JP2005322948A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置技術に関し、特に、BGA(Ball Grid Array )パッケージ構造を有する半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device technology, and particularly to a technology effective when applied to a semiconductor integrated circuit device having a BGA (Ball Grid Array) package structure.
電子機器の機能および性能の向上とともに、その外観を小形で薄く、しかもその重さを軽量にするための技術開発が進められている。これは、近年の携帯形電話機や携帯形計算機等のような携帯形電子機器の急増によるところが大きい。 Along with improvements in the functions and performance of electronic devices, technological developments are underway to reduce the appearance and size of the device to a small size and weight. This is largely due to the rapid increase in portable electronic devices such as portable telephones and portable computers in recent years.
また、個人で操作する電子機器におけるマン・マシンインターフェィス的役割の重要性が増しつつあり、電子機器の取り扱い易さや操作性が重要視されるようになってきている。さらに、複雑な画像を含む情報を小形の電子機器で大量に、しかも高速処理する必要性も急増してきている。これらの傾向は、本格的なマルチメディア時代の到来とともに、いっそう強まるものと思われる。 In addition, the importance of man-machine interface roles in electronic devices operated by individuals is increasing, and the ease of handling and operability of electronic devices are becoming more important. Furthermore, the need to process a large amount of information including complex images with a small electronic device at a high speed has been rapidly increasing. These trends are likely to become stronger with the advent of the full-fledged multimedia era.
こうした状況の中で、半導体チップに形成される素子の集積度等の向上は止まるところを知らず、半導体チップのサイズの増大および電極数の増加等が進み、半導体チップを収容するパッケージも大形になってきている。 Under such circumstances, the improvement in the integration degree of elements formed on the semiconductor chip is not known, but the increase in the size of the semiconductor chip and the increase in the number of electrodes has progressed, and the package that accommodates the semiconductor chip has also increased in size. It has become to.
一方ではパッケージサイズを小形にするためにリードピッチを狭める等の対策が採られているが、これとともにパッケージの実装も急速に難しくなってきている。 On the other hand, in order to reduce the package size, measures such as narrowing the lead pitch have been taken, but with this, it has become difficult to mount the package rapidly.
そこで、多数の外部電極を小さなパッケージから引き出すことができ、しかも、実装が比較的容易に行えるBGA形のパッケージ構造が急速に使用されつつある。 Therefore, a BGA type package structure in which a large number of external electrodes can be drawn out from a small package and can be mounted relatively easily is rapidly being used.
この構造では、外部電極を、QFP(Quad Flat Package )等のようにパッケージの側面から引き出すのではなく、PGA(Pin Grid Array)のようにパッケージの実装面から引き出す構造となっており、外部電極のピッチはPGAよりも狭いが、外部電極をQFP等よりも余裕をもって引き出すことができるので、実装も容易であるという特徴を有している。 In this structure, the external electrode is not drawn from the side of the package like QFP (Quad Flat Package), but is drawn from the mounting surface of the package like PGA (Pin Grid Array). Although the pitch of is smaller than that of PGA, the external electrode can be pulled out with a margin more than QFP or the like, so that the mounting is easy.
BGA形のパッケージには、構造や材料等の異なる種々のものがあるが、配線基板部分に絶縁テープを使用する、いわゆるテープBGA(Tape BGA;以下、TBGAという)もその中の一つと言える。このTBGA形のパッケージ構造では、他のBGA形のパッケージ構造に比べてパターンを微細にかつ薄く形成することができるという特徴を有している。 There are various types of BGA type packages having different structures and materials, and so-called tape BGA (hereinafter referred to as TBGA) using an insulating tape for the wiring board portion is one of them. This TBGA type package structure has a feature that a pattern can be formed finer and thinner than other BGA type package structures.
このため、このTBGA形のパッケージ構造を、半導体チップとほぼ同じ外形寸法のBGAパッケージ構造の、いわゆるCSP(Chip Size Package )構造に適用したものも開発されている。このようなBGA形のパッケージ構造を有する半導体集積回路装置については、例えば日経BP社、1994年5月1日発行の「日経マイクロデバイス」P98〜P102(非特許文献1)、同じく1995年2月1日発行の「日経マイクロデバイス」P96〜P97(非特許文献2)および株式会社工業調査会、平成7年4月1日発行の「電子材料」P22〜P28(非特許文献3)等に記載があり、ここにはCSP形のBGAパッケージ構造について説明されている。 For this reason, a structure in which this TBGA type package structure is applied to a so-called CSP (Chip Size Package) structure of a BGA package structure having substantially the same external dimensions as a semiconductor chip has been developed. As for the semiconductor integrated circuit device having such a BGA type package structure, for example, “Nikkei Microdevices” P98 to P102 (Non-patent Document 1) issued on May 1, 1994, Nikkei BP, February 1995 “Nikkei Microdevices” issued on the 1st, P96 to P97 (Non-patent Document 2) and “Electrical Materials” P22 to P28 (Non-patent Document 3) issued on April 1, 1995, etc. Here, a CSP type BGA package structure is described.
すなわち、これらの文献には、バンプ電極がエリアアレイ状に配列されたフレキシブル配線を、半導体チップの主面上にエラストマを介して設け、そのフレキシブル配線基板に形成された配線パターンのリードを撓ませて半導体チップの主面上のボンディングパッドに接続したパッケージ構造が開示されている。このフレキシブル配線基板の配線パターンは金(Au)メッキ銅(Cu)箔で形成されており、その先端部はCuがエッチングされてAuリードになっている。 That is, in these documents, flexible wiring in which bump electrodes are arranged in an area array is provided via an elastomer on the main surface of a semiconductor chip, and the leads of the wiring pattern formed on the flexible wiring substrate are bent. A package structure connected to bonding pads on the main surface of a semiconductor chip is disclosed. The wiring pattern of this flexible wiring board is formed of gold (Au) plated copper (Cu) foil, and the tip portion thereof is etched by Cu to form an Au lead.
また、TBGA形のパッケージ構造については、例えば日本電子材料技術協会、1995年7月発行、「日本電子材料技術協会会報、TBGAの行方」JEMS.VOL.27、P14〜P19(非特許文献4)に記載がある。 For the package structure of the TBGA type, see, for example, the Japan Electronic Materials Technology Association, issued in July 1995, “The Japan Electronics Material Technology Association Bulletin, Whereabouts of TBGA” JEMS. VOL. 27, P14 to P19 (Non-Patent Document 4).
ここには、LSIチップの外周にLSIチップを取り囲むように平面枠状に形成されたTABテープを配置し、そのTABテープから平坦状に延ばされたTABリードと、LSIチップの主面上のボンディングパッドとをはんだ端子等を介して電気的に接続するとともに、TABテープの枠面上に、実装基板のパッドと接続される球形のはんだ端子を設けたTBGAの代表的な構造について説明されている。 Here, a TAB tape formed in a planar frame shape is disposed on the outer periphery of the LSI chip so as to surround the LSI chip, a TAB lead extending flat from the TAB tape, and a main surface of the LSI chip. A typical structure of a TBGA is described in which a bonding pad is electrically connected via a solder terminal or the like, and a spherical solder terminal connected to a pad of a mounting board is provided on a frame surface of a TAB tape. Yes.
このLSIチップの裏面は放熱板に接合されている。この放熱板とTABテープとの間には、LSIチップの側面を取り囲むように平面枠状に形成された固定板が介在されている。TABテープは、銅(Cu)/ポリイミド/Cuで構成されている。
ところが、上記したBGAパッケージ技術においては、以下の問題があることを本発明者は見出した。 However, the present inventors have found that the above-described BGA package technology has the following problems.
すなわち、上記したフレキシブル配線基板のリードをAuで構成する技術においては、高価な金が多量に必要となり、半導体集積回路装置の製造コストが高くなる課題がある。 That is, in the above-described technology for forming the leads of the flexible wiring board with Au, a large amount of expensive gold is required, and there is a problem that the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit device increases.
また、本発明者は、この種のパッケージ構造の半導体集積回路装置について検討した。以下は、公知とされた技術ではないが、本発明者が検討した技術であり、その概要は次のとおりである。すなわち、本発明者が検討した技術は、上記したパッケージ構造のフレキシブル配線基板におけるリードの芯材がCuで構成されているとともに、そのリードの上下両面に同厚のAuメッキ層が形成されるものである。しかし、上記フレキシブル配線基板の配線の芯材をCuで構成し、その配線のリードの両面に同一膜厚の金メッキ層を設ける本発明者が検討した技術においては、そのリードと半導体チップの外部端子との接合部およびはんだバンプ電極とそれが接合される配線部(バンプランド部)との接合部の各々の接合状態を最適にすることができず、その両方の接合部において充分な接合上の信頼性を得ることができないという課題がある。 The inventor has also studied a semiconductor integrated circuit device having this type of package structure. The following is not a known technique, but is a technique examined by the present inventor, and the outline thereof is as follows. That is, the technique examined by the present inventors is that the lead core material of the flexible wiring board having the above-described package structure is made of Cu, and Au plating layers having the same thickness are formed on the upper and lower surfaces of the lead. It is. However, in the technique studied by the present inventor in which the core material of the wiring of the flexible wiring board is made of Cu and the gold plating layer having the same film thickness is provided on both surfaces of the lead of the wiring, the lead and the external terminal of the semiconductor chip It is not possible to optimize the bonding state of each of the bonding portion between the solder bump electrode and the wiring portion (bump land portion) to which the solder bump electrode is bonded. There is a problem that reliability cannot be obtained.
そこで、本発明の目的は、はんだバンプ電極の形成された配線基板のリード部を半導体チップの外部端子に電気的に接続してなるパッケージ構造を有する半導体集積回路装置において、そのリード部と外部端子との接合部およびバンプランド部とバンプ電極との接合部の両方の接合上の信頼性を向上させることのできる技術を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a package structure in which a lead portion of a wiring board on which solder bump electrodes are formed is electrically connected to an external terminal of a semiconductor chip. It is an object of the present invention to provide a technique capable of improving the reliability of the bonding of the bonding portion between the bump land portion and the bump land portion and the bump electrode.
また、本発明の他の目的は、はんだバンプ電極の形成された配線基板のリード部を半導体チップの外部端子に電気的に接続してなるパッケージ構造を有する半導体集積回路装置において、その製造コストを低減することのできる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of a semiconductor integrated circuit device having a package structure in which lead portions of a wiring board on which solder bump electrodes are formed are electrically connected to external terminals of a semiconductor chip. It is to provide a technique that can be reduced.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、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。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明は、配線基板に形成された配線のリード部を半導体チップの主面上の外部端子と電気的に接続させ、かつ、前記配線基板に形成された配線のランド部をはんだバンプ電極と電気的に接続させてなる半導体集積回路装置であって、
(a)前記リード部をニッケル層および第1の金層の順で形成された金属層を介して前記外部端子に接合するとともに、
(b)前記ランド部をニッケル層を介して前記はんだバンプ電極に接合したものである。
That is, according to the present invention, the lead portion of the wiring formed on the wiring substrate is electrically connected to the external terminal on the main surface of the semiconductor chip, and the land portion of the wiring formed on the wiring substrate is connected to the solder bump electrode. A semiconductor integrated circuit device electrically connected to
(A) While joining the lead portion to the external terminal through a metal layer formed in the order of a nickel layer and a first gold layer,
(B) The land portion is bonded to the solder bump electrode through a nickel layer.
また、本発明は、配線基板に形成された配線のリード部を半導体チップの主面上の外部端子と電気的に接続させ、かつ、前記配線基板に形成された配線のランド部をはんだバンプ電極と電気的に接続させてなる半導体集積回路装置であって、
(a)前記リード部を第1の金層を介して前記外部端子に接合するとともに、
(b)前記ランド部をパラジウム層を介して前記はんだバンプ電極に接合したものである。
In addition, the present invention electrically connects a lead portion of a wiring formed on a wiring board to an external terminal on a main surface of a semiconductor chip, and connects a land portion of the wiring formed on the wiring board to a solder bump electrode. A semiconductor integrated circuit device electrically connected to
(A) While joining the lead part to the external terminal through a first gold layer,
(B) The land portion is joined to the solder bump electrode through a palladium layer.
本願において開示される発明のうち、代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。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、はんだバンプ電極の形成された配線基板のリード部を半導体チップの外部端子に電気的に接続してなるパッケージ構造を有する半導体集積回路装置において、そのリード部と外部端子との接合部およびバンプランド部とバンプ電極との接合部の両方の接合上の信頼性を向上させることができる。 That is, in a semiconductor integrated circuit device having a package structure in which a lead portion of a wiring board on which a solder bump electrode is formed is electrically connected to an external terminal of a semiconductor chip, a joint portion and a bump between the lead portion and the external terminal It is possible to improve the reliability of bonding at both the land portion and the bonding portion between the bump electrodes.
また、はんだバンプ電極の形成された配線基板のリード部を半導体チップの外部端子に電気的に接続してなるパッケージ構造を有する半導体集積回路装置において、その製造コストを低減することができる。 Further, in the semiconductor integrated circuit device having a package structure in which the lead portion of the wiring board on which the solder bump electrodes are formed is electrically connected to the external terminal of the semiconductor chip, the manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面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機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する)。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. To do).
(実施の形態1)
図1は本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の平面図、図2は図1のII−II線の断面図、図3は図1の半導体集積回路装置の要部平面図、図4は図3のIV−IV線の断面図、図5は配線基板の配線の各接合面に形成された金層の厚さと各接合部における接合強度劣化率との関係を示すグラフ図、図6〜図15は図1の半導体集積回路装置のリード部におけるメッキ構造例を説明するための説明図、図16は図1の半導体集積回路装置の配線基板におけるメッキ処理方法を説明するための説明図、図17は図1の半導体集積回路装置の組立工程を説明するための説明図、図18は図1の半導体集積回路装置の弾性構造体の形成工程で用いるマスクの平面図、図19は図1の半導体集積回路装置の弾性構造体の形成工程における説明図、図20〜図22は図1の半導体集積回路装置のリードの接続工程中の説明図、図23および図24は図1の半導体集積回路装置の適用例の説明図である。
(Embodiment 1)
1 is a plan view of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the main part of the semiconductor integrated circuit device in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the thickness of the gold layer formed on each joint surface of the wiring of the wiring board and the joint strength deterioration rate at each joint. 6 to 15 are explanatory views for explaining an example of the plating structure in the lead portion of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, and FIG. 16 is for explaining the plating method for the wiring substrate of the semiconductor integrated circuit device of FIG. FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the assembly process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, FIG. 18 is a plan view of a mask used in the process of forming the elastic structure of the semiconductor integrated circuit device of FIG. FIG. 2 is an explanatory view of the elastic structure of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 0 Figure 22 is an explanatory view of a connecting process of the lead of a semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, 23 and 24 is an explanatory view of an application example of the semiconductor integrated circuit device of FIG.
まず、本実施の形態1の半導体集積回路装置の構造を図1〜図15によって説明する。 First, the structure of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施の形態1の半導体集積回路装置は、例えばCSP(Chip Size Package )形の半導体集積回路装置であり、半導体チップ1と、その主面上にエラストマ(弾性構造体)2を介して設けられたフレキシブル配線基板(配線基板)3とを有している。
The semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment is, for example, a CSP (Chip Size Package) type semiconductor integrated circuit device, which is provided on a
半導体チップ1は、例えば平面矩形状のシリコン(Si)単結晶等の小片からなり、その主面上には、例えばマイクロプロセッサ等のような論理回路またはSRAM(Static Random Access Memory )やDRAM(Dynamic Random Access Memory)等のような記憶回路等、所定の集積回路が形成されている。
The
また、半導体チップ1の主面の最上層には、パッシベーション膜4が形成されている。このパッシベーション膜4は、上記した集積回路構成用の素子や配線等を保護するための絶縁膜であり、半導体チップ1の主面側から順に、例えば無機材料からなるパッシベーション膜4aおよび有機材料からなるパッシベーション膜4bが堆積され形成されている。
A
そのパッシベーション膜4aは、例えば二酸化シリコン(SiO2)またはその上に窒化シリコンが堆積されて構成されている。また、パッシベーション膜4bは、例えばポリイミド樹脂からなり、その厚さは、例えば2〜10μm程度である。
The
また、半導体チップ1の主面中央には、矩形状に形成された複数のボンディングパッド(外部端子)5が一直線上に沿って配置されている。このボンディングパッド5は、上記した集積回路の電極を半導体チップ1の外部に引き出すための引き出し電極であり、例えばアルミニウム(Al)またはAl−Si−Cu合金等からなる。
In the center of the main surface of the
このボンディングパッド5の上面は、上記したパッシベーション膜4a, 4bに穿孔された開口部4a1,4b1 を通じて露出されている。下層のパッシベーション膜4aにおける開口部4a1 は、個々のボンディングパッド5の上面が露出する程度の大きさで形成されている(図3および図4参照)。なお、図3においては図面を見易くするためパッシベーション膜4a, 4bにハッチングを付す。
The upper surface of the
また、上層のパッシベーション膜4bにおける開口部4b1 は、個々のボンディングパッド5よりも大きめに形成されており、複数のボンディングパッド5の配列方向に沿って延在する細長い開口領域となっている。
Further, the opening 4b1 in the
なお、図4において、符号のZは層間絶縁膜を示しており、この下層(半導体チップ1の半導体基板に向かう方向)には複数の配線層および素子が形成されている。 In FIG. 4, the symbol Z indicates an interlayer insulating film, and a plurality of wiring layers and elements are formed in this lower layer (in the direction toward the semiconductor substrate of the semiconductor chip 1).
エラストマ2は、温度特性試験等のような熱を伴う処理に際し、CSP形の半導体集積回路装置とこれを実装するプリント配線基板との接続部(後述のはんだバンプ電極)に、半導体チップ1とプリント配線基板との熱膨張係数差に起因して加わるストレスを吸収する機能を有している。
The
エラストマ2は、半導体チップ1の主面中央におけるボンディングパッド5の配列領域における長辺の両側(図1等において左右)に配置されている。その左右各々のエラストマ2は、半導体チップ1の長手方向に沿って延びるような平板状に形成されており、例えば厚さ100μm〜200μm程度、好ましくは150μm程度のシリコーン樹脂等のような弾性材料によって構成されている。
The
その左右各々のエラストマ2は、それぞれ接着材6aによって半導体チップ1と接着されている。接着材6aは、例えばシリコーン系の樹脂からなり、その厚さは、例えば10μm〜30μm程度、好ましくは20μm程度に設定されている。
The left and
フレキシブル配線基板3は、半導体チップ1の集積回路と、上記実装用のプリント配線基板の配線とを電気的に接続するための部材であり、フレキシブル配線基板3の配線3Lのパターン形成面をエラストマ2側に向けた状態でエラストマ2と接合され半導体集積回路装置に組み込まれている。
The
フレキシブル配線基板3を構成するテープ(基板基材)3Tは、例えばポリイミド樹脂からなり、その中央には半導体チップ1の長手方向に延在するような長方形状の開口部3T1 が穿孔されており、その開口部3T1 から上記したボンディングパッド5の配列領域が露出する構造となっている。このテープ3Tの厚さは、例えば50μm〜125μm程度、好ましくは50μm程度に設定されている。
A tape (substrate substrate) 3T constituting the
テープ3T上には、上記した配線3Lがパターン形成されている。この配線3Lは接着材6bによりテープ3Tに接着されている。この接着材6bは、例えばエポキシ系の樹脂からなり、その厚さは、例えば10μm〜20μm程度、好ましくは10μm程度に設定されている。
The
この配線3Lの芯材部(メッキ層を除いた配線の主構成材料部)は、例えばCuまたはCu合金等からなり、その厚さは、例えば12μm〜30μm程度、好ましくは、例えば18μm程度に設定されている。
The core portion of the
この配線3Lの一端、すなわち、リード部3L1 は、テープ3Tの中央の開口部3T1 の両長辺側から突出され、その両長辺側から突出する各々のリード部3L1 が互いに噛み合う程度の位置まで半導体チップ1の中央に向かって延在されている。
One end of the
そして、このリード部3L1 は、半導体チップ1の主面側に折り曲げられ、例えば断面略S字状に撓んだ状態で、その先端が半導体チップ1主面上のボンディングパッド5と電気的に接続されている(図2および図4等参照)。なお、図4のリード部3L1 にはメッキ層を図示していない。
The lead portion 3L1 is bent to the main surface side of the
このリード部3L1 の撓みは、半導体チップ1と上記したプリント配線基板との熱膨張係数差に起因してリード部3L1 に生じるストレスを吸収する機能を有している。すなわち、リード部3L1 は、その撓みによって弾性体としての機能を備えている。
The bending of the lead portion 3L1 has a function of absorbing stress generated in the lead portion 3L1 due to a difference in thermal expansion coefficient between the
このリード部3L1 の芯材部の幅は、製品の種類等によって変わるので一概には言えないが、例えば38μm程度である。このリード部3L1 における芯材部の表面にはメッキ処理が施されている。このメッキ構造については後ほど詳述する。 Since the width of the core portion of the lead portion 3L1 varies depending on the type of product and the like, it cannot be generally specified, but is about 38 μm, for example. The surface of the core portion in the lead portion 3L1 is plated. This plating structure will be described in detail later.
また、配線3Lの中間にはバンプランド部3L2 が形成されている。このバンプランド部3L2 は、テープ3Tに穿孔された開口部3T2 を通じてはんだバンプ電極3Bと電気的に接続されている。このバンプランド部3L2 において、はんだバンプ電極3Bとの接合面にはメッキ処理が施されている。このメッキ構造についても後ほど詳述する。
A bump land 3L2 is formed in the middle of the
また、配線3Lにおいてバンプランド部3L2 からフレキシブル配線基板3の外周側に延在する部分は、メッキ電流供給用の配線3L3 である。このメッキ電流供給用の配線3L3 は、リード部3L1 やバンプランド部3L2 等にメッキを施す際に、メッキ装置のメッキ電流供給用の端子が接続され、リード部3L1 やバンプランド部3L2 等に所定量の電流を供給するための配線経路となる。
Further, the portion of the
はんだバンプ電極3Bは、テープ3Tの主面上において、開口部3T1 の両側(図1の左右)に、それぞれ複数個ずつ規則的に配置されている。ただし、はんだバンプ電極3Bは、半導体チップ1の外周よりも内側領域に配置されている。
A plurality of
各はんだバンプ電極3Bは、例えば略球形状に形成された鉛(Pb)−錫(Sn)合金等からなり、その直径は、製品の種類等によって変わるので一概には言えないが、例えば0.5mm〜0.7mm程度、本実施の形態1では、例えば0.6mm程度に設定されている。
Each
このようなCSP形の半導体集積回路装置において半導体チップ1の側面およびエラストマ2の側面は封止樹脂7aによって被覆されている(図2参照)。ただし、この封止樹脂7aは無くても良い。
In such a CSP type semiconductor integrated circuit device, the side surface of the
また、フレキシブル配線基板3の開口部3T1 から露出する溝、すなわち、半導体チップ1の主面と、その上の2つのエラストマ2における互いに対向する内壁面とによって形成された溝内にも封止樹脂7bが充填されており、これによりボンディングパッド5およびリード部3L1 等が被覆されている。
Further, a sealing resin is also provided in a groove exposed from the opening 3T1 of the
この封止樹脂7a, 7bによって外部からの衝撃や水分等からCSP形の半導体集積回路装置が充分に保護されており、この半導体集積回路装置の信頼性を向上させることが可能となっている。 The sealing resins 7a and 7b sufficiently protect the CSP type semiconductor integrated circuit device from external impacts, moisture, and the like, and it is possible to improve the reliability of the semiconductor integrated circuit device.
次に、上記したフレキシブル配線基板3の配線3Lのメッキ構造について、本発明者が検討した結果を説明した後、その具体的な構造例を説明する。
Next, a description will be given of a specific example of the structure after describing the result of the study by the inventor regarding the plating structure of the
まず、本発明者は、配線3Lのリード部3L1 とボンディングパッド5との接合部(以下、リード接合部という)の強度および配線3Lのバンプランド部3L2 とはんだバンプ電極3Bとの接合部(以下、バンプ接合部という)の強度について検討した。
First, the inventor determines the strength of the joint portion (hereinafter referred to as a lead joint portion) between the lead portion 3L1 of the
その結果、それぞれの接合部の強度がリード部3L1 およびバンプランド部3L2 に施された金(Au)メッキの厚さによって異なることを見出した。その結果を図5に示す。 As a result, it has been found that the strength of each joint varies depending on the thickness of the gold (Au) plating applied to the lead portion 3L1 and the bump land portion 3L2. The result is shown in FIG.
図5は、本実施の形態1の半導体集積回路装置に対して、例えば125℃、48時間程度の高温放置(エージング)試験を行った後のリード部接合部およびバンプ接合部の各々の接合強度劣化率を示したグラフである。 FIG. 5 shows the bonding strength of each of the lead bonding portion and the bump bonding portion after the high temperature storage (aging) test of, for example, 125 ° C. and 48 hours is performed on the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment. It is the graph which showed the deterioration rate.
図5の横軸は配線3Lに被覆されたAuメッキ層の膜厚を示し、縦軸は接合強度の劣化率(図5の下方に行くほど接合劣化が少ない)を示している。
The horizontal axis of FIG. 5 shows the film thickness of the Au plating layer coated on the
また、実線で描かれた曲線は、リード接合部の接合強度(以下、リード接合強度という)の劣化率を示し、破線で描かれた曲線は、バンプ接合部の接合強度(以下、バンプ接合強度という)の劣化率を示している。 The curve drawn with a solid line indicates the deterioration rate of the bonding strength of the lead bonding portion (hereinafter referred to as lead bonding strength), and the curve drawn with a broken line indicates the bonding strength of the bump bonding portion (hereinafter referred to as bump bonding strength). Degradation rate).
リード接合強度の劣化率曲線(実線)では、リード部3L1 においてボンディングパッド5側の接合面(以下、パッド側接合面という)におけるAuメッキ層が厚くなるにつれて劣化率が低下している。すなわち、リード部3L1 のパッド側接合面においては、Auメッキ層を厚くした方が良いことが判る。
In the deterioration rate curve (solid line) of the lead bonding strength, the deterioration rate decreases as the Au plating layer on the bonding surface on the
ここで、このAuメッキ層が薄いとリード接合強度が高温放置時に低下する理由を説明する。 Here, the reason why the lead bonding strength is lowered when the Au plating layer is thin is left at a high temperature.
Al等からなるボンディングパッド5とリード部3L1 とを所定条件、例えば荷重30〜60g、温度200〜230℃、超音波0.15〜0.30Wにおいて接触させると、リード部3L1 の裏面におけるAuメッキ層のAu原子が相互拡散することによって両者の接合がなされる。
When the
この状態で、高温放置、例えば125℃、48時間の処理を施すと、リード接合部の接合界面においてAuとAlとの金属間化合物が生成される。この金属間化合物の組成は、接合界面近傍のAuの量によってAuとAlとの構成比が異なる性質を有する。 In this state, when the substrate is left at a high temperature, for example, at a temperature of 125 ° C. for 48 hours, an intermetallic compound of Au and Al is generated at the bonding interface of the lead bonding portion. The composition of this intermetallic compound has the property that the composition ratio of Au and Al varies depending on the amount of Au in the vicinity of the bonding interface.
すなわち、リード接合部の接合界面にAuが豊富にあると、機械的強度が大きいAu5Al2合金が選択的に生成され、これに対し、Auの量が少なくなるに従い、機械的強度がやや小さいAu2Al合金が生成され、さらにAuの量が少なくなると、機械的強度がさらに小さいAuAl2合金が選択的に生成されるようになる。 That is, when Au is abundant at the joint interface of the lead joint, an Au 5 Al 2 alloy having high mechanical strength is selectively generated. On the other hand, as the amount of Au decreases, the mechanical strength slightly increases. When a small Au 2 Al alloy is produced and the amount of Au is further reduced, an AuAl 2 alloy having a smaller mechanical strength is selectively produced.
この結果、リード部3L1 のAuメッキ層が薄い程、高温放置時のリード接合強度が低下することになる。 As a result, the thinner the Au plating layer of the lead portion 3L1, the lower the lead bonding strength when left at high temperatures.
また、Auメッキ層は、リード接合時のボンディングツールによる衝撃を緩和する機能も有している。したがって、このAuメッキ層の厚さを薄くし過ぎると、ボンディングの衝撃が比較的硬いNiやCu等を介してリード接合面に印加されるので、ボンディングパッド5の下の半導体チップ1の主面にダメージを与えてしまう。この場合、リード接合強度は著しく低下することになる。
The Au plating layer also has a function of mitigating impact caused by a bonding tool during lead bonding. Therefore, if the thickness of the Au plating layer is made too thin, the impact of bonding is applied to the lead bonding surface through relatively hard Ni, Cu, etc., so the main surface of the
一方、バンプ接合強度の劣化率曲線(破線)では、バンプランド部3L2 においてはんだバンプ電極3B側の接合面(以下、はんだボール側接合面という)におけるAuメッキ層が厚くなるにつれて劣化率が増加している。すなわち、はんだボール側接合面においては、Auメッキ層を薄くした方が良いことが判る。
On the other hand, in the deterioration rate curve of the bump bonding strength (broken line), the deterioration rate increases as the Au plating layer on the
ここで、金メッキ層が厚いとバンプ接合強度が高温放置時に低下する理由を説明する。 Here, the reason why the bump bonding strength decreases when left at high temperature when the gold plating layer is thick will be described.
バンプ接合時の高温条件、例えば最高(Max)235℃〜200℃、45秒以上の下で、金メッキ層を形成する接合界面のAu原子は、例えばはんだバンプ電極3Bのはんだボールの63%錫(Sn)−37%鉛(Pb)中にほぼ均一に拡散される。 Under high temperature conditions at the time of bump bonding, for example, at a maximum (Max) of 235 ° C. to 200 ° C. for 45 seconds or more, Au atoms at the bonding interface forming the gold plating layer are, for example, 63% tin ( Sn) -37% almost uniformly diffused in lead (Pb).
このはんだボール中に拡散したAuの濃度が所定の濃度を越えた状態で、高温放置、例えば125℃、48時間の処理を施すと、一旦、はんだボール内に拡散されたAu原子がはんだボールの接合界面に選択的に凝集して、はんだボール中のSn原子と結合して主としてAuSn4化合物を析出する。 When the concentration of Au diffused in the solder ball exceeds a predetermined concentration and left at a high temperature, for example, at a temperature of 125 ° C. for 48 hours, the Au atoms diffused in the solder ball are temporarily dispersed in the solder ball. It selectively agglomerates at the bonding interface and bonds with Sn atoms in the solder balls to mainly precipitate AuSn 4 compounds.
ここで析出されたAuSn4は、機械的に脆い性質を有するので、結果としてはんだボールの接合強度が低下することになる。さらには、はんだバンプ電極3Bの剥離も生じる場合もある。
The deposited AuSn 4 has a mechanically brittle property, and as a result, the bonding strength of the solder ball is lowered. Further, the
これに対して、Auメッキ層が薄く、はんだボール中に拡散したAuの濃度が所定濃度よりも小さい状態で、上記した高温放置処理を施した場合には、AuとSnとが共存しても化合物を作らない性質を有するので、はんだボールの接合界面に機械的に脆い層が形成されるのを防ぐことができ、はんだバンプ電極3Bの接合強度の低下を招かない。
On the other hand, when the above-mentioned high temperature standing treatment is performed in a state where the Au plating layer is thin and the concentration of Au diffused in the solder ball is lower than a predetermined concentration, Au and Sn coexist. Since it has the property of not forming a compound, it is possible to prevent a mechanically brittle layer from being formed at the bonding interface of the solder balls, and the bonding strength of the
ここで、リード接合強度およびバンプ接合強度の双方の劣化率が、例えば30%までとしたい場合は、リード接合部およびバンプ接合部の各々の接合面におけるAuメッキ層の厚さを、例えば次のように設定すると良いことが判る。 Here, when the deterioration rate of both the lead bonding strength and the bump bonding strength is desired to be, for example, up to 30%, the thickness of the Au plating layer on each bonding surface of the lead bonding portion and the bump bonding portion is set to, for example, It turns out that it is good to set it like this.
まず、リード接合部のパッド側接合面におけるAuメッキ層の厚さは、例えば0.8μm以上、好ましくは0.8μm〜3.0μm程度が実用的に適している。ここで、Auメッキ層の厚さを好ましくは0.8μm〜3.0μmとしているのは、例えば次の理由からである。 First, the thickness of the Au plating layer on the pad side bonding surface of the lead bonding portion is practically suitable, for example, 0.8 μm or more, preferably about 0.8 μm to 3.0 μm. Here, the thickness of the Au plating layer is preferably set to 0.8 μm to 3.0 μm for the following reason, for example.
すなわち、Auメッキ層の厚さを0.8μmより薄くすると、図5から判るように接合強度の劣化率が30%を越えてしまうからである。また、Auメッキ層の厚さを0.8μmより薄くすると、後述するリード接合時にボンディングツールによる押しつけ力等によってボンディングパッド5やその下層の半導体チップ1に損傷を与え場合もあるからである。
That is, if the thickness of the Au plating layer is thinner than 0.8 μm, the deterioration rate of the bonding strength exceeds 30% as can be seen from FIG. Further, if the thickness of the Au plating layer is less than 0.8 μm, the
また、Auメッキの厚さを3.0μmより厚くすると、接合強度の面からは好ましいが、高価なAuを過剰に使用することになり製造コストの面から不適となってしまうからである。 Further, if the thickness of the Au plating is thicker than 3.0 μm, it is preferable from the viewpoint of bonding strength, but expensive Au is excessively used, which is inappropriate from the viewpoint of manufacturing cost.
一方、バンプ接合部のはんだボール側接合面におけるAuメッキ層の厚さは、例えば0.5μm以下、好ましくは0.05μm〜0.5μm程度が実用的に適している。ここで、Auメッキ層の厚さを好ましくは0.05μm〜0.5μmとしているのは、例えば次の理由からである。 On the other hand, the thickness of the Au plating layer on the solder ball side joint surface of the bump joint is, for example, 0.5 μm or less, and preferably about 0.05 μm to 0.5 μm. Here, the reason why the thickness of the Au plating layer is preferably set to 0.05 μm to 0.5 μm is, for example, for the following reason.
すなわち、このAuメッキ層の厚さの下限を零(0)としていないのは、ここに全くAuメッキが施されていないと、酸化し易い、腐食し易い、また、はんだバンプ電極3Bのはんだの濡れ性が低下してしまう等の不具合が生じることを考慮したためである。また、このAuメッキ層の厚さが0.5μmより厚いと接合強度の劣化率が30%を越えてしまうからである。
That is, the lower limit of the thickness of the Au plating layer is not set to zero (0). If the Au plating is not applied at all, it is easy to oxidize and corrode, and the solder of the
このように設定することにより、リード接合部およびバンプ接合部の両方において接合強度劣化率を30%より低く抑えることができるので、信頼性の高い半導体集積回路装置を提供することが可能となる。 By setting in this way, the bonding strength deterioration rate can be suppressed to be lower than 30% in both the lead bonding portion and the bump bonding portion, so that a highly reliable semiconductor integrated circuit device can be provided.
また、リード接合部およびバンプ接合部の各々に必要最小限のAuメッキ層を形成することができるので、高価なAuの使用量を最小限に抑えることができ、半導体集積回路装置の製造コストを下げることが可能となっている。 In addition, since the minimum necessary Au plating layer can be formed in each of the lead bonding portion and the bump bonding portion, the amount of expensive Au used can be minimized, and the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit device can be reduced. It is possible to lower.
ただし、ここで説明したAuメッキ層の厚さは、リード接合部およびバンプ接合部の双方の接合強度劣化率が30%を越えないことが要求される製品についてであって、これに限定されるものではなく、要求される接合強度の劣化率が変わればAuメッキ層の厚さの範囲も種々変更可能である。 However, the thickness of the Au plating layer described here is for a product that requires that the joint strength deterioration rate of both the lead joint portion and the bump joint portion not exceed 30%, and is limited to this. However, the range of the thickness of the Au plating layer can be variously changed if the required deterioration rate of the bonding strength is changed.
例えば製品によってはバンプランド部3L2 の接合面積が大きい等の理由からバンプ接合部側の接合強度を、接合面積の小さいリード接合部ほど必要としない場合もある。 For example, depending on the product, the bonding strength on the bump bonding portion side may not be required as much as the lead bonding portion having a smaller bonding area because the bonding area of the bump land portion 3L2 is large.
この場合、リード接合部では接合強度の劣化率が30%を越えないようにし、バンプ接合部では接合強度の劣化率が35%を越えないようにすることもある。この場合には、リード接合部のパッド側接合面におけるAuメッキ層の厚さは、例えば0.8μm程度以上とし、バンプ接合におけるはんだボール側接合面におけるAuメッキ層の厚さは、例えば0.7μm程度以下とする。 In this case, the deterioration rate of the bonding strength may not exceed 30% at the lead bonding portion, and the deterioration rate of the bonding strength may not exceed 35% at the bump bonding portion. In this case, the thickness of the Au plating layer on the pad side bonding surface of the lead bonding portion is, for example, about 0.8 μm or more, and the thickness of the Au plating layer on the solder ball side bonding surface in bump bonding is, for example, 0. The thickness is about 7 μm or less.
また、リード接合部およびバンプ接合部の必要とする接合強度劣化率が50%以下の場合においては、パッド側接合面およびバンプ側接合面のAuメッキ層を、例えば0.6μm〜1.0μmの範囲で共有した厚さに設定しても良い。すなわち、この場合はパッド側接合面とバンプ側接合面とのAuメッキ層の厚さを同厚とする場合もあるし、変える場合もある。ただし、この場合は、パッド側接合面のAuメッキ層の厚さとバンプ側接合面のAuメッキ層の厚さとが等しい場合でも、必要な接合強度が、片方の接合部だけでなく、リード接合部およびバンプ接合部の両方の接合部において充分に得ることが可能となる。 Further, when the bonding strength deterioration rate required for the lead bonding portion and the bump bonding portion is 50% or less, the Au plating layer on the pad side bonding surface and the bump side bonding surface is, for example, 0.6 μm to 1.0 μm. You may set to the thickness shared in the range. That is, in this case, the thickness of the Au plating layer on the pad side bonding surface and the bump side bonding surface may be the same or may be changed. However, in this case, even if the thickness of the Au plating layer on the pad side bonding surface is equal to the thickness of the Au plating layer on the bump side bonding surface, the required bonding strength is not limited to one of the bonding portions, but the lead bonding portion. In addition, it is possible to obtain sufficient at both joints of bump joints.
次に、フレキシブル配線基板3の配線3Lに施されるメッキ構造の具体例を図6〜図15によって説明する。ここでは、リード接合部およびバンプ接合部の両方の接合強度の劣化率が30%を越えないようにAuメッキ層の厚さを設定した場合について説明する。
Next, a specific example of the plating structure applied to the
なお、図6〜図15において符号の3Lbは配線3Lの上記芯材部を示している。また、図7、図9、図11、図13、図15は配線3Lのパッド側接合面およびはんだボール側接合面の双方のメッキ層の状態を1つにまとめて模式的に示した図である。
6 to 15, reference numeral 3Lb indicates the core part of the
第1は、図6および図7に示すように、リード部3L1 の表面およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面にAuメッキ層3LmA1, 3LmA2のみを形成した場合の例である。 First, as shown in FIGS. 6 and 7, only the Au plating layers 3LmA1 and 3LmA2 are formed on the surface of the lead portion 3L1 and the solder ball side joint surface of the bump land portion 3L2.
リード部3L1 のパッド側接合面(リード部3L1 の裏面とする)の芯材部3Lbには、上記した理由から厚さ0.8μm〜3.0μmの金メッキ層(第1の金層)3LmA1が被覆されている。本実施の形態1では、Auメッキ層3LmA1の厚さは、例えば1.5μm程度に設定されている。 For the reason described above, a gold plating layer (first gold layer) 3LmA1 having a thickness of 0.8 μm to 3.0 μm is formed on the core portion 3Lb of the pad side bonding surface of the lead portion 3L1 (the back surface of the lead portion 3L1). It is covered. In the first embodiment, the thickness of the Au plating layer 3LmA1 is set to about 1.5 μm, for example.
また、リード部3L1 の主面側およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面の芯材部3Lbには、上記した理由から厚さ0.5μm以下の金メッキ層(第2の金層)3LmA2が被覆されている。本実施の形態1では、このAuメッキ層3LmA2の厚さは、例えば厚さ0.3μm程度に設定されている。 In addition, a gold plating layer (second gold layer) 3LmA2 having a thickness of 0.5 μm or less is formed on the core portion 3Lb on the main surface side of the lead portion 3L1 and the solder ball side bonding surface of the bump land portion 3L2 for the reason described above. It is covered. In the first embodiment, the thickness of the Au plating layer 3LmA2 is set to about 0.3 μm, for example.
第2は、図8および図9に示すように、リード部3L1 の表面およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面にニッケル(Ni)メッキ層(バリア金属層)3LmN1, 3LmN2を介してAuメッキ層3LmA1, 3LmA2を形成した場合の例である。 Second, as shown in FIGS. 8 and 9, the surface of the lead portion 3L1 and the solder ball side joint surface of the bump land portion 3L2 are Au plated via nickel (Ni) plating layers (barrier metal layers) 3LmN1, 3LmN2. In this example, the layers 3LmA1 and 3LmA2 are formed.
Niメッキ層を設けた理由は、半導体集積回路装置の所定の熱処理の際に、配線3Lの芯材部3Lbを構成するCuがAuメッキ層3LmA1, 3LmA2に拡散してしまいリード接合部およびバンプ接合部の接合強度を劣化させてしまうのを抑制するためである。
The reason why the Ni plating layer is provided is that Cu constituting the core portion 3Lb of the
リード部3L1 のパッド側接合面の芯材部3Lbには、Niメッキ層3LmN1を介してAuメッキ層3LmA1が被覆されている。この金メッキ層3LmA1の厚さは、例えば上記理由から0.8μm〜3.0μm、本実施の形態1では、例えば1.5μm程度に設定されている。 The core part 3Lb of the pad side joint surface of the lead part 3L1 is covered with an Au plating layer 3LmA1 via a Ni plating layer 3LmN1. For example, the thickness of the gold plating layer 3LmA1 is set to 0.8 μm to 3.0 μm, and in the first embodiment, the thickness is set to about 1.5 μm, for example.
また、リード部3L1 の主面側およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面の芯材部3Lbには、Niメッキ層3LmN2を介してAuメッキ層3LmA2が被覆されている。この金メッキ層3LmA2の厚さは、上記理由から厚さ0.5μm以下、本実施の形態1では、例えば0.3μm程度に設定されている。 The core portion 3Lb on the main surface side of the lead portion 3L1 and the solder ball side joint surface of the bump land portion 3L2 is covered with an Au plating layer 3LmA2 via a Ni plating layer 3LmN2. The thickness of the gold plating layer 3LmA2 is set to 0.5 μm or less for the above reason, and is set to, for example, about 0.3 μm in the first embodiment.
Niメッキ層3LmN1, 3LmN2の厚さはともに、例えば0〜2.0μm程度、好ましくは0.5μm程度に設定されている。ただし、Niメッキ層3LmN1, 3LmN2の厚さは等しくなくても良い。 The thicknesses of the Ni plating layers 3LmN1 and 3LmN2 are both set to, for example, about 0 to 2.0 μm, and preferably about 0.5 μm. However, the thicknesses of the Ni plating layers 3LmN1, 3LmN2 do not have to be equal.
また、リード接合部のパッド側接合面(裏面)のNiメッキ層を無くしても良い。これにより、リード部3L1 をボンディングパッド5に接合する際に、リード部3L1 に硬いNiメッキ層があることに起因して半導体チップ1がダメージを受けてしまう問題を回避することが可能となる。
Further, the Ni plating layer on the pad side bonding surface (back surface) of the lead bonding portion may be eliminated. Thus, when the lead portion 3L1 is bonded to the
第3は、図10および図11に示すように、リード部3L1 のパッド側接合面(裏面)にNiメッキ層3LmN1を介してAuメッキ層3LmA1を設け、バンプランド部3L2 のはんだボール側接合面にはNiメッキ層3LmN2のみを設けた場合の例である。 Third, as shown in FIGS. 10 and 11, an Au plating layer 3LmA1 is provided on the pad side bonding surface (back surface) of the lead portion 3L1 via the Ni plating layer 3LmN1, and the solder ball side bonding surface of the bump land portion 3L2 is provided. Is an example in which only the Ni plating layer 3LmN2 is provided.
バンプランド部3L2 のはんだボール側接合面にNiメッキ層3LmN2を設けた理由は、バンプランド3L2 のはんだボール側接合面にAuメッキ層を設けないでCuからなる芯材部3Lbを露出させたままだと、酸化し易い、腐食し易い、はんだの濡れ性が低下する等の不具合が生じるので、それを防ぐためである。 The reason why the Ni plating layer 3LmN2 is provided on the solder ball side bonding surface of the bump land portion 3L2 is that the core material portion 3Lb made of Cu is left exposed without providing the Au plating layer on the solder ball side bonding surface of the bump land 3L2. In order to prevent such problems, it tends to oxidize, corrode easily, and solder wettability decreases.
リード部3L1 のパッド側接合面(裏面)の芯材部3Lbには、Niメッキ層3LmN1を介してAuメッキ層3LmA1が被覆されている。金メッキ層3LmA1の厚さは、例えば上記理由から0.8μm〜3.0μm、本実施の形態1では、例えば1.5μm程度に設定されている。 The core part 3Lb on the pad side bonding surface (back surface) of the lead part 3L1 is covered with an Au plating layer 3LmA1 via a Ni plating layer 3LmN1. For example, the thickness of the gold plating layer 3LmA1 is set to 0.8 μm to 3.0 μm, and in the first embodiment, it is set to about 1.5 μm, for example.
また、リード部3L1 の主面側およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面(主面)の芯材部3Lbには、Niメッキ層3LmN2のみが被覆されている。 Further, only the Ni plating layer 3LmN2 is coated on the core portion 3Lb of the main surface side of the lead portion 3L1 and the solder ball side joining surface (main surface) of the bump land portion 3L2.
このNiメッキ層3LmN1, 3LmN2の厚さはともに、例えば0〜2.0μm程度、好ましくは0.5μm程度に設定されている。ただし、Niメッキ層3LmN1, 3LmN2の厚さは等しくなくても良い。 The thicknesses of the Ni plating layers 3LmN1 and 3LmN2 are both set to, for example, about 0 to 2.0 μm, preferably about 0.5 μm. However, the thicknesses of the Ni plating layers 3LmN1, 3LmN2 do not have to be equal.
また、この場合もリード接合部のパッド側接合面のNiメッキ層を無くしても良い。これにより、リード部3L1 をボンディングパッド5に接合する際に、リード部3L1 に硬いNiメッキ層があることに起因して半導体チップ1がダメージを受けてしまう問題を回避することが可能となる。
Also in this case, the Ni plating layer on the pad side bonding surface of the lead bonding portion may be eliminated. Thus, when the lead portion 3L1 is bonded to the
第4は、図12および図13に示すように、リード部3L1 のパッド側接合面(裏面)にAuメッキ層3LmA1を設け、バンプランド部3L2 のはんだボール側接合面にパラジウム(Pd)メッキ層3LmP1を設けた場合の例である。 Fourth, as shown in FIGS. 12 and 13, an Au plating layer 3LmA1 is provided on the pad side bonding surface (back surface) of the lead portion 3L1, and a palladium (Pd) plating layer is provided on the solder ball side bonding surface of the bump land portion 3L2. In this example, 3LmP1 is provided.
バンプランド部3L2 の上面にPdメッキ層を設けた理由は、バンプランド3L2 の上面にAuメッキ層を設けないでCuからなる芯材部3Lbを露出させたままだと、酸化し易い、腐食し易い、はんだの濡れ性が低下する等の不具合が生じるので、それを防ぐためである。 The reason why the Pd plating layer is provided on the upper surface of the bump land 3L2 is that if the core material portion 3Lb made of Cu is left exposed without providing the Au plating layer on the upper surface of the bump land 3L2, it is easy to oxidize and corrode easily. This is to prevent problems such as a decrease in solder wettability.
リード部3L1 のパッド側接合面(裏面)側の芯材部3LbにはAuメッキ層3LmA1が被覆されている。金メッキ層3LmA1の厚さは、例えば上記理由から0.8μm〜3.0μm、本実施の形態1では、例えば1.5μm程度に設定されている。 An Au plating layer 3LmA1 is coated on the core portion 3Lb on the pad side bonding surface (back surface) side of the lead portion 3L1. For example, the thickness of the gold plating layer 3LmA1 is set to 0.8 μm to 3.0 μm, and in the first embodiment, it is set to about 1.5 μm, for example.
また、リード部3L1 の主面側およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面の芯材部3Lbには、Pdメッキ層3LmP1が被覆されている。Pdメッキ層3LmP1の厚さは、例えば0.05μm〜1.0μm程度、好ましくは0.1μm〜0.2μm程度に設定されている。 The core part 3Lb on the main surface side of the lead part 3L1 and the solder ball side joining surface of the bump land part 3L2 is covered with a Pd plating layer 3LmP1. The thickness of the Pd plating layer 3LmP1 is set to, for example, about 0.05 μm to 1.0 μm, and preferably about 0.1 μm to 0.2 μm.
第5は、図14および図15に示すように、リード部3L1 のパッド側接合面(裏面)にNiメッキ層3LmN1を介してAuメッキ層3LmA1を設け、バンプランド部3L2 のはんだボール側接合面にNiメッキ層3LmN2を介してPdメッキ層3LmP1を設けた場合の例である。 Fifth, as shown in FIGS. 14 and 15, an Au plating layer 3LmA1 is provided on the pad side bonding surface (back surface) of the lead portion 3L1 via the Ni plating layer 3LmN1, and the solder ball side bonding surface of the bump land portion 3L2 is provided. This is an example in which a Pd plating layer 3LmP1 is provided through a Ni plating layer 3LmN2.
Niメッキ層を設けた理由は、半導体集積回路装置の所定の熱処理の際に、配線3Lの芯材部3Lbを構成するCuがAuメッキ層3LmA1およびPdメッキ層3LmP1に拡散してしまいリード接合部およびバンプ接合部の接合強度を劣化させてしまうのを抑制するためである。
The reason for providing the Ni plating layer is that the Cu constituting the core portion 3Lb of the
リード部3L1 のパッド側接合面(裏面)の芯材部3LbにはNiメッキ層3LmN1を介してAuメッキ層3LmA1が被覆されている。金メッキ層3LmA1の厚さは、例えば上記理由から0.8μm〜3.0μm、本実施の形態1では、例えば1.5μm程度に設定されている。 The core part 3Lb on the pad side bonding surface (back face) of the lead part 3L1 is covered with an Au plating layer 3LmA1 via a Ni plating layer 3LmN1. For example, the thickness of the gold plating layer 3LmA1 is set to 0.8 μm to 3.0 μm, and in the first embodiment, it is set to about 1.5 μm, for example.
また、リード部3L1 の主面側およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面の芯材部3LbにはNiメッキ層3LmN2を介してPdメッキ層3LmP1が被覆されている。 The core portion 3Lb on the main surface side of the lead portion 3L1 and the solder ball side joint surface of the bump land portion 3L2 is covered with a Pd plating layer 3LmP1 via a Ni plating layer 3LmN2.
Pdメッキ層3LmP2の厚さは、例えば0.05μm〜1.0μm程度、好ましくは、例えば0.1μm〜0.2μm程度に設定されている。Niメッキ層3LmN1, 3LmN2の厚さはともに、例えば0〜2.0μm程度、好ましくは0.5μm程度に設定されている。ただし、Niメッキ層3LmN1, 3LmN2の厚さは等しくなくても良い。 The thickness of the Pd plating layer 3LmP2 is set to, for example, about 0.05 μm to 1.0 μm, preferably, for example, about 0.1 μm to 0.2 μm. The thicknesses of the Ni plating layers 3LmN1 and 3LmN2 are both set to, for example, about 0 to 2.0 μm, and preferably about 0.5 μm. However, the thicknesses of the Ni plating layers 3LmN1, 3LmN2 do not have to be equal.
また、この場合もリード接合部のパッド側接合面のNiメッキ層を無くしても良い。これにより、リード部3L1 をボンディングパッド5に接合する際に、リード部3L1 に硬いNiメッキ層があることに起因して半導体チップ1がダメージを受けてしまう問題を回避することが可能となる。
Also in this case, the Ni plating layer on the pad side bonding surface of the lead bonding portion may be eliminated. Thus, when the lead portion 3L1 is bonded to the
次に、上記のようなAuメッキ層の形成方法の一例を図16によって説明する。 Next, an example of a method for forming the Au plating layer as described above will be described with reference to FIG.
まず、図16に示すように、配線3Lがパターン形成された帯状のテープ3Tにおいてバンプランド部3L2 の露出面側に遮蔽板Mを密着させて被せる。
First, as shown in FIG. 16, a shielding plate M is placed on the exposed surface side of the bump land portion 3L2 on the strip-shaped
すなわち、フレキシブル配線基板3の配線3Lにおいてバンプランド部3L2 およびリード部3L1 の非接合面側は遮蔽板Mで覆われ、フレキシブル配線基板3のリード部3L1 のパッド側接合面は遮蔽板Mから露出した状態となる。
That is, in the
この状態で、フレキシブル配線3をメッキ浴に投入する。メッキ方法は、例えば電解メッキでも無電解メッキでも良い。すると、メッキ液は、遮蔽板Mで覆われたバンプランド部3L2 にはあまり接触されないのに対し、遮蔽板Mから露出しているリード部3L1 のはんだボール側接合面には効率的に接触するので、リード部3L1 のリード接合面に所望の厚さのAuメッキ層を形成することができる。
In this state, the
その後、遮蔽板Mを取り外し、同様にしてAuメッキ処理をフレキシブル配線基板3に対して施す。ただし、このメッキ処理に際しては、フレキシブル配線基板3のバンプランド部3L2 に要求される厚さ分だけAuメッキ層が被着されるようにする。
Thereafter, the shielding plate M is removed, and the Au plating process is similarly performed on the
このようにAuメッキ処理を2回に分けて行うことにより、リード部3L1 のパッド側接合面には厚く、バンプランド部3L2 のはんだボール側接合面には薄い、各々に適した厚さのAuメッキ層を形成することが可能となっている。 By performing the Au plating process in two steps in this manner, the Au of the lead portion 3L1 is thick on the pad side bonding surface, and the bump land portion 3L2 is thin on the solder ball side bonding surface. A plated layer can be formed.
ただし、Auメッキ層の形成方法は、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばはじめに配線3Lのリード部3L1 の表面およびバンプランド部3L2 のはんだボール接合面に薄いAuメッキ層を形成した後、バンプランド部3L2 の露出面側に遮蔽板Mを取り付けてリード部3L1 のパッド側接合面に厚いAuメッキ層を形成するようにしても良い。
However, the formation method of the Au plating layer is not limited to this, and can be variously changed. For example, a thin Au plating layer is first formed on the surface of the lead portion 3L1 of the
次に、本実施の形態1の半導体集積回路装置の組立方法を図17の工程に沿って図1〜図22を用いて説明する。 Next, a method for assembling the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、フレキシブル配線基板3上にエラストマ2を印刷法等によって形成する(工程101)。
First, the
この段階のフレキシブル配線基板3上には既に配線3Lが形成されており、そのリード部3L1 およびバンプランド部3L2 には上記したようなメッキ処理が施されている。
The
ただし、この段階ではリード部3L1 は断面略S字状に成形されておらず、平坦状となっている。また、テープ3Tは複数のパッケージ形成領域が一体的になっており帯状となっている。
However, at this stage, the lead portion 3L1 is not formed into a substantially S-shaped cross section, but is flat. Further, the
なお、フレキシブル配線基板3は、例えば次のようにして形成されている。まず、例えばポリイミド樹脂等からなる帯状のテープの一方の全面に、例えば接着材6bを介してCu箔を接着する。このCu箔は、圧延Cu箔でも良いし、電解Cu箔でも良い。続いて、そのCu箔をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより配線3Lをパターン形成する。その後、テープ3Tに開口部等を形成した後、配線3Lの露出面に上記したようなメッキ処理を施し、フレキシブル配線基板3を形成する。
The
また、エラストマ2を形成するための印刷法は、例えば次のようにする。まず、図18に示すようなメタルマスク8mを用意する。メタルマスク8mには、互いに平行に配置された長方形状の2つの開口部8m1 が所定の距離を隔てて穿孔されている。この開口部8m1 は、エラストマ2が形成される印刷エリアである。
The printing method for forming the
続いて、図19に示すように、メタルマスク8mをフレキシブル配線基板3のエラストマ形成面側に位置合わせした状態で配置した後、そのメタルマスク8m上に供給されたシリコーン樹脂等のようなエラストマ形成材料2Aを、スキージ9で図19の印刷方向に引き伸ばし、その途中でメタルマスク8mの開口部8m1 を通じて流し込む。
Subsequently, as shown in FIG. 19, after the metal mask 8m is arranged in alignment with the elastomer forming surface side of the
その後、メタルマスク8mを持ち上げる。これにより、メタルマスク8mの開口部8m1 の形状に成形されたエラストマ2をフレキシブル配線基板3上に印刷する。
Thereafter, the metal mask 8m is lifted. As a result, the
ただし、エラストマ2の形成方法は、印刷法に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばテープ状のエラストマ形成体を所望するエラストマ2の形状および大きさに切断し、それをフレキシブル配線基板3に接着材で接着しても良い。
However, the method of forming the
このようにしてエラストマ2を形成した後、エラストマ2の上面に、例えばシリコーン系の材料からなる接着材6aを印刷法により塗布し(工程102)、その接着材6aを介して半導体チップ1をエラストマ2に接着する(工程103)。
After forming the
この工程では、例えば次のようにする。まず、半導体チップ1の主面、すなわち、ボンディングパッド5が形成された面を、エラストマ2の接着材6aが塗布された面に対向させる。
In this step, for example, the following is performed. First, the main surface of the
続いて、半導体チップ1の主面上のボンディングパッド5と、フレキシブル配線基板3上のリード部3L1 との相対位置が一致するように、半導体チップ1とフレキシブル配線基板3との平面的な位置合わせを行う。
Subsequently, the planar alignment of the
その後、そのような位置合わせ状態を確保したまま、半導体チップ1の主面をエラストマ2の接着材塗布面に接触させることにより、半導体チップ1を接着材6aによってエラストマ2に接着する。
Thereafter, the
このように半導体チップ1をエラストマ2に接着した後、フレキシブル配線基板3のリード部3L1 と半導体チップ1のボンディングパッド5とをシングルボンディング法等によって接合する(工程104)。
After the
この工程では、例えば次のようにする。まず、半導体チップ1の主面をボンディングツール10側に向けた状態とした後、図20に示すように、ボンディングツール10をリード部3L1 の先端上方に配置する。
In this step, for example, the following is performed. First, after making the main surface of the
続いて、そのボンディングツール10を半導体チップ1の主面側(図20の下方向)に垂直に打ち下ろすことにより、リード部3L1 を図21に示すように撓ませる。
Subsequently, the lead tool 3L1 is bent as shown in FIG. 21 by dropping the
さらに、図22に示すように、そのボンディングツール10を、リード部3L1 の先端部がボンディングパッド5の上方に位置する程度までエラストマ2の側面側(図の左方向)に水平に移動させ、リード部3L1 をさらに撓ませた後、半導体チップ1の主面側に下降させ、リード部3L1 の先端とボンディングパッド5とを超音波熱圧着法等によって接合する。
Further, as shown in FIG. 22, the
このようにしてフレキシブル配線基板3のリード部3L1 と半導体チップ1のボンディングパッド5とを接合した後、テープ3Tの開口部3T1 から露出する溝、すなわち、互いに対向するエラストマ2の側面と半導体チップ1の主面とで形成される溝内に封止樹脂7bをディスペンサ方式によって流し込む(工程105)。
After bonding the lead portion 3L1 of the
これにより、リード部3L1 、半導体チップ1の主面およびボンディングパッド5を被覆し、半導体集積回路装置の信頼性を向上させる。
As a result, the lead portion 3L1, the main surface of the
次いで、このような封止工程の後、この段階のフレキシブル配線基板3を構成する帯状のテープ3Tを、半導体チップ1の外周よりもやや外側の位置で切断することにより、CSP形の半導体集積回路装置のパッケージ外形を形成する(工程106)。
Next, after such a sealing process, the strip-shaped
この段階で、半導体チップ1の側面およびエラストマ2の側面等を封止樹脂7aで被覆しても良い。これにより、半導体集積回路装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
At this stage, the side surface of the
なお、配線基板3のバンプランド部3L2 に、はんだバンプ電極を設けないで、バンプランド部3L2 を露出させたままとする、いわゆるランドグリッドアレイ形の半導体集積回路装置の場合には、この段階で良否試験を行い組立工程を終了する。
In the case of a so-called land grid array type semiconductor integrated circuit device in which the bump land portion 3L2 is left exposed without providing the solder bump electrode on the bump land portion 3L2 of the
続いて、上記したテープ切断工程の後、例えばPb−Sn合金等からなるはんだボールをフレキシブル配線基板3のバンプランド部3L2 に接合することにより、はんだバンプ電極3Bを形成する(工程107)。
Subsequently, after the tape cutting step described above,
その後、このCSP形の半導体集積回路装置に対して所定の検査を行うことにより良否を判定する(工程108)。このようにして、CSP形の半導体集積回路装置の組立工程を終了する。 Thereafter, the CSP type semiconductor integrated circuit device is checked for quality by performing a predetermined inspection (step 108). In this way, the assembly process of the CSP type semiconductor integrated circuit device is completed.
次に、本実施の形態1のCSP形の半導体集積回路装置をメモリカードに適用した場合を図23および図24に示す。 Next, FIG. 23 and FIG. 24 show the case where the CSP type semiconductor integrated circuit device of the first embodiment is applied to a memory card.
メモリカード11を構成するプリント配線基板12上には、本実施の形態で説明した複数のCSP形の半導体集積回路装置13と、例えば1つのQFP(Quad Flat Package )形の半導体集積回路装置14とが実装されている。
A plurality of CSP type semiconductor integrated
各CSP形の半導体集積回路装置13には、例えばDRAM、SRAM、マスクROM(Read Only Memory)またはEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等のような記憶回路が形成されている。このCSP形の半導体集積回路装置13のはんだバンプ電極3Bはプリント配線基板12のランドと電気的に接続されている。
Each CSP type semiconductor integrated
なお、上記したいわゆるランドグリッドアレイ形の半導体集積回路装置の場合は、プリント配線基板12のランド側に、はんだバンプ電極3B形成用のはんだボールを被着しておいても良い。
In the case of the so-called land grid array type semiconductor integrated circuit device described above, solder balls for forming the
また、QFP形の半導体集積回路装置14には、例えば各CSP形の半導体集積回路装置の動作およびメモリカード11の記憶回路全体の動作を制御するコントロール回路が形成されている。このQFP形の半導体集積回路装置14のリード部14aはプリント配線基板12のランドと電気的に接続されている。なお、コントロール回路は、メモリカード11を装着する情報処理装置側に設けても良い。
Further, the QFP type semiconductor integrated
各CSP形の半導体集積回路装置13とQFP形の半導体集積回路装置14とは、プリント配線基板に形成された上記ランドおよび配線を通じて電気的に接続されており、これによりメモリカード内に所定構成の記憶回路が形成されている。
Each CSP type semiconductor integrated
また、プリント配線基板12の配線は、プリント配線基板12の一短辺側に所定の間隔で規則的に配置された複数の端子15と電気的に接続されている。この端子15は、メモリカード11の所定構成の記憶回路と、メモリカード11を装着する情報処理装置のインターフェイス回路とを電気的に接続するための接続用の端子である。
The wiring of the printed
このメモリカード11においては、メモリとして本実施の形態1のようなCSP形の半導体集積回路装置13を用いているので、小形、軽量および薄形にすることができるとともに、メモリ容量の増大を推進することが可能となっている。
In this
このように本実施の形態1によれば、以下の効果を得ることが可能となる。
(1).フレキシブル配線基板3のリード部3L1 のパッド側接合面におけるAuメッキ層の厚さと、バンプランド部3L2 のはんだボール側接合面におけるAuメッキ層の厚さとを変えたことにより、エージング検査等による高温放置後においても、パッド側接合面およびはんだボール側接合面の両方において、充分な接合強度を得ることが可能となる。
(2).リード接合部およびバンプ接合部の各々に、各々の接合強度を下げることなく、必要最小限のAuメッキ層を形成することができるので、高価なAuの使用量を最小限に抑えることができ、半導体集積回路装置の製造コストを下げることが可能となる。
(3).リード部3L1 のパッド側接合面において芯材部3LbとAuメッキ層3LmA1との間およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面において芯材部3LbとAuメッキ層3LmA2との間に、Niメッキ層3LmN1, 3LmN2を設けたことにより、半導体集積回路装置の製造工程や実装工程等の熱処理に際して芯材部3LbのCuがAuメッキ層3LmA1, 3LmA2に拡散するのを抑制することができるので、その各々の接合部の接合上の信頼性を向上させることが可能となる。
(4).上記(1) 〜(3) により、信頼性の高い半導体集積回路装置を低コストで製造することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Aging inspection by changing the thickness of the Au plating layer on the pad side bonding surface of the lead portion 3L1 of the
(2) Since the minimum necessary Au plating layer can be formed in each of the lead joint and the bump joint without lowering the joint strength, the amount of expensive Au used is minimized. Therefore, the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.
(3). Between the core material portion 3Lb and the Au plating layer 3LmA1 at the pad side bonding surface of the lead portion 3L1, and between the core material portion 3Lb and the Au plating layer 3LmA2 at the solder ball side bonding surface of the bump land portion 3L2. By providing the Ni plating layers 3LmN1 and 3LmN2, it is possible to suppress the diffusion of Cu in the core portion 3Lb into the Au plating layers 3LmA1 and 3LmA2 during heat treatment in the manufacturing process and mounting process of the semiconductor integrated circuit device. As a result, it is possible to improve the reliability of the joint of each joint.
(4) By the above (1) to (3), it becomes possible to manufacture a highly reliable semiconductor integrated circuit device at a low cost.
(実施の形態2)
図25は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の平面図、図26は図25のXXVI−XXVI線の断面図、図27は図25の半導体集積回路装置の配線基板におけるメッキ処理方法を説明するための説明図である。
(Embodiment 2)
25 is a plan view of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, FIG. 26 is a cross-sectional view taken along line XXVI-XXVI in FIG. 25, and FIG. 27 is plating on the wiring substrate of the semiconductor integrated circuit device in FIG. It is explanatory drawing for demonstrating a processing method.
本実施の形態2の半導体集積回路装置においては、図25および図26に示すように、フレキシブル配線基板3の配線3Lの形成されていないテープ3T面をエラストマ2に接触させるとともに、テープ3T上の配線3Lを、例えばソルダーレジスト等のような感光性絶縁膜16によって被覆する構造を有している。これ以外は、前記実施の形態1と同じ構造になっている。
In the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment, as shown in FIGS. 25 and 26, the
この感光性絶縁膜16は、例えばエポキシ、ポリスチロール、ポリイミド等を含む材料からなり、耐熱性があり、はんだに濡れない性質を有し、また、湿気や汚染による配線基板表面の劣化を防ぎ、さらに、フラックスや洗浄液にさらされることに耐え得る性質をもつものが好ましい。なお、この感光性絶縁膜16には、例えば電子線等のような放射線の照射によって化学的、物理的性質が変化する高分子材料も含むとする。
This photosensitive insulating
フレキシブル配線基板3の配線形成面側にエラストマ2を形成する構造の場合、その配線形成面上にエラストマ2を形成する際に、配線3Lと配線3Lとの間の隙間等にボイドが形成されてしまう場合がある。
In the case of the structure in which the
しかし、このボイドは、この半導体集積回路装置の製造工程や実装工程等における熱処理に際して膨張してしまい、フレキシブル配線基板3の変形、剥離あるいは破壊の原因となる場合がある。
However, this void expands during heat treatment in the manufacturing process and mounting process of the semiconductor integrated circuit device, and may cause deformation, peeling or destruction of the
そこで、本実施の形態2においては、平坦なテープ3T上にエラストマ2を形成することにより、エラストマ2の形成時にフレキシブル配線基板3とエラストマ2との間にボイドが形成されるのを防止することができるので、製造時や実装時等の熱処理時におけるCSP形の半導体集積回路装置の信頼性を向上させることが可能となっている。
Therefore, in the second embodiment, by forming the
また、テープ3Tに穿孔された開口部3T2 (図1、図2参照)を通じてはんだバンプ電極3Bと配線3Lのバンプランド部3L2 とを接続する構造の場合、その開口部3T2 をパンチ等のような機械的な加工方法で形成するので、開口径の下限に限界がありはんだバンプ電極3Bの寸法縮小を阻害するとともに、はんだバンプ電極3Bが微細になるにつれて開口部3T2 のアスペクト比(開口深さと開口径との比)が大きくなり、はんだバンプ電極3Bとバンプランド部3L2 との接合上の信頼性も低下するおそれがある。
Further, in the case of a structure in which the
そこで、本実施の形態2においては、テープ3T上の配線3Lをテープ3Tよりも薄く形成することのできる感光性絶縁膜16によって被覆し、その感光性絶縁膜16にフォトリソグラフィ技術によって開口部16aを穿孔し、その開口部16aを通じてはんだバンプ電極3Bと配線3Lのバンプランド部3L2 とを接合させる構造となっている。
Therefore, in the second embodiment, the
この場合、はんだバンプ電極3Bとバンプランド部3L2 とを接続する開口部16aを微細加工が可能なフォトリソグラフィ技術によって形成するので、テープ3Tに形成する開口部3T2 (図1、図2参照)よりも小さな開口部16aを形成することが可能となっている。
In this case, since the
また、感光性絶縁膜16はテープ3Tよりも薄く形成することができるので、開口部16aのアスペクト比の増大を防ぐことができ、はんだバンプ電極3Bとバンプランド部3L2 との接合上の信頼性も向上させることが可能となっている。
Further, since the photosensitive insulating
このような構造の半導体集積回路装置において、フレキシブル配線基板3の配線3Lに施すメッキ処理方法は、基本的に前記実施の形態1で述べたものと同じである。
In the semiconductor integrated circuit device having such a structure, the plating method applied to the
すなわち、図27に示すように、配線3Lがパターン形成された帯状のテープ3Tの配線形成面上に感光性絶縁膜16を塗布し、開口部16aをフォトリソグラフィ技術によって形成し、さらに硬化する。
That is, as shown in FIG. 27, the photosensitive insulating
続いて、配線3Lがパターン形成された帯状のテープ3Tにおいてバンプランド部3L2 の露出面側に感光性絶縁膜16を解して遮蔽板Mを密着させて被せる。
Subsequently, on the strip-shaped
すなわち、フレキシブル配線基板3の配線3Lにおいてバンプランド部3L2 およびリード部3L1 の非接合面側は遮蔽板Mで覆われ、フレキシブル配線基板3のリード部3L1 のパッド側接合面は遮蔽板Mから露出した状態となる。
That is, in the
この状態で、フレキシブル配線3をメッキ浴に投入する。メッキ方法は、例えば電解メッキでも無電解メッキでも良い。すると、メッキ液は、遮蔽板Mで覆われたバンプランド部3L2 にはあまり接触されないのに対し、遮蔽板Mから露出しているリード部3L1 のはんだボール側接合面には効率的に接触するので、リード部3L1 のリード接合面に所望の厚さのAuメッキ層を形成することができる。
In this state, the
その後、遮蔽板Mを取り外し、同様にしてAuメッキ処理をフレキシブル配線基板3に対して施す。ただし、このメッキ処理に際しては、フレキシブル配線基板3のバンプランド部3L2 に要求される厚さ分だけAuメッキ層が被着されるようにする。
Thereafter, the shielding plate M is removed, and the Au plating process is similarly performed on the
このようにAuメッキ処理を2回に分けて行うことにより、リード部3L1 のパッド側接合面には厚く、バンプランド部3L2 のはんだボール側接合面には薄い、各々に適した厚さのAuメッキ層を形成することが可能となっている。 By performing the Au plating process in two steps in this manner, the Au of the lead portion 3L1 is thick on the pad side bonding surface, and the bump land portion 3L2 is thin on the solder ball side bonding surface. A plated layer can be formed.
ただし、Auメッキ層の形成方法は、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばはじめに配線3Lのリード部3L1 の表面およびバンプランド部3L2 のはんだボール接合面に薄いAuメッキ層を形成した後、バンプランド部3L2 の露出面側に遮蔽板Mを取り付けてリード部3L1 のパッド側接合面に厚いAuメッキ層を形成するようにしても良い。
However, the formation method of the Au plating layer is not limited to this, and can be variously changed. For example, a thin Au plating layer is first formed on the surface of the lead portion 3L1 of the
このように、本実施の形態2によれば、前記実施の形態1で得られた効果の他に以下の効果を得ることが可能となっている。
(1).平坦なテープ3T上にエラストマ2を形成することにより、エラストマ2の形成時にフレキシブル配線基板3とエラストマ2との間にボイドが形成されるのを防止することができるので、製造時および実装時における半導体集積回路装置の破壊等を防止することが可能となる。
(2).フレキシブル配線基板3上の配線3Lを感光性絶縁膜16によって被覆したことにより、はんだバンプ電極3Bとバンプランド部3L2 とを接続する開口部16aを微細加工が可能なフォトリソグラフィ技術によって形成することができるので、その開口部16aをテープ3Tの開口部よりも小さくすることが可能となる。したがって、はんだバンプ電極3Bの寸法縮小を推進することが可能となる。
(3).フレキシブル配線基板3上の配線3Lをテープ3Tよりも薄く形成することが可能な感光性絶縁膜16によって被覆したことにより、開口部16aのアスペクト比の増大を防ぐことができ、はんだバンプ電極3Bとバンプランド部3L2 との接合上の信頼性も向上させることが可能となる。
(4).上記(1) 〜(3) により、CSP形の半導体集積回路装置の信頼性および歩留まりを向上させることが可能となる。
Thus, according to the second embodiment, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) By forming the
(2). By covering the
(3) By covering the
(4) According to the above (1) to (3), the reliability and yield of the CSP type semiconductor integrated circuit device can be improved.
(実施の形態3)
図28は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の平面図、図29は図28のXXIX−XXIX線の断面図である。
(Embodiment 3)
28 is a plan view of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 29 is a sectional view taken along line XXIX-XXIX in FIG.
本実施の形態3の半導体集積回路装置においては、図28および図29に示すように、半導体チップ1の主面の外周近傍に複数のボンディングパッド5が配置されている。半導体チップ1の主面上には、半導体チップ1の外形よりも小さい外形のフレキシブル配線基板3が、平面長方形状のエラストマ2を介して接合されている。
In the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment, a plurality of
フレキシブル配線基板3の外周からは半導体チップ1の外周方向に延びる複数のリード部3L1 が突出されており、そのリード部3L1 の先端部が半導体チップ1の主面上のボンディングパッド5と電気的に接続されている。
A plurality of lead portions 3L1 extending in the outer peripheral direction of the
また、フレキシブル配線基板3の主面上には、複数のはんだバンプ電極3Bが所定の距離を隔てて規則的に配置されている。各はんだバンプ電極3Bは、テープ3Tに穿孔された開口部3T1 を通じてフレキシブル配線基板3のバンプランド部3L2 と電気的に接続されている。
A plurality of
また、エラストマ2およびフレキシブル配線基板3の外周側面には、封止樹脂7aが被覆されており、これにより、半導体チップ1の主面、ボンディングパッド5およびリード部3L1 が被覆されている。
The outer peripheral side surfaces of the
このような構成以外は前記実施の形態1と同じである。したがって、本実施の形態3によれば、前記実施の形態1で得られた効果と同様の効果を得ることが可能となっている。 Except for this configuration, the second embodiment is the same as the first embodiment. Therefore, according to the third embodiment, it is possible to obtain the same effect as that obtained in the first embodiment.
(実施の形態4)
図30は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の平面図、図31は図30のXXXI−XXXI線の断面図である。
(Embodiment 4)
30 is a plan view of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 31 is a sectional view taken along line XXXI-XXXI in FIG.
本実施の形態4の半導体集積回路装置は、図30および図31に示すように、基本的には前記実施の形態3で説明した構造と同じである。異なるのは、フレキシブル配線基板3の配線3Lの形成されていない面がエラストマ2と接触するようになっているとともに、テープ3T上の配線3Lを、例えばソルダーレジスト等のような感光性絶縁膜16によって被覆する構造となっていることである。
The semiconductor integrated circuit device of the fourth embodiment is basically the same as the structure described in the third embodiment, as shown in FIGS. The difference is that the surface of the
すなわち、本実施の形態4においては、前記実施の形態2と同様に、フレキシブル配線基板3の平坦なテープ3T上にエラストマ2を形成する構造となっている。
That is, the fourth embodiment has a structure in which the
また、本実施の形態4においては、前記実施の形態2と同様に、テープ3T上の配線3Lをテープ3Tよりも薄く形成することのできる感光性絶縁膜16によって被覆し、その感光性絶縁膜16にフォトリソグラフィ技術によって開口部16aを穿孔し、その開口部16aを通じてはんだバンプ電極3Bと配線3Lのバンプランド部3L2 とを接合させる構造となっている。
In the fourth embodiment, similar to the second embodiment, the
したがって、本実施の形態4においては、前記実施の形態3で得られた効果の他に、前記実施の形態2で得られた効果を得ることが可能となっている。 Therefore, in the fourth embodiment, in addition to the effects obtained in the third embodiment, it is possible to obtain the effects obtained in the second embodiment.
(実施の形態5)
図32は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の平面図、図33は図32のXXXIII−XXXIII線の断面図である。
(Embodiment 5)
32 is a plan view of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 33 is a sectional view taken along line XXXIII-XXXIII in FIG.
本実施の形態5の半導体集積回路装置は、図32および図33に示すように、保護部材17を有している。保護部材17は、例えばCu等のような熱伝導率の高い金属からなり、その一方の面における中央には、断面凹状の窪みが形成されており、その窪み内に半導体チップ1がその主面を図33の下方に向けた状態で収められている。
The semiconductor integrated circuit device according to the fifth embodiment has a
この半導体チップ1の裏面は接着材6cを介して保護部材17の窪みの底面に接合されている。半導体チップ1の四側面は、その四側面を取り囲むように延在する保護部材17の外周の脚部17aによって囲まれている。
The back surface of the
したがって、半導体チップ1の動作時に生じた熱を、半導体チップ1の裏面および側面から保護部材17を通じて放散することも可能な構造となっている。
Therefore, the heat generated during the operation of the
半導体チップ1の主面は、保護部材17からは露出されており、その主面高さが、保護部材17の外周における脚部17aの上面高さとほぼ一致する程度に設定されている。この半導体チップ1の主面の外周近傍には、その外周に沿って複数のボンディングパッド5が配置されている。
The main surface of the
半導体チップ1の主面上には、ボンディングパッド形成領域が露出するように形成された平面四角形状のエラストマ2aが接着材6aを介して接着されている。
On the main surface of the
また、保護部材17の脚部17a上には、その脚部17a上面の形状に沿って形成された平面枠状のエラストマ2bが接着材6dを介して接着されている。なお、エラストマ2a, 2bは、例えば同時に形成されており、その上面の高さもほぼ同一となるように形成されている。
A planar frame-shaped
このようなエラストマ2a, 2b上には、フレキシブル配線基板3がそのテープ3T上に形成された配線3Lの形成面をエラストマ2a, 2b側に向けた状態で接合されている。
On
このフレキシブル配線基板3において半導体チップ1の四辺の位置には、半導体チップ1の外周のボンディングパッド5が露出するような比較的幅広の4つの開口部3T1 が形成されている。
In the
すなわち、フレキシブル配線基板3は、半導体チップ1の主面上に配置された矩形状部と、保護部材17の脚部17a上に配置された枠状部とで構成されており、その矩形状部が、その四隅から枠状部の内周の四隅に延びるテープ3Tによって繋がり支持される構造となっている。
That is, the
フレキシブル配線基板3の矩形状部の外周からは配線3Lのリード部3L1 が突出されている。このリード部3L1 は、例えば断面略S字状に撓んだ状態で半導体チップ1の主面外周のボンディングパッド5と電気的に接続されている。
A lead portion 3L1 of the
また、フレキシブル配線基板3の矩形状部における配線3Lのバンプランド部3L2 は、テープ3Tに穿孔された開口部3T2 を通じてはんだバンプ電極3Bと電気的に接続されている。このフレキシブル配線基板3の矩形状部の主面上においては、はんだバンプ電極3Bが所定の距離を隔てて規則的に配置されている。
Further, the bump land portion 3L2 of the
一方、フレキシブル配線基板3の枠状部の内周からも配線3Lのリード部3L1 が突出されている。このリード部3L1 は、例えば断面略S字状に撓んだ状態で半導体チップ1の主面外周のボンディングパッド5と電気的に接続されている。このリード部3L1 のメッキ構造も前記実施の形態1と同じなので説明を省略する。
On the other hand, the lead portion 3L1 of the
また、フレキシブル配線基板3の枠状部における配線3Lのバンプランド部3L2 は、テープ3Tに穿孔された開口部3T2 を通じてはんだバンプ電極3Bと電気的に接続されている。バンプランド部3L2 のメッキ構造も前記実施の形態1と同じなので説明を省略する。
Further, the bump land 3L2 of the
このフレキシブル配線基板3の枠状部の主面上においては、はんだバンプ電極3Bが枠状部の外周に沿って規則的に配置されている。すなわち、半導体チップ1の外周よりも外側に配置されたフレキシブル配線基板3における枠状部の主面上にもはんだバンプ電極3Bが配置されている。
On the main surface of the frame-shaped portion of the
これにより、フレキシブル配線基板3の矩形状部だけにはんだバンプ電極3Bを設けた場合に比べて配置可能なはんだバンプ電極3Bの数を増やすことができるので、この半導体集積回路装置の多ピン要求に対応することが可能な構造となっている。
As a result, the number of
フレキシブル配線基板3の開口部3T1 から露出する溝部分には、封止樹脂7cが充填されている。これにより、半導体チップ1の主面、ボンディングパッド5およびリード部3L1 が被覆され、半導体集積回路装置の信頼性を向上させることが可能な構造となっている。
A groove portion exposed from the opening 3T1 of the
このように、本実施の形態5によれば、前記実施の形態1で得られた効果の他に以下の効果を得ることが可能となっている。
(1).半導体チップ1の外周の外側に配置されたフレキシブル配線基板3の枠状部上にもはんだバンプ電極3Bを配置することができるので、半導体集積回路装置の多ピン要求に対応することが可能となる。
(2).半導体チップ1の外周に保護部材17を設けたことにより、外部からの衝撃に強く、搬送性を向上させることが可能となる。
(3).半導体チップ1の裏面を保護部材17に接合し、半導体チップ1の側面を保護部材17で取り囲む構造としたことにより、半導体チップ1の裏面および側面からも熱を逃がすことができるので、半導体集積回路装置の放熱性能を向上させることが可能となる。したがって、半導体集積回路装置の動作信頼性および寿命を向上させることが可能となる。
Thus, according to the fifth embodiment, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2) By providing the
(3) Since the back surface of the
(実施の形態6)
図34は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の平面図、図35は図34のXXXV−XXXV線の断面図である。
(Embodiment 6)
34 is a plan view of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 35 is a sectional view taken along line XXXV-XXXV in FIG.
本実施の形態6の半導体集積回路装置は、図34および図35に示すように、基本的には前記実施の形態5で説明した構造と同じである。異なるのは、フレキシブル配線基板3の配線3Lの形成されていない面がエラストマ2と接触するようになっているとともに、テープ3T上の配線3Lを、例えばソルダーレジスト等のような感光性絶縁膜16によって被覆する構造となっていることである。
The semiconductor integrated circuit device of the sixth embodiment is basically the same as the structure described in the fifth embodiment, as shown in FIGS. The difference is that the surface of the
すなわち、本実施の形態6においては、前記実施の形態2と同様に、フレキシブル配線基板3の平坦なテープ3T上にエラストマ2を形成する構造となっている。
That is, the sixth embodiment has a structure in which the
また、本実施の形態6においては、前記実施の形態2と同様に、テープ3T上の配線3Lをテープ3Tよりも薄く形成することのできる感光性絶縁膜16によって被覆し、その感光性絶縁膜16にフォトリソグラフィ技術によって開口部16aを穿孔し、その開口部16aを通じてはんだバンプ電極3Bと配線3Lのバンプランド部3L2 とを接合させる構造となっている。
In the sixth embodiment, similarly to the second embodiment, the
したがって、本実施の形態6においては、前記実施の形態5で得られた効果の他に、前記実施の形態2で得られた効果を得ることが可能となる。 Therefore, in the sixth embodiment, in addition to the effects obtained in the fifth embodiment, the effects obtained in the second embodiment can be obtained.
(実施の形態7)
図36は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の要部平面図、図37は図36のXXXVII−XXXVII線の断面図である。
(Embodiment 7)
36 is a plan view of a principal part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 37 is a sectional view taken along line XXXVII-XXXVII in FIG.
本実施の形態7においては、図36および図37に示すように、フレキシブル配線基板3の中央に、そのテープ3Tの上下面を貫通する開口部3T1 が穿孔されているとともに、その開口部3T1 に半導体チップ1がその主面を露出させた状態で収まりよく配置されている。この半導体チップ1は、その主面がテープ3Tの平坦面(非配線形成面)と対向する方向をむくように配置されている。
In the seventh embodiment, as shown in FIGS. 36 and 37, an opening 3T1 penetrating the upper and lower surfaces of the
このフレキシブル配線基板3のテープ3Tの裏面における外周近傍には、テープ3Tの外周に沿って延在する保護枠体18aが接着材6eを介して接着されている。これにより、フレキシブル配線基板3の変形等が防止されている。
In the vicinity of the outer periphery of the back surface of the
また、フレキシブル配線基板3のテープ3Tの主面には配線3Lが接着材6bによって接着されている。また、テープ3Tの主面には、例えばソルダーレジスト等のような感光性絶縁膜16が堆積されており、これによって配線3Lが被覆されている。
Further, the
この配線3Lのリード部3L1 はフレキシブル配線基板3の内周から突出され、例えば断面略S字状に成形されて半導体チップ1の外周近傍のボンディングパッド5と電気的に接続されている。このリード部3L1 にも前記実施の形態1と同様なメッキ処理が施されている。
The lead portion 3L1 of the
また、配線3Lのバンプランド部3L2 は感光性絶縁膜16に穿孔された微細な開口部16aを通じてはんだバンプ電極3Bと電気的に接続されている。このバンプランド部3L2 のバンプ接合面にも前記実施の形態1と同様なメッキ処理が施されている。はんだバンプ電極3Bは、フレキシブル配線基板3の主面上にその外周に沿って規則的に配置されている。
The bump land portion 3L2 of the
フレキシブル配線基板3の開口部3Tには封止樹脂7dが充填されている。これにより、半導体チップ1は比較的しっかり固定される構造となっている。また、半導体チップ1の主面、側面、ボンディングパッド5およびリード部3L1 が被覆されており、半導体集積回路装置の信頼性を向上させることが可能な構造となっている。なお、図36では図面を見易くするため封止樹脂7dを図示していない。
The
このように本実施の形態7によれば、前記実施の形態1, 2で得られた効果と同様の効果を得ることが可能となる。 Thus, according to the seventh embodiment, it is possible to obtain the same effects as those obtained in the first and second embodiments.
(実施の形態8)
図38は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の要部断面図である。
(Embodiment 8)
FIG. 38 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention.
本実施の形態8の半導体集積回路装置は、図38に示すように、基本的には前記実施の形態7で説明した構造とほぼ同じである。平面図は、前記実施の形態7で用いた図36と同じである。 The semiconductor integrated circuit device according to the eighth embodiment is basically the same as the structure described in the seventh embodiment as shown in FIG. The plan view is the same as FIG. 36 used in the seventh embodiment.
異なるのは、半導体チップ1の主面の高さと、フレキシブル配線基板3の配線3Lの形成面の高さとがほぼ同一に設定されており、配線3Lのリード部3L1 が平坦な状態で半導体チップ1の主面上のボンディングパッド5と電気的に接続されていることである。
The difference is that the height of the main surface of the
すなわち、リード部3L1 に撓みが形成されていない。ただし、リード部3L1 のリード接合面およびバンプランド部3L2 のバンプ接合面には前記実施の形態1で説明したのと同様のメッキ処理が施されている。 That is, no bending is formed in the lead portion 3L1. However, the same plating treatment as described in the first embodiment is applied to the lead bonding surface of the lead portion 3L1 and the bump bonding surface of the bump land portion 3L2.
したがって、本実施の形態8でも前記実施の形態1, 2で得られた効果と同様の効果を得ることが可能となる。 Therefore, in the eighth embodiment, it is possible to obtain the same effect as that obtained in the first and second embodiments.
(実施の形態9)
図39は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の要部断面図である。
(Embodiment 9)
FIG. 39 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention.
本実施の形態9の半導体集積回路装置は、図39に示すように、基本的には前記実施の形態7で説明した構造とほぼ同じである。バンプ電極形成面側の平面図は、前記実施の形態7で用いた図36と同じである。異なるのは、次の点である。 The semiconductor integrated circuit device according to the ninth embodiment is basically the same as the structure described in the seventh embodiment, as shown in FIG. The plan view on the bump electrode forming surface side is the same as FIG. 36 used in the seventh embodiment. The difference is as follows.
第1に、半導体チップ1の主面の高さと、フレキシブル配線基板3の配線3Lの形成面の高さとがほぼ同一に設定されており、配線3Lのリード部3L1 が平坦な状態で半導体チップ1の主面上のボンディングパッド5と電気的に接続されていることである。
First, the height of the main surface of the
すなわち、リード部3L1 に撓みが形成されていない。ただし、リード部3L1 のリード接合面およびバンプランド部3L2 のバンプ接合面には前記実施の形態1で説明したのと同様のメッキ処理が施されている。 That is, no bending is formed in the lead portion 3L1. However, the same plating treatment as described in the first embodiment is applied to the lead bonding surface of the lead portion 3L1 and the bump bonding surface of the bump land portion 3L2.
第2に、半導体チップ1の裏面が接着材6fによって放熱板19に接合されており、半導体チップ1で生じた熱を半導体チップ1の裏面から放散することが可能な構造となっていることである。
Second, the back surface of the
放熱板19は、例えばCu等のような熱伝導率の高い金属からなる。また、接着材6fは、例えば放熱性および耐熱性を有する接着材料からなる。
The
放熱板19の外周面とテープ3Tの非バンプ電極形成面との間には、テープ3Tの平面形状とほぼ同形の保護枠体18bが半導体チップ1の側面を取り囲むように設置されている。この保護枠体18bは、接着材6gによって放熱板19と接合されている。
Between the outer peripheral surface of the
保護枠体18bは、例えば放熱板19と同じ材料からなる。これは、半導体チップ1で生じた熱を放散させる機能を持たせたこと、放熱板19との接合性を考慮したこと、熱発生時等の放熱板19との接合上の信頼性を考慮したこと等からである。また、接着材6gも、例えば放熱性および耐熱性を有する接着材料からなる。
The
なお、半導体チップ1の主面およびリード部3L1 は封止樹脂7dによって被覆されており、これによって半導体集積回路装置の信頼性が向上される構造となっている。
The main surface of the
このように、本実施の形態9においては、前記実施の形態1, 2で得られた効果の他に、以下の効果を得ることが可能となる。
(1).半導体チップ1を保護枠体18bおよび放熱板19と取り囲む構造としたことにより、外部からの衝撃に強く、搬送性を向上させることが可能となる。
(2).半導体チップ1の裏面を放熱板19に接合し、半導体チップ1の側面を放熱性の高い保護枠体18bで取り囲む構造としたことにより、半導体チップ1の裏面および側面からも熱を逃がすことができるので、半導体集積回路装置の放熱性能を向上させることが可能となる。したがって、半導体集積回路装置の動作信頼性および寿命を向上させることが可能となる。
As described above, in the ninth embodiment, in addition to the effects obtained in the first and second embodiments, the following effects can be obtained.
(1) The structure in which the
(2) By bonding the back surface of the
(実施の形態10)
図40は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の要部平面図、図41は図40のXXXXI−XXXXI線の断面図、図42〜図44は図40の半導体集積回路装置の製造工程中における要部断面図である。
(Embodiment 10)
40 is a plan view of a principal part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, FIG. 41 is a sectional view taken along line XXXXI-XXXXI in FIG. 40, and FIGS. 42 to 44 are semiconductor integrated circuit devices in FIG. It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of this.
本実施の形態10においては、図40および図41に示すように、半導体チップ1の主面の最上層に形成されたパッシベーション膜4bの開口部4b1 において、リード部3L1 の先端側に位置する開口端が、前記実施の形態1の場合よりもボンディングパッド5から離間する方向に後退して形成されている。
In the tenth embodiment, as shown in FIG. 40 and FIG. 41, an opening located on the leading end side of the lead portion 3L1 in the opening 4b1 of the
これ以外の構成は前記実施の形態1と同じである。なお、図41の配線3Lにはメッキ構造は図示していないが、前記実施の形態1と同様のメッキ処理が施されている。
The other configuration is the same as that of the first embodiment. Note that although the plating structure is not shown in the
この半導体集積回路装置では、リード部3L1 とボンディングパッド5とをボンディングツールによって接合する場合に、前記実施の形態1で説明したように、リード部3L1 を、半導体チップ1の主面に接するすれすれの位置まで打ち下ろした後、その打ち下ろし方向とは垂直な方向にずらし、さらに、ボンディングパッド5上で打ち下ろすようにしている。
In this semiconductor integrated circuit device, when the lead portion 3L1 and the
このため、1回目の打ち下ろしの際に、リード部3L1 のパッド側接合面が半導体チップ1の主面に接触してしまう場合があり、そのために、パッシベーション膜4bや半導体チップ1にダメージを与えたり、リード部3L1 のパッド側接合面にパッシベーション膜4bの成分が付着しボンディング性を劣化させたりするおそれがある。
For this reason, the pad-side bonding surface of the lead portion 3L1 may come into contact with the main surface of the
そこで、本実施の形態10においては、半導体チップ1の主面の最上層に形成されたパッシベーション膜4bの開口部4b1 においてリード部3L1 の先端側の開口端部を、リード接合工程においてリード部3L1 を半導体チップ1の主面側に打ち下ろした際にそのリード部3L1 が半導体チップ1の主面上のパッシベーション膜4bに接触しない程度に、ボンディングパッド5から離間する方向に後退させて形成されている。
Therefore, in the tenth embodiment, the opening end portion of the lead portion 3L1 at the opening portion 4b1 of the
ここで、前記実施の形態1においては、パッシベーション膜4aの開口部4a1 の端部からパッシベーション膜4bの開口部4b1 の端部までの長さが、例えば25μm程度である。
Here, in the first embodiment, the length from the end of the opening 4a1 of the
また、ボンディングツールの押圧面の寸法は、ボンディングパッド5と同等またはそれよりも若干小さい。ボンディングパッド5のサイズは、例えば100μm×100μm程度である。
Further, the dimension of the pressing surface of the bonding tool is equal to or slightly smaller than that of the
したがって、製品によって変わるので一概には言えないが、本実施の形態10におけるパッシベーション膜4aの開口部4a1 の端部からパッシベーション膜4bの開口部4b1 の端部までの長さLは、例えば125μm程度が好ましい。
Therefore, since it varies depending on the product, the length L from the end of the opening 4a1 of the
次に、本実施の形態10の半導体集積回路装置におけるリード部3L1 とボンディングパッド5とのボンディング処理工程を図42〜図44によって説明する。なお、図42〜図44においても配線3Lにはメッキ構造を図示していないが、前記実施の形態1と同様のメッキ処理が施されている。
Next, the bonding process steps between the lead portion 3L1 and the
まず、半導体チップ1の主面をボンディングツール10側に向けた後、図42に示すように、ボンディングツール10をリード部3L1 の先端上方に配置する。
First, after the main surface of the
続いて、そのボンディングツール10を半導体チップ1の主面側(図42の下方向)に垂直に打ち下ろすことにより、リード部3L1 を図43に示すように撓ませる。
Subsequently, the lead tool 3L1 is bent as shown in FIG. 43 by dropping the
この際、このリード部3L1 の下方にはパッシベーション膜4bがないので、例えばパッシベーション膜4や半導体チップ1にダメージを与えたり、リード部3L1 のパッド側接合面にパッシベーション膜4bの成分が付着しボンディング性を劣化させたりする等、リード部3L1 がパッシベーション膜4bに接触することに起因する問題も生じない。
At this time, since there is no
続いて、そのボンディングツール10を、リード部3L1 の先端部がボンディングパッド5の上方に位置する程度までエラストマ2の側面側(図43の左方向)に水平に移動させた後、ボンディングツール10を半導体チップ1の主面側に下降させ、図44に示すように、リード部3L1 の先端とボンディングパッド5とを超音波熱圧着法等によって接合する。
Subsequently, the
このように、本実施の形態10によれば、前記実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得ることが可能となる。
(1).半導体チップ1主面の最上層におけるパッシベーション膜4bの開口部4b1 においてリード部3L1 の先端側の開口端部を、ボンディングパッド5から離間する方向に後退させたことにより、リード接合工程においてリード部3L1 を半導体チップ1の主面側に打ち下ろした際、そのリード部3L1 がパッシベーション膜4bに接触しないようにすることが可能となる。
(2).上記(1) により、リード接合工程時にリード部3L1 が半導体チップ1の主面側にダメージを与える問題を回避することが可能となる。
(3).上記(1) により、リード接合工程時にリード部3L1 のパッド側接合面にパッシベーション膜4bの成分が付着しボンディング性を劣化させる問題を回避することができるので、リード部3L1 とボンディングパッド5との接合上の信頼性を向上させることが可能となる。
(4).上記(1) 〜(3) により、半導体集積回路装置の歩留りおよび信頼性を向上させることが可能となる。
Thus, according to the tenth embodiment, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Lead bonding step by retreating the opening end on the leading end side of the lead portion 3L1 away from the
(2) By the above (1), it is possible to avoid the problem that the lead portion 3L1 damages the main surface side of the
(3) By the above (1), it is possible to avoid the problem that the component of the
(4) By the above (1) to (3), it becomes possible to improve the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device.
(実施の形態11)
図45は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の要部断面図である。
(Embodiment 11)
FIG. 45 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention.
図45に示す本実施の形態11の半導体集積回路装置の構造は、前記実施の形態2の半導体集積回路装置の構造とほぼ同一である。異なるのは、フレキシブル配線基板3のテープ3Tの裏面と、エラストマ2との間に第2層目の配線3Lが設けられていることである。
The structure of the semiconductor integrated circuit device of the eleventh embodiment shown in FIG. 45 is substantially the same as the structure of the semiconductor integrated circuit device of the second embodiment. The difference is that a second-
この第2層目の配線3Lは、例えば電源電圧または接地電圧等のような基準電圧用の配線であり、テープ3Tの裏面の全面を被覆するように形成されている。したがって、テープ3Tにおいて第2層目の配線3Lの形成面には第2層目の配線3Lによる凹凸は形成されない。すなわち、フレキシブル配線基板3がエラストマ2と接触する面は平坦になっている。
The
このため、エラストマ2の形成時にフレキシブル配線基板3とエラストマ2との間にボイドが形成されるのを防止することができるので、製造時および実装時等の熱処理時におけるCSP形の半導体集積回路装置の破壊等を防止すことが可能となっている。
Therefore, it is possible to prevent voids from being formed between the
第2層目の配線3Lは、テープ3Tおよび感光性絶縁膜16に穿孔された開口部20を通じてはんだバンプ電極3Bと電気的に接続されている。
The second-
なお、開口部20において第1層目の配線3Lが接する部分には絶縁膜21が設けられており、はんだバンプ電極3Bと第1層目の配線3Lとが絶縁されている。
Note that an insulating
第2層目の配線3Lの芯材部は、例えばCu等からなり、第2層目の配線3Lとボンディングパッド5とを接続するリード部の表面およびバンプランド部のバンプ接合面には、前記実施の形態1と同様のメッキ処理が施されている。
The core material portion of the
したがって、本実施の形態11においては前記実施の形態1,2で得られた効果の他に、以下の効果を得ることが可能となる。
(1).フレキシブル配線基板3の配線層を2層としたことにより、配線の引き回しの自由度を向上させることができるので、フレキシブル配線基板3の配線設計の容易性を向上させることが可能となる。
(2).フレキシブル配線基板3の配線層を2層とし、一方の配線層を、例えば電源電圧または接地電圧等のような基準電圧用のベタ配線層としたことにより、他方の配線層の配線3Lで生じるノイズを低減することができるので、半導体集積回路装置の動作信頼性を向上させることが可能となる。
Therefore, in the eleventh embodiment, in addition to the effects obtained in the first and second embodiments, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2) The wiring layer of the
(実施の形態12)
図46は本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の要部断面図、図47(a), (b)は図46の半導体集積回路装置のフレキシブル配線における配線の断面状態を模式的に示した説明図、図48はフレキシブル配線基板のリード部におけるクラックを説明するための説明図である。
(Embodiment 12)
46 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 47A and 47B are schematic views of the cross-sectional state of the wiring in the flexible wiring of the semiconductor integrated circuit device of FIG. FIG. 48 is an explanatory diagram for explaining cracks in the lead portion of the flexible wiring board.
本実施の形態12においては、図46および図47に示すように、リード部3L1 のリード接合部側の表面部分およびバンプランド部3L2 のはんだボール側接合面のみにNiメッキ層3LmN1, 3LmN2が形成されている。これ以外は、前記実施の形態1の半導体集積回路装置の構成と同一である。 In the twelfth embodiment, as shown in FIGS. 46 and 47, Ni plating layers 3LmN1, 3LmN2 are formed only on the surface of the lead portion 3L1 on the lead joint portion side and only on the solder ball side joint surface of the bump land portion 3L2. Has been. The rest of the configuration is the same as that of the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment.
リード部3L1 の表面全てにNiメッキ層を形成した構造の場合、Niメッキ層が硬く脆い性質を有するために、図48に示すように、リード部22の屈曲部において、その曲率半径が小さくなるとクラック23が生じる場合がある。なお、図48において符号の24はNiメッキ層を示し、符号の25はAuメッキ層を示し、符号の26は配線の芯材部を示している。
In the case of the structure in which the Ni plating layer is formed on the entire surface of the lead portion 3L1, the Ni plating layer has a hard and brittle property. Therefore, as shown in FIG.
しかし、リード部3L1 におけるNiメッキ層を全く無くしてしまうと、半導体集積回路装置の製造工程や実装工程時の熱処理において、リード部3L1 の芯材部3Lbを構成するCuがAuメッキ層3LmA1, 3LmA2側に拡散する結果、リード接合部およびバンプ接合部の接合強度が劣化する問題が生じる場合がある。 However, if the Ni plating layer in the lead portion 3L1 is completely eliminated, Cu constituting the core portion 3Lb of the lead portion 3L1 becomes the Au plating layer 3LmA1, 3LmA2 in the heat treatment during the manufacturing process or mounting process of the semiconductor integrated circuit device. As a result of diffusion to the side, there may be a problem that the bonding strength of the lead bonding portion and the bump bonding portion deteriorates.
そこで、本実施の形態12においては、リード部3L1 のリード接合部の表面部分およびバンプランド部3L2 の上面にはNiメッキ層3LmN1, 3LmN2を形成するが、それ以外のリード部3L1 にはNiメッキ層3LmN1, 3LmN2を形成しない構造とした。 Therefore, in the twelfth embodiment, Ni plating layers 3LmN1 and 3LmN2 are formed on the surface of the lead joint portion of the lead portion 3L1 and the upper surface of the bump land portion 3L2, but Ni plating is applied to the other lead portion 3L1. The layers 3LmN1 and 3LmN2 were not formed.
なお、図47(a)はリード部3L1 のリード接合部の断面状態を模式的に示し、図47(b)はリード部3L1 の屈曲部の断面状態を模式的に示している。 47A schematically shows the cross-sectional state of the lead joint portion of the lead portion 3L1, and FIG. 47B schematically shows the cross-sectional state of the bent portion of the lead portion 3L1.
これにより、リード部3L1 の屈曲部においてクラックが入る問題を防ぐことができるとともに、熱処理時にリード接合部やバンプ接合部において芯材部3Lbを構成するCuがAuメッキ層3LmA1, 3LmA2に拡散するのを防ぐことができる構造となっている。 As a result, it is possible to prevent the problem of cracks in the bent portion of the lead portion 3L1, and Cu constituting the core material portion 3Lb diffuses into the Au plating layers 3LmA1 and 3LmA2 at the lead joint portion and the bump joint portion during heat treatment. It has a structure that can prevent.
このように、本実施の形態12においては、前記実施の形態1で得られた効果の他に、以下の効果を得ることが可能となっている。
(1).リード部3L1 のリード接合部の表面部分およびバンプランド部3L2 の上面にのみNiメッキ層3LmN1, 3LmN2を形成したことにより、リード部3L1 の屈曲部においてクラックが入る問題を防ぐことができるとともに、熱処理時にリード接合部やバンプ接合部において芯材部3LbのCuがAuメッキ層3LmA1, 3LmA2に拡散するのを防ぐことが可能となる。
Thus, in the twelfth embodiment, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) By forming the Ni plating layers 3LmN1 and 3LmN2 only on the surface of the lead joint portion of the lead portion 3L1 and the upper surface of the bump land portion 3L2, it is possible to prevent the problem of cracks in the bent portion of the lead portion 3L1. At the same time, it is possible to prevent the Cu of the core material portion 3Lb from diffusing into the Au plating layers 3LmA1 and 3LmA2 at the lead bonding portion and the bump bonding portion during heat treatment.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態1〜12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いうまでもない。
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described
例えば前記実施の形態7においては、半導体チップの外周近傍にボンディングパッドを設ける構造に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、半導体チップの主面中央にボンディングパッドを配置する構造にも適用できる。 For example, in the seventh embodiment, the case where the bonding pad is provided near the outer periphery of the semiconductor chip has been described. However, the present invention is not limited to this, and the bonding pad is arranged at the center of the main surface of the semiconductor chip. It can also be applied to structures.
また、前記実施の形態8, 9においては、フレキシブル配線基板の配線を感光性絶縁膜で被覆し、その感光性絶縁膜に穿孔された開口部を通じて配線のバンプランド部とはんだバンプ電極とを接合する構造とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば前記実施の形態1で説明したように、フレキシブル配線基板において、テープの一方の面に配線を形成し、これに対向するテープの他方の面にはんだバンプ電極を設け、その配線のバンプランド部とはんだバンプ電極とをテープに穿孔された開口部を通じて電気的に接続する構造としても良い。この場合、半導体チップは、その主面がテープの配線形成面と対向する方向をむくように配置される。 In the eighth and ninth embodiments, the wiring of the flexible wiring board is covered with the photosensitive insulating film, and the bump land portion of the wiring and the solder bump electrode are joined through the opening formed in the photosensitive insulating film. However, the present invention is not limited to this. For example, as described in the first embodiment, in the flexible wiring board, the wiring is formed on one surface of the tape and is opposed thereto. A solder bump electrode may be provided on the other surface of the tape to be connected, and the bump land portion of the wiring and the solder bump electrode may be electrically connected through an opening formed in the tape. In this case, the semiconductor chip is arranged so that its main surface faces the direction facing the wiring formation surface of the tape.
また、前記実施の形態1〜12においては、金メッキ層およびNiメッキ層等のような金属層を電解メッキ処理方法または無電解メッキ処理方法によって形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばスパッタリング法または蒸着法によって配線の芯材部上に被着しても良い。 In the first to twelfth embodiments, the case where the metal layer such as the gold plating layer and the Ni plating layer is formed by the electrolytic plating method or the electroless plating method has been described. However, the present invention is not limited thereto. Instead, it may be deposited on the core part of the wiring by, for example, sputtering or vapor deposition.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をBGA形の半導体集積回路装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば配線基板にはんだバンプ電極を設けておかないで、バンプランド部を露出させておく、いわゆるランドグリッドアレイ形の半導体集積回路装置等に適用することも可能である。 In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a BGA type semiconductor integrated circuit device has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a solder bump electrode is not provided on a wiring board. Thus, the present invention can be applied to a so-called land grid array type semiconductor integrated circuit device in which the bump land portion is exposed.
また、本発明を有する半導体集積回路装置をメモリカードに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば携帯電話、携帯形計算機あるいは大形計算機等に適用できる。 Although the case where the semiconductor integrated circuit device having the present invention is applied to a memory card has been described, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a mobile phone, a portable computer, a large computer, or the like.
本発明は、半導体集積回路装置の製造業に適用できる。 The present invention can be applied to the manufacturing industry of semiconductor integrated circuit devices.
1 半導体チップ
2,2a,2b エラストマ(弾性構造体)
2A エラストマ形成材料
3 フレキシブル配線基板(配線基板)
3T テープ(基板基材)
3L 配線
3L1 リード部
3L2 バンプランド部
3L3 メッキ電流供給用の配線
3LmA1 金メッキ層(第1の金層)
3LmA2 金メッキ層(第2の金層)
3LmN1 ニッケルメッキ層
3LmN2 ニッケルメッキ層
3LmP1 パラジウムメッキ層
3B はんだバンプ電極
4 パッシベーション膜
4a パッシベーション膜
4a1 開口部
4b パッシベーション膜
4b1 開口部
5 ボンディングパッド(外部端子)
6a〜6g 接着材
7a〜7d 封止樹脂
8m メタルマスク
8m1 開口部
9 スキージ
10 ボンディングツール
11 メモリカード
12 プリント配線基板
13 CSP形の半導体集積回路装置
14 QFP形の半導体集積回路装置
15 端子
16 感光性絶縁膜(絶縁膜)
16a 開口部
17 保護部材
17a 脚部
18a, 18b 保護枠体
19 放熱板
20 開口部
21 絶縁膜
22 リード部
23 クラック
24 ニッケルメッキ層
25 金メッキ層
26 芯材部
M 遮蔽板
Z 絶縁膜
2A
3T tape (substrate substrate)
3L wiring 3L1 lead 3L2 bump land 3L3 plating current supply wiring 3LmA1 gold plating layer (first gold layer)
3LmA2 gold plating layer (second gold layer)
3LmN1 Nickel plating layer 3LmN2 Nickel plating layer 3LmP1
6a to
Claims (4)
(a)前記リード部をニッケル層および第1の金層の順で形成された金属層を介して前記外部端子に接合するとともに、
(b)前記ランド部をニッケル層を介して前記はんだバンプ電極に接合したことを特徴とする半導体集積回路装置。 The wiring lead formed on the wiring board is electrically connected to the external terminal on the main surface of the semiconductor chip, and the wiring land formed on the wiring board is electrically connected to the solder bump electrode. A semiconductor integrated circuit device comprising:
(A) While joining the lead portion to the external terminal through a metal layer formed in the order of a nickel layer and a first gold layer,
(B) The semiconductor integrated circuit device, wherein the land portion is joined to the solder bump electrode through a nickel layer.
(a)前記リード部を第1の金層を介して前記外部端子に接合するとともに、
(b)前記ランド部をパラジウム層を介して前記はんだバンプ電極に接合したことを特徴とする半導体集積回路装置。 The wiring lead formed on the wiring board is electrically connected to the external terminal on the main surface of the semiconductor chip, and the wiring land formed on the wiring board is electrically connected to the solder bump electrode. A semiconductor integrated circuit device comprising:
(A) While joining the lead part to the external terminal through a first gold layer,
(B) The semiconductor integrated circuit device, wherein the land portion is bonded to the solder bump electrode through a palladium layer.
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- 2005-08-05 JP JP2005227725A patent/JP2005322948A/en active Pending
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