JPH063819B2 - 半導体装置の実装構造および実装方法 - Google Patents

半導体装置の実装構造および実装方法

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JPH063819B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、フィルムキャリアを用いた半導体装置の実装
構造および実装方法に関するものである。
［従来の技術］ 半導体装置は、一般にリードフレームに設けたダイパッ
ドに半導体チップを取付け、半導体チップの外部電極と
リードフレームの端子とをそれぞれワイヤで接続し、こ
れをエポキシ樹脂の如き熱硬化性樹脂でパッケージした
のち各端子を切断し、製造している。
ところで、最近では電子機器の小形化、薄形化に伴な
い、これに使用する半導体装置も高密度実装するため、
薄くかつ小形の半導体装置の出現が望まれている。この
ような要請に答えるべく、フィルムキャリアのデバイス
ホールに半導体チップを配設し、半導体チップの電極
（パッド）とフィルムキャリアのフィンガーに設けたバ
ンプとを直接接続し、これに液状の樹脂（例えばエポキ
シ樹脂）からなる封止材を印刷あるいはポッティングし
てパッケージした方式の半導体装置が使用されるように
なった。
第３図はフィルムキャリアを用いた半導体装置を説明す
るための平面図である。図において、１は長さ方向に等
間隔に、後述の半導体チップ６，６ａ，６ｂ，…の表面
積より大きい面積のデバイスホール２，２ａ，２ｂ，…
が設けられた厚さ75〜100μｍ程度のフィルムキャリア
（以下フィルムという）である。３はフィルム１に設け
られた銅の如き導電率の高い厚さ30〜40μｍ、幅50〜30
0μｍ程度の金属箔からなる多数のフィンガーで、その
一部はデバイスホール２内に突出して自由端となってお
り、先端部下面には半導体チップ６〜6bのパッドと接続
する端子（バンプ）４が設けられている。５はフィルム
１を搬送するためのスプロケット穴である。
第４図は上記のようなフィルム１に半導体チップを取付
ける装置の一例を示す模式図で、チップ台８上に載置さ
れた半導体チップ６は、位置決めガイド９により所定の
位置に位置決めされる。一方、テープレール10にガイド
され、スプロケットにより紙面の垂直方向に送られたフ
ィルム１は、そのデバイスホール２が半導体チップ６上
に達した位置で停止し、半導体チップ６に設けた多数の
パッド（図示せず）と、各フィンガー３のバンプ４とを
それぞれ整合させる。ついで加熱されたボンディングツ
ール11を下降させて各フィンガー３を加圧し、所定の角
度にフォーミングして各バンプ４をそれぞれパッドに融
着させ、接続する。次に、フィルム１を移動してスキー
ジ印刷、、ポッティング等により半導体チップ６及びフ
ィンガー３の一部をシリカ等のフィラーの入っている粘
度の高い液状の封止用樹脂例えばエポキシ樹脂で封止樹
脂層７を形成して封止したのちフィンガー３を切断し
て、第５図に示すような半導体装置Ｄを製造する。
上記のようにして製造された半導体装置Ｄは、例えば第
６図に示すように、外部回路基板であるプリント配線基
板20上に、能動面を該プリント配線基板20側に向けて搭
載し、フィンガー３をプリント配線基板20の表面に形成
した導電パターン21にそれぞれはんだ付けしたのち、ス
キージ印刷やポッティング等によりフィンガー３を樹脂
等で封止樹脂部22を形成して封止する。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の半導体装置Ｄではフィルム１に半導
体チップ６を配設し、該半導体チップ６に設けた電極に
フィルム１のフィンガー３のバンプ４をそれぞれ接続
し、その後、半導体チップ６及びフィンガー３の一部を
シリカ等のフィラーの入っている粘度の高い液状の封止
用樹脂で封止樹脂層７を形成して封止した後、フィンガ
ー３を切断して半導体装置Ｄを製造している。そして、
その半導体装置Ｄをプリント配線基板20に実装する場
合、半導体チップ６等の封止を行うための封止用樹脂
は、密着度を良好にし、プリント配線基板20との線膨脹
係数の差を少なくして信頼性を高めるためにシリカ等の
フィラーの入っている粘度の高いものを使用している
が、フィラーで半導体チップ６の能動面を傷付けるおそ
れがあり、また、封止樹脂層７の厚みが200μｍ以上と
なり、100μｍ以下にすることは不可能であるために、
半導体装置Ｄの実装の際にフィンガー３をフォーミング
しなければ実装できず、そのフォーミングを行うことは
フィンガー３の厚みが薄いことからリードフレームに比
べて非常に難しく、フォーミング時にフィンガー３が切
断するとかフォーミング後のフィンガー３の先端の高さ
のバラツキが大きくなり、導電パターン21との接合時に
浮きが生じる等の不具合があるという問題点があった。
また、樹脂封止層７が厚く、フィンガー３のフォーミン
グが必要なため、半導体装置Ｄの実装後の総厚が大きい
という問題点もあった。
更に、半導体チップ６の線膨脹係数が大体３．５×１０
−６でありプリント配線基板20の線膨脹係数が大体１×
１０−４であり、封止用樹脂もフィラーが入っていて線
膨脹係数を下げてはいるが、プリント配線基板20の線膨
脹係数に近く、半導体チップ６とプリント配線基板20等
との線膨脹係数の違いから、特に温度サイクル試験を行
った後に、熱ストレスが生じ、その熱ストレスによって
フィンガー３の導電パターン21との接合部分の外部露出
部分に応力が集中して、フィンガー３にクラックが生じ
たり、切断し、更に実装後も半導体チップ６自体の温度
変化によって、長期的にみて熱ストレスにより、フィン
ガー３にクラック、切断が生じるという問題点があっ
た。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、半導体チップが接続されたフィンガーをフォーミン
グすることなく基板にフェースダウン実装でき、半導体
装置を基板に実装した後も熱ストレスによるフィンガー
にクラック不良が生じないようにした半導体装置の実装
構造および実装方法を得ることを目的としたものであ
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る半導体装置の実装構造は、フィルムキャリ
アに半導体チップを配設し、該半導体チップに設けた多
数の電極に前記フィルムキャリアのフィンガーをそれぞ
れ接続し、その後フィンガーを切断して形成された半導
体装置と、前記半導体装置の半導体チップの能動面に溶
剤分が30〜80％含まれたモールド樹脂剤で形成されたフ
ィンガー厚み程度の厚みを有する第１封止樹脂層と、導
電パターンが形成された基板と、前記基板上に第１封止
樹脂層が基板と対向するように取り付けられた前記半導
体装置の周囲にフィラーの入っているモールド樹脂剤で
形成された第２封止樹脂層とを有し、基板上の前記半導
体装置がこれら第１及び第２封止樹脂層によって封止さ
れるようにしたものである。
また、本発明に係る半導体装置の実装方法は、フィルム
キャリアに半導体チップを配設し、該半導体チップに設
けた多数の電極に前記フィルムキャリアのフィンガーを
それぞれ接続し、その後フィンガーを切断して半導体装
置を形成し、半導体装置の半導体チップの能動面に溶剤
分が30〜80％含まれたモールド樹脂剤を塗布し、その後
乾燥させてフィンガー厚み程度の厚みを有する第１封止
樹脂層を形成し、しかる後に導電パターンが形成された
基板上に第１封止樹脂層が基板と対向するように前記半
導体装置を取り付け、基板上に取り付けた半導体装置の
周囲にフィラーの入っているモールド樹脂剤を塗布し、
その後乾燥させて第２封止樹脂層を形成し、基板上の半
導体装置を封止するようにしたものである。
［作用］ 本発明においては、まず、半導体装置の半導体チップの
能動面に溶剤分が30〜80％含まれたモールド樹脂剤を塗
布し、乾燥させて半導体装置のフィンガー厚み程度を有
する厚みを有する第１封止樹脂層を形成し、しかる後に
導電パターンが形成された基板上に第１封止樹脂層が基
板と対向するように前記半導体装置を取り付け、基板上
に取り付けた半導体装置の周囲にフィラーの入っている
モールド樹脂剤を塗布し、乾燥させて第２封止樹脂層を
形成し、基板上の半導体装置を封止する。
［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。図にお
いて、１は厚さ75〜100μｍ程度のフィルムキャリア
（以下「フィルム」という）、３はフィルム１に設けら
れた銅の如き導電率の高い金属箔からなる多数のフィン
ガー、６は半導体チップである。その半導体チップ６に
設けた多数の電極とフィルムのフィンガー３のバンプ４
がそれぞれ接続され、その後にフィンガー３が切断され
て半導体装置Ｄが形成されている。20は導電パターン21
が形成された外部回路基板であるプリント配線基板であ
る。30は半導体装置Ｄの半導体チップ５の能動面に溶剤
分が30〜80％含まれたモールド樹脂剤で形成されたフィ
ンガー厚み程度の厚みを有する第１封止樹脂層、31はプ
リント配線基板20上に取り付けられた半導体装置Ｄの周
囲にフィラーの入っているモールド樹脂剤で形成された
第２封止樹脂層である。
次に、本発明の実装方法の一例を説明する。
まず、フィルム１のデバイスホール（図示省略）の直下
に位置するように半導体チップ６を配設し、半導体チッ
プ６の多数の電極であるパッドと、各フィンガー３のバ
ンプ４とをそれぞれ整合させる。ついで、加熱されたボ
ンディングツール（図示省略）により各フィンガー３を
加圧・加熱して各バンプ４をそれぞれパッドに融着させ
て接続し、しかる後に、フィルム１を移動してそれぞれ
フィンガー３を切断して、半導体装置Ｄを製造する。
次に、半導体装置Ｄの半導体チップ６の能動面に例えば
溶剤分を約30〜80％含んだエポキシ系樹脂を図示しない
ディスペンサーから塗出させて表面張力で盛り上がる位
に厚さ100μｍ以上に塗布し、その後乾燥炉によって乾
燥させ、溶剤を飛ばしてモールド厚が30〜80μｍの第１
封止樹脂層30を形成する。
しかる後に、導電パターン21が形成されたプリント配線
基板20上に第１封止樹脂層30がプリント配線基板20と対
向するように半導体装置Ｄを搭載し、フィンガー３を導
電パターン21にそれぞれはんだ付けしてプリント配線基
板20に第１封止樹脂層30を有する半導体装置Ｄを取り付
ける。
最後に、プリント配線基板20上に取り付けた前記半導体
装置Ｄの周囲にフィラーの入っているモールド樹脂剤、
シリカ等のフィラーを含み、その含有率が20％で粘度が
180ポイズのエポキシ樹脂をディスペンサから塗出させ
て塗布する。このとき、エポキシ樹脂は毛細管現象で半
導体チップ６の能動面まで回り込む。その後乾燥させ
て、気泡のない第２封止樹脂層31を形成し、プリント配
線基板20上の半導体装置Ｄの封止を完成させる。
このように、本発明は、半導体装置Ｄの半導体装置の半
導体チップ６の能動面に溶剤分が30〜80％含まれたモー
ルド樹脂剤によってディスペンサー方式により第１封止
樹脂層30を形成したので、半導体チップ６の能動面を傷
付けることがなく、第１封止樹脂層30の厚みをフィンガ
ー厚み程度の厚みとすることができ、プリント配線基板
20上に半導体装置Ｄを第１封止樹脂層30がプリント配線
基板30と対向させて取り付けた場合にフィンガー３をフ
ォーミングすることなく、フェースダウン実装が行え、
フィンガー３の切断、プリント配線基板20に対する浮き
等の問題は生じなくなり、半導体装置Ｄの実装後の総厚
も薄くなった。
また、プリント配線基板20上に第１封止樹脂層30がプリ
ント配線基板20と対向するように取り付けられた半導体
装置Ｄの周囲にフィラーの入っているモールド樹脂剤の
第２封止樹脂層を形成し、プリント配線基板20上の半導
体装置Ｄを封止するようにしたので、第２封止樹脂層30
は半導体チップ６及びフィンガー３と密着して確実な封
止状態を維持しながら、導電パターン21の一部と導電パ
ターン21にはんだ付けされたフィンガー３全体を封止す
ることができ、、フィンガー３の導電パターン21との接
合部分の封止が第２封止樹脂層31を形成したときになさ
れ、これらの接合部分が外部に露出することがなくなっ
て、例えば温度サイクル試験等により熱ストレスが生じ
ても応力がフィンガー３全体にかかって分散されるため
に、フィンガー３におけるクラック発生及び切断が大幅
に減少することとなった。
下記の表は本実施例と従来例の温度サイクル試験の結果
を示すものである。
この温度サイクル試験は、-20℃を30分の低温，室温20
℃〜30℃を10分の常温、85℃を30分の高温を一サイクル
として、メモリカードのプリント配線基板に８個の半導
体装置Ｄを実装し、このプリント配線基板20枚に対して
行ったものである。
表中、分母はプリント配線基板の枚数を示し、分子はク
ラック、切断等が発生して不良となったプリント配線基
板の数である。
この表を見ると、従来例に比べて本実施例ではクラッ
ク、切断等の発生による不良品が600サイクルまで生じ
ておらず、信頼性に優れた半導体装置の実装構造および
実装方法であることがわかる。
［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、半導体装置の半導体チ
ップの能動面に溶剤分が30〜80％含まれたモールド樹脂
剤を塗布し、乾燥させて半導体装置のフィンガー厚み程
度を有する第１封止樹脂層を形成し、しかる後に導電パ
ターンが形成された基板上に第１封止樹脂層が基板と対
向するように前記半導体装置に取り付け、基板上に取り
付けた半導体装置の周囲にフィラーの入っているモール
ド樹脂剤を塗布し、乾燥させて第２封止樹脂層を形成
し、基板上の半導体装置を封止するようにしたので、半
導体チップの能動面には溶剤分が30〜80％含まれたモー
ルド樹脂剤をディスペンサー方式によって第１封止樹脂
層が形成されることとなり、半導体チップの能動面を傷
付けることなく、しかも第１封止樹脂層の厚みはフィン
ガー厚み程度であるため、半導体装置を第１封止樹脂層
が基板と対向するように取り付けた場合にフィンガーを
フォーミングすることなくフェースダウン実装が行え、
フィンガーの切断、基板に対する浮きが生じないと共に
半導体装置実装後の総厚も薄くなるという効果がある。
また、基板上に取り付けられた半導体装置の周囲はフィ
ラーの入っているモールド樹脂剤の第２封止樹脂層によ
って封止されているので、導電パターンの一部と導電パ
ターンにはんだ付けされたフィンガー全体が封止されて
フィンガーと導電パターンの接合部分が外部に露出しな
くなり、例えば温度サイクル試験等による温度変化によ
り熱ストレスが生じても応力がフィンガー全体にかかっ
て分散されるため、フィンガーのクラック，切断等が大
幅に減少するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図(a)乃至
(d)は本発明に係る実装方法を示す断面図、第３図及び
第４図はフィルムキャリアを用いた従来の半導体装置の
製造例をそれぞれ示す説明図、第５図は従来の半導体装
置の断面図、第６図は同半導体装置の基板への実装例を
示す説明図である。 １…フィルム、３…フィンガー、６…半導体チップ、20
…プリント配線基板、21…導電パターン、30…第１封止
樹脂層、31…第２封止樹脂層、Ｄ…半導体装置。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フィルムキャリアに半導体チップを配設
    し、該半導体チップに設けた多数の電極に前記フィルム
    キャリアのフィンガーをそれぞれ接続し、その後フィン
    ガーを切断して形成された半導体装置と、 前記半導体装置の半導体チップの能動面に溶剤分が30〜
    80％含まれたモールド樹脂剤で形成されたフィンガー厚
    み程度の厚みを有する第１封止樹脂層と、 導電パターンが形成された基板と、 前記基板上に第１封止樹脂層が基板と対向するように取
    り付けられた前記半導体装置の周囲にフィラーの入って
    いるモールド樹脂剤で形成された第２封止樹脂層とを有
    し、 前記基板上の前記半導体装置がこれら第１及び第２封止
    樹脂層によって封止されていることを特徴とする半導体
    装置の実装構造。
  2. 【請求項２】フィルムキャリアに半導体チップを配設
    し、該半導体チップに設けた多数の電極に前記フィルム
    キャリアのフィンガーをそれぞれ接続し、その後フィン
    ガーを切断して半導体装置を形成し、 半導体装置の半導体チップの能動面に溶剤分が30〜80％
    含まれたモールド樹脂剤を塗布し、その後乾燥させてフ
    ィンガー厚み程度の厚みを有する第１封止樹脂層を形成
    し、 しかる後に導電パターンが形成された基板上に第１封止
    樹脂層が基板と対向するように前記半導体装置を取り付
    け、 基板上に取り付けた半導体装置の周囲にフィラーの入っ
    ているモールド樹脂剤を塗布し、その後乾燥させて第２
    封止樹脂層を形成し、 基板上の半導体装置を封止してなることを特徴とする半
    導体装置の実装方法。
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