(57)【要約】【課題】樹脂封止の工程におけるワイヤーの変形、接触等の不具合を無くすとともに、半導体装置をプリント配線基板等に実装する際の半導体装置の高さを低減し、薄型化を実現することができる半導体装置およびその半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板４上に搭載された半導体チップ３と、この半導体チップ３の外表面に実質的に対応した形状に加工されたフレキシブル配線基板１と、半導体チップ３およびフレキシブル配線基板１を被覆する樹脂２とを備える半導体装置である。【選択図】図１
2009302216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板電極が形成された電極形成領域と、搭載領域と、前記複数の電極に接続された複数の配線とを備えた基板と、
複数のチップ電極が形成された主表面と、前記主表面と反対側の裏面とを有し、前記搭載領域に前記裏面を対向させて搭載された半導体チップと、
前記複数の基板電極に前記電極形成領域内で接続された第１電極群と、前記複数のチップ電極に前記主表面上で接続された第２電極群とを有し、少なくても前記電極形成領域上から前記主表面上まで延在した、可とう性材料より構成されたフレキシブル配線基板と、
前記半導体チップおよび前記フレキシブル配線基板を被覆する樹脂とを備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記電極形成領域は第１の領域および第２の領域からなり、前記搭載領域は前記第１の領域と前記第２の領域間に配置され、前記第１の領域には前記複数の基板電極の内の第１の電極が形成され、前記第２の領域には前記複数の基板電極の内の第２の電極が形成され、
前記フレキシブル配線基板は前記第１の領域から前記第２の領域まで前記主表面を介して延在すると共に、前記半導体チップの外表面に実質的に対応した形状に加工されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップは第１の半導体チップおよび第２の半導体チップからなり、前記第１の半導体チップには第１のＭＯＳＦＥＴが形成され、前記第２の半導体チップには第２のＭＯＳＦＥＴが形成され、前記第１のＭＯＳＦＥＴと前記第２のＭＯＳＦＥＴとは出力ノードを介して直列接続されたインバータ回路を構成することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記搭載領域は前記第１の半導体チップを搭載する第１の搭載領域と前記第２の半導体チップを搭載する第２の搭載領域とに分割され、前記第１の搭載領域と前記第２の搭載領域間には前記複数の基板電極の内の第３の電極が形成され、前記出力ノードは前記第３の電極に接続されたことを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の半導体装置における前記出力ノードが接続された制御端子を有するモータ。
【請求項６】
半導体チップを可とう性材料より構成されたフレキシブル配線基板上に実装し、前記半導体チップ上に形成された電極と前記フレキシブル配線基板上に形成された電極とを接続する工程と、
前記半導体チップおよび前記フレキシブル配線基板を金型内に挿入し、前記フレキシブル配線基板を前記半導体チップの外表面に実質的に対応した形状に加工する工程と、
前記加工する工程の後、前記半導体チップの前記電極が形成された表面とは反対側の裏面および前記フレキシブル配線基板の端部を基板上に接合する工程と、
前記基板上の前記半導体チップおよび前記フレキシブル配線基板を樹脂により被覆する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記フレキシブル配線基板を構成する可とう性材料は、前記樹脂の硬化温度より高いガラス転移温度を有することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記フレキシブル配線基板の端部を前記基板上に接合することにより、前記フレキシブル配線基板上に形成された電極と前記基板上に形成された電極とが電気的に接続されることを特徴とする請求項６または７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至４記載の半導体装置を備えたモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法、特に、半導体チップおよびフレキシブル配線基板を樹脂封止した半導体装置に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置のパッケージの一例が図６に示されている。この例では、半導体チップ３が接着剤によりインターポーザー基板４上に接合され、半導体チップ３上の電極パッドとインターポーザー基板４上のパッドとがボンディングワイヤー６３により電気的に接続され、樹脂モールド２により封止されていた。インターポーザー基板４の下面のパッドにはプリント配線板に接続するためのはんだボール６１が設けられている。
【０００３】
上記の例では、樹脂封止の工程おいて熱硬化前の溶融樹脂をパッケージ成型用の金型に注入する際に、樹脂内に内在する気泡または樹脂の注入中に巻き込んだ気泡が金型内に発生する。この気泡はボンディングワイヤーに圧力を与え、結果的に、ワイヤーの変形または隣接するワイヤー同士の接触等の問題を発生させる可能性がある。変形、接触等は半導体装置のパッケージ不良の一因にもなり、最終的には、半導体装置の製造工程における歩留まりの低下にもつながる。そのため、樹脂封止の工程では、樹脂の粘性、注入スピード、金型における注入位置を考慮して、樹脂や気泡の流れがワイヤーに影響を与えない条件を選定する必要があった。
【０００４】
このようなワイヤーを用いたパッケージに代わって、フレキシブル基板を用いた半導体パッケージが提案されている。このパッケージの一例が図７に示される。この例では、半導体チップ３とフレキシブル基板１を接合し、そのフレキシブル基板１で半導体チップ３の全面を覆うように形成している。
【特許文献１】特開平８−９７３１２号
【特許文献２】特開平９−１８６２６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に示された例では、フレキシブル基板で半導体チップのほぼ全面を覆う構造となるので、フレキシブル基板の成形工程や半導体パッケージの製造工程が複雑になる。また、はんだボールの高さやフレキシブル基板の厚みが積み重なり、プリント配線板に実装する際、半導体装置の高さが高くなってしまうという問題がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂封止の工程におけるワイヤーの変形、接触等の不具合を無くすとともに、半導体装置をプリント配線基板等に実装する際の半導体装置の高さを低減し、薄型化を実現することができる半導体装置およびその半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は以下の構成より成る。
【０００７】
請求項１記載の発明は、
複数の基板電極が形成された電極形成領域と、搭載領域と、前記複数の電極に接続された複数の配線とを備えた基板と、
複数のチップ電極が形成された主表面と、前記主表面と反対側の裏面とを有し、前記搭載領域に前記裏面を対向させて搭載された半導体チップと、
前記複数の基板電極に前記電極形成領域内で接続された第１電極群と、前記複数のチップ電極に前記主表面上で接続された第２電極群とを有し、少なくても前記電極形成領域上から前記主表面上まで延在した、可とう性材料より構成されたフレキシブル配線基板と、
前記半導体チップおよび前記フレキシブル配線基板を被覆する樹脂とを備える半導体装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、
前記電極形成領域は第１の領域および第２の領域からなり、前記搭載領域は前記第１の領域と前記第２の領域間に配置され、前記第１の領域には前記複数の基板電極の内の第１の電極が形成され、前記第２の領域には前記複数の基板電極の内の第２の電極が形成され、
前記フレキシブル配線基板は前記第１の領域から前記第２の領域まで前記主表面を介して延在すると共に、前記半導体チップの外表面に実質的に対応した形状に加工されている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の構成に加え、
前記半導体チップは第１の半導体チップおよび第２の半導体チップからなり、前記第１の半導体チップには第１のＭＯＳＦＥＴが形成され、前記第２の半導体チップには第２のＭＯＳＦＥＴが形成され、前記第１のＭＯＳＦＥＴと前記第２のＭＯＳＦＥＴとは出力ノードを介して直列接続されたインバータ回路を構成する。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の構成に加え、
前記搭載領域は前記第１の半導体チップを搭載する第１の搭載領域と前記第２の半導体チップを搭載する第２の搭載領域とに分割され、前記第１の搭載領域と前記第２の搭載領域間には前記複数の基板電極の内の第３の電極が形成され、前記出力ノードは前記第３の電極に接続されている。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の構成に加え、
半導体装置における前記出力ノードが接続された制御端子を有するモータである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、
半導体チップを可とう性材料より構成されたフレキシブル配線基板上に実装し、前記半導体チップ上に形成された電極と前記フレキシブル配線基板上に形成された電極とを接続する工程と、
前記半導体チップおよび前記フレキシブル配線基板を金型内に挿入し、前記フレキシブル配線基板を前記半導体チップの外表面に実質的に対応した形状に加工する工程と、
前記加工する工程の後、前記半導体チップの前記電極が形成された表面とは反対側の裏面および前記フレキシブル配線基板の端部を基板上に接合する工程と、
前記基板上の前記半導体チップおよび前記フレキシブル配線基板を樹脂により被覆する工程とを備える半導体装置の製造方法である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の構成に加え、
前記フレキシブル配線基板を構成する可とう性材料は、前記樹脂の硬化温度より高いガラス転移温度を有する。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の構成に加え、
前記フレキシブル配線基板の端部を前記基板上に接合することにより、前記フレキシブル配線基板上に形成された電極と前記基板上に形成された電極とが電気的に接続される。
請求項９記載の発明は、請求項１乃至４記載の半導体装置を備えたモータの制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、信頼性の高い、薄型の半導体装置を実現することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明により得られる効果に加え、半導体チップの一側面側から他側面側まで、フレキシブル配線基板が半導体チップの外表面に実質的に対応した形状で延在するので、半導体チップおよびフレキシブル配線基板上の電極のレイアウトに余裕ができ、設計の自由度が上がる。さらに、年々、薄くなっている半導体チップを外的な応力からフレキシブル配線基板により保護することもできる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明により得られる効果に加え、薄型化されたインバータ回路を実現することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明により得られる効果に加え、半導体チップ間の配線距離を短くすることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、請求項３または４記載の発明により得られる効果に加え、小型化、およびノイズに強い制御またはノイズを出し難い制御を可能にしたモータを実現できる。
【００２０】
請求項６乃至８記載の発明によれば、信頼性の高い、薄型の半導体装置を少ない工程で製造することができる。
請求項９記載の発明によれば、小型化されたモータの制御装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態における図面では、発明の理解を容易にするため、一部の要素においては模式的に示されている。本欄では、前出の構成要素については同一符号を付すことにより、その説明が省略されることもある。
【００２２】
本実施形態における半導体装置の断面図を図１に示し、二等角斜投影図を図２に示す。図には、フレキシブル配線基板１、樹脂２、半導体チップ３、インターポーザー基板４、フレキシブル配線基板１と半導体チップ３との間の接合材料５（これに対応するフレキシブル配線基板１と半導体チップ３間の接合部２５が図２に示される）、フレキシブル配線基板１とインターポーザー基板４との間の接合材料６（これに対応するフレキシブル配線基板１とインターポーザー基板４との間の接合部２６が図２に示される）、インターポーザー基板４と半導体チップ３とを接着する接着剤７が示されている。
【００２３】
半導体チップ３の主表面上には複数のチップ電極が形成され、その電極上に接合材料５が形成されている。この主表面と反対側の裏面は接着剤７によりインターポーザー基板４の表面上に固定されている。
【００２４】
インターポーザー基板４には、複数の基板電極が形成された電極形成領域Ｘと、半導体チップ３が搭載される搭載領域Ｙ１、Ｙ２とが定義されている。複数の基板電極は、接合材料６を介してフレキシブル配線基板５の電極群とそれぞれ接続される。
【００２５】
フレキシブル配線基板１は可とう性の材料により構成され、半導体チップ３の外表面に実質的に対応した形状に加工され、電極形成領域Ｙ１から半導体チップ３の主表面上を介して電極形成領域Ｙ２まで延在している。ここで言う実質的に対応した形状とは、半導体チップに対して概してコンフォーマルな形状、すなわち、現実的に可能な範囲の加工形状を言うものである。このフレキシブル配線基板１には、電極形成領域Ｘでインターポーザー基板４の基板電極と接続する複数の電極（第１電極群）および半導体チップ３の主表面上でチップ電極と接続する複数の電極（第２電極群）が形成されている。なお、第１電極群および第２電極群の形成された位置は図２の接合部２６、接合部２５がそれぞれ対応する。
【００２６】
本実施形態におけるフレキシブル配線基板１はポリイミドと銅から構成され、厚さは２０μｍである。本実施形態で用いた半導体チップ３の厚さは７００μｍであるので、フレキシブル配線基板１は半導体チップ３に比べ、格段に薄い。なお、フレキシブル配線基板の構成材料および厚さは、半導体チップの厚さ、製造工程の条件により適宜設定されるものであるが、本実施形態のようにフレキシブル配線基板の厚さは半導体チップの厚さより３０分の１（１／３０）以上薄いものが好ましい。
【００２７】
本実施形態のフレキシブル配線基板１は、樹脂２の硬化温度より高いガラス転移温度を有するものを用いる。本実施形態の樹脂２の硬化温度は１７０℃―１９０℃なので、ガラス転移温度が３５０℃のフレキシブル配線基板を用いる。
【００２８】
インターポーザー基板４上の半導体チップ３およびフレキシブル配線基板１は、樹脂２により被覆され、封止されている。
【００２９】
図３には、接合材料５、６の代わりに、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）２７と導電性接着剤２８を用いた場合の半導体装置の断面図が示されている。
【００３０】
本実施形態の半導体装置によれば、図６および図７に示された半導体装置において生じるような問題を克服した、信頼性の高い、薄型の半導体装置を実現することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態のように半導体チップの一側面側（Ｙ１）から他側面側（Ｙ２）まで、フレキシブル配線基板が半導体チップの外表面に実質的に対応した形状で延在するので、半導体チップおよびフレキシブル配線基板上の電極のレイアウトに余裕ができ、設計の自由度が上がる。さらに、年々、薄くなっている半導体チップを外的な応力からフレキシブル配線基板により保護することもできる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、半導体チップとフレキシブル配線基板を同時に樹脂封止できるので、その製造過程を簡便化することもできる。
【００３３】
図４には、本実施形態の半導体装置の製造工程が示される。
【００３４】
まず、テープ状のフレキシブル配線基板１と半導体チップ３を図４（ａ）に示すようにフリップ・チップ実装する。接合材料５は、はんだバンプまたは異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）を用いる。また、テープ状のフレキシブル基板１と接合する半導体チップ３は、後述のように複数であってもかまわない。
【００３５】
その後、図４（ｂ）に示すように金型３２を用いてフレキシブル配線基板１を半導体チップ３に沿った形にフォーミングし、テープ状のフレキシブル基板１の余分な部分を切り落とす。フレキシブル配線基板１は、金型３２内で１５０℃の熱と圧力を加えながら、曲げ加工が施される。これにより、フレキシブル配線基板３は半導体チップ３の外表面に実質的に対応した形状に加工される。ここで言う実質的に対応した形状とは、半導体チップに対して概してコンフォーマルな形状、すなわち、現実的に可能な範囲の加工形状を言うものである。
【００３６】
その後、図４（ｃ）に示すように、フレキシブル配線基板１上に、はんだバンプまたは導電性接着剤を形成し、半導体チップ３の裏面に接着剤７を塗布し、裏返してインターポーザー基板４にフレキシブル基板１を接合する。
【００３７】
その後、図４（ｄ）に示すようにインターポーザー基板４上の半導体チップ３およびフレキシブル配線基板１を樹脂２により被覆して、樹脂封止する。樹脂封止する工程においては、必要により真空脱法処理を併せて行ってもよい。
【００３８】
このような製造方法によれば、信頼性の高い、薄型の半導体装置を少ない工程で製造することができる。すなわち、従来、発生していたようなワイヤーの変形、接触等の問題を考慮する必要がないので、樹脂封止に使用する溶融樹脂の粘性や注入スピードの調整が不要になる。また、半導体チップとフレキシブル基板、またはフレキシブル基板とインターポーザー基板との接続時に配線を一括して接続できる。
【００３９】
本実施形態の半導体装置の応用例を図５および図６を参照して以下に説明する。
【００４０】
図５（ａ）は上述の実施形態を２個の半導体チップより成るインバータ回路Ｉを備えた半導体装置に適用した例の断面図であり、図５（ｂ）はインバータ回路の等価回路図である。この応用例ではプリント配線基板４５を用いているが、本応用例ではこのプリント配線基板４５を前述のインタポーザー基板４と同等なものと見なして、前述の説明を参酌すする。
【００４１】
インバータ回路Ｉは、出力ノードＮを介して直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ４１とＭＯＳＦＥＴ４２を備えている。図５（ａ）、図５（ｂ）には、ＭＯＳＦＥＴ４１、４２のゲート、ソース面４３、ＭＯＳＦＥＴ４１、４２のドレーン面４４、ＭＯＳＦＥＴ４１のゲートに接続された制御線４７、ＭＯＳＦＥＴ４２のゲートに接続された制御線４８、ＭＯＳＦＥＴ４１のソース４９、ＭＯＳＦＥＴ４１のドレーン５０、ＭＯＳＦＥＴ４２のソース５１、ＭＯＳＦＥＴ４２のドレーン５２が示されている。ＭＯＳＦＥＴ４１のソース４９には、正側入力端子５３が接続され、出力ノードＮには出力端子５４が接続され、ＭＯＳＦＥＴ４２のドレーン５２には負側入力端子５５が接続されている。正側入力端子５３、出力端子５４、負側入力端子５５はプリント配線板４５上の導体層４６から外部へ引き出すことができる。
【００４２】
この応用例では、２つの導体チップの間の電極形成領域Ｚにも基板電極が形成することも可能であり、これに対応するフレキシブル配線基板の電極群も形成できる。また、この電極形成領域Ｚに出力ノードＮを配置することにより、配線の引き回しを短くすることもできる。
【００４３】
この応用例の半導体装置は、上述の製造方法の説明を参酌すれば、製造することができる。すなわち、図４（ａ）における半導体チップ３を２つの半導体チップに置き換えることにより、その製造方法を理解することができる。
【００４４】
この応用例のような半導体装置をモータの制御に用いれば、小型化と耐ノイズ性と低ノイズ性を可能にしたモータを実現することができる。この場合、出力ノードＮまたは出力端子５４にモータの制御端子が接続される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態における半導体装置の側断面図
【図２】本発明の実施形態における半導体装置の斜投影図
【図３】本発明の実施形態における半導体装置の側断面図
【図４】本発明の実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程図
【図５】本発明の応用例における半導体装置の断面図と等価回路図
【図６】従来の半導体パッケージ
【図７】従来の半導体パッケージ
【符号の説明】
【００４６】
１  フレキシブル配線基板
２  樹脂
３  半導体チップ
４  インターポーザー基板
５  接合材料
６  接合材料
７  接着剤
２５  フレキシブル基板と半導体チップ間の接続部
２６  フレキシブル基板とインターポーザー基板間の接続部
Ｘ  搭載領域
Ｙ１、Ｙ２、Ｚ  電極形成領域
【図１】
2009302216.tif 000003
【図２】
2009302216.tif 000004
【図３】
2009302216.tif 000005
【図４】
2009302216.tif 000006
【図５】
2009302216.tif 000007
【図６】
2009302216.tif 000008
【図７】
2009302216.tif 000009