製した。この半導体パッケ
ージにおいては、半導体チップと基板の熱膨張係数が異
なるため、半導体チップと基板との接合部で抵抗値が増
大し、１０回のリフロー試験で断線した。これに対し、
本実施例の半導体パッケージにおいては、基板としての
熱伝導混合物の平面方向の熱膨張係数が半導体チップに
近いため、リフロー試験による抵抗値の変化はわずかで
あった。
【００５９】また、半導体チップに一定電流を流し、連
続的に１Ｗの発熱を起こさせた場合にも、半導体パッケ
ージの外観に変化は認められず、半導体チップと外部取
り出し電極との接続部を含んだ電気抵抗値の変化も非常
に小さかった。
【００６０】次に、熱伝導混合物の基本特性を評価する
ために、上記（表１）に示した組成で作製した熱伝導シ
ート状物を離型性フィルムから剥離し、再度耐熱性離型
性フィルム（ポリフェニレンサルファイド：ＰＰＳ、厚
み７５μｍ）で挟んで、温度２００℃、圧力５ＭＰａで
硬化させた。その後、ＰＰＳ離型性フィルムを剥離し、
所定の寸法に加工して、熱伝導性、熱膨張係数、絶縁耐
圧を測定した。その結果を下記（表２）に示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】ここで、熱伝導性は、１０ｍｍ角に切断し
た試料の表面を加熱ヒータに接触させて加熱し、反対側
の面の温度上昇を測定することによって求めた。また、
上記（表２）の絶縁耐圧は、熱伝導混合物の厚み方向の
ＡＣ耐圧を単位厚み当たりのＡＣ耐圧に換算したもので
ある。絶縁耐圧は、熱伝導混合物中の熱硬化性樹脂組成
物と無機質フィラーとの接着性によって影響を受ける。
すなわち、無機質フィラーと熱硬化性樹脂組成物との濡
れ性が悪いと、その間にミクロな隙間が生じ、その結
果、熱伝導混合物の強度や絶縁耐圧の低下を招いてしま
う。一般に、樹脂のみの絶縁耐圧は１５ｋＶ／ｍｍ程度
とされており、１０ｋＶ／ｍｍ以上であれば、良好な接
着が得られていると判断される。
【００６３】上記（表２）の結果から、上記のような方
法で作製された熱伝導シート状物から得られる熱伝導混
合物は、従来のガラスエポキシ基板に比べ、約２０倍以
上の熱伝導性を有する。また、Ａｌ2 Ｏ3 を９０重量部
以上添加して得られた熱伝導混合物の熱膨張係数は、シ
リコンのそれに近いものであった。以上のことから、上
記のような方法で作製された熱伝導シート状物から得ら
れる熱伝導混合物は、半導体チップを直接実装するパッ
ケージに適していることが分かる。
【００６４】（実施例２）上記実施例１と同様の方法で
作製された熱伝導シート状物を用い、導電性樹脂組成物
を用いずに半導体チップと一体化した半導体パッケージ
の他の実施例を示す。以下に、本実施例で使用した熱伝
導シート状物の組成を示す。 （１）無機質フィラー：Ａｌ2 Ｏ3 （昭和電工（株）製
「ＡＳ−４０」（商品名）、球状、平均粒子径１２μ
ｍ）９０重量部 （２）熱硬化性樹脂：シアネートエステル樹脂（旭チバ
（株）製「ＡｒｏＣｙＭ３０」（商品名））９重量部 （３）溶剤：ブチルカルビトール（関東化学（株）製、
沸点２２８℃）０．５重量部 （４）その他の添加物：カーボンブラック（東洋カーボ
ン（株）製）０．３重量部、分散剤（第一工業製薬
（株）製「プライサーフＡ２０８Ｆ」（商品名））０．
２重量部 まず、１０ｍｍ角の大きさの半導体チップの電極上に、
公知のワイヤーボンディング法を用いてＡｕバンプを形
成した。次いで、この半導体チップを、上記の組成で作
製された熱伝導シート状物（厚さ５５０μｍ）の上に重
ね合わせ、その反対側の面に、離型性ＰＰＳフィルム上
にエッチング法によって作製された厚さ３５μｍの片面
が粗化された銅箔からなる外部電極パターンを半導体チ
ップの電極と位置合わせして重ね合わせた。次いで、こ
れを一定の厚さとなるように金型に入れ、熱プレスを用
いてプレス温度１８０℃、圧力５ＭＰａで１時間加熱加
圧することにより、熱伝導シート状物を硬化させて半導
体チップ及び外部電極パターン（外部取り出し電極）と
一体化した。最後に、離型性フィルムを剥がして、半導
体パッケージを完成させた。
【００６５】半導体チップと外部取り出し電極の導電性
を確認したところ、ほぼすべての電極に導電性があり、
半導体チップと外部取り出し電極との接続は良好である
ことが確認された。
【００６６】また、信頼性の評価として、最高温度が２
６０℃で１０秒のリフロー試験を２０回行った。このと
き、半導体チップと半導体パッケージとの界面に特に異
常は認められず、強固な接着が得られていることが確認
された。また、電気的接続にも変化はなく、半導体チッ
プと外部取り出し電極との間の断線は発生しないことが
確認された。
【００６７】（実施例３）上記実施例１と同様の方法で
作製された熱伝導シート状物を用い、半導体チップと一
体化した半導体パッケージのさらに他の実施例を示す。
以下に、本実施例で使用した熱伝導シート状物の組成を
示す。 （１）無機質フィラー：Ａｌ2 Ｏ3 （住友化学（株）製
「ＡＭ−２８」（商品名）、球状、平均粒子径１２μ
ｍ）８７重量部 （２）熱硬化性樹脂：フェノール樹脂（大日本インキ化
学工業製「フェノライト、ＶＨ４１５０」（商品名））
１１重量部 （３）溶剤：エチルカルビトール（関東化学（株）製、
沸点２０２℃）１．５重量部 （４）その他の添加物：カーボンブラック（東洋カーボ
ン（株）製）０．３重量部、カップリング剤（味の素
（株）製「プレンアクトＫＲ−５５」（商品名））０．
２重量部 まず、上記の組成で作製された熱伝導シート状物（厚み
６００μｍ）を所定の大きさにカットし、上記実施例１
と同様の方法で貫通孔を形成した。次いで、この熱伝導
シート状物の上に、上記実施例２と同様の方法でパンプ
が形成された半導体チップをパンプと貫通孔の位置を合
わせながら重ね、その反対側の面に、貫通孔に対応した
電極を有するガラス−アルミナ低温焼成基板（配線層＝
４層、厚さ０．４ｍｍ）を、位置を合わせながら重ね
た。次いで、これを一定の厚さとなるように金型に入
れ、熱プレスを用いてプレス温度１８０℃、圧力５ＭＰ
ａで１時間加熱加圧することにより、熱伝導シート状物
を硬化させて半導体チップ及びガラス−アルミナ低温焼
成基板と一体化した。以上の工程により、半導体パッケ
ージを作製した。
【００６８】半導体と外部取り出し電極の導電性を確認
したところ、ほぼすべての電極に導電性があり、半導体
チップと外部取り出し電極との接続は良好であることが
確認された。
【００６９】また、信頼性の評価として、最高温度が２
６０℃で１０秒のリフロー試験を２０回行った。このと
き、半導体チップと熱伝導混合物との界面及び配線基板
と熱伝導混合物との界面に特に異常は認められず、強固
な接着が得られていることが確認された。また、電気的
接続にも変化はなく、半導体チップと外部取り出し電極
との間の断線は発生しないことが確認された。
【００７０】（実施例４）上記実施例１と同様の方法で
作製された熱伝導シート状物を用い、半導体チップと一
体化した半導体パッケージのさらに他の実施例を示す。
以下に、本実施例で使用した熱伝導シート状物の組成を
示す。 （１）無機質フィラー：Ａｌ2 Ｏ3 （昭和電工（株）製
「ＡＳ−４０」（商品名）、球状、平均粒子径１２μ
ｍ）８９重量部 （２）熱硬化性樹脂：臭素化されたエポキシ樹脂（日本
レック（株）製「ＥＦ−１３４」）１０重量部 （３）その他の添加物：カーボンブラック（東洋カーボ
ン（株）製）０．４重量部、カップリング剤（味の素
（株）製「プレンアクトＫＲ−４６Ｂ」（商品名））
０．６重量部 まず、ＰＥＴフィルムの上に上記の組成で作製された熱
伝導シート状物（厚み７００μｍ）を所定の大きさにカ
ットし、上記実施例１と同様の方法で平面方向にグリッ
ド状に縦３個×横３個分の半導体チップの電極に対応す
る貫通孔を形成し、前記貫通孔に上記実施例１と同一の
導電性樹脂組成物（ペースト）を同一の方法で充填し
た。次いで、貫通孔にペーストが充填された熱伝導シー
ト状物からＰＥＴフィルムを剥がした後、１０ｍｍ角の
半導体チップをその電極と貫通孔との位置を合わせなが
ら縦横にグリッド状に３個ずつ重ね、その反対側の面に
厚さ３５μｍの片面を粗化した銅箔を粗化面を熱伝導シ
ート状物側に向けて張り合わせた。次いで、これを一定
の厚さとなるように金型に入れ、熱プレスを用いてプレ
ス温度１７５℃、圧力３ＭＰａで１時間加熱加圧するこ
とにより、熱伝導シート状物を硬化させて半導体チップ
及び銅箔と一体化した。次いで、エッチング技術を用い
て銅箔をパターニングして、外部取り出し電極を形成し
た。最後に、一体化された複数個の半導体パッケージを
ダイアモンドロータリーカッターで個々に分割した。
【００７１】これらの半導体パッケージは、外観上、上
記実施例１で作製したパッケージと変わりがなく、最高
温度が２６０℃で１０秒のリフロー試験を２０回行って
信頼性を評価したところ、外観に異常は認められなかっ
た。また、このときのリフロー前後での電気抵抗値の変
化は非常に小さかった。
【００７２】尚、上記実施例１及び実施例４において
は、導電性樹脂組成物の導電フィラーとして銅粉末を用
いたが、導電フィラーは必ずしも銅粉末に限定されるも
のではなく、金、銀、パラジウム、ニッケルなどの他の
金属粉を用いることもできる。特に銀やニッケルを用い
た場合には、導電部の電気伝導性を高く維持することが
できる。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
未硬化状態で可撓性を有する熱伝導シート状物を用い
て、半導体チップと基板と外部取り出し電極とを一体化
した半導体パッケージを得ることができる。この熱伝導
シート状物を硬化させた熱伝導混合物は、無機質フィラ
ーを高濃度に充填することが可能であり、そのために熱
伝導性に優れているので、この熱伝導混合物を半導体パ
ッケージとして用いれば、半導体チップの放熱性が向上
する。また、この熱伝導シート状物を硬化させた熱伝導
混合物は、熱膨張係数が半導体チップに近いため、半導
体パッケージとしての信頼性に優れている。
【００７４】さらに、この熱伝導シート状物は可撓性を
有するので、半導体チップを容易に一体化することがで
きる。このため、封止樹脂が不要であり、また、気密性
や熱伝導性に優れた半導体パッケージを得ることができ
る。また、この熱伝導シート状物を用いれば、金属箔の
張り合わせやパターン転写法により、成型硬化と同時に
外部取り出し電極を一体化することができるので、外部
取り出し電極の形成が容易となる。さらに、電極を最外
層に形成した配線基板を外部取り出し電極として利用す
ることができるので、実装性に優れた半導体パッケージ
を得ることができる。
【００７５】さらに、本発明によれば、信頼性が高く抵
抗変化の少ない良好な電気的接続が可能な半導体パッケ
ージを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における半導体パッケー
ジの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態における熱伝導シート状
物の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態における半導体パッケー
ジの製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の一実施の形態における半導体パッケー
ジの他の製造方法を示す工程別断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態における半導体パッケー
ジの外部取り出し電極の形成方法を示す工程別断面図で
ある。
【図６】本発明の一実施の形態における半導体パッケー
ジの外部取り出し電極の他の形成方法を示す工程別断面
図である。
【図７】本発明の一実施の形態における半導体パッケー
ジのさらに他の製造方法を示す工程別断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態における半導体パッケー
ジのさらに他の製造方法を示す工程別断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態における半導体パッケー
ジのさらに他の製造方法を示す工程別断面図である。
【図１０】従来技術における半導体パッケージを示す断
面図である。
【符号の説明】
１１、３７、４８、５５、６７、７６、８７、９８ 熱
伝導混合物 １２、３５、４７、５２、６５、７３、８４、９７、１
０１ 半導体チップ １３、３４、４４、５４、６６、９４、１０３ 導電性
樹脂組成物 １４、７４、８５、１０２ バンプ １５、３６、４９、５６、７５、８６、９５、１０６
外部取り出し電極 ２１、３１、４１、５１、６３、７１、８１、９１ 熱
伝導シート状物 ２２、３２、４２、７２、８３、９２ 離型性フィルム ３３、４３、８２ 貫通孔 ５３、６１ 金属箔 ６２ ベースフィルム ６４ 外部取り出し電極パターン ９５、１０４ 電極 ９６、１０５ 配線基板 １０７ 封止樹脂
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−249765（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−246318（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−82850（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−316361（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−111473（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−70081（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−342794（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−47958（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 501 H01L 21/56 H01L 23/29 H01L 23/31

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無機質フィラー７０〜９５重量部と熱硬
    化性樹脂組成物５〜３０重量部を少なくとも含んだ熱伝
    導混合物と、 前記熱伝導混合物に電極面と端面とが埋設された半導体
    チップと、 前記熱伝導混合物に形成され、前記半導体チップと電気
    的に接続された外部取り出し電極とを備え、 前記熱伝導混合物と前記半導体チップの上面とが同一平
    面上にある 半導体パッケージ。
  2. 【請求項２】 熱伝導混合物に半導体チップの電極と対
    応させて貫通孔が形成された請求項１に記載の半導体パ
    ッケージ。
  3. 【請求項３】 貫通孔に導電性樹脂組成物が充填され、
    外部取り出し電極が前記導電性樹脂組成物を介して半導
    体チップと電気的に接続された請求項２に記載の半導体
    パッケージ。
  4. 【請求項４】 導電性樹脂組成物が、金、銀、銅、パラ
    ジウム及びニッケルからなる群から選ばれた少なくとも
    １種類の金属の粉と、熱硬化性樹脂と、硬化剤とを少な
    くとも含む請求項３に記載の半導体パッケージ。
  5. 【請求項５】 半導体チップの電極にバンプが形成され
    た請求項１に記載の半導体パッケージ。
  6. 【請求項６】 バンプが熱伝導混合物を貫通して外部取
    り出し電極と一体化している請求項５に記載の半導体パ
    ッケージ。
  7. 【請求項７】 無機質フィラーが、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｍｇ
    Ｏ、ＢＮ及びＡｌＮからなる群から選ばれた少なくとも
    １種類を含むフィラーである請求項１に記載の半導体パ
    ッケージ。
  8. 【請求項８】 無機質フィラーの粒径が０．１〜１００
    μｍの範囲にある請求項１に記載の半導体パッケージ。
  9. 【請求項９】 熱硬化性樹脂組成物が、その主成分とし
    て、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂
    からなる群から選ばれた少なくとも１種類の樹脂を含む
    請求項１に記載の半導体パッケージ。
  10. 【請求項１０】 熱硬化性樹脂組成物が臭素化された多
    官能エポキシ樹脂を主成分として含み、さらに硬化剤と
    してのビスフェノールＡ型ノボラック樹脂と、硬化促進
    剤としてのイミダゾールとを含む請求項１に記載の半導
    体パッケージ。
  11. 【請求項１１】 熱伝導混合物に、さらにカップリング
    剤、分散剤、着色剤及び離型剤からなる群から選ばれた
    少なくとも１種類が添加された請求項１に記載の半導体
    パッケージ。
  12. 【請求項１２】 無機質フィラー７０〜９５重量部と熱
    硬化性樹脂組成物５〜３０重量部を少なくとも含んだ熱
    伝導混合物と、 前記熱伝導混合物に電極面と端面とが埋設された半導体
    チップと、 一方の面に形成された電極が前記半導体チップと電気的
    に接続された状態で前記熱伝導混合物と接着して一体化
    され、他方の面に外部取り出し電極が形成された配線基
    板とを備え、 前記熱伝導混合物と前記半導体チップの上面とが同一平
    面上にある 半導体パッケージ。
  13. 【請求項１３】 配線基板の主成分が熱伝導混合物と同
    じである請求項１２に記載の半導体パッケージ。
  14. 【請求項１４】 無機質フィラー７０〜９５重量部と熱
    硬化性樹脂組成物５〜３０重量部とを少なくとも含み、
    かつ、未硬化状態で可撓性を有する熱伝導シート状物を
    準備し、加熱加圧することにより前記熱伝導シート状物
    に半導体チップの電極面と端面とを埋め込んで前記熱伝
    導シート状物と前記半導体チップの上面とを同一平面に
    し、前記熱硬化性樹脂組成物を硬化し、前記半導体チッ
    プの電極と外部取り出し電極を電気的に接続する半導体
    パッケージの製造方法。
  15. 【請求項１５】 加熱加圧時の温度が１７０〜２６０℃
    の範囲にある請求項１４に記載の半導体パッケージの製
    造方法。
  16. 【請求項１６】 加熱加圧時の圧力が１〜２０ＭＰａの
    範囲にある請求項１４に記載の半導体パッケージの製造
    方法。
  17. 【請求項１７】 熱伝導シート状物に半導体チップをフ
    ェースダウンで重ね合わせる前に、前記熱伝導シート状
    物に半導体チップの電極と対応した貫通孔を形成する工
    程がさらに備わった請求項１４に記載の半導体パッケー
    ジの製造方法。
  18. 【請求項１８】 貫通孔の形成が、レーザー加工、ドリ
    ル加工又はパンチング 加工によって行われる請求項１７
    に記載の半導体パッケージの製造方法。
  19. 【請求項１９】 貫通孔を形成した後に、前記貫通孔に
    導電性樹脂組成物を充填する工程がさらに備わった請求
    項１７に記載の半導体パッケージの製造方法。
  20. 【請求項２０】 貫通孔に導電性樹脂組成物を充填する
    工程において、前記貫通孔の片側の一方の開口部に面し
    た一部分にのみ前記導電性樹脂組成物を充填し、前記貫
    通孔の他方の開口部に面した部分には前記導電性樹脂組
    成物を充填しない請求項１９に記載の半導体パッケージ
    の製造方法。
  21. 【請求項２１】 導電性樹脂組成物が、金、銀、銅、パ
    ラジウム及びニッケルからなる群から選ばれた少なくと
    も１種類の金属の粉と、熱硬化樹脂と、硬化剤とを少な
    くとも含む請求項１９に記載の半導体パッケージの製造
    方法。
  22. 【請求項２２】 熱伝導シート状物に複数個の半導体チ
    ップをフェースダウンで重ね合わせ、前記複数個の半導
    体チップと外部取り出し電極を一体化した後に、個々の
    半導体パッケージに分割する請求項１４に記載の半導体
    パッケージの製造方法。
  23. 【請求項２３】 半導体チップの電極にバンプを形成し
    た後に、熱伝導シート状物に前記半導体チップをフェー
    スダウンで重ね合わせる請求項１４に記載の半導体パッ
    ケージの製造方法。
  24. 【請求項２４】 バンプを熱伝導シート状物に貫通させ
    て外部取り出し電極に接続させる請求項２３に記載の半
    導体パッケージの製造方法。
  25. 【請求項２５】 熱伝導シート状物の半導体チップとの
    接合面と反対側の面に金属箔を重ねて一体化した後、所
    望の電極形状にパターニングして外部取り出し電極を形
    成する請求項１４に記載の半導体パッケージの製造方
    法。
  26. 【請求項２６】 熱伝導シート状物の半導体チップとの
    接合面と反対側の面に所望の電極形状にパターニングさ
    れた電極パターンを転写して外部取り出し電極を形成す
    る請求項１４に記載の半導体パッケージの製造方法。
  27. 【請求項２７】 熱伝導シート状物の半導体チップとの
    接合面と反対側の面に、表面が所望の電極形状にパター
    ニングされた配線基板を接着させて一体化することによ
    り、外部取り出し電極を形成する請求項１４に記載の半
    導体パッケージの製造方法。
  28. 【請求項２８】 無機質フィラーが、Ａｌ 2 Ｏ 3 、Ｍｇ
    Ｏ、ＢＮ及びＡｌＮからなる群から選ばれた少なくとも
    １種類を含むフィラーである請求項１４に記載の半導体
    パッケージの製造方法。
  29. 【請求項２９】 無機質フィラーの粒径が０．１〜１０
    ０μｍの範囲にある請求項１４に記載の半導体パッケー
    ジの製造方法。
  30. 【請求項３０】 熱硬化樹脂組成物が、その主成分とし
    て、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びシアネート樹脂
    からなる群から選ばれた少なくとも１種類の樹脂を含む
    請求項１４に記載の半導体パッケージの製造方法。
  31. 【請求項３１】 熱硬化性樹脂組成物が臭素化された多
    官能エポキシ樹脂を主成分として含み、さらに硬化剤と
    してのビスフェノールＡ型ノボラック樹脂と、硬化促進
    剤としてのイミダゾールとを含む請求項１４に記載の半
    導体パッケージの製造方法。
  32. 【請求項３２】 熱伝導シート状物に、さらにカップリ
    ング剤、分散剤、着色剤及び離型剤からなる群から選ば
    れた少なくとも１種類が添加された請求項１４に記載の
    半導体パッケージの製造方法。
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