JP2000200851A - 複数チップ型半導体装置 - Google Patents

複数チップ型半導体装置

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JP2000200851A
JP2000200851A JP11001754A JP175499A JP2000200851A JP 2000200851 A JP2000200851 A JP 2000200851A JP 11001754 A JP11001754 A JP 11001754A JP 175499 A JP175499 A JP 175499A JP 2000200851 A JP2000200851 A JP 2000200851A
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JP
Japan
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wiring
stiffener
film
semiconductor device
wiring pattern
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JP11001754A
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Tomoo Omori
智夫 大森
Tatsuya Otaka
達也 大高
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板への実装時におけるリフローの
際に、半田ボールが剥離することのない複数チップ型半
導体装置を提供する。 【解決手段】 表面に所定の配線パターンを有する配線
付フィルム1と、この配線付フィルム1に搭載された複
数の半導体チップ2と、配線付フィルム1の配線パター
ンの所定の個所に接続され、配線付フィルム1の第2の
面1bにアレイ状に配置された複数の半田ボール9と、
配線付フィルム1の第1の面1aに接着剤7を介して接
着されたスティフナ4とから構成される複数チップ型半
導体装置において、銅板より構成されたスティフナ4の
厚さAを、0.15〜0.30mmの範囲に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数チップ型半導
体装置に関し、特に、スティフナを組み込んだ複数チッ
プ型半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップの入出力容量の増大に伴
い、所定形状の配線パターンを有する絶縁フィルムを半
導体装置の基材として使用し、これに複数の半導体チッ
プを搭載し、さらに、配線パターンの所定の個所に半田
ボールをアレイ状に配置した複数チップ型半導体装置が
普及しつつある。
【0003】この半導体装置は、入出力の起点を平面的
に配置することが可能であるとともに、高密度実装が可
能であり、さらに、チップ間の配線遅延を軽減できるこ
とから、高速化に対応できる半導体装置として注目され
ているが、絶縁フィルムを基材とするこのタイプの特有
の問題として、反りの問題がある。
【0004】薄い絶縁フィルムと銅箔をラミネートした
配線付フィルムをチップ搭載の基材とするこのタイプの
半導体装置にあっては、配線付フィルムが反りやすいた
めに平坦性の確保が難しく、このため、スティフナ(補
強のための板)を組み込むことが行われている。
【0005】図4は、スティフナを組み込んだ複数チッ
プ型半導体装置の構造を示したもので、1は上面に所定
形状の配線パターン(図示せず)を形成した配線付フィ
ルム、2は配線付フィルム1の配線パターンの所定の個
所に半田ボールの電極3を接続させた半導体チップ、4
は中央に設けた孔11に半導体チップ2を収納し、接着
剤7により配線付フィルム1に接着されたスティフナを
示す。
【0006】12は、接着剤13を介してスティフナ4
と半導体チップ2に接着された放熱板、9はスティフナ
4の反対側において、配線付フィルム1が有する孔を通
して配線付フィルム1の配線パターンの所定の個所に接
続され、アレイ状に配置された半田ボール、8は半導体
チップ4およびインナーリード6の周囲に形成された封
止樹脂を示す。
【0007】以上の構成の複数チップ型半導体装置にお
いては、スティフナ4が、配線付フィルム1の反りを矯
正して平坦度を確保する結果、外部電極としての半田ボ
ール9と接続対象のプリント基板との接続性が保証さ
れ、所定通りの接続が精度よく行われることになる。
【0008】しかし、この形式の複数チップ型半導体装
置によると、スティフナ4の上にさらに放熱板12を貼
り付け、それによって半導体チップ2からの熱を放出す
る構成としていることから、組み立てが複雑になるとと
もに部品点数が多くなり、このため、製造原価が高くな
るという不利益がある。
【0009】図5は、この問題に対処するために提案さ
れた新しい構成の複数チップ型半導体装置の構造を示
す。スティフナ4が一つの部材によって構成されている
もので、複数の半導体チップ2は、スティフナ4の中央
部に形成された凹部5に接着剤7によって固着され、ス
ティフナ4の平坦部6は、同じく接着剤7によって配線
付フィルム1に接着されている。
【0010】スティフナ4は、銅材料の板状体によって
構成されるのが普通であり、凹部5と平坦部6を有した
一枚ものに成型される。スティフナ4を構成する銅板の
厚さAは、0.35〜0.45mmが標準とされ、金型
を使用した曲げないし絞り加工によって所定の形状に成
型される。
【0011】以上のように構成される半導体装置は、ス
ティフナ4が放熱板の役割も兼務することから、これに
よる部品点数の少なさと組み立て作業の容易さ、そし
て、これらに基づいた低コスト性において、図4の半導
体装置よりも優れており、今後の需要が期待されてい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこのタ
イプの複数チップ型半導体装置によると、プリント基板
14への実装時に施される赤外線リフローの際に、半田
ボール9に剥離現象が発生することがある。スティフナ
4が加熱によって反るためであり、この反りの結果、ス
ティフナ4に接着された配線付フィルム1の配線パター
ンと、プリント基板14に接続された半田ボール9との
間に剥離力が作用し、半田ボール9が剥がれるものであ
る。
【0013】従って、本発明の目的は、実装時のリフロ
ーの際に、半田ボールが剥離する恐れのない複数チップ
型半導体装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、表面に所定の形状の配線パターンを有し
た絶縁フィルムと、前記配線パターンの所定の個所に接
続された複数の半導体チップと、中央の凹部に前記複数
の半導体チップを接着させて収納し、前記凹部に連なる
平坦部を前記絶縁フィルムの第1の面に接着させたステ
ィフナと、前記配線パターンの所定の個所に接続され、
前記配線付フィルムの第2の面にアレイ状に配置された
外部電極としての半田ボールから構成され、前記スティ
フナは、厚さが0.15〜0.30mmの銅板によって
構成されることを特徴とする複数チップ型半導体装置を
提供するものである。
【0015】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、表面に所定の形状の配線パターンを有した絶縁フィ
ルムと、前記配線パターンの所定の個所に接続された複
数の半導体チップと、中央の凹部に前記複数の半導体チ
ップを接着させて収納し、前記凹部に連なる平坦部を前
記絶縁フィルムの第1の面に接着させたスティフナと、
前記配線パターンの所定の個所に接続され、前記配線付
フィルムの第2の面にアレイ状に配置された外部電極と
しての半田ボールから構成され、前記スティフナは、厚
さが0.15〜0.20mmのステンレス鋼板によって
構成されることを特徴とする複数チップ型半導体装置を
提供するものである。
【0016】銅板の厚さを0.15〜0.30mmに設
定する理由は、0.15mm未満では、剛性が不足して
半導体装置としての平坦性維持が困難になるとともに、
凹部の絞りないし曲げ加工が難しくなって、加工後の平
坦度確保が難しくなるためであり、逆に、0.30mm
を超えると、リフロー時の反りが大きくなり、半田ボー
ルに剥離が発生するようになるためである。
【0017】本発明による複数チップ型半導体装置は、
スティフナの厚さを特定の水準以下に設定することによ
りスティフナの剛性を小さくし、これによってリフロー
熱によるスティフナの反りを減少させ、配線パターンと
半田ボール間への剥離力の作用を低減しようとするもの
である。
【0018】銅板で構成されるスティフナの厚さをこれ
までの0.35〜0.45mmから0.15〜0.30
mmに変更することは、4割もの剛性減少となり、この
結果、半田ボールの剥離現象は完全に防止されることに
なる。
【0019】スティフナの構成材としては、ステンレス
鋼板も好適である。優れた耐食性を有するこの材料は、
線膨張係数が約17ppm/℃で銅の約18ppm/℃
と近似しており、ヤング率においても、銅の約12×1
4 MPaに対して18×104 MPaと近似してい
る。
【0020】このことから、銅とステンレス鋼の熱膨張
と熱収縮の量は同程度となるが、剛性については、ステ
ンレス鋼のほうが銅よりも1.5倍大きく、従って、こ
れらを考慮して設定されるステンレス鋼板によるスティ
フナの厚さは、0.15〜0.20mmの範囲となる。
上限および下限の設定理由は、前述した銅板における設
定理由と同じである。
【0021】配線付フィルムを構成する絶縁フィルムと
しては、主にポリイミドフィルムが使用され、その厚さ
は、100μm程度あるいはそれ以下に設定することが
好ましい。配線付フィルムの配線パターンは、多くの場
合、厚さ50μm以下の銅箔によって構成される。
【0022】配線付フィルムとスティフナを接着するた
めの接着剤としては、エポキシ系などの熱硬化型接着
剤、あるいは熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性接着剤が
使用される。前者は、硬化前の加工温度が低く、硬化後
の耐熱温度が高いので加工性と耐リフロー性の点で有利
であり、後者は、硬化反応がないので短時間での接着が
可能であるとともに、保存による変質がないので有利で
ある。
【0023】片面に配線パターンを形成した配線付フィ
ルムの反対面に、グランドプレーンの役割を果たさせる
ために銅箔等の金属箔を貼り付ける構成は可能であり、
クロストークを防ぐうえで有効である。
【0024】
【発明の実施の形態】次に、本発明による複数チップ型
半導体装置の実施の形態について説明する。図1におい
て、1は厚さ100μmのポリイミドフィルムを基材と
し、上面に所定形状の配線パターン(図示せず。以下同
じ)を有した配線付フィルム、2は配線付フィルム1に
搭載された複数の半導体チップを示し、その半田ボール
の電極3を、フリップチップ法により配線付フィルム1
の配線パターンの所定の個所に接続させている。
【0025】4は凹部5とこれに連なる平坦部6から構
成されたスティフナ、7はスティフナ4の全面に形成さ
れた接着剤を示し、スティフナ4の平坦部6はこの接着
剤7を介して配線付フィルム1の第1の面1aに接着さ
れ、また、この接着剤7は、凹部5の下面に半導体チッ
プ2を固着させている。
【0026】8は半導体チップ2の周囲を封止した封止
樹脂、9は配線付フィルム1のポリイミドフィルムが有
する孔を通して配線パターンの所定の個所に接続され、
配線付フィルム1の第2の面1bにアレイ状に配置され
た外部電極としての半田ボールを示す。
【0027】図2は、本発明の他の実施の形態を示した
ものである。配線パターンは、配線付フィルム1の下面
に形成され、スティフナ4と配線付フィルム1の第1の
面は接着剤7を介して全面が接着されている。半導体チ
ップ2は図1と逆さに配置され、半田ボール9は、半導
体チップ2と同じ側である配線付フィルム1の第2の面
1bに配列されている。
【0028】図3は、本発明のさらに他の実施の形態を
示したもので、配線付フィルム1の第2の面1bの全面
に半田ボール9を格子状に配列することにより、半導体
装置に対する接続配線の数を増やし、これによって電気
的性能を向上させたものである。
【0029】以上の各複数チップ型半導体装置におい
て、0.20mm厚さの銅板のスティフナ(1)と、
0.18mm厚さのステンレス鋼板のスティフナ(2)
と、0.40mm厚さの銅板のスティフナ(3)を準備
し、これらをそれぞれ、図1〜図3の半導体装置にステ
ィフナ4として組み込み、プリント基板に実装した。
【0030】240℃のIRリフロー処理の結果、
(1)と(2)のスティフナを組み込んだ半導体装置に
は、半田ボール9の剥離が全く発生しなかったのに比
べ、(3)のスティフナを組み込んだ半導体装置の場合
には、図1〜図3のいずれの半導体装置においても剥離
が発生し、平均で12%の半田ボールに剥離の発生が認
められた。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による複数
チップ型半導体装置によれば、1枚もののスティフナを
組み込んだ複数チップ型半導体装置において、銅板を構
成材としたスティフナの厚さを0.15〜0.30mm
に設定するか、あるいはステンレス鋼板を構成材とした
スティフナの厚さを0.15〜0.20mmに設定する
ことによって、基板実装の際のリフロー時における半田
ボールの剥離を効果的に抑制し得るものであり、品質向
上の効果大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による複数チップ型半導体装置の実施の
形態を示す説明図。
【図2】本発明による複数チップ型半導体装置の他の実
施の形態を示す説明図。
【図3】本発明による複数チップ型半導体装置のさらに
他の実施の形態を示す説明図。
【図4】従来の複数チップ型半導体装置の説明図。
【図5】従来の他の複数チップ型半導体装置の説明図。
【符号の説明】
1 配線付フィルム 1a 第1の面 1b 第2の面 2 半導体チップ 3 電極 4 スティフナ 5 凹部 6 平坦部 7 接着剤 8 封止樹脂 9 半田ボール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面に所定の形状の配線パターンを有した
    配線付フィルムと、前記配線パターンの所定の個所に接
    続された複数の半導体チップと、中央の凹部に前記複数
    の半導体チップを接着させて収納し、前記凹部に連なる
    平坦部を前記配線付フィルムの第1の面に接着させたス
    ティフナと、前記配線パターンの所定の個所に接続さ
    れ、前記配線付フィルムの第2の面にアレイ状に配置さ
    れた外部電極としての半田ボールから構成され、 前記スティフナは、厚さが0.15〜0.30mmの銅
    板によって構成されることを特徴とする複数チップ型半
    導体装置。
  2. 【請求項2】前記配線付フィルムの第1の面と前記ステ
    ィフナは、全面が接着されることを特徴とする請求項1
    項記載の複数チップ型半導体装置。
  3. 【請求項3】表面に所定の形状の配線パターンを有した
    配線付フィルムと、前記配線パターンの所定の個所に接
    続された複数の半導体チップと、中央の凹部に前記複数
    の半導体チップを接着させて収納し、前記凹部に連なる
    平坦部を前記配線付フィルムの第1の面に接着させたス
    ティフナと、前記配線パターンの所定の個所に接続さ
    れ、前記配線付フィルムの第2の面にアレイ状に配置さ
    れた外部電極としての半田ボールから構成され、 前記スティフナは、厚さが0.15〜0.20mmのス
    テンレス鋼板によって構成されることを特徴とする複数
    チップ型半導体装置。
  4. 【請求項4】前記配線付フィルムの第1の面と前記ステ
    ィフナは、全面が接着されることを特徴とする請求項3
    項記載の複数チップ型半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012231169A (ja) * 2007-09-10 2012-11-22 Sk Hynix Inc 半導体パッケージの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012231169A (ja) * 2007-09-10 2012-11-22 Sk Hynix Inc 半導体パッケージの製造方法

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