JP3285017B2

JP3285017B2 - 半導体装置

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Publication number: JP3285017B2
Application number: JP26369099A
Authority: JP
Inventors: 一裕佐藤; 健治大沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2002-05-27
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: JP2000091379A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性フィルム
と、その少なくとも一方の主面に形成され半導体素子の
電極と他の電子部品との間を電気的に接続する複数の配
線膜とからなるフィルム回路を用いて上記半導体素子を
実装した半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置として、半導体素子上に、そ
の電極と一端部にて接続されるリードを絶縁性フィルム
の一方の面側に形成し更にリードの他端部に接続された
外部端子を該絶縁性フィルムの他方の面側に形成したフ
ィルム回路を載置し、そして、半導体素子の外側にそれ
を囲繞する補強用外形リングを形成したものがある。

【０００３】図８はそのような半導体装置の一例を示す
断面図である。図面において、１はフィルム回路、２は
絶縁性フィルム、３はリード（配線膜）で、その一端３
ａは半導体素子４の例えばアルミニウムからなる電極パ
ッド５に接続され、他端３ｂには上記絶縁性フィルム２
の反半導体素子側に孔を通してボール状の外部端子６が
形成されている。

【０００４】上記フィルム回路１は例えばシリコングリ
ス等の緩衝材７を介して半導体素子４上に載置されてい
る。８は半導体素子４を囲繞する補強用外形リングであ
り、従来においては液状エポキシ樹脂やシリコーン樹脂
からなる封止剤９により半導体素子４との間が封止され
且つ固定されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、半導体素子４の周りにそれを囲繞する外形リング
８を配置し、該外形リング８と半導体素子４との位置合
わせをしたうえでその間に封止剤９を充填することが不
可欠であり、その位置合わせをする工程が必要であるこ
とが半導体装置の組立工数の低減を妨げる要因になって
いた。これは当然に半導体装置の低価格化を阻害する要
因になる。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、半導体素子上にフィルム回路を載置
するだけで半導体素子を囲繞するリングの半導体素子に
対する位置合わせができ、延いては組立工数を低減する
ことができ、放熱性にも優れた新規な半導体装置を提供
することを目的とする。

【０００７】本発明半導体装置は、絶縁性フィルムの少
なくとも一方の主面に、一端部が該絶縁性フィルムから
外側に食み出すように配線膜を形成したフィルム回路
と、該フィルム回路と電極が形成された主面が対向せし
められた半導体素子からなり、該半導体素子の各電極が
上記配線膜の上記フィルム回路から食み出した端部とボ
ンディングされた半導体装置であって、上記半導体素子
を囲繞する補強リングが吊り部を介して上記フィルム回
路の配線膜に、該補強リング、該吊り部及び該配線膜が
一体を成すように形成されてなることを特徴とする。

【０００８】本発明半導体装置によれば、フィルム回路
の配線膜に、半導体素子を補強する補強リングが、吊り
部を介して該配線膜、該吊り部及び該補強リングが一体
を成すように形成されているので、単にフィルム回路を
半導体素子上に載置するだけでリングが半導体素子に対
して位置決めされ、半導体素子に対して所定の位置関係
でリングを設けるためだけの特別の工程を設ける必要が
ない。依って、半導体装置の組立工数の低減を図り、延
いては半導体装置の製造価格の低減を図ることが可能に
なる。そして、フィルム回路と半導体素子の主面とが対
向せしめられているので、半導体装置の使用時において
半導体素子の主面で発生した熱はフィルム回路を通じて
外部に放熱され得る。従って、放熱性を高くすることが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施の形態に
従って詳細に説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の
第１の実施の形態に用いるフィルム回路を示すもので、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線視拡大断面
図である。

【００１０】図面において、１はフィルム回路、２は絶
縁性フィルムで、フィルム回路１のベースを成す。３、
３、・・・は絶縁性フィルム２の一方の側（下側）に形
成されたリード（配線膜）で、その先端部３ａが半導体
素子（４）の電極パッド（５）に接続されることにな
る。該リード３、３、・・・は形成しようとするパター
ンに対してネガのパターンを有するレジストをマスクと
して例えば銅あるいはニッケル等の金属を形成すること
により形成される。

【００１１】６、６、・・・は各リード３、３、・・・
の半導体素子（４）の電極パッド（５）と接続される側
の反対側の端部３ｂ、３ｂ、・・・上に形成されたボー
ル状の外部端子で、例えばニッケル及び半田あるいは金
等からなり、上記ベース（絶縁性フィルム）２の反半導
体素子側の面に形成され、ベース２の孔を通してリード
３の端部３ｂに接続されている。

【００１２】８は半導体素子（４）を囲繞する補強用外
形リングで、吊り部１０、１０、１０、１０を介してフ
ィルム回路主部の外側に一体に形成されており、例えば
銅、アルミニウム、銅、ニッケル等からなる積層構造を
有している。一方、吊り部１０、１０、１０、１０はリ
ード３、３、・・・と同じ層からなり、従って、例えば
銅あるいはニッケルからなる。

【００１３】本フィルム回路は、図１に示したように、
フィルム回路主部１５の外側部分に吊り部１０、１０、
１０、１０を介して外形リング８が一体に形成されてい
るので、図２に示すように、単にフィルム回路１を半導
体素子４上に載置するだけでリング８が半導体素子４に
対して位置決めされる。従って、半導体素子４に対して
所定の位置関係でリング８を設けるためだけの特別の工
程を設ける必要がない。依って、半導体装置の組立工数
の低減を図り、延いては半導体装置の製造価格の低減を
図ることが可能になる。

【００１４】図２は上記フィルム回路を用いて半導体素
子を実装してなる半導体装置、即ち本発明半導体装置の
一つの実施の形態を示す断面図であり、同図において、
４は半導体素子、５はその電極パッド、７は例えばシリ
コングリスからなる緩衝剤で、フィルム回路１・半導体
素子４間に介在せしめられる。９は外形リング８・半導
体素子４間及び外形リング８・フィルム回路１間を封止
し固定する封止剤である。尚、本半導体装置は、その半
導体素子４の主面が上記フィルム回路１と対向せしめら
れ、更にその間に緩衝材７が介在せしめられているの
で、使用時において半導体素子４の主面から発生した熱
が緩衝材７を通じてフィルム回路１を経て外部に放熱さ
れ、フィルム回路１が放熱経路を成して半導体素子４で
発生する熱に対する放熱抵抗を小さくする役割を果た
す。従って、半導体装置の放熱性を向上させることがで
きる。

【００１５】次に、上記フィルム回路１の製造方法につ
いて図３（Ａ）乃至（Ｈ）に従って工程順に説明する。
本製造方法は、三層構造の金属積層板をベースとして一
方の側にアウターリードを、他方の側にインナーリード
を形成するリードフレーム製造技術（特開平７−２１１
８３４号公報、特開平７−１４７３６４号公報に紹介さ
れた技術はこのリードフレーム製造技術を使用してい
る。）を応用したものであり、インナーリードの代わり
にフィルム回路１のリード３、３、・・・及び吊り部１
０、１０、１０、１０を、アウターリードの代わりに外
形リング８を形成することが大きな特徴である。

【００１６】（Ａ）先ず、図３（Ａ）に示すように、三
層構造の金属積層板１１を用意する。該積層板１１は、
リング８となる厚さ例えば１５０μｍの銅層１２と、エ
ッチングストッパとしての役割を担う厚さ例えば３μｍ
のアルミニウム層１３と、厚さ例えば２μｍの銅あるい
はニッケルからなるメッキ下地層１４を積層したもので
ある。

【００１７】（Ｂ）次に、図３（Ｂ）に示すように、上
記メッキ下地層１４上にリード３、３、・・・及び吊り
部１０、１０、１０、１０を形成する。該リード３、
３、・・・及び吊り部１０、１０、１０、１０は、それ
の形成すべきパターンに対してネガのパターンのレジス
トを塗布し、該レジストをマスクとして層１４を下地と
して銅（あるいはニッケル）メッキ（メッキ厚さ例えば
３０μｍ）することにより形成することができる。

【００１８】（Ｃ）次に、図３（Ｃ）に示すように、金
属積層板１１に対してそれを貫通するエッチングを両面
から選択的に行うことにより複数のフィルム回路が一体
に連結されたリードフレーム形状に成形する。（Ｄ）次に、図３（Ｄ）に示すように、上記積層板１１
のリード形成面側の表面に絶縁フィルム２を選択的に形
成する。

【００１９】（Ｅ）次に、図３（Ｅ）に示すように、上
記リード３、３、・・・表面に上記絶縁性フィルム２を
マスクとして外部端子となる半田ボール６、６、・・・
を形成する。該半田ボール６、６、・・・はニッケルメ
ッキ（厚さ例えば８０μｍ）及び半田若しくは金メッキ
（厚さ例えば３０μｍ）により形成される。（Ｆ）次に、図３（Ｆ）に示すように、積層板１１の裏
面側に位置する厚い銅層１２の外形リングとなる部分８
よりも内側を裏面側からの選択的エッチングにより除去
する。なお、このときアルミニウム層１３がエッチング
ストッパとなる。この段階では、該アルミニウム層１３
は図３（Ｃ）の選択的エッチングの際に除去された部分
を除き残存している状態である。

【００２０】（Ｇ）次に、図３（Ｇ）に示すように、上
記リード３、３、・・・及び吊り部１０、１０、１０、
１０（但し、図３には吊り部１０は一つも現れない。）
をマスクとしてその下地であるメッキ下地層１４及びエ
ッチングストッパであったアルミニウム層１３をエッチ
ングする。これにより、各リード３、３、・・・及び吊
り部１０、１０、１０、１０が独立し、ここで初めて互
いに電気的にショートした状態でなくなる。１５はフィ
ルム回路１の主部で、該主部１５は図３（Ｇ）において
は外形リング８と分離したかのように視えるが、しか
し、それは図３に示す断面に吊り部１０、１０、１０、
１０が現れないためであり、実際にはその吊り部１０、
１０、１０、１０を介して外形リング８と一体に連結さ
れている。

【００２１】（Ｈ）次に、必要に応じて図３（Ｈ）に示
すように、各リード３、３、・・・の端部３ａ、３ａ、
・・・にバンプ１６、１６、・・・を形成する。図１に
示すフィルム回路１の場合はバンプがないのでこの工程
は必要ではないが、後で述べるところの図５に示す変形
例においてはバンプがあり、その変形例のフィルム回路
を製造する場合は、この工程でバンプを形成することに
なる。尚、バンプは半導体素子４側に形成する場合もあ
る。

【００２２】このような方法によれば、三層構造の積層
金属板をベースにして一方の側にアウターリードを形成
し、他方の側にインナーリードを形成するリードフレー
ム製造方法をそのまま活用して本発明に係るフィルム回
路を製造することができる。

【００２３】尚、本実施の形態においてリードはメッキ
下地膜上に選択的に形成したレジスト膜をマスクとして
メッキ膜を成長させることにより形成していたが、銅あ
るいはニッケルからなる層１４を厚めに形成しておくこ
ととし、それを選択エッチングによりパターニングする
ことによってリードを形成するようにしても良い。

【００２４】図４（Ａ）乃至（Ｄ）はフィルム回路１の
半導体素子への組付けを工程順に示すものである。（Ａ）先ず、図４（Ａ）に示すように、リードフレーム
状のフィルム回路１を整列された半導体素子４上にその
間に緩衝剤７を介在させた状態で位置決めする。

【００２５】（Ｂ）次に、図４（Ｂ）に示すように、各
リード３、３、・・・の先端部３ａ、３ａ、・・・を半
導体素子４の電極パッド５、５、・・・に例えばシング
ルポイントボンディングにより接続する。（Ｃ）次に、図４（Ｃ）に示すように、半導体素子４及
びフィルム回路１・外形リング８間にエポキシ樹脂ある
いはシリコン樹脂等の封止剤９をポッテングにより注入
して封止し、且つ半導体素子４及びフィルム回路１・外
形リング８間を固定する。

【００２６】（Ｄ）次に、複数のフィルム回路１を一体
に連結したリードフレームの不要部分を切断することに
より図４（Ｄ）に示すように、フィルム回路１を他から
分離する。これによってフィルム回路１を中間回路基板
として有し、該中間回路基板上に半導体素子１の各電極
と接続されたボールグリッドアレイ状の外部端子６、
６、・・・を有し、外形リング８により補強された半導
体装置を得ることができる。

【００２７】そして、かかる組立方法によれば、フィル
ム回路１に一体に外形リング８が形成されているので、
フィルム回路１を半導体素子４に対して位置決めすると
自ずと外形リング８も半導体素子４に対して位置決めさ
れるので、外形リング８を半導体素子４やフィルム回路
１に対して位置決めする特別の工程を必要としない。

【００２８】図５は図２に示した半導体装置の変形例を
示す断面図であり、本変形例の図２に示したものとの違
いは単に各リード３の先端部３ａが半導体素子４上に形
成された金属バンプ１６を介して電極パッド５にボンデ
ィングされている点にあるに過ぎない。

【００２９】図６（Ａ）、（Ｂ）は図２に示した半導体
装置の別の変形例を示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は断面図である。本変形例の図２に示した半導体
装置との違いは、フィルム回路１の絶縁性フィルム２
［同図（Ａ）においてはパターンを解り易くするために
太い実線によるハッチングを施した。］のパターンにあ
り、より広く形成することによってフィルム回路の強度
をより強くしてあるが、それ以外の点では相違がない。

【００３０】尚、外形リングは、上記各フィルム回路１
のリング８のように厚くすることは必ずしも必要でな
く、図７に示すように薄くしてもよい。なぜならば封止
剤９がリング８とフィルム回路１との位置関係の固定に
大きく寄与してリング８の補強効果を強めるからであ
る。即ち、図７に示す実施の形態においては、図３
（Ｆ）に示すところの厚い銅層１２をエッチングする工
程において、リングにあたる部分をも除去することによ
って、リングがリード３や吊り部１０と同層の銅又はニ
ッケルからなる金属層により形成されており、図７にお
いてそのリングに符号として２０を与えた。

【００３１】また、上記実施の形態においては、吊り部
１０がフィルム回路１の４つのコーナーに設けられてい
たが、必ずしもそれは限定されず、例えば各片の中間部
に設けるようにしても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明半導体装置によれば、フィルム回
路の配線膜に、半導体素子を補強する補強リングが、吊
り部を介して該配線膜、該吊り部及び該補強リングが一
体を成すように形成されているので、単にフィルム回路
を半導体素子上に載置するだけでリングが半導体素子に
対して位置決めされ、半導体素子に対して所定の位置関
係でリングを設けるためだけの特別の工程を設ける必要
がない。

【００３３】従って、半導体装置の組立工数の低減を図
り、延いては半導体装置の製造価格の低減を図ることが
可能になる。そして、フィルム回路と半導体素子の主面
とが対向せしめられているので、半導体装置の使用時に
おいて半導体素子の主面で発生した熱はフィルム回路を
通じて外部に放熱され得る。従って、放熱性を高くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体装置に用いるフ
ィルム回路の一つの例を示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面図である。

【図２】図１に示したフィルム回路を半導体素子に組み
付けた半導体装置、即ち本発明半導体装置の一つの実施
例を示す断面図である。

【図３】（Ａ）乃至（Ｈ）は上記フィルム回路の製造方
法の一例を工程順に示す断面図である。

【図４】（Ａ）乃至（Ｄ）は上記フィルム回路の半導体
素子への組み付け方法の一例を工程順に示す断面図であ
る。

【図５】図２に示した半導体装置の変形例を示す断面図
である。

【図６】図２に示した半導体装置の別の変形例を示す断
面図である。

【図７】図２に示した半導体装置の更に別の変形例を示
す断面図である。

【図８】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・フィルム回路、２・・・絶縁性フィルム、３・
・・リード（配線膜）、４・・・半導体素子、５・・
・電極（パッド）、６・・・外部端子、８・・・リン
グ、１０・・・吊り部、１１・・・積層板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性フィルムの少なくとも一方の主面
に、一端部が該絶縁性フィルムから外側に食み出すよう
に配線膜を形成したフィルム回路と、該フィルム回路と
電極が形成された主面が対向せしめられた半導体素子か
らなり、該半導体素子の各電極が上記配線膜の上記フィ
ルム回路から食み出した端部とボンディングされた半導
体装置であって、上記半導体素子を囲繞する補強リングが吊り部を介して
上記フィルム回路の配線膜に、該補強リング、該吊り部
及び該配線膜が一体を成すように形成されてなることを
特徴とする半導体装置