(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を配線基板にフリップチップ実装し、半導体素子と配線基板の間に介在する封止樹脂材によって半導体素子を配線基板に係止した半導体集積回路装置であって、
前記配線基板における前記半導体素子の実装位置に隣接して、前記半導体素子のコーナーの間の辺に沿って、軟化した前記封止樹脂材に対する濡れ性が前記配線基板の表面より悪い濡れ性低減領域が形成されており、
前記配線基板における前記半導体素子のコーナーの直下には、軟化した前記封止樹脂材に対する濡れ性が前記配線基板の表面より良好な濡れ性改善領域が形成されている
半導体集積回路装置。
【請求項２】
半導体素子を配線基板にフリップチップ実装し、半導体素子と配線基板の間に介在する封止樹脂材によって半導体素子を配線基板に係止した半導体集積回路装置であって、
前記配線基板における前記半導体素子のコーナーの直下には、軟化した前記封止樹脂材に対する濡れ性が前記配線基板の表面より良好な濡れ性改善領域が形成されている
半導体集積回路装置。
【請求項３】
前記配線基板における前記半導体素子の実装位置の中央から前記半導体素子のコーナーの直下に向かって、軟化した前記封止樹脂材に対する濡れ性が前記配線基板の表面より良好な濡れ性改善領域を形成した
請求項２記載の半導体集積回路装置。
【請求項４】
前記濡れ性改善領域が、前記配線基板の表面をプラズマ処理して形成されている
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフリップチップ実装タイプの半導体集積回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップ実装タイプの半導体装置は図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように構成されている。
半導体素子１を配線基板２に実装したこの種の半導体装置は、半導体素子１の裏面に形成された外部接続用の突起電極３が、配線基板２の上に形成された基板電極４に当設し、半導体素子１と配線基板２の間には硬化した封止樹脂材５が設けられている。封止樹脂材５は半導体素子１が配線基板２の実装位置から移動しないように固定する役目と、突起電極３と基板電極４との接触部を封止して良好な電気接続状態を維持する役目を果たしている。
【０００３】
実装の工程は図１２のように実施されている。
図１２（ａ）（ｂ）に示すように、配線基板２の基板電極４の上に、シート状の封止樹脂材５を貼り付ける。次に図１２（ｃ）に示すように、半導体素子１を、この半導体素子１の突起電極３が形成されている裏面を配線基板２の側に向けて、熱可塑性の封止樹脂材５の上に配置し、熱をかけながら半導体素子１を配線基板２の側に押し付けると、封止樹脂材５が軟化して図１１（ｂ）に示すように半導体素子１の外側に流動する。このとき、半導体素子１の突起電極３と配線基板２の基板電極４とが当設して導通する。この状態で、温度を下げて封止樹脂材５を硬化させると、図１２（ｄ）に示すように配線基板２における半導体素子１の位置が、硬化した封止樹脂材５によって固定されて実装が完了する。
【特許文献１】特開２００１−３５８１７５公報（図１）
【特許文献２】特開２００２−１３４５５９公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示しているが、平面形状が矩形の半導体素子１の場合には、４つの辺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄから外側へは封止樹脂材５の十分な量の流出が発生して、硬化した封止樹脂材５によって半導体素子１を配線基板２に十分な接合力で係止できる。しかし、図１１（ｃ）に示すように半導体素子１のコーナー部６への封止樹脂材５の流出の不足のために、硬化した封止樹脂材５による良好なフィレットが形成されない。
【０００５】
これは、半導体素子１の薄型化などのために、図１３に示すように半導体素子１に反りが発生した場合には、突起電極３と基板電極４との導通の不良が発生する。
なお、（特許文献１）には、中央部での接合力の不足を改善することを目的として、接合材料が不均一にはみ出すことを規制するために、半導体回路素子１の突起電極配列の大きな隙間にダミーの突起電極としての接合材料流動規制部材３を設けて接合材料の分布の均一化を図ることが記載されており、（特許文献２）には、中央部での接合力の不足を改善することを目的として、接合材料が不均一にはみ出すことを規制するために、配線基板としての回路形成体６−１の側に接合材料流動規制部材３０３を設けて接合材料の分布の均一化を図ることが記載されている。しかし、このように構成しても、図１１（ｃ）に示したようなコーナー部６に良好なフィレットを形成できない。
【０００６】
本発明はコーナー部にも良好なフィレットを形成できる半導体集積回路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】
【０００７】
本発明の請求項１記載の半導体集積回路装置は、半導体素子を配線基板にフリップチップ実装し、半導体素子と配線基板の間に介在する封止樹脂材によって半導体素子を配線基板に係止した半導体集積回路装置であって、前記配線基板における前記半導体素子の実装位置に隣接して、前記半導体素子のコーナーの間の辺に沿って、軟化した前記封止樹脂材に対する濡れ性が前記配線基板の表面より悪い濡れ性低減領域が形成されており、前記配線基板における前記半導体素子のコーナーの直下には、軟化した前記封止樹脂材に対する濡れ性が前記配線基板の表面より良好な濡れ性改善領域が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２記載の半導体集積回路装置は、半導体素子を配線基板にフリップチップ実装し、半導体素子と配線基板の間に介在する封止樹脂材によって半導体素子を配線基板に係止した半導体集積回路装置であって、前記配線基板における前記半導体素子のコーナーの直下には、軟化した前記封止樹脂材に対する濡れ性が前記配線基板の表面より良好な濡れ性改善領域が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３記載の半導体集積回路装置は、請求項２において、前記配線基板における前記半導体素子の実装位置の中央から前記半導体素子のコーナーの直下に向かって、軟化した前記封止樹脂材に対する濡れ性が前記配線基板の表面より良好な濡れ性改善領域を形成したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜請求項３の何れかにおいて、前記濡れ性改善領域が、前記配線基板の表面をプラズマ処理して形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この構成によると、配線基板に濡れ性低減領域または濡れ性改善領域を形成して、軟化した封止樹脂材をコーナー部へ導くよう構成したため、半導体素子のコーナー部と前記配線基板との間にも良好なフィレットを形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１と図２は本発明の（実施の形態１）を示す。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｃ）は、図２に示した配線基板２に半導体素子１をフリップチップ実装した半導体集積回路装置を示す。
配線基板２には、半導体素子１の実装位置よりも外側の位置に、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄが形成されている。具体的には、半導体素子１のコーナー部６に接した辺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに沿って延びる、平面形状が矩形の濡れ性低減領域７ａ〜７ｄが形成されている。濡れ性低減領域７ａ〜７ｄは、配線基板２の表面を化学処理することによって、軟化した封止樹脂材５に対する濡れ性がその周辺部より悪く加工されている。一例としては、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄの部分の表面荒さを周辺部よりも荒くして濡れ角が大きく加工されている。
【００２２】
濡れ性低減領域７ａの一端と濡れ性低減領域７ｂの一端との間で、実装される半導体素子１のコーナー部６に対応する区間８ａ、濡れ性低減領域７ｂの他端と濡れ性低減領域７ｃの一端との間で、実装される半導体素子１のコーナー部６に対応する区間８ｂ、濡れ性低減領域７ｃの他端と濡れ性低減領域７ｄの一端との間で、実装される半導体素子１のコーナー部６に対応する区間８ｃ、濡れ性低減領域７ｄの他端と濡れ性低減領域７ａの他端との間で、実装される半導体素子１のコーナー部６に対応する区間８ｄは、濡れ角が濡れ性低減領域７ａ〜７ｄよりも小さい。
【００２３】
この配線基板２の上に、従来と同じように図１２（ａ）（ｂ）に示すように、平面形状が半導体素子１の外形と相似形の封止樹脂材５を貼り付け、熱可塑性の封止樹脂材５の上に、半導体素子１を、この半導体素子１の突起電極３が形成されている裏面を配線基板２の側に向けて配置し、熱をかけながら半導体素子１を配線基板２の側に押し付けて熱圧着する。
【００２４】
図２に示した配線基板２には、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄが形成されているため、半導体素子１を配線基板２に押し付ける図１２（ｃ）と図１２（ｄ）の間には、軟化した封止樹脂材５は次のように半導体素子１の外側に押し広げられる。
【００２５】
配線基板２に貼り付けられ、熱圧着によって軟化したシート状の封止樹脂材５は、半導体素子１の辺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと配線基板２との間から外側に流動し、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄに達して、図１（ｂ）に示すように半導体素子１の辺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと配線基板２との間に良好なフィレットが形成される。
【００２６】
濡れ性低減領域７ａ〜７ｄの部分は濡れ角が大きいため、封止樹脂材５が濡れ性低減領域７ａ〜７ｄに沿って矢印１０で示すように、半導体素子１のコーナー部６に向かって流動する。したがって、図１（ｃ）に示すように半導体素子１のコーナー部６と配線基板２の間にも良好なフィレットを形成することができ、半導体素子１のコーナー部６を従来に比べて強固に配線基板２に係止することができ、半導体素子１の反りの防止に有効である。
【００２７】
なお、ここでは配線基板２の側に、半導体素子１を取り囲むように、４つの濡れ性低減領域７ａ〜７ｄを形成して、半導体素子１の４つのコーナー部の全部の反りを防止するように構成したが、半導体素子１の４つのコーナー部の内の特定のコーナー部に接した辺から流れ出した封止樹脂材を半導体素子の前記特定のコーナー部へ導く濡れ性低減領域だけを形成した場合も実施可能である。
【００２８】
（実施の形態２）
図３（ａ）〜（ｃ）と図４は本発明の（実施の形態２）を示し、（実施の形態１）とは濡れ性低減領域７ａ〜７ｄの大きさだけが異なっている。つまり、（実施の形態１）では濡れ性低減領域７ａ〜７ｄは、全部が半導体素子１よりも外側に形成されていたが、この（実施の形態２）では、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄの内側の辺９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが、半導体素子１の実装位置の内側にわたって形成されている。その他は（実施の形態１）と同様である。
【００２９】
このように構成したため、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄに沿って（実施の形態１）の場合よりもさらに多くの封止樹脂材５が、矢印１０で示すように半導体素子１のコーナー部６に向かって流動するので、半導体素子１のコーナー部６と配線基板２の間に良好なフィレットを形成できる。
【００３０】
（実施の形態３）
図５と図６は本発明の（実施の形態３）を示す。
配線基板２には、実装される半導体素子１のコーナー部６に対応して、濡れ性改善領域１１ａ〜１１ｄが形成されている。濡れ性改善領域１１ａ〜１１ｄは、配線基板２の表面を化学処理することによって、軟化した封止樹脂材５に対する濡れ性がその周辺部より良好に加工されている。一例としては、濡れ性改善領域１１ａ〜１１ｄの部分にだけプラズマが照射されるように配線基板２の上にマスクをセットし、プラズマを照射することによって、プラズマの照射を受けた部分の濡れ角が小さく加工されている。
【００３１】
このように構成したため、平面形状が半導体素子１の平面形状と相似形でシート状の封止樹脂材５を、半導体素子１と配線基板２の間に挟み、半導体素子１を配線基板２に熱圧着すると、流れ出した封止樹脂材５によって、図５（ｂ）に示すように半導体素子１の辺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと配線基板２との間に良好なフィレットが形成される。また、濡れ性改善領域１１ａ〜１１ｄの作用によって、従来よりも多くの封止樹脂材５がコーナー部６へ導びかれて、図５（ｃ）に示すように半導体素子１のコーナー部６と配線基板２の間に良好なフィレットを形成することができ、半導体素子１のコーナー部６を従来に比べて強固に配線基板２に係止することができ、半導体素子１の反りの防止に有効である。
【００３２】
なお、半導体素子１の４つのコーナー部のそれぞれに対応して濡れ性改善領域１１ａ〜１１ｄを形成したが、半導体素子１の４つのコーナー部の内の特定のコーナー部に対応して濡れ性改善領域を形成して、封止樹脂材を半導体素子１の前記特定のコーナー部だけへ導くように形成した場合も実施可能である。
【００３３】
（実施の形態４）
図７と図８は本発明の（実施の形態４）を示す。
図６に示した（実施の形態３）の配線基板２では、濡れ性改善領域１１ａ〜１１ｄは独立して設けられていたが、この（実施の形態４）では図８に示すように実装位置の内側の中央部１２において濡れ性改善領域１１ａ〜１１ｄが連結されて、濡れ角が小さく加工されている範囲が大きくなっている点だけが異なっている。
【００３４】
このように構成したため、図７（ａ）に示すように封止樹脂材５を挟んで配線基板２に半導体装置１を積み重ねて、熱圧着することによって、図７（ｂ）に示すように半導体素子１の辺１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと配線基板２との間に良好なフィレットが形成される。また、濡れ性改善領域１１ａ〜１１ｄとその中央部１２の作用によって、従来よりも多くの封止樹脂材５がコーナー部６へ導びかれて、図７（ｃ）に示すように半導体素子１のコーナー部６と配線基板２の間に良好なフィレットを形成することができ、半導体素子１のコーナー部６を従来に比べて強固に配線基板２に係止することができ、半導体素子１の反りの防止に有効である。
【００３５】
（実施の形態５）
図９は本発明の（実施の形態５）を示し、（実施の形態１）の図２とは、配線基板２の側で、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄよりも半導体素子１の実装位置の内側寄りの位置に、軟化した封止樹脂材５に対する濡れ性が配線基板２の表面より良好な濡れ性改善領域１３ａ〜１３ｄが、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄに沿って形成されている点だけが異なっている。
【００３６】
このように構成したため、この配線基板を使用して（実施の形態１）と同様にして半導体素子１を熱圧着することによって、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄに沿ってコーナー部６へ向かって流れる封止樹脂材５の流れが（実施の形態１）よりも流動抵抗が小さくなり、半導体素子１のコーナー部６と配線基板２の間により良好なフィレットを形成することができる。
【００３７】
（実施の形態５）
図９は本発明の（実施の形態５）を示す。
図９では、配線基板２の側で、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄよりも半導体素子１の実装位置の内側寄りの位置に、軟化した封止樹脂材５に対する濡れ性が配線基板２の表面より良好な濡れ性改善領域１３ａ〜１３ｄが、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄに沿って形成されている点だけが（実施の形態１）の図２とは、異なっている。
【００３８】
このように構成したため、この配線基板を使用して（実施の形態１）と同様にして半導体素子１を熱圧着することによって、濡れ性低減領域７ａ〜７ｄに沿ってコーナー部６へ向かって流れる封止樹脂材５の流れが（実施の形態１）よりも流動抵抗が小さくなり、半導体素子１のコーナー部６と配線基板２の間により良好なフィレットを形成することができる。
【００３９】
（実施の形態６）
図１０は本発明の（実施の形態６）を示す。
図１０では、配線基板２の側で、実装される半導体素子１のコーナー部６と配線基板２との対向個所から半導体素子１の実装位置の外側の位置に、濡れ性改善領域１４ａ〜１４ｄが追加されている点だけが（実施の形態１）の図２とは異なっている。
【００４０】
このように構成したため、この配線基板を使用して（実施の形態１）と同様にして半導体素子１を熱圧着することによって、濡れ性改善領域１４ａ〜１４ｄに沿ってコーナー部６へ向かって流れる封止樹脂材５の流れが（実施の形態１）よりも流動抵抗が小さくなり、半導体素子１のコーナー部６と配線基板２の間により良好なフィレットを形成することができる。
【００４１】
上記の各実施の形態において封止樹脂材５は、非導電性の封止樹脂材であっても、導電異方性樹脂材であっても、実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
半導体集積回路装置の高信頼性化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の（実施の形態１）の半導体集積回路装置の平面図とそのＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図２】同実施の形態に使用する配線基板の平面図
【図３】本発明の（実施の形態２）の半導体集積回路装置の平面図とそのＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図４】同実施の形態に使用する配線基板の平面図
【図５】本発明の（実施の形態３）の半導体集積回路装置の平面図とそのＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図６】同実施の形態に使用する配線基板の平面図
【図７】本発明の（実施の形態４）の半導体集積回路装置の平面図とそのＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図８】同実施の形態に使用する配線基板の平面図
【図９】本発明の（実施の形態５）に使用する配線基板の平面図
【図１０】本発明の（実施の形態６）に使用する配線基板の平面図
【図１１】従来の半導体集積回路装置の平面図とそのＡ−Ａ線とＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図１２】一般的な実装工程を示す断面図
【図１３】半導体素子に反りが発生した場合の断面図
【符号の説明】
【００４４】
１    半導体素子
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ    半導体素子１のコーナー部６に接した辺
２    配線基板
５    封止樹脂材
６    半導体素子１のコーナー部
７ａ〜７ｄ    濡れ性低減領域
１１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ    濡れ性改善領域
１２    濡れ性改善領域の中央部
【図１】
0004731397.tif 000002
【図２】
0004731397.tif 000003
【図３】
0004731397.tif 000004
【図４】
0004731397.tif 000005
【図５】
0004731397.tif 000006
【図６】
0004731397.tif 000007
【図７】
0004731397.tif 000008
【図８】
0004731397.tif 000009
【図９】
0004731397.tif 000010
【図１０】
0004731397.tif 000011
【図１１】
0004731397.tif 000012
【図１２】
0004731397.tif 000013
【図１３】
0004731397.tif 000014