(57)【要約】【課題】半導体チップの表面からの放熱が効果的に行われることにより、半導体チップの放熱性を向上させた半導体装置を提供する。【解決手段】テープ基材３と、テープ基材に設けられたデバイスホールと、テープ基材上に設けられ、デバイスホールと整列して配置された部分を有する複数本の導体配線４と、デバイスホールに配置され、導体配線と接続されることにより実装された半導体チップ１と、半導体チップの表面を覆っている封止樹脂６ａとを備え、各導体配線と半導体チップとは、半導体チップの電極パッド上に設けられた突起電極２を介して接合される。半導体チップの表面側に突起部１０を有する金属板５が配置され、半導体チップの表面に放熱用突起電極１１が設けられ、金属板の突起部と半導体チップの放熱用突起電極とが接続されて熱伝導可能である。【選択図】図１
2008091446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ基材と、
前記テープ基材に設けられたデバイスホールと、
前記テープ基材上に設けられ、前記デバイスホールと整列して配置された部分を有する複数本の導体配線と、
前記デバイスホールに配置され、前記導体配線と接続されることにより実装された半導体チップと、
前記半導体チップの表面を覆っている封止樹脂とを備え、
前記各導体配線と前記半導体チップとは、前記半導体チップの電極パッド上に設けられた突起電極を介して接続された半導体装置において、
前記半導体チップの表面側に突起部を有する金属板が配置され、
前記半導体チップの表面に放熱用突起電極が設けられ、
前記金属板の前記突起部と前記半導体チップの前記放熱用突起電極とが接続されて熱伝導可能であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記テープ基材は、前記導体配線が設けられた面と異なる面に導体層を有し、前記導体層と前記金属板とが接続されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記導体配線の一部と前記金属板とが電気的に接続された請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導体配線と接続された前記半導体チップの前記突起電極の一部が、前記金属板と接続されるように形成された請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属板と接続された前記突起電極がグランド電位になっている請求項３または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属板と前記半導体チップ上の前記放熱用突起電極との接続部に、接続用の接着剤層が形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属板の表面に接着層が形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体チップの裏面に配置された裏面金属板を有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記裏面金属板と前記金属板とが電気的に接続されている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記金属板の表面の一部が絶縁コートされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１１】
テープ基材と、前記テープ基材に設けられたデバイスホールと、前記テープ基材上に設けられ、前記デバイスホールと整列して配置された部分を有する複数本の導体配線とを備えたテープ配線基板を準備し、
電極パッド上に突起電極が設けられ、前記突起電極と同一面上に放熱用突起電極が設けられた半導体チップを準備し、
前記デバイスホールに前記半導体チップを配置し、前記半導体チップに設けられた前記突起電極と前記導体配線とを接合し、
前記半導体チップの表面側に突起部を有する金属板を配置し、前記金属板の前記突起部と前記半導体チップの前記放熱用突起電極とを接続して熱伝導可能な状態とし、
前記半導体チップ表面を封止樹脂で覆う各工程を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記テープ配線基板は、前記テープ基材の前記導体配線が設けられた面の裏面に導体層を有し、
前記金属板を配置するときに、前記金属板を前記半導体チップ上の前記放熱用突起電極と接続するとともに、前記金属板を前記導体層と接続する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記導体配線の一部を前記金属板に接続する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記金属板の表面の一部に、前記半導体チップ上の前記放熱用突起電極及び前記テープ配線基板と接続するための接着剤層が形成されている請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記封止樹脂形成後に前記チップ裏面に裏面金属板を装着し、さらに前記裏面金属板と前記金属板とを電気的に接続する請求項１１に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、テープ配線基板のように、絶縁性のテープ基材上に導体配線を設けて構成された配線基板を用いた半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テープ配線基板を使用したパッケージモジュールの一種として、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）が知られている。ＴＣＰは、柔軟な絶縁性のテープ配線基板のデバイスホール上に突き出たリード配線上に半導体チップが実装され、樹脂で封止することにより実装部が保護された構造を有する。テープ配線基板は、主たる要素として、絶縁性のフィルム基材とその面上に形成された多数本の導体配線を含む。フィルム基材としては一般的にポリイミドが、導体配線としては銅が使用される。必要に応じて導体配線上には、金属めっき被膜および絶縁樹脂であるソルダーレジストの層が形成される。
【０００３】
ＴＣＰの主要な用途は、液晶パネル等の表示パネル駆動用ドライバーの実装である。その場合、配線基板上の導体配線は、出力信号用外部端子を形成する第１群と、入力信号用外部端子を形成する第２群に分けて配置され、両群の導体配線間に半導体素子が実装される。配線基板上の導体配線における半導体チップとの接続端部であるインナーリードが、突起電極を介して半導体素子上の電極パッドと接続される。一方の群の導体配線における出力信号用外部端子を形成するアウターリードボンディング部は、表示パネルの周縁部に形成された電極に接続され、他方の群の導体配線における入力信号用外部端子を形成するアウターリードボンディング部は、マザー基板の端子に接続される。
【０００４】
上述のような配線基板の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された配線基板について、図８を参照して説明する。図８は、テープ配線基板における半導体チップ実装部を含む要部領域を示す断面図である。
【０００５】
半導体チップ１の表面には突起電極２が形成され、テープ基材３上に形成された導体配線４のデバイスホール部に突出した部分と接続されている。半導体チップ１の表面や接続部を保護する観点から封止樹脂６が充填されている。半導体チップ１の裏面には金属板５が接着剤７により接合されている。テープ基材３には、アウターリードボンディング用窓８が形成されている。
【０００６】
この配線基板によると、半導体チップ１裏面に金属板５を有し、捺印形成などに優位であり、放熱性も優れている。
【特許文献１】特開平７−２９７２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の構成の半導体装置においては、半導体チップ１の裏面にのみ、金属板５が接着剤７を介して固着されている。一方、実際に発熱している半導体チップ１の表面（突起電極２側）に対しては、半導体チップ１裏面からの放熱は半導体チップ１の厚み分の熱抵抗を有してしまい、放熱性の点で最善とはいえない。
【０００８】
本発明は、半導体チップの表面からの放熱が効果的に行われることにより、半導体チップの放熱性を向上させた半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体装置は、テープ基材と、前記テープ基材に設けられたデバイスホールと、前記テープ基材上に設けられ、前記デバイスホールと整列して配置された部分を有する複数本の導体配線と、前記デバイスホールに配置され、前記導体配線と接続されることにより実装された半導体チップと、前記半導体チップの表面を覆っている封止樹脂とを備え、前記各導体配線と前記半導体チップとは、前記半導体チップの電極パッド上に設けられた突起電極を介して接続されている。そして、上記課題を解決するために、前記半導体チップの表面側に突起部を有する金属板が配置され、前記半導体チップの表面に放熱用突起電極が設けられ、前記金属板の前記突起部と前記半導体チップの前記放熱用突起電極とが接続されて熱伝導可能であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の配線基板の製造方法は、テープ基材と、前記テープ基材に設けられたデバイスホールと、前記テープ基材上に設けられ、前記デバイスホールと整列して配置された部分を有する複数本の導体配線とを備えたテープ配線基板を準備し、電極パッド上に突起電極が設けられ、前記突起電極と同一面上に放熱用突起電極が設けられた半導体チップを準備し、前記デバイスホールに前記半導体チップを配置し、前記半導体チップに設けられた前記突起電極と前記導体配線とを接合し、前記半導体チップの表面側に突起部を有する金属板を配置し、前記金属板の前記突起部と前記半導体チップの前記放熱用突起電極とを接続して熱伝導可能な状態とし、前記半導体チップ表面を封止樹脂で覆う各工程を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置によれば、半導体チップの発熱している表面側に突起電極を介して熱伝導性の優れた金属板が接続され、半導体チップの放熱性を向上させることが可能である。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、そのような半導体装置を簡単な工程で作製可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上記構成の本発明の半導体装置において、前記テープ基材は、前記導体配線が設けられた面と異なる面に導体層を有し、前記導体層と前記金属板とが接続されている構成とすることが好ましい。
【００１４】
また、前記導体配線の一部と前記金属板とが電気的に接続されていることが好ましい。その場合、前記導体配線と接続された前記半導体チップの前記突起電極の一部が、前記金属板と接続されるように形成された構成とすることができる。また、前記金属板と接続された前記突起電極がグランド電位になっていることが好ましい。
【００１５】
また、前記金属板と前記半導体チップ上の前記放熱用突起電極との接続部に、接続用の接着剤層が形成されていることが好ましい。
【００１６】
また、前記金属板の表面に接着層が形成されていることが好ましい。
【００１７】
また、前記半導体チップの裏面に配置された裏面金属板を有することが好ましい。その場合、前記裏面金属板と前記金属板とが電気的に接続されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記金属板の表面の一部が絶縁コートされていることが好ましい。
【００１９】
上記構成の本発明の半導体装置の製造方法において、前記テープ配線基板は、前記テープ基材の前記導体配線が設けられた面の裏面に導体層を有し、前記金属板を配置するときに、前記金属板を前記半導体チップ上の前記放熱用突起電極と接続するとともに、前記金属板を前記導体層と接続することが好ましい。
【００２０】
また、前記導体配線の一部を前記金属板に接続することが好ましい。
【００２１】
また、前記金属板の表面の一部に、前記半導体チップ上の前記放熱用突起電極及び前記テープ配線基板と接続するための接着剤層が形成されていることが好ましい。
【００２２】
また、前記封止樹脂形成後に前記チップ裏面に裏面金属板を装着し、さらに前記裏面金属板と前記金属板とを電気的に接続することが好ましい。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における半導体装置の要部の構造を示す断面図である。
【００２５】
図１において、半導体チップ１の電極パッド（図示せず）上には突起電極２が形成されており、テープ配線基板の導体配線４と接続されている。半導体チップ１上にはさらに放熱用突起電極１１が形成され、金属板５に設けられた突起部１０と熱伝導可能なように接続されている。突起電極２は、テープ基材３上に形成された導体配線４のデバイスホール部に突出した部分と接続されている。金属板５の周縁部は、テープ基材３に接している。導体配線４上にはソルダーレジスト９が形成されていていてもよい。さらに半導体チップ１の表面や接続部を保護する観点から封止樹脂６ａが形成されている。
【００２６】
金属板５の材料としては、例えば、銅、鉄、アルミ、錫、ニッケルなどを主成分とする材料を用いることができる。
【００２７】
この構成によれば、従来例に比べて放熱性を向上させることができる。すなわち、従来例では半導体チップ１の裏面に金属板が形成されていたため、チップ裏面からの放熱が主であった。これに対して、本実施の形態の構成によれば、半導体チップ１の表面側に金属板５が放熱用突起電極１１を介して接続されることにより、放熱特性が向上する。
【００２８】
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、図２を参照して説明する。図２は、半導体装置形成までの工程の断面図を示す。
【００２９】
まず図２（ａ）に示すテープ配線基板を準備する。このテープ配線基板では、テープ基材３上に導体配線４が形成され、半導体チップを実装するためのデバイスホール１２に、導体配線４の一部が突き出ている。さらに、導体配線４の表面を保護するためにソルダーレジスト９が形成されている。テープ基材３の材料としてはポリイミドが使用されることが好ましいが、その他の絶縁樹脂材料でもかまわない。厚みは、例えば７５μｍ程度が望ましいが、特に限定されない。また、導体配線４の材料としては、銅、銀、アルミ、錫、パラジウム、ニッケル、金などを主成分とする材料を用いることが好ましい。例えば、銅配線上に錫メッキされたものを使用する。厚みは、例えば２５μｍ程度とすればよいが、特に限定されない。
【００３０】
次に図２（ｂ）に示すように、テープ配線基板上に半導体チップ１を搭載し、導体配線４と接続する。半導体チップ１には電極パッド用の突起電極２と、金属板５（後述）と接する放熱用突起電極１１が形成されている。放熱用突起電極１１の高さは例えば１５μｍ程度とするが、特に限定されない。金属板５と接する放熱用突起電極１１は、半導体チップ１の全面にわたって形成されていてもかまわないし、部分的に形成されていてもかまわない。接続面積が大きい方が熱伝導性は向上する。放熱用突起電極１１の材料としては銅、銀、アルミ、錫、パラジウム、ニッケル、金などを主成分とする材料を用いることが好ましく、例えば金を電解メッキ法にて形成したものを使用する。
【００３１】
突起電極２と導体配線４とを接続する方法としては、例えば加圧加熱による方式を用いることができる。配線基板の導体配線４のデバイスホール１２上に突き出た部分と、半導体チップ１上の突起電極２とが相対するように位置あわせをした後に接続する。接続方法としては、その他に超音波を用いる方法を用いることができるが、特に限定されない。
【００３２】
次に図２（ｃ）に示すように、半導体チップ１を接合した後の放熱用突起電極１１に、突起部１０を有する金属板５を接続する。金属板５の突起部１０と半導体チップ１上の放熱用突起電極１１との接合は加熱加圧により行う。金属板５の突起部１０を半導体チップ１上の放熱用突起電極１１にめり込ますことも可能である。また、突起部１０を有する金属板５の表面には、半導体チップ１上の放熱用突起電極１１と接合するために接着層が形成されていることが好ましい。接着層の材料としては、例えば、錫、鉛、銀、金などの金属材料やエポキシ系を主成分とする樹脂などの有機材料を用いることができる。接着層を有することで接続が安定になり、熱伝導性が向上する。
【００３３】
金属板５の大きさはデバイスホールより大きい方が望ましい。金属板５の大きさが大きい方が放熱性には有利であるし、固定が容易だからである。また厚みは例えば２ｍｍ程度とすればよいが、特に限定されない。
【００３４】
次に図２（ｄ）に示すように、半導体チップ１の表面や接続部を保護するように封止樹脂６ａを形成する。封止樹脂６ａは半導体チップ１の全面を覆ってもよいし、半導体チップ１の裏面を露出してもよい。材料としては、エポキシ系を主成分とする樹脂材料を用いることが好ましいが、封止可能な材料であればどのような材料を用いてもよい。半導体チップ１の裏面を露出した方が放熱性は向上するが、外的な衝撃などから半導体チップ１を守る観点では劣る。用途によって使い分けられるべきである。
【００３５】
なお、図３に示すように、テープ基材３および導体配線４に対する半導体チップ１の配置が、図１の構成とは反対に位置づけされ、接続されている構成とすることもできる。
【００３６】
また、図４に示すように、金属板５の突起部１０の表面に接着剤１３が付設され、突起部１０と放熱用突起電極１１とが接着剤１３を介して接続された構成とすることもできる。接着剤１３としては、エポキシ系を主成分とする樹脂材料に銀粉などを充填した材料を用いることが好ましい。材料としては特に限定はなく、接着剤として使用できるものであればよい。厚みは、例えば２５μｍ程度とするのがよいが、特に限定されない。薄い方が放熱性は向上する。
【００３７】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２における半導体装置の要部の構造を示す断面図である。半導体チップ１上には突起電極２が形成されており、テープ配線基板の導体配線４と接続されている。突起電極２は、導体配線４のデバイスホール部に突出した部分と接続されている。半導体チップ１上にはさらに放熱用突起電極１１が形成され、金属板５に設けられた突起部１０と接続されている。テープ基材３上の導体配線４上には、ソルダーレジスト９が形成されているが、必須ではない。
【００３８】
テープ基材３の一方の面に導体配線４が形成され、反対面には導体層１４が形成されている。導体層１４の材料としては、銅、銀、アルミ、錫、パラジウム、ニッケル、金などを主成分とする材料を用いることが好ましい。例えば、銅に電解錫メッキを施したものを使用することができる。
【００３９】
金属板５の一部は導体層１４に接しているが、放熱用突起電極１１と接続するときに導体層１４と接続することが望ましい。さらに半導体チップ１の表面や接続部を保護する観点から、封止樹脂６ａが形成されている。
【００４０】
この構成によれば、金属板５から導体層１４を介した放熱効果を加えることにより、放熱の効率をより向上させることができる。
【００４１】
この半導体装置は、実施の形態１に記載の方法と同様の製造方法により作製することができる。
【００４２】
（実施の形態３）
図６（ａ）は、実施の形態３における半導体装置の要部の構造を示す断面図である。図６（ｂ）は同平面図である。図６（ａ）は、図６（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図６において、図１の実施の形態１における半導体装置の要素と同一の要素については、同一の参照番号を付して説明の重複を省略する。
【００４３】
本実施の形態においては、図１の金属板５に代えて、面積の大きい金属板１５が用いられる。また、半導体チップ１の裏面側に裏面金属板１６が設けられている。
【００４４】
金属板１５の一部は、導体配線４の一部である金属板接続用配線１７と接続されている。金属板５の他の部分は、絶縁コートされていることが好ましい。絶縁コートされていることにより、所望の金属板接続用配線１７以外とのショートが回避される。また、金属板接続用配線１７はグランド電位であることが好ましい。グランド電位にすることで、金属板１５もグランド電位となり、電磁シールドの機能を果たすことが可能となる。
【００４５】
裏面金属板１６は、半導体チップ１の裏面側の放熱性を向上させるために設けられる。裏面金属板１６と金属板１５とは、電気的に接続されていることが好ましい。それにより半導体チップ１をグランド電位で囲むことができ、電磁シールドの効果がより向上する。
【００４６】
この半導体装置は、実施の形態１に記載の方法と同様の製造方法により作製することができる。但し、最後の工程で、半導体チップ１の裏面側に裏面金属板１６をさらに設ける。裏面金属板１６は、両面テープなどによりテープ配線基板に接着すればよい。
【００４７】
なお、図７に示すように、半導体チップ１上の突起電極２の一部を大きく形成して、金属板接続用突起電極１８を設け、金属板５の突起部１０と接続した構成とすることもできる。それにより、上記構成と同様に、金属板５の電位をグランド電位にすることが可能である。
【００４８】
以上のように、本実施の形態の構成によれば、放熱性及び電磁シールド性の優れた半導体装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の半導体装置によれば、半導体チップの発熱領域である表面側と金属板を接続することが可能となり、放熱性の優れた半導体装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の構造を示す断面図
【図２】同半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３】同半導体装置の他の構造例を示す断面図
【図４】同半導体装置のさらに他の構造の例を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態２における半導体装置の構造を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態３における半導体装置の構造を示す断面図と平面図
【図７】同半導体装置の他の構造例を示す断面図
【図８】従来例の半導体装置の構造を示す断面図
【符号の説明】
【００５１】
１  半導体チップ
２  突起電極
３  テープ基材
４  導体配線
５、１５  金属板
６、６ａ  封止樹脂
７  接着剤
８  アウターリードボンディング用窓
９  ソルダーレジスト
１０  突起部
１１  放熱用突起電極
１２  デバイスホール
１３  接着剤
１４  金属層
１６  裏面金属板
１７  金属板接続用配線
１８  金属板接続用突起電極
【図１】
2008091446.tif 000003
【図２】
2008091446.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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