JPH0878575A - 半導体装置及びそれに使用されるチップキャリアの 製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄型にして高速動作を可能にした半導体装置
を提供すること。 【構成】 この半導体装置は、導体パターンと絶縁層の
支持基板となる積層板をなくし、この積層板に代えて銅
合金板１７を用い、次のように構成したチップキャリア
２を使用している。このチップキャリア２は、次のよう
にして得られる。すなわち、銅合金板１７上に最低限必
要な絶縁層６、導体パターン９、絶縁層１０、導体パタ
ーン１３と順次積層して積層部１５を構成する。この積
層が終了した後に、銅合金板１７を所定のパターンにエ
ッチング加工することにより、逆富士山型の外部接続用
端子４を構成させる。これにより、最低限の最低限必要
であるところの、導体パターン、絶縁層、外部接続用端
子のみで構成することができる。このチップキャリア２
にＩＣチップ３を搭載し、モールド樹脂で外部接続用端
子４の一部を残しモールドすることにより半導体装置１
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部接続用端子を有し
かつ半導体集積回路素子が搭載できるチップキャリアに
対して、半導体集積回路素子を搭載してなる半導体装置
と、この半導体装置に用いるチップキャリアの製造方法
に関するものである。

【０００２】さらに詳しくは、支持基板に導体等を使用
し、この導体等で外部接続用端子を形成してなるチップ
キャリアに半導体集積回路素子を搭載してなる半導体装
置と、この導体からなる支持基板上に絶縁層と導体パタ
ーンとを必要に応じて積層し、かつ前記支持基板を外部
接続用端子に加工するチップキャリアの製造方法とに関
するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種のチップキャリアは、例え
ば、半導体集積回路素子（以下、「ＩＣチップ」と称す
る）を搭載する搭載部と、そのＩＣチップの接続端とワ
イアーボンデング等によって接続される配線用パターン
とを支持基板の一面に設け、かつ外部回路との接続に使
用される接続端子の他面に設けた構造のものも提供され
ている。

【０００４】図４は、従来のチップキャリアの構造を示
す断面図である。図４に示すように、絶縁層に樹脂系基
材を用いたボールグリッドアレー型（Ball Gride Arra
y；以下「ＢＧＡ型」と略称する）のチップキャリア１
１０は、次のように構成されている。すなわち、このＢ
ＧＡ型チップキャリア１１０はプリント配線板用のガラ
ス−エポキシまたはガラス−ＢＴレジンの積層板１１１
を基材として使用して構成されており、この積層板１１
１の一面には、ＩＣチップを搭載する搭載部１１２と、
その搭載部１１２の周囲に所定の配線パターンで形成さ
れた導体パターン１１３とが設けられている。また、前
記積層板１１１の他面には、所定の回路構成に従って配
線パターンで形成された導体パターン１１４が設けられ
ており、その導体パターン１１４の所定の位置に導体か
らなるボール接続端子１１５が固定されている。そし
て、前記表面側の導体パターン１１３と、裏面側の導体
パターン１１４とは必要に応じてスルーホール１１６で
接続されている。

【０００５】このようなチップキャリア１１０の搭載部
１１２に、ＩＣチップ１１７を搭載し、導体パターン１
１３の所定の電極部とＩＣチップ１１７の接続部とを図
示しないワイヤーボンデング等で接続し、かつボール接
続端子１１５の他面を樹脂でモールドしてパッケージ化
することにより、半導体装置を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の半導
体装置によれば、チップキャリアに上述した基材を使用
しているため、この基材（積層板１１１）の厚みが０．
５〜１．０〔ｍｍ〕程度となり、当該チップキャリアを
含む半導体装置のパッケージ全体の厚さを制約してしま
う欠点があった。

【０００７】特に、近年頻繁に使用されている、全体の
厚さが１．０〔ｍｍ〕程度の半導体装置のパッケージに
は、いわゆる〔薄型のクワッド・フラット・パッケージ
型（Quad Flat Package ；以下「ＱＦＰ型」という）の
パッケージ（以下、「ＴＱＦＰ」ともいう）を使用する
しかなかった。

【０００８】また、図４のタイプの従来の半導体装置
は、ＩＣチップから引き出した導体パターンをチップキ
ャリア周囲に配置したスルホールを経由して、裏面に設
けたボール接続端子まで接続しなければならないため、
必然的に配線長が長くなり、高速動作するＩＣチップの
パッケージとして使用するには、伝播遅延が問題となっ
ていた。

【０００９】本発明は、上述した欠点を解消し、薄型か
つ高速動作を可能にした半導体装置及びチップキャリア
の製造方法を提供することを目的としている。。

【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記載の発明に係わる半導体装置は、半導体
集積回路素子の搭載部と、その半導体集積回路素子の配
線用パターンとを有し、かつ外部回路との接続に使用さ
れる接続端子を設けたチップキャリアに半導体集積回路
素子を搭載してなる半導体装置において、前記チップキ
ャリアを、導体からなる支持基板上に、所定の配線パタ
ーンが設けられた絶縁層及び所定の配線パターンとされ
た導体パターンからなる積層部と、前記導体支持基板を
所定のパターンに加工してなる外部接続用端子とからな
ることを特徴とするものである。

【００１０】請求項２記載の導体板は、３５μｍ〜１０
００μｍの厚さの金属板であることを特徴とするもので
ある。

【００１１】上記目的を達成するために、請求項３記載
の発明に係わる半導体装置は、半導体集積回路素子の搭
載部と、その半導体集積回路素子の配線用パターンとを
有し、かつ外部回路との接続に使用される接続端子を設
けたチップキャリアに半導体集積回路素子を搭載し、か
つ前記配線用パターンと半導体集積回路素子とを接続し
てなる半導体装置において前記チップキャリアを、導体
からなる支持基板上に、所定の配線パターンが設けられ
た絶縁層及び所定の配線パターンとされた導体パターン
からなる積層部と、前記導体支持基板を所定のパターン
に加工してなる外部接続用端子とから構成し、かつ前記
チップキャリアに固定した半導体集積回路素子を含め、
かつ外部接続用端子の一部を除いてモールドしてなるこ
とを特徴とするものである。

【００１２】上記同様の目的を達成するために、請求項
４記載の発明に係わるチップキャリアの製造方法は、前
記半導体集積回路素子の搭載部と、そのチップの配線用
パターンとを有し、かつ外部回路との接続に使用される
接続端子を設けてなるチップキャリアを製造される方法
において、導体からなる支持基板上に絶縁層を設けると
ともに当該絶縁層に所定のパターンを設ける工程と、当
該絶縁層の所定のパターン内に導体を設けるとともに当
該絶縁層上に所定の導体パターンを積層する工程と、前
記導体支持基板を所定のパターンに加工して外部接続用
端子とする工程とからなることを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【作用】請求項１記載の半導体装置では、導体パターン
と絶縁層の支持基板となる積層板をなくし、この積層板
に代えて導体板を使用し、この導体板上に最低限必要な
導体パターン、絶縁層を積層して積層部を構成し、この
積層が終了した後に、導体板を所定のパターンに加工す
ることにより外部接続用端子とし、これによって、最低
限の最低限必要であるところの、導体パターン、絶縁
層、外部接続用端子のみで構成することができ、半導体
装置の薄型化が可能になる。

【００１４】請求項２記載の導体板にあっては、３５μ
ｍ〜１０００μｍの厚さの金属板を採用し、積層部の形
成と、外部接続用端子とを形成しやすくしたものであ
る。

【００１５】請求項３記載の半導体装置では、請求項１
記載の構造に外部接続端子の一部を残してモールドし
て、一つの製品としている。

【００１６】また、請求項４記載のチップキャリアの製
造方法は、導体パターンと絶縁層とを形成させるめに用
いられる支持基板として積層板に代えて導体板を使用
し、この導体板上に絶縁層を形成するとともに絶縁層の
表裏を接続するための配線パターンを設け、その絶縁層
の配線パターン内に導体を設けるとともに、必要な導体
パターンを形成して積層部を設けた後、エッチングによ
り導体板をパターニングして外部接続用端子となるラン
ドまたはボールを形成している。

【００１７】

【実施例】以下、本発明について図示の実施例を参照し
て説明する。

【００１８】図１は、本発明の半導体装置の実施例を示
す断面図である。図２は、同実施例で使用されるチップ
キャリアを示す断面図である。

【００１９】これらの図において、半導体装置１は、チ
ップキャリア２にＩＣチップ３を搭載し、これらを外部
接続用端子４の一部を残してモールド樹脂５でモールド
してなる。

【００２０】このチップキャリア２は次のような構造と
なっている。絶縁層６には所定の配線パターンで透孔７
が設けられており、この透孔７には導体８が設けられて
いる。また、前記絶縁層６の上には、所定の配線パター
ンで導体パターン９が設けられており、かつこの導体パ
ターン９の上には絶縁層１０が設けられている。この絶
縁層１０には、所定の配線パターンで透孔１１が設けら
れている。この透孔１１には導体１２が設けられてい
る。また、前記絶縁層１０には、所定の配線パターンで
導体パターン１３及びＩＣチップ搭載部１４が設けられ
ている。このように絶縁層６、導体パターン９、絶縁層
１０及び導体パターン１３・ＩＣチップ搭載部１４が積
層されて積層部１５が形成されている。また、前記絶縁
層６の下面には、例えば逆富士山型をした外部接続用端
子４が必要に応じた数で設けられている。

【００２１】前記チップキャリア２の積層部１５のＩＣ
チップ搭載部１４には、ＩＣチップ３が搭載されてい
る。

【００２２】このような半導体装置１を搭載するチップ
キャリア２の製造方法について図１〜図３を参照して説
明する。

【００２３】〔第１層目の形成工程〕まず、この実施例
では、支持基板として、例えば板厚が３５〜３００μｍ
が望ましく、そのうち約１５０〔μｍ〕の銅合金板１７
を使用する。この銅合金板１７を洗浄し、よく乾燥させ
る（図３（ａ）参照）。

【００２４】その後、この銅合金板１７にスクリーン印
刷で感光性樹脂（例えば、プロビコート５０００（商品
名）；日本ペイント株式会社製）を乾燥後の厚みが例え
ば約３０〔μｍ〕となるように印刷した後、例えば８０
〔度Ｃ〕で例えば約３０分乾燥する。これにより、図３
（ｂ）に示すように、銅合金板１７に樹脂層１８が形成
される。

【００２５】次に、図示しないガラスマスクを上記樹脂
層１８上に重ね、上から紫外線を例えば約３０００〔ｍ
Ｊ／ｃｍ2 〕照射する。その後に、専用の現像液を約１
分間吹きつけ、紫外線の当たらなかった部分の樹脂を除
去する。この処理を終了した後に、水洗をし、例えば１
４０〔度Ｃ〕で例えば３０〔分〕間加熱して残った樹脂
を硬化させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、
銅合金板１７の上に絶縁層６が形成され、かつ絶縁層６
には所定の配線パターンに従って透孔７が設けられるこ
とになる。

【００２６】次に、銅合金板１７の感光性樹脂を印刷し
なかった面１９，２０や、積層部１５を設けない面２１
に耐めっき性のあるフィルム２１を貼り付け、硫酸銅め
っき液に浸漬し、例えば電流密度５〔Ａ／ｄｍ2 〕で例
えば約２５分間電気めっきをする。これにより、絶縁層
６の所定の配線パターンに従って設けられた透孔７、す
なわち樹脂層１８の一部樹脂を除去した部分に当該樹脂
層１８の厚みとほぼ同じ厚さのめっきをつけて導体８を
設ける。これにより、図３（ｄ）に示すように絶縁層６
の所定の配線パターンに従って設けられた透孔７内に導
体８が設けられたものが得られる。

【００２７】次に、図３（ｄ）に示すような構造のもの
の絶縁層６の表面上に、スパッタリングで例えば約０．
２〔μｍ〕の銅薄膜を形成した後に、硫酸銅めっきを行
なって、例えは約１０〔μｍ〕の厚さの銅膜を形成す
る。このような銅膜の上に、例えば液状レジスト（ＰＭ
ＥＲ（商品名）；東京応化工業株式会社製）を均一に塗
布して乾燥させて感光性の絶縁層を設ける。

【００２８】その後、この感光性の絶縁層を所定の配線
パターンに従って露光し、その後、これを現像すること
によってエッチングレジストパターンを形成した。次に
塩化第２鉄液でエチングした後、エッチングレジストを
剥離した。これにより、図３（ｅ）に示すように、絶縁
層６の上に導体パターン９が形成されることになる。

【００２９】これにより、銅合金板１７の上に絶縁層６
及び導体パターン９の第１層目が形成されたことにな
る。

【００３０】〔第２層目の形成工程〕再び、導体パター
ン９及び導体パターン９が形成されていない絶縁層６の
部分等の上にスクリーン印刷で感光性樹脂（例えば、プ
ロビコート５０００（商品名）；日本ペイント株式会社
製）を乾燥後の厚みが例えば約３０〔μｍ〕となるよう
に印刷した後、例えば８０〔度Ｃ〕で例えば約３０分乾
燥して樹脂層２３を形成する。

【００３１】次に、図示しないガラスマスクを上記樹脂
層２３上に重ね、上から紫外線を例えば約３０００〔ｍ
Ｊ／ｃｍ2 〕照射する。その後に、専用の現像液を約１
分間吹きつけ、紫外線の当たらなかった部分の樹脂を除
去する。この処理を終了した後に、水洗をし、例えば１
４０〔度Ｃ〕で例えば３０〔分〕間加熱して残った樹脂
を硬化させる。これにより、図３（ｆ）に示すように、
導体パターン９及び導体パターン９のない絶縁層６の部
分の上に絶縁層１０が形成され、かつ絶縁層１０には所
定の配線パターンに従って透孔１１が設けられることに
なる。

【００３２】次に、再び硫酸銅めっき液に浸透し、例え
ば電流密度５〔Ａ／ｄｍ2 〕で例えば約２５分間電気め
っきをする。これにより、絶縁層１０の所定の配線パタ
ーンに従って設けられた透孔１１、すなわち樹脂層２３
の一部樹脂を除去した部分に当該樹脂層２３の厚みとほ
ぼ同じ厚さのめっきをつけて導体１２を設ける。これに
より、図３（ｇ）に示すように絶縁層１０の所定の配線
パターンに従って設けられた透孔１１内に導体１２が設
けられたものが得られる。

【００３３】次に、図３（ｇ）に示すような構造のもの
の絶縁層１０の表面上に、スパッタリングで例えば約
０．２〔μｍ〕の銅薄膜を形成した後に、硫酸銅めっき
を行なって、例えば約１０〔μｍ〕の厚さの銅膜を形成
する。このような銅膜の上に、例えば液状レジスト（Ｐ
ＭＥＲ（商品名）；東京応化工業株式会社製）を均一に
塗布して乾燥させて感光性絶縁層を形成させる。

【００３４】その後、この感光性絶縁層を所定の配線パ
ターンに従って露光し、その後、これを現像することに
よってエッチングレジストパターンを形成した。次に塩
化第２鉄液でエッチングした後、エッチングレジストを
剥離した。これにより、図３（ｈ）に示すように、絶縁
層１０の上に導体パターン１３が形成されたことにな
る。

【００３５】これにより、導体パターン９の上に絶縁層
１０及び導体パターン１３の第２層目が形成されたこと
になる。

【００３６】上述したように必要な絶縁層６，１０と導
体パターン９，１３を積層して積層部１５を形成した
後、この部分を保護するために耐酸性のフィルムを貼り
合わせ、裏面の金属板側にはドライフィルムを貼り合わ
せた。なお、この耐酸性フィルムとしてドライフィルム
等のエッチングレジストを用いてもよい。

【００３７】〔外部接続用端子の形成工程〕次に、銅合
金板１７を所定のパターンに従って露光する。ついで、
これを現像して、エッチングすることにより、外部接続
用端子４を形成する。これにより、図２に示すようなチ
ップキャリア２が得られることになる。

【００３８】このとき、各外部接続用端子４の形状は、
逆富士山型になるため、製造上の寸法許容性が大きい。

【００３９】〔半導体装置の製造〕このようにして構成
されたチップキャリア２にＩＣチップ３を搭載し、各外
部接続用端子４の頂上部を残しててモールド樹脂５で封
止する等により、図１に示す半導体装置１が形成される
ことになる。

【００４０】なお、チップキャリア２に、ＩＣチップ３
を半導体素子を搭載し、ワイヤーボンデングにて電気的
に接続した後、トランスファモールドにより樹脂封止し
てもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、導体パターンと絶縁層の支持基板となる積層
板をなくし、この積層板に代えて導体板を使用し、この
導体板上に最低限必要な導体パターン、絶縁層を積層し
て積層部を構成し、この導体板を所定のパターンに加工
することにより外部接続用端子としたことにより、最低
限必要であるところの、導体パターン、絶縁層、外部接
続用端子のみで構成することができたので、チップキャ
リアの不要な厚みを減らすことができて半導体装置の薄
型化が可能になる。

【００４２】また、上記発明によれば、半導体素子と外
部接続用端子とを最短距離で結ぶことができるだけでな
く、薄型化した絶縁層に合わせた導体パターンが形成で
きるので、特性インピーダンス等の電気特性の向上と配
線密度の向上も可能となり、しかも高速に動作する半導
体素子へも対応できる。

【００４３】請求項２記載の導体板にあっては、３５μ
ｍ〜１０００μｍの厚さの金属板を採用したので、積層
部が形成しやすくなり、かつ外部接続用端子を形成が簡
単になる。

【００４４】請求項３記載の半導体装置では、外部接続
端子の端面部を残してモールドしているので、全体とし
て薄型化できる。

【００４５】また、請求項４記載のチップキャリアの製
造方法によれば、導体パターンと絶縁層とを形成させる
めに用いられる支持基板として積層板に代えて導体板を
使用し、この導体板上に絶縁層と配線パターンとを積層
して積層部を形成し、しかる後にエッチングにより導体
板をパターニングして外部接続用端子を形成しているの
で、チップキャリアの不要な厚みを減らし、かつ外部接
続用端子を有するチップキャリアを得ることができる。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の実施例を示す断面図であ
る。

【図２】同実施例で使用するチップキャリアを示す断面
図である。

【図３】同実施例のチップキャリアの製造工程を説明す
るための図である。

【図４】従来の半導体装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体装置 ２ チップキャリア ３ ＩＣチップ（半導体集積回路素子） ４ 外部接続用端子 ５ モールド樹脂 ６，１０ 絶縁層 ７，１１ 透孔 ８，１２ 導体 ９，１３ 導体パターン １４ ＩＣチップ搭載部 １５ 積層部 １７ 銅合金板（導体支持基板） １８ 樹脂層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体集積回路素子の搭載部と、その半
   導体集積回路素子の配線用パターンとを有し、かつ外部
   回路との接続に使用される接続端子を設けたチップキャ
   リアに半導体集積回路素子を搭載してなる半導体装置に
   おいて、 前記チップキャリアは、導体からなる支持基板上に、所
   定の配線パターンが設けられた絶縁層及び所定の配線パ
   ターンとされた導体パターンからなる積層部と、前記導
   体支持基板を所定のパターンに加工してなる外部接続用
   端子とからなることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記導体板は、３５μｍ〜１０００μｍ
   の厚さの金属板であることを特徴とする請求項１記載の
   半導体装置。
3. 【請求項３】 半導体集積回路素子の搭載部と、その半
   導体集積回路素子の配線用パターンとを有し、かつ外部
   回路との接続に使用される接続端子を設けたチップキャ
   リアに半導体集積回路素子を搭載し、かつ前記配線用パ
   ターンと半導体集積回路素子とを接続してなる半導体装
   置において、 前記チップキャリアは、導体からなる支持基板上に、所
   定のパターンが設けられた絶縁層及び所定の配線パター
   ンとされた導体パターンからなる積層部と、前記導体支
   持基板を所定のパターンに加工してなる外部接続用端子
   とから構成され、 かつ前記チップキャリアに固定した半導体集積回路素子
   を含め、かつ外部接続用端子の一部を除いてモールドし
   てなることを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 前記半導体集積回路素子の搭載部と、そ
   の半導体集積回路素子の配線用パターンとを有し、かつ
   外部回路との接続に使用される接続端子を設けてなるチ
   ップキャリアを製造される方法において、 導体からなる支持基板上に絶縁層を設けるとともに当該
   絶縁層に所定のパターンを設ける工程と、当該絶縁層の
   所定のパターン内に導体を設けるとともに当該絶縁層の
   上に所定の導体パターンを積層する工程と、前記導体支
   持基板を所定のパターンに加工して外部接続用端子とす
   る工程とからなることを特徴とするチップキャリアの製
   造方法。