JP2748771B2 - フィルムキャリア半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

フィルムキャリア半導体装置及びその製造方法

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JP2748771B2
JP2748771B2 JP4121518A JP12151892A JP2748771B2 JP 2748771 B2 JP2748771 B2 JP 2748771B2 JP 4121518 A JP4121518 A JP 4121518A JP 12151892 A JP12151892 A JP 12151892A JP 2748771 B2 JP2748771 B2 JP 2748771B2
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隆一 藤居
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/50Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto

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  • Wire Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフィルムキャリア半導体
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のフィルムキャリア方式による半導
体装置は、図6(A),(B)に示す如く、搬送及び位
置決め用のスプロケットホール1aと半導体チップ2a
が入る半導体チップ用の孔であるデバイスホール3aを
有するポリイミド等の絶縁フィルム上に、Cu等の金属
箔を接着し、フォトレジスト法等により金属箔を選択的
にエッチングして所望の形状のリード4aと電気選別の
ためのパッド5a等を形成し、Au,Snまたは、半田
等のメッキを施したフィルムキャリアテープ6aと、あ
らかじめ、電極端子上に金属突起物であるバンプ7aを
設けた半導体チップ2aとを準備し、次にフィルムキャ
リアテープのリード4aと半導体チップのバンプ7aと
を熱圧着法または共晶法等によりインナーリードボンデ
ィング(以下ILB)し、フィルムキャリアテープの状
態で電気選別用パッド5a上に接触子を接触させて電気
選別やバイアス試験を実施することにより、完成する。
【0003】ここで、リード4aの変形防止用として、
絶縁フィルムの枠であるサスペンダー8aをあらかじめ
フィルムキャリアテープに設けることや、信頼性向上及
び機械的保護のため、図6(C)に示すように、樹脂9
aにより樹脂封止を行うことが多い。
【0004】上記のようなフィルムキャリア半導体装置
を実装する場合は、リード4aを所望の長さに切断し、
ついで、図7に示すように、例えば、プリント基板10
a上に固着材12aにより半導体チップ2aを固着後、
リード4aをプリント基板上のボンディングパッド11
aにアウターリードボンディング(以下OLB)して実
施することができる。
【0005】これらのフィルムキャリア半導体装置は、
ボンディングがリード数と無関係に一度で可能であるた
めスピードが早いこと、フィルムキャリアテープを使用
するため作業の自動化が容易である等の利点を有してい
る。
【0006】このようなフィルムキャリア方式による半
導体装置の製造方法は、古くは特公昭47−3206号
等により紹介されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフィル
ムキャリア半導体装置において、最近の半導体チップの
高性能化に伴い、種々の問題が生じている。たとえば、
高性能化に伴う多数リード化、高消費電力化、高スピー
ド化等がある。これらの特性は半導体装置のパッケージ
性能へも大きく影響し、特に高消費電力化、高スピード
化への対応は次第に困難なものとなってきている。
【0008】高消費電力化に伴い、半導体チップの発熱
量は次第に大きくなり、この熱放散のため半導体装置の
パッケージには、低熱抵抗化が要求されている。これら
を解決する手段として一般的に用いられている方法は、
ヒートシンクを取り付ける方法や熱拡散用のダミーリー
ドを取り付ける方法が知られている。しかしながら、熱
放散用のダミーリードを絶縁フィルムの空きスペースに
取り付けるには限界があり、特に、最近の多数リード
化、狭ピッチ化のなかにあっては取り付けが不可能と言
っても過言ではない状況である。また、特開平1−13
219等に紹介されているように、半導体チップ裏面に
ヒートシンクを取付けるような方法では、発熱源である
チップ表面から遠ざかるため放熱効果が十分でないとい
う問題がある。さらに、特公昭61−49446、特公
昭63−186453、特公昭62−276862に示
されているようにペレット表面にヒートシンクや熱伝達
用の接触片を取り付ける方法があるが、こえらはモール
ドパッケージやセラミックパーッケージ等のヒートシン
クを支えられる構造をしているものにのみ有効であり、
フィルムキャリア半導体の場合、半導体チップ表面以外
にヒートシンクをささえるものがなく、インナーリード
接合部や半導体チップ表面に大きなダメージを与える可
能性があると言う問題がある。
【0009】一方、半導体チップの高スピード化につい
てもその対応が困難になってきている。すなわち、多数
リード化によりリードピッチが縮小され、この結果、リ
ード幅が縮小されるが、リード幅の縮小はリードの配線
抵抗の増加をもたらすことになる。一方、半導体チップ
の高スピード化は、その性能を維持するために配線抵抗
の異なる低抵抗化、特性インビーダンスの整合をはじ
め、配線容量等の電気的特性の向上が必要であり、これ
らをパッケージ側へ求めることになる。電気的特性向上
のため、基本的には、配線長を短くすることが重要な対
策となるが、例えば、プリント基板にフィルムキャリア
半導体装置を必要最小限のリード長で実装できた場合に
おいても、フィルムキャリア半導体のフィルムキャリア
上に存在する電気選別用パッドまでを配線長が長い場
合、実装前におけるフィルムキャリア半導体装置の電気
選別が十分に実施できないことになる。
【0010】一般に、フィルムキャリア半導体装置のO
LBにおけるリードピッチを0.1〜0.2mmとして
OLB部までのリード長を短くしても、電気選別用パッ
ドは、十分な電気選別を実施する場合、接触子側の制約
があって、0.3〜0.4mmのピッチであるから、多
数リードの場合、OLB部のリードから電気選別用パッ
ド迄の配線長が長くなってしまうことになる。
【0011】これを解決する一例として、特開昭62−
46537に開示されているように、2層以上の電気的
特性を改善した電気選別用の基板にフィルムキャリア半
導体装置をOLBし、電気選別を実施後、更に、プリン
ト基板にOLBを行う方法がある。この場合、電気選別
は改善されるが、フィルムキャリア半導体自身の改善は
ないこと、電気選別用基板へのOLBの不良は高価な半
導体チップを無駄にすること、電気選別用基板へのOL
Bが必要であること等の欠点がある。
【0012】また、電気特性を改善する別方法として、
Electronic Packaging and
Production 1988年12月号 42〜4
4p等に介されているように、フィルムキャリアテープ
の絶縁フィルム部分のリードが形成された面と反対の面
に接地層であるグランドプレーンを形成し、リードのう
ち幾つか存在するグランドリードとスルーホールを介し
てグランドプレーンとを接続することによって、電気特
性を改善したものがある。このような構造のフィルムキ
ャリアテープはグランドプレーンテープまたは金属層が
絶縁フィルムの両面にあることから、ツゥー・メタル・
テープ(two metal tape、以下2メタル
テープという)と呼ばれ、インピーダンス整合に適して
いる。更に、電気特性を向上させるには、前記文献にも
あるとおり、グランドリードの他、数種類存在する電源
リードに対しても同様な電源層を形成することが望まし
く、グランドリード、電源リード層に加え、もともとの
信号リードの層を含め3層以上の5〜6層以上が必要と
される。しかしながら、フィルムキャリアテープのデバ
イスホール内にリードを片持ち状態で突出させた構造で
3層以上の配線層を設けることはフィルムキャリアテー
プの製造工程上極めて困難であり、技術的には可能であ
ってもフィルムキャリアテープが高価になるという欠点
があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のフィルムキャリ
ア半導体装置は、スプロケットホール、デバイスホー
ル、アウターリード用ホール及びサスペンダーを有する
絶縁フィルムに所望の形状のリードを有するフィルムキ
ャリアテープのリードと半導体チップのバンプとがボン
ディングされ、金属板、セラミック板または1層以上の
配線層および配線層と導通している接合用パッドとを有
する多層配線基板が、少なくとも、半導体チップ表面と
サスペンダー部に接着剤を介して接着されており、ま
た、必要に応じて多層配線基板の接合用パッドとフィル
ムキャリア半導体装置の特定のリードとが電気的接続さ
れている構造を備えている。
【0014】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、本発明の一実施例のフィルムキャリア半導
体の実装後の断面図である。従来同様、半導体チップ2
b上に形成されたバンプ7bとフィルムキャリアテープ
のリード4bがボンディングされ、半導体チップ2bは
固着材12bによりプリント基板10bに固定されてい
る。一方、リード4bの他端はプリント基板10b上に
形成された電極11bとアウターリードボンディングさ
れている。15bはヒートシンク取付台座で、半導体チ
ップ2bの表面と高熱伝導絶縁性接着剤13bにより接
合されており、さらに、フィルムキャリアテープのサス
ペンダー部8bに絶縁性接着剤14bで固定されてい
る。17bはヒートシンクであり、高熱伝導接着剤16
bでヒートシンク取付台座15bに固定されている。
【0015】このような構造にすることにより、半導体
チップ表面で発生した熱は固着剤12bを通ってプリン
ト基板10bに逃げるだけでなく、ヒートシンク取付台
座15bよりヒートシンク17bへ伝わり、放熱される
ことになり低熱抵抗化が図れる。また、ヒートシンクを
半導体チップ表面だけでなく、フィルムキャリアテープ
のサスペンダー部でも固定することにより、半導体チッ
プ表面およびインナーリードボンディング部のダメージ
を緩和でき信頼性の向上につながる。ボンディング部を
図示の如く樹脂9bで封止すれば、より効果がある。
【0016】図2は、本発明の第2の実施例を説明する
図である。第1の実施例において、ヒートシンク取付台
座の代わりに多層配線基板18bを用いている。この他
は第1の実施例と同じである。この多層配線基板18b
の底面周辺部には接合用電極19bが形成されている。
多層配線基板18bには2層以上の配線層が形成されて
おり、接合用電極19bと選択的に導通し、かつ、この
接合用電極19bは金属突起20b等によりリード4b
と導通している。これにより、例えば、電源用リードや
グランドリードを各々多層配線基板の電源配線層やグラ
ンド配線層に電気的に導通させることができる。さら
に、多層配線基板18bは絶縁性かつ高熱伝導接着剤1
3bにより半導体チップ2bの表面に固着されている。
必要に応じ、半導体チップ表面の保護のため間に薄いポ
リイミドフィルムをはさむことも可能であるし、半導体
チップ2bと多層配線基板18bとの間を高熱伝導樹脂
で覆うこともできる。
【0017】このような構造により従来の2メタルテー
プを越えた3メタル以上の多層金属層のフィルムキャリ
ア半導体が得られ、さらに、熱抵抗特性が大幅に改善さ
れる。
【0018】積3の断面図は第2の実施例において用い
た多層配線基板の代わりにコンデンサーを組み込んだセ
ラミック基板21bを取り付けた例で、もちろん、この
セラミック基板はヒートシンク取付台座にもなりうる。
【0019】図4断面図は、本発明第4の実施例を示す
もので、第2の実施例において用いた多層配線基板18
bの上にさらに選択的にあるリード4bと導通している
電極22bを施し、終端抵抗やコンデンサー23bを組
み込むことを可能にしている。
【0020】次に、以上説明したフィルムキャリア半導
体装置の製造方法を以下に図面を用いて、説明する。図
5(A)は、本発明の一実施例のセラミック多層配線基
板の断面図であり、図5(B)はその平面図である。サ
スペンダー上リードに合わせ、基板上に電極19bが形
成され、この電極は、例えば半導体チップ2bの電源、
グランド等別にそれぞれ、各基板にスルーホールを通し
て接続されている。さらに、電極19b上には、半田等
の金属突起20bが形成されている。図5(C)は、こ
のセラミック基板を取り付ける一例を示してある。イン
ナーリードボンディング済みの半導体チップ2b上に高
熱伝導絶縁性接着剤13bが塗布されており、サスペン
ダー上の基板電極と電気的接合をする部分には、異方導
電性シート14b′が敷かれている。基板上突起電極2
0bとサスペンダー上のリード4bの目合わせ後、熱圧
着により、両者が接合される。この後、必要に応じてイ
ンナーリードボンディング部に封止樹脂を施すこともで
き、さらに、多層配線基板18bの上に耐熱性接着剤を
塗布することにより、ヒートシンクを取り付けることも
できる。多層配線基板18bの代わりに、第1の実施例
のように単なるヒートシンク取付台座を溶り付ける場合
は、リードとの電気的接合はとる必要はなく、半導体チ
ップの表面とリードとの非電気接合でよく、絶縁性の耐
熱接着剤を用いれば良い。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、フィル
ムキャリア半導体装置において、半導体チップ表面及び
サスペンダー部にヒートシンク取付台座を設けることに
より、半導体チップの熱放散を従来より効率よく行うこ
とができ、また、このヒートシンク取付台座を多層配線
基板とし、配線層に電源リードやグランドリードを接続
し、共通電位とすること等により、電気的特性を大幅に
改善することができる。また、ヒートシンク取り付け台
座を半導体チップ表面のみならず、サスペンダー部で保
持する事により従来できなかったフィルムキャリア半導
体装置のチップ表面にヒートシンクを取り付けることを
可能にしている。さらに多層配線基板を樹脂ダムとし半
導体チップを完全封止したり、多層配線基板上に配線及
び電極パッドを設けその上に、抵抗やコンデンサーを取
り付けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面図。
【図2】本発明の別実施例の断面図。
【図3】本発明の別実施例の断面図。
【図4】本発明の別実施例の断面図。
【図5】本発明の一実施例の製造途中工程図。
【図6】従来のフィルムキャリア半導体装置の製造途中
工程図。
【図7】従来のフィルムキャリア半導体装置の実装断面
図。
【符号の説明】
1a スプロケットホール 2a,2b 半導体チップ 3a デバイスホール 4a,4b リード 5a 選別用パッド 6a フィルムキャリアテープ 7a バンプ 8a,8b サスペンダー 9a,9b 樹脂 10a,10b プリント基板 11a,11b プリント基板上電極 12a,12b 固着剤 13b 高熱伝導絶縁性接着剤 14b 絶縁性接着剤 14b′ 異方導電シート 15b ヒートシンク取り付け台座 16b 高熱伝導接着剤 17b ヒートシンク 18b 多層配線基板 19b 電極 20b 金属突起 21b セラミックコンデンサー 22b 電極 23b 抵抗またはコンデンサー

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、搬送、位置決め用の孔であ
    るスプロケットホール、半導体チップが入るデバイスホ
    ール、デバイスホールを囲みアウターリードが入るアウ
    ターリード用ホール、及びデバイスホールとアウターリ
    ード用ホールとの間に存在し、リードを支えるフィルム
    枠であるサスペンダーを有する絶縁フィルム上に所望の
    形状のリードを有するフィルムキャリアテープのリード
    と半導体チップの電極パッド上に設けられたバンプとが
    ボンディングされたフィルムキャリア半導体装置におい
    て、サスペンダーとほぼ同等の大きさで高熱伝導材料か
    らなるヒートシンク取付台座を、半導体チップ表面とサ
    スペンダー部に、電気絶縁性でかつ高熱伝導の接着剤で
    接着した事を特徴とするフィルムキャリア半導体装置。
  2. 【請求項2】 少なくとも、搬送、位置決め用の孔であ
    るスプロケットホール、半導体チップが入るデバイスホ
    ール、デバイスホールを囲みアウターリードが入るアウ
    ターリード用ホール、及びデバイスホールとアウターリ
    ード用ホールとの間に存在し、リードを支えるフィルム
    枠であるサスペンダーを有する絶縁フィルム上に所望の
    形状のリードを有するフィルムキャリアテープのリード
    と半導体チップの電極パッド上に設けられたバンプとが
    ボンディングされたフィルムキャリア半導体装置におい
    て、サスペンダーとほぼ同等の大きさのセラミックまた
    は樹脂からなる配線基板を、半導体チップ表面及びサス
    ペンダー部に、電気絶縁性かつ高熱伝導接着剤で接着
    し、かつ特定のリードまたは、半導体チップ電極が配線
    基板のパッドと接続されていることを特徴とするフィル
    ムキャリア半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のフィルムキャリア半導体
    装置において、配線基板内に抵抗やコンデンサーを構成
    したことを特徴とするフィルムキャリア半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載のフィルムキャリア半導体
    装置において、配線基板上に抵抗部品またはコンデンサ
    ー部品を取り付けたことを特徴とするフィルムキャリア
    半導体装置。
  5. 【請求項5】 スプロケットホール、デバイスホール、
    アウターリード用ホール、サスペンダーを有する絶縁フ
    ィルム上に所望の形状のリードと電気選別用パッドとを
    有するフィルムキャリアテープと、あらかじめ電極パッ
    ド上にバンプを形成した半導体チップとを準備する工程
    と、フィルムキャリアテープのリードと半導体チップの
    バンプとをボンディングする工程と、電気選別用パッド
    に接触子を接触させて、電気選別やバイアス試験を実施
    する工程とを含むフィルムキャリア半導体装置の製造方
    法において、少なくともフィルムキャリアのリードと半
    導体チップのバンプとをボンディングする工程以後に、
    絶縁性でかつ、高熱伝導の接着剤を介して、ヒートシン
    ク取付台または多層配線基板を半導体チップとサスペン
    ダー部に接着する工程を含むことを特徴とするフィルム
    キャリア半導体装置の製造方法。
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