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JP2003133656A - 半導体素子の実装構造 - Google Patents

半導体素子の実装構造

Info

Publication number
JP2003133656A
JP2003133656A JP2001325873A JP2001325873A JP2003133656A JP 2003133656 A JP2003133656 A JP 2003133656A JP 2001325873 A JP2001325873 A JP 2001325873A JP 2001325873 A JP2001325873 A JP 2001325873A JP 2003133656 A JP2003133656 A JP 2003133656A
Authority
JP
Japan
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semiconductor element
wiring board
filler
groove
mounting structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001325873A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Shinozaki
道生 篠崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2001325873A priority Critical patent/JP2003133656A/ja
Publication of JP2003133656A publication Critical patent/JP2003133656A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
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    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子と配線基板との実装部に充填剤を
充填した実装構造において、半導体素子と配線基板との
熱膨張差が大きい場合においても高い実装信頼性を有す
る実装構造を提供する。 【解決手段】 配線導体層8を備えた配線基板1の表面
に、接続用電極14を備えた半導体素子13を載置し、配線
導体層8と接続用電極14とをロウ付け接続し、かつその
接続部に熱硬化性樹脂を含む充填剤16を充填して成る半
導体素子の実装構造であって、半導体素子13の周囲に形
成された充填剤16によるフィレット部17に位置する配線
基板1の表面に、開口18の幅よりも内部の幅が広い溝12
を形成した。配線基板1に対する充填剤16の接着強度を
高めることができ、フィレット部17の充填剤16と配線基
板1との界面のクラックの発生を防ぎ、仮にクラックが
発生したとしても、溝12によってクラックの進展を有効
に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の実装
構造に関し、特に大型の配線基板上に半導体素子をロウ
付けにより表面実装し、さらにその配線基板と半導体素
子の間に熱硬化性樹脂を含む充填剤を注入硬化させてな
る熱履歴特性・使用耐久性・信頼性に優れた半導体素子
の実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、マイクロプロセッサやASIC
(Application Specific Integrated Circuit)等に代
表される半導体素子が搭載され、電子回路基板等に使用
される配線基板は、一般にアルミナ,ムライト等のセラ
ミックスからなる絶縁基板の表面および内部に、タング
ステン,モリブデン等の高融点金属粉末から成る複数個
のメタライズ配線層が配設されるものである。
【0003】最近では、このような配線基板と半導体素
子との接続は、従来のワイヤボンディング方式から、半
導体素子の下面に接続用電極を設け、これと配線基板の
接続端子とを直接ロウ付けするフリップチップ実装方式
に移行しつつある。
【0004】また、このフリップチップ実装による接続
では、接続信頼性を高めるために、その接続部に熱硬化
性樹脂を含むアンダーフィルと呼ばれる充填剤を注入し
硬化させて、接続部を機械的に補強することがしばしば
行なわれる。
【0005】一方、配線基板は、接続端子の実装密度を
高める要求から、半田ボールを介したいわゆるボールグ
リッドアレイ(BGA)方式にて、プリント基板等の樹
脂成分を含有する有機質材料または有機質材料と無機質
材料との複合材で構成されるマザーボードヘ実装されて
いる。
【0006】しかしながら、アルミナ,ムライト等の絶
縁材料から成るセラミックス多層配線基板を、ガラスエ
ポキシ樹脂複合材料等の有機樹脂を含む絶縁材料から成
るマザーボードに表面実装した場合には、配線基板とマ
ザーボードとの熱膨張率の差が大きいため、熱応力によ
って、接続用端子が絶縁基板より剥離したり、接続部に
クラック等が生じたりし、配線基板のマザーボード上へ
の良好な実装状態を長期にわたり安定に維持できないと
いう問題があった。
【0007】したがって、BGAのような高密度で接続
端子を形成した配線基板においては、絶縁基板として、
マザーボードとの熱膨張係数差の小さな、高熱膨張特性
を有するセラミック多層配線基板やガラスエポキシ樹脂
基材にポリイミドまたはエポキシ樹脂等の有機系材料を
用いて形成したいわゆるビルドアップ多層配線基板が用
いられる。
【0008】このような配線基板を用いることによっ
て、マザーボートとの熱膨張差によって接続端子に発生
する熱応力を最小限に抑え、接続用端子と絶縁基板との
剥離や接続部のクラック等が生じることなく、配線基板
のマザーボード上への良好な実装状態を長期にわたり安
定に維持できる。
【0009】しかしながら、このような高熱膨張特性を
有するセラミック多層配線基板およびビルドアップ多層
配線基板を用いた場合には、これらの配線基板に実装さ
れる、熱膨張係数が2〜3×10-6/℃のシリコン(S
i)より成る半導体素子との熱膨張係数差が大きくな
り、その結果、ビルドアップ多層配線基板の表面に半導
体素子をフリップチップ実装した場合に、半導体素子と
ビルドアップ多層配線基板との熱膨張係数差により半導
体素子の作動・停止に伴って発生する熱応力によって、
半導体素子と配線基板との間の充填材が剥離するという
新たな問題が発生することが判明した。
【0010】また、このような熱応力に対しては、半導
体素子との接続部に熱硬化性樹脂を含有する充填剤を充
填することが効果的であるが、このような充填剤を充填
しても、熱応力によって半導体素子の実装部の周辺に充
填剤によって形成されるフィレット部(裾拡がり部とも
いう)の充填剤と配線基板との界面にクラックが発生
し、このクラックが半導体素子の電極と配線基板の接続
端子とのロウ材による接続部まで進展し、これら電極と
接続端子との電気的な接続状態が損なわれるという問題
が発生する。
【0011】このようなクラックを防止する方法とし
て、例えば特開2001−188362号公報には、高熱膨張特性
を有するセラミックス多層配線基板に関して、半導体素
子の周囲に形成された充填剤によるフィレット部に位置
する配線基板表面に溝を形成する半導体素子の実装構造
が提案されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】特開2001−188362号公
報において提案されたような配線基板表面に溝を設ける
構造は、半導体素子と配線基板との熱膨張率の差によっ
て発生する熱応力がフィレット部の充填剤と配線基板と
の界面に発生するせん断応力のみの場合は効果的であ
る。
【0013】しかしながら、半導体素子の動作時に発す
る熱が配線基板に繰り返し印加されると、半導体素子と
配線基板の熱膨張差が大きい場合には、熱応力歪みが発
生し、配線基板に反りが発生する場合がある。この場
合、熱応力は、フィレット部の充填剤と配線基板との界
面にせん断と引っ張りの2つの方向に働くこととなる。
この場合は、配線基板表面に溝を設けただけでは、引っ
張り応力に対して効果が薄く、半導体素子の実装部の周
辺に充填剤によって形成されるフィレット部の充填剤と
配線基板との界面にクラックが発生してしまい、このク
ラックが半導体素子の電極と配線基板の接続端子とのロ
ウ材による接続部まで進展し、これら電極と接続端子と
の電気的な接続状態が損なわれるという問題が発生す
る。
【0014】本発明は、上記のような半導体素子と配線
基板との実装部に充填剤を充填した実装構造において、
半導体素子と配線基板との熱膨張差が大きく、基板に反
りが発生する場合においても、高い実装信頼性を有する
半導体素子の実装構造を提供することを目的とするもの
である。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明者は、配線基板に
半導体素子をフリップチップ実装し、その実装部に熱硬
化性樹脂を含有する充填剤を充填した構造において、半
導体素子の周囲に形成された充填剤によるフィレット部
に位置する配線基板の表面に、開口の幅よりも内部の幅
が広い溝を形成することにより、上記の問題を解決で
き、強固な、かつ長期にわたり安定した電気接続を維持
できることを見出し、本発明を完成するに至ったもので
ある。
【0016】即ち、本発明の半導体素子の実装構造は、
配線導体層を備えた配線基板の表面に、接続用電極を備
えた半導体素子を載置し、前記配線導体層と前記接続用
電極とをロウ付け接続し、かつその接続部に熱硬化性樹
脂を含む充填剤を充填して成る半導体素子の実装構造で
あって、前記半導体素子の周囲に形成された前記充填剤
によるフィレット部に位置する前記配線基板の表面に、
開口の幅よりも内部の幅が広い溝を形成したことを特徴
とするものである。
【0017】また、本発明の半導体素子の実装構造にお
いては、前記溝の内部の最も広い幅が前記開口の幅の1.
2〜5倍であること、前記溝の深さが30〜150μmである
こと、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含むことが
望ましい。
【0018】本発明によれば、このような実装構造にお
いて、半導体素子の周囲に形成された充填剤によるフィ
レット部に位置する配線基板の表面に、開口の幅よりも
内部の幅が広い溝を形成したことで、この溝が充填剤の
フィレット部を引き剥がそうとする力に対してアンカー
として作用し、熱膨張差に起因する引っ張り応力に対し
ても配線基板に対する充填剤の接着強度を高めることが
でき、半導体素子の作動時に発する熱が配線基板に繰り
返し印加された場合に半導体素子と配線基板との熱膨張
係数差によって発生する熱応力歪みが原因となる、フィ
レット部の充填剤と配線基板との界面のクラックの発生
を防ぐことができ、仮にクラックが発生したとしても、
この溝によってクラックの進展を有効に防止することが
できる。
【0019】また、本発明によれば、溝の内部の最も広
い幅を開口の幅の1.2〜5倍とすることで、この溝が半
導体素子の周囲に配設される微細配線の妨げとならず、
かつ充填剤が配線基板に十分固定され、アンカーとして
より効果的に作用するので、半導体素子の作動時に発す
る熱が配線基板に繰り返し印加された場合に半導体素子
と配線基板との熱膨張係数差によって発生する熱応力歪
みが原因となる、フィレット部の充填剤と配線基板との
界面のクラックの発生防止に、さらに有効に機能するも
のとできる。
【0020】また、本発明によれば、溝の深さを30〜15
0μmとすることにより、溝にボイドを発生させずに充
填剤を充填することができ、さらに、フィレット部にお
いて溝に充填された充填剤を固定する十分な強度が確保
できるので、熱サイクル試験およびプレッシャークッカ
ー試験においても、充填剤が配線基板から剥がれること
がないものとすることができる。
【0021】また、本発明によれば、エポキシ樹脂を含
む熱硬化性樹脂を充填剤とすることにより、熱サイクル
試験等において充填剤が熱分解することがなく、配線基
板との密着をさらに強固に保つことが可能となり、熱サ
イクル試験およびプレッシャークッカー試験において
も、充填剤が配線基板から剥がれることがないものとす
ることができる。
【0022】これにより、半導体素子と配線基板とを長
期にわたり強固に電気的接続することができ、長期使用
に対しても高い信頼性を確保できる半導体素子の実装構
造を提供することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体素子実装基
板について添付図面に基づき詳細に説明する。図1は本
発明の半導体素子の実装構造の実施の形態の一例を示す
要部断面図であり、図2はその半導体素子の実装部の拡
大断面図である。図1において、1は配線基板、2は絶
縁基体であり、絶縁基体2には貫通導体3が形成されて
いる。さらに絶縁基体2の表面には貫通導体3から延設
された接続ランド4が形成され、コア基板5を構成して
いる。また、貫通導体3の内部には絶縁材料もしくは導
電材料6が充填され、コア基板5の表面には複数の絶縁
層7および複数の配線導体層8が形成されており、この
配線導体層8の一部として、一方の表面には外部との電
気接続のための外部接続用パッド9が形成され、複数の
ビア導体10にて接続ランド4と電気的に接続されてい
る。また、他方の表面には、同様に配線導体層8の一部
として半導体素子接続用パッド11が形成され、複数のビ
ア導体10にて接続ランド4と電気的に接続されている。
【0024】本発明の実装構造に用いる配線基板におい
て、各絶縁層7は、例えばポリイミド,エポキシ樹脂,
フッ素樹脂,ポリノルボルネンまたはベンゾシクロブテ
ン等の有機絶縁材料を使用して、あるいはセラミックス
粉末等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹
脂で結合して成る複合絶縁材料等の電気絶縁材料を使用
して形成される。
【0025】これらの絶縁層7は以下のようにして作製
される。例えばエポキシ樹脂から成る場合であれば、一
般に酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミックスや
ガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させて
形成されるガラスエポキシ樹脂等から成る絶縁層の上面
に、有機樹脂前駆体をスピンコート法もしくはカーテン
コート法等の塗布技術により被着させ、これを熱硬化処
理することによって形成されるエポキシ樹脂等の有機樹
脂から成る絶縁層7と、銅を無電解めっき法や蒸着法等
の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィ技術を採用す
ることによって形成される薄膜配線導体層8とを交互に
積層し、約170℃程度の温度で加熱硬化することによっ
て製作される。
【0026】また、各配線導体層8は、例えば銅(C
u),銀(Ag),ニッケル(Ni),クロム(C
r),チタン(Ti),金(Au)またはニオブ(N
b)やそれらの合金等の金属材料の薄膜等により形成す
ればよい。
【0027】具体的には、例えば金属材料の薄膜で形成
する場合は、スパッタリング法,真空蒸着法またはメッ
キ法により金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ法
により所定の配線パターンに形成することができる。
【0028】この例では、配線基板1の上面にはマイク
ロプロセッサやASIC等の半導体素子13が搭載され、
Sn−Pb等の半田等から成る導体バンプ15および半導
体素子13接続用の半導体素子接続用パッド11を介して配
線基板1と電気的に接続されている。
【0029】本発明の半導体素子の実装構造は、絶縁基
板の少なくとも表面に配線導体層が配設された配線基板
を用いるものであるが、この図1に示す例では、配線基
板としてBGA型パッケージを用いた場合の実装構造を
示している。すなわち、図1において、1はBGA型パ
ッケージを構成する配線基板であり、13が半導体素子で
ある。
【0030】半導体素子13は、フリップチップ型のもの
で、Si系等の半導体材料から成り、その下面には半田
バンプ等の導体バンプ15が形成されている。そして、こ
の半導体素子13は、図2の要部拡大図に示すように、配
線基板1の上面のランド部11に対して、導体バンプ15を
載置当接させ、しかる後、約250〜400℃の温度で加熱し
て導体バンプ15を溶融させることにより、半導体素子13
の接続用電極14を配線基板1のランド部11に接合させ、
実装されている。そして、この半導体素子13の実装部に
は、実装部の補強のために熱硬化性樹脂を含有する充填
剤16が充填されている。
【0031】本発明の半導体素子の実装構造において
は、半導体素子13の周囲に形成される充填剤16のフィレ
ット部17に位置する配線基板1の表面に、開口の幅より
も内側の幅が広い溝12が形成されている。図2に示した
例における溝12では、その開口18の幅よりも内部の幅が
広く、底の部分で最も幅の広い部分の寸法19となってい
る。この溝12には充填剤16が充填され、半導体素子13の
実装部の充填材16およびフィレット部17と一体となって
いる。この結果、この溝12内の充填剤16がアンカーとし
て作用することにより、充填剤16の配線基板1との接着
強度を高めることができる。
【0032】また、溝12の幅は、フィレット部17の幅に
応じて適宜選択されるが、特にその開口18の幅が通常は
0.1〜0.5mmとされることから、この溝12内の充填剤16
にアンカーとしての効果を発揮させるためには、溝12の
内部の最も幅の広い部分の寸法19が開口18の幅の1.2〜
5倍であることが望ましい。この溝12の内部の最も幅の
広い部分の寸法19が開口18の幅の1.2倍未満である場合
は、溝12内の充填剤16が引っ張り応力に対するアンカー
としての機能を十分に発揮しない傾向がある。他方、5
倍を超える場合は、半導体素子13の周囲に形成される信
号線を微細配線とすることの妨げとなってしまうことが
ある。
【0033】また、溝12による上記の効果を発揮させる
ためには、その深さが30〜150μmであることが望まし
い。この溝12の深さが30μmよりも小さいと、せん断応
力に対する効果が望めなくなる傾向がある。他方、150
μmを超えると、プレッシャークッカー試験のような信
頼性試験において充填剤16の剥離が生じやすくなり、ま
た、配線基板1に溝12を起点とするクラックが発生しや
すくなるために、配線基板1の絶対強度が低下しやすく
なる等の不具合が発生することがある。
【0034】このような溝12の形成は、コア基板5の表
面の複数の絶縁層7を作製する際に、絶縁層7にレーザ
等を用いて孔開けしたものを硬化するか、硬化後のコア
基板5の表面をレーザ等によって加工することにより行
なうことができる。
【0035】また、溝12の断面形状は、図3に図2と同
様の拡大断面図で示すように、幅の異なる溝が形成され
た絶縁層をそれら溝が重なるように2層以上重ねて、幅
の狭い溝を表層に、幅の広い溝を内層にして積層するよ
うに構成し、開口18の幅よりも内部の幅が広く、略下半
分が最も幅の広い部分の寸法19となっている溝12とされ
ていてもよい。また、溝12は、図4に同様の拡大断面図
で示すように、表裏で開口の幅寸法の異なる溝が形成さ
れた絶縁層を、それら溝の開口の幅の広い面同士が対向
するように積層して構成し、開口18の幅よりも内部の幅
が広く、中央部が最も幅の広い部分の寸法19となってい
る溝12とされていたり、図5に同様の拡大断面図で示す
ように、表裏で開口の幅寸法の異なる溝が形成された絶
縁層を、それら溝の開口の幅の広い面と幅の狭い面とが
対向するように積層して、開口の幅よりも内部の幅が広
い溝となるように構成し、開口18の幅よりも内部の幅が
広く、中央部と底の部分とが最も幅の広い部分の寸法19
となっている溝12とされていてもよい。さらに、溝12
は、図6に同様の拡大断面図で示すように、表裏で開口
の幅寸法の異なる溝が形成された絶縁層を、それら溝の
開口の幅の広い面と幅の狭い面とが対向するように積層
して構成し、開口18から幅が一旦狭くなって中央部で幅
が広くなり、中央部が最も幅の広い部分の寸法19となっ
ている溝12とされていたり、図7に同様の拡大断面図で
示すように、表裏で開口の幅寸法の異なる溝が形成され
た絶縁層を、それら溝の開口の幅の狭い面同士が対向す
るように積層して、絶縁層7内部において、開口18から
幅が一旦狭くなって中央部から徐々に幅が広くなり、底
部が最も幅の広い部分の寸法19となっている溝12とされ
ていてもよい。
【0036】また、本発明の半導体素子の実装構造にお
ける充填剤16中に含まれる熱硬化性樹脂としては、例え
ばフェノール樹脂,ユリア樹脂,メラミン樹脂,エポキ
シ樹脂,不飽和ポリエステル樹脂,フタル酸ジアリル樹
脂,ポリイミド樹脂,シリコーン樹脂,ポリウレタン樹
脂等を用いることができる。これらの中でも、ビスフェ
ノール系エポキシ樹脂,ノボラック系エポキシ樹脂,ブ
ロム化エポキシ樹脂,脂環式エポキシ樹脂等の耐熱性に
優れるエポキシ樹脂が特に望ましい。
【0037】また、この充填剤16中には、熱硬化性樹脂
以外に、無機フィラーを含有することが望ましい。この
無機質フィラーは、充填剤16の熱膨張係数を下げるため
に熱硬化性樹脂に添加されるものであり、無機質フィラ
ーが球状粒子を主体とする場合には、半導体素子13と配
線基板1との実装部の狭い空間に対する充填性を高める
ことができる結果、充填剤16中への充填不良によるクラ
ックの発生を防止することができる。
【0038】この球状粒子は、粒子の表面に角部が実質
的に存在せず、粒子間の摩擦が小さいことから良好な充
填性を示すものと推察される。特にこの球状粒子は、長
径/短径で計算される平均アスペクト比が1.2以下、特
に1.1以下であり、長径による平均粒径が0.3〜20μm、
特に1〜10μmであることが充填性の点から好適であ
る。この平均粒径が0.3μmよりも小さいと、充填剤16
の粘性が低くなり、充填性が悪化してボイドが発生しや
すくなる。他方、平均粒径が20μmを超えると、半導体
素子13と配線基板1との間にフィラーが充填されにくく
なり、ボイドの発生および充填剤16の不均一に伴うクラ
ックが発生しやくなる。
【0039】充填剤16に用いられる無機フィラーとして
は、石英ガラス,アルミナ,マイカ,ジルコニウムシリ
ケート,リチウムシリケート等の破砕状もしくは球状の
無機物が望ましい。
【0040】また、配線基板1が、ヤング率が10〜30G
Paであるガラスエポキシ樹脂基材から成る絶縁基体2
に、この絶縁基体2を貫通する貫通導体3および絶縁基
体2の表面に貫通導体3から延設された接続ランド4を
具備するコア基板5と、このコア基板5の表面に積層さ
れた複数の絶縁層7および複数の配線導体層8から成る
配線部とから成り、かつ絶縁層7の−100〜+300℃にお
けるヤング率が10〜100GPaである場合には、半導体
素子13の作動時に発する熱が配線基板1に繰り返し印加
された場合に、半導体素子13と配線基板1との熱膨張係
数差が大きいために発生する熱応力で配線基板1が大き
く反り、フィレット部17の充填剤16と配線基板1の表面
となる絶縁層7との界面に大きな引っ張りの力が働くた
め、開口18の幅よりも内部の幅が広い溝12は、アンカー
として特に有効に作用する。
【0041】そして、このような本発明の半導体素子の
実装構造により半導体素子13が実装された配線基板1
は、半導体素子収納用パッケージ等の電子部品収納用パ
ッケージや電子部品搭載用基板、多数の半導体素子が搭
載されるいわゆるマルチチップモジュールやマルチチッ
プパッケージ等として使用される。
【0042】なお、本発明は上記の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。例え
ば、上記の例では配線基板1としてBGA型パッケージ
を用いた場合の実装構造を示したが、配線基板1として
LGA型パッケージを用いたり、PGA型パッケージを
用いたりした場合であってもよい。
【0043】
【発明の効果】本発明は、配線導体層を備えた配線基板
の表面に、接続用電極を備えた半導体素子を載置し、前
記配線導体層と前記接続用電極とをロウ付け接続し、か
つその接続部に熱硬化性樹脂を含む充填剤を充填して成
る半導体素子の実装構造であって、前記半導体素子の周
囲に形成された前記充填剤によるフィレット部に位置す
る前記配線基板の表面に、開口の幅よりも内部の幅が広
い溝を形成したことから、この溝が充填剤のフィレット
部を引き剥がそうとする力に対してアンカーとして作用
し、熱膨張差に起因する引っ張り応力に対しても配線基
板に対する充填剤の接着強度を高めることができ、半導
体素子の作動時に発する熱が配線基板に繰り返し印加さ
れた場合に半導体素子と配線基板との熱膨張係数差が大
きいために発生する熱応力歪みが原因となる、半導体素
子の実装部の周辺に充填剤によって形成されるフィレッ
ト部の充填剤と配線基板との界面でのクラックの発生を
防ぐことができ、仮にクラックが発生したとしても、こ
の溝によってクラックの進展を有効に防止することが可
能となり、半導体素子等の電子部品を搭載する電子回路
基板等に使用される配線基板に対して好適な半導体素子
の実装構造を提供することができる。
【0044】また、本発明によれば、前記溝の内部の最
も広い幅を前記開口の幅の1.2〜5倍とすることによ
り、この溝が半導体素子の周囲に配設される微細配線の
妨げとならず、かつ充填剤が配線基板に十分固定され、
アンカーとしてより効果的に作用するので、配線基板に
対する充填剤の接着強度を高めることができ、半導体素
子の作動時に発する熱が配線基板に繰り返し印加された
場合に半導体素子と配線基板との熱膨張係数差が大きい
ために発生する熱応力歪みが原因となる、半導体素子の
実装部の周辺に充填剤によって形成されるフィレット部
の充填剤と配線基板との界面でのクラックの発生防止に
さらに有効に機能させることができる。
【0045】また、本発明によれば、前記溝の深さを30
〜150μmとすることにより、この溝にボイドを発生さ
せずに充填剤を充填することができ、さらに、フィレッ
ト部において溝に充填された充填剤を固定する十分な強
度が確保できるので、熱サイクル試験およびプレッシャ
ークッカー試験においても、充填剤が配線基板から剥が
れることがないものとすることができる。
【0046】また、本発明によれば、エポキシ樹脂を含
む熱硬化性樹脂を充填剤とすることにより、熱サイクル
試験等において充填剤が熱分解することがなく、配線基
板との密着をさらに強固に保つことが可能となり、熱サ
イクル試験およびプレッシャークッカー試験において
も、充填剤が配線基板から剥がれることがないものとす
ることができる。
【0047】以上により、本発明によれば、半導体素子
と配線基板との実装部に充填剤を充填した実装構造にお
いて、半導体素子と配線基板との熱膨張差が大きく、基
板に反りが発生する場合においても、高い実装信頼性を
有する半導体素子の実装構造を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体素子の実装構造の実施の形態の
一例を示す断面図である。
【図2】図1に示す例における半導体素子の実装部の拡
大断面図である。
【図3】本発明の半導体素子の実装構造の他の例におけ
る半導体素子の実装部の拡大断面図である。
【図4】本発明の半導体素子の実装構造の他の例におけ
る半導体素子の実装部の拡大断面図である。
【図5】本発明の半導体素子の実装構造の他の例におけ
る半導体素子の実装部の拡大断面図である。
【図6】本発明の半導体素子の実装構造の他の例におけ
る半導体素子の実装部の拡大断面図である。
【図7】本発明の半導体素子の実装構造の他の例におけ
る半導体素子の実装部の拡大断面図である。
【符号の説明】
1:配線基板 2:絶縁基体 3:貫通導体 4:接続ランド 5:コア基板 7:絶縁層 8:配線導体層 9:外部接続用パッド 10:ビア導体 11:半導体素子接続用パッド 12:溝 13:半導体素子 14:接続用電極 15:導体バンプ 16:充填剤 17:フィレット部 18:溝の開口 19:溝の内部における最も幅の広い部分の寸法 20:溝の深さ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線導体層を備えた配線基板の表面に、
    接続用電極を備えた半導体素子を載置し、前記配線導体
    層と前記接続用電極とをロウ付け接続し、かつその接続
    部に熱硬化性樹脂を含む充填剤を充填して成る半導体素
    子の実装構造であって、前記半導体素子の周囲に形成さ
    れた前記充填剤によるフィレット部に位置する前記配線
    基板の表面に、開口の幅よりも内部の幅が広い溝を形成
    したことを特徴とする半導体素子の実装構造。
  2. 【請求項2】 前記溝の内部の最も広い幅が前記開口の
    幅の1.2〜5倍であることを特徴とする請求項1記載
    の半導体素子の実装構造。
  3. 【請求項3】 前記溝の深さが30〜150μmである
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体素子の実装構
    造。
  4. 【請求項4】 前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含
    むことを特徴とする請求項1記載の半導体素子の実装構
    造。
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