[发明专利]半导体装置和多层配线基板

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件倒装连接于多层配线基板的半导体装置，和用于该半导体装置的多层配线基板。

背景技术

近年来，为了响应于电子设备的小型化、薄型化，开发了裸(ベァ)的半导体元件直接安装在配线基板上的半导体装置。作为这样的半导体装置的一种，有采用“倒装法安装”技术的半导体装置。

“倒装法安装”技术为在主配线基板上安装半导体元件(芯片)的方法的一种，其中在平板上的半导体元件一侧的主面设置排列为格子状的被称为凸块的突起状端子，将这些端子和设置在配线基板上的电极连接。下面，将采用“倒装法安装”的半导体装置称为“倒装片型”半导体装置，这样的连接方法称为“倒装连接”。

和采用引线接合法的半导体装置相比，倒装片型的半导体装置可以缩小安装面积。且由于配线短，因此具有电特性好的优势。

倒装片型的半导体装置中，半导体元件通常安装在多层的配线基板上。配线基板的两主面上形成有配线图，这些配线图通过形成在配线基板上的导通部(ビァ)等相互电连接。两个配线图的一方与半导体元件的内部连接端子(凸块)连接，另一方和焊球等外部连接端子连接。半导体元件和配线基板之间填充由环氧树脂等形成的热固性树脂以保护内部连接端子。

图13显示倒装片型的现有的半导体装置SAP的构成的一例。图14显示用于半导体装置SAP的多层配线基板MBP的构成。如图13所示，半导体装置SAP构成为，半导体元件SD安装在多层配线基板MBP的一侧的主面。

如图14所示，多层配线基板MBP构成为，设置在中心部的绝缘层1(下面称为“芯基板”)的两个主面分别层叠有绝缘层3和4。绝缘层3相对于芯基板1设置在倒装连接侧，绝缘层4相对于芯基板1设置在倒装连接侧的相反侧。

绝缘层3的表面(图14中的上表面)，设有用于与半导体元件SD连接的配线5。另一方面，绝缘层4的表面(图14中的下表面)，设有二次安装用端子电极8。二次安装用端子电极8在半导体装置SAP二次安装于图未示的母基板上时使用。为了防止通过焊接等和母基板的配线连接时相邻的电极之间发生短路，在多个二次安装用端子电极8之间设有阻焊膜7。

绝缘层3和芯基板1之间，以及芯基板1和绝缘层4之间，设有层间电极9。又，绝缘层3、芯基板1和绝缘层4中分别设有导通部6，配线5和二次安装用端子电极8通过层间电极9和导通部6电连接。

如图13所示，半导体元件SD由元件主体20、电极垫21和凸块22所构成。平板上的元件主体20的一侧表面(图13的下表面)设有多个电极垫21，各电极垫21上分别设有凸块22。又，半导体元件SD和多层配线基板MBP之间填充有热固性的密封树脂23。

以半导体元件SD的凸块22紧紧按压至多层配线基板MBP的配线5的状态，使密封树脂23固化，半导体元件SD以凸块22与配线5紧密接触的方式固定在多层配线基板MBP上，半导体元件SD和多层配线基板MBP之间实现电连接。

接着参考图13，对半导体元件SD安装在多层配线基板MBP的倒装法安装的工序，和此时多层配线基板MBP上发生的翘曲进行说明。

将预先制作好的多层配线基板MBP放置在图未示的金属制基台上。接着，以与多层配线基板MBP之间夹着未固化的密封树脂23，且凸块21与配线5相对的状态，将半导体元件SD载置在多层配线基板MBP上。

进一步的，在半导体元件SD上放置图未示的加热用具，以加热用具紧紧推压半导体元件SD的状态进行加热。施加的压力使得凸块22的端部变形以实现与配线5之间的良好接触状态，并且通过加热用具所施加的热，密封树脂23固化以保持该状态。

半导体元件SD安装在多层配线基板MBP时，多层配线基板MBP和半导体元件SD以被基台和加热用具夹持的状态被按压，且以180℃左右的温度加热。由于加热，构成多层配线基板MBP的芯基板1和绝缘层2、3和4在水平方向延伸。

经过规定时间(5～10秒)，密封树脂23固化后，去除施加在加热用具上的热和压力。在水平方向延伸的芯基板1和绝缘层3、4由于温度的降低而收缩。此时，最上部的绝缘层3通过密封树脂23被牢牢地粘在半导体元件SD上。

由于半导体元件SD的热膨胀率要远远小于绝缘层3的热膨胀率，因此，绝缘层3的收缩受到半导体元件SD的限制。芯基板1和绝缘层2、3和4的收缩量如图13的水平方向的箭头所示那样大，结果，两端部有要向箭头C1和C2所示的方向翘曲的力作用，多层配线基板MBP翘曲为向上凸起。