JP3495913B2 - 半導体装置実装用樹脂シート - Google Patents

半導体装置実装用樹脂シート

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JP3495913B2 JP14678798A JP14678798A JP3495913B2 JP 3495913 B2 JP3495913 B2 JP 3495913B2 JP 14678798 A JP14678798 A JP 14678798A JP 14678798 A JP14678798 A JP 14678798A JP 3495913 B2 JP3495913 B2 JP 3495913B2
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    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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  • Wire Bonding (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を回路
基板に実装する際に用いる半導体封止用樹脂シートに関
するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、半導体装置を回路基板上にベアチ
ップの状態で直接実装するフリップチップ接続は、半導
体装置の電極に形成された突起電極と対応する回路基板
の電極とを位置合わせし、加圧,加熱により電気的な接
続を行い、その後、半導体装置と回路基板の隙間に熱硬
化性あるいは光硬化性などの液体樹脂を注入し、樹脂硬
化を行うことで封止し、半導体装置と回路基板との機械
的接続をより強固にしていた。 【0003】 図21(a)〜(c)は、従来のフリッ
プチップ接続方法の一例を示したものであり、10は半
導体装置、11は半導体装置上に形成された電極、12
は金の突起電極、20は回路基板、21は回路基板上に
形成された電極、60は封止樹脂である。 【0004】 ここで、従来のフリップチップ接続工程
を説明する。まず、図21(a)に示すように、半導体
装置10の電極11上にボールバンピング法あるいはめ
っき法によってAuの突起電極が形成され、必要に応じ
て該Au突起電極の高さを整えるためにレべリングが行
われる。 【0005】 次に、図21(b)に示すように半導体
装置10上の突起電極12と回路基板20上の電極21
との位置合わせが行われ、半導体装置10上の突起電極
12と回路基板20上の電極21とが当接され、加圧,
加熱することによって電気的な接続が行われる。 【0006】 最後に、図21(c)にあるように、半
導体装置10と回路基板20との隙間にディスペンサー
80などを用いて液体樹脂60が注入された後、加熱硬
化させて樹脂封止が完了する。 【0007】しかしながら、このような従来のフリップ
チップ接続では次のような欠点を有する。 半導体装置と回路基板の電極との電気的接続工程と、
半導体装置と回路基板の隙間を封止する工程の2工程が
必要である。 【0008】半導体装置を回路基板に電気的接続した
後に封止樹脂を半導体装置と回路基板との隙間に注入し
ようとすると、液体樹脂を滴下する領域が必要となり、
回路基板上に余分なスペースを必要とする。 【0009】 (3)半導体装置と回路基板の隙間が2
0〜50μmと狭い場合には封止樹脂が内部まで十分に
流れ込まず、封止樹脂中に空気が残り、図21のように
気泡70が生じてしまう。この場合、半導体装置と回路
基板との隙間に閉じ込められた空気が内部に含まれる水
分を封止樹脂中に拡散させ、その結果、電気的接続を行
う電極部にまで水分が浸透し、電極間の絶縁信頼性に問
題が生じることがある。 【0010】封止樹脂は半導体装置と回路基板との機
械的接続性を強化する効果もあるが、封止樹脂の接着面
積が気泡によって減少し、半導体装置と回路基板との機
械的接続強度が低減して熱応力や機械的応力に対する信
頼性に問題が生じる。 【0011】これら〜の問題を解決するために、特
許第2647047号や特開平6−104311号公報
や特開平9−97815号公報に記載の方法が知られて
いる。これらの発明は、封止用の絶縁性樹脂シートをフ
リップチップ接続時にあらかじめ介在させておいて、半
導体装置と回路基板との電気的接続工程と半導体装置と
回路基板との隙間の封止工程とを同時に行い、封止樹脂
中の気泡の巻き込み防止や工程の簡略化を図るものであ
る。 【0012】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術には次のような問題があった。特開平6−1043
11号公報や特開平9−97815号公報などに記載の
方法で用いられている絶縁性樹脂シートは、半導体装置
の電極形成位置と対応した位置に、ほぼ電極サイズの微
細な孔を形成する工程が必要であり、また絶縁性樹脂シ
ートの貼り付け工程においても開けた孔と回路基板の電
極もしくは半導体装置の電極との位置合わせを精密に行
う必要があった。また、微細な孔開け加工が困難であ
り、半導体装置の電極ピッチが微細化すると、絶縁性樹
脂シートに形成される孔同士が結合してしまう惧れもあ
った。 【0013】 また、別の手段として図22に示すよう
に、半導体装置10の電極群よりも内側の領域にシート
状の半導体装置用封止樹脂22を貼付け、あるいは印刷
し、半導体装置10と回路基板20との接続時の加圧,
加熱工程によって樹脂22を押し広げ、半導体装置の電
極接続部分まで流動させることで接続部分を封止しよう
としたが、加熱により軟化あるいは溶融した樹脂22
は、表面積を最小にすべく円形に広がる為、図5に示す
ように半導体装置の辺の中央付近では樹脂のはみ出し量
が多くなるが、半導体装置の角付近は十分にはみ出さず
封止が不完全なものとなる。そのため、十分に封止され
なかった接続部の信頼性が劣る欠点を有している。ま
た、フリップチップ接続後にトランスファーモールドに
よりパッケージ化される場合においては、半導体装置1
0と回路基板20の隙間にモールド樹脂が潜り込む為に
接続部分を破壊するなどの問題がある。 【0014】さらに、特許第2647047号に記載の
方法では、中央部が最大の厚みを持つように隆起したシ
ート状の接着剤を用いることで、半導体装置と回路基板
の間に気泡を巻き込まなくしている。しかしながら、本
方法では半導体装置よりも大きなサイズのシートを用
い、半導体装置の突起電極と基板の電極間に樹脂を挟む
ため、接続信頼性を低下させてしまう。このようなこと
を避けるには、シート状の樹脂を電極より内側の領域の
みに配置すればよいが、この場合、前述のように、半導
体装置の角付近が十分に封止されない問題が生じてしま
う。 【0015】 本発明は上記課題を解決するものであっ
て、半導体装置と回路基板の電気的接続と樹脂による機
械的接続を同時に行え、かつ、半導体装置を4隅まで完
全に封止することで信頼性を向上できる半導体装置実装
用樹脂シートを提供することを目的とする。 【0016】 【課題を解決するための手段】本発明は、半導体装置と
回路基板との間に介在し、実装時の加熱により流動、変
形して前記半導体装置と前記回路基板とを機械的に接続
する半導体装置実装用樹脂シートにおいて、対角をなす
4隅の厚みを、折り曲げによって増大するための切り込
みが形成されてなることを特徴とする半導体装置実装用
樹脂シートである。なお、前記対角をなす4隅とは、樹
脂シートが矩形状のものであればその4隅のことをいう
が、これに限るものではなく、矩形状でない場合には樹
脂シートの中心から最も離れた対角をなす4隅をいう。 【0017】 【0018】 【0019】 【0020】 【0021】 【0022】 【0023】 【0024】 【0025】 【発明の実施の形態】<実施の形態1> 以下、本発明が基礎とする構成実施の形態について図面
を用いて説明する。図2は、実施の形態1に係るフリッ
プチップ実装構造を示す断面図である。このフリップチ
ップ実装構造では、半導体装置電極形成面の対向する2
辺に電極が形成されており、半導体装置10上にあらか
じめ突起電極12が形成されている。なお、ここでは、
Auワイヤーを用いたボールバンピング法によって形成
したAuバンプを突起電極12としている。もちろん、
電解及び無電解めっき法などによる突起電極形成も可能
である。 【0026】半導体装置10は、電極11が形成された
面を回路基板20と向かい合わせた状態つまりフェイス
ダウン形態で、回路基板20上に形成された電極21
(最表層がAuからなる)とAu−Au固相拡散接合で
電気的に接続されている。また、半導体装置10と回路
基板20との間に介在する封止樹脂32によりその接続
信頼性を向上させている。 【0027】このような構成の半導体実装構造は、半導
体装置10と回路基板20とのAu−Au固相拡散接合
と同時に、封止樹脂32を半導体装置10と回路基板2
0との間に流動させることで、半導体装置10と回路基
板20との機械的な接続及び封止を行う。以下に、本半
導体実装構造の形成工程について説明する。 【0028】(ステップ11)まず、図3にあるよう
に、ポリイミド基材の回路基板20上の半導体装置搭載
領域で向かい合う2辺に存在する電極群21により挟ま
れる領域22(斜線部)に、低熱膨張率の硬化している
樹脂シート30を貼り付ける。このとき、樹脂シート3
0は、半導体装置10上の突起電極12と回路基板20
上の電極21との電気的な接続を考慮して、回路基板2
0上に形成された電極21を覆わないように配置するこ
とが望ましい。なお、樹脂シート30は半導体装置実装
時に流動変形して、図2における封止樹脂32となるも
のである。 【0029】図1は、樹脂シート30の拡大図((a)
は断面図,(b)は平面図)である。この図にあるよう
に、樹脂シート30は、半導体装置10の四つ角付近3
1(以下、厚膜部と記す)の厚みがそれ以外の部分より
も厚く形成されている。 【0030】図2にあるように、半導体装置10上に形
成した突起電極12と回路基板20の電極21との接続
信頼性は、封止樹脂32の密着力による機械的強度に保
護されている。封止樹脂32により電極接続部分を十分
に覆うには、樹脂シート30の中央部の厚さはフリップ
チップ実装後の半導体装置10の電極形成面と回路基板
20の表面とのギャップh1よりも5μm程度以上厚い
ものを使用することが望ましく、また、厚膜部31は、
実装したときに封止樹脂32が半導体装置10からはみ
出して、その角を覆うように十分な厚さに形成すること
が望ましい。例えば、接続後のバンプ高さが30μm程
度であれば、中央部の樹脂の厚みを35〜40μm程度
に、厚膜部31の厚みを60〜70μmに形成するのが
適当である。また、厚膜部31の形成範囲は半導体装置
10の大きさや電極11の配置により適宜選択するが、
例えば、半導体装置10の角を中心とする半径50〜5
00μm程度の範囲に形成する。 【0031】樹脂シート30の樹脂材料としては、加熱
により軟化あるいは溶融することで流動する特性を持つ
熱可塑性樹脂などであればよく、例えばエポキシやポリ
イミドなどを用いることができる。また、樹脂シート3
0は、接続信頼性を高めるために、適度な熱膨張率や弾
性率にコントロールすることが望ましい。熱膨張率は、
樹脂の種類によって様々であるが、概ね10〜100p
pm/℃程度である。 【0032】なお、本実施の形態では中央部の厚さ40
μmの樹脂シートを使用した。半導体装置の角付近に相
当する厚膜部31(半導体装置のサイズが7×5mm程
度であれば、角から半径500μm程度の範囲内で良
い)の厚みは、封止樹脂32が十分に半導体装置10よ
りはみ出してその角を覆うようにするために60μmと
した。また、樹脂シート30の樹脂材料としてポリイミ
ドを用いたが、ポリイミドは耐熱性に優れるため、高温
での接合を必要とするAu−Au接続には適している。
なお、ポリイミドシートの熱膨張率は38ppmであっ
た。 【0033】(ステップ12)次に、図4のボンディン
グ工程断面図にあるように、突起電極12の高さを約5
0μmにレベリングした突起電極12付きの半導体装置
10の裏面をボンディング装置の半導体装置押圧具40
で真空吸着し、半導体装置10の突起電極12とボンデ
ィングステージ65上に配置した回路基板20の電極2
1との位置合わせを行う。 【0034】(ステップ13)そして、半導体装置10
を吸着した状態で半導体装置押圧具40を50μm/s
以下の低速度で半導体装置押圧具40を降下させる。こ
のとき、半導体装置10の突起電極12が最も突き出て
いるために、突起電極12が最初に回路基板20上の電
極21に当接する。そして、この当接とほぼ同時に、半
導体装置押圧具40及びボンディングステージ65をパ
ルスヒート方式で加熱し始める。 【0035】(ステップ14)当接後、突起電極12に
徐々に荷重を印加して、高さ約50μmの突起電極12
を30μm程度まで圧縮する。このとき、樹脂シート3
0に対しては、まず厚膜部31を荷重し次いで中央部分
を荷重することになり、半導体装置押圧具40からの加
熱によって樹脂シート30を軟化しているため、樹脂シ
ート31は半導体装置10の電極形成面全面に押し広が
る。 【0036】樹脂シート31は、円形に広がろうとする
ため、厚膜部31が形成されていないと(すなわち、樹
脂シート31の厚さが均一に形成されていると)半導体
装置10の辺の中央部付近では封止樹脂が大きくはみ出
すが角付近では封止樹脂が不足する(図5の上面図参
照)。しかしながら、本実施の形態では樹脂シート31
はその角部が厚膜となっており、接続高さに比べて十分
に厚いため、半導体装置の角を覆うことが可能となる。 【0037】(ステップ15)続いて、接合部の温度を
350℃に保持して、半導体装置10のAu突起電極1
2と回路基板20の電極21の表面に形成したAuとの
接合によるAu−Au固相拡散接合を行う。 【0038】(ステップ16)その後、温度降下するこ
とにより、流動し変形した樹脂シート31を硬化して封
止樹脂32として、実装工程を完了する。 【0039】なお、このときの半導体装置10の電極形
成面と回路基板20との隙間は約30μmである。ま
た、封止樹脂32の形状は図6の上面図のようになり、
完全に半導体装置の角部まで封止される。 【0040】このとき、半導体装置10と回路基板20
との隙間は、10〜100ppm程度の熱膨張率を有す
る封止樹脂32で満たされており、接続工程の熱膨張し
た状態でAu−Au接合を行って室温まで戻した時に
も、残留応力は信頼性に問題を与えない程度に低減でき
る。 【0041】上記工程により最終的に図2で示したフリ
ップチップ実装構造体を得ることができる。この実装構
造体において、半導体装置10上に封止樹脂ポッティン
グ40することで図7に示す半導体パッケージを得るこ
とができる。また、また、上記実装構造体をトランスフ
ァーモールド法により樹脂モールド41し、回路基板2
0にスルーホールを設け、該スルーホールに半田ボール
42を形成することで図8の断面図に示す半導体パッケ
ージを得ることができる。また、図9に示すように、回
路基板20の周縁部に形成された電極により外部電極4
3の取り出しを行い、LCC(リードレスチップチャリ
ア)と呼ばれるものとすることも可能である。 【0042】なお、本技術により得られたこれらの半導
体パッケージは、半導体装置のサイズに比べ、パッケー
ジのサイズがあまり大きくならない特徴を有する。これ
らパッケージ構造は一例であり、これらに限定されるも
のではない。 【0043】また、本実施の形態では半導体装置の電極
が二辺に形成されている場合を説明したが、電極が三辺
あるいは四辺であっても同様の効果が得られ、二辺に限
定されるものではない。 【0044】 <実施の形態2> 図10は、実施の形態2の実装構造体を示す断面図であ
る。このフリップチップ実装構造体では、半導体装置1
0の電極形成面の2辺に形成された電極11が、基板2
0上の半導体装置搭載領域の電極21上にあらかじめ形
成されている突起電極13と電気的に接続されている。
本実施の形態ではAuワイヤーを用いたボールバンピン
グ法によって形成したAuバンプを突起電極13とし
た。半導体装置10は、その電極形成面を基板20と向
かい合わせた状態、つまりフェイスダウン形態で半導体
装置10の表層Alの電極と基板20上に形成されたA
uの突起電極13とのAu−Al固相拡散接合で電気的
な接続を行っている。また、半導体装置10と基板20
との間に封止樹脂32を介在させることで、接着力によ
りその接続信頼性を向上させるとともに、半導体装置1
0の封止を行っている。 【0045】本実施の形態では、封止樹脂32は後述す
る樹脂層23及び樹脂シート33が流動,変形,硬化す
ることで形成する。以下、図10に示す実装構造体の製
造工程について説明する。 【0046】(ステップ21)まず、図11の(a)断
面図,(b)平面図に示すように、回路基板20の半導
体装置10が搭載される領域の、配線電極24の形成部
よりも内側の領域で、半導体装置10の四つ角付近に、
ポリイミドからなる樹脂層23を形成する。樹脂層23
は、半導体装置10のサイズが10×10mm程度であ
れば、半導体装置10の角から500μm程度の範囲が
適当である。また、フリップチップ接続後の半導体装置
10と回路基板20の距離が40μm程度であるため、
樹脂層23の厚みを30μmとした。 【0047】(ステップ22)続いて、図11(a)に
あるように、半導体装置10の電極形成面上の2辺に形
成された配線電極群24により囲まれた領域に、樹脂シ
ート33を貼り付ける。このとき、半導体装置10上の
電極11と基板20上の突起電極13との電気的な接続
を考慮して、樹脂シート33は、半導体装置10上に形
成された電極11を覆わないことが望ましい。 【0048】半導体装置10上に形成した電極11と基
板20の突起電極13との接続信頼性は、封止樹脂材3
2の密着力による機械的強度に保護される。樹脂シート
33の厚さはこの点を考慮して決定するが、例えば、フ
リップチップ実装後の半導体装置10の電極形成面と基
板20の表面とのギャップh2よりも5μm程度厚いも
のを使用する。本実施の形態では厚さ50μmの樹脂シ
ート33を使用する。 【0049】(ステップ23) 次に、図11(a)のボンディング工程断面図にあるよ
うに、半導体装置10の裏面をボンディング装置の半導
体装置押圧具40で真空吸着し、半導体装置10の電極
11とボンディングステージ65上に配置した回路基板
20の電極高さを約60μmにレベリングした突起電極
13との位置合わせを行う。 【0050】(ステップ24)次に、半導体装置10を
接近させていく場合には、50μm/s以下の低速度で
半導体装置押圧具40を降下させる。このとき、最も突
き出ている突起電極13が半導体装置10上の電極11
に当接する。そして、その当接とほぼ同時に半導体装置
押圧具40及びボンディングステージ65をパルスヒー
ト方式で加熱し始める。 【0051】(ステップ25)徐々に突起電極13に荷
重を印加して、高さ約60μmであった突起電極13を
40μm程度まで圧縮する。このとき、回路基板20上
に形成されたポリイミド樹脂層23及びその上方の樹脂
シート33に荷重を加わえることになるが、樹脂層23
及び樹脂シート33は加熱によって軟化しているため、
半導体装置10の電極形成面全体に押し広がる。 【0052】このとき樹脂シート33は円形に広がろう
とするため、樹脂層23がなければ、半導体装置10の
辺の中央付近は大きく樹脂がはみ出すが、角付近は不足
する。しかしながら、樹脂層23の上に樹脂シート33
が供給されているために半導体装置10の角付近の樹脂
は大きくはみ出し、十分に角まで覆うことが可能とな
る。 【0053】(ステップ26)続いて、接合部の温度を
300℃に保持して、半導体装置10のAl電極11と
基板20のAu突起電極13との接合によるAu−Al
固相拡散接合を行う。 【0054】(ステップ27)その後、温度降下すると
ともに樹脂シート33,樹脂層23の硬化がなされ封止
樹脂32となり、実装工程を完了する。 【0055】なお、このときの半導体装置10の電極形
成面と基板20との隙間は約40μmである。また、封
止樹脂32の形状は図6の上面図のようになり、半導体
装置の角部まで完全に封止される。 【0056】なお、本実施の形態では、回路基板にAu
突起電極を形成し、半導体装置のAl電極との接合する
場合を説明したが、電気的接続を行う突起電極として
は、半導体装置および基板の双方にAuあるいはAu合
金の突起電極を形成してもよく、また半導体装置側には
Au突起電極を、基板側にははんだ突起電極を形成し
て、本実施例よりも低温での接合も可能である。 【0057】また、本実施の形態では、半導体装置の電
極が二辺に形成されている場合を説明したが、電極が三
辺あるいは四辺であっても同様の効果が得られ、二辺に
限定されるものではない。 【0058】さらに、本実施の形態により得られた実装
構造体も、実施の形態1と同様に樹脂モールドにより半
導体パッケージとすることが可能である。 【0059】<実施の形態3>図12は、本実施の形態
のフリップチップ実装構造体を示す図((a)断面図,
(b)平面図)である。本実装構造体は、半導体装置1
0の周囲に封止樹脂32をせき止めるダム24を有する
ものである。なお、封止樹脂32は後述する樹脂34が
流動,変形,硬化して形成されるものである。この実装
構造体は以下のようにして形成する。 【0060】(ステップ31)まず、回路基板20の半
導体装置10が搭載される領域よりも外側の領域で、半
導体装置を囲むようにポリイミドからなるダム24を設
ける。ポリイミド24の厚みは適宜選択すればよいが、
半導体装置10の接続高さより高くし、封止樹脂32の
流れを変える必要があることから100μm程度とし
た。 【0061】(ステップ32)図12にあるように、回
路基板20の電極群21により囲まれた領域に、樹脂3
4を印刷により供給する。このとき、半導体装置10上
の電極11と回路基板20上の電極21との電気的な接
続を考慮して、樹脂34は回路基板20の電極21を覆
わないことが望ましい。半導体装置に形成されたAuか
らなる突起電極12には、公知の方法によりAgやPd
を含むような導電性ペースト14が供給されている。 【0062】(ステップ33)次に、図13のボンディ
ング工程断面図にあるように、半導体装置10の裏面を
ボンディング装置の半導体装置押圧具40により真空吸
着し、一定の厚みに制御された導電性ペーストに突起電
極12を接触させることで突起電極12上に導電性ペー
スト14を供給する。 【0063】(ステップ34)続いて、半導体装置10
の電極11上に形成されたAu突起電極12とボンディ
ングステージ65上に配置した基板20の電極21との
位置合わせを行う。 【0064】(ステップ35)次に、半導体装置10を
接近させる際は、50μm/s以下の低速度で半導体装
置押圧具40を降下させる。このとき、最も突き出てい
る突起電極12が回路基板20上の電極21に当接す
る。この当接とほぼ同時に半導体装置押圧具40および
ボンディングステージ65をパルスヒート方式で加熱し
始める。 【0065】(ステップ36)徐々に突起電極12に荷
重を印加して、高さ約60μmあった突起電極12を4
0μmまで圧縮する。このとき、回路基板20上に印刷
された樹脂34に荷重が加わることになるが、樹脂34
は加熱によって軟化しており、押し広がる。同時に突起
電極12に供給された導電性ペースト14が加熱硬化
し、電気的接続が得られる。 【0066】半導体装置接続時の荷重印加によって、樹
脂34は半導体装置10の能動面全体に押し広がる。こ
のとき、樹脂34は円形に広がろうとするため、半導体
装置10の辺の中央部付近から大きく、はみ出し、ポリ
イミドからなるダム24にぶつかる。半導体装置10の
辺の中央付近より順次はみ出した樹脂はポリイミドから
なるダム24にはばまれ、流れる方向を変化させ半導体
装置10のコーナー付近まで覆うように流れる。 【0067】(ステップ37)その後、温度降下により
樹脂34を硬化して封止樹脂32として、実装工程を完
了する。 【0068】この工程により封止樹脂は図14のような
形状になり、半導体装置の角部まで完全に封止される。 【0069】なお、本実施の形態では半導体装置の電極
が二辺に形成されている場合を説明したが、電極が三辺
あるいは四辺であっても同様の効果が得られ、二辺に限
定されるものではない。 【0070】また、本実施の形態により得られた実装構
造物も、実施の形態1と同様に樹脂モールドし半導体パ
ッケージとすることが可能である。 【0071】<実施の形態4>図15は、本実施の形態
の実装構造体の製造工程を説明する断面図である。本実
施の形態では、図18に示す実装構造体を製造する工程
を説明する。なお、図18における封止樹脂32は図1
5における樹脂シート35が流動,変形,硬化すること
で形成される。 【0072】(ステップ41)まず、図15にあるよう
に、ポリイミド基材の回路基板20上の半導体装置搭載
領域で向かい合う2辺に存在する電極群21により挟ま
れる領域に、低熱膨張率の硬化している樹脂シート35
を貼り付ける。このとき、半導体装置10上の突起電極
12と回路基板20上の電極21との電気的な接続を考
慮して、樹脂シート35は、回路基板20上に形成され
た電極21を覆わないことが望ましい。 【0073】半導体装置10上に形成した突起電極12
と回路基板20の電極21との接続信頼性は、封止樹脂
32の密着力による機械的強度に保護されており、樹脂
シート35の接着面積を大きくとるために、樹脂シート
35の厚さは、例えばフリップチップ実装後の半導体装
置10の電極形成面と基板20の表面とのギャップより
も5μm程度厚いものが望ましく、本実施の形態では厚
さ45μmの樹脂シート35を使用した。 【0074】(ステップ42)次に、図15のボンディ
ング工程断面図にあるように、電極高さを約50μmに
レベリングした突起電極12付きの半導体装置10の裏
面をボンディング装置の半導体装置押圧具40で真空吸
着し、半導体装置10の突起電極12とボンディングス
テージ65上に配置した回路基板20の電極21との位
置合わせを行う。 【0075】(ステップ43)次に、図16に示すよう
に、半導体装置10を回路基板20に当接させる前に、
樹脂整形ツール(封止樹脂整形用部材)90をまず回路
基板20に当接させる。その後、図17に示すように、
低速度で半導体装置押圧具40を降下させて、最も突き
出ている半導体装置10の突起電極12を回路基板20
上の電極21に当接させ、それとほぼ同時に半導体装置
押圧具40及びボンディングステージ65をパルスヒー
ト方式で加熱し始める。 【0076】(ステップ44)続いて、徐々に突起電極
12に荷重を印加して、高さ約50μmあった突起電極
12を45μmまで圧縮する。このとき、樹脂シート3
5にも荷重が加わり、半導体装置押圧具40からの加熱
によって樹脂シート35が軟化しているため、樹脂シー
ト35は半導体装置電極形成面全面に押し広がる。やが
て、半導体装置11より外側にはみ出し、樹脂整形ツー
ル90に接触する。樹脂のはみ出し量が増加するととも
に樹脂は整形ツール90の内側に広がっていき、最後に
は半導体装置10のコーナーにまで達する。 【0077】(ステップ45)続いて、接合部の温度を
350℃に保持して、半導体装置10のAu突起電極1
2と回路基板20の電極21の表面に形成したAuとの
接合によるAu−Au拡散接合を行う。 【0078】(ステップ46)その後、温度降下するこ
とにより流動し変形した樹脂シート35を硬化して、封
止樹脂32とする。 【0079】(ステップ47)次に、樹脂整形ツール9
0を上昇させ、続いてボンディングツール40を上昇さ
せる(図18参照)。なお、このときの半導体装置10
の電極形成面と基板20との隙間は約30μmである。
この工程により封止樹脂32は図14のような形状にな
り、半導体装置の角部まで完全に封止される。 【0080】なお、本実施の形態では半導体装置の電極
が二辺に形成されている場合を説明したが、電極が三辺
あるいは四辺であっても同様の効果が得られ、二辺に限
定されるものではない。 【0081】また、本実施の形態により得られた実装構
造物も、実施の形態1と同様に樹脂モールドし半導体パ
ッケージとすることが可能である。 【0082】 <実施の形態5> 図19は、本発明の実施の形態に係る樹脂シート50を
用いるフリップチップ実装構造体の製造工程を示す斜視
図である。本実施の形態では半導体装置電極形成面の4
辺に電極21が形成されており、回路基板の半導体装置
10上の電極11に対応する位置にあらかじめ突起電極
12が形成されている。ここでは、Auワイヤーを用い
たボールバンピング法によって形成したAuバンプを突
起電極12とした。なお、電解および無電解めっき法な
どによる突起電極形成も可能である。 【0083】半導体装置10は、電極11が形成された
面を回路基板20と向かい合わせた状態、つまりフェイ
スダウン形態で回路基板20上に形成された最表層がA
uからなる電極21とAu−Au固相拡散接合で電気的
な接続を行っている。また、半導体装置10と回路基板
20との間に介在する封止樹脂によりその接続信頼性を
向上させている。 【0084】樹脂シート50は図20(a)にあるよう
に、矩形のシートの対向する二辺にT字型の切れ込み4
5が入っており、図20(b)に示すように折り返すこ
とで角部分の厚みを厚くすることができるようになって
いる。樹脂シート50は、例えば、接続後のバンプ高さ
が30μm程度であれば、樹脂の厚みは30〜35μm
程度で、T字部分を折り返すことで四つ角付近(厚膜
部)31は、60〜70μmとなり、半導体装置の封止
に適当な厚みとなる。 【0085】 【0086】封止樹脂材料としてはエポキシやポリイミ
ドなどが多く用いられるが、加熱により軟化あるいは溶
融することで流動する特性を持つ熱可塑性樹脂などであ
ればよい。 【0087】 図19の実装構造体は以下の工程により
製造する。 (ステップ51) まず、図19にあるように、ポリイミド基材の回路基板
20上の半導体装置搭載領域で4辺に存在する電極群2
1により挟まれる領域22(斜線部)に、樹脂シート5
0(図20)を貼り付ける。このとき、半導体装置10
上の突起電極12と回路基板20上の電極21との電気
的な接続を考慮して、樹脂シート50は、回路基板20
上に形成された電極21を覆わないことが望ましい。半
導体装置10上に形成した突起電極12と回路基板20
の電極21との接続信頼性は、樹脂の密着力による機械
的強度に保護されており、樹脂により、電極接続部分を
十分に覆う為に、樹脂シート50の厚さは、フリップチ
ップ実装後の半導体装置10の電極形成面と回路基板2
0の表面とのギャップh1よりも5μm程度以上厚いも
のを使用し、本実施の形態では厚さ30〜35μmのも
のを使用した。また、半導体装置の角付近に相当する部
分の厚みは、樹脂シート50を折り返す為に60〜70
μmとなる。 【0088】(ステップ52)次に、電極高さを約40
μmにレベリングした突起電極12付きの半導体装置1
0の裏面をボンディング装置の半導体装置押圧具40で
真空吸着し、半導体装置10の突起電極12とボンディ
ングステージ65上に配置した回路基板20の電極21
との位置合わせを行う。 【0089】(ステップ53)続いて、半導体装置10
が当接する際は、50μm/s以下の低速度で半導体装
置押圧具40を降下させて、まず最も突き出ている半導
体装置10が回路基板20上の電極21に当接し、それ
とほぼ同時に半導体装置押圧具40およびボンディング
ステージ65をパルスヒート方式で加熱し始める。 【0090】 (ステップ54) 続いて、徐々に突起電極に荷重を印加して、高さ約40
μmあった突起電極を30μm程度まで圧縮する。この
とき、樹脂シート50においては、まず厚い部分に荷重
が加わり、次いで中央部に荷重が加わる。半導体装置押
圧具40からの加熱によって樹脂シート50は軟化して
いるため、さらなる荷重印加により樹脂シート50は半
導体装置10の電極形成面全面に押し広がる。 【0091】 樹脂シート50は円形に広がろうとする
ため、樹脂シート50に厚みの大きい部分が無ければ、
半導体装置の辺の中央部付近では大きくはみ出すが角付
近は不足する。しかしながら、本形態では樹脂シート5
0を介在させているため、半導体装置10の角を覆うこ
とが可能となる。 【0092】(ステップ55)次に、接合部の温度を3
50℃に保持して、半導体装置10のAu突起電極12
と基板20の電極21の表面に形成したAuとの接合に
よるAu−Au固相拡散接合を行う。 【0093】 (ステップ56)その後、温度降下する
とともに樹脂シート50の硬化がなされ、実装工程を完
了する。なお、このときの半導体装置10の電極形成面
と回路基板20との隙間は約30μmである。また、半
導体装置10と回路基板20との隙間は、10〜100
ppm程度の熱膨張率を有する熱硬化性樹脂50で満た
されており、接続工程の熱膨張した状態でAu−Au接
合を行って室温まで戻した時にも、残留応力は信頼性に
問題を与えない程度に低減できる。 【0094】なお、本実施の形態では半導体装置の電極
が4辺に形成されている場合を説明したが、4辺に限定
されるものではない。 【0095】また、本実施の形態例により得られた実装
構造物も、実施の形態1と同様に樹脂モールドし半導体
パッケージとすることが可能である。 【0096】 【発明の効果】本発明によれば、従来における介在樹脂
シートへの微細加工や精密な位置合わせが必要なくな
り、フリップチップ実装において接続工程の簡略化と半
導体装置と回路基板との接続信頼性を向上させることが
可能となる。 【0097】また、半導体装置の四つ角部まで樹脂によ
る十分な封止が可能となり、電極接合部の耐環境性や機
械的強度の向上を図ることができ、高信頼性を確保する
ことが可能となる。これにより半導体装置の接続部分の
耐環境性を向上させ、機械的に補強されるので接続部分
の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明が基礎とする実施の形態1の樹脂シート
の一例を示す構成図である。 【図2】実施の形態1のフリップチップ実装構造体の構
成を示す図である。 【図3】図2のフリップチップ実装構造体の一製造工程
を説明する図である。 【図4】図2のフリップチップ実装構造体のボンディン
グ工程を説明する図である。 【図5】従来の封止樹脂の形状を示す図である。 【図6】本発明における封止樹脂の形状を示す図であ
る。 【図7】実施の形態1のフリップチップ実装構造体をパ
ッケージ化した構成を示す断面図である。 【図8】実施の形態1のフリップチップ実装構造体をパ
ッケージ化した構成の他の例を示す断面図である。 【図9】実施の形態1のフリップチップ実装構造体をパ
ッケージ化した構成のさらに他の例を示す断面図であ
る。 【図10】実施の形態2のフリップチップ実装構造体の
構成を説明する断面図である。 【図11】実施の形態2のフリップチップ実装構造体の
一製造工程を説明する図である。 【図12】実施の形態3のフリップチップ実装構造体の
構成を説明する断面図である。 【図13】実施の形態3のフリップチップ実装構造体の
ボンディング工程を説明する断面図である。 【図14】本発明における封止樹脂の形状の他の例を示
す図である。 【図15】実施の形態4のフリップチップ実装構造体の
一製造工程を説明する図である。 【図16】図15に続く製造工程を説明する図である。 【図17】図16に続く製造工程を説明する図である。 【図18】図17に続く製造工程を説明する図である。 【図19】本発明の実施の形態に係る樹脂シート50を
用いるフリップチップ実装構造体の構成を説明する図で
ある。 【図20】本発明の実施の一形態の樹脂シート50を示
す図である。 【図21】従来のフリップチップ実装構造体の製造工程
を説明する図である。 【図22】従来のフリップチップ実装構造体の他の例を
説明する図である。 【符号の説明】 10 半導体装置 11 半導体装置の電極 12 半導体装置上の突起電極 13 回路基板の電極上の突起電極 20 回路基板 21 回路基板の電極 23 樹脂層 24 ダム 30,33,35,50 樹脂シート 32 封止樹脂 34 印刷樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/56 H01L 21/60

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体装置と回路基板との間に介在し、
    実装時の加熱により流動、変形して前記半導体装置と前
    記回路基板とを機械的に接続する半導体装置実装用樹脂
    シートにおいて、 対角をなす4隅の厚みを、折り曲げによって増大するた
    めの切り込みが形成されてなることを特徴とする半導体
    装置実装用樹脂シート。
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