JP3019043B2

JP3019043B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP3019043B2
Application number: JP9292939A
Authority: JP
Inventors: 力山下
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2000-03-13
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: JPH11126854A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、フィルムキャリアテープ上に半導体
チップを搭載した半導体装置の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のフィルムキャリアテープを用いた
半導体装置は、次の様な方法により製造されている。ま
ず、ポリイミド、ポリエステル、ガラスエポキシ等の絶
縁性のフィルムに、半導体チップが配置される開孔部で
あるデバイスホールと搬送及び位置決め用スプロケット
ホールとが形成されたベースフィルムを用意し、このベ
ースフィルム上に銅等からなる金属箔を接着剤を介して
接着し、この金属箔をエッチング等により所望の形状に
加工し、所望の形状のリードと電気的選別用のパッドと
する。

【０００３】このようにして形成されたフィルムキャリ
アテープのデバイスホール内に突出したリード（インナ
ーリード）と、半導体チップの電極端子上に予め設けら
れた金属突起物からなるバンプとを、熱圧着または共晶
法によりインナーリードボンディング（ＩＬＢ：inner
lead bonding）し、長尺状のフィルムキャリアテープの
状態で電気的特性の選別やバーンイン試験（ＢＴ：burn
-in test）を実施する。次いで、インナーリードをアウ
ターリードボンディング（ＯＬＢ：outer leadbondin
g）可能な所望の長さに切断する。

【０００４】ここで、リードの数が多い多数ピンの場合
には、リードのアウターリードボンディング部のばらけ
を防止するために、絶縁フィルムをアウターリードの外
端に残す方法が用いられることが多い。次いで、リード
を、例えばプリント基板等のボンディングパッドにＯＬ
Ｂにより実装する。

【０００５】ところで、このようなフィルムキャリアテ
ープを用いた半導体装置の実装方法では、プリント基板
にリードをＯＬＢにより実装する際、このリードの厚さ
が約３５μｍと非常に薄いためにリードのコプラナリテ
ィーの確保が難しく、これに対応するためには、フィル
ムキャリアテープ専用のＯＬＢボンダーが必要であっ
た。

【０００６】また、この半導体装置を、例えばＱＦＰ等
のような一括リフローで実装可能な他の表面実装パッケ
ージと共に同一基板上に実装する場合、リフロー工程に
よる実装ができないために、このリフロー工程とは別工
程で実装する必要があった。このため、フィルムキャリ
アテープを用いた半導体装置は、特殊なパッケージとし
て取り扱われることとなり、汎用性に欠けるという問題
点があった。

【０００７】一方、リフロー可能なＱＦＰ等のアウター
リフローピッチは、０．４ｍｍピッチ程度が限界とされ
ている。この限界に対処しうるものとしては、パッケー
ジ裏面に外部端子として半田バンプを格子状に配置した
表面実装型パッケージであるＢＧＡ（Ball Grid Arra
y）が提案されている（例えば、日経マイクロデバイ
ス、１９９４年８月号、ｐｐ．５８〜６４参照）。

【０００８】このＢＧＡは、例えば、２２０ピン級の２
３〜２４ｍｍ角のパッケージを実現するためには１．５
ｍｍ程度のピッチでよく、０．４ｍｍピッチが必要とさ
れた従来のＱＦＰと比べて実装性に優れたものである。
また、このＢＧＡは、パッケージの外形サイズが小さい
ため、パッケージ内部の配線長を短くすることができ、
電気的特性も向上するという特徴がある。このＢＧＡに
用いられる基板としては、多層プリント基板の他、セラ
ミック基板、フィルムキャリアテープ等がある。

【０００９】図８は、例えば、特開平８−３１８６６号
公報に開示されているフィルムキャリアテープを用いた
ＢＧＡの製造方法を示す過程図である。まず、同図
（ａ）に示すように、半導体チップ１上のバンプ２とフ
ィルムキャリアテープ３のインナーリード４とを、ボン
ディングツール５を用いて接続し、ＩＬＢ部６とする。
ここでは、フィルムキャリアテープ３のベースフィルム
３ａ上にはランド７が形成され、このランド７上にはソ
ルダーレジスト８が形成され、さらに上下に貫通するア
イソレーションホール９が形成されている。

【００１０】次いで、同図（ｂ）に示すように、ポッテ
ィング法等により半導体チップ１、インナーリード４及
びＩＬＢ部６を樹脂１１で封止する。そして、吸着部１
２を用いて、フィルムキャリアテープ３のランド７の位
置と一致するように半田ボール等の金属球１３を配列
し、同図（ｃ）に示すように、吸着部１２を下降させて
金属球１３をランド７に熱圧着等により接合する。

【００１１】次いで、フィルムキャリアテープ３上に設
けられた図示しない電気的特性選別用パッドを用いて特
性の選別を行った後、同図（ｄ）に示すように、カッテ
ィングツール１５等を用いてフィルムキャリアテープ３
をアイソレーションホール９の部分で切断し、同図
（ｅ）に示すように、端面が外形切断部１６とされた半
導体装置１７とする。

【００１２】このフィルムキャリアテープを用いたＢＧ
Ａの他の一例としては、図９に示すように、フィルムキ
ャリアテープ３の金属球１３が接合された面と反対側の
面に、補強板２１を接着剤２２により貼り付けた構造の
ものや、図１０に示すように、半導体チップ１及びフィ
ルムキャリアテープ３全体を覆うように、放熱板２３を
接着剤２２、２４により貼り付けた構造のものも提案さ
れている。このフィルムキャリアテープを用いたＢＧＡ
の製造方法は、電気的特性の選別までは長尺状のフィル
ムキャリアテープ３で搬送し、その後、このフィルムキ
ャリアテープ３をアイソレーションホール９の部分で切
断し個片状とすることに特徴がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のフィ
ルムキャリアテープを用いたＢＧＡの製造方法では、電
気的特性の選別までは長尺状のフィルムキャリアテープ
３を用い、その後、このフィルムキャリアテープ３を切
断し個片状としているが、ポッティング法等により樹脂
１１封止した後に樹脂１１のキュアを行うと、フィルム
キャリアテープ３はキュアの際の熱により反り等の変形
が発生し易くなる。したがって、樹脂１１のキュア後に
金属球１３をランド７に接合する場合、ランド７への供
給から接合までの間に金属球１３が位置ずれ等を起こし
易く、製造歩留まりが低下するという問題点があった。

【００１４】また、電気的特性の選別までを長尺状のフ
ィルムキャリアテープ３を用いているが、この方法は、
フィルムキャリアテープ３を巻き取りつつ同一品種の製
品を大量に生産する方法であるから、少量多品種の製品
への対応が困難であるという問題点もあった。

【００１５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、半導体チップを、配線パターンが形成され
柔軟性を有する基板上に搭載した半導体装置を製造する
際の製造歩留まりを向上させることができ、信頼性の向
上した半導体装置を得ることができ、さらに、製造工程
の自動化及び少量多品種への対応が可能な半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な半導体装置の製造方法を提供す
る。すなわち、半導体チップを、配線パターンが形成さ
れ柔軟性を有する基板上に搭載した半導体装置の製造方
法であり、前記半導体チップ上の電極と前記基板のリー
ドとを接続する工程と、前記基板をパターン単位で切断
する工程と、該パターン単位で切断された基板に個片状
の補強板を貼付ける工程と、前記半導体チップ及びリー
ドを樹脂封止する工程とを備えた方法である。

【００１７】前記樹脂封止する工程の後に、前記基板の
配線パターン上に導電性を有する突出電極を接合する工
程を設けてもよい。また、前記補強板は、接着剤を介し
て前記基板に貼付けることとしてもよい。また、前記突
出電極を接合する工程の後に、前記半導体チップに接着
剤を介して放熱板を取り付ける工程を設けてもよい。

【００１８】また、前記基板を、少なくとも一主面に金
属層からなる配線パターンが形成されたフィルム状基板
としてもよい。さらに、前記フィルム状基板を、ベース
フィルムの少なくとも一主面に金属箔配線層を有するフ
ィルムキャリアテープとしてもよい。

【００１９】本発明の半導体装置の製造方法では、前記
基板をパターン単位で切断する工程と、該パターン単位
で切断された基板に個片状の補強板を貼付ける工程と、
前記半導体チップ及びリードを樹脂封止する工程とを備
えたことにより、樹脂封止の後にキュアを行っても、前
記基板に反り等の変形が生じる虞が無くなり、この反り
等の変形に起因する不具合の発生が無くなる。これによ
り、製造歩留まりが向上し、得られた製品の信頼性も向
上する。また、柔軟性を有する基板をパターン単位で切
断することにより、従来より用いられている製造工程の
自動化ラインを用いることが可能になる。また、パター
ン単位で切断した個片を品種毎に必要とされる工程に送
ることが可能になることから、少量多品種への対応も容
易となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置の製造方法の
一実施形態について図面に基づき説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施形態の半導体装置の
製造方法を示す過程図である。まず、同図（ａ）に示す
ように、半導体チップ１上の電極３１とＴＡＢ（tapeau
tomated bonding）テープ（フィルムキャリアテープ）
３２の金属箔配線層の一部を構成しデバイスホール３２
ａ内に突出するインナーリード４とを、シングルポイン
ト法やギャング法等のＩＬＢ法により接続しＩＬＢ部３
３とする。

【００２２】電極３１は、Ａｌ等の薄膜により形成され
たもの、または、さらにバリアメタルを追加し金（Ａ
ｕ）等のバンプが形成されたものでもよい。また、ＴＡ
Ｂテープ３２は、長尺のベースフィルム３４上に金属箔
配線層の一部を構成するランド７が形成され、このラン
ド７上にソルダーレジスト８が形成され、さらに、上下
に貫通するアイソレーションホール９が形成されてい
る。

【００２３】次いで、同図（ｂ）に示すように、金型等
を用いてＴＡＢテープ３２をアイソレーションホール９
で切断し、外形切断部１６を形成する。次いで、同図
（ｃ）に示すように、一主面に接着剤２２が設けられた
個片状の補強板２１をＴＡＢテープ３２のベースフィル
ム３４に貼付ける。ここでは、接着剤２２は常温接着
型、熱可塑型、熱硬化型等、適宜選択・使用することが
できる。

【００２４】また、補強板２１と接着剤２２は、例え
ば、図２または図３に示す寸法関係のものが好適に用い
られる。図２のものは、接着剤２２が四角枠状の補強板
２１の貼付ける側の主面全面に形成されたもので、接着
剤２２と補強板２１とは同一寸法になるように形成され
ている。また、図３のものは、接着剤２２が補強板２１
の貼付ける側の主面の側部を除く面に形成されたもの
で、例えば、補強板２１の寸法Ｗ１が５ｍｍ、接着剤２
２の寸法Ｗ２が３．０〜３．５ｍｍとなるように、接着
剤２２の寸法Ｗ２が補強板２１の寸法Ｗ１より小さくな
るように形成されている。

【００２５】次いで、同図（ｄ）に示すように、ポッテ
ィング法等により半導体チップ１の表面、インナーリー
ド４及びＩＬＢ部３３を樹脂１１にてコーティングし、
その後、例えば、１５０℃で３０〜６０分キュアを行
う。次いで、同図（ｅ）に示すように、半田ボール等の
金属球１３をランド７上に供給し、リフロー等によりこ
の金属球１３をランド７に接合する。

【００２６】次いで、同図（ｆ）に示すように、一主面
の所定位置に接着剤３６を形成した個片状のヒートスプ
レッター（放熱板）３７を、裏面に接着剤３８が形成さ
れた半導体チップ１及び補強板２１に対向させ、接着剤
３６、３８を介して半導体チップ１及び補強板２１に貼
付ける。この接着剤３６は、上述した接着剤２２と同
様、常温接着型、熱可塑型、熱硬化型等、適宜選択・使
用することができる。以上により、半導体装置の組立工
程が完了する。

【００２７】また、ヒートスプレッター３７上の接着剤
３６の形状は、例えば、図４に示す各種形状のものが好
適に用いられる。図４（ａ）に示すものは、１つの対角
線上の各コーナー部に接着剤３６の無い領域であるエア
ホール４１を形成したもので、その幅Ｗ４は、例えば、
ヒートスプレッター３７の外形寸法Ｗ３が４０ｍｍのと
き２〜３ｍｍとされている。これらのエアホール４１、
４１は、マザーボード上に実装する際のポップコーン現
象を防止するために形成されている。

【００２８】このエアホール４１は、図４（ｂ）に示す
ように、ヒートスプレッター３７の２つの対角線上の各
コーナー部それぞれに形成してもよい。また、図４
（ｃ）に示すように、ヒートスプレッター３７の外形寸
法Ｗ３が４０ｍｍのとき、該ヒートスプレッター３７の
各辺の中央部に、長さＷ５が１５〜２５ｍｍ、幅Ｗ６が
３〜３．５ｍｍの接着剤３６が形成されているものでも
よい。あるいは、図４（ｄ）に示すように、ヒートスプ
レッター３７の外形寸法Ｗ３が４０ｍｍのとき、該ヒー
トスプレッター３７の各コーナー部に、一辺の長さＷ７
が３〜４ｍｍの接着剤３６が形成されているものでもよ
い。

【００２９】本実施形態の半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体チップ１上の電極３１とＴＡＢテープ３２の
インナーリード４とを接続し、次いでＴＡＢテープ３２
をアイソレーションホール９で切断し、次いで半導体チ
ップ１、インナーリード４及びＩＬＢ部３３を樹脂１１
にてコーティングすることとしたので、樹脂封止及びキ
ュアを行っても、ＴＡＢテープ３２の熱による反り等の
変形を抑制することができる。

【００３０】したがって、金属球１３の供給及びリフロ
ーによる接合が安定し、組立工程における歩留まりを向
上させることができる。また、ヒートスプレッター３７
上に接着剤３６の無い領域であるエアホール４１を形成
したので、マザーボード上に実装する際のポップコーン
現象を防止することができ、実装における信頼性を向上
させることができる。

【００３１】図５及び図６は本発明の参考例である半導
体装置の製造方法を示す過程図である。まず、上記実施
形態の製造方法と同様に、半導体チップ１上の電極３１
とＴＡＢテープ３２のインナーリード４とを接続しＩＬ
Ｂ部３３とし（図５（ａ））、次いで、ＴＡＢテープ３
２をアイソレーションホール９で切断し外形切断部１６
を形成する（図５（ｂ））。

【００３２】次いで、図５（ｃ）に示すように、一主面
に接着剤２２が設けられたフレーム状の補強板５１上
に、ＴＡＢテープ３２のベースフィルム３４を貼付け
る。ここで、フレーム状の補強板５１としては、例え
ば、図７に示すようなものを準備する。このフレーム状
の補強板５１は、長尺のフレーム部５２に四角枠状の補
強板部５３がサスペンダー部５４を介して接続されてお
り、フレーム部５２の両側部には位置決め穴５５が所定
の間隔をおいて形成されている。

【００３３】ここで、補強板部５３の幅Ｗ１１と接着剤
２２の幅Ｗ１２との関係は、Ｗ１１＝Ｗ１２、またはＷ
１２−Ｗ１１＝１〜２ｍｍ程度となるようにする。ま
た、補強板部５３の数は、ここでは３個とされている
が、４個あるいはそれ以外の個数であってもよい。

【００３４】次いで、図５（ｄ）に示すように、ポッテ
ィング法等により半導体チップ１の表面、インナーリー
ド４及びＩＬＢ部３３を樹脂１１にてコーティングし、
その後、例えば、１５０℃で３０〜６０分キュアを行
い、樹脂１１を硬化させる。次いで、図５（ｅ）に示す
ように、半田ボール等の金属球１３をランド７上に供給
し、リフロー等によりこの金属球１３をランド７に接合
する。

【００３５】次いで、図６（ｆ）に示すように、金型等
を用いてフレーム状の補強板５１のサスペンダー部５４
を切断し外形切断部５６を形成することにより、個片状
のパッケージ５７とする。次いで、図６（ｇ）に示すよ
うに、一主面の所定位置に接着剤３６を形成した個片状
のヒートスプレッター３７を、裏面に接着剤３８が形成
された半導体チップ１及び補強板部５３に対向させ、接
着剤３６、３８を介して半導体チップ１及び補強板部５
３に貼付ける。前記ヒートスプレッター３７上の接着剤
３６の形状・寸法等は、例えば、図４に示す各種形状の
ものを用いる。以上により、半導体装置の組立工程が完
了する。

【００３６】本参考例の半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体チップ１上の電極３１とＴＡＢテープ３２の
インナーリード４とを接続し、次いでＴＡＢテープ３２
を切断し、次いでフレーム状の補強板５１上にＴＡＢテ
ープ３２のベースフィルム３４を貼付けるので、ＴＡＢ
テープ３２の反り等の変形を抑制し、金属球１３の取り
付け及び接合を安定した状態で行なうことができる。ま
た、フレーム状の補強板５１を搬送に用いることができ
るので、組立工程の自動化を容易に行なうことができ、
少量多品種への対応を容易に行なうことができる。

【００３７】以上、本発明の一実施形態に基づき具体的
に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるも
のではなく、種々に変更可能である。例えば、ヒートス
プレッター３７は、熱抵抗等により必要無い場合は省略
してもよい。また、上述した実施形態におけるように、
ＴＡＢテープ３２の片側の面のみに金属箔配線層を有す
る１メタル構造のフィルムキャリアテープを用いるのみ
でなく、例えば、ＴＡＢテープ３２の片側の面に信号及
び電源用の配線層を形成し、反対側の面にグランド用の
配線層を形成した２メタル構造のフィルムキャリアテー
プを用いることもできる。

【００３８】請求項の記載に関連して、本発明はさらに
次の態様を取りうる。（１）前記補強板は、柔軟性を有する補強板であること
を特徴とする。（２）前記柔軟性を有する補強板は、フレーム状の補強
板であることを特徴とする。（３）前記接着剤は、前記補強板の貼付ける側の主面全
面または該主面の側部を除く面のいずれかに形成されて
いることを特徴とする。（４）前記放熱板上に、接着剤の無い領域であるエアホ
ールを形成したことを特徴とする。

【００３９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の半導体装置
の製造方法によれば、基板をパターン単位で切断する工
程と、該パターン単位で切断された基板に個片状の補強
板を貼付ける工程と、半導体チップ及びリードを樹脂封
止する工程とを備えたので、樹脂封止の後にキュアを行
っても、前記基板に反り等の変形が生じる虞が無くな
り、この反り等の変形に起因する不具合の発生を防止す
ることができる。したがって、製造歩留まりを向上させ
ることができ、得られた製品の信頼性を向上させること
ができる。また、柔軟性を有する基板をパターン単位で
切断するので、製造工程の自動化及び少量多品種への対
応も容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法
を示す過程図である。

【図２】本発明の一実施形態の半導体装置の補強板と
接着剤の寸法関係の一例を示す図であり、（ａ）はその
平面図、（ｂ）はその側面図である。

【図３】本発明の一実施形態の半導体装置の補強板と
接着剤の寸法関係の他の一例を示す図であり、（ａ）は
その平面図、（ｂ）はその側面図である。

【図４】本発明の一実施形態の半導体装置のヒートス
プレッター上の接着剤の様々な形状を示す平面図であ
る。

【図５】本発明の参考例である半導体装置の製造方法
を示す過程図である。

【図６】本発明の参考例である半導体装置の製造方法
を示す過程図である。

【図７】本発明の参考例である半導体装置のフレーム
状の補強板を示す平面図である。

【図８】従来のフィルムキャリアテープを用いたＢＧ
Ａの製造方法を示す過程図である。

【図９】従来のフィルムキャリアテープを用いたＢＧ
Ａの他の一例を示す断面図である。

【図１０】従来のフィルムキャリアテープを用いたＢ
ＧＡの他の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１半導体チップ２バンプ３フィルムキャリアテープ３ａベースフィルム４インナーリード５ボンディングツール６ＩＬＢ部７ランド８ソルダーレジスト９アイソレーションホール１１樹脂１２吸着部１３金属球１５カッティングツール１６外形切断部１７半導体装置２１補強板２２接着剤２３放熱板２４接着剤３１電極３２ＴＡＢテープ（フィルムキャリアテープ）３２ａデバイスホール３３ＩＬＢ部３４ベースフィルム３６接着剤３７ヒートスプレッター（放熱板）３８接着剤４１エアホール５１フレーム状の補強板５２フレーム部５３補強板部５４サスペンダー部５５位置決め穴５６外形切断部５７パッケージ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップを、配線パターンが形成さ
れ柔軟性を有する基板上に搭載した半導体装置の製造方
法であって、前記半導体チップ上の電極と前記基板のリードとを接続
する工程と、前記基板をパターン単位で切断する工程
と、該パターン単位で切断された基板に個片状の補強板
を貼付ける工程と、前記半導体チップ及びリードを樹脂
封止する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【請求項２】前記樹脂封止する工程の後に、前記基板
の配線パターン上に導電性を有する突出電極を接合する
工程を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項３】前記補強板は、接着剤を介して前記基板
に貼付けることを特徴とする請求項１記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項４】前記突出電極を接合する工程の後に、前
記半導体チップに接着剤を介して放熱板を取り付ける工
程を設けたことを特徴とする請求項２記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項５】前記基板は、少なくとも一主面に金属層
からなる配線パターンが形成されたフィルム状基板であ
ることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項６】前記フィルム状基板は、ベースフィルム
の少なくとも一主面に金属箔配線層を有するフィルムキ
ャリアテープであることを特徴とする請求項５記載の半
導体装置の製造方法。