(57)【要約】【課題】半導体チップをワイヤボンドする配線基板の接続箇所でのショートを防止する。【解決手段】複数の配線パターン８が表面に形成されたＦＰＣ５などの配線基板において、配線パターン８のランド９のワイヤ接続部にその周囲部分よりも表面が高位になるようにめっき部分９ａが形成される。この構成により、ある配線パターン８のめっき部分９ａに接続するワイヤ１３が垂れても、その手前側の別の配線パターン８の低位部分に接触する恐れはなく、ショートを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線パターンが表面に形成された配線基板において、前記配線パターンのワイヤ接続部にその周囲部分よりも表面が高位になるようにめっきが施されている配線基板。
【請求項２】
複数の配線パターンが表面に形成された配線基板において、前記配線パターンのワイヤ接続部の周囲部分に、前記ワイヤ接続部よりも表面が低位になるように薄肉部分が形成されている配線基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の配線基板に半導体チップをワイヤボンドした半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板およびそれを用いた半導体装置に関し、特に半導体チップを配線基板にワイヤボンドする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６（ａ）（ｂ）は従来の半導体装置の概略構成を示す平面図および断面図である。金属ベース１上に、ダイボンド剤２により半導体チップ３が固着されるとともに、貼付けテープ４によりＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）５が固着されている。
【０００３】
半導体チップ３には外部に信号を取り出す目的でパッド６が設けられている。ＦＰＣ５は、ベースフィルム７上に複数の配線パターン８が形成されたものである。配線パターン８の各々は、一方の端部がワイヤボンド用のランド９、他方の端部が外部接続端子部1０、その間が配線部１１となっている。ランド９は、密度を高く配置するために、列状に配置されるのでなく面状に分散して配置され、外部接続端子部１０はフィルム端部に列状に配置されている。フィルム７上の所定部分、ここではランド９が配置された領域と外部接続端子部１０が配置された領域とを除いた部分は、片面に接着剤が塗布されたカバーレイ１２が熱圧着されることで覆われている。配線パターン８の表面にはめっきが施されている。
【０００４】
半導体チップ３のパッド６とＦＰＣ５のランド９とはワイヤ１３により接続されている。図示を省略するが、半導体チップ３やワイヤ１３を保護するために、その周辺を囲う部品が取り付けられている。
【０００５】
ところがこのような半導体装置では、ランド９が上記のように列状でなく面状の配置となっていることから、ワイヤ１３は短いものと長いものとが混在しており、長いワイヤ１３については、ランド９に対する入射角が小となるとともに垂れが発生しやすく、接続対象でない別のランド９や、別のランド９に続く配線部１１が近傍にあるときに、ショートを起こしてしまうことがある。
【０００６】
ショートの防止については、ＦＰＣではないプリント配線基板であるが、配線パターンよりも高さが高いソルダーレジスト（絶縁体）を設けることで、ワイヤが垂れたり変形したりしてもソルダーレジストに接触するだけで、他の配線に接触しないようにしたものがある（特許文献１）。
【特許文献１】特許第２９９３４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のワイヤボンドでは、上述したように、半導体チップ３のパッド６とＦＰＣ５のランド９とを接続するワイヤ１３がランド９側の接続点付近で垂れたときに、接続対象でない別のランド９や配線部１１とのショートが発生することがあるという問題があった。
【０００８】
接続対象でない別のランド９や配線部１１を遠ざけられればショートの発生を抑えることができるが、半導体装置の小型化に伴ってランド９の配置密度が高くなる傾向にあり、近付けて配置せざるを得なくなっている。また長いワイヤ１３では、ランド９に対する入射角が小になることから、垂れの許容量も小となり、ショートが発生しやすい。
【０００９】
特許文献１の方法は、配線と配線との間にソルダーレジストを設けるため配線密度が高くできないという問題がある。
本発明は上記問題を解決するもので、半導体チップをワイヤボンドする配線基板の接続箇所でのショートを防止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、本発明の配線基板は、複数の配線パターンが表面に形成された配線基板において、前記配線パターンのワイヤ接続部に、その周囲部分よりも表面が高位になるようにめっきが施されていることを特徴とする。この構成により、ある配線パターンのワイヤ接続部に接続するワイヤが垂れても、その手前側の別の配線パターンの低位部分に接触する恐れはなく、ショートを防止することができる。
【００１１】
また本発明の配線基板は、複数の配線パターンが表面に形成された配線基板において、前記配線パターンのワイヤ接続部の周囲部分に、前記ワイヤ接続部よりも表面が低位になるように薄肉部分が形成されていることを特徴とする。この構成でも、ある配線パターンのワイヤ接続部に接続するワイヤが垂れても、その手前側の別の配線パターンの薄肉部分に接触する恐れはなく、ショートを防止することができる。
【００１２】
本発明の半導体装置は、上記したいずれかの配線基板に半導体チップをワイヤボンドしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の配線基板は、配線パターンのワイヤ接続部にその周囲部分よりも表面が高位になるようにめっきを施すことで、言い換えると、ワイヤ接続部の周囲部分ではワイヤ接続部よりもめっきを薄くするかめっきしないことで、段差を設けるようにしたものであり、当該ワイヤ接続部に接続するワイヤの下方となる別の配線パターンへのショートを防止できる。めっきによる段差は、ショートの危険のある箇所に少なくとも設ければよい。
【００１４】
また本発明の配線基板は、配線パターンに、前記ワイヤ接続部よりも表面が低位になるように薄肉部分を形成することで、段差を設けるようにしたものであり、当該ワイヤ接続部に接続するワイヤの下方となる別の配線パターンへのショートを防止できる。薄肉部分による段差は、ショートの危険のある箇所に少なくとも設ければよい。薄肉部分の形成をエッチングによって行うようにすれば、所望のエッチング量に制御できるので、その量を適切に設定することで、より確実にショートを防止できる。
【００１５】
上記のいずれの配線基板でも、配線パターン自体に段差を設けるので、高密度でありながらもショートを防止できる。またショートを防止できることから、ワイヤ接続部を含んだワイヤ接続端子の配置やワイヤ接続端子に続く配線部の引き回しの自由度を高めることができる。配線パターンの材料が表面に自然酸化膜ができるもので、その自然酸化膜が絶縁に十分な厚さとなるものなら、ショート防止になお好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態における半導体装置の概略構成を示す。図１（ａ）は同半導体装置の平面図、図１（ｂ）は同半導体装置の図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線での断面図である。
【００１７】
金属ベース１上に、ダイボンド剤２により半導体チップ３が固着されるとともに、貼付けテープ４によりＦＰＣ５が固着されている。
半導体チップ３には外部に信号を取り出すためのパッド６が一対の対辺のそれぞれに沿って設けられている。ＦＰＣ５は、ベースフィルム７上に複数の配線パターン８が形成されたもので、中央に開口部５ａを有している。配線パターン８の各々は、一方の端部がワイヤボンド用のランド９、他方の端部が外部接続端子部1０、その間が配線部１１となっている。
【００１８】
ランド９は、密度を高く配置するために、半導体チップ３の前記一対の対辺に沿う方向に列状に配置されるだけでなく、それと交わる方向にフィルム端部側へ分散されて、面状に配置されている。外部接続端子部１０は、半導体チップ３のもう一対の対辺に沿う方向に列状にフィルム端部に配置されている。ベースフィルム７上の所定部分、すなわちランド９が配置された領域と外部接続端子部１０が配置された領域とを除いた部分は、絶縁性のカバーレイ１２で覆われている。
【００１９】
半導体チップ３のパッド６とＦＰＣ５のランド９とはワイヤ１３により接続されている。ワイヤ１３は、上述したようにランド９が面状の配置となっているため、短いものと長いものとが混在している。図１（ｂ）では、理解を容易にするためにワイヤ１３の一部のみ図示している。図示を省略するが、半導体チップ３やワイヤ１３を保護するために、その周辺を囲う部品が取り付けられている。
【００２０】
この半導体装置が、先に図６を用いて説明した従来のものと相違するのは、配線パターン８の一部にのみ、つまりランド９の中央部と外部接続端子部１０にのみめっきが施され、それ以外の領域にはめっきが施されてない点である。図中の９ａ，１０ａがめっき部分である。
【００２１】
このため、ワイヤボンドを行う領域においては、各ランドとも、めっき部分９ａに比べてその周囲部分や配線部１１はめっき厚みだけ表面位置が低くなっており、ワイヤ１３が垂れたときでも、接続対象でない別のランド９（図示せず）や、別のランド９（図示せず）に続く配線部１１が手前にあってもワイヤ１３との距離が確保され、ショートを起こしにくい。
【００２２】
材料の具体例を示すと、金属ベース１は熱伝導率の高い銅素材の上にニッケルめっきを施したものであり、ベースフィルム７はポリイミドであり、配線パターン８は銅であって、その上に施すめっきはニッケルと金の２層であり、ワイヤ１３は４Ｎと呼ばれる９９．９９％純度の金であり、カバーレイ１２はポリイミドであるが、これらに限定される訳ではない。
【００２３】
上記の半導体装置の製造方法を説明する。
まず、ＦＰＣ５を作製する。図２（ａ）に示すように、中央に開口部７ａを有するベースフィルム７上に複数の配線パターン８を形成する。そのためには、ベースフィルム７と金属箔（図示せず）とが貼り合わされた２層の基材を用意し、金属箔側にエッチングレジストを塗布し、露光、現像を行って、配線パターン８となす所定部分にエッチングレジストを残し、そのエッチングレジストをマスクとして金属箔のエッチングを行い、エッチングレジストを剥離する。
【００２４】
形成された配線パターン８の上にめっきレジストを塗布し、露光、現像を行って所定部分にめっきレジストを残し、その状態で電解めっき等の方法により配線パターン８の表面にめっきを施し、めっきレジストを剥離する。このようにすることにより、めっきを施すべき領域とそうでない領域とを精度よく区分できる。ここでは、上述の構成となるようにランド９と外部接続端子部１０とにのみめっきを施す。このうちランド９について言えば、図中にドットを密集させて示したように、ワイヤボンドが行なわれる中央部に円形等のめっき部分９ａを形成すればよい。
【００２５】
図２（ｂ）に示す一対のカバーレイ１２を用意し、このカバーレイ１２で、図２（ｃ）に示すように、ベースフィルム７および配線パターン８の上であって、ランド９の配置領域と外部接続端子部１０の配置領域とを除いた部分を覆う。なおカバーレイ１２は、ベースフィルム７の開口部７ａの両側に配置されて上記の部分を覆うに見合った寸法、形状を有し、かつ片面に接着剤が塗布されたものを用意し、ベースフィルム７および配線パターンを加熱した状態で圧着させる。
【００２６】
このようにして作製されたＦＰＣ５を用いて半導体装置を製造する。図３（ａ）に示すように、金属ベース１の所定の２箇所に貼付けテープ４を貼り付ける。この貼付けテープ４は、常温で接着性を示す接着剤であってカバーテープ（図示せず）上に剥離可能に保持されたものを用意し、金属ベース１上に転写する。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、金属ベース１上にＦＰＣ５を位置決めして置き、このＦＰＣ５上に樹脂等でできた加圧部材を当てて加圧することにより、前記金属ベース１に対して先に貼り付けた貼付けテープ４を介してＦＰＣ５を接着する。
【００２８】
図３（ｃ）に示すように、金属ベース１上であってＦＰＣ５の開口部５ａから露出している露出部に半導体チップ３をダイボンドする。そのためには、金属ベース１の露出部にダイボンド剤２（図１参照）を塗布し、ウエハより個片化されダイシングシート（図示せず）に保持されている半導体チップ３を、ダイシングシートの裏側から突き上げつつコレット（図示せず）で真空吸着し、そのコレットで金属ベース１上へ運び、ダイボンド剤２に押し付け、その後にダイボンド剤２を熱硬化させることにより、前記金属ベース１に対して半導体チップ３をダイボンド剤２を介して強固に接着させる。
【００２９】
図４に示すように、半導体チップ３のパッド６とＦＰＣ５のランド９とをワイヤボンドする。そのためには、半導体チップ３とＦＰＣ５とが載った金属ベース（図３参照）を加熱しながら、キャピラリ１４内に挿通したワイヤ１３の先端に放電によってイニシャルボール（図示せず）を形成し、そのイニシャルボールを半導体チップ３のパッド６に押し付けて熱と超音波の作用で接合し、その状態で、キャピラリ１４を、ワイヤ１３を繰り出しながら上昇させ、接続対象のランド９へ向けて円弧状に下降させる。そしてキャピラリ１４の先端のワイヤ１３をランド９のめっき部分９ａに押し付け、熱と超音波の作用で接合させる。ワイヤ１３が接合した後に、キャピラリ１４を上昇させ、その上昇途中でワイヤ１３をつかんで引きちぎる。これによりキャピラリ１４は図示したように先端からワイヤ１３が出た初期状態となる。
【００３０】
この動作を所定の接続数だけ繰り返して、半導体チップ３とＦＰＣ５とのワイヤボンドを完了させる。上記のようにＦＰＣ５のランド９は面状に配置されているので、接続する順序に注意して、既に接続されたワイヤ１３とキャピラリ１４との干渉が起こらないようにする。
【００３１】
長いワイヤ１３は、上述したように、接続対象のランド９に対する入射角が小となり、また形状が安定しにくく垂れが発生しやすいのであるが、各ランド９の周縁部やそれに続く配線部１１にはめっきは施されておらず、めっき部分９ａよりもめっき厚みだけ表面位置が低くなっているため、接続対象でない別のランド９（図示せず）や、別のランド９（図示せず）に続く配線部１１が手前にあってもショートを起こしにくい。必要な箇所以外にはめっきをしないことで、ワイヤ１３が接続対象でない別のランド９や配線部１１とショートを起こしにくくするのである。
【００３２】
ワイヤボンドの完了後に、半導体チップ３やワイヤ１３を保護するために、その周辺を囲う部品を取り付け、半導体装置として完成させる。
なお、この実施の形態では、めっき部分として９ａ，１０ａを示したが、これらに限らず種々変更可能である。めっきレジストを使用することで部分的なめっきをするとしたが、めっきを施さない領域を別部材で押さえることで部分的なめっきを行ってもよい。めっき後にめっきレジストを剥離するとしたが、めっきレジストは残っていてもよい。配線パターン８に対して複数層のめっきを施す場合、一部の層のめっきについてのみ部分的なめっきとしてもよい。めっきをカバーレイ１２の貼り付け前にするとしたが、貼り付け後としてもよい。どちらにしても、めっきレジストまたはカバーレイによって、めっき面積を少なく済ますことができる。
【００３３】
ＦＰＣ５の基材は２層であるとしたが、最上層が金属箔であってその金属箔をパターニング後にめっきできるのであれば、何層であってもよい。
貼付けテープ４を接着剤層が１層のものであるとしたが、ＦＰＣ５を金属ベース１に接着さえできればよいのであって、基材の両側に接着剤層がある３層のものとしてもよいし、テープ状でなくてペーストであってもよい。接着剤層は常温で接着性を示すとしたが、熱可塑性のもので加熱によって接着性を示すものであってもよい。
【００３４】
カバーレイ１２は片側に接着剤が塗布されたもので、加熱、圧接する型のものであるとしたが、別のもの、たとえば、絶縁性有機物を塗布するなどしてもよい。
ワイヤボンドでは、半導体チップ３のパッド６にイニシャルボールを接合したあと、それにつながるワイヤ１３をＦＰＣ５のランド９に接続するとしたが、ＦＰＣ５のランド９にイニシャルボールを接合したあと、それにつながるワイヤ１３を半導体チップ３のパッド６に接続するとしてもよいし、両者が混在していてもよい。
要するに、ＦＰＣの金属箔のうちの一部の領域について意図的にショート防止の目的でめっきをしないということである。
【００３５】
図５に示すＦＰＣ１５を製作し、半導体装置を製造してもよい。
ＦＰＣ１５において、図１〜図４を用いて説明したＦＰＣ５と同様の作用を有する部材には図１〜図４と同じ符号を付す。図５（ａ）はベースフィルム７上に複数の配線パターン８が形成された状態、図５（ｂ）はベースフィルム７上の所定部分、すなわちランド９が配置された領域と外部接続端子部１０が配置された領域とを除いた部分が、絶縁性のカバーレイ１２で覆われた状態を示す。
【００３６】
このＦＰＣ１５が上記のＦＰＣ５と相違するのは、配線パターン８を部分的に薄くすることで、ワイヤボンドが行なわれる部分とその他の部分とで表面高さを相違させている点である。つまり、各ランド９について、ワイヤ１３が延びる方向における手前側に別のランド９や、別のランド９に続く配線部１１がある場合に、それらのランド９や配線部１１の一部を薄くして薄肉部分１６としている。たとえば、ランド９Ａについてはその手前の配線部１１の一部に薄肉部分１６を形成し、ランド９Ｂについてはその手前のランド９Ｃの一部と配線部１１の一部とにわたる薄肉部分１６を形成し、ランド９Ｃについてはその手前のランド９Ｄの一部に薄肉部分１６を形成している。
【００３７】
このため、図５（ｃ）に示すように、半導体チップ３のパッド６とＦＰＣ５のランド９とをワイヤボンドする際に、ランド９に対するワイヤ１３の入射角が小さいときや、ランド９の手前でワイヤ１３が垂れたときでも、そのランド９の手前部分が薄肉部分１６となっているため、ワイヤ１３との間の距離が確保されることになり、ショートを防ぐことができる。必要な箇所以外をエッチングにより薄くすることで、ワイヤ１３が別のランド９や別のランド９につながる配線部１１とショートを起こしにくくするのである。ワイヤ１３の接続を行うのは、ランド９の一部に薄肉部分１６が形成されている場合には、薄肉部分１６でない箇所に対してであるのは言うまでもない。
【００３８】
このＦＰＣ１５を作製するには、上記のＦＰＣ５と同様にして、ベースフィルム７と金属箔とが貼り合わされた２層の基材を用意し、金属箔をエッチングレジストを用いてパターニングして配線パターン８を形成した後に、再びエッチングレジストを塗布し、露光、現像を行って、元の厚さを維持したい所定部分にエッチングレジストを残し、そのエッチングレジストをマスクとしてエッチングを行うことで、配線パターン８を部分的に薄くして薄肉部分１６を形成する。
【００３９】
このときのエッチング量は、ランド９に接続するワイヤ１３が垂れてもショートを防ぐことができる量、たとえば配線パターン８（つまり金属箔）の厚さの半分とする。その厚さとなるよう細心の注意を払ってエッチングを行う。配線パターン８が部分的に薄くなることで、これに接続して構成される半導体装置の電気的特性や許容最大電流が変化するのでそのことにも注意しておく必要がある。
【００４０】
エッチングが終了したら、エッチングレジストを剥離し、カバーレイ１２を貼り付ける。その後に、電解めっき等の方法で、露出した配線パターン８の表面にめっきを施す。ここではめっきレジストは使用しないため、めっきはカバーレイ１２の貼り付け後にするのがよく、それによりめっき面積を減らすことができる。
【００４１】
なお、薄肉部分１６の形状は図５に示したものに限らず種々変更可能である。要するに、ＦＰＣ１５の配線パターン８のうちの一部の領域を意図的にショート防止の目的で薄くするということである。図１〜図４に示したＦＰＣ５および半導体装置について説明した変更例はこのＦＰＣ１５にも適用できる。
【００４２】
またＦＰＣ５，１５について説明してきたが、ＦＰＣに限定されることなく、リジッド基板等においても、最表面の配線が、その間に面がより高位である物質を介さずに、ワイヤ方向に配置されるものには適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の配線基板およびそれを用いた半導体装置の製造方法は、ランドの配置密度の高い小型の半導体装置の製造に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態における半導体装置の概略構成図
【図２】図１の半導体装置を構成する本発明の配線基板の製造工程図
【図３】図２の配線基板を用いて図１の半導体装置を製造する前半工程図
【図４】図２の配線基板を用いて図１の半導体装置を製造する後半工程図
【図５】本発明の他の配線基板およびそれを用いた半導体装置の製造工程図
【図６】従来の半導体装置の概略構成図
【符号の説明】
【００４５】
３      半導体チップ
５      ＦＰＣ（配線基板）
８      配線パターン
９      ランド（ワイヤ接続用端子）
9a,10a  めっき部分
12      カバーレイ
13      ワイヤ
15      ＦＰＣ（配線基板）
16      薄肉部分
【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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