JP2944586B2 - Bga型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Bga型半導体装置及びその製造方法

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JP2944586B2 JP23285597A JP23285597A JP2944586B2 JP 2944586 B2 JP2944586 B2 JP 2944586B2 JP 23285597 A JP23285597 A JP 23285597A JP 23285597 A JP23285597 A JP 23285597A JP 2944586 B2 JP2944586 B2 JP 2944586B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はBGA型(ボール・
グリッド・アレイ型)半導体装置及びその製造方法に関
し、特に下面にボール端子をアレイ状に形成したBGA
型半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、かかるBGA型半導体装置は、フ
ラット構造を有し、プリント配線基板等に実装されてい
るが、この基板への実装にあたっては、中間の多層配線
板を用いて搭載されている。例えば、このようなボール
端子を備えた半導体装置は、特開平8−23050号公
報などにも記載されているとおりである。
【0003】図5(a),(b)はそれぞれ従来の一例
を説明するためのBGA型半導体装置の断面図及びその
一部の拡大断面図である。まず、図5(a)に示すよう
に、かかる従来のBGA型半導体装置は、底面に複数の
ボール端子8を設けた多層配線基板12と、この多層配
線基板12上に搭載する半導体素子1と、半導体素子1
および多層配線基板12を電気的に接続するためのTA
Bテープ4aとを有し、半導体素子1の上面,TABテ
ープ4aの一部を封止レジン6によりモールドして形成
されている。
【0004】また、図5(a)に示すように、TABテ
ープ4aは、ポリイミドフィルム14上に貼り付けられ
たインナーリード15とアウターリード16とを有し、
インナーリード15は半導体素子1の電極バンプ3に接
合され、アウターリード16は接合部11を介して多層
配線基板12の表面に形成した配線パッド9に接合され
る。さらに、ボール端子8は多層配線基板12の底面に
形成したボール形成ランド10の上に形成される。ま
た、多層配線基板12は各層の配線パターン13とこれ
らを接続するためのバイアホール17とを備え、配線パ
ッド9およびボール形成ランド10を相互に接続してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のBGA
型半導体装置は、プリント配線板などに実装するにあた
り、各装置の形状あるいはピン数などによってそれぞれ
専用の多層配線基板を必要とし、その専用の基板を介し
て外部入出力端子となるボール端子と半導体素子とを電
気的に接続している。したがって、従来のBGA型半導
体装置は、製品毎に異った多層配線基板を用意しなけれ
ばならないという欠点がある。
【0006】本発明の目的は、このような中間基板を用
いることなく、小型且つ薄型化し、廉価にするととも
に、生産性を向上させることのできるBGA型半導体装
置及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のBGA型半導体
装置は、表面中央部に集積回路部を形成し且つ前記集積
回路部の周辺に電極バンプを設けるとともに、裏面に配
線パターンおよび配線パットを形成した半導体素子と、
前記電極バンプおよび前記配線パットを接続するため
に、前記半導体素子の側面部に設けたTABテープと、
前記配線パターンに接続される外部接続のためのボール
端子とを有して構成される。
【0008】このBGA型半導体装置におけるTABテ
ープは、前記半導体素子の側面すべてにコ字状に形成す
ることができる。
【0009】また、本発明のBGA型半導体装置は、表
面中央部に集積回路部を形成し且つ前記集積回路部の周
辺に電極バンプを設けるとともに、裏面に配線パターン
および配線パットを形成した半導体素子と、前記電極バ
ンプおよび前記配線パットを接続するために、前記半導
体素子の側面部に設けたTABテープと、前記配線パタ
ーンに接続される外部接続のためのボール端子と、前記
半導体素子の表面,前記TABテープおよび前記半導体
素子の裏面の周辺部を封止した樹脂封止レジンとを有し
て構成される。
【0010】この樹脂封止レジンは、前記半導体素子の
表面を除いた部分を開口し且つ前記半導体素子の裏面に
固定される樹脂枠に収容される。
【0011】さらに、本発明のBGA型半導体装置の製
造方法は、半導体素子の表面に形成された電極バンプお
よび裏面に形成された配線パットを前記半導体素子の側
面に設けるTABテープのインナーリード,アウターリ
ードにボンダーを用いて接合する工程と、前記半導体素
子の裏面に形成した前記配線パットの内側中央寄りに樹
脂枠を貼り付け、前記樹脂枠をベーキングにより固定す
る工程と、前記樹脂枠と前記半導体素子とにより形成さ
れた空間に液状のエポキシ系封止レジンをポッティング
注入し硬化させるする工程と、前記半導体素子の裏面の
ランド上にボール端子を形成する工程とを含んで構成さ
れる。
【0012】また、この半導体素子の裏面のランド上に
ボール端子を形成するにあたっては、前記ボール端子を
フラックスを介して前記ランド上に接置した後、リフロ
ー炉に通して表面を溶融し、表面張力を利用して前記ラ
ンド上に円形に形成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0014】図1は本発明の一実施の形態を説明するた
めの樹脂部を除いたBGA型半導体装置主要部の斜視図
である。図1に示すように、この実施の形態では、正方
形状をした半導体素子1が上面(表面)の中央部に集積
回路部2を形成しており、しかもその集積回路部2の周
辺、すなわち素子1の外周に沿って電極バンプ3を備え
ている。また、この半導体素子1は下面(裏面)には、
配線パターンおよびこの配線パターンに接続される配線
パットとボール接続用のランドを形成している。なお、
この半導体素子1の裏面における配線パットも電極バン
プ3に対応し素子1の外周に沿って形成されている。こ
の半導体素子1に対し、その4つの側面部にコ字状に形
成したTABテープ4を設け、表面の電極バンプ3およ
び前述した裏面の配線パットを接続している。さらに、
この半導体素子1を含んで樹脂で封止した後、裏面に前
述した配線パターンに接続される外部接続のためのボー
ル端子を形成する。これにより、中間的な配線板を用い
なくても、半導体素子1の両面間の電気的導通を得るこ
とができる。ここでは、樹脂部については省略してお
り、以下の図2,図3で説明する。
【0015】上述したTABテープ4の構造は、電極バ
ンプ3に対応したインナーリード,アウターリードとな
る複数の銅箔をエポキシ樹脂を介してシート状のポリイ
ミド樹脂に接着している。
【0016】図2は図1における半導体装置に樹脂部を
追加した状態でのA−A線断面図であり、また図3は図
2における半導体装置の一部の拡大断面図である。図2
および図3に示すように、本実施の形態におけるBGA
型半導体装置は、表面中央部に前述した集積回路部を形
成し、その集積回路部の周辺に電極バンプ3を設けると
ともに、裏面に配線パターン5およびこの配線パターン
5に接続された配線パット9を形成した半導体素子1
と、この半導体素子1の電極バンプ2および配線パット
9を接続するために、半導体素子1の4つの側面部に設
けたTABテープ4と、配線パターン5に接続される外
部接続のためのボール接置用ランド10およびボール端
子8と、半導体素子1の表面を除いた部分を開口すると
ともに、その裏面に接合部11で固定される樹脂枠7
と、半導体素子1の表面,TABテープ4および半導体
素子1の裏面の周辺部を封止するために、樹脂枠7に充
填される樹脂封止レジン6とを有している。
【0017】また、この半導体素子1における電極バン
プ3,配線パターン5および配線パット9は、それぞれ
アルミニウム(Al)により形成され、ボール接置用ラ
ンド10はAlの上にCr−Cu−AuあるいはTi−
Cu−Ni等のバリアメタルを施して形成される。
【0018】一方、電極バンプ3と配線パット9を接続
するTABテープ4は、ポリイミド樹脂上に銅箔をエポ
キシ系接着剤で貼り付けたものを用い、一方が電極バン
プ3に接合されるインナーリードとなり、他方が配線パ
ット9に接合されるアウターリードとなる。
【0019】さらに、半導体素子1やTABテープ4を
保護する目的で、半導体素子1の配線パット9を形成し
た裏面には、ポリイミド系の両面テープなどからなる接
合部11により、エポキシ系の素材で形成された樹脂枠
7を接合する。したがって、半導体素子1と樹脂枠7と
の間の空間には、エポキシ系の封止レジン6を注入して
硬化させることにより、半導体素子1の集積回路部は気
密に封止される。
【0020】この樹脂封止した後、半導体素子1のボー
ル接置用ランド9上にボール端子8を接置すれば、半導
体素子1はボール端子8を介して外部と電気的に導通を
得ることができる。
【0021】上述したように、本実施の形態によれば、
半導体素子1の集積回路形成面に配置された電極バンプ
3とその裏面に形成された配線パット9とをTABテー
プ4で接続することにより、電極バンプ3と配線パット
9は電気的に接続される。しかも、配線パット9は同一
面に形成されているボール接置用ランド10と配線パタ
ーン5を介して電気的に接続される。したがって、ボー
ル接置用ランド10にボール端子8を接置すれば、半導
体素子1の集積回路部も外部と電気的に導通させること
ができるので、従来のような中間基板を用いることな
く、小型で且つ薄型化したBGA型半導体装置を実現す
ることができる。
【0022】図4(a)〜(d)はそれぞれ本発明のB
GA型半導体装置の製造方法の一実施の形態を説明する
ための工程順に示した装置断面図である。まず、図4
(a)に示すように、本実施の形態においては、半導体
素子1の片方の面(表面)に形成された電極バンプとT
ABテープ4のインナーリード、同様に他方の面(裏
面)に形成された配線パットとTABテープ4のアウタ
ーリードとを押えながら超音波シングルポイントボンダ
ーを用いて接合する。このときの接合条件は、ボンダー
先端にツールを取り付け、そのツール温度450°C、
ボンディング時間0.5s/リード、ボンディング荷重
50gf/リードとしている。
【0023】ついで、図4(b)に示すように、半導体
素子1の配線パット形成面で且つその内側中央寄りにポ
リイミドテープを介して樹脂枠7を貼り付ける。この状
態で、200°C,90分のベーキングを行うことによ
り、半導体素子1に樹脂枠7を強固に接合する。
【0024】さらに、図4(c)に示すように、樹脂枠
7と半導体素子1との間にできた空間に液状のエポキシ
系封止レジン6をポッティング注入し硬化させる。この
とき、ポッティング封止には、液状の封止レジン6をデ
ィスペンサーなどで塗布する。なお、このエポキシ系封
止レジン6は、半導体素子1とTABテープ4との間に
もテープ両端より流れ込み、充填される。
【0025】最後に、図4(d)に示すように、半導体
素子1の樹脂封止された面の反対の面、すなわち裏面に
形成されているボール接置用ランド上にSn60−Pb
40(重量%)からなるボール端子8をフラックスを介
して接置する。しかる後、全体を温度230°Cのリフ
ロー炉に通し、窒素ガス気流中で半田ボール端子8の表
面を溶融する。これにより、リフロー炉では、半田の表
面張力により、ボール端子8がボール接続用ランド上に
円形に形成される。
【0026】また、上述したBGA型半導体装置の製造
方法の実施の形態において、電極バンプ3とTABテー
プ4を接合する場合(配線パット9とTABテープ4を
接合する場合も同様)、超音波シングルポイントボンダ
ーを用いて接続したが、具体的には、次のように接合さ
れる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のBGA型
半導体装置は、TABテープを用い、半導体素子表面に
形成された集積回路部と裏面に形成された入出力端子と
を電気的に接続することにより、製品毎に中間基板を必
要としないで済み、小型且つ薄型化でき、製品の資材コ
ストを低減できるという効果がある。
【0028】また、本発明のBGA型半導体装置の製造
方法は、TABテープをボンダーにより半導体素子の表
裏面に接合し、樹脂枠を固定することで、製品毎の中間
基板を不要にするとともに、生産性を向上させることが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を説明するための樹脂部
を除いたBGA型半導体装置主要部の斜視図である。
【図2】図1の半導体装置に樹脂部を追加した状態での
A−A線断面図である。
【図3】図2における半導体装置の一部の拡大断面図で
ある。
【図4】本発明のBGA型半導体装置の製造方法の一実
施の形態を説明するための工程順に示した装置断面図で
ある。
【図5】従来の一例を説明するためのBGA型半導体装
置全体の断面及びその一部の拡大断面を表わす図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体素子 2 集積回路部 3 電極バンプ 4 TABテープ 5 配線パターン 6 封止レジン 7 樹脂枠 8 ボール(端子) 9 配線パット 10 ボール接置用ランド 11 接合部

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面中央部に集積回路部を形成し且つ前
    記集積回路部の周辺に電極バンプを設けるとともに、裏
    面に配線パターンおよび配線パットを形成した半導体素
    子と、前記電極バンプおよび前記配線パットを接続する
    ために、前記半導体素子の側面部に設けたTABテープ
    と、前記配線パターンに接続される外部接続のためのボ
    ール端子とを有することを特徴とするBGA型半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 前記TABテープは、前記半導体素子の
    側面すべてにコ字状に形成される請求項1記載のBGA
    型半導体装置。
  3. 【請求項3】 表面中央部に集積回路部を形成し且つ前
    記集積回路部の周辺に電極バンプを設けるとともに、裏
    面に配線パターンおよび配線パットを形成した半導体素
    子と、前記電極バンプおよび前記配線パットを接続する
    ために、前記半導体素子の側面部に設けたTABテープ
    と、前記配線パターンに接続される外部接続のためのボ
    ール端子と、前記半導体素子の表面,前記TABテープ
    および前記半導体素子の裏面の周辺部を封止した樹脂封
    止レジンとを有することを特徴とするBGA型半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 前記樹脂封止レジンは、前記半導体素子
    の表面を除いた部分を開口し且つ前記半導体素子の裏面
    に固定される樹脂枠に収容されている請求項3記載のB
    GA型半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体素子の表面に形成された電極バン
    プおよび裏面に形成された配線パットを前記半導体素子
    の側面に設けるTABテープのインナーリード,アウタ
    ーリードにボンダーを用いて接合する工程と、前記半導
    体素子の裏面に形成した前記配線パットの内側中央寄り
    に樹脂枠を貼り付け、前記樹脂枠をベーキングにより固
    定する工程と、前記樹脂枠と前記半導体素子とにより形
    成された空間に液状のエポキシ系封止レジンをポッティ
    ング注入し硬化させるする工程と、前記半導体素子の裏
    面のランド上にボール端子を形成する工程とを含むこと
    を特徴とするBGA型半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記半導体素子の裏面のランド上にボー
    ル端子を形成する工程は、前記ボール端子をフラックス
    を介して前記ランド上に接置した後、リフロー炉に通し
    て表面を溶融し、表面張力を利用して前記ランド上に円
    形に形成する請求項5記載のBGA型半導体装置の製造
    方法。
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