JPH10270493A - Bga型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Bga型半導体装置の製造方法

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JPH10270493A
JPH10270493A JP8303212A JP30321296A JPH10270493A JP H10270493 A JPH10270493 A JP H10270493A JP 8303212 A JP8303212 A JP 8303212A JP 30321296 A JP30321296 A JP 30321296A JP H10270493 A JPH10270493 A JP H10270493A
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JP
Japan
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elastomer
insulating film
semiconductor chip
semiconductor device
mold plate
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Pending
Application number
JP8303212A
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English (en)
Inventor
Katsumi Amano
克己 天野
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Mitsui High Tec Inc
Original Assignee
Mitsui High Tec Inc
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Publication date
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Publication of JPH10270493A publication Critical patent/JPH10270493A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/50Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/50Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体チップとTABテープの間に形成され
るエラストマの信頼性を高め、低コストで、外観の良好
な半導体装置を提供する。 【解決手段】 BGA型半導体装置の製造方法におい
て、配線パターンを所定の間隔で複数個配列してなる絶
縁性フィルムに半導体チップを搭載する工程が、絶縁性
フィルムの半導体チップを搭載すべき位置に、所望の形
状の凹部Hを形成してなるモールドプレート20を用意
し、このモールドプレートの凹部にエラストマ4を充填
する工程と、エラストマーに脱泡処理を行う脱泡工程
と、モールドプレートに、絶縁性フィルムを位置合せし
貼着する貼着工程と、エラストマを加熱し硬化させるキ
ュア工程と、モールドプレートをはずす離脱工程と、こ
のエラストマ上に半導体チップを搭載し固着するボンデ
ィング工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、BGA型半導体装
置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気、電子部品の高性能化に伴い半導体
装置の高集積化および高密度化が強く望まれており、こ
れに対応して、多ピン用の半導体装置のパッケージ構造
は、チップの二辺にボンディングパッドを有する構造か
ら、四辺のすべてにボンディングパッドを有する構造へ
と変化してきた。
【0003】さらに、多ピン化対策として、例えば、米
国特許第5148265号では、半導体チップの表面
(機能面側)にエラストマ層を介して、配線パターンを
形成した絶縁性フィルムを配置し、さらに絶縁性フィル
ムの表面に複数の半田ボールを格子状に配置したBGA
(ボールグリッドアレイ)と指称される半導体装置が提
案されている。
【0004】この方法では、熱応力の緩和のために、半
導体チップの表面にエラストマ層を介して、配線パター
ンが接続されているが、さらにこのエラストマ層の弾性
により、配線パターンとの接触性が高められ、また緩衝
効果により、実装時および実装後においてもチップクラ
ックの発生が防止され、信頼性が高められている。
【0005】通常このBGA型半導体装置は、複数の配
線パターンを格子状に形成した、1枚の絶縁フィルムを
もとに形成されるため、この絶縁フィルム上にそれぞれ
エラストマ層を介して複数のチップを実装し、樹脂封止
工程を完了した後に、個別製品とするための分断作業を
行うという方法がとられている。
【0006】ところで、従来このエラストマ層の形成
は、配線パターンが形成されたTABテープ表面に、開
口部を具備した板状マスクを配置し、エラストマを前記
板状マスクの開口部に押し延ばし塗布した後、板状マス
クを取り外すといういわゆるスクリーン印刷法が用いら
れている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのスク
リーン印刷法では、塗布時のエラストマが流動状態にあ
るため、押し延ばしの際に空気を巻き込み、図14に示
すように、エラストマ32内に空気Bが混入するという
問題があった。また、TABテープ2表面にエラストマ
32を形成する際、エラストマの押し延ばし方向に対峙
する板状マスク開口部付近のエラストマ角部Eに、盛り
上がりが発生するため、これにより実装されるチップと
の位置ずれが生じたり、平坦度が低下し、半導体チップ
が傾いてしまうという問題があった。更にはこれらの作
業には熟練を要し、また生産性も悪いという問題があっ
た。
【0008】また、前述したような空気の混入を防止す
るため、加熱により脱泡を行うという方法も提案されて
いるが、この状態で脱泡を行うと気泡が上がり、エラス
トマ表面に凹凸ができてしまう。またこの凹凸上に半導
体チップが実装されると、密着性が低下したり、平坦性
が低下したりするという問題があった。
【0009】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、半導体チップとTABテープの間に形成されるエラ
ストマの信頼性を高め、低コストで、外観の良好な半導
体装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の第1のB
GA型半導体装置の製造方法の特徴は、周縁端部に複数
のボンディングパッドを有する半導体チップと、配線パ
ターンを具備するとともに、前記配線パターンに接続さ
れ、突出して外部との電気的接続を行う複数の半田ボー
ルを具備してなる絶縁性フィルムとで構成され、前記各
半導体チップの機能面側に、エラストマを介して前記絶
縁性フィルムを貼着するとともに、前記半導体チップの
周縁部に形成されたボンディングパッドに前記配線パタ
ーンを接続したBGA型半導体装置の製造方法におい
て、前記配線パターンを所定の間隔で複数個配列してな
る絶縁性フィルムに半導体チップを搭載する工程が、前
記絶縁性フィルムの半導体チップを搭載すべき位置に、
所望の形状の凹部を形成してなるモールドプレートを用
意し、このモールドプレートの前記凹部にエラストマを
充填する工程と、前記エラストマーに脱泡処理を行う脱
泡工程と、前記モールドプレートに、前記絶縁性フィル
ムを位置合せし貼着する貼着工程と、前記エラストマを
加熱し硬化させるキュア工程と、前記モールドプレート
をはずす離脱工程と、このエラストマ上に半導体チップ
を搭載し固着するボンディング工程とを含むことにあ
る。
【0011】また望ましくは、前記貼着工程後、再度脱
泡処理を行う第2の脱泡工程とを含むことを特徴とす
る。
【0012】本発明の方法によれば、モールドプレート
開口部内にエラストマを効率よく充填することができ、
エラストマが空気を巻き込むこともなく、気泡の発生を
防止することができると共に、エラストマ角部に盛り上
がりが生じるようなこともない。また従来の方法では、
板状マスク開口部のエラストマ塗布面側が半導体チップ
搭載面となっているため、ここで脱泡を行うと、半導体
チップ搭載面に凹凸が形成されてしまうため、脱泡処理
はできなかったが、モールドプレートではエラストマ上
面が開口部底面側であるため、脱泡工程を採用しても、
半導体チップ搭載面に凹凸が生じることなく、平滑な表
面を維持することができる。更にまた機械化が容易とな
り、生産性を向上させることができる。また、この方法
では、モールドプレートの開口部のプロファイルを調整
することにより、エラストマの形状を断面形状を自由に
制御することができる。例えば、半導体チップ側の面積
を大きくした断面台形状にエラストマを形成することに
より、半導体チップとの接触面積を増大し、接着性を高
めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明のBGA型半
導体装置の製造方法は、図1に概念図、図2に要部断面
図を示すように、所定の位置に開口部Hを備えたモール
ドプレート20にエラストマ4を注入し、脱泡したの
ち、TABテープ2をこのモールドプレート20に貼着
し、キュアを行った後、モールドプレート20をTAB
テープ2から取り外すことによってエラストマ4のパタ
ーンを形成することを特徴とする。
【0014】このTABテープを用いて形成される半導
体装置は図3に示すように絶縁性フィルム11上に多数
の配線パターンが連続形成されており、この上に、エラ
ストマ4を介して半導体チップ10を実装したのち、図
4に示すように前記半導体チップ10のボンディングパ
ッド10Bと前記配線パターン16Sとの接続部位に、
コーティング層13を形成し被覆保護してなるものであ
る。
【0015】次に、この方法について工程図を参照しつ
つ詳細に説明する。まず、ポリイミドテープからなる絶
縁性フィルム11の表面に銅箔15を貼着し、さらにこ
の表面にフォトレジスト(図示せず)を塗布しフォトリ
ソグラフィーにより、パターニングし、銅箔15のパタ
ーンを形成する。この後、フォトリソグラフィを行い、
レジストパターンRを形成し、無電解金めっきにより、
レジストパターンRから露呈する銅箔15の表面に金め
っき層16を形成する。そして裏面側からフォトレジス
トを塗布し、フォトリソグラフィを行い、これをマスク
として絶縁性フィルム11をエッチングし、配線パター
ン先端の接続片(ビームリード)16Sが形成される周
縁部領域と半田ボール12との電気的接続領域にウイン
ドウWおよびヴィアVを形成する。
【0016】そして、接続片形成部を除くこのヴィアV
内で、前記銅箔15のパターンに接続すると共に表面に
突出するように半田ボール12を形成する。そして図5
に示すように銅エッチングを行い、ウインドウ内に露呈
する銅をエッチング除去する。これにより、ウインドウ
Wの領域は接続片16Sとしての金パターンのみが存在
し、フレキシブルな状態となっている。そして中央部で
は銅箔のパターン15と金メッキ層16との2層構造と
なってこの接続片16Sにそれぞれ連設されており、配
線パターンとして機能する。
【0017】この後、図1に示したようなモールドプレ
ート20を用意し、これに図6に示すように、絶縁性エ
ラストマー(シリコンエラストマー)4を注入し、真空
中で15分間放置し、脱泡をおこなった後、さらに、図
7に示すように、TABテープ2を貼着する。
【0018】そしてさらに、90℃60分のキュア工程
を経てモールドプレート20をはずし、図8に示すよう
に、エラストマー4のパターンの形成されたTABテー
プを得る。
【0019】この後、絶縁性エラストマー層4上に接着
剤を塗布し、これを図9に示すように、ダイシングのな
された半導体チップ10上に位置決めし、半導体チップ
10の素子形成面側に、この絶縁性フィルム11を固着
する。この後図10に示すように、ボンディングツール
BTを用いて、半導体チップ10の周縁部のボンディン
グパッドに、接続片を熱圧着することにより、配線パタ
ーンと半導体チップとの間の電気的接続を行う。この
時、金の接続片16Sは薄いため、熱圧着と同時に切断
される。
【0020】そして、前記半導体チップの前記配線パタ
ーンとボンディングパッドの接続部位をコーティング材
で被覆し、パンチング装置を用いて、絶縁性フィルム1
1と共にコーティング材をカットして個別に分断し、図
11に示すように、コーティング材で被覆保護された半
導体装置が完成する。
【0021】本発明実施例の方法によれば、モールドプ
レート開口部内にエラストマを効率よく充填することが
でき、エラストマが空気を巻き込むことがないため、気
泡の発生を防止することができると共に、エラストマ角
部に盛り上がりが生じるようなこともない。
【0022】また従来の方法では、板状マスク開口部の
エラストマ塗布面側が半導体チップ搭載面となっている
ため、ここで脱泡を行うことができなかったが、モール
ドプレートではエラストマ上面が開口部底面側であるた
め、脱泡工程を採用することができる。
【0023】また、エラストマ上面はモールドプレート
開口部底面側であるため、モールドプレート開口部底面
の加工精度によって平坦度を確保することができる。
【0024】更にまた機械化が容易となり、生産性を向
上させることができる。なお、前記実施例では、半田ボ
ールを形成した絶縁性フィルム(TAB基板)を、半導
体チップにボンディングするようにしたが、ボンディン
グおよびコーティングが終了した後に、半田ボールを形
成するようにしてもよい。また、前記実施例では、TA
Bテープをモールドプレートに貼着したのち、キュアに
先立ち再度真空中で脱泡を行うようにしてもよい。更
に、本発明の変形例として、図12に示すように、TA
Bテープ側の面積を大きくしたり、また逆に小さくした
りすることにより、接着面積を調整し、接着強度を調整
することもできる。また、図13に示すように、凹部の
角に丸みを持たせたモールドプレートを用いることによ
り、 モールドプレートの脱離が容易になる。ここで、
半田ボール12は、格子状をなすように全面に形成さ
れ、また半導体チップ10の裏面はベア状態となってい
る。このようにして低コストで信頼性の高い半導体装置
が形成される。
【0025】また、ヴィアホールの孔ピッチや孔径は、
適宜変形可能であり、例えば格子ピッチが1mmであれ
ば、孔径は0.55mm、格子ピッチが1.5mmであれ
ば、孔径は0.75mmというふうに適宜変更可能であ
る。
【0026】さらに半田ボールの組成についても適宜選
択可能であり、例えばPb37%Sn63%の共晶半田
を用いた場合には固着工程での加熱温度は230℃程度
でよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ラストマを形成するに際し、所定の領域に凹部を形成し
た枠体すなわちモールドプレートを用い、開口側が、T
ABテープとの貼着面側となるようにしているため、半
導体チップとの接着面は、脱泡処理を行っても、平滑な
面を維持し、確実で信頼性の高い接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を示す概念図
【図2】本発明の方法を示す断面説明図
【図3】本発明の方法で形成された半導体装置を示す図
【図4】本発明の方法で形成された半導体装置を示す図
【図5】本発明実施例の半導体装置の製造工程図
【図6】本発明実施例の半導体装置の製造工程図
【図7】本発明実施例の半導体装置の製造工程図
【図8】本発明実施例の半導体装置の製造工程図
【図9】本発明実施例の半導体装置の製造工程図
【図10】本発明実施例の半導体装置の製造工程図
【図11】本発明実施例の半導体装置の製造工程図
【図12】本発明の変形例を示す図
【図13】本発明の変形例を示す図
【図14】従来例のエラストマーの形成方法を示す図
【符号の説明】
10 半導体チップ 11 絶縁性フィルム 12 半田ボール 13 コーティング材 15 銅箔 16 金メッキ層 16S 接続片 20 モールドプレート H 開口部 30 エラストマ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周縁端部に複数のボンディングパッドを
    有する半導体チップと、配線パターンを具備するととも
    に、前記配線パターンに接続され、突出して外部との電
    気的接続を行う複数の半田ボールを具備してなる絶縁性
    フィルムとで構成され、前記各半導体チップの機能面側
    に、エラストマを介して前記絶縁性フィルムを貼着する
    とともに、前記半導体チップの周縁部に形成されたボン
    ディングパッドに前記配線パターンを接続したBGA型
    半導体装置の製造方法において、前記配線パターンを所
    定の間隔で複数個配列してなる絶縁性フィルムに半導体
    チップを搭載する工程が、 前記絶縁性フィルムの半導体チップを搭載すべき位置
    に、所望の形状の凹部を形成してなるモールドプレート
    を用意し、このモールドプレートの前記凹部にエラスト
    マを充填する工程と、 前記エラストマーに脱泡処理を行う脱泡工程と、 前記モールドプレートに、前記絶縁性フィルムを位置合
    せして貼着する貼着工程と、 前記エラストマを加熱し硬化させるキュア工程と、 前記モールドプレートをはずす離脱工程と、このエラス
    トマ上に半導体チップを搭載し固着するボンディング工
    程とを含むことを特徴とするBGA型半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記貼着工程後、再度脱泡処理を行う第
    2の脱泡工程とを含むことを特徴とする請求項1記載の
    BGA型半導体装置の製造方法。
JP8303212A 1996-11-14 1996-11-14 Bga型半導体装置の製造方法 Pending JPH10270493A (ja)

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