JP2007201237A

JP2007201237A - 半導体装置および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2007201237A
Application number: JP2006018889A
Authority: JP
Inventors: Koji Kondo; 宏治近藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】半導体装置の性能の劣化を抑制しつつ、実装面積の削減を図る。
【解決手段】半導体チップ４を下層基材１３上に実装するとともに、チップ部品１４を上層基材１１上に実装し、接続端子１３ｃが折り返されるように上層基材１１の端部を折り曲げ、半導体チップ４が開口部１５に挿入されるようにして、下層基材１上に上層基材１１を積層し、接続端子２ｄ、１３ｃを互いに接合することにより、配線パターン２ａ、１３ｂを互いに接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、フレキシブル配線基板の積層構造に適用して好適なものである。

従来の半導体装置では、半導体チップに形成されたバンプ電極をインナーリードに接合させることにより、半導体チップを回路基板上に実装することが行われている。
また、例えば、特許文献１には、半田が載せられた基板上に電子部品をマウントした後に、半田を加熱して電子部品を基板に半田付けする工程により、粗ピッチ配線パターン上に電子部品が実装される基板と、ＡＣＦを利用して細ピッチ配線パターン上に電子部品を加熱および加圧して電子部品を実装する基板とを別個に部品として構成し、それぞれの基板上に電子部品を実装した後、両基板を接合する方法が開示されている。
特開２００４−８７９３９号公報

しかしながら、従来の半導体装置では、片面フレキシブル配線基板を用いて対応すると、ＩＣチップの配線の引き回し部と電子部品の実装領域とを同一面内の別個の領域に配置する必要となり、実装面積の増大を招くという問題があった。解決方法の一つとして、ＩＣチップの配線の引き回し部と電子部品の実装領域とを両面フレキシブル配線基板を用いて配置すると、コストアップに繋がる。また、４００℃以上の高温プロセスにて製造を行なう場合、基板材料の選択の幅が制限され、高周波特性などの性能に優れる材料や安価な材料を使用できなかったりする、という問題があった。

そこで、本発明の目的は、性能の劣化を抑制しつつ、実装面積の削減を図ることが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、第１電子部品が実装された第１フレキシブル配線基板と、第２電子部品が実装され、前記第２電子部品が前記第１電子部品と重なるようにして前記第１フレキシブル配線基板に接続された第２フレキシブル配線基板とを備えることを特徴とする。
これにより、片面フレキシブル配線基板を用いた場合においても、第１電子部品と第２電子部品とを重ねて配置することが可能となり、コストアップを抑制しつつ、実装面積の削減を図ることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、第１電子部品が実装された第１フレキシブル配線基板と、第２電子部品が実装されるとともに、前記第１電子部品に対応した開口部を通して前記第１電子部品が配置されるように前記第１フレキシブル配線に接続された第２フレキシブル配線基板とを備えることを特徴とする。
これにより、第１電子部品と第２電子部品とを重ねて配置することが可能となり、実装面積の削減を図ることが可能となるとともに、第２フレキシブル配線基板を第１フレキシブル配線基板上に重ねた場合においても、第１電子部品が第２フレキシブル配線基板で塞がれることを防止することができる。

また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、第１電子部品が実装されるとともに、前記第１電子部品に接続された配線パターンが形成された第１フレキシブル配線基板と、第２電子部品が実装され、前記第２電子部品が前記配線パターンと重なるようにして前記第１フレキシブル配線に接続された第２フレキシブル配線基板とを備えることを特徴とする。
これにより、片面フレキシブル配線基板を用いた場合においても、第１電子部品に接続された配線パターンの引き回し領域に第２電子部品を重ねて配置することが可能となり、コストアップを抑制しつつ、実装面積の削減を図ることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る半導体装置によれば、第１電子部品が実装された第１フレキシブル配線基板と、第２電子部品が実装され、第１フレキシブル配線基板が重なるようにして前記第１フレキシブル配線に接続されるとともに、前記第１フレキシブル配線基板と基材の材質が異なる第２フレキシブル配線基板とを備えることを特徴とする。

これにより、片面フレキシブル配線基板を用いた場合においても、第１フレキシブル配線基板と第２フレキシブル配線基板とを重ねて配置することが可能となり、コストアップを抑制しつつ、実装面積の削減を図ることが可能となる。また、第１フレキシブル配線基板と第２フレキシブル配線基板とで基材の材質を異ならせることにより、第１フレキシブル配線基板上に高温プロセスで第１電子部品の実装を行うことが可能となり、高密度実装が可能となるとともに、第２フレキシブル配線基板上に低温プロセスで第２電子部品の実装を行うことが可能となり、コストダウンを図りつつ、高周波特性などに優れた材料を使用することが可能となる。

また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、第１接合方法にて第１電子部品を第１フレキシブル配線基板上に実装する工程と、前記第１接合方法よりも温度の高い第２の接合方法にて第２電子部品を第２フレキシブル配線基板上に実装する工程と、前記第１フレキシブル配線基板が第２フレキシブル配線基板上に重なるようにして、前記第２接合方法よりも温度の低い第３の接合方法にて前記第１フレキシブル配線基板を前記第２フレキシブル配線基板上に実装する工程とを備えることを特徴とする。

これにより、第２フレキシブル配線基板上に高温プロセスで第２電子部品の実装を行うことが可能となり、高密度実装が可能となるとともに、第１フレキシブル配線基板上に低温プロセスで第１電子部品の実装を行うことが可能となり、コストダウンを図りつつ、高周波特性などに優れた材料を使用することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るフレキシブル配線基板の下層構造を示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係るフレキシブル配線基板の上層構造を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係るフレキシブル配線基板の積層構造を示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図である。

図１において、下層基材１には、配線パターン２ａが形成されるとともに、配線パターン２ａに接続された入力端子２ｂ、出力端子２ｃおよび接続端子２ｄが形成されている。
なお、下層基材１としては絶縁性基材を用いることができ、例えば、テープ基板またはフィルム基板を用いることができ、下層基材１の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂やアミドイミド樹脂、エステルイミド樹脂、エーテルイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂あるいはこれらの変性樹脂などを用いることができる。また、配線パターン２ａ、入力端子２ｂ、出力端子２ｃおよび接続端子２ｄの材質としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉなどの金属を用いることができる。

また、半導体チップ４には突出電極３が形成されている。なお、突出電極３の材料としては、例えば、ニッケルＮｉ、金Ａｕ、銅Ｃｕなどを用いることができる。また、ニッケルＮｉで形成された突出電極３上には、銅Ｃｕ、錫Ｓｎまたは金Ａｕなどのキャップ層を形成してもよく、突出電極３上に形成されたキャップ層を介して半田層を形成するようにしてもよい。

そして、突出電極３を配線パターン２ａに接合させることにより、半導体チップ４が下層基材１３上に実装されている。なお、突出電極３を配線パターン２ａに接合させる場合、ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（ＮｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（ＮｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）接合などの圧接接合を用いるようにしてもよいし、半田接合や合金接合などの金属接合を用いるようにしてもよい。

そして、下層基材１は、配線パターン２ａと突出電極３との接合部、入力端子２ｂ、出力端子２ｃおよび接続端子２ｄが露出するようにしてソルダーレジスト６にて被覆されている。なお、下層基材１は、例えば、ＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）、ＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）、ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）などに使用することができる。

一方、図２において、上層基材１１には、配線パターン１３ａ、１３ｂおよび配線パターン１３ｂに接続された接続端子１３ｃが形成されるとともに、図１の半導体チップ４を挿入可能な開口部１５が形成されている。なお、上層基材１１としては絶縁性基材を用いることができ、例えば、テープ基板またはフィルム基板を用いることができ、上層基材１１の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂やアミドイミド樹脂、エステルイミド樹脂、エーテルイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂あるいはこれらの変性樹脂などを用いることができる。また、配線パターン１３ａ、１３ｂおよび配線パターン１３ｂの材質としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉなどの金属を用いることができる。そして、配線パターン１３ａ上にはチップ部品１４が接合されている。なお、チップ部品１４としては、例えば、半導体チップの他、抵抗、コンデンサまたはコイルなどを用いることができる。また、チップ部品１４を配線パターン１３ａに接合させる場合、ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（ＮｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）接合、ＮＣＰ（ＮｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）接合などの圧接接合を用いるようにしてもよいし、半田接合や合金接合などの金属接合を用いるようにしてもよい。そして、上層基材１１は、配線パターン１３ａとチップ部品１４との接合部および接続端子１３ｃが露出するようにしてソルダーレジスト１６にて被覆されている。

そして、図３に示すように、図２の接続端子１３ｃが折り返されるように上層基材１１の端部を折り曲げ、半導体チップ４が開口部１５に挿入されるようにして、下層基材１上に上層基材１１を積層し、ハンダバンプ１６を介して接続端子２ｄ、１３ｃを互いに接合することにより、配線パターン２ａ、１３ｂを互いに接続する。なお、接続端子２ｄ、１３ｃの接合方法としては、例えば、ハンダバンプ形成接続の他、ＡＣＦ接合などを用いることができる。

これにより、下層基材１よび上層基材１１として、片面フレキシブル配線基板を用いた場合においても、半導体チップ４に接続された配線パターン２ａの引き回し領域にチップ部品１４を重ねて配置することが可能となり、コストアップを抑制しつつ、実装面積の削減を図ることが可能となる。
なお、上述した実施形態では、半導体チップ４が挿入される開口部１５を上層基材１１に設ける方法について説明したが、半導体チップ４が挿入される開口部１５は必ずしも設ける必要はなく、半導体チップ４とチップ部品１４とが重なるように下層基材１上に上層基材１１を積層するようにしてもよい。

また、下層基材１と上層基材１１との材質を異ならせるようにしてもよい。例えば、下層基材１として、４００〜５００℃程度の耐熱性のあるポリイミド系材料を用いるとともに、上層基材１１として、耐熱性が低く、安価なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や高周波特性に優れる液晶ポリマーなどを用いるようにしてもよい。これにより、下層基材１上に高温プロセスで半導体チップ４の実装を行うことが可能となり、Ａｕパンプ接合などを用いることを可能として高密度実装が可能となるとともに、上層基材１１上に２００〜２６０℃程度の低温プロセスでチップ部品１４の実装を行うことが可能となり、コストダウンを図りつつ、高周波特性などに優れた材料を使用することが可能となる。

また、上層基材１１が積層された下層基材１は、例えば、液晶表示装置、携帯電話、携帯情報端末、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＭＤ（ＭｉｎｉＤｉｓｃ）プレーヤ、ＩＣカード、ＩＣタグなどの電子機器に適用することができ、電子機器の小型・軽量化を可能としつつ、電子機器の特性を向上させることができる。
また、上述した実施形態では、半導体チップの実装方法を例にとって説明したが、本発明は、必ずしも半導体チップの実装方法に限定されることなく、例えば、弾性表面波（ＳＡＷ）素子などのセラミック素子、光変調器や光スイッチなどの光学素子、磁気センサやバイオセンサなどの各種センサ類などの実装方法に適用してもよい。

本発明の一実施形態に係るフレキシブル配線基板の下層構造を示す図。本発明の一実施形態のフレキシブル配線基板の上層構造を示す図。本発明の一実施形態のフレキシブル配線基板の積層構造を示す図。

符号の説明

１下層基材、２ａ、１３ａ、１３ｂ配線パターン、２ｂ入力端子、２ｃ出力端子、２ｄ、１３ｃ接続端子、３突出電極、４半導体チップ、５樹脂、６、１６ソルダーレジスト、１１上層基材、１４チップ部品、１５開口部、１６ハンダバンプ

Claims

第１電子部品が実装された第１フレキシブル配線基板と、
第２電子部品が実装され、前記第２電子部品が前記第１電子部品と重なるようにして前記第１フレキシブル配線基板に接続された第２フレキシブル配線基板とを備えることを特徴とする半導体装置。
第１電子部品が実装された第１フレキシブル配線基板と、
第２電子部品が実装されるとともに、前記第１電子部品に対応した開口部を通して前記第１電子部品が配置されるように前記第１フレキシブル配線に接続された第２フレキシブル配線基板とを備えることを特徴とする半導体装置。
第１電子部品が実装されるとともに、前記第１電子部品に接続された配線パターンが形成された第１フレキシブル配線基板と、
第２電子部品が実装され、前記第２電子部品が前記配線パターンと重なるようにして前記第１フレキシブル配線に接続された第２フレキシブル配線基板とを備えることを特徴とする半導体装置。
第１電子部品が実装された第１フレキシブル配線基板と、
第２電子部品が実装され、第１フレキシブル配線基板が重なるようにして前記第１フレキシブル配線に接続されるとともに、前記第１フレキシブル配線基板と基材の材質が異なる第２フレキシブル配線基板とを備えることを特徴とする半導体装置。
第１接合方法にて第１電子部品を第１フレキシブル配線基板上に実装する工程と、
前記第１接合方法よりも温度の高い第２の接合方法にて第２電子部品を第２フレキシブル配線基板上に実装する工程と、
前記第１フレキシブル配線基板が第２フレキシブル配線基板上に重なるようにして、前記第２接合方法よりも温度の低い第３の接合方法にて前記第１フレキシブル配線基板を前記第２フレキシブル配線基板上に実装する工程とを備えることを特徴とする半導体装置。