JPH0969541A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電気的導通の安定化やシ−ル性の安定化を図っ
たＣＳＰ半導体装置を提供する。 【解決手段】絶縁板に、半導体チップ１の電極１１に接
続される内側電極２１と被実装回路基板の導体端に接続
される外側電極２２とこれら電極間に跨る内部引き廻し
導体２３とが設けられ、上記内側電極２１が絶縁板片面
より上記引き廻し導体２３に達する孔２１２に充填され
た金属とその孔より突出された金属バンプ２１１とによ
り形成され、しかも少なくともその金属バンプ２１１の
表面がＡｕとされた補助配線板片２の当該金属バンプ２
１１が上記半導体チップのＡｌ電極１１に接合され、該
半導体チップと補助配線板片との間が樹脂３で封止さ
れ、上記補助配線板片２の封止樹脂３に接する絶縁板面
が深さ０．００５μｍ〜０．５μｍの凹凸面とされてい
るか、または、同絶縁板面の表面張力が３５ｍＪ／ｍ2
以上とされている。
たＣＳＰ半導体装置を提供する。 【解決手段】絶縁板に、半導体チップ１の電極１１に接
続される内側電極２１と被実装回路基板の導体端に接続
される外側電極２２とこれら電極間に跨る内部引き廻し
導体２３とが設けられ、上記内側電極２１が絶縁板片面
より上記引き廻し導体２３に達する孔２１２に充填され
た金属とその孔より突出された金属バンプ２１１とによ
り形成され、しかも少なくともその金属バンプ２１１の
表面がＡｕとされた補助配線板片２の当該金属バンプ２
１１が上記半導体チップのＡｌ電極１１に接合され、該
半導体チップと補助配線板片との間が樹脂３で封止さ
れ、上記補助配線板片２の封止樹脂３に接する絶縁板面
が深さ０．００５μｍ〜０．５μｍの凹凸面とされてい
るか、または、同絶縁板面の表面張力が３５ｍＪ／ｍ2
以上とされている。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、チップスケ−ルパ
ッケ−ジ（ＣＳＰ）タイプの半導体装置に関するもので
ある。
ッケ−ジ（ＣＳＰ）タイプの半導体装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】パッケ−ジ半導体チップとしては、リ−
ドフレ−ムのダイパットに半導体チップを搭載し、半導
体チップの電極とリ−ドフレ−ムのインナ−リ−ドとを
ワイヤ−ボンディングし、半導体チップをリ−ドフレ−
ムと共にアウタ−リ−ドを除いて樹脂で封止した構造が
周知されている。しかし、かかるパッケ−ジ構造では、
リ−ドフレ−ムのアウタ−リ−ドのピッチをはんだ付け
精度上かなり広くする必要があり、パッケ−ジの大型化
が避けられず、高密度化に不利である。
ドフレ−ムのダイパットに半導体チップを搭載し、半導
体チップの電極とリ−ドフレ−ムのインナ−リ−ドとを
ワイヤ−ボンディングし、半導体チップをリ−ドフレ−
ムと共にアウタ−リ−ドを除いて樹脂で封止した構造が
周知されている。しかし、かかるパッケ−ジ構造では、
リ−ドフレ−ムのアウタ−リ−ドのピッチをはんだ付け
精度上かなり広くする必要があり、パッケ−ジの大型化
が避けられず、高密度化に不利である。
【０００３】そこで、図７に示すように、半導体チップ
１’の電極１１’に接続される内側電極２１’と被実装
回路板の導体端に接続される外側電極２２’とこれらの
電極間にまたがる内部引き廻し導体２３’とからなるプ
リント配線パタ−ンを設けたチップサイズの補助配線板
片２’を半導体チップ１’の電極１１’側の面にあてが
い、該補助配線板片２’の内側電極２１’と半導体チッ
プ１’の電極１１’とを金属バンプ２２１’を介して接
続し、次いで、補助配線板片２’と半導体チップ１’と
の間の間隙並びに半導体チップ外面を樹脂３’で封止す
ることが提案されている（特開平５−８２５８６号公報
等）。
１’の電極１１’に接続される内側電極２１’と被実装
回路板の導体端に接続される外側電極２２’とこれらの
電極間にまたがる内部引き廻し導体２３’とからなるプ
リント配線パタ−ンを設けたチップサイズの補助配線板
片２’を半導体チップ１’の電極１１’側の面にあてが
い、該補助配線板片２’の内側電極２１’と半導体チッ
プ１’の電極１１’とを金属バンプ２２１’を介して接
続し、次いで、補助配線板片２’と半導体チップ１’と
の間の間隙並びに半導体チップ外面を樹脂３’で封止す
ることが提案されている（特開平５−８２５８６号公報
等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等の検討結果によれば、この半導体装置においては、
金属バンプ２１１’と封止樹脂３’との熱膨張係数やヤ
ング率が異なるために、温度上昇に対しては封止樹脂と
補助配線板片との界面に剥離力が作用し、温度降下に対
しては、金属バンプとチップ電極との接合界面に剥離力
が作用し、熱ストレスに対する電気的導通の安定性やシ
−ル安定性が不充分であることが判明した（１２１℃飽
和水蒸気中プレッシヤ−クッカ試験２００時間後での導
通不良率を測定したところ、２０〜７５％にも達し
た）。
者等の検討結果によれば、この半導体装置においては、
金属バンプ２１１’と封止樹脂３’との熱膨張係数やヤ
ング率が異なるために、温度上昇に対しては封止樹脂と
補助配線板片との界面に剥離力が作用し、温度降下に対
しては、金属バンプとチップ電極との接合界面に剥離力
が作用し、熱ストレスに対する電気的導通の安定性やシ
−ル安定性が不充分であることが判明した（１２１℃飽
和水蒸気中プレッシヤ−クッカ試験２００時間後での導
通不良率を測定したところ、２０〜７５％にも達し
た）。
【０００５】本発明の目的は、上記補助配線板片付きの
樹脂パッケ−ジ半導体チップにおいて、電気的導通の安
定化やシ−ル性の安定化を図った半導体装置を提供する
ことにある。
樹脂パッケ−ジ半導体チップにおいて、電気的導通の安
定化やシ−ル性の安定化を図った半導体装置を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、絶縁板に、半導体チップの電極に接続される内側電
極と被実装回路基板の導体端に接続される外側電極とこ
れら電極間に跨る内部引き廻し導体とが設けられ、上記
内側電極が絶縁板片面より上記引き廻し導体に達する孔
に充填された金属とその孔より突出された金属バンプと
により形成され、しかも少なくともその金属バンプの表
面がＡｕとされた補助配線板片の当該金属バンプが上記
半導体チップのＡｌ電極に接合され、該半導体チップと
補助配線板片との間が樹脂で封止され、上記補助配線板
片の封止樹脂に接する絶縁板面が深さ０．００５μｍ〜
０．５μｍの凹凸面とされているか、または、同絶縁板
面の表面張力が３５ｍＪ／ｍ2以上とされていることを
特徴とする構成である。
は、絶縁板に、半導体チップの電極に接続される内側電
極と被実装回路基板の導体端に接続される外側電極とこ
れら電極間に跨る内部引き廻し導体とが設けられ、上記
内側電極が絶縁板片面より上記引き廻し導体に達する孔
に充填された金属とその孔より突出された金属バンプと
により形成され、しかも少なくともその金属バンプの表
面がＡｕとされた補助配線板片の当該金属バンプが上記
半導体チップのＡｌ電極に接合され、該半導体チップと
補助配線板片との間が樹脂で封止され、上記補助配線板
片の封止樹脂に接する絶縁板面が深さ０．００５μｍ〜
０．５μｍの凹凸面とされているか、または、同絶縁板
面の表面張力が３５ｍＪ／ｍ2以上とされていることを
特徴とする構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１の（イ）は本発明に
係る半導体装置の一実施例を示す説明図、図１の（ロ）
は同じく一部を欠切した斜視説明図であり、引き廻し導
体が外側に向けて引き回されている。図１の（ハ）に本
発明に係る半導体装置の別実施例を示す説明図であり、
引き廻し導体が内側に向けて引き回されている。図１の
（イ）乃至図１の（ハ）において、１は半導体チップで
ある。２は補助配線板片であり、半導体チップ１の電極
１１に金属バンプ２１１において接合された内側電極２
１と、内側電極２１の背面位置とは異なる位置に存する
外側電極２２と、これらの両電極２１−２２に跨る内部
引き廻し導体２３と、引き廻し導体２３の両面に設けら
れた絶縁層２４，２５とから構成されている。上記内側
電極２１においては、絶縁層２４に穿設された内側電極
用孔２１２に充填された金属２１３と充填金属２１３の
端面に形成された金属バンプ２１１とにより構成され、
外側電極２２においては、絶縁層２５に穿設された外側
電極用孔２２１に充填された金属２２２により構成さ
れ、充填金属２２２の端面には金属バンプ２２３が形成
される。内側電極２１においては、充填金属２１３及び
金属バンプ２１１が共にＡｕ製とされているか、充填金
属２１３がＡｕ以外の金属（例えば、ニッケル、銅、パ
ラジュウム、銀等）製とされ金属バンプ２１１がＡｕ製
とされている。また、内側電極２１の金属バンプ２１１
の表面を除く部分をＡｕ以外の金属（例えば、ニッケ
ル、銅、パラジュウム、銀等）で形成し、金属バンプ２
１１の表面にＡｕ層を設けることもできる。上記金属バ
ンプ２１１，２２３の形状は、ストレ−トウォ−ルバン
プ、マッシュル−ムバンプ、ミックスバンプ等の何れで
あってもよい。
実施の形態について説明する。図１の（イ）は本発明に
係る半導体装置の一実施例を示す説明図、図１の（ロ）
は同じく一部を欠切した斜視説明図であり、引き廻し導
体が外側に向けて引き回されている。図１の（ハ）に本
発明に係る半導体装置の別実施例を示す説明図であり、
引き廻し導体が内側に向けて引き回されている。図１の
（イ）乃至図１の（ハ）において、１は半導体チップで
ある。２は補助配線板片であり、半導体チップ１の電極
１１に金属バンプ２１１において接合された内側電極２
１と、内側電極２１の背面位置とは異なる位置に存する
外側電極２２と、これらの両電極２１−２２に跨る内部
引き廻し導体２３と、引き廻し導体２３の両面に設けら
れた絶縁層２４，２５とから構成されている。上記内側
電極２１においては、絶縁層２４に穿設された内側電極
用孔２１２に充填された金属２１３と充填金属２１３の
端面に形成された金属バンプ２１１とにより構成され、
外側電極２２においては、絶縁層２５に穿設された外側
電極用孔２２１に充填された金属２２２により構成さ
れ、充填金属２２２の端面には金属バンプ２２３が形成
される。内側電極２１においては、充填金属２１３及び
金属バンプ２１１が共にＡｕ製とされているか、充填金
属２１３がＡｕ以外の金属（例えば、ニッケル、銅、パ
ラジュウム、銀等）製とされ金属バンプ２１１がＡｕ製
とされている。また、内側電極２１の金属バンプ２１１
の表面を除く部分をＡｕ以外の金属（例えば、ニッケ
ル、銅、パラジュウム、銀等）で形成し、金属バンプ２
１１の表面にＡｕ層を設けることもできる。上記金属バ
ンプ２１１，２２３の形状は、ストレ−トウォ−ルバン
プ、マッシュル−ムバンプ、ミックスバンプ等の何れで
あってもよい。
【０００８】上記補助配線板片２の半導体チップ１に対
向する絶縁層２４の表面は、深さ０．００５μｍ〜０．
５μｍの凹凸面とされているか、または表面張力（Ｚｉ
ｓｍａｎプロットから求められる臨界表面張力）３５ｍ
Ｊ／ｍ2以上、好ましくは４０Ｊ／ｍ2以上とされてい
る。前者の表面凹凸化は、酸、アルカリ液処理、カップ
リング剤処理、グラフト処理等の化学的処理、コロナ放
電処理、高周波プラズマ処理、イオンエッチング処理等
の物理的処理等により行うことができる。後者の表面張
力条件を満たす樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイ
ミド、ポリエチレンテレフタレ−ト等を挙げることがで
き、表面張力３５ｍＪ／ｍ2以下の樹脂フィルムでも、
アルカリ処理やプラズマ処理によって表面張力３５ｍＪ
／ｍ2以上として使用することができる。
向する絶縁層２４の表面は、深さ０．００５μｍ〜０．
５μｍの凹凸面とされているか、または表面張力（Ｚｉ
ｓｍａｎプロットから求められる臨界表面張力）３５ｍ
Ｊ／ｍ2以上、好ましくは４０Ｊ／ｍ2以上とされてい
る。前者の表面凹凸化は、酸、アルカリ液処理、カップ
リング剤処理、グラフト処理等の化学的処理、コロナ放
電処理、高周波プラズマ処理、イオンエッチング処理等
の物理的処理等により行うことができる。後者の表面張
力条件を満たす樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイ
ミド、ポリエチレンテレフタレ−ト等を挙げることがで
き、表面張力３５ｍＪ／ｍ2以下の樹脂フィルムでも、
アルカリ処理やプラズマ処理によって表面張力３５ｍＪ
／ｍ2以上として使用することができる。
【０００９】３は封止樹脂であり、半導体チップ１と補
助配線板片２との間に充填されると共に半導体チップ１
の外面に被覆されている。後者の外面被覆は省略するこ
とも可能である。
助配線板片２との間に充填されると共に半導体チップ１
の外面に被覆されている。後者の外面被覆は省略するこ
とも可能である。
【００１０】上記補助配線板片２の大きさは、半導体チ
ップ１の平面寸法（通常、３ｍｍ〜２０ｍｍ角）に等し
いか、半導体チップ１の平面寸法の２００％以下、好ま
しくは、１３０％以下とされる。上記外側電極２２，２
２相互間の間隔につては、被実装回路基板にはんだ付け
する際でのはんだブリッジを防止するために、上記補助
配線板片２の平面寸法内でできるだけ広くすることが要
求され、通常ほぼ等間隔とされる。
ップ１の平面寸法（通常、３ｍｍ〜２０ｍｍ角）に等し
いか、半導体チップ１の平面寸法の２００％以下、好ま
しくは、１３０％以下とされる。上記外側電極２２，２
２相互間の間隔につては、被実装回路基板にはんだ付け
する際でのはんだブリッジを防止するために、上記補助
配線板片２の平面寸法内でできるだけ広くすることが要
求され、通常ほぼ等間隔とされる。
【００１１】上記補助配線板片２は図２に示すように多
層構造とすることもできる。図２において、半導体チッ
プ１の一の電極１１とこの電極１１に導通させるべき被
実装回路基板の導体端１１０の対が一の層の引き廻し導
体２３に対応され、この引き廻し導体２３からその半導
体チップ電極１１に臨む孔２１２が絶縁積層ａに設けら
れ、この孔２１２に金属２１３が充填され、その充填金
属２１３の頂上面に金属バンプ２１１が形成されてその
一の引き廻し導体２３に対する内側電極２１が形成され
ている。また、その一の引き廻し導体２３からその一の
半導体チップ電極１１に導通させるべき被実装回路基板
の一の導体端１１０に臨む孔２２１が絶縁積層ａに設け
られ、この孔２２１に金属２２２が充填されてその一の
引き廻し導体２３に対する外側電極２２が形成され、そ
の充填金属２２２の頂上面がはんだバンプ２２３を介し
て被実装配線板の導体端に接続される。
層構造とすることもできる。図２において、半導体チッ
プ１の一の電極１１とこの電極１１に導通させるべき被
実装回路基板の導体端１１０の対が一の層の引き廻し導
体２３に対応され、この引き廻し導体２３からその半導
体チップ電極１１に臨む孔２１２が絶縁積層ａに設けら
れ、この孔２１２に金属２１３が充填され、その充填金
属２１３の頂上面に金属バンプ２１１が形成されてその
一の引き廻し導体２３に対する内側電極２１が形成され
ている。また、その一の引き廻し導体２３からその一の
半導体チップ電極１１に導通させるべき被実装回路基板
の一の導体端１１０に臨む孔２２１が絶縁積層ａに設け
られ、この孔２２１に金属２２２が充填されてその一の
引き廻し導体２３に対する外側電極２２が形成され、そ
の充填金属２２２の頂上面がはんだバンプ２２３を介し
て被実装配線板の導体端に接続される。
【００１２】上記半導体装置は図３の（イ）〜図３の
（リ）に示す作業手順で製造することができる。まず、
図３の（イ）に示すように、絶縁支持フィルム２４の片
面に引き廻し導体２３を印刷形成する。この引き廻し導
体２３の印刷形成には、金属箔積層合成樹脂フィルムの
金属箔を所定の引き廻しパタ−ンに化学エッチングする
方法を使用することが好ましい。この金属箔積層合成樹
脂フィルムには、合成樹脂フィルムに銅箔を融着した二
層基材、銅箔を熱可塑性または熱硬化性接着剤で合成樹
脂フィルムに接着した三層基材等を使用でき、合成樹脂
フィルムには、ワイヤ−バンブ法で金属バンプを形成す
る場合の耐熱性、めっき法により金属バンプを形成する
場合の耐薬品性を満たすものであれば、特に材質上の制
約はなく、適宜のものを使用でき、例えば、ポリイミド
フィルム、ポリエチレンテレフタレ−トフィルム、ポリ
エ−テルイミドフィルム、ポリエ−テルサルホンフィル
ム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリエ−テ
ルケトンフィルム等を使用できる。この合成樹脂フィル
ムの厚みは、通常１０〜１５０μｍである。
（リ）に示す作業手順で製造することができる。まず、
図３の（イ）に示すように、絶縁支持フィルム２４の片
面に引き廻し導体２３を印刷形成する。この引き廻し導
体２３の印刷形成には、金属箔積層合成樹脂フィルムの
金属箔を所定の引き廻しパタ−ンに化学エッチングする
方法を使用することが好ましい。この金属箔積層合成樹
脂フィルムには、合成樹脂フィルムに銅箔を融着した二
層基材、銅箔を熱可塑性または熱硬化性接着剤で合成樹
脂フィルムに接着した三層基材等を使用でき、合成樹脂
フィルムには、ワイヤ−バンブ法で金属バンプを形成す
る場合の耐熱性、めっき法により金属バンプを形成する
場合の耐薬品性を満たすものであれば、特に材質上の制
約はなく、適宜のものを使用でき、例えば、ポリイミド
フィルム、ポリエチレンテレフタレ−トフィルム、ポリ
エ−テルイミドフィルム、ポリエ−テルサルホンフィル
ム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリエ−テ
ルケトンフィルム等を使用できる。この合成樹脂フィル
ムの厚みは、通常１０〜１５０μｍである。
【００１３】このようにして引き廻し導体２３を印刷形
成したのちは、図３の（ロ）に示すように絶縁支持フィ
ルム２４に内側電極用孔２１２を穿設する。この穿孔に
は、一般に、ドリル加工、レ−ザ−エッチング加工等を
使用でき、特に、ポリイミドフィルムの場合は、アルカ
リエッチング等の湿式穿孔法を使用することが可能であ
る。また、二層基材型ポリイミドフィルムの場合は、感
光性ポリイミドを使用し、露光により穿孔することもで
きる。
成したのちは、図３の（ロ）に示すように絶縁支持フィ
ルム２４に内側電極用孔２１２を穿設する。この穿孔に
は、一般に、ドリル加工、レ−ザ−エッチング加工等を
使用でき、特に、ポリイミドフィルムの場合は、アルカ
リエッチング等の湿式穿孔法を使用することが可能であ
る。また、二層基材型ポリイミドフィルムの場合は、感
光性ポリイミドを使用し、露光により穿孔することもで
きる。
【００１４】内側電極用孔２１２を穿孔したのちは、図
３の（ハ）に示すように、孔２１２の底面の導体２３に
絶縁フィルム２４をめっきマスクとして孔２１２に金以
外の金属（銀、ニッケル、銅、パラジウム等）２１３を
めっきにより充填し、この充填金属上に図３の（ニ）に
示すように、Ａｕをめっきして金バンプ２１１を形成す
るか、ワイヤ−ボンダ−を用いて金線の先端を溶融さ
せ、孔２１２の金属充填並びに金属バンプ２１１の形成
を共にＡｕで行って内側電極２１を形成する。
３の（ハ）に示すように、孔２１２の底面の導体２３に
絶縁フィルム２４をめっきマスクとして孔２１２に金以
外の金属（銀、ニッケル、銅、パラジウム等）２１３を
めっきにより充填し、この充填金属上に図３の（ニ）に
示すように、Ａｕをめっきして金バンプ２１１を形成す
るか、ワイヤ−ボンダ−を用いて金線の先端を溶融さ
せ、孔２１２の金属充填並びに金属バンプ２１１の形成
を共にＡｕで行って内側電極２１を形成する。
【００１５】このようにして内側電極２１を形成したの
ちは、図３の（ホ）に示すように、引き廻し導体２３の
印刷形成面に樹脂２５をカバ−コ−トし、図３の（ヘ）
に示すように、このカバ−コ−ト絶縁層２５に外側電極
用孔２２１を穿設し、図３の（ト）に示すように、この
孔２２１に上記したワイヤ−ボンダ−によりはんだ等２
２２を充填して外側電極を形成する。更に、補助配線板
片２の絶縁フィルム２４の表面を表面凹凸化処理する
か、絶縁フィルムの表面張力が３５ｍＪ／ｍ2以下の場
合はアルカリ処理やプラズマ処理等により表面張力３５
ｍＪ／ｍ2以上とする。
ちは、図３の（ホ）に示すように、引き廻し導体２３の
印刷形成面に樹脂２５をカバ−コ−トし、図３の（ヘ）
に示すように、このカバ−コ−ト絶縁層２５に外側電極
用孔２２１を穿設し、図３の（ト）に示すように、この
孔２２１に上記したワイヤ−ボンダ−によりはんだ等２
２２を充填して外側電極を形成する。更に、補助配線板
片２の絶縁フィルム２４の表面を表面凹凸化処理する
か、絶縁フィルムの表面張力が３５ｍＪ／ｍ2以下の場
合はアルカリ処理やプラズマ処理等により表面張力３５
ｍＪ／ｍ2以上とする。
【００１６】而るのちは、図３の（チ）に示すように、
補助配線板片２を、内側電極２１の金属バンプ２１１を
半導体チップ１の電極１１に一致させるようにアライメ
ントして、ホットバ−やパルスヒ−ト等の一括圧着接続
またはシングルポイントボンダ−による個別熱圧着接続
で半導体チップ１のＡｌ電極１１と補助配線板片２の内
側電極２１の金属バンプ２１１とをＡｕ−Ａｌ金属間結
合により接合し、半導体チップ１と補助配線板片２とを
電気的並びに機械的に接合する。シングルポイントボン
ダ−による個別熱圧着接続を行う場合、超音波接合を併
用して熱圧着温度を低くすることが好ましい。
補助配線板片２を、内側電極２１の金属バンプ２１１を
半導体チップ１の電極１１に一致させるようにアライメ
ントして、ホットバ−やパルスヒ−ト等の一括圧着接続
またはシングルポイントボンダ−による個別熱圧着接続
で半導体チップ１のＡｌ電極１１と補助配線板片２の内
側電極２１の金属バンプ２１１とをＡｕ−Ａｌ金属間結
合により接合し、半導体チップ１と補助配線板片２とを
電気的並びに機械的に接合する。シングルポイントボン
ダ−による個別熱圧着接続を行う場合、超音波接合を併
用して熱圧着温度を低くすることが好ましい。
【００１７】このようにして、補助配線板片２に半導体
チップ１を搭載したのちは、図３の（リ）に示すよう
に、半導体チップ１と補助配線板片２との間を樹脂３で
封止する。この樹脂封止には、トランスファ−モ−ル
ド、ポッティング、キャスティング等を使用できる。こ
の場合、樹脂３を半導体チップ１の外面に被覆すること
もできる。この樹脂封止の後は、図１のように外側電極
２２の充填金属端面上にはんだバンプ２２３を形成し、
これにて半導体装置のパッケ−ジ工程までの製作を終了
する。
チップ１を搭載したのちは、図３の（リ）に示すよう
に、半導体チップ１と補助配線板片２との間を樹脂３で
封止する。この樹脂封止には、トランスファ−モ−ル
ド、ポッティング、キャスティング等を使用できる。こ
の場合、樹脂３を半導体チップ１の外面に被覆すること
もできる。この樹脂封止の後は、図１のように外側電極
２２の充填金属端面上にはんだバンプ２２３を形成し、
これにて半導体装置のパッケ−ジ工程までの製作を終了
する。
【００１８】上記において、図３の（チ）に示す段階に
おける、半導体チップ１の電極１１と補助配線板片２の
内側電極２１の金属バンプ２１１とをアライメントさせ
る方法としては、図４に示すように、半導体チップのダ
ミ−電極１１ａにアライメント用バンブ２１１ａを取付
け、補助配線板片２にアライメント用孔２１２ａを穿設
し、この孔２１２ａとアライメント用バンブ２１１ａと
を嵌合させる方法を使用できる。この場合、アライメン
ト用バンプ２１１ａの高さは、内側電極２１の金属バン
プ２１１よりもやや高くされ、例えば、後者２１１の高
さ２０μｍに対しアライメント用バンプ２１１ａの高さ
は５０μｍとされる。アライメント用バンブ２１１ａの
材質については、該バンプ２１１ａが半導体チップ１の
電極１１と補助配線板片２の内側金属バンプ２１１と接
合時に加圧される場合は、その接合温度で軟化するもの
が使用され、加圧されない場合は、特に限定されない。
アライメント用孔２１２ａの孔径は、半導体チップ１の
電極１１と補助配線板片２の内側金属バンプ２１１との
位置ずれを１０％以下に抑えるように設定される。上記
した半導体装置の製造手順は、適宜変更できることはい
うまでもない。例えば、カバ−コ−トを施したのち、外
側電極を形成する前に、半導体チップを補助配線板片に
接合し、半導体チップと補助配線板片との間を樹脂封止
し、しかるのち、カバ−コ−トに外側電極を形成するこ
とも可能である。
おける、半導体チップ１の電極１１と補助配線板片２の
内側電極２１の金属バンプ２１１とをアライメントさせ
る方法としては、図４に示すように、半導体チップのダ
ミ−電極１１ａにアライメント用バンブ２１１ａを取付
け、補助配線板片２にアライメント用孔２１２ａを穿設
し、この孔２１２ａとアライメント用バンブ２１１ａと
を嵌合させる方法を使用できる。この場合、アライメン
ト用バンプ２１１ａの高さは、内側電極２１の金属バン
プ２１１よりもやや高くされ、例えば、後者２１１の高
さ２０μｍに対しアライメント用バンプ２１１ａの高さ
は５０μｍとされる。アライメント用バンブ２１１ａの
材質については、該バンプ２１１ａが半導体チップ１の
電極１１と補助配線板片２の内側金属バンプ２１１と接
合時に加圧される場合は、その接合温度で軟化するもの
が使用され、加圧されない場合は、特に限定されない。
アライメント用孔２１２ａの孔径は、半導体チップ１の
電極１１と補助配線板片２の内側金属バンプ２１１との
位置ずれを１０％以下に抑えるように設定される。上記
した半導体装置の製造手順は、適宜変更できることはい
うまでもない。例えば、カバ−コ−トを施したのち、外
側電極を形成する前に、半導体チップを補助配線板片に
接合し、半導体チップと補助配線板片との間を樹脂封止
し、しかるのち、カバ−コ−トに外側電極を形成するこ
とも可能である。
【００１９】本発明に係る半導体装置においては、半導
体チップと補助配線板片との間のみを封止することもで
きるが、図５の（イ）乃至図５の（ニ）に示すように、
半導体チップの横エッジ及び裏面を含む全外面を封止す
ることもできる。図５の（イ）においては、半導体チッ
プ１と補助配線板片２との間をエポキシ系の樹脂３１で
封止し、半導体チップ１の横エッジ部及び裏面をシリコ
ン系の樹脂３２で封止してある。図５の（ロ）において
は、半導体チップ１と補助配線板片２との間をエポキシ
系３１の樹脂で封止し、半導体チップ１の横エッジ部及
び裏面を接着シ−ト３３（例えば、エポキシ−ゴム系樹
脂を接着剤として使用した接着シ−ト）の貼着により封
止してある。図５の（ハ）または図５の（ニ）において
は、補強枠３４（合成樹脂、または金属製）を固着して
ある。上記半導体チップの外面の封止においては、半導
体チップの放熱を図るために、図６の（イ）に示すよう
に、半導体チップ１の横エッジ部のみを樹脂３で封止
し、裏面は露出させることもできる。
体チップと補助配線板片との間のみを封止することもで
きるが、図５の（イ）乃至図５の（ニ）に示すように、
半導体チップの横エッジ及び裏面を含む全外面を封止す
ることもできる。図５の（イ）においては、半導体チッ
プ１と補助配線板片２との間をエポキシ系の樹脂３１で
封止し、半導体チップ１の横エッジ部及び裏面をシリコ
ン系の樹脂３２で封止してある。図５の（ロ）において
は、半導体チップ１と補助配線板片２との間をエポキシ
系３１の樹脂で封止し、半導体チップ１の横エッジ部及
び裏面を接着シ−ト３３（例えば、エポキシ−ゴム系樹
脂を接着剤として使用した接着シ−ト）の貼着により封
止してある。図５の（ハ）または図５の（ニ）において
は、補強枠３４（合成樹脂、または金属製）を固着して
ある。上記半導体チップの外面の封止においては、半導
体チップの放熱を図るために、図６の（イ）に示すよう
に、半導体チップ１の横エッジ部のみを樹脂３で封止
し、裏面は露出させることもできる。
【００２０】半導体チップの放熱性を向上するために、
図６の（ロ）または図６の（ニ）に示すように、放熱フ
ィン乃至はヒ−トスプレッダ３５を取り付けること〔図
６の（ロ）においては熱伝導性接着剤３６によりフィン
３５を固定し、図６の（ハ）においては封止樹脂３でフ
ィン３５を固定している）が有効である。また、図６の
（ニ）に示すように、半導体チップ１の電極には接触し
ない内側金属充填孔３７１とこの充填金属３７１に熱的
に接続された内部導体３７２（引き廻し導体ではない）
とこの内部導体３７２に熱的に接続された外側金属充填
孔３７３並びに金属バンプ３７４を設け、これらの経路
で半導体チップ１の発生熱を放熱すること、図６の
（ニ）において、点線で示すように、引き廻し導体２４
と所定の絶縁ギャップを隔てて導体（銅箔）２４ａをで
きるだけ多く残存させてこの残存導体２４ａをヒ−トス
プレッダとして使用する等、放熱用ダミ−を設けること
も有効である。
図６の（ロ）または図６の（ニ）に示すように、放熱フ
ィン乃至はヒ−トスプレッダ３５を取り付けること〔図
６の（ロ）においては熱伝導性接着剤３６によりフィン
３５を固定し、図６の（ハ）においては封止樹脂３でフ
ィン３５を固定している）が有効である。また、図６の
（ニ）に示すように、半導体チップ１の電極には接触し
ない内側金属充填孔３７１とこの充填金属３７１に熱的
に接続された内部導体３７２（引き廻し導体ではない）
とこの内部導体３７２に熱的に接続された外側金属充填
孔３７３並びに金属バンプ３７４を設け、これらの経路
で半導体チップ１の発生熱を放熱すること、図６の
（ニ）において、点線で示すように、引き廻し導体２４
と所定の絶縁ギャップを隔てて導体（銅箔）２４ａをで
きるだけ多く残存させてこの残存導体２４ａをヒ−トス
プレッダとして使用する等、放熱用ダミ−を設けること
も有効である。
【００２１】上記の半導体装置において、金属バンプの
熱膨張係数をα1、封止樹脂の熱膨張係数をα2、金属バ
ンプのヤング率をE1、封止樹脂のヤング率をE2、半導体
チップの平面積をS、全金属バンプの断面積をSβ1、封
止樹脂の断面積をSβ2とすれば、温度上昇時（温度ｔ0
から温度ｔへの上昇）に金属バンプとチップ電極との接
合界面に作用する剥離力、または温度降下時（温度ｔか
ら温度ｔ0への降下）に補助配線板片と封止樹脂との界
面に作用する剥離力は、ほぼ次式のＸによって把握でき
る（ｋは補助配線板片が伸びることによる応力緩和係数
であり、もし補助配線板片が剛体であれば、ｋ＝１とな
る）。 Ｘ＝ｋ（α1−α2）｜ｔ−ｔ0｜E1・Sβ1／（１＋β1E1／β2E2）
熱膨張係数をα1、封止樹脂の熱膨張係数をα2、金属バ
ンプのヤング率をE1、封止樹脂のヤング率をE2、半導体
チップの平面積をS、全金属バンプの断面積をSβ1、封
止樹脂の断面積をSβ2とすれば、温度上昇時（温度ｔ0
から温度ｔへの上昇）に金属バンプとチップ電極との接
合界面に作用する剥離力、または温度降下時（温度ｔか
ら温度ｔ0への降下）に補助配線板片と封止樹脂との界
面に作用する剥離力は、ほぼ次式のＸによって把握でき
る（ｋは補助配線板片が伸びることによる応力緩和係数
であり、もし補助配線板片が剛体であれば、ｋ＝１とな
る）。 Ｘ＝ｋ（α1−α2）｜ｔ−ｔ0｜E1・Sβ1／（１＋β1E1／β2E2）
【００２２】しかしながら、本発明に係る半導体装置に
おいては、半導体チップ１の電極と補助配線板片２の金
属バンプ２１１との間がＡｕ−Ａｌ金属間結合で充分に
強力に接合され、かつ、半導体チップ１と補助配線板片
２との間の樹脂と補助配線板片２との間の接着界面の接
着強度が凹凸面加工（０．００５μｍ〜０．５μｍの凹
凸面）または、樹脂に対する濡れ性のアップ（表面張力
３５ｍＪ／ｍ2以上）により増強されているから、上記
剥離力Ｘの作用にもかかわらず界面剥離をよく防止で
き、しかも、補助配線板片２の引き回し導体が絶縁板内
に埋設されているから、過酷な熱履歴に曝しても、半導
体チップ１の電極間の絶縁を安定に保持できる。このこ
とは次ぎの実施例と比較例との１２１℃飽和水蒸気中プ
レッシヤ−クッカ試験２００時間後での導電不良率の対
比からも確認できる。
おいては、半導体チップ１の電極と補助配線板片２の金
属バンプ２１１との間がＡｕ−Ａｌ金属間結合で充分に
強力に接合され、かつ、半導体チップ１と補助配線板片
２との間の樹脂と補助配線板片２との間の接着界面の接
着強度が凹凸面加工（０．００５μｍ〜０．５μｍの凹
凸面）または、樹脂に対する濡れ性のアップ（表面張力
３５ｍＪ／ｍ2以上）により増強されているから、上記
剥離力Ｘの作用にもかかわらず界面剥離をよく防止で
き、しかも、補助配線板片２の引き回し導体が絶縁板内
に埋設されているから、過酷な熱履歴に曝しても、半導
体チップ１の電極間の絶縁を安定に保持できる。このこ
とは次ぎの実施例と比較例との１２１℃飽和水蒸気中プ
レッシヤ−クッカ試験２００時間後での導電不良率の対
比からも確認できる。
【００２３】
〔実施例１〜１５及び比較例１〜６〕表１に示す表面張
力Ｙのフィルム（表１において、ＰＩはポリイミド。Ｐ
ＥＴはポリエチレンテレフタレ−ト。ＰＰはポリプロピ
レン。アルカリ処理は０．１ＮＫＯＨ水溶液に５時間浸
漬。プラズマ処理は、０．１ｔｏｒｒの酸素ガス雰囲気
にて、１００ｗ，１３．５６MHZで３０秒間グロ−放電
処理。厚みは全て６０μｍ））をフィルムキャリアと
し、内側電極を電解めっき法（孔を電解めっきにより表
１記載の金属で充填し、表１に示す高さ寸法のＡｕバン
プを電解めっき法により形成）、またはスタッドバンブ
法（ワイヤ−ボンダ−を用いてＡｕ線の先端を溶融さ
せ、孔をＡｕで充填し、更に、表１に示す高さ寸法のＡ
ｕバンプを形成）により形成した補助配線板片（チップ
と同サイズ）に、厚み０．３７５ｍｍ、一辺の長さが１
５．０ｍｍの正方形の信頼評価用半導体チップを３００
℃で接合し、外郭寸法が厚み約０．５５０ｍｍ，一辺の
長さ１７．０ｍｍの樹脂封止を表２に示す組成物（表２
において、エポキシ樹脂１はエポキシ当量１８０のビス
フェノ−ルＡ型エポキシ樹脂。エポキシ樹脂２はエポキ
シ当量１９５のクレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂。
無酸水物はメチルヘキサヒド無水フタル酸。ＰＰＳはポ
リフェニレンサルファイド。配合量は重量部）で行っ
た。これらの実施例並びに比較例について、１２１℃飽
和水蒸気中プレッシヤ−クッカ試験２００時間後での導
電不良率を測定したところ、表３の通りであった。な
お、封止樹脂と補助配線板片との間の９０°剥離強度も
同時に示してある。
力Ｙのフィルム（表１において、ＰＩはポリイミド。Ｐ
ＥＴはポリエチレンテレフタレ−ト。ＰＰはポリプロピ
レン。アルカリ処理は０．１ＮＫＯＨ水溶液に５時間浸
漬。プラズマ処理は、０．１ｔｏｒｒの酸素ガス雰囲気
にて、１００ｗ，１３．５６MHZで３０秒間グロ−放電
処理。厚みは全て６０μｍ））をフィルムキャリアと
し、内側電極を電解めっき法（孔を電解めっきにより表
１記載の金属で充填し、表１に示す高さ寸法のＡｕバン
プを電解めっき法により形成）、またはスタッドバンブ
法（ワイヤ−ボンダ−を用いてＡｕ線の先端を溶融さ
せ、孔をＡｕで充填し、更に、表１に示す高さ寸法のＡ
ｕバンプを形成）により形成した補助配線板片（チップ
と同サイズ）に、厚み０．３７５ｍｍ、一辺の長さが１
５．０ｍｍの正方形の信頼評価用半導体チップを３００
℃で接合し、外郭寸法が厚み約０．５５０ｍｍ，一辺の
長さ１７．０ｍｍの樹脂封止を表２に示す組成物（表２
において、エポキシ樹脂１はエポキシ当量１８０のビス
フェノ−ルＡ型エポキシ樹脂。エポキシ樹脂２はエポキ
シ当量１９５のクレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂。
無酸水物はメチルヘキサヒド無水フタル酸。ＰＰＳはポ
リフェニレンサルファイド。配合量は重量部）で行っ
た。これらの実施例並びに比較例について、１２１℃飽
和水蒸気中プレッシヤ−クッカ試験２００時間後での導
電不良率を測定したところ、表３の通りであった。な
お、封止樹脂と補助配線板片との間の９０°剥離強度も
同時に示してある。
【００２４】〔実施例１’〜２０’及び比較例１’〜
９’〕表４に示す材質及び厚みのフィルムを表４に示す
表面処理（表４において、イオンエッチングは、窒素ガ
ス雰囲気中、３x１０E-３ｔｏｒｒ、１３．５６MHZの高
周波を２００ｗ、５分間照射。溶剤処理は熱キシレンに
３時間浸漬。アルカリ処理は、０．１ＮＫＯＨ水溶液に
５時間浸漬。紫外線処理は、１００ｗの紫外線照射。コ
ロナ処理は１２００MHZ、３３ｗ、１分の低周波コロナ
照射。）により表４に示す凹凸深さで表面を凹凸面にし
たフィルムキャリアとし、内側電極を電解めっき法（孔
を電解めっきにより表４記載の金属で充填し、表４に示
す高さ寸法のＡｕバンプを電解めっき法により形成）、
またはスタッドバンブ法（ワイヤ−ボンダ−を用いてＡ
ｕ線の先端を溶融させ、孔をＡｕで充填し、更に、表４
に示す高さ寸法のＡｕバンプを形成）により形成した補
助配線板片（チップと同サイズ）に、厚み０．３７５ｍ
ｍ、一辺の長さが１５．０ｍｍの正方形の信頼評価用半
導体チップを３００℃で接合し、外郭寸法が厚み約０．
５５０ｍｍ，一辺の長さ１７．０ｍｍの樹脂封止を表５
に示す組成物（表５において、エポキシ樹脂１はエポキ
シ当量１８０のビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂。エポ
キシ樹脂２はエポキシ当量１９５のクレゾ−ルノボラッ
ク型エポキシ樹脂。無酸水物はメチルヘキサヒド無水フ
タル酸。ＰＰＳはポリフェニレンサルファイド。配合量
は重量部）で行つた。これらの実施例並びに比較例につ
いて、１２１℃飽和水蒸気中プレッシヤ−クッカ試験２
００時間後での導電不良率を測定したところ、表６の通
りであった。なお、封止樹脂と補助配線板片との間の９
０°剥離強度も同時に示してある。
９’〕表４に示す材質及び厚みのフィルムを表４に示す
表面処理（表４において、イオンエッチングは、窒素ガ
ス雰囲気中、３x１０E-３ｔｏｒｒ、１３．５６MHZの高
周波を２００ｗ、５分間照射。溶剤処理は熱キシレンに
３時間浸漬。アルカリ処理は、０．１ＮＫＯＨ水溶液に
５時間浸漬。紫外線処理は、１００ｗの紫外線照射。コ
ロナ処理は１２００MHZ、３３ｗ、１分の低周波コロナ
照射。）により表４に示す凹凸深さで表面を凹凸面にし
たフィルムキャリアとし、内側電極を電解めっき法（孔
を電解めっきにより表４記載の金属で充填し、表４に示
す高さ寸法のＡｕバンプを電解めっき法により形成）、
またはスタッドバンブ法（ワイヤ−ボンダ−を用いてＡ
ｕ線の先端を溶融させ、孔をＡｕで充填し、更に、表４
に示す高さ寸法のＡｕバンプを形成）により形成した補
助配線板片（チップと同サイズ）に、厚み０．３７５ｍ
ｍ、一辺の長さが１５．０ｍｍの正方形の信頼評価用半
導体チップを３００℃で接合し、外郭寸法が厚み約０．
５５０ｍｍ，一辺の長さ１７．０ｍｍの樹脂封止を表５
に示す組成物（表５において、エポキシ樹脂１はエポキ
シ当量１８０のビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂。エポ
キシ樹脂２はエポキシ当量１９５のクレゾ−ルノボラッ
ク型エポキシ樹脂。無酸水物はメチルヘキサヒド無水フ
タル酸。ＰＰＳはポリフェニレンサルファイド。配合量
は重量部）で行つた。これらの実施例並びに比較例につ
いて、１２１℃飽和水蒸気中プレッシヤ−クッカ試験２
００時間後での導電不良率を測定したところ、表６の通
りであった。なお、封止樹脂と補助配線板片との間の９
０°剥離強度も同時に示してある。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】
【表６】
【００２９】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置よれば、過酷な
ヒ−トストレスに対して安定な電気的導通性及びシ−ル
を保証できるチップサイズの樹脂パッケ−ジ半導体チッ
プを提供できる。
ヒ−トストレスに対して安定な電気的導通性及びシ−ル
を保証できるチップサイズの樹脂パッケ−ジ半導体チッ
プを提供できる。
【図１】本発明に係る半導体装置の実施例を示す説明図
である。
である。
【図２】上記とは別の本発明に係る半導体装置の実施例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の製造方法の作業手順
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】上記とは別の本発明に係る半導体装置の実施例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図５】上記とは別の本発明に係る異なる半導体装置の
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
【図６】上記とは別の本発明に係る異なる半導体装置の
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
【図７】従来例を示す説明図である。
１ 半導体チップ １１ 半導体チップの電極 ２ 補助配線板片 ２１ 内側電極 ２１１ 金属バンプ ２１２ 孔 ２１３ 充填金属 ２２ 外側電極 ２２１ 孔 ２２２ 充填金属 ２２３ 金属バンプ ２３ 内部引き回し導体 ２４ 絶縁層 ２５ 絶縁層 ３ 封止樹脂
フロントページの続き (72)発明者 吉尾 信彦 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 薄井 英之 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 伊藤 久貴 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】絶縁板に、半導体チップの電極に接続され
る内側電極と被実装回路基板の導体端に接続される外側
電極とこれら電極間に跨る内部引き廻し導体とが設けら
れ、上記内側電極が絶縁板片面より上記引き廻し導体に
達する孔に充填された金属とその孔より突出された金属
バンプとにより形成され、しかも少なくともその金属バ
ンプの表面がＡｕとされた補助配線板片の当該金属バン
プが上記半導体チップのＡｌ電極に接合され、該半導体
チップと補助配線板片との間が樹脂で封止され、上記補
助配線板片の封止樹脂に接する絶縁板面が深さ０．００
５μｍ〜０．５μｍの凹凸面とされていることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項２】絶縁板に、半導体チップの電極に接続され
る内側電極と被実装回路基板の導体端に接続される外側
電極とこれら電極間に跨る絶縁板内引き廻し導体とが設
けられ、上記内側電極が絶縁板片面より上記引き廻し導
体に達する孔に充填された金属とその孔より突出された
金属バンプとにより形成され、しかも少なくともその金
属バンプの表面がＡｕとされた補助配線板片の当該金属
バンプが上記半導体チップのＡｌ電極に接合され、該半
導体チップと補助配線板片との間が樹脂で封止され、上
記補助配線板片の封止樹脂に接する絶縁板面の表面張力
が３５ｍＪ／ｍ2以上とされていることを特徴とする半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7246581A JPH0969541A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7246581A JPH0969541A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969541A true JPH0969541A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=17150554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7246581A Pending JPH0969541A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0969541A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004538641A (ja) * | 2001-07-31 | 2004-12-24 | インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | 合成樹脂筐体を有する電子部品、および、その製造方法 |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP7246581A patent/JPH0969541A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004538641A (ja) * | 2001-07-31 | 2004-12-24 | インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | 合成樹脂筐体を有する電子部品、および、その製造方法 |
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