(57)【要約】  半導体素子の素子電極と基板の基板電極とを突起電極を介して接続するとともに、上記半導体素子と上記基板との間に封止接着用樹脂が配置された半導体素子の実装構造体において、封止接着用樹脂中における半導体素子の縁部に相当する位置に空隙部を配置させることで、半導体素子の実装工程における加熱処理及び冷却処理によって生じる各部材の熱膨張及び熱収縮の差、並びに実装工程の後において機械的な負荷に対する基板のたわみによる半導体素子の角部分に生じる応力負荷を、空隙部が吸収して軽減することができ、半導体素子の実装構造体の破壊を回避する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子電極を有する半導体素子と、
複数の基板電極を有する基板と、
上記それぞれの素子電極と基板電極とを接続する複数の突起電極と、
上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を封止するとともに、上記半導体素子と上記基板とを接着させるように、上記半導体素子と上記基板との間に配置された封止接着用樹脂とを備え、
上記封止接着用樹脂中において、上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部が形成されている、半導体素子の実装構造体。
【請求項２】
上記空隙部は、付加される外的エネルギにより上記樹脂中に生じる応力を緩和させる応力緩和用空隙部である、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項３】
上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の角部あるいはその近傍に相当する位置に形成されている、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項４】
上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の全ての上記角部の直下における上記樹脂中に配置された複数の空隙部である、請求項３に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項５】
上記基板上における上記半導体素子の上記角部と対向する位置に凹部が形成され、上記凹部の内側の空間が上記樹脂により覆われて上記空隙部が形成される、請求項３に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項６】
上記凹部は、上記基板上において上記半導体素子の上記角部に対向する位置に形成され、かつ上記素子電極とは接続されない凹部形成用の基板電極の上面に形成されている、請求項５に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項７】
上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に形成されている、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項８】
上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の４つの角部及びその近傍を除く、４つの上記側辺部あるいはその近傍に相当する位置全てに形成されている、請求項７に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項９】
上記空隙部は、上記半導体素子の上記縁部全体あるいはその近傍に相当する位置に環状の空隙部として形成されている、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１０】
上記樹脂は、第１及び第２の樹脂シートによる２層構造を有し、
上記基板側へ配置される上記第１の樹脂シートの外形形状が、上記半導体素子側へ配置される上記第２の樹脂シートの外形形状よりも小さく形成され、上記第１の樹脂シートの外周に接する空間が上記第２の樹脂シートにより覆われて上記空隙部が形成される、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１１】
上記第１の樹脂シートの上記外形形状が、上記半導体素子の外形形状と略同じ又は小さく設定されている、請求項１０に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１２】
上記第１の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度が、上記第２の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度よりも高い、請求項１０に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１３】
上記封止接着用樹脂は、絶縁性樹脂シート又は異方性導電樹脂シートである、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１４】
基板上における半導体素子の実装領域の縁部あるいはその近傍に相当する位置において、上記基板と封止接続用樹脂との間に空隙が形成されるように、上記基板の表面に上記樹脂を配置し、
上記封止接続用樹脂を介して上記半導体素子を上記基板に押圧して、上記半導体素子のそれぞれの素子電極と上記基板のそれぞれの基板電極とを、それぞれの突起電極を介して接続するとともに、上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を上記樹脂により封止し、
上記封止接続用樹脂を加熱して上記空隙を膨張させ、その後上記樹脂を硬化させることで、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部を形成するとともに、上記半導体素子を上記基板に実装する、半導体素子の実装方法。
【請求項１５】
上記基板の表面に上記樹脂を配置することにより、上記実装領域の角部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
上記封止接続用樹脂を加熱して硬化させることにより、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の角部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙部を形成する、請求項１４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１６】
上記樹脂を配置する際に、上記基板上における上記半導体素子の実装領域の上記角部に予め形成された凹部の内側の空間が上記樹脂により覆われることで、上記空隙が形成される、請求項１５に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１７】
上記凹部は、上記基板上における上記半導体素子の実装領域の上記角部に形成され、かつ上記素子電極とは接続されない凹部形成用の基板電極の上面に形成されている、請求項１６に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１８】
上記基板の表面に上記樹脂を配置することにより、上記実装領域の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
上記封止接続用樹脂を加熱して硬化させることにより、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙部を形成する、請求項１４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１９】
上記半導体素子の上記実装領域の上記側辺部あるいはその近傍よりも内側の位置に絶縁性樹脂材料にて形成された壁部材が配置された上記基板の表面に、上記封止接続用樹脂を配置して、上記実装領域の上記側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
加熱されて溶融状態の上記封止接続用樹脂の流動が、上記壁部材により抑制することにより、上記壁部材における外周側面と上記樹脂との間に上記空隙部を形成する、請求項１８に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２０】
上記樹脂の配置において、上記樹脂として、第１及び第２の樹脂シートによる２層構造を有する樹脂シートを用い、上記基板側へ配置される上記第１の樹脂シートの外形形状が、上記半導体素子側へ配置される上記第２の樹脂シートの外形形状よりも小さく形成され、上記第１及び第２の樹脂シートを上記基板上に配置することにより、上記第１の樹脂シートの外周に接する空間が、上記第２の樹脂シートにより覆われて、上記空隙が形成される、請求項１４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２１】
上記２層構造の樹脂シートの配置において、その上記外形形状が上記半導体素子の外形形状と略同じ又は小さく設定された上記第１の樹脂シートを用いる、請求項２０に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２２】
上記第１の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度が、上記第２の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度よりも高い、請求項２０に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２３】
上記封止接着用樹脂として、絶縁性樹脂シート又は異方性導電樹脂シートを用いて、上記基板上へ配置させる、請求項１４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２４】
基板上における半導体素子の実装領域の縁部あるいはその近傍に相当する位置に発泡剤を配置するとともに、上記基板の表面に上記樹脂を配置し、
上記封止接続用樹脂を介して上記半導体素子を上記基板に押圧して、上記半導体素子のそれぞれの素子電極と上記基板のそれぞれの基板電極とを、それぞれの突起電極を介して接続するとともに、上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を上記樹脂により封止し、
上記封止接続用樹脂を加熱して上記発泡剤により気泡を膨張させ、その後上記樹脂を硬化させることで、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部を形成するとともに、上記半導体素子を上記基板に実装する、半導体素子の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の素子電極と基板の基板電極とを突起電極を介して接続するとともに、上記半導体素子と上記基板との間に封止接着用樹脂を配置して、上記半導体素子が上記基板に実装された半導体素子の実装構造体及び半導体素子の実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品として従来の半導体パッケージに比較して実装面積を大幅に縮小できるベアチップ実装が利用される中で、基板の回路形成面に半導体チップ（半導体素子）の回路形成面を対向させ、金などの金属で形成されるバンプ（突起電極）を介して重ね合わせることで導通を得るフェイスダウン実装は、基板の回路形成面と半導体チップの回路形成面の反対側の面を対向させ、ワイヤボンディングによって金属細線を引き出すことで両端子を接続するフェイスアップ実装と比較して、半導体チップおよびその実装構造体全体のさらなる小型化が可能であり、幅広く利用されている。【０００３】
ここで、このような従来の半導体チップの実装構造体５０１の模式平面図を図１３に示し、図１３の実装構造体５０１におけるＡ−Ａ線断面図を図１４に示す。図１３及び図１４に示すように、略方形状の形状を有する半導体チップ２の下面側である回路形成面には、複数の素子電極であるパッド３が形成されており、基板４の上面側である回路形成面には複数の基板電極５が形成されている。それぞれのパッド３と基板電極５は、パッド３上に個別に形成された突起電極であるバンプ６を介して個別に電気的に接続されている。また、半導体チップ２と基板４との間には、封止接着用の絶縁性樹脂として、アンダーフィル樹脂７が充填配置されており、これにより、それぞれのパッド３、基板電極５、及びバンプ６が封止された状態にて、半導体チップ２と基板４とが接着された実装構造体が形成されている。【０００４】
このような実装構造体は、例えば、半導体チップ２のそれぞれのパッド３上に形成されたバンプ６と、その表面にシート状のアンダーフィル樹脂７が貼り付けされた基板４とを対向させた後、アンダーフィル樹脂７を介して半導体チップ２を基板４に押し付けるといういわゆるシート工法を実施することで形成される。特に、このような従来のシート工法においては、半導体チップ２と基板４との間へのアンダーフィル樹脂７の充填配置と、半導体チップ２のパッド３と基板４の基板電極５とのバンプ６を介した電気的接続を同時に行うことができ、工程の簡略化及び短時間化の観点で有効とされ、幅広く利用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、半導体パッケージの小型、低コスト化を目的としたチップ内部配線の微細化を目的とした、チップ内部の絶縁材料の低誘電率化が進められている。このような低誘電率な樹脂材料（以下、「Ｌｏｗ−ｋ材料」とする。）に関しては、誘電率の低下とともにその機械的強度の脆弱化も進行し、半導体チップの実装工程において、Ｌｏｗ−ｋ材料の脆弱性が原因となった半導体チップの内部破壊が懸念されている。【０００６】
一般に、半導体チップの熱膨張係数はアンダーフィル樹脂や基板の熱膨張係数と比べ極端に小さく、実装時の加熱処理及び冷却処理によって生じる各部材の熱膨張差や熱収縮差によって半導体チップの各部分、特に方形状の半導体チップのコーナー部分には大きな引張負荷が発生する。また、半導体チップの実装工程においては、例えば半導体チップが実装された後の基板の割断工程、すなわち多面取り基板の割断工程や、基板の裏面へのはんだボール付け工程などを実施する際に生じる機械的な負荷により基板がたわみ、半導体チップへの負荷がさらに大きなものとなる。【０００７】
これら負荷を軽減するために、例えば特開平１１−２６０９７３号公報では、半導体チップと基板との間のアンダーフィル樹脂部分において、コーナー部分にスティフナーと呼ばれる弾性率が高く、線膨張率の低い部材を挟み込むことで、熱膨張、収縮による負荷を緩和するなどの対策がなされている。しかしながら、このような方法では、熱膨張、収縮による負荷を緩和することはできても、その弾性率の高さから、実装後の機械的な負荷に対する基板のたわみによる負荷を軽減することが困難となる。また、逆にコーナー部分にエラストマーと呼ばれる弾性率の低く、線膨張率の高い部材を挟み込む対策もなされているが、その線膨張率の高さから、熱膨張、収縮差による負荷の増大を招くおそれがある。【０００８】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、半導体素子の素子電極と基板の基板電極とを突起電極を介して接続するとともに、上記半導体素子と上記基板との間に封止接着用樹脂を配置して、上記半導体素子が上記基板に実装された半導体素子の実装構造体及びその実装方法において、実装時の加熱処理や冷却処理によって生じる各部材の熱膨張差及び熱収縮差、並びに実装後の機械的な負荷に対する基板のたわみによる半導体素子の角部分に発生する負荷を軽減し、半導体素子の実装構造体の内部破壊を回避することができる半導体素子の実装構造体及び半導体素子の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【００１０】
本発明の第１態様によれば、複数の素子電極を有する半導体素子と、
複数の基板電極を有する基板と、
上記それぞれの素子電極と基板電極とを接続する複数の突起電極と、
上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を封止するとともに、上記半導体素子と上記基板とを接着させるように、上記半導体素子と上記基板との間に配置された封止接着用樹脂とを備え、
上記封止接着用樹脂中において、上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部が形成されている、半導体素子の実装構造体を提供する。【００１１】
本発明の第２態様によれば、上記空隙部は、付加される外的エネルギにより上記樹脂中に生じる応力を緩和させる応力緩和用空隙部である、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００１２】
本発明の第３態様によれば、上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の角部あるいはその近傍に相当する位置に形成されている、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００１３】
本発明の第４態様によれば、上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の全ての上記角部の直下における上記樹脂中に配置された複数の空隙部である、第３態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００１４】
本発明の第５態様によれば、上記基板上における上記半導体素子の上記角部と対向する位置に凹部が形成され、上記凹部の内側の空間が上記樹脂により覆われて上記空隙部が形成される、第３態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００１５】
本発明の第６態様によれば、上記凹部は、上記基板上において上記半導体素子の上記角部に対向する位置に形成され、かつ上記素子電極とは接続されない凹部形成用の基板電極の上面に形成されている、第５態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００１６】
本発明の第７態様によれば、上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に形成されている、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００１７】
本発明の第８態様によれば、上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の４つの角部及びその近傍を除く、４つの上記側辺部あるいはその近傍に相当する位置全てに形成されている、第７態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００１８】
本発明の第９態様によれば、上記空隙部は、上記半導体素子の上記縁部全体あるいはその近傍に相当する位置に環状の空隙部として形成されている、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００１９】
本発明の第１０態様によれば、上記樹脂は、第１及び第２の樹脂シートによる２層構造を有し、
上記基板側へ配置される上記第１の樹脂シートの外形形状が、上記半導体素子側へ配置される上記第２の樹脂シートの外形形状よりも小さく形成され、上記第１の樹脂シートの外周に接する空間が上記第２の樹脂シートにより覆われて上記空隙部が形成される、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００２０】
本発明の第１１態様によれば、上記第１の樹脂シートの上記外形形状が、上記半導体素子の外形形状と略同じ又は小さく設定されている、第１０態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００２１】
本発明の第１２態様によれば、上記第１の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度が、上記第２の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度よりも高い、第１０態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００２２】
本発明の第１３態様によれば、上記封止接着用樹脂は、絶縁性樹脂シート又は異方性導電樹脂シートである、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。【００２３】
本発明の第１４態様によれば、基板上における半導体素子の実装領域の縁部あるいはその近傍に相当する位置において、上記基板と封止接続用樹脂との間に空隙が形成されるように、上記基板の表面に上記樹脂を配置し、
上記封止接続用樹脂を介して上記半導体素子を上記基板に押圧して、上記半導体素子のそれぞれの素子電極と上記基板のそれぞれの基板電極とを、それぞれの突起電極を介して接続するとともに、上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を上記樹脂により封止し、
上記封止接続用樹脂を加熱して上記空隙を膨張させ、その後上記樹脂を硬化させることで、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部を形成するとともに、上記半導体素子を上記基板に実装する、半導体素子の実装方法を提供する。【００２４】
本発明の第１５態様によれば、上記基板の表面に上記樹脂を配置することにより、上記実装領域の角部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
上記封止接続用樹脂を加熱して硬化させることにより、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の角部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙部を形成する、第１４態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００２５】
本発明の第１６態様によれば、上記樹脂を配置する際に、上記基板上における上記半導体素子の実装領域の上記角部に予め形成された凹部の内側の空間が上記樹脂により覆われることで、上記空隙が形成される、第１５態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００２６】
本発明の第１７態様によれば、上記凹部は、上記基板上における上記半導体素子の実装領域の上記角部に形成され、かつ上記素子電極とは接続されない凹部形成用の基板電極の上面に形成されている、第１６態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００２７】
本発明の第１８態様によれば、上記基板の表面に上記樹脂を配置することにより、上記実装領域の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
上記封止接続用樹脂を加熱して硬化させることにより、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙部を形成する、第１４態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００２８】
本発明の第１９態様によれば、上記半導体素子の上記実装領域の上記側辺部あるいはその近傍よりも内側の位置に絶縁性樹脂材料にて形成された壁部材が配置された上記基板の表面に、上記封止接続用樹脂を配置して、上記実装領域の上記側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
加熱されて溶融状態の上記封止接続用樹脂の流動が、上記壁部材により抑制することにより、上記壁部材における外周側面と上記樹脂との間に上記空隙部を形成する、第１８態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００２９】
本発明の第２０態様によれば、上記樹脂の配置において、上記樹脂として、第１及び第２の樹脂シートによる２層構造を有する樹脂シートを用い、上記基板側へ配置される上記第１の樹脂シートの外形形状が、上記半導体素子側へ配置される上記第２の樹脂シートの外形形状よりも小さく形成され、上記第１及び第２の樹脂シートを上記基板上に配置することにより、上記第１の樹脂シートの外周に接する空間が、上記第２の樹脂シートにより覆われて、上記空隙が形成される、第１４態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００３０】
本発明の第２１態様によれば、上記２層構造の樹脂シートの配置において、その上記外形形状が上記半導体素子の外形形状と略同じ又は小さく設定された上記第１の樹脂シートを用いる、第２０態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００３１】
本発明の第２２態様によれば、上記第１の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度が、上記第２の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度よりも高い、第２０態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００３２】
本発明の第２３態様によれば、上記封止接着用樹脂として、絶縁性樹脂シート又は異方性導電樹脂シートを用いて、上記基板上へ配置させる、第１４態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。【００３３】
本発明の第２４態様によれば、基板上における半導体素子の実装領域の縁部あるいはその近傍に相当する位置に発泡剤を配置するとともに、上記基板の表面に上記樹脂を配置し、
上記封止接続用樹脂を介して上記半導体素子を上記基板に押圧して、上記半導体素子のそれぞれの素子電極と上記基板のそれぞれの基板電極とを、それぞれの突起電極を介して接続するとともに、上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を上記樹脂により封止し、
上記封止接続用樹脂を加熱して上記発泡剤により気泡を膨張させ、その後上記樹脂を硬化させることで、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部を形成するとともに、上記半導体素子を上記基板に実装する、半導体素子の実装方法を提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、半導体素子の実装構造体によれば、封止接着用樹脂中において半導体素子の角部に相当する位置に空隙部を配置させることで、半導体素子の実装工程における加熱処理及び冷却処理によって生じる各部材の熱膨張及び熱収縮の差、並びに実装工程の後において機械的な負荷に対する基板のたわみによる半導体素子の角部分に生じる応力負荷を、空隙部が吸収して軽減することができる。したがって、半導体素子自体の破壊あるいは半導体素子の実装構造体内部の破壊を回避することができる。また、このような空隙部は、基板表面に予め凹部を形成しておくことや、大きさの異なる２層構造の樹脂シートを用いることで、比較的簡単に形成することができ、半導体素子の基板への実装工程を効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の半導体チップの実装構造体の模式断面図であり、
【図２】図２は、図１の半導体チップの実装構造体の部分模式平面図であり、
【図３】図３は、上記第１実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、基板上にシート状のアンダーフィル樹脂が貼り付けされた状態を示す図であり、
【図４】図４は、上記第１実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、半導体チップがアンダーフィル樹脂を介して基板上に実装された状態を示す図であり、
【図５】図５は、上記第１実施形態の変形例にかかる半導体チップの実装構造体の部分模式断面図であり、
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態の半導体チップの実装構造体の模式断面図であり、
【図７】図７は、上記第２実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、基板上にシート状の２層のアンダーフィル樹脂が貼り付けされた状態を示す図であり、
【図８】図８は、上記第２実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、半導体チップが２層のアンダーフィル樹脂を介して基板上に実装された状態を示す図であり、
【図９】図９は、図６の半導体チップの実装構造体の部分模式断面図であり、
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、基板上に発泡剤が塗布された状態を示す図であり、
【図１１】図１１は、上記第３実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、基板上にシート状のアンダーフィル樹脂が貼り付けられた状態を示す図であり、
【図１２】図１２は、上記第３実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、半導体チップが実装された状態を示す図であり、
【図１３】図１３は、従来の半導体チップの実装構造体の模式平面図であり、
【図１４】図１４は、図１３の半導体チップの実装構造体におけるＡ−Ａ線断面図であり、
【図１５】図１５は、上記第２実施形態の変形例にかかる半導体チップの実装構造体の模式平面図であり、
【図１６】図１６は、本発明の第４の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体の模式平面図であり、
【図１７】図１７は、上記第４実施形態の半導体チップの実装構造体の模式断面図であり、
【図１８】図１８は、本発明の第５の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体の模式平面図であり、
【図１９】図１９は、上記第５実施形態の半導体チップの実装構造体のＡ部分の拡大模式図であり、
【図２０】図２０は、図１９の半導体チップの実装構造体の電極パターンの部分模式斜視図であり、
【図２１】図２１は、上記第５実施形態の半導体チップの実装構造体の模式断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。【００３７】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる半導体素子の実装構造体の一例である半導体チップの実装構造体１の模式断面図を図１に示し、その部分模式平面図を図２に示す。【００３８】
図１及び図２に示すように、本第１実施形態の半導体チップの実装構造体１においては、基板４の上に封止接着用樹脂の一例であるシート状のアンダーフィル樹脂７が配置され、このアンダーフィル樹脂７を介して半導体チップ２が実装されている。半導体チップ２の図示下面側である回路形成面には、素子電極の一例である複数のパッド３が形成されており、これらのパッド３の形成位置に対応するように基板４の図示上面側である回路形成面には、複数の基板電極５が形成されており、それぞれのパッド３がそれぞれの基板電極５に突起電極の一例であるバンプ６を介して個別に電気的に接続されている。また、アンダーフィル樹脂７は、絶縁性樹脂材料により形成されており、互いに電気的に接続された状態のそれぞれのパッド３、基板電極５、及びバンプ６を完全に覆って封止するとともに、これらの接続状態を維持するように、半導体チップ２と基板４との間に介在して両者を接着している。このような状態にて、半導体チップ２が基板４に実装されて、半導体チップの実装構造体１、すなわち半導体パッケージ部品が構成されている。【００３９】
また、図１及び図２に示すように、半導体チップ２はその平面的な形状が略方形状となっており、半導体チップ２の方形状のコーナー部（角部）に対向する基板４上、すなわち基板４上において半導体チップ２が実装される実装領域（半導体チップ２が基板表面に投影された領域）のコーナー部には、その表面に凹部を有し、かつそれぞれの基板電極５と同じ材質（例えば、銅）にて形成された凹部形成用基板電極８が形成されている。この凹部形成用基板電極８は、その中央部分が方形状にくり抜かれた枠形状に形成されており、この方形状にくり抜かれた部分と基板４の表面（上面）とにより凹部８ａが形成されている。また、この凹部８ａは半導体チップ２のコーナー部の頂点と対向する位置に形成されている。さらに、図１及び図２に示すように、この凹部形成用基板電極８は、半導体チップ２の４個所のコーナー部の全てに形成されており、さらに、それぞれの凹部８ａの内側の空間をその一部に含み、凹部８ａより上方に向けて上記空間が拡大された空隙部９が、アンダーフィル樹脂７中に形成されている。すなわち、アンダーフィル樹脂７中において、半導体チップ２の４個所のコーナー部に相当する位置に空隙部９が形成されている。なお、これらの空隙部９は、アンダーフィル樹脂７中において密閉された状態にある。【００４０】
次にこのような半導体チップの実装構造体１の製造方法、すなわち、半導体チップ２の基板４への実装方法について、図３及び図４に示す半導体チップ２及び基板４の模式断面図を用いて以下に説明する。【００４１】
まず、その回路形成面において、所定の位置にそれぞれの基板電極５が形成されるとともに、半導体チップ２の実装領域のそれぞれの角部に相当する位置に凹部形成用基板電極８が形成された基板４と、その回路形成面において、所定の位置にそれぞれのパッド３が形成されるとともに、個々のパッド３上にバンプ６が形成された半導体チップ２を準備する。【００４２】
その後、基板４の上面側である回路形成面にシート状の形態を有するアンダーフィル樹脂７を配置する。このアンダーフィル樹脂７は、例えば、熱硬化性を有する低誘電率の絶縁性樹脂材料（ＮＣＦ）により形成されている。図３に示すように、アンダーフィル樹脂７は、それぞれの基板電極５と凹部形成用基板電極８とを覆うように基板４上へ配置される。また、このようにアンダーフィル樹脂７が配置された状態においては、それぞれの凹部形成用基板電極８における凹部８ａの内側の空間にアンダーフィル樹脂７が入り込むことがなく、当該空間に密閉された空隙Ｓ１が形成された状態とされる。また、図３に示すように、基板電極５と凹部形成用基板電極８との間にもその電極の配置間隔によっては、アンダーフィル樹脂７が入り込まない空隙Ｓ２が形成される場合がある。【００４３】
このように基板４上にアンダーフィル樹脂７が配置された後、図３に示すように、基板４の回路形成面と半導体チップ２の回路形成面とを対向させながら、それぞれの基板電極５とパッド３とが位置合わせされるように、両者の位置決めを行い、その後、半導体チップ２の下降を開始する。下降された半導体チップ２は、まず、それぞれのパッド３上に形成されているバンプ６の下方先端が、基板４上に配置されているアンダーフィル樹脂７と接触し、さらに半導体チップ２が下降されることで、バンプ６がアンダーフィル樹脂７を押し退けるようにして基板４の基板電極５と当接する。この当接状態よりさらに下降されると、バンプ６が下降による押圧力（加圧力）にて変形し、半導体チップ２のそれぞれのパッド３が基板４のそれぞれの基板電極５にバンプ６を介して電気的に接続された状態とされる。また、それとともに、このように電気的接合が行われた状態にて、それぞれのパッド３、基板電極５、及びバンプ６がアンダーフィル樹脂７により封止された状態とされる。【００４４】
一方、このような半導体チップ２の下降により、半導体チップ２の下面側である回路形成面が、アンダーフィル樹脂７の上面を押圧することになる。その結果、半導体チップ２により押圧される半導体チップ２の直下領域、すなわち半導体チップの実装領域に配置されているアンダーフィル樹脂７には、比較的大きな加圧力が付加され、図４に示すように、実装領域中に配置されている基板電極５と凹部形成用基板電極８との間の空隙Ｓ２には、アンダーフィル樹脂７が入り込み、空隙Ｓ２が消失されることになる。これに対して、半導体チップの実装領域外（あるいは領域の略外縁部）に配置される凹部８ａの内側に形成された空隙Ｓ１には、付加される加圧力が少ないことから、空隙Ｓ１内にアンダーフィル樹脂７が入り込む量が少なく、空隙Ｓ１は消失されず、残存することになる。【００４５】
また、このような半導体チップ２を基板４に接合する際には、半導体チップ２やアンダーフィル樹脂７が加熱される。このような加熱が行われることにより、まずアンダーフィル樹脂７が溶融状態とされ、その後加熱がさらに継続されることで、溶融状態とされたアンダーフィル樹脂７が硬化されることになる。このような溶融状態においては、凹部８ａに残存している空隙Ｓ１内の空気が膨張して、アンダーフィル樹脂７の内部において空隙Ｓ１が拡大されることになる。その後、空隙Ｓ１が膨張拡大された状態にてアンダーフィル樹脂７が硬化されることにより、図１に示すように、それぞれの凹部８ａにおいて空隙部９が形成される。なお、凹部８ａ内の空隙Ｓ１が膨張拡大される際には、凹部形成用基板電極８によりその拡大方向を上方に向かい易いように規制することができる。このようにして半導体チップ２がアンダーフィル樹脂７を介して基板４上に実装され、アンダーフィル樹脂７中において半導体チップ２のそれぞれのコーナー部に相当する位置に空隙部９が形成された半導体チップの実装構造体１が製造される。【００４６】
次に、このようにアンダーフィル樹脂７中にそれぞれの空隙部９が形成された構成を有する半導体チップの実装構造体１において、半導体チップ２のコーナー部あるいはその近傍に発生する負荷を軽減させることができる理由について、以下に説明する。【００４７】
例えば、上述のように製造された半導体チップの実装構造体１に対してその後熱処理工程が施される場合に、半導体チップ２、アンダーフィル樹脂７、及び基板４が熱膨張・熱収縮することになるが、それぞれの部材の熱膨張率の差により応力が生じ、このような応力は特にコーナー部において顕著となるが、図１に示すように半導体チップの実装構造体１において、それぞれのコーナー部に空隙部９が形成されていることにより、空隙部９にてこのように生じる応力を吸収あるいは低減させることができる。従って、熱的な影響により半導体チップ２やその実装構造体１が破損することを確実に防止することができる。さらに、このような半導体チップ２は、いわゆる多面取り基板上に複数個実装され、その実装後、基板を切断することにより、個々の半導体チップの実装構造体１として形成することができるが、このような切断工程の際に受ける機械的負荷によって基板４にたわみが生じても、空隙部９が変形することにより、それぞれのコーナー部分においてその影響を緩和することができる。従って、熱的負荷や機械的負荷等の付加される外的エネルギをそれぞれの空隙部９、すなわち応力緩和用空隙部にて緩和させることができ、特にコーナー部にて生じる可能性の高い半導体チップ２の破損やアンダーフィル樹脂７よりの引き剥がれなどの発生を未然に防止することができる。【００４８】
このような空隙部９は、アンダーフィル樹脂７中において密閉され、かつ他のパッド３、基板電極５、及びバンプ６と連通されない限度において、できるだけ大きく形成されることが、応力等の負荷の緩和という観点からは好ましい。ただし、半導体チップ２と基板４との接着状態を十分に維持できる強度を阻害しないようにする必要がある。このように、空隙部９を十分な大きさにて確保するためには、例えば図５に示すように、基板４上に形成される凹部形成用基板電極１８の凹部１８ａを基板４の表面までも削り取るように深く形成することが好適である。このような削り取りが例えばレーザ加工により行うことができる。さらに、図５に示すように、深く形成した凹部１８ａの底部に金メッキ層１８ｂを形成するように金メッキ処理を施すことで、アンダーフィル樹脂７と凹部１８ａの底部との密着性を低下させて、空隙をより確実に形成させるようにすることもできる。【００４９】
また、本第１実施形態においては、基板４上に凹部形成用基板電極８をその他の基板電極５と同じ材料かつ同じ高さにて形成、例えばフォトエッチング法により形成することで、基板製作を簡便なものとしているが、本第１実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、メッキ処理などで所望の高さの凹部形成用部材を形成することもできる。【００５０】
ここで、本第１実施形態における半導体チップの実装構造体１の寸法例について説明する。例えば、半導体チップ２は、その平面的な外形サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚みが２００μｍであり、基板４は、その平面的な外形サイズが１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚みが５００μｍである。実装構造体１において、半導体チップ２と基板４との間の寸法、すなわちアンダーフィル樹脂７が充填配置されている空間の高さは２５μｍであり、凹部形成用基板電極８の外形が１００μｍ×１００μｍ、凹部８ａの口径が５０μｍ×５０μｍ、深さが３０μｍである。【００５１】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる半導体素子の実装構造体の一例である半導体チップの実装構造体の一例である半導体チップの実装構造体２１の模式断面図を図６に示す。【００５２】
図６に示すように、本第２実施形態の半導体チップの実装構造体２１においては、基板４上に配置されるアンダーフィル樹脂が、基板４側に配置される第１の封止接着用樹脂シートである第１のアンダーフィル樹脂２７と、半導体チップ２側に配置される第２の封止接着用樹脂シートである第２のアンダーフィル樹脂２８との２層構造とされている点、及び凹部を形成することなく空隙部２９を形成する点において、上記第１実施形態とは異なる構成を有している。【００５３】
本第２実施形態の半導体チップの実装構造体２１の構成について、その製造方法の説明を通じて以下に説明する。また、製造方法の模式説明図を図７及び図８に示す。【００５４】
図７に示すように、所定の位置にそれぞれの基板電極５が形成された基板４上における半導体チップの実装領域に、シート状の形態を有する第１のアンダーフィル樹脂２７を配置させて貼り付ける。この貼り付けにより、それぞれの基板電極５が第１のアンダーフィル樹脂２７により完全に覆われた状態とされる。第１のアンダーフィル樹脂２７はその大きさが、半導体チップ２の外形寸法と略同じあるいはそれよりも小さくなるように形成されているが、少なくとも、基板４上のそれぞれの基板電極５を完全に覆うことができるような大きさに形成される。その後、第１のアンダーフィル樹脂２７の上面を覆うように、同じくシート状の形態を有する第２のアンダーフィル樹脂２８が配置されて貼り付けられる。第２のアンダーフィル樹脂２８はその大きさが、半導体チップ２の外形よりも十分に大きくなるように形成されている。また、第１のアンダーフィル樹脂２７と第２のアンダーフィル樹脂２８とは、例えば、その材料物性が等しいものとされている。【００５５】
このように、アンダーフィル樹脂を互いにその外形寸法が異なる第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７、２８の２層構造とすることにより、図７に示すように、第１のアンダーフィル樹脂２７の外周部に隣接する基板４上の空間が、第２のアンダーフィル樹脂２８により覆われて密閉状態とされた空隙Ｓ３が形成される。この空隙Ｓ３は、例えば、第１のアンダーフィル樹脂２７の外周部全体に渡って枠形状に形成される。ただし、第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７、２８の厚みなどによっては、必ずしも枠形状に形成されない場合もあり得るが、そのような場合であっても、少なくとも、半導体チップの実装領域のそれぞれのコーナー部に相当する位置には、空隙Ｓ３が形成される。【００５６】
次に、パッド３及びバンプ６が形成された半導体チップ２と基板４とを互いに位置決めした後、上記第１実施形態の実装方法と同様に、半導体チップ２を下降させて、図８に示すように基板４のそれぞれの基板電極５に半導体チップ２のそれぞれのパッド３を、バンプ６を介して個別に電気的に接続する。また、この半導体チップ２の基板４への接合の際には、半導体チップ２の下面により第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７、２８に押圧力が付加させることになるが、半導体チップの実装領域の外側に形成されている枠形状の空隙Ｓ３には大きな押圧力が付加されないため、空隙Ｓ３の大きさが小さくされるものの空隙Ｓ３は残存する。また、この接合工程の際には、半導体チップ２及びそれぞれのアンダーフィル樹脂２７、２８に対する加熱が行われるため、この加熱により空隙Ｓ３内の空気が膨張して空隙が拡大され、図６に示すような膨張拡大された空隙部２９が枠形状に形成される。なお、接合工程における加熱及びその後の冷却により、第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７、２８は互いに一体的な層として硬化されるとともに、空隙部２９の形態が維持される。このようにして本第２実施形態の半導体チップの実装構造体２１が形成される。【００５７】
ここで、このように形成された半導体チップの実装構造体２１の部分模式断面図を図９に示す。接合工程における加熱によりアンダーフィル樹脂を構成する樹脂材料が溶融されることになり、半導体チップ２による押圧力により溶融状態に樹脂が流動することになる。その結果、図９に示すように、半導体チップ２のコーナー部以外の端部に相当する位置に形成されている空隙Ｓ３ａは、当該位置における樹脂の流動が比較的大きいため、空隙Ｓ３ａは小さくなりやすいが、コーナー部に相当する位置に形成されている空隙Ｓ３ｂは、当該位置における樹脂の流動が比較的小さいため、空隙Ｓ３ｂは小さくなることなく、比較的大きな空隙部２９を形成することができる。【００５８】
ここで、第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７及び２８を用いた２層構造により、例えば、半導体チップ２の縁部の周囲全体に渡って枠形状を有する空隙部４９が形成された場合の半導体チップの実装構造体４１の模式平面図を、本第２実施形態の変形例として図１５に示す。図１５に示すように、空隙部４９は、半導体チップ２の縁部の周囲全体に相当する位置に形成されている。【００５９】
このような半導体チップの実装構造体２１の構成によれば、上記第１実施形態の実装構造体１と同様に、熱的負荷や機械的負荷をそれぞれの空隙部２９にて緩和させることができる。特にこのような空隙部が、半導体チップ２のコーナー部だけでなく、枠形状に半導体チップ２の周囲全体に渡って形成されるような上記変形例の半導体チップの実装構造体４１では、枠形状の空隙部４９によりコーナー部だけでなくそれ以外の端部近傍においても熱的負荷や機械的負荷を緩和させることができ、より確実に半導体チップ２の破損やアンダーフィル樹脂２７、２８よりの引き剥がれなどの発生を未然に防止することができる。また、本第２実施形態の実装構造体２１にように、アンダーフィル樹脂を互いに大きさの異なる２つの層を重ね合わせた構成とすることで、上記第１実施形態のように凹部を形成することなく、空隙部２９を形成することができる。【００６０】
なお、上述の説明においては、第１のアンダーフィル樹脂２７と第２のアンダーフィル樹脂２８とが等しい物性を有するものとしたが、本第２実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて例えば、第１のアンダーフィル樹脂２７を比較的高い粘性を有する材料とし、第２のアンダーフィル樹脂２８を比較的低い粘性を有する材料とするような場合であってもよい。このように基板側に配置される第１のアンダーフィル樹脂２７と半導体チップ２側に配置される第２のアンダーフィル樹脂２８とで粘性に高低を積極的に付けることで、空隙Ｓ３を良好に形成することができる。例えば、第１のアンダーフィル樹脂２７の加熱接合時（樹脂溶融時）の粘度を３０００００Ｐａ・ｓとし、第２のアンダーフィル樹脂２８の加熱接合時の粘度を１００００Ｐａ・ｓと設定することができる。【００６１】
また、本第２実施形態においては、例えば、第１のアンダーフィル樹脂２７の外周端部が、半導体チップ２の外周端面よりも５０μｍ内側に位置されるように形成され、第２のアンダーフィル樹脂２８の外周端部が、半導体チップ２の外周端面よりも５００μｍ外側に位置されるように形成されたものを用いることができる。なお、それぞれのアンダーフィル樹脂２７、２８は、例えば同じ厚みとして２５μｍのものを用いることができるが、このような厚みは形成する空隙部の大きさなどに応じて設定することができる。【００６２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体３１の製造方法について、図１０、図１１、図１２に示す模式説明図を用いて以下に説明する。本第３実施形態の実装構造体３１は、アンダーフィル樹脂中に空隙を形成する手段として、発泡剤を用いる点において、上記第１及び第２実施形態とは異なる方法となっている。【００６３】
具体的には、図１０に示すように、基板４上において、空隙を形成したい位置、すなわち、半導体チップ２の実装領域におけるコーナー部に相当する位置に発泡剤３８を塗布又は印刷等の手段により配置する。その後、図１１に示すように、この実装領域全体を覆うように、シート状の形態を有するアンダーフィル樹脂７を配置する。これにより、先に基板４上に配置されている発泡剤３８は、アンダーフィル樹脂７により完全に覆われた状態とされる。【００６４】
その後、アンダーフィル樹脂７を介して、半導体チップ２を基板４に接合する。このとき、アンダーフィル樹脂７が加熱されるため、アンダーフィル樹脂７中の発泡剤３８が発泡し、その後、樹脂が硬化することにより、空隙部３９が形成される。このような発泡剤３８としては、アンダーフィル樹脂７が溶融して、固化（硬化）する温度（例えば１００℃程度）よりも低い温度にて発泡するような特性を有する材料を選定することが好ましい。【００６５】
本第３実施形態の半導体チップの実装構造体３１の製造方法によれば、基板４上の所定の位置に発泡剤を塗布しておくことで、当該位置に空隙部を形成することができるため、所望の位置に確実に空隙部を形成することができるとともに、基板自体の加工を伴うこともなく、また、樹脂シートを多層化する必要もなく、製造方法の効率化を図ることができる。【００６６】
上記第１から第３の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体は、それぞれ単独でも半導体チップ２やその実装構造体への負荷軽減効果はあるが、これらを組合せて利用することにより、その空隙部のサイズを大きくし、さらなる負荷軽減効果を得ることが期待できる。【００６７】
なお、上記それぞれの実施形態においては、半導体チップ２が略方形状の形状を有し、アンダーフィル樹脂中においてそれぞれのコーナー部（すなわち４個所のコーナー部）に相当する位置に空隙部を形成するような場合について説明したが、本発明はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、４個所のコーナー部のうちの少なくとも１個所に空隙部を形成することで、本発明の効果を得ることが可能である。また、対向するコーナー部のうちの一方にのみ空隙部を形成して、一方のコーナー部にて空隙部にて負荷を吸収することで、対向するコーナー部での負荷も軽減させるようにすることもできる。【００６８】
また、上記それぞれの実施形態においては、封止接着用樹脂として、絶縁性の樹脂材料（ＮＣＦ）が用いられる場合について説明したが、このような場合に代えて、異方性導電樹脂材料（ＡＣＦ）が用いられるような場合であってもよい。なお、それぞれの樹脂材料は、シート状の形態を有することがその取り扱いの観点からは好ましいが、このような形態のみに限られず、例えばペースト状の形態を有するような場合であってもよい。【００６９】
また、空隙部が配置される位置は、半導体チップのコーナー部の頂点の直下位置であることが好ましいが、半導体チップの接合時における加圧力により空隙が押しつぶされることや、コーナー部よりも外側ではさらに大きな応力が生じることなどを考慮して、コーナー部よりもやや外側に延在するように形成されるような場合であってもよい。【００７０】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体５１について、図１６及び図１７に示す模式説明図を用いて以下に説明する。本第４実施形態の半導体チップの実装構造体５１では、半導体チップ２のコーナー部に相当する位置に空隙部を形成するのではなく、半導体チップ２の４つの側辺部に相当する位置に沿って空隙部が形成された構造を有している。【００７１】
具体的には、図１６に示すように、半導体チップの実装構造体５１において、略正方形状の半導体チップ２のコーナー部及びその近傍を除く、４つの側辺部の直下に、それぞれの側辺部に沿って延在するように形成された４つの空隙部５９が形成されている。【００７２】
また、それぞれの空隙部５９における半導体チップ２の中心側には、同様に側辺部に沿って延在する壁部材６１が形成されている。それぞれの壁部材６１は、図１７に示すように、絶縁性樹脂により基板４の上面に形成されており、壁部材６１の外周側面とアンダーフィル樹脂７と基板４の表面とにより囲まれた空間が空隙部５９として形成されている。【００７３】
アンダーフィル樹脂７が加熱により溶融されて、半導体チップ２の外側方向に向けて放射状に流動する際に、それぞれの壁部材６１がアンダーフィル樹脂７の流動を抑制することにより、壁部材６１の外周側面に隣接するように空隙部５９を形成することができる。また、このようにアンダーフィル樹脂７の流動を抑制する壁部材６１を形成しても、それぞれのコーナー部に相当する位置には壁部材６１を配置していないため、流動された樹脂を半導体チップ２の周囲、特にコーナー部の周囲に流動させることができ、確実な封止が阻害されることもない。【００７４】
なお、それぞれの壁部材６１は、その端部が、半導体チップ２のコーナー部から例えば１００μｍ程度離れて位置されるように形成される。また、壁部材６１は、その幅が５０μｍに形成され、半導体チップ２の側辺部から６０μｍ程度内側に入った位置にその内周側面が位置されている。このような形状及び位置にそれぞれの壁部材６１を形成することにより、それぞれの空隙部５９を半導体チップ２の側辺部の直下に確実に形成することができる。また、半導体チップ２の下面と壁部材６１の間に、流動されたアンダーフィル樹脂７が通過できるような隙間を確保して、半導体チップ２の周囲への樹脂の充填性（すなわち封止性）が阻害されないようにすることが好ましい。このような観点から、半導体チップ２と基板４との間の寸法４０μｍに対して、例えば壁部材６１の高さは２０μｍに形成される。なお、壁部材６１の形成材料としては、絶縁性材料であればその他の材料、例えば、はんだレジスト材料などを用いることもできる。【００７５】
このような半導体チップの実装構造体５１の構成によれば、熱的負荷や機械的負荷をそれぞれの空隙部５９にて緩和させることができる。このような空隙部５９が、半導体チップ２のコーナー部ではなく、半導体チップ２の４つの側辺部に沿って形成されるような場合であっても、それぞれの空隙部５９により半導体チップ２の側辺部において熱的負荷や機械的負荷を緩和させ、それに伴ってそれぞれのコーナー部に生じる熱的負荷や機械的負荷を緩和させることができる。したがって、半導体チップ２の破損やアンダーフィル樹脂７よりの引き剥がれなどの発生を未然に防止することができる。【００７６】
また、本第４実施形態の半導体チップの実装構造体５１では、４つの側辺部それぞれに沿って空隙部５９が連続的に延在するような場合について説明したが、このような場合に代えて、各々の側辺部において、空隙部が分断されて形成されるような場合であっても、同様な効果を得ることができる。【００７７】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体７１について、図１８〜図２１に示す模式説明図を用いて以下に説明する。本第５実施形態の半導体チップの実装構造体７１では、半導体チップ２の４つの側辺部に相当する位置に沿って複数の空隙部が分断して、すなわち断続的に形成された構造を有している。【００７８】
上記第４実施形態の半導体チップの実装構造体５１では、絶縁性樹脂材料により形成された壁部材６１を用いて空隙部５９が形成されるような場合について説明したが、本第５実施形態の半導体チップの実装構造体７１では、基板４上に形成されている基板電極５又は電極パターンの一部を用いて、このような壁部材に類似する機能を有する部材を形成して、断続的な空隙部を形成している。【００７９】
このような電極パターンの構造を、図１８における部分Ａを拡大した模式部分拡大図である図１９、その模式斜視図である図２０、及び模式断面図である図２１を参照して具体的に説明する。図１９、図２０、及び図２１に示すように、基板４上には、バンプ６を介して半導体チップ２のパッド３と電気的に接続される複数の基板電極５が形成されている。それぞれの基板電極５は、基板４の外周に向けて略放射状に拡がるように形成された電極パターン７２に電気的に接続されている。このような電極パターン７２は、一般的には半導体チップ２等の他の部材と接触しないように基板４の表面に沿って平坦に延在するように形成されているが、本第５実施形態では、この電極パターン７２の一部に隆起部７３を形成し、この隆起部７３に上記第４実施形態の壁部材としての機能を備えさせている。【００８０】
それぞれの電極パターン７２は、隣接する電極パターン７２との間に例えば４０μｍの間隔を有して、４０μｍの幅にて形成される。また、隆起部７３は、半導体チップ２の側辺部よりも僅かに内側の位置にて形成されることが好ましい。このような位置に隆起部７３が形成されることにより、半導体チップ２の外側方向に位置する隆起部７３の側面に接するように空隙部７９を形成することができ、この空隙部７９を確実に半導体チップ２の側辺部の直下に位置させることができる。また、バンプ６の高さが２５μｍ程度であり、電極パターン７２の高さが１２μｍ程度であるような場合には、隆起部７３の高さは２０μｍ程度に形成されることが好ましい。このような高さに形成することで、隆起部７３と半導体チップ２との接触を確実に防止することができる。【００８１】
このような半導体チップの実装構造体７１の構成によれば、熱的負荷や機械的負荷を、半導体チップ２の各側辺部に沿って断続的に形成されたそれぞれの空隙部７９にて緩和させることができ、それぞれの空隙部７９により半導体チップ２の側辺部において熱的負荷や機械的負荷を緩和させ、それに伴ってそれぞれのコーナー部に生じる熱的負荷や機械的負荷を緩和させることができる。したがって、半導体チップ２の破損やアンダーフィル樹脂７よりの引き剥がれなどの発生を未然に防止することができる。【００８２】
なお、上記それぞれの実施形態では、半導体チップの実装構造体において、空隙部が半導体チップ２の中心に対して対称に配置されるような場合について説明したが、半導体チップ２の形状やその他製造上の理由により、それぞれの空隙部が非対称配置されるような場合であっても、本発明の効果を得ることができる。【００８３】
また、それぞれの空隙部は、密閉状態にて形成される場合のみに限られず、その一部に外部との間の連通部分が存在するような場合であってもよい。このように連通部分が存在する場合には、加熱による気泡の成長過程において、気泡の破裂を抑制できるという効果を得ることができる。なお、このような連通部分はできるだけ小さくすることが望ましい。【００８４】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。【００８５】
本発明の半導体チップの実装構造体は、半導体チップのコーナー部分のアンダーフィル樹脂に空隙を設けることにより、実装時の加熱、冷却処理によって生じる各部材の熱膨張差や熱収縮差、並びに実装後の機械的な負荷に対する基板のたわみによる半導体チップのコーナー部分等に発生する負荷を軽減し、チップ内部の破壊を回避することができ、有用である。【００８６】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。【００８７】
２００６年１０月１９日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２００６−２８４８９５号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
【図１】
2008050635.tif 000003
【図２】
2008050635.tif 000004
【図３】
2008050635.tif 000005
【図４】
2008050635.tif 000006
【図５】
2008050635.tif 000007
【図６】
2008050635.tif 000008
【図７】
2008050635.tif 000009
【図８】
2008050635.tif 000010
【図９】
2008050635.tif 000011
【図１０】
2008050635.tif 000012
【図１１】
2008050635.tif 000013
【図１２】
2008050635.tif 000014
【図１３】
2008050635.tif 000015
【図１４】
2008050635.tif 000016
【図１５】
2008050635.tif 000017
【図１６】
2008050635.tif 000018
【図１７】
2008050635.tif 000019
【図１８】
2008050635.tif 000020
【図１９】
2008050635.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月26日(2009.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子電極を有する半導体素子と、
複数の基板電極を有する基板と、
上記それぞれの素子電極と基板電極とを接続する複数の突起電極と、
上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を封止するとともに、上記半導体素子と上記基板とを接着させるように、上記半導体素子と上記基板との間に配置された封止接着用樹脂とを備え、
上記封止接着用樹脂中において、上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部が形成されている、半導体素子の実装構造体。
【請求項２】
上記空隙部は、付加される外的エネルギにより上記樹脂中に生じる応力を緩和させる応力緩和用空隙部である、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項３】
上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の角部あるいはその近傍に相当する位置に形成されている、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項４】
上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の全ての上記角部の直下における上記樹脂中に配置された複数の空隙部である、請求項３に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項５】
上記基板上における上記半導体素子の上記角部と対向する位置に凹部が形成され、上記凹部の内側の空間が上記樹脂により覆われて上記空隙部が形成される、請求項３に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項６】
上記凹部は、上記基板上において上記半導体素子の上記角部に対向する位置に形成され、かつ上記素子電極とは接続されない凹部形成用の基板電極の上面に形成されている、請求項５に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項７】
上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に形成されている、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項８】
上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の４つの角部及びその近傍を除く、４つの上記側辺部あるいはその近傍に相当する位置全てに形成されている、請求項７に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項９】
上記空隙部は、上記半導体素子の上記縁部全体あるいはその近傍に相当する位置に環状の空隙部として形成されている、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１０】
上記樹脂は、第１及び第２の樹脂シートによる２層構造を有し、
上記基板側へ配置される上記第１の樹脂シートの外形形状が、上記半導体素子側へ配置される上記第２の樹脂シートの外形形状よりも小さく形成され、上記第１の樹脂シートの外周に接する空間が上記第２の樹脂シートにより覆われて上記空隙部が形成される、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１１】
上記第１の樹脂シートの上記外形形状が、上記半導体素子の外形形状と略同じ又は小さく設定されている、請求項１０に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１２】
上記第１の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度が、上記第２の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度よりも高い、請求項１０に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１３】
上記封止接着用樹脂は、絶縁性樹脂シート又は異方性導電樹脂シートである、請求項１に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１４】
基板上における半導体素子の実装領域の縁部あるいはその近傍に相当する位置において、上記基板と封止接続用樹脂との間に空隙が形成されるように、上記基板の表面に上記樹脂を配置し、
上記封止接続用樹脂を介して上記半導体素子を上記基板に押圧して、上記半導体素子のそれぞれの素子電極と上記基板のそれぞれの基板電極とを、それぞれの突起電極を介して接続するとともに、上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を上記樹脂により封止し、
上記封止接続用樹脂を加熱して上記空隙を膨張させ、その後上記樹脂を硬化させることで、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部を形成するとともに、上記半導体素子を上記基板に実装する、半導体素子の実装方法。
【請求項１５】
上記基板の表面に上記樹脂を配置することにより、上記実装領域の角部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
上記封止接続用樹脂を加熱して硬化させることにより、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の角部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙部を形成する、請求項１４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１６】
上記樹脂を配置する際に、上記基板上における上記半導体素子の実装領域の上記角部に予め形成された凹部の内側の空間が上記樹脂により覆われることで、上記空隙が形成される、請求項１５に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１７】
上記凹部は、上記基板上における上記半導体素子の実装領域の上記角部に形成され、かつ上記素子電極とは接続されない凹部形成用の基板電極の上面に形成されている、請求項１６に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１８】
上記基板の表面に上記樹脂を配置することにより、上記実装領域の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
上記封止接続用樹脂を加熱して硬化させることにより、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙部を形成する、請求項１４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１９】
上記半導体素子の上記実装領域の上記側辺部あるいはその近傍よりも内側の位置に絶縁性樹脂材料にて形成された壁部材が配置された上記基板の表面に、上記封止接続用樹脂を配置して、上記実装領域の上記側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
加熱されて溶融状態の上記封止接続用樹脂の流動が、上記壁部材により抑制することにより、上記壁部材における外周側面と上記樹脂との間に上記空隙部を形成する、請求項１８に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２０】
上記樹脂の配置において、上記樹脂として、第１及び第２の樹脂シートによる２層構造を有する樹脂シートを用い、上記基板側へ配置される上記第１の樹脂シートの外形形状が、上記半導体素子側へ配置される上記第２の樹脂シートの外形形状よりも小さく形成され、上記第１及び第２の樹脂シートを上記基板上に配置することにより、上記第１の樹脂シートの外周に接する空間が、上記第２の樹脂シートにより覆われて、上記空隙が形成される、請求項１４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２１】
上記２層構造の樹脂シートの配置において、その上記外形形状が上記半導体素子の外形形状と略同じ又は小さく設定された上記第１の樹脂シートを用いる、請求項２０に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２２】
上記第１の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度が、上記第２の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度よりも高い、請求項２０に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２３】
上記封止接着用樹脂として、絶縁性樹脂シート又は異方性導電樹脂シートを用いて、上記基板上へ配置させる、請求項１４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項２４】
基板上における半導体素子の実装領域の縁部あるいはその近傍に相当する位置に発泡剤を配置するとともに、上記基板の表面に上記樹脂を配置し、
上記封止接続用樹脂を介して上記半導体素子を上記基板に押圧して、上記半導体素子のそれぞれの素子電極と上記基板のそれぞれの基板電極とを、それぞれの突起電極を介して接続するとともに、上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を上記樹脂により封止し、
上記封止接続用樹脂を加熱して上記発泡剤により気泡を膨張させ、その後上記樹脂を硬化させることで、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部を形成するとともに、上記半導体素子を上記基板に実装する、半導体素子の実装方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の素子電極と基板の基板電極とを突起電極を介して接続するとともに、上記半導体素子と上記基板との間に封止接着用樹脂を配置して、上記半導体素子が上記基板に実装された半導体素子の実装構造体及び半導体素子の実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品として従来の半導体パッケージに比較して実装面積を大幅に縮小できるベアチップ実装が利用される中で、基板の回路形成面に半導体チップ（半導体素子）の回路形成面を対向させ、金などの金属で形成されるバンプ（突起電極）を介して重ね合わせることで導通を得るフェイスダウン実装は、基板の回路形成面と半導体チップの回路形成面の反対側の面を対向させ、ワイヤボンディングによって金属細線を引き出すことで両端子を接続するフェイスアップ実装と比較して、半導体チップおよびその実装構造体全体のさらなる小型化が可能であり、幅広く利用されている。
【０００３】
ここで、このような従来の半導体チップの実装構造体５０１の模式平面図を図１３に示し、図１３の実装構造体５０１におけるＡ−Ａ線断面図を図１４に示す。図１３及び図１４に示すように、略方形状の形状を有する半導体チップ２の下面側である回路形成面には、複数の素子電極であるパッド３が形成されており、基板４の上面側である回路形成面には複数の基板電極５が形成されている。それぞれのパッド３と基板電極５は、パッド３上に個別に形成された突起電極であるバンプ６を介して個別に電気的に接続されている。また、半導体チップ２と基板４との間には、封止接着用の絶縁性樹脂として、アンダーフィル樹脂７が充填配置されており、これにより、それぞれのパッド３、基板電極５、及びバンプ６が封止された状態にて、半導体チップ２と基板４とが接着された実装構造体が形成されている。
【０００４】
このような実装構造体は、例えば、半導体チップ２のそれぞれのパッド３上に形成されたバンプ６と、その表面にシート状のアンダーフィル樹脂７が貼り付けされた基板４とを対向させた後、アンダーフィル樹脂７を介して半導体チップ２を基板４に押し付けるといういわゆるシート工法を実施することで形成される。特に、このような従来のシート工法においては、半導体チップ２と基板４との間へのアンダーフィル樹脂７の充填配置と、半導体チップ２のパッド３と基板４の基板電極５とのバンプ６を介した電気的接続を同時に行うことができ、工程の簡略化及び短時間化の観点で有効とされ、幅広く利用されている。
【特許文献１】特開平１１−２６０９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、半導体パッケージの小型、低コスト化を目的としたチップ内部配線の微細化を目的とした、チップ内部の絶縁材料の低誘電率化が進められている。このような低誘電率な樹脂材料（以下、「Ｌｏｗ−ｋ材料」とする。）に関しては、誘電率の低下とともにその機械的強度の脆弱化も進行し、半導体チップの実装工程において、Ｌｏｗ−ｋ材料の脆弱性が原因となった半導体チップの内部破壊が懸念されている。
【０００６】
一般に、半導体チップの熱膨張係数はアンダーフィル樹脂や基板の熱膨張係数と比べ極端に小さく、実装時の加熱処理及び冷却処理によって生じる各部材の熱膨張差や熱収縮差によって半導体チップの各部分、特に方形状の半導体チップのコーナー部分には大きな引張負荷が発生する。また、半導体チップの実装工程においては、例えば半導体チップが実装された後の基板の割断工程、すなわち多面取り基板の割断工程や、基板の裏面へのはんだボール付け工程などを実施する際に生じる機械的な負荷により基板がたわみ、半導体チップへの負荷がさらに大きなものとなる。
【０００７】
これら負荷を軽減するために、例えば特許文献１では、半導体チップと基板との間のアンダーフィル樹脂部分において、コーナー部分にスティフナーと呼ばれる弾性率が高く、線膨張率の低い部材を挟み込むことで、熱膨張、収縮による負荷を緩和するなどの対策がなされている。しかしながら、このような方法では、熱膨張、収縮による負荷を緩和することはできても、その弾性率の高さから、実装後の機械的な負荷に対する基板のたわみによる負荷を軽減することが困難となる。また、逆にコーナー部分にエラストマーと呼ばれる弾性率の低く、線膨張率の高い部材を挟み込む対策もなされているが、その線膨張率の高さから、熱膨張、収縮差による負荷の増大を招くおそれがある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、半導体素子の素子電極と基板の基板電極とを突起電極を介して接続するとともに、上記半導体素子と上記基板との間に封止接着用樹脂を配置して、上記半導体素子が上記基板に実装された半導体素子の実装構造体及びその実装方法において、実装時の加熱処理や冷却処理によって生じる各部材の熱膨張差及び熱収縮差、並びに実装後の機械的な負荷に対する基板のたわみによる半導体素子の角部分に発生する負荷を軽減し、半導体素子の実装構造体の内部破壊を回避することができる半導体素子の実装構造体及び半導体素子の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１０】
本発明の第１態様によれば、複数の素子電極を有する半導体素子と、
複数の基板電極を有する基板と、
上記それぞれの素子電極と基板電極とを接続する複数の突起電極と、
上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を封止するとともに、上記半導体素子と上記基板とを接着させるように、上記半導体素子と上記基板との間に配置された封止接着用樹脂とを備え、
上記封止接着用樹脂中において、上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部が形成されている、半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、上記空隙部は、付加される外的エネルギにより上記樹脂中に生じる応力を緩和させる応力緩和用空隙部である、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１２】
本発明の第３態様によれば、上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の角部あるいはその近傍に相当する位置に形成されている、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１３】
本発明の第４態様によれば、上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の全ての上記角部の直下における上記樹脂中に配置された複数の空隙部である、第３態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１４】
本発明の第５態様によれば、上記基板上における上記半導体素子の上記角部と対向する位置に凹部が形成され、上記凹部の内側の空間が上記樹脂により覆われて上記空隙部が形成される、第３態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１５】
本発明の第６態様によれば、上記凹部は、上記基板上において上記半導体素子の上記角部に対向する位置に形成され、かつ上記素子電極とは接続されない凹部形成用の基板電極の上面に形成されている、第５態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１６】
本発明の第７態様によれば、上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に形成されている、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１７】
本発明の第８態様によれば、上記空隙部は、略方形状の上記半導体素子の４つの角部及びその近傍を除く、４つの上記側辺部あるいはその近傍に相当する位置全てに形成されている、第７態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１８】
本発明の第９態様によれば、上記空隙部は、上記半導体素子の上記縁部全体あるいはその近傍に相当する位置に環状の空隙部として形成されている、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００１９】
本発明の第１０態様によれば、上記樹脂は、第１及び第２の樹脂シートによる２層構造を有し、
上記基板側へ配置される上記第１の樹脂シートの外形形状が、上記半導体素子側へ配置される上記第２の樹脂シートの外形形状よりも小さく形成され、上記第１の樹脂シートの外周に接する空間が上記第２の樹脂シートにより覆われて上記空隙部が形成される、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００２０】
本発明の第１１態様によれば、上記第１の樹脂シートの上記外形形状が、上記半導体素子の外形形状と略同じ又は小さく設定されている、第１０態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００２１】
本発明の第１２態様によれば、上記第１の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度が、上記第２の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度よりも高い、第１０態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００２２】
本発明の第１３態様によれば、上記封止接着用樹脂は、絶縁性樹脂シート又は異方性導電樹脂シートである、第１態様に記載の半導体素子の実装構造体を提供する。
【００２３】
本発明の第１４態様によれば、基板上における半導体素子の実装領域の縁部あるいはその近傍に相当する位置において、上記基板と封止接続用樹脂との間に空隙が形成されるように、上記基板の表面に上記樹脂を配置し、
上記封止接続用樹脂を介して上記半導体素子を上記基板に押圧して、上記半導体素子のそれぞれの素子電極と上記基板のそれぞれの基板電極とを、それぞれの突起電極を介して接続するとともに、上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を上記樹脂により封止し、
上記封止接続用樹脂を加熱して上記空隙を膨張させ、その後上記樹脂を硬化させることで、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部を形成するとともに、上記半導体素子を上記基板に実装する、半導体素子の実装方法を提供する。
【００２４】
本発明の第１５態様によれば、上記基板の表面に上記樹脂を配置することにより、上記実装領域の角部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
上記封止接続用樹脂を加熱して硬化させることにより、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の角部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙部を形成する、第１４態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００２５】
本発明の第１６態様によれば、上記樹脂を配置する際に、上記基板上における上記半導体素子の実装領域の上記角部に予め形成された凹部の内側の空間が上記樹脂により覆われることで、上記空隙が形成される、第１５態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００２６】
本発明の第１７態様によれば、上記凹部は、上記基板上における上記半導体素子の実装領域の上記角部に形成され、かつ上記素子電極とは接続されない凹部形成用の基板電極の上面に形成されている、第１６態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００２７】
本発明の第１８態様によれば、上記基板の表面に上記樹脂を配置することにより、上記実装領域の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
上記封止接続用樹脂を加熱して硬化させることにより、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙部を形成する、第１４態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００２８】
本発明の第１９態様によれば、上記半導体素子の上記実装領域の上記側辺部あるいはその近傍よりも内側の位置に絶縁性樹脂材料にて形成された壁部材が配置された上記基板の表面に、上記封止接続用樹脂を配置して、上記実装領域の上記側辺部あるいはその近傍に相当する位置に上記空隙を形成し、
加熱されて溶融状態の上記封止接続用樹脂の流動が、上記壁部材により抑制することにより、上記壁部材における外周側面と上記樹脂との間に上記空隙部を形成する、第１８態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００２９】
本発明の第２０態様によれば、上記樹脂の配置において、上記樹脂として、第１及び第２の樹脂シートによる２層構造を有する樹脂シートを用い、上記基板側へ配置される上記第１の樹脂シートの外形形状が、上記半導体素子側へ配置される上記第２の樹脂シートの外形形状よりも小さく形成され、上記第１及び第２の樹脂シートを上記基板上に配置することにより、上記第１の樹脂シートの外周に接する空間が、上記第２の樹脂シートにより覆われて、上記空隙が形成される、第１４態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００３０】
本発明の第２１態様によれば、上記２層構造の樹脂シートの配置において、その上記外形形状が上記半導体素子の外形形状と略同じ又は小さく設定された上記第１の樹脂シートを用いる、第２０態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００３１】
本発明の第２２態様によれば、上記第１の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度が、上記第２の樹脂シートを形成する樹脂材料の粘度よりも高い、第２０態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００３２】
本発明の第２３態様によれば、上記封止接着用樹脂として、絶縁性樹脂シート又は異方性導電樹脂シートを用いて、上記基板上へ配置させる、第１４態様に記載の半導体素子の実装方法を提供する。
【００３３】
本発明の第２４態様によれば、基板上における半導体素子の実装領域の縁部あるいはその近傍に相当する位置に発泡剤を配置するとともに、上記基板の表面に上記樹脂を配置し、
上記封止接続用樹脂を介して上記半導体素子を上記基板に押圧して、上記半導体素子のそれぞれの素子電極と上記基板のそれぞれの基板電極とを、それぞれの突起電極を介して接続するとともに、上記それぞれの素子電極、基板電極、及び突起電極を上記樹脂により封止し、
上記封止接続用樹脂を加熱して上記発泡剤により気泡を膨張させ、その後上記樹脂を硬化させることで、上記封止接続用樹脂中において上記半導体素子の縁部あるいはその近傍に相当する位置に空隙部を形成するとともに、上記半導体素子を上記基板に実装する、半導体素子の実装方法を提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、半導体素子の実装構造体によれば、封止接着用樹脂中において半導体素子の角部に相当する位置に空隙部を配置させることで、半導体素子の実装工程における加熱処理及び冷却処理によって生じる各部材の熱膨張及び熱収縮の差、並びに実装工程の後において機械的な負荷に対する基板のたわみによる半導体素子の角部分に生じる応力負荷を、空隙部が吸収して軽減することができる。したがって、半導体素子自体の破壊あるいは半導体素子の実装構造体内部の破壊を回避することができる。また、このような空隙部は、基板表面に予め凹部を形成しておくことや、大きさの異なる２層構造の樹脂シートを用いることで、比較的簡単に形成することができ、半導体素子の基板への実装工程を効率的に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる半導体素子の実装構造体の一例である半導体チップの実装構造体１の模式断面図を図１に示し、その部分模式平面図を図２に示す。
【００３７】
図１及び図２に示すように、本第１実施形態の半導体チップの実装構造体１においては、基板４の上に封止接着用樹脂の一例であるシート状のアンダーフィル樹脂７が配置され、このアンダーフィル樹脂７を介して半導体チップ２が実装されている。半導体チップ２の図示下面側である回路形成面には、素子電極の一例である複数のパッド３が形成されており、これらのパッド３の形成位置に対応するように基板４の図示上面側である回路形成面には、複数の基板電極５が形成されており、それぞれのパッド３がそれぞれの基板電極５に突起電極の一例であるバンプ６を介して個別に電気的に接続されている。また、アンダーフィル樹脂７は、絶縁性樹脂材料により形成されており、互いに電気的に接続された状態のそれぞれのパッド３、基板電極５、及びバンプ６を完全に覆って封止するとともに、これらの接続状態を維持するように、半導体チップ２と基板４との間に介在して両者を接着している。このような状態にて、半導体チップ２が基板４に実装されて、半導体チップの実装構造体１、すなわち半導体パッケージ部品が構成されている。
【００３８】
また、図１及び図２に示すように、半導体チップ２はその平面的な形状が略方形状となっており、半導体チップ２の方形状のコーナー部（角部）に対向する基板４上、すなわち基板４上において半導体チップ２が実装される実装領域（半導体チップ２が基板表面に投影された領域）のコーナー部には、その表面に凹部を有し、かつそれぞれの基板電極５と同じ材質（例えば、銅）にて形成された凹部形成用基板電極８が形成されている。この凹部形成用基板電極８は、その中央部分が方形状にくり抜かれた枠形状に形成されており、この方形状にくり抜かれた部分と基板４の表面（上面）とにより凹部８ａが形成されている。また、この凹部８ａは半導体チップ２のコーナー部の頂点と対向する位置に形成されている。さらに、図１及び図２に示すように、この凹部形成用基板電極８は、半導体チップ２の４個所のコーナー部の全てに形成されており、さらに、それぞれの凹部８ａの内側の空間をその一部に含み、凹部８ａより上方に向けて上記空間が拡大された空隙部９が、アンダーフィル樹脂７中に形成されている。すなわち、アンダーフィル樹脂７中において、半導体チップ２の４個所のコーナー部に相当する位置に空隙部９が形成されている。なお、これらの空隙部９は、アンダーフィル樹脂７中において密閉された状態にある。
【００３９】
次にこのような半導体チップの実装構造体１の製造方法、すなわち、半導体チップ２の基板４への実装方法について、図３及び図４に示す半導体チップ２及び基板４の模式断面図を用いて以下に説明する。
【００４０】
まず、その回路形成面において、所定の位置にそれぞれの基板電極５が形成されるとともに、半導体チップ２の実装領域のそれぞれの角部に相当する位置に凹部形成用基板電極８が形成された基板４と、その回路形成面において、所定の位置にそれぞれのパッド３が形成されるとともに、個々のパッド３上にバンプ６が形成された半導体チップ２を準備する。
【００４１】
その後、基板４の上面側である回路形成面にシート状の形態を有するアンダーフィル樹脂７を配置する。このアンダーフィル樹脂７は、例えば、熱硬化性を有する低誘電率の絶縁性樹脂材料（ＮＣＦ）により形成されている。図３に示すように、アンダーフィル樹脂７は、それぞれの基板電極５と凹部形成用基板電極８とを覆うように基板４上へ配置される。また、このようにアンダーフィル樹脂７が配置された状態においては、それぞれの凹部形成用基板電極８における凹部８ａの内側の空間にアンダーフィル樹脂７が入り込むことがなく、当該空間に密閉された空隙Ｓ１が形成された状態とされる。また、図３に示すように、基板電極５と凹部形成用基板電極８との間にもその電極の配置間隔によっては、アンダーフィル樹脂７が入り込まない空隙Ｓ２が形成される場合がある。
【００４２】
このように基板４上にアンダーフィル樹脂７が配置された後、図３に示すように、基板４の回路形成面と半導体チップ２の回路形成面とを対向させながら、それぞれの基板電極５とパッド３とが位置合わせされるように、両者の位置決めを行い、その後、半導体チップ２の下降を開始する。下降された半導体チップ２は、まず、それぞれのパッド３上に形成されているバンプ６の下方先端が、基板４上に配置されているアンダーフィル樹脂７と接触し、さらに半導体チップ２が下降されることで、バンプ６がアンダーフィル樹脂７を押し退けるようにして基板４の基板電極５と当接する。この当接状態よりさらに下降されると、バンプ６が下降による押圧力（加圧力）にて変形し、半導体チップ２のそれぞれのパッド３が基板４のそれぞれの基板電極５にバンプ６を介して電気的に接続された状態とされる。また、それとともに、このように電気的接合が行われた状態にて、それぞれのパッド３、基板電極５、及びバンプ６がアンダーフィル樹脂７により封止された状態とされる。
【００４３】
一方、このような半導体チップ２の下降により、半導体チップ２の下面側である回路形成面が、アンダーフィル樹脂７の上面を押圧することになる。その結果、半導体チップ２により押圧される半導体チップ２の直下領域、すなわち半導体チップの実装領域に配置されているアンダーフィル樹脂７には、比較的大きな加圧力が付加され、図４に示すように、実装領域中に配置されている基板電極５と凹部形成用基板電極８との間の空隙Ｓ２には、アンダーフィル樹脂７が入り込み、空隙Ｓ２が消失されることになる。これに対して、半導体チップの実装領域外（あるいは領域の略外縁部）に配置される凹部８ａの内側に形成された空隙Ｓ１には、付加される加圧力が少ないことから、空隙Ｓ１内にアンダーフィル樹脂７が入り込む量が少なく、空隙Ｓ１は消失されず、残存することになる。
【００４４】
また、このような半導体チップ２を基板４に接合する際には、半導体チップ２やアンダーフィル樹脂７が加熱される。このような加熱が行われることにより、まずアンダーフィル樹脂７が溶融状態とされ、その後加熱がさらに継続されることで、溶融状態とされたアンダーフィル樹脂７が硬化されることになる。このような溶融状態においては、凹部８ａに残存している空隙Ｓ１内の空気が膨張して、アンダーフィル樹脂７の内部において空隙Ｓ１が拡大されることになる。その後、空隙Ｓ１が膨張拡大された状態にてアンダーフィル樹脂７が硬化されることにより、図１に示すように、それぞれの凹部８ａにおいて空隙部９が形成される。なお、凹部８ａ内の空隙Ｓ１が膨張拡大される際には、凹部形成用基板電極８によりその拡大方向を上方に向かい易いように規制することができる。このようにして半導体チップ２がアンダーフィル樹脂７を介して基板４上に実装され、アンダーフィル樹脂７中において半導体チップ２のそれぞれのコーナー部に相当する位置に空隙部９が形成された半導体チップの実装構造体１が製造される。
【００４５】
次に、このようにアンダーフィル樹脂７中にそれぞれの空隙部９が形成された構成を有する半導体チップの実装構造体１において、半導体チップ２のコーナー部あるいはその近傍に発生する負荷を軽減させることができる理由について、以下に説明する。
【００４６】
例えば、上述のように製造された半導体チップの実装構造体１に対してその後熱処理工程が施される場合に、半導体チップ２、アンダーフィル樹脂７、及び基板４が熱膨張・熱収縮することになるが、それぞれの部材の熱膨張率の差により応力が生じ、このような応力は特にコーナー部において顕著となるが、図１に示すように半導体チップの実装構造体１において、それぞれのコーナー部に空隙部９が形成されていることにより、空隙部９にてこのように生じる応力を吸収あるいは低減させることができる。従って、熱的な影響により半導体チップ２やその実装構造体１が破損することを確実に防止することができる。さらに、このような半導体チップ２は、いわゆる多面取り基板上に複数個実装され、その実装後、基板を切断することにより、個々の半導体チップの実装構造体１として形成することができるが、このような切断工程の際に受ける機械的負荷によって基板４にたわみが生じても、空隙部９が変形することにより、それぞれのコーナー部分においてその影響を緩和することができる。従って、熱的負荷や機械的負荷等の付加される外的エネルギをそれぞれの空隙部９、すなわち応力緩和用空隙部にて緩和させることができ、特にコーナー部にて生じる可能性の高い半導体チップ２の破損やアンダーフィル樹脂７よりの引き剥がれなどの発生を未然に防止することができる。
【００４７】
このような空隙部９は、アンダーフィル樹脂７中において密閉され、かつ他のパッド３、基板電極５、及びバンプ６と連通されない限度において、できるだけ大きく形成されることが、応力等の負荷の緩和という観点からは好ましい。ただし、半導体チップ２と基板４との接着状態を十分に維持できる強度を阻害しないようにする必要がある。このように、空隙部９を十分な大きさにて確保するためには、例えば図５に示すように、基板４上に形成される凹部形成用基板電極１８の凹部１８ａを基板４の表面までも削り取るように深く形成することが好適である。このような削り取りが例えばレーザ加工により行うことができる。さらに、図５に示すように、深く形成した凹部１８ａの底部に金メッキ層１８ｂを形成するように金メッキ処理を施すことで、アンダーフィル樹脂７と凹部１８ａの底部との密着性を低下させて、空隙をより確実に形成させるようにすることもできる。
【００４８】
また、本第１実施形態においては、基板４上に凹部形成用基板電極８をその他の基板電極５と同じ材料かつ同じ高さにて形成、例えばフォトエッチング法により形成することで、基板製作を簡便なものとしているが、本第１実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、メッキ処理などで所望の高さの凹部形成用部材を形成することもできる。
【００４９】
ここで、本第１実施形態における半導体チップの実装構造体１の寸法例について説明する。例えば、半導体チップ２は、その平面的な外形サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚みが２００μｍであり、基板４は、その平面的な外形サイズが１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚みが５００μｍである。実装構造体１において、半導体チップ２と基板４との間の寸法、すなわちアンダーフィル樹脂７が充填配置されている空間の高さは２５μｍであり、凹部形成用基板電極８の外形が１００μｍ×１００μｍ、凹部８ａの口径が５０μｍ×５０μｍ、深さが３０μｍである。
【００５０】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる半導体素子の実装構造体の一例である半導体チップの実装構造体の一例である半導体チップの実装構造体２１の模式断面図を図６に示す。
【００５１】
図６に示すように、本第２実施形態の半導体チップの実装構造体２１においては、基板４上に配置されるアンダーフィル樹脂が、基板４側に配置される第１の封止接着用樹脂シートである第１のアンダーフィル樹脂２７と、半導体チップ２側に配置される第２の封止接着用樹脂シートである第２のアンダーフィル樹脂２８との２層構造とされている点、及び凹部を形成することなく空隙部２９を形成する点において、上記第１実施形態とは異なる構成を有している。
【００５２】
本第２実施形態の半導体チップの実装構造体２１の構成について、その製造方法の説明を通じて以下に説明する。また、製造方法の模式説明図を図７及び図８に示す。
【００５３】
図７に示すように、所定の位置にそれぞれの基板電極５が形成された基板４上における半導体チップの実装領域に、シート状の形態を有する第１のアンダーフィル樹脂２７を配置させて貼り付ける。この貼り付けにより、それぞれの基板電極５が第１のアンダーフィル樹脂２７により完全に覆われた状態とされる。第１のアンダーフィル樹脂２７はその大きさが、半導体チップ２の外形寸法と略同じあるいはそれよりも小さくなるように形成されているが、少なくとも、基板４上のそれぞれの基板電極５を完全に覆うことができるような大きさに形成される。その後、第１のアンダーフィル樹脂２７の上面を覆うように、同じくシート状の形態を有する第２のアンダーフィル樹脂２８が配置されて貼り付けられる。第２のアンダーフィル樹脂２８はその大きさが、半導体チップ２の外形よりも十分に大きくなるように形成されている。また、第１のアンダーフィル樹脂２７と第２のアンダーフィル樹脂２８とは、例えば、その材料物性が等しいものとされている。
【００５４】
このように、アンダーフィル樹脂を互いにその外形寸法が異なる第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７、２８の２層構造とすることにより、図７に示すように、第１のアンダーフィル樹脂２７の外周部に隣接する基板４上の空間が、第２のアンダーフィル樹脂２８により覆われて密閉状態とされた空隙Ｓ３が形成される。この空隙Ｓ３は、例えば、第１のアンダーフィル樹脂２７の外周部全体に渡って枠形状に形成される。ただし、第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７、２８の厚みなどによっては、必ずしも枠形状に形成されない場合もあり得るが、そのような場合であっても、少なくとも、半導体チップの実装領域のそれぞれのコーナー部に相当する位置には、空隙Ｓ３が形成される。
【００５５】
次に、パッド３及びバンプ６が形成された半導体チップ２と基板４とを互いに位置決めした後、上記第１実施形態の実装方法と同様に、半導体チップ２を下降させて、図８に示すように基板４のそれぞれの基板電極５に半導体チップ２のそれぞれのパッド３を、バンプ６を介して個別に電気的に接続する。また、この半導体チップ２の基板４への接合の際には、半導体チップ２の下面により第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７、２８に押圧力が付加させることになるが、半導体チップの実装領域の外側に形成されている枠形状の空隙Ｓ３には大きな押圧力が付加されないため、空隙Ｓ３の大きさが小さくされるものの空隙Ｓ３は残存する。また、この接合工程の際には、半導体チップ２及びそれぞれのアンダーフィル樹脂２７、２８に対する加熱が行われるため、この加熱により空隙Ｓ３内の空気が膨張して空隙が拡大され、図６に示すような膨張拡大された空隙部２９が枠形状に形成される。なお、接合工程における加熱及びその後の冷却により、第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７、２８は互いに一体的な層として硬化されるとともに、空隙部２９の形態が維持される。このようにして本第２実施形態の半導体チップの実装構造体２１が形成される。
【００５６】
ここで、このように形成された半導体チップの実装構造体２１の部分模式断面図を図９に示す。接合工程における加熱によりアンダーフィル樹脂を構成する樹脂材料が溶融されることになり、半導体チップ２による押圧力により溶融状態に樹脂が流動することになる。その結果、図９に示すように、半導体チップ２のコーナー部以外の端部に相当する位置に形成されている空隙Ｓ３ａは、当該位置における樹脂の流動が比較的大きいため、空隙Ｓ３ａは小さくなりやすいが、コーナー部に相当する位置に形成されている空隙Ｓ３ｂは、当該位置における樹脂の流動が比較的小さいため、空隙Ｓ３ｂは小さくなることなく、比較的大きな空隙部２９を形成することができる。
【００５７】
ここで、第１及び第２のアンダーフィル樹脂２７及び２８を用いた２層構造により、例えば、半導体チップ２の縁部の周囲全体に渡って枠形状を有する空隙部４９が形成された場合の半導体チップの実装構造体４１の模式平面図を、本第２実施形態の変形例として図１５に示す。図１５に示すように、空隙部４９は、半導体チップ２の縁部の周囲全体に相当する位置に形成されている。
【００５８】
このような半導体チップの実装構造体２１の構成によれば、上記第１実施形態の実装構造体１と同様に、熱的負荷や機械的負荷をそれぞれの空隙部２９にて緩和させることができる。特にこのような空隙部が、半導体チップ２のコーナー部だけでなく、枠形状に半導体チップ２の周囲全体に渡って形成されるような上記変形例の半導体チップの実装構造体４１では、枠形状の空隙部４９によりコーナー部だけでなくそれ以外の端部近傍においても熱的負荷や機械的負荷を緩和させることができ、より確実に半導体チップ２の破損やアンダーフィル樹脂２７、２８よりの引き剥がれなどの発生を未然に防止することができる。また、本第２実施形態の実装構造体２１にように、アンダーフィル樹脂を互いに大きさの異なる２つの層を重ね合わせた構成とすることで、上記第１実施形態のように凹部を形成することなく、空隙部２９を形成することができる。
【００５９】
なお、上述の説明においては、第１のアンダーフィル樹脂２７と第２のアンダーフィル樹脂２８とが等しい物性を有するものとしたが、本第２実施形態はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて例えば、第１のアンダーフィル樹脂２７を比較的高い粘性を有する材料とし、第２のアンダーフィル樹脂２８を比較的低い粘性を有する材料とするような場合であってもよい。このように基板側に配置される第１のアンダーフィル樹脂２７と半導体チップ２側に配置される第２のアンダーフィル樹脂２８とで粘性に高低を積極的に付けることで、空隙Ｓ３を良好に形成することができる。例えば、第１のアンダーフィル樹脂２７の加熱接合時（樹脂溶融時）の粘度を３０００００Ｐａ・ｓとし、第２のアンダーフィル樹脂２８の加熱接合時の粘度を１００００Ｐａ・ｓと設定することができる。
【００６０】
また、本第２実施形態においては、例えば、第１のアンダーフィル樹脂２７の外周端部が、半導体チップ２の外周端面よりも５０μｍ内側に位置されるように形成され、第２のアンダーフィル樹脂２８の外周端部が、半導体チップ２の外周端面よりも５００μｍ外側に位置されるように形成されたものを用いることができる。なお、それぞれのアンダーフィル樹脂２７、２８は、例えば同じ厚みとして２５μｍのものを用いることができるが、このような厚みは形成する空隙部の大きさなどに応じて設定することができる。
【００６１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体３１の製造方法について、図１０、図１１、図１２に示す模式説明図を用いて以下に説明する。本第３実施形態の実装構造体３１は、アンダーフィル樹脂中に空隙を形成する手段として、発泡剤を用いる点において、上記第１及び第２実施形態とは異なる方法となっている。
【００６２】
具体的には、図１０に示すように、基板４上において、空隙を形成したい位置、すなわち、半導体チップ２の実装領域におけるコーナー部に相当する位置に発泡剤３８を塗布又は印刷等の手段により配置する。その後、図１１に示すように、この実装領域全体を覆うように、シート状の形態を有するアンダーフィル樹脂７を配置する。これにより、先に基板４上に配置されている発泡剤３８は、アンダーフィル樹脂７により完全に覆われた状態とされる。
【００６３】
その後、アンダーフィル樹脂７を介して、半導体チップ２を基板４に接合する。このとき、アンダーフィル樹脂７が加熱されるため、アンダーフィル樹脂７中の発泡剤３８が発泡し、その後、樹脂が硬化することにより、空隙部３９が形成される。このような発泡剤３８としては、アンダーフィル樹脂７が溶融して、固化（硬化）する温度（例えば１００℃程度）よりも低い温度にて発泡するような特性を有する材料を選定することが好ましい。
【００６４】
本第３実施形態の半導体チップの実装構造体３１の製造方法によれば、基板４上の所定の位置に発泡剤を塗布しておくことで、当該位置に空隙部を形成することができるため、所望の位置に確実に空隙部を形成することができるとともに、基板自体の加工を伴うこともなく、また、樹脂シートを多層化する必要もなく、製造方法の効率化を図ることができる。
【００６５】
上記第１から第３の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体は、それぞれ単独でも半導体チップ２やその実装構造体への負荷軽減効果はあるが、これらを組合せて利用することにより、その空隙部のサイズを大きくし、さらなる負荷軽減効果を得ることが期待できる。
【００６６】
なお、上記それぞれの実施形態においては、半導体チップ２が略方形状の形状を有し、アンダーフィル樹脂中においてそれぞれのコーナー部（すなわち４個所のコーナー部）に相当する位置に空隙部を形成するような場合について説明したが、本発明はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、４個所のコーナー部のうちの少なくとも１個所に空隙部を形成することで、本発明の効果を得ることが可能である。また、対向するコーナー部のうちの一方にのみ空隙部を形成して、一方のコーナー部にて空隙部にて負荷を吸収することで、対向するコーナー部での負荷も軽減させるようにすることもできる。
【００６７】
また、上記それぞれの実施形態においては、封止接着用樹脂として、絶縁性の樹脂材料（ＮＣＦ）が用いられる場合について説明したが、このような場合に代えて、異方性導電樹脂材料（ＡＣＦ）が用いられるような場合であってもよい。なお、それぞれの樹脂材料は、シート状の形態を有することがその取り扱いの観点からは好ましいが、このような形態のみに限られず、例えばペースト状の形態を有するような場合であってもよい。
【００６８】
また、空隙部が配置される位置は、半導体チップのコーナー部の頂点の直下位置であることが好ましいが、半導体チップの接合時における加圧力により空隙が押しつぶされることや、コーナー部よりも外側ではさらに大きな応力が生じることなどを考慮して、コーナー部よりもやや外側に延在するように形成されるような場合であってもよい。
【００６９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体５１について、図１６及び図１７に示す模式説明図を用いて以下に説明する。本第４実施形態の半導体チップの実装構造体５１では、半導体チップ２のコーナー部に相当する位置に空隙部を形成するのではなく、半導体チップ２の４つの側辺部に相当する位置に沿って空隙部が形成された構造を有している。
【００７０】
具体的には、図１６に示すように、半導体チップの実装構造体５１において、略正方形状の半導体チップ２のコーナー部及びその近傍を除く、４つの側辺部の直下に、それぞれの側辺部に沿って延在するように形成された４つの空隙部５９が形成されている。
【００７１】
また、それぞれの空隙部５９における半導体チップ２の中心側には、同様に側辺部に沿って延在する壁部材６１が形成されている。それぞれの壁部材６１は、図１７に示すように、絶縁性樹脂により基板４の上面に形成されており、壁部材６１の外周側面とアンダーフィル樹脂７と基板４の表面とにより囲まれた空間が空隙部５９として形成されている。
【００７２】
アンダーフィル樹脂７が加熱により溶融されて、半導体チップ２の外側方向に向けて放射状に流動する際に、それぞれの壁部材６１がアンダーフィル樹脂７の流動を抑制することにより、壁部材６１の外周側面に隣接するように空隙部５９を形成することができる。また、このようにアンダーフィル樹脂７の流動を抑制する壁部材６１を形成しても、それぞれのコーナー部に相当する位置には壁部材６１を配置していないため、流動された樹脂を半導体チップ２の周囲、特にコーナー部の周囲に流動させることができ、確実な封止が阻害されることもない。
【００７３】
なお、それぞれの壁部材６１は、その端部が、半導体チップ２のコーナー部から例えば１００μｍ程度離れて位置されるように形成される。また、壁部材６１は、その幅が５０μｍに形成され、半導体チップ２の側辺部から６０μｍ程度内側に入った位置にその内周側面が位置されている。このような形状及び位置にそれぞれの壁部材６１を形成することにより、それぞれの空隙部５９を半導体チップ２の側辺部の直下に確実に形成することができる。また、半導体チップ２の下面と壁部材６１の間に、流動されたアンダーフィル樹脂７が通過できるような隙間を確保して、半導体チップ２の周囲への樹脂の充填性（すなわち封止性）が阻害されないようにすることが好ましい。このような観点から、半導体チップ２と基板４との間の寸法４０μｍに対して、例えば壁部材６１の高さは２０μｍに形成される。なお、壁部材６１の形成材料としては、絶縁性材料であればその他の材料、例えば、はんだレジスト材料などを用いることもできる。
【００７４】
このような半導体チップの実装構造体５１の構成によれば、熱的負荷や機械的負荷をそれぞれの空隙部５９にて緩和させることができる。このような空隙部５９が、半導体チップ２のコーナー部ではなく、半導体チップ２の４つの側辺部に沿って形成されるような場合であっても、それぞれの空隙部５９により半導体チップ２の側辺部において熱的負荷や機械的負荷を緩和させ、それに伴ってそれぞれのコーナー部に生じる熱的負荷や機械的負荷を緩和させることができる。したがって、半導体チップ２の破損やアンダーフィル樹脂７よりの引き剥がれなどの発生を未然に防止することができる。
【００７５】
また、本第４実施形態の半導体チップの実装構造体５１では、４つの側辺部それぞれに沿って空隙部５９が連続的に延在するような場合について説明したが、このような場合に代えて、各々の側辺部において、空隙部が分断されて形成されるような場合であっても、同様な効果を得ることができる。
【００７６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体７１について、図１８〜図２１に示す模式説明図を用いて以下に説明する。本第５実施形態の半導体チップの実装構造体７１では、半導体チップ２の４つの側辺部に相当する位置に沿って複数の空隙部が分断して、すなわち断続的に形成された構造を有している。
【００７７】
上記第４実施形態の半導体チップの実装構造体５１では、絶縁性樹脂材料により形成された壁部材６１を用いて空隙部５９が形成されるような場合について説明したが、本第５実施形態の半導体チップの実装構造体７１では、基板４上に形成されている基板電極５又は電極パターンの一部を用いて、このような壁部材に類似する機能を有する部材を形成して、断続的な空隙部を形成している。
【００７８】
このような電極パターンの構造を、図１８における部分Ａを拡大した模式部分拡大図である図１９、その模式斜視図である図２０、及び模式断面図である図２１を参照して具体的に説明する。図１９、図２０、及び図２１に示すように、基板４上には、バンプ６を介して半導体チップ２のパッド３と電気的に接続される複数の基板電極５が形成されている。それぞれの基板電極５は、基板４の外周に向けて略放射状に拡がるように形成された電極パターン７２に電気的に接続されている。このような電極パターン７２は、一般的には半導体チップ２等の他の部材と接触しないように基板４の表面に沿って平坦に延在するように形成されているが、本第５実施形態では、この電極パターン７２の一部に隆起部７３を形成し、この隆起部７３に上記第４実施形態の壁部材としての機能を備えさせている。
【００７９】
それぞれの電極パターン７２は、隣接する電極パターン７２との間に例えば４０μｍの間隔を有して、４０μｍの幅にて形成される。また、隆起部７３は、半導体チップ２の側辺部よりも僅かに内側の位置にて形成されることが好ましい。このような位置に隆起部７３が形成されることにより、半導体チップ２の外側方向に位置する隆起部７３の側面に接するように空隙部７９を形成することができ、この空隙部７９を確実に半導体チップ２の側辺部の直下に位置させることができる。また、バンプ６の高さが２５μｍ程度であり、電極パターン７２の高さが１２μｍ程度であるような場合には、隆起部７３の高さは２０μｍ程度に形成されることが好ましい。このような高さに形成することで、隆起部７３と半導体チップ２との接触を確実に防止することができる。
【００８０】
このような半導体チップの実装構造体７１の構成によれば、熱的負荷や機械的負荷を、半導体チップ２の各側辺部に沿って断続的に形成されたそれぞれの空隙部７９にて緩和させることができ、それぞれの空隙部７９により半導体チップ２の側辺部において熱的負荷や機械的負荷を緩和させ、それに伴ってそれぞれのコーナー部に生じる熱的負荷や機械的負荷を緩和させることができる。したがって、半導体チップ２の破損やアンダーフィル樹脂７よりの引き剥がれなどの発生を未然に防止することができる。
【００８１】
なお、上記それぞれの実施形態では、半導体チップの実装構造体において、空隙部が半導体チップ２の中心に対して対称に配置されるような場合について説明したが、半導体チップ２の形状やその他製造上の理由により、それぞれの空隙部が非対称配置されるような場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【００８２】
また、それぞれの空隙部は、密閉状態にて形成される場合のみに限られず、その一部に外部との間の連通部分が存在するような場合であってもよい。このように連通部分が存在する場合には、加熱による気泡の成長過程において、気泡の破裂を抑制できるという効果を得ることができる。なお、このような連通部分はできるだけ小さくすることが望ましい。
【００８３】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００８４】
本発明の半導体チップの実装構造体は、半導体チップのコーナー部分のアンダーフィル樹脂に空隙を設けることにより、実装時の加熱、冷却処理によって生じる各部材の熱膨張差や熱収縮差、並びに実装後の機械的な負荷に対する基板のたわみによる半導体チップのコーナー部分等に発生する負荷を軽減し、チップ内部の破壊を回避することができ、有用である。
【００８５】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【００８６】
２００６年１０月１９日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２００６−２８４８９５号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の半導体チップの実装構造体の模式断面図である。
【図２】図２は、図１の半導体チップの実装構造体の部分模式平面図である。
【図３】図３は、上記第１実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、基板上にシート状のアンダーフィル樹脂が貼り付けされた状態を示す図である。
【図４】図４は、上記第１実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、半導体チップがアンダーフィル樹脂を介して基板上に実装された状態を示す図である。
【図５】図５は、上記第１実施形態の変形例にかかる半導体チップの実装構造体の部分模式断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態の半導体チップの実装構造体の模式断面図である。
【図７】図７は、上記第２実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、基板上にシート状の２層のアンダーフィル樹脂が貼り付けされた状態を示す図である。
【図８】図８は、上記第２実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、半導体チップが２層のアンダーフィル樹脂を介して基板上に実装された状態を示す図である。
【図９】図９は、図６の半導体チップの実装構造体の部分模式断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、基板上に発泡剤が塗布された状態を示す図である。
【図１１】図１１は、上記第３実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、基板上にシート状のアンダーフィル樹脂が貼り付けられた状態を示す図である。
【図１２】図１２は、上記第３実施形態の半導体チップの実装構造体の製造方法を示す模式説明図であって、半導体チップが実装された状態を示す図である。
【図１３】図１３は、従来の半導体チップの実装構造体の模式平面図である。
【図１４】図１４は、図１３の半導体チップの実装構造体におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１５は、上記第２実施形態の変形例にかかる半導体チップの実装構造体の模式平面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第４の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体の模式平面図である。
【図１７】図１７は、上記第４実施形態の半導体チップの実装構造体の模式断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第５の実施形態にかかる半導体チップの実装構造体の模式平面図である。
【図１９】図１９は、上記第５実施形態の半導体チップの実装構造体のＡ部分の拡大模式図である。
【図２０】図２０は、図１９の半導体チップの実装構造体の電極パターンの部分模式斜視図である。
【図２１】図２１は、上記第５実施形態の半導体チップの実装構造体の模式断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008050635.tif 000024
【図２】
2008050635.tif 000025
【図３】
2008050635.tif 000026
【図４】
2008050635.tif 000027
【図５】
2008050635.tif 000028
【図６】
2008050635.tif 000029
【図７】
2008050635.tif 000030
【図８】
2008050635.tif 000031
【図９】
2008050635.tif 000032
【図１０】
2008050635.tif 000033
【図１１】
2008050635.tif 000034
【図１２】
2008050635.tif 000035
【図１３】
2008050635.tif 000036
【図１４】
2008050635.tif 000037
【図１５】
2008050635.tif 000038
【図１６】
2008050635.tif 000039
【図１７】
2008050635.tif 000040
【図１８】
2008050635.tif 000041
【図１９】
2008050635.tif 000042
【図２０】
2008050635.tif 000043
【図２１】
2008050635.tif 000044
【国際調査報告】
2008050635.tif 000045
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