JPH0766329A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0766329A JPH0766329A JP23882093A JP23882093A JPH0766329A JP H0766329 A JPH0766329 A JP H0766329A JP 23882093 A JP23882093 A JP 23882093A JP 23882093 A JP23882093 A JP 23882093A JP H0766329 A JPH0766329 A JP H0766329A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- glass substrate
- filler
- semiconductor device
- linear expansion
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73203—Bump and layer connectors
- H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ガラス基板上に半導体装置を実装する際の補強
材としての樹脂の耐久性を確保して半導体装置の信頼性
を高めること。 【構成】図１で、ガラス基板２上にフリップチップIC１
がバンプ半田付けされ、基板２とIC１との間にできたす
き間を樹脂４で固定してある。樹脂４に混入するフィラ
ーのシリカ粒径は、より大粒径のシリカが混入できるよ
う求め、係数値目標として、耐久性等の試験から35ppm/
℃以下を条件とし、粘度の観点からは、650poise以下で
あることを条件とした。その結果、望ましいフィラーと
して３μｍの場合が最も良く、この場合のフィラーの含
有率は65％で、この樹脂の線膨張係数は23ppm/℃、粘度
は約500poiseとなり、IC１と基板２とのすき間に流動性
よく、均一に充填できて樹脂充填の偏りをなくし、耐久
性をクリアする充填樹脂が提供できた。
材としての樹脂の耐久性を確保して半導体装置の信頼性
を高めること。 【構成】図１で、ガラス基板２上にフリップチップIC１
がバンプ半田付けされ、基板２とIC１との間にできたす
き間を樹脂４で固定してある。樹脂４に混入するフィラ
ーのシリカ粒径は、より大粒径のシリカが混入できるよ
う求め、係数値目標として、耐久性等の試験から35ppm/
℃以下を条件とし、粘度の観点からは、650poise以下で
あることを条件とした。その結果、望ましいフィラーと
して３μｍの場合が最も良く、この場合のフィラーの含
有率は65％で、この樹脂の線膨張係数は23ppm/℃、粘度
は約500poiseとなり、IC１と基板２とのすき間に流動性
よく、均一に充填できて樹脂充填の偏りをなくし、耐久
性をクリアする充填樹脂が提供できた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラスを基板とする半
導体装置に関し、特に、ガラス基板にＩＣチップを実装
する構造を有する液晶表示装置等の半導体装置に関す
る。
導体装置に関し、特に、ガラス基板にＩＣチップを実装
する構造を有する液晶表示装置等の半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示装置等において、表示部
分と駆動回路とを一体化させたＣＯＧ（チップオンガラ
ス）技術が実施検討されている。このＣＯＧ技術は、ガ
ラス基板上に配線をパターン化して、ＩＣチップ等を基
板上に実装させるものである。その際に、ＩＣチップと
ガラス基板との間は半田付けされた部分以外は隙間が出
来ており、従来は、このままでは耐熱サイクル試験での
耐久性が確保されないことが判明しており、図４に示す
ようなフリップチップＩＣの場合において、バンプ半田
の部位（矢印部分）にクラックが生じたりしていた。そ
のため、このギャップに樹脂を充填して補強することが
提案され行われている。この充填に用いられる樹脂は、
主としてエポキシ系樹脂が利用されるが、ガラス基板と
ＩＣチップとのギャップを抜け漏れなく完全に充填でき
る必要があり、市販の樹脂をそのまま適用すると、完全
に充填できなかったり、線膨張率の差から基板にひび割
れを生じて配線を断線させたり、チップ剥がれを起こし
たりするという問題があった。そのため特公昭63-64055
号公報では、充填する樹脂の中に熱膨張率の小さい粒子
やゴム粉粒体を混合させている。
分と駆動回路とを一体化させたＣＯＧ（チップオンガラ
ス）技術が実施検討されている。このＣＯＧ技術は、ガ
ラス基板上に配線をパターン化して、ＩＣチップ等を基
板上に実装させるものである。その際に、ＩＣチップと
ガラス基板との間は半田付けされた部分以外は隙間が出
来ており、従来は、このままでは耐熱サイクル試験での
耐久性が確保されないことが判明しており、図４に示す
ようなフリップチップＩＣの場合において、バンプ半田
の部位（矢印部分）にクラックが生じたりしていた。そ
のため、このギャップに樹脂を充填して補強することが
提案され行われている。この充填に用いられる樹脂は、
主としてエポキシ系樹脂が利用されるが、ガラス基板と
ＩＣチップとのギャップを抜け漏れなく完全に充填でき
る必要があり、市販の樹脂をそのまま適用すると、完全
に充填できなかったり、線膨張率の差から基板にひび割
れを生じて配線を断線させたり、チップ剥がれを起こし
たりするという問題があった。そのため特公昭63-64055
号公報では、充填する樹脂の中に熱膨張率の小さい粒子
やゴム粉粒体を混合させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
提案されているこの充填に用いられる樹脂に適当な粒子
体を添加するだけでは、ガラス基板においては、発明者
らの用いる30〜90μｍのギャップにおいて充填した場合
に、なおガラス基板にクラックが生じることが判明した
（図５の矢印の部位）。従って、なおも樹脂の混合物に
関して問題があると発明者等は考え、最適な充填用の樹
脂を得ることがこの発明の目的である。
提案されているこの充填に用いられる樹脂に適当な粒子
体を添加するだけでは、ガラス基板においては、発明者
らの用いる30〜90μｍのギャップにおいて充填した場合
に、なおガラス基板にクラックが生じることが判明した
（図５の矢印の部位）。従って、なおも樹脂の混合物に
関して問題があると発明者等は考え、最適な充填用の樹
脂を得ることがこの発明の目的である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、ガラス基板上にＩＣを実装し、樹脂
で該ＩＣを補強する構造の半導体装置において、前記Ｉ
Ｃと前記ガラス基板とのギャップ間に、樹脂を充填する
構造を有し、前記樹脂は、線膨張係数が35ppm/℃以下で
あり、粘度が650poise以下のエポキシ樹脂であって、平
均粒径３μｍ、最大粒径30μｍのシリカ粒フィラーを65
±10％混合していることである。また関連発明の構成
は、前記ＩＣチップが、該ＩＣチップの電極部に盛られ
たバンプでもって前記ガラス基板上の電極に固着された
フリップチップＩＣとなっていることである。
め本発明の構成は、ガラス基板上にＩＣを実装し、樹脂
で該ＩＣを補強する構造の半導体装置において、前記Ｉ
Ｃと前記ガラス基板とのギャップ間に、樹脂を充填する
構造を有し、前記樹脂は、線膨張係数が35ppm/℃以下で
あり、粘度が650poise以下のエポキシ樹脂であって、平
均粒径３μｍ、最大粒径30μｍのシリカ粒フィラーを65
±10％混合していることである。また関連発明の構成
は、前記ＩＣチップが、該ＩＣチップの電極部に盛られ
たバンプでもって前記ガラス基板上の電極に固着された
フリップチップＩＣとなっていることである。
【０００５】
【作用】充填する樹脂に、特定の混入物を含めること
で、充填材として適度な粘性・流動性をもたせ、ガラス
基板およびＩＣチップに見合った線膨張係数とし、ガラ
ス基板その他に対するクラックの発生を防ぐ効果をもた
せる。
で、充填材として適度な粘性・流動性をもたせ、ガラス
基板およびＩＣチップに見合った線膨張係数とし、ガラ
ス基板その他に対するクラックの発生を防ぐ効果をもた
せる。
【０００６】
【発明の効果】線膨張係数が基板とＩＣチップとの中間
値になって、発生する応力を緩和させるように充填する
樹脂を調整するので、熱サイクル試験等でも耐久性の向
上が実現し、半導体装置の寿命を増大させ、半導体装置
の信頼性が向上する。
値になって、発生する応力を緩和させるように充填する
樹脂を調整するので、熱サイクル試験等でも耐久性の向
上が実現し、半導体装置の寿命を増大させ、半導体装置
の信頼性が向上する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、ガラス基板２上にフリップチップＩＣ
１がバンプ半田付けされ、基板２とＩＣ１との間にでき
たすき間を樹脂で固定してある。問題のクラック発生な
どを抑制するためには、このすき間に充填する樹脂４は
すき間をもれなく埋める必要がある。発明者らが経験す
る、ガラス基板２とＩＣ１との通常30〜90μｍのすき間
を漏れなく充填するには、粘度が適度に抑制された樹脂
を用いる必要があることが判っている。その特性を限定
することで望ましい充填性と耐久性が得られ、さらにま
た樹脂の供給量を制御して、ＩＣ１の端よりはみ出した
部分であるフィレット形状を規定することで装置の耐久
性向上が得られたものである。
明する。図１は、ガラス基板２上にフリップチップＩＣ
１がバンプ半田付けされ、基板２とＩＣ１との間にでき
たすき間を樹脂で固定してある。問題のクラック発生な
どを抑制するためには、このすき間に充填する樹脂４は
すき間をもれなく埋める必要がある。発明者らが経験す
る、ガラス基板２とＩＣ１との通常30〜90μｍのすき間
を漏れなく充填するには、粘度が適度に抑制された樹脂
を用いる必要があることが判っている。その特性を限定
することで望ましい充填性と耐久性が得られ、さらにま
た樹脂の供給量を制御して、ＩＣ１の端よりはみ出した
部分であるフィレット形状を規定することで装置の耐久
性向上が得られたものである。
【０００８】一般に充填として利用可能な市販のエポキ
シ系樹脂単体では、線膨張係数がガラス基板より大き
く、およそ10倍である。そのため、樹脂の中にフィラー
として線膨張係数の小さいシリカ粒を混入させて線膨張
係数を緩和させる。シリカはガラス材と同様な成分なの
で、その混入された樹脂の線膨張係数はガラス基板に近
づく。しかし今度は逆に、粉末状の材料を混合すると通
常、樹脂の粘性が高まり、つまり流動性が低下して、樹
脂をすき間に浸透させることが難しくなる。
シ系樹脂単体では、線膨張係数がガラス基板より大き
く、およそ10倍である。そのため、樹脂の中にフィラー
として線膨張係数の小さいシリカ粒を混入させて線膨張
係数を緩和させる。シリカはガラス材と同様な成分なの
で、その混入された樹脂の線膨張係数はガラス基板に近
づく。しかし今度は逆に、粉末状の材料を混合すると通
常、樹脂の粘性が高まり、つまり流動性が低下して、樹
脂をすき間に浸透させることが難しくなる。
【０００９】本発明を適用する構造は、ガラス基板２と
ＩＣ１とのすき間が30〜90μｍの半導体装置がほとんど
であるので、樹脂に混入するフィラーのシリカ粒径を最
大でも30μｍにする必要がある。従ってシリカ粒はふる
い（メッシュ）にかける等によりその粒径を揃えてお
く。そして、粒径の大きいシリカの含有率が多い程、線
膨張係数が小さくなるので、可能な限り大粒径のシリカ
が混入できるような条件を求めた。目標として、耐久性
等の試験から、ガラス基板で実用上差し支えない程度の
線膨張係数35ppm/℃以下を条件とした。またフィラーを
混入させる場合、粒径が小さいと添加量を増加させるこ
とが難しく、大量に添加すると粘度が急に上昇してしま
う。そのため、粘度の観点からは、これも実用上差し支
えない程度の650poise以下であることを条件とした。
ＩＣ１とのすき間が30〜90μｍの半導体装置がほとんど
であるので、樹脂に混入するフィラーのシリカ粒径を最
大でも30μｍにする必要がある。従ってシリカ粒はふる
い（メッシュ）にかける等によりその粒径を揃えてお
く。そして、粒径の大きいシリカの含有率が多い程、線
膨張係数が小さくなるので、可能な限り大粒径のシリカ
が混入できるような条件を求めた。目標として、耐久性
等の試験から、ガラス基板で実用上差し支えない程度の
線膨張係数35ppm/℃以下を条件とした。またフィラーを
混入させる場合、粒径が小さいと添加量を増加させるこ
とが難しく、大量に添加すると粘度が急に上昇してしま
う。そのため、粘度の観点からは、これも実用上差し支
えない程度の650poise以下であることを条件とした。
【００１０】図２に、発明者らによって得られた、フィ
ラーの含有率の違いによる樹脂全体の線膨張係数を示
す。線膨張係数がフィラーの粒子の大きさによっても依
存性を示している。図２からわかるように、粒径の大き
いフィラーの含有率が多い程、線膨張係数が小さくな
り、望ましい状態になり、問題の発生がなくなる。そこ
でガラス基板で実用上差し支えない程度の35ppm/℃以下
を目安として見ると、粒径が約１μｍ以上であれば良い
ことがわかる。粒径の細かい、例えば0.1 μｍ以下のシ
リカでは、ＩＣ１の下のすき間に充填する際に、シリカ
が凝集を生じて充填もれを生じた。
ラーの含有率の違いによる樹脂全体の線膨張係数を示
す。線膨張係数がフィラーの粒子の大きさによっても依
存性を示している。図２からわかるように、粒径の大き
いフィラーの含有率が多い程、線膨張係数が小さくな
り、望ましい状態になり、問題の発生がなくなる。そこ
でガラス基板で実用上差し支えない程度の35ppm/℃以下
を目安として見ると、粒径が約１μｍ以上であれば良い
ことがわかる。粒径の細かい、例えば0.1 μｍ以下のシ
リカでは、ＩＣ１の下のすき間に充填する際に、シリカ
が凝集を生じて充填もれを生じた。
【００１１】図３では、フィラーの含有率の違いによる
樹脂の粘度を示す。これもやはりフィラーの粒径によっ
て依存性を示している。ここで、粒径が大きいと含有率
は多くとれるが、図３に示すように、粘度が高くなって
すき間に充填させることが難しくなってしまう。そのた
め、これも実用上差し支えない程度の650poise以下であ
る条件からは、およそ５〜１０μｍ以下のシリカ粒でな
くてはならないことが判明した。
樹脂の粘度を示す。これもやはりフィラーの粒径によっ
て依存性を示している。ここで、粒径が大きいと含有率
は多くとれるが、図３に示すように、粘度が高くなって
すき間に充填させることが難しくなってしまう。そのた
め、これも実用上差し支えない程度の650poise以下であ
る条件からは、およそ５〜１０μｍ以下のシリカ粒でな
くてはならないことが判明した。
【００１２】その結果、望ましいフィラーのシリカ粒径
として３μｍの場合が最もバランスがとれた特性を示し
た。この場合フィラーの含有率は65％で、この樹脂の線
膨張係数は23ppm/℃、粘度はおよそ500poiseとなった。
ただし、粒径の最大径は30μｍ以下である。この調整に
より、ＩＣチップとガラス基板とのすき間に流動性よ
く、均一に充填できて樹脂充填の偏りをなくし、耐久性
をクリアする充填樹脂が提供できた。
として３μｍの場合が最もバランスがとれた特性を示し
た。この場合フィラーの含有率は65％で、この樹脂の線
膨張係数は23ppm/℃、粘度はおよそ500poiseとなった。
ただし、粒径の最大径は30μｍ以下である。この調整に
より、ＩＣチップとガラス基板とのすき間に流動性よ
く、均一に充填できて樹脂充填の偏りをなくし、耐久性
をクリアする充填樹脂が提供できた。
【００１３】なお、フィレット形状に関しては、図１に
示すような形状で、フィレットの脚長が２mm以下の場合
に、さらに望ましい耐久性を確保できることが発明者ら
によって明らかにされている。
示すような形状で、フィレットの脚長が２mm以下の場合
に、さらに望ましい耐久性を確保できることが発明者ら
によって明らかにされている。
【００１４】以上のように、ガラス基板上に半導体装置
を実装する際の補強材としての樹脂に対して、シリカ粒
フィラーを用いて望ましい充填特性とすることができ、
耐久サイクル試験における耐久性を確保して半導体装置
の信頼性を高めることができた。
を実装する際の補強材としての樹脂に対して、シリカ粒
フィラーを用いて望ましい充填特性とすることができ、
耐久サイクル試験における耐久性を確保して半導体装置
の信頼性を高めることができた。
【図１】本発明を適用する半導体装置の構造を説明する
断面図。
断面図。
【図２】線膨張係数の違いによるフィラー含有率特性
図。
図。
【図３】粘度の違いによるフィラー含有率特性図。
【図４】従来の充填なしの場合の模式的断面図。
【図５】従来の充填樹脂が供給された場合の模式的断面
図。
図。
１ フリップチップＩＣ ２ ガラス基板 ３ バンプ半田 ４ 充填樹脂（エポキシ樹脂） ５ 配線導体
Claims (2)
- 【請求項１】 ガラス基板上にＩＣを実装し、樹脂で該
ＩＣを補強する構造の半導体装置において、 前記ＩＣと前記ガラス基板とのギャップ間に、樹脂を充
填する構造を有し、 前記樹脂は、線膨張係数が３５ppm/℃以下であり、粘度
が６５０poise 以下のエポキシ樹脂であって平均粒径３
μｍ、最大粒径３０μｍのシリカ粒フィラーを６５±１
０％混合していることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記ＩＣチップは、 該ＩＣチップの電極部にもられたバンプでもって、前記
ガラス基板上の電極に固着されたフリップチップＩＣで
あることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23882093A JPH0766329A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23882093A JPH0766329A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766329A true JPH0766329A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=17035770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23882093A Pending JPH0766329A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766329A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980070399A (ko) * | 1997-02-04 | 1998-10-26 | 존에이치.무어 | 플립칩 부착물 |
| KR100233006B1 (ko) * | 1996-08-20 | 1999-12-01 | 윤종용 | 반도체 패키지 |
| US8092900B2 (en) | 2004-08-05 | 2012-01-10 | Kaneka Corporation | Solution, component for plating, insulating sheet, laminate, and printed circuit board |
| JP2013191721A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
| US8889250B2 (en) | 2004-10-14 | 2014-11-18 | Kaneka Corporation | Plating target material, polyamic solution and polyimide resin solution which are used to form the plating target material, and printed-wiring board using them |
-
1993
- 1993-08-30 JP JP23882093A patent/JPH0766329A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100233006B1 (ko) * | 1996-08-20 | 1999-12-01 | 윤종용 | 반도체 패키지 |
| KR19980070399A (ko) * | 1997-02-04 | 1998-10-26 | 존에이치.무어 | 플립칩 부착물 |
| US8092900B2 (en) | 2004-08-05 | 2012-01-10 | Kaneka Corporation | Solution, component for plating, insulating sheet, laminate, and printed circuit board |
| US8889250B2 (en) | 2004-10-14 | 2014-11-18 | Kaneka Corporation | Plating target material, polyamic solution and polyimide resin solution which are used to form the plating target material, and printed-wiring board using them |
| JP2013191721A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
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