JP2000150710A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子を接合する緩衝層を均一な厚さに
形成して、信頼性の高い半導体装置を歩留りよく製造す
る。 【解決手段】 ベースフィルム１５の一方の面に、ベー
スフィルムの周縁から外方に延在するリード１６と、ベ
ースフィルムの他方の面に露出して外部接続端子が接合
されるランド２２と、前記リードとランドとを電気的に
接続する配線部とを有する配線パターン１４ａが設けら
れた配線パターンフィルム１４が、配線パターン１４ａ
を形成した面側で半導体素子１０の電極端子形成面に緩
衝層３４を介して接合され、前記リード１６と半導体素
子の電極端子形成面に設けた電極端子１８とが電気的に
接続された半導体装置において、前記緩衝層３４が、配
線パターンを埋設して前記ベースフィルムの一方の面を
平坦化する平坦化処理層３０ａと、該平坦化処理層と前
記半導体素子の電極端子形成面との間に介在する緩衝フ
ィルム層３２ａとからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子と略同サ
イズに形成する半導体装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は半導体素子と略同サイズに形成し
た半導体装置の構成例で半導体素子の電極端子形成面に
設けた緩衝層を介して外部接続端子を支持した製品例を
示す。この半導体装置は緩衝層としてのエラストマー層
１２を電極端子形成面に設け、エラストマー層１２によ
り配線パターンフィルム１４を支持したものである。配
線パターンフィルム１４に設けたリード１６はリードボ
ンディングにより電極端子１８に電気的に接続され、樹
脂２０によりリード１６および電極端子１８が封止され
る。配線パターンフィルム１４に設けたランド２２はラ
ンド２２とリード１６とを電気的に接続する配線部を介
して電極端子１８と電気的に接続し、ランド２２にはん
だボール等の外部接続端子２４が接合されて半導体装置
となる。図３は半導体装置の一部を拡大して示してい
る。

【０００３】図４はこの半導体装置を製造する製造工程
の概略図を示す。図４(a) はベースフィルム１５の片面
にリード１６およびランド２２、リード１６とランド２
２とを電気的に接続する配線部からなる配線パターン１
４ａを形成した配線パターンフィルム１４を示す。配線
パターンフィルム１４を製造するには、たとえば、片面
が接着性を有するベースフィルム１５にパンチングによ
りリードボンディング用およびランド形成用の孔を形成
し、接着面に銅箔をラミネートし、銅箔を所定のリード
１６、ランド２２等を有する配線パターン１４ａにエッ
チングし、配線パターン１４ａの表面に保護用として金
めっき、又はニッケルめっきおよび金めっきを施すこと
による。

【０００４】図４(b) は配線パターンフィルム１４にエ
ラストマー層１２を形成した状態であり、このエラスト
マー層１２に半導体素子１０を接着し（図４(c))、リー
ドボンディングによって電極端子１８にリード１６を接
続する（図４(d))。リードボンディングはベースフィル
ム１５の窓部分で支持されているリード１６の端部をボ
ンディングツールによって突き切るようにして電極端子
１８にリード１６の端部を接合する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の製造工程のうち
配線パターンフィルム１４の配線パターン１４ａが形成
された面にエラストマー層１２を形成する工程では、配
線パターンフィルム１４にエラストマー層１２となる液
状の樹脂、たとえばシリコーン系樹脂をスクリーン印刷
して形成している。図５は配線パターンフィルム１４に
液状の樹脂を印刷してエラストマー層１２を形成し、エ
ラストマー層１２に半導体素子１０を搭載する従来方法
を示す。図５(a) は液状の樹脂を印刷するため配線パタ
ーンフィルム１４の配線パターン１４ａを形成した面に
樹脂を印刷する部位が開口したマスク５を配置した状態
である。配線パターンフィルム１４に所定量の液状の樹
脂を供給し、スキージを移動させながらマスク５の開口
領域内に樹脂を押し込むようにして充填する。

【０００６】ところが、スキージを移動させながら樹脂
を充填する場合に、樹脂の粘性によりスキージがの動き
とともに樹脂が移動してしまい、樹脂が均一の厚さに塗
布されないという問題が生じている。図５(b) はスキー
ジで液状の樹脂を印刷した状態を示す。樹脂が粘性によ
ってスキージに引かれることから、マスク５の開口部内
にぴったりと樹脂が充填されず、エラストマー層１２の
外周縁部が曲線状になり、また、中間部が若干凹んだ形
状となっている。

【０００７】エラストマー層１２の厚さは１５０μｍ程
度であり、エラストマー層１２を加熱して半硬化させた
状態で、エラストマー層１２の表面に接着剤層１３を印
刷し（図５(c))、配線パターンフィルム１４に半導体素
子１０を接着する際には、半導体素子１０を加圧しなが
ら接着剤層１３により接着する。したがって、図５(b)
に示すように、エラストマー層１２が平坦面に形成され
ていないと、半導体素子１０をエラストマー層１２に接
着した際に、半導体素子１０とエラストマー層１２との
間にボイドが残留してしまったり、半導体素子１０が傾
いて接合されるといった問題が生じる。また、エラスト
マー層１２の厚さにばらつきが生じたような場合には、
リードボンディングの際にリードが所定の曲げ形状にな
らず、電極端子１８との接続が確実になされなくなると
いった問題があった。

【０００８】本発明は、以上説明した電極端子形成面に
配線パターンフィルムを支持する緩衝層を設けた半導体
装置に係るものであり、従来のエラストマー層と同等の
緩衝作用を有するとともに、好適な平坦度を有する緩衝
層を得ることを可能とし、これによって信頼性の高い製
品として得られる半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、ベースフィ
ルムの一方の面に、ベースフィルムの周縁から外方に延
在するリードと、ベースフィルムの他方の面に露出して
外部接続端子が接合されるランドと、前記リードとラン
ドとを電気的に接続する配線部とを有する配線パターン
が設けられた配線パターンフィルムが、配線パターンを
形成した面側で半導体素子の電極端子形成面に緩衝層を
介して接合され、前記リードと半導体素子の電極端子形
成面に設けた電極端子とが電気的に接続された半導体装
置において、前記緩衝層が、配線パターンを埋設して前
記ベースフィルムの一方の面を平坦化する平坦化処理層
と、該平坦化処理層と前記半導体素子の電極端子形成面
との間に介在する緩衝フィルム層とからなることを特徴
とする。また、前記平坦化処理層が液状のシリコーン樹
脂からなり、前記緩衝フィルム層がシリコーンフィルム
からなるものは、実装時の熱応力等を効果的に緩和でき
る点で好ましい。

【００１０】また、半導体装置の製造方法において、ベ
ースフィルムの片面に被着された銅箔をエッチングし、
配線パターンとして、ベースフィルムの周縁から外方に
延在するリードと、外部接続端子を接合するランドと、
前記リードとランドとを電気的に接続する配線部とを備
えた配線パターンフィルムを形成し、該配線パターンフ
ィルムの配線パターンが形成された面に、該配線パター
ンによる凹凸を吸収する平坦化処理層を設け、該平坦化
処理層に、緩衝フィルムを接着して緩衝フィルム層を形
成し、該緩衝フィルム層に半導体素子を接着し、前記リ
ードを該半導体素子の電極端子にリードボンディング
し、ボンディング部を封止して半導体装置を得ることを
特徴とする。また、前記平坦化処理層を、前記配線パタ
ーンと略同厚に液状のシリコーン樹脂を塗布して形成す
ることは、平坦化処理層の平坦度が良好となり、良好な
緩衝作用が得られるという利点がある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係
る半導体装置の製造方法の実施形態を示す説明図であ
る。図は所定の配線パターン１４ａを形成した配線パタ
ーンフィルム１４に半導体素子１０を搭載するまでの工
程を示す。

【００１２】図１(a) は配線パターンフィルム１４の断
面図である。ベースフィルム１５の一方の面に銅箔をエ
ッチングして形成した配線パターン１４ａ（厚さ約２０
μ１ｍ）が形成されている。１６はベースフィルム１５
の周縁部から外方に延出するリードである。配線パター
ンフィルム１４の状態ではリード１６はリードボンディ
ングするために形成した窓部分にかけ渡すように形成さ
れている。２２は外部接続端子を接合するためのランド
である。配線パターン１４ａはこれらリード１６および
ランド２２およびこれらを電気的に接続する配線部を含
むものである。リード１６等の配線パターン１４ａの表
面は保護膜として金めっきが施されている。

【００１３】本実施形態では配線パターンフィルム１４
で配線パターン１４ａを形成した面に、まず平坦化処理
として液状のシリコーン樹脂を塗布して平坦化処理層３
０ａを形成する（図１(b))。平坦化処理とはベースフィ
ルム１５の配線パターン１４ａを形成した面が配線パタ
ーン１４ａを設けたことによって配線パターン１４ａの
厚さによる凹凸が形成されているものを、液状の樹脂を
塗布することにより、凹凸を埋没させて表面を平坦面に
形成することをいう。

【００１４】平坦化処理は液状のシリコーン樹脂を配線
パターン１４ａの厚さ分程度スクリーン印刷することに
よって行う。シリコーン樹脂の塗布量は配線パターン１
４ａの厚さによる凹凸を埋没させるに必要な厚さでよ
く、配線パターン１４ａの表面が覆われる程度の厚さ
（２０μｍ程度）に塗布すればよい。このように液状の
シリコーン樹脂をスクリーン印刷して平坦化処理層３０
ａを形成する場合は、シリコーン樹脂を厚く塗布しない
から、スキージで樹脂を充填する操作であっても隣り合
う配線パターン１４ａ（ランドと配線部）を樹脂で確実
に充填して平坦に塗布することができる。

【００１５】この平坦化処理に用いる液状の樹脂として
シリコーン樹脂を使用しているのは、所要の緩衝効果が
得られるように一定の柔軟性を有する樹脂を使用する意
味である。したがって、所要の緩衝効果が得られる樹脂
であればシリコーン樹脂以外の樹脂を使用することもも
ちろん可能である。また、本実施形態では、液状のシリ
コーン樹脂を塗布した後、加熱、キュア工程によりシリ
コーン樹脂が半硬化した状態にし、平坦化処理層３０ａ
が接着性を保持する状態とした。なお、樹脂が半硬化し
た状態とは一定の保形性を有するとともに接着性を保持
した状態としたもので、加熱、キュア工程での温度等を
制御することにより、所要の半硬化の状態にすることが
できる。

【００１６】従来も配線パターンフィルム１４に緩衝層
として液状の樹脂を印刷した状態で加熱、キュアを行っ
ている。その際、液状の樹脂からガスが発生し、配線パ
ターンフィルム１４のボンディング等に悪影響を及ぼす
ことが指摘されている。本実施形態のように液状のシリ
コーン樹脂３０をきわめて薄く塗布した場合は、このよ
うなガスによる影響をきわめて少なく抑えることができ
るという利点もある。

【００１７】次に、平坦化処理を施した配線パターンフ
ィルム１４の平坦化処理面に緩衝フィルムとしてシリコ
ーン系樹脂フィルム３２を接着する。液状のシリコーン
樹脂を半硬化させた平坦化処理層３０ａは接着性を有し
ているから、この平坦化処理層３０ａの接着性を利用し
てシリコーン系樹脂フィルム３２を加圧して接着する。
図１(c) がシリコーン系樹脂フィルム３２を接着した状
態である。シリコーン系樹脂フィルム３２は１００μｍ
程度の厚さのものである。シリコーン系樹脂フィルム３
２を接着した後、キュアする。

【００１８】シリコーン系樹脂フィルム３２はあらかじ
め所定の厚さに形成されているものであり、半導体装置
を実装した際の緩衝作用を奏するに必要な厚さを確保す
ることができるとともに、厚さのばらつきもなく、きわ
めて精度の高い平坦面に形成される。先の工程で液状の
シリコーン樹脂を用いて平坦化処理を施したことによっ
て半導体素子１０を搭載する配線パターンフィルム１４
の表面も平坦面に形成されているから、シリコーン系樹
脂フィルム３２を接着して形成された平坦化処理層３０
ａとシリコーン系樹脂フィルム３２とからなる緩衝層全
体もきわめて精度の高い平坦度が得られる。

【００１９】図１(d) はシリコーン系樹脂フィルム３２
を平坦化処理層３０ａの表面に接着した後、シリコーン
系樹脂フィルム３２に半導体素子１０を位置合わせして
接着した状態である。シリコーン系樹脂フィルム３２と
してチップ搭載面にあらかじめ粘着層または接着層が形
成されているものを使用することにより、半導体素子１
０をシリコーン系樹脂フィルム３２に加圧して接着する
ことができる。なお、シリコーン系樹脂フィルム３２も
平坦化処理で用いた液状のシリコーン樹脂と同様、所要
の緩衝作用が得られる素材を使用している。シリコーン
系樹脂フィルム以外の所要の緩衝作用が得られる他のフ
ィルム、たとえばポリイミド系樹脂フィルム等を使用で
きることはもちろんである。また、フィルムの厚さ等も
適宜選択して使用できる。

【００２０】シリコーン系樹脂フィルム３２に半導体素
子１０を接着して搭載した後、リードボンディングによ
り半導体素子１０の電極端子１８とリード１６とを接合
し、電極端子１８等を封止することによって半導体素子
１０と略同サイズに形成した半導体装置が得られる。図
２にこうして得られた半導体装置の構成を示す。この半
導体装置は半導体素子１０の電極端子形成面と配線パタ
ーンフィルム１４との間に設ける緩衝層３４を液状のシ
リコーン樹脂によって形成した平坦化処理層３０ａとシ
リコーン系樹脂フィルム３２によって形成した緩衝フィ
ルム層３２ａとによって形成されていることを特徴とす
る。

【００２１】平坦化処理層３０ａは緩衝層３４の全体の
厚さの１／５程度の厚さに形成され、配線パターンフィ
ルム１４に形成された配線パターン１４ａの隣接する隙
間部分を充填することにより、配線パターン１４ａの厚
さによる凹凸を平坦化している。これに対して緩衝フィ
ルム層３２ａは緩衝層３４全体の厚さのうちの主要部を
占め、緩衝作用をなす。上述したように、平坦化処理層
３０ａと緩衝フィルム層３２ａによって緩衝層３４を形
成したことにより、緩衝層３４全体が平坦面に形成され
るから、半導体素子１０を接合した際に半導体素子１０
と緩衝層３４との間にボイドが残留したり、半導体素子
１０が傾いて接着されるといった問題を解消することが
できる。

【００２２】また、緩衝層３４の厚さのばらつきが少な
くなるから、リードボンディングを高精度で行うことが
でき、半導体素子１０の電極端子１８とリード１６との
接続が確実になされる。これによって、安定した品質の
半導体装置製品を得ることができ、製造歩留りが向上
し、信頼性の高い半導体装置として提供することが可能
となる。

【００２３】なお、半導体装置の製造方法の実施形態と
して、上述した製法の他にいくつかの方法があるので、
以下に説明する。上記実施形態では、緩衝フィルムとし
て半導体素子との接着に粘着性あるいは接着性を有する
シリコーン系樹脂フィルム３２を使用したが、緩衝用の
フィルムとして接着性を有しないフィルムを使用する場
合には、平坦化処理層３０ａに緩衝フィルムを接着した
後、緩衝フィルムの半導体素子を接着する面に接着剤を
塗布してから半導体素子を接着すればよい。

【００２４】また、上記実施形態では平坦化処理として
液状のシリコーン樹脂を印刷した後、平坦化処理層３０
ａが接着性を有する半硬化した状態まで加熱・キュアし
たが、平坦化処理層３０ａを接着性を有しない硬化状態
まで加熱・キュアした場合には、この平坦化処理層３０
ａに接着剤を塗布して緩衝フィルムを接着する。

【００２５】また、上記実施形態では平坦化処理の目的
で液状のシリコーン樹脂を使用したが、液状の樹脂にか
えて平坦化用の薄いフィルムを使用することも可能であ
る。ここで使用する薄いフィルムは配線パターン１４ａ
によって形成される凹凸を埋没できる厚さに形成され、
かつ隣接する配線パターン１４ａの隙間部分にフィルム
材が入り込んで充填される柔軟性が必要である。このよ
うな薄いフィルムを用いて平坦化する方法は、液状の樹
脂を使用する場合にくらべて作業性が良好である。ま
た、平坦化のみを目的とする薄いフィルムを使用する場
合は、緩衝層３４を形成する目的を兼ねて厚い単一の緩
衝フィルムを使用する方法にくらべて、本実施形態の場
合と同様に、配線パターン１４ａ間の隙間の封止が確実
にでき、信頼性の高い半導体装置として得ることができ
るという利点がある。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る半導体装置及びその製造方
法によれば、上述したように、半導体素子を搭載する緩
衝層の厚さにばらつきがなく、平坦性が良好になるか
ら、半導体素子と緩衝層との間にボイドが残留したり、
半導体素子が傾いて搭載されたりすることを防止するこ
とができる。これによって、リードと半導体素子の電極
端子との接続が確実にでき、信頼性の高い製品として提
供することができ、製造工程における歩留りを向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法を示す説明
図である。

【図２】本発明に係る半導体装置の構成を示す断面図で
ある。

【図３】従来の半導体装置の構成を示す断面図である。

【図４】従来の半導体装置の製造方法を示す説明図であ
る。

【図５】配線パターンフィルムに半導体素子を搭載する
従来方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 半導体素子 １２ エラストマー層 １４ 配線パターンフィルム １４ａ 配線パターン １５ ベースフィルム １６ リード １８ 電極端子 ２０ 封止樹脂 ２２ ランド ２４ 外部接続端子 ３０ シリコーン樹脂 ３０ａ 平坦化処理層 ３２ シリコーン系樹脂フィルム ３２ａ 緩衝フィルム層 ３４ 緩衝層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースフィルムの一方の面に、ベースフ
   ィルムの周縁から外方に延在するリードと、ベースフィ
   ルムの他方の面に露出して外部接続端子が接合されるラ
   ンドと、前記リードとランドとを電気的に接続する配線
   部とを有する配線パターンが設けられた配線パターンフ
   ィルムが、配線パターンを形成した面側で半導体素子の
   電極端子形成面に緩衝層を介して接合され、前記リード
   と半導体素子の電極端子形成面に設けた電極端子とが電
   気的に接続された半導体装置において、 前記緩衝層が、配線パターンを埋設して前記ベースフィ
   ルムの一方の面を平坦化する平坦化処理層と、 該平坦化処理層と前記半導体素子の電極端子形成面との
   間に介在する緩衝フィルム層とからなることを特徴とす
   る半導体装置。
2. 【請求項２】 前記平坦化処理層がシリコーン樹脂によ
   って形成され、前記緩衝フィルム層がシリコーン系樹脂
   フィルムによって形成されていることを特徴とする請求
   項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 ベースフィルムの片面に被着された銅箔
   をエッチングし、配線パターンとして、ベースフィルム
   の周縁から外方に延在するリードと、外部接続端子を接
   合するランドと、前記リードとランドとを電気的に接続
   する配線部とを備えた配線パターンフィルムを形成し、 該配線パターンフィルムの配線パターンが形成された面
   に、該配線パターンによる凹凸を吸収する平坦化処理層
   を設け、 該平坦化処理層に、緩衝フィルムを接着して緩衝フィル
   ム層を形成し、 該緩衝フィルム層に半導体素子を接着し、 前記リードを該半導体素子の電極端子にリードボンディ
   ングし、ボンディング部を封止して半導体装置を得るこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記平坦化処理層を、前記配線パターン
   と略同厚に液状のシリコーン樹脂を塗布して形成するこ
   とを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。