JPH03171744A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子チップを絶縁性基板に実装した半
導体装置及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、フィルムキャリアを用いた半導体素子チップの組
み立て技術は、接続技術又はバッケージング技術の一つ
として利用されている。フィルムキャリアを用いた組み
立て技術の利点として、電極パッドの多ピン化，パッケ
ージの薄型化，組み立て時間の短縮，良好な高周波特性
等があげられるが、パッド数の増加に伴う高発熱化に対
しては十分な配慮はされていない。

第６図に、従来から行われているフィルムキャリアの典
型的な実装形態を示す。この図において、１は半導体素
子チップ、２はバンプ、３は絶縁性基板（フイルム）、
４は配線リード、５は実装ボードを示している。図から
判るように、半導体素子チップ１から発熱した熱は熱伝
導では配線リード４によって移動し、それ以外の熱伝達
ではチップ表面から輻射や対流により拡散することにな
る。チップが樹脂封止されている場合は、樹脂内の熱伝
導と樹脂表面からの熱伝達により熱は拡散する。

しかしながら、配線リードが細いこと、チップが小さい
こと、又は樹脂の熱伝導率が小さいことにより、十分な
放熱は行われず、チップの発熱がＩＷを越すような場合
には、特別な放熱手段を考える必要があった。放熱の有
効な手段としては、チップ裏面に放熱フィン又はヒート
シンクと呼ばれる金属体を装着する方法があるが、これ
らは占有面積の増大を招き、実装ボード又は実装ボード
への組み込みに利限を与えてしまい、特定の実装ボード
や組み立て技術を′必要とする。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、フィルムキャリア等の絶縁性基板に半
導体素子チップを実装した場合、チップの放熱は配線リ
ードを介しての熱伝導が主であり、チップの放熱が不十
分であった。また、チップ裏面に放熱フィンやヒートシ
ンク等を装着すると、実装ボードへの組み込みに制限を
与える問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、半導体素子チップの裏面に放熱フィ
ンやヒートシンク等を装着することなく、半導体素子チ
ップの高い放熱性を得ることのできる半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。

〔発明の構成１ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、半導体素子チップの放熱特性向上をは
かるため、チップの裏面と絶縁性基板の裏面とを金属膜
で接続することにより、熱伝導による放熱を増大するこ
とにある。

即ち本発明は、表裏面を貫通する開口部が形成され、表
面側に該開口部に一部突出する配線リードが設けられた
絶縁性基板と、表面側に電極パッド又はバンプが設けら
れた半導体素子チップとを備え、チップの電極又はパッ
ドを基板のリードに直接接合してなる半導体装置におい
て、基板の裏面側に金属膜を被着すると共に、チップの
裏面側に該裏面より外方向に突出するよう金属膜を被着
し、チップ裏面の金属膜を基板裏面の金属膜に直接接合
するようにしたものである。

また本発明は、上記構造の半導体装置の製造方法におい
て、半導体素子チップを絶縁性基板に設けられた開口部
に配置し、チップの表面側に設けられた電極パッド又は
バンプを、基板の表面側に設けられ一部が該開口部に突
出した配線リードに直接接合し、次いでチップの裏面側
に被着された金属膜を基板の裏面側に被着された金属膜
に直接接合するようにした方法である。

（作用） 本発明によれば、半導体素子チップの発熱は配線リード
と共に、チップ裏面に被着した金属膜を介して絶縁性基
板の裏面に被着した金属膜に熱伝導によって伝わる。金
属膜の幅は配線リードの幅よりも格段に広いものであり
、このため熱伝導による放熱特性が著しく向上する。ま
た、金属膜を被着しても実質的な占有体積の増大はなく
、実装ボードへの組み込みに制限を与えることもない。

より一層の放熱を期待する場合には、外部にフィンやヒ
ートシンクを装着してもよいが、この場合も従来構造よ
り有利である。また、フィルムキャリアの全体が表裏で
対称構造に近くなるので、温度変化に対する低応力化を
はかることも可能である。

（大施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる半導体装置の概略構
成を示す平面図、第２図（ａ）は第１図のＡ−Ａ方向矢
視図、第２図（ｂ）は第１図の矢視１３−Ｂ断面図であ
る。図中１０はフィルムキャリアとなるポリイミド等の
絶縁性基板であり、この基板１０の表面には配線リード
１１が選択的に設けられている。配線リード１１の一部
は、基板１０に設けられた開口部１０ａに一部突出して
いる。基板１０の裏面の全面には、銅箔（第１の金属膜
）１２が被着されている。

半導体素子チップ２０は、基板１０の開口部１０ａ内に
配置され、チップ２０の表面に設けられたバンプ２１が
配線リード１１の突出部１１ａに接続されている。また
、チップ２０の裏面には銅箔（第２の金属膜）１３が被
着され、この銅箔１３の周辺部は基板１０の裏面の銅箔
１２に接続されている。なお、チップ２０のバンプ２１
は必ずしも必要なく、チップ２０の電極端子を配線リー
ド１１の突出部１１ａに直接接合してもよい。

次に、上記構成の半導体装置の製造方法について説明す
る。

まず、第３図（ａ）に示す如く、ポリイミド等のフィル
ム１０の表裏面に接着剤１４をそれぞれ塗布する。続い
て、第３図（ｂ）に示す如く、フィルム１０の裏面に接
着剤１４を介して銅箔１２を接着する。その後、第３図
（ｅ）に示す如く、フィルム１０に開口部１０ａを開け
る。

次いで、第３図（ｄ）に示す如くフィルム１０の表面に
接着剤１４を介して銅箔１１′を接青する。続いて、銅
箔１１′を所望パターンにエッチングして前記第１図に
示す如き配線リード１１を形戊する。その後、フィルム
１０の表面にソルダーレジスト１５を塗布する。これに
よって、フィルムキャリアが形或される。

一方、第４図（ａ）に示す如く、半導体素子チップ１０
の裏面に厚さ３５μｍ程度のオンス銅箔１３をダイボン
ディングにより接着する。ダイボンディング法としては
、共晶，樹脂接合のいずれを用いてもよいが、共品接合
の方が放熱性は良い。このとき、ダイボンディングする
銅箔１３は、第５図に示す如くチップ裏面全体に接触す
る矩形部と、この矩形の各辺から外方向に伸びた４つの
延長部を有するものとする。

次いで、第４図（ｂ）に示す如く、フィルムキャリアの
開口部１０ａに下側からチップ２０を挿入し、チップ２
０のバンプ２１と配線リード１１の突出部１１ａとを位
置合わせする。この状態で通常のＩ　Ｌ　Ｂ　（　Ｉｎ
ｎｅｒ　Ｌｅａｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）法により、配線リ
ード１１とバンプ２１とを接続する。即ち、配線リード
１１に上方からＩＬＢツール３１を押し付け、加熱・加
圧することにより配線リード１１とバンプ２１と配線リ
ード１１とを接合する。

次いで、第４図＜ｃ＞に示す如く、ＩＬＢツ−ル３２を
用いてチップ裏面の銅箔〕３をフィルム裏面の銅箔１２
に熱圧着により接合する。これにより、前記第１図及び
第２図に示す構造が実現されることになる。ここで、銅
箔１２，１３の接合は、Ａｕ−Ａｕ又はＡｕ−Ｓｎによ
る熱圧着や共晶接合が望ましいので、一方にＡｕメッキ
を、他方にＡｕ又はＳｎメッキを施すのが望ましい。

加熱・加圧はツール３２を用いて行うが、ツール温度４
００〜５００℃で接合部を３５０℃程度として、単位接
合面積当り５〜１０　ｋｇ／ｍｍ２の荷重により良好な
接合が行える。

このようにして作成した半導体装置では、従来と同様な
実装ボードへの搭載（第６図に示すような搭載）であっ
ても、１０％程度の放熱性の向上が見込まれる。素子サ
イズ，フィルムサイズによりその効果は異なるが、両者
のサイズに差があるほど高い効果が得られる。

かくして本実施例によれば、基板裏面及びチップ裏面に
銅箔１２，１３を接着し、これらの銅箔１２，１３を接
合しているので、銅箔１２，１３を介しての熱伝導が大
きくなり、これにリチップ２０の放熱性の向上をはかる
ことがきる。そしてこの場合、チップ裏面に放熱フン等
を設ける構造とは異なり、占有体積の増は実質的になく
、従って実装に制限を与えるの不都合は生じない。また
、銅箔１２，１３接合することにより、チップ２０の基
板１０対するマウント強度の向上をはかることもでる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されものではない
。例えば、前記配線リードや金１膜として用いる材料は
銅箔に限定されるもの゜はなく、熱伝導及び電気伝導の
良好な金属で２ればよい。さらに、金属膜を形成する方
広とては接着の代わりに、蒸着やスパッタを利用１るこ
とも，可能である。また、基板はボリイミフィルム等の
可撓性を有する材料に限るものコはなく、絶縁体であれ
ば用いることができる。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、ｆ々変形し
て実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、チップの裏面と絶
縁性基板の裏面とを金属膜で接続することにより、熱伝
導による放熱を増大させることができ、実装ボードへの
装着法とは無関係に、単一パッケージ体としても半導体
素子チップの高い放熱性を得ることのできる半導体装置
を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明の一実施例に係わる半導体装置の概略構造
を示す平面図、第２図（ａ）は第１図のＡ−Ａ方向矢視
図、第２図（ｂ）は第１図の矢視Ｂ−８断面図、第３図
はフィルムキャリアの製造工程を示す断面図、第４図は
チップの実装工程を示す断面図、第５図はチップ裏面に
被着する銅箔の形状を示す斜視図、第６図は従来装置の
問題点を説明するための断面図である。 １０・・・ポリイミドフィルム（絶縁性基板）、１１・
・・配線リード、 １２・・・銅箔（第１の金属膜）、 ３・・・銅箔（第２の金属膜） ０・・・半導体素子チップ、 １・・・バンプ、 １，３２・・・ＩＬＢツール。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）表裏面を貫通する開口部が形成され、表面側に該
   開口部に一部突出する配線リードが設けられると共に、
   裏面側に金属膜が被着された絶縁性基板と、表面側に電
   極パッド又はバンプが設けられると共に、裏面側に該裏
   面より外方向に突出するよう金属膜が被着された半導体
   素子チップとを具備し、 前記チップの電極又はパッドは前記基板のリードに直接
   接合され、前記チップ裏面の金属膜は前記基板裏面の金
   属膜に直接接合されてなることを特徴とする半導体装置
   。
2. （２）前記チップ裏面の金属膜は、前記チップの裏面に
   接する矩形状のチップ接触部と、該チップ接触部の各辺
   からそれぞれ外側に突出され前記基板裏面の金属膜に直
   接接合される４つの延長部とからなるものであることを
   特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. （３）半導体素子チップを絶縁性基板上に実装する半導
   体装置の製造方法において、 前記チップを前記基板に設けられた開口部に配置し、前
   記チップの表面側に設けられた電極パッド又はバンプを
   、前記基板の表面側に設けられ一部が該開口部に突出し
   た配線リードに直接接合する工程と、前記チップの裏面
   側に被着された金属膜を前記基板の裏面側に被着された
   金属膜に直接接合する工程とを含むことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。