(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの複数の電極パッド上に電極バンプを備えたフリップチップを、導体回路基板の前記電極バンプに対応するそれぞれの接続端子パッドにフェースダウン状態で実装する際に、前記フリップチップと前記導体回路基板との間に介在させ、前記導体回路基板の接続端子パッドと前記電極バンプとの間に電気的導通回路を形成する機械的接続を保持すると共に、前記フリップチップと前記導体回路基板との間を充填・接合するフリップチップ実装用バインダーにおいて、
エポキシ系樹脂を主剤とし、フィラー、硬化剤、反応性希釈剤を含む構成とされており、しかもガラス転移点温度が１５０℃〜１７０℃で、且つ熱膨張係数が前記ガラス転移点温度未満のとき３３〜４５ｐｐｍ／℃、前記ガラス転移点温度以上のとき１１０〜１２０ｐｐｍ／℃の硬化物特性を有し、更には、その粘度が９００〜１１００ｃｐｓの特性を有するエポキシ系熱硬化性接着剤であることを特徴とするフリップチップ実装用バインダー。
【請求項２】
請求項１記載のフリップチップ実装用バインダーにおいて、前記エポキシ系熱硬化性接着剤は無溶剤型エポキシ系熱硬化性接着剤であることを特徴とするフリップチップ実装用バインダー。
【請求項３】
請求項１又は２記載のフリップチップ実装用バインダーにおいて、前記フィラーは、シリカ、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムの熱伝導性無機材料から選択された一種であることを特徴とするフリップチップ実装用バインダー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のフリップチップ実装用バインダーにおいて、前記導体回路基板は、導電性薄板条材にプレス加工又はエッチング加工を施して形成された単一リードフレームが短冊状又はマトリックス状に配列されたリードフレーム回路基板であることを特徴とするフリップチップ実装用バインダー。
【請求項５】
予めガラス転移点温度が１５０℃〜１７０℃で、且つ熱膨張係数が前記ガラス転移点温度未満のとき３３〜４５ｐｐｍ／℃、前記ガラス転移点温度以上のとき１１０〜１２０ｐｐｍ／℃の硬化物特性を有し、更には、その粘度が９００〜１１００ｃｐｓの特性を有する所要量のバインダーを塗布して導体回路基板の上面にバインダー層を形成し、前記導体回路基板の各導体リードの接続端子パッドに対応し、これに最終的に接続される複数の電極バンプを備えるフリップチップを前記バインダー層上にフェースダウン状態で載せた後、これを加熱すると共に、前記フリップチップを所定の圧力で押圧し、前記バインダー層を押し広げ、前記接続端子パッドと前記電極バンプとを接触させて電気的導通回路を形成した状態で硬化・保持すると共に、前記フリップチップと前記導体回路基板とを前記バインダー層を介して接合・封止された半導体パッケージを形成して後、前記半導体パッケージを支持するタイバーから分離する加工を行い、前記半導体パッケージの裏面側に前記導体回路基板の裏面が露出した半導体装置を得ることを特徴とするフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法において、前記導体回路基板は、導電性薄板条材にプレス加工又はエッチング加工を施して、中央部にダミーパッドを有し、該ダミーパッドの周囲に離間配列された複数の導体リードからなる導体回路パターンを備えた複数の単一リードフレームが短冊状又はマトリックス状に配列されたリードフレーム回路基板の裏面側に粘着テープが貼着された複合回路基板であることを特徴とするフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法において、前記ダミーパッドは、前記バインダーの塗布領域内に位置していることを特徴とするフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法において、前記複合回路基板上の前記半導体パッケージの分離は、該半導体パッケージの周囲を、前記粘着テープの一部を残すフル・ダイシング加工を行い、前記半導体パッケージが前記粘着テープ上に個々に粘着された状態で分離されてなることを特徴とするフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか１項に記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法において、前記電極バンプの材料には金線が使用され、しかも該電極バンプはボールボンディング方式により形成され、前記接続端子パッドには金めっきがなされていることを特徴とするフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイレクトボンディング等のフリップチップ実装形態に用いるフリップチップ実装用バインダー及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。詳細には、ボールボンディングバンプ等の電極バンプを導体回路基板の接続端子パッドに機械的接触をさせると共に、フリップチップと導体回路基板との間隙を埋め、且つ電気的接続を保持するフリップチップ実装用バインダー及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の超小型化や高速化、高周波化等に対応する目的で、半導体チップの電極パッドに電極バンプが形成されたフリップチップをフェースダウン状態で導体回路基板上に実装するフリップチップ実装が実用化されてきた。例えば、特開平５−１７５２８０号公報に開示されているように、導体回路基板の接続端子パッドと半導体チップに形成された電極バンプとの接続が、導体回路基板を覆っている粘着性熱硬化性薄膜部材を貫通してなされると共に、粘着性熱硬化性薄膜部材の硬化力によって半導体チップの電極バンプが導体回路基板の接続端子パッドに接続された電気的導通回路を保持する構成とされている。これは、移動体通信機器やＯＡ機器等のＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｎｏｎｌｅａｄ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎｌｅａｄ）等のＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型やＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型のＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）に急速に採用され、樹脂ベースの導体回路基板の実装に見られるようになってきた。そして、最近ではフリップチップと導体回路基板の実装には、その間隙に絶縁樹脂のバインダー（アンダーフィル樹脂）を充填して、半導体チップと導体回路基板との電気的導通回路を形成するメカニカル実装方法が採用されている。
【０００３】
この方法は、ボールボンディングバンプを有するフリップチップの実装ばかりではなく、エレクトロプレーティングバンプ、樹脂バンプが形成されたフリップチップの実装や端子バンプを備えた半導体装置のメカニカル実装方式等の組み込みにも使用されている。
フリップチップの実装に使用されるバインダーは、例えば主成分がエポキシ樹脂で、２μｍ程度の粒子のフィラーを含み、ガラス転移点温度Ｔｇが１３０℃、熱膨張係数がガラス転移点温度Ｔｇ未満で２５ｐｐｍ／℃、ガラス転移点温度Ｔｇ以上で１１０ｐｐｍ／℃の硬化物特性を有し、液体の状態の粘度が４５００ｃｐｓ程度の特性を有するエポキシ系熱硬化性接着剤が多く使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のバインダーを用いたフリップチップ実装では、フリップチップとバインダー及び導体回路基板との接合界面に応力が発生し、ＰＣＴ（ＰｒｅｓｓｕｒｅＣｒａｃｋｅｒ  Ｔｅｓｔ：温度１１０℃、湿度８５％、５００時間）、ＴＣＴ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｙｃｌｅ  Ｔｅｓｔ：温度１２５℃から−５５℃までの変化を１０００サイクル）による密着性、電気的接続性等の信頼性試験において、ＰＣＴでは１００％、ＴＣＴでは５０％の不良が発生するという問題があった。
特に、微細電極接続、すなわち電極間の直接接続により形成された半導体装置のＴＣＴにおいては、それぞれの熱膨張係数差による反り変形を繰り返すことになり、それぞれの接着界面において剥離などが発生し、電気的接続不良の原因となっていた。したがって、それぞれの界面の密着性を保持し、電気的接続信頼性を得るためには、接着界面での応力低減と接着強度とを向上させることが必要とされていた。
【０００５】
また、従来のバインダーを用いたフリップチップ実装では、以下の問題があった。
１）従来のバインダーにおいては、液体の状態の粘度が４５００ｃｐｓ程度と高いのでバインダーの流動性が悪く、フリップチップの周縁部に塊状に盛り上がり、富士山形状のフィレットが形成されないという密着性の問題があった。
２）更に、フリップチップを所定の圧力で押圧し、バインダーをフリップチップとリードフレーム等の導体回路基板との間に充填するとき、粘度が高い場合にはバインダーの流動する方向の電極バンプの裏側に空気の泡が残り、この空隙部で剥離やクラックが発生して、電気的接続不良を起こし易いという問題があった。
３）また、上記従来のフリップチップを回路基板に直接実装するフリップチップ方式では、半導体チップの回路基板への接着と電気的接続とを行った後、接続部分を封止する工程を複数の工程に分けて行うため、実装プロセスの作業性が悪く、生産性が低下し、製造コストが増加するという問題があった。
４）また、実装プロセスにおいて、接続時の加熱（２２０℃での持続時間：６０秒）・圧力（２０ｇｆ／バンプ）により接着剤が流動し、電極バンプと接続端子パッドとの機械的接触を保持する強度に達する硬化時間が長く、実装に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、リードフレーム回路基板、樹脂回路基板等の導体回路基板の接続端子パッドと半導体チップに形成された電極バンプとの微細電極接続、すなわち電極間の直接接続に適応し、電気的導通回路を形成する機械的接触を保持し、長期信頼性の高い、高品質の半導体装置を得ることのできるフリップチップ実装用バインダー及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るフリップチップ実装用バインダーは、半導体チップの複数の電極パッド上に電極バンプを備えたフリップチップを、導体回路基板の前記電極バンプに対応するそれぞれの接続端子パッドにフェースダウン状態で実装する際に、フリップチップと導体回路基板との間に介在させ、導体回路基板の接続端子パッドと電極バンプとの間に電気的導通回路を形成する機械的接続を保持すると共に、フリップチップと導体回路基板との間を充填・接合するフリップチップ実装用バインダーにおいて、エポキシ系樹脂を主剤とし、フィラー、硬化剤、反応性希釈剤を含む構成とされており、しかもガラス転移点温度が１５０℃〜１７０℃で、且つ熱膨張係数がガラス転移点温度未満のとき３３〜４５ｐｐｍ／℃、ガラス転移点温度以上のとき１１０〜１２０ｐｐｍ／℃の硬化物特性を有し、更には、その粘度が９００〜１１００ｃｐｓの特性を有するエポキシ系熱硬化性接着剤である。
【０００８】
これにより、上記硬化物特性を有するバインダーを用いて導体回路基板とフリップチップとの間の微細電極接続、すなわち直接接続方式で実装する場合には、フリップチップとバインダー、導体回路基板とバインダーのそれぞれの界面における応力の低減と密着性を向上させ、且つ電気的接続を保持することができるので、ＰＣＴ、ＴＣＴの信頼性試験において、従来発生していた不良を防ぐことができる。
また、バインダーは、液状で、粘度が９００〜１１００ｃｐｓの低粘度の特性を有するので、従来技術に比べて流動性がよく、流動する方向のバンプの裏側に気泡の残留が無くなり、富士山形状のフィレットが容易に形成されて密着性が向上し、気泡による剥離やクラックによって発生していた電気的接続不良の発生を防止することができる。
【０００９】
更に、バインダーは、電気的接続とアンダーフィル機能（半導体チップと導体回路基板との間の間隙を充填可能な流動性を有する機能）を兼備しているので、フリップチップの導体回路基板への接着と微細電極接続とを加熱圧着のみの簡単な工程で同時に行うことができ、従来技術のように、フリップチップと導体回路基板間の電気的接続と空隙部分の封止（アンダーフィル樹脂の充填）とを複数の工程に分けて行う必要が無くなり、実装プロセスを大幅に合理化させることができる。
更にまた、実装プロセスにおいて、接続時の加熱（２２０℃、接続時間：１０秒）・圧力（２０ｇｆ／バンプ）により、接着剤が溶融し、電極バンプと接続端子パッド間の機械的接触を保持する強度に達する硬化時間が、従来（２２０℃、接続時間：６０秒）に比べて短縮されるので、フリップチップの実装に要する時間が短縮され、半導体装置の生産性を向上させることができる。
また、バインダーの硬化物特性のガラス転移点温度が高いので、形状の安定性を高く確保することができる。
【００１０】
本発明に係るフリップチップ実装用バインダーにおいて、エポキシ系熱硬化性接着剤は無溶剤型エポキシ系熱硬化性接着剤であってもよい。
この場合、エポキシ系熱硬化性接着剤が無溶剤型であり、揮発成分を含まないので、加熱硬化時に気泡（ボイド）の発生がなく、気泡の無い高品質の固形硬化物を形成することができる。
また、本発明に係るフリップチップ実装用バインダーにおいて、フィラーは、シリカ、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムの熱伝導性無機材料から選択された一種であってもよい。
この場合、バインダーに含まれる熱伝導性無機材料のフィラーによって、バインダーの熱伝導性がよくなるので、熱硬化のために加熱・圧着した後の冷却時にバインダーに生じる熱応力が小さく、クラック等の不良が発生し難くなる。
更に、バインダーの固形硬化物の熱伝導性がよくなるので、半導体チップの発熱を拡散する機能を付与することができる。
【００１１】
本発明に係るフリップチップ実装用バインダーにおいて、導体回路基板は、導電性薄板条材にプレス加工又はエッチング加工を施して形成された単一リードフレームが短冊状又はマトリックス状に配列されたリードフレーム回路基板であってもよい。
この場合、フリップチップ実装用バインダーは、導体回路基板としてプレス加工又はエッチング加工を施して形成されたリードフレーム回路基板に適用できる構成とされているので、導体回路基板の製造コストが削減されると共に、半導体装置の生産性が著しく向上する。
【００１２】
前記目的に沿う本発明に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法は、予めガラス転移点温度が１５０℃〜１７０℃で、且つ熱膨張係数がガラス転移点温度未満のとき３３〜４５ｐｐｍ／℃、ガラス転移点温度以上のとき１１０〜１２０ｐｐｍ／℃の硬化物特性を有し、更には、その粘度が９００〜１１００ｃｐｓの特性を有する所要量のバインダーを塗布して導体回路基板の上面にバインダー層を形成し、導体回路基板の各導体リードの接続端子パッドに対応し、これに最終的に接続される複数の電極バンプを備えるフリップチップをバインダー層上にフェースダウン状態で載せた後、これを加熱すると共に、フリップチップを所定の圧力で押圧し、バインダー層を押し広げ、接続端子パッドと電極バンプとを接触させて電気的導通回路を形成した状態で硬化・保持すると共に、フリップチップと導体回路基板とをバインダー層を介して接合・封止された半導体パッケージを形成して後、半導体パッケージを支持するタイバーから分離する加工を行い、半導体パッケージの裏面側に導体回路基板の裏面が露出した半導体装置を得る構成とされている。
これにより、フリップチップを導体回路基板に加熱・加圧するときに、前記特性を有するバインダーの流動性が高くなり、導体回路基板とフリップチップとが気泡や隙間のない状態で樹脂封止されるので、完全に樹脂封止された半導体パッケージが形成される。
更に、電気的接続とアンダーフィル機能を兼備しているので、１回の加熱処理で電気的接続と空隙部分の封止ができ、実装プロセスの合理化が可能となる。
【００１３】
また、本発明に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法において、導体回路基板は、導電性薄板条材にプレス加工又はエッチング加工を施して、中央部にダミーパッドを有し、ダミーパッドの周囲に離間配列された複数の導体リードからなる導体回路パターンを備えた複数の単一リードフレームが短冊状又はマトリックス状に配列されたリードフレーム回路基板の裏面側に粘着テープが貼着された複合回路基板であってもよい。
この場合、導体回路基板として中央部にダミーパッドを備えたリードフレーム回路基板を用いているので、導体回路基板の強度が向上し、平坦性を維持することができ、且つ導体回路基板コストの削減が可能となると共に、リードフレーム回路基板には、単一リードフレームが短冊状又はマトリックス状に配列されているので、生産性を著しく向上させることができる。
更には、ダミーパッドは、バインダーが導体リードとダミーパッドとの間に充填されて形成されたバインダー層の下面から露出しているので、半導体チップの発熱を拡散する熱拡散基板として機能させることができる。
更に、リードフレーム回路基板の裏面に粘着テープを備えているので、バインダーがリードフレーム回路基板の裏面に漏れ出すことはなく、外部接続端子ランドの領域を確保できる。
【００１４】
本発明に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法において、ダミーパッドは、バインダーの塗布領域内に位置するようにしてもよい。
この場合、ダミーパッドにバインダーが塗布されるので、バインダーを加熱・加圧して半導体チップを搭載する際の加圧基台として機能させることができる。
しかもリードフレーム回路基板とフリップチップとは完全に樹脂封止され、リードフレーム回路基板とフリップチップとの間に気泡や空隙を生じない、品質の安定した半導体パッケージが形成される。
本発明に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法において、複合回路基板上の半導体パッケージの分離は、半導体パッケージの周囲を、粘着テープの一部を残すフル・ダイシング加工を行い、半導体パッケージが粘着テープ上に個々に粘着された状態で分離するようにしてもよい。
この場合、半導体パッケージが粘着テープ上に個々に分割された状態で粘着されているので、分離された半導体パッケージの搬送等の取扱が容易となり、半導体装置の形成は外部配線基板上に実装する際に、粘着テープから分離して形成するようにすることもできる。
【００１５】
本発明に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法において、電極バンプの材料には金線が使用され、しかも電極バンプはボールボンディング方法により形成され、接続端子パッドには金めっきがなされていてもよい。
この場合、金線を使用したボールボンディング方法によってボールボンディングバンプが形成され、しかもリードフレームの接続端子パッドには金めっきがなされているので、フリップチップをバインダーに加熱・加圧したときに、金線で形成されたバンプは容易に塑性変形して接続端子パッドの金めっきに馴染み、接触面積が平均化されて極めて良好な電気的導通回路が形成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の側断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置のバンプ形成工程の途中の状態を示す側断面図、同半導体装置の平坦化処理工程の途中の状態を示す要部拡大図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置の導体回路基板形成工程の途中の状態を示す側断面図、平面図、図４は同半導体装置のバインダー層形成工程のバインダー塗布状態を示す側断面図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置のフリップチップ実装工程の途中の状態を示す側断面図、拡大図、図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置の半導体パッケージ形成工程のダイシング加工後の状態を示す側断面図、同半導体装置の剥離工程の粘着テープの剥離の状態を示す側断面図、図７（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置の製造方法に用いるフリップチップ実装用固定治具の平面図、側断面図、図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置のリードフレーム回路基板の変形例を示す平面図、側断面図、図９は同半導体装置のリードフレーム回路基板の他の変形例を示す平面図、図１０は同変形例の要部を示す斜視図である。
【００１７】
本発明の一実施の形態に係るフリップチップ実装用バインダーは、エポキシ系樹脂を主剤とし、フィラー、硬化剤、反応性希釈剤を含む構成とされており、しかもガラス転移点温度が１５０℃〜１７０℃で、且つ熱膨張係数がガラス転移点温度未満のとき３３〜４５ｐｐｍ／℃、ガラス転移点温度以上のとき１１０〜１２０ｐｐｍ／℃の硬化物特性を有し、更には、その粘度が９００〜１１００ｃｐｓの特性を有する構成とされている。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置１０は、導体回路基板の一例として、例えば０．０５〜０．２５ｍｍ程度の導電性金属からなる薄板条材にプレス加工又はエッチング加工の何れかを施して導体回路パターン１２ａが形成されたリードフレーム回路基板１２を備えている。導体回路パターン１２ａは、中央部にダミーパッド１３を有し、その周囲にダミーパッド１３を支持する複数のサポートリード１３ａ（図３（Ｂ）参照）と複数の導体リード１４を配列し、各導体リード１４の半導体搭載面側の一端部の表面に金めっきが施された内部接続端子パッド１５が、その実装面側にアレイ状に配置された外部接続端子ランド１５ａが形成されている。導体回路パターン１２ａ上には、例えばエポキシ樹脂を主体とする熱硬化樹脂からなるバインダーを塗布し、硬化させた所要の硬化物特性を有する封止樹脂層１６が形成されている。
【００１８】
更に、封止樹脂層１６の上に半導体チップ１７の複数の能動素子面に形成された複数の電極パッド１８を下向きに、すなわち半導体チップ１７の電極パッド１８に電極バンプの一例であるＡｕボールボンディングバンプ１９を設けたフリップチップ１７ａをフェースダウンの状態に実装して、Ａｕボールボンディングバンプ１９を導体リード１４に設けた内部接続端子パッド１５に機械的接触させて電気的導通回路を形成すると共に、バインダーを硬化して電気的導通回路を保持し、電気的接続とアンダーフィル機能を兼備した構成としている。なお、フリップチップ１７ａの周囲と各導体リード１４及びダミーパッド１３との間にバインダーが充填されて形成された封止樹脂層１６の露出部分が滑らかな曲面に形成され、いわゆる富士山形状のフィレット２０が形成されている。
なお、導体回路基板としてリードフレーム回路基板１２を用いた構成としたが、ガラスクロスエポキシ回路基板（グレード：ＦＲ−４、５）、ガラスクロスポリエステル回路基板（グレード：ＦＲ−６）、ＢＴレジン回路基板等を用いた構成とすることもできる。
【００１９】
ここで、本発明の一実施の形態に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置１０の製造方法について説明する。
（１）先ず、図２（Ａ）に示すように、複数の半導体チップ１７を形成する素材である半導体ウエハー２１の裏面に粘着テープ２２を粘着し、半導体ウエハー２１の表面には、それぞれ複数の電極パッド１８を備えた能動素子集積回路を有する半導体チップ１７が配列されるように区分けして、各半導体チップ１７に設けられる各電極パッド１８にＡｕバンプ形成方法の一例であるワイヤボンディング法を利用したボールボンディング方式で金線によりボールボンディングバンプ１９を形成し（バンプ形成工程）、半導体チップ１７にボールボンディングバンプ１９を備えたウエハーレベルのフリップチップ１７ａが半導体ウエハー２１上に形成される。
ここで、Ａｕバンプ形成方法として、ワイヤボンディング法の他に、めっき法又は蒸着法を利用して形成することができる。
【００２０】
（２）更に必要ならば、図２（Ｂ）に２点鎖線Ｈで示すように、ボールボンディングバンプ１９の頂点の切断部分に平坦化処理（平坦化処理工程）を加えてもよい。また、平坦化処理で生じた応力を加熱処理等により除去する（キュア工程）。これによって、平面度、平行度（±０．５μｍ以内）が向上すると共に、微細電極接続の歩留りが向上する。
（３）図２（Ａ）に２点鎖線Ｇで示すように、半導体ウエハー２１をフリップチップ１７ａの区分け毎にフルダイシングして、粘着テープ２２上に粘着された状態で個々のフリップチップ１７ａに分離する（フリップチップ形成工程）。
【００２１】
（４）一方、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば０．０５〜０．２５ｍｍ程度の導電性薄板条材をプレス加工又はエッチング加工して、中央部にダミーパッド１３を有し、その周囲に複数の導体リード１４を配列した導体回路パターン１２ａを一列に複数個配列した連結体、すなわち、導体回路パターン１２ａを備えた複数の単一リードフレームを短冊状に形成したリードフレーム回路基板１２を形成する（導体回路基板形成工程）。
（５）各導体リード１４の表面には金めっきを施して内部接続端子パッド１５及び裏面側に外部接続端子ランド１５ａを形成した後、裏面に粘着テープ２３を粘着して複合回路基板２４を形成する（複合回路基板形成工程）。
なお、複数の導体リード１４は、互いにタイバー２５によって連結され、タイバー２５は更に導体回路パターン１２ａを支持する外側のサイドレール部２６に連結されている。
【００２２】
（６）また、電気的接続とアンダーフィル機能を兼備する封止樹脂層１６を形成するためのバインダーを準備する（バインダー準備工程）。
バインダーは、エポキシ樹脂を主剤とし、フィラー、硬化剤、反応性希釈剤とを含み、ガラス転移点温度が１５０℃〜１７０℃で、且つ熱膨張係数がガラス転移点温度未満のとき３３〜４５ｐｐｍ／℃、ガラス転移点温度以上のとき１１０〜１２０ｐｐｍ／℃の硬化物特性を有し、更には、その粘度が９００〜１１００ｃｐｓの特性を有する液状の無溶剤型熱硬化性エポキシ系樹脂に、フィラーとして熱伝導性無機材料を混入することにより形成されるペーストタイプのエポキシ系熱硬化性接着剤である。
なお、熱伝導性無機材料は、シリカ、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の熱伝導性無機材料の一種から選択される。
【００２３】
（７）図４に示すように、複合回路基板２４のダミーパッド１３を含む領域を塗布領域として、予めディスペンサによりバインダーを塗布し、バインダー層２７を形成する（バインダー層形成工程）。
（８）ここで、粘着テープ２２に分離・粘着された複数のフリップチップ１７ａを粘着テープ２２から剥離する。そして、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、半導体チップ１７の電極パッド１８を下向きに、すなわち、剥離した個々のフリップチップ１７ａをフェースダウンの状態にして、複合回路基板２４の各ダミーパッド１３を含む領域に形成されたバインダー層２７に、フリップチップ１７ａをセラミックボンディングツールで、例えば２０ｇｆ／ｂｕｍｐ程度の圧力で押圧すると共に、２２０℃で１０秒間加熱する（フリップチップ実装工程）。
このとき、ダミーパッド１３は加圧基台として機能し、バインダー層２７をフリップチップ１７ａと複合回路基板２４との間に均一な厚みに広げる。
【００２４】
これにより、フリップチップ１７ａの電極パッド１８に設けたＡｕボールボンディングバンプ１９は複合回路基板２４の導体リード１４の内部接続端子パッド１５に接触し、バインダーの硬化・収縮力により、Ａｕボールボンディングバンプ１９と内部接続端子パッド１５とが電極接続されて電気的導通回路が形成され、硬化・保持されると共に、フリップチップ１７ａと複合回路基板２４との間隙にバインダーが充填されて接合される。
このとき、複合回路基板２４上のバインダー層２７は加熱されて一旦流動性が増し、フリップチップ１７ａと複合回路基板２４との間隙や半導体リード１４間及びダミーパッド１３との間の間隙に広がって、フリップチップ１７ａの周囲に滑らかな曲面を持つ富士山形状の理想的なフィレット２０が形成される。
その結果、バインダーが熱硬化してフリップチップ１７ａと複合回路基板２４との間に封止樹脂層１６が形成され、フリップチップ１７ａ、ダミーパッド１３及び導体リード１４が樹脂封止され、複数のフリップチップ１７ａが一列に実装され、且つ裏面に粘着テープ２３を備えた半導体パッケージ基板１２ｂが形成される。
また、バインダーの硬化に伴う収縮力により、フリップチップ１７ａが複合回路基板２４に引き寄せられ、電気的導通が更に強固になると共に、富士山形状のフィレット２０により、外部湿度の進入を防止することができる。
【００２５】
（９）図６（Ａ）に２点鎖線Ｊで示すように、切断装置の一例であるダイシングカッターにより、半導体パッケージ２８の周囲のタイバー２５（図５（Ａ）参照）を含む導体リード１４の一部を、複合回路基板２４の裏面に粘着した粘着テープ２３が少なくともその一部が残る程度の深さまで切断して、個々の半導体パッケージ２８に分離し（フル・ダイシング加工）、且つ各導体リード１４をそれぞれ独立させ、各半導体パッケージ２８が粘着テープ２３によって粘着・連結された状態にされる（半導体パッケージ形成工程）。
（１０）その後、図６（Ｂ）に示すように、複合回路基板２４の粘着テープ２３から各半導体パッケージ２８毎に剥離して（剥離工程）、図１に示すように、裏面側に導体リード１４の外部接続端子ランド１５ａ及びダミーパッド１３の裏面が露出した半導体装置１０が形成される。
【００２６】
このようにして、リードフレームベースのリードフレーム回路基板１２に、上記特性を有するバインダーを加熱・加圧することにより、封止樹脂層１６を形成して、Ａｕボールボンディングバンプ１９と導体リード１４の内部接続端子パッド１５との電気的接触状態を形成すると共に、フリップチップ１７ａの周囲に富士山形状のフィレット２０を形成して、フリップチップ１７ａとリードフレーム回路基板１２との電気的導通回路を保持し、長期信頼性の高い、高品質のフリップチップ１７ａが実装された半導体装置１０の構造体が形成される。
なお、フリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法に従って製造した１０個の半導体装置１０について、信頼性試験項目のＰＣＴを温度１１０℃、湿度８５％、５００時間の条件で行った結果では１０／１０の合格率、ＴＣＴを温度１２５℃から−５５℃までの変化を１０００サイクルの条件で行った結果、１０／１０の合格率と何れも不良の発生はなく、全数合格となった。
【００２７】
以上、本発明を一実施の形態に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法について説明してきたが、本発明は、何ら前記の実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、バインダー層形成工程と、フリップチップ実装工程とにフリップチップ実装用固定治具２９を用いて、導体回路基板をフリップチップの搭載部分が開口された状態で挟持し、バインダー塗布と加熱・圧接を行ってフリップチップの実装を行うようにしてもよい。
ここで、フリップチップ実装用固定治具２９は、その一例として、複合回路基板２４を位置決め装着できる凹部３０を設けた装着部３１と、複合回路基板２４の周囲と導体リード１４を結合するタイバー２５を覆い、装着される各フリップチップ１７ａの周囲を囲んで、装着部３１の上面に取付けられる枠部３２とを備えている。そして、枠部３１の上面は、凹部３０に装着した複合回路基板２４の上にフリップチップ１７ａを載せて、半導体チップ１７に設けたボールボンディングバンプ１９が導体リード１４の内部接続端子パッド１５に金属接触するとき、フリップチップ１７ａの上面と一致するようにしている。
これにより、フリップチップ実装用固定治具２９に複合回路基板２４を装着し、その上にフリップチップ１７ａをフェースダウンで装着するだけで、複合回路基板２４とフリップチップ１７ａとの相対的位置決めができると共に、ヒートプレスにフリップチップ実装用固定治具２９を装着して、フリップチップ１７ａの上面が枠部３２の上面と一致するまで押圧することにより、均一な高さ寸法と安定した電気的導通回路を備えた半導体装置１０を形成することができる。
【００２８】
また、前記実施の形態に係る半導体装置１０の製造方法では、リードフレーム回路基板１２の裏面に粘着テープ２３を粘着して複合回路基板２４を形成した例について説明したが、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、リードフレーム回路基板１２のダミーパッド１３と導体リード１４との間の空間に、予め樹脂を充填した後、硬化させて封止樹脂部３３を形成し、その封止樹脂部３３の表面の平坦化加工を行い、その状態で、ダミーパッド１３を含む面にバインダーを塗布して、前記（７）に示した工程（バインダーの塗布領域をダミーパッド１３上としてバインダーを塗布するバインダー層形成工程）を行ってもよい。
これにより、リードフレーム回路基板１２の平行度が著しく向上し、電極バンプと内部接続端子パッドとの相対的な平行度を確保することができ、フリップチップ実装で要求される平面度に対応することができる。更に、リードフレーム回路基板１２の裏面に粘着させる粘着テープ２３を省略することができる。
【００２９】
また、前記実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、導体回路基板の一例として導体回路パターン１２ａを備えた複数の単一リードフレームを１列に配列した短冊状のリードフレーム回路基板１２を用いた例について説明したが、図９に示すように、導電性薄板条材にプレス加工又はエッチング加工を施して、導体回路パターン１２ａを備えた複数の単一リードフレームをマトリックス状に配置したリードフレーム回路基板３４を形成し、最も外側にサイドレール２６を設けてもよい。この場合、一つのリードフレーム回路基板３４に、同時に多量の半導体装置１０を形成することができるので、著しく生産性が向上する。
また、このとき、図１０に示すように、導体リード１４の上面中央で、且つ内部接続端子パッド１５の領域を除く先端側にあり溝状のハーフ・エッチング溝３５を、ダミーパッド１３及びダミーパッド１３を支持するサポートリード１３ａの中央部に、例えばクロス状にハーフ・エッチング溝３６を設けるようにしてもよい。
この場合、バインダー塗布領域に塗布したバインダーにフリップチップ１７ａを加熱・加圧することにより、バインダーの流動性が増し、ハーフ・エッチング溝３５、３６の中にバインダーが充填されて硬化し、フリップチップ１７ａとリードフレーム回路基板３４との結合がより強化される。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１〜４記載のフリップチップ実装用バインダーにおいては、バインダーは、エポキシ系樹脂を主剤とし、フィラー、硬化剤、反応性希釈剤を含む構成とされており、ガラス転移点温度が１５０℃〜１７０℃で、且つ熱膨張係数がガラス転移点温度未満のとき３３〜４５ｐｐｍ／℃、ガラス転移点温度以上のとき１１０〜１２０ｐｐｍ／℃の硬化物特性を有し、その粘度が９００〜１１００ｃｐｓの特性を有するエポキシ系熱硬化性接着剤であるので、導体回路基板の上にバインダーを塗布してフリップチップを加熱・加圧しても、従来のバインダーに比べて流動性がよく、フリップチップの周囲に塊状の盛り上がりを形成して硬化することがなくなり、フリップチップの周囲に富士山状のフィレットを形成して硬化し、フリップチップと導体回路基板との密着性を向上させることができる。
【００３１】
更に、従来のバインダーに比べて、バインダーの流動する方向のバンプの裏側に気泡が残ることがなくなり、剥離やクラックの発生を防ぐことができる。
また、バインダーの硬化物特性のガラス転移点が高いので、形状の安定性を高く確保することができる。
その結果として、ＰＣＴ、ＴＣＴ等の信頼性試験に対応することができ、いずれの信頼性試験にも不良の発生がない、長期信頼性の高い半導体装置の構造体を形成することができる高品質のフリップチップ実装用バインダーを提供することができる。
【００３２】
特に、請求項２記載のフリップチップ実装用バインダーにおいては、エポキシ系熱硬化性接着剤は無溶剤型エポキシ系熱硬化性接着剤を使用しているので、加熱硬化によるボイドが発生し難い固形硬化物が得られ、剥離やクラックの発生がなくなり電気的接続がより向上する。
また、請求項３記載のフリップチップ実装用バインダーにおいては、フィラーは、シリカ、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムを含む熱伝導性無機材料から選択された一種であるので、封止樹脂層の熱伝導性が良くなり、冷却時にバインダーに生じる熱応力が小さく、反りやクラック等の不良の発生がなくなると共に、熱拡散機能を向上させることができる。
また、請求項４記載のフリップチップ実装用バインダーにおいては、フリップチップ実装用バインダーは、導体回路基板としてプレス加工又はエッチング加工を施して形成されたリードフレーム回路基板に適用できる構成とされているので、導体回路基板の製造コストが削減されると共に、複数のフリップチップを一つのリードフレーム回路基板に載置することができ、半導体装置の生産性が著しく向上する。
【００３３】
請求項５〜９記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法においては、導体回路基板の中央部上面に、予め所要の特性を有するバインダーを所定量塗布してバインダー層を形成し、半導体チップの電極パッドに、導体回路基板の各導体リードの接続パッドに最終的に接続される電極バンプを備えるフリップチップを位置決め載置した後、フリップチップを加熱・加圧して樹脂封止を行い、フリップチップが導体回路基板に接着された半導体パッケージを形成し、半導体パッケージの周囲のダイシング加工を行って半導体パッケージを個々に分離して半導体装置を形成するので、所要の特性を有するバインダーが電気的接続とアンダーフィルとを兼備して樹脂封止され、気泡や隙間のない、長期信頼性の高い、高品質の半導体装置を形成することができる。
【００３４】
特に、請求項６記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法においては、導体回路基板は、導電性薄板条材にプレス加工又はエッチング加工を施して、中央部にダミーパッドを有し、ダミーパッドの周囲に離間配列された複数の導体リードからなる導体回路パターンを備えた複数の単一リードフレームが短冊状又はマトリックス状に配列されたリードフレーム回路基板の裏面側に粘着テープが貼着された複合回路基板であるので、導体回路基板の強度が向上し、平坦性を維持することができ、フリップチップ実装の要求に対応することができると共に、導体回路基板のコストの削減が可能となり、生産性を著しく向上させ、半導体装置の製造コストを削減することができる。
更に、リードフレーム回路基板は、その裏面に粘着テープを備えた複合回路基板であるので、バインダーがリードフレーム回路基板の裏面に漏れ出すことはなく、しかもリードフレーム回路基板とフリップチップとは完全に樹脂封止され、リードフレーム回路基板とフリップチップとの間に気泡や隙間が生じない、品質の安定した半導体パッケージを形成することができる。
【００３５】
請求項７記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法においては、ダミーパッドは、バインダーの塗布領域内に位置しているので、ダミーパッドにフリップチップを載置して加熱・加圧する際の基台として機能するので、バインダーの拡散時間が短縮される。その結果、導体回路パターンとバインダー部の応力が平均化されるので、半導体装置の反りがなくなり、電気的接続が強固となる。
請求項８記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法においては、半導体パッケージが粘着テープ上に粘着されているので、分離された半導体パッケージの搬送等が容易となり、生産工程の自動化が極めて容易となる。
請求項９記載のフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の製造方法においては、電極バンプの材料には金線が使用され、しかも電極バンプはボールボンディング方式を利用して形成され、接続端子パッドには金めっきがなされているので、電極バンプと接続端子パッドとの接触面積が平均化されて極めて良好な電気的導通回路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るフリップチップ実装用バインダーを用いた半導体装置の側断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置のバンプ形成工程の途中の状態を示す側断面図、同半導体装置の平坦化処理工程の途中の状態を示す要部拡大図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置の導体回路基板形成工程の途中の状態を示す側断面図、平面図である。
【図４】同半導体装置のバインダー層形成工程のバインダー塗布状態を示す側断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置のフリップチップ実装工程の途中の状態を示す側断面図、拡大図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置の半導体パッケージ形成工程のダイシング加工後の状態を示す側断面図、同半導体装置の剥離工程の粘着テープの剥離の状態を示す側断面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置の製造方法に用いる半導体チップ実装用固定治具の平面図、側断面図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同半導体装置のリードフレーム回路基板の変形例を示す平面図、側断面図である。
【図９】同半導体装置のリードフレーム回路基板の他の変形例を示す平面図である。
【図１０】同変形例の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０：半導体装置、１２：リードフレーム回路基板、１２ａ：導体回路パターン、１３：ダミーパッド、１３ａ：サポートリード、１４：導体リード、１５：内部接続端子パッド、１５ａ：外部接続端子ランド、１６：封止樹脂層、１７：半導体チップ、１７ａ：フリップチップ、１８：電極パッド、１９：Ａｕボールボンディングバンプ、２０：フィレット２１：半導体ウエハー、２２、２３：粘着テープ、２４：複合回路基板、２５：タイバー、２６：サイドレール部、２７：バインダー層、２８：半導体パッケージ、２９：フリップチップ実装用固定治具、３０：凹部、３１：装着部、３２：枠部、３３：封止樹脂部、３４：リードフレーム回路基板、３５、３６：ハーフ・エッチング溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003561209.tif 000009
【図９】
0003561209.tif 000010
【図１０】
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