半導體模塊及其製造方法
2023-06-03 20:39:36
專利名稱：半導體模塊及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體模塊及其製造方法。
背景技術：
以往，公知有一種將半導體晶片搭載到柔性基板上的稱為COF的安 裝方式(日本專利第3284916號公報)。在該方式中，只能使半導體晶片 的焊盤與柔性基板的導線在對置的小的表面之間電連接，難以確保可靠 性。此外，在日本特開2007—42867號公報中，與本發明相關，公開了在 樹脂突起上形成端子的內容。
發明內容
本發明的目的在於提高電連接的可靠性。
(1)本發明的半導體模塊，其特徵在於，包括 形成有集成電路的半導體晶片；
形成在所述半導體晶片上並與所述集成電路電連接的電極； 具有位於所述電極上的開口且形成在所述半導體晶片上的絕緣膜； 配置在所述絕緣膜上且與所述絕緣膜相反一側的表面為凸曲面的彈 性突起；
從所述電極上延伸至所述彈性突起上的布線；
形成有與所述布線在所述彈性突起上的部分接觸的導線的彈性基板；
以及
在所述半導體晶片的形成有所述彈性突起的面與所述彈性基板的形 成有所述導線的面之間保持間隔的粘接劑，
所述彈性基板具有通過彈性變形而形成的第一凹部， 所述導線的與所述布線接觸的接觸部形成在所述第一凹部的表面上。 根據本發明，由於導線和布線在彈性基板上形成的第一凹部的表面接觸，因此，與在平坦面接觸時相比接觸面積增大，電連接的可靠性高。另 外，由於通過來自彈性基板和彈性突起雙方的彈性力使導線與布線壓接， 因此進一步提高了可靠性。
(2) 在該半導體模塊中，也可以構成如下 所述彈性突起具有通過彈性變形而形成的第二凹部，
所述布線的與所述導線接觸的接觸部形成在所述第二凹部的表面上。
(3) 在本發明的半導體模塊中，也可以構成如下 所述彈性突起的彈性模量比所述彈性基板的彈性模量高。
(4) 本發明的半導體模塊的製造方法，其特徵在於，包括
(a)將半導體裝置通過粘接劑搭載到形成有導線的彈性基板上的工 序；然後，(b)使所述粘接劑硬化，以保持半導體晶片與所述彈性基板的
間隔的工序，
所述半導體裝置具備
形成有集成電路的所述半導體晶片；
形成在所述半導體晶片上並與所述集成電路電連接的電極； 具有位於所述電極上的開口且形成在所述半導體晶片上的絕緣膜； 配置在所述絕緣膜上且與所述絕緣膜相反一側的表面為凸曲面的彈 性突起；以及
從所述電極上延伸至所述彈性突起上的布線，
在所述(a)工序中，在所述半導體裝置與所述彈性基板之間施加按 壓力，將所述布線的在所述彈性突起上的部分按壓到所述導線上，通過所 述按壓力，藉助所述導線使所述彈性基板彈性變形而形成第一凹部，並且 使所述導線在所述第一凹部的表面延展。
根據本發明，由於使導線在第一凹部的表面延展，因此，與布線的接 觸面積增大，電連接可靠性提高。這裡，由於彈性突起的表面為凸曲面， 因此在使導線延展時不易斷裂。而且，因彈性突起的彈性力而應力被分散， 這也能防止導線斷裂。
(5) 在該半導體模塊的製造方法中，也可以是通過所述按壓力， 藉助所述布線使所述彈性突起彈性變形而形成第二凹部。
圖1是表示本發明實施方式的半導體模塊所使用的半導體裝置的俯視
圖2是圖i所示的半導體裝置的n—n線剖視圖3是說明本發明實施方式的半導體模塊的製造方法的圖； 圖4是說明本發明實施方式的半導體模塊的製造方法的圖； 圖5是說明本發明實施方式的半導體模塊的圖。
圖中l一半導體裝置；IO —半導體晶片；12 —集成電路14—電極； 16 —絕緣膜；18 —彈性突起；20 —布線；22 —粘接劑；24 —彈性基板；26 一導線；28 —第一凹部；30 —第二凹部。
具體實施例方式
(半導體裝置)
圖1是表示本發明實施方式的半導體模塊所使用的半導體裝置的俯視
圖。圖2是圖1所示的半導體裝置的II一II線剖視圖。
半導體裝置1具有半導體晶片10。半導體晶片10具有矩形面。在半 導體晶片IO上形成有集成電路12 (電晶體等)。在半導體晶片10上，按 照與集成電路12電連接的方式形成有多個電極14。電極14排列成一列或 多列(平行的多列)。電極14沿半導體晶片10的矩形面的邊(例如長方 形的長邊)排列(平行排列)。電極14通過內部布線(未圖示)與集成電 路12電連接。在半導體晶片10上，按照使電極14的至少一部分露出的 方式形成了具有位於電極14上的開口的絕緣膜16 (例如鈍化膜)。絕緣膜 16可僅由例如Si02或SiN等無機材料形成。絕緣膜16形成在集成電路12 的上方。
在半導體晶片10 (絕緣膜16上)設置有彈性突起18。圖示了沿半導 體晶片10的矩形面的邊(例如長方形的長邊)延伸(平行延伸)的彈性 突起18，多個彈性突起18平行排列。彈性突起18具有彈性變形的性質。 作為彈性突起18的材料，例如可使用聚醯亞胺樹脂、矽酮改性聚醯亞胺 樹脂、環氧樹脂、矽酮改性環氧樹脂、苯並環丁烯(BCB:benzocyclobutene)、 聚苯並惡唑(PBO: polybenzoxazole)、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂彈性突起18形成為長條狀。彈性突起18與沿延長方向的軸AX正交 的剖面如圖2所示呈弓形(由圓弧和連接其兩端的弦構成的圖形)。彈性 突起18在該剖面中，弓形的弦配置在絕緣膜16上。彈性突起18的表面 (朝向與半導體晶片IO相反側的面)為凸曲面。彈性突起18的表面是以 彈性突起18的長軸為旋轉軸，使位於旋轉軸的周圍且與旋轉軸平行的直 線旋轉而描繪出的旋轉面。彈性突起18的表面呈將圓柱以與其中心軸平 行的平面截斷而得到的形狀的曲面(圓柱的旋轉面的一部分)的形狀。彈 性突起18是按照下面比上面寬的方式逐漸擴展的形狀。
在半導體晶片10上形成有多條布線20。作為布線20的材料，可使用 Au、 Ti、 TiW、 W、 Cr、 Ni、 Al、 Cu、 Pd或無鉛焊錫等。多條布線20形 成為從電極14上到達彈性突起18上。多條布線20彼此相鄰之間保持間 隔地形成在彈性突起18的上面。 一個彈性突起18上形成有多條布線20。 布線20按照與沿著彈性突起18的延長方向的軸AX交叉的方式延伸。布 線20從電極14上經絕緣膜16到達彈性突起18上。在彈性突起18上， 布線20的表面成為隨著彈性突起18的表面的曲面。布線20可與電極14 直接接觸，也可在兩者之間介入導電膜(未圖示)。布線20越過彈性突起 18的與電極14相反一側的端部而到達絕緣膜16上。 (半導體模塊的製造方法)
圖3 圖4是說明本發明實施方式的半導體模塊的製造方法的圖。
在本實施方式中，將上述的半導體裝置1通過粘接劑22搭載到彈性 基板24上。彈性基板24具有彈性變形的性質，可以是由樹脂等構成的柔 性基板。在彈性基板24上形成有導線26。導線26的與延長方向正交的寬 度W,比布線20的與延長方向正交的寬度\￥2小(參照圖5)。
導線26被配置為與沿著彈性突起18的延長方向的軸AX (參照圖1) 交叉延伸。在半導體裝置1與彈性基板24之間施加按壓力。通過按壓力 使彈性突起18上的多條布線20與導線26接觸。
如圖4所示，通過按壓力，並藉助導線26使彈性基板24彈性變形而 形成第一凹部28，此時，使導線26在第一凹部28的表面上延展。另外， 如圖5所示，通過按壓力，並藉助布線20使彈性突起18彈性變形而形成第二凹部30。彈性基板24和彈性突起18均彈性變形。並且，彈性突起 18的位於彼此相鄰的布線20之間的部分與彈性基板24以彈性力相互密接 (參鵬5)。
根據本實施方式，由於使導線26在第一凹部28的表面延展，因此， 與布線20的接觸面積增大，電連接可靠性提高。這裡，由於彈性突起18 的表面為凸曲面，因此在使導線26延展時其不易斷裂。而且，因彈性突 起18的彈性力而應力被分散，這也能防止導線26斷裂。
通過按壓力，粘接劑22在半導體裝置1和彈性基板24之間流動(例 如排出)。如圖5所示，通過熱量使粘接劑22硬化收縮，且維持按壓力直 至粘接劑22硬化。在粘接劑22硬化之後解除按壓力。由此製造半導體模 塊。
(半導體模塊)
圖5是說明本發明實施方式的半導體模塊的圖。半導體模塊具有上述 的半導體裝置1和彈性基板24。彈性基板24支承導線26的與彈性突起 18相反的一側。導線26與布線20的位於彈性突起18上的部分接觸。
彈性基板24具有通過彈性變形而形成的多個第一凹部28。第一凹部 28的內面是曲面，成為與彈性突起18的彈性變形後的表面對應的形狀。 多條導線26的與多條布線20的接觸部分別形成在多個第一凹部28的表 面上。
彈性突起18具有通過彈性變形而形成的多個第二凹部30(參照圖5)。 多條布線20的與多條導線26的接觸部分別形成在多個第二凹部30的表 面上。彈性突起18的位於彼此相鄰的布線20之間的部分與彈性基板24 以彈性力相互密接。彈性突起18的彈性模量比彈性基板24的彈性模量高。
粘接劑22在半導體晶片10的形成彈性突起18的面與彈性基板24的 形成多條導線26的面之間保持間隔。粘接劑22硬化收縮。粘接劑22內 存在因硬化時的收縮引起的殘餘應力。
根據本實施方式，由於導線26和布線20在彈性基板24上形成的第 一凹部28的表面接觸，因此，與在平坦面接觸時相比接觸面積增大，電 連接的可靠性高。另外，由於通過來自彈性基板24和彈性突起28雙方的 彈性力而使導線26與布線20壓接，因此進一步提高了可靠性。另外，導線26的與第一凹部28對置的面為曲面。因此，對於導線26的與彈性基 板24的接觸面而言，與平坦面時相比，形成為曲面(參照圖5)則面積增 大，因此導線26向彈性基板24的散熱性提高。
另外，由於在彼此相鄰的布線20之間彈性突起18與彈性基板24密 接，因此兩者之間的界面僅為一個，所以水分的侵入路徑少。在這方面， 若兩者之間介入粘接劑22，則界面成為兩個，水分的侵入路徑多，因此容 易發生離子遷移，但根據本實施方式能防止該遷移。另外，由於不介入粘 接劑22，從而能夠從布線29之間排除粘接劑22通常含有的容易離子化的 物質(鈉、鉀等鹼金屬(第l族元素中除氫之外的元素)或氟、氯、溴等 滷族元素(第17族元素))，由此也能防止發生離子遷移。迸而，由於粘 接劑22若硬化則會收縮，因此若在彈性突起18與彈性基板24之間存在 硬化了的粘接劑22則界面容易剝離，但在本發明中，不介入粘接劑22， 而且通過彈性力使彈性突起18與彈性基板24密接，因此不易發生兩者的 剝離。此外，作為具有半導體模塊的電子設備，可列舉筆記本電腦或移動 電話等。
本發明並非限定於上述實施方式，可進行各種變形。例如，本發明包 括與實施方式中說明的構成實質上相同的構成(例如，功能、方法和結果 相同的構成、或目的和結果相同的構成)。另外，本發明包括替換了實施 方式中說明的構成的非本質的部分後的構成。另外，本發明包括能夠發揮 與實施方式中說明的構成相同的作用效果的構成和實現相同目的的構成。 另外，本發明包括在實施方式中說明的構成上添加了公知技術的構成。
權利要求
1.一種半導體模塊，其特徵在於，包括形成有集成電路的半導體晶片；形成在所述半導體晶片上並與所述集成電路電連接的電極；具有位於所述電極上的開口且形成在所述半導體晶片上的絕緣膜；配置在所述絕緣膜上且與所述絕緣膜相反一側的表面為凸曲面的彈性突起；從所述電極上延伸至所述彈性突起上的布線；形成有與所述布線在所述彈性突起上的部分接觸的導線的彈性基板；以及在所述半導體晶片的形成有所述彈性突起的面與所述彈性基板的形成有所述導線的面之間保持間隔的粘接劑，所述彈性基板具有通過彈性變形而形成的第一凹部，所述導線的與所述布線接觸的接觸部形成在所述第一凹部的表面上。
2. 根據權利要求1所述的半導體模塊，其特徵在於， 所述彈性突起具有通過彈性變形而形成的第二凹部， 所述布線的與所述導線接觸的接觸部形成在所述第二凹部的表面上。
3. 根據權利要求1或2所述的半導體模塊，其特徵在於， 所述彈性突起的彈性模量比所述彈性基板的彈性模量高。
4. 一種半導體模塊的製造方法，其特徵在於，包括(a)將半導體裝置通過粘接劑搭載到形成有導線的彈性基板上的工 序；然後，(b)使所述粘接劑硬化，以保持半導體晶片與所述彈性基板的 間隔的工序，所述半導體裝置具備形成有集成電路的所述半導體晶片；形成在所述半導體晶片上並與所述集成電路電連接的電極； 具有位於所述電極上的開口且形成在所述半導體晶片上的絕緣膜； 配置在所述絕緣膜上且與所述絕緣膜相反一側的表面為凸曲面的彈 性突起；以及從所述電極上延伸至所述彈性突起上的布線，在所述(a)工序中，在所述半導體裝置與所述彈性基板之間施加按 壓力，將所述布線的在所述彈性突起上的部分按壓到所述導線上，通過所 述按壓力，藉助所述導線使所述彈性基板彈性變形而形成第一凹部，並且 使所述導線在所述第一凹部的表面延展。
5.根據權利要求4所述的半導體模塊的製造方法，其特徵在於，通過所述按壓力，藉助所述布線使所述彈性突起彈性變形而形成第二 凹部。
全文摘要
一種半導體模塊，包括形成有集成電路(12)的半導體晶片(10)、與半導體晶片(10)上形成的集成電路(12)電連接的電極(14)、具有位於電極(14)上的開口且形成在半導體晶片(10)上的絕緣膜(16)、配置在絕緣膜(16)上且與絕緣膜(16)相反一側的表面為凸曲面的彈性突起(18)、從電極(14)上延伸至彈性突起上的布線(20)、形成有與布線(20)在彈性突起上的部分接觸的導線(26)的彈性基板(24)、在半導體晶片(10)的形成彈性突起的面與彈性基板的形成導線的面之間保持間隔的粘接劑(22)。彈性基板具有通過彈性變形而形成的第一凹部(28)。導線的與布線接觸的接觸部形成在第一凹部的表面上。由此提高電連接的可靠性。
文檔編號H01L23/482GK101527286SQ200910118248
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月3日 優先權日2008年3月3日
發明者佐藤直也, 成田明仁 申請人:精工愛普生株式會社