(57)【要約】【課題】本発明はバンプと接続端子との接触信頼性の高い半導体素子実装基板を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明は、この課題を解決するために接続端子２の上方に搭載された半導体素子３の下面側において、接続端子２に対応する位置に金属製のバンプ４を設けるとともに、少なくとも半導体素子３と基板１２との間には、バンプ４と接続端子２との接続状態を維持させる樹脂５が設けられ、少なくとも半導体素子３の角部近傍には、半導体素子３の側面と基板１２との間を接続する熱硬化性樹脂１５が設けられたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板の上面に形成された接続端子と、この接続端子の上方に搭載された半導体素子と、この半導体素子の下面側において、前記接続端子に対応する位置に設けられた金属製のバンプと、少なくとも前記半導体素子と前記基板との間に設けられ、前記バンプと前記接続端子との接続状態を維持させる第１の樹脂とを備え、少なくとも前記半導体素子の角部近傍において、前記半導体素子の側面と前記基板との間を接続する第２の樹脂が設けられた半導体素子実装基板。
【請求項２】
第２の樹脂は、半導体素子の４つの角全てに設けられた請求項１に記載の半導体素子実装基板。
【請求項３】
第２の樹脂は、半導体素子の角部近傍において、前記半導体素子の上面と側面とに接着された請求項２に記載の半導体素子実装基板。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体実装基板の製造方法において、接続端子上に第１の樹脂を供給する工程と、この第１の樹脂を供給する工程の後で前記接続端子とバンプとが対応するように半導体素子を装着する工程と、この半導体素子を装着する工程の後で前記第１の樹脂を硬化する工程と、この第１の樹脂を硬化する工程の後で前記半導体素子の角部近傍にペースト状の第２の樹脂を塗布する工程と、この工程の後で前記樹脂を硬化させる工程とを有し、前記第２の樹脂には熱収縮性の熱硬化性樹脂を用いた半導体素子実装基板の製造方法。
【請求項５】
少なくとも第２の樹脂を塗布する工程の後で、基板の下面側に下側電子部品を装着する工程を設けた請求項４に記載の半導体素子実装基板の製造方法。
【請求項６】
第２の樹脂を塗布する工程では、半導体素子の４つの角全てに前記第２の樹脂が塗布される請求項５に記載の半導体素子実装基板の製造方法。
【請求項７】
第２の樹脂は、半導体素子の上面において、前記半導体素子の上面周縁部の上方からディスペンサ塗布された請求項６に記載の半導体素子実装基板の製造方法。
【請求項８】
基板の下面側に第１の電子部品を装着する工程の後で、前記基板の上面側に上側電子部品を装着する工程を有した請求項７に記載の半導体素子実装基板の製造方法。
【請求項９】
上側電子部品には予めクリーム半田が供給され、前記上側電子部品を装着する工程では、前記クリーム半田が供給された上側電子部品を前記基板へ装着する請求項８に記載の半導体素子実装基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子実装基板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の半導体素子実装基板について図面を用いて説明する。図３は、従来の半導体素子実装基板の断面図である。図３において、基板１の上面には接続端子２が形成されている。そして、この接続端子２の上方に半導体素子３が実装されている。なおこの半導体素子３の下面側には、接続端子２と対応するようにバンプ４が形成されている。
【０００３】
ここでバンプ４は接続端子２へ圧接されることにより、半導体素子３と基板１との間の電気的接続を果す。そのため、半導体素子３と基板１との間に樹脂５が設けられ、この樹脂５によってバンプ４の圧接状態が維持される。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−６８５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、このような半導体素子実装基板に対し、高さを薄くしたいという要望が出てきており、基板１の厚みが薄くなってきている。これにより、基板１の曲げ強度が小さくなり、基板１の反りや、ストレスによる変形などが生じ易くなっている。そして、特に半導体素子３の周縁部においてこの反り量が大きくなり易い。
【０００６】
さらに、半導体素子３の角部には、樹脂５が充填され難く、角部近傍における半導体素子３と基板１との接続強度も小さくなる。従ってこのような基板の反りや変形により、半導体素子３の周縁近傍、特に角部近傍において、バンプ４と接続端子２との間の接続が離れ、接続が不安定になり易い。
【０００７】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、バンプと接続端子との接触信頼性の高い半導体素子実装基板を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために本発明の半導体素子実装基板は、基板と、この基板の上面に形成された接続端子と、この接続端子の上方に搭載された半導体素子と、この半導体素子の下面側において、前記接続端子に対応する位置に設けられた金属製のバンプと、少なくとも前記半導体素子と前記基板との間に設けられ、前記バンプと前記接続端子との接続状態を維持させる第１の樹脂とを備え、少なくとも前記半導体素子の角部近傍において、前記半導体素子の側面と前記基板との間を接続する第２の樹脂が設けられたものである。これにより所期の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、基板と、この基板の上面に形成された接続端子と、この接続端子の上方に搭載された半導体素子と、この半導体素子の下面側において、前記接続端子に対応する位置に設けられた金属製のバンプと、少なくとも前記半導体素子と前記基板との間に設けられ、前記バンプと前記接続端子との接続状態を維持させる第１の樹脂とを備え、少なくとも前記半導体素子の角部近傍において、前記半導体素子の側面と前記基板との間を接続する第２の樹脂が設けられたものであり、接続端子と半導体素子との接続信頼性が良好な半導体素子実装基板を得ることができるという効果がある。
【００１０】
そしてこれにより、基板の厚みを薄くすることができるので、高さの低い半導体素子実装基板を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は本実施の形態における半導体素子実装基板１１の上面図であり、図１（ｂ）は同、断面図である。なおこの図１（ａ）、図１（ｂ）において、従来（図３）と同じ物には同じ番号を用い、その説明は簡略化している。
【００１２】
図１（ａ）、図１（ｂ）において、基板１２の上面には半導体素子３を装着するための接続端子２と、枠体１３（上側電子部品の一例として用いた）が装着される上側部品ランド（図示せず）とが形成されている。一方基板１２の下面には下側電子部品１４が装着される下側部品ランド（図示せず）が形成されている。本実施の形態において、枠体１３と基板１２との間は、鉛フリー半田１７により接続され、一方下側電子部品１４と基板１２との間も鉛フリー半田（図示せず）によって接続されている。
【００１３】
そして、この接続端子２の上方に半導体素子３が実装される。ここで、半導体素子３の下面側には、接続端子２と対応するように金属製のバンプ４が形成されている。本実施の形態におけるバンプ４には金バンプを用いているが、これは例えば、はんだなどのように他の金属によるバンプを用いても良い。
【００１４】
ここで重要な点は、バンプ４の先端が変形した状態で、バンプ４が接続端子２へ圧接されていることである。そしてそのために、バンプ４には金や半田などのように柔らかく、変形し易い材料が用いられる。これにより、バンプ４は圧接により、容易にバンプ４の先端が変形することとなる。従って、バンプ４の高さのばらつきを吸収することができ、バンプ４を接続端子２へ接触させることができることとなる。
【００１５】
そしてこの圧接状態を維持させるために、本実施の形態では半導体素子３と基板１２との間に熱硬化性の樹脂５が設けられる。本実施の形態において樹脂５には、エポキシ系の樹脂を用いている。
【００１６】
ここで、発明者らの確認によれば、半導体素子３の周縁部近傍のバンプ４は、基板１２の反りやストレスなどにより、半導体素子３の中央部のバンプ４に比べ、接続端子２との接触圧力が低くなる傾向がある。
【００１７】
さらに、半導体素子３の側面中央部の近傍では、樹脂５は半導体素子３から大きくはみ出し、半導体素子３の側面にまで這い上がるが、半導体素子３の角部近傍では、樹脂５は側面に這い上がらない。従って、半導体素子３の角部近傍のバンプ４はさらに接続端子２との接触圧力が低くなる傾向がある。そこで本発明は、この半導体素子３の角部の近傍に対し、樹脂５とは別の熱収縮性の熱硬化性樹脂１５で半導体素子３の側面と基板１２との間を接続することにより、半導体素子３の周縁部や角部におけるバンプ４と接続端子２との間の接触圧力を維持できることとなる。つまり、熱硬化性樹脂１５は、熱硬化性樹脂１５の硬化時に加熱によって収縮し、この収縮によってバンプ４が接続端子２へ押し付けられることとなる。従って、基板１２の反りによらずバンプ４と接続端子２との接触を維持させることができる。
【００１８】
なお本実施の形態においては４つの角全てに熱硬化性樹脂１５を塗布しているので、基板１２において半導体素子３の装着位置によらずバンプ４と接続端子２との間で良好な接続信頼性を維持できる。
【００１９】
また、このような半導体素子実装基板１１は、マザー基板（図示せず）へ実装される。そのために、本実施の形態における半導体素子実装基板１１では、枠体１３の上面側に複数個の装着用端子１６が形成される。そして半導体素子実装基板１１は、装着用端子１６側がマザー基板と対向する向きでマザー基板へ装着され、リフロー半田付される。このように、半導体素子実装基板１１がマザー基板へ実装される時の熱収縮に対しても、バンプ４と接続端子２間での接続を離れにくくする効果も有している。
【００２０】
また、半導体素子実装基板１１をマザー基板へ実装した後に、半導体素子実装基板１１とマザー基板間の接続強度のために、マザー基板と半導体素子実装基板１１との間に固定用樹脂（図示せず）を注入することで、強度の補強が行われる場合がある。これは、特に携帯用途のように耐落下衝撃が要求されるような場合に行われる。このような場合、マザー基板と半導体素子３の天面との間に固定用樹脂が接着する場合がある。このようなとき、この固定用接着剤の収縮力により半導体素子３が基板１２から離れる方向（図中、上方向）に引っ張られる。そこで、本実施の形態では枠体１３の上面と半導体素子３の天面との間に隙間を設けることで、固定用樹脂が半導体素子３の天面に付着しにくくしている。そしてさらに、熱硬化性樹脂１５により半導体素子３と基板１２との間の接続強度が補強されているので、仮に固定用樹脂が半導体素子３の天面に付着した場合においても、半導体素子３と接続端子２との間での接続を安定して維持させることができる。
【００２１】
次に、本実施の形態における半導体素子実装基板１１の製造方法について、図面を用いて説明する。図２は、本実施の形態における半導体素子実装基板１１の製造フローチャートである。図２において、従来（図３）や図１と同じものには同じ番号を用い、その説明は簡略化している。
【００２２】
図２において、最初に樹脂膜形成工程２１では、接続端子２を覆うようにペースト状の樹脂５がスクリーン印刷により塗布される。なおここでは樹脂５として、非導電性樹脂ペースト（ＮＣＰ）を用いたが、これに代えて異方性導電樹脂ペースト（ＡＣＰ）を塗布しても良い。また、この塗布方法としてスクリーン印刷を用いたが、これは適宜他の方法（例えばディスペンサ塗布や転写塗布など）でも良い。また、樹脂５に対して、非導電性の樹脂フィルム（ＮＣＦ）や異方性導電フィルム（ＡＣＦ）などを用いても良い。この場合、これらフィルムは接続端子２上に貼り付けられる。
【００２３】
実装工程２２は、樹脂膜形成工程２１の後で、半導体素子３が基板１２へ装着される工程である。このとき、半導体素子３のバンプ４と接続端子２とが対応するように実装される。
【００２４】
次に硬化工程２３は、ペースト状の樹脂５を硬化させる工程である。ここで樹脂５には熱硬化性樹脂が用いられているので、硬化工程２３ではペースト状の樹脂５を加熱することで樹脂５を硬化させる。このとき樹脂５の硬化が完全に完了するまでの間、半導体素子３と基板１２とはその上下方向から加圧される。この加圧によりバンプ４の先端が変形させられ、バンプ４の高さのばらつきが吸収される。これによって、バンプ４の高さが揃うので、すべてのバンプ４がしっかりと接続端子２へ接触できることとなる。
【００２５】
塗布工程２４は、この硬化工程２３の後で、半導体素子３における４つの角部の近傍にペースト状の熱硬化性樹脂１５を塗布する。本実施の形態ではこの熱硬化性樹脂１５はディスペンサによって、半導体素子３の角部に対し、その角部の上方から塗布される。これにより、熱硬化性樹脂１５を半導体素子３の天面、側面および基板１２に対して一度に同時に塗布することができ、塗布工程の工数を短くできる。
【００２６】
次に硬化工程２５では、熱硬化性樹脂１５を加熱することによって硬化させる。なおここで重要な点は、熱硬化性樹脂１５は熱収縮性を有した樹脂を用いることと、塗布工程２４において熱硬化性樹脂１５を少なくとも半導体素子３の側面と、基板１２の上面との双方に付着するように塗布することである。このようにすることにより、硬化工程２５において熱硬化性樹脂１５が熱によって収縮を起こし、半導体素子３が基板１２側へとしっかりと押さえ付けられ、半導体素子３が基板１２へ圧接状態で固定されることとなる。これにより、バンプ４と接続端子２との間の接触圧力をさらに大きくできる。
【００２７】
なお、本実施の形態では熱硬化性樹脂１５を半導体素子３の角部近傍において天面の上方より塗布することで、ペースト状の熱硬化性樹脂１５は半導体素子３の天面と側面へ塗布され、そして基板上面へと流れ落ちる。このようにすることにより、熱硬化性樹脂１５が半導体素子３を天面方向からも押さえ込むこととなるので、さらに接続信頼性が高くできる。
【００２８】
また、硬化工程２５で熱硬化性樹脂１５を硬化させるとき、半導体素子３側面と基板１２との間の熱硬化性樹脂１５が切れない様にしておくことが重要である。ここで塗布工程２４では半導体素子３側が上方向を向いた状態で、熱硬化性樹脂１５が塗布されるので、塗布された熱硬化性樹脂１５は基板１２側へ流れ、半導体素子３の側面に残る熱硬化性樹脂１５は少なくなる。そこで、半導体素子３側面での熱硬化性樹脂１５の厚みを厚くするため、本実施の形態における硬化工程２５では、半導体素子３側が下方を向く方向で加熱する。これにより、一旦基板１２側へ流れ落ちて、基板上へ広がったペースト状態の熱硬化性樹脂１５が、半導体素子３の側面側へと流れる。従って、半導体素子３の側面における熱硬化性樹脂１５の厚みを厚くできるので、硬化工程２５での収縮で熱硬化性樹脂１５が切れるようなことは発生し難くなる。
【００２９】
次に、下実装工程２６は基板１２の下面側に下側電子部品１４を装着する工程である。この下実装工程２６には、基板１２の下面側において、下側電子部品１４が装着されるランドにクリーム状の鉛フリー半田３４をスクリーン印刷する印刷工程２７と、その後で基板１２下側の所定の位置に下側電子部品１４を実装する装着工程２８と、この後で鉛フリー半田を溶融させる加熱工程２９とからなる。
【００３０】
下実装工程２６の後で、上実装工程３０が行われる。この上実装工程３０において印刷工程３１では、予め枠体１３にクリーム状の鉛フリー半田１７が印刷される。そして装着工程３２では、枠体１３における半田の塗布面側が基板１２と対向するような方向で基板１２の下面側に装着される。そしてその後のリフロー工程３３で加熱されて、枠体１３が基板１２へ接続固定されて、半導体素子実装基板１１が完成する。
【００３１】
以上のように、本実施の形態における半導体素子実装基板１１では、熱硬化性樹脂１５による収縮力で半導体素子３が基板１２へ押し付けられることとなるので、下実装工程２６や上実装工程３０さらにはマザー基板へ半田付け工程などの熱によって生じる基板１２の反りに対しても、バンプ４と接続端子２との間の接続を維持させることができる。さらに、基板１２の厚みを薄くできることとなり、半導体素子実装基板１１の高さを低くできる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる半導体素子実装基板は、良好なバンプと接続端子との接触信頼性を得るという効果を有し、特に両面に部品実装される半導体素子実装基板や後に切断やさらなる加熱工程を通るモジュール等に用いる半導体素子実装基板として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態における半導体素子実装基板の上面図、（ｂ）同、側面方向からの断面図
【図２】同、製造フローチャート
【図３】従来の半導体素子実装基板の断面図
【符号の説明】
【００３４】
２  接続端子
３  半導体素子
４  バンプ
５  樹脂
１２  基板
１５  熱硬化性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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