(57)【要約】【課題】簡単な構造及び製造方法によって効率よく放熱することができるＣＯＦとその製造方法を提供することができる。【解決手段】デバイスホールを有しないフレキシブル基板１の一主面上に形成され、インナーリード配線上に半導体チップ４が搭載されたＣＯＦ１００の半導体装置において、  フレキシブル基板１の半導体チップ４搭載側とは反対側の第２の主面上の半導体チップ４に対応する位置に第１の樹脂層６を形成したことを特徴とする。【選択図】図１
2008270453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスホールを有しないフレキシブル基板の一主面上に形成され、インナーリード配線上に半導体チップが搭載されたＣＯＦの半導体装置において、
前記フレキシブル基板の半導体チップ搭載側とは反対側の第２の主面上の前記半導体チップに対応する位置に第１の樹脂層を形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の樹脂層には、金属，金属酸化物またはダイヤモンド粉末をフィラーとして混入してい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】
前記第１の樹脂層は、分割した複数の樹脂もしくは１つ以上のスリットが設けられた樹脂によって構成されてい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４】
前記第１の樹脂層は、表面に凹凸が設けられてい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５】
前記フレキシブル基板と前記半導体チップとの間に第２の樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層と実質同一寸法で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層とは異なる材料もしくはフィラーを混入し構成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
フレキシブル基板の第１の主面上に半導体チップを搭載する工程、
前記フレキシブル基板の第２の主面上の前記半導体チップの位置に第１の樹脂層を樹脂印刷法で形成する工程、
とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体チップと前記フレキシブル基板との間に第２の樹脂層をポッティング法で形成する工程を更に有していることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の樹脂層には、金属，金属酸化物またはダイヤモンド粉末をフィラーとして混入していることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の樹脂層の表面に凹凸を設ける工程を更に有していることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，平面ディスプレイ駆動用半導体装置の構造並びにその製造方法に関し、特にＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）の構造並びにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマ・ディスプレイに代表される平面ディスプレイでは，その駆動用半導体装置は可撓性を有する回路基板（フレキシブル基板；以下ベースフィルムと呼ぶ）に半導体チップを実装したものが広く用いられている。
【０００３】
一般に、半導体チップの高密度実装を実現する駆動用半導体装置としては、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）があるが、その中でもデバイスホールがなく、半導体チップ上のバンプ電極と接続されるインナーリードが基材であるベースフィルムに密着しているものがＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ：以下ＣＯＦと呼ぶ）である。一方、テープ基材を切り取ったデバイスホールがあり、そのデバイスホールに延在するインナーリード（フライングリードと呼ぶ）と半導体チップの端子とを接続する狭義のＴＣＰということばが、ＣＯＦと区別することばとして使われる。以降、単にＴＣＰと言う場合は、この狭義のＴＣＰを意味することとする。
【０００４】
ＣＯＦは前述の構造の為、ＴＣＰと異なり曲がりを生じやすいフライングリードが存在せず、リードを薄膜化可能であり、また回路配線層のエッチング性が向上しファインピッチ加工が容易であるという特徴を持つため、近年このＣＯＦが主流になりつつある。
【０００５】
一方、大型のテレビセットに用いられる平面ディスプレイでは，その駆動用半導体装置が発熱することで半導体装置の信頼性を損なったり，その発熱が平面ディスプレイに伝播することによりその表示品位を損なうということが懸念される。
【０００６】
従来,このＣＯＦの放熱対策として，ベースフィルム裏面に金属の放熱板や放熱テープを貼付する技術が特許文献１及び特許文献２に示されている。
【０００７】
また、ＣＯＦではないが従来の放熱対策を参考に説明する。半導体チップの裏面に直接放熱材を接触させる技術として、特許文献３には半導体チップの裏面を塗料・テープで被覆する技術が示され、特許文献４には半導体チップの裏面に放熱板を貼り付ける技術が示されている。
【０００８】
次に、半導体素子の表面保護膜の材料や構造の変更に関する技術がある。特許文献５には従来の回路配線層を絶縁するために塗布しているソルダレジストを液体セラミックで代替する技術が示され、特許文献６には半導体素子を二重の樹脂で封止する技術が示され、特許文献７及び特許文献８には半導体素子を低融点金属層で被覆する技術が示されている。
【特許文献１】特開２００６−１０８３５６号公報
【特許文献２】特開２００６−６４９３９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０３９２８号公報
【特許文献４】特開平６−３１０６２１号公報
【特許文献５】特開２００５−２７６９４３号公報
【特許文献６】特開平１０−１２５８３４号公報
【特許文献７】特開平８−２７９５６７号公報
【特許文献８】特開平８−２７９５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、駆動用半導体装置のコストを低減するには，多数の駆動回路を１つのチップに集積することが求められるが，前述の発熱は駆動回路数に比例して増大する。一般に自己発熱する半導体装置では，そのパッケージに接して放熱板などの放熱機構を設けるのが普通であるが，その放熱機構のコストアップは本来のコストダウンという目的とは相反している。
【００１０】
特許文献１は、金属で形成された放熱板をベースフィルムの半導体素子と反対側の表面における、半導体素子に対応する箇所に配置するものである。また、放熱板の製造方法は、接着剤等で貼付ける方法である。したがって、新たに放熱板として用いる金属部材の調達、確保などの管理工数が必要である。また、放熱板の形成において貼付ける方法の為の製造装置の導入、保守などが新たに発生する。
【００１１】
さらに、放熱板とは別個に、放熱板と配線もしくは他の部品との接触が懸念される場所に、放熱板の全面または一部に絶縁性の樹脂薄膜を塗布する実施例が示されている。しかしこの実施例では、更に工数の増加及びコストアップが問題となる。加えて、放熱板の厚さに絶縁性の樹脂薄膜の厚さが加算され薄くすることができない。
【００１２】
特許文献２は、金属で形成された放熱テープをベースフィルムの半導体素子と反対側の表面に設けるものである。特許文献１と同様に、新たに放熱テープの部材の調達、確保などの管理工数が必要となる。さらに、放熱テープを貼付けるための製造装置の導入、保守などが新たに発生する。
【００１３】
このように、特許文献１及び２の放熱手段では、その放熱機構そのもののコストダウンが回避できないだけでなく、その放熱機構を形成する為の製造設備の導入が必要とされ、そのコストが必要となるという課題がある。
【００１４】
参考に示した特許文献についても課題を説明しておく。
【００１５】
特許文献３や特許文献４は、ダイシング前に半導体ウェハ裏面を加工することを提案しているが，ウェハ工程で塗布・もしくはテープ貼付の新しい設備を要し，またダイシング方法も変更する必要がある。
【００１６】
特許文献５は、液体セラミック塗料の形成は塗布法で行うもので，新たな部材の確保や塗布工数が問題となる。さらに、パッケージの可撓性や電気的な信頼性を損なう恐れがあり，材料選択の幅が狭い。
【００１７】
特許文献６は，第１の封止材と第２の封止材間の密着力が弱くなるおそれがある。また，半導体装置のチップ実装側が厚くなるという欠点を持っている。
【００１８】
特許文献７や特許文献８は、低融点金属層で封止するには，２５０℃程度のリフロー工程を追加する必要があり，ベースフィルムの収縮により電極ピッチの精度を落とす可能性がある。さらに致命的なのは，表面に形成された金属層が取り扱いなどで削れて，ファインピッチの電極間に異物として付着・ショートする恐れが大きいことである。
【００１９】
以上、参考に説明した特許文献３から特許文献８は、容易にＣＯＦに転用することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の半導体装置は、デバイスホールを有しないフレキシブル基板の一主面上に形成され、インナーリード配線上に半導体チップが搭載されたＣＯＦの半導体装置において、フレキシブル基板の半導体チップ搭載側とは反対側の第２の主面上の半導体チップに対応する位置に第１の樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００２１】
本発明の製造方法は、フレキシブル基板の第１の主面上に半導体チップを搭載する工程と、フレキシブル基板の第２の主面上の半導体チップの位置に第１の樹脂層を樹脂印刷法で形成する工程とを有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の半導体装置は、ＣＯＦパッケージの裏面に金属板ではなく樹脂層を設け、その樹脂層により放熱を実現している。
【００２３】
ところで、ＴＣＰを製造していたラインをＣＯＦを製造するラインに変更する場合を考える。ＴＣＰの樹脂封止には印刷法での樹脂形成を用いるのが一般的である。一方ＣＯＦの樹脂封止法には印刷法は使用できず、アンダーフィルというポッティング法の一種を使用するのが一般的である。つまり、ラインを切り替えると、印刷法の樹脂形成装置が遊休設備になることになる。
【００２４】
従って、本発明によれば、新たな設備投資も必要なく既存の設備と部材を用いて、簡単な構造及び製造方法によって効率よく放熱することができるＣＯＦとその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に関わるＣＯＦ１００の断面図を示す。
【００２６】
図１に示すように、第１の実施形態のＣＯＦ１００は、ベースフィルム１、回路配線層２、ソルダレジスト３、半導体チップ４、封止用樹脂層５、放熱用樹脂層６を備えている。
【００２７】
半導体チップ４は、回路配線層２が形成されたベースフィルム１上に，バンプ電極７を通じて表面を下に接続されている。ベースフィルム１上の回路配線層２とは逆側（裏面）に，第１の樹脂層である放熱用樹脂層６が形成される。
また、半導体チップ４表面とベースフィルム１の間隙には，第２の樹脂層である封止用樹脂層５が形成される。
【００２８】
この放熱用樹脂層６の樹脂材料は半導体チップ４を封止した樹脂と同じものでも良いが，樹脂の広がり制御が難しい場合や放熱効果を上げる場合はフィラー入りの樹脂を用いても良い。
【００２９】
以上、樹脂で形成された放熱層を設けることで放熱性の向上と絶縁性に優れたＣＯＦが構成できる。  
【００３０】
以上の様に構成されたＣＯＦ１００の製造方法を図２，図３に示す。
【００３１】
本発明のＣＯＦ１００製造にあたり、ＴＣＰ用ボンダを用いる場合が図２であり、ＣＯＦ用ボンダを用いる場合が図３である。
【００３２】
始めに、図２でＴＣＰ用ボンダを用いる場合について説明する。
【００３３】
まず、半導体チップ４が搭載される領域やパッド部などを除く回路配線層２上にソルダレジスト４が形成されたベースフィルム１に半導体チップ４を接続する。接続方法は、例えば、半導体チップ４のバンプ電極７の表面の金と回路配線層２のインナーリード表面の錫とが金錫共晶で接続される（インナーリードボンディング）。
【００３４】
具体的には、半導体チップ４の表面を上向きにしてボンディング装置に配置し，その上に回路配線層２が下向きにされたベースフィルム１をかぶせる形で、半導体チップ４のバンプ電極７と回路配線層２のインナーリードとの位置合わせを行った後、加熱条件下で押し当てて接合する（不図示）。
【００３５】
引き続き、ベースフィルム１の半導体チップ４搭載面とは逆側（裏面）に樹脂印刷法で放熱用樹脂層６を形成する。（図２（２）参照）。
ここで、特筆すべきは、この樹脂印刷を行う為の樹脂印刷装置を放熱用樹脂層６の形成に用いる点である。つまり、この樹脂印刷装置はＴＣＰで封止用樹脂層５を形成する為に用いるものであり、ＣＯＦでは使用することはない。理由は、デバイスホールの存在しないＣＯＦでは、その製法上、半導体チップ４とベースフィルム１との間隙に樹脂が入り込まない部分が出来る為である。ＴＣＰからＣＯＦへの移行において遊休装置となってしまう樹脂印刷装置を有効活用して放熱用樹脂層６を形成する点は重要である。
【００３６】
また、効果的な放熱を行う為にベースフィルム１を介して半導体チップ４搭載面の丁度裏面に放熱用樹脂層６を形成する必要がある。そこで、半導体チップ４搭載面と放熱用樹脂層６との位置合わせが必要となる。
一般にテープキャリアパッケージでは、チップは一定間隔でならんでおり、テープ（ベースフィルム）の送りはスプロケット・ホールを基準に行われる。従って、１つ目のチップ位置が決まればスプロケットによる機械的な位置情報を利用して位置合わせが精度良く容易に行える。また、認識穴やパターン（透過光）による位置認識を利用して位置合わせを行うことも出来る。
【００３７】
樹脂材料は、封止用樹脂層５と同様のシリコン系やポリアミド系のエポキシ樹脂を用いれば，材料は一括管理できる。
【００３８】
また、放熱効果を上げるには絶縁性があり熱伝導率の高い材料をフィラーとして用いれば効果的である。例えば，フェライト粉などの絶縁性を有する金属酸化物や熱伝導率の高いダイヤモンド粉末をフィラーとして用いても良い。また、絶縁性に問題ないならば金属粉をフィラーとして用いても良いし、金属酸化物やダイヤモンド粉末や金属粉を組み合わせてフィラーとして用いても良い。
【００３９】
更に，その放熱用樹脂層６の大きさは，大きければ大きい程放熱効果が上がるが、封止用樹脂層５と同程度の大きさが良い。これは、平面ディスプレイ装置に実装する場合，チップ実装側を内側にしてベースフィルムを折り曲げて実装される。このため、折り曲げ部分は、封止用樹脂層５の大きさでベースフィルム１の可撓性を有する部分が制限される。ところが放熱用樹脂層６の大きさが封止用樹脂層５の大きさよりも大きいと放熱用樹脂層６の大きさでベースフィルム１の可撓性を有する部分が制限されることになる。場合により、平面ディスプレイ装置の機構そのものに変更が生じるからである。従って、放熱用樹脂層６の大きさを、ベースフィルム１の可撓性を有する部分が封止用樹脂層５の大きさで制限される大きさ、つまり封止用樹脂層５の大きさ程度が良い。
【００４０】
次に、この放熱用樹脂層６を加熱処理して仮硬化させる。（図２（３）参照）。
【００４１】
次に、ベースフィルム１を反転させて半導体チップ４の搭載面を上に、放熱用樹脂層６形成面を下に配置する。
その後、半導体チップ４とベースフィルム１との間隙には，周囲環境の湿度あるいは、汚染等から保護するため、封止樹脂層５がポッティングによって形成される。樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂が使用される（図２（４）参照）。
【００４２】
この封止樹脂層５を加熱処理して硬化させる。（図２（５）参照）。
【００４３】
ＣＯＦ１００は検査工程を経た後、完成する。（図１参照）。
【００４４】
次に，図３でＣＯＦ用ボンダを用いる場合を説明する。
【００４５】
ここで、ＴＣＰボンダとＣＯＦボンダでの製造方法は，放熱用樹脂層６を形成する順序がボンダにより異なるだけである。従って、特に記載がない限り、ＣＯＦボンダでの製造方法はＴＣＰボンダと共通であり，詳細は省略する。
【００４６】
回路配線層２を上向きにしたベースフィルム１をボンディング装置上に配置し，半導体チップ４の表面が下になるようにして接合する。具体的には、半導体チップ４のバンプ電極７と回路配線層２のインナーリードとがインナーリードボンディング法で接続する。（図３（１）参照）。
【００４７】
その後、半導体チップ４とベースフィルム１との間隙には，周囲環境の湿度あるいは、汚染等から保護するため、封止樹脂層５がポッティングによって形成される。（図３（２）参照）。
【００４８】
引き続き、この封止用樹脂層５を加熱処理して仮硬化させる。（図３（３）参照）。
【００４９】
次に、ベースフィルム１を反転させて半導体チップ４の搭載面を下に、半導体チップ４搭載面の裏面を上にして樹脂供給装置上に配置する。
【００５０】
そして、ベースフィルム１の半導体チップ４搭載面に対応する裏面に放熱用樹脂層６を形成する。この場合も、ＴＣＰボンダと同様にＴＣＰを製作する時に半導体チップ４樹脂封止に用いた樹脂印刷装置を活用し、樹脂印刷法で放熱用樹脂層６を形成する。（図３（４）参照）。
【００５１】
この放熱用樹脂層６を加熱処理して硬化させる。（図３（５）参照）。
【００５２】
ＣＯＦ１００は検査工程を経た後完成する（図１参照）。
【００５３】
図４は、本発明の第２の実施形態に関わるＣＯＦ１００の斜視図、図５に図４のＡ−Ａ‘での断面図を示す。
【００５４】
本発明の第２の実施形態は，第１の実施形態の放熱用樹脂層６が短冊状であったのに対し，図４及び
図５で示されるように放熱用樹脂層６表面積を増加させる為、市松模様の透かしを設けた格子状となっている点である。また、透かしを設けず放熱用樹脂層６の表面にディンプル状もしくは波状などとして凹凸を設けて表面積を増加させても良い。凹凸を形成する手段は、放熱用樹脂層６の仮硬化時などにスタンプを用いて容易に形成できる。これに限らず、放熱用樹脂層６を複数に分割しても良い。
【００５５】
なお、製造方法や放熱用樹脂材料等は上述の第１の実施形態と何ら変わらないので説明は省略する。
【００５６】
最後に、図６に熱シミュレーション結果を示す。これは、裏面に放熱用樹脂層を配置していない従来技術と本発明の第１の実施形態および第２の実施形態の熱シミュレーションを比較したものである。なお、熱シミュレーションの条件は、周囲が空気で囲まれた場合での環境を想定している。
【００５７】
ＣＯＦの裏面に樹脂層を形成することで，図６で示すとおり，本発明は従来技術に比較しジャンクション温度の上昇を抑えることができる。これは，裏面に放熱用樹脂層６を配置することで，熱放散が増加するためである。
【００５８】
さらに、図６のシミュレーション結果から明らかなように，第２の実施形態は第１の実施形態に比べ、同じ樹脂厚でも表面積を増加させる形状であるためより効果的に熱放散が可能となることがわかる。
【００５９】
以上、本発明は、ＴＣＰからＣＯＦへの移行において遊休装置なってしまう樹脂印刷装置を有効活用して放熱用樹脂層６を形成するため、新たな設備の投資を必要とせず既存の設備がそのまま活用できる。
【００６０】
また、より効果的な放熱を得る場合には、放熱用樹脂層６として絶縁性があり熱伝導率の高い材料をフィラーとして樹脂に混入すれば良い。封止用樹脂層５の形成においては、熱伝導率の高いフィラーの樹脂への混入は、半導体チップとフィルムの間が狭いため、充填性が悪くなり使用できない。しかしながら、本願では、放熱用樹脂層６の形成に樹脂印刷装置を用いるので、封止用樹脂層５の形成と放熱用樹脂層６の形成とを独自にしかも容易に使い分けできる。従って、封止樹脂材と放熱樹脂材を適宜最適条件で選択できる大きな特徴を有する。また、放熱用樹脂層６の絶縁性が問題にならない装置では、より放熱性の高い金属のフィラーを使用することも可能である。
【００６１】
また、本発明のＣＯＦは、特別な製造装置を用いず、従来のＣＯＦボンダでもＴＣＰ用ボンダどちらでも容易に製造可能である。
【００６２】
さらに、封止用樹脂層５と放熱用樹脂層６とを同一材料とした場合には、部材が一括管理できる。
【００６３】
加えて、放熱用樹脂層６をＴＣＰで実績のある樹脂印刷装置を用いて形成するので、ベースフィルムと樹脂との密着性は従来どおり何ら問題がない。
【００６４】
また、従来技術のように金属の放熱板の上に絶縁用の樹脂を形成するのではなく樹脂そのものが絶縁と放熱とを兼ね備える為に半導体装置の厚みも薄くできる。
【００６５】
また、半導体チップ実装面とは逆側に封止用樹脂層の大きさとほぼ同様の大きさの放熱用樹脂層を設ければ，放熱用樹脂層の大きさでベースフィルムの可撓性を有する部分が制限されることはなく、半導体装置を搭載する機構に変更が生じない。
【００６６】
以上本発明は、特に平面ディスプレイ用駆動半導体に適用すれば，ファインピッチ化，低コスト化が出来、かつ効果的な放熱が可能なＣＯＦが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態の断面図
【図２】本発明の製造方法１（ＴＣＰボンダの場合）
【図３】本発明の製造方法２（ＣＯＦボンダの場合）
【図４】本発明の第２の実施形態の斜視図
【図５】本発明の第２の実施形態の断面面
【図６】熱シミュレーション結果
【符号の説明】
【００６８】
１            ベースフィルム
２            回路配線層
３            ソルダレジスト
４            半導体チップ
５            封止樹脂層
６            放熱用樹脂層
７            バンプ電極
１００        ＣＯＦ
【図１】
2008270453.tif 000003
【図２】
2008270453.tif 000004
【図３】
2008270453.tif 000005
【図４】
2008270453.tif 000006
【図５】
2008270453.tif 000007
【図６】
2008270453.tif 000008