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JPH11176887A - 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

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Publication number
JPH11176887A
JPH11176887A JP9337510A JP33751097A JPH11176887A JP H11176887 A JPH11176887 A JP H11176887A JP 9337510 A JP9337510 A JP 9337510A JP 33751097 A JP33751097 A JP 33751097A JP H11176887 A JPH11176887 A JP H11176887A
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JP
Japan
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heat spreader
tape carrier
semiconductor chip
reinforcing member
tape
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JP9337510A
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English (en)
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Koichiro Niwa
康一郎 丹羽
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Priority to TW087120404A priority patent/TW409371B/zh
Priority to CN98123317A priority patent/CN1118097C/zh
Priority to US09/207,557 priority patent/US5998241A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着材の使用を極力減らし、熱が加わっても
容易に剥がれの生じないようにする。 【解決手段】 サポートリング８に設けられた所望の大
きさの凸部１４を、ヒートスプレッダ７に設けられた所
望の大きさの凹部または貫通孔にはめ込むことにより、
ヒートスプレッダ７とサポートリング８とを接合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に半導体チップの発生した熱を
放散させるためのヒートスプレッダと、テープキャリア
のそりを防止するための補強部材とを備えた半導体装置
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体チップの高密度実装を実現
する手段の一つとして、テープ−ＢＧＡ（Tape-Ball Gr
id Array）と呼ばれ、テープキャリアに半導体チップを
搭載してバンプ電極を備えたパッケージが利用されてい
る。
【０００３】図１２は、従来例を示す断面図である。同
図に示すように、半導体チップ１はインナリード２を介
してＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープ３の銅箔
３ａに接続されている。このＴＡＢテープ３は、ポリイ
ミドによって形成されたテープ３ｂと、その上に形成さ
れて所望の配線パタンを成す銅箔３ａとによって形成さ
れている。そして、このＴＡＢテープ３はインナリード
２および外部電極４とともに、半導体チップ１を搭載す
るためのテープキャリアを構成している。また、半導体
チップ１の種々の端子（図示せず）は、インナリード
２、銅箔３ａおよび外部電極４を介してバンプ電極５に
電気的に接続されている。
【０００４】一方、半導体チップ１のインナリード２に
対して反対側の面には、銀ペースト６を介してヒートス
プレッダ７が取り付けられており、半導体チップ１の動
作時に生じた熱を外部に放散するように構成されてい
る。そして、半導体チップ１の周辺におけるヒートスプ
レッダ７とＴＡＢテープ３との間には、半導体チップ１
よりも厚みのあるサポートリング８（補強部材）が接着
剤９，１０によって接着され、ＴＡＢテープ３のそりを
防止している。
【０００５】また、バンプ電極５の周辺に露出している
外部電極４にはカバーレジスト１１が塗布されている。
半導体チップ１およびインナリード２はポッティング樹
脂１２によって封止されており、これらの被覆材は電気
的な絶縁性を保つとともに外部からの応力および湿気等
から半導体チップ１を保護している。このように、従来
においてはヒートスプレッダ７およびサポートリング８
の接合に接着材を用いていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パッケ
ージの製造において接着剤を多用した場合、実装時のリ
フロー等における熱履歴によって接着力が低下し、剥が
れが生じるという問題があった。これは熱によって接着
材が溶融したり、接着材に含まれている水分が気化して
膨張したりすることによるものであり、接着材を使う以
上これらの問題を避けるのは困難であるといえる。本発
明は、このような課題を解決するためのものであり、接
着材の使用を極力減らし、熱が加わっても容易に剥がれ
の生じない半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１に係る本発明の半導体装置は、補強
部材に設けられた所望の大きさの凸部が、ヒートスプレ
ッダに設けられた所望の大きさの凹部または貫通孔には
め込まれることにより、ヒートスプレッダと補強部材と
が接合されたものである。また、請求項２に係る本発明
の半導体装置は、ヒートスプレッダに設けられた所望の
大きさの凸部が、補強部材に設けられた所望の大きさの
凹部または貫通孔にはめ込まれることにより、ヒートス
プレッダと補強部材とが接合されたものである。また、
請求項３に係る本発明の半導体装置は、ヒートスプレッ
ダを形成する金属の一部と補強部材を形成する金属の一
部とが互いに融着されることにより、ヒートスプレッダ
と補強部材とが接合されたものである。また、請求項４
に係る本発明の半導体装置は、ヒートスプレッダの縁が
半導体チップの側にほぼ１８０度折り曲げられ、この折
り曲げられた部分がヒートスプレッダとテープキャリア
との間に所望の間隔を確保するための補強部材を構成し
たものである。また、請求項５に係る本発明の半導体装
置は、補強部材が、樹脂によって形成されたものであ
る。
【０００８】また、請求項７に係る本発明の半導体装置
の製造方法は、ヒートスプレッダと補強部材とを、かし
めによって接合するものである。また、請求項８に係る
本発明の半導体装置の製造方法は、ヒートスプレッダと
補強部材とを、スポット溶接によって接合するものであ
る。また、請求項９に係る本発明の半導体装置の製造方
法は、ヒートスプレッダの縁を半導体チップの側にほぼ
１８０度折り曲げ、この折り曲げられた部分を用いてヒ
ートスプレッダとテープキャリアとの間に所望の間隔を
確保するための補強部材を構成するものである。また、
請求項１１に係る本発明の半導体装置の製造方法は、補
強部材を、樹脂によって形成するものである。このよう
に構成することにより本発明は、接着剤を用いることな
くヒートスプレッダとサポートリングとを接合させるこ
とができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明
の一つの実施の形態を示す断面図である。同図におい
て、図１２における同一符号の部品とは同一のものを示
し、図から明らかなように本実施の形態においては、ヒ
ートスプレッダ７とサポートリング８とを、かしめを用
いて接合している点に特徴がある。
【００１０】ここで、図１（ａ）に係るヒートスプレッ
ダ７とサポートリング８とを接合する工程について説明
する。図３は、図１（ａ）に係る接合前のヒートスプレ
ッダ７とサポートリング８とを示す斜視図である。同図
に示すように、サポートリング８の所望の位置には予め
複数の凸部１４が設けられている。そして、ヒートスプ
レッダ７にはこれら凸部１４と対応する位置に、凸部１
４よりも若干小さめの凹部（図示せず）が設けられてい
る。
【００１１】図４は、図３に係るヒートスプレッダ７と
サポートリング８とを接合する工程を示す断面図であ
る。まず、図４（ａ）に示すように、ヒートスプレッダ
７の凹部１６とサポートリング８の凸部１４との位置合
わせを行う。そして、図４（ｂ）に示すように、凹部１
６に凸部１４を対向させてから、ヒートスプレッダ７側
から圧力をかける。すると、凸部１４と凹部１６とがは
め合わされ、はめ合わされた部分においては金属が塑性
流動し、図４（ｃ）に示されるようにヒートスプレッダ
７とサポートリング８とが接合される。
【００１２】なお、凸部１４の長さを、図１（ｂ）にお
ける凸部１４’のようにヒートスプレッダ７を貫通する
程度にし、はみ出た凸部１４’を押しつぶして接合させ
てもよい。また、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、ヒ
ートスプレッダ７側に凸部１５，１５’を設ける構成と
してもよい。そして、凸部１４，１４’，１５，１５’
および凹部１６の個数およびそれらの配置は、所望の強
度が得られるように任意に選択してやればよい。
【００１３】次に、接着剤を使わずにヒートスプレッダ
７とサポートリング８とを接合するその他の実施の形態
について説明する。図５（ａ）は、本発明のその他の実
施の形態を示す断面図である。同図において、図１
（ａ）における同一符号の部品とは同一のものを示し、
図から明らかなように本実施の形態においてはヒートス
プレッダ７とサポートリング８とを、スポット溶接を用
いて接合した点に特徴がある。
【００１４】ここで、図５（ａ）に係るヒートスプレッ
ダ７とサポートリング８とを接合する工程について説明
する。図６は、図５（ａ）に係るヒートスプレッダ７と
サポートリング８とを接合する工程を示す斜視図であ
る。まず、図６（ａ）に示すように、ヒートスプレッダ
７とサポートリング８との位置合わせをする。そして、
図６（ｂ）に示すように、サポートリング８上にヒート
スプレッダ７を載せ、図６（ｃ）に示すように、その合
わせ目を十分な強度が得られるように所望の個数だけス
ポット溶接している。具体的にはヒートスプレッダ７側
から圧力と一緒に電圧をかけ、１辺に２個のスポット溶
接部１７を形成し、両者を接合している。
【００１５】次に、上記実施の形態のように金属製のサ
ポートリングを用いた場合とは異なり、樹脂を用いてサ
ポートリング８を形成する場合について説明する。図５
（ｂ）は、本発明のその他の実施の形態を示す断面図で
ある。同図において、図１（ａ）における同一符号の部
品とは同一のものを示し、サポートリング８を耐熱性の
ある樹脂（例えば、シリカやアルミナ等を含有するエポ
キシ樹脂等）によって形成している。
【００１６】さて、本実施の形態における製造工程は以
下に示すとおりである。まず、接着力を増すためにヒー
トスプレッダ７に、複数の凸部１８を予め形成してお
く。そして、流動性のあるエポキシ樹脂を型に流し込ん
でからヒートスプレッダ７上に載せ、このエポキシ樹脂
をヒートスプレッダ７に固着させることによってサポー
トリング８を形成する。すなわち、エポキシ樹脂の固化
によって発生した接着力を利用するものであり、接着材
を使わずにサポートリング８をヒートスプレッダ７に取
り付けることができる。
【００１７】なお、サポートリングとして十分な強度が
得られ、かつ十分耐熱性のある樹脂であれば、エポキシ
以外の樹脂を用いてもよい。また、凸部１８の個数およ
びその形状は、所望の接着力が得られるように任意に設
定するとよい。
【００１８】次に、さらにその他の実施の形態について
説明する。図７（ａ）は、本発明のその他の実施の形態
を示す断面図である。同図において、図１（ａ）におけ
る同一符号の部品とは同一または同等のものを示し、本
実施の形態は上記実施の形態以上の優れた効果を有する
ものである。すなわち、ヒートスプレッダ７の縁をほぼ
１８０度折り曲げ、この折り曲げた部分を利用してサポ
ートリングを構成しており、新たにサポートリング８を
設けることはしていない。そのため、部品点数が少なく
なり安価で提供することができる。
【００１９】ここで、図７（ａ）に係るヒートスプレッ
ダ７の製造工程について説明する。図１０は、図７
（ａ）に係るヒートスプレッダ７の製造工程を示す平面
図である。図１０（ａ）に示すように、ヒートスプレッ
ダ７として用いられる銅板（厚さは０．２〜０．４ｍｍ
程度）を予め８角形に切断しておき、その縁を折り曲げ
ると、図１０（ｂ）に示すような正方形のヒートスプレ
ッダ７ができあがる。
【００２０】したがって、本実施の形態を用いれば、新
たにサポートリングのための部品を用意する必要が無
く、従来のものよりも部品点数を減らすことができる。
そして、さらには折り曲げだけでサポートリングを形成
できるため、製造工程が非常に単純なものとなる。ま
た、折り曲げ部分の面積をバンプ電極５が形成される領
域以上にすることにより、バンプ電極５の形成時に支え
とすることもできる。
【００２１】ところで、ヒートスプレッダ７を半導体チ
ップ１に搭載した際に一緒に封止された空気が熱によっ
て膨張し、パッケージを破損することがあるため、以下
のようにして問題を解決する。図１１は、ヒートスプレ
ッダ７を示す平面図である。同図に示すように、ヒート
スプレッダ７の折り曲げ部分同士の間に隙間１３を設け
ることにより、封止された空気と外気とがつながり、膨
張した空気を外気に逃がすことができる。
【００２２】また、図７（ｂ）、図８（ｃ），（ｄ）、
図９（ｅ）は、本発明のその他の実施の形態を示す断面
図である。これらの図において、図１（ａ）における同
一符号の部品とは同一のものを示し、これらのヒートス
プレッダ７も、図１（ａ）のものと同様に縁を折り曲げ
ることによってサポートリングを形成するものであり、
接着剤を使わない点で従来例よりも優れているといえ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、接着剤を
用いずにヒートスプレッダとサポートリングとを接合さ
せることができるため、熱履歴によってヒートスプレッ
ダがサポートリングから剥がれることを防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一つの実施の形態を示す断面図であ
る。
【図２】 本発明のその他の実施の形態を示す断面図で
ある。
【図３】 図１（ａ）に係るヒートスプレッダ７とサポ
ートリング８との接合手順を示す斜視図である。
【図４】 図１（ａ）に係るヒートスプレッダ７とサポ
ートリング８との接合手順を示す断面図である。
【図５】 本発明のその他の実施の形態を示す断面図で
ある。
【図６】 図５（ａ）に係るヒートスプレッダ７とサポ
ートリング８との接合手順を示す斜視図である。
【図７】 本発明のその他の実施の形態を示す断面図で
ある。
【図８】 本発明のその他の実施の形態を示す断面図で
ある。
【図９】 本発明のその他の実施の形態を示す断面図で
ある。
【図１０】 図７（ａ）に係るヒートスプレッダ７の製
造工程を示す平面図である。
【図１１】 図７（ａ）に係るヒートスプレッダ７に隙
間１３を設けた状態を示す断面図である。
【図１２】 従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…半導体チップ、２…インナリード、３…ＴＡＢテー
プ、３ａ…銅箔、３ｂ…テープ、４…外部電極、５…バ
ンプ電極、６…銀ペースト、７…ヒートスプレッダ、８
…サポートリング、９、１０…接着剤、１１…カバーレ
ジスト、１２…ポッティング樹脂、１３…隙間、１４，
１４’，１５，１５’，１８…凸部、１６…凹部、１７
…スポット溶接部。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダと、 このヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間に設
    けられ、前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアと
    の間に所望の間隔を確保するとともに、前記テープキャ
    リアに接着されて前記テープキャリアのそりを抑制する
    ための金属製の補強部材とを備えた半導体装置におい
    て、 前記補強部材に設けられた所望の大きさの凸部が、前記
    ヒートスプレッダに設けられた所望の大きさの凹部また
    は貫通孔にはめ込まれることにより、前記ヒートスプレ
    ッダと前記補強部材とが接合されていることを特徴とす
    る半導体装置。
  2. 【請求項２】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダと、 このヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間に設
    けられ、前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアと
    の間に所望の間隔を確保するとともに、前記テープキャ
    リアに接着されて前記テープキャリアのそりを抑制する
    ための金属製の補強部材とを備えた半導体装置におい
    て、 前記ヒートスプレッダに設けられた所望の大きさの凸部
    が、前記補強部材に設けられた所望の大きさの凹部また
    は貫通孔にはめ込まれることにより、前記ヒートスプレ
    ッダと前記補強部材とが接合されていることを特徴とす
    る半導体装置。
  3. 【請求項３】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダと、 このヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間に設
    けられ、前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアと
    の間に所望の間隔を確保するとともに、前記テープキャ
    リアに接着されて前記テープキャリアのそりを抑制する
    ための金属製の補強部材とを備えた半導体装置におい
    て、 前記ヒートスプレッダを形成する金属の一部と前記補強
    部材を形成する金属の一部とが互いに融着されることに
    より、前記ヒートスプレッダと前記補強部材とが接合さ
    れていることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項４】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダとを備えた半導
    体装置において、 前記ヒートスプレッダは、その縁が前記半導体チップの
    側にほぼ１８０度折り曲げられ、この折り曲げられた部
    分が前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間
    に所望の間隔を確保するための補強部材を構成している
    ことを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項５】 請求項４において、 前記ヒートスプレッダの縁は複数箇所で折り曲げられ、
    これら折り曲げられた部分同士の間には隙間が形成され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項６】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダと、 このヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間に設
    けられ、前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアと
    の間に所望の間隔を確保するとともに、前記テープキャ
    リアに接着されて前記テープキャリアのそりを抑制する
    ための補強部材とを備えた半導体装置において、 前記補強部材は、樹脂によって形成されていることを特
    徴とする半導体装置。
  7. 【請求項７】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダと、 このヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間に設
    けられ、前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアと
    の間に所望の間隔を確保するとともに、前記テープキャ
    リアに接着されて前記テープキャリアのそりを抑制する
    ための金属製の補強部材とを備えた半導体装置の製造方
    法において、 前記ヒートスプレッダと前記補強部材とを、かしめによ
    って接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダと、 このヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間に設
    けられ、前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアと
    の間に所望の間隔を確保するとともに、前記テープキャ
    リアに接着されて前記テープキャリアのそりを抑制する
    ための金属製の補強部材とを備えた半導体装置の製造方
    法において、 前記ヒートスプレッダと前記補強部材とを、スポット溶
    接によって接合することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  9. 【請求項９】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダとを備えた半導
    体装置の製造方法において、 前記ヒートスプレッダの縁を前記半導体チップの側にほ
    ぼ１８０度折り曲げ、この折り曲げられた部分を用いて
    前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間に所
    望の間隔を確保するための補強部材を構成することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記ヒートスプレッダの縁を複数箇所で折り曲げ、これ
    ら折り曲げられた部分同士の間に、隙間を形成すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】 ＴＡＢテープからなるテープキャリア
    と、 このテープキャリアに搭載された半導体チップと、 前記半導体チップの前記テープキャリアとは反対側の面
    に設けられるとともに、この半導体チップよりも大きな
    面積を有する金属製のヒートスプレッダと、 このヒートスプレッダと前記テープキャリアとの間に設
    けられ、前記ヒートスプレッダと前記テープキャリアと
    の間に所望の間隔を確保するとともに、前記テープキャ
    リアに接着されて前記テープキャリアのそりを抑制する
    ための補強部材とを備えた半導体装置の製造方法におい
    て、 前記補強部材を、樹脂によって形成することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
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