JPH0425038A - 半導体装置およびその製造方法ならびに半導体装置を用いた電子回路装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は広範な電子機器に用いられる半導体装置および
その製造方法ならびに半導体装置を用いた電子回路装置
に関する。

従来の技術 近年、電子機器の小型化や、高性能化、高機能化に対す
る要求が増大するに伴い、半導体素子の高密度実装技術
の重要性が益々高まっている。

このような中にあって、昨今半導体素子の高密度化を指
向した実装方法としてＴＡＢ方式やフリップチップ方式
による実装技術が多く使われるようになってきた。

一般に、ＴＡＢ方式はポリイミドフィルムに設けたフィ
ンガー状の銅箔パターン（スズめっきした〉と外部接続
端子に金バンプを設けた半導体ＩＣチップを熱圧着して
Ａｕ−３ｎの共晶を形成することによって電気的に接続
したものである。

これに対して、フリップチップ法は第４図に示すように
、半導体ＩＣチップ２］のアルミからなる外部接続端子
層２２にＴＡＢ法と同様に金やはんだによるバンブ（突
起電極層）２３を形成して、この半導体ＩＣチップ２１
をフェースダウン方式により接続用の回路導体層２４を
設けた回路基板２５にはんだ２６を用いてはんだリフロ
ー法等によって直接接続したものである。

発明が解決しようとする課題 このような従来の半導体装置およびその製造方法では、
前者のＴＡＢ方式はポリイミドフィルムに形成するイン
ナーリード用のフィンカー状の銅箔パターンやアウター
リード用の銅箔パターンのピッチ精度が得にくいことや
、半導体ＩＣチップ２１の外部接続端子層２２がチップ
の四周の端部に沿って構成されなければならないため、
接続端子の数が増大する程チップサイズが大きくなり、
高密度実装化がはかりに（い課題がある。

また一方、後者のフリップチップ方式による実装方法は
、半導体ＩＣチップ２１の外部接続端子層２２が半導体
ＩＣチップ２１上の任意の位置に構成できるので半導体
の回路設計の自由度が増大し、その外部接続端子層２２
と実装する回路基板２５の回路導体層２４とが直接１対
１で接続されるので、回路の高密度化には好都合である
が、反面実装する回路基板２５の材料は半導体ＩＣチッ
プ（シリコン）２１と同等の熱膨張係数を有さないと熱
衝撃等による電気的接続の信頼性が確保されにくく、し
たがってガラスエポキシ等の通常のプリント配線板を回
路基板材料に使用するフリップチップ方式では実装でき
ないという課題があった。

さらに、このフリップチップ方式はフェースダウン方式
により回路基板２５に実装されるために実装状態で半導
体ＩＣチップ２１と回路基板２５の隙間に耐湿性の樹脂
を充填することが極めて困難であり、半導体装置の信頼
性、特に耐湿性を確保することが難しいという課題を有
していた。

本発明は上記課題を解決するもので、一般的に最も広く
用いられているカラスエポキシ等の樹脂系のプリント配
線板に高密度に実装でき、かつ耐湿性や接続の信頼性に
優れた半導体装置およびその製造方法ならびに半導体装
置を用いた電子回路装置を提供することを目的としてい
る。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、凹部を有する硬質
性基板と、その凹部に、表面が同一面になるように埋め
込まれた表面所定部に少なくとも外部接続端子層を設け
た半導体ＩＣチップと、その半導体ＩＣチップの表面お
よび硬質性基板の表面に形成された外部接続端子層に開
口部を有する絶縁樹脂層と、開口部の外部接続端子層を
含む絶縁樹脂層上にパターン形成された回路導体層と、
その回路導体層上に形成された所定部に開口部を有する
絶縁性のソルダーレジスト層と、そのソルダーレジスト
層の開口部の回路導体層に形成された突起状の外部電極
層とを有する構成よりなる。

作用 本発明は」１記した構成により、半導体ＩＣチップおよ
び硬質性基板」−に被覆された絶縁樹脂層上の任意の位
置に外部接続端子層を設けることができ、湿度の影響を
受は難くなるとともに、プリント配線板とはんだ層をは
さんで接続しても、熱衝撃による影響を受は難（なる。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図、第２図および
第３図を参照しながら説明する。

第１図において、１は半導体ＩＣチップ、２は半導体Ｉ
Ｃデツプｌの外部接続端子層、３は硬質性基板、４は絶
縁樹脂層、５は回路導体層、６は絶縁性のソルダーレジ
スト層、７は突起状の外部電極層である。

以上のように構成された半導体装置について以下その製
造方法の詳細を説明する。

本実施例では、先ず第２図に示すように硬質性基板３の
ほぼ中央部に第１図の半導体ＩＣチップ１とほぼ同一の
外形寸法を有する凹部３ａを形成し、この凹部３ａの中
にすてにダイシング加工により精度良く所定の寸法に切
断加工した半導体ＩＣチップ１をはめ込み表面が硬質性
基板３の表面と同一面になるように接着剤等で固定した
。

この場合、半導体ＩＣチップ１はその外部接続端子層２
を構成するめアルミニウム電極パッド部分に予めバリヤ
ー金属層としてクロム、チタン。

ニッケル、パラジウム等の金属層を真空蒸着法や無電解
めっき法等によって被覆したものや、これらのバリヤー
金属層の表面に銅、金等の金属をめっき法によって突起
状に形成したもの、さらにはパッド上にポールボンディ
ング法によって金や銅のバンプを直接形成したもの等い
ろいろな電極構造のものを使用した。

また、この半導体ＩＣチップ１に接する硬質性基板３は
目的に応じているいろな材質のものを使用した。すなわ
ち熱放散性のよい半導体装置を作る場合には、アルミニ
ウムや銅、ニッケル等の金属を使用してエツチング法や
機械的切削法によりその中央部に半導体ＩＣチップ１を
はめこむ凹部３ａを設け、この凹部３ａに熱伝導性に優
れた接着剤により半導体ＩＣチップ１を固定した。

さらに熱放散性を考慮しなくてもよい半導体装置の場合
には、高耐熱性を有する熱硬化性樹脂として例えばエポ
キシ樹脂、トリアジン樹脂等を使用して機械的な切削法
によって部分的に凹部３ａを備えた硬質性基板３を作る
か、高耐熱性を有する熱硬化性樹脂として、例えばポリ
ザルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリフェニ
レンザルファイト樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエ
ーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、
ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリエステル樹脂等
を使用し、射出成形法によって部分的に凹部３ａを備え
た硬質性基板３を作った。

そして、これらの部分的に凹部３ａを備えた硬質性基板
３に半導体ＩＣチップ１を上向きにして凹部３ａに接着
した後で、第１図に示すようにその表面全体に絶縁樹脂
層４をコーティングして硬化させ、半導体ＩＣチップ１
の外部接続端子層２に相当した部分の絶縁樹脂層４を除
去して、半導体ＩＣチップ１のバリヤー金属層で覆われ
た外部接続端子層２を露出させた。

この場合、絶縁樹脂層４は高純度で感光性を有し、かつ
耐熱性と電気絶縁性に優れた樹脂が好ましく、本実施例
ではこの目的に合致した絶縁樹脂として感光性ポリイミ
ド樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等を使用した。

ついで、この絶縁樹脂層４の表面に真空蒸着法やイオン
ブレーティング法、さらには無電解めっき法等によって
銅やニッケル金属からなる導電金属層を半導体ＩＣチッ
プ１の外部接続端子層２を含む絶縁樹脂層４の全面に成
膜し、ついてフォトエツチング法等によって不要に導電
金属層を溶解除去し、所望とするパターン状に回路導体
層５を形成した後で、このパターン状の回路導体層５の
突起状の外部電極層を形成する部分ν外に絶縁性のソル
ダーレジスト層６を被覆し、露出した回路導体層５に選
択的にに鋼やニッケル等の金属層を厚付けし、突起状の
外部電極層７を形成して半導体装置を完成させた。

この方法により得られた半導体装置は、その外部電極層
７をソルダーレジスト層６の任意の位置に構成すること
ができるので、装置の小型化が可能であり、さらには半
導体ＩＣチップ１の表面には絶縁性のソルダーレジスト
層６が被覆された構成になるので特に耐湿信頼性にすぐ
れた半導体装置か得られた。

また、この方法により得られた半導体装置の複数個をプ
リント配線板に実装して電子回路装置を構成したものの
要部断面図を第３図に示した。

第３図において、第１図と同一部分には同一番号を付し
、説明を省略する。すなわち８は電子回路装置、９はプ
リント配線板、１０はプリント配線板９の回路導体層、
１１ははんだ層である。

この電子回路装置８は、カラスエポキシ等の合成樹脂系
基板からなるプリント配線板９と半導体ＩＣチップ］の
表面に被覆した絶縁性のソルダーレジスト層６の開口部
に構成された突起状の外部電極層７がはんだ層１１によ
って接続されたものであるので電子回路装置８の小型、
高密度化とともに熱衝撃等を加えた場合のプリント配線
板９との熱膨張係数の違いによるはんだ接続の信頼性の
劣化がなくなる。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、凹部
を有する硬質性基板と、その凹部に表面が同一面になる
ように埋め込まれた表面所定部に少なくとも外部接続端
子層を設けた半導体ＩＣチップと、その半導体ＩＣチッ
プの表面および硬質性基板の表面に形成された上記外部
接続端子層に開口部を有する絶縁樹脂層と、上記開口部
の外部接続端子層を含む上記絶縁樹脂層上にパターン形
成された回路導体層と、その回路導体層上に形成された
所定部に開口部を有する絶縁性のソルダーレジスト層と
、そのソルダーレジスト層の開口部の上記回路導体層に
形成された突起状の外部電極層とを有する構成によるの
で、絶縁樹脂層の表面の任意の位置に外部接続端子層が
構成でき、半導体ＩＣチップの表面が絶縁樹脂層で覆わ
れた構造になり、小型で高耐湿の半導体装置を提供でき
る。

さらに外部接続端子層が絶縁樹脂層の表面に構成される
ので、この半導体装置をフェースダウン方式によりガラ
スエポキシ等の樹脂系のプリント配線板に直接はんだ付
は実装して電子回路装置を構成してもプリント配線板と
半導体装置の熱膨張係数か同一であるため熱衝撃試験で
接続の信頼性を損なうことがない電子回路装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体装置の要部断面図、
第２図は同装置に使用する硬質性基板の斜視図、第３図
は本発明による半導体装置をプリント配線板に実装した
電子回路装置の要部断面図、第４図は従来の半導体装置
の要部断面図である。 １・・・・・・半導体ＩＣデツプ、２・・・・・・半導
体ＩＣチップの外部接続端子層、３・・・・・・硬質性
基板、３ａ・・・・・・硬貨性基板の凹部、４・・・・
・・絶縁樹脂層、５・・・・・・回路導体層、６・・・
・・・絶縁性のソルダーレジスト層、７・・・・・・突
起状の外部電極層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）凹部を有する硬質性基板と、 前記凹部に表面が同一面になるように埋め込まれた表面
   所定部に少なくとも外部接続端子層等を設けた半導体Ｉ
   Ｃチップと、 その半導体ＩＣチップの表面および前記硬質性基板の表
   面に形成された前記外部接続端子層に開口部を有する絶
   縁樹脂層と、 前記開口部の外部接続端子層を含む前記絶縁樹脂層上に
   パターン形成された回路導体層と、その回路導体層上に
   形成された所定部に開口部を有する絶縁性のソルダーレ
   ジスト層と、そのソルダーレジスト層の開口部の前記回
   路導体層に形成された突起状の外部電極層とを有する半
   導体装置。
2. （２）一主面の所定部に少なくとも外部接続端子層を設
   けた半導体ＩＣチップを前記一主面を上向きにして、そ
   の一主面と凹部を有する硬質性基板の表面が同一面にな
   るように、前記凹部に埋め込み固着する工程と、 前記同一面の半導体ＩＣチップの表面および硬質性基板
   の表面に前記外部接続端子層上の開口部を除いて絶縁樹
   脂層をパターン形成する工程と、 前記開口部の外部接続端子層を含む前記絶縁樹脂層上に
   回路導体層をパターン形成する工程と、 その回路導体層上の所定部に開口部を有する絶縁性のソ
   ルダーレジスト層をパターン形成する工程と、 そのソルダーレジスト層の開口部の前記回路導体層上に
   突起状の外部電極層を形成する工程とを有する半導体装
   置の製造方法。
3. （３）請求項（１）記載の半導体装置の突起状の外部電
   極層をプリント配線板上にパターン形成された回路導体
   層にはんだ層を介して接続した電子回路装置。