(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に配線電極が形成された配線回路基板の片面に、未硬化状態の封止用樹脂層を介して接続用電極部を有する半導体素子を搭載し、上記封止用樹脂層の内部に上記接続用電極部を侵入させるとともに封止用樹脂層のゲル化による接着力を利用して上記配線回路基板の片面に半導体素子を仮固定した後、配線回路基板を裏返し、上記配線回路基板の他面に、未硬化状態の封止用樹脂層を介して接続用電極部を有する半導体素子を搭載し、上記封止用樹脂層の内部に上記接続用電極部を侵入させるとともに封止用樹脂層のゲル化による接着力を利用して上記配線回路基板の他面に半導体素子を仮固定し、ついで、これを熱圧プレス機の上下両板で挟み加熱，加圧して、上記配線回路基板の配線電極に、上記配線回路基板の両面に仮固定された半導体素子の接続用電極部を溶融接続させるとともに、上記未硬化状態の封止用樹脂層を硬化させることを特徴とする半導体装置の製法。
【請求項２】
上記封止用樹脂層が、下記のエポキシ樹脂組成物（Ａ）からなる封止用樹脂シートによって形成されたものである請求項１記載の半導体装置の製法。
（Ａ）下記の（ａ）〜（ｃ）成分を含有し、上記（ｃ）成分の含有割合がエポキシ樹脂組成物（Ａ）全体の９０重量％以下に設定されたエポキシ樹脂組成物。
（ａ）エポキシ樹脂。
（ｂ）フェノール樹脂。
（ｃ）最大粒径が１００μｍ以下に設定された無機質充填剤。
【請求項３】
上記エポキシ樹脂組成物（Ａ）が、上記（ａ）〜（ｃ）成分に加えて、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体を含有する請求項２記載の半導体装置の製法。
【請求項４】
上記（ｃ）成分である無機質充填剤の最大粒径が、配線回路基板と半導体素子間の距離の１／１０〜１／３に設定されたものである請求項２または３記載の半導体装置の製法。
【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の両面に実装する方式による半導体装置の製法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に実装する方法に起因する問題を解決することに由来する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、上記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に実装されたデバイスに対して、半導体装置のより高度な集積化に対応する態様が求められている。このような要求に応える一例として、上記マザーボードやドーターボード等の配線回路基板の両面に、半導体素子をそれぞれフェースダウン構造で両面実装したものが考えられる。
【０００４】
上記両面実装された半導体装置の製法としては、例えば、つぎのような工程を経由する方法が考えられる。すなわち、図９に示すように、まず、両面に配線電極が形成された配線回路基板１および接続用電極部２を有する半導体素子３の少なくとも一方をフラックス処理した後、この配線回路基板１の片面の所定位置に、接続用電極部２を有する半導体素子３を搭載する。とともに、上記接続用電極部２を溶融させることにより配線回路基板１の配線電極と接続用電極部２を接続させて半導体素子３を配線回路基板１に固定する（フリップチップボンディング＋赤外線リフロー）。ついで、上記配線回路基板１に施されたフラックスを洗浄する（フラックス洗浄）。つぎに、図１０に示すように、上記配線回路基板１と半導体素子３との空隙に液状樹脂材料を注入し充填させた後、全体を加熱することにより上記液状樹脂材料を硬化させて上記空隙部分を樹脂封止する。なお、図１０において、６は封止樹脂層である。
【０００５】
続いて、上記工程と同様の工程を配線回路基板１の他面に施し半導体素子３を搭載する。すなわち、図１１に示すように、配線回路基板１の他面および接続用電極部２を有する半導体素子３の少なくとも一方をフラックス処理した後、この配線回路基板１の他面の所定位置に、接続用電極部２を有する半導体素子３を搭載する。とともに、上記接続用電極部２を溶融させることにより配線回路基板１の配線電極と接続用電極部２を接続させて半導体素子３を配線回路基板１に固定する（フリップチップボンディング＋赤外線リフロー）。ついで、上記配線回路基板１に施されたフラックスを洗浄する（フラックス洗浄）。つぎに、図１２に示すように、上記配線回路基板１と半導体素子３との空隙に液状樹脂材料を注入し充填させた後、全体を加熱することにより上記液状樹脂材料を硬化させて上記空隙部分を樹脂封止する。このようにして、配線回路基板１の両面に半導体素子３が搭載された両面フリップチップ実装タイプの半導体装置を製造することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記半導体装置の製法は、数多くの工程を経由させなければならず製造工程が非常に煩雑になるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、上記両面フリップチップ実装タイプの半導体装置を煩雑な工程を経由することなく製造することのできる半導体装置の製法の提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製法は、両面に配線電極が形成された配線回路基板の片面に、未硬化状態の封止用樹脂層を介して接続用電極部を有する半導体素子を搭載し、上記封止用樹脂層の内部に上記接続用電極部を侵入させるとともに封止用樹脂層のゲル化による接着力を利用して上記配線回路基板の片面に半導体素子を仮固定した後、配線回路基板を裏返し、上記配線回路基板の他面に、未硬化状態の封止用樹脂層を介して接続用電極部を有する半導体素子を搭載し、上記封止用樹脂層の内部に上記接続用電極部を侵入させるとともに封止用樹脂層のゲル化による接着力を利用して上記配線回路基板の他面に半導体素子を仮固定し、ついで、これを熱圧プレス機の上下両板で挟み加熱，加圧して、上記配線回路基板の配線電極に、上記配線回路基板の両面に仮固定された半導体素子の接続用電極部を溶融接続させるとともに、上記未硬化状態の封止用樹脂層を硬化させるという構成をとる。
【０００９】
すなわち、本発明の半導体装置の製法は、両面に配線電極が形成された配線回路基板の片面に、未硬化状態の封止用樹脂層を介して接続用電極部を有する半導体素子を搭載する。そして、上記封止用樹脂層の内部に上記接続用電極部を侵入させるとともに封止用樹脂層のゲル化による接着力を利用して上記配線回路基板の片面に半導体素子を仮固定した後、配線回路基板を裏返し、上記配線回路基板の他面に、未硬化状態の封止用樹脂層を介して接続用電極部を有する半導体素子を搭載し、上記封止用樹脂層の内部に上記接続用電極部を侵入させるとともに封止用樹脂層のゲル化による接着力を利用して上記配線回路基板の他面に半導体素子を仮固定し、ついで、これを熱圧プレス機の上下両板で挟み加熱，加圧して、上記配線回路基板の配線電極に、上記配線回路基板の両面に仮固定された半導体素子の接続用電極部を溶融接続させるとともに、上記未硬化状態の封止用樹脂層を硬化させることにより半導体装置を製造するものである。このため、先に述べたような、配線回路基板の片面毎に、接続用電極部の溶融接続と樹脂封止をそれぞれ行い、両面実装タイプの半導体装置を製造するような煩雑な工程を経由することなく、容易に両面実装タイプの半導体装置を製造することができる。したがって、製造工程の大幅な簡略化が実現する。
【００１０】
さらに、本発明者らは、本発明の見出す過程において、上記未硬化状態の封止用樹脂層として、最大粒径が１００μｍ以下に設定された無機質充填剤を、特定割合含有するエポキシ樹脂組成物からなる封止用樹脂シートを用いることにより、上記配線回路基板と半導体素子との間の樹脂封止作業がボイド等が生じることなく良好に行われることを突き止めた。
【００１１】
【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。
【００１２】
本発明の半導体装置の製法により製造される半導体装置は、図１に示すように、配線回路基板１の両面に、接続用電極部２を介して複数の半導体素子３がそれぞれ搭載された構造をとる。そして、上記配線回路基板１と、その両面に搭載された半導体素子３との間に封止樹脂層４が形成されている。
【００１３】
なお、図１では、半導体素子３が、上記配線回路基板１の片面にそれぞれ３個ずつ両面で合計６個搭載されているが、本発明の半導体装置は、これに限定されるものではなく、配線回路基板１の両面に半導体素子３がそれぞれ少なくとも１個ずつ搭載されたものを対象とし、その半導体素子３の個数は適宜に設定される。また、上記配線回路基板１の両面に半導体素子３がそれぞれ搭載された半導体装置において、この状態のまま各種電子・電気部品等の使用対象物に提供してもよいし、あるいは配線回路基板１を適宜の部分で切断して、配線回路基板１の両面に半導体素子３がそれぞれ少なくとも１個ずつ搭載されたものとして各種電子・電気部品等の使用対象物に提供してもよい。
【００１４】
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接続用電極部２は予め半導体素子３面に配設されているが、これとは別に配線回路基板１面に接続用電極部が予め配設されていてもよい。また、通常、上記配線回路基板１の両面に配線電極が形成されている。
【００１５】
本発明において、接続用電極部とは、周知の電極のみでもよいが、電極とジョイントバンプ等の電極に配備される導電体を含む概念である。したがって、一般的に配線回路基板の配線電極と半導体素子の接続用電極部とは、両者とも電極のみで連絡されていてもよいが、通常、少なくとも一方が電極とジョイントバンプからなる電極部であるようにして両者の電極部が連絡される。
【００１６】
したがって、通常の形態では上記配線回路基板１と半導体素子３とを電気的に接続する上記接続用電極部２は予め半導体素子３面に設けられているが、これのみであってもよいし、この接続用電極部２とは別に、配線回路基板１面にジョイントバンプ等の接続用電極部が配線電極の一部として配設されていてもよい。また、両者の電極部は電極のみであってもよい。
【００１７】
上記複数の接続用電極部（ジョイントバンプ）２の材質としては、特に限定するものではないが、例えば、金のスタッドバンプ、半田による低融点および高融点バンプ、銅・ニッケルコアの金めっきバンプ等があげられる。さらに、本発明で封止用樹脂層を使用することにより、上記低融点半田のような、ある一定の温度で半田の形状が崩れてしまうような材質のものに対して、上記封止用樹脂層は、接続用電極部２の高さを制御するための目的としても使用が可能である。そして、上記接続用電極部２の材質として、上記のようなものがあげられることから、例えば、半田等からなる接続用電極部の場合の接続は、電極の溶融接続となるが、溶融タイプ以外の材料からなる接続用電極部の場合の接続は、圧着接合となる。
【００１８】
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、エポキシ基板、ビスマレイミドトリアジン基板等があげられる。そして、本発明の封止用樹脂層は、プラスチック基板と、低融点半田による接続用電極部２との組み合わせにおいて接合温度を高温に設定することができないような場合においても特に限定されることなく好適に用いられる。
【００１９】
本発明において、前記封止樹脂層４形成材料としては、層状態である封止用樹脂層が用いられ、例えば、固体のエポキシ樹脂組成物、より具体的には上記エポキシ樹脂組成物からなる未硬化状態の熱硬化型の封止用樹脂シートが用いられる。なお、上記未硬化状態とは、半硬化状態をも含む意味である。また、上記熱硬化型のシート以外のシートを用いてもよい。このようなシートとしては、例えば、ポリフェニレンオキサイド樹脂、フェノキシ樹脂等の熱可塑性樹脂を主体とする接着シートがあげられる。さらには、上記熱可塑性樹脂を熱硬化性樹脂組成物（エポキシ樹脂組成物等）に混合した接着剤組成物からなる接着シートがあげられる。
【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）とを用いて得ることができ、常温で固体を示す。なお、上記常温とは２０℃である。
【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等が用いられ、さらには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），式（２），式（３）で表される構造のエポキシ樹脂があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２２】
【化１】
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【００２３】
【化２】
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【００２４】
【化３】
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【００２５】
上記式（１）〜（３）で表される構造のエポキシ樹脂において、特にエポキシ当量１５０〜２３０ｇ／ｅｑで、融点６０〜１６０℃のものを用いることが好ましい。また、樹脂成分の濡れ性向上のために一部液状エポキシ樹脂を用いることもできる。
【００２６】
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）としては、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系硬化剤があげられ、なかでもフェノール樹脂が好適に用いられる。上記フェノール樹脂としては、フェノールノボラック等が用いられ、特に低粘度のものを用いることが好ましい。なかでも、水酸基当量が８０〜１２０ｇ／ｅｑで、軟化点が８０℃以下のものを用いることが好ましい。より好ましくは、水酸基当量９０〜１１０ｇ／ｅｑで、軟化点５０〜７０℃である。特に好ましくは水酸基当量１００〜１１０ｇ／ｅｑで、軟化点５５〜６５℃である。
【００２７】
上記エポキシ樹脂（ａ成分）と硬化剤（ｂ成分）の配合割合は、硬化剤としてフェノール樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対してフェノール樹脂中の水酸基当量を０．５〜１．６の範囲に設定することが好ましい。より好ましくは０．８〜１．２の範囲に設定することである。
【００２８】
上記ａ成分および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、従来から用いられている各種無機質充填剤、例えば、シリカ粉末、タンカル、チタン白等があげられる。なかでも、球状シリカ粉末、破砕状シリカ粉末が好ましく用いられ、特に球状シリカを用いることが好ましい。そして、上記無機質充填剤（ｃ成分）としては、最大粒径が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が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部分）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（ｃ成分）の最大粒径は、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部分）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、溶融状態の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。
【００２９】
上記無機質充填剤（ｃ成分）の含有割合は、エポキシ樹脂組成物全体の９０重量％以下の範囲に設定することが好ましい。より好ましくは２０〜９０重量％であり、特に好ましくは５５〜８０重量％である。すなわち、無機質充填剤（ｃ成分）の含有量が２０重量％未満では、封止用樹脂硬化物の特性、特に線膨張係数が大きくなり、このため、半導体素子と上記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、９０重量％を超えると、封止用樹脂の溶融粘度が高くなることから充填性が悪くなるからである。
【００３０】
本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物には、上記ａ〜ｃ成分以外に、必要に応じて、シリコーン化合物（側鎖エチレングライコールタイプジメチルシロキサン等），アクリロニトリル−ブタジエンゴム等の低応力化剤、難燃剤、ポリエチレン、カルナバ等のワックス、シランカップリング剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等）等のカップリング剤等を適宜に配合してもよい。
【００３１】
上記難燃剤としては、ブロム化エポキシ樹脂等があげられ、これに三酸化二アンチモン等の難燃助剤等が用いられる。
【００３２】
本発明に用いられる上記エポキシ樹脂組成物は、例えばつぎのようにして得られる。すなわち、上記樹脂成分であるａ成分およびｂ成分を加温下にて混合溶融し、この溶融状態の樹脂成分中に上記ｃ成分および必要に応じて他の添加剤を配合し混合する。この後、反応性調整のための触媒を加えて均一系とした後、パレット上に受入れし、これを冷却後、例えば、プレス圧延してシート状化することにより得られる。この組成物は、通常は、例えば、チクソトロピー付与剤を組成物中に混合しておき加熱硬化時の熱時流動性を抑制しておくよう工夫されるのが一般的である。上記チクソトロピー付与剤としては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体等をあげることができる。
【００３３】
上記反応性調整のために配合される触媒としては、特に限定するものではなく従来から硬化促進剤として用いられるものがあげられる。例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフェート、テトラフェニルボレート、２−メチルイミダゾール等があげられる。
【００３４】
上記各成分の混合およびシートの作製方法については上記方法に限定するものではなく、例えば、上記混合においては、２軸ロール、３軸ロール等を用いることも可能である。また、上記シートの作製方法についても、ロール圧延によるシート化、あるいは溶媒を混合したものを塗工してシート化する方法も可能である。また、上記エポキシ樹脂組成物の供給形態において、テープ状の形態をとることにより、いわゆる、リール・トゥ・リールによる大量生産形式の適用が可能となる。
【００３５】
本発明において、シート、すなわち封止用樹脂層を形成する封止用樹脂シートの厚みは、通常、５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１２０μｍ程度である。
【００３６】
本発明の半導体装置の製法は、先に述べたように、配線回路基板の両面に、接続用電極部を介して半導体素子が搭載された半導体装置を製造する際、配線回路基板の両面に、時間をずらして、未硬化状態の封止用樹脂層を介し半導体素子を仮固定する。そして、配線回路基板の両面に半導体素子を仮固定した後、加熱，加圧により、上記配線回路基板の配線電極に接続用電極部を溶融接続させるとともに、上記未硬化状態の封止用樹脂層を硬化させることを特徴とする。
【００３７】
このような本発明の半導体装置の製法を図面に基づき順を追って具体的に説明する。以下の製法では、封止用樹脂層の形成材料として、未硬化状態の封止用樹脂シートを用いている。なお、上記未硬化状態とは、先に述べたように半硬化状態を含む意味である。
【００３８】
まず、図２に示すように、配線電極が設けられた配線回路基板１の片面の所定位置に、未硬化状態の封止用樹脂シート１０を載置する（封止用樹脂層の形成：第１のシートラミネート工程）。ついで、図３に示すように、上記封止用樹脂シート１０上に、加温・加圧しながら接続用電極部２を有する半導体素子３を載置することにより、封止用樹脂シート１０のシート内部に接続用電極部２を侵入させるとともに、通常はゲル化を進行させて配線回路基板１の配線電極と半導体素子３の接続用電極部２を接触させる。このようにして、配線回路基板１の片面に半導体素子３を上記封止用樹脂シート１０の、通常、ゲル化による接着力を利用して仮固定させる（第１のフリップチップボンディング工程）。
【００３９】
つぎに、半導体素子３が仮固定されていない面である、配線回路基板１の他面側についても、上記と同様の工程を経由させる。すなわち、図４に示すように、半導体素子３が仮固定されていない面である、配線回路基板１の他面の所定位置に、未硬化状態の封止用樹脂シート１０を載置する（封止用樹脂層の形成：第２のシートラミネート工程）。ついで、図５に示すように、上記封止用樹脂シート１０上に、加温・加圧しながら接続用電極部２を有する半導体素子３を載置することにより、封止用樹脂シート１０のシート内部に接続用電極部２を侵入させるとともに、通常はゲル化を進行させて配線回路基板１の配線電極と半導体素子３の接続用電極部２を接触させる。このようにして、配線回路基板１の他面に半導体素子３を上記封止用樹脂シート１０の、通常、ゲル化による接着力を利用して仮固定させる（第２のフリップチップボンディング工程）。
【００４０】
ついで、図６に示すように、配線回路基板１の両面に半導体素子３がそれぞれ仮固定されたものを、熱圧プレス工程に供給し熱圧プレス機の上下両板Ｐ，Ｐ′を用いて加熱、加圧することにより、配線回路基板１の配線電極に、上記配線回路基板１の両面に仮固定された半導体素子３の接続用電極部２を溶融接続させる。とともに、上記未硬化状態の封止用樹脂シート１０をそれぞれ硬化させて、上記配線回路基板とその両面に仮固定された半導体素子との間を樹脂封止して封止樹脂層４を形成する。このようにして、図１に示す半導体装置を製造する。
【００４１】
また、先に述べたように、上記配線回路基板１の配線電極とその両面に仮固定された半導体素子３の接続用電極部２との接続は、半田等の溶融タイプからなる接続用電極部２の場合は、電極を加熱溶融させた溶融接続となる。
【００４２】
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２が設けられた半導体素子２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、さらに配線回路基板１の配線電極部分に複数の球状の接続用電極部が配設されたものを用いてもよい。
【００４３】
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を載置し、配線回路基板１の両面に半導体素子３を仮固定させることを考慮した場合、常温以上の温度でタック性を有する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る。また、上記封止用樹脂シート１０の厚みおよび場合により重量は、上記と同様、搭載される半導体素子３の大きさおよび上記配線回路基板１に設けられた球状の接続用電極部２の大きさ、すなわち、半導体素子３と配線回路基板１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４の占める容積により適宜に設定される。
【００４４】
上記タック性を備えたシート状エポキシ樹脂組成物を得るには、例えば、エポキシ樹脂組成物中にアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体等のゴム成分を添加しておくことにより達成できる。
【００４５】
また、上記シート状エポキシ樹脂組成物、すなわち、封止用樹脂シート１０は、常温でタック性を有するものもあるし、常温でタック性を有さないものもある。そして、常温でタック性を有さないものは、加温することにより、通常、ゲル化して接着性を示す。その加温条件としては、例えば、１００〜３００℃に設定することが好ましい。また、この際の加圧条件としては、半導体素子３の面積に対して、１〜３０ｋｇ／ｃｍ2 で加圧され、半導体素子３に設けられた接続用電極部２の数により適宜設定される。
【００４６】
また、上記半導体装置の製造方法において、上記未硬化状態の封止用樹脂シート１０を加熱して硬化させ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の劣化等を考慮して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、上記製法では、加熱プレス機を用いているが、これに限定するものではなく、赤外線リフロー炉、乾燥機、温風機、熱板等を用いることもできる。
【００４７】
さらに、上記半導体素子３の接続用電極部２を上記加熱により溶融させて上記配線回路基板１の配線電極とを溶融接続させる際には、加熱とともに加圧するが、その加圧条件としては、半導体素子３面積に対して、０．０５〜１．０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に設定される。
【００４８】
また、上記配線回路基板１に封止用樹脂層を設ける方法としては、上記のように封止用樹脂シート１０を用いる方法以外に、配線回路基板１の所定部分に直接、封止用樹脂層形成材料を用いて印刷塗工する方法等があげられる。
【００４９】
さらに、上記半導体装置の製法では、配線回路基板１の片面ずつに、それぞれ封止用樹脂シート１０を用いて封止用樹脂層を形成したが、これに限定するものではない。例えば、図７に示すように、半導体素子３の接続用電極部２が設けられた面側に封止用樹脂シート１０をラミネートして、このものと配線回路基板１の片面とを対峙させて、加温・加圧しながら配線回路基板１の配線電極と半導体素子３の接続用電極部２を接触させるとともに封止用樹脂層（封止用樹脂シート１０）をゲル化させ配線回路基板１の片面に半導体素子３を仮固定させてもよい。
【００５０】
上記工程を経由し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、搭載された各々の半導体素子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８に示すように、形成された封止樹脂層４′が、搭載された各々の半導体素子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。
【００５１】
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０．２〜１．０ｍｍ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２０〜２００ｍｍ×長さ５０〜４００ｍｍ×厚み０．０５〜３．０ｍｍに設定される。そして、封止樹脂層４の形成される、半導体素子３と配線回路基板１との間の距離は、通常、５〜１００μｍである。特に、本発明に用いられる封止用樹脂層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。
【００５２】
上記封止用樹脂を用いて封止することにより形成された封止樹脂層４、すなわち、上記封止用樹脂の特性としては、各使用温度での溶融粘度が１〜１０００ｐｏｉｓｅ、ゲルタイムが１５０℃において０．５〜３０分、その硬化物としては、線膨脹係数が７〜５０ｐｐｍであることが好ましい。より好ましくは溶融粘度が１〜５００ｐｏｉｓｅ、ゲルタイムが１５０℃において１．０〜１５分間、線膨脹係数が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、線膨脹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による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、線膨脹係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）により測定した。
【００５３】
本発明において、上記封止用樹脂シート等により形成される封止用樹脂層を介して、加熱・加圧して配線回路基板の両面に半導体素子を仮固定し、上記封止用樹脂層を加熱して硬化させることは前述のとおりである。
【００５４】
上記加圧は、好ましくは半田等の接続用電極部を偏平化しつつ、または偏平化した後、封止用樹脂を硬化させる。
【００５５】
このとき、一般的には、上記接続用電極部を構成する材料としては、熱時流動可能な材料、例えば、半田により形成されている。そして、封止用樹脂層の硬化とともに、接続用電極部を構成する半田を溶融させるために、上記半導体素子と配線回路基板の接着体は２１５℃程度に加温され、本発明の半導体装置とするのが一般的である。封止用樹脂層の硬化とともに、接続用電極部を構成する半田等の材料をこのように溶融させる工程は、通常行われるものである。
【００５６】
以上の説明では、半導体素子単体を配線回路基板に接合する形態について説明したが、例えば、この半導体素子に代えて、ドーターボードを介したフリップチップＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を、配線回路基板（マザーボード）に接合した形態であってもよい。このように、本発明においては、半導体素子とは、ドーターボードを介したフリップチップＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を含む概念である。
【００５７】
本発明による封止用樹脂シート等の封止用樹脂層による封止では、たいていの場合、つぎに示すことが言える。
【００５８】
すなわち、接続用電極部として半田を用いた場合には、フラックス処理を施さなくても、前記の半導体素子の接続用電極部と配線回路基板の配線電極の両者の溶融・結合が好適に行われるのが一般的である。
【００５９】
上記理由は明らかではないが、前記半導体素子と配線回路基板の接合体が得られた段階では、接続用電極部である半田の周りは、たいていの場合、硬化樹脂で覆われて酸素と遮断された状態となっていること、および電極部の圧力による前記の偏平化時に半田表面にクラックが生じて半田の地肌表面（酸化されていない面）が露出しているためではないかと考えられる。また、極微量の塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方を含有する封止用樹脂シート等の封止用樹脂層、例えば、エポキシ樹脂組成物よりなるシートを用いた場合には、これら塩素成分および有機酸成分の少なくとも一方が半田製の接続用電極部表面に形成する酸化膜除去に効果があり、この酸化膜が除去されるためではないかと考えられる。ついで、このような環境下で、２１５℃程度に加温することにより、上述の半導体素子の接続用電極部および配線回路基板の配線電極が溶融し接続する。
【００６０】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００６１】
まず、実施例に先立って、下記に示す各成分を準備した。
【００６２】
〔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である。
【００６３】
【化４】
0003853979.tif 000005
【００６４】
〔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℃）である。
【００６５】
〔硬化剤ｂ〕
フェノールノボラック樹脂（水酸基当量：１０５ｇ／ｅｑ、軟化点６０℃）である。
【００６６】
〔無機質充填剤ｃ１〜ｃ５〕
下記の表１に示す球状シリカ粉末である。
【００６７】
【表１】
0003853979.tif 000006
【００６８】
〔触媒ｄ１〕
トリフェニルホスフィンである。
【００６９】
〔触媒ｄ２〕
テトラフェニルホスフェートおよびテトラフェニルボレートの混合物（モル混合比１／１）である。
【００７０】
〔低応力化剤〕
アクリロニトリル−ブタジエンゴムである。
【００７１】
〔難燃剤〕
ブロム化エポキシフェノールノボラックである。
【００７２】
〔難燃助剤〕
三酸化二アンチモンである。
【００７３】
〔ワックス〕
ポリエチレンである。
【００７４】
〔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である。
【００７５】
【実施例１〜１３】
上記各成分を用い、下記の表２〜表３に示す割合で各成分を混合した。これをパレット上に受入れし、これを冷却後プレス圧延してシート状化することにより目的のシート状エポキシ樹脂組成物を作製した。
【００７６】
【表２】
0003853979.tif 000007
【００７７】
【表３】
0003853979.tif 000008
【００７８】
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（先の段落番号００３８〜００４０に記載）に従って半導体装置を製造した。すなわち、図２に示すように、配線電極が設けられた厚み１．５ｍｍの配線回路基板１（材質：エポキシ積層板、大きさ：１００ｍｍ×２０ｍｍ）の片面の所定位置に、厚み８０μｍの未硬化状態の封止用樹脂シート１０を載置した（封止用樹脂層の形成：第１のシートラミネート工程）。ついで、図３に示すように、上記封止用樹脂シート１０上に、加温・加圧（条件：１７５℃×５ｋｇ／ｃｍ2 ×６０ｓｅｃ）しながら接続用電極部２（材質：半田、直径２００μｍ）を有する半導体素子３（大きさ：２０ｍｍ×１０ｍｍ）を４個載置する（図面上では３個）ことにより、封止用樹脂シート１０をゲル化させるとともに上記シート内部に接続用電極部２を侵入させて配線回路基板１の配線電極と半導体素子３の接続用電極部２を接触させた。このようにして、配線回路基板１の片面に、上記封止用樹脂シート１０のゲル化による接着力を利用して半導体素子３を仮固定させた（第１のフリップチップボンディング工程）。
【００７９】
つぎに、図４に示すように、半導体素子３が仮固定されていない面である、配線回路基板１の他面の所定位置に、上記と同じ未硬化状態の封止用樹脂シート１０を載置した（封止用樹脂層の形成：第２のシートラミネート工程）。ついで、図５に示すように、上記封止用樹脂シート１０上に、加温・加圧（条件：１７５℃×５ｋｇ／ｃｍ2 ×６０ｓｅｃ）しながら接続用電極部２を有する半導体素子３を上記と同数個載置することにより、封止用樹脂シート１０をゲル化させるとともにシート内部に接続用電極部２を侵入させて配線回路基板１の配線電極と半導体素子３の接続用電極部２を接触させた。このようにして、配線回路基板１の他面に、上記封止用樹脂シート１０のゲル化による接着力を利用して半導体素子３を仮固定させた（第２のフリップチップボンディング工程）。
【００８０】
ついで、図６に示すように、配線回路基板１の両面に半導体素子３がそれぞれ仮固定されたものを、熱圧プレス工程に供給し熱圧プレス機の上下両板Ｐ，Ｐ′を用いて加熱・加圧（条件：２５０℃×０．２ｋｇ／ｃｍ2 ×３０ｓｅｃ）することにより、配線回路基板１の配線電極に、上記配線回路基板１の両面に仮固定された半導体素子３の接続用電極部２を溶融接続させた。とともに、上記未硬化状態の封止用樹脂シート１０をそれぞれ硬化させて、上記配線回路基板とその両面に仮固定された半導体素子との間を樹脂封止して封止樹脂層４を形成した。このようにして、図１に示す半導体装置を製造した。
【００８１】
得られた半導体装置について、初期の通電チェックを行い、さらに、その半導体装置を用いて、プレッ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。そして、不良が発生した割合（不良発生率）を算出した。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４〜表５に示す。
【００８２】
【表４】
0003853979.tif 000009
【００８３】
【表５】
0003853979.tif 000010
【００８４】
上記表４〜表５の結果、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不良が全く発生しなかった。このことから、全ての実施例では、配線回路基板の両面に半導体素子が封止樹脂層を介して搭載されており、信頼性の高いものが得られたことがわかる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、両面に配線電極が形成された配線回路基板の片面に、未硬化状態の封止用樹脂層を介して接続用電極部を有する半導体素子を搭載する。そして、上記封止用樹脂層の内部に上記接続用電極部を侵入させるとともに封止用樹脂層のゲル化による接着力を利用して上記配線回路基板の片面に半導体素子を仮固定した後、配線回路基板を裏返し、上記配線回路基板の他面に、未硬化状態の封止用樹脂層を介して接続用電極部を有する半導体素子を搭載し、上記封止用樹脂層の内部に上記接続用電極部を侵入させるとともに封止用樹脂層のゲル化による接着力を利用して上記配線回路基板の他面に半導体素子を仮固定し、ついで、これを熱圧プレス機の上下両板で挟み加熱，加圧して、上記配線回路基板の配線電極に、上記配線回路基板の両面に仮固定された半導体素子の接続用電極部を溶融接続させるとともに、上記未硬化状態の封止用樹脂層を硬化させることにより半導体装置を製造するものである。このため、先に述べたような、配線回路基板の片面毎に、電極同士の接続と樹脂封止を行い両面実装タイプの半導体装置を製造するような煩雑な工程を経由することなく、容易に両面実装タイプの半導体装置を製造することができる。したがって、製造工程の大幅な簡略化が実現し、製造効率の向上および低コスト化の実現が図れる。
【００８６】
さらに、上記封止用樹脂層として、最大粒径が１００μｍ以下に設定された無機質充填剤を、特定割合含有するエポキシ樹脂組成物からなる封止用樹脂シートを用いることにより、上記基板と半導体素子の空隙内への充填がボイド等が生じることなく良好に行われる。
【００８７】
このように、製造工程が簡略化され、生産性が向上した本発明の半導体装置の製法により得られた、両面実装タイプの半導体装置は、高度の集積化という要望に対応したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の半導体装置の製法により得られた半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】  本発明の半導体装置の製法となる製造工程の一例を模式的に示す説明図である。
【図３】  本発明の半導体装置の製法となる製造工程の一例を模式的に示す説明図である。
【図４】  本発明の半導体装置の製法となる製造工程の一例を模式的に示す説明図である。
【図５】  本発明の半導体装置の製法となる製造工程の一例を模式的に示す説明図である。
【図６】  本発明の半導体装置の製法となる製造工程の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】  本発明の半導体装置の製法となる製造工程の他の例を模式的に示す説明図である。
【図８】  本発明の半導体装置の製法により得られた半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図９】  両面実装タイプの半導体装置の製造工程を示す模式図である。
【図１０】  両面実装タイプの半導体装置の製造工程を示す模式図である。
【図１１】  両面実装タイプの半導体装置の製造工程を示す模式図である。
【図１２】  両面実装タイプの半導体装置の製造工程を示す模式図である。
【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
１０  封止用樹脂シート
【図１】
0003853979.tif 000011
【図２】
0003853979.tif 000012
【図３】
0003853979.tif 000013
【図４】
0003853979.tif 000014
【図５】
0003853979.tif 000015
【図６】
0003853979.tif 000016
【図７】
0003853979.tif 000017
【図８】
0003853979.tif 000018
【図９】
0003853979.tif 000019
【図１０】
0003853979.tif 000020
【図１１】
0003853979.tif 000021
【図１２】
0003853979.tif 000022