JP3501281B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路（ＩＣ）
半導体装置に関し、特に、いわゆるチップサイズパッケ
ージ（ＣＳＰ）と称される半導体装置に好適な半導体装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ半導体装置のパッケージの１つに、
チップサイズパッケージ（以下、ＣＳＰと称する。）が
ある。このＣＳＰでは、接続パッドが設けられた取付面
を有する半導体チップは、その取り扱いを容易とするた
めに、インタポーザと称される例えばガラスエポキシま
たはポリイミドのような合成樹脂材料、あるいはセラミ
ックからなる取付基板と一体化が図られている。取付基
板の上面には、前記チップの接続パッドに接続される端
子が設けられ、対応する端子がバンプを介して前記チッ
プの接続パッドに接続され、取付基板の下面には、バン
プを介して前記チップに接続された各端子に対応した取
付端子が設けられている。取付基板の前記上面と半導体
チップの前記取付面との間には、補強および防塵、防水
を目的として、アンダーフィルと称される樹脂材料が充
填されており、ＣＳＰは、前記取付基板の前記取付端子
が半田ボールを介して、プリント回路基板上の回路に接
続されることにより、前記取付端子でプリント回路基板
に固定され、これにより該プリント回路基板に搭載され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体チッ
プの縮小化に伴い、この半導体チップの取付面に設けら
れる前記パッドの間隔が小さくなると、半導体チップと
取付基板との間に介在する前記バンプが小型化する。こ
のバンプが小型化すると、アンダーフィルを充填すべき
半導体チップと取付基板との間隔も減少することから、
アンダーフィルの確実な充填が困難になる。そこで、本
発明の目的は、半導体チップの縮小化に好適に対応でき
かつＣＳＰに好適な半導体装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、従来に比較して単純な構
成を有する半導体パッケージングを提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。 〈構成〉 本発明は、接続パッドが設けられた取付面を有する半導
体チップと、前記取付面に対向する接着面を有しかつ該
接着面と反対の側に、接続パッドが設けられた回路基板
への取付面を有するフィルムとを備え、前記フィルム
は、該フィルムの前記取付面に、前記回路基板の前記接
続パッドへ電気的に接続するための配線パターンを有
し、該配線パターンと前記半導体チップの前記接続パッ
ドとの間で圧力を受けた部分が導電性を示しかつ硬化処
理によりその導電性が維持された状態で前記接着面が前
記半導体チップに固着される異方導電性フィルムからな
る半導体装置であって、前記配線パターンは、前記回路
基板へ向けて突出する凸状の接続端子部が一体形成さ
れ、該凸状接続端子部が半田を介して前記回路基板の対
応する前記接続パッドに固着されることを特徴とする。
【０００５】 本発明によれば、前記半導体チップは、
その取付面に固着された前記導電性フィルムと一体化が
図られることから、従来のようなインタポーザを用いる
ことなく、補強を受けかつ取り扱いが容易となる。ま
た、前記導電性フィルムの前記取付面に設けられた配線
パターンの前記接続端子部で、半田を介して、所望の回
路基板に接続され、これにより、前記半導体装置は、回
路基板に搭載されるが、前記半導体チップの前記取付面
は前記導電性フィルムにより覆われ、これにより保護さ
れていることから、従来のような樹脂材料の充填作業が
不要となる。
【０００６】前記半導体装置は、チップサイズパッケー
ジ型以外の半導体装置に適用できるが、ＣＳＰに特に有
効である。前記フィルムの前記取付面のうち、前記配線
パターンの前記接続端子部を除く部分を絶縁膜により覆
うことができる。この絶縁膜は、パッケージの防水性能
を高める作用をなす。
【０００７】前記回路基板の前記接続パッドへの接続端
となる前記配線パターンの前記接続端子部を、前記回路
基板へ向けて突出する凸状に形成する。この凸状接続端
子部は、該接続端子部が半田を介して前記回路基板の対
応する前記接続パッドに固着されるとき、その接続をよ
り確実かつ容易となす。
【０００８】前記半導体チップの前記接続パッドに前記
フィルムを介して対応する前記配線パターンの対応部分
には、介在する前記フィルムに押圧力を付与するため
の、前記半導体チップへ向けての凸部を設けることがで
きる。
【０００９】また、前記フィルムに形成される前記配線
パターンは、剥離可能の支持フィルムに形成された導電
層からなる配線パターンを前記支持フィルムから前記異
方導電性フィルムの前記接着面へ貼附して形成すること
ができる。
【００１０】これに代えて、前記配線パターンは、前記
フィルムの前記接着面に形成された導電層にパターニン
グを施すことにより、形成することができる。
【００１１】前記異方導電性フィルムは、例えば合成樹
脂材料からなる微小な球体に金のような金属メッキを施
した導電性粉体あるいは銀、ニッケルまたは金のような
導材粒子を、例えばエポキシ系の熱硬化性あるいは熱可
塑性を有する合成樹脂材料に分散させて、得ることがで
きる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明に係る半導体装置がいわゆ
るチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に適用された例を
示す断面図である。
【００１３】本発明に係るＣＳＰの半導体装置１０は、
取付面となる下面１１に接続パッドとなる従来における
と同様な例えば複数のAl電極１２が設けられた半導体Ｉ
Ｃ（集積回路）チップ１３を備える。本発明に係るＣＳ
Ｐ１０では、半導体チップ１３は、その下面に固着され
た異方導電性フィルム１４を介して、例えば電気製品の
回路基板であるプリント回路基板１５に搭載されてい
る。回路基板１５の上面には、半導体チップ１３の前記
電極１２に対応してそれらが接続される従来よく知られ
た複数の接続パッド１６が設けられている。
【００１４】半導体チップ１３の電極１２は、その取付
面１１から下方に突出して形成されており、この電極１
２は、取付面１１に固着された異方導電性フィルム１４
により覆われている。異方導電性フィルム１４は、例え
ば粒径が数ミクロンのニッケル粉からなる導電性粉体１
７を分散させた熱可塑性または熱硬化性の合成樹脂材料
からなるフィルム本体１８を備え、その板厚方向へ強く
加圧を受けたとき、導電性粉体１７の導電作用により強
い加圧を受けた部分のみ板厚方向への局部的な導通を許
す。導電性粉体１７は、前記したニッケル粉に代えて、
例えば合成樹脂材料からなる微小な球体に金のような金
属メッキを施した導電性粉体あるいは銀または金のよう
な導材粒子を採用することができる。
【００１５】異方導電性フィルム１４の半導体チップ１
３への接着面となる一方の面１９と反対側の面２０に
は、配線パターン２１が形成されている。配線パターン
２１は、図２に示されているように、図１に示した回路
基板１５上の接続パッド１６に対応して形成された複数
の接続端子部２２を備える。接続端子部２２の直上に半
導体チップ１３の対応する電極１２が位置するものを除
き、各接続端子部２２には、該端子部に対応するそれぞ
れの接続パッド１６に対応する半導体チップ１３の電極
１２下に伸びる伸長部２３が設けられている。
【００１６】この配線パターン２１は、例えば、フィル
ム本体１８の面２０に銅あるいはニッケルのような導電
層２１Ａ（図３参照）を形成し、従来よく知られたフォ
トリソエッチング技術を用いて、フィルム本体１８上に
直接的に形成することができる。
【００１７】また、配線パターン２１は、フィルム本体
１８上に直接的に形成することに代えて、図３に示され
る方法で異方導電性フィルム１４に形成することができ
る。図３に示される方法では、その図３（ａ）に示され
ているように、粘着性を有する支持フィルム２４上に、
前記したと同様な導電層２１Ａが形成される。この導電
層２１Ａに前記したと同様なフォトリソエッチング技術
が施され、その不要部分の除去により、図３（ｂ）に示
されているように、前記したと同様な配線パターン２１
が支持フィルム２４上に形成される。その後、図３
（ｃ）に示されているように、この配線パターン２１が
形成された支持フィルム２４上に異方導電性フィルム１
４が形成され、その後、図３（ｄ）に示されているよう
に、異方導電性フィルム１４から支持フィルム２４を剥
離することにより、異方導電性フィルム１４に配線パタ
ーン２１が形成される。
【００１８】支持フィルム２４上に異方導電性フィルム
１４を形成することに代えて、予め形成された異方導電
性フィルム１４を例えば１００℃程度で加熱することに
より、該異方導電性フィルムのフィルム本体１８を半溶
融状態におき、この半溶融状態のフィルム本体１８に、
支持フィルム２４上の配線パターン２１を仮圧着し、そ
の後、図３に示した例におけると同様に、支持フィルム
２４を剥離することができる。
【００１９】再び図１を参照するに、取付面２０に配線
パターン２１が形成された異方導電性フィルム１４は、
取付面２０と反対側の接着面１９を半導体チップ１３に
向けて、該半導体チップ１３の取付面１１と、配線パタ
ーン２１との間で支持フィルム２４が押圧された状態で
加熱され、その後、常温に冷却される。前記した押圧に
より、異方導電性フィルム１４のうち、半導体チップ１
３の取付面１１から突出する電極１２と、該電極に対応
する配線パターン２１すなわち接続端子部２２または伸
長部２３との間に位置する部分は、強い押圧力を受ける
ことにより、対応する電極１２と配線パターン２１との
間で局部的に導通性を示し、この局部的な導通により、
対応する電極１２と配線パターン２１とを電気的に接続
した状態で、異方導電性フィルム１４は、固化される。
その結果、異方導電性フィルム１４は、その配線パター
ン２１が対応する電極１２に電気的に接続された状態
で、半導体チップ１３に固着される。
【００２０】異方導電性フィルム１４が設けられた半導
体チップ１３は、異方導電性フィルム１４の取付面２０
に設けられた配線パターン２１の接続端子部２２で、従
来よく知られた例えば半田ボール２５を介して、回路基
板１５の対応する接続パッド１６に接続され、これによ
り、半導体装置１０は回路基板１５上に搭載される。
【００２１】図示の例では、異方導電性フィルム１４の
取付面２０は、絶縁膜２６により覆われている。絶縁膜
２６は、図４に示されているように、配線パターン２１
の接続端子部２２のみの露出を許すように、異方導電性
フィルム１４の取付面２０の接続端子部２２を除く領域
を覆うことにより、水分等の配線パターン２１への進入
を確実に防止すると共に、該配線パターンを異物等によ
る外傷から保護する作用をなす。
【００２２】本発明に係る半導体装置１０では、半導体
チップ１３の電極１２を直接的に覆う異方導電性フィル
ム１４に設けられた配線パターン２１の接続端子部２２
で、回路基板１５の接続パッド１６に接続され、この配
線パターン２１の回路基板１５への接続により、半導体
装置１０が回路基板１５に搭載されることから、半導体
装置１０の取り扱いが容易になる。
【００２３】また、異方導電性フィルム１４が、半導体
チップ１３の電極１２を覆った状態で、該電極と異方導
電性フィルム１４に設けられた対応する配線パターン２
１との間の導通を許すことから、従来のような電極１２
を保護するための充填材料が不要となる。また、異方導
電性フィルム１４は、半導体チップ１３の電極１２と、
これに対応する配線パターン２１との間で強い押圧を受
ける部分が導通することから、半導体チップ１３の微細
化に伴う電極１２の小型化にも、充分に対応することが
可能となる。しかも、異方導電性フィルム１４の配線パ
ターン２１で回路基板１５に固着されることから、従来
のようなインタポーザが不要となり、これにより、構成
の簡素化を図り、安価な半導体装置１０を提供すること
が可能となる。
【００２４】異方導電性フィルム１４の補強のために、
必要に応じて、この異方導電性フィルム１４に補強用テ
ープ等を張り付けることができる。
【００２５】〈具体例２〉図５に示されているように、
半導体チップ１３の電極１２が該電極と配線パターン２
１との間で異方導電性フィルム１４に局部的に強い押圧
力を作用させる程に、半導体チップ１３の取付面１１か
ら充分な突出量を有しない場合、必要な押圧を異方導電
性フィルム１４に作用させるために、配線パターン２１
に半導体チップ１３へ向けてのすなわち対応する電極１
２へ向けての凸部２７を形成することができる。
【００２６】この凸部２７の形成は、配線パターン２１
が設けられた異方導電性フィルム１４を半導体チップ１
３に加熱圧着するとき、凸部２７に対応する形状の金型
を用いることにより、比較的容易に形成することができ
る。
【００２７】〈具体例３〉さらに、図６に示されている
ように、配線パターン２１の各接続端子部２２を回路基
板１５の接続パッド１６に向けて突出する凸部２２′と
することができる。この凸状の接続端子部２２′は、図
１に示した半田ボール２５を用いた半導体装置１０の回
路基板１５への搭載時、半田ボール２５と接続端子部２
２′との結合を確実にする。これにより、半田による電
気接続の信頼性が高められる。
【００２８】異方導電性フィルム１４のフィルム本体１
８を構成する合成樹脂材料として、前記した合成樹脂材
料に代えて、熱硬化性あるいは紫外線で硬化を図る紫外
線硬化型合成樹脂材料を用いることができる。また、本
発明に係る半導体装置１０は、半導体ウエハに多数の半
導体チップ１３の部分を集約的に形成し、異方導電性フ
ィルム１４が連続的に形成されてなる連続フィルムと前
記半導体ウエハとの一体的な固着後に、この一体物を例
えばソーカットを用いてそれぞれの半導体装置１０に分
離することにより、効率的に形成することできる。
【００２９】前記したところでは、本発明をＣＳＰ型半
導体装置に適用した例について説明したが、これに限ら
ず、本発明をその他のタイプの半導体装置に適用するこ
とができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、前記したように、半導
体チップの取付面に固着される異方導電性フィルムによ
り、半導体チップの前記取付面が保護され、また前記異
方導電性フィルムの部分的な導通により前記半導体チッ
プの接続パッドと電気的に接続される異方導電性の取付
面に設けられた配線パターンの接続端子部で、前記半導
体チップおよび前記導電性フィルムが回路基板上に取り
付けられることから、前記半導体チップの取付面を保護
するための従来のような充填材が不要となる。また、前
記異方導電性フィルムが前記半導体チップの取り扱いを
容易としかつ該チップの補強作用を担うことから、従来
のような取付基板が不要となり、構成の簡素化を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置の具体例１を示す断面
図である。
【図２】図１に示した本発明に係る配線パターンを示す
平面図である。
【図３】本発明に係る配線パターンの形成方法を示す断
面図である。
【図４】図１に示した本発明に係る絶縁膜を示す平面図
である。
【図５】本発明の他の具体例を示す図１と同様な図面で
ある。
【図６】本発明のさらに他の具体例を示す図１と同様な
図面である。
【符号の説明】
１０ 半導体装置 １１ 取付面 １２ （電極）接続パッド １３ 半導体チップ １４ 異方導電性フィルム １５ 回路基板 １６ 回路基板の接続パッド １７ 導電性粉体 １８ フィルム本体 １９ 接着面 ２０ 取付面 ２１ 配線パターン ２２、２２′ 配線パターンの接続端子部 ２４ 支持フィルム ２５ 半田ボール ２６ 絶縁膜 ２７ 配線パターン２１の凸部

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 接続パッドが設けられた取付面を有する
    半導体チップと、前記取付面に対向する接着面を有しか
    つ該接着面と反対の側に、接続パッドが設けられた回路
    基板への取付面を有するフィルムとを備え、 前記フィルムは、該フィルムの前記取付面に、前記回路
    基板の前記接続パッドへ電気的に接続するための配線パ
    ターンを有し、該配線パターンと前記半導体チップの前
    記接続パッドとの間で圧力を受けた部分が導電性を示し
    かつ硬化処理によりその導電性が維持された状態で前記
    接着面が前記半導体チップに固着される異方導電性フィ
    ルムからなる半導体装置であって、 前記配線パターンは、前記回路基板へ向けて突出する凸
    状の接続端子部が一体形成され、該凸状接続端子部が半
    田を介して前記回路基板の対応する前記接続パッドに固
    着されることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記半導体装置は、チップサイズパッケ
    ージ型半導体装置である請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記フィルムの前記取付面は、前記配線
    パターンの前記凸状接続端子部を除く部分が絶縁膜によ
    り覆われている請求項１記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記半導体チップの前記接続パッドに前
    記フィルムを介して対応する前記配線パターンの対応部
    分には、介在する前記フィルムに押圧力を付与するため
    の、前記半導体チップへ向けての凸部が設けられている
    請求項１記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 前記配線パターンは、剥離可能の支持フ
    ィルムに形成された導電層からなる配線パターンが前記
    支持フィルムから前記フィルムの前記接着面へ貼附され
    て形成される請求項１記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 前記配線パターンは、前記フィルムの前
    記接着面に形成された導電層のパターニングにより形成
    される請求項１記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】 前記異方導電性フィルムは、導電性粉体
    を分散させた合成樹脂材料からなる請求項１記載の半導
    体装置。
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