JP3973309B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特にＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）を採用したＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ／Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣパッケージは携帯機器や小型・高密度実装機器への採用が進み、従来のＩＣパッケージとその実装概念が大きく変わろうとしている。詳細は、例えば電子材料（１９９８年９月号２２頁〜）の特集「ＣＳＰ技術とそれを支える実装材料・装置」で述べられている。
【０００３】
図３は、ポリイミド系のフレキシブルシートを基板１として採用し、外部接続端子としてボールバンプを具備する半導体装置を示したものである。基板１の上には、接着剤を介して銅箔パターンが貼り合わされている。この銅箔パターンによって、半導体チップ２を固着するランド部３とリード部４とが形成される。リード部４の一部は部分的に線幅が拡張されてパッド部が設けられ、半導体チップ２の電極パッドとボンディングワイヤ５で接続されている。基板１にはスルーホール６が形成され、スルーホール６内側でボールバンプ７がリード部４の裏面側に接続されている。そして、基板１の上部に封止樹脂層８を形成して、半導体チップ２をモールドしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スルーホール６の大きさは直径が高々０．３ｍｍ程度のものであり、ボールバンプ７はこの面積に応じた面積の平坦面に半田付けされているに過ぎない。その為、ボールバンプ７とリード部４との接着強度が弱く、時としてボールバンプ７が脱落するという欠点があった。斯かる装置は高密度実装用途から、例えば２５６ピンなどの多ピン装置に適用される場合が多く、スルーホール７の直径を大きくすることは好ましくない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされ、フレキシブルシートの表面に搭載した半導体チップと、前記フレキシブルシートの表面に形成し、前記半導体チップの電極パッドと電気的に接続された導電パターンと、前記半導体チップ周囲を被覆しつつ、前記フレキシブルシートの上に形成した樹脂層と、前記フレキシブルシートに形成したスルーホールと、前記フレキシブルシートの裏面側に、前記スルーホールを通して前記導電パターンに接続されるボールバンプと、を具備した半導体装置において、
前記ボールバンプが接触する導電パターンに小孔を設け、該小孔の内壁においても前記導電パターンと前記ボールバンプとが接触していることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、図１〜図２を参照しながら詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本発明による半導体装置の要部を拡大して示す断面図である。この装置は、基板１０の上に半導体チップ１１を固着し、固着した半導体チップ１１の周囲を樹脂層１２で被覆し、基板１０の裏面側にボールバンプ１３を形成したものである。
【０００８】
基板１０は、膜厚７５μｍのポリイミド樹脂系フレキシブルシートからなり、その表面にはエポキシ系やアクリル系の膜厚１０〜３０μｍの接着剤１４によって導電パターンが貼りつけられている。導電パターンは、銅箔１２μｍからなり、その上に電解メッキ法によってＮｉメッキ層１μｍ、Ａｕ層０．３μｍを順次積層し、エッチングして所望のパターンに描画したものである。そして、描画した導電パターンにより、外部接続を行うための配線部１５と、半導体チップ１１を固着するためのランド部１６とを形成する。
【０００９】
配線部１５の特定箇所の下には、フレシキブルシートを貫通するスルーホール１７が設けられており、スルーホール１７内部に露出する配線部１６の裏面側に、ボールバンプ１３が接続されている。スルーホール１７は半導体チップ１１の電極数に相当する数だけ設けられている。ランド部１６には、絶縁ペーストなどの接着剤１８によって半導体チップ１１が固定される。ランド部１６は半導体チップ１１のチップサイズに比べて小さな面積で形成されており、半導体チップ１１の外周部分は配線部１５の上に重畳する。そして、配線部１５の必要箇所の上にはソルダレジスト等の絶縁層１９を形成し、該絶縁層１９によって半導体チップ１１と配線部１５との電気的絶縁が保たれている。
【００１０】
半導体チップ１１と配線部１５とは、半導体チップ１１の表面に形成した電極パッド（図示せず）と配線部１５とをワイヤ２０でワイヤボンディングすることにより電気接続される。そして、基板１０の上を膜厚約６００μｍの樹脂層１２で被覆し、半導体チップ１１を封止すると共にパッケージ外形を成形する。封止にはトランスファーモールド手法を用い、基板１０の裏面側は露出する。
【００１１】
図２は、スルーホール１７部分を表面側（半導体チップ側）から観測した図面である。配線部１５は、３０〜５０μｍの線幅で延在し、その一部には線幅を拡大したパッド部１５ａとボールバンプ接続用パッド１５ｂとを形成する。パッド部１５ａは２００μｍ×１３０μｍ程度の大きさで形成され、ボールバンプ接続用パッド１５ｂは、スルーホール１７の上部を覆うようにして、外径が０．５ｍｍ程度の大きさに形成される。スルーホール１７は、直径が０．３５ｍｍ程度の大きさで形成される。
【００１２】
パッド部１５ａには、ワイヤ２０がセカンドボンドされる。そして、ボールバンプ接続用パッド１５ｂの裏面側のスルーホール１７内部において、パッド１５ｂとボールバンプ１３とが接続している。ボールバンプ１３は直径０．３〜０．５ｍｍ程度の半田球からなる。
【００１３】
ボールバンプ接続用パッド１５ｂには、例えば直径が３０〜１００μｍの小孔３０を多数固形成している。小孔３０は導電パターンを形成する際に同時的に作られる。例えば、基板１０のほぼ全表面に接着剤１５を貼着した状態でスルーホール１７を開口し、導電パターン層を張り付け、該導電パターンをエッチング処理して配線層１５等を形成する際に同時的にエッチング処理することによって形成する。
【００１４】
小孔３０の上部は、絶縁層１９によってキャップされている。そして、ボールバンプ１３はスルーホール１７内壁において、ボールバンプ接続用パッド１５ｂの導電パターン表面のみならず、小孔３０内部まで浸入してその内壁に半田付けされる。
【００１５】
斯かる構成であれば、ボールバンプ１３の接続部分が、小孔３０の内壁に凸状に食い込む形となるので、両者の半田付け強度を増すことができる。
【００１６】
例えば、スルーホール１７内径０．３５ｍｍ、ポリイミド基板１０の膜厚７５μｍ、Ｃｕ箔の膜厚１２μｍで、直径５０μｍの小孔３０を４個配置したパターン設計において、ボールバンプ１３とボールバンプ接続用パッド１５ｂとを２５０℃の温度で半田付けした製品と、同条件による小孔なしの従来の製品とを比較すると、ボールバンプ１３の引っ張り強度試験において約３０％以上の接着強度増大が認められた。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明によれば、ボールバンプ接続用パッド１５ｂに小孔３０を設けてボールバンプ１３との接触部分を凸状に食い込ませた形にしたので、ボールバンプ１３の接着強度を３０％以上増大することができる利点を有するものである。また、小孔３０の上部を絶縁層１９で被覆することにより、半田がパッケージ内に浸入することを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための断面図である。
【図２】本発明を説明するための平面図である。
【図３】従来の半導体装置を説明するための断面図である。

Claims (2)

1. 樹脂からなるフレキシブル基板の表面に搭載された半導体チップと、
   前記フレキシブル基板の表面に形成され、前記半導体チップと電気的に接続された導電パターンと、
   前記フレキシブル基板に形成されたスルーホールと、
   前記スルーホールの内部に露出する前記導電パターンに形成された複数の小孔と、
   前記導電パターン上に前記小孔をキャップするように形成された絶縁性被膜と、
   前記フレキシブル基板の裏面側に、前記スルーホールを通して前記小孔の内壁に凸状に食い込むように形成されたボールバンプと、
   前記フレキシブル基板上に露出する前記半導体チップ及び前記絶縁性被膜を被覆するように形成された樹脂層とを具備することを特徴とする半導体装置。
2. 前記フレキシブル基板と前記半導体チップとは、接着剤により固定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。

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