JPH09148479A - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合を所望する電極パッド及び突起電極に十
分な熱を付与しうる構造の樹脂封止型半導体装置の構造
を提供することを課題とする。 【解決手段】 樹脂封止型半導体装置が、電極パッドを
有する半導体チップと、絶縁性基板の片面に形成された
配線層、絶縁性基板を貫通するスルーホール、スルーホ
ール内を通して配線層上に形成されてなる突起電極を少
なくとも１つ有する配線部品とからなり、電極パッドと
突起電極が接合するように半導体チップと配線部品が対
向し、少なくとも半導体チップと配線部品間が樹脂で封
止されてなることを特徴とする。更に、電極パッドと突
起電極とを接続する際に、絶縁層を介することなく、接
合用治具を接合を所望する部分に対応する配線層に直接
あてることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂封止型半導体装
置及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明
は、接合を所望する電極パッド及び突起電極に十分な熱
を付与しうる構造の樹脂封止型半導体装置及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント回路基板への樹脂封止型半導体
装置の高密度実装化に伴い、樹脂封止型半導体装置の小
型化が進んでいる。例えば、特開平６−１４０４６２号
公報、特開平６−７７２９３号公報には、図１８及び１
９に示すような小型化した樹脂封止型半導体装置が記載
されている。

【０００３】図１８において、１０４は半導体チップ、
１０５は電極パッド、１０６は配線部品、１０７は配線
部品の絶縁性基板等の絶縁層、１０８は配線部品の配線
層、１０９は配線部品の突起電極、１１０は外部接続端
子形成用の開口部、１１１は外部接続端子、１１２は封
止樹脂である。一方、図１９において、１１３は半導体
チップ、１１４は電極パッド、１１５は配線部品、１１
６は配線部品の絶縁性基板等の絶縁層、１１７は配線部
品の配線層、１１８は配線部品の突起電極、１１９はス
ルーホール、１２０は外部接続端子形成用の開口部、１
２１は外部接続端子、１２２は封止樹脂である。図１８
と図１９の樹脂封止型半導体装置はどちらも絶縁性基板
からなる配線部品上に半導体チップをフェイスダウンで
接合した構造である。

【０００４】このような樹脂封止型半導体装置の製造方
法を説明する。例えば、図１８の樹脂封止型半導体装置
の場合、配線部品の基材は従来から使用されているよう
なＴＡＢ（tape automated bonding）用フィルム（絶縁
性基板１０７）を使用する。次に、絶縁性基板１０７の
片面に一定の形状を有する複数の配線層１０８を形成
し、配線層１０８の一端を電極パッド１０５の接合位置
に到達させ、その位置で突起電極１０９を形成する。他
の一端は外部接続端子形成位置に接続され、その位置で
絶縁性基板１０７に開口部１１０が形成されている。こ
の配線部品の突起電極１０９と電極パッド１０５を接合
する。次に半導体チップ１０４周辺は外部からの影響か
ら保護するため、樹脂１１２により封止する。次に配線
部品１０６の半導体チップ１０４を接合した面の反対側
の面に、実装用の外部接続端子１１１を形成する。この
樹脂封止型半導体装置は、配線部品の開口部１１０には
実装用の外部接続端子１１１が形成され、配線層１０８
が半導体チップ接合面側に形成されていることが特徴で
ある。

【０００５】図１９の樹脂封止型半導体装置の場合、配
線部品１１５は厚さ５〜１５０μｍの２層の絶縁層１１
６の間に配線層１１７が配置され、配線層１１７の一端
は半導体チップ電極接合位置に至り、片側の絶縁層に形
成されたスルーホール１１９を介して突起電極１１８が
形成される。他の一端は外部接続端子形成位置に至り、
反対側の絶縁層に形成された開口部１２０を介して外部
接続端子１２１が形成される。このような配線部品に半
導体チップ１１３を接合、樹脂封止して完成する。

【０００６】上記図１８及び１９のように、配線層上の
突起電極を介して、半導体チップがフェイスダウンで接
合され、配線層の反対側には実装用の外部接続端子が形
成された構造の樹脂封止型半導体装置となる。また、半
導体チップの電極パッドから突起電極、配線層、外部接
続端子が電気的に接続されていて、電気回路を構成して
いる。

【０００７】このような構造の樹脂封止型半導体装置
は、半導体チップの電極パッドから外部接続端子にいた
る電気回路が半導体チップの下方に形成されるので、樹
脂封止型半導体装置のサイズを半導体チップとほぼ同じ
にすることができる。また、従来のＴＡＢにくらべると
装置の小型化が可能である。更に、半導体チップの電極
パッドから外部接続端子までの電気回路にパターン化さ
れた配線層を有するので、外部接続端子を自由に配置す
ることができる。

【０００８】上記樹脂封止型半導体装置は、樹脂封止さ
れるまでは半導体チップと配線部品の間にはすきまが存
在し、その間に突起電極と配線層（図１９の場合は突起
電極のみ）が存在する。また、半導体チップと配線部品
は突起電極により接合されているだけであり、樹脂封止
までの間に、それ以外のところで半導体チップと絶縁性
基板の位置関係を保持するところはない。

【０００９】樹脂封止型半導体装置は、少なくとも半導
体チップの電極パッドを有する面及び電極パッドとの突
起電極付近を、外部環境の影響から保護する必要があ
り、そのため樹脂により封止される。つまり半導体チッ
プと配線部品の間の隙間に樹脂を充填する必要がある。
樹脂封止型半導体装置の組み立て工程において、樹脂に
よる封止は、溶融した熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂
を、隙間に注入するか、或いは、金型内において樹脂を
加圧注入することにより行われる。従って、半導体チッ
プと配線部品を接合後に樹脂封止を行う場合、溶融した
樹脂が半導体チップ周辺の絶縁性基板との隙間から、中
央に向かって流れ込むことになる。しかしながら隙間は
数十μｍ程度と僅かなので、樹脂の充填は容易でない。

【００１０】そこで別の製造方法として、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂等の封止樹脂を半導体チップ回路形
成面上或いは配線部品上に形成するか、フィルム状の樹
脂を半導体チップと配線部品の間に入れて接合する等、
半導体チップと配線部品を接合する前にあらかじめ半導
体チップか配線部品に封止樹脂を積層しておき、加熱溶
融させて接合する方法が知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１８、図１９の従来
の樹脂封止型半導体装置において、半導体チップと配線
部品の接合は、配線部品上に形成された突起電極と半導
体チップの電極パッドを接合して行われる。この接合は
加熱と加圧により、電極パッドと突起電極表面を接合す
る。加熱温度は４００℃程度である。この加熱は半導体
チップ及び配線部品にも加わる。半導体チップはシリコ
ンからなり、配線部品はポリイミド樹脂からなる絶縁性
基板がベースであるので、熱膨張量の違いによる電極パ
ッドと突起電極の位置ズレが発生する。その結果、電極
パッドと突起電極の位置合わせが困難になる。

【００１２】また、電極パッドと突起電極の接合は加熱
状態で行われるので、半導体チップと配線部品が膨張し
た状態で接合される。接合（及び樹脂封止）が終わる
と、製品は加熱状態から解放され、常温に戻る。このと
きに半導体チップと配線部品は異なる収縮量で収縮しよ
うとする。よって接合部の位置ズレが起こるが、接合部
は固定されているため、接合部に応力が発生する。この
ような接合部分の応力は、接合部の信頼性を低下させる
原因となる。

【００１３】ここで、電極パッドと突起電極の接合は、
突起電極の裏側に接合用加熱加圧治具（以下、接合用治
具と称する）をあて、加熱と加圧により行われる。従来
の樹脂封止型半導体装置において、突起電極の裏側は絶
縁性基板等の絶縁層で覆われている構造である。従っ
て、接合用治具はその絶縁層にあてて、加熱加圧してい
た。このときに問題となるのが、絶縁性基板の溶融と接
合部の加熱不足である。絶縁性基板に接合用治具が直接
あたる部分には４００℃程度の加熱に加えて加圧される
ので、絶縁性基板が溶融する場合がある。また樹脂から
なる絶縁性基板を介して配線層上の突起電極を加熱する
ので、十分な熱が突起電極に加わらず、接合不良を起こ
す原因となる。

【００１４】更に、接合用治具をあてる部分に絶縁層を
形成しないようにする場合、あらかじめ、絶縁層のその
部分にはレーザー加工、或いはエッチングで開口部を形
成する必要が生じる。この開口部は、突起電極形成用の
開口部と同様、半導体チップによって異なる電極配置に
対応させて形成することになる。この開口部には最終的
にはなにも形成されず、配線層は露出した状態のままと
なるので、半導体チップ接合後に開口部を塞ぐ必要があ
る。このように開口部形成はコストアップになり、低コ
スト化が望まれる場合においては不利であるという問題
がある。

【００１５】図１８及び図１９の樹脂封止型半導体装置
は、絶縁性基板からなる配線部品上に半導体チップの回
路形成面が突起電極を介して接合され、半導体チップと
配線部品の間は樹脂により封止された構造である。配線
部品の絶縁性基板はポリイミド樹脂等からなり、ＴＡＢ
に使用されているような半透明の樹脂フィルムが使用さ
れる。また図１８及び図１９の樹脂封止型半導体装置の
場合、半導体チップと配線部品は突起電極で接合されて
いる。突起電極であるバンプは、数１０μｍ程度の大き
さである。よって、半導体チップと配線部品の隙間は数
１０μｍ程度である。この隙間には封止用の樹脂が充填
される。このように図１８、図１９の樹脂封止型半導体
装置の場合、半導体チップ回路形成面上には、数１０〜
１００μｍ程度の絶縁性基板と数１０μｍ程度の封止樹
脂が存在する構造となる。

【００１６】このような構造においては、半導体チップ
上の絶縁性基板と封止樹脂の厚みが数１０〜１００μｍ
程度の薄いものであるので、絶縁性基板と封止樹脂を透
過して、光が侵入すると誤動作を起こすものがあり、図
１８及び図１９の樹脂封止型半導体装置の場合その危険
性は高い。

【００１７】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、電極パッドを有する半導体チップと、絶縁性基板の
片面に形成された配線層、絶縁性基板を貫通するスルー
ホール、スルーホール内を通して配線層上に形成されて
なる突起電極を少なくとも１つ有する配線部品とからな
り、電極パッドと突起電極が接合するように半導体チッ
プと配線部品が対向し、少なくとも半導体チップと配線
部品間が樹脂で封止されてなることを特徴とする樹脂封
止型半導体装置が提供される。

【００１８】更に、本発明によれば、絶縁性基板の片面
に配線層を形成し、接合を所望する半導体チップの電極
パッドの位置に対応する位置かつ配線層上に絶縁性基板
を貫通するスルーホールを形成し、スルーホール内を通
して配線層上に突起電極を形成することにより配線部品
を形成し、少なくとも半導体チップと配線部品の間を樹
脂で封止し、配線層を加熱することにより電極パッドと
突起電極を接合することを特徴とする樹脂封止型半導体
装置の製造方法が提供される。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の樹脂封止型半導体装置を
構成する半導体チップは、特に限定されず、どのような
種類のチップでも使用可能である。また、半導体チップ
が備えている電極パッドについても、その形状、数等特
に限定されず、適宜選択可能である。また、電極パッド
を構成する材料としては、通常使用されている、Ａｌ、
Ａｌ合金等が挙げられる。

【００２０】一方、配線部品は、少なくとも絶縁性基
板、配線層、スルーホール及び突起電極から構成されて
いる。ここで、絶縁性基板は、耐熱性にすぐれた樹脂基
板（フィルム状でもよい）であれば特に限定されず、例
えば、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＢＴレジン、ポリ
エステル、ポリアミド、テフロン、セラミック、ガラス
ポリエステル等からなる樹脂基板が挙げられ、中でもポ
リイミドが好ましい。

【００２１】次に、配線層に使用できる材料としては、
Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ等が挙げられる。この内、低コ
ストのＣｕが好ましい。配線層の絶縁性基板上への形成
方法としては、例えば蒸着法、メッキ法が挙げられる。
また、配線層は、所望の形状にパターニングされている
が、そのパターニング法は公知のフォトリソグラフィ法
が使用できる。ここで絶縁性基板と配線層との間に、接
着剤層が形成されていてもよい。

【００２２】配線層の一端は突起電極形成位置に至り、
その位置で絶縁性基板にはスルーホールが形成される。
スルーホールの形成方法としては、例えばドリル加工
法、打ち抜き加工法、エッチング法、レーザー加工法等
が挙げられる。スルーホールは、具体的には、絶縁性基
板の片面に配線層を形成した後、形成する方法、或いは
絶縁性基板とその片面に形成されている接着剤層にスル
ーホールを形成し、次いで接着剤層を介して配線層を形
成する方法等により形成することができる。

【００２３】次に、スルーホールには突起電極が形成さ
れる。なお、上記配線層は突起電極から内側に形成する
ことが好ましい。突起電極の材料は、配線層と同様の材
料が使用でき、Ｃｕを主体として構成することが、コス
トを低減することができるので好ましい。更に、接合が
行われる表面には、接合性を考慮してＮｉを介してＡｕ
を積層することがより好ましい。

【００２４】次に、配線部品の突起電極と半導体チップ
の電極パッドを接合した後、少なくとも半導体チップと
配線部品の間を樹脂により封止する。封止に使用される
樹脂は、絶縁性であれば特に限定されない。例えば、エ
ポキシ、シリコーン、フェノール、ポリイミド等が挙げ
られる。なお、上記配線層の他の一端、かつ突起電極が
形成される面と反対側の配線層上に外部接続端子を形成
してもよい。また、外部接続端子は、配線層上にエリア
アレイ状に形成してもよい。更に、外部接続端子の材料
には、公知のはんだ材料を使用することができる。ま
た、製造方法においては、外部接続端子としてはんだを
使用する場合、半導体チップと配線部品の接合時の熱、
樹脂封止時の熱ではんだが溶融する不具合を防止するた
めに、外部接続端子の形成は樹脂封止型半導体装置組み
立ての最後に行うことが好ましい。

【００２５】更に、外部接続端子形成部を除く配線部品
の配線層上に、保護膜を形成してもよい。この保護膜
は、配線部品にあらかじめ形成しておくか、樹脂封止型
半導体装置の製造工程中に形成してもよい。また保護膜
は熱膨張及び収縮を考慮して絶縁性基板と同じ素材が良
い。このようにして製造された樹脂封止型半導体装置
は、配線層が絶縁性基板と保護膜で覆われた構造とな
る。

【００２６】本発明の樹脂封止型半導体装置の構造は、
数十μｍ程度の絶縁性基板からなる配線部品上に、バン
プを介して半導体チップがフェイスダウンで接合された
状態の構造であるため、この構造特有の問題点が存在す
る。以下では問題点を解決するための構成について述べ
る。まず、従来の樹脂封止型半導体装置では、半導体チ
ップと配線部品の接合時に熱膨張量及び収縮量の違いか
ら、加熱時には接合部の位置ズレにより位置合わせが困
難になる問題と、接合後には接合部に応力が発生すると
いう問題があった。

【００２７】加熱時の膨張量差による半導体チップ電極
と突起電極の位置ズレを防止するための手段として、あ
らかじめ、常温で配線部品の突起電極の位置を補正し、
膨張後の突起電極の位置と半導体チップの位置を一致さ
せることが考えられる。なお、この突起電極の位置ズレ
の度合い（ズレ量）は、接合部のズレ量を測定するか、
熱膨張係数から算出される。

【００２８】ズレ量をあらかじめ補正しておくことによ
り、異なる量で膨張した半導体チップと配線部品の、電
極パッドと突起電極の位置を一致させることができる。
このズレ量を補正するために、配線部品の突起電極を形
成した絶縁性基板表面に溝を形成することがより好まし
い。この溝は、上記ズレ量を吸収しうる形状であれば、
どの様な形状でもよい。例えば断面がくさび状、長方形
等の形状が挙げられる。この溝は、収縮の際変形するの
で、絶縁性基板の収縮によるズレ量を吸収し、接合部に
加わる応力を緩和する。

【００２９】次に、接合時に、絶縁性基板等の絶縁層の
接合用治具があたるところが溶融する問題及び接合用治
具から絶縁層を介して突起電極に加熱されるために起こ
る加熱不足の問題を解決する手段として、接合時におい
て、配線部品の少なくとも接合用治具が接触する部分に
は絶縁層を形成しないことが好ましい。この場合、露出
した配線層を介して、突起電極が加熱加圧される。接合
後、配線層の露出した部分に保護膜を形成すればよい。

【００３０】上記の構成により、接合時において、配線
部品の少なくとも接合用治具が接触する部分には絶縁層
が形成されておらず、露出した配線層を介して、突起電
極を加熱加圧することにより接合される。従って、従来
のように熱伝導率の低い樹脂を介していないので、突起
電極に熱が十分に加わり、また絶縁層が溶融する問題も
ない。また接合後、配線層の露出した部分に保護膜を形
成すれば、露出した配線層を簡便に保護できる。

【００３１】光の透過による影響を防止するために、半
導体チップと配線部品の間には金属箔を配置することが
好ましい。また、金属箔の幅は、数μｍ〜数十μｍであ
る。更に、金属箔の形成は、半導体チップ表面上の保護
膜を介して金属箔を形成するか、配線部品の突起電極形
成側の絶縁性基板表面上に金属箔を形成し、その後半導
体チップと配線部品を接合することにより行われる。

【００３２】より具体的には、半導体チップと配線部品
の間に金属箔を配置する本発明の樹脂封止型半導体装置
は次のように製造される。配線部品の半導体チップを接
合する面上或いは半導体チップ回路形成面上に数μｍ〜
数１０μｍの厚みの金属箔を形成する。配線部品の突起
電極と半導体チップの電極パッドとの接合及び、封止樹
脂材料により半導体チップと配線部品の間の樹脂封止を
行い半導体チップと配線部品の接合を行う。この後、配
線部品の反対側の面に外部接続端子を形成してもよい。

【００３３】上記のように金属箔を有する場合、半導体
チップの回路形成面上には封止樹脂、金属箔及び絶縁性
基板が形成された構造となる。従って半導体チップ回路
形成面上に金属箔が存在し、絶縁性基板と封止樹脂を透
過する光は金属箔で遮断され、半導体チップ回路形成面
上に光が到達することを防ぐことができる。半導体チッ
プと配線部品の間に形成された金属箔は、半導体チップ
のグランド用端子と接続してもよい。金属箔をグランド
用端子と接続することで電気的なノイズの低減効果等の
メリットが期待できる。

【００３４】以上のように本発明の樹脂封止型半導体装
置は、スルーホール直上に突起電極が形成され、配線層
は配線部品の半導体チップの接合側とは反対側に配置さ
れる。この点で図１８の従来の樹脂封止型半導体装置と
は構造上異なる。さらに、耐熱性、強度を保ち信頼性を
確保して、かつ樹脂封止型半導体装置の低コスト化のた
めに最適の構成、素材が選択されている。

【００３５】次に、本発明は、以下の点で図１９に記載
した従来の樹脂封止型半導体装置と相違する。即ち、本
発明では、配線層の上の絶縁性基板がベースとなり、配
線層と突起電極を保持する役割は絶縁性基板がする。従
って、配線部品の状態で必ずしも保護膜を形成しなくて
もよく、接合後の製造工程中で保護膜を形成することが
できる。このような配線部品を用いることにより、１種
の配線部品で様々な場合に対応できるようになる。例え
ば、汚れ等の外観上の問題やその他配線層の露出が好ま
しくない場合等はあらかじめ保護膜を形成しておくこと
も考えられる。また、低コスト化を望む場合は、半導体
チップと配線部品の接合後に保護膜を形成し、開口部の
形成及び開口部を塞ぐ工程を削減することが可能とな
る。また、前述の半導体チップの電極パッドと配線部品
の突起電極の接合は、加熱した接合用治具で配線部品側
から加熱する場合であるが、半導体チップ側を加熱して
接合する場合もあり、その場合は開口部を形成する必要
はなく、あらかじめ保護膜が形成されていても工程は増
えることはない。このように本発明の樹脂封止型半導体
装置の配線部品は、絶縁性基板が配線層と突起電極の支
持及び保護を役割とし、保護膜は配線層の保護の役割を
持つだけである。従ってコストを考慮すると、絶縁性基
板はその役割からある程度の厚みを必要とするが、保護
膜は絶縁性基板程厚みは必要ではなく、薄くすることが
でき、この点も構造上の特徴である。

【００３６】ここで、上記図１９に記載された従来の樹
脂封止型半導体装置と、本発明の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を図２０（ａ）及び（ｂ）により更に比較す
る。なお、図２０（ａ）は従来、図２０（ｂ）は本発明
の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示している。図２
０（ａ）及び（ｂ）中、１２３は配線部品、１２４は配
線部品に形成した開口部、１２５は半導体チップ、１２
６は配線部品、１２７は半導体チップ、１２８は保護膜
である。

【００３７】上記にも述べたように、図１９の樹脂封止
型半導体装置の場合、配線層が絶縁層に埋設している。
そのため、半導体チップと突起電極との接合の際、接合
用治具と突起電極との間に絶縁層が存在することとな
り、不具合が生じる。従って、従来の製造方法では、接
合用治具が接する部分の絶縁層に開口部を形成する必要
がある（図２０（ａ）（２）参照）。更に、接合後に開
口部を埋める工程が必要となる（図２０（ａ）（４）参
照）。

【００３８】一方、本発明では、配線層下の保護膜１２
８は、予め形成しなくてもよいので、従来の図２０
（ａ）（２）の工程を行う必要はない。従って、開口部
を埋める図２０（ａ）（４）の工程も必要はない。よっ
て、本発明は従来より製造工程を短縮することができ、
製造コストを低減できる。なお、図２０（ｂ）に示した
製造方法では、絶縁性基板のみで突起電極及び配線層を
保持する必要があるので、絶縁性基板がある程度の厚み
を有することも本発明の特徴の１つである。また、保護
膜は保持機能を有する必要はないので、絶縁性基板より
薄くすることができる。

【００３９】してみれば、本発明の樹脂封止型半導体装
置の製造方法は、その適用の幅が広く、製品の目的に応
じて適切な製造方法を選択することができる。上記、本
発明の樹脂封止型半導体装置によれば、最適の構成、素
材を選択することにより耐熱性、強度が良好で信頼性が
確保でき、低コスト化できる。また、はんだ等からなる
外部接続端子は最後に形成することができるので、製造
工程中で溶融することはない。更に、保護膜はあらかじ
め配線部品の状態で形成しておく必要がないので製造の
自由度を上げることができる。以下、本発明の実施の形
態について説明する。これらの例は信頼性の確保、薄型
化、低コスト化のために、最適の構成、素材、厚みを選
択した樹脂封止型半導体装置であり、本発明はこれらの
実施の形態に限定されない。

【００４０】実施の形態１ 図１はこの実施の形態の樹脂封止型半導体装置の概略図
である。１は半導体チップ、２は電極パッド、３は配線
部品、４は絶縁性基板、５は突起電極、６はスルーホー
ル、７は配線層、８は保護膜、９は開口部、１０は外部
接続端子、１１は封止樹脂である。

【００４１】以下製造方法に基づいて本発明を説明す
る。図２は製造方法を説明するための図である。配線部
品３は、ポリイミド樹脂からなる絶縁性基板４に、Ｃｕ
からなる配線層７が形成されている。絶縁性基板４の厚
さは樹脂封止型半導体装置の薄型化に対応するために薄
い方がよいが、薄すぎるとその強度が問題となり、２５
μｍ程度が好ましい。配線層７も同様の理由から２０μ
ｍ程度が好ましい。複数の配線層の一端は、突起電極５
を形成する位置に至り、他の一端は外部接続端子１０を
形成する位置に至る。配線層７は突起電極５の内側に配
置されている。突起電極５を形成する点の配線層７上の
絶縁性基板４にはスルーホール６が形成される。

【００４２】さらに詳しくは、図３（ａ）に示すよう
に、絶縁性基板１８の片面に配線層１９を形成した後、
絶縁性基板１８の突起電極形成位置にレーザー加工によ
りスルーホール２０を形成する。このようにして、開口
径が６０μｍ程度のスルーホール２０が形成され、スル
ーホール２０の底は配線層１９の一部が露出した状態に
なる。このスルーホール２０内にはメッキ等により絶縁
性基板表面から８０μｍ、厚み２０μｍの突出した突起
電極２１が形成される。

【００４３】一方、図３（ｂ）に示すように、絶縁性基
板２２とその片面に形成されている接着剤層２３にドリ
ル加工或いは打ち抜き加工によりスルーホール２４を形
成し、接着剤層２３を介して配線層２５を形成してもよ
い。この後、上記図３（ａ）と同様にして突起電極２６
が形成される。ここで、この突起電極２６はＣｕからな
り、Ｎｉを介して突出部表面はＡｕである。

【００４４】この配線部品の配線層が形成されている側
の面には、ポリイミド樹脂からなる保護膜が形成され
る。保護膜は外部環境からの保護が主目的であるので、
絶縁性基板程厚くする必要はなく１０μｍ程度が好まし
い。この保護膜は配線層に後で外部接続端子を形成する
部分を除いて形成する必要があるので、０．５ｍｍ径程
度の開口部を形成し、配線層の一部を露出させる。なお
保護膜はこの時点で構成しなくてもよい。上記工程によ
り配線部品１２が製造される（図２（ａ）参照）。

【００４５】次に、半導体チップの電極パッドと配線部
品の突起電極の接合及び樹脂封止を行う。これらの工程
は、半導体チップ電極と配線部品の突起電極の接合を行
った後に半導体チップと配線部品の間に樹脂を注入する
方法と、あらかじめ半導体チップ表面か配線部品表面に
封止樹脂材料を形成しておく方法がある。どちらの方法
も可能である。この実施の形態ではあらかじめ配線部品
表面に封止樹脂材料を形成しておく場合を説明する。ま
た、半導体チップと配線部品の間のみを封止したもので
あるが、従来の樹脂封止型半導体装置と同様に半導体チ
ップ全体を封止することも可能である。

【００４６】まず、封止樹脂材料１３を配線部品１２上
に形成する（図２（ｂ）参照）。封止樹脂材料には、熱
可塑性のポリイミド等の樹脂を使用し、塗布するか、或
いはフィルム状のものを配置する。厚みは封止する面積
により適当なものとする。この例では、２０数μｍ程度
の厚みである。また、絶縁性基板の表面層が封止樹脂材
料からなる配線部品を使用して行うことも可能である。

【００４７】次に半導体チップ１４と配線部品１２の接
合を行う（図２（ｃ）参照）。即ち、配線部品１２上に
半導体チップ１４を所定の場所に配置し、加熱及び加圧
を行う。これにより、半導体チップの電極パッドと配線
部品の突起電極が接合され、また封止樹脂が溶融して半
導体チップと配線部品の間に樹脂が充填される。加熱状
態を維持すると樹脂が硬化して封止樹脂１５となり、接
合が完了する（図２（ｄ）参照）。この接合と封止で
は、接合用治具と封止用加熱加圧治具を同時に製品にあ
てて、接合と封止を同時に行うことが可能であり、また
別々に行うことも可能である。

【００４８】次に配線部品の半導体チップを接合した配
線層の反対側の面に外部接続端子１６を形成する（図２
（ｅ）参照）。外部接続端子１６ははんだバンプであ
る。はんだバンプは配線層上に形成される。はんだバン
プの形成は、はんだバンプを形成する部分にフラックス
を塗布し、次いではんだボールを付けて、リフロー炉に
より加熱して接合することにより行われる。別の方法で
は、バンプを形成する部分にペースト状又はシート状の
はんだを置き、リフロー炉により加熱溶融させてバンプ
の形状に形成することにより形成される。この実施の形
態では、サイズは０．６ｍｍφ、ピッチは１．２７ｍｍ
で６４個のはんだバンプが、突起電極により囲まれるエ
リア内、或いは半導体チップエリア内にエリアアレイ状
に配置されている。このようにして樹脂封止型半導体装
置が完成する。

【００４９】この例では、半導体チップとの接合前に、
予め配線部品の配線層形成面に保護膜１７を形成した
が、外部接続端子形成前に、外部接続端子形成用の開口
部のある保護膜を形成してもよい。このようにして製造
された樹脂封止型半導体装置は、半導体チップの電極パ
ッドから突起電極、配線層、外部接続端子までの電気回
路が半導体チップ下方に形成されているので、ほぼ半導
体チップと同じサイズの樹脂封止型半導体装置である。
また信頼性が確保されており、低コストの樹脂封止型半
導体装置である。さらにこの例では、配線部品の絶縁性
基板、配線層、保護膜は、厚さを極力薄くしており、ま
た封止樹脂は最低限必要な半導体チップと配線部品の間
だけに形成しており、樹脂封止型半導体装置の薄型化を
考慮した例である。

【００５０】実施の形態２ 本発明の第２の実施の形態について説明する。この例
は、あらかじめ配線部品の突起電極の配置位置を補正す
ることにより、接合時（膨張時）の半導体チップ電極と
突起電極の位置ズレをなくし、位置合わせを容易したこ
とを特徴とする。位置ズレは半導体チップと配線部品の
ベースである絶縁性基板の熱膨張量の差によって発生す
る。熱膨張量は半導体チップより、絶縁性基板の方が多
い。よって補正は絶縁性基板側の突起電極の間隔を、補
正前より、ズレ量だけ少なくすることによって行う。具
体的には図４（ａ）及び（ｂ）のように各端子ごとに、
Ｘ，Ｙ方向の接合後の電極中心と実際の接合点からズレ
量Ｌを測定し、そのズレ量を補正量として、配線部品の
各突起電極位置を補正する。図４（ａ）及び（ｂ）にお
いて、２７は半導体チップ、２８は電極パッド、２９は
配線部品の突起電極、３０は配線部品の絶縁性基板、３
１は配線部品の配線層、３２は電極パッド中心、３３は
接合点の中心である。

【００５１】或いは図５（ａ）及び（ｂ）のようにＸ，
Ｙ間において、端の端子間についてズレ量Ｌ₂ −Ｌ₁ を
測定し、端の端子間の補正量とする。中間の各端子間距
離は、補正前後の端の端子間距離の割合から算出して補
正する。図５（ａ）及び（ｂ）において、３４は半導体
チップ、３５は電極パッド、３６は突起電極、３７は配
線部品、３８は半導体チップ（又は配線部品）、３９は
端の電極パッド（又は端の突起電極）である。

【００５２】接合時の電極と突起電極の位置ズレ量は半
導体チップと絶縁性基板の熱膨張係数、温度変化、補正
間の寸法から算出することが可能なので、測定できない
場合でも、あらかじめ補正は可能である。半導体チップ
はサイズが１２ｍｍ×１２ｍｍ及び電極数が６４で、電
極は図５（ｂ）のようにチップ端に２列で配列されてい
る場合で具体的に説明する。この半導体チップに対し
て、突起電極の位置を補正した配線部品を準備する。補
正は前述の方法で行う。この実施の形態においては、端
の端子（電極）間距離が１０〜１２ｍｍであり、そのズ
レ量は３０〜４０μｍ程度になる。このズレ量を補正量
として突起電極の配置を決める。このようにして配線部
品を準備する。

【００５３】この配線部品を使用した樹脂封止型半導体
装置の製造方法は、第１の実施の形態と同じである。た
だし、この例のように、あらかじめ配線部品の突起電極
の位置を補正することにより、半導体チップの電極パッ
ドと配線部品の突起電極の接合の際、位置ズレを１μｍ
以下にすることができ、位置合わせを容易に行うことが
できる。

【００５４】実施の形態３ 本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本
発明の第３の実施の形態で、その断面図である。４０は
半導体チップ、４１は封止樹脂、４２は配線部品、４３
は電極パッド、４４は突起電極、４５は絶縁性基板、４
６は保護膜、４７は絶縁性基板に形成された溝、４８は
配線層、４９は外部接続端子、５０は突起電極を形成す
るためのスルーホール、５１外部接続端子を形成するた
めの開口部である。図７は図６の樹脂封止型半導体装置
で使用される配線部品を半導体チップ接合側からみた図
である。図７において５２は配線部品、５３は絶縁性基
板、５４は突起電極、５５は絶縁性基板に形成された溝
である。この樹脂封止型半導体装置は、突起電極の形成
されている絶縁性基板表面に溝を有することを特徴とし
ている。

【００５５】配線部品と半導体チップの接合は、突起電
極と電極パッドの接合で行われる。この接合は４００℃
程度の加熱状態で行われるため、接合時には半導体チッ
プと配線部品は膨張した状態である。接合後加熱状態か
ら解放され、製品は冷却され、半導体チップと配線部品
は異なる収縮量で収縮する。収縮量は半導体チップにく
らべ配線部品の方が多い。このとき半導体チップと配線
部品は周辺の接合部で固定されているため、収縮量の差
により接合部に応力が発生する。

【００５６】図６の樹脂封止型半導体装置は絶縁性基板
表面に溝を有する。半導体チップと配線部品の接合後の
冷却の際、本発明の樹脂封止型半導体装置では、絶縁性
基板が収縮する力により、図８（ａ）から（ｂ）のよう
に溝５６が変形する。よってその分接合部に加わる力が
緩和する。接合後の収縮の際には、半導体チップと配線
部品の間に封止樹脂が存在する場合があり、配線部品の
収縮の量及び方向が局所的に異なり、複雑になる可能性
がある。この点を考慮し、溝の配置は図６のように突起
電極に近い位置に配置するのが好ましい。また当然のこ
とながら溝は多い方が好ましい。また図６及び７では突
起電極の内側に溝を配置した例であるが、複数の配線部
品が一体となった状態の配線部品の場合、周囲からの影
響が考えられるので、溝を突起電極の外側、或いは図７
の溝の対して直角の方向にも配置することが好ましい。

【００５７】この実施の形態の樹脂封止型半導体装置の
製造方法は、まず、配線部品の突起電極が形成されてい
る側の絶縁性基板表面に溝を形成する。溝の断面は図９
（ａ）〜（ｃ）のようにカッター等により切れ込みをい
れただけのもの（５７、図９（ａ））でも、Ｕ字形（５
８、図９（ｂ））、Ｖ字形（５９、図９（ｃ））に削り
取ったものでもよい。絶縁性基板の溝の深さは深いほう
がよいが、絶縁性基板のベースとしての機能が損なわれ
ない程度にする必要がある。後は第１の実施の形態と同
様に半導体チップの電極パッドと配線部品の突起電極を
接合し、半導体チップと配線部品の間を樹脂封止し、外
部接続端子を形成して完成する。

【００５８】実施の形態４ 本発明の第４の実施の形態について説明する。この実施
の形態は、半導体チップの電極パッドと配線部品の突起
電極の接合の際、配線部品の接合用治具が配線部品の絶
縁層に接触することなく接合することを特徴とする。ま
た、接合後に露出した配線層の部分に保護膜を形成する
ことを特徴とする。使用する配線部品は、接合の時に少
なくとも、接合用治具が接触する部分は保護膜がなく、
突起電極下の配線層が露出したものでなければならな
い。

【００５９】図１０はその１例で保護膜が形成されてい
ない場合である。図１０において、６０は絶縁性基板、
６１は突起電極、６２は配線層、６３はスルーホールで
ある。図１１は外部接続端子形成部分と、突起電極下の
接合用治具が接触する部分のみ保護膜に開口部を形成し
た場合である。図１１において、６４は絶縁性基板、６
５は突起電極、６６はスルーホール、６７は配線層、６
８は保護膜、６９は突起電極下の開口部、７０は外部接
続端子形成部分の開口部である。

【００６０】図１１の配線部品の使用した場合を例にし
て、製造方法について説明する。図１２は接合する時の
突起電極付近の図である。７１は半導体チップ、７２は
電極パッド、７３は突起電極、７４は配線層、７５は絶
縁性基板、７６は保護膜、７７は開口部、７８は接合用
治具である。接合は、４００℃の接合用治具を、露出し
た配線層に接触させ、配線層を介して突起電極を加熱
し、同時に加圧して半導体チップに押し付けることによ
り行われる。この実施の形態では、従来のように樹脂層
を介して接合を行わないので、熱伝導がよく、また樹脂
層が溶融することもない。

【００６１】この後は第１実施の形態と同様に半導体チ
ップと配線部品の間を樹脂封止し、外部接続端子を形成
する。また半導体チップと配線部品の接合後、配線層が
露出した開口部７７に保護膜を形成して完成する。図１
０の配線部品の場合も同様露出した配線層に接合用治具
を接触させて配線層を介して突起電極を加熱加圧する。
また接合後、外部接続端子形成部を除き保護膜を形成す
る。さらに図１０の配線部品を使用する場合、半導体チ
ップと配線部品の接合後に保護膜全体を形成するので、
保護膜に７７のような開口部を形成する手間がなく、ま
た２回保護膜を形成するという手間がないというメリッ
トがある。

【００６２】実施の形態５ 本発明の第５の実施の形態について説明する。この例
は、半導体チップと配線部品の間に金属箔を有すること
を特徴とする。図１３は配線部品側に金属箔を形成した
場合の断面図である。７９は半導体チップ、８０は配線
部品、８１は金属箔である。図１４は半導体チップ側に
金属箔を形成した場合の断面図である。８２は半導体チ
ップ、８３は配線部品、８４は金属箔である。

【００６３】図１３の樹脂封止型半導体装置を例に製造
方法について説明する。配線部品は実施の形態１と同様
の配線部品８５を使用する（図１５（ａ）参照）。すな
わち厚さ２５μｍ程度のポリイミドからなる絶縁性基板
をベースとし、片面に厚さ２０μｍのＣｕからなる配線
層が形成され、スルーホールには絶縁性基板表面から２
０μｍ突出した突起電極が形成されている。保護膜はこ
の時点でなくてもかまわない。

【００６４】次に配線部品の突起電極形成側の絶縁性基
板上に金属箔８６を形成する（図１５（ｂ）参照）。金
属箔の形成はメッキにより行うことができる。金属箔は
Ｃｕからなり、厚さは１０μｍである。金属箔はＣｕに
限らず、厚さも数μｍ程度でかまわない。図１４の樹脂
封止型半導体装置の場合は、半導体チップ表面の回路形
成面上に保護膜を兼ねた接着剤を介して金属箔を形成す
る。

【００６５】次に半導体チップと配線部品の接合及び樹
脂封止を行う。第１の実施の形態の製造方法と同様、接
合後に樹脂を隙間に注入するか、あらかじめ封止樹脂材
料を半導体チップか配線部品に配置して行うことが可能
だが、この例の場合、もともと数十μｍ程度の半導体チ
ップと配線部品の間の隙間に金属箔を形成するため、後
から樹脂を注入することは容易ではないので、あらかじ
め封止樹脂材料（８７、８８）を半導体チップ８９側か
配線部品９０側に配置して行うのが好ましい（図１５
（ｃ）参照）。封止樹脂材料は第１の実施の形態と同様
に熱硬化性のポリイミド樹脂を厚さ１０数μｍ程度形成
する。

【００６６】次に半導体チップと配線部品を所定の位置
で合わせて、接合用治具により加熱加圧する。これによ
り、半導体チップの電極パッド９１と配線部品の突起電
極９２が接合され、また封止樹脂９３が溶融して半導体
チップと配線部品の間に充填される（図１５（ｄ）参
照）。次に図２（ｅ）と同様、外部接続端子９４を形成
して完成する（図１５（ｅ）参照）。

【００６７】実施の形態６ 第６の実施の形態について説明する。この例では半導体
チップと配線部品の間に形成された金属箔がグランド用
端子と接続されていることを特徴とする。図１６はこの
実施の形態の樹脂封入型半導体装置の断面図である。９
５は突起電極、９７は金属箔、９６は半導体チップのグ
ランド用端子に対応する突起電極と金属箔の接続部であ
る。図１７は、図１６の樹脂封止型半導体装置に使用す
る、金属箔を形成した配線部品を上方からみた図である
９８は配線部品、９９は絶縁性基板、１００は金属箔、
１０１は突起電極、１０２はグランド用端子に対応する
突起電極、１０３は突起電極と金属箔の接続部である。

【００６８】この実施の形態の樹脂封止型半導体装置の
場合、金属箔に接続部１０３を形成する必要がある。そ
れ以外は図１５の製造工程と同様である。この実施の形
態は配線部品上に金属箔を有する場合であるが、半導体
チップ上に金属箔を有する図１４のような実施の形態の
場合、金属箔と半導体チップのグランド用端子間に接続
部を形成する。

【００６９】

【発明の効果】本発明の樹脂封止型半導体装置及びその
製造方法は、信頼性の確保、低コスト化に最適であり、
また従来とは異なる構造から、フレキシブルな対応が可
能となり、コストダウンにつながる。さらに、本発明の
樹脂封止型半導体装置は、配線部品の突起電極の配置
を、あらかじめ補正しているので、半導体チップの電極
パッドと配線部品の突起電極の接合の際、熱膨張量差に
よる位置ズレがなく、電極パッドと突起電極の位置あわ
せが容易になり、製造が容易になる。

【００７０】また、配線部品の突起電極を有する側の絶
縁性基板に溝を形成することにより、電極パッドと突起
電極の接合後、半導体チップと配線部品の収縮量の差に
よって接合部に発生する応力を緩和できる。よって接合
部の信頼性が高い樹脂封止型半導体装置となる。更に、
本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体チップの電極
パッドと配線部品の突起電極を接合する際、接合用治具
が配線部品の絶縁層に接することがない。よって、絶縁
層が溶融したり、接合部に十分な熱が伝わらずに、接合
不良を起こすといった不具合が発生せず、歩溜まりの向
上、信頼性の向上につながる。

【００７１】本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体
チップの回路形成面と配線部品の間に金属箔を有する。
よって、外部から配線部品の絶縁性基板を透過する光の
進入が金属箔により遮断できる。その結果光が半導体チ
ップの回路形成面に到達することがなく、光による回路
の誤動作を防止できる。これにより信頼性にすぐれた樹
脂封止型半導体装置を提供できる。

【００７２】また、グランド用端子と接続した金属箔を
有することにより、電気的なノイズの発生の低減が期待
でき、高速化対応の装置に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂封止型半導体装置の概略断面図で
ある。

【図２】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法を説
明するための概略工程図である。

【図３】本発明の樹脂封止型半導体装置に使用される配
線部品の要部拡大図である。

【図４】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一
工程を説明するための概略図である。

【図５】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一
工程を説明するための概略図である。

【図６】本発明の樹脂封止型半導体装置の概略断面図で
ある。

【図７】本発明の樹脂封止型半導体装置に使用される配
線部品の概略平面図である。

【図８】本発明の樹脂封止型半導体装置に使用される配
線部品の溝の概略断面図である。

【図９】本発明の樹脂封止型半導体装置に使用される配
線部品の溝の概略断面図である。

【図１０】本発明の樹脂封止型半導体装置に使用される
配線部品の概略断面図である。

【図１１】本発明の樹脂封止型半導体装置に使用される
配線部品の概略断面図である。

【図１２】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の
一工程を説明するための概略図である。

【図１３】本発明の樹脂封止型半導体装置の概略断面図
である。

【図１４】本発明の樹脂封止型半導体装置の概略断面図
である。

【図１５】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法を
説明するための概略工程図である。

【図１６】本発明の樹脂封止型半導体装置の概略断面図
である。

【図１７】本発明の樹脂封止型半導体装置に使用される
配線部品の概略平面図である。

【図１８】従来の樹脂封止型半導体装置の概略断面図で
ある。

【図１９】従来の樹脂封止型半導体装置の概略断面図で
ある。

【図２０】本発明及び従来の樹脂封止型半導体装置の製
造方法を比較するための概略工程図である。

【符号の説明】

１、１４、３４、４０、７１、７９、８２、８９、１０
４、１１３ 半導体チップ ２、３５、４３、７２、９１、１０５、１１４ 電極パ
ッド ３、１２、３７、４２、５２、８０、８３、８５、９
０、９８、１０６、１１５ 配線部品 ４、１８、２２、３０、４５、５３、６４、７５、９９
絶縁性基板 ５、２１、２６、２９、３６、４４、５４、６５、７
３、９２、９５、１０１、１０９、１１８ 突起電極 ６、２０、２４、５０、６６、１１０、１１９ スルー
ホール ７、１９、２５、３１、４８、６７、７４、１０８、１
１７ 配線層 ８、１７、４６、６８、７６ 保護膜 ９、５１、７０、７７、１２０ 開口部 １０、１６、４９、９４、１１１、１２１ 外部接続端
子 １１、１５、４１、９３、１１２、１２２ 封止樹脂 １３、８７、８８ 封止樹脂材料 ２３ 接着剤層 ２７ 半導体チップ ２８ 電極パッド ３２ 電極パッド中心 ３３ 接合点の中心 ３８ 半導体チップ（又は配線部品） ３９ 端の電極パッド（又は端の突起電極） ４７、５５、５６、５７、５８、５９ 溝 ６９ 突起電極下の開口部 ７８ 接合用治具 ８１、８４、８６、９７、１００ 金属箔 ９６、１０３ グランド用端子に対応する突起電極と金
属箔の接続部 １０２ グランド用電極に対応する突起電極 １０７、１１６ 絶縁層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極パッドを有する半導体チップと、絶
   縁性基板の片面に形成された配線層、絶縁性基板を貫通
   するスルーホール、スルーホール内を通して配線層上に
   形成されてなる突起電極を少なくとも１つ有する配線部
   品とからなり、電極パッドと突起電極が接合するように
   半導体チップと配線部品が対向し、少なくとも半導体チ
   ップと配線部品間が樹脂で封止されてなることを特徴と
   する樹脂封止型半導体装置。
2. 【請求項２】 絶縁性基板が、その表面に溝を有する請
   求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 【請求項３】 半導体チップと配線部品間に、金属箔が
   挟持され、該金属箔が樹脂封止型半導体装置のグランド
   用端子に接続されてなる請求項１又は２記載の樹脂封止
   型半導体装置。
4. 【請求項４】 絶縁性基板の片面に配線層を形成し、接
   合を所望する半導体チップの電極パッドの位置に対応す
   る位置かつ配線層上に絶縁性基板を貫通するスルーホー
   ルを形成し、スルーホール内を通して配線層上に突起電
   極を形成することにより配線部品を形成し、少なくとも
   半導体チップと配線部品の間を樹脂で封止し、配線層を
   加熱することにより電極パッドと突起電極を接合するこ
   とを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。