JP3520208B2 - 回路基板への半導体素子の装着方法、及び半導体装置 - Google Patents
回路基板への半導体素子の装着方法、及び半導体装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子上の突
起電極（バンプ）と回路基板上の電極とを電気的に接続
するために用いる、回路基板への半導体素子の装着方法
及び該装着方法にて半導体素子が回路基板に装着された
半導体装置に関する。
起電極（バンプ）と回路基板上の電極とを電気的に接続
するために用いる、回路基板への半導体素子の装着方法
及び該装着方法にて半導体素子が回路基板に装着された
半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体素子上へのボールボンディ
ング法バンプ形成方法、及び、半導体素子の接合方法が
米国特許第４６６１１９２号公報に示されている。この
方法について説明する。図２５に示すように、キャピラ
リー１５の先端から出ているＡｕワイヤ１６の先端１６
ａに対し、放電電極（トーチ）１７から数千ボルトの高
電圧を印加する。これによって、トーチ１７とワイヤ先
端１６ａとに放電電流が流れている間、ワイヤ１６は先
端１６ａから高温となり溶融し、図２６に示すように金
ボール１８になる。図２７に示すように、ボール１８を
キャピラリー１５によって半導体素子３の電極３ａ上に
固着してバンプ底部１９を形成し、次に図２８に示すよ
うに上方へキャピラリー１５を引き上げる。次にバンプ
底部１９の上部でキャピラリー１５をルーピングし、ワ
イヤ１６をバンプ底部１９へ固着させて切断し、バンプ
２０を形成する。
ング法バンプ形成方法、及び、半導体素子の接合方法が
米国特許第４６６１１９２号公報に示されている。この
方法について説明する。図２５に示すように、キャピラ
リー１５の先端から出ているＡｕワイヤ１６の先端１６
ａに対し、放電電極（トーチ）１７から数千ボルトの高
電圧を印加する。これによって、トーチ１７とワイヤ先
端１６ａとに放電電流が流れている間、ワイヤ１６は先
端１６ａから高温となり溶融し、図２６に示すように金
ボール１８になる。図２７に示すように、ボール１８を
キャピラリー１５によって半導体素子３の電極３ａ上に
固着してバンプ底部１９を形成し、次に図２８に示すよ
うに上方へキャピラリー１５を引き上げる。次にバンプ
底部１９の上部でキャピラリー１５をルーピングし、ワ
イヤ１６をバンプ底部１９へ固着させて切断し、バンプ
２０を形成する。
【０００３】次に、上述のようにしてバンプ２０が形成
された半導体素子３を、図２９に示すように平坦面が形
成されたステージ１４に押しつけ、バンプ２０の先端部
を平坦化したバンプ２０を形成する。次に、図３０に示
すように、平坦化したバンプ２０を有する半導体素子３
をステージ５上に塗布した導電性接着剤６に接触させ、
上記平坦化したバンプ２０に導電性接着剤６を転写す
る。次に、図３１に示すように、バンプ２０上に導電性
接着剤６が転写された半導体素子３を回路基板１上の電
極２に位置合わせして固着することによって、電気的接
続を行う。
された半導体素子３を、図２９に示すように平坦面が形
成されたステージ１４に押しつけ、バンプ２０の先端部
を平坦化したバンプ２０を形成する。次に、図３０に示
すように、平坦化したバンプ２０を有する半導体素子３
をステージ５上に塗布した導電性接着剤６に接触させ、
上記平坦化したバンプ２０に導電性接着剤６を転写す
る。次に、図３１に示すように、バンプ２０上に導電性
接着剤６が転写された半導体素子３を回路基板１上の電
極２に位置合わせして固着することによって、電気的接
続を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来、
半導体素子３と回路基板１との接合は、半導体素子３の
バンプ２０に転写した導電性接着剤６だけで行ってい
る。よって半導体素子３と回路基板１との接合は、半導
体素子３のバンプ２０の先端の面積だけの接合強度を有
し、かつ体積抵抗値を低くするため接着剤量が少ないの
で導電性接着剤６の強度は１〜２．０ｇ／１接合部と弱
い。よって回路基板１の反りや導電性接着剤６の硬化時
の応力で接合部にクラックが生じ、接続抵抗値が上昇し
たりオープン不良となるという問題がある。本発明は、
このような問題点を解決するためになされたもので、半
導体素子と回路基板との接合において、接続信頼性を高
め、接続強度も高め、かつ接続抵抗値を低く安定させ
る、回路基板への半導体素子の装着方法、及び該装着方
法にて半導体素子が回路基板に装着された半導体装置を
提供することを目的とする。
半導体素子３と回路基板１との接合は、半導体素子３の
バンプ２０に転写した導電性接着剤６だけで行ってい
る。よって半導体素子３と回路基板１との接合は、半導
体素子３のバンプ２０の先端の面積だけの接合強度を有
し、かつ体積抵抗値を低くするため接着剤量が少ないの
で導電性接着剤６の強度は１〜２．０ｇ／１接合部と弱
い。よって回路基板１の反りや導電性接着剤６の硬化時
の応力で接合部にクラックが生じ、接続抵抗値が上昇し
たりオープン不良となるという問題がある。本発明は、
このような問題点を解決するためになされたもので、半
導体素子と回路基板との接合において、接続信頼性を高
め、接続強度も高め、かつ接続抵抗値を低く安定させ
る、回路基板への半導体素子の装着方法、及び該装着方
法にて半導体素子が回路基板に装着された半導体装置を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１態様におけ
る半導体素子の装着方法は、回路基板及び半導体素子に
おける互いの対向面の少なくとも一方に、硬化とともに
収縮する絶縁性接着剤を設けるとともに、上記半導体素
子上の突起電極に導電性接着剤を設け、上記回路基板上
の電極と上記突起電極とが対応するように位置合わせし
た後、上記回路基板及び上記半導体素子における互いの
上記対向面を上記絶縁性接着剤にて連結して上記絶縁性
接着剤を硬化させ収縮させた後、上記導電性接着剤を硬
化させて上記回路基板上の上記電極と上記半導体素子上
の上記突起電極とを上記絶縁性接着剤の上記収縮にて電
気的に接続しかつ上記導電性接着剤を介してさらに電気
的に接続させかつ上記半導体素子と上記回路基板とを連
結状態に固定することを特徴とする。
る半導体素子の装着方法は、回路基板及び半導体素子に
おける互いの対向面の少なくとも一方に、硬化とともに
収縮する絶縁性接着剤を設けるとともに、上記半導体素
子上の突起電極に導電性接着剤を設け、上記回路基板上
の電極と上記突起電極とが対応するように位置合わせし
た後、上記回路基板及び上記半導体素子における互いの
上記対向面を上記絶縁性接着剤にて連結して上記絶縁性
接着剤を硬化させ収縮させた後、上記導電性接着剤を硬
化させて上記回路基板上の上記電極と上記半導体素子上
の上記突起電極とを上記絶縁性接着剤の上記収縮にて電
気的に接続しかつ上記導電性接着剤を介してさらに電気
的に接続させかつ上記半導体素子と上記回路基板とを連
結状態に固定することを特徴とする。
【０００６】本発明の第２態様の半導体装置は、上記第
１態様の装着方法にて半導体素子が回路基板に装着され
たことを特徴とする。
１態様の装着方法にて半導体素子が回路基板に装着され
たことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態及び実施例】本発明の一実施形態で
ある、回路基板への半導体素子の装着方法、及び該装着
方法にて半導体素子が回路基板に装着された半導体装置
について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図
において同じ構成部分については同じ符号を付してい
る。図１には、上記実施形態における、半導体素子の装
着方法にて半導体素子１０３が回路基板１０１に装着さ
れた半導体装置１００が示されている。このような半導
体装置１００を形成するための上記装着方法について以
下に説明する。図２５ないし図２９を参照して説明した
従来の半導体素子の場合と同様に、半導体素子１０３の
電極１０３ａにはバンプとしての突起電極１０４が形成
され、該突起電極１０４はステージの平坦面に押圧され
てその先端部分が平坦化されるとともに半導体素子１０
３の表面からの高さが均一化される。尚、突起電極１０
４の材料としてはＡｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ若しくは半田
にて形成されるのが好ましい。又、突起電極１０４の形
成方法は、メッキ、又は上述した従来の、ワイヤーを用
いたボールボンディング法による形成でも良く、その形
成方法は限定されるものではない。
ある、回路基板への半導体素子の装着方法、及び該装着
方法にて半導体素子が回路基板に装着された半導体装置
について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図
において同じ構成部分については同じ符号を付してい
る。図１には、上記実施形態における、半導体素子の装
着方法にて半導体素子１０３が回路基板１０１に装着さ
れた半導体装置１００が示されている。このような半導
体装置１００を形成するための上記装着方法について以
下に説明する。図２５ないし図２９を参照して説明した
従来の半導体素子の場合と同様に、半導体素子１０３の
電極１０３ａにはバンプとしての突起電極１０４が形成
され、該突起電極１０４はステージの平坦面に押圧され
てその先端部分が平坦化されるとともに半導体素子１０
３の表面からの高さが均一化される。尚、突起電極１０
４の材料としてはＡｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ若しくは半田
にて形成されるのが好ましい。又、突起電極１０４の形
成方法は、メッキ、又は上述した従来の、ワイヤーを用
いたボールボンディング法による形成でも良く、その形
成方法は限定されるものではない。
【０００８】このような半導体素子１０３は、図２及び
図２０におけるステップ（図内では「Ｓ」にて示す）１
に示すように、ステージの平坦面上に塗布されている導
電性接着剤１０６に突起電極１０４の先端部分を接触さ
せることで、上記先端部分には導電性接着剤１０６が転
写される。尚、導電性接着剤１０６は、銀、金等の導電
性を有するフィラーであれば良く、材質的に限定はな
い。一方、本実施形態では、回路基板１０１上には、図
３及び図２０におけるステップ２に示すように、上記半
導体装着１００の形成時には半導体素子１０３と対向す
る対向面１０１ａ内で上記突起電極１０４と接続する電
極１０２に接しない位置にて、熱硬化性の絶縁性接着剤
１０７が塗布される。該絶縁性接着剤１０７の具体的な
材質は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミ
ド系樹脂等で熱によって収縮、硬化するものであれば限
定はしない。又、後述するように、突起電極１０４の導
電性接着剤１０６と同一工程にて硬化及び収縮を行わせ
るため、上記絶縁性接着剤１０７は、６０〜２００℃の
範囲、好ましくは上記エポキシ系樹脂の場合には１２０
℃の温度で、１５分〜２時間の範囲の時間、好ましくは
１時間にて加熱が行われる。さらに、半導体素子１０３
を回路基板１０１上に載置したとき、回路基板１０１上
の絶縁性接着剤１０７が半導体素子１０３の対向面１０
３ｂに付着し上記対向面１０１ａと上記対向面１０３ｂ
とを連結する必要があることから、絶縁性接着剤１０７
が液状体にてなるときには図３に示すように回路基板１
０１上に凸状にて形成される必要がある。このため絶縁
性接着剤１０７が液状体にてなるときには、４〜３００
Ｐａｓの範囲、好ましくは３０Ｐａｓの値の粘性を有す
る。尚、本実施形態における説明では、絶縁性接着剤１
０７が塗布又は付着する半導体素子１０３は、１チップ
状のものを例に採るが、これに限定されるものではな
く、１チップへの切断前のウエハにおけるものであって
もよい。
図２０におけるステップ（図内では「Ｓ」にて示す）１
に示すように、ステージの平坦面上に塗布されている導
電性接着剤１０６に突起電極１０４の先端部分を接触さ
せることで、上記先端部分には導電性接着剤１０６が転
写される。尚、導電性接着剤１０６は、銀、金等の導電
性を有するフィラーであれば良く、材質的に限定はな
い。一方、本実施形態では、回路基板１０１上には、図
３及び図２０におけるステップ２に示すように、上記半
導体装着１００の形成時には半導体素子１０３と対向す
る対向面１０１ａ内で上記突起電極１０４と接続する電
極１０２に接しない位置にて、熱硬化性の絶縁性接着剤
１０７が塗布される。該絶縁性接着剤１０７の具体的な
材質は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミ
ド系樹脂等で熱によって収縮、硬化するものであれば限
定はしない。又、後述するように、突起電極１０４の導
電性接着剤１０６と同一工程にて硬化及び収縮を行わせ
るため、上記絶縁性接着剤１０７は、６０〜２００℃の
範囲、好ましくは上記エポキシ系樹脂の場合には１２０
℃の温度で、１５分〜２時間の範囲の時間、好ましくは
１時間にて加熱が行われる。さらに、半導体素子１０３
を回路基板１０１上に載置したとき、回路基板１０１上
の絶縁性接着剤１０７が半導体素子１０３の対向面１０
３ｂに付着し上記対向面１０１ａと上記対向面１０３ｂ
とを連結する必要があることから、絶縁性接着剤１０７
が液状体にてなるときには図３に示すように回路基板１
０１上に凸状にて形成される必要がある。このため絶縁
性接着剤１０７が液状体にてなるときには、４〜３００
Ｐａｓの範囲、好ましくは３０Ｐａｓの値の粘性を有す
る。尚、本実施形態における説明では、絶縁性接着剤１
０７が塗布又は付着する半導体素子１０３は、１チップ
状のものを例に採るが、これに限定されるものではな
く、１チップへの切断前のウエハにおけるものであって
もよい。
【０００９】尚、エポキシ樹脂にてなる絶縁性接着剤１
０７の物性値の一実施例を以下に示す。絶縁性接着剤１
０７の硬化条件としては１２０℃にて３０分加熱する。
熱膨張係数は２９×１０-6／℃、ヤング率１０．５ＧＰ
ａ、ガラス転移点は１１３℃、接着強度は８８．２６
Ｎ、硬化応力は８８２．６×１０6Ｐａである。又、上
記絶縁性接着剤１０７が硬化、収縮するときに半導体素
子１０３に加わる硬化応力は、半導体素子１０３を損傷
させる可能性がある。上記硬化応力は、半導体素子１０
３の厚み、サイズ、配線材質及び線幅、並びに回路基板
１０１における厚み、サイズ、材質によって変化する
が、１０ｍｍ四方で、０．４ｍｍ厚のシリコン半導体素
子と０．８ｍｍのガラスエポキシ樹脂の回路基板との場
合、上記硬化応力は、３９２．３×１０6〜１１７６．
８×１０6Ｐａであれば半導体素子を損傷することはな
い。つまり、硬化、収縮のときにこのような範囲内の硬
化応力を半導体素子１０３及び回路基板１０１に生じさ
せる絶縁性接着剤１０７を使用することで、半導体素子
１０３及び回路基板１０１の損傷を防止することができ
る。
０７の物性値の一実施例を以下に示す。絶縁性接着剤１
０７の硬化条件としては１２０℃にて３０分加熱する。
熱膨張係数は２９×１０-6／℃、ヤング率１０．５ＧＰ
ａ、ガラス転移点は１１３℃、接着強度は８８．２６
Ｎ、硬化応力は８８２．６×１０6Ｐａである。又、上
記絶縁性接着剤１０７が硬化、収縮するときに半導体素
子１０３に加わる硬化応力は、半導体素子１０３を損傷
させる可能性がある。上記硬化応力は、半導体素子１０
３の厚み、サイズ、配線材質及び線幅、並びに回路基板
１０１における厚み、サイズ、材質によって変化する
が、１０ｍｍ四方で、０．４ｍｍ厚のシリコン半導体素
子と０．８ｍｍのガラスエポキシ樹脂の回路基板との場
合、上記硬化応力は、３９２．３×１０6〜１１７６．
８×１０6Ｐａであれば半導体素子を損傷することはな
い。つまり、硬化、収縮のときにこのような範囲内の硬
化応力を半導体素子１０３及び回路基板１０１に生じさ
せる絶縁性接着剤１０７を使用することで、半導体素子
１０３及び回路基板１０１の損傷を防止することができ
る。
【００１０】次に、図２０のステップ３に示すように、
半導体素子１０３の突起電極１０４を回路基板１０１の
電極１０２上に位置合わせをして、導電性接着剤１０６
によって、突起電極１０４を回路基板１０１上の電極１
０２へ配置させる。該位置合わせにより、絶縁性接着剤
１０７は、半導体素子１０３と回路基板１０１との間
で、回路基板１０１の対向面１０１ａと半導体素子１０
３の対向面１０３ｂとの両者を連結して介在する。次
に、図２０のステップ４に示すように、上記半導体素子
１０３及び上記回路基板１０１、即ち上記絶縁性接着剤
１０７及び上記導電性接着剤１０６を、加熱し硬化させ
る硬化炉、又は上記半導体素子１０３及び上記回路基板
１０１の少なくとも一方を加熱する加熱ヒータ付きの加
熱ツールで導電性接着剤１０６と絶縁性接着剤１０７と
を同一工程にて硬化させ、図１に示すような半導体装置
１００を形成する。このとき、上述の導電性接着剤１０
６及び絶縁性接着剤１０７の硬化により、回路基板１０
１と半導体素子１０３とは仮に固定されるのではなく、
本固定される。尚、上記硬化炉での加熱温度は、上記エ
ポキシ系樹脂の場合本実施形態では１２０±１０℃であ
り、導電性接着剤１０６と絶縁性接着剤１０７とを同条
件で硬化させる。
半導体素子１０３の突起電極１０４を回路基板１０１の
電極１０２上に位置合わせをして、導電性接着剤１０６
によって、突起電極１０４を回路基板１０１上の電極１
０２へ配置させる。該位置合わせにより、絶縁性接着剤
１０７は、半導体素子１０３と回路基板１０１との間
で、回路基板１０１の対向面１０１ａと半導体素子１０
３の対向面１０３ｂとの両者を連結して介在する。次
に、図２０のステップ４に示すように、上記半導体素子
１０３及び上記回路基板１０１、即ち上記絶縁性接着剤
１０７及び上記導電性接着剤１０６を、加熱し硬化させ
る硬化炉、又は上記半導体素子１０３及び上記回路基板
１０１の少なくとも一方を加熱する加熱ヒータ付きの加
熱ツールで導電性接着剤１０６と絶縁性接着剤１０７と
を同一工程にて硬化させ、図１に示すような半導体装置
１００を形成する。このとき、上述の導電性接着剤１０
６及び絶縁性接着剤１０７の硬化により、回路基板１０
１と半導体素子１０３とは仮に固定されるのではなく、
本固定される。尚、上記硬化炉での加熱温度は、上記エ
ポキシ系樹脂の場合本実施形態では１２０±１０℃であ
り、導電性接着剤１０６と絶縁性接着剤１０７とを同条
件で硬化させる。
【００１１】上記ステップ４における導電性接着剤１０
６と絶縁性接着剤１０７とにおける硬化のタイミング
は、絶縁性接着剤１０７を導電性接着剤１０６よりも先
に硬化収縮させる。その理由は、導電性接着剤１０６を
先に硬化させた場合、突起電極１０４と回路基板１０１
上の電極１０２とが非接合の状態で硬化してしまったと
きにはその後の絶縁性接着剤１０７による硬化収縮では
上記非接合の状態を改善することができないからであ
る。尚、上記硬化タイミングの具体例としては例えば以
下の場合がある。硬化温度が１００℃のとき、絶縁性接
着剤１０７は２５分で硬化収縮し、導電性接着剤１０６
は４０分で硬化する。硬化温度が１２０℃のときには、
絶縁性接着剤１０７は２０分で硬化収縮し、導電性接着
剤１０６は３５分で硬化する。硬化温度が１５０℃のと
きには、絶縁性接着剤１０７は１０分で硬化収縮し、導
電性接着剤１０６は２０分で硬化する。
６と絶縁性接着剤１０７とにおける硬化のタイミング
は、絶縁性接着剤１０７を導電性接着剤１０６よりも先
に硬化収縮させる。その理由は、導電性接着剤１０６を
先に硬化させた場合、突起電極１０４と回路基板１０１
上の電極１０２とが非接合の状態で硬化してしまったと
きにはその後の絶縁性接着剤１０７による硬化収縮では
上記非接合の状態を改善することができないからであ
る。尚、上記硬化タイミングの具体例としては例えば以
下の場合がある。硬化温度が１００℃のとき、絶縁性接
着剤１０７は２５分で硬化収縮し、導電性接着剤１０６
は４０分で硬化する。硬化温度が１２０℃のときには、
絶縁性接着剤１０７は２０分で硬化収縮し、導電性接着
剤１０６は３５分で硬化する。硬化温度が１５０℃のと
きには、絶縁性接着剤１０７は１０分で硬化収縮し、導
電性接着剤１０６は２０分で硬化する。
【００１２】このようなタイミングにて絶縁性接着剤１
０７を導電性接着剤１０６よりも先に硬化収縮させるた
め、及び先に硬化収縮する絶縁性接着剤１０７にて突起
電極１０４と回路基板１０１上の電極１０２とが確実に
接合しかつ半導体素子１０３に割れ等の損傷を発生させ
ないために、絶縁性接着剤１０７は上述の物性値を採
り、又、硬化タイミングのずれを発生させるために絶縁
性接着剤１０７のゲル化時間及び硬化時間を導電性接着
剤１０６よりも早くし、かつ絶縁性接着剤１０７の硬化
収縮によって半導体素子１０３に損傷を与えないように
絶縁性接着剤１０７の硬化条件の低温化を図る。上記絶
縁性接着剤１０７及び上記導電性接着剤１０６における
上記ゲル化時間及び硬化時間の差異は両者の成分の違い
に起因する。つまり、上記絶縁性接着剤１０７は含有す
る接着剤成分が硬化するものであるが、上記導電性接着
剤１０６はＢＣＡ（ブチルカルビトールアセテート）と
呼ばれる溶剤成分を含有し該溶剤成分を揮発させること
により乾燥固化するものである。このように上記溶剤成
分の有無が上記ゲル化時間及び硬化時間の差異を生じさ
せる一つの要因である。尚、半導体素子１０３及び回路
基板１０１に加わる硬化応力、つまり内部応力は、硬化
温度によって変化し、例えば１００℃、３０分では４９
０．３×１０6Ｐａとなり、１２０℃、３０分では８８
２．６×１０6Ｐａとなり、１５０℃、１５分では１５
２０．０×１０6Ｐａとなる。よって、上記硬化タイミ
ングのずれを発生させかつ上記硬化応力を上述のように
３９２．３×１０6〜１１７６．８×１０6Ｐａとなるよ
うにする必要がある。
０７を導電性接着剤１０６よりも先に硬化収縮させるた
め、及び先に硬化収縮する絶縁性接着剤１０７にて突起
電極１０４と回路基板１０１上の電極１０２とが確実に
接合しかつ半導体素子１０３に割れ等の損傷を発生させ
ないために、絶縁性接着剤１０７は上述の物性値を採
り、又、硬化タイミングのずれを発生させるために絶縁
性接着剤１０７のゲル化時間及び硬化時間を導電性接着
剤１０６よりも早くし、かつ絶縁性接着剤１０７の硬化
収縮によって半導体素子１０３に損傷を与えないように
絶縁性接着剤１０７の硬化条件の低温化を図る。上記絶
縁性接着剤１０７及び上記導電性接着剤１０６における
上記ゲル化時間及び硬化時間の差異は両者の成分の違い
に起因する。つまり、上記絶縁性接着剤１０７は含有す
る接着剤成分が硬化するものであるが、上記導電性接着
剤１０６はＢＣＡ（ブチルカルビトールアセテート）と
呼ばれる溶剤成分を含有し該溶剤成分を揮発させること
により乾燥固化するものである。このように上記溶剤成
分の有無が上記ゲル化時間及び硬化時間の差異を生じさ
せる一つの要因である。尚、半導体素子１０３及び回路
基板１０１に加わる硬化応力、つまり内部応力は、硬化
温度によって変化し、例えば１００℃、３０分では４９
０．３×１０6Ｐａとなり、１２０℃、３０分では８８
２．６×１０6Ｐａとなり、１５０℃、１５分では１５
２０．０×１０6Ｐａとなる。よって、上記硬化タイミ
ングのずれを発生させかつ上記硬化応力を上述のように
３９２．３×１０6〜１１７６．８×１０6Ｐａとなるよ
うにする必要がある。
【００１３】このように半導体素子１０３と回路基板１
０１とは、導電性接着剤１０６だけでなく絶縁性接着剤
１０７によっても接続されることから、回路基板１０１
と半導体素子１０３との熱膨張率の差や、回路基板１０
１の反りにより、突起電極１０４と回路基板１０１の電
極１０２との接続部分に作用する応力に対し、絶縁性接
着剤１０７による硬化収縮にて、従来に比べて回路基板
１０１と半導体素子１０３とを接続する強度が強く、し
たがって、突起電極１０４と回路基板１０１の電極１０
２との接続抵抗における値及びそのばらつきが小さくな
り、かつ半導体素子１０３と回路基板１０１との接続強
度も強く、安定した、信頼性の高い接合を得ることがで
きる。
０１とは、導電性接着剤１０６だけでなく絶縁性接着剤
１０７によっても接続されることから、回路基板１０１
と半導体素子１０３との熱膨張率の差や、回路基板１０
１の反りにより、突起電極１０４と回路基板１０１の電
極１０２との接続部分に作用する応力に対し、絶縁性接
着剤１０７による硬化収縮にて、従来に比べて回路基板
１０１と半導体素子１０３とを接続する強度が強く、し
たがって、突起電極１０４と回路基板１０１の電極１０
２との接続抵抗における値及びそのばらつきが小さくな
り、かつ半導体素子１０３と回路基板１０１との接続強
度も強く、安定した、信頼性の高い接合を得ることがで
きる。
【００１４】尚、上述の説明では、製造工程の簡素化等
の理由から絶縁性接着剤１０７を回路基板１０１上に塗
布したが、半導体素子１０３の対向面１０３ｂ、又は回
路基板１０１の対向面１０１ａ及び半導体素子１０３の
対向面１０３ｂの両方に塗布することもできる。又、上
述の説明では、図１に示すように絶縁性接着剤１０７
は、半導体素子１０３と回路基板１０１との間にて１箇
所のみに塗布したが、これに限定されるものではなく、
半導体素子１０３の面積の増大化に伴い図５及び図６に
示す半導体装置１１５，１１６の場合のように複数箇所
に絶縁性接着剤１０７を塗布することができる。このよ
うに、絶縁性接着剤１０７の塗布位置を２点以上にする
ことで、１回の塗布量を少なくして塗布量のばらつきを
減らし、一定量の絶縁性接着剤１０７が塗布できるよう
になる。よって、回路基板１０１上に半導体素子１０３
を装着した際に、絶縁性接着剤１０７が回路基板１０１
の電極１０２に広がらないようにできる。
の理由から絶縁性接着剤１０７を回路基板１０１上に塗
布したが、半導体素子１０３の対向面１０３ｂ、又は回
路基板１０１の対向面１０１ａ及び半導体素子１０３の
対向面１０３ｂの両方に塗布することもできる。又、上
述の説明では、図１に示すように絶縁性接着剤１０７
は、半導体素子１０３と回路基板１０１との間にて１箇
所のみに塗布したが、これに限定されるものではなく、
半導体素子１０３の面積の増大化に伴い図５及び図６に
示す半導体装置１１５，１１６の場合のように複数箇所
に絶縁性接着剤１０７を塗布することができる。このよ
うに、絶縁性接着剤１０７の塗布位置を２点以上にする
ことで、１回の塗布量を少なくして塗布量のばらつきを
減らし、一定量の絶縁性接着剤１０７が塗布できるよう
になる。よって、回路基板１０１上に半導体素子１０３
を装着した際に、絶縁性接着剤１０７が回路基板１０１
の電極１０２に広がらないようにできる。
【００１５】図１、図５及び図６に示すように、半導体
素子１０３と回路基板１０１とが接続されたときにおい
て、絶縁性接着剤１０７が半導体素子１０３の電極１０
３ａ及び回路基板１０１の電極１０２のいずれにも付着
していないように配置されたときには以下の効果を奏す
る。即ち、回路基板１０１へ装着後、半導体素子１０３
の不良が判明したとき、絶縁性接着剤１０７は回路基板
１０１上の電極１０２に付着していないため、絶縁性接
着剤１０７が上記エポキシ系樹脂であるときには上記不
良半導体素子をガラス転移点以上の温度である約２００
〜２３０℃に加熱することで絶縁性接着剤１０７を軟化
させ接合強度を弱め、絶縁性接着剤１０７を回路基板１
０１から剥離させて半導体素子１０３を回路基板１０１
から約１５秒ほどで除去することができる。よって、回
路基板１０１は再度使用することができ、再び良品の半
導体素子１０３を装着できるという効果を奏する。尚、
このような効果を得ることはできなくなるが、絶縁性接
着剤１０７は、図４に示す半導体装置１１０の場合のよ
うに、回路基板１０１の電極１０２、又は半導体素子１
０３の電極１０３ａ及び回路基板１０１の電極１０２に
付着するように配置してもよい。
素子１０３と回路基板１０１とが接続されたときにおい
て、絶縁性接着剤１０７が半導体素子１０３の電極１０
３ａ及び回路基板１０１の電極１０２のいずれにも付着
していないように配置されたときには以下の効果を奏す
る。即ち、回路基板１０１へ装着後、半導体素子１０３
の不良が判明したとき、絶縁性接着剤１０７は回路基板
１０１上の電極１０２に付着していないため、絶縁性接
着剤１０７が上記エポキシ系樹脂であるときには上記不
良半導体素子をガラス転移点以上の温度である約２００
〜２３０℃に加熱することで絶縁性接着剤１０７を軟化
させ接合強度を弱め、絶縁性接着剤１０７を回路基板１
０１から剥離させて半導体素子１０３を回路基板１０１
から約１５秒ほどで除去することができる。よって、回
路基板１０１は再度使用することができ、再び良品の半
導体素子１０３を装着できるという効果を奏する。尚、
このような効果を得ることはできなくなるが、絶縁性接
着剤１０７は、図４に示す半導体装置１１０の場合のよ
うに、回路基板１０１の電極１０２、又は半導体素子１
０３の電極１０３ａ及び回路基板１０１の電極１０２に
付着するように配置してもよい。
【００１６】又、上述の説明では絶縁性接着剤１０７は
液状体を例に採ったが、ペレット状やフィルム状に成形
された接着剤であってもよい。絶縁性接着剤１０７をフ
ィルム状若しくはペレット状とすることで、絶縁性接着
剤１０７の供給量のばらつきを減らし、一定量の絶縁性
接着剤１０７を供給できるようにできる。このとき、ペ
レット状やフィルム状の絶縁性接着剤１０７は、以下の
理由から、その平面形状における縦横比が１以上の矩形
や楕円形状であるのが好ましい。即ち、後述するよう
に、半導体素子１０３と回路基板１０１とが絶縁性接着
剤１０７にて固定された後、図１４に示すように半導体
素子１０３と回路基板１０１との隙間へ第１封止用樹脂
１６１が注入される。上記第１封止用樹脂１６１が、図
２１及び図２２に示すように、半導体素子１０３の側端
面及びその近傍部分２０６から上記隙間へ矢印２０１に
示すように一方向に沿って注入される場合、矢印２０１
の注入方向における絶縁性接着剤１０７の後端部分２０
２に気泡が発生し、空隙部分が発生することがある。そ
こでこのような気泡の発生をなくすために、上記注入方
向に対して流線形となるように絶縁性接着剤１０７を配
置して、さらに、上記矢印２０１の上記注入方向に直交
する直交方向に沿った絶縁性接着剤１０７の縦寸法２０
３に対する、上記注入方向に沿った絶縁性接着剤１０７
の横寸法２０４の比が１以上になるような平面形状にて
絶縁性接着剤１０７を配置する。
液状体を例に採ったが、ペレット状やフィルム状に成形
された接着剤であってもよい。絶縁性接着剤１０７をフ
ィルム状若しくはペレット状とすることで、絶縁性接着
剤１０７の供給量のばらつきを減らし、一定量の絶縁性
接着剤１０７を供給できるようにできる。このとき、ペ
レット状やフィルム状の絶縁性接着剤１０７は、以下の
理由から、その平面形状における縦横比が１以上の矩形
や楕円形状であるのが好ましい。即ち、後述するよう
に、半導体素子１０３と回路基板１０１とが絶縁性接着
剤１０７にて固定された後、図１４に示すように半導体
素子１０３と回路基板１０１との隙間へ第１封止用樹脂
１６１が注入される。上記第１封止用樹脂１６１が、図
２１及び図２２に示すように、半導体素子１０３の側端
面及びその近傍部分２０６から上記隙間へ矢印２０１に
示すように一方向に沿って注入される場合、矢印２０１
の注入方向における絶縁性接着剤１０７の後端部分２０
２に気泡が発生し、空隙部分が発生することがある。そ
こでこのような気泡の発生をなくすために、上記注入方
向に対して流線形となるように絶縁性接着剤１０７を配
置して、さらに、上記矢印２０１の上記注入方向に直交
する直交方向に沿った絶縁性接着剤１０７の縦寸法２０
３に対する、上記注入方向に沿った絶縁性接着剤１０７
の横寸法２０４の比が１以上になるような平面形状にて
絶縁性接着剤１０７を配置する。
【００１７】尚、この縦横比が１以上の条件は、絶縁性
接着剤１０７が上述の液状体の場合に塗布部分の平面形
状に対しても適用可能である。又、半導体素子１０３を
回路基板１０１上に載置したとき、回路基板１０１上の
ペレット状やフィルム状の絶縁性接着剤１０７が半導体
素子１０３の対向面１０３ｂに接触する必要があること
から、ペレット状やフィルム状の絶縁性接着剤１０７に
おける回路基板１０１の対向面１０１ａからの高さは、
上記接触が可能な高さである。上記ペレット及びフィル
ムの平面形状寸法は、例えば図１に示す半導体素子１０
３の電極１０３ａ，１０３ａ間の寸法未満の大きさであ
り、その厚さは半導体素子１０３と回路基板１０１との
間の寸法である２０〜２００μｍに対応した寸法であっ
て該寸法を若干超える寸法である。
接着剤１０７が上述の液状体の場合に塗布部分の平面形
状に対しても適用可能である。又、半導体素子１０３を
回路基板１０１上に載置したとき、回路基板１０１上の
ペレット状やフィルム状の絶縁性接着剤１０７が半導体
素子１０３の対向面１０３ｂに接触する必要があること
から、ペレット状やフィルム状の絶縁性接着剤１０７に
おける回路基板１０１の対向面１０１ａからの高さは、
上記接触が可能な高さである。上記ペレット及びフィル
ムの平面形状寸法は、例えば図１に示す半導体素子１０
３の電極１０３ａ，１０３ａ間の寸法未満の大きさであ
り、その厚さは半導体素子１０３と回路基板１０１との
間の寸法である２０〜２００μｍに対応した寸法であっ
て該寸法を若干超える寸法である。
【００１８】又、ペレット状やフィルム状の絶縁性接着
剤１０７を用いた場合には、以下のような効果もある。
即ち、上述したように、又、図２０にてステップ２及び
ステップ３にて示すように、液状の絶縁性接着剤１０７
を用いたときには、絶縁性接着剤１０７の塗布動作と、
回路基板１０１上への半導体素子１０３の実装動作とは
別工程にて実行される。これに対し、ペレット状やフィ
ルム状の絶縁性接着剤１０７は固体状であることから、
上記実装動作を実行しながらペレット状やフィルム状の
絶縁性接着剤１０７を回路基板１０１と半導体素子１０
３との間に配置させることも可能となる。
剤１０７を用いた場合には、以下のような効果もある。
即ち、上述したように、又、図２０にてステップ２及び
ステップ３にて示すように、液状の絶縁性接着剤１０７
を用いたときには、絶縁性接着剤１０７の塗布動作と、
回路基板１０１上への半導体素子１０３の実装動作とは
別工程にて実行される。これに対し、ペレット状やフィ
ルム状の絶縁性接着剤１０７は固体状であることから、
上記実装動作を実行しながらペレット状やフィルム状の
絶縁性接着剤１０７を回路基板１０１と半導体素子１０
３との間に配置させることも可能となる。
【００１９】又、上述の説明では半導体素子１０３の対
向面１０３ｂに直接に絶縁性接着剤１０７を付着する構
成となっているが、以下に説明するように半導体素子１
０３の対向面１０３ｂにまず例えばエポキシ系樹脂にて
なる絶縁樹脂１５３を形成した半導体素子１５０を作製
し、その後、絶縁性接着剤１０７にて半導体素子１５０
と回路基板１０１とを接続するようにしてもよい。即
ち、図８に示すように、半導体素子１０３の電極１０３
ａ上に突起電極１０４を形成した後、回転テーブル１５
１上に半導体素子１０３を固定する。そして、絶縁樹脂
１５３を半導体素子１０３の対向面１０３ｂ上のほぼ中
央部分に塗布し、回転テーブル１５１を矢印方向に沿っ
て回転させる。これにより、図９に示すように、絶縁樹
脂１５３は遠心力により拡散し半導体素子１０３の対向
面１０３ｂ及び突起電極１０４周辺の電極１０３ａは絶
縁樹脂１５３にて覆われる。尚、突起電極１０４の先端
部分は絶縁樹脂１５３上に露出している。次に絶縁樹脂
１５３を硬化させる。硬化後、図１０及び図１１に示す
ように、突起電極１０４の先端部分を、平坦面を有する
基材１５２に押し当て、突起電極１０４の先端部を平坦
な面とし、かつ、接合面として露出させる。以後、上述
したように、又、図１２及び図１３に示すように、突起
電極１０４の先端部に導電性接着剤１０６を設け、かつ
半導体素子１５０と回路基板１０１との間に絶縁性接着
剤１０７を配置して半導体素子１５０と回路基板１０１
とを接続する。尚、図１３に示すようにこのようにして
作製された半導体装置を半導体装置１５５とする。この
ように、半導体素子１０３の対向面１０３ｂ上に絶縁樹
脂１５３を形成することで、絶縁樹脂１５３が半導体素
子１０３上及び突起電極１０４周辺の電極１０３ａ上を
保護し、かつ回路基板１０１上に装着後も耐湿性に優
れ、半導体素子１０３の電極１０３ａの腐食を防止する
という効果を奏する。又、上記半導体装置１５５によれ
ば、半導体素子１０３と回路基板１０１との接続後に、
回路基板１０１と半導体素子１０３との隙間部分に絶縁
性の樹脂を注入、硬化する工程をなくすことができると
いう効果もある。尚、上記絶縁樹脂１５３について、当
該絶縁樹脂１５３の熱膨張を制御するシリカ等の材料を
含まないものを使用することもできるが、含む場合には
絶縁性接着剤１０７の成分にほぼ等しくなることから、
絶縁樹脂１５３と絶縁性接着剤１０７との界面部分にお
いて応力発生を低減することができる。
向面１０３ｂに直接に絶縁性接着剤１０７を付着する構
成となっているが、以下に説明するように半導体素子１
０３の対向面１０３ｂにまず例えばエポキシ系樹脂にて
なる絶縁樹脂１５３を形成した半導体素子１５０を作製
し、その後、絶縁性接着剤１０７にて半導体素子１５０
と回路基板１０１とを接続するようにしてもよい。即
ち、図８に示すように、半導体素子１０３の電極１０３
ａ上に突起電極１０４を形成した後、回転テーブル１５
１上に半導体素子１０３を固定する。そして、絶縁樹脂
１５３を半導体素子１０３の対向面１０３ｂ上のほぼ中
央部分に塗布し、回転テーブル１５１を矢印方向に沿っ
て回転させる。これにより、図９に示すように、絶縁樹
脂１５３は遠心力により拡散し半導体素子１０３の対向
面１０３ｂ及び突起電極１０４周辺の電極１０３ａは絶
縁樹脂１５３にて覆われる。尚、突起電極１０４の先端
部分は絶縁樹脂１５３上に露出している。次に絶縁樹脂
１５３を硬化させる。硬化後、図１０及び図１１に示す
ように、突起電極１０４の先端部分を、平坦面を有する
基材１５２に押し当て、突起電極１０４の先端部を平坦
な面とし、かつ、接合面として露出させる。以後、上述
したように、又、図１２及び図１３に示すように、突起
電極１０４の先端部に導電性接着剤１０６を設け、かつ
半導体素子１５０と回路基板１０１との間に絶縁性接着
剤１０７を配置して半導体素子１５０と回路基板１０１
とを接続する。尚、図１３に示すようにこのようにして
作製された半導体装置を半導体装置１５５とする。この
ように、半導体素子１０３の対向面１０３ｂ上に絶縁樹
脂１５３を形成することで、絶縁樹脂１５３が半導体素
子１０３上及び突起電極１０４周辺の電極１０３ａ上を
保護し、かつ回路基板１０１上に装着後も耐湿性に優
れ、半導体素子１０３の電極１０３ａの腐食を防止する
という効果を奏する。又、上記半導体装置１５５によれ
ば、半導体素子１０３と回路基板１０１との接続後に、
回路基板１０１と半導体素子１０３との隙間部分に絶縁
性の樹脂を注入、硬化する工程をなくすことができると
いう効果もある。尚、上記絶縁樹脂１５３について、当
該絶縁樹脂１５３の熱膨張を制御するシリカ等の材料を
含まないものを使用することもできるが、含む場合には
絶縁性接着剤１０７の成分にほぼ等しくなることから、
絶縁樹脂１５３と絶縁性接着剤１０７との界面部分にお
いて応力発生を低減することができる。
【００２０】上述したそれぞれの半導体装置１００，１
１０，１１５，１１６，１５５において、半導体素子と
回路基板との隙間へ、例えば図１４に示すように、又、
図２０におけるステップ５に示すように第１封止用樹脂
１６１が注入される。尚、上述のように半導体装置１５
５にあっては上記第１封止用樹脂１６１の上記注入を行
わなくてもよい。この第１封止用樹脂１６１の注入動作
について半導体装置１００を例に採り以下に説明する。
上記注入方法の一つとして、図１４に示すように、符号
２０６にて示される、半導体装置１００における側端面
及びその近傍部分の一つから樹脂注入装置１７１にて第
１封止用樹脂１６１を注入する方法がある。
１０，１１５，１１６，１５５において、半導体素子と
回路基板との隙間へ、例えば図１４に示すように、又、
図２０におけるステップ５に示すように第１封止用樹脂
１６１が注入される。尚、上述のように半導体装置１５
５にあっては上記第１封止用樹脂１６１の上記注入を行
わなくてもよい。この第１封止用樹脂１６１の注入動作
について半導体装置１００を例に採り以下に説明する。
上記注入方法の一つとして、図１４に示すように、符号
２０６にて示される、半導体装置１００における側端面
及びその近傍部分の一つから樹脂注入装置１７１にて第
１封止用樹脂１６１を注入する方法がある。
【００２１】又、好ましい方法としては、図１５に示す
ように、排気装置１７２にて内部が減圧状態に設定可能
な作業室１７３内に、半導体装置１００を配置した後、
排気装置１７２にて作業室１７３内を減圧状態とする。
この減圧下において、樹脂供給装置１７４にて、矢印に
て示すように半導体装置１００の側端面及びその近傍部
分２０６において半導体装置１００の４辺に沿って回路
基板１０１上に第１封止用樹脂１６１を塗布する。塗布
完了後、作業室１７３内を大気圧状態に戻す。一方、半
導体装置１００の４辺に沿って塗布された第１封止用樹
脂１６１にて密封された半導体素子１０３と回路基板１
０１との隙間部分は、上記減圧状態のままであるので、
圧力差により、上記４辺に沿って塗布された第１封止用
樹脂１６１は、図１６に示すように上記隙間内へ侵入
し、上記隙間には第１封止用樹脂１６１が充填される。
ここで、第１封止用樹脂１６１の塗布量は、該第１封止
用樹脂１６１の充填により、半導体素子１０３と回路基
板１０１との間を封止し、水分の流入防止、、腐食防
止、熱ストレスの応力を緩和し、接合部の信頼性を確保
できる程度の量である。この注入方法によれば、大気圧
中で半導体素子１０３の側端面及びその近傍部分２０６
から絶縁性の封止用樹脂を塗布し注入する方法に比べ
て、より短時間で封止用樹脂を上記隙間に注入できる。
又、半導体素子１０３の寸法が１５×１５ｍｍ以上のよ
うな大型の場合でも短時間にて封止用樹脂を容易に注入
することができる。
ように、排気装置１７２にて内部が減圧状態に設定可能
な作業室１７３内に、半導体装置１００を配置した後、
排気装置１７２にて作業室１７３内を減圧状態とする。
この減圧下において、樹脂供給装置１７４にて、矢印に
て示すように半導体装置１００の側端面及びその近傍部
分２０６において半導体装置１００の４辺に沿って回路
基板１０１上に第１封止用樹脂１６１を塗布する。塗布
完了後、作業室１７３内を大気圧状態に戻す。一方、半
導体装置１００の４辺に沿って塗布された第１封止用樹
脂１６１にて密封された半導体素子１０３と回路基板１
０１との隙間部分は、上記減圧状態のままであるので、
圧力差により、上記４辺に沿って塗布された第１封止用
樹脂１６１は、図１６に示すように上記隙間内へ侵入
し、上記隙間には第１封止用樹脂１６１が充填される。
ここで、第１封止用樹脂１６１の塗布量は、該第１封止
用樹脂１６１の充填により、半導体素子１０３と回路基
板１０１との間を封止し、水分の流入防止、、腐食防
止、熱ストレスの応力を緩和し、接合部の信頼性を確保
できる程度の量である。この注入方法によれば、大気圧
中で半導体素子１０３の側端面及びその近傍部分２０６
から絶縁性の封止用樹脂を塗布し注入する方法に比べ
て、より短時間で封止用樹脂を上記隙間に注入できる。
又、半導体素子１０３の寸法が１５×１５ｍｍ以上のよ
うな大型の場合でも短時間にて封止用樹脂を容易に注入
することができる。
【００２２】又、さらに、上述のように第１封止用樹脂
１６１が上記隙間に充填された半導体装置に対して、図
１７に示すように、該半導体装置の全面を覆うようにし
て、当該半導体装置にて発生する熱を効率的に発散可能
なように、例えば熱伝導率が０．２〜２Ｗ／ｍｋの範
囲、好ましくは１Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を有する放熱
性樹脂１６３を設けてもよい。又、上記放熱性樹脂１６
３を設けずとも、第１封止用樹脂１６１中に伝熱性のよ
い例えばアルミナ等の金属をフィラー状にして含ませる
ことにより、半導体素子１０３の放熱性を向上させるこ
ともできる。尚、上記フィラーに金属を用いる場合に
は、フィラーによる導電性をなくすために樹脂コートを
施したフィラーを用いる。
１６１が上記隙間に充填された半導体装置に対して、図
１７に示すように、該半導体装置の全面を覆うようにし
て、当該半導体装置にて発生する熱を効率的に発散可能
なように、例えば熱伝導率が０．２〜２Ｗ／ｍｋの範
囲、好ましくは１Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を有する放熱
性樹脂１６３を設けてもよい。又、上記放熱性樹脂１６
３を設けずとも、第１封止用樹脂１６１中に伝熱性のよ
い例えばアルミナ等の金属をフィラー状にして含ませる
ことにより、半導体素子１０３の放熱性を向上させるこ
ともできる。尚、上記フィラーに金属を用いる場合に
は、フィラーによる導電性をなくすために樹脂コートを
施したフィラーを用いる。
【００２３】上述のような封止用樹脂を注入する方法に
代えて、図１８及び図１９に示すように例えば半導体装
置１００を第２封止用樹脂１６２にて覆い、半導体素子
１０３を封止するようにすることもできる。尚、第２封
止用樹脂１６２としては、フィルム状のもの、液体状の
ものがあり、図１８は液体状の場合、図１９はフィルム
状の場合を示している。具体的に説明すると、減圧下に
おける上記作業室１７３内において、半導体装置１００
を加熱した後、半導体素子１０３の全面を第２封止用樹
脂１６２にて覆う。その後、作業室１７３を大気圧に戻
して、第２封止用樹脂１６２を硬化させて、半導体装置
１００の封止を行う。これにより、大気圧中で半導体素
子１０３の側端面及びその近傍部分２０６から絶縁性の
封止用樹脂を塗布し注入する方法に比べて、より短時間
で塗布若しくはシート張り付けができ、かつ、半導体素
子１０３の寸法が大きくなっても対応できるという効果
を奏する。又、上述の第１封止用樹脂１６１を使用した
場合と同様に、さらに放熱性樹脂１６３を設けたり、又
は第２封止用樹脂１６２内に上記アルミナ等をフィラー
状にして含ませてもよい。
代えて、図１８及び図１９に示すように例えば半導体装
置１００を第２封止用樹脂１６２にて覆い、半導体素子
１０３を封止するようにすることもできる。尚、第２封
止用樹脂１６２としては、フィルム状のもの、液体状の
ものがあり、図１８は液体状の場合、図１９はフィルム
状の場合を示している。具体的に説明すると、減圧下に
おける上記作業室１７３内において、半導体装置１００
を加熱した後、半導体素子１０３の全面を第２封止用樹
脂１６２にて覆う。その後、作業室１７３を大気圧に戻
して、第２封止用樹脂１６２を硬化させて、半導体装置
１００の封止を行う。これにより、大気圧中で半導体素
子１０３の側端面及びその近傍部分２０６から絶縁性の
封止用樹脂を塗布し注入する方法に比べて、より短時間
で塗布若しくはシート張り付けができ、かつ、半導体素
子１０３の寸法が大きくなっても対応できるという効果
を奏する。又、上述の第１封止用樹脂１６１を使用した
場合と同様に、さらに放熱性樹脂１６３を設けたり、又
は第２封止用樹脂１６２内に上記アルミナ等をフィラー
状にして含ませてもよい。
【００２４】尚、上記第１封止用樹脂１６１及び上記第
２封止用樹脂１６２としては、エポキシ系やアクリル
系、好ましくはエポキシ成分を含む材料にて構成される
のが好ましい。尚、第１封止用樹脂１６１及び上記第２
封止用樹脂１６２は熱硬化性樹脂に捕らわれず熱可塑性
樹脂でもよい。
２封止用樹脂１６２としては、エポキシ系やアクリル
系、好ましくはエポキシ成分を含む材料にて構成される
のが好ましい。尚、第１封止用樹脂１６１及び上記第２
封止用樹脂１６２は熱硬化性樹脂に捕らわれず熱可塑性
樹脂でもよい。
【００２５】又、上述した半導体装置１００，１１０，
１１５，１１６，１５５では、突起電極１０４と回路基
板１０１上の電極１０２とは導電性接着剤１０６を介し
て接続しているが、導電性接着剤１０６は必ずしも必要
ではない。図２３には、導電性接着剤１０６を用いずに
絶縁性接着剤１０７のみにて半導体素子１０３と回路基
板１０１とを固定した半導体装置２１１を示している。
即ち、上述のように絶縁性接着剤１０７は収縮性を有す
ることから、半導体素子１０３と回路基板１０１とが絶
縁性接着剤１０７にて接続されたときには、半導体素子
１０３と回路基板１０１とは互いに引っ張られ、突起電
極１０４と回路基板１０１上の電極１０２とは当接し電
気的接続を図ることができるからである。尚、上述のよ
うに、絶縁性接着剤１０７のみにより半導体素子１０３
と回路基板１０１とを固定したときであっても突起電極
１０４と回路基板１０１上の電極１０２とは導電性接着
剤１０６を介して確実に接続されるが、さらに接続の信
頼性を増すためには先に説明したように導電性接着剤１
０６を併用するのが良い。
１１５，１１６，１５５では、突起電極１０４と回路基
板１０１上の電極１０２とは導電性接着剤１０６を介し
て接続しているが、導電性接着剤１０６は必ずしも必要
ではない。図２３には、導電性接着剤１０６を用いずに
絶縁性接着剤１０７のみにて半導体素子１０３と回路基
板１０１とを固定した半導体装置２１１を示している。
即ち、上述のように絶縁性接着剤１０７は収縮性を有す
ることから、半導体素子１０３と回路基板１０１とが絶
縁性接着剤１０７にて接続されたときには、半導体素子
１０３と回路基板１０１とは互いに引っ張られ、突起電
極１０４と回路基板１０１上の電極１０２とは当接し電
気的接続を図ることができるからである。尚、上述のよ
うに、絶縁性接着剤１０７のみにより半導体素子１０３
と回路基板１０１とを固定したときであっても突起電極
１０４と回路基板１０１上の電極１０２とは導電性接着
剤１０６を介して確実に接続されるが、さらに接続の信
頼性を増すためには先に説明したように導電性接着剤１
０６を併用するのが良い。
【００２６】尚，以上の説明においては、半導体素子１
０３は平板状の場合を例に採ったが、本実施形態の装着
方法は、これに限定されるものではなく、図２４に示す
ように、球状の半導体素子２１３にも適用可能であり、
本実施形態の装着方法を用いて上記球状の半導体素子を
回路基板に装着した半導体装置２１５を作成することも
できる。
０３は平板状の場合を例に採ったが、本実施形態の装着
方法は、これに限定されるものではなく、図２４に示す
ように、球状の半導体素子２１３にも適用可能であり、
本実施形態の装着方法を用いて上記球状の半導体素子を
回路基板に装着した半導体装置２１５を作成することも
できる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の第１態様
の、回路基板への半導体素子の装着方法、及び本発明の
第２態様の半導体装置によれば、半導体素子と回路基板
とを絶縁性接着剤を用いて接続するようにしたことか
ら、従来の、半導体素子の突起電極と回路基板の電極と
の接続のみの場合に比べて、半導体素子と回路基板とは
強固に接続される。よって、半導体素子の突起電極と回
路基板の電極とにおける接続抵抗値及びそのばらつきが
小さくなり、かつその接続強度も強く、安定した、信頼
性の高い接合を得ることができる。
の、回路基板への半導体素子の装着方法、及び本発明の
第２態様の半導体装置によれば、半導体素子と回路基板
とを絶縁性接着剤を用いて接続するようにしたことか
ら、従来の、半導体素子の突起電極と回路基板の電極と
の接続のみの場合に比べて、半導体素子と回路基板とは
強固に接続される。よって、半導体素子の突起電極と回
路基板の電極とにおける接続抵抗値及びそのばらつきが
小さくなり、かつその接続強度も強く、安定した、信頼
性の高い接合を得ることができる。
【図１】 本発明の実施形態の半導体装置の構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】 図１に示す半導体装置の作製工程の一工程を
示す図であって半導体素子の突起電極に導電性接着剤を
転写する状態を示す図である。
示す図であって半導体素子の突起電極に導電性接着剤を
転写する状態を示す図である。
【図３】 図１に示す半導体装置の作製工程の一工程を
示す図であって回路基板上に絶縁性接着剤を塗布した状
態を示す図である。
示す図であって回路基板上に絶縁性接着剤を塗布した状
態を示す図である。
【図４】 図１に示す半導体装置の変形例を示す断面図
である。
である。
【図５】 図１に示す半導体装置の他の変形例を示す断
面図である。
面図である。
【図６】 図１に示す半導体装置のさらに他の変形例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図７】 図１に示す半導体装置において半導体素子部
分を除去する状態を示す図である。
分を除去する状態を示す図である。
【図８】 図１に示す半導体装置の変形例における半導
体装置の作製工程の一工程を示す図である。
体装置の作製工程の一工程を示す図である。
【図９】 図１に示す半導体装置の変形例における半導
体装置の作製工程の一工程を示す図であって、図８の次
の工程を示す図である。
体装置の作製工程の一工程を示す図であって、図８の次
の工程を示す図である。
【図１０】 図１に示す半導体装置の変形例における半
導体装置の作製工程の一工程を示す図であって、図９の
次の工程を示す図である。
導体装置の作製工程の一工程を示す図であって、図９の
次の工程を示す図である。
【図１１】 図１に示す半導体装置の変形例における半
導体装置の作製工程の一工程を示す図であって、図１０
の次の工程を示す図である。
導体装置の作製工程の一工程を示す図であって、図１０
の次の工程を示す図である。
【図１２】 図１に示す半導体装置の変形例における半
導体装置の作製工程の一工程を示す図であって、図１１
の次の工程を示す図である。
導体装置の作製工程の一工程を示す図であって、図１１
の次の工程を示す図である。
【図１３】 図１に示す半導体装置の変形例における半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図１４】 図１に示す半導体装置に封止用樹脂を注入
する状態を示す図である。
する状態を示す図である。
【図１５】 図１に示す半導体装置に封止用樹脂を注入
するための装置の構成を示す図である。
するための装置の構成を示す図である。
【図１６】 図１に示す半導体装置に封止用樹脂が注入
されていく状態を示す図である。
されていく状態を示す図である。
【図１７】 封止用樹脂が注入された図１に示す半導体
装置を放熱性樹脂にて覆った状態を示す断面図である。
装置を放熱性樹脂にて覆った状態を示す断面図である。
【図１８】 図１に示す半導体装置に第２の封止用樹脂
が注入された状態を示す断面図である。
が注入された状態を示す断面図である。
【図１９】 図１に示す半導体装置に第２の封止用樹脂
が注入された状態を示す断面図である。
が注入された状態を示す断面図である。
【図２０】 本発明の実施形態における、回路基板への
半導体素子の装着方法の動作工程を示すフローチャート
である。
半導体素子の装着方法の動作工程を示すフローチャート
である。
【図２１】 図１に示す半導体装置へ封止用樹脂を一方
向に沿って注入する場合において矩形状の絶縁性接着剤
の配置状態を示す平面図である。
向に沿って注入する場合において矩形状の絶縁性接着剤
の配置状態を示す平面図である。
【図２２】 図１に示す半導体装置へ封止用樹脂を一方
向に沿って注入する場合において楕円状の絶縁性接着剤
の配置状態を示す平面図である。
向に沿って注入する場合において楕円状の絶縁性接着剤
の配置状態を示す平面図である。
【図２３】 本発明の実施形態の半導体装置における他
の構造であって、導電性接着剤を用いていない場合の構
造を示す断面図である。
の構造であって、導電性接着剤を用いていない場合の構
造を示す断面図である。
【図２４】 本発明の実施形態の半導体装置における他
の構造であって、球状の半導体素子を使用した場合の構
造を示す断面図である。
の構造であって、球状の半導体素子を使用した場合の構
造を示す断面図である。
【図２５】 半導体素子の電極上に突起電極を形成する
形成工程の一工程を示す図であって、キャピラリー先端
部を示す図である。
形成工程の一工程を示す図であって、キャピラリー先端
部を示す図である。
【図２６】 半導体素子の電極上に突起電極を形成する
形成工程の一工程を示す図であって、キャピラリー先端
にボールを形成した状態を示す図である。
形成工程の一工程を示す図であって、キャピラリー先端
にボールを形成した状態を示す図である。
【図２７】 半導体素子の電極上に突起電極を形成する
形成工程の一工程を示す図であって、図２６に示すボー
ルを半導体素子上の電極に圧着した状態を示す図であ
る。
形成工程の一工程を示す図であって、図２６に示すボー
ルを半導体素子上の電極に圧着した状態を示す図であ
る。
【図２８】 半導体素子の電極上に突起電極を形成する
形成工程の一工程を示す図であって、半導体素子上の電
極上に上記突起電極を形成した状態を示す図である。
形成工程の一工程を示す図であって、半導体素子上の電
極上に上記突起電極を形成した状態を示す図である。
【図２９】 半導体素子の電極上に突起電極を形成する
形成工程の一工程を示す図であって、上記突起電極の高
さを均一化している状態を示す図である。
形成工程の一工程を示す図であって、上記突起電極の高
さを均一化している状態を示す図である。
【図３０】 半導体素子の電極上に突起電極を形成する
形成工程の一工程を示す図であって、上記突起電極に導
電性接着剤を転写している状態を示す図である。
形成工程の一工程を示す図であって、上記突起電極に導
電性接着剤を転写している状態を示す図である。
【図３１】 従来の半導体装置を示す図である。
１００…半導体装置、１０１…回路基板、１０１ａ…対
向面、１０２…電極、１０３…半導体素子、１０３ａ…
電極、１０４…突起電極、１０６…導電性接着剤、１０
７…絶縁性接着剤、１１０，１１５，１１６…半導体装
置、１５３…絶縁樹脂、１５５…半導体装置、１６１…
第１封止用樹脂、１６２…第２封止用樹脂、１６３…放
熱性樹脂。
向面、１０２…電極、１０３…半導体素子、１０３ａ…
電極、１０４…突起電極、１０６…導電性接着剤、１０
７…絶縁性接着剤、１１０，１１５，１１６…半導体装
置、１５３…絶縁樹脂、１５５…半導体装置、１６１…
第１封止用樹脂、１６２…第２封止用樹脂、１６３…放
熱性樹脂。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−169433（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−61304（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−18069（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−306717（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−321248（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−31870（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−181122（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−41404（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−137656（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−226162（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−63030（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−162573（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60
Claims (22)
- 【請求項１】 回路基板（１０１）及び半導体素子（１
０３）における互いの対向面（１０１ａ，１０３ｂ）の
少なくとも一方に、硬化とともに収縮する絶縁性接着剤
（１０７）を設けるとともに、上記半導体素子上の突起
電極（１０４）に導電性接着剤（１０６）を設け、上記
回路基板上の電極（１０２）と上記突起電極とが対応す
るように位置合わせした後、上記回路基板及び上記半導
体素子における互いの上記対向面を上記絶縁性接着剤に
て連結して上記絶縁性接着剤を硬化させ収縮させた後、
上記導電性接着剤を硬化させて上記回路基板上の上記電
極と上記半導体素子上の上記突起電極とを上記絶縁性接
着剤の上記収縮にて電気的に接続しかつ上記導電性接着
剤を介してさらに電気的に接続させかつ上記半導体素子
と上記回路基板とを連結状態に固定することを特徴とす
る、回路基板への半導体素子の装着方法。 - 【請求項２】 上記絶縁性接着剤は、上記半導体素子と
上記回路基板とを連結した状態において、上記回路基板
上の電極及び上記半導体素子上の突起電極のいずれにも
接触しないような位置に設けられる、請求項１記載の回
路基板への半導体素子の装着方法。 - 【請求項３】 上記絶縁性接着剤の配置は上記対向面の
複数箇所になされる、請求項１又は２記載の回路基板へ
の半導体素子の装着方法。 - 【請求項４】 上記絶縁性接着剤は、フィルム状又はペ
レット状である、請求項１ないし３のいずれかに記載の
回路基板への半導体素子の装着方法。 - 【請求項５】 上記回路基板及び上記半導体素子におけ
る互いの上記対向面の少なくとも一方に当該絶縁性接着
剤を配置するとともに、上記回路基板上の上記電極と上
記半導体素子上の上記突起電極とが対応するように位置
合わせを行う、請求項４記載の回路基板への半導体素子
の装着方法。 - 【請求項６】 上記絶縁性接着剤を配置する前に、上記
半導体素子における上記対向面には上記突起電極におけ
る上記回路基板上の上記電極との接続部分を除き少なく
とも上記半導体素子上の電極（１０３ａ）を保護する絶
縁樹脂（１５３）を塗布し、該絶縁樹脂の硬化後、上記
絶縁性接着剤を設ける、請求項１ないし５のいずれかに
記載の回路基板への半導体素子の装着方法。 - 【請求項７】 上記絶縁樹脂の塗布は、回転テーブル上
に固定された上記半導体素子の上記対向面上のほぼ中央
部分に上記絶縁樹脂を滴下し上記回転テーブルを回転さ
せることで行う、請求項６記載の回路基板への半導体素
子の装着方法。 - 【請求項８】 上記回路基板と上記半導体素子とが固定
された後、上記回路基板上における上記半導体素子の側
端面及びその近傍部分（２０６）から第１封止用樹脂剤
（１６１）を上記回路基板と上記半導体素子との隙間に
注入する、請求項１ないし７のいずれかに記載の回路基
板への半導体素子の装着方法。 - 【請求項９】 上記絶縁性接着剤がペレット状又はフィ
ルム状であり、上記第１封止用樹脂材が上記側端面及び
その近傍部分から上記回路基板と上記半導体素子との上
記隙間へ一方向に沿って注入されるとき、上記絶縁性接
着剤は、矩形状又は楕円状の平面形状を有し、上記第１
封止用樹脂材の上記一方向による注入方向に直交する直
交方向に沿った上記絶縁性接着剤の縦寸法に対する上記
注入方向に沿った横寸法の比を１以上として配置され
る、請求項８記載の回路基板への半導体素子の装着方
法。 - 【請求項１０】 上記回路基板と上記半導体素子との隙
間への上記第１封止用樹脂剤の注入は、上記回路基板と
上記半導体素子とを固定後、上記回路基板と上記半導体
素子とを大気圧より低い減圧下に置き、該減圧下にて上
記半導体素子の側端面及びその近傍部分に沿って当該半
導体素子の全周に渡り上記第１封止用樹脂剤を塗布する
ことで上記隙間を密封した後、上記回路基板と上記半導
体素子とを大気圧に戻すことで気圧差により上記側端面
及びその近傍部分に塗布した上記第１封止用樹脂材を上
記隙間内へ侵入させて行う、請求項８記載の回路基板へ
の半導体素子の装着方法。 - 【請求項１１】 上記第１封止用樹脂剤の注入後、上記
半導体素子を放熱性樹脂（１６３）にて覆う、請求項８
ないし１０のいずれかに記載の回路基板への半導体素子
の装着方法。 - 【請求項１２】 上記回路基板と上記半導体素子とが固
定された後、上記回路基板と上記半導体素子とを大気圧
より低い減圧下に置き、該減圧下にて上記半導体素子を
第２封止用樹脂剤（１６２）にて覆った後、上記回路基
板と上記半導体素子とを大気圧に戻して上記第２封止用
樹脂剤にて上記半導体素子の上記回路基板上への封止を
行う、請求項１ないし７のいずれかに記載の回路基板へ
の半導体素子の装着方法。 - 【請求項１３】 上記第２封止用樹脂剤は、熱軟化性樹
脂であり、上記減圧下にて上記半導体素子を上記第２封
止用樹脂剤にて覆うときには上記第２封止用樹脂剤は加
熱され上記大気圧に戻して上記第２封止用樹脂剤を硬化
させる、請求項１２記載の回路基板への半導体素子の装
着方法。 - 【請求項１４】 上記第２封止用樹脂剤による上記半導
体素子の封止後、上記第２封止用樹脂剤を放熱性樹脂
（１６３）にて覆う、請求項１２又は１３記載の回路基
板への半導体素子の装着方法。 - 【請求項１５】 上記第２封止用樹脂剤は、フィルム状
である、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の回路
基板への半導体素子の装着方法。 - 【請求項１６】 上記第２封止用樹脂剤は、液状であ
る、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の回路基板
への半導体素子の装着方法。 - 【請求項１７】 上記絶縁性接着剤の硬化、収縮による
上記半導体素子及び上記回路基板の損傷を防止するた
め、上記絶縁性接着剤の硬化、収縮により上記半導体素
子及び上記回路基板に作用する硬化応力を３９２．３×
１０ ６ 〜１１７６．８×１０ ６ Ｐａとする、請求項１な
いし１６のいずれかに記載の回路基板への半導体素子の
装着方法。 - 【請求項１８】 上記突起電極は、Ａｕ，Ｎｉ，Ａｌ，
Ｃｕ若しくは半田にて形成される、請求項１ないし１７
のいずれかに記載の回路基板への半導体素子の装着方
法。 - 【請求項１９】 上記絶縁性接着剤は、熱硬化性であ
る、請求項１ないし１８のいずれかに記載の回路基板へ
の半導体素子の装着方法。 - 【請求項２０】 上記絶縁性接着剤は、エポキシ系樹
脂、シリコーン系樹脂、又はポリイミド系樹脂にてな
る、請求項１ないし１９のいずれかに記載の回路基板へ
の半導体素子の装着方法。 - 【請求項２１】 上記導電性接着剤は、銀又は金を含む
導電性フィラーにてなる、請求項１７ないし２０のいず
れかに記載の回路基板への半導体素子の装着方法。 - 【請求項２２】 請求項１ないし２１のいずれかに記載
の半導体素子の装着方法にて半導体素子が回路基板に装
着されたことを特徴とする半導体装置。
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| JP27382798A JP3520208B2 (ja) | 1997-10-02 | 1998-09-28 | 回路基板への半導体素子の装着方法、及び半導体装置 |
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| JP9-269665 | 1997-10-02 | ||
| JP27382798A JP3520208B2 (ja) | 1997-10-02 | 1998-09-28 | 回路基板への半導体素子の装着方法、及び半導体装置 |
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-
1998
- 1998-09-28 JP JP27382798A patent/JP3520208B2/ja not_active Expired - Fee Related
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