JP3417325B2 - 半導体パッケージ - Google Patents
半導体パッケージInfo
- Publication number
- JP3417325B2 JP3417325B2 JP01773999A JP1773999A JP3417325B2 JP 3417325 B2 JP3417325 B2 JP 3417325B2 JP 01773999 A JP01773999 A JP 01773999A JP 1773999 A JP1773999 A JP 1773999A JP 3417325 B2 JP3417325 B2 JP 3417325B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epoxy resin
- thermal stress
- buffer layer
- semiconductor package
- stress buffer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
に関し、特に、インナーリードの疲労破壊を防止した半
導体パッケージに関する。
ィルムの表面に所定の形状に形成された配線パターンと
から構成されるTABテープに半導体チップを搭載し、
半導体チップの電極に接続された配線パターンのインナ
ーリードの周囲に樹脂の封止部を形成した半導体パッケ
ージが多くの用途に使用されている。
リイミドフィルム、2はフィルム1の一方の面に形成さ
れた銅箔の配線パターン、3は熱応力緩衝層4を介して
配線パターン2の上に搭載された半導体チップを示し、
電極5を配線パターン2のインナーリード6に接続させ
ている。
脂の封止部、8は絶縁フィルム1が有する貫通孔を通し
て配線パターン2の所定の個所に接続された外部電極と
しての半田ボールを示し、ポリイミドフィルム1の他方
の面にアレイ状に配置されている。
て示したものである。ポリイミドフィルム1に接着剤1
1を介して貼り付けられた配線パターン2には、ランド
9が設定され、このランド9には、ポリイミドフィルム
1に設けられた貫通孔12を通して半田ボール8が接続
されている。
ド6は、10と10′の部分において曲げられて半導体
チップ3の電極5に接続され、この湾曲を維持した状態
で封止部7に埋め込まれ、外部衝撃から保護されてい
る。
mm、幅30μm、および厚さ25μm程度の極小サイ
ズに、厚さ1.5μm程度の金めっき処理を施して構成
されており、10と10′の曲げ部分は、半径0.05
mm程度の小さな曲率半径に設定されている。
圧延銅箔、あるいは電解銅箔の場合、初期クラックの生
じない最小の曲げ半径が0.04mmとされていること
からすると、これら10と10′の部分における0.0
5mmという曲率半径は厳しいものであり、従って、こ
の種の半導体パッケージにとっては、インナーリード6
を保護する封止部7の役割が重要となる。
要求される関係から−65〜150℃のヒートサイクル
試験をクリアしなければならないが、温度条件が苛酷な
ために接合相手のプリント基板と半田ボールの界面にク
ラックを発生させることがある。
膨張係数の違いにあり、前者の係数20〜30ppm/
℃と後者の係数3ppm/℃の差がヒートサイクルによ
る応力を発生させ、この応力が接合界面に作用する結
果、クラックが発生するものである。
めに存在するもので、ヒートサイクルにより発生するス
トレスは、この熱応力緩衝層4によって緩和されること
になり、その結果、プリント基板と半田ボール8の間で
のクラックの発生は防止されることになる(特表平6−
504408号等)。
パッケージによると、熱応力緩衝層4と封止部7は同じ
材質の樹脂材料によって構成されるのが普通であること
から、インナーリード6に好ましくない応力が作用し、
少ない回数のヒートサイクルにおいて疲労破壊を招くこ
とがある。
性材(熱膨張収縮大)によって構成される熱応力緩衝層
4での膨張収縮力が、インナーリード6に伝搬するため
に発生するもので、ヒートサイクルが繰り返される結
果、前述した10、10′の部分が疲労し、破断に至る
ものである。
るうえにおいて効果を発揮する封止部7は、熱応力緩衝
層4と同じ材質の材料によって構成されていることか
ら、インナーリード6の破壊を助長するように作用しこ
そすれ、破壊現象を防ぐようには作用しない。封止部7
には、ヒートサイクルに伴ってインナーリード6を引き
摺るような力が発生し、このため、10、10′の部分
の疲労破壊は促進されることになる。
を原因とした疲労破壊から、インナーリードを保護する
ことのできる半導体パッケージを提供することにある。
達成するため、絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの一
方の面に形成され、所定の方向に突出したインナーリー
ドを有する配線パターンと、前記配線パターンを有する
前記絶縁フィルムの一方の面に形成された熱応力緩衝層
と、前記熱応力緩衝層に接着され、電極を前記インナー
リードに接続させた半導体チップと、前記インナーリー
ドおよび前記半導体チップの電極の周囲を覆う封止部
と、前記絶縁フィルムが有する貫通孔を通して前記配線
パターンの所定の個所に接続され、前記絶縁フィルムの
他方の面にアレイ状に配置された半田ボールから構成さ
れる半導体パッケージにおいて、前記熱応力緩衝層は、
100〜150℃において1〜100MPaの弾性係数
を有し、かつ100℃以下のガラス転移点を有する材料
によって構成され、前記封止部は、100〜150℃に
おいて100MPa以上の弾性係数を有し、かつ100
℃以上のガラス転移点を有する材料によって熱膨張収縮
に基づいて発生する熱応力による前記インナーリードの
疲労破断現象を回避するように構成されることを特徴と
する半導体パッケージを提供するものである。
ドフィルム、ポリエステルフィルム等が使用され、配線
パターンの構成材としては、銅箔、銅合金箔等が使用さ
れる。熱応力緩衝層の構成材としては、エポキシ樹脂、
アクリルニトリル変性エポキシ樹脂、アクリルニトリル
ゴム配合エポキシ樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ある
いはシリコーンゴムまたは樹脂等が好ましく、これらの
中から100〜150℃における弾性係数が1〜100
MPaで100℃以下のガラス転移点を有する材料が選
ばれる。
ルノボラック系エポキシ樹脂、クレゾールノボラック系
エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック系エポキシ
樹脂、臭素化クレゾールノボラック系エポキシ樹脂等の
エポキシ樹脂が使用され、これらの中から100〜15
0℃における弾性係数が100MPa以上で100℃以
上のガラス転移点を有する材料が選ばれる。
係数とガラス転移点をそれぞれ1〜100MPaと10
0℃以下に設定する理由は、これらを外れる材料を使用
すると、プリント基板と半導体チップの熱膨張係数の違
いからくる、半田ボールとプリント基板の接合界面での
クラック発生を抑制できなくなるからである。
用するときには、たとえば、37mass%Pb−Sn
共晶の半田ボールを配列する場合、200サイクル程度
のヒートサイクル試験でも半田ボールに脆性破断が生ず
るようになる。
合接着剤によって一体化されるが、接着剤を用いないで
配線パターンを形成する銅箔等に絶縁フィルムを貼り付
けたものを用いることもできる。
で100MPa以上の弾性係数を有し、100℃以上の
ガラス転移点を有する材料を使用する理由は、この弾性
係数とガラス転移点以外の材料を使用するとき、熱応力
緩衝層側からの熱膨張収縮に伴うインナーリードへの応
力の作用を抑制できなくなることと、封止部自身の熱膨
張収縮が大きくなってインナーリードに好ましくない影
響を与えるからである。
構成材として熱応力緩衝層の弾性係数よりも大きな弾性
係数を有する樹脂材料を用いることにより、熱応力緩衝
層の熱膨張収縮に基づく熱応力がインナーリードに伝搬
するのが抑制され、インナーリードを前記熱応力に基づ
く疲労破断現象から回避できるようにしたものである。
また、封止部の構成材のガラス転移点を100℃以上
としたのは、そのような材料は100℃以下の温度での
熱膨張係数が小さく、熱応力の値を小さくできるためで
ある。温度サイクル試験を考慮すると、このガラス転移
点は150℃以上とするとより好ましい。通常エポキシ
樹脂のガラス転移点は100℃以上で、多くは150℃
から170℃である。ガラス転移点が150〜170℃
であれば、温度サイクル試験の高温側温度150℃より
高いので、構成材の弾性係数は150℃以下では大きく
低下せず、熱応力緩衝層から伝搬される応力をその硬さ
によって抑えることができる。
00MPaの範囲にあることと、100℃以上のガラス
転移点を有することは、以上のインナーリード保護のた
めの前提条件であり、封止部がこのような材料で構成さ
れる結果、インナーリードは繰り返しのヒートサイクル
に耐え、疲労破壊しないようになる。
されるのが普通である。アルミニウムによって構成され
ることの多い半導体チップの電極面との間に、Au−A
l合金層が形成されることから、良好な接続状態が構築
される。また、金めっきは、ランド面にも形成されるの
が普通であり、これによって半田ボールとの間に良好な
接続性が保証される。
本発明の半導体パッケージの実施の形態について説明す
る。幅35mm、厚さ50μmのポリイミドフィルム1
の一方の面に、幅26mm、厚さ10μmのエポキシ樹
脂系のフィルム状接着剤11を貼り付けた。
の貼り合わせは、テープラミネーターにポリイミドフィ
ルム1とフィルム状の接着剤11を重ねて供給し、連続
的にラミネートすることによって行った。
を施してインナーリード6のウインドー孔、送り孔(い
ずれも図示せず)、貫通孔12等を形成した後、これに
幅26mm、厚さ18μmの高純度銅圧延箔(純度9
9.99%)を連続ラミネーターを使用して160℃の
温度で貼り付けた。
して接着剤11を硬化させた後、銅箔の表面にフォトソ
ルダーレジストをコーティングし、露光と現像とエッチ
ング処理を施すことによって所定の形状の配線パターン
2を形成し、TABテープ13を得た。
mの48ピンのインナーリード6と、これらに対応した
配線部14と、直径0.35mmのランド9が形成さ
れ、ランド9はピッチ0.75mmのもとに48個配列
された。
1.0μmの金めっきを施した後、インナーリード6の
ウインドー孔(インナーリード6が図のように折り曲げ
られる部分)よりも左右に突出しない位置に熱応力緩衝
層4が貼り付けられた。
シ樹脂から構成された広幅の熱応力緩衝層を金型で所定
の寸法に打ち抜き、これをTABテープ13に貼り付け
ることによって行った。この熱応力緩衝層4の構成材
は、−55℃で2,000MPa、常温で1,500M
Pa、50℃で50MPa、および150℃で20MP
aの低い弾性係数を有し、45℃の低いガラス転移点を
有している。
体チップ3を載置して160℃で2秒間加熱加圧し、こ
れにより半導体チップ3をほぼ瞬間的に搭載した後、シ
ングルポイントボンダーを使用してインナーリード6を
半導体チップ3の電極5に接続した。インナーリード6
には、10と10′の部分に曲率半径が0.05mmの
曲げ部分が設けられた。
樹脂を構成材とする樹脂封止材を使用してインナーリー
ド6の周囲を覆う封止部7を形成し、170℃で1時間
加熱して封止部7を硬化させた後、ランド9にSn・P
b共晶組成の半田ボール8を230℃のリフロー炉を使
用してアレイ状に搭載し、所定の半導体パッケージとし
た。
系エポキシ樹脂は、170℃のガラス転移点を有し、−
65℃において4,000MPa、常温において2,5
00MPa、および150℃において2,000MPa
の弾性係数を有するものである。
以上の構成における封止部7の構成材として、クレゾー
ルノボラック系エポキシ樹脂の代わりにこの樹脂と同水
準のガラス転移点160℃を有し、−65℃、常温、1
50℃の各弾性係数においても、3,000MPa、
1,500MPa、1,000MPaと同水準の特性を
有するフェノールノボラック系エポキシ樹脂を使用した
半導体パッケージ(2)と、上記半導体パッケージ
(1)の構成において、熱応力緩衝層4に−65℃で1
00MPa、常温〜150℃で10MPaの弾性係数を
有し、ガラス転移点が−45℃のシリコーンゴムを使用
した半導体パッケージ(3)と、上記半導体パッケージ
(1)の構成において、熱応力緩衝層に−65℃で2,
000MPa、常温度1,800MPa、150℃で
1,400MPaの弾性係数を有し、140℃のガラス
転移点を有するアクリルニトリルゴム配合のエポキシ樹
脂を使用した半導体パッケージ(4)をそれぞれ準備
し、−65〜150℃のヒートサイクル試験を実施した
ところ、1,000サイクルを超えてもインナーリード
6の疲労破壊はなく、本発明の効果が確認された。
(1)を試料Aとして準備すると共に、比較例として、
熱応力緩衝層に−65℃で3,500MPa、常温で
2,000MPa、150℃で1,500MPaの弾性
係数を有する低弾性化していないビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂を使用し、封止樹脂に試料Aと同じ物性のク
レゾールノボラック系エポキシ樹脂を使用した半導体パ
ッケージ(試料B)と、熱応力緩衝層に試料Aと同じ物
性のアクリルニトリル変性エポキシ樹脂を使用し、封止
樹脂に−65℃で100MPa、常温〜150℃で10
MPaの弾性係数を有し、−45℃のガラス転移点を有
するシリコーン樹脂を使用した半導体パッケージ(試料
C)をそれぞれ作製した。そして、各試料共−65〜1
50℃のヒートサイクル試験を行った。この結果を表1
に示す。なお、表中の数字は、ヒートサイクル試験後の
各試料についてのオープンショート電気試験によるイン
ナーリード断線(L)、半田ボール破断(B)の数を示
す。
キシ樹脂を用いた試料Bでは、実装基板に取り付けた状
態で試験を行っていないため、実装基板との間の熱応力
が発生せず、1,000サイクルでも半田ボールの疲労
破断を起こしていない。これに対し、封止樹脂に低弾性
係数のシリコーン樹脂を用いた試料Cでは、400サイ
クルで9個、600サイクルで11個のインナーリード
断線による電気的オープン不良を発生した。この試料C
の封止樹脂を70℃の濃硝酸で分解してリード断線の破
面を調べた結果、繰り返し熱応力疲労によるストリエー
ション(貝殻模様)が観察された。本発明に係る試料A
では、1,000サイクルの試験においても、オープン
ショート電気試験によるオープン不良がなく、また、イ
ンナーリードを観察しても断線が認められなかった。次
に試料A〜Cを厚さ2.0mmのガラス繊維補強エポキ
シ樹脂基板の一面に厚さ25μmの銅箔配線を形成した
実施基板にそれぞれ半田ボールによって接続搭載したも
のをそれぞれ用意した。そして、各試料共−55〜12
5℃のヒートサイクル試験を行った。この結果を表2に
示す。なお、表中の数字は、表1同様ヒートサイクル試
験後の各試料についてのオープンショート電気試験によ
るインナーリード断線(L)、半田ボール破断(B)の
数を示す。
キシ樹脂を用いた試料Bでは、200サイクルで半田ボ
ール破断によるオープン不良となった。また、封止樹脂
に低弾性係数のシリコーン樹脂を用いた試料Cでは、4
00サイクルで8個、600サイクルで12個がオープ
ン不良となった。試料Cのオープン不良は、何れもイン
ナーリード断線によるものであり、この結果は表1の場
合と大差ない状況である。本発明に係る試料Aでは、
1,000サイクルの試験においても、オープンショー
ト電気試験によるオープン不良がなく、高い接続信頼性
を有することが確認された。
ケージ発光装置によると、熱膨張収縮に基づくインナー
リードへの熱応力の伝搬を封止部の硬さによって抑える
ようにしたため、インナーリードの疲労破壊を効果的に
防止することができ、質の高い半導体パッケージを提供
することができる。
て示した説明図。
Claims (5)
- 【請求項1】絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの一方
の面に形成され、所定の方向に突出したインナーリード
を有する配線パターンと、前記配線パターンを有する前
記絶縁フィルムの一方の面に形成された熱応力緩衝層
と、前記熱応力緩衝層に接着され、電極を前記インナー
リードに接続させた半導体チップと、前記インナーリー
ドおよび前記半導体チップの電極の周囲を覆う封止部
と、前記絶縁フィルムが有する貫通孔を通して前記配線
パターンの所定の個所に接続され、前記絶縁フィルムの
他方の面にアレイ状に配置された半田ボールから構成さ
れる半導体パッケージにおいて、 前記熱応力緩衝層は、100〜150℃において1〜1
00MPaの弾性係数を有し、かつ100℃以下のガラ
ス転移点を有する材料によって構成され、 前記封止部は、100〜150℃において100MPa
以上の弾性係数を有し、かつ100℃以上のガラス転移
点を有する材料によって熱膨張収縮に基づいて発生する
熱応力による前記インナーリードの疲労破断現象を回避
するように構成されることを特徴とする半導体パッケー
ジ。 - 【請求項2】前記熱応力緩衝層は、エポキシ樹脂、アク
リルニトリル変性エポキシ樹脂、アクリルニトリルゴム
配合エポキシ樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、あるいは
シリコーンゴムまたは樹脂の何れかによって構成される
ことを特徴とする請求項1項記載の半導体パッケージ。 - 【請求項3】前記封止部は、フェノールノボラック系エ
ポキシ樹脂、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂、臭
素化フェノールノボラック系エポキシ樹脂、あるいは臭
素化クレゾールノボラック系エポキシ樹脂等のエポキシ
樹脂によって構成されることを特徴とする請求項1項記
載の半導体パッケージ。 - 【請求項4】前記熱応力緩衝層は、100〜150℃に
おいて1〜100MPaの前記弾性係数を有し、かつ1
00℃以下の前記ガラス転移点を有する接着剤によって
構成されることを特徴とする請求項1項記載の半導体パ
ッケージ。 - 【請求項5】前記接着剤は、エポキシ樹脂、アクリルニ
トリル変性エポキシ樹脂、アクリルニトリルゴム配合エ
ポキシ樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、あるいはシリコ
ーンゴムまたは樹脂の何れかによって構成されることを
特徴とする請求項4項記載の半導体パッケージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01773999A JP3417325B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 半導体パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01773999A JP3417325B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 半導体パッケージ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000216290A JP2000216290A (ja) | 2000-08-04 |
JP3417325B2 true JP3417325B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=11952127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01773999A Expired - Fee Related JP3417325B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 半導体パッケージ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3417325B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2444775B (en) * | 2006-12-13 | 2011-06-08 | Cambridge Silicon Radio Ltd | Chip mounting |
JP6002372B2 (ja) * | 2011-08-05 | 2016-10-05 | 株式会社フジクラ | 貫通配線付き接合基板 |
-
1999
- 1999-01-26 JP JP01773999A patent/JP3417325B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000216290A (ja) | 2000-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2916915B2 (ja) | ボールグリッドアレイ半導体パッケージの製造方法 | |
JP2000077563A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
WO2000055910A1 (en) | Semiconductor device and semiconductor module | |
JP2004193497A (ja) | チップサイズパッケージおよびその製造方法 | |
JP2006073825A (ja) | 半導体装置及びその実装方法 | |
US7378746B2 (en) | Composite bump | |
JPH09199635A (ja) | 回路基板形成用多層フィルム並びにこれを用いた多層回路基板および半導体装置用パッケージ | |
JP2003068804A (ja) | 電子部品実装用基板 | |
JP2012009655A (ja) | 半導体パッケージおよび半導体パッケージの製造方法 | |
US20080308914A1 (en) | Chip package | |
JPH06204285A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP3417325B2 (ja) | 半導体パッケージ | |
JP4322189B2 (ja) | 半導体装置 | |
US11309238B2 (en) | Layout structure of a flexible circuit board | |
JP3281591B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP3424523B2 (ja) | Tab用テープキャリア及びその製造方法 | |
JP3403689B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2002118210A (ja) | 半導体装置用インタポーザ及びこれを用いた半導体装置 | |
JP2003264257A (ja) | 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 | |
US11778749B2 (en) | Mounting structure and manufacturing method of mounting structure | |
JP2002050717A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP4902627B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2000183111A (ja) | 半導体素子の実装方法 | |
JPH11111882A (ja) | Bga型半導体装置用配線基板およびbga型半導体装置 | |
JP2006332667A (ja) | リードボンディング時にクラックを防止するテープパッケージ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |