JPH11176993A - 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器

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JPH11176993A
JPH11176993A JP9362749A JP36274997A JPH11176993A JP H11176993 A JPH11176993 A JP H11176993A JP 9362749 A JP9362749 A JP 9362749A JP 36274997 A JP36274997 A JP 36274997A JP H11176993 A JPH11176993 A JP H11176993A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートスプレッダを有しても、リフロー工程
での加熱によるクラックの発生を簡単に回避することが
できる半導体装置を提供することにある。 【解決手段】 複数のバンプ14及びこれに接続される
配線20が形成された絶縁フィルム12と、配線20に
接続されて絶縁フィルム12に取り付けられる半導体チ
ップ16と、半導体チップ16と絶縁フィルム12との
接続部に設けられるエポキシ樹脂22と、半導体チップ
16に接着される放熱板28と、を有し、絶縁フィルム
12及び放熱板28の間に空間40が形成され、絶縁フ
ィルム12には、空間40と対応する位置に、外部との
通気が可能な穴32が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【0002】
【発明の背景】半導体装置の小型化を追求するとベアチ
ップ実装が理想的であるが、品質の保証及び取り扱いが
難しいため、パッケージ形態に加工することで対応して
きた。特に多端子化の要求に応じたパッケージ形態とし
て、近年、BGA(ball gridarray)型パッケージが適用
されてきた。BGAパッケージは基板の基材により数種
類にわけられるが、特に狭ピッチパッドの半導体素子を
実装しなければならないニーズや、製造においてテープ
状にして製造を行うことで連続性をもたせることが可能
となるといった製造効率上の要求からフレキシブル(可
撓性)基材を基板の基材として用いたフレキシブルテー
プ利用型のBGAパッケージが存在する。このBGAパ
ッケージはフレキシブル基板に外部端子であるバンプを
エリアアレイ状に配置し、面実装できるようにしたもの
である。
【0003】また、小型化及び高速化に伴って半導体装
置の発熱量も大きくなってきたので、熱を冷却するため
に、ヒートスプレッダ(放熱板)を半導体チップに接合
することも行われている。
【0004】このBGAパッケージによれば、ヒートス
プレッダ及びフレキシブルテープにより閉領域が形成さ
れることで、この閉領域からの空気抜きができないの
で、その後のリフロー工程での加熱によって、内部の空
間が膨張してクラックが生じることがあった。
【0005】これに対応して、ヒートスプレッダに穴を
形成したり、ヒートスプレッダに凸部を形成して空気抜
きの流路を形成することが行われているが、いずれにし
てもヒートスプレッダの加工が必要であった。ヒートス
プレッダは、熱伝導率の高い金属から構成されており、
加工が難しいのみならず、加工によって変形することも
あった。なお、この問題点は、ヒートスプレッダに限ら
ず、種々の支持部材を設けるときに生じる。
【0006】本発明は、この問題点を解決するものであ
り、その目的は、ヒートスプレッダを有しても、リフロ
ー工程での加熱によるクラックの発生を簡単に回避する
ことができる半導体装置及びその製造方法、回路基板並
びに電子機器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、配線が形成されるとともに貫通孔が形成された絶縁
フィルムと、前記配線に接続されて絶縁フィルムに取り
付けられる半導体素子と、前記半導体素子と前記絶縁フ
ィルムとの接続部に設けられる樹脂と、前記半導体素子
に接着される支持部材と、を有し、前記絶縁フィルム及
び前記支持部材を含む部材にて空間が区画され、前記空
間は、前記貫通孔を介して外部との通気が可能になる。
【0008】本発明によれば、絶縁フィルム及び支持部
材を含む部材にて区画される空間に対応して、絶縁フィ
ルムに貫通孔が形成されている。したがって、この空間
に閉じこめられた空気が、リフロー工程などで加熱され
て膨張しても、絶縁フィルムの貫通孔からこれを抜くこ
とができる。絶縁フィルムは、支持部材に比べて貫通孔
の形成加工が簡単なので、製造工程を大幅に増やしたり
歩留まりの低下を招くことがない。
【0009】前記樹脂は、前記貫通孔を避けて設けられ
ることが好ましい前記支持部材は、記半導体素子からの
熱の発散を促進するものであっても良い。
【0010】前記絶縁フィルム及び前記支持部材の外形
は、前記半導体素子よりも大きく形成され、前記絶縁フ
ィルムには、前記半導体素子を避ける位置に、前記絶縁
フィルムよりも平面維持強度の高いプレートが接着さ
れ、前記空間は、前記絶縁フィルム及び前記支持部材の
各対向面と、前記半導体素子の外周端面と、前記プレー
トにおける前記半導体素子側の端面と、によって区画さ
れる領域に形成されてもよい。
【0011】この構成によれば、半導体素子の周囲に空
間が形成され、これに対応して絶縁フィルムに貫通孔が
形成される。また、プレートが絶縁フィルムに接着され
ているので、この絶縁フィルムの平面性を維持すること
ができる。
【0012】前記絶縁フィルムの前記配線に能動面を向
けて前記半導体素子が接続され、前記絶縁フィルムの前
記配線を有する面とは反対側の面であって、前記半導体
素子の外側に対応する位置から前記絶縁フィルムを貫通
して、前記配線に接続される外部電極が形成され、前記
プレートは、前記絶縁フィルムの前記配線を有する面で
あって、前記半導体素子の外側に接着され、前記支持部
材は、前記半導体素子の能動面とは反対側の面と、前記
プレートの前記絶縁フィルムとの接着面とは反対側の面
と、に接着されてもよい。
【0013】前記絶縁フィルム及び前記支持部材の外形
は、前記半導体素子よりも大きく形成され、前記支持部
材は、前記絶縁フィルムよりも平面維持強度が高く、前
記絶縁フィルム及び前記半導体素子に接着され、前記空
間は、前記絶縁フィルム及び前記支持部材の各対向面
と、前記半導体素子の外周端面と、前記支持部材におけ
る前記半導体素子側の端面と、によって区画される領域
に形成されてもよい。
【0014】前記絶縁フィルムには、矩形のデバイスホ
ールが形成され、前記配線は、前記絶縁フィルムにおけ
る前記デバイスホールの角を規定する端部及び該端部の
近傍を除いて形成され、前記貫通孔は、前記デバイスホ
ールの角を規定する前記端部又は該端部の近傍に形成さ
れてもよい。
【0015】この構成によれば、デバイスホールの角部
を規定する端部及びその近傍に配線を形成しにくいこと
から、この領域を避けて配線が形成されており、この領
域に貫通孔が形成されて空気抜きができるようになって
いる。
【0016】本発明に係る半導体装置は、配線が形成さ
れた絶縁フィルムと、前記配線に接続されて絶縁フィル
ムに取り付けられる半導体素子と、前記半導体素子と前
記絶縁フィルムとの接続部に設けられる樹脂と、前記半
導体素子に接着される支持部材と、を有し、前記絶縁フ
ィルム及び前記支持部材を含む部材にて空間が区画さ
れ、前記絶縁フィルムは、前記空間と外部との通気を可
能にする部位を有する。
【0017】本発明に係る半導体装置の製造方法は、配
線とデバイスホールと該デバイスホール以外の貫通孔と
が形成されたフィルムキャリアテープを用意する工程
と、前記配線に半導体素子を接続する工程と、該半導体
素子と前記フィルムキャリアテープとの接続部に樹脂を
設ける工程と、前記フィルムキャリアテープを前記半導
体素子よりも大きい絶縁フィルムの形状で打ち抜く工程
と、前記半導体素子に該半導体素子よりも大きい支持部
材を接着する工程と、を含み、前記支持部材を接着する
工程は、前記絶縁フィルム及び前記支持部材を含む部材
にて、前記貫通孔に対応する位置で、空間が区画される
ことを許容して進められる。
【0018】この方法によって、空間から空気抜きを行
う貫通孔を有する半導体装置を製造することができる。
【0019】この製造方法では、前記貫通孔を避けて前
記樹脂を設けることが好ましい。
【0020】この製造方法において、前記フィルムキャ
リアテープの前記配線を有する面であって前記半導体素
子を避ける位置に、前記絶縁フィルムよりも平面維持強
度の高いプレートを接着する工程を含んでもよい。
【0021】本発明に係る回路基板は、上記半導体装置
が実装されてなる。
【0022】本発明に係る電子機器は、上記回路基板を
有する。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照して説明する。
【0024】図1は、本実施形態に係る半導体装置を示
す図である。この半導体装置10は、BGAパッケージ
を適用したものである。すなわち、同図において、絶縁
フィルム12に多数のバンプ14が形成され、半導体チ
ップ16の電極18とバンプ14とを接続する配線20
が形成されている。
【0025】絶縁フィルム12は、図2に示す長尺のフ
ィルムキャリアテープ30を、同図に示す二点鎖線でパ
ンチングして得られるもので、半導体チップ12よりも
大きく形成されている。また、絶縁フィルム12は、例
えばポリイミド樹脂で形成される。なお、図2は、フィ
ルムキャリアテープ30を配線20側から見た図であ
る。
【0026】絶縁フィルム12には、図1に示すように
貫通孔12aが形成されている。貫通孔12aは、絶縁
フィルム12の一方の面に形成される配線20の上であ
って、図2に示すランド20a上に形成される。そし
て、この貫通孔12aを介して、バンプ14は、配線2
0から絶縁フィルム12の他方の面に突出するように形
成される。すなわち、バンプ14は、配線20とは反対
側の面に突出する。こうすることで、バンプ14が形成
される側には配線20が露出しない構成となる。なお、
バンプ14は、例えばハンダから形成されて上部はボー
ル状に形成されている。バンプ14は、貫通孔12a内
までハンダを用いて一体形成されてもよいし、他の導電
部材が少なくとも貫通孔12a内に設けられその上部に
ハンダ等からなるバンプ14が搭載されても良い。ま
た、ハンダ以外に例えば銅等が使用されてもよい。
【0027】また、絶縁フィルム12には、デバイスホ
ール12bが形成されており、配線20の端部20bが
デバイスホール12bの内側に突出する。デバイスホー
ル12bは、配線20の端部20bと半導体チップ16
の電極18とを接続するために使用される。すなわち、
絶縁フィルム12における配線20が形成される側の面
であって、かつ、デバイスホール12bの内側に電極1
8が位置するように、半導体チップ16を配置して、配
線20の端部20bと電極18とがボンディングされ
る。
【0028】そして、半導体チップ16と絶縁フィルム
12との接続部が、エポキシ樹脂22のポッティングに
よって封止される。また、エポキシ樹脂22は、デバイ
スホール12b及び半導体チップ16の外周にも回り込
む。
【0029】さらに、本実施形態では、バンプ14とは
反対側で絶縁フィルム12にプレート24が設けられ
る。プレート24は、銅やステンレス鋼や銅系合金等で
形成されて平面形状を維持できる強度を有し、配線20
の上に絶縁接着剤26を介して貼り付けられる。また、
プレート24は、半導体チップ16を避けて、絶縁フィ
ルム12の一方の面の全体に貼り付けられる。こうする
ことで、配線20が絶縁接着剤26及びプレート24で
覆われて保護される。特に、絶縁接着剤26は、ソルダ
レジストと同様な保護層となる。
【0030】絶縁接着剤26は、熱硬化性又は熱可塑性
のフィルムとして形成し、予めプレート24に貼り付け
ておいてもよい。そして、プレート24を、絶縁フィル
ム12における配線パターン20を有する面に熱圧着す
ることができる。
【0031】また、プレート24を設けることで、絶縁
フィルム12の歪み、うねりがなくなり、バンプ14の
高さが一定になって平面安定性が向上し、回路基板への
実装歩留りが向上する。
【0032】このプレート24は、レジストを配線20
に設けてから、その上に絶縁接着剤26を介して貼って
も良い。こうすることで、不純物が入ったままでプレー
ト24を貼り付けるのを防止することができる。
【0033】さらに、半導体チップ16の実装面とは反
対側の面には、銀ペースト等の熱伝導接着部材を介して
放熱板28が接着されている。放熱板28は、半導体チ
ップ16の熱の発散を促進する部材であり、例えば銅系
の合金やアルミニウム等から構成される。これによっ
て、半導体チップ16の放熱性を上げることができる。
放熱板28は、半導体チップ16よりも大きく形成され
ており、プレート24の上にも接着されるようになって
いる。なお、図1には示されていないが、プレート24
と放熱板28との間には接着剤が存在し、両者が貼り付
けられている。したがって、この接着剤にて、放熱板2
8と半導体チップ16とを接着してもよい。
【0034】本実施形態では、半導体チップ16よりも
大きい絶縁フィルム12及び放熱板28の間に、半導体
チップ16が位置し、半導体チップ16の外周にプレー
ト24が位置している。そして、絶縁フィルム12及び
放熱板28の各対向面と、半導体素子16の外周端面
と、プレート24における半導体チップ16側の端面
と、によって空間40が区画されている。
【0035】この空間40に対応して、絶縁フィルム1
2に穴32が形成されている。穴32を除いて空間40
は気密になっており、穴32を形成することで、空間4
0内の空気又は水分が加熱されて膨張したとき、穴32
からこれらを抜くことができる。したがって、本実施形
態に係る半導体装置10を回路基板に実装するときのリ
フロー工程で、この半導体装置10を加熱しても、内部
の空気又は水部の膨張による空間40付近のクラックの
発生を避けることができる。
【0036】穴32は、図2に示すように、絶縁フィル
ム12の矩形のデバイスホール12bの角部付近に形成
されている。一般に、半導体チップ16の電極18は、
各辺に沿って並んでいるので、これに対応して、配線2
0の端部20bもデバイスホール12bの各辺から並ん
で突出する。すなわち、デバイスホール12bの角部付
近には、配線20が形成しにくい領域なので、穴32を
形成することに支障がない。穴32は、丸以外に三角形
や四角形であってもよく、その数は図1に示すような4
個に限らなず、それ以上であってもそれ以下であっても
よい。あるいは、穴32を、デバイスホール12bと一
体化するように形成してもよい。この場合には、デバイ
スホール12bの角部の形状を変えることで穴32が形
成される。
【0037】本実施形態は、上記のように構成されてお
り、以下その製造方法を説明する。
【0038】まず、図2に示すフィルムキャリアテープ
30を形成する。その製造工程は、周知であるので説明
を省略する。ただし、デバイスホール12b及び穴32
は、同時に形成することが好ましい。デバイスホール1
2bは、周知のように打ち抜いて形成されるので、同時
に穴32も打ち抜くこととしても工程が増えることはな
い。また、穴32の形成は、フィルムキャリアテープ3
0に半導体チップ16を実装する前に行っても、半導体
チップ16を実装した後に行っても良い。特に、半導体
チップ16を実装し、かつ、エポキシ樹脂22を設けて
から穴32を形成すれば、穴32がエポキシ樹脂22に
よって塞がることを防止することができる。
【0039】次に、配線20の端部20bに半導体チッ
プ16の電極18をボンディングする工程と、絶縁フィ
ルム12(フィルムキャリアテープ30)にプレート2
4を貼り付ける工程と、半導体チップ16と絶縁フィル
ム12(フィルムキャリアテープ30)との接続部にエ
ポキシ樹脂22を設ける工程と、フィルムキャリアテー
プ30を絶縁フィルム12の形状に打ち抜く工程と、半
導体チップ16に放熱板28を接着する工程と、を行
う。これらの工程は、順序を入れ替えても良い。
【0040】以上の工程により、上述した半導体装置1
0を得ることができる。
【0041】本実施形態は、半導体チップ16がバンプ
14形成面とは反対側に実装された裏TAB型である
が、バンプ14形成面側に半導体チップ16を実装した
表TAB型としてもよい。また、上記絶縁フィルム12
の代わりに、配線側に突起が一体形成されたいわゆるB
−TAB型の絶縁フィルムを用いても良い。
【0042】また、上記実施形態では、板状の放熱板2
8が用いられているが、その代わりに多数のフィンを有
して板状をなさない放熱部材を用いても良い。または、
放熱板28のかわりに、放熱性を有しない支持部材を用
いても良い。
【0043】あるいは、放熱板28とプレート24とが
一体化した形状の部材を用いても良い。例えば、図3に
示す半導体装置100は、図1に示すプレート24及び
放熱板28が一体化した形状の取付板110を有してい
る。取付板110は、絶縁フルム12の平坦性を確保す
るとともに、半導体チップ16の放熱を促進する。取付
板110には、半導体チップ16との接着部において薄
くなるなるように凹部112が形成されている。この凹
部112は、エッチングによって形成することができ
る。
【0044】また、図4に示す半導体装置200は、プ
レート24及び放熱板28の機能を有する取付板210
を有している。取付板210は、絶縁フィルム12に接
着される部位212と、半導体チップ16に接着される
部位214と、が一体化するように屈曲形成されてい
る。このような取付板210は、金型を使用する曲げ加
工にて形成することができる。
【0045】図5には、本発明を適用した半導体装置1
100を実装した回路基板1000が示されている。回
路基板には例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を
用いることが一般的である。回路基板には例えば銅から
なる配線パターンが所望の回路となるように形成されて
いて、それらの配線パターンと半導体装置のバンプとを
機械的に接続することでそれらの電気的導通を図る。こ
の場合、上述の半導体装置に、外部との熱膨張差により
生じる歪みを吸収する構造を設ければ、本半導体装置を
回路基板に実装しても接続時及びそれ以降の信頼性を向
上できる。また更に半導体装置の配線に対しても工夫が
成されれば、接続時及び接続後の信頼性を向上させるこ
とができる。なお実装面積もベアチップにて実装した面
積にまで小さくすることができる。このため、この回路
基板を電子機器に用いれば電子機器自体の小型化が図れ
る。また、同一面積内においてはより実装スペースを確
保することができ、高機能化を図ることも可能である。
【0046】そして、この回路基板1000を備える電
子機器として、図6には、ノート型パーソナルコンピュ
ータ1200が示されている。
【0047】なお、上記本発明を応用して、半導体装置
と同様に多数のバンプを必要とする面実装用の電子部品
(能動部品か受動部品かを問わない)を製造することも
できる。電子部品として、例えば、抵抗器、コンデン
サ、コイル、発振器、フィルタ、温度センサ、サーミス
タ、バリスタ、ボリューム又はヒューズなどがある。
【0048】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本実施形態に係る半導体装置を示す図
である。
【図2】図2は、本実施形態に係るフィルムキャリアテ
ープを示す図である。
【図3】図3は、本実施形態の変形例を示す図である。
【図4】図4は、本実施形態の変形例を示す図である。
【図5】図5は、本実施形態に係る回路基板を示す図で
ある。
【図6】図6は、本発明に係る方法を適用して製造され
た半導体装置を実装した回路基板を備える電子機器を示
す図である。
【符号の説明】
10 半導体装置 12 絶縁フィルム 12b デバイスホール 16 半導体チップ(半導体素子) 20 配線 20b 端部 22 エポキシ樹脂(樹脂) 24 プレート 28 放熱板 30 フィルムキャリアテープ 32 穴(貫通孔) 40 空間

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線が形成されるとともに貫通孔が形成
    された絶縁フィルムと、 前記配線に接続される半導体素子と、 前記半導体素子と前記絶縁フィルムとの接続部に設けら
    れる樹脂と、 前記半導体素子に接着される支持部材と、 を有し、 前記絶縁フィルム及び前記支持部材を含む部材にて空間
    が区画され、 前記空間は、前記貫通孔を介して外部との通気が可能に
    なる半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、前
    記樹脂は、前記貫通孔を避けて設けられる半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の半導体装置
    において、 前記支持部材は、記半導体素子からの熱の発散を促進す
    る半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
    の半導体装置において、 前記絶縁フィルム及び前記支持部材の外形は、前記半導
    体素子よりも大きく形成され、 前記絶縁フィルムには、前記半導体素子を避ける位置
    に、前記絶縁フィルムよりも平面維持強度の高いプレー
    トが接着され、 前記空間は、前記絶縁フィルム及び前記支持部材の各対
    向面と、前記半導体素子の外周端面と、前記プレートに
    おける前記半導体素子側の端面と、によって区画される
    領域に形成される半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置において、 前記絶縁フィルムの前記配線に能動面を向けて前記半導
    体素子が接続され、 前記絶縁フィルムの前記配線を有する面とは反対側の面
    であって、前記半導体素子の外側に対応する位置から前
    記絶縁フィルムを貫通して、前記配線に接続される外部
    電極が形成され、 前記プレートは、前記絶縁フィルムの前記配線を有する
    面であって、前記半導体素子の外側に接着され、 前記支持部材は、前記半導体素子の能動面とは反対側の
    面と、前記プレートの前記絶縁フィルムとの接着面とは
    反対側の面と、に接着される半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
    の半導体装置におい て、前記絶縁フィルム及び前記支持部材の外形は、前記
    半導体素子よりも大きく形成され、 前記支持部材は、前記絶縁フィルムよりも平面維持強度
    が高く、前記絶縁フィルム及び前記半導体素子に接着さ
    れ、 前記空間は、前記絶縁フィルム及び前記支持部材の各対
    向面と、前記半導体素子の外周端面と、前記支持部材に
    おける前記半導体素子側の端面と、によって区画される
    領域に形成される半導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
    の半導体装置において、 前記絶縁フィルムには、矩形のデバイスホールが形成さ
    れ、 前記配線は、前記絶縁フィルムにおける前記デバイスホ
    ールの角を規定する端部及び該端部の近傍を除いて形成
    され、 前記貫通孔は、前記デバイスホールの角を規定する前記
    端部又は該端部の近傍に形成される半導体装置。
  8. 【請求項8】 配線が形成された絶縁フィルムと、 前記配線に接続されて絶縁フィルムに取り付けられる半
    導体素子と、 前記半導体素子と前記絶縁フィルムとの接続部に設けら
    れる樹脂と、 前記半導体素子に接着される支持部材と、 を有し、 前記絶縁フィルム及び前記支持部材を含む部材にて空間
    が区画され、 前記絶縁フィルムは、前記空間と外部との通気を可能に
    する部位を有する半導体装置。
  9. 【請求項9】 配線とデバイスホールと該デバイスホー
    ル以外の貫通孔とが形成されたフィルムキャリアテープ
    を用意する工程と、 前記配線に半導体素子を接続する工程と、 該半導体素子と前記フィルムキャリアテープとの接続部
    に樹脂を設ける工程と、 前記フィルムキャリアテープを前記半導体素子よりも大
    きい絶縁フィルムの形状で打ち抜く工程と、 前記半導体素子に該半導体素子よりも大きい支持部材を
    接着する工程と、を含み、 前記支持部材を接着する工程は、前記絶縁フィルム及び
    前記支持部材を含む部材にて、前記貫通孔に対応する位
    置で、空間が区画されることを許容して進められる半導
    体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記貫通孔を避けて前記樹脂を設ける半導体装置の製造
    方法。
  11. 【請求項11】 請求項9又は10記載の半導体装置の
    製造方法において、前記フィルムキャリアテープの前記
    配線を有する面であって前記半導体素子を避ける位置
    に、前記絶縁フィルムよりも平面維持強度の高いプレー
    トを接着する工程を含む半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 請求項1から請求項8のいずれかに記
    載の半導体装置が実装された回路基板。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の回路基板を有する電
    子機器。
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