(57)【要約】【課題】フレキシブル配線基板を用いたＢＧＡ型の半導体装置で特に１層配線構造のものに関して、フレキシブル配線基板の一面側と他面側での熱膨張係数の違いを小さくして、反りの発生を抑制する。【解決手段】この半導体装置は、一主面に電極パッド３を含む回路が形成された半導体チップ２と、該一主面と接着され、該回路と電気的に接続されたフレキシブル配線基板４とを有する。配線基板４は、半導体チップ２の一主面が接着される側の第一の面と該第一の面とは反対側の第二の面とを持つフレキシブルな絶縁基材４１と、該第一の面に形成され前記の回路と電気的に接続された配線層の配線４２と、該第二の面に配置され、該第二の面に配線層を設けることなく該第一の面における配線層の配線４２と電気的に接続された外部端子６と、該第二の面の、外部端子６に対応する部位を除いた全面に設けられた絶縁性の樹脂層４６とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面に電極パッドを含む回路が形成された半導体チップと、
前記一主面と接着され、前記回路と電気的に接続されたフレキシブル配線基板と、を有する半導体装置であって、
前記フレキシブル配線基板は、
前記一主面が接着される側の第一の面と該第一の面とは反対側の第二の面とを持つフレキシブルな絶縁基材と、
前記第一の面に形成され、前記回路と電気的に接続された配線層と、
前記第二の面に配置され、前記第二の面に配線層を設けることなく前記第一の面における配線層の配線と電気的に接続された外部端子と、
前記第二の面の、前記外部端子に対応する部位を除いた全面に設けられた絶縁性の樹脂層と、を有する半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記外部端子は、前記第二の面に形成された孔部から前記第一の面における配線層の配線に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記第一の面と前記一主面とを接着する接着部材を有し、該接着部材がＤＡＦで構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記第一の面の配線層と前記接着部材の間に配線マスク材をさらに有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記絶縁基材の前記電極パッドに対応する領域に貫通状態で形成された開口部とさらに有し、
前記第一の面における配線層の配線の一部が前記開口部を通って前記電極パッドと電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において、
前記第一の面上および前記開口部に、前記半導体チップ、および前記電極パッドとの電気接続部位を外界から保護する封止体を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル配線基板を用いたBGA型の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフレキシブル配線基板を用いたBGA型の半導体装置において、例えばテープタイプのFBGAのような１層配線構造のものがある。特許文献１には、このように構造の半導体装置が開示されている。具体的には、フレキシブルな絶縁基材の一面側に配線層が形成され、この一面側にエラストマ等の接着部材を介して半導体チップが搭載されている。さらに、絶縁基材の他面側には孔が開口されており、外部端子となる半田ボールがその孔から絶縁基材の一面側の配線層に接続されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平11-260974号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した１層配線構造ではフレキシブル配線基板の絶縁基材の上面側には配線層、チップ接着用樹脂、およびチップ封止用樹脂等が設けられているが、下面側には配線層や樹脂等が無い。そのため、フレキシブル配線基板の絶縁基材の上下面での線膨張係数のバランスが良くなかった。
【０００５】
例えば、半導体装置の耐湿性、信頼性を向上するために、半導体チップを覆うように封止体を形成する場合には、絶縁基材の一面側に封止体が配置されることで、フレキシブル配線基板の絶縁基材の上下面で線膨張係数が大きく異なってしまう。この絶縁基材の上下面での線膨張係数のアンバランスにより、配線基板あるいは組立てられた半導体装置に反りが発生する恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一主面に電極パッドを含む回路が形成された半導体チップと、一主面と接着され且つ回路と電気的に接続されたフレキシブル配線基板と、を有するＢＧＡ型半導体装置に係る。特にフレキシブル配線基板が、一主面が接着される側の第一の面と該第一の面とは反対側の第二の面とを持つフレキシブルな絶縁基材と、第一の面に形成され且つ回路と電気的に接続された配線層と、第二の面に配置され、第二の面に配線層を設けることなく第一の面における配線層の配線と電気的に接続された外部端子と、を有するものに係る。
【０００７】
このような１層配線構造のフレキシブル配線基板を備えたＢＧＡ型半導体装置において、本願発明は、第二の面の、外部端子に対応する部位を除いた全面に絶縁性の樹脂層が設けられていることを特徴とする。このように、フレキシブル配線基板の絶縁基材の、配線層が設けられていない第二の面全体に絶縁性の樹脂層を設けることで、絶縁基材の第一の面側と第二の面側における線膨張係数をバランスさせることができる。この結果、フレキシブル配線基板の反り、ひいては半導体装置の反りを抑制することができる。半導体装置の反りが低減すると半導体装置の母基板への実装性及び実装精度が向上する。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、フレキシブル配線基板を用いたＢＧＡ型の半導体装置で特に１層配線構造のものに関して、フレキシブル配線基板の一面側と他面側での熱膨張係数の違いを小さくして、反りの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一の実施例による半導体装置の概略構成を示す平面図。
【図２】図１のA-A’線での断面図。
【図３】第一の実施例の半導体装置の組立フローを示す図。
【図４】第一の実施例の半導体装置の組立フローを示す図。
【図５】第一の実施例の半導体装置の組立フローを示す図。
【図６】第二の実施例による半導体装置の構成を示す断面図。
【図７】その他の実施例による半導体装置の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は第一の実施例による半導体装置の概略構成を示す平面図、図２は図１のA-A’線での断面図である。
【００１２】
図１および図２で示される形態の半導体装置１は、略四角形の板状で、一主面に所定の回路、例えばメモリ回路が形成された半導体チップ２を有している。半導体チップ２は、一主面上に外部と電気的に導通する為の電極パッド３を複数有しており、複数の電極パッド３は例えば一主面の中央領域に一列で配置されている。半導体チップ２の電極パッド３を除く面域には図示しないパッシベーション膜が形成され、回路が形成された一主面を保護している。
【００１３】
半導体チップ２の一主面の上方には、フィルム状の配線基板４が配置されており、半導体チップ２と配線基板４は接続部材５、例えば上下面に接着層が設けられているＤＡＦ（Ｄｉｅ  Ａｔｔａｃｈｅｄ  Ｆｉｌｍ）により接続されている。接着部材５は、半導体チップ２の主面の、電極パッド３とその近傍とを除いた領域に配されている。
【００１４】
配線基板４は、可撓性を有する樹脂フィルムからなる絶縁基材４１（例えばポリイミド基材）の一面側にCu等の導電材料からなる所定の配線４２が形成されており、絶縁基材４１の中央領域には開口部４３が貫通状態で形成されている。絶縁基材４１は、開口部４３により２つの領域に区画されており、それぞれの領域の一面側（半導体チップ側の面）には、配線４２と繋がった複数のランド部４４が格子状に配置されている。それぞれのランド部４４は、絶縁基材４１に形成された複数の孔部４５により、絶縁基材４１の他面側（半導体チップ側とは反対の面）から露出されるように構成される。さらに、絶縁基材４１の他面側には、絶縁性樹脂のコート材４６（例えばソルダーレジスト）が、絶縁基材４１の開口部４３と孔部４５に対応する部位を除き、略全面に設けられている。これは、絶縁基材４１の一面側との線膨張係数のバランスを向上するため（つまり線膨張係数の差異を小さくするため）に配置されている。絶縁基材４１の他面側の孔部４５から露出した複数のランド部４４には、それぞれ、外部電極６としての導電性ボール（例えば半田ボール）が搭載されている。
【００１５】
絶縁基材４１の開口部４３には、複数のフィルムリード４７が配置されている。複数のフィルムリード４７は、複数のランド部４４にそれぞれ対応して配線４２を介して電気的に接続されている。フィルムリード４７の一端は、半導体チップ２の電極パッド３に接続されており、これにより、半導体チップ２の電極パッド３とこれに対応する外部電極６とが電気的に接続されている。
【００１６】
そして、配線基板４の半導体チップ側の一面及び開口部４３には、封止体７が配置されており、封止体７によって、半導体チップ２、各々の電極パッド３、及びフィルムリード４７が覆われている。封止体７は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる。この封止体７により、半導体チップ２とフィルムリード接続部位とが外界から保護される。
【００１７】
このように、樹脂フィルムからなる絶縁基材４１の他面側の全面に、絶縁性の樹脂層となるコート材４６を、絶縁基材４１の開口部４３と孔部４５に対応する部位を除いて設けたことにより、フレキシブル配線基板４の絶縁基材４１の上下面での線膨張係数のバランスを向上することができる。この結果、フレキシブル配線基板４の反り、ひいては半導体装置１の反りを抑制することができる。半導体装置１の反りが低減すると半導体装置１の母基板への実装性及び実装精度が向上する。
【００１８】
次に、第一の実施例の半導体装置の製造方法を説明する。図３〜図５は、第一の実施例の半導体装置の組立フローを示す。
【００１９】
まず、第一の実施例の半導体装置１に用いられる配線基板４として、TAB（Tape Automated Bonding）方式のフィルムキャリア８が用いられる。図３に示すように、フィルムキャリアはReel to Reel方式で搬送するように、例えば対向する２辺に枠部８１が形成されており、各枠部８１の延長方向に沿って所定の間隔でスプロケットホール８２が配置されている。
【００２０】
フィルムキャリア８には、製品を形成するための複数の領域（以下、製品形成領域９と称す。）がマトリクス状に配置されている。フィルムキャリア８のそれぞれの製品形成領域９の一面側には、接着部材、例えばＤＡＦ（図３では不図示。）が配されている。尚、それぞれの製品形成領域９は、フィルムキャリア８を切断分離した後で、前述した半導体装置１の配線基板４となる部位であり、配線基板４と同様の構成であるため、説明は省略する。また、フィルムキャリア８のそれぞれの製品形成領域９の間はダイシングライン１０となる。尚、図３では、図中に斜線で示されているように、コート材４６がフィルムキャリア８のそれぞれの製品形成領域９の他面側に施されているが、複数の製品形成領域９に跨るように一体的に施しても良い。以上のようにして、図３及び図４(ａ）に示すようなフィルムキャリア８が準備される。
【００２１】
次に、図４（ｂ）に示すように、フィルムキャリア８のそれぞれの製品形成領域９の一面に、それぞれ接着部材５（ＤＡＦ等）を介して、半導体チップ２の一主面を接着固定する。
【００２２】
それぞれの半導体チップ２は略四角形の板状で、一主面にメモリ回路が形成されており、半導体チップ２の中央領域に例えば１列で複数の電極パッド３が配置されている。そして、半導体チップ２の複数の電極パッド３が開口部４３から露出するように、半導体チップ２がそれぞれの製品形成領域９に搭載される。製品形成領域９の開口部４３には、開口部４３に跨るように複数のフィルムリード４７が形成されており、それぞれのフィルムリード４７は、開口部４３から露出する半導体チップ２の電極パッド３のそれぞれに対応した位置に配置されている。そして、全ての製品形成領域９に半導体チップ２が搭載されたフィルムキャリア８は、インナーリードボンディング工程に移行される。
【００２３】
インナーリードボンディング工程では、図４（ｃ）に示すように、製品形成領域９の開口部４３に配置されたフィルムリード４７と、開口部４３から露出された半導体チップ２の電極パッド３とを電気的に接続する。具体的には、図示しないインナーリードボンディング装置のボンディングツールにより、開口部４３に跨るように形成されたフィルムリード４７を切断すると共に、その切断されたフィルムリード４７の一端を、開口部４３から露出された半導体チップ２の電極パッド３へ超音波熱圧着により接続することが行われる。そして、全ての製品形成領域９のフィルムリード４７のインナーリードボンディングが完了したフィルムキャリア８は、封止工程に移行される。
【００２４】
封止工程では、図４（ｄ）に示すように、フィルムキャリア８の一面側の複数の製品形成領域９を一括的に覆う封止体７が形成される。具体的には、トランスファーモールド装置の上型と下型からなる成型金型を用い、図５（ａ）に示すように、上型１１と下型１２を閉じてできたキャビティ１３にフィルムキャリア８を配置する。このとき、図４（ｃ）に示したフィルムキャリア８は、半導体チップ２が上側に位置するように反転された後、製品形成領域９に形成された開口部４３の長辺が、キャビティ１３への樹脂の注入方向に沿って配置されるように成型金型にセットされる。
【００２５】
そして、図示しないゲートからキャビティ１３内へ、溶融された封止樹脂、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を圧入させる。このとき、開口部４３に樹脂を流入させるため、図５（ａ）に示すようにセットされたフィルムキャリア８が当接する下型１２に、開口部４３に対応して、開口部４３の長辺よりも長い溝状の凹部１２ａが設けられている。そして、図５（ｂ）に示すようにキャビティ１３内が封止樹脂１４で充填された後、所定の温度、例えば１８０℃程度でキュアすることで、封止樹脂１４が熱硬化されて、フィルムキャリア８の一面側と開口部４３を一体に覆う。その後、成型金型からフィルムキャリア８が取り出され、図４（ｄ）に示すようにフィルムキャリア８に封止体７が形成される。この封止体７により、半導体チップ２及びフィルムリード接続部位が外界から保護される。
【００２６】
本実施例の半導体装置においては、樹脂フィルムからなる絶縁基材４１の他面側の略全面に、絶縁性の樹脂層となるコート材４６を設けたことにより、封止樹脂１４が形成された絶縁基材４１の一面側との線膨張係数のバランスを向上することができる。この結果、フレキシブル配線基板４の反り、ひいては半導体装置１の反りを抑制することができる。尚、コート材４６には、封止体７になる樹脂の線膨張係数よりも大きい線膨張係数の絶縁樹脂を用いることで、絶縁基材４１の上下面での線膨張係数のバランスをさらに向上できる。
【００２７】
また、フィルムキャリア８の絶縁基材４１の他面側（即ち半導体チップ２を搭載しない側の面）にコート材４６を設けるように構成したことで、モールド時に、下型１２とコート材４６が当接される。これにより、絶縁基材４１よりもコート材４６が金型との密着性が良くなり、封止樹脂１４が絶縁基材４１の一面側から他面側へ回り込むのを抑制でき、バンプ搭載用孔部４７への封止樹脂１４の流入を低減できる。
【００２８】
上記した封止工程を完了したら、図４（ｅ）に示すように、フィルムキャリア８のそれぞれの製品形成領域９の他面に格子状に配置された複数のランド部４４に、導電性のボール６を搭載する。ボール６は半田等の金属材で作られる。このボールマウント工程では、フィルムキャリア８上のランド４４の配置に合わせて複数の吸着孔が形成された図示しないボールマウントツールを用いて、例えば半田からなるボール６を吸着孔に保持し、保持されたボール６にフラックスを転写形成し、フィルムキャリア８上のランド部４４に一括搭載する。ボール搭載後、所定の温度でリフローすることで、ボール６がランド部４４に固着される。そして、全ての製品形成部９のランド部４４にボール６の搭載が完了したフィルムキャリア８は基板ダイシング工程に移行される。
【００２９】
基板ダイシング工程では、図４（ｆ）に示すように、フィルムキャリア８をダイシングライン１０で切断し、製品形成部９毎に切断分離する。具体的には、フィルムキャリア８の一面側に形成された封止体７をダイシングテープ１５に貼着し、ダイシングテープ１５によってフィルムキャリア８を支持する。そして、フィルムキャリア８を図示しないダイシングブレードにより、縦横にダイシングライン１０に沿って切断して、製品形成領域９毎に個片化する。個片化した後、それぞれの製品部分をダイシングテープ１５からピックアップすることで、図１及び図２に示すような半導体装置１を効率良く製造できる。本実施例では、配線基板４の上下面での線膨張係数のバランスを向上させ、製造過程の製品部分の反りを抑制できるため、ボールマウント工程や基板ダイシング工程での精度が向上する。
【００３０】
（第二の実施例）
図６は第二の実施例による半導体装置の概略構成を示す断面図である。この図において、第一の実施例と同一の構成要素には同じ符号を用いてある。また、図６に示される形態の半導体装置１Ｂは、フレキシブル配線基板４の絶縁基材４１の一面に配線用マスク材４８が形成されている点が第一の実施例と比べて異なるのみである。そのため、同じ構成要素の説明は省略する。
【００３１】
図６に示すように本実施例では、絶縁基材４６の他面側にコート材４６が配置されると共に、絶縁基材４６の一面側には配線４２を保護する配線マスク材４８としての絶縁層、例えばソルダーレジスト膜が設けられている。これを設けることにより、配線基板４自体でその上下面の線膨張係数のバランスを向上することができ、配線基板４の反りを低減できる。つまり、コート材４６と配線マスク材４８の両方の材料を用いて、配線基板４自体の上下面での線膨張係数差が小さくなるように調整される。このように配線基板４自体の反りが低減されると、半導体装置１を製造するときの組立性および歩留まりを向上することができる。
【００３２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき説明したが、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施例では、複数の電極パッド３がチップ主面の中央領域に配置された半導体チップ、いわゆるセンターパッドタイプの半導体チップを備えた半導体装置の例について説明したが、図７に示すように、チップ周辺に電極パッド３が配置された周辺パッドタイプの半導体チップにも本発明を適用可能である。
【００３３】
また、半導体装置の薄型化のため、封止体７は半導体チップ２の一主面（電極パッド３および回路等が形成された面）とは反対側の面を露出するように形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１    半導体装置
２    半導体チップ
３    電極パッド
４    配線基板
４１    絶縁基材
４２    配線
４３    開口部
４４    ランド部
４５    孔部
４６    コート材
４７    フィルムリード
４８    配線マスク材
５    接着部材
６    導電性のボール（外部端子）
７    封止体
８    フィルムキャリア
８１    枠部
８２    スプロケットホール
９    製品形成領域
１０    ダイシングライン
１１    上型
１２    下型
１２ａ    凹部
１３    キャビティ
１４    封止樹脂
１５    ダイシングテープ
【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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