(57)【要約】【課題】チップオンフィルム型の半導体装置の封止樹脂フィレットを、低コストで小さくする。【解決手段】フィルム基板７上に半導体素子８が搭載され、半導体素子８の側面に封止樹脂フィレット１７が形成された半導体装置において、接合装置のステージ上に設けられたＲ部に沿わせて、フィルム基板７が折り曲げられた状態でステージに固定されることにより、封止樹脂フィレット１７の外縁部がフィルム基板７と接してなす角度１９が鈍角になり、封止樹脂フィレット１７を低コストで小さくすることができる。【選択図】図１
2005310848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に導体配線が形成されたフィルム基材上に、搭載対象の半導体素子の複数の電極パッドに対応して複数の電極を有したフィルム基板と、
複数の電極パッドを有し、前記電極パッドと前記フィルム基板の電極とを突起電極を介して接合されて前記フィルム基板上に搭載された半導体素子と、
前記フィルム基板と前記半導体素子との間隙及び前記半導体素子の側面に形成された封止樹脂とを有した半導体装置において、
前記半導体素子の側面に形成された封止樹脂フィレットの外縁部が前記フィルム基板と接してなす角度は、鈍角であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体装置であって、
突起電極は、搭載対象の半導体素子の複数の電極パッドに対応して前記フィルム基板の導体配線上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
封止樹脂フィレットの外縁部に対応して接合装置のステージ上に設けられたＲ部に沿わせて、フィルム基板を折り曲げた状態で前記ステージに固定する工程と、
前記フィルム基板の半導体素子搭載領域に封止樹脂を供給する工程と、
フィルム基板の電極と半導体素子の電極パッドとを位置合わせする工程と、
位置合わせした前記電極と前記電極パッドとを突起電極を介して接触させ、その接触部に熱と超音波振動の少なくとも一方を印加して接合させることにより、前記フィルム基板上に半導体素子を搭載する工程と、
前記フィルム基板上の封止樹脂を硬化させる工程とを行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載された半導体装置の製造方法であって、
突起電極は、搭載対象の半導体素子の複数の電極パッドに対応して前記フィルム基板の導体配線上にあらかじめ形成されている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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム基板を用いたチップオンフィルム（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）型の半導体装置およびその製造方法に関するものであり、特にフィルム基板と半導体素子の樹脂封止方法及び樹脂封止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のチップオンフィルム型の半導体装置（以下、ＣＯＦ型の半導体装置と称す）について説明する。
図６はＣＯＦ型の半導体装置の一部を示す断面図、図７及び図８はＣＯＦ型の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。このＣＯＦ型の半導体装置は、フラットパネルディスプレイの駆動用ドライバーとして主に使用されるもので、柔軟な絶縁性のフィルム基板７に半導体素子８が搭載され、封止樹脂１６により保護されている。フィルム基板７は、ポリイミドなどよりなる絶縁性のフィルム基材１、銅などよりなる導体配線２、銅などよりなる突起電極３、導体配線２及び突起電極３を被覆する金属めっき被膜４、及び絶縁樹脂であるソルダーレジスト６により構成されている。
【０００３】
半導体素子８上には、アルミニウムなどよりなる電極パッド９が形成され、フィルム基板７上の突起電極３と接続されている。半導体素子８とフィルム基板７との間隙及び半導体素子８の側面には封止樹脂１６が形成されている。半導体素子８の側面の封止樹脂フィレット１７は、流れ出し防止用のダム１５によって堰き止められて形成され、以て封止領域２０を規制している。ダム１５は、例えば樹脂をスクリーン印刷する等の方法であらかじめフィルム基板７上に形成しておく。
【０００４】
このＣＯＦ型の半導体装置を製造する際には、まず図７（ａ）に示すように、接合装置のステージ１１上にフィルム基板７（絶縁性フィルム基材１、導体配線２、突起電極３、金属めっき被膜４、ソルダーレジスト６）を固定し、図７（ｂ）に示すように、フィルム基板７の素子搭載領域の所定部分に封止樹脂１６を塗布する。エポキシ系などからなる封止樹脂１６は、ディスペンサなどにより定量塗布される。
【０００５】
次に、図８（ａ）に示すように、半導体素子８をフェースダウンでフィルム基板７に対向させ、突起電極３と電極パッド９とを位置合わせしたうえで、フィルム基板７上に載置する。この時、フィルム基板７上の封止樹脂１６は、半導体素子８により押し広げられ半導体素子８の側面へ封止樹脂フィレット１７を形成する。封止樹脂フィレット１７は、所望の箇所に設けられた流れ出し防止用のダム１５によって堰き止められている。
【０００６】
次に、突起電極３と電極パッド９とを接続させる。ここで、突起電極３は、例えば銅を用いて高さ１０〜２０μｍ程度に形成され、さらに表面には金めっき被膜が形成されている。電極パッド９は、例えばアルミニウムにて形成されている。このため、３５０〜４５０℃程度まで熱を加えることにより、金とアルミニウムの固相拡散によって接続を生じさせる。さらに熱の他に、図８（ａ）に示すように超音波振動１８を加えることがある。
【０００７】
次に、図８（ｂ）に示すように、ステージ１１上で熱を加えて封止樹脂１６を硬化させる。硬化温度は１００〜２００℃である。ここで、硬化はステージ１１上では仮硬化だけ行い、本硬化はオーブン等を用いて行っても良い。これにより図８（ｃ）に示すような、半導体素子８とフィルム基板７とが固定されたＣＯＦ型の半導体装置を得る（たとえば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−１７８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したＣＯＦ型の半導体装置は、フィルム基板７にあらかじめ封止樹脂流れ出し防止用のダム１５を形成しておくため、フィルム基板７のコストがアップしてしまう。
なお、封止樹脂フィレット１７を小さくする方法としては、従来技術の他にも、基板表面のぬれ性を変えたり、基板表面の形状を変えたりするものが提案されている。例えば、前者はシリコン樹脂を塗布（特開平６―１３２４２２号公報）、プラズマ処理（特開２００１―３３２７７０号公報）、また後者は流れ防止溝（特開平６―８５１１１号公報）である。しかしながら、いずれもフィルム基板のコストがアップしてしまう。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するもので、機器の小型化に対応したＣＯＦ型の半導体装置を低コストで実現し、製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、表面に導体配線が形成されたフィルム基材上に、搭載対象の半導体素子の複数の電極パッドに対応して複数の電極を有したフィルム基板と、複数の電極パッドを有し、前記電極パッドと前記フィルム基板の電極とを突起電極を介して接合されて前記フィルム基板上に搭載された半導体素子と、前記フィルム基板と前記半導体素子との間隙及び前記半導体素子の側面に形成された封止樹脂とを有した構成において、前記半導体素子の側面に形成された封止樹脂フィレットの外縁部が前記フィルム基板と接してなす角度は、鈍角であることを特徴としたことにより、フィルム基板に特別の加工や処理をすることなく、封止樹脂フィレットを小さくし得る。
【００１１】
また、突起電極は、搭載対象の半導体素子の複数の電極パッドに対応して前記フィルム基板の導体配線上に形成されたことを特徴とする。
また本発明の半導体装置の製造方法は、封止樹脂フィレットの外縁部に対応して接合装置のステージ上に設けられたＲ部に沿わせて、フィルム基板を折り曲げた状態で前記ステージに固定する工程と、前記フィルム基板の半導体素子搭載領域に封止樹脂を供給する工程と、フィルム基板の電極と半導体素子の電極パッドとを位置合わせする工程と、位置合わせした前記電極と前記電極パッドとを突起電極を介して接触させ、その接触部に熱と超音波振動の少なくとも一方を印加して接合させることにより、前記フィルム基板上に半導体素子を搭載する工程と、前記フィルム基板上の封止樹脂を硬化させる工程とを行なうことを特徴としたことにより、封止樹脂フィレットを小さくした半導体装置を低コストで製造し得る。
【００１２】
また、突起電極は、搭載対象の半導体素子の複数の電極パッドに対応して前記フィルム基板の導体配線上にあらかじめ形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記したようなＣＯＦ型の半導体装置を用いるため、封止樹脂フィレットを小さくするにあたり、フィルム基板に特別の加工や処理をする必要がないため、コストアップすることなく封止領域が小さなＣＯＦ型の半導体装置を実現できる。これにより、コストアップすることなく、ＣＯＦ型の半導体装置を表示パネルに実装し組み込まれた機器の小型化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における半導体装置の一部を示す断面図、図２は同半導体装置の図１におけるＡ部詳細を示す拡大断面図、図３及び図４は同半導体装置の製造方法を説明する工程断面図、図５は同半導体装置の製造方法の図４におけるＡ部詳細を示す拡大断面図である。この実施の形態１の半導体装置は、先に図６および図７、図８を用いて説明した従来のＣＯＦ型の半導体装置とほぼ同様の構成を有しており、フラットパネルディスプレイの駆動用ドライバーとして主に使用される。
【００１５】
図１に示す半導体装置は、柔軟な絶縁性のフィルム基板７上に半導体素子８が搭載され、封止樹脂１６により保護されている。半導体素子８には、アルミニウムよりなる複数の電極パッド９が形成されている。
【００１６】
フィルム基板７は、ポリイミドなどよりなる絶縁性のフィルム基材１上に銅などよりなる複数の導体配線２が形成され、各導体配線２上に前記半導体素子８の複数の電極パッド９をそれぞれ接続する突起電極３が形成され、各突起電極３および導体配線２の表面を被覆する金属めっき被膜４が形成されている。そして、突起電極３の金属めっき被膜４と前記半導体素子８の電極パッド９との接触部での固相拡散による接合で、半導体素子８に対して電気的に接続されている。
【００１７】
半導体素子８とフィルム基板７との間隙には封止樹脂１６、半導体素子８の側面の封止樹脂フィレット１７がそれぞれ形成されている。封止樹脂１６と封止樹脂フィレット１７はいずれも同じ材料で、エポキシ系などの樹脂である。
【００１８】
図２に示すように、封止樹脂フィレット１７の外縁部がフィルム基板７と接してなす角度θ（接触角１９）は鈍角になっている。
次に図３及び図４を参照しながら、上記半導体装置の製造方法を以下に説明する。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、封止領域２０に相当するフィレット外縁部に対応して接合装置のステージ１１上に設けられたＲ部１２に沿わせて、フィルム基板７を折り曲げた状態でステージ１１に固定する。ここでＲ部１２の大きさは、例えばＲ１ｍｍ〜Ｒ５ｍｍ程度である。フィルム基板７の固定方法は、例えば真空吸着等である。
【００２０】
フィルム基板７は、例えばポリイミドなどよりなる絶縁性のフィルム基材１上に例えば銅などよりなる複数の導体配線２が形成され、各導体配線２上に前記半導体素子８の複数の電極パッド９をそれぞれ接続する突起電極３が形成され、各突起電極３および導体配線２の表面を被覆する金属めっき被膜４が形成されている。突起電極３は例えば銅を用いて、その配列ピッチにもよるが、厚さ１０〜２０μｍ程度に形成する。さらに、矩形のフィルム基材１の周縁領域には、導体配線２を保護するソルダーレジスト６を形成しておく。ソルダーレジスト６の形成方法としては印刷法などが用いられる。
【００２１】
次に、図３（ｂ）に示すように、フィルム基板７上に封止樹脂１６を塗布する。この封止樹脂１６はフィルム基材１上、突起電極３に囲まれた中央部に供給するが、導体配線２や突起電極３を覆うところまで広がってもよい。封止樹脂１６はエポキシ系などの樹脂材料である。
【００２２】
次に、図４（ａ）に示すように、半導体素子８をフェースダウンでフィルム基板７に対向させて、電極パッド９と突起電極３とを位置合わせし、両者が接近する方向に加圧することにより、フィルム基板７と半導体素子８との間に介在する封止樹脂１６を押し出しながら、電極パッド９と突起電極３とを接触させる。このとき封止樹脂１６を６０〜２００℃程度に加熱すると、封止樹脂１６を押し出す効果が高まる。
【００２３】
半導体素子８により押し出された封止樹脂１６は、半導体素子８の側面へ到達する。封止樹脂１６は、ステージ１１のＲ部１２によって生じたフィルム基板７のＲ部１３で流れが止まり、封止樹脂フィレット１７を形成する。
【００２４】
さらに、ボンディングツール２１により半導体素子８に超音波振動１８を加えて、その電極パッド９と突起電極３上の金属めっき被膜４とを接合させる。このときの接続条件としては、超音波振動１８のパワーは１電極当たり０．１〜０．８Ｗ程度、温度は８０〜２００℃程度、加圧力は１電極あたり２０〜１００ｇ程度とする。これにより、アルミニウム製の電極パッド９と金よりなる金属めっき被膜４との接触部分で、互いのアルミニウムと金とが固相拡散して金属間化合物が形成され、接続部が形成される。電極パッド９としては、上記したようにアルミニウムのみで形成する他、アルミニウムを主成分とした材料で構成されることも多く、銅、シリコン等が微量混ぜられる場合もある。
【００２５】
次に、図４（ｂ）に示すように、半導体素子８とフィルム基板７との間隙にある封止樹脂１６及び封止樹脂フィレット１７を熱硬化する。温度は８０〜２００℃程度である。加熱方法は、例えばステージ１１を加熱する。また、図４（ａ）の状態において、接合と同時に加熱硬化を行っても良い。ステージ１１上では仮硬化のみ行い、後にオーブン等で本硬化してもよい。
【００２６】
最後に、図４（ｃ）に示すように、ステージ１１から取り外して、フィルム基板７の折り曲げ部をまっすぐに戻す。これにより、フィルム基板７の折り曲げ部にあった封止樹脂フィレット１７の外縁部の形状が変化する。封止樹脂フィレット１７の外縁部がフィルム基板７と接してなす角度θ（接触角１９）は、図４（ｂ）では鋭角なのに対し、図４（ｃ）では鈍角になる。これは、フィルム基板７が、折り曲げにより伸びていたが、元に戻すことで縮んだのに引きずられて、封止樹脂フィレット１７の外縁部も半導体素子８側へ変形して鈍角となったものである。
【００２７】
ここで、図５を参照しながら、フィルム基板７のＲ部１３で封止樹脂１６の流れが止まるメカニズムについて説明する。
まず、図５（ａ）は、フィルム基板７を折り曲げずに、まっすぐな状態で封止樹脂フィレット１７を形成した場合を仮定したものである。封止樹脂フィレット１７の外縁部がフィルム基板７と接してなす角度θ（接触角１９）とすると、式（１）が成り立つところで釣り合って封止樹脂フィレット１７が形成される。
【００２８】
γＢＤ＝γＣＤ×ｃｏｓθ＋γＢＣ  ・・・（１）
（γＢＤはフィルム基板７の表面張力、γＣＤは封止樹脂１６の表面張力、γＢＣはフィルム基板７と封止樹脂１６の界面の表面張力）
各々の表面張力の大きさは、表面のぬれ性や形状等の影響を受けるため、それに伴い接触角１９も変化し、封止樹脂フィレット１７の大きさも変化する。
【００２９】
図５（ｂ）は、図４（ａ）のＡ部を拡大した断面図である。図５（ａ）とは接触点Ｐがフィルム基板７のＲ部にある点が異なる。接触点Ｐの接線方向が、水平状態から外側へ向けて下降する傾斜状に変化して、各々の表面張力の向きが変化する。そして、式（１）が成り立つところで釣り合い、封止樹脂１６の流れが止まる。この時、図５（ｂ）の接触角１９は図５（ａ）と同じであるが、図５（ｂ）の場合は、γＣＤのみかけの角度が図５（ａ）より大きくなるため、接触点Ｐの位置は、図５（ｂ）は図５（ａ）よりも内側になる。
【００３０】
以上のようにして半導体装置を製造することにより、封止樹脂フィレット１７を小さくするにあたり、フィルム基板７に特別の加工や処理をする必要がないため、コストアップすることなく封止領域２０が小さなＣＯＦ型の半導体装置を実現できる。これにより、コストアップすることなく、ＣＯＦ型の半導体装置を表示パネルに実装し組み込まれた機器の小型化ができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る半導体装置は、機器が小型化したものとなるため、情報通信機器、民生用電子機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１であって、半導体装置の一部を示す断面図
【図２】同半導体装置の図１におけるＡ部を示す拡大断面図
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する前半の工程断面図
【図４】同半導体装置の製造方法を説明する後半の工程断面図
【図５】同半導体装置の製造方法の図４におけるＡ部を示す拡大断面図
【図６】従来の半導体装置の一部を示す断面図
【図７】従来の半導体装置の製造方法を説明する前半の工程断面図
【図８】同半導体装置の製造方法を説明する後半の工程断面図
【符号の説明】
【００３３】
１    フィルム基材
２    導体配線
３    突起電極
４    金属めっき被膜
６    ソルダーレジスト（絶縁樹脂）
７    フィルム基板
８    半導体素子
９    電極パッド
１１    ステージ
１２    ステージのＲ部
１３    フィルム基板のＲ部
１６    封止樹脂
１７    封止樹脂フィレット
１８    超音波振動
１９    接触角
２０    封止領域
２１    ボンディングツール
【図１】
2005310848.tif 000003
【図２】
2005310848.tif 000004
【図３】
2005310848.tif 000005
【図４】
2005310848.tif 000006
【図５】
2005310848.tif 000007
【図６】
2005310848.tif 000008
【図７】
2005310848.tif 000009
【図８】
2005310848.tif 000010