JPH05198694A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH05198694A
JPH05198694A JP4235373A JP23537392A JPH05198694A JP H05198694 A JPH05198694 A JP H05198694A JP 4235373 A JP4235373 A JP 4235373A JP 23537392 A JP23537392 A JP 23537392A JP H05198694 A JPH05198694 A JP H05198694A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置とくに薄型半導体装置に適用され
る柔構造のパッケ−ジの構造及びこのパッケ−ジを備え
た半導体装置の製造方法を提供する。 【構造】 微細接続技術を用いてリ−ド14をバンプな
どの電極12に接続した半導体チップ10に、これとリ
−ド14の大半を密封するようにこれらを第1のフィル
ム18と第2のフィルム20とで挟む。フィルム18、
20は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の混合物からなるた
とえばエポキサ樹脂からなる。このフィルムに金属箔を
防湿層として取付けた場合は、この金属箔が半導体チッ
プ10をシ−ルドすることができる。リ−ド14は、樹
脂フィルム16で支持させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、と
くに薄型半導体装置に用いられる柔構造パッケ−ジの構
造及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体装置のパッケージ構造は、従来、
(1)アルミナなどのセラミック容器に半導体集積回路
が形成されている半導体基板(以下、半導体チップとい
う)を密封するセラミックパッケージ、(2)モールド
樹脂封止パッケージ、(3)基板上に形成された半導体
チップとこれにつながるリ−ドに液状樹脂を滴下して形
成されるボッティング樹脂封止プラスチックパッケージ
等がある。このうち、半導体チップをフィルム上に搭載
してからまたは半導体チップ上の電極と直接リードフレ
ームを接続した後、プラスッチク樹脂を高温、高圧で圧
入し、封止するモールド成形樹脂封止が広く使われてい
る。モールド樹脂の有する性質から、現在1mm程度の
厚さのTSOP(Thin Small Outline Package) が多く
利用されている。このほかにTAB方式によるパッケー
ジ(TCP:Tape Carrier Package) が知られている。
【0003】図16は、従来のTAB方式に用いるフィ
ルムキャリア1の平面図であり、これを本発明のパッケ
−ジに用いることができる。このフィルムキャリア1の
基材となる樹脂フィルム16は、可撓性を有するポリイ
ミド樹脂やポリエステルなどのプラスチックからなる絶
縁材料から形成されている。このフィルム16は、帯状
部材であり、その両側縁には長手方向にフィルムを移動
する送り孔2を所定の間隔で形成している。長軸方向中
央部には半導体チップ10を載置するチップ載置用開口
部17が形成されている。この開口部17の各辺に対向
するように所定の間隔をおいて細長い台形の開口部4が
チップ搭載用開口部を囲むように形成されている。リ−
ド14は、この中心部の開口部17とその周辺部の開口
部4の間の領域に形成されている。リ−ド14は、通
常、Cuなどの金属箔をフィルム全面に張付け、フォト
エッチングにより金属箔をパタ−ニングして形成され
る。セラミックパッケ−ジ内のリ−ドに比較して配線幅
や間隔を十分小さく、かつ、高精度に設定することがで
きる。リ−ド14は、半導体チップ10と接続されるイ
ンナ−リ−ド部分と周辺部の開口部4に支持されるアウ
タ−リ−ド部分5からなる。リ−ド14のインナ−リ−
ドは半導体チップ10上に整列して複数形成されたパッ
ドやその上に形成したバンプなどからなる電極12に接
続される。
【0004】樹脂フィルム16上のリ−ド14は、電極
12が半導体チップ10の主面の各辺に沿って規則的に
配置されているので、通常は、各辺につながるリ−ド群
がそれぞれ同一のパタ−ンを有する様に配置されてい
る。この図は、半導体チップ10から4方向へリ−ド1
4が導出した例を示しているが、方向が相反する2方向
へリ−ドが導出するタイプのものもある。半導体チップ
10をフィルムキャリア1に搭載し、リ−ド14を電極
12に取付けた後は、フィルムキャリア1の所定の領域
と共に半導体チップ10は、モ−ルド樹脂によりパッケ
−ジングされる。モ−ルド樹脂6を施されたフィルムキ
ャリア1は、モ−ルド樹脂部分と露出しているリ−ド1
4の一部を残して、アウタ−リ−ド部分やその付近の樹
脂フィルムを切断除去する。図19は、図16のC−
C′部分の断面図であり、半導体チップ10とキャリア
フィルムの周辺領域とを樹脂モ−ルド6によりパッケ−
ジングされている。すなわち、キャリアフィルムに搭載
した半導体チップ周囲をエポキシ樹脂やシリコ−ンなど
の液体プラスチック樹脂を滴下することによって被覆し
保護するボッティング技術やTCPをモールド樹脂成形
技術などの実施によって半導体チップを機械的な応力や
様々な環境的条件から保護し、半導体装置の信頼性を確
保している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】現在、半導体装置に組
み込まれる半導体チップは大型化、多ピン化しており、
パッケージが薄型になるにしたがって、薄く面積の大き
な半導体装置が作られるようになっている。そのため硬
構造パッケージでは半導体装置が薄型化するにつれて、
わずかな変形に対しても極めて脆く、外力を逃がすこと
ができずに、破壊されてしまう。その結果、近年のIC
カードのように、外力による歪みを受けやすい製品に実
装する場合には硬化樹脂による硬構造の薄型パッケージ
では、ケースに強度を持たせ、ケースも硬構造としなけ
ればならないなど強度的にも問題があった。さらに、今
日の半導体装置のパッケージでは、以下に述べるような
問題点がある。(1)セラミックパッケージの場合はパ
ッケージコストが高く、また機械的強度やセラミック焼
結体の製造方法からくる制限で小型化や薄型化が困難で
ある。例えばセラミック薄板は厚さ約1mm以下の半導
体装置を作ることが難しい。(2)モールド樹脂プラス
チックパッケージの場合は、約1mm以下の厚さのもの
ではモールド成形制御が困難であり、約0.5〜0.8
mm厚程度の成形が限界である。またエボキシ樹脂だけ
では水分の透過を防ぐことはできないので、外部からの
湿気が侵入する可能性が高い。また、(3)ポッティン
グ成形によるプラスチックパッケージの場合は、樹脂の
滴下によって成形するため厚さのコントロールが困難で
ある。さらに、1mm厚以下の薄膜コートは樹脂の粘度
を調整する必要があり、使用する樹脂は制限される。こ
のため、薄型化による水分の透過を防ぐことができなく
なる。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため、本発明は、微細接続技術を用いてリードと接続し
た半導体チップをフィルムにより密封することを特徴と
する。すなわち、本発明の半導体装置は、第1及び第2
主面を有する少なくとも1つの半導体基板と、前記半導
体基板の第1の主面上に形成されている複数の電極と、
一端が前記複数の電極の内の所定の電極上まで延びてこ
の所定の電極と接続し、他端が前記半導体基板の外方に
導出しているリードと、前記半導体基板の第1の主面に
密着している第1のフィルムと、前記半導体基板の前記
第2の主面に密着している第2のフィルムとを備え、前
記第1及び第2のフィルムは、前記リードの前記他端以
外及び前記半導体基板を上下から挟んで前記半導体基板
を密封していることを特徴としている。前記第1及び第
2のフィルムは、有機フィルム層からなることができ、
また、有機フィルム層と無機フィルム層の複合層からな
り、前記第1及び第2のフィルムの前記有機フィルム層
は互いに接着して前記半導体基板を密封することができ
る。前記第1及び第2のフィルムの前記無機フィルム層
は、絶縁保護膜によって被覆保護する事ができる。
【0007】前記無機フィルム層は、金属又はセラミッ
クから選ばれる。前記第1のフィルムの表面には放熱装
置を取付けられる。前記リ−ドは、前記第1及び第2の
フィルムによって密封されている樹脂フィルムによって
支持することができる。前記リ−ドを支持する前記樹脂
フィルムには、少なくとも1つのスリット又は溝を形成
することができる。前記第1及び第2のフィルムの有機
フィルム層は、その前記半導体基板に接する部分が切除
されていて、前記第1及び第2のフィルムの無機フィル
ム層が直接前記半導体基板に接触していることができ
る。前記無機フィルム層が金属から形成されている場合
において、前記第1又は第2のフィルムもしくはその双
方の前記無機フィルム層と前記リ−ドの内の所定のリ−
ドとの間の有機フィルム層に導電材料が充填された貫通
孔を設けて前記無機フィルム層と前記リ−ドとを電気的
に接続することができる。また、本発明の半導体装置
は、第1の主面及び第2の主面を有する少なくとも1つ
の半導体基板と、前記第1の主面上に形成されている複
数の電極と、一端が前記複数の電極の内の所定の電極上
まで延びてこの電極と接続し、他端が前記半導体基板の
外方に導出しているリードと、2つに折り畳まれたフィ
ルムとを備え、前記フィルムは、前記リードの前記他端
以外の前記半導体基板を上下から挟んで前記半導体基板
を密封することを第2の特徴としている。
【0008】また、第1の主面及び第2の主面を有する
第1の半導体基板と、第1の主面及び第2の主面を有す
る第2の半導体基板と、前記第1の半導体基板の第1の
主面上に形成されている複数の電極と、前記第2の半導
体基板の第1の主面上に形成されている複数の電極と、
一端が前記第1の半導体基板の第1の主面に形成された
前記複数の電極の内の所定の電極上まで延びてこの所定
の電極と接続し、他端が前記第1の半導体基板の外方に
導出している第1のリードと、一端が前記第2の半導体
基板の第1の主面に形成された前記複数の電極の内の所
定の電極上まで延びてこの所定の電極と接続し、他端が
前記第2の半導体基板の外方に導出している第2のリー
ドと、一端が前記第1の半導体基板の第1の主面に形成
された前記複数の電極の内の所定の電極以外の電極と接
続し、他端が前記第2の半導体基板の第1の主面に形成
された前記複数の電極の内の所定の電極以外の電極と接
続している内部リードと、前記第1の半導体基板の第1
の主面及び前記第2の半導体基板の第1の主面に密着し
ている第1のフィルムと、前記第1の半導体基板の第2
の主面及び前記第2の半導体基板の第2の主面に密着し
ている第2のフィルムとを備え、前記第1のフィルム及
び第2のフィルムは、前記第1のリード及び第2のリ−
ドの前記他端以外及び前記第1の半導体基板及び第2の
半導体基板を上下から挟んでこれら半導体基板を密封し
てなることを第3の特徴としている。
【0009】本発明の半導体装置の製造方法は、一端が
第1の主面及び第2の主面を有する半導体基板のその第
1の主面上に形成された複数の電極上まで延びているリ
−ドをこの電極に接続し、このリ−ドの他端を前記半導
体基板の外方に導出させる工程と、前記第2の主面およ
び前記リ−ドの一部に第2のフィルムを密着させる工程
と、前記半導体基板の第1の主面に第1のフィルムを載
せる工程と、前記半導体基板を、上部室と下部室とに弾
性膜によって仕切られている真空装置内の前記下部室内
に置かれた加熱装置に前記第2のフィルムが前記加熱装
置に接するように配置する工程と、前記加熱装置を動作
させている間、前記下部室内を排気することによって、
この下部室を真空又は減圧状態にし、前記弾性膜を下方
に押し下げ、この弾性膜の作用によって前記第1のフィ
ルムを前記第1の主面に密着させる工程とを備えている
ことを特徴としている。
【0010】
【作用】フィルムを大気圧よりも減圧した状態で半導体
チップの上下から挟み込むように包み、上下のフィルム
の端部を接着することにより、フィルムを通しての水分
やその端部からの水分の侵入を十分防止する柔構造の薄
型のパッケ−ジを提供することができる。フィルムに防
湿層を取付けた場合は前述の水分の侵入を更に効果的に
防止することができる。防湿層が金属などの場合には、
半導体チップを電磁的にシールドすることができので耐
雑音性が向上し、防湿層が熱伝導性が場合は、−その熱
放散性が向上する。また、上下のフィルム間には、大気
圧より減圧した状態にあるので、その空間部分を必要最
小限にすることができる。したがって、半導体装置を回
路基板に実装する際の熱処理によって生ずる空間内の空
気の膨脹を最小限に止めることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。まず、図1及び図2を参照して第1の実施例を説
明する。図1は、第1の実施例の断面図(図2のA−
A′部分)、図2は、その平面図である。図において、
半導体チップ10の第1の主面上には、その周辺に沿っ
て電力供給用もしくは入出力信号用の複数の電極12が
並べられている。この電極は、パッド電極でも良いしバ
ンプ電極でも良い。図示はしないが半導体チップ10
は、これら電極以外は保護絶縁膜で被覆されている。電
極は、リ−ド14と接続するためにこの保護絶縁膜から
露出している。半導体チップ10上の例えばパッド電極
などの電極12と外部引出しのリード14とは従来から
知られているTAB(Tape AutomatedBonding) もしく
はメッキ接続MPB(Micre Plating Bonding)などの微
細接続技術で接続する。TAB法では、図16に示すよ
うな整列された複数のリ−ド14とそのチップ搭載用開
口部17に半導体チップ10が搭載され樹脂フィルム1
6を有するフィルムキャリア1を用いる。
【0012】ここに取付けられたリ−ド14は、半導体
チップ10の電極12にボンディグされた後その他端に
形成されたアウタ−リ−ド部分5をその部分の樹脂フィ
ルムとともに切り取ってプリント板のような回路基板に
取付けが容易なように整形する。リ−ド14の、回路基
板に取付けるように整形され、半導体チップ10から突
出している外部端を除いて、半導体チップ10、リ−ド
14及びリ−ド14を支持する樹脂フィルム16は、第
1のフィルム18と第2のフィルム20によって挟まれ
る。両者は、真空中もしくは大気圧より減圧の状態で前
記樹脂フィルムと共に熱的に融着し、フィルム18、2
0の間に挟まれている半導体チップなどを密封する。フ
ィルム18、20には、柔軟性があり、耐湿性及び熱伝
導性の高い、例えば、ポリイミドやエポキシのような絶
縁材料が使用される。第1のフィルム18は、半導体チ
ップ10の第1の主面とその上のリ−ド14に密着して
おり、第2のフィルム20は、半導体チップ10の第2
の主面、リ−ド14及び樹脂フィルム16と密着してい
る。
【0013】半導体チップ10は、真空もしくは減圧状
態で密封されているので、無駄な空間はなく非常に薄い
半導体装置を得ることができる。半導体チップ10の厚
さは約0.25mm、電極12の高さは約0.07m
m、リ−ド14の厚さは約0.03mm、樹脂フィルム
16の厚さは約0.06mmそして第1及び第2のフィ
ルム18、20の厚さはそれぞれ約0.025mmであ
るので、この半導体装置全体の厚さは約0.47mmと
なり従来の1mm程度の厚さの半導体装置より薄型化が
進む。図1に示す半導体チップ10のフィルム18、2
0から導出するリ−ド14の外部端は、整形され回路基
板に実装され易いようになっている。この実装時におい
て、半導体チップ10は熱の影響を受けるが、絶縁フイ
ルム18、20間は、大気圧より減圧状態にして有るの
で、このフィルムは半導体チップ10などに密着してい
る。したがって、フィルムの間には、必要最小限のほん
の僅かの空間しか有していない。そこで、前記実装時に
おいて、半導体チップ10は熱にさらされても熱膨張を
起こす空間はごく少ないので熱の影響は無視できる。
【0014】つぎに、図3を参照して第2の実施例を説
明する。図3は、この実施例の半導体装置の断面図であ
る。この実施例では、半導体チップ10の第1の主面に
密着する第1のフィルム18は、厚さ0.015mmの
防湿性の無機フィルム層22と厚さ0.025mmの接
着性の有機フィルム層24から構成されている。また、
第2の主面等に密着する第2のフィルム20は、厚さ
0.015mmの防湿性の無機フィルム層26と厚さ
0.025mmの接着性の有機フィルム層28から構成
されている。有機フィルム24、28は、例えば、エポ
キシ樹脂からなり、無機フィルム層22、26は、A
l、Cu、Feもしくはこれらの混合物からなる金属箔
やアルミナ、シリカ、ベリリヤ、窒化アルミなどのセラ
ミックからなる。無機フィルム層24、26は、防湿性
や熱伝導性に優れているので、半導体装置の湿気に対す
る抵抗や熱放散性が向上する。さらに、前記無機フィル
ム層にAlなどの金属を用いた場合、これをア−スする
事により、半導体装置がシ−ルドされ、外部からの雑音
の侵入、内部からの雑音の放出を防ぎ、クロストークノ
イズなどからの対雑音性能が著しく向上する。そして半
導体チップをプリント基板に接着剤で取付けたときに、
この半導体装置から発生した熱は、容易に無機フィルム
層26と接着剤を介してプリント基板に放散される。
【0015】つぎに、図4を参照して第3の実施例を説
明する。図4は、この実施例の半導体装置の断面図であ
る。ここでは、第1及び第2のフィルムの露出面が絶縁
保護膜によって保護されていることに特徴がある。第1
のフィルム18は、エポキシ樹脂などの接着性の有機フ
ィルム層24とAlなどの防湿性の無機フィルム層22
からなり無機フィルム層22がエポキシ樹脂などの厚さ
約0.01mmの絶縁保護膜30と密着して保護されて
いる。第2ののフィルム20は、エポキシ樹脂などの接
着性の有機フィルム層28とAlなどの防湿性の無機フ
ィルム層26からなり、無機フィルム層26がエポキシ
樹脂などの厚さ約0.01mmの絶縁保護膜32と密着
して保護されている。熱伝導性の高いフィルム18、2
0の無機フィルム層の酸化が防止される。
【0016】つぎに、図5及び図6を参照して第4の実
施例を説明する。図5はこの実施例の図6に示すB−
B′部分の断面図であり、図6はこの実施例の半導体装
置の平面図であるが、内部の半導体チップ10の状態を
明らかにするために、第1のフィルム18は省略してあ
る。図に示すようにこの半導体装置は、1対の半導体チ
ップ10からなり、第1及び第2のフィルムの構造は、
第3の実施例と同じである。第1のフィルム18は、エ
ポキシ樹脂などの接着性の有機フィルム層24とAlな
どの防湿性の無機フィルム層22からなり無機フィルム
層22がエポキシ樹脂などの厚さ約0.01mmの絶縁
保護膜30と密着して保護されている。第2ののフィル
ム20は、エポキシ樹脂などの接着性の有機フィルム層
28とAlなどの防湿性の無機フィルム層26からな
り、無機フィルム層26がエポキシ樹脂などの厚さ約
0.01mmの絶縁保護膜32と密着して保護されてい
る。この半導体装置を形成するにあたり、1つの半導体
チップ10にリ−ド14を取付けるには、チップ搭載用
開口部17を2つ有するフィルムキャリアを使用するこ
とが可能である。半導体チップ10内の集積回路間を接
続するためには、各半導体チップ上に形成された金バン
プ電極などの電極12間を内部リ−ド34で接続する。
内部リ−ド34は、樹脂フィルム16によって支持され
ている。各半導体チップ10上に形成されている電極1
2の数は、図では、12個であるが、これは1例であっ
て、その数に制限はなく、必要に応じて決定される。こ
の実施例では半導体装置の小形化が向上する。
【0017】つぎに、図7を参照して第5の実施例を説
明する。図は、この実施例の半導体装置の断面図であ
る。この実施例では、放熱板に特徴がある。半導体チッ
プ10の第1の主面に密着する第1のフィルム18は、
厚さ0.015mmの防湿性の無機フィルム層22と厚
さ0.040mmの接着性の有機フィルム層24から構
成されている。また第2の主面等に密着する第2のフィ
ルム20は、厚さ0.015mmの防湿性の無機フィル
ム層26と厚さ0.040mmの接着性の有機フィルム
層28から構成されている。無機フィルム22の上には
AlやCuなどの複数の放熱フィン36が取付けられて
半導体装置の放熱特性を向上させている。
【0018】つぎに、図8を参照して第6の実施例を説
明する。図は、この実施例の半導体装置の断面図であ
る。フィルムは、第3の実施例と同じ構成である。第1
のフィルム18は、エポキシ樹脂などの接着性の有機フ
ィルム層24とAlなどの防湿性の無機フィルム層22
からなり無機フィルム層22がエポキシ樹脂などの厚さ
約0.01mmの絶縁保護膜30と密着して保護されて
いる。第2ののフィルム20は、エポキシ樹脂などの接
着性の有機フィルム層28とAlなどの防湿性の無機フ
ィルム層26からなり、無機フィルム層26がエポキシ
樹脂などの厚さ約0.01mmの絶縁保護膜32と密着
して保護されている。この実施例では、リ−ドを支持す
る樹脂フィルム16に1つもしくは複数のスリット38
を形成している。スリット38は折り曲げを容易にする
ために設けられている。半導体装置全体に一様の力が上
面または下面から加わったとき、半導体チップ10に直
接機械的な力が加わらないのでこの半導体チップの破損
を防ぐことができる。スリット38の代わりにスリット
と同じ様な形状の溝を用いることもできる。
【0019】つぎに、図9を参照して第7の実施例を説
明する。図は、この実施例の半導体装置の断面図であ
る。TAB方式に用いるフィルムキャリアは、今までの
実施例のような2層フィルムキャリアの他にリ−ドを支
持する樹脂フィルムを用いない1層フィルムキャリアや
リ−ドと樹脂フィルムとを接着剤で接続する3層フィル
ムキャリアが知られており、本発明は、これらのフィル
ムキャリアにも適用することができる。この実施例で
は、1層フィルムキャリアを用いる。複数のリ−ド14
の半導体チップ10から離れた外部端を接着テ−プ(図
示せず)で接続してリ−ド14を整列させる。そして1
対のフィルム18、20で半導体チップ10などを挟ん
で密封してから接着テ−プを取り外す。リ−ド14の機
械的強度を維持するためにこの厚さは、約0.08mm
程度以上にすることが好ましい。フィルム18、20は
第3の実施例と同じ構成である。
【0020】つぎに、図10を参照して第8の実施例を
説明する。図は、この実施例の半導体装置の断面図であ
る。フィルムキャリアは、第7の実施例と同じ1層フィ
ルムキャリアを用いる。第1のフィルム18は、エポキ
シ樹脂などの接着性の有機フィルム層24とAlなどの
防湿性の無機フィルム層22からなり無機フィルム層2
2がエポキシ樹脂などの厚さ約0.01mmの絶縁保護
膜30と密着して保護されている。第2ののフィルム2
0は、エポキシ樹脂などの接着性の有機フィルム層28
とAlなどの防湿性の無機フィルム層26からなり、無
機フィルム層26がエポキシ樹脂などの厚さ約0.01
mmの絶縁保護膜32と密着して保護されている。しか
し、この実施例のフィルム18、20の有機フィルム層
24、28の半導体チップ10の第1の主面及び第2の
主面と接する部分は除去されている。したがって、フィ
ルムを構成するAl箔のような無機フィルム層22、2
6は直接前記主面に密着している。この実施例では、そ
の結果半導体チップからの熱放散がさらに効率的にな
る。
【0021】つぎに、図11を参照して第9の実施例を
説明する。図は、この実施例の半導体装置の断面図であ
る。第1のフィルム18は、エポキシ樹脂などの接着性
の有機フィルム層24とAlなどの防湿性の無機フィル
ム層22からなり無機フィルム層22がエポキシ樹脂な
どの厚さ約0.01mmの絶縁保護膜30と密着して保
護されている。第2ののフィルム20は、エポキシ樹脂
などの接着性の有機フィルム層28とAlなどの防湿性
の無機フィルム層26からなり、無機フィルム層26が
エポキシ樹脂などの厚さ約0.01mmの絶縁保護膜3
2と密着して保護されている。半導体チップ10の上下
に形成されている無機フィルム層22、26がAl箔な
どの金属で構成される場合、この無機フィルム層を複数
のリ−ド14の内のグランドレベルのリードと接続する
ことにより、無機フィルム層にシールド効果をもたせる
ことができる。また、リード14は無機フィルム層に挟
まれた構造になっているので、ストリップ線路と見なす
ことができる。第1及び第2のフィルムの厚さ、リード
の幅や厚さを調整することにより、特性インピーダンス
を制御することができる。従って、本発明に係るパッケ
ージにおいてはリードを伝導線路として扱うことができ
るようになり、反射ノイズ、クロストークノイズを減少
させることが可能となり、高周波で動作する高速な半導
体装置に対応することができる。
【0022】まず貫通孔40をグランドレベルのリ−ド
14を介して絶縁フィルム18、20及び絶縁保護膜3
0、32を貫通するようにそのエッジ付近41に形成す
る。ついで貫通孔42をグランドレベルのリ−ド14を
介してフィルム18、20、樹脂フィルム16及び絶縁
保護膜30、32を貫通するように形成する。貫通孔4
2は、貫通孔40より内側の半導体チップ10よりに形
成される。無機フィルム層22、26をグランドレベル
リ−ド14と接続する方法は、フィルム18、20を半
導体チップ10に接着した後に、グランドレベルリード
14を貫通するように貫通孔40を形成し、例えば、プ
リント基板製造において通常用いられているスルーホー
ルメッキにより貫通孔の内壁に金属層を形成し、グラン
ドレベルリードと無機フィルム層22、26とを接続す
る。あるいは、貫通孔40の内部に導電性銀ペーストを
埋め込み加熱処理を行うことにより接続しても良い。グ
ランドは、信号伝送のために流れる電流のリターンパス
であるから、貫通孔40はパッケージ外側41だけでな
く、半導体チップ10近傍にも貫通孔42を設ける必要
がある。貫通孔40をできるだけ外側に設け、貫通孔4
2をできるだけ半導体チップ10に近傍して設けること
によりグランドのインダクダンスを減少させることがで
きる。従ってグランドのインダクダンスに起因するグラ
ンドバウンスを減少させることができ、より高速な動作
を可能にする。
【0023】つぎに、図12を参照に第10の実施例に
ついて説明する。図は、この実施例の半導体装置の断面
図である。第1のフィルム18は、エポキシ樹脂などの
接着性の有機フィルム層24とAlなどの防湿性の無機
フィルム層22からなり無機フィルム層22がエポキシ
樹脂などの厚さ約0.01mmの絶縁保護膜30と密着
して保護されている。第2ののフィルム20は、エポキ
シ樹脂などの接着性の有機フィルム層28とAlなどの
防湿性の無機フィルム層26からなり、無機フィルム層
26がエポキシ樹脂などの厚さ約0.01mmの絶縁保
護膜32と密着して保護されている。前実施例では、半
導体チップ10の上下の無機フィルム層22、26をグ
ランドに用いた場合を説明したが、、この場合、電源の
インダクタンスは従来のままであるので電源のノイズは
減少しない。そこで、一方の無機フィルム層をグランド
に、他方を電源とすることによって、電源・グランド双
方のノイズを減少させることが可能となる。まず、貫通
孔44をフィルム18及び絶縁保護膜30を貫通し、グ
ランドレベルリ−ド14が露出するようにそのエッジ付
近43に形成する。ついで、貫通孔46をフィルム18
及び絶縁保護膜30を貫通し、グランドレベルリ−ド1
4が露出するように形成する。
【0024】貫通孔46は貫通孔44より内側の半導体
チップ10よりに形成される。無機フィルム層22をグ
ランドレベルリ−ド14と接続する方法は、前実施例と
同様にスル−ホ−ルメッキや導電ペ−ストの埋込みを用
いる。この様に構成すれば、半導体装置が動作するとき
にフィルム18の無機フィルム層22はグランドレベル
リ−ドの分岐線として用いられ、またグランドレベル電
圧のシ−ルドとしても用いられる。ついで、貫通孔48
をフィルム20及び絶縁保護膜32を貫通し、電源用リ
−ド14が露出するようにそのエッジ付近45に形成す
る。その後、貫通孔50を樹脂フィルム16、フィルム
20及び絶縁保護膜32を貫通し、電源用リ−ド14が
露出するように形成する。貫通孔50は、貫通孔48よ
り内側の半導体チップ10よりに形成される。無機フィ
ルム層26を電源用リ−ド14と接続する方法は、前実
施例と同様にスル−ホ−ルメッキや導電ペ−ストの埋込
みを用いる。この様に構成すれば、半導体装置が動作す
るときにフィルム18の無機フィルム層22は電源用リ
−ドの分岐線として用いられ、また電源電圧のシ−ルド
としても用いられる。
【0025】つぎに、図13を参照して第11の実施例
を説明する。図は、この実施例の半導体装置の断面図で
ある。第1のフィルム18は、エポキシ樹脂などの接着
性の有機フィルム層24とAlなどの防湿性の無機フィ
ルム層22からなり無機フィルム層22がエポキシ樹脂
などの厚さ約0.01mmの絶縁保護膜30と密着して
保護されている。第2ののフィルム20は、エポキシ樹
脂などの接着性の有機フィルム層28とAlなどの防湿
性の無機フィルム層26からなり、無機フィルム層26
がエポキシ樹脂などの厚さ約0.01mmの絶縁保護膜
32と密着して保護されている。まず、貫通孔52を有
機フィルム層24を貫通し、グランドレベルリ−ド14
が露出するようにそのエッジ付近53に形成する。つい
で、貫通孔54をフィルム18の有機フィルム層24を
貫通し、グランドレベルリ−ド14が露出するように形
成する。貫通孔54は、貫通孔52より内側の半導体チ
ップ10よりに形成される。無機フィルム層22をグラ
ンドレベルリ−ド14と接続する方法は、前実施例と同
様にスル−ホ−ルメッキや導電ペ−ストの埋込みを用い
る。この様に構成すれば、半導体装置が動作するときに
フィルム18の無機フィルム層22はグランドレベルリ
−ドの分岐線として用いられ、またグランドレベル電圧
のシ−ルドとしても用いられる。
【0026】一方、フィルム20の有機フィルム層28
の中央部分であって、半導体チップ10の第2の主面に
接する領域を取り除いてAl箔などの無機フィルム層2
6が直接この第2の主面に密着させる。そして、貫通孔
56を有機フィルム層28を貫通し、電源用リ−ド14
が露出するようにそのエッジ付近55に形成する。貫通
孔56には導電材料を充填して電源用リ−ド14と無機
フィルム層26とを電気的に接続する。また、この無機
フィルム層26は半導体チップ10の第2の主面に電気
的に接続されている。このような構成により、この第2
の主面が他のリ−ドに接続している電極12に電気的に
接続している場合、無機フィルム層26は、電源用リ−
ドの分岐線として用いられる。以上のように、この実施
例では樹脂フィルム16を貫通する貫通孔を省略する事
ができる。つぎに、図14を参照して第12の実施例を
説明する。図は、この実施例の断面図である。TAB方
式をもちいることは、本発明を実現するための1つの手
段であるが、TAB方式に用いるフィルムキャリアには
種々の形式がある。
【0027】今までの実施例では4方向からリ−ド群が
導出するタイプを例にして本発明を説明してきたが、こ
の実施例はリ−ド群が互いに反対方向に導出している2
方向タイプのフィルムキャリアに適用する。ここでは、
パッケ−ジを構成するフィルムは、例えば、図1に示す
ような第1のフィルム18を用い、これを2つに折って
中にリ−ド14を電極12に接続した半導体チップ10
を挟み込み、これらを真空もしくは減圧状態で密封す
る。フィルムキャリアを一部切除しておいてフィルム1
8を取付け、その後リ−ド部分を整形する場合は、フィ
ルム18は、半導体チップ10の上下で1つながりにな
っているが、フィルムキャリアを加工しないでそのまま
フィルム18を挟みつけ、その後フィルムキャリアの不
要部を切除し、リ−ド加工を行う場合は、フィルムは上
下に別れてしまい、図1の半導体装置と同じ断面形状と
なる。
【0028】つぎに、図15を参照して本発明の半導体
装置の製造方法について説明する。図は、その製造装置
の断面図を示している。真空装置60の内部は、上部室
62と下部室64とに弾性膜66によって2分されてい
る。この下部室64の中に加熱装置68が収納されてい
て、下部室64は真空ポンプ(図示せず)に接続されて
いる。半導体チップ10を真空装置60で操作する前
に、樹脂フィルム16に整列されているリ−ド14はT
AB法やMPB法によって半導体チップ10に接続され
る(図1参照)。そして、第2のフィルム20が半導体
チップ10の第2の主面、リ−ド14および樹脂フィル
ム16とに仮接着される。この第2のフィルム20が取
付けられた半導体チップ10は、下部室64内の加熱装
置68の上に置かれ、第2のフィルム20は加熱装置6
8に面するようにする。ついで、第1のフィルム18を
加熱装置の上に置かれた半導体チップ10の第1の主面
に置き、第1のフィルム18は弾性膜66に面するよう
にする。この状態で真空ポンプを動作させて真空装置6
0の下部室64を大気圧より減圧状態にする。
【0029】下部室64が排気されるにしたがって弾性
膜66は下部室64に図の点線に示すように張り出し、
これによって、第1のフィルム18は、半導体チップ1
0に押付けられる。この間加熱装置68は、100〜2
50℃程度の温度範囲で動作している。このプロセスに
よって第1のフィルム18と第2のフィルムは、互いに
熱融着して半導体チップ10などを密封する。密封する
時間は、大体数10秒程度である。
【0030】図17を参照して上記製造装置をTAB方
式に適用した例を説明する。図はTAB方式によるフィ
ルムキャリアの平面図を示す。フィルムキャリア1の基
材は中心部にチップ搭載用開口部17、側部に送り孔2
および周辺開口部17の周辺の台形開口部4を有するポ
リイミドフィルムなどの樹脂フィルム16からなり、樹
脂フィルム16にはチップ搭載用開口部17に先端が突
出した複数のリ−ド14が形成されている。この先端を
半導体チップ10の電極にボンディングしてフィルムキ
ャリア1を形成する。これにその裏から第2のフィルム
20を取付けて図15の装置を使って図17に示すよう
に第1のフィルム18を取付ける。その後このフィルム
キャリア1の不要部分を切り捨てて図1に示すような半
導体装置を形成する。図1の半導体装置をプリント板に
実装するには、その前にリ−ド14の他端を加工してか
ら取付ける。このような構成では、半導体チップ周囲に
無駄な空間は一切なく、フィルム層が半導体チップ及び
リードに密着しているので半導体装置全体の厚さを極め
て薄く形成することができる。
【0031】本発明においては、半導体チップの厚さが
250μm程度、TABフィルムの厚さがリード厚を含
めて約100μmの厚さで、全体の厚さが450μm程
度の半導体装置を形成することができた。従来のTSO
Pではかなり薄くしても1mm程度の厚さであるから、
半導体装置の厚さを半減することができた。このサンド
イッチ構造をした半導体装置では、フィルム層の透過に
よる水分の侵入は防ぐことができるが、接着性の有機フ
ィルム層とリードとの融着部からの侵入に注意する必要
がある。信頼性評価試験の結果、エキポシ樹脂による有
機フィルム層の融着では、従来のTSOPなどのモール
ド樹脂封止パッケージとほぼ同じ防湿性を実現できた。
また、無機フィルム層を金属薄膜によって形成した場
合、半導体チップを上下から金属層で包むことになり、
半導体チップ及びリードとの接続部のほんのわずかな空
間を残すのみで、他の部分はフィルム層に密着し、熱放
散性が著しく向上する。実効熱抵抗が従来のTSOPの
場合50℃/Wであるのに対し、本発明を用いて、無機
フィルム層としてAl薄膜を用いた厚さ450μmの半
導体装置においては28℃/Wにまで減少した。これ
は、パッケージの厚さが非常に薄いことに加えて金属薄
膜の熱伝導によるものである。
【0032】さらに、無機フィルム層の金属薄膜をアー
スすることにより、半導体チップがシールドされ、外部
からの雑音の侵入、内部からの雑音の放出を防ぎ、クロ
ストークノイズなどからの対雑音性能が著しく向上す
る。図18に本発明の半導体装置(図4の例)の特性を
示す。半導体装置に三角波を通したときに、後引きノイ
ズがどの様に減衰するか説明した特性図であり、縦軸に
半導体装置に印加する電圧(V)、横軸は、減衰時間
(ns)である。図示のようなに三角波を半導体装置に
通したときに、図18に示す従来の半導体装置の場合
(曲線21)は、後引きノイズが28ns程度まで減衰
しないが、本発明の半導体装置の場合(曲線22)では
14ns程度で十分に減衰し、シールドによる効果が十
分ある事が分かる。また、本発明のような薄フィルムに
よるサンドイッチ構造は柔構造であり、外力によるわず
かな歪みに対して柔軟に対応できるのでICカードのよ
うな歪みを受けやすい製品に実装する場合にも、信頼性
を確保することが可能である。
【0033】以上の実施例ではパッケ−ジを構成するフ
ィルムの材料にポリイミドやエポキシ樹脂を用いている
が、本発明はこの材料に限定されるものではない。一般
的には熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性樹脂に熱硬化性樹
脂を混合した樹脂を用いる。前実施例で用いた前記エポ
キシ樹脂は、熱可塑性エポキシ樹脂に熱硬化性エポキシ
樹脂を混合している。この様に熱硬化性樹脂を用いるの
は、パッケ−ジを構成するフィルムの強度を向上させる
ためであり、熱硬化性樹脂の含有量によってその強度を
適宜調整することができる。本発明に用いられる上記以
外の材料としては、ポリエステル、ポリカ−ボネ−ト、
ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリ弗化
ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリアセタ−ル、ポリ弗
化エチレン、ポリエチレンナフタレ−ト、ポリブチレン
テレフタレ−ト、塩化ビニ−ル、ポリフェニリノキサイ
ド、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチル
アクリレ−ト共重合体、アイオノマ−樹脂などがある。
図3のようにフィルムが無機フィルム層を有している場
合には、例えば、Alなどの金属箔に加熱溶融した樹脂
材料を塗布し、延伸または圧延ロ−ラで一体にラミネ−
トする。金属箔を用いない場合は、フィルムの有機フィ
ルム層に金属を蒸着や溶射などによって金属層を形成す
る。アルミナなどのセラミックを無機フィルム層に用い
る場合は、材料をフィルムに溶射するか、塗布しその後
過熱処理する。
【0034】無機フィルム層は、Al、Sn、Pb、C
u、Fe及びそれらの合金などの金属やAl2 3 、A
lN、BeO、SiO2 などのセラミックの薄膜を用い
ることができる。以上で熱融着でフィルムの端部を密着
させたが、この他、密着させる部分またはフィルム内側
となる片面に20〜40μm程度の厚さでエポキシ樹脂
などの接着剤を塗布して接着しても良い。また、リード
3を挟む絶縁フィルム端部を広くとることにより、フィ
ルムの接着部からの水分の侵入経路を長くし、防湿性を
向上させることが可能である。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置で
は、半導体チップ及びこれに付随するリ−ド等がパッケ
−ジとして用いられる大気圧より減圧状態にある絶縁フ
ィルムに密着し、その中にサンドイッチ構造で密閉され
ているので、そのパッケ−ジ内に無駄な空間を生じるこ
と無く極めて薄い半導体装置を得ることができる。さら
に空間が小さくなることにより半導体装置をプリント板
などの回路基板に実装する時に生ずる熱により空間中の
空気が膨脹しても、空間中には膨脹による応力によって
パッケ−ジである絶縁フィルムが破壊されるほどの十分
な量の空気を含んでいない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置の断面図
(図2のA−A′部)。
【図2】第1の実施例の半導体装置の平面図。
【図3】第2の実施例の半導体装置の断面図。
【図4】第3の実施例の半導体装置の断面図。
【図5】第4の実施例の半導体装置の断面図(図6のB
−B′部)。
【図6】第4の実施例の半導体装置の平面図。
【図7】第5の実施例の半導体装置の断面図。
【図8】第6の実施例の半導体装置の断面図。
【図9】第7の実施例の半導体装置の断面図。
【図10】第8の実施例の半導体装置の断面図。
【図11】第9の実施例の半導体装置の断面図。
【図12】第10の実施例の半導体装置の断面図。
【図13】第11の実施例の半導体装置の断面図。
【図14】第12の実施例の半導体装置の断面図。
【図15】本発明に用いる半導体装置の製造装置。
【図16】本発明及び従来のTAB方式のフィルムキャ
リアの平面図。
【図17】本発明によるTAB方式のフィルムキャリア
の平面図。
【図18】半導体装置に印加した三角波の減衰特性図。
【図19】従来の半導体装置の断面図(図16のC−
C′部)。
【符号の説明】
1 TAB方式のフィルムキャリア 2 フィルムキャリアの送り孔 4 フィルムキャリアの台形開口部 5 リ−ド先端のアウタ−リ−ド部 6 モ−ルド樹脂 10 半導体チップ 12 電極 14 リ−ド 16 樹脂フィルム 17 チップ搭載開口部 18 第1のフィルム 20 第2のフィルム 22 第1のフィルムの無機フィルム層 24 第1のフィルムの有機フィルム層 26 第2のフィルムの無機フィルム層 28 第2のフィルムの有機フィルム層 30、32 絶縁保護膜 34 内部リ−ド 38 スリット 40、42、44、46、48、52、54、55
貫通孔 41、43、45、53、55 フィルム端部 60 真空装置 62 上部室 64 下部室 66 弾性膜 68 加熱装置

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の主面及び第2の主面を有する少な
    くとも1つの半導体基板と、 前記半導体基板の第1の主面上に形成されている複数の
    電極と、 一端が前記複数の電極の内の所定の電極上まで延びてこ
    の所定の電極と接続し他端が前記半導体基板の外方に導
    出しているリードと、 前記半導体基板の第1の主面に密着している第1のフィ
    ルムと、 前記半導体基板の第2の主面に密着している第2のフィ
    ルムとを備え、 前記第1のフィルム及び第2のフィルムは、前記リード
    の前記他端以外及び前記半導体基板を上下から挟んで前
    記半導体基板を密封してなることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 前記第1のフィルム及び第2のフィルム
    は、有機フィルム層からなることを特徴とする請求項1
    に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のフィルム及び第2のフィルム
    は、それぞれ有機フィルム層と無機フィルム層からな
    り、前記第1のフィルム及び第2のフィルムの前記有機
    フィルム層は互いに接着して前記半導体基板を密封する
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第1のフィルム及び第2のフィルム
    の前記無機フィルム層は、絶縁保護膜によって被覆保護
    されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装
    置。
  5. 【請求項5】 前記無機フィルム層は、金属又はセラミ
    ックからなることを特徴とする請求項3に記載の半導体
    装置。
  6. 【請求項6】 前記第1のフィルムの表面には放熱装置
    が取付けられていることを特徴とする請求項1乃至請求
    項5のいずれかに記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記リ−ドは、前記第1のフィルム及び
    第2のフィルムによって密封されている樹脂フィルムに
    よって支持されていることを特徴とする請求項1乃至請
    求項6のいずれかに記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記リ−ドを支持する前記樹脂フィルム
    には、少なくとも1つのスリット又は溝が形成されてい
    ることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記第1のフィルム及び第2のフィルム
    の前記有機フィルム層は、その前記半導体基板に接する
    部分が切除されていて、前記第1のフィルム及び第2の
    フィルムの無機フィルム層が直接前記半導体基板に接触
    していることを特徴とする請求項3乃至請求項8のいず
    れかに記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】 前記無機フィルム層が金属から形成さ
    れている場合において、前記第1又は第2のフィルムも
    しくはその双方の前記無機フィルム層と前記リ−ドの内
    の所定のリ−ドとの間の前記有機フイルム層に導電材料
    が充填された貫通孔を設けて前記無機フィルム層と前記
    所定のリ−ドとを電気的に接続することを特徴とする請
    求項3乃至請求項9のいずれかに記載の半導体装置。
  11. 【請求項11】 第1の主面及び第2の主面を有する少
    なくとも1つの半導体基板と、 前記半導体基板の第1の主面上に形成されている複数の
    電極と、 一端が前記複数の電極の内の所定の電極上まで延びてこ
    の電極と接続し、他端が前記半導体基板の外方に導出し
    ているリードと、 2つに折り畳まれたフィルムとを備え、 前記フィルムは、前記リードの前記他端以外及び前記半
    導体基板を上下から挟んで前記半導体基板を密封するこ
    とを特徴とする半導体装置。
  12. 【請求項12】 第1の主面及び第2の主面を有する第
    1の半導体基板と、 第1の主面及び第2の主面を有する第2の半導体基板
    と、 前記第1の半導体基板の第1の主面上に形成されている
    複数の電極と、 前記第2の半導体基板の第1の主面上に形成されている
    複数の電極と、 一端が前記第1の半導体基板の第1の主面に形成された
    前記複数の電極の内の所定の電極上まで延びてこの所定
    の電極と接続し、他端が前記第1の半導体基板の外方に
    導出している第1のリードと、 一端が前記第2の半導体基板の第1の主面に形成された
    前記複数の電極の内の所定の電極上まで延びてこの所定
    の電極と接続し、他端が前記第2の半導体基板の外方に
    導出している第2のリードと、 一端が前記第1の半導体基板の第1の主面に形成された
    前記複数の電極の内の所定の電極以外の電極と接続し、
    他端が前記第2の半導体基板の第1の主面に形成された
    前記複数の電極の内の所定の電極以外の電極と接続する
    内部リードと、 前記第1の半導体基板の第1の主面及び前記第2の半導
    体基板の第1の主面に密着している第1のフィルムと、 前記第1の半導体基板の第2の主面及び前記第2の半導
    体基板の第2の主面に密着している第2のフィルムとを
    備え、 前記第1のフィルム及び第2のフィルムは、前記第1の
    リード及び第2のリ−ドの前記他端以外及び前記第1の
    半導体基板及び第2の半導体基板を上下から挟んでこれ
    ら半導体基板を密封してなることを特徴とする半導体装
    置。
  13. 【請求項13】 一端が第1の主面及び第2の主面を有
    する半導体基板の第1の主面上に形成された電極上まで
    延びているリ−ドをこの電極に接続し、このリ−ドの他
    端を前記半導体基板の外方に導出させる工程と、 前記半導体基板の第2の主面および前記リ−ドの一部に
    第2のフィルムを密着させる工程と、 前記半導体基板の第1の主面に第1のフィルムを載せる
    工程と、 前記半導体基板を、弾性膜によって上部室と下部室とに
    仕切られている真空装置内の前記下部室内に置かれた加
    熱装置に前記第2のフィルムが前記加熱装置に接するよ
    うに配置する工程と、 前記加熱装置を動作させている間、前記下部室内を排気
    することによってこの下部室を大気圧より減圧状態にし
    て前記弾性膜を下方に押し下げ、この弾性膜の作用によ
    って前記第1のフィルムを前記半導体基板の第1の主面
    に密着させる工程とを備えていることを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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