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JP3084648B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JP3084648B2
JP3084648B2 JP06223524A JP22352494A JP3084648B2 JP 3084648 B2 JP3084648 B2 JP 3084648B2 JP 06223524 A JP06223524 A JP 06223524A JP 22352494 A JP22352494 A JP 22352494A JP 3084648 B2 JP3084648 B2 JP 3084648B2
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JP
Japan
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semiconductor chip
conductor pattern
chip mounting
mounting portion
lead
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JP06223524A
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淳 福井
高士 中島
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Mitsui High Tec Inc
Original Assignee
Mitsui High Tec Inc
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Publication date
Application filed by Mitsui High Tec Inc filed Critical Mitsui High Tec Inc
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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、特
に、ＳＢＣ（ソルダボールコネクト）法を用いた半導体
装置の実装に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置は、実装基
板上の回路パターンに半田等を用いて接続されている。
近年、素子の微細化および装置の小型化に対応して、Ｓ
ＢＣ法と指称される、半田ボールを用いて回路基板上に
半導体パッケージを接続する方法が提案されている。こ
の方法は、実装基板上の回路パターンに半田ボールの位
置決めを行い、載置して加熱固着せしめればよく、実装
が容易であることから、注目されている方法である。
【０００３】この一例として、図６に示すように、スル
ーホールを有し、両面に回路パターンの形成されたＰＣ
Ｂ基板１０１上に半導体チップ１０２を搭載し、ワイヤ
１０３によって電気的接続を行うとともに、該ＰＣＢ基
板１０１の裏面側にソルダーボール１０４を配設し、表
面側を封止樹脂１０５によって封止してなるいわゆるＰ
ＢＧＡ（Plastic Ball Grid Aray）方式がある。
【０００４】また、他の例として、図７に示すように両
面に回路パターンの形成されたＴＡＢテープ２０１上に
フェイスダウンで半導体チップ２０２を接続し、この周
囲に金属板からなる支持体２０３を接着剤を介して固着
するとともに、このＴＡＢテープ２０１に形成されたコ
ンタクトホールＨを介して裏面にソルダーボール２０４
を配設し、表面側を封止樹脂２０５によって封止してな
るいわゆるＴＢＧＡ（Tape Ball Grid Aray ）方式があ
る。
【０００５】しかしながら、ＴＢＧＡ方式では、両面に
回路パターンの形成されたＰＣＢ基板あるいはＴＡＢ基
板を用いているため、コストが高いという問題があっ
た。また、チップとの接続はＣ4 テクノロジーを使用し
ており、特殊な接続技術を要する。またパワーＩＣのよ
うに大電流を流すデバイスを実装する場合に、十分な放
熱性を得ることができないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の方法では、コストが高くまた、特殊な接続技術を要す
るという問題があった。
【０００７】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、低コストで、かつ放熱性が良好で、特殊な組み立て
技術を要することなく、実装が容易で信頼性の高い半導
体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の特
徴は、半導体チップ搭載部と、前記半導体チップ搭載部
から所定の間隔を隔てて放射状に伸長する複数のリード
とから構成される導体パターンと、前記半導体チップ搭
載部のチップ搭載領域に開口を有し、前記複数のリード
のボンディング領域を除く領域に貼着された絶縁性テー
プと、前記導体パターンの半導体チップ搭載部に接合せ
しめられ、前記ボンディング領域で前記リードに電気的
に接続された半導体チップと、前記半導体チップおよび
前記導体パターンを覆うように、前記絶縁性テープ面側
に形成された樹脂封止容器と、前記導体パターンを担持
した絶縁性テープの半導体チップ搭載部を除く領域を被
覆する絶縁部材と、前記絶縁部材に形成された孔を介し
て前記リードに接続せしめられ、前記絶縁部材の裏面側
に突出せしめられた半田ボールとを具備したことにあ
る。
【０００９】
【作用】本発明は、ＴＡＢ基板の中心部に位置する導体
パターンを半導体チップ搭載部として残すようにしさら
に、絶縁性テープが、チップ搭載領域に開口を有し、該
導体パターンを露呈せしめるようにするとともに、リー
ドのボンディング領域を除いて、半導体チップ搭載部の
周縁部とリードの先端部とを一体的に支持するようにし
たことを特徴とし、面実装が容易で、放熱性の高い半導
体装置を提供するものである。本発明によれば、半導体
チップ裏面に導体パターンが接合され裏面側に露呈して
おり、放熱性が極めて良好である。またこの半導体チッ
プ搭載部の導体パターンと、リード部を構成する導体パ
ターンとが絶縁性テープにより、電気的に絶縁されかつ
一体的に固着されており、変形が防止され支持強度も高
いものとなっている。またこの半導体チップ搭載部を構
成する導体（パターン）とリードを構成する導体パター
ンとは絶縁性テープに貼着した状態でパターニングする
ことにより、容易にかつ位置ずれもなく形成することが
でき、製造が極めて容易である上、微細化に際しても信
頼性の高いものである。
【００１０】また、片面に導体パターンを形成したＴＡ
Ｂ基板の裏面側から、この基板に設けられた孔内に半田
ボールを固着するようにしているため、極めて高精度で
微細な半田ボールの形成が可能となり、パッドピッチを
微細化することが可能となる。望ましくはここで半田ボ
ールの形成に先だち、孔内にフラックス層を形成し、こ
のフラックス層上に半田ボールを供給し加熱することに
より、コンタクトホール内に露呈する導体パターンと固
溶状態になり、半田ボールはコンタクトホール内にのみ
選択性よく、良好に固着せしめられる。そして最後に、
余剰のフラックスを除去する工程を付加するようにして
もよい。このようにして高精度の半田ボールの形成が可
能となる。
【００１１】また上記半導体装置の製造に際しては、樹
脂封止した後、ＴＡＢ基板の裏面側に、孔を介して表面
側の前記導体パターンに接続するように半田ボールを配
設すれば、生産性が大幅に向上しかつ信頼性の高い半導
体装置を得ることが可能となる。
【００１２】このように、本発明によれば、片面に導体
パターンを形成した絶縁性テープすなわちＴＡＢ基板を
用いて実装しているため、表面と裏面のパターンのマス
ク合わせの必要もなくまた、スルーホールめっきも不要
であり、絶縁膜または絶縁性テープに形成した孔に半田
ボールを配置し、加熱等により導体パターン表面に固着
するのみでよく、さらには通常の樹脂封止を行えばよい
ため、スティフナーとしての金属板も不要であり、従来
の装置をそのまま使用することができ、生産性も高く製
造が容易かつ高精度で安価である。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ詳細に説明する。
【００１４】本発明の第１の実施例の半導体装置は図１
乃至図３（図２は、図１の上面図（封止樹脂については
省略）、図３は図１の下面図（裏面図））に示すよう
に、ＴＡＢ基板Ｔの周縁部のリード１ｂを覆うように形
成した絶縁膜１３のコンタクト孔Ｈから半田ボール５を
突出せしめるとともに、さらにＴＡＢ基板の中心部に位
置する導体パターンを半導体チップ搭載部１ａとして残
すようにしさらに、このＴＡＢ基板Ｔの絶縁性テープ
も、チップ搭載領域に開口Ｏを有し、該導体パターンを
露呈せしめるようにするとともに、リード１ｂのボンデ
ィング領域を除いて、半導体チップ搭載部１ａの周縁部
とリードの先端部とを一体的に支持し、面実装を容易に
するとともに放熱性を向上させたことを特徴とする。こ
こで、絶縁性テープのボンディング領域には図４に示す
ように孔７ｂが形成されている。
【００１５】すなわち、半導体チップ搭載部１ａと、前
記半導体チップ搭載部１ａから所定の間隔を隔てて放射
状に伸長する複数のリード１ｂとから構成される導体パ
ターン１と、前記複数のリード１ｂのボンディング領域
を除く領域に貼着されこれらを一体的に支持するととも
にさらにリード１ｂの先端から前記半導体チップ搭載部
の周縁部にかけて貼着されこれらを一体的に支持する絶
縁性テープ２と、前記導体パターン１の半導体チップ搭
載部１ａに、導電性接着剤１２を介して接合せしめら
れ、前記ボンディング領域に一端を接続されたボンディ
ングワイヤ７を介して前記リード１ｂに電気的に接続さ
れた半導体チップ３と、前記半導体チップ３および前記
導体パターン１を覆うように前記絶縁性テープ２面側に
形成されたエポキシ樹脂からなる樹脂封止容器８と、前
記導体パターンを担持した絶縁性テープ２の半導体チッ
プ搭載部１ａを除く領域を被覆するポリイミド膜等から
なる絶縁膜１３と、前記絶縁膜１３に形成されたコンタ
クト孔Ｈを介して前記リード１ｂに接続せしめられ、前
記絶縁膜１３の裏面側に突出せしめられた半田ボール５
とを具備したことを特徴とする。
【００１６】この半導体装置の製造方法について説明す
る。
【００１７】まず、図５(a) に示すような、膜厚７５μ
m のポリイミド樹脂からなる絶縁性テープ２に、図５
(b) に示すように、デバイスホールとなる開口Ｏを形成
するとともに、ボンディング領域に対応して孔７ｂを形
成する（図４参照）。ここで６は接着剤層である。
【００１８】次いで、図５(c) に示すようにこの絶縁性
テープに厚さ３５μm の銅箔を貼着し、この銅箔をフォ
トリソグラフィによりパターニングし、半導体チップ搭
載部１ａとリード１ｂとからなるパターンを形成する。
このパターンに、図５(d) に示すように膜厚０．５μm
ニッケルめっき層および膜厚０．５μm の金めっき層を
形成し、導体パターン１を有するＴＡＢ基板を構成す
る。このとき導体パターン１は孔Ｈ内に露呈しているた
めこの領域ではＣｕの両面にＮｉ層（図示せず）および
Ａｕ層の形成された５層構造となっている。
【００１９】そして、このＴＡＢ基板を支持台で支持し
つつ半導体チップ３をこの導体パターン１上に位置決め
し、導電性接着剤１２を介して固着した後、ボンディン
グワイヤ７を用いてワイヤボンディングを行う。そして
表面全体を樹脂封止する。
【００２０】この後、封止容器側を下にして支持し、図
５(e) に示すように、ポリイミド膜からなる絶縁膜１３
を形成するとともにこの絶縁膜にコンタクト孔Ｈを形成
して、コンタクト孔Ｈ内にフラックスを印刷し、Ｐｂ１
０％、Ｓｎ９０％の半田からなる直径０．７mmの半田ボ
ール５を供給し、３２０℃１０秒間（ピーク温度維持時
間）の加熱工程を経て、表面をリード１ｂに固着する。
【００２１】そして最後に必要に応じて、洗浄を行い、
余剰のフラックスを除去し、図１乃至３に示した半導体
装置が完成する。
【００２２】かかる構造によれば、面実装が極めて容易
でかつ、半導体チップの裏面側からの放熱が極めて良好
である。
【００２３】なお、ここで絶縁性テープとして、あらか
じめ孔を形成しておき、銅箔を貼着してこの銅箔をパタ
ーニングするようにしたが、銅箔のパターニング後フォ
トリソグラフィにより孔を形成するようにしてもよい。
【００２４】また、孔ピッチや孔径は前記実施例に限定
されることなく適宜変形可能であり、例えば格子ピッチ
が１mmであれば、孔径は０．５５mm、格子ピッチが１．
５mmであれば、孔径は０．７５mmというように適宜変更
可能である。
【００２５】さらに半田ボールの組成についても適宜選
択可能であり、例えばＰｂ３７％Ｓｎ６３％の共晶半田
を用いた場合には固着工程での加熱温度は２３０℃程度
でよい。
【００２６】また、絶縁膜１３にコンタクト孔Ｈを形成
する方法としては、パターン印刷法あるいは、ソルダー
レジストなどの感光性樹脂膜を塗布し、パターン露光を
行う方法など適宜変更可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、低コスト化および信頼性の向上をはかることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の半導体装置を示す図
【図２】本発明実施例の半導体装置を示す図
【図３】本発明実施例の半導体装置を示す図
【図４】同実施例の半導体装置で用いられる絶縁性テー
プを示す図
【図５】同半導体装置の製造工程を示す図
【図６】従来例の半導体装置を示す図
【図７】従来例の半導体装置を示す図
【符号の説明】
１ 導体パターン １ａ 半導体チップ搭載部 １ｂ リード ２ 絶縁性チップ ３ 半導体チップ ４ 金属基板 ５ 半田ボール ６ 絶縁性接着剤 ７ ボンディングワイヤ ７ｂ 孔 ８ 封止樹脂 ９ バンプ １０ 基板 １０１ ＰＣＢ基板 １０２ 半導体チップ １０３ ワイヤ １０４ ソルダーボール １０５ 封止樹脂 ２０１ ＴＡＢテープ ２０２ 半導体チップ ２０３ 支持体 ２０４ ソルダーボール ２０５ 封止樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 H01L 21/60 311 H01L 23/02 H01L 23/50

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップ搭載部と、前記半導体チッ
    プ搭載部から所定の間隔を隔てて放射状に伸長する複数
    のリードとから構成される導体パターンと、 前記半導体チップ搭載部のチップ搭載領域に開口を有
    し、前記複数のリードのボンディング領域を除く領域に
    貼着された絶縁性テープと、 前記導体パターンの半導体チップ搭載部に接合せしめら
    れ、前記ボンディング領域で前記リードに電気的に接続
    された半導体チップと、 前記半導体チップおよび前記導体パターンを覆うよう
    に、前記絶縁性テープ面側に形成された樹脂封止容器
    と、 前記導体パターンを担持した絶縁性テープの半導体チッ
    プ搭載部を除く領域を被覆する絶縁部材と、 前記絶縁部材に形成された孔を介して前記リードに接続
    せしめられ、前記絶縁部材の裏面側に突出せしめられた
    半田ボールとを具備したことを特徴とする半導体装置。
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