JP2001044316A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2001044316A
JP2001044316A JP11213034A JP21303499A JP2001044316A JP 2001044316 A JP2001044316 A JP 2001044316A JP 11213034 A JP11213034 A JP 11213034A JP 21303499 A JP21303499 A JP 21303499A JP 2001044316 A JP2001044316 A JP 2001044316A
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semiconductor device
resin
film
hole
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彰夫 門馬
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で基板のスルーホール内に封止樹
脂が入りこまない構造とし、半田付け性が良好で、製造
歩留まりが良く、小型で安価な半導体装置を提供する。 【解決手段】 樹脂またはセラミックからなる基板1
と、その上に搭載された半導体チップ5と、その電極に
電気的に接続されたメタル配線2と、これに接続し基板
1を貫通するスルーホール10(3)と、半導体チップ
5全体を被覆する封止樹脂6とを有する半導体装置であ
って、基板1表面のスルーホール10(3)開口を被蓋
するフィルム状材料7が被着され、これを封止樹脂6が
被覆した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂基板やセラミ
ック基板上に半導体チップを搭載しワイヤボンドやフリ
ップチップ接続によって、半導体チップと基板上のメタ
ル配線とを電気的に接続し、該接続部もしくは半導体素
子全体を樹脂封止した半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂基板やセラミック基板を用いた半導
体装置は、図3に示すように集合基板30上に複数の半
導体チップ5をダイボンド、ワイヤボンド、樹脂封止し
た後、個々の半導体装置に切断して構成される。半導体
チップ5はその半導体装置の目的によっては、ダイボン
ディングとワイヤボンディングの代わりにフリップチッ
プ法によってボンディングされることもある。樹脂基板
やセラミック基板を用いた半導体装置は、LCC(Le
adless Chip Carrier)やBGA
(Ball Grid Array)が一般的な構造で
ある。
【0003】図4に従来のLCC構造の半導体装置の例
を示す。これは、まず、図3に示すようにAgペースト
8等のマウント材を用いて基板1に半導体チップ5を搭
載し、ボンディングワイヤ4をボンディングすることで
半導体チップ5と基板1のメタル配線2とを接続し、そ
の後半導体チップ5、ボンディングワイヤ4などを封止
樹脂6で封止し、切断して個々の半導体装置に分割する
ことで形成している。
【0004】このようなLCC構造の半導体装置は、半
田実装時の信頼性を向上させるため図4の符号10で示
すサイドスルーと呼ばれるスルーホールの一種でメッキ
付きの凹みを入出力端子に設けることが行われている。
サイドスルー10は、切断工程の際、集合基板30に設
けたスルーホール3を所定位置で切断することで形成さ
れる。LCC構造の半導体装置は、サイドスルー10に
半田が濡れ、半田フィレットがサイドスルー10にでき
るように半田付けをして実装される。このため集合基板
30上の半導体チップ5の樹脂封止時にメッキ付きスル
ーホール3に樹脂が入らないようにする必要がある。
【0005】図5にBGA構造の半導体装置を示す。こ
れは、まず、Agペースト8等のマウント材を用いて基
板1に半導体チップ5を搭載し、ボンディングワイヤ4
をボンディングすることで半導体チップ5と基板1のメ
タル配線2とを接続し、次いで、半導体チップ5、ボン
ディングワイヤ4などを封止樹脂6で封止し、その後、
半田ボール21をボールマウンタで搭載し、基板裏面の
メタル配線2と接続し、最後にLCC同様分割して個々
の半導体装置を形成する。
【0006】一般的なBGA構造の半導体装置は、図5
に示したように、基板1上のメタル配線2が基板1裏面
のメタル配線とスルーホール3で電気的に接続される。
裏面のメタル配線は、格子状に配置した半田ボール21
と電気的に接続されている。このため、樹脂封止時には
スルーホール3から封止樹脂6が流れ込み、基板裏面の
メタル配線2に封止樹脂6が付着することを防ぐ必要が
ある。また、スルーホール3に封止樹脂6が流れ込むこ
とで、基板1の裏面に封止樹脂6が広がり基板の平滑性
が失われるなどの問題も生じる。
【0007】上記したように、樹脂基板やセラミック基
板を用いた半導体装置を樹脂封止する場合には、スルー
ホールに封止樹脂6が入り込まないようにする必要があ
る。半導体装置の樹脂封止方法としては、ポッティング
法、トランスファーモールド法、印刷法などがあるが、
いずれの方法でもスルーホールに樹脂が入り込まないよ
うにすることで、樹脂封止工程が容易になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】集合基板30のスルー
ホール3に樹脂が入らないようにする方法としては、ス
クリーン印刷法などを用いて、樹脂封止面に液状のソル
ダーレジストやインクなどを所定パターン形状に塗布す
ることなどがある。しかし、この方法ではスルーホール
を塞ぐ材料である半田レジストやインクが液状であるた
め、スルーホール3に入ってしまいサイドスルー10の
半田付け性が劣化するといった問題がある。
【0009】また、スルーホールに封止樹脂を入れない
ようにする方法としては、ワイヤボンディング後に所定
形状に加工したアルミニウム板やガラスエポキシ基板な
どの板材で塞ぐ方法もある。この方法は、半導体を小型
化するために板材を1mm以下の寸法に加工する必要が
あるため、コストが高いといった問題がある。また、接
着剤を用いて板材を基板に接着する必要があるため、位
置決め精度が悪く歩留まりが悪いといった問題もある。
【0010】さらに特開平9−181359号公報に記
載されているようにスルーホール上のメタル配線をレー
ザー加工やドリル加工で残して、スルーホール内に封止
樹脂が流れ込まないようにするといった方法もある。こ
の方法では、通常のスルーホールの加工のように基板を
重ねて加工することができないため、基板コストが高く
なり、半導体装置を安価に供給できないといった問題が
ある。また、樹脂封止時にスルーホールを塞いでいるメ
タルが破れないようにするために、メタルの厚さを厚く
する必要がある。このため、メタル配線のライン幅と間
隔とを微細にできず、基板サイズが大きくなり半導体装
置を小型にすることができないといった問題もある。
【0011】上記したように従来の樹脂基板やセラミッ
ク基板を用いた半導体装置は、はんだ付け性が悪い、コ
ストが高い、歩留まりが悪い、小型化が難しいなどの問
題点を有している。本発明はこれらの問題点を鑑みてな
されたものであり、安価で、歩留まりが良く、小型では
んだ付け性が良好な半導体装置を提供することを目的と
している。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、樹脂またはセラミックから
なる基板と、該基板上に搭載された半導体チップと、該
半導体チップの電極に電気的に接続された前記基板上の
メタル配線と、該メタル配線に接続し前記基板を貫通す
るスルーホールと、前記半導体チップ全体を被覆する封
止樹脂とを有する半導体装置であって、前記基板表面の
前記スルーホール開口を被蓋するフィルム状材料が被着
され、該フィルム状材料を前記封止樹脂が被覆している
ことを特徴とする。かかる構成により、生産容易なLC
C構造やBGA構造の半導体装置を提供することができ
る。
【0013】特に、上述の構成で前記フィルム状材料を
感光性材料とし、前記スルーホール開口上にパターンニ
ングして被着されたものとすることによって、より生産
性の良好な半導体装置を提供することができる。具体的
には、前記フィルム状材料を樹脂基板パターン作製用の
ドライフィルム、ドライフィルム型ソルダーレジストま
たは感光性樹脂フィルムとして好適である。
【0014】または、前記フィルム状材料を前記基板に
熱圧着可能な材料からなるものとし、前記スルーホール
周縁に熱圧着して被着された構成としてもよい。具体的
にはポリイミドフィルムまたはポリイミドテープとして
好適である。
【0015】または、前記フィルム状材料を粘着層が形
成されたものとし、前記スルーホール周縁に圧着して被
着された構成としてもよい。具体的には、テフロン(商
標名、ポリテトラフルオロエチレン)、TPX(商標
名、ポリオレフィン樹脂、三井化学社製)またはZEO
NEX(商標名、ポリオレフィン樹脂、日本ゼオン社
製)が良好である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る半導体装置
の実施形態を図1と図2を参照して説明する。なお、こ
れらの図において、前に説明した図3乃至図5内の符号
と同一の符号のものは、同一または相当するものを示
す。
【0017】図1(a)に示すように半導体チップ5
は、集合基板30上のメタル配線2上にダイボンディン
グされてAgぺ一スト8によって固定されている。半導
体チップ5とメタル配線2は、ボンディングワイヤ4に
よって電気的に接続されている。スルーホール3(サイ
ドスルー10)の開口は、ドライフィルム型ソルダーレ
ジスト7によって被蓋されており、その上に封止樹脂6
が封止されている。
【0018】本実施形態に係る半導体装置(図1
(b))は、図4に示した従来の半導体装置と比較し
て、樹脂封止面のサイドスルー10をフィルム状材料の
一例であるドライフィルム型ソルダーレジスト7で塞い
でいる点と、封止樹脂6の形成範囲がドライフィルム型
ソルダーレジスト7も含め、基板1の主表面全面に亘っ
ている点が異なっている。
【0019】フィルム状材料の一例であるドライフィル
ム型ソルダーレジスト7は、集合基板30を作製した
後、ラミネートされ露光・現像・乾燥工程等を経てスル
ーホール3開口上に形成される。なお、このスルーホー
ル3開口上のドライフィルム型ソルダーレジスト7は、
封止樹脂6とは若干の熱膨張差があるため、開口を塞ぐ
のに必要最低限の形成範囲に留めておくべきである。
【0020】その他露光・現像で所定パターンにできる
材料(感光性材料)としては、ドライフィルム、感光性
樹脂フィルム、ポリイミドのカバーレイ等がある。ドラ
イフィルムは、フィルム状のフォトレジストであり、ポ
リエチレンテレフタレートフィルムあるいはセルローズ
アセテートフィルムなどで挟んだ状態で市販されてい
る。感光性樹脂フィルムは、光硬化性の感光層をポリエ
チレンフィルムおよびポリエステルフィルムでサンドイ
ッチ状に挟んで構成され、ロール状の巻物となって市販
されている。この感光層は通常、光重合性モノマー、光
重合開始剤およびバインダーポリマーを主要組織とする
ものである。これらの材料もドライフィルム型ソルダー
レジストと同様、従来の基板作製工程で形成できる。
【0021】この後、Agペースト8等のマウント材を
用いて基板1に半導体チップ5を搭載し、ボンディング
ワイヤ4をボンディングすることで半導体チップ5と基
板1のメタル配線2とを接続する。その後、半導体チッ
プ5、ボンディングワイヤ4などをトランスファモール
ドによって封止樹脂6で封止し、ダイシングにより切断
することで図1(b)に示すような個々の半導体装置を
構成する。
【0022】前述したドライフィルム型ソルダーレジス
ト7やドライフィルム、感光性樹脂フィルムは、半導体
装置実装時のはんだリフローや実装後の動作温度に耐え
ることができ、半導体パッケージの一部として組み込む
ことができる。また、ソルダーレジストのような液状材
料に比べ、製造上有利となる。即ち、スルーホール内に
入り込んでしまうことによって、LCCのサイドスルー
に付着することになれば、または、パッケージ裏面に流
れ出してしまえば、製品として出荷できず、封止樹脂6
の硬化後もしくは、個々の半導体装置に切断後、溶媒等
で溶解、除去する必要があるからである。
【0023】ポリイミドフィルムやポリイミドテープも
はんだリフローにおける耐熱性を有し、この場合はスル
ーホール3を被蓋するようスルーホール3周縁に熱圧着
にて基板30に貼り付けることができる。所定形状にす
るには、圧着前に工具等で裁断するかレジストのパター
ニングと選択エッチングにより形成する。または、熱圧
着するためのヒートブロックに切断型も兼ねさせ、基板
1表面にポリイミドフィルムやポリイミドテープを重
ね、その上からヒートブロックを圧し充て、熱圧着する
とともに加熱部分に沿って所定形状に分離することも可
能である。これらも半導体パッケージの一部として組み
込むことができる。
【0024】その他、耐熱性を十分に満たすフィルム状
材料として、テフロン(商標名、ポリテトラフルオロエ
チレン)等が市場に出回っており、比較的入手しやす
い。この場合は、一面に粘着層を設け、所定形状にカッ
トしてからスルーホール3を被蓋するようスルーホール
3周縁に圧着する。なお、設けた粘着層に剥離紙を被着
しておけば工程中にストックしておくことができる。所
定形状にするには、一般的にシール等の作成に用いられ
ている切断金型が利用でき、これによりフィルム状材料
のみに切れ目を入れ、剥離紙で繋がった状態にしておく
と良い。
【0025】このような材料として、上記テフロンの
他、TPX(商標名、ポリオレフィン樹脂、三井化学社
製)、ZEONEX(商標名、ポリオレフィン樹脂、日
本ゼオン社製)等がある。
【0026】本発明の半導体装置では、スルーホールが
フィルム状材料で塞がれ、その上に樹脂封止がされてい
るので、その製造工程中、樹脂のスルーホールヘの流れ
込みが無くなると共に複数個の半導体チップを一回で封
止樹脂できる工程を採用することが可能となる。フィル
ム状材料であるため機械加工も容易で、半導体装置のコ
ストを従来に比べ低減化できると共に小型化が図れる。
従来のアルミニウム板やガラスエポキシ基板でスルーホ
ールを塞ぐ場合、接着剤の硬化による位置ずれが生じや
すかったが、本発明ではその虞がない。
【0027】フィルム状材料を露光・現像により所定パ
ターンにできる材料とすれば、数十μmの精度でパター
ニングできるので、更なる小型化が図れる。従来のアル
ミ板でスルーホールを塞ぐ手法と比べると、面積比で2
0%も小型化に成功した。この値は半導体装置のピン数
が多くなるほど大きくなるので、多ピン化が更に進む半
導体業界に寄与すること大なるものがある。
【0028】また、露光・現像は従来の基板作製工程で
構成できることから、基板の大幅な低コスト化も図れ
る。基板のコストは、従来手法の例である特開平9−1
81359号公報に記載されているスルーホール上のメ
タル配線をレーザー加工やドリル加工で残す手法と比
べ、ほぼ50%になった。
【0029】図2は本発明の他の実施の形態で、封止樹
脂からなるレンズを有するものである。このレンズはト
ランスファモールドによって他の封止樹脂部と同時に一
括で形成している。
【0030】本発明は、上記した実施形態にのみ限定さ
れたものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない限りに
おいて、様々な組み合わせと変更が可能である。例え
ば、上記実施の形態では、LCC構造の半導体装置のみ
について言及したが、BGA構造の半導体装置について
も適用可能なことは言うまでもない。
【0031】また、上記実施の形態ではトランスファー
モールドによる封止樹脂のみ示したが、ポッティングモ
ールドのような他の型を用いた方法や印刷法等のいずれ
の樹脂封止法による封止樹脂でも可能である。このた
め、LCC構造の半導体装置を容易に生産することが可
能になり、半導体装置のコストダウンに貢献すること大
である。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、製造歩留
まりが良く、小型で安価な半導体装置を提供することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の実施の形態を示す図
である。
【図2】本発明に係る半導体装置の他の例を示す図であ
る。
【図3】従来の半導体装置の製法を説明する断面図であ
る。
【図4】従来のLCC構造の半導体装置を示す図であ
る。
【図5】従来のBGA構造の半導体装置を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1:基板、2:メタル配線、3:スルーホール、4:ボ
ンディングワイヤ、5:半導体チップ、6:封止樹脂、
7:ドライフィルム、8:Agぺ一スト、9:レンズ、
10:サイドスルー、21:半田ボール、30:集合基

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂またはセラミックからなる基板と、
    該基板上に搭載された半導体チップと、該半導体チップ
    の電極に電気的に接続された前記基板上のメタル配線
    と、該メタル配線に接続し前記基板を貫通するスルーホ
    ールと、前記半導体チップ全体を被覆する封止樹脂とを
    有する半導体装置であって、 前記基板表面の前記スルーホール開口を被蓋するフィル
    ム状材料が被着され、該フィルム状材料を前記封止樹脂
    が被覆していることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記フィルム状材料は、感光性材料であ
    り、前記スルーホール開口上にパターンニングして被着
    されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 前記フィルム状材料は、前記基板に熱圧
    着可能な材料からなり、前記スルーホール周縁に熱圧着
    して被着されていることを特徴とする請求項1に記載の
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記フィルム状材料は、粘着層が形成さ
    れた材料からなり、前記スルーホール周縁に圧着して被
    着されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体
    装置。
JP11213034A 1999-07-28 1999-07-28 半導体装置 Pending JP2001044316A (ja)

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