JP6123836B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法について図面を用いて説明する。
A×4/5≧BMAX
の関係を有するようにフィラーを選択する。これにより、放熱樹脂の厚みを所望の厚みを中心とした一定の範囲内に制御することができる。放熱樹脂31としては、作業性の容易さや、熱伝導率の高さから、シリコーン系の熱硬化型放熱樹脂を用いるのが好ましい。シリコーン系放熱樹脂は、シリコーンオイルを基材に、アルミナなど熱伝導性の高い粉末を配合した樹脂である。硬化前の状態では、粘性の高いグリース状の製品であるため、治具の位置制御を利用することによって、放熱樹脂31の厚さを比較的容易に、かつ、かなり高い精度で制御することができる。放熱樹脂31の粘性としては、少なくともアンダーフィル樹脂28の注入時の粘性よりも高い物が好ましい。フィラーの最大粒径BMAXとしては、放熱樹脂の厚みAの4/5以下に限らないが、放熱樹脂の厚みが最も小さくなる部分AMINよりも、フィラーの最大粒径BMAXが小さくなる関係であることが好ましい。BMAXが、AMINと同じ、又はそれよりも大きくなると、ヒートスプレッダー32と半導体チップ22裏面との間に、フィラーが挟み込まれる可能性が高くなる。特に、本実施の形態のように、半導体チップ22の周囲に、スティフナーなど、ヒートスプレッダー32を強固に支える構造を有さない場合は、ヒートスプレッダーを貼り付ける工程において、荷重制御のみによって放熱樹脂の厚みを制御しようとすると、ヒートスプレッダー32と半導体チップ22との間に挟まれたフィラーによって、半導体チップ22裏面にクラックが入り、半導体装置の信頼性を落とす可能性がある。
図22は、本発明の実施の形態2に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態1との相違は、配線基板10として、コア基板を用いず、径が100μm以下のスルーホールが設けられた薄い絶縁基板43a〜43dを真空プレス等により熱圧着させて一体化させたものを用いる。ただし、各絶縁基板43a〜43dは、それぞれガラスクロスに絶縁性樹脂を含浸させて板状に固形化した層を含む。その他の構成は実施の形態1と同様である。
実施の形態3では、放熱樹脂31に混入するフィラーとして実施の形態1よりも小さいものを用いて、放熱性を向上させる。具体的には、平均粒径が5.8μm、最大粒径が24μmのフィラーを用いる。
A×9/10≧C
の関係を有するようにスペーサを選択する。これにより、放熱樹脂の厚みを所望の厚みを中心とした一定の範囲内に制御することができる。
CMAX>BMAX
の関係を有するようにスペーサを選択する。これにより、フィラーではなくスペーサにより放熱樹脂の厚みを制御することができる。
C>BMAX
CMIN>B
CMIN>B90%
の何れかの関係を有するようにスペーサを選択する。これにより、スペーサの利用効率を向上することができる。
実施の形態4では、半導体チップ22とヒートスプレッダー32を接着する放熱樹脂31のフロー性を以下の値に設定する。ここで、放熱樹脂31のフロー性を、室温25℃中において10mm上方から1gの放熱樹脂を平面上に滴下させ、その放熱樹脂の広がりを測定することで決めるものとする。
11 コア基板
12a〜12d ビルドアップ基板
13,17 スルーホール
14,19 スルーホールビア
15,16,18 配線層
21a,21b,21 バンプ
22 半導体チップ
28 アンダーフィル樹脂
31 放熱樹脂
32 ヒートスプレッダー
33 保持手段
37 半田ボール
41 テストピン
42 押え治具
43a〜43d 絶縁基板
Claims (7)
- (a)複数の第1電極が形成された第1面と、前記第1面とは反対側の面であって、複数の第2電極が形成された第2面と、を有する配線基板を準備する工程と、
(b)複数のバンプ電極が形成された第1主面と、前記第1主面とは反対側の面である第2主面と、を有する半導体チップを、前記配線基板の前記第1面と前記半導体チップの第1主面とが対向するように前記配線基板の前記第1面上に搭載し、前記半導体チップの複数のバンプ電極と前記配線基板の前記複数の第1電極とをそれぞれ電気的に接続する工程と、
(c)前記半導体チップの周辺には、ヒートスプレッダを支える構造を有していない状態で、前記半導体チップの前記第2主面上に前記ヒートスプレッダを配置する工程と、
(d)前記(c)工程の後、前記配線基板の前記第1面の前記半導体チップが搭載された領域の外側の領域を保持治具で保持し、且つ、前記ヒートスプレッダは保持しない状態で、前記配線基板の前記複数の第2電極上に複数の半田ボールをそれぞれ配置し、互いを電気的に接続する工程と、を有し、
前記(c)工程において、前記ヒートスプレッダは、放熱樹脂を介して前記半導体チップの前記第2主面上に配置されており、
前記放熱樹脂は、樹脂材と前記樹脂材より熱伝導性の高いフィラーを含み、
前記半導体チップの前記第2主面と前記ヒートスプレッダの前記第2面と対向する面との間隔は、前記フィラーの粒径により所定の値に制御されており、
前記フィラーはアルミナ粉末の第1フィラーと球形ジルコニアである第2フィラーを含み、
前記第2フィラーの最大粒径の値は前記第1フィラーの最大粒径の値より大きい半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ヒートスプレッダの平面積は、前記半導体チップの前記第2主面の平面積より大きい、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程の後、前記(c)工程の前に、前記半導体チップの前記複数のバンプ電極が液状レジンで覆われるように、且つ、前記液状レジンが前記半導体チップの前記第2主面に付着しないように、前記半導体チップの前記第1主面と前記配線基板の前記第1面との間に前記液状レジンを充填する工程を有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程において、前記ヒートスプレッダを前記半導体チップの前記第2主面上に配置する前に、前記半導体チップの前記第2主面上に前記放熱樹脂を塗布する、半導体装置の製造方法。 - 請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程の後、平面視において、前記配線基板の前記第1面の前記半導体チップの周囲の一部は前記液状レジンで覆われていない、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記フィラーの粒径は45μm未満であって、前記放熱樹脂の厚みは40μm以上、80μm以下である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程は、
(c−1)前記配線基板の前記第2面を上にして、前記配線基板の前記第1面の前記半導体チップが搭載された領域の外側の領域を保持治具で保持し、且つ、前記ヒートスプレッダは保持しない状態で、
前記複数の半田ボールを搭載ヘッドに吸着保持し、前記配線基板の前記複数の第2電極上に複数の半田ボールをそれぞれ配置した後、吸着保持を解除して前記搭載ヘッドを前記半田ボールより分離させる工程と、
(c−2)前記(c−1)工程の後、前記配線基板の前記第2面を上にして、前記配線基板の前記第1面の前記半導体チップが搭載された領域の外側の領域を保持治具で保持し、且つ、前記ヒートスプレッダは保持しない状態で、リフロー炉により一括してリフローを行う工程と、を有する、半導体装置の製造方法。
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