JP3685196B2 - 配線基板、半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 - Google Patents

配線基板、半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、配線基板、半導体装置及びその製造方法並びに電子機器に関する。
配線基板に半導体チップを固着するために、樹脂ペーストを利用することが知られている。そして、配線基板に樹脂ペーストを設け、その後、半導体チップを搭載することも知られている。このとき、配線基板と半導体チップとの間に気泡が入らないようにすることができれば、半導体装置の信頼性を高めることができる。
本発明は、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、配線基板並びに電子機器を提供することにある。
特開平５−８２５８５号公報
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、配線パターンを有する配線基板に樹脂ペーストを設けること、その後、
前記配線基板の半導体チップを搭載するための領域に複数の電極を有する半導体チップを搭載し、前記電極と前記配線パターンとを対向させて電気的に接続すること、及び、
前記樹脂ペーストを硬化させて、前記配線基板と前記半導体チップとを固着することを含み、
前記配線パターンは、前記半導体チップを搭載するための領域の内側に配置された２つ以上の第１の部分と、前記半導体チップを搭載するための領域の外側に配置されて少なくとも２つの前記第１の部分を結ぶ第２の部分とを連続的に有する配線を含む。本発明によれば、配線パターンは、半導体チップを搭載するための領域の内側に配置された２つ以上の第１の部分と、半導体チップを搭載するための領域の外側に配置されて少なくとも２つの第１の部分を結ぶ第２の部分とを有する。すなわち、第２の部分が、半導体チップを搭載するための領域の外側に配置される。そのため、半導体チップを搭載する際に、樹脂ペーストを容易に流動させることができる。これにより、半導体チップと配線基板との間に気泡が入り込むことを防止することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップを搭載するための領域の外形は長方形をなし、
それぞれの前記第１の部分は、前記半導体チップを搭載するための領域の外形の長辺と交差する方向に延びていてもよい。これによれば、樹脂ペーストは、半導体チップを搭載するための領域の外形の短辺に沿った方向に流動しやすくなる。そのため、容易に半導体チップと配線基板との間に樹脂ペーストを充填させることができ、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（３）この半導体装置の製造方法において、
それぞれの前記第１の部分は、前記半導体チップを搭載するための領域の外形の短辺に平行に延びていてもよい。これによれば、樹脂ペーストは、半導体チップを搭載するための領域の外形の短辺に沿った方向に流動しやすくなる。そのため、容易に半導体チップと配線基板との間に樹脂ペーストを充填させることができ、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記樹脂ペーストを、前記半導体チップを搭載するための領域の外形の長辺に沿って延びた形状に設けてもよい。これによれば、半導体チップと配線基板との間に樹脂ペーストを充填させることがさらに容易となる。そのため、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（５）本発明に係る半導体装置の製造方法は、配線パターンを有する配線基板に樹脂ペーストを設けること、その後、
前記配線基板の半導体チップを搭載するための領域に複数の電極を有する半導体チップを搭載し、前記電極と前記配線パターンとを対向させて電気的に接続すること、及び、
前記樹脂ペーストを硬化させて、前記配線基板と前記半導体チップとを固着することを含み、
前記配線パターンは、前記半導体チップを搭載するための領域の外側から内側に入って屈曲して再び外側に出るように形成された配線を含み、
前記配線は、鋭角を形成するように屈曲する部分が１つを超えないように形成されてなる。本発明によれば、配線パターンは、半導体チップを搭載するための領域の内側で、鋭角を形成するように屈曲する部分が１つを超えないように形成された配線を含む。そのため、半導体チップを搭載する際に、半導体チップを搭載するための領域の内側で、樹脂ペーストを容易に流動させることができる。これにより、半導体チップと配線基板との間に気泡が入り込むことを防止することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップを搭載するための領域の外形は長方形をなし、
前記樹脂ペーストを、前記半導体チップを搭載するための領域の外形の長辺に沿って延びた形状に設けてもよい。これによれば、半導体チップと配線基板との間に樹脂ペーストを充填させることがさらに容易となる。そのため、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記樹脂ペーストを、前記半導体チップを搭載するための領域の中央部に設けてもよい。
（８）本発明に係る半導体装置は、上記方法によって製造されてなる。
（９）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
（１０）本発明に係る配線基板は、電子素子を搭載するための領域を有するベース基板と、
前記ベース基板に形成された配線パターンと、
を有し、
前記配線パターンは、前記電子素子を搭載するための領域の内側に配置された２つ以上の第１の部分と、前記電子素子を搭載するための領域の外側に配置されて少なくとも２つの前記第１の部分を結ぶ第２の部分とを連続的に有する配線を含む。本発明によれば、配線パターンは、電子素子を搭載するための領域の内側に配置された２つ以上の第１の部分と、電子素子を搭載するための領域の外側に配置されて少なくとも２つの第１の部分を結ぶ第２の部分とを有する。すなわち、第２の部分が、電子素子を搭載するための領域の外側に配置される。そのため、電子素子を搭載する際に、電子素子を搭載するための領域の内側で、樹脂ペーストを容易に流動させることができる。これにより、電子素子との間に気泡が入りにくい、信頼性の高い配線基板を提供することができる。
（１１）この配線基板において、
前記電子素子を搭載するための領域の外形は長方形をなし、
それぞれの前記第１の部分は、前記電子素子を搭載するための領域の外形の長辺と交差する方向に延びていてもよい。これによれば、電子素子を搭載するための領域の外形の短辺に沿った方向に、樹脂ペーストを流動させることが容易となる。そのため、電子素子と配線基板との間に気泡が入りにくい、信頼性の高い配線基板を提供することができる。
（１２）この配線基板において、
それぞれの前記第１の部分は、前記電子素子を搭載するための領域の外形の短辺に平行に延びていてもよい。これによれば、電子素子を搭載するための領域の外形の短辺に沿った方向に、樹脂ペーストを流動させることが容易となる。そのため、電子素子と配線基板との間に気泡が入りにくい、信頼性の高い配線基板を提供することができる。
（１３）本発明に係る配線基板は、電子素子を搭載するための領域を有するベース基板と、
前記ベース基板に形成された配線パターンと、
を有し、
前記配線パターンは、前記電子素子を搭載するための領域の外側から内側に入って屈曲して再び外側に出るように形成された配線を含み、
前記配線は、鋭角を形成するように屈曲する部分が１つを超えないように形成されてなる。本発明によれば、配線パターンは、半導体チップを搭載するための領域の内側で、鋭角を形成するように屈曲する部分が１つを超えないように形成された配線を含む。そのため、電子素子を搭載する際に、電子素子を搭載するための領域の内側で、樹脂ペーストを容易に流動させることができる。これにより、電子素子との間に気泡が入りにくい、信頼性の高い配線基板を提供することができる。
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
（第１の実施の形態）
図１〜図５は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、配線基板１０を用意することを含む（図１参照）。
配線基板１０は、ベース基板１２を有する。ベース基板１２は、有機系又は無機系のいずれの材料で形成されていてもよく、これらの複合構造であってもよい。有機系の材料から形成されたベース基板１２として、例えばポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板が挙げられる。フレキシブル基板として、ＦＰＣ(Flexible Printed Circuit)や、ＣＯＦ(Chip On Film)実装で使用されるテープを使用してもよい。また、無機系の材料から形成されたベース基板１２として、例えばセラミック基板やガラス基板が挙げられる。図１に示すように、ベース基板１２の全体形状はテープ状をなしてもよい。ただし、本発明のベース基板１２は、テープ状の基板に限られるものではない。
ベース基板１２は、半導体チップを搭載するための領域１４を有する。半導体チップを搭載するための領域１４の外形は特に限定されないが、矩形であってもよい。あるいは、半導体チップを搭載するための領域１４の外形は、ここに搭載する半導体チップの平面形状と合同をなしていてもよい。半導体チップを搭載するための領域１４は、ベース基板１２における１つの半導体装置となる領域内に１つだけ配置されていてもよく、あるいは、複数配置されていてもよい。
配線基板１０は、配線パターン２０を有する。配線パターン２０は、ベース基板１２に形成されてなる。配線パターン２０は、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれかを積層して、あるいはいずれかの一層で形成してもよい。配線パターン２０を、図示しない接着材料を介してベース基板１２に貼り付けて、３層基板（又は３層テープ）を形成してもよい。あるいは、配線パターン２０を、接着剤なしで基板に形成して２層基板（２層テープ）を形成してもよい。配線パターン２０の形成方法は特に限定されない。例えば、スパッタリング等によって配線パターン２０を形成してもよいし、無電解メッキで配線パターン２０を形成するアディティブ法を適用してもよい。あるいは、金属箔をエッチングすることによって、配線パターン２０を形成してもよい。配線パターン２０は、ハンダ、スズ、金、ニッケル等でメッキされていてもよい。ベース基板１２には図示しないメッキリードが形成されていてもよく、メッキリードを配線パターン２０と電気的に接続するように形成してもよい。こうすることで、メッキリードを介して配線パターン２０にメッキ処理を行うことができる。
配線パターン２０は、配線２５を含む。配線２５は、例えば電源線や、グランド線であってもよい。配線２５は、半導体チップを搭載するための領域１４の内側に配置された２つ以上の第１の部分２２を有する。配線２５は、半導体チップを搭載するための領域１４の外側に配置された第２の部分２４を有する。第２の部分２４によって、少なくとも２つの第１の部分２２が結ばれている。なお、第２の部分２４は、図１に示すように、２つの第１の部分２２を結んでいてもよい。あるいは、第２の部分２４は、３つ以上の第１の部分２２を結んでいてもよい（図示せず）。そして、配線２５は、第１の部分２２と第２の部分２４とを連続的に有する。言い換えると、配線パターン２０は、半導体チップを搭載するための領域１４の内側に配置された２つ以上の第１の部分２２と、半導体チップを搭載するための領域１４の外側に配置されて少なくとも２つの第１の部分２２を結ぶ第２の部分２４とを連続的に有する配線２５を含むと言える。これによれば、第２の部分２４が半導体チップを搭載するための領域１４の外側に配置されるため、領域１４の内側で、第２の部分２４によって樹脂ペーストの流動が妨げられなくなる。そのため、後述する半導体チップ４０を搭載する工程で、半導体チップを搭載するための領域１４内で樹脂ペースト３０が流動しやすくなる。これにより、配線基板１０と半導体チップ４０との間に気泡が残りにくくなり、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
なお、半導体チップを搭載するための領域１４の外形は長方形をなしていてもよく、この場合、それぞれの第１の部分２２は、半導体チップを搭載するための領域１４の外形の長辺と交差する方向に延びていてもよい。また、この場合、それぞれの第１の部分２２は、半導体チップを搭載するための領域１４の外形の短辺に平行に延びていてもよい。これらによれば、樹脂ペーストを、半導体チップを搭載するための領域１４の外形の短辺方向に流動させることができる。そのため、半導体チップを搭載するための領域１４に気泡が残りにくくすることができ、さらに信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
なお、配線基板１０は、図示しない保護膜を有してもよい。保護膜によって、配線パターン２０の腐食やショートを防止することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。このとき、保護膜は開口を有してもよく、該開口は半導体チップを搭載するための領域１４とオーバーラップするように配置されていてもよい。これにより、配線パターン２０と半導体チップ４０との電気的な接続を図ることができる。
なお、ここまで、配線基板１０について説明してきたが、配線基板１０には、半導体チップ以外の電子素子を搭載してもよい。この場合でも、電子素子と配線基板１０との間に気泡が残りにくくなることから、同様の効果を得ることができ、信頼性の高い電子機器を製造することができる。なお、半導体チップ以外の電子素子として、例えばコンデンサ等が考えられる。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図２に示すように、配線基板１０に樹脂ペースト３０を設けることを含む。樹脂ペースト３０の材料は特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂であってもよい。樹脂ペースト３０は、絶縁性のペースト（ＮＣＰ）であってもよい。あるいは、樹脂ペースト３０は、内部に導電粒子（図示せず）を含む異方性導電ペースト（ＡＣＰ）であってもよい。樹脂ペースト３０は、半導体チップを搭載するための領域１４の中央部に設けてもよい。これにより、半導体チップ４０を搭載する際に樹脂ペースト３０を流動させることができるため、配線基板１０と半導体チップ４０との間に気泡が残りにくくなる。さらに、図２に示すように、半導体チップを搭載するための領域１４の外形が長方形をなす場合、樹脂ペースト３０を、半導体チップを搭載するための領域１４の外形の長辺に沿って延びた形状に設けてもよい。これにより、半導体チップを搭載するための領域１４の外形の長辺に沿った方向に樹脂ペースト３０を流動させる必要がなくなるため、配線基板１０と半導体チップ４０との間に樹脂ペースト３０を充填させることが容易となる。ただし、これとは別に、樹脂ペースト３０を、半導体チップを搭載するための領域１４を覆うように設けてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図３及び図４に示すように、配線基板１０に、複数の電極４２を有する半導体チップ４０を搭載することを含む。なお、図４は、図３のIV−IV線断面の一部拡大図である。半導体チップ４０は、配線基板１０の半導体チップを搭載するための領域１４に搭載する。本工程は、配線基板１０に樹脂ペースト３０を設ける工程の後に行う。
先に述べたように、配線基板１０には、配線２５を有する配線パターン２０が形成されているため、配線基板１０上を樹脂ペースト３０が流動しやすくなっている。そして、樹脂ペースト３０を設けた後に半導体チップ４０を搭載することで、樹脂ペースト３０は半導体チップを搭載するための領域１４の端部方向へ流動する。特に、樹脂ペースト３０を半導体チップを搭載するための領域１４の中央部に設けた場合、樹脂ペースト３０が流動しやすくなる。これにより、配線基板１０と半導体チップ４０との間に気泡が入り込むことを防止することができるため、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
半導体チップ４０には、トランジスタやメモリ素子等からなる集積回路４４が形成されていてもよい（図４参照）。そして、電極４２は、内部と電気的に接続されていてもよい。電極４２は、例えば、パッドと該パッドに設けられたバンプとを含んでもよい。そして、本実施の形態では、図５に示すように、電極４２と配線パターン２０とを対向させて電気的に接続する。電極４２と配線パターン２０とを接触させて、両者の電気的な接続を図ってもよい（図５参照）。あるいは、樹脂ペースト３０としてＡＣＰを利用する場合、電極４２と配線パターン２０との間に導電粒子を介在させて、該導電粒子を介して電気的な接続を図ってもよい。なお、半導体チップ４０の平面形状は特に限定されないが、長方形をなしていてもよい。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、樹脂ペースト３０を硬化させて、配線基板１０と半導体チップ４０とを固着することを含む。半導体チップ４０を配線基板１０に搭載した後に、樹脂ペースト３０を硬化させる処理（加熱処理や紫外線照射処理等）を行って、配線基板１０と半導体チップ４０とを固着してもよい。あるいは、半導体チップ４０を配線基板１０に搭載する工程と、樹脂ペースト３０を硬化させる工程とを同時に行ってもよい。例えば、樹脂ペースト３０として熱硬化性樹脂を利用する場合、過熱しながら半導体チップ４０を搭載することで、これらの工程を同時に行ってもよい。
そして、検査工程や、配線基板１０を切断する工程等を経て、図６に示す半導体装置１を製造してもよい。
（第２の実施の形態）
図７は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明するための図である。なお、本実施の形態でも、既に説明した内容を可能な限り適用するものとする。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図７に示す、配線基板５０を用意することを含む。配線基板５０は、半導体チップを搭載するための領域５４を有するベース基板５２と、ベース基板５２に形成された配線パターン６０とを有する。配線パターン６０は、半導体チップを搭載するための領域５４の外側から入って屈曲して再び外側に出るように形成された配線６５を含む。そして、配線６５は、鋭角を形成するように屈曲する部分が１つを超えないように形成されてなる。すなわち、配線６５は、半導体チップを搭載するための領域５４の内側で、鋭角を形成するように屈曲する部分を１つ以上有しないように形成されている。なお、配線パターン６０の材料、及び、形成方法は、既に説明した配線パターン２０の内容を適用することができる。また、ベース基板５２については、既に説明したベース基板１２の内容を適用することができる。
そして、配線基板５０に樹脂ペーストを設ける工程、配線基板５０に複数の電極を有する半導体チップを搭載する工程、樹脂ペーストを硬化させて配線基板５０と半導体チップとを固着させる工程等を経て、半導体装置を製造してもよい（図６参照）。
先に述べたように、配線基板５０は配線パターン６０を有する。配線パターン６０は、半導体チップを搭載するための領域５４の外側から入って屈曲して再び外側に出るように形成された配線６５を含む。そして、配線６５は、鋭角を形成するように屈曲する部分が１つを超えないように形成されてなる。これにより、半導体チップを搭載するための領域５４の内側で、樹脂ペーストの流動方向が大きく変化しなくなる。そのため、配線基板５０上で樹脂ペーストが流動しやすくなる。このことから、配線基板と半導体チップとの間に気泡が残りにくくなり、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
図８には、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する表示デバイス１０００を示す。表示デバイス１０００は、例えば液晶表示デバイスやＥＬ（Electrical Luminescence）表示デバイスであってもよい。本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器として、図９にノート型パーソナルコンピュータ２０００を、図１０に携帯電話３０００を、それぞれ示す。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 図３は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 図４は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 図５は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を示す図である。 図７は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する表示デバイスを示す図である。 図９は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。 図１０は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
符号の説明
１０ 配線基板、 １２ ベース基板、 １４ 半導体装置を搭載するための領域、 ２０ 配線パターン、 ２２ 第１の部分、 ２４ 第２の部分、 ２５ 配線、 ３０ 樹脂ペースト、 ４０ 半導体チップ、 ４２ 電極、 ５０ 配線基板、 ５２ ベース基板、 ５４ 半導体装置を搭載するための領域、 ６０ 配線パターン、 ６５ 配線

Claims (11)

  1. 配線パターンを有する配線基板に樹脂ペーストを設けること、その後、
    前記配線基板の半導体チップを搭載するための領域に複数の電極を有する半導体チップを搭載し、前記電極と前記配線パターンとを対向させて電気的に接続すること、及び、
    前記樹脂ペーストを硬化させて、前記配線基板と前記半導体チップとを固着することを含み、
    前記配線パターンは、前記半導体チップを搭載するための領域の内側に配置された２つ以上の第１の部分と、前記半導体チップを搭載するための領域の外側に配置されて少なくとも２つの前記第１の部分を結ぶ第２の部分とを連続的に有する配線を含む半導体装置の製造方法。
  2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体チップを搭載するための領域の外形は長方形をなし、
    それぞれの前記第１の部分は、前記半導体チップを搭載するための領域の外形の長辺と交差する方向に延びてなる半導体装置の製造方法。
  3. 請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
    それぞれの前記第１の部分は、前記半導体チップを搭載するための領域の外形の短辺に平行に延びてなる半導体装置の製造方法。
  4. 請求項２又は請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
    前記樹脂ペーストを、前記半導体チップを搭載するための領域の外形の長辺に平行に延びた形状に設ける半導体装置の製造方法。
  5. 配線パターンを有する配線基板に樹脂ペーストを設けること、その後、
    前記配線基板の半導体チップを搭載するための領域に複数の電極を有する半導体チップを搭載し、前記電極と前記配線パターンとを対向させて電気的に接続すること、及び、
    前記樹脂ペーストを硬化させて、前記配線基板と前記半導体チップとを固着することを含み、
    前記配線パターンは、前記半導体チップを搭載するための領域の外側から内側に入って屈曲して再び外側に出るように形成された配線を含み、
    前記配線は、鋭角を形成するように屈曲する部分が１つを超えないように形成されてなり、
    前記半導体チップを搭載するための領域の外形は長方形をなし、
    前記樹脂ペーストを、前記半導体チップを搭載するための領域の外形の長辺に沿った形状に設ける半導体装置の製造方法。
  6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記樹脂ペーストを、前記半導体チップを搭載するための領域の中央部に設ける半導体装置の製造方法。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法によって製造された半導体装置。
  8. 請求項７記載の半導体装置を有する電子機器。
  9. 電子素子を搭載するための領域を有するベース基板と、
    前記ベース基板に形成された配線パターンと、
    を有し、
    前記配線パターンは、前記電子素子を搭載するための領域の内側に配置された２つ以上の第１の部分と、前記電子素子を搭載するための領域の外側に配置されて少なくとも２つの前記第１の部分を結ぶ第２の部分とを連続的に有する配線を含む配線基板。
  10. 請求項９記載の配線基板において、
    前記電子素子を搭載するための領域の外形は長方形をなし、
    それぞれの前記第１の部分は、前記電子素子を搭載するための領域の外形の長辺と交差する方向に延びてなる配線基板。
  11. 請求項１０記載の配線基板において、
    それぞれの前記第１の部分は、前記電子素子を搭載するための領域の外形の短辺に平行に延びてなる配線基板。
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