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JP2500664B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2500664B2
JP2500664B2 JP31593293A JP31593293A JP2500664B2 JP 2500664 B2 JP2500664 B2 JP 2500664B2 JP 31593293 A JP31593293 A JP 31593293A JP 31593293 A JP31593293 A JP 31593293A JP 2500664 B2 JP2500664 B2 JP 2500664B2
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chip
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semiconductor device
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勝彦 鈴木
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Nippon Electric Co Ltd
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    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15312Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
リードピンを格子状に配列したピングリッドアレイ(P
GA)型のパッケージ構造を有する半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】PGAパッケージ構造の半導体装置とし
て、例えば図5に示すように、セラミック基板21のキ
ャビティ21aにICチップ22を搭載した上で、セラ
ミック基板21に設けた配線回路23にICチップ22
をワイヤ24で接続し、この配線回路23を介してセラ
ミック基板21に格子配列されたリードピン25に対し
て電気接続を行い、かつICチップ22をキャップ26
で封止した構成のものが提案されている。このセラミッ
クPGAは、高信頼性で放熱性が良く多ピン化には適し
ているが、セラミック基板に形成する配線回路を多層に
形成する際にはその製造工程が複雑化されるため、高コ
ストになるという問題がある。
【0003】このため、配線回路の形成を簡略化したパ
ッケージが提案されており、その1つに特開平3−45
649号公報に記載されたものがある。図6はその断面
図であり、プラスチックPGA(以下、PPGAと称す
る)として構成されたものである。このPPGAは、絶
縁基板31上に1層の配線回路32を形成した上で、上
面に配線回路34を形成した絶縁テープ33を絶縁性樹
脂35で接着することで多層の配線回路を形成する。そ
して、絶縁基板31及び絶縁テープ33等を貫通するよ
うに形成したスルーホール36にリードピン37を挿入
し、半田等のろう材38で電気的、機械的接続をする。
また、ICチップ39は絶縁基板31に設けたキャビテ
ィ31a内に搭載し、前記配線回路34等にワイヤ40
で接続する。その上で、図外のキャップで封止を行うこ
とでPPGAパッケージを構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この公知のPPGAで
は、絶縁テープ33を絶縁基板31に絶縁性樹脂35で
接着して絶縁基板31上に多層の配線回路を形成してい
るため、配線回路の製造工程が簡略化でき、セラミック
PGAに比較して低コスト化が実現できる。しかしなが
ら、ICチップ39はセラミックPGAの場合と同様に
ワイヤ40により配線回路に接続しているため、そのた
めの工数がかかるという問題がある。また、絶縁テープ
33に設けた配線回路34に対してワイヤボンディング
を行う際に絶縁テープ33と絶縁性樹脂35がボンディ
ング時の圧力で変形して凹み易く、高信頼性のワイヤ接
続ができないという問題もある。本発明の目的は、製造
工数を削減するとともに、信頼性の高い電気接続を可能
にした半導体装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
複数本のリードピンが貫通状態で支持されたベース基板
上にフィルム回路基板を搭載し、かつこのフィルム回路
基板にICチップを搭載し、キャップで封止した構成と
され、かつフィルム回路基板はその表面においてICチ
ップに電気接続され、その裏面においてリードピンに電
気接続される構成とする。即ち、フィルム回路基板は、
絶縁性フィルムの表裏面にそれぞれ導体箔で配線回路が
形成され、各面の配線回路はスルーホールで相互に電気
接続されるとともに、その表面の配線回路の一部でIC
チップの電極パッドに対応したパッド接続部が形成さ
れ、その裏面の配線回路の一部でリードピンに対応した
ピン接続部が形成される。この場合、フィルム回路基板
の表面のパッド接続部にはバンプが形成され、このバン
プによりICチップの電極パッドに直接接続される。ま
た、フィルム回路基板の裏面のピン接続部は、ベース基
板の上面に突出されたリードピンの端部に衝接され、か
つ半田接続される。なお、ベース基板はガラスエポキシ
基板で形成され、このベース基板に開設された貫通穴に
リードピンを挿入し接着材で接着し、キャップはその周
囲においてベース基板に接着される。或いは、ベース基
板は金属基板で形成され、このベース基板に開設された
貫通穴にリードピンを挿入しガラス接着し、キャップは
その周囲においてベース基板に溶接される。
【0006】
【作用】ICチップはフィルム回路基板にフリップチッ
プ法により搭載されて電気接続されるため、ワイヤボン
ディングによる電気接続が不要となる。また、フィルム
回路基板は配線回路が多層に構成され、かつその一部に
おいてリードピンにそれぞれ接続されることで、ICチ
ップとリードピンとの接続を可能とする。
【0007】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の1実施例の一部を破断した平面図、
図2はその断面図、図3は要部の拡大断面図である。こ
れらの図において、ガラスエポキシ樹脂からなるベース
基板1には、格子状に多数の孔2が開設され、各孔3に
はリードピン3の一端部が挿入され、接着剤4によりベ
ース基板1に固定される。このとき、各リードピン3の
一端部はベース基板1の表面上に僅かに突出されるよう
に形成される。また、前記ベース基板1上にはフィルム
回路基板5が搭載される。このフィルム回路基板5は、
例えば25μm程度の厚さのポリイミドテープ6の表面
及び裏面のそれぞれにCu箔からなる配線回路7a,7
bを形成しており、かつこのテープの所要位置に0.1
mφ程度の貫通孔8を設け、この貫通孔8の内面にCu
メッキを30〜40μmの厚さに形成することでスルー
ホール9を形成し、前記表裏面の各配線回路7a,7b
を相互に電気接続する。
【0008】また、貫通孔8の一部は0.3×0.5m
mの大きさに形成し、その内面にCuメッキを十分に厚
く形成し、ICチップの電極パッドに接続されるパッド
接続部としてテープの表面上に5〜15μm程度突出す
るバンプ10を形成する。このバンプ10の表面には、
Niメッキ2〜3μmを施した後、Auメッキを10〜
20μmの厚さに形成する。或いは、Auメッキの代わ
りに半田メッキを20〜30μmの厚さに形成する。な
お、フィルム回路基板5の表面に突出形成される前記バ
ンプ10、搭載するICチップの電極パッドに対応する
位置にそれぞれ形成される。また、フィルム回路基板5
の裏面には、前記ベース基板1に支持されている多数本
のリードピン3に対応するように格子状に配列されたピ
ン接続部11が前記配線回路7bにより形成されてい
る。
【0009】そして、前記フィルム回路基板5の表面に
は、ICチップ(この実施例では4個のICチップ)1
2の電極パッド13をバンプ10に対してアライメント
した上で、電極パッド13を下方に向けてフィルム回路
基板5上に載置し、かつ窒素雰囲気中で加圧加熱するこ
とにより、各電極パッド13は半田等のろう材14によ
り対応するバンプ10にそれぞれ接続され、これにより
ICチップ12は機械的かつ電気的にフィルム回路基板
5に搭載される。また、このICチップ12を搭載した
フィルム回路基板5は、前記ベース基板1上に搭載さ
れ、その裏面に設けた配線回路で形成されたピン接続部
11が、ベース基板1に支持したリードピン3の一端部
に衝接され、かつ半田等のろう材15により接続され
る。この接続は前記電極パッド13とバンプ10の接続
と同様に行うことができる。しかる上で、表面をアルマ
イト処理したアルミニウム製、または熱膨張率がフィル
ム回路基板に近い材料からなるキャップ16をICチッ
プ12を覆うようにベース基板1上に被せ、かつキャッ
プ16の周辺をベース基板1の周辺部において接着する
ことで、内部を封止し、PPGAが完成される。
【0010】したがって、この構成のPPGAでは、I
Cチップ12をフィルム回路基板5にフリップチップ法
で搭載しているため、ICチップ12をワイヤボンディ
ングする工程が不要となり、製造工程を削減することが
できる。また、このICチップ12を搭載する際にボン
ディング圧力がフィルム回路基板5に加えられることが
なく、ワイヤボンディングの信頼性が低下されることも
ない。更に、ICチップ12と配線回路7aとをワイヤ
ボンディングで接続していないため、フィルム回路基板
5における静電容量とインダクタンスが低減され、半導
体装置における高速動作が可能となり、かつ一方ではワ
イヤループを収納させるための空隙をパッケージ内に確
保する必要がなく、パッケージの薄型化も可能となる。
【0011】ここで、ICチップ12の電極パッド13
にバンプを形成しておけば、フィルム回路基板5にはバ
ンプを設ける必要がなく、単に配線回路7aの一部でボ
ンディング部を形成するだけでよい。また、リードピン
3とピン接続部11をそれぞれ直接に接続しているた
め、ベース基板1に配線回路を形成する必要がなく、ベ
ース基板の構造の簡略化と製造の容易化が可能となる。
【0012】図4は本発明の第2実施例の要部の拡大断
面図である。この実施例ではベース基板1Aを金属板で
形成し、このベース基板格子状に穴2を開けて、そこに
リードピン3を挿入してガラス4Aで加熱融着してい
る。そして、フィルム回路基板5にICチップ12を搭
載し、かつこのフィルム回路基板5の裏面に形成したピ
ン接続部11を前記各リードピン3の一端部に対して位
置決めしたた上でそれぞれ加熱接続する。なお、この実
施例ではフィルム回路基板5にはバンプを形成しておら
ず、配線回路7aの一部で電極パッドを形成し、ICチ
ップ12に設けたバンプ10Aをろう材14で接続して
いる。しかる上で、Cu板から成形され、または熱膨張
率がフィルム回路基板に近い材料をキャップ16として
ICチップを覆うようにベース基板1A上に被せ、かつ
キャップ16の周辺をベース基板1Aの周辺にプロジェ
クション溶接して封止を行っている。
【0013】この実施例の構成においても、前記第1実
施例と同様の効果を得ることができる。また、これに加
えてこの実施例では、ベース基板1Aを金属で形成して
いるため、ICチップ12で発生した熱がフィルム回路
基板5を介してベース基板1Aの裏面側からも放熱され
るため、PPGAの放熱性を高めることができる。
【0014】なお、前記各実施例は1枚のフィルム回路
基板に4個のICチップを搭載した場合を示している
が、これと異なる数のICチップを搭載する場合でも本
発明が適用できることは言うまでもない。また、第1実
施例ではベース基板が絶縁材で形成されているため、そ
の表面にリードピンに接続される配線回路を設けてお
き、この配線回路にフィルム回路基板の裏面のピン接続
部を接続するように構成すれば、ピン接続部をリードピ
ンの配列に制約されることなく任意の位置に設置でき、
配線回路のパターン設計の自由度を高めることも可能で
ある。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数本の
リードピンが貫通状態で支持されたベース基板上にフィ
ルム回路基板を介してICチップを搭載しており、かつ
フィルム回路基板はその表面においてICチップに直接
に電気接続され、その裏面においてリードピンに電気接
続されているので、ICチップをワイヤボンディングに
より接続する必要がなく、製造工程の簡略化を図り、低
コスト化が実現できる。また、ICチップをフィルム回
路基板に対してフリップチップ法で搭載することで、ワ
イヤボンディングにより生じる信頼性の低下がなく、高
信頼性の接続が実現できる。更に、ベース基板のリード
に対してフィルム回路基板を直接電気接続することで、
ベース基板に配線回路を形成する必要がなく、ベース基
板の構造の簡略化及び製造工数の削減が実現できる。ま
た、ベース基板を金属で形成することも可能となり、こ
れによりベース基板からの放熱性を高めることもでき
る。更に、ICチップをバンプ接続することで、フィル
タ回路基板における静電容量とインダクタンスの低減が
図れるため、半導体装置の高速動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の一部を破断した平面図で
ある。
【図2】図1の縦断面図である。
【図3】図2の要部の拡大断面図である。
【図4】本発明の第2実施例の要部の拡大断面図であ
る。
【図5】従来のセラミックPGAの一例の断面図であ
る。
【図6】従来のPPGAの一例の断面図である。
【符号の説明】
1,1A ベース基板 3 リードピン 5 フィルム回路基板 7a,7b 配線回路 10 バンプ 11 ピン接続部 12 ICチップ 13 電極パッド 14,15 ろう材 16 キャップ

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数本のリードピンが貫通状態で支持さ
    れたベース基板と、このベース基板上に搭載されたフィ
    ルム回路基板と、このフィルム回路基板に搭載されたI
    Cチップと、前記ベース基板に取着されて前記フィルム
    回路基板やICチップを封止するキャップとで構成さ
    れ、前記フィルム回路基板にその表面において前記IC
    チップに直接に電気接続され、その裏面において前記リ
    ードピンに電気接続されることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 フィルム回路基板は、絶縁性フィルムの
    表裏面にそれぞれ導体箔で配線回路が形成され、各面の
    配線回路はスルーホールで相互に電気接続されるととも
    に、その表面の配線回路の一部で前記ICチップの電極
    パッドに対応したパッド接続部が形成され、その裏面の
    配線回路の一部で前記リードピンに対応したピン接続部
    が形成されてなる請求項1の半導体装置。
  3. 【請求項3】 フィルム回路基板の表面のパッド接続部
    にはバンプが形成され、このバンプによりICチップの
    電極パッドに直接接続される請求項2の半導体装置。
  4. 【請求項4】 フィルム回路基板の裏面のピン接続部
    は、ベース基板の上面に突出されたリードピンの端部に
    衝接され、かつ半田接続されてなる請求項2の半導体装
    置。
  5. 【請求項5】 ベース基板はガラスエポキシ基板で形成
    され、このベース基板に開設された貫通穴にリードピン
    を挿入し接着材で接着し、キャップはその周囲において
    ベース基板に接着されてなる請求項1ないし4のいずれ
    かの半導体装置。
  6. 【請求項6】 ベース基板は金属基板で形成され、この
    ベース基板に開設された貫通穴にリードピンを挿入しガ
    ラス接着し、キャップはその周囲においてベース基板に
    溶接されてなる請求項1ないし4のいずれかの半導体装
    置。
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