JPH10340969A

JPH10340969A - Ｂｇａ型半導体装置

Info

Publication number: JPH10340969A
Application number: JP9149585A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Sanada; 芳秋真田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-22
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: JP2970595B2

Abstract

(57)【要約】【課題】キャリアテープに設けられる配線の制約を受
けにくくし、より大きな半田ボールを形成できるように
する。【解決手段】半導体チップ１の電極２が設けられてい
る面には、キャリアテープ４を介してパッド拡張用テー
プ５が貼り付けられている。キャリアテープ４には、電
極２と接続されるインナーリード１０、外部接続用パッ
ド１２およびインナーリード１０と外部接続用パッド１
２とを接続する外部接続用引き回し配線１１が形成され
ている。パッド拡張用テープ５には、外部接続用パッド
１２と対応する位置にスルーホール５ａが形成され、パ
ッド拡張用テープ５の表面においてスルーホール５ａの
周囲には、スルーホール５ａの内径よりも大きな外径を
有する拡張電極１５が形成される。拡張電極１５上には
半田ボール６が形成され、半田ボール６は外部接続用パ
ッド１２と接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップとキ
ャリアテープとを積層し、ほとんど半導体チップ程度の
大きさで使用できるＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）型
半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の高密度実装化が進めら
れ、半導体装置の多ピン狭ピッチ化および小型化が求め
られている。この種の半導体装置の例として、特開平７
−３２１１５７号公報および特開平８−１０２４７４号
公報に記載されているような、半導体チップに接着剤付
きの可撓性フィルムを貼り合わせた、半導体チップサイ
ズと同等もしくはわずかに大きいサイズのパッケージ
（ＣＳＰともいう）がある。

【０００３】以下に、図７〜９を参照してこの半導体装
置について説明する。図７は、従来の半導体装置の断面
図である。図８は、図７に示した半導体装置に用いられ
るキャリアテープの平面図であり、図９は図８に示した
キャリアテープのＡ−Ａ線断面図である。

【０００４】図７に示すように、この半導体装置はＢＧ
Ａ型半導体装置であり、表面にアルミニウム等の電極１
０２が設けられた半導体チップ１０１と、半導体チップ
１０１の電極１０２が設けられた面に貼り付けられた、
可撓性を有するフィルムであるキャリアテープ１０４
と、半導体装置を実装用基板に実装するためにキャリア
テープ１０４に形成された半田ボール１０６とで構成さ
れる。

【０００５】キャリアテープ１０４は、図８に示すよう
に、複数の外部接続用パッド１１２がマトリックス状に
配列されるとともに、外部接続用パッド１１２が配列さ
れた領域の外側には半導体チップ１０１の電極１０２と
の接続のための複数のインナーリード１１０が設けられ
ている。外部接続用パッド１１２とインナーリード１１
０とは、外部接続用引き回し配線１１１によって接続さ
れている。

【０００６】また、図９に示すように、キャリアテープ
１０４は、それぞれ絶縁性材料からなる接着剤１０７、
基材１０８およびカバーコート１０９が積層された構造
となっている。接着剤１０７は、キャリアテープ１０４
を半導体チップ１０１に貼り付けるための層である。基
材１０８は、キャリアテープ１０４のベースとなる層で
あり、ポリイミドなどが用いられる。上述したインナー
リード１１０、外部接続用引き回し配線１１１および外
部接続用パッド１１２は、この基材１０８上に形成され
る。カバーコート１０９は、外部接続用引き回し配線１
１１が露出しないようにするために外部接続用引き回し
配線１１１を覆って基材１０８に形成された層である。
図７に示すように、半田ボール１０６は、外部接続用パ
ッド１１２上に形成される。

【０００７】次に、上述した半導体装置の製造工程につ
いて、図１０（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

【０００８】まず、図１０（ａ）に示すように、半導体
チップ１０１の電極１０２が設けられた面にキャリアテ
ープ１０４を載置した状態で、ボンディングツール１１
７を用いて、電極１０２とインナーリード１１０とを接
続する。次いで、図１０（ｂ）に示すように、熱圧着ヘ
ッド１１８を用い、半導体チップ１とキャリアテープ１
０４とを熱圧着することにより、半導体チップ１０１と
キャリアテープ１０４とを貼り合わせる。その後、図１
０（ｃ）に示すように、キャリアテープ１０４の外部接
続用パッド１１２上に半田ボール１０６を形成する。半
田ボール１０６の形成方法としては、半田打ち抜き法に
より外部接続用パッド１１２に半田を転写し、加熱を行
って半田ボール１０６を形成する方法や、半田ボール１
０６を外部接続用パッド１１２に直接乗せ、加熱して形
成する方法がある。最後に、キャリアテープ１０４を半
導体チップ１０１の外形に沿って切断し、図７に示した
ような半導体装置とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体装置では、ＣＳＰの特徴である小型化の
利点を生かすためのキャリアテープは、半導体チップに
搭載される領域内に、外部接続用パッドとインナーリー
ドとの接続のための引き回し配線、さらには、引き回し
配線や外部接続用パッドにメッキ処理を行う場合に必要
となるメッキ用引き出し配線が必要となる。そのため、
半導体チップの電極数の増加に伴ってこれらの配線の数
も多くなり、自ずから外部接続用パッドの直径の大きさ
も制限される。これにより半田ボールも直径が制限さ
れ、小さなものとなってしまう。

【００１０】半田ボールの直径が小さくなると、半導体
装置を実装用基板に実装したときの接続強度が低いもの
となり、実装後に熱応力等の外部ストレスを受けた場合
に、外部接続用パッドと半田ボールとの界面でクラック
が発生し、電気的にオープンとなってしまうことがあ
る。また、実装の熱応力を緩和するために、半導体装置
と実装用基板との間に液状の樹脂を充填するが、半田ボ
ールの直径が小さくなるほど、半導体装置と実装用基板
との隙間が小さくなり、樹脂の充填が困難になる。さら
に、外部接続用パッドに半田ボールを形成する際、半田
ボールの直径が小さくなるほど、半田ボールが形成され
ない確率が高くなってしまう。

【００１１】そこで本発明は、キャリアテープに設けら
れる配線の制約を受けにくくし、より大きな半田ボール
が形成可能なＢＧＡ型半導体装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のＢＧＡ型半導体装置は、表面に電極が設けられ
た半導体チップと、前記半導体チップの表面に積層さ
れ、前記電極と接続されるインナーリードおよび該イン
ナーリードと接続されたパッドが内部に設けられるとと
もに、前記パッドを露出させる穴が形成された絶縁層
と、前記絶縁層の表面において前記穴の周囲に形成さ
れ、前記穴の内径よりも大きな外径を有する拡張電極
と、前記拡張電極上に形成され、前記パッドと接続され
た導電性ボールとを有する。

【００１３】上記のとおり構成された本発明のＢＧＡ型
半導体装置では、半導体チップの電極は、絶縁層内にお
いてパッドと接続される。絶縁層には、パッドを露出さ
せる穴が形成されており、この穴の部分に、ＢＧＡ型半
導体装置を基板に実装させるための導電性ボールを形成
して、パッドと導電性ボールとを接続する。ここで、絶
縁層の表面には、上記穴の周囲に、穴の内径よりも大き
な外径を有する拡張電極が形成され、この拡張電極上に
導電性ボールが形成されるので、導電性ボールの大きさ
は、パッドや穴の大きさに拘らず、拡張電極の外径によ
って決定される。従って、絶縁層内に設けられる配線の
制約を受けずに、より大きな導電性ボールが形成され
る。

【００１４】また、前記絶縁層は、前記インナーリード
およびパッドが設けられて前記半導体チップの表面に固
着されたキャリアテープと、該キャリアテープに固着さ
れ前記パッドに対応する位置にスルーホールが形成され
たパッド拡張用テープとで構成され、前記拡張電極は、
前記パッド拡張用テープの表面の前記スルーホールの周
囲に形成されているものであってもよい。この場合、前
記パッド拡張用テープは、基材層と、前記パッド拡張用
テープを前記キャリアテープに固着させるための接着剤
層との２層構造であり、前記拡張電極は、前記基材層に
おける前記スルーホールの内周面、および前記基材層の
表面および裏面の前記スルーホールの周囲に形成されて
いるものとすることで、パッドと拡張電極との距離が小
さくなり、導電性ボールを形成する際の導電性ボールと
パッドとの接続が安定する。

【００１５】さらに、前記絶縁層はキャリアテープであ
り、前記拡張電極は、前記パッドと接触するように前記
穴を塞いで前記キャリアテープに形成することもでき
る。このような構成によれば、パッドと拡張電極とが接
触しているため、拡張電極上に形成される導電性ボール
とパッドとの接続がより確実なものとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１７】（第１の実施形態）図１は、本発明のＢＧ
Ａ型半導体装置の第１の実施形態の断面図である。

【００１８】図１に示すように、本実施形態のＢＧＡ型
半導体装置は、表面にアルミニウム等の電極２が設けら
れた半導体チップ１と、半導体チップ１の電極２が設け
られた面に貼り付けられたキャリアテープ４と、キャリ
アテープ４の表面に貼り付けられたパッド拡張用テープ
５と、この半導体装置を実装用基板に実装するためにパ
ッド拡張用テープ５に形成された導電性ボールである半
田ボール６とで構成される。半導体チップ１の表面に
は、電極２が設けられた部分を除いて、半導体チップ１
の表面の保護のための保護膜３が設けられている。

【００１９】キャリアテープ４は、図８および図９を用
いて説明した従来のキャリアテープと同様の、接着剤７
と、基材８と、カバーコート９との３層構造のテープで
あり、電極２と接続されるインナーリード１０と、半田
ボール６と接続される外部接続用パッド１２と、インナ
ーリード１０と外部接続用パッド１２とを接続する外部
接続用引き回し配線１１とを有する。これらインナーリ
ード１０、外部接続用引き出し配線１１および外部接続
用パッド１２は基材８上に形成され、インナーリード１
０および外部接続用パッド１２のみが、カバーコート９
から露出している。インナーリード１０は、電極２と対
応する位置に設けられ、外部接続用パッド１２は、マト
リックス状に配列される。

【００２０】ここで、パッド拡張用テープ５について、
図２および図３を参照しながら説明する。図２は、図１
に示したＢＧＡ型半導体装置に用いられるパッド拡張用
テープの平面図であり、図３は、図２に示したパッド拡
張用テープのＢ−Ｂ線断面図である。

【００２１】パッド拡張用テープ５はキャリアテープ４
と同様の形態のテープであり、絶縁性および可撓性を有
する基材１４と、熱可塑性または熱硬化性の接着剤１３
との２層構造となっている。この接着剤１３により、パ
ッド拡張用テープ５は、キャリアテープ４に貼り付けら
れる。パッド拡張用テープ５の貼り付けは、熱圧着法に
より行われる。

【００２２】パッド拡張用テープ５には、半導体チップ
１の電極２に対応する位置に、電極２とインナーリード
１０との接続の際に使用されるボンディングツール１７
（図４（ａ）参照）のためのスルーホール５ｂが形成さ
れている。さらに、パッド拡張用テープ５には、キャリ
アテープ４の外部接続用パッド１２と対応する位置に、
半田ボール６と外部接続用パッド１２との接続のための
スルーホール５ａが形成されている。

【００２３】パッド拡張用テープ５の基材１４の表面の
外部接続用パッド１２と対応するスルーホール５ａの周
囲、および基材部分におけるスルーホール５ａの内周面
には、金または銅などからなる導電性を有する拡張電極
１５が形成されている。拡張電極１５の外径はスルーホ
ール５ａの内径よりも大きい。半田ボール６は拡張電極
１５上に形成され、スルーホール５ａ内を満たして外部
接続用パッド１２と接続される。

【００２４】以上説明したように、拡張電極１５を有す
るパッド拡張用テープ５をキャリアテープ４の表面に貼
り付け、拡張電極１５上に半田ボール６を形成すること
で、半導体チップ１の電極２の数が多くなるのに伴って
キャリアテープ４における外部接続用引き回し配線１１
の数が増え、外部接続用パッド１２の大きさが制限され
るような場合であっても、半田ボール６の形成に際して
はそのような制限を受けることはない。

【００２５】従って、外部接続用パッド１２の配列ピッ
チに応じて、より大きな半田ボール６を形成することが
できるようになる。その結果、半導体装置を実装用基板
に実装したときの、半田ボール６と実装用基板との接続
強度を十分に保つことができ、熱応力などの外部ストレ
スに強い信頼性の高い半導体装置を達成できる。また、
実装後の熱応力を緩和するために半導体装置と実装用基
板との間に液状の樹脂を充填する際にも、半導体装置と
実装用基板との隙間を大きく保てるので、樹脂の充填性
も良好となる。

【００２６】次に、本実施形態の半導体装置の製造工程
について、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

【００２７】予め、キャリアテープ４とパッド拡張用テ
ープ５とを熱圧着により貼り合わせた一体テープ構造１
６を作っておき、図４（ａ）に示すように、半導体チッ
プ１の電極２が設けられた面に一体テープ構造１６を載
置した状態で、ボンディングツール１７を用いて、電極
２とインナーリード１０とを接続する。

【００２８】次いで、図４（ｂ）に示すように、熱圧着
ヘッド１８を用い、半導体チップ１とキャリアテープ４
とを熱圧着することにより、半導体チップ１とキャリア
テープ４とを貼り合わせる。

【００２９】その後、図４（ｃ）に示すように、パッド
拡張用テープ５の拡張電極１５上に、スルーホール５ａ
を覆って半田ボール６を形成する。半田ボール６は、ス
ルーホール５ａの直径よりも大きな外径を有する拡張電
極１５上に形成されるので、スルーホール５ａが小さい
場合であっても半田ボール６を良好に形成することがで
きる。半田ボール６の形成方法としては、半田打ち抜き
法により拡張電極１５に半田を転写し、加熱を行って半
田ボール６を形成する方法を用いてもよいし、半田ボー
ル６を拡張電極１５に直接乗せ、加熱して形成する方法
を用いてもよい。

【００３０】最後に、一体テープ構造１６を半導体チッ
プ１の外形に沿って切断し、図１に示したような、半導
体チップ１と同等もしくは僅かに大きいサイズの半導体
装置とする。

【００３１】（第２の実施形態）図５は、本発明のＢＧ
Ａ型半導体装置の第２の実施形態の断面図である。

【００３２】本実施形態では、拡張電極３５が、パッド
拡張用テープ２５の基材３４の表面および基材部分にお
けるスルーホール２５ａの内周面だけでなく、接着剤３
３が設けられている面にも、基材３４の表面と同様に形
成されている。接着剤３３は、基材３４に拡張用電極３
５を形成した後、基材３４の裏面に設けられる。

【００３３】その他の、半導体チップ２１およびキャリ
アテープ２４の構造、さらにはパッド拡張用テープ２５
とキャリアテープ２４と半導体チップ２１との貼り合せ
手順や、電極２２とインナーリード３０との接続方法
や、拡張電極３５への半田ボール２６の形成方法は第１
の実施形態と同様でよいので、それらの説明は省略す
る。

【００３４】このように拡張電極３５を設けることで、
拡張電極３５と外部接続用パッド３２との距離が小さく
なるため、半田ボール２６の形成時に、スルーホール２
５ａの内部での半田の濡れ性が向上する。その結果、第
１の実施形態と比較して、半田ボール２６を形成する際
に半田が外部接続用パッド３２まで到達し易くなり、半
田ボール２６と外部接続用パッド３２との接続がより安
定する。

【００３５】（第３の実施形態）図６は、本発明のＢＧ
Ａ型半導体装置の第３の実施形態の断面図である。

【００３６】本実施形態では、上述した２つの実施形態
で用いたようなパッド拡張用テープは用いず、キャリア
テープ４４に直接、拡張電極５５を形成している。拡張
電極５５は、キャリアテープ４４の外部接続用パッド５
２を露出させる穴を塞ぎ、かつ、外部接続用パッド５２
と接触して形成される。半田ボール４６は、拡張電極５
５上に形成される。拡張電極５５の直径は、上記の外部
接続用パッド５２を露出させる穴の内径よりも大きい。
拡張電極５５は、例えばアディティブ法により形成する
ことができる。

【００３７】その他の、半導体チップ４１およびキャリ
アテープ４４の構造や、キャリアテープ４４と半導体チ
ップ４１との貼り合せ手順や、電極４２とインナーリー
ド５０との接続方法や、拡張電極５５への半田ボール４
６の形成方法は第１の実施形態と同様でよいので、それ
らの説明は省略する。

【００３８】このように、拡張電極５５をキャリアテー
プ４４に直接設けることで、上述した第１および第２の
実施形態と比較して、構造が簡単になる。また、拡張電
極５５は外部接続用パッド５２と接触しており、そのよ
うな拡張電極５５上に半田ボール４６が形成されるの
で、半田ボール４６と外部接続用パッド５２との接続が
さらに確実なものとなる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＢＧＡ型半
導体装置は、半導体チップの電極と接続されるインナー
リードおよびパッドが設けられた絶縁層の表面の、パッ
ドを露出させる穴の周囲に拡張電極が形成されているの
で、より大きな導電性ボールを形成することができる。
その結果、ＢＧＡ半導体装置を基板に実装した状態で
の、導電性ボールと基板との接続強度を十分に保つこと
ができる。また、実装後の熱応力を緩和するために半導
体装置と基板との間に液状の樹脂を充填する場合にも、
充填性が良好なものとすることができる。

【００４０】また、絶縁層を、インナーリードおよびパ
ッドが設けられたキャリアテープと、上記拡張電極が設
けられたパッド拡張用テープとで構成した場合、拡張電
極を、拡張用テープの基材層におけるスルーホールの内
周面、および基材層の表面および裏面のスルーホールの
周囲に形成することで、導電性ボールを形成する際の導
電性ボールとパッドとの接続を安定させることができ
る。一方、絶縁層をキャリアテープで構成し、拡張電極
は、パッドと接触するように穴を塞いでキャリアテープ
に形成することで導電性ボールとパッドとの接続をさら
に確実なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＢＧＡ型半導体装置の第１の実施形態
の断面図である。

【図２】図１に示したＢＧＡ型半導体装置に用いられる
パッド拡張用テープの平面図である。

【図３】図２に示したパッド拡張用テープのＢ−Ｂ線断
面図である。

【図４】図１に示した半導体装置の製造工程を説明する
ための断面図である。

【図５】本発明のＢＧＡ型半導体装置の第２の実施形態
の断面図である。

【図６】本発明のＢＧＡ型半導体装置の第３の実施形態
の断面図である。

【図７】従来の半導体装置の断面図である。

【図８】図７に示した半導体装置に用いられるキャリア
テープの平面図である。

【図９】図８に示したキャリアテープのＡ−Ａ線断面図
である。

【図１０】図７に示した半導体装置の製造工程を説明す
るための断面図である。

【符号の説明】

１，２１，４１半導体チップ２，２２，４２電極３保護膜４，２４，４４キャリアテープ５，２５パッド拡張用テープ５ａ，５ｂ，２５ａスルーホール６，２６，４６半田ボール７，１３，３３接着剤８，１４，３４基材９カバーコート１０，３０，５０インナーリード１１外部接続用引き回し配線１２，３２，５２外部接続用パッド１５，３５拡張電極１６一体テープ構造１７ボンディングツール１８熱圧着ヘッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に電極が設けられた半導体チップ
と、前記半導体チップの表面に積層され、前記電極と接続さ
れるインナーリードおよび該インナーリードと接続され
たパッドが内部に設けられるとともに、前記パッドを露
出させる穴が形成された絶縁層と、前記絶縁層の表面において前記穴の周囲に形成され、前
記穴の内径よりも大きな外径を有する拡張電極と、前記拡張電極上に形成され、前記パッドと接続された導
電性ボールとを有するＢＧＡ型半導体装置。
【請求項２】前記絶縁層は、前記インナーリードおよ
びパッドが設けられて前記半導体チップの表面に固着さ
れたキャリアテープと、該キャリアテープに固着され前
記パッドに対応する位置にスルーホールが形成されたパ
ッド拡張用テープとで構成され、前記拡張電極は、前記
パッド拡張用テープの表面の前記スルーホールの周囲に
形成されている請求項１に記載のＢＧＡ型半導体装置。
【請求項３】前記パッド拡張用テープは、基材層と、
前記パッド拡張用テープを前記キャリアテープに固着さ
せるための接着剤層との２層構造であり、前記拡張電極
は、前記基材層における前記スルーホールの内周面、お
よび前記基材層の表面および裏面の前記スルーホールの
周囲に形成されている請求項２に記載のＢＧＡ型半導体
装置。
【請求項４】前記絶縁層はキャリアテープであり、前
記拡張電極は、前記パッドと接触するように前記穴を塞
いで前記キャリアテープに形成されている請求項１に記
載のＢＧＡ型半導体装置。