JP3957244B2 - Manufacturing method of semiconductor devices - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a manufacturing process by strongly connecting a semiconductor element with a wiring circuit board without necessitating any conventional flux processing in connecting a semiconductor element with a wiring circuit board. SOLUTION: A sealing resin sheet 10 is placed through a plurality of spherical electrode parts 2 for connection provided on a wiring circuit board 1, and a semiconductor element 3 is placed at a prescribed position on the sealing resin sheet 10. Afterwards, the resin sheet 10 for sealing is heated and melted, and the resin in the melted state is packed and cured in a void between the semiconductor element 3 and the wiring circuit substrate 1 so that the void can be resin-sealed and a sealing resin layer can be formed. At the same time, at least one part of an oxide film on the surfaces of the electrode parts 2 for connection is removed by at least one of chlorine components and organic acid components in the sealing resin sheet 10.

Description

【０００７】
【化５】

【０００８】
【化６】

【０００９】
（ｂ）フェノール樹脂。
【００１０】
すなわち、本発明では、複数の接続用電極部を介在して接続された、配線回路基板と半導体素子との間の空隙を封止樹脂層によって樹脂封止して半導体装置を製造するに際して、上記封止樹脂層を、上記配線回路基板と半導体素子との間にシート状の上記（ａ）および（ｂ）成分を含有する固形樹脂を介在させこの固形樹脂を溶融させ、上記配線回路基板と半導体素子からの加圧を利用して形成する。とともに、上記固形樹脂中の塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方により、上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部を除去する。このように、上記シート状の特有の固形樹脂を溶融させ、加圧することにより、上記配線回路基板と半導体素子との接合が完了させるため、樹脂封止が容易となる。また、上記固形樹脂中の塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方により上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部が除去されるため、従来のように、フラックス処理およびフラックス洗浄等を必要とせず、接続用電極部と接触し接合する部分との接着性が向上し、製造工程の簡略化が実現する。なお、上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部の除去とは、酸化膜の一部が除去されて接続用電極部表面の一部が露呈した状態をいう。
【００１１】
さらに、上記固形樹脂中の塩素線分および有機成分の少なくとも一方とともに、固形樹脂中に含有された無機質充填剤によって上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部の除去がなされることにより、効果的に酸化膜が除去され、接着性がより一層向上する。
【００１２】
そして、上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部の除去は、例えば、上記接続用電極部が設けられた配線回路基板上に、接続用電極部を介して塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方を含有する封止用樹脂シートを載置した後、上記封止用樹脂シート上に半導体素子を載置し、ついで、上記封止用樹脂シートを加熱溶融し、上記配線回路基板と半導体素子からの加圧を利用して、上記配線回路基板と半導体素子との間に、上記溶融状態の封止用樹脂を充填し硬化させるとともに、上記接続用電極部表面の酸化膜の除去が効果的に行われる。
【００１３】
また、上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部の除去は、例えば、上記接続用電極部が設けられた配線回路基板上に、接続用電極部を介して塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方とともに無機質充填剤を含有する封止用樹脂シートを載置した後、上記封止用樹脂シート上に半導体素子を載置し、ついで、上記封止用樹脂シートを加熱溶融し、上記配線回路基板と半導体素子からの加圧を利用して、上記配線回路基板と半導体素子との間に、上記溶融状態の封止用樹脂を充填し硬化させるとともに、上記接続用電極部表面の酸化膜の除去が効果的に行われる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１５】
本発明の半導体装置の製法により製造される半導体装置は、図１に示すように、配線回路基板１の片面に、複数の接続用電極部２を介して半導体素子３が搭載された構造をとる。そして、上記配線回路基板１と半導体素子３との間に封止樹脂層４が形成されている。
【００１６】
なお、上記配線回路基板１と半導体素子３とを電気的に接続する上記複数の接続用電極部２は、予め配線回路基板１面に配設されていてもよいし、半導体素子３面に配設されていてもよい。さらには、予め配線回路基板１面および半導体素子３面の双方にそれぞれ配設されていてもよい。
【００１７】
本発明において、接続用電極部とは、周知の電極のみでもよいが、電極とジョイントボール等の電極に配備される導電体を含む概念である。したがって、一般的に配線回路基板の接続用電極部と半導体素子の接続用電極部とは、両者とも電極のみで連絡されていてもよいが、通常、少なくとも一方が電極とジョイントボールからなる電極部であるようにして両者の電極部が連絡される。
【００１８】
したがって、通常の形態では上記配線回路基板１と半導体素子３とを電気的に接続する上記複数の接続用電極部２は、予め配線回路基板１面に、ジョイントバンプやジョイントボール等が配設されていてもよいし、半導体素子３面にジョイントバンプやジョイントボール等が配設されていてもよい。さらには、予め配線回路基板１面および半導体素子３面の双方にそれぞれにジョイントバンプやジョイントボール等が配設されていてもよく、また、両者の電極部は電極のみであってもよい。
【００１９】
上記複数の接続用電極部（ジョイントバンプ、ジョイントボール等）２の材質としては、特に限定するものではないが、例えば、金のスタッドバンプ、半田による低融点および高融点バンプ、銅・ニッケルコアの金めっきバンプ等があげられる。ただし、半導体素子側、配線回路基板側の両者がともに金めっきや金のスタッドバンプの形態による接合は除く。さらに、本発明でのシート状の固形樹脂を使用することにより、上記低融点半田のような、ある一定の温度で半田の形状が崩れてしまうような材質のものに対して、上記シート状の固形樹脂は、接続用電極部２の高さを制御するための目的としても使用が可能である。
【００２０】
そして、上記接続用電極部２の表面には、通常、酸化膜が形成されている。この酸化膜の形成は、例えば、それぞれ電極を形成する際の加熱や、バンプが形成されてから空気中に曝されることにより、表面に酸化膜が形成される。
【００２１】
また、上記配線回路基板１の材質としては、特に限定するものではないが、大別してセラミック基板、プラスチック基板があり、上記プラスチック基板としては、例えば、エポキシ基板、ビスマレイミドトリアジン基板等があげられる。そして、本発明のシート状の固形樹脂は、プラスチック基板と、低融点半田による接続用電極部２との組み合わせにおいて接合温度を高温に設定することができないような場合においても特に限定されることなく好適に用いられる。
【００２２】
本発明において、上記封止樹脂層４形成材料としては、シート状の固形樹脂が用いられ、例えば、固体のエポキシ樹脂組成物が用いられる。
【００２３】
上記エポキシ樹脂組成物は、上記特定のエポキシ樹脂（ａ成分）と、フェノール樹脂（ｂ成分）と、無機質充填剤（ｃ成分）とを用いて得られるものであり、常温で固体を示す。なお、上記常温とは２０℃である。
【００２４】
上記エポキシ樹脂（ａ成分）としては、常温で固体の上記の一般式（１），式（２），式（３）で表される構造のエポキシ樹脂が用いられる。溶融時に濡れ性が良好な低粘度のものを用いることが好ましい。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２５】
上記式（１）〜（３）で表される構造のエポキシ樹脂（ａ成分）において、特にエポキシ当量１５０〜２３０ｇ／ｅｑで、融点６０〜１６０℃のものを用いることが好ましい。また、樹脂成分の濡れ性向上のために一部液状エポキシ樹脂を用いることもできる。
【００２６】
上記エポキシ樹脂（ａ成分）とともに用いられるフェノール樹脂（ｂ成分）は、硬化剤として用いられる。上記フェノール樹脂としては、フェノールノボラック等が用いられ、特に低粘度のものを用いることが好ましい。なかでも、水酸基当量が８０〜１２０ｇ／ｅｑで、軟化点が８０℃以下のものを用いることが好ましい。より好ましくは、水酸基当量９０〜１１０ｇ／ｅｑで、軟化点５０〜７０℃である。特に好ましくは水酸基当量１００〜１１０ｇ／ｅｑで、軟化点５５〜６５℃である。
【００２７】
上記エポキシ樹脂（ａ成分）とフェノール樹脂（ｂ成分）の配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対してフェノール樹脂中の水酸基当量を０．５〜１．６の範囲に設定することが好ましい。より好ましくは０．８〜１．２の範囲に設定することである。
【００２８】
上記ａ成分およびｂ成分とともに用いられる無機質充填剤（ｃ成分）としては、従来から用いられている各種無機質充填剤、例えば、シリカ粉末、炭酸カルシウム、チタン白等があげられる。なかでも、球状シリカ粉末、破砕状シリカ粉末が好ましく用いられ、特に球状シリカを用いることが好ましい。そして、上記無機質充填剤（ｃ成分）としては、最大粒径が１００μｍ以下のものを用いることが好ましい。特に好ましくは最大粒径が５０μｍ以下である。すなわち、最大粒径が１００μｍを超えると、配線回路基板と半導体素子間（封止用樹脂層を用いて樹脂封止される空間）の充填が不可能になる場合があるからである。また、上記最大粒径とともに、平均粒径が１〜２０μｍのものを用いることが好ましく、特に好ましくは２〜１０μｍである。したがって、このような観点から、上記無機質充填剤（ｃ成分）の最大粒径は、配線回路基板と半導体素子間（封止用樹脂層を用いて樹脂封止される空間）の距離の１／２以下に設定することが好ましい。より好ましくは１／１０〜１／３である。すなわち、最大粒径を１／２以下に設定することにより、上記配線回路基板と半導体素子間への溶融した封止用樹脂層の充填が、ボイド等が生じず良好になされるようになるからである。
【００２９】
上記無機質充填剤（ｃ成分）の含有割合は、エポキシ樹脂組成物全体の９０重量％以下の範囲に設定することが好ましい。より好ましくは２０〜９０重量％であり、特に好ましくは５５〜７５重量％である。すなわち、無機質充填剤（ｃ成分）の含有量が２０重量％未満では、封止用樹脂硬化物の特性、特に線膨張係数が大きくなり、このため、半導体素子と上記係数との差が大きくなって、樹脂硬化物や半導体素子にクラック等の欠陥を発生させるおそれがある。また、９０重量％を超えると、封止用樹脂の溶融粘度が高くなることから充填性が悪くなるからである。
【００３０】
本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物には、上記ａ〜ｃ成分以外に、必要に応じて、シリコーン化合物（側鎖エチレングライコールタイプジメチルシロキサン等），アクリロニトリル−ブタジエンゴム等の低応力化剤、難燃剤、ポリエチレン、カルナバ等のワックス、シランカップリング剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等）等のカップリング剤等を適宜に配合してもよい。
【００３１】
上記難燃剤としては、ブロム化エポキシ樹脂等があげられ、これに三酸化二アンチモン等の難燃助剤等が用いられる。
【００３２】
本発明に用いられる上記エポキシ樹脂組成物は、例えばつぎのようにして得られる。すなわち、上記樹脂成分であるａ成分およびｂ成分を混合溶融し、この溶融状態の樹脂成分中に上記ｃ成分および必要に応じて他の添加剤を配合し混合する。この後、反応性調整のための触媒を加えて均一系とした後、パレット上に受入れし、これを冷却後、例えば、プレス圧延してシート状化することにより得られる。
【００３３】
上記反応性調整のために配合される触媒としては、特に限定するものではなく従来から硬化促進剤として用いられるものがあげられる。例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフェート、テトラフェニルボレート、２−メチルイミダゾール等があげられる。
【００３４】
上記各成分の混合およびシートの作製方法については上記方法に限定するものではなく、例えば、上記混合においては、２軸ロール、３軸ロール等を用いることも可能である。また、上記シートの作製方法についても、ロール圧延によるシート化、あるいは溶媒を混合したものを塗工してシート化する方法も可能である。また、上記エポキシ樹脂組成物の供給形態において、テープ状の形態をとることにより、いわゆる、リール・トゥ・リールによる大量生産形式の適用が可能となる。
【００３５】
本発明において、シート、すなわち封止用樹脂シートの厚みは、通常、５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１２０μｍ程度である。
【００３６】
本発明の半導体装置の製法は、先に述べたように、配線回路基板上に、複数の接続用電極部を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が封止樹脂層によって封止された半導体装置を製造する際、上記封止樹脂層を、上記配線回路基板と半導体素子との間にシート状の固形樹脂を介在させ、この固形樹脂を溶融させ、上記配線回路基板と半導体素子からの加圧を利用して形成する。とともに、上記固形樹脂中の塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方により、上記接続用電極部表面の酸化膜を除去することを特徴とする。このような半導体装置の製法としては、具体的には大別して３つの態様があげられる。
【００３７】
（１）まず、本発明の半導体装置の製法の第１の態様を図面に基づき順を追って説明する。この製法（第１の態様）では、上記シート状の固形樹脂として、封止用樹脂シートが用いられる。
【００３８】
まず、図２に示すように、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた配線回路基板１上に、上記接続用電極部２を介して固形の封止用樹脂シート１０を載置する。ついで、図３に示すように、上記封止用樹脂シート１０上の所定位置に、半導体素子３を載置し仮接着した後、上記封止用樹脂シート１０を加熱溶融して溶融状態とし、加圧して上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に上記溶融状態の樹脂を充填し、硬化させることにより上記空隙を樹脂封止して封止樹脂層４を形成する。このようにして、図１に示す半導体装置を製造する。
【００３９】
なお、上記半導体装置の製法では、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた配線回路基板１を用いた場合について述べたが、これに限定するものではなく、予め半導体素子３の片面（接続面側）に上記複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が配設されたものを用いてもよい。この場合（予め半導体素子３面に接続用電極部２が配設されたものを使用）は、図４に示すように、配線回路基板１面に固形の封止用樹脂シート１０を載置して、その上に、配線回路基板１と接続用電極部２配設面とが対峙するよう接続用電極部２が設けられた半導体素子３を載置する。さらに、接続用電極部２が、配線回路基板１および半導体素子３の双方に設けられたものを用いる場合は、図５に示すように、両者の接続用電極部２の間に封止用樹脂シート１０を配置する。後の工程は、上記と同様である。
【００４０】
そして、上記封止用樹脂シート１０を用いて樹脂封止する際、上記接続用電極部２表面に形成されている酸化膜の少なくとも一部が、上記シート１０中に含有される塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方により除去される。さらには、上記シート１０中に含有される塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方とともに、無機質充填剤が含有されていれば、上記封止用樹脂シート１０を加熱溶融して溶融状態とし、加圧して上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に上記溶融状態の樹脂を充填する際、一層効果的に酸化膜が除去される。そして、上記に起因した酸化膜の除去により、接続用電極部２の地肌表面が露出して、接続用電極部２と接触し接合する部分の接着性が向上し、結果、半導体素子３電極部と配線回路基板１電極部とが強固に接続される。
【００４１】
上記シート１０中に含有される塩素成分、有機酸成分の含有量は、酸化膜の少なくとも一部を除去させうることができれば良く、それぞれ、塩素成分１００〜２０００ｐｐｍ、有機酸成分２００〜２０００ｐｐｍである。特に好ましい含有量は、塩素成分７００〜２０００ｐｐｍ、有機酸成分７００〜２０００ｐｐｍである。上記塩素成分および有機酸成分は、シート１０形成材料中の主剤成分であるエポキシ樹脂と硬化剤成分であるフェノール樹脂の中に主に含まれる。特に、塩素成分はエポキシ樹脂に多く含まれる。また、上記有機酸成分とは、蟻酸、酢酸、酪酸、乳酸等の封止樹脂中に含まれる有機酸成分をいう。
【００４２】
なお、上記塩素成分および有機酸成分の測定は、例えば、有機酸成分は、１６０℃加温下で発生する有機酸を水中に取り込み、その抽出量をイオンクロマト法で測定する。また、塩素成分は、全塩素量を測定した。より詳しく述べると、有機酸成分はつぎのようにして測定する。すなわち、抽出容器の中に、封止材５ｇを５０ｃｃのイオン交換水とともに入れ、蓋をして密封し、１６０℃の乾燥機中にて２０時間加熱抽出した後、この抽出液中の有機酸をイオンクロマト法にて測定する。また、塩素成分はつぎのようにして測定する。すなわち、エポキシ樹脂１ｇ中に含まれる全塩素分を１ＮのＫＯＨ−プロピレングリコール溶液と反応させ（冷却管を用いて１０分間加熱還流させる）生成したＫＣｌを０．０１ＮのＡｇＮＯ₃ 水溶液で電位差滴定する。
【００４３】
上記封止用樹脂シート１０としては、半導体素子３もしくは配線回路基板１に封止用樹脂シート１０を仮接着する場合には、タック性を備えたシート状のエポキシ樹脂組成物とすることが好ましい。そして、上記封止用樹脂シート１０の大きさとしては、上記搭載される半導体素子３の大きさ（面積）により適宜に設定され、通常、半導体素子３の大きさ（面積）より少し小さくなるように設定することが好ましい。また、上記封止用樹脂シート１０の厚みおよび重量は、上記と同様、搭載される半導体素子３の大きさおよび上記配線回路基板１に設けられた球状の接続用電極部２の大きさ、すなわち、半導体素子３と配線回路基板１との空隙を充填し樹脂封止することにより形成される封止樹脂層４の占める容積により適宜に設定される。
【００４４】
上記タック性を備えたシート状エポキシ樹脂組成物を得るには、例えば、エポキシ樹脂組成物中にアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体等のゴム成分を添加しておくことにより達成される。
【００４５】
また、上記半導体装置の製造方法において、上記封止用樹脂シート１０を加熱溶融して溶融状態とする際の加熱温度としては、半導体素子３および配線回路基板１の劣化等を考慮して７０〜３００℃の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１２０〜２００℃である。そして、加熱方法としては、赤外線リフロー炉、乾燥機、温風機、熱板等があげられる。
【００４６】
さらに、上記溶融状態とした封止用樹脂を上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に充填する際には、上記のように加圧する。その加圧条件としては、接続用電極部（ジョイントボール）２の個数等によって適宜に設定されるが、具体的には０．０２〜０．５ｋｇ／個の範囲に設定され、好ましくは０．０４〜０．２ｋｇ／個の範囲に設定される。
【００４７】
また、上記第１の態様の製法において、上記配線回路基板１上に封止用樹脂シート１０を載置し、さらにこの封止用樹脂シート１０上に半導体素子３を載置した後、あるいは、上記半導体素子３上に封止用樹脂シート１０を載置し、さらにこの封止用樹脂シート１０上に配線回路基板１を載置した後、所定時間加熱するとともに、上記封止用樹脂シート１０が下記の物性（イ）〜（ハ）の少なくとも一つを備えた状態になるまで加圧し、その状態で上記配線回路基板１と半導体素子３との間の空隙に、溶融状態の封止用樹脂を充填するという工程を経由させることが特に好ましい。このように、上記加圧によって封止用樹脂シート１０が下記の物性を有する（加圧終了時点）ことにより、充填された封止樹脂層部分に細かなボイドを巻き込むことなく、均質で良好な封止樹脂層が形成される。すなわち、封止用樹脂シート１０の樹脂粘度が５０００ｐｏｉｓｅ未満、ゲル化時間が初期ゲル化時間の３０％を超える、残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％を超える場合のように、単に配線回路基板１と半導体素子３を加圧して圧着させた際には、空隙部分に充填された封止用樹脂、つまり封止樹脂層部分に細かなボイドが形成される恐れがある。
【００４８】
（イ）樹脂粘度が５０００ｐｏｉｓｅ以上。
（ロ）封止用樹脂シートの加熱前の初期ゲル化時間を１００％とした場合、ゲル化時間が初期ゲル化時間の３０％以下である。
（ハ）示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される封止用樹脂シートの加熱前の初期残存反応熱量を１００％とした場合、残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％以下である。
【００４９】
上記特性（イ）における樹脂粘度は、上記のように、５０００ｐｏｉｓｅ以上であることが好ましく、特に好ましくは１００００ｐｏｉｓｅ以上の範囲であり、その樹脂粘度の測定は、島津製作所社製のフローテスターを用いて１７５℃にて測定した。
【００５０】
また、上記特性（ロ）において、ゲル化時間が初期ゲル化時間の３０％以下に達したものが好ましく、特に好ましくは初期ゲル化時間の２０％以下であり、そのゲル化時間の測定は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、熱板上に測定対象となる試料を載せ、この試料が溶融した時点（初期ゲル化時間）から、薄く広がった試料の表面上を針先で線をいれ、その線が広がり乱れた時点を終点としてゲル化時間を測定する。
【００５１】
そして、上記特性（ハ）において、残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％以下に達したものが好ましく、特に好ましくは初期残存反応熱量の６５％以下である。そして、その残存反応熱量の測定は、上記のように、ＤＳＣを用い、昇温速度５℃／ｍｉｎで、６０〜２００℃まで昇温させ、９０〜１８０℃の反応熱量を測定する。
【００５２】
さらに、上記製法において、封止用樹脂シートを所定時間加熱保持し、下記の条件（Ｘ）および（Ｙ）を満たす状態で配線回路基板と半導体素子を加圧接合することにより、上記封止用樹脂シートを溶融させ封止樹脂層を形成することが好ましい。
（Ｘ）示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される封止用樹脂シートの加熱前の初期残存反応熱量を１００％とした場合、残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％以下である。
（Ｙ）配線回路基板の温度よりも半導体素子の温度を高く設定し、かつ両者の温度差が５０℃以上である。
【００５３】
このように、加圧によって封止用樹脂シート１０の残存反応熱量が特定の割合となる〔条件（Ｘ）〕こと（加圧終了時点）、および、配線回路基板１の温度よりも半導体素子３の温度を高く設定し、かつその温度差を５０℃以上とする〔条件（Ｙ）〕ことにより、得られる半導体装置において反りの発生が抑制され、結果、半導体素子３にかかる応力が大幅に低減されて信頼性に優れた半導体装置が得られるようになる。すなわち、封止用樹脂シート１０の残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％を超える場合、そして、配線回路基板１の温度が半導体素子３の温度と同じかもしくは高い、もしくは、配線回路基板１の温度よりも半導体素子３の温度が高くてもその温度差が５０℃未満の場合では、配線回路基板１と半導体素子３の熱収縮率の差に起因して半導体装置に反りが発生する傾向がみられ、結果、半導体装置の信頼性が低下するおそれがある。
【００５４】
前述のように、上記条件（Ｘ）では残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％以下に達することが好ましく、特に好ましくは初期残存反応熱量の６５％以下である。そして、その残存反応熱量の測定は、ＤＳＣを用い、昇温速度５℃／ｍｉｎで、６０〜２００℃まで昇温させ、９０〜１８０℃の反応熱量を測定する。
【００５５】
また、前述のように、上記条件（Ｙ）の半導体素子３および配線回路基板１の各温度は、例えば、各部分を熱電対を用いて測定することができる。
【００５６】
（２）つぎに、本発明の半導体装置の製法の第２の態様を図面に基づき順を追って説明する。この製法（第２の態様）では、上記シート状の固形樹脂として、接続用電極部が設けられた、配線回路基板面および半導体素子面の少なくとも一方に直接形成された封止用樹脂層が用いられる。
【００５７】
まず、図６に示すように、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた配線回路基板１面上に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。つぎに、図７に示すように、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２と、半導体素子３の電極部が当接するよう上記配線回路基板１に半導体素子３を搭載する。ついで、全体を加熱して上記封止用樹脂層１３を溶融して溶融状態とし、加圧して半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に上記溶融状態の封止用樹脂層１３を充填し、硬化させることにより上記空隙を樹脂封止して封止樹脂層４を形成する。このようにして、図１に示す半導体装置を製造する。
【００５８】
上記図６に示す、球状の接続用電極部２が設けられた配線回路基板１面に、上記接続用電極部２の頭頂部が露出するよう形成される封止用樹脂層１３は、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、図２に示すように、複数の球状の接続用電極部２が設けられた配線回路基板１上に、上記接続用電極部２を介して固形の封止用樹脂シート１０を載置する（前述の半導体装置の製法の第１の態様）。ついで、上記封止用樹脂シート１０を加熱溶融することにより、図６に示すように、球状の接続用電極部２が設けられた配線回路基板１面に、上記接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３が形成される。
【００５９】
さらに、上記のような封止用樹脂層１３の形成方法以外に、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、図８に示すように、予め、接続用電極部２が設けられた配線回路基板１を準備する。つぎに、上記接続用電極部２が設けられた配線回路基板１面上に、エポキシ樹脂組成物を用い、印刷塗工法により、封止用樹脂層１３を形成する。このようにして、上記図６に示す、接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３が形成される。
【００６０】
なお、上記半導体装置の製法では、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた配線回路基板１を用いた場合について述べたが、これに限定するものではなく、先に述べた第１の態様と同様、予め半導体素子３の片面（接続面側）に上記複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が配設されたものを用いてもよい。この場合は、図９に示すように、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた半導体素子３面上に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。ついで、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２と、配線回路基板１の電極部が当接するよう上記配線回路基板１を搭載する。
【００６１】
さらに、接続用電極部２が、配線回路基板１および半導体素子３の双方に設けられたものを用いる場合は、両者のうちの少なくとも一方の接続用電極部２形成面に、上記接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。例えば、図１０に示すように、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた半導体素子３面上に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。ついで、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２を有する半導体素子３を、接続用電極部を有する配線回路基板１に搭載する。あるいは、図１１に示すように、複数の球状の接続用電極部２が設けられた配線回路基板１面に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。つぎに、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２を有する配線回路基板１に、接続用電極部２を有する半導体素子３を搭載する。また、図１２に示すように、複数の球状の接続用電極部２が設けられた半導体素子３面上に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。一方、複数の球状の接続用電極部２が設けられた配線回路基板１面に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。つぎに、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２を有する配線回路基板１に、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２を有する半導体素子３を搭載する。後の工程は、上記と同様である。
【００６２】
上記図１０〜図１２において、接続用電極部２が設けられた配線回路基板１に封止用樹脂層１３を形成する方法は、先に述べた配線回路基板１に接続用電極部２が設けられた場合の形成方法と同様の方法に従って形成される。また、接続用電極部２が設けられた半導体素子３に封止用樹脂層１３を形成する方法は、上記形成方法と同様、封止用樹脂シート１０を用いて加熱溶融する、あるいは、接続用電極部２が設けられた半導体素子３面に、印刷塗工する方法に従って形成される。
【００６３】
そして、上記第２の態様において、上記形成された封止用樹脂層１３は、融点を超える温度において、半導体素子３と配線回路基板１との間を越えて、流出しないよう設計された封止用樹脂層１３とすることが好ましい。
【００６４】
また、上記第２の態様の製法において、封止用樹脂層１３の加熱温度としては、先に述べた第１の態様と同様、半導体素子３および配線回路基板１の劣化等を考慮して７０〜３００℃の範囲に設定することが好ましい。そして、加熱方法も上記と同様、赤外線リフロー炉、乾燥機、温風機、熱板等があげられる。さらに、上記加圧条件も、先に述べた第１の態様と同様、接続用電極部（ジョイントボール）２の個数等によって適宜に設定されるが、具体的には０．０２〜０．５ｋｇ／個の範囲に設定され、好ましくは０．０４〜０．２ｋｇ／個の範囲に設定される。
【００６５】
なお、上記第２の態様において、図１０〜図１２に示すように、接続用電極部２が配線回路基板１および半導体素子３の双方に設けられたものを用い、両者のうちの少なくとも一方の接続用電極部２形成面に、上記接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３が形成された場合において、さらに他の態様があげられる。これは、上記封止用樹脂層１３に加えて、配線回路基板１と半導体素子３との間に、さらに封止用樹脂シートを介在させるものである。
【００６６】
すなわち、図１０に示すタイプのさらに他の態様では、図１３に示すように、複数の球状の接続用電極部２が設けられた半導体素子３面上に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。ついで、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２を有する半導体素子３を、封止用樹脂シート１８を介して接続用電極部２を有する配線回路基板１に搭載する。
【００６７】
また、図１１に示すタイプのさらに他の態様では、図１４に示すように、複数の球状の接続用電極部２が設けられた配線回路基板１面に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。つぎに、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２を有する配線回路基板１に、封止用樹脂シート１８を介して接続用電極部２を有する半導体素子３を搭載する。
【００６８】
そして、図１２に示すタイプのさらに他の態様では、図１５に示すように、複数の球状の接続用電極部２が設けられた半導体素子３面上に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。一方、複数の球状の接続用電極部２が設けられた配線回路基板１面に、上記球状の接続用電極部２の頭頂部が露出するよう封止用樹脂層１３を形成する。つぎに、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２を有する配線回路基板１に、封止用樹脂シート１８を介して、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出した接続用電極部２を有する半導体素子３を搭載する。後の工程は、上記と同様である。
【００６９】
上記図１３〜図１５に示すさらに他の態様における製法においても、封止用樹脂層１３および封止用樹脂シート１８の加熱温度は、上記と同様、半導体素子３および配線回路基板１の劣化等を考慮して７０〜３００℃の範囲に設定することが好ましい。そして、加熱方法も上記と同様の方法があげられる。さらに、上記加圧条件も、先に述べた条件と同様、接続用電極部２の個数等によって適宜に設定されるが、具体的には０．０２〜０．５ｋｇ／個の範囲に設定され、好ましくは０．０４〜０．２ｋｇ／個の範囲に設定される。
【００７０】
そして、この第２の態様においても、上記第１の態様と同様、上記封止用樹脂層１３を用いて樹脂封止する際、上記接続用電極部２表面に形成されている酸化膜の少なくとも一部が、上記封止用樹脂層１３中に含有される塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方により除去される。さらには、上記封止用樹脂層１３中に含有される塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方とともに、無機質充填剤が含有されていれば、上記封止用樹脂層１３を加熱溶融して溶融状態とし、加圧して上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に上記溶融状態の樹脂を充填する際、一層効果的に酸化膜が除去される。そして、上記に起因した酸化膜の除去により、接続用電極部２の地肌表面が露出して、接続用電極部２と接触し接合する部分の接着性が向上し、結果、半導体素子３電極部と配線回路基板１電極部とが強固に接続される。
【００７１】
上記封止用樹脂層１３中に含有される塩素成分、有機酸成分の含有量は、前述の第１の態様と同様である。
【００７２】
また、上記第２の態様の製法において、上記配線回路基板１面に設けられた接続用電極部２に半導体素子３の接続用電極部２が当接するよう半導体素子３を上記配線回路基板１に載置した後、あるいは、上記半導体素子３面に設けられた接続用電極部２に配線回路基板１の接続用電極部２が当接するよう配線回路基板１を上記半導体素子３に載置した後、所定時間加熱するとともに、上記封止用樹脂層１３が下記の物性（イ）〜（ハ）の少なくとも一つを備えた状態になるまで加圧し、その状態で上記配線回路基板１と半導体素子３との間の空隙に、溶融状態の封止用樹脂を充填するという工程を経由させることが特に好ましい。このように、先の第１の態様で述べた理由と同様、封止用樹脂層１３が下記の物性を有することにより、充填された封止樹脂層部分に細かなボイドを巻き込むことなく、均質で良好な封止樹脂層が形成される。
【００７３】
（イ）樹脂粘度が５０００ｐｏｉｓｅ以上。
（ロ）封止用樹脂層の加熱前の初期ゲル化時間を１００％とした場合、ゲル化時間が初期ゲル化時間の３０％以下である。
（ハ）示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される封止用樹脂層の加熱前の初期残存反応熱量を１００％とした場合、残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％以下である。
【００７４】
また、上記特性（イ）における樹脂粘度の特に好適な範囲、上記特性（ロ）におけるゲル化時間の特に好適な範囲、および、上記特性（ハ）における残存反応熱量の特に好適な範囲は、前記の第１の態様で述べた特に好ましい範囲と同じである。さらに、上記樹脂粘度、ゲル化時間および残存反応熱量の各測定方法も前記第１の態様と同じである。
【００７５】
さらに、上記第２の態様において、封止用樹脂層を所定時間加熱保持し、下記の条件（Ｘ）および（Ｙ）を満たす状態で配線回路基板と半導体素子を加圧接合することにより、上記封止用樹脂層を溶融させ封止樹脂層を形成することが好ましい。
（Ｘ）示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される封止用樹脂層の加熱前の初期残存反応熱量を１００％とした場合、残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％以下である。
（Ｙ）配線回路基板の温度よりも半導体素子の温度を高く設定し、かつ両者の温度差が５０℃以上である。
【００７６】
そして、前述のように、上記条件（Ｘ）における残存反応熱量の特に好適な範囲は、前記の第１の態様で述べた特に好ましい範囲と同じであり、その測定方法も前記第１の態様と同じである。
【００７７】
また、上記条件（Ｙ）の半導体素子３および配線回路基板１の各温度の測定も、前記第１の態様と同様、例えば、各部分を熱電対を用いて測定することができる。
【００７８】
（３）つぎに、本発明の半導体装置の製法の第３の態様を図面に基づき説明する。この製法（第３の態様）では、上記シート状の固形樹脂がそれ単独ではなく、予め、球状の接続用電極部の設けられていない半導体素子面あるいは配線回路基板面に封止用樹脂層を設けた状態のものを使用する。ただし、半導体素子および配線回路基板の双方ともに電極は設けられている。
【００７９】
まず、予め、封止用樹脂層を半導体素子面に貼着した状態のものを使用した例について述べる。すなわち、図１６に示すように、予め、半導体素子３の片面に封止用樹脂層１４を形成した状態のものを準備する。ついで、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた配線回路基板１上の所定位置に、上記貼着された封止用樹脂層１４が上記接続用電極部２と当接するよう半導体素子３を載置する。載置した後、上記封止用樹脂層１４を加熱溶融して溶融状態とし、加圧して上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に上記溶融状態の樹脂を充填し、硬化させることにより上記空隙を樹脂封止して封止樹脂層を形成する。このようにして、図１に示す半導体装置を製造する。
【００８０】
一方、上記第３の態様の他の例として、予め、封止用樹脂層を配線回路基板面に貼着した状態のものを使用した例について述べる。すなわち、図１７に示すように、予め、配線回路基板１の片面に封止用樹脂層１５を形成した状態のものを準備する。ついで、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた半導体素子３を、上記接続用電極部２と封止用樹脂層１５とが当接するよう、上記配線回路基板１面の封止用樹脂層１５上に載置する。載置した後、上記封止用樹脂層１５を加熱溶融して溶融状態とし、加圧して上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に上記溶融状態の樹脂を充填し、硬化させることにより上記空隙を樹脂封止して封止樹脂層を形成する。このようにして、図１に示す半導体装置を製造する。
【００８１】
上記図１６および図１７における、封止用樹脂層１４，１５の形成方法としては、半導体素子３面あるいは配線回路基板１面に封止用樹脂シートを貼着する、封止用樹脂層形成材料を印刷塗工により形成する方法等があげられる。
【００８２】
上記封止用樹脂層１４，１５としては、前記第１の態様と同様、その大きさは半導体素子３の大きさ（面積）により適宜に設定され、通常、半導体素子３の大きさ（面積）より少し小さくなるように設定することが好ましい。また、上記封止用樹脂層１４，１５の厚みおよび重量（封止用樹脂シートの場合）は、上記と同様、半導体素子３の大きさおよび上記接続用電極部２の大きさ、すなわち、半導体素子３と配線回路基板１との空隙を充填し樹脂封止することにより形成される封止樹脂層４の占める容積により適宜に設定される。
【００８３】
また、上記第３の態様の製法において、上記封止用樹脂層１４，１５を加熱溶融して溶融状態とする際の加熱温度としては、先に述べた第１および第２の態様と同様、半導体素子３および配線回路基板１の劣化等を考慮して７０〜３００℃の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１２０〜２００℃である。そして、加熱方法としては、赤外線リフロー炉、乾燥機、温風機、熱板等があげられる。さらに、上記溶融状態とした封止用樹脂を上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に充填する際には、上記のように加圧することが好ましく、その加圧条件としては、接続用電極部（ジョイントボール）２の個数等によって適宜に設定されるが、具体的には０．０２〜０．５ｋｇ／個の範囲に設定され、好ましくは０．０４〜０．２ｋｇ／個の範囲に設定される。
【００８４】
そして、この第３の態様においても、上記第１，第２の態様と同様、上記封止用樹脂層１４，１５を用いて樹脂封止する際、上記接続用電極部２表面に形成されている酸化膜の少なくとも一部が、上記封止用樹脂層１４，１５中に含有される塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方により除去される。さらには、上記封止用樹脂層１３中に含有される塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方とともに、無機質充填剤が含有されていれば、上記封止用樹脂層１４，１５を加熱溶融して溶融状態とし、加圧して上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に上記溶融状態の樹脂を充填する際、一層効果的に酸化膜が除去される。そして、上記に起因した酸化膜の除去により、接続用電極部２の地肌表面が露出して、接続用電極部２と接触し接合する部分の接着性が向上し、結果、半導体素子３電極部と配線回路基板１電極部とが強固に接続される。
【００８５】
上記封止用樹脂層１４，１５中に含有される塩素成分、有機酸成分の含有量は、前述の第１の態様と同様である。
【００８６】
さらに、上記第３の態様の製法において、半導体素子３の片面に設けられた封止用樹脂層１４と配線回路基板１の接続用電極部２とを当接した後、あるいは配線回路基板１の片面に設けられた封止用樹脂層１５と半導体素子３の接続用電極部２とを当接した後、所定時間加熱するとともに、上記各封止用樹脂層１４，１５がそれぞれ下記の物性（イ）〜（ハ）の少なくとも一つを備えた状態になるまで加圧し、その状態で上記配線回路基板１と半導体素子３との間の空隙に、溶融状態の封止用樹脂を充填するという工程を経由させることが特に好ましい。このように、封止用樹脂層１４，１５が下記の物性を有することにより、充填された封止樹脂層部分に細かなボイドを巻き込むことなく、均質で良好な封止樹脂層が形成される。
【００８７】
（イ）樹脂粘度が５０００ｐｏｉｓｅ以上。
（ロ）封止用樹脂層の加熱前の初期ゲル化時間を１００％とした場合、ゲル化時間が初期ゲル化時間の３０％以下である。
（ハ）示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される封止用樹脂層の加熱前の初期残存反応熱量を１００％とした場合、残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％以下である。
【００８８】
また、上記特性（イ）における樹脂粘度の特に好適な範囲、上記特性（ロ）におけるゲル化時間の特に好適な範囲、および、上記特性（ハ）における残存反応熱量の特に好適な範囲は、前記の第１の態様で述べた特に好ましい範囲と同じである。さらに、上記樹脂粘度、ゲル化時間および残存反応熱量の各測定方法も前記第１の態様と同じである。
【００８９】
さらに、上記第３の態様において、封止用樹脂層を所定時間加熱保持し、下記の条件（Ｘ）および（Ｙ）を満たす状態で配線回路基板と半導体素子を加圧接合することにより、上記封止用樹脂層を溶融させ封止樹脂層を形成することが好ましい。
（Ｘ）示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される封止用樹脂層の加熱前の初期残存反応熱量を１００％とした場合、残存反応熱量が初期残存反応熱量の７０％以下である。
（Ｙ）配線回路基板の温度よりも半導体素子の温度を高く設定し、かつ両者の温度差が５０℃以上である。
【００９０】
そして、前述のように、上記条件（Ｘ）における残存反応熱量の特に好適な範囲は、前記の第１，第２の態様で述べた特に好ましい範囲と同じであり、その測定方法も前記第１，第２の態様と同じである。
【００９１】
また、上記条件（Ｙ）の半導体素子３および配線回路基板１の各温度の測定も、前記第１，第２の態様と同様、例えば、各部分を熱電対を用いて測定することができる。
【００９２】
上記第１〜第３の態様に従って製造される半導体装置の一例としては、前述の図１に示すように、形成された封止樹脂層４が、搭載された半導体素子３の周囲からはみ出さないよう形成されたタイプがあげられるが、半導体装置の用途等によっては、図１８に示すように、形成された封止樹脂層４′が、搭載された半導体素子３の周囲からはみ出すよう形成されたタイプであってもよい。
【００９３】
そして、上記のようにして製造された半導体装置において、半導体素子３の大きさは、通常、幅２〜２０ｍｍ×長さ２〜３０ｍｍ×厚み０．１〜０．６ｍｍに設定される。また、半導体素子３を搭載する配線回路が形成された配線回路基板１の大きさは、通常、幅１０〜７０ｍｍ×長さ１０〜７０ｍｍ×厚み０．０５〜３．０ｍｍに設定される。そして、溶融した封止用樹脂が充填される、半導体素子３と配線回路基板１の空隙の両者間の距離は、通常、５〜１００μｍである。特に、本発明に用いられる封止用樹脂の特性等を考慮すると、上記両者間の距離は、１０〜７０μｍに設定することが好ましい。
【００９４】
上記封止用樹脂を用いて封止することにより形成された封止樹脂層４、すなわち、上記封止用樹脂の特性としては、各使用温度での溶融粘度が１〜１０００ｐｏｉｓｅ、ゲルタイムが１５０℃において０．５〜３０分、その硬化物としては、線膨脹係数が７〜５０ｐｐｍであることが好ましい。より好ましくは溶融粘度が１〜５００ｐｏｉｓｅ、ゲルタイムが１５０℃において１．０〜１５分間、線膨脹係数が１２〜４０ｐｐｍである。すなわち、溶融粘度が上記範囲内に設定されることにより、充填性が良好となる。また、ゲルタイムが上記範囲内に設定されることにより、成形作業性、特に硬化時間の短縮が可能となる。さらに、線膨脹係数が上記範囲内に設定されることにより、樹脂硬化体や半導体素子にクラック等の応力による欠陥防止が可能となる。なお、上記溶融粘度は、フローテスター粘度計により測定し、上記ゲルタイムは熱板上にて測定した。また、線膨脹係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）により測定した。
【００９５】
本発明において、上記第１〜第３のいずれの態様においても、封止用樹脂シートもしくは封止用樹脂層を介して、半導体素子と配線回路基板の両電極部を当接させ、上記シート（または樹脂層）を加熱とともに加圧して硬化させることは前述のとおりである。
【００９６】
上記加圧は、好ましくは半田等の接続用電極部（ジョイントボール）を偏平化しつつ、または偏平化した後、封止用樹脂を硬化させる。
【００９７】
このとき、一般的には、上記接続用電極部を構成する材料としては、熱時流動可能な材料、例えば、半田により形成されている。そして、封止用樹脂層硬化後は、好ましくは接続用電極部を構成する半田を溶融させるために、上記半導体素子と配線回路基板の接着体は２１５℃程度に加温され、本発明の半導体装置とするのが一般的である。封止用樹脂シート（封止用樹脂層）硬化後に、接続用電極部を構成する半田等の材料をこのように溶融させる工程は、先に述べたそれぞれの製法において述べていないが、本願においては通常行われるものである。
【００９８】
本発明による封止用樹脂シート（封止用樹脂層）による封止では、たいていの場合、つぎに示すことが言える。
【００９９】
すなわち、接続用電極部として半田を用いた場合には、上記のように、フラックス処理を行うことなく、前記の半導体素子電極部と配線回路基板電極部（ランド部）の両者の溶融・結合が好適に行われる。
【０１００】
これは、先に述べたように、上記封止用樹脂シート，封止用樹脂層中に含有される塩素成分および有機酸成分、さらには、無機質充填剤により、上記半田等の接続用電極部表面に形成された酸化膜の少なくとも一部が除去されているためである。そして、上記半導体素子と配線回路基板の接合体が得られた段階では、接続用電極部である半田の周りは、硬化樹脂で覆われて酸素と遮断された状態となっており、例えば、半田等を溶融させるほどの高温状況下であっても接続用電極部表面の酸化が進行しない状態となっているからである。ついで、このような環境下で、２１５℃程度に加温することにより、上述の半導体素子電極部および配線回路基板電極部の両電極部が溶融する。
【０１０１】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【０１０２】
まず、実施例に先立って、下記に示す各成分を準備した。
【０１０３】
〔エポキシ樹脂ａ１〕
下記の式（４）で表される構造のビフェニル型エポキシ樹脂である。
【０１０４】
【化７】

【０１０５】
〔エポキシ樹脂ａ２〕
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１９５ｇ／ｅｑ、融点：６０〜９０℃）である。
【０１０６】
〔硬化剤ｂ〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量：１０５ｇ／ｅｑ、軟化点６０℃）である。
【０１０７】
〔無機質充填剤ｃ１〜ｃ５〕
下記の表１に示す球状シリカ粉末である。
【０１０８】
【表１】

【０１０９】
〔触媒ｄ１〕
トリフェニルホスフィンである。
【０１１０】
〔触媒ｄ２〕
テトラフェニルホスフェートおよびテトラフェニルボレートの混合物（モル混合比１／１）である。
【０１１１】
〔低応力化剤〕
アクリロニトリル−ブタジエンゴムである。
【０１１２】
〔難燃剤〕
ブロム化エポキシフェノールノボラックである。
【０１１３】
〔難燃助剤〕
三酸化二アンチモンである。
【０１１４】
〔ワックス〕
ポリエチレンである。
【０１１５】
〔カップリング剤〕
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランである。
【０１１６】
【実施例１〜１３】
上記各成分を用い、下記の表２〜表３に示す割合で各成分を混合した。これをパレット上に受入れし、これを冷却後プレス圧延してシート状化することにより目的のシート状エポキシ樹脂組成物を作製した。また、得られたシート状エポキシ樹脂組成物中の塩素成分および有機酸成分の各含有量を併せて示した。なお、上記各成分の含有量の測定は、前述の方法にもとづき、有機酸成分はイオンクロマト測定機を用いて、全塩素量は電位差滴定を用いた。
【０１１７】
【表２】

【０１１８】
【表３】

【０１１９】
このようにして得られた各実施例のシート状エポキシ樹脂組成物（封止用樹脂シート）を用い、前述の半導体装置の製法における第１の態様（先の段落番号００３７に記載）に従って半導体装置を製造した。すなわち、図２に示すように、ボード１に設けられた球状のジョイントボール２を介して、上記ボード１上に上記各封止用樹脂シート１０を載置した後、図３に示すように、上記封止用樹脂シート１０上に半導体チップ３を載置した。その後、加熱温度１８０℃×荷重０．０６ｋｇ／個の条件で封止用樹脂シート１０を加熱溶融して、ボード１と半導体チップ３との空隙内に溶融状態の樹脂を充填し、熱硬化（条件：２００℃×２０分硬化）させることにより、図１に示すように、上記空隙が封止樹脂層４で樹脂封止された半導体装置を作製した。得られた半導体装置について、初期の通電チェックを行い、さらに、その半導体装置を用いて、プレッシャークッカーテスト〔ＰＣＴテスト（条件：１２１℃×２ａｔｍ×１００％ＲＨで２００時間放置）〕を行った後に通電チェックを行った。そして、不良が発生した割合（不良発生率）を算出した。この不良発生率とともに、不良が発生したものを×、全く不良が発生しなかったものを○として表示した。その結果を下記の表４〜表５に示す。
【０１２０】
【表４】

【０１２１】
【表５】

【０１２２】
上記表４〜表５の結果、初期の通電チェックおよびＰＣＴテスト２００時間後の通電チェックにおいて不良が全く発生しなかった。このことから、全ての実施例では、ボードと半導体チップとの空隙に封止樹脂層が形成されており、上記空隙内の封止用樹脂の充填が良好に行われているとともに、ボードと半導体チップとの接続がジョイントボールを介して強固に行われていることが明らかである。
【０１２３】
また、上記各実施例１〜１３のエポキシ樹脂組成物を用い、前述の半導体装置の製法の第２の態様（先の段落番号００５６に記載）に従って半導体装置を製造した。すなわち、図６に示すように、ジョイントボール２が設けられたボード１上に、上記ジョイントボール２を介して各封止用樹脂シート１０を載置した。ついで、この封止用樹脂シート１０を１８０℃で加熱溶融することにより、図６に示すように、上記ジョイントボール２の頭頂部が露出するよう、ボード１面に封止用樹脂層１３を形成した。つぎに、図７に示すように、上記封止用樹脂層１３からその頭頂部が露出したジョイントボール２と、半導体チップ３の電極部が当接するよう上記ボード１に半導体チップ３を搭載した。ついで、全体を加熱（１８０℃）して上記ボード１面に設けられた封止用樹脂層１３を溶融して溶融状態とし、加圧により半導体チップ３と上記ボード１とを接合（条件：２００℃×２０分で熱硬化）させることにより、図１に示すように、上記空隙が封止樹脂層４で樹脂封止された半導体装置を作製した。得られた半導体装置について、上記と同様、初期の通電チェックおよびＰＣＴテスト２００時間放置後の通電チェックを行った。その結果、先の評価結果と同様、初期の通電チェックおよびＰＣＴテスト２００時間後の通電チェックにおいて不良が全く発生しなかった。したがって、ボード１と半導体チップ３との空隙に封止樹脂層４が形成されており、上記空隙内の封止用樹脂の充填が良好に行われているとともに、ボードと半導体チップとの接続がジョイントボールを介して強固に行われていることが明らかである。
【０１２４】
さらに、上記各実施例１〜１３のエポキシ樹脂組成物を用い、前述の半導体装置の製法の第３の態様（先の段落番号００７８に記載）に従って半導体装置を製造した。すなわち、図１６に示すように、予め、半導体チップ３の片面に各封止用樹脂シート１４を貼着したものを準備した。ついで、複数のジョイントボール２が設けられたボード１上に、上記貼着された封止用樹脂シート１４が上記ジョイントボール２と当接するよう半導体チップ３を載置した。ついで、全体を加熱（１８０℃）することにより上記封止用樹脂シート１４を溶融して溶融状態とし、加圧により半導体チップ３と上記ボード１とを接合（条件：２００℃×２０分で熱硬化）させて、図１に示すように、半導体チップ３とボード１との空隙が封止樹脂層４で樹脂封止された半導体装置を作製した。得られた半導体装置について、上記と同様、初期の通電チェックおよびＰＣＴテスト２００時間放置後の通電チェックを行った。その結果、先の評価結果と同様、初期の通電チェックおよびＰＣＴテスト２００時間後の通電チェックにおいて不良が全く発生しなかった。したがって、ボード１と半導体チップ３との空隙に封止樹脂層４が形成されており、上記空隙内の封止用樹脂の充填が良好に行われているとともに、ボードと半導体チップとの接続がジョイントボールを介して強固に行われていることが明らかである。
【０１２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半導体装置の製法は、複数の接続用電極部が介在して接続された、配線回路基板と半導体素子との間の空隙を封止樹脂層によって樹脂封止する際に、上記封止樹脂層を、上記配線回路基板と半導体素子との間にシート状の固形樹脂を介在させ、この固形樹脂を溶融させ、上記配線回路基板と半導体素子からの加圧を利用して形成する。とともに、上記固形樹脂中の塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方により、上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部を除去する。このように、上記シート状の固形樹脂を溶融させ、加圧することにより、上記配線回路基板と半導体素子との接合を完了させるため、樹脂封止が容易となる。また、上記固形樹脂中の塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方により上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部が除去されるため、従来のように、フラックス処理およびフラックス洗浄等を必要とせず、接続用電極部と接触し接合する部分との接着性が向上するとともに、製造工程の簡略化と低コスト化が実現する。
【０１２６】
さらに、上記固形樹脂中の塩素線分および有機成分の少なくとも一方とともに、固形樹脂中に含有された無機質充填剤によって上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部の除去がなされることにより、効果的に酸化膜が除去され、接着性がより一層向上する。
【０１２７】
そして、上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部の除去は、例えば、上記接続用電極部が設けられた配線回路基板上に、接続用電極部を介して塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方を含有する封止用樹脂シートを載置した後、上記封止用樹脂シート上に半導体素子を載置し、ついで、上記封止用樹脂シートを加熱溶融し、上記配線回路基板と半導体素子からの加圧を利用して、上記配線回路基板と半導体素子との間に、上記溶融状態の封止用樹脂を充填し硬化させるとともに、上記接続用電極部表面の酸化膜の除去が効果的に行われる。
【０１２８】
また、上記接続用電極部表面の酸化膜の少なくとも一部の除去は、例えば、上記接続用電極部が設けられた配線回路基板上に、接続用電極部を介して塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方とともに無機質充填剤を含有する封止用樹脂シートを載置した後、上記封止用樹脂シート上に半導体素子を載置し、ついで、上記封止用樹脂シートを加熱溶融し、上記配線回路基板と半導体素子からの加圧を利用して、上記配線回路基板と半導体素子との間に、上記溶融状態の封止用樹脂を充填し硬化させるとともに、上記接続用電極部表面の酸化膜の除去が効果的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の半導体装置の製法により得られた半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】 第１の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図３】 第１の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図４】 第１の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図５】 第１の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図６】 第２の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図７】 第２の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図８】 第２の態様における半導体装置の製造工程に用いる半導体素子搭載用基板の製造工程を示す説明断面図である。
【図９】 第２の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１０】 第２の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１１】 第２の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１２】 第２の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１３】 第２の態様のさらに他の例における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１４】 第２の態様のさらに他の例における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１５】 第２の態様のさらに他の例における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１６】 第３の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１７】 第３の態様における半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図１８】 本発明の半導体装置の製法により得られた半導体装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 配線回路基板
２ 接続用電極部
３ 半導体素子
４ 封止樹脂層
１０ 封止用樹脂シート
１４，１５ 封止用樹脂層
１３ 封止用樹脂層
１８ 封止用樹脂シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device which is a system in which a semiconductor element is mounted on a mother board or a daughter board with a face-down structure.
[0002]
[Prior art]
  As a recent demand for improving the performance of semiconductor devices, attention has been focused on methods (flip chip method, direct chip attach method, etc.) in which semiconductor elements are mounted on a mother board or daughter board with a face-down structure and wiring electrodes. ing. This is a method used in the past, for example, a method of mounting contacts on a lead frame with a gold wire from a semiconductor element and mounting it on a mother board or a daughter board, and delaying information transmission by wiring, This is due to the occurrence of a problem that an information transmission error or the like occurs due to crosstalk.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
  In the method of mounting the semiconductor element on the board in the flip chip method or the direct chip attach method, the oxide film on the surface of the connecting electrode part, which is a joint part of the wiring circuit board and the semiconductor element, is usually dissolved by flux treatment. Thus, a strong bond was formed, and after the wiring circuit board and the semiconductor element were connected via the connection electrode portion, the applied flux was cleaned (flux cleaning). Thus, when mounting the semiconductor element in a face-down structure on a printed circuit board such as a mother board or a daughter board, a flux treatment step and a flux cleaning step after the connection between the two must be performed. The manufacturing process was complicated.
[0004]
  The present invention has been made in view of such circumstances, and when connecting the semiconductor element and the printed circuit board, the two can be firmly connected without the need for flux treatment, thereby simplifying the manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes mounting a semiconductor element on a printed circuit board via a plurality of connection electrode portions, and sealing between the printed circuit board and the semiconductor element. A method of manufacturing a semiconductor device sealed with a stop resin layer, wherein the sealing resin layer is disposed between the wiring circuit board and the semiconductor element.SheetIn shapeContains the following components (a) and (b)This solid resin is melted by interposing a solid resin., Using pressure from the wiring circuit board and semiconductor elementIn addition to the formation, at least one part of the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is removed by at least one of a chlorine component and an organic acid component in the solid resin.
(A) At least one epoxy resin selected from epoxy resins represented by the following general formulas (1) to (3).
[0006]
[Formula 4]

[0007]
[Chemical formula 5]

[0008]
[Chemical 6]

[0009]
(B) Phenol resin.
[0010]
  That is, according to the present invention, when a semiconductor device is manufactured by sealing a gap between a printed circuit board and a semiconductor element, which is connected via a plurality of connection electrode portions, with a sealing resin layer, A sealing resin layer is disposed between the printed circuit board and the semiconductor element.SheetIn shapeContains the above components (a) and (b)This solid resin is melted by interposing a solid resin., Using pressure from the wiring circuit board and semiconductor elementForm. At the same time, at least a part of the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is removed by at least one of the chlorine component and the organic acid component in the solid resin. Thus, aboveSheetIn shapecharacteristicMelt the solid resin,By pressing, the bonding between the wiring circuit board and the semiconductor element is completed, so that resin sealing becomes easy. In addition, since at least one part of the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is removed by at least one of the chlorine component and the organic acid component in the solid resin, flux treatment and flux cleaning are required as in the past. Therefore, the adhesiveness with the portion to be contacted and joined with the connecting electrode portion is improved, and the manufacturing process is simplified. The removal of at least a part of the oxide film on the surface of the connection electrode part means a state in which a part of the oxide film is removed and a part of the surface of the connection electrode part is exposed.
[0011]
  Furthermore, by removing at least part of the oxide film on the surface of the connecting electrode part by the inorganic filler contained in the solid resin together with at least one of the chlorine line segment and the organic component in the solid resin, The oxide film is effectively removed, and the adhesiveness is further improved.
[0012]
  The removal of at least a part of the oxide film on the surface of the connection electrode part is performed by, for example, removing the chlorine component and the organic acid component via the connection electrode part on the printed circuit board provided with the connection electrode part. After placing the sealing resin sheet containing at least one, the semiconductor element is placed on the sealing resin sheet, and then the sealing resin sheet is heated and melted.Using the pressure from the wiring circuit board and the semiconductor element.The molten sealing resin is filled and cured between the wiring circuit board and the semiconductor element, and the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is effectively removed.
[0013]
  Further, the removal of at least a part of the oxide film on the surface of the connection electrode part is performed, for example, on the wiring circuit board provided with the connection electrode part, with the chlorine component and the organic acid component passing through the connection electrode part. After placing a sealing resin sheet containing an inorganic filler together with at least one, a semiconductor element is placed on the sealing resin sheet, and then the sealing resin sheet is heated and melted.Using the pressure from the wiring circuit board and the semiconductor element.The molten sealing resin is filled and cured between the wiring circuit board and the semiconductor element, and the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is effectively removed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0015]
  As shown in FIG. 1, the semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention has a structure in which a semiconductor element 3 is mounted on one side of a printed circuit board 1 via a plurality of connection electrode portions 2. . A sealing resin layer 4 is formed between the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3.
[0016]
  The plurality of connection electrode portions 2 that electrically connect the wired circuit board 1 and the semiconductor element 3 may be disposed on the surface of the wired circuit board 1 in advance, or may be disposed on the surface of the semiconductor element 3. It may be provided. Furthermore, it may be previously arranged on both the printed circuit board 1 surface and the semiconductor element 3 surface.
[0017]
  In the present invention, the connection electrode portion may be only a well-known electrode, but is a concept including a conductor disposed on an electrode such as an electrode and a joint ball. Therefore, in general, the connection electrode portion of the printed circuit board and the connection electrode portion of the semiconductor element may both be connected only by the electrodes, but usually at least one of the electrode portions is composed of an electrode and a joint ball. In this way, the electrode portions of both are connected.
[0018]
  Therefore, in a normal form, the plurality of connection electrode portions 2 that electrically connect the wiring circuit board 1 and the semiconductor element 3 are previously provided with joint bumps, joint balls, and the like on the surface of the wiring circuit board 1. Alternatively, joint bumps, joint balls, or the like may be provided on the surface of the semiconductor element 3. Further, joint bumps, joint balls, etc. may be disposed on both the printed circuit board 1 surface and the semiconductor element 3 surface in advance, and the electrode portions of both may be only electrodes.
[0019]
  The material of the plurality of connection electrode portions (joint bumps, joint balls, etc.) 2 is not particularly limited. For example, gold stud bumps, low melting point and high melting point bumps by solder, copper / nickel cores Examples include gold plating bumps. However, both the semiconductor element side and the printed circuit board side are excluded from joining in the form of gold plating or gold stud bumps. Furthermore, in the present inventionSheetBy using a solid resin in the form of a material such as the low melting point solder, the material whose shape of the solder collapses at a certain temperature, the aboveSheetThe solid resin can be used also for the purpose of controlling the height of the connection electrode portion 2.
[0020]
  An oxide film is usually formed on the surface of the connection electrode portion 2. The oxide film is formed on the surface by, for example, heating at the time of forming the electrodes or exposure to the air after the bumps are formed.
[0021]
  Further, the material of the wired circuit board 1 is not particularly limited, but is roughly classified into a ceramic substrate and a plastic substrate. Examples of the plastic substrate include an epoxy substrate and a bismaleimide triazine substrate. And the present inventionSheetThe solid resin is preferably used without particular limitation even in the case where the bonding temperature cannot be set to a high temperature in the combination of the plastic substrate and the connecting electrode portion 2 made of low melting point solder.
[0022]
  In the present invention, as the sealing resin layer 4 forming material,SheetFor example, a solid epoxy resin composition is used.
[0023]
  The epoxy resin composition isAbove specificAn epoxy resin (component a);Phenolic resinIt is obtained using (component b) and an inorganic filler (component c), and shows a solid at room temperature. In addition, the said normal temperature is 20 degreeC.
[0024]
  As said epoxy resin (a component), it is solid at normal temperatureAn epoxy resin having a structure represented by the above general formula (1), formula (2), or formula (3) is used.It is preferable to use a low-viscosity material that has good wettability when melted.. ThisThese may be used alone or in combination of two or more.
[0025]
  Epoxy resin having a structure represented by the above formulas (1) to (3)(Component a)In particular, it is preferable to use one having an epoxy equivalent of 150 to 230 g / eq and a melting point of 60 to 160 ° C. In addition, a partially liquid epoxy resin can be used to improve the wettability of the resin component.
[0026]
  Used with the above epoxy resin (component a)Phenolic resin(Component b) For use as a curing agentI can. As the phenol resin, phenol novolak or the like is used, and it is particularly preferable to use a resin having a low viscosity. Among them, it is preferable to use those having a hydroxyl group equivalent of 80 to 120 g / eq and a softening point of 80 ° C. or less. More preferably, the hydroxyl equivalent is 90 to 110 g / eq, and the softening point is 50 to 70 ° C. Particularly preferably, the hydroxyl equivalent is 100 to 110 g / eq, and the softening point is 55 to 65 ° C.
[0027]
  The epoxy resin (component a) andPhenolic resinThe blending ratio of component (b) is, DIt is preferable to set the hydroxyl group equivalent in the phenol resin in the range of 0.5 to 1.6 with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the poxy resin. More preferably, it is set in the range of 0.8 to 1.2.
[0028]
  Examples of the inorganic filler (c component) used together with the a component and the b component include various inorganic fillers conventionally used, for example, silica powder, calcium carbonate, titanium white and the like. Of these, spherical silica powder and crushed silica powder are preferably used, and spherical silica is particularly preferably used. And as said inorganic filler (c component), it is preferable to use a thing with a maximum particle size of 100 micrometers or less. Particularly preferably, the maximum particle size is 50 μm or less. That is, if the maximum particle diameter exceeds 100 μm, it may be impossible to fill the space between the printed circuit board and the semiconductor element (the space sealed with the resin using the sealing resin layer). Moreover, it is preferable to use a thing with an average particle diameter of 1-20 micrometers with the said maximum particle diameter, Most preferably, it is 2-10 micrometers. Therefore, from this point of view, the maximum particle size of the inorganic filler (component c) is 1 / (distance) between the printed circuit board and the semiconductor element (the space sealed with the sealing resin layer). It is preferable to set it to 2 or less. More preferably, it is 1/10 to 1/3. That is, by setting the maximum particle size to 1/2 or less, filling of the molten sealing resin layer between the wiring circuit board and the semiconductor element can be satisfactorily performed without generating voids or the like. It is.
[0029]
  The content of the inorganic filler (component c) is preferably set in a range of 90% by weight or less of the entire epoxy resin composition. More preferably, it is 20-90 weight%, Most preferably, it is 55-75 weight%. That is, when the content of the inorganic filler (component c) is less than 20% by weight, the characteristics of the cured resin for sealing, particularly the linear expansion coefficient, increase, and therefore the difference between the semiconductor element and the above coefficient increases. As a result, defects such as cracks may occur in the cured resin or semiconductor element. Moreover, when it exceeds 90 weight%, since the melt viscosity of sealing resin will become high, a filling property will worsen.
[0030]
  In addition to the components a to c described above, the epoxy resin composition used in the present invention, if necessary, a low stress agent such as a silicone compound (side chain ethylene glycol type dimethylsiloxane, etc.), acrylonitrile-butadiene rubber, A flame retardant, a wax such as polyethylene and carnauba, a coupling agent such as a silane coupling agent (γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane and the like), and the like may be appropriately blended.
[0031]
  Examples of the flame retardant include brominated epoxy resins, and flame retardant aids such as diantimony trioxide are used.
[0032]
  The said epoxy resin composition used for this invention is obtained as follows, for example. That is, the a component and the b component which are the resin components are mixed and melted, and the c component and other additives are blended and mixed in the molten resin component. Thereafter, a catalyst for adjusting the reactivity is added to obtain a uniform system, which is then received on a pallet, cooled, and then press-rolled into a sheet.
[0033]
  The catalyst to be blended for adjusting the reactivity is not particularly limited, and includes those conventionally used as a curing accelerator. For example, triphenylphosphine, tetraphenylphosphate, tetraphenylborate, 2-methylimidazole and the like can be mentioned.
[0034]
  The mixing of the above components and the method for producing the sheet are not limited to the above methods. For example, in the mixing, a biaxial roll, a triaxial roll, or the like can be used. In addition, regarding the method for producing the sheet, it is possible to form a sheet by roll rolling or to form a sheet by coating a mixture of solvents. Moreover, in the supply form of the said epoxy resin composition, it becomes possible to apply the so-called reel-to-reel mass production form by taking a tape form.
[0035]
  In the present invention, the thickness of the sheet, that is, the sealing resin sheet is usually about 5 to 200 μm, preferably about 10 to 120 μm.
[0036]
  As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a semiconductor element is mounted on a printed circuit board via a plurality of connection electrode portions, and a gap between the printed circuit board and the semiconductor element is formed. When manufacturing a semiconductor device sealed with a sealing resin layer, the sealing resin layer is placed between the wiring circuit board and the semiconductor element.SheetThe solid resin is interposed and melted, Using pressure from the wiring circuit board and semiconductor elementForm. In addition, the oxide film on the surface of the connection electrode portion is removed by at least one of a chlorine component and an organic acid component in the solid resin. Specifically, the method for manufacturing such a semiconductor device can be broadly classified into three modes.
[0037]
  (1) First, a first aspect of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described step by step with reference to the drawings. In this production method (first aspect), the aboveSheetAs a solid resinThe sealA stopping resin sheet is used.
[0038]
  First, as shown in FIG. 2, a solid sealing resin sheet 10 is disposed on the printed circuit board 1 provided with a plurality of spherical connection electrode portions (joint balls) 2 via the connection electrode portions 2. Is placed. Next, as shown in FIG. 3, after the semiconductor element 3 is placed and temporarily bonded to a predetermined position on the sealing resin sheet 10, the sealing resin sheet 10 is heated and melted to be in a molten state. The resin in the molten state is filled in the gap between the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 by applying pressure and cured, thereby sealing the gap and forming the sealing resin layer 4. In this way, the semiconductor device shown in FIG. 1 is manufactured.
[0039]
  In the manufacturing method of the semiconductor device described above, the case where the printed circuit board 1 provided with a plurality of spherical connection electrode portions (joint balls) 2 is used is described. However, the present invention is not limited to this. 3 may have a plurality of spherical connection electrode portions (joint balls) 2 disposed on one side (connection surface side). In this case (using a semiconductor element 3 having a connection electrode portion 2 provided in advance), a solid sealing resin sheet 10 is placed on the printed circuit board 1 as shown in FIG. Then, the semiconductor element 3 provided with the connection electrode portion 2 is placed thereon so that the printed circuit board 1 and the connection electrode portion 2 placement surface face each other. Further, when the connection electrode portion 2 is provided on both the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3, as shown in FIG. 5, a sealing resin is provided between the connection electrode portions 2. The sheet 10 is disposed. The subsequent steps are the same as described above.
[0040]
  And when resin-sealing using the said resin sheet 10 for sealing, at least one part of the oxide film currently formed in the said electrode part 2 for a connection is a chlorine component and organic which are contained in the said sheet | seat 10 It is removed by at least one of the acid components. Furthermore, if the inorganic filler is contained together with at least one of the chlorine component and the organic acid component contained in the sheet 10, the sealing resin sheet 10 is heated and melted to be in a molten state and pressurized. When the molten resin is filled in the gap between the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1, the oxide film is more effectively removed. Then, by removing the oxide film due to the above, the ground surface of the connection electrode portion 2 is exposed, and the adhesiveness of the portion in contact with and joining to the connection electrode portion 2 is improved. As a result, the semiconductor element 3 electrode portion And the printed circuit board 1 electrode part are firmly connected.
[0041]
  The content of the chlorine component and the organic acid component contained in the sheet 10 is only required to be able to remove at least a part of the oxide film, and the chlorine component and the organic acid component are 200 to 2000 ppm, respectively. . Particularly preferred contents are 700 to 2000 ppm of chlorine component and 700 to 2000 ppm of organic acid component. The chlorine component and the organic acid component are mainly contained in the epoxy resin as the main component in the sheet 10 forming material and the phenol resin as the curing agent component. In particular, a large amount of the chlorine component is contained in the epoxy resin. The organic acid component refers to an organic acid component contained in a sealing resin such as formic acid, acetic acid, butyric acid, and lactic acid.
[0042]
  In addition, the measurement of the said chlorine component and an organic acid component takes in the organic acid which generate | occur | produces, for example, an organic acid component under a 160 degreeC heating in water, and measures the extraction amount by an ion chromatography method. Moreover, the chlorine component measured the total chlorine amount. More specifically, the organic acid component is measured as follows. That is, 5 g of a sealing material is placed in an extraction container together with 50 cc of ion exchange water, sealed with a lid, extracted by heating in a dryer at 160 ° C. for 20 hours, and then the organic acid in the extract Is measured by ion chromatography. The chlorine component is measured as follows. That is, the total chlorine content contained in 1 g of epoxy resin is reacted with a 1N KOH-propylene glycol solution (heated and refluxed for 10 minutes using a cooling tube), and the resulting KCl is converted to 0.01 N AgNO._ThreePotentiometric titration with aqueous solution.
[0043]
  When the sealing resin sheet 10 is temporarily bonded to the semiconductor element 3 or the printed circuit board 1, the sealing resin sheet 10 is preferably a sheet-like epoxy resin composition having tackiness. . And as the magnitude | size of the said resin sheet 10 for sealing, it sets suitably by the magnitude | size (area) of the said semiconductor element 3 mounted, and it is usually a little smaller than the magnitude | size (area) of the semiconductor element 3 It is preferable to set to. Further, the thickness and weight of the sealing resin sheet 10 are the same as described above, and the size of the semiconductor element 3 to be mounted and the size of the spherical connection electrode portion 2 provided on the wired circuit board 1, that is, The volume occupied by the sealing resin layer 4 formed by filling the gap between the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 and sealing with resin is set appropriately.
[0044]
  In order to obtain the sheet-like epoxy resin composition having the tackiness, for example, a rubber component such as acrylonitrile-butadiene copolymer is added to the epoxy resin composition.
[0045]
  Moreover, in the manufacturing method of the semiconductor device, the heating temperature when the sealing resin sheet 10 is heated and melted to be in a molten state is 70 to 70 in consideration of deterioration of the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1. It is preferable to set it in the range of 300 degreeC, Most preferably, it is 120-200 degreeC. And as a heating method, an infrared reflow oven, a dryer, a warm air machine, a hot plate, etc. are mention | raise | lifted.
[0046]
  Further, when the sealing resin in the molten state is filled in the gap between the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1, the pressure is applied as described above..The pressurizing condition is appropriately set depending on the number of connecting electrode portions (joint balls) 2 and the like, and specifically, it is set in a range of 0.02 to 0.5 kg / piece, preferably 0.00. It is set in the range of 04 to 0.2 kg / piece.
[0047]
  Further, in the manufacturing method of the first aspect, after the sealing resin sheet 10 is placed on the wired circuit board 1 and the semiconductor element 3 is placed on the sealing resin sheet 10, or After the sealing resin sheet 10 is placed on the semiconductor element 3 and the wiring circuit board 1 is further placed on the sealing resin sheet 10, the sealing resin sheet 10 is heated for a predetermined time and the sealing resin sheet 10. Is pressed until it has at least one of the following physical properties (A) to (C), and in that state, the gap between the wiring circuit board 1 and the semiconductor element 3 is sealed in a molten state. It is particularly preferable to go through a step of filling a resin. In this way, the sealing resin sheet 10 has the following physical properties by the pressurization (at the end of pressurization), so that a fine void is not entrained in the filled sealing resin layer portion, and is good. A sealing resin layer is formed. That is, as in the case where the resin viscosity of the sealing resin sheet 10 is less than 5000 poise, the gelation time exceeds 30% of the initial gelation time, and the residual reaction heat quantity exceeds 70% of the initial residual reaction heat quantity, it is simply a wiring circuit. When the substrate 1 and the semiconductor element 3 are pressed and pressure-bonded, a fine void may be formed in the sealing resin filled in the gap portion, that is, the sealing resin layer portion.
[0048]
(A) Resin viscosity is 5000 poise or more.
(B) When the initial gelation time before heating of the sealing resin sheet is 100%, the gelation time is 30% or less of the initial gelation time.
(C) When the initial residual reaction heat before heating the sealing resin sheet measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 100%, the residual reaction heat is 70% or less of the initial residual reaction heat.
[0049]
  As described above, the resin viscosity in the characteristic (a) is preferably 5000 poise or more, particularly preferably in the range of 10,000 poise or more, and the resin viscosity is measured using a flow tester manufactured by Shimadzu Corporation. Measurements were taken at 175 ° C.
[0050]
  Further, in the above characteristic (b), it is preferable that the gelation time reaches 30% or less of the initial gelation time, particularly preferably 20% or less of the initial gelation time, and the measurement of the gelation time is as follows: For example, it is performed as follows. That is, when a sample to be measured is placed on a hot plate, and when the sample is melted (initial gelation time), a line is placed on the surface of the thinly spread sample with the needle tip, and when the line spreads and is disturbed The gelation time is measured using as the end point.
[0051]
  And in the said characteristic (c), what the residual reaction heat amount reached to 70% or less of the initial stage residual reaction heat amount is preferable, Especially preferably, it is 65% or less of the initial stage residual reaction heat amount. And as for the measurement of the residual reaction calorie | heat_rate, it heats up to 60-200 degreeC by DSC using the temperature increase rate of 5 degree-C / min as mentioned above, and measures the reaction heat quantity of 90-180 degreeC.
[0052]
  Furthermore, in the above manufacturing method, the sealing resin sheet is heated and held for a predetermined time, and the wiring circuit board and the semiconductor element are pressure-bonded in a state satisfying the following conditions (X) and (Y). It is preferable to form a sealing resin layer by melting the resin sheet.
(X) When the initial residual reaction heat quantity before heating of the sealing resin sheet measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 100%, the residual reaction heat quantity is 70% or less of the initial residual reaction heat quantity.
(Y) The temperature of the semiconductor element is set higher than the temperature of the printed circuit board, and the temperature difference between the two is 50 ° C. or more.
[0053]
  In this way, the residual reaction heat amount of the sealing resin sheet 10 becomes a specific ratio by pressurization [Condition (X)] (at the end of pressurization) and the temperature of the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3. Is set to a high temperature and the temperature difference is set to 50 ° C. or more [Condition (Y)], the occurrence of warpage in the obtained semiconductor device is suppressed, and as a result, the stress applied to the semiconductor element 3 is greatly reduced. Thus, a semiconductor device with excellent reliability can be obtained. That is, when the residual reaction heat quantity of the encapsulating resin sheet 10 exceeds 70% of the initial residual reaction heat quantity, and the temperature of the wiring circuit board 1 is the same as or higher than the temperature of the semiconductor element 3, or the wiring circuit board 1 Even when the temperature of the semiconductor element 3 is higher than the temperature of the semiconductor device, if the temperature difference is less than 50 ° C., the semiconductor device tends to warp due to the difference in thermal contraction rate between the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3. As a result, the reliability of the semiconductor device may be reduced.
[0054]
  As described above, under the above condition (X), the residual reaction heat amount preferably reaches 70% or less of the initial residual reaction heat amount, and particularly preferably 65% or less of the initial residual reaction heat amount. And the measurement of the residual reaction calorie | heat_up uses DSC, raises temperature to 60-200 degreeC with the temperature increase rate of 5 degree-C / min, and measures the reaction heat quantity of 90-180 degreeC.
[0055]
  Further, as described above, each temperature of the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 under the above condition (Y) can be measured, for example, using a thermocouple for each part.
[0056]
  (2) Next, a second aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in order with reference to the drawings. In this production method (second embodiment)SheetAs the solid resin, there is used a sealing resin layer directly provided on at least one of the printed circuit board surface and the semiconductor element surface, which is provided with connection electrode portions.
[0057]
  First, as shown in FIG. 6, sealing is performed so that the top of the spherical connection electrode portion 2 is exposed on the surface of the printed circuit board 1 provided with a plurality of spherical connection electrode portions (joint balls) 2. A stopping resin layer 13 is formed. Next, as shown in FIG. 7, the semiconductor element 3 is placed on the printed circuit board 1 so that the connection electrode part 2 whose top is exposed from the sealing resin layer 13 and the electrode part of the semiconductor element 3 come into contact with each other. Is installed. Next, the whole sealing resin layer 13 is melted to be in a molten state by heating, and is pressurized to apply the pressure to the molten sealing resin layer in the gap between the semiconductor element 3 and the wired circuit board 1. 13 is filled and cured to form a sealing resin layer 4 by resin sealing the gap. In this way, the semiconductor device shown in FIG. 1 is manufactured.
[0058]
  The sealing resin layer 13 formed so that the top of the connecting electrode portion 2 is exposed on the surface of the printed circuit board 1 provided with the spherical connecting electrode portion 2 shown in FIG. It can be produced as follows. That is, as shown in FIG. 2, a solid sealing resin sheet 10 is placed on the printed circuit board 1 provided with a plurality of spherical connection electrode portions 2 via the connection electrode portions 2. (First aspect of manufacturing method of semiconductor device described above). Next, by heating and melting the sealing resin sheet 10, as shown in FIG. 6, the top of the connection electrode portion 2 is formed on the surface of the wiring circuit board 1 provided with the spherical connection electrode portion 2. The sealing resin layer 13 is formed so as to be exposed.
[0059]
  Further, in addition to the method for forming the sealing resin layer 13 as described above, for example, it can be produced as follows. That is, as shown in FIG. 8, a printed circuit board 1 provided with the connection electrode portion 2 is prepared in advance. Next, the sealing resin layer 13 is formed on the surface of the printed circuit board 1 provided with the connection electrode portion 2 by using the epoxy resin composition by a printing coating method. In this way, the sealing resin layer 13 is formed so that the top of the connection electrode portion 2 shown in FIG. 6 is exposed.
[0060]
  In the above-described manufacturing method of the semiconductor device, the case where the printed circuit board 1 provided with a plurality of spherical connection electrode portions (joint balls) 2 is used is described. However, the present invention is not limited to this. As in the first embodiment, a semiconductor element 3 having a plurality of spherical connection electrode portions (joint balls) 2 previously disposed on one surface (connection surface side) of the semiconductor element 3 may be used. In this case, as shown in FIG. 9, the top of the spherical connecting electrode portion 2 is exposed on the surface of the semiconductor element 3 provided with a plurality of spherical connecting electrode portions (joint balls) 2. A sealing resin layer 13 is formed. Next, the wiring circuit board 1 is mounted so that the connection electrode part 2 whose top is exposed from the sealing resin layer 13 and the electrode part of the wiring circuit board 1 abut.
[0061]
  Further, when the connection electrode portion 2 is provided on both the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3, the connection electrode portion is formed on at least one of the connection electrode portion 2 formation surfaces. The sealing resin layer 13 is formed so that the top of the second head is exposed. For example, as shown in FIG. 10, sealing is performed so that the top of the spherical connecting electrode portion 2 is exposed on the surface of the semiconductor element 3 provided with a plurality of spherical connecting electrode portions (joint balls) 2. The resin layer 13 is formed. Next, the semiconductor element 3 having the connection electrode portion 2 whose top portion is exposed from the sealing resin layer 13 is mounted on the printed circuit board 1 having the connection electrode portion. Alternatively, as shown in FIG. 11, the sealing resin layer 13 is exposed so that the top of the spherical connection electrode portion 2 is exposed on the surface of the printed circuit board 1 provided with a plurality of spherical connection electrode portions 2. Form. Next, the semiconductor element 3 having the connection electrode portion 2 is mounted on the printed circuit board 1 having the connection electrode portion 2 whose top portion is exposed from the sealing resin layer 13. Further, as shown in FIG. 12, the sealing resin layer 13 is exposed so that the top of the spherical connecting electrode portion 2 is exposed on the surface of the semiconductor element 3 provided with the plurality of spherical connecting electrode portions 2. Form. On the other hand, the sealing resin layer 13 is formed on the surface of the printed circuit board 1 provided with the plurality of spherical connection electrode portions 2 so that the top of the spherical connection electrode portion 2 is exposed. Next, the connecting electrode part 2 whose top is exposed from the sealing resin layer 13 is connected to the printed circuit board 1 having the connecting electrode part 2 whose top is exposed from the sealing resin layer 13. The semiconductor element 3 which has is mounted. The subsequent steps are the same as described above.
[0062]
  10 to 12, the method for forming the sealing resin layer 13 on the printed circuit board 1 provided with the connecting electrode portion 2 is the same as that described above. It is formed according to a method similar to the forming method in the case of being formed. Moreover, the method of forming the sealing resin layer 13 on the semiconductor element 3 provided with the connection electrode portion 2 is heated and melted using the sealing resin sheet 10 as in the above formation method, or for connection. It is formed on the surface of the semiconductor element 3 provided with the electrode portion 2 according to a printing coating method.
[0063]
  In the second aspect, the sealing resin layer 13 formed is sealed so as not to flow out between the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 at a temperature exceeding the melting point. The resin layer 13 is preferably used.
[0064]
  In the manufacturing method of the second aspect, the heating temperature of the sealing resin layer 13 is 70 in consideration of deterioration of the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 as in the first aspect described above. It is preferable to set in the range of ~ 300 ° C. And as for the heating method, an infrared reflow oven, a dryer, a warm air machine, a hot plate, etc. are mention | raise | lifted like the above. Further, the pressurizing condition is also appropriately set according to the number of connecting electrode portions (joint balls) 2 and the like as in the first aspect described above, and specifically 0.02 to 0.5 kg. / Pieces, preferably 0.04 to 0.2 kg / piece.
[0065]
  In the second aspect, as shown in FIGS. 10 to 12, the connection electrode portion 2 is provided on both the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3, and at least one of the two is used. In the case where the sealing resin layer 13 is formed on the connection electrode portion 2 formation surface so that the top of the connection electrode portion 2 is exposed, still another embodiment is exemplified. In this case, in addition to the sealing resin layer 13, a sealing resin sheet is further interposed between the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3.
[0066]
  That is, in still another aspect of the type shown in FIG. 10, as shown in FIG. 13, the spherical connection electrode portion 2 is formed on the surface of the semiconductor element 3 provided with a plurality of spherical connection electrode portions 2. The sealing resin layer 13 is formed so that the top of the head is exposed. Next, the semiconductor element 3 having the connection electrode part 2 whose top is exposed from the sealing resin layer 13 is mounted on the wiring circuit board 1 having the connection electrode part 2 via the sealing resin sheet 18. To do.
[0067]
  Further, in still another aspect of the type shown in FIG. 11, as shown in FIG. 14, the spherical connection electrode portion 2 is formed on the surface of the printed circuit board 1 provided with a plurality of spherical connection electrode portions 2. The sealing resin layer 13 is formed so that the top of the head is exposed. Next, the semiconductor element 3 having the connection electrode portion 2 is disposed on the printed circuit board 1 having the connection electrode portion 2 whose top portion is exposed from the sealing resin layer 13 through the sealing resin sheet 18. Mount.
[0068]
  In still another aspect of the type shown in FIG. 12, as shown in FIG. 15, the spherical connection electrode portion 2 is formed on the surface of the semiconductor element 3 provided with a plurality of spherical connection electrode portions 2. The sealing resin layer 13 is formed so that the top of the head is exposed. On the other hand, the sealing resin layer 13 is formed on the surface of the printed circuit board 1 provided with the plurality of spherical connection electrode portions 2 so that the top of the spherical connection electrode portion 2 is exposed. Next, the head of the sealing resin layer 13 is connected to the wiring circuit board 1 having the connecting electrode portion 2 with the top portion exposed from the sealing resin layer 13 through the sealing resin sheet 18. The semiconductor element 3 having the connection electrode portion 2 with the top exposed is mounted. The subsequent steps are the same as described above.
[0069]
  Also in the manufacturing method in still another embodiment shown in FIGS. 13 to 15, the heating temperature of the sealing resin layer 13 and the sealing resin sheet 18 is the same as described above, such as deterioration of the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1. Is preferably set in a range of 70 to 300 ° C. The heating method may be the same method as described above. Further, the pressurizing condition is appropriately set according to the number of the connecting electrode portions 2 and the like, as in the above-described conditions, but specifically, it is set in the range of 0.02 to 0.5 kg / piece. Preferably, it is set in the range of 0.04 to 0.2 kg / piece.
[0070]
  And also in this 2nd aspect, when carrying out resin sealing using the said resin layer 13 for sealing similarly to the said 1st aspect, at least of the oxide film currently formed in the said electrode part 2 for a connection A part is removed by at least one of a chlorine component and an organic acid component contained in the sealing resin layer 13. Furthermore, if an inorganic filler is contained together with at least one of a chlorine component and an organic acid component contained in the sealing resin layer 13, the sealing resin layer 13 is heated and melted to be in a molten state. Then, when the molten resin is filled in the gap between the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 by applying pressure, the oxide film is more effectively removed. Then, by removing the oxide film due to the above, the ground surface of the connection electrode portion 2 is exposed, and the adhesiveness of the portion in contact with and joining to the connection electrode portion 2 is improved. As a result, the semiconductor element 3 electrode portion And the printed circuit board 1 electrode part are firmly connected.
[0071]
  The contents of the chlorine component and the organic acid component contained in the sealing resin layer 13 are the same as those in the first aspect.
[0072]
  Further, in the manufacturing method of the second aspect, the semiconductor element 3 is attached to the wiring circuit board 1 so that the connection electrode part 2 of the semiconductor element 3 contacts the connection electrode part 2 provided on the surface of the wiring circuit board 1. After mounting, or after mounting the printed circuit board 1 on the semiconductor element 3 so that the connecting electrode section 2 of the printed circuit board 1 contacts the connecting electrode section 2 provided on the surface of the semiconductor element 3. And heating for a predetermined time, and pressurizing until the sealing resin layer 13 has at least one of the following physical properties (A) to (C), and in that state, the wiring circuit board 1 and the semiconductor element It is particularly preferable to pass through a step of filling the gap between the gaps 3 with a sealing resin in a molten state. Thus, for the same reason as described in the first aspect, the sealing resin layer 13 has the following physical properties, so that it is homogeneous without entraining fine voids in the filled sealing resin layer portion. Thus, a good sealing resin layer is formed.
[0073]
(A) Resin viscosity is 5000 poise or more.
(B) When the initial gelation time before heating the sealing resin layer is 100%, the gelation time is 30% or less of the initial gelation time.
(C) When the initial residual reaction heat before heating the sealing resin layer measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 100%, the residual reaction heat is 70% or less of the initial residual reaction heat.
[0074]
  In addition, a particularly preferable range of the resin viscosity in the characteristic (A), a particularly preferable range of the gelation time in the characteristic (B), and a particularly preferable range of the residual reaction heat amount in the characteristic (C) are as described above. This is the same as the particularly preferable range described in the first embodiment. Furthermore, the measurement methods for the resin viscosity, gelation time and residual heat of reaction are the same as in the first embodiment.
[0075]
  Furthermore, in the second aspect, the sealing resin layer is heated and held for a predetermined time, and the printed circuit board and the semiconductor element are pressure bonded in a state satisfying the following conditions (X) and (Y), It is preferable to form the sealing resin layer by melting the sealing resin layer.
(X) When the initial residual reaction heat before heating the sealing resin layer measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 100%, the residual reaction heat is 70% or less of the initial residual reaction heat.
(Y) The temperature of the semiconductor element is set higher than the temperature of the printed circuit board, and the temperature difference between the two is 50 ° C. or more.
[0076]
  As described above, the particularly preferable range of the residual reaction heat amount in the condition (X) is the same as the particularly preferable range described in the first aspect, and the measurement method is the same as that of the first aspect. The same.
[0077]
  Moreover, the measurement of each temperature of the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 under the above condition (Y) can be measured by using, for example, a thermocouple as in the first aspect.
[0078]
  (3) Next, a third aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. In this production method (third aspect), the aboveSheetA solid resin in the form of a sealing resin layer provided in advance on a semiconductor element surface or a wiring circuit board surface not provided with a spherical connecting electrode portion is used instead of the solid resin alone. However, both the semiconductor element and the printed circuit board are provided with electrodes.
[0079]
  First, an example using a state in which a sealing resin layer is attached to the semiconductor element surface in advance will be described. That is, as shown in FIG. 16, a semiconductor element 3 with a sealing resin layer 14 formed on one side is prepared in advance. Next, the adhered sealing resin layer 14 comes into contact with the connection electrode portion 2 at a predetermined position on the printed circuit board 1 provided with a plurality of spherical connection electrode portions (joint balls) 2. The semiconductor element 3 is mounted. After placing, the sealing resin layer 14 is heated and melted to be in a molten state, and pressurized to fill the gap between the semiconductor element 3 and the wired circuit board 1 with the molten resin. By curing, the gap is resin-sealed to form a sealing resin layer. In this way, the semiconductor device shown in FIG. 1 is manufactured.
[0080]
  On the other hand, as another example of the third aspect, an example using a state in which a sealing resin layer is previously attached to the printed circuit board surface will be described. That is, as shown in FIG. 17, a substrate in which the sealing resin layer 15 is formed on one side of the printed circuit board 1 is prepared in advance. Next, the semiconductor element 3 provided with a plurality of spherical connection electrode portions (joint balls) 2 is placed on the surface of the printed circuit board 1 so that the connection electrode portion 2 and the sealing resin layer 15 come into contact with each other. It is placed on the sealing resin layer 15. After placing, the sealing resin layer 15 is heated and melted to be in a molten state, and pressurized to fill the gap between the semiconductor element 3 and the wired circuit board 1 with the molten resin. By curing, the gap is resin-sealed to form a sealing resin layer. In this way, the semiconductor device shown in FIG. 1 is manufactured.
[0081]
  16 and 17, the sealing resin layers 14 and 15 are formed by adhering a sealing resin sheet to the semiconductor element 3 surface or the printed circuit board 1 surface. And the like, and the like.
[0082]
  The size of the sealing resin layers 14 and 15 is set as appropriate according to the size (area) of the semiconductor element 3 as in the first embodiment, and usually the size (area) of the semiconductor element 3. It is preferable to set it to be slightly smaller. Further, the thickness and weight of the sealing resin layers 14 and 15 (in the case of the sealing resin sheet) are the same as described above, and the size of the semiconductor element 3 and the size of the connecting electrode portion 2, that is, the semiconductor It is set appropriately depending on the volume occupied by the sealing resin layer 4 formed by filling the gap between the element 3 and the printed circuit board 1 and sealing with resin.
[0083]
  Further, in the manufacturing method of the third aspect, as the heating temperature when the sealing resin layers 14 and 15 are heated and melted to be in a molten state, as in the first and second aspects described above, In consideration of deterioration of the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1, the temperature is preferably set in the range of 70 to 300 ° C., particularly preferably 120 to 200 ° C. And as a heating method, an infrared reflow oven, a dryer, a warm air machine, a hot plate, etc. are mention | raise | lifted. Furthermore, when the sealing resin in the molten state is filled in the gap between the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1, it is preferable to apply pressure as described above. Is appropriately set depending on the number of connecting electrode portions (joint balls) 2 and the like, but is specifically set in the range of 0.02 to 0.5 kg / piece, preferably 0.04 to 0.2 kg. / Set to the range.
[0084]
  And also in this 3rd aspect, when carrying out resin sealing using the said resin layers 14 and 15 for sealing like the said 1st and 2nd aspect, it is formed in the surface of the said electrode part 2 for a connection. At least a part of the oxide film is removed by at least one of a chlorine component and an organic acid component contained in the sealing resin layers 14 and 15. Furthermore, if the inorganic filler is contained together with at least one of the chlorine component and the organic acid component contained in the sealing resin layer 13, the sealing resin layers 14 and 15 are heated and melted. When the molten resin is filled and pressurized to fill the gap between the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 with the molten resin, the oxide film is more effectively removed. Then, by removing the oxide film due to the above, the ground surface of the connection electrode portion 2 is exposed, and the adhesiveness of the portion in contact with and joining to the connection electrode portion 2 is improved. As a result, the semiconductor element 3 electrode portion And the printed circuit board 1 electrode part are firmly connected.
[0085]
  The contents of the chlorine component and the organic acid component contained in the sealing resin layers 14 and 15 are the same as those in the first embodiment.
[0086]
  Furthermore, in the manufacturing method of the third aspect, after the sealing resin layer 14 provided on one surface of the semiconductor element 3 and the connection electrode portion 2 of the wiring circuit board 1 are brought into contact with each other, or the wiring circuit board 1 After the sealing resin layer 15 provided on one side and the connecting electrode portion 2 of the semiconductor element 3 are brought into contact with each other, the sealing resin layers 14 and 15 are heated for a predetermined time and each of the sealing resin layers 14 and 15 has the following physical properties ( Pressurization until at least one of (a) to (c) is provided, and in that state, the gap between the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3 is filled with a molten sealing resin. It is particularly preferable to pass the process. Thus, since the sealing resin layers 14 and 15 have the following physical properties, a uniform and favorable sealing resin layer can be formed without involving fine voids in the filled sealing resin layer portion. .
[0087]
(A) Resin viscosity is 5000 poise or more.
(B) When the initial gelation time before heating the sealing resin layer is 100%, the gelation time is 30% or less of the initial gelation time.
(C) When the initial residual reaction heat before heating the sealing resin layer measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 100%, the residual reaction heat is 70% or less of the initial residual reaction heat.
[0088]
  In addition, a particularly preferable range of the resin viscosity in the characteristic (A), a particularly preferable range of the gelation time in the characteristic (B), and a particularly preferable range of the residual reaction heat amount in the characteristic (C) are as described above. This is the same as the particularly preferable range described in the first embodiment. Furthermore, the measurement methods for the resin viscosity, gelation time and residual heat of reaction are the same as in the first embodiment.
[0089]
  Furthermore, in the third aspect, the sealing resin layer is heated and held for a predetermined time, and the printed circuit board and the semiconductor element are pressure bonded in a state satisfying the following conditions (X) and (Y), It is preferable to form the sealing resin layer by melting the sealing resin layer.
(X) When the initial residual reaction heat before heating the sealing resin layer measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is 100%, the residual reaction heat is 70% or less of the initial residual reaction heat.
(Y) The temperature of the semiconductor element is set higher than the temperature of the printed circuit board, and the temperature difference between the two is 50 ° C. or more.
[0090]
  As described above, the particularly preferable range of the residual reaction heat amount in the condition (X) is the same as the particularly preferable range described in the first and second aspects, and the measurement method is the same as the first method. , The same as in the second embodiment.
[0091]
  Moreover, each temperature of the semiconductor element 3 and the printed circuit board 1 under the above condition (Y) can also be measured using, for example, a thermocouple as in the first and second aspects.
[0092]
  As an example of the semiconductor device manufactured according to the first to third aspects, as shown in FIG. 1 described above, the formed sealing resin layer 4 does not protrude from the periphery of the mounted semiconductor element 3. Depending on the application of the semiconductor device, etc., the formed sealing resin layer 4 ′ is formed so as to protrude from the periphery of the mounted semiconductor element 3, as shown in FIG. 18. It may be a type.
[0093]
  In the semiconductor device manufactured as described above, the size of the semiconductor element 3 is normally set to 2 to 20 mm in width, 2 to 30 mm in length, and 0.1 to 0.6 mm in thickness. In addition, the size of the printed circuit board 1 on which the wiring circuit on which the semiconductor element 3 is mounted is normally set to 10 to 70 mm wide × 10 to 70 mm long × 0.05 to 3.0 mm thick. And the distance between both the semiconductor element 3 and the space | gap of the wiring circuit board 1 with which the fuse | melting sealing resin is filled is 5-100 micrometers normally. In particular, considering the characteristics of the sealing resin used in the present invention, the distance between the two is preferably set to 10 to 70 μm.
[0094]
  The sealing resin layer 4 formed by sealing with the sealing resin, that is, the characteristics of the sealing resin, have a melt viscosity of 1-1000 poise at each use temperature and a gel time of 150 ° C. In the case of 0.5 to 30 minutes, the cured product preferably has a linear expansion coefficient of 7 to 50 ppm. More preferably, the melt viscosity is 1 to 500 poise, the gel time is 1.0 to 15 minutes at 150 ° C., and the linear expansion coefficient is 12 to 40 ppm. That is, when the melt viscosity is set within the above range, the filling property is improved. In addition, by setting the gel time within the above range, the molding workability, particularly the curing time can be shortened. Furthermore, by setting the linear expansion coefficient within the above range, it becomes possible to prevent defects due to stresses such as cracks in the cured resin body and the semiconductor element. The melt viscosity was measured with a flow tester viscometer, and the gel time was measured on a hot plate. The linear expansion coefficient was measured by thermomechanical analysis (TMA).
[0095]
  In the present invention, in any of the first to third aspects, both electrode portions of the semiconductor element and the printed circuit board are brought into contact with each other through the sealing resin sheet or the sealing resin layer, and the sheet ( Or resin layer)With heatBoth are pressurized and cured as described above.
[0096]
  The pressurization preferably cures the sealing resin while flattening or flattening the connecting electrode portion (joint ball) such as solder.
[0097]
  At this time, generally, the material constituting the connection electrode portion is formed of a material that can flow when heated, for example, solder. Then, after the sealing resin layer is cured, the adhesive body between the semiconductor element and the printed circuit board is preferably heated to about 215 ° C. in order to melt the solder constituting the connection electrode portion, and the semiconductor of the present invention. Generally, it is a device. The step of melting the material such as solder constituting the connecting electrode portion after curing the sealing resin sheet (sealing resin layer) is not described in each of the manufacturing methods described above. Is what is usually done.
[0098]
  In the sealing with the sealing resin sheet (sealing resin layer) according to the present invention, the following can be said in most cases.
[0099]
  That is, when solder is used as the connection electrode part, as described above, the melting / bonding of both the semiconductor element electrode part and the printed circuit board electrode part (land part) can be performed without performing the flux treatment. It is suitably performed.
[0100]
  As described above, this is because the sealing resin sheet, the chlorine component and the organic acid component contained in the sealing resin layer, and further the connecting electrode portion of the solder or the like by an inorganic filler. This is because at least a part of the oxide film formed on the surface is removed. Then, at the stage where the joined body of the semiconductor element and the printed circuit board is obtained, the periphery of the solder that is the connecting electrode portion is covered with a cured resin and shielded from oxygen. This is because oxidation of the surface of the connecting electrode portion does not proceed even under a high temperature condition that melts the like. Next, by heating to about 215 ° C. in such an environment, both the electrode portions of the semiconductor element electrode portion and the printed circuit board electrode portion are melted.
[0101]
  Next, examples will be described together with comparative examples.
[0102]
  First, prior to the examples, the following components were prepared.
[0103]
[Epoxy resin a1]
  It is a biphenyl type epoxy resin having a structure represented by the following formula (4).
[0104]
[Chemical 7]

[0105]
[Epoxy resin a2]
  It is a cresol novolac type epoxy resin (epoxy equivalent: 195 g / eq, melting point: 60 to 90 ° C.).
[0106]
[Curing agent b]
  Phenol novolac resin (hydroxyl equivalent: 105 g / eq, softening point 60 ° C.).
[0107]
[Inorganic fillers c1 to c5]
  The spherical silica powder shown in Table 1 below.
[0108]
[Table 1]

[0109]
[Catalyst d1]
  Triphenylphosphine.
[0110]
[Catalyst d2]
  It is a mixture of tetraphenyl phosphate and tetraphenyl borate (molar mixing ratio 1/1).
[0111]
(Low stress agent)
  Acrylonitrile-butadiene rubber.
[0112]
〔Flame retardants〕
  Brominated epoxy phenol novolac.
[0113]
[Flame retardant aid]
  Antimony trioxide.
[0114]
〔wax〕
  Polyethylene.
[0115]
[Coupling agent]
  γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane.
[0116]
Examples 1 to 13
  Using the above components, the components were mixed in the proportions shown in Tables 2 to 3 below. This was received on a pallet, and after cooling this, it was press-rolled to form a sheet, thereby producing a target sheet-like epoxy resin composition. Moreover, each content of the chlorine component and organic acid component in the obtained sheet-like epoxy resin composition was shown collectively. In addition, the measurement of content of said each component was based on the above-mentioned method, the organic acid component used the ion chromatograph, and the total chlorine amount used potentiometric titration.
[0117]
[Table 2]

[0118]
[Table 3]

[0119]
  Using the thus obtained sheet-like epoxy resin composition (sealing resin sheet) of each example, the semiconductor device according to the first aspect (described in the preceding paragraph No. 0037) in the above-described method for producing a semiconductor device Manufactured. That is, as shown in FIG. 2, after placing each of the sealing resin sheets 10 on the board 1 via the spherical joint ball 2 provided on the board 1, as shown in FIG. The semiconductor chip 3 was placed on the sealing resin sheet 10. Thereafter, the sealing resin sheet 10 is heated and melted under the conditions of a heating temperature of 180 ° C. and a load of 0.06 kg / piece, and a molten resin is filled in the gap between the board 1 and the semiconductor chip 3 and thermosetting ( (Condition: curing at 200 ° C. for 20 minutes), a semiconductor device in which the gap was sealed with a sealing resin layer 4 as shown in FIG. 1 was produced. After conducting an initial energization check on the obtained semiconductor device, and further performing a pressure cooker test (PCT test (condition: 121 ° C. × 2 atm × 100% RH for 200 hours)) using the semiconductor device. An energization check was performed. Then, the ratio of occurrence of defects (defect occurrence rate) was calculated. Along with this defect occurrence rate, the case where a defect occurred was indicated as x, and the case where no defect occurred was indicated as ◯. The results are shown in Tables 4 to 5 below.
[0120]
[Table 4]

[0121]
[Table 5]

[0122]
  As a result of the above Tables 4 to 5, no defects occurred in the initial energization check and the energization check after 200 hours of the PCT test. Therefore, in all the embodiments, the sealing resin layer is formed in the gap between the board and the semiconductor chip, and the sealing resin in the gap is satisfactorily filled. It is clear that the connection with the chip is made firmly through the joint ball.
[0123]
  Moreover, the semiconductor device was manufactured according to the 2nd aspect (described in previous paragraph number 0056) of the manufacturing method of the above-mentioned semiconductor device using the epoxy resin composition of each said Examples 1-13. That is, as shown in FIG. 6, each sealing resin sheet 10 was placed on the board 1 provided with the joint balls 2 via the joint balls 2. Next, the sealing resin layer 13 is formed on the surface of the board 1 such that the top of the joint ball 2 is exposed by heating and melting the sealing resin sheet 10 at 180 ° C., as shown in FIG. did. Next, as shown in FIG. 7, the semiconductor chip 3 was mounted on the board 1 so that the joint ball 2 whose top portion was exposed from the sealing resin layer 13 and the electrode portion of the semiconductor chip 3 were in contact with each other. Subsequently, the whole is heated (180 ° C.) to melt the sealing resin layer 13 provided on the surface of the board 1 to be in a molten state, and the semiconductor chip 3 and the board 1 are joined by pressing (condition: 200). By thermosetting at a temperature of 20 ° C. for 20 minutes, a semiconductor device in which the gap was sealed with a sealing resin layer 4 as shown in FIG. The obtained semiconductor device was subjected to the initial energization check and the energization check after being left for 200 hours in the PCT test in the same manner as described above. As a result, as in the previous evaluation results, no defects occurred in the initial energization check and the energization check after 200 hours of the PCT test. Therefore, the sealing resin layer 4 is formed in the gap between the board 1 and the semiconductor chip 3, the sealing resin in the gap is well filled, and the connection between the board and the semiconductor chip is achieved. It is clear that this is done firmly through the joint ball.
[0124]
  Furthermore, using the epoxy resin compositions of the above Examples 1 to 13, a semiconductor device was manufactured according to the third aspect of the method for manufacturing a semiconductor device described above (described in the preceding paragraph number 0078). That is, as shown in FIG. 16, one in which each sealing resin sheet 14 was adhered to one side of the semiconductor chip 3 was prepared in advance. Next, the semiconductor chip 3 was placed on the board 1 provided with a plurality of joint balls 2 such that the adhered resin sheet 14 for sealing was in contact with the joint balls 2. Next, the sealing resin sheet 14 is melted by heating the whole (180 ° C.), and the semiconductor chip 3 and the board 1 are bonded by pressurization (condition: heat at 200 ° C. × 20 minutes). As shown in FIG. 1, a semiconductor device in which the gap between the semiconductor chip 3 and the board 1 was sealed with a sealing resin layer 4 was produced. The obtained semiconductor device was subjected to the initial energization check and the energization check after being left for 200 hours in the PCT test in the same manner as described above. As a result, as in the previous evaluation results, no defects occurred in the initial energization check and the energization check after 200 hours of the PCT test. Therefore, the sealing resin layer 4 is formed in the gap between the board 1 and the semiconductor chip 3, the sealing resin in the gap is well filled, and the connection between the board and the semiconductor chip is achieved. It is clear that this is done firmly through the joint ball.
[0125]
【The invention's effect】
  As described above, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, when the sealing resin layer seals the gap between the printed circuit board and the semiconductor element, which are connected via a plurality of connection electrode portions, the sealing resin layer is used. In addition, the sealing resin layer is interposed between the wiring circuit board and the semiconductor element.SheetThe solid resin is interposed and melted, Using pressure from the wiring circuit board and semiconductor elementForm. At the same time, at least a part of the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is removed by at least one of the chlorine component and the organic acid component in the solid resin. Thus, aboveSheetMelted solid resin,By pressing, the bonding between the wiring circuit board and the semiconductor element is completed, so that resin sealing becomes easy. In addition, since at least one part of the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is removed by at least one of the chlorine component and the organic acid component in the solid resin, flux treatment and flux cleaning are required as in the past. In addition, the adhesiveness between the connecting electrode portion and the portion to be joined is improved, and the manufacturing process is simplified and the cost is reduced.
[0126]
  Furthermore, by removing at least part of the oxide film on the surface of the connecting electrode part by the inorganic filler contained in the solid resin together with at least one of the chlorine line segment and the organic component in the solid resin, The oxide film is effectively removed, and the adhesiveness is further improved.
[0127]
  The removal of at least a part of the oxide film on the surface of the connection electrode part is performed by, for example, removing the chlorine component and the organic acid component via the connection electrode part on the printed circuit board provided with the connection electrode part. After placing the sealing resin sheet containing at least one, the semiconductor element is placed on the sealing resin sheet, and then the sealing resin sheet is heated and melted.Using the pressure from the wiring circuit board and the semiconductor element.The molten sealing resin is filled and cured between the wiring circuit board and the semiconductor element, and the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is effectively removed.
[0128]
  Further, the removal of at least a part of the oxide film on the surface of the connection electrode part is performed, for example, on the wiring circuit board provided with the connection electrode part, with the chlorine component and the organic acid component passing through the connection electrode part. After placing a sealing resin sheet containing an inorganic filler together with at least one, a semiconductor element is placed on the sealing resin sheet, and then the sealing resin sheet is heated and melted.Using the pressure from the wiring circuit board and the semiconductor element.The molten sealing resin is filled and cured between the wiring circuit board and the semiconductor element, and the oxide film on the surface of the connecting electrode portion is effectively removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device obtained by a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment;
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment;
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the first embodiment;
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the second embodiment.
FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the second embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor element mounting substrate used in the manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the second embodiment.
FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the second embodiment.
FIG. 11 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the second mode.
FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the second embodiment.
FIG. 13 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in still another example of the second mode.
FIG. 14 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in still another example of the second mode.
FIG. 15 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in still another example of the second mode.
FIG. 16 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the third mode.
FIG. 17 is an explanatory cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device in the third mode.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing another example of a semiconductor device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
[Explanation of symbols]
  1 Wiring circuit board
  2 Connecting electrode
  3 Semiconductor elements
  4 Sealing resin layer
  10 Resin sheet for sealing
  14,15 Resin layer for sealing
  13 Resin layer for sealing
  18 Resin sheet for sealing

Claims (4)

A method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on a printed circuit board via a plurality of connecting electrode portions, and a gap between the wired circuit board and the semiconductor element is sealed with a sealing resin layer, The sealing resin layer is melted by interposing a sheet- like solid resin containing the following components (a) and (b) between the wiring circuit board and the semiconductor element, and the wiring circuit board: And a pressure applied from the semiconductor element, and at least a part of the oxide film on the surface of the connection electrode portion is removed by at least one of a chlorine component and an organic acid component in the solid resin. A manufacturing method of a semiconductor device.
(A) At least one epoxy resin selected from epoxy resins represented by the following general formulas (1) to (3).

(B) Phenol resin.   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the removal of at least a part of the oxide film on the surface of the connection electrode part is performed by an inorganic filler in the solid resin together with a chlorine component and an organic acid component in the solid resin. Removing at least a part of the oxide film on the surface of the connection electrode part is performed on the printed circuit board provided with the connection electrode part via at least one of a chlorine component and an organic acid component via the connection electrode part. After placing the sealing resin sheet containing the semiconductor element, the semiconductor element is placed on the sealing resin sheet, and then the sealing resin sheet is heated and melted from the wiring circuit board and the semiconductor element. by utilizing the pressure of the row between the wiring circuit board and the semiconductor element, with curing filling the sealing resin of the molten state, by removing the oxide film of the connecting electrode surface method of the semiconductor device divided according to claim 1, wherein. Removing at least a portion of the oxide film on the surface of the connection electrode portion is performed on the wiring circuit board provided with the connection electrode portion, via the connection electrode portion, at least a chlorine component and an organic acid component. After placing the sealing resin sheet containing the inorganic filler together with the semiconductor element, the semiconductor element is placed on the sealing resin sheet, and then the sealing resin sheet is heated and melted to form the wiring circuit. Using the pressure from the substrate and the semiconductor element, the molten sealing resin is filled and cured between the wiring circuit board and the semiconductor element, and an oxide film on the surface of the connection electrode portion is formed. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the method is performed by removing the semiconductor device.

Images