(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ上面が、弾性ゴム層で覆われ、前記半導体チップ上面の電極に一端が導電性樹脂により接続されたリードが、前記弾性ゴム層を貫通して配置されて、該弾性ゴム層表面に前記リードの他端が露出され、該リードの他端とその周囲の前記弾性ゴム層部分に導電性樹脂からなるバンプが形成されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
弾性ゴム層を貫通するリード部分が、湾曲されて、前記弾性ゴム層表面に露出した前記リードの他端及び該リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に形成されたバンプが、前記リードの一端が接続された半導体チップ上面の電極の上方から外れた位置に配置された請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
バンプが、実装基板に備えられた端子の凹部に嵌入、係止可能な形状に形成された請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項４】
次の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
ａ．メイン金型に設けられた案内孔にリードを挿通して、前記案内孔上端のメイン金型の上面部分に設けられた窪み内に前記リードの一端を突出させる工程。
ｂ．前記窪みに導電性樹脂ペーストを充填して、該導電性樹脂ペーストに前記窪み内に突出したリードの一端を埋め込む工程。
ｃ．前記メイン金型に半導体チップを押し当てて、該半導体チップ上面の電極を前記メイン金型上面の窪みの上端に配置し、該窪みに充填された前記導電性樹脂ペーストにより前記リードの一端を前記半導体チップ上面の電極に仮接続する工程。
ｄ．前記導電性樹脂ペーストを硬化させて、導電性樹脂を形成し、該導電性樹脂により前記リードの一端を前記半導体チップ上面の電極に接続する工程。
ｅ．前記リードを前記案内孔内で摺動させながら、前記メイン金型を前記半導体チップから離隔させて、該メイン金型と半導体チップ上面との間に前記リードの中途部を露出させた状態とし、該リードの中途部が露出したメイン金型と半導体チップ上面との間に弾性ゴムペーストを充填する工程。
ｆ．前記弾性ゴムペーストを硬化させて、半導体チップ上面に弾性ゴム層を形成する工程。
ｇ．前記リードを前記案内孔内で摺動させながら、前記メイン金型を弾性ゴム層から離型させる工程。
ｈ．前記弾性ゴム層から突出したリード部分をその根元部から切断し、前記半導体チップ上面が弾性ゴム層で覆われて、該弾性ゴム層表面に前記半導体チップ上面の電極に一端が接続されたリードの他端が露出した半導体チップを得る工程。
ｉ．サブ金型上面に設けられた窪みに導電性樹脂ペーストを充填する工程。
ｊ．前記弾性ゴム層に前記サブ金型を押し当てて、該サブ金型上面の窪みの上端に前記リードの他端を配置し、前記サブ金型上面の窪みに充填された導電性樹脂ペーストを前記リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に仮接続する工程。
ｋ．前記導電性樹脂ペーストを硬化させて、前記リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に導電性樹脂からなるバンプを形成する工程。
【請求項５】
次の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
ａ．メイン金型に設けられた案内孔にリードを挿通して、前記案内孔上端のメイン金型の上面部分に設けられた窪み内に前記リードの一端を突出させる工程。
ｂ．前記窪みに導電性樹脂ペーストを充填して、該導電性樹脂ペーストに前記窪み内に突出したリードの一端を埋め込む工程。
ｃ．前記メイン金型に半導体チップを押し当てて、該半導体チップ上面の電極を前記メイン金型上面の窪みの上端に配置し、該窪みに充填された前記導電性樹脂ペーストにより前記リードの一端を前記半導体チップ上面の電極に仮接続する工程。
ｄ．前記導電性樹脂ペーストを硬化させて、導電性樹脂を形成し、該導電性樹脂により前記リードの一端を前記半導体チップ上面の電極に接続する工程。
ｅ．前記リードを前記案内孔内で摺動させながら、前記メイン金型を前記半導体チップから離隔させて、該メイン金型と半導体チップ上面との間に前記リードの中途部を露出させる工程。
ｆ．前記メイン金型と半導体チップ上面との間に露出したリードの中途部の中間部分を前記半導体チップ上面と平行な横方向に押す治具であって、前記メイン金型と半導体チップ上面との間の空間を上下２つに区分するための治具を、前記リードの周囲から抜き取り可能なように、前記メイン金型と半導体チップ上面との間の中間部分に介在させた状態で、前記メイン金型と半導体チップ上面との間に弾性ゴムペーストを充填すると共に、前記治具を用いて、前記リードの中途部の中間部分を前記半導体チップ上面と平行な横方向に押し、前記リードの中途部を半導体チップ上面と平行な横方向に湾曲させる工程。
ｇ．前記弾性ゴムペーストを硬化させて、前記メイン金型と半導体チップ上面との間に弾性ゴム層を形成すると共に、該弾性ゴム層に前記リードの中途部を湾曲させた状態で配置する工程。
ｈ．前記治具を前記メイン金型と半導体チップ上面との間のリードの中途部の中間部分の周囲から抜き取り、前記メイン金型と半導体チップ上面との間に形成された弾性ゴム層を上下２つに区分する工程。
ｉ．前記上下２つに区分された弾性ゴム層の間に露出したリードの中途部の中間部分を切断し、前記半導体チップ上面が弾性ゴム層で覆われて、該弾性ゴム層表面に前記半導体チップ上面の電極に一端が接続されたリードの他端が露出した半導体チップを得る工程。
ｊ．サブ金型上面に設けられた窪みに導電性樹脂ペーストを充填する工程。
ｋ．前記弾性ゴム層に前記サブ金型を押し当てて、該サブ金型上面の窪みの上端に前記リードの他端を配置し、前記サブ金型上面の窪みに充填された導電性樹脂ペーストを前記リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に仮接続する工程。
ｌ．前記導電性樹脂ペーストを硬化させて、前記リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に導電性樹脂からなるバンプを形成する工程。
【請求項６】
治具に、同じ平面上でＸ方向に移動可能な複数本のバーとＹ方向に移動可能な複数本のバーとが格子状にクロスさせて並べて配列されたものを用いる請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
サブ金型に、メイン金型を用いる請求項４、５又は６記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、エリアアレイ型と呼ばれる半導体チップ、又はペリフェラル型と呼ばれる半導体チップに用いられる半導体装置と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記エリアアレイ型の半導体チップにおいては、そのチップ上面に多数の電極が小ピッチで格子状に並べて配設されている。また、上記ペリフェラル型の半導体チップにおいては、そのチップ上面の周囲に多数の電極が小ピッチでリング状に並べて配設されている。
【０００３】
これらのエリアアレイ型又はペリフェラル型の半導体チップにおいては、そのチップ上面に多数の電極が並べて配設されていることからして、明らかなように、そのチップ中に高度に集積化された複雑で精密な無数の電子回路が高密度に形成されている。
【０００４】
また、これらの半導体チップは、そのチップ上面に電極が並べて配設されていることからして、明らかなように、そのチップ上面の電極を、実装基板の端子に、はんだ付け接続したり、導電性樹脂により接続したりして、実装基板にベア状態で表面実装するのが、一般的である。
【０００５】
ここで、上記半導体チップを、実装基板にベア状態で実装する理由は、上記半導体チップをパッケージに収納した状態で実装基板に実装する場合に比べて、半導体チップ周囲にパッケージの周壁が存在しない分、半導体チップ同士を接近させて実装基板にコンパクトに実装できるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記半導体チップは、シリコン等で形成されている。他方、実装基板は、プラスチック等で形成されていて、両者の熱膨張率が大きく異なっている。そのため、上記のようにして、半導体チップを実装基板に表面実装した場合には、チップ上面の電極が実装基板の端子にダイレクトに接続されている関係上、半導体チップ及びそれが実装された実装基板が半導体チップが発する熱等で加熱されると、両者の熱膨張率の差に基づき、両者の間に過大な熱応力が働く。そして、その熱応力により複雑で精密な構造をした半導体チップが破壊される虞があった。
【０００７】
このことは、半導体チップ上面に多数の電極が格子状に並べて配設され、それらの各電極が実装基板に格子状に並べて配設された多数の各端子にダイレクトに接続されて、半導体チップが実装基板に強固に接合される、エリアアレイ型の半導体チップにおいて、特に顕著であった。
【０００８】
なお、上記エリアアレイ型等の半導体チップは、そのチップ上面の電極が、実装基板の端子に、ワイヤを介して、電気的に接続されて、実装基板にベア状態で実装されることも有る。
【０００９】
この実装方法によれば、半導体チップ上面の電極が、ワイヤを介して、実装基板の端子に電気的に接続されているため、ワイヤを緩衝材として、半導体チップと実装基板との間に過大な熱応力が働くのを防ぐことができる。
【００１０】
しかしながら、この実装方法においては、そのチップ上面の電極を実装基板の端子に電気的に接続するためのワイヤが、半導体チップの周囲空間を専有することとなる。そして、該ワイヤに妨げられて、半導体チップ同士を接近させて実装基板にコンパクトに実装できなくなる。
【００１１】
また、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）により、上記エリアアレイ型等の半導体チップを実装基板に表面実装に類似する方法で実装する方法も、開発されている。この方法によれば、半導体チップ周囲に、半導体チップ上面の電極を実装基板の端子に電気的に接続するための接続手段が突出するのを、防ぐことができる。そして、半導体チップ同士を接近させて実装基板にコンパクトに実装できる。
【００１２】
しかしながら、この実装方法は、そのＴＡＢにより、半導体チップ上面の電極を実装基板の端子に電気的に接続するための接続手段が複雑かつ面倒なため、一般に実用化されるに至っていない。
【００１３】
本発明は、このような課題を解消可能な、エリアアレイ型等の半導体チップを実装基板に表面実装に類似するベア状態に近い状態でコンパクトに実装できる、半導体装置と、該装置を形成するための半導体装置の製造方法とを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、半導体チップ上面が、弾性ゴム層で覆われ、前記半導体チップ上面の電極に一端が導電性樹脂により接続されたリードが、前記弾性ゴム層を貫通して配置されて、該弾性ゴム層表面に前記リードの他端が露出され、該リードの他端とその周囲の前記弾性ゴム層部分に導電性樹脂からなるバンプが形成されたことを特徴としている。
【００１５】
この半導体装置においては、そのリードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に形成されたバンプを実装基板の端子に、導電性樹脂等により接続したり、又は圧接等による機械的接続法により接続したりできる。そして、半導体チップ上面の電極に一端が接続されたリードの他端を、導電性樹脂からなるバンプを介して、実装基板の端子に電気的に接続できる。そして、半導体チップを実装基板に表面実装に類似するベア状態に近い状態でコンパクトに実装できる。
【００１６】
また、上記のようにして、半導体チップを実装基板に実装した状態において、半導体チップ等が発する熱により、半導体チップと実装基板との間に、両者の熱膨張率の差に基づく熱応力が加わろうとした際には、両者の間に介在する弾性ゴム層であって、半導体チップ上面を覆う弾性ゴム層が、両者の熱膨張の差を吸収する方向に弾性変形する。そして、その弾性ゴム層が、緩衝材の役割を果たして、半導体チップと実装基板との間に過大な熱応力が加わるのを防ぐ。
【００１７】
それと同時に、弾性ゴム層を貫通して配置されたリードが、弾性ゴム層の弾性変形に倣って、弾性ゴム層の変形方向に撓む等する。そして、該リードを介して、半導体チップと実装基板との間に過大な応力が加わるのが、防止される。
【００１８】
また、リードの一端を、導電性樹脂により半導体チップ上面の電極に接続する構造のため、多数本のリードを、半導体チップ上面に小ピッチで並ぶ多数の電極の配列位置に合わせて、治具等に所定ピッチで起立させて並べておくことにより、それらの多数本の各リードの一端を、それに対応する半導体チップ上面に小ピッチで並べて配列された多数の各電極に、導電性樹脂により同時に接続できる。
【００１９】
また、リードの一端を半導体チップ上面の電極に熱圧着により接続する場合に比べて、リード熱圧着用の大型のツールヘッドを半導体チップ上面に小ピッチで並ぶ他の電極に接続されたリードの間を縫うようにして、半導体チップ上面の電極に接近させる必要がなく、半導体チップ上面に小ピッチで並ぶ多数の各電極にリードの一端を、導電性樹脂により容易かつ迅速に接続できる。
【００２０】
また、導電性樹脂に、紫外線を照射する等して硬化させる樹脂ペーストであって、熱を加えずに硬化可能な樹脂ペーストを用いることができる。そして、半導体チップ上面の電極にリードの一端を熱を加えずに硬化させた導電性樹脂により熱に弱い半導体チップを傷めずに接続したり、リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に熱を加えずに硬化させた導電性樹脂からなるバンプを熱に弱い弾性ゴム層を傷めずに形成したりできる。
【００２１】
本発明の半導体装置においては、弾性ゴム層を貫通するリード部分が、湾曲されて、前記弾性ゴム層表面に露出した前記リードの他端及び該リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に形成されたバンプが、前記リードの一端が接続された半導体チップ上面の電極の上方から外れた位置に配置された構造とすることを好適としている。
【００２２】
この半導体装置にあっては、弾性ゴム層を貫通するリード部分を、湾曲させて、弾性ゴム層表面に露出したリードの他端及び該リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に形成されたバンプの位置を、該バンプを接続する実装基板の端子の配列位置に合わせることができる。そして、そのバンプを、それを接続する実装基板の所定位置に配置された端子に的確に接続できる。そして、リードの他端を、導電性樹脂からなるバンプを介して、実装基板の所定の端子に的確に接続できる。換言すれば、半導体チップ上面の電極に一端が接続されたリードの他端及び該リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に形成されたバンプの位置を、該リードの一端が接続された半導体チップ上面の電極の位置に拘束されずに、該バンプを接続する実装基板の端子の位置に合わせることができる。そして、半導体チップ上面の複数の各電極に一端が接続された複数本の各リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に形成された各バンプのピッチを、半導体チップ上面に並ぶ複数の各電極のピッチに拘束されずに、該各バンプを接続する実装基板の複数の各端子のピッチに合わせることができる。
【００２３】
また、本発明の半導体装置においては、バンプが、実装基板に備えられた端子の凹部に嵌入、係止可能な形状に形成された構造としても良い。
【００２４】
この半導体装置にあっては、そのバンプを、実装基板に備えられた端子の凹部に嵌入、係止できる。そして、そのバンプを実装基板の端子に、熱を加えることなく、ワンタッチで機械的及び電気的に接続できる。
【００２５】
本発明の第１の半導体装置の製造方法は、次の工程を含むことを特徴としている。
ａ．メイン金型に設けられた案内孔にリードを挿通して、前記案内孔上端のメイン金型の上面部分に設けられた窪み内に前記リードの一端を突出させる工程。
ｂ．前記窪みに導電性樹脂ペーストを充填して、該導電性樹脂ペーストに前記窪み内に突出したリードの一端を埋め込む工程。
ｃ．前記メイン金型に半導体チップを押し当てて、該半導体チップ上面の電極を前記メイン金型上面の窪みの上端に配置し、該窪みに充填された前記導電性樹脂ペーストにより前記リードの一端を前記半導体チップ上面の電極に仮接続する工程。
ｄ．前記導電性樹脂ペーストを硬化させて、導電性樹脂を形成し、該導電性樹脂により前記リードの一端を前記半導体チップ上面の電極に接続する工程。
ｅ．前記リードを前記案内孔内で摺動させながら、前記メイン金型を前記半導体チップから離隔させて、該メイン金型と半導体チップ上面との間に前記リードの中途部を露出させた状態とし、該リードの中途部が露出したメイン金型と半導体チップ上面との間に弾性ゴムペーストを充填する工程。
ｆ．前記弾性ゴムペーストを硬化させて、半導体チップ上面に弾性ゴム層を形成する工程。
ｇ．前記リードを前記案内孔内で摺動させながら、前記メイン金型を弾性ゴム層から離型させる工程。
ｈ．前記弾性ゴム層から突出したリード部分をその根元部から切断し、前記半導体チップ上面が弾性ゴム層で覆われて、該弾性ゴム層表面に前記半導体チップ上面の電極に一端が接続されたリードの他端が露出した半導体チップを得る工程。
ｉ．サブ金型上面に設けられた窪みに導電性樹脂ペーストを充填する工程。
ｊ．前記弾性ゴム層に前記サブ金型を押し当てて、該サブ金型上面の窪みの上端に前記リードの他端を配置し、前記サブ金型上面の窪みに充填された導電性樹脂ペーストを前記リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に仮接続する工程。
ｋ．前記導電性樹脂ペーストを硬化させて、前記リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に導電性樹脂からなるバンプを形成する工程。
【００２６】
この第１の半導体装置の製造方法においては、そのａ〜ｄ工程において、リードの一端を、半導体チップ上面の電極に、導電性樹脂により、機械的及び電気的に接続できる。
【００２７】
次いで、そのｅ〜ｆ工程において、半導体チップ上面に、弾性ゴム層を形成できる。それと共に、半導体チップ上面の電極に一端を接続したリードを、弾性ゴム層を貫通させて配置できる。
【００２８】
次いで、そのｇ〜ｈ工程において、半導体チップ上面に形成した弾性ゴム層表面に、半導体チップ上面の電極に一端が接続されたリードの他端を露出させることができる。
【００２９】
次いで、そのｉ〜ｋ工程において、リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に、リードの他端に接続された導電性樹脂からなるバンプを形成できる。
【００３０】
そして、半導体チップ上面が弾性ゴム層で覆われ、半導体チップ上面の電極に一端が導電性樹脂により接続されたリードが弾性ゴム層を貫通して配置されて、弾性ゴム層表面に露出したリードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に導電性樹脂からなるバンプが形成されてなる、本発明の半導体装置を形成できる。
【００３１】
本発明の第２の半導体装置の製造方法は、次の工程を含むことを特徴としている。
ａ．メイン金型に設けられた案内孔にリードを挿通して、前記案内孔上端のメイン金型の上面部分に設けられた窪み内に前記リードの一端を突出させる工程。
ｂ．前記窪みに導電性樹脂ペーストを充填して、該導電性樹脂ペーストに前記窪み内に突出したリードの一端を埋め込む工程。
ｃ．前記メイン金型に半導体チップを押し当てて、該半導体チップ上面の電極を前記メイン金型上面の窪みの上端に配置し、該窪みに充填された前記導電性樹脂ペーストにより前記リードの一端を前記半導体チップ上面の電極に仮接続する工程。
ｄ．前記導電性樹脂ペーストを硬化させて、導電性樹脂を形成し、該導電性樹脂により前記リードの一端を前記半導体チップ上面の電極に接続する工程。
ｅ．前記リードを前記案内孔内で摺動させながら、前記メイン金型を前記半導体チップから離隔させて、該メイン金型と半導体チップ上面との間に前記リードの中途部を露出させる工程。
ｆ．前記メイン金型と半導体チップ上面との間に露出したリードの中途部の中間部分を前記半導体チップ上面と平行な横方向に押す治具であって、前記メイン金型と半導体チップ上面との間の空間を上下２つに区分するための治具を、前記リードの周囲から抜き取り可能なように、前記メイン金型と半導体チップ上面との間の中間部分に介在させた状態で、前記メイン金型と半導体チップ上面との間に弾性ゴムペーストを充填すると共に、前記治具を用いて、前記リードの中途部の中間部分を前記半導体チップ上面と平行な横方向に押し、前記リードの中途部を半導体チップ上面と平行な横方向に湾曲させる工程。
ｇ．前記弾性ゴムペーストを硬化させて、前記メイン金型と半導体チップ上面との間に弾性ゴム層を形成すると共に、該弾性ゴム層に前記リードの中途部を湾曲させた状態で配置する工程。
ｈ．前記治具を前記メイン金型と半導体チップ上面との間のリードの中途部の中間部分の周囲から抜き取り、前記メイン金型と半導体チップ上面との間に形成された弾性ゴム層を上下２つに区分する工程。
ｉ．前記上下２つに区分された弾性ゴム層の間に露出したリードの中途部の中間部分を切断し、前記半導体チップ上面が弾性ゴム層で覆われて、該弾性ゴム層表面に前記半導体チップ上面の電極に一端が接続されたリードの他端が露出した半導体チップを得る工程。
ｊ．サブ金型上面に設けられた窪みに導電性樹脂ペーストを充填する工程。
ｋ．前記弾性ゴム層に前記サブ金型を押し当てて、該サブ金型上面の窪みの上端に前記リードの他端を配置し、前記サブ金型上面の窪みに充填された導電性樹脂ペーストを前記リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に仮接続する工程。
ｌ．前記導電性樹脂ペーストを硬化させて、前記リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に導電性樹脂からなるバンプを形成する工程。
【００３２】
この第２の半導体装置の製造方法においては、そのａ〜ｄ工程において、リードの一端を、半導体チップ上面の電極に、導電性樹脂により、機械的及び電気的に接続できる。
【００３３】
次いで、そのｅ〜ｈ工程において、半導体チップ上面に、弾性ゴム層を形成できる。その際には、そのｆ工程において、半導体チップ上面の電極に一端を接続したリードであって、弾性ゴム層を貫通させて配置したリードの中途部を、治具を用いて、半導体チップ上面と平行な横方向に湾曲させることができる。そして、後述のｉ工程で弾性ゴム層表面に露出させるリードの他端を、該リードの一端が接続された半導体チップ上面の電極の上方から横方向に外れた位置に配置できる。
【００３４】
次いで、そのｉ工程において、半導体チップ上面に形成した弾性ゴム層表面に、半導体チップ上面の電極に一端が接続されたリードの他端を露出させることができる。
【００３５】
次いで、そのｊ〜ｌ工程において、弾性ゴム表面に露出したリードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に、リードの他端に接続された導電性樹脂からなるバンプを形成できる。
【００３６】
そして、半導体チップ上面が弾性ゴム層で覆われ、半導体チップ上面の電極に導電性樹脂により一端が接続されたリードが湾曲した状態で弾性ゴム層を貫通して配置され、弾性ゴム層表面に露出したリードの他端が、該リードの一端が接続された半導体チップ上面の電極の上方から横方向に外れた位置に配置されて、該リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に導電性樹脂からなるバンプが形成されてなる、本発明の半導体装置を形成できる。
【００３７】
この第２の半導体装置の製造方法においては、治具に、同じ平面上でＸ方向に移動可能な複数本のバーとＹ方向に移動可能な複数本のバーとが格子状にクロスさせて並べて配列されたものを用いることを好適としている。
【００３８】
この治具を用いた第２の半導体装置の製造方法にあっては、同じ平面上で格子状にクロスさせて並べて配列されたＸ方向に移動可能な複数本のバーとＹ方向に移動可能な複数本のバーとの間の格子目に、リードを挿通できる。そして、その格子目周囲の左右とその前後のバーをＸ方向とＹ方向とにそれぞれ移動させて、それらのバーにより、その格子目に挿通したリードをＸ−Ｙ方向に押すことができる。そして、その格子目に挿通したリードを、バーが並べて配置された平面と平行な横方向に湾曲させることができる。
【００３９】
本発明の第１又は第２の半導体装置の製造方法においては、サブ金型に、メイン金型を用いても良い。
【００４０】
この半導体装置の製造方法にあっては、案内孔上端のメイン金型の上面部分に設けられた窪みにバンプ形成用の導電性樹脂ペーストを充填して、該導電性樹脂ペーストを弾性ゴム層表面に露出したリードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に仮接続できる。そして、リードの他端とその周囲の弾性ゴム層部分に、リードの他端に接続された導電性樹脂からなるバンプを形成できる。そして、サブ金型を用いずに、メイン金型のみを用いて、本発明の半導体装置を形成できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
図１と図２は本発明の半導体装置の好適な実施の形態を示し、図１はその使用状態説明図、図２はその一部拡大断面図である。以下に、この半導体装置を説明する。
【００４２】
図の半導体装置では、半導体チップ１０上面が、弾性ゴム層２０で覆われている。弾性ゴム層２０は、例えば、シリコンゴム等で形成されている。
【００４３】
半導体チップ１０上面の電極１２には、リード３０の一端が、導電性樹脂４０により、機械的及び電気的に接続されている。リード３０は、導電性のＣｕ等の金属で形成されている。導電性樹脂４０には、紫外線を照射して硬化させることの可能な樹脂が用いられている。
【００４４】
半導体チップ１０上面の電極１２に一端が接続されたリード３０は、半導体チップ１０上面を覆う弾性ゴム層２０を貫通して配置されていて、そのリード３０の他端が、弾性ゴム層２０表面に露出している。
【００４５】
リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分には、リード３０の他端に接続された導電性樹脂からなるほぼ半球状のバンプ５０が形成されている。
【００４６】
図１と図２に示した半導体装置は、以上のように構成されていて、この半導体装置においては、図１に示したように、リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に形成されたバンプ５０を実装基板６０の端子６２に、導電性樹脂４０により接続したり、又は圧接等による機械的接続法により接続したりできる。そして、半導体チップ１０上面の電極１２に一端が接続されたリード３０の他端を、導電性樹脂からなるバンプ５０を介して、実装基板６０の端子６２に電気的に接続できる。そして、図１に示したように、半導体チップ１０を実装基板６０に表面実装に類似するベア状態に近い状態でコンパクトに実装できる。
【００４７】
また、上記のようにして、半導体チップ１０を実装基板６０に実装した状態において、半導体チップ１０等が発する熱により、半導体チップ１０と実装基板６０との間に、両者の熱膨張率の差に基づく熱応力が加わろうとした際には、両者の間に介在する弾性ゴム層２０であって、半導体チップ１０上面を覆う弾性ゴム層２０が、両者の熱膨張の差を吸収する方向に弾性変形する。そして、その弾性ゴム層２０が、緩衝材の役割を果たして、半導体チップ１０と実装基板６０との間に過大な熱応力が加わるのが、防止される。
【００４８】
それと同時に、弾性ゴム層２０を貫通して配置されたリード３０が、弾性ゴム層２０の弾性変形に倣って、弾性ゴム層２０の変形方向に撓む等する。そして、該リード３０を介して、半導体チップ１０と実装基板６０との間に過大な応力が加わるのが、防止される。
【００４９】
また、リード３０の一端を、導電性樹脂４０により半導体チップ上面の電極１２に接続する構造のため、多数本のリード３０を、半導体チップ１０上面に小ピッチで並ぶ多数の電極１２の配列位置に合わせて、治具等に所定ピッチで起立させて並べておくことにより、それらの多数本の各リード３０の一端を、それに対応する半導体チップ１０上面に小ピッチで並べて配列された多数の各電極１２に、導電性樹脂４０により同時に接続できる。
【００５０】
また、リード３０の一端を半導体チップ上面の電極１２に熱圧着により接続する場合に比べて、リード熱圧着用の大型のツールヘッドを半導体チップ１０上面に小ピッチで並ぶ他の電極１２に接続されたリード３０の間を縫うようにして、半導体チップ上面の電極１２に接近させる必要がなく、半導体チップ１０上面に小ピッチで並ぶ多数の各電極１２にリード３０の一端を、導電性樹脂４０により容易かつ迅速に接続できる。
【００５１】
また、導電性樹脂４０に、紫外線を照射する等して硬化させる樹脂ペーストであって、熱を加えずに硬化可能な樹脂ペーストを用いることができる。そして、半導体チップ上面の電極１２にリード３０の一端を熱を加えずに硬化させた導電性樹脂４０により熱に弱い半導体チップ１０を傷めずに接続したり、半導体チップ上面の電極１２に一端が接続されたリード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に熱を加えずに硬化させた導電性樹脂からなるバンプ５０を熱に弱い弾性ゴム層２０を傷めずに形成したりできる。
【００５２】
図３は本発明の他の半導体装置の好適な実施の形態を示し、図３はその一部拡大断面図である。以下に、この半導体装置を説明する。
【００５３】
図の半導体装置では、弾性ゴム層２０を貫通するリード３０部分が、横方向に湾曲した状態に配置されている。そして、弾性ゴム層２０表面に露出したリード３０の他端及び該リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に形成されたバンプ５０が、リード３０の一端が接続された半導体チップ１０上面の電極１２の上方から横方向に外れた位置に配置されている。
【００５４】
その他は、図１と図２に示した前述半導体装置と同様に構成されていて、この半導体装置においては、弾性ゴム層２０を貫通するリード３０部分を横方向に湾曲させた状態に配置して、弾性ゴム層２０表面に露出したリード３０の他端及び該リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に形成されたバンプ５０の位置を、該バンプ５０を接続する実装基板６０の端子６２の配列位置に合わせることができる。そして、そのリード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に形成されたバンプ５０を、それを接続する実装基板６０の所定の端子６２に的確に接続できる。換言すれば、半導体チップ１０上面の複数の各電極１２に一端が接続された複数本の各リード３０の他端及び該リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に形成された各バンプ５０のピッチを、半導体チップ１０上面に並ぶ複数の各電極１２のピッチに拘束されずに、該各バンプ５０を接続する実装基板６０の複数の各端子６２のピッチに合わせることができる。
【００５５】
図４は本発明のもう一つの半導体装置の好適な実施の形態を示し、図４はその一部拡大断面図である。以下に、この半導体装置を説明する。
【００５６】
図の半導体装置では、リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に形成されたバンプ５０の形状が、該バンプ５０を電気的及び機械的に接続する実装基板６０の端子６２に形成された半球状に近い形状をした凹部６２ａに嵌入、係止可能なように、雪だるま状に形成されている。
【００５７】
その他は、図１と図２に示した前述半導体装置と同様に構成されていて、この半導体装置においては、その雪だるま状をしたバンプ５０を、実装基板６０の端子６２の凹部６２ａに嵌入、係止できる。そして、その雪だるま状をしたバンプ５０を、実装基板６０の端子６２にワンタッチで電気的及び機械的に接続できる。
【００５８】
次に、図１と図２に示した前述半導体装置の製造方法であって、本発明の第１の半導体装置の製造方法を説明する。
【００５９】
図５ないし図１１は本発明の第１の半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を示し、図５ないし図１１はその工程説明図である。以下に、この第１の半導体装置の製造方法を説明する。
【００６０】
図の第１の半導体装置の製造方法では、図５に示したように、メイン金型１００に設けられた案内孔１０２に、リード３０を挿通している。そして、該リード３０の一端を、案内孔１０２上端のメイン金型１００の上面部分に設けられた半球状の窪み１０４内に突出させている。案内孔１０２及び窪み１０４は、半導体チップ１０上面に並べて配設された複数の電極１２のピッチに合わせて、メイン金型１００に所定ピッチで複数並べて設けられている。案内孔１０２は、その下端の内径がラッパ状に広られていて、該案内孔１０２に、その下端からリード３０を容易に挿通できるように形成されている。
【００６１】
メイン金型１００上面に設けられた半球状の窪み１０４には、導電性樹脂ペースト４００を充填している。そして、該導電性樹脂ペースト４００に、窪み１０４内に突出したリード３０の一端を埋め込んでいる。導電性樹脂ペースト４００には、紫外線を照射させて硬化させることの可能な、樹脂ペーストを用いている。
【００６２】
次いで、図６に示したように、メイン金型１００に半導体チップ１０を押し当てている。そして、半導体チップ１０上面の電極１２を、メイン金型１００の窪み１０４の上端に配置している。そして、該窪み１０４に充填された導電性樹脂ペースト４００により、リード３０の一端を半導体チップ１０上面の電極１２に仮接続している。
【００６３】
次いで、導電性樹脂ペースト４００に紫外線を照射して、該導電性樹脂ペースト４００を硬化させ、導電性樹脂４０を形成している。そして、該導電性樹脂４０により、リード３０の一端を半導体チップ１０上面の電極１２に電気的及び機械的に接続している。
【００６４】
次いで、図７に示したように、リード３０を案内孔１０２内で摺動させながら、メイン金型１００を半導体チップ１０から離隔させている。そして、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間にリード３０の中途部を露出させている。
【００６５】
次いで、図８に示したように、リード３０の中途部が露出したメイン金型１００と半導体チップ１０上面との間に弾性ゴムペースト２００を層状に充填している。弾性ゴムペースト２００には、紫外線を照射させて硬化させることの可能な、ゴムペーストを用いている。
【００６６】
次いで、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間に充填した弾性ゴムペースト２００に紫外線を照射して、該弾性ゴムペースト２００を硬化させている。そして、半導体チップ１０上面に弾性ゴム層２０を形成している。
【００６７】
次いで、図９に示したように、リード３０を案内孔１０２内で摺動させながら、メイン金型１００を弾性ゴム層２０から離型させている。そして、弾性ゴム層２０とメイン金型１００との間に、リード３０の中途部を露出させている。
【００６８】
次いで、図１０に示したように、弾性ゴム層２０から突出したリード３０部分を、その根元部から切断している。そして、図１０に示したような、半導体チップ１０上面が弾性ゴム層２０で覆われて、該弾性ゴム層２０表面に半導体チップ上面の電極１２に一端が接続されたリード３０の他端が露出した半導体チップ１０を形成している。
【００６９】
次いで、図１０に示したように、サブ金型１２０上面に設けられた半球状の窪み１２２に導電性樹脂ペースト４００を充填している。導電性樹脂ペースト４００には、紫外線を照射して硬化させることの可能な樹脂ペーストを用いている。窪み１２２は、半導体チップ１０上面の複数の電極のピッチに合わせて、サブ金型１２０上面に所定ピッチで複数並べて設けられている。
【００７０】
次いで、サブ金型１２０を、半導体チップ１０上面に形成された弾性ゴム層２０に押し当てている。そして、該弾性ゴム層２０表面に露出したリード３０の他端を、サブ金型１２０上面の窪み１２２の上端に配置している。そして、サブ金型１２０上面の窪み１２２に充填された導電性樹脂ペースト４００を、リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に仮接続している。
【００７１】
次いで、導電性樹脂ペースト４００に紫外線を照射して、該樹脂ペースト４００を硬化させている。そして、図１１に示したように、リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に、リード３０の他端に接続された導電性樹脂からなるほぼ半球状のバンプ５０を形成している。
【００７２】
そして、図１に示したような、半導体チップ１０上面が弾性ゴム層２０で覆われ、半導体チップ１０上面の電極１２に一端が導電性樹脂４０により接続されたリード３０が弾性ゴム層２０を貫通して配置されて、弾性ゴム層２０表面に露出したリード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に導電性樹脂からなるバンプ５０が形成されてなる、半導体装置を得ている。
【００７３】
図５ないし図１１に示した第１の半導体装置の製造方法は、以上の工程からなる。
【００７４】
図１２ないし図１６は本発明の第２の半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を示し、図１２ないし図１６はその工程説明図である。以下に、この第２の半導体装置の製造方法を説明する。
【００７５】
図の第２の半導体装置の製造方法では、図１ないし図１１に示した前述第１の半導体装置の製造方法の初期の工程と同様な工程を踏んで、半導体チップ１０上面の電極１２に、リード３０の一端を、導電性樹脂４０により、電気的及び機械的に接続している。
【００７６】
次いで、図７に示した前述第１の半導体装置の製造方法の工程と同様な工程を踏んで、リード３０をメイン金型１００の案内孔１０２内で摺動させながら、メイン金型１００を半導体チップ１０から離隔させて、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間にリード３０の中途部を露出させている。
【００７７】
次いで、図１２に示したように、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間に露出したリード３０の中途部の中間部分を半導体チップ１０上面と平行な横方向に押す治具１３０であって、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間の空間を上下２つに区分するための治具１３０を、リード３０の周囲から抜き取り可能なように、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間の中間部分に介在させている。そして、該治具１３０により上下２つに区分したメイン金型１００と半導体チップ１０上面との間に、弾性ゴムペースト２００を充填している。弾性ゴムペースト２００には、紫外線を照射して硬化させることの可能なゴムペーストを用いている。
【００７８】
それと共に、治具１３０を用いて、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間に露出したリード３０の中途部の中間部分を半導体チップ１０上面と平行な横方向に押している。そして、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間に露出したリード３０の中途部を、図１２に示したように、半導体チップ１０上面と平行な横方向に湾曲させている。
【００７９】
治具１３０には、例えば図１３に示したような、同じ平面上でＸ方向に移動可能な複数本のバー１３２とＹ方向に移動可能な複数本のバー１３４とが、格子状にクロスさせて並べて配列されたものを用いている。そして、そのバー１３２、１３４で囲まれた格子目１３６に、図１３に示したように、リード３０を挿通した状態で、格子目１３６周囲の左右のバー１３２をＸ方向に移動させると共に、格子目１３６周囲の前後のバー１３４をＹ方向に移動させている。そして、格子目１３６に挿通したリード３０を、Ｘ−Ｙ方向に押して、リード３０を半導体チップ１０上面と平行な横方向に湾曲させている。
【００８０】
次いで、弾性ゴムペースト２００に紫外線を照射して、弾性ゴムペースト２００を硬化させている。そして、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間に弾性ゴム層２０を形成している。それと共に、該弾性ゴム層２０にリード３０を湾曲させた状態で貫通して配置している。
【００８１】
次いで、図１４に示したように、治具１３０を、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間のリード３０の中途部の中間部分の周囲から抜き取っている。そして、メイン金型１００と半導体チップ１０上面との間に、上下２つに区分された弾性ゴム層２０を形成している。
【００８２】
次いで、図１４に示したように、上下２つに区分された弾性ゴム層２０の間に露出したリード３０の中途部の中間部分を、カッター等により切断している。そして、図１４に示したような、半導体チップ１０上面が弾性ゴム層２０で覆われて、該弾性ゴム層２０表面に半導体チップ１０上面の電極１２に一端が接続されたリード３０の他端が露出した半導体チップ１０であって、弾性ゴム層２０に貫通して配置されたリード３０部分が半導体チップ１０上面と平行な横方向に湾曲した状態の半導体チップ１０を得ている。
【００８３】
次いで、図１５に示したように、サブ金型１２０上面に設けられた半球状の窪み１２２に導電性樹脂ペースト４００を充填している。
【００８４】
次いで、弾性ゴム層２０にサブ金型１２０を押し当てて、サブ金型１２０上面の窪み１２２の上端に弾性ゴム層２０表面に露出したリード３０の他端を配置している。そして、サブ金型１２０上面の窪み１２２に充填された導電性樹脂ペースト４００を、リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に仮接続している。
【００８５】
次いで、導電性樹脂ペースト４００に紫外線を照射して、該導電性樹脂ペースト４００を硬化させている。そして、リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に、リード３０の他端に接続された導電性樹脂からなるバンプ５０を形成している。そして、図１６に示したような、弾性ゴム層２０を貫通するリード３０部分が、湾曲されて、弾性ゴム層２０表面に露出したリード３０の他端及び該リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に形成された導電性樹脂からなるバンプ５０が、リード３０の一端が接続された半導体チップ１０上面の電極１２の上方から横方向に外れた位置に配置された半導体装置を得ている。
【００８６】
図１２ないし図１６に示した第２の半導体装置の製造方法は、以上の工程からなり、この第２の半導体装置の製造方法によれば、リード３０の他端及び該リード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に形成された導電性樹脂からなるバンプ５０の位置を、半導体チップ１０上面の電極１２の位置に拘束されずに、該バンプ５０を接続する実装基板６０の端子６２の配列位置に合わせて、自在に変更できる。
【００８７】
なお、上述第１又は第２の半導体装置の製造方法においては、サブ金型１２０に、メイン金型１００を用いても良い。そして、上述第１又は第２の半導体装置の製造方法において、そのメイン金型１００上面の窪み１０２に充填した導電性樹脂ペースト４００を用いて、弾性ゴム層２０表面に露出したリード３０の他端とその周囲の弾性ゴム層２０部分に、リード３０の他端に接続された導電性樹脂からなるバンプ５０を形成しても良い。
【００８８】
このサブ金型１２０にメイン金型１００を用いる第１又は第２の半導体装置の製造方法にあっては、サブ金型１２０を用いずに、メイン金型１００のみを用いて、本発明の半導体装置を形成できる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体装置によれば、エリアアレイ型、ペリフェラル型等の半導体チップを実装基板にベア状態に近い状態でコンパクトに表面実装できる。そして、半導体チップ等が発する熱で熱膨張率の異なる半導体チップと実装基板とが加熱されても、両者の間に過大な熱応力が加わるのを防ぐことができる。そして、その熱応力で、半導体チップが破損等するのを防止できる。
【００９０】
本発明の第１又は第２の半導体装置の製造方法によれば、エリアアレイ型、ペリフェラル型等の半導体チップを用いた本発明の半導体装置を、容易かつ的確に形成できる。
【００９１】
本発明の第２の半導体装置の製造方法によれば、該製造方法により形成する半導体装置のバンプの位置を、半導体チップ上面の電極の配列位置に拘束されずに、該バンプを接続する実装基板の端子の配列位置に合わせることができる。そして、その半導体装置のバンプを実装基板の端子に的確に接続できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の使用状態説明図である。
【図２】本発明の半導体装置の一部拡大断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の一部拡大断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の一部拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図６】本発明の第１の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図７】本発明の第１の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図８】本発明の第１の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図９】本発明の第１の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図１０】本発明の第１の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図１１】本発明の第１の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図１２】本発明の第２の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図１３】本発明の第２の半導体装置の製造方法に用いる治具の斜視図である。
【図１４】本発明の第２の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図１５】本発明の第２の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図１６】本発明の第２の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
１０  半導体チップ
１２  半導体チップ上面の電極
２０  弾性ゴム層
３０  リード
４０  導電性樹脂
５０  バンプ
６０  実装基板
６２  実装基板の端子
６２ａ  端子の凹部
１００  メイン金型
１０２  案内孔
１０４  メイン金型上面の窪み
１２０  サブ金型
１２２  サブ金型上面の窪み
１３０  治具
１３２、１３４  バー
１３６  格子目
２００  弾性ゴムペースト
４００  導電性樹脂ペースト
【図１】
0003714444.tif 000002
【図２】
0003714444.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003714444.tif 000005
【図５】
0003714444.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0003714444.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003714444.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003714444.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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