JP2001332645A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
性の向上を図る。 【解決手段】 半導体チップ1のパッドに対応してこれ
と接続する複数のリード2aが設けられたテープ基板2
と、半導体チップ1の外側周囲に配置され、かつテープ
基板2の外部端子取付け面2bの端部に取り付けられた
複数の半田ボールと、テープ基板2の背面の外周端部に
設けられた枠状の補強部材4とからなり、枠状の補強部
材4の内側端部4aを横切るリード2aの片側または両
側の空き領域部2gに補強部材4の内側端部4aを横切
るダミーリード2eが設けられたことにより、高密度に
配置されたリード群の補強部材4の内側端部付近に対応
した箇所にかかる応力を、リード群の最外側のリード2
aに集中させることなく、各リード2aおよびダミーリ
ード2eに分散させて与えることが可能になる。
Description
関し、特にテープ基板を用いたFan−Out形の半導
体装置の信頼性向上に適用して有効な技術に関する。
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。
を有する半導体装置において、その小形・多ピン化を図
った構造の一例としてCSP(Chip Scale Packageある
いはChip Size Package)と呼ばれる半導体パッケージが
知られている。
ll Grid Array)と呼ばれる場合もあり、その多くがポリ
イミドテープなどからなるテープ基板を使用しているた
め、テープファインピッチBGA(以降、T−FBGA
(Tape-type Fine-pitch BGA) という)とも呼ばれる。
ったものは、T−TFBGA(Tape-type Thin Fine-pi
tch BGA)と呼ばれ、これがFan−Out構造の場合、
すなわち外部端子である半田ボールが半導体チップの外
側周囲に配置される場合、テープ基板の外周端部の強度
(剛性)や平坦度がBGAとしての半田ボールの接続信
頼性に関わることになる。
基板の外部端子取り付け面と反対側の面すなわち背面の
外周端部に枠状の補強部材を取り付けてテープ基板にお
ける半田ボールが取り付けられる領域の強度を高めてい
る。
搭載されるテープ基板のボールランドと半導体チップの
パッド(表面電極)とが、テープ基板に設けられた銅箔
のリードによって接続されるが、半導体チップの外側周
囲に半田ボールが配置される構造上、テープ基板におけ
るリードのパターンレイアウトは、それぞれのリードが
枠状の補強部材の内側端部を横切るようなレイアウトと
なる。
ば、株式会社プレスジャーナル1998年7月27日発
行、「月刊Semiconductor World 増刊号 '99半導体組立
・検査技術」、39,40頁に記載されている。
術のT−TFBGAで、補強部材の内側端部を横切る複
数のリードにおいて、そのパターンレイアウトに疎密が
あると、T−TFBGAの温度サイクル試験時に、高密
に形成されたリード群の最外側に配置されたリードの補
強部材の内側端部付近に対応した箇所に応力(熱応力)
が集中する。
設けられた領域は、設けられていない領域より強度が高
く、さらに、リードが高密に形成された領域もそれ以外
の領域より強度が高いため、それぞれの境界となる箇
所、すなわち、テープ基板における高密のリード群の最
も外側のリードの補強部材の内側端部付近に対応した箇
所に熱応力が集中するものである。
の最も外側のリードが断線するという問題が起こる。
体装置およびその製造方法を提供することにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
チップを支持し、前記半導体チップの表面電極に対応し
てこれと接続する複数のリードが設けられたテープ基板
と、前記半導体チップの外側周囲に配置されて前記テー
プ基板の端部に取り付けられた複数の外部端子と、前記
テープ基板の外部端子取り付け面と反対側の面の端部に
設けられた補強部材とを有し、前記テープ基板に設けら
れた前記複数のリードのうち、前記補強部材の内側端部
を横切るリードの片側または両側の空き領域部に前記補
強部材の前記内側端部を横切るダミーリードが設けられ
ているものである。
部材の内側端部を横切るリードの片側または両側の空き
領域部に補強部材の内側端部を横切るダミーリードが設
けられたことにより、リードのパターンレイアウトが疎
密になっている場合においても、半導体装置の温度サイ
クル試験時に、高密となったリード群の補強部材の内側
端部付近に対応した箇所にかかる熱応力を高密状態の最
外側のリードに集中させることなく、これにより、前記
熱応力による有効なリードの断線を防止することが可能
になる。
置の耐温度サイクル性を向上でき、その結果、半導体装
置の信頼性の向上を図ることができる。
半導体チップの表面電極に対応してこれに接続可能な複
数のリードと、前記リードの片側または両側の空き領域
部に設けられたダミーリードとを有するテープ基板を準
備する工程と、前記テープ基板の外部端子取り付け面と
反対側の面の端部に、前記リードおよびダミーリードが
内側端部を横切るように補強部材を設ける工程と、前記
半導体チップの前記表面電極とこれに対応する前記テー
プ基板の前記リードとを導通部材によって接続して前記
テープ基板により前記半導体チップを支持する工程と、
前記テープ基板の前記外部端子取付け面における前記半
導体チップの外側周囲に複数の外部端子を取り付ける工
程とを有し、前記ダミーリードによって、前記テープ基
板の前記補強部材の前記内側端部を横切る前記リードに
掛かる応力を分散し得るものである。
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
置(T−TFBGA)の構造の一例を示す平面図、図2
は図1に示す半導体装置の構造を示す底面図、図3は図
2のA−A線に沿う断面の構造を示す断面図、図4は図
1に示す半導体装置のテープ基板におけるリードおよび
ダミーリードのパターンの一例を示す部分拡大平面図、
図5は本発明の実施の形態の半導体装置(T−TFBG
A)の組み立て手順の一例を示すプロセスフロー図であ
る。
置は、例えば、マイコンやASIC(Application Spec
ific Integrated Circuit)などのようにチップサイズに
比較してピン数が比較的多いファインピッチ(狭ピッ
チ)タイプの半導体パッケージであり、テープ基板2を
用いるとともに、半導体チップ1の外側に外部端子であ
る複数の半田ボール3が配置されたFan−Out形か
つ薄形のT−TFBGA5である。
成について説明すると、半導体チップ1を支持し、かつ
半導体チップ1のパッド(表面電極)1aに対応してこ
れと接続する複数のリード2aが設けられたテープ基板
2と、半導体チップ1のパッド1aとテープ基板2のリ
ード2aとを接続する導通部材である金バンプ7と、半
導体チップ1の外側周囲に配置されるとともに、テープ
基板2の外部端子取付け面2bの端部に取り付けられた
複数の外部端子である半田ボール3と、テープ基板2の
外部端子取付け面2bの反対側の面である背面2cの端
部に設けられた枠状のテープ基板補強用の補強部材4と
からなり、テープ基板2において、図4に示すように、
これに設けられた複数のリード2aのうち、枠状の補強
部材4の内側端部4aを横切るリード2aの片側の空き
領域部2gに補強部材4の内側端部4aを横切るダミー
リード2eが設けられているものである。
部に取り付けられた補強部材4の内側端部4aに対応し
た箇所のリード2aが形成されていない空き領域部2
g、例えば、補強部材4の内側端部4aを横切る隣り合
ったリード2a間の空き領域部2g(リード2aを形成
可能な面積を有した空き領域部2g)などに、補強部材
4の内側端部4aを横切るダミーリード2eが設けられ
ているものであり、これによって、高密度に配置された
リード群の補強部材4の内側端部付近に対応した箇所に
かかる応力(例えば、熱応力など)を、リード群の最外
側のリード2aに集中させることなく、各リード2aお
よびダミーリード2eに分散させて与えることが可能と
なる。
せて付与できるように、図4に示すように、補強部材4
の内側端部4aを横切るリード2aとダミーリード2e
とがほぼ等しい間隔(隣接するリード2a間に空き領域
部2gが発生しない程度の間隔)で設けられていること
が好ましい。
のテープ基板2は、図1、図2に示すように平面形状が
四角形であり、かつ図3に示すように、例えば、ポリイ
ミドテープのフィルム基材2fに銅箔などを用いて配線
である複数のリード2aを形成したものである。
1を配置可能な四角形の開口部2hが形成され、この開
口部2hには、リード2aの一端が突出するとともに、
それぞれ対応する半導体チップ1のパッド1aと金バン
プ7を介して接続されている。
hにおいて金バンプ7を介してテープ基板2の複数のリ
ード2aのそれぞれの一端によって支持されている。
他端は、半田ボール3が搭載される端子である図4に示
すボールランド2iと接続されており、したがって、テ
ープ基板2の外部端子取付け面2bには、外部端子数
(ピン数)に応じたボールランド2iが露出して配置さ
れている。
の外部端子取付け面2bの表面には、各リード2aを保
護し、かつ絶縁するための絶縁膜であるソルダレジスト
2dが形成されている。なお、図4では、外部端子取付
け面2bのリード2aおよびダミーリード2eのパター
ンを明確に表すために、各リード2aおよびダミーリー
ド2eを覆っているソルダレジスト2dを省略している
が、テープ基板2の外部端子取付け面2bの各ボールラ
ンド2iを除く表面は、図3に示すようにソルダレジス
ト2dによって覆われている。
と同様に銅箔などを用いて各リード2aと同一製造工程
で形成されるものであり、図4に示す場合には、各リー
ド2aと同程度の幅の細長い屈曲したパターンに形成さ
れているが、ただし、両端とも半導体チップ1のパッド
1aやボールランド2iなどと接続することはなく終端
しており、電気的信号の伝達機能は有していない。
に取り付けられた図1、図3に示す補強部材4は、テー
プ基板2の半田ボール取り付け部を補強してその強度を
高めてT−TFBGA5の平坦度を向上させるものであ
り、したがって、前記半田ボール取り付け部に対応し
て、図1に示すように、枠状に形成されている。
記半田ボール取り付け部の強度を高めるために金属の薄
板によって形成されることが好ましいが、例えば、プリ
ント配線基板などの実装基板に実装した際の前記実装基
板とT−TFBGA5の熱膨張係数を近くすることを考
慮すると、銅箔の表面にニッケルめっきを塗布して形成
した金属の薄板(銅合金の薄板)などを用いることが好
ましい。ただし、他の材料によって形成されていてもよ
い。
成された図3に示す金バンプ7は、例えば、ダイシング
前の半導体ウェハにおいて半導体集積回路形成後に、パ
ッド1a上に金めっきを成長させて形成したものであ
り、半導体チップ1のパッド1aとテープ基板2のリー
ド2aとの接続用端子である。
バンプ7を介した接合部周辺には、これらを覆う封止部
6が形成されている。
の封止用の熱硬化性樹脂を用いて半導体チップ1とリー
ド2aの突出部を封止して形成したものであり、本実施
の形態のT−TFBGA5では、ポッティングによって
形成している。
ず、モールドによって形成してもよい。
外部端子である半田ボール3は、例えば、直径0.3mm
程度の大きさのボール状の端子であり、さらに、T−T
FBGA5は、ファインピッチタイプであるため、狭ピ
ッチ配置でテープ基板2の外部端子取付け面2bの各ボ
ールランド2iに取り付けられている。
FBGA5)の製造方法を、図5に示す製造プロセスフ
ロー図にしたがって説明する。
BGA5を複数個製造可能な細長い多連のフィルムテー
プを用いて個々のT−TFBGA5を製造する場合を説
明する。
形成された複数の半導体チップ1を備える半導体ウェハ
(図示せず)を準備する。
導体ウェハの状態でこの半導体ウェハの個々の半導体チ
ップ1のパッド1a上に金めっきによる金バンプ7(導
通部材)を形成する。
て、前記半導体ウェハを個々の半導体チップ1に切断・
分離し、その後、所定検査を行って良品と判定された半
導体チップ1を用意する。
に、半導体チップ1のパッド1aに対応してこれに接続
可能な配線であるリード2aと、このリード2aと並ん
でその片側の隣の空き領域部2gまたは隣り合ったリー
ド2a間の空き領域部2gに設けられたダミーリード2
eとを有するテープ基板2を準備する(ステップS
1)。
設けられたポリイミドテープなどの前記多連のフィルム
テープを準備する。
まず、前記フィルムテープであるフィルム基材2fの外
部端子取付け面2b側にエポキシ系の接着剤などを用い
て銅箔層を貼り、その後、前記銅箔層を所定の形状にエ
ッチング処理してリード2aやダミーリード2eを形成
する。
板2の背面2cの外周端部に枠状の補強部材4を貼り付
ける補強部材取り付けを行う。
およびダミーリード2eが補強部材4の内側端部4aを
横切るように補強部材4を設ける。
ードボンディングを行う。
一括ボンディングによって半導体チップ1のパッド1a
上に形成された金バンプ7とこれに対応するリード2a
とを接続する。
口部2hに半導体チップ1を配置し、開口部2hに突出
配置されたリード2aの一端と、半導体チップ1のパッ
ド1aとを金バンプ7を介して熱圧着により接続する。
これにより、半導体チップ1のパッド1aとこれに対応
するテープ基板2のリード2aとが金バンプ7を介して
接続されるとともに、リード2aによって半導体チップ
1がテープ基板2の開口部2hで支持される。
ディングの工程では、チップマウントの工程と、テープ
基板2のリード2aと半導体チップ1のパッド1aとを
接続する工程とが同時に行われる。
脂などを用いて、ポッティングによって半導体チップ1
とリード2aと金バンプ7とを樹脂封止し(ステップS
4)、これにより、封止部6を形成する。
てモールドによって形成してもよい。
板2の外部端子取付け面2bにおける半導体チップ1の
外側周囲に複数(所定数)の外部端子である半田ボール
3を取り付ける半田ボール搭載を行う。
ール3をテープ基板2のボールランド2iに仮固定し、
その後、ピーク温度が、例えば、230℃程度のリフロ
ー炉に通して半田ボール3の固定を行う。
ィルムテープから個々のテープ基板2すなわち個々のT
−TFBGA5を切断分離する外形切断を行い、これに
より、それぞれのT−TFBGA5の組み立てを完了す
る(ステップS7)。
A5)およびその製造方法によれば、以下のような作用
効果が得られる。
4の内側端部4aを横切るリード2aの片側の空き領域
部2gに補強部材4の内側端部4aを横切るダミーリー
ド2eが設けられたことにより、リード2aのパターン
レイアウトが疎密になっている場合においても、T−T
FBGA5の温度サイクル試験時などに、高密度に配置
されたリード群の補強部材4の内側端部4a付近に対応
した箇所にかかる熱応力などの応力を高密度の最外側の
リード2aに集中させることなく、各リード2aおよび
ダミーリード2eに分散させて付与することができる。
2aの断線を防止することが可能になる。
BGA5の耐温度サイクル性を向上でき、その結果、T
−TFBGA5の信頼性の向上を図ることができる。
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。
ド2eが、リード2aの片側の隣の空き領域部2gに設
けられている場合を説明したが、図6の他の実施の形態
のダミーリード2eに示すように、リード2aの両側の
空き領域部2gに設けられていてもよい。
としては、テープ基板2上の補強部材4の内側端部4a
に対応した領域で、補強部材4の内側端部4aを横切る
リード2aの両側のスペース(空き領域部2g)におい
て、何れか一方の空き領域部2gの面積が他方より明ら
かに大きい場合に、その一方のスペース(空き領域部2
g)に補強部材4の内側端部4aを横切るようにダミー
リード2eが設けられていればよく、その際、リード2
aの片側に設けられていてもよく、またはリード2aの
両側に設けられていてもよい。
ド2aと同程度の幅の屈曲した細長いパターンに限ら
ず、図7の他の実施の形態のダミーリード2eに示すよ
うに、長方形に形成されていてもよく、または、それ以
外の多角形や円形、あるいは楕円などの形状であっても
よい。
プ基板2上の補強部材4の内側端部4aに対応した領域
でこの内側端部4aを横切り、かつリード2aが形成さ
れていない空き領域部2gの形状に応じた形状であれば
如何なる形状であってもよい。
(T−TFBGA5)の製造方法において、テープ基板
2を準備した後、インナリードボンディング工程前に補
強部材4を取り付ける場合を説明したが、補強部材4の
取り付け手順としては、樹脂封止工程と半田ボール搭載
工程との間で行ってもよく、または、予め補強部材4が
取り付けられたテープ基板2を納入して(準備)して、
このテープ基板2を用いて前記半導体装置を組み立てて
もよい。
基板2が繋がった細長い多連のフィルムテープを用いて
個々の半導体装置を製造する場合を説明したが、予め個
々の半導体装置用として切断されたテープ基板2を用い
てそれぞれの半導体装置を製造してもよい。
ファインピッチタイプで、かつFan−Out形のT−
TFBGA5の場合について説明したが、前記半導体装
置は、テープ基板2を用いるとともに、少なくとも半導
体チップ1の外側周囲に外部端子が配置され、かつテー
プ基板2の背面2cの外周端部に補強部材4が取り付け
られたものであれば、Fan−Out形のみではなく、
Fan−In/Out形のものであってもよく、さら
に、T−FBGAやLGA(Land Grid Array)などの他
の半導体装置であってもよい。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
補強部材の内側端部を横切るリードの片側または両側の
空き領域部に補強部材の内側端部を横切るダミーリード
が設けられたことにより、半導体装置の温度サイクル試
験時に、高密となったリード群の補強部材の内側端部付
近に対応した箇所にかかる熱応力を高密状態の最外側の
リードに集中させることなく、各リードおよびダミーリ
ードに分散させて付与することができる。これにより、
前記熱応力による有効なリードの断線を防止することが
可能になる。
耐温度サイクル性を向上でき、その結果、半導体装置の
信頼性の向上を図ることができる。
FBGA)の構造の一例を示す平面図である。
る。
である。
ードおよびダミーリードのパターンの一例を示す部分拡
大平面図である。
GA)の組み立て手順の一例を示すプロセスフロー図で
ある。
基板におけるリードおよびダミーリードのパターンを示
す部分拡大平面図である。
基板におけるリードおよびダミーリードのパターンを示
す部分拡大平面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体チップを支持し、前記半導体チッ
プの表面電極に対応してこれと接続する複数のリードが
設けられたテープ基板と、 前記半導体チップの外側周囲に配置されて前記テープ基
板の端部に取り付けられた複数の外部端子と、 前記テープ基板の外部端子取り付け面と反対側の面の端
部に設けられた補強部材とを有し、 前記テープ基板に設けられた前記複数のリードのうち、
前記補強部材の内側端部を横切るリードの片側または両
側の空き領域部に前記補強部材の前記内側端部を横切る
ダミーリードが設けられていることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項2】 半導体チップを支持し、前記半導体チッ
プの表面電極に対応してこれと接続する複数のリードが
設けられたテープ基板と、 前記半導体チップの外側周囲に配置されて前記テープ基
板の端部に取り付けられた複数の外部端子と、 前記テープ基板の外部端子取り付け面と反対側の面の端
部に設けられた補強部材とを有し、 前記テープ基板に設けられた前記複数のリードのうち、
前記補強部材の内側端部を横切る隣り合ったリード間の
空き領域部に前記補強部材の前記内側端部を横切るダミ
ーリードが設けられていることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項3】 半導体チップを支持し、前記半導体チッ
プの表面電極に対応してこれと接続する複数のリードが
設けられたテープ基板と、 前記半導体チップの外側周囲に配置されて前記テープ基
板の端部に取り付けられた複数の外部端子と、 前記テープ基板の外部端子取り付け面と反対側の面の端
部に設けられた補強部材とを有し、 前記テープ基板に設けられた前記複数のリードのうち、
前記補強部材の内側端部を横切るリードの片側または両
側の空き領域部に前記補強部材の前記内側端部を横切る
ダミーリードが設けられ、前記リードと前記ダミーリー
ドとが等しい間隔で設けられていることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項4】 半導体チップを支持し、前記半導体チッ
プの表面電極に対応してこれと接続する複数のリードが
設けられたテープ基板と、 前記半導体チップの外側周囲に配置されて前記テープ基
板の端部に取り付けられた複数の外部端子である半田ボ
ールと、 前記テープ基板の外部端子取り付け面と反対側の面の端
部に設けられた補強部材とを有し、 前記テープ基板に設けられた前記複数のリードのうち、
前記補強部材の内側端部を横切るリードの片側または両
側の空き領域部に前記補強部材の前記内側端部を横切る
ダミーリードが設けられていることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項5】 半導体チップの表面電極に対応してこれ
に接続可能な複数のリードと、前記リードの片側または
両側の空き領域部に設けられたダミーリードとを有する
テープ基板を準備する工程と、 前記テープ基板の外部端子取り付け面と反対側の面の端
部に、前記リードおよびダミーリードが内側端部を横切
るように補強部材を設ける工程と、 前記半導体チップの前記表面電極とこれに対応する前記
テープ基板の前記リードとを導通部材によって接続して
前記テープ基板により前記半導体チップを支持する工程
と、 前記テープ基板の前記外部端子取付け面における前記半
導体チップの外側周囲に複数の外部端子を取り付ける工
程とを有し、 前記ダミーリードによって、前記テープ基板の前記補強
部材の前記内側端部を横切る前記リードに掛かる応力を
分散し得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000148322A JP3739632B2 (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
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