(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線回路基板上に、複数の接続用電極部および封止用樹脂シートの硬化物を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が、上記封止用樹脂シートの硬化物からなる下記の封止樹脂層（Ｘ）によって封止されてなる半導体装置の上記封止樹脂層（Ｘ）を形成する際に用いられる封止用樹脂シートであって、上記封止用樹脂シートが、下記の特徴（Ｙ）を備えていることを特徴とする封止用樹脂シート。
（Ｘ）封止樹脂層の、接続用電極部形成面と反対側の面、および、その近傍が、無機質充填剤を含有しない状態に形成された封止用樹脂層。
（Ｙ）封止用樹脂シートが、少なくとも厚み５μｍの無機質充填剤を含有しない層と、無機質充填剤を含有している層とで形成されている。
【請求項２】
上記封止用樹脂シートが、下記の（Ａ）および（Ｂ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物によって形成されたものである請求項１記載の封止用樹脂シート。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）フェノール樹脂。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子をフェースダウン構造でマザーボード、あるいはドーターボード等の配線回路基板上に実装する方式による半導体装置に用いられる封止用樹脂シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体デバイスの性能向上に伴う要求として、半導体素子をフェースダウン構造で、配線回路が形成されたマザーボード、あるいはドーターボード等の配線回路基板に実装される方法（フリップチップ方式、ダイレクトチップアタッチ方式等）が軽薄短小による高密度実装とともに電気特性面からも注目されている。これは、従来から用いられている方式、例えば、半導体素子から金ワイヤーでリードフレーム上にコンタクトをとりパッケージングされた形態でマザーボード、あるいはドーターボード等の配線回路基板に実装する方法では、配線による情報伝達の遅れ、クロストークによる情報伝達エラー等が生ずるという問題が発生していることに起因する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記フリップチップ方式、ダイレクトチップアタッチ方式においては、互いの線膨脹係数が異なる半導体素子と上記配線回路基板をダイレクトに電気接続を行うことから、接続部分の信頼性が問題となっている。この対策としては、半導体素子と上記配線回路基板との空隙に液状樹脂材料を注入し硬化させて樹脂硬化体を形成し、電気接続部に集中する応力を上記樹脂硬化体にも分散させることにより接続信頼性を向上させる方法が採られている。しかしながら、上記液状樹脂材料は、超低温（−４０℃）での保管が必要であることに加えて、上記半導体素子と配線回路基板との空隙への注入においては注射器で行う必要があり、注入ポジション、注入量コントロールが困難である等の問題を抱えている。
【０００４】
また、上記液状樹脂材料では、耐湿信頼性に優れたエポキシ樹脂およびフェノール樹脂の硬化系材料を選択する際には希釈剤を用いて使用しなければならず、このように希釈剤を用いると、樹脂硬化体と半導体素子との界面にボイドが発生するという問題が生じ、耐湿信頼性の向上とボイドの発生の抑制という両者の両立が困難な状況であった。
【０００５】
このような点を解決するために、本出願人は、半導体素子と配線回路基板との間の空隙を樹脂封止する際に、封止用樹脂シートを用いた封止方法をすでに提案している。すなわち、この方法は、配線回路基板上に接続用電極部を介して封止用樹脂シートを搭載し、さらにこの封止用樹脂シート上に半導体素子を搭載した後、上記封止用樹脂シートを加熱溶融させて封止樹脂層を形成するとともに、上記接続用電極部を加圧して配線回路基板と半導体素子とを圧着接合するというものである。しかしながら、このようにして製造された半導体装置では、配線回路基板と半導体素子の導通特性が低下するという問題が新たに生じた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、半導体素子と配線回路基板間の良好な導通特性を維持することのできる半導体装置の封止樹脂層を形成することのできる封止用樹脂シートの提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、配線回路基板上に、複数の接続用電極部および封止用樹脂シートの硬化物を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が、上記封止用樹脂シートの硬化物からなる下記の封止樹脂層（Ｘ）によって封止されてなる半導体装置の上記封止樹脂層（Ｘ）を形成する際に用いられる封止用樹脂シートであって、上記封止用樹脂シートが、下記の特徴（Ｙ）を備えている封止用樹脂シートを要旨とする。
（Ｘ）封止樹脂層の、接続用電極部形成面と反対側の面、および、その近傍が、無機質充填剤を含有しない状態に形成された封止用樹脂層。
（Ｙ）封止用樹脂シートが、少なくとも厚み５μｍの無機質充填剤を含有しない層と、無機質充填剤を含有している層とで形成されている。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、半導体素子と配線回路基板との間の空隙を樹脂封止した際に生じる配線回路基板と半導体素子の導通特性の低下原因を突き止めるべく研究を重ねた。そして、半導体素子と配線回路基板との間の空隙を樹脂する際に用いる封止用樹脂シートには無機質充填剤が分散されており、接続用電極部を介してこのシートを配線回路基板上に搭載し、さらにこのシート上に半導体素子を搭載して、シートを加熱溶融させるとともに、上記接続用電極部を加圧して配線回路基板と半導体素子とを圧着接合すると、上記接続用電極部表面に、封止用樹脂シート中に含有されている無機質充填剤が残存し、これが上記配線回路基板と半導体素子の導通特性を低下させていることを突き止めた。この知見にもとづき、上記無機質充填剤の存在による導通特性の低下を防止すべく、さらに研究を重ねた。その結果、少なくとも厚み５μｍの無機質充填剤を含有しない層と、無機質充填剤を含有している層とが形成された封止用樹脂シートを用い、これを、接続用電極部形成面と反対側の面に無機質充填剤を含有しない層が位置するよう封止用樹脂シートを位置決めして半導体素子と配線回路基板との間の空隙を樹脂封止するという着想に到達した。この結果、形成される封止樹脂層は、接続用電極部形成面と反対側の面が、その表面から少なくとも５μｍの深さまで、無機質充填剤を含有しない層に形成されるため、加圧された接続用電極部表面に無機質充填剤が残存せず、配線回路基板と半導体素子とが密接に接合されることを見出し本発明に到達した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１０】
本発明に係る半導体装置は、図１に示すように、配線回路基板１の片面に、複数の接続用電極部２および接続用パッド５を介して半導体素子３が搭載されたフェイスダウン構造をとる。そして、上記配線回路基板１と半導体素子３との間に、特定の封止用樹脂シートの硬化物からなる封止樹脂層４が形成されている。
【００１１】
そして、上記封止樹脂層４では、この封止樹脂層４の接続用電極部２形成面と反対側の面およびその近傍が、半導体素子３側が、無機質充填剤を含有しない状態、すなわち、無機質充填剤を含有しない封止樹脂層（ノンフィラー封止樹脂層）４ａに形成されている。一方、接続用電極部２形成面側は、無機質充填剤が分散された状態、すなわち、無機質充填剤を含有する封止樹脂層４ｂが形成されている。なお、本発明において、上記封止樹脂層４の接続用電極部２形成面と反対側の面およびその近傍、すなわち、無機質充填剤を含有しない封止樹脂層（ノンフィラー封止樹脂層）４ａの厚み（表面からの深さ）は、具体的には、５〜５０μｍの範囲となる。
【００１２】
また、上記配線回路基板１と半導体素子３とを電気的に接続する上記複数の接続用電極部２および接続用パッド５の位置関係は、図１に示す位置関係に限定されるものではなく、例えば、接続用パッド５が配線回路基板１面に配設され、接続用電極部２が半導体素子３面に配設されていてもよい。この場合は、上記封止樹脂層４の、無機質充填剤を含有しない封止樹脂層（ノンフィラー封止樹脂層）４ａは、配線回路基板１側に位置する。
【００１３】
なお、上記図１に示す半導体装置において、封止樹脂層４は、封止樹脂層４の片面のみに、無機質充填剤を含有しない封止樹脂層（ノンフィラー封止樹脂層）４ａが形成された２層構造（無機質充填剤含有層＋ノンフィラー封止樹脂層）からなる形態であるが、上記形態に限定するものではなく、無機質充填剤を含有しない封止樹脂層（ノンフィラー封止樹脂層）４ａが、封止樹脂層４の両面の双方に形成された３層構造（ノンフィラー封止樹脂層＋無機質充填剤含有層＋ノンフィラー封止樹脂層）からなる形態であってもよい。この場合、無機質充填剤を含有しない封止樹脂層（ノンフィラー封止樹脂層）４ａのそれぞれの厚み（深さ）は、上記と同様、具体的には、５〜３０μｍの範囲となる。
【００１４】
上記複数の接続用電極部（ジョイントボール）２の材質としては、特に限定するものではないが、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、錫、鉛、インジウム、半田およびこれらの合金があげられる。また、上記接続用電極部２の形状としては、特に限定されるものではないが、配線回路基板１、半導体素子３の双方の電極間の封止樹脂を押し出す効果の高いものが望ましく、表面に凹部の少ないものが好ましい。そして、具体的に上記接続用電極部（ジョイントボール）２の形状としては、略球状、断面楕円状、あるいは、円錐状、角錐状等の種々の形状があげられる。
【００１５】
そして、上記接続用パッド５の材質も、上記接続用電極部（ジョイントボール）２の材質と同様のものがあげられる。
【００１６】
また、上記配線回路基板１の材質としては、特に限定するものではないが、大別してセラミック基板、プラスチック基板があり、上記プラスチック基板としては、例えば、エポキシガラス基板、ビスマレイミドトリアジン基板、ポリフェニレンエーテル基板等があげられる。
【００１７】
つぎに、本発明に係る半導体装置における封止樹脂層４の形成材料について説明する。
【００１８】
本発明において、上記封止樹脂層４形成材料としては、下記の特徴（Ｙ）を備えた封止用樹脂シートが用いられる。
（Ｙ）封止用樹脂シートが、少なくとも厚み５μｍの無機質充填剤を含有しない層と、無機質充填剤を含有している層とで形成されている。
【００１９】
このような特徴（Ｙ）を備えた封止用樹脂シートのうち、無機質充填剤を含有する層部分の形成材料としては、特に限定するものではないが、例えば、常温で固体の性状を有するものであればよく、例えば、固体状のエポキシ樹脂組成物が用いられる。
【００２０】
上記エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（ａ成分）と、硬化剤（ｂ成分）と、無機質充填剤（ｃ成分）とを用いて得られるものであり、常温で固体を示す。なお、本発明において、上記常温とは、具体的に、２０〜５０℃の範囲をいう。
【００２１】
上記エポキシ樹脂（ａ成分）としては、常温で固体であれば特に限定するものではなく従来公知のもの、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂があげられ、単独でもしくは２種以上併せて用いることができる。なかでも、溶融時に濡れ性が良好な低粘度のものを用いることが好ましい。特に好ましくは、濡れ性が良くなるという観点から、具体的に、下記の一般式（１）で表される構造のビフェニル型エポキシ樹脂があげられる。そして、ビフェニル型エポキシ樹脂とともに、上記他のエポキシ樹脂を併用する場合には、上記ビフェニル型エポキシ樹脂の配合量を、エポキシ樹脂成分全体の２０重量％（以下「％」と略す）以上となるように設定することが好ましく、なかでも、５０％以上となるように設定することがより好ましい。
【００２２】
【化１】
0003999840.tif 000002
【００２３】
上記一般式（１）中のＲ1 〜Ｒ4 で表される炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の直鎖状または分岐状の低級アルキル基があげられ、特にメチル基が好ましく、上記Ｒ1 〜Ｒ4 は互いに同一であっても異なっていてもよい。なかでも、上記Ｒ1 〜Ｒ4 が全てメチル基である下記の式（２）で表される構造のビフェニル型エポキシ樹脂を用いることが特に好適である。
【００２４】
【化２】
0003999840.tif 000003
【００２５】
上記一般式（１）で表されるビフェニル型エポキシ樹脂としては、エポキシ当量が１７７〜２４０ｇ／ｅｑで、軟化点が８０〜１３０℃のものを用いることが好ましく、なかでも、エポキシ当量が１７７〜２２０ｇ／ｅｑで、軟化点が８０〜１２０℃のものを用いることが特に好ましい。
【００２６】
エポキシ樹脂（ａ成分）として上記ビフェニル型エポキシ樹脂を使用した場合の本発明の封止樹脂層４において、無機質充填剤を含有する層部分の形成材料であるエポキシ樹脂組成物の全有機成分中における上記ビフェニル型エポキシ樹脂の配合割合は、特に１０〜９６重量％（以下「％」と略す）の範囲が好ましく、なかでも２０〜９４％の範囲が好適である。すなわち、上記ビフェニル型エポキシ樹脂（ａ成分）の配合割合が１０％未満であれば、半導体素子の封止用途において、撥水性および低吸湿性が発揮され難く、逆に、９６％を超えると、封止材料であるシート自身が脆くなり、取り扱いが容易でなくなる傾向がみられるからである。
【００２７】
上記エポキシ樹脂（ａ成分）とともに用いられる硬化剤（ｂ成分）は、エポキシ樹脂成分に対して硬化作用を奏するものであれば特に限定するものではなく通常用いられている各種硬化剤、例えば、フェノール樹脂、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物、アミン化合物等があげられ、信頼性の点から、特にフェノール樹脂が好適に用いられる。なかでも、接着力、吸湿性等の点から、ノボラック型フェノール樹脂を用いることがより好ましい。そして、より一層良好な接着力、吸湿性等の点から、特に下記の一般式（３）で表されるフェノール樹脂を用いることが好適である。
【００２８】
【化３】
0003999840.tif 000004
【００２９】
上記一般式（３）中の繰り返し数ｍは、０または正の整数を示すが、特にｍは０〜１０の整数であることが好ましく、なかでもｍは０〜８の整数であることがより好適である。
【００３０】
上記一般式（３）で表されるフェノール樹脂は、例えば、アラルキルエーテルとフェノールとを、フリーデルクラフツ触媒で反応させることにより得られる。
【００３１】
上記フェノール樹脂としては、特に、水酸基当量が１４７〜２５０ｇ／ｅｑ、軟化点が６０〜１２０℃のものが好ましく、なかでも、水酸基当量が１４７〜２２０ｇ／ｅｑ、軟化点が６０〜１１０℃のものが好適である。
【００３２】
上記フェノール樹脂のエポキシ樹脂（ａ成分）に対する配合割合は、エポキシ樹脂（Ａ成分）中のエポキシ基１当量当たり、上記フェノール樹脂中の水酸基が０．７〜１．３当量となるように配合することが好適であり、なかでも０．９〜１．１当量となるように配合することがより好適である。
【００３３】
上記エポキシ樹脂（ａ成分）および硬化剤（ｂ成分）とともに用いられる無機質充填剤（ｃ成分）としては、特に限定するものではなく従来公知のものが用いられ、例えば、球状あるいは破砕状シリカ粉末、炭酸カルシウム、チタン白、アルミナ、窒化珪素等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、球状シリカ粉末が好ましく用いられる。また、このような無機質充填剤としては、最大粒径１００μｍ以下のものを用いることが好ましい。特に好ましくは最大粒径５０μｍ以下である。すなわち、最大粒径が１００μｍを超えると、配線回路基板と半導体素子間（封止用樹脂層を用いて樹脂封止される空隙）の充填が不可能になる場合があるからである。また、上記最大粒径とともに、平均粒径が１〜２０μｍのものを用いることが好ましく、特に好ましくは２〜１０μｍである。したがって、このような観点から、上記無機質充填剤の最大粒径は、配線回路基板と半導体素子間（樹脂封止される空隙）の距離の１／２以下に設定することが好ましい。より好ましくは１／１０〜１／３である。すなわち、最大粒径を１／２以下に設定することにより、上記配線回路基板と半導体素子間への溶融した封止用樹脂層の充填が、ボイド等が生じず良好になされるようになるからである。
【００３４】
上記無機質充填剤（ｃ成分）の含有割合は、無機質充填剤を含有する層部分の形成材料であるエポキシ樹脂組成物全体の９０重量％（以下「％」と略す）以下に設定することが好ましく、より好ましくは２０〜９０％であり、特に好ましくは５５〜７５％である。すなわち、無機質充填剤（ｃ成分）の含有量が少な過ぎると、樹脂硬化物の特性である線膨張係数が大きくなり、このため、半導体素子と上記線膨張係数との差が大きくなって、樹脂硬化物や半導体素子にクラック等の欠陥を発生させるおそれがある。また、多過ぎると、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度が高くなることから充填性が低下するからである。
【００３５】
上記エポキシ樹脂組成物には、上記エポキシ樹脂（ａ成分）、硬化剤（ｂ成分）および無機質充填剤（ｃ成分）以外に、さらに硬化促進剤を配合することもできる。このような硬化促進剤としては、従来からエポキシ樹脂の硬化促進剤として知られている種々の硬化促進剤が使用可能であり、例えば、アミン系、リン系、ホウ素系、リン−ホウ素系等の硬化促進剤があげられる。なかでも、トリフェニルホスフィン、ジアザビシクロウンデセン、テトラフェニルホスフェート、テトラフェニルボレートの混合物等が好適である。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００３６】
さらに、上記ａ〜ｃ成分、硬化促進剤とともに、必要に応じて他の添加剤を適宜配合することもできる。
【００３７】
上記他の添加剤としては、低応力化剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、カップリング剤、顔料、染料等があげられる。
【００３８】
上記低応力化剤としては、シリコーン化合物、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等のゴム粒子、難燃剤としては、ブロム化エポキシ樹脂等が、難燃助剤としては、三酸化二アンチモン等が、離型剤としては、カルナバ、ポリエチレン系ワックス等が、カップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤等があげられる。
【００３９】
本発明の封止用樹脂シートは、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、上記エポキシ樹脂（ａ成分）、硬化剤（ｂ成分）ならびに無機質充填剤（ｃ成分）の各成分を所定量配合し、これに必要に応じて各種成分、例えば、硬化促進剤、他の各種添加剤を所定量配合し溶融混練して均一系とした後、パレット上に受入れし、冷却後プレス圧延して所望の厚みにシート化する（無機質充填剤含有層の作製）。
【００４０】
上記溶融混合物の調製およびシート化については特に上記方法に限定するものではなく、例えば、上記混合物の調製においては２軸および３軸ロール等を用いることができる。また、シート化においても、ロール圧延によるシート化あるいは各種溶媒と混合したものを塗工することによりシートを得る方法を採用することもできる。
【００４１】
一方、無機質充填剤を含有しない層（ノンフィラー層）となるシートを作製する。これは、上記と同様、エポキシ樹脂（ａ成分）および硬化剤（ｂ成分）の各成分を所定量配合し、これに必要に応じて各種成分、例えば、硬化促進剤、他の各種添加剤を所定量配合し溶融混練して均一系とした後、パレット上に受入れし、冷却後プレス圧延して所望の厚みにシート化する（無機質充填剤を含有しない層の作製）。
【００４２】
上記溶融混合物の調製およびシート化についても特に上記方法に限定するものではなく、無機質充填剤含有層の作製と同様、他の方法を適宜に採用することができる。
【００４３】
そして、本発明の封止用樹脂シートは、上記無機質充填剤含有シートと、無機質充填剤を含有しないシートとを貼り合わせることにより得られる。例えば、２層構造からなる封止用樹脂シートは、上記無機質充填剤含有シートと、無機質充填剤を含有しないシートの２枚のシートを貼り合わせることにより得られる。また、３層構造からなる封止用樹脂シートは、上記無機質充填剤含有シートの両面に、それぞれ無機質充填剤を含有しないシートを貼り合わせることにより得られる。このようにして得られる封止用樹脂シートのうち、無機質充填剤を含有しない層の厚み、すなわち、表面からの深さは少なくとも５μｍに設定されなければならない。特に好ましくは１０〜３０μｍである。この無機質充填剤を含有しない層、その表面からの深さが５μｍ未満のように浅いと、結果的に、無機質充填剤が、例えば、半田等の接合部界面に存在するようになり、導通特性が低下するためである。
【００４４】
上記封止用樹脂シート全体の厚みおよび重量は、搭載される半導体素子の大きさおよび接続用電極部の大きさ、すなわち、半導体素子と配線回路基板との空隙を充填し樹脂封止することにより形成される封止樹脂層の占める容積により適宜に設定される。具体的には、シート全体の厚みは、１０〜１５０μｍに設定される。また、無機質充填剤含有層の厚みは、上記厚みのうちの５〜５０μｍを占めるように設定する。
【００４５】
なお、上記封止用樹脂シートにおいて、２層構造のシートの作製方法としては、上記無機質充填剤含有シートと無機質充填剤を含有しないシートの２枚のシートを貼り合わせて作製する方法以外に、無機質充填剤が配合されたエポキシ樹脂組成物を用いこれをシート化する際に無機質充填剤の沈降を利用して層分離させることにより２層構造のシートとする方法があげられる。
【００４６】
本発明に係る半導体装置は、先に述べたように、配線回路基板上に、複数の接続用電極部および封止用樹脂シートの硬化物を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が、上記封止用樹脂シートの硬化物からなる特定の封止樹脂層（Ｘ）によって封止されており、この封止樹脂層（Ｘ）が形成されていることが特徴である。このような半導体装置は、例えば、上記封止用樹脂シートを用い、つぎのようにして製造される。
【００４７】
まず、図２に示すように、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた配線回路基板１上に、上記接続用電極部２を介して固形の２層構造の封止用樹脂シート１０を載置する。このとき、無機質充填剤を含有する層１０ｂが接続用電極部２と接し、接続用電極部２形成面と反対側の面に、無機質充填剤を含有しない層（ノンフィラー層）１０ａが位置するよう封止用樹脂シート１０を載置する。ついで、図３に示すように、上記封止用樹脂シート１０上の所定位置に、半導体素子３面に設けられた接続用パッド５を介して半導体素子３を載置し仮接着した後、加熱および加圧によって、上記封止用樹脂シート１０を溶融状態とし、上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に上記溶融状態の樹脂を充填し硬化させて上記空隙を樹脂封止して封止樹脂層を形成するとともに、上記接続用電極部２と接続用パッド５の電気接続を行うことにより、配線回路基板１と半導体素子３の電気的接続および固着を完了する。このようにして、図１に示す半導体装置を製造する。
【００４８】
なお、上記半導体装置の製法では、複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が設けられた配線回路基板１を用いた場合について述べたが、これに限定するものではなく、予め半導体素子３の片面（接続面側）に上記複数の球状の接続用電極部（ジョイントボール）２が配設され、配線回路基板１の片面（接続面側）に接続用パッド５が設けられたものを用いてもよい。この場合（予め半導体素子３面に接続用電極部２が配設されたものを使用）は、図４に示すように、配線回路基板１の接続用パッド５形成面に固形の封止用樹脂シート１０を載置して、その上に、配線回路基板１と接続用電極部２配設面とが対峙するよう接続用電極部２が設けられた半導体素子３を載置する。この場合、封止用樹脂シート１０は、無機質充填剤を含有する層１０ｂが半導体素子３の接続用電極部２と接し、接続用電極部２形成面と反対側の面に、無機質充填剤を含有しない層（ノンフィラー層）１０ａが位置するよう封止用樹脂シート１０を載置する。後の工程は、上記と同様である。
【００４９】
上記封止用樹脂シート１０としては、配線回路基板１に封止用樹脂シート１０を仮接着する場合には、タック性を備えたシート状のエポキシ樹脂組成物とすることが好ましい。そして、上記封止用樹脂シート１０の大きさとしては、上記搭載される半導体素子３の大きさ（面積）により適宜に設定され、通常、半導体素子３の大きさ（面積）より少し小さくなるように設定することが好ましい。
【００５０】
また、上記半導体装置の製造方法において、上記封止用樹脂シート１０を加熱溶融して溶融状態とする際の加熱温度としては、半導体素子３および配線回路基板１の耐熱性および接続用電極部２および接続用パッド５の各融点、さらに封止用樹脂シート１０の軟化点、耐熱性等を考慮して適宜に設定される。具体的には、７０〜３００℃の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１２０〜２００℃である。そして、加熱方法としては、赤外線リフロー炉、乾燥機、温風機、熱板等があげられる。
【００５１】
さらに、上記溶融状態とした封止用樹脂を上記半導体素子３と上記配線回路基板１との間の空隙内に充填する際には、加熱とともに上記のように加圧することが好ましく、その加圧条件としては、接続用電極部２および接続用パッド５の材質と個数等や、温度によって適宜に設定されるが、具体的には０．０１〜０．５ｋｇｆ／個の範囲に設定され、好ましくは０．０２〜０．３ｋｇｆ／個の範囲に設定される。
【００５２】
上記製造方法に従って製造される半導体装置の一例としては、前述の図１に示すように、形成された封止樹脂層４が、搭載された半導体素子３の周囲からはみ出さないよう形成されたタイプがあげられるが、半導体装置の用途等によっては、図５に示すように、形成された封止樹脂層４′が、搭載された半導体素子３の周囲からはみ出すよう形成されたタイプであってもよい。図５において、４ａ′は先に述べた半導体装置（図１参照）と同様、無機質充填剤を含有しない封止樹脂層（ノンフィラー封止樹脂層）であり、４ｂ′は無機質充填剤を含有する封止樹脂層である。
【００５３】
そして、上記のようにして製造された半導体装置において、半導体素子３の大きさは、通常、幅２〜２０ｍｍ×長さ２〜３０ｍｍ×厚み０．１〜０．６ｍｍに設定される。また、半導体素子３を搭載する配線回路が形成された配線回路基板１の大きさは、通常、幅１０〜７０ｍｍ×長さ１０〜７０ｍｍ×厚み０．０５〜３．０ｍｍに設定される。そして、溶融した封止用樹脂が充填される、半導体素子３と配線回路基板１の空隙の両者間の距離は、通常、５〜１００μｍである。特に、本発明に用いられる封止用樹脂の特性等を考慮すると、上記両者間の距離は、１０〜７０μｍに設定することが好ましい。
【００５４】
上記封止用樹脂シートを用いて封止することにより形成された封止樹脂層４、自身の特性としては、各使用温度での溶融粘度が１０００ｐｏｉｓｅ以下、ゲルタイムは１５０℃で０．５〜３０分、その硬化物としては、線膨張係数が７〜５０ｐｐｍであることが好ましい。より好ましくは溶融粘度が５００ｐｏｉｓｅ以下、ゲルタイムが１５０℃で１．０〜１５分、線膨張係数が１２〜４０ｐｐｍである。すなわち、溶融粘度が上記範囲内に設定されることにより、充填性が良好となる。また、ゲルタイムが上記範囲内に設定されることにより、成形作業性、特に硬化時間の短縮が可能となる。さらに、線膨張係数が上記範囲内に設定されることにより樹脂硬化体や半導体素子にクラック等の応力の欠陥防止が可能となる。なお、上記溶融粘度はフローテスター粘度計により測定し、上記ゲルタイムは熱板上にて測定した。また、線膨張係数は熱機械分析（ＴＭＡ）により測定した。
【００５５】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００５６】
まず、実施例に先立って、下記に示す各成分を準備した。
【００５７】
〔エポキシ樹脂ａ１〕
下記の式（４）で表される構造のビフェニル型エポキシ樹脂
【００５８】
【化４】
0003999840.tif 000005
【００５９】
〔エポキシ樹脂ａ２〕
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１９５ｇ／ｅｑ、融点：６０〜９０℃）
【００６０】
〔硬化剤ｂ１〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量：１０５ｇ／ｅｑ、軟化点６０℃）
【００６１】
〔無機質充填剤ｃ１〕
球状シリカ（平均粒径：３μｍ、最大粒径：１８μｍ）
【００６２】
〔無機質充填剤ｃ２〕
破砕状シリカ（平均粒径：３μｍ、最大粒径：１８μｍ）
【００６３】
〔硬化促進剤ｄ１〕
トリフェニルホスフィン
【００６４】
〔硬化促進剤ｄ２〕
テトラフェニルホスフェートとテトラフェニルボレートとの混合物
【００６５】
〔低応力化剤〕
アクリロニトリル−ブタジエンゴム
【００６６】
〔難燃剤〕
ブロム化エポキシフェノールノボラック樹脂
【００６７】
〔難燃助剤〕
三酸化二アンチモン
【００６８】
〔離型剤〕
ポリエチレン系ワックス
【００６９】
〔カップリング剤〕
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
【００７０】
【実施例１〜１０、比較例１〜４】
下記の表１に示すように、タイプの異なる封止用樹脂シートを後記の方法に従って製造した。
【００７１】
【表１】
0003999840.tif 000006
【００７２】
〔各封止用樹脂シートの作製〕
下記の表２〜表４に示す各成分を、同表に示す割合で配合しエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物をトルエンに混合溶解し、この混合溶液を離型処理したポリエステルフィルム上に塗布した。つぎに、上記混合溶液を塗布したポリエステルフィルムを１２０℃で乾燥させ、トルエンを除去することにより、上記ポリエステルフィルム上に目的とする厚み８０μｍの樹脂シート（シリカ粉末が分散されている）を作製した。
【００７３】
一方、下記の表２〜表４に示す各成分（無機質充填剤を除く）を、同表に示す割合で配合しエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物をトルエンに混合溶解し、この混合溶液を離型処理したポリエステルフィルム上に塗布した。つぎに、上記混合溶液を塗布したポリエステルフィルムを１２０℃で乾燥させ、トルエンを除去することにより、上記ポリエステルフィルム上に目的とする樹脂シート（シリカ粉末は不含）を作製した。
【００７４】
ついで、上記シリカ粉末が分散された樹脂シートと上記シリカ粉末を含まない樹脂シートを貼り合わせることにより２層構造の封止用樹脂シートを作製した（タイプＡ〜ＣおよびＦ）。
【００７５】
また、上記シリカ粉末が分散された樹脂シートの両面に上記シリカ粉末を含まない２枚の樹脂シートを貼り合わせることにより三層構造の封止用樹脂シートを作製した（タイプＥ）。
【００７６】
また、下記の表３に示す各成分を、同表に示す割合で配合しエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物をトルエンに混合溶解し、この混合溶液を離型処理したポリエステルフィルム上に塗布し、塗布した状態で、一日放置することにより配合されたシリカ粉末を沈降分離させた。つぎに、上記混合溶液を塗布したポリエステルフィルムを１２０℃で乾燥させ、トルエンを除去することにより、上記ポリエステルフィルム上に、沈降分離によりシリカ粉末が分散された層とシリカ粉末を含まない層の２層構造からなる厚み１００μｍの封止用樹脂シートを作製した（タイプＤ）。
【００７７】
下記の表４に示す各成分を、同表に示す割合で配合しエポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成物をトルエンに混合溶解し、この混合溶液を離型処理したポリエステルフィルム上に塗布した。つぎに、上記混合溶液を塗布したポリエステルフィルムを１２０℃で乾燥させ、トルエンを除去することにより、上記ポリエステルフィルム上に目的とする単層構造の樹脂シート（シリカ粉末が分散）を作製した（タイプＧ）。
【００７８】
【表２】
0003999840.tif 000007
【００７９】
【表３】
0003999840.tif 000008
【００８０】
【表４】
0003999840.tif 000009
【００８１】
このようにして得られた各実施例のシート状エポキシ樹脂組成物（封止用樹脂シート）を用い、前述の半導体装置の製法に従って半導体装置を製造した（先の段落番号００４７に記載）。すなわち、図２に示すように、配線回路基板１（厚み１ｍｍのガラスエポキシ基板）上に設けられた球状のジョイントボール２（材質：半田、融点：１８５℃、形状：直径２００μｍ×高さ９０μｍ）を介して、上記配線回路基板１上に上記各封止用樹脂シート１０を載置した。この際、２層構造の封止用樹脂シートに関しては、無機質充填剤を含有する層１０ｂがジョイントボール２と接し、ジョイントボール２形成面と反対側の面に、無機質充填剤を含有しない層（ノンフィラー層）１０ａが位置するよう封止用樹脂シート１０を載置した。その後、図３に示すように、上記封止用樹脂シート１０上の所定の位置に、接続用パッド５（材質：半田、融点：１８５℃、形状：直径２００μｍ×高さ３０μｍの半球状）が設けられた半導体素子３（厚み：７００μｍ、大きさ：１１ｍｍ×１１ｍｍ）を載置した。その後、加熱温度１８０℃×荷重０．０８ｋｇｆ／個×１分の条件で封止用樹脂シート１０を加熱溶融して、配線回路基板１と半導体素子３との空隙内に溶融状態の樹脂を充填し、その後、熱硬化（条件：２００℃×２０分）およびジョイント部の溶融接合（条件：２１５℃×９０秒）させることにより、図１に示すように、上記空隙が封止樹脂層４で樹脂封止された半導体装置を作製した。
【００８２】
一方、上記のように、球状のジョイントボール２以外に円錐状の接続用電極部７を備えた配線回路基板１を用いた半導体装置の製造工程について述べる。基本的には上記と同様の工程を経由して得られる。すなわち、図６に示すように、配線回路基板１（厚み１ｍｍのガラスエポキシ基板）上に設けられた円錐状の接続用電極部７（材質：半田、融点：１８５℃、形状：直径２００μｍ×高さ２００μｍ）を介して、上記配線回路基板１上に上記各封止用樹脂シート１０を載置した。この際、上記と同様、２層構造の封止用樹脂シートにおいて、無機質充填剤を含有する層１０ｂが接続用電極部７と接し、接続用電極部７形成面と反対側の面に、無機質充填剤を含有しない層（ノンフィラー層）１０ａが位置するよう封止用樹脂シート１０を載置した。その後、上記封止用樹脂シート１０上の所定の位置に、接続用パッド５（材質：半田、融点：１８５℃、形状：直径２００μｍ×高さ３０μｍの半球状）が設けられた半導体素子３（厚み：７００μｍ、大きさ：１１ｍｍ×１１ｍｍ）を載置した。その後、加熱温度１８０℃×荷重０．０８ｋｇｆ／個×１分の条件で封止用樹脂シート１０を加熱溶融して、配線回路基板１と半導体素子３との空隙内に溶融状態の樹脂を充填し、その後、熱硬化（条件：２００℃×２０分）および円錐状の接続用電極部７を溶融（条件：２１５℃×９０秒）させることにより、図１に示すように、上記空隙が封止樹脂層４で樹脂封止された半導体装置を作製した。なお、各接続用電極部（ジョイントボール）の形状を上記表２〜表４に併せて示した。
【００８３】
得られた半導体装置について、初期の通電試験を行い、さらに、その半導体装置を用いて、プレーシャークッカーテスト〔ＰＣＴテスト（条件：１２１℃×２ａｔｍ×１００％ＲＨで２００時間放置）〕を行った後に通電チェックを行った。さらに、上記ＰＣＴテストでの放置時間を１０００時間として通電チェックを行った。その結果、各放置時間における不良が発生した割合（不良発生率）を算出した。さらに、この不良発生率とともに、不良が発生したものを×、全く不良が発生しなかったものを○として表示した。その結果を下記の表５〜表７に示す。
【００８４】
【表５】
0003999840.tif 000010
【００８５】
【表６】
0003999840.tif 000011
【００８６】
【表７】
0003999840.tif 000012
【００８７】
上記表５〜表７の結果、実施例では、初期の通電チェック、ＰＣＴテスト２００時間後ならびに１０００時間後の通電チェックにおいて不良が全く発生しなかった。これに対して、比較例は、いずれも初期の通電チェックおよびＰＣＴテスト２００時間後の通電チェックにおいては不良が全く発生しなかったが、ＰＣＴテスト１０００時間後の通電チェックにおいていずれも不良が発生した。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、配線回路基板上に、複数の接続用電極部および封止用樹脂シートの硬化物を介して半導体素子が搭載され、上記配線回路基板と半導体素子との間の空隙が、上記封止用樹脂シートの硬化物からなる封止樹脂層の、接続用電極部形成面と反対側の面、および、その近傍が、無機質充填剤を含有しない状態に形成された封止樹脂層（Ｘ）によって封止される。このような半導体装置の特殊な封止樹脂層（Ｘ）は、少なくとも厚み５μｍの無機質充填剤を含有しない層と、無機質充填剤を含有している層とで形成された封止用樹脂シートを用いる。そして、このシートを、接続用電極部形成面と反対側の面に無機質充填剤を含有しない層が位置するよう位置決めして使用することにより形成される。このように、上記封止樹脂層（Ｘ）は、接続用電極部形成面と反対側の面が、その表面から少なくとも５μｍの深さまで、無機質充填剤を含有しない層に形成され、加圧された接続用電極部表面に無機質充填剤が残存せず、配線回路基板と半導体素子とが密接に接合される。したがって、半導体素子と配線回路基板間の導通特性の低下が抑制されて、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】  上記半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図３】  上記半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図４】  他の半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【図５】  本発明に係る半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図６】  円錐状の接続用電極部を有する配線回路基板を用いた半導体装置の製造工程を示す説明断面図である。
【符号の説明】
１  配線回路基板
２  接続用電極部
３  半導体素子
４  封止樹脂層
４ａ  無機質充填剤を含有しない封止樹脂層（ノンフィラー封止樹脂層）
４ｂ  無機質充填剤を含有する封止樹脂層
１０  封止用樹脂シート
１０ａ  無機質充填剤を含有しない層（ノンフィラー層）
１０ｂ  無機質充填剤を含有する層
【図１】
0003999840.tif 000013
【図２】
0003999840.tif 000014
【図３】
0003999840.tif 000015
【図４】
0003999840.tif 000016
【図５】
0003999840.tif 000017
【図６】
0003999840.tif 000018