JPH11102931A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH11102931A
JPH11102931A JP26355497A JP26355497A JPH11102931A JP H11102931 A JPH11102931 A JP H11102931A JP 26355497 A JP26355497 A JP 26355497A JP 26355497 A JP26355497 A JP 26355497A JP H11102931 A JPH11102931 A JP H11102931A
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    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
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  • Wire Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は従来技術の問題点を解決する半
導体装置の構造及びその製造方法を提供することにあ
る。 【解決手段】本発明の半導体装置は、絶縁フィルム11
の一主面に金属配線パターン12を形成したフィルムを
半導体素子10の回路配線面に接合せしめた半導体装置
において、当該半導体素子10の周辺部に、放熱効果の
高い材質で構成された枠体部20が、接着手段を介さず
に固着せしめられていることを特徴とするものである。

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とその製
造方法に関する。特に詳しくは、高密度実装に適した、
半導体素子サイズと同等若しくはわずかに大きい半導体
装置(以後チップサイズパッケージ「CSP」と称す
る)のうち特に高電力消費型のものにおいて熱放散性に
優れたものに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置CSPは小型化、高速化及び
高性能化という電子機器の要求に対応するために新しい
形態が開発されている。キャリアフィルムを使用した半
導体CSPの一例は特開平8−102474に提案され
ている。当該従来例に記載されるキャリアフィルムを使
用した半導体CSPには、半導体素子の配線面の面積内
にバンプ電極等の外部端子を格子上に配列して、半導体
装置が半導体素子と同等の面積になるもの(以後それを
リアルチップサイズ型CSPと称する)、及び、半導体
素子の配線面の面積内にバンプ電極等の外部端子を格子
状に配置しきれずに、樹脂封止により外部端子形成範囲
を配線面の外側まで拡張したもの(以後それをフランジ
ット型CSPと称する)の2タイプがある。リアルチッ
プサイズ型CSPの縦断面を図6(a)に、フランジッ
ト型CSPの縦断面図を図6(b)に示す。
【0003】一方、半導体装置の最近の動向として高電
力消費化がある。そのために半導体装置には高熱放散性
が要求されている。しかし高熱放散性と半導体装置の小
型化は性能的に相反するものである。その対策として用
いられている周知の手法としては、リアルチップサイズ
型CSPにおいては図7(a)に示すように半導体素子
10の背面に、またフランジット型CSPにおいては図
7(b)に示すように封止樹脂枠体部26の背面に、金
属製のヒートシンク24を導電性接着剤25を用いて接
続して熱放散性を向上させることが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら周知半導
体装置の第1の問題点として、フランジット型CSPを
製造する場合、樹脂封止の際にキャリアフィルムに穴を
設けて樹脂封止枠体部の位置を決めるために半導体素子
と封止樹脂枠体部の位置ずれがしやすいことが挙げられ
る。
【0005】第2の問題点としては、封止樹脂枠体部の
素材は、半導体素子の底面及び側面との密着性がよく且
つ熱伝導性に優れた樹脂を選択しなければならず、素材
の選定が限られているということである。第3の問題点
としては、接着剤を塗布してヒートシンクを取り付ける
工程が別途必要であるということである。
【0006】本発明の目的は上記従来技術の問題点を解
決する半導体装置の構造及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため以下に示すような基本的技術構成を採用するも
のである。即ち、上記課題を解決するための本発明に係
る第1の態様は、絶縁フィルムの一主面に金属配線パタ
ーンを形成したフィルムを半導体素子の回路配線面に接
合せしめた半導体装置において、当該半導体素子の周辺
部に、放熱効果の高い材質で構成された枠体部が、接着
手段を介さずに固着せしめられていることを特徴とする
半導体装置である。
【0008】また上記課題を解決するための本発明の第
2の態様は、絶縁フィルムの一主面に金属配線パターン
を形成したフィルムに半導体素子を接合せしめる工程
と、当該半導体素子の外周縁長よりも小さい内周縁長を
有する枠体部を加熱してその内周縁長を当該半導体素子
の外周縁長よりも大きくする工程と、当該枠体部を当該
半導体素子にはめ込む工程と、当該枠体部がはめ込まれ
た当該半導体素子を冷却する工程とを有することを特徴
とする半導体装置の製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のもつ独特の技術構成によ
れば、キャリアフィルム上に貼り付けた半導体素子に対
して、当該半導体素子より熱膨張係数の大きい好ましく
は金属を枠体部とし、当該金属枠体部を加熱膨張させた
後に当該半導体素子にはめ込み、その後室温に冷却する
ことにより、当該金属枠体部は当該半導体素子よりも小
さく収縮しようとするため、従って枠体部は当該半導体
素子に当接し収縮力で当該半導体素子を保持するように
なる。
【0010】
【実施例】次に本発明の具体例を図面を参照しながら説
明する。図1は本発明のフランジット型CSPの縦断面
図であり番号10は半導体素子、20は当該半導体素子
を取り囲む金属枠体部である。本発明の半導体装置は、
絶縁フィルム11の一主面に金属配線パターン12を形
成したフィルムを半導体素子10の回路配線面に接合せ
しめた半導体装置において、当該半導体素子10の周辺
部に、放熱効果の高い材質で構成された枠体部20が、
接着手段を介さずに固着せしめられていることを特徴と
するものである。
【0011】またより詳しくは上記構成において、当該
枠体部20の一部が、当該絶縁フィルム11の一主面の
一部と接合する部分に接着層13が配備されていること
を特徴とするものであり、また当該枠体部20に当接さ
れている当該絶縁フィルム11の一主面と反対側の主面
であって、当該枠体部20に支持されている部分に外部
接続端子であるバンプ電極19が設けられていることを
特徴とするものである。さらには当該枠体部20を構成
する材質の熱膨張係数が、当該半導体素子10を構成す
る材質の熱膨張係数よりも大きい金属で構成されている
ことが望ましい。
【0012】次に本発明に係る第2の態様である、半導
体装置の製造方法について説明する。図2及び図3は第
1実施例であって、図1のフランジット型CSPの製造
工程縦断面フロー図である。図2(a)において示され
るキャリアフィルムは、特開平8−102474で提案
されているような、有機絶縁フィルム11の主面に積層
された銅箔をパターンエッチングにて配線層12とし、
その後配線層12と反対側の面に接着剤層13を設け、
キャリアフィルム及び接着層にArレーザー加工若しく
はケミカルエッチングでスルーホールを開けて、当該ス
ルーホールにメッキ法を用いて金属バンプ14を形成し
たものである。なお接着剤層13は場合によっては省略
できる。
【0013】金属バンプ14は半導体素子に電極材と加
熱により接合可能な金属であれば何れでもよいが、好ま
しくはAuが適している。また、配線層12の上部には
有機絶縁性のレジスト材層15が形成してある。このキ
ャリアフィルムはリボン状に数十個から数百個単位にな
っており、個々のキャリアフィルムの間には、例えば図
3(f)示されるように、実際には半導体装置に使用さ
れない未配線部21が存在する。
【0014】こうしたキャリアフィルムの縦断面図を図
2(a)に示す。まず、本発明の第1実施例では、キャ
リアフィルムの金属バンプ14と半導体素子電極16と
を図2(b)に示すようにボンディングツール17を用
いて熱及び超音波を加えて接合する。次に、図2(c)
に示すように、半導体素子回路面とキャリアフィルム接
着層13を、接着固定したい大きさの圧着ツール18で
加熱押圧し接着固定する。
【0015】この工程のためには接着層13が必要であ
るが、半導体素子回路面との接着固定に使用しないキャ
リアフィルムの未配線部21(図3(f))には、未使
用の接着層13が残ることになる。なお前段工程におい
てキャリアフィルムと半導体素子の十分な接着が得られ
る場合には接着剤層13の使用は省略できる。次に、図
2(d)に示すように、別に用意した、枠体部の内周縁
長が室温で当該素子の外周縁長よりもわずかに小さく且
つ当該半導体素子10よりも熱膨張係数の大きい素材を
用いた枠体部20を、加熱して枠体部20の当該内周縁
長を半導体素子の当該外周縁長をよりも大きくすること
により、キャリアフィルムに貼り付けてある半導体素子
にはめ込む。
【0016】その後室温に冷却すれば、枠体部20は半
導体素子10よりも小さく収縮しようとするため、当該
半導体素子10を収縮力で保持するようになる。ここ
で、枠体部20の大きさについて素材を銅とした場合を
例にして説明する。通常、半導体素子10はシリコーン
Si化合物であるため、熱膨張係数は4.2×10-6
℃である。枠体部20の素材を銅とした場合、その熱膨
張係数は1.8×10-5/℃であるため、半導体素子1
0と枠体部20の内径の大きさを10mmとして300
℃に加熱した場合、半導体素子10と枠体部20との間
に約0.0385mmの膨張差が発生することになる。
そこで枠体部20の内周縁長を9.98〜9.99mm
程度に作成して上記プロセスを用いて枠体部20をはめ
込めば、加熱時に当該枠体部20の内周縁長が半導体素
子10の外周縁長よりも大きくなり、また室温では当該
枠体部20が収縮して半導体素子10を収縮力で保持す
るようになる。
【0017】枠体部20の素材は素子10よりも熱膨張
係数が大きいものであればよいが、熱膨張係数が余り少
ないと、加熱時に過度の高温を要するようになるため、
好ましくは1.0×10-5/℃以上で、且つ熱伝導性の
よい素材を選ぶべきである。また、キャリアフィルムの
未配線部21に未使用の接着剤層13が残っている場
合、枠体部20をはめ込む際に加圧すれば、枠体部20
とキャリアフィルムの接触面も容易に接着される。
【0018】室温に冷却し、枠体部が素子を保持した状
態を図3(e)に示す。次に図3(f)に示すように、
外部接続端子形成用に設けられたパターン部分にバンプ
電極19を形成する。バンプ電極19の材質はハンダを
用いるのが一般的であるが、実装用配線基板との接合性
が良好な金属であれば何れでもよい。最後に図3(g)
に示すようにリボン状のキャリアフィルムから必要部分
を切り離して半導体装置とする。
【0019】本第1実施例の場合、枠体部20の素材と
して固体の金属系素材を選定することができるので、上
記のように熱伝導性に優れた素材を選択する幅が増え、
放熱性を向上させることができヒートシンクの機能を代
替せしめることができる利点がある。また、収縮力で素
子10を保持するため、素子10との密着性を考慮する
必要がないという点でも有利である。
【0020】また、キャリアフィルムに形成された金属
バンプ14と半導体素子電極16は非常に位置精度よく
接合されており、また素子10に合わせて枠体部20が
収縮していくので、結果的にキャリアフィルム全体と枠
体部20が容易に位置精度よく接合できるという点も有
利である。次に図4を参照して本発明の第2実施例を説
明する。
【0021】第2実施例では枠体部20’が半導体素子
10の外周縁部に接合するのみでなく、半導体素子10
の背面を含む表面全体を被覆する蓋部材を有しているも
のを使用している。つまり枠体部20’を、半導体素子
10を被せる形状にして第1実施例よりもさらに放熱効
果を向上させたものである。キャリアフィルムに対する
各処理工程は第1実施例に同じである。
【0022】この第2実施例の場合、第1実施例のもの
と比較して製造工程を増加させずにさらに放熱性のよい
大面積を得ることが可能である。なお、外部接続端子を
やむをえず半導体素子10の外側に配置せざるを得ない
場合、従来では十分な支持体なしに不安定な状態で外部
端子が置かれていたものが、本発明においては上記した
放熱部材(ヒートシンク)としても使用される周辺枠体
部がフィルムのサポート部を兼用することとなるので、
フランジット型CSPの外部端子を安定した状態で形成
することが可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。第
1の効果は、キャリアフィルムを用いたCSPにおい
て、半導体素子よりもわずかに小さい枠体部を加熱膨張
させて当該素子よりも大きくして当該半導体素子にはめ
込み、その後当該半導体素子がはめ込まれた当該枠体部
を冷却して収縮固定するので、位置精度よくリアルサイ
ズ型及びフランジット型CSPを製造できる。
【0024】第2の効果は、上記方法で製造した枠体
部、好ましくは金属枠体部を放熱部材として使用できる
ので、熱放散性に優れた半導体装置を製造できる。第3
の効果は、半導体装置を製造するに際し、各半導体素子
を固定する封止樹脂を使用する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のフランジット型CSPの縦断面
図。。
【図2】図2は本発明の製造方法の縦断面図フロー図。
【図3】図3は図2の続きのフロー図。
【図4】図4は本発明の方法の第2実施例の縦断面図フ
ロー図。
【図5】図5は図4の続きのフロー図。
【図6】図6は従来技術におけるキャリアフィルムを用
いたCSPの縦断面図。
【図7】図5は従来技術におけるキャリアフィルムを用
いたCSPであってヒートシンクを備えるものの縦断面
図。
【符号の説明】
10・・・半導体素子 11・・・有機絶縁フィルム 12・・・配線層 13・・・接着層 14・・・金属バンプ 15・・・レジスト材層 16・・・半導体素子電極 17・・・ボンディングツール 18・・・圧着ツール 19・・・バンプ電極 20・・・金属枠体部 21・・・キャリアフィルム未配線部 22・・・実装用配線基板 23・・・半導体装置 24・・・ヒートシンク 25・・・導電性接着剤 26・・・樹脂枠体部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁フィルムの一主面に金属配線パター
    ンを形成したフィルムを半導体素子の回路配線面に接合
    せしめた半導体装置において、当該半導体素子の周辺部
    に、放熱効果の高い材質で構成された枠体部が、接着手
    段を介さずに固着せしめられていることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 当該枠体部の一部が、当該絶縁フィルム
    の一主面の一部と接合する部分に接着層が配備されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 当該枠体部に当接されている当該絶縁フ
    ィルムの一主面と反対側の主面であって、当該枠体部に
    支持されている部分に外部接続端子が設けられているこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 当該枠体部を構成する材質の熱膨張係数
    が、当該半導体素子を構成する材質の熱膨張係数よりも
    大きい金属で構成されていることを特徴とする請求項1
    乃至3の何れか1項に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 当該枠体部はさらに、当該半導体素子の
    表面を被覆する蓋部材を含んでいることを特徴とする請
    求項1乃至4の何れか1項に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 絶縁フィルムの一主面に金属配線パター
    ンを形成したフィルムに半導体素子を接合せしめる工程
    と、当該半導体素子の外周縁長よりも小さい内周縁長を
    有する枠体部を加熱してその内周縁長を当該半導体素子
    の外周縁長よりも大きくする工程と、当該枠体部を当該
    半導体素子にはめ込む工程と、当該枠体部がはめ込まれ
    た当該半導体素子を冷却する工程とを有することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 さらに、当該フィルムの配線面で当該枠
    体部に支持されたフィルム配線面に外部端子を設ける工
    程を有することを特徴とする請求項6記載の製造方法。
  8. 【請求項8】 当該枠体部の素材が、当該半導体素子の
    熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有して放熱効果の
    大きい金属であることを特徴とする請求項6又は7記載
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 当該枠体部はさらに、当該半導体素子の
    表面を被覆する蓋部材を含んでいることを特徴とする請
    求項6乃至8の何れか1項に記載の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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