JPH0974154A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、半導体装置について、信頼性を向上
し得るようにする。 【解決手段】本発明は、ベアチツプの回路面上に、主配
線基板を形成する絶縁部材と同じ熱膨張係数でなる配線
基板が載上され、当該配線基板の一面に設けられた各第
１の端子とそれぞれベアチツプの対応する各電極とが接
続手段によつて接合されると共に、これら各第１の端子
とそれぞれ対応して配線基板の一面に設けられた第２の
端子に外部接続用電極が設けられ、ベアチツプ及び配線
基板が封止手段によつて一体に封止されるようにしたこ
とにより、主配線基板に実装された際、主配線基板と配
線基板との熱膨張係数の違いに起因して外部接続用電極
に生じる応力集中を緩和させることができるので、当該
外部接続用電極の損傷を防止することができ、かくして
信頼性を向上し得る半導体装置を実現することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 発明の属する技術分野 従来の技術（図５及び図６） 発明が解決しようとする課題（図５及び図６） 課題を解決するための手段（図１） 発明の実施の形態 （１）実施例による半導体装置の構成（図１及び図２） （２）実施例による半導体装置の製造手順（図３及び図
４） （３）実施例の動作 （４）実施例の効果 （５）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特にベアチツプを当該ベアチツプとほぼ同サイズにパツ
ケージしたチツプサイズパツケージに適用して好適なも
のである。

【０００３】

【従来の技術】近年、エンジニアリングワークステイシ
ヨン（ＥＷＳ）やパーソナルコンピユータ（ＰＣ）等の
電子機器においては、情報処理能力の向上と共に半導体
集積化技術の進展及び半導体チツプの実装技術の進歩に
伴い、より一層の小型化が進んでいる。

【０００４】このように電子機器の小型化を実現するた
めの高密度実装技術として、現在では電子部品自体を小
型化し得るテープキヤリアパツケージ等の種々の形態で
なる半導体パツケージが開発されている。近年、その中
でも特にチツプサイズパツケージ（Chip Size Package
、ＣＳＰ）と呼ばれる超小型の半導体パツケージの開
発が急速に進んでいる。

【０００５】ここで従来、この種のチツプサイズパツケ
ージとして提案されているものを、図５及び図６に示
す。まず図５に示すチツプサイズパツケージ１は、ベア
チツプ２における回路面２Ａ上の所定領域に、絶縁性樹
脂等でなる接着剤層３を介して所定の導体パターン４Ａ
が形成されたポリイミドフイルム４Ｂでなるフレキシブ
ル配線層４を配置すると共に、ベアチツプ２の周側面を
一周に亘つて覆うように所定の間隔を介してアルミニウ
ム材でなる保護枠５を形成し、ベアチツプ２の回路面２
Ａの最外周に沿つて所定ピツチに複数設けられたパツド
６とフレキシブル配線層４の導体パターン４Ａとが物理
的及び電気的に接合された接合部を埋め込むようにベア
チツプ２及びフレキシブル配線層４と保護枠５との間に
絶縁性樹脂７を充填することにより構成されている。

【０００６】この場合フレキシブル配線層４上には、導
電性金属でなる突起電極（以下、これをバンプと呼ぶ）
８が所定の配列状態で複数形成されており、当該各バン
プ８とそれぞれ対応する導体パターン４Ａとが電気的に
接続されている。これによりこのチツプサイズパツケー
ジ１では、各バンプ８をそれぞれ主配線基板（図示せ
ず）の対応する電極に接合するようにして当該主配線基
板上に実装することができると共に、各バンプ８及びフ
レキシブル配線層４の導体パターン４Ａを介して主配線
基板からベアチツプ２の各パツド５に信号を入出力させ
ることができ、かくしてベアチツプ２を動作させ得るよ
うになされている。

【０００７】一方図６に示すチツプサイズパツケージ１
０は、ベアチツプ１１の回路面１１Ａに所定の配列状態
で複数設けられたパツド（図示せず）上にそれぞれバン
プ１２を形成し、当該各バンプ１２をそれぞれセラミツ
クでなる配線基板１３の一面１３Ａに対応して設けられ
た電極（図示せず）に接合することにより構成されてい
る。この場合配線基板１３の他面１３Ｂには、所定の配
列状態で複数のバンプ１４が形成されており、これら各
バンプ１４は、所定の導体パターン（図示せず）を介し
てそれぞれ一面１３Ａの対応する電極に電気的に接続さ
れている。

【０００８】これによりこのチツプサイズパツケージ１
０では、配線基板１３の各バンプ１４を主配線基板（図
示せず）の対応する電極に接合して当該主配線基板に実
装することができると共に、この状態においてベアチツ
プ１１がバンプ１４及び配線基板１３を介して主配線基
板から信号を入力し、又は信号を出力し得るようになさ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところでかかる構成の
チツプサイズパツケージ１及び１０においては、パツケ
ージ材料として高価なポリイミドフイルムでなるフレキ
シブル配線層４又はセラミツクでなる配線基板１３を用
いるため、全体としてコストが高くなる問題があつた。

【００１０】またチツプサイズパツケージ１及び１０が
実装される主配線基板は、一般的にガラスエポキシ又は
ガラスポリイミド等の有機基板でなる。このためチツプ
サイズパツケージ１及び１０においては、主配線基板に
実装された後の動作によつて発熱した場合、当該主配線
基板と、フレキシブル配線層４又は配線基板１３との熱
膨張係数の違いに起因して主配線基板との接合部となる
各バンプ８及び１４に応力集中が生じ、これら各バンプ
８及び１４を損傷する問題があつた。

【００１１】このためこの種のチツプサイズパツケージ
１及び１０では、主配線基板に実装された後、当該チツ
プサイズパツケージ１及び１０と主配線基板との間の各
バンプ８及び１４を樹脂封止して保護する必要があり、
実装工程が煩雑になる問題があつた。

【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、信頼性を向上し得る半導体装置を提案しようとする
ものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、回路面上に単数又は複数の電極が
設けられたベアチツプと、主配線基板を形成する絶縁部
材と同じ熱膨張係数を有する絶縁部材でなり、一面上に
ベアチツプの各電極とそれぞれ対応させて単数又は複数
の第１の端子及びそれぞれ対応する各第１の端子と導通
する単数又は複数の外部接続用の第２の端子が設けられ
た、ベアチツプの回路面上に載上される配線基板と、ベ
アチツプの各電極と配線基板の対応する各第１の端子と
をそれぞれ電気的に接続する接続手段と、ベアチツプと
配線基板とを一体に封止する封止手段とを設けるように
する。

【００１４】ベアチツプの回路面上に、主配線基板を形
成する絶縁部材と同じ熱膨張係数を有する絶縁部材でな
る配線基板が載上され、当該配線基板の一面に設けられ
た各第１の端子とそれぞれベアチツプの対応する電極と
が接続手段によつて接合されると共に、これら各第１の
端子にそれぞれ対応して配線基板の一面に設けられた第
２の端子に外部接続用電極が設けられ、ベアチツプ及び
配線基板が封止手段によつて一体に封止されるようにし
たことにより、主配線基板に実装された際、当該主配線
基板と配線基板との熱膨張係数の違いに起因して外部接
続用電極に生じる応力集中を緩和させることができるの
で、当該外部接続用電極の損傷を防止することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１６】（１）実施例による半導体装置の構成 図１において、２０は全体として実施例によるチツプサ
イズパツケージを示し、ベアチツプ２１と、当該ベアチ
ツプ２１の回路面２１Ａの中央部に載上された、当該ベ
アチツプ２１より一周り小さい例えば有機基板でなる配
線基板２２とが絶縁性樹脂２３により一体に封止され、
当該絶縁性樹脂２３の周側面を一周に亘つて覆うように
例えばアルミニウム材でなる保護枠２４が形成されるこ
とにより構成されている。

【００１７】この場合ベアチツプ２１の回路面２１Ａの
最外周には、所定ピツチで複数のパツド２５が設けられ
ていると共に、配線基板２２のベアチツプ２１と接続し
ていない側の面（以下、これを端子面２２Ａと呼び、ベ
アチツプ２１が接続されている面をベアチツプ接続面２
２Ｂと呼ぶ）の最外周には複数の端子（以下、これを内
接端子と呼ぶ）２６が周設されており、これら各内接端
子２６とベアチツプ２１の対応するパツド２５とがそれ
ぞれ導電性金属でなるワイヤ２７により電気的に接続さ
れている。これによりこのチツプサイズパツケージ２０
においては、主配線基板（図示せず）に実装された後、
動作することによつて発熱した場合、ベアチツプ２１と
配線基板２２との熱膨張係数の違いに起因してそれぞれ
各パツド２５及び各内接端子２６の接合部分に生じる応
力集中をワイヤ２７に分散し得るようになされている。

【００１８】また配線基板２２の端子面２２Ａの中央部
には、ベアチツプ２１の各パツド２５にそれぞれ対応さ
せて複数の端子（以下、これらを外接端子と呼ぶ）２８
が形成され、これらの各外接端子２８上にはそれぞれ球
形状でなるはんだ（以下、これをはんだボールと呼ぶ）
２９が設けられている。さらにこれらの各外接端子２８
は、配線基板２２の端子面２２Ａ及び内部に形成された
所定の導体パターン（図示せず）及びビアによりそれぞ
れ対応する内接端子２６と電気的に接続されている。こ
れによりこのチツプサイズパツケージ２０は、各はんだ
ボール２９をそれぞれ主配線基板（図示せず）の対応す
る電極と接合することによりこの主配線基板上に実装し
得ると共に、この状態においてベアチツプ２１がこれら
各はんだボール２９、外接端子２８、内接端子２６及び
ワイヤ２７を順次介して主配線基板から信号を入力し、
又は出力し得るようになされている。

【００１９】この実施例の場合、図２に示すように、配
線基板２２の内接端子２６の高さは外接端子２８の高さ
よりも低く形成されている。これによりこのチツプサイ
ズパツケージ２０においては、ベアチツプ２１及び配線
基板２２が絶縁性樹脂２３によつて一体に封止されると
共に、ワイヤ２７が配線基板２２の外接端子２８の上端
面側にはみ出すのを防止し得、かくしてワイヤ２７を絶
縁性樹脂２３によつて電気的及び機械的に保護し得るよ
うになされている。

【００２０】（２）実施例による半導体装置の製造手順 ここで、実際上このチツプサイズパツケージ２０は、図
３（Ａ）〜図４（Ｂ）に示す以下の手順により製造する
ことができる。すなわち、まず図３（Ａ）に示すよう
に、ベアチツプ２１（図１）の各パツド２５にそれぞれ
対応させて配線基板２２の端子面２２Ａの最外周に沿つ
て所定ピツチで所定の高さの内接端子２６を複数形成す
ると共に、これら各内接端子２６にそれぞれ対応させて
端子面２２Ａの中央部に所定の配列状態で内接端子２６
よりも高い複数の外接端子２８を形成する。

【００２１】次いで図３（Ｂ）に示すように、配線基板
２２の各外接端子２８の上端面にそれぞれ酸化防止のた
めのフラツクス３０を塗布し、この後、はんだボール転
写装置（図示せず）等を用いてこれら各外接端子２８の
上端面にそれぞれはんだボール２９を転写する。このと
き各外接端子２８の上端面に塗布されているフラツクス
３０が粘着性を有することから、各はんだボール２９は
それぞれ外接端子２８の上端面に一時的に固定される。

【００２２】続いて図３（Ｃ）に示すように、配線基板
２２のベアチツプ接続面２２Ｂに接着剤等を塗布し（図
示せず）、この後配線基板２２のベアチツプ接続面２２
Ｂをベアチツプ２１における回路面２１Ａの中央部の所
定位置に対向させて位置決めし、一時的に接続する。

【００２３】次いで図４（Ａ）に示すように、配線基板
２２の各内接端子２６をそれぞれベアチツプ２１の対応
するパツド２５にワイヤボンデイング法によつて導電性
金属でなるワイヤ２７を介して電気的に接続する。この
場合ベアチツプ２１のパツド２５には、ワイヤの一端が
加熱されて形成されたボール部分を押しつけて接合する
ボールボンデイングによりワイヤ２７の一端に形成され
たボール部分を接合し、配線基板２２の内接端子２６に
はワイヤを超音波振動と荷重により接合するウエツジボ
ンデイングによりワイヤ２７の他端を接合する。またこ
のときワイヤ２７は、配線基板２２における外接端子２
８の上端面よりも上方にはみ出さない程度の長さに選定
する。

【００２４】続いて図４（Ｂ）に示すように、アルミニ
ウムでなる保護枠２４を、ベアチツプ２１の周側面に沿
つて所定の間隔を介してベアチツプ２１及び配線基板２
２を覆うように位置決め配置する。この後配線基板２２
の内接端子２６に接合されたワイヤ２７が埋め込まれ、
かつ外接端子２８の上端面のはんだボール２９を露出す
るように、ベアチツプ２１及び配線基板２２と保護枠２
４との間に例えばデイスペンサ（図示せず）を用いて絶
縁性樹脂２３を充填することにより、配線基板２２をベ
アチツプ２１の回路面２１Ａに固定すると共に、ベアチ
ツプ２１及び配線基板２２を一体に封止する。これによ
りベアチツプ２１が絶縁性樹脂２３及び保護枠２４によ
つて電気的及び機械的に保護された、ベアチツプ２１と
ほぼ同じ大きさのチツプサイズパツケージ２０を製造す
ることができる。

【００２５】（３）実施例の動作 以上の構成において、このチツプサイズパツケージ２０
は、ベアチツプ２１の回路面２１Ａ上に、当該ベアチツ
プ２１よりも一周り小さく主配線基板と同じ材質の有機
基板でなる配線基板２２が載上され、当該配線基板２２
の各内接端子２６とそれぞれベアチツプ２１の対応する
パツド２５とがワイヤ２７によつて接合されると共に、
これら各内接端子２６とそれぞれ対応して導通された外
接端子２８にはんだボール２９が設けられ、ベアチツプ
２１及び配線基板２２が絶縁性樹脂２３によつて一体に
封止される。

【００２６】この場合このチツプサイズパツケージ２０
においては、配線基板２２の各外接端子２８にそれぞれ
設けられたはんだボール２９を介して主配線基板に実装
された後、動作することにより発熱しても、各はんだボ
ール２９が同じ材質でなる主配線基板と配線基板２２と
の間に挟まれているため、これら主配線基板と配線基板
２２との熱膨張係数の違いに起因して各はんだボール２
９に生じる応力集中を緩和させて、これら各はんだボー
ル２９の損傷を防止することができる。従つてこのチツ
プサイズパツケージ２０においては、実装後、はんだボ
ール２９を保護するための樹脂封止を必要とせず、実装
工程を簡略化することができる。

【００２７】またこのチツプサイズパツケージ２０にお
いては、従来のチツプサイズパツケージ１及び１０に用
いたポリイミドフイルムでなるフレキシブル配線層４又
はセラミツクでなる配線基板１３に比べ、安価でかつベ
アチツプ２１よりも一周り小さい有機基板でなる配線基
板２２を設けるようにしたため、全体としてコストを大
幅に低減することができる。

【００２８】さらにこのチツプサイズパツケージ２０に
おいては、ベアチツプ２１の各パツド２５とそれぞれ対
応する配線基板２２の内接端子２６とがワイヤ２７によ
り接合されると共に、当該ワイヤ２７が絶縁性樹脂２３
によつて封止されるため、ベアチツプ２１と配線基板２
２との熱膨張係数の違いに起因してそれぞれ各パツド２
５及び各内接端子２６の接合部分に生じる応力集中を各
ワイヤ２７に確実に分散させることができる。

【００２９】（４）実施例の効果 以上の構成によれば、ベアチツプ２１の回路面２１Ａ上
に、当該ベアチツプ２１よりも一周り小さく主配線基板
と同じ有機基板でなる配線基板２２が載上され、当該配
線基板２２の端子面２２Ａに設けられた各内接端子２６
とそれぞれベアチツプ２１の対応するパツド２５とがワ
イヤ２７によつて接合されると共に、これら各内接端子
２６にそれぞれ対応して端子面２２Ａに設けられた外接
端子２８の上端面にはんだボール２９が設けられ、ベア
チツプ２１及び配線基板２２が絶縁性樹脂２３によつて
一体に封止されるようにしたことにより、チツプサイズ
パツケージ２０を主配線基板に実装した場合、主配線基
板と配線基板２２との熱膨張係数の違いに起因して各は
んだボール２９に生じる応力集中を緩和させることがで
きるので、これら各はんだボール２９の損傷を防止する
ことができ、かくして信頼性を向上し得るチツプサイズ
パツケージを実現することができる。

【００３０】（５）他の実施例 なお上述の実施例においては、チツプサイズパツケージ
２０に有機基板でなる配線基板２２を用いるようにした
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このチ
ツプサイズパツケージ２０が実装される主配線基板の材
質に応じて、当該主配線基板の材質と同じ熱膨張係数を
有する材質であればセラミツク等の種々の材質でなる配
線基板を用いるようにしても良い。

【００３１】また上述の実施例においては、ベアチツプ
の各電極と配線基板の対応する各第１の端子とをそれぞ
れ電気的に接続する接続手段としてワイヤ２７を用い、
当該ワイヤ２７をベアチツプ２１のパツド２５にボール
ボンデイングにより接合して配線基板２２の内接端子２
６にウエツジボンデイングにより接合するようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、ワイヤ２
７を配線基板２２の内接端子２６にボールボンデイング
により接合してベアチツプ２１のパツド２５にウエツジ
ボンデイングにより接合するようにしても良い。

【００３２】さらに上述の実施例においては、チツプサ
イズパツケージ２０にアルミニウムでなる保護枠２４を
用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、他の金属又は耐熱プラステイツク等の種々の
材質でなる保護枠を用いるようにしても良い。

【００３３】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、ベアチツ
プの回路面上に、主配線基板を形成する絶縁部材と同じ
熱膨張係数を有する絶縁部材でなる配線基板が載上さ
れ、当該配線基板の一面に設けられた各第１の端子とそ
れぞれベアチツプの対応する電極とが接続手段によつて
接合されると共に、これら各第１の端子にそれぞれ対応
して配線基板の一面に設けられた第２の端子に外部接続
用電極が設けられ、ベアチツプ及び配線基板が封止手段
によつて一体に封止されるようにしたことにより、主配
線基板に実装された際、当該主配線基板と配線基板との
熱膨張係数の違いに起因して外部接続用電極に生じる応
力集中を緩和させることができるので、当該外部接続用
電極の損傷を防止することができ、かくして信頼性を向
上し得る半導体装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるチツプサイズパツケー
ジの構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例によるチツプサイズパツケー
ジにおける配線基板の内接端子と外接端子との様子を示
す断面図である。

【図３】本発明の一実施例によるチツプサイズパツケー
ジの製造手順を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例によるチツプサイズパツケー
ジの製造手順を示す断面図である。

【図５】従来のチツプサイズパツケージの構成を示す断
面図である。

【図６】従来のチツプサイズパツケージの構成を示す断
面図である。

【符号の説明】

１、１０、２０……チツプサイズパツケージ、２、１
１、２１……ベアチツプ、２Ａ、１１Ａ、２１Ａ……回
路面、３……接着剤層、４……フレキシブル配線層、４
Ａ……導体パターン、４Ｂ……ポリイミドフイルム、
５、２３……絶縁性樹脂、６、２５……パツド、７、２
４……保護枠、８、１２、１４……バンプ、１３、２２
……配線基板、２２Ａ……端子面、２２Ｂ……ベアチツ
プ接続面、２６……内接端子、２７……ワイヤ、２８…
…外接端子、２９……はんだボール、３０……フラツク
ス。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定面上に設けられた単数又は複数の外部
   接続用電極をそれぞれ主配線基板の対応する単数又は複
   数のランドと電気的及び物理的に接合して実装する半導
   体装置において、 回路面上に単数又は複数の電極が設けられたベアチツプ
   と、 上記主配線基板を形成する絶縁部材と同じ熱膨張係数を
   有する絶縁部材でなり、一面上に上記ベアチツプの各上
   記電極とそれぞれ対応させて単数又は複数の第１の端子
   及びそれぞれ対応する各上記第１の端子と導通する単数
   又は複数の外部接続用の第２の端子が設けられた、上記
   ベアチツプの上記回路面上に載上される配線基板と、 上記ベアチツプの各上記電極と上記配線基板の対応する
   各上記第１の端子とをそれぞれ電気的に接続する接続手
   段と、 上記ベアチツプと上記配線基板とを一体に封止する封止
   手段とを具えることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】各上記第１の端子の高さは、各上記第２の
   端子の高さよりも低く形成された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】上記接続手段は、 導電性金属の線材でなり、上記配線基板の各上記第１の
   端子の上端面と各上記第２の端子の上端面との間に位置
   するように上記配線基板の各上記第１の端子に接合され
   た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】上記封止手段は、 上記接続手段を埋め込むようにし、かつ上記配線基板の
   各上記第２の端子の上端面を露出させるように上記ベア
   チツプ及び上記配線基板を一体に封止することを特徴と
   する請求項１に記載の半導体装置。