專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在各種電氣和電子設(shè)備中使用的半導(dǎo)體封裝及其制造方法，特別涉及與半導(dǎo)體芯片有大致相同的尺寸，散熱性良好的半導(dǎo)體封裝及其制造方法。
近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體芯片的高密度化、高功能化，半導(dǎo)體芯片的大型化和多電極化變得顯著，另一方面，伴隨電子設(shè)備的高性能化、小型化的要求，要求半導(dǎo)體封裝的小型化。為此，半導(dǎo)體封裝從把引線配置在封裝周邊的QFP(方形扁平封裝)型，不斷向在下面把電極配置成區(qū)域陣列狀的BGA(球形格狀陣列)型和進(jìn)一步推進(jìn)小型化的CSP(芯片比例封裝)型轉(zhuǎn)變。作為CSP型的半導(dǎo)體封裝，例如，有如

圖10所示結(jié)構(gòu)的封裝。也就是說(shuō)，如圖10所示，在半導(dǎo)體芯片101的電極上預(yù)先形成凸緣102，用倒裝方式在布線基片105的電極104上通過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂103連接半導(dǎo)體芯片101。此外，為了確保氣密性，在半導(dǎo)體芯片101和布線基片105之間填充密封樹(shù)脂107。再有，圖10中，106為外部取出電極。
如果采用此CSP型的半導(dǎo)體封裝，通過(guò)使封裝小型化，能夠提高基片效率，使高速、低噪聲的安裝成為可能。
但是，在上述結(jié)構(gòu)的以往CSP型的半導(dǎo)體封裝中，卻存在以下的問(wèn)題。也就是說(shuō)，在進(jìn)行熱沖擊等的可靠性評(píng)價(jià)的情況下，由于半導(dǎo)體芯片和基片的熱膨脹系數(shù)不同，所以在密封部分發(fā)生裂縫，可能會(huì)損害氣密性。此外，由于實(shí)施樹(shù)脂密封或涂層，所以會(huì)使制造成本和間歇增加。還有，半導(dǎo)體芯片與基片之間的導(dǎo)熱性低，使在半導(dǎo)體芯片上產(chǎn)生的熱難于散出。
為了解決以往技術(shù)中的上述課題，本發(fā)明的目的在于提供不必利用樹(shù)脂進(jìn)行密封，而且可靠性和氣密性良好，用低成本能夠容易地制造，并且導(dǎo)熱性良好的半導(dǎo)體封裝及其制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)配有半導(dǎo)體芯片；至少包括70～95％重量的無(wú)機(jī)填料和5～30％重量的熱固化性樹(shù)脂組合物，與所述半導(dǎo)體芯片的電極面和所述電極面鄰接的端面連接的一體化的導(dǎo)熱混合物；和按與所述半導(dǎo)體芯片電連接狀態(tài)形成在所述導(dǎo)熱混合物中的外部取出電極。按照該半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)，不必需要利用樹(shù)脂進(jìn)行密封，而且能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)熱性良好的半導(dǎo)體封裝。此外，由于在作為基片的導(dǎo)熱混合物的平面方向上的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體芯片的熱膨脹系數(shù)接近，所以即使在進(jìn)行回流試驗(yàn)后，在半導(dǎo)體芯片和封裝的界面上未發(fā)現(xiàn)異常，包括此時(shí)的半導(dǎo)體芯片和外部取出電極的連接部分的電阻值變化也非常小。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性良好的半導(dǎo)體封裝。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)中，在導(dǎo)熱性混合物上形成與半導(dǎo)體芯片電極對(duì)應(yīng)的通孔最好。此外，在通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物，使外部取出電極通過(guò)所述導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物與半導(dǎo)體芯片電連接最好。這種情況下，導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物至少還包括從金、銀、銅、鈀和鎳構(gòu)成的組中選擇的至少一種金屬粉，熱固化性樹(shù)脂和固化劑最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)中，在半導(dǎo)體芯片的電極上形成凸緣最好。按照該優(yōu)選例，能夠提高半導(dǎo)體芯片與外部取出電極的電連接的可靠性。此外，在這種情況下，使凸緣貫通導(dǎo)熱混合物與外部取出電極一體化最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)中，無(wú)機(jī)填料是包括從Al2O3、MgO、BN和Al構(gòu)成的組中至少選擇一種填料最好。這是因?yàn)檫@些填料有高導(dǎo)熱率的緣故。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)中，無(wú)機(jī)填料的粒徑在0.1～100μm的范圍內(nèi)最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)中，作為熱固化性樹(shù)脂組合物的主要成分，包含從環(huán)氧樹(shù)脂、酚樹(shù)脂和氰酸鹽樹(shù)脂構(gòu)成的組中至少選擇的一種樹(shù)脂最好。這是因?yàn)檫@些樹(shù)脂的電特性、機(jī)械特性良好的緣故。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)中，熱固化性樹(shù)脂組合物以包含溴化的多官能環(huán)氧樹(shù)脂為主要成分，并包括作為固化劑的雙酚A型酚醛樹(shù)脂，和作為固化催化劑的咪唑最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第一結(jié)構(gòu)中，從耦聯(lián)劑、分散劑和脫模劑構(gòu)成的組中至少選擇一種添加在導(dǎo)熱混合物中最好。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第二結(jié)構(gòu)配有半導(dǎo)體芯片；至少包括70～95％重量的無(wú)機(jī)填料和5～30％重量的熱固化性樹(shù)脂組合物，與所述半導(dǎo)體芯片的電極面和所述電極面鄰接的端面連接的一體化的導(dǎo)熱混合物；和布線基片，在其一面形成的電極按電連接所述半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)與所述導(dǎo)熱混合物一體地粘結(jié)，在另一面形成外部取出電極。按照本半導(dǎo)體封裝的第二結(jié)構(gòu)，外部取出電極利用布線基片變更其間隔和排列，使儀器的安裝變得容易。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的第二結(jié)構(gòu)中，布線基片的主要成分與導(dǎo)熱混合物相同最好。按照本優(yōu)選例，半導(dǎo)體周邊部分與外部取出電極的熱膨脹系數(shù)基本相同，使可靠性提高。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法，包括用至少包含70～95％重量的無(wú)機(jī)填料和5～30％重量的熱固化性樹(shù)脂組合物，并且在未固化狀態(tài)下有撓性的導(dǎo)熱片狀物，按倒裝方式重合半導(dǎo)體芯片的工序；利用加熱加壓，在所述半導(dǎo)體芯片的電極面與所述電極面鄰接的端面上粘結(jié)所述導(dǎo)熱片狀物，固化所述熱固化性樹(shù)脂組合物，同時(shí)使所述半導(dǎo)體芯片與外部取出電極電連接的工序。按照本半導(dǎo)體封裝的制造方法，在內(nèi)部使半導(dǎo)體芯片能夠容易地實(shí)現(xiàn)安裝導(dǎo)熱性半導(dǎo)體封裝。這是由于所述導(dǎo)熱片狀物在未固化狀態(tài)下有撓性，所以能夠在低溫低壓狀態(tài)下以期望的形狀成形該導(dǎo)熱片狀物的緣故，此外，也是由于所述導(dǎo)熱片狀物中的熱固化性樹(shù)脂組合物通過(guò)加熱加壓固化，所以能夠把該導(dǎo)熱片狀物作為剛性基片的緣故。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，加熱加壓時(shí)的溫度在170～260℃的范圍內(nèi)最好。這是因?yàn)槿绻麥囟冗^(guò)低，熱固化性樹(shù)脂組合物的固化就變得不充分，而如果溫度過(guò)高，熱固化性樹(shù)脂組合物就開(kāi)始分解的緣故。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，加熱加壓時(shí)的壓力在1～20MPa的范圍內(nèi)最好。這是因?yàn)樵诘蛪旱那闆r下，在與半導(dǎo)體芯片的電極面鄰接的端面上充分粘結(jié)導(dǎo)熱片狀物變得困難，在高壓的情況下，容易引起半導(dǎo)體芯片的破損的緣故。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，在導(dǎo)熱片狀物上按倒裝方式重合半導(dǎo)體芯片前，還配有在所述導(dǎo)熱片狀物上形成與半導(dǎo)體芯片的電極對(duì)應(yīng)的通孔的工序最好。按照本優(yōu)選例，在半導(dǎo)體芯片的電極上形成凸緣的情況下，使半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)熱片狀物的平面方向的位置重合變得容易。此外，在此情況下，利用激光加工、鉆孔加工或沖壓加工完成通孔的形成最好。此外，在此情況下，在形成通孔后，還配有在所述通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物的工序最好。在此情況下，在通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物的工序中，僅在面對(duì)所述通孔側(cè)一方的開(kāi)口部分的一部分填充所述導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物，在面對(duì)所述通孔的另一開(kāi)口部分的部分上不填充所述導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物最好。按照本優(yōu)選例，當(dāng)半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)熱片狀物一體化時(shí)，多余的導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物流出，能夠防止造成短路和斷線。此外，由于通孔側(cè)的開(kāi)口部分打開(kāi)，所以在重合電極上形成凸緣的半導(dǎo)體芯片時(shí)，盡管存在導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物，但半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)熱片狀物的平面方向的位置重合變得容易。這種情況下，導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物至少還包括從金、銀、銅、鈀和鎳構(gòu)成的組中選擇至少一種金屬粉，熱固化性樹(shù)脂和固化劑最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，在導(dǎo)熱片狀物上按倒裝方式重合多個(gè)半導(dǎo)體芯片，使所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片與外部取出電極一體化后，分割各個(gè)半導(dǎo)體封裝最好。按照本優(yōu)選例，能夠一次獲得多個(gè)半導(dǎo)體封裝。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，在半導(dǎo)體芯片的電極上形成凸緣后，在導(dǎo)熱片狀物上按倒裝方式重合所述半導(dǎo)體芯片最好。此外，在此情況下，在導(dǎo)熱片狀物中貫通凸緣與外部取出電極連接最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，在導(dǎo)熱片狀物的半導(dǎo)體芯片的接合面與背面上的金屬箔重合一體化后，構(gòu)圖期望的電極形狀，形成外部取出電極最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，復(fù)制導(dǎo)熱片狀物的半導(dǎo)體芯片的接合面和在背面構(gòu)圖期望的電極形狀的電極圖形，形成外部取出電極最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，在復(fù)制導(dǎo)熱片狀物的半導(dǎo)體芯片的接合面和背面上，通過(guò)一體地粘結(jié)表面構(gòu)圖期望的電極形狀的布線基片，形成外部取出電極最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，無(wú)機(jī)填料是包括從Al2O3、MgO、BN和Al構(gòu)成的組中至少選擇的一種填料最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，無(wú)機(jī)填料的粒徑在0.1～100μm的范圍內(nèi)最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，作為熱固化性樹(shù)脂組合物的主要成分，包含從環(huán)氧樹(shù)脂、酚樹(shù)脂和氰酸鹽樹(shù)脂構(gòu)成的組中至少選擇的一種樹(shù)脂最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，熱固化性樹(shù)脂組合物以包含溴化的多官能環(huán)氧樹(shù)脂為主要成分，并包括作為固化劑的雙酚A型酚醛樹(shù)脂，和作為固化催化劑的咪唑最好。
此外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的制造方法中，還從耦聯(lián)劑、分散劑和脫模劑構(gòu)成的組中至少選擇一種添加在導(dǎo)熱混合物中最好。
圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施例中導(dǎo)熱片狀物結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體封裝的制造方法的工序圖。
圖4是表示本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體封裝的其它制造方法的各工序的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體封裝的外部取出電極的形成方法的各工序的剖面圖。
圖6是表示本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體封裝的外部取出電極的其它形成方法的各工序的剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體封裝的其它制造方法的各工序的剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體封裝的其它制造方法的各工序的剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明一實(shí)施例中半導(dǎo)體封裝的其它制造方法的各工序的剖面圖。
圖10是表示以往技術(shù)中半導(dǎo)體封裝的剖面圖。
作為本發(fā)明的基礎(chǔ)，在熱固化性樹(shù)脂組合物上添加高濃度的無(wú)機(jī)填料，使平面方向的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體芯片大致相同，而且導(dǎo)熱性高，并且在未固化狀態(tài)下形成有撓性的導(dǎo)熱片狀物。由于該導(dǎo)熱片狀物在未固化狀態(tài)下有撓性，所以能夠在低溫低壓狀態(tài)下按期望的形狀成形該導(dǎo)熱片狀物。此外，由于所述導(dǎo)熱片狀物中的熱固化性樹(shù)脂組合物通過(guò)加熱加壓固化，所以能夠把該導(dǎo)熱片狀物作為剛性基片。因此，如果使用所述導(dǎo)熱片狀物，在內(nèi)部的半導(dǎo)體芯片能夠容易地實(shí)現(xiàn)安裝導(dǎo)熱性半導(dǎo)體封裝。
本發(fā)明的第一方案是在上述導(dǎo)熱片狀物上形成與半導(dǎo)體芯片的電極對(duì)應(yīng)的通孔，在所述通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物，在重合所述導(dǎo)熱片狀物的所述通孔與所述半導(dǎo)體芯片的電極的平面方向位置后，通過(guò)加熱加壓，固化所述導(dǎo)熱片狀物，使所述導(dǎo)熱片狀物和半導(dǎo)體芯片與半導(dǎo)體芯片一體化，同時(shí)使所述半導(dǎo)體芯片與外部取出電極一體化。按照本發(fā)明的第一方案，能夠把半導(dǎo)體芯片直接安裝在基片上，并且能夠?qū)崿F(xiàn)散熱性良好的半導(dǎo)體封裝。
本發(fā)明的第二方案是在上述導(dǎo)熱片狀物上按倒裝方式重合附加凸緣的半導(dǎo)體芯片后，通過(guò)加熱加壓，固化所述導(dǎo)熱片狀物，與所述半導(dǎo)體芯片一體化，同時(shí)在所述導(dǎo)熱片狀物中貫通所述凸緣，與外部取出電極一體化。
本發(fā)明的第三方案是在上述導(dǎo)熱片狀物上形成通孔，在重合所述導(dǎo)熱片狀物的所述通孔與所述半導(dǎo)體芯片的電極的平面方向位置后，通過(guò)加熱加壓，固化所述導(dǎo)熱片狀物，使所述導(dǎo)熱片狀物和附加凸緣的半導(dǎo)體芯片與所述半導(dǎo)體芯片一體化，同時(shí)在所述導(dǎo)熱片狀物的所述通孔中貫通所述凸緣，與外部取出電極一體化。
本發(fā)明的第四方案是重合上述導(dǎo)熱片狀物和半導(dǎo)體芯片，通過(guò)加熱加壓，固化所述導(dǎo)熱片狀物，與半導(dǎo)體芯片一體化，同時(shí)在預(yù)制的最外層把形成電極的布線襯底與所述導(dǎo)熱片狀物一體化，制成外部取出電極。作為上述導(dǎo)熱片狀物和半導(dǎo)體芯片的一體化方案，可采用上述第一～第三方案。
下面，利用實(shí)施例，更具體地說(shuō)明本發(fā)明。
圖1是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖1所示，在半導(dǎo)體芯片12上，在其電極面(下面)和與之鄰接的端面上，一體地粘結(jié)至少包含無(wú)機(jī)填料和熱固化性樹(shù)脂組合物的導(dǎo)熱混合物11。此外，在半導(dǎo)體芯片12上，在其電極上預(yù)先形成凸緣14，凸緣14通過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物13與外部取出電極15連接。
圖2是表示作為本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝基礎(chǔ)的導(dǎo)熱片狀物的剖面圖。如圖2所示，導(dǎo)熱片狀物31成膜在脫模性膜22上。這種情況下，首先準(zhǔn)備至少包括無(wú)機(jī)填料，熱固化性樹(shù)脂組合物，有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑，和有100℃以下沸點(diǎn)的溶劑的混合物粘合液，使該混合物粘合液在脫模性膜22上成膜。成膜的方法并未特別限定，可以采用公知的刮漿法、涂料法、按壓成形法等。接著，僅干燥在脫模性膜22上成膜的所述混合物粘合液中有所述100℃以下沸點(diǎn)的溶劑。由此，可獲得在未固化狀態(tài)下有撓性的導(dǎo)熱片狀物21。
作為熱固化性樹(shù)脂組合物的主要成分，例如能夠采用環(huán)氧樹(shù)脂、酚樹(shù)脂或氰酸鹽樹(shù)脂，特別是采用溴化的環(huán)氧樹(shù)脂最好。這是因?yàn)殇寤沫h(huán)氧樹(shù)脂具有難燃性的緣故。作為熱固化性樹(shù)脂組合物中的固化劑，例如能夠采用雙酚A型酚醛樹(shù)脂，作為固化催化劑，例如能夠采用咪唑。
導(dǎo)熱片狀物和熱固化后的導(dǎo)熱混合物中的無(wú)機(jī)填料的填充率為70～95％重量最好，而且85～95％重量也可以。在無(wú)機(jī)填料的填充率比70％重量低的情況下，導(dǎo)熱性降低，而在無(wú)機(jī)填料的填充率比95％重量高的情況下，提供撓性的熱固化性樹(shù)脂組合物的量降低，成形性變差。再有，該無(wú)機(jī)填料的填充率按未包含有100℃以下沸點(diǎn)的溶劑的混合組成來(lái)計(jì)算。作為無(wú)機(jī)填料，例如可采用Al2O3、MgO、BN、AlN，這些填料導(dǎo)熱率高最好。此外，無(wú)機(jī)填料的粒徑為0.1～100μm最好。無(wú)論粒徑過(guò)小或過(guò)大，都使無(wú)機(jī)填料的填充率下降，不僅使導(dǎo)熱性惡化，而且使與半導(dǎo)體芯片的熱膨脹系數(shù)的差變大，不適合作為半導(dǎo)體封裝的材料。
作為有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑，例如可采用乙基二甘醇-乙醚、丁基二甘醇-乙醚、丁基二甘醇-乙醚醋酸鹽。此外，作為有100℃以下沸點(diǎn)的溶劑，可采用丁酮、異丙醇、甲苯。此外，按照需要，在導(dǎo)熱片狀物的組合物中，添加耦聯(lián)劑、分散劑、著色劑、脫模劑也可以。
再有，在上述混合物粘合液中，包含有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑和100℃以下沸點(diǎn)的溶劑，但如果熱固化性樹(shù)脂組合物在未固化的狀態(tài)下在導(dǎo)熱片狀物中有撓性，那么不包含上述溶劑也可以。
由于使上述導(dǎo)熱片狀物固化的導(dǎo)熱混合物是能夠以高濃度填充無(wú)機(jī)填料，所以如果采用該導(dǎo)熱混合物，那么熱膨張系數(shù)與半導(dǎo)體芯片大致相同，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱性良好的半導(dǎo)體封裝。
下面，說(shuō)明具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝的制造方法。
圖3是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝制造方法的各工序的剖面圖。首先，如圖3(a)所示，在脫模性膜32上，按上述那樣成膜導(dǎo)熱片狀物31(參照?qǐng)D2和其說(shuō)明)。接著，如圖3(b)所示，在脫模性膜32和導(dǎo)熱片狀物31上形成通孔33。例如，通過(guò)使用二氧化碳激光器和受激準(zhǔn)分子激光器等的激光加工、鉆孔加工或沖壓加工完成通孔的形成。特別是激光加工簡(jiǎn)便精度也高。接著，如圖3(c)所示，在通孔33中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物34。作為導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物，能夠使用混合金屬粉和熱固化性樹(shù)脂及樹(shù)脂的固化劑的導(dǎo)電性漿料。作為金屬粉，利用能夠采用金、銀、銅、鈀或鎳，這些金屬粉具有電阻和可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。作為熱固化性樹(shù)脂，例如可使用環(huán)氧樹(shù)脂，作為樹(shù)脂的固化劑，例如可使用咪唑。接著，如圖3(d)所示，在從導(dǎo)熱片狀物31上剝離脫模性膜32后，把導(dǎo)熱片狀物31和半導(dǎo)體芯片35重合在導(dǎo)熱片狀物31的通孔33和半導(dǎo)體芯片35的電極的平面方向的位置。接著，如圖3(e)所示，通過(guò)將其加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物31固化，與半導(dǎo)體芯片35一體化。加熱加壓使用金屬模具進(jìn)行，在導(dǎo)熱片狀物31中的熱固化性樹(shù)脂組合物一旦軟化后，通過(guò)固化，在半導(dǎo)體芯片35的電極面和與其鄰接的端面上，使導(dǎo)熱片狀物31固化后的導(dǎo)熱混合物37變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)。由此，從外部至半導(dǎo)體芯片35電極的沿表面距離變長(zhǎng)，使吸濕等的影響變小。最后，在導(dǎo)熱混合物37的半導(dǎo)體芯片35的背面上，在與導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物34連接的狀態(tài)下形成外部取出電極36。作為外部取出電極36的形成方法，例如可采用絲網(wǎng)印刷法、復(fù)制法、腐蝕法，但在能夠一體成型這點(diǎn)上，使用腐蝕法和復(fù)制法最好。利用以上工序，可獲得半導(dǎo)體封裝。
圖4是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的其它制造方法的各工序剖面圖。
圖4(a)表示通過(guò)與圖3(a)、(b)相同的工序，在導(dǎo)熱片狀物41上設(shè)置通孔43的狀態(tài)。再有，圖4(a)中，42是脫模性膜。
如圖4(b)所示，在通孔43中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物44。這種情況下，僅在面對(duì)通孔43側(cè)的開(kāi)口部分45的部分中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物44，而在面對(duì)反向側(cè)的開(kāi)口部分46的部分中不填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物44。接著，如圖4(c)所示，把導(dǎo)熱片狀物41和半導(dǎo)體芯片47重合在通孔43和半導(dǎo)體芯片47的電極的平面方向的位置，以便帶有未填充導(dǎo)熱片狀物41的通孔43的導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物44的面一致朝向半導(dǎo)體芯片47的電極面。接著，如圖4(d)所示，通過(guò)將其加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物41固化，與半導(dǎo)體芯片47一體化。加熱加壓使用金屬模具進(jìn)行，在導(dǎo)熱片狀物41中的熱固化性樹(shù)脂組合物一旦軟化后，通過(guò)固化，在半導(dǎo)體芯片47的電極面和與其鄰接的端面上，使導(dǎo)熱片狀物41固化后的導(dǎo)熱混合物48變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)。最后，在導(dǎo)熱混合物48的半導(dǎo)體芯片47的背面上，在與導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物44連接的狀態(tài)下形成與上述相同的外部取出電極49。利用以上工序，可獲得半導(dǎo)體封裝。此時(shí)，在面對(duì)導(dǎo)熱片狀物41的半導(dǎo)體芯片47側(cè)，由于不存在導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物44，利用半導(dǎo)體芯片47的埋入，即使導(dǎo)熱片狀物41流動(dòng)，與半導(dǎo)體芯片47電連接的導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物44也不流動(dòng)，不容易發(fā)生短路等。而且，在半導(dǎo)體芯片47的電極上形成凸緣的情況下，利用通孔43和凸緣的凹凸，使導(dǎo)熱片狀物41與半導(dǎo)體芯片47的平面方向的位置一致變得容易。
下面，說(shuō)明外部取出電極的形成方法。
圖5是表示按照腐蝕法的外部取出電極形成方法的各工序剖面圖。首先，如圖5(a)所示，在通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物54的導(dǎo)熱片狀物51的上下面上，分別重疊半導(dǎo)體芯片52和金屬箔53。作為金屬箔53，例如能夠使用銅箔。接著，如圖5(b)所示，通過(guò)將其加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物51固化，與半導(dǎo)體芯片52和金屬箔53一體化。加熱加壓使用金屬模具進(jìn)行，在導(dǎo)熱片狀物51中的熱固化性樹(shù)脂組合物一旦軟化后，通過(guò)固化，在半導(dǎo)體芯片52的電極面和與其鄰接的端面上，使導(dǎo)熱片狀物51固化后的導(dǎo)熱混合物55變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)，同時(shí)在導(dǎo)熱混合物55的半導(dǎo)體芯片52的背面使金屬箔53變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)。接著，如圖5(d)所示，采用腐蝕法構(gòu)圖金屬箔53，形成外部取出電極56。利用以上工序，外部取出電極56被一體成形在導(dǎo)熱混合物55上。作為腐蝕法，一般來(lái)說(shuō)，例如以氯化鐵為蝕刻液，使用濕式腐蝕。而且，按照需要，實(shí)施鍍鎳和鍍金。此外，也可以形成釬焊球。
圖6是表示按照復(fù)制法的外部取出電極形成方法的各工序剖面圖。首先，如圖6(a)所示，在基膜62上形成金屬箔61，進(jìn)行構(gòu)圖。作為金屬箔61，例如能夠使用銅箔。接著，如圖6(b)所示，在通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物66的導(dǎo)熱片狀物63上重疊半導(dǎo)體芯片65，在其背面層積圖6(a)的電極圖形64。接著，如圖6(c)所示，通過(guò)將其加壓加熱，使導(dǎo)熱片狀物63固化，與半導(dǎo)體芯片65和電極圖形64一體化。加熱加壓使用金屬模具進(jìn)行，在導(dǎo)熱片狀物63中的熱固化性樹(shù)脂組合物一旦軟化后，通過(guò)固化，在半導(dǎo)體芯片65的電極面和與其鄰接的端面上，使導(dǎo)熱片狀物63固化后的導(dǎo)熱混合物67變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)，同時(shí)在導(dǎo)熱混合物67的半導(dǎo)體芯片65的背面使電極圖形64變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)。最后，剝離基膜62。利用以上工序，把電極圖形64作為外部取出電極一體成形在導(dǎo)熱混合物中。
圖7是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的其它制造方法的各工序剖面圖。首先，如圖7(a)所示，在脫模性膜72上，如上述那樣成膜導(dǎo)熱片狀物71(參照?qǐng)D2及其說(shuō)明)。接著，如圖7(b)所示，在電極上制備附加凸緣74的半導(dǎo)體芯片73。作為凸緣，例如按公知的方法焊接金和鋁的凸緣，和使用形成釬焊球的凸緣。接著，如圖7(c)所示，在從導(dǎo)熱片狀物71中剝離脫模性膜72后，在導(dǎo)熱片狀物71上，在電極上按倒裝方式重疊附加凸緣74的半導(dǎo)體芯片73。接著，如圖7(d)所示，通過(guò)將其加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物71固化，與半導(dǎo)體芯片73一體化。加熱加壓使用金屬模具進(jìn)行，在導(dǎo)熱片狀物71中的熱固化性樹(shù)脂組合物一旦軟化后，通過(guò)固化，在半導(dǎo)體芯片73的電極面和與其鄰接的端面上，使導(dǎo)熱片狀物71固化后的導(dǎo)熱混合物76變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)。此外，此時(shí)，半導(dǎo)體芯片73的凸緣74貫通導(dǎo)熱片狀物71，在導(dǎo)熱片狀物71(即導(dǎo)熱混合物76)的里側(cè)變?yōu)槁冻鰻顟B(tài)。最后，在導(dǎo)熱混合物76的里面，在與半導(dǎo)體芯片73的凸緣74連接的狀態(tài)下形成外部取出電極75。利用以上工序，可獲得半導(dǎo)體封裝。再有，外部取出電極75的形成方法與上述相同。如果利用以上方法制作半導(dǎo)體封裝，那么由于能夠省略加工通孔的工序和填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物的工序，所以使生產(chǎn)率提高。此外，由于不經(jīng)過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物，所以使外部取出電極75與半導(dǎo)體芯片73之間的電阻變小。
圖8是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的其它制造方法的各工序剖面圖。首先，如圖8(a)所示，在脫模性膜83上，如上述那樣成膜導(dǎo)熱片狀物81(參照?qǐng)D2及其說(shuō)明)，在脫模性膜83和導(dǎo)熱片狀物81上形成通孔82。接著，如圖8(b)所示，在電極上制備附加凸緣85的半導(dǎo)體芯片84。接著，如圖8(c)所示，在從導(dǎo)熱片狀物81中剝離脫模性膜83后，重合導(dǎo)熱片狀物81的通孔82與半導(dǎo)體芯片84的凸緣85的平面方向的位置。接著，如圖8(d)所示，通過(guò)將其加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物81固化，與半導(dǎo)體芯片84一體化。加熱加壓使用金屬模具進(jìn)行，在導(dǎo)熱片狀物81的熱固化性樹(shù)脂組合物一旦軟化后，通過(guò)固化，在半導(dǎo)體芯片84的電極面和與其鄰接的端面上，使導(dǎo)熱片狀物81固化后的導(dǎo)熱混合物87變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)。此外，此時(shí)，半導(dǎo)體芯片84的凸緣85貫通導(dǎo)熱片狀物81的通孔82，導(dǎo)熱片狀物81(即導(dǎo)熱混合物87)的里側(cè)變?yōu)槁冻鰻顟B(tài)。最后，在導(dǎo)熱混合物87的里面，在與半導(dǎo)體芯片84的凸緣85連接的狀態(tài)下形成外部取出電極86。利用以上工序，可獲得半導(dǎo)體封裝。如果利用以上方法制作半導(dǎo)體封裝，那么由于能夠省略填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物的工序，所以使生產(chǎn)率提高。此外，由于在導(dǎo)熱片狀物81中形成通孔82，在半導(dǎo)體芯片84中形成凸緣85，所以使導(dǎo)熱片狀物81與半導(dǎo)體芯片84的平面方向的位置一致變得容易。再有，在通孔82中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物后，使導(dǎo)熱片狀物81和半導(dǎo)體芯片84位置一致重疊，一體成形也可以。
圖9是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的其它制造方法的各工序剖面圖。
首先，如圖9(a)所示，利用與圖3(a)～(c)相同的工序進(jìn)行制作，制備在通孔93中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物94的導(dǎo)熱片狀物91，而且，如圖9(b)所示，在最外層制備形成電極圖形95的布線襯底96。再有，圖9(a)中，92是脫模性膜。作為布線襯底96，例如可使用玻璃環(huán)氧基片、鋁和AlN等的陶瓷基片、玻璃陶瓷低溫?zé)苹?，特別是主要成分為導(dǎo)熱混合物的基片最好。這是因?yàn)閷?dǎo)熱片狀物91與固化后的導(dǎo)熱混合物的熱膨脹系數(shù)變得大致相同，使可靠性提高的緣故。此外，由于是相同的材料，所以使粘結(jié)力變高。接著，如圖9(c)所示，把導(dǎo)熱片狀物91和半導(dǎo)體芯片97重合在導(dǎo)熱片狀物91的通孔93和半導(dǎo)體芯片97的電極的平面方向的位置，同時(shí)把導(dǎo)熱片狀物91和布線襯底96重合在導(dǎo)熱片狀物91的通孔93和布線襯底96上的電極圖形95的平面方向的位置。接著，如圖9(d)所示，通過(guò)將其加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物91固化，與半導(dǎo)體芯片97和布線襯底96一體化。加熱加壓使用金屬模具進(jìn)行，在導(dǎo)熱片狀物91的熱固化性樹(shù)脂組合物一旦軟化后，通過(guò)固化，在半導(dǎo)體芯片97的電極面和與其鄰接的端面上，粘結(jié)導(dǎo)熱片狀物91固化后的導(dǎo)熱混合物98，同時(shí)使布線襯底96變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)。此外，此時(shí)，半導(dǎo)體芯片97的電極與布線襯底96上的電極圖形95通過(guò)導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物94電連接。利用以上工序，可獲得半導(dǎo)體封裝。如果利用以上方法制作半導(dǎo)體封裝，那么由于使用布線襯底96，使與外部連接的電極間隔比半導(dǎo)體芯片97的電極間隔擴(kuò)寬變?yōu)榭赡?，所以使半?dǎo)體封裝的安裝變得容易。此外，由于利用布線襯底96使電極的再排列成為可能，所以使連接半導(dǎo)體封裝的基片的布線設(shè)計(jì)變得容易，增加了通用性。
再有，在本例中，采用圖3說(shuō)明的方法，把半導(dǎo)體芯片97與電極圖形95電連接，但把半導(dǎo)體芯片97與布線襯底96上的電極圖形連接的方法并不限于此，例如，在采用圖4、圖7、圖8說(shuō)明的方法的情況下也能夠獲得同樣的效果。
此外，在上述各個(gè)制造方法中，以使用一個(gè)半導(dǎo)體芯片制作半導(dǎo)體封裝的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但按以下那樣制作半導(dǎo)體封裝也可以。也就是說(shuō)，首先，制備多個(gè)半導(dǎo)體芯片，在導(dǎo)熱片狀物上按照需要實(shí)施多個(gè)部分的加工后，把所屬多個(gè)半導(dǎo)體芯片重合在所屬導(dǎo)熱片狀物上。接著，通過(guò)將其加熱加壓，使所屬導(dǎo)熱片狀物固化，與所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片一體化。隨后，形成外部取出電極。最后，一個(gè)一個(gè)地分割一體化的多個(gè)半導(dǎo)體封裝。如果按照以上方法制作半導(dǎo)體封裝，那么能夠一次獲得多個(gè)半導(dǎo)體封裝。
此外，在上述各個(gè)制造方法中，加熱加壓時(shí)的溫度在170～260℃的范圍內(nèi)最好。這是因?yàn)槿绻麥囟冗^(guò)低，那么熱固化性樹(shù)脂組合物的固化就變得不充分，而如果溫度過(guò)高，熱固化性樹(shù)脂組合物就開(kāi)始分解的緣故。此外，加熱加壓時(shí)壓力在1～20Mpa的范圍內(nèi)最好。
實(shí)施例下面，列舉具體的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
(實(shí)施例1)在進(jìn)行作為本發(fā)明基礎(chǔ)的導(dǎo)熱片狀物的制作時(shí)，把無(wú)機(jī)填料和熱固化性樹(shù)脂組合物及溶劑進(jìn)行混合，為了獲得充分的分散狀態(tài)，混合促進(jìn)混合作用的鋁球，制作粘合液。實(shí)施的導(dǎo)熱片狀物的組成如下所示(表1)。
表1實(shí)驗(yàn) 無(wú)機(jī)填料 熱固化性樹(shù)脂有150℃沸點(diǎn)的溶(包括固化劑) 以上劑序號(hào) 品名 量(wt％) 品名 量(wt％) 品名 量(wt％)1a60 36 41b70 28 丁基二甘2醇-1cAl2O380 環(huán)氧樹(shù)脂 18 乙醚醋酸2鹽1d90 9.5 (BCA) 0.51e95 4.9 0.1其中，Al2O3使用住友化學(xué)(株)制AL-33(平均粒徑12μm)，環(huán)氧樹(shù)脂使用日本レツク(株)制NVR-1010(包含固化劑)，有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑使用丁基二甘醇-乙醚醋酸鹽(關(guān)東化學(xué)(株)制、沸點(diǎn)240℃)。
首先，秤量上述(表1)的組成，添加丁酮(MEK、沸點(diǎn)79.6℃、關(guān)東化學(xué)(株)制)溶劑直至粘合液粘度達(dá)到20Pa·s，并且加入上述鋁球，在罐中以500rpm的速度旋轉(zhuǎn)混合48小時(shí)。此時(shí)的MEK用于粘度調(diào)整，在添加高濃度的無(wú)機(jī)填料上作為重要的構(gòu)成要素，但由于在以后的干燥工序中會(huì)揮發(fā)，不在樹(shù)脂組合物中殘留，所以在上述(表1)說(shuō)明中為記載。接著，制備作為脫模性膜的厚度75μm的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)膜，在其上采用刮漿法以板間隙(板與脫模性膜的間隙)約1.4mm成膜上述粘合液。接著，在100℃溫度下放置1小時(shí)干燥所述粘合液中的MEK溶劑。由此，得到有撓性的導(dǎo)熱片狀物(厚度約750μm)。
把上述那樣制作的實(shí)驗(yàn)序號(hào)1d的帶有脫模性膜的導(dǎo)熱片狀物(無(wú)機(jī)填料90％重量)按預(yù)定大小切割，從所述脫模性膜面，使用二氧化碳激光器在與半導(dǎo)體芯片的電極相同的250μm節(jié)距的等間隔位置上形成直徑150μm的通孔。
在該通孔中，按絲網(wǎng)印刷法填充作為導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物的球狀銅粉末85％重量，作為樹(shù)脂組份的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂(ェピコ-ト828、油化シエルェポキシ制)3％重量、甘油酯系環(huán)氧樹(shù)脂(YD-171、東都化成制)9％重量，作為固化劑的胺加合物(MY-24、味の素(株)制)將3％重量用三個(gè)滾筒攪拌的漿料。接著，從通孔中填充漿料的導(dǎo)熱片狀物上剝離PET膜后，在導(dǎo)熱片狀物的一側(cè)表面，一邊重合其電極和通孔的位置一邊重疊10mm四方形的半導(dǎo)體芯片，在其背面，將厚度35μm的粗糙單面銅箔的粗糙面朝向?qū)崞瑺钗镎辰Y(jié)。接著，為了達(dá)到一定厚度將其裝入金屬模具，使用熱壓，在壓力溫度175℃、壓力3MPa下通過(guò)1小時(shí)加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物固化，與半導(dǎo)體芯片和銅箔一體化。這種情況下，在導(dǎo)熱片狀物中的熱固化性樹(shù)脂組合物一旦軟化后，由于固化，所以在半導(dǎo)體芯片的電極面和與其鄰接的端面上，導(dǎo)熱片狀物固化后的導(dǎo)熱混合物變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)，使導(dǎo)熱混合物(導(dǎo)熱片狀物)與半導(dǎo)體芯片牢固地一體化。此外，在銅箔的粗糙面，導(dǎo)熱片狀物固化后的導(dǎo)熱混合物也變?yōu)槔喂痰卣辰Y(jié)狀態(tài)。此外，導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物(漿料)中的環(huán)氧樹(shù)脂也固化，進(jìn)行半導(dǎo)體芯片與銅箔的機(jī)械連接和電連接。最后，使用腐蝕技術(shù)構(gòu)圖銅箔，形成外部取出電極。利用以上工序，可獲得圖1所示的半導(dǎo)體封裝。
作為可靠性評(píng)價(jià)，在最高溫度260℃下進(jìn)行20次回流試驗(yàn)。此時(shí)，在半導(dǎo)體芯片與封裝的界面上未發(fā)現(xiàn)特別的異常，確認(rèn)得到了牢固的粘結(jié)。此外，在測(cè)定包括此時(shí)的半導(dǎo)體芯片與外部取出電極的連接部分的電阻值的變化時(shí)，相對(duì)于回流試驗(yàn)前的初期連接電阻為35mΩ/比爾，回流試驗(yàn)后的連接電阻變?yōu)?0mΩ/比爾，其變化量非常小。
作為比較例，在以往的玻璃環(huán)氧基板上，通過(guò)釬焊凸緣和密封樹(shù)脂，制作安裝半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體封裝。在該半導(dǎo)體封裝中，由于半導(dǎo)體芯片與基片的熱膨脹系數(shù)不同，所以在半導(dǎo)體芯片與基片的接合部分電阻值增大，在10次回流試驗(yàn)中斷線。與此相反，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝中，由于作為基片的導(dǎo)熱混合物的平面方向的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體芯片接近，所以由回流試驗(yàn)造成的電阻值的變化很微小。
此外，在半導(dǎo)體芯片上流過(guò)一定電流，造成連續(xù)的1W發(fā)熱的情況下，在半導(dǎo)體封裝的外觀上未發(fā)現(xiàn)變化，包括半導(dǎo)體芯片和外部取出電極連接部分的電阻值的變化也非常小。
下面，為了評(píng)價(jià)導(dǎo)熱混合物的基本特性，從脫模性膜中剝離按上述(表1)說(shuō)明組成制成的導(dǎo)熱片狀物，用再次耐熱性脫模性膜(聚苯硫醚PPS、厚度75μm)夾住，在溫度200℃、壓力5MPa下固化。隨后，剝離PPS脫模性膜，按預(yù)定尺寸加工，測(cè)定導(dǎo)熱性、熱膨脹系數(shù)、絕緣耐壓。其結(jié)果如下(表2)所示。
表2<
>其中，通過(guò)用熱絲接觸加熱按10mm四方形切斷的試料的表面，測(cè)定背面的溫度上升求出導(dǎo)熱性。此外，上述(表2)的絕緣耐壓是把導(dǎo)熱混合物的厚度方向的AC耐壓換算為每單位厚度的AC耐壓。絕緣耐壓受導(dǎo)熱混合物中的熱固化性樹(shù)脂組合物和無(wú)機(jī)填料的粘結(jié)性的影響。也就是說(shuō)，如果無(wú)機(jī)填料與熱固化性樹(shù)脂組合物的浸潤(rùn)性差，那么在其之間產(chǎn)生微小間隙，其結(jié)果，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱混合物的強(qiáng)度和絕緣耐壓的下降。一般來(lái)說(shuō)，僅有樹(shù)脂的絕緣耐壓可達(dá)到15kV/mm，如果在10kV/mm以上，可判斷獲得了良好的粘結(jié)。
根據(jù)上述(表2)的結(jié)果，與以往的玻璃環(huán)氧基板相比，從按上述方法制作的導(dǎo)熱片狀物中獲得的導(dǎo)熱混合物有約20倍以上的導(dǎo)熱性。此外，添加90％重量以上的Al2O3獲得的導(dǎo)熱混合物的熱膨脹系數(shù)與硅很接近。由以上可知，從按上述方法制作的導(dǎo)熱片狀物中獲得的導(dǎo)熱混合物，適合直接安裝半導(dǎo)體芯片的封裝。
(實(shí)施例2)本實(shí)施例表示采用與上述實(shí)施例1相同的方法制作的導(dǎo)熱片狀物，在不使用導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物情況下與半導(dǎo)體芯片一體化的半導(dǎo)體封裝的其它實(shí)施例。下面，表示在本實(shí)施例中使用的導(dǎo)熱片狀物的組成(1)無(wú)機(jī)填料Al2O3(昭和電工(株)制‘AS-40’(商品名)、球狀、平均粒徑12μm)90％重量，(2)熱固化性樹(shù)脂氰化酯樹(shù)脂(旭チバ(株)制‘AroCyM30’(商品名))9％重量，(3)溶劑丁基二甘醇-乙醚(關(guān)東化學(xué)(株)制、沸點(diǎn)228℃)0.5％重量，(4)其它添加物碳黑(東洋カ-ボン(株)制)0.3％重量，分散劑(第一工業(yè)制藥(株)制‘プライサ-フA-208F’(商品名))0.2％重量。
首先，在10mm四方形的大小的半導(dǎo)體芯片的電極上，采用公知的引線接合法形成Au凸緣。接著，把該半導(dǎo)體芯片重合在按上述組成制作的導(dǎo)熱片狀物(厚度550μm)上，在其背面，在脫模性PPS膜上把按腐蝕法制作的厚度35μm的單面粗糙銅箔構(gòu)成的外部電極圖形與半導(dǎo)體芯片的電吸位置重合一致。隨后，為了達(dá)到一定厚度將其裝入金屬模具，使用熱壓，在壓力溫度180℃、壓力5MPa下通過(guò)1小時(shí)加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物固化，與半導(dǎo)體芯片和外部電極圖形(外部取出電極)一體化。最后，剝離脫模性膜，完成半導(dǎo)體封裝。
在確認(rèn)半導(dǎo)體芯片與外部取出電極的導(dǎo)電性時(shí)，在大致整個(gè)電極上有導(dǎo)電性，能夠確認(rèn)半導(dǎo)體芯片與外部取出電極的連接良好。
此外，作為可靠性的評(píng)價(jià)，在最高溫度260℃下進(jìn)行20次10秒的回流試驗(yàn)。此時(shí)，在半導(dǎo)體芯片與半導(dǎo)體封裝的界面上未發(fā)現(xiàn)特別的異常，可確認(rèn)獲得了牢固的粘結(jié)。此外，電連接也沒(méi)有變化，可確認(rèn)未發(fā)生半導(dǎo)體芯片與外部取出電極之間的斷線。
(實(shí)施例3)本實(shí)施例表示采用與上述實(shí)施例1相同的方法制作的導(dǎo)熱片狀物，與半導(dǎo)體芯片一體化的半導(dǎo)體封裝的其它實(shí)施例。下面，表示在本實(shí)施例中使用的導(dǎo)熱片狀物的組成(1)無(wú)機(jī)填料Al2O3(住友化學(xué)(株)制‘AM-28’(商品名)、球狀、平均粒徑12μm)87％重量，(2)熱固化性樹(shù)脂酚樹(shù)脂(大日本インキ制‘フ エノライト、VH4150’(商品名))11％重量，(3)溶劑丁基二甘醇-乙醚(關(guān)東化學(xué)(株)制、沸點(diǎn)202℃)1.5％重量，(4)其它添加物碳黑(東洋カ-ボン(株)制)0.3％重量，耦聯(lián)劑(味の素(株)制‘プレンアクト KR-55’(商品名))0.2％重量。
首先，按預(yù)定大小切割用上述組成制作的導(dǎo)熱片狀物(厚度600μm)，按與上述實(shí)施例1相同的方法形成通孔。接著，在該導(dǎo)熱片狀物上，按與上述實(shí)施例2相同的方法一邊使凸緣和通孔的位置一致，一邊重疊形成凸緣的半導(dǎo)體芯片，在其背面，一邊使位置一致，一邊重疊帶有與通孔對(duì)應(yīng)的電極的玻璃-鋁低溫?zé)苹?布線層=4層，厚度0.4mm)。隨后，為了達(dá)到一定厚度將其裝入金屬模具，使用熱壓，在壓力溫度180℃、壓力5MPa下通過(guò)1小時(shí)加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物固化，與半導(dǎo)體芯片和玻璃-鋁低溫?zé)苹惑w化。利用以上工序，制作半導(dǎo)體封裝。
在確認(rèn)半導(dǎo)體芯片與外部取出電極的導(dǎo)電性時(shí)，在大致整個(gè)電極上有導(dǎo)電性，能夠確認(rèn)半導(dǎo)體芯片與外部取出電極的連接良好。
此外，作為可靠性的評(píng)價(jià)，在最高溫度260℃下進(jìn)行20次10秒的回流試驗(yàn)。此時(shí)，在半導(dǎo)體芯片與半導(dǎo)體封裝的界面及布線襯底和導(dǎo)熱混合物的界面上未發(fā)現(xiàn)特別的異常，可確認(rèn)獲得了牢固的粘結(jié)。此外，電連接也沒(méi)有變化，可確認(rèn)未發(fā)生半導(dǎo)體芯片與外部取出電極之間的斷線。
(實(shí)施例4)本實(shí)施例表示采用與上述實(shí)施例1相同的方法制作的導(dǎo)熱片狀物，與半導(dǎo)體芯片一體化的半導(dǎo)體封裝的其它實(shí)施例。下面，表示在本實(shí)施例中使用的導(dǎo)熱片狀物的組成(1)無(wú)機(jī)填料Al2O3(昭和電工(株)制‘AS-40’(商品名)、球狀、平均粒徑12μm)89％重量，(2)熱固化性樹(shù)脂酚樹(shù)脂(大日本インキ制‘フエノラィト、VH4150’(商品名))11％重量，(3)其它添加物碳黑(東洋カ-ボン(株)制)0.4％重量，耦聯(lián)劑(味の素(株)制‘プレンアクトKR-46B’(商品名))0.6％重量。
首先，按預(yù)定大小切割在PET膜上用上述組成制作的導(dǎo)熱片狀物(厚度700μm)，用與上述實(shí)施例1相同的方法在平面方向上以格柵狀形成與縱3個(gè)×橫3個(gè)部分的半導(dǎo)體芯片電極對(duì)應(yīng)的通孔，在所述通孔中按相同的方法填充與實(shí)施例1相同的導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物(漿料)。接著，在通孔中從填充漿料的導(dǎo)熱片狀物中剝離PET膜后，一邊使其電極和通孔的位置一致，一邊在縱橫格柵狀地各重疊三個(gè)10mm四方形的半導(dǎo)體芯片，在其背面，把粗糙的厚度35μm的單面銅箔的粗糙面朝向?qū)崞瑺钗飩?cè)粘結(jié)。接著，為了達(dá)到一定厚度將其裝入金屬模具，使用熱壓，在壓力溫度175℃、壓力3MPa下通過(guò)1小時(shí)加熱加壓，使導(dǎo)熱片狀物固化，與半導(dǎo)體芯片和銅箔一體化。隨后，所以腐蝕技術(shù)構(gòu)圖銅箔，形成外部取出電極。最后，用金剛石旋轉(zhuǎn)刀具把一體化的多個(gè)半導(dǎo)體封裝分割成單個(gè)。
這些半導(dǎo)體封裝在外觀上與按上述實(shí)施例1制作的封裝相同，在最高溫度260℃下進(jìn)行20次10秒的回流試驗(yàn)評(píng)價(jià)可靠性時(shí)，在外觀上未發(fā)現(xiàn)異常。此外，這時(shí)的逆流前后的電阻值的變化非常小。
再有，在上述實(shí)施例1和實(shí)施例4中，作為導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物的導(dǎo)電填料，使用銅粉末，但導(dǎo)電填料并不限于銅粉末，還可以使用金、銀、鈀、鎳等其它金屬粉。特別是在使用銀和鎳的情況下，能夠維持高的導(dǎo)電部分的導(dǎo)電性。
如以上說(shuō)明，按照本發(fā)明，在未固化狀態(tài)下使用有撓性的導(dǎo)熱片狀物，能夠獲得使半導(dǎo)體芯片和基片及外部取出電極一體化的半導(dǎo)體封裝。使該導(dǎo)熱片狀物固化的導(dǎo)熱混合物，由于可以按高濃度填充無(wú)機(jī)填料，由此導(dǎo)熱性良好，所以如果把該導(dǎo)熱混合物用于半導(dǎo)體封裝，那么半導(dǎo)體芯片的散熱性提高。此外，使該導(dǎo)熱片狀物固化的導(dǎo)熱混合物，由于熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體芯片接近，所以作為半導(dǎo)體封裝可靠性良好。
而且，由于該導(dǎo)熱片狀物有撓性，所以能夠使半導(dǎo)體芯片容易一體化。因此，能夠獲得不需要密封樹(shù)脂，并且氣密性和導(dǎo)熱性良好的半導(dǎo)體封裝。此外，如果使用該導(dǎo)熱片狀物，由于通過(guò)金屬箔的粘結(jié)和圖形復(fù)制，能夠在成型固化的同時(shí)使外部取出電極一體化，所以使外部取出電極的形成變得容易。再有，由于能夠利用在最外層形成的電極的布線襯底作為外部取出電極，所以能夠獲得安裝性良好的半導(dǎo)體封裝。
還有，按照本發(fā)明，能夠獲得可靠性高阻抗變化少的良好電連接的半導(dǎo)體封裝。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體封裝，配有半導(dǎo)體芯片；至少包括70～95％重量的無(wú)機(jī)填料和5～30％重量的熱固化性樹(shù)脂組合物，且與所述半導(dǎo)體芯片的電極面和所述電極面鄰接的端面連接的一體化的導(dǎo)熱混合物；和按與所述半導(dǎo)體芯片電連接的狀態(tài)形成在所述導(dǎo)熱混合物中的外部取出電極。
2．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，在導(dǎo)熱混合物中形成與半導(dǎo)體芯片電極對(duì)應(yīng)的通孔。
3．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，在通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物，外部取出電極通過(guò)所述導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物與半導(dǎo)體芯片電連接。
4．如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物至少還包括從金、銀、銅、鈀和鎳構(gòu)成的組中選擇的至少一種金屬粉，熱固化性樹(shù)脂和固化劑。
5．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，在半導(dǎo)體芯片電極上形成凸緣。
6．如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，凸緣貫通導(dǎo)熱混合物與外部取出電極一體化。
7．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，無(wú)機(jī)填料是包括從Al2O3、MgO、BN和Al構(gòu)成的組中至少選擇的一種填料。
8．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，無(wú)機(jī)填料的粒徑在0.1～100μm的范圍內(nèi)。
9．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，作為熱固化性樹(shù)脂組合物的主要成分，包含從環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和氰酸鹽樹(shù)脂構(gòu)成的組中至少選擇的一種樹(shù)脂。
10．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，熱固化性樹(shù)脂組合物以包含溴化的多官能環(huán)氧樹(shù)脂為主要成分，并包括作為固化劑的雙酚A型酚醛樹(shù)脂，和作為固化催化劑的咪唑。
11．如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，還從耦聯(lián)劑、分散劑和脫模劑構(gòu)成的組中至少選擇一種添加在導(dǎo)熱混合物中。
12．一種半導(dǎo)體封裝，配有半導(dǎo)體芯片；至少包括70～95％重量的無(wú)機(jī)填料和5～30％重量的熱固化性樹(shù)脂組合物，且與所述半導(dǎo)體芯片的電極面和所述電極面鄰接的端面連接的一體化的導(dǎo)熱混合物；和布線基片，在其一面形成的電極按電連接所述半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)與所述導(dǎo)熱混合物一體地粘結(jié)，在另一面形成外部取出電極。
13．如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體封裝，其特征在于，布線基片的主要成分與導(dǎo)熱混合物相同。
14．一種半導(dǎo)體封裝的制造方法，包括用至少包含70～95％重量的無(wú)機(jī)填料和5～30％重量的熱固化性樹(shù)脂組合物，并且在未固化狀態(tài)下有撓性的導(dǎo)熱片狀物，按倒裝方式重合半導(dǎo)體芯片的工序，通過(guò)加熱加壓，在所述半導(dǎo)體芯片的電極面與所述電極面鄰接的端面上粘結(jié)所述導(dǎo)熱片狀物，固化所述熱固化性樹(shù)脂組合物，同時(shí)使所述半導(dǎo)體芯片與外部取出電極電連接的工序。
15．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，加熱加壓時(shí)的溫度在170～260℃的范圍內(nèi)。
16．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，加熱加壓時(shí)的壓力在1～20MPa的范圍內(nèi)。
17．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，在導(dǎo)熱片狀物上按倒裝方式重合半導(dǎo)體芯片前，還配有在所述導(dǎo)熱片狀物上形成與半導(dǎo)體芯片的電極對(duì)應(yīng)的通孔的工序。
18．如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，利用激光加工、鉆孔加工或沖壓加工完成通孔的形成。
19．如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，在形成通孔后，還配有在所述通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物的工序。
20．如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，在通孔中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物的工序中，僅在面對(duì)所述通孔側(cè)一方的開(kāi)口部分的一部分填充所述導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物，在面對(duì)所述通孔的另一開(kāi)口部分的部分上不填充所述導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物。
21．如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物至少還包括從金、銀、銅、鈀和鎳構(gòu)成的組中選擇的至少一種金屬粉，熱固化性樹(shù)脂和固化劑。
22．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，在導(dǎo)熱片狀物上按倒裝方式重合多個(gè)半導(dǎo)體芯片，使所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片與外部取出電極一體化后，分割各個(gè)半導(dǎo)體封裝。
23．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，在半導(dǎo)體芯片的電極上形成凸緣后，在導(dǎo)熱片狀物上按倒裝方式重合所述半導(dǎo)體芯片。
24．如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，在導(dǎo)熱片狀物中貫通凸緣與外部取出電極連接。
25．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，在導(dǎo)熱片狀物與半導(dǎo)體芯片的接合面與背面上的金屬箔重合一體化后，構(gòu)圖所期望的電極形狀，形成外部取出電極。
26．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，復(fù)制導(dǎo)熱片狀物的半導(dǎo)體芯片的接合面和在背面構(gòu)圖期望的電極形狀的電極圖形，形成外部取出電極。
27．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，在導(dǎo)熱片狀物與半導(dǎo)體芯片的接合面和其背面上，通過(guò)一體地粘結(jié)表面構(gòu)圖成期望的電極形狀的布線基片，形成外部取出電極。
28．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，無(wú)機(jī)填料是包括從Al2O3、MgO、BN和Al構(gòu)成的組中至少選擇的一種填料。
29．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，無(wú)機(jī)填料的粒徑在0.1～100μm的范圍內(nèi)。
30．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，作為熱固化性樹(shù)脂組合物的主要成分，包含從環(huán)氧樹(shù)脂、酚樹(shù)脂和氰酸鹽樹(shù)脂構(gòu)成的組中至少選擇的一種樹(shù)脂。
31．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，熱固化性樹(shù)脂組合物以包含溴化的多官能環(huán)氧樹(shù)脂為主要成分，并包括作為固化劑的雙酚A型酚醛樹(shù)脂，和作為固化催化劑的咪唑。
32．如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝的制造方法，其特征在于，還從耦聯(lián)劑、分散劑和脫模劑構(gòu)成的組中至少選擇一種添加在導(dǎo)熱混合物中。
全文摘要
一種半導(dǎo)體封裝,至少包括70～95%重量的無(wú)機(jī)填料和5～30%重量的熱固化性樹(shù)脂組合物,并且在未固化狀態(tài)下制成有撓性的導(dǎo)熱片狀物31。在導(dǎo)熱片狀物31中形成通孔33,在該通孔33中填充導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物34。把導(dǎo)熱片狀物31和半導(dǎo)體芯片35重合在導(dǎo)熱片狀物31的通孔33和半導(dǎo)體芯片35的電極平面方向的位置。通過(guò)將其加熱加壓,使導(dǎo)熱片狀物31固化,與半導(dǎo)體芯片35一體化。在導(dǎo)熱混合物37的半導(dǎo)體芯片35的背面,在與導(dǎo)電性樹(shù)脂組合物34連接的狀態(tài)下形成外部取出電極36。
文檔編號(hào)H01L23/373GK1214545SQ98124628
公開(kāi)日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月2日
發(fā)明者平野浩一, 中谷誠(chéng)一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社