(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプを有する半導体チップを電気的に接続するパッド及び前記パッドに連なる外部接続用ランドをメッキにて形成してなる配線パターンの前記パッドの厚さを前記半導体チップを封止するための樹脂に含まれるフィラーの最大粒径よりも大きな厚さ分前記外部接続用ランドの厚さよりも厚く形成してなる半導体装置用の回路部材の前記パッドに前記バンプを有する半導体チップを電気的に接続するとともに前記半導体チップが前記ランド上に位置するように実装し、前記半導体チップの全周面及び前記配線パターンの前記半導体チップ側を樹脂で封止してなる半導体装置。
【請求項２】
導電性基板と、該導電性基板上に、バンプを有する半導体チップを電気的に接続するパッド及び前記パッドに連なる外部接続用ランドを有する配線パターンをメッキにて形成してなる半導体装置用の回路部材を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記配線パターンの前記パッドの厚さを前記半導体チップを封止するための樹脂に含まれるフィラーの最大粒径よりも大きな厚さ分前記外部接続用ランドの厚さよりも厚く形成してなる回路部材に、前記半導体チップが前記ランド上に位置するように実装し、前記半導体チップの全周面及び及び前記配線パターンの前記半導体チップ側を樹脂で封止し、前記樹脂から前記導電性基板を剥離してなる半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記パッドを２段以上のメッキで形成することを特徴とする請求項２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、半導体チップを実装する回路部材、該回路部材に半導体チップを実装した半導体装置及び該半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型で薄型の半導体装置の製造方法として、ステンレス鋼板等の導電性基板にメッキにより外部接続用ランド、半導体チップを電気的に接続する半導体チップ接続用パッドを備えた配線パターンを形成した回路部材の前記半導体チップ接続用パッドと半導体チップのバンプ（例えば、半導体チップの電極部分にスタッドワイヤボンディングで形成された金バンプ）とを電気的に接続し、前記半導体チップを樹脂封止した後、前記導電性基板を剥離して前記樹脂面に前記配線パターンを転写してなる半導体装置の製造方法が知られている。（前記記載事項において、転写により配線パターンを形成した回路部材に係る先行技術について特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６６２６７号公報
【特許文献２】特開平１０−５０８８５号公報
【特許文献３】特開平１０−１１６９３５号公報
【０００４】
以下、前記回路部材に半導体チップを実装する半導体装置の製造方法の一例を図３及び図４を参照しながら説明する。
図３に示す例では半導体チップ４を２個示しているが、実際は半導体チップ４が前記回路部材３上にマトリクス状に配列されて半導体装置が製造される。
ここで、図３は要部断面図を、図４は図３の符号Ｂで示す部分の拡大斜視図をそれぞれ示している。
【０００５】
図３及び図４に示ように、ステンレス鋼板などの導電性基板１の配線パターン形成面１ａにメッキにより配線パターン２を形成して回路部材３を作製する。
前記導電性基板１に配線パターン２を形成する方法として、前記導電性基板１の配線パターン形成面１ａにレジストをコートし、該レジストに前記配線パターンのマスクで覆い、露光・現像を行う。残されたレジストをマスクとして前記導電性基板１の配線パターン形成面１ａにニッケル・クロームをメッキし、さらに必要に応じて金メッキを施す。前記メッキ処理の後、前記レジストを除去して前記導電性基板１の配線パターン形成面１ａに目的の配線パターン２を形成する。
【０００６】
配線パターンの一例として図４に示すように、配線パターン２は半導体チップ４が電気的に接続される半導体チップ接続用パッド２ａと該パッド２ａに連なり裏側（導電性基板側）が外部回路（プリント配線板など）との接続面となる外部接続用ランド２ｂから形成されている。
このように形成された前記配線パターン２の前記パッド２ａと半導体チップ４のバンプ４ａとを超音波フリップチップボンディング法で電気的に接続し、半導体チップ４を前記回路部材３に実装する。
【０００７】
しかる後、前記回路部材３を上金型と下金型（図示せず）に挟んでトランスファーモールド法等で前記配線パターン２及び半導体チップ４を含めて片側全面を一括して樹脂５で封止し（図３）、前記半導体チップ４、前記配線パターン２、樹脂５及び回路部材３が一体の樹脂成形品を作製する。
【０００８】
ここで、前記樹脂５で封止される個所は、前記導電性基板１の前記配線パターン２側において、前記半導体チップ４の周面全体、前記配線パターン２、導電性基板１の配線パターン形成面１ａと前記半導体チップ４との間、前記配線パターン２と前記半導体チップ４との間に樹脂５が充填されるが、本発明の課題である樹脂封止した際の問題点について後述する。
【０００９】
次に、前記回路部材３の配線パターン２を前記樹脂５で封止した成型品から前記導電性基板１を剥離すると、前記導電性基板１に形成された前記配線パターン２が前記樹脂５の底面と同一面となるように前記樹脂５に転写される。この後、前記半導体チップ４間の前記樹脂５を格子状に切断部６で切断することで各半導体装置が作製される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
超音波フリップチップボンディング法により半導体チップ４のバンプ４ａと前記半導体チップ接続ランド２ａとを電気的に接続する際、前記バンプ４ａの潰れが避けられず、その結果、前記半導体チップ４と前記配線パターン２との間隔は前記バンプ４ａの厚さ２０μｍ程度と非常に狭い状態になる。
【００１１】
前記導電性基板１に前記配線パターン２を形成する際、前述のように配線パターン２をメッキ工法で形成するのが一般的である。このとき、配線パターン２をメッキで形成した場合、一例として配線パターン２はその厚さが最大で通常３０μｍ、バンプ４ａの厚さを２０μｍとして樹脂５で封止した結果、図４に示すように、面積が比較的広い前記外部接続用ランド２ｂと半導体チップ４との間において、樹脂未充填領域７（鎖線で囲まれた樹脂が達しない領域）が残る配線パターンが多数発生した。なお、図４では樹脂５は図示していない。
この樹脂未充填領域７の発生により配線パターン２上に空気だまりが多数発生した。その結果、樹脂５への配線パターンの前記転写不良が生じることになる。また、転写不良に到らなくても前記樹脂５と前記配線パターン２との接合面積が小さくなって接合強度の弱い部分が生じることになる。
前記樹脂未充填領域７が発生する要因の一つとして前記樹脂５に結合剤として含まれる無機フィラー（例えば、ガラスの微粒子）の最大粒径が影響することを知見した。
【００１２】
封止に使用される樹脂の一例としてその特性が、スパイラルフロー（ｃｍ）１７０、ゲル化時間（秒）４５、溶融粘度（Ｐａ・ｓ）６、無機フィラーの最大粒径（μｍ）２４（開口２４μｍのメッシュでふるい落とした無機フィラー）を使用し、トランスファーモールドの成形条件として充填速度２．５ｍｍ／ｓ、充填圧力８．５ＭＰａ、型締め力３９２ＫＮ、金型温度１８０℃で封止を行った。
【００１３】
前記配線パターン２全体のメッキ厚が３０μｍ、前記半導体チップ４のバンプ４ａの厚さが２０μｍの場合は、前記配線パターン２と前記半導体チップ４との間に前記特性を有する樹脂が充填されている状態を観察した結果、樹脂が配線パターンと半導体チップ間全体に充填されているものは略１７％であった。
また、配線パターン２全体のメッキ厚を６０μｍとその厚さを大きくしてみたが、この場合、樹脂が全体に充填されているものが約４７％得られたが、製造歩留が良好なものということはできない。
前記樹脂未充填領域７が実際に発生する要因として種々検討した結果、配線パターンと半導体チップ間に充填される樹脂の充填状態は、前記樹脂に含まれる無機フィラーの最大粒径が影響していることが分かった。
【００１４】
本発明は、前記樹脂未充填領域を減らし、半導体装置の製造歩留を向上することができる回路部材、該回路部材を利用した半導体装置び半導体装置の製造方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の半導体装置用回路部材は、導電性基板と、該導電性基板上に、バンプを有する半導体チップを電気的に接続するパッド及び外部接続用ランドを有する配線パターンをメッキにて形成してなる前記配線パターンの前記パッドを前記半導体チップを封止するための樹脂に含まれるフィラーの最大粒径よりも大きな厚さ分厚く形成してなる。
【００１６】
本発明の半導体装置は、バンプを有する半導体チップを電気的に接続するパッド及び外部接続用ランドを有する配線パターンの前記パッドを前記半導体チップを封止するための樹脂に含まれるフィラーの最大粒径よりも大きな厚さ分厚く形成してなる半導体装置用の回路部材の前記パッドに、前記バンプを有する半導体チップを電気的に接続して実装し、前記半導体チップの全周面及び配線パターンの半導体チップ側を樹脂で封止してなる。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、導電性基板と、該導電性基板上に、バンプを有する半導体チップを電気的に接続するパッド及び外部接続用ランドを有する配線パターンをメッキにて形成してなる半導体装置用の回路部材を用い、
前記配線パターンの前記パッドを前記半導体チップを封止するための樹脂に含まれるフィラーの最大粒径よりも大きな厚さ分厚く形成してなる回路部材に半導体チップを実装し、前記半導体チップの全周面及び及び前記配線パターンの前記半導体側を樹脂封止し、前記樹脂から前記導電性基板を剥離する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、前記配線パターンの前記パッドを前記半導体チップを封止するための樹脂に含まれるフィラーの最大粒径よりも大きな厚さ分厚く形成することで、配線パターンと半導体チップの間に充填される樹脂の未充填領域を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図１及び図２を参照しながら説明する。なお、従来例（図３、図４）と同一の構成要素には同一の符号を付している。
図１に示す例では半導体チップ４を２個示しているが、実際は半導体チップ４が後述する回路部材上にマトリクス状に配列されて半導体装置が製造される。ここで図１は要部断面図を、図２は図１の符号Ａで示す部分の拡大斜視図を示している。
【００２０】
図１及び図２に示ように、ステンレス鋼板などの導電性基板１の配線パターン形成面１ａにメッキにより配線パターン２を形成して回路部材３ａを作製する。
前記導電性基板１に配線パターン２を形成方法として、ステンレス鋼板等の導電性基板の配線パターン形成面１ａにレジストをコートし、該レジストに配線パターンのマスクで覆い、露光・現像を行う。残されたレジストをマスクとして導電性基板の配線パターン形成面１ａにニッケル・クロームをメッキし、さらに必要に応じて金メッキを施す。前記メッキ処理の後、前記レジストを除去して前記導電性基板１の配線パターン形成面１ａに目的の配線パターン２を形成する。
【００２１】
配線パターンの一例として図２に示すように、配線パターン２ａは半導体チップ４が電気的に接続される半導体チップ接続用パッド２ａと該パッド２ａに連なり裏側（導電性基板側）が外部回路（プリント配線板など）との接続面となる外部接続用ランド２ｂから形成されている。
次に、前記半導体チップ接続用パッド２ａの上面に２段目のメッキ層２ｃを形成し、該メッキ層２ｃを樹脂封止するための樹脂に含まれる無機フィラーの最大粒径よりも大きな厚さにメッキする。このようにパッド部分を２段メッキすることで配線パターン２に厚さが（２ａ＋２ｃ）のパッド２ｄを形成する。
このように形成された前記配線パターン２の前記パッド２ｄのメッキ層２ｃと前記半導体チップ４のバンプ４ａとを超音波フリップチップボンディング法で電気的に接続し、半導体チップ４を前記回路部材３ａに実装する。
【００２２】
しかる後、前記回路部材３ａを上金型と下金型（図示せず）に挟んでトランスファーモールド法等で前記配線パターン２及び半導体チップ４を含めて片側全面を一括して樹脂５で封止し（図１）、前記半導体チップ４、前記配線パターン２、樹脂５及び回路部材３ａが一体の樹脂成形品を作製する。
【００２３】
ここで、前記樹脂５で封止される個所は、前記導電性基板１の前記配線パターン２側において、前記半導体チップ４の周面全体、前記配線パターン２、導電性基板１の配線パターン形成面１ａと前記半導体チップ４との間、前記配線パターン２と前記半導体チップ４との間に樹脂５が充填される。
【００２４】
次に、前記回路部材３ａの配線パターン２を樹脂５で封止した成型品から前記導電性基板１を剥離すると、前記導電性基板１に形成された配線パターン２が樹脂５の底面と同一面となるように樹脂５に転写される。この後、前記半導体チップ４間の樹脂を格子状に切断部６で切断することで各半導体装置が作製される。
【００２５】
本発明は、前記配線パターン２の前記パッド２ｄの前記メッキ層２ｃ厚さを前記半導体チップ４を封止するための樹脂に含まれるフィラーの最大粒径よりも大きな厚さ分厚く形成することで、配線パターン２と半導体チップ４の間に充填される樹脂の未充填領域を大幅に低減することができた。
【実施例】
【００２６】
前記配線パターン２のメッキ厚さ（１段目メッキ厚さ）が３０μｍ、前記半導体チップ接続用パッド２ａの上面に施した２段目メッキ層２ｃの厚さ３０μｍとして新たなパッド２ｄの厚さを６０μｍに形成する。
このように形成された前記配線パターン２の前記パッド２ｄと半導体チップ４のバンプ４ａとを超音波フリップチップボンディング法で電気的に接続し、半導体チップ４を前記回路部材３ａに実装する。
【００２７】
そして、封止に使用される樹脂の一例としてその特性が、スパイラルフロー（ｃｍ）１７０、ゲル化時間（秒）４５、溶融粘度（Ｐａ・ｓ）６、無機フィラーの最大粒径（μｍ）２４（開口２４μｍのメッシュでふるい落とした無機フィラー）を使用し、トランスファーモールドの成形条件として充填速度２．５ｍｍ／ｓ、充填圧力８．５ＭＰａ、型締め力３９２ＫＮ、金型温度１８０℃で封止を行った。
【００２８】
すると、前記配線パターン２と前記半導体チップ４との間に前記特性を有する樹脂が充填されている状態を観察した結果、樹脂５が前記配線パターン２と前記半導体チップ４との間全体に前記樹脂が充填されているものが８０％以上となり、半導体装置の製造歩留をかなり高めることができた。
これは、前記パッド２ｄの厚さを６０μｍとしたことで前記配線パターン２と前記半導体チップ４との間隔が略５０μｍ（メッキ層２ｃとバンプ４ａの厚さ）となるが、これは前記樹脂５に含まれる無機フィラーの最大粒径２４μｍよりも十分に大きくしたことによるものである。
前記実施例では、前記配線パターンの前記パッド２ｄの厚さの調整を２段メッキで行ったが、前記樹脂に含まれる無機フィラーの最大粒径に応じてメッキの回数を増加して実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の半導体装置を製造する際の工程を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の配線パターンの要部斜視図である。
【図３】従来の半導体装置を製造する際の工程を説明する断面図である。
【図４】従来の半導体装置の配線パターンの要部斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・導電性基板  ２・・配線パターン  ４・・半導体チップ  ５・・樹脂
２ｄ・・配線パターンのパッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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