半導体装置および半導体装置の製造方法
【課題】バンプ数が少なく高発熱性の半導体チップでも、十分な放熱効率が得られ、半導体チップの動作不良や破損を回避して信頼性を確保できるとともに、リール・ツー・リールの高生産性により、低コストな半導体装置を提供する。
【解決手段】フィルム基材１４と、フィルム基材上に設けられたインナーリード１３と、インナーリードに接続された半導体チップ１１と、半導体チップのインナーリードとの接続領域を封止する絶縁性樹脂１６とを有する第１テープキャリア２と、半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルム２２と、フィルムの一面に、デバイスホールを覆うように形成された金属箔２１ａとを有する第２テープキャリア３ａとを備え、半導体チップをデバイスホール内に配置させて、第１テープキャリアと第２テープキャリアが接着され、インナーリードに接続された半導体チップの面の裏面が金属箔に接触している。
【解決手段】フィルム基材１４と、フィルム基材上に設けられたインナーリード１３と、インナーリードに接続された半導体チップ１１と、半導体チップのインナーリードとの接続領域を封止する絶縁性樹脂１６とを有する第１テープキャリア２と、半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルム２２と、フィルムの一面に、デバイスホールを覆うように形成された金属箔２１ａとを有する第２テープキャリア３ａとを備え、半導体チップをデバイスホール内に配置させて、第１テープキャリアと第２テープキャリアが接着され、インナーリードに接続された半導体チップの面の裏面が金属箔に接触している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テープキャリア基板のような、柔軟な絶縁性のフィルム基材に導体リードを設け、その導体リードに半導体チップを接続した半導体装置に関するもので、特に放熱効率の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
テープキャリア基板を使用したパッケージモジュールの一種として、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）が知られている。ＴＣＰは、テープキャリア基板上に半導体チップを搭載し、樹脂で封止することにより搭載部を保護する構造を有する。ＴＣＰに用いられるテープキャリア基板は、絶縁性のフィルム基材と、その面上に形成された多数本の導体リードから構成される。フィルム基材としては一般的にポリイミドが、導体リードとしては銅が、それぞれ用いられる。導体リード上には、必要に応じて、金属めっき被膜および絶縁樹脂であるソルダーレジストの層が形成される。テープキャリア基板上の導体リードと、半導体チップの電極パッドとは、バンプを介して接続され、半導体チップ表面および導体リードは、絶縁樹脂で封止される。
【０００３】
半導体チップは、実使用状態において、発熱して温度が上昇するが、ある基準以上に温度が上昇すると動作不良を起こし、破損する場合がある。この温度上昇を防止するために、発熱量が小さい半導体チップでは、ＴＣＰの導体リードを経由して半導体チップの外へ放熱する方法が採用されている。しかしながら、発熱量が大きな半導体チップでは、導体リードからの放熱だけでは不十分なため、金属放熱層が設けられた構成のＴＣＰモジュールが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００４】
図８は、ＴＣＰモジュール（半導体装置）の一部の構成を示す断面図である。金属ベース部材１０５の上の半導体チップ１０１の搭載部に絶縁層１０３が、その他の領域には絶縁性接着層１０６がそれぞれ形成されている。金属ベース部材１０５は、Ａｌ箔、Ｎｉ箔、Ｆｅ箔等柔軟な材料で形成され、絶縁層１０３は、酸化アルミニウムを蒸着またはイオンプレーティング等により、被覆形成されている。絶縁層１０３と絶縁性接着層１０６の上には、導体リード１０４が配置されている。半導体チップ１０１は、バンプ１０２を介して、導体リード１０４に接続されている。半導体チップ１０１の搭載部を除いた部分の導体リード１０４上には、絶縁被覆層１０７が形成され、絶縁被覆層１０７により、導体リード１０４が保護されている。
【０００５】
これにより、半導体チップ１０１からの発熱は、導体リード１０４を経由して放熱されるだけでなく、絶縁層１０３を介した金属ベース部材１０５を経由しても放熱されるため、発熱効率が向上する。
【０００６】
図９は、図８のＴＣＰモジュール（半導体装置）と別の構成のＴＣＰモジュールの構成を示す断面図である。放熱板１１４には半導体チップ１１１より大きさが大きく、深い凹状のデバイスホールが形成されている。放熱板１１４上に絶縁接着シート１１５が、さらに絶縁接着シート１１５上に配線１１６が、デバイスホールの底にはダイボンド剤１１７が、それぞれ形成されている。配線１１６に接続された導体リード１１３と半導体チップ１１１は、バンプ１１２を介して接続され、半導体チップ１１１のバンプ１１２が形成された面の裏面は、ダイボンド剤１１７で放熱板１１４に固着されている。
【０００７】
この構成により、半導体チップ１１１からの発熱は、導体リード１１３を経由して放熱されるだけでなく、放熱板１１４を経由しても放熱されるため、発熱量の大きな半導体チップも使用可能である。
【特許文献１】特開昭６１−２２６９９３号公報
【特許文献２】特開昭５７−１８３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８に示した構成のＴＣＰモジュールにおいては、半導体チップ１０１からの放熱がバンプ１０２を経由しなければならず、半導体チップ１０１からの放熱量が、バンプ１０２の放熱特性に制約される。従って、金属ベース部材１０５を具備したテープキャリア基板でも、バンプ１０２の数が少ない半導体チップの場合は、所望の放熱効率が得られず、半導体チップ１０１の温度が基準以上に上昇して、動作不良が生じ、半導体チップ１０１が破損する。
【０００９】
また、図９に示した構成のＴＣＰモジュールは、放熱板１１４が個片状態になるため、絶縁シート１１５の貼り付け工程、配線１１６の形成工程、およびダイボンド剤１１７の塗布工程において、それぞれ個別に加工する必要がある。そのため、テープキャリア基板の特徴であるリール・ツー・リールの高生産性が生かせず、低コスト化が実現できなくなる。
【００１０】
本発明は、バンプ数が少なく高発熱性の半導体チップでも、十分な放熱効率が得られ、半導体チップの動作不良や破損を回避して信頼性を確保できるとともに、リール・ツー・リールの高生産性により、低コストな半導体装置を提供することを目的とする。また、そのような半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、フィルム基材と、前記フィルム基材上に設けられたインナーリードと、前記インナーリードに接続された半導体チップと、前記半導体チップの前記インナーリードとの接続領域を封止する絶縁性樹脂とを有する第１テープキャリアと、前記半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルムと、前記フィルムの一面に、前記デバイスホールを覆うように形成された金属箔とを有する第２テープキャリアとを備え、前記半導体チップを前記デバイスホール内に配置させて、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアが接着され、インナーリードに接続された前記半導体チップの面の裏面が前記金属箔に接触している。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、フィルム基材に繰り返し配置されたインナーリードに、半導体チップが接続され、前記インナーリードと前記半導体チップとの接続領域が絶縁樹脂で封止された第１テープキャリアを準備する工程と、前記半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルムに、前記デバイスホールを覆う金属箔が形成された第２テープキャリアを準備する工程と、前記デバイスホール内に前記半導体チップが配置されるように、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを、１組の加圧ローラを用いて、リール・ツー・リールで連続的に接着する工程とを備え、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを接着する工程において、前記インナーリードと接続された前記半導体チップの面の裏面を、前記金属箔に接触させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体チップの裏面に金属箔を接触させることにより、バンプ数が少なく高発熱性の半導体チップでも、十分な放熱効率が得られ、半導体チップの動作不良や破損を回避して信頼性を確保できるとともに、リール・ツー・リールの高生産性により、低コストな半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の半導体装置において、前記半導体チップの裏面と前記金属箔の接触面に、液状放熱材が設けられた構成にすることもできる。この構成により、半導体チップの発熱時に、膨張した空気により、金属箔が変形しても、半導体チップと金属箔の接着を維持することができる。
【００１５】
また、前記半導体チップの裏面と前記金属箔の接触面に、熱硬化性樹脂が設けられた構成にすることもできる。この構成により、導体チップの発熱時における金属箔の変形を抑え、半導体チップと金属箔の接触が外れることによる放熱効率の低下を抑えることができる。
【００１６】
また、前記第２テープキャリアの金属箔の厚さは、前記第１テープキャリアの前記インナーリードの厚さより厚い構成にすることもできる。この構成により、金属箔による放熱効率を上げることができる。
【００１７】
また、前記金属箔は、前記フィルムの前記第１テープキャリアと接着される面の裏面に亘って形成された構成にすることもできる。この構成により、金属箔の面積を最大にして、放熱効率を上げることができる。
【００１８】
また、前記デバイスホールが形成された領域における前記金属箔は、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、前記屈曲部は、前記金属箔が前記半導体チップ側に凸状となるように、屈曲し、前記屈曲部の一部に貫通孔が設けられた構成にすることもできる。この構成により、半導体チップが発熱することにより、膨張した空気は、貫通孔から抜け出ることができるので、金属箔が変形せず、半導体チップと金属箔の接触が外れず、放熱効率を維持することができる。
【００１９】
また、前記貫通孔は、前記屈曲部の４隅に設けられた構成にすることもできる。
【００２０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記金属箔は、前記フィルムのデバイスホールが形成された領域に、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、前記屈曲部の一部に貫通孔が設けられ、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程の後に、前記金属箔の貫通孔から空気を吸引し、前記屈曲部を屈曲させる工程を有してもよい。
【００２１】
また、前記デバイスホールが形成された領域における前記金属箔は、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、前記屈曲部の４隅に貫通孔が設けられ、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを接着する工程において、加圧ローラにより、前記屈曲部を加圧することにより、前記屈曲部を屈曲させてもよい。
【００２２】
また、前記第１テープキャリアを形成する工程は、前記第１テープキャリアの、前記第２テープキャリアと接着する面に、熱可塑性のソルダーレジストを形成する工程を有し、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程は、加圧ローラにより、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを加圧する際に、前記熱可塑性のソルダーレジストを加熱する工程を有してもよい。
【００２３】
また、前記第２テープキャリアを準備する工程において、準備される前記フィルムは、熱可塑性のソルダーレジストで形成され、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程は、加圧ローラにより前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを加圧する際に、熱可塑性のソルダーレジストを加熱する工程を有してもよい。
【００２４】
以下、本発明の半導体装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における半導体装置（ＴＣＰモジュール）の構成について説明する。図１は、半導体装置の一部の構成を示す断面図である。
【００２６】
半導体装置１ａは、第１テープキャリア２と、第２テープキャリア３ａが接着されて形成されている。第１テープキャリア２は、半導体チップ１１と、バンプ１２と、導体リード１３（インナーリード）と、フィルム基材１４と、ソルダーレジスト１５と、樹脂１６とで構成されている。第２テープキャリア３ａは、金属箔２１ａと、フィルム２２と、接着シート２３とで構成されている。
【００２７】
フィルム基材１４は、絶縁性材料のポリイミドで形成されている。なお、条件に応じて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）などの絶縁フィルム材料を用いても良い。フィルム基材１４は、半導体チップ１１が配置される位置に、貫通したデバイスホールが形成されている。フィルム基材１４上には、複数本の導体リード１３が配線されている。導体リード１３は、通常、厚みが３〜２０μｍの範囲の銅線である。導体リード１３の表面は、金属めっきが施されている。金属めっきは、Ａｕめっき、Ｓｎめっき等が用いられ、厚みは、０．５〜１μｍの範囲である。各導体リード１３の先端部は、デバイスホールに突き出ており、いわゆるフライングリードとなっている。
【００２８】
ソルダーレジスト１５は、フィルム基材１４上の導体リード１３を覆うように、形成されている。半導体チップ１１は、表面に電極パッド１７を有している。また、半導体チップ１１は、フィルム基材１４のデバイスホールに配置されている。各導体リード１３の先端部は、デバイスホールにおいて、バンプ１２を介して、半導体チップ１１の電極パッド１７に接続されている。樹脂１６は、絶縁性であり、フィルム基材１４のデバイスホールに設けられて、半導体チップ１１の導体リード１３との接続位置および、ソルダーレジスト１５に覆われていない導体リード１３の部分（合わせて接続領域と称す）を封止し、保護している。
【００２９】
フィルム２２は、絶縁性材料のポリイミドで形成されている。なお、条件に応じて、ＰＥＴ、ＰＥＩなどの絶縁フィルム材料を用いても良い。フィルム２２には、半導体チップ１１が配置される位置に、貫通したデバイスホールが形成されている。フィルム２２の厚さは、導体リード１３がバンプ１２を介して電極パッド１７と接続可能なように、半導体チップ１１とフィルム基材１４の厚さとの関係で決定される。
【００３０】
金属箔２１ａは、フィルム２２の一面に形成されている。金属箔２１ａは、必要に応じて表面が被覆される。表面被覆としては、Ｎｉめっき、Ａｕめっき、Ｓｎめっき等の金属めっきや、ソルダーレジスト等の保護樹脂が用いられる。金属箔２１ａは、電極パッドが形成された半導体チップ１１の面の裏面（以下、半導体チップの裏面と称す）と接触し、半導体チップ１１で発生した熱が、金属箔２１ａへ伝達される。このため、バンプ１２を経由して導体リード１３にのみ熱が伝達される場合よりも、放熱効率を上げることができる。接着シート２３は、フィルム基材１４とフィルム２２とを接着する。
【００３１】
次に、金属箔２１ａの構成について詳細に説明する。金属箔２１ａは、厚さを厚くする程、放熱効率が向上する。金属箔２１ａの厚さは、１２μｍ〜７０μｍが好ましく、使用材料としてはＣｕ箔、Ａｌ箔、Ｎｉ箔、Ｆｅ箔が挙げられる。
【００３２】
従来例のように、導体リードのみを放熱経路とする場合、放熱効率は、導体リードの厚さに影響される。導体リードの配線ピッチは、狭ピッチ化が要求されているが、狭ピッチの導体リードをエッチング加工するには、導体リードの厚さを薄くする必要がある。このため、狭ピッチ化が進むにつれて、放熱効率が悪化する。
【００３３】
本発明の構成では、導体リード１３を経由する放熱経路のほかに、金属箔２１ａを経由する放熱経路が設けられている。金属箔２１ａは配線加工が不要なので、金属箔２１に厚さの制約がなく、適切に厚さを選択することで、所望の放熱効率が得られる。
【００３４】
また、金属箔２１ａは、接着シート２３と接着されたフィルム２２の面の裏面に、全体に亘って形成されることにより、放熱効率が向上する。半導体装置１ａは、アウターリードにより実装される際に、外形を打抜かれパッケージサイズが規定されるが、このサイズつまり、接着剤２３が接着されたフィルム２２の面の裏面全体のサイズが金属箔２１ａの最大サイズである。なお、アウターリードを実装した際に、金属箔２１ａをセットのシャーシに固定する場合には、シャーシに放熱することができるため、さらに、放熱効率が向上する。
【００３５】
以上のような構成により、半導体チップ１１で発生した熱を導体リード１３のみならず、金属箔２１ａから放熱することができる。さらに、金属箔２１ａの厚みを適切に選択することにより、所望の放熱効率を得ることができる。
【００３６】
図２は、本実施の形態に係る半導体装置１ａの一変形例としての半導体装置１ｂの構成を示す断面図である。半導体装置１ｂは、半導体チップ１１の裏面と金属箔２１ａとの間に、放熱材２４が設けられた点で半導体装置１ａと異なる。他の構成は、半導体装置１ａ同様であり、半導体装置１ａと同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。放熱材２４としては、アルミナの粉末が入ったグリスなどの液状放熱材、あるいは熱硬化型接着剤（熱硬化性樹脂）を用いることができる。
【００３７】
実使用状態において、半導体チップ１１が発熱し、半導体チップ１１、樹脂１６、金属箔２１ａ、およびフィルム２２で囲まれた領域の空気が膨張して、金属箔２１ａが膨らむ。これにより、金属箔２１ａと半導体チップ１１とが直接接触している場合には、金属箔２１ａが半導体チップ１１から離れて、放熱効率が低下する。しかしながら、図２に示すように、放熱材２４がグリスのように液状であれば、放熱材２４が金属箔２１ａの膨らみに追従することができ、放熱効率の低下を防ぐことができる。また、放熱材２４が熱硬化型接着材であれば、金属箔２１ａの膨らみを抑え放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００３８】
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態に係る半導体装置１ｂの第１テープキャリア２の製造工程を示す工程断面図である。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、フィルム基材１４の上に、複数本の導体リード１３を配線する。各導体リード１３の先端部をデバイスホールに突き出させ、いわゆるフライングリードとする。導体リード１３の先端部以外の部分をソルダーレジスト１５で被覆する。
【００４０】
つぎに、図３（ｂ）に示すように、導体リード１３の先端部を、バンプ１２を介して半導体チップ１１の電極パッド１７に接続する。導体リード１３の表面にはＡｕめっき、Ｓｎめっき等の金属めっきが施されている。バンプ１２は、Ａｕめっきで形成されている。導体リード４とバンプ１２を位置合わせし、加熱・加圧して、Ａｕ／Ａｕ合金、あるいはＳｎ／Ａｕ合金を形成して接続する。
【００４１】
つぎに、図３（ｃ）に示すように、半導体チップ１１の導体リード１３との接続領域に絶縁性の樹脂１６を塗布し、熱硬化させる。樹脂１６としては、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系等の材料を用いることができる。以上の工程により、第１テープキャリア２を製造することができる。
【００４２】
図４は、第２テープキャリア３ｂを示す断面図である。第２テープキャリア３ｂの製造方法は、まず、デバイスホールが設けられた絶縁性のフィルム２２に、金属箔２１ａを形成する。つぎに、金属箔２１ａに接するフィルム２２の面の裏面において、デバイスホール以外の部分に、接着シート２３を貼り付ける。図示していない放熱材２４は、後の工程で設けられる。
【００４３】
つぎに、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂとを接着して、半導体装置１ｂを形成する工程について説明する。図５は、第１テープキャリア２と、第２テープキャリア３ｂとを接着する接着装置３０の構成を示す平面図である。第１供給リール３１は、上述した工程により形成された第１テープキャリア２が巻きつけられている。第２供給リール３２は、第２テープキャリア３ｂが巻きつけられている。第１供給リール３１と第２供給リール３２とは、第１テープキャリア２のフィルム基材１４が形成された側と、第２テープキャリア３ｂのフィルム２２が形成された側が向かい合うように、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂとをそれぞれ供給する。
【００４４】
第１供給リール３１と第２供給リール３２とは、第１テープキャリア２の半導体チップ１１と、第２テープキャリア３ｂのデバイスホールが形成された領域における金属箔２１ａが接触するように、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂとをそれぞれ供給する。
【００４５】
塗布シリンジ３３は、第２供給リール３２から供給された第２テープキャリア３ｂの、フィルム２２が形成された側の金属箔２１ａに、放熱材２４を適量塗布する。加圧ローラ３４は、１組のローラで構成され、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂとを接着するように、力を加える。力が加わると、半導体チップ１１の裏面により放熱材２４が押し広げられ、半導体チップ１１の裏面全体に広がる。また、第１テープキャリア２のフィルム基材１４と、第２テープキャリア３ｂの接着シート２３とが接着する。巻き取りリール３５は、加圧ローラ３４により接着された第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂを巻き取る。以上に示した接着装置３０を用いて、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂが接着される。
【００４６】
つぎに、巻き取りリール３５により巻き取った第１テープキャリア２と、第２テープキャリア３ｂとを適切な大きさに切断して半導体装置１ｂが完成する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係る半導体装置１ａ、１ｂは、半導体チップ１１で発生した熱を、厚さの規制が少ない金属箔２１ａから放すことにより、放熱効率を上げることができる。
【００４８】
また、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂの接着する工程は、リール・ツー・リールで連続的に行われるため、個片での対応が不要で生産性が高く、低コスト化が実現できる。
【００４９】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施の形態に係る半導体装置１ｃは、金属箔２１ａが金属箔２１ｃに置き換わった以外は、実施の形態１に係る半導体装置１ｂと同様である。半導体装置１ｃにおいて、半導体装置１ｂと同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。第２テープキャリア３ｃの金属箔２１ｃは、デバイスホールが形成された領域において、放熱材２４を介して半導体チップ１１の裏面に接触する載置部２６と、載置部２６以外の屈曲部２５とが形成されている。屈曲部２５は、図６に示すように、放熱材２４を介して半導体チップ１１に接触するように、半導体装置１ｂの内向きに屈曲している。金属箔２１ｃの屈曲部２５の一部に貫通孔２７ｃが設けられている。
【００５０】
次に、半導体装置１ｃの製造方法について説明する。半導体装置１ｃの製造方法は、図５に示す加圧ローラ３４による第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｃの接着工程までは、実施の形態１に係る半導体装置１ｂの製造方法と同様であるので、説明を省略する。ただし、本実施の形態における第２テープキャリア１ｃは、金属箔２１ｂに貫通孔２７ｃが設けられている点が、実施の形態１における第２テープキャリア１ｂと異なる。
【００５１】
本実施の形態に係る半導体装置１ｃの製造方法は、この接着工程のつぎに、金属箔２１ｃの貫通孔２７ｃから空気を吸引し、金属箔２１ｃが放熱材２４を介して、半導体チップ１１の裏面と接触するように、屈曲部２５を屈曲させる。これにより、半導体チップ１１の裏面の位置に金属箔２１ｃを追従させることができるとともに、放熱材２４の厚さを薄くすることができ、半導体チップ１１の放熱効率を向上させることができる。なお、フィルム２２の貫通孔２７ｃから空気を吸引することで、機械的に屈曲部２５を形成するより、半導体チップ１１と導体リード１３との接続部に局部的なストレスを与えることが少ないので、断線等の発生を防ぐことができる。
【００５２】
また、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｃとを、リール・ツー・リールで接着して、半導体装置１ｄを製造することができるので、コストを抑えることができる。
【００５３】
なお、実施の形態１における接着装置３０の加圧ローラ３４の後ろに吸引装置を設けることにより、貫通孔２７ｃから空気吸引工程を行うことが可能な接着装置とすることもできる。
【００５４】
また、貫通孔２７ｃが設けられていない場合、半導体チップ１ｃが実使用状態になると発熱し、半導体チップ１１、樹脂１６、金属箔２１ｃおよびフィルム２２で囲まれた領域の空気が熱せられて膨張し、金属箔２１ｃが図６の下に凸状に膨らむ。これにより、金属箔２１ｃが半導体チップ１１から離れて、放熱効率が低下する。しかしながら、本実施の形態の半導体装置１ｃでは、金属箔２１ｃに貫通孔２７ｃが設けられていることにより、熱せられた空気が貫通孔２７ｃから逃げて金属箔２１ｃが膨らむことを防止する。このことにより、金属箔２１ｃが半導体チップ１１の裏面から離れず、放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００５５】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す（ａ）は半導体装置１ｄに垂直な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施の形態に係る半導体装置１ｄは、金属箔２１ｃが金属箔２１ｄに置き換わった以外は、実施の形態２に係る半導体装置１ｃと同様であり、半導体装置１ｃと同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。第２テープキャリア３ｄの金属箔２１ｄは、半導体チップ１１が配置される側が凸状となるように、屈曲部２５が屈曲形成されている。図７（ｂ）に示すように、屈曲部２５の４隅に、貫通孔２７ｄが形成されている。
【００５６】
次に、半導体装置１ｄの製造方法について説明する。半導体装置１ｄの製造方法は、実施の形態２における半導体装置１ｃの製造方法と、図５に示す加圧ローラ３４による第１テープキャリア１と第２テープキャリア３ｃの接着工程が異なり、吸引工程を行わない点が異なる。他の工程は、実施の形態２に係る半導体装置１ｃの製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【００５７】
本実施の形態に係る半導体装置１ｄの製造方法は、接着工程において、加圧ローラ３４で金属箔２１ｄを加圧することで、半導体チップ１１側に凸状となるように、屈曲部２５を形成する。この時、半導体チップ１１の４隅部分で貫通孔２７ｄがあることにより、より小さな加圧でも金属箔２１ｄを変形させることができる。また、加圧ローラ３４での圧力が小さいので、局部的に強いストレスが加わることがないので、導体リード１３が断線することなどを防ぐことができる。
【００５８】
以上の構成により、本実施の形態の半導体装置１ｄでは、金属箔２１ｄに貫通孔２７ｄが設けられていることにより、熱せられた空気が貫通孔２７ｄから逃げて金属箔２１ｄが膨らむことを防止する。このことにより、金属箔２１ｄが半導体チップ１１の裏面から離れず、放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００５９】
また、第１テープキャリア２と、第２テープキャリア３ｄを接着させるリール・ツー・リールで半導体装置１ｄが製造されるので、コストを抑えることができる。
【００６０】
なお、実施の形態１〜３の半導体装置と別の構成の半導体装置として、ソルダーレジスト１５が熱可塑性材料で形成され、導体リード１３だけでなく、フィルム基材１４の表面も覆う構成にすることもできる。この構成の半導体装置は、フィルム基材１４の表面を覆うソルダーレジスト１５とフィルム２２とを接着することにより、接着シート２３が不要となり、コストを抑えることができる。
【００６１】
この構成の半導体装置の製造方法は、第１テープキャリアと第２テープキャリアの接着工程において、加圧ローラにより加圧する際に、ソルダーレジストを加熱することにより、第１テープキャリアと第２テープキャリアを接着させる。
【００６２】
また、実施の形態１〜３の半導体装置と別の構成の半導体装置として、フィルム基材１４あるいは、フィルム２２を熱可塑性材料で形成された構成にすることもできる。この構成により、フィルム基材１４とフィルム２２が接着するので、接着シート２３が不要となり、コストを抑えることができる。
【００６３】
この構成の半導体装置の製造方法は、第１テープキャリアと第２テープキャリアの接着工程において、加圧ローラにより加圧する際に、フィルム基材１４あるいは、フィルム２２を加熱することにより、第１テープキャリアと第２テープキャリアを接着させる。
【００６４】
なお、実施の形態１〜３において、フィルム基材１４にデバイスホールが形成されたＴＣＰを例に示したが、フィルム基材１４にデバイスホールが形成されていないＣＯＦ（Chip on Film）を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、半導体チップに接触する金属箔を設けることにより、放熱効率を上昇することができるという効果を有し、半導体装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の別の構成を示す断面図
【図３】本実施の形態に係る第１テープキャリアの製造工程を示す断面図
【図４】本実施の形態に係る第２テープキャリアの構成を示す断面図
【図５】本実施の形態における、第１テープキャリアと第２テープキャリアの接着装置の構成を示す平面図
【図６】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ断面の構成を示す断面図
【図８】従来のＴＣＰパッケージの構成を示す断面図
【図９】従来のＴＣＰパッケージの別の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００６７】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 半導体装置
２ 第１テープキャリア
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 第２テープキャリア
１１ 半導体チップ
１２ バンプ
１３ 導体リード
１４ フィルム基材
１５ ソルダーレジスト
１６ 樹脂
１７ 電極パッド
２１ａ、２１ｃ、２１ｄ 金属箔
２２ フィルム
２３ 接着シート
２４ 放熱材
２５ 屈曲部
２６ 載置部
２７ｃ、２７ｄ 貫通孔
３１ 第１供給リール
３２ 第２供給リール
３３ 塗布シリンジ
３４ 加圧ローラ
３５ 巻き取りリール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テープキャリア基板のような、柔軟な絶縁性のフィルム基材に導体リードを設け、その導体リードに半導体チップを接続した半導体装置に関するもので、特に放熱効率の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
テープキャリア基板を使用したパッケージモジュールの一種として、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）が知られている。ＴＣＰは、テープキャリア基板上に半導体チップを搭載し、樹脂で封止することにより搭載部を保護する構造を有する。ＴＣＰに用いられるテープキャリア基板は、絶縁性のフィルム基材と、その面上に形成された多数本の導体リードから構成される。フィルム基材としては一般的にポリイミドが、導体リードとしては銅が、それぞれ用いられる。導体リード上には、必要に応じて、金属めっき被膜および絶縁樹脂であるソルダーレジストの層が形成される。テープキャリア基板上の導体リードと、半導体チップの電極パッドとは、バンプを介して接続され、半導体チップ表面および導体リードは、絶縁樹脂で封止される。
【０００３】
半導体チップは、実使用状態において、発熱して温度が上昇するが、ある基準以上に温度が上昇すると動作不良を起こし、破損する場合がある。この温度上昇を防止するために、発熱量が小さい半導体チップでは、ＴＣＰの導体リードを経由して半導体チップの外へ放熱する方法が採用されている。しかしながら、発熱量が大きな半導体チップでは、導体リードからの放熱だけでは不十分なため、金属放熱層が設けられた構成のＴＣＰモジュールが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００４】
図８は、ＴＣＰモジュール（半導体装置）の一部の構成を示す断面図である。金属ベース部材１０５の上の半導体チップ１０１の搭載部に絶縁層１０３が、その他の領域には絶縁性接着層１０６がそれぞれ形成されている。金属ベース部材１０５は、Ａｌ箔、Ｎｉ箔、Ｆｅ箔等柔軟な材料で形成され、絶縁層１０３は、酸化アルミニウムを蒸着またはイオンプレーティング等により、被覆形成されている。絶縁層１０３と絶縁性接着層１０６の上には、導体リード１０４が配置されている。半導体チップ１０１は、バンプ１０２を介して、導体リード１０４に接続されている。半導体チップ１０１の搭載部を除いた部分の導体リード１０４上には、絶縁被覆層１０７が形成され、絶縁被覆層１０７により、導体リード１０４が保護されている。
【０００５】
これにより、半導体チップ１０１からの発熱は、導体リード１０４を経由して放熱されるだけでなく、絶縁層１０３を介した金属ベース部材１０５を経由しても放熱されるため、発熱効率が向上する。
【０００６】
図９は、図８のＴＣＰモジュール（半導体装置）と別の構成のＴＣＰモジュールの構成を示す断面図である。放熱板１１４には半導体チップ１１１より大きさが大きく、深い凹状のデバイスホールが形成されている。放熱板１１４上に絶縁接着シート１１５が、さらに絶縁接着シート１１５上に配線１１６が、デバイスホールの底にはダイボンド剤１１７が、それぞれ形成されている。配線１１６に接続された導体リード１１３と半導体チップ１１１は、バンプ１１２を介して接続され、半導体チップ１１１のバンプ１１２が形成された面の裏面は、ダイボンド剤１１７で放熱板１１４に固着されている。
【０００７】
この構成により、半導体チップ１１１からの発熱は、導体リード１１３を経由して放熱されるだけでなく、放熱板１１４を経由しても放熱されるため、発熱量の大きな半導体チップも使用可能である。
【特許文献１】特開昭６１−２２６９９３号公報
【特許文献２】特開昭５７−１８３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８に示した構成のＴＣＰモジュールにおいては、半導体チップ１０１からの放熱がバンプ１０２を経由しなければならず、半導体チップ１０１からの放熱量が、バンプ１０２の放熱特性に制約される。従って、金属ベース部材１０５を具備したテープキャリア基板でも、バンプ１０２の数が少ない半導体チップの場合は、所望の放熱効率が得られず、半導体チップ１０１の温度が基準以上に上昇して、動作不良が生じ、半導体チップ１０１が破損する。
【０００９】
また、図９に示した構成のＴＣＰモジュールは、放熱板１１４が個片状態になるため、絶縁シート１１５の貼り付け工程、配線１１６の形成工程、およびダイボンド剤１１７の塗布工程において、それぞれ個別に加工する必要がある。そのため、テープキャリア基板の特徴であるリール・ツー・リールの高生産性が生かせず、低コスト化が実現できなくなる。
【００１０】
本発明は、バンプ数が少なく高発熱性の半導体チップでも、十分な放熱効率が得られ、半導体チップの動作不良や破損を回避して信頼性を確保できるとともに、リール・ツー・リールの高生産性により、低コストな半導体装置を提供することを目的とする。また、そのような半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、フィルム基材と、前記フィルム基材上に設けられたインナーリードと、前記インナーリードに接続された半導体チップと、前記半導体チップの前記インナーリードとの接続領域を封止する絶縁性樹脂とを有する第１テープキャリアと、前記半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルムと、前記フィルムの一面に、前記デバイスホールを覆うように形成された金属箔とを有する第２テープキャリアとを備え、前記半導体チップを前記デバイスホール内に配置させて、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアが接着され、インナーリードに接続された前記半導体チップの面の裏面が前記金属箔に接触している。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、フィルム基材に繰り返し配置されたインナーリードに、半導体チップが接続され、前記インナーリードと前記半導体チップとの接続領域が絶縁樹脂で封止された第１テープキャリアを準備する工程と、前記半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルムに、前記デバイスホールを覆う金属箔が形成された第２テープキャリアを準備する工程と、前記デバイスホール内に前記半導体チップが配置されるように、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを、１組の加圧ローラを用いて、リール・ツー・リールで連続的に接着する工程とを備え、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを接着する工程において、前記インナーリードと接続された前記半導体チップの面の裏面を、前記金属箔に接触させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体チップの裏面に金属箔を接触させることにより、バンプ数が少なく高発熱性の半導体チップでも、十分な放熱効率が得られ、半導体チップの動作不良や破損を回避して信頼性を確保できるとともに、リール・ツー・リールの高生産性により、低コストな半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の半導体装置において、前記半導体チップの裏面と前記金属箔の接触面に、液状放熱材が設けられた構成にすることもできる。この構成により、半導体チップの発熱時に、膨張した空気により、金属箔が変形しても、半導体チップと金属箔の接着を維持することができる。
【００１５】
また、前記半導体チップの裏面と前記金属箔の接触面に、熱硬化性樹脂が設けられた構成にすることもできる。この構成により、導体チップの発熱時における金属箔の変形を抑え、半導体チップと金属箔の接触が外れることによる放熱効率の低下を抑えることができる。
【００１６】
また、前記第２テープキャリアの金属箔の厚さは、前記第１テープキャリアの前記インナーリードの厚さより厚い構成にすることもできる。この構成により、金属箔による放熱効率を上げることができる。
【００１７】
また、前記金属箔は、前記フィルムの前記第１テープキャリアと接着される面の裏面に亘って形成された構成にすることもできる。この構成により、金属箔の面積を最大にして、放熱効率を上げることができる。
【００１８】
また、前記デバイスホールが形成された領域における前記金属箔は、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、前記屈曲部は、前記金属箔が前記半導体チップ側に凸状となるように、屈曲し、前記屈曲部の一部に貫通孔が設けられた構成にすることもできる。この構成により、半導体チップが発熱することにより、膨張した空気は、貫通孔から抜け出ることができるので、金属箔が変形せず、半導体チップと金属箔の接触が外れず、放熱効率を維持することができる。
【００１９】
また、前記貫通孔は、前記屈曲部の４隅に設けられた構成にすることもできる。
【００２０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記金属箔は、前記フィルムのデバイスホールが形成された領域に、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、前記屈曲部の一部に貫通孔が設けられ、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程の後に、前記金属箔の貫通孔から空気を吸引し、前記屈曲部を屈曲させる工程を有してもよい。
【００２１】
また、前記デバイスホールが形成された領域における前記金属箔は、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、前記屈曲部の４隅に貫通孔が設けられ、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを接着する工程において、加圧ローラにより、前記屈曲部を加圧することにより、前記屈曲部を屈曲させてもよい。
【００２２】
また、前記第１テープキャリアを形成する工程は、前記第１テープキャリアの、前記第２テープキャリアと接着する面に、熱可塑性のソルダーレジストを形成する工程を有し、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程は、加圧ローラにより、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを加圧する際に、前記熱可塑性のソルダーレジストを加熱する工程を有してもよい。
【００２３】
また、前記第２テープキャリアを準備する工程において、準備される前記フィルムは、熱可塑性のソルダーレジストで形成され、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程は、加圧ローラにより前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを加圧する際に、熱可塑性のソルダーレジストを加熱する工程を有してもよい。
【００２４】
以下、本発明の半導体装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における半導体装置（ＴＣＰモジュール）の構成について説明する。図１は、半導体装置の一部の構成を示す断面図である。
【００２６】
半導体装置１ａは、第１テープキャリア２と、第２テープキャリア３ａが接着されて形成されている。第１テープキャリア２は、半導体チップ１１と、バンプ１２と、導体リード１３（インナーリード）と、フィルム基材１４と、ソルダーレジスト１５と、樹脂１６とで構成されている。第２テープキャリア３ａは、金属箔２１ａと、フィルム２２と、接着シート２３とで構成されている。
【００２７】
フィルム基材１４は、絶縁性材料のポリイミドで形成されている。なお、条件に応じて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）などの絶縁フィルム材料を用いても良い。フィルム基材１４は、半導体チップ１１が配置される位置に、貫通したデバイスホールが形成されている。フィルム基材１４上には、複数本の導体リード１３が配線されている。導体リード１３は、通常、厚みが３〜２０μｍの範囲の銅線である。導体リード１３の表面は、金属めっきが施されている。金属めっきは、Ａｕめっき、Ｓｎめっき等が用いられ、厚みは、０．５〜１μｍの範囲である。各導体リード１３の先端部は、デバイスホールに突き出ており、いわゆるフライングリードとなっている。
【００２８】
ソルダーレジスト１５は、フィルム基材１４上の導体リード１３を覆うように、形成されている。半導体チップ１１は、表面に電極パッド１７を有している。また、半導体チップ１１は、フィルム基材１４のデバイスホールに配置されている。各導体リード１３の先端部は、デバイスホールにおいて、バンプ１２を介して、半導体チップ１１の電極パッド１７に接続されている。樹脂１６は、絶縁性であり、フィルム基材１４のデバイスホールに設けられて、半導体チップ１１の導体リード１３との接続位置および、ソルダーレジスト１５に覆われていない導体リード１３の部分（合わせて接続領域と称す）を封止し、保護している。
【００２９】
フィルム２２は、絶縁性材料のポリイミドで形成されている。なお、条件に応じて、ＰＥＴ、ＰＥＩなどの絶縁フィルム材料を用いても良い。フィルム２２には、半導体チップ１１が配置される位置に、貫通したデバイスホールが形成されている。フィルム２２の厚さは、導体リード１３がバンプ１２を介して電極パッド１７と接続可能なように、半導体チップ１１とフィルム基材１４の厚さとの関係で決定される。
【００３０】
金属箔２１ａは、フィルム２２の一面に形成されている。金属箔２１ａは、必要に応じて表面が被覆される。表面被覆としては、Ｎｉめっき、Ａｕめっき、Ｓｎめっき等の金属めっきや、ソルダーレジスト等の保護樹脂が用いられる。金属箔２１ａは、電極パッドが形成された半導体チップ１１の面の裏面（以下、半導体チップの裏面と称す）と接触し、半導体チップ１１で発生した熱が、金属箔２１ａへ伝達される。このため、バンプ１２を経由して導体リード１３にのみ熱が伝達される場合よりも、放熱効率を上げることができる。接着シート２３は、フィルム基材１４とフィルム２２とを接着する。
【００３１】
次に、金属箔２１ａの構成について詳細に説明する。金属箔２１ａは、厚さを厚くする程、放熱効率が向上する。金属箔２１ａの厚さは、１２μｍ〜７０μｍが好ましく、使用材料としてはＣｕ箔、Ａｌ箔、Ｎｉ箔、Ｆｅ箔が挙げられる。
【００３２】
従来例のように、導体リードのみを放熱経路とする場合、放熱効率は、導体リードの厚さに影響される。導体リードの配線ピッチは、狭ピッチ化が要求されているが、狭ピッチの導体リードをエッチング加工するには、導体リードの厚さを薄くする必要がある。このため、狭ピッチ化が進むにつれて、放熱効率が悪化する。
【００３３】
本発明の構成では、導体リード１３を経由する放熱経路のほかに、金属箔２１ａを経由する放熱経路が設けられている。金属箔２１ａは配線加工が不要なので、金属箔２１に厚さの制約がなく、適切に厚さを選択することで、所望の放熱効率が得られる。
【００３４】
また、金属箔２１ａは、接着シート２３と接着されたフィルム２２の面の裏面に、全体に亘って形成されることにより、放熱効率が向上する。半導体装置１ａは、アウターリードにより実装される際に、外形を打抜かれパッケージサイズが規定されるが、このサイズつまり、接着剤２３が接着されたフィルム２２の面の裏面全体のサイズが金属箔２１ａの最大サイズである。なお、アウターリードを実装した際に、金属箔２１ａをセットのシャーシに固定する場合には、シャーシに放熱することができるため、さらに、放熱効率が向上する。
【００３５】
以上のような構成により、半導体チップ１１で発生した熱を導体リード１３のみならず、金属箔２１ａから放熱することができる。さらに、金属箔２１ａの厚みを適切に選択することにより、所望の放熱効率を得ることができる。
【００３６】
図２は、本実施の形態に係る半導体装置１ａの一変形例としての半導体装置１ｂの構成を示す断面図である。半導体装置１ｂは、半導体チップ１１の裏面と金属箔２１ａとの間に、放熱材２４が設けられた点で半導体装置１ａと異なる。他の構成は、半導体装置１ａ同様であり、半導体装置１ａと同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。放熱材２４としては、アルミナの粉末が入ったグリスなどの液状放熱材、あるいは熱硬化型接着剤（熱硬化性樹脂）を用いることができる。
【００３７】
実使用状態において、半導体チップ１１が発熱し、半導体チップ１１、樹脂１６、金属箔２１ａ、およびフィルム２２で囲まれた領域の空気が膨張して、金属箔２１ａが膨らむ。これにより、金属箔２１ａと半導体チップ１１とが直接接触している場合には、金属箔２１ａが半導体チップ１１から離れて、放熱効率が低下する。しかしながら、図２に示すように、放熱材２４がグリスのように液状であれば、放熱材２４が金属箔２１ａの膨らみに追従することができ、放熱効率の低下を防ぐことができる。また、放熱材２４が熱硬化型接着材であれば、金属箔２１ａの膨らみを抑え放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００３８】
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態に係る半導体装置１ｂの第１テープキャリア２の製造工程を示す工程断面図である。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、フィルム基材１４の上に、複数本の導体リード１３を配線する。各導体リード１３の先端部をデバイスホールに突き出させ、いわゆるフライングリードとする。導体リード１３の先端部以外の部分をソルダーレジスト１５で被覆する。
【００４０】
つぎに、図３（ｂ）に示すように、導体リード１３の先端部を、バンプ１２を介して半導体チップ１１の電極パッド１７に接続する。導体リード１３の表面にはＡｕめっき、Ｓｎめっき等の金属めっきが施されている。バンプ１２は、Ａｕめっきで形成されている。導体リード４とバンプ１２を位置合わせし、加熱・加圧して、Ａｕ／Ａｕ合金、あるいはＳｎ／Ａｕ合金を形成して接続する。
【００４１】
つぎに、図３（ｃ）に示すように、半導体チップ１１の導体リード１３との接続領域に絶縁性の樹脂１６を塗布し、熱硬化させる。樹脂１６としては、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系等の材料を用いることができる。以上の工程により、第１テープキャリア２を製造することができる。
【００４２】
図４は、第２テープキャリア３ｂを示す断面図である。第２テープキャリア３ｂの製造方法は、まず、デバイスホールが設けられた絶縁性のフィルム２２に、金属箔２１ａを形成する。つぎに、金属箔２１ａに接するフィルム２２の面の裏面において、デバイスホール以外の部分に、接着シート２３を貼り付ける。図示していない放熱材２４は、後の工程で設けられる。
【００４３】
つぎに、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂとを接着して、半導体装置１ｂを形成する工程について説明する。図５は、第１テープキャリア２と、第２テープキャリア３ｂとを接着する接着装置３０の構成を示す平面図である。第１供給リール３１は、上述した工程により形成された第１テープキャリア２が巻きつけられている。第２供給リール３２は、第２テープキャリア３ｂが巻きつけられている。第１供給リール３１と第２供給リール３２とは、第１テープキャリア２のフィルム基材１４が形成された側と、第２テープキャリア３ｂのフィルム２２が形成された側が向かい合うように、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂとをそれぞれ供給する。
【００４４】
第１供給リール３１と第２供給リール３２とは、第１テープキャリア２の半導体チップ１１と、第２テープキャリア３ｂのデバイスホールが形成された領域における金属箔２１ａが接触するように、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂとをそれぞれ供給する。
【００４５】
塗布シリンジ３３は、第２供給リール３２から供給された第２テープキャリア３ｂの、フィルム２２が形成された側の金属箔２１ａに、放熱材２４を適量塗布する。加圧ローラ３４は、１組のローラで構成され、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂとを接着するように、力を加える。力が加わると、半導体チップ１１の裏面により放熱材２４が押し広げられ、半導体チップ１１の裏面全体に広がる。また、第１テープキャリア２のフィルム基材１４と、第２テープキャリア３ｂの接着シート２３とが接着する。巻き取りリール３５は、加圧ローラ３４により接着された第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂを巻き取る。以上に示した接着装置３０を用いて、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂが接着される。
【００４６】
つぎに、巻き取りリール３５により巻き取った第１テープキャリア２と、第２テープキャリア３ｂとを適切な大きさに切断して半導体装置１ｂが完成する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係る半導体装置１ａ、１ｂは、半導体チップ１１で発生した熱を、厚さの規制が少ない金属箔２１ａから放すことにより、放熱効率を上げることができる。
【００４８】
また、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｂの接着する工程は、リール・ツー・リールで連続的に行われるため、個片での対応が不要で生産性が高く、低コスト化が実現できる。
【００４９】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施の形態に係る半導体装置１ｃは、金属箔２１ａが金属箔２１ｃに置き換わった以外は、実施の形態１に係る半導体装置１ｂと同様である。半導体装置１ｃにおいて、半導体装置１ｂと同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。第２テープキャリア３ｃの金属箔２１ｃは、デバイスホールが形成された領域において、放熱材２４を介して半導体チップ１１の裏面に接触する載置部２６と、載置部２６以外の屈曲部２５とが形成されている。屈曲部２５は、図６に示すように、放熱材２４を介して半導体チップ１１に接触するように、半導体装置１ｂの内向きに屈曲している。金属箔２１ｃの屈曲部２５の一部に貫通孔２７ｃが設けられている。
【００５０】
次に、半導体装置１ｃの製造方法について説明する。半導体装置１ｃの製造方法は、図５に示す加圧ローラ３４による第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｃの接着工程までは、実施の形態１に係る半導体装置１ｂの製造方法と同様であるので、説明を省略する。ただし、本実施の形態における第２テープキャリア１ｃは、金属箔２１ｂに貫通孔２７ｃが設けられている点が、実施の形態１における第２テープキャリア１ｂと異なる。
【００５１】
本実施の形態に係る半導体装置１ｃの製造方法は、この接着工程のつぎに、金属箔２１ｃの貫通孔２７ｃから空気を吸引し、金属箔２１ｃが放熱材２４を介して、半導体チップ１１の裏面と接触するように、屈曲部２５を屈曲させる。これにより、半導体チップ１１の裏面の位置に金属箔２１ｃを追従させることができるとともに、放熱材２４の厚さを薄くすることができ、半導体チップ１１の放熱効率を向上させることができる。なお、フィルム２２の貫通孔２７ｃから空気を吸引することで、機械的に屈曲部２５を形成するより、半導体チップ１１と導体リード１３との接続部に局部的なストレスを与えることが少ないので、断線等の発生を防ぐことができる。
【００５２】
また、第１テープキャリア２と第２テープキャリア３ｃとを、リール・ツー・リールで接着して、半導体装置１ｄを製造することができるので、コストを抑えることができる。
【００５３】
なお、実施の形態１における接着装置３０の加圧ローラ３４の後ろに吸引装置を設けることにより、貫通孔２７ｃから空気吸引工程を行うことが可能な接着装置とすることもできる。
【００５４】
また、貫通孔２７ｃが設けられていない場合、半導体チップ１ｃが実使用状態になると発熱し、半導体チップ１１、樹脂１６、金属箔２１ｃおよびフィルム２２で囲まれた領域の空気が熱せられて膨張し、金属箔２１ｃが図６の下に凸状に膨らむ。これにより、金属箔２１ｃが半導体チップ１１から離れて、放熱効率が低下する。しかしながら、本実施の形態の半導体装置１ｃでは、金属箔２１ｃに貫通孔２７ｃが設けられていることにより、熱せられた空気が貫通孔２７ｃから逃げて金属箔２１ｃが膨らむことを防止する。このことにより、金属箔２１ｃが半導体チップ１１の裏面から離れず、放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００５５】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す（ａ）は半導体装置１ｄに垂直な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施の形態に係る半導体装置１ｄは、金属箔２１ｃが金属箔２１ｄに置き換わった以外は、実施の形態２に係る半導体装置１ｃと同様であり、半導体装置１ｃと同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。第２テープキャリア３ｄの金属箔２１ｄは、半導体チップ１１が配置される側が凸状となるように、屈曲部２５が屈曲形成されている。図７（ｂ）に示すように、屈曲部２５の４隅に、貫通孔２７ｄが形成されている。
【００５６】
次に、半導体装置１ｄの製造方法について説明する。半導体装置１ｄの製造方法は、実施の形態２における半導体装置１ｃの製造方法と、図５に示す加圧ローラ３４による第１テープキャリア１と第２テープキャリア３ｃの接着工程が異なり、吸引工程を行わない点が異なる。他の工程は、実施の形態２に係る半導体装置１ｃの製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【００５７】
本実施の形態に係る半導体装置１ｄの製造方法は、接着工程において、加圧ローラ３４で金属箔２１ｄを加圧することで、半導体チップ１１側に凸状となるように、屈曲部２５を形成する。この時、半導体チップ１１の４隅部分で貫通孔２７ｄがあることにより、より小さな加圧でも金属箔２１ｄを変形させることができる。また、加圧ローラ３４での圧力が小さいので、局部的に強いストレスが加わることがないので、導体リード１３が断線することなどを防ぐことができる。
【００５８】
以上の構成により、本実施の形態の半導体装置１ｄでは、金属箔２１ｄに貫通孔２７ｄが設けられていることにより、熱せられた空気が貫通孔２７ｄから逃げて金属箔２１ｄが膨らむことを防止する。このことにより、金属箔２１ｄが半導体チップ１１の裏面から離れず、放熱効率の低下を防ぐことができる。
【００５９】
また、第１テープキャリア２と、第２テープキャリア３ｄを接着させるリール・ツー・リールで半導体装置１ｄが製造されるので、コストを抑えることができる。
【００６０】
なお、実施の形態１〜３の半導体装置と別の構成の半導体装置として、ソルダーレジスト１５が熱可塑性材料で形成され、導体リード１３だけでなく、フィルム基材１４の表面も覆う構成にすることもできる。この構成の半導体装置は、フィルム基材１４の表面を覆うソルダーレジスト１５とフィルム２２とを接着することにより、接着シート２３が不要となり、コストを抑えることができる。
【００６１】
この構成の半導体装置の製造方法は、第１テープキャリアと第２テープキャリアの接着工程において、加圧ローラにより加圧する際に、ソルダーレジストを加熱することにより、第１テープキャリアと第２テープキャリアを接着させる。
【００６２】
また、実施の形態１〜３の半導体装置と別の構成の半導体装置として、フィルム基材１４あるいは、フィルム２２を熱可塑性材料で形成された構成にすることもできる。この構成により、フィルム基材１４とフィルム２２が接着するので、接着シート２３が不要となり、コストを抑えることができる。
【００６３】
この構成の半導体装置の製造方法は、第１テープキャリアと第２テープキャリアの接着工程において、加圧ローラにより加圧する際に、フィルム基材１４あるいは、フィルム２２を加熱することにより、第１テープキャリアと第２テープキャリアを接着させる。
【００６４】
なお、実施の形態１〜３において、フィルム基材１４にデバイスホールが形成されたＴＣＰを例に示したが、フィルム基材１４にデバイスホールが形成されていないＣＯＦ（Chip on Film）を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、半導体チップに接触する金属箔を設けることにより、放熱効率を上昇することができるという効果を有し、半導体装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の別の構成を示す断面図
【図３】本実施の形態に係る第１テープキャリアの製造工程を示す断面図
【図４】本実施の形態に係る第２テープキャリアの構成を示す断面図
【図５】本実施の形態における、第１テープキャリアと第２テープキャリアの接着装置の構成を示す平面図
【図６】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ断面の構成を示す断面図
【図８】従来のＴＣＰパッケージの構成を示す断面図
【図９】従来のＴＣＰパッケージの別の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００６７】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 半導体装置
２ 第１テープキャリア
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 第２テープキャリア
１１ 半導体チップ
１２ バンプ
１３ 導体リード
１４ フィルム基材
１５ ソルダーレジスト
１６ 樹脂
１７ 電極パッド
２１ａ、２１ｃ、２１ｄ 金属箔
２２ フィルム
２３ 接着シート
２４ 放熱材
２５ 屈曲部
２６ 載置部
２７ｃ、２７ｄ 貫通孔
３１ 第１供給リール
３２ 第２供給リール
３３ 塗布シリンジ
３４ 加圧ローラ
３５ 巻き取りリール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基材と、前記フィルム基材上に設けられたインナーリードと、前記インナーリードに接続された半導体チップと、前記半導体チップの前記インナーリードとの接続領域を封止する絶縁性樹脂とを有する第１テープキャリアと、
前記半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルムと、前記フィルムの一面に、前記デバイスホールを覆うように形成された金属箔とを有する第２テープキャリアとを備え、
前記半導体チップを前記デバイスホール内に配置させて、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアが接着され、
インナーリードに接続された前記半導体チップの面の裏面が前記金属箔に接触している半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップの裏面と前記金属箔の接触面に、液状放熱材が設けられた請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップの裏面と前記金属箔の接触面に、熱硬化性樹脂が設けられた請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２テープキャリアの金属箔の厚さは、前記第１テープキャリアの前記インナーリードの厚さより厚い請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属箔は、前記フィルムの前記第１テープキャリアと接着される面の裏面に亘って形成された請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記デバイスホールが形成された領域における前記金属箔は、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、
前記屈曲部は、前記金属箔が前記半導体チップ側に凸状となるように、屈曲し、
前記屈曲部の一部に貫通孔が設けられた請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記貫通孔は、前記屈曲部の４隅に設けられた請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
フィルム基材に繰り返し配置されたインナーリードに、半導体チップが接続され、前記インナーリードと前記半導体チップとの接続領域が絶縁樹脂で封止された第１テープキャリアを準備する工程と、
前記半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルムに、前記デバイスホールを覆う金属箔が形成された第２テープキャリアを準備する工程と、
前記デバイスホール内に前記半導体チップが配置されるように、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを、１組の加圧ローラを用いて、リール・ツー・リールで連続的に接着する工程とを備え、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを接着する工程において、前記インナーリードと接続された前記半導体チップの面の裏面を、前記金属箔に接触させる半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属箔は、前記フィルムのデバイスホールが形成された領域に、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、
前記屈曲部の一部に貫通孔が設けられ、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程の後に、前記金属箔の貫通孔から空気を吸引し、前記屈曲部を屈曲させる工程を有する請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記デバイスホールが形成された領域における前記金属箔は、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、
前記屈曲部の４隅に貫通孔が設けられ、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを接着する工程において、加圧ローラにより、前記屈曲部を加圧することにより、前記屈曲部を屈曲させる請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１テープキャリアを形成する工程は、前記第１テープキャリアの、前記第２テープキャリアと接着する面に、熱可塑性のソルダーレジストを形成する工程を有し、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程は、加圧ローラにより、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを加圧する際に、前記熱可塑性のソルダーレジストを加熱する工程を有する請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２テープキャリアを準備する工程において、準備される前記フィルムは、熱可塑性のソルダーレジストで形成され、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程は、加圧ローラにより前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを加圧する際に、熱可塑性のソルダーレジストを加熱する工程を有する請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
フィルム基材と、前記フィルム基材上に設けられたインナーリードと、前記インナーリードに接続された半導体チップと、前記半導体チップの前記インナーリードとの接続領域を封止する絶縁性樹脂とを有する第１テープキャリアと、
前記半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルムと、前記フィルムの一面に、前記デバイスホールを覆うように形成された金属箔とを有する第２テープキャリアとを備え、
前記半導体チップを前記デバイスホール内に配置させて、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアが接着され、
インナーリードに接続された前記半導体チップの面の裏面が前記金属箔に接触している半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップの裏面と前記金属箔の接触面に、液状放熱材が設けられた請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップの裏面と前記金属箔の接触面に、熱硬化性樹脂が設けられた請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２テープキャリアの金属箔の厚さは、前記第１テープキャリアの前記インナーリードの厚さより厚い請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属箔は、前記フィルムの前記第１テープキャリアと接着される面の裏面に亘って形成された請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記デバイスホールが形成された領域における前記金属箔は、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、
前記屈曲部は、前記金属箔が前記半導体チップ側に凸状となるように、屈曲し、
前記屈曲部の一部に貫通孔が設けられた請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記貫通孔は、前記屈曲部の４隅に設けられた請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
フィルム基材に繰り返し配置されたインナーリードに、半導体チップが接続され、前記インナーリードと前記半導体チップとの接続領域が絶縁樹脂で封止された第１テープキャリアを準備する工程と、
前記半導体チップよりも大きなデバイスホールが形成されたフィルムに、前記デバイスホールを覆う金属箔が形成された第２テープキャリアを準備する工程と、
前記デバイスホール内に前記半導体チップが配置されるように、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを、１組の加圧ローラを用いて、リール・ツー・リールで連続的に接着する工程とを備え、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを接着する工程において、前記インナーリードと接続された前記半導体チップの面の裏面を、前記金属箔に接触させる半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属箔は、前記フィルムのデバイスホールが形成された領域に、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、
前記屈曲部の一部に貫通孔が設けられ、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程の後に、前記金属箔の貫通孔から空気を吸引し、前記屈曲部を屈曲させる工程を有する請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記デバイスホールが形成された領域における前記金属箔は、前記半導体チップと接触する載置部と、前記載置部以外の屈曲部とを有し、
前記屈曲部の４隅に貫通孔が設けられ、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを接着する工程において、加圧ローラにより、前記屈曲部を加圧することにより、前記屈曲部を屈曲させる請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１テープキャリアを形成する工程は、前記第１テープキャリアの、前記第２テープキャリアと接着する面に、熱可塑性のソルダーレジストを形成する工程を有し、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程は、加圧ローラにより、前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアとを加圧する際に、前記熱可塑性のソルダーレジストを加熱する工程を有する請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２テープキャリアを準備する工程において、準備される前記フィルムは、熱可塑性のソルダーレジストで形成され、
前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを接着する工程は、加圧ローラにより前記第１テープキャリアと前記第２テープキャリアを加圧する際に、熱可塑性のソルダーレジストを加熱する工程を有する請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−７８４８１（Ｐ２００８−７８４８１Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５７５２８（Ｐ２００６−２５７５２８）
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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