JP2892055B2 - 樹脂封止型半導体素子 - Google Patents

樹脂封止型半導体素子

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JP2892055B2 JP1294371A JP29437189A JP2892055B2 JP 2892055 B2 JP2892055 B2 JP 2892055B2 JP 1294371 A JP1294371 A JP 1294371A JP 29437189 A JP29437189 A JP 29437189A JP 2892055 B2 JP2892055 B2 JP 2892055B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は樹脂封止型半導体素子に係り、特に回路基板
に搭載・実装して使用される樹脂封止された小型の半導
体素子に関する。
(従来の技術) 近年、電子機器においては小形化ないし高機能化が要
求されており、この要求に対応して半導体素子も高集積
化されている。また、この高集積化された半導体素子を
所要の回路基板上に、高密度に搭載・実装して使用する
要求ないし形態が増加している。
ところで、半導体素子を回路基板上に搭載・実装する
手段としては、挿入型のDIPや表面実装型のSOJなどのよ
うに、パッケージ化された半導体素子をたとえばリフロ
ー法により、回路基板上に半田付けする手段が知られて
いる。
しかしながら、上記パッケージを用いる手段は、イン
ナーリードを含むパッケージサイズが半導体素子本体の
3〜4倍程度となり、高密度化に限界があった。この対
策として、パッケージ化せずに、ベアチップを回路基板
上に直接ダイマウントし、ボンディングワイヤでベアチ
ップのボンディングパッドと回路基板上のパッドとを接
続するCOB(チップオンボード)技術が高密度実装に採
用されるようになってきた。
しかして、上記COB技術では、高温高湿度に対する信
頼性保持のため、半導体素子本体の裏面をポッティング
樹脂で被覆封止する方法が用いられていることが多い。
しかし、樹脂のポッティングにより被覆封止する手段
を用いた構造は、チップないし素子本体とこれを搭載す
る回路基板、さらに被覆するポッティング樹脂と各々の
熱膨張係数が最大1桁と相異する場合が多いため、温度
サイクルが機器に加わった場合は素子本体を中心として
クラックが生じたり、ワイヤーがはずれたりして信頼性
上問題があるばかりでなく、ボンディングワイヤーを含
めた接続に必要とされる面積も素子本体の2〜3倍必要
となり、高密度実装の上で問題がある。
これらの問題に対してバンプ電極を介して基板上にフ
ェイスダウンで接続するフリップチップ実装が近年注目
を浴びている。この手段は予め回路パターンが形成され
た回路基板上に、バンプ電極を介して半導体素子本体を
フェイスダウンで実装することから、その実装密度もチ
ップ面積と同等にでき高密度化が可能となる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記バンプ電極を介して半導体素子本
体をフェイスダウンで実装する手段は、ベアチップを実
装するため、樹脂をポッティングし被覆封止しない場合
バンプ電極を介した隙間から水分の浸入が起こり耐湿上
問題が起きる。一方、樹脂をポッティングまたは回路基
板をベアチップ間に挿入した場合は、先に述べたような
熱膨張係数の相異が熱的ストレスの影響を受け易く高信
頼性を保持できないという不都合がある。さらに、実装
段階においてベアチップを取り扱うことから温度、湿
度、保存雰囲気など保存環境の維持にコストがかかるば
かりでなく、チッピングなどの不良が発生する割合も高
いという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、高密度実
装が可能でかつ、取扱いの容易な信頼性ある樹脂封止型
半導体素子を提供するものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、一主面にバンプ電極の形成された半導体素
子の全面を前記バンプ電極を露出させて樹脂封止してな
る樹脂封止型半導体素子であって、前記半導体素子のバ
ンプ電極の形成された主面を封止する樹脂を他の部分を
封止する樹脂と異ならせて成ることを特徴とする。
(作 用) 本発明によれば、外部端子としてのバンプ電極を有す
る樹脂封止層(パッケージ)を具備するため、パッケー
ジ自体の小型化が可能となる。また、フリップチップ実
装時にベアチップを用いた場合よりも耐湿性が向上し、
信頼性の向上を図り得るばかりでなく、半導体素子本体
が樹脂で被覆封止されているので取扱いも容易となる。
加えて、樹脂封止型半導体素子はダイパッドを有さない
構造であるため、水分の浸入に起因するリフロー時のク
ラックが生じないという作用効果も同時に呈する。
(実施例) 以下第1図を参照して本発明の実施例を説明する。第
1図は本発明に係る樹脂封止型半導体素子の構造例を示
す断面図で、1は樹脂封止型半導体素子、2は前記樹脂
封止型半導体素子の主要部を成す半導体素子本体、3a、
3bは前記半導体素子本体2を被覆封止する樹脂層(パー
ッケージ本体)で、3aはたとえば着色剤としてのカーボ
ンなど適当なフィラーをを混入したエポキシ樹脂また3b
はたとえばα線遮へいに用いる不純物濃度をppmレベル
に抑えたポリイミド樹脂でそれぞ形成されている。さら
に、4は前記半導体素子本体2の一主面に形設されたAl
ボンディングパッド、5は前記Alボンディングパット4
と電気的に接続しているバンプ電極たとえばPb/Sn:95/5
のハンダ層である。
次に上記構造の樹脂封止型半導体素子の製造例を説明
する。先ず、前記半導体素子本体2を被覆封止する前
に、前記ハンダバンプ電極5を形成する。すなわち、ポ
リイミド樹脂などからなる樹脂層3bを、Alボンディング
パッド4部を除いて形成したウェハー上にTi/Ni/Cu薄膜
を蒸着により1000Å/3000Å/5000Å形成した上に、所要
のバンプを形成する部分にエッチングレジストを被覆
し、Cu,Ni,Tiを順次エッチングする。このエッチング
は、Cuを過硫酸アンモニウム水溶液により、Niはメタノ
ール、塩酸、硫酸銅の混合液により、Tiはアンモニア、
過酸化水素水、エチレンジアミン四酢酸からなる混合液
によるウェットエッチングで行ない得る。かくして、Al
ボンディングパッド4に接続するTi/Ni/Cu接続パッドを
形成し、Sn/Pbのハンダ槽内にディップすることでハン
ダ電極バンプを形成する。バンプを形成後ウェハーをダ
イシングして半導体ペレット(半導体素子本体)とす
る。
上記バンプ電極5が形成された半導体素子本体2を、
たとえば第2図にて断面的に示す構造の金型6内に配置
し、トランスファーモールドする。このモールド時の温
度は、前記半導体素子本体2に形成されたバンプ電極4
であるハンダの融点以下で行い、被覆封止樹脂総3aは半
導体素子本体2の厚さ以内で形成されるように金型6の
設計を行い、半導体素子本体2を配置する。
上記により半導体素子本体2を樹脂封止して構成した
樹脂封止型半導体素子1は、被覆封止樹脂層3b表面に対
してバンプ電極4が30μm±10μm突出した形で形成さ
れており、また被覆封止樹脂層3bは5μmの厚さで、被
覆封止樹脂層3aは半導体素子本体2の周囲を250μmの
厚さで夫々被覆封止した構成を成していた。
上記構成した樹脂封止型半導体素子1を85℃、85%の
高温高湿中に1000H放置したところ、特性は故障判定基
準に対してマージンをもって動作しており、腐食などの
不良は発生しなかった。
さらにこの樹脂封止型半導体素子1をセラミック基板
上にフリップチップ接続したところJIS C7022に定める
温度サイクル試験−55℃(30分)〜25℃(5分)〜150
℃(30分)〜25℃(5分)300cycleに対して断線などの
不良発生もなく高信頼性を有していることを確認した。
また取扱い上の原因で発生する不良もベアチップを取り
扱う場合と比較して10%減少させることができた。
本発明は上記実施例に限定されるものではなくその要
旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば接
続パンブの形成にTi/Ni/Cuの代わりに、Ti/NiもしくはT
i/Ni/Pd/Auを用いてもよいし、ハンダバンプ電極はPb/S
n=95/5に限られるものではなく、その形成方法は半導
体素子本体2を樹脂3a,3bによって被覆した後に形成し
てもよい。さらにバンプ電極5はAlボンディングパッド
4上に対応して形成されるものに限らず、薄膜配線を引
きまわし、被覆封止樹脂層3aの全面にわたって形成され
るものであってもよい。
[発明の効果] 本発明によれば、半導体素子本体のバンプ電極の形成
された主面を、例えばポリイミド樹脂のような低粘度の
樹脂により薄く封止することが可能であり、この被覆封
止樹脂層からバンプ電極を露出させ、これを外部接続端
子としているために小型化が可能となる。さらに、樹脂
層で半導体素子本体を被覆封止してあるため、フリップ
チップ実装時にベアチップを用いた場合よりも耐湿性が
大幅に向上するばかりでなく、樹脂を基板上の半導体ペ
レットに対してポッティングする場合と比較して熱的ス
トレスに対する耐性も向上する。また樹脂層で半導体素
子本体を被覆封止してあるため、取扱いが容易となると
同時にダイパッドを有さない構造であるため水分の浸入
に起因するリフロー時のクラックが生じないという効果
も生じる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る樹脂封止型半導体素子の一構成例
を示す断面図、第2図は本発明に係る樹脂封止型半導体
素子の製造例を模式的に示す断面図である。 1……樹脂封止型半導体素子 2……半導体素子本体 3a、3b……被覆封止する樹脂層 4……Alボンディングパッド 5……バンプ電極 6……モールド金型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 俊夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 平3−104141(JP,A) 実開 昭63−1341(JP,U) 実開 平2−131348(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/60 H01L 23/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一主面にバンプ電極の形成された半導体素
    子の全面を前記バンプ電極を露出させて樹脂封止してな
    る樹脂封止型半導体素子であって、 前記半導体素子のバンプ電極の形成された主面を封止す
    る樹脂を他の部分を封止する樹脂と異ならせて成ること
    を特徴とする樹脂封止型半導体素子。
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JPH0582582A (ja) * 1991-09-24 1993-04-02 Nec Yamagata Ltd 半導体装置
JP3258764B2 (ja) * 1993-06-01 2002-02-18 三菱電機株式会社 樹脂封止型半導体装置の製造方法ならびに外部引出用電極およびその製造方法
US5766972A (en) * 1994-06-02 1998-06-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making resin encapsulated semiconductor device with bump electrodes

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