[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件。

背景技术

近年来，高密度安装已经成为用于实现移动电话、数码摄像机和 数码照相机的小体积、轻重量和高性能的有用的基本技术。在一些情 况下，包括多个单芯片的CSP(芯片级封装)不足以达到高密度安装， 并且诸如MCP(多芯片封装)和SiP(系统封装)的封装方法已经越 来越普及。

用于复合半导体芯片封装(如MCP和SiP)的诸如内插板和母板 的电路板需要在电路板上的半导体芯片之间的连接，所以已开始利用 具有高布线密度的堆积衬底。此外，倒装安装正成为用于将半导体芯 片安装至电路板的标准方法。

在本文中，倒装安装是指将半导体芯片安装至电路板的方法，其 中，不用线连接(如线结合)对半导体芯片表面和电路板进行电连接， 而是用排列成阵列的凸出端(称之为“凸块”)。

倒装安装的优点是，与线结合相比能够减小安装面积。倒装安装 的附加特性是具有较短的布线，并因此具有较好的电性质。倒装安装 适于便携式设备的电路，对于便携式设备，非常需要体积小和重量轻， 倒装安装还适于高频电路，在高频电路中，电性质是很重要的。

由于具有包括刚性衬底和柔性衬底的形状和类型，所以要通过倒 装安装连接半导体芯片的电路板的功能是多样的，包括诸如内插板的 封装衬底和诸如母板的主衬底。倒装安装还用于将半导体芯片相互连 接的“芯片堆叠”安装方法。倒装安装还被称为倒装结合，这是表明 结合方法的术语。此外，倒装安装有时还被简写为FC安装或FC处理。

在倒装安装的半导体元件中，为了使半导体元件、电路板和连接 部分可靠，通常用增强的树脂组合物(底部填料)填充半导体元件和 电路板之间的间隙。这种底部填料需要能够在较短的时间内填充较小 的间隙，需要避免虚填和填充分离，需要对各种材料均具有很好的粘 着性，并且需要使半导体元件、电路板和连接部分达到足够的可靠性。 作为用于底部填料的材料，已广泛地应用了以环氧树脂为代表的热固 性树脂。例如，专利文件1公开了利用具有特殊性质的热固性树脂作 为底部填料的半导体器件。

根据上述公开的半导体器件使得硅片的活性表面面向电路板，并 通过传导材料电连接至电路板，并且利用热固性树脂组合物填充并固 化硅片和电路板之间的间隙。该热固性树脂组合物包括具有至少10 个、至多30个碳原子的直链脂肪碳氢化合物，该化合物能够化学结合 至热固性树脂。根据上述公开的组合物具有较高的温度循环可靠性， 并能够用较少的剪切在低温下除去硅片，而无需损坏硅片或电路板。

此外，在内插板的区域内，为了满足支持更高密度安装和更高工 作频率的要求，芯材减小的厚度以及对其内未设置板芯且在树脂上形 成有布线构图的分层体被用作为内插板的无芯结构的使用已经发展出 了更薄的堆积型内插板，通过缩短层间连接长度，使堆积型内插板具 有减小的整体内插板厚度，并适于高频。

然而，在这些较薄的堆积型内插板中，由于温度条件的变化，将 容易产生内插板的形变，并且内插板、半导体芯片和底部填料的热膨 胀的不同可导致来自于周围温度变化的应力，从而损坏或毁坏焊接凸 块。

专利文件2中公开的半导体器件是为了防止在具有无芯结构的较 薄堆积型内插板中，由于来自于这种周围温度变化的应力而损坏和毁 坏焊接凸块的技术的一例。

根据上述公开的半导体器件包括半导体元件和热膨胀系数至少为 16ppm/℃的内插板，半导体元件通过焊接凸块安装、连接在内插板上， 其中，用底部填料树脂填充半导体元件和内插板之间的间隙以及焊接 凸块之间的间隙，然后将底部填料树脂固化。此外，填充树脂的玻璃 化转变点在100-120℃温度范围内，其在125℃时的弹性模量至少为 0.1GPa，并且其热膨胀系数a1在低于玻璃化转变点时至多为 30ppm/℃。此外，专利文件2公开了，利用这种组合物，能够减少半 导体元件、内插板和印刷电路板之间的损坏和毁坏。

【专利文件1】JP H11-233571A

【专利文件2】JP 2006-24842A

发明内容

本发明所解决的问题

然而，上述专利文件公开的传统技术在结合下述内容时还具有提 高的空间。

首先，电路板和半导体芯片通常具有不同的热膨胀系数。因此， 当在电路板上安装有半导体芯片的半导体器件具有热历史，则热膨胀 系数的差别将导致电路板弯曲。