JPH10209342A - 半導体装置の実装構造および実装方法 - Google Patents

半導体装置の実装構造および実装方法

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JPH10209342A
JPH10209342A JP9006575A JP657597A JPH10209342A JP H10209342 A JPH10209342 A JP H10209342A JP 9006575 A JP9006575 A JP 9006575A JP 657597 A JP657597 A JP 657597A JP H10209342 A JPH10209342 A JP H10209342A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、短時間の熱硬化で生産性よく、キ
ャリア基材上に半導体素子を保持するＣＳＰ／ＢＧＡ等
の半導体装置を確実に配線基板に接続し、ヒートショッ
ク性（熱サイクル性）に優れ、かつ不良が発見されたと
きに容易にＣＳＰ／ＢＧＡを取り外すことが可能な半導
体装置の実装構造およびそのリペア方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 キャリア基材１上に半導体素子２を保持
する半導体装置４と、この半導体装置が電気的に接続さ
れる配線基板５とを有する半導体装置の実装構造におい
て、前記半導体装置のキャリア基材と前記配線基板との
間を、エポキシ樹脂１００重量部、硬化剤３〜６０重量
部および可塑剤１〜９０重量部からなる熱硬化性樹脂組
成物で封止したことを特徴とする。不良の際には、引き
剥がした後に樹脂を取り除いてリペアする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ等の半導体
素子の配線基板上への実装構造および実装方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、カメラ一体型ＶＴＲや携帯電話機
などの小型電子機器が普及するにつれＬＳＩ装置の小型
化が求められている。ＬＳＩ等の半導体ベアチップを保
護したり、テストを容易にするパッケージの特徴を生か
しながら、ベアチップ並に小型化し、特性の向上を図る
目的でＣＳＰ（ｃｈｉｐ ｓｃａｌｅ ｐａｃｋａｇ
ｅ）やＢＧＡ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）が普
及しつつある。
【０００３】ＣＳＰ／ＢＧＡは半田等によって配線基板
上の配線と接続される。しかし、実装後に温度サイクル
を受けると基板とＣＳＰ／ＢＧＡとの接続信頼性を保て
ない場合があり、通常、ＣＳＰ／ＢＧＡを配線基板上に
実装した後に、ＣＳＰ／ＢＧＡと基板との隙間に封止樹
脂を入れて（アンダーフィル封止）、熱サイクルによる
応力を緩和し、ヒートショック性を向上させる方法が採
られる。
【０００４】しかしながら、この方法では封止材料とし
て熱硬化性樹脂が用いられるために、配線基板にＣＳＰ
／ＢＧＡを実装した後に、ＣＳＰ／ＢＧＡ上のＬＳＩの
不良、ＣＳＰ／ＢＧＡと配線基板との接続の不良等が発
見されたときにＣＳＰ／ＢＧＡを交換することが極めて
困難であるという問題があった。
【０００５】ところで、ＣＳＰ／ＢＧＡの配線基板上へ
の実装と比較的類似する技術として、ベアチップを配線
基板上に実装する技術が知られている。例えば、特開平
５−１０２３４３には、光硬化性接着剤を用いてベアチ
ップを配線基板上に固定接続し、不良の際にはこれを取
り除く実装方法が記載されている。しかし、この方法で
は配線基板として裏側から光照射が可能なガラス等の透
明基板に限られ、また、本願発明者の検討によればヒー
トショック性に劣る問題点がある。
【０００６】特開平６−６９２８０には、ベアチップと
基板との固定接続を所定温度で硬化する樹脂を用いて行
い、不良の際にこの所定温度より高い温度で樹脂を軟化
させてベアチップを取り外す方法が記載されている。し
かしながら、樹脂の開示がなく、信頼性とリペア特性の
両方を満足する方法は依然として知られていなかった。
さらにこの従来技術では、基板に残った樹脂の処理につ
いては全く開示がない。
【０００７】このような基板上に残った樹脂残さの除去
に関し、特開平６−７７２６４は従来技術として、一般
的には溶剤を使用するが溶剤で膨潤させるのに時間がか
かること、溶剤として使用する腐食性のある有機酸が基
板上に残ると信頼性が低下することなどを指摘し、溶剤
を用いる代わりに電磁波を照射して樹脂残さを取り除く
方法を採用している。即ち、従来技術では、樹脂残さを
溶剤を用いて除去することは非常に困難であったことが
明らかである。
【０００８】また、特開平５−２５１５１６にも、ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂（松下電工（株）製 ＣＶ
５１８３、ＣＶ５１８３Ｓ）を用いて、ベアチップを配
線基板上に接続固定し、不良の際にはこれを取り除く実
装方法が記載されている。しかし、この方法ではチップ
の取り外しが必ずしも容易ではなく、ミリング加工でチ
ップを切削する方法を採った場合にはチップが正常であ
る場合でもチップの再利用ができない問題があり、ま
た、硬化方法が１２０℃で２時間３０分と長時間を要
し、工程の生産性が悪い問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、短時間の熱
硬化で生産性よく、キャリア基材上に半導体素子を保持
するＣＳＰ／ＢＧＡ等の半導体装置を確実に配線基板に
接続し、ヒートショック性（熱サイクル性）に優れ、か
つ不良が発見されたときに容易にＣＳＰ／ＢＧＡを取り
外すことが可能な半導体装置の実装構造およびそのリペ
ア方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、キャリア基材
上に半導体素子を保持する半導体装置と、この半導体装
置が電気的に接続される配線基板とを有する半導体装置
の実装構造において、前記半導体装置のキャリア基材と
前記配線基板との間を、エポキシ樹脂１００重量部、硬
化剤３〜６０重量部および可塑剤１〜９０重量部からな
る熱硬化性樹脂組成物で封止したことを特徴とする半導
体装置の実装構造に関する。
【００１１】また本発明は、キャリア基材上に半導体素
子を保持する半導体装置と配線基板とを電気的に接続す
る工程と、前記半導体装置のキャリア基材と配線基板の
間に、エポキシ樹脂１００重量部、硬化剤３〜６０重量
部および可塑剤１〜９０重量部からなる熱硬化性樹脂組
成物を浸透させる工程と、前記熱硬化性樹脂組成物を加
熱硬化させる工程とを含む半導体装置の実装方法に関す
る。
【００１２】本発明では、このように半導体装置を実装
した後に、さらに、前記半導体装置が実装された配線基
板の良・不良を検査する工程と、この検査工程の結果、
不良が発見された場合に、不良発生箇所の半導体装置付
近を加熱しながら半導体装置を取りはずす工程と、配線
基板上または半導体装置側に残った熱硬化性樹脂組成物
の硬化物残さを、所定温度に加熱するか、有機溶剤を含
浸させるか、または所定温度に加熱しながら有機溶剤を
含浸させて、取り除く工程と、配線基板上または半導体
装置側に残った導電材料の残さを取り除く工程とを経る
ことによって、不良部分をリペアすることができる。
【００１３】本発明で用いる上記の熱硬化性樹脂組成物
は、比較的低温で短い時間で硬化するにも拘わらず、硬
化物のヒートショック性が優れ、しかもこの硬化物は加
熱して力を加えると容易に引き裂くことが可能であり、
さらに基板等に付着した硬化物は加熱するか、溶剤で膨
潤させるか、または加熱しながら溶剤で膨潤させて、容
易に取り除くことができる性質を有している。本発明
は、この熱硬化性樹脂組成物を用いることによってはじ
めて可能となったものであり、短時間の熱硬化で生産性
よく、ＣＳＰ／ＢＧＡ等の半導体装置を確実に配線基板
に接続し、ヒートショック性（熱サイクル性）に優れ
る。そして不良が発見されたときに容易に半導体装置を
取り外すことが可能であるので、半導体装置や配線基板
等を再度利用することができるので生産工程の歩留まり
向上、生産コストの低減を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実装構造を、図１に示
す。
【００１５】本発明で用いられる半導体装置４は、ＬＳ
Ｉ等の半導体素子２（いわゆるベアチップ）をキャリア
基材１上に接続し、適宜樹脂３で封止して構成されるも
のである。この半導体装置は、配線基板５上の所定位置
にマウントされており、電極８と電極９が半田等の接続
手段により電気的に接続されている。キャリア基材１と
配線基板５の間は、信頼性を高めるために熱硬化性樹脂
組成物の硬化物１０により封止されている。熱硬化性樹
脂組成物の硬化物１０による封止は、キャリア基材１と
配線基板５の隙間をすべて充填していなければならない
ものではなく、熱サイクルによる応力を緩和できる程度
充填されていれば良い。
【００１６】キャリア基材としては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＮ
3およびムライト（Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）等のセラミック
基板；ポリイミド等の耐熱性樹脂からなる基板またはテ
ープ；ガラスエポキシ、ＡＢＳ、フェノール等の配線基
板としても通常用いられる基板等が用いられる。
【００１７】半導体素子と、キャリア基材との電気的な
接続は、特に制限はなく、高融点半田や（異方性）導電
性接着剤等による接続、およびワイヤ接続等で行うこと
ができる。接続を容易にするために、電極を突起状（バ
ンプ）に形成してもよい。さらに半導体素子とキャリア
基材との間は、接続の信頼性および耐久性を高めるため
に、適当な樹脂で封止されていてもよい。
【００１８】このような、本発明において使用される半
導体装置は、ＣＳＰおよびＢＧＡを含むものである。
【００１９】本発明で用いられる配線基板は、特に制限
はなく、ガラスエポキシ、ＡＢＳ、フェノール等の配線
基板として通常用いられる基板が用いられる。
【００２０】本発明で用いる可塑剤は、実用上沸点が１
３０℃以上の比較的難揮発性で、樹脂硬化物のＴｇを低
下させるようなものであり、特に硬化したときにミクロ
相分離を生じさせるようなものが好ましい。このような
ものとしては、（メタ）アクリル酸エステル類、および
芳香族または脂肪族エステル類が好ましい。
【００２１】（メタ）アクリル酸エステル類としては、
単官能性のものとして、直鎖状または分岐状の脂肪族ア
ルコールの（メタ）アクリル酸エステル、芳香族炭化水
素基で置換された脂肪族アルコールの（メタ）アクリル
酸エステル、脂環式アルコールの（メタ）アクリル酸エ
ステル、水酸基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエ
ステル、ヒドロキシ脂肪族アミンの（メタ）アクリル酸
エステル等が挙げられ；多官能性のものとして、ポリエ
ーテル（メタ）アクリル酸エステル、多価エポキシ化合
物の（メタ）アクリル酸エステル等を挙げることができ
る。
【００２２】上記の直鎖状または分岐状の脂肪族アルコ
ールの（メタ）アクリル酸エステルとしては、（メタ）
アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチ
ル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル
酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクチ
ル、（メタ）アクリル酸イソデシル、（メタ）アクリル
酸ラウリル、（メタ）アクリル酸トリデシル、（メタ）
アクリル酸テトラデシル、（メタ）アクリル酸セチル等
の炭素数４〜１６のものが好ましい。
【００２３】芳香族炭化水素基で置換された脂肪族アル
コールの（メタ）アクリル酸エステルとしては、（メ
タ）アクリル酸ベンジル等の芳香族炭化水素基で置換さ
れた炭素数１〜８の脂肪族アルコールの（メタ）アクリ
ル酸エステルが好ましい。
【００２４】脂環式アルコールの（メタ）アクリル酸エ
ステルとしては、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、
（メタ）アクリル酸イソボルニルが好ましい。
【００２５】水酸基を有する（メタ）アクリル酸アルキ
ルエステルとしては、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエ
チル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル、（メ
タ）アクリル酸３−フェノキシ−２−ヒドロキシプロピ
ルが好ましい。
【００２６】ヒドロキシ脂肪族アミンの（メタ）アクリ
ル酸エステルとしては、 一般式 ＮＲ1Ｒ2Ｒ3 （但し、式中Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、それぞれ独立してＨ、
アルキル基、ヒドロキシアルキル基またはヒドロ−ポリ
（オキシアルキレン）基を表し、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3の少な
くとも１つはヒドロキシアルキル基またはヒドロ−ポリ
（オキシアルキレン）基である。）で示されるアミンの
（メタ）アクリル酸エステルが好ましい。
【００２７】具体的には、（メタ）アクリル酸Ｎ，Ｎ’
−ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸Ｎ，Ｎ’
−ジエチルアミノエチル等のＮ，Ｎ’−ジアルキル置換
モノアルカノールアミンの（メタ）アクリル酸エステ
ル；（メタ）アクリル酸Ｎ−エチル−Ｎ’−ヒドロキシ
エチルアミノエチル、エチルジヒドロキシエチルアミン
ジ（メタ）アクリル酸エステル等のＮ−アルキル置換ジ
アルカノールアミンのモノ−またはジ−（メタ）アクリ
ル酸エステル；トリエタノールアミン（メタ）アクリル
酸エステル、トリエタノールアミンジ（メタ）アクリル
酸エステル、トリエタノールアミントリ（メタ）アクリ
ル酸エステル等のトリアルカノールアミンの（メタ）ア
クリル酸エステル；一般にアクリル変性アミンオリゴマ
ー（ａｃｒｙｌａｔｅｄ ａｍｉｎｅ ｏｌｉｇｏｍｅ
ｒ）と総称されるアルカノールアミン（メタ）アクリル
酸エステルの混合物；（ＣＨ3）2Ｎ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）
2Ｈの（メタ）アクリル酸エステル、ＣＨ3Ｎ（−（ＣＨ
2ＣＨ2Ｏ）2Ｈ）2のモノ−またはジ−（メタ）アクリル
酸エステル、Ｎ（−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）2Ｈ）3のモノ−、
ジ−またはトリ−（メタ）アクリル酸エステル等のヒド
ロ−ポリ（オキシアルキレン）の（メタ）アクリル酸エ
ステル等を挙げることができる。
【００２８】特に、一般式（Ｉ） （ＨＯＲ4）3-xＮ（Ｒ4ＯＣＯＣ（Ｒ5）＝ＣＨ2）x・・・（Ｉ） で示される化合物およびそれらの混合物が好ましい。但
し、式中、Ｒ4は、炭素数２〜１２のアルキレン基であ
り、特に好ましくは−（ＣＨ2）n− （但し、ｎは２〜
１２の整数を表す。）であるか；またはＲ4は式（Ｉ
Ｉ） −Ｒ6−（ＯＲ6）m− ・・・（ＩＩ） （但し、Ｒ6は−ＣＨ2ＣＨ2−または−ＣＨ2ＣＨ2（Ｃ
Ｈ3）−を表し、ｍは１〜６の整数を表す。）、特に好
ましくはＲ6が−ＣＨ2ＣＨ2−で示される基である。Ｒ5
は水素またはメチル基であり、ｘは１〜３の整数であ
る。
【００２９】前記のポリエーテル（メタ）アクリル酸エ
ステルとしてはジ（メタ）アクリル酸エチレングリコー
ル、ジ（メタ）アクリル酸ジエチレングリコール、ジ
（メタ）アクリル酸トリエチレングリコール、ジ（メ
タ）アクリル酸テトラエチレングリコール、ジ（メタ）
アクリル酸１，３−ブチレングリコール、トリ（メタ）
アクリル酸トリメチロールプロパン等を挙げることがで
きる。
【００３０】多価エポキシ化合物の（メタ）アクリル酸
エステルとしては、ビスフェノールＡエピクロルヒドリ
ン反応物のジ（メタ）アクリル酸エステル等を挙げるこ
とができる。
【００３１】芳香族または脂肪族エステル類としては、
フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジｎ−
オクチル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸
オクチルデシル等のフタル酸ジＣ1〜Ｃ12アルキル等の
ジアルキル芳香族カルボン酸エステル；オレイン酸ブチ
ル、グリセリンモノオレイン酸エステル等の脂肪族一塩
基酸エステル；アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−２
−エチルヘキシル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ
−２−エチルヘキシル等の脂肪族二塩基酸エステル等を
挙げることができる。
【００３２】これらの可塑剤の中でも特に好ましいもの
は、前記一般式（Ｉ）で示されるアルカノールアミンま
たはヒドロ−ポリ（オキシアルキレン）アミンの（メ
タ）アクリル酸エステル、フタル酸ジＣ4〜Ｃ12アルキ
ル、水酸基を有する（メタ）アクリル酸エステル、およ
び脂環式アルコールの（メタ）アクリル酸エステルであ
り、特に前記一般式（Ｉ）の化合物が最も好ましい。
【００３３】可塑剤の使用量は、エポキシ樹脂１００重
量部に対して、通常１〜９０重量部、好ましくは５〜５
０重量部である。
【００３４】本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物
は、構成成分がすべて混合された１液性であっても、エ
ポキシ樹脂と硬化剤とを別々に保存し使用時に混合して
用いる２液性であってもよい。従って、本発明に用いら
れる硬化剤としては、硬化剤として一般的に一液性のエ
ポキシ樹脂に用いられるもの、および２液性のエポキシ
樹脂に用いられるものが使用できるが、好ましいものと
しては、アミン化合物、イミダゾール化合物、変性アミ
ン化合物および変性イミダゾール化合物を挙げることが
できる。
【００３５】アミン化合物としては、例えばジシアンジ
アミド；ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミ
ン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族ポリアミ
ン；ｍ−キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン
等の芳香族ポリアミン；イソホロンジアミン、メンセン
ジアミン等の脂環族ポリアミン；およびポリアミド等を
挙げることができる。
【００３６】イミダゾール化合物としては、例えば２−
メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾ
ール、２−フェニルイミダゾール等を挙げることができ
る。
【００３７】変性アミン化合物としては、エポキシ化合
物にアミン化合物を付加させたエポキシ化合物付加ポリ
アミン等を挙げることができ、変性イミダゾール化合物
としては、エポキシ化合物にイミダゾール化合物を付加
させたイミダゾール付加物等を挙げることができる。
【００３８】これらの硬化剤の中でも、１液性のエポキ
シ樹脂に用いられる潜在性硬化剤が好ましく、リペア性
の点から、特に変性アミンを硬化剤全重量の５〜９５重
量％使用して、ジシアンジアミドを硬化剤全重量の９５
〜５重量％を併用することが好ましい。
【００３９】硬化剤の配合量は、通常エポキシ樹脂１０
０重量部に対して３〜６０重量部であり、好ましくは５
〜４０重量部である。
【００４０】本発明で用いるエポキシ樹脂は、一般的な
エポキシ樹脂を使用することができ、多官能性エポキシ
樹脂に、希釈剤（架橋密度調節剤）として、単官能エポ
キシ樹脂を０〜３０重量％、好ましくは０〜２０重量％
（いずれも全エポキシ樹脂中の重量％）程度含む。
【００４１】ここで多官能性エポキシ樹脂としては、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂等を挙げることがで
きる。これらのエポキシ樹脂は２種以上を混合して使用
してもよい。これらは粘度や物性を考慮して選択できる
が、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を多官能性エポキ
シ樹脂中に１０〜１００％、特に５０〜１００％含むこ
とが好ましい。
【００４２】また、単官能エポキシ樹脂は、分子内に１
個のエポキシ基を有する化合物であり、炭素数６〜２８
のアルキル基を有するものが好ましく、例えば、Ｃ6〜
Ｃ28アルキルグリシジルエーテル、Ｃ6〜Ｃ28脂肪酸グ
リシジルエステル、Ｃ6〜Ｃ28アルキルフェノールグリ
シジルエーテル等を挙げることができる。好ましくは、
Ｃ6〜Ｃ28アルキルグリシジルエーテルであり、これら
は混合して用いてもよい。
【００４３】また、本発明で用いる熱可塑性樹脂組成物
は、前記可塑剤と単官能エポキシ樹脂とを５〜４０重量
％含んでいることが好ましい。
【００４４】このようにして配合される熱硬化性樹脂組
成物は、配線基板と半導体装置の隙間の間に容易に浸透
するか、少なくとも加熱時に粘度が低下して容易に浸透
するような物性を有するが、２５℃における粘度が５０
０００ｍＰａ・ｓ以下、特に３００００ｍＰａ・ｓ以下
となるように各成分の比率およびその種類を選択して配
合すると、配線基板と半導体装置の隙間（例えば１００
〜２００μｍ）への浸透性が向上するので好ましい。
【００４５】本発明で用いる熱硬化性樹脂組成物は、必
要に応じてさらに、脱泡剤、レベリング剤、染料、顔
料、充填剤等のその他の添加物を配合することができ
る。また、特に害にならない限り、光重合開始剤や少量
の充填剤を配合してもよい。
【００４６】次に本発明の実装構造の実装方法について
説明する。
【００４７】まず配線基板の必要箇所にクリーム半田を
印刷し、適宜溶剤を乾燥した後、基板上のパターンに合
わせて半導体装置をマウントする。この基板をリフロー
炉に通すことにより半田を溶融させて半田付けを行う。
【００４８】ここで、半導体装置と配線基板との電気的
な接続は、クリーム半田に限られることはなく、半田ボ
ールを用いた接続でもよい。また、導電性接着剤または
異方性導電性接着剤を用いて接続してもよい。また、ク
リーム半田等の塗布または形成は、配線基板側および半
導体装置側のどちらに行ってもよい。
【００４９】ここで用いる半田、（異方性）導電接着剤
は、後にリペアする場合を考慮し適宜融点、接着強度等
を選択して使用する。
【００５０】このように半導体装置と配線基板とを電気
的に接続した後、通常は導通試験等の検査を行い、合格
した場合に次の樹脂組成物を用いて固定することが好ま
しい。不良が発見された場合には樹脂で固定する前に取
り外した方が簡単であるからである。
【００５１】次にディスペンサ等の適当な塗布手段を用
いて半導体装置の周囲に熱硬化性樹脂組成物を塗布す
る。この樹脂組成物を塗布した際に樹脂組成物は毛細管
現象により配線基板と半導体装置のキャリア基材とのす
き間に浸透する。
【００５２】次に、加熱し熱硬化性樹脂組成物を硬化さ
せる。この加熱の初期において粘度が大きく低下して流
動性が高まり、配線基板と半導体装置との間にさらに浸
透しやすくなる。また、基板に適当な空気抜け穴を設け
ておくことで、配線基板と半導体装置との間の全面に十
分に浸透させることができる。熱硬化性樹脂組成物の塗
布量は、半導体装置と配線基板との間をほぼ充填するよ
うに適宜調整する。
【００５３】ここで硬化条件は、上述の熱硬化性樹脂組
成物を使用した場合、通常１２０℃〜１５０℃で、５〜
２０分程度である。このように本発明では、比較的低温
かつ短時間の条件を採用できるので生産性がきわめてよ
い。このようにして図１に示す実装構造が完成する。
尚、熱硬化性樹脂組成物中の可塑剤として（メタ）アク
リル酸エステル類を使用し、さらに光重合開始剤を添加
してある場合には、熱硬化に先立ち光照射によって仮硬
化させることも可能である。
【００５４】［リペア］本発明の実装方法においては、
上記のように半導体装置を配線基板上に実装した後に、
半導体装置の特性、半導体装置と配線基板との接続、そ
の他の電気的特性、その他封止の不具合等の良・不良を
検査する。このときに、万一不良が発見されたときには
次のようにリペアすることができる。
【００５５】不良個所の半導体装置の部分を１９０〜２
６０℃、１０秒〜１分程度加熱する。加熱手段は特に制
限はないが、部分的に加熱することが好ましく、例えば
熱風を不良個所に当てる等の比較的簡単な手段を用いる
ことができる。
【００５６】半田が溶融しかつ樹脂が軟化して接着強度
が低下したところで半導体装置を引き剥がす。
【００５７】図２に示すように半導体装置４を取り外し
た後、配線基板５上には熱硬化性樹脂組成物の硬化物残
さ１２と半田の残さ１４が残っている。熱硬化性樹脂組
成物の硬化物残さは、所定温度に加熱するか、有機溶剤
を含浸させるか、または所定温度に加熱しながら有機溶
剤を含浸させて、樹脂の硬化物残さを柔らかくした後
に、かき取るなどの方法によって取り除くことができ
る。
【００５８】最も容易に取り除くことができるのは、加
熱と有機溶剤との両方を用いた場合であり、例えば１０
０℃程度（通常８０〜１２０℃）に配線基板全体を保温
しながら、有機溶剤で樹脂の残さを膨潤させて柔らかく
した後に、かき取って除去することができる。
【００５９】ここで用いられる有機溶剤は、熱硬化性樹
脂組成物の硬化物を膨潤させ、配線基板からかき取れる
程度に接着強度を低下させる溶媒であって、例えば、塩
化メチレン等の塩化アルキル類、エチルセロソルブおよ
びブチルセロソルブ等のグリコールエーテル類、コハク
酸ジエチル等の２塩基酸のジエステル類、Ｎ−メチルピ
ロリドン等を用いることができる。また、配線基板上に
すでに配線保護用のレジストが塗布されている場合は、
グリコールエーテル類、Ｎ−メチルピロリドン等のレジ
ストを損傷しない溶媒を使用することが好ましい。
【００６０】また、半田の残さは、例えば半田吸い取り
用の編組線等を用いて除去することができる。
【００６１】このような操作によりきれいになった配線
基板上に前述と同じ操作により再度半導体装置を実装す
ることで不良個所のリペアが完了する。
【００６２】尚、配線基板側に不良が有った場合は、半
導体装置側に残った熱硬化性樹脂組成物の硬化物残さ１
３、および半田の残さ１５を同様にして除去すること
で、半導体装置を再度利用することができる。
【００６３】
【実施例】以下に具体例を示しながら本発明をさらに詳
細に説明する。
【００６４】［実施例１］ （１）使用した熱硬化性樹脂組成物 次のｉ）〜ｉｉｉ）のエポキシ樹脂、硬化剤および可塑
剤に、さらに脱泡剤０．１重量部を混合して熱硬化性樹
脂組成物を得た。粘度は５２００ｍＰａ・ｓであった。
【００６５】ｉ）エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂８５重量部、ノボラックエポキシ樹脂４重量
部、炭素数１２〜１４のアルキルグリシジルエーテル混
合物１１重量部 ｉｉ）硬化剤：ジシアンジアミド３重量部、アミンのエ
ポキシ付加物１９重量部 ｉｉｉ）可塑剤：アクリル変性アミンオリゴマー１２重
量部
【００６６】（２）実装方法 チップサイズが２０ｍｍ□パッケージ、電極径（直径）
０．５ｍｍ、電極ピッチ１．０ｍｍ、キャリア基材がア
ルミナであるＣＳＰを、配線が施された厚さ１．６ｍｍ
のガラスエポキシ基板上に、クリーム半田（ハリマ化成
ＰＳ１０Ｒ−３５０Ａ−Ｆ９２Ｃ）を用いて実装した。
【００６７】その後、熱硬化性樹脂組成物をディスペン
サを用いてＣＳＰの周囲に塗布し、引き続き１５０℃で
５分間加熱して熱硬化性樹脂組成物を硬化させた。この
とき熱硬化性樹脂組成物は、完全に硬化する前に半導体
装置と配線基板の間に浸透した。
【００６８】（３）ヒートショック試験 −４０℃３０分〜常温３分〜＋８０℃３０分を１サイク
ルとし、所定のサイクル数に達したときに試料の導通試
験を行い、ＣＳＰと基板との電気的接続を確認した。１
０００サイクル以上でも導通があったものを合格とし、
この回数より前に断線等で非導通となったものを不合格
とした。この実施例の半導体実装構造は１０００サイク
ルを越えても２５試料中の全てが合格であった。
【００６９】（４）リペア 上記のように、配線基板に熱硬化性樹脂組成物で固着さ
れたＣＳＰの付近を、熱風発生器を用いて、２５０℃の
熱風を１分間あてて加熱した。ＣＳＰとガラスエポキシ
基板の間に金属片を差し込んで持ち上げたところ、ＣＳ
Ｐを容易に取りはずすことができた。
【００７０】ガラスエポキシ配線基板をホットプレート
上にのせ（または遠赤外線ヒーター等で加温しても良
い。）約１００℃に保温しながら、溶剤（例えば第一工
業製薬社製ＰＳ−１、ロックタイト社製７３６０等）を
用いてガラスエポキシ基板上に残っている樹脂を膨潤さ
せ、へらでかき取った。また、ガラスエポキシ基板上に
残っている半田を半田吸い取り用編組線で除去した。こ
のリペアに要した時間は３分以内で、十分に実用的なも
のであった。
【００７１】このようにしてＣＳＰが取り除かれたガラ
スエポキシ基板上に再度、クリーム半田を塗布し、新た
なＣＳＰを実装した。尚、このとき新しいＣＳＰ側にク
リーム半田を印刷しても良い。
【００７２】前記と同様に、熱硬化性樹脂組成物をＣＳ
Ｐの周囲に塗布し、引き続き１５０℃で５分間加熱して
熱硬化性樹脂組成物を硬化させた。
【００７３】このようにリペアされたＣＳＰ実装基板
は、電気的接続も確実になされており、ヒートショック
試験においても、リペアしない場合と同様に優れた特性
を示した。
【００７４】［実施例２］〜［実施例５］ 実施例１で用いた可塑剤のアクリル変性アミンオリゴマ
ーの量を次のように変えた以外は実施例１を繰り返し
た。その結果ヒートショック試験合格で、リペア時間も
３分以内であった。
【００７５】 実施例２： １．２重量部 実施例３： ６．０重量部 実施例４： ２１．０重量部 実施例５： ５０．０重量部 ［比較例１］実施例１において、可塑剤を使用しなかっ
た以外は実施例１を繰り返した。その結果リペア性は合
格であったが、ヒートショック性は、１０００サイクル
未満で試料が非導通となり不合格であった。
【００７６】［比較例２］実施例１において、実施例１
で用いた可塑剤のアクリル変性アミンオリゴマーの量を
１２０重量部に変えた以外は実施例１を繰り返した。そ
の結果リペア性は合格であったが、ヒートショック性
は、１０００サイクル未満で試料が非導通となり不合格
であった。
【００７７】［実施例６］〜［実施例９］ 実施例１で用いた炭素数１２〜１４のアルキルグリシジ
ルエーテル混合物の量を次のように変えた以外は実施例
１を繰り返した。その結果ヒートショック試験合格で、
リペア時間も３分以内であった。
【００７８】 実施例６： ０重量部 実施例７： ２．７重量部 実施例８： ５．３重量部 実施例９： ２０．０重量部 ［比較例３］実施例１において、実施例１で用いた炭素
数１２〜１４のアルキルグリシジルエーテル混合物の量
を４０重量部に変えた以外は実施例１を繰り返した。そ
の結果リペア性は合格であったが、ヒートショック性
は、１０００サイクル未満で試料が非導通となり不合格
であった。
【００７９】［実施例１０］〜［実施例１２］ 可塑剤として実施例１で用いたアクリル変性アミンオリ
ゴマーに代えて次のものを用いた以外は実施例１を繰り
返した。その結果ヒートショック試験合格で、リペア時
間も３分以内であった。
【００８０】 実施例１０： ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル） 実施例１１： イソボルニルアクリレート 実施例１２： ２−ヒドロキシエチルメタクリレート ［実施例１３］実施例１において、硬化剤として用いた
アミンのエポキシ付加物に代えて、イミダゾールのエポ
キシ付加物を用いた以外は実施例１を繰り返した。その
結果ヒートショック試験合格、リペア時間も３分以内で
あった。
【００８１】［比較例４］実施例１で使用した熱硬化性
樹脂組成物に代えて、アクリレートオリゴマー、アクリ
レートモノマーおよび光重合開始剤からなる接着剤
（（株）スリーボンド製ＴＢ３００６Ｂ）を用いて、半
導体装置と配線基板の隙間から光照射と加熱を行って接
着剤を硬化させた。この接着剤を用いると半硬化の状態
では容易に半導体装置を取り外すことができる。完全に
硬化させた後、ヒートショック試験を行ったが１０００
サイクル未満で試料が非導通となりヒートショック性は
不合格であった。
【００８２】［比較例５］実施例１で使用した熱硬化性
樹脂組成物に代えて、チップ部品仮止め用として用いら
れているエポキシ樹脂封止剤（アサヒ化研ＳＡ−５１−
２）を用いて、実施例１と同様に塗布し、１００℃で９
０秒間加熱して硬化させた。ヒートショック試験を行っ
たところ、実施例１と同程度の信頼性を示したが、リペ
アしようとして加熱して引き剥がそうとしたが、引き剥
がすことができなかった。
【００８３】
【発明の効果】本発明によれば、短時間の熱硬化で生産
性よくＣＳＰ／ＢＧＡ等の半導体装置を確実に配線基板
に固定することが可能で、ヒートショック性（熱サイク
ル性）に優れ、かつ不良が発見されたときに容易にＣＳ
Ｐ／ＢＧＡを取り外すことが可能な半導体装置の実装構
造およびその実装方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実装構造の１例である。
【図２】本発明において、リペアのために半導体装置を
配線基板から取り外した図である。
【符号の説明】
１ キャリア基材 ２ 半導体素子 ３ 封止剤 ４ 半導体装置 ５ 配線基板 ６ 導電材料 ８ 電極（半導体装置側） ９ 電極（配線基板側） １０ 熱硬化性樹脂組成物の硬化物 １２ 熱硬化性樹脂組成物硬化物の残さ（配線基板側） １３ 熱硬化性樹脂組成物硬化物の残さ（半導体装置
側） １４ 半田（導電材料）の残さ（配線基板側） １５ 半田（導電材料）の残さ（半導体装置側）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ウィッガム アイルランド国 24 ダブリン トーロー ト ホワイツタウン トーロート ビジネ スパーク （番地なし） ロックタイト （アイルランド） リミテッド内 (72)発明者 渡辺 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 目黒 赳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャリア基材上に半導体素子を保持する
    半導体装置と、この半導体装置が電気的に接続される配
    線基板とを有する半導体装置の実装構造において、 前記半導体装置のキャリア基材と前記配線基板との間
    を、エポキシ樹脂１００重量部、硬化剤３〜６０重量部
    および可塑剤１〜９０重量部からなる熱硬化性樹脂組成
    物で封止したことを特徴とする半導体装置の実装構造。
  2. 【請求項２】 前記可塑剤が、（メタ）アクリル酸エス
    テル類、および芳香族または脂肪族エステル類から選ば
    れる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１
    記載の半導体装置の実装構造。
  3. 【請求項３】 前記硬化剤が、アミン化合物、イミダゾ
    ール化合物、変性アミン化合物および変性イミダゾール
    化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置
    の実装構造。
  4. 【請求項４】 前記エポキシ樹脂が、多官能性エポキシ
    樹脂と０〜３０重量％（全エポキシ樹脂中の重量％）の
    単官能エポキシ樹脂とからなることを特徴とする請求項
    １〜３のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
  5. 【請求項５】 前記可塑剤と前記単官能エポキシ樹脂の
    合計が、組成物中に５〜４０重量％含まれることを特徴
    とする請求項４記載の半導体装置の実装構造。
  6. 【請求項６】 前記単官能エポキシ樹脂が、炭素数６〜
    ２８のアルキル基を有することを特徴とする請求項４ま
    たは５に記載の半導体装置の実装構造。
  7. 【請求項７】 前記多官能性エポキシ樹脂が、ビスフェ
    ノールＡ型エポキシ樹脂を１０〜１００重量％含むこと
    を特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の半導体装
    置の実装構造。
  8. 【請求項８】 前記可塑剤が、ヒドロキシ脂肪族アミン
    の（メタ）アクリル酸エステルであることを特徴とする
    請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置の実装構
    造。
  9. 【請求項９】 前記熱硬化性樹脂の粘度が、２５℃にお
    いて５００００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする
    請求項１〜８のいずれかに記載の半導体装置の実装構
    造。
  10. 【請求項１０】 キャリア基材上に半導体素子を保持す
    る半導体装置と配線基板とを電気的に接続する工程と、 前記半導体装置のキャリア基材と配線基板の間に、エポ
    キシ樹脂１００重量部、硬化剤３〜６０重量部および可
    塑剤１〜９０重量部からなる熱硬化性樹脂組成物を浸透
    させる工程と、 前記熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化させる工程とを含む
    半導体装置の実装方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の実装方法の後、さら
    に、 前記半導体装置が実装された配線基板の良・不良を検査
    する工程と、 この検査工程の結果、不良が発見された場合に、 不良発生箇所の半導体装置付近を加熱しながら半導体装
    置を取りはずす工程と、 配線基板上または半導体装置側に残った熱硬化性樹脂組
    成物の硬化物残さを、所定温度に加熱するか、有機溶剤
    を含浸させるか、または所定温度に加熱しながら有機溶
    剤を含浸させて、取り除く工程と、 配線基板上または半導体装置側に残った導電材料の残さ
    を取り除く工程と、を含む半導体装置の実装方法。
  12. 【請求項１２】 前記可塑剤が、（メタ）アクリル酸エ
    ステル類、および芳香族または脂肪族エステル類から選
    ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項
    １０または１１に記載の半導体装置の実装方法。
  13. 【請求項１３】 前記硬化剤が、アミン化合物、イミダ
    ゾール化合物、変性アミン化合物および変性イミダゾー
    ル化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種からな
    ることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載
    の半導体装置の実装方法。
  14. 【請求項１４】 前記エポキシ樹脂が、多官能性エポキ
    シ樹脂と０〜３０重量％（全エポキシ樹脂中の重量％）
    の単官能エポキシ樹脂とからなることを特徴とする請求
    項１０〜１３のいずれかに記載の半導体装置の実装方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記可塑剤と前記単官能エポキシ樹脂
    の合計が、組成物中に５〜４０重量％含まれることを特
    徴とする請求項１４記載の半導体装置の実装方法。
  16. 【請求項１６】 前記単官能エポキシ樹脂が、炭素数６
    〜２８のアルキル基を有することを特徴とする請求項１
    ４または１５に記載の半導体装置の実装方法。
  17. 【請求項１７】 前記多官能性エポキシ樹脂が、ビスフ
    ェノールＡ型エポキシ樹脂を１０〜１００重量％含むこ
    とを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載の半
    導体装置の実装方法。
  18. 【請求項１８】 前記可塑剤が、ヒドロキシ脂肪族アミ
    ンの（メタ）アクリル酸エステルであることを特徴とす
    る請求項１０〜１７のいずれかに記載の半導体装置の実
    装方法。
  19. 【請求項１９】 前記熱硬化性樹脂の粘度が、２５℃に
    おいて５００００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とす
    る請求項１０〜１８のいずれかに記載の半導体装置の実
    装方法。
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