(57)【要約】      （修正有）【課題】鉛フリーはんだ組成のＢＧＡ等のはんだバンプを形成し半導体装置と実装用基板を接続する半導体パッケージにおいて、耐衝撃特性に優れ、高い接続信頼性を有する半導体パッケージ等の電子部品装着を提供する。【解決手段】ＧＡ等のはんだ端子を有する半導体装置１と半導体装置と接続する実装用基板３、半導体装置と実装用基板の間に介在させるアンダーフィル４からなる半導体パッケージ等の接続構造に対して、アンダーフィルにダイラタンシー特性を有する組成を用いることによって、落下等の衝撃に対してはんだ接合部にかかる衝撃を劇的に緩和し、耐落下等の衝撃特性を向上させることを可能にした。また、アンダーフィルにはんだ接合部に対して酸化防止効果を有する組成を選択することによって、経時での接続信頼性が向上する。【選択図】図１
2012238771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだバンプを用意した半導体装置、実装用基板、及びアンダーフィルからなる半導体パッケージにおいて、アンダーフィルにダイラタンシー特性を有する組成を用いたことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
アンダーフィルに酸化防止効果を有する組成を含有させたことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
ダイラタンシー特性を有する組成がシリカ及び／又はシリコーン樹脂であることを特徴とする
請求項１乃至請求項２記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
酸化防止効果を有する組成が、グリセリン及び／又はポリグリセリングリコールであることを特徴とする請求項２乃至請求項４記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を実装した電子機器に関し、詳しくは、ＣＳＰパッケージ等の半導体を実装した半導体パッケージのアンダーフィルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される携帯情報機器において、機器の小型軽量化や多機能化の進歩は急速であり、それら携帯情報機器に搭載される半導体パッケージも小型化が進んでいる。これらの半導体パッケージの実装にはＢＧＡ（Ｂａｌｌ
Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）に代表される微細なはんだボール等が多く用いられている。
一方、半導体パッケージに用いられているはんだボールは、環境への影響を考慮して、Ｓｎ-Ｃｕ系、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系等の鉛フリーはんだ合金が用いられ、所謂リフロー方式ではんだ接合がなされている。
【０００３】
また、携帯情報機器は、その使用環境から、落下等の衝撃的負荷の危険に絶えず晒されており、当然のことながら、搭載されている半導体パッケージに対しても、落下衝撃負荷や機械的負荷に対する耐久性が求められ、これらの負荷に対する信頼性の保証が必要とされている。
そこで、ＢＧＡ等を用いたはんだ接続部の耐衝撃特性を向上させるため種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１や特許文献２のように、合金組成に着目して落下衝撃に対するはんだ接合部の強度を向上させた提案や、特許文献３のように、Ａｇ又はＣｕの箔材の表面にＳｎ層を有したロウ材シートを用いて落下強度を向上させる提案、特許文献４のように、アンダーフィル用樹脂を用いて落下等によるはんだボール接合部に発生する応力を緩和して、はんだボール接合部が破断しにくくした提案がなされている。また、特許文献５には、アンダーフィルの組成にダイラタンシーを付与して、アンダーフィルの含浸性を向上させてボイドの発生を抑制し、信頼性を向上させた提案がなされている。
しかしながら、上記の提案等においても、落下等の衝撃によるはんだ接合部の破断等の不良が発生しているのが現状であり、より接続信頼性を向上させた技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５４２９８号公報
【特許文献２】特開２００４−１５４８４５号公報
【特許文献３】特開２００６−２７２４４９号公報
【特許文献４】特開２００９−１５２５０１号公報
【特許文献５】特開２００９−５７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、上記現状に鑑み、鉛フリーはんだ組成のＢＧＡ等のはんだバンプを形成し半導体装置と実装用基板を接続する半導体パッケージにおいて、耐衝撃特性に優れ、しかも、高い接続信頼性を有する半導体パッケージ等の電子部品装着を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するため、鋭意検討の結果、ＢＧＡ等のはんだ端子を有する半導体装置と当該半導体装置と接続する実装用基板、当該半導体装置と当該実装用基板の間に介在させるアンダーフィルからなる半導体パッケージ等の接続構造に対して、アンダーフィルにダイラタンシー特性を有する組成を用いることによって、落下等の衝撃に対してはんだ接合部にかかる衝撃を劇的に緩和し、耐落下等の衝撃特性を向上させることを可能にした。
すなわち、落下等の衝撃で生じる半導体パッケージ内のはんだ接合部に対する衝撃に対して、介在するダイラタンシー特性を有するアンダーフィルが、落下衝撃を緩和して、はんだ接合部に対する負荷を劇的に緩和することとなる。
また、アンダーフィル組成に、はんだ接合部に対して酸化防止効果を有する組成を選択することによって、経時での接続信頼性が向上し、結果的に信頼性が相乗的に向上することとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアンダーフィルを用いた半導体パッケージは、耐落下衝撃特性を向上させることが可能となるため、落下等の危険に晒される携帯情報機器等の電子機器においても、落下に伴う接続不良発生を低減させることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】半導体パッケージの接続を表したモデル図。
【図２】従来のアンダーフィルを用いた半導体パッケージに落下衝撃を与えた場合のはんだ接合部及び半導体装置の歪の変化を表したモデル図。
【図３】本発明のアンダーフィルを用いた半導体パッケージに落下衝撃を与えた場合のはんだ接合部及び半導体装置の歪の変化を表したモデル図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を基に説明する。
【００１１】
図１示すように、半導体パッケージは、半導体装置の一例としてＢＧＡ型半導体装置（１）、はんだバンプ（２）、実装用基板（３）、及びアンダーフィル（４）から構成されている場合が多い。
そして、従来の半導体パッケージには、アンダーフィルとして、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が多く用いられている。
これら熱硬化性樹脂は、毛細管現象を利用して、ＢＧＡ型半導体装置（１）と実装用基板（３）の間の空間に浸透させ、その後、加熱硬化させる工程をとるが、液状特性からボイドが残留する等の問題も残っている。
特許文献５のように、アンダーフィルにダイラタンシー特性を付与することにより、含浸性を向上させた提案もあるが、ボイドを完全に無くするまでに至ってはいない。
また、熱硬化性樹脂を用いた場合は、作業工程で生じた不良品等のリワーク作業を行うことが困難であるという問題も存在する。
【００１２】
次に、落下衝撃により、半導体パッケージに損傷が発生する現象について説明する。
図１に示す半導体パッケージのアンダーフィル（４）がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であった場合、図２に示すように落下衝撃が加わる前の半導体装置とはんだバンプ、及び実装用基板の接合状態を（Ａ）とし、落下衝撃が加わった瞬間を（Ｂ）とし、落下衝撃が加わって暫くした状態を（Ｃ）で表した。落下衝撃が加わった瞬間は、落下衝撃力によって最も変形しやすい箇所（モデル図では、半導体装置を仮定した。）が変形し、同様に接合されたはんだバンプ（２）も変形する。その後、復元力により落下衝撃を加える前の状態に近づくが、その際、はんだバンプと半導体装置の接合部に亀裂が発生する場合があると考えられる。
【００１３】
更に、本発明のダイラタンシー特性を有したアンダーフィル組成を用いた場合について、図３を例示して説明する。図１に示す半導体パッケージのアンダーフィル（４）にダイラタンシー特性を有する組成を用いることにより、図３に示すように落下衝撃が加わる前の半導体装置とはんだバンプ、及び実装用基板の接合状態を（Ｄ）とし、落下衝撃が加わった瞬間を（Ｅ）とし、落下衝撃が加わって暫くした状態を（Ｆ）で表した。落下衝撃が加わった瞬間は、従来の半導体パッケージ同様に、落下衝撃力によって最も変形しやすい箇所（モデル図では、半導体装置を仮定した。）が若干変形するが、直ちにダイラタンシー特性が作用して、衝撃を緩和するため、半導体装置の変形度合いが少なく、それに伴い、はんだバンプの変形も微小となり、はんだバンプと半導体装置の接合部に損傷を与えることがないと考える。
【００１４】
本発明のダイラタンシー特性を有したアンダーフィルは、本発明の効果であるダイラタンシー特性を有する限りにおいて、その組成や性状、半導体パッケージに使用する量等に関して特に制限はない。
組成に関して、液状性組成として、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂やウレタン樹脂、エンジニアリングプラスチック等の樹脂やグリセリンや多価アルコール等を用いることができ、固体性組成として、シリカやシリコーン樹脂末等のフィラーを用いることができる。そして、用途に合わせて前記各組成の１種又は複数種を組み合わせて用いることも可能である。
また、半導体パッケージに注入可能であれば制限はなく、本発明のダイラタンシー特性を有したアンダーフィルが半導体パッケージの接合部に注入された状態では、如何なる性状も許容可能であり、液状、ジェル状、ゼリー状等が例示でき、はんだバンプや半導体パッケージに与える影響を考慮すると軽量及び軟性を有するものが好ましい。
【００１５】
本発明のダイラタンシー特性を有したアンダーフィルの効果として、半導体パッケージの製造や、当該半導体パッケージ電子機器に接合する際にリペア作業が必要となる場合は、液状性組成に熱可塑性樹脂用いることや、溶剤等を用いて除去できる組成を選択することにより可能となる。
更に、本発明のダイラタンシー特性を有したアンダーフィルの効果として、接合に用いるフラックスを除去することを必要としない組成を選択すること、及び性状とするも可能であり、その場合は、半導体パッケージの製造作業性の向上、並びに応用用途が広がる。
【００１６】
本発明のダイラタンシー特性を有したアンダーフィル組成に、グリセリンやポリグリコールを用いることによって、はんだバンプの酸化が抑制され、経時劣化が抑制され、はんだ接合の信頼性が向上する。
【符号の説明】
【００１７】
１    ＢＧＡ型半導体装置
２    はんだバンプ
３    実装用基板
４    アンダーフィル
５    はんだバンプ接合部に生じた亀裂
【図１】
2012238771.tif 000003
【図２】
2012238771.tif 000004
【図３】
2012238771.tif 000005