JPH10189652A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】信頼性とリペア性に優れる半導体装置を提供す
る。 【解決手段】半導体装置の電子部品と回路基板３の間隙
の樹脂組成物に電子部品と回路基板の積層方向に対して
垂直に熱可塑性樹脂の濃度の高い層４と熱硬化性樹脂の
濃度の高い層５を層状に形成する。また、半導体装置の
電子部品と回路基板の間隙の樹脂組成物に特定温度以上
で発泡する成分を含有させる。
る。 【解決手段】半導体装置の電子部品と回路基板３の間隙
の樹脂組成物に電子部品と回路基板の積層方向に対して
垂直に熱可塑性樹脂の濃度の高い層４と熱硬化性樹脂の
濃度の高い層５を層状に形成する。また、半導体装置の
電子部品と回路基板の間隙の樹脂組成物に特定温度以上
で発泡する成分を含有させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】マルチチップモジュールの低コスト化の
ために基板に実装された電子部品を取り換える、いわゆ
る、リペア技術に関しては、ベアチップをフェースダウ
ン方式で熱硬化性樹脂を用いセラミック基板に固定した
もののリペアに関し特開平6−5664号公報に開示があ
る。これは熱硬化性樹脂を熱劣化させることによりベア
チップを剥離させるものであり、高温と高剪断力が必要
である。このため樹脂基板を用いた場合、基板も熱劣化
するため問題である。
ために基板に実装された電子部品を取り換える、いわゆ
る、リペア技術に関しては、ベアチップをフェースダウ
ン方式で熱硬化性樹脂を用いセラミック基板に固定した
もののリペアに関し特開平6−5664号公報に開示があ
る。これは熱硬化性樹脂を熱劣化させることによりベア
チップを剥離させるものであり、高温と高剪断力が必要
である。このため樹脂基板を用いた場合、基板も熱劣化
するため問題である。
【０００３】ベアチップをフェースアップ方式で熱可塑
性樹脂を用い基板に固定したもののリペアに関し特開昭
61−269318号公報に開示がある。この場合高温に加熱さ
れたとき樹脂が含んでいた水分が膨張しボイドが発生し
温度サイクル信頼性や、耐湿信頼性が著しく低下するこ
とがあり問題である。
性樹脂を用い基板に固定したもののリペアに関し特開昭
61−269318号公報に開示がある。この場合高温に加熱さ
れたとき樹脂が含んでいた水分が膨張しボイドが発生し
温度サイクル信頼性や、耐湿信頼性が著しく低下するこ
とがあり問題である。
【０００４】樹脂の耐熱性，耐衝撃性，耐水性を改善す
る目的で熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の均一混合に関し
ては、特開平8−64728 号公報に開示がある。
る目的で熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の均一混合に関し
ては、特開平8−64728 号公報に開示がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は使用温
度域では高い接続信頼性を維持し、リペア時には容易に
電子部品の取り外しができる半導体装置，マルチチップ
モジュールを提供することにある。
度域では高い接続信頼性を維持し、リペア時には容易に
電子部品の取り外しができる半導体装置，マルチチップ
モジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
手段によって達成される。すなわち、本発明の半導体装
置は、半導体素子を有する電子部品の接続端子部と回路
基板の電子部品接続部を導電性材料で電気的に接続し、
電子部品と回路基板の間隙に樹脂組成物を有する半導体
装置において、前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂とを含み、電子部品と回路基板の積層方向に対し
て垂直に熱可塑性樹脂の濃度の高い層と熱硬化性樹脂の
濃度の高い層が層状に形成されている。この半導体装置
は電子部品と回路基板の間隙にある樹脂組成物が熱可塑
性樹脂と熱硬化性樹脂の複数層からなり、熱可塑性樹脂
層の占める割合が少ないことを特徴としている。
手段によって達成される。すなわち、本発明の半導体装
置は、半導体素子を有する電子部品の接続端子部と回路
基板の電子部品接続部を導電性材料で電気的に接続し、
電子部品と回路基板の間隙に樹脂組成物を有する半導体
装置において、前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂とを含み、電子部品と回路基板の積層方向に対し
て垂直に熱可塑性樹脂の濃度の高い層と熱硬化性樹脂の
濃度の高い層が層状に形成されている。この半導体装置
は電子部品と回路基板の間隙にある樹脂組成物が熱可塑
性樹脂と熱硬化性樹脂の複数層からなり、熱可塑性樹脂
層の占める割合が少ないことを特徴としている。
【０００７】本発明における半導体装置は、通常の使用
では無機充填材の添加により低熱膨張化された熱硬化性
樹脂層の寄与により電子部品と基板の熱応力を緩和し、
高い温度サイクル信頼性を維持することができる。ま
た、熱可塑性樹脂層の占める割合が熱硬化性樹脂層に比
べ小さいため、電子部品搭載時に生じるボイドも相対的
に少なくなり、高い耐湿信頼性を維持することができ
る。しかも、熱可塑性樹脂層の存在により熱可塑性樹脂
のガラス転移温度又は溶融温度以上に加熱することで容
易にリペアを行うことができる。
では無機充填材の添加により低熱膨張化された熱硬化性
樹脂層の寄与により電子部品と基板の熱応力を緩和し、
高い温度サイクル信頼性を維持することができる。ま
た、熱可塑性樹脂層の占める割合が熱硬化性樹脂層に比
べ小さいため、電子部品搭載時に生じるボイドも相対的
に少なくなり、高い耐湿信頼性を維持することができ
る。しかも、熱可塑性樹脂層の存在により熱可塑性樹脂
のガラス転移温度又は溶融温度以上に加熱することで容
易にリペアを行うことができる。
【０００８】熱可塑性樹脂は、温度サイクル信頼性試験
の上限温度１５０℃より高く３００℃以下にガラス転移
温度又は溶点を持つものが好適である。具体的にはポリ
プロピレン，ポリ−４−メチル−メチルペンテン−１、
メタクリル樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアセタール，ポ
リカーボネート，ポリエーテルスルフォン，ポリアミド
イミド，ポリイミドなどが利用できる。これらの樹脂は
単独で用いられるほか、複数種混合して用いることがで
きる。
の上限温度１５０℃より高く３００℃以下にガラス転移
温度又は溶点を持つものが好適である。具体的にはポリ
プロピレン，ポリ−４−メチル−メチルペンテン−１、
メタクリル樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアセタール，ポ
リカーボネート，ポリエーテルスルフォン，ポリアミド
イミド，ポリイミドなどが利用できる。これらの樹脂は
単独で用いられるほか、複数種混合して用いることがで
きる。
【０００９】また、熱硬化性樹脂は、無機充填材を混合
して低熱膨張化を図ることができる。エポキシ樹脂，フ
ェノール樹脂，ポリイミド樹脂，マレイミド樹脂などが
利用できる。これらの樹脂は単独で用いられる他、複数
種混合して用いることができる。
して低熱膨張化を図ることができる。エポキシ樹脂，フ
ェノール樹脂，ポリイミド樹脂，マレイミド樹脂などが
利用できる。これらの樹脂は単独で用いられる他、複数
種混合して用いることができる。
【００１０】本発明の半導体装置を得るには、フィルム
を用いる方法として、予め熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂
の２層からなるフィルムを調製し、貫通孔をあけ、電子
部品と基板の接続並びに電子部品とフィルム，基板とフ
ィルムを接着する方法，熱硬化性樹脂，熱可塑性樹脂，
熱硬化性樹脂の３層からなるフィルムを調製し、貫通孔
をあけ、電子部品と基板の接続並びに電子部品とフィル
ム，基板とフィルムを接着する方法，熱可塑性樹脂，熱
硬化性樹脂，熱可塑性樹脂の３層からなるフィルムを調
製し、貫通孔をあけ、電子部品と基板の接続並びに電子
部品とフィルム，基板とフィルムを接着する方法，４層
以上のフィルムを調製し、貫通孔をあけ、電子部品と基
板の接続並びに電子部品とフィルム，基板とフィルムを
接着する方法により達成されるが、熱硬化性樹脂，熱可
塑性樹脂，熱硬化性樹脂の３層からなるフィルムを用い
る方法が、熱硬化性樹脂の高い接着性を利用し貼り付け
るため低い貼り付け温度で良好な接着ができ、貼り付け
温度が高いほどボイドの発生が著しくなる熱可塑性樹脂
中のボイドを最小限にくい止めることができ、高い信頼
性を維持できるため好適である。
を用いる方法として、予め熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂
の２層からなるフィルムを調製し、貫通孔をあけ、電子
部品と基板の接続並びに電子部品とフィルム，基板とフ
ィルムを接着する方法，熱硬化性樹脂，熱可塑性樹脂，
熱硬化性樹脂の３層からなるフィルムを調製し、貫通孔
をあけ、電子部品と基板の接続並びに電子部品とフィル
ム，基板とフィルムを接着する方法，熱可塑性樹脂，熱
硬化性樹脂，熱可塑性樹脂の３層からなるフィルムを調
製し、貫通孔をあけ、電子部品と基板の接続並びに電子
部品とフィルム，基板とフィルムを接着する方法，４層
以上のフィルムを調製し、貫通孔をあけ、電子部品と基
板の接続並びに電子部品とフィルム，基板とフィルムを
接着する方法により達成されるが、熱硬化性樹脂，熱可
塑性樹脂，熱硬化性樹脂の３層からなるフィルムを用い
る方法が、熱硬化性樹脂の高い接着性を利用し貼り付け
るため低い貼り付け温度で良好な接着ができ、貼り付け
温度が高いほどボイドの発生が著しくなる熱可塑性樹脂
中のボイドを最小限にくい止めることができ、高い信頼
性を維持できるため好適である。
【００１１】本発明における半導体装置で、液状樹脂組
成物を用いるには、電子部品と基板を接続した後、熱硬
化性樹脂と熱可塑性樹脂を含む液状樹脂組成物を充填し
超音波振動を利用して熱硬化性樹脂層と熱硬化性樹脂層
に分離する方法がある。
成物を用いるには、電子部品と基板を接続した後、熱硬
化性樹脂と熱可塑性樹脂を含む液状樹脂組成物を充填し
超音波振動を利用して熱硬化性樹脂層と熱硬化性樹脂層
に分離する方法がある。
【００１２】本発明の目的は半導体素子を有する電子部
品の接続端子部と回路基板の電子部品接続部を導電性材
料で電気的に接続し、電子部品と回路基板の間隙に樹脂
組成物を有する半導体装置において、前記樹脂組成物が
特定温度以上で発泡する成分を含むことを特徴とする半
導体装置でも達成できる。
品の接続端子部と回路基板の電子部品接続部を導電性材
料で電気的に接続し、電子部品と回路基板の間隙に樹脂
組成物を有する半導体装置において、前記樹脂組成物が
特定温度以上で発泡する成分を含むことを特徴とする半
導体装置でも達成できる。
【００１３】この半導体装置は電子部品と回路基板の間
隙に存在する樹脂組成物が特定温度以上で発泡する成分
を含有していることを特徴としている。
隙に存在する樹脂組成物が特定温度以上で発泡する成分
を含有していることを特徴としている。
【００１４】通常の使用状態で優れた信頼性を持つ半導
体装置の樹脂組成物中にこの特定温度以上で発泡する成
分を添加することで、リペア時にはこの成分の発泡によ
り樹脂組成物の接着力を低下させ容易にリペアを行うこ
とができる。
体装置の樹脂組成物中にこの特定温度以上で発泡する成
分を添加することで、リペア時にはこの成分の発泡によ
り樹脂組成物の接着力を低下させ容易にリペアを行うこ
とができる。
【００１５】特定温度で発泡する成分は、特定温度で熱
分解により気体を発生するものとして重炭酸ナトリウ
ム，重炭酸アンモニウム，炭酸アンモニウム，水素化ほ
う酸ナトリウム，アジド化合物，アゾ化合物，ニトロソ
化合物，スルフォニルヒドラジド化合物，スルフォニル
セミカルバジド化合物，アゾジカルボンアミド，アゾビ
スホルムアミド，アゾビスイソブチルニトリル，アゾジ
カルボン酸バリウム、Ｎ，Ｎ′−ジニトロペンタメリレ
ンテトラミン、１，１′−（アゾジカルボニル）ジピペ
リジン、Ｎ，Ｎ′−ジニトロソ−Ｎ，Ｎ′−ジメチルテ
トラフタルアミド，ベンゼンスルホニルヒドジッド、Ｐ
−トルエンスルホニルビラジッド、Ｐ，Ｐ′−オキシビ
スベンゼンスルホニルヒドラジッド、Ｐ−トルエンスル
ホニルセミカルバジッドなどが利用できる。また、相変
化して気体になる脂肪族炭化水素，塩素化脂肪族炭化水
素，フッ素化脂肪族炭化水素なども利用できるが、特定
温度で熱分解により気体を発生するものが樹脂組成物の
特性をほとんど低下させず、リペア性を向上できる点で
優れている。これらの化合物は単独で用いられるほか、
複数種混合して用いることができる。
分解により気体を発生するものとして重炭酸ナトリウ
ム，重炭酸アンモニウム，炭酸アンモニウム，水素化ほ
う酸ナトリウム，アジド化合物，アゾ化合物，ニトロソ
化合物，スルフォニルヒドラジド化合物，スルフォニル
セミカルバジド化合物，アゾジカルボンアミド，アゾビ
スホルムアミド，アゾビスイソブチルニトリル，アゾジ
カルボン酸バリウム、Ｎ，Ｎ′−ジニトロペンタメリレ
ンテトラミン、１，１′−（アゾジカルボニル）ジピペ
リジン、Ｎ，Ｎ′−ジニトロソ−Ｎ，Ｎ′−ジメチルテ
トラフタルアミド，ベンゼンスルホニルヒドジッド、Ｐ
−トルエンスルホニルビラジッド、Ｐ，Ｐ′−オキシビ
スベンゼンスルホニルヒドラジッド、Ｐ−トルエンスル
ホニルセミカルバジッドなどが利用できる。また、相変
化して気体になる脂肪族炭化水素，塩素化脂肪族炭化水
素，フッ素化脂肪族炭化水素なども利用できるが、特定
温度で熱分解により気体を発生するものが樹脂組成物の
特性をほとんど低下させず、リペア性を向上できる点で
優れている。これらの化合物は単独で用いられるほか、
複数種混合して用いることができる。
【００１６】本発明における発泡剤を含有する半導体装
置を得るには、フィルム内に特定温度以上で発泡する成
分を含有させておき、特定温度より低い温度で電子部品
と基板の接続並びに電子部品とフィルム，基板とフィル
ムの接着する方法がある。液状樹脂組成物を利用する方
法として、電子部品と基板を接続した後、特定温度以上
で発泡する成分を含む液状樹脂組成物を充填する方法が
ある。
置を得るには、フィルム内に特定温度以上で発泡する成
分を含有させておき、特定温度より低い温度で電子部品
と基板の接続並びに電子部品とフィルム，基板とフィル
ムの接着する方法がある。液状樹脂組成物を利用する方
法として、電子部品と基板を接続した後、特定温度以上
で発泡する成分を含む液状樹脂組成物を充填する方法が
ある。
【００１７】本発明における半導体装置をリペアする方
法として、電子部品を取り外す方法には、電子部品を加
熱して電子部品の中心を軸として回転の剪断力をかけて
取り外す方法，電子部品を加熱して電子部品の側面から
基板と水平方向に剪断力をかけて取り外す方法などがあ
るが、図５に示す様に電子部品の中心を軸として回転の
剪断力をかけて取り外す方法が隣接電子部品に与える影
響が少なく優れている。電子部品を取り外した後、基板
側に残った樹脂を研磨し平坦化し、その上に新しい電子
部品並びに樹脂組成物を搭載する。
法として、電子部品を取り外す方法には、電子部品を加
熱して電子部品の中心を軸として回転の剪断力をかけて
取り外す方法，電子部品を加熱して電子部品の側面から
基板と水平方向に剪断力をかけて取り外す方法などがあ
るが、図５に示す様に電子部品の中心を軸として回転の
剪断力をかけて取り外す方法が隣接電子部品に与える影
響が少なく優れている。電子部品を取り外した後、基板
側に残った樹脂を研磨し平坦化し、その上に新しい電子
部品並びに樹脂組成物を搭載する。
【００１８】この様に本発明の半導体装置は通常の使用
では高い温度サイクル信頼性，高い耐湿信頼性を維持す
ることができ、特定温度以上に加熱することで容易にリ
ペアを行うことができる。
では高い温度サイクル信頼性，高い耐湿信頼性を維持す
ることができ、特定温度以上に加熱することで容易にリ
ペアを行うことができる。
【００１９】
（実施例１）本発明の実施例１を図１を用いて説明す
る。電気回路を形成されたシリコンチップ１のアルミ電
極上にメッキ法により直径１００μｍの球形半田バンプ
電極２を形成した。この半田バンプ電極の中心間隔は２
００μｍとした。また回路基板３にはガラスエポキシ基
板ＦＲ４グレードの４層基板を用いた。
る。電気回路を形成されたシリコンチップ１のアルミ電
極上にメッキ法により直径１００μｍの球形半田バンプ
電極２を形成した。この半田バンプ電極の中心間隔は２
００μｍとした。また回路基板３にはガラスエポキシ基
板ＦＲ４グレードの４層基板を用いた。
【００２０】また、熱可塑性樹脂はポリアセタールを用
い成形された１０μｍのフィルムを用いた。
い成形された１０μｍのフィルムを用いた。
【００２１】熱硬化性樹脂はビスフェノールＦ型エポキ
シ樹脂と無水ヘット酸を等量比１：０.９５ で混合した
混合物１００重量部にポリブタジエンゴム１５重量部と
球形シリカ充填材３３６重量部、１−（２−シアノエチ
ル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール０.１ 重量
部を添加し、４５μｍのフィルムに成形した後、室温で
弾性を示すＢステージ状態まで硬化したものを用いた。
シ樹脂と無水ヘット酸を等量比１：０.９５ で混合した
混合物１００重量部にポリブタジエンゴム１５重量部と
球形シリカ充填材３３６重量部、１−（２−シアノエチ
ル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール０.１ 重量
部を添加し、４５μｍのフィルムに成形した後、室温で
弾性を示すＢステージ状態まで硬化したものを用いた。
【００２２】熱可塑性樹脂からなるフィルム４と熱硬化
性樹脂からなるフィルム５を熱硬化性樹脂／熱可塑性樹
脂／硬化性樹脂となるよう貼り合わせ厚さ１００μｍの
フィルムを成形した。
性樹脂からなるフィルム５を熱硬化性樹脂／熱可塑性樹
脂／硬化性樹脂となるよう貼り合わせ厚さ１００μｍの
フィルムを成形した。
【００２３】次に、このフィルムに半田バンプ電極の配
列に合わせて直径１３０μｍの貫通孔を金型で打ち抜き
作製した。
列に合わせて直径１３０μｍの貫通孔を金型で打ち抜き
作製した。
【００２４】次に、このフィルムを先に作製した貫通孔
が回路基板の電極部にくるように位置合わせして熱硬化
性樹脂を回路基板側に密着させ１００℃，０.１Ｍｐａ
の加重をかけながら仮接着した後、シリコンチップの半
田バンプ電極部をフィルムの貫通孔を位置合わせして２
００℃，０.５Ｍｐａ の加重をかけながら半田付け及び
フィルムと回路基板の接着，フィルムとシリコンチップ
の接着を同時に行った。その後１８０℃，３０min の条
件で後硬化し、熱可塑性樹脂層と熱硬化性樹脂層を有す
る半導体装置を作製した。
が回路基板の電極部にくるように位置合わせして熱硬化
性樹脂を回路基板側に密着させ１００℃，０.１Ｍｐａ
の加重をかけながら仮接着した後、シリコンチップの半
田バンプ電極部をフィルムの貫通孔を位置合わせして２
００℃，０.５Ｍｐａ の加重をかけながら半田付け及び
フィルムと回路基板の接着，フィルムとシリコンチップ
の接着を同時に行った。その後１８０℃，３０min の条
件で後硬化し、熱可塑性樹脂層と熱硬化性樹脂層を有す
る半導体装置を作製した。
【００２５】この半導体装置の温度サイクルによる信頼
性評価は−５０℃，１０分と１５０℃，１０分とを１サ
イクルとする評価炉に半導体装置を投入し、所定サイク
ル後の電気導通試験及び外観検査を行った。
性評価は−５０℃，１０分と１５０℃，１０分とを１サ
イクルとする評価炉に半導体装置を投入し、所定サイク
ル後の電気導通試験及び外観検査を行った。
【００２６】また、線膨張係数の測定は２５℃〜１００
℃までの線膨張量を測定し求めた。昇温速度は５℃／mi
n とした。耐湿信頼性試験は半導体装置を１％の食塩水
に１分間浸し、１日風乾し、その後６５℃，湿度９５％
の試験炉に投入し、所定時間後の導通試験及び外観検査
を行った。
℃までの線膨張量を測定し求めた。昇温速度は５℃／mi
n とした。耐湿信頼性試験は半導体装置を１％の食塩水
に１分間浸し、１日風乾し、その後６５℃，湿度９５％
の試験炉に投入し、所定時間後の導通試験及び外観検査
を行った。
【００２７】また、ボイドの有無は半導体装置の断面を
研磨して光学顕微鏡により観察した。
研磨して光学顕微鏡により観察した。
【００２８】（実施例２）本発明の実施例２を図２を用
いて説明する。電気回路が形成されたシリコンチップ１
のアルミ電極上にメッキ法により直径１００μｍの球形
半田バンプ電極２を形成した。この半田バンプ電極の中
心間隔は２００μｍとした。また回路基板３にはガラス
エポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用い、シリコ
ンチップと回路基板を半田接続した。その後、ビスフェ
ノールＦ型エポキシ樹脂と無水メチルナジック酸を等量
比１：０.９５ で混合し、混合物１００重量部にポリブ
タジエンゴム１５重量部及び球形シリカ充填材２３４重
量部，ナイロン１２を５重量部，１−（２−シアノエチ
ル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール０.０１重
量部を添加したものを、３本ロールで混練し液状樹脂組
成物を調製した。
いて説明する。電気回路が形成されたシリコンチップ１
のアルミ電極上にメッキ法により直径１００μｍの球形
半田バンプ電極２を形成した。この半田バンプ電極の中
心間隔は２００μｍとした。また回路基板３にはガラス
エポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用い、シリコ
ンチップと回路基板を半田接続した。その後、ビスフェ
ノールＦ型エポキシ樹脂と無水メチルナジック酸を等量
比１：０.９５ で混合し、混合物１００重量部にポリブ
タジエンゴム１５重量部及び球形シリカ充填材２３４重
量部，ナイロン１２を５重量部，１−（２−シアノエチ
ル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール０.０１重
量部を添加したものを、３本ロールで混練し液状樹脂組
成物を調製した。
【００２９】次に液状樹脂組成物６を半田付けされたシ
リコンチップ及び回路基板の間隙に７０℃で周辺から充
填した。
リコンチップ及び回路基板の間隙に７０℃で周辺から充
填した。
【００３０】液状樹脂組成物を充填した後１２０℃に加
熱することにより液状樹脂組成物の粘度を下げた後、超
音波振動をかけ液状樹脂組成物中の熱可塑性樹脂である
ナイロン１２を上方に浮上させた。
熱することにより液状樹脂組成物の粘度を下げた後、超
音波振動をかけ液状樹脂組成物中の熱可塑性樹脂である
ナイロン１２を上方に浮上させた。
【００３１】その後、超音波振動をかけななら１５０℃
に加熱し熱硬化性樹脂の硬化を６０分間行うことにより
半導体装置を得た。
に加熱し熱硬化性樹脂の硬化を６０分間行うことにより
半導体装置を得た。
【００３２】温度サイクル信頼性，耐湿信頼性，樹脂組
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
【００３３】（実施例３）本発明の実施例３を図３を用
いて説明する。電気回路が形成されたシリコンチップ１
のアルミ電極上にメッキ法により直径１００μｍの球形
半田バンプ電極２を形成した。この半田バンプ電極の中
心間隔は２００μｍとした。また回路基板３にはガラス
エポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用いた。
いて説明する。電気回路が形成されたシリコンチップ１
のアルミ電極上にメッキ法により直径１００μｍの球形
半田バンプ電極２を形成した。この半田バンプ電極の中
心間隔は２００μｍとした。また回路基板３にはガラス
エポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用いた。
【００３４】フィルム１４はビスフェノールＦ型エポキ
シ樹脂と無水ヘット酸を等量比１：０.９５ で混合した
混合物１００重量部にポリブタジエンゴム１５重量部と
球形シリカ充填材３５０重量部、１，１′−（アゾジカ
ルボニル）ジピペリンジン５重量部、１−(２−シアノ
エチル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール０.１
重量部を添加したものを１００μｍのフィルムに成形し
その後、室温で弾性を示すＢステージ状態まで硬化した
ものを用いた。
シ樹脂と無水ヘット酸を等量比１：０.９５ で混合した
混合物１００重量部にポリブタジエンゴム１５重量部と
球形シリカ充填材３５０重量部、１，１′−（アゾジカ
ルボニル）ジピペリンジン５重量部、１−(２−シアノ
エチル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール０.１
重量部を添加したものを１００μｍのフィルムに成形し
その後、室温で弾性を示すＢステージ状態まで硬化した
ものを用いた。
【００３５】次に、このフィルムに半田バンプ電極の配
列に合わせて直径１３０μｍの貫通孔を金型で打ち抜き
作製した。
列に合わせて直径１３０μｍの貫通孔を金型で打ち抜き
作製した。
【００３６】次に、このフィルムを先に作製した貫通孔
が回路基板の電極部にくるように位置合わせして熱硬化
性樹脂を回路基板側に密着させ１００℃，０.１Ｍｐａ
の加重をかけながら仮接着した後、シリコンチップの半
田バンプ電極部をフィルムの貫通孔を位置合わせして２
００℃，０.５Ｍｐａ の加重をかけながら半田付け及び
フィルムと回路基板の接着，フィルムとシリコンチップ
の接着を同時に行った。その後１８０℃，３０min の条
件で後硬化し、特定温度で発泡する成分を有する半導体
装置を作製した。
が回路基板の電極部にくるように位置合わせして熱硬化
性樹脂を回路基板側に密着させ１００℃，０.１Ｍｐａ
の加重をかけながら仮接着した後、シリコンチップの半
田バンプ電極部をフィルムの貫通孔を位置合わせして２
００℃，０.５Ｍｐａ の加重をかけながら半田付け及び
フィルムと回路基板の接着，フィルムとシリコンチップ
の接着を同時に行った。その後１８０℃，３０min の条
件で後硬化し、特定温度で発泡する成分を有する半導体
装置を作製した。
【００３７】温度サイクル信頼性，耐湿信頼性，樹脂組
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
【００３８】（実施例４）本発明の実施例４を図４を参
照にしながら述べる。電気回路が形成されたシリコンチ
ップ１のアルミ電極上にメッキ法により直径１００μｍ
の球形半田バンプ電極２を形成した。この半田バンプ電
極の中心間隔は２００μｍとした。また回路基板３には
ガラスエポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用い、
シリコンチップと回路基板を半田接続した。その後、ビ
スフェノールＦ型エポキシ樹脂と無水メチルナジック酸
を等量比１：０.９５ で混合し、混合物１００重量部に
ポリブタジエンゴム１５重量部及び球形シリカ充填材２
４３重量部，ナイロン１２を５重量部，アゾジカルボン
アミド５重量部，１−（２−シアノエチル）−２−エチ
ル−４−メチルイミダゾール０.０１ 重量部からなる混
合物を、３本ロールで混練し液状樹脂組成物１５を調製
した。
照にしながら述べる。電気回路が形成されたシリコンチ
ップ１のアルミ電極上にメッキ法により直径１００μｍ
の球形半田バンプ電極２を形成した。この半田バンプ電
極の中心間隔は２００μｍとした。また回路基板３には
ガラスエポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用い、
シリコンチップと回路基板を半田接続した。その後、ビ
スフェノールＦ型エポキシ樹脂と無水メチルナジック酸
を等量比１：０.９５ で混合し、混合物１００重量部に
ポリブタジエンゴム１５重量部及び球形シリカ充填材２
４３重量部，ナイロン１２を５重量部，アゾジカルボン
アミド５重量部，１−（２−シアノエチル）−２−エチ
ル−４−メチルイミダゾール０.０１ 重量部からなる混
合物を、３本ロールで混練し液状樹脂組成物１５を調製
した。
【００３９】次に、液状樹脂組成物１５を半田付けされ
たシリコンチップ及び回路基板の間隙に７０℃で周辺か
ら充填した。
たシリコンチップ及び回路基板の間隙に７０℃で周辺か
ら充填した。
【００４０】その後１５０℃，６０分の条件で硬化し、
特定温度で発泡する成分を有する半導体装置を作製し
た。
特定温度で発泡する成分を有する半導体装置を作製し
た。
【００４１】温度サイクル信頼性，耐湿信頼性，樹脂組
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
【００４２】（実施例５）本発明における半導体装置の
リペア方法を図５を用いて説明する。まず、リペアする
半導体装置の基板３を台１３に置き、押さえ治具１２で
台に固定し、真空チャック付きヘッド１１にヒータ１０
を備え、駆動部９で駆動するようになっているリペア用
アームを基板側から押し当て、ヒータにより２５０℃に
加熱した。次に駆動部を駆動させシリコンチップの中心
を軸として回転の剪断力をかけて取り外した。このとき
の剪断力を測定し、またシリコンチップ取り外し後の基
板の外観観察を行った。電子部品を取り外した後、基板
側に残った鶴脂を粉塵吸引口１７と研磨用治具１６を備
えた研磨機で研磨し平坦化し、その上に新しいシリコン
チップ１８並びに樹脂組成物を搭載した。
リペア方法を図５を用いて説明する。まず、リペアする
半導体装置の基板３を台１３に置き、押さえ治具１２で
台に固定し、真空チャック付きヘッド１１にヒータ１０
を備え、駆動部９で駆動するようになっているリペア用
アームを基板側から押し当て、ヒータにより２５０℃に
加熱した。次に駆動部を駆動させシリコンチップの中心
を軸として回転の剪断力をかけて取り外した。このとき
の剪断力を測定し、またシリコンチップ取り外し後の基
板の外観観察を行った。電子部品を取り外した後、基板
側に残った鶴脂を粉塵吸引口１７と研磨用治具１６を備
えた研磨機で研磨し平坦化し、その上に新しいシリコン
チップ１８並びに樹脂組成物を搭載した。
【００４３】（比較例１）電気回路が形成されたシリコ
ンチップのアルミ電極上にメッキ法により直径１００μ
ｍの球形半田バンプ電極を形成した。この半田バンプ電
極の中心間隔は２００μｍとした。また回路基板にはガ
ラスエポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用いた。
ンチップのアルミ電極上にメッキ法により直径１００μ
ｍの球形半田バンプ電極を形成した。この半田バンプ電
極の中心間隔は２００μｍとした。また回路基板にはガ
ラスエポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用いた。
【００４４】また、熱可塑性樹脂はポリアミドイミドを
用い成形された１００μｍのフィルムを用いた。
用い成形された１００μｍのフィルムを用いた。
【００４５】このフィルムに半田バンプ電極の配列に合
わせて直径１３０μｍの貫通孔を金型で打ち抜き作製し
た。
わせて直径１３０μｍの貫通孔を金型で打ち抜き作製し
た。
【００４６】次に、このフィルムを先に作製した孔が回
路基板のランドにくるように位置合わせして３００℃，
１Ｍｐａで半田付け及びフィルムと回路基板，フィルム
とシリコンチップの接着を同時に行い半導体装置を作製
した。
路基板のランドにくるように位置合わせして３００℃，
１Ｍｐａで半田付け及びフィルムと回路基板，フィルム
とシリコンチップの接着を同時に行い半導体装置を作製
した。
【００４７】温度サイクル信頼性，耐湿信頼性，樹脂組
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
【００４８】（比較例２）電気回路が形成されたシリコ
ンチップのアルミ電極上にメッキ方により直径１００μ
ｍの球形半田バンプ電極を形成した。この半田バンプ電
極の中心間隔は２００μｍとした。また回路基板にはガ
ラスエポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用い、シ
リコンチップと回路基板を半田接続した。
ンチップのアルミ電極上にメッキ方により直径１００μ
ｍの球形半田バンプ電極を形成した。この半田バンプ電
極の中心間隔は２００μｍとした。また回路基板にはガ
ラスエポキシ基板ＦＲ４グレードの４層基板を用い、シ
リコンチップと回路基板を半田接続した。
【００４９】その後、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
と無水メチルナジック酸を等量比１：０.９５ で混合
し、これにポリブタジエンゴム１５重量部及び、球形シ
リカ充填材１９３重量部，１−（２−シアノエチル）−
２−エチル−４−メチルイミダゾール０.０１ 重量部，
３本ロールで混練し液状樹脂組成物を調製した。
と無水メチルナジック酸を等量比１：０.９５ で混合
し、これにポリブタジエンゴム１５重量部及び、球形シ
リカ充填材１９３重量部，１−（２−シアノエチル）−
２−エチル−４−メチルイミダゾール０.０１ 重量部，
３本ロールで混練し液状樹脂組成物を調製した。
【００５０】次に作製した液状樹脂組成物を半田付けさ
れたシリコンチップ及び回路基板の間隙に７０℃で周辺
から充填した。
れたシリコンチップ及び回路基板の間隙に７０℃で周辺
から充填した。
【００５１】その後液状樹脂組成物の硬化を１５０℃に
６０分の条件で行い半導体装置を得た。
６０分の条件で行い半導体装置を得た。
【００５２】温度サイクル信頼性，耐湿信頼性，樹脂組
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
成物硬化物の線膨張係数の測定，ボイドの有無の観察は
実施例１と同様の方法で行った。半導体素子を有するシ
リコンチップと基板の接着強度，線膨張係数の測定は実
施例１と同様の方法で行った。
【００５３】表１に実施例１，２，３，４、比較例１，
２の半導体装置中の樹脂組成物の構成，線膨張係数，電
子部品実装時の樹脂組成物中のボイドの様子および、半
導体装置の温度サイクル信頼性，耐湿信頼性，リペア性
評価の結果を示す。
２の半導体装置中の樹脂組成物の構成，線膨張係数，電
子部品実装時の樹脂組成物中のボイドの様子および、半
導体装置の温度サイクル信頼性，耐湿信頼性，リペア性
評価の結果を示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】実施例１，２，３，４は信頼性も良く、リ
ペア時に基板に与える損傷もなくリペア性も良好であっ
た。これに対し、比較例１はリペア性は良好であったが
信頼性が悪かった。これは、電子部品実装時に生じたボ
イドにより熱応力が局所に集中し半田バンプ電極が破断
したり、水に進入しやすくなったためである。また、比
較例２では信頼性は良好であったがリペア時の基板の損
傷が激しくリペア性は悪かった。
ペア時に基板に与える損傷もなくリペア性も良好であっ
た。これに対し、比較例１はリペア性は良好であったが
信頼性が悪かった。これは、電子部品実装時に生じたボ
イドにより熱応力が局所に集中し半田バンプ電極が破断
したり、水に進入しやすくなったためである。また、比
較例２では信頼性は良好であったがリペア時の基板の損
傷が激しくリペア性は悪かった。
【００５６】
【発明の効果】本発明の半導体装置は、電子部品である
シリコンチップと回路基板の間隙にある樹脂組成物が熱
可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の少なくとも２層からなり、
熱可塑性樹脂層の占める割合が少ないため、また、樹脂
組成物が特定温度以上で発泡する成分を含有しているこ
とからリペア性及び信頼性を向上することができる。
シリコンチップと回路基板の間隙にある樹脂組成物が熱
可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の少なくとも２層からなり、
熱可塑性樹脂層の占める割合が少ないため、また、樹脂
組成物が特定温度以上で発泡する成分を含有しているこ
とからリペア性及び信頼性を向上することができる。
【図１】実施例１のプロセスフローの断面図。
【図２】実施例２のプロセスフローの断面図。
【図３】実施例３のプロセスフローの断面図。
【図４】実施例４のプロセスフローの断面図。
【図５】本発明における半導体装置のリペア法を示す断
面図。
面図。
【図６】樹脂組成物としてフィルムを用い、予めそのフ
ィルムを電子部品に貼り付けてから基板に実装する半導
体装置の作製方法の断面図。
ィルムを電子部品に貼り付けてから基板に実装する半導
体装置の作製方法の断面図。
【図７】樹脂組成物としてフィルムを用い、予めそのフ
ィルムを基板に貼り付けてから電子部品を実装する半導
体装置の作製方法の断面図。
ィルムを基板に貼り付けてから電子部品を実装する半導
体装置の作製方法の断面図。
【図８】樹脂組成物としてフィルムを用い、そのフィル
ムを基板や電子部品に貼り付けるのと同時に電子部品を
実装する半導体装置の作製方法の断面図。
ムを基板や電子部品に貼り付けるのと同時に電子部品を
実装する半導体装置の作製方法の断面図。
【図９】本発明の半導体装置を用いたマルチチップモジ
ュールの斜視図。
ュールの斜視図。
１…シリコンチップ、２…半田バンプ電極、３…ガラス
エポキシ基板、４…熱可塑性樹脂、５…熱硬化性樹脂、
２０…フィルム、２１…貫通孔。
エポキシ基板、４…熱可塑性樹脂、５…熱硬化性樹脂、
２０…フィルム、２１…貫通孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 巧 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】半導体素子を有する電子部品の接続端子部
と回路基板の電子部品接続部とを導電性材料で電気的に
接続し、電子部品と回路基板の間隙に樹脂組成物を有す
る半導体装置において、前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂
と熱可塑性樹脂とを含み、前記電子部品と前記回路基板
の積層方向に対して垂直に熱可塑性樹脂の濃度の高い層
と前記熱硬化性樹脂の濃度の高い層が層状に形成されて
いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】半導体素子を有する電子部品の接続端子部
と回路基板の電子部品接続部を導電性材料で電気的に接
続し、電子部品と回路基板の間隙に樹脂組成物を有する
半導体装置において、前記樹脂組成物が複数層の層状の
構成をなし、熱硬化性樹脂の濃度が高い層、熱可塑性樹
脂の濃度が高い層を有するフィルムであることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項３】請求項２において、前記熱硬化性樹脂の濃
度の高い層に無機充填材が充填されている半導体装置。 - 【請求項４】半導体素子を有する電子部品の接続端子部
と回路基板の電子部品接続部を導電性材料で電気的に接
続し、電子部品と回路基板の間隙に樹脂組成物を有する
半導体装置において、前記樹脂組成物が熱硬化性樹脂と
特定温度以上で発泡する成分とを含むことを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34494596A JPH10189652A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34494596A JPH10189652A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189652A true JPH10189652A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=18373222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34494596A Pending JPH10189652A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10189652A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002118209A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-04-19 | Nec Corp | 半導体装置の実装方法及び実装構造体 |
| JP2007500455A (ja) * | 2003-05-23 | 2007-01-11 | ナショナル スターチ アンド ケミカル インベストメント ホールディング コーポレーション | 予備適用アンダーフィル封入剤の使用方法 |
| JP2008153548A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JP2010177429A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Kyocera Corp | 配線基板、およびこれを用いたプローブカード |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP34494596A patent/JPH10189652A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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