(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を製造する方法であって、
上面（４）にコンタクトパッド（５）を有し、下面に外部コンタクト部（１０）を有している、再配線基板（６）を備えるステップと、
フリップチップコンタクト部（３）を活性上面（４）に設けるフリップチップ技術で半導体チップ（２）を形成するステップと、
上記再配線基板（６）の上記コンタクトパッド（５）に上記フリップチップコンタクト部（３）を設け、電気的に接続するステップと、
上記半導体チップ（２）の上記活性上面（４）と、上記再配線基板（６）の上面（１３）との間の間隙（７）に、上記電子部品（１）の上記外部コンタクト部（１０）のはんだ材料の融解温度よりも低いガラス転移温度を有する熱可塑性物質（８）を含むアンダーフィル材（９）を充填するステップとを含み、
上記熱可塑性物質（８）のガラス転移温度が、当該電子部品の動作テスト用に設定された温度中の最高温度を越えるとともに、該熱可塑性物質（８）が、上記外部コンタクト部（１０）のはんだ付け処理時の融解温度において、可塑性あるいは液化状態となり、
上記半導体チップ（２）を実装するために、射出成形技術を利用して、上記アンダーフィル材（９）を導入するのと同時に、同じ熱可塑性物質の材料からなるプラスチックパッケージ（１１）を設けることを特徴とする方法。
【請求項２】
上記アンダーフィル材（９）を導入する前に、上記コンタクトパッド（５）上に上記フリップチップコンタクト部（３）をはんだ付けすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記再配線基板（６）に塗布するよりも前に、上記熱可塑性物質（８）を、上記外部コンタクト部（１０）用のはんだ材料の融解温度よりも低い温度まで加熱し、上記熱可塑性物質（８）を液体状態にすることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記外部コンタクト部（１０）用のはんだ材料の融解温度よりも低い温度は、２００℃〜２２０℃間の温度であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
射出成形技術を利用して、上記熱可塑性物質（８）が、上記アンダーフィル材（９）およびプラスチックパッケージ（１１）として用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
再配線基板（６）のコンタクトパッド（５）に固定されたフリップチップコンタクト部（３）を、活性上面（４）に有した半導体チップ（２）を備える電子部品であって、
上記フリップチップコンタクト部（３）の結果として生じる、上記再配線基板（６）と上記半導体チップ（２）との間の間隙（７）には、アンダーフィル材（９）として、上記電子部品（１）の外部コンタクト部（１０）のはんだ材料の融解温度よりも低いガラス転移温度を有する熱可塑性物質を用いており、
上記半導体チップ（２）を実装するために、上記アンダーフィル材（９）を導入するのと同時に、同じ熱可塑性物質の材料からなるプラスチックパッケージ（１１）を設けることを特徴とする電子部品。
【請求項７】
上記熱可塑性物質（８）は、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンテレフタレートよりなる群から選択される少なくとも１つの材料、またはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項６に記載の電子部品。
【請求項８】
上記熱可塑性物質（８）は、２００〜２２０℃までの温度範囲では、液化状態となることを特徴とする請求項６または７のいずれか１項に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、フリップチップコンタクト部を有し、再配線基板に設けられた半導体チップを備える電子部品および、この電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
フリップチップコンタクト部および再配線基板を備えている電子部品は、熱硬化性プラスチックからなるプラスチックパッケージ中にパッケージされる。このような電子部品において、外部コンタクト部を、再配線基板上の外部コンタクトパッドに接続する場合、あるいは完成品の外部コンタクト部を、回路担体上にはんだ付けする場合に、これらの電子部品のいくつかが、予期せずに故障することがある。このような故障は、動作テストの上限温度である約プラス１５０℃から、動作テストの下限温度である約マイナス５０℃までの温度範囲において、実施可能性を予め十分にテストされている場合であっても起こりえる。
【０００３】
そこで、本発明の目的は、高い信頼性を有する電子部品、およびその電子部品の製造方法を提供することにある。
【０００４】
この目的は、独立請求項に開示された主な手段により達成される。また好適な実施形態は、この従属請求項により開示され得る。
【０００５】
また、本発明では、活性化した上面にフリップチップコンタクト部を有する半導体チップを備えた電子部品を提供する。なお、このフリップチップコンタクト部は、再配線基板のコンタクパッドに固定されている。なお、上記固定は、はんだ接続および／または導電性接着剤を用いて行なわれている。そして、フリップチップコンタクト部により形成された、再配線基板と半導体チップとの間の間隙には、アンダーフィル材として熱可塑性物質が備えられている。そして、このアンダーフィル材として用いられる熱可塑性物質のガラス転移温度は、電子部品の外部コンタクト部におけるはんだ付け材料の融解温度よりも低くなる。
【０００６】
このような電子部品は、以下の点で有利となる。すなわち、外部コンタクトパッドに、外部コンタクト部をはんだ付けする場合、ならびに電子部品における外部コンタクト部を、回路担体にはんだ付けする場合、電子部品の欠損例を低減させることができる。また、外部コンタクト部領域におけるはんだ付け処理中に、ガラス転移温度を超え軟化し、はんだ付け温度に達すると液化状態となる熱可塑性物質が加えられた場合、以下の効果が得られる。すなわち、プラスチックパッケージ化合物として熱硬化材料が用いられる場合、気相形成に起因して生じる圧力の負荷を軽減させることができる。また、この軟化した熱可塑性物質は、熱可塑的に変形し、たわむことができるため、半導体チップのフリップチップコンタクト部と再配線基板のコンタクト接続パッドとの間の接合部が破壊されることを防ぐことができる。これにより、外部コンタクト部のはんだ付け処理、あるいは回路担体上へのはんだ付け処理時における不良率を低減させることができる。
【０００７】
また、ガラス転移温度故に軟化点は、いずれの場合でも、電子部品の動作テストにおける最高温度よりも高い温度となる。なお、この温度は、適用分野によって異なるが、７０〜１５０℃の間とすることができる。民生用部品では、それほど厳しくテストされないため、動作テストでの最高温度は、工業用部品の場合よりも低くなる。すなわち、自動車技術などにおける工業用部品では、動作テストの間に最高温度が周期的に１５０℃となる。このため、アンダーフィル材として設けられる熱可塑性物質のガラス転移温度もまた同様により高く設定される。
【０００８】
また、この電子部品のさらなる利点は、パッケージを、各はんだ付け処理工程の前に乾燥させて、湿度を取り除いておく必要がない点である。これは、アンダーフィル材として熱可塑性物質を使用する場合、部材の接合部または構造が壊されることなく、高いレベルでの湿度を許容するからである。
【０００９】
また、この熱可塑性物質としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンテレフタレートの群のうちのいずれか１つ、またはこれらの混合物を用いることができる。特に、これらの熱可塑性物質を混合した場合には、所望の軟化点域および融解温度域を設定することができる。特に、動作テストにおける最高温度を超えて初めて熱可塑性物質のガラス転移温度に達するために、動作テストの最高温度時の強度と室温時の強度とが同じとなる熱可塑性物質を確実に得ることができる。
【００１０】
電子部品の一部分のみが暖められ、該部分が臨界温度に達するような、はんだ付け処理工程とは異なり、動作テスト用の電子部品は、完全に、動作テストにおける最高温度、すなわち１５０℃程度にさらされる。この温度では、熱可塑性物質は、室温の場合と同じ堅さおよび強度が必要とされる。外部のコンタクト部がより高いはんだ付け温度（２５０℃に達する温度）になった場合のみ、アンダーフィル材としての熱可塑性物質は、可塑性または液化状態の特性を示す。これにより、電子部品の構成部材、特には、半導体チップ、フリップチップコンタクト部、および再配線基板のコンタクトパッドが損傷を受けたり、壊されたり、互いの接続が断たれたりしなくなる。
【００１１】
半導体チップおよびフリップチップコンタクト部を備えるプラスチックパッケージは、アンダーフィル材と同じガラス転移温度となる熱可塑性物質を有する。このことによる利点は、プラスチックパッケージおよびアンダーフィル材を、単一のトランスファー成形工程で導入できることである。
【００１２】
また、上述のプラスチックパッケージおよびアンダーフィル材が導入される前に、フリップチップコンタクト部を、再配線基板の適切なコンタクトパッドにしっかりと固定することができる。特に、本発明の電子部品では、フリップチップコンタクト部とともにパッケージ化される前に、再配線基板における適切なコンタクトパッドに対して、プラスチックフィルムまたはプラスチック層により半導体チップを押圧する必要なく、パッケージを製造することができる。
【００１３】
また、プラスチックパッケージは、外部コンタクト部用のはんだ付け材料の融解温度を超えるガラス転移温度を有する熱可塑性物質を備えることができる。この場合、ある部分がはんだ付け温度に達した際、アンダーフィル材として用いられる、より低い温度で軟化する熱可塑性物質は、軟化、または液化する。上記したアンダーフィル材により生じる可塑性は、半導体チップと再配線基板との間の接続が損傷したり破壊されたりすることを十分に防ぐ。ただしこの場合、まず、アンダーフィル材として、次にプラスチックパッケージとして２つの異なる熱可塑性物質を利用するために、連続する２つのトランスファー成形処理工程が必要となる。
【００１４】
さらに有利なことに、熱可塑性物質は、２００℃と２２０℃との間の温度範囲で、液化状態となる。このような液化状態において、熱可塑性物質は、水蒸気の生成により生じる負荷を十分に相殺することができる。さらに加えて、この温度範囲は、明らかに動作テストの最高温度を越え、かつ外部コンタクト部のはんだ付け処理温度よりも低い。
【００１５】
また、電子部品を製造する方法は以下のステップを含む。まず、上面にコンタクトパッドを有する再配線基板と、その下面に外部コンタクトパッドとが設けられる。すなわち、この再配線基板において、上記下面の外部コンタクトパッドが、貫通孔および再配線を介して、再配線基板の上面にあるコンタクトパッドに接続される。さらに、フリップチップ技術を利用する半導体チップが、活性した上面にフリップチップコンタクト部を有して製造される。
【００１６】
再配線基板およびフリップチップコンタクト部を有する半導体チップの両方を備えることができる場合、フリップチップコンタクト部は、再配線基板上に設置され、コンタクトパッドに電気的に接続される。そして最後に、半導体チップの活性した上面と、再配線基板の上面との間の間隙には、熱可塑性物質からなるアンダーフィル材が充填される。
【００１７】
この方法の利点は、半導体チップと再配線基板との間の間隙を充填することにより、特に、外部コンタクト部をはんだ付けする場合、あるいは回路担体上の外部コンタクト部をはんだ付けする場合に、発生した水分により、半導体チップと再配線基板との間の接続を損傷あるいは破壊してしまう恐れがある熱硬化性プラスチックを使用する必要がない点である。
【００１８】
アンダーフィル材としての熱可塑性物質を導入する前に、フリップチップコンタクト部を、再配線基板のコンタクトパッド上にはんだ付け処理してもよいし、あるいは導電性接着剤により固定してもよい。そして、この方法ステップを、アンダーフィル材が導入される前に行うために、フリップチップコンタクト部により、再配線基板に対する確実かつ信頼性のある電気的接続を実現できる。またこのため、再配線基板の外部コンタクトパッドに対しても、確実にかつ信頼性のある電気的接続を実現できる。
【００１９】
また、このアンダーフィル材は、分散技術を用いて適切に加熱することができ、高圧モールドを必要としない。また、プラスチックパッケージを、アンダーフィル材と同じ材料によって形成する場合、このアンダーフィル材とともに、プラスチックパッケージも一緒に形成することができる。このような場合では、熱可塑性物質に射出成形技術を適用させることができるという利点があり、これによって、単一処理ステップによって、プラスチックパッケージにおける樹脂封止工程を可能とし、該プラスチックパッケージを形成することができる。
【００２０】
熱可塑性物質を再配線基板の上面に導入する前に、該熱可塑性物質を動作テストにおける最高温度より高く、かつ、外部コンタクト部のはんだ付け材料の融解温度よりも低い処理温度により加熱する。好ましくは、再配線構造に適用する前に、２００〜２２０℃までの間の温度で加熱した熱可塑性物質を準備する。
【００２１】
なお、以下に、添付の図を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図１は、回路担体上に設けられた電子部品の概略断面図である。
図２は、電子部品の主要部分に関する概略断面図である。
図３は、プラスチックパッケージを有する電子部品の概略断面図であり、この電子部品は、回路担体上に設けられている。
【００２２】
図１は、電子部品１の断面図を示しており、この電子部品１は、電子回路用の回路担体１２上に、外部コンタクト部１０によって設置されている。そして、この電子部品１は、実質的には、半導体チップ２と再配線基板６との、２つの主要構成部材を備える。
【００２３】
上記再配線基板６は、基本的には、５つの層を有している。この５層は、配線基板６の上面１３から始まり、下面１５まで、以下のように階層づけられている。すなわち、上位ソルダレジスト層１９、上位再配線層２０、電気的に絶縁性であるコアプレート２１、下位再配線層２２、および下位ソルダレジスト層２３である。この下位ソルダレジスト層２３は、配線基板６の下面１５を、はんだボール形状の外部コンタクト部１０がはんだ付けされている外部コンタクトパッド１３まで覆っている。また、外部コンタクトパッド１４は、下位再配線層２２の一部であり、貫通孔１６を介して、上位再配線層２０と電気的に接続されている。また、上位ソルダレジスト層１９では、上位再配線層２０と接するコンタクトパッド５のみをソルダレジストを取り除いた状態のままとしている。
【００２４】
半導体チップ２は、活性化上面４および不導体化裏面２４を有する。活性化上面４には、コンタクトパッド１８が配されており、これらコンタクトパッド１８が、はんだボール形状または突起形状であるフリップチップコンタクト部３を支持している。電子部品１の２つの主要な構成要素は、半導体チップ２のフリップチップコンタクト部３および再配線基板６の上位再配線層２０のコンタクトパッド５によって、電気的に互いに接続されている。また、半導体チップ２の活性上面４と、再配線基板６の上面１３との間で形成された間隙７は、熱可塑性物質８で充填されている。
【００２５】
また、この熱可塑性物質８または熱可塑性物質の混合物は、１５５℃〜２５０℃までの間でガラス転移温度を有している。このような電子部品１を組み立てる際、ならびにこのような電子部品を回路担体１２の上面に追加する際に重要となる段階は、外部コンタクト部１０をはんだ付け温度まで加熱する場合である。
【００２６】
図２は、電子部品１の主要部分における断面図である。この主要部分とは、半導体チップ２の活性化上面４と、再配線基板６の上面１３との間の間隙７である。この間隙７には、半導体チップ２におけるコンタクトパッド１８と、再配線基板６の上位再配線層２０におけるコンタクトパッド５との間において、フリップチップコンタクト部３の形式で恒久的な接続が形成されている。また、プラスチックは吸湿性を有するため、層間に堆積物がある場合にプラスチックは水分を吸収する。
【００２７】
電子部品の外部コンタクト部（図２では不図示）をはんだ付けする場合、蒸気の気泡２５が形成され、フリップチップコンタクト部３によって接続されている、再配線基板６と半導体チップ２との上面に圧力がかかる。そして、間隙７を充填している熱可塑性物質８からなるアンダーフィル材９も、この圧力によりたわむことがある。特に、はんだ付け温度に到達した領域では、可塑性をもつ（nachgiebig）または液化するので、この種の蒸気の気泡２５から生じる圧力の負荷を軽減することができる。
【００２８】
また、フリップチップコンタクト部３と、再配線基板６のコンタクトパッド５との電気的な接続が断たれる危険性を低減させる。そしてさらには、図１に示すように、外部コンタクトを外部コンタクトパッドにはんだ付けする場合、および電子部品を回路担体にはんだ付けする場合においても、電気的接続は維持される。
【００２９】
図３は、回路担体１２に載置されているプラスチックパッケージ１１を有する電子部品１の断面図である。なお、図１および図２において同じ機能を有する部材には、同じ参照符号をつけて、別途説明はしない。
【００３０】
この電子部品１と、図１で示した電子部品１とにおいて異なる点は、図１に示すようには、半導体チップ２の不導体化裏面に自由にアクセスすることができない、より正確に言えば、半導体チップ２の不導体裏面は、プラスチックパッケージ１１により覆われている点である。また、図３に示す本発明の実施形態に係るこのプラスチックパッケージ１１は、アンダーフィル材９をすでに形成している材料と同じ熱可塑性物質８を備えている。このアンダーフィル材９およびプラスチックパッケージ１１は、単一のトランスファー成形処理ステップにおいて設けられる。また、はんだ付け処理中にプラスチックパッケージ１１が部分的に変形または液化することを防ぐために、はんだ付け処理工程中は、プラスチックパッケージ１１を、いくらか冷却しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】回路担体上に設けられた電子部品の概略断面図である。
【図２】電子部品の主要部分に関する概略断面図である。
【図３】プラスチックパッケージを有する電子部品の概略断面図であり、この電子部品は、回路担体上に設けられている。
【図１】
0004545591.tif 000002
【図２】
0004545591.tif 000003
【図３】
0004545591.tif 000004