JP5433997B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に係わり、特にフレキシブル配線板を実装基板に実装する技術に関する。

図３は従来のフレキシブル配線板の平面図であり、図４はフレキシブル配線板をリジット基板に実装する方法を説明するための概略図である。

図３及び図４に示すように、リジット基板２９に実装されるフレキシブル配線板４０は基材２１を有しており、基材２１は、その一方側に位置し且つ入力端子２３が形成される入力端子部３３ａと、その中央部に位置し且つＩＣチップ２５が実装される実装部３３ｂと、その他方側に位置し且つ出力端子２６が形成される出力端子部３３ｃとを有している。

基材２１の入力端子部３３aにはスリット穴２４が設けられている。このスリット穴２４は、リジット基板２９との実装時にボンディングツール２７を押し当てる部分である。また、ＩＣチップ２５の表面にはバンプ（図示せぬ）が形成されている。このバンプには、入力端子２３に繋げられたリード（図示せず）及び出力端子２６に繋げられたリード（図示せず）それぞれの先端がボンディングツールによって加圧、加熱して接合されている。

また、図４に示すように、基材２１には、接着剤２８によって基材２１と配線パターン２３ａが接着されている。この配線パターン２３ａの表面にはＳｎ又はＡｕ等によるメッキ層３１が設けられている。配線パターン２３ａ及びメッキ層３１によって入力端子２３が形成されている。また、実装部３３ｂの基材２１及びリードの上にはソルダーレジスト２２が形成されている。また、リジット基板２９はランド３２を有しており、このランド３２上には半田バンプ３０が設けられている。

また、フレキシブル配線板４０をリジット基板２９に実装する場合、フレキシブル配線板における多数の入力端子２３は、接続対象であるリジット基板２９の半田バンプ３０にボンディングツール２７によって一括接続される。その際に、入力端子２３を所定温度で加熱、加圧することにより、リジット基板に半田接続させる。（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−１７３５１５号公報（段落０００１〜０００２）

上述したように入力端子２３と半田バンプ３０をボンディングツール２７によって加熱及び加圧する際の半田溶融時又はボンディングツール２７の押し当て時に、フレキシブル配線板４０において入力端子２３が基材２１又は接着剤２８から剥がれてしまうことがある。その原因としては、ボンディングツール２７の押し当てによる加熱時に接着剤２８の接着力が低下すること、この接着力低下によって、半田が入力端子２３と接着剤２８との間へ浸入する事により入力端子と基材２１又は接着剤２８との密着力が低下することなどが考えられる。このように入力端子２３が剥がれた製品は不良品と見なされ、品質低下となる。

本発明に係る幾つかの態様は、入力端子が剥がれることを抑制することにより、製品不良の発生を低減させる半導体装置及びその製造方法である。

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置は、基材と、
前記基材上に接着剤によって接着された複数の端子と、
前記基材及び前記複数の端子の上に形成され、前記基材と前記複数の端子それぞれとの密着力を補強するための補強パターンと、
前記基材に実装され、前記複数の端子に電気的に接続された半導体チップと、
前記基材に形成された、ボンディングツールを挿入するための穴と、
を具備し、
前記複数の端子と前記補強パターンと前記穴とは、前記基材の一方側に位置し、前記複数の入力端子が延在する方向である短手方向と、前記短手方向に対して直角に交わる方向である長手方向とを有する入力端子部に形成されており、
前記穴は、前記半導体チップと前記補強パターンとの間に形成され、前記入力端子部の前記長手方向に沿い相対して延在する長手方向の穴端部と、前記入力端子部の前記短手方向に沿い相対して延在する短手方向の穴端部と、を有し、
前記短手方向の穴端部の長さを、当該長手方向の穴端部間の長さとした場合に、
当該短手方向の穴端部の長さは、前記ボンディングツールの幅よりも大きく形成されており、
前記複数の端子は、当該穴の長手方向の穴端部を横断するように前記基材側から露出されていることを特徴とする半導体装置。

また、本発明に係る半導体装置において、実装基板と、前記実装基板上に形成されたランドと、前記ランド上に形成された半田バンプとをさらに具備し、前記穴に位置する前記複数の端子それぞれと前記ランドが前記半田バンプによって接合されていることを特徴とする。

また、本発明に係る半導体装置において、前記補強パターンは、ソルダーレジスト層又はポリイミド層から形成されていることを特徴とすることも可能である。

また、本発明に係る半導体装置において、前記複数の端子は、複数の入力端子であることを特徴とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、フレキシブル配線板を実装基板に実装する実装工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記フレキシブル配線板は、
基材と、
前記基材上に接着剤によって接着された複数の端子と、
前記基材及び前記複数の端子の上に形成され、前記基材と前記複数の端子それぞれとの密着力を補強するための補強パターンと、
前記基材に実装され、前記複数の端子に電気的に接続された半導体チップと、
前記基材に形成された、ボンディングツールを挿入するための穴と、
を具備し、前記穴は前記半導体チップと前記補強パターンとの間に配置されており、前記複数の端子は前記穴によって前記基材側から露出されているものであり、
前記実装基板は、表面に形成されたランドと、前記ランド上に形成された半田バンプとを有するものであり、
前記実装工程は、前記フレキシブル配線板における前記穴と前記実装基板の前記半田バンプとを位置合わせし、前記穴を通して前記ボンディングツールを前記複数の端子に押し当てることにより、前記複数の端子と前記ランドとを前記半田バンプによって接合することを特徴とする。

上記半導体装置の製造方法によれば、基材と複数の端子それぞれとの密着力を補強するための補強パターンを形成している。それにより、剥がれやすい端子と基材又は接着剤との間の補強材の役割を果たしている。その結果、製品の不良を低減することが可能となり、品質向上を図ることができる。

以下、図を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るフレキシブル配線板の平面図であり、このフレキシブル配線板には半導体チップが実装されている。図２はフレキシブル配線板をリジット基板に実装する方法を説明するための概略図である。

まず、第１の実施形態に係る半導体装置について説明する。
図１及び図２に示すように、フレキシブル配線板４１は基材１を有しており、この基材１は例えばポリイミド樹脂などの材料から構成されている。基材１は、その一方側に位置し且つ入力端子３が形成される入力端子部１３ａと、その中央部に位置し且つＩＣチップ５が実装される実装部１３ｂと、その他方側に位置し且つ出力端子６が形成される出力端子部１３ｃとを有している。

入力端子部１３ａにはスリット穴４が設けられている。これにより、入力端子３はスリット穴４によって基材１の上面から露出され、その結果、基材１の上面側からスリット穴４を通して入力端子３に加熱ツールであるボンディングツール７を押し当てることができるようになっている。

入力端子３は、基材１に接着剤８によって接着されたＣｕなどの材料からなる配線パターン３ａと、この配線パターン３ａの表面に形成された例えばＳｎ又はＡｕなどの材料によるメッキ層１１とから構成されている。入力端子３を構成する配線パターン３ａ及びメッキ層１１は基材１の実装部１３ｂにも繋げられており、実装部１３ｂに形成された配線パターン３ａ及びメッキ層１１によってリードが構成されている。つまり、このリードは入力端子３と一体的に形成されている。

基材１の実装部１３ｂにはバンプ（図示せず）を有するＩＣチップ５が実装されている。ＩＣチップ５は、そのバンプと実装部１３ｂに形成されたリードが熱圧着によって接続されて実装されている。また、図１に示すように、実装部１３ｂにおける基材１及び前記リードの上にはソルダーレジスト層２が設けられている。このソルダーレジスト層２は、例えばエポキシ樹脂による絶縁材料から構成されており、前記リードを電気的に保護する役割を果たすとともに、ＩＣチップ５のバンプが互いに融着しないようにする役割も果たしている。

また、入力端子部１３ａにおける基材１及び入力端子３の上には補強パターンとしてのソルダーレジスト層２ａが設けられている。このソルダーレジスト層２ａは、ＩＣチップ５からスリット穴４を隔てた外側に位置され、複数の入力端子３それぞれを覆うように形成されている。このソルダーレジスト層２ａは入力端子３の剥がれを抑制する役割を果たすものであり、詳細は後述する。

出力端子部１３ｃにおける基材１には接着剤を介して出力端子６が形成されており、この出力端子６は入力端子３と同様に配線パターン及びメッキ層によって構成されている。出力端子６を構成する配線パターン及びメッキ層は基材１の実装部１３ｂにも繋げられており、実装部１３ｂに形成された配線パターン及びメッキ層によってリードが構成されている。つまり、このリードは出力端子６と一体的に形成されている。また、前記リードとＩＣチップ５のバンプは熱圧着によって接続されている。
なお、入力端子３及び出力端子６は外部回路に接続可能となっている。

一方、図２に示すように、実装基板としてのリジット基板９は、その表面に形成されたランド１２、このランド１２に繋げられた配線パターン（図示せず）及びランド１２上に形成された半田バンプ１０を有している。このリジット基板９はフレキシブル配線板４１を実装する基板である。

次に、図１に示す半導体装置の製造方法を説明する。この半導体装置は、ＩＣチップ５が実装されたフレキシブル配線板４１を意味する。

まず、基材１にスリット穴４を形成する。次いで、基材１上に接着剤８を介してＣｕ箔を形成し、このＣｕ箔及び接着剤をパターニングすることにより、基材１上には配線パターン３ａが形成される。次に、配線パターン３にメッキ層１１を形成する。これにより、基材１の入力端子部１３ａにはメッキ層１１及び配線パターン３からなる入力端子３が形成され、基材１の実装部１３ｂにはメッキ層及び配線パターンからなるリードが形成され、基材１の出力端子部１３ｃにはメッキ層及び配線パターンからなる出力端子６が形成される。

次いで、前記リード、入力端子３及び基材１の上にスクリーン印刷によってソルダーレジスト層２，２ａを形成する。これにより、基材１の実装部１３ｂにはソルダーレジスト層２が形成され、基材の入力端子部１３ａにはライン状パターンからなるソルダーレジスト層２ａが形成される。なお、ソルダーレジスト層２ａのパターン形状は、入力端子３の剥がれを抑制できるような形状であれば種々変更しても良い。

次いで、基材１の実装部１３ｂにＩＣチップ５を実装する。この際の実装方法は、ＩＣチップ５のバンプ（図示せず）と前記リードとを熱圧着によって接合する方法を採用する。次いで、ＩＣチップ５を樹脂（図示せず）により封止する。また、上述した半導体装置の製造するための各工程は、図１に示す半導体装置を製造できる範囲において順序を入れ替えても良い。

次に、図１に示すＩＣチップが実装されたフレキシブル配線板４１をリジット基板９に実装する方法について図２を参照しつつ説明する。

図２に示すように、フレキシブル配線板４１とリジット基板９を位置合わせし、フレキシブル配線板４１における入力端子部１３に形成されたスリット穴４上に延長された入力端子３へボンディングツール７を押し当てることによって、リジット基板９に設置されたランド１２上の半田１０を溶解させる。それによって、フレキシブル配線板４１がリジット基板９に実装される。

以上、本発明の第１の実施形態によれば、ソルダーレジスト層２の形成時にＩＣチップ５からスリット穴４を隔てた外側にも補強パターンとしてのソルダーレジスト層２ａを形成している。このソルダーレジスト層２ａは、剥がれやすい入力端子３と基材１又は接着剤８との間の補強材の役割を果たすことができる。従って、入力端子３の剥がれることによる製品の不良を低減することが可能となり、品質向上を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同様の部分の説明は省略する。

第１の実施形態では、リードの露出部分である入力端子及び出力端子を電気的に保護するために、実装部の基材及びリードの上にソルダーレジスト層を形成し、入力端子部の基材及び入力端子の上に補強パターンとしてのソルダーレジスト層を形成しているが、第２の実施形態では、これらのソルダーレジスト層を感光性のポリイミド樹脂によって形成する。つまり、ポリイミド樹脂を基材１へ塗布し、露光及び現像することによって、第１の実施形態のソルダーレジスト層と同様のパターンからなるポリイミド樹脂層が形成される。

以上、本発明の第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ポリイミド樹脂はエポキシ樹脂と比較してより耐熱性に優れた材料である。その為、フレキシブル配線板４１をリジット基板９に実装する際のボンディングツールによる加熱時に対する耐久性を高めることが可能となる。その為、より、品質向上が期待できる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。

本発明の実施形態に係るフレキシブル配線板の平面図。 本発明の実施形態に係るフレキシブル配線板とリジット基板の接続概略図。 従来のフレキシブル配線板の平面図。 従来のフレキシブル配線板とリジット基板の接続概略図。

符号の説明

１，２１・・・基材、２，２ａ，２２・・・ソルダーレジスト層、３，２３・・・入力端子、４，２４・・・スリット穴、５，２５・・・ＩＣチップ、６，２６・・・出力端子、７，２７・・・ボンディングツール、８，２８・・・接着剤、９，２９・・・リジット基板、１０，３０・・・半田バンプ、１１，３１・・・メッキ層、１２，３２・・・ランド、１３ａ，３３ａ・・・入力端子部、１３ｂ，３３ｂ・・・実装部、１３ｃ，３３ｃ・・・出力端子部、４０，４１・・・フレキシブル配線板、２３ａ，３ａ・・・配線パターン

Claims (6)

1. 基材と、
   前記基材上に接着剤によって接着された複数の端子と、
   前記基材及び前記複数の端子の上に形成され、前記基材と前記複数の端子それぞれとの密着力を補強するための補強パターンと、
   前記基材に実装され、前記複数の端子に電気的に接続された半導体チップと、
   前記基材に形成された、ボンディングツールを挿入するための穴と、
   を具備し、
   前記複数の端子と前記補強パターンと前記穴とは、前記基材の一方側に位置し、前記複数の入力端子が延在する方向である短手方向と、前記短手方向に対して直角に交わる方向である長手方向とを有する入力端子部に形成されており、
   前記穴は、前記半導体チップと前記補強パターンとの間に形成され、前記入力端子部の前記長手方向に沿い相対して延在する長手方向の穴端部と、前記入力端子部の前記短手方向に沿い相対して延在する短手方向の穴端部と、を有し、
   前記短手方向の穴端部の長さを、当該長手方向の穴端部間の長さとした場合に、
   当該短手方向の穴端部の長さは、前記ボンディングツールの幅よりも大きく形成されており、
   前記複数の端子は、当該穴の長手方向の穴端部を横断するように前記基材側から露出されていることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１において、前記基材は他方側に位置する出力端子部を有することを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１又は２において、実装基板と、前記実装基板上に形成されたランドと、前記ランド上に形成された半田バンプとをさらに具備し、前記穴に位置する前記複数の端子それぞれと
   前記ランドが前記半田バンプによって接合されていることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１乃至３において、前記補強パターンは、ソルダーレジスト層又はポリイミド層から形成されていることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項１乃至４において、前記複数の端子は、複数の入力端子であることを特徴とする半導体装置。
6. フレキシブル配線板を実装基板に実装する実装工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   前記フレキシブル配線板は、
   基材と、
   前記基材上に接着剤によって接着された複数の端子と、
   前記基材及び前記複数の端子の上に形成され、前記基材と前記複数の端子それぞれとの密着力を補強するための補強パターンと、
   前記基材に実装され、前記複数の端子に電気的に接続された半導体チップと、
   前記基材に形成された、ボンディングツールを挿入するための穴と、
   を具備し、前記穴は前記半導体チップと前記補強パターンとの間に配置されており、前記複数の端子は前記穴によって前記基材側から露出されているものであり、
   前記実装基板は、表面に形成されたランドと、前記ランド上に形成された半田バンプとを有するものであり、
   前記実装工程は、前記フレキシブル配線板における前記穴と前記実装基板の前記半田バンプとを位置合わせし、前記穴を通して前記ボンディングツールを前記複数の端子に押し当てることにより、前記複数の端子と前記ランドとを前記半田バンプによって接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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