WO2018009937
[0003] As an example, FIG. 1A illustrates a flip chip 1, also known as controlled collapse chip connection or its acronym, C4,
【0003】
一例として、図1Aには、フリップ・チップ1が示されており、そのフリップ・チップ1は、破壊抑制チップ接続部(controlled collapse chip connection)またはそれの頭字語であるC4としても知られており、
whereby an integrated circuit die 2 is electrically connected to the interconnecting substrate 3 by solder bumps 4.
そのフリップ・チップ1により、ICダイ2(integrated circuit die、集積回路ダイ、集積回路用の半導体チップ)が、複数のはんだバンプ(solder bumps、はんだ隆起部)4により配線基板(interconnecting substrate)3に電気的に接続される。
The solder bumps 4 electrically connect the die 2 to the substrate 3 through metallic pads 5 and 6.
それらはんだバンプ4は、ICダイ2を配線基板3に複数の金属パッド5および6を通過するように電気的に接続する。
The solder bumps 4 also assist in mechanically bonding the die 2 to the substrate 3.
複数のはんだバンプ4は、さらに、ICダイ2を配線基板3に機械的に接合することを支援する。
The severe thermal expansion mismatch between the silicon die 2 and the substrate 3 will introduce significant thermal stresses in the package, especially in the small solder bumps 4.
シリコン製のICダイ2と配線基板3との間での過大な熱膨張率差のために、大きな熱ストレスが、当該パッケージ(the package)内に、特に、複数の小さいはんだバンプ4内に誘起されることになる。
An underfill 7 is typically provided to fill the space between the die 2 and the substrate 3 to assist in mechanically bonding the parts together
アンダーフィル(underfill、封止樹脂)7が、典型的に、前記複数の部品を互いに機械的に接合することを支援するという目的と、
and to reduce the thermal stresses in the solder bumps 4.
複数のはんだパンプ4内の熱ストレスを軽減するという目的とのために、ICダイ2と配線基板3との間の隙間を充填するために提供される。
The underfill is typically a polymer material (e.g. filled epoxy).
そのアンダーフィル7は、典型的には、ポリマー材料(例えば、充填エポキシ)である。
WO2010078199
Exemplary polymers include liquid crystal polymers (LCPs). Such LCPs may be high-performance, flexible, thin polymers in roll-to-roll materials, which typically have a lower cost than sheet materials.
【0036】
例示的なポリマーとしては、液晶ポリマー(LCPs、Liquid Crystal Polymers)を含む。そのような液晶ポリマーは、高性能で柔軟なロール・ツー・ロール材料における薄いポリマーであってよく、一般的にはシート材料よりも低いコストを有する。
Alternatively, such LCPs may be high-performance bondply that can conform to any uneven surface to create a suitable structure.
代わりに、そのような液晶ポリマー(LCPs)は、適切な形状を作るため、いかなる平坦でない表面にも追従することができる高性能の接着層であってもよい。
Although LCPs have different coefficients of thermal expansion (CTE) than Si-ICs, they conform to IC pads during assembly.
液晶ポリマーは、シリコン製ICとは異なる熱膨張係数(CTE、coefficients of thermal expansion)を有するが、組立中はICパッドに追従する。
The heat generated by ICs also helps soften the LCP bondply materials placed around the IC pads, which reduces reliability issues of CTE mismatch.
ICにより生成された熱はまた、ICパッドの周囲に配置された液晶ポリマー接着層を柔らかくするのにも役立ち、熱膨張係数の不整合による信頼性の問題を減少させる。
The conformal properties of LCP also eliminate the need of any underfill of flip-chip ICs.
液晶ポリマーの共形特性は、フリップチップICのいかなる封止樹脂(アンダーフィル剤)の必要性をも取り除く。
US2020294925(JP, FUJI ELECTRIC)
[0024] (Semiconductor Device)
【0012】
(半導体装置)
[0025] As illustrated in FIG. 1, a semiconductor device 100 according to the embodiment of the present invention includes a semiconductor chip 30 and a metal wiring plate 60 .
図1に示すように、本発明の実施形態に係る半導体装置100は、半導体チップ30及び金属配線板60を備える。
The semiconductor device 100 may include a radiator 10 , a stacked substrate 11 , a case 20 , and a sealing resin 21 .
半導体装置100は、冷却器10、積層基板11、ケース20および封止樹脂21を含んでよい。
The semiconductor chip 30 is an element having a function of controlling a flow of a main current by an active region including a p-n junction formed in a semiconductor substrate 29 (refer to FIG. 7).
半導体チップ30は、半導体基板29(図7参照)に形成された、pn接合を含む活性領域によって主電流の流れを制御する機能を有する素子である。
The top surface of the radiator 10 is in direct or indirect contact with the bottom surface of the stacked substrate 11 .
冷却器10の上面は積層基板11の下面に直接又は間接的に接する。
The inner portion of the case 20 is filled with the sealing resin 21 for sealing the top surface of the stacked substrate 11 , the semiconductor chip 30 , the metal wiring plate 60 , and the like.
ケース20の内部に積層基板11の上面、半導体チップ30及び金属配線板60等を封止する封止樹脂21が充填される。
The semiconductor device 100 according to the embodiment is a power semiconductor device (a power device) using the semiconductor chip 30 serving as a power semiconductor, for example, so as to convert input electric power to predetermined electric power.
実施形態に係る半導体装置100は、例えばパワー半導体である半導体チップ30を用いて、入力された電力を所定の電力に変換する電力用半導体装置(パワーデバイス)である。
The embodiment is illustrated below with the semiconductor device 100 including the single stacked substrate 11 , the single semiconductor chip 30 , and the single metal wiring plate 60 for illustration purposes.
実施形態において、理解を容易にするために、それぞれ1つの積層基板11、半導体チップ30及び金属配線板60を備える半導体装置100について説明する。
The semiconductor device 100 may include a plurality of stacked substrates, a plurality of semiconductor chips, and a plurality of metal wiring plates.
半導体装置100は、複数の積層基板、半導体チップ及び金属配線板等を備え得る。
The illustration in the drawings or the explanations are not made below with regard to terminals, wires, and signal processing circuits, for example, used for the connection to external components.
また、外部と接続するための端子及び配線、並びに信号処理回路等については図示及び説明を省略する。
US2021036700(JP, Rohm)
[0071] One example of the configuration of the semiconductor device 1 will now be described with reference to FIGS. 2 to 6.
【0032】
図2~図6を参照して、半導体装置1の構成の一例について説明する。
[0072] The semiconductor device 1 further includes a lead 30 , a heat dissipation member 40 , and an encapsulation resin 50 (double-dashed line in FIG. 2).
半導体装置1は、リード30、放熱部材40、及び封止樹脂50(図2では二点鎖線)をさらに備える。
The semiconductor device 1 is a single package formed by encapsulating the drive unit 10 and the control circuit 20 (both shown in FIG. 1) with the encapsulation resin 50 .
半導体装置1は、封止樹脂50が駆動部10及び制御回路20(ともに図1参照)を封止することにより1パッケージ化されている。
The semiconductor device 1 is rectangular in a plan view. In the following description, a longitudinal direction of the semiconductor device 1 is defined as a first direction X,
半導体装置1は、平面視において矩形状に形成されている。以降の説明において、半導体装置1の長手方向を第1方向Xと規定し、
a direction orthogonal to the first direction X in a plan view of the semiconductor device 1 is defined as a second direction Y,
半導体装置1の平面視において第1方向Xと直交する方向を第2方向Yと規定し、
and a direction orthogonal to both of the first direction X and the second direction Y is defined as a third direction Z.
第1方向X及び第2方向Yの両方と直交する方向を第3方向Zと規定する。
The third direction Z can also be referred to as the thickness direction of the semiconductor device 1 .
第3方向Zは、半導体装置1の厚さ方向とも言える。
US2021066237(JP, Murata)
[0025] The sealing resin layer 4 is made of a resin such as an epoxy resin that is generally used as a sealing resin, and seals the components 3 a to 3 d .
【0014】
封止樹脂層4は、エポキシ樹脂等の封止樹脂として一般的に採用される樹脂で形成され、各部品3a~3dを封止する。
The sealing resin layer 4 includes a lower surface 4 b (corresponding to the “contact surface of the sealing resin layer” of the present disclosure) that is in contact with the multilayer wiring board 2 ,
また、封止樹脂層4は、多層配線基板2に当接する下面4b(本発明の「封止樹脂層の当接面」に相当)と、
an upper surface 4 a (corresponding to the “opposed surface of the sealing resin layer”) facing the lower surface 4 b , and a side surface 4 c.
該下面4bに対向する上面4a(本発明の「封止樹脂層の対向面」に相当)と、側面4cとを有する。
US2021050274(JP, HITACHI CHEMICAL)
[0002] Conventionally, semiconductor packages having a structure in which a semiconductor element is adhered onto a die pad by means of an adhesive such as a silver paste, this is joined to a lead frame with a wire, and then the entirety is sealed while an outer lead for external connection is left, have been used.
【0002】
従来、ダイパッド上に銀ペースト等の接着剤により半導体素子を接着し、これとリードフレームをワイヤで接合した後に、外部接続用のアウターリードを残して全体を封止する構造の半導体パッケージが用いられてきた。
However, as there is a stronger demand for density increase, area reduction, thickness reduction, and the like in recent years, semiconductor packages having various structures have been suggested.
しかし、近年の半導体パッケージの高密度化、小面積化、薄型化等の要求の高まりに伴い、様々な構造の半導体パッケージが提案されている。
As such a semiconductor package, a semiconductor package having a structure in which only one surface (semiconductor element side) of the package is sealed, and a lead frame exposed at the rear surface is used for external connection, has been developed (for example, QuadFlat Non-leaded (QFN) package).
このような半導体パッケージとして、パッケージの片面(半導体素子側)のみを封止し、裏面がむき出したリードフレームを外部接続用に用いる構造の半導体パッケージが開発されている(例えば、QFN(QuadFlat Non-leaded)パッケージ)。
Since a package having this structure does not have a lead frame protruded from the sealing resin, area reduction and thickness reduction can be promoted.
この構造の半導体パッケージでは、リードフレームが封止樹脂から突出していないため、小面積化及び薄型化が図れる。
However, there are occasions in which defects such as the sealing resin wrapping around the rear surface of the lead frame at the time of sealing molding occur.
しかし、封止成形時にリードフレーム裏面に封止樹脂がまわり込む等の不具合が起きる場合がある。
US2021050817(JP, SUMITOMO ELECTRIC)
[0072] From the output electrode to the copper pattern 35 of the cell 41 , the P-electrode side and the N-electrode side are separated from each other and are insulated from each other by an insulating resin 44 .
【0040】
セル41の出力電極から銅パターン35までは、P極側及びN極側が分かれて絶縁樹脂44により互いに絶縁されている。
A lead frame 43 p connected to the P side of the output of the cell 41 and a lead frame 43 n connected to the N side via a gold wire 41 w are each separately connected to the copper pattern 35 .
セル41の出力のP側と接続されるリードフレーム43pと、金ワイヤー41wを介してN側と接続されるリードフレーム43nとは、それぞれ別に、銅パターン35に接続されている。
A resin ring 42 on the lead frames 43 p, 43 n supports the secondary lens 47 . The peripheries of the lead frames 43 p, 43 n are covered by a potting resin 45 .
リードフレーム43p,43n上に乗った樹脂製のリング42は、2次レンズ47を支持している。リードフレーム43p,43nの周囲はポッティング樹脂45により覆われている。
A transparent sealing resin 46 is filled in the space between the secondary lens 47 and the cell 41 .
2次レンズ47とセル41との間の空間には透明な封止樹脂46が充填され、
The sealing resin 46 seals the cell 41 and adheres to the secondary lens 47 .
封止樹脂46は、セル41を封止し、2次レンズ47を接着させている。
The sealing resin 46 is, for example, a transparent silicone resin. For example, this sealing resin 46 could discolor due to a long-time use.
封止樹脂46は、例えば、透明なシリコーン樹脂である。例えば、この封止樹脂46が、長年の使用により変色する可能性がある。
US2020377715(JP, PANASONIC IP)
To bond a flip-chip type semiconductor chip facedown onto a base member,
【0014】
フリップチップ型の半導体チップを基板上にフェイスダウンで実装する場合、
a so-called “underfilling technique” for sealing the gap between the base member and the semiconductor chip by filling the gap with a resin composition after the semiconductor chip has been mounted onto the base member is often used as a well-known technique.
基材へ半導体チップを実装した後、基材と半導体チップとの間の隙間に樹脂組成物を充填して隙間を封止するアンダーフィリング技術が知られている。
In fabricating a semiconductor device, the pitch of bump electrodes thereof is required to be even narrower in order to meet the growing demand for reducing the overall size, weight, and thickness of the semiconductor device.
【0015】
半導体装置を作製するにあたっては、半導体装置の小型化、軽量化、薄型化などの要請からバンプ電極の狭ピッチ化が求められ、
Thus, a pre-applied process is adopted as the underfilling technique.
アンダーフィリング技術として、先供給方式が採用されている。
According to the pre-applied process, a base member with conductor wiring, a semiconductor chip with bump electrodes, and a resin composition in liquid phase at an ordinary temperature may be provided, for example.
この先供給方式では、例えば導体配線を備える基材と、バンプ電極を備える半導体チップと、常温で液状の樹脂組成物とを用意する。
The resin composition is placed in position on the base member, the semiconductor chip is mounted at the position where the resin composition is placed on the base member, and bump electrodes are arranged on the conductor wiring.
基材上に樹脂組成物を配置し、基材上に樹脂組成物が配置されている位置に半導体チップを配置するとともに、導体配線上にバンプ電極を配置する。
In this state, the resin composition and the bump electrodes are heated to cure the resin composition and thereby form an encapsulant and electrically connect the bump electrodes to the conductor wiring.
この状態で樹脂組成物及びバンプ電極を加熱することで、樹脂組成物を硬化させて封止材を形成するとともにバンプ電極と導体配線とを電気的に接続する。
However, bonding the bump electrodes to the conductor wiring by applying ultrasonic vibrations to the bump electrodes eliminates the need to melt the solder of the bump electrodes at a high temperature, thus allowing a lower heating temperature to be adopted.
【0019】
バンプ電極に超音波振動を与えることでバンプ電極と導体配線とを接合すれば、バンプ電極のはんだを高温で溶融させる必要がなくなるため、加熱温度を低下させることができる。
This obviates the need to cool the bonding head. In that case,
その場合、ボンディングヘッドを冷却する必要がなくなる。
however, the ultrasonic vibrations applied would produce voids in the resin composition or would make the voids produced tiny enough to increase the chances of the tiny voids being left in the encapsulant, made from the encapsulation resin composition, in the gap between the bump electrodes and the conductor wiring.
しかし、その場合は、超音波振動によって樹脂組成物内にボイドが発生したり、あるいは発生したボイドが細かくなり、封止用樹脂組成物から作製された封止材中でボイドがバンプ電極と導体配線との間に残留しやすい。
The presence of such residual voids in the encapsulant causes a decline in the performance of the semiconductor device.
ボイドが封止材中に残留すると、半導体装置の性能低下を招いてしまう。