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JP3448010B2 - 半導体パッケージ用チップ支持基板 - Google Patents

半導体パッケージ用チップ支持基板

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JP3448010B2
JP3448010B2 JP2000115858A JP2000115858A JP3448010B2 JP 3448010 B2 JP3448010 B2 JP 3448010B2 JP 2000115858 A JP2000115858 A JP 2000115858A JP 2000115858 A JP2000115858 A JP 2000115858A JP 3448010 B2 JP3448010 B2 JP 3448010B2
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Japan
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semiconductor chip
wiring
hole
insulating support
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義樹 曽田
浩司 宮田
文男 井上
聡夫 山崎
良明 坪松
英博 中村
康彦 阿波野
茂樹 市村
正己 湯佐
順雄 岩崎
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シャープ株式会社
日立化成工業株式会社
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
用チップ支持基板に関する。 【0002】 【従来の技術】半導体の集積度が向上するに従い、入出
力端子数が増加している。従って、多くの入出力端子数
を有する半導体パッケージが必要になった。一般に、入
出力端子はパッケージの周辺に一列配置するタイプと、
周辺だけでなく内部まで多列に配置するタイプがある。
前者は、QFP(Quad Flat Packag
e)が代表的である。これを多端子化する場合は、端子
ピッチを縮小することが必要であるが、0.5mmピッ
チ以下の領域では、配線板との接続に高度な技術が必要
になる。後者のアレイタイプは比較的大きなピッチで端
子配列が可能なため、多ピン化に適している。従来、ア
レイタイプは接続ピンを有するPGA(Pin Gri
d Array)が一般的であるが、配線板との接続は
挿入型となり、表面実装には適していない。このため、
表面実装可能なBGA(Ball Grid Arra
y)と称するパッケージが開発されている。 【0003】一方、電子機器の小型化に伴って、パッケ
ージサイズの更なる小型化の要求が強くなってきた。こ
の小型化に対応するものとして、半導体チップとほぼ同
等サイズの、いわゆるチップサイズパッケージ(CS
P; Chip Size Package)が提案さ
れている。これは、半導体チップの周辺部でなく、実装
領域内に外部配線基板との接続部を有するパッケージで
ある。具体例としては、バンプ付きポリイミドフィルム
を半導体チップの表面に接着し、チップと金リード線に
より電気的接続を図った後、エポキシ樹脂などをポッテ
ィングして封止したもの(NIKKEI MATERI
ALS & TECHNOLOGY 94.4,No.
140,p18ー19)や、仮基板上に半導体チップ及
び外部配線基板との接続部に相当する位置に金属バンプ
を形成し、半導体チップをフェースダウンボンディング
後、仮基板上でトランスファーモールドしたもの(Sm
allest FlipーChipーLike Pac
kage CSP; TheSecond VLSI
Packaging Workshop of Jap
an,p46ー50,1994)などがある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されている半導体パッケージの多くは、小型で高集積
度化に対応できかつパッケージクラックを防止し信頼性
に優れしかも生産性に優れるものではない。本発明は、
パッケージクラックを防止し信頼性に優れる小型の半導
体パッケージの製造を可能とする半導体パッケージ用チ
ップ支持基板を提供するものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置用チ
ップ支持基板は、以下のことを特徴とする。 A.絶縁性支持基板の一表面には複数の配線が形成され
ており、前記配線は少なくとも半導体チップ電極とワイ
ヤボンディングによって後に接続するインナー接続部及
び半導体チップ搭載領域部を有すものであり、 B.前記絶縁性支持基板には、前記絶縁性支持基板の前
記配線が形成されている箇所であって前記インナー接続
部と導通するアウター接続部が設けらる箇所に、開口が
設けられており、 C.前記絶縁性支持基板の前記半導体チップ搭載領域内
における前記配線相互間に、少なくとも1個の貫通穴が
設けられており、 D.前記貫通穴は、後に前記配線の半導体チップ搭載領
域部を含めて前記半導体チップが搭載される箇所に設け
られる絶縁性フィルムが、前記貫通穴周辺部で前記絶縁
性支持基板との間に中空箇所を形成するように構成され
おり、 E.)開口が、半導体チップ搭載領域部の配線が形成さ
れている箇所の絶縁性支持基板に設けられている ことを
特徴とする半導体パッケージ用チップ支持基板。 【0006】 【発明の実施の形態】絶縁性支持基板としては、ポリイ
ミド、エポキシ樹脂、ポリイミド等のプラスチックフィ
ルム、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリイミド等のプラ
スチックをガラス不織布等基材に含浸・硬化したもの等
が使用できる。絶縁性支持基板の一表面に複数の配線を
形成すには、銅箔をエッチングする方法、所定の箇所に
銅めっきをする方法、それらを併用する方法等が使用で
きる。絶縁性支持基板に外部接続部、貫通穴などの開口
を設けるには、ドリル加工やパンチングなどの機械加
工、エキシマレーザや炭酸ガスレーザなどのレーザ加工
等により行うことができる。また、接着性のある絶縁基
材等に開口部をあらかじめ設け、それを銅箔等の配線形
成用金属箔と張り合わせる方法、銅箔付きまたはあらか
じめ配線が形成された絶縁基材に開口部を設ける方法、
それらを併用する等が可能である。インナー接続部と導
通するアウター接続部は、絶縁性支持基板開口部にはん
だボール、めっき等によりバンプ等を形成することによ
り作成することができる。これは外部の基板等に接続さ
れる。半導体チップ搭載領域は、できるだけ均一に配線
パターンが配置されていることが好ましい。具体的に
は、半導体チップ搭載領域の絶縁性支持基板には、任意
の点からその任意の点を含む半径1ミリメートルの範囲
に少なくとも1つ以上の配線が形成されているように配
線が配置されていることが好ましい。しかし、配線だけ
でこのような条件が満足できな場合は、別に独立のダミ
ーパターン、位置合わせ用マーク、文字・符号等などの
金属パターンを設けても良い。これによって、絶縁性フ
ィルムを接着するときに、貫通穴周辺部で絶縁性フィル
ムが絶縁性支持基板に接着しにくくなる。 【0007】絶縁性フィルムには、ポリイミド、エポキ
シ樹脂、ポリイミド等のプラスチックフィルムに接着材
を片面もしくは両面に塗布したもの、または絶縁性のフ
ィルム状接着材が使用できる。絶縁性のフィルム状接着
材としては、例えば化1 【化1】(ただし、n=2〜20の整数を示す。)で表されるテ
トラカルボン酸二無水物(1)の含量が全テトラカルボ
ン酸二無水物の70モル%以上であるテトラカルボン酸
二無水物と、ジアミンを反応させて得られるポリイミド
樹脂、更にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるフィ
ルム状接着材がある。更にこれにシリカ、アルミナ、等
の無機物質フィラーを含有させることもできる。絶縁性
のフィルム状接着材を使用する場合の厚みについては、
半導体チップと配線間の絶縁性を確保できる限り、薄く
したほうが接着剤の垂れが少なくなり絶縁性支持基板の
貫通穴周辺部に接着しにくくなる。接着前の接着フィル
ムの厚みとしては、具体的には0.005mm以上かつ
0.030mm以下が好ましく、あらゆる基材、配線パ
ターン等に対して安定した耐リフロー性及び絶縁性を示
す厚みとして0.01mm以上かつ0.020mm以下
の範囲がより好ましい。貫通穴は、絶縁性フィルム搭載
領域に少なくとも1個以上形成される。穴径は特に問わ
ないが、例えば、0.05mm以上かつ1.0mm以下
が好ましい。配置も特に問わないが、なるべく均等に複
数個配置されていることが好ましく、これらの穴径およ
び配置は、配線パターンに応じて選択される。 【0008】本発明の半導体パッケージ用チップ支持基
板を使用して半導体パッケージを製造するには、まず、
本発明の半導体パッケージ用チップ支持基板の絶縁性フ
ィルム面に半導体チップを搭載する。このとき、絶縁性
フィルムに接着機能がある場合は、そのまま搭載する事
も可能であるが、ペースト状のダイボンド接着材を併用
することもできる。次に半導体チップ電極を支持基板の
インナー接続部とワイヤーボンディング等により接続す
る。さらに半導体チップの少なくとも半導体チップ電極
面を樹脂封止し、アウター接続部にはんだボールを搭載
することにより半導体パッケージを製造することが出来
る。 【0009】 【実施例】図1により、本発明の一実施例について説明
する。ポリイミド接着材をポリイミドフィルムの両面に
塗布した、厚さ0.07mmのポリイミドボンディング
シート1に、アウター接続部となる開口3及び貫通穴
(ベントホール)9をドリル加工で形成する。次に厚さ
0.018mmの銅箔(日本電解製、商品名:SLPー
18)を接着後、インナー接続部及び展開配線2を通常
のエッチング法で形成する。さらに、露出している配線
に無電解ニッケルめっき(膜厚:5μm)、無電解金め
っき(膜厚:0.8μm)を順次施す(不図示)。ここ
では、無電解めっきを使用したが、電解めっきを用いて
もよい。次に打ち抜き金型を用いてフレーム状に打ち抜
き、複数組のインナー接続部、展開配線、アウター接続
部を形成した支持基板を準備する(図1a)。支持基板
の作製方法として市販の2層(銅/ポリイミド)フレキ
シブル基板のポリイミドを、レーザ加工によりアウター
接続部穴等を形成する方法でもよい。次に支持基板の半
導体チップ搭載領域に、ダイボンドフィルム4(日立化
成工業株式会社製、商品名:DFー335、厚み0.0
15mm)を接着する(図1b)。接着の条件は、例え
ば温度160℃、時間5秒、圧力3kgf/cm2であ
る。このような条件によれば、ダイボンドフィルム4は
平板状フィルムの状態を維持でき、また、接着材が垂れ
ることもないので、ダイボンドフィルム4は配線等の金
属パターン部の上部表面付近のみで接着でき、ボンディ
ングシート1とは接着せず、ダイボンドフィルム4とボ
ンディングシート1との間に貫通穴とつながった空隙で
ある中空領域(中空箇所)11を形成する。次に、接着
したダイボンドフィルム上に無銀ペースト(日立化成工
業株式会社製、商品名:ENー4322)を用いて、半
導体チップ6を支持基板の所定の位置に接着し、180
℃、1時間のアフターキュアを行いダイボンドフィルム
と無銀ペーストを硬化させる。さらに、半導体チップ電
極とインナー接続部を、金ワイヤ5をボンディングして
電気的に接続する(図1c)。このようにして形成した
ものをトランスファモールド金型に装填し、半導体封止
用エポキシ樹脂7(日立化成工業(株)製、商品名:C
Lー7700)を用いて各々封止する(図1d)。その
後、アウター接続部となる開口部にはんだボール8を配
置し溶融させ(図1e)、パンチにより個々のパッケー
ジに分離し半導体パッケージが得られる(図1f)。本
実施例では0.015mm厚のダイボンドフィルムを用
いたが、比較のためダイボンド厚を変えたサンプルを作
製し、吸湿リフロー試験(試験条件、温度:30℃、湿
度:75%、96時間放置後、温度:230℃、IRリ
フローを2サイクル)を実施した。その結果、厚み0.
030mm以下であれば、良好な耐リフロー性(リフロ
ーによる剥離、膨れ、内部クラックがない)を示すこと
がわかった。また、同様に厚みを変えたサンプルを恒温
恒湿槽(条件、温度:85℃、湿度:85%)に放置し
配線間(ライン/スペース:0.040/0.040m
m)の絶縁抵抗を調べた結果、ダイボンドフィルムの厚
みが0.005mm未満になると1000時間後の絶縁
抵抗が急激に低下し、初期1012オームに対して試験後
102オーム以下になり、ダイボンドフィルムの厚み
0.005mm以上では初期1012オーム以上、試験後
1012オーム以上で絶縁抵抗の低下が見られなかった。
したがって、ダイボンドフィルムの厚みとしては0.0
05mm以上かつ0.030mm以下であることが望ま
しい。 【0010】 【発明の効果】a.絶縁性支持基板の一表面に複数組の
配線(少なくとも半導体チップ電極と接続するインナー
接続部及び半導体チップ搭載領域部を有す)を形成し、 b.絶縁性支持基板の、絶縁性支持基板の配線が形成さ
れている箇所であってインナー接続部と導通するアウタ
ー接続部が設けらる箇所に開口を設け、 c.絶縁性支持基板の配線のない半導体チップ搭載領域
に、1個以上の貫通穴を設け、 d.配線の半導体チップ搭載領域部を含めて半導体チッ
プが搭載される箇所に絶縁性フィルムを形成し、 e.半導体チップを、支持基板のインナー接続部が設け
られている面に接着し、 f.半導体チップ電極を基板のインナー接続部とワイヤ
ーボンディングにより接続し、 g.半導体チップの少なくとも半導体チップ電極面を樹
脂封止して製造する半導体パッケージでは、従来絶縁性
フィルムを貼る場合、配線の凹凸を接着材またはフィル
ム状接着材で埋め込んで絶縁性支持基板と接着させてい
たことから、信頼性を向上させるための貫通穴(ベント
ホール)を埋め込んでしまうことになり、貫通穴の排気
機能を充分に活用できなかった。このためIRリフロー
等で外部基板に実装する際に、剥離やパッケージクラッ
クが発生しやすく、信頼性を落とす原因になっていた。 本発明では、絶縁性フィルムを配線・金属パターン上に
テント状に貼ることにより、ベントホール部の中空状態
を維持することができることから、ベントホールの機能
を十分に発揮でき、リフロー時にダイボンド材から発生
するガスや水蒸気を確実にパッケージ外に放出できる。
したがって、パッケージクラックを防止し信頼性の高い
小型半導体パッケージの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例を説明するための、半導体パ
ッケージ製造工程を示す断面図である。 【符号の説明】 1.ポリイミドボンディングシート 2.インナー
接続部及び展開配線 3.開口 4.ダイボン
ドフィルム 5.金ワイヤ 6.半導体チ
ップ 7.半導体封止用エポキシ樹脂 8.はんだボ
ール 9.貫通穴 10.無銀ペ
ースト 11.中空領域(中空箇所)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 文男 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株 式会社 筑波開発研究所内 (72)発明者 山崎 聡夫 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株 式会社 筑波開発研究所内 (72)発明者 坪松 良明 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株 式会社 筑波開発研究所内 (72)発明者 中村 英博 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株 式会社 筑波開発研究所内 (72)発明者 阿波野 康彦 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株 式会社 筑波開発研究所内 (72)発明者 市村 茂樹 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株 式会社 筑波開発研究所内 (72)発明者 湯佐 正己 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株 式会社 筑波開発研究所内 (72)発明者 岩崎 順雄 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館研究所内 (56)参考文献 特開 平10−189820(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/12 - 23/15

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】A.絶縁性支持基板の一表面には複数の配
    線が形成されており、前記配線は少なくとも半導体チッ
    プ電極とワイヤボンディングによって後に接続するイン
    ナー接続部及び半導体チップ搭載領域部を有すものであ
    り、 B.前記絶縁性支持基板には、前記絶縁性支持基板の前
    記配線が形成されている箇所であって前記インナー接続
    部と導通するアウター接続部が設けらる箇所に、開口が
    設けられており、 C.前記絶縁性支持基板の前記半導体チップ搭載領域内
    における前記配線相互間に、少なくとも1個の貫通穴が
    設けられており、 D.前記貫通穴は、後に前記配線の半導体チップ搭載領
    域部を含めて前記半導体チップが搭載される箇所に設け
    られる絶縁性フィルムが、前記貫通穴周辺部で前記絶縁
    性支持基板との間に中空箇所を形成するように構成され
    おり、 E.)開口が、半導体チップ搭載領域部の配線が形成さ
    れている箇所の絶縁性支持基板に設けられている ことを
    特徴とする半導体パッケージ用チップ支持基板。
JP2000115858A 1996-07-31 2000-04-12 半導体パッケージ用チップ支持基板 Expired - Fee Related JP3448010B2 (ja)

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