JP2002016110A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線パターンの接続部位と半導体チップのバ
ンプとの複数の接合部分での加圧接合状態のばらつきを
低減させて良好な接合状態を得、信頼性の高い実装が行
えるようにした半導体装置を提供する。 【解決手段】 フィルム状絶縁基材１２の両主面に設け
た錫メッキされた銅箔をそれぞれパターニングしてアウ
ター配線部１３ａ及びインナー配線部１３ｂを形成する
と共に、インナー配線部１３ｂに設けたインナーリード
１６の接続部位に対応するバンプを加圧接合して半導体
チップを絶縁基材１２に実装するようにしたもので、絶
縁基材１２の両主面にそれぞれ設けたアウター配線部１
３ａのアウター配線１７と、インナー配線部１３ｂのイ
ンナーリード１６とが、加圧接合部分で絶縁基材１２を
間に介在させて互いに対向する位置に、同一幅寸法、同
一ピッチで配列されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばテープ状キ
ャリアに半導体チップを自動的に接着接続する方式で製
造される半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られているように、半導体装
置には、長尺のフィルム状絶縁基材の表面に張り合わさ
れた錫メッキが施された銅箔をパターニングして絶縁基
材の長尺方向に繰り返しの所定パターンを有するテープ
状キャリアを形成し、さらにテープ状キャリアに設けら
れた各パターンの配線部の接続部位に、対応するバンプ
の加圧接合を行い半導体チップを実装するようにして形
成したものがある。

【０００３】そして、このようにして製造する半導体装
置で用いるテープ状キャリアには、絶縁基材の両面に銅
箔を張り合わせ、銅箔の表面に錫メッキを施したものが
ある。このようなものでは、両面の錫メッキを施した銅
箔を各々所定パターンとなるようパターニングして、例
えば下面側に半導体チップを接続するインナー配線パタ
ーンのインナーリード等を形成し、上面側にアウター配
線パターンのアウターリードや配線等を形成する。

【０００４】以下、上記の下面側にインナー配線パター
ンを設け、上面側にアウター配線パターンを設けるよう
構成したテープ状キャリアについて、図８及び図９を参
照して説明する。図８はテープ状キャリアの要部におけ
る配線部の配線パターンの配置状態を示す平面図であ
り、図９は図８のＸ−Ｘ矢方向視部分におけるレジスト
が塗布された状態の断面図である。

【０００５】図８及び図９において、１はテープ状キャ
リアで、ポリイミド樹脂で形成した長尺のフィルム状絶
縁基材２の上下両面に銅箔を張り合わせ、さらに各銅箔
表面に錫メッキを施した後に所定パターンとなるように
パターニングして形成したアウター配線部３ａとインナ
ー配線部３ｂが設けられている。インナー配線部３ｂに
は、対応する金でなるバンプを加圧接合し、図示しない
半導体チップを接続するインナー配線パターンのインナ
ーリード４等が形成されており、アウター配線部３ａに
は、アウター配線パターンのアウター配線５やバイア６
等が形成されている。

【０００６】また、下面側のインナー配線部３ｂに設け
られているインナーリード４は、隣り合うものとの間に
所要の絶縁距離を設けるようにして互いに平行である先
端部分が半導体チップ取着領域７内に配列されており、
その先端部に半導体チップの接続部位が設けられてい
る。また、半導体チップ取着領域７外のインナー配線部
３ｂは、インナーリード４の厚さより厚い膜厚となるよ
うにレジストを塗布して形成したインナー側レジスト膜
８によって覆われている。

【０００７】一方、上面側のアウター配線部３ａに設け
られているアウター配線５は、同じく隣り合うものとの
間に所要の絶縁距離を有するようにして設けられてい
る。そして、半導体チップ取着領域７内に配列されたイ
ンナーリード４の先端部分と絶縁基材２を介して腹背の
関係となる位置に設けられているアウター配線５の一部
が、下面の腹背関係となっているインナーリード４と同
方向に、互いに平行となるように配列されている。また
アウター配線部３ａには、アウター配線５やバイア６等
の厚さより厚い膜厚となるようにレジストを塗布して形
成したアウター側レジスト膜９が設けられている。

【０００８】そして、テープ状キャリア１への半導体チ
ップの実装に際しては、バンプが上側となるように半導
体チップを図示しないボンディング装置のチップステー
ジに載置する。また半導体チップの上方にテープ状キャ
リア１を、インナー配線部３ｂのインナーリード４の先
端部が対応する半導体チップのバンプの直上に位置する
ように保持する。

【０００９】その後、チップステージを上昇させてバン
プとインナーリード４の先端部の接続部位を当接させる
と共に、ボンディングツールによりテープ状キャリア１
の上面側に塗布されたアウター配線部３ａを保護するア
ウター側レジスト膜９の部分を押圧し、インナー配線部
３ｂを半導体チップの上面に押し当てる。同時にボンデ
ィングツールに内蔵された加熱源により、アウター側レ
ジスト膜９、アウター配線部３ａ、絶縁基材２を介して
加熱し、またチップステージも加熱することによって、
インナーリード４の接続部位とバンプを加圧接合する。
これにより、半導体チップはテープ状キャリア１のイン
ナー配線部３ｂに実装される。

【００１０】しかしながら上記の従来技術においては、
半導体チップのテープ状キャリア１への実装の際、ボン
ディングツールによってアウター側レジスト膜９を押圧
し、インナーリード４の接続部位をバンプに押し当てる
が、インナーリード４の接続部位とバンプの加圧接合状
態が部位によってばらつき、十分な接合状態になってい
ない場合があり、また、場合によっては接合されずオー
プン状態になってしまう虞があった。このため、加圧接
合状態のばらつきの原因を調べたところ、部位によって
ボンディングツールの押圧力の伝わり方に差があるため
であることが判明した。

【００１１】すなわち、インナーリード４に伝えられる
ボンディングツールの押圧力は、アウター側レジスト膜
９を圧縮変形させながらアウター配線５に、そしてアウ
ター配線５の下方にインナーリード４がある場合には、
絶縁基材２を圧縮変形させるようにしてインナーリード
４に略押圧力に等しい力が伝えられることになる。ま
た、アウター配線５の下方にインナーリード４がない場
合には、アウター配線５に加わった力は絶縁基材２を撓
ませると共に圧縮変形させるようにして近傍のインナー
リード４に押圧力よりも小さい力が伝えられることにな
る。このように、インナーリード４の上方にアウター配
線５があるか、否かによってインナーリード４に伝えら
れる力に差が生じる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
加圧接合する際に、配線部の配線パターンに導通する接
続部位と半導体チップのバンプとの複数の接合部分に加
圧力が均一に加わるようにし、加圧接合状態にばらつき
がないようにして、接合されずオープン状態になってし
まうといった虞のない、良好な接合状態が得られる信頼
性の高い実装が行える半導体装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
フィルム状絶縁基材と、この絶縁基材の両主面に設けた
導電薄板をそれぞれパターニングして形成した配線部
と、この配線部の配線パターンに導通する接続部位に対
応するバンプを加圧接合して絶縁基材に実装した半導体
チップとを備えてなる半導体装置において、絶縁基材の
両主面にそれぞれ設けられた配線部の配線パターンが、
絶縁基材を間に介在させて互いに対向する位置に設けら
れていることを特徴とするものであり、さらに、両主面
の配線パターンが、同一幅寸法を有し、かつ同一ピッチ
で配列されていることを特徴とするものであり、さら
に、一主面の一つの配線パターンに対し、他主面の複数
の配線パターンが絶縁基材を間に介在させて対向してい
ることを特徴とするものであり、さらに、一主面の配線
パターンが、平板状に形成されていることを特徴とする
ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図面
を参照して説明する。

【００１５】先ず第１の実施形態を図１乃至図３により
説明する。図１はテープ状キャリアの要部における配線
部の配線パターンの配置状態を示す平面図であり、図２
は図１のＡ−Ａ矢方向視部分におけるレジストが塗布さ
れた状態の断面図であり、図３は加圧接合工程を説明す
るために示す断面図である。

【００１６】図１乃至図３において、１１は半導体装置
の実装基板を構成するテープ状キャリアで、例えば厚さ
５０μｍのポリイミド樹脂で形成した長尺のフィルム状
絶縁基材１２の上下両面に、厚さ１８μｍの銅箔を張り
合わせ、さらに各銅箔表面に０．１５μｍ程度の厚さに
錫メッキを施した後に、所定パターンとなるようにパタ
ーニングして形成したアウター配線部１３ａとインナー
配線部１３ｂが設けられている。インナー配線部１３ｂ
には、半導体チップ１４の対応する金でなるバンプ１５
を加圧接合によって接続するインナー配線パターンのイ
ンナーリード１６等が形成されており、アウター配線部
１３ａには、アウター配線パターンのアウター配線１７
やバイア１８、図示しないアウターリード等が形成され
ている。

【００１７】下面側のインナー配線部１３ｂに設けられ
ているインナーリード１６は、例えば幅が２０μｍで、
隣り合うものとの間に所要の絶縁距離を設けるようにパ
ターニングされている。またインナーリード１６は、そ
の先端部分１６ａがインナー配線部１３ｂ中央の半導体
チップ取着領域１９内に、例えば５０μｍのピッチで配
列され、先端部が半導体チップ１４のバンプ１５の接続
部位となっている。そして、半導体チップ取着領域１９
外のインナー配線部１３ｂは、インナーリード１６の厚
さより厚い膜厚となるようにレジストを塗布して形成し
たインナーリード１６を保護するインナー側レジスト膜
２０によって覆われている。

【００１８】一方、上面側のアウター配線部１３ａに設
けられているアウター配線１７は、例えば幅が２０μｍ
で、隣り合うものとの間に所要の絶縁距離を設けるよう
にパターニングされている。そして、半導体チップ取着
領域１９内に配列された全てのインナーリード１６の先
端部分１６ａに対し、アウター配線１７の中間部が、絶
縁基材１２を介して対向する位置、すなわち、インナー
リード１６の真裏となる位置に同じ５０μｍのピッチ
で、１つのアウター配線１７に対し１つのインナーリー
ド１６が対応するように配列されている。

【００１９】またアウター配線部１３ａには、アウター
配線１７やバイア１８等の厚さより厚い膜厚となるよう
にレジストを塗布して形成したアウター配線１７等を保
護するアウター側レジスト膜２１が設けられている。

【００２０】そして、テープ状キャリア１１への半導体
チップ１４の実装に際しては、バンプ１５が上側となる
ように半導体チップ１４をボンディング装置２２の昇降
可能に設けられたチップステージ２３に載置する。また
半導体チップ１４の上方に所定の半導体チップ取付領域
１９が位置するようにテープ状キャリア１１を、半導体
チップ取付領域１９外の部分を上下方から、クランプ板
２４と押えガイド２５により挟むようにして保持する。
この時、インナー配線部１３ｂのインナーリード１６の
先端部が対応する半導体チップ１４のバンプ１５の直上
に位置するようにする。

【００２１】その後、チップステージ２３を上昇させて
バンプ１５とインナーリード１６の先端部分１６ａの接
続部位を当接させると共に、チップステージ２３の上方
に昇降可能に設けられたボンディングツール２６を矢印
で示すように下降させる。そして、ボンディングツール
２６によってテープ状キャリア１１の上面側に塗布され
たアウター側レジスト膜２１の部分を押圧し、インナー
配線部１３ｂを半導体チップ１４の上面に押し当てる。
同時にボンディングツール２６とチップステージ２３に
内蔵された加熱源により、アウター側レジスト膜２１、
アウター配線部１３ａ、絶縁基材１２を介して加熱する
ことによって、インナーリード１６の接続部位とバンプ
１５を加圧接合する。

【００２２】これにより、半導体チップ１４はテープ状
キャリア１１のインナー配線部１３ｂに取り付けられ
る。その後、例えば図示しないが封止用のエポキシ樹脂
等を注入して半導体チップ１４やインナーリード１６、
その接続部位とバンプ１５との加圧接合部分などを樹脂
封止することでテープ状キャリア１１への実装を終了す
る。このようにしてテープ状キャリア１１に半導体チッ
プ１４を実装して形成され、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）用のＴＣＰ（Ｔａｐｅ
Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）となった半導体装
置は、さらに、図示しないがテープ状キャリア１１から
切り出し、アウター配線部１３ａに設けたアウターリー
ドを所定部位にボンディングすることで回路基板への実
装が行われる。

【００２３】そして、上記のように構成することで、半
導体チップ１４のテープ状キャリア１１への実装の際、
ボンディングツール２６によってアウター側レジスト膜
２１を押圧し、インナーリード１６の接続部位をバンプ
１５に押し当て加圧接合するが、この時、ボンディング
ツール２６による押圧力は、アウター側レジスト膜２１
を圧縮変形させながらアウター配線１７に、そしてさら
に、絶縁基材１２を圧縮変形させるようにして全てのイ
ンナーリード１６に略等しい力が伝えられる。このよう
に全てのインナーリード１６、さらに接続部位に加わる
力が均等なものとなるため、半導体チップ１４のバンプ
１５との全ての加圧接合部分での加圧力が均一となり、
接合されずにオープン状態となってしまといった虞がな
くなり、全ての加圧接合部分で良好な接合状態が得ら
れ、信頼性の高い実装が行える。

【００２４】次に、第２の実施形態を図４及び図５によ
り説明する。図４はテープ状キャリアの要部における配
線部の配線パターンの配置状態を示す平面図であり、図
５は図４のＢ−Ｂ矢方向視部分におけるレジストが塗布
された状態の断面図である。なお、第１の実施形態と同
一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１の実施
形態と異なる本実施形態の構成について説明する。

【００２５】図４及び図５において、２７は半導体装置
の実装基板を構成するテープ状キャリアで、ポリイミド
樹脂で形成した長尺のフィルム状絶縁基材１２の上下両
面に、厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせ、さらに各銅箔
表面に０．１５μｍ程度の厚さに錫メッキを施した後
に、所定パターンとなるようにパターニングして形成し
たインナー配線部１３ｂとアウター配線部１３ｃが設け
られている。インナー配線部１３ｂには、図示しない半
導体チップの対応する金でなるバンプを加圧接合によっ
て接続するインナー配線パターンのインナーリード１６
等が形成されており、アウター配線部１３ｃには、アウ
ター配線パターンのバイア１８やアウター配線２８、図
示しないアウターリード等が形成されている。

【００２６】上面側のアウター配線部１３ｃに設けられ
ているアウター配線２８は、例えば幅が６０μｍ、１０
０μｍとインナーリード１６よりも広幅に形成されてお
り、また隣り合うものとの間に所要の絶縁距離を設ける
ようにパターニングされている。そして、半導体チップ
取着領域１９内に配列された全てのインナーリード１６
の先端部分１６ａに対し、インナーリード１６よりも広
幅に形成されたアウター配線２８の中間部が、絶縁基材
１２を介して対向する位置、すなわち、インナーリード
１６の真裏となる位置に、１つのアウター配線２８に対
し少なくとも１つのインナーリード１６が対応するよう
に配列されている。

【００２７】またアウター配線部１３ｃには、バイア１
８やアウター配線２８等の厚さより厚い膜厚となるよう
にレジストを塗布して形成したアウター配線２８等を保
護するアウター側レジスト膜２１が設けられている。

【００２８】そして、テープ状キャリア２７への半導体
チップの実装は、第１の実施形態と同様に、図示しない
ボンディング装置を用い、インナーリード１６の先端部
分１６ａの接続部位と半導体チップのバンプを加圧接合
することにより行われる。

【００２９】また、上記のように構成することで、半導
体チップのテープ状キャリア２７への実装の際、アウタ
ー側レジスト膜２１を押圧するボンディング装置のボン
ディングツールによる押圧力は、絶縁基材１２を介して
アウター配線２８から対向する１つ、あるいは複数のイ
ンナーリード１６に伝えられ、インナーリード１６の接
続部位と半導体チップのバンプとの全ての加圧接合部分
での加圧力が均一となり、第１の実施形態と同様の効果
を得ることができる。

【００３０】次に、第３の実施形態を図６及び図７によ
り説明する。図６はテープ状キャリアの要部における配
線部の配線パターンの配置状態を示す平面図であり、図
７は図６のＣ−Ｃ矢方向視部分におけるレジストが塗布
された状態の断面図である。なお、第１の実施形態と同
一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１の実施
形態と異なる本実施形態の構成について説明する。

【００３１】図６及び図７において、２９は半導体装置
の実装基板を構成するテープ状キャリアで、ポリイミド
樹脂で形成した長尺のフィルム状絶縁基材１２の上下両
面に、厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせ、さらに各銅箔
表面に０．１５μｍ程度の厚さに錫メッキを施した後
に、所定パターンとなるようにパターニングして形成し
たアウター配線部１３ｄとインナー配線部１３ｅが設け
られている。インナー配線部１３ｅには、図示しない半
導体チップの対応する金でなるバンプを加圧接合によっ
て接続するインナー配線パターンのインナーリード１６
やバイア３０等が形成されており、アウター配線部１３
ｄには、アウター配線パターンのグランド配線３１や図
示しないアウターリード等が形成されている。

【００３２】下面側のインナー配線部１３ｅに設けられ
ているインナーリード１６は、上記の第１及び第２の実
施形態と同様に、例えば幅が２０μｍで、隣り合うもの
との間に所要の絶縁距離を設けるようにパターニングさ
れている。またインナーリード１６は、その先端部分１
６ａがインナー配線部１３ｅ中央の半導体チップ取着領
域１９内に、例えば５０μｍのピッチで配列され、先端
部が半導体チップのバンプの接続部位となっている。そ
して、半導体チップ取着領域１９外のインナー配線部１
３ｅは、インナーリード１６の厚さより厚い膜厚となる
ようにレジストを塗布して形成したインナーリード１６
等を保護するインナー側レジスト膜２０によって覆われ
ている。

【００３３】また、上面側のアウター配線部１３ｄに設
けられているグランド配線３１は、半導体チップ取着領
域１９に対し腹背関係となる領域及びその近傍を含む領
域全体に平板状に設けられている。そして、アウター配
線部１３ｄには、グランド配線３１等の厚さより厚い膜
厚となるようにレジストを塗布して形成したグランド配
線３１やアウターリード等を保護するアウター側レジス
ト膜２１が設けられている。

【００３４】そして、テープ状キャリア２７への半導体
チップの実装は、第１の実施形態と同様に、図示しない
ボンディング装置を用い、インナーリード１６の先端部
分１６ａの接続部位と半導体チップのバンプを加圧接合
することにより行われる。

【００３５】また、上記のように構成することで、半導
体チップのテープ状キャリア２９への実装の際、アウタ
ー側レジスト膜２１を押圧するボンディング装置のボン
ディングツールによる押圧力は、絶縁基材１２を介して
グランド配線３１に対し腹背関係の位置となるその真裏
に配列されたインナーリード１６に伝えられ、インナー
リード１６の接続部位と半導体チップのバンプとの全て
の加圧接合部分での加圧力が均一となる。この結果、第
１の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、
グランド配線３１をグランドに接続することによって、
電気的特性性能を向上させることができる。

【００３６】なお、上記の第１の実施形態では、インナ
ーリード１６に対しアウター配線部１３ｂのアウター配
線１７が同幅、同ピッチの１対１の対応となっており、
第２の実施形態では、アウター配線部１３ｃのアウター
配線２８を広幅に形成することで１つあるいは複数のイ
ンナーリード１６に対応するものとなっており、また第
３の実施形態では、アウター配線部１３ｄの平板状とし
たグランド配線３１によって複数のインナーリード１６
に対応するものとなっているが、これらの形態を装置内
に複数含む構造であっても同様の効果を得ることができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、配線部の配線パターンに導通する接続部位と
半導体チップのバンプとの複数の接合部分に加圧力が均
一に加わることになり、加圧接合状態がばらつかず、接
合されずにオープン状態になってしまうといった虞がな
くなり、良好な接合状態が得られると共に信頼性の高い
実装が行える等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るテープ状キャリ
アの要部における配線部の配線パターンの配置状態を示
す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢方向視部分におけるレジストが
塗布された状態の断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る加圧接合工程を
説明するために示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係るテープ状キャリ
アの要部における配線部の配線パターンの配置状態を示
す平面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ矢方向視部分におけるレジストが
塗布された状態の断面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態に係るテープ状キャリ
アの要部における配線部の配線パターンの配置状態を示
す平面図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ矢方向視部分におけるレジストが
塗布された状態の断面図である。

【図８】従来例に係るテープ状キャリアの要部における
配線部の配線パターンの配置状態を示す平面図である。

【図９】図８のＸ−Ｘ矢方向視部分におけるレジストが
塗布された状態の断面図である。

【符号の説明】

１１，２７，２９…テープ状キャリア １２…絶縁基材 １３ａ，１３ｃ，１３ｄ…アウター配線部 １３ｂ，１３ｅ…インナー配線部 １４…半導体チップ １５…バンプ １６…インナーリード １７，２８…アウター配線 ２１…アウター側レジスト膜 ３１…グランド配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大家 宣昭 岩手県北上市北工業団地６番６号 岩手東 芝エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 澤口 一之 岩手県北上市北工業団地６番６号 岩手東 芝エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 小田島 健 岩手県北上市北工業団地６番６号 岩手東 芝エレクトロニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 MM04 MM23 MM25 MM26 MM28 MM48 NN04 NN09 PP02 PP06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム状絶縁基材と、この絶縁基材の
   両主面に設けた導電薄板をそれぞれパターニングして形
   成した配線部と、この配線部の配線パターンに導通する
   接続部位に対応するバンプを加圧接合して前記絶縁基材
   に実装した半導体チップとを備えてなる半導体装置にお
   いて、前記絶縁基材の両主面にそれぞれ設けられた前記
   配線部の配線パターンが、前記絶縁基材を間に介在させ
   て互いに対向する位置に設けられていることを特徴とす
   る半導体装置。
2. 【請求項２】 両主面の配線パターンが、同一幅寸法を
   有し、かつ同一ピッチで配列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】 一主面の一つの配線パターンに対し、他
   主面の複数の配線パターンが絶縁基材を間に介在させて
   対向していることを特徴とする請求項1記載の半導体装
   置。
4. 【請求項４】 一主面の配線パターンが、平板状に形成
   されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装
   置。