JPH11354575A

JPH11354575A - 半導体ユニットおよび半導体素子の実装方法

Info

Publication number: JPH11354575A
Application number: JP10155552A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Bessho; 芳宏別所; Tsukasa Shiraishi; 司白石
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-12-24
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: JP2892348B1

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体素子をフェースダウンで回路基板に実
装した半導体ユニットにおいて、半導体素子と回路基板
の接続の信頼性を向上させる。【解決手段】半導体素子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素子１の
実装体において、ポーラスな導電性接着剤の接合層６の
ポーラスな空間１３に液状の封止樹脂７を含浸させるこ
とにより、ボイドなく完全充填された封止樹脂の充填層
１０を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子をフェ
ースダウン状態で回路基板上に実装してなる半導体ユニ
ットおよびそれに適する半導体素子の実装方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子を回路基板上へ実装す
る際には、半田付けが広く利用されていた。しかし、近
年、半導体素子のパッケージの小型化及び接続端子数の
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、裸の半導体素子を回路基板上に直
付けし、実装面積の小型化と効率的使用を図ろうとする
方法が考えだされた。例えば、半導体素子を回路基板に
接続する際、あらかじめ半導体素子の端子電極上に密着
金属や拡散防止金属の蒸着膜を形成し、さらにその上に
メッキにより形成した半田の突起電極を構成する。次
に、半導体素子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させる。この実装方法
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】さらに、米国特許５１２１１９０号や特開
平６−６１３０３号公報等に示されるように、半田によ
る接合部の安定性を確保するために、封入剤を用いた実
装方法および半導体ユニットが提案されている。以下、
図５を参照しながら、この従来の半導体素子の実装方法
及びそれにより実装された半導体ユニットについて説明
する。図５は、フェースダウンで実装された従来の半導
体ユニットの要部断面図である。

【０００５】図５に示すように、フェースダウンで実装
された従来の半導体ユニットは、半導体素子１と、半導
体素子１の端子電極２と、回路基板４と、回路基板４の
表面に形成された接続電極５と、接続電極５と端子電極
２を接合した半田接合部１５と、半導体素子１を封止し
た封止樹脂１６等で構成されている。

【０００６】次に、図６を参照しながら、上記従来の半
導体ユニットを形成するための半導体素子の実装方法を
説明する。まず、半田の突起電極１７を有する半導体素
子１をフェースダウン状態で回路基板４に搭載し、半田
の突起電極１７を接続端子５の所定の位置に位置合わせ
を行う（図６（ａ））。次に、２００〜３００℃の高温
に加熱して半田を溶融し、半田の突起電極１７と接続端
子５を接合し、半導体素子１を半田接合部１５により回
路基板４に固定する（図６（ｂ））。その後、半導体素
子１と回路基板４との間隙に液状の封止樹脂７を流し込
み（図６（ｃ））、液状の封止樹脂を充填し、１２０℃
程度で加熱硬化することにより、封止樹脂を固化させる
（図６（ｄ））。このようにして、半導体素子１の回路
基板４への実装が完了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体ユニットおよび半導体素子の実装方法におい
ては、次のような問題がある。

【０００８】第１に、半田接合部１５は金属塊で半導体
素子１と回路基板４との間隙に液状の封止樹脂７を流し
込む際に、半田接合部１５の後ろ（液状の封止樹脂７の
進行方向に対して）に液状の封止樹脂が廻り込まない空
隙１８ができたり、その液状の封止樹脂が廻り込まない
空隙１８が分断されて液状の封止樹脂中の気泡１９とな
ったりする。そのため、半導体素子１と回路基板４との
間隙に充填した液状の封止樹脂はボイドを含んだ液状の
封止樹脂２０となり、これを熱硬化する際に、ボイドの
熱膨張により生じる熱応力が半田接合部１５に加わり、
大きな内部歪が生ずる。

【０００９】第２に、半導体ユニットを使用する際に、
半導体素子１と回路基板４の間隙にはボイドを残したま
ま硬化した封止樹脂の充填層２１が存在しており、この
封止樹脂の充填層中のボイドの熱膨張により生ずる熱応
力が半田接合部１５に加わり、特に半導体ユニットを放
置後に高温領域（例えば、半田付けなど作業時）で使用
する際には、半導体素子１と回路基板４との間隙のボイ
ドを残したまま硬化した封止樹脂の充填層２１のボイド
中の湿気が水蒸気となって熱膨張することにより生じる
新たな熱応力が半田接合部１５に加わる。

【００１０】上記問題により、従来の半導体素子の実装
方法及びそれにより実装された半導体ユニットは、半導
体素子１と回路基板４との接続の信頼性が低く、あまり
実用的とはいえなかった。とくに、近年の半導体素子の
多端子化に対応する半導体素子の端子電極の二次元的な
エリア配置化（従来は、半導体装置の四辺での一次元的
な配置であった）の場合には、半導体素子１と回路基板
４との接続点が半導体装置１の内部にまで多く存在する
こととなり、上記のような問題点はますます深刻化す
る。

【００１１】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、半導体素子と回路基板との
接続の信頼性を向上させる半導体ユニットおよび半導体
素子の実装方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の本発明（請求項１に記載の本発明に対応）
は、回路基板と、前記回路基板にフェースダウン状態で
実装された半導体素子と、前記半導体素子の端子電極と
前記回路基板の接続電極とを電気的及び機械的に接続す
る接合層と、前記半導体素子と前記回路基板との間隙に
充填された封止樹脂の充填層とを備え、前記接合層は、
ポーラスな導電性材料部と、前記導電性材料部のポーラ
スな空間に存在する前記封止樹脂の一部とから構成され
ていることを特徴とする半導体ユニットである。

【００１３】第２の本発明（請求項２に記載の本発明に
対応）は、前記半導体素子が、前記端子電極と前記接合
層との間に突起電極を有することを特徴とする第１の本
発明の半導体ユニットである。

【００１４】第３の本発明（請求項３に記載の本発明に
対応）は、前記接合層の熱膨張係数が、前記充填層の熱
膨張係数と実質的に等しいことを特徴とする第１または
第２の本発明の半導体ユニットである。

【００１５】第４の本発明（請求項４に記載の本発明に
対応）は、前記封止樹脂が、少なくとも有機樹脂および
無機フィラーを含むことを特徴とする第１〜第３のいず
れかの本発明の半導体ユニットである。

【００１６】第５の本発明（請求項５に記載の本発明に
対応）は、前記無機フィラーが、その大きさが前記ポー
ラスな空間よりも大きいものを含むことを特徴とする第
４の本発明の半導体ユニットである。

【００１７】第６の本発明（請求項６に記載の本発明に
対応）は、前記ポーラスな空間に存在する前記封止樹脂
の一部が、前記有機樹脂を含み、前記無機フィラーを含
まないことを特徴とする第５の本発明の半導体ユニット
である。

【００１８】第７の本発明（請求項７に記載の本発明に
対応）は、前記無機フィラーが、その大きさが前記ポー
ラスな空間よりも小さなものを含むことを特徴とする第
４の本発明の半導体ユニットである。

【００１９】第８の本発明（請求項８に記載の本発明に
対応）は、前記ポーラスな空間に存在する前記封止樹脂
の一部が、前記有機樹脂および前記無機フィラーを含む
ことを特徴とする第７の本発明の半導体ユニットであ
る。

【００２０】第９の本発明（請求項９に記載の本発明に
対応）は、前記ポーラスな導電性材料部の主成分は、導
電性接着剤であることを特徴とする第１〜第８のいずれ
かの本発明の半導体ユニットである。

【００２１】第１０の本発明（請求項１０に記載の本発
明に対応）は、前記ポーラスな導電性材料部の主成分
が、ポーラスな金属であることを特徴とする第１〜第８
のいずれかの本発明の半導体ユニットである。

【００２２】第１１の本発明（請求項１１に記載の本発
明に対応）は、半導体素子をフェースダウン状態で回路
基板に実装する半導体素子の実装方法において、前記半
導体素子の端子電極と前記回路基板の接続電極とをポー
ラスな導電性材料を用いて電気的に接続することによっ
て、ポーラスな導電性材料部を形成する電極接続工程
と、前記電極接続工程の後、前記半導体素子と前記回路
基板との間隙に液状の封止樹脂を充填する樹脂充填工程
と、前記樹脂充填工程と同時に、前記液状の封止樹脂を
前記ポーラスな導電性材料部のポーラスな空間に含浸さ
せる含浸工程と、前記含浸工程の後、前記液状の封止樹
脂を硬化させる樹脂硬化工程とを含むことを特徴とする
半導体素子の実装方法である。

【００２３】第１２の本発明（請求項１２に記載の本発
明に対応）は、半導体素子をフェースダウン状態で回路
基板に実装する半導体素子の実装方法において、前記半
導体素子の端子電極と前記回路基板の接続電極とを、導
電性接着剤を用いて電気的に接続する電極接続工程と、
前記電極接続工程の後、前記導電性接着剤を硬化して、
ポーラスな導電性材料部を形成する導電性材料部形成工
程と、前記導電性材料部形成工程の後、前記半導体素子
と前記回路基板との間隙に液状の封止樹脂を充填する樹
脂充填工程と、前記樹脂充填工程と同時に、前記液状の
封止樹脂を前記ポーラスな導電性材料部のポーラスな空
間に含浸させる含浸工程と、前記含浸工程の後、前記液
状の封止樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを含むことを
特徴とする半導体素子の実装方法である。

【００２４】第１３の本発明（請求項１３に記載の本発
明に対応）は、前記導電性接着剤が、少なくとも溶剤
と、有機樹脂と、導電フィラーを含むことを特徴とする
第１２の本発明の半導体素子の実装方法である。

【００２５】第１４の本発明（請求項１４に記載の本発
明に対応）は、前記液状の封止樹脂が、硬化後の前記導
電性接着剤に対して溶解性を有しないことを特徴とする
第１３の本発明の半導体素子の実装方法である。

【００２６】第１５の本発明（請求項１５に記載の本発
明に対応）は、前記液状の封止樹脂が、少なくとも有機
樹脂および無機フィラーを含むことを特徴とする第１１
〜第１４のいずれかの本発明の半導体素子の実装方法で
ある。

【００２７】第１６の本発明（請求項１６に記載の本発
明に対応）は、前記含浸工程において、前記ポーラスな
空間に、前記無機フィラーが含浸しないように、前記液
状の封止樹脂を含浸させることを特徴とする第１５の本
発明の半導体素子の実装方法である。

【００２８】第１７の本発明（請求項１７に記載の本発
明に対応）は、前記含浸工程において、前記ポーラスな
空間に、前記有機樹脂および前記無機フィラーが含浸す
るように、前記液状の封止樹脂を含浸させることを特徴
とする第１５の本発明の半導体素子の実装方法である。

【００２９】第１８の本発明（請求項１８に記載の本発
明に対応）は、前記電極接続工程の前に、前記端子電極
上に突起電極を形成する突起電極形成工程を含み、前記
電極接続工程においては、前記端子電極と前記接続電極
とを、前記突起電極を介して、電気的に接続することを
特徴とする第１１〜第１７のいずれかの本発明の半導体
素子の実装方法である。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の半導体ユニットおよびそ
れに適する半導体素子の実装方法は、半導体素子を回路
基板にフェースダウン状態で搭載し、半導体素子の端子
電極と回路基板の接続電極とを導電性材料を用いて接続
し、前記導電性材料にポーラスな空間を形成した状態
で、接合層半導体素子と回路基板との間隙に充填する液
状の封止樹脂を導電性材料のポーラスな空間に含浸さ
せ、この液状の封止樹脂を硬化させる。それにより、半
導体素子と回路基板との間隙に液状の封止樹脂を流し込
む際に、液状の封止樹脂がポーラスな導電性材料を通過
することができるため、導電性材料による接合部の後ろ
（液状の封止樹脂の進行方向に対して）にも液状の封止
樹脂が充填でき、液状の封止樹脂の中に空隙や気泡のな
い充填層が得られる。その結果、液状の封止樹脂を熱硬
化する際に、空隙や気泡のボイドの熱膨張により生じる
熱応力が導電性材料による接合部に加わることを全く無
くすることができ、半導体素子と回路基板の接合を確実
なものとすることができる。また、半導体素子と回路基
板との間隙にはボイドのない封止樹脂の充填層が得られ
るため、半導体ユニットを使用する際にも、ボイドの熱
膨張により生ずる熱応力や高温領域でのボイド中の湿気
が水蒸気となって熱膨張することにより生ずる新たな熱
応力が導電性材料による接合部に加わることを全く無く
することができ、接合の安定性を極めて向上させること
ができる。

【００３１】以下に、本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。

【００３２】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００３３】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
る半導体素子の実装方法の工程を示す断面図であり、同
時に図１（ｅ）は、本発明の第１の実施の形態における
半導体ユニットの構成を示す要部断面図である。また、
図２はポーラスな導電性接着剤の接合層を示す要部断面
図であり、図３はポーラスな導電性接着剤の接合層に液
状の封止樹脂が含浸された状態を示す要部断面図であ
る。

【００３４】図１（ｅ）に示すように、本実施の形態に
おける半導体ユニットは、半導体素子１と、半導体素子
１に形成された端子電極２と、回路基板４と、回路基板
４の表面に形成された接続電極５と、端子電極２と接続
電極５とを電気的及び機械的に接続する接合層と、半導
体素子１と回路基板４との隙間に完全充填された封止樹
脂の充填層１０等で構成されている。なお、図１（ａ）
〜（ｄ）中、３は半導体素子１を実装するのに用いる溶
剤型の導電性接着剤、６はポーラスな導電性接着剤の接
合層、７は液状の封止樹脂、８は液状の封止樹脂７が含
浸した導電性接着剤の接合層、９は半導体素子１と回路
基板４との隙間に完全充填された液状の封止樹脂であ
る。

【００３５】次に、本実施の形態における半導体素子の
実装方法について説明する。まず、あらかじめ半導体素
子１の端子電極２に溶剤型の導電性接着剤３を塗布して
おく。溶剤型の導電性接着剤３は、少なくとも溶剤（例
えばＢＣＡ）と有機樹脂（例えばフェノキシ樹脂）と導
電フィラー（例えばＡｇ粉）とを含む組成物である。溶
剤型の導電性接着剤３としては、例えば、ナミックス
（株）製の「ユニメックＨ９８０６−１」が代表例であ
る。そして、この半導体素子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上に半導体素子１を搭載し、半導体素子
１の端子電極２と回路基板４の接続電極５を導電性接着
剤３によって電気的に接続する（図１（ａ））。位置合
わせ以降の工程は、本発明の電極接続工程に対応するも
のである。

【００３６】その後、溶剤型の導電性接着剤３を硬化さ
せる（図１（ｂ））。このとき溶剤型の導電性接着剤３
を硬化させることにより含有する溶剤が蒸発し、図２に
示すように、導電フィラー１１と有機樹脂１２が残り、
ポーラスな空間１３を有するポーラスな導電性接着剤の
接合層６が形成される。本工程は、本発明の導電性材料
部形成工程に対応するものである。

【００３７】次に、半導体素子１と回路基板４との間隙
に液状の封止樹脂７（例えばビスフェノールＦ型液状樹
脂とフェノール化合物の硬化剤とシリカフィラーとを含
む組成物）を充填する（図１（ｃ））。液状の封止樹脂
７としては、例えば、ナミックス（株）製の「チップコ
ート８４０８」が代表例である。このとき、液状の封止
樹脂７はポーラスな導電性接着剤の接合層６のポーラス
な空間１３に含浸され、液状の封止樹脂７が含浸した導
電性接着剤の接合層８が得られる。同時に、液状の封止
樹脂７はポーラスな導電性接着剤の接合層６を通過して
流れるため、液状の封止樹脂が含浸した導電性接着剤の
接合層８の後ろ（液状の封止樹脂７の進行方向に対し
て）にも液状の封止樹脂７が充填でき、空隙や気泡のな
い完全充填された液状の封止樹脂９の充填層が得られる
（図１（ｄ））。このとき、導電性接着剤による電気的
接続を保つために、液状の封止樹脂７には導電性接着剤
に対して溶解性を持たないものを用いる。本工程は、本
発明の樹脂充填工程および含浸工程に対応するものであ
る。

【００３８】このとき、液状の封止樹脂７に含まれるシ
リカフィラーを、接合層のポーラスな空間１３よりも大
きくすると、接合層のポーラスな空間１３には液状の封
止樹脂７に含まれる有機樹脂のみが含浸される。この場
合には、導電性接着剤による電気的な接合を全く阻害し
ないといった効果が得られる。

【００３９】その後、完全充填された液状の封止樹脂９
の硬化を行うことにより、半導体素子１と回路基板４と
の間隙に空隙や気泡のない完全充填された硬化後の封止
樹脂の充填層１０が得られると同時に、封止樹脂と一体
化した導電性接着剤の接合層が得られる（図１
（ｅ））。このとき封止樹脂と一体化した導電性接着剤
の接合層においては、図３に示すように、ポーラスな導
電性接着剤のポーラスな空間１３に封止樹脂が含浸され
た状態となる。そのため、封止樹脂の充填層１０と一体
化した半導体ユニットが得られる。本工程は、本発明の
樹脂硬化工程に対応するものである。

【００４０】樹脂充填工程においては、ポーラスな導電
性接着剤の接合層６のポーラスな空間１３に含浸した液
状の封止樹脂７が、液状の封止樹脂が含浸した導電性接
着剤の接合層８の後ろ（液状の封止樹脂７の進行方向に
対して）にも流れるために、完全充填された液状の封止
樹脂９が得られる。このため、液状の封止樹脂７の硬化
工程においては、半導体素子１と回路基板４との間隙の
完全充填された液状の封止樹脂９には空隙や気泡のボイ
ドが無いために、硬化工程中に生じるボイドの熱膨張に
よる接合部への熱応力を全く無くすることができ、半導
体素子１と回路基板４の接合を確実なものとすることが
できる。

【００４１】以上のようにして形成された半導体ユニッ
トにおいて、半導体素子１の端子電極２と回路基板４の
接続電極５との接合層において、ポーラスであった空間
が封止樹脂により充填され、かつ、半導体素子１と回路
基板４との間隙には硬化後の封止樹脂の充填層１０が空
隙や気泡のボイドが無く完全充填されている。そのた
め、半導体ユニットを使用する際にも、封止樹脂の充填
層中のボイドの熱膨張により生ずる熱応力が接合層に加
わることもなく、さらに、半導体ユニットを長時間放置
後に半田付け作業などの高温領域で使用する際にも、ボ
イド中に侵入した湿気が水蒸気となって熱膨張すること
により生ずる新たな熱応力が接合層に加わることも全く
無くすることができるため、半導体素子１と回路基板４
の接続の信頼性の高い半導体ユニットが得られる。

【００４２】このとき、封止樹脂と一体化した導電性接
着剤の接合層と半導体素子１と回路基板４との間隙の封
止樹脂の充填層１０の熱膨張係数が同じとなるように封
止樹脂中のシリカフィラーの配合量を調整することが望
ましい。

【００４３】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図面を参照して説明する。本実施の形態
における半導体ユニットは、その半導体素子が本発明の
突起電極を有することに関する点以外は、上述した第１
の実施の形態における半導体ユニットと同様である。し
たがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と
基本的に同様のものについては、同一符号を付与し、説
明を省略する。また、特に説明のないものについては、
第１の実施の形態と同じとする。

【００４４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る
半導体ユニットの構成を示す要部断面図である。上述し
た第１の実施の形態の場合と比較して、半導体素子１の
端子電極２に突起電極１４を形成されている点が異なる
他は、第１の実施の形態の場合と実質的に同じ構成であ
る。

【００４５】次に、本実施の形態における半導体素子の
実装方法について説明する。本実施の形態における半導
体素子の実装方法は、第１の実施の形態における半導体
素子の実装方法の電極接続工程の前に、端子電極２上に
突起電極１４を形成する突起電極形成工程を含み、電極
接続工程においては、端子電極２と接続電極５とを、突
起電極１４を介して、接合層により電気的に接続するこ
と以外は、第１の実施の形態の場合と実質的に同じ手順
である。

【００４６】突起電極１４の材料としては、Ａｕ等を用
いる。端子電極２に突起電極１４を形成することによ
り、上記第１の実施の形態の効果に加えて、半導体素子
１を回路基板４に実装する際の導電性接着剤３の広がり
を規制することができ、微細ピッチでの接合が可能にな
る。また、突起電極１４の高さ分だけ半導体素子１と回
路基板４との隙間を広くすることができ、熱応力をより
緩和させることができる。

【００４７】なお、上述した第１および第２の実施の形
態における半導体素子の実装方法では、導電性接着剤３
を半導体素子１側に塗布するとして説明したが、回路基
板４の接続電極５側に導電性接着剤３を塗布しても同様
の効果が得られる。

【００４８】また、導電性接着剤３は溶剤型の導電性接
着剤に限られず、その硬化後にポーラスな空間を有し、
かつ電気的導通を有するものであればいかなるものであ
ってもよい。

【００４９】さらに、半導体素子１を回路基板４に接合
する材料はポーラスな導電性接着剤に限られたものでな
く、いかなるポーラスな導電性部材でよく、例えば、ポ
ーラスな金属であってもよい。加えて、熱膨張係数を調
整するために封止樹脂層９に配合するシリカ等の無機フ
ィラーの大きさとして、ポーラスな導電性接着剤のポー
ラスな空間１３よりも小さなものを含んで用いると導電
性接着剤の接合層の後ろにも無機フィラーを含んだ封止
樹脂の充填層が形成でき、さらにその効果を発揮するこ
とができる。

【００５０】なお、上述した第１および第２の実施の形
態における半導体素子の実装方法では、半導体素子の端
子電極と回路基板の接続電極とを、導電性接着剤を用い
て電気的に接続する電極接続工程と、前記電極接続工程
の後、前記導電性接着剤を硬化して、ポーラスな導電性
材料部を形成する導電性材料部形成工程とを含むとして
説明したが、上記電極接続工程および導電性材料部形成
工程の替わりに、ポーラスな空間を有するとともに接着
性を有する導電性材料を用いて、半導体素子の端子電極
と回路基板の接続電極とを電気的に接続することによっ
て、ポーラスな導電性材料部を形成する工程を含むとし
ても、同様の効果が得られる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、半導体素子と回路基板との接続の信頼性
を向上させる半導体ユニットおよび半導体素子の実装方
法を提供することができる。

【００５２】すなわち、本発明の半導体ユニットは、半
導体素子と回路基板との接合部と半導体素子と回路基板
との間隙の充填部とが一体化されたものである。これに
より、半導体ユニットを使用する際にも、ボイドの熱膨
張により生ずる熱応力や高温領域でのボイド中の湿気が
水蒸気となって熱膨張することにより生ずる新たな熱応
力が導電性部材による接合部に加わることを全く無くす
ることができ、半導体素子と回路基板の接合を確実なも
のとすることができる。また、接合部の導電性部材は、
封止樹脂によりポーラスであった空間が充填されるた
め、半導体素子と回路基板の導電性部材による接合部の
強度や密着力が増し、接合の安定性を向上させることが
できる。

【００５３】また、半導体素子の端子電極上に突起電極
を設けることにより、半導体素子を回路基板に実装する
際の導電性部材の広がりを規制することができ、微細ピ
ッチでの接合が可能になる。また、突起電極の高さ分だ
け半導体素子と回路基板との隙間を広くすることがで
き、熱応力をより緩和させることができる。

【００５４】また、接合層と封止樹脂層の熱膨張係数を
同じにすることにより、接合層と封止樹脂層の界面にお
ける剥離やひび割れ等の発生を防止することができる。

【００５５】また、封止樹脂層に、ポーラスな導電性部
材のポーラスな空間よりも大きな無機フィラーを含める
ことにより、接合層と封止樹脂層の熱膨張係数の調整が
容易になる。

【００５６】一方、本発明の半導体素子の実装方法は、
本発明の半導体ユニットを容易に製造することができ
る。

【００５７】また、ポーラスな導電性部材として、少な
くとも溶剤と、有機樹脂と、導電フィラーを含む溶剤型
の導電性接着剤を硬化させることにより、溶剤の揮発に
より容易にポーラスな空間を形成することができる。

【００５８】また、液状の封止樹脂として、硬化後の導
電性接着剤に対して溶解性を有しないものを用いること
により、封止樹脂の注入によっていったん形成された結
合層の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体素子
の実装方法の工程を示す要部断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるポーラスな
導電性接着剤の接合層を示す要部断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるポーラスな
導電性接着剤の接合層に液状の封止樹脂が含浸された状
態を示す要部断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体ユニッ
トの構成を示す要部断面図である。

【図５】フェースダウンで実装された従来の半導体ユニ
ットの構成を示す要部断面図である。

【図６】従来の半導体素子の実装方法の工程を示す要部
断面図である。

【符号の説明】

１半導体素子２端子電極３溶剤型の導電性接着剤４回路基板５接続電極６ポーラスな導電性接着剤の接合層７液状の封止樹脂８液状の封止樹脂が含浸した導電性接着剤の接合層９完全充填された液状の封止樹脂１０硬化後の封止樹脂の充填層１１導電フィラー１２有機樹脂１３ポーラスな空間１４突起電極１５半田接合部１６封止樹脂１７半田の突起電極１８液状の封止樹脂が廻り込まない空隙１９液状の封止樹脂中の気泡２０ボイドを含んだ液状の封止樹脂２１ボイドを残したまま硬化した封止樹脂の充填層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板と、前記回路基板にフェースダ
ウン状態で実装された半導体素子と、前記半導体素子の
端子電極と前記回路基板の接続電極とを電気的及び機械
的に接続する接合層と、前記半導体素子と前記回路基板
との間隙に充填された封止樹脂の充填層とを備え、前記
接合層は、ポーラスな導電性材料部と、前記導電性材料
部のポーラスな空間に存在する前記封止樹脂の一部とか
ら構成されていることを特徴とする半導体ユニット。
【請求項２】前記半導体素子は、前記端子電極と前記
接合層との間に突起電極を有することを特徴とする請求
項１に記載の半導体ユニット。
【請求項３】前記接合層の熱膨張係数は、前記充填層
の熱膨張係数と実質的に等しいことを特徴とする請求項
１または２に記載の半導体ユニット。
【請求項４】前記封止樹脂は、少なくとも有機樹脂お
よび無機フィラーを含む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ユニット。
【請求項５】前記無機フィラーは、その大きさが前記
ポーラスな空間よりも大きいものを含むことを特徴とす
る請求項４に記載の半導体ユニット。
【請求項６】前記ポーラスな空間に存在する前記封止
樹脂の一部は、前記有機樹脂を含み、前記無機フィラー
を含まないことを特徴とする請求項５に記載の半導体ユ
ニット。
【請求項７】前記無機フィラーは、その大きさが前記
ポーラスな空間よりも小さなものを含むことを特徴とす
る請求項４に記載の半導体ユニット。
【請求項８】前記ポーラスな空間に存在する前記封止
樹脂の一部は、前記有機樹脂および前記無機フィラーを
含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体ユニッ
ト。
【請求項９】前記ポーラスな導電性材料部の主成分
は、導電性接着剤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ユニット。
【請求項１０】前記ポーラスな導電性材料部の主成分
は、ポーラスな金属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ユニット。
【請求項１１】半導体素子をフェースダウン状態で回
路基板に実装する半導体素子の実装方法において、前記
半導体素子の端子電極と前記回路基板の接続電極とをポ
ーラスな導電性材料を用いて電気的に接続することによ
って、ポーラスな導電性材料部を形成する電極接続工程
と、前記電極接続工程の後、前記半導体素子と前記回路
基板との間隙に液状の封止樹脂を充填する樹脂充填工程
と、前記樹脂充填工程と同時に、前記液状の封止樹脂を
前記ポーラスな導電性材料部のポーラスな空間に含浸さ
せる含浸工程と、前記含浸工程の後、前記液状の封止樹
脂を硬化させる樹脂硬化工程とを含むことを特徴とする
半導体素子の実装方法。
【請求項１２】半導体素子をフェースダウン状態で回
路基板に実装する半導体素子の実装方法において、前記
半導体素子の端子電極と前記回路基板の接続電極とを、
導電性接着剤を用いて電気的に接続する電極接続工程
と、前記電極接続工程の後、前記導電性接着剤を硬化し
て、ポーラスな導電性材料部を形成する導電性材料部形
成工程と、前記導電性材料部形成工程の後、前記半導体
素子と前記回路基板との間隙に液状の封止樹脂を充填す
る樹脂充填工程と、前記樹脂充填工程と同時に、前記液
状の封止樹脂を前記ポーラスな導電性材料部のポーラス
な空間に含浸させる含浸工程と、前記含浸工程の後、前
記液状の封止樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを含むこ
とを特徴とする半導体素子の実装方法。
【請求項１３】前記導電性接着剤は、少なくとも溶剤
と、有機樹脂と、導電フィラーを含むことを特徴とする
請求項１２に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１４】前記液状の封止樹脂は、硬化後の前記
導電性接着剤に対して溶解性を有しないことを特徴とす
る請求項１３に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１５】前記液状の封止樹脂は、少なくとも有
機樹脂および無機フィラーを含むことを特徴とする請求
項１１〜１４のいずれかに記載の半導体素子の実装方
法。
【請求項１６】前記含浸工程において、前記ポーラス
な空間に、前記無機フィラーが含浸しないように、前記
液状の封止樹脂を含浸させることを特徴とする請求項１
５に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１７】前記含浸工程において、前記ポーラス
な空間に、前記有機樹脂および前記無機フィラーが含浸
するように、前記液状の封止樹脂を含浸させることを特
徴とする請求項１５に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１８】前記電極接続工程の前に、前記端子電
極上に突起電極を形成する突起電極形成工程を含み、前
記電極接続工程においては、前記端子電極と前記接続電
極とを、前記突起電極を介して、電気的に接続すること
を特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載の半導
体素子の実装方法。