JPH0936167A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0936167A
JPH0936167A JP7178621A JP17862195A JPH0936167A JP H0936167 A JPH0936167 A JP H0936167A JP 7178621 A JP7178621 A JP 7178621A JP 17862195 A JP17862195 A JP 17862195A JP H0936167 A JPH0936167 A JP H0936167A
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chip
circuit board
intermediate circuit
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pattern
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Kaoru Iwabuchi
馨 岩淵
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装後のリペアが可能でしかもASIC対応
などの汎用性に優れたチップサイズ型の半導体装置を安
価に提供する。 【解決手段】 チップ周縁のパッドエリア4に複数の電
極パッド3が形成されたICチップ2と、このICチッ
プ2のパッドエリア4の内側に弾性接着剤5を介して接
着された中間回路基板6とから構成されている。中間回
路基板6のパターン形成面上には外部接続用の硬質バン
プ9がエリア状に配置されている。また、ICチップ2
の電極パッド3と中間回路基板6の周縁部に形成された
パターン電極11とはボンディングワイヤ12によって
電気的に接続されている。さらに、ボンディングワイヤ
12によるICチップ2と中間回路基板6との電気的接
続部は封止樹脂13によって封止されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度実装への対
応としてチップサイズ型のパッケージ形態を実現した半
導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、ICチップを実装基板(マザ
ーボード)上に実装するパッケージ形態としては、DI
PタイプやQFPタイプに代表されるように、ICチッ
プをセラミックス又はプラスチックで封止して外部環境
から保護し、パッケージ本体から引き出した端子を実装
基板の導体部分に電気的かつ機械的に接続する形態が知
られている。また近年では、高密度実装への対応とし
て、BGAタイプのパッケージ形態も注目を集めている
が、このタイプではパッケージサイズが大きくしかも厚
くなるため、小型・薄型化を図るうえで限界があった。
【0003】そこで、究極の高密度実装を実現するにあ
たっては、実装面積をチップサイズと同じにできるフリ
ップチップ実装が有望視されている。このフリップチッ
プ実装では、実装基板に対して電気的かつ機械的な接続
状態を得るために、ICチップに形成されている電極パ
ッド上にバンプを形成する必要がある。またフリップチ
ップ実装の中には多層配線技術を応用してICチップ上
にエリア状にバンプを再配置したタイプも一部で実用化
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらフリップ
チップ実装においては、ICチップと実装基板との線膨
張係数が異なるため、温度サイクルによる熱応力がバン
プに集中し、バンプにクラックが入るなどして電気的な
接続不良を引き起こす。そのため、バンプ高さを高くす
ることなどの延命措置も採られているが十分な効果が得
られておらず、現状ではICチップと実装基板との間に
封止樹脂を充填して信頼性を確保し、温度サイクル寿命
の延命化を図っている。ところが、ICチップと実装基
板との間に樹脂を充填した場合は、ICチップに故障等
が発生した場合にリペアできないという致命的な欠点を
招く。
【0005】また最近では、パッケージサイズをチップ
サイズとほぼ同じ大きさに抑えたCSP(chip scale pa
ckage 又は chip size package) と呼ばれるタイプも各
メーカから盛んに提唱されているが、いずれも温度サイ
クル寿命を確保するために実装形態でパッケージと実装
基板との間に樹脂封止を必要としたり、個々のICチッ
プごとに専用のインターポーザを取り揃える必要があ
り、AISCのような多品種少量生産には不向きなもの
となっていた。
【0006】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、実装後のリペア
が可能でしかもASIC対応などの汎用性に優れたチッ
プサイズ型の半導体装置を安価に提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる半導体装
置では、チップ周縁のパッドエリアに複数の電極パッド
が形成されたICチップと、このICチップのパッドエ
リアの内側に弾性接着剤を介して接着され、そのパター
ン形成面上に外部接続用の硬質バンプをエリア状に配置
してなる中間回路基板と、ICチップの電極パッドと中
間回路基板の周縁部に形成されたパターン電極とを電気
的に接続するボンディングワイヤと、このボンディング
ワイヤによるICチップと中間回路基板との電気的接続
部を封止する封止樹脂とを備えた構成となっている。
【0008】本発明の半導体装置においては、ICチッ
プに対して中間回路基板が弾性接着剤を介して接着され
ているため、実装基板への実装形態における熱応力は弾
性接着剤の弾性により硬質バンプを介して中間回路基板
側に吸収される。さらに中間回路基板側に吸収された熱
応力は、ICチップの電極パッドと中間回路基板の周縁
部に形成されたパターン電極を電気的に接続するボンデ
ィングワイヤの変形によって緩和される。また、ICチ
ップの電極パッドと中間回路基板のパターン電極とをボ
ンディングワイヤにて電気的に接続した構成であるた
め、ICチップ側のパッド位置に規制されることなく、
双方の電極部分をボンディングワイヤにてフレキシブル
に結線できるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本発明に係わ
る半導体装置の一実施形態を説明する図であり、図中
(a)はその側断面図、(b)はその一部を拡大した平
面図である。また、図2は図1のA部拡大図であり、図
3は図1のB部拡大図である。
【0010】図示した半導体装置1においては、半導体
基体からなるICチップ2上に所定の間隔で複数の電極
パッド3が形成されている。各々の電極パッド3は、I
Cチップ2の素子形成領域(チップ中央領域)を除いた
チップ周縁のパッドエリア4に配置されている。また、
ICチップ2のパッドエリア4の内側には、例えばシリ
コーン等の高分子材料からなる弾性接着剤5を介して中
間回路基板6が接着されている。この中間回路基板6
は、ICチップ2と実装基板(マザーボード)とを中継
するインターポーザとなるもので、例えばTAB方式に
用いられるようなフィルム状のテープ材やガラスエポキ
シ基板等から構成される。
【0011】中間回路基板6の上面には、その周縁部か
ら内方に向けて配線パターン7が形成されている。また
配線パターン7の先端に位置する基板側パッド8上に
は、例えばNiやCuからなる外部接続用の硬質バンプ
9が形成されている。硬質バンプ9は、上記配線パター
ン7によって中間回路基板6のパターン形成面上にエリ
ア状に配置されており、そのバンプ表面はAuメッキ層
10(図3)によって被覆されている。
【0012】一方、ICチップ2の周縁領域では、チッ
プ側に形成された電極パッド3と中間回路基板6の周縁
部に形成されたパターン電極11とが、ボンディングワ
イヤ12によって電気的に接続されている。ボンディン
グワイヤ12としては、通常のワイヤボンディング装置
(ワイヤボンダー)で取り扱われるAuワイヤ、Alワ
イヤのいずれを採用しても構わない。
【0013】さらに、上記ボンディングワイヤ12によ
るICチップ2と中間回路基板6との電気的接続部、つ
まり図1(b)中の破線で示す位置より外側の部分には
封止樹脂13が塗布されている。これにより、電気的接
続部に配置された電極パッド3、パターン電極11及び
ボンディングワイヤ12が封止樹脂13によって一体に
封止され、外部環境から保護されている。また封止樹脂
13は、ボンディングワイヤ12間の機械的な接触によ
るショートや外力による断線等を保護する役目も当然に
兼ね備えている。
【0014】ここで本実施形態においては、封止樹脂1
3として、後述する応力緩和時のワイヤ変形を阻害しな
いよう、ガラス転移点の低い樹脂を用いるようにし、さ
らに電気的接続部への水分の侵入を阻止する目的も兼ね
て、耐湿性に優れたエポキシ樹脂を用いるようにした。
【0015】次に、上記構成からなる半導体装置1を製
造する際の手順について簡単に説明する。先ず、チップ
周縁のパッドエリア4に複数の電極パッド3が形成され
たICチップ2を用意する一方、中間回路基板6にパタ
ーニングされた配線パターン7の先端にメッキ法等によ
って硬質バンプ9を形成する。次に、中間回路基板6の
裏面(下面)に適量の弾性接着剤5を塗布して、これを
ICチップ2のパッドエリア4の内側に位置合わせして
貼り、両者を熱圧着によって接着する。
【0016】続いて、通常のワイヤボンディングと同様
の手順でICチップ2の電極パッド3と中間回路基板6
のパターン電極11とをボンディングワイヤ12により
結線し、両者の間に電気的な接続状態を得る。最後は、
ボンディングワイヤ12によるICチップ2と中間回路
基板6との電気的接続部に封止樹脂13を塗布し、これ
を硬化させて電極パッド3、パターン電極11及びボン
ディングワイヤ12を封止する。これにより、図1に示
す半導体装置1が得られる。
【0017】このようにして得られた半導体装置1にお
いては、ICチップ2に弾性接着剤5を介して中間回路
基板6が接着されかつ中間回路基板6のパターン形成面
上に硬質バンプ9がエリア状に配置されているため、こ
れを実装基板に実装した場合には、ICチップ2と実装
基板間の線膨張係数差に基づく熱応力が弾性接着剤5の
弾性により硬質バンプ9を介して中間回路基板6側に吸
収される。
【0018】このとき、中間回路基板6上に共晶はんだ
等の軟質バンプが形成されていると、基板側パッド8に
対するバンプの接合強度不足によって熱応力が中間回路
基板6側に吸収されず、バンプの付け根部分が破断する
などして電気的な接続不良を招くことになる。
【0019】中間回路基板6側に吸収された熱応力は、
ICチップ2と中間回路基板6との電気的接続部に印加
されることになるが、その部分での電気的な接続手段と
してボンディングワイヤ12が用いられているため、こ
のボンディングワイヤ12が、中間回路基板6側に吸収
された熱応力に追従して自在に変形することにより、最
終的にICチップ2と実装基板間の線膨張係数差に基づ
く熱応力が緩和されることになる。したがって、実装基
板との間に樹脂封止を行うことなく、実装形態での半導
体装置の温度サイクル寿命を延命化させることができ
る。
【0020】ちなみに、本発明による半導体装置1で
は、温度サイクル条件:0〜100℃、各5分で30個
中の不良個数を確認した結果、10000サイクルでも
不良が確認されず、応力緩和効果による温度サイクル寿
命の延命化が実証された。
【0021】また、ICチップ2の電極パッド3と中間
回路基板6のパターン電極11とをボンディングワイヤ
12にて電気的に接続した構成を採用することで、IC
チップ2側のパッド位置に規制されることなく、双方の
電極部分をボンディングワイヤ12にてフレキシブルに
結線することができる。したがって、中間回路基板6側
のバンプ形成位置や電極形成位置を予め規格化しておく
ことで、一つの中間回路基板6を多種類のICチップ2
に対して共用することができ、中間回路基板6を標準部
品として取り扱うことが可能となる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
によれば、ICチップのパッドエリアの内側に弾性接着
剤を介して中間回路基板を接着するとともに、この中間
回路基板のパターン形成面上に外部接続用の硬質バンプ
をエリア状に配置し、さらにICチップの電極パッドと
中間回路基板の周縁部に形成されたパターン電極とをボ
ンディングワイヤにより電気的に接続して、この電気的
接続部を封止樹脂にて封止した構成を採用しているた
め、これを実装基板に実装した際には、双方の線膨張係
数差に基づく熱応力を硬質バンプを介して中間回路基板
側で吸収し、かつボンディングワイヤの変形により緩和
させることができる。これにより、実装基板との間に樹
脂封止を行うことなく、半導体装置としての温度サイク
ル寿命を延命化させることができるため、実装後のリペ
アが可能となる。また、ICチップの電極パッドと中間
回路基板のパターン電極とをボンディングワイヤにて電
気的に接続するようにしたので、種々のICチップに対
して中間回路基板のパターン形態を標準化(規格化)す
ることにより、AISC対応などの汎用性に優れたチッ
プサイズ型(CSP)の半導体装置を安価に提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体装置の一実施形態を説明
する図である。
【図2】図1のA部拡大図である。
【図3】図1のB部拡大図である。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 IC
チップ 3 電極パッド 4 パッ
ドエリア 5 弾性接着剤 6 中間
回路基板 7 配線パターン 9 硬質
バンプ 11 パターン電極 12 ボ
ンディングワイヤ 13 封止樹脂

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チップ周縁のパッドエリアに複数の電極
    パッドが形成されたICチップと、 前記ICチップのパッドエリアの内側に弾性接着剤を介
    して接着され、そのパターン形成面上に外部接続用の硬
    質バンプをエリア状に配置してなる中間回路基板と、 前記ICチップの電極パッドと前記中間回路基板の周縁
    部に形成されたパターン電極とを電気的に接続するボン
    ディングワイヤと、 前記ボンディングワイヤによる前記ICチップと前記中
    間回路基板との電気的接続部を封止する封止樹脂とを備
    えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記封止樹脂にガラス転移点の低い樹脂
    を用いてな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】 前記封止樹脂がエポキシ樹脂であること
    を特徴とする請求項2記載の半導体装置。
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