(57)【要約】【課題】電気接続個所をアンダーフィルで水分などの浸入から保護でき、電気部品に変形が発生した場合でも電気接続を維持できる実装方法を提供する。【解決手段】電気部品２の電極部３に、導電性を有し硬化状態でも低弾性率の導電性接着剤７を供給し、導電性接着剤７を介して電気接続し、電気部品２と基板１の間に硬化状態でも低弾性率のアンダーフィル６を充填する。【選択図】図１
2007165419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品を基板に実装するに際し、
電気部品の電極部または基板の接続端子の少なくとも一方に、導電性を有し硬化状態でも低弾性率を有する導電性接着剤を供給し、
前記導電性接着剤を介して電気部品の電極部と基板の接続端子とを電気接続し、
前記電気部品と前記基板の間に硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィルを充填する
実装方法。
【請求項２】
電気部品の電極部を基板の接続端子に電気接続した半導体装置であって、
電気部品の電極部と基板の接続端子の間に硬化状態において低弾性率の導電性接着剤が介装され、
前記電気部品と前記基板の間に硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィルを充填した
半導体装置。
【請求項３】
低弾性率の導電性接着剤を導電性シリコンゴムまたは導電性フッ素樹脂とした
請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
電気部品の電極部を基板の接続端子に電気接続した半導体装置であって、
電気部品の電極部と基板の接続端子の間に硬化状態において低弾性率の導電性接着剤が介装され、
前記電気部品と前記基板の間に硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィルを充填するとともに、
前記電気部品の電極部または前記基板の接続端子の少なくとも一方が硬化状態において低弾性率の導電性樹脂で形成された
半導体装置。
【請求項５】
電気部品の電極部を基板の接続端子に電気接続した半導体装置であって、
電気部品の電極部と基板の接続端子の間に硬化状態において高弾性率の導電性接着剤が介装され、
前記電気部品と前記基板の間に硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィルを充填するとともに、
前記電気部品の電極部または前記基板の接続端子の少なくとも一方が硬化状態において低弾性率の導電性樹脂で形成された
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板面に半導体チップなどの電気部品を実装する実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は基板１に半導体チップ２を実装する一例を示している。
図５（ａ）では、基板１の接続端子３に、導電性接着剤４を介して半導体チップ２の電極部５を押し付け、導電性接着剤４が硬化した後に、図５（ｂ）に示すようにアンダーフィル６を基板１と半導体チップ２との間に充填し硬化させて、接続端子３と電極部５との電気接続個所に水分などが浸入しないように保護している。
【特許文献１】特開２００１−３０８５１０公報  図５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような実装構造の場合、硬化した導電性接着剤４の弾性率は１０００ＭＰａ程度，硬化したアンダーフィル６の弾性率は１０００ＭＰａ程度であって、半導体チップ２は基板１に強固に固定されている。
【０００４】
このような実装済みの半導体装置において、半導体チップ２に図６に仮想線で示すように変形しようとする反りが発生しても、半導体チップ２は上記のように導電性接着剤４ならびにアンダーフィル６によって基板１に強固に固定されているため、変形することができず、当初にはこの反りに伴う応力が蓄積されるだけであるが、蓄積された前記応力がアンダーフィル６の付勢力を超えたときに、図６に示すように半導体チップ２が実際に反り返った状態に変形し、接続端子３と電極部５との電気接続個所に破断Ａが発生して電気接続が不良になる障害が発生する。
【０００５】
本発明は電気接続個所をアンダーフィルで水分などの浸入から保護することができ、しかも、電気部品に変形が発生した場合でも電気接続を維持することができる実装方法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】
【０００６】
本発明の請求項１記載の実装方法は、電気部品を基板に実装するに際し、電気部品の電極部または基板の接続端子の少なくとも一方に、導電性を有し硬化状態でも低弾性率を有する導電性接着剤を供給し、前記導電性接着剤を介して電気部品の電極部と基板の接続端子とを電気接続し、前記電気部品と前記基板の間に硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィルを充填することを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２記載の半導体装置は、電気部品の電極部を基板の接続端子に電気接続した半導体装置であって、電気部品の電極部と基板の接続端子の間に硬化状態において低弾性率の導電性接着剤が介装され、前記電気部品と前記基板の間に硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィルを充填したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３記載の半導体装置は、請求項２において、低弾性率の導電性接着剤を導電性シリコンゴムまたは導電性フッ素樹脂としたことを特徴とする。
本発明の請求項４記載の半導体装置は、電気部品の電極部を基板の接続端子に電気接続した半導体装置であって、電気部品の電極部と基板の接続端子の間に硬化状態において低弾性率の導電性接着剤が介装され、前記電気部品と前記基板の間に硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィルを充填するとともに、前記電気部品の電極部または前記基板の接続端子の少なくとも一方が硬化状態において低弾性率の導電性樹脂で形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５記載の半導体装置は、電気部品の電極部を基板の接続端子に電気接続した半導体装置であって、電気部品の電極部と基板の接続端子の間に硬化状態において高弾性率の導電性接着剤が介装され、前記電気部品と前記基板の間に硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィルを充填するとともに、前記電気部品の電極部または前記基板の接続端子の少なくとも一方が硬化状態において低弾性率の導電性樹脂で形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この構成によると、導電性接着剤が従来に比べて低弾性率であるため、電気部品の変形を許容することによって不要な応力が電気部品に蓄積されることを低減でき、しかも、前記変形に伴って導電性接着剤が引き延ばされることによって、前記電気部品に変形が発生した場合でも電気接続を維持できる。
【００１１】
また、導電性接着剤として従来と同じ高弾性率のものを使用した場合であっても、電気部品の電極部と基板の接続端子の少なくとも一方を、硬化状態でも低弾性率を有する導電性樹脂で構成することによって、電気部品の変形に伴って導電性樹脂が引き延ばされて電気接続を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１（ｂ）は本発明の実装方法によって実装した半導体装置を示している。
電気部品としての半導体チップ２の電極部５と基板１の接続端子３の間には、硬化状態において低弾性率の導電性接着剤７が介装されている。また、半導体チップ２と基板の間には硬化状態でも低弾性率を有するアンダーフィル６が充填されている。ここで、導電性接着剤７には硬化状態の弾性率が２ＭＰａ〜５ＭＰａになるよう調製した導電性シリコンゴムを使用した。アンダーフィル６には硬化状態の弾性率が２０ＭＰａ〜１００ＭＰａになるよう調製したシリコン樹脂を使用した。前記導電性シリコンゴムはシリコン樹脂に炭素粉末などの導電性物質を分散させて構成されている。半導体チップ２の電極部５と基板１の接続端子３は何れも高弾性率の例えば金（Ａｕ）であった。金（Ａｕ）の弾性率は１００００ＭＰａ以上である。シリコンゴム，シリコン樹脂以外に、フッ素ゴム，フッ素樹脂などを用いても良い。シリコンゴムとフッ素樹脂の組み合わせ、フッ素ゴムとシリコン樹脂の組み合わせでもよい。
【００１３】
実装工程の最初は図１（ａ）に示すように、各接続端子３に対してインクジェットプリンタ（図示せず）のヘッドから導電性接着剤７が供給される。導電性接着剤７はディスペンサによって供給しても良い。
【００１４】
次に図１（ｂ）に示すように、接続端子３に、導電性接着剤７を介して半導体チップ２の電極部５を押し付け、導電性接着剤７が硬化した後にアンダーフィル６を基板１と半導体チップ２との間に充填し硬化させて、接続端子３と電極部５との電気接続個所に水分などが浸入しないように保護している。
【００１５】
このように構成したため、半導体チップ２に図１（ｃ）に示すように中央部に比べて外周部が大きく上方に反り返る変形が発生した場合には、導電性接着剤７ならびにアンダーフィル６が低弾性率であるため、半導体チップ２の前記変形を妨げることが従来に比べて少なく、半導体チップ２に不要な応力が蓄積されない。このように半導体チップ２の前記変形を許容するとともに、導電性接着剤７が従来に比べて低弾性率であるため、図１（ｃ）の外周側の接続端子３と電極部５との接続個所に見られるように、半導体チップ２の前記変形に伴って、導電性接着剤７が上下方向に引き延ばされることによって、半導体チップ２に変形が発生した場合でも電気接続を維持できる。
【００１６】
（実施の形態２）
図２は本発明の（実施の形態２）を示す。
図１に示した（実施の形態１）では、接続端子３の端子面と電極部５の電極面の対向部か、何れも平面であったが、この（実施の形態２）では図２（ａ）に見られるように、接続端子３の端子面の中央部に凹部８が形成されている。電極部５の電極面の中央部には凹部９が形成されている。その他は（実施の形態１）と同じである。
【００１７】
このように構成したため、インクジェットプリンタのヘッドから発射されて接続端子３の端子面に着弾した導電性接着剤７、またはディスペンサから供給された導電性接着剤７を、接続端子３に電極部５を押し付けるまで、安定して接続端子３の端子面の中央に維持させることができる。
【００１８】
また、このように凹部８，９を設けることによって、導電性接着剤７と接続端子３との接着面積が増大し、導電性接着剤７と電極部との接着面積が増大して、図２（ｂ）に示すように半導体チップ２の変形に伴う導電性接着剤７の上下方向への引き延ばし動作がより確実になり、電気接続の信頼性が向上する。
【００１９】
なお、上記の各実施の形態では導電性接着剤７を基板１の側の接続端子３に供給したが、これは半導体チップ２の電極部５に供給して、接続端子３と電極部５とで導電性接着剤７を挟み込むように構成することもできる。また、接続端子３と電極部５の両方に導電性接着剤７を供給して、接続端子３と電極部５とで導電性接着剤７を挟み込むように構成することもできる。
【００２０】
上記の（実施の形態２）では、接続端子３に凹部８を設け、電極部５にも凹部９を設けたが、導電性接着剤７が着弾しない方の面には凹部を形成しないことによってもほぼ同様の効果を期待できる。
【００２１】
（実施の形態３）
図３は本発明の（実施の形態３）を示す。
（実施の形態１）では、半導体チップ２の電極部５と基板１の接続端子３は高弾性率であり、導電性接着剤７とアンダーフィル６がともに低弾性率のものを使用したが、この（実施の形態３）では半導体チップ２の電極部５Ａが低弾性率の導電性樹脂で形成されている点だけが（実施の形態１）とは異なっている。
【００２２】
具体的には、電極部５Ａもフッ素系樹脂に導電性粒子を２０重量％〜５０重量％入れて導電性を付与した。ここで導電性粒子をさらに多くした場合には、弾性率が上がるので好ましくない。導電性粒子としては、銀粒子１μｍを用いたが、他の導電性粒子でもよい。導電性粒子の径が大きくなると弾性率が高くなるので、１μｍ以下の径のものがよい。
【００２３】
このように構成したため、基板１に実装した半導体チップ２が、図３（ｂ）に示すように変形した場合には、それに伴って、低弾性率の導電性接着剤７，低弾性率のアンダーフィル６，ならびに低弾性率の電極部５Ａが、弾性変形することによって、半導体チップ２に変形が発生した場合でも電気接続を維持できる。
【００２４】
下記の（表１）のサンプル１〜サンプル５は、電極部５Ａの材質とアンダーフィル６の材質との組み合わせと熱特性の実験結果を示している。なお、サンプル６は比較例で、電極部５Ａの材質が金（Ａｕ）、アンダーフィル６がエポキシ樹脂である。
【００２５】
【表１】
2007165419.tif 000003
サンプル１は電極部５Ａの材質が導電性のフッ素樹脂、アンダーフィル６がフッ素樹脂である。サンプル２は電極部５Ａの材質が導電性のシリコン樹脂、アンダーフィル６がシリコン樹脂である。サンプル３は電極部５Ａの材質が導電性のフッ素樹脂、アンダーフィル６がシリコン樹脂である。サンプル４は電極部５Ａの材質が導電性のシリコン樹脂、アンダーフィル６がエポキシ樹脂である。サンプル５は電極部５Ａの材質が導電性のフッ素樹脂、アンダーフィル６がエポキシ樹脂である。
【００２６】
ここで（表１）の熱特性とは、高湿高温にて１０℃と８０℃の繰り返しを５００サイクル与えた各サンプルの電導率を測定し、◎印は変化１％未満、○印は変化１％以上で３％未満、△印は変化３％以上、×印は熱特性の改善が見られない、である。使用した各樹脂の弾性率は、下記の通りである。
【００２７】
フッ素樹脂        ５０〜  ２００Ｍｐａ
エポキシ樹脂    １０００〜２０００Ｍｐａ
シリコン樹脂          １〜    ５０Ｍｐａ
金（Ａｕ）    １００００Ｍｐａ以上
（表１）の実験結果を検討する。
【００２８】
比較例のサンプル６は、基板１と半導体チップ２とエポキシ樹脂のアンダーフィル６と金（Ａｕ）の電極部５Ａとの熱膨張の差が大きく、熱的に不安定。
サンプル４とサンプル５は、サンプル６に比較してシリコン樹脂の電極部５Ａ，フッ素樹脂の電極部５Ａが周辺の熱膨張を緩和しているため良いが、熱的に弱い。
【００２９】
サンプル２は、電極部５Ａとアンダーフィル６が同じ熱膨張率なので、安定しているが、熱的安定性に弱い。
サンプル１とサンプル３は、何れも熱特性が良好であった。
【００３０】
サンプル５は、サンプル１とサンプル３と同じく電極部５Ａにフッ素樹脂を使用しているが、熱特性はあまりよくない。これは、アンダーフィル６として使用しているエポキシ樹脂のために電極部５Ａに変形が発生しているためと思われる。
【００３１】
このように、電極部５Ａとアンダーフィル６に硬化状態で低弾性率の樹脂を採用したサンプル１〜サンプル３が従来例のサンプル６に比べて熱特性が飛躍的に向上して信頼性の向上が確認できた。また、（実施の形態１）のように半導体チップ２の変形に伴って、低弾性率の導電性接着剤７とだけが変形する場合と比べると、この（実施の形態３）では導電性接着剤７とアンダーフィル６に加えて電極部５Ａが効果的に弾性変形し、信頼性はより高い。
【００３２】
なお、上記の例では半導体チップ２の電極部５Ａと基板１の接続端子３の内の一方である電極部５Ａだけを、硬化状態で低弾性率の導電性樹脂で形成したが、基板１の接続端子３だけを硬化状態で低弾性率の導電性樹脂で形成したり、半導体チップ２の電極部５Ａと基板１の接続端子３の両方を硬化状態で低弾性率の導電性樹脂で形成して構成することもできる。
【００３３】
（実施の形態４）
図４は本発明の（実施の形態４）を示す。
（実施の形態１）では、半導体チップ２の電極部５と基板１の接続端子３は高弾性率であり、導電性接着剤７とアンダーフィル６がともに低弾性率のものを使用したが、この（実施の形態４）では図４（ａ）に示すように、半導体チップ２と基板１の電気的接続に、高弾性率の材料として従来例として図５に示したものと同じ、硬化した状態での弾性率が１０００ＭＰａ程度の導電性接着剤４を使用した。半導体チップ２の電極部５Ａは（実施の形態３）を示す図３（ａ）と同じ低弾性率の導電性樹脂を採用した。
【００３４】
このように構成したため、基板１に実装した半導体チップ２が、図４（ｂ）に示すように変形した場合には、それに伴って、低弾性率のアンダーフィル６，ならびに低弾性率の電極部５Ａが弾性変形することによって、半導体チップ２に変形が発生した場合でも電気接続を維持でき、従来例に比べて信頼性が向上する。
【００３５】
なお、上記の例では半導体チップ２の電極部５Ａと基板１の接続端子３の内の一方である電極部５Ａだけを、硬化状態で低弾性率の導電性樹脂で形成したが、基板１の接続端子３だけを硬化状態で低弾性率の導電性樹脂で形成したり、半導体チップ２の電極部５Ａと基板１の接続端子３の両方を硬化状態で低弾性率の導電性樹脂で形成して構成することもできる。
【００３６】
また、（実施の形態３）（実施の形態４）において、基板１の接続端子３の面と半導体チップ２の電極部５Ａの面は何れも平面であったが、（実施の形態２）の図２に示すように凹部８，９を形成することもできる。基板１の接続端子３の面と半導体チップ２の電極部５Ａの面の一方にだけ凹部８または凹部９を形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
劣悪な動作環境においても安定して動作する高信頼性の半導体装置の実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の（実施の形態１）の実装工程の断面図と半導体チップが変形した場合の断面図
【図２】本発明の（実施の形態２）の実装工程の要部断面図と半導体チップが変形した場合の断面図
【図３】本発明の（実施の形態３）の実装状態の要部断面図と半導体チップが変形した場合の断面図
【図４】本発明の（実施の形態４）の実装状態の要部断面図と半導体チップが変形した場合の断面図
【図５】従来の実装工程の断面図
【図６】半導体チップが変形した場合の従来の断面図
【符号の説明】
【００３９】
１    基板
２    半導体チップ（電気部品）
３    接続端子
５，５Ａ    電極部
６    アンダーフィル
７    導電性接着剤
８，９    凹部
【図１】
2007165419.tif 000004
【図２】
2007165419.tif 000005
【図３】
2007165419.tif 000006
【図４】
2007165419.tif 000007
【図５】
2007165419.tif 000008
【図６】
2007165419.tif 000009