JP2010123592A - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】厚さの異なる複数の半導体素子14a,14bが、その電極端子16の端子面が同一面となるように、支持板10の一面側に樹脂層12によって固着されている半導体パッケージであって、半導体素子14a,14bの電極端子16の端子面に、先端面が前記端子面よりも小面積に形成された先細り状のバンプ18が、半導体素子14a,14bの端子形成面側を覆う絶縁層20を貫通して形成され、且つ絶縁層20の表面に露出している先細り状のバンプ18の先端面が、絶縁層20の表面に形成された配線パターン22に接続されている。
【選択図】図1
Description
また、導体層102に一端が接続された導電ブロック114の他端が、絶縁層108の表面に形成された配線パターン112に電気的に接続されている。
次いで、図7(b)に示す様に、形成した導電ブロック114、バンプ110を含む半導体素子104a,104bの端子形成面側を絶縁樹脂層108によって覆った後、絶縁樹脂層108の表面を研磨又は研削して平坦面として、図7(c)に示す様に、導電ブロック114、バンプ110の先端面を露出する。
その後、導電ブロック114、バンプ110の各先端面が露出した絶縁樹脂層108の平坦面に、配線パターン112,112・・を形成して、図6に示す半導体パッケージを得ることができる。
しかし、図6及び図7に示す半導体パッケージでは、ベース基板100の一面側に底面を接着した厚さの異なる半導体素子104a,104bの電極端子106,106・・の各々に、形成する電極端子106と略同一径のバンプ110を、各先端面が同一面となるように形成している。
一方、近年、半導体素子104a,104bの小型化等に伴って、電極端子106,106・・の形成密度が高密度化してきている。
しかし、図6及び図7に示す半導体パッケージでは、電極端子106と略同一径のバンプ110を形成しているため、バンプ110の露出面から引き出す配線パターンの微細化は困難である。
しかも、隣接するバンプ110,110の露出面間の間隙(バンプの露出面間隙と称することがある)が狭いため、バンプ110の露出面から引き出す配線パターンの微細化が困難であることと相俟って、バンプの露出面間隙を通して引き回すことのできる配線パターン数が著しく制限され、配線パターンの高密度化を図ることは困難である。
また、一般的には、図6及び図7に示す半導体パッケージの如く、厚さの異なる半導体素子104a,104bの各電極端子106に、先端面が同一面となるように、長さの異なるバンプ110,110・・を形成する際には、半導体素子104a,104bの各電極端子106を覆う樹脂層を形成した後、この樹脂層に各電極端子106の表面が底面に露出する凹部をレーザによって形成し、次いで、電解めっきによってめっき金属を凹部内に充填してバンプ110を形成することが考えられる。
しかしながら、レーザによって樹脂層に形成した凹部は、通常、底面積よりも開口部面積が大きくなるテーパ状凹部に形成されるため、最終的に得られるバンプは電極端子106に接続する接続面よりも絶縁樹脂層108の表面に露出する露出面の面積が大きくなる。このため、バンプ110の露出面から引き出す配線パターンが幅広化され、且つ隣接するバンプ110,110のバンプの露出面間隙も半導体素子104a,104bの隣接する電極端子106,106の間隙よりも更に狭くなり、バンプの露出面間隙を通して引き回すことのできる配線パターン数が更に一層制限される。
そこで、本発明の課題は、支持板の一面側に固着された厚さの異なる複数の半導体素子の各電極端子に形成されたバンプの露出面間隙を通して引き回すことのできる配線パターンの高密度化を図ることが困難な従来の半導体パッケージの課題を解決し、支持板の一面側に固着された厚さの異なる複数の半導体素子の各電極端子に形成されたバンプの露出面間隙を通して引き回すことのできる配線パターンの高密度化を図ることができる半導体パッケージ及びその製造方法を提供することにある。
すなわち、本発明は、厚さの異なる複数の半導体素子が、その電極端子の端子面が同一面となるように、支持板の一面側に樹脂層によって固着されている半導体パッケージであって、前記半導体素子の電極端子の端子面に、先端面が前記端子面よりも小面積に形成された先細り状のバンプが、前記半導体素子の端子形成面側を覆う絶縁層を貫通して形成され、且つ前記絶縁層の表面に露出している先細り状のバンプの先端面が、前記絶縁層の表面に形成された配線パターンに接続されていることを特徴とする半導体パッケージにある。
また、本発明は、厚さの異なる複数の半導体素子の電極端子が形成された端子形成面側を、前記半導体素子の各端子面が同一面となるように、剛性を有する板体の一面側に剥離可能に接着した後、前記半導体素子の各端子形成面に対して反対面側を、支持板の一面側に形成した樹脂層によって固着し、次いで、前記板体を剥離して露出した半導体素子の電極端子の端子面に、先端面が前記端子面よりも小面積に形成された先細り状のバンプを形成した後、前記先細り状のバンプを含む半導体素子の各端子形成面を覆う絶縁層を形成し、その後、前記絶縁層を研磨又は切削して先細り状のバンプの先端面を露出した後、前記先細り状のバンプの先端面の露出面に接続する配線パターンを形成することを特徴とする半導体パッケージの製造方法でもある。
また、複数の半導体素子の電極端子に、先細り状のバンプと柱状のバンプとを混在して形成することによって、電極端子の用途に応じて最適なバンプ、例えば信号用の電極端子には先細り状のバンプを形成し、電源用や接地用の電極端子には柱状のバンプを形成できる。
かかる先細り状のバンプとしては、半導体素子の電極端子に一端部を圧着した金属ワイヤを引き千切って形成した先端部をコイニングすることによって形成できる。この先細り状のバンプを、金から成るワイヤによって形成することが好ましい。
更に、第2支持板を、放熱板として用いることのできる金属製の支持板とすることによって、半導体パッケージの放熱性を向上できる。
しかも、本発明に係る半導体パッケージでは、半導体素子の電極端子の端子面に形成した、先細り状のバンプの先端面を絶縁層の表面に露出し、配線パターンと接続している。かかる先細り状のバンプの先端面は、半導体素子の電極端子の端子面よりも小面積に形成できる。
従って、厚さの異なる複数の半導体素子の端子形成面側を覆う絶縁層を貫通する同一長さのバンプを、半導体素子の電極端子の端子面に形成できることと相俟って、バンプの露出面から微細な配線パターンを引き出すことができ、且つバンプの露出面間を広くできるため、バンプの露出面間隙を通して引き回すことのできる配線パターンの高密度化を図ることができる。
その結果、半導体素子の小型化等に伴う半導体素子の電極端子の高密度化に対応できる。
かかる電極端子16,16,・・の各端子面には、先細り状のバンプ18が、半導体素子14a,14bの端子形成面側を覆う樹脂製の絶縁層20を貫通して形成されている。この先細り状のバンプ18は、後述する様に、金ワイヤの端部を電極端子16の端子面に圧着した後、この金ワイヤを引き千切って形成した先端部をコイニングして、先端面を平坦化し且つ高さを揃えて形成したものである。
従って、各電極端子18に形成された先細り状のバンプ18の先端面から配線パターン22を引き出すことができ、且つ隣接するバンプ18,18の露出面間の間隙(バンプの露出面間隙)を広くできる。このため、バンプの露出面間隙を通して引き回せる配線パターンの高密度化を図ることができ、半導体素子14a,14bの電極端子16,16・・に高密度化に対応できる。
かかる配線パターン22,22・・上には、図1に示す様に、必要に応じて複数の配線パターンを絶縁層を介して多層に積層し、絶縁層を貫通するヴィアによって配線パターン間を電気的に接続するようにしてもよい。
また、図1に示す半導体パッケージの最上層には、ソルダレジスト層24が形成され、外部接続端子としてのはんだボールを装着するパッド26,26・・がソルダレジスト層24から露出している。かかるパッド26,26・・には、チップキャパシタ、抵抗、インダク等の任意の電子部品を搭載することもできる。
この様な、図1に示す半導体パッケージでは、搭載した半導体素子14aの電極端子16と、半導体素子14bの電極端子16とが、バンプ18,18の露出面に接続された配線パターン22によって電気的に接続することができる。
尚、図1に示す半導体パッケージでは、支持板10として、放熱板としての役割を果たすことができるように、熱伝導性に優れた金属製の支持板を用いていたが、支持体10が放熱板としての役割を考慮しなくてもよい場合には、ガラス板やシリコン板等から成る支持板を用いることができる。
更に、図2(b)に示す様に、板体50の一面側に、端子形成面側を接着層52によって接着した半導体素子14a,14bの各端子形成面側の反対面側を、支持板10の一面側に形成した樹脂層12によって固着する。
次いで、板体50及び接着層52を剥離し、図2(c)に示す様に、支持板10の一面側に樹脂層12により固着した半導体素子14a,14bの電極端子16,16・・を露出する。露出された電極端子16,16・・の各端子面は、厚さの異なる半導体素子14a,14bであっても、同一面とすることができる。
図3(a)に示すバンプ17,17・・は、図3(b)に示す様に、その先端部をコイニング板(金型)19によってコイニングして平坦化する。これによって、先細り状のバンプ18,18・・を形成する。かかる先細り状のバンプ18,18・・の各先端面は、電極端子16の端子面よりも小面積であって、同一高さで且つ略同一面積である。
かかる絶縁層20には、図3(d)に示す様に、研磨又は研削を施して、先細り状のバンプ18,18・・の各先端面を露出する。
その後、露出した先細り状のバンプ18,18・・の各先端面が接続される配線パターン22,22・・を、絶縁層20の表面に形成する。絶縁層20の表面に露出する先細り状のバンプ18,18・・の各先端面は、半導体素子14a,14bに形成された電極端子16,16・・の端子面よりも小面積に形成できる。このため、配線パターン22は、接続する先細り状のバンプ18が形成された電極端子16の端子面よりも幅狭に形成でき、微細化された配線パターン22を形成できる。
また、隣接するバンプ18,18のバンプの露出面間隙を、バンプ18,18を形成した電極端子16,16の端子面間隙よりも広くできる。
従って、バンプの露出面間隙から引き回す配線パターン22,22・・の高密度化を可能にでき、半導体素子14a,14bの小型化等に因る電極端子16,16・・の高密度化に対しても対応できる。
配線パターン22,22・・上には、必要に応じて複数の配線パターンを絶縁層を介して多層に積層し、絶縁層を貫通するヴィアによって配線パターン間を電気的に接続することによって、図1に示す半導体パッケージを得ることができる。
この様に、配線パターン22,22・・上に複数の配線パターンを絶縁層を介して多層に積層する際には、公知のアディティブ法やセミアディティブ法を利用できる。
図4に示す半導体パッケージの半導体素子14bでは、電極端子16,16・・の形成密度が、高密度化されておらず、柱状のバンプ30を形成しても、バンプ30と接続する配線パターン22を容易に形成できるためである。
この様に、先細り状のバンプ18と柱状のバンプ30とを混在して形成することによって、電極端子16,16・・の各用途に応じて最適なバンプ、例えば信号用の電極端子には先細り状のバンプ18を形成し、電源用や接地用の電極端子には柱状のバンプ30を形成できる。
この半導体素子14aの電極端子16,16・・の各端子面には、図3(a)〜(b)に示す工程と同様にして、先細り状のバンプ18を形成する。この際に、半導体素子14bの電極端子16,16・・の各端子面には、バンプを何等形成しない。
次いで、図5(a)に示す様に、半導体素子14の電極端子16,16・・の各端子面に形成したバンプ18を含む半導体素子14a,14bの各端子形成面を、絶縁性樹脂から成る絶縁層20によって被覆した後、図5(b)に示す様に、絶縁層20を研磨又は研削して、半導体素子14に形成した先細り状のバンプ18,18・・の各先端面を露出する。
更に、図5(c)に示す様に、半導体素子14bの電極端子16,16・・の各端子面が底面に露出するように、凹部28,28・・をレーザによって形成する。
その後、図5(d)に示す様に、凹部28,28・・をめっき金属で充填して柱状のバンプ30を形成すると共に、先細り状のバンプ18の先端面と柱状のバンプ30との各々に接続する配線パターン22,22・・を形成する。
更に、この薄金属層の表面に形成した感光性樹脂層に、形成する配線パターンに沿って薄金属層が露出するようにパターニングを施した後、薄金属層を給電層とする電解めっきを施して、凹部28,28・・をめっき金属で充填する共に、配線パターン22,22・・を形成する。
次いで、感光性樹脂層を剥離して、露出した薄金属層をエッチングすることによって、図5(d)に示す柱状のバンプ30と配線パターン22,22・・を形成できる。
かかる配線パターン22,22・・上には、必要に応じて複数の配線パターンを絶縁層を介して多層に積層し、絶縁層を貫通するヴィアによって配線パターン間を電気的に接続することによって、図4に示す半導体パッケージを得ることができる。
この様に、配線パターン22,22・・上に複数の配線パターンを絶縁層を介して多層に積層する際には、公知のアディティブ法やセミアディティブ法を利用できる。
尚、図4及び図5では、半導体素子14bのみに柱状のバンプ30を形成したが、半導体素子14a,14bの一方又は両方に、先細り状のバンプ18と柱状のバンプ30とを混在させてもよい。
また、図1〜図5に示す半導体パッケージでは、半導体素子14a,14bの両方又は一方の電極端子16,16・・の各端子面に先細り状のバンプ18を形成している。このため、先細り状のバンプ18の絶縁層20の表面に露出する先端面の面積を、電極端子16の端子面の面積よりも小さくでき、先細り状のバンプ18の先端面と接続する配線パターン22の微細化を図ることができ、且つ隣接するバンプ18,18の露出面間隙を、バンプ18,18を形成した電極端子16,16の端子面間隙よりも広くできる。
かかる図1〜図5に示す半導体パッケージでは、隣接するバンプ18,18のバンプの露出面間隙を通して引き回す配線パターン22,22・・の高密度化を図ることができ、半導体素子14a,14bの小型化等に伴う電極端子16,16・・の高密度化に対応できる。
尚、図1〜図5に示す半導体パッケージでは、半導体素子のみを搭載した例について説明したが、半導体素子と共に、例えばコンデンサ、抵抗、インダク等を搭載できる。
12 樹脂層
14a,14b 半導体素子
16 電極端子
18 先細り状のバンプ
19 コイニング板
20 絶縁層
22 配線パターン
24 ソルダレジスト層
26 パッド
28 凹部
30 柱状のバンプ
50 板体
52 接着層
Claims (12)
- 厚さの異なる複数の半導体素子が、その電極端子の端子面が同一面となるように、支持板の一面側に樹脂層によって固着されている半導体パッケージであって、
前記半導体素子の電極端子の端子面に、先端面が前記端子面よりも小面積に形成された先細り状のバンプが、前記半導体素子の端子形成面側を覆う絶縁層を貫通して形成され、
且つ前記絶縁層の表面に露出している先細り状のバンプの先端面が、前記絶縁層の表面に形成された配線パターンに接続されていることを特徴とする半導体パッケージ。 - 複数の半導体素子の全電極端子に、先細り状のバンプが形成されている請求項1記載の半導体パッケージ。
- 複数の半導体素子の電極端子には、先細り状のバンプと柱状のバンプとが混在して形成されている請求項1記載の半導体パッケージ。
- 先細り状のバンプが、半導体素子の電極端子に端部を圧着した金属ワイヤを引き千切って形成された先端部をコイニングして形成されている請求項1〜3のいずれか一項記載の半導体パッケージ。
- 先細り状のバンプが、金から成るワイヤによって形成されている請求項1〜4のいずれか一項記載の半導体パッケージ。
- 支持板が、放熱板として用いることのできる金属製の支持板である請求項1〜5のいずれか一項記載の半導体パッケージ。
- 厚さの異なる複数の半導体素子の電極端子が形成された端子形成面側を、前記半導体素子の各端子面が同一面となるように、剛性を有する板体の一面側に剥離可能に接着した後、前記半導体素子の各端子形成面に対して反対面側を、支持板の一面側に形成した樹脂層によって固着し、
次いで、前記板体を剥離して露出した半導体素子の電極端子の端子面に、先端面が前記端子面よりも小面積に形成された先細り状のバンプを形成した後、前記先細り状のバンプを含む半導体素子の各端子形成面を覆う絶縁層を形成し、
その後、前記絶縁層を研磨又は切削して先細り状のバンプの先端面を露出した後、前記先細り状のバンプの先端面の露出面に接続する配線パターンを形成することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 複数の半導体素子の全電極端子に、先細り状のバンプを形成する請求項7記載の半導体パッケージの製造方法。
- 複数の半導体素子の電極端子に、先細り状のバンプと柱状のバンプとを混在して形成する請求項7記載の半導体パッケージの製造方法。
- 先細り状のバンプを、半導体素子の電極端子に一端部を圧着した金属ワイヤを引き千切って形成した先端部をコイニングして形成する請求項7〜9のいずれか一項記載の半導体パッケージの製造方法。
- 先細り状のバンプを、金から成るワイヤによって形成する請求項7〜10のいずれか一項記載の半導体パッケージの製造方法。
- 支持板を、放熱板として用いることのできる金属製の支持板とする請求項7〜11のいずれか一項記載の半導体パッケージの製造方法。
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