(57)【要約】【課題】本発明は、絶縁性フィルム面上のインナーリードで、外部端子と半導体チップとの電気的接続を行う半導体パッケージにおいて、製造工程及び実使用中のインナーリード間のショート、半導体チップとインナーリード間のショート及びインナーリード断線の防止を図った、半導体装置及びその製造方法に関する。【解決手段】絶縁性フィルム上に形成された導電性のインナーリードと、該インナーリード上に、該インナーリードと電気的に接続された半導体素子と、該インナーリード上に該半導体素子を囲うように配設された枠体と、該半導体素子上と該枠体上に跨がって配設された支持板と、該絶縁性フィルムを貫通する導電物を介して該インナーリードに接続された複数の外部電極とからなる半導体装置において、該絶縁性フィルム及び該インナーリードには、該半導体素子の該電極と該外部電極との間において湾曲部が配設されていることを特徴とする半導体装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性フィルム上に形成された導電性のインナーリードと、該インナーリード上に、主面に形成された複数の電極により該インナーリードに接続された半導体素子と、
該インナーリード上に該半導体素子を囲うように配設された枠体と、
該半導体素子上と該枠体上に跨がって配設された支持板と、
該絶縁性フィルム下に該絶縁性フィルムを貫通する導電物を介して該インナーリードに接続された複数の外部電極とからなる半導体装置において、
該絶縁性フィルム及び該インナーリードには、該半導体素子の該電極と該外部電極との間において湾曲部が配設されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
該インナーリード上に該半導体素子を囲うように配設された前記枠体と、該半導体素子上と該枠体に跨がって配設された前記支持体とが、一体構成された凸型の樹脂からな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】
該絶縁性フィルム及び該インナーリードに配設された湾曲部の曲げ幅は、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
絶縁性フィルム上に導電性のインナーリードを接着する工程と、
該インナーリード上に半導体素子を配置する工程と、
加熱したボンディングツールを該半導体素子に押しつける該半導体素子を該インナーリードに加熱加圧して接続する工程と、
該絶縁性フィルムと該インナーリードに曲げ囲うを行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
絶縁性フィルム上に導電性のインナーリードを接着する工程と、
該インナーリード上と絶縁性フィルム上に樹脂を配設する工程と、
該絶縁性フィルムと該インナーリードに曲げ加工を行う工程と、
該インナーリード上に該樹脂を介して半導体素子を配意する工程と、
加熱したボンディングツールを該半導体素子に押し付け該半導体素子を該インナーリードに加熱加圧して接続する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性フィルム面上に形成されたインナーリードを用いて、外部端子と半導体チップとの電気的接続を行っている半導体パッケージについて、製造工程中或いは実使用中のインナーリード間のショート、半導体チップとインナリード間のショートの及びインナーリードの断線の防止を図った、半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術を利用した従来の半導体装置及びその製造方法について、図７及び図８を用いて説明する。
図７（ａ）に示す従来半導体装置３０は、片面にインナーリード４が配設されたテープキャリアからなるＴＡＢテープ２と、半導体チップ１と、前記半導体チップ１の表面上の電極の上に形成されたバンプ５と、前記半導体チップ１の背面に接着された支持板を兼ねた放熱板６と、前記放熱板６の上に、半導体チップ１を囲うように配設された枠体を兼ねた補強板７と、ＴＡＢテープ２のテープキャリヤの貫通孔からインナーリード４と電気的に接触された、半田ボール等で形成された外部端子となるボール８とから構成されている。
【０００３】
また、ＴＡＢテープ２には半導体チップ１が収まる位置に、いわゆるデバイスホール１４と呼ばれる開口部が形成されており、デバイスホールの端からはインナーリード４のみが屈伸して延伸し、バンプ５を介して半導体チップ１と接続している。
ここで、ＴＡＢテープ２は、カプトン、ポリミド等の伸縮性をもつ絶縁性樹脂フィルムからなるテープキャリヤ上のデバイスホール１４に相当する部分の絶縁性樹脂フィルムを取り除き、その後錫等でメッキされた銅等からなるインナーリード４を接着し、エッチングで形成し、インナーリード４の先端部分を露出することにより製作される。
【０００４】
次に、従来の半導体装置３０の製造方法について、図７（ｂ）を参照して説明する。まず、ボンディング装置のステージ１０上に電極部が上になるように半導体チップ１を配置し、その上にＴＡＢテープ２を、インナーリード４の先端と半導体チップ１のバンプ５の位置合わせを行い、配置した後、加熱したボンディングツール９を下降させて、ＴＡＢテープ２のデバイスホール１４より飛び出しているインナーリード４の先端を押して、半導体チップ１に形成された電極上のバンプ５に接触させ、熱圧着により接続することにより、製作される（特許文献１参照）。
【０００５】
別の従来の半導体装置として、図８（ａ）に示す従来の半導体装置４０は、片面にインナーリード４が配設されたテープキャリアからなるＴＡＢテープ２と、半導体チップ１と、前記半導体チップ１の表面上の電極の上に形成されたバンプ５と、ＴＡＢテープ２と半導体チップ１間に配置されたアンダーフィル樹脂３と、前記半導体チップ１の背面に接着された支持板を兼ねた放熱板６と、前記放熱板６の下に、半導体チップ１を囲うように配設された枠体を兼ねた補強板７と、ＴＡＢテープ２のテープキャリヤの貫通孔からインナーリード４と電気的に接触さしている、半田ボール等で形成された外部端子となるボール８とにより構成されている。
【０００６】
ここで、ＴＡＢテープ２は、カプトン、ポリミド等の伸縮性をもつ絶縁性樹脂フィルムからなるテープキャリヤ上に錫等でメッキされた銅線等からなるインナーリード４を接着、エッチングして製作される。
次に、従来の半導体装置４０の製造方法について、図８（ｂ）を参照して説明する。まず、ボンディング装置のステージ１０上にＴＡＢテープ２をインナーリード４が上になるように配置し、ＴＡＢテープ２をクランパー１１により固定し、アンダーフィル樹脂３を配設した後、電極部が下になるような向きに半導体チップ１を配置し、インナーリード４の先端と半導体チップ１のバンプ５の位置合わせを行った後、加熱したボンディングツール９を下降させて、半導体チップ１を押して、インナーリード４の先端を半導体チップ１に形成された電極上のバンプ５に接触させ、熱圧着により接続することにより、製作される（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−３３３９８６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−３３０１４９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置３０の組み立てにおいては、ＴＡＢテープの中央部にデバイスホールを作り、かつ、インナーリードと半導体チップの電極との電気的な接続を行う為に、ＴＡＢテープからインナーリードの先端を露出させる必要がある。その為、テープキャリヤーという支持を失ったインナーリードの先端は安定せず、インナーリードの変形による、インナーリード同士の電気的な接触が問題となる。特に、インナーリードの間隔が狭まると、前記の問題は顕著となり、インナーリードの狭ピッチ対応が困難となる問題がある。
【００１０】
また、従来の半導体装置４０の組み立てにおいては、ＴＡＢテープ上のインナーリードと、半導体チップの間隔は半導体チップ上のバンプの高さ分、例えば１５〜２０μｍ程度しかなく、インナーリードと半導体チップとの電気的な接続が問題となる。そこで、インナーリードと半導体チップ間にアンダーフィル樹脂を配設すると上記問題は解決するが、従来の半導体装置４０が劣悪な温度サイクル環境におかれた場合には、アンダーフィル樹脂とインナーリードとの熱膨張係数の差による引っ張り力がインナーリードに働き、断線を招くという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記のような技術的な課題を解決する為に、本発明では、なされたものであり、以下に述べる手段を講じたことを特徴とする。
請求項１に記載した発明は、
絶縁性フィルム上に形成された導電性のインナーリードと、該インナーリード上に、主面に形成された複数の電極により該インナーリードに接続された半導体素子と、
該インナーリード上に該半導体素子を囲うように配設された枠体と、
該半導体素子上と該枠体上に跨がって配設された支持板と、
該絶縁性フィルム下に該絶縁性フィルムを貫通する導電物を介して該インナーリードに接続された複数の外部電極とからなる半導体装置において、
該絶縁性フィルム及び該インナーリードには、該半導体素子の該電極と該外部電極との間において湾曲部が配設されていることを特徴とする半導体装置。
特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載した発明は、
該インナーリード上に該半導体素子を囲うように配設された前記枠体と、該半導体素子上と該枠体に跨がって配設された前記支持体とが、一体構成された凸型の樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置である。
また、請求項３に記載した発明は、
該絶縁性フィルム及び該インナーリードに配設された湾曲部の曲げ幅は、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置である。
【００１３】
また、請求項４に記載した発明は、
絶縁性フィルム上に導電性のインナーリードを接着する工程と、
該インナーリード上に半導体素子を配置する工程と、
加熱したボンディングツールを該半導体素子に押しつける該半導体素子を該インナーリードに加熱加圧して接続する工程と、
該絶縁性フィルムと該インナーリードに曲げ加工を行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１４】
また、請求項５に記載した発明は、
絶縁性フィルム上に導電性のインナーリードを接着する工程と、
該インナーリード上と絶縁性フィルム上に樹脂を配設する工程と、
該絶縁性フィルムと該インナーリードに曲げ加工を行う工程と、
該インナーリード上に該樹脂を介して半導体素子を配置する工程と、
加熱したボンディングツールを該半導体素子に押し付け該半導体素子を該インナーリードに加熱加圧して接続する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１の実施形態による半導体装置及びその製造方法について図１及び図３を用いて説明する。
図１（ａ）に示す、本実施形態１による半導体装置（以下、「半導体装置２０」という）は、片面にインナーリード４が配設されたテープキャリアからなるＴＡＢテープ２と、半導体チップ１と、前記半導体チップ１の表面上の電極の上に形成されたバンプ５と、ＴＡＢテープ２と半導体チップ１間に配置されたアンダーフィル樹脂３と、前記半導体チップ１の背面に接着された支持板を兼ねた放熱板６と、前記放熱板６の上に、半導体チップ１を囲うように配設された枠体を兼ねた補強板７と、ＴＡＢテープ２のテープキャリヤの貫通孔からインナーリード４と電気的に接触している、半田ボール等で形成された外部端子となるボール８とにより構成されており、ＴＡＢテープ２は補強板７の上面に絶縁性の接着剤１５により接着されている。
【００１６】
ここで、ＴＡＢテープ２の作成には、まず、カプトン、ポリミド等の伸縮性をもつ絶縁性樹脂フィルムからなるテープキャリヤ上に錫等でメッキされた銅線等からなるインナーリード４を接着し、エッチングする。次に、外部端子が配設される部分には、貫通孔を開け、インナーリード４とは逆側の面に外部端子用の電極を配設し、インナーリード４と電気的接続をとれるように導伝性の接着剤で接着する。最後に、テープキャリヤーを部分的に接着し、外部端子が前記電極と接続できるように貫通孔を開ける。
【００１７】
次に、図３を用いて本実施形態による半導体装置２０の製造方法について説明する。まず、図３（ａ）において、ボンディング装置のステージ１０上にＴＡＢテープ２をインナーリード４が上になるように配置し、ＴＡＢテープ２をクランパー１１で固定する。次に、電極部が下向きになるように半導体チップ１をＴＡＢテープ上に配置し、インナーリード４の先端と半導体チップ１のバンプ５との位置合わせを行った後、加熱したボンディングツール９を下降させて、半導体チップ１を押して、インナーリード４の先端を半導体チップ１に形成された電極上のバンプ５に接触させ、熱圧着により接続する。次いで、図３（ｂ）においてステージ１０とボンディングツール９で、半導体チップ１及びＴＡＢテープ２をはさみこんだ状態で、クランパー１１を下方へ移動させて、ＴＡＢテープ２及びＴＡＢテープ２中のインナーリード４に湾曲加工を施す。さらに、エポキシ樹脂等に酸化シリコン等の絶縁材料の粒子を含ませた樹脂を半導体チップ１とＴＡＢテープ２間に注入し、アンダーフィル樹脂３を配設する。
【００１８】
その後、ＴＡＢテープ２に対して、半導体チップを囲うようにステンレス鋼等の矩形の枠体を補強板７として、接着テープを用いて熱圧着等で固着し、半導体チップ１の背面に前記枠状補強板７に跨がって、銅等の材質からなる放熱板６を、接着テープを用いて熱圧着等で固定する。最後に、前記補強板７の上面部において、前記ＴＡＢテープに設けられた貫通孔を介して、インナーリードに半田ボール等で形成した外部端子となるボール８を配設する。なお、上記で、「半導体チップを囲う」という意味は、２方面から囲う場合も、４方向から囲う場合も含むものとし、図８（ｂ）では、２方向から囲った例を示した。
【００１９】
上記の半導体装置２０においては、ＴＡＢテープ２には、半導体チップ１とボール７との間で湾曲加工が施されているが、湾曲加工による、ＴＡＢテープ２の段差は０．１ｍｍから０．５ｍｍ間である（図５参照）。
従って、ＴＡＢテープ２の湾曲の程度が、０．５ｍｍを上限としているので、外部端子であるボール８から、支持板を兼ねる放熱板６までの高さが、低く押さえられる効果がある。一方、湾曲の程度が０．１ｍｍ以下であると、半導体チップ１とインナーリード４が電気的にショートしてしまう恐れがある。以上より、ＴＡＢテープ２の湾曲を０．１ｍｍから０．５ｍｍとすることにより、半導体チップ１とインナーリード４のショートが防止できる。
【００２０】
また、半導体チップと接合されるインナーリード４の先端部はＴＡＢテープ２により固定された状態で、上記の組み立てを行える為、インナーリード４に不安定さはなく、変形が押さえられ、インナーリード間のショートも防止することができる。
なお、上記の組み立て中、クランパー１１の移動により、ＴＡＢテープ２とインナーリード４に湾曲加工を施す時期を、半導体チップ１とＴＡＢテープ２の接続後とした。しかし、ＴＡＢテープ２をクランパー１１で固定した直後に、クランパー１１の移動によりＴＡＢテープ２とインナーリード４に湾曲加工を施し、その後に半導体チップ１とＴＡＢテープ２の接続を行うことによっても、上記と同様な効果を奏する。
【００２１】
次に本発明の第２の実施形態による半導体装置及びその製造方法について図２及び図４を用いて説明する。図２（ａ）に示す，本実施形態による半導体装置（以下、「半導体装置２１」という）は、片面にインナーリード４が配設されたテープキャリアからなるＴＡＢテープ２と、半導体チップ１と、前記半導体チップ１の表面上の電極の上に形成されたバンプ５と、ＴＡＢテープ２と半導体チップ１間に配置されたアンダーフィル樹脂３と、前記半導体チップ１の厚さより深い凹部を有し、凹部に半導体チップ１を収めるように、半導体チップ１の背面に配置された支持板１２と、ＴＡＢテープ２のテープキャリヤの貫通孔からインナーリード４と電気的に接触した、半田ボール等で形成された外部端子となるボール８とにより構成されており、ＴＡＢテープ２は補強板７の上面に絶縁性の接着剤１５により接着されている。
【００２２】
ここで、ＴＡＢテープ２の作成には、まず、カプトン、ポリミド等の伸縮性をもつ絶縁性樹脂フィルムからなるテープキャリヤ上に錫等でメッキされた銅線等からなるインナーリード４を接着し、エッチングする。次に、外部端子が配設される部分には、貫通孔を開け、インナーリード４とは逆側の面に外部端子用の電極を配設し、インナーリード４と電気的接続をとれるように導伝性の接着剤で接着する。最後に、テープキャリヤーを部分的に接着し、外部端子が前記電極と接続できるように貫通孔を開ける。
【００２３】
次に、図４を用いて本実施形態による半導体装置２１の製造方法について説明する。
まず、図４（ａ）において、ボンディング装置のステージ１０上にＴＡＢテープ２を配置し、アンダーフィル樹脂３をＴＡＢテープ２上に配設し、クランパー１１で押さえる。
次に、図４（ｂ）において、ステージ１０を上方に移動させ、ＴＡＢテープ２及びインナーリード４に湾曲加工を施す。
次いで、図４（ｃ）において加熱したボンディングツール９に半導体チップ１を吸着させ、ＴＡＢテープ２上のインナーリード４の先端と、半導体チップ１上の電極に形成されたバンプ５との位置合わせを行い、ボンディングツール９を下げて、インナーリード４と半導体チップ１の電極を加熱加圧することにより、電気的に接続する。次いで、銅等の支持板１２を、半導体チップ１に接着テープを用いて熱圧着等で固着する。
【００２４】
最後に、前記支持板１２の上面部において、前記ＴＡＢテープ２に設けられた貫通孔を介して、インナーリード４に半田ボール等で形成した外部端子となるボール８を配設する。
本実施例による、半導体装置２１においては、ＴＡＢテープ２を構成する、テープキャリヤとインナーリード４に湾曲加工が施されるので、半導体チップ１とインナーリード間は、半導体チップ１のエッジ部で、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に離れることとなる。従って、半導体チップ１のエッジとインナーリード４の電気的ショートの可能性は格段に低下する。また、半導体チップ１と接合されるインナーリード４の先端部はＴＡＢテープにより固定された状態で、上記の組み立てを行える為、インナーリード４に不安定さはなく、変形が抑えられ、インナーリード間のショートも防止することができる。
【００２５】
なお、上記の組み立て工程では、ステージ１０の移動による、ＴＡＢテープ２とインナーリード４の湾曲加工を、半導体チップ１とＴＡＢテープ２との接続前に行った。しかし、半導体チップ１とＴＡＢテープ２との接続を行った後に、ステージ１０の移動により、ＴＡＢテープ２とインナーリード４に湾曲加工を施すことも可能であり、上記と同様な効果を奏する。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施形態による半導体装置について、図６を用いて説明する。本実施形態による半導体装置（以下、「半導体装置２２」という）は、片面にインナーリード４が配設されたテープキャリアからなるＴＡＢテープ２と、半導体チップ１と、前記半導体チップ１の表面上の電極の上に形成されたバンプ５と、ＴＡＢテープ２と半導体チップ１間に配設されたアンダーフィル樹脂３と、前記半導体チップ１と前記ＴＡＢテープを一体に封止した封止樹脂１３と、ＴＡＢテープ２のテープキャリヤの貫通孔からインナーリードと電気的に接触している、半田ボール等で形成された外部端子となるボール８とにより構成されている。
【００２７】
ここで、ＴＡＢテープ２の製作は、第１の実施形態及び第２実施の形態と同様に行われる。
また、半導体装置２０と同様に、ＴＡＢテープ２には、半導体チップ１と補強板７との間で湾曲加工が施されているが、湾曲加工による、ＴＡＢテープ２の段差は０．１ｍｍから０．５ｍｍ間である。
【００２８】
本実施形態による半導体装置２２は、半導体装置２０の放熱板及び補強板を封止樹脂１３に置きかえたものであり、半導体装置２０と同様な効果がある。さらに、封止樹脂１３は、放熱板及び補強板を構成する金属より軽量であるから、半導体装置２２は、半導体装置２０に比較し、軽量となる効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＴＡＢテープとインナーリードを一体とし、ＴＡＢテープ、インナーリード双方に曲げ加工を施すことにより、インナーリードの先端の変形による電気的なショートを防止することができ、また、半導体チップのエッジとインナーリードに所定の距離をとることができるので、半導体チップとインナーリードの電気的なショートも防止できる。また、インナーリードの伸縮によるストレスを緩和することができインナーリードの断線も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体装置の断面図及び底面図
【図２】本発明の第２実施形態による半導体装置の断面図及び底面図
【図３】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法
【図４】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法
【図５】本発明の第１実施形態による半導体装置の断面図（その２）
【図６】本発明の第３実施形態による半導体装置の断面図
【図７】従来の半導体装置及びボンディング装置の断面図
【図８】従来の半導体装置及びボンディング装置の断面図
【符号の説明】
１  半導体チップ
２  ＴＡＢテープ
３  アンダーフィル樹脂
４  インナーリード
５  バンプ
６  放熱板
７  補強板
８  ボール
９  ボンディングツール
１０  ステージ
１１  クランパー
１２  支持板
１３  封止樹脂
１４  デバイスホール
１５  接着剤
２０  半導体装置
２１  半導体装置
２２  半導体装置
【図１】
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【図２】
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【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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