JP3685724B2 - 回路装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁樹脂シートおよび半導体装置の製造方法に関し、例えば、少なくとも表面に電極が形成された絶縁樹脂シートの作業性を向上し、この絶縁樹脂シートを支持基板として半導体素子を封止する半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣパッケージは携帯機器や小型・高密度実装機器への採用が進み、従来のＩＣパッケージとその実装概念が大きく変わろうとしている。例えば特開２０００−１３３６７８号公報に述べられている。これは、絶縁樹脂シートの一例としてフレキシブルシートであるポリイミド樹脂シートを採用した半導体装置に関する技術である。
【０００３】
図１４〜図１６は、フレキシブルシート５０をインターポーザー基板として採用するものである。尚、各図の上に示す図面は、平面図、下に示す図面は、Ａ−Ａ線の断面図である。
【０００４】
まず図１４に示すフレキシブルシート５０の上には、接着剤を介して銅箔パターン５１が貼り合わされて用意されている。この銅箔パターン５１は、実装される半導体素子がトランジスタ、ＩＣにより、そのパターンが異なるが、一般には、ボンディングパッド５１Ａ、アイランド５１Ｂが形成されている。また符号５２は、フレキシブルシート５０の裏面から電極を取り出すための開口部であり、前記銅箔パターン５１が露出している。
【０００５】
続いて、このフレキシブルシート５０は、ダイボンダーに搬送され、図１５の如く、半導体素子５３が実装される。その後、このフレキシブルシート５０は、ワイヤーボンダーに搬送され、ボンディングパッド５１Ａと半導体素子５３のパッドが金属細線５４で電気的に接続されている。
【０００６】
最後に、図１６の如く、フレキシブルシート５０の表面に封止樹脂５５が設けられて封止される。ここでは、ボンディングパッド５１Ａ、アイランド５１Ｂ、半導体素子５３および金属細線５４を被覆するようにトランスファーモールドされる。その後、図１６Ｂに示すように、半田や半田ボール等の接続手段５６が設けられ、半田リフロー炉を通過することで開口部５２を介してボンディングパッド５１Ａと融着した球状の半田５６が形成される。しかもフレキシブルシート５０には、半導体素子５３がマトリックス状に形成されるため、図１６の様にダイシングされ、個々に分離される。
【０００７】
また図１６Ｃに示す断面図は、フレキシブルシート５０の両面に電極として５１Ａと５１Ｄが形成されているものである。このフレキシブルシート５０は、一般に、両面がパターニングされてメーカーから供給されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した製造装置、例えばダイボンター、ワイヤーボンダー、トランスファーモールド装置、リフロー炉等に於いて、フレキシブルシート５０が搬送されて、ステージまたはテーブルと言われる部分に装着されたものを図１７に示す。
【０００９】
しかしフレキシブルシート５０のベースとなる絶縁樹脂の厚みは５０μｍ程度と薄く、また表面に形成される銅箔パターン５１の厚みも９〜３５μｍと薄いため、図１８に示すように反ったりして搬送性が非常に悪く、また前述したステージやテーブルへの装着性が悪い欠点があった。これは、絶縁樹脂自身が非常に薄いために依る反り、銅箔パターン５１と絶縁樹脂との熱膨張係数との差による反りが考えられる。特に堅い絶縁材料が、図１８に示すように反っていると、上からの加圧で簡単に割れてしまう問題があった。
【００１０】
また開口部５２の部分は、モールドの際に上から加圧されるため、ボンディングパッド５１Ａの周辺を上に反らせる力が働き、ボンディングパッド５１Ａの接着性を悪化させることもあった。
【００１１】
またフレキシブルシート５０を構成する樹脂材料自身にフレキシブル性が無かったり、熱伝導性を高めるためにフィラーを混入すると、堅くなる。この状態でワイヤーボンダーでボンディングするとボンディング部分にクラックが入る場合がある。またトランスファーモールドの際も、金型が当接する部分でクラックが入る場合がある。これは図１８に示すように反りがあるとより顕著に現れる。
【００１２】
今まで説明したフレキシブルシート５０は、裏面に電極が形成されないものであったが、図１６Ｃに示すように、フレキシブルシート５０の裏面にも電極５１Ｄが形成される場合もある。この時、電極５１Ｄが前記製造装置と当接したり、この製造装置間の搬送手段の搬送面と当接するため、電極５１Ｄの裏面に損傷が発生する問題があった。この損傷が入ったままで電極として成るため、後に熱が加わったりすることにより電極５１Ｄ自身にクラックが入る問題もあった。
【００１３】
またフレキシブルシート５０の裏面に電極５１Ｄが設けられると、トランスファーモールドの際、ステージに面接触できない問題が発生する。この場合、前述したようにフレキシブルシート５０が堅い材料で成ると、電極５１Ｄが支点となり、電極５１Ｄの周囲が下方に加圧されるため、フレキシブルシート５０にクラックを発生させる問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題に鑑みてなされ、第１に、表面に形成された第１の導電膜と、裏面の実質全面に設けられ、前記第１の導電膜よりも厚く形成された第２の導電膜と、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜との間に設けられたシート状の絶縁樹脂とから成る絶縁樹脂シートで解決するものである。
【００１５】
第１の導電膜は、実質全面が第１の導電膜で被覆されていても、またパターニングされていても、第２の導電膜が厚く形成されているため、絶縁樹脂シートとしてその反りに対して強くなり、搬送性を向上させることができる。
【００１６】
第２に、前記第１の導電膜は、３５μｍ以下で、第２の導電膜は、７０μｍ以上であり、前記絶縁樹脂は、１００μｍ以下であることで解決するものである。
【００１７】
絶縁樹脂の厚みは、パッケージ全体の厚みを薄くするため、できる限り薄いことが望まれる。しかし第２の導電膜が、７０μｍ以上と第１の導電膜よりも厚く形成されるため、反りを防止できる。
【００１８】
第３に、前記絶縁樹脂は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂を主成分とすることで解決するものである。
【００１９】
第４に、前記第１の導電膜は、パターニング加工領域の実質全面に設けられ、前記第２の導電膜は、少なくとも下金型の封止領域に対応する全面に形成されることで解決するものである。
【００２０】
絶縁樹脂自体が堅いものでも、またフィラーが混入されて堅くなったものでも、両面が導電膜でカバーされている絶縁樹脂シートとなる。よってメーカーから供給され、製造装置に実装されるまでの間で発生するクラックが抑止できる。
【００２１】
第５に、前記第１の導電膜は、半導体素子と電気的に接続するためにパターニングされ、前記第２の導電膜は、少なくとも下金型の封止領域に対応する全面に形成されることで解決するものである。
【００２２】
この絶縁樹脂シートは、裏面は実質全面に渡り導電膜が厚く形成されるため、チップのダイボンディング、ワイヤーボンダー、半導体素子の封止のための支持基板として利用できる。しかも、絶縁樹脂材料自身が柔らかい場合、ワイヤーボンダー時のエネルギーを金属細線に伝えづらいが、裏面に導電膜が形成されるため、エネルギーの伝搬を向上できワイヤーボンディング性を向上できる。
【００２３】
第６に、表面に形成された第１の導電膜と、裏面の実質全面に設けられ、前記第１の導電膜よりも厚く形成された第２の導電膜と、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜との間に設けられたシート状の絶縁樹脂とを有する絶縁樹脂シートを用意し、
前記第１の導電膜を第１の電極または／および第１の配線に加工し、
前記第１の電極または／および第１の配線と電気的に接続した半導体素子を固着し、
前記絶縁樹脂シートを封止金型に搬送し、前記第２の導電膜を金型に当接して、前記半導体素子を封止し、
前記第２の導電膜をパターニングし、前記第１の電極または／および第１の配線と電気的に接続される第２の電極または／および第２の配線を形成することで解決するものである。
【００２４】
導電膜が厚く形成されるため、絶縁樹脂シートのフラット性が維持でき、またトランスファーモールド装置の下金型と面で接触できるため、局部的な加圧が無くなりクラック発生を抑止することができる。同様にワイヤーボンダー時に加わるエネルギーは、第２の導電膜を採用することにより、金属細線につたわり易く成る。
【００２５】
第７に、前記絶縁樹脂シートは、前記第１の導電膜が前記第１の電極または／および第１の配線に加工された状態で用意されることで解決するものである。
【００２６】
第８に、第２の導電膜を７０μｍ以上とし、前記絶縁樹脂シートの搬送性を高め、製造工程で取り扱い性を向上させた。
【００２７】
第９に、前記封止の後、前記第２の導電膜を薄くして、前記第２の電極または／および第２の配線を形成することで解決するものである。
【００２８】
第２の導電膜を薄くすることにより、第２の電極または／および第２の配線をファインパターンとすることができる。しかも第２の導電膜の裏面をエッチングしたり、研磨／研削することにより薄くできるため、各製造工程で受けた損傷の部分を取り除くことができる。特に、研磨／研削工程で薄くした場合、この工程での損傷が入る場合がある。この時は、再度ライトエッチングをすれば良い。
【００２９】
第１０に、表面に形成された第１の導電膜と、裏面の実質全面に形成された第２の導電膜とを有し、間には絶縁樹脂が設けられた絶縁樹脂シートであり、
前記第１の導電膜と前記第２の導電膜との間に設けられた少なくとも一層の第３の配線または／および第３の電極と、前記第３の配線または／第３の電極を絶縁する少なくとも２層の絶縁樹脂とを有し、前記第２の導電膜が前記第１の導電膜よりも厚く形成されることで解決するものである、
請求項１〜請求項９に於いて、絶縁樹脂シートは、表裏に電極が設けられているが、請求項１０〜は、表裏電極の間にも電極や配線が設けられたものであり、一般には多層基板と言われるものである。
【００３０】
この場合も、第２の導電膜が厚く形成されているため、絶縁樹脂シートとしてその反りに対して強くなり、搬送性を向上させることができる。
【００３１】
第１１に、前記第１の導電膜は、３５μｍ以下で、第２の導電膜は、７０μｍ以上であり、前記絶縁樹脂は、１００μｍ以下であることで解決するものである。
【００３２】
第１２に、絶縁樹脂は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂を主成分とすることで解決するものである。
【００３３】
第１３に、前記第１の導電膜は、パターニング加工領域の実質全面に設けられ、前記第２の導電膜は、少なくとも下金型の封止領域に対応する部分に形成されることで解決するものである。
【００３４】
第１４に、前記第１の導電膜は、半導体素子と電気的に接続するためにパターニングされ、前記第２の導電膜は、少なくとも下金型の封止領域に対応する部分に形成されることで解決するものである。
【００３５】
第１５に、前記絶縁樹脂には、フィラーが混入されることで解決するものである。
【００３６】
一般に、フィラーが混入されることにより、剛性が高まり、クラックが発生しやすくなる。しかし両面に導電膜が形成されることでクラックが発生しにくくなる。また裏面に第２の導電膜を厚く形成すれば、絶縁樹脂シート自体のフラット性が高まり、クラックの発生を防止できる。
【００３７】
第１６に、表面に形成された第１の導電膜と、裏面の実質全面に形成された第２の導電膜とを有し、間には絶縁樹脂が設けられ、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜との間に設けられた少なくとも一層の第３の配線または／および第３の電極と、前記第３の配線または／および第３の電極を絶縁する少なくとも２層の絶縁樹脂とを有し、前記第２の導電膜が前記第１の導電膜よりも厚く形成された絶縁樹脂シートを用意し、
前記第１の導電膜を第１の電極または／および第１の配線に加工すると共に、前記第１の電極または／および第１の配線と前記第２の導電膜とを電気的に接続する接続部を形成し、
前記第１の電極または／および第１の配線と電気的に接続した半導体素子を固着し、
前記絶縁樹脂シートを封止金型に搬送し、前記第２の導電膜を金型に当接して、前記半導体素子を封止し、
前記第２の導電膜をパターニングし、前記第１の電極または／および第１の配線と電気的に接続される第２の電極または／および第２の配線を形成することで解決するものである。
【００３８】
導電膜が厚く形成されるため、絶縁樹脂シートのフラット性が維持でき、またトランスファーモールド装置の下金型と面で接触できるため、局部的な加圧が無くなりクラック発生を抑止することができる。同様にワイヤーボンダー時に加わるエネルギーは、第２の導電膜を採用することにより、金属細線につたわり易く成る。
【００３９】
第１７に、前記絶縁樹脂シートは、前記第１の導電膜が前記第１の電極または／および第１の配線に加工された状態で用意することで解決するものである。
【００４０】
第１８に、第２の導電膜を７０μｍ以上とし、前記絶縁樹脂シートの搬送性を高め、しかも絶縁樹脂シートの平坦性を維持することにより、製造工程の簡素化、歩留まり工場を可能とするものである。
【００４１】
第１９に、前記封止の後、前記第２の導電膜を薄くして、前記第２の電極または／および第２の配線を形成することで解決するものである。
【００４２】
【発明の実施の形態】
絶縁樹脂シートを説明する第１の実施の形態
まず絶縁樹脂シートについて、図１および図２を参照して説明する。両図とも、表と裏に導電膜が形成されたものである。
【００４３】
図１Ａは、全体が絶縁樹脂シート１であり、中間には絶縁樹脂２が設けられている。この絶縁樹脂２の表には、第１の導電膜３が形成され、裏面には第２の導電膜４が形成される。また第１の導電膜３は、絶縁樹脂２の表面全域に形成されるものであり、後の工程によって、点線で示したボンディングパッド５、アイランド６および開口部７が形成されるものである。
【００４４】
つまり絶縁樹脂シート１の表面は、実質全域に第１の導電膜３が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電膜４が形成されるものである。また絶縁樹脂２の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電膜３および第２の導電膜４は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。貼着する際、糊を採用するため、全体の厚みは増加する。
【００４５】
また絶縁樹脂シート１は、キャスティング法で形成されても良い。以下に簡単にその製造方法を述べる。まず平膜状の第１の導電膜の上に糊状のポリイミドを塗布し、また平膜状の第２の導電膜の上にも糊状のポリイミドを塗布する。そして両者のポリイミドを半硬化させた後に貼り合わせると絶縁樹脂シートができあがる。
【００４６】
また第１の導電膜３は、絶縁樹脂シート１の全域でなくても良い。これを示すものが、図１Ｂである。ここには３つのパターンが形成されている。左のパターンは、パターン加工領域８Ｂと封止用の樹脂の注入孔、つまりゲート９を示す。また中央のパターンは、上金型と絶縁樹脂シート１との当接領域１０を示す。ここで上金型は、第１の導電膜３と当接した方が、絶縁樹脂３に欠陥やクラックを与えない。よって少なくともパターン加工領域または当接領域を含めた樹脂封止領域に第１の導電膜３が形成されて、絶縁樹脂シート１として供給されても良い。尚、樹脂封止領域８Ａを右側のパターンで示した。尚、本実施例では、下金型と絶縁樹脂シート１は、全域で面で接触している。よって第２の導電膜４は、絶縁樹脂２にクラック等の欠陥が発生しないように全面に形成される。しかし図１Ｂの右側のように、当接領域を含めた樹脂封止領域に第２の導電膜４が形成されて絶縁樹脂シート１として供給されても良い。
【００４７】
どちらにしても、第１の導電膜３は、後の工程によりエッチングされ、図２の様なパターンが形成され、素子の実装、電気的接続、封止工程を経て半導体装置として完成する。尚、符号１１は、ガイド孔である。
【００４８】
絶縁樹脂シートを説明する第２の実施の形態
図２は、全体が絶縁樹脂シート１であり、絶縁樹脂２の裏面には、第１の実施の形態と同様に第２の導電膜４が全面に形成されている。しかし第１の導電膜は、前もってパターニングされ、ボンディングパッド５、アイランド６、開口部７が形成され絶縁樹脂シート１として供給されるものである。尚、ボンディングパッド５と第２の導電膜４は、電気的に接続されている。
【００４９】
絶縁樹脂２の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電膜３および第２の導電膜４は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレーム材等であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。貼着する際、糊を採用するため、全体の厚みは増加する。
【００５０】
また具体的な絶縁樹脂シート１の一例を図１Ｂに示す。ここには３つのパターンが形成されている。左のパターンは、パターン加工領域８Ａとゲート９を示す。また中央のパターンは、上金型と絶縁樹脂シート１との当接領域１０、ボンディングパッド５、アイランド６を示す。つまり、第１の導電膜は、中央のパターンの様に、少なくとも第１の電極または／および第１の配線がエッチングにより形成されていればよい。前述したように、上金型は、第１の導電膜３と当接した方が、絶縁樹脂３に欠陥やクラックを与えない。よってこの当接領域もパターニングされた方が良い。尚、第２の導電膜は、第１の実施の形態と同様に、絶縁樹脂シート１の全面に形成されるが、右側のパターンのように少なくとも樹脂封止領域、または少なくとも当接領域１０も含めた領域に形成されても良い。この封止領域８は、ダイボンディング、ワイヤーボンディング、トランスファーモールド時に外力が加わるところであるため、少なくともこの部分を含んだ領域に第２の導電膜４が形成されることが好ましい。
【００５１】
この状態で、フレキシブルシートの製造メーカーから供給され、素子の実装、電気的接続、封止工程を経て半導体装置として完成する。
【００５２】
第１の実施の形態も第２の実施の形態も、本発明の特徴とする所は、第２の導電膜４を第１の導電膜３よりも厚く形成するところにある。
【００５３】
つまり第２の導電膜４を厚く形成することにより、絶縁樹脂シート１の平坦性を維持でき、後の工程の作業性を向上させ、絶縁樹脂２への欠陥、クラック等の誘発を防止することができる。更には、第２の導電膜４は、色々な工程を経るために傷が入ってしまう。しかし厚い第２の導電膜４全面を薄くしてからパターニングするため、この傷を取り除くことができる。また平坦性を維持しながら封止樹脂を硬化できるので、パケッジの裏面も平坦にでき、絶縁樹脂シート１の裏面に形成される電極もフラットに配置できる。よって、実装基板上の電極と絶縁樹脂シート裏面の電極とを当接でき、半田不良を防止することができる。更には、第２の導電膜４を薄くしてからパターニングすると、再度エッチングを減らせ、微細パターンが可能となる。
【００５４】
具体的には、第１の導電膜３の厚さは、５〜３５μｍ程度が好ましい。これは、エッチングにより第１のボンディングパッド５、アイランド６を形成するからである。ここでは、ボンディングパッド５、アイランド６を示したが、ＩＣのパッド数が多くなれば成るほどファインパターンで形成する必要がある。また複数の半導体素子が平面的に実装される場合、半導体素子と受動素子を組み合わせてハイブリッドＩＣを構成する場合等を考慮すると、アイランド、ボンディングパッド以外に配線も必用となる。この一例を図１０〜図１３に符号１２で示した。つまり電極または配線等の少なくとも一つが選択されて、導電パターンが形成される。よってこの導電パターンが密に成れば成るほど、ファインパターンが必用となる。しかしエッチングにおいて、絶縁樹脂が完全に顔を出すまでフルエッチングすると、異方性でも等方性でも横方向にサイドエッチングが進む。これは、膜厚が厚ければ厚いほど顕著であり、膜厚が薄ければ薄いほどサイドエッチングが抑制されてファインパターンが可能となる。
【００５５】
全実施の形態において、絶縁樹脂２は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【００５６】
また第２の導電膜４の膜厚は、７０μｍ〜２００μｍ程度が良い。好ましくは、７０〜１２５μｍ程度が良い。この厚みであれば、第１の導電膜３が５〜３５μｍ程度であっても平坦性を維持できる。
【００５７】
この様に、第２の導電膜４の膜厚を第１の導電膜３よりも厚く形成すれば、絶縁樹脂シート１の平坦性が維持できる。
【００５８】
特に、ダイボンディング装置のテーブル、ワイヤーボンディング装置のテーブルおよびトランスファーモールド装置のステージに絶縁樹脂シートを配置した時にメリットを有する。
【００５９】
以下にそのメリットを述べる。
まずダイボンディングの時のメリットを述べる。例えばＳｉの半導体素子の裏面には一般にはＡｕが被覆され、アイランド６の表面に形成されたＡｕと固着される。この時、約４００度Ｃに加熱されて加圧される。そしてチップ裏面とアイランドのＡｕが融着すると同時にＡｕとＳｉの共晶が形成される。この時、第２の導電膜４が薄いと、この熱により反りが発生し、絶縁樹脂の表面に形成された電極、アイランドまたは配線に亀裂が形成される可能性がある。しかし第２の導電膜４自身が厚いために、反りを抑制でき、この亀裂も防止できる。また第２の導電膜４が厚ければ、ヒートシンクとしての機能も高まる。つまり絶縁樹脂２に加わる熱を第２の導電膜４が吸収するため、絶縁樹脂自体の劣化も防止でき、更にはダイボンディングのテーブルが金属等で成れば、外部にその熱を放出することも可能となる。
【００６０】
続いて、ワイヤーボンデインクの時のメリットについて述べる。一般にＡｕ線のワイヤーボンディングの際は、２５０度Ｃ〜３００度Ｃに加熱される。この時、第２の導電膜が薄いと、絶縁樹脂シート１が反り、この状態でボンディングヘッドを介して絶縁樹脂シートが加圧される。よって、亀裂の発生する可能性がある。これは、絶縁樹脂にフィラーが混入されると、材料自体が堅くなり柔軟性を失うため、より顕著に現れる。また樹脂は金属から比べると柔らかいので、ＡｕやＡｌのボンディングでは、加圧や超音波のエネルギーが伝わりづらい。しかし第２の導電膜４自体が厚く形成されることでこれらの問題を解決することができる。
【００６１】
最後に、トランスファーモールド時のメリットを述べる。例えば図５の様に、絶縁樹脂で封止した後、樹脂は冷却される。この時、絶縁樹脂と導電膜の熱膨張係数の違いにより、収縮率に差が出て、半導体装置全体が反る。しかし第２の導電膜４自体が厚く形成されることにより、完全に室温に戻るまで、パッケージ全体の平坦性を維持することができる。特に、絶縁樹脂シート１の裏面に形成される電極は、反りにより、同一平面内に位置できなくなる。この状態で、実装基板に配置すると、実装基板上の電極と半導体装置裏面の電極に隙間を発生し、半田不良等を発生する。本発明では、第２の導電膜４が厚く形成されるため、これらの問題も防止できる。
【００６２】
また第２の導電膜４は、前述したテーブルやステージに当接されたり、搬送装置で擦られたりする。よってたくさんの傷が発生する。しかし第２の導電膜４を電極として活用する場合、しかもファインパターンを形成する場合、第２の導電膜４全体を３５μｍ以下にエッチング、研磨または研削し、第２の導電膜４を薄くする。特にエッチングの場合、この損傷を取り除くことができる。また研磨、研削をすると、この工程により傷が入るが、この後、ライトエッチングをすることにより取り除くことができる。
【００６３】
以上述べたように、第２の導電膜４を第１の導電膜よりも厚くすることにより、絶縁樹脂シートとしての色々なメリットが生まれ、しかもこの絶縁樹脂シートを採用した半導体装置に於いても優れた効果を発生する。
【００６４】
また実施の形態として述べないが、図１または図２に於いて、第１の導電膜３と第２の導電膜との間に少なくとも一層の導電膜を設けても良い。一般的に多層基板と言われているものである。この場合、絶縁樹脂は、少なくとも２層となる。現在、４層、５層のメタル配線が形成されたフレキシブルシートは、商品化されている。よってそのスルーホールの形成方法等は、省略する。この場合でも、裏面に厚い導電膜を形成することにより、前述したようなメリットが発生する。
【００６５】
絶縁樹脂シートを使った半導体装置の製造方法を説明する第３の実施の形態
図３〜図７、図８〜図９に於いて、絶縁樹脂シート１を使った半導体装置の製造方法を説明する。尚、（Ａ）で示す図は、平面図であり、（Ｂ）で示す図は、Ａ−Ａ線に於ける断面図である。
【００６６】
まず図１に示すように絶縁樹脂シート１が用意される。この絶縁樹脂シート１の裏面は、第２の導電膜４が全面に形成され、表面には第１の導電膜３が全面に形成されて用意される。
【００６７】
続いて、開口部７に対応する部分だけ取り除かれたホトレジストを全面に形成する。そしてこのホトレジストを介して第１の導電膜３をエッチングする。尚、第１の導電膜３、第２の導電膜４は、両者共にＣｕを主材料とするものである。従ってエッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅である。尚、開口部の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０μｍ程度である。またエッチングの際に、第２の導電膜４は、接着性のシート等でカバーした方がよい。しかし第２の導電膜４自体が十分に厚く、エッチング後にも、平坦性が維持できる膜厚であれば、シートでカバーすることもない。
【００６８】
また、導電膜として、Ａｌ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、公知のリードフレーム材等でも良い。ただし、第２の導電膜４は、樹脂封止し熱硬化するまで平坦性を維持できる厚みであることが大切である。尚、作業性が考慮され、絶縁樹脂シートの両側には、ガイド孔が設けられている。（以上図３を参照）
続いて、前記ホトレジストを取り除いた後、第１の導電膜３をマスクにして、レーザーにより開口部７の真下の絶縁樹脂２を取り除き、開口部７の底に第２の導電膜４を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモン等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。
【００６９】
続いて、開口部７を介して第２の導電膜４と第１の導電膜３が電気的に導通するようにメッキを行う。一般には、無電解メッキと電解メッキの両方を行う。ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも開口部の全面に形成する。これにより第１の導電膜３と第２の導電膜４が電気的に導通するため、再度この導電膜３，４を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより、開口部７は、Ｃｕで埋め込まれる。尚、商品名でエバラユージライトというメッキ液を採用すると、開口部のみを選択的に埋め込むことも可能である。またメッキ膜は、ここではＣｕを採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。またマスクを使用して部分メッキをしても良い。図４では、無電解メッキ膜と電解メッキ膜が一体で図示され、符号１３で示されている。
【００７０】
尚、ボンディング性や半田付け性が考慮され、ボンディングパッド５、アイランド６には、Ａｕ、Ａｇ等の膜が形成される。
【００７１】
続いて、第１の導電膜３にホトレジストを形成し、ボンディングパッド５、アイランド６および金型当接領域１０の上にホトレジストが残るようにパターニングする。尚、図１２、図１３に示すように配線１２が形成される場合は、この配線の上にもホトレジストが形成される。そしてこのホトレジストをエッチングマスクとして、第１の導電膜３をパターニングし、ボンディングパッド５、アイランド６、当接領域１０を形成する。
【００７２】
続いて、絶縁樹脂シートを搬送してダイボンディング装置のテーブルに装着する。第２の導電膜４は、膜厚が厚く形成されるため、テーブルと実質面で接触される。ここでテーブルが約４００度Ｃに成り、半導体素子１４とアイランド６が固着される。例えば、アイランド６の表面にＡｕが形成され、半導体素子１４の裏面にＡｕが形成されるとこの温度で共晶結合が可能となる。またアイランド６の上にＡｇが形成される場合は、一般的には半田等のロウ材が採用されて固着される。
【００７３】
本工程では、絶縁樹脂シート１に４００度Ｃの熱が加わるので、一般の絶縁樹脂シートでは、反りが発生する事がある。この現象は、絶縁樹脂の劣化、ダイボンディング性の低下をもたらす。しかし第２の導電膜４が厚いため、その反りを防止することが可能となる。また第２の導電膜が厚いため、ヒートシンクとして作用し、絶縁樹脂の劣化も防止できる。尚、ここで、半導体素子は、フェイスダウンで実装されても良い。この場合、半導体素子の表面には、半田ボールやバンプが設けられる。そして絶縁樹脂シート１の表面には、半田ボールの位置に対応した部分に電極が設けられ、両者が固着される。またアイランド６は、省略されるが、放熱用の電極として、半導体素子と絶縁された状態で残しておいても良い。
【００７４】
続いて、この絶縁樹脂シート１は、ワイヤーボンダーに移送され、ボンダーのテーブルに設置される。この時も、第２の導電膜４が厚いことで、テーブルと絶縁樹脂シート１は、実質的に面で接触されることになる。金属細線１５として、Ａｕが採用される場合、２５０度Ｃ〜３００度Ｃに加熱される。またＡｌ線に依る接続では、常温で超音波が加えられる。
【００７５】
この際も、絶縁樹脂シート１には、反りの発生が抑制されるので、ボンディング時の衝撃によるクラックを抑制することができる。またＡｕ、Ａｌの金属細線１５を採用する場合、ボンディングパッド５の表面には、ＡｕまたはＡｇが最表面に形成される。（以上図４を参照）
続いて、絶縁樹脂シート１は、モールド装置へと搬送され、ステージに実装される。モールド方法としては、トランスファーモールド、インジェクションモールド、塗布、ディピング等でも可能である。しかし量産性を考慮すると、トランスファーモールド、インジェクションモールドが適している。この場合、図１７に示すトランスファーモールド装置１００に実装され、封止樹脂１６が熱で溶融されてモールドされる。図１７に於いて、１００Ａが下金型、１００Ｂが上金型、１０１が封止領域であり、キャビティと一般には言われている。また１０２は、ガイド孔１１を通過するガイドピンで、１０３がポット、１０４がランナーである。
【００７６】
図のように少なくとも樹脂封止領域に対応する下金型は、フラットであるため、絶縁樹脂シート１は、フラットで当接される必要がある。つまりキャビティ１０１の中に高温の溶融した樹脂１６が注入され、その後室温にまで冷却されて硬化される。しかしモールド体を金型から取り出した際、封止樹脂１６の収縮は、完全に終了していないのが一般的である。そのため、封止樹脂１６の収縮が完全に完了するまで、第２の導電膜４によってパッケージの平坦性を維持している。
【００７７】
特に、第２の導電膜４は、後に半導体装置の裏面電極として加工され、この複数の電極が実質同一面内に配置できることになる。（以上図５を参照）
続いて、絶縁樹脂シート１は、エッチング装置へ搬送され、まず第２の導電膜４全体が３５μｍ以下に薄くなるまでエッチングされる。これにより、今まで、第２の導電膜４に発生した傷は取り除かれる。尚、残った第２の導電膜４の膜厚は、パターンの緻密度に左右される。尚、研磨、研削により削っても良い。しかし、最後にこの工程で発生した傷を取り除くためにライトエッチングを施した方が良い。また最近では、ウェハの平坦化を目的としてＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)が採用されている。本願に於いてもこの方法が採用できる。
【００７８】
そして、薄くなった第２の導電膜４がパターニングされる。これもホトレジストを採用したホトリソグラフィで実現できる。ここでは、図６Ａに示すように、ボンディングパッド５に対応した位置に第２の電極１６Ａが形成され、半田ボール形成位置には第２の電極１６Ｂが形成され、両者を一体でつなぐ配線１２が設けられる。例えば、ＢＧＡ等で採用される再配線パターンと同じものである。第２の導電膜４が薄く形成されるため、このパターンはファインで実現できる。
【００７９】
更に、封止樹脂１６を支持基板として、絶縁樹脂シート１の裏面には、例えば半田レジスト等の絶縁性樹脂１８が被覆され、第２の電極１６Ｂの部分が開口され、半田１７が設けられる。尚、半田ボールを載置し、溶融しても良い。
【００８０】
最後に、半導体装置となる１ユニットがマトリックス状に形成されているため、個々に分離される。方法としてはダイシング、カット等が考えられる。（以上図６を参照）
図７は、図６の変形例である。ここでは、第２の導電膜４は、全て取り除かれている。そして絶縁樹脂２から露出しているメッキ膜１３に半田ボール１７が固着されているものである。
【００８１】
図８〜図９に示すものは、半導体素子１４をフェイスダウンで実装するものである。
【００８２】
絶縁樹脂２の表面に、電極１９、ランド状の放熱用電極２０または配線等が形成されるが、ここまでの工程は、図４までの説明と同じであるので省略をする。
【００８３】
そして絶縁樹脂２の表面にパターンが形成された後、半導体素子１４が実装される。半導体素子１４のパッドには、半田ボールまたはバンプ等の接続手段２１が形成され、第１の電極１９と電気的に接続される。尚、放熱用の電極２０は、省略されても良い。（以上図８を参照）
続いて、絶縁樹脂シート１は、トランスファーモールド装置に移送され、封止樹脂１６で封止される。尚、半導体素子１４と絶縁樹脂シート１との隙間が非常に狭く、封止樹脂１６が浸入しにくい場合は、粘度の小さいアンダーフィル２２を間に浸透した後にモールドされてもよい。（以上図９を参照）
その後は、図６や、図７で説明したように、第２の導電膜４を薄くし、パターニングし、半田等を形成した後に、半導体装置として個々に分離される。
【００８４】
半導体装置を説明する第４の実施の形態
続いて図１０を参照して本発明の絶縁樹脂シートを採用した半導体装置について説明する。尚図１０Ａは、半導体装置の平面図、図１０Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図、図１０Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【００８５】
第３の実施の形態までの説明から判るように、本実施の形態も絶縁樹脂シートの裏面に形成される第２の導電膜が厚く形成されて絶縁樹脂シートとして供給され、これを支持基板として活用し、半導体素子１４の固着、アンダーフィルの充填、そして封止樹脂をトランスファーモールドして形成したものである。
【００８６】
本半導体素子は、パッド数が２００ピン以上と多く、素子数も非常に多いＩＣである。例えば図４では、ボンディングパッド５を半導体素子の周りに形成できている。しかし２００ピン以上となると、ボンディングパッドのサイズに限界があり、最小サイズにしてもボンディングパッドがリング状に配置できないものがある。
【００８７】
図１０は、半導体素子上のパッドに半田やバンプが形成され、これらが絶縁樹脂の表面に形成された第１の電極と接続されるものである。
【００８８】
一つ目の第１の電極３０は、半導体素子３１のバンプと接続され、絶縁樹脂３２の表面に沿って第１の配線３３を介して外側に延在され、第１の電極３４と接続される。そしてこの第１の電極３４に設けられたバイアホール３５を介して絶縁樹脂の裏面に設けられた第２の電極３６と接続されている。
【００８９】
二つ目の第１の電極３７は、半導体素子３１のバンプと接続され、第１の電極３７の裏面に形成されたバイアホール３５を介して絶縁樹脂３２の裏面に形成された第２の電極３８と電気的に接続され、そこから第２の配線３９を介して内側に延在され、そこで第２の電極４０と電気的に接続されている。
【００９０】
本構造は、ピン数が多いため、再配線３３、３９を活用し、絶縁樹脂３２の裏面に形成される第２の電極３６、４０を分散させている。つまりパッケージの裏面に２００以上の電極が分散されているわけである。
【００９１】
本発明の特徴である絶縁樹脂シートの裏面に形成された厚い第２の導電膜の活用により、パッケージの裏面がフラットに形成される。これは、この第１の電極３６、４０を実質的に一平面内に配置することになる。よってこの半導体装置を実装基板に実装しても、実装基板側に配置された電極と面で当接でき、接続不良をなくすことができる。
【００９２】
半導体装置を説明する第５の実施の形態
続いて図１１を参照して本発明の絶縁樹脂シートを採用した半導体装置について説明する。尚図１１Ａは、半導体装置の平面図、図１１は、Ａ−Ａ線の断面図、図１１Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【００９３】
本発明は、第４の実施の形態に於いて、封止樹脂４１を省略したものである。どちらかといえば、絶縁樹脂シートに半導体素子３１を実装したら、上から封止樹脂をポッテイングしたり、アンダーフィル材４２だけですましたものである。この場合、封止樹脂の硬化の際に発生する樹脂収縮が無くなるため、全体の反りを抑制できるものである。
【００９４】
尚、封止樹脂を無くした事以外は、前実施の形態と同じであるので、これ以上の説明は、省略する。
【００９５】
半導体装置を説明する第６の実施の形態
続いて図１２を参照して本発明の絶縁樹脂シートを採用した半導体装置について説明する。尚図１２Ａは、半導体装置の平面図、図１２Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図、図１２Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【００９６】
本発明は、半導体素子や受動素子が少なくとも２つ実装され、この複数の素子が第１の配線や第２の配線を介して電気的に接続されるものである。
【００９７】
絶縁樹脂３２の表面に、配線を形成すると交差する部分が発生するため、点線で示した様に、絶縁樹脂３２の裏面に第２の配線４３を設けてクロスオーバーを実現したものである。
【００９８】
本発明の特徴は、第２の導電膜を厚く形成することにより、パッケージ裏面のフラット性を高めると同時に、色々な製造工程への搬送性、取り扱い性を容易にするものである。
【００９９】
しかし第２の導電膜自体は、最終的に膜厚を薄くしてから、第２の電極、第２の配線としてパターニングできる。つまり２層配線が実現できるため、このようなクロスオーバーが実現できるわけである。
【０１００】
全実施の形態に応用できることであるが、第１の導電膜と第２の導電膜の間に更に銅箔パターンを加えた、３層以上のパターンにより、更に複雑な回路を実現できる。
【０１０１】
ここでは、半導体素子４４、４５が２つで実装されているが、半導体素子以外にチップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子を実装することにより、いわゆるハイブリッド回路が１パッケージで実現できるものである。
【０１０２】
これらは、素子が１つ実装されるのと大きく異なる点がある。つまり平面的な実装面積が増大することである。つまり本発明の一つのテーマでもあるパッケージの反りが大きく問題となってくるわけである。しかし第２の導電膜自体が厚く形成されれば、封止樹脂が完全に収縮するまで第２の導電膜でその平坦性を維持できる。よって、パッケージの裏面に位置する第２の電極が一平面内に配置されることになり、実装基板への実装性が向上され、歩留まりの向上を実現できる。
【０１０３】
半導体装置を説明する第７の実施の形態
続いて図１３を参照して本発明の絶縁樹脂シートを採用した半導体装置について説明する。尚図１３Ａは、半導体装置の平面図、図１３Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図、図１３Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【０１０４】
本発明は、第６の実施の形態に於いて、封止樹脂を省略したものである。どちらかといえば、支持基板に半導体素子を実装したら、上から封止樹脂をポッテイングしたり、アンダーフィル材だけですましたものである。この場合、封止樹脂の硬化の際に発生する樹脂収縮が無くなるため、全体の反りを抑制できるものである。
【０１０５】
尚、封止樹脂を無くした事以外は、前実施の形態と同じであるので、これ以上の説明は、省略する。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、第２の導電膜が厚く形成されているため、絶縁樹脂シートとして反りに対して強くなり、搬送性を向上させることができる。
【０１０７】
また、絶縁樹脂自体が堅いものでも、またフィラーが混入されて堅くなったものでも、両面が導電膜でカバーされている絶縁樹脂シートとなる。よってメーカーから供給され、製造装置に実装されるまでの間で発生するクラックが抑止できる。
【０１０８】
また、絶縁樹脂シートは、裏面は実質全面に渡り導電膜が厚く形成されるため、チップのダイボンディング、ワイヤーボンダー、半導体素子の封止のための支持基板として利用できる。しかも、絶縁樹脂材料自身が柔らかい場合、ワイヤーボンダー時のエネルギーを金属細線に伝えづらいが、裏面に導電膜が形成されるため、エネルギーの伝搬を向上できワイヤーボンディング性を向上できる。
【０１０９】
更には、第２の導電膜を薄くすることにより、第２の電極または／および第２の配線をファインパターンとすることができる。しかも第２の導電膜の裏面をエッチングしたり、研磨／研削することにより薄くできるため、各製造工程で受けた損傷の部分を取り除くことができる。
【０１１０】
最後に、絶縁樹脂にフィラーが混入されると、剛性が高まり、クラックが発生しやすくなる。しかし両面に導電膜が形成されることでクラックが発生しにくくなる。また裏面に第２の導電膜を厚く形成すれば、絶縁樹脂シート自体のフラット性が高まり、よりクラックの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の絶縁樹脂シートを説明する図である。
【図２】 本発明の絶縁樹脂シートを説明する図である。
【図３】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図８】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】 本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１１】 本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１２】 本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１３】 本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１４】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１６】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１７】 トランスファーモールド装置を説明する図である。
【図１８】 従来のフレキシブルシートを説明する図である。
【符号の説明】
１ 絶縁樹脂シート
２ 絶縁樹脂
３ 第１の導電膜
４ 第２の導電膜
５ ボンディングパッド
６ アイランド
７ 開口部
８ 樹脂封止領域
９ ゲート
１０ 当接領域
１１ ガイド孔
１２ 配線
１３ メッキ膜
１４ 半導体素子
１５ 金属細線
１６ 封止樹脂
１７ 半田
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁樹脂シートおよび半導体装置の製造方法に関し、例えば、少なくとも表面に電極が形成された絶縁樹脂シートの作業性を向上し、この絶縁樹脂シートを支持基板として半導体素子を封止する半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣパッケージは携帯機器や小型・高密度実装機器への採用が進み、従来のＩＣパッケージとその実装概念が大きく変わろうとしている。例えば特開２０００−１３３６７８号公報に述べられている。これは、絶縁樹脂シートの一例としてフレキシブルシートであるポリイミド樹脂シートを採用した半導体装置に関する技術である。
【０００３】
図１４〜図１６は、フレキシブルシート５０をインターポーザー基板として採用するものである。尚、各図の上に示す図面は、平面図、下に示す図面は、Ａ−Ａ線の断面図である。
【０００４】
まず図１４に示すフレキシブルシート５０の上には、接着剤を介して銅箔パターン５１が貼り合わされて用意されている。この銅箔パターン５１は、実装される半導体素子がトランジスタ、ＩＣにより、そのパターンが異なるが、一般には、ボンディングパッド５１Ａ、アイランド５１Ｂが形成されている。また符号５２は、フレキシブルシート５０の裏面から電極を取り出すための開口部であり、前記銅箔パターン５１が露出している。
【０００５】
続いて、このフレキシブルシート５０は、ダイボンダーに搬送され、図１５の如く、半導体素子５３が実装される。その後、このフレキシブルシート５０は、ワイヤーボンダーに搬送され、ボンディングパッド５１Ａと半導体素子５３のパッドが金属細線５４で電気的に接続されている。
【０００６】
最後に、図１６の如く、フレキシブルシート５０の表面に封止樹脂５５が設けられて封止される。ここでは、ボンディングパッド５１Ａ、アイランド５１Ｂ、半導体素子５３および金属細線５４を被覆するようにトランスファーモールドされる。その後、図１６Ｂに示すように、半田や半田ボール等の接続手段５６が設けられ、半田リフロー炉を通過することで開口部５２を介してボンディングパッド５１Ａと融着した球状の半田５６が形成される。しかもフレキシブルシート５０には、半導体素子５３がマトリックス状に形成されるため、図１６の様にダイシングされ、個々に分離される。
【０００７】
また図１６Ｃに示す断面図は、フレキシブルシート５０の両面に電極として５１Ａと５１Ｄが形成されているものである。このフレキシブルシート５０は、一般に、両面がパターニングされてメーカーから供給されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した製造装置、例えばダイボンター、ワイヤーボンダー、トランスファーモールド装置、リフロー炉等に於いて、フレキシブルシート５０が搬送されて、ステージまたはテーブルと言われる部分に装着されたものを図１７に示す。
【０００９】
しかしフレキシブルシート５０のベースとなる絶縁樹脂の厚みは５０μｍ程度と薄く、また表面に形成される銅箔パターン５１の厚みも９〜３５μｍと薄いため、図１８に示すように反ったりして搬送性が非常に悪く、また前述したステージやテーブルへの装着性が悪い欠点があった。これは、絶縁樹脂自身が非常に薄いために依る反り、銅箔パターン５１と絶縁樹脂との熱膨張係数との差による反りが考えられる。特に堅い絶縁材料が、図１８に示すように反っていると、上からの加圧で簡単に割れてしまう問題があった。
【００１０】
また開口部５２の部分は、モールドの際に上から加圧されるため、ボンディングパッド５１Ａの周辺を上に反らせる力が働き、ボンディングパッド５１Ａの接着性を悪化させることもあった。
【００１１】
またフレキシブルシート５０を構成する樹脂材料自身にフレキシブル性が無かったり、熱伝導性を高めるためにフィラーを混入すると、堅くなる。この状態でワイヤーボンダーでボンディングするとボンディング部分にクラックが入る場合がある。またトランスファーモールドの際も、金型が当接する部分でクラックが入る場合がある。これは図１８に示すように反りがあるとより顕著に現れる。
【００１２】
今まで説明したフレキシブルシート５０は、裏面に電極が形成されないものであったが、図１６Ｃに示すように、フレキシブルシート５０の裏面にも電極５１Ｄが形成される場合もある。この時、電極５１Ｄが前記製造装置と当接したり、この製造装置間の搬送手段の搬送面と当接するため、電極５１Ｄの裏面に損傷が発生する問題があった。この損傷が入ったままで電極として成るため、後に熱が加わったりすることにより電極５１Ｄ自身にクラックが入る問題もあった。
【００１３】
またフレキシブルシート５０の裏面に電極５１Ｄが設けられると、トランスファーモールドの際、ステージに面接触できない問題が発生する。この場合、前述したようにフレキシブルシート５０が堅い材料で成ると、電極５１Ｄが支点となり、電極５１Ｄの周囲が下方に加圧されるため、フレキシブルシート５０にクラックを発生させる問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題に鑑みてなされ、第１に、表面に形成された第１の導電膜と、裏面の実質全面に設けられ、前記第１の導電膜よりも厚く形成された第２の導電膜と、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜との間に設けられたシート状の絶縁樹脂とから成る絶縁樹脂シートで解決するものである。
【００１５】
第１の導電膜は、実質全面が第１の導電膜で被覆されていても、またパターニングされていても、第２の導電膜が厚く形成されているため、絶縁樹脂シートとしてその反りに対して強くなり、搬送性を向上させることができる。
【００１６】
第２に、前記第１の導電膜は、３５μｍ以下で、第２の導電膜は、７０μｍ以上であり、前記絶縁樹脂は、１００μｍ以下であることで解決するものである。
【００１７】
絶縁樹脂の厚みは、パッケージ全体の厚みを薄くするため、できる限り薄いことが望まれる。しかし第２の導電膜が、７０μｍ以上と第１の導電膜よりも厚く形成されるため、反りを防止できる。
【００１８】
第３に、前記絶縁樹脂は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂を主成分とすることで解決するものである。
【００１９】
第４に、前記第１の導電膜は、パターニング加工領域の実質全面に設けられ、前記第２の導電膜は、少なくとも下金型の封止領域に対応する全面に形成されることで解決するものである。
【００２０】
絶縁樹脂自体が堅いものでも、またフィラーが混入されて堅くなったものでも、両面が導電膜でカバーされている絶縁樹脂シートとなる。よってメーカーから供給され、製造装置に実装されるまでの間で発生するクラックが抑止できる。
【００２１】
第５に、前記第１の導電膜は、半導体素子と電気的に接続するためにパターニングされ、前記第２の導電膜は、少なくとも下金型の封止領域に対応する全面に形成されることで解決するものである。
【００２２】
この絶縁樹脂シートは、裏面は実質全面に渡り導電膜が厚く形成されるため、チップのダイボンディング、ワイヤーボンダー、半導体素子の封止のための支持基板として利用できる。しかも、絶縁樹脂材料自身が柔らかい場合、ワイヤーボンダー時のエネルギーを金属細線に伝えづらいが、裏面に導電膜が形成されるため、エネルギーの伝搬を向上できワイヤーボンディング性を向上できる。
【００２３】
第６に、表面に形成された第１の導電膜と、裏面の実質全面に設けられ、前記第１の導電膜よりも厚く形成された第２の導電膜と、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜との間に設けられたシート状の絶縁樹脂とを有する絶縁樹脂シートを用意し、
前記第１の導電膜を第１の電極または／および第１の配線に加工し、
前記第１の電極または／および第１の配線と電気的に接続した半導体素子を固着し、
前記絶縁樹脂シートを封止金型に搬送し、前記第２の導電膜を金型に当接して、前記半導体素子を封止し、
前記第２の導電膜をパターニングし、前記第１の電極または／および第１の配線と電気的に接続される第２の電極または／および第２の配線を形成することで解決するものである。
【００２４】
導電膜が厚く形成されるため、絶縁樹脂シートのフラット性が維持でき、またトランスファーモールド装置の下金型と面で接触できるため、局部的な加圧が無くなりクラック発生を抑止することができる。同様にワイヤーボンダー時に加わるエネルギーは、第２の導電膜を採用することにより、金属細線につたわり易く成る。
【００２５】
第７に、前記絶縁樹脂シートは、前記第１の導電膜が前記第１の電極または／および第１の配線に加工された状態で用意されることで解決するものである。
【００２６】
第８に、第２の導電膜を７０μｍ以上とし、前記絶縁樹脂シートの搬送性を高め、製造工程で取り扱い性を向上させた。
【００２７】
第９に、前記封止の後、前記第２の導電膜を薄くして、前記第２の電極または／および第２の配線を形成することで解決するものである。
【００２８】
第２の導電膜を薄くすることにより、第２の電極または／および第２の配線をファインパターンとすることができる。しかも第２の導電膜の裏面をエッチングしたり、研磨／研削することにより薄くできるため、各製造工程で受けた損傷の部分を取り除くことができる。特に、研磨／研削工程で薄くした場合、この工程での損傷が入る場合がある。この時は、再度ライトエッチングをすれば良い。
【００２９】
第１０に、表面に形成された第１の導電膜と、裏面の実質全面に形成された第２の導電膜とを有し、間には絶縁樹脂が設けられた絶縁樹脂シートであり、
前記第１の導電膜と前記第２の導電膜との間に設けられた少なくとも一層の第３の配線または／および第３の電極と、前記第３の配線または／第３の電極を絶縁する少なくとも２層の絶縁樹脂とを有し、前記第２の導電膜が前記第１の導電膜よりも厚く形成されることで解決するものである、
請求項１〜請求項９に於いて、絶縁樹脂シートは、表裏に電極が設けられているが、請求項１０〜は、表裏電極の間にも電極や配線が設けられたものであり、一般には多層基板と言われるものである。
【００３０】
この場合も、第２の導電膜が厚く形成されているため、絶縁樹脂シートとしてその反りに対して強くなり、搬送性を向上させることができる。
【００３１】
第１１に、前記第１の導電膜は、３５μｍ以下で、第２の導電膜は、７０μｍ以上であり、前記絶縁樹脂は、１００μｍ以下であることで解決するものである。
【００３２】
第１２に、絶縁樹脂は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂を主成分とすることで解決するものである。
【００３３】
第１３に、前記第１の導電膜は、パターニング加工領域の実質全面に設けられ、前記第２の導電膜は、少なくとも下金型の封止領域に対応する部分に形成されることで解決するものである。
【００３４】
第１４に、前記第１の導電膜は、半導体素子と電気的に接続するためにパターニングされ、前記第２の導電膜は、少なくとも下金型の封止領域に対応する部分に形成されることで解決するものである。
【００３５】
第１５に、前記絶縁樹脂には、フィラーが混入されることで解決するものである。
【００３６】
一般に、フィラーが混入されることにより、剛性が高まり、クラックが発生しやすくなる。しかし両面に導電膜が形成されることでクラックが発生しにくくなる。また裏面に第２の導電膜を厚く形成すれば、絶縁樹脂シート自体のフラット性が高まり、クラックの発生を防止できる。
【００３７】
第１６に、表面に形成された第１の導電膜と、裏面の実質全面に形成された第２の導電膜とを有し、間には絶縁樹脂が設けられ、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜との間に設けられた少なくとも一層の第３の配線または／および第３の電極と、前記第３の配線または／および第３の電極を絶縁する少なくとも２層の絶縁樹脂とを有し、前記第２の導電膜が前記第１の導電膜よりも厚く形成された絶縁樹脂シートを用意し、
前記第１の導電膜を第１の電極または／および第１の配線に加工すると共に、前記第１の電極または／および第１の配線と前記第２の導電膜とを電気的に接続する接続部を形成し、
前記第１の電極または／および第１の配線と電気的に接続した半導体素子を固着し、
前記絶縁樹脂シートを封止金型に搬送し、前記第２の導電膜を金型に当接して、前記半導体素子を封止し、
前記第２の導電膜をパターニングし、前記第１の電極または／および第１の配線と電気的に接続される第２の電極または／および第２の配線を形成することで解決するものである。
【００３８】
導電膜が厚く形成されるため、絶縁樹脂シートのフラット性が維持でき、またトランスファーモールド装置の下金型と面で接触できるため、局部的な加圧が無くなりクラック発生を抑止することができる。同様にワイヤーボンダー時に加わるエネルギーは、第２の導電膜を採用することにより、金属細線につたわり易く成る。
【００３９】
第１７に、前記絶縁樹脂シートは、前記第１の導電膜が前記第１の電極または／および第１の配線に加工された状態で用意することで解決するものである。
【００４０】
第１８に、第２の導電膜を７０μｍ以上とし、前記絶縁樹脂シートの搬送性を高め、しかも絶縁樹脂シートの平坦性を維持することにより、製造工程の簡素化、歩留まり工場を可能とするものである。
【００４１】
第１９に、前記封止の後、前記第２の導電膜を薄くして、前記第２の電極または／および第２の配線を形成することで解決するものである。
【００４２】
【発明の実施の形態】
絶縁樹脂シートを説明する第１の実施の形態
まず絶縁樹脂シートについて、図１および図２を参照して説明する。両図とも、表と裏に導電膜が形成されたものである。
【００４３】
図１Ａは、全体が絶縁樹脂シート１であり、中間には絶縁樹脂２が設けられている。この絶縁樹脂２の表には、第１の導電膜３が形成され、裏面には第２の導電膜４が形成される。また第１の導電膜３は、絶縁樹脂２の表面全域に形成されるものであり、後の工程によって、点線で示したボンディングパッド５、アイランド６および開口部７が形成されるものである。
【００４４】
つまり絶縁樹脂シート１の表面は、実質全域に第１の導電膜３が形成され、裏面にも実質全域に第２の導電膜４が形成されるものである。また絶縁樹脂２の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電膜３および第２の導電膜４は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレームの材料であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。貼着する際、糊を採用するため、全体の厚みは増加する。
【００４５】
また絶縁樹脂シート１は、キャスティング法で形成されても良い。以下に簡単にその製造方法を述べる。まず平膜状の第１の導電膜の上に糊状のポリイミドを塗布し、また平膜状の第２の導電膜の上にも糊状のポリイミドを塗布する。そして両者のポリイミドを半硬化させた後に貼り合わせると絶縁樹脂シートができあがる。
【００４６】
また第１の導電膜３は、絶縁樹脂シート１の全域でなくても良い。これを示すものが、図１Ｂである。ここには３つのパターンが形成されている。左のパターンは、パターン加工領域８Ｂと封止用の樹脂の注入孔、つまりゲート９を示す。また中央のパターンは、上金型と絶縁樹脂シート１との当接領域１０を示す。ここで上金型は、第１の導電膜３と当接した方が、絶縁樹脂３に欠陥やクラックを与えない。よって少なくともパターン加工領域または当接領域を含めた樹脂封止領域に第１の導電膜３が形成されて、絶縁樹脂シート１として供給されても良い。尚、樹脂封止領域８Ａを右側のパターンで示した。尚、本実施例では、下金型と絶縁樹脂シート１は、全域で面で接触している。よって第２の導電膜４は、絶縁樹脂２にクラック等の欠陥が発生しないように全面に形成される。しかし図１Ｂの右側のように、当接領域を含めた樹脂封止領域に第２の導電膜４が形成されて絶縁樹脂シート１として供給されても良い。
【００４７】
どちらにしても、第１の導電膜３は、後の工程によりエッチングされ、図２の様なパターンが形成され、素子の実装、電気的接続、封止工程を経て半導体装置として完成する。尚、符号１１は、ガイド孔である。
【００４８】
絶縁樹脂シートを説明する第２の実施の形態
図２は、全体が絶縁樹脂シート１であり、絶縁樹脂２の裏面には、第１の実施の形態と同様に第２の導電膜４が全面に形成されている。しかし第１の導電膜は、前もってパターニングされ、ボンディングパッド５、アイランド６、開口部７が形成され絶縁樹脂シート１として供給されるものである。尚、ボンディングパッド５と第２の導電膜４は、電気的に接続されている。
【００４９】
絶縁樹脂２の材料は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の高分子から成る絶縁材料で成る。また、第１の導電膜３および第２の導電膜４は、好ましくは、Ｃｕを主材料とするもの、または公知のリードフレーム材等であり、メッキ法、蒸着法またはスパッタ法で絶縁樹脂２に被覆されたり、圧延法やメッキ法により形成された金属箔が貼着されても良い。貼着する際、糊を採用するため、全体の厚みは増加する。
【００５０】
また具体的な絶縁樹脂シート１の一例を図１Ｂに示す。ここには３つのパターンが形成されている。左のパターンは、パターン加工領域８Ａとゲート９を示す。また中央のパターンは、上金型と絶縁樹脂シート１との当接領域１０、ボンディングパッド５、アイランド６を示す。つまり、第１の導電膜は、中央のパターンの様に、少なくとも第１の電極または／および第１の配線がエッチングにより形成されていればよい。前述したように、上金型は、第１の導電膜３と当接した方が、絶縁樹脂３に欠陥やクラックを与えない。よってこの当接領域もパターニングされた方が良い。尚、第２の導電膜は、第１の実施の形態と同様に、絶縁樹脂シート１の全面に形成されるが、右側のパターンのように少なくとも樹脂封止領域、または少なくとも当接領域１０も含めた領域に形成されても良い。この封止領域８は、ダイボンディング、ワイヤーボンディング、トランスファーモールド時に外力が加わるところであるため、少なくともこの部分を含んだ領域に第２の導電膜４が形成されることが好ましい。
【００５１】
この状態で、フレキシブルシートの製造メーカーから供給され、素子の実装、電気的接続、封止工程を経て半導体装置として完成する。
【００５２】
第１の実施の形態も第２の実施の形態も、本発明の特徴とする所は、第２の導電膜４を第１の導電膜３よりも厚く形成するところにある。
【００５３】
つまり第２の導電膜４を厚く形成することにより、絶縁樹脂シート１の平坦性を維持でき、後の工程の作業性を向上させ、絶縁樹脂２への欠陥、クラック等の誘発を防止することができる。更には、第２の導電膜４は、色々な工程を経るために傷が入ってしまう。しかし厚い第２の導電膜４全面を薄くしてからパターニングするため、この傷を取り除くことができる。また平坦性を維持しながら封止樹脂を硬化できるので、パケッジの裏面も平坦にでき、絶縁樹脂シート１の裏面に形成される電極もフラットに配置できる。よって、実装基板上の電極と絶縁樹脂シート裏面の電極とを当接でき、半田不良を防止することができる。更には、第２の導電膜４を薄くしてからパターニングすると、再度エッチングを減らせ、微細パターンが可能となる。
【００５４】
具体的には、第１の導電膜３の厚さは、５〜３５μｍ程度が好ましい。これは、エッチングにより第１のボンディングパッド５、アイランド６を形成するからである。ここでは、ボンディングパッド５、アイランド６を示したが、ＩＣのパッド数が多くなれば成るほどファインパターンで形成する必要がある。また複数の半導体素子が平面的に実装される場合、半導体素子と受動素子を組み合わせてハイブリッドＩＣを構成する場合等を考慮すると、アイランド、ボンディングパッド以外に配線も必用となる。この一例を図１０〜図１３に符号１２で示した。つまり電極または配線等の少なくとも一つが選択されて、導電パターンが形成される。よってこの導電パターンが密に成れば成るほど、ファインパターンが必用となる。しかしエッチングにおいて、絶縁樹脂が完全に顔を出すまでフルエッチングすると、異方性でも等方性でも横方向にサイドエッチングが進む。これは、膜厚が厚ければ厚いほど顕著であり、膜厚が薄ければ薄いほどサイドエッチングが抑制されてファインパターンが可能となる。
【００５５】
全実施の形態において、絶縁樹脂２は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。ペースト状のものを塗ってシートとするキャスティング法の場合、その膜厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度である。またシートとして形成する場合、市販のものは２５μｍが最小の膜厚である。また熱伝導性が考慮され、中にフィラーが混入されても良い。材料としては、ガラス、酸化Ｓｉ、酸化アルミニウム、窒化Ａｌ、Ｓｉカーバイド、窒化ボロン等が考えられる。
【００５６】
また第２の導電膜４の膜厚は、７０μｍ〜２００μｍ程度が良い。好ましくは、７０〜１２５μｍ程度が良い。この厚みであれば、第１の導電膜３が５〜３５μｍ程度であっても平坦性を維持できる。
【００５７】
この様に、第２の導電膜４の膜厚を第１の導電膜３よりも厚く形成すれば、絶縁樹脂シート１の平坦性が維持できる。
【００５８】
特に、ダイボンディング装置のテーブル、ワイヤーボンディング装置のテーブルおよびトランスファーモールド装置のステージに絶縁樹脂シートを配置した時にメリットを有する。
【００５９】
以下にそのメリットを述べる。
まずダイボンディングの時のメリットを述べる。例えばＳｉの半導体素子の裏面には一般にはＡｕが被覆され、アイランド６の表面に形成されたＡｕと固着される。この時、約４００度Ｃに加熱されて加圧される。そしてチップ裏面とアイランドのＡｕが融着すると同時にＡｕとＳｉの共晶が形成される。この時、第２の導電膜４が薄いと、この熱により反りが発生し、絶縁樹脂の表面に形成された電極、アイランドまたは配線に亀裂が形成される可能性がある。しかし第２の導電膜４自身が厚いために、反りを抑制でき、この亀裂も防止できる。また第２の導電膜４が厚ければ、ヒートシンクとしての機能も高まる。つまり絶縁樹脂２に加わる熱を第２の導電膜４が吸収するため、絶縁樹脂自体の劣化も防止でき、更にはダイボンディングのテーブルが金属等で成れば、外部にその熱を放出することも可能となる。
【００６０】
続いて、ワイヤーボンデインクの時のメリットについて述べる。一般にＡｕ線のワイヤーボンディングの際は、２５０度Ｃ〜３００度Ｃに加熱される。この時、第２の導電膜が薄いと、絶縁樹脂シート１が反り、この状態でボンディングヘッドを介して絶縁樹脂シートが加圧される。よって、亀裂の発生する可能性がある。これは、絶縁樹脂にフィラーが混入されると、材料自体が堅くなり柔軟性を失うため、より顕著に現れる。また樹脂は金属から比べると柔らかいので、ＡｕやＡｌのボンディングでは、加圧や超音波のエネルギーが伝わりづらい。しかし第２の導電膜４自体が厚く形成されることでこれらの問題を解決することができる。
【００６１】
最後に、トランスファーモールド時のメリットを述べる。例えば図５の様に、絶縁樹脂で封止した後、樹脂は冷却される。この時、絶縁樹脂と導電膜の熱膨張係数の違いにより、収縮率に差が出て、半導体装置全体が反る。しかし第２の導電膜４自体が厚く形成されることにより、完全に室温に戻るまで、パッケージ全体の平坦性を維持することができる。特に、絶縁樹脂シート１の裏面に形成される電極は、反りにより、同一平面内に位置できなくなる。この状態で、実装基板に配置すると、実装基板上の電極と半導体装置裏面の電極に隙間を発生し、半田不良等を発生する。本発明では、第２の導電膜４が厚く形成されるため、これらの問題も防止できる。
【００６２】
また第２の導電膜４は、前述したテーブルやステージに当接されたり、搬送装置で擦られたりする。よってたくさんの傷が発生する。しかし第２の導電膜４を電極として活用する場合、しかもファインパターンを形成する場合、第２の導電膜４全体を３５μｍ以下にエッチング、研磨または研削し、第２の導電膜４を薄くする。特にエッチングの場合、この損傷を取り除くことができる。また研磨、研削をすると、この工程により傷が入るが、この後、ライトエッチングをすることにより取り除くことができる。
【００６３】
以上述べたように、第２の導電膜４を第１の導電膜よりも厚くすることにより、絶縁樹脂シートとしての色々なメリットが生まれ、しかもこの絶縁樹脂シートを採用した半導体装置に於いても優れた効果を発生する。
【００６４】
また実施の形態として述べないが、図１または図２に於いて、第１の導電膜３と第２の導電膜との間に少なくとも一層の導電膜を設けても良い。一般的に多層基板と言われているものである。この場合、絶縁樹脂は、少なくとも２層となる。現在、４層、５層のメタル配線が形成されたフレキシブルシートは、商品化されている。よってそのスルーホールの形成方法等は、省略する。この場合でも、裏面に厚い導電膜を形成することにより、前述したようなメリットが発生する。
【００６５】
絶縁樹脂シートを使った半導体装置の製造方法を説明する第３の実施の形態
図３〜図７、図８〜図９に於いて、絶縁樹脂シート１を使った半導体装置の製造方法を説明する。尚、（Ａ）で示す図は、平面図であり、（Ｂ）で示す図は、Ａ−Ａ線に於ける断面図である。
【００６６】
まず図１に示すように絶縁樹脂シート１が用意される。この絶縁樹脂シート１の裏面は、第２の導電膜４が全面に形成され、表面には第１の導電膜３が全面に形成されて用意される。
【００６７】
続いて、開口部７に対応する部分だけ取り除かれたホトレジストを全面に形成する。そしてこのホトレジストを介して第１の導電膜３をエッチングする。尚、第１の導電膜３、第２の導電膜４は、両者共にＣｕを主材料とするものである。従ってエッチング液は、塩化第２鉄または塩化第２銅である。尚、開口部の開口径は、ホトリソグラフィーの解像度により変化するが、ここでは５０μｍ程度である。またエッチングの際に、第２の導電膜４は、接着性のシート等でカバーした方がよい。しかし第２の導電膜４自体が十分に厚く、エッチング後にも、平坦性が維持できる膜厚であれば、シートでカバーすることもない。
【００６８】
また、導電膜として、Ａｌ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、公知のリードフレーム材等でも良い。ただし、第２の導電膜４は、樹脂封止し熱硬化するまで平坦性を維持できる厚みであることが大切である。尚、作業性が考慮され、絶縁樹脂シートの両側には、ガイド孔が設けられている。（以上図３を参照）
続いて、前記ホトレジストを取り除いた後、第１の導電膜３をマスクにして、レーザーにより開口部７の真下の絶縁樹脂２を取り除き、開口部７の底に第２の導電膜４を露出させる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで絶縁樹脂を蒸発させた後、開口部の底部に残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモン等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。
【００６９】
続いて、開口部７を介して第２の導電膜４と第１の導電膜３が電気的に導通するようにメッキを行う。一般には、無電解メッキと電解メッキの両方を行う。ここでは、無電解メッキにより約２μｍのＣｕを少なくとも開口部の全面に形成する。これにより第１の導電膜３と第２の導電膜４が電気的に導通するため、再度この導電膜３，４を電極にして電解メッキを行い、約２０μｍのＣｕをメッキする。これにより、開口部７は、Ｃｕで埋め込まれる。尚、商品名でエバラユージライトというメッキ液を採用すると、開口部のみを選択的に埋め込むことも可能である。またメッキ膜は、ここではＣｕを採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。またマスクを使用して部分メッキをしても良い。図４では、無電解メッキ膜と電解メッキ膜が一体で図示され、符号１３で示されている。
【００７０】
尚、ボンディング性や半田付け性が考慮され、ボンディングパッド５、アイランド６には、Ａｕ、Ａｇ等の膜が形成される。
【００７１】
続いて、第１の導電膜３にホトレジストを形成し、ボンディングパッド５、アイランド６および金型当接領域１０の上にホトレジストが残るようにパターニングする。尚、図１２、図１３に示すように配線１２が形成される場合は、この配線の上にもホトレジストが形成される。そしてこのホトレジストをエッチングマスクとして、第１の導電膜３をパターニングし、ボンディングパッド５、アイランド６、当接領域１０を形成する。
【００７２】
続いて、絶縁樹脂シートを搬送してダイボンディング装置のテーブルに装着する。第２の導電膜４は、膜厚が厚く形成されるため、テーブルと実質面で接触される。ここでテーブルが約４００度Ｃに成り、半導体素子１４とアイランド６が固着される。例えば、アイランド６の表面にＡｕが形成され、半導体素子１４の裏面にＡｕが形成されるとこの温度で共晶結合が可能となる。またアイランド６の上にＡｇが形成される場合は、一般的には半田等のロウ材が採用されて固着される。
【００７３】
本工程では、絶縁樹脂シート１に４００度Ｃの熱が加わるので、一般の絶縁樹脂シートでは、反りが発生する事がある。この現象は、絶縁樹脂の劣化、ダイボンディング性の低下をもたらす。しかし第２の導電膜４が厚いため、その反りを防止することが可能となる。また第２の導電膜が厚いため、ヒートシンクとして作用し、絶縁樹脂の劣化も防止できる。尚、ここで、半導体素子は、フェイスダウンで実装されても良い。この場合、半導体素子の表面には、半田ボールやバンプが設けられる。そして絶縁樹脂シート１の表面には、半田ボールの位置に対応した部分に電極が設けられ、両者が固着される。またアイランド６は、省略されるが、放熱用の電極として、半導体素子と絶縁された状態で残しておいても良い。
【００７４】
続いて、この絶縁樹脂シート１は、ワイヤーボンダーに移送され、ボンダーのテーブルに設置される。この時も、第２の導電膜４が厚いことで、テーブルと絶縁樹脂シート１は、実質的に面で接触されることになる。金属細線１５として、Ａｕが採用される場合、２５０度Ｃ〜３００度Ｃに加熱される。またＡｌ線に依る接続では、常温で超音波が加えられる。
【００７５】
この際も、絶縁樹脂シート１には、反りの発生が抑制されるので、ボンディング時の衝撃によるクラックを抑制することができる。またＡｕ、Ａｌの金属細線１５を採用する場合、ボンディングパッド５の表面には、ＡｕまたはＡｇが最表面に形成される。（以上図４を参照）
続いて、絶縁樹脂シート１は、モールド装置へと搬送され、ステージに実装される。モールド方法としては、トランスファーモールド、インジェクションモールド、塗布、ディピング等でも可能である。しかし量産性を考慮すると、トランスファーモールド、インジェクションモールドが適している。この場合、図１７に示すトランスファーモールド装置１００に実装され、封止樹脂１６が熱で溶融されてモールドされる。図１７に於いて、１００Ａが下金型、１００Ｂが上金型、１０１が封止領域であり、キャビティと一般には言われている。また１０２は、ガイド孔１１を通過するガイドピンで、１０３がポット、１０４がランナーである。
【００７６】
図のように少なくとも樹脂封止領域に対応する下金型は、フラットであるため、絶縁樹脂シート１は、フラットで当接される必要がある。つまりキャビティ１０１の中に高温の溶融した樹脂１６が注入され、その後室温にまで冷却されて硬化される。しかしモールド体を金型から取り出した際、封止樹脂１６の収縮は、完全に終了していないのが一般的である。そのため、封止樹脂１６の収縮が完全に完了するまで、第２の導電膜４によってパッケージの平坦性を維持している。
【００７７】
特に、第２の導電膜４は、後に半導体装置の裏面電極として加工され、この複数の電極が実質同一面内に配置できることになる。（以上図５を参照）
続いて、絶縁樹脂シート１は、エッチング装置へ搬送され、まず第２の導電膜４全体が３５μｍ以下に薄くなるまでエッチングされる。これにより、今まで、第２の導電膜４に発生した傷は取り除かれる。尚、残った第２の導電膜４の膜厚は、パターンの緻密度に左右される。尚、研磨、研削により削っても良い。しかし、最後にこの工程で発生した傷を取り除くためにライトエッチングを施した方が良い。また最近では、ウェハの平坦化を目的としてＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)が採用されている。本願に於いてもこの方法が採用できる。
【００７８】
そして、薄くなった第２の導電膜４がパターニングされる。これもホトレジストを採用したホトリソグラフィで実現できる。ここでは、図６Ａに示すように、ボンディングパッド５に対応した位置に第２の電極１６Ａが形成され、半田ボール形成位置には第２の電極１６Ｂが形成され、両者を一体でつなぐ配線１２が設けられる。例えば、ＢＧＡ等で採用される再配線パターンと同じものである。第２の導電膜４が薄く形成されるため、このパターンはファインで実現できる。
【００７９】
更に、封止樹脂１６を支持基板として、絶縁樹脂シート１の裏面には、例えば半田レジスト等の絶縁性樹脂１８が被覆され、第２の電極１６Ｂの部分が開口され、半田１７が設けられる。尚、半田ボールを載置し、溶融しても良い。
【００８０】
最後に、半導体装置となる１ユニットがマトリックス状に形成されているため、個々に分離される。方法としてはダイシング、カット等が考えられる。（以上図６を参照）
図７は、図６の変形例である。ここでは、第２の導電膜４は、全て取り除かれている。そして絶縁樹脂２から露出しているメッキ膜１３に半田ボール１７が固着されているものである。
【００８１】
図８〜図９に示すものは、半導体素子１４をフェイスダウンで実装するものである。
【００８２】
絶縁樹脂２の表面に、電極１９、ランド状の放熱用電極２０または配線等が形成されるが、ここまでの工程は、図４までの説明と同じであるので省略をする。
【００８３】
そして絶縁樹脂２の表面にパターンが形成された後、半導体素子１４が実装される。半導体素子１４のパッドには、半田ボールまたはバンプ等の接続手段２１が形成され、第１の電極１９と電気的に接続される。尚、放熱用の電極２０は、省略されても良い。（以上図８を参照）
続いて、絶縁樹脂シート１は、トランスファーモールド装置に移送され、封止樹脂１６で封止される。尚、半導体素子１４と絶縁樹脂シート１との隙間が非常に狭く、封止樹脂１６が浸入しにくい場合は、粘度の小さいアンダーフィル２２を間に浸透した後にモールドされてもよい。（以上図９を参照）
その後は、図６や、図７で説明したように、第２の導電膜４を薄くし、パターニングし、半田等を形成した後に、半導体装置として個々に分離される。
【００８４】
半導体装置を説明する第４の実施の形態
続いて図１０を参照して本発明の絶縁樹脂シートを採用した半導体装置について説明する。尚図１０Ａは、半導体装置の平面図、図１０Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図、図１０Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【００８５】
第３の実施の形態までの説明から判るように、本実施の形態も絶縁樹脂シートの裏面に形成される第２の導電膜が厚く形成されて絶縁樹脂シートとして供給され、これを支持基板として活用し、半導体素子１４の固着、アンダーフィルの充填、そして封止樹脂をトランスファーモールドして形成したものである。
【００８６】
本半導体素子は、パッド数が２００ピン以上と多く、素子数も非常に多いＩＣである。例えば図４では、ボンディングパッド５を半導体素子の周りに形成できている。しかし２００ピン以上となると、ボンディングパッドのサイズに限界があり、最小サイズにしてもボンディングパッドがリング状に配置できないものがある。
【００８７】
図１０は、半導体素子上のパッドに半田やバンプが形成され、これらが絶縁樹脂の表面に形成された第１の電極と接続されるものである。
【００８８】
一つ目の第１の電極３０は、半導体素子３１のバンプと接続され、絶縁樹脂３２の表面に沿って第１の配線３３を介して外側に延在され、第１の電極３４と接続される。そしてこの第１の電極３４に設けられたバイアホール３５を介して絶縁樹脂の裏面に設けられた第２の電極３６と接続されている。
【００８９】
二つ目の第１の電極３７は、半導体素子３１のバンプと接続され、第１の電極３７の裏面に形成されたバイアホール３５を介して絶縁樹脂３２の裏面に形成された第２の電極３８と電気的に接続され、そこから第２の配線３９を介して内側に延在され、そこで第２の電極４０と電気的に接続されている。
【００９０】
本構造は、ピン数が多いため、再配線３３、３９を活用し、絶縁樹脂３２の裏面に形成される第２の電極３６、４０を分散させている。つまりパッケージの裏面に２００以上の電極が分散されているわけである。
【００９１】
本発明の特徴である絶縁樹脂シートの裏面に形成された厚い第２の導電膜の活用により、パッケージの裏面がフラットに形成される。これは、この第１の電極３６、４０を実質的に一平面内に配置することになる。よってこの半導体装置を実装基板に実装しても、実装基板側に配置された電極と面で当接でき、接続不良をなくすことができる。
【００９２】
半導体装置を説明する第５の実施の形態
続いて図１１を参照して本発明の絶縁樹脂シートを採用した半導体装置について説明する。尚図１１Ａは、半導体装置の平面図、図１１は、Ａ−Ａ線の断面図、図１１Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【００９３】
本発明は、第４の実施の形態に於いて、封止樹脂４１を省略したものである。どちらかといえば、絶縁樹脂シートに半導体素子３１を実装したら、上から封止樹脂をポッテイングしたり、アンダーフィル材４２だけですましたものである。この場合、封止樹脂の硬化の際に発生する樹脂収縮が無くなるため、全体の反りを抑制できるものである。
【００９４】
尚、封止樹脂を無くした事以外は、前実施の形態と同じであるので、これ以上の説明は、省略する。
【００９５】
半導体装置を説明する第６の実施の形態
続いて図１２を参照して本発明の絶縁樹脂シートを採用した半導体装置について説明する。尚図１２Ａは、半導体装置の平面図、図１２Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図、図１２Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【００９６】
本発明は、半導体素子や受動素子が少なくとも２つ実装され、この複数の素子が第１の配線や第２の配線を介して電気的に接続されるものである。
【００９７】
絶縁樹脂３２の表面に、配線を形成すると交差する部分が発生するため、点線で示した様に、絶縁樹脂３２の裏面に第２の配線４３を設けてクロスオーバーを実現したものである。
【００９８】
本発明の特徴は、第２の導電膜を厚く形成することにより、パッケージ裏面のフラット性を高めると同時に、色々な製造工程への搬送性、取り扱い性を容易にするものである。
【００９９】
しかし第２の導電膜自体は、最終的に膜厚を薄くしてから、第２の電極、第２の配線としてパターニングできる。つまり２層配線が実現できるため、このようなクロスオーバーが実現できるわけである。
【０１００】
全実施の形態に応用できることであるが、第１の導電膜と第２の導電膜の間に更に銅箔パターンを加えた、３層以上のパターンにより、更に複雑な回路を実現できる。
【０１０１】
ここでは、半導体素子４４、４５が２つで実装されているが、半導体素子以外にチップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子を実装することにより、いわゆるハイブリッド回路が１パッケージで実現できるものである。
【０１０２】
これらは、素子が１つ実装されるのと大きく異なる点がある。つまり平面的な実装面積が増大することである。つまり本発明の一つのテーマでもあるパッケージの反りが大きく問題となってくるわけである。しかし第２の導電膜自体が厚く形成されれば、封止樹脂が完全に収縮するまで第２の導電膜でその平坦性を維持できる。よって、パッケージの裏面に位置する第２の電極が一平面内に配置されることになり、実装基板への実装性が向上され、歩留まりの向上を実現できる。
【０１０３】
半導体装置を説明する第７の実施の形態
続いて図１３を参照して本発明の絶縁樹脂シートを採用した半導体装置について説明する。尚図１３Ａは、半導体装置の平面図、図１３Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図、図１３Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【０１０４】
本発明は、第６の実施の形態に於いて、封止樹脂を省略したものである。どちらかといえば、支持基板に半導体素子を実装したら、上から封止樹脂をポッテイングしたり、アンダーフィル材だけですましたものである。この場合、封止樹脂の硬化の際に発生する樹脂収縮が無くなるため、全体の反りを抑制できるものである。
【０１０５】
尚、封止樹脂を無くした事以外は、前実施の形態と同じであるので、これ以上の説明は、省略する。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、第２の導電膜が厚く形成されているため、絶縁樹脂シートとして反りに対して強くなり、搬送性を向上させることができる。
【０１０７】
また、絶縁樹脂自体が堅いものでも、またフィラーが混入されて堅くなったものでも、両面が導電膜でカバーされている絶縁樹脂シートとなる。よってメーカーから供給され、製造装置に実装されるまでの間で発生するクラックが抑止できる。
【０１０８】
また、絶縁樹脂シートは、裏面は実質全面に渡り導電膜が厚く形成されるため、チップのダイボンディング、ワイヤーボンダー、半導体素子の封止のための支持基板として利用できる。しかも、絶縁樹脂材料自身が柔らかい場合、ワイヤーボンダー時のエネルギーを金属細線に伝えづらいが、裏面に導電膜が形成されるため、エネルギーの伝搬を向上できワイヤーボンディング性を向上できる。
【０１０９】
更には、第２の導電膜を薄くすることにより、第２の電極または／および第２の配線をファインパターンとすることができる。しかも第２の導電膜の裏面をエッチングしたり、研磨／研削することにより薄くできるため、各製造工程で受けた損傷の部分を取り除くことができる。
【０１１０】
最後に、絶縁樹脂にフィラーが混入されると、剛性が高まり、クラックが発生しやすくなる。しかし両面に導電膜が形成されることでクラックが発生しにくくなる。また裏面に第２の導電膜を厚く形成すれば、絶縁樹脂シート自体のフラット性が高まり、よりクラックの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の絶縁樹脂シートを説明する図である。
【図２】 本発明の絶縁樹脂シートを説明する図である。
【図３】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図８】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図９】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】 本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１１】 本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１２】 本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１３】 本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１４】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１６】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１７】 トランスファーモールド装置を説明する図である。
【図１８】 従来のフレキシブルシートを説明する図である。
【符号の説明】
１ 絶縁樹脂シート
２ 絶縁樹脂
３ 第１の導電膜
４ 第２の導電膜
５ ボンディングパッド
６ アイランド
７ 開口部
８ 樹脂封止領域
９ ゲート
１０ 当接領域
１１ ガイド孔
１２ 配線
１３ メッキ膜
１４ 半導体素子
１５ 金属細線
１６ 封止樹脂
１７ 半田
Claims (7)
- 第１の導電配線層と、絶縁層を介して積層されて前記第１の導電配線層と電気的に接続された下層の第２の導電配線層と、前記第１の導電配線層と電気的に接続された複数個の回路素子と、前記回路素子および前記第１の導電配線層を封止する封止樹脂とを具備し、前記第１の導電配線層から成る第1の配線部を介して前記回路素子同士が内部で電気的に接続される回路装置に於いて、
前記第２の導電配線層は、厚い導電膜を全面的にエッチングして薄くした後にパターニングされることにより形成されることを特徴とする回路装置。 - 前記回路素子として複数個の半導体素子が採用され、
前記第１の配線部を介して、前記半導体素子同士が電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の回路装置。 - 前記回路素子として、フェイスダウンで実装される半導体素子を採用することを特徴とする請求項１記載の回路装置。
- 前記第２の導電配線層の裏面には接続端子が形成されることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
- 前記接続端子が形成される箇所を除いた領域の前記第２の導電配線層は、被覆樹脂により被覆されることを特徴とする請求項４記載の回路装置。
- 前記第２の導電配線層から成る第２の配線部が形成され、
前記第１の配線部と前記第２の配線部とは交差することを特徴とする請求項１記載の回路装置。 - 前記回路素子として、能動素子および受動素子の両方を採用し、
前記配線部を介して前記能動素子と前記受動素子とを電気的に接続することを特徴とする請求項１記載の回路装置。
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