JPH0312942A - 半導体装置の封止方法および半導体チップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は樹脂を用いて半導体装置を封止する方法に関
するものであり、特にフェイスダウンボンディング法に
よって接続された半導体装置を樹脂封止する方法および
それに用いられる半導体チップに関するものである。

［従来の技術］ 半導体チップの表面に設けられた電極と回路基板の表面
に設けられた電極とを電気的に接続する方法として、ワ
イヤを用いずに、半田を用いて直接電気的に接続する方
法かある。この方法は一般にフェイスダウンボンディン
グ法という。フェイスダウンボンディング法を用いて半
導体チップの表面に設けられた電極と回路基板の表面に
設けられた電極とを電気的に接続し、その後半導体チッ
プの表面と回路基板の表面とで形成される間隙を樹脂で
封１］−する工程を第３Ａ図から第３Ｃ図を用いて説明
する。

第３Ａ図に示すように、チップ電極２かその表面に設け
られた半導体チップ１を用意する。チップ電極２の上に
は半［１１バンプ電極３が設けられている。半田バンプ
電極３は半ぽ１がらて゛きている。

次に第３Ｂ図に示すように回路基板４に設けられた基板
電極５と半導体チップ１のチップ電極２とを位置合わせ
する。回路基板４はホットプレート６の上に載置されて
いる。そしてホットプレート６で半田バンプ電極３を加
熱することにより、半田リフローしチップ電極２と基板
電極５とを電気的に接続する。

次に第３Ｃ図に示すように半導体チップ１の表面と回路
基板４の表面とで形成される間隙に、ノズル７によって
熱可塑性樹脂８を流し込み、間隙を樹脂対１にする。

以上の工程により、半導体チップ］のチップ電極２と回
路基板４の基板電極５とを半田によって電気的に接続し
、その表面で形成される間隙を樹脂で封止することかで
きた。

なお、従来はホットプレートの代わりにベルト炉−９を
用いる方法もある。また、従来は熱可塑性樹脂の代わり
に熱硬化性樹脂等を用いる場合もある。

［発明か解決しようとする課題］ しかし半導体チップ１の表面と回路基板４の表面とで形
成される間隙は狭いので、熱可塑性樹脂８は間隙のを間
を流れ込みにくい、したがって第３Ｃ図に示すように樹
脂封止後の半導体チップ１の表面と回路基板４の表面と
で形成される間隙に気泡９か発生することかある。この
場合外部雰囲気の水分が熱可塑性樹脂８を通過し気泡９
の中に溜まることがある。気泡中に水が溜まると、外部
環境が高温になるとその水分が気化し半導体チップ１に
機械的ストレスを与えることになる。また外部環境が低
温になると気泡中に溜まった水は凍結し膨張するので、
半導体チップ］に機械的ストレスを与えることになる。

さらにチップ電極２や基板電極５の近傍に気泡が発生し
、その気泡に水が溜まると電極が腐食してしまう。

この発明はかかる従来の問題点を解決するためになされ
たものでその目的は、半導体チップ１−と回路基板５と
で形成される間隙を気泡が発生ずることなく樹脂封止す
る方法およびそれに用いられる半導体チップを提供する
ことである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る半導体装置の封止方法は、半導体チップ
の表面に形成された電極と接続対象物の表面に形成され
た電極とを、少なくともどちらか一方の前記電極上に設
けられた半田で電気的に接続し、さらに半導体チップの
表面と接続対象物の表面とで形成される間隙を熱可塑性
樹脂によって封止する方法である。

この発明はこのような方法において半導体チップの表面
と接続対象物の表面のうち、少なくともとちらかの表面
に、予め熱可塑性樹脂を塗布しておき、その後、半導体
チップの電極と接続対象物の電極とを位置合わせし、さ
らに半導体チップと接続対象物とを互いの電極同士が接
触する方向に加圧しつつ、熱可塑性樹脂と半田とを加熱
して溶融することによって、半導体チップの電極と接続
対象物の電極とを半田Ｊで電気的に接続し、かつ間隙を
熱可塑性樹脂で封止することを特徴としている。

またこの発明に係る半導体チップは上記方法に用いられ
る半導体チップである。この発明に係る半導体チップは
、半導体チップの表面に形成された電極と、電極上に設
けられた半田と、半田上を含めて半導体チップの全表面
に塗布された熱可塑性樹脂とを備えている。

［作用コ この発明に係る半導体装置の封止方法は、半導体チップ
の表面と接続対象物の表面とのうち、少なくともどちら
か一方の表面に、予め熱可塑性樹脂を塗布している。し
たがって半導体チップと接続対象物とを互いの電極同士
が接触する方向に加圧しつつ、熱可塑性樹脂を加熱する
と、熱可塑性樹脂は間隙の中を拡がる。このため気泡が
発生することなく、間隙を樹脂封止できる。

Ｕ実施例コ この発明に係る半導体装置の封止方法の一実施例を第１
Ａ図から第１Ｃ図を用いて説明する。

まず第１Ａ図に示すように、ウェハ状態の半導体チップ
コ−１のチップ電極１２上に、半田バンプ電極１３を形
成する。半日バンプ電極１３は半導体ウェハの表面にレ
ジストを塗布し、所定のパタニングによってチップ電極
１２上のレジストのみを除去し、チップ電極１２の上に
電気めっきをすることによって形成することができる。

半田バンプ電極１３が設けられたウェハ状態の半導体チ
ップ１１の表面にスピンコードによって熱可塑性樹脂１
８を塗布する。そして熱可塑性樹脂１８を仮硬化させる
。このような状態のウェハをダイシングし、第１Ａ図に
示すような半導体チップ１１を得た。

次に第１Ｂ図に示すように金属製のボンディングツール
］っで半導体チップ１］を吸着する。ボンディングツー
ル１９の半導体チップ１１と接触する面には穴が設けら
れており、その穴は真空装置とつながっている。真空装
置を駆動させることによりボンディングツール１９と半
導体チップ１］との間を真空にし、ボンディングツール
１９に半導体チップ１１を吸着させるのである。そして
ホットプレート１６」二に載置された回路基板１４の表
面に形成された基板電極１５と半導体チップ１１のチッ
プ電極１２とをフリップチップボンダーによって位置合
わせをする。

そしてボンディングツール１９によって、チップ電極］
２と基板電極１５とが接触する方向に半導体チップ１］
と回路基板１４とを加圧する。

そしてこのような状態でホットプレー１・１６によって
半田バンプ電極］３と熱可塑性樹脂］８とを加熱するこ
とによって溶融する。

これにより第１Ｃ図に示すようにチップ電極］２と基板
電極１５とは半田バンプ電極１３によって電気的に接続
する。また半導体チップ１１と回路基板１４とで形成さ
れる間隙には熱可塑性樹脂］−８か拡がる。これにより
間隙は気泡か発生ずることなく熱可塑性樹脂１８で充填
される。

そして冷却することにより半田を凝固させるとともに、
熱可塑性樹脂１８を本硬化させる。以上の工程によりチ
ップ電極１２と基板電極１５とを半田バンプ電極１３で
電気的に接続し、さらに半導体チップ１１と回路基板１
４とで形成される間隙を樹脂で封止することができた。

なお第１Ｂ図に示すように当初はチップ電極１２と基板
電極１５との間には熱可塑性樹脂］８がある。しかしな
がら加熱により、半日」バンプ電極１３よりも熱可塑性
樹脂１８の方が先に軟化するので、ボンディングツール
１９によって半導体チップ１１と回路基板］４とを加圧
すると、半田バンプ電極１３が熱可塑性樹脂１８を押し
拡げて基板電極１５と接触する。よってチップ電極１２
と基板電極１５との間に熱可塑性樹脂］８があっても、
チップ電極］２と基板電極１５とを電気的に接続させる
ことかできる。

この実施例においてはウェハ状態の半導体装置に熱可塑
性樹脂を塗布したが、この発明においてはこれに限定さ
れるわけてはなく、ウェハをダイシングして半導体チッ
プの状態にした後に半導体チップの表面に熱可塑性樹脂
を塗布してもよい。

この実施例においてはホットプレートによって半田バン
プ電極と熱可塑性樹脂とを加熱して溶剛；しているが、
この発明においてはこれにに限定されるわけではなくボ
ンディングツールによって加熱してもよい。ボンディン
グツールにニクロム線を巻くことにより熱をホンディン
グツールから半田バンプ電極や熱可塑性樹脂に伝えるこ
とができる。この方法を使用すると既に回路基板に接続
されている半導体チップには熱を伝えずにすむ。またホ
ットプレート を使うことによって半田バンプ電極等を加熱してもよい
。

この実施例においては半導体チップの表面に熱］０ 可塑性樹脂を塗布しているかこの発明においてはこれに
限定されるわけてはなく回路基板の表面に熱可塑性樹脂
を塗布してもよい。回路基板の表面上に熱可塑性樹脂を
塗布する方法としてスクリン印刷やポツティング等があ
る。

またこの実施例においては半導体チップのチップ電極の
上に半田バンプ電極を設けているが、この発明において
はこれに限定されるわけではなく、回路基板の基板電極
の上に半ｌＴｉ１バンプ電極を設けてもよい。

この発明に係る半導体装置の封止方法の他の実施例を第
２図を用いて説明する。この発明の他の実施例において
は第１の半導体チップ２］のチップ電極２２と第２の半
導体チップ２３のチップ電極２４とを半田バンプ電極２
５によって電気的に接続し、第１の半導体チップ２１の
表面と第２の半導体チップ２３の表面とで形成され間隙
を熱可塑性樹脂２６で封止したものである。第２の半導
体チップ２３の裏面は回路基板２７の表面に固着されて
いる。第２の半導体チップ２３のチップ電１ 極２４と回路基板２７の基板電極２８とはワイヤ２つに
よって電気的に接続されている。

［効果］ この発明に係る半導体装置の封止方法によれば、半導体
チップの表面と接続対象物の表面とのうち、少なくとも
とちらか一方の表面に、予め熱可塑性樹脂を塗布してい
る。したがって半導体チップと接続対象物とを互いの電
極同士か接触する方向に加圧しつつ、熱可塑性樹脂を加
熱すると、熱可塑性樹脂は半導体チップの表面と接続対
象物の表面とで形成される間隙の中を拡がる。よって半
導体チップの表面と接続対象物の表面とで形成される間
隙に気泡を発生させることなく、間隙を熱可塑性樹脂で
封止することかできる。したかって気泡が原因となる半
導体装置の信頼性低下ということがなくなる。

またこの発明に係る半導体装置の封止方法によれば半導
体チップの表面と接続対象物の表面とで形成される間隙
にノズルを用いて樹脂を注入するという工程が不要とな
るので作業能率の向上を図２ ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｃ図はこの発明に係る半導体装置の封止
方法の一実施例を説明するための工程図である。 第２図はこの発明に係る半導体装置封止方法の他の実施
例を説明するだめの図である。 第３Ａ図〜第３Ｃ図は従来の半導体装置の封止方法を説
明するための工程図である。 図において１１は半導体チップ、］２はチップ電極、１
３は半田バンプ電極、］４は回路基板、１５は基板電極
、］８は熱可塑性樹脂、２１は第１の半導体チップ、２
２はチップ電極、２３は第２の半導体チップ、２４はチ
ップ電極、２５は半田バンプ電極、２６は熱可塑性樹脂
、２７は回路基板、２８は基板電極を示す。 ３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体チップの表面に形成された電極と接続対象
   物の表面に形成された電極とを、少なくともどちらか一
   方の前記電極上に設けられた半田で電気的に接続し、さ
   らに前記半導体チップの表面と前記接続対象物の表面と
   で形成される間隙を熱可塑性樹脂によって封止する方法
   において、前記半導体チップの表面と前記接続対象物の
   表面のうち、少なくともどちらか一方の表面に、予め前
   記熱可塑性樹脂を塗布しておき、その後、前記半導体チ
   ップの電極と前記接続対象物の電極とを位置合わせし、
   さらに前記半導体チップと前記接続対象物とを互いの電
   極同士が接触する方向に加圧しつつ、前記熱可塑性樹脂
   と半田とを加熱して溶融することによって、前記半導体
   チップの電極と前記接続対象物の電極とを前記半田で電
   気的に接続し、かつ前記間隙を前記熱可塑性樹脂で封止
   することを特徴とする、半導体装置の封止方法。
2. （２）請求項１に記載された発明に用いられる半導体チ
   ップであって、 前記半導体チップの表面に形成された電極と、前記電極
   上に設けられた半田と、 前記半田上を含めて前記半導体チップの全表面に塗布さ
   れた熱可塑性樹脂と、 を備えた、半導体チップ。