JP3409957B2 - 半導体ユニット及びその形成方法 - Google Patents

半導体ユニット及びその形成方法

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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、実装において半導
体装置と回路基板との接続の信頼性を高めた半導体ユニ
ット及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回路基板の入出力端子電極に半導
体装置を実装する際には、半田付けを用いたワイヤボン
ディング法がよく利用されていた。しかし、近年、半導
体装置のパッケージの小型化と接続端子数の増加とによ
り、接続端子間の間隔が狭くなり、従来の半田付け技術
で対処することは次第に困難となってきた。
【０００３】そこで、最近では、集積回路チップ等の半
導体装置を回路基板の入出力端子電極上に直接実装する
ことにより、実装面積を小型化して効率的使用を図ろう
とする方法が提案されている。
【０００４】なかでも、半導体装置を回路基板にフェイ
スダウン状態でフリップチップ実装する方法は、半導体
装置と回路基板との電気的接続を一括して行うことがで
きること、及び接続後の機械的強度が強いことから有用
な方法であるとされている。
【０００５】例えば、工業調査会、１９８０年１月１５
日発行、日本マイクロエレクトロニクス協会編、「ＩＣ
化実装技術」には、半田メッキ法を用いた実装方法が記
載されている。以下、この実装方法について説明する。
【０００６】図７（ａ）は従来の半導体装置における半
田バンプを示す概略断面図、図７（ｂ）は従来の半導体
ユニットを示す概略断面図である。図７に示すように、
半導体装置（ＩＣ基板）１１６の電極パッド１１３を回
路基板１１９の入出力端子電極１１８に接続する場合に
は、まず半導体装置（ＩＣ基板）１１６の電極パッド１
１３上に密着金属膜１１２及び拡散防止金属膜１１１を
蒸着法によって形成した後、拡散防止金属膜１１１の上
に半田からなる電気的接続接点（以下「半田バンプ」と
いう。）１１０をメッキ法によって形成する（図７
（ａ））。次いで、図７（ｂ）に示すように、上記のよ
うにして形成したＩＣチップ（図７（ａ））を、半田バ
ンプ１１０が回路基板１１９の入出力端子電極１１８上
に当接するように位置合わせを行い、フェイスダウン状
態で回路基板１１９上に載置する。最後に、この半導体
装置（ＩＣ基板）１１６の実装体（半導体ユニット）を
高温に加熱することにより、半田バンプ１１０を回路基
板１１９の入出力端子電極１１８に融着する。
【０００７】また、最近では、図８に示すような半導体
ユニットも提案されている。図８は従来の導電性接着剤
を用いた半導体ユニットを示す概略断面図である。図８
に示すように、半導体装置（ＩＣ基板）１２６の電極パ
ッド１２３上には、ワイヤボンディング法又はメッキ法
によって電気的接続接点（Ａｕバンプ）１２０が形成さ
れている。また、このＡｕバンプ１２０は、導電性接着
剤（接合層）１２５を介して回路基板１２９の入出力端
子電極１２８に接続されている。このような半導体ユニ
ットにおいては、半導体装置１２６のＡｕバンプ１２０
に導電性接着剤１２５を転写した後、回路基板１２９の
入出力端子電極１２８にＡｕバンプ１２０が当接するよ
うに位置合わせを行い、導電性接着剤１２５を硬化させ
ることにより、電気的接続が得られる。
【０００８】さらに、半導体装置を回路基板との接続を
補強するために、封止樹脂によって封止した半導体ユニ
ットも提案されている。この半導体ユニットにおいて
は、さらに封止樹脂の封入工程、硬化工程が必要とな
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の半導体装置及びその実装体（半導体ユニット）に
は、次のような問題点がある。
【００１０】すなわち、回路基板の端子電極は、表面が
Ａｕの場合が多いが、Ａｕは反応性に乏しい元素である
ため、導電性接着剤と端子電極とは接着し難く、接着力
が無い上に界面の接触抵抗も高い。また、半導体装置の
突起電極と導電性接着剤との界面についても同じことが
言え、半導体装置と回路基板との接続の信頼性が問題と
なる。
【００１１】特に、温度サイクル試験などの熱履歴の加
わる試験を行う場合には、半導体装置、回路基板、封止
樹脂の熱膨張係数に差があるために、熱膨張による応力
や吸湿による接着力の著しい低下によってバルク部に亀
裂、剥離が発生し、接続界面部が不安定になって電気的
接続点（Ａｕバンプ）の抵抗値が増大するといった危険
性がある。
【００１２】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、信頼性を向上させ、
劣化を抑えることのできる半導体装置の実装体（半導体
ユニット）及びその形成方法を提供することを目的とす
る。
【００１３】
【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ユニットの構成は、突起電極
（バンプ）を有する半導体装置が回路基板の端子電極に
フェイスダウン状態で実装された半導体ユニットであっ
て、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）が前記回
路基板の前記端子電極に接合層を介して電気的に接続さ
れており、前記接合層は、少なくとも２種類の原子の導
電性フィラーからなる第１の導電性接着剤と、単体の原
子の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤とによ
って形成され、前記第２の導電性接着剤の少なくとも一
部は前記回路基板の前記端子電極に接していることを特
徴とする。
【００１４】また、前記本発明の半導体ユニットの構成
においては、少なくとも前記接合層を囲むようにして無
機物の剛体フィラーと有機物の樹脂からなる封止樹脂に
よって封止されているのが好ましい。また、この場合に
は、前記封止樹脂の水素イオン濃度指数は、ｐＨ≦８で
あるのが好ましい。
【００１５】また、前記本発明の半導体ユニットの構成
においては、前記突起電極（バンプ）は、Ａｕ、Ｃｕ、
Ａｌ及び半田からなる群から選ばれる少なくとも１つに
よって形成されているのが好ましい。
【００１６】
【００１７】
【００１８】また、本発明に係る半導体ユニットの第１
の形成方法は、突起電極（バンプ）を有する半導体装置
が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイスダウン
状態で実装された半導体ユニットの形成方法であって、
前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記回路基
板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程を含
み、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に、ま
ず、少なくとも２種類の原子の導電性フィラーからなる
第１の導電性接着剤をフェイスダウン状態で転写した
後、単体の原子の導電性フィラーからなる第２の導電性
接着剤を転写することにより、前記接合層を形成するこ
とを特徴とする。
【００１９】
【００２０】また、本発明に係る半導体ユニットの第２
の形成方法は、突起電極（バンプ）を有する半導体装置
が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイスダウン
状態で実装された半導体ユニットの形成方法であって、
前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記回路基
板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程を含
み、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に少なく
とも２種類の原子の導電性フィラーからなる第１の導電
性接着剤をフェイスダウン状態で転写すると共に、単体
の原子の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤を
前記回路基板の前記端子電極上の実装箇所に予め塗布し
ておき、前記半導体装置を前記回路基板の前記端子電極
上に実装することにより、前記接合層を形成することを
特徴とする。
【００２１】また、本発明に係る半導体ユニットの第３
の形成方法は、突起電極（バンプ）を有する半導体装置
が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイスダウン
状態で実装された半導体ユニットの形成方法であって、
前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記回路基
板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程を含
み、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に単体の
原子の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤を転
写した後、前記回路基板の前記端子電極上にフェイスダ
ウン状態で接触させて引き上げることにより、前記回路
基板の前記端子電極上に前記第２の導電性接着剤を塗布
し、そのまま再度前記半導体装置の前記突起電極（バン
プ）に、単体の原子の導電性フィラーからなる第２の導
電性接着剤を転写した後、少なくとも２種類の原子の導
電性フィラーからなる第１の導電性接着剤を転写し、前
記半導体装置を前記回路基板の前記端子電極上に実装す
ることにより、前記接合層を形成することを特徴とす
る。
【００２２】
【００２３】前記本発明の半導体ユニットの構成によれ
ば、突起電極（バンプ）を有する半導体装置が回路基板
の端子電極にフェイスダウン状態で実装された半導体ユ
ニットであって、前記半導体装置の前記突起電極（バン
プ）が前記回路基板の前記端子電極に接合層を介して電
気的に接続されており、前記接合層は、少なくとも２種
類の原子の導電性フィラーからなる第１の導電性接着剤
と、単体の原子の導電性フィラーからなる第２の導電性
接着剤とによって形成され、前記第２の導電性接着剤の
少なくとも一部は前記回路基板の前記端子電極に接して
いることを特徴とすることにより、導電性接着剤と半導
体装置の突起電極（バンプ）との界面、あるいは導電性
接着剤と回路基板の端子電極との界面における密着力を
高めることができ、界面における接触抵抗を低減するこ
とができるので、界面の接続信頼性を向上させることが
できると共に、劣化をも抑えることができる。また、界
面の接触抵抗が高くなることを、単体の原子の導電性フ
ィラーを用いることによって抑制することができる。
【００２４】また、前記本発明の半導体ユニットの構成
において、少なくとも前記接合層を囲むようにして無機
物の剛体フィラーと有機物の樹脂からなる封止樹脂によ
って封止されているという好ましい例によれば、半導体
装置と回路基板との接続を補強することができる。ま
た、この場合、前記封止樹脂の水素イオン濃度指数は、
ｐＨ≦８であるという好ましい例によれば、封止樹脂中
のフィラーの大きさとｐＨによって支配される表面電荷
により、フィラーの分散性を良好にすることができる。
【００２５】また、前記本発明の半導体ユニットの構成
において、前記突起電極（バンプ）は、Ａｕ、Ｃｕ、Ａ
ｌ及び半田からなる群から選ばれる少なくとも１つによ
って形成されているという好ましい例によれば、突起電
極（バンプ）の固有抵抗値が低くなるので、半導体装置
と回路基板との接続の信頼性を損なうことがない。
【００２６】
【００２７】
【００２８】また、前記本発明の半導体ユニットの第１
の形成方法によれば、突起電極（バンプ）を有する半導
体装置が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイス
ダウン状態で実装された半導体ユニットの形成方法であ
って、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記
回路基板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程
を含み、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に、
まず、少なくとも２種類の原子の導電性フィラーからな
る第１の導電性接着剤をフェイスダウン状態で転写した
後、単体の原子の導電性フィラーからなる第２の導電性
接着剤を転写することにより、前記接合層を形成するこ
とを特徴とすることにより、導電性接着剤と半導体装置
の突起電極（バンプ）との界面、あるいは導電性接着剤
と回路基板の端子電極との界面における密着力を高める
ことができ、界面における接触抵抗を低減することがで
きるので、界面の接続信頼性を向上させることができる
と共に、劣化をも抑えることのできる半導体ユニットを
得ることができる。また、接着性に乏しい回路基板の電
極と界面で接触抵抗が高くなることを、単体の原子の導
電性フィラーを用いることによって抑制することができ
る。
【００２９】
【００３０】また、前記本発明の半導体ユニットの第２
の形成方法によれば、突起電極（バンプ）を有する半導
体装置が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイス
ダウン状態で実装された半導体ユニットの形成方法であ
って、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記
回路基板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程
を含み、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に少
なくとも２種類の原子の導電性フィラーからなる第１の
導電性接着剤をフェイスダウン状態で転写すると共に、
単体の原子の導電性フィラーからなる第２の導電性接着
剤を前記回路基板の前記端子電極上の実装箇所に予め塗
布しておき、前記半導体装置を前記回路基板の前記端子
電極上に実装することにより、前記接合層を形成するこ
とを特徴とすることにより、導電性接着剤と半導体装置
の突起電極（バンプ）との界面、あるいは導電性接着剤
と回路基板の端子電極との界面における密着力を高める
ことができ、界面における接触抵抗を低減することがで
きるので、界面の接続信頼性を向上させることができる
と共に、劣化をも抑えることのできる半導体ユニットを
得ることができる。また、接着性に乏しい回路基板の電
極上に単体の原子の導電性フィラーからなる導電性接着
剤が接触することとなるので、界面の接触抵抗が高くな
ることを抑制することができる。
【００３１】また、前記本発明の半導体ユニットの第３
の形成方法によれば、突起電極（バンプ）を有する半導
体装置が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイス
ダウン状態で実装された半導体ユニットの形成方法であ
って、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記
回路基板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程
を含み、前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に単
体の原子の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤
を転写した後、前記回路基板の前記端子電極上にフェイ
スダウン状態で接触させて引き上げることにより、前記
回路基板の前記端子電極上に前記第２の導電性接着剤を
塗布し、そのまま再度前記半導体装置の前記突起電極
（バンプ）に、単体の原子の導電性フィラーからなる第
２の導電性接着剤を転写した後、少なくとも２種類の原
子の導電性フィラーからなる第１の導電性接着剤を転写
し、前記半導体装置を前記回路基板の前記端子電極上に
実装することにより、前記接合層を形成することを特徴
とすることにより、導電性接着剤と半導体装置の突起電
極（バンプ）との界面、あるいは導電性接着剤と回路基
板の端子電極との界面における密着力を高めることがで
き、界面における接触抵抗を低減することができるの
で、界面の接続信頼性を向上させることができると共
に、劣化をも抑えることのできる半導体ユニットを得る
ことができる。また、界面の接触抵抗が高くなると考え
られる突起電極（バンプ）と接着剤、回路基板の端子電
極と接着剤の部分に単体の原子の導電性フィラーからな
る導電性接着剤を用いることとなるので、半導体装置と
回路基板との接続の信頼性が向上する。
【００３２】
【００３３】
【発明の実施の形態】以下に、実施の形態を用いて本発
明をさらに具体的に説明する。
【００３４】〈第１の実施の形態〉図１は本発明の第１
の実施の形態の半導体ユニットの形成方法を示す工程断
面図である。
【００３５】図１に示すように、半導体装置（ＩＣチッ
プ）６の電極パッド３上には、Ａｕからなる２段突起状
の突起電極（バンプ）７が形成されている。一方、回路
基板９には入出力端子電極８が形成されている。
【００３６】まず、図１（ａ）に示すように、半導体装
置（ＩＣチップ）６の突起電極（バンプ）７に、少なく
とも２種類の原子の導電性フィラー、例えばＡｇＰｄの
導電性フィラーからなる第１の導電性接着剤４をフェイ
スダウン状態で転写する。次いで、図１（ｂ）に示すよ
うに、第１の導電性接着剤４が転写された突起電極（バ
ンプ）７に、単体の原子の導電性フィラー、例えばＡｇ
の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤５を転写
する。これにより、突起電極（バンプ）７に、第１及び
第２の導電性接着剤４、５からなる接合層が形成され
る。次いで、図１（ｃ）に示すように、第２の導電性接
着剤５を回路基板９の入出力端子電極８に当接させた状
態で、半導体装置（ＩＣチップ）６を回路基板９にフェ
イスダウン状態で実装する。最後に、半導体装置（ＩＣ
チップ）６と回路基板９との間隙及び半導体装置（ＩＣ
チップ）６の側面を、無機物の剛体フィラー（例えば、
シリカ）と有機物の樹脂（例えば、エポキシ系）からな
る封止樹脂２（水素イオン濃度指数ｐＨは約４）によっ
て封止する。以上の工程により、半導体ユニットが得ら
れる。
【００３７】半導体ユニットを以上のように構成すれ
ば、半導体装置（ＩＣチップ）６の突起電極（バンプ）
７と回路基板９の入出力端子電極８とが２種類の導電性
接着剤（第１及び第２の導電性接着剤４、５）からなる
接合層を介して電気的に接続されるので、第１の導電性
接着剤４と半導体装置（ＩＣチップ）６の突起電極（バ
ンプ）７との界面、あるいは第２の導電性接着剤５と回
路基板９の入出力端子電極８との界面における密着力を
高めることができ、界面における接触抵抗を低減するこ
とができるので、界面の接続信頼性を向上させることが
できると共に、劣化をも抑えることができる。特に、導
電性接着剤の一つとして少なくとも２種類の原子の導電
性フィラーからなる第１の導電性接着剤４を用いれば、
マイグレーション性に優れたものとなる。また、導電性
接着剤の一つとして単体の原子の導電性フィラーからな
る第２の導電性接着剤５を用いれば、界面の接続信頼性
が向上する。また、半導体装置（ＩＣチップ）６と回路
基板９との間隙及び半導体装置（ＩＣチップ）６の側面
を封止樹脂２によって封止したので、半導体装置（ＩＣ
チップ）６と回路基板９との接続を補強することができ
る。
【００３８】尚、本実施の形態においては、接合層とし
て２種類の導電性接着剤（第１及び第２の導電性接着剤
４、５）を用いているが、必ずしもこれに限定されるも
のではなく、２種類以上の導電性接着剤によって接合層
を構成してもよい。
【００３９】また、本実施の形態においては、単体の原
子の導電性フィラーとしてＡｇの導電性フィラーを例に
挙げて説明しているが、必ずしもこれに限定されるもの
ではなく、例えば、Ｎｉ、Ｃｕなどの導電性フィラーを
用いることもできる。
【００４０】また、本実施の形態においては、少なくと
も２種類の原子の導電性フィラーとしてＡｇＰｄの導電
性フィラーを例に挙げて説明しているが、必ずしもこれ
に限定されるものではなく、例えば、ＡｇＣｕ、ＡｕＰ
ｔなどの導電性フィラーを用いることもできる。
【００４１】また、本実施の形態においては、２段突起
状の突起電極（バンプ）７を用いているが、必ずしもこ
の形状の突起電極（バンプ）に限定されるものではな
い。突起電極（バンプ）を２段突起状に形成すれば、必
要量以上の導電性接着剤が突起電極（バンプ）の先端部
に付着することはないので、突起電極（バンプ）に適量
の導電性接着剤を塗布することができる。
【００４２】また、本実施の形態においては、突起電極
（バンプ）７の材料としてＡｕを用いているが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、Ｃｕ、Ａｌ、半田又
はこれらの合金を用いてもよい。
【００４３】また、本実施の形態においては、半導体装
置（ＩＣチップ）６と回路基板９との間隙及び半導体装
置（ＩＣチップ）６の側面を、封止樹脂２によって封止
しているが、必ずしもこの構成に限定されるものではな
く、少なくとも接合層（導電性接着剤４、５）を囲むよ
うにして封止すればよい。
【００４４】また、本実施の形態においては、封止樹脂
２として水素イオン濃度指数ｐＨが約４のものを用いて
いるが、必ずしもこれに限定されるものではない。水素
イオン濃度指数がｐＨ≦８である封止樹脂を用いれば、
封止樹脂２中のフィラーの大きさとｐＨにより支配され
る表面電荷によってフィラーの分散性を良好なものとす
ることができる。
【００４５】〈第２の実施の形態〉図２は本発明の第２
の実施の形態の半導体ユニットの形成方法を示す工程断
面図である。
【００４６】図２に示すように、半導体装置（ＩＣチッ
プ）２６の電極パッド２３上には、Ａｕからなる２段突
起状の突起電極（バンプ）２７が形成されている。一
方、回路基板２９には入出力端子電極２８が形成されて
おり、入出力端子電極２８上の実装箇所には単体の原子
の導電性フィラー、例えばＡｇの導電性フィラーからな
る第２の導電性接着剤２５が予め塗布されている（図２
（ｂ））。この第２の導電性接着剤２５の塗布は、例え
ば別の半導体装置に単体の原子の導電性フィラーからな
る導電性接着剤をフェイスダウン状態で転写し、それを
回路基板２９の入出力端子電極２８上の実装箇所に接触
させて、引き上げることにより行うことができる。
【００４７】まず、図２（ａ）に示すように、突起電極
（バンプ）２７に、少なくとも２種類の原子の導電性フ
ィラー、例えばＡｇＰｄの導電性フィラーからなる第１
の導電性接着剤２４をフェイスダウン状態で転写する。
次いで、第１の導電性接着剤２４を回路基板２９の入出
力端子電極２８上の第２の導電性接着剤２５に当接させ
た状態で、半導体装置（ＩＣチップ）２６を回路基板２
９にフェイスダウン状態で実装する。これにより、半導
体装置（ＩＣチップ）２６は、第１及び第２の導電性接
着剤２４、２５からなる接合層を介して回路基板２９に
実装される。最後に、図２（ｃ）に示すように、半導体
装置（ＩＣチップ）２６と回路基板２９との間隙及び半
導体装置（ＩＣチップ）２６の側面を、無機物の剛体フ
ィラーと有機物の樹脂からなる封止樹脂２２によって封
止する。以上の工程により、半導体ユニットが得られ
る。
【００４８】半導体ユニット、特に半導体装置（ＩＣチ
ップ）２６の突起電極（バンプ）２７と回路基板２９の
入出力端子電極２８とを電気的に接続する接合層を以上
のようにして形成すれば、第２の導電性接着剤２５と回
路基板２９との界面における接触抵抗を低減することが
できるので、界面の接続信頼性を向上させることができ
る。
【００４９】尚、本実施の形態においては、２段突起状
の突起電極（バンプ）２７を用いているが、必ずしもこ
の形状の突起電極（バンプ）に限定されるものではな
い。突起電極（バンプ）を２段突起状に形成すれば、必
要量以上の導電性接着剤が突起電極（バンプ）の先端部
に付着することはないので、適量の導電性接着剤を塗布
することができる。
【００５０】また、本実施の形態においては、突起電極
（バンプ）２７の材料としてＡｕを用いているが、必ず
しもこれに限定されるものではなく、Ｃｕ、Ａｌ、半田
又はこれらの合金を用いてもよい。
【００５１】また、本実施の形態においては、半導体装
置（ＩＣチップ）２６と回路基板２９との間隙及び半導
体装置（ＩＣチップ）２６の側面を、封止樹脂２２によ
って封止しているが、必ずしもこの構成に限定されるも
のではなく、少なくとも第１及び第２の導電性接着剤２
４、２５からなる接合層を囲むようにして封止されてい
ればよい。
【００５２】〈第３の実施の形態〉図３は本発明の第３
の実施の形態の半導体ユニットの形成方法を示す工程断
面図、図４は本発明の第３の実施の形態の半導体ユニッ
トを示す断面図である。
【００５３】図３、図４に示すように、半導体装置（Ｉ
Ｃチップ）３６の電極パッド３３上には、Ａｕからなる
２段突起状の突起電極（バンプ）３７が形成されてい
る。一方、回路基板３９には入出力端子電極３８が形成
されている。
【００５４】まず、図３（ａ）に示すように、半導体装
置（ＩＣチップ）３６の突起電極（バンプ）３７に、単
体の原子の導電性フィラー、例えばＡｇの導電性フィラ
ーからなる第２の導電性接着剤３５をフェイスダウン状
態で転写する。次いで、図３（ｂ）に示すように、突起
電極（バンプ）３７に第２の導電性接着剤３５が転写さ
れた半導体装置（ＩＣチップ）３６を、回路基板３９の
入出力端子電極３８上の実装箇所にフェイスダウン状態
で接触させて、引き上げることにより、第２の導電性接
着剤３５を、回路基板３９の入出力端子電極３８上に塗
布する。次いで、図３（ｃ）に示すように、そのまま再
度、半導体装置（ＩＣチップ）３６の突起電極（バン
プ）３７に、単体の原子の導電性フィラー、例えばＡｇ
の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤３５をフ
ェイスダウン状態で転写する。次いで、図３（ｄ）に示
すように、導電性接着剤３５が転写された突起電極（バ
ンプ）３７に、少なくとも２種類の原子の導電性フィラ
ー、例えばＡｇＰｄの導電性フィラーからなる第１の導
電性接着剤３４を転写する。これにより、突起電極（バ
ンプ）３７に、第１及び第２の導電性接着剤３４、３５
からなる接合層を形成する。次いで、図３（ｅ）、図４
に示すように、突起電極（バンプ）３７上の第１の導電
性接着剤３４を回路基板３９の入出力端子電極３８上の
第２の導電性接着剤３５に当接させた状態で、半導体装
置（ＩＣチップ）３６を回路基板３９にフェイスダウン
状態で実装する。最後に、図４に示すように、半導体装
置（ＩＣチップ）３６と回路基板３９との間隙及び半導
体装置（ＩＣチップ）３６の側面を、無機物の剛体フィ
ラーと有機物の樹脂からなる封止樹脂３２によって封止
する。以上の工程により、半導体ユニットが得られる。
【００５５】半導体ユニット、特に半導体装置（ＩＣチ
ップ）３６の突起電極（バンプ）３７と回路基板３９の
入出力端子電極３８とを電気的に接続する接合層を以上
のようにして形成すれば、第２の導電性接着剤３５と突
起電極（バンプ）３７及び第２の導電性接着剤３５と回
路基板３９との界面における接触抵抗を低減することが
できるので、界面の接続信頼性を向上させることができ
る。
【００５６】尚、本実施の形態においては、２段突起状
の突起電極（バンプ）３７を用いているが、必ずしもこ
の形状の突起電極（バンプ）に限定されるものではな
い。突起電極（バンプ）を２段突起状に形成すれば、必
要量以上の導電性接着剤が突起電極（バンプ）の先端部
に付着することはないので、適量の導電性接着剤を塗布
することができる。
【００５７】また、本実施の形態においては、突起電極
（バンプ）３７の材料としてＡｕを用いているが、必ず
しもこれに限定されるものではなく、Ｃｕ、Ａｌ、半田
又はこれらの合金を用いてもよい。
【００５８】また、本実施の形態においては、半導体装
置（ＩＣチップ）３６と回路基板３９との間隙及び半導
体装置（ＩＣチップ）３６の側面を、封止樹脂３２によ
って封止しているが、必ずしもこの構成に限定されるも
のではなく、少なくとも第１及び第２の導電性接着剤３
４、３５からなる接合層を囲むようにして封止されてい
ればよい。
【００５９】〈第４の実施の形態〉図５は本発明の第４
の実施の形態の半導体ユニットの形成方法を示す工程断
面図、図６は本発明の第４の実施の形態の半導体ユニッ
トを示す断面図である。
【００６０】図５、図６に示すように、半導体装置（Ｉ
Ｃチップ）４６の電極パッド４３上には、Ａｕからなる
２段突起状の突起電極（バンプ）４７が形成されてい
る。一方、回路基板４９には入出力端子電極４８が形成
されており、入出力端子電極４８上の実装箇所には単体
の原子の導電性フィラー、例えばＡｇの導電性フィラー
からなる第２の導電性接着剤４５が予め塗布されてい
る。この第２の導電性接着剤４５の塗布は、例えば別の
半導体装置に単体の原子の導電性フィラーからなる導電
性接着剤をフェイスダウン状態で転写し、それを回路基
板４９の入出力端子電極４８上の実装箇所に接触させ
て、引き上げることにより行うことができる。
【００６１】まず、図５（ａ）に示すように、半導体装
置（ＩＣチップ）４６の突起電極（バンプ）４７に、単
体の原子の導電性フィラー、例えばＡｇの導電性フィラ
ーからなる第２の導電性接着剤４５をフェイスダウン状
態で転写する。次いで、図５（ｂ）に示すように、第２
の導電性接着剤４５が転写された突起電極（バンプ）４
７に、少なくとも２種類の原子の導電性フィラー、例え
ばＡｇＰｄの導電性フィラーからなる第１の導電性接着
剤４４を転写する。これにより、突起電極（バンプ）４
７に、第１及び第２の導電性接着剤４４、４５からなる
接合層が形成される。次いで、図５（ｃ）、図６に示す
ように、突起電極（バンプ）４７上の第１の導電性接着
剤４４を回路基板４９の入出力端子電極４８上の第２の
導電性接着剤４５に当接させた状態で、半導体装置（Ｉ
Ｃチップ）４６を回路基板４９にフェイスダウン状態で
実装する。最後に、図６に示すように、半導体装置（Ｉ
Ｃチップ）４６と回路基板４９との間隙及び半導体装置
４６の側面を、無機物の剛体フィラーと有機物の樹脂か
らなる封止樹脂４２によって封止する。以上の工程によ
り、半導体ユニットが得られる。
【００６２】半導体ユニット、特に半導体装置（ＩＣチ
ップ）４６の突起電極（バンプ）４７と回路基板４９の
入出力端子電極４８とを電気的に接続する接合層を以上
のようにして形成すれば、第２の導電性接着剤４５と突
起電極（バンプ）４７及び第２の導電性接着剤４５と回
路基板４９との界面における接触抵抗を低減することが
できるので、界面の接続信頼性を向上させることができ
る。
【００６３】尚、本実施の形態においては、２段突起状
の突起電極（バンプ）４７を用いているが、必ずしもこ
の形状の突起電極（バンプ）に限定されるものではな
い。突起電極（バンプ）を２段突起状に形成すれば、必
要量以上の導電性接着剤が突起電極（バンプ）の先端部
に付着することはないので、適量の導電性接着剤を塗布
することができる。
【００６４】また、本実施の形態においては、突起電極
（バンプ）４７の材料としてＡｕを用いているが、必ず
しもこれに限定されるものではなく、Ｃｕ、Ａｌ、半田
又はこれらの合金を用いてもよい。
【００６５】また、本実施の形態においては、半導体装
置（ＩＣチップ）４６と回路基板４９との間隙及び半導
体装置（ＩＣチップ）４６の側面を、封止樹脂４２によ
って封止しているが、必ずしもこの構成に限定されるも
のではなく、少なくとも第１及び第２の導電性接着剤４
４、４５からなる接合層を囲むようにして封止されてい
ればよい。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体ユニットの接続部において、バルク部に少なくと
も２種類の導電性接着剤を用いているので、導電性接着
剤と突起電極（バンプ）との界面、あるいは導電性接着
剤と回路基板の端子電極との界面における密着力を高め
ることができ、界面における接触抵抗を低減することが
できるので、界面の接続信頼性を向上させることができ
ると共に、劣化をも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体ユニットの
形成方法を示す工程断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の半導体ユニットの
形成方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の半導体ユニットの
形成方法を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の半導体ユニットを
示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の半導体ユニットの
形成方法を示す工程断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態の半導体ユニットを
示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は従来の半導体装置の半田バンプの
概略断面図、図７（ｂ）は半田バンプを用いた従来の半
導体ユニットの概略断面図である。
【図８】従来の導電性接着剤を用いた半導体ユニットを
示す概略断面図である。
【符号の説明】
２、２２、３２、４２…封止樹脂 ３、２３、３３、４３…電極パッド ４、２４、３４、４４…第１の導電性接着剤 ５、２５、３５、４５…第２の導電性接着剤 ６、２６、３６、４６…半導体装置（ＩＣチップ） ７、２７、３７、４７…突起電極（バンプ） ８、２８、３８、４８…入出力端子電極 ９、２９、３９、４９…回路基板
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−103944（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−199847（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−44945（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−137119（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−31311（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−43866（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−166879（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218046（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−181237（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224259（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−162229（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 H01L 21/56 C09J 163/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 突起電極（バンプ）を有する半導体装置
    が回路基板の端子電極にフェイスダウン状態で実装され
    た半導体ユニットであって、 前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）が前記回路基
    板の前記端子電極に接合層を介して電気的に接続されて
    おり、 前記接合層は、少なくとも２種類の原子の導電性フィラ
    ーからなる第１の導電性接着剤と、単体の原子の導電性
    フィラーからなる第２の導電性接着剤とによって形成さ
    れ、前記第２の導電性接着剤の少なくとも一部は前記回
    路基板の前記端子電極に接し ていることを特徴とする半
    導体ユニット。
  2. 【請求項２】 少なくとも前記接合層を囲むようにして
    無機物の剛体フィラーと有機物の樹脂からなる封止樹脂
    によって封止されている請求項１に記載の半導体ユニッ
    ト。
  3. 【請求項３】 前記突起電極（バンプ）は、Ａｕ、Ｃ
    ｕ、Ａｌ及び半田からなる群から選ばれる少なくとも１
    つによって形成されている請求項１に記載の半導体ユニ
    ット。
  4. 【請求項４】 前記封止樹脂の水素イオン濃度指数は、
    ｐＨ≦８である請求項２に記載の半導体ユニット。
  5. 【請求項５】 突起電極（バンプ）を有する半導体装置
    が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイスダウン
    状態で実装された半導体ユニットの形成方法であって、 前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記回路基
    板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程を含
    み、 前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に、まず、少
    なくとも２種類の原子の導電性フィラーからなる第１の
    導電性接着剤をフェイスダウン状態で転写した後、単体
    の原子の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤を
    転写することにより、前記接合層を形成する ことを特徴
    とする半導体ユニットの形成方法。
  6. 【請求項６】 突起電極（バンプ）を有する半導体装置
    が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイスダウン
    状態で実装された半導体ユニットの形成方法であって、 前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記回路基
    板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程を含
    み、 前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に少なくとも
    ２種類の原子の導電性フィラーからなる第１の導電性接
    着剤をフェイスダウン状態で転写すると共に、単体の原
    子の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤を前記
    回路基板の前記端子電極上の実装箇所に予め塗布してお
    き、前記半導体装置を前記回路基板の前記端子電極上に
    実装することにより、前記接合層を形成する ことを特徴
    とする半導体ユニットの形成方法。
  7. 【請求項７】 突起電極（バンプ）を有する半導体装置
    が接合層を介して回路基板の端子電極にフェイスダウン
    状態で実装された半導体ユニットの形成方法であって、 前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）と前記回路基
    板の前記端子電極との間に接合層を形成する工程を含
    み、 前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）に単体の原子
    の導電性フィラーからなる第２の導電性接着剤を転写し
    た後、前記回路基板の前記端子電極上にフェイスダウン
    状態で接触させて引き上げることにより、前記回路基板
    の前記端子電極上に前記第２の導電性接着剤を塗布し、
    そのまま再度前記半導体装置の前記突起電極（バンプ）
    に、単体の原子の導電性フィラーからなる第２の導電性
    接着剤を転写した後、少なくとも２種類の原子の導電性
    フィラーからなる第１の導電性接着剤を転写し、前記半
    導体装置を前記回路基板の前記端子電極上に実装するこ
    とにより、前記接合層を形成する ことを特徴とする半導
    体ユニットの形成方法。
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