JP3550057B2 - テープフィルム及び半導体パッケージ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁テープの表裏両面に金属箔の配線パターンが形成されたTABテープ等のテープフィルム、及びこのテープフィルムを用いて半導体素子をフリップチップ方式で共晶結合した半導体パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリイミド等の絶縁テープの両面にCu等の金属箔を配したテープ素材を使用し、その絶縁テープの両面に配線パターンを施したTABテープは、従来より知られている。
【0003】
かかるTABテープの両面配線テープを使用して、フリップチップ結合方式にて半導体素子を接続する半導体パッケージでは、図9に示す両面配線テープ90の断面図から明らかなように、半導体素子接合部において、各インナーリード101を配した絶縁テープ100の反対面には、各インナーリード101の位置とは無関係に銅箔配線層102が不規則に配置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の半導体パッケージでは、半導体素子接合部における両面配線テープ90には、主面側の各インナーリード101の位置とは無関係に、反対面側の銅箔配線層102が配置されているので、当該両面配線テープ90の厚さが不均一になり(図9のW1,W2参照)、両面配線テープ90と半導体素子とを接合する際に加圧力のばらつきが生じる。その結果、両面配線テープ90と半導体素子との接合強度にぱらつきが発生し、このことが、接続不良などの危惧から半導体パッケージの信頼性低下を引き起こす、といった問題点があった。
【0005】
具体的に説明すると、フリップチップボンディング時には、図10に示すように、ステージ300上にセットされた半導体素子200の各電極バンプ201が両面配線テープ90上のインナーリード101にそれぞれ対応するように半導体素子200と両面配線テープ90との位置合わせを行い、ボンディングツール400を押下して両面配線テープ90を加圧し、半導体素子200の電極バンプ201とインナーリード101との共晶結合によりボンディングを行う。
【0006】
このボンディングの際に、両面配線テープ90のインナーリード101が存在する位置の対向面に銅箔配線層102が配置されている場合には(図10の110)、荷重がインナーリード101に十分に伝わり、良好な接合の状態となる。
【0007】
これに対して、当該対向面に銅箔配線層102が配置されていない場合には(図10の120)、荷重がインナーリード101に十分に伝わらないため、良好な接合状態が得られない。
【0008】
そこで、上記問題点の解決を図る観点から、図11に示すような特開平9−92683号公報に開示されるような構造の半導体パッケージを応用することが考えられる。
【0009】
図11に示す半導体パッケージは、異方性導電性樹脂503を用いて、フレキシブル基板501に形成されたリード502に半導体素子504の電極バンプ505をフリップチッブボンディングした構成であり、特に、フレキシブル基板501の背面で、フリップチッブボンディングを行うボンディングエリアと対向する部位を少なくとも含む範囲に、補強部材506を配設した点が特徴となっている。これにより、半導体素子504をフレキシブル基板501に押圧した際に、フレキシブル基板501及びこれに配設されたリード502に変形が発生するのを防止することができ、異方性導電性樹脂を用いて半導体素子とリードとの電気的接続を確実に行うことができるものである。
【0010】
しかし、上記公報に開示された技術は、異方性導電性樹脂を用いて半導体素子をフレキシブル基板に実装することが前提となっており、上記従来例に示した共晶結合を用いて両面配線テープ上に半導体素子を実装する場合に、そのまま応用することはできない。
【0011】
例えば、上記公報の構造では、異方性導電性樹脂503を用いて半導体素子504とリード502との良好な電気的接続を得るために、フレキシブル基板501及びリード502に変形が発生するのを確実に防ぐ必要があることから、フリップチップボンディングのボンディングエリアと対向するフレキシブル基板501の背面領域において、少なくともその対向領域全体を含むようにして補強部材506を配置する必要がある。そのため、補強部材506を配線として使用する場合には、設計の自由度が阻害されるといった問題がある。
【0012】
一方、上記補強部材506を配線に使用する必要のないケースでは、フレキシブル基板501の背面に補強部材506を新たに形成することは、装置の小型化が阻害され、さらにはパッケージの製造工程の増加をもたらすことになる。
【0013】
このように、上記従来例のような両面配線テープの共晶結合によるフリップチップボンディング方式において、不規則に配置された銅箔配線層の影響で両面配線テープの厚さが不均一となり、そのことに起因して、半導体素子の電極バンプと両面配線テープのインナーリードとの接合が均等な荷重で行われなくなる、といった問題を的確に解決した技術は、未だ考案されていなかった。
【0014】
本発明は、上述の如き従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、両面配線テープに形成された各インナーリードの接合部分を均一な加圧力で半導体素子にフリップチップ接合することができるテープフィルムを提供することである。またその他の目的は、このテープフィルムを用いて、両面配線テープと半導体素子との接合強度のばらつきを解消した半導体パッケージを提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明に係るテープフィルムでは、絶縁テープの少なくとも表裏両面に金属箔の配線パターンが形成されたテープ素材で構成され、前記テープ素材の表裏一方の面に配された前記配線パターンから成る多ピン構造のインナーリード部が半導体素子の電極バンプとフリップチップ方式で共晶接合されるテープフィルムにおいて、前記インナーリード部に対向した前記テープ素材の反対面の裏面配線パターンは、前記半導体素子との接合時の荷重が前記インナーリード部の各リードに均等に加わるような形状で形成されると共に、前記インナーリード部の各リードにおけるボンディング領域においてその領域面積に対して半分以上の面積が対向し、且つ均一の厚さのパターンであり、かつ前記インナーリード部の各リードに対して斜めの配線パターンであることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0019】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体パッケージの断面構造図である。
【0020】
この半導体パッケージは、BGAタイプのパッケージで構成されており、電極バンプ2を有する半導体素子1が両面配線テープ(TABテープ)6にフリップチップ方式で接合されている。
【0021】
すなわち、両面配線テープ6は、ポリイミド等の絶縁テープ3をテープ素材として、その表面側にはインナーリード用の銅箔配線層4が、また裏面側にはアウターリード用の銅箔配線層5がそれぞれ形成されている。そして、この両面配線テープ6における多ピン構造の各インナーリード4が半導体素子1の各電極(金)バンプ2とそれぞれ共晶接合されている。
【0022】
半導体素子1の接合部分は樹脂7で封止され、さらに半導体素子1をキャップするスティフナー9が接着剤8で貼り付けられ、両面配線テープ6のアウターリード側の銅箔配線層5に半田ボール10が接続された構造となっている。
【0023】
図2は、図1に示した半導体素子接合部分の詳細な断面構造図であり、図3は、図2中の両面配線テープのA−A’断面図である。
【0024】
図3に示すように、複数本のインナーリード4a〜4eが配置されている半導体素子1の接合部において、半導体素子1との接合時の荷重が各インナーリード4a〜4eに均等に加わるように、各インナーリード4a〜4eが配された絶縁テープ3の反対面における、少なくとも各インナーリード4a〜4eの配設位置に対向する部位には、同一の厚さの銅箔からなる裏面配線層5a,5d,5e,5f,5cがそれぞれ確実に配設されている。なお、裏面配線層5a,5b,5cは図9に示した従来パターン102に対応したものである。
【0025】
次に、本実施形態の半導体パッケージの製造方法について、図4(a)〜(d)を参照しつつ説明する。
【0026】
まず、図4(a)に示すように、両面配線テープ6と半導体素子1とをフリップチップ方式で結合する。すなわち、絶縁テープ3の両面に銅箔が貼られたテープ素材に対して、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、選択的にエッチングを施して形成した配線パターンを有する両面配線テープ、つまり図3に示した本実施形態の両面配線テープ6を用意する。そして、図5に示すように、フリップチップ接合用チップステージ300上にセットされた半導体素子1の各々の金バンプ2が両面配線テープ6上の各インナーリード4にそれぞれ対応するように半導体素子1と両面配線テープ6との位置合わせを行い、熱圧着ツール400を押下して両面配線テープ6を加圧し、半導体素子1の金バンプ2とインナーリード4との共晶結合を行う。
【0027】
このように、図3に示した両面配線テープ6を用いて半導体素子1をフリップチップ方式で共晶結合することにより、図5に示すように各インナーリード4a〜4eと金バンプ2との接合部分を均一な加圧力で接合することが可能となる。
【0028】
その後の工程では、図4(b)に示すが如く、ポッティング法により半導体素子結合面全体を樹脂7で封止し、次いで、半導体素子1をキャップするためにスティフナー9を接着剤8で貼り付ける(図4(c))。そして、連続した両面配線テープ6(TABテープ)をカットした後、両面配線テープ6のアウターリード側の銅箔配線層5にフラックスを塗布し、図4(d)に示すように半田ボール10を熱圧着し、その後に余分なフラックスを洗浄すれば、図1に示した構造の半導体パッケージが得られる。
【0029】
このように、本実施形態では、半導体素子1の接合部において、各インナーリード4が配された絶縁テープ3の反対面の、少なくとも各インナーリード4の配設位置に対向する部位に銅箔配線層5を確実に配設するようにしたので、この両面配線テープ6を用いて半導体素子1をフリップチップ方式で共晶結合することにより、各インナーリード4の接合部分を均一な加圧力で接合することが可能となる。これにより、絶縁テープ3と半導体素子1との接合強度のばらつきが解消される。
【0030】
[第2実施形態]
図6は、本発明の第2実施形態に係る半導体パッケージの半導体素子接合部の要部平面図である。
【0031】
本実施形態は、上記図1に示した構造の半導体パッケージの半導体接合部において、使用される両面配線テープ6の裏面配線層5g,5h,5iが例えば斜め配線のパターンで形成されている例である。当該個々の裏面配線層5g,5h,5iは、各インナーリード4a,4b,4cにおける各々のボンディング領域においてその領域面積に対して半分以上の面積が対向するように配置されている (参照:図6中の面積S1+面積S2)。
【0032】
このように構造であっても、上記第1実施形態と同等な接合品質及び信頼性を得ることが可能である。さらに、個々の裏面配線層5g,5h,5iが各インナーリード4a,4b,4cにおける各々のボンディング領域においてその領域面積に対して半分以上の面積が対向するように配置されていれば、裏面配線層5g,5h,5iの形状は斜め配線でなくとも良く、本実施形態によれば配線設計の自由度が向上する。
【0033】
[第3実施形態]
図7は、本発明の第3実施形態に係る半導体パッケージに用いられる両面配線テープの断面図である。
【0034】
本実施形態では、上記図1に示した構造の半導体パッケージの半導体接合部において、使用される両面配線テープ6の裏面配線層5a,5j,5kが、複数のインナーリードに跨った幅広のパターン5j,5kを含むものとなっている。図7の例では、裏面配線層5j,5kがそれぞれインナーリード4b,4c、4d,4eに跨って対向している。
【0035】
このように構造であっても、上記第1実施形態と同等な接合品質及び信頼性を得ることが可能である。
【0036】
[第4実施形態]
図8は、本発明の第4実施形態に係る半導体パッケージに用いられる両面配線テープの断面図である。
【0037】
本実施形態では、上記図1に示した構造の半導体パッケージの半導体接合部において、使用される両面配線テープ6が4層に構成されたものである。すなわち、絶縁テープ3の表裏両面には、図7に示したものと同一の銅箔配線層が形成されるほか、内層にも2層の銅箔配線層21,22が形成されている。このような多層テープ構造であっても、裏面配線層5a,5j,5kが、各インナーリード4a〜4eに対向しているので、上記第1実施形態と同等な接合品質及び信頼性を得ることが可能である。
【0038】
なお、裏面配線層5a〜5fのパターン形状は、フリップチップ接合時の荷重が各インナーリード4a〜4cに均等に加わるような形状であれば良く、図示の実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、インナーリードパターンと同一のパターンを形成するものであっても良いし、半導体素子接合部において絶縁テープ3の裏面全体に金属箔を配設したものであっても良い。
【0039】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1記載の発明に係るテープフィルムによれば、絶縁テープの少なくとも表裏両面に金属箔の配線パターンが形成されたテープ素材で構成され、前記テープ素材の表裏一方の面に配された前記配線パターンから成る多ピン構造のインナーリード部が半導体素子の電極バンプとフリップチップ方式で共晶接合されるテープフィルムにおいて、前記インナーリード部に対向した前記テープ素材の反対面の裏面配線パターンは、前記半導体素子との接合時の荷重が前記インナーリード部の各リードに均等に加わるような形状で形成したので、フリップチップ方式で共晶結合する際に、各インナーリードの接合部分を均一な加圧力で接合することが可能となる。これにより、テープフィルムと半導体素子との接合強度のばらつきが解消され、半導体パッケージの信頼性が著しく向上する。
さらに、前記裏面配線パターンは、前記インナーリード部の各リードにおけるボンディング領域においてその領域面積に対して半分以上の面積が対向し、且つ均一の厚さのパターンであり、かつ前記インナーリード部の各リードに対して斜めの配線パターンであるので、配線設計の自由度を向上させることができる。
【0041】
請求項2記載の発明に係る半導体パッケージによれば、請求項1記載のテープフィルムを用いて構成されたので、請求項1の発明と同等の効果を得る半導体パッケージが達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体パッケージの断面構造図である。
【図2】図1に示した半導体素子1接合部分の詳細な断面構造図である。
【図3】図2に示した両面配線テープ6のA−A’断面図である。
【図4】実施形態の半導体パッケージの製造方法を示す工程図である。
【図5】実施形態に係るILB時の様子を示す断面図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係る半導体パッケージの半導体素子接合部の要部平面図である。
【図7】本発明の第3実施形態に係る半導体パッケージに用いられる両面配線テープの断面図である。
【図8】本発明の第4実施形態に係る半導体パッケージに用いられる両面配線テープの断面図である。
【図9】従来の両面配線テープの断面図である。
【図10】従来のILB時の様子を示す断面図である。
【図11】従来の半導体パッケージの一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体素子
2 電極バンプ
3 絶縁テープ
4 インナーリード用の銅箔配線層
4a〜4e インナーリード
5 アウターリード用の銅箔配線層
5a,5d,5e,5f,5c 裏面配線パターン
6 両面配線テープ(TABテープ)
7 樹脂
8 接着剤
9 スティフナー
10 半田ボール
Claims (2)
- 絶縁テープの少なくとも表裏両面に金属箔の配線パターンが形成されたテープ素材で構成され、前記テープ素材の表裏一方の面に配された前記配線パターンから成る多ピン構造のインナーリード部が半導体素子の電極バンプとフリップチップ方式で共晶接合されるテープフィルムにおいて、
前記インナーリード部に対向した前記テープ素材の反対面の裏面配線パターンは、前記半導体素子との接合時の荷重が前記インナーリード部の各リードに均等に加わるような形状で形成されると共に、前記インナーリード部の各リードにおけるボンディング領域においてその領域面積に対して半分以上の面積が対向し、且つ均一の厚さのパターンであり、かつ前記インナーリード部の各リードに対して斜めの配線パターンであることを特徴とするテープフィルム。 - 請求項1記載のテープフィルムを用いて構成されたことを特徴とする半導体パッケージ。
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