JP2005183836A - 半導体装置用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路保護膜の機能を損なうことなく、折曲部で設計値どおりの折り曲げ半径を確保することができる半導体装置用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置を提供する。
【解決手段】 折曲前に折曲部２ａに相当する保護膜４の表面側に、表面から所定の深さの溝４ａを複数形成しておく。溝４ａを包み込むように折曲部２ａで基材フィルム２とともに導体パターン３および保護膜４を曲げる。このとき、保護膜４は、折曲に際して保護膜４のダブつきを溝４ａにより吸収する。そのため、保護膜４の折曲に際して、保護膜４に生じる応力が導体パターン３や基材フィルム２に分散しない。
【選択図】 図２

Description

本発明は、折り曲げ構造の半導体装置用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置に関し、特に、回路保護膜の機能を損なうことなく、折曲部で設計値どおりの折り曲げ半径を確保することができる半導体装置用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置に関する。

近年の携帯端末・携帯電話などの多機能化・小型化により、それら機器に搭載される半導体装置はメモリやロジックＩＣをひとつのパッケージ内に格納するＭＣＰ（Multi Chip Package）化が進んでいる。ＭＣＰの形体は各種存在するが、半導体パッケージ内に高いデバイス密度を確保できる点において、フレックス基板を使用し三次元に折り曲げて配線する積層半導体パッケージ（Folded Stacked パッケージ）が注目を集めている。（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、積層半導体装置に使用されるフレックス基板は、ポリイミドなどの耐熱性・耐薬品性にすぐれた基材フィルムの片面若しくは両面に銅などの導体により電気回路が配線され、浮遊粒子などの付着による回路の汚染・短絡を防ぐため保護膜等を回路表面に施した構造を有する。また、積層半導体装置に使用されるフレックス基板は、下方デバイスの電気信号を上方デバイスヘ伝達するため、折曲部において折り曲げられる。

図４は、従来の積層半導体装置に使用されるフレックス基板を用いた積層半導体装置の断面を示す。この積層半導体装置４０は、第１〜第３の半導体装置４０Ａ〜４０Ｃを積層したものである。各半導体装置４０Ａ〜４０Ｃは、ポリイミド樹脂などにより形成された基材フィルム４１と、基材フィルム４１の上面に設けた複数のフリップチップバンプ用パッド４２と、複数のフリップチップバンプ用パッド４２上に複数のフリップチップバンプ４３を介して搭載される半導体チップ４４と、基材フィルム４１の下面に設けられた複数のボール電極用パッド４５と、このボール電極用パッド４５に接続させる複数のボール電極４６と、各部の接続のため基材フィルム４１の内側に形成された銅箔等の導体により形成された第１の配線５１および第２の配線５２とを備える。

基材フィルム４１の両側を折曲部５５において、基材フィルム４１は、第１および第２の配線５１，５２とともに半導体チップ４４側にそれぞれ折曲され、半導体チップ４４と折曲された基材フィルム４１とは、接着剤４７により接着されている。折曲された基材フィルム４１の上面は、複数のボール電極受け用パッド４８を備える。半導体チップ４４の下方は、アンダーフィル樹脂５０が充填される。第１の配線５１、ボール電極受け用パッド４８、ボール電極用パッド４５およびフリップチップバンプ用パッド４２の周囲は、ソルダーレジスト等により形成された保護膜４９により保護される。

図５は、従来の積層半導体装置に使用されるフレックス基板の折曲前における折曲部５５の層構造を示す。折曲部５５は、折曲されたとき内側となる保護膜４９、第１の配線５１、基材フィルム４１および第２の配線５２の順に積層されたものとなっている。

この積層半導体装置４０によれば、複数のボール電極４６と複数のボール電極受け用パッド４８を介して第１〜第３の半導体装置４０Ａ〜４０Ｃを順次積層するもので、図示しないマザーボードに対する半導体チップの実装密度が向上される。
特開２００１−７７２９４号公報（図１）

しかし、従来の積層半導体装置に使用されるフレックス基板によると、図６に示すように、折曲部５５は、基材フィルム４１の外側に第２の配線５２を、内側に第１の配線５１を形成し、第１の配線５１の上に保護膜４９による回路保護膜が形成されており、折り曲げる際に、曲げ応力が折曲部５５に発生するため（例えば、保護膜４９の一面に伸びが発生し、他の面に収縮が生じる。）、折曲部５５の内側の保護膜４９がランダムに盛り上がってダブつき部４９ａを形成するとともに、保護膜４９と第１の配線５１との間、第１の配線５１と基材フィルム４１との間で剥離やクラックを生じ、回路保護膜として機能しないおそれがあり、また、所望の折り曲げ半径を得られないおそれがある。

従って、本発明の目的は、回路保護膜の機能を損なうことなく、折曲部で設計値どおりの折り曲げ半径を確保することができる半導体装置用テープキャリアおよびこれを用いた半導体装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、基材としての絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルム上に形成された導体パターンと、前記導体パターン上に形成された保護膜と、前記保護膜の表面を内側にして前記絶縁性フィルム、前記導体パターンおよび前記保護膜を一体に折り曲げ可能な折曲部を備え、前記折曲部において折り曲げる際に内部に生じる応力を緩和する少なくとも１つ以上の溝を前記折曲部に位置する前記保護膜に備えることを特徴とする半導体装置用テープキャリアを提供する。

前記溝は、断面がＶ字状あるいはＵ字状に形成されていることが好ましい。

前記溝は、前記保護膜の厚さの５０〜９５％の深さを有することが好ましい。

前記溝は、５〜３０°の開口角を有することが好ましい。

本発明は、上記目的を達成するため、基材としての絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルム上に形成された導体パターンと、前記導体パターン上に形成された保護膜と、前記保護膜上に形成されたバイアホールを介して前記導体パターンに接続されながら前記保護膜上に配置された半導体チップと、前記保護膜の表面を内側にして前記絶縁性フィルム、前記導体パターンおよび前記保護膜を一体に折り曲げる折曲部を備え、前記保護膜の表面を内側にして前記折曲部において折り曲げたときに内部に生じる応力を緩和する少なくとも１つ以上の溝を前記保護膜の前記所定の折曲部に備えることを特徴とする半導体装置を提供する。

前記溝は、断面がＶ字状あるいはＵ字状に形成されていることが好ましい。

前記溝は、前記保護膜の厚さの５０〜９５％の深さを有することが好ましい。

前記溝は、５〜３０°の開口角を有することが好ましい。

本発明の半導体装置用テープキャリアによれば、保護膜を内側にして折り曲げるときに内部に生じる応力を緩和する溝を備えるため、保護膜がダブつくことがなく、絶縁性フィルムと導体パターンとの間での剥離やクラックの発生が減少するとともに、設計値通りの折り曲げ半径を確保することができる。

本発明の半導体装置用テープキャリアによれば、溝は、断面がＶ字状あるいはＵ字状に形成されているため、保護膜を内側にして折り曲げるときに保護膜がダブつくことがなく、保護膜に生じる応力を効果的に緩和することができるので、保護膜としての機能が害されない。

本発明の半導体装置用テープキャリアによれば、溝は、保護膜の厚さの５０〜９５％の深さを有するため、保護膜を内側にして折り曲げるときに保護膜がダブつくことがなく、保護膜に生じる応力を効果的に緩和することができるので、保護膜としての機能が害されない。

本発明の半導体装置用テープキャリアによれば、溝の開口角が５〜３０°となる長さを有するため、保護膜を内側にして折り曲げるときに保護膜がダブつくことがなく、保護膜に生じる応力を効果的に緩和することができるので、保護膜としての機能が害されない。

本発明の半導体装置によれば、導体パターンおよび保護膜が形成された絶縁フィルムは、保護膜を内側にして折り曲げたときに内部に生じる応力を緩和する溝を保護膜に備えるため、保護膜がダブつくことがなく、絶縁性フィルムと導体パターンとの間での剥離やクラックの発生が減少するとともに、設計値通りの折り曲げ半径を確保することができる。

本発明の半導体装置によれば、溝は、断面がＶ字状あるいはＵ字状に形成されているため、保護膜を内側にして折り曲げるときに保護膜がダブつくことがなく、保護膜に生じる応力を効果的に緩和することができるので、保護膜としての機能が害されない。

本発明の半導体装置によれば、溝は、保護膜の厚さの５０〜９５％の深さを有するため、保護膜を内側にして折り曲げるときに保護膜がダブつくことがなく、保護膜に生じる応力を効果的に緩和することができるので、保護膜としての機能が害されない。

本発明の半導体装置によれば、溝は、その開口角が５〜３０°となる長さを有するため、保護膜を内側にして折り曲げるときに保護膜がダブつくことがなく、保護膜に生じる応力を効果的に緩和することができるので、保護膜としての機能が害されない。

図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアを適用した半導体装置を示す。この半導体装置１は、ポリイミド樹脂により形成された基材フィルム２と、基材フィルム２上に形成された銅箔からなる導体パターン３と、導体パターン３上に形成され、導体パターン３を保護する、ソルダーレジストから形成される保護膜４と、導体パターン３と電極パッド９および導電性ペースト５を介して接続される半導体チップ６と、バイアホール７に配置され、導体パターン３と外部とを接続するはんだボール８とを備え、これを折曲部２ａで二つ折りにして、モールド樹脂１０で半導体チップ６等を固定したものである。

ここで、保護膜４には、折曲部２ａに相当する部位に、保護膜４を曲げるときに保護膜４に生じる応力を緩和するためのＶ字状の溝４ａが形成されている。

図２は、この実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアの折曲部２ａの拡大図である。この折曲部２ａに相当する部分は、外側から基材フィルム２、導体パターン３、保護膜４の順に積層されている。

保護膜４は、その表面側に形成され、表面側に開口した複数の溝４ａが適宜間隔で設けられ、その溝４ａの深さは保護膜４の厚さの５０〜９５％である。これは、溝４ａの深さが保護膜４の厚さの５０％以下であると、折り曲げ時に溝４ａに生じる応力を緩和することができず、逆に９５％以上であると、保護膜としての機能が損なわれる可能性があるからである。

図３は、この半導体装置１の折曲部２ａに相当する部分の折曲前の拡大図である。この溝４ａの開口幅（溝４ａの頂部における幅）４ｂは、折曲半径ｒと等距離上に水平線Ｈを引き、各溝４ａを通る垂直線Ｖと水平線が交わる交点Ｉを求め、交点Ｉから開口幅４ｂに対する開口角θによって決定される。開口角θは、θが３０゜以下、理想的には１５゜以下が好ましい。開口角θが大きすぎると、折曲部２ａに十分な数の溝４ａを形成することができなくなるため、保護膜４に生じる応力を緩和することができなくなる。

この半導体装置１を組み立てる際の保護膜４について説明する。折曲前に折曲部２ａに相当する保護膜４の表面側に、表面から所定の深さの溝４ａを複数形成しておく。溝４ａを包み込むように折曲部２ａで基材フィルム２とともに導体パターン３および保護膜４を曲げる。このとき、保護膜４は、折曲に際して保護膜４のダブつきを溝４ａにより吸収する。そのため、保護膜４の折曲に際して、保護膜４に生じる応力が導体パターン３や基材フィルム２に分散しない。

この実施の形態に係る半導体装置の半導体装置用テープキャリアによれば、保護膜４に溝４ａを形成したため、基材フィルム２を折曲する場合、溝４ａにより応力が分散されるため、折曲部２ａで設計値どおりの折り曲げ半径を確保することができ、保護膜４と導体パターン３との間や基材フィルム２と導体パターン３との間に微小な剥離やクラックが発生することを減少することができる。

本発明の実施例１を下記に示す。半導体装置１の基材フィルム２の折曲部２ａに保護膜４が施されているものについて、その折曲部２ａに保護膜４の厚さの９０％の深さのＶ字状の溝４ａを形成した。その溝４ａの開口幅４ｂは、開口角θが１０゜に相当する長さとした。また、その溝４ａの間隔は２２．５゜毎とし、折曲部２ａに９本の溝４ａを形成した。

なお、上記実施の形態では、保護膜に形成した溝は、図面上Ｖ字形であるが、Ｕ字状であってもよい。また、折曲したときに保護膜に生じる応力を分散できるのであれば、他の形状でもかまわない。また、溝の数は、折曲半径の大きさや保護膜の厚さ等の折曲条件により１つであってもよく、また、折曲条件により複数設けてもよい。また、基材フィルムは、ポリイミド樹脂により形成したが、これに限定するものでなく、ガラスエポキシフィルム等で形成してもよい。また、保護膜は、ソルダーレジストで形成したが、ポリイミドフィルムを用いたカバーレイフィルムで形成してもよい。また、折曲部は、１個所でも複数でもよい。また、上記実施の形態では、折曲部の保護膜を薄く形成したが、これに限られるものではなく、折曲府の保護膜を薄く形成することなく、平坦な面に対して溝を形成する構造であってもよい。

本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアを適用した半導体装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアの折曲部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置用テープキャリアの折曲部に相当する部分の折曲前の拡大断面図である。 従来のフレックス基板を用いた積層半導体装置の断面図である。 従来のフレックス基板の折曲前における折曲部の層構造を示す断面図である。 従来のフレックス基板の折曲後における折曲部の状態を示す断面図である

符号の説明

１ 半導体装置
２ 基材フィルム
２ａ 折曲部
３ 導体パターン
４ 保護膜
４ａ 溝
４ｂ 開口幅
５ 導電性ペースト
６ 半導体チップ
７ バイアホール
８ ボール
９ 電極パッド
１０ モールド樹脂
４０ 半導体装置
４１ 基材フィルム
４２ フリップチップバンプ用パッド
４３ フリップチップバンプ
４４ 半導体チップ
４５ ボール電極用パッド
４６ ボール電極
４７ 接着剤
４８ ボール電極受け用パッド
４９ 保護膜
４９ａ ダブつき部
５０ アンダーフィル樹脂
５１，５２ 配線
５５ 折曲部
６０ フレックス基板
Ｏ 折曲中心
θ 開口角
Ｈ 水平線
Ｉ 交点
Ｖ 垂直線
ｒ 折曲半径

Claims (8)

1. 基材としての絶縁性フィルムと、
   前記絶縁性フィルム上に形成された導体パターンと、
   前記導体パターン上に形成された保護膜と、
   前記保護膜の表面を内側にして前記絶縁性フィルム、前記導体パターンおよび前記保護膜を一体に折り曲げ可能な折曲部を備え、
   前記折曲部において折り曲げる際に内部に生じる応力を緩和する少なくとも１つ以上の溝を前記折曲部に位置する前記保護膜に備えることを特徴とする半導体装置用テープキャリア。
2. 前記溝は、断面がＶ字状あるいはＵ字状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用テープキャリア。
3. 前記溝は、前記保護膜の厚さの５０〜９５％の深さを有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置用テープキャリア。
4. 前記溝は、５〜３０°の開口角を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置用テープキャリア。
5. 基材としての絶縁性フィルムと、
   前記絶縁性フィルム上に形成された導体パターンと、
   前記導体パターン上に形成された保護膜と、
   前記保護膜上に形成されたバイアホールを介して前記導体パターンに接続されながら前記保護膜上に配置された半導体チップと、
   前記保護膜の表面を内側にして前記絶縁性フィルム、前記導体パターンおよび前記保護膜を一体に折り曲げる折曲部を備え、
   前記保護膜の表面を内側にして前記折曲部において折り曲げたときに内部に生じる応力を緩和する少なくとも１つ以上の溝を前記保護膜の前記折曲部に備えることを特徴とする半導体装置。
6. 前記溝は、断面がＶ字状あるいはＵ字状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
7. 前記溝は、前記保護膜の厚さの５０〜９５％の深さを有することを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
8. 前記溝は、５〜３０°の開口角を有することを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
   

Images