(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置をフェースダウンで回路基板上に実装し、樹脂及びフィラーを含有した樹脂組成物で半導体装置及び回路基板間の間隙を封止してなる半導体装置の実装体であって、
樹脂組成物に含有されたフィラーは樹脂よりも小さな比誘電率を有しており、半導体装置及び回路基板間の間隙を封止した樹脂組成物中の回路基板側に位置していることを特徴とする半導体装置の実装体。
【請求項２】
請求項１に記載した半導体装置の実装体であって、
樹脂組成物に含有されたフィラーは、樹脂よりも大きな密度を有していることを特徴とする半導体装置の実装体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した半導体装置の実装体であって、
フィラーは、テフロン(登録商標）からなることを特徴とする半導体装置の実装体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載した半導体装置の実装体であって、
フィラーは、中空状であることを特徴とする半導体装置の実装体。
【請求項５】
半導体装置をフェースダウンで回路基板上に実装し、樹脂及びフィラーを含有した樹脂組成物で半導体装置及び回路基板間の間隙を封止してなる半導体装置の実装体であって、
樹脂組成物に含有されたフィラーは樹脂よりも大きな比誘電率を有しており、半導体装置及び回路基板間の間隙を封止した樹脂組成物中の半導体装置側に位置しており、かつ、樹脂組成物に含有されたフィラーは樹脂よりも大きな密度を有していることを特徴とする半導体装置の実装体。
【請求項６】
請求項５に記載した半導体装置の実装体であって、
フィラーは、シリカからなることを特徴とする半導体装置の実装体。
【請求項７】
半導体装置をフェースダウンで回路基板上に実装する工程と、樹脂及び樹脂よりも比誘電率の小さいフィラーを含有して未硬化状態にある樹脂組成物を半導体装置及び回路基板間の間隙に充填する工程と、フィラーが樹脂組成物中の回路基板側に位置する状態としたうえで樹脂組成物を硬化させる工程とを含んでいることを特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項８】
請求項７に記載した半導体装置の実装方法であって、
樹脂組成物中の回路基板側または半導体装置側にフィラーを位置させるに際しては、樹脂組成物に含有された樹脂とフィラーとの比重差を利用することを特徴とする半導体装置の実装方法。
【請求項９】
請求項７に記載した半導体装置の実装方法であって、
樹脂組成物中の回路基板側または半導体装置側にフィラーを位置させるに際しては、樹脂組成物に含有されたフィラーを予め磁性体が内蔵されたものとしておき、磁石によってフィラーが引き付けられる性質を利用することを特徴とする半導体装置の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として高周波で動作する半導体装置の実装体と、この半導体装置の実装方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの高速化に伴っては半導体装置の高速動作が必要であり、半導体装置の実装体、いわゆる半導体パッケージでは信号を高速伝送する必要があるため、近年においては、半導体パッケージの信号配線を伝送線路として設計することが行われている。そして、このような設計では、セラミックや樹脂のような誘電体材料を用いて作製された回路基板の信号配線が等価的に特性インピーダンスを有する伝送線路として表されることになり、伝送線路ではインピーダンスのミスマッチが存在する地点で信号の反射が生じ、反射ノイズが発生するため、信号配線の特性インピーダンスを制御する必要があることになる。なお、信号配線の特性インピーダンスは構造的な寸法で決定されることになり、単純にいえば、信号配線の幅や厚み、層間絶縁厚み、絶縁層の誘電率などに依存している。
【０００３】
しかしながら、半導体パッケージにおける信号配線の数は入出力端子の増加によって飛躍的に増加しており、信号配線を高密度配置する必要がある都合上からおのずと信号配線の間隔を狭めなければならないのが実情であり、現実的には、配線の間隔を狭めながら特性インピーダンスを制御することが必要となる。そこで、特開平９−２４６４２５号公報で開示された構成、つまり、回路基板上に形成されて隣接しあう信号配線間に溝を設けた構成が採用される。すなわち、この構成においては、図４で示すように、回路基板２１の所定位置ごとに設けた台座２２間を溝２３とし、各台座２２上に信号配線であるインナーリード２４を形成したものであり、比誘電率の小さい空気がインナーリード２４同士の間に存在しているため、インナーリード２４の特性インピーダンスを５０Ωに保ったままで配線間隔を狭めることが可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体装置の実装体である半導体パッケージの小型化と接続端子数の増加とに伴っては接続端子同士の間隔が狭くなることが避けられないため、最近では、半導体装置を回路基板の入出力端子へと直接的に実装することによって実装面積を小さくし、その効率化を図ることが考えられている。そして、半導体装置をフェイスダウンで回路基板上に実装した半導体装置の実装体であるとすれば、半導体装置と回路基板との電気的接続が一括的に実行可能となり、実装面積を小さくし得ることとなるが、このような構成を採用する場合には、半導体装置の電極パッドピッチを回路基板の接続端子ピッチと同様に微細化しておく必要があることになる。
【０００５】
すなわち、従来の形態にかかる半導体パッケージでは図５のような構成が採用されており、このような構成を実現する際の実装方法としては、半導体装置１１のパッドといわれる端子電極１２上にワイヤボンディング法またはめっき法による突起電極１３を形成しておいたうえ、突起電極１３と回路基板１４の信号配線である接続端子１５とを導電性接着剤（図示省略）でもって互いに接続することによって半導体装置１１を回路基板１４上に実装することが行われる。そして、この際、具体的には、突起電極１３の接続面上に導電性接着剤を転写しておき、突起電極１３と接続端子１５とを位置合わせした後、導電性接着剤を硬化させたうえで突起電極１３と接続端子１５とを接続することが実行されている。なお、図５では、符号１６が導電性接着剤による接続部分を示している。
【０００６】
さらに、引き続き、半導体装置１１及び回路基板１４間の間隙を封止して導電性接着剤による接続部分１６を補強する必要上、液状の樹脂組成物１７を充填したうえで硬化させることが実行される。そして、この際における樹脂組成物１７は樹脂１８及びフィラー１９を含有したものであり、フィラー１９は均一状態となって分散している。なお、樹脂組成物１７の有する比誘電率は、樹脂１８及びフィラー１９の成分比と各々の比誘電率とに基づいたうえで一意的に決定されることになっており、フィラー１９の比誘電率が樹脂１８の比誘電率よりも大きい場合には、フィラー１９の成分比が上昇するのに従って樹脂組成物１７の有する比誘電率が大きくなる。
【０００７】
しかしながら、従来のような半導体装置の実装体であり、かつ、実装方法である限りは、回路基板１４に形成されて隣接しあう接続端子１５同士の間隔が極めて狭くなっているため、これら接続端子１５同士間の寄生成分、つまり、配線間容量が大きくなる結果としてクロストークノイズが増大するという不都合が生じることになっていた。そして、半導体装置１１及び回路基板１４間に介装された樹脂組成物１７の比誘電率を調整することによってクロストークノイズの低減を図ることも考えられているが、フィラー１９が均一状態で分散している樹脂組成物１７の比誘電率を全体的として調整することを行ってもクロストークノイズの十分な低減を実現することはできていないのが実状である。
【０００８】
本発明は、このような不都合に鑑みて創案されたものであって、クロストークノイズの十分な低減を図ることが可能な構成とされた半導体装置の実装体と、半導体装置の実装方法とを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１にかかる半導体装置の実装体は、半導体装置をフェースダウンで回路基板上に実装し、樹脂及びフィラーを含有した樹脂組成物で半導体装置及び回路基板間の間隙を封止してなるものであって、樹脂組成物に含有されたフィラーは樹脂よりも小さな比誘電率を有しており、半導体装置及び回路基板間の間隙を封止した樹脂組成物中の回路基板側に位置していることを特徴とする。この構成であれば、樹脂組成物全体のうちでも回路基板近傍における比誘電率が半導体装置近傍における比誘電率よりも実質的に小さくなっているため、フィラーが均一分散している場合に比べると、回路基板の実装面からの影響が少なくなる結果としてクロストークノイズが低減するという利点が確保される。
【００１１】
本発明の請求項２にかかる半導体装置の実装体は請求項１に記載したものであり、樹脂組成物に含有されたフィラーは樹脂よりも大きな密度を有していることを特徴とする。本発明の請求項３にかかる半導体装置の実装体は請求項１または請求項２に記載したものであり、フィラーはテフロン（登録商標）からなることを特徴としている。本発明の請求項４にかかる半導体装置の実装体は請求項１ないし請求項３のいずれかに記載したものであり、フィラーは中空状であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５にかかる半導体装置の実装体は、半導体装置をフェースダウンで回路基板上に実装し、樹脂及びフィラーを含有した樹脂組成物で半導体装置及び回路基板間の間隙を封止してなるものであって、樹脂組成物に含有されたフィラーは樹脂よりも大きな比誘電率を有しており、半導体装置及び回路基板間の間隙を封止した樹脂組成物中の半導体装置側に位置しており、かつ、樹脂組成物に含有されたフィラーは樹脂よりも大きな密度を有していることを特徴とする。この構成であれば、樹脂組成物全体のうちでも半導体装置近傍における比誘電率が回路基板近傍における比誘電率よりも実質的に大きくなっているため、フィラーが均一分散している場合に比べると、回路基板の実装面からの影響が少なくなる結果としてクロストークノイズが低減するという利点が確保される。
【００１３】
本発明の請求項６にかかる半導体装置の実装体は請求項５に記載したものであり、フィラーはシリカからなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項７にかかる半導体装置の実装方法は、半導体装置をフェースダウンで回路基板上に実装する工程と、樹脂及び樹脂よりも比誘電率の小さいフィラーを含有して未硬化状態にある樹脂組成物を半導体装置及び回路基板間の間隙に充填する工程と、フィラーが樹脂組成物中の回路基板側に位置する状態としたうえで樹脂組成物を硬化させる工程とを含んでいることを特徴とする。この方法であれば、請求項１にかかる構成とされた半導体装置の実装体を容易に作製し得るという利点が確保される。
【００１６】
本発明の請求項８にかかる半導体装置の実装方法は請求項７に記載したものであり、樹脂組成物中の回路基板側または半導体装置側にフィラーを位置させるに際しては、樹脂組成物に含有された樹脂とフィラーとの比重差を利用することを特徴としている。本発明の請求項９にかかる半導体装置の実装方法は請求項７に記載したものであり、樹脂組成物中の回路基板側または半導体装置側にフィラーを位置させるに際しては、樹脂組成物に含有されたフィラーを予め磁性体が内蔵されたものとしておき、磁石によってフィラーが引き付けられる性質を利用することを特徴としている。
【００１７】
ところで、本発明よりも先行する特開平９−２６６２２９号公報においては、半導体装置及び回路基板、また、封止用の樹脂組成物それぞれの熱膨張係数の相違に基づいて発生する熱応力の悪影響を回避すべく、樹脂組成物に含有された無機フィラーを熱膨張係数の小さい部材側に位置させるようにして樹脂組成物を硬化させることが既に提案されている。しかしながら、この先行技術は、あくまでも無機フィラーの有する熱膨張係数が樹脂よりも小さいことに着目してなされたものであるに過ぎず、このような技術を採用したとしてもクロストークノイズを低減し得るか否かは全く不確定であるため、先行技術及び本発明それぞれの基本的な技術思想が互いに異なっていることは明らかである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１にかかる半導体装置の実装体を示す断面図であり、図２は実施の形態１にかかる半導体装置の実装体を作製する際の実装方法を示す工程断面図である。なお、半導体装置の実装体における全体構成は従来の形態と基本的に異ならないので、図１及び図２において図５と互いに同一となる部品、部材には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００２０】
本実施の形態１にかかる半導体装置の実装体は、図１で示すように、半導体装置１１をフェースダウンで回路基板１４上に実装しており、かつ、比誘電率が３．３〜４のエポキシ樹脂である樹脂１と、比誘電率が２．１以下のテフロンからなるフィラー２、つまり、樹脂１よりも小さな比誘電率を有するフィラー２とを含有した樹脂組成物３でもって半導体装置１１及び回路基板１４間の間隙を封止してなる構成となっている。そして、この構成においては、樹脂組成物３に含有されたフィラー２が、半導体装置１１及び回路基板１４間を封止してなる樹脂組成物３内の回路基板１４側に集中したうえで位置している。なお、樹脂組成物３に含有された樹脂１がエポキシ樹脂であり、フィラー２がテフロンである必然性があるわけではなく、フィラー２の有する比誘電率の方が樹脂１の比誘電率よりも小さくなる組み合わせであれば、樹脂１及びフィラー２の材質が特定されないことは勿論である。
【００２１】
すなわち、この際におけるフィラー２は、樹脂組成物３が未硬化状態であるうちに回路基板１４側へと集められた後、樹脂組成物３が硬化させられたのに伴ってそのまま回路基板１４側に位置していることになる。そして、樹脂１よりも小さな比誘電率を有するフィラー２が回路基板１４側に位置しているため、フィラー２が均一分散している場合に比べると、回路基板１４上に形成された信号配線である接続端子１５同士の間隔が極めて狭くても隣接する接続端子１５間の寄生成分、つまり、配線間容量が大きくなり難くなり、その結果としてクロストークノイズは抑制される。なお、ここでのフィラー２は、樹脂１よりも小さな比誘電率を有すると共に、樹脂１よりも大きな密度を有していることが好ましく、密度が２〜２．２のテフロンであれば、密度が１．７〜２のエポキシ樹脂よりも密度が大きいこととなる。また、フィラー２が中空状、例えば、中空の球形状とされたものであってよく、内部に空気が封入されている場合には比誘電率をさらに小さくすることが可能となる。
【００２２】
つぎに、実施の形態１にかかる半導体装置の実装体を作製する際に採用される方法、つまり、半導体装置の実装方法を図２に基づいて説明する。図１で示した半導体装置の実装体を作製するに際しては、半導体装置１１の端子電極１２上にワイヤボンディング法またはめっき法による突起電極１３、いわゆるバンプを形成し、かつ、半導体装置１１の突起電極１３と回路基板１４、例えば、ガラスエホキシ基板である回路基板１４の信号配線である接続端子１５とを導電性接着剤（図示省略）で接続することにより、図２（ａ）で示すように、半導体装置１１をフェースダウンで回路基板１４上に実装することが行われる。その後、半導体装置１１及び回路基板１４間の間隙を封止して接続部分１６を補強する必要上、図２（ｂ）で示すように、未硬化状態で液状の樹脂組成物３を半導体装置１１及び回路基板１４間の間隙に充填したうえ、充填された樹脂組成物３を１５０℃程度の温度で加熱することによって硬化させることが実行される。
【００２３】
すなわち、未硬化状態である樹脂組成物３に含有されたフィラー２は樹脂１中において均一分散しているが、フィラー２の有する比誘電率の方が樹脂１の比誘電率よりも小さく、また、フィラー２の密度の方が樹脂１の密度よりも大きいため、半導体装置１１と回路基板１４との間隙に対して充填された樹脂組成物３中のフィラー２は樹脂１との比重差に基づいて回路基板１４側へと沈降することになり、フィラー２が回路基板１４側へと沈降したままの状態下で樹脂組成物３は硬化されることになる。したがって、このままの状態下で樹脂組成物３を硬化させると、図１で示した半導体装置の実装体、つまり、樹脂１よりも小さな比誘電率を有するフィラー２が樹脂組成物３中の回路基板１４側に位置しているためにクロストークノイズが抑制された半導体装置の実装体が得られる。
【００２４】
（実施の形態２）
図３は実施の形態２にかかる半導体装置の実装体を示す断面図であるが、その全体構成は実施の形態１と基本的に異ならないので、図３において図１と互いに同一となる部品、部材には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。また、実施の形態２にかかる半導体装置の実装方法も図２で示した実施の形態１と基本的には相違していないので、ここでは図２を参照しながら実装方法を説明する。
【００２５】
本実施の形態２にかかる半導体装置の実装体は、図３で示すように、半導体装置１１をフェースダウンで回路基板１４上に実装しており、かつ、比誘電率が３．３〜４のエポキシ樹脂である樹脂１と、比誘電率が４〜４．６のシリカからなるフィラー２、つまり、樹脂１よりも大きな比誘電率を有するフィラー２とを含有した樹脂組成物３でもって半導体装置１１及び回路基板１４間の間隙を封止してなる構成となっている。そして、この際における実装体は、樹脂組成物３に含有されたフィラー２が、半導体装置１１及び回路基板１４間を封止してなる樹脂組成物３内の半導体装置１１側に集中して位置した構成となっている。なお、ここでの樹脂組成物３に含有された樹脂１がエポキシ樹脂であり、フィラー２がシリカである必然性はなく、フィラー２の有する比誘電率の方が樹脂１の比誘電率よりも大きい組み合わせであれば、樹脂１及びフィラー２の材質が特定されないことになる。
【００２６】
すなわち、この際におけるフィラー２は、樹脂組成物３が未硬化状態であるうちに半導体装置１１側へと集められ、かつ、これらのフィラー２が半導体装置１１側に位置した状態のままで樹脂組成物３が硬化させられることになっている。そして、このような構成である際には、樹脂１よりも大きな比誘電率を有するフィラー２が半導体装置１１側に位置している結果としてフィラー２よりも小さな比誘電率を有する樹脂１が回路基板１４側に位置していることになり、フィラー２が均一分散している場合に比べると、回路基板１４上に形成された信号配線である接続端子１５同士の間隔が極めて狭くても隣接しあう接続端子１５間の寄生成分、つまり、配線間容量が大きくはなり難くなる結果、クロストークノイズは抑制されることになる。なお、ここでのフィラー２は、樹脂１よりも大きな比誘電率を有すると共に、樹脂１よりも大きな密度を有していることが好ましく、密度が２．２〜２．６のシリカであれば、密度が１．７〜２のエポキシ樹脂よりも密度が大きいこととなる。
【００２７】
つぎに、実施の形態１と同じ図２を参照しながら、実施の形態２にかかる半導体装置の実装体を作製する際に採用される方法、つまり、半導体装置の実装方法を説明する。すなわち、図３で示した半導体装置の実装体を作製する際には、半導体装置１１の端子電極１２上にワイヤボンディング法またはめっき法による突起電極１３を形成し、かつ、半導体装置１１の突起電極１３と回路基板１４の信号配線である接続端子１５とを導電性接着剤（図示省略）でもって接続することにより、図２（ａ）で示すように、半導体装置１１をフェースダウンで回路基板１４上に実装することが行われる。その後、半導体装置１１及び回路基板１４間の間隙を封止して接続部分１６を補強する必要上、図２（ｂ）で示すように、未硬化状態で液状の樹脂組成物３を半導体装置１１及び回路基板１４間の間隙に充填したうえ、充填された樹脂組成物３を１５０℃程度の温度で加熱することによって硬化させることが実行される。
【００２８】
そして、この際にあっては、未硬化状態である樹脂組成物３に含有されているフィラー２が樹脂１中において均一分散しているにも拘わらず、フィラー２の有する比誘電率の方が樹脂１よりも大きく、しかも、フィラー２の密度の方が樹脂１の密度よりも大きいため、半導体装置１１と回路基板１４との間隙に対して充填された樹脂組成物３中のフィラー２は樹脂１との比重差に基づいて半導体装置１１側へと沈降することが起こる。そこで、フィラー２が半導体装置１１側へと沈降したままで樹脂組成物３を硬化させると、図３で示したように、樹脂１よりも大きな比誘電率を有するフィラー２が樹脂組成物３中の半導体装置１１側に位置し、かつ、フィラー２よりも比誘電率の小さな樹脂１が回路基板１４側に位置した構成を有しており、その結果としてクロストークノイズの抑制された半導体装置の実装体が得られる。
【００２９】
ところで、以上説明した実施の形態１及び実施の形態２にかかる半導体装置の実装方法にあっては、樹脂組成物３中の回路基板１４側または半導体装置１１側にフィラー２を位置させるに際し、樹脂組成物３に含有された樹脂１とフィラー２との比重差を利用しているが、このような実装方法に限定されないことは勿論である。すなわち、未硬化状態にある樹脂組成物３に含有された樹脂１が、例えば、エポキシ樹脂のように、温度が高くなるに連れて粘度が下がると同時に密度が下がる性質を有する場合には、この性質を利用したうえで樹脂１とフィラー２とを分離させることも可能であり、また、図示省略しているが、樹脂組成物３に含有されたフィラー２を予め磁性体が内蔵されたもの、例えば、金属粉末の周囲をテフロンでコーティングしてなるものとしておき、磁石によってフィラー２が引き付けられる性質を利用して樹脂組成物３中の回路基板１４側または半導体装置１１側に位置させることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる半導体装置の実装体によれば、半導体装置及び回路基板間の間隙を封止する樹脂組成物のうちでも回路基板側に比誘電率の小さなフィラーが位置し、または、半導体装置側に比誘電率の大きなフィラーが位置しているので、回路基板近傍の比誘電率が小さくなり、回路基板の実装面からの影響が少なくなる結果としてクロストークノイズを抑制できるという効果が得られる。そして、本発明にかかる半導体装置の実装方法によれば、上記構成とされた半導体装置の実装体を容易に作製し得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる半導体装置の実装体を示す断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる半導体装置の実装体を作製する際の実装方法を示す工程断面図である。
【図３】実施の形態２にかかる半導体装置の実装体を示す断面図である。
【図４】従来の形態にかかる回路基板を示す断面図である。
【図５】従来の形態にかかる半導体装置の実装体を示す断面図である。
【符号の説明】
１    樹脂
２    フィラー
３    樹脂組成物
１１    半導体装置
１４    回路基板
【図１】
0004097054.tif 000002
【図２】
0004097054.tif 000003
【図３】
0004097054.tif 000004
【図４】
0004097054.tif 000005
【図５】
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