JPH1117048A - 半導体チップパッケージ - Google Patents
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Abstract
有する半導体チップパッケージを提供する。 【解決手段】 センタパッド型の半導体チップ31をパ
ッケージングするため、中央部に開口部22が形成さ
れ、下部面に半導体チップ31が接着される。従って、
半導体チップ31の入出力パッド32は開口部22を介
してフレキシブル回路基板上面の回路配線と電気的に連
結され、半導体チップパッケージ60のサイズを半導体
チップ31と同一のサイズに減少することができる。半
導体チップ31とフレキシブル回路基板は金属ワイヤ3
3により電気的に連結され、フレキシブル回路基板と外
部回路基板は外部接続端子35により電気的に連結され
る。入出力パッド32、ボンディングパッド及び金属ワ
イヤ33は所定の粘度を有する液状封止樹脂34により
封止される。開口部22の外周に形成されたダム66は
液状封止樹脂34のオーバーフローを防止することがで
きる。
Description
ケージに関し、より詳細には、中央開口部を有するフレ
キシブル回路基板の下面に半導体チップの活性面を接着
し、回路基板の開口部を介して半導体チップの入出力パ
ッドを回路基板上面の金属回路配線層に電気的に連結し
たチップサイズの半導体チップパッケージに関する。
ピン数は増加している反面、半導体チップパッケージの
サイズは、小型化が要求されている。このような要求に
応ずるために開発された半導体チップパッケージの1つ
が、ボールグリッドアレー(Ball Grid Array;BGA) パッ
ケージである。ボールグリッドアレーパッケージは、リ
ードフレームを用いた通常のパッケージに比べて外部回
路基板に対する実装密度を縮小することができ、電気的
特性に優れるというメリットを有する。ボールグリッド
アレーパッケージが通常のプラスチックパッケージと区
別される構造的特徴は、プラスチックパッケージでのリ
ードフレームの代わりに回路配線及びソルダボールが形
成された印刷回路基板により、半導体チップと外部回路
基板間の電気的接続が実現されることである。
ルグリッドアレーパッケージについて説明する。図1
は、従来の半導体チップパッケージの一例である一般的
なボールグリッドアレーパッケージ10の構造を示す断
面図である。図1を参照すると、印刷回路基板12の上
面の中央部に半導体チップ11が接着される。印刷回路
基板12の上面に形成された回路配線13は、貫通孔1
5を介して印刷回路基板12の下面に延設する。上面の
回路配線13は、ボンディングワイヤ14により半導体
チップ11に電気的に連結され、下面の回路配線13
は、ソルダボール16により図示しない外部回路基板に
電気的に連結される。半導体チップ11とボンディング
ワイヤ14を含めて、印刷回路基板12の上面の一部
は、封止樹脂17で封止される。印刷回路基板12は、
通常FR−4、FR−5、BT(bismaleimide triazin
e) 樹脂よりなる。
は、印刷回路基板12は、回路配線13が形成されない
領域、即ちチップ11が接着される領域を必要とするた
め、チップ11のサイズよりボールグリッドアレーパッ
ケージ10のサイズが大きい。また、回路配線13の幅
及び回路配線13間の間隔が各々70μmに制限され
る。従って、微細な幅及び間隔を有する回路配線13が
要求される場合、印刷回路基板12は、このような要求
を満足することが困難である。
は、半導体チップのサイズとほぼ同一のサイズを有する
半導体チップパッケージを提供することにある。また、
本発明の他の目的は、微細な回路配線を有する回路基板
を用いた半導体チップパッケージを提供することにあ
る。
止樹脂のオーバーフローを防止する半導体チップパッケ
ージを提供することにある。また、本発明のさらに他の
目的は、封止樹脂の上面の高さが外部接続端子の上面よ
り低い半導体チップパッケージを提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、半導体チップパッケ
ージと外部回路基板間の熱膨張係数の差異を緩和させた
半導体チップパッケージを提供することにある。
活性面の中央部に形成された複数の入出力パッドを有す
る半導体チップと、電気的に絶縁性を有するフレキシブ
ルテープと、中央開口部と、フレキシブルテープの上面
に形成されたパターン化された金属回路配線層とを有
し、金属回路配線層はフレキシブルテープの上面に形成
され、その一端にボンディングパッドが連結され、その
他端にランドパッドが連結される複数の回路配線を有
し、半導体チップの活性面はフレキシブルテープの下面
に接着され、入出力パッドはフレキシブルテープの開口
部を介して外部に露出されるフレキシブル回路基板と、
開口部を介して半導体チップの入出力パッドと金属回路
配線層のボンディングパッドとを各々電気的に連結する
複数の金属ワイヤと、入出力パッド、ボンディングパッ
ド及び金属ワイヤを保護するためこれらを封止する封止
樹脂と、ランドパッドに各々機械的且つ電気的に接続さ
れる複数の外部接続端子とを備える半導体チップパッケ
ージである。
基板が半導体チップのサイズとほぼ同一のサイズを有す
る半導体チップパッケージである。請求項3に係る発明
は、金属回路配線層が電気絶縁層を介在して2つ以上の
層よりなる多層回路配線を有する半導体チップパッケー
ジである。請求項4に係る発明は、フレキシブルテープ
がポリイミドテープよりなる半導体チップパッケージで
ある。
とボンディングパッドに所定の粘度を有する液状樹脂化
合物を塗布する方法により提供される半導体チップパッ
ケージである。請求項6に係る発明は、封止樹脂の塗布
方法が開口部とボンディングパッドに液状樹脂化合物を
噴射するディスペンシング方法を含む半導体チップパッ
ケージである。
ってフレキシブルテープ上面のボンディングパッドの外
側に形成され、液状樹脂化合物のオーバーフローを防止
するダムをさらに備える半導体チップパッケージであ
る。請求項8に係る発明は、ダムが所定の粘度を有する
液状樹脂化合を塗布する方法により形成される半導体チ
ップパッケージである。
液状樹脂化合物を噴射するディスペンシング方法を含む
半導体チップパッケージである。請求項10に係る発明
は、封止樹脂の上面が外部接続端子の上部より低い半導
体チップパッケージである。請求項11に係る発明は、
フレキシブル回路基板がフレキシブルテープの上面に形
成され且つ回路配線を保護する保護層をさらに有する半
導体チップパッケージである。
ィングパッドとランドパッドとの間に形成される溝を有
し、溝にはダムが形成され、ダムは封止樹脂のオーバー
フローを防止するため保護層より盛り上がる半導体チッ
プパッケージである。請求項13に係る発明は、保護層
がポリイミド層よりなる半導体チップパッケージであ
る。
路基板がフレキシブルテープの下面に形成される補強材
をさらに有する半導体チップパッケージである。請求項
15に係る発明は、補強材が半導体チップパッケージが
実装される外部回路基板と同一の熱膨張係数を有する材
料よりなる半導体チップパッケージである。
路基板が補強材と半導体チップとの間に形成される接着
層をさらに有する半導体チップパッケージである。請求
項17に係る発明は、接着層がシリコン樹脂と低モジュ
ラス(modulus) を有する非シリコン樹脂からなる群から
選ばれる電気絶縁性接着材料よりなる半導体チップパッ
ケージである。
実施例をより詳細に説明する。図面全般にわたって、同
一の参照符号は、同一の構成要素を示す。図2は、本発
明による中央開口部を有するフレキシブル回路基板の第
1実施例を示す部分切欠斜視図であり、図3は、図2の
III −III 線に沿って切断した断面図であり、図4は、
本発明によるフレキシブル回路基板を用いた半導体チッ
プパッケージの一実施例を示す断面図である。
フレキシブル回路基板(flexible circuit board)20
は、金属回路配線層26が電気的に絶縁性を有するフレ
キシブルテープ21の上面に形成された構造を有する。
所定のパターンで形成された回路配線層26は複数の回
路配線24を有し、回路配線24の一端にはボンディン
グパッド23が連結され、回路配線24の他端にはラン
ドパッド25が連結される。ボンディングバッド23
は、半導体チップ31と回路配線24とを電気的に連結
させ、ランドパッド25は、外部接続端子35と回路配
線24とを電気的に連結させる。
ドのような樹脂よりなる。銅又は金材質の回路配線層2
6は、エッチング法により所定のパターンで形成される
ことが可能である。即ち、銅又は金薄板をフレキシブル
テープ21に積層し、エッチングすることにより、回路
配線24、ボンディングパッド23及びランドパッド2
5を形成する。本発明による回路基板20は、フレキシ
ブルテープ21に18μm又は35μmの膜厚を有する
回路配線層26を形成し、回路配線24の幅は、最少5
0μmまで縮小が可能である。
板20は、従来の印刷回路基板に比べて柔軟性があり、
薄形化及び回路配線の微細パターン化が可能である。一
方、金属回路配線層は、必要によって多層で形成される
ことも可能である。図5に複数層の回路配線層46a、
46bを示す。下部回路配線層46aは上部回路配線層
46b上に形成される。回路配線層46a、46の間に
は電気絶縁層41aが介在する。回路配線層46aの下
面には電気絶縁層41bが形成される。この電気絶縁層
41a、41bは、上述のフレキシブルテープ(図2乃
至図4の21)と同一である。
るフレキシブル回路基板40は、次のような工程により
製造されることが可能である。即ち、電気絶縁層である
フレキシブルテープ41aに下部回路配線層46aを形
成するための金属薄板を積層し、所定のパターンでエッ
チングした後、フレキシブルテープ41bに下部回路配
線層46bを形成するための金属薄板を積層し、所定の
パターンでエッチングすることにより製造することがで
きる。
線24上には、酸化防止のため保護層27を形成するこ
とができ、ボンディングパッド23とランドパッド25
上には、ボンディング性を向上させるため図示しないメ
ッキ層を形成することができる。保護層27としては、
フレキシブルテープ21と同様にポリイミド層を使用す
ることができ、図示しないメッキ層の材料としては、主
にニッケル、金のような金属を使用することができる。
保護層27は、フレキシブルテープ21の全面にポリイ
ミド樹脂を塗布した後、ボンディングパッド23及びラ
ンドパッド25に対応する部分をエッチングすることに
より形成することができる。回路配線24だけでなく、
フレキシブルテープ21の全面に保護層27を形成する
ことにより、回路配線24の酸化を防止することができ
るとともに、隣接する回路配線24をお互いに電気的に
絶縁させることができる。
は、フレキシブルテープ21の下面に補強材28をさら
に有することができる。パッケージ組立済みの半導体チ
ップパッケージ30は、図示しない外部回路基板に実装
されるが、パッケージ30と外部回路基板間の熱膨張係
数の差異が大きければ、パッケージクラック等の不良を
引き起こすことがある。従って、外部回路基板の図示し
ないパッケージ実装パッドとほぼ同一の熱膨張係数を有
する補強材28を使用することにより、両者間の熱膨張
係数の差異を減少させることができる。また、補強材2
8は、フレキシブル回路基板20に機械的な強度を補完
する役割をもする。また、補強材28は、上述した効果
を最大化するため、複数個で分離されることが可能であ
り、スリットを有することもできる。
路配線層26が形成されているため、補強材28はフレ
キシブルテープ21の下面に形成される。この場合、金
属材質の補強材28と半導体チップ31の間には接着層
29が形成される。接着層29としては、電気絶縁性を
有し、半導体チップ31と補強材28間の熱膨張係数の
差異を減少させることができるシリコン樹脂又はモジュ
ラス(modulus) の小さい非シリコン樹脂を使用すること
ができる。
路基板20を、入出力パッド32が半導体チップ31の
活性面の中央部に配設されたセンタパッド型半導体チッ
プ31と一緒に使用するため、回路基板20の中央部に
開口部22を形成し、回路基板20の下部に半導体チッ
プ31の活性面を接着する。従って、半導体チップ31
の入出力パッド32は、開口部22を介して外部に露出
され、金属回路配線層26のボンディングパッド23に
電気的に連結される。特に、このような構造で半導体チ
ップパッケージ30を形成することにより、フレキシブ
ル回路基板20だけでなくパッケージ30のサイズが半
導体チップ31と同一のサイズを有することになる。つ
まり、専門用語を使用すると、チップサイズパッケージ
(Chip Size Package) を実現することができる。
金属ワイヤ33により金属回路配線層26のボンディン
グパッド23に電気的に連結される。金属ワイヤ33と
しては、金ワイヤを使用することが好ましい。入出力パ
ッド32、ボンディングパッド23及び金属ワイヤ33
を外部環境から保護するため、これらを封止樹脂34で
封止する。封止樹脂34としては、主にエポキシ系の樹
脂化合物が使用される。封止方法としては、通常のプラ
スチックパッケージに適用されるモールディング方法又
はセラミックパッケージに適用されるリドシーリング(l
id sealing) 方法が可能であるが、所定の粘度を有する
液状の封止樹脂34をポッティングし、硬化する方法が
最も好ましい。ポッティング方法は、シリンジに収容さ
れた液状の封止樹脂を噴射するディスペンシング(dispe
nsing)方法と、マスクを用いて封止樹脂を塗布するスク
リーンプリント(screen print)方法を含む。これらの中
で、ディスペンシングによるポッティング方法がより好
ましい。
ィング方法を適用するためには、封止樹脂34のオーバ
ーフローを防止するためのダム36を形成することが要
求される。金属ワイヤ33が回路配線層26に連結され
る場合、金属ワイヤ33は、連結ループを形成するの
で、図4に示すように、金属ワイヤ33の高さが回路配
線層26の高さより大きい。従って、封止樹脂34は、
開口部22の内部を充たすだけでなく、金属ワイヤ33
上に盛り上がっている。しかしながら、液状の封止樹脂
34は、所定の粘度を有していても、回路基板20の表
面へのオーバーフローが発生することがある。これを防
止するため、開口部22の外周にボンディングパッド2
3の外側部分に沿ってダム36を形成する。
リーン(silk screen) 、テープ取付等の方法があるが、
シルクスクリーン方法はダムの高さを増加させることが
困難であり、テープ取付方法はテープ自体の信頼性及び
価格の面において欠点がある。従って、ディスペンシン
グ方法によりダム36を形成することが最も好ましい。
この場合、ダム36は、封止樹脂34と同一の液状の樹
脂を使用して形成することが好ましい。また、ダム36
の幅及び高さを所定のレベルで維持するため、ダム36
の形成に使用される樹脂は、封止樹脂34より高い粘度
を有することが好ましい。
ンドパッド25上に形成される。外部接続端子35は、
半導体チップパッケージ30と図示しない外部回路基板
間の電気的且つ機械的連結を提供する。外部接続端子3
5はボール又はバンプ状の金属層である。外部接続端子
35としては、ソルダボール又は金バンプが好ましく使
用される。ソルダボールは、ソルダマウンティング/リ
フロー方法又はスクリーンプリント/リフロー方法によ
り形成され、金バンプは、メッキ又はポトマスク等の方
法により形成される。
上部より高い。従って、半導体チップパッケージ30が
図示しない外部回路基板に実装されるとき、封止樹脂3
4が外部回路基板に接触し、信頼性不良を招くおそれが
ない。さらに、外部接続端子35の高さは、外部回路基
板へのパッケージ30の実装時にその高さが減少すると
いう事実を考慮して決定しなければならない。例えば、
最近チップサイズパッケージに適用されている直径3.
0mmのソルダボールの場合、パッケージの製造後に
は、その高さが約0.25mm、外部回路基板に実装し
た後には、約0.2mmになる。従って、回路配線層2
6の上面から封止樹脂34の高さは、約0.15mm以
下であることが好ましい。また、回路配線層26の上面
からダム36の高さは、約0.1〜0.15mmである
ことが好ましい。
は、ダム36を0.1mm以上の高さで形成することが
困難である。また、テープ取付方法では、0.15mm
以上のダム36を形成することが容易ではない。そこ
で、ディスペンシング方法がより好ましい。ディスペン
シングによりダムを形成する場合、ダムの高さ及び幅の
最少値は、各々0.2mm及び0.6mmである。従っ
て、0.5mm又は0.76mmの直径を有するソルダ
ボールの場合は、ディスペンシングにより容易にダムを
形成することができる。しかし、ディスペンシング方法
は、0.3mmの直径を有するソルダボールを使用する
場合、ダムの高さが外部回路基板実装後のソルダボール
の高さとほぼ同一であるので、適用することが困難であ
る。さらに、ダムの幅が0.6mmに制限されるので、
パッケージサイズの減少において不利である。
溝を形成する。図6は、本発明による中央開口部を有す
るフレキシブル回路基板の第3実施例を示す部分切欠斜
視図であり、図7は、本発明によるフレキシブル回路基
板を用いた半導体チップパッケージの他の実施例を示す
断面図である。図6及び図7に示すように、保護層57
には、所定の幅及び深さを有する溝57aが形成され
る。溝57aは、ボンディングパッド23とランドパッ
ド25の間に形成される。特に溝57aは、別途の追加
工程無しに、回路配線層26のパッドを形成するために
保護層57をエッチングすると同時に、エッチングする
ことにより形成されることが可能である。
に、ダム66の高さを減少させる役割をする。溝57a
が所定の深さを有するため、ダム66の高さを減少させ
ることができる。また、溝がない場合に比べて粘度が低
い樹脂を使用することができるので、ダム66の幅を調
節することもできる。即ち、ダム66の幅は、溝57a
の幅から予め決定することができる。先にディスペンシ
ングにより形成されるダム(図4の36)の幅の最小値
が0.6mmと記述したが、本実施例による溝57aを
形成する場合、ダム66の幅を約0.3mmに減少させ
ることができる。
形成することなくダム66の役割をすることである。即
ち、封止樹脂34が開口部22の内部に充填された後、
開口部22の外側にオーバーフローされても、液状の封
止樹脂が溝57aに充填されることにより、オーバーフ
ローが遅延される。従って、溝57aは、封止樹脂34
の量を適宜調節することにより、ダムとしての役割を果
たすことができる。
ポリイミドよりなるフレキシブルテープを回路基板とし
て使用することにより、薄形化及び回路配線の微細パタ
ーン化が可能である。そこで、高集積、多ピン、微細ピ
ッチを有する半導体チップに対する適用が容易であり、
半導体チップパッケージの小型化及び薄形化が可能であ
る。
は、回路基板の下面に半導体チップの活性面が接着さ
れ、回路基板の開口部を介して半導体チップと回路基板
間の電気的接続を実現する構造であるので、フレキシブ
ル回路基板だけでなくパッケージのサイズが半導体チッ
プとほぼ同一のサイズを有することになる。つまり、チ
ップサイズパッケージを実現することができる。
は、液状封止樹脂のオーバーフローを防止する役割をす
る。また、本発明による溝及びこの溝に形成された溝に
より、封止樹脂の上面が常に外部接続端子の上部より低
い位置に形成されるようにする。即ち、半導体チップパ
ッケージが外部回路基板に実装するとき、封止樹脂が外
部回路基板に接触し、信頼性不良を招くことを防止する
ため、封止樹脂が充分に低い位置に形成されるようにす
る。
板の補強材は、半導体チップパッケージと外部回路基板
間の熱膨張係数の差異を緩和させて半導体チップパッケ
ージの信頼性を向上させることができる。
般的なボールグリッドアレーパッケージを示す断面図で
ある。
回路基板の第1実施例を示す部分切欠斜視図である。
導体チップパッケージの一実施例を示す断面図である。
回路基板の第2実施例を示す部分切欠斜視図である。
回路基板の第3実施例を示す部分切欠斜視図である。
導体チップパッケージの他の実施例を示す断面図であ
る。
Claims (17)
- 【請求項1】 活性面の中央部に形成された複数の入出
力パッドを有する半導体チップと、 電気的に絶縁性を有するフレキシブルテープと、中央開
口部と、前記フレキシブルテープの上面に形成されたパ
ターン化された金属回路配線層とを有し、前記金属回路
配線層は前記フレキシブルテープの上面に形成され、そ
の一端にボンディングパッドが連結され、その他端にラ
ンドパッドが連結される複数の回路配線を有し、前記半
導体チップの活性面は前記フレキシブルテープの下面に
接着され、前記入出力パッドは前記フレキシブルテープ
の前記開口部を介して外部に露出されるフレキシブル回
路基板と、 前記開口部を介して前記半導体チップの前記入出力パッ
ドと前記金属回路配線層の前記ボンディングパッドとを
各々電気的に連結する複数の金属ワイヤと、 前記入出力パッド、前記ボンディングパッド及び前記金
属ワイヤを保護するためこれらを封止する封止樹脂と、 前記ランドパッドに各々機械的且つ電気的に接続される
複数の外部接続端子とを備えることを特徴とする半導体
チップパッケージ。 - 【請求項2】 前記フレキシブル回路基板は、前記半導
体チップのサイズとほぼ同一のサイズを有することを特
徴とする請求項1に記載の半導体チップパッケージ。 - 【請求項3】 前記金属回路配線層は、電気絶縁層を介
在して2つ以上の層よりなる多層回路配線を有すること
を特徴とする請求項1に記載の半導体チップパッケー
ジ。 - 【請求項4】 前記フレキシブルテープは、ポリイミド
テープよりなることを特徴とする請求項1に記載の半導
体チップパッケージ。 - 【請求項5】 前記封止樹脂は、前記開口部と前記ボン
ディングパッドに所定の粘度を有する液状樹脂化合物を
塗布する方法により提供されることを特徴とする請求項
1に記載の半導体チップパッケージ。 - 【請求項6】 前記塗布方法は、前記開口部と前記ボン
ディングパッドに前記液状樹脂化合物を噴射するディス
ペンシング方法を含むことを特徴とする請求項5に記載
の半導体チップパッケージ。 - 【請求項7】 前記開口部の外周に沿って前記フレキシ
ブルテープ上面のボンディングパッドの外側に形成さ
れ、前記液状樹脂化合物のオーバーフローを防止するダ
ムをさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の半
導体チップパッケージ。 - 【請求項8】 前記ダムは、所定の粘度を有する液状樹
脂化合物を塗布する方法により形成されることを特徴と
する請求項7に記載の半導体チップパッケージ。 - 【請求項9】 前記塗布方法は、前記液状樹脂化合物を
噴射するディスペンシング方法を含むことを特徴とする
請求項8に記載の半導体チップパッケージ。 - 【請求項10】 前記封止樹脂の上面は、前記外部接続
端子の上部より低いことを特徴とする請求項1に記載の
半導体チップパッケージ。 - 【請求項11】 前記フレキシブル回路基板は、前記フ
レキシブルテープの上面に形成され且つ前記回路配線を
保護する保護層をさらに有することを特徴とする請求項
1に記載の半導体チップパッケージ。 - 【請求項12】 前記保護層は、前記ボンディングパッ
ドと前記ランドパッドとの間に形成される溝を有し、前
記溝にはダムが形成され、前記ダムは、前記封止樹脂の
オーバーフローを防止するため、前記保護層より盛り上
がることを特徴とする請求項11に記載の半導体チップ
パッケージ。 - 【請求項13】 前記保護層は、ポリイミド層よりなる
ことを特徴とする請求項11に記載の半導体チップパッ
ケージ。 - 【請求項14】 前記フレキシブル回路基板は、前記フ
レキシブルテープの下面に形成される補強材をさらに有
することを特徴とする請求項1に記載の半導体チップパ
ッケージ。 - 【請求項15】 前記補強材は、前記半導体チップパッ
ケージが実装される外部回路基板と同一の熱膨張係数を
有する材料よりなることを特徴とする請求項14に記載
の半導体チップパッケージ。 - 【請求項16】 前記フレキシブル回路基板は、前記補
強材と前記半導体チップとの間に形成される接着層をさ
らに有することを特徴とする請求項14に記載の半導体
チップパッケージ。 - 【請求項17】前記接着層は、シリコン樹脂と低モジュ
ラスを有する非シリコン樹脂からなる群から選ばれる電
気絶縁性接着材料よりなることを特徴とする請求項16
に記載の半導体チップパッケージ。
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