專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將多塊半導(dǎo)體芯片配置于電路基板的兩面并使其接合的半導(dǎo)體芯片的兩面安裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
IC芯片通常的安裝方法為封裝于塑料等外殼內(nèi)，再將其安裝在電路基板上。最近， 人們正在利用一種裸芯片安裝的方法，與上述半導(dǎo)體封裝的安裝方法相比，能大大減小安 裝面積。保持IC芯片狀態(tài)不變地安裝在電路基板上的裸芯片安裝有以下三種方法。(1)將芯片上的電極和電路基板的電極作引線接合。(2)用具有引線的薄膜將芯片上的電極和電路基板的電極連接。(3)將IC芯片倒裝(facedown)，直接與電路基板連接。第三種倒裝法使半導(dǎo)體芯片的電路形成面與電路基板的電路形成面相對，通過借 助于用金等金屬形成的凸點重合在一起，從而導(dǎo)通，與第一種引線接合的情形那樣使電路 基板的電路形成面與半導(dǎo)體芯片的電路形成面的相反一側(cè)的面相對、利用引線接合引出金 屬細(xì)絲的正裝(faceup)法相比，能實現(xiàn)小型化，故得到廣泛的應(yīng)用。近幾年，為了提高半導(dǎo)體器件的性能，即便在采用將半導(dǎo)體芯片安裝于電路基板 兩面的兩面安裝結(jié)構(gòu)時，為了實現(xiàn)小型化也可以采用通過倒裝將裸芯片和電路基板連接的 方法。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2004-23045號公報

發(fā)明內(nèi)容
在半導(dǎo)體的兩面安裝結(jié)構(gòu)中，為了使其具有多種功能，安裝于電路基板兩面的半 導(dǎo)體芯片未必為同一種芯片，往往芯片的厚度、大小各異。另外，在和無源零部件安裝在一 起做成一個模塊時，與無源零部件間的配置關(guān)系有時如圖10所示，各半導(dǎo)體芯片31、32相 對于電路基板2不是對稱的，而是錯開配置的。51、52為凸點，41為密封粘接樹脂。通常，半導(dǎo)體芯片31、32的熱膨脹系數(shù)與和電路基板2接合用的密封粘接樹脂41 或電路基板2自身的熱膨脹系數(shù)相比極其小，在不同大小的半導(dǎo)體芯片錯開配置的情況 下，因為在電路基板2的上下存在不同的翹曲傾向，由于安裝時的加熱、冷卻處理產(chǎn)生的各 構(gòu)件的熱脹冷縮的差異致使整個電路基板2如圖11所示那樣明顯地翹曲。由于這一錯開 使得整個電路基板2變成彎曲的形狀。此時，由于一面的半導(dǎo)體芯片32的翹曲，尤其是與 半導(dǎo)體芯片的外周邊部分相對的另一面的半導(dǎo)體芯片31的密封粘接樹脂41被拉伸，在半 導(dǎo)體芯片的電路形成面之間發(fā)生剝離，可以認(rèn)為這將會對電氣性能帶來不良的影響。本發(fā)明是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而完成的，其目的在于在將多塊半導(dǎo)體芯片 配置于電路基板的兩個表面并使其接合的半導(dǎo)體芯片的兩面安裝結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)一種能降低 作用于芯片和密封樹脂的負(fù)荷、半導(dǎo)體芯片的配置無制約的所希望的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明第一方面的半導(dǎo)體器件為一種在電路基板的上下表面安裝著半導(dǎo)體芯片的兩面安裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特點為，在安裝于上表面的半導(dǎo)體芯片和安裝于下表面 的半導(dǎo)體芯片重合的區(qū)域中，在上述電路基板的至少一側(cè)表面上形成凹部。本發(fā)明第二方面的半導(dǎo)體器件的特點為，在第一方面中形成于上述電路基板表面 的凹部沿與安裝于相反一側(cè)的半導(dǎo)體芯片的外周邊對應(yīng)的位置形成鍵形的形狀。本發(fā)明第三方面的半導(dǎo)體器件為一種在電路基板的上下表面安裝著半導(dǎo)體芯片 的兩面安裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特點為，在安裝于上表面的半導(dǎo)體芯片和安裝于下表面 的半導(dǎo)體芯片重合的區(qū)域中，在上述電路基板的至少一側(cè)表面上形成凸部。本發(fā)明第四方面的半導(dǎo)體器件的特點為，在第三方面中形成于上述電路基板表面 的凸部沿與安裝于相反一側(cè)的半導(dǎo)體芯片的外周邊對應(yīng)的位置形成鍵形的形狀。本發(fā)明第五方面的半導(dǎo)體器件為一種在電路基板的上下表面安裝著半導(dǎo)體芯片 的兩面安裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特點為，在安裝于上表面的半導(dǎo)體芯片和安裝于下表面 的半導(dǎo)體芯片未重合的區(qū)域中，在上述電路基板的表面上形成彈性體。根據(jù)上述構(gòu)成，能減少因不同大小的半導(dǎo)體芯片錯開所產(chǎn)生的局部彎曲、以及由 此引起的密封粘接樹脂的張力，能避免在半導(dǎo)體芯片和密封粘接樹脂間產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體器件的剖視圖和俯視圖。圖2為本發(fā)明實施方式2的半導(dǎo)體器件的俯視圖。圖3為本發(fā)明實施方式2的半導(dǎo)體器件的另一俯視圖。圖4為本發(fā)明實施方式3的半導(dǎo)體器件的剖視圖和俯視圖。圖5為本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體器件的俯視圖。圖6為本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體器件的另一俯視圖。圖7為本發(fā)明實施方式5的半導(dǎo)體器件的剖視圖和俯視圖。圖8為本發(fā)明實施方式5的背面視圖。圖9為表示本發(fā)明實施方式5的應(yīng)用效果的概要示意圖。圖10為說明半導(dǎo)體芯片一般的兩面安裝結(jié)構(gòu)用的概要示意圖。圖11為說明半導(dǎo)體芯片的兩面安裝結(jié)構(gòu)中的問題的概要示意圖。標(biāo)號說明2電路基板21、21a、21b、21c 凹部22、22a、22b、22c 凸部23彈性體31、32半導(dǎo)體芯片41、42密封粘接樹脂51、52 凸點
具體實施例方式以下，參照圖1 圖9對本發(fā)明的各種實施方式進(jìn)行說明。
還對起相同作用的構(gòu)成要素標(biāo)注同一標(biāo)號進(jìn)行說明。實施方式1圖1(a)、(b)表示本發(fā)明的實施方式1。在電路基板2的上表面用倒裝法將半導(dǎo)體芯片31作觸發(fā)器(flipflop)安裝，在電路基板2的下表面用倒裝法將半導(dǎo)體芯片32作觸發(fā)器安裝。具體為，在電路基板2的上表面形成密封粘接樹脂41，在其之上安裝半導(dǎo)體芯 片31。半導(dǎo)體芯片31的外形為為系統(tǒng)LSI尺寸的一個例子，這里是長3mmX寬3mm、厚 200 μ m,。電路基板2的外形為長6mmX寬6mm、厚300 μ m,是六層結(jié)構(gòu)的雙面電路基板。雖 然圖中未具體示出，但電路基板2表面的電極和半導(dǎo)體芯片31表面的焊盤通過凸點51電 接合。凸點51的高度約20 μ m，其直徑約50 μ m。由于電路基板2表面的電極高度約20 μ m， 所以介于電路基板2和半導(dǎo)體芯片31之間的密封粘接樹脂41的總高度約為40 μ m。密封粘接樹脂41采用混入金屬填充物的導(dǎo)電的粘接樹脂或絕緣的粘接樹脂，在 半導(dǎo)體芯片31的周邊部分形成圓角。凸點51用焊錫及金等金屬或?qū)щ娦缘臉渲蚣八鼈兊慕M合等形成。凸點51的中 心形成于比半導(dǎo)體芯片31的邊緣靠近內(nèi)側(cè)約150 μ m左右。形成這些結(jié)構(gòu)有以下幾種情況先將薄片狀的密封粘接樹脂41粘貼在電路基板2 上，再安裝半導(dǎo)體芯片31，通過從半導(dǎo)體芯片31的上表面進(jìn)行加熱和加壓而形成，或者先 只用凸點51將半導(dǎo)體芯片31接合，此后注入糊狀的密封粘接樹脂41粘接而形成等。再在電路基板2的下表面同樣地形成密封粘接樹脂42，在其之上安裝半導(dǎo)體芯片 32，通過凸點52進(jìn)行電接合。半導(dǎo)體芯片32的外形尺寸和上述半導(dǎo)體芯片31相同，其接 合方法、凸點形狀等也均與上述半導(dǎo)體芯片31 —側(cè)相同。如圖1(b)所示，半導(dǎo)體芯片31和半導(dǎo)體芯片32在從上面俯視的情況下，并不是 對稱地配置，而是配置成相對于半導(dǎo)體芯片31的重心G1，半導(dǎo)體芯片32的重心G2縱向錯 開1_，而且橫向錯開1_。在電路基板2的安裝半導(dǎo)體芯片31的上表面，如圖1(a)、(b)所示，在半導(dǎo)體芯片 32和半導(dǎo)體芯片31重合的區(qū)域形成凹部21。該凹部21的深度約30 μ m,密封粘接樹脂41 也充填入凹部21中，密封粘接樹脂41的高度即從半導(dǎo)體芯片31至電路基板2的距離在凹 部21中最高可形成為70 μ m。該設(shè)置于電路基板2的凹部21在制造電路基板2時，可通過 對表面實施刻蝕等加工處理而形成。以下示出形成凹部21的區(qū)域的詳細(xì)尺寸的例子。雖然為半導(dǎo)體芯片32和半導(dǎo)體芯片31重合的整個區(qū)域，但是由于形成于半導(dǎo)體 芯片31的凸點51的配置制約，該區(qū)域受到限制。凹部21的平面位置如圖1(b)所示，位于比形成于半導(dǎo)體芯片31的凸點51靠近 內(nèi)側(cè)至少Dl = 100 μ m以上，作為其周圍充填密封粘接樹脂所需的區(qū)域。另外，由于半導(dǎo)體芯片32 —側(cè)的翹曲導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片31 —側(cè)密封粘接樹脂41受 到的張力有可能在比半導(dǎo)體芯片32邊緣還要外側(cè)處最大，所以較合適的是將凹部21拓寬 至比半導(dǎo)體芯片32的邊緣還要外側(cè)的區(qū)域而形成。這里，突出地形成D2 = 100 μ m以上。這樣，通過在凹部21和半導(dǎo)體芯片31之間較高地形成密封粘接樹脂41，具有一定高度的凹部21的密封粘接樹脂41能夠緩和由于安裝于電路基板2另一面的半導(dǎo)體芯片32 一側(cè)翹曲所導(dǎo)致的特別是與半導(dǎo)體芯片32的外周邊部分相當(dāng)?shù)碾娐坊?彎曲的影響，減 小該部分的半導(dǎo)體芯片31和密封粘接樹脂41的界面上產(chǎn)生的張力。實施方式2圖2、圖3表示本發(fā)明的實施方式2。
在實施方式1中，將形成于電路基板2上表面的整個凹部21形成于半導(dǎo)體芯片31 和半導(dǎo)體芯片32重合的區(qū)域，但是，在由于電路基板2的電氣布線的制約而難以做到的情 況下，如圖2所示，即使沿張力變得最大的區(qū)域即與半導(dǎo)體芯片32的外周邊相當(dāng)?shù)奈恢孟?定為鍵形區(qū)域而形成，也能取得同樣的效果。此時，鍵形凹部21的寬度形成為在半導(dǎo)體芯 片32外側(cè)為IOOym以上、在其內(nèi)側(cè)為IOOym以上，合計為200 μ m以上的寬度。另外，配置于圖1所示的方形凹部21或配置于圖2所示的鍵形區(qū)域的凹部21在 半導(dǎo)體芯片31內(nèi)連續(xù)地形成，但是實際上，在半導(dǎo)體芯片31內(nèi)除凸點51以外，往往在電路 基板2的表面上形成電極以外的銅的布線圖案，所以未必能連續(xù)地形成。在由于這種布線 圖案的影響難以形成凹部21時，例如如圖3中示出的其一個例子那樣，根據(jù)形成于半導(dǎo)體 芯片31上的凸點51的布置或其它限制，也可以用斷續(xù)地形成的凹部21a、21b、21c構(gòu)成。另外，在實施方式1、實施方式2中，上述凹部21、21a、21b、21c為了便于說明只形 成于與電路基板2的半導(dǎo)體芯片31相對的表面，但因為各半導(dǎo)體芯片賦予另一面的彎曲影 響是同樣的，所以可以認(rèn)為只在與電路基板2的半導(dǎo)體芯片32相對的表面上形成，或在與 電路基板2的半導(dǎo)體芯片31相對的表面以及與電路基板2的半導(dǎo)體芯片32相對的表面上 同樣地形成凹部21、21a、21b、21c。實施方式3圖4(a)、(b)表示本發(fā)明的實施方式3。在本實施方式3中，如圖4(a)、(b)所示，在電路基板2的安裝半導(dǎo)體芯片31的表 面上形成凸部22。該凸部22的高度約30 μ m。構(gòu)成凸部22的材料為摻入玻璃絲網(wǎng)的環(huán)氧 樹脂等任何彈性模量高于密封粘接樹脂的材料。具體而言，相對于密封粘接樹脂的彈性模 量約為5GPa，摻入玻璃絲網(wǎng)的環(huán)氧樹脂其彈性模量約為IOGPa以上。通過將這種較硬的材料形成于電路基板2上，可將包括其在內(nèi)的該區(qū)域的電路基 板的厚度局部加厚，能使半導(dǎo)體芯片31 —側(cè)不受到安裝于電路基板2另一面的半導(dǎo)體芯片 32 一側(cè)翹曲造成的影響，能減小半導(dǎo)體芯片31和密封粘接樹脂51的界面上產(chǎn)生的張力。以下示出形成凸部22的區(qū)域的詳細(xì)尺寸的例子。雖然為半導(dǎo)體芯片32和半導(dǎo)體芯片31重合的整個區(qū)域，但是由于形成于半導(dǎo)體 芯片31的凸點51的配置制約，該區(qū)域受到限制。例如在圖4(b)的情況下，凸部22平面區(qū) 域的外形為位于比形成于半導(dǎo)體芯片31上的凸點51靠近內(nèi)側(cè)至少100 μ m以上，如圖4 (b) 中記號D3所示，作為其周圍充填密封粘接樹脂所需的區(qū)域。另外，由于半導(dǎo)體芯片32 —側(cè) 的翹曲導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片31 —側(cè)密封粘接樹脂41受到的張力有可能在比半導(dǎo)體芯片32邊 緣還要外側(cè)處最大，所以較合適的是將凸部22如圖4(b)中的記號D4所示那樣拓寬至比半 導(dǎo)體芯片32邊緣還要外側(cè)的區(qū)域而形成。這里，形成D4，使其比半導(dǎo)體芯片32突出100 μ m 以上。實施方式4
圖5、圖6表示本發(fā)明的實施方式4。在實施方式3中，將形成于電路基板2上表面的整個凹部22形成于半導(dǎo)體芯片31 和半導(dǎo)體芯片32重合的區(qū)域，但是，在該實施方式4中，如圖5所示，即使沿張力最大的區(qū) 域即與半導(dǎo)體芯片32的外周邊相當(dāng)?shù)奈恢孟薅殒I形區(qū)域而形成，也能取得同樣的效果。 此時，鍵形凸部22的寬度具體是在半導(dǎo)體芯片32外側(cè)為100 μ m以上、在內(nèi)側(cè)為100 μ m以 上，合計具有200 μ m以上的寬度。另外，配置于前面示出的方形或鍵形區(qū)域的凸部22在半導(dǎo)體芯片31內(nèi)連續(xù)地形 成，但是實際上，在半導(dǎo)體芯片31內(nèi)除凸點51以外，往往在電路基板2的表面上形成電極 以外的銅的布線圖案，所以未必能連續(xù)地形成。在由于這種布線圖案的影響而難以形成凸 部22時，例如如圖6中示出的其一個例子那樣，根據(jù)形成于半導(dǎo)體芯片31上的凸點51的 布置或其它限制，也可以斷續(xù)地形成凸部22a、22b、22c。另外，實施方式3和本實施方式4中的凸部22、22a、22b、22c用銅等金屬材料形 成，從而也能得到有別于上述的效果。具體而言，通常環(huán)氧系的樹脂與金屬材料的粘附性 差，所以密封粘接樹脂41和凸部22容易因外加負(fù)荷而分離。通過使密封粘接樹脂41和凸 部22先行分離，從而能期待密封粘接樹脂41和半導(dǎo)體芯片31間的界面上不會因安裝半導(dǎo) 體芯片32 —側(cè)的翹曲而產(chǎn)生張力。在這種情況下，通過在凸部22的最表面上涂布氟系、硅 系等分離劑，或?qū)嵤┯袡C(jī)薄膜等的分離處理等來提高和密封粘接樹脂41間的分離性能是 有效的。另外，在實施方式3、實施方式4中，上述凸部22、22a、22b、22c為了便于說明只形 成于與電路基板2的半導(dǎo)體芯片31相對的表面，但因為各半導(dǎo)體芯片賦予另一面的彎曲影 響是同樣的，所以可以認(rèn)為只在與電路基板2的半導(dǎo)體芯片32相對的表面上形成，或在與 電路基板2的半導(dǎo)體芯片31相對的表面以及與電路基板2的半導(dǎo)體芯片32相對的表面上 同樣地形成凸部22、22a、22b、22c。實施方式5圖7 圖9表示本發(fā)明的實施方式5。在該實施方式5中，如圖7(a)、(b)所示，在電路基板2上安裝半導(dǎo)體芯片31的區(qū) 域內(nèi)未與其背面一側(cè)的半導(dǎo)體芯片32重合的區(qū)域中，在該電路基板2的安裝半導(dǎo)體芯片32 一側(cè)的表面形成彈性體23。圖8示出圖7(b)的背面視圖，可知彈性體23沿半導(dǎo)體芯片32 的外周邊形成鍵形。如此形成的呈鍵形地覆蓋半導(dǎo)體芯片32側(cè)面的彈性體23能用比電路基板32的 基材線膨脹系數(shù)小或彈性模量高的材料做成。具體而言，作為彈性體23可以使用線膨脹系 數(shù)為20ppm/°C、而且彈性模量為SGPa的材料。作為這種材料的典型例子，通?？膳e出填充 物濃度大的環(huán)氧樹脂等。通過在該區(qū)域形成這種彈性體，彈性體23能抑制如圖8中示出的 電路基板2的整體彎曲，能避免由于該彎曲而拉伸半導(dǎo)體芯片的密封粘接樹脂。以下表示配置彈性體23的區(qū)域的詳細(xì)尺寸。
關(guān)于彈性體23的配置，為了使其效果最大化，為半導(dǎo)體芯片31和半導(dǎo)體芯片32 未重合的整個區(qū)域。半導(dǎo)體芯片31和半導(dǎo)體芯片32間的錯開如以上所述，為縱向Imm且 橫向1mm，所以形成于半導(dǎo)體芯片32側(cè)面的彈性體23如圖7(b)中記號D5所示，距離半導(dǎo) 體芯片32的邊緣有Imm左右的寬度。彈性體23的高度為240 μ m,即密封粘接樹脂42的高度40 μ m與半導(dǎo)體芯片32的厚度200 μ m兩者之和。上述中，由于半導(dǎo)體芯片周邊存在的其它無源零部件的配置制約，可以斷續(xù)地配 置。另外，其高度也可以直至半導(dǎo)體芯片32的上表面，但也可以根據(jù)所要的量相應(yīng)地降低
其高度。
彈性體23為了便于說明只形成于電路基板2的安裝半導(dǎo)體芯片32的表面，但是， 因為各半導(dǎo)體芯片對另一面賦予的彎曲影響是相同的，所以也可以認(rèn)為在安裝半導(dǎo)體芯片 31的面上也能同樣地形成。工業(yè)上的實用性本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片的兩面安裝結(jié)構(gòu)能減小因不同尺寸的半導(dǎo)體芯片錯開配置 造成的局部彎曲、以及由此引起的密封粘接樹脂的張力，能避免半導(dǎo)體芯片和密封粘接樹 脂間產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。另外，通過這樣，能進(jìn)一步減薄電路基板或半導(dǎo)體芯片，實現(xiàn)半導(dǎo)體安 裝結(jié)構(gòu)的小型和薄型。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件，是在電路基板的上下表面安裝著半導(dǎo)體芯片的兩面安裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在安裝于上表面的半導(dǎo)體芯片和安裝于下表面的半導(dǎo)體芯片重合的區(qū)域中，在所述電路基板的至少一側(cè)表面上形成凹部。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，形成于所述電路基板表面的凹部沿與安裝于相反一側(cè)的半導(dǎo)體芯片的外周邊對應(yīng)的 位置形成鍵形形狀。
3.一種半導(dǎo)體器件，是在電路基板的上下表面安裝著半導(dǎo)體芯片的兩面安裝結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體器件，其特征在于，在安裝于上表面的半導(dǎo)體芯片和安裝于下表面的半導(dǎo)體芯片重合的區(qū)域中，在所述電 路基板的至少一側(cè)表面上形成凸部。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，形成于所述電路基板表面的凸部沿與安裝于相反一側(cè)的半導(dǎo)體芯片的外周邊對應(yīng)的 位置形成鍵形形狀。
5.一種半導(dǎo)體器件，是在電路基板的上下表面安裝著半導(dǎo)體芯片的兩面安裝結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體器件，其特征在于，在安裝于上表面的半導(dǎo)體芯片和安裝于下表面的半導(dǎo)體芯片未重合的區(qū)域中，在所述 電路基板的表面上形成彈性體。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于在將多塊半導(dǎo)體芯片配置于電路基板的兩個表面并使其接合的兩面安裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，實現(xiàn)一種能降低作用于芯片和密封樹脂間的負(fù)荷、使它們不會剝離的所希望的結(jié)構(gòu)。在安裝于電路基板上表面的半導(dǎo)體芯片(31)和安裝于下表面的半導(dǎo)體芯片(32)重合的區(qū)域中，在電路基板的表面形成凹部(21)(或凸部22)。
文檔編號H01L23/28GK101840894SQ20091012966
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者中村浩二郎, 巖瀨鐵平, 戶村善廣, 熊澤謙太郎, 登一博 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社