JP4547140B2 - 電子部品の封止方法および電子部品の樹脂封止構造 - Google Patents

Description

本発明は、半導体パッケージや半導体チップなどの電子部品を回路基板に実装する技術において、回路基板に搭載した電子部品を樹脂封止する方法およびその電子部品の樹脂封止構造に関するものである。

半導体パッケージや半導体チップなどの電子部品を回路基板に実装するにあたって、接続部を樹脂封止する技術がある。（例えば、特許文献１を参照）
例えば半導体チップ１００を回路基板２０に実装するにあたって、図５に示すように、半導体チップ１００の電極１０１と回路基板２０の導体２１とを導電性接着剤３０を介して接続し、前記導電性接着剤３０による接続の信頼性を確保するために、接続部周辺に樹脂封止材４０を供給し、この樹脂封止材４０を硬化させて半導体チップ１００と回路基板２０との接続部を樹脂封止していた。
特に、メンブレムスイッチ基板やフレキシブル基板などの回路基板２０に半導体チップ１００を実装する場合、半田付けによる強固な接続ができないため、導電性接着剤３０による接続だけでなく、接続部周辺に供給した樹脂封止材４０によって接続部を樹脂封止することによって、半導体チップ１００と回路基板２０との接続の信頼性を確保する必要があった。
特開平１０−１１６８５６号公報

しかしながら、半導体チップ１００と回路基板２０との接続部周辺に供給した樹脂封止材４０を熱硬化して前記半導体チップ１００と回路基板２０との接着の強化を図っても、樹脂封止材４０の熱硬化時若しくは実装後に熱膨張によって発生する応力により、半導体チップ１００と樹脂封止材４０とが剥離し、半導体チップ１００の電極１０１が露出したり、樹脂封止材４０の剥離とともに導電性接着剤３０が電極１０１から剥離して半導体チップ１００と回路基板２０とに電気的断線が生じ、実装不良や実装後の信頼性が低下していた。

そこで本発明の封止方法は、電子部品と回路基板との接続部を樹脂封止するにあたって、樹脂封止材が流入される、電子部品の対向する２側面と平行に設けた流路であって、電子部品の下面に対して垂直又は平行に延びる貫通孔、あるいは上記対向する２側面に形成され、電子部品の下面に対して垂直又は平行に延びるスリットから構成される流路を備える電子部品を、回路基板の熱膨張係数が最大である方向に対して、流路の壁面が略垂直に、対向するように電子部品を配置して回路基板に搭載し、前記電子部品の電極と回路基板の導体とを導電性接着剤を介して接続した後、樹脂封止材を流路内に流入して充填し、流路の電子部品表面の開口部を被覆するとともに、接続部周辺を樹脂封止材でコーティングし、電子部品の両側端部を樹脂封止材で被覆し、電子部品と回路基板との接続部を樹脂封止するものである。
また、本発明の封止構造は、電子部品と回路基板との接続部の樹脂封止構造に関し、樹脂封止材が流入される、電子部品の対向する２側面と平行に設けた流路であって、電子部品の下面に対して垂直又は平行に延びる貫通孔、あるいは上記対向する２側面に形成され、電子部品の下面に対して垂直又は平行に延びるスリットから構成される流路を備える電子部品が、回路基板の熱膨張係数が最大である方向に対して流路の壁面が略垂直に、対向するように電子部品が配置されて回路基板に搭載され、前記電子部品の電極と回路基板の導体とを導電性接着剤を介して接続され、樹脂封止材が流路内に流入されて充填され、流路の電子部品表面の開口部を被覆するとともに、接続部周辺を樹脂封止材でコーティングし、電子部品の両側端部を樹脂封止材で被覆し、電子部品と回路基板との接続部を樹脂封止するものである。

また、電子部品と回路基板との接続部の樹脂封止構造に関し、樹脂封止材が流入される流路を備える電子部品が、回路基板の熱膨張係数が最大である方向に対して流路の壁面が略垂直に対向するように電子部品が配置されて回路基板に搭載され、前記電子部品の電極と回路基板の導体とを導電性接着剤を介して接続され、樹脂封止材が流路内に流入されて充填するとともに、接続部周辺を樹脂封止材でコーティングし、電子部品と回路基板との接続部を樹脂封止する電子部品の樹脂封止構造とする。

さらに、上記電子部品の樹脂封止構造において、前記電子部品（１０）にはその実装面に対して、略垂直に延びる流路（２）が形成されていること、或いは前記電子部品（１０）にはその実装面に対して、略平行に延びる流路（２）が形成されている電子部品の樹脂封止構造とする。

以上のような本発明によれば、電子部品に形成した流路に樹脂封止材を充填することによって、電子部品と樹脂封止材との接着が強化されるとともに、熱膨張により発生する応力を分散させることができるため、電子部品と樹脂封止材とが剥離して電子部品の電極が露出したり、封止樹脂材の剥離とともに導電性接着剤が電極から剥離して電気的断線が生じたりする虞がない。

本発明による電子部品の封止方法および電子部品の樹脂封止構造について、図１〜図４を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明の第１実施例による電子部品の封止方法（請求項１）および電子部品の樹脂封止構造（請求項２、３）を説明する図である。
図１に示す実施例では、実装面（チップ下面）に電極１を備え、かつ前記実装面（チップ下面）に対して略垂直に延びる流路２を備える半導体チップ１０を使用した。そして当該半導体チップ１０をメンブレムスイッチ基板やフレキシブル基板などの回路基板２０にフリップチップ実装し、この接続部を樹脂封止材４０で樹脂封止した。
なお、半導体チップ１０の実装面（チップ下面）にある電極１とは別の場所を開口させるようにして、前記実装面（チップ下面）に対して略垂直に延びる貫通孔若しくはスリットによる流路２を形成した。

図２は、図１に示す半導体チップ１０に形成した流路２の例を示す図である。
図２（ａ）に示す半導体チップは、実装面（チップ下面）に対して略垂直に延びる貫通孔を、実装面（チップ下面）の開口からチップ上面の開口に向かって形成し、流路２ａとしたものである。
図２（ｂ）から（ｃ）に示す半導体チップは、実装面（チップ下面）に対して略垂直に延びるスリット（溝）を、半導体チップ１０の側面に沿って形成し、流路２ｂ，２ｃ，２ｄとしたものである。

この実施例による封止方法並びに樹脂封止構造では、流路２を備える半導体チップ１０をメンブレムスイッチ基板やフレキシブル基板などの回路基板２０に実装するにあたって、半導体チップ１０の実装面（チップ下面）にある電極１と、回路基板２０の導体２１とを導電性接着剤３０を介して接続した後、前記導電性接着剤３０による接続の信頼性を確保するために、接続部周辺に樹脂封止材４０を供給して樹脂封止する。
このとき、樹脂封止材４０を流路２内に流入して充填するとともに、接続部周辺を樹脂封止材４０でコーティングし、この樹脂封止材４０を熱硬化することにより、導電性接着剤３０を介して接続した半導体チップ１０と回路基板２０との接続部を樹脂封止する。

なお、樹脂封止材４０の熱硬化時若しくは実装後に熱膨張によって発生する応力は、樹脂封止された各部材の熱膨張係数の差によって発生する。従って各部材の熱膨張係数の差が大きな方向ほど、より大きな応力が発生し、封止界面にせん断力がはたらいて各部材が剥離する。
つまり、より大きな応力が発生する方向に対して略垂直に対向する封止界面ほど各部材が剥離しやすく、樹脂封止材４０と電子部品１０とが剥離して電子部品１０の電極１が露出したり、封止樹脂材４０の剥離とともに導電性接着剤３０が電極１から剥離して電気的断線が生じる。

そこでこの実施例では、熱膨張によって発生する応力に対して略垂直に対向する壁面を有する流路２を半導体チップ１０に形成するにあたって、より大きな応力が発生する方向に対して略垂直に対向する壁面を有する流路２を形成し、このより大きな応力に略垂直に対向する壁面を有する流路２を備える半導体チップ１０を回路基板２０に搭載して樹脂封止することによって、熱膨張による応力が前記流路２の壁面にかかるように構成した。
なお、前記応力に対して略垂直に対向する壁面には、平面のほかに周面や湾曲面などの曲面も含む。また、より大きな応力に対して略垂直に対向する壁面の面積が大きくなるように、流路２を設けることが好ましい。

これによって、樹脂封止した半導体チップ１０の流路２の壁面に対して大きな応力がかかり、熱膨張によって発生する応力の分散化を図ることができる。
つまりこの実施例による封止方法並びに樹脂封止構造では、樹脂封止された半導体チップ１０において、電極１や導電性接着剤３０が設けられた部分の封止界面以外の場所に応力を分散させ、樹脂封止材４０と電子部品１０とが剥離して電子部品１０の電極１が露出したり、封止樹脂材４０の剥離とともに導電性接着剤３０が電極１から剥離して電気的断線が生じたりすることを防止する。

なお回路基板２０には、導体２１等の設計によって膨張しやすい（膨張係数が大きい）方向とそうでない方向とがある。そして樹脂封止された各部材の熱膨張によって発生する応力は、各部材による熱膨張係数の差によって発生するため、前記回路基板２０の熱膨張にともなった応力が発生する。つまり、回路基板２０の膨張係数がより大きな方向には、より大きな応力が発生する。
そこで、半導体チップ１０の流路２の壁面が、より大きな応力に対して略垂直に対向するように構成するため、回路基板２０における膨張係数が最大である方向に対して、半導体チップ１０の流路２の壁面が略垂直に対向するように半導体チップ１０を配置することが好ましい。

次に、本発明の第２実施例による電子部品の封止方法および電子部品の樹脂封止構造について、図３（請求項１および２、３）及び図４（請求項４）を参照して説明する。
図３に示す実施例では、実装面（チップ下面）に電極１を備え、かつ前記実装面（チップ下面）に対して略平行に延びる流路２を備える半導体チップ１０を使用した。そして当該半導体チップ１０をメンブレムスイッチ基板やフレキシブル基板などの回路基板２０にフリップチップ実装し、この接続部を樹脂封止材４０で樹脂封止した。

なお図３（ａ）に示す実施例は、半導体チップ１０の実装面（チップ下面）にある電極１とは別の場所を、実装面（チップ下面）に沿って開口するようにスリットを形成し、実装面（チップ下面）に対して略平行に延びる流路２を形成したものである。
また図３（ｂ）に示す実施例は、チップ側面に沿って開口するようにスリットを形成し、実装面（チップ下面）に対して略垂直に延びる流路２を形成したものである。

図４は、図３に示す半導体チップ１０に形成した流路２の例を示す図である。
図４（ａ）に示す半導体チップは、本発明の実施例ではないが、参考例として記載するものであり、半導体チップ１０の４隅に、実装面（チップ下面）に対して略平行に延びる貫通孔を形成し、流路２ｅとしたものである。
図４（ｂ）に示す半導体チップは、実装面（チップ下面）に沿ってスリット（溝）を形成し、実装面（チップ下面）に対して略平行に延びる流路２ｆを形成したものである。
図４（ｃ）及び（ｄ）に示す半導体チップは、チップ側面に沿ってスリット（溝）を形成し、実装面（チップ下面）に対して略平行に延びる流路２ｇ，２ｈを形成したものである。

この実施例による樹脂封止方法や樹脂封止構造においても、実施例１と同様に、流路２を備える半導体チップ１０をメンブレムスイッチ基板やフレキシブル基板などの回路基板２０に実装するにあたって、半導体チップ１０の実装面（チップ下面）にある電極１と、回路基板２０の導体２１とを導電性接着剤３０を介して接続した後、前記導電性接着剤３０による接続の信頼性を確保するために、接続部周辺に樹脂封止材４０を供給して樹脂封止する。
このとき、樹脂封止材４０を流路２内に流入して充填するとともに、接続部周辺を樹脂封止材４０でコーティングし、この樹脂封止材４０を熱硬化することにより、導電性接着剤３０を介して接続した半導体チップ１０と回路基板２０との接続部を樹脂封止した。

そして、１実施例と同様にこの実施例でも、熱膨張によって発生する応力に対して略垂直に対向する壁面を有する流路２を半導体チップ１０に形成するにあたって、より大きな応力が発生する方向に対して略垂直に対向する壁面を有する流路２を形成し、このより大きな応力に略垂直に対向する壁面を有する流路２を備える半導体チップ１０を回路基板２０に搭載して樹脂封止することによって、熱膨張による応力が前記流路２の壁面にかかるように構成することが好ましく、これによって第１実施例と同様な効果が得られる。

なお図３に示す実施例のように、実装面（チップ下面）に対して略平行に延びる流路２を備える半導体チップ１０では、回路基板２０に対して水平方向にはたらく応力に対向する壁面（流路２の壁面）と、回路基板２０に対して垂直方向にはたらく応力に対して対向する壁面（流路２の壁面）とを備えるため、回路基板２０に対して水平方向にはたらく応力だけでなく、垂直方向にはたらく応力に対しても対応することができる。

この発明の第１実施例による電子部品の封止方法並びに樹脂封止構造を説明する図である。 図１に示す封止方法並びに樹脂封止構造で用いた電子部品の例を示す図である。 この発明の第２実施例による電子部品の封止方法並びに樹脂封止構造を説明する図である。 （ｂ）〜（ｄ）は図３に示す封止方法並びに樹脂封止構造で用いた電子部品の例を示す図である。（ａ）は参考例の図である。 従来技術による電子部品の封止方法を説明する図である。

符号の説明

１ 電極
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ 流路
１０ 半導体チップ
２０ 回路基板
２１ 導体
３０ 導電接着剤
４０ 樹脂封止材

Claims (2)

1. 電子部品（１０）と回路基板（２０）との接続部を樹脂封止するにあたって、樹脂封止材（４０）が流入される、電子部品（１０）の対向する２側面と平行に設けた流路（２）であって、電子部品（１０）の下面に対して垂直又は平行に延びる貫通孔、あるいは上記対向する２側面に形成され、電子部品（１０）の下面に対して垂直又は平行に延びるスリットから構成される流路（２）を備える電子部品（１０）を、回路基板（２０）の熱膨張係数が最大である方向に対して、流路（２）の壁面が略垂直に、対向するように電子部品（１０）を配置して回路基板（２０）に搭載し、
   前記電子部品（１０）の電極（１）と回路基板（２０）の導体（２１）とを導電性接着剤（３０）を介して接続した後、樹脂封止材（４０）を流路（２）内に流入して充填し、
   流路（２）の電子部品（１０）表面の開口部を被覆するとともに、接続部周辺を樹脂封止材（４０）でコーティングし、
   電子部品（１０）の両側端部を樹脂封止材（４０）で被覆し、電子部品（１０）と回路基板（２０）との接続部を樹脂封止することを特徴とする電子部品の封止方法。
2. 電子部品（１０）と回路基板（２０）との接続部の樹脂封止構造に関し、樹脂封止材（４０）が流入される、電子部品（１０）の対向する２側面と平行に設けた流路（２）であって、電子部品（１０）の下面に対して垂直又は平行に延びる貫通孔、あるいは上記対向する２側面に形成され、電子部品（１０）の下面に対して垂直又は平行に延びるスリットから構成される流路（２）を備える電子部品（１０）が、回路基板（２０）の熱膨張係数が最大である方向に対して流路（２）の壁面が略垂直に、対向するように電子部品（１０）が配置されて回路基板（２０）に搭載され、
   前記電子部品（１０）の電極（１）と回路基板（２０）の導体（２１）とを導電性接着剤（３０）を介して接続され、
   樹脂封止材（４０）が流路（２）内に流入されて充填され、流路（２）の電子部品（１０）表面の開口部を被覆するとともに、接続部周辺を樹脂封止材（４０）でコーティングし、
   電子部品（１０）の両側端部を樹脂封止材（４０）で被覆し、
   電子部品（１０）と回路基板（２０）との接続部を樹脂封止したことを特徴とする電子部品の樹脂封止構造。