(57)【要約】【課題】本発明は、信頼性のある半導体装置のパッケージを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の半導体装置は、絶縁フィルムと、この絶縁フィルムに搭載した半導体チップと、絶縁フィルムの一面に設けられた複数の電極からなり、絶縁フィルムは、その一部が半導体チップの搭載された側に折り曲げられ重ねられるとともに、半導体チップの端部のすくなくとも一部を保護するようさらに折り曲げられている。【選択図】　図１
2004014900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁フィルムと、この絶縁フィルムに搭載した半導体チップと、前記絶縁フィルムの一面に設けられた複数の電極からなる半導体装置において、
前記絶縁フィルムは、その一部が前記半導体チップが搭載された側に折り曲げられ重ねられるとともに、前記半導体チップの端部のすくなくとも一部を保護するようさらに折り曲げられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップの前記絶縁フィルムに接していない面は、剥き出しにされてい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】
前記絶縁フィルムは、ポリイミドフィルムと接着剤とが積層されることにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁フィルムの折り曲げられた前記一部は、半導体チップの端部のすくなくとも一部を覆うよう折り曲げられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の電極は、複数のハンダボールから構成されており、かつ、前記絶縁フィルムが重ねられた領域に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
絶縁フィルムと、
この絶縁フィルムに搭載しこの絶縁フィルムよりも小さな平面積を有する半導体チップと、
前記絶縁フィルムと同一の材料からなり前記半導体チップの端部のすくなくと一部を挟み込むように折り曲げられた支持具と、
前記絶縁フィルムのうち半導体チップが搭載されている部分の外側の領域の裏面に設けられ複数の電極を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
絶縁フィルム上に半導体チップを搭載する工程と、
前記絶縁フィルムの一部を、前記半導体チップが搭載された側に折り曲げ重ねるとともに、前記半導体チップの端部のすくなくとも一部を保護するようさらに折り曲げる工程と、
この折り曲げる工程の後に、前記絶縁フィルムを加熱する工程とを含むことを特徴とする半導体装置のパッケージ方法
【請求項８】
前記絶縁フィルムはポリイミドフィルムと接着剤とが積層されており、前記加熱する工程により、折り曲げ重ねられた前記絶縁フィルムの一部を接着することを特徴とする請求項７記載の半導体装置のパッケージ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びそのパッケージ方法に関する。特に、チップサイズ・パッケージのＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、パッケージの小型化、高密度実装化の要求にともなって、高密度配線の容易な配線テープ（ＴＡＢテープともいう）を用いたＢＧＡ構造のＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）とよばれる小型の半導体装置のパッケージが提案されている。ＣＳＰの一例は、例えば、米国特許第５，１４８，２６５号に開示されている。
【０００３】
ＣＳＰにおいては、絶縁フィルム、半導体チップに接着されていて、封止樹脂は絶縁フィルム上の配線と半導体チップとを電気的に接合するワイヤーボンディング等がなされた領域のみに形成されている。半導体チップは、通常、一部剥き出しの状態のままでユーザーに引き渡されることになる。
【０００４】
このようなＣＳＰにおいては、剥き出しになっているチップの端部が、衝撃により破損する可能性が高いという問題がある。この問題を解決するために、特開２０００−３５７７６１に記載されているように、塗布樹脂によりチップの端部を保護する手段が提案されている。しかし、この方法では半導体チップと絶縁フィルムの熱応力・熱膨張係数の違い等から、半導体チップ端部近傍の絶縁フィルムにクラックが生じる可能性が指摘されている。特に、ｆａｎ　ｏｕｔ型とよばれる、半導体チップよりも広い領域に、電極であるハンダボールを配置した半導体装置のパッケージの場合に顕著である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のＣＳＰにおいては、半導体チップの端部の破損や絶縁フィルムにクラックが生じる可能性があるという問題があった。
これに
そこで本発明は、このような課題を解決し、信頼性のある半導体装置及びそのパッケージ方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、絶縁フィルムと、絶縁フィルムに搭載した半導体チップと、絶縁フィルムの一面に設けられた複数の電極からなり、この絶縁フィルムは、その一部が半導体チップが搭載された側に折り曲げられ重ねられるとともに、半導体チップの端部のすくなくとも一部を保護するようさらに折り曲げられていることを特徴とする。
【０００７】
この構成により、半導体チップの端部が破損する可能性が低下するとともに、折り曲げられ重ねられた絶縁フィルムは、その部分において二重になり、強度が向上する。
【０００８】
さらに、この半導体チップの前記絶縁フィルムに接していない面は、剥き出しにされており、絶縁フィルムは、ポリイミドフィルムと接着剤とが積層されることにより形成されることが望ましい。
【０００９】
この構成により、絶縁フィルムの半導体チップ側にエポキシ樹脂等を塗布する必要がなくなり、もしくは塗布量を低減することができ、その結果、絶縁フィルムと塗布樹脂との応力差、熱応力差、膨張係数の差等から生じるパッケージの反りないしクラックの発生可能性を低減することができる。
【００１０】
また、絶縁フィルムの折り曲げられた部分の一部は、半導体チップの端部のすくなくとも一部を覆うよう折り曲げられていることが望ましい。
【００１１】
この構成により、半導体チップが挟み込まれるように搭載されるため、信頼性がより向上する。
【００１２】
また、複数の電極は、複数のハンダボールから構成されており、かつ、絶縁フィルムが重ねられた領域に形成されていることが望ましい。
【００１３】
この構成、すなわち、ｆａｎ　ｏｕｔ構成のハンダボール配置において、上述した、強度向上、クラック発生防止、信頼性向上といった発明の効果がいっそう享受できる。
【００１４】
本発明で提供する別の半導体装置は、絶縁フィルムと、絶縁フィルムに搭載し絶縁フィルムよりも小さな平面積を有する半導体チップと、絶縁フィルムと同一の材料からなり半導体チップの端部のすくなくと一部を挟み込むように折り曲げられた支持具と、絶縁フィルムのうち半導体チップが搭載されている部分の外側領域の裏面に設けられ複数の電極を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、絶縁フィルムと支持具が同一の材料で構成されるため、ｆａｎ　ｏｕｔ構成のハンダボール配置で、強度向上、パッケージの反りないしクラック発生防止、信頼性向上といった効果が得られる。
【００１６】
本発明の半導体装置のパッケージ方法は、フィルム上に半導体チップを搭載する工程と、絶縁フィルムの一部を、半導体チップが搭載された側に折り曲げ重ねるとともに、半導体チップの端部のすくなくとも一部を保護するようさらに折り曲げる工程と、この折り曲げる工程の後に、絶縁フィルムを加熱する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
このように、絶縁フィルムを折り曲げ、その後加熱することにより、絶縁フィルムが半導体チップを保護するような形状で硬化される。その結果、信頼性の高いＣＳＰが簡易に製造される。
【００１８】
さらに、絶縁フィルムはポリイミドフィルムと接着剤とが積層されており、加熱工程により、折り曲げ重ねられた絶縁フィルムの一部を接着することが望ましい。
【００１９】
この構成によれば、絶縁フィルムは折り曲げられた部分でその接着剤を互いに利用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による、半導体装置の断面図である。
【００２１】
半導体チップ１０はトランジスタ、素子間配線等が形成された面（アクティブ面）を下に向けて配置され、このアクティブ面は、この半導体装置が装着されるべき図示しないプリント基板等に向けて位置する。この構成を通常ｆａｃｅ　ｄｏｗｎ構造とよぶ。
【００２２】
図面においては、半導体チップ１０は一枚のみであるが、二層構成、さらには多層構成とされていてもよい。
【００２３】
半導体チップ１０は、１００ミクロン厚のポリイミド系フィルム１２と、８０ミクロン厚のポリイミド系接着剤層１１とを積層構成した絶縁テープ１３の上にｆａｃｅ　ｄｏｗｎで搭載されている。そして、この絶縁テープは、半導体チップの搭載されていない部分で一度折り曲げられ、かつ重ねらるとともに、半導体チップ１０の端部のすくなくとも一部を保護するようさらに折り曲げられている。
【００２４】
絶縁テープ１３には開口２１が存在し、ここで半導体チップ１０上に形成された複数のパッドが露出されることになる。そして、このパッドと絶縁テープ１３のポリイミド系フィルム１２表面に形成された配線とがワイヤーボンディング方法を用いて金細線１５で接続される。さらに、露出した半導体チップ１０表面と金細線１５とを保護するために、露出部分はエポキシ樹脂１６で封止されている。
【００２５】
絶縁テープ１３表面には、さらに多数のハンダボール１４が形成されており、ハンダボール１４は、この半導体装置がプリント基板等に装着される際にインターフェースの役割を果たす。
【００２６】
この構成により、半導体チップ１０の端部が破損する可能性が低下するとともに、折り曲げられ重ねられた絶縁フィルム１３は、一部で二重になり、強度が向上する。さらに、絶縁フィルム１３の半導体チップ１０側にはエポキシ樹脂等を塗布する必要がなくなる。従来例のような絶縁フィルムと塗布樹脂との応力差、熱応力差、膨張係数の差等から生じるパッケージの反りないしクラックの発生可能性を低減することができる。さらに、半導体チップ１０は絶縁フィルム１３によって挟み込まれるように搭載されるため、信頼性がより向上する。
【００２７】
図１のように、ハンダボール１４は、絶縁フィルム１３が重ねられた領域に形成されているが、このような構成はｆａｎ　ｏｕｔ構成とよばれている。ｆａｎ　ｏｕｔ構成では、半導体チップ１０によって裏打ちされておらず、絶縁フィルム１３が突出した部分において一定の強度が要求されるが、本実施例の構成では、強度向上、クラック発生防止、信頼性向上といった発明の効果がいっそう享受できることになる。
【００２８】
図２は、本発明で用いる絶縁テープ２０の平面図である。
【００２９】
この絶縁テープ２０は、後述するように折り曲げられ、裁断されて、図１に示したような絶縁フィルム１３となる。
【００３０】
絶縁テープ２０には、ポリイミド系フィルムとポリイミド系接着層を積層形成して構成されている。そして、絶縁テープ２０には前述した開口２１が設けられており、ここで半導体チップ１０との電気的接続がなされることになる。半導体チップ１０は点線で示した搭載領域２２の上に搭載される。
【００３１】
絶縁テープ２０のポリイミド系フィルム側には、銅箔からなる複数のランド２３が形成されており、このランド２３の上に後述するようにハンダボール１４が搭載されることになる。複数のランド２３は開口２１近傍まで銅箔からなる配線パターン２７によって電気的に引き出されている。さらに、このランド２３と開口２１近傍領域以外は、図示しないソルダーレジストが形成されている。
【００３２】
絶縁テープ２０には、折り曲げ領域２４が設けられており、点線で示した折り曲げ部分２５において、それぞれ山折、谷折、山折の順に折り込まれることになる。そして、テープ状態のままで加工できるようにするため、折り曲げ領域を区画する開口２６が設けられている。
【００３３】
図３から図７は本発明の半導体装置のパッケージ方法を工程順に示した図である。
【００３４】
まず、図３に示すように、絶縁テープ２０はポリイミド系接着剤層を下にし、ポリイミド系接着剤層は、摂氏１６５度に加熱したステージ３１上にアクティブ面を上に置かれた半導体チップ１０と対向している。続いて、矢印に示すように、ステージ３１は上昇し、上部の押さえ器具３２は下降することにより、半導体チップ１０は絶縁テープに圧着、仮留めされる。これをダイボンディング工程とよぶ。
【００３５】
続いて、図４に示すように、上部折り曲げ器具４１と下部折り曲げ器具４２を用いて、絶縁テープ２０の折り曲げ領域２４を山折、谷折、山折の順に折り込んでゆく。前述したように、折り曲げ領域を区画する開口２６が絶縁テープに設けられているため、テープ状態のままで加工ができる。
【００３６】
続いて、絶縁テープを、摂氏１１０度で１時間、さらに摂氏１７５度で１時間加熱することにより、折り曲げた状態でテープを硬化させる。この段階でポリイミド系接着剤層が半導体チップ１０と密着する。
【００３７】
続いて、図５に示すように、キャピラリー５１を用いたワイヤボンディング法により、複数の金線１５で、配線２７の開口近傍と半導体チップ１０上のボンディングパッドとを電気的に接続する。なお、ボンディングは、ワイヤボンディング法に限られるのではなく、例えば配線を開口部まで延在させることにより接続するいわゆるビームリード方法で行ってもかまわない。
【００３８】
続いて、図６に示すように、スクリーン６２をマスクにして、軟化したエポキシ樹脂６１を、スライダー６２を移動することにより、塗布する。塗布する場所は、半導体チップ１０が絶縁テープ２０に形成した開口２１により露出した部分であり、これにより金線１５が完全に封止されることになる。
【００３９】
続いて、図７に示すように、ハンダボール１４が、器具６３によって、ランド２３上に搭載される。
【００４０】
以上の工程を経ることにより、ＣＳＰが提供される。ユーザーには、半導体チップの裏面が露出した形のままで提供されることになる。
【００４１】
以上の製造工程によれば、絶縁フィルム２０を折り曲げ、その後加熱することにより、絶縁フィルム２０が半導体チップ１０を保護するような形状で硬化される。その結果、信頼性の高いＣＳＰが簡易に製造される。さらに、絶縁フィルム２０はポリイミドフィルムと接着剤層とが積層されていることから、加熱工程を経て、折り曲げ重ねられた絶縁フィルムの一部が接着するので絶縁フィルム２０は折り曲げられた部分でその接着剤層を互いに利用することができる。
【００４２】
図８は、以上のように製造された本発明の半導体装置における第一の実施例の斜視図である。半導体チップ１０の二辺に相当する端部が折り曲げられた絶縁フィルム１３によって保護されている。
【００４３】
図９は、本発明の半導体装置における第二の実施例の斜視図である。第一の実施例とは異なり、半導体チップ１０の四角部分のみが絶縁フィルム１３によって保護されている。この構成でも、相応の保護作用果たすことが判明している。
【００４４】
図１０は、本発明の半導体装置における第三の実施例の斜視図である。第一の実施例とは異なり、半導体チップ１０の四辺に相当する端部が折り曲げられた絶縁フィルム１３によって保護されている。この構成では、高度な保護作用が期待できる。
【００４５】
図１１は、本発明の半導体装置における第四の実施例の断面図である。第一の実施例とは異なり、折り曲げは、山折と谷折それぞれ一回ずつであり、半導体チップ１０の側面のみが絶縁フィルム１３によって保護されている。この構成によると、図４に示した加工工程がより簡易になる。一方で、相応の保護作用果たすことが判明している。
【００４６】
図１２は、本発明の半導体装置における第五の実施例の斜視図である。第一の実施例とは異なり、折り曲げる部分を、支持具７１として別工程で作成しておくというものである。複雑な形状の折り曲げを別工程で行うので、図４に示した加工工程において半導体チップ１０を破損する可能性がより低くなる。また、パターンによっては、絶縁テープのロスも少なくなる。
【００４７】
支持具７１は、絶縁フィルム１３と同一部材、すなわち、ポリイミド系フィルムと接着剤層の積層膜もしくはポリイミド系フィルム単体から構成されている。
【００４８】
支持具７１には絶縁フィルム１３と接着する「のりしろ」が設けられており、この部分で絶縁フィルム１３と重なる。そして、この「のりしろ」の裏に複数のハンダボールが形成される。このように、絶縁フィルム１３と支持具７１が同一の材料で構成されるため、ｆａｎ　ｏｕｔ構成のハンダボール配置で、強度向上、パッケージの反りないしクラック発生防止、信頼性向上といった効果が得られる。
【００４９】
以上、いくつかの実施例を参酌して本発明を説明してきたが、これら実施例に限定されるものではない。複数の絶縁フィルムには複数の開口を設けてもかまわないし、フィルムの材料もポリイミド系に限定されるものではない。このほか、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、上述のように構成されているので、半導体装置の信頼性を向上させることができ、さらに、信頼性を向上させた半導体装置のパッケージを簡易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体装置の断面図である。
【図２】本発明で用いる絶縁テープの平面図である。
【図３】本発明の半導体装置のパッケージ方法におけるダイボンディング工程を示す図である。
【図４】本発明の半導体装置のパッケージ方法における折り曲げ工程を示す図である。
【図５】本発明の半導体装置のパッケージ方法におけるワイヤボンディング工程を示す図である。
【図６】本発明の半導体装置のパッケージ方法における封止樹脂塗布工程を示す図である。
【図７】本発明の半導体装置のパッケージ方法におけるハンダボール装着工程を示す図である。
【図８】本発明の半導体装置における第一の実施例の斜視図である。
【図９】本発明の半導体装置における第二の実施例の斜視図である。
【図１０】本発明の半導体装置における第三の実施例の斜視図である。
【図１１】本発明の半導体装置における第四の実施例の断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置における第五の実施例の斜視図である。
【符号の説明】
１０　半導体チップ
１１　ポリイミド系フィルム
１２　接着剤層
１３　絶縁フィルム
１４　ハンダボール
１５　金線
１６　エポキシ樹脂
【図１】
2004014900.tif 000003
【図２】
2004014900.tif 000004
【図３】
2004014900.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004014900.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004014900.tif 000009
【図８】
2004014900.tif 000010
【図９】
2004014900.tif 000011
【図１０】
2004014900.tif 000012
【図１１】
2004014900.tif 000013
【図１２】
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