JPH10289925A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JPH10289925A
JPH10289925A JP9723697A JP9723697A JPH10289925A JP H10289925 A JPH10289925 A JP H10289925A JP 9723697 A JP9723697 A JP 9723697A JP 9723697 A JP9723697 A JP 9723697A JP H10289925 A JPH10289925 A JP H10289925A
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resin
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conductive resin
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Takuya Takahashi
拓也 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置において、半導体チップをプリン
ト基板に実装する工程においては、取り扱いが困難であ
りリードの接続など多種の工程を要し、半導体装置自体
も半導体チップに比べて比較的大きいものになってい
た。また、従来のリードを用いず樹脂封止を行う半導体
装置にあっては半導体チップ表面の保護および取扱方法
に種々の問題があった。本発明は上記事項に鑑み、異方
性導電樹脂を用いて予め樹脂封止した半導体チップを用
いることにより、取り扱いが容易かつ安全であり、大き
さも半導体チップ自体とほとんど変わらない半導体装置
を提供する。 【解決手段】半導体装置において、半導体チップ(1)
を異方性導電樹脂(3)により樹脂封止し、外部回路に
熱と圧力によって実装する。

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係り、
特に樹脂封止型半導体装置の封止技術及び実装技術に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体チップの実装に関しては、
多ピン化、狭ピッチ化、高細密化が進み、さらにより小
型化、薄形化が要求されている。またその場合において
も信頼性の高い半導体装置が求められてきており、この
要求を満たす種々の技術が開発されている。
【0003】従来から半導体装置の製造工程のおいて樹
脂封止法を用いた半導体装置は、その簡便な製造工程、
低い材料コストを特徴とし、様々な形態の半導体装置に
用いられている。
【0004】その中でも特に普及している半導体装置と
しては、例えば図10および図11に示すような、リー
ドフレームと呼ばれるパターンを施された金属板を用
い、半導体チップ(1)を搭載した後、半導体チップ
(1)搭載部分を絶縁性の封止樹脂(21)で樹脂封止
し、外部との電気的接続用のリード(22)を形成した
QFP(Quad Flat Package )やLCC(Leaded Chip
Carrier )などが挙げられる。
【0005】このような半導体装置は、製造工程上半導
体チップ(1)の周辺にリード(22)を設ける必要が
あり、半導体チップに比べ半導体装置全体は非常に大き
いものになってしまい小型化するのが困難であった。
【0006】また図12に示すPGA(Pin Grid Arra
y)と呼ばれる半導体装置が使用されており、この外囲
器は配線の引き回しができることや、パッケージの熱抵
抗をパッケージ構造により大きく変えることができるこ
となど、設計の自由度が高い。PGAは配線を形成した
基板に半導体チップ(1)を搭載し、樹脂(21)封止
を行い、その裏面を外部との電気的接続用電極として金
属ピン(23)を固定してある形態を有するが、この構
造も小型化には限界がある。
【0007】さらに図13に示すような近年開発が盛ん
になってきているPGAの面実装タイプであるプラスチ
ックBGA(Ball Grid Array )と呼ばれる半導体装置
は、配線を形成した基板(24)に半導体チップ(1)
を搭載し、樹脂(21)封止を行いその裏面を外部との
電気的接続用電極として球状の半田(ハンダボール)
(25)を固定してある形態である。このプラスチック
BGAにおいては、半導体装置裏面全体を外部電極配置
のため用いることにより,前記リードフレームを用いた
半導体装置(図10、図11)やPGA(図12)より
は半導体装置全体の大きさは縮小できるものの,配線基
盤(24)を用いるため厚さ方向に厚くなり、半導体チ
ップの大きさに近づけるにはなお困難があった。
【0008】また、異方性導電樹脂を用いる実装方法は
LCD(Liquid Crystal Display)やCCD(Charge C
oupled Device )の分野で既に使用されている。この場
合、図14に示すように、通常半導体チップ(1)を未
封止のまま部品として用意し、プリント配線板上の電気
的に接続を行う部分に異方性導電樹脂(3)を塗布した
後に配置し、実装することにより半導体チップと外部と
の接続を行なっている。しかしながら、従来の方法では
半導体チップを未封止の状態で用いており、かかる場合
においては半導体チップが外部環境に対して非常に脆弱
なため、半導体チップ(1)を作る工程と実装を行う工
程の間の管理に種々の問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように半導
体装置においては、小型化、薄形化が求められてきてお
り、またその場合でも信頼性の高い半導体装置が必須で
ある。しかし、従来のQFP(図10)やLCC(図1
1)、PGA(図12)およびBGA(図13)におい
ても半導体チップに比べ半導体装置全体は非常に大きい
ものになってしまっていた。
【0010】また、従来の異方性導電性樹脂を用いた半
導体装置(図14)おいては、通常半導体チップが未封
止の状態であり、かかるチップは脆弱でありチップ表面
の保護が不十分であり、実装、輸送等における取り扱い
が極めて困難であった。
【0011】本発明の目的は上記の問題を解決するた
め、異方性導電樹脂を使用して小型化、薄型化をはか
り、検査工程における検査を合理化、材料コスト削減、
ボンディングワイヤを使用しないことによりボンディン
グワイヤと半導体チップとの短絡の防止、リードの変形
防止効果による輸送コスト削減、かつ樹脂封止による耐
光性、耐熱性、耐水性を持った信頼性の高い半導体装置
および半導体装置の製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、少なくも1以上の半導体チップを内蔵する半導体装
置において、少なくも1の半導体チップが異方性導電樹
脂によって樹脂封止され、前記異方性導電樹脂によって
樹脂封止された半導体チップと外部回路との電気的接続
が異方性導電樹脂を介して行われ半導体装置である。
【0013】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、少なくも1以上の半導体チップを内蔵する半導体装
置の製造方法において、少なくも1の半導体チップを異
方性導電樹脂によって樹脂封止するステップと、前記樹
脂封止した半導体チップと外部回路との電気的接続を前
記異方性導電樹脂を介して行うステップを有する半導体
装置の製造方法である。さらに、この製造方法における
樹脂封止するステップは、液状の異方性導電樹脂を用い
ることができ、又はシート状の異方性導電樹脂を用いる
ことができ、さらに固形状の異方性導電樹脂を用いるこ
とができる。
【0014】また、少なくも1以上の半導体チップを内
蔵する半導体装置において、少なくも1の半導体チップ
が異方性導電樹脂によって樹脂封止され、前記樹脂封止
された半導体チップと外部回路との電気的接続が前記異
方性導電樹脂を介して行われる半導体チップの使用方法
である。
【0015】さらに、本願発明は、少なくも1以上の半
導体チップを具備するプリント配線基板の実装方法にお
いて、少なくも1の半導体チップを異方性導電樹脂によ
って樹脂封止するステップと、前記樹脂封止した半導体
チップとプリント配線基板との電気的接続を前記異方性
導電樹脂を介して行うステップを含むとを特徴とするプ
リント配線基板の実装方法である。
【0016】そして、本願発明の半導体装置は、半導体
チップを異方性導電樹脂によって樹脂封止し、前記半導
体チップと外部回路との電気的接続が前記異方性導電樹
脂を介して行われる半導体装置であり、この半導体チッ
プはその表面に導電性バンプを有することができるもの
である。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施例1を以下に図1を
用いて説明する。実施例1における半導体装置は、半導
体チップ(1)上に導電性のバンプ(2)を配置し、一
部または全体を異方性導電樹脂(3)にて封止する。導
電性のバンプ(2)は半導体チップ(1)上に配置する
代わりに、実装される配線基盤(例えば図7の(16)
など)側、もしくは半導体チップ(1)と配線基盤(例
えば図7の(16)など)の双方に配置してもよい。ま
た、この実施例は半導体チップ(1)全体を封止してい
るが、バンプ(2)を配置する面のみ等、必要に応じて
選択的に封止する必要のある面だけを封止しても良いこ
とはいうまでもない。
【0018】異方性導電樹脂(3)にて封止された半導
体チップと実装される配線基盤との電気的接続は、例え
ば、実装される配線基盤の電極部と半導体チップのバン
プとを位置合わせした後熱圧着することにより行われ
る。異方性導電樹脂(3)が圧縮されて半導体チップ上
のバンプと対向する外部回路の電極部が電気的に接続さ
れる。バンプの形成によりその部分がより圧縮され、よ
り良好な電気的接続が得られる。半導体チップを封止し
た後の異方性導電樹脂は熱圧着可能な状態のものである
ことが好ましいが、半導体チップと配線基盤とを圧接す
る手段を別に設けうる場合には熱圧着可能な状態でなく
とも良いことはいうまでもない。
【0019】本発明の実施例2を以下に説明する。実施
例2における半導体装置は、実施例1における半導体装
置において、例えば異方性導電樹脂として熱可塑性の樹
脂を用いて加熱を行い、溶解させた状態で半導体チップ
を封止するなど、液状もしくは液状に変化する異方性導
電樹脂を用いる。
【0020】本発明の実施例3を以下に図2を用いて説
明する。実施例3における半導体装置は、半導体チップ
(1)上に導電性のバンプ(2)を配置し、半導体チッ
プ(1)の電極面をシート状の異方性導電樹脂(4)に
て封止する。導電性のバンプ(2)は半導体チップ
(1)上に配置する代わりに、実装される配線基盤側、
もしくは半導体チップと配線基盤側の両側に配置しても
良い。
【0021】本発明の実施例4を以下に図3および図4
を用いて説明する。実施例4における半導体装置は、図
3に示すように半導体チップ(1)の外部接続用電極に
メッキ法などを用いてバンプ(2)を形成する。次に図
4に示すように例えば熱可塑性の固形の異方性導電樹脂
(5)を攪拌槽(12)内で例えば電熱器(10)を用
いて加熱溶融させる。溶融し液状になった異方性導電樹
脂(6)中にバンプ(2)を形成した半導体チップ
(1)をディップする。最後に、半導体チップ(1)を
攪拌槽(12)より引き上げ、液状の異方性導電樹脂
(6)を冷却し硬化させて完成する。
【0022】本実施例4では液状の異方性導電樹脂
(6)を熱可塑性である固形状の異方性導電樹脂(5)
を加熱溶融させることで用意したが、その他、熱硬化性
や熱反応性の異方性導電樹脂を用いても同様の効果が得
られる。また、異方性導電樹脂を合成する工程に置い
て、絶縁性樹脂と導電粒子を混合することで液状の異方
性導電樹脂(6)を用意してもかまわないことはいうま
でもない。
【0023】本発明の実施例5を以下に図5を用いて説
明する。実施例5における半導体装置は、実施例4にお
ける半導体装置において、半導体装置の外形寸法精度が
要求されている場合、例えば図5に示すように、成型型
(13)内に例えば実施例4のようにバンプ(2)を形
成した半導体チップ(1)を配置し、液状の異方性導電
樹脂(6)を流し込み成型するものである。
【0024】この方法により、異方性導電樹脂(6)に
より樹脂封止された半導体チップ(1)を任意の適切な
形状に成型することができ、様々なニーズに対応でき
る。本発明の実施例6を以下に図6を用いて説明する。
【0025】実施例6における半導体装置は、半導体チ
ップ(1)の外部接続用電極に例えばメッキ法などを用
いて、バンプ(2)を形成する。次に図6(b)に示す
ように、シート状の異方性導電樹脂(4)を半導体チッ
プ(1)の表面に接着し半導体チップ表面を封止する。
最後に図4(c)に示すように、シート状の異方性導電
樹脂(4)を任意の大きさに切り抜いて完成する。な
お、シート状の異方性導電樹脂(4)を任意の大きさに
切り取った後に半導体チップ(1)の電極面に接着して
も良い。
【0026】本発明の実施例7を以下に図7を用いて説
明する。実施例7における半導体装置は、半導体装置の
実装方法の一例を示したものである。まず、他の能動部
品(14)や受動部品(14)があらかじめ実装された
プリント配線板(16)と本発明による半導体装置(1
5)の位置あわせを行う。次に図8に示すように、本発
明による半導体装置(15)をプリント配線板(16)
に対して所定の温度と圧力にて接着する。こうして実装
された本発明による半導体装置(15)は、接続部断面
を拡大した図9に示すようにプリント配線板(18)の
パターン(17)とバンプ(2)は導電粒子(19)を
介して電位的に接続されているが、隣り合ったパターン
(17)同士は絶縁樹脂(20)によって絶縁されてい
る。このようにして半導体チップとプリント配線板のパ
ターンとを非常に効率よく接続、実装でき、また半導体
装置の小型化が達成することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明の半導体装置は、前記した手段に
より半導体チップの封止において異方性導電樹脂を用い
ることにより、外部接続端子を半導体装置裏面に2次元
的に配置でき、同程度の半導体チップサイズを用いた他
の手段による半導体チップパッケイジング技術よりもか
なりの小型化が達成され、ほぼ半導体チップと同サイズ
の半導体装置を作ることができる。
【0028】また半導体チップが樹脂により封止されて
いるので、通常のパッシベーションがされた半導体チッ
プのみを用いた場合より外部環境の影響を遥かに受けに
くく、輸送の際のゴミや不純物に対して強く、包装が簡
便なもので済み、輸送コストの削減ができる。さらに、
半導体チップが封止樹脂で覆われているため耐光性があ
り光によって劣化せず、また耐水性、耐熱性、耐応力性
があり、従来のものと比べ信頼性が高い半導体装置を作
ることができる。
【0029】また、異方性導電樹脂により直接電気接続
を行うことにより、ボンディングワイヤの使用が排除さ
れるため半導体チップとボンディングワイヤとの短絡が
生ぜず、またリードを有さないので、輸送中のリードの
変形防止および半導体チップの汚染防止などの利点が挙
げられる。
【0030】さらに、半導体装置の製造工程において
は、外部接続端子の形成を必要とせず、また、半田やボ
ールづけといった電極形成の工程を必要としない方法も
可能なため、工程数が削減でき、コストおよび不良製品
の発生の削減を図ることができる。また、半導体チップ
表面に露出した外部接続端子がないので、検査工程にお
いても検査を容易化できる。さらに、リードフレームや
テープ等の配線を施された電極形成に必要な部材が不要
になるため、材料コストの削減が可能となる。
【0031】本発明による半導体装置を配線基板に実装
する際、半田を必要としないので、異方性導電樹脂の耐
熱性に鑑み、他の部品の半田実装の前後において、任意
の順序で実装できる利点を有する。また、半導体チップ
と配線基板との間を電気的接続と同時に樹脂で充填し接
着してしてしまうため、特に樹脂充填工程を別に設ける
必要がない。また実装後の温度サイクルの熱ストレスに
対しても信頼性が高い。
【0032】また本発明の半導体装置は、半田を用いな
いため、鉛による環境への負荷もなく、さらに異方性導
電樹脂の接着に際して高温を必要としないため、安全か
つ省エネルギーであり、製造工程の短縮、容易化および
低コスト化を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示
す断面図。
【図2】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置を示
す断面図。
【図3】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す断面図その1。
【図4】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す断面図その2。
【図5】本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す断面図その3。
【図6】本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す断面図。
【図7】本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の実
装方法を示す側面図その1。
【図8】本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の実
装方法を示す側面図その2。
【図9】本発明の第6の実施形態に係る半導体装置接続
部における断面拡大図。
【図10】従来の半導体装置QFPの一例を示す斜視
図。
【図11】従来の半導体装置LCCの一例を示す斜視
図。
【図12】従来の半導体装置PGAの一例を示す斜視
図。
【図13】従来の半導体装置BGAの一例を示す斜視
図。
【図14】従来の半導体装置の一例を示す側面図。
【符号の説明】
1…半導体チップ 2…バンプ 3…異方性導電樹脂 4…シート状異方性導電樹脂 5…固形状異方性導電樹脂 6…液状異方性導電樹脂 7…攪拌棒 8…ささえ棒 9…攪拌用スクリュー 10…電熱器 11…金網 12…攪拌槽 13…成型型 14…プリント基板上におけるその他の部品 15…本発明による半導体装置 16…プリント配線板 17…パターン 18…プリント配線板基材 19…導電粒子 20…絶縁樹脂 21…封止樹脂 22…リード 23…ピン型電極 24…配線基板 25…ハンダボール(電極)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくも1以上の半導体チップを内蔵す
    る半導体装置において、少なくも1の半導体チップが異
    方性導電樹脂によって樹脂封止され、前記異方性導電樹
    脂によって樹脂封止された半導体チップと外部回路との
    電気的接続が異方性導電樹脂を介して行われていること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 少なくも1以上の半導体チップを内蔵す
    る半導体装置の製造方法において、 少なくも1の半導体チップを異方性導電樹脂によって樹
    脂封止するステップと、 前記樹脂封止した半導体チップと外部回路との電気的接
    続を前記異方性導電樹脂を介して行うステップを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記樹脂封止するステップは、液状の異
    方性導電樹脂を用いることを特徴とする請求項2記載の
    半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記樹脂封止するステップは、シート状
    の異方性導電樹脂を用いることを特徴とする請求項2記
    載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記樹脂封止するステップは、固形状の
    異方性導電樹脂を用いることを特徴とする請求項2記載
    の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 少なくも1以上の半導体チップを内蔵す
    る半導体装置において、少なくも1の半導体チップが異
    方性導電樹脂によって樹脂封止され、前記樹脂封止され
    た半導体チップと外部回路との電気的接続が前記異方性
    導電樹脂を介して行われることを特徴とする半導体チッ
    プの使用方法。
  7. 【請求項7】 少なくも1以上の半導体チップを具備す
    るプリント配線基板の実装方法において、 少なくも1の半導体チップを異方性導電樹脂によって樹
    脂封止するステップと、 前記樹脂封止した半導体チップとプリント配線基板との
    電気的接続を前記異方性導電樹脂を介して行うステップ
    を含むとを特徴とするプリント配線基板の実装方法。
  8. 【請求項8】 半導体チップを異方性導電樹脂によって
    樹脂封止し、前記半導体チップと外部回路との電気的接
    続が前記異方性導電樹脂を介して行われることを特徴と
    する半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記半導体チップがその表面に導電性バ
    ンプを有することを特徴とする請求項8記載の半導体装
    置。
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