JP3132713B2

JP3132713B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP3132713B2
Application number: JP07046359A
Authority: JP
Inventors: 高士中島
Original assignee: Mitsui High Tech Inc
Current assignee: Mitsui High Tech Inc
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH08222607A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子をリードパ
ターンが形成された基テープに搭載した半導体装置に係
り、更には、平面上のＰＣＢ（ＰＲＩＮＴＣＩＲＣＵ
ＩＴＢＯＡＤ）等の電子回路基板への実装が容易な半
導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子をリードパターンが形成され
た小型のプリント基板や、絶縁性フィルムの片面にリー
ドパターンが形成された基テープに予め実装して必要部
分を樹脂封止し、該プリント基板や基テープに、前記リ
ードパターンの端子部に接続された半田ボールを取付け
た半導体装置のパッケージ（ＢＡＬＬＧＲＩＤＡＲ
ＲＡＹＰＡＣＫＡＧＥ）を製造し、前記半田ボールを
用いて半導体装置をプリント回路基板（ＰＣＢ）に実装
するソルダーボール接合法が提案され、多数の接続部分
が同時に接合できるので広く実施されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ソ
ルダーボール接合法においては、多数の半田ボールを基
板や基テープの所定位置に予め接合させる必要があって
極めて手間であり、製造コストがかかるという問題があ
る。また、プリント基板に搭載した半導体装置を修理、
交換しようとする場合、パッケージ裏面への熱の伝導性
が悪く、現状では半導体装置の修理、交換は極めて困難
であるという問題がある。そして、半田ボールの接合部
分が裏面にあるので、接合の状態の確認ができないとい
う問題がある。本発明はかかる事情に鑑みてなされたも
ので、製造コストを削減でき、更に搭載した半導体装置
の修理、交換が容易で、しかも接合状態も目視可能な半
導体装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の半導体装置は、下部にその接続端子であるバンプ
を複数備えた半導体素子と、前記バンプに一端がそれぞ
れ接続されるリードパターンが形成された基テープとを
有する半導体装置であって、前記基テープは、絶縁性フ
ィルムの上に前記リードパターンが形成され、更に該リ
ードパターンの他端に形成された端子部の下部の前記絶
縁性フィルムには該端子部の少なくとも内側部分を下方
に露出させる開口部が形成され、しかも、該端子部の中
央には小孔が形成され、しかも、前記端子部の中央に形
成された小孔の周囲には、洗浄液流入孔が形成されてい
る。請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導
体装置において、前記基テープの周囲にはスルーホール
が設けられ、該スルーホール上に支持枠が高温半田を介
して接合されている。そして、請求項３記載の半導体装
置は、請求項１又は２記載の半導体装置において、前記
バンプに接続される前記リードパターンの接続リード
は、前記絶縁性フィルムの中央に形成され、しかも前記
半導体素子の全部のバンプを含む広さを有する窓部内に
配線され、更に、連結後の前記バンプ及び接続リードは
ポッティング樹脂によって樹脂封止されている。

【０００５】

【作用】請求項１〜３記載の半導体装置においては、絶
縁性フィルムには下部の電子回路基板に接続されるリー
ドパターンの端子部の内側部分が露出する開口部が形成
され、更に端子部の中央に小孔が設けられているので、
前記リードパターンの端子部に連結する電子回路基板側
のパッド部に前記開口部に嵌入する広さのクリーム半田
を印刷法によって塗布し、該電子回路基板に前記半導体
装置を位置決めして加熱すると、塗布された前記クリー
ム半田がリフローして、前記端子部の裏面にクリーム半
田が接合することになり、この場合、前記端子部の中央
には小孔が形成されているので毛細管現象によって溶け
たクリーム半田が端子部の上面まで伝わり、確実に接合
できる。そして、端子部の中央に設けられた小孔の周囲
に洗浄液流入孔が形成されているので、この部分から洗
浄液を流すことによって、クリーム半田がリフロー時に
発生する残存フラックスや飛散した小径半田ボールを洗
浄することができる。請求項２記載の半導体装置におい
ては、基テープの周囲にはスルーホールが設けられ、該
スルーホール上に支持枠が高温半田を介して接合されて
いるので、基テープを平面上に保つことができ、これに
よって、下部の電子回路基板への実装が容易となる。な
お、支持枠は高温半田によって接合され、更には基テー
プの周囲にはスルーホールが形成されているので、スル
ーホール内に高温半田が浸入し、強固に接合される。な
お、電子回路基板に実装時に行うクリーム半田の溶解温
度（即ち、リフロー温度）では高温半田は溶解しない。
そして、請求項３記載の半導体装置においては、バンプ
に接続される前記リードパターンの接続リードは、前記
絶縁性フィルムの中央に形成され、しかも前記半導体素
子の全部のバンプを含む広さを有する窓部内に配線され
ているので、バンプとの接合が容易となる。そして、ポ
ッティング樹脂の投入もこの窓部の部分から行うので、
確実にバンプとリードパターンの接続リードを樹脂封止
することができる。

【０００６】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき、説明し、本発明の理解に供
する。ここに、図１は本発明の一実施例に係る半導体装
置の説明図、図２はクリーム半田の説明図、図３は半導
体装置を実装した場合の断面図、図４はその実装方法の
説明図、図５は他の実施例に係る半導体装置の説明図で
ある。

【０００７】図１に示すように、本発明の一実施例に係
る半導体装置１０は、半導体素子１１と、これを中央に
搭載する基テープ１２とを有している。前記基テープ１
２は、ポリイミド樹脂フィルムからなる絶縁性フィルム
１３に接着剤１４を介して接合された銅フィルムを接合
したものが使用され、該銅フィルムを所定の形状にエッ
チング加工してなるリードパターン１５が上側に形成さ
れている。このリードパターン１５の表面には、必要に
応じてニッケルの下地めっきがなされ、その上には錫め
っきがなされている。なお、前記ニッケルの下地めっき
は省略することも可能である。また、この実施例におい
ては、前記銅フィルムは接着剤１４を介して絶縁性フィ
ルム１３に固着されているが、絶縁性フィルム１３上に
直接蒸着することも可能である。

【０００８】前記絶縁性フィルム１３の中央には、半導
体素子１１の全部の金バンプ（バンプの一例）１６が露
出する窓部１７が形成され、該窓部１７内には、前記リ
ードパターン１５の一部である接続リード１８が配置さ
れ、その端部はそれぞれ金バンプ１６に熱圧接されてい
る。そして、前記金バンプ１６に接続リード１８の端部
を接合した後は、ポッティング樹脂（ポリイミド系樹脂
あるいはエポキシ系樹脂を使用）１９によって金バンプ
１６、接続リード１８、及び半導体素子１１と基テープ
１２との間は樹脂封止され、これによって、金バンプ１
６及び接続リード１８の保護を図ると共に、半導体素子
１１を基テープ１２に固定している。

【０００９】前記リードパターン１５の他端側には、図
１（Ａ）に示すように下部の電子回路基板の一例である
プリント基板２０（図３参照）に接続する端子部２１が
形成されている。この端子部２１の下部の絶縁性フィル
ム１３には、端子部２１の少なくとも内側が露出する開
口部２２が設けられ、しかも、端子部２１の中央には小
孔２３が形成され、小孔２３の周囲には支持部材２４に
よって区分される複数の洗浄液流入孔２５が形成されて
いる。なお、クリーム半田中のフラックスの種類によっ
てはクリーム半田のリフロー後フラックスの洗浄の必要
がないものもあり、この場合は、図１（Ｂ）に示すよう
に、リードパターン１５の端子部２６は略円形状となっ
て、中央に小孔２７が形成され、絶縁性フィルム１３の
開口部２８は端子部２６の内側下面を露出させる広さと
なっている。

【００１０】次に、この半導体装置１０を、プリント基
板２０上に実装する場合について説明する。図４（Ａ）
に示すように、予めプリント基板２０のパッド部２９上
に印刷法によってクリーム半田３０を塗布しておく。こ
のクリーム半田３０の高さは、図４（Ｃ）に示すように
実装した場合の半導体装置１０の端子部２１の下面から
パッド部２９の上面までの高さ（ｈ₃ ＝約２５μｍ）又
は絶縁性フィルム１３の厚み（例えば約２５μｍ）より
十分厚く塗布する必要があり、通常は図２（Ａ）に示す
ように、その高さ（ｈ₁ ）は約１５０μｍ程度である。
これは半田粒とフラックスとの比が約５０：５０のクリ
ーム半田を使用した場合、図２（Ｂ）に示すようにリフ
ローさせると、その高さ（ｈ₂ ）が約８４μｍ程度とな
り、基テープ１２に多少のコプラナリティ（非平面性）
があっても、半導体装置１０をプリント基板２０に実装
できるからである。

【００１１】従って、クリーム半田３０が印刷されたプ
リント基板２０の所定の位置に、図４（Ｂ）に示すよう
に半導体装置１０を載置した後、リフロー炉に入れて２
４５℃程度に加熱しクリーム半田３０を溶融させると、
溶融した半田３１が端子部２１の中央に形成された小孔
２３に毛細管現象によって吸引され、図４（Ｃ）に示す
ような状態になって、端子部２１はパッド部２９に半田
３１によって接合される。なお、小孔２３がない場合に
は、溶融した半田は端子部２１の下面に吸い上げられず
に残存しており、許容されるコプラナリティの程度が狭
められる。従って、場合によっては接合不良が生じる
が、小孔２３を設けることによってこの問題は解決され
ている。以上の方法によって半導体装置１０がプリント
基板２０に実装された状態を図３に示す。３２はプリン
ト基板２０上のパッド部２９以外の部分に塗布されたソ
ルダーレジスト膜を示す。

【００１２】続いて、図５に示す本発明の他の実施例に
係る半導体装置３５について説明するが、前記実施例と
同一の構成要素は同じ番号を付してその説明を省略す
る。半導体装置３５は、半導体素子１１とこれを搭載す
る十分に広い基テープ３６とを有している。基テープ３
６はポリイミド樹脂フィルムからなる絶縁性フィルム３
７の表面に銅フィルム層が接着剤又は蒸着によって形成
され、これをエッチングして半導体素子１１の金バンプ
（バンプの一例である）３８と、各端子部３９（端子部
２１と同一構造）を結ぶリードパターン４０が形成され
ている。

【００１３】前記基テープ３６の周辺部には支持枠４１
が設けられている。この支持枠４１を接合する基テープ
３６のリードパターン４０にはスルーホール４２が形成
され、しかもスルーホール４２の周辺部の絶縁性フィル
ム３７には円形開口部４３が形成されている。前記支持
枠４１の周囲には高温半田が予め被覆され、半導体素子
１１が取付けられた基テープ３６の周囲に支持枠４１を
載せて加熱して、支持枠４１を基テープ３６の周囲に接
合している。この場合、基テープ３６の周囲には、スル
ーホール４２が設けられているので、高温半田がリード
パターン４０の裏面にまで回って、強固に支持枠４１に
基テープ３６を固着することができる。このような構造
となった半導体装置３５をプリント基板２０に実装した
状態を、図５（Ｂ）に示す。図５において、４４はポッ
ティング樹脂を、４５は接着剤を、４６はソルダーレジ
スト膜を示す。なお、絶縁性フィルムの開口は、予めプ
レス加工によって行ってもよいし、場合によっては周知
のエッチング法によって形成してもよい。また、前記実
施例においては、半導体素子からの端子は金バンプであ
ったが、半田バンプ等その他の金属を用いたバンプであ
ってもよい。

【００１４】

【発明の効果】請求項１〜３記載の半導体装置において
は、以上の説明からも明らかなように、従来のように装
着に手間のかかる半田ボールを使用しないで、印刷法に
よってクリーム半田を塗布した電子回路基板に実装でき
るので、取付けが極めて簡単になり、製造コストを下げ
ることができ、更には極薄型の格子端子付きパッケージ
を実現できる。そして、端子部には小孔が設けられてい
るので、実装した場合その接合状態を目視することがで
き、しかも半田が上部に露出しているので、上部から端
子部の半田付けや修理を行うことができる。そして、半
田溶融中に発生した残存フラックスを簡単に洗浄するこ
とができる。請求項２記載の半導体装置においては、基
テープが半導体素子より十分に広いものであっても、基
テープを支持枠によって平面状に保った状態で下部の電
子回路基板との接合が行え、接合不良が減少する。請求
項３記載の半導体装置においては、バンプと基テープと
の接合が密に行えるので、半導体装置全体を小型化で
き、チップサイズの半導体装置（パッケージ）を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る半導体装置の説明図で
ある。

【図２】クリーム半田の説明図である。

【図３】半導体装置を実装した場合の断面図である。

【図４】半導体装置の実装方法の説明図である。

【図５】他の実施例に係る半導体装置の説明図である。

【符号の説明】

１０：半導体装置、１１：半導体素子、１２：基テー
プ、１３：絶縁性フィルム、１４：接着剤、１５：リー
ドパターン、１６：金バンプ（バンプ）、１７：窓部、
１８：接続リード、１９：ポッティング樹脂、２０：プ
リント基板（電子回路基板）、２１：端子部、２２：開
口部、２３：小孔、２４：支持部材、２５：洗浄液流入
孔、２６：端子部、２７：小孔、２８：開口部、２９：
パッド部、３０：クリーム半田、３１：半田、３２：ソ
ルダーレジスト膜、３５：半導体装置、３６：基テー
プ、３７：絶縁性フィルム、３８：金バンプ（バン
プ）、３９：端子部、４０：リードパターン、４１：支
持枠、４２：スルーホール、４３：円形開口部、４４：
ポッティング樹脂、４５：接着剤、４６：ソルダーレジ
スト膜

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下部にその接続端子であるバンプを複数
備えた半導体素子と、前記バンプに一端がそれぞれ接続
されるリードパターンが形成された基テープとを有する
半導体装置であって、前記基テープは、絶縁性フィルムの上に前記リードパタ
ーンが形成され、更に該リードパターンの他端に形成さ
れた端子部の下部の前記絶縁性フィルムには該端子部の
少なくとも内側部分を下方に露出させる開口部が形成さ
れ、しかも、該端子部の中央には小孔が形成され、しか
も、前記端子部の中央に形成された小孔の周囲には、洗浄液
流入孔が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】前記基テープの周囲にはスルーホールが
設けられ、該スルーホール上に支持枠が高温半田を介し
て接合されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】前記バンプに接続される前記リードパタ
ーンの接続リードは、前記絶縁性フィルムの中央に形成
され、しかも前記半導体素子の全部のバンプを含む広さ
を有する窓部内に配線され、更に、連結後の前記バンプ
及び接続リードはポッティング樹脂によって樹脂封止さ
れている請求項１又は２記載の半導体装置。