JP2006066428A - 半導体装置およびその製造方法と検査方法および検査用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 テープキャリアを用いた半導体装置において、最終検査工程での検査治具との接続のため検査用パッドを不要にして面積縮小を図り、また検査治具側の検査用接触子を不要にして長寿命化を図る。
【解決手段】 絶縁性を有するベース部材１上に、半導体素子２を配置する部分と半導体素子２の複数の電極に対応する導体リード３とを有するテープキャリアを用いた半導体装置であって、導体リード３の半導体素子２側の端部は、半導体素子２の複数の電極と電気的にフリップチップ接続され、導体リード３の半導体素子２の外側へ引き出された端部領域に検査用突起１０を有する。これにより、検査用パッドが不要になり、導体リードの間隔もさらに縮小できることで半導体装置の面積を削減できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、テープキャリアを用いた半導体装置およびその製造方法と検査方法および検査用治具に関するものである。

従来のテープキャリアを用いた半導体装置においては、導体リードに対してプローブカード等の検査治具を用い検査を実施していた。

また半導体素子の微細化の進展にともない、導体リード間の間隔が狭まり従来の検査治具においては安定した接触が得られない為、検査のための専用パッドを設ける場合があった。

次に図４を用いて一般的な構造を説明する。

図４（ａ）はテープキャリアの平面図を表し、ベース部材１の上に半導体素子２と前記半導体素子２の電極に対応した導体リード３と、前記導体リード３の先端部に検査用パッド４がある。

図４（ｂ）（ｃ）はテープキャリアの断面図と検査時の状態を表し、検査用治具５の検査用接触子６を前記検査用パッド４に押し当て検査を実施する。

また特許文献１のように従来は導体リードの引き回し方法による面積削減の手法はあったが導体リード先端は検査等のため広げた方法で検査していた。
特開２００４−６９９５公報

従来、検査用接触子は検査治具上に構成され金属製のプローブ針等を使用する。

プローブ針を使用する場合は半導体装置との安定した接続を実現するために半導体装置側の検査用パッドに針先を接触後擦りつける等の動作が必要となる。このため検査用パッド上でのプローブ針の移動距離が必要になるとともに、針先の磨耗、損傷、劣化が起こりやすく針先の位置ばらつきを生じる要因となっていた。そのため検査用パッドは移動距離、針先ばらつきに対して余裕が必要となり、検査用パッドの面積を小さくすることが困難であった。その結果、半導体装置の外部との接続のための導体リードの間隔が広くなり、半導体装置全体の面積を小さくすることが出来なかった。

また検査治具側に検査用接触子を設ける場合、経済性の面から検査用接触子は数万回の使用においても安定した接触性能を保つ必要があり、運用時の管理方法、長寿命化を図ることが大きな課題であった。

したがって、この発明の目的は、テープキャリアを用いた半導体装置において、最終検査工程での検査治具との接続のため検査用パッドを不要にして面積縮小を図り、また検査治具側の検査用接触子を不要にして長寿命化を図ることができる半導体装置およびその製造方法と検査方法および検査用治具を提供することである。

上記課題を解決するためにこの発明の請求項１記載の半導体装置は、絶縁性を有するベース部材上に、半導体素子を配置する部分と前記半導体素子の複数の電極に対応する導体リードとを有するテープキャリアを用いた半導体装置であって、前記導体リードの半導体素子側の端部は、前記半導体素子の複数の電極と電気的にフリップチップ接続され、前記導体リードの半導体素子の外側へ引き出された端部領域に検査用突起を有する。

請求項２記載の半導体装置の製造方法は、テープキャリアに半導体素子の複数の電極に対応する導体リードを形成する工程と、前記導体リードの内側の端部にバンプを形成する工程と、前記半導体素子の複数の電極と前記導体リードの内側の端部とを前記バンプを介して電気的にフリップチップ接続する工程と、前記半導体素子と前記導体リードの間隙を樹脂封止する工程とを含み、前記導体リードの内側の端部にバンプを形成する工程において、前記バンプと同時に前記導体リードの外側領域に検査用突起を同時に形成する。

請求項３記載の半導体装置の検査方法は、請求項１記載の半導体装置の検査方法であって、前記半導体装置の導体リードに対向する検査用配線パターンのみを形成した検査用治具を用意し、前記半導体装置の検査用突起と前記検査用配線パターンを接続し検査する。

請求項４記載の検査用治具は、請求項１記載の半導体装置を検査する検査用治具であって、前記導体リードに対向する検査用配線パターンと、前記検査用配線パターン上に形成された絶縁層とを備え、前記検査用突起に対応する前記検査用配線パターンの接触部が露出するように開口側が広くなったテーパ形状の凹部を前記絶縁層に形成した。

請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項４記載の検査用治具を用いた半導体装置の検査方法であって、前記検査用治具の凹部に、前記半導体装置の検査用突起を位置合わせする工程と、前記検査用突起を前記凹部のテーパに当接させることで相対的に移動させて前記検査用配線パターンの接触部に位置合わせして検査する工程とを含む。

この発明の請求項１記載の半導体装置によれば、導体リードの半導体素子側の端部は、半導体素子の複数の電極と電気的にフリップチップ接続され、導体リードの半導体素子の外側へ引き出された端部領域に検査用突起を有するので、従来検査治具側にあった検査用接触子を半導体装置側に検査用突起として形成することで、検査用接触子の技術的要件であった検査用パッドが不要になり、導体リードの間隔もさらに縮小できることで半導体装置の面積を削減できる。また、検査用突起は半導体素子と導体リードの接続部と同じ工程で形成できるので、微細化にも容易に対応できる。

また、半導体装置側に検査用突起を設けることにより、従来検査用治具の検査用接触子が数万回以上の強度、寿命を必要とするのに比べ、検査用突起は数回の使用に耐えられればよく材質・構造の自由度を上げることができ、検査用治具に関しても検査用接触子が不要になるため低価格化、短納期化を実現できる。

この発明の請求項２記載の半導体装置の製造方法によれば、テープキャリアに半導体素子の複数の電極に対応する導体リードを形成する工程と、導体リードの内側の端部にバンプを形成する工程と、半導体素子の複数の電極と導体リードの内側の端部とをバンプを介して電気的にフリップチップ接続する工程と、半導体素子と導体リードの間隙を樹脂封止する工程とを含み、導体リードの内側の端部にバンプを形成する工程において、バンプと同時に導体リードの外側領域に検査用突起を同時に形成するので、請求項１に記載した半導体装置を製造することができる。また、検査用突起はバンプを形成する工程で同時に形成するため工程を増やすことなく実現でき、バンプと同じ挟間隔での形成が可能になることから、半導体素子の電極面積、間隔を小さくすることができ、半導体素子そのものの面積削減も実現できる。

この発明の請求項３記載の半導体装置の検査方法によれば、半導体装置の導体リードに対向する検査用配線パターンのみを形成した検査用治具を用意し、半導体装置の検査用突起と検査用配線パターンを接続し検査するので、検査用治具に検査用接触子が不要になり、検査用治具側で接触に必要な圧力をかける必要がないことから、安価でかつ短期間で作成することができる。

この発明の請求項４記載の検査用治具によれば、導体リードに対向する検査用配線パターンと、検査用配線パターン上に形成された絶縁層とを備え、検査用突起に対応する検査用配線パターンの接触部が露出するように開口側が広くなったテーパを有する凹部を絶縁層に形成したので、検査用突起と検査用配線パターンの接触部に微小な位置ずれが発生した場合でも半導体装置を押し付ける際の圧力により、検査治具が変形、移動し完全に接続することができる。

この発明の請求項５記載の半導体装置の製造方法によれば、検査用治具の凹部に、半導体装置の検査用突起を位置合わせする工程と、検査用突起を凹部のテーパに当接させることで相対的に移動させて検査用配線パターンの接触部に位置合わせして検査する工程とを含むので、請求項４と同様の効果が得られ、これにより検査時の位置合わせ精度を緩和することができ、検査用設備の精度を緩和し設備コストを低減することができる。

この発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の実施形態の半導体装置の平面図であり、図１（ｂ）は断面図、図１（ｃ）は検査時の断面図である。

図１に示すように、本実施形態の半導体装置は、絶縁の性質を有し、ポリイミドなどの樹脂で形成されたベース部材１上に、半導体素子２を配置する部分と半導体素子２の複数の電極に対応する銅などの導体で形成された導体リード３とを有するテープキャリアを用いて構成される。テープキャリアはスプロケットホール７に係止するスプロケットの回転により移動する。また、導体リード３の半導体素子２側の端部は、半導体素子２の複数の電極と電気的にフリップチップ接続され、導体リード３の半導体素子２の外側へ引き出された端部領域（半導体素子２の反対側先端）に銅などの導体で形成された検査用突起１０を有する。

前記検査用突起１０は半導体装置の最終検査工程で使用する。本実施形態においては、従来の検査用接触子にかわり、検査用突起１０を使用することにより、半導体装置側に検査用接触子をもつことになり、検査用接触子と接続するための検査用パッドが半導体装置側に不要となる。これにより課題であった検査用パッドの面積の制限による半導体装置の面積縮小の阻害要因を解決できる。

また検査治具側に検査用接触子を設ける場合、経済性の面から検査用接触子は数万回の使用においても安定した接触性能を保つ必要があり、運用時の管理方法、長寿命化を図ることが大きな課題であった。本実施形態の半導体装置側に検査用接触子を設ける場合は数回の使用に耐えられればよく強度等の制限が少なくなることから、材質の自由度が広げられる。

本実施形態においては検査用治具には検査用接触子が不要となり、導体リード３先端部と対向する位置に銅などの導体を用い導体配線パターン１２を基板上に形成するだけでよく、安価で狭ピッチにも対応できる。

上記半導体装置の検査方法について説明する。図１（ｃ）のように、予め半導体装置の導体リード３に対向する導体配線パターン（検査用配線パターン）１２のみを形成した検査用治具１１を用意する。半導体装置と検査用治具１１を対面させ、検査用突起１０と導体配線パターン１２との位置合わせを行なう。このとき導体リード３の長辺方向に関しての精度はさほど必要ではなく、短辺側のみの精度があればよい。位置合わせ後半導体装置を検査治具に押し付けることにより、検査用突起１０と導体配線パターン１２を接続し検査を実行する。この時検査用突起１０の裏面側からベース部材１を押す機能を用意することにより、更に安定した接続を実現することができる。

本実施形態によれば、図４の従来例と比較して、検査用パッド４が不要になることから半導体装置の面積を削減できる。さらに検査用治具１１においても導体配線パターン１２を基板表面に形成するだけでよく、特に検査用治具側で接触に必要な圧力をかける必要が無いことから、安価でかつ短期間で作成することが可能となる。

図２は本発明の実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。

テープキャリアの製造工程において、図２（ａ）（ｂ）のようにベース部材１上に半導体素子の複数の電極に対応する導体リード３を形成する。この後、図２（ｃ）のように半導体素子２との接続用に銅などの導体を用いて、本実施形態においては高さ７〜１０μｍ、大きさ３０×３０μｍのバンプ８を導体リード３の内側の端部に形成する。この工程でバンプ８と同時に導体リード３の外側領域に検査用突起１０を形成する。次に図２（ｄ）（ｅ）のように半導体素子２の複数の電極と導体リード３の内側の端部とをバンプ８を介して電気的にフリップチップ接続する。この際、組立治具９１により半導体素子２を保持して接続する。また、半導体素子２と導体リード３の間隙を樹脂９により封止する。

このようにバンプ８を形成する工程で、検査用突起１０を同時に形成することができるので工程を増やすことなく実現することが出来る。検査用突起１０に関しては隣接リードとの接触が無い範囲で大きさを変えることもできる。

これにより半導体素子２の電極との接続に使用するバンプ８と同じ狭間隔で導体リード３の形成が可能になることから、半導体素子２の電極面積、間隔を小さくすることができ、半導体素子そのものの面積削減も実現できる。

また、検査用突起１０の形状を円錐状に尖らせたり、複数の尖った部分を有する王冠状に形成することにより更に接続安定性を増すことが出来る。更に導体リード３上に１リードに対して複数の検査用突起１０を形成すれば、接続安定性を増すことができる。

この発明の他の実施形態を図３に基づいて説明する。本発明の半導体装置の検査方法においては位置合わせ精度をあまり必要としないが、本実施形態において位置合わせ精度の向上を図る。

図３(ａ)は本発明の他の実施形態の半導体装置の検査方法の断面図であり、図３（ｂ）（ｃ）はＡ−ａ面を拡大した断面図である。

図３において、この検査用治具１１は、導体リード３に対向する導体配線パターン１２と、導体配線パターン１２上に形成された絶縁層１３とを備え、検査用突起１０に対応する導体配線パターン１２の接触部が露出するように開口側が広くなったテーパを有する凹部１３ａを絶縁層１３に形成している。この場合、検査用治具１１上の導体配線パターン１２上に検査用突起１０の高さと同程度の厚さを持つ絶縁層１３を形成し、絶縁層１３に検査用突起１０に対応した凹部１３ａを形成する。凹部１３ａに傾斜をつけ、検査用治具１１の材質を導電性ゴム等の柔らかい素材を使用する。

検査工程においては、検査用治具１１の凹部１３ａに、半導体装置の検査用突起１０を位置合わせする工程と、検査用突起１０を凹部１３ａのテーパに当接させることで相対的に移動させて導体配線パターン１２の接触部に位置合わせして検査する工程とを行う。この際、図３（ｂ）のように微小な位置ずれが発生した場合でも半導体装置を押し付ける際の圧力により、検査用治具１１が変形・移動し図３（ｃ）のように完全に接続することができる。

これにより検査時の位置合わせ精度を更に緩和することができ、検査用設備の精度を緩和し設備コストを低減することができる。また絶縁層１３の厚みと検査用突起１０の高さとを調整することにより、導体配線パターン１２と検査用突起１０にかかる圧力の制御を行なうことができ、更に接続安定性を増すことができる。

なお、検査用突起１０は、検査後は削除してもよいので実装時に弊害がある場合は削除することも出来る。

本発明にかかる半導体装置およびその製造方法と検査方法および検査用治具は、テープキャリア等狭間隔の導体リードを有し、検査の為に検査用パッドを必要とする半導体装置の面積の削減、検査用治具の低価格化等に有用である。

（ａ）は本発明の実施形態の半導体装置の平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は検査時の断面図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。 (ａ)は本発明の他の実施形態の半導体装置の検査方法の断面図、（ｂ）（ｃ）はＡ−ａ面を拡大した断面図である。 （ａ）は従来例の半導体装置の平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は検査時の断面図である。

符号の説明

１ ベース部材
２ 半導体素子
３ 導体リード
４ 検査用パッド
５ 検査用治具
６ 検査用接触子
７ スプロケットホール
８ バンプ
９ 樹脂
９１ 組立治具
１０ 検査用突起
１１ 検査用治具
１２ 導体配線パターン
１３ 絶縁層

Claims (5)

1. 絶縁性を有するベース部材上に、半導体素子を配置する部分と前記半導体素子の複数の電極に対応する導体リードとを有するテープキャリアを用いた半導体装置であって、前記導体リードの半導体素子側の端部は、前記半導体素子の複数の電極と電気的にフリップチップ接続され、前記導体リードの半導体素子の外側へ引き出された端部領域に検査用突起を有することを特徴とする半導体装置。
2. テープキャリアに半導体素子の複数の電極に対応する導体リードを形成する工程と、前記導体リードの内側の端部にバンプを形成する工程と、前記半導体素子の複数の電極と前記導体リードの内側の端部とを前記バンプを介して電気的にフリップチップ接続する工程と、前記半導体素子と前記導体リードの間隙を樹脂封止する工程とを含み、前記導体リードの内側の端部にバンプを形成する工程において、前記バンプと同時に前記導体リードの外側領域に検査用突起を同時に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１記載の半導体装置の検査方法であって、前記半導体装置の導体リードに対向する検査用配線パターンのみを形成した検査用治具を用意し、前記半導体装置の検査用突起と前記検査用配線パターンを接続し検査することを特徴とする半導体装置の検査方法。
4. 請求項１記載の半導体装置を検査する検査用治具であって、前記導体リードに対向する検査用配線パターンと、前記検査用配線パターン上に形成された絶縁層とを備え、前記検査用突起に対応する前記検査用配線パターンの接触部が露出するように開口側が広くなったテーパを有する凹部を前記絶縁層に形成したことを特徴とする検査用治具。
5. 請求項４記載の検査用治具を用いた半導体装置の検査方法であって、前記検査用治具の凹部に、前記半導体装置の検査用突起を位置合わせする工程と、前記検査用突起を前記凹部のテーパに当接させることで相対的に移動させて前記検査用配線パターンの接触部に位置合わせして検査する工程とを含む半導体装置の検査方法。

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