JPH0846120A - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体チップと回路基板との接合部の熱歪に
よる損傷を低減して接合の信頼性を向上させ、かつ耐湿
性を向上させる。 【構成】 電極５の表面のうち少なくとも導電性部材４
が接合される露出面を除く部分を樹脂膜３により被覆す
ることにより、水分の浸入経路が実質的に長くするとと
もに、外部からの水分浸入を抑制する。その樹脂膜３の
硬化時の収縮によって電極５と樹脂膜３との密着力が大
きくなり、耐湿性を一層向上できる。導電性部材４は、
樹脂封止体１の表面よりも外方に突出した突出部を有す
るものとし、半導体装置と回路基板との接合部自体の高
さを確保して、実装後の温度変化によって生ずる熱歪
を、接合部自体の変形により緩和し、接合部の損傷を抑
制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止型半導体装置
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の小型化、高集積化が進む中
で、樹脂封止した半導体装置のサイズを半導体チップの
サイズに近付ける工夫がなされている。このような半導
体装置として、特開昭６２−１４７７３５号公報、実開
昭６３−１３４１号公報および特開昭６２−２３００２
７号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】特開昭６２−１４７７３５号公報又は特開
昭６２−２３００２７号公報に記載のものは、半導体チ
ップ上の電極部に相当する個所に半田などによりバンプ
を形成した後、このバンプを含めて全体を樹脂で被覆
し、その後樹脂の一部を研磨などにより除去してバンプ
を樹脂表面と面一に露出させた構造のものである。ま
た、特開昭６２−２３００２７号公報には、バンプが露
出した樹脂表面に、そのバンプと接続される回路導体層
を形成することも提案されている。

【０００４】一方、実開昭６３−１３４１号公報に記載
されたものは、半導体チップの電極面にバンプを形成
し、そのバンプの一部が突き出るように半導体チップの
周囲を樹脂で封止した構造のものである。

【０００５】このように構成された樹脂封止型の半導体
装置は、回路基板上にフェースダウンさせ、バンプに対
応して形成された配線等に、半田などにより接合して実
装される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
特開昭６２−１４７７３５号公報又は特開昭６２−２３
００２７号公報に記載された半導体装置では、バンプの
露出面が封止樹脂の表面と面一であることから、これを
回路基板に実装するにあたり、バンプと基板配線等とを
接続する半田接合部の高さを十分に確保できない。その
ため、実装後の温度変化によって半導体装置と回路基板
との間に生ずる熱歪を、バンプや半田接合部自体の変形
により緩和する作用が小さいから、多大な熱歪により半
田接合部が損傷するおそれがある。

【０００７】この点、実開昭６３−１３４１号公報に記
載されたものは、バンプが封止樹脂から突出しているの
で、実装後の温度変化によって生ずる熱歪を、バンプや
半田接合部自体の変形により緩和する作用があるから、
上記のような問題が生ずるおそれは少ない。

【０００８】しかし、従来技術には、次のような問題が
ある。

【０００９】（１）実開昭６３−１３４１号公報に記載
のものは、半導体チップの電極表面の形状が、バンプの
接合面の形状と同一に形成されているから、電極又はバ
ンプと樹脂封止体の接触面を、外部から半導体チップの
電極に至る方向に沿って見ると、それらの接触面が一直
線状になっている。そのため、その接触面部を介して外
部から水分が容易に浸入するおそれがあり、これにより
電気特性上好ましくない現象が発生する。つまり、半導
体チップの電極及びこれに接続されている微細な配線を
も腐食させるなど、耐湿性の点で問題がある。この点
は、他の従来技術も同様である。

【００１０】（２）特開昭６２−２３００２７号公報に
記載のものは、樹脂封止体の表面に導電性部材を回路状
に形成し、この導電性部材により半導体チップの所定の
電極同士を接続しているから、これを回路基板に実装す
る場合、表面に形成された回路に対応した特殊な電極を
回路基板に形成しなければならないので、製品コストの
増加を引き起こす。

【００１１】（３）実開昭６３−１３４１号公報に記載
のものは、回路基板の配線等と接合されるバンプの先端
は平面に形成され、エッジを有しているから、回路基板
に実装する際に、エッジが回路基板の表面のソルダーレ
ジストや配線に当たって、それらに傷を付けるおそれが
ある。

【００１２】（４）上記従来の半導体装置は、いずれも
バンプの形成をフリップチップ実装技術で用いられてい
るメッキ法あるいは蒸着法などの薄膜形成法により行っ
ている。そのため、導電性部材となるバンプを厚く形成
するのが困難であり、厚く形成しようとすると製造コス
トが増加する。

【００１３】本発明は、上記の問題点等を解決すること
を課題とするものであり、言い換えれば、樹脂封止型半
導体装置の小型化において、半導体チップと回路基板と
の接合部の熱歪による損傷を低減して接合の信頼性を向
上させること、耐湿性を向上させることを課題とする。

【００１４】また、導電性部材を容易に厚く形成できる
製造方法を提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の手段に
より解決できる。まず、半導体チップと、この半導体チ
ップの表面に独立して形成された複数個の電極と、この
複数個の電極の表面の一部を露出して半導体チップの表
面に形成された樹脂膜と、複数個の各電極と外部との電
気的接続をとるように構成された導電性部材と、半導体
チップを覆って形成された樹脂封止体とを備えるものと
する。そして、導電性部材は、電極と接する接合面と、
樹脂封止体と接する接着面と、樹脂膜と接する接着面
と、電極、樹脂膜および樹脂封止体のいずれとも接触し
ない非接触面とを有し、この非接触面が前記樹脂封止体
の表面よりも外方に突出した突出部を構成してなるもの
とする。

【００１６】また、導電性部材を圧膜印刷法により形成
することにより、導電性部材を容易に厚く形成すること
ができるとともに、導電性部材と樹脂封止体との接着性
を向上させることができる。

【００１７】

【作用】上記手段によれば、次の作用により、課題を解
決することができる。まず、電極表面の一部を露出して
半導体チップの表面に形成された樹脂膜（パッシベーシ
ョン膜に相当する。）を備えたことから、言い換えれ
ば、電極表面のうち少なくとも導電性部材が接合される
露出面を除く部分がパッシベーション膜により被覆され
ていることから、外部からの水分浸入を抑制することが
できる。すなわち、電極又は導電性部材（バンプに相当
する。）と樹脂封止体の接触面を、外部から半導体チッ
プの電極に至る方向に沿って見ると、それらの接触面は
一直線状ではなく、少なくとも導電性部材から電極の表
面に移る部分で屈曲し、さらに電極の表面から側面に移
る部分で屈曲した形状になる。そのため、樹脂封止体の
厚みが同じであっても、水分の浸入経路が実質的に長く
なるから、その分だけ水分が浸入し難くなる。しかも、
電極表面の周縁部に樹脂膜を形成しているから、その樹
脂膜の硬化時の収縮によって電極と樹脂膜との密着力が
大きくなり、耐湿性を一層向上できる。

【００１８】また、導電性部材は、樹脂封止体の表面よ
りも外方に突出した突出部を有することから、半導体装
置と回路基板との接合部自体の高さを確保できるので、
実装後の温度変化によって生ずる熱歪を、接合部自体の
変形により緩和する作用が大きくなり、接合部の損傷を
抑制できる。

【００１９】また、複数個の電極と導電性部材が同数で
あることが好ましい。これによれば、回路基板に特殊な
形状の電極や配線を施す必要がないことから、回路基板
の配線構造が簡単になり、製造コストの増加を抑制でき
る。

【００２０】また、導電性部材の突出部の表面を球面に
したものによれば、実装する際に回路基板に損傷を及ぼ
すおそれを低減できる。

【００２１】また、導電性部材の樹脂封止体との接着面
部における断面積を、導電性部材の電極との接合面より
も大きくすることが好ましい。この構造により、前述し
たように、電極表面にパッシベーション膜（樹脂膜）を
形成でき、その樹脂膜の硬化時の収縮によって電極と樹
脂膜との密着力が大きくなり、耐湿性を向上できる。

【００２２】また、導電性部材の一部が、半田により構
成されてなるものとすることが好ましい。特に、導電性
部材と電極とが接合する部分の導電性部材を半田にした
場合は、フリップチップ技術により導電性部材の一部を
形成でき、これによれば半田が電極の露出部及びその露
出部に隣接する樹脂膜の外表面を覆うことができるか
ら、樹脂膜よりも耐水性が劣る樹脂封止体に電極が直接
接しない構造にできるので、一層、耐水性が向上する。

【００２３】

【実施例】本発明による半導体装置の一実施例を図１お
よび図２を用いて説明する。図１は断面図、図２は斜視
図である。同図において半導体チップ２があり、この半
導体チップ２の素子が組込まれた主表面にはパッシベー
ション膜（樹脂膜）３が形成されている。このパッシベ
ーション膜３には前記素子と電気的に接続されているパ
ッド（電極）５が形成され、さらにこのパッド５面には
導電性部材としての導電性膜４が形成されている。

【００２４】この導電性膜４は、たとえば周知の厚膜印
刷法により形成される導電性膜と同様の材料で形成され
るものである。さらに、導電性膜４のみを露呈させた状
態で、半導体チップ２の周辺を被覆して封止樹脂１が設
けられている。

【００２５】すなわち、図１と図２に示したように、半
導体チップ２の表面に独立して形成された複数個のパッ
ド５の表面の一部を露出して、半導体チップ２の表面に
パッシベーション膜３が形成されいる。つまり、パッド
５の表面の縁部はパッシベーション膜３により覆われ、
各パッド５の露出部に外部との電気的接続をとる導電性
膜４がそれぞれ接合されている。したがって、導電性膜
４は、パッド５と接する接合面と、封止樹脂１と接する
接着面と、パッシベーション膜３と接する接着面との他
に、パッド５、パッシベーション膜３および封止樹脂１
のいずれとも接触しない非接触面とを有し、この非接触
面が封止樹脂１の表面よりも外方に突出した突出部を構
成している。このような導電性膜４の配置は、図２に示
すように、半導体装置の長辺に沿った方向の少なくとも
２列の縦列配置とされている。

【００２６】このように構成される実施例によれば、パ
ッド５の表面のうち少なくとも導電性膜４が接合される
露出面を除く部分がパッシベーション膜３により被覆さ
れていることから、外部から半導体チップ２に至る方向
に沿って、封止樹脂１と導電性膜４及びパッシベーショ
ン膜３との接触面を見ると、それらの接触面は一直線状
ではなく、少なくとも導電性膜４からパッド５の表面に
移る部分で屈曲し、さらにパッド５の表面から側面に移
る部分で屈曲した形状になっている。そのため、封止樹
脂１の厚みが同じであっても、水分の浸入経路が実質的
に長くなるから、その分だけ水分が浸入し難くなる。ま
た、パッド５の表面の外縁がパッシベーション膜３によ
り被覆されていることから、パッシベーション膜３の硬
化時の収縮によって、パッド５とパッシベーション膜３
との密着力が大きくなるので、耐湿性を一層向上でき
る。しかも、パッシベーション膜３よりも一般に耐水性
が劣るとされている封止樹脂１にパッド５が直接接しな
い構造にしているので、一層、耐水性が向上する。

【００２７】また、導電性膜４は、封止樹脂１の表面よ
りも外方に突出した突出部を有することから、半導体装
置を回路基板に実装する際に、その接合部自体の高さを
確保できるので、実装後の温度変化によって生ずる熱歪
を、接合部自体の変形により緩和する作用が大きくな
り、接合部の損傷を抑制できる。

【００２８】また、導電性膜４の配置を、半導体装置の
長辺に沿った方向の少なくとも２列の縦列配置としたこ
とから、その２列の間、つまり半導体装置の真下にも配
線できるので、高密度実装を可能にする。特に、図２か
ら判るように、縦２列に配置された導電性膜４の配列の
間隔を、半導体装置の長辺の端部から最も近い導電性膜
４までの間隔よりも大きくした場合は、一層、高密度化
を図ることができる。また、パッド５と導電性膜４が同
数であることから、回路基板に特殊な形状の電極や配線
を施す必要がないので、回路基板の配線構造が簡単にな
り、製造コストの増加を抑制できる。

【００２９】また、導電性膜４の突出部の表面を球面に
しているので、実装する際に回路基板に損傷を及ぼすお
それを低減できる。

【００３０】ここで、導電性膜４の形成方法としては、
たとえば周知の厚膜印刷法によって、封止樹脂１の形成
前後を問わず形成する。これにより、容易に厚い導電性
膜４を形成できる。また、封止樹脂１はたとえばポッテ
ング法あるいはトランスモールド法等によって形成す
る。

【００３１】このように形成した導電性膜４は、上述の
ように周知の厚膜印刷法により形成される導電性膜と同
様の材料からなり、この材料は封止樹脂１と強固な接着
が図れるものとして確認されている。このため、従来見
られたような電極部における水分浸入は、上述した構成
により解消でき、高耐湿性の半導体装置を得ることがで
きる。つまり、従来技術によれば、半田と樹脂との間の
いわゆる濡れ性が悪いために、電極部における水分浸入
があったのである。

【００３２】なお、上述した実施例では、周知の厚膜印
刷法により形成される導電性膜と同様の材料を用いたも
のであるが、これに封止樹脂１と同様の樹脂を若干混合
させたものを使用することによって、封止樹脂１とのよ
り強固な接着が図れる。

【００３３】図３は、本発明による半導体装置の他の実
施例を示す断面図である。図１と同符号のものは同材料
を示している。図１と異なる構成は、導電性部材として
の導電性膜４とパッド５との間に、導電性部材としての
半田バンプ６を介在させていることにある。

【００３４】この半田バンプ６は、パッド５と導電性膜
４との電気的接続を良好に保つために介在させたもので
ある。この実施例においても、図１実施例と同一の効果
がある他、導電性膜４は封止樹脂１面にて強固な接着が
なされているため、水分の浸入を阻止する構成となって
いる。

【００３５】なお、半田バンプ６の替りに、金等の貴金
属性バンプ、他の材料であってもよいことはいうまでも
ない。

【００３６】図４は、さらに本発明による半導体装置の
他の実施例を示す断面図である。図１に示した構成と基
本的には異ならないが、封止樹脂１から露呈している導
電性膜４の表面に金属被膜７を形成している点が異な
る。

【００３７】この金属被膜７は、導電性膜４を完全に被
って被着されたものであり、その材料は、前記半導体装
置を他の配線基板にフェースダウンして固着させる場合
の該配線との固着強度を向上させる場合において適当な
ものが選定される。

【００３８】上述した各実施例では、いずれも封止樹脂
１との接着性の良好な導電材として、周知の厚膜印刷法
による導電材を用いて説明したものであるが、必ずし
も、この材料に限られないことはいうまでもない。

【００３９】図５は、さらに本発明による半導体装置の
他の実施例を示す断面図である。

【００４０】同図はバンプとしてエポキシ系あるいはポ
リイミド系の導電性銀ペースト８を用いたものである。
この銀ペースト８は封止樹脂１の形成前後を問わず形成
できるものである。封止樹脂１の形成後に形成する場合
としては、パッド５が覆われないように封止樹脂１を形
成した後に銀ペーストを圧入する方法が掲げられる。

【００４１】銀ペースト８は封止樹脂１の材料、すなわ
ちエポキシ系樹脂あるいはポリイミド系樹脂と混合させ
ることができ、このようにした場合、封止樹脂１との接
着性を向上させることができる。

【００４２】また、上記以外の材料としては、導電性を
有するポリイミド膜等の高分子膜等のものであっても適
用できる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による半導体装置によれば、半導体チップと回路
基板との接合部の熱歪による損傷を低減して接合の信頼
性を向上させ、かつ耐湿性を向上させることができる。

【００４４】また、本発明の製造方法によれば、導電性
部材を容易に厚く形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による樹脂封止型半導体装置の一実施例
を示す断面構成図である。

【図２】図１実施例の外観を示す斜視図である。

【図３】本発明による樹脂封止型半導体装置の他の実施
例の断面構成図である。

【図４】本発明による樹脂封止型半導体装置のさらに他
の実施例の断面構成図である。

【図５】本発明による樹脂封止型半導体装置のさらに他
の実施例の断面構成図である。

【符号の説明】

１ 封止樹脂 ２ 半導体チップ ３ パッシベーション膜 ４ 導電性部材 ５ パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢口 昭弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 河合 末男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップと、この半導体チップの表
   面に独立して形成された複数個の電極と、この複数個の
   電極の表面の一部を露出して前記半導体チップの表面に
   形成された樹脂膜と、前記複数個の各電極と外部との電
   気的接続をとるように構成された導電性部材と、前記半
   導体チップを覆って形成された樹脂封止体とを備えてな
   り、前記導電性部材は、前記電極と接する接合面と、前
   記樹脂封止体と接する接着面と、前記樹脂膜と接する接
   着面と、前記電極、前記樹脂膜および前記樹脂封止体の
   いずれとも接触しない非接触面とを有し、この非接触面
   が前記樹脂封止体の表面よりも外方に突出した突出部を
   構成してなる樹脂封止型半導体装置。
2. 【請求項２】 前記複数個の電極と前記導電性部材が同
   数である請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 【請求項３】 前記導電性部材の突出部の表面が球面よ
   りなる請求項１又は２に記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 【請求項４】 前記導電性部材の前記樹脂封止体との接
   着部における断面積を、前記導電性部材の前記電極との
   接合面よりも大きくしてなる請求項１から３のいずれか
   に記載の樹脂封止型半導体装置。
5. 【請求項５】 前記導電性部材の一部が、半田により構
   成されてなる請求項１から４のいずれかに記載の樹脂封
   止型半導体装置。
6. 【請求項６】 前記導電性部材が、複数の材料からなる
   請求項１ないし４のいずれかに記載の樹脂封止型半導体
   装置。
7. 【請求項７】 半導体チップと、この半導体チップの表
   面に形成された電極と、この電極と外部との電気的接続
   をとるように構成された導電性部材と、この導電性部材
   の一部を露呈させて前記半導体チップを覆って形成され
   た樹脂封止体とを備えた樹脂封止型半導体装置の製造方
   法であって、前記導電性部材を圧膜印刷法により形成す
   る樹脂封止型半導体装置の製造方法。