JP2756791B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂封止型半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の小型化、高集積化が進む中で、樹脂封止
した半導体装置のサイズを半導体チップのサイズに近付
ける工夫がなされている。このような半導体装置とし
て、特開昭62−147735号公報、実開昭63−1341号公報お
よび特開昭62−230027号公報に記載されたものが知られ
ている。

特開昭62−147735号公報又は特開昭62−230027号公報
に記載のものは、半導体チップ上の電極部に相当する個
所に半田などによりバンプを形成した後、このバンプを
含めて全体を樹脂で被覆し、その後樹脂の一部を研磨な
どにより除去してバンプを樹脂表面と面一に露出させた
構造のものである。また、特開昭62−230027号公報に
は、バンプが露出した樹脂表面に、そのバンプと接続さ
れる回路導体層を形成することも提案されている。

一方、実開昭63−1341号公報に記載されたものは、半
導体チップの電極面にバンプを形成し、そのバンプの一
部が突き出るように半導体チップの周囲を樹脂で封止し
た構造のものである。

このように構成された樹脂封止型の半導体装置は、回
路基板上にフェースダウンさせ、バンプに対応して形成
された配線等に、半田などにより接合して実装される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち、特開昭62−147735号公報又は特
開昭62−230027号公報に記載された半導体装置では、バ
ンプの露出面が封止樹脂の表面と面一であることから、
これを回路基板に実装するにあたり、バンプと基板配線
等とを接続する半田接合部の高さを十分に確保できな
い。そのため、実装後の温度変化によって半導体装置と
回路基板との間に生ずる熱歪を、バンプや半田接合部自
体の変形により緩和する作用が小さいから、多大な熱歪
により半田接合部が損傷するおそれがある。

この点、実開昭63−1341号公報に記載されたものは、
バンプが封止樹脂から突出しているので、実装後の温度
変化によって生ずる熱歪を、バンプや半田接合部自体の
変形により緩和する作用があるから、上記のような問題
が生ずるおそれは少ない。

しかし、従来技術には、次のような問題がある。

（１）実開昭63−1341号公報に記載のものは、半導体チ
ップの電極表面の形状が、バンプの接合面の形状と同一
に形成されているから、電極又はバンプと樹脂封止体の
接触面を、外部から半導体チップの電極に至る方向に沿
って見ると、それらの接触面が一直線状になっている。
そのため、その接触面部を介して外部から水分が容易に
浸入するおそれがあり、これにより電気特性上好ましく
ない現象が発生する。つまり、半導体チップの電極及び
これに接続されている微細な配線をも腐食させるなど、
耐湿性の点で問題がある。この点は、他の従来技術も同
様である。

（２）実開昭63−1341号公報又は特開昭62−147735号公
報に記載のものは、回路基板の配線等と接続する複数の
バンプが、矩形状の半導体チップ表面の４辺に沿って配
列されているため、半導体装置の真下に回路基板上の配
線を設けることができない。そのため、半導体装置の周
囲にのみ配線を設けることになり、複数の半導体装置を
基板上に実装した場合、半導体装置同士の間隔が広くな
るので、高密度に実装することができない。

の先端は平面に形成され、エッジを有しているから、回
路基板に実装する際に、エッジが回路基板の表面のソル
ダーレジスタや配線に当たって、それらに傷を付けるお
それがある。

（３）特開昭62−230027号公報に記載のものは、樹脂封
止体の表面に導電性部材を回路状に形成し、この導電性
部材により半導体チップの所定の電極同士を接続してい
るから、これを回路基板に実装する場合、表面に形成さ
れた回路に対応した特殊な電極を回路基板に形成しなけ
ればならないので、製品コストの増加を引き起こす。

（４）実開昭63−1341号公報に記載のものは、回路基板
の配線等と接合されるバンプの先端は平面に形成され、
エッジを有しているから、回路基板に実装する際に、エ
ッジが回路基板の表面のソルダーレジストや配線に当た
って、それらに傷を付けるおそれがある。

本発明は、上記の問題点等を解決することを課題とす
るものであり、言い換えれば、樹脂封止型半導体装置の
小型化において、半導体チップと回路基板との接合部の
熱歪による損傷を低減して接合の信頼性を向上させるこ
と、耐湿性を向上させること、および高密度実装を可能
とすることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、次の手段により解決できる。

まず、半導体チップと、この半導体チップの表面に独
立して形成された複数個の電極と、この複数個の電極の
表面の一部を露出して半導体チップの表面に形成された
樹脂膜と、複数個の電極と外部との電気的接続をとるよ
うに構成された導電性部材と、半導体チップを覆って形
成された樹脂封止体を備えるものとする。

そして、導電性部材は、電極と接する接合面と、樹脂
封止体と接する接着面と、樹脂膜と接する接着面と、電
極、樹脂膜および樹脂封止体のいずれとも接触しない非
接触面とを有し、この非接触面が樹脂封止体の表面より
外方に突出した突出分を構成するとともに、導電性部材
の配置を半導体装置の長辺に沿った方向の少なくとも２
列の縦列配置とする。

〔作用〕

上記手段によれば、次の作用により、課題を解決する
ことができる。

まず、電極表面の一部を露出して半導体チップの表面
に形成された樹脂膜（パッシベーション膜に相当す
る。）を備えたことから、言い換えれば、電極表面のう
ち少なくとも導電性部材が接合される露出面を除く部分
がパッシベーション膜により被覆されていることから、
外部からの水分浸入を抑制することができる。すなわ
ち、電極又は導電性部材（バンプに相当する。）と樹脂
封止体の接触面を、外部から半導体チップの電極に至る
方向に沿って見ると、それらの接触面は一直線状ではな
く、少なくとも導電性部材から電極の表面に移る部分で
屈曲し、さらに電極の表面から側面に移る部分で屈曲し
た形状になる。そのため、樹脂封止体の厚みが同じであ
っても、水分の浸入経路が実質的に長くなるから、その
分だけ水分が浸入し難くなる。

また、導電性部材は、樹脂封止体の表面よりも外方に
突出した突出部を有することから、半導体装置と回路基
板との接合部自体の高さを確保できるので、実装後の温
度変化によって生ずる熱歪を、接合部自体の変形により
緩和する作用が大きくなり、接合部の損傷を抑制でき
る。

また、導電性部材の配置を、半導体装置の長辺に沿っ
た方向に少なくとも２列の縦列配置としたことから、そ
の２列の間、つまり半導体装置の真下にも配線できるか
ら、高密度実装を可能にする。

また、複数個の電極と導電性部材が同数であることが
好ましい。これによれば、回路基板に特殊な形状の電極
や配線を施す必要がないことから、回路基板の配線構造
が簡単になり、製造コストの増加を抑制できる。

また、導電性部材の突出部の表面を球面にしたものに
よれば、実装する際に回路基板に損傷を及ぼすおそれを
低減できる。

また、導電性部材の樹脂封止体との接着面部における
断面積を、導電性部材の電極との接合面よりも大きくす
ることが好ましい。

また、導電性部材の一部が、半田により構成されてな
るものとすることが好ましい。特に、導電性部材と電極
とが接合する部分の導電性部材を半田にした場合は、フ
リップチップ技術により導電性部材の一部を形成でき、
これによれば半田が電極の露出部及びその露出部に隣接
する樹脂膜の外表面を覆うことができるから、樹脂膜よ
りも耐水性が劣る樹脂封止体に電極が直接接しない構造
にできるので、一層、耐水性が向上する。

〔実施例〕

本発明による半導体装置の一実施例を第１図および第
２図を用いて説明する。第１図は断面図、第２図は斜視
図である。同図において半導体チップ２があり、この半
導体チップ２の素子が組込まれた主表面にはパッシベー
ション膜（樹脂膜）３が形成されている。このパッシベ
ーション膜３には前記素子と電気的に接続されているパ
ッド（電極）５が形成され、さらにこのパッド５面には
導電性部材としての導電性膜４が形成されている。

この導電性膜４は、たとえば周知の厚膜印刷法により
形成される導電性膜と同様の材料で形成されるものであ
る。さらに、導電性膜４のみを露呈させた状態で、半導
体チップ２の周辺を被覆して封止樹脂１が設けられてい
る。この封止樹脂１が樹脂封止体を構成する。

すなわち、第１図と第２図に示したように、半導体チ
ップ２の表面に独立して形成された複数個のパッド５の
表面の一部を露出して、半導体チップ２の表面にパッシ
ベーション膜３が形成されいる。つまり、パッド５の表
面の縁部はパッシベーション膜３により覆われ、各パッ
ド５の露出部に外部との電気的接続をとる導電性膜４が
それぞれ接合されている。したがって、導電性膜４は、
パッド５と接する接合面と、封止樹脂１と接する接着面
と、パッシベーション膜３と接する接着面との他に、パ
ッド５、パッシベーション膜３および封止樹脂１のいず
れとも接触しない非接触面とを有し、この非接触面が封
止樹脂１の表面よりも外方に突出した突出部を構成して
いる。このような導電性膜４の配置は、第２図に示すよ
うに、半導体装置の長辺に沿った方向の少なくとも２列
の縦列配置とされている。

このように構成される実施例によれば、パッド５の表
面のうち少なくとも導電性膜４が接合される露出面を除
く部分がパッシベーション膜３により被覆されているこ
とから、外部から半導体チップ２に至る方向に沿って、
封止樹脂１と導電性膜４及びパッシベーション膜３との
接触面を見ると、それらの接触面は一直線状ではなく、
少なくとも導電性膜４からパッド５の表面に移る部分で
屈曲し、さらにパッド５の表面から側面に移る部分で屈
曲した形状になっている。そのため、封止樹脂１の厚み
が同じであっても、水分の浸入経路が実質的に長くなる
から、その分だけ水分が浸入し難くなる。また、パッド
５の表面の外縁がパッシベーション膜３により被覆さ
れ、しかも、パッシベーション膜３よりも一般に耐水性
が劣るとされている封止樹脂１にパッド５が直接接しな
い構造にしているので、一層、耐水性が向上する。

また、導電性膜４は、封止樹脂１の表面よりも外方に
突出した突出部を有することから、半導体装置を回路基
板に実装する際に、その接合部自体の高さを確保できる
ので、実装後の温度変化によって生ずる熱歪を、接合部
自体の変形により緩和する作用が大きくなり、接合部の
損傷を抑制できる。

また、導電性膜４の配置を、半導体装置の長辺に沿っ
た方向の少なくとも２列の縦列配置としたことから、そ
の２列の間、つまり半導体装置の真下にも配線できるの
で、高密度実装を可能にする。特に、第２図から判るよ
うに、縦２列に配置された導電性膜４の配列の間隔を、
半導体装置異の長辺の端部から最も近い導電性膜４まで
の間隔よりも大きくした場合は、一層、高密度化を図る
ことができる。

また、パッド５と導電性膜４が同数であることから、
回路基板に特殊な形状の電極や配線を施す必要がないの
で、回路基板の配線構造が簡単になり、製造コストの増
加を抑制できる。

また、導電性膜４の突出部の表面を球面にしているの
で、実装する際に回路基板に損傷を及ぼすおそれを低減
できる。

ここで、導電性膜４の形成方法としては、たとえば周
知の厚膜印刷法によって、封止樹脂１の形成前後を問わ
ず形成する。これにより、容易に厚い導電性膜４を形成
できる。また、封止樹脂１はたとえばポッテング法ある
いはトランスモールド法等によって形成する。

このように形成した導電性膜４は、上述のように周知
の厚膜印刷法により形成される導電性膜と同様の材料か
らなり、この材料は封止樹脂１と強固な接着が図れるも
のとして確認されている。このため、従来見られたよう
な電極部における水分浸入は、上述した構成により解消
でき、高耐湿性の半導体装置を得ることができる。つま
り、従来技術によれば、半田と樹脂との間のいわゆる濡
れ性が悪いために、電極部における水分浸入があったの
である。

なお、上述した実施例では、周知の厚膜印刷法により
形成される導電性膜と同様の材料を用いたものである
が、これに封止樹脂１と同様の樹脂を若干混合させたも
のを使用することによって、封止樹脂１とのより強固な
接着が図れる。

第３図は、本発明による半導体装置の他の実施例を示
す断面図である。第１図と同符号のものは同材料を示し
ている。第１図と異なる構成は、導電性部材としての導
電性膜４とパッド５との間に、導電性部材としての半田
バンプ６を介在させていることにある。

この半田バンプ６は、パッド５と導電性膜４との電気
的接続を良好に保つために介在させたものである。この
実施例においても、第１図実施例と同一の効果がある
他、導電性膜４は封止樹脂１面にて強固な接着がなされ
ているため、水分の浸入を阻止する構成となっている。

なお、半田バンプ６の替りに、金等の貴金属性バン
プ、他の材料であってもよいことはいうまでもない。

第４図は、さらに本発明による半導体装置の他の実施
例を示す断面図である。第１図に示した構成と基本的に
は異ならないが、封止樹脂１から露呈している導電性膜
４の表面に金属被膜７を形成している点が異なる。

この金属被膜７は、導電性膜４を完全に被って被着さ
れたものであり、その材料は、前記半導体装置を他の配
線基板にフェースダウンして固着させる場合の該配線と
の固着強度を向上させる場合において適当なものが選定
される。

上述した各実施例では、いずれも封止樹脂１との接着
性の良好な導電材として、周知の厚膜印刷法による導電
材を用いて説明したものであるが、必ずしも、この材料
に限られないことはいうまでもない。

第５図は、さらに本発明による半導体装置の他の実施
例を示す断面図である。

同図はバンプとしてエポキシ形あるいはポリイミド形
の導電性銀ペースト８を用いたものである。この銀ペー
スト８は封止樹脂１の形成前後を問わず形成できるもの
である。封止樹脂１の形成後に形成する場合としては、
パッド５が覆われないように封止樹脂１を形成した後に
銀ペーストを圧入する方法が掲げられる。

銀ペースト８は封止樹脂１の材料、すなわちエポキシ
系樹脂あるいはポリイミド系樹脂と混合させることがで
き、このようにした場合、封止樹脂１との接着性を向上
させることができる。

また、上記以外の材料としては、導電性を有するポリ
イミド膜等の高分子間等のものであっても適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明による
半導体装置によれば、半導体チップと回路基板との接合
部の熱歪による損傷を低減して接合の信頼性を向上させ
ること、耐湿性を向上させること、および高密度実装を
可能とすることができる。

また、本発明の製造方法によれば、導電性部材を容易
に厚く形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による樹脂封止型半導体装置の一実施例
を示す断面構成図、第２図は第１図実施例の外観を示す
斜視図、第３図ないし第５図はそれぞれ本発明による樹
脂封止型半導体装置の他の実施例を示す断面構成図であ
る。 １……封止樹脂、２……半導体チップ、３……パッシベ
ーション膜、４……導電性部材、５……パッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢口 昭弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 河合 末男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−230027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147735（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−1341（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体チップと、この半導体チップの表面
   に独立して形成された複数個の電極と、この複数個の電
   極の表面の一部を露出して前記半導体チップの表面に形
   成された樹脂膜と、前記複数個の電極と外部との電気的
   接続をとるように構成された導電性部材と、前記半導体
   チップを覆って形成された樹脂封止体とを備えてなり、
   前記導電性部材は、前記電極と接する接合面と、前記樹
   脂封止体と接する接着面と、前記樹脂膜と接する接着面
   と、前記電極、前記樹脂膜および前記樹脂封止体のいず
   れとも接触しない非接触面とを有し、この非接触面が前
   記樹脂封止体の表面よりも外方に突出した突出部を構成
   するとともに、前記導電性部材の配置を半導体装置の長
   辺に沿った方向の少なくとも２列の縦列配置としてなる
   樹脂封止型半導体装置。
2. 【請求項２】前記複数個の電極と前記導電性部材が同数
   である請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 【請求項３】前記導電性部材の突出部の表面が球面より
   なる請求項１又は２に記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 【請求項４】前記導電性部材の前記樹脂封止体との接触
   面における断面積を、前記導電性部材の前記電極との接
   合面よりも大きくしてなる請求項１から３のいずれかに
   記載の樹脂封止型半導体装置。
5. 【請求項５】前記導電性部材の一部が、半田により構成
   されてなる請求項１から４のいずれかに記載の樹脂封止
   型半導体装置。
6. 【請求項６】前記導電性部材が、複数の材料からなる請
   求項１から５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装
   置。