(57)【要約】【課題】  半導体素子の動作および使用環境温度の変化等により熱が長期間にわたり繰り返し加えられたとしても半導体素子と樹脂基板との接続信頼性を確保することができる半導体装置を提供する。【解決手段】  上面中央部に半導体素子４を搭載する搭載部を有する樹脂基板１と、前記搭載部に半田バンプ８を介してフリップチップ接続されて搭載された半導体素子４と、半導体素子４と樹脂基板１との間に充填された樹脂充填剤９と、樹脂基板１の上面外周部に半導体素子４を取り囲むようにして接合された金属枠体２と、金属枠体２の上面に半導体素子４を覆うようにして接合された金属蓋体３とを有する半導体装置であって、樹脂充填剤９のガラス転移点が５０〜９０℃である。【選択図】  図２
2005101327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面の中央部に半導体素子を搭載する搭載部を有する樹脂基板と、前記搭載部に半田バンプを介してフリップチップ接続されて搭載された半導体素子と、該半導体素子と前記樹脂基板との間に充填された樹脂充填剤と、前記樹脂基板の上面の外周部に前記半導体素子を取り囲むようにして接合された金属枠体と、該金属枠体の上面に前記半導体素子を覆うようにして接合された金属蓋体とを有する半導体装置であって、前記樹脂充填剤はガラス転移点が５０〜９０℃であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上面の中央部に半導体素子が搭載される搭載部を有する樹脂基板の前記搭載部に前記半導体素子を半田バンプを介してフリップチップ接続して搭載するとともに該半導体素子と前記樹脂基板との間にガラス転移点が５０〜９０℃の樹脂充填剤を充填する工程と、前記樹脂基板の上面の外周部に前記半導体素子を取り囲む金属枠体を接合する工程と、前記金属枠体の上面に前記半導体素子を覆う金属蓋体を接合する工程とを具備していることを特徴とする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、上面中央部に半導体素子を搭載する搭載部を有する樹脂基板と、この樹脂基板の上面に搭載部を取り囲むようにして接合された金属枠体と、この金属枠体の上面に接合された金属蓋体とから成る半導体素子収納用パッケージの内部に半導体素子を収容して成る半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロプロセッサやＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等に代表される半導体素子を半導体素子収納用パッケージ内に収容して成る半導体装置においては、半導体素子の高集積化に伴い、半導体素子の搭載方法として、素子および半導体素子収納用パッケージの小型化に対応できるフリップチップ接続による搭載が多用されるようになってきている。
【０００３】
このフリップチップ接続による搭載は、半導体素子の電極を半導体素子の下面に多数配列するとともに、この半導体素子を搭載するための基板の上面に半導体素子の電極に対応した配列の接続パッドを設けておき、半導体素子の電極と基板の接続パッドとを互いに対向させて半田接続したものである。
【０００４】
ここで、半導体素子が搭載される基板としては、セラミック基板または樹脂基板が用いられる。特に、半導体素子が搭載される基板が樹脂基板の場合は、この樹脂基板の剛性を高めるために、半導体素子を内部に収納するための開口部が形成された金属枠体が樹脂基板の上面に半導体素子を搭載するための搭載部を取り囲むように接合されて用いられる。そして、このように搭載部を取り囲むように金属枠体が接合された樹脂基板の搭載部に半導体素子をフリップチップ接続により搭載するとともに半導体素子と樹脂基板との間にアンダーフィルと呼ばれる樹脂充填剤を充填した後、金属枠体の上面に開口部を塞ぐように金属蓋体が接着剤を介して接合されることにより半導体装置が完成する。
【０００５】
なお、金属蓋体は、半導体素子の保護だけではなく、半導体素子で発生する熱を外部へ放熱する放熱板としての機能も有する。このため、この金属蓋体には熱伝導率の高い銅（Ｃｕ）材質やアルミニウム（Ａｌ）材質等の部材が使用され、半導体素子で発生する熱を逃がすための放熱体として機能させるために、その厚みは通常、０．５ｍｍ乃至１．０ｍｍとされている。
【０００６】
さらに近年は、高速で動作し、かつ構造の複雑な半導体素子が搭載されるようになり、半導体素子の動作および使用環境の変化に伴って熱が繰り返し付加された場合において、半導体素子の破壊が発生しないように半導体素子に負荷をかけない構造や材料の採用が要求されている。このような要求に応えるためには、樹脂基板の熱膨張率を小さくし、半導体素子と金属枠体との間の熱膨張率にすることが有効である。また、樹脂充填剤のヤング率を小さいものとすることも提案されている。
【特許文献１】特開２００３−５１５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように金属枠体を接合した樹脂基板に半導体素子をフリップチップ接続して搭載するとともに樹脂基板と半導体素子との間に樹脂充填剤を充填した後、金属枠体の上面に金属蓋体を接合することにより半導体素子収納用パッケージ内に半導体素子を収容した半導体装置においては、金属枠体で補強された樹脂基板上に半導体素子が搭載されることから、半導体素子を樹脂基板上に搭載する際に樹脂基板と金属枠体との熱膨張率の差により樹脂基板に張力が加わった状態で半導体素子が搭載され、これが冷却されると逆に樹脂基板の中央に向けて圧縮力が加わることから半導体素子と樹脂基板との間に大きな応力が残留した状態となり、これに半導体素子の作動や使用環境温度の変化等により熱が繰り返し加えられた場合に、半導体素子と樹脂基板との熱膨張率差に起因して発生する応力により半導体素子と樹脂基板との間の樹脂充填剤にクラックが発生して半導体素子と樹脂基板との接続信頼性が低下してしまうという問題点を有していた。また、樹脂充填剤のヤング率を小さいものとした場合、樹脂基板と半導体素子との熱膨張係数の差に起因して発生する応力により樹脂充填剤が弾性変形しすぎるため、半導体素子の電極と樹脂基板の接続パッドとを接続する半田バンプに疲労破壊が発生して断線しやすいという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑み案出されたものであり、その目的は、半導体素子の動作および使用環境温度の変化等により熱が長期間にわたり繰り返し加えられたとしても半導体素子と樹脂基板との接続信頼性を確保することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体装置は、上面中央部に半導体素子を搭載する搭載部を有する樹脂基板と、前記搭載部に半田バンプを介してフリップチップ接続されて搭載された半導体素子と、該半導体素子と前記樹脂基板との間に充填された樹脂充填剤と、前記樹脂基板の上面外周部に前記搭載部を取り囲むようにして接合された金属枠体と、該金属枠体の上面に前記半導体素子を覆うようにして接合された金属蓋体とを有する半導体装置であって、前記樹脂充填剤のガラス転移点が５０〜９０℃であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、上面中央部に半導体素子が搭載される搭載部を有する樹脂基板の前記搭載部に前記半導体素子を半田バンプを介してフリップチップ接続して搭載するとともに該半導体素子と前記樹脂基板との間にガラス転移点が５０〜９０℃の樹脂充填剤を充填する工程と、次に前記樹脂基板の上面の外周部に前記搭載部を取り囲む金属枠体を接合する工程と、次に前記金属枠体の上面に前記半導体素子を覆う金属蓋体を接合する工程とを具備していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置によれば、半導体素子と樹脂基板との間に充填された樹脂充填剤のガラス転移点が５０〜９０℃であることから、樹脂基板と半導体素子との間に樹脂充填剤が充填された後、これが冷却される際に半導体素子と樹脂基板との熱膨張係数の差に起因して発生する応力が樹脂充填剤に加わったとしても、その応力は樹脂充填剤のガラス転移点である５０〜９０℃までは樹脂充填剤が変形して良好に吸収され、その結果、樹脂充填剤にクラックが発生することが有効に防止されて半導体素子と樹脂基板との接続信頼性に優れる半導体装置となる。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、樹脂基板に金属枠体を接合する前に樹脂基板の搭載部に半導体素子をフリップチップ接続して搭載するとともに樹脂基板と半導体素子との間にガラス転移点が５０〜９０℃の樹脂充填剤を充填することから、樹脂基板の搭載部に半導体素子を搭載する際に樹脂基板に張力が加わらない状態で半導体素子が搭載され、その後、これを冷却したとしても樹脂基板と半導体素子との間に大きな応力が残留することはない。したがって、半導体素子の作動や使用環境温度の変化等による熱が長期間にわたり繰り返し印加されたとしても、半導体素子と樹脂基板との間のアンダーフィルにクラックが発生することがなく、半導体素子と樹脂基板との接続信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の半導体装置およびその製造方法について添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は樹脂基板、２は金属枠体、３は金属蓋体、４は半導体素子である。
【００１４】
なお、この図１に示す例においては、半導体装置は、下面の外部接続用の接続パッド（図示せず）に半田ボール５が接合されている。
【００１５】
この半導体装置は例えば、図１に示すように、樹脂基板１の搭載部に形成された半導体素子接続用の接続パッド（図示せず）に例えば銀と錫と銅との合金から成る半田バンプ８により半導体素子４がフリップチップ接続されて搭載され、この半導体素子４と樹脂基板１との間に、この両者の接合部の保護と補強のために熱硬化性樹脂を含有する樹脂充填剤９が充填されている。また、樹脂基板１の上面外周部には搭載部を取り囲むようにして金属枠体２が接着剤６を介して接合されており、さらに金属枠体２の上面には半導体素子４を覆うようにして金属蓋体３が接着剤７により取着されている。なお、この例では、半導体素子４の上面と金属蓋体３の下面とが熱伝導性のペースト１０で接続されている。
【００１６】
樹脂基板１は、例えばガラス繊維基材にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁層が複数積層されているとともにそれらの絶縁層の間や表面に銅箔から成る配線導体および絶縁層を貫通する導電材料から成る貫通導体が配設された基板であったり、または、この基板上にポリイミド，エポキシ樹脂，フッ素樹脂，ポリノルボルネンまたはベンゾシクロブテン等の有機絶縁材料を使用したり、あるいはセラミックス粉末等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る複合絶縁材料等の電気絶縁材料を使用して形成された樹脂層と銅めっきから成る配線層とを積層した多層基板構造とされている。この樹脂基板１の上面中央部の搭載部には半導体素子４の電極が半田バンプ８を介してフリップチップ接続される電子部品接続用の接続パッド（図示せず）が形成されており、またその下面には外部電気回路基板に半田ボール５を介して接続される外部接続用の接続パッド（図示せず）が形成されている。この樹脂基板１の熱膨張係数は、例えば５×１０−６〜１５×１０−６／℃となっている。
【００１７】
この樹脂基板１は例えば以下のようにして作製される。まず、ガラスクロス等のガラス繊維基材に未硬化のアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂をその含有量が４０〜５０質量％になるように含浸させて乾燥することにより絶縁層用の絶縁シートを製作するとともに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の樹脂から成る転写用シート基材の表面に銅箔から成る配線導体を剥離可能に貼着して成る転写シートを準備し、次に、絶縁層用の絶縁シートの所定位置に炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザ等のレーザを用いたレーザ加工により直径が３０〜１００μｍの貫通孔を穿設し、次に、その貫通孔内にスクリーン印刷法を採用して、例えば錫や銅等の金属粉末およびトリアジン系樹脂等の未硬化の熱硬化性樹脂を含む貫通導体用の導体ペーストを充填し、次に、その絶縁シートに転写シートを、所定の貫通導体用のペーストと配線導体とが接続するように位置合わせして重ね合わせ、これらを熱プレス機を用いて１００〜１５０℃の温度で数分間プレスすることにより圧接して配線導体を絶縁シートに埋入させた後、転写用シート基材を絶縁シートから剥離し、しかる後、このように配線導体を埋入した絶縁シートを複数枚上下に重ね合わせ、熱プレス機を用いて１５０〜２００℃の温度で数時間加熱プレスすることにより製作される。
【００１８】
金属枠体２は、一般的には樹脂基板１よりも熱膨張係数の大きな銅やアルミニウム等の金属材料から成り、プレス加工や切削加工または研削加工等により、半導体素子４を内部に収容するための開口部を持つ枠状に成形されており、耐熱性に優れる熱硬化性樹脂から成る接着剤６により樹脂基板１に接合されている。なお、接着剤６としてヤング率が１ＧＰａ以下の低弾性のものを使用すると、樹脂基板１と金属枠体２との熱膨張係数の差に起因して樹脂基板１と金属枠体２との間に発生する応力を接着剤６の弾性変形により良好に吸収して樹脂基板１の変形を抑制することができる。その結果、樹脂基板１の変形に起因して樹脂基板１と半導体素子４との間に発生する応力を低減することができる。したがって、接着剤６としては、ヤング率が１ＧＰａ以下の低弾性のものを使用することが好ましく、特には１ＭＰａ以下のものが好ましい。
【００１９】
金属蓋体３は、一般的には熱伝導率に優れた銅やアルミニウム等の金属材料から成り、プレス加工や切削加工または研削加工等により任意の形状に成形され、耐熱性を有する熱硬化性樹脂から成る接着剤７を介して金属枠体２の上面に接合されているとともに熱伝導性フィラーを含有するグリースやゲル状樹脂から成る熱伝導性のペースト１０を介して半導体素子４に熱的に接続されている。ここで、この金属蓋体３の外側に取着される放熱器（図示せず）へ効率よく熱を伝える媒体として機能するように、金属蓋体３を高熱伝導材料である銅（熱伝導率：４００Ｗ／（ｍ・Ｋ））やアルミニウム（熱伝導率：２００Ｗ／（ｍ・Ｋ））から成るものとすると、この金属蓋体３は、半導体素子４からの熱を高熱伝導材料から成る放熱器に効率よく熱を逃がすことが可能となり、長期的に安定した高放熱特性の半導体装置を提供することが可能となる。
【００２０】
半導体素子４はフリップチップ型のもので、シリコン（Ｓｉ）系等の半導体材料から成り、その下面(樹脂基板１と対向する面)には多数の電極が形成されており、その電極を半田バンプ８に当接させた状態で約２５０〜２６０℃の温度に加熱して半田バンプ８を溶融させることにより樹脂基板１の搭載部にフリップチップ搭載され、樹脂基板１の配線導体と電気的に接続されている。この半導体素子４の熱膨張係数は、例えば２×１０−６〜４×１０−６／℃となっている。
【００２１】
また、この半導体素子４と樹脂基板１との間には、両者間の接続部の保護と補強のためにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する樹脂充填剤９が充填されている。この樹脂充填剤９は、樹脂基板１の搭載部に半導体素子４をフリップチップ接続して搭載した後、樹脂充填剤９用の熱硬化性樹脂ペーストを半導体素子４と樹脂基板１との間に注入し、それを１５０〜２００℃の温度で熱硬化させることにより半導体素子４と樹脂基板１との間に充填される。
【００２２】
そして、本発明の半導体装置においては、この樹脂充填剤９のガラス転移点が５０〜９０℃であり、そのことが重要である。このように、本発明の半導体装置は、樹脂充填剤９のガラス転移点が５０〜９０℃であることから、樹脂基板１に半導体素子４がフリップチップ接続されて搭載された後、両者の間に樹脂充填剤９を充填して常温まで冷却される際に半導体素子４と樹脂基板１との熱膨張係数の差に起因して発生する応力が樹脂充填剤９に加わったとしても、その応力は樹脂充填剤９のガラス転移点である５０〜９０℃までは樹脂充填剤が変形して良好に吸収され、その結果、樹脂充填剤９にクラックが発生することが有効に防止される。したがって、半導体素子４と樹脂基板１との接続信頼性に優れたものとなる。
【００２３】
なお、樹脂充填剤９のガラス転移点が５０℃未満であると、樹脂基板１と半導体素子４との間に充填された樹脂充填剤９が熱硬化された後、冷却される際に樹脂充填剤９が５０℃未満の低い温度まで変形するので樹脂充填剤９にクラックが発生することは防止されるものの、樹脂充填剤９の変形量が大きくなりすぎる結果、半導体素子４と樹脂基板１との熱膨張係数の差に起因して発生する応力が半田バンプ８に大きく作用して半田バンプ８に破断が発生してしまいやすくなり、他方、９０℃を超えると、樹脂基板１と半導体素子４との間に充填された樹脂充填剤９が熱硬化された後、冷却される際に樹脂充填剤９が９０℃を超える温度までしか変形しないので半導体素子４と樹脂基板１との熱膨張係数の差に起因して発生する応力を樹脂充填剤９で十分に吸収することができずに樹脂充填剤９にクラックが発生しやすくなってしまう。したがって、樹脂充填剤９のガラス転移点は５０〜９０℃の範囲に特定される。
【００２４】
次に本発明の半導体装置の製造方法について図２（ａ）〜（ｃ）を基にして説明する。
【００２５】
まず、図２（ａ）に断面図で示すように、樹脂基板１の搭載部に半導体素子４を半田バンプ８を介してフリップチップ接続して搭載するとともに樹脂基板１と半導体素子４との間に樹脂充填剤９を充填する。
【００２６】
半導体素子４の搭載は、半導体素子４の電極と樹脂基板１の半導体素子接続用の接続パッドとの少なくとも一方に半田バンプ８となる半田を予め接合させておくとともに、半導体素子４の電極と樹脂基板１の半導体素子接続用の接続パッドとを半田を介して当接させ、しかる後、約２５０〜４００℃の温度で加熱して半導体素子４の電極と樹脂基板１の半導体素子接続用の接続パッドとを半田バンプ８を介して溶接することにより行なう。この時、樹脂基板１には金属枠体２が接合されていないので、樹脂基板１に張力が加えられていない状態で半導体素子４が樹脂基板１に搭載される。したがって、搭載後にこれを冷却した場合に樹脂基板１と半導体素子４との間に残留する応力を小さいものとすることができる。
【００２７】
また、樹脂充填剤９の充填は、樹脂基板１の搭載部に半導体素子４をフリップチップ接続して搭載した後、両者の間に樹脂充填剤９用の未硬化の熱硬化性樹脂ペーストを注入し、それを１５０〜２００℃の温度で熱硬化させることにより行なう。このとき、樹脂充填剤９のガラス転移点を５０〜９０℃としておくことにより、熱硬化された樹脂充填剤９が冷却される際に半導体素子４と樹脂基板１との熱膨張係数の差に起因して発生する応力が樹脂充填剤９に加わったとしても、その応力は樹脂充填剤９のガラス転移点である５０〜９０℃までは樹脂充填剤９が変形して良好に吸収され、その結果、樹脂充填剤９にクラックが発生することが有効に防止される。
【００２８】
なお、樹脂充填剤９のガラス転移点が５０℃未満であると、樹脂基板１と半導体素子４との間に充填された樹脂充填剤９が熱硬化された後、冷却される際に樹脂充填剤９が５０℃未満の低い温度まで変形するので樹脂充填剤９にクラックが発生することは防止されるものの、樹脂充填剤９の変形量が大きくなりすぎる結果、半導体素子４と樹脂基板１との熱膨張係数の差に起因して発生する応力が半田バンプ８に大きく作用して半田バンプ８に破断が発生してしまいやすくなり、他方、９０℃を超えると、樹脂基板１と半導体素子４との間に充填された樹脂充填剤９が熱硬化された後、冷却される際に樹脂充填剤９が９０℃を超える温度までしか変形しないので半導体素子４と樹脂基板１との熱膨張係数の差に起因して発生する応力を樹脂充填剤９で十分に吸収することができずに樹脂充填剤９にクラックが発生しやすくなってしまう。したがって、樹脂充填剤９のガラス転移点は５０〜９０℃の範囲に特定される。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂基板１の上面の外周部に半導体素子４を取り囲むようにして金属枠体２を接着剤６を介して接合する。これにより半導体素子４が金属枠体２の内側に収容される。なお、樹脂基板１の上面に金属枠体２を接合するには、枠状に打ち抜いた接着剤６用の未硬化の熱硬化性樹脂シートを準備するとともに、その熱硬化性樹脂シートを樹脂基板１と金属枠体２との間に挟んで配置し、それらを上下から荷重をかけながら加熱してシート中の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより行なわれる。このとき、接着剤６としてヤング率が１ＧＰａ以下の低弾性のものを使用すると、樹脂基板１と金属枠体２との熱膨張係数の差に起因して樹脂基板１と金属枠体２との間に発生する応力を接着剤６の弾性変形により良好に吸収して樹脂基板１の変形を抑制することができる。その結果、樹脂基板１の変形に起因して樹脂基板１と半導体素子４との間に発生する応力を低減することができる。したがって、接着剤６としては、ヤング率が１ＧＰａ以下の低弾性のものを使用することが好ましく、特には１ＭＰａ以下のものが好ましい。
【００３０】
最後に、図２（ｃ）に示すように、金属枠体２の上面に半導体素子４を覆うようにして金属蓋体３を接着剤７を介して接合するとともに半導体素子４と金属蓋体３との間を熱伝導性のペースト１０により熱的に接続することによって本発明による半導体装置が完成する。なお、金属枠体２の上面に接着剤７を介して金属蓋体３を接合するには、金属枠体２の上面に未硬化の熱硬化性樹脂ペーストを塗布するとともにその上に金属蓋体３を重ね、金属蓋体３の上から荷重を加えながら加熱することにより熱硬化性樹脂ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって行なわれる。また、半導体素子４と金属蓋体３とを熱伝導性のペースト１０で接続するには、金属枠体２と金属蓋体３とを接合する前に、半導体素子４の上面に熱伝導性フィラーを含有するグリースや樹脂から成る熱伝導性のペースト１０を半導体素子４と金属蓋体３との間の隙間を埋めるのに必要な厚みに予め塗布しておくことにより行なわれる。このようなペースト１０に好適な熱伝導性の材料としては、例えば高熱伝導性の金属フィラーまたはセラミックフィラー等を含有したシリコーン系樹脂等を用いればよい。なお、半導体素子４の上面と金属蓋体３の下面とは、ペースト１０で熱的に接続されていれば、必ずしもペースト１０により機械的に強固に接合されている必要はない。
【００３１】
かくして本発明の半導体装置の製造方法によれば、樹脂基板１の搭載部に半導体素子４をフリップチップ接続して搭載するとともに樹脂基板１と半導体素子４との間に樹脂充填剤を充填した後、樹脂基板１の上面の外周部に半導体素子４を取り囲む金属枠体２を接合し、最後に金属枠体２の上面に金属蓋体３を接合させることにより樹脂基板１と半導体素子４との間に大きな応力が残留することがなく、樹脂基板１と半導体素子４との間の接続信頼性に優れる半導体装置を提供することができる。
【実施例１】
【００３２】
まず、外形寸法が４５ｍｍ×４５ｍｍで厚みが０．７ｍｍ、熱膨張係数が１５×１０−６／℃の四角平板状の樹脂基板と、外形寸法が樹脂基板と同じで、中央部に大きさが３０ｍｍ×３０ｍｍの開口部を有する厚みが０．６ｍｍの銅から成る熱膨張係数が１６×１０−６／℃の金属枠体と、外形寸法が金属枠体と同じで厚みが０．５ｍｍの銅から成る熱膨張係数が１６×１０−６／℃の金属蓋体と、外形サイズが１５×１５ｍｍ，厚みが０．６２５ｍｍ，熱膨張率が３×１０−６／℃の半導体素子とを準備した。なお、半導体素子にはその下面に直径が１００μｍで高さが８０μｍの錫−銀−銅合金からなる半田バンプを１８４９個形成し、樹脂基板の搭載部には直径が８０μｍで高さが３０μｍの錫−銀−銅合金から成る半田バンプを半導体素子の半田バンプに対応する位置に同数形成し、樹脂基板の下面には半田バンプに電気的に接続された外部接続用端子を同数設けた。
【００３３】
次に、樹脂基板の搭載部に半導体素子を、両者の半田バンプ同士が接触するようにして載置するとともにピーク温度２６０℃でリフローして両者の半田バンプを溶融させて接合することによりフリップチップ接続して搭載した。
【００３４】
次に、樹脂基板と半導体素子との間に未硬化のエポキシ樹脂を含有する樹脂充填剤用の熱硬化性の樹脂ペーストを注入した後、１５０℃の温度に加熱して熱硬化させることにより樹脂充填剤を充填した。なお、樹脂充填剤としては、そのガラス転移点やヤング率、熱膨張係数が異なる複数の種類を使用した。
【００３５】
次に、樹脂基板の上面外周部に金属枠体を熱硬化性樹脂を含有する接着剤を介して接合した。樹脂基板への金属枠体の接合は、樹脂基板と金属枠体との間に厚みが１００μｍで金属枠体と同じ平面寸法の未硬化のエポキシ系樹脂とシリコーン系樹脂とから成る樹脂フィルムを挟んでこれに上下から４９０Ｎの荷重を加えながら１６０℃の温度に加熱して樹脂フィルムを硬化させることによって行なった。なお、接着剤としては、ガラス転移点が９０℃、ヤング率が１ＭＰａ、熱膨張係数が４０×１０−６／℃のものを使用した。
【００３６】
次に、半導体素子の上面にシリコーン樹脂系の熱伝導性のペーストを塗布するとともに金属枠体の上面に未硬化のエポキシ樹脂から成る樹脂ペーストを塗布し、その上に金属蓋体を載置して上下から１００Ｎの荷重を加えながら１５０℃の温度に加熱して樹脂ペーストを熱硬化させることにより金属蓋体を接合して本発明による試料および本発明の範囲外の試料を得た。また、上記の半導体素子の搭載と金属枠体の接合とを逆の順序で行なう（樹脂基板に金属枠体を接合した後に半導体素子を搭載する）ことにより本発明による別の試料を得た。
【００３７】
次に上記のようにして得た半導体装置をＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３ＤのＣｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｂに規定の温度サイクル試験（−５５〜＋１２５℃）に１５００サイクルまで入れて半導体素子と外部接続用端子との間の電気的な接続が正常に行なわれているかどうかを２５０サイクル毎に確認した。また１５００サイクル終了後に樹脂充填剤にクラックの発生がないかどうかを調べた。その結果を表１に示す。なお、表１において試料３、４は樹脂基板に半導体素子を搭載した後に金属枠体の接合を行なうことにより得られた本発明による試料であり、試料６は樹脂基板に金属枠体を接合した後に半導体素子の搭載を行なうことにより得られた本発明による試料である。また、試料番号１、２および５は本発明の範囲外の試料である。
【表１】
2005101327.tif 000003
【００３８】
表１に示すように、樹脂充填剤のガラス転位点が５０〜９０℃である本発明による試料３、４、６はいずれも１０００サイクルまで電気的な接続不良が発生することはなかった。これに対して本発明の範囲外の試料１、２および４では１０００サイクルまでに電気的な接続不良が発生した。また、本発明の範囲外の試料１、２では樹脂充填剤にクラックが見られた。以上の結果より、本発明の半導体装置は半導体素子と樹脂基板との接続信頼性が高いことが分かる。また、樹脂基板に半導体素子を搭載した後に金属枠体を接合した本発明による試料３と、樹脂基板に金属枠体を接合した後に半導体素子を搭載した本発明による試料６とを比較すると、樹脂基板に半導体素子を搭載した後に金属枠体を接合した試料２の方が半導体素子と樹脂基板との接続信頼性がより高いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の製造方法により製作される半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：樹脂基板
２：金属枠体
３：金属蓋体
４：半導体素子
８：半田バンプ
９：樹脂充填剤
【図１】
2005101327.tif 000004
【図２】
2005101327.tif 000005