(57)【要約】【課題】基板の反りを抑制しつつ、半導体チップに印加される応力を緩和できる半導体装置を提供すること。【解決手段】半導体装置１００は、樹脂に導電性の配線が形成された基板１０と、基板１０上に配置され基板１０との対向領域に設けられたバンプ２０を介して配線と電気的に接続された半導体チップ３０とを備えている。また、半導体装置１００は、バンプ２０を覆うとともに、基板１０と半導体チップ３０に接した状態で少なくとも対向領域に設けられたアンダーフィル４０を備えている。アンダーフィル４０は、ベース樹脂４１内にフィラー４２が設けられたものである。そして、アンダーフィル４０は、基板１０よりも線膨張係数が大きく、且つ、ベース樹脂４１内において半導体チップ３０側の方が基板１０側よりも多くフィラー４２が設けられることで、半導体チップ３０側の方が基板１０側よりも線膨張係数が小さくなっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂に導電性の配線が形成された基板（１０）と、
前記基板上に配置され、前記基板との対向領域に設けられた導電性の接続部材（２０）を介して、前記配線と電気的に接続された半導体チップ（３０）と、
樹脂材料（４１）内にフィラー（４２）が設けられたものであり、前記接続部材を覆うとともに、前記基板と前記半導体チップに接した状態で少なくとも前記対向領域に設けられたアンダーフィル（４０）と、を備え、
前記アンダーフィルは、前記基板よりも線膨張係数が大きく、且つ、前記樹脂材料内において前記半導体チップ側の方が前記基板側よりも多く前記フィラーが設けられることで、前記半導体チップ側の方が前記基板側よりも線膨張係数が小さくなっている半導体装置。
【請求項２】
前記アンダーフィルは、前記樹脂材料内の全域に前記フィラーが分散しており、且つ、前記樹脂材料内における前記フィラーが占める割合が異なる複数の領域が、前記基板における前記半導体チップが実装される実装面（Ｓ１）に対して直交する方向に連なって設けられており、前記フィラーが占める割合が最も少ない最少領域が前記基板と接することで、前記樹脂材料内において前記半導体チップ側の方が前記基板側よりも多く前記フィラーが設けられている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記アンダーフィルは、粒径が異なる複数種類の前記フィラーを含んでおり、
各領域において占める割合が最も多い前記フィラーである主フィラーは、同一領域内で粒径が同一であり、異なる領域で粒径が異なり、且つ、前記基板に近い領域ほど粒径が小さい請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記アンダーフィルは、前記樹脂材料内において前記フィラーが設けられた領域と前記フィラーが設けられていない領域が、前記基板における前記半導体チップが実装される実装面（Ｓ１）に対して直交する方向に連なって設けられており、前記フィラーが設けられていない領域が前記基板と接することで、前記樹脂材料内において前記半導体チップ側の方が前記基板側よりも多く前記フィラーが設けられている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記アンダーフィルは、前記半導体チップの側壁に接しており、且つ、前記半導体チップにおける前記基板との対向面（Ｓ２）の反対面に達しないように設けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記基板は、周辺よりも凹んだ二つの線状溝部を有しており、
二つの前記線状溝部は、前記半導体チップと対向する領域で交差している請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記アンダーフィルは、前記線状溝部の全域に埋設されている請求項６に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板上に半導体チップが実装された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に半導体チップが実装された半導体装置の一例として、特許文献１に開示された半導体装置がある。
【０００３】
この半導体装置は、基板と、複数のバンプを介して基板の一方の面に接続され、一方の面に素子形成面が対向している半導体チップと、半導体チップの素子形成面と基板の一方の面との間に充填されたアンダーフィル樹脂を有する。このアンダーフィル樹脂は、複数のバンプのうち最外周に配置されている複数のバンプの配置領域及びその内側に形成された第１のアンダーフィル樹脂と、第１のアンダーフィル樹脂の外側に形成された第２のアンダーフィル樹脂とを含んでいる。また、基板の熱膨張係数が第１のアンダーフィル樹脂の熱膨張係数よりも大きい。さらに、第２のアンダーフィル樹脂の熱膨張係数が第１のアンダーフィル樹脂の熱膨張係数よりも大きい。
【０００４】
そして、特許文献１には、これによって、第２のアンダーフィル樹脂による基板の反り矯正効果を高めることができるので、基板の平坦性を高めることができる点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４１０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記半導体装置では、基板と半導体チップとの間に設けられた第１のアンダーフィル樹脂の熱膨張係数が一定に固定されている。このため、半導体装置では、特に、半導体チップと第１のアンダーフィル樹脂との熱膨張係数差によって、半導体チップに応力が印加される可能性がある。
【０００７】
本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、基板の反りを抑制しつつ、半導体チップに印加される応力を緩和できる半導体装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために本開示は、
樹脂に導電性の配線が形成された基板（１０）と、
基板上に配置され、基板との対向領域に設けられた導電性の接続部材（２０）を介して、配線と電気的に接続された半導体チップ（３０）と、
樹脂材料（４１）内にフィラー（４２）が設けられたものであり、接続部材を覆うとともに、基板と半導体チップに接した状態で少なくとも対向領域に設けられたアンダーフィル（４０）と、を備え、
アンダーフィルは、基板よりも線膨張係数が大きく、且つ、樹脂材料内において半導体チップ側の方が基板側よりも多くフィラーが設けられることで、半導体チップ側の方が基板側よりも線膨張係数が小さくなっていることを特徴とする。
【０００９】
このように、本開示は、アンダーフィルの線膨張係数が基板の線膨張係数よりも大きく、基板側の方が半導体チップ側よりも線膨張係数が大きい。このため、本開示は、基板の反りを抑制することができる。さらに、本開示は、半導体チップ側の方が基板側よりも線膨張係数が小さいため、半導体チップとアンダーフィルとの線膨張係数差が大きくなることを抑制できる。このため、本開示は、半導体チップとアンダーフィルとの線膨張係数差によって半導体チップに印加される応力を緩和できる。従って、本開示は、基板の反りを抑制しつつ、半導体チップに印加される応力を緩和できる。
【００１０】
なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態における半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のII‐II線に沿う断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した断面図である。
【図４】第１実施形態における半導体装置の製造方法を示す平面図である。
【図５】図４のV‐V線に沿う断面図である。
【図６】第１実施形態における半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】変形例１における半導体装置の製造方法を示す平面図である。
【図８】第２実施形態における半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図９】第３実施形態における半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
【００１３】
（第１実施形態）
図１〜図６を用いて、本実施形態における半導体装置１００に関して説明する。図１、図２、図３に示すように、半導体装置１００は、基板１０、バンプ２０、半導体チップ３０、アンダーフィル４０などを備えている。
【００１４】
基板１０は、樹脂に導電性の配線が形成された基板に相当する。本実施形態では、エポキシ樹脂等の有機材料に、導電性の配線が形成された基板１０を採用している。基板１０は、半導体チップ３０が実装されるものであり、例えばインターポーザ（再配線基板）やプリント基板などを採用できる。よって、基板１０は、樹脂基板とも言える。また、本実施形態では、一例として、直方体状の基板１０を採用している。しかしながら、基板１０の形状は、特に限定されない。また、基板１０は、平板形状をなしているとも言える。
【００１５】
基板１０は、半導体チップ３０が実装されるものであり、半導体チップ３０が実装される実装面Ｓ１に配線の一部が露出している。本実施形態の基板１０は、実装面Ｓ１が矩形状をなしている。また、実装面Ｓ１は、平坦な面の一部、配線の一部が露出していると言える。なお、本実施形態では、基板１０の線膨張係数をα１とする。
【００１６】
半導体チップ３０は、基板１０上に配置され、基板１０との対向領域に設けられたバンプ２０を介して、配線と電気的に接続されている。半導体チップ３０は、バンプ２０を介して基板１０に実装される。
【００１７】
半導体チップ３０は、例えばＳｉやＳｉＣなどの半導体を主成分として構成されている。半導体チップ３０としては、例えばＩＣやマイコンやトランジスタ等の素子をあげることができる。また、本実施形態では、一例として、直方体状の半導体チップ３０を採用している。しかしながら、半導体チップ３０の形状は、特に限定されない。
【００１８】
半導体チップ３０は、基板１０の実装面Ｓ１と対向する対向面Ｓ２を有している。この対向面Ｓ２には、複数のバンプ２０が設けられている。つまり、半導体チップ３０は、対向面Ｓ２において、バンプ２０と電気的及び機械的に接続されている。本実施形態の半導体チップ３０は、対向面Ｓ２が矩形状をなしている。また、対向面Ｓ２は、ほぼ平坦面とみなすことができる。なお、本実施形態では、半導体チップ３０の線膨張係数をα２とする。
【００１９】
バンプ２０は、導電性の接続部材に相当し、はんだや金や銅などを採用することができる。バンプ２０は、半導体チップ３０の対向面Ｓ２に形成された電極とみなすことができる。バンプ２０は、基板１０の配線と電気的及び機械的に接続されている。つまり、半導体チップ３０は、バンプ２０を介して、基板１０の配線と電気的及び機械的に接続されることで、基板１０に実装されている。このように、バンプ２０と半導体チップ３０とを含む構造体は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのチップと言える。なお、バンプ２０は、基板１０及び半導体チップ３０と接合されていると言い換えることもできる。また、基板１０と半導体チップ３０は、バンプ２０を介して積層されているとも言える。よって、実装面Ｓ１に直交する方向は、積層方向とも言える。
【００２０】
アンダーフィル４０は、ベース樹脂４１内にフィラー４２が設けられたものである。ベース樹脂４１は、樹脂材料に相当し、例えばエポキシ樹脂などを主成分として構成されている。アンダーフィル４０は、バンプ２０を覆うとともに、基板１０と半導体チップ３０に接した状態で、少なくとも基板１０と半導体チップ３０との対向領域に設けられている。本実施形態では、基板１０と半導体チップ３０との対向領域、及びこの対向領域の周辺に設けられたアンダーフィル４０を採用している。
【００２１】
よって、アンダーフィル４０は、基板１０、バンプ２０、半導体チップ３０の接しており、バンプ２０、基板１０とバンプ２０とが接している部位、半導体チップ３０とバンプ２０とが接している部位を覆うように設けられていると言える。アンダーフィル４０は、少なくとも実装面Ｓ１と対向面Ｓ２に接している。このように、アンダーフィル４０は、バンプ２０による基板１０と半導体チップ３０との接合状態の補強や、バンプ２０による基板１０と半導体チップ３０との接合部位の保護のために設けられている。
【００２２】
また、アンダーフィル４０は、対向領域の周辺に設けられている部位が、実装面Ｓ１に対して傾斜している。つまり、アンダーフィル４０は、対向領域の周辺に設けられている部位が、半導体チップ３０側から基板１０側に裾広がり状に設けられていると言える。なお、アンダーフィル４０の外周面と実装面Ｓ１とのなす角は、鈍角を成しているとみなすこともできる。
【００２３】
アンダーフィル４０は、対向領域の周辺に設けられている部位が対向面Ｓ２よりも上側に達するように設けられている。つまり、アンダーフィル４０の先端部であるアンダーフィル角部４１ａは、半導体チップ３０の側壁に達するように設けられていると言える。このように、アンダーフィル４０は、対向領域の周辺に設けられた部位が、半導体チップ３０の側壁に接している。
【００２４】
このように、半導体装置１００は、アンダーフィル４０が半導体チップ３０の側壁に達するように設けられているため、アンダーフィル４０が対向領域のみに設けられている場合よりも、基板１０と半導体チップ３０との接合状態を強固なものとすることができる。言い換えると、半導体装置１００は、アンダーフィル４０が対向領域のみに設けられている場合よりも、アンダーフィル４０による半導体チップ３０の保持力を増大することができる。なお、半導体チップ３０の側壁は、対向面Ｓ２と反対面とに連続的に設けられた壁面である。
【００２５】
また、アンダーフィル４０は、半導体チップ３０の側壁に接しており、且つ、半導体チップ３０における対向面Ｓ２の反対面に達しないように設けられている。つまり、アンダーフィル角部４１ａは、半導体チップ３０の対向面Ｓ２と、対向面Ｓ２の反対面との間に位置するように設けられている。
【００２６】
半導体装置１００の製造方法に関しては、後程詳しく説明するが、半導体装置１００の反転直後にアンダーフィル角部４１ａからの液ダレの恐れがある。しかしながら、半導体装置１００は、アンダーフィル４０を注入してから一定時間経過後にフィラー沈降部となるアンダーフィル角部４１ａがより高粘度となる。このため、半導体装置１００は、液ダレが治まり、半導体チップ３０の角部を越えない範囲にアンダーフィル４０が形成される。つまり、半導体装置１００は、上記のように、アンダーフィル４０が反対面に達しないように設けられているため、製造時に半導体装置１００を反転させた場合に、アンダーフィル４０のダレを抑制できる。また、半導体装置１００は、製造時に半導体装置１００を反転させた場合に、アンダーフィル４０の液ダレ防止効果が期待できるとも言える。
【００２７】
しかしながら、本開示は、これに限定されない。アンダーフィル４０は、対向領域の周辺に設けられていなくてもよく、アンダーフィル角部４１ａが半導体チップ３０の側壁に達するように設けられていなくてもよい。
【００２８】
フィラー４２は、シリカやアルミナ、ガラスなどの粒子である。本実施形態では、一例として球状のフィラー４２を採用する。これは、アンダーフィル４０を注入して形成する際に、流動性を良好にするためである。しかしながら、フィラー４２の形状は、これに限定されず、楕円球状、柱状などであっても採用できる。つまり、フィラー４２は、球状のものを採用することで、他の形状のものよりも流動性を良好にすることができる。また、フィラー４２は、粒径が基板１０と半導体チップ３０との間隔よりも小さいものを採用する。
【００２９】
アンダーフィル４０は、基板１０よりも線膨張係数が大きく、且つ、ベース樹脂４１内において半導体チップ３０側の方が基板１０側よりも多くフィラーが設けられることで、半導体チップ３０側の方が基板１０側よりも線膨張係数が小さくなっている。
【００３０】
特に、本実施形態では、図３に示すように、積層方向においてアンダーフィル４０の線膨張係数を異ならせるために、ベース樹脂４１中におけるフィラー４２の分布を異ならせたアンダーフィル４０を採用している。アンダーフィル４０は、ベース樹脂４１内の全域にフィラー４２が分散しており、且つ、ベース樹脂４１内におけるフィラー４２が占める割合が異なる複数の領域ｅ１，ｅ２が、実装面Ｓ１に対して直交する方向に連なって設けられている。さらに、アンダーフィル４０は、フィラー４２が占める割合が最も少ない最少領域である第２領域ｅ２が基板１０と接することで、ベース樹脂４１内において半導体チップ３０側の方が基板１０側よりも多くフィラーが設けられている。つまり、アンダーフィル４０は、ベース樹脂４１にフィラー４２が分散しており、積層方向において、ベース樹脂４１におけるフィラー４２の量が異なる領域を含んでいると言える。本実施形態では、フィラー４２の含有量が多い第１領域ｅ１と、第１領域ｅ１よりもフィラー４２の含有量が少ない第２領域ｅ２とを含んだアンダーフィル４０を採用している。
【００３１】
言い換えると、アンダーフィル４０は、ベース樹脂４１における基板１０側の部位よりも半導体チップ３０側の部位の方がフィラー４２を多く含んでいる。また、アンダーフィル４０は、基板１０ではなく半導体チップ３０寄りに多くのフィラー４２を含んでいるとも言える。なお、図３では、第１領域ｅ１と第２領域ｅ２におけるフィラー４２の含有量の差を強調するために、第２領域ｅ２にフィラー４２を図示していない。しかしながら、第２領域ｅ２にもフィラー４２が設けられている。
【００３２】
第１領域ｅ１は、第２領域ｅ２よりも半導体チップ３０側の領域である。また、アンダーフィル４０は、第１領域ｅ１が半導体チップ３０に接しており、第２領域ｅ２が基板１０に接している。このように、アンダーフィル４０は、半導体チップ３０側から第１領域ｅ１と第２領域ｅ２とにわけることができる。しかしながら、第１領域ｅ１と第２領域ｅ２とは、図３の破線で示しているような明確な境界があるわけではない。
【００３３】
一般的に、アンダーフィルは、フィラーの線膨張係数が一定であれば、ベース樹脂中におけるフィラーの割合によって、アンダーフィルの線膨張係数が決まる。つまり、アンダーフィルは、フィラーの線膨張係数が一定であれば、フィラー密度が大きなアンダーフィルほど線膨張係数が小さくなる。このため、本実施形態では、第１領域ｅ１の線膨張係数をα３、第２領域ｅ２の線膨張係数をα４とすると、α３＜α４の関係が成立する。
【００３４】
なお、本開示は、これに限定されない。アンダーフィル４０は、ベース樹脂４１内においてフィラー４２が設けられた領域とフィラー４２が設けられていない領域が、実装面Ｓ１に対して直交する方向に連なって設けられていてもよい。この場合は、フィラー４２が設けられていない領域が基板１０と接することで、ベース樹脂４１内において半導体チップ３０側の方が基板１０側よりも多くフィラーが設けられることになる。このようにしても、半導体装置１００は、アンダーフィル４０の線膨張係数を半導体チップ３０側の方が基板１０側よりも小さくすることができる。
【００３５】
このように構成された半導体装置１００は、基板１０の線膨張係数α１、半導体チップ３０の線膨張係数α２、アンダーフィル４０の第１領域ｅ１の線膨張係数α３、第２領域ｅ２の線膨張係数α４が夫々異なる。これらの線膨張係数の関係は、α２＜α１＜α３＜α４となっている。つまり、アンダーフィル４０は、半導体チップ３０寄りの部位である第１領域ｅ１における線膨張係数α３が、基板１０寄りの部位である第２領域ｅ２における線膨張係数α４よりも小さい。
【００３６】
ここで、図４、図５、図６を用いて、半導体装置１００の製造方法の一例に関して説明する。本製造方法では、主に、アンダーフィル４０の製造方法に関して説明する。本製造方法では、図４、図５に示すような箱部材２００を用いてアンダーフィル４０を形成する。
【００３７】
箱部材２００は、環状に設けられた四つの側壁と四つの側壁の一方の開口を塞ぐ底壁とを含む壁部２１０によって、凹部２１１が形成されている。また、箱部材２００は、凹部２１１内に配置される蓋部材２２０と、凹部２１１内に配置された蓋部材２２０を固定する固定部２３０とを含んでいる。また、アンダーフィル４０は、基板１０と半導体チップ３０とを固定した後、溶媒等を混合することで液状とされたアンダーフィル４０を、基板１０と半導体チップ３０との隙間から半導体チップ３０の直下に注入し、これを加熱して硬化することで配置される。なお、液状とされたアンダーフィル４０は、例えば、毛細管現象により基板１０と半導体チップ３０との隙間に注入することができる。
【００３８】
なお、液状とされたアンダーフィル４０は、ベース樹脂４１の全域にフィラー４２が分散された状態となっている。よって、液状とされたアンダーフィル４０は、基板１０と半導体チップ３０との隙間に注入された時点では、フィラー４２の偏りは生じていない。
【００３９】
まず、本製造方法では、バンプ２０によって接合された基板１０と半導体チップ３０との間に、液状のアンダーフィル４０を注入する。その後、本製造方法では、図５に示すように、液状のアンダーフィル４０が注入された基板１０と半導体チップ３０とを凹部２１１内に配置する。このとき、基板１０が凹部２１１の底側となるように配置する。つまり、基板１０が地側で、半導体チップ３０が天側となるように配置する。
【００４０】
そして、本製造方法では、凹部２１１内の半導体チップ３０上に蓋部材２２０を配置して、固定部２３０で蓋部材２２０を固定する。これによって、液状のアンダーフィル４０が注入された基板１０と半導体チップ３０は、箱部材２００を逆さまにしても、箱部材２００内に保持される。
【００４１】
なお、固定部２３０の機構は、特に限定されない。例えば、固定部２３０は、壁部２１０の側壁をスライドして凹部２１１内に出し入れ可能に構成されたものなどを採用できる。この場合、固定部２３０は、蓋部材２２０上に配置される状態と蓋部材２２０上に配置されない状態をとりうる。また、固定部２３０は、回転可能に構成され、蓋部材２２０上に配置される状態と蓋部材２２０上に配置されない状態をとりうるものであってもよい。
【００４２】
そして、本製造方法では、図６に示すように、液状のアンダーフィル４０が注入された基板１０と半導体チップ３０が凹部２１１内に配置された箱部材２００を逆さまに回転させる（反転）。これによって、基板１０が天側で、半導体チップ３０が地側となる。本実施形態では、この状態で、液状のアンダーフィル４０が注入された基板１０と半導体チップ３０を所定の沈降時間だけ保持しておく。このようにして、本実施形態では、重力によって、ベース樹脂４１中でフィラー４２を沈降させる。つまり、フィラー４２を半導体チップ３０側に偏らせる。また、このようにすることで、第１領域ｅ１と第２領域ｅ２を形成するとも言える。
【００４３】
なお、所定の沈降時間は、箱部材２００を逆さまにしてから、第１領域ｅ１及び第２領域ｅ２におけるフィラー４２の含有量が目標としている含有量となるまでの推定経過時間である。この沈降時間は、実験やシミュレーションなどによって得ることができる。
【００４４】
本実施形態では、箱部材２００を逆さまにしてからの経過時間が、所定の沈降時間に達すると、第１領域ｅ１及び第２領域ｅ２におけるフィラー４２の含有量が目標としている含有量となったとみなす。また、本実施形態では、箱部材２００を逆さまにしてからの経過時間が、所定の沈降時間に達すると、液状のアンダーフィル４０を加熱して硬化させる。このようにして、本製造方法は、半導体装置１００を製造することができる。
【００４５】
このように、半導体装置１００は、アンダーフィル４０の半導体チップ３０寄りの第１領域ｅ１における線膨張係数α３と、基板１０寄りの第２領域ｅ２における線膨張係数α４とが、基板１０の線膨張係数α１よりも大きい。そして、半導体装置１００は、第１領域ｅ１の線膨張係数α３が、第２領域ｅ２の線膨張係数α４よりも小さい。
【００４６】
よって、半導体装置１００は、アンダーフィル４０の線膨張係数α３、α４が、基板１０の線膨張係数α１よりも大きく、基板１０側の方が半導体チップ３０側よりも大きい。このため、半導体装置１００は、基板１０の反りを抑制することができる。
【００４７】
さらに、半導体装置１００は、アンダーフィル４０の線膨張係数α３、α４が、半導体チップ３０側の方が基板１０側よりも線膨張係数が小さいため、半導体チップ３０とアンダーフィル４０との線膨張係数差が大きくなることを抑制できる。このため、半導体装置１００は、半導体チップ３０とアンダーフィル４０との線膨張係数差によって半導体チップ３０に印加される応力を緩和できる。
【００４８】
また、半導体装置１００は、このように基板１０の反りや、半導体チップ３０への応力を抑制できる。このため、半導体装置１００は、基板１０とアンダーフィル４０との剥離や、半導体チップ３０とアンダーフィル４０との剥離を抑制できる。
【００４９】
また、本実施形態では、球状のフィラー４２を採用している。球状のフィラー４２は、他形状のフィラーよりも、ベース樹脂４１中における沈降速度が速い。よって、本実施形態では、球状ではないフィラーを採用する場合よりも、半導体装置１００の製造時間を短縮することができる。
【００５０】
また、半導体装置１００は、基板１０として樹脂基板を用いているため、セラミック基板を用いる場合よりも、線膨張係数差による反りが顕著に現れる。このため、半導体装置１００は、アンダーフィル４０の反り抑制効果が果たす役割が大きい。
【００５１】
（変形例）
図７に示すように、回転機構３００を用いて半導体装置１００を製造してもよい。なお、半導体装置１００の構成は、上記実施形態と同様である。
【００５２】
回転機構３００は、円盤部材３１０とハンドル３２０とを含んでいる。円盤部材３１０は、半導体装置１００を固定した状態で、回転軸を中心に回転可能に構成されている。また、円盤部材３１０は、ハンドル３２０によって回転可能に構成されている。なお、円盤部材３１０には、アンダーフィル４０が効果する前の状態の構造体を固定することが可能な固定機構を備えている。
【００５３】
変形例における製造方法では、基板１０と半導体チップ３０との隙間にアンダーフィル４０を注入した状態の構造体を円盤部材３１０上に配置する。このとき、構造体は、基板１０と半導体チップ３０が回転軸に沿うように立てた状態で配置する。さらに、構造体は、基板１０が回転軸側で、半導体チップ３０が回転軸から離れた状態で配置する。
【００５４】
その後、本製造方法では、ハンドル３２０によって円盤部材３１０を回転させる。これによって、アンダーフィル４０は、遠心力によってフィラー４２が半導体チップ３０側に移動する。そして、本製造方法では、上記実施形態と同様に、アンダーフィル４０を過熱して硬化させる。このようにして、本製造方法では、アンダーフィル４０に第１領域ｅ１と第２領域ｅ２とを設ける。
【００５５】
また、本製造方法では、円盤部材３１０を回転させる際に、重力によって硬化前のアンダーフィル４０が円盤部材３１０上に垂れるのを抑制するために、円盤部材３１０の表面と裏面とが交互に上面となるように回転させてもよい。つまり、本製造方法では、円盤部材３１０における構造体が配置された面を、交互に天方向及び地面方向となるように、回転させてもよい。
【００５６】
以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本開示のその他の形態として、第２、第３実施形態に関して説明する。上記実施形態及び第２、第３実施形態は、夫々単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本開示は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。
【００５７】
（第２実施形態）
図８を用いて、第２実施形態の半導体装置１１０に関して説明する。ここでは、半導体装置１１０における半導体装置１００との相違点を中心に説明する。半導体装置１１０においては、半導体装置１００と同様の個所に同じ符号を付与する。半導体装置１１０と同じ符号の構成要素に関しては、上記実施形態を参照して適用できる。
【００５８】
半導体装置１１０は、基板１１の形状が半導体装置１００と異なる。基板１１は、基板１０と同様の材料によって構成されている。しかしながら、基板１１は、線状溝部１２が設けられている点が基板１０と異なる。
【００５９】
基板１１は、周辺よりも凹んだ二つの線状溝部１２を有している。二つの線状溝部１２は、周辺の実装面Ｓ１よりも凹んだ部位と言える。また、二つの線状溝部１２は、基板１１における角と角を結ぶ対角線上に設けられている。つまり、二つの線状溝部１２は、十字形状又はＸ形状に設けられている。この二つの線状溝部１２は、半導体チップ３０と対向する領域で交差している。二つの線状溝部１２の深さは、基板１１の厚みの半分以下である。このように、半導体装置１１０は、基板１１に交差する二つの線状溝部１２が形成されているため、基板１１の反りを抑制することができる。
【００６０】
なお、半導体装置１１０は、半導体チップ３０の対角線と、基板１１の対角線とが一致するように、基板１１に半導体チップ３０が実装されている。つまり、半導体チップ３０は、基板１１と半導体チップ３０の夫々における四つの側面が平行となるように、基板１１に半導体チップ３０が実装されている。
【００６１】
二つの線状溝部１２には、少なくとも一部にアンダーフィル４０が設けられている。すなわち、アンダーフィル４０は、二つの線状溝部１２の少なくとも一部に埋設されている。これによって、半導体装置１１０は、半導体装置１００よりも、基板１１とアンダーフィル４０との接触面積が広くなり、基板１１とアンダーフィル４０との接合強度を向上させることができる。
【００６２】
さらに、アンダーフィル４０は、二つの線状溝部１２の全域に設けられていてもよい。これによって、半導体装置１１０は、半導体装置１００よりもアンダーフィル４０による基板１１の反り抑制効果を向上でき、基板１１の反りをより一層抑制することができる。なお、半導体装置１１０は、半導体装置１００と同様の効果を奏することができる。また、二つの線状溝部１２は、下記の第３実施形態にも適用できる。
【００６３】
（第３実施形態）
図９を用いて、第３実施形態の半導体装置１２０に関して説明する。ここでは、半導体装置１２０における半導体装置１００との相違点を中心に説明する。半導体装置１２０においては、半導体装置１００と同様の個所に同じ符号を付与する。半導体装置１２０と同じ符号の構成要素に関しては、上記実施形態を参照して適用できる。
【００６４】
半導体装置１２０は、アンダーフィル４０ａの構成が半導体装置１００と異なる。アンダーフィル４０ａは、粒径が異なる複数種類のフィラーを含んでいる。ここでは、第１フィラー４３と、第１フィラー４３よりも粒径が小さい第２フィラー４４を含んだアンダーフィル４０ａを採用している。第１フィラー４３と第２フィラー４４は、線膨張係数が同じものである。さらに、アンダーフィル４０ａに含まれる第１フィラー４３の量は、アンダーフィル４０ａに含まれる第２フィラー４４の量と同等とする。しかしながら、本開示は、粒径が異なる三種類以上のフィラーを含んでいるアンダーフィル４０ａであっても採用できる。
【００６５】
また、アンダーフィル４０ａは、線膨張係数が異なる第１領域ｅ１、第２領域ｅ２、第３領域ｅ３を含んでいる。本開示では、各領域ｅ１〜ｅ３において占める割合が最も多いフィラーを主フィラーと称する。
【００６６】
よって、第１領域ｅ１には、主フィラーとしての第１フィラー４３が最も多く含まれている。第１領域ｅ１には、一部第２フィラー４４が含まれていてもよい。しかしながら、第１領域ｅ１では、第２フィラー４４の量よりも第１フィラー４３の量の方が十分に多い。
【００６７】
一方、第２領域ｅ２には、主フィラーとしての第２フィラー４４が最も多く含まれている。第２領域ｅ２には、一部第１フィラー４３が含まれていてもよい。しかしながら、第２領域ｅ２では、第１フィラー４３の量よりも第２フィラー４４の量の方が十分に多い。
【００６８】
なお、第３領域ｅ３には、ほとんどフィラー４３、４４が含まれていない。しかしながら、第３領域ｅ３には、第１領域ｅ１や第２領域ｅ２よりも少量の第１フィラー４３や、第１領域ｅ１や第２領域ｅ２などよりも少量の第２フィラー４４が含まれていてもよい。
【００６９】
このため、第１領域ｅ１は、フィラーの密度が第２領域ｅ２や第３領域ｅ３よりも高い。そして、第２領域ｅ２は、フィラーの密度が第３領域ｅ３よりも高い。よって、本実施形態では、第１領域ｅ１の線膨張係数をα３、第２領域ｅ２の線膨張係数をα４、第３領域ｅ３の線膨張係数をα５とすると、α３＜α４＜α５の関係が成立する。このように、アンダーフィル４０ａは、主フィラーの量によって線膨張係数が異なるように構成されている。なお、第１領域ｅ１の線膨張係数α３は、上記α１及びα２よりも大きい。
【００７０】
第１領域ｅ１は、半導体チップ３０に接している。第３領域ｅ３は、基板１０に接している。そして、第２領域ｅ２は、第１領域ｅ１と第３領域ｅ３との間に配置され、両領域ｅ１、ｅ２に接している。つまり、アンダーフィル４０ａは、基板１０から第３領域ｅ３、第２領域ｅ２、第１領域ｅ１の順番に積層されていると言える。このように、各領域において占める割合が最も多いフィラーである主フィラーは、同一領域内で粒径が同一であり、異なる領域で粒径が異なり、且つ、基板１０に近い領域ほど粒径が小さい。
【００７１】
半導体装置１２０は、半導体装置１００と同様の効果を奏することができる。さらに、半導体装置１２０は、基板１０から半導体チップ３０にかけて、アンダーフィル４０ａの線膨張係数を緩やかに変化させることができる。このため、半導体装置１２０は、アンダーフィル４０ａから基板１０や半導体チップ３０に印加される応力を低減できる。
【００７２】
また、半導体装置１２０は、粒径が異なる複数種類のフィラー４３、４４を採用しているため、粒径が異なるフィラー４３、４４を各領域に集めやすい。つまり、半導体装置１２０は、アンダーフィル４０ａにおいて、線膨張係数が異なる複数の領域を形成しやすい。
【符号の説明】
【００７３】
１０，１１…基板、１２…線状溝部、２０…バンプ、３０…半導体チップ、４０，４０ａ…アンダーフィル、４１ａ…アンダーフィル角部、４１…ベース樹脂、４２…フィラー、４３…第１フィラー、４４…第２フィラー、１００，１１０，１２０…半導体装置、２００…箱部材、２１０…壁部、２１１…凹部、２２０…蓋部材、２３０…固定部、３００…回転機構、３１０…円盤部材、３２０…ハンドル、Ｓ１…実装面、Ｓ２…対向面
【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】
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【図９】
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