JPH10178145A - 半導体装置及びその製造方法並びに半導体装置用絶縁基板 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法並びに半導体装置用絶縁基板

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JPH10178145A
JPH10178145A JP8354427A JP35442796A JPH10178145A JP H10178145 A JPH10178145 A JP H10178145A JP 8354427 A JP8354427 A JP 8354427A JP 35442796 A JP35442796 A JP 35442796A JP H10178145 A JPH10178145 A JP H10178145A
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Japan
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substrate
integrated circuit
circuit chip
conductor pattern
semiconductor integrated
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English (en)
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Norihito Umehara
則人 梅原
Masazumi Amami
正純 雨海
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Texas Instruments Japan Ltd
Original Assignee
Texas Instruments Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】耐クラック性に優れ、製造工数の少ない半導体
装置を提供する。 【解決手段】半導体装置１は、熱可塑性ポリイミド樹脂
を主体とする絶縁基材２を有する基板を備える。熱可塑
性ポリイミド樹脂製の基材２に、そのガラス転移点以上
の温度を与えると、絶縁基材表面は溶融して接着剤とし
ての性質を表わす。この接着層は、絶縁基材上に導体パ
ターン３を形成するための金属薄膜をラミネートするた
めに好適であり、基板上に半導体集積回路チップ４を固
定するためにも好適である。集積回路チップ４を熱可塑
性ポリイミド樹脂製の絶縁基材２上に固定する場合、両
者を一定の圧力で接触させ、雰囲気をガラス転移点以上
にして接着を行なう。熱可塑性ポリイミド樹脂製の絶縁
基材２を補強する目的で、その周囲に金属製リードフレ
ーム等により与えられる枠材６を備えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可撓性絶縁基板上
に半導体集積回路チップを備えた半導体装置及びその製
造方法に関し、特にＣＳＰ(Chip Size Package)タイプ
の半導体装置に適用して好適なるものである。
【０００２】
【従来の技術】電子情報機器の小型化、高速化に伴い集
積回路パッケージの小型化、多ピン化が急速に進展して
いる。高密度実装という観点からは、ベアチップ実装と
いう、パッケージを省略した実装方式が究極のものと考
えられるが、信頼性、実装上の取扱いの問題等があり、
未だ一般民生機器において広く採用されるには至ってい
ない。このような中で、ＣＳＰ（Chip Size Package）
の研究・開発が盛んである。ＣＳＰは、集積回路パッケ
ージのサイズを、チップサイズと同等あるいは僅かに大
きい程度に高密度化したパッケージである。
【０００３】図１１に従来のＣＳＰ型のパッケージの一
例を示す。銅パターン３を形成した可撓性絶縁基板２上
に半導体集積回路チップ４が載置される。可撓性絶縁基
材２として縮合型（非熱可塑性）ポリイミド樹脂、例え
ばユーピレックス、カプトン（いずれも商標）製のフィ
ルムが用いられる。チップ４と導体パターン３との絶縁
を図るために、絶縁基材２の表面にはエポキシ系のソル
ダーレジスト２６が施され、これらによって基板Ａを形
成している。非導電性のエポキシ系ダイアタッチ材２７
によって基板Ｄ上にチップ４が接着される。ワイヤボン
ディングの後チップをモールドし、基板Ｄの下面に半田
ボール５を移載してＣＳＰ型パッケージを得る。
【０００４】しかしながら上記従来の構造のパッケージ
は、以下に示す種々の問題を抱えていた。 （１）チップを固定するエポキシ系ダイアタッチ材のガ
ラス転移点Tgは約-10〜150℃であり、半田バンプ形成の
為の200℃を越える高温リフロー時にその接着強度が弱
くなる。その結果、リフロー時に基板とチップとの接合
を維持することができなくなり、パッケージにクラック
を生じさせる。
【０００５】（２）チップを封止するモールド材と基板
上に塗布したエポキシ系ソルダーレジストとの接着力は
比較的弱く(70〜200Kg/mm2程度のせん断強度)、パッケ
ージの周辺でリフロー時にモールド材とソルダーレジス
トとの剥離が生じる。
【０００６】（３）パッケージの製造工程において、可
撓性絶縁基材上に導体パターンを形成する方法として、
２つの方法がある。１つは絶縁基材表面にエポキシ系接
着剤を塗布した後（図１１における接着層２８）、銅箔
をラミネートし、これをエッチングして導体パターンを
得る方法であり、他は絶縁基材上に銅薄膜パターンをス
パッタリング又は電解めっき法により形成した後、電解
めっきで導体パターンを得る方法である。しかしなが
ら、前者は銅箔をラミネートした後に約170℃の温度で
１時間程度のキュア工程が必要となる。この際、接着剤
からのガスが銅箔を汚染することがある。プラズマクリ
ーニング等による銅箔の洗浄は、パッケージの製造工程
数を増加させ、パッケージのコストを引き上げる。また
後者においても、スパッタリング又は電解めっき法によ
る銅薄膜パターンの形成は生産性が悪く、これがパッケ
ージのコストを引き上げる。
【０００７】（４）高密度実装においては導体パターン
を基板の厚さ方向に複数層備える多層基板の必要性が高
まってきている。従来の縮合型ポリイミドの基板におい
ては、各層における絶縁基材を相互に接合するために接
着剤を必要とし、これが多層基板の製造工程数の増加及
びコストの増加を引き起こしている。
【０００８】（５）チップの実装時に、チップを基板に
対し固定するエポキシ系ダイアタッチ材の量が不足し、
チップの下面全域に行き渡らない場合がある。この場
合、樹脂モールド時にチップと基板との隙間にモールド
材が入り込み、エポキシ系ダイアタッチ材とモールド材
との線膨張係数及び弾性率の相違からダイアタッチ材と
モールド材の界面に剥離を引き起こし、急激な温度変化
によって、その剥離から銅パターンに応力が集中し、銅
パターンが切断してしまうことがある。その一方で、ダ
イアタッチ材の量が多すぎると、ワイヤボンドに必要な
導体パターンの領域にダイアタッチ材が流れ込み、これ
を覆ってしまうことがある。従って、チップの実装にお
いては上記ダイアタッチ材の量をシビアにコントロール
する必要がある。
【０００９】（６）縮合型ポリイミド樹脂よりなる絶縁
基材と、この基材上に塗布されるエポキシ系ソルダーレ
ジストとの線膨張係数の違いから基板に反りが生じ、パ
ッケージの生産性を低下させている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記エポキ
シ系ダイアタッチ材を用いることなく上記集積回路チッ
プを基板上に実装可能にすることにより、エポキシ系ダ
イアタッチ材の使用に伴う上記種々の問題を除去するこ
とを目的としている。
【００１１】また本発明は、チップと基板との絶縁を図
るための上記ソルダーレジストを不要とし、ソルダーレ
ジストと基板又はモールド材との間に生じる上記問題を
除去することを目的としている。
【００１２】さらに本発明は、チップを実装する基板に
導体パターンを従来よりも少ない手数及びコストで形成
することを目的としている。
【００１３】さらに本発明は、半導体装置に用いられる
多層基板を従来のように接着剤を用いることなく実現す
ることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする絶縁基材を有する
基板を備える。熱可塑性ポリイミド樹脂製の基材に、そ
のガラス転移点以上の温度を与えると、絶縁基材表面は
溶融して接着剤としての性質を表わす。この接着層は、
絶縁基材上に導体パターンを形成するために金属薄膜を
ラミネートするために好適であり、この絶縁基材上に半
導体集積回路チップを固定するためにも好適である。ま
た、多層基板を形成するために、熱可塑性ポリイミド製
の絶縁基材同士を接合するためにも好適である。上記半
導体集積回路チップを基板上に固定する場合、熱可塑性
ポリイミド樹脂製の絶縁基材とチップとを一定の圧力で
接触させ、雰囲気をガラス転移点以上にして接着を行な
うことが好ましい。
【００１５】絶縁基材は、上記接着剤としての特性を失
わない限り、熱可塑性ポリイミドにシリコン変性あるい
はフッ素変性を施したり、エポキシ系ポリマー等をブレ
ンドして作ることができる。
【００１６】上記絶縁基板の導体パターンを形成した面
に半導体集積回路チップを固定する場合には、半導体集
積回路チップの実装面側に熱可塑性ポリイミド樹脂を主
体とする膜を塗布することが好ましい。この膜は基板と
の接着性をより強固なものとすると共に、チップと基板
の導体パターンとの絶縁層としても機能する。
【００１７】上記熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする
絶縁基材を有する基板は可撓性であり、従って基板のサ
イズが集積回路チップのサイズに近い構造のパッケー
ジ、すなわちＣＳＰ型のパッケージに適用して好適なる
ものである。もっとも、本発明はその他の種々のタイプ
のパッケージ、例えばＢＧＡ(Ball Grid Array)パッケ
ージ、ＱＦＰ(Quad Flat Package)型のパッケージ等に
広く利用することが可能である。
【００１８】本発明はまた、上記熱可塑性ポリイミド樹
脂を主体とする絶縁基材を有する基板を補強する目的
で、その周囲に金属製リードフレーム等により与えられ
る枠材を備えることができる。もっとも基板の強度的な
問題が解決されるならば、上記枠材を必ずしも設ける必
要はない。上記枠材を提供するリードフレームは、多数
の基板及び集積回路チップを製造の各工程に送り込むた
めに好適である。これは上記基板をＴＡＢテープとして
供給する場合に比べて、必要な熱可塑性ポリイミド樹脂
の量を極めて少なくでき、パッケージ全体のコストを引
き下げる。
【００１９】上記熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする
絶縁基材を有する基板は、集積回路チップの主面側を上
にしてワイヤボンディングにより該主面上に形成した電
極パッドと基板上の導体リードとを接続する構造の半導
体装置に用いることができる。このような構造の半導体
装置では、樹脂等のパッケージ材料によりチップ全体が
覆われる。尚、集積回路チップの主面とは電極パッドが
設けられた側の面であり、一般的にそちら側の面に回路
素子が形成される。
【００２０】また、上記熱可塑性ポリイミド樹脂を主体
とする絶縁基材を有する基板は、集積回路チップの主面
側を下にして、すなわちフリップチップと呼ばれる方法
で、集積回路チップを実装する構造の半導体装置に用い
ることができる。このような場合に、チップの主面の電
極パッド上には、導電性ポリマーを主体とするバンプを
形成し、このバンプを基板上の導体パターンに接触させ
ることができる。バンプは、チップを基板に接着させる
工程において同様に溶融され、導体パターン上に接着さ
れる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に沿って説明する。図１〜図３に本発明をＣＳＰ型パッ
ケージの半導体装置に適用した第１の実施形態を示す。
半導体装置１は熱可塑性ポリイミド樹脂よりなるフィル
ム状の絶縁基材２を有する。絶縁基材２は、ここに実装
される集積回路チップ４よりも一回り大きい外形寸法を
有している。絶縁基材２の一面側には銅パターン３が形
成され、これによって基板Ａが構成されている。図２に
模式的に表わされるように、絶縁基材２上の各銅パター
ン３の一端は、絶縁基材の周縁に沿って配置されるボン
ディングパターン３ａである。各銅パターン３の他端
は、絶縁基材に二次元的に配列された円形状の半田ボー
ル接合部３ｂである。絶縁基材２には、各半田ボール接
合部３ｂの位置に対応してスルーホール２ａが形成して
ある。このスルーホール２ａを介して各銅パターンの半
田ボール接合部３ｂに半田ボール５が接合される。
【００２２】基板Ａの周囲には、変形及び破損し易い熱
可塑性ポリイミドよりなる絶縁基板を補強する目的で、
補強枠６が設けられる。図３に示すように補強枠６は、
リードフレームの形で与えられる金属製の枠である。製
造工程において、リードフレーム７上の補強枠６の位置
に、基板Ａはエポキシその他の非導電性の接着剤９を用
いて貼り付けられる。補強枠６を用いることの利点は、
上記絶縁基板の補強以外に、パッケージの製造コストを
下げることができる点にある。従来のＴＡＢテープの形
で上記絶縁基材を供給した場合には、基板として使用さ
れる部分以外は破棄することとなるため、比較的高価な
ポリイミドのフィルムがさらに多く必要になる。比較的
安価なリードフレームを用いて補強枠を与えることによ
り、必要なポリイミドの量は最小限に抑えられる。
【００２３】集積回路チップ４は、上記基板Ａの銅パタ
ーン３を形成した面上に、その回路素子及び電極パッド
４ａが形成された面を上にして固定される。チップ４を
基板Ａ上に固定するために、チップ裏面に絶縁基材２と
同じ素材、すなわち熱可塑性ポリイミドの膜８が形成さ
れている。集積回路チップ４を熱可塑性ポリイミドのガ
ラス転移点以上の温度に加熱して、チップ裏面に施され
た熱可塑性ポリイミドの膜８を溶融し、熱可塑性ポリイ
ミドからなる絶縁基材に圧着する。その後雰囲気温度を
下げることによって、膜８は絶縁基材２上の銅パターン
３及びその隙間の基材表面に接着され、集積回路チップ
４は基板Ａに固定される。
【００２４】集積回路チップ４を搭載した状態で、基板
Ａの上におけるチップの周囲には、銅パターンのボンデ
ィングパターン３ａが露出している。集積回路チップ４
の主面上の電極パッド４ａとこのボンディングパターン
３ａをワイヤボンドすることにより、チップと銅パター
ンとの電気的接続が達成される。モールド樹脂１０は、
集積回路チップ４を覆うと共に、リードフレームで与え
られる補強枠６の内側の一部を覆うようにして絶縁基板
２上に形成される。
【００２５】次に図４に示す各工程に従って、上記半導
体装置１の製造工程を説明する。集積回路チップ４の裏
面に熱可塑性ポリイミドの膜８を形成し、リードフレー
ム７に固定された基板Ａ上に置く（工程（Ａ））。膜８
は、ダイシングされる前のウェハ状態で液体状の熱可塑
性ポリイミドをスピンコートにより塗布するか、または
ダイシングテープから転写する等の方法により得る
（尚、ダイシングテープから転写する方法は、本願出願
人が先に提案した特願平7-285323号及び特願平8-8049号
に記載した方法を用いることができる）。熱圧着ツール
２４で基板Ａ及び集積回路チップ４を0.5〜2Kg程度の荷
重で挟み込み、250〜350℃の温度で1〜3秒の熱圧着を行
なう（工程（Ｂ））。加熱により基板Ａの絶縁基材２と
膜８の界面における熱可塑性ポリイミドは溶融し、チッ
プを基板上に接着する。
【００２６】150〜200℃の温度で銅パターン３と電極パ
ッド４ａの間のワイヤボンディングを行なう（工程
（Ｃ））。トランスファーモールド又はポッティングに
より、チップの樹脂封止を行う（工程（Ｄ））。樹脂の
流し込みの際に、リードフレーム７は樹脂が絶縁基板よ
りも外側に流れ込まないようにするダムの役割を果た
す。パッケージを反転し、スルーホール２ａにスキージ
を用いてクリーム半田を充填した後、半田ボール５を移
載する（工程（Ｅ））。一括リフローにより半田ボール
５を銅パターン３に接合する。最後に、パッケージから
はみ出したリードフレーム７を切除して半導体装置１を
得る（工程（Ｆ））。
【００２７】図５に、上記半導体装置１で使用される基
板Ａの製造工程を示した。基台としての耐熱性フィルム
２５上に、熱可塑性ポリイミドワニスをスクリーン印刷
又はコーターにより塗布した後、溶媒を除去して熱可塑
性ポリイミドフィルム１１を得る（工程（Ａ））。その
上に銅箔１２をラミネートする（工程（Ｂ））。銅箔１
２を熱可塑性ポリイミドフィルム１１上に置いた後約30
0℃で熱し、ローラにより圧着することにより、この工
程を実現する。エポキシ系、オレソクレゾール又はアク
リル系等のレジスト１３をリソグラフィ技術によりパタ
ーン化し、銅箔１２上に形成する（工程（Ｃ））。次い
で、このレジスト１３をマスクにして銅箔１２を塩化第
二鉄液等を使用してエッチングし、ポリイミドフィルム
１１上に銅パターンを得る（工程（Ｄ））。レジスト１
３及び耐熱性フィルム２５を順次剥離する（工程（Ｅ）
及び（Ｆ））。
【００２８】熱可塑性ポリイミドフィルム１１の裏面
に、エポキシ系、オレソクレゾール又はアクリル系等の
レジスト１４を形成する（工程（Ｇ））。このレジスト
１４をマスクにしてポリイミドフィルム１１をアルカリ
系の薬品等によりエッチングして、スルーホール１４を
形成する（工程（Ｈ））。レジスト１４をポリイミドフ
ィルム１１から剥離し、最後に銅パターン１２上にメッ
キを施して絶縁基板を得る（工程（Ｉ））。
【００２９】なお、上記ポリイミドフィルム上に銅パタ
ーンを形成する方法として、スパッタリングにより銅パ
ターンを蒸着し、銅メッキを施す工程を採用することも
できる。また、パンチングの方法により、ポリイミドフ
ィルムに上記スルーホールを形成してもよい。この工程
は、銅箔をポリイミドフィルムにラミネートする前に行
なう。スルーホールは銅箔をエッチングする前に、バッ
クコーティングされる必要がある。
【００３０】上記絶縁基材に用いられる熱可塑性ポリイ
ミド樹脂は下式の如くであり、物性値として、ガラス転
移点Ｔｇ：150〜250℃、誘電率：2.9〜3.7、線膨張係
数：15〜60ppm/℃、引っ張り弾性率：250〜400kg/mm2を
有するものが好適である。
【００３１】
【化１】
【００３２】図６は本発明の第２の実施形態における半
導体装置の断面図を示している。これは基板の銅パター
ンをパッケージの下面側に配置したＣＳＰ型のパッケー
ジである。特に説明のない限り、図では先の実施形態と
同じ構成部分には、同じ符号を用いている。半導体装置
１は、熱可塑性ポリイミド樹脂よりなる絶縁基材２の下
面側に銅パターン３を備えてなる基板Ｂを有する。基板
Ｂはさらに、銅パターン３が外気に触れるのを避けるた
めに、半田ボール５を搭載する領域を除いて、絶縁基材
２の下面側に塗布したソルダーレジスト１５を含んでい
る。
【００３３】半導体集積回路チップ４は、基板Ｂの銅パ
ターン３を備えない面側、すなわち熱可塑性ポリイミド
が全域に露出された面側に搭載される。熱可塑性ポリイ
ミド樹脂よりなる絶縁基材２は、熱により溶融してシリ
コンチップ４をその表面に接着するので、先の実施形態
における熱可塑性ポリイミドの膜をチップ４側に設ける
必要がなくなる。銅パターン３とチップの電極パッド４
ａとは、絶縁基材２に形成されたスルーホール２ａを介
してワイヤボンドされる。
【００３４】基板Ｂの周囲には、先の実施形態と同様に
補強枠６が設けられる。補強枠６もまた、別途に接着剤
を使用することなく、熱可塑性ポリイミド製の絶縁基材
２に直接接着される。モールド樹脂１０により集積回路
チップ４が封止される。
【００３５】図７に、本実施形態で使用される絶縁基板
の製造工程を示した。基台としての耐熱性フィルム２５
上に、熱可塑性ポリイミドワニスをスクリーン印刷又は
コーターにより塗布した後、溶媒を除去して熱可塑性ポ
リイミドフィルム１１を得る（工程（Ａ））。その上に
銅箔１２をラミネートする（工程（Ｂ））。エポキシ
系、オレソクレゾール又はアクリル系等のレジスト１３
をリソグラフィ技術によりパターン化し、銅箔１２上に
形成する（工程（Ｃ））。次いで、このレジスト１３を
マスクにして銅箔１２を塩化第二鉄液等を使用してエッ
チングし、ポリイミドフィルム１１上に銅パターンを得
る（工程（Ｄ））。レジスト１３及び耐熱性フィルム２
５を順じ剥離する（工程（Ｅ））。
【００３６】銅パターン１２の上にエポキシ系ソルダー
レジスト１５をコーティングする（工程（Ｆ））。さら
にその上に、オレソクレゾール又はアクリル系等のレジ
スト１６を形成する（工程（Ｇ））。このレジスト１６
をマスクにしてソルダーレジスト１５をエッチングし、
半田ボール実装用のスルーホール１７を形成する（工程
（Ｈ））。
【００３７】熱可塑性ポリイミドフィルム１１の裏面
に、エポキシ系、オレソクレゾール又はアクリル系等の
レジスト１８を形成する（工程（Ｉ））。このレジスト
１８をマスクにしてポリイミドフィルム１１をアルカリ
系の薬品等によりエッチングして、ワイヤボンド用のス
ルーホール１４を形成する（工程（Ｊ））。レジスト１
６及び１８をポリイミドフィルム１１から剥離し、最後
に銅パターン１２上にメッキを施して基板Ｂを得る（工
程（Ｋ））。
【００３８】図８は本発明の第３の実施形態における半
導体装置の断面図を示している。これは集積回路チップ
の主面を基板側に向けたフリップチップと呼ばれる構造
のＣＳＰパッケージである。ここでも特に説明のない限
り、図では先の実施形態と同じ構成部分には、同じ符号
を用いている。半導体集積回路チップ４が搭載される基
板Ｃにおいて、熱可塑性ポリイミドよりなる絶縁基材２
は、これに搭載される集積回路チップ４と平面的に同じ
大きさであり、そのチップ実装面側に銅パターン３を有
している。絶縁基材下面の半田ボール５は、スルーホー
ル２ａを通して銅パターン３に接合される。
【００３９】集積回路チップ４は、その主面を下向きに
して基板Ｃ上に搭載される。集積回路チップ４の搭載前
に、その主面には熱可塑性ポリイミドの膜８を形成し、
熱圧着により基板上にチップ４を接着する。チップの主
面に形成された電極パッド４ａと銅パターン３のインナ
ーリードとは、導電性ポリマーよりなるバンプ１９を介
して接合される。バンプ１９は、基板Ｃ上に集積回路チ
ップ４を搭載する前に、チップの電極パッド４ａ上に形
成される。図９に、チップ実装前のボンディングパター
ン３ａとバンプ１９との対応関係を示した。なお、図に
はボンディングパターン３ａ上に金めっき２０が施され
た様子が示されている。導電性のバンプ１９は、銀等の
導電性フィラーを混合した熱可塑性ポリイミドや、半反
応性のエポキシで構成することができる。熱圧着により
チップを絶縁基板上に接着する際に、バンプ１９の表面
が溶融してボンディングパターンに接合される。
【００４０】図１０は、上記バンプの電極パッド上への
形成工程を示している。集積回路チップ４の主面上に
は、酸化膜２１、窒化シリコンによるパッシベーション
層２２が形成されており、この上に熱可塑性ポリイミド
を塗布し、加熱及び乾燥して膜８を形成する（工程
（Ａ））。この段階で、電極パッド４ａはパッシベーシ
ョン層２２及び熱可塑性ポリイミドの膜８によって覆わ
れている。膜８上にエポキシ系レジスト２３を塗布し
（工程（Ｂ））、このレジスト２３を電極パッドの対応
位置をマスクして露光によりパターニングする（工程
（Ｃ））。溶剤にチップを入れ、レジスト２３をマスク
にして電極パッド４ａ上のポリイミドをエッチングする
（工程（Ｄ））。
【００４１】レジスト２３を残したままドライエッチン
グを行い、電極パッド４ａ上のパッシベーション層２２
を除去する（工程（Ｅ））。スクリーン印刷又はステン
シルで、露出した電極パッド４ａ上に導電性ポリマーバ
ンプ１９を形成し、最後にレジスト２３を剥離する（工
程（Ｅ）及び（Ｆ））。
【００４２】以上、本発明に係る半導体装置のいくつか
の実施形態を図面に沿って説明した。本発明は上記実施
形態に示された範囲に限定されないことは明らかであ
る。実施形態ではパッケージの下面に２次元的に半田ボ
ールを配置したＢＧＡタイプの半導体装置に本発明を適
用した。しかし、本発明は導体パターンの半田ボール接
合部を基板の外周側に位置させ、パッケージの側面より
引き出されたリードにこれを接合するような構造のパッ
ケージにも適用できる。すなわち本発明においては、基
板の導体パターンと外部基板との接続を図るための手段
は重要ではなく、種々の形態のパッケージに本発明を適
用することができる。また、集積回路チップの平面的な
サイズに対する基板のサイズも本発明においては重要で
はなく、従って実施形態に示したようなＣＳＰ型のパッ
ケージに限らず、他のパッケージに本発明を適用するこ
とができる。
【００４３】
【発明の効果】熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする絶
縁基材は、それ自体が接着性を有するので、基板上に集
積回路チップを固定するために、ガラス転移点が低いエ
ポキシ系ダイアタッチ材を使用する必要がなくなる。従
って、本発明に係る半導体装置は高温リフロー時の接着
強度が強く、良好な耐リフロークラック性を得ることが
できる。また、上記ダイアタッチ材を用いないことによ
り、従来の半導体装置において上記ダイアタッチ材に起
因して発生した集積回路チップの剥離の問題等を回避す
ることができる。
【００４４】本発明の半導体装置においては、集積回路
チップと基板の導体パターン間にエポキシ系ソルダーレ
ジストを塗布する必要がない。従って、チップを封止す
るモールド材とエポキシ系ソルダーレジストとの弱い接
着力に起因してリフロー時に生じるパッケージ周辺の剥
離を防止することができる。また、絶縁基材とエポキシ
系ソルダーレジストとの線膨張係数の違いから生じた基
板の反りの問題を回避することができる。
【００４５】熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする絶縁
基材は、それ自体が接着性を有するので、導体パターン
をラミネートするために接着層を必要としない。従っ
て、接着層に起因して必要となるキュア工程及び洗浄工
程が不要となり、パッケージの製造工数を減らすことが
できる。また、多層基板を製造する場合においても、各
基板間に接着剤は不要であり、製造工数及びコストを抑
えることができる。
【００４６】導電性ポリマーを主体とするバンプにより
電極パッドと絶縁基板上の導体パターンとを電気的に接
続した本発明の半導体装置においては、金属拡散を防ぐ
ための従来のような複雑な金属層（例えば、Al-Cr-Cu-N
i-SnPb）を必要としない。また、鉛やフラックスも使用
する必要がなく、洗浄工程を不要とする。この結果、半
導体装置の製造期間を短縮し、コストを引き下げること
ができる。
【００４７】さらに、導電性ポリマーを主体とするバン
プと集積回路チップを基板上に固定する熱可塑性ポリイ
ミドの膜との間の線膨張係数差は小さいので、バンプが
導体パターンから剥離して接触不良を起こす可能性が少
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＣＳＰ型パッケージの半導体装置に適
用した第１の実施形態における断面図である。
【図２】図１の半導体装置の分解状態における斜視図で
ある。
【図３】絶縁基板を搭載したリードフレームの平面図で
ある。
【図４】図１の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図５】図１の半導体装置に使用される絶縁基板の製造
工程を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における半導体装置の
断面図である。
【図７】図６の半導体装置に使用される絶縁基板の製造
工程を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における半導体装置の
断面図である。
【図９】図８の半導体装置におけるチップ実装前のイン
ナーリードとバンプとの対応関係を示す図である。
【図１０】図８の半導体装置におけるバンプの電極パッ
ド上への形成工程を示す図である。
【図１１】従来のＣＳＰ型のパッケージの一つを示す断
面図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置 ２ 絶縁基材 ２ａ スルーホール ３ 銅パターン ３ａ ボンディングパターン ３ｂ 半田ボール接合部 ４ 集積回路チップ ４ａ 電極パッド ５ 半田ボール ６ 補強枠 ７ リードフレーム ８ 膜 ９ 接着剤 １０ 樹脂 １１ 熱可塑性ポリイミドフィルム １２ 銅箔 １３ レジスト １４ レジスト １５ ソルダーレジスト １６ レジスト １７ スルーホール １８ レジスト １９ バンプ ２０ 金めっき ２１ 酸化膜 ２２ パッシベーション層 ２３ レジスト ２４ 熱圧着ツール ２５ 耐熱性フィルム Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 基板

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体集積回路チップと、 導体パターンを備え、上記半導体集積回路チップが固定
    される熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする絶縁基材を
    有する基板と、 上記半導体集積回路チップの主面に形成された電極パッ
    ドと上記導体パターンとを電気的に接続する手段と、 上記導体パターンを外部基板へ電気的に接続する手段
    と、を備えた半導体装置。
  2. 【請求項２】 上記半導体集積回路チップの主面と反対
    側の面を上記基板の絶縁基材上に載置し、熱圧着により
    上記半導体集積回路チップが接触する上記絶縁基材を溶
    融し、上記基板上に上記半導体集積回路チップを固定し
    た請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 上記導体パターンを、上記基板の絶縁基
    材の上記半導体集積回路チップを載置する面と反対側の
    面に配置し、上記絶縁基材に形成したスルーホールを介
    して上記半導体集積回路チップの電極パッドと上記導体
    パターンとを電気的に接続した請求項２記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項４】 上記導体パターンを外部基板へ電気的に
    接続する手段が、上記導体パターンに固定された半田ボ
    ールである請求項１、２又は３記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 上記半導体集積回路チップの上記基板へ
    の実装面に、熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする膜を
    備え、熱圧着により上記膜と上記絶縁基材を溶融し、上
    記基板上に上記半導体集積回路チップを固定した請求項
    １記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 上記導体パターンを、上記基板の絶縁基
    材の上記半導体集積回路チップを載置する面側に配置
    し、上記絶縁基材に形成したスルーホールを介して上記
    導体パターンに半田ボールを固定させた請求項５記載の
    半導体装置。
  7. 【請求項７】 少なくとも上記半導体集積回路チップの
    主面及び上記電極パッドと上記導体パターンとを電気的
    に接続する手段とを封止するパッケージ材料を備えた請
    求項１、２、３、４、５又は６記載の半導体装置。
  8. 【請求項８】 上記半導体集積回路チップの主面側を上
    記基板への実装面側とし、導電性ポリマーを主体とする
    バンプにより上記半導体集積回路チップの電極パッドと
    上記導体パターンとを電気的に接続した請求項５又は６
    記載の半導体装置。
  9. 【請求項９】 上記導電性ポリマーを主体とするバンプ
    が、導電性フィラーを混合した熱可塑性ポリイミド樹脂
    である請求項８記載の半導体装置。
  10. 【請求項１０】 上記基板の周囲に補強用の枠材を備え
    た請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の
    半導体装置。
  11. 【請求項１１】 上記補強用の枠材は、リードフレーム
    により与えられる金属製である請求項１０記載の半導体
    装置。
  12. 【請求項１２】 上記基板が、複数の熱可塑性ポリイミ
    ド樹脂を主体とする層の間に導体パターンを備えた多層
    基板である１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０
    又は１１記載の半導体装置。
  13. 【請求項１３】 半導体集積回路チップを形成する工程
    と、 熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする絶縁基材上に導体
    パターンを備えた基板を形成する工程と、 上記導体パターンを形成した面を下に向けた絶縁基板上
    に、上記半導体集積回路チップをその主面を上にして載
    置する工程と、 熱圧着により上記基板の上記半導体集積回路チップとの
    界面における上記基板の絶縁基材を溶融し、上記基板と
    上記半導体集積回路チップとを接着する工程と、 上記基板の絶縁基材に形成されたスルーホールを介し
    て、上記半導体集積回路チップの電極パッドと上記導体
    パターンとを電気的に接続する工程と、上記少なくとも
    上記半導体集積回路チップの主面及び上記電極パッドと
    上記導体パターンとを電気的に接続する部分とをパッケ
    ージング材料により封止する工程と、 上記導体パターンに半田ボールを固定する工程と、を含
    む半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】 上記基板を形成する工程は、 熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とするフィルムを形成す
    る工程と、 上記フィルム上に、銅箔をラミネートする工程と、 上記銅箔をエッチングして導体パターンを形成する工程
    と、 上記フィルムの上記導体パターンを形成した面に、ソル
    ダーレジストを塗布する工程と、 上記ソルダーレジストをエッチングして半田ボール実装
    用に上記導体パターンの一部を露出させる工程と、 上記フィルムを上記導体パターンを形成した面と反対側
    の面からエッチングして、半導体集積回路チップの電極
    パッドとの接続用に上記導体パターンの一部にスルーホ
    ールを形成する工程と、を含む請求項１３記載の半導体
    装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】 半導体集積回路チップを形成する工程
    と、 熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする絶縁基材上に導体
    パターンを備えた基板を形成する工程と、 上記半導体集積回路チップの主面と反対側の面に、熱可
    塑性ポリイミド樹脂を主体とする膜を形成する工程と、 上記導体パターンを形成した面を上に向けた基板上に、
    上記半導体集積回路チップをその主面を上にして載置す
    る工程と、 熱圧着により上記基板の絶縁基材と上記膜を溶融し、上
    記基板と上記半導体集積回路チップとを接着する工程
    と、 上記半導体集積回路チップの電極パッドと上記導体パタ
    ーンとを電気的に接続する工程と、 上記少なくとも上記半導体集積回路チップの主面及び上
    記電極パッドと上記導体パターンとを電気的に接続する
    部分とをパッケージング材料により封止する工程と、 上記基板の絶縁基材に形成されたスルーホールを介し
    て、上記導体パターンに半田ボールを固定する工程と、
    を含む半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 半導体集積回路チップを形成する工程
    と、 熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする絶縁基材上に導体
    パターンを備えた基板を形成する工程と、 上記半導体集積回路チップの主面に、熱可塑性ポリイミ
    ド樹脂を主体とする膜を形成する工程と、 上記熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とする膜をエッチン
    グして半導体集積回路チップの電極パッドを露出させる
    工程と、 上記電極パッド上に導電性ポリマーを主体とするバンプ
    を形成する工程と、 上記導体パターンを形成した面を上に向けた基板上に、
    該導体パターンと上記バンプとが接触するよう上記半導
    体集積回路チップをその主面を下にして載置する工程
    と、 熱圧着により上記基板の絶縁基材と上記膜及び上記バン
    プを溶融し、上記基板と上記半導体集積回路チップとを
    接着すると共に上記電極パッドと上記導体パターンとを
    電気的に接続する工程と、 上記絶縁基材に形成されたスルーホールを介して、上記
    導体パターンに半田ボールを固定する工程と、を含む半
    導体装置の製造方法。
  17. 【請求項１７】 上記基板を形成する工程は、 熱可塑性ポリイミド樹脂を主体とするフィルムを形成す
    る工程と、 上記フィルム上に、銅箔をラミネートする工程と、 上記銅箔をエッチングして導体パターンを形成する工程
    と、 上記フィルムを上記導体パターンを形成した面と反対側
    の面からエッチングして、半田ボール実装用に上記導体
    パターンの一部を露出させる工程と、 上記導体パターンの表面にメッキを施す工程と、を含む
    請求項１５又は１６記載の半導体装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 上記基板を形成する工程の後に、上記
    絶縁基板の周囲に補強用の枠材を取り付ける工程を含む
    請求項１３、１４、１５、１６又は１７記載の半導体装
    置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 半導体集積回路チップを実装し半導体
    装置を形成するための絶縁基板を、熱可塑性ポリイミド
    樹脂を主体として成型した半導体装置用絶縁基板。
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