電子装置
【課題】 アンダーフィル材が受ける熱応力を低下させて、半導体装置の信頼性を向上すること。
【解決手段】 複数の辺部及び複数の角部を含む輪郭の実装面を備える電子部品と、前記電子部品の実装面に対向する被実装面を備え、前記電子部品の角部に対向する位置に凹部が形成された回路基板と、前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記回路基板と前記電子部品とを電気的に接続する接続部と、前記凹部に埋め込まれ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第１の部材と、前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第２の部材と、を備える電子装置。
【解決手段】 複数の辺部及び複数の角部を含む輪郭の実装面を備える電子部品と、前記電子部品の実装面に対向する被実装面を備え、前記電子部品の角部に対向する位置に凹部が形成された回路基板と、前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記回路基板と前記電子部品とを電気的に接続する接続部と、前記凹部に埋め込まれ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第１の部材と、前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第２の部材と、を備える電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、電子部品及び回路基板間にアンダーフィル材を充填した電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置の小型化、薄型化、高密度化の要求から、電子部品（例えば半導体チップ）又は回路基板の何れかに形成した突起状の電極（バンプ）により、電子部品と回路基板とを電気的に接続する、所謂フリップチップ実装が採用されることがある。
【０００３】
フリップチップ実装は、電子部品と回路基板とを直接バンプで接続するため、電子装置を加熱したときに、電子部品と回路基板との熱膨張率に差に起因して、バンプ接続部に大きな負荷が生じることがある。このため、電子部品と回路基板との隙間にアンダーフィル材を充填して、バンプ接続部に生じる負荷を緩和することがある。
【０００４】
フリップチップ実装法としては、例えば、フリップチップパッケージのＩＣ又は基板に凹部を形成し、当該凹部にアンダーフィル樹脂を充填することで、ＩＣと基板との結合力を向上させる技術が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３６５７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電子装置の小型化、薄型化、高密度化により、電子部品と回路基板との隙間が小さくなっている。これに伴い、電子部品と回路基板との隙間に充填されるアンダーフィル材の厚みも減少している。このため、電子装置を加熱したときに、アンダーフィル材に大きな応力が生じて、アンダーフィル材にクラックが発生したり、又はアンダーフィル材が電子部品又は回路基板から剥離したりすることがある。特に、電子部品の角部は、アンダーフィル材に大きな応力が生じるので、アンダーフィル材が電子部品又は回路基板から剥離しやすい。従って、電子部品の角部におけるアンダーフィル材の剥離に対する対策を検討する必要がある。
【０００７】
開示の技術は、アンダーフィル材が受ける熱応力を低下させて、電子装置の信頼性を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術の一観点によれば、複数の辺部及び複数の角部を含む輪郭の実装面を備える電子部品と、前記電子部品の実装面に対向する被実装面を備え、前記電子部品の角部に対向する位置に凹部が形成された回路基板と、前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記回路基板と前記電子部品とを電気的に接続する接続部と、前記凹部に埋め込まれ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第１の部材と、前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第２の部材と、を備える電子装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、アンダーフィル材が受ける熱応力を低下させて、電子装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態にかかる半導体装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる半導体チップの側面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる半導体チップの下面図である。
【図５】第１の実施形態にかかる回路基板の平面図である。
【図６】第１の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【図７】凹部を備えていない比較例１にかかる半導体装置のアンダーフィル樹脂に生じる熱応力の分布図である。
【図８】半導体チップの角部の外側に０．２５ｍｍずれた位置に凹部を配置した比較例２にかかる半導体装置のアンダーフィル樹脂に生じる熱応力の分布図である。
【図９】半導体チップの角部の内側に１．０５ｍｍずれた位置に凹部を配置した比較例３にかかる半導体装置のアンダーフィル樹脂に生じる熱応力の分布図である。
【図１０】半導体チップの角部の直下に凹部を配置した本実施例にかかる半導体装置のアンダーフィル樹脂に生じる熱応力の分布図である。
【図１１】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１２】第１の実施形態にかかる半導体装置を他の実装基板に実装する実装方法の説明図である。
【図１３】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の部分断面図である。
【図１４】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１５】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１６】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１７】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１８】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１９】第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置の斜視図である。
【図２０】第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。
【図２１】第２の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図２２】第２の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【図２３】第２の実施形態にかかる回路基板の製造方法の説明図である。
【図２４】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【図２５】第２の実施形態の変形例にかかる回路基板の部分断面図である。
【図２６】第３の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【図２７】第３の実施形態の変形例にかかる回路基板の部分断面図である。
【図２８】第４の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、図１〜図２０を参照しながら、第１の実施形態を説明する。
［半導体装置の構造］
図１は、第１の実施形態にかかる半導体装置１００の斜視図、図２は、第１の実施形態にかかる半導体装置１００の断面図であって、図１のII−IIにおける断面を示している。
【００１２】
図１、図２に示すように、半導体装置１００は、いわゆるＢＧＡ(Ball Grid Array)型の半導体パッケージであって、半導体チップ１０と、半導体チップ１０を実装する回路基板２０と、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填されるアンダーフィル樹脂３０と、外部接続端子として回路基板２０に取り付けられる半田ボール４０と、を備える。
【００１３】
半導体チップ１０は、例えば半導体ウェハに複数の回路を作り込み、ダイシングにより個片化したものを想定している。しかし、本実施形態は、半導体チップに限定されるものではなく、他の電子部品を用いても良い。
【００１４】
図３は、第１の実施形態にかかる半導体チップ１０の側面図、図４は、第１の実施形態にかかる半導体チップ１０の下面図である。図３、図４に示すように、半導体チップ１０は、チップ本体１１と、チップ本体１１の下面、即ち回路基板２０に対向する表面に形成された複数のバンプ１２と、を備える。
【００１５】
チップ本体１１は、平面視で略矩形状に形成されている。即ち、チップ本体１１は、回路基板２０に対向する部分に、４つの辺部１１ａ及び４つの角部１１ｂで規定される輪郭の下面を備えている。チップ本体１１のそれぞれの辺部１１ａは、約４ｍｍに設定されている。チップ本体１１の厚さは、約０．２ｍｍに設定されている。但し、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、チップ本体１１の平面形状は、三角形状、五角形状、それ以上の多角形状であっても良い。さらに、チップ本体１１の平面形状は、円形状、楕円形状であっても良い。チップ本体１１の線膨張率は、約２ｐｐｍ〜４ｐｐｍ、典型的には約２．６ｐｐｍである。
【００１６】
複数のバンプ１２は、チップ本体１１のそれぞれの辺部１１ａに沿って配列されている。バンプ１２のピッチは、約１０μｍ〜１００μｍに設定されている。バンプ１２の材料としては、例えば金を用いても良い。バンプ１１の製造方法としては、例えばボールボンディングを用いても良い。
【００１７】
回路基板２０は、所謂ガラスエポキシ基板である。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではなく、他のプリント基板、例えばガラスコンポジット基板やセラミック基板を用いても良い。
【００１８】
図５は、第１の実施形態にかかる回路基板２０の平面図、図６は、第１の実施形態にかかる回路基板２０の部分断面図であって、図５のVI−VIにおける断面を示している。図５、図６に示すように、回路基板２０は、コア材２１と、第１の配線層２２と、第２の配線層２３と、を備える。
【００１９】
コア材２１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものである。コア材２１は、平面視で略矩形状に形成されており、その所定位置には、複数のスルーホールＨが形成されている。コア材２１の厚さは、例えば１５０μｍ〜２５０μｍである。スルーホールＨは、コア材２１を上下に貫通しており、その内部には、ビアＶが埋め込まれている。ビアＶは、スルーホールＨの内面に形成された導電膜Ｖａと、導電膜Ｖａの内側に充填された絶縁材Ｖｂと、を備える。導電膜Ｖａは、第１の配線層２２及び第２の配線層２３を電気的に接続している。導電膜Ｖａの材料としては、例えばＣｕを用いても良い。回路基板２０に占めるコア材２１の割合が大きいため、回路基板２０全体の熱膨張率は、主にコア材２１に依存するが、本実施形態では、約１２ｐｐｍ〜１６ｐｐｍに設定されている。
【００２０】
第１の配線層２２は、コア材２１の上面、即ち半導体チップ１０と対向する表面に形成され、複数の第１の配線パターン２２Ａを備えている。第１の配線層２２は、コア材２１の上面に金属膜を形成した後、当該金属膜の不要な部分をエッチングで除去することにより、第１の配線パターン２２Ａのパターン形状に整形される。第１の配線層２２の材料としては、例えばＣｕ箔を用いても良い。さらに、コア材２１の上面には、第１のソルダレジスト２５が形成されている。第１のソルダレジスト２５の材料としては、例えばイミド系樹脂、具体的にはポリイミド樹脂などを用いても良い。第１のソルダレジスト２５は、第１の配線パターン２２Ａを被覆しているが、半導体チップ１０のバンプ１２に対応する位置には、それぞれ開口部２５Ａが形成されている。このため、第１の配線パターン２２Ａは、第１のソルダレジスト２５の開口部２５Ａから部分的に露出して、それぞれの露出領域が第１の電極パッド２２Ｂを構成している。これにより、回路基板２０の上面には、それぞれの縁部に沿って、半導体チップ１０のバンプ１２に対応するように、複数の第１の電極パッド２２Ｂが配列されている。
【００２１】
第２の配線層２３は、コア材２１の下面、即ち半田ボール４０が取り付けられる表面に形成され、複数の第２の配線パターン２３Ａを備えている。第２の配線層２３は、コア材２１の下面に金属膜を形成した後、当該金属膜の不要な部分をエッチングで除去することにより、第２の配線パターン２３Ａのパターン形状に整形される。第２の配線層２３の材料としては、例えばＣｕ箔を用いても良い。さらに、コア材２１の下面には、第２のソルダレジスト２６が形成されている。第２のソルダレジスト２６の材料としては、例えばイミド系樹脂、具体的にはポリイミド樹脂などを用いても良い。第２のソルダレジスト２６は、第２の配線パターン２３Ａを被覆しているが、回路基板２０の下面全体に亘り、複数の開口部２６Ａがマトリクス状に形成されている。このため、第２の配線パターン２３Ａは、第２のソルダレジスト２６の開口部２６Ａから部分的に露出して、それぞれの露出領域が第２の電極パッド２３Ｂを構成している。これにより、回路基板２０の下面には、複数の第２の電極パッド２３Ｂがマトリクス状に配列されている。これらの第２の電極パッド２３Ｂには、それぞれ半田ボール４０が取り付けられる。半田ボール４０は、半導体装置１００を他の実装基板（マザーボード）に実装するときに、外部接続端子として機能するものである。
【００２２】
回路基板２０における、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する位置には、それぞれ凹部２７が形成されている。凹部２７は、回路基板２０のコア材２１の上面から下面に貫通し、第２の配線層２３に到達している。従って、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する位置は、半導体チップ１０のバンプ１２で画定された中央領域Ｒｃに比べて、半導体チップ１０と回路基板２０との間隔がコア材２１の厚み分だけ大きい。但し、必ずしも、凹部２７がコア材２１を貫通している必要はなく、例えば、凹部２７がコア材２１の途中まで形成されていても良い。本実施形態では、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する位置に、第１の電極パッド２２Ｂが形成されていないので、凹部２７が第１の電極パッド２２Ｂに干渉することはない。
【００２３】
アンダーフィル樹脂３０は、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に充填され、半導体チップ１０と回路基板２０とを接合している。又、アンダーフィル樹脂３０は、自身の材料が凝固するときに生じる収縮力により、半導体チップ１０のバンプ１２を回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに押圧して、バンプ１２と第１の電極パッド２２Ｂとを電気的に接続している。従って、半導体チップ１０のバンプ１２と、回路基板２０の第１の電極パッド２２Ａとを接続するために、別途に導電性接着材などを用いなくても良い。アンダーフィル樹脂３０の周辺部は、半導体チップ１０の周囲にはみ出して、いわゆるフィレットＦを形成している。フィレットＦは、回路基板２０の上面から半導体チップ１０の側面に及んでおり、半導体チップ１０と回路基板２０との接合強度を高めると共に、アンダーフィル樹脂３０の周辺部に生じる応力を緩和している。
【００２４】
さらに、アンダーフィル樹脂３０は、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填されることで、バンプ１２と第１の電極パッド２２Ｂとの接続部分に作用する応力を軽減している。例えば、半導体チップ１０又は回路基板２０の変形に付随して、半導体チップ１０及び回路基板２０間に発生する応力は、バンプ１２と第２の電極パッド２２Ｂとの接続部分だけでなく、アンダーフィル樹脂３０も負担することになる。このため、バンプ１２と第１の電極パッド２２Ｂとの接続部分における応力集中が抑制される。
【００２５】
又、アンダーフィル樹脂３０は、半導体チップ１０及び回路基板２０に比べて、剛性、即ち弾性率が低い。このため、半導体チップ１０又は回路基板２０が変形した場合、それに応じて、アンダーフィル樹脂３０も同様に変形して、半導体チップ１０又は回路基板２０の変形を吸収する。アンダーフィル樹脂３０として、例えばエポキシ系樹脂、具体的にはエポキシ樹脂にシリカ製のフィラーを添加した材料を用いても良い。尚、アンダーフィル樹脂３０の弾性率は、エポキシ樹脂の成分や、フィラーの添加量などに依存する。
【００２６】
以上のようなアンダーフィル樹脂３０は、回路基板２０のコア材２１に形成された凹部２７に埋め込まれている。このため、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に位置するアンダーフィル樹脂３０は、複数のバンプ１２により画定された中央領域Ｒｃの内側に位置するアンダーフィル樹脂３０よりも厚い。即ち、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の領域では、それ以外の領域に比べて、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に、より多くのアンダーフィル樹脂３０が存在している。このため、半導体チップ１０又は回路基板２０が変形したときに、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下では、より多くのアンダーフィル樹脂３０で、半導体チップ１０又は回路基板２０の変形を吸収することになる。従って、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下では、アンダーフィル樹脂３０の単位体積あたりの変形が小さくなる。その結果、本実施形態にかかる凹部２７を備えた半導体装置１００では、凹部２７を備えていない半導体装置に比べて、半導体チップの角部１１ｂ近傍のアンダーフィル樹脂３０に生じる応力が低減する。
【００２７】
例えば、半導体チップ１０及び回路基板２０を加熱した場合、回路基板２０は、半導体チップ１０と回路基板２０との熱膨張率の差により、半導体チップ１０の中心から外側に進むにつれて半導体チップ１０から離間するように変形する。このため、半導体チップ１０の中心から最も離れた位置、即ち半導体チップ１０の角部１１ｂでは、半導体チップ１０及びアンダーフィル樹脂３０間の距離が最大となる。しかし、本実施形態にかかる半導体装置１００は、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に、その周囲よりも多くのアンダーフィル樹脂３０を備えているため、アンダーフィル樹脂３０の単位体積あたりの変形量が小さい。そのため、半導体チップ１０及び回路基板２０の加熱時に、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に生じる応力が抑制されるので、アンダーフィル樹脂３０に生じるクラックや、アンダーフィル樹脂３０と半導体チップ１０又は回路基板２０との界面に生じる剥離などが防止される。即ち、本実施形態においては、アンダーフィル樹脂３０の体積を増加させることにより、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に位置するアンダーフィル樹脂３０の応力を上昇させることなく、回路基板２０の変形を吸収するのである。
【００２８】
特に、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する位置では、アンダーフィル樹脂３０に応力集中が発生するので、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との剥離が最も生じやすい。従って、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下を跨るように、回路基板２０に凹部２７を配置することで、顕著な効果を得ることができる。
【００２９】
さらに、回路基板２０の凹部２７にアンダーフィル樹脂３０を埋め込むことにより、回路基板２０及びアンダーフィル樹脂３０間で、所謂アンカー効果が生じて、アンダーフィル樹脂３０の回路基板２０からの剥離が防止される。
［シミュレーション結果］
以下、第１の実施形態にかかるアンダーフィル樹脂に生じる熱応力のシミュレーション結果について説明する。本シミュレーションでは、加熱温度を１４０℃、半導体チップ１０の熱膨張率を３．５ｐｐｍ、回路基板２０の熱膨張率を１１．０ｐｐｍ、アンダーフィル樹脂３０の熱膨張率を３７．０ｐｐｍ、半導体チップ１０の各辺の長さを４．２ｍｍ、半導体チップ１０の厚さを０．２ｍｍ、回路基板２０の各辺の長さを８．０ｍｍ、回路基板の厚さを０．２２ｍｍ、アンダーフィル樹脂３０の厚み（半導体チップ１０と回路基板２０との間隔）を４０μｍ、半導体チップ１０の周囲にはみ出したフィレットＦの長さを０．２ｍｍ、凹部の各辺の長さを０．４ｍｍ、凹部の深さを０．１ｍｍとした。
【００３０】
尚、図７〜図１０の応力分布グラフにおいて、横軸は半導体チップの中心からの距離であり、縦軸はアンダーフィル樹脂に生じる厚み方向の応力値である。但し、横軸の指標（カーブ円弧長さ）は、半導体チップの中心からの距離（ｍｍ）に√２を乗じたものである。従って、横軸上の目盛３の位置が半導体チップの中心から約２．１ｍｍの位置、即ち半導体チップの角部の位置となる。
［比較例１］
比較例１は、凹部２７を備えていない半導体装置３００Ａにおけるアンダーフィル樹脂３０の熱応力を説明するためのものである。
【００３１】
図７（ａ）は、凹部２７を備えていない比較例１にかかる半導体装置３００Ａの概略図である。図７（ｂ）は、半導体装置３００Ａにおける、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。図７（ｃ）は、半導体装置３００Ａにおける、回路基板２０Ａとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。
【００３２】
図７（ｂ）に示すように、凹部２７を備えていない半導体装置３００Ａでは、半導体チップ１０の中心から外側に進むにつれて、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力が大きくなり、半導体チップ１０の角部の直下（図７中の矢印ａを参照）では、約３１．５ＭＰａ（引張応力）となっている。又、図７（ｃ）に示すように、回路基板２０Ａとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図７中の矢印ｂを参照）で、約８．１ＭＰａ（引張応力）となっている。
［比較例２］
比較例２は、半導体チップ１０の角部から外側にずれた位置に凹部２７Ｂを配置した半導体装置３００Ｂにおけるアンダーフィル樹脂３０の熱応力を説明するためのものである。
【００３３】
図８（ａ）は、半導体チップ１０の角部の外側に、即ち半導体チップ１０における、互いに交差する２つの辺部それぞれの外側にｄ１（＝０．２５ｍｍ）ずれた位置に凹部２７Ｂを配置した比較例２にかかる半導体装置３００Ｂの概略図である。図８（ｂ）は、半導体装置３００Ｂにおける、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。図８（ｃ）は、半導体装置３００Ｂにおける、回路基板２０Ｂとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。
【００３４】
図８（ｂ）に示すように、半導体チップ１０の外側にｄ１（＝０．２５ｍｍ）ずれた位置に凹部２７Ｂを配置した場合、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図８中の矢印ａを参照）で、約２８．６ＭＰａ（引張応力）となっている。又、図８（ｃ）に示すように、回路基板２０Ｂとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図８中の矢印ｂを参照）で、約７．５ＭＰａ（引張応力）となっている。
［比較例３］
比較例３は、半導体チップ１０の角部から内側にずれた位置に凹部２７Ｃを配置した半導体装置３００Ｃにおけるアンダーフィル樹脂３００の熱応力を説明するためのものである。
【００３５】
図９（ａ）は、半導体チップ１０の角部の内側に、即ち半導体チップ１０における、互いに交差する２つの辺部それぞれの内側にｄ２（＝１．０５ｍｍ）ずれた位置に凹部２７Ｃを配置した比較例３にかかる半導体装置３００Ｃの概略図である。図９（ｂ）は、半導体装置３００Ｃにおける、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。図９（ｃ）は、回路基板２０Ｃとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。
【００３６】
図９（ｂ）に示すように、半導体チップ１０の内側にｄ２（＝１．０５ｍｍ）ずれた位置に凹部２７Ｃを配置した場合、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図９中の矢印ａを参照）で、約２５．６ＭＰａ（引張応力）となっている。又、図９（ｃ）に示すように、回路基板２０Ｃとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図９中の矢印ｂを参照）で、約０．０ＭＰａ（引っ張り応力）となっている。
［本実施例］
本実施例は、半導体チップ１０の角部の直下に凹部２７を配置した半導体装置１００におけるアンダーフィル樹脂３０の熱応力を説明するためのものである。
【００３７】
図１０（ａ）は、半導体チップ１０の角部の直下に凹部２７を配置した本実施例にかかる半導体装置１００の概略図である。図１０（ｂ）は、半導体装置１００における、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。図１０（ｃ）は、半導体装置１００における、回路基板２０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。
【００３８】
図１０（ｂ）に示すように、半導体チップ１０の直下に凹部２７を備えている半導体装置１００では、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図１０中の矢印ａを参照）で、約９．５ＭＰａ（引張応力）となっている。即ち、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、比較例１〜３に比べて、顕著に低減していることがわかる。又、回路基板２０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図１０中の矢印ｂを参照）で、約−３．１ＭＰａ（圧縮応力）となっている。即ち、回路基板２０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、アンダーフィル樹脂３０の剥離に影響しない圧縮応力となっている。
【００３９】
このように、シミュレーション結果からも、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の位置を包含するように、回路基板２０に凹部２７を形成して、そこにアンダーフィル樹脂３０を充填することで、アンダーフィル樹脂３０の剥離を誘引する熱応力を低減できることがわかる。
［半導体装置の製造方法］
図１１は、第１の実施形態にかかる半導体装置１００の製造方法の説明図である。但し、図１１では、半導体装置１００の詳細構成を省略して、第１の電極パッド２２Ｂだけを図示しているので、必要に応じて、図１〜図７を参照されたい。
【００４０】
先ず、図１１（ａ）に示すように、回路基板２０を用意する。図１１では、図示されていないが、回路基板２０は、例えばガラスエポキシ材のコア材２１を備え、その上面及び下面には、それぞれ第１の配線層２２及び第２の配線層２３が形成されている。回路基板２０における、半導体チップ１０の４つの角部１１ｂに対応する領域には、それぞれ凹部２７が形成されている。凹部２７は、コア材２１を貫通し、第２の配線層２３に到達している。凹部２７の形成方法としては、例えばレーザ加工を用いても良い。レーザ加工を用いる場合、第２の配線層２３を加工停止面として利用すれば、凹部２７を簡単に形成することができる。レーザ加工の代わりに、ドリル加工を用いても良い。
【００４１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、回路基板２０の上面に、例えばディスペンス法により、エポキシ系樹脂Ｌを供給する。ここで用いるエポキシ系樹脂Ｌは、例えばエポキシ樹脂にシリカなどのフィラーを添加したものである。エポキシ系樹脂Ｌの供給量は、半導体チップ１０を実装したときに、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間が充填され、半導体チップ１０の周囲にフィレットＦが形成される程度に設定される。そして、加圧ヘッドＨｐの下面に、半導体チップ１０を吸着して、半導体チップ１０のバンプ１２が回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに対向するように、半導体チップ１０を位置決めする。
【００４２】
次に、図１１（ｃ）に示すように、半導体チップ１０を降下させて、回路基板２０に加圧する。これにより、エポキシ系樹脂Ｌは、半導体チップ１０により押し広げられて、回路基板２０の凹部２７に充填されると共に、半導体チップ１０の周囲にはみ出して、フィレットＦを形成する。このときの加重は、半導体チップ１０の寸法、バンプ１２の寸法、又はバンプ１２の個数などにより異なるが、例えば２ｋｇｆ〜８ｋｇｆに設定される。そして、加圧ヘッドＨｐの内部に設けられたヒータ（図示しない）により、半導体チップ１０を加熱して、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に存在するエポキシ系樹脂Ｌを凝固させる。これにより、エポキシ系樹脂Ｌが収縮して、半導体チップ１０が回路基板２０に強固に接合され、又、半導体チップ１０のバンプ１２が回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに電気的に接続される。
【００４３】
次に、図１１（ｄ）に示すように、回路基板２０の第２の電極パッド２３Ｂ（図５に図示）に、それぞれ半田ボール４０を取り付ける。以上で、第１の実施形態にかかる半導体装置１００が完成する。
［他の実装基板への実装方法］
図１２は、第１の実施形態にかかる半導体装置１００を他の実装基板１０００に実装する実装方法の説明図である。但し、図１２では、半導体装置１００の詳細構成を省略しているので、必要に応じて、図１〜図７を参照されたい。
【００４４】
半導体装置１００を他の実装基板１０００に実装する場合、図１２（ａ）に示すように、実装基板１０００上に半導体装置１００を搭載する。そして、半導体装置１００及び実装基板１０００を炉内で加熱して、半田ボール４０をリフローする。これにより、半田ボール４０は、溶融及び凝固を経て、図１２（ｂ）に示すように、半田部材１２０となり、半導体装置１００の第２の電極パッド２３Ｂが実装基板１０００の電極パッド１１０に電気的に接続される。リフローの温度は、半田ボール４０の材料により異なるが、例えば２１０℃〜２６０℃に設定される。従って、半導体チップ１０及び回路基板２０は、それぞれ熱膨張して、アンダーフィル樹脂３０に熱応力を発生させる。しかし、本実施形態にかかる半導体装置１００は、回路基板２０における、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に、アンダーフィル樹脂３０が充填された凹部２７を備えている。このため、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下における、アンダーフィル樹脂３０の熱応力が低減するので、アンダーフィル３０に発生するクラックや、アンダーフィル樹脂３０と半導体チップ１０又は回路基板との界面で生じる剥離などが抑制される。尚、ここで説明した他の実装基板への実装方法は、以下の実施形態、及びその変形例のいずれにも適用することができる。
［回路基板の変形例］
図１３は、第１の実施形態の変形例にかかる回路基板２０の部分断面図である。前述の第１の実施形態では、回路基板２０のコア材２１に凹部２７を形成していたが、回路基板２０が多層配線基板である場合には、例えば多層配線中の層間絶縁膜に凹部２７０Ａを形成しても良い。
【００４５】
図１３に示すように、本変形例にかかる回路基板２０は、多層配線基板であって、コア材２１と、コア材２１の上面に形成された第１の積層配線２８と、コア材２１の下面に形成された第２の積層配線２９と、を備えている。
【００４６】
第１の積層配線２８は、コア材２１側から順に、第１の下層配線層２８Ａ、第１の層間絶縁膜２８Ｂ、及び第１の上層配線層２８Ｃ、を備える。第１の下層配線層２８Ａ及び第１の上層配線層２８Ｃは、第１の層間絶縁膜２８Ｂに埋め込まれたビア（図示しない）により、電気的に接続されている。第１の層間絶縁膜２８Ｂの材料としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても良い。ここでは図示してないが、第１の下層配線層２８Ａ及び第１の上層配線層２８Ｃは、それぞれ複数の第１の下層配線パターン（図示しない）及び複数の第１の上層配線パターン（図示しない）を備える。
【００４７】
第２の積層配線２９は、コア材２１側から順に、第２の下層配線層２９Ａ、第２の層間絶縁膜２９Ｂ、及び第２の上層配線層２９Ｃ、を備える。第２の下層配線層２９Ａ及び第２の上層配線層２９Ｃは、第２の層間絶縁膜２９Ｂに埋め込まれたビア（図示しない）により、電気的に接続されている。第２の層間絶縁膜２９Ｂの材料としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても良い。ここでは図示していないが、第２の下層配線層２９Ａ及び第２の上層配線層２９Ｃは、それぞれ複数の第２の上層配線パターン（図示しない）及び複数の第２の上層配線パターン（図示しない）を備える。
【００４８】
本変形例にかかる凹部２７０Ａは、コア材２１ではなく、第１の層間絶縁膜２８Ｂに、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の位置を包含するように、即ち角部１１ｂの直下の位置に跨るように形成されている。凹部２７０Ａは、層間絶縁膜２８を貫通し、第１の下層配線層２８Ａに到達している。そして、アンダーフィル樹脂３０は、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填されると共に、第１の層間絶縁膜２８Ｂに形成された凹部２７０Ａに埋め込まれている。
【００４９】
このように、回路基板２０として多層配線基板を用いる場合、第１の積層配線２８の第１の層間絶縁膜２８Ｃに凹部２７０Ａを形成して、そこにアンダーフィル樹脂３０を埋め込んでも、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に、より多くのアンダーフィル樹脂３０を配置することができる。
［凹部の変形例］
図１４−図１８は、第１の実施形態の変形例にかかる回路基板２０の平面図である。前述の第１の実施形態では、回路基板２０に形成される凹部２７は、平面視で略矩形状であったが、これに限定されるものではない。例えば、図１４に示すように、回路基板２０に平面視で略三角形状の凹部２７００ａを形成しても良い。図１５、図１６に示すように、回路基板２０に平面視で略Ｌ字状の凹部２７００ｂ、２７００ｃを形成しても良い。さらに、図１７に示すように、回路基板２０に平面視で環状（矩形フレーム状）の凹部２７００ｄを形成して、第１の電極パッド２２Ｂを包囲しても良い。このとき、半導体チップ１０の辺部１１ａの直下に、辺部１１ａに沿うように凹部２７ｄを配置すれば、半導体チップ１０の辺部１１ａ付近においても、アンダーフィル樹脂３０の応力集中を緩和することができる。又、半導体チップ１０のバンプ１２が２列に配置されている場合、即ちチップ本体１１の相互に対向する２つの辺部１１ａに沿って、それぞれバンプ１２が配列されている場合、図１８に示すように、回路基板２０における、バンプ１２が配列されていない残り２つの辺部１１ａの直下に、辺部１１ａに沿うように、それぞれ長尺な凹部２７００ｅを形成しても良い。ここで説明した凹部２７の変形例、即ち凹部２７００ａ〜２７００ｅは、以下の実施形態、及びその変形例のいずれにも適用することができる。
［半導体装置の変形例］
図１９は、第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置１００の斜視図、図２０は、第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置１００の断面図であって、図１９のXVII−XVIIにおける断面を示している。
【００５０】
第１の実施形態にかかる半導体装置は、必要に応じて、図１９、図２０に示すように、半導体チップ１０及びアンダーフィル樹脂３０を封止する封止樹脂５０を備えても良い。封止樹脂５０の材料としては、例えばエポキシ樹脂にシリカ製のフィラーを添加したものを用いても良い。フィラーの添加量は、アンダーフィル樹脂３０におけるフィラーの添加量よりも多い。このため、封止樹脂５０は、アンダーフィル樹脂３０よりも、剛性、即ち弾性率が高い。半導体チップ１０及びアンダーフィル樹脂３０を封止樹脂５０で封止した場合、半導体装置１００を他の実装基板１０００（図１２を参照）に実装するための加熱（リフロー）により、封止樹脂５０も熱膨張する。これにより、半導体装置１００の外形は、全体として、断面視で略Ｍ字型となることがある。具体的には、半導体装置１００における、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する部分が実装基板１０００から最も離れ（Ｍ字の頂点）、半導体チップ１０の角部１１ｂよりも内側及び外側の領域が実装基板に近くなる。この場合も、前述の第１の実施形態と同様に、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下のアンダーフィル樹脂３０の熱応力が非常に大きくなる。しかし、本変形例にかかる半導体装置は、第１の実施形態と同様に、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の領域に、その他の領域よりも多くのアンダーフィル樹脂３０が存在するため、アンダーフィル樹脂３０に生じるクラックや、アンダーフィル樹脂と半導体チップ１０又は回路基板２０との界面で発生する剥離などが抑制される。尚、ここで説明した半導体装置１００の変形例、即ち封止樹脂５０を追加的に設けることは、以下の実施形態、及びその変形例のいずれにも適用することができる。
［第２の実施形態］
以下、図２１〜図２５を参照しながら、第２の実施形態を説明する。
［半導体装置の構造］
図２１は、第２の実施形態にかかる半導体装置２００の断面図、図２２は、第２の実施形態にかかる回路基板２０の部分断面図である。図２１、図２２に示すように、第２の実施形態におけるアンダーフィル樹脂３１は、第１の樹脂部３１Ａと第２の樹脂部３１Ｂとを含む。第１の樹脂部３１Ａは、凹部２７に埋め込まれている。第１の樹脂部３１Ａの上面は、回路基板２０のコア材２１の上面と同等の高さに設定されている。第２の樹脂部３１Ｂは、回路基板２０及び第１の樹脂部３１Ａ上に形成され、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間を充填している。第２の樹脂部３１Ｂの周辺部は、半導体チップ１０の周囲にはみ出して、所謂フィレットＦを形成している。第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂは、いずれも半導体チップ１０及び回路基板２０よりも剛性、即ち弾性率が小さい。このため、半導体チップ１０又は回路基板２０が変形したときに、第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂの双方が、半導体チップ１０又は回路基板２０の変形を吸収する。
【００５１】
本実施形態のように、アンダーフィル樹脂３１を、第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂに分離すれば、回路基板２０を製造する時点で、回路基板２０の凹部２７に第１の樹脂部３１Ａを埋め込むことができる。このため、所謂アンダーフィル樹脂先入れ法又はアンダーフィル樹脂後入れ法を用いて、アンダーフィル樹脂を凹部２７に埋め込む必要がなくなる。その結果、凹部２７に埋め込まれた第１の樹脂部３１Ａに、空気の巻き込みに起因するボイドが発生することが抑制される。尚、アンダーフィル樹脂先入れ法とは、回路基板の上面に、液状のアンダーフィル樹脂を塗布し、これを半導体チップにより押し広げる供給方法である。アンダーフィル樹脂後入れ法とは、半導体チップを回路基板に実装した後、半導体チップと回路基板との隙間に液状のアンダーフィル樹脂を注入する供給方法である。
【００５２】
さらに、本実施形態では、第１の樹脂部３１Ａの剛性、即ち弾性率を、第２の樹脂部３１Ｂよりも小さくしても良い。こうすれば、第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂを同材料とした場合に比べて、第１の樹脂部３１Ａが吸収する半導体チップ１０又は回路基板２０の変形量が大きくなる。これにより、第２の樹脂部３１Ｂが吸収すべき半導体チップ１０又は回路基板２０の変形量が小さくなる。従って、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填する第２の樹脂部３１Ｂの剛性、即ち弾性率を高くすることが可能となり、結果として、半導体チップ１０のバンプ１２と回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂとの接続部分を、より堅固に補強することができる。
【００５３】
第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂの材料としては、例えばエポキシ系樹脂、即ちエポキシ樹脂にシリカ製のフィラーを添加したものを用いても良い。尚、第１の樹脂部３１Ａの弾性率を第２の樹脂部３１Ｂの弾性率よりも小さくする場合は、それぞれのエポキシ系樹脂のフィラーの添加量を調整すれば良い。即ち、第１の樹脂部３１Ａの材料におけるフィラーの添加量を、第２の樹脂部３１Ｂの材料におけるフィラーの添加量よりも少なくすれば良い。
［回路基板の製造方法］
図２３は、第２の実施形態にかかる回路基板２０の製造方法の説明図である。但し、図２３では、回路基板２０の詳細構成を省略して、第１の電極パッド２２Ｂだけを図示しているので、必要に応じて、図２１、図２２を参照されたい。
【００５４】
先ず、図２３（ａ）に示すように、回路基板２０を用意する。図２３では、図示されていないが、回路基板２０は、例えばガラスエポキシ材のコア材２１を備え、その上面及び下面には、それぞれ第１の配線層２２及び第２の配線層２３が形成されている。
【００５５】
次に、図２３（ｂ）に示すように、コア材２１おける、半導体チップ１０の４つの角部１１ｂの直下に、それぞれ凹部２７を形成する。凹部２７は、コア材２１を貫通し、第２の配線層２３に到達している。凹部２７の形成方法としては、例えばレーザ加工を用いても良い。レーザ加工を用いる場合、第２の配線層２３を加工停止面として利用すれば、凹部２７を簡単に形成することができる。レーザ加工の代わりに、ドリル加工を用いても良い。
【００５６】
次に、図２３（ｃ）に示すように、凹部２７に、例えばディスペンス法により、エポキシ系樹脂を供給して、回路基板２０と共にエポキシ系樹脂を加熱する。これにより、エポキシ系樹脂が凝固して、凹部２７に第１の樹脂部３１Ａが形成される。尚、エポキシ系樹脂の供給は、ディスペンス法に限定されるものではなく、例えば印刷法など、他の方法を用いても良い。以上で、第２の実施形態で用いる回路基板２０が完成する。
［半導体装置の製造方法］
図２４は、第２の実施形態にかかる半導体装置２００の製造方法の説明図である。但し、図２４では、半導体装置２００の詳細構成を省略して、第１の電極パッド２２Ｂだけを図示しているので、必要に応じて、図２１、図２２を参照されたい。
【００５７】
先ず、図２４（ａ）に示すように、回路基板２０を用意する。ここで用意する回路基板２０は、図２３に示す製造工程により製造した回路基板２０である。
【００５８】
次に、図２４（ｂ）に示すように、回路基板２０の上面に、例えばディスペンス法により、エポキシ系樹脂Ｌを供給する。ここで用いるエポキシ系樹脂Ｌは、第２の樹脂部３１Ｂの材料であって、例えばエポキシ樹脂にシリカなどのフィラーを添加したものである。エポキシ系樹脂Ｌの供給量は、半導体チップ１０を充填したときに、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間が充填され、半導体チップ１０の周囲にフィレットＦが形成される程度に設定される。そして、加圧ヘッドＨｐの下面に、半導体チップ１０を吸着して、半導体チップ１０のバンプ１２が回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに対向するように、半導体チップ１０を位置決めする。
【００５９】
次に、図２４（ｃ）に示すように、半導体チップ１０を降下させて、回路基板２０に加圧する。これにより、エポキシ系樹脂Ｌは、半導体チップ１０により押し広げられて、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に充填されると共に、半導体チップ１０の周囲にはみ出して、所謂フィレットＦを形成する。このときの加重は、半導体チップ１０の寸法、バンプ１２の寸法、又はバンプ１２の個数などにより異なるが、例えば、２ｋｇｆ〜８ｋｇｆに設定される。そして、加圧ヘッドＨｐの内部に設けられたヒータ（図示しない）により、半導体チップ１０を加熱して、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に存在するエポキシ系樹脂Ｌを凝固させる。これにより、エポキシ系樹脂Ｌが収縮して、半導体チップ１０が回路基板２０に強固に接合され、又、半導体チップ１０のバンプ１２が回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに電気的に接続される。
【００６０】
次に、図２４（ｄ）に示すように、回路基板２０の第２の電極パッド２３Ｂ（図２５に図示）に、それぞれ半田ボール４０を取り付ける。以上で、第２の実施形態にかかる半導体装置２００が完成する。
［回路基板の変形例］
図２５は、第２の実施形態の変形例にかかる回路基板２０の部分断面図である。前述の第２の実施形態では、回路基板２０のコア材２１に凹部２７を形成していたが、回路基板２０が多層配線である場合には、例えば多層配線中の層間絶縁膜に凹部２７０Ａを形成しても良い。
【００６１】
図２５に示すように、本変形例にかかる回路基板２０は、多層配線基板であって、コア材２１と、コア材２１の上面に形成された第１の積層配線２８と、コア材２１の下面に形成された第２の積層配線２９と、を備えている。
【００６２】
第１の積層配線２８は、コア材２１側から順に、第１の下層配線層２８Ａ、第１の層間絶縁膜２８Ｂ、及び第１の上層配線層２８Ｃ、を備える。第１の下層配線層２８Ａ及び第１の上層配線層２８Ｃは、第１の層間絶縁膜２８Ｂに埋め込まれたビア（図示しない）により、電気的に接続されている。第１の層間絶縁膜２８Ｂの材料としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても良い。ここでは図示していないが、第１の下層配線層２８Ａ及び第１の上層配線層２８Ｃは、それぞれ複数の第１の下層配線パターン（図示しない）及び複数の第１の上層配線パターン（図示しない）を備える。
【００６３】
第２の積層配線２９は、コア材２１側から順に、第２の下層配線層２９Ａ、第２の層間絶縁膜２９Ｂ、及び第２の上層配線層２９Ｃ、を備える。第２の下層配線層２９Ａ及び第２の上層配線層２９Ｃは、第２の層間絶縁膜２９Ｂに埋め込まれたビア（図示しない）により、電気的に接続されている。第２の層間絶縁膜２９Ｂの材料としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても良い。ここでは図示していないが、第２の下層配線層２９Ａ及び第２の上層配線層２９Ｃは、それぞれ複数の第２の下層配線パターン（図示しない）及び複数の第２の上層配線パターン（図示しない）を備える。
【００６４】
本変形例にかかる凹部２７０Ａは、コア材２１ではなく、第１の層間絶縁膜２８Ｂに、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の位置を包含するように、即ち角部１１ｂの直下の位置に跨るように形成されている。凹部２７０Ａは、第１の層間絶縁膜２８Ｂを貫通し、第１の下層配線層２８Ａに到達している。そして、アンダーフィル樹脂３１の第１の樹脂部３１Ａは、第１の層間絶縁膜２８Ｂに形成された凹部２７０Ａに埋め込まれている。又、アンダーフィル樹脂３１の第２の樹脂部３１Ｂは、回路基板２０及び第１の樹脂部３１Ａ上に形成され、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間を充填している。
【００６５】
このように、回路基板２０として多層配線基板を用いる場合、第１の積層配線２８の第１の層間絶縁膜２８Ｂに凹部２７０Ａを形成して、そこにアンダーフィル樹脂３１の第１の樹脂部３１Ａを埋め込んでも、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に、より多くのアンダーフィル樹脂３１を配置することができる。
［第３の実施形態］
以下、図２６、図２７を参照しながら、第３の実施形態を説明する。
［回路基板の構造］
図２６は、第３の実施形態にかかる回路基板２０の部分断面図である。図２６に示すように、第３の実施形態にかかるアンダーフィル樹脂３２は、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂとを含む。さらに、第３の実施形態にかかる凹部２７は、回路基板２０の第１の配線層２２により閉塞されている。即ち、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂは、第１の配線層２２により隔離されている。このため、アンダーフィル樹脂３２の凝固収縮に起因する大きな応力（引張応力）が発生しても、第１の樹脂部３２Ａ及び第２の樹脂部３２Ｂは、第１の配線層２２により移動が阻害されているから、第１の樹脂部３２Ａと凹部２７の内面との界面で生じる剥離や、第２の樹脂部３２Ｂと半導体チップ１０との界面で生じる剥離など、が防止される。
［回路基板の変形例］
図２７は、第３の実施形態の変形例にかかる回路基板２０の部分断面図である。図２７に示すように、本変形例にかかるアンダーフィル樹脂３２は、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂとを含む。さらに、本変形例にかかる凹部２７は、回路基板２０の第１の積層配線２８により閉塞されている。即ち、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂは、第１の積層配線２８により隔離されている。このため、アンダーフィル樹脂３２の凝固収縮に起因する大きな応力（引張応力）が発生しても、第１の樹脂部３２Ａ及び第２の樹脂部３２Ｂは、第１の積層配線２８により大きく移動することが阻害されるから、第１の樹脂部３２Ａと凹部２７の内面との界面で生じる剥離や、第２の樹脂部３２Ｂと半導体チップ１０との界面で生じる剥離など、が防止される。このように、回路基板２０が多層配線基板である場合には、前述の第３の実施形態にかかる第１の配線層２２の代わりに、第１の積層配線２８により、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂを隔離しても良い。
［第４の実施形態］
以下、図２８を参照しながら、第４の実施形態を説明する。
【００６６】
図２８は、第４の実施形態にかかる回路基板２０の部分断面図である。図２８に示すように、第４の実施形態では、回路基板２０のコア材２１に形成されたスルーホールＨを凹部２７０Ｂとして利用している。そして、スルーホールＨに埋め込まれたビアＶの絶縁材Ｖｂをアンダーフィル樹脂３３の第１の樹脂部３３Ａとして利用している。即ち、第４の実施形態にかかるアンダーフィル樹脂３３は、ビアＶの絶縁材Ｖｂからなる第１の樹脂部３３Ａと、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填される第２の樹脂部３３Ｂとを含む。このように、回路基板２０に形成されたビアＶを、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に配置すれば、ビアＶの絶縁材Ｖｂが半導体チップ１０又は回路基板２０の変形を吸収するので、別途に凹部を形成しなくても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１０：半導体チップ
１１ａ：辺部
１１ｂ：角部
１２：バンプ
２０：回路基板
２１：コア材
２２：第１の配線層
２２Ｂ：第１の電極パッド
２３：第２の配線層
２７：凹部
２８：第１の積層配線
３０：アンダーフィル樹脂
３１：アンダーフィル樹脂
３１Ａ：第１の樹脂部
３１Ｂ：第２の樹脂部
３２：アンダーフィル樹脂
３２Ａ：第１の樹脂部
３２Ｂ：第２の樹脂部
３３：アンダーフィル樹脂
３３Ａ：第１の樹脂部
３３Ｂ：第２の樹脂部
１００、２００：半導体装置
２７０Ａ、２７０Ｂ：凹部
２７００ａ、２７００ｂ、２７００ｃ、２７００ｄ、２７００ｅ：凹部
Ｖｂ：樹脂材
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、電子部品及び回路基板間にアンダーフィル材を充填した電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置の小型化、薄型化、高密度化の要求から、電子部品（例えば半導体チップ）又は回路基板の何れかに形成した突起状の電極（バンプ）により、電子部品と回路基板とを電気的に接続する、所謂フリップチップ実装が採用されることがある。
【０００３】
フリップチップ実装は、電子部品と回路基板とを直接バンプで接続するため、電子装置を加熱したときに、電子部品と回路基板との熱膨張率に差に起因して、バンプ接続部に大きな負荷が生じることがある。このため、電子部品と回路基板との隙間にアンダーフィル材を充填して、バンプ接続部に生じる負荷を緩和することがある。
【０００４】
フリップチップ実装法としては、例えば、フリップチップパッケージのＩＣ又は基板に凹部を形成し、当該凹部にアンダーフィル樹脂を充填することで、ＩＣと基板との結合力を向上させる技術が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３６５７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電子装置の小型化、薄型化、高密度化により、電子部品と回路基板との隙間が小さくなっている。これに伴い、電子部品と回路基板との隙間に充填されるアンダーフィル材の厚みも減少している。このため、電子装置を加熱したときに、アンダーフィル材に大きな応力が生じて、アンダーフィル材にクラックが発生したり、又はアンダーフィル材が電子部品又は回路基板から剥離したりすることがある。特に、電子部品の角部は、アンダーフィル材に大きな応力が生じるので、アンダーフィル材が電子部品又は回路基板から剥離しやすい。従って、電子部品の角部におけるアンダーフィル材の剥離に対する対策を検討する必要がある。
【０００７】
開示の技術は、アンダーフィル材が受ける熱応力を低下させて、電子装置の信頼性を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術の一観点によれば、複数の辺部及び複数の角部を含む輪郭の実装面を備える電子部品と、前記電子部品の実装面に対向する被実装面を備え、前記電子部品の角部に対向する位置に凹部が形成された回路基板と、前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記回路基板と前記電子部品とを電気的に接続する接続部と、前記凹部に埋め込まれ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第１の部材と、前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第２の部材と、を備える電子装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、アンダーフィル材が受ける熱応力を低下させて、電子装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態にかかる半導体装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる半導体チップの側面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる半導体チップの下面図である。
【図５】第１の実施形態にかかる回路基板の平面図である。
【図６】第１の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【図７】凹部を備えていない比較例１にかかる半導体装置のアンダーフィル樹脂に生じる熱応力の分布図である。
【図８】半導体チップの角部の外側に０．２５ｍｍずれた位置に凹部を配置した比較例２にかかる半導体装置のアンダーフィル樹脂に生じる熱応力の分布図である。
【図９】半導体チップの角部の内側に１．０５ｍｍずれた位置に凹部を配置した比較例３にかかる半導体装置のアンダーフィル樹脂に生じる熱応力の分布図である。
【図１０】半導体チップの角部の直下に凹部を配置した本実施例にかかる半導体装置のアンダーフィル樹脂に生じる熱応力の分布図である。
【図１１】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１２】第１の実施形態にかかる半導体装置を他の実装基板に実装する実装方法の説明図である。
【図１３】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の部分断面図である。
【図１４】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１５】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１６】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１７】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１８】第１の実施形態の変形例にかかる回路基板の平面図である。
【図１９】第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置の斜視図である。
【図２０】第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。
【図２１】第２の実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
【図２２】第２の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【図２３】第２の実施形態にかかる回路基板の製造方法の説明図である。
【図２４】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法の説明図である。
【図２５】第２の実施形態の変形例にかかる回路基板の部分断面図である。
【図２６】第３の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【図２７】第３の実施形態の変形例にかかる回路基板の部分断面図である。
【図２８】第４の実施形態にかかる回路基板の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、図１〜図２０を参照しながら、第１の実施形態を説明する。
［半導体装置の構造］
図１は、第１の実施形態にかかる半導体装置１００の斜視図、図２は、第１の実施形態にかかる半導体装置１００の断面図であって、図１のII−IIにおける断面を示している。
【００１２】
図１、図２に示すように、半導体装置１００は、いわゆるＢＧＡ(Ball Grid Array)型の半導体パッケージであって、半導体チップ１０と、半導体チップ１０を実装する回路基板２０と、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填されるアンダーフィル樹脂３０と、外部接続端子として回路基板２０に取り付けられる半田ボール４０と、を備える。
【００１３】
半導体チップ１０は、例えば半導体ウェハに複数の回路を作り込み、ダイシングにより個片化したものを想定している。しかし、本実施形態は、半導体チップに限定されるものではなく、他の電子部品を用いても良い。
【００１４】
図３は、第１の実施形態にかかる半導体チップ１０の側面図、図４は、第１の実施形態にかかる半導体チップ１０の下面図である。図３、図４に示すように、半導体チップ１０は、チップ本体１１と、チップ本体１１の下面、即ち回路基板２０に対向する表面に形成された複数のバンプ１２と、を備える。
【００１５】
チップ本体１１は、平面視で略矩形状に形成されている。即ち、チップ本体１１は、回路基板２０に対向する部分に、４つの辺部１１ａ及び４つの角部１１ｂで規定される輪郭の下面を備えている。チップ本体１１のそれぞれの辺部１１ａは、約４ｍｍに設定されている。チップ本体１１の厚さは、約０．２ｍｍに設定されている。但し、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、チップ本体１１の平面形状は、三角形状、五角形状、それ以上の多角形状であっても良い。さらに、チップ本体１１の平面形状は、円形状、楕円形状であっても良い。チップ本体１１の線膨張率は、約２ｐｐｍ〜４ｐｐｍ、典型的には約２．６ｐｐｍである。
【００１６】
複数のバンプ１２は、チップ本体１１のそれぞれの辺部１１ａに沿って配列されている。バンプ１２のピッチは、約１０μｍ〜１００μｍに設定されている。バンプ１２の材料としては、例えば金を用いても良い。バンプ１１の製造方法としては、例えばボールボンディングを用いても良い。
【００１７】
回路基板２０は、所謂ガラスエポキシ基板である。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではなく、他のプリント基板、例えばガラスコンポジット基板やセラミック基板を用いても良い。
【００１８】
図５は、第１の実施形態にかかる回路基板２０の平面図、図６は、第１の実施形態にかかる回路基板２０の部分断面図であって、図５のVI−VIにおける断面を示している。図５、図６に示すように、回路基板２０は、コア材２１と、第１の配線層２２と、第２の配線層２３と、を備える。
【００１９】
コア材２１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものである。コア材２１は、平面視で略矩形状に形成されており、その所定位置には、複数のスルーホールＨが形成されている。コア材２１の厚さは、例えば１５０μｍ〜２５０μｍである。スルーホールＨは、コア材２１を上下に貫通しており、その内部には、ビアＶが埋め込まれている。ビアＶは、スルーホールＨの内面に形成された導電膜Ｖａと、導電膜Ｖａの内側に充填された絶縁材Ｖｂと、を備える。導電膜Ｖａは、第１の配線層２２及び第２の配線層２３を電気的に接続している。導電膜Ｖａの材料としては、例えばＣｕを用いても良い。回路基板２０に占めるコア材２１の割合が大きいため、回路基板２０全体の熱膨張率は、主にコア材２１に依存するが、本実施形態では、約１２ｐｐｍ〜１６ｐｐｍに設定されている。
【００２０】
第１の配線層２２は、コア材２１の上面、即ち半導体チップ１０と対向する表面に形成され、複数の第１の配線パターン２２Ａを備えている。第１の配線層２２は、コア材２１の上面に金属膜を形成した後、当該金属膜の不要な部分をエッチングで除去することにより、第１の配線パターン２２Ａのパターン形状に整形される。第１の配線層２２の材料としては、例えばＣｕ箔を用いても良い。さらに、コア材２１の上面には、第１のソルダレジスト２５が形成されている。第１のソルダレジスト２５の材料としては、例えばイミド系樹脂、具体的にはポリイミド樹脂などを用いても良い。第１のソルダレジスト２５は、第１の配線パターン２２Ａを被覆しているが、半導体チップ１０のバンプ１２に対応する位置には、それぞれ開口部２５Ａが形成されている。このため、第１の配線パターン２２Ａは、第１のソルダレジスト２５の開口部２５Ａから部分的に露出して、それぞれの露出領域が第１の電極パッド２２Ｂを構成している。これにより、回路基板２０の上面には、それぞれの縁部に沿って、半導体チップ１０のバンプ１２に対応するように、複数の第１の電極パッド２２Ｂが配列されている。
【００２１】
第２の配線層２３は、コア材２１の下面、即ち半田ボール４０が取り付けられる表面に形成され、複数の第２の配線パターン２３Ａを備えている。第２の配線層２３は、コア材２１の下面に金属膜を形成した後、当該金属膜の不要な部分をエッチングで除去することにより、第２の配線パターン２３Ａのパターン形状に整形される。第２の配線層２３の材料としては、例えばＣｕ箔を用いても良い。さらに、コア材２１の下面には、第２のソルダレジスト２６が形成されている。第２のソルダレジスト２６の材料としては、例えばイミド系樹脂、具体的にはポリイミド樹脂などを用いても良い。第２のソルダレジスト２６は、第２の配線パターン２３Ａを被覆しているが、回路基板２０の下面全体に亘り、複数の開口部２６Ａがマトリクス状に形成されている。このため、第２の配線パターン２３Ａは、第２のソルダレジスト２６の開口部２６Ａから部分的に露出して、それぞれの露出領域が第２の電極パッド２３Ｂを構成している。これにより、回路基板２０の下面には、複数の第２の電極パッド２３Ｂがマトリクス状に配列されている。これらの第２の電極パッド２３Ｂには、それぞれ半田ボール４０が取り付けられる。半田ボール４０は、半導体装置１００を他の実装基板（マザーボード）に実装するときに、外部接続端子として機能するものである。
【００２２】
回路基板２０における、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する位置には、それぞれ凹部２７が形成されている。凹部２７は、回路基板２０のコア材２１の上面から下面に貫通し、第２の配線層２３に到達している。従って、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する位置は、半導体チップ１０のバンプ１２で画定された中央領域Ｒｃに比べて、半導体チップ１０と回路基板２０との間隔がコア材２１の厚み分だけ大きい。但し、必ずしも、凹部２７がコア材２１を貫通している必要はなく、例えば、凹部２７がコア材２１の途中まで形成されていても良い。本実施形態では、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する位置に、第１の電極パッド２２Ｂが形成されていないので、凹部２７が第１の電極パッド２２Ｂに干渉することはない。
【００２３】
アンダーフィル樹脂３０は、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に充填され、半導体チップ１０と回路基板２０とを接合している。又、アンダーフィル樹脂３０は、自身の材料が凝固するときに生じる収縮力により、半導体チップ１０のバンプ１２を回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに押圧して、バンプ１２と第１の電極パッド２２Ｂとを電気的に接続している。従って、半導体チップ１０のバンプ１２と、回路基板２０の第１の電極パッド２２Ａとを接続するために、別途に導電性接着材などを用いなくても良い。アンダーフィル樹脂３０の周辺部は、半導体チップ１０の周囲にはみ出して、いわゆるフィレットＦを形成している。フィレットＦは、回路基板２０の上面から半導体チップ１０の側面に及んでおり、半導体チップ１０と回路基板２０との接合強度を高めると共に、アンダーフィル樹脂３０の周辺部に生じる応力を緩和している。
【００２４】
さらに、アンダーフィル樹脂３０は、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填されることで、バンプ１２と第１の電極パッド２２Ｂとの接続部分に作用する応力を軽減している。例えば、半導体チップ１０又は回路基板２０の変形に付随して、半導体チップ１０及び回路基板２０間に発生する応力は、バンプ１２と第２の電極パッド２２Ｂとの接続部分だけでなく、アンダーフィル樹脂３０も負担することになる。このため、バンプ１２と第１の電極パッド２２Ｂとの接続部分における応力集中が抑制される。
【００２５】
又、アンダーフィル樹脂３０は、半導体チップ１０及び回路基板２０に比べて、剛性、即ち弾性率が低い。このため、半導体チップ１０又は回路基板２０が変形した場合、それに応じて、アンダーフィル樹脂３０も同様に変形して、半導体チップ１０又は回路基板２０の変形を吸収する。アンダーフィル樹脂３０として、例えばエポキシ系樹脂、具体的にはエポキシ樹脂にシリカ製のフィラーを添加した材料を用いても良い。尚、アンダーフィル樹脂３０の弾性率は、エポキシ樹脂の成分や、フィラーの添加量などに依存する。
【００２６】
以上のようなアンダーフィル樹脂３０は、回路基板２０のコア材２１に形成された凹部２７に埋め込まれている。このため、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に位置するアンダーフィル樹脂３０は、複数のバンプ１２により画定された中央領域Ｒｃの内側に位置するアンダーフィル樹脂３０よりも厚い。即ち、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の領域では、それ以外の領域に比べて、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に、より多くのアンダーフィル樹脂３０が存在している。このため、半導体チップ１０又は回路基板２０が変形したときに、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下では、より多くのアンダーフィル樹脂３０で、半導体チップ１０又は回路基板２０の変形を吸収することになる。従って、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下では、アンダーフィル樹脂３０の単位体積あたりの変形が小さくなる。その結果、本実施形態にかかる凹部２７を備えた半導体装置１００では、凹部２７を備えていない半導体装置に比べて、半導体チップの角部１１ｂ近傍のアンダーフィル樹脂３０に生じる応力が低減する。
【００２７】
例えば、半導体チップ１０及び回路基板２０を加熱した場合、回路基板２０は、半導体チップ１０と回路基板２０との熱膨張率の差により、半導体チップ１０の中心から外側に進むにつれて半導体チップ１０から離間するように変形する。このため、半導体チップ１０の中心から最も離れた位置、即ち半導体チップ１０の角部１１ｂでは、半導体チップ１０及びアンダーフィル樹脂３０間の距離が最大となる。しかし、本実施形態にかかる半導体装置１００は、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に、その周囲よりも多くのアンダーフィル樹脂３０を備えているため、アンダーフィル樹脂３０の単位体積あたりの変形量が小さい。そのため、半導体チップ１０及び回路基板２０の加熱時に、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に生じる応力が抑制されるので、アンダーフィル樹脂３０に生じるクラックや、アンダーフィル樹脂３０と半導体チップ１０又は回路基板２０との界面に生じる剥離などが防止される。即ち、本実施形態においては、アンダーフィル樹脂３０の体積を増加させることにより、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に位置するアンダーフィル樹脂３０の応力を上昇させることなく、回路基板２０の変形を吸収するのである。
【００２８】
特に、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する位置では、アンダーフィル樹脂３０に応力集中が発生するので、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との剥離が最も生じやすい。従って、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下を跨るように、回路基板２０に凹部２７を配置することで、顕著な効果を得ることができる。
【００２９】
さらに、回路基板２０の凹部２７にアンダーフィル樹脂３０を埋め込むことにより、回路基板２０及びアンダーフィル樹脂３０間で、所謂アンカー効果が生じて、アンダーフィル樹脂３０の回路基板２０からの剥離が防止される。
［シミュレーション結果］
以下、第１の実施形態にかかるアンダーフィル樹脂に生じる熱応力のシミュレーション結果について説明する。本シミュレーションでは、加熱温度を１４０℃、半導体チップ１０の熱膨張率を３．５ｐｐｍ、回路基板２０の熱膨張率を１１．０ｐｐｍ、アンダーフィル樹脂３０の熱膨張率を３７．０ｐｐｍ、半導体チップ１０の各辺の長さを４．２ｍｍ、半導体チップ１０の厚さを０．２ｍｍ、回路基板２０の各辺の長さを８．０ｍｍ、回路基板の厚さを０．２２ｍｍ、アンダーフィル樹脂３０の厚み（半導体チップ１０と回路基板２０との間隔）を４０μｍ、半導体チップ１０の周囲にはみ出したフィレットＦの長さを０．２ｍｍ、凹部の各辺の長さを０．４ｍｍ、凹部の深さを０．１ｍｍとした。
【００３０】
尚、図７〜図１０の応力分布グラフにおいて、横軸は半導体チップの中心からの距離であり、縦軸はアンダーフィル樹脂に生じる厚み方向の応力値である。但し、横軸の指標（カーブ円弧長さ）は、半導体チップの中心からの距離（ｍｍ）に√２を乗じたものである。従って、横軸上の目盛３の位置が半導体チップの中心から約２．１ｍｍの位置、即ち半導体チップの角部の位置となる。
［比較例１］
比較例１は、凹部２７を備えていない半導体装置３００Ａにおけるアンダーフィル樹脂３０の熱応力を説明するためのものである。
【００３１】
図７（ａ）は、凹部２７を備えていない比較例１にかかる半導体装置３００Ａの概略図である。図７（ｂ）は、半導体装置３００Ａにおける、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。図７（ｃ）は、半導体装置３００Ａにおける、回路基板２０Ａとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。
【００３２】
図７（ｂ）に示すように、凹部２７を備えていない半導体装置３００Ａでは、半導体チップ１０の中心から外側に進むにつれて、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力が大きくなり、半導体チップ１０の角部の直下（図７中の矢印ａを参照）では、約３１．５ＭＰａ（引張応力）となっている。又、図７（ｃ）に示すように、回路基板２０Ａとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図７中の矢印ｂを参照）で、約８．１ＭＰａ（引張応力）となっている。
［比較例２］
比較例２は、半導体チップ１０の角部から外側にずれた位置に凹部２７Ｂを配置した半導体装置３００Ｂにおけるアンダーフィル樹脂３０の熱応力を説明するためのものである。
【００３３】
図８（ａ）は、半導体チップ１０の角部の外側に、即ち半導体チップ１０における、互いに交差する２つの辺部それぞれの外側にｄ１（＝０．２５ｍｍ）ずれた位置に凹部２７Ｂを配置した比較例２にかかる半導体装置３００Ｂの概略図である。図８（ｂ）は、半導体装置３００Ｂにおける、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。図８（ｃ）は、半導体装置３００Ｂにおける、回路基板２０Ｂとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。
【００３４】
図８（ｂ）に示すように、半導体チップ１０の外側にｄ１（＝０．２５ｍｍ）ずれた位置に凹部２７Ｂを配置した場合、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図８中の矢印ａを参照）で、約２８．６ＭＰａ（引張応力）となっている。又、図８（ｃ）に示すように、回路基板２０Ｂとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図８中の矢印ｂを参照）で、約７．５ＭＰａ（引張応力）となっている。
［比較例３］
比較例３は、半導体チップ１０の角部から内側にずれた位置に凹部２７Ｃを配置した半導体装置３００Ｃにおけるアンダーフィル樹脂３００の熱応力を説明するためのものである。
【００３５】
図９（ａ）は、半導体チップ１０の角部の内側に、即ち半導体チップ１０における、互いに交差する２つの辺部それぞれの内側にｄ２（＝１．０５ｍｍ）ずれた位置に凹部２７Ｃを配置した比較例３にかかる半導体装置３００Ｃの概略図である。図９（ｂ）は、半導体装置３００Ｃにおける、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。図９（ｃ）は、回路基板２０Ｃとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。
【００３６】
図９（ｂ）に示すように、半導体チップ１０の内側にｄ２（＝１．０５ｍｍ）ずれた位置に凹部２７Ｃを配置した場合、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図９中の矢印ａを参照）で、約２５．６ＭＰａ（引張応力）となっている。又、図９（ｃ）に示すように、回路基板２０Ｃとアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図９中の矢印ｂを参照）で、約０．０ＭＰａ（引っ張り応力）となっている。
［本実施例］
本実施例は、半導体チップ１０の角部の直下に凹部２７を配置した半導体装置１００におけるアンダーフィル樹脂３０の熱応力を説明するためのものである。
【００３７】
図１０（ａ）は、半導体チップ１０の角部の直下に凹部２７を配置した本実施例にかかる半導体装置１００の概略図である。図１０（ｂ）は、半導体装置１００における、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。図１０（ｃ）は、半導体装置１００における、回路基板２０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力の分布図である。
【００３８】
図１０（ｂ）に示すように、半導体チップ１０の直下に凹部２７を備えている半導体装置１００では、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図１０中の矢印ａを参照）で、約９．５ＭＰａ（引張応力）となっている。即ち、半導体チップ１０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、比較例１〜３に比べて、顕著に低減していることがわかる。又、回路基板２０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、半導体チップ１０の角部の直下（図１０中の矢印ｂを参照）で、約−３．１ＭＰａ（圧縮応力）となっている。即ち、回路基板２０とアンダーフィル樹脂３０との界面に生じる熱応力は、アンダーフィル樹脂３０の剥離に影響しない圧縮応力となっている。
【００３９】
このように、シミュレーション結果からも、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の位置を包含するように、回路基板２０に凹部２７を形成して、そこにアンダーフィル樹脂３０を充填することで、アンダーフィル樹脂３０の剥離を誘引する熱応力を低減できることがわかる。
［半導体装置の製造方法］
図１１は、第１の実施形態にかかる半導体装置１００の製造方法の説明図である。但し、図１１では、半導体装置１００の詳細構成を省略して、第１の電極パッド２２Ｂだけを図示しているので、必要に応じて、図１〜図７を参照されたい。
【００４０】
先ず、図１１（ａ）に示すように、回路基板２０を用意する。図１１では、図示されていないが、回路基板２０は、例えばガラスエポキシ材のコア材２１を備え、その上面及び下面には、それぞれ第１の配線層２２及び第２の配線層２３が形成されている。回路基板２０における、半導体チップ１０の４つの角部１１ｂに対応する領域には、それぞれ凹部２７が形成されている。凹部２７は、コア材２１を貫通し、第２の配線層２３に到達している。凹部２７の形成方法としては、例えばレーザ加工を用いても良い。レーザ加工を用いる場合、第２の配線層２３を加工停止面として利用すれば、凹部２７を簡単に形成することができる。レーザ加工の代わりに、ドリル加工を用いても良い。
【００４１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、回路基板２０の上面に、例えばディスペンス法により、エポキシ系樹脂Ｌを供給する。ここで用いるエポキシ系樹脂Ｌは、例えばエポキシ樹脂にシリカなどのフィラーを添加したものである。エポキシ系樹脂Ｌの供給量は、半導体チップ１０を実装したときに、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間が充填され、半導体チップ１０の周囲にフィレットＦが形成される程度に設定される。そして、加圧ヘッドＨｐの下面に、半導体チップ１０を吸着して、半導体チップ１０のバンプ１２が回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに対向するように、半導体チップ１０を位置決めする。
【００４２】
次に、図１１（ｃ）に示すように、半導体チップ１０を降下させて、回路基板２０に加圧する。これにより、エポキシ系樹脂Ｌは、半導体チップ１０により押し広げられて、回路基板２０の凹部２７に充填されると共に、半導体チップ１０の周囲にはみ出して、フィレットＦを形成する。このときの加重は、半導体チップ１０の寸法、バンプ１２の寸法、又はバンプ１２の個数などにより異なるが、例えば２ｋｇｆ〜８ｋｇｆに設定される。そして、加圧ヘッドＨｐの内部に設けられたヒータ（図示しない）により、半導体チップ１０を加熱して、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に存在するエポキシ系樹脂Ｌを凝固させる。これにより、エポキシ系樹脂Ｌが収縮して、半導体チップ１０が回路基板２０に強固に接合され、又、半導体チップ１０のバンプ１２が回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに電気的に接続される。
【００４３】
次に、図１１（ｄ）に示すように、回路基板２０の第２の電極パッド２３Ｂ（図５に図示）に、それぞれ半田ボール４０を取り付ける。以上で、第１の実施形態にかかる半導体装置１００が完成する。
［他の実装基板への実装方法］
図１２は、第１の実施形態にかかる半導体装置１００を他の実装基板１０００に実装する実装方法の説明図である。但し、図１２では、半導体装置１００の詳細構成を省略しているので、必要に応じて、図１〜図７を参照されたい。
【００４４】
半導体装置１００を他の実装基板１０００に実装する場合、図１２（ａ）に示すように、実装基板１０００上に半導体装置１００を搭載する。そして、半導体装置１００及び実装基板１０００を炉内で加熱して、半田ボール４０をリフローする。これにより、半田ボール４０は、溶融及び凝固を経て、図１２（ｂ）に示すように、半田部材１２０となり、半導体装置１００の第２の電極パッド２３Ｂが実装基板１０００の電極パッド１１０に電気的に接続される。リフローの温度は、半田ボール４０の材料により異なるが、例えば２１０℃〜２６０℃に設定される。従って、半導体チップ１０及び回路基板２０は、それぞれ熱膨張して、アンダーフィル樹脂３０に熱応力を発生させる。しかし、本実施形態にかかる半導体装置１００は、回路基板２０における、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に、アンダーフィル樹脂３０が充填された凹部２７を備えている。このため、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下における、アンダーフィル樹脂３０の熱応力が低減するので、アンダーフィル３０に発生するクラックや、アンダーフィル樹脂３０と半導体チップ１０又は回路基板との界面で生じる剥離などが抑制される。尚、ここで説明した他の実装基板への実装方法は、以下の実施形態、及びその変形例のいずれにも適用することができる。
［回路基板の変形例］
図１３は、第１の実施形態の変形例にかかる回路基板２０の部分断面図である。前述の第１の実施形態では、回路基板２０のコア材２１に凹部２７を形成していたが、回路基板２０が多層配線基板である場合には、例えば多層配線中の層間絶縁膜に凹部２７０Ａを形成しても良い。
【００４５】
図１３に示すように、本変形例にかかる回路基板２０は、多層配線基板であって、コア材２１と、コア材２１の上面に形成された第１の積層配線２８と、コア材２１の下面に形成された第２の積層配線２９と、を備えている。
【００４６】
第１の積層配線２８は、コア材２１側から順に、第１の下層配線層２８Ａ、第１の層間絶縁膜２８Ｂ、及び第１の上層配線層２８Ｃ、を備える。第１の下層配線層２８Ａ及び第１の上層配線層２８Ｃは、第１の層間絶縁膜２８Ｂに埋め込まれたビア（図示しない）により、電気的に接続されている。第１の層間絶縁膜２８Ｂの材料としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても良い。ここでは図示してないが、第１の下層配線層２８Ａ及び第１の上層配線層２８Ｃは、それぞれ複数の第１の下層配線パターン（図示しない）及び複数の第１の上層配線パターン（図示しない）を備える。
【００４７】
第２の積層配線２９は、コア材２１側から順に、第２の下層配線層２９Ａ、第２の層間絶縁膜２９Ｂ、及び第２の上層配線層２９Ｃ、を備える。第２の下層配線層２９Ａ及び第２の上層配線層２９Ｃは、第２の層間絶縁膜２９Ｂに埋め込まれたビア（図示しない）により、電気的に接続されている。第２の層間絶縁膜２９Ｂの材料としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても良い。ここでは図示していないが、第２の下層配線層２９Ａ及び第２の上層配線層２９Ｃは、それぞれ複数の第２の上層配線パターン（図示しない）及び複数の第２の上層配線パターン（図示しない）を備える。
【００４８】
本変形例にかかる凹部２７０Ａは、コア材２１ではなく、第１の層間絶縁膜２８Ｂに、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の位置を包含するように、即ち角部１１ｂの直下の位置に跨るように形成されている。凹部２７０Ａは、層間絶縁膜２８を貫通し、第１の下層配線層２８Ａに到達している。そして、アンダーフィル樹脂３０は、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填されると共に、第１の層間絶縁膜２８Ｂに形成された凹部２７０Ａに埋め込まれている。
【００４９】
このように、回路基板２０として多層配線基板を用いる場合、第１の積層配線２８の第１の層間絶縁膜２８Ｃに凹部２７０Ａを形成して、そこにアンダーフィル樹脂３０を埋め込んでも、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に、より多くのアンダーフィル樹脂３０を配置することができる。
［凹部の変形例］
図１４−図１８は、第１の実施形態の変形例にかかる回路基板２０の平面図である。前述の第１の実施形態では、回路基板２０に形成される凹部２７は、平面視で略矩形状であったが、これに限定されるものではない。例えば、図１４に示すように、回路基板２０に平面視で略三角形状の凹部２７００ａを形成しても良い。図１５、図１６に示すように、回路基板２０に平面視で略Ｌ字状の凹部２７００ｂ、２７００ｃを形成しても良い。さらに、図１７に示すように、回路基板２０に平面視で環状（矩形フレーム状）の凹部２７００ｄを形成して、第１の電極パッド２２Ｂを包囲しても良い。このとき、半導体チップ１０の辺部１１ａの直下に、辺部１１ａに沿うように凹部２７ｄを配置すれば、半導体チップ１０の辺部１１ａ付近においても、アンダーフィル樹脂３０の応力集中を緩和することができる。又、半導体チップ１０のバンプ１２が２列に配置されている場合、即ちチップ本体１１の相互に対向する２つの辺部１１ａに沿って、それぞれバンプ１２が配列されている場合、図１８に示すように、回路基板２０における、バンプ１２が配列されていない残り２つの辺部１１ａの直下に、辺部１１ａに沿うように、それぞれ長尺な凹部２７００ｅを形成しても良い。ここで説明した凹部２７の変形例、即ち凹部２７００ａ〜２７００ｅは、以下の実施形態、及びその変形例のいずれにも適用することができる。
［半導体装置の変形例］
図１９は、第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置１００の斜視図、図２０は、第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置１００の断面図であって、図１９のXVII−XVIIにおける断面を示している。
【００５０】
第１の実施形態にかかる半導体装置は、必要に応じて、図１９、図２０に示すように、半導体チップ１０及びアンダーフィル樹脂３０を封止する封止樹脂５０を備えても良い。封止樹脂５０の材料としては、例えばエポキシ樹脂にシリカ製のフィラーを添加したものを用いても良い。フィラーの添加量は、アンダーフィル樹脂３０におけるフィラーの添加量よりも多い。このため、封止樹脂５０は、アンダーフィル樹脂３０よりも、剛性、即ち弾性率が高い。半導体チップ１０及びアンダーフィル樹脂３０を封止樹脂５０で封止した場合、半導体装置１００を他の実装基板１０００（図１２を参照）に実装するための加熱（リフロー）により、封止樹脂５０も熱膨張する。これにより、半導体装置１００の外形は、全体として、断面視で略Ｍ字型となることがある。具体的には、半導体装置１００における、半導体チップ１０の角部１１ｂに対応する部分が実装基板１０００から最も離れ（Ｍ字の頂点）、半導体チップ１０の角部１１ｂよりも内側及び外側の領域が実装基板に近くなる。この場合も、前述の第１の実施形態と同様に、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下のアンダーフィル樹脂３０の熱応力が非常に大きくなる。しかし、本変形例にかかる半導体装置は、第１の実施形態と同様に、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の領域に、その他の領域よりも多くのアンダーフィル樹脂３０が存在するため、アンダーフィル樹脂３０に生じるクラックや、アンダーフィル樹脂と半導体チップ１０又は回路基板２０との界面で発生する剥離などが抑制される。尚、ここで説明した半導体装置１００の変形例、即ち封止樹脂５０を追加的に設けることは、以下の実施形態、及びその変形例のいずれにも適用することができる。
［第２の実施形態］
以下、図２１〜図２５を参照しながら、第２の実施形態を説明する。
［半導体装置の構造］
図２１は、第２の実施形態にかかる半導体装置２００の断面図、図２２は、第２の実施形態にかかる回路基板２０の部分断面図である。図２１、図２２に示すように、第２の実施形態におけるアンダーフィル樹脂３１は、第１の樹脂部３１Ａと第２の樹脂部３１Ｂとを含む。第１の樹脂部３１Ａは、凹部２７に埋め込まれている。第１の樹脂部３１Ａの上面は、回路基板２０のコア材２１の上面と同等の高さに設定されている。第２の樹脂部３１Ｂは、回路基板２０及び第１の樹脂部３１Ａ上に形成され、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間を充填している。第２の樹脂部３１Ｂの周辺部は、半導体チップ１０の周囲にはみ出して、所謂フィレットＦを形成している。第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂは、いずれも半導体チップ１０及び回路基板２０よりも剛性、即ち弾性率が小さい。このため、半導体チップ１０又は回路基板２０が変形したときに、第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂの双方が、半導体チップ１０又は回路基板２０の変形を吸収する。
【００５１】
本実施形態のように、アンダーフィル樹脂３１を、第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂに分離すれば、回路基板２０を製造する時点で、回路基板２０の凹部２７に第１の樹脂部３１Ａを埋め込むことができる。このため、所謂アンダーフィル樹脂先入れ法又はアンダーフィル樹脂後入れ法を用いて、アンダーフィル樹脂を凹部２７に埋め込む必要がなくなる。その結果、凹部２７に埋め込まれた第１の樹脂部３１Ａに、空気の巻き込みに起因するボイドが発生することが抑制される。尚、アンダーフィル樹脂先入れ法とは、回路基板の上面に、液状のアンダーフィル樹脂を塗布し、これを半導体チップにより押し広げる供給方法である。アンダーフィル樹脂後入れ法とは、半導体チップを回路基板に実装した後、半導体チップと回路基板との隙間に液状のアンダーフィル樹脂を注入する供給方法である。
【００５２】
さらに、本実施形態では、第１の樹脂部３１Ａの剛性、即ち弾性率を、第２の樹脂部３１Ｂよりも小さくしても良い。こうすれば、第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂを同材料とした場合に比べて、第１の樹脂部３１Ａが吸収する半導体チップ１０又は回路基板２０の変形量が大きくなる。これにより、第２の樹脂部３１Ｂが吸収すべき半導体チップ１０又は回路基板２０の変形量が小さくなる。従って、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填する第２の樹脂部３１Ｂの剛性、即ち弾性率を高くすることが可能となり、結果として、半導体チップ１０のバンプ１２と回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂとの接続部分を、より堅固に補強することができる。
【００５３】
第１の樹脂部３１Ａ及び第２の樹脂部３１Ｂの材料としては、例えばエポキシ系樹脂、即ちエポキシ樹脂にシリカ製のフィラーを添加したものを用いても良い。尚、第１の樹脂部３１Ａの弾性率を第２の樹脂部３１Ｂの弾性率よりも小さくする場合は、それぞれのエポキシ系樹脂のフィラーの添加量を調整すれば良い。即ち、第１の樹脂部３１Ａの材料におけるフィラーの添加量を、第２の樹脂部３１Ｂの材料におけるフィラーの添加量よりも少なくすれば良い。
［回路基板の製造方法］
図２３は、第２の実施形態にかかる回路基板２０の製造方法の説明図である。但し、図２３では、回路基板２０の詳細構成を省略して、第１の電極パッド２２Ｂだけを図示しているので、必要に応じて、図２１、図２２を参照されたい。
【００５４】
先ず、図２３（ａ）に示すように、回路基板２０を用意する。図２３では、図示されていないが、回路基板２０は、例えばガラスエポキシ材のコア材２１を備え、その上面及び下面には、それぞれ第１の配線層２２及び第２の配線層２３が形成されている。
【００５５】
次に、図２３（ｂ）に示すように、コア材２１おける、半導体チップ１０の４つの角部１１ｂの直下に、それぞれ凹部２７を形成する。凹部２７は、コア材２１を貫通し、第２の配線層２３に到達している。凹部２７の形成方法としては、例えばレーザ加工を用いても良い。レーザ加工を用いる場合、第２の配線層２３を加工停止面として利用すれば、凹部２７を簡単に形成することができる。レーザ加工の代わりに、ドリル加工を用いても良い。
【００５６】
次に、図２３（ｃ）に示すように、凹部２７に、例えばディスペンス法により、エポキシ系樹脂を供給して、回路基板２０と共にエポキシ系樹脂を加熱する。これにより、エポキシ系樹脂が凝固して、凹部２７に第１の樹脂部３１Ａが形成される。尚、エポキシ系樹脂の供給は、ディスペンス法に限定されるものではなく、例えば印刷法など、他の方法を用いても良い。以上で、第２の実施形態で用いる回路基板２０が完成する。
［半導体装置の製造方法］
図２４は、第２の実施形態にかかる半導体装置２００の製造方法の説明図である。但し、図２４では、半導体装置２００の詳細構成を省略して、第１の電極パッド２２Ｂだけを図示しているので、必要に応じて、図２１、図２２を参照されたい。
【００５７】
先ず、図２４（ａ）に示すように、回路基板２０を用意する。ここで用意する回路基板２０は、図２３に示す製造工程により製造した回路基板２０である。
【００５８】
次に、図２４（ｂ）に示すように、回路基板２０の上面に、例えばディスペンス法により、エポキシ系樹脂Ｌを供給する。ここで用いるエポキシ系樹脂Ｌは、第２の樹脂部３１Ｂの材料であって、例えばエポキシ樹脂にシリカなどのフィラーを添加したものである。エポキシ系樹脂Ｌの供給量は、半導体チップ１０を充填したときに、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間が充填され、半導体チップ１０の周囲にフィレットＦが形成される程度に設定される。そして、加圧ヘッドＨｐの下面に、半導体チップ１０を吸着して、半導体チップ１０のバンプ１２が回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに対向するように、半導体チップ１０を位置決めする。
【００５９】
次に、図２４（ｃ）に示すように、半導体チップ１０を降下させて、回路基板２０に加圧する。これにより、エポキシ系樹脂Ｌは、半導体チップ１０により押し広げられて、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に充填されると共に、半導体チップ１０の周囲にはみ出して、所謂フィレットＦを形成する。このときの加重は、半導体チップ１０の寸法、バンプ１２の寸法、又はバンプ１２の個数などにより異なるが、例えば、２ｋｇｆ〜８ｋｇｆに設定される。そして、加圧ヘッドＨｐの内部に設けられたヒータ（図示しない）により、半導体チップ１０を加熱して、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間に存在するエポキシ系樹脂Ｌを凝固させる。これにより、エポキシ系樹脂Ｌが収縮して、半導体チップ１０が回路基板２０に強固に接合され、又、半導体チップ１０のバンプ１２が回路基板２０の第１の電極パッド２２Ｂに電気的に接続される。
【００６０】
次に、図２４（ｄ）に示すように、回路基板２０の第２の電極パッド２３Ｂ（図２５に図示）に、それぞれ半田ボール４０を取り付ける。以上で、第２の実施形態にかかる半導体装置２００が完成する。
［回路基板の変形例］
図２５は、第２の実施形態の変形例にかかる回路基板２０の部分断面図である。前述の第２の実施形態では、回路基板２０のコア材２１に凹部２７を形成していたが、回路基板２０が多層配線である場合には、例えば多層配線中の層間絶縁膜に凹部２７０Ａを形成しても良い。
【００６１】
図２５に示すように、本変形例にかかる回路基板２０は、多層配線基板であって、コア材２１と、コア材２１の上面に形成された第１の積層配線２８と、コア材２１の下面に形成された第２の積層配線２９と、を備えている。
【００６２】
第１の積層配線２８は、コア材２１側から順に、第１の下層配線層２８Ａ、第１の層間絶縁膜２８Ｂ、及び第１の上層配線層２８Ｃ、を備える。第１の下層配線層２８Ａ及び第１の上層配線層２８Ｃは、第１の層間絶縁膜２８Ｂに埋め込まれたビア（図示しない）により、電気的に接続されている。第１の層間絶縁膜２８Ｂの材料としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても良い。ここでは図示していないが、第１の下層配線層２８Ａ及び第１の上層配線層２８Ｃは、それぞれ複数の第１の下層配線パターン（図示しない）及び複数の第１の上層配線パターン（図示しない）を備える。
【００６３】
第２の積層配線２９は、コア材２１側から順に、第２の下層配線層２９Ａ、第２の層間絶縁膜２９Ｂ、及び第２の上層配線層２９Ｃ、を備える。第２の下層配線層２９Ａ及び第２の上層配線層２９Ｃは、第２の層間絶縁膜２９Ｂに埋め込まれたビア（図示しない）により、電気的に接続されている。第２の層間絶縁膜２９Ｂの材料としては、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いても良い。ここでは図示していないが、第２の下層配線層２９Ａ及び第２の上層配線層２９Ｃは、それぞれ複数の第２の下層配線パターン（図示しない）及び複数の第２の上層配線パターン（図示しない）を備える。
【００６４】
本変形例にかかる凹部２７０Ａは、コア材２１ではなく、第１の層間絶縁膜２８Ｂに、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下の位置を包含するように、即ち角部１１ｂの直下の位置に跨るように形成されている。凹部２７０Ａは、第１の層間絶縁膜２８Ｂを貫通し、第１の下層配線層２８Ａに到達している。そして、アンダーフィル樹脂３１の第１の樹脂部３１Ａは、第１の層間絶縁膜２８Ｂに形成された凹部２７０Ａに埋め込まれている。又、アンダーフィル樹脂３１の第２の樹脂部３１Ｂは、回路基板２０及び第１の樹脂部３１Ａ上に形成され、半導体チップ１０と回路基板２０との隙間を充填している。
【００６５】
このように、回路基板２０として多層配線基板を用いる場合、第１の積層配線２８の第１の層間絶縁膜２８Ｂに凹部２７０Ａを形成して、そこにアンダーフィル樹脂３１の第１の樹脂部３１Ａを埋め込んでも、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に、より多くのアンダーフィル樹脂３１を配置することができる。
［第３の実施形態］
以下、図２６、図２７を参照しながら、第３の実施形態を説明する。
［回路基板の構造］
図２６は、第３の実施形態にかかる回路基板２０の部分断面図である。図２６に示すように、第３の実施形態にかかるアンダーフィル樹脂３２は、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂとを含む。さらに、第３の実施形態にかかる凹部２７は、回路基板２０の第１の配線層２２により閉塞されている。即ち、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂは、第１の配線層２２により隔離されている。このため、アンダーフィル樹脂３２の凝固収縮に起因する大きな応力（引張応力）が発生しても、第１の樹脂部３２Ａ及び第２の樹脂部３２Ｂは、第１の配線層２２により移動が阻害されているから、第１の樹脂部３２Ａと凹部２７の内面との界面で生じる剥離や、第２の樹脂部３２Ｂと半導体チップ１０との界面で生じる剥離など、が防止される。
［回路基板の変形例］
図２７は、第３の実施形態の変形例にかかる回路基板２０の部分断面図である。図２７に示すように、本変形例にかかるアンダーフィル樹脂３２は、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂとを含む。さらに、本変形例にかかる凹部２７は、回路基板２０の第１の積層配線２８により閉塞されている。即ち、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂは、第１の積層配線２８により隔離されている。このため、アンダーフィル樹脂３２の凝固収縮に起因する大きな応力（引張応力）が発生しても、第１の樹脂部３２Ａ及び第２の樹脂部３２Ｂは、第１の積層配線２８により大きく移動することが阻害されるから、第１の樹脂部３２Ａと凹部２７の内面との界面で生じる剥離や、第２の樹脂部３２Ｂと半導体チップ１０との界面で生じる剥離など、が防止される。このように、回路基板２０が多層配線基板である場合には、前述の第３の実施形態にかかる第１の配線層２２の代わりに、第１の積層配線２８により、第１の樹脂部３２Ａと第２の樹脂部３２Ｂを隔離しても良い。
［第４の実施形態］
以下、図２８を参照しながら、第４の実施形態を説明する。
【００６６】
図２８は、第４の実施形態にかかる回路基板２０の部分断面図である。図２８に示すように、第４の実施形態では、回路基板２０のコア材２１に形成されたスルーホールＨを凹部２７０Ｂとして利用している。そして、スルーホールＨに埋め込まれたビアＶの絶縁材Ｖｂをアンダーフィル樹脂３３の第１の樹脂部３３Ａとして利用している。即ち、第４の実施形態にかかるアンダーフィル樹脂３３は、ビアＶの絶縁材Ｖｂからなる第１の樹脂部３３Ａと、半導体チップ１０及び回路基板２０の隙間に充填される第２の樹脂部３３Ｂとを含む。このように、回路基板２０に形成されたビアＶを、半導体チップ１０の角部１１ｂの直下に配置すれば、ビアＶの絶縁材Ｖｂが半導体チップ１０又は回路基板２０の変形を吸収するので、別途に凹部を形成しなくても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１０：半導体チップ
１１ａ：辺部
１１ｂ：角部
１２：バンプ
２０：回路基板
２１：コア材
２２：第１の配線層
２２Ｂ：第１の電極パッド
２３：第２の配線層
２７：凹部
２８：第１の積層配線
３０：アンダーフィル樹脂
３１：アンダーフィル樹脂
３１Ａ：第１の樹脂部
３１Ｂ：第２の樹脂部
３２：アンダーフィル樹脂
３２Ａ：第１の樹脂部
３２Ｂ：第２の樹脂部
３３：アンダーフィル樹脂
３３Ａ：第１の樹脂部
３３Ｂ：第２の樹脂部
１００、２００：半導体装置
２７０Ａ、２７０Ｂ：凹部
２７００ａ、２７００ｂ、２７００ｃ、２７００ｄ、２７００ｅ：凹部
Ｖｂ：樹脂材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の辺部及び複数の角部を含む輪郭の実装面を備える電子部品と、
前記電子部品の実装面に対向する被実装面を備え、前記電子部品の角部に対向する位置に凹部が形成された回路基板と、
前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記回路基板と前記電子部品とを電気的に接続する接続部と、
前記凹部に埋め込まれ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第１の部材と、
前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第２の部材と、
を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置において、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、同じ材料により連続的に形成されていることを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子装置において、
前記第１の部材は、前記第２の部材よりも剛性が低いことを特徴とする電子装置。
【請求項４】
請求項１又は３に記載の電子装置において、
前記第１の部材と前記第２の部材とを隔離する隔壁部を備えていることを特徴とする電子装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電子装置において、
前記凹部は、前記電子部品の辺部に対向する位置に、前記辺部に沿って延在していることを特徴とする電子装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子装置において、
前記回路基板は、コア材と、前記コア材における、前記電子部品側に位置する第１の表面に形成される第１の配線層と、前記コア材における、前記第１の表面とは反対の第２の表面に形成される第２の配線層と、を含み、
前記凹部は、前記コア材の前記第１の表面から前記第２の表面に貫通して、前記第２の配線層に到達していることを特徴とする電子装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子装置において、
前記回路基板は、前記凹部の内面に、前記第１の配線層と前記第２の配線層とを電気的に接続する導電膜を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項１】
複数の辺部及び複数の角部を含む輪郭の実装面を備える電子部品と、
前記電子部品の実装面に対向する被実装面を備え、前記電子部品の角部に対向する位置に凹部が形成された回路基板と、
前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記回路基板と前記電子部品とを電気的に接続する接続部と、
前記凹部に埋め込まれ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第１の部材と、
前記電子部品及び前記回路基板間に設けられ、前記電子部品及び前記回路基板よりも剛性が低い第２の部材と、
を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置において、
前記第１の部材及び前記第２の部材は、同じ材料により連続的に形成されていることを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子装置において、
前記第１の部材は、前記第２の部材よりも剛性が低いことを特徴とする電子装置。
【請求項４】
請求項１又は３に記載の電子装置において、
前記第１の部材と前記第２の部材とを隔離する隔壁部を備えていることを特徴とする電子装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電子装置において、
前記凹部は、前記電子部品の辺部に対向する位置に、前記辺部に沿って延在していることを特徴とする電子装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子装置において、
前記回路基板は、コア材と、前記コア材における、前記電子部品側に位置する第１の表面に形成される第１の配線層と、前記コア材における、前記第１の表面とは反対の第２の表面に形成される第２の配線層と、を含み、
前記凹部は、前記コア材の前記第１の表面から前記第２の表面に貫通して、前記第２の配線層に到達していることを特徴とする電子装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子装置において、
前記回路基板は、前記凹部の内面に、前記第１の配線層と前記第２の配線層とを電気的に接続する導電膜を備えることを特徴とする電子装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１２−４９２１９（Ｐ２０１２−４９２１９Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８０３６（Ｐ２０１０−１８８０３６）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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