JPH10125721A

JPH10125721A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH10125721A
Application number: JP8274728A
Authority: JP
Inventors: Chikako Higuchi; 千賀子樋口
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1998-05-15
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: JP2803656B2

Abstract

(57)【要約】【課題】テープキャリア半導体装置において、多ピン
化に伴い、配線の引き回しが複雑になり、配線長が増長
して電気特性が低下することを防ぐ。【解決手段】スルーホールボンディング採用と、絶縁
テープの少なくとも片面にグランドまたは電源のプレー
ン層を設けることにより、インダクタンスが低減されノ
イズが減少する。また、グランドピンまたは電源ピンの
少なくともいずれかを、パッケージ周辺部または中央部
に集約することにより配線パターンが一部簡略化され、
信号用配線の引き回しに余裕ができる。さらに、スルー
ホールの採用によりチップ搭載部の直下にも配線層およ
びバンプを設けられるので、配線領域の拡大も達成され
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、半導体装置に関
し、特に高密度実装に適したテープキャリア半導体装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化，高性能化に伴
い半導体パッケージの多ピン化，高密度化がますます要
求されている。これに伴って、リードの狭ピッチ化によ
る一括リフローでの基板実装が困難になってきたため、
ＱＦＰに代表される周辺リード型実装方式のパッケージ
から、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）に代
表されるピッチを拡大できる面格子端子型実装方式のパ
ッケージへと移行しつつある。

【０００３】また、現在、半導体チップとリードの電気
的接続は、ワイヤーボンディング方式が主流であるが、
多ピン化に伴うチップパッドの狭ピッチ化によってパッ
ドとインナーリードの接続が困難になってきたため、Ｔ
ＡＢ接続方式が注目されている。ＴＡＢ方式では、絶縁
テープ上に設けられてチップ上に引き出したインナーリ
ードと、チップパッド上に形成されたバンプとをボンデ
ィングするため、約６０μｍピッチのパッドまで対応可
能である。このボンディング技術と面格子端子実装方式
とを利用したものにＴａｐｅ−ＢＧＡがある。

【０００４】Ｔａｐｅ−ＢＧＡは図５及び図６に示され
るように、テープキャリア４を有している。テープキャ
リア４は、絶縁性テープ１５の中心部に設けられ半導体
チップ１を受け入れる開口部１６と、絶縁性テープ１５
の片面または両面に設けられた配線層１４ａ，１４ｂを
パターン形成した配線３（３ａ，３ｂ）とを有してお
り、配線３ａ，３ｂの一端と半導体チップ１の電極パッ
ド２とがＴＡＢのインナーリード１２により接続される
ＴＡＢ方式で結線されている。９はサポートリングであ
る。

【０００５】また半導体チップ１の電極パッド２にＴＡ
Ｂのインナーリード１２及び配線３を介してそれぞれ接
続されるグランド用バンプ６ａ、電源用バンプ６ｂ、信
号用バンプ６ｃには、それぞれ接続用の半田ボール１３
が盛り付けてある。また絶縁性テープ１５の表面側に形
成された配線３ａと、裏面側に形成された配線３ｂと
は、スルーホール５内の導電性金属８により適宜選択さ
れて電気的に接続されている。１１は封止樹脂である。

【０００６】しかし図５及び図６に示すＴａｐｅ−ＢＧ
Ａの構造のものでは、半導体チップ１の重量がインナー
リード１２に負荷される構造であり、インナーリード１
２の取扱いに注意を要する必要があり、絶縁性テープ１
５の開口部１６の領域は、配線及び実装の領域として利
用することができず、絶縁性テープ１５に設けられる配
線は、開口部１６を避けて形成されることとなり、テー
プキャリア４の寸法を縮小するには限界があり、小型化
する上で障害となっていた。

【０００７】また配線３は、インナーリード１２から半
田ボール１３まで引き回すため、配線長が長く、多ピン
になるほど配線幅も細くなり、配置も複雑になる等の条
件が厳しくなる。また、配線長も長くなると、インピー
ダンスが大きくなる等、電気特性に影響が現われるとい
う問題がある。

【０００８】電気特性上の問題を解決する一方法として
は、特公平１−６０９４１号公報に示されるような電源
及びグランドのプレーン層を設けるものがある。特公平
１−６０９４１号公報に示される技術では、プレーン層
が設けられることにより、インダクタンスが大幅に減少
するため、電気特性が向上されるようになっている。こ
の公知例では、電流量の分散化を目的として、最近の半
導体チップには電源電極が複数設けられていることが多
いが、プレーン層を設けることにより、ピン数削減も同
時に可能であることが強調されている。

【０００９】また特願平６−１１０８５７号の明細書に
は、フレキシブルフィルムを有するテープキャリアタイ
プ（ＴＣＰ）のパッケージに採用されているスルーホー
ルボンディングが電気特性の向上に対して有効であるこ
とが強調されている。このパッケージでは図７及び図８
に示すように、絶縁性テープ１５の片面に配線層１４が
設けられ、配線層１４と電極パッド２との接続部の直下
にスルーホール５が形成されたテープキャリア４を有し
ている。

【００１０】配線層１４からは、絶縁性テープ１５に開
けられたスルーホール５にメッキによって形成された導
電性金属８を介して、外部接続端子であるバンプ６へ電
気的に接続される。テープキャリア４と半導体チップ１
とは、中間に接着テープ７を介してスルーホールボンデ
ィングされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の、絶縁性テープ
の片面または両面に金属配線層が設けられ、チップ搭載
部の直下に相当するテープ部分が開口されてインナーリ
ードが引き出してあるテープキャリアを有し、半導体チ
ップの電極パッドとインナーリードとがＴＡＢボンディ
ングにより接続されている、いわゆるＴａｐｅ−ＢＧＡ
タイプのテープキャリア半導体装置では、電源及びグラ
ンド配線も信号配線と同じように引き回してあり、半導
体チップの電極パッドから遠いバンプになるほど接続配
線長が長くなるため、インダクタンスが大きくなり、ノ
イズの影響が無視できない。また、電極パット毎に配線
が設けてあるため、ピン数が多くなり、配線も複雑にな
る。

【００１２】さらに、このタイプのテープキャリア半導
体装置では、半導体チップ搭載部の直下に相当するテー
プ部分を開口してインナーリードを引き出しているた
め、この部分には配線を引き回すことができず、バンプ
を取り付けることもできない。従って、配線は常にチッ
プの外周に向かって引き回すことになり、パッケージの
多ピン化，小型化に際して障害となるという欠点があっ
た。

【００１３】本発明の目的は、以上のような従来の問題
点を解決し、電気特性を向上させ、かつ配線パターンを
簡略化，多ピン化，小型化に適したテープキャリア半導
体装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、半導体チップと、両面
に金属配線層が設けられた絶縁性テープを有する半導体
装置であって、半導体チップは、絶縁性テープに搭載さ
れるものであり、絶縁性テープは、前記配線層のどちら
か片面に、半導体チップの電極への接続部と、前記接続
部の直下に相当する部分にテープ裏面に到達するように
開口され導電極が埋設されたスルーホールと、テープ裏
面に設けられた外部接続端子としての導電性突起物とを
備えており、半導体チップの電極と配線層は、スルーホ
ールボンディングにより電気的に接続されており、絶縁
性テープの少なくとも片面には、電源またはグランドの
プレーン層を設けたものである。

【００１５】また、半導体チップのグランド電極は、グ
ランドプレーン層を介してテープ裏面のグランド用外部
端子に接続されており、該グランド用外部端子は、絶縁
性テープの周辺部に集約されたものである。

【００１６】また、半導体チップの電源電極は、電源プ
レーン層を介してテープ裏面の電源用外部接続端子に接
続さており、該電源用外部接続端子は、絶縁性テープの
中央部に集約されたものである。

【００１７】

【作用】スルーホールボンディングにより半導体チップ
の電極パッドと配線層とを接続し、絶縁テープの少なく
とも片面に電源またはグランドプレーン層を設けること
により、最小距離での配線処理を行い、インダクタンス
を低減しノイズを減少させる。プレーン層は、グランド
電位側を広く取るようにすると、より効果的である。さ
らに、グランドプレーン層と信号配線を別々の配線と
し、信号配線をグランドプレーン層が覆うように形成す
ると、信号配線からのノイズがグランドプレーン層によ
り遮蔽されるため、より効果的である。また、プレーン
層を設けることにより、電源またはグランドピン数の削
減も同時に可能となる。

【００１８】さらに、グランドピンまたは電源ピンを絶
縁性テープの周辺部または中央部に集約することによ
り、配線パターンが一部簡略化される。グランドピンも
電源ピンもスルーホールで接続しているため、配線長は
短く、電気特性上有利であり、従ってチップ電極から遠
くにあるバンプをこれらのピンで埋めれば、信号配線を
少しでも短くすることができる。また、スルーホールボ
ンディングを採用することでチップ搭載の直下に相当す
る部分にも配線を設けてバンプを配置することができる
ので、半導体装置本体をなすパッケージの小型化に対し
て有利である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形
態を示す断面図、図２は同平面図を示している。

【００２０】図において、本発明のテープキャリア半導
体装置は、両面にエッチング等により形成した金属の配
線層１４ａ及び１４ｂを設けた絶縁性テープ１５からな
るテープキャリア４を有している。

【００２１】半導体チップ１の電極パッド２と配線３
（３ａ，３ｂ）は、電極パッド２の直下に設けられたス
ルーホール５を利用したスルーホールボンディングによ
り直接接続されている。スルーホール５はパターン形成
後に、所望の位置のテープ部分にホールを設け、導電性
金属８でメッキ処理するため、ホール内が導電性金属８
で充填されている。

【００２２】また、外部接続端子として導電性金属から
なるバンプ電極（導電性物質）６（６ａ，６ｂ，６ｃ）
が形成されており、このバンプ電極６は、テープキャリ
ア４のほぼ全面を利用し、例えば同一ピッチで面格子状
に配置されている。

【００２３】以上のテープキャリア半導体装置におい
て、配線は次のように配置されている。まず、半導体チ
ップ１のグランド電極は、配線層１４ａに設けられたグ
ランドプレーン層１０ａに接続され、プレーン層１０ａ
からは厚み方向に設けたスルーホール５によって、絶縁
性テープ１５の裏面側周辺部（半導体装置本体をなすパ
ッケージの周辺部側）に設けたグランド用バンプ６ａへ
接続される。

【００２４】電源電極は、電極パッド２の下に設けたス
ルーホール５を通じて配線層１４ｂの中央に形成された
電源プレーン層１０ｂに接続され、絶縁性テープ１５の
中央部（半導体装置本体をなすパッケージの中央部側）
に集約した電源用バンプ６ｂに接続される。

【００２５】残る信号電極は、電極パッド２の下に設け
られたスルーホール５を介して配線層１４ｂに接続さ
れ、配線層１４ｂの電源用プレーン層１０ｂを除く領域
に形成された個々の配線３を通じて絶縁性テープ１５の
裏面にある個々の信号用バンプ６ｃに接続される。すな
わち電極パッドから遠い位置にあるバンプには、できる
だけ信号ピンは配置しないようになっている。

【００２６】（実施例）以下、本発明の実施例について
図面を参照しながら更に詳細に説明する。

【００２７】本実施例のテープキャリア半導体装置は、
銅箔をエッチング等により所望の形状に加工した配線層
１４ａ及び１４ｂと、配線層１４ａに半導体チップ１の
電極パッド２との接続部１７を設け、かつ、係る領域の
直下に相当するテープ部分にスルーホール５が形成され
ているポリイミド系樹脂の絶縁性テープ１５からなるテ
ープキャリア４を備えている。スルーホール５には、銅
などのメッキ処理により導電性金属８が充填されてい
る。また、外部接続端子としての半田のバンプ６がテー
プキャリア４のほぼ全面を利用して、同一ピッチで面格
子状に配置され形成されている。

【００２８】半導体チップ１の外周縁部に設けられた電
極パッド２には、配線層１４ａに設けられた接続部１７
がスルーホールボンディングされる。配線層１４ａの接
続部１７を除く領域には、グランドプレーン層１０ａを
設けてあり、半導体チップ１の複数のグランド電極は、
接続部１７を通してプレーン層１０ａに接続される。プ
レーン層１０ａからは、絶縁性テープ１５の周辺部に設
けられたスルーホール５によって配線層１４ａに接続さ
れ、さらにスルーホール５の近傍に設けたグランド用バ
ンプ６ａに接続される。

【００２９】一方、電源及び信号電極は、パッド直下に
設けられ内部を導電性金属８で充填されたスルーホール
５を介したスルーホールボンディングにより配線層１４
ｂに最短経路で接続される。スルーホール５の内部は、
常に金属で充填されている必要はなく、導電性金属によ
るメッキ処理でも構わないが、充填した方が接続部が補
強され信頼性が向上する。また、充填金属を介して効率
的にエネルギーを伝達できるため、インナーリード接合
条件を緩和できる。

【００３０】配線層１４ｂのチップ１搭載部の直下に相
当する領域には、チップサイズと同等のサイズの電源プ
レーン層１０ｂが設けられ、複数個の電源用電極パッド
２はスルーホール５を通して全てこのプレーン層１０ｂ
に接続され、さらに、このプレーン層１０ｂの直下に設
けられた電源用バンプ６ｂへ接続される。残る信号配線
は、配線層１４ｂの電源プレーン層１０ｂを除く全領域
を利用して個々に引き回されテープ裏面の信号用バンプ
６ｃに接続される。

【００３１】次に本発明のテープキャリア半導体装置の
製造方法について、図３及び図４を用いて説明する。

【００３２】まず、図３（ａ）に示すように、本実施例
のテープキャリア半導体装置を構成するのに必要な部材
は、テープキャリア４と接着テープ７と半導体チップ１
である。

【００３３】テープキャリア４は、例えば次のような製
法で製作できる。図４（ａ）に示すように、絶縁性テー
プ１５の両面に銅等の金属箔を設けた３層基材におい
て、まずフォトレジスト法により所望の形状で、かつ半
導体チップ１の電極パッド２と接続できるように高精度
に位置合わせされた配線層１４ａ及び１４ｂを形成す
る。

【００３４】次に図４（ｂ）に示すように、接着テープ
７をチップ対応面である配線層１４ａ側からテープキャ
リア４上に位置合わせした後に固定する。熱可塑性樹脂
の場合は、接着テープが溶融する温度まで加熱すること
で仮固定できる。

【００３５】次に図４（ｃ）に示すように、絶縁性テー
プ１５及び接着テープ７に配線層１４ａ側からレーザー
やエッチング等によりスルーホール５を設ける。

【００３６】さらに図４（ｄ）に示すように、配線層１
４ｂ側からも絶縁性テープ１５にスルーホール５を開け
る。

【００３７】そして図４（ｅ）に示すように、スルーホ
ール５内に電解メッキ等で、配線層１４上に導電性金属
８を形成する。導電性金属８の先端部には、図４（ｆ）
に示すように表面にニッケルメッキ１９および金メッキ
２０を施す。

【００３８】次に図３（ｂ）のようにＴＡＢ接続で用い
るシングルポイントボンダーで、接着テープ７を仮固定
したテープキャリア４と半導体チップ１を位置合わせ後
にインナーリード接続する。

【００３９】次に図３（ｃ）のようにサポートリング９
を位置合わせしてセッティングし、テープキャリア４側
またはチップ１側から加熱，加圧し、テープキャリア４
と半導体チップ１およびサポートリング９を間に接着テ
ープ７により貼り合わせる。半導体チップ１とサポート
リング９の貼り合わせは別々に行ってもよい。

【００４０】最後に図３（ｄ）のようにキャリアテープ
４の基板側に同一ピッチで面格子状に配置された例えば
半田からなるバンプ６を形成する。半田バンプの形成法
については、種々の方法が提案されているが、本発明で
は特に限定しない。また、バンプ材料としては、一般に
６３／３７共晶半田が適しているが、半田の組成は限定
されるものではなく、また、半田に限定されるものでも
ない。

【００４１】以上、本発明を実施形態によって説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形・変更を
してもよいことは勿論である。例えば、電源及びグラン
ドのプレーン層は同じ配線層に設けられてもよく、ま
た、信号配線の引き回しは基板対応面にある配線層に限
る必要はなく、両配線層のどちらにもあってよい。

【００４２】更に、半導体装置本体をなすパッケージの
サイズは、半導体チップのサイズよりも大きなものでな
く、半導体チップと同等のサイズであっても何ら差し支
えない。この場合、サポートリング９を取付ける工程は
省略される。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ルーホールボンディングを採用し、かつ絶縁テープの少
なくとも片面にグランドまたは電源のプレーン層を設け
ることにより、配線長が極めて短くすることができ、グ
ランドまたは電源のインダクタンスを低減しノイズを減
少させることができる。

【００４４】さらにグランドプレーン層をできるだけ広
く取り、信号配線上にはグランドプレーン層が存在する
ように配置すると、信号配線によるノイズがグランドプ
レーン層で遮蔽されるため、インダクタンスはプレーン
層を設けない場合と比較して半分に低減することができ
る。

【００４５】例えば、３５２ｐＴａｐｅ−ＢＧＡ（パ
ッケージサイズ：３５ｍｍＳＱ，チップサイズ：７．３
８ｍｍＳＱ）では、グランドプレーン層が設けられてい
ない信号ピンのインダクタンスは約１０ｎＨ前後である
が、本発明のように、絶縁テープを挾んで信号配線上に
グランドプレーン層を設けると、インダクタンスは５ｎ
Ｈ前後に低減することができる。また、プレーン層で特
性インピーダンスの調整を行えば、電気特性はさらに向
上することが期待できる。

【００４６】また、電源ピンとグランドピンが絶縁性テ
ープの中央部と周辺部でかなり離れており、電源のイン
ダクタンスの増大が懸念されるが、テープキャリア，ス
ルーホール，半田バンプの採用により、半導体チップの
電極から実装基板までの距離が極めて短くなっているの
で、上記の電極ピンとグランドピンとの配置による影響
はほとんどないと考えられる。

【００４７】また、グランドピンまたは電源ピンの少な
くともいずれかを、絶縁性テープの周辺部または中央部
に集約することにより、配線パターンが一部簡略化さ
れ、信号用配線の引き回しに余裕ができる。さらに、ス
ルーホールの採用により半導体チップ搭載部の直下にも
配線層およびバンプを設けられるので、配線領域の拡大
も達成することができる。これらによりバンプの狭ピッ
チ化が可能となり、半導体装置本体をなすパッケージの
多ピン化，小型化に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置を示す断面
図である。

【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置を示す平面
図である。

【図３】本発明の実施形態に係る半導体装置を製造する
方法を工程順に示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置に用いるテ
ープキャリアを製造する方法を工程順に示す工程図であ
る。

【図５】従来技術を示す断面図である。

【図６】図５の従来技術を示す平面図である。

【図７】他の従来技術を示す断面図である。

【図８】図７の従来例を示す平面図である。

【符号の説明】

１半導体チップ２電極パッド３配線４テープキャリア５スルーホール６バンプ７接着テープ８導電性金属９サポートリング１０プレーン層１１封止樹脂１２インナーリード１３半田ボール１４配線層１５絶縁性テープ１６開口部１７電極パッドと配線の接続部１８ボンディングツール１９ニッケルメッキ２０金メッキ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップと、両面に金属配線層が設
けられた絶縁性テープを有する半導体装置であって、半導体チップは、絶縁性テープに搭載されるものであ
り、絶縁性テープは、前記配線層のどちらか片面に、半導体
チップの電極への接続部と、前記接続部の直下に相当す
る部分にテープ裏面に到達するように開口され導電極が
埋設されたスルーホールと、テープ裏面に設けられた外
部接続端子としての導電性突起物とを備えており、半導体チップの電極と配線層は、スルーホールボンディ
ングにより電気的に接続されており、絶縁性テープの少なくとも片面には、電源またはグラン
ドのプレーン層を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】半導体チップのグランド電極は、グラン
ドプレーン層を介してテープ裏面のグランド用外部端子
に接続されており、該グランド用外部端子は、絶縁性テープの周辺部に集約
されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半
導体装置。
【請求項３】半導体チップの電源電極は、電源プレー
ン層を介してテープ裏面の電源用外部接続端子に接続さ
ており、該電源用外部接続端子は、絶縁性テープの中央部に集約
されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半
導体装置。