(57)【要約】【課題】接続信頼性が高く、リワーク可能なベアチップまたはチップサイズパッケージの実装構造、実装方法およびリワーク方法を提供する。【解決手段】半導体装置２の電極４と配線基板１の電極５が電気的に接続され、半導体装置２と配線基板１の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装構造であって、その隙間が、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂６で充填され、半導体装置２の周囲には、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂７でフィレット部が形成されている実装構造により、上記課題を解決した。本発明の実装方法は、半導体装置２を配線基板１上に位置合わせして搭載し、その半導体装置２と配線基板１間の電極４、５を電気的に接続する工程、半導体装置２と配線基板１の隙間に上記第１の樹脂用の樹脂組成物を充填する工程、および、半導体装置２の周囲に上記第２の樹脂用の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成する工程、を含む。【選択図】    図１
2004179552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装構造において、
前記隙間が、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂で充填され、
前記半導体装置の周囲には、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂でフィレット部が形成されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
【請求項２】
前記第１の樹脂が、高温下で機械的強度の小さい熱硬化性樹脂または低分子の熱硬化性樹脂を主成分とした樹脂組成物の硬化物、または、熱可塑性樹脂を含有した樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の実装構造。
【請求項３】
前記第１の樹脂が、はんだ酸化膜除去作用を有する樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の実装構造。
【請求項４】
半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装方法において、
半導体装置を配線基板上に位置合わせして搭載し、当該半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する工程、
前記半導体装置と配線基板の隙間に、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む第１の樹脂組成物を充填する工程、および、
前記半導体装置の周囲に、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成する工程、を含むこと特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項５】
半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装方法において、
配線基板上に熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む第１の樹脂組成物を塗布する工程、
半導体装置を前記配線基板上に位置合わせして搭載し、当該半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する工程、および、
前記半導体装置の周囲に、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成する工程、を含むこと特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項６】
半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する前に、半導体装置の周囲に前記第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成すること特徴とする請求項５に記載の半導体装置の実装方法。
【請求項７】
半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂で充填され、当該半導体装置の周囲が、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂でフィレット部が形成されてなる実装構造から半導体装置を取り外すリワーク方法であって、
前記半導体装置および配線基板の少なくとも一方を加熱する工程、
前期半導体装置を配線基板から引き剥がす工程、
前記配線基板に残った第２の樹脂を削り取る工程、および、
前記配線基板の半導体装置搭載面をクリーニングする工程、を含むことを特徴とする半導体装置のリワーク方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の実装構造、実装方法およびリワーク方法に関し、更に詳しくは、半導体装置と配線基板の隙間を樹脂で封止してなるフリップチップまたはチップサイズパッケージ等の半導体装置の実装において、接続信頼性が高く、リワーク可能な実装構造、実装方法およびリワーク方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器の小型、軽量化および高機能化に伴い、ＬＳＩチップ等の半導体装置の実装方法としてフリップチップ実装が行われている。フリップチップ実装とは、半導体装置の配線パターン面にはんだバンプを形成し、配線基板の電極を導電ペーストまたははんだ等で接合する方式である。
【０００３】
図６は、従来の半導体装置の実装方法を示す工程図である（例えば、特許文献１を参照）。この方法は、従来より一般的に行われている実装方法であり、半導体装置１２の電極１４と配線基板１１の電極にバンプ１３、１８を形成し、半導体装置１２のバンプ先端または配線基板１１上にフラックス１９を付着させ（図６（ａ））、その後、半導体装置１２を配線基板１１上に位置合わせして搭載した後にリフローを行って半導体装置１２の電極１４と配線基板１１の電極１５を接続し（図６（ｂ））、フラックスを洗浄した後、半導体装置１２と配線基板１１の隙間にアンダーフィル樹脂組成物を毛細管現象により充填させ（図６（ｃ））、さらにその半導体基板の周囲にもアンダーフィル樹脂組成物を塗布・硬化させてフィレット部を形成し（図６（ｄ））、半導体装置を実装している。なお、フィレット部とは、半導体装置１２の側面、半導体装置１２と配線基板１１との隙間に充填された樹脂１６の周囲およびその近傍の配線基板表面から構成される部分に形成される樹脂成形物のことである（以下、本願において同じ。）。
【０００４】
ところで、半導体装置の実装構造においては、接続信頼性とリワーク性が要求されている。
【０００５】
先ず、接続信頼性について説明すれば、半導体装置の実装構造の接続信頼性を高めるには、半導体装置が配線基板に接続破壊を起こすことなく長期間安定して接続されていることが必要であり、そのためには、半導体装置と配線基板間の隙間にアンダーフィル樹脂が十分に充填されて固定されていると共に、熱応力などによるクラックなどが発生しないことが要求される。しかし、近年においては、ＬＳＩの高性能化の要請に伴いＬＳＩの大型化が進められており、その影響でＬＳＩと配線基板の熱膨張係数差により発生する熱応力がさらに顕著となり、その結果、フィレット部にクラックが発生し易く、そのクラックが基で十分な接続信頼性が得られないという現象が顕在化している。
【０００６】
そうしたクラック発生の問題に対しては、例えば、アンダーフィル樹脂に大量のフィラーを含有させて低熱膨張係数化を図ることにより解決することが可能であるが、その結果アンダーフィル樹脂組成物の粘度が高くなってしまうので、半導体装置と配線基板間の隙間にアンダーフィル樹脂組成物を十分に充填させることができないという問題が生じてしまう。また、十分な充填を試みたとしても例えば半導体装置と配線基板間の隙間にボイドが発生した場合等においては、そのボイド近傍のバンプに応力が集中して接続破壊を起こすおそれがある。さらにその場合、装置作動時に発生する熱応力で電極金属を塑性変形させ、場合によってはボイドを介して隣り合った電極が連結してショートを引き起こすおそれもある。
【０００７】
このように、半導体装置の実装構造の接続信頼性を向上させるためには、アンダーフィル樹脂組成物の隙間充填性とクラック等を発生しない信頼性の両立という困難な問題がある。こうした問題は、ＬＳＩの大型化や微細ピッチ化が進むと、アンダーフィル樹脂組成物の充填距離が長くなったり、ＬＳＩと基板間の隙間がますます狭くなるため、上記問題は更に顕著になることが予想される。
【０００８】
一方、こうした半導体装置の実装構造においては、半導体装置を配線基板から取り外すことができるような構造であることも重要な要求の一つである。半導体装置をリワークすることの必要性は、実装後に発見された半導体装置または配線基板の不良解析を可能とし、リワーク後に良品と判断された半導体装置または配線基板の再利用も可能になるからである。
【０００９】
したがって、半導体装置の実装においては、上述した実装構造の接続信頼性のみならず、リワーク性も要求され、その両方の要求を満たさなければならないという極めて困難な現状がある。
【００１０】
また、従来の半導体装置の実装方法として、半導体装置と配線基板との接続信頼性の向上を図るために、半導体装置と配線基板間の隙間を、液状エポキシ樹脂と無機質充填剤を主成分とした熱膨張係数のやや大きい第１の樹脂で封止し、液状エポキシ樹脂と無機質充填剤を主成分とした熱膨張係数の小さい第２の樹脂でフィレット部を形成する実装方法があり、熱応力によるフィレット部のクラック発生を抑制してその信頼性を高めている（例えば、特許文献２を参照）。
【００１１】
また、リワーク性の向上を図ったものとしては、半導体装置と配線基板間に空間を残すように溶剤で溶解可能な第１の樹脂を設け、その溶剤とは異なる溶剤で熔解可能な第２の樹脂でフィレット部を形成する実装方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１２】
【特許文献１】
特願２０００−２２０５１号公報（段落番号０００２〜０００３、特許請求の範囲）
【特許文献２】
特願２０００−２９９４１４号公報（特許請求の範囲）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各特許文献に記載された従来の方法では、半導体装置の実装についての要求を満足することはできない。
【００１４】
すなわち、特許文献２に記載の半導体装置の実装手段においては、低熱膨張係数を有する第２の樹脂でフィレット部を形成したので、熱応力に基づくフィレット部のクラック発生を抑制できるものの、半導体装置と配線基板間に充填される第１の樹脂が無機質充填剤を多量に含んでいるので、その隙間に第１の樹脂を充填した際のボイドの問題は依然として解決されていない。
【００１５】
また、特許文献１に記載の半導体装置のリワーク手段は、二種の溶剤により第１の樹脂と第２の樹脂をそれぞれ溶解してリペアするものであり、半導体装置と配線基板間にはその溶剤を浸透させやすくするための隙間が形成されている。そのため、こうした隙間を有する半導体装置の実装構造は、リワーク性の点では良好であるものの、半導体装置と配線基板間に樹脂が十分に充填されていないので、半導体装置と配線基板との接続信頼性の点では不十分のままである。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、半導体装置と配線基板の隙間を樹脂で封止してなるフリップチップまたはチップサイズパッケージ等の半導体装置の実装において、接続信頼性が高く、リワーク可能な実装構造、実装方法およびリワーク方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための半導体装置の実装方法は、半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装構造において、前記隙間が、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂で充填され、前記半導体装置の周囲には、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂でフィレット部が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、半導体装置と配線基板の隙間が無機質充填剤の含有量が少ない隙間充填性に優れた第１の樹脂で充填されているので、隙間の隅々にまで第１の樹脂が充填され、接続信頼性を低下させるボイドの発生を極めて抑制することができる。また、半導体装置の周囲に形成されたフィレット部が熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とする第２の樹脂で形成されているので、半導体装置と配線基板の熱膨張係数差による熱応力が加わっても、クラックの発生を抑制することができる。したがって、本発明の半導体装置の実装構造によれば、接続信頼性に優れた実装構造を提供することができる。
【００１９】
本発明の半導体装置の実装構造において、前記第１の樹脂が、高温下で機械的強度の小さい熱硬化性樹脂または低分子の熱硬化性樹脂を主成分とした樹脂組成物の硬化物、または、熱可塑性樹脂を含有した樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、こうした第１の樹脂で隙間が充填されているので、高温条件下での機械的強度を低下させることができ、その結果、リワーク性を向上させることができる。
【００２１】
本発明の半導体装置の実装構造において、前記第１の樹脂が、はんだ酸化膜除去作用を有する樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、第１の樹脂がはんだ酸化膜除去作用を有するので、フラックスを用いない場合でも半導体装置の電極と配線基板の電極を接続させることができる。
【００２３】
上記課題を解決するための第１の半導体装置の実装方法は、半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装方法において、半導体装置を配線基板上に位置合わせして搭載し、当該半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する工程、前記半導体装置と配線基板の隙間に、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む第１の樹脂組成物を充填する工程、および、前記半導体装置の周囲に、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成する工程、を含むこと特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、隙間充填性に優れた第１の樹脂組成物と熱応力に強い第２の樹脂組成物を用いて半導体装置を実装するので、半導体装置の接続信頼性を向上させることができる。
【００２５】
上記課題を解決するための第２の半導体装置の実装方法は、半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が樹脂で封止されてなる半導体装置の実装方法において、配線基板上に熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む第１の樹脂組成物を塗布する工程、半導体装置を前記配線基板上に位置合わせして搭載し、当該半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する工程、および、前記半導体装置の周囲に、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成する工程、を含むこと特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、隙間充填性に優れた第１の樹脂組成物と熱応力に強い第２の樹脂組成物を用いて半導体装置を実装するので、半導体装置の接続信頼性を向上させることができると共に、所定の温度環境にすることにより、第１の樹脂組成物の硬化と、半導体装置と配線基板間の電極の電気的な接続とを同時に行うことが可能となる。
【００２７】
本発明の半導体装置の実装方法において、半導体装置と配線基板間の電極を電気的に接続する前に、半導体装置の周囲に前記第２の樹脂組成物を塗布してフィレット部を形成すること特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、所定の温度環境にすることにより、第１の樹脂組成物の硬化と、第２の樹脂組成物の硬化と、半導体装置と配線基板間の電極の電気的な接続とを同時に行うことができる。
【００２９】
上記課題を解決するための半導体装置のリワーク方法は、半導体装置の電極と配線基板の電極が電気的に接続され、当該半導体装置と配線基板の隙間が熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂で充填され、当該半導体装置の周囲が、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂でフィレット部が形成されてなる実装構造から半導体装置を取り外すリワーク方法であって、前記半導体装置および配線基板の少なくとも一方を加熱する工程、前期半導体装置を配線基板から引き剥がす工程、前記配線基板に残った第２の樹脂を削り取る工程、および、前記配線基板の半導体装置搭載面をクリーニングする工程、を含むことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の半導体装置の実装構造、実装方法およびリワーク方法について図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
（半導体装置の実装構造）
図１は、本発明の半導体装置の実装構造の一例を示す断面図である。本発明の半導体装置の実装構造は、半導体装置２の電極４と配線基板１の電極５が電気的に接続され、その半導体装置２と配線基板１の隙間が樹脂で封止されてなるものである。そして、本発明の実装構造は、（１）上記の隙間が、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％の無機質充填剤を含む樹脂組成物の硬化物である第１の樹脂６’で充填されていること、および、（２）上記の半導体装置の周囲には、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物の硬化物である第２の樹脂７’でフィレット部が形成されていること、に特徴がある。
【００３２】
半導体装置２の電極４と配線基板１の電極５は、バンプ３を介して接合される。この接合は、一方の電極上に形成したバンプ３と、他方の電極上に形成した予備はんだ８とを溶融接合することにより行うことができる。予備はんだ８としては、例えば、Ｓｎ／Ｐｂ共晶はんだ、Ｓｎ／Ｐｂ（共晶を除く）、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｓｂ、Ｓｎ／Ｚｎ、Ｓｎ／Ｂｉ、およびこれらの材料に特定の添加元素をさらに加えた低融点の金属材料等を挙げることができる。また、バンプ３としては、上述した予備はんだ８と同じ材質でも異なる材質からなるものでもよく、融点の異なるはんだであってもよい。よく用いられる材料としては、Ｐｂリッチな９５％Ｓｎ／５％Ｐｂ等が挙げられ、異なる材質の例としては、ＡｕバンプやＣｕバンプ等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。なお、半導体装置２の電極４や配線基板１の電極５としては、一般的なＣｕパッド等が挙げられ、その電極の材質や接合環境や条件によっては予備はんだ８を用いずに直接はんだバンプ３で接合することもできる。
【００３３】
第１の樹脂６’は、半導体装置と配線基板間の隙間に充填された硬化物である。第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６としては、上述したように、熱硬化性樹脂を主成分とし且つ０〜４０重量％（質量％と同じ。）の無機質充填剤を含むものが用いられる。この第１の樹脂組成物６は極めて隙間充填性に優れており、その隙間の隅々まで充填させることができ、さらにボイドの発生を起こすことなく充填させることができるので、接続信頼性に優れた実装構造の実現に寄与することができる。
【００３４】
第１の樹脂６’の基材である熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステル、不飽和ポリエステルと活性水素基を有する化合物の組合せなど）、アクリレート樹脂（（メタ）アクリロキシプロピルポリシロキサンなどのシリコンアクリレート、エポキシアクリレートを含む）などを挙げることができる。また、α−シアノアクリレートなどの常温で硬化する接着剤等を第１の樹脂組成物６として用いることもできる。
【００３５】
第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６には、熱硬化時に前記した熱硬化性樹脂と反応して硬化を促進させるための促進剤や、加熱によって硬化させるためのラジカル等が発生するラジカル開始剤、アニオン開始剤またはカチオン開始剤等の硬化剤を、１種または２種以上組み合わせて含有させることが好ましい。
【００３６】
また、第１の樹脂組成物６には、はんだ酸化膜除去作用を付与する剤を添加することができる。はんだ酸化膜除去作用を付与するには、（メタ）アクリル酸、マレイン酸などの不飽和酸、蓚酸、マロン酸などの有機二酸、クエン酸などの有機酸をはじめ、炭化水素の側鎖に、ハロゲン基、水酸基、ニトリル基、ベンジル基、カルボキシル基等を少なくとも１つ以上を添加することにより可能である。また、（メタ）  アリルアルコールなどの不飽和アルコール、トリメリット酸、テトラメリット酸および一般的に知られているキレート剤を用いることもできる。このような前記フラックス作用（はんだ酸化膜除去作用）を有する剤は、二種以上組合せて用いることができる。なお、フラックス作用を有する剤には、公知のゲル化剤を含むこともできる。
【００３７】
はんだ酸化膜除去作用を有する剤を含有した第１の樹脂組成物６は、はんだ酸化膜除去作用を有する活性樹脂組成物となり、電極をバンプを介して接続する際にフラックスを使用する必要がなくなるという利点がある。
【００３８】
無機質充填剤の含有量の下限を０重量％としたのは、第１の樹脂６’中に無機質充填剤が含まれていない場合でもよいことを示すものであり、その含有量の上限を４０重量％としたのは、それを超える場合には隙間充填性が低下することがあるからである。無機質充填剤としては、シリカフィラー等を好ましく用いることができるが、その他の無機質充填剤であってもよく特に限定されない。
【００３９】
第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６が、高温下で機械的強度の小さい熱硬化性樹脂または低分子の熱硬化性樹脂を主成分とした樹脂組成物であることが好ましく、または、熱可塑性樹脂を含有した樹脂組成物であることが好ましい。こうして得られる樹脂組成物で第１の樹脂６’を形成すれば、実装された後における半導体装置２のリワーク作業において、例えば２００℃程度の高温に加熱した際に隙間に充填された第１の樹脂６’の機械的強度が低下するので、半導体装置２を配線基板１から容易に取り外すことができる。
【００４０】
具体的には、高温に加熱されたリワーク作業時において、配線基板１の表面に形成されているソルダーレジスト（図示省略）の機械的強度よりも第１の樹脂６’の機械的強度が相対的に弱くなっていることが好ましい。例えば、はんだ溶融温度（例えばＳｎ／Ｐｂ共晶はんだにおいては約２００℃）において、第１の樹脂６’の接着力や引張強度等の機械的強度が少なくとも配線基板１の表面に形成されているソルダーレジストの機械的強度より低くなるようにしておけばよい。こうしたリワーク特性に優れた第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６は、１８０℃以上の温度条件下で得られる第１の樹脂６’の引張強度が７０ｇ／ｍｍ２以下と特定できるように、任意の割合に各成分が調整される。こうしたリワーク特性をもたらすために有効な樹脂としては、例えば熱可塑性エラストマ−、アクリル樹脂等が挙げられるが、上記の機械的強度条件となるように各種の樹脂や硬化剤、促進剤、開始剤等を任意に選定して配合される。
【００４１】
第２の樹脂７’は、半導体装置の周囲のフィレット部を形成する硬化物である。フィレット部とは、半導体装置２の側面、半導体装置２と配線基板１との隙間に充填された第１の樹脂６’の周囲およびその近傍の配線基板１の表面から構成される部分に形成される樹脂成形物のことである。この第２の樹脂７’を形成するための第２の樹脂組成物７としては、上述したように、熱硬化性樹脂と無機質充填剤を主成分とした樹脂組成物が用いられる。
【００４２】
第２の樹脂組成物７の基材となる熱硬化性樹脂としては、上述した第１の樹脂組成物６の基材となるものと同じものを好ましく用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステル、不飽和ポリエステルと活性水素基を有する化合物の組合せなど）、アクリレート樹脂（（メタ）アクリロキシプロピルポリシロキサンなどのシリコンアクリレート、エポキシアクリレートを含む）などを挙げることができる。また、α−シアノアクリレートなどの常温で硬化する接着剤等を第２の樹脂組成物７として用いることもできる。
【００４３】
第２の樹脂７’を形成するための第２の樹脂組成物７には、熱硬化時に前記した熱硬化性樹脂と反応して硬化を促進させるための促進剤や、加熱によって硬化させるためのラジカル等が発生するラジカル開始剤、アニオン開始剤またはカチオン開始剤等の硬化剤を、１種または２種以上組み合わせて含有させることが好ましい。
【００４４】
第２の樹脂組成物７中の無機質充填剤の含有量は、硬化してなる第２の樹脂７’の熱膨張係数、より詳しくは、第２の樹脂７’のガラス転移温度以下の熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下となるように、その含有量が調整される。この範囲の熱膨張係数を有する第２の樹脂７’は、半導体装置２と配線基板１の熱膨張係数差により発生する熱応力によっても、クラックを発生させることがないので、信頼性を顕著に向上させることができる。なお、その熱膨張係数は基材となる熱硬化性樹脂の種類によっても変わるので無機質充填剤の含有量を明確に規定することは難しいが、およそ６０〜７０重量％程度含有させることが好ましい。この場合において、例えば無機質充填剤の含有量が規定の値よりも小さくなると、熱膨張係数が大きくなるので、半導体装置２と配線基板１の熱膨張係数差により発生する熱応力によりフィレット部にクラックが発生することがある。一方、無機質充填剤の含有量が規定の値よりも大きくなると、樹脂粘度が上昇し、なめらかなフィレットが形成されず、部分的に応力集中しやすくなることがあり好ましくない。無機質充填剤としては、シリカフィラー等を好ましく用いることができるが、その他の無機質充填剤であってもよく特に限定されない。
【００４５】
また、フィレット部のクラック対策として、第２の樹脂７’に低応力剤を含有させることが好ましい。例えば低弾性のゴム成分等を含有させることで第２の樹脂は低弾性率化が図られるので、熱応力が加わった場合でもクラック等が発生しにくくなる。ここでいうゴム成分等の低応力剤は、その効果を考慮して任意の割合で配合される。
【００４６】
第２の樹脂組成物７は、半導体装置２の周囲に塗布され、その後硬化処理されてフィレット部を形成する。そのときの塗布量は、半導体装置２の側面の少なくとも８０％以上を覆うことが望ましい。その理由は、フィレット部が小さいと応力集中が発生しやすくなり、信頼性が低下するからである。
【００４７】
以上のように、本発明の半導体装置の実装構造は、隙間充填性に優れた第１の樹脂で隙間が充填されているので、隙間の隅々にまで第１の樹脂が充填され、接続信頼性を低下させるボイドの発生が極めて抑制される。また、フィレット部がクラックの発生を抑制する第２の樹脂で形成されているので、熱応力が加わってもクラックの発生を抑制でき、接続信頼性をより向上させることができる。
【００４８】
（半導体装置の実装方法）
図２は、本発明の半導体装置の実装方法の一例を示す工程説明図である。この半導体装置の実装方法は、先ず、図２（ａ）に示すように、電極（電極パッドともいう。）５上に予備はんだ８を設けた配線基板１と、電極パッド４上にはんだバンプ３を設けた半導体装置２とを準備する。ここで準備する配線基板１の他の態様として、予備はんだ８を使用せずに、配線基板１の電極パッド５上に直接バンプ３を搭載したものであってもよい。準備した配線基板１にはフラックス９を塗布することができる。フラックス９の塗布方法としては、スクリーン印刷法が挙げられるがこの方法に限定されない。また、フラックス９を配線基板１に塗布する代わりに、半導体装置２につけてもよい。例えば、バンプ３の先端にフラックス９を転写する方法などを挙げることができる。また、第１の樹脂組成物６や第２の樹脂組成物７と、それらの樹脂組成物に接触する半導体装置２の表面および配線基板１の表面とのぬれ性を向上させて、第１の樹脂６’や第２’の樹脂との接続性（接着性）を向上させる目的、および、はんだバンプ８の接続性の向上を目的として、それらの樹脂に接触する半導体装置２の表面および配線基板１の表面を、搭載以前の段階で、プラズマ等の表面処理で表面改質してもよい。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体装置２を配線基板１上に位置合せして搭載する。通常、所定の荷重を加えながら搭載し、さらに配線基板１や半導体装置２を加熱しながら搭載してもよい。所定の温度に加熱しながら搭載する場合には、図２（ｃ）に示すように、はんだ接続による半導体装置２と配線基板１との電気的な接続を、搭載工程と同時に行うことができる。このときに加えられる温度は、はんだバンプ３と予備はんだ８とが溶融してはんだ接続することができる温度である。搭載工程と同時にはんだ接続を行わない場合には、半導体装置２が搭載された配線基板１を、所定の温度に加熱したリフロー炉を通過させることによって、はんだ接続してもよい。
【００５０】
次に、フラックス９の残渣を洗浄した後、図２（ｄ）に示すように、配線基板１と半導体装置２の隙間に第１の樹脂組成物６をディスペンサー等により塗布し、毛細管現象を利用して充填する。本発明で用いられる第１の樹脂組成物６は、隙間充填性に優れるので、樹脂組成物が隙間の隅々にまで行き渡り、ボイド等の欠陥が発生しにくいという優れた効果がある。
【００５１】
次に、図２（ｅ）に示すように、半導体装置２の周囲に第２の樹脂組成物７をディスペンサー等により塗布してフィレット部を形成する。この際、第２の樹脂組成物７の塗布量が、半導体装置２の側面の８０％以上を覆うことが望ましい。その理由は、フィレット部が小さくて半導体装置の側面の８０％未満となる場合には、応力集中が発生しやすくなり、信頼性が低下するからである。こうして、第２の樹脂組成物７を塗布する際には、前記の第１の樹脂組成物６は硬化させた後の状態であっても、未硬化の状態であってもよく、特に限定されない。第２の樹脂組成物７を塗布する前に第１の樹脂組成物６を硬化させる場合においては、所定の温度に設定された恒温層等に所定の時間投入し、第１の樹脂組成物６の硬化物である第１の樹脂６’を形成することができる。
【００５２】
最後に、所定の温度に設定された恒温層等に所定の時間投入し、第２の樹脂組成物７の硬化物である第２の樹脂７’でフィレット部が形成される。第１の樹脂組成物６が未硬化の場合は、第２の樹脂組成物７を硬化する工程で第１の樹脂組成物６も同時に硬化させることができる。
【００５３】
図３は、本発明の半導体装置の実装方法の他の一例を示す工程説明図である。この半導体装置の実装方法は、はんだ酸化膜除去作用を有する剤を含有する活性樹脂組成物を第１の樹脂組成物６として使用した場合の実施形態である。
【００５４】
先ず、図３（ａ）に示すように、電極パッド５上に予備はんだ８を設けた配線基板１と、電極パッド５上にはんだバンプ３を設けた半導体装置２を準備する。ここで、図２に示す態様と同様に、準備する配線基板１の他の態様として、予備はんだ８を使用せずに、配線基板１の電極パッド５上に直接バンプ３を搭載したものであってもよい。また、半導体装置２や配線基板１の表面をプラズマ処理等で表面改質することについても、図２に示す態様を説明した場合と同様に処理することができる。
【００５５】
次に、図３（ｂ）に示すように、配線基板１上の半導体装置２の搭載エリアに第１の樹脂組成物６である活性樹脂組成物を塗布する。活性樹脂組成物は、例えば基材となる熱硬化性樹脂にフラックス効果を有する剤を添加したものであり、はんだおよび被はんだ接続面の酸化膜を除去するはんだ酸化膜除去作用を持つ樹脂組成物である。この実施形態においては、この活性樹脂組成物を第１の樹脂組成物６として用いるので、図２に示すようなフラックス９を塗布しなくても、それ自身の有するフラックス作用によりはんだ接続時の加熱状態における酸化を防ぐことができ、はんだおよび被はんだ接続面の酸化膜を除去して信頼性の高いはんだ接続を行うことができる。用いられる活性樹脂組成物中のはんだ酸化膜除去作用を有する剤は、硬化後においては基材樹脂と結合して化学的に安定となるので、十分な電気的絶縁性を有する。なお、第１の樹脂組成物６に含有される他の構成は上述したとおりである。
【００５６】
配線基板１上への活性樹脂組成物の塗布方法としては、配線基板１の中央部分に活性樹脂組成物を１点塗布する方法が一般的であるが、半導体装置２が大きい場合などにおいては、搭載位置の対角線上に「×」を描くように塗布する方法や、数点に分けて塗布する方法等が好ましく適用される。
【００５７】
次に、図３（ｃ）に示すように、ツール（図示省略）に吸着された半導体装置２を配線基板１上に位置合わせした後、所定の荷重を加えながら搭載する。この際、ツールに内蔵された加熱ヒータにより半導体装置１を加熱してもよく、配線基板１を載せるステージ（図示省略）に内蔵された加熱ヒータにより配線基板１を加熱してもよい。こうした加熱により、活性樹脂組成物を隙間の隅々にまで行き渡らせることができる。
【００５８】
次に、図３（ｄ）に示すように、半導体装置２の周囲に第２の樹脂組成物７をディスペンサー等により塗布してフィレット部を形成する。
【００５９】
次に、図３（ｅ）に示すように、所定の温度に加熱されたリフロー炉ではんだ接続を行い、最後に、所定の温度に設定された恒温層等に所定の時間投入して第１の樹脂組成物６および第２の樹脂組成物７を硬化させて、それぞれの硬化物である第１の樹脂６’および第２の樹脂７’とする。ここで、第１の樹脂６’および第２の樹脂７’にするための硬化は、一緒に行っても別々に行ってもよく、例えば、第２の樹脂組成物７を塗布する前に第１の樹脂６’を既に硬化させておいてもよい。または、リフロー炉ではんだ接続を行いながら硬化させ、第１の樹脂６’および第２の樹脂７’としてもよい。
【００６０】
図４は、本発明の半導体装置の実装方法のさらに他の一例を示す工程説明図である。これは、図３と同様に、第１の樹脂組成物６として活性樹脂組成物を使用した場合の実施形態であるが、第２の樹脂組成物７を塗布する前に既にはんだ接続を行う場合の実装方法を示している。例えば、図４（ｃ）に示すように、半導体装置２を配線基板１に搭載する際に、半導体装置２を所定の温度に加熱しながら搭載することではんだ接続したり、半導体装置２を搭載後、リフロー炉ではんだ接続し、その後、第２の樹脂組成物７を塗布し、硬化させることができる。
【００６１】
以上のように、本発明の半導体装置の実装方法によれば、隙間充填性に優れた第１の樹脂組成物と熱応力に強い第２の樹脂組成物を用いて半導体装置を実装するので、半導体装置の接続信頼性を向上させることができる。また、所定の温度環境にすることにより、第１の樹脂組成物の硬化と、半導体装置と配線基板間の電極の電気的な接続とを同時に行うことが可能となる。
【００６２】
（半導体装置のリワーク方法）
図５は、本発明の半導体装置のリワーク方法の一例を示す工程説明図である。この半導体装置のリワーク方法は、先ず、半導体装置２を治具等によりクランプし（図示省略）、ホットプレートやホットジェット等により半導体装置２および配線基板１の少なくとも一方を、バンプ３または予備はんだ８が溶融するまで加熱する。このとき、例えば予備はんだ８とはんだバンプ３とを異なる融点を有する材料で形成している場合には、それらの一方のみが溶融する温度を加えて引きはがすこともできる。通常、低融点の共晶はんだで予備はんだ８が形成されるので、共晶はんだが溶融しはんだバンプ３が溶融しない温度で加熱することにより、はんだバンプ３を有する半導体装置の再利用等が容易となる。
【００６３】
そして、半導体装置２に引張力、回転力、煽り力、またはそれらの複合力を付加し、図５（ａ）に示すように、半導体装置２を配線基板１から引き剥がす。引き剥がされた後の配線基板１は、図５（ｂ）に示すように、半導体装置２が除去され、フィレット部である第２の樹脂７’が残った形態を示している。
【００６４】
本発明においては、例えば２００℃程度の高温に加熱した際に隙間に充填された第１樹脂６の機械的強度が低下する構成としておくことが可能であり、それにより半導体装置２を配線基板１から容易に取り外すことができる。具体的には、高温に加熱されたリワーク作業時において、配線基板１の表面に形成されているソルダーレジスト（図示省略）の機械的強度よりも第１の樹脂６’の機械的強度が相対的に弱くなっていることが好ましく、例えば、はんだ溶融温度（例えばＳｎ／Ｐｂ共晶はんだにおいては約２００℃）において、第１の樹脂６’の接着力や引張強度等の機械的強度が少なくとも配線基板１の表面に形成されているソルダーレジストの機械的強度より低くなるようにしておけばよい。こうした第１の樹脂６’を形成しておくことにより、リワーク作業を極めて効率的に行うことができる。
【００６５】
次に、配線基板１上に残ったフィレット部である第２の樹脂７’を削り取る（図５（ｃ）を参照）。その方法としては、グラインダーなどを用いてもよいが、専用の切削治具を用いることが好ましい。例えば、小型のフライス盤のような工作機械を用いれば、精度良く５０μｍ以下の厚さまで、切削することができる。
【００６６】
次に、配線基板１上の半導体装置搭載面に残った予備はんだ８や第１の樹脂６’の薄膜を除去する。除去手段としては、竹へら等で表面を平らにした後、基板表面を傷つけない硬さの回転ブラシ１０により残渣を除去する。回転ブラシ１０の材質は、山羊毛等を用いるとよい。第１の樹脂６’の薄膜については、ジメチルホルムアミドのような溶剤を用いて膨潤させ、綿棒等で擦り取ったり、加温することで強度を低下させた状態で除去することができる。こうして、図５（ｃ）に示す形態にまでクリーニングし、図５（ｄ）に示すような再はんだを可能にする。再はんだに関しては、印刷法や転写法を利用することができる。
【００６７】
再はんだ後は、再度、図２〜４に示した本発明の半導体装置の実装方法を適用し、半導体装置の再実装を行うことができる。
【００６８】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に説明する。
【００６９】
（サンプルＡ）
第１の樹脂６’を形成するための第１の樹脂組成物６として、はんだ酸化膜除去作用を有する剤を含有した活性樹脂組成物を使用した場合の、半導体装置の実装構造、実装方法およびリワーク方法についての実験を行なった。
【００７０】
半導体装置２としては、サイズ１５ｍｍ×１５ｍｍ、はんだバンプ３が０．２４ｍｍピッチで半導体装置表面全面に配置されているフルグリッドエリア配置のものを使用した。はんだバンプ３の材質はＰｂ９５％／Ｓｎ５％である。配線基板１としては、半導体装置２に対応した電極パッド５が配置され、電極パッド５上に予備はんだ８が約３０μｍの高さで形成されているものを使用した。予備はんだ８の材質は共晶はんだである。なお、実装後の半導体装置２と配線基板１は、電気的接続の確認が行なえる配線構造となっている。
【００７１】
第１の樹脂組成物６は、ビスフェノ−ルＦ型液状エポキシ樹脂を主成分として組成物全体の５５重量％とし、ビスフェノ−ルＡ型液状エポキシ樹脂を組成物全体の５重量％、フェノール系硬化剤を組成物全体の３０重量％とした熱硬化性樹脂である。この樹脂組成物は活性樹脂組成物であり、はんだ酸化膜除去作用は前記フェノール系硬化剤が担っている。さらに、１８０℃に温度を上昇させたときの基板との接着強度を７０ｇ／ｍｍ２以下にさせるために、熱可塑性エラストマ−を５％添加した。なお、無機質充填剤であるシリカフィラーは未添加とした。一方、第２の樹脂組成物７は、熱可塑性エラストマ−樹脂を配合していない第１の樹脂組成物６と同じものを使用した。但し、無機質充填剤であるシリカフィラーについては、６５ｗｔ％添加して熱膨張係数を低下させたものを使用した。
【００７２】
これらを用いて半導体装置の実装を行った。先ず、半導体装置２にＡｒプラズマ処理を行い、プラズマの表面改質効果による半導体装置２と、第１および第２の樹脂組成物との間の濡れ性の向上、およびはんだバンプ３の接続性の向上を図った。次に、配線基板１をステージ上に置き、ディスペンサーにより第１の樹脂組成物６を配線基板１上の半導体装置搭載面の中央部に約３０ｍｇ塗布した。次に、ツールに吸着させた半導体装置２と配線基板１との位置合わせを行ない、半導体装置２を配線基板１上に搭載した。搭載は、１ｇ／バンプの加圧下で５秒間行なった。次に、半導体装置２を搭載した配線基板１を、約１００℃に加熱したホットプレート上に置き、ディスペンサーを用いて第２の樹脂組成物７を半導体装置２の周囲に塗布してフィレット部を形成した。この際、第２の樹脂組成物７が半導体装置２の側面を少なくとも８０％以上覆うように塗布した。次に、半導体装置２を搭載した配線基板１を、ピーク温度２３０℃のリフロー炉に流し電極間のはんだ接続を行った。次に、実装品を１５０℃大気雰囲気中の恒温槽に１２０分間入れ、第１の樹脂組成物６および第２の樹脂組成物７を硬化し、実装を完了した。これをサンプルＡとした。
【００７３】
（サンプルＢ〜Ｄ）
第２の樹脂組成物７を用いた効果を確認するために、第２の樹脂組成物７を使用せずに全て第１の樹脂組成物６を用いてサンプルＢを作製した。さらに、サンプルＢを作製する条件下で、シリカフィラー４０ｗｔ％添加した第１の樹脂組成物６を用いてサンプルＣを作製した。さらに、サンプルＢを作製する条件下で、シリカフィラー５０ｗｔ％添加した第１の樹脂組成物６を用いてサンプルＤを作製した。
【００７４】
（評価）
上記４種類のサンプルの結果について評価した。先ず、はんだ接続性については、サンプルＤでは、用いた樹脂組成物の流動性が悪く且つ隙間充填性も劣っており、はんだの未接続箇所が発生しているのが確認された。一方、サンプルＡ、Ｂ、Ｃについては、用いた樹脂組成物の流動性がよく且つ隙間充填性も十分であり、はんだ接続性が良好であり全ピン接続しているのが確認された。
【００７５】
次に、サンプルＡ、Ｂ、Ｃに対して、−４０℃〜１２５℃の温度サイクル試験を行い接続信頼性を評価した。その結果、第２の樹脂組成物７を使用したサンプルＡは、１０００サイクル以上経過してもフィレット部にクラックが発生することがなく、接続信頼性が確保できていることが確認された。一方、第１の樹脂組成物６のみで製作したサンプルＢは、５００サイクル経過時点でフィレット部にクラックが発生しているのが確認され、クラック発生付近の電極に接続不良が認められた。また、サンプルＣは、７５０サイクル経過時点でフィレット部にクラックが発生しているのが確認され、クラック発生付近の電極に接続不良が認められたが、上記のサンプルＢよりは改善されていた。以上の結果より、本発明の実装方法により接続信頼性が高い実装品が得られることを確認した。
【００７６】
（リワーク性の評価）
サンプルＡの実装構造についてのリワーク性を評価した。半導体装置２と配線基板１との実装構造を２３０℃に加熱されたホットプレート上に載せ、半導体装置２にせん断力を与えて除去した。その結果、配線基板１を破壊することなく、配線基板１の表面で剥離でき、リワーク性が良好であることが確認された。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体装置の実装構造、実装方法およびリワーク方法によれば、第１の樹脂組成物を隙間充填性、フラックス活性およびリワーク性を重視した樹脂特性とし、第２の樹脂組成物をフィレット部のクラック対策を重視した樹脂特性とすることにより、接続信頼性が高く、リワーク可能な実装品を得ることが容易となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の実装構造の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の実装方法の一例を示す工程説明図である。
【図３】本発明の半導体装置の実装方法の他の一例を示す工程説明図である。
【図４】本発明の半導体装置の実装方法のさらに他の一例を示す工程説明図である。
【図５】本発明の半導体装置のリワーク方法の一例を示す工程説明図である。
【図６】従来の半導体装置の実装方法の一例を示す工程説明図である。
【符号の説明】
１  配線基板
２  半導体装置
３  バンプ
４、５  電極（電極パッド）
６  第１の樹脂組成物
６’  第１の樹脂
７  第２の樹脂組成物
７’  第２の樹脂
８  予備はんだ
９  フラックス
１０  回転ブラシ
【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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