(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルシート上に設けた金属パターンのランド部に半導体チップを搭載し、前記金属パターンの配線部に接続され前記フレキシブルシートの裏面に設けられた外部接続する外部接続端子を設け、前記半導体チップ周囲を被覆しつつ、前記フレキシブルシートの表面に樹脂層を形成した半導体装置において、
前記半導体チップの上に、前記半導体チップと線膨張係数が近似するプレートを絶縁性の接着剤で被着し、前記半導体チップ及び前記プレート上方を連続して被覆する前記樹脂層の厚みを薄くして前記樹脂層の収縮力を弱めて前記フレキシブルシート周端部での持ち上がり量を減じることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記プレートが前記半導体チップの表面に形成された電極パッドより内側に位置することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記プレートの高さと、前記半導体チップの電極パッドに接続されたボンディングワイヤのループの高さとが、大略一致することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【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ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）を採用したＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ／Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣパッケージは携帯機器や小型・高密度実装機器への採用が進み、従来のＩＣパッケージとその実装概念が大きく変わろうとしている。詳細は、例えば電子材料（１９９８年９月号２２頁〜）の特集「ＣＳＰ技術とそれを支える実装材料・装置」で述べられている。
【０００３】
図４は、ポリイミド系のフレキシブルシートを基板１として採用するもので、この基板１の上には、接着剤を介して銅箔パターン（図示せず）が貼り合わされている。この銅箔パターンの一部には、半導体チップ２が固着され、この半導体チップを取り囲む周囲の基板１表面には銅箔パターンによってボンディング用パッドが形成されている。このボンディング用パッドはこれと一体形成される配線を介して接続用パッドに接続され、該接続用パッドの下には基板１にあけられた貫通穴を介して半田ボール３が固着されている。基板１の上部は、半導体チップ２の周囲を封止樹脂層４によって被覆されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４において、樹脂層４は熱硬化性樹脂を用いたトランスファーモールド工程によって形成される。この時の処理温度は、エポキシ系樹脂のガラス転移点（１１０℃）を越える１７０〜２１０℃であり、この温度での線膨張係数は３０ｐｐｍ／℃にも達する。これに対して、半導体チップ２のシリコンの線膨張係数は３ｐｐｍ／℃程度と小さい。つまり、前記処理温度から常温に冷却するまでの間に、樹脂層４は大幅に収縮するが、半導体チップ２は殆ど収縮しないということになる。
【０００５】
これらの収縮の差により、半導体チップ２上方の樹脂層４には図示矢印のような収縮力５が働き、半導体チップ２の端を支点とするようにして、周囲の樹脂層４には図示矢印６のような応力が働く。従って、冷却後には基板１の端部が持ち上がり、外形寸法に変化をもたらす。例えば、宇部興産社製ユーピレックス−Ｓ（商品名）という膜厚１５μｍのポリイミド系シートを２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさに形成し、この上にチップサイズが１１ｍｍ×１１ｍｍの半導体チップを固着し、樹脂層４として日立化成社製ＣＥＬ９２００（商品名）という熱硬化性樹脂を膜厚６００μｍで被着したときは、基板１端部の持ち上がり量（図４：符号ｔ１）が大体１００μ〜１２０μｍに達することが判ってきた。
【０００６】
この様に基板１端部での持ち上がりがあると、基板１の水平が維持できなくなり、半田ボール３を用いて実装基板に実装する際に予期せぬトラブルを生じることがある。
【０００７】
また、樹脂層４の膜厚６００μｍに対して１００μｍもの持ち上がりがあると、樹脂層４の端部の高さが高くなり、半導体装置をプリント基板上に実装したときの実装高さ（図４：符号ｔ２）が高くなる。現在の軽薄短小化の方向にあっては、この様な高さｔ２の増大は許されるものではなく、時として規格外になるという危険性をはらんでいる。尚、持ち上がり量ｔ１は、半導体チップ２下部の基板１裏面表面を基準として測定している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされ、フレキシブルシート上に半導体チップを搭載し、前記半導体チップ周囲を被覆しつつ、前記フレキシブルシートの上部に樹脂層を形成した半導体装置において、
前記半導体チップの上に、前記半導体チップと線膨張係数が近似するプレートが被着され、前記樹脂層の膜厚が減じられていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明による半導体装置を示す断面図であり、図２はその斜視図である。この装置は、基板１０の上に半導体チップ１１を固着し、固着した半導体チップ１１の周囲を樹脂層１２で被覆し、基板１０の裏面側にボールバンプ１３を形成したものである。
【００１１】
基板１０は、膜厚７５μｍのポリイミド樹脂系フレキシブルシートからなり、その表面にはエポキシ系やアクリル系の接着剤によって金属パターンが貼りつけられている。金属パターンは、銅箔１２μｍからなり、その上に電解メッキ法によってＮｉメッキ層１μｍ、Ａｕ層０．３μｍを順次積層し、エッチングして所望のパターンに描画したものである。
【００１２】
金属パターンは、外部接続を行うための配線部１４と、半導体チップ１１を固着するためのランド部１５とを形成する。配線部１５の特定箇所の下には、フレシキブルシートを貫通するスルーホールが設けられており、スルーホール内部に露出する配線部１５の裏面側に、半田ボール１３が接続されている。スルーホールは半導体チップ１１の電極数に相当する数だけ設けられている。ランド部１４には、絶縁ペーストなどの接着剤１６によって半導体チップ１１が固定される。ランド部１５は半導体チップ１１のチップサイズに比べて小さな面積で形成されており、半導体チップ１１の外周部分は配線部１４の上を被覆し、両者は絶縁層１７によって電気的絶縁が保たれている。
【００１３】
半導体チップ１１と配線部１４とは、半導体チップ１１の表面に形成した電極パッド１８と配線部１４とをワイヤ１９でワイヤボンディングすることにより電気接続される。ワイヤ１９は、そのループ高さの最も高い位置２０が、半導体チップ１１の外周端部の上部に位置するような軌跡を描いている。そして、基板１０の上を膜厚約６００μｍの樹脂層１２で被覆し、半導体チップ１１を封止すると共にパッケージ外形を成形する。封止にはトランスファーモールド手法を用い、基板１０の裏面側は露出する。
【００１４】
そして、半導体チップ１１の上に、絶縁性の接着剤によって板厚５０〜２００μｍの平坦なプレート３０を被着している。プレート３０は、シリコン（Ｓｉ）と線膨張係数が近似する、４−２アロイ（２５ｐｐｍ／℃）、コパール（３２ｐｐｍ／℃）等を用いる。また、例えば半導体チップ１１の大きさが１１ｍｍ×１１ｍｍであるとき、プレート３０は例えば９ｍｍ×９ｍｍの大きさを具備し、その端部２１は半導体チップ１１の４辺周辺部分に設けられた電極パッド１８の内側に位置して、ボンディングワイヤ１９との干渉を避けている。プレート３０表面の高さは、ボンディングワイヤ１９のループの最も高い位置２０とほぼ同じ高さに大略一致している。そして、プレート３０は、その板厚によって、半導体チップ１１上の樹脂の残り膜厚ｔ３を３０〜１５０μｍにまで減少させる。
【００１５】
この様に半導体チップ１１の上にプレート３０を被着する事により、半導体チップ１１の上部に存在する樹脂の量を減少することができる。樹脂の収縮力は樹脂の量に比例するので、樹脂の量を少なくすることによって収縮力を緩和し、湾曲の度合いを減少することができる。
【００１６】
図３を参照して、半導体チップ１１上方の樹脂の残り膜厚ｔ３が少なくなったことにより、この部分での樹脂の収縮力５はきわめて小さくなる。従って、従来の応力６も極めて小さくなって、基板１０周端部が持ち上がる現象を回避できる。この時、プレート３０の板厚を、ワイヤ１９の最も高い位置２０の高さに合わせることによって、チップ全体の高さｔ２を増大することなく樹脂の量だけを減じることができる。例えば、先に課題の欄で述べた一例と同じ構成で、残り膜厚ｔ３を１００μｍとしたときの本願による製品は、基板１０端部での持ち上がり量ｔ１を５０μ程度に抑えることが可能になった。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明によれば、半導体チップ１１の上にプレート３０を被着することにより、上部の樹脂層１２の残り膜厚ｔ３を減じることができる。これにより、基板１０周端部での持ち上がり量ｔ１を大幅に減じることができる利点を有する。従って、外形寸法の変形が少なく、実装時における実装高さの変化がない半導体装置を提供できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための断面図である。
【図２】本発明を説明するための斜視図である。
【図３】本発明を説明するための断面図である。
【図４】従来の半導体装置を説明するための断面図である。
【図１】
0003548023.tif 000002
【図２】
0003548023.tif 000003
【図３】
0003548023.tif 000004
【図４】
0003548023.tif 000005