JP3013809B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
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- H—ELECTRICITY
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- H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
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- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、特にフィルム状絶縁体を基体とした半
導体装置用パッケージを有する半導体装置及びその製造
方法に関する。
製造方法に関し、特にフィルム状絶縁体を基体とした半
導体装置用パッケージを有する半導体装置及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フィルム状絶縁体を用いた半導体
装置用パッケージとしては、「ＴＣＰ」と称されるテー
プキャリアパッケージが用いられている。これは、外部
端子を４方向に並行導出した構造を有しており、半導体
チップとパッケージの接続にはＴＡＢと称される接続技
術を用いていた。
装置用パッケージとしては、「ＴＣＰ」と称されるテー
プキャリアパッケージが用いられている。これは、外部
端子を４方向に並行導出した構造を有しており、半導体
チップとパッケージの接続にはＴＡＢと称される接続技
術を用いていた。
【０００３】このＴＣＰは、近年の半導体装置の多端子
化に対応するため、端子導出位置をフィルム状絶縁体の
平面部へ格子状に展開し、これに合わせ端子形状も矩形
から球状に変えたＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）とな
った。ＢＧＡは、パッケージ基体の種類によりその呼称
を分け、フィルム状絶縁体を使用するものは、「テープ
ＢＧＡ」と総称されている。
化に対応するため、端子導出位置をフィルム状絶縁体の
平面部へ格子状に展開し、これに合わせ端子形状も矩形
から球状に変えたＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）とな
った。ＢＧＡは、パッケージ基体の種類によりその呼称
を分け、フィルム状絶縁体を使用するものは、「テープ
ＢＧＡ」と総称されている。
【０００４】図８、及び図９にテープＢＧＡの平面図お
よび断面図をそれぞれ示す。図８及び図９に示したよう
に、テープＢＧＡでも、絶縁フィルム３１に半導体チッ
プ３２と接続される導体３３を形成し、絶縁フィルム３
１の平面上には外部との電気接続を行う半田ボール３４
を格子状に配置している。半導体チップ３２は、チップ
表面を樹脂３５により外気から封止され、絶縁フィルム
３１と合わせて金属板３６と接着剤３７で固定されてい
る。金属板３６の役割はパッケージ全体に剛性を持た
せ、ハンドリング性を向上する目的で施されている。
よび断面図をそれぞれ示す。図８及び図９に示したよう
に、テープＢＧＡでも、絶縁フィルム３１に半導体チッ
プ３２と接続される導体３３を形成し、絶縁フィルム３
１の平面上には外部との電気接続を行う半田ボール３４
を格子状に配置している。半導体チップ３２は、チップ
表面を樹脂３５により外気から封止され、絶縁フィルム
３１と合わせて金属板３６と接着剤３７で固定されてい
る。金属板３６の役割はパッケージ全体に剛性を持た
せ、ハンドリング性を向上する目的で施されている。
【０００５】図８及び図９に示したテープＢＧＡの問題
は、多ピン化に伴う微細化により導体３３のインピーダ
ンスが増加し、高速動作に制限が加わる点にある。
は、多ピン化に伴う微細化により導体３３のインピーダ
ンスが増加し、高速動作に制限が加わる点にある。
【０００６】この問題を解決するため、図１０に示すよ
うに、絶縁フィルム３８の両面に導体層を設け、一方を
半導体チップや外部端子と接続する導体３９とし、もう
一方を接地電位となる接地プレーン４０とし、導体３９
がマイクロストリップ構造となることで、高速電気特性
を向上させたテープＢＧＡや、あるいは図１１に示すよ
うに、ハンドリング性を向上させる目的で設けた金属板
４１を電気的に接続し導体４２をマイクロストリップ化
したテープＢＧＡも開発されている。
うに、絶縁フィルム３８の両面に導体層を設け、一方を
半導体チップや外部端子と接続する導体３９とし、もう
一方を接地電位となる接地プレーン４０とし、導体３９
がマイクロストリップ構造となることで、高速電気特性
を向上させたテープＢＧＡや、あるいは図１１に示すよ
うに、ハンドリング性を向上させる目的で設けた金属板
４１を電気的に接続し導体４２をマイクロストリップ化
したテープＢＧＡも開発されている。
【０００７】図１１において、金属板４１を接地電位と
するためには、まず半導体チップ４３を固定する接着剤
４４を導電性とし、半田ボール４５（外部端子）直近に
スルーホール４６を金属板４１に設け、半田４７で導体
４２と接続する。これにより、接地電位の安定化を図
り、高速電気特性を向上させているが、金属板４１と導
体４２の半田付けでは、被接続物間に半田が濡れない絶
縁フィルム４８や接着剤４９が介在するため、安定した
電気接続を得るには複雑な製造プロセスを要する。
するためには、まず半導体チップ４３を固定する接着剤
４４を導電性とし、半田ボール４５（外部端子）直近に
スルーホール４６を金属板４１に設け、半田４７で導体
４２と接続する。これにより、接地電位の安定化を図
り、高速電気特性を向上させているが、金属板４１と導
体４２の半田付けでは、被接続物間に半田が濡れない絶
縁フィルム４８や接着剤４９が介在するため、安定した
電気接続を得るには複雑な製造プロセスを要する。
【０００８】接続工程の概略を図１２に示す。まず、半
田ボール４５を取り付ける導体４２と取り付け部直上の
絶縁フィルム４８に１００〜２００μｍのスルーホール
５０を設ける。接着剤４９はスルーホール５０を避けて
塗布する。このスルーホール５０位置に対応する金属板
４１にも同様にスルーホール４６を設ける。
田ボール４５を取り付ける導体４２と取り付け部直上の
絶縁フィルム４８に１００〜２００μｍのスルーホール
５０を設ける。接着剤４９はスルーホール５０を避けて
塗布する。このスルーホール５０位置に対応する金属板
４１にも同様にスルーホール４６を設ける。
【０００９】このような状態で半田ボール４５を取り付
け時に半田ボール４５が溶融した状態で金属板４１の絶
縁フィルム４８を接着した面と反対面から真空吸着など
を行い溶融した半田ボール４５を金属板４１のスルーホ
ール５１まで吸い上げる。これにより、金属板４１と導
体４２の電気的接続を確保するものである。
け時に半田ボール４５が溶融した状態で金属板４１の絶
縁フィルム４８を接着した面と反対面から真空吸着など
を行い溶融した半田ボール４５を金属板４１のスルーホ
ール５１まで吸い上げる。これにより、金属板４１と導
体４２の電気的接続を確保するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１
０、および図１１に示した高速電気特性を向上させたテ
ープＢＧＡには、次のような問題がある。
０、および図１１に示した高速電気特性を向上させたテ
ープＢＧＡには、次のような問題がある。
【００１１】すなわち図１０に示したテープＢＧＡで
は、２つの導体層を有するフィルムは高価で導体が１層
のものと比べ４〜５倍のコスト増加となる。
は、２つの導体層を有するフィルムは高価で導体が１層
のものと比べ４〜５倍のコスト増加となる。
【００１２】また図１１に示したテープＢＧＡは、製造
プロセスが複雑で真空吸着など特殊な装置を用いる必要
があり、製造コストの増大や製造工期の長期化などの問
題点がある。
プロセスが複雑で真空吸着など特殊な装置を用いる必要
があり、製造コストの増大や製造工期の長期化などの問
題点がある。
【００１３】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、安定した高速電
気特性を達成すると共に、簡便かつ安定した製造プロセ
スで製造できコストの増大を抑止する半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
てなされたものであって、その目的は、安定した高速電
気特性を達成すると共に、簡便かつ安定した製造プロセ
スで製造できコストの増大を抑止する半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、半導体チップと電気的接続
を行う導体を支持するフィルム状絶縁体を基体として、
該基体の一平面に金属板を有し対面に外部接続端子を有
する半導体装置において、前記金属板及び前記フィルム
状絶縁体が前記金属板と前記導体との接続位置に貫通孔
を備え、前記金属板の貫通孔内には、前記導体と接する
ように配置した金属球を備え、前記金属球、及び、前記
貫通孔と前記金属球との間隙に充填されてなるロウ材に
より、前記金属板と前記導体とが電気的に接続されてい
る。
め、本発明の半導体装置は、半導体チップと電気的接続
を行う導体を支持するフィルム状絶縁体を基体として、
該基体の一平面に金属板を有し対面に外部接続端子を有
する半導体装置において、前記金属板及び前記フィルム
状絶縁体が前記金属板と前記導体との接続位置に貫通孔
を備え、前記金属板の貫通孔内には、前記導体と接する
ように配置した金属球を備え、前記金属球、及び、前記
貫通孔と前記金属球との間隙に充填されてなるロウ材に
より、前記金属板と前記導体とが電気的に接続されてい
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１６】［実施の形態１］図１、図２、及び図３
は、本発明の第１の実施の形態をなす半導体装置の平面
図、Ａ−Ａ′線断面図、及び背面図をそれぞれ示したも
のである。
は、本発明の第１の実施の形態をなす半導体装置の平面
図、Ａ−Ａ′線断面図、及び背面図をそれぞれ示したも
のである。
【００１７】図１〜図３を参照すると、この実施の形態
のテープＢＧＡは、主な構成部材として、半導体チップ
１と電気的接続を行う導体２と、導体２を支持する絶縁
フィルム３と、外部端子として接続する半田ボール４
と、パッケージ全体の剛性を高めハンドリング性を向上
させる金属板５と、半導体チップ１を気密・保護する樹
脂６と、を備えて構成されており、半導体チップ１と金
属板５との電気的および機械的接続を行う導電性接着剤
７と、金属板５と絶縁フィルム３を接着する絶縁性接着
剤８と、導体２と金属板５を接続するために金属板５に
設けたスルーホール９内に導体２と接するように配置し
た金属球１０と、を備えスルーホール９と金属球１０の
隙間をロウ材１１で充填している。
のテープＢＧＡは、主な構成部材として、半導体チップ
１と電気的接続を行う導体２と、導体２を支持する絶縁
フィルム３と、外部端子として接続する半田ボール４
と、パッケージ全体の剛性を高めハンドリング性を向上
させる金属板５と、半導体チップ１を気密・保護する樹
脂６と、を備えて構成されており、半導体チップ１と金
属板５との電気的および機械的接続を行う導電性接着剤
７と、金属板５と絶縁フィルム３を接着する絶縁性接着
剤８と、導体２と金属板５を接続するために金属板５に
設けたスルーホール９内に導体２と接するように配置し
た金属球１０と、を備えスルーホール９と金属球１０の
隙間をロウ材１１で充填している。
【００１８】ここで、この実施の形態のテープＢＧＡの
製造プロセスについて説明する。図４及び図５は、本発
明の第１の実施の形態の半導体装置の主要製造工程を工
程順に示した工程断面図である。なお図４及び図５は、
単に図面作成の都合で分図されたものである。
製造プロセスについて説明する。図４及び図５は、本発
明の第１の実施の形態の半導体装置の主要製造工程を工
程順に示した工程断面図である。なお図４及び図５は、
単に図面作成の都合で分図されたものである。
【００１９】まず、パッケージ基体となる絶縁フィルム
３は導体２と一体化している。また、絶縁フィルム３に
は後工程で導体２と金属板５の電気接続を実施する箇所
と合致する部分にスルーホール１２を設ける（図４
（Ａ）参照）。
３は導体２と一体化している。また、絶縁フィルム３に
は後工程で導体２と金属板５の電気接続を実施する箇所
と合致する部分にスルーホール１２を設ける（図４
（Ａ）参照）。
【００２０】製造工程としては、まず半導体チップ１と
導体２を接続する（図４（Ｂ）参照）。このとき用いる
接続技術はＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）と呼ばれる金属間の加熱加圧接着技術を
用いる。
導体２を接続する（図４（Ｂ）参照）。このとき用いる
接続技術はＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）と呼ばれる金属間の加熱加圧接着技術を
用いる。
【００２１】次に金属板５に半導体チップ１接着部には
導電性接着剤７を、絶縁フィルム３の接着部には絶縁性
接着剤８を各々塗布し、金属板５と位置合わせして加熱
加圧接着する（図４（Ｃ）参照）。この接着の際、半導
体チップ１の表面を保護する必要があるためこの部分の
加圧は弾性ゴムなどを緩衝材として使用する。
導電性接着剤７を、絶縁フィルム３の接着部には絶縁性
接着剤８を各々塗布し、金属板５と位置合わせして加熱
加圧接着する（図４（Ｃ）参照）。この接着の際、半導
体チップ１の表面を保護する必要があるためこの部分の
加圧は弾性ゴムなどを緩衝材として使用する。
【００２２】次に金属板５に設けたスルーホール９に表
面にロウ材１１を被着させた金属球１０を挿入し（図４
（Ｄ）参照）、フラックスを供給し、ロウ材１１を加熱
・溶融することで金属板５と導体２がロウ材１１、金属
球１０を介して電気的接続が行われる（図５（Ｅ）参
照）。
面にロウ材１１を被着させた金属球１０を挿入し（図４
（Ｄ）参照）、フラックスを供給し、ロウ材１１を加熱
・溶融することで金属板５と導体２がロウ材１１、金属
球１０を介して電気的接続が行われる（図５（Ｅ）参
照）。
【００２３】最終的に外部端子となる半田ボール４を位
置合わせし溶融接続し、樹脂６で半導体チップ１の周囲
を充填することでテープＢＧＡは完成する（図５（Ｆ）
参照）。
置合わせし溶融接続し、樹脂６で半導体チップ１の周囲
を充填することでテープＢＧＡは完成する（図５（Ｆ）
参照）。
【００２４】半田ボール４と金属板５の接続に用いるロ
ウ材１１はともに低融点金属から成るが、ロウ材１１を
より高融点のものにすることで半田ボール４の接続時に
再溶融し位置ずれ等の不具合を防止することが可能とな
る。
ウ材１１はともに低融点金属から成るが、ロウ材１１を
より高融点のものにすることで半田ボール４の接続時に
再溶融し位置ずれ等の不具合を防止することが可能とな
る。
【００２５】以上のような構造および製造工程を採用す
ることで極めて簡便かつ安定した金属板の接続工程を得
ることが可能で、目的の高速電気特性を向上させたテー
プＢＧＡを得ることができる。
ることで極めて簡便かつ安定した金属板の接続工程を得
ることが可能で、目的の高速電気特性を向上させたテー
プＢＧＡを得ることができる。
【００２６】［実施の形態２］次に本発明の第２の実施
の形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施
の形態をなす半導体装置の断面を示す図である。
の形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施
の形態をなす半導体装置の断面を示す図である。
【００２７】図６を参照すると、金属球１２とロウ材１
３による接続箇所を半導体チップ１４側の絶縁フィルム
１５上Ａ部と、外部端子である半田ボール１６直上の絶
縁フィルム１５上Ｂ部の２箇所としている。
３による接続箇所を半導体チップ１４側の絶縁フィルム
１５上Ａ部と、外部端子である半田ボール１６直上の絶
縁フィルム１５上Ｂ部の２箇所としている。
【００２８】半導体チップ１４は例えば１ＧＨｚ近い高
周波領域での動作中、導体的性質より誘電体的な性質が
強まるため、前記第１の実施の形態の構造では、接地電
位が不安定になることがあり、半導体チップ１４近傍で
の導通が必要となってくる。
周波領域での動作中、導体的性質より誘電体的な性質が
強まるため、前記第１の実施の形態の構造では、接地電
位が不安定になることがあり、半導体チップ１４近傍で
の導通が必要となってくる。
【００２９】この第２の実施の形態の場合、導体１７の
形成パターンは半導体チップ１４の近傍ほど微細化され
ているのが一般で、これに従いＡ部の寸法は、Ｂ部のそ
れに対して微細化する必要がある。ただし、半導体装置
の製造プロセスは第１の実施の形態と同様となる。
形成パターンは半導体チップ１４の近傍ほど微細化され
ているのが一般で、これに従いＡ部の寸法は、Ｂ部のそ
れに対して微細化する必要がある。ただし、半導体装置
の製造プロセスは第１の実施の形態と同様となる。
【００３０】［実施の形態３］次に本発明の第３の実施
の形態について説明する。図７は、本発明の第３の実施
の形態をなす半導体装置の断面を示す図である。
の形態について説明する。図７は、本発明の第３の実施
の形態をなす半導体装置の断面を示す図である。
【００３１】図７に示した半導体装置では、特願平８−
１３７２２４号（本願出願時未公開）の明細書によるも
のを基本としている。この半導体装置では、絶縁フィル
ム１８の両面に導体を設け一方を信号線１９、もう一方
を電源層２０として使用する。この３層構造を呈した基
体を絶縁性接着剤２１で金属板２２と接着する。半導体
チップ２３との接続はボンディングワイヤ２４で接続す
る。接続工法は熱圧着法などとなる。
１３７２２４号（本願出願時未公開）の明細書によるも
のを基本としている。この半導体装置では、絶縁フィル
ム１８の両面に導体を設け一方を信号線１９、もう一方
を電源層２０として使用する。この３層構造を呈した基
体を絶縁性接着剤２１で金属板２２と接着する。半導体
チップ２３との接続はボンディングワイヤ２４で接続す
る。接続工法は熱圧着法などとなる。
【００３２】この半導体装置でも金属板２２を接地電位
で使用するため、外部端子である半田ボール２５と電気
的接続を行う必要がある。従って、本発明の特徴をな
す、金属球２６とロウ材２７による接続を、半田ボール
２５直上で行う。
で使用するため、外部端子である半田ボール２５と電気
的接続を行う必要がある。従って、本発明の特徴をな
す、金属球２６とロウ材２７による接続を、半田ボール
２５直上で行う。
【００３３】このとき金属球２６の接続パターン２８と
電源層２０は絶縁分離できるようにパターニングしてお
く。また半導体チップ２３近傍での金属板２２の接地電
位への接続は、半導体チップ２３からボンディングワイ
ヤ２４を直接金属板２２へ熱圧着することで対処する。
電源層２０は絶縁分離できるようにパターニングしてお
く。また半導体チップ２３近傍での金属板２２の接地電
位への接続は、半導体チップ２３からボンディングワイ
ヤ２４を直接金属板２２へ熱圧着することで対処する。
【００３４】このような構造を採用することで、絶縁フ
ィルムの両面に導体層を有する基体を用いた場合でも電
源層の設置という高付加価値を与えることが可能で、か
つＴＡＢ技術よりも製造コストが廉価なワイヤボンディ
ングを製造プロセスで採用することで半導体装置全体で
の価格上昇を抑えている。
ィルムの両面に導体層を有する基体を用いた場合でも電
源層の設置という高付加価値を与えることが可能で、か
つＴＡＢ技術よりも製造コストが廉価なワイヤボンディ
ングを製造プロセスで採用することで半導体装置全体で
の価格上昇を抑えている。
【００３５】
【実施例】上記した実施の形態について更に詳細に説明
すべく、本発明の実施例について図面参照して以下に説
明する。
すべく、本発明の実施例について図面参照して以下に説
明する。
【００３６】［実施例１］図１〜図３は、本発明の一実
施例を示す平面図、Ａ−Ａ′断面図、背面図である。図
１〜図３を参照すると、本発明の一実施例のテープＢＧ
Ａは、半導体チップ１と電気的接続を行う厚さ１０〜２
０μｍの導体２と導体２を支持する厚さ５０〜７５μｍ
の絶縁フィルム３、外部端子として接続する直径０．７
〜０．８ｍｍで融点２００℃前後の例えば錫鉛共晶合金
から成る半田ボール４、パッケージ全体の剛性を高めハ
ンドリング性を向上させる金属板５、および半導体チッ
プ１を気密・保護する樹脂６、を含んで構成されてい
る。
施例を示す平面図、Ａ−Ａ′断面図、背面図である。図
１〜図３を参照すると、本発明の一実施例のテープＢＧ
Ａは、半導体チップ１と電気的接続を行う厚さ１０〜２
０μｍの導体２と導体２を支持する厚さ５０〜７５μｍ
の絶縁フィルム３、外部端子として接続する直径０．７
〜０．８ｍｍで融点２００℃前後の例えば錫鉛共晶合金
から成る半田ボール４、パッケージ全体の剛性を高めハ
ンドリング性を向上させる金属板５、および半導体チッ
プ１を気密・保護する樹脂６、を含んで構成されてい
る。
【００３７】金属板５は半導体チップ１固着部が厚さ
０．２ｍｍ程度で、その他の部分が０．５ｍｍ程度の凹
形状となっている。半導体チップ１と金属板５の電気的
および機械的接続を行うＡｇ入りエポキシ樹脂などの導
電性接着剤７と金属板５と絶縁フィルム３を接着する絶
縁性接着剤８、導体２と金属板５を接続するために金属
板５に設けた直径０．５〜０．８ｍｍ程度で断面が絶縁
フィルム３側が細くなるテーパー形状を呈したスルーホ
ール９内に導体２と接するように配置した直径０．５〜
０．６ｍｍで銅などから成る金属球１０とスルーホール
９と金属球１０の隙間を鉛９５％、錫５％合金などの３
００℃前後の融点を有するロウ材１１で充填している。
０．２ｍｍ程度で、その他の部分が０．５ｍｍ程度の凹
形状となっている。半導体チップ１と金属板５の電気的
および機械的接続を行うＡｇ入りエポキシ樹脂などの導
電性接着剤７と金属板５と絶縁フィルム３を接着する絶
縁性接着剤８、導体２と金属板５を接続するために金属
板５に設けた直径０．５〜０．８ｍｍ程度で断面が絶縁
フィルム３側が細くなるテーパー形状を呈したスルーホ
ール９内に導体２と接するように配置した直径０．５〜
０．６ｍｍで銅などから成る金属球１０とスルーホール
９と金属球１０の隙間を鉛９５％、錫５％合金などの３
００℃前後の融点を有するロウ材１１で充填している。
【００３８】ここで、本発明の一実施例のテープＢＧＡ
の製造プロセスについて説明する。図４及び図５は本発
明の一実施例の主要製造工程を工程順に示した工程断面
図である。
の製造プロセスについて説明する。図４及び図５は本発
明の一実施例の主要製造工程を工程順に示した工程断面
図である。
【００３９】まず、パッケージ基体となる絶縁フィルム
３は導体２と一体化している。また、絶縁フィルム３に
は後工程で導体２と金属板５の電気接続を実施する箇所
と合致する部分にスルーホール１２を設ける（図４
（Ａ）参照）。
３は導体２と一体化している。また、絶縁フィルム３に
は後工程で導体２と金属板５の電気接続を実施する箇所
と合致する部分にスルーホール１２を設ける（図４
（Ａ）参照）。
【００４０】製造工程としては、まず半導体チップ１と
導体２を接続する（図４（Ｂ）参照）。このとき用いる
接続技術はＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）と呼ばれる金属間の加熱加圧接着技術を
用いる。
導体２を接続する（図４（Ｂ）参照）。このとき用いる
接続技術はＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂ
ｏｎｄｉｎｇ）と呼ばれる金属間の加熱加圧接着技術を
用いる。
【００４１】次に、金属板５に半導体チップ１接着部に
は導電性接着剤７を、絶縁フィルム３接着部には絶縁性
接着剤８を各々塗布し、金属板５と位置合わせし加熱加
圧接着する（図４（Ｃ）参照）。この接着の際、半導体
チップ１の表面を保護する必要があるためこの部分の加
圧は弾性ゴムなどを緩衝材として使用する。
は導電性接着剤７を、絶縁フィルム３接着部には絶縁性
接着剤８を各々塗布し、金属板５と位置合わせし加熱加
圧接着する（図４（Ｃ）参照）。この接着の際、半導体
チップ１の表面を保護する必要があるためこの部分の加
圧は弾性ゴムなどを緩衝材として使用する。
【００４２】次に、金属板５に設けたスルーホール９の
表面にロウ材１１を１０〜２０μｍの厚さで被着させた
金属球１０を挿入し（図４（Ｄ）参照）、フラックスを
供給しロウ材１１を加熱・溶融することで金属板５と導
体２がロウ材１１、金属球１０を介して電気的接続が行
われる（図５（Ｅ）参照）。
表面にロウ材１１を１０〜２０μｍの厚さで被着させた
金属球１０を挿入し（図４（Ｄ）参照）、フラックスを
供給しロウ材１１を加熱・溶融することで金属板５と導
体２がロウ材１１、金属球１０を介して電気的接続が行
われる（図５（Ｅ）参照）。
【００４３】最終的に、外部端子となる半田ボール４を
位置合わせし溶融接続し、樹脂６で半導体チップ１の周
囲を充填することでテープＢＧＡは完成する（図５
（Ｆ）参照）。
位置合わせし溶融接続し、樹脂６で半導体チップ１の周
囲を充填することでテープＢＧＡは完成する（図５
（Ｆ）参照）。
【００４４】半田ボール４と金属板５の接続に用いるロ
ウ材１１はともに低融点金属から成るが、ロウ材１１を
より高融点のものにすることで半田ボール４の接続時に
再溶融し位置ずれ等の不具合を防止することが可能とな
る。
ウ材１１はともに低融点金属から成るが、ロウ材１１を
より高融点のものにすることで半田ボール４の接続時に
再溶融し位置ずれ等の不具合を防止することが可能とな
る。
【００４５】以上のような構造および製造工程を採用す
ることで極めて簡便かつ安定した金属板の接続工程を得
ることが可能で、目的の高速電気特性を向上させたテー
プＢＧＡを得ることができる。
ることで極めて簡便かつ安定した金属板の接続工程を得
ることが可能で、目的の高速電気特性を向上させたテー
プＢＧＡを得ることができる。
【００４６】［実施例２］次に第２の実施例について説
明する。図６は本発明の第２の実施例を示す断面図であ
る。
明する。図６は本発明の第２の実施例を示す断面図であ
る。
【００４７】図６を参照すると、金属球１２とロウ材１
３による接続箇所を半導体チップ１４側の絶縁フィルム
１５上Ａ部と外部端子である半田ボール１６直上の絶縁
フィルム１５上Ｂ部の２箇所としている。
３による接続箇所を半導体チップ１４側の絶縁フィルム
１５上Ａ部と外部端子である半田ボール１６直上の絶縁
フィルム１５上Ｂ部の２箇所としている。
【００４８】半導体チップ１４は１ＧＨｚ近い高周波領
域での動作中は導体的性質より比誘電率：εｓ＝１２程
度の誘電体的な性質が強まるため第１の実施例の構造で
は接地電位が不安定になりやすく半導体チップ１４近傍
での低抵抗による導通が必要となってくる。この第２の
実施例の場合、導体１７の形成パターンは半導体チップ
１４の近傍ほど微細化されているのが一般で、これに従
いＡ部の寸法は、Ｂ部のそれに対して微細化する必要が
ある。例えば、Ａ部スルーホールの最小直径は０．２〜
０．３であるのに対し、Ｂ部のそれは第１の実施例と同
様に０．５ｍｍ程度である。このスルーホールの大きさ
に合わせて金属球の大きさも変化させ、Ａ部では０．２
５ｍｍ程度、Ｂ部では０．６ｍｍ程度の直径の金属球を
使用する。ただし、半導体装置の製造プロセスは第１の
実施例と同様となる。
域での動作中は導体的性質より比誘電率：εｓ＝１２程
度の誘電体的な性質が強まるため第１の実施例の構造で
は接地電位が不安定になりやすく半導体チップ１４近傍
での低抵抗による導通が必要となってくる。この第２の
実施例の場合、導体１７の形成パターンは半導体チップ
１４の近傍ほど微細化されているのが一般で、これに従
いＡ部の寸法は、Ｂ部のそれに対して微細化する必要が
ある。例えば、Ａ部スルーホールの最小直径は０．２〜
０．３であるのに対し、Ｂ部のそれは第１の実施例と同
様に０．５ｍｍ程度である。このスルーホールの大きさ
に合わせて金属球の大きさも変化させ、Ａ部では０．２
５ｍｍ程度、Ｂ部では０．６ｍｍ程度の直径の金属球を
使用する。ただし、半導体装置の製造プロセスは第１の
実施例と同様となる。
【００４９】［実施例３］次に本発明の第３の実施例に
ついて説明する。図７は、本発明の第３の実施例を示す
断面図である。
ついて説明する。図７は、本発明の第３の実施例を示す
断面図である。
【００５０】図７に示した半導体装置では、上記特願平
８−１３７２２４号明細書によるものを基本としてい
る。この半導体装置では、絶縁フィルム１８の両面に導
体を設け一方を信号線１９、もう一方を電源層２０とし
て使用する。この３層構造を呈した基体をポリイミド系
の絶縁性接着剤２１で厚さ０．２ｍｍ程度で中央部を凹
状に折り曲げ加工した金属板２２と接着する。半導体チ
ップ２３との接続は直径２０〜３０μｍのボンディング
ワイヤ２４で接続する。接続工法は熱圧着法などとな
る。この半導体装置でも金属板２２を接地電位で使用す
るため、外部端子である半田ボール２５と電気的接続を
実施する必要がある。従って本発明である金属球２６と
ロウ材２７による接続を半田ボール２５直上で実施す
る。金属球２６とロウ材２７は先の実施例と同様の材質
でよい。このとき金属球２６の接続パターン２８と電源
層２０は絶縁分離できるようにパターニングしておく。
また半導体チップ２３近傍での金属板２２の接地電位へ
の接続は、半導体チップ２３からボンディングワイヤ２
４を直接金属板２２へ熱圧着することで対処する。
８−１３７２２４号明細書によるものを基本としてい
る。この半導体装置では、絶縁フィルム１８の両面に導
体を設け一方を信号線１９、もう一方を電源層２０とし
て使用する。この３層構造を呈した基体をポリイミド系
の絶縁性接着剤２１で厚さ０．２ｍｍ程度で中央部を凹
状に折り曲げ加工した金属板２２と接着する。半導体チ
ップ２３との接続は直径２０〜３０μｍのボンディング
ワイヤ２４で接続する。接続工法は熱圧着法などとな
る。この半導体装置でも金属板２２を接地電位で使用す
るため、外部端子である半田ボール２５と電気的接続を
実施する必要がある。従って本発明である金属球２６と
ロウ材２７による接続を半田ボール２５直上で実施す
る。金属球２６とロウ材２７は先の実施例と同様の材質
でよい。このとき金属球２６の接続パターン２８と電源
層２０は絶縁分離できるようにパターニングしておく。
また半導体チップ２３近傍での金属板２２の接地電位へ
の接続は、半導体チップ２３からボンディングワイヤ２
４を直接金属板２２へ熱圧着することで対処する。
【００５１】このような構造を採用することで、絶縁フ
ィルムの両面に導体層を有する基体を用いた場合でも電
源層の設置という高付加価値を与えることが可能で、か
つＴＡＢ技術よりも製造コストが廉価なワイヤボンディ
ングを製造プロセスで採用することで半導体装置全体で
の価格上昇を抑えている。
ィルムの両面に導体層を有する基体を用いた場合でも電
源層の設置という高付加価値を与えることが可能で、か
つＴＡＢ技術よりも製造コストが廉価なワイヤボンディ
ングを製造プロセスで採用することで半導体装置全体で
の価格上昇を抑えている。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
によれば、半導体装置の剛性を確保する金属板とパッケ
ージ基体上の導体との電気的接続を施し、接続部はロウ
材と金属球により構成され、金属板に金属球と嵌合する
スルーホールを設けた構造を有することで、安定した高
速電気特性と簡便かつ安定した製造プロセスを得ること
が可能となる。
によれば、半導体装置の剛性を確保する金属板とパッケ
ージ基体上の導体との電気的接続を施し、接続部はロウ
材と金属球により構成され、金属板に金属球と嵌合する
スルーホールを設けた構造を有することで、安定した高
速電気特性と簡便かつ安定した製造プロセスを得ること
が可能となる。
【図１】本発明の一実施例の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【図３】図１の背面図である。
【図４】本発明の一実施例の製造工程図である。
【図５】本発明の一実施例の製造工程図である。
【図６】本発明の第２の実施例の断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例の断面図である。
【図８】従来のテープＢＧＡの平面図（接地電位層な
し）である。
し）である。
【図９】従来のテープＢＧＡの断面図（設置電位層な
し）である。
し）である。
【図１０】従来のテープＢＧＡの断面図（接地電位層：
導体層）である。
導体層）である。
【図１１】従来のテープＢＧＡの断面図（接地電位層：
金属板）である。
金属板）である。
【図１２】図１１のテープＢＧＡの接続部分概略図であ
る。
る。
１、１４、２３ 半導体チップ ２、１７ 導体 ３、１５、１８ 絶縁フィルム ４、１６、２５ 半田ボール ５、２２ 金属板 ６ 樹脂 ７ 導電性接着剤 ８、２１ 絶縁性接着剤 ９ スルーホール １０、１２ 金属球 １１、１３ ロウ材 １９ 信号線 ２０ 電源層 ２４ ボンディングワイヤ ３１、３８、４８ 絶縁フィルム ３２、４３ 半導体チップ ３３、３９、４２ 導体 ３２、４５ 半田ボール ３５ 樹脂 ３６、４１ 金属板 ３７、４４、４９ 接着剤 ４０ 接地プレーン ４６、５０、５１ スルーホール ４７ 半田
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 1/05 H05K 1/11 H05K 3/40 H05K 3/44
Claims (6)
- 【請求項１】半導体チップと電気的接続を行う導体を支
持するフィルム状絶縁体を基体として、該基体の一平面
に金属板を有し対面に外部接続端子を有する半導体装置
において、前記金属板及び前記フィルム状絶縁体が、前記金属板と
前記導体との接続位置に貫通孔を備え、 前記金属板の貫通孔内には、前記導体と接するように配
置した金属球を備え 、前記金属球、及び、前記貫通孔と
前記金属球との間隙に充填されてなるロウ材により、前
記金属板と前記導体とが電気的に接続されてなる、こと
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】前記金属板の前記貫通孔が前記対面側に漏
斗状に狭められ、前記金属球が前記貫通孔の漏斗状に狭
められた側の開口端部から前記フィルム状絶縁体の前記
貫通孔側に突出して前記導体と接している、ことを特徴
とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】前記金属球とロウ材により前記金属板と前
記導体箔との電気的接続がとられる箇所が、前記外部接
続端子の位置の直上に位置するか、又は、前記外部接続
端子の位置の直上と前記外部接続端子の位置よりも前記
半導体チップに近い側に位置している、ことを特徴とす
る請求項１又は２記載の半導体装置。 - 【請求項４】半導体チップと電気的接続を行う導体を支
持するフィルム状絶縁体を基体とし、前記基体の一面側
にパッケージ全体の剛性を高める金属板を備え、対面に
外部接続端子を有する半導体装置の製造方法において、前記金属板及びフィルム状絶縁体の 前記導体と前記金属
板との電気的な接続をとる位置に貫通孔を設け、前記金属板の前記貫通孔に金属球を挿入し、前記金属球
は、前記金属板の前記貫通孔から突出して 前記導体と当
接するように配置され、 前記貫通孔と前記金属球の間隙をロウ材で充填すること
で、前記導体と前記金属板とを電気的に接続する、こと
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】前記貫通孔が前記対面側に漏斗状に狭めら
れ、前記金属球が前記貫通孔の漏斗状に狭められた側の
開口端部から前記フィルム状絶縁体の前記貫通孔側に突
出して前記導体と接する、ことを特徴とする請求項４記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】前記金属板の前記貫通孔に、表面にロウ材
を被着させた前記金属球を挿入し、フラックスを供給し
前記ロウ材を加熱・溶融させることで、前記金属板と前
記導体とが前記金属球及び前記ロウ材を介して電気的接
続が行われる、ことを特徴とする請求項４又は５記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9150053A JP3013809B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9150053A JP3013809B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10326963A JPH10326963A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3013809B2 true JP3013809B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=15488485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9150053A Expired - Lifetime JP3013809B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013809B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2358957B (en) * | 1999-10-27 | 2004-06-23 | Ibm | Ball grid array module |
-
1997
- 1997-05-23 JP JP9150053A patent/JP3013809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10326963A (ja) | 1998-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991116 |