(57)【要約】      （修正有）【課題】フレキシブル基板の平坦性、接続性、ハンドリング性を向上させることができる、半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】片面に配線パターン２が形成されたフレキシブル基板３の所定領域に、配線パターン２とフリップチップ接合された半導体チップ４と、配線パターン２に接続された外部出力端子５とを備え、半導体チップ４と、接続された領域のフレキシブル基板３とがモールド樹脂６ａ、６ｂにより全体的に包囲され、フレキシブル基板３がその両側から折り曲げられて、外部出力端子５が接続された領域のフレキシブル基板３の裏面が、モールド樹脂６ｂを介して接着一体化されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板の前記配線パターンの所定領域に、前記配線パターンとフリップチップ接合により電気的に接続された半導体チップと、前記配線パターンと電気的に接続された外部出力端子とを備え、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、互いに対向するように前記フレキシブル基板が折り曲げられて構成された半導体装置であって、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板と前記半導体チップとがモールド樹脂により全体的に包囲され、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、前記モールド樹脂を介して接着一体化されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記フレキシブル基板が、絶縁樹脂製基材の片面にメタライジングにより銅めっきを施して、前記配線パターンが形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップと前記配線パターンとのフリップチップ接合部が、内部封止樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、前記モールド樹脂を介して接着剤により接着一体化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
片面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板の前記配線パターンの所定領域に、前記配線パターンとフリップチップ接合により電気的に接続された半導体チップと、前記配線パターンと電気的に接続された外部出力端子とを備え、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、互いに対向するように前記フレキシブル基板が折り曲げられて構成された半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板と前記半導体チップとがモールド樹脂により全体的に包囲される工程と、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、前記モールド樹脂を介して接着一体化される工程を有することを特徴とする記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＢＧＡ構造を採用した、ＣＳＰと呼ばれる小型の半導体装置及びその製造方法に関するものである。  
（ＢＧＡ：Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙの略。ＣＳＰ：Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅの略。）
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体チップを搭載した半導体装置の小型化、高密度実装化の要求に伴い、配線の微細化、高密度化が容易に可能な、例えばＴＡＢテープと呼ばれるフレキシブル基板を用いて、ＢＧＡ構造を採用した、ＣＳＰと呼ばれる小型の半導体装置を構成することが行われている。  
（ＴＡＢ：Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇの略。）
【０００３】
通常、ＢＧＡ構造の半導体装置では、半導体チップを搭載した配線基板の裏面（半導体チップを搭載した側と反対側の面）に、半田ボール等の外部出力端子を設けるようにしている。このＢＧＡ構造の半導体装置によれば、半導体チップのチップ面に相当する領域にも外部出力端子を設けることができるので、外部出力端子であるリードを半導体装置の側面から突出させた構成のＱＦＰ構造の半導体装置と比較して、半導体装置の平面サイズの小型化を図ることができる利点がある。  
（ＱＦＰ：Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅの略。）
【０００４】
また、通常、ＢＧＡ構造の半導体装置では、半導体チップの電極パッドと配線基板の電極パッドとを電気的に接続する方法として、主にワイヤボンディング方式が採用されている。このワイヤボンディング方式では、通常、配線基板として、ガラスエポキシ基板を基材とした、比較的配線幅及び配線ピッチが大きい、リジッドな配線基板が用いられている。ワイヤボンディング方式は、ボンディング用ワイヤを用いることにより電極パッド間の配線の引き回しの自由度が高いため、電極パッド間の電気的な接続を短時間で実現することができ、この点で非常に有効な方法である。
【０００５】
しかしながら、ワイヤボンディング方式には、半導体チップの電極パッドと配線基板の電極パッドとを電気的に接続するにあたり、各電極パッドの電極ピッチが４５μｍまでが限界であるという大きな制約がある。これは主に接続にあたりワイヤボンディング用ツールを動作させるのに必要なスペースを確保しなければならないことによるものである。この制約により、ワイヤボンディング方式では、狭ピッチ接続を行うには限界がある。しかも、最近の半導体装置は、半導体チップの高密度化に基づいて、前記各電極パッドの電極ピッチがいずれも狭ピッチ化される傾向にあり、このことから、ワイヤボンディング方式に替わる狭ピッチ接続が可能なボンディング方式が要求される。
【０００６】
このようなボンディング方式として、配線基板の電極パッドに半導体チップの電極パッドを直接フェイスダウン方式で接合する、いわゆるフリップチップ接合がある。このフリップチップ接合では、ワイヤボンディング方式の場合のようにボンディング用ツールを用いることによる制約がないため、前記各電極パッドの電極ピッチを３０μｍまで小さくすることができる。フリップチップ接合は、狭ピッチ接続を行う上で、非常に有効な接続方法である。
【０００７】
このようなフリップチップ接合では、配線基板として、絶縁樹脂製基材の片面もしくは両面に微細な配線パターンが形成されたフレキシブル基板を用いるのが普通である。また、基材内部を含め幾層にも微細な配線パターンが形成された、高価な多層配線基板を用いる場合もある。
【０００８】
ここで、具体的に、片面のみに配線パターンが形成されたフレキシブル基板を用いる場合と、両面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板を用いる場合を比較すると、後者の場合は、例えばフレキシブル基板自体にスルーホール等を設けて、両面の配線パターンを電気的に導通させることにより、フレキシブル基板の裏面（半導体チップを搭載した側と反対側の面）に半田ボール等の外部出力端子を設けることができる利点がある（図４参照）。しかし、各フレキシブル基板の製造コストを比較したときは、片面のみに配線パターンが形成されたフレキシブル基板の方が、両面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板よりも、はるかに製造コストが安く、コスト的には有利である。また、配線パターンの配線及び配線ピッチの微細化という点でも、片面のみに配線パターンが形成されたフレキシブル基板の方が、両面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板よりも、製造し易く、有利である。
【０００９】
これに関連し、先行技術文献である特許文献１には、片面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板の上記片面上に、配線パターンと電気的に接続された半導体チップと外部出力端子とを備える半導体装置において、上記フレキシブル基板は、半導体チップが備えられた第１の領域と、外部出力端子が備えられた第２の領域とを備え、第１の領域の裏面と第２の領域の裏面とが互いに対向するように、上記フレキシブル基板が折り曲げられている、半導体装置が記載されている。この半導体装置によれば、上記のようにフレキシブル基板が折り曲げられていることにより、片面のみに配線パターンが形成された安価なフレキシブル基板を用いて、多層配線基板あるいは両面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板を用いる場合と同様に、配線基板の裏面に半田ボール等の外部出力端子を設けることができる利点がある。因みに、配線基板の裏面に半田ボール等の外部出力端子を設けることができない場合は、ＢＧＡ構造を採用しても、半導体装置の平面サイズの小型化を図ることができず、ＢＧＡ構造の利点が損なわれることになる（図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２２１０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体装置によれば、上記構成のままだと、フレキシブル基板が折り曲げられて構成された、いわゆる配線基板部分についての平坦性を確保することが難しく、したがって、その裏面に配設された複数の半田ボール等の外部出力端子の水平面上の高さ位置を均一に揃えることが難しいため、実装基板との接続を安定的に行うことができないという問題がある。
【００１２】
この点について、特許文献１に記載の半導体装置によれば、フレキシブル基板を平坦に保つための平板を備える提案がなされているが、この場合、別途平板を用意しなければならないという不利があると共に、その一方で、半導体チップの一面が露出状態のままであるため、取り扱い時に、半導体チップが欠けやすく、半導体装置のハンドリング性が悪いという問題が指摘される。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、フレキシブル基板の平坦性を容易に確保することができ、実装基板との接続を安定的に行うことができると共に、取り扱い時に、半導体チップが欠けるのを防止でき、半導体装置のハンドリング性を向上させることができる、半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、片面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板の前記配線パターンの所定領域に、前記配線パターンとフリップチップ接合により電気的に接続された半導体チップと、前記配線パターンと電気的に接続された外部出力端子とを備え、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、互いに対向するように前記フレキシブル基板が折り曲げられて構成された半導体装置であって、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板と前記半導体チップとがモールド樹脂により全体的に包囲され、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、前記モールド樹脂を介して接着一体化されていることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００１５】
この半導体装置によれば、上記構成の採用により、特に、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板と前記半導体チップとがモールド樹脂により全体的に包囲され、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、前記モールド樹脂を介して接着一体化されていることにより、前記モールド樹脂の存在により前記フレキシブル基板の平坦性を容易に確保することができ、実装基板との接続を安定的に行うことができると共に、取り扱い時に、前記半導体チップが欠けるのを防止でき、前記半導体装置のハンドリング性を向上させることができる。
【００１６】
請求項２の発明は、前記フレキシブル基板が、絶縁樹脂製基材の片面にメタライジングにより銅めっきを施して、前記配線パターンが形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置を提供する。
【００１７】
この半導体装置によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、前記フレキシブル基板の前記配線パターンの、配線及び配線ピッチを容易に微細化させることができる。
【００１８】
請求項３の発明は、前記半導体チップと前記配線パターンとのフリップチップ接合部が、内部封止樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置を提供する。
【００１９】
この半導体装置によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、半導体装置のウイークポイントの一つであるフリップチップ接合部への水分の浸入を前記モールド樹脂と共に確実に防止することができ、前記接合部を外部環境から安全に保護することができる。
【００２０】
請求項４の発明は、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、前記モールド樹脂を介して接着剤により接着一体化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置を提供する。
【００２１】
この半導体装置によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とを、前記モールド樹脂を介して前記接着剤により確実に接着一体化させることができる。
【００２２】
請求項５の発明は、片面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板の前記配線パターンの所定領域に、前記配線パターンとフリップチップ接合により電気的に接続された半導体チップと、前記配線パターンと電気的に接続された外部出力端子とを備え、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、互いに対向するように前記フレキシブル基板が折り曲げられて構成された半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板と前記半導体チップとがモールド樹脂により全体的に包囲される工程と、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、前記モールド樹脂を介して接着一体化される工程を有することを特徴とする記載の半導体装置の製造方法を提供する。
【００２３】
この半導体装置の製造方法によれば、上記構成の採用により、特に、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板と前記半導体チップとがモールド樹脂により全体的に包囲される工程と、前記半導体チップが接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面と、前記外部出力端子が接続された領域の前記フレキシブル基板の裏面とが、前記モールド樹脂を介して接着一体化される工程を有することにより、前記モールド樹脂を利用した接着一体化により前記フレキシブル基板の平坦性を容易に確保することができ、実装基板との接続を安定的に行うことができると共に、取り扱い時に、前記半導体チップが欠けるのを防止でき、前記半導体装置のハンドリング性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、フレキシブル基板の平坦性を容易に確保することができ、実装基板との接続を安定的に行うことができると共に、取り扱い時に、半導体チップが欠けるのを防止でき、半導体装置のハンドリング性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＢＧＡ構造の半導体装置の説明図（部分断面図）である。
【図２】図１の半導体装置において用いられるフレキシブル基板の平面図である。
【図３】従来の、片面に配線パターンが形成されたなフレキシブル基板を用いて構成された、ＢＧＡ構造の半導体装置を示す説明図である。
【図４】従来の、両面に配線パターンが形成されたなフレキシブル基板を用いて構成された、ＢＧＡ構造の半導体装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な一実施の形態を図１〜２に基づいて詳述する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＢＧＡ構造の半導体装置の説明図（部分断面図）であり、図２は、図１の半導体装置において用いられるフレキシブル基板の平面図である。
【００２８】
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るＢＧＡ構造の半導体装置は、絶縁樹脂製基材１の片面に配線パターン２が形成されたフレキシブル基板３の前記配線パターン２の所定領域に、前記配線パターン２とフリップチップ接合により電気的に接続された半導体チップ４と、前記配線パターン２と電気的に接続された半田ボールからなる外部出力端子５とを備え、前記半導体チップ４が接続された領域の前記フレキシブル基板３の裏面と、前記外部出力端子５が接続された領域の前記フレキシブル基板３の裏面とが、互いに対向するように前記フレキシブル基板３がその両側から折り曲げられて構成されている。
【００２９】
そしてまた、前記半導体チップ４が接続された領域の前記フレキシブル基板３と前記半導体チップ４とがモールド樹脂６ａ、６ｂにより全体的に包囲され、前記半導体チップ４が接続された領域の前記フレキシブル基板３の裏面と、前記外部出力端子５が接続された領域の前記フレキシブル基板３の裏面とが、前記モールド樹脂６ｂを介して接着一体化されている。前記半導体チップ４の下部においては、その両側から図１のように折り曲げられた前記フレキシブル基板３の両端部が、互いに衝合接触することなく僅かな間隔を置いて、前記モールド樹脂６ｂの一面に接着剤７により強固に接着一体化されている。なお、図２は、折り曲げられる前の前記フレキシブル基板３の平面状態を見たものである。
【００３０】
前記半導体チップ４と前記フレキシブル基板３とは、前記半導体チップ４の電極パッド８と、これに対応する前記フレキシブル基板３の前記配線パターン２上の電極パッド９とが電気的に金属接続されている。また、前記半導体チップ４の下部において、図１のように折り曲げられた前記フレキシブル基板３の前記配線パターン２上の半田ボールランド部１０と、半田ボールからなる前記外部出力端子５とが電気的に金属接続されている。前記半導体チップ４と前記外部出力端子５とは、前記配線パターン２を介して電気的に接続されている。１１は、前記半導体チップ４と前記配線パターン２とのフリップチップ接合部を中心に当該接合部周辺を覆うように設けられた内部封止樹脂である。
【００３１】
この図１の半導体装置によれば、図３に示された構成の半導体装置と比較して、すなわち、片面に配線パターン２が形成されたフレキシブル基板３の前記配線パターン２の所定の領域に、前記配線パターン２と電気的に接続された半導体チップ４と外部出力端子５とを夫々同一平面上に備えた半導体装置と比較して、半導体チップ４のチップ面を有効活用することができるので、半田ボール等の外部出力端子５を効果的に設けることができる。
【００３２】
また、図４に示された構成の半導体装置と比較して、すなわち、両面に配線パターン２が形成されたフレキシブル基板３´を用い、前記フレキシブル基板３´にスルーホール１２等を設けて、両面の配線パターン２を電気的に導通させることにより、前記フレキシブル基板３´の裏面（半導体チップを搭載した側と反対側の面）に半田ボール等の外部出力端子５を設けた半導体装置と比較して、片面に配線パターン２が形成されたフレキシブル基板３を用いることにより、半導体装置を安価に製造することができる。
【００３３】
本実施の形態においては、前記フレキシブル基板３は、例えばポリイミドフィルムからなる絶縁樹脂製基材１の片面にメタライジングにより銅めっきを施して、前記配線パターン２が形成されたものである。前記絶縁樹脂製基材１の材質としては、加工性、耐熱性、耐溶剤性及び絶縁性に優れたポリイミドフィルムが用いることが好ましい。
【００３４】
また、本実施の形態においては、前記接着剤７としては、ホットメルト接着剤を用いたが、これに限定されるものではない。特に支障がない限り、従来公知の各種接着剤を用いることができる。
【００３５】
次に、図１の半導体装置の製造方法について説明すると、まず、図２のように絶縁樹脂製基材１の片面に配線パターン２が形成されたフレキシブル基板３を用意する。この図２において、１４は、前記配線パターン２の半導体チップ搭載領域であり（半導体チップ４の外形が点線で示される）、１０は、前記配線パターン２の外部出力端子搭載領域に形成された半田ボールランド部である。
【００３６】
ここで、前記半導体チップ搭載領域１４における、前記配線パターン２上に、前記半導体チップ４をフリップチップ接合により電気的に金属接続する。これは前記配線パターン２にとって、いわゆるインナーリードボンディングと呼ばれるものである。そして、前記フリップチップ接合部を中心に当該接合部周辺を内部封止樹脂１１で覆う。この際、前記内部封止樹脂１１は、前記配線パターン２における、絶縁保護のためのソルダーレジスト１３を表面に有しない所定の領域に塗布して、キュアして硬化させる。
【００３７】
この後、前記接合部を含めて、前記半導体チップ４を全体的に包囲するようにモールド樹脂６ａ、６ｂを設ける。前記モールド樹脂６ａ、６ｂは、公知のモールド用金型を用いて設けることができる。また、前記配線パターン２の前記外部出力端子搭載領域に形成された半田ボールランド部１０に、半田ボールからなる外部出力端子５を搭載する。この際、前記外部出力端子５は、リフロー処理により金属接合させる。
【００３８】
この後、前記モールド樹脂６ｂの表面に接着剤７を塗布して、前記モールド樹脂６ｂの表面に沿って前記フレキシブル基板３を折り曲げる。すなわち、前記半導体チップ４が接続された領域（半導体チップ搭載領域）の前記フレキシブル基板３の裏面と、前記外部出力端子５が接続された領域（外部出力端子搭載領域）の前記フレキシブル基板３の裏面とが、互いに対向するように、前記フレキシブル基板３を折り曲げて成形する。そして、前記半導体チップ４が接続された領域の前記フレキシブル基板３の裏面と、前記外部出力端子５が接続された領域の前記フレキシブル基板３の裏面とを、前記モールド樹脂６ｂを介して前記接着剤７により強固に接着一体化させる。
【００３９】
これにより半導体チップ４を搭載したフレキシブル基板３の裏面（半導体チップ４を搭載した側と反対側の面）に外部出力端子５を設けた構成の、ＢＧＡ型の半導体装置を製造する。
【００４０】
本実施の形態の半導体装置及びその製造方法によれば、以上のように構成しまたは製造することにより、モールド樹脂６ａ、６ｂを利用して、フレキシブル基板３の平坦性を容易に確保することができ、実装基板との接続を安定的に行うことができると共に、取り扱い時に、半導体チップが欠けるのを防止でき、半導体装置のハンドリング性を向上させることができる。
【００４１】
本発明は、以上の実施の形態の限定されることなく、その発明の範囲において種々の改変が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４２】
１  樹脂製基材
２  配線パターン
３  フレキシブル基板
４  半導体チップ
５  外部出力端子
６  モールド樹脂
７  接着剤
８、９  電極パッド
１０  半田ボールランド部
１１  内部封止樹脂
１２  スルーホール
１３  ソルダーレジスト
１４  半導体チップ搭載領域
【図１】
2011066131.tif 000003
【図２】
2011066131.tif 000004
【図３】
2011066131.tif 000005
【図４】
2011066131.tif 000006