JP4656311B2

JP4656311B2 - 電子モジュール

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Publication number: JP4656311B2
Application number: JP2005201799A
Authority: JP
Inventors: 秀一田中
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-07-11
Also published as: JP2007019409A

Description

本発明は、電子モジュールに関する。

配線基板に半導体装置が実装されたタイプの電子モジュールが知られている。この電子モジュールでは、半導体装置と配線基板とを、接着剤によって接着することが知られている。この電子モジュールでは、接着剤の内側で、マイグレーションを原因とする電気的なショートの発生を防止することができれば、電子モジュールの信頼性を高めることができる。

本発明の目的は、信頼性の高い電子モジュールを提供することにある。
特開平２−２７２７３７号公報

（１）本発明に係る電子モジュールは、電極を有する半導体チップと、前記半導体チップの前記電極が形成された面に形成された樹脂突起と、前記電極と電気的に接続されてなり、前記樹脂突起上に至るように形成された配線と、を含む半導体装置と、
前記半導体装置が搭載された、配線パターンを有する配線基板と、
前記半導体装置と前記配線基板とを接着する接着剤と、
を含み、
前記半導体装置は、前記配線基板に、前記配線における前記樹脂突起とオーバーラップする部分が前記配線パターンの電気的接続部と接触するように搭載されてなり、
前記接着剤は、前記半導体装置と前記配線基板との間であって、前記樹脂突起及び前記配線と接触しない範囲に形成され、
前記配線は、隣り合う２つの前記樹脂突起上に形成された第1の配線と第２の配線とを含み、
前記接着剤は、前記半導体チップの中央部であって、前記第1の配線と前記第２の配線との間に形成された第１の接着剤を含む。本発明によると、マイグレーションを原因とする電気的なショートが発生しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。
（２）この電子モジュールにおいて、
前記接着剤は、前記半導体チップの前記電極が形成された面の周縁部と前記配線基板とを接着するように形成された第２の接着剤を含んでいてもよい。
（３）この電子モジュールにおいて、
前記半導体基板と前記配線基板との間には、前記接着剤によって区画された空間が形成されてなり、
前記空間は減圧されていてもよい。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の実施形態及び変形例を自由に組み合わせたものを含むものとする。

本発明を適用した実施の形態に係る電子モジュール１は、半導体装置１００を含む。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、半導体装置１００の構成について説明する。

半導体装置１００は、半導体チップ１０を含む。半導体チップ１０は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体チップ１０には、集積回路１２が形成されていてもよい（図１（Ｂ）参照）。集積回路１２の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。半導体チップ１０の集積回路１２が形成された面（能動面）は、長方形をなしていてもよい。ただし、半導体チップ１０の能動面は、正方形をなしていてもよい（図示せず）。

半導体チップ１０は、図１（Ｂ）に示すように、電極１４を有する。電極１４は、半導体チップ１０の内部と電気的に接続されていてもよい。電極１４は、集積回路１２と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２に電気的に接続されていない導電体を含めて、電極１４と称してもよい。電極１４は、半導体チップの内部配線の一部であってもよい。このとき、電極１４は、半導体チップの内部配線のうち、外部との電気的な接続に利用される部分であってもよい。電極１４は、アルミニウム又は銅等の金属で形成されていてもよい。

半導体チップ１０は、図１（Ｂ）に示すように、パッシベーション膜１６を有していてもよい。パッシベーション膜１６は、電極１４を露出させるように形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、電極１４を露出させる開口を有していてもよい。パッシベーション膜１６は、電極１４を部分的に覆うように形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、電極１４の周囲を覆うように形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、例えば、ＳｉＯ_２やＳｉＮ等の無機絶縁膜であってもよい。あるいは、パッシベーション膜１６は、ポリイミド樹脂などの有機絶縁膜であってもよい。

半導体装置１００は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０上に形成された樹脂突起２０を含む。樹脂突起２０は、半導体チップ１０の電極１４が形成された面に形成されてなる。樹脂突起２０は、パッシベーション膜１６上に形成されていてもよい。樹脂突起２０の材料は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの材料を適用してもよい。例えば、樹脂突起２０は、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；benzocyclobutene）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；polybenzoxazole）等の樹脂で形成してもよい。樹脂突起２０の形状も特に限定されるものではない。例えば、樹脂突起２０は、直線状に形成されていてもよい（図１（Ａ）参照）。半導体チップ１０が長方形をなす場合、樹脂突起２０は、半導体チップ１０の長辺に沿って延びるように形成されていてもよい。樹脂突起２０の表面は、曲面になっていてもよい。このとき、樹脂突起２０の断面形状は、図１（Ｂ）に示すように、半円状をなしていてもよい。ただし、樹脂突起２０は、半球状をなしていてもよい（図示せず）。

半導体装置１００は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、配線３０を含む。配線３０は、電極１４と電気的に接続されてなる。配線３０は、樹脂突起２０上に至るように形成されてなる。配線３０の構造は、特に限定されるものではない。例えば、配線３０は複数層で形成されていてもよい。このとき、配線３０は、チタンタングステンによって形成された第１の層と、金によって形成された第２の層とを含んでいてもよい（図示せず）。あるいは、配線３０は、単層で形成されていてもよい。配線３０を、パッシベーション膜１６と接触するように形成してもよい。このとき、配線３０を、樹脂突起２０の両側で、パッシベーション膜１６に接触するように形成してもよい。また、配線３０は、電極１４と接触するように形成してもよい。これにより、配線３０と電極１４とを電気的に接続させてもよい。

なお、半導体装置１００では、図１（Ａ）に示すように、１つの樹脂突起２０に複数の配線３０が形成されていてもよい。ただし、これとは別に、１つの樹脂突起２０には、１つの配線３０のみが形成されていてもよい。

半導体装置１００は、以上の構成をなしていてもよい。

本実施の形態に係る電子モジュール１は、配線基板４０を含む（図２参照）。配線基板４０は、ベース基板４２と、ベース基板４２に設けられた配線パターン４４とを有していてもよい。ベース基板４２の材料は特に限定されず、有機系又は無機系のいずれの材料であってもよく、これらの複合構造からなるものであってもよい。ベース基板４２として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基板又はフィルムを使用してもよい。あるいは、ベース基板４２としてポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板を使用してもよい。フレキシブル基板としてFPC(Flexible Printed Circuit)や、TAB(Tape Automated Bonding)技術で使用されるテープを使用してもよい。また、無機系の材料から形成されたベース基板４２として、例えばセラミックス基板やガラス基板が挙げられる。ベース基板４２がガラス基板である場合、配線基板４０は、電気光学パネル（液晶パネル・エレクトロルミネッセンスパネル等）の一部であってもよい。配線パターン４４の材料についても、特に限定されるものではない。例えば、配線パターン４４は、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）のうちのいずれかを積層して形成されていてもよい。あるいは、配線基板４０が液晶パネルの場合、配線パターン４４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、Ｃｒ、Ａｌなどの金属膜、金属化合物膜、又は、それらの複合膜によって形成されていてもよい。このとき、配線パターン４４は、液晶を駆動する電極（走査電極、信号電極、対向電極等）に電気的に接続されていてもよい。配線パターン４４は、その一部がベース基板４２の内側を通るように形成されていてもよい。そして、配線パターン４４は、電気的接続部４５を含む。電気的接続部４５は、配線パターン４４のうち、他の部材との電気的な接続に利用される部分である。電気的接続部４５は、例えば、ベース基板４２の表面に形成されていてもよい。

本実施の形態に係る電子モジュール１は、配線基板４０に半導体装置１００が搭載された構造をなす。すなわち、図２に示すように、配線基板４０には、半導体装置１００が搭載されてなる。このとき、半導体装置１００は、配線３０における樹脂突起２０とオーバーラップする部分が、配線パターン４４の電気的接続部４５と接触するように搭載されてなる。すなわち、半導体装置１００は、半導体チップ１０の電極１４が形成された面が配線基板４０と対向するように搭載されているといえる。なお、電子モジュール１では、樹脂突起２０は、弾性変形していてもよい。すなわち、樹脂突起２０は、半導体チップ１０と配線基板４０とによって押しつぶされていてもよい。これにより、樹脂突起２０の弾性力によって、配線３０と配線パターン４４の電気的接続部４５とを押し付けることができるため、電気的な接続信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。なお、後述する接着剤５０によって、半導体装置１００を、配線基板４０に固定してもよい。すなわち、接着剤５０によって、半導体装置１００と配線基板４０との間隔を保ってもよい。これにより、樹脂突起２０が弾性変形した状態を維持してもよい。

本実施の形態に係る電子モジュール１は、図２に示すように、半導体装置１００と配線基板４０とを接着する接着剤５０を含む。接着剤５０は、図２に示すように、樹脂突起２０と接触しないように形成されてなる。このとき、接着剤５０は、樹脂突起２０の周囲を避けて形成されていてもよい。言い換えると、接着剤５０は、樹脂突起２０と間隔をあけて形成されていてもよい。接着剤５０は、樹脂突起２０に接着（固着）されないように形成されていてもよい。半導体チップ１０と配線基板４０との間には、接着剤５０によって区画された空間５２が形成されていてもよい。このとき、樹脂突起２０は、空間５２の内側に配置されていてもよい。また、空間５２は減圧されていてもよい。すなわち、空間５２は、大気圧よりも圧力が低くなっていてもよい。半導体装置１００を配線基板４０に搭載する工程及び接着剤５０を形成する工程を、減圧環境下で行うことで、空間５２を、大気圧よりも圧力が低くなるように形成してもよい。なお、接着剤５０は、配線３０における樹脂突起２０上に形成された部分と接触しないように形成されていてもよい。

また、接着剤５０は、半導体チップ１０の電極１４が形成された面の周縁部と配線基板４０とを接着するように形成されていてもよい。すなわち、接着剤５０は、半導体チップ１０の周縁部と配線基板４０との空隙をふさぐように形成されていてもよい。これにより、半導体装置１００とオーバーラップする領域内に、外部から水分が浸入することを防止することができる。そのため、樹脂突起２０や配線３０が劣化しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。なお、接着剤５０は、半導体チップ１０を囲むように形成されていてもよい。このとき、接着剤５０は、半導体チップ１０の外側に至るように形成されていてもよい。また、接着剤５０は、図２に示すように、半導体チップ１０の電極１４が形成された面の中央領域を避けて、周縁部のみに形成されていてもよい。

接着剤５０を形成する方法は特に限定されるものではない。例えば、半導体装置１００を配線基板４０に搭載した後に、接着剤５０を設ける工程を行ってもよい。例えば、半導体装置１００を配線基板４０に搭載した後に、半導体チップ１０と配線基板４０との間に接着剤５０の材料を設け、これを硬化させることによって接着剤５０を形成してもよい。このとき、接着剤５０の材料の粘度や量を調整することで、接着剤５０を、所定の領域に形成してもよい。

本実施の形態に係る電子モジュール１は、以上の構成をなしていてもよい。電子モジュール１によると、隣り合う２つの配線３０（電気的接続部４５）の間で、マイグレーションを原因とする電気的なショートが発生しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。以下、この効果について説明する。

一般的に、樹脂の内部には水分が含まれている。そして、温度変化などの影響を受けて、樹脂中の水分は、気化して樹脂の外側に発散されることがあった。樹脂を含む電子モジュールでは、この水分が樹脂の外側で液化することで、電子モジュール内に液体（水滴）が生じることがあった。水分が液化する理由として、例えば、樹脂から発散した水分が密閉空間内に充填されることによって密閉空間内の水蒸気圧が高まり、これが飽和蒸気圧を超えることで、該密閉空間内で水分が凝結することが考えられる。そして、隣り合う２つの配線が当該液体に接触すると、電気的なショートが起こることがあった。これを防止するためには、電子モジュール内に液体を発生させないか、あるいは、液体が発生した場合でも、隣り合う２つの配線に接触させないことが重要である。

ところで、先に説明したように、電子モジュール１では、接着剤５０は、樹脂突起２０と接触しないように形成されてなる。言い換えると、接着剤５０は、樹脂突起２０と間隔をあけて形成されてなる。すなわち、樹脂突起２０と接着剤５０との間には、空間５２が形成される。そのため、電子モジュール１では、空間５２に分散された水分が液化しにくくなる。詳しくは、樹脂（樹脂突起２０や接着剤５０等）中の水分は、樹脂の外側に発散されて、樹脂突起２０と接着剤５０とによって区画される空間中に分散される。これが凝結すると電子モジュール１の内部に液体が発生し、電気的なショートを発生させる恐れがある。しかし、電子モジュール１によると、空間５２を予め広くすることが可能である。そのため、空間５２の蒸気圧を低く抑えることが可能になり、空間５２の圧力が飽和水蒸気圧を超えないようにすることができる。そのため、空間５２中で液体が発生する（水蒸気が凝結する）ことを防止することができる。このことから、電子モジュール１によると、内部に液体が発生しにくい電子モジュールを提供することができる。

なお、空間５２が減圧された空間である場合、空間５２内で、水分の凝結がさらに起きにくくなる。そのため、さらに信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。

また、接着剤５０が、半導体チップ１０の中央領域を避けて、周縁部のみに形成されてなる場合、空間５２の容積を、さらに大きくすることが可能になる。これによると、電子モジュール１の内部には、さらに液体が発生しにくくなる。そのため、さらに信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。

また、電子モジュール１によると、内部に水分が発生した場合でも、この水分が隣り合う２つの配線３０と接触することを防止することができる。

すなわち、樹脂突起２０と接着剤５０とが接触するように形成されている場合には、両者の間隔は非常に狭くなるため、この界面に発生した液体は、非常に広い範囲に拡がることになる。そのため、微量の液体であっても、隣り合う２つの配線３０と接触する恐れがある。

これに対して、電子モジュール１によると、接着剤５０は、樹脂突起２０と接触しないように形成されてなる。すなわち、樹脂突起２０と接着剤５０とは間隔をあけて配置されてなる。そのため、樹脂突起２０及び接着剤５０の表面に微量の液体が付着した場合にも、これが大きく拡がることを防止することができる。そのため、液体が、隣り合う２つの配線３０と接触することを防止することができる。

このことから、本発明によると、隣り合う２つの配線３０間で電気的なショートの発生しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。

図３には、電子モジュール１の具体例の一つとして、表示デバイス１０００を示す。表示デバイスは、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。そして、半導体装置１００（半導体チップ１０）は、表示デバイスを制御するドライバＩＣであってもよい。

図４は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る電子モジュールについて説明するための図である。

本実施の形態に係る電子モジュール２は、接着剤６０を含む。接着剤６０は、図４に示すように、配線３０と接触しないように形成されていてもよい。これによると、接着剤６０の表面に微量な液体が付着した場合に、これが隣り合う２つの配線３０と接触することを防止することができる。そのため、隣り合う２つの配線３０間で、マイグレーションを原因とする電気的なショートが発生しにくい、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。また、これによると、空間６２を広くすることができるため、信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。なお、接着剤６０は、半導体チップ１０とオーバーラップする領域内のみに形成されていてもよい。これにより、半導体装置１００の実装面積の小さい電子モジュールを提供することができる。また、接着剤６０は、半導体チップ１０の中央部と配線基板４０とを接着させる部分を有していてもよい。これにより、接着剤６０の接着力を確保することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る電子モジュールについて説明するための図である。図２は、本発明を適用した実施の形態に係る電子モジュールについて説明するための図である。図３は、本発明を適用した実施の形態に係る電子モジュールについて説明するための図である。図４は、本発明を適用した実施の形態の変形例に係る電子モジュールについて説明するための図である。

符号の説明

１…電子モジュール、２…電子モジュール、１０…半導体チップ、１２…集積回路、１４…電極、１６…パッシベーション膜、２０…樹脂突起、３０…配線、４０…配線基板、４２…ベース基板、４４…配線パターン、４５…電気的接続部、５０…接着剤、５２…空間、６０…接着剤、１００…半導体装置

Claims

電極を有する半導体チップと、前記半導体チップの前記電極が形成された面に形成された樹脂突起と、前記電極と電気的に接続されてなり、前記樹脂突起上に至るように形成された配線と、を含む半導体装置と、
前記半導体装置が搭載された、配線パターンを有する配線基板と、
前記半導体装置と前記配線基板とを接着する接着剤と、
を含み、
前記半導体装置は、前記配線基板に、前記配線における前記樹脂突起とオーバーラップする部分が前記配線パターンの電気的接続部と接触するように搭載されてなり、
前記接着剤は、前記半導体装置と前記配線基板との間であって、前記樹脂突起及び前記配線と接触しない範囲に形成され、
前記配線は、隣り合う２つの前記樹脂突起上に形成された第1の配線と第２の配線とを含み、
前記接着剤は、前記半導体チップの中央部であって、前記第1の配線と前記第２の配線との間に形成された第１の接着剤を含む電子モジュール。
請求項１記載の電子モジュールにおいて、
前記接着剤は、前記半導体チップの前記電極が形成された面の周縁部と前記配線基板とを接着するように形成された第２の接着剤を含む電子モジュール。
請求項１または請求項２に記載の電子モジュールにおいて、
前記半導体基板と前記配線基板との間には、前記接着剤によって区画された空間が形成されてなり、
前記空間は減圧されてなる電子モジュール。