(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装された半導体チップにおいて、
半導体チップが４つのコーナーを有し、
前記半導体チップに電気的に接続された接点導線を有し、
前記半導体チップを囲み、かつ前記接点導線の一部分を支持するフィルムのリングを有し、該フィルムのリングは、
前記半導体チップを囲み、かつ前記接点導体の一部分を支持するフィルムの内部リングを有し、
前記フィルムの内部リングを囲み、かつフィルム材料の４つのコーナー部分により前記内部リングに接続されたフィルムの外部リングを有し、該フィルムの外部リングは前記接点導線のさらなる一部分を支持し、
前記コーナー部分のそれぞれは該コーナー部分の対向する端部に形成された２つの横方向のスロットを含み、該対向するスロットのそれぞれは前記コーナー部分の反対側の端部へ向かって前記コーナー部分を部分的に横断して延び、前記接点導線にかかる応力が前記半導体チップの熱の膨張および圧縮から生じて前記フィルムのリングが収縮する、半導体チップ。
【請求項２】
前記内部リングは、前記コーナー部分に向いた前記フィルムの内部リングを通して部分的に内側へ延びた前記半導体チップのコーナー部分のそれぞれに接近した放射状スロットを含み、前記接点導線にかかる応力が前記半導体チップの膨張および圧縮から生じて前記フィルムの内部リングを含む前記フィルム材料が収縮する、請求項１に記載の半導体チップ。
【請求項３】
前記横方向のスロットのそれぞれは、前記コーナー部分のそれぞれの端部と概ね並行の短軸でかつ前記コーナー部分のそれぞれの前記端部に概ね垂直の長軸を有する概ね矩形状のものである、請求項１に記載の半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
この発明は一般的に電子工学的装置の分野に関係し、特に半導体チップの改良された自動ボンディングパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップ上に形成された集積回路の実装方法の一つは、他の回路から半導体チップ上のボンドパッドへ経路を定められた相互結合ワイヤのベースとして用いられた写真フィルムに類似のポリイミドフィルムの使用を通じてなされる。このポリイミドフィルムは、たとえばウピレックス（Ｕｐｉｌｅｘ）または、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）などを含んでなる。初めにチップがフィルムの内側開口部に置かれ、相互結合ワイヤがチップ上のボンドパッドからフィルムの周辺上のテストパッドへ経路を定められる。内側開口部はポリイミドの内部リングに囲まれる。四つの外側開口部が内部リングを囲む。相互結合ワイヤは、チップから内部リングの上を通り、次に外側開口部の上を通り、フィルムの周辺に到る。内部リングはポリイミドフィルムの四つのコーナー部分によりフィルムの周辺へ到る。検査の後で、ポリイミドフィルムと相互結合ワイヤは外側閉口部の外側で切り取られ、フィルムと相互結合ワイヤとチップの組合せは回路ボードに装着されて、回路がめざした目的に使用可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
チップからフィルムの上へ経路を定められている導線は極度に細く、脆い。チップは、温度が劇的に変化する環境で作動することが求められている。たとえば、いくつかのチップは、マイナスからプラスの広い温度範囲でテストされる。フィルムと集積回路形成用のシリコンのような材料との間の熱膨張係数の相違が、チップからフィルムの上を通る導線に応力を生ずる。この応力は導線とフィルムの間の層間剥離を起こすほど大きいことがあり、破局的な場合には、導線を破壊する。
【０００４】
ダイの寸法が比較的小さな場合には、集積回路チップとポリイミドフィルムの内部リングの間の間隔を増やして、導線上の応力を減少させることができる。しかしながら、ダイ寸法が大きくなるにつれて、この手法は実際的でなくなる。従って、半導体材料とフィルム材料の間の熱膨張係数の相違がひき起こす導線破壊と層間剥離の問題を取り除くような新しい形式のテープ自動ボンディングパッケージの必要を生ずる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の説明によれば、テープ自動ボンディングパッケージと構成方法は、先行のパッケージングシステムに結び付いた不利な点を除去ないし減少させる。
【０００６】
この発明の一実施例によれば、実装された集積回路は、半導体チップ上のボンドパッドから外向きに広がる複数の相互結合導線に結び付いた半導体チップを含んでいる。このパッケージデバイスは更に、これら相互結合導線に結び付き、また半導体チップを囲んでいるポリイミドフィルムの内部リングを含んでいる。ポリイミドフィルムの内部リングは、ポリイミドフィルムのコーナー部分によりポリイミドフィルムの外部リングに連接している。ポリイミドフィルムの外部リングは内部リングを取り囲んでいる。内部リングには、半導体チップのコーナーの近辺からポリイミドフィルムのコーナー部分の近辺へ延びている放射状の膨張スロットがある。これらの放射状のスロットにより、ポリイミドフィルムの内部リングの四つの側面は、互いに相対的に独立して膨張したり縮小したりすることが可能である。
【０００７】
この発明の他の実施例によれば、ポリイミドフィルムのコーナー関連部分には、コーナー部分の縁に形成された横方向のスロットがある。このスロットにより、ポリイミド材の内部リングが、ポリイミド材の外部リングと相対的に独立して膨張することが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、半導体チップ１２を実装するために役立つテープ自動ボンディングパッケージ１０の概略の説明図である。半導体チップ１２は四つのグループである相互結合導線１４、１６、１８、２０に囲まれている。相互結合導線１４、１６、１８、２０は、一枚のポリイミドフィルム２２の表面に配置されている。ポリイミドフィルム２２は、ウピレックス（Ｕｐｉｌｅｘ）、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）その他の適当なポリイミドフィルムを含んでいる。相互結合導線１４、１６、１８、２０は、写真平版工程を用いてポリイミドフィルム２２の表面に輪郭を定められ形成された金メッキの銅のような金属の細長片（ｓｔｒｉｐ）を含んでいる。相互結合導線１４、１６、１８、２０の各々の一端は、半導体チップ１２の表面のボンドパッドに終結し電気的に接続されている。
【０００９】
半導体チップ１２は、ポリイミドフィルム２２の中の内側開口部２４の中に存在する。内側開口部２４は半導体チップ１２を囲むポリイミドフィルムの内部リング２６によって輪郭を定められている。内部リング２６は四つの側面２８、３０、３２、３４を含んでいる。図１に示すように、内部リング２６の側面２８は、相互結合導線１４の一部分を支持する役をしている。同様に、側面３０は相互結合導線１６の一部分を支持し、側面３２は相互結合導線１８の一部分を支持し、側面３４は相互結合導線２０の一部分を支持する。内部リング２６はポリイミドフィルム２２の外部リング３６により支持されている。内部リング２６は、コーナー部分３８、４０、４２、４４を通じて、外部リング３６に連絡している。
【００１０】
図１はテストモードにおけるパッケージ１０を示し、ここで相互結合導線１４、１６、１８、２０の各々は、半導体チップ１２上のボンドパッドを、ポリイミドフィルム２２の周辺にある複数のテストパッドへ結合している。半導体チップ１２をテストした後に、ポリイミドフィルム２２と相互結合導線１４、１６、１８、２０を、開口部４６、４８、５０、５２のすぐ外側で切断し、図１に示す内部リング２６を外部リング３６から分離する。次に開口部４６、４８、５０、５２を乗り越えている相互結合導線の部分を使って、半導体チップ１２と残りの相互結合導線１４、１６、１８、２０を回路ボード上の回路に結合する。
【００１１】
半導体チップ１２を形成するのに用いるシリコン材の熱膨張係数は、摂氏１度につき１００万分の２ないし３程度である。これに対して、ポリイミドフィルム２２の熱膨張係数は、摂氏１度につき１００万分の１８程度である。それなりに、半導体チップ１２の作動する環境の中で時たま出会う温度の激変の間に、ポリイミドフィルム２２と半導体チップ１２は、大きく異なった比率で膨張し収縮することがある。この膨張の差が、接点導線１４、１６、１８、２０に応力を加える。いくつかの場合、半導体チップ１２は、マイナスからプラスの広い温度範囲にわたり作動することをテストされる。これらの温度変化の間に、接点導線１４、１６、１８、２０がポリイミドフィルム２２から層間剥離することがあり、また最も厳しい場合には、いくつかの導線、特に半導体チップ１２のコーナーに近い導線が破壊されることがある。
【００１２】
この発明の説明によれば、ポリイミドフィルム２２の膨張、とくに内部リング２６の膨張の接点導線への影響は、半導体チップ１２のコーナーとコーナー部分３８、４０、４２、４４に最も近い放射状スロット５４、５６、５８、６０を設けることにより防止できる。図１に示すように、放射状スロット５４は、内部リング２６の側面２８と側面３０の間を部分的に貫通している。同様に、放射状スロット５６は、側面３０と側面３２の間を部分的に貫通している。放射状スロット５８は、側面３２と側面３４の間を部分的に貫通しているし、最後に、放射状スロット６０は側面３４と側面２８の間で、内部リング２６を部分的に貫通している。放射状スロット５４、５６、５８、６０は、内部リング２６の四つの側面２８、３０、３２、３４の膨張と収縮を絶縁するように働き、これにより、接点導線１４，１６，１８，２０への応力を防止する。
【００１３】
図２について説明すると、これは半導体チップ１２のためのテープ自動ボンディングパッケージを示している。パッケージ６２には図１について記述したパッケージ１０と同一の要素が含まれている。特に、パッケージ６２は、内部リング２６をポリイミドフィルム２２の外部リング３６に連接する役をするコーナー部分３８、４０、４２、４４を含んでいる。図２に示すように、コーナー部分３８は、コーナー部分３８の反対側からコーナー部分３８へ部分的に横断している横方向スロット６４と６６を含んでいる。同様に、コーナー部分４０は同じ横方向スロット６８と７０を含んでいる。コーナー部分４２は横方向スロット７２と７４を含んでいる。最後に、コーナー部分４４は横方向スロット７６と７８を含んでいる。横方向スロット６４ないし７８は、内部リング２６の膨張と収縮を、ポリイミドフィルム２２の外部体の膨張と収縮から絶縁する役をしている。
【００１４】
図３はこの発明の説明によって構成されたパッケージ８０の一つのコーナーの拡大図である。図３は、前述したように内部リング２６に囲まれている半導体チップ１２の一つのコーナーを示す。パッケージ８０は、コーナー部分３８の中の横方向スロット６４、６６、および内部リングの側面２８と３０の間の放射状のスロット５４の両方を使用している。図１と図２にそれぞれ示した両方の技法のこの組合せは、内側リングとポリイミドフィルム２２の外側リング３６の膨張と収縮を完全に絶縁するのに役立つ。わかりやすくするために、図３には、パッケージ８０の一つのコーナーだけを図示してある。半導体チップの各コーナーに同様な構造が形成されるものと理解すべきである。
【００１５】
この発明の重要な技術的長所の一つは、半導体チップ１２の形成に用いる半導体材料と、半導体チップを支持用のポリイミドフィルム２２の部分の形成に用いる材料との間の膨張率の相違を、この発明が許容するという事実に本来備わっている。半導体１２のコーナーのすぐ近くに形成された放射状のスロットと横方向のスロットにより、ポリイミドフィルム２２と半導体チップ１２が絶縁されたままであり、独立して膨張したり収縮したりできる。この独立性により、応力が脆い接点導線へ移されるのを防止し、層間剥離と導線の破壊を防止する。
【００１６】
以上、この発明を詳細に説明したが、特許請求の範囲の項によってのみ定義されるこの発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、ここに開示のさまざまな変更、改造、置換が可能であることを理解すべきである。
【００１７】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
【００１８】
（１）一個の半導体チップと、この半導体チップに電気的に結合された複数の接点導線と、この半導体チップを取り囲みこれら接点導線の一部分を支持するフィルムの内部リングと、フィルムのこの内部リングを取り囲み、フィルムの素材の四つのコーナー部分によりフィルムのこの内部リングに結合され、接点導線のさらに先の部分を支持するフィルムの外部リングとを含んでなる実装された半導体チップであって、この内部リングは、フィルムのこの内部リングのコーナーを途中まで貫通して半導体の各コーナーに近接している放射状のスロットを含んでなり、これにより半導体チップとフィルムの内部リングの構成材料との熱による膨張と収縮から結果する接点導線上の応力を減らすようにした実装された半導体チップ。
【００１９】
（２）フィルムがポリイミド材を含んでなる第１項記載の実装された半導体チップ。
【００２０】
（３）一個の半導体チップと、この半導体チップに電気的に結合された複数の接点導線と、この半導体チップを取り囲みこれら接点導線の一部分を支持するフィルムの内部リングと、フィルムのこの内部リングを取り囲み、フィルムの素材の四つのコーナー部分によりフィルムのこの内部リングに結合され、接点導線のさらに先の部分を支持するフィルムの外部リングとを含んでなる実装された半導体チップであって、各コーナー部分はコーナー部分の一端からコーナー部分を部分的に横断して内側へ伸びた少なくとも一個の横方向のスロットを含んでなり、これにより半導体チップ、フィルム材の内部リング、フィルム材の外部リングの膨張および収縮の結果から応力が減少するようにした実装された半導体チップ。
【００２１】
（４）各コーナー部分はコーナー部分の対向する端部に形成された二つの横方向のスロットを含んでなり、対向するスロットの各々はコーナー部分の反対側の端部へ向かってコーナー部分を部分的に横断して伸びている第３項記載のパッケージ。
【００２２】
（５）フィルムがポリイミド材を含んでなる第３項記載の実装された半導体チップ。
【００２３】
（６）一個の半導体チップと、この半導体チップに電気的に結合された複数の接点導線と、この半導体チップを取り囲みこれら接点導線の一部分を支持するフィルムの内部リングと、フィルムのこの内部リングを取り囲み、フィルムの素材の四つのコーナー部分によりフィルムのこの内部リングに結合され、接点導線のさらに先の部分を支持するフィルムの外部リングとを含んでなる実装された半導体チップであって、この内部リングは、フィルムのこの内部リングのコーナーを途中まで貫通して半導体の各コーナーに近接している放射状のスロットを含んでなり、これにより半導体チップとフィルムの内部リングの構成材料との熱による膨張と収縮から結果する接点導線上の応力を減らすようにし、さらに、各コーナー部分はコーナー部分の一端からコーナー部分を部分的に横断して内側へ伸びた少なくとも一個の横方向のスロットを含んでなり、これにより半導体チップ、フィルム材の内部リング、フィルム材の外部リングの膨張および収縮から結果する応力が一層減少するようにした実装された半導体チップ。
【００２４】
（７）各コーナー部分はコーナー部分の対向する端部に形成された二つの横向きのスロットを含んでなり、対向するスロットの各々はコーナー部分の反対側の端部へ向かってコーナー部分を部分的に横断して伸びている第６項記載のパッケージ。
【００２５】
（８）フィルムがポリイミド材を含んでなる第６項記載の実装された半導体チップ。
【００２６】
（９）半導体チップ（１２）の支持に役立つ半導体パッケージ（８０）が提供される。内部リング（２６）に放射状スロット（５４）が形成される。ポリイミドフィルム（２２）のコーナー部分（３８）に横方向スロット（６４）、（６６）が形成される。これらのスロット（５４）、（６４）、（６６）がポリイミドフィルム（２２）のさまざまな部分の独立した膨張を可能にして、半導体材料とポリイミドフィルムの熱膨張係数の相違による接点導線（１４）、（１６）、（１８）、（２０）の破壊を防止する。
【図面の簡単な説明】
この発明とその長所についての一層完全な理解が添付の図面に参照により得られる。ここで、同じ参照番号は同じ要素を示す。
【図１】  この発明の教示により構成されたテープ自動ボンディングパッケージの概略説明図で、ポリイミドフィルムの内部リングに放射状のスロットを用いている。
【図２】  この発明の教示により構成されたテープ自動ボンディングパッケージの概略説明図で、ポリイミドフィルムのコーナー部分に横方向のスロットを用いている。
【図３】  半導体チップを囲むポリイミドフィルムに、放射状のスロットと横方向のスロットの両方と用いたテープ自動ボンディングパッケージの一つのコーナーの拡大図。
【符号の説明】
１０  テープ自動ボンディングパッケージ
１２  半導体チップ
１４，１６，１８，２０  相互結合導線
２２  ポリイミドフィルム
２６  ポリイミドフィルム２２の内部リング
３６  ポリイミドフィルム２２の外部リング
３８，４０，４２，４４  ポリイミドフィルム２２のコーナー部分
５４，５６，５８，６０  放射状スロット
６４，６６，６８，７０，７２，７４，７６，７８  横方向スロット
【図１】
0003693400.tif 000002
【図２】
0003693400.tif 000003
【図３】
0003693400.tif 000004