(57)【要約】【課題】  半導体装置の突起電極上に載置した際の位置ずれを防止することができる固定用樹脂フィルムを提供する。【解決手段】  半導体装置１に備えられた複数の突起電極５上に載置され、加熱されることで溶融して突起電極５間の間隙に入り込み、冷却されることで固形樹脂層７に固形化する固定用樹脂フィルム６であって、固定用樹脂フィルム６は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、突起電極５と接触する側の面に、突起電極５と嵌合自在な位置合わせ用の凹部８を複数有し、各凹部８は各突起電極５に相対する箇所に配設されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置に備えられた複数の突起電極上に載置され、加熱されることで溶融して上記突起電極間の間隙に入り込み、冷却されることで固形樹脂層に固形化する半導体装置の固定用樹脂フィルムであって、
前記固定用樹脂フィルムは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、前記突起電極と接触する側の面に、突起電極と嵌合自在な位置合わせ用の凹部を有し、
前記凹部は、複数の突起電極に相対する箇所に配設されていることを特徴とする半導体装置の固定用樹脂フィルム。
【請求項２】
凹部は複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の固定用樹脂フィルム。
【請求項３】
凹部として、溝が形成されており、この溝は複数の突起電極と嵌合自在であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置の固定用樹脂フィルム。
【請求項４】
前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固定用樹脂フィルムを用いた半導体装置の製造方法であって、
突起電極に位置合わせ用の凹部を嵌め合わせて固定用樹脂フィルムを突起電極上に載置し、加熱することで、固定用樹脂フィルムを溶融させて突起電極間の間隙に充填し、冷却することで突起電極間の間隙に固形樹脂層を形成することを特徴とする固定用樹脂フィルムを用いた半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置をプリント基板等に実装する際、半導体装置をプリント基板等に固定するための固定用樹脂フィルムおよびこの樹脂フィルムを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置が軽薄短小化していくにつれ、その半導体装置の接続電極も狭ピッチ化され、電極自身は小体積化、小面積化の方向へと推移している。半導体装置を用いてのプリント基板実装においても同様であり、半導体装置とプリント基板とを接続する接続電極は小体積化、小面積化することにより、基板実装信頼性の低下が危ぶまれている。
【０００３】
この基板実装信頼性を向上させる手段として、プリント基板実装メーカーにおいては、半導体装置とプリント基板との間隙に熱硬化性樹脂を注入し、加熱硬化する方法が一般的に行なわれている。また、最近では熱硬化性樹脂をあらかじめ半導体装置側に準備しておく工法なども考えられている。
【０００４】
以下、熱硬化性樹脂を用いて、従来の半導体装置をプリント基板に実装する実装方法を説明する。
図１０に示すように、半導体装置３１は複数の接続用の突起電極３２を備えており、先ず、（ａ）で示すように、はんだ印刷工程において、プリント基板３３上に形成された電極パッド（図示せず）に、はんだペースト３４を塗布し、次に、（ｂ）で示すように、半導体装置製品搭載工程において、各突起電極３２をはんだペースト３４上に押し付けて、半導体装置３１をプリント基板３３に載置し、次に、（ｃ）で示すように、リフロー工程において、プリント基板３３と半導体装置３１とを含む全体を加熱して、はんだペースト３４を溶融させる。
【０００５】
通常はこのリフロー工程まででプリント基板３３への実装が完了するが、さらなる基板実装信頼性の向上のために、プリント基板３３に対して電気的検査を行なった後に、（ｄ）で示すように、アンダーフィル注入工程において、半導体装置３１とプリント基板３３との間の間隙に、固定剤の役割を果たす熱硬化性樹脂としてアンダーフィル３５を注入する。その後、（ｅ）で示すように、加熱硬化工程において、再度加熱することにより、アンダーフィル３５を熱的硬化させる。これらの工程を経ることで半導体装置３１とプリント基板３３とは、より一層強固に固定される。
【０００６】
このような実装方法の場合、（ｄ）で示したアンダーフィル注入工程と（ｅ）で示した加熱硬化工程とが通常工程よりも余分に行われるため、設備費用の面や時間的な面およびマンパワーの面などにおける様々な負担が大きいといった問題がある。
【０００７】
さらに、近年の狭ピッチ化に伴って接続ランドの面積も狭小化の傾向にあるため、（ａ）で示したはんだ印刷工程において、はんだペースト３４が印刷マスクの穴から抜けない現象（所謂はんだのマスク残り現象）が発生してしまうといった問題がある。
【０００８】
また、（ｃ）で示したリフロー工程後に、はんだペースト３４中に含まれるフラックス剤が突起電極３２の周りに固形化して付着するため、その後の（ｄ）で示したアンダーフィル注入工程において、アンダーフィル３５の進入が妨げられてしまい、アンダーフィル３５を半導体装置３１とプリント基板３３との間隙の最奥部まで注入できないといった問題がある。
【０００９】
また、アンダーフィル３５を注入するためのスペースを確保する必要があるため、隣り合う半導体装置３１の部品間距離を広げなければならず、高密度設計ができなくなってしまうといった問題がある。
【００１０】
このような各問題を解決するために、予めアンダーフィル３５を塗布しておいた半導体装置３１を、プリント基板３３へ実装する方法がある。
すなわち、先ず、図１１の（ａ）に示すように、アンダーフィル塗布工程において、半導体装置３１の各突起電極３２間の間隙にアンダーフィル３５を充填し、次に、（ｂ）に示すように、半導体装置製品搭載工程において、半導体装置３１をプリント基板３３に載置し、（ｃ）に示すように、リフロー工程において、プリント基板３３と半導体装置３１とを含む全体を加熱する。これにより、アンダーフィル３５が熱的硬化するため、半導体装置３１がプリント基板３３に強固に固定される。
【００１１】
しかしながら、このように予めアンダーフィル３５を半導体装置３１に塗布しておく方法では、アンダーフィル３５を各突起電極３２間の間隙に充填し難く、前記各間隙へのアンダーフィル３５の充填量にばらつきが発生し、アンダーフィル３５の充填量を適正な量に保つことが難しいといった問題がある。
【００１２】
また、下記特許文献１には、半導体素子に複数の突起電極（バンプ）を形成し、突起電極（バンプ）と突起電極（バンプ）との間に熱可塑性樹脂層を形成した半導体装置が開示され、実装時においてリフローする際、熱可塑性樹脂層が溶融した後に硬化することで、半導体装置が回路基板に強固に接着される点が記載されており、さらに、熱可塑性樹脂による樹脂シートを突起電極側から熱圧着してもよい点が記載されている。
【００１３】
しかしながら、前記のように樹脂シートを突起電極側から熱圧着して半導体装置を製造する場合、樹脂シートを突起電極上に載置した際、樹脂シートが所望する位置からずれ易く、樹脂シートが半導体装置のチップ面にはみ出したり、逆に適切な場所に付着させることができないといった問題が生じる。
【特許文献１】特開平１１−２９７７５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、半導体装置の突起電極上に載置した際の位置ずれを防止して、前記突起電極の所望する箇所に正確に配置することができる半導体装置の固定用樹脂フィルムを提供し、さらに、突起電極間の間隙に適正な量の固形樹脂層を形成することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本第１発明は、半導体装置に備えられた複数の突起電極上に載置され、加熱されることで溶融して前記突起電極間の間隙に入り込み、冷却されることで固形樹脂層に固形化する半導体装置の固定用樹脂フィルムであって、前記固定用樹脂フィルムは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、前記突起電極と接触する側の面に、突起電極と嵌合自在な位置合わせ用の凹部を有し、前記凹部は、複数の突起電極に相対する箇所に配設されているものである。
【００１６】
これによると、固定用樹脂フィルムを半導体装置の突起電極上に載置する際、位置合わせ用の凹部を突起電極に嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルムの位置ずれを防止することができ、固定用樹脂フィルムを前記突起電極の所望する箇所に正確に配置することができる。
【００１７】
また、本第２発明における半導体装置の固定用樹脂フィルムは、凹部は複数形成されているものである。
これによると、複数の凹部を複数の突起電極にそれぞれ嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルムの位置ずれを防止することができる。
【００１８】
また、本第３発明における半導体装置の固定用樹脂フィルムは、凹部として、溝が形成されており、前記溝は複数の突起電極と嵌合自在であるものである。
【００１９】
これによると、位置合わせ用の溝を複数の突起電極に嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルムの位置ずれを防止することができる。
また、本第４発明は、前記第１発明から第３発明のいずれかに記載の固定用樹脂フィルムを用いた半導体装置の製造方法であって、突起電極に位置合わせ用の凹部を嵌め合わせて固定用樹脂フィルムを突起電極上に載置し、加熱することで、固定用樹脂フィルムを溶融させて突起電極間の間隙に充填し、冷却することで突起電極間の間隙に固形樹脂層を形成するものである。
【００２０】
これによると、位置合わせ用の凹部を突起電極に嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルムの位置ずれを防止することができ、固定用樹脂フィルムを前記突起電極の所望する箇所に正確に配置することができる。
【００２１】
その後、固定用樹脂フィルムを加熱および冷却することによって、突起電極間の間隙に固形樹脂層を形成しているため、前記間隙内の固形樹脂層の形成量のばらつきを抑制することができ、前記間隙内に適正な量の固形樹脂層を形成することができる。
【００２２】
尚、このようにして半導体装置を製造した後、半導体装置製品搭載工程において、半導体装置をプリント基板等の基板に載置し、次に、リフロー工程において、基板と半導体装置とを含む全体を加熱する。これにより、固形樹脂層が熱的硬化するため、半導体装置が基板に強固に固定される。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明によると、固定用樹脂フィルムの位置ずれを防止することができ、固定用樹脂フィルムを半導体装置の突起電極の所望する箇所に正確に配置することができる。また、突起電極間の間隙内に適正な量の固形樹脂層を形成することができる。これにより、半導体装置をプリント基板等の基板にリフロー加熱して実装した際の信頼性が向上するとともに、半導体装置の基板への実装工程を容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。
図１（ｄ），図２に示すように、半導体装置１は、複数の配線が設けられた基板２と、基板２の表裏いずれか一方の面に搭載された半導体素子３と、基板２の複数の配線と半導体素子３の配線パッドとを電気的に接続した接続手段４（図１ではスタッドバンプボンディング方式を図示）と、基板２の一方の面とは反対側の他方の面に前記配線と電気的に接続されている複数の突起電極５（バンプ）とを備えている。また、各突起電極５間の間隙には、固定用樹脂フィルム６からなる固形樹脂層７が形成されている。尚、固形樹脂層７の厚さは突起電極５の高さよりも僅かに薄く形成されており、これによって、突起電極５の先端部分が固形樹脂層７から露出している。
【００２５】
図１（ａ），図３，図４に示すように、前記固定用樹脂フィルム６は、１回目の加熱によって溶融し２回目の加熱によって硬化する２回硬化タイプの熱硬化性樹脂から成る。また、この固定用樹脂フィルム６は、突起電極５と接触する側の面に、各突起電極５と嵌合自在な複数の位置合わせ用の凹部８を有している。各凹部８は、半球状に凹んだ形状をしており、全ての突起電極５に相対する箇所に配設されている。
【００２６】
次に、前記半導体装置１の製造方法について図１を参照しながら説明する。
先ず、図１の（ａ）（ｂ）に示すように、各突起電極５に各凹部８を嵌め合わせて固定用樹脂フィルム６を各突起電極５上に載置する。次に、（ｃ）に示すように、加熱することによって、固定用樹脂フィルム６を溶融させて各突起電極５間の間隙に充填する。その後、（ｄ）に示すように、冷却し、前記溶融していた固定用樹脂フィルム６を固形化することによって、各突起電極５間の間隙に固形樹脂層７を形成する。これにより、固形樹脂層７を有する半導体装置１が完成する。
【００２７】
このように、前記固定用樹脂フィルム６を突起電極５上に載置する際、（ｂ）で示したように、各凹部８を各突起電極５に嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルム６の位置ずれを防止することができ、固定用樹脂フィルム６を突起電極５の所望する箇所に正確に配置することができる。
【００２８】
その後、（ｃ）（ｄ）で示したように、固定用樹脂フィルム６を加熱および冷却することによって、突起電極５間の間隙に固形樹脂層７を形成しているため、前記間隙内の固形樹脂層７の形成量のばらつきを抑制することができ、前記間隙内に適正な量の固形樹脂層７を形成することができる。
【００２９】
尚、図１の（ａ）〜（ｄ）に示したようにして半導体装置１を製造した後、図５に示すように、半導体装置１をプリント基板１１に実装する。すなわち、図５の（ａ）で示すように、半導体装置製品搭載工程において、半導体装置１をプリント基板１１に載置し、次に、（ｂ）で示すように、リフロー工程において、プリント基板１１と半導体装置１とを含む全体を加熱する。これにより、固形樹脂層７が熱的硬化するため、半導体装置１がプリント基板１１に強固に固定される。
【００３０】
これにより、半導体装置１をプリント基板１１へ実装する際の信頼性が向上するとともに、半導体装置１のプリント基板１１への実装工程を容易に行える。
また、固定用樹脂フィルム６を半導体装置１の基板２のサイズに応じて切断して用いることができるため、様々なサイズの基板２を有する半導体装置１に容易に対応することができる。
【００３１】
尚、半導体装置１をプリント基板１１に実装する前の段階において、固形樹脂層７が搬送用トレイやエンボスキャリアテープの収納ポケット部などへ付着することを防止したり、或いは、前記固形樹脂層７の表面に塵埃が付着することを防止するために、乾燥状態に保つことが望ましい。また、半導体装置１の基板２の突起電極５を形成した側の面をカバーフィルムなどで被覆保護し、その後のプリント基板１１への実装段階において、カバーフィルムを除去して、半導体装置１をプリント基板１１へ実装してもよい。
【００３２】
また、前記第１の実施の形態では、図５に示すように、手間を省くため、はんだペーストを使用せずに、突起電極５を直接プリント基板１１に接合しているが、はんだペーストを使用してもよい。
【００３３】
また、前記第１の実施の形態では、図１（ｄ）に示すように、固形樹脂層７の厚さを突起電極５の高さよりも僅かに薄く形成して、突起電極５の先端部分を固形樹脂層７から露出しているが、固形樹脂層７の厚さを突起電極５の高さと同一にしてもよく、或いは、固形樹脂層７の厚さを突起電極５の高さよりも分厚くして、突起電極５を固形樹脂層７に埋め込んでもよい。但し、突起電極５の先端部分を固形樹脂層７から露出している方が、突起電極５に対して容易に検査を行うことができる。
【００３４】
前記第１の実施の形態では、図２に示すように、複数の突起電極５を基板２の他方の面のほぼ全体に均一に分布させて配列したフルマトリクスタイプの半導体装置１を挙げたが、第２の実施の形態として、図６に示すように、基板２の他方の面の中央部に突起電極５を形成しないエリア１４を設け、このエリア１４の周囲に複数の突起電極５を形成した歯抜けタイプの半導体装置１であってもよい。この場合、固定用樹脂フィルム６の凹部８は、突起電極５に相対する箇所に複数配設されており、前記エリア１４に相対する箇所には設けられていない。
【００３５】
前記第１の実施の形態では、凹部８を突起電極５と同数形成しているが、凹部８の数を２個以上かつ突起電極５の個数以下にしてもよい。例えば、第３の実施の形態として、図７，図８に示すように、２個の凹部８を、固定用樹脂フィルム６の対角上の隅部に形成し、基板２の他方の面の対角上の隅部１５（図２参照）に位置する２個の突起電極５に相対させてもよい。
【００３６】
これによると、固定用樹脂フィルム６を突起電極５上に載置する際、図８に示すように、両凹部８を両突起電極５に嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルム６の位置ずれを防止することができる。この際、固定用樹脂フィルム６の凹部８が形成されていない部分は、隅部１５に位置する２個の突起電極５以外の突起電極５上に載置される。
【００３７】
前記第３の実施の形態では、図７に示すように、固定用樹脂フィルム６の対角上の隅部に凹部８を２個形成しているが、固定用樹脂フィルム６の四隅部分に凹部８を４個形成してもよい。
【００３８】
前記第１〜第３の実施の形態では、固定用樹脂フィルム６に、半球状に凹んだ形状の凹部８を形成しているが、下記の第４〜第６の実施の形態では、図９に示すように、凹部として、位置合わせ用の溝１６，１６ａ〜１６ｄを形成している。
【００３９】
すなわち、第４の実施の形態では、図９（ａ）に示すように、溝１６が、固定用樹脂フィルム６の外周縁部に、全周にわたって形成されている。前記溝１６は、平面視においてロ形状に形成されており、この溝１６に相対する基板２の外周縁部の複数の突起電極５と嵌合自在である。
【００４０】
これによると、前記溝１６を複数の突起電極５に嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルム６の位置ずれを防止することができる。
また、第５の実施の形態では、図９（ｂ）に示すように、複数の溝１６ａ〜１６ｄが固定用樹脂フィルム６の外周縁部に形成されている。これら各溝１６ａ〜１６ｄは固定用樹脂フィルム６の四隅部分において分離独立している。尚、各溝１６ａ〜１６ｄは、各々の溝１６ａ〜１６ｄに相対する基板２の外周縁部の複数の突起電極５と嵌合自在である。
【００４１】
これによると、前記各溝１６ａ〜１６ｄをそれぞれ複数の突起電極５に嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルム６の位置ずれを防止することができる。
また、第６の実施の形態では、図９（ｃ）に示すように、複数の溝１６ａ〜１６ｄが固定用樹脂フィルム６の外周縁部の四隅部分に形成されている。各溝１６ａ〜１６ｄは、平面視においてＬ形状に形成されており、各々の溝１６ａ〜１６ｄに相対する基板２の外周縁部の四隅部分の複数の突起電極５と嵌合自在である。
【００４２】
これによると、前記各溝１６ａ〜１６ｄをそれぞれ複数の突起電極５に嵌め合わせることによって、固定用樹脂フィルム６の位置ずれを防止することができる。
尚、前記第５，第６の実施の形態では、溝１６ａ〜１６ｄを４本形成しているが、４本以外の複数本形成してもよい。
【００４３】
また、前記各実施の形態では、固定用樹脂フィルム６の材質に熱硬化性樹脂を用いたが、熱可塑性樹脂を用いてもよい。特に、半導体装置１を補修交換する工程（いわゆるリペア工程）にて、半導体装置１をプリント基板１１から取り外す機能を設けるのであれば、熱可塑性樹脂を用いる方が望ましい。さらに、酸化膜除去効果作用があるフラックス剤が含まれているとなおよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の半導体装置の固定用樹脂フィルムおよび固定用樹脂フィルムを用いた半導体装置の製造方法は、突起電極を持つ半導体装置すべてに適用することが可能であり、半導体装置のプリント基板実装時の信頼性を向上させる手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における固定用樹脂フィルムを用いた半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２】図１の（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】同、固定用樹脂フィルムの一部拡大断面図である。
【図４】図１の（ａ）におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図５】同、半導体装置をプリント基板に実装する方法を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の平面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における固定用樹脂フィルムの平面図である。
【図８】同、固定用樹脂フィルムを半導体装置の突起電極に載置した図である。
【図９】本発明の第４〜第６の実施の形態における固定用樹脂フィルムの平面図である。
【図１０】従来の半導体装置をプリント基板に実装する方法を示す図であり、リフロー工程後に、アンダーフィルを注入するものである。
【図１１】従来の半導体装置をプリント基板に実装する方法を示す図であり、予めアンダーフィルを塗布しておくものである。
【符号の説明】
【００４６】
１    半導体装置
５    突起電極
６    固定用樹脂フィルム
７    固形樹脂層
８    凹部
１６，１６ａ〜１６ｄ    溝（凹部）
【図１】
2006228842.tif 000003
【図２】
2006228842.tif 000004
【図３】
2006228842.tif 000005
【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】
2006228842.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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