JPH1117067A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部リード２Ｂの形状(ガルウィング形状)が
外力によって変形し易く、外部リード２Ｂの平坦度を確
保することが困難である。 【解決手段】 絶縁性フィルム３にリード２が固定さ
れ、前記リード２の内部リード２Ａにバンプ電極５を介
在して半導体チップ１の電極が電気的に接続され、前記
絶縁性フィルム３、リード２の内部リード２Ｂ及び半導
体チップ１が樹脂封止体６で封止される半導体装置であ
って、前記リード２の外部リード２Ｂを所定の形状に成
形し、この外部リード２Ｂの上面を前記樹脂封止体６で
被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に、ＴＣＰ（Ｔape Ｃarrier Ｐackage)構造の半
導体装置に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置として、ＴＣＰ構造の半導体
装置が開発されている。このＴＣＰ構造の半導体装置
は、絶縁性フィルムの表面に固定されたリードの内部リ
ードにバンプ電極を介在して半導体チップの電極を電気
的にかつ機械的に接続し、半導体チップ、内部リード及
び絶縁性フィルム等を樹脂封止体で封止した構造になっ
ている。リードの外部リードはガルウィング形状に成形
される。リードは、絶縁性フィルム体に貼り付けられた
金属薄膜、例えば銅(Ｃｕ)薄膜にエッチング加工を施す
ことによって形成される。この銅薄膜は例えば１８〜２
５［μｍ］程度の厚さで形成される。樹脂封止体は大量
生産に好適なトランスファモールド法で形成される。こ
の種の半導体装置は、絶縁性フィルム体に貼り付けられ
た金属薄膜にエッチング加工を施してリードを形成して
いるので、リードフレームを用いた半導体装置に比べて
多ピン化を図ることができる。

【０００３】なお、ＴＣＰ構造の半導体装置について
は、日経マイクロデバイス〔１９９１年２月号、第６５
頁〕並びに日経エレクトロニクス〔１９９２年１月６日
号、第１３７頁乃至第１４５頁〕に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記ＴＣＰ構造の半導
体装置は、１８〜２５［μｍ］程度の厚さの金属薄膜で
リードを形成しているので、外部リードの機械的強度が
低い。このため、実装基板に実装する時、搬送する時、
保管する時等の取り扱い時に所定の形状に成形した外部
リードの形状(ガルウィング形状)が外力によって変形し
易く、外部リードの平坦度を確保することが困難であ
る。

【０００５】本発明の目的は、半導体装置の外部リード
の平坦度を確保することが可能な技術を提供することに
ある。

【０００６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【０００８】絶縁性フィルムにリードが固定され、前記
リードの内部リードにバンプ電極を介在して半導体チッ
プの電極が電気的に接続され、前記絶縁性フィルム、リ
ードの内部リード及び半導体チップが樹脂封止体で封止
される半導体装置であって、前記リードの外部リードが
所定の形状に成形され、この外部リードの上面が前記樹
脂封止体で被覆されている。

【０００９】上述した手段によれば、外部リードの機械
的強度を樹脂封止体の機械的強度で補強することができ
るので、実装基板に半導体装置を実装する時、搬送する
時、保管する時等の取り扱い時に外力が加わっても外部
リードは変形しない。従って、半導体装置の外部リード
の平坦度を確保することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１１】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態である半導体
装置の平面図であり、図２は、図１に示すＡ−Ａ線の位
置で切った拡大断面図である。

【００１３】図２に示すように、半導体装置は、絶縁性
フィルム３の中央部分に設けられたデバイス開口(チッ
プ塔載用開口)３Ａ内に半導体チップ１を配置してい
る。

【００１４】前記絶縁性フィルム３は、可撓性の例えば
ポリイミド系樹脂膜で形成され、例えば７０〜８０［μ
ｍ］程度の厚さで形成されている。絶縁性フィルム３
は、前述のポリイミド系樹脂膜以外に、ポリアミド樹脂
膜、ポリエステル樹脂膜、ポリエステルサルホン樹脂
膜、ポリエステルケトン樹脂膜等の有機膜、或はこれら
の複合膜で形成してもよい。

【００１５】前記半導体チップ１は平面が方形状で形成
されている。半導体チップ１は例えば単結晶珪素基板を
主体に構成され、この単結晶珪素基板の素子形成面とな
る表面には記憶回路システム、論理回路システム、或は
それらの混合回路システムを構成する複数の半導体素子
が形成されている。

【００１６】前記半導体チップ１の主面には複数個の電
極(図示せず)が配置されている。この複数個の電極の夫
々は、半導体チップ１の各辺に沿って配列され、前述の
回路システムに電気的に接続されている。

【００１７】前記絶縁性フィルム３の表面には複数本の
リード２が固定されている。複数本のリード２の夫々
は、接着層４を介在して絶縁性フィルム３の表面に接着
固定されている。接着層は例えば絶縁性のエポキシ系樹
脂で形成されている。

【００１８】前記リード２は例えば銅(Ｃｕ)薄膜を主体
に構成され、この銅薄膜の表面に図示していないがメッ
キ層が形成されている。メッキ層は例えばニッケル(Ｎ
ｉ)膜及び金(Ａｕ)膜で形成されている。リード２は、
絶縁性フィルム体の表面に銅薄膜を貼り付け、この銅薄
膜にフォトリソグラフィ技術を用いてエッチング加工を
施すことにより形成される。銅薄膜は例えば１８〜２５
［μｍ］程度の厚さで形成されている。

【００１９】前記複数本のリード２の夫々は半導体チッ
プ１の各辺に沿って配列され、夫々の内部リード２Ａの
先端部はデバイス開口３Ａ内に引き出されている。複数
本の内部リード２Ａの夫々には、半導体チップ１の主面
に配置された複数個の電極の夫々がバンプ電極５を介在
して電気的にかつ機械的に接続されている。バンプ電極
５は例えば金(Ａｕ)で形成されている。

【００２０】前記絶縁性フィルム３、リード２の内部リ
ード２Ａ及び半導体チップ１等は樹脂封止体６で封止さ
れている。樹脂封止体６は、低応力化を図るため、例え
ばフェノール硬化剤、シリコーンゴム及びフィラーが添
加されたエポキシ系の樹脂で形成されている。この樹脂
封止体６は、大量生産に好適なトランスファモールド法
で形成され、例えば平面が方形状で形成されている。

【００２１】前記リード２の外部リード２Ｂは例えばガ
ルウィング形状で成形されている。外部リード２Ｂの上
面は樹脂封止体６で被覆され、その下面は樹脂封止体６
から露出されている。即ち、外部リード２Ｂは樹脂封止
体６に支持されている。このように、リード２の外部リ
ード２Ｂの上面を樹脂封止体６で被覆することにより、
外部リード２Ｂの機械的強度を樹脂封止体６の機械的強
度で補強することができるので、実装基板に半導体装置
を実装する時、搬送する時、保管する時等の取り扱い時
に外力が加わっても外部リードは変形しない。従って、
半導体装置の外部リード２Ｂの平坦度を確保することが
できる。

【００２２】前記複数本の外部リード２Ｂの夫々の先端
は、図２及び図１に示すように、樹脂封止体６の外周囲
の外側に引き出されている。この複数本の外部リード２
Ｂの夫々の先端は、樹脂封止体６から例えば５０［μ
ｍ］程度引き出されている。この複数本の外部リード２
Ｂの夫々の先端は樹脂封止体６の各辺に沿って配列され
ている。また、外部リード２Ｂの先端部分のリード側面
は、樹脂で被覆されている。

【００２３】前記絶縁性フィルム３の一部は樹脂封止体
６から露出されている。本実施形態の絶縁性フィルム３
はその側面が樹脂封止体６から露出されている。

【００２４】このように構成された半導体装置は、図３
(要部平面図)に示すテープキャリア１０を用いた製造プ
ロセスで製造される。テープキャリア１０は、一定幅の
可撓性の絶縁性フィルム体(絶縁性テープ体)１１の表面
に単位リードパターン１２をテープキャリア１０の長手
方向に繰り返し形成した構造になっている。リードパタ
ーン１２は絶縁性フィルム体１１に貼り付けられた金属
薄膜にエッチング加工を施すことによって形成される。

【００２５】前記絶縁性フィルム体１１は例えば７０〜
８０［μｍ］程度の厚さのポリイミド樹脂膜からなり、
金属薄膜は例えば１８〜２５［μｍ］程度の厚さの銅薄
膜膜からなっている。従って、リードパターン１２のリ
ードの厚さも１８〜２５［μｍ］程度になる。

【００２６】前記絶縁性フィルム体１１の両側には、テ
ープキャリア１０を移動操作するために使用されるパー
フォレーション孔１３が一定間隔を置いて設けられてい
る。

【００２７】前記リードパターン１２が形成される領域
において、その中央には矩形のデバイス開口３Ａが設け
られている。このデバイス開口３Ａは半導体チップより
も１乃至数ｍｍ程度大きな平面サイズで形成されてい
る。

【００２８】前記デバイス開口３Ａの各辺の外側にはデ
バイス開口３Ａの各辺から所定の距離だけ離間され、か
つ前記各辺に平行延在する長孔１４が設けられている。
相互に直交する長孔１４の端の部分には、長孔１４とデ
バイス開口３Ａとの間の絶縁性フィルム領域と、長孔１
４の外側の絶縁性フィルム領域とを連結する連結部１５
が形成されることになる。従って、前記デバイス開口３
Ａを取り囲むように矩形状の絶縁性フィルム３が形成さ
れることになる。

【００２９】前記リードパターン１２の各リード２はデ
バイス開口３Ａの各辺側に群れになって複数本形成され
ている。リード２は、デバイス開口３Ａからその外側の
長孔１４を越えて長孔１４の外側の絶縁性フィルム体１
１部分に渡って延在している。リード２の内部リード２
Ａはデバイス開口３Ａ内に先端部が突出し、半導体チッ
プの電極に接続されるようになっている。リード２の外
部リード２Ｂは長孔１４を越えて延在している。

【００３０】次に、前記半導体装置の製造方法につい
て、図４乃至図７を用いて説明する。図４及び図５は製
造方法を説明するための平面図であり、図６及び図７は
製造方法を説明するための断面図である。

【００３１】まず、図３に示すテープキャリア１０を準
備する。

【００３２】次に、前記テープキャリア１０のデバイス
開口３Ａ内に半導体チップ１を配置し、その後、図４に
示すように、リード２の内部リード２Ａと半導体チップ
１の電極とをバンプ電極５を介在して電気的にかつ機械
的に接続する。この接続は熱圧着法で行なわれる。

【００３３】次に、前記絶縁性フィルム３と連結部１５
との境界部分を切断すると共に、長孔１４を横切るリー
ド２の外部リード２Ｂを切断し、図５に示す部品１６を
形成する。

【００３４】次に、前記部品１６のリード２の外部リー
ド２Ｂをガルウィング形状に成形する。

【００３５】次に、図６に示すように、モールド金型２
０の上型２０Ａと下型２０Ｂとで形成されるキャビティ
２１内に前記部品１６を配置する。下型２０Ｂには外部
リード２Ｂの下面を支持する支持部２２が設けられてい
る。この時、外部リード２Ｂの先端を上型２０Ａと下型
２０Ｂとで挾持する。また、キャビティ２１と部品１６
との位置合わせは、絶縁性フィルム３の側面と支持部２
２とで行なわれる。

【００３６】次に、図７に示すように、前記モールド金
型２０のポットからランナー及び流入ゲートを通してキ
ャビティ内に熱硬化性樹脂を加圧注入して、絶縁性フィ
ルム３、リード２の内部リード２Ａ及び半導体チップ１
等を封止し、かつ前記リード２の外部リード２Ｂの上面
を被覆する樹脂封止体６を形成する。

【００３７】次に、前記モールド金型２０から樹脂封止
体６を取り出し、その後、キュア処理を施すことによ
り、図１及び図２に示す半導体装置がほぼ完成する。

【００３８】この後、半導体装置は、製品完成後の環境
試験である温度サイクル試験が施され、製品として出荷
される。製品として出荷された半導体装置は、図８（要
部断面図）に示すように、実装基板２５の実装面上に実
装される。半導体装置の複数本の外部リード２Ｂの夫々
の接続部は実装基板２５の実装面に配置された複数個の
電極パッド２６の夫々に半田材(例えばＰｂ−Ｓｎ組成
の合金材)２７を介在して固着される。この半導体装置
の実装方法は下記のとおりである。

【００３９】まず、実装基板２５の実装面に配置された
複数個の電極パッド２６の夫々の表面上に半田ペースト
をスクリーン印刷法で形成する。次に、実装基板２５の
実装面上に半導体装置を配置し、電極パッド２６の表面
上に半田ペーストを介在して外部リード２Ｂを配置す
る。この時、半導体装置の外部リード２Ｂの平坦度が確
保されているので、どの外部リード２Ｂの接続部にも半
田ペーストが均一に接触する。次に、実装基板２５をリ
フロー槽に搬送し、赤外線リフローを使用して、半田ペ
ーストを溶融し、その後、凝固させることにより、実装
基板２５の電極パッド２６と半導体装置の外部リード２
Ｂの接続部とが半田材２７を介在して固着される。これ
により、接続不良を生じることなく、一括半田実装を行
うことができる。

【００４０】このように、本実施形態によれば、以下の
作用効果が得られる。

【００４１】（１）リード２の外部リード２Ｂをガルウ
ィング形状で成形し、この外部リード２Ｂの上面を樹脂
封止体６で被覆することにより、外部リード２Ｂの機械
的強度を樹脂封止体６の機械的強度で補強することがで
きるので、実装基板に半導体装置を実装する時、搬送す
る時、保管する時等の取り扱い時に外力が加わっても外
部リード２Ｂは変形しない。従って、半導体装置の外部
リード２Ｂの平坦度を確保することができる。

【００４２】また、外部リード２Ｂの平坦度を確保する
ことができるので、実装基板２５の実装面上に半導体装
置を実装する際、接続不良を生じることなく、一括半田
実装を行うことができる。

【００４３】（２）絶縁性フィルム３の一部である側面
を樹脂封止体６から露出させることにより、実装基板２
５の実装面上に半導体装置を実装する際、絶縁性フィル
ム３に吸収された水分を樹脂封止体６の外部に放出する
ことができるので、半導体装置の耐リフロー性を高める
ことができる。

【００４４】なお、図９(断面図)に示すように、リード
２を堺にしてデバイス開口３Ａと対向する側に半導体チ
ップ１を配置し、絶縁性フィルム３の表面と対向するそ
の裏面を樹脂封止体６から露出させた構造にしてもよ
い。この場合、絶縁性フィルム３の露出面積が大きくな
るので、前述の実施形態に比べて耐リフロー性が更に高
くなる。

【００４５】また、同図に示すように、半導体チップ１
の主面と対向するその裏面を樹脂封止体６から露出させ
た構造にしてもよい。この場合、半導体装置の放熱性が
高くなる。

【００４６】また、図１０(要部断面図)及び図１１(図
１０に示す矢印Ｌの方向から見た要部平面図）に示すよ
うに、外部リード２Ｂの接続部に絶縁性フィルム３を設
け、この絶縁性フィルム３の領域において、外部リード
２Ｂと一体化された電極パッド２Ｃを２列配置で配列し
た構造にしてもよい。この場合、樹脂封止体６の平面サ
イズをほとんど増加することなく、実装基板の電極パッ
ドの配列ピッチを拡げることができるので、基板設計、
実装基板の製造及び半導体装置の実装を容易にすること
ができる。

【００４７】また、内部リード２Ａの接続工程と樹脂封
止体６の形成工程と同一工程で行ってもよい。この場合
の製造方法を図１２及び図１３（製造方法を説明するた
めの断面図）を用いて説明する。

【００４８】まず、テープキャリア１０から絶縁性フィ
ルム３及びリード２の外部リード２Ｂを切断し、絶縁性
フィルム３にリード２が固定された部品を準備し、その
後、前記リード２の外部リード２Ｂをガルウィング形状
に成形する。

【００４９】次に、モールド金型２０のキャビティ２１
内に設けられた吸引孔２３上に半導体チップ１を配置
し、吸引固定する。半導体チップ１の電極にはバンプ電
極５が形成されている。

【００５０】次に、前記部品を半導体チップ１上に配置
する。この時、キャビティ２１と部品との位置合わせ
は、絶縁性フィルム３の側面と支持部２２とで行なう。

【００５１】次に、前記モールド金型２０の下型２０Ｂ
の上から絶縁性フィルム３の認識リード、半導体チップ
１の認識マークを認識し、半導体チップ１の中央を爪で
仮押しすると同時にモールド金型２０の吸引を切り、半
導体チップ１とリード２との位置合わせを行い、再度半
導体チップ１を吸引固定する。

【００５２】次に、図１２に示すように、前記モールド
金型２０を加熱した状態で上型２０Ａと下型２０Ｂとを
クランプし、リード２の内部リード２Ａを上型２０Ａで
熱圧着する。その後、前記モールド金型２０のポットか
らランナー及び流入ゲートを通してキャビティ２１内に
熱硬化性樹脂を加圧注入して、図１３に示すように、絶
縁性フィルム３、リード２の内部リード２Ａ及び半導体
チップ１等を封止し、かつ前記リード２の外部リード２
Ｂの上面を被覆する樹脂封止体６を形成する。

【００５３】これにより、内部リード２Ａの接続工程と
樹脂封止体６の形成工程を同一工程で行うことができ
る。

【００５４】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。

【００５５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００５６】本発明によれば、半導体装置の外部リード
の平坦度を確保することが可能になる。

【００５７】また、本発明によれば、実装基板の実装面
上に半導体装置を実装する際、接続不良を生じることな
く、一括半田実装を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である半導体装置の平面図
である。

【図２】図１に示すＡ−Ａ線の位置で切った断面図であ
る。

【図３】前記半導体装置の製造に使用されるテープキャ
リアの要部平面図である。

【図４】前記半導体装置の製造方法を説明するための平
面図である。

【図５】前記半導体装置の製造方法を説明するための平
面図である。

【図６】前記半導体装置の製造方法を説明するための断
面図である。

【図７】前記半導体装置の製造方法を説明するための断
面図である。

【図８】前記半導体装置を実装基板に実装した状態の要
部断面図である。

【図９】本発明の実施形態の変形例１である半導体装置
の断面図である。

【図１０】本発明の実施形態の変形例２である半導体装
置の要部断面図である。

【図１１】図１１に示す矢印Ｌの方向から見た要部平面
図である。

【図１２】本発明の実施形態の変形例３である半導体装
置の製造方法を説明するための断面図である。

【図１３】本発明の実施形態の変形例３である半導体装
置の製造方法を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１…半導体チップ、２…リード、２Ａ…内部リード、２
Ｂ…外部リード、２Ｃ…電極パッド、３…絶縁性フィル
ム、３Ａ…デバイス開口、４…接着層、５…バンプ電
極、６…樹脂封止体、１０…テープキャリア、１１…絶
縁性フィルム体、１２…リードパターン、１３…パーフ
ォレーション孔、１４…長孔、１５…連結部、１６…部
品、２０…モールド金型、２０Ａ…上型、２０Ｂ…下
型、２１…キャビティ、２２…支持部、２３…吸引孔、
２５…実装基板、２６…電極パッド、２７…半田材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/50 Ｈ０１Ｌ 23/50 Ｇ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性フィルムにリードが固定され、前
   記リードの内部リードにバンプ電極を介在して半導体チ
   ップの電極が電気的に接続され、前記絶縁性フィルム、
   リードの内部リード及び半導体チップが樹脂封止体で封
   止される半導体装置であって、前記リードの外部リード
   が所定の形状に成形され、この外部リードの上面が前記
   樹脂封止体で被覆されていることを特徴とする半導体装
   置。
2. 【請求項２】 前記外部リードの先端が前記樹脂封止体
   の外周囲の外側に引き出されていることを特徴とする請
   求項１に記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記リードは、絶縁性フィルム体に貼り
   付けられた金属薄膜にエッチング加工を施すことによっ
   て形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記絶縁性フィルムの一部は前記樹脂封
   止体から露出されていることを特徴とする請求項３に記
   載の半導体装置。
5. 【請求項５】 絶縁性フィルムにリードが固定され、前
   記リードの内部リードにバンプ電極を介在して半導体チ
   ップの外部端子が電気的に接続され、前記絶縁性フィル
   ム、リードの内部リード及び半導体チップが樹脂封止体
   で封止される半導体装置の製造方法であって、前記リー
   ドの外部リードを所定の形状に成形し、その後、前記絶
   縁性フィルム、リードの内部リード及び半導体チップを
   封止し、かつ前記リードの外部リードの上面を被覆する
   樹脂封止体を形成する工程を備えたことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。