JPH07106357A - 半導体装置の封止方法とその実装体 - Google Patents

半導体装置の封止方法とその実装体

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JPH07106357A JP5242646A JP24264693A JPH07106357A JP H07106357 A JPH07106357 A JP H07106357A JP 5242646 A JP5242646 A JP 5242646A JP 24264693 A JP24264693 A JP 24264693A JP H07106357 A JPH07106357 A JP H07106357A
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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フェースダウンで実装する半導体装置と回路
基板とを信頼性高く接続することのできる半導体装置の
封止方法およびその実装体を提供する。 【構成】 半導体装置１をフェースダウンで回路基板４
に導電性接着剤３を用いて実装する半導体装置１の実装
体において、半導体装置１の使用温度範囲以上のガラス
転移点を有する熱硬化型の樹脂を用いて、半導体装置１
と回路基板４との間隙の熱硬化後の樹脂６の熱膨張によ
る半導体装置１と回路基板４の接合部の導電性接着剤３
への熱応力を小さくして、接合の安定性を向上する構成
とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を回路基板
に実装する際の封止に関するものであり、特にフェース
ダウンで実装してなる半導体装置の封止方法とその実装
体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の回路基板上への実装
には半田付けがよく利用されていたが、近年、半導体装
置のパッケージの小型化と接続端子数の増加により、接
続端子間隔が狭くなり、従来の半田付け技術で対処する
ことが次第に困難になってきた。
【０００３】そこで、最近では裸の半導体装置を回路基
板上に直付けして実装面積の小型化と効率的使用を図ろ
うとする方法が考えだされてきた。一例として、半導体
装置を回路基板に接続するに際し、あらかじめ半導体装
置の端子電極上に密着金属や拡散防止金属の蒸着膜とこ
の上にメッキにより形成した半田層とからなる電極構造
を有する半導体装置をフェースダウンにし、高温に加熱
して半田を回路基板の接続電極に融着するものがあっ
た。この実装構造は、接続後の機械的強度が強く、接続
が一括にできることなどから有効な方法であるとされて
いる（例えば、工業調査会、１９８０年１月１５日発
行、日本マイクロエレクトロニクス協会編、『ＩＣ化実
装技術』）。
【０００４】以下、図面を参照しながら上述した従来の
半導体装置の封止方法とその実装体の一例について説明
する。
【０００５】図４は従来のフェースダウンで実装された
半導体装置の実装体の要部断面図である。
【０００６】図４において、１は半導体装置、２は半導
体装置の端子電極、４は回路基板、５は回路基板４の表
面に形成された接続電極、８は前記接続電極５と前記端
子電極２を接合した半田接合部、９は半導体装置１を封
止した封止樹脂である。
【０００７】以上のように構成された従来のフェースダ
ウンで実装された半導体装置の封止方法とその実装体に
ついて、以下その概略を説明する。
【０００８】まず、半田バンプを有する半導体装置１
を、回路基板４の接続端子５の所定の位置に位置合わせ
を行ってフェースダウンで搭載した後、２００〜３００
℃の高温に加熱して半田を溶融して接続端子５に接合し
て、半導体装置１の実装を行う。その後、半導体装置１
と回路基板４との間隙に液状の封止樹脂を充填し、１２
０℃程度で加熱硬化させることで、半導体装置１を封止
樹脂９で封止した実装体を得るものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような半導体装置の実装体においては、次のような問題
がある。
【００１０】 半田接合部８は剛性が大でフレキシビ
リティに欠けるため、半導体装置１と回路基板４との間
隙に充填した液状の封止樹脂を熱硬化する際に、半導体
装置１と回路基板４の熱膨張係数の差により生じる熱応
力が半田接合部８に加わり、大きな内部歪が生じる。
【００１１】 この熱応力の影響を極力避けるために
比較的低温で硬化が可能な封止樹脂が用いられるが、こ
のような封止樹脂は必然的にガラス転移温度の比較的低
いものが用いられ、半導体装置１を封止樹脂９のガラス
転移点以上で使用する場合には封止樹脂９のガラス転移
点以上の大きな熱膨張により生じる新たな熱応力が半田
接合部８に加わる。
【００１２】その結果、半導体装置１と回路基板４との
接続が信頼性の乏しいものになるといった課題を有して
いた。
【００１３】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、半導体装置と回路基
板とを信頼性高く接続することのできる半導体装置の封
止方法とその実装体を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の封
止方法は、半導体装置をフェースダウンで導電性接着剤
を用いて回路基板に実装する半導体装置の封止方法にお
いて、フェースダウンで実装した半導体装置と回路基板
との間隙に半導体装置の使用温度範囲以上のガラス転移
点を有する熱硬化型の樹脂を充填した後、該熱硬化型の
樹脂を加熱硬化することを特徴とする。
【００１５】また本発明の半導体装置の実装体は、半導
体装置をフェースダウンで導電性接着剤を用いて回路基
板に実装する半導体装置の実装体において、フェースダ
ウンで実装した半導体装置と回路基板との間隙に半導体
装置の使用温度範囲以上のガラス転移点を有する熱硬化
型の樹脂を用いてなることを特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明によれば、フェースダウンで実装する半
導体装置を導電性接着剤を用いて回路基板に実装するこ
とにより、接合部の剛性が低下しフレキシビリティが与
えられるため、半導体装置と回路基板との間隙に充填し
た封止樹脂を熱硬化する際の半導体装置と回路基板の熱
膨張係数の差により生じる熱応力の影響を小さくするこ
とができる。この結果半導体装置の使用温度範囲以上の
ガラス転移点を有する樹脂を封止樹脂として用いること
ができる。
【００１７】この樹脂をフェースダウンで実装する半導
体装置の封止樹脂として用いることにより、半導体装置
の使用温度範囲では半導体装置と回路基板との間隙に充
填した樹脂が常にガラス転移点以下の小さな熱膨張係数
を有することができ、信頼性の高い半導体装置の実装体
を得ることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
【００１９】図１ないし図３は本発明の一実施例におけ
る半導体装置の封止方法を説明するものである。
【００２０】図１ないし図３において、１は半導体装
置、２は端子電極、３は半導体装置１を実装するのに用
いる導電性接着剤、４は回路基板、５は回路基板４の表
面に形成された接続電極、６は熱硬化型の樹脂である。
【００２１】以上のように構成された半導体装置の封止
方法およびその実装体について、以下、図面を用いて説
明する。
【００２２】まず、半導体装置１の端子電極２にあらか
じめ導電性接着剤３を形成しておく。このとき導電性接
着剤３は端子電極２に直接形成してもよいし、端子電極
２にあらかじめ形成した突起電極（バンプ）上に形成し
てもよい。
【００２３】そして、図１に示すように、この半導体装
置１をフェースダウン（下向き）にして回路基板４の接
続電極５に位置合わせを行い、回路基板４上に半導体装
置１を搭載後、加熱して導電性接着剤３を硬化させるこ
とで、図２に示すように、半導体装置１の端子電極２と
回路基板４の接続電極５が電気的に接続される。
【００２４】つぎに、図３に示すように、半導体装置１
と回路基板４との間隙に熱硬化型の樹脂６（例えばエポ
キシ樹脂）を充填した後、半導体装置の使用温度範囲以
上の温度（例えば１８０℃）に加熱して熱硬化型の樹脂
６の硬化を行う。
【００２５】熱硬化型の樹脂６の加熱硬化において、熱
硬化型の樹脂６の硬化反応が進むにつれて熱硬化型の樹
脂６は硬化収縮して、その収縮力により半導体装置１と
回路基板４の接合部の導電性接着剤３における密着力が
増して接合の安定性が向上する。
【００２６】このとき用いる熱硬化型の樹脂６は、熱硬
化後においてそのガラス転移温度が半導体装置の使用温
度範囲以上の熱硬化型の樹脂を用いる。
【００２７】上記の方法により、封止工程完了の半導体
装置１においては、図３に示すように、半導体装置１と
回路基板４との間隙に熱硬化後の樹脂６が充填された半
導体装置１の実装体を得る。
【００２８】この実装体においては、半導体装置１と回
路基板４との間隙の熱硬化後の樹脂６は半導体装置１の
使用温度範囲以上のガラス転移点を有しているために、
半導体装置１を使用する際に常に小さな熱膨張係数を有
しており、半導体装置１と回路基板４との接合を常に安
定な状態に保持することができ、信頼性の高い半導体装
置の実装体が実現できる。
【００２９】本発明の半導体装置の封止方法は、半導体
装置の使用温度範囲以上のガラス転移点を有する熱硬化
型の樹脂を用いることができるため、半導体装置と回路
基板との間隙の熱硬化後の樹脂による熱膨張をガラス転
移点以下の小さな熱膨張係数に維持することができ、接
合の安定性を保持することができる。
【００３０】さらに、本発明の半導体装置の実装体は、
半導体装置の使用温度範囲以上のガラス転移点を有する
熱硬化型の樹脂を用いることができるため、従来のフェ
ースダウンで実装する半導体装置で問題であった半導体
装置と回路基板との間隙の封止樹脂の熱膨張による接合
部への熱応力が極めて小さくなり、極めて安定で信頼性
の高い半導体装置の実装体を得ることができる。
【００３１】なお、実施例では導電性接着剤３を半導体
装置１の端子電極２に形成するとしたが、回路基板４の
接続電極５に形成してもよい。
【００３２】また、導電性接着剤３の材質は、エポキシ
樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹
脂などにＡｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕなどの導電粉を含んだ
もので、良好な導電性を有する導電性接着剤であればい
かなるものでもよい。
【００３３】同様に、熱硬化型の樹脂６の材質も、エポ
キシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノー
ル樹脂など、半導体装置１の使用温度範囲以上のガラス
転移点を有する絶縁性樹脂であればいかなるものでもよ
い。
【００３４】さらに、熱硬化型の樹脂６には、シリカな
どの無機フィラーを混合して熱膨張係数を小さくしたも
のを用いるとさらにその効果が発揮できる。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の半導体
装置の封止方法によれば、半導体装置の使用温度範囲以
上のガラス転移点を有する熱硬化型の樹脂を用いること
ができるため、導電性接着剤を用いてフェースダウンで
半導体装置と回路基板を接合する半導体装置において、
半導体装置と回路基板との間隙の熱硬化後の樹脂の熱膨
張をガラス転移温度以下の小さい熱膨張係数に維持する
ことができ、半導体装置と回路基板の接合部の導電性接
着剤における接合の安定性を保持することができる。
【００３６】さらに、本発明の半導体装置の実装体は、
半導体装置の使用温度範囲以上のガラス転移点を有する
熱硬化型の樹脂を用いるため、半導体装置の使用温度範
囲では半導体装置と回路基板との間隙の封止樹脂の熱膨
張による接合部への熱応力が極めて小さくなり、極めて
安定で信頼性の高い半導体装置の実装体を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における半導体装置の封止方
法を説明する工程図である。
【図２】本発明の一実施例における半導体装置の封止方
法を説明する工程図である。
【図３】本発明の一実施例における半導体装置の実装体
の要部断面図である。
【図４】従来のフェースダウンで実装された半導体装置
の実装体の要部断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置 ２ 端子電極 ３ 導電性接着剤 ４ 回路基板 ５ 接続電極 ６ 熱硬化型の樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体装置をフェースダウンで導電性接
    着剤を用いて回路基板に実装する半導体装置の封止方法
    において、フェースダウンで実装した半導体装置と回路
    基板との間隙に半導体装置の使用温度範囲以上のガラス
    転移点を有する熱硬化型の樹脂を充填した後、該熱硬化
    型の樹脂を加熱硬化することを特徴とする半導体装置の
    封止方法。
  2. 【請求項２】 半導体装置の突起電極を導電性接着剤を
    用いて回路基板に実装したことを特徴とする請求項１記
    載の半導体装置の封止方法。
  3. 【請求項３】 熱硬化型の樹脂に無機フィラーを混合し
    て熱膨張係数を小さくしたことを特徴とする請求項１記
    載の半導体装置の封止方法。
  4. 【請求項４】 半導体装置をフェースダウンで導電性接
    着剤を用いて回路基板に実装する半導体装置の実装体に
    おいて、フェースダウンで実装した半導体装置と回路基
    板との間隙に半導体装置の使用温度範囲以上のガラス転
    移点を有する熱硬化型の樹脂を用いてなることを特徴と
    する半導体装置の実装体。
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