JP2006086209A - Ｂｇａテープキャリア及びｂｇａ型半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 はんだボールの接合強度が確保できるＢＧＡテープキャリア及びＢＧＡ型半導体装置を提供する。
【解決手段】 半導体チップを搭載するためのＢＧＡテープキャリアであって、絶縁性フィルム２に開口部６が設けられ、この開口部６の片面側がランド３で覆われ、そのランド３の開口部６内の面に導体膜７が設けられ、絶縁性フィルム２の反対面から見える導体膜７の表面が粗化面である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体チップを外部の部材に接続するための媒体に係り、はんだボールの接合強度が確保できるＢＧＡテープキャリア及びＢＧＡ型半導体装置に関する。

半導体チップを外部の部材に接続するための媒体として、絶縁性フィルムからなるＢＧＡテープキャリアに半導体チップを搭載したＢＧＡ型半導体装置が知られている。

図５に示されるように、ＢＧＡテープキャリア５１は、絶縁性フィルム５２上に適宜な配列で設けられた複数のランド（はんだボール形成用ランド５３及びダミーパッド５４）と、いくつかのランドに繋がる複数のプリント配線５５とを有する。はんだボール形成用ランド５３は、絶縁性フィルム５２の片面と反対面とを通じるように絶縁性フィルム５２に開けた開口部（図示せず）を絶縁性フィルム５２の片面側において導電性の部材で覆ったものである。ダミーパッド５４は、開口部を開けずに絶縁性フィルム５２を導電性の部材で覆ったものである。以下では、はんだボール形成用ランド５３を単にランド５３と呼ぶ。

図６に示されるように、ＢＧＡテープキャリア５１は、絶縁性フィルム５２の反対面から見ると、図５ではランド５３で覆われていた開口部５６を有する。その開口部５６内にランド５３の反対面が見える。ただし、このランド５３の開口部５６内の面には導体膜５７が付加されている場合もある（図７参照）。

図７に示されるように、ＢＧＡ型半導体装置７１は、前述のＢＧＡテープキャリア５１と、このＢＧＡテープキャリア５１の絶縁性フィルム５２の片面に搭載された半導体チップ７２と、この半導体チップ７２からランド５３へ配線されたワイヤ７３と、開口部５６内で絶縁性フィルム５２の反対面側から導体膜５７に接合されたはんだボール７４と、ＢＧＡテープキャリア５１を搭載するためのリジッドな実装基板７５と、この実装基板７５の片面に適宜配置された複数の電極端子７６とを備え、はんだボール７４は電極端子７６にも接合されている。実装基板７５は、リジッドな絶縁基板７７の片面に電極端子７６を設け、電極端子７６以外の部分をソルダレジスト７８で覆ったものである。電極端子７６には、はんだボール７４との接合を良好にするために、予め図示しないはんだめっきが施されている。半導体チップ７２は接着剤により絶縁性フィルム５２に接合されている。半導体チップ７２とランド５３とを連絡するワイヤ７３を保護するために、絶縁性フィルム５２の片面はモールド７９で固めてある。

図８に示されるように、はんだボール７４は、接合する以前は球状である。はんだボール７４は、絶縁性フィルム５２の開口部５６に合わせて置かれ、開口部５６内で絶縁性フィルム５２の反対面側から導体膜５７に臨む。はんだボール７４の径と開口部５６の径の兼ね合いにより、はんだボール７４の一部は開口部５６内に入る。導体膜５７は所定の厚さを有することにより、開口部５６の径に対して開口部５６の深さを相対的に浅くするものである。

この状態ではんだリフロー処理を行うと、はんだボール７４が溶融し、溶融したはんだボール７４は表面張力により変形しつつ、開口部５６内を完全に埋めて導体膜５７及び電極端子７６（図７参照）に融着する。これにより、はんだボール７４は図７に示した形状となり、導体膜５７を介してランド５３と電極端子７６との電気的導通が達成される。電極端子７６は、半導体チップ７２に対する外部接続端子としての役割を持つことになる。

ＢＧＡ型半導体装置の小型化に伴い、はんだボール配置の狭ピッチ化、はんだボールの小径化が進み、これに合わせて開口部の径も小さくする必要がある。絶縁性フィルムの厚さは変えないとすると、絶縁性フィルムの厚さ（＝開口部の深さ）に比して開口部の径が相対的に小さくなる。導体膜が無い場合、溶融したはんだはランドの反対面に接触して融着するが、開口部の深さに比して開口部の径が小さいと、溶融したはんだがランドに接触しにくくなる。これを解決するために、ランドの開口部内の面に導体膜を設け、開口部の深さを実質的に浅くしている。

特許文献１では、開口部を傾斜穴にすると共に、ドーム状に形成した導体膜を開口部に埋め込んで、開口部の深さを相対的且つ実質的に浅くしている。

特表２００２−５２４８５７号公報

しかしながら、背景技術のＢＧＡ型半導体装置は、小型化に伴う開口部の面積減少により、はんだボールが接合する導体膜の面積が十分に確保できなくなりつつある。このため、はんだボールの接合強度が十分に強くできないという問題が生じている。

特許文献１の技術では、開口部を傾斜穴にしなければならず、開口部の加工が困難であると共に、導体膜をドーム状に形成するのも困難である。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、はんだボールの接合強度が確保できるＢＧＡテープキャリア及びＢＧＡ型半導体装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のＢＧＡテープキャリアは、半導体チップを搭載するためのＢＧＡテープキャリアであって、絶縁性フィルムに開口部が設けられ、この開口部の片面側がランドで覆われ、そのランドの開口部内の面に導体膜が設けられ、上記絶縁性フィルムの反対面から見える該導体膜の表面が粗化面であるものである。

上記ランドの開口部内の面が粗化面からなり、この粗化面の上に上記導体膜が重なることで上記導体膜の表面が粗化面となっていてもよい。

上記導体膜の表面の粗化面が予め平滑に形成された導体膜の表面を粗化加工してなってもよい。

また、本発明のＢＧＡ型半導体装置は、上記いずれかのＢＧＡテープキャリアと、このＢＧＡテープキャリアの上記絶縁性フィルムの片面に接合された半導体チップと、この半導体チップと上記ランドとを電気的に接続するワイヤと、上記開口部内で上記絶縁性フィルムの反対面側から上記導体膜上に搭載されたはんだボールとを備えたものである。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）導体膜の表面が粗化面であるため、はんだボールが導体膜に融着する面積が大きくなり、はんだボールの接合強度が十分に強くできる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係るＢＧＡテープキャリア１は、絶縁性フィルム２上に適宜な配列で設けられた複数のランド（はんだボール形成用ランド３及びダミーパッド４）と、いくつかのランドに繋がる複数のプリント配線５とを有する。はんだボール形成用ランド３は、絶縁性フィルム２の片面と反対面とを通じるように絶縁性フィルム２に開けた開口部（図示せず）を絶縁性フィルム２の片面側において導電性の部材で覆ったものである。ダミーパッド４は、開口部を開けずに絶縁性フィルム２を導電性の部材で覆ったものである。以下では、はんだボール形成用ランド３を単にランド３と呼ぶ。

図２に示されるように、本発明に係るＢＧＡテープキャリア１は、絶縁性フィルム２の反対面から見ると、図１ではランド３で覆われていた開口部６を有する。その開口部６内にランドの反対面に設けられた導体膜７が見える。

ここで、ＢＧＡテープキャリア１の製造方法を説明しておく。

まず、素材となるシート状の絶縁性フィルム２をプレス加工することにより、グリッド状、即ち、縦横等間隔に配置した複数の開口部６を形成する。次に、この絶縁性フィルム２の片面全面に銅箔（図示せず）をラミネートする。さらに、この銅箔の表面にマスキングテープ（図示せず）をラミネートする。マスキングテープは、開口部６内に見えている銅箔の反対面にだけ次工程で導体膜７が形成されるようにするためのものである。この絶縁性フィルム２をめっき液中に入れて銅箔に通電し、開口部６内の銅箔の反対面にめっき（導体膜７）を析出させる。めっきとしては、銅めっき、ニッケルめっき、スズめっき、金めっき、銀めっき等の単体金属めっき或いははんだめっき等の合金めっきを使用する。

マスキングテープを剥離した後、銅箔の表面にエッチング用レジスト（図示せず）を形成する。そのエッチング用レジストを露光、現像し、ランド３（ダミーパッド４を含む）及びプリント配線５を形成したい部分にのみエッチング用レジストを残すようにする。次いで、銅箔をエッチングすることにより、ランド３及びプリント配線５を形成する。

この後、エッチング用レジストを剥離すると、ＢＧＡテープキャリア１が完成する。ただし、ここでは導体膜７の表面を粗化する工程については記載を省略してあり、この工程は後に詳しく説明する。

なお、上記製造方法では、絶縁性フィルム２をプレス加工することにより開口部６を形成したが、絶縁性フィルム２に銅箔をラミネートした後にレーザ加工により開口部６を形成することもできる。

また、上記製造方法では、電解めっきの工程で、導体膜が開口部の内部を凹型状に埋めるように導体膜を形成したが、導体膜が開口部の内部を凸型状に埋めるように導体膜を形成してもよい。

図３に示されるように、本発明に係るＢＧＡ型半導体装置３１は、前述したように絶縁性フィルム２に開口部６を形成してランド３の反対面に導体膜７を設けたＢＧＡテープキャリア１と、このＢＧＡテープキャリア１の絶縁性フィルム２の片面に搭載された半導体チップ３２と、この半導体チップ３２からランド３へ配線されたワイヤ３３と、開口部６内で絶縁性フィルム２の反対面側から導体膜７に接合されたはんだボール３４と、ＢＧＡテープキャリア１を搭載するためのリジッドな実装基板３５と、この実装基板３５の片面に適宜配置された複数の電極端子３６とを備え、はんだボール３４は電極端子３６にも接合されている。実装基板３５は、リジッドな絶縁基板３７の片面に電極端子３６を設け、電極端子３６以外の絶縁基板３７面をソルダレジスト３８で覆ったものである。電極端子３６には、はんだボール３４との接合を良好にするために、予め図示しないはんだめっきが施されている。半導体チップ３２は接着剤により絶縁性フィルム２に接合されている。半導体チップ３２とランド３とを連絡するワイヤ３３を保護するために、絶縁性フィルム２の片面は半導体チップ３２を覆うモールド３９で固めてある。

図４に示されるように、はんだボール３４は、接合する以前は球状である。はんだボール３４は、絶縁性フィルム２の開口部６に合わせて置かれ、開口部６内で絶縁性フィルム２の反対面側から導体膜７に臨む。はんだボール３４の径と開口部６の径の兼ね合いにより、はんだボール３４の一部は開口部６内に入る。導体膜７は所定の厚さを有することにより、開口部６の径に対して開口部６の深さを相対的に浅くするものである。そして、本発明にあっては、導体膜７の表面が粗化面である。具体的には、導体膜７の表面には、深さ及び幅がともに１０〜１００μｍ程度の微小な凹凸が周期的或いは非周期的な配列で形成されている。このような表面を粗化面という。

この状態ではんだリフロー処理を行うと、はんだボール３４が溶融し、溶融したはんだボール３４は表面張力により変形しつつ、開口部６内を完全に埋めて導体膜７及び電極端子３６（図３参照）に融着する。これにより、はんだボール３４は図３に示した形状となり、導体膜７を介してランド３と電極端子３６との電気的導通が達成される。電極端子３６は、半導体チップ３２に対する外部接続端子としての役割を持つことになる。

図４及び背景技術の図８において開口部内の導体膜に着目すると、背景技術では導体膜５７の表面が平坦か或いは滑らかであるのに対し、本発明にあっては導体膜７の表面が粗化面である。

粗化の方法として、前述しためっき析出の工程以前に、開口部内の銅箔の表面を粗化処理し、その後、その粗化された銅箔の表面に一様な厚さでめっきを析出させることで表面に微小な凹凸のある導体膜を形成する方法がある。

或いはまた、凹凸のない導体膜を形成した後、この導体膜の表面を粗化処理して微小な凹凸を形成する方法もある。上記２つの粗化処理の方法としては、硫酸または塩酸をベースとする粗化処理剤（メック株式会社のＣＰＥ等）を使用することができる。

このように、本発明にあっては導体膜の表面が粗化面であるため、はんだリフロー処理において、溶融したはんだボールが導体膜に融着する面積が大きくなる。これをアンカー効果という。ＢＧＡ型半導体装置の小型化に伴って開口部の面積（断面積）が減少しても、本発明はアンカー効果により、はんだボールが接合する導体膜の面積が粗化によって十分に大きく確保でき、はんだボールの接合強度が十分に強くできる。また、特許文献１の技術に比べると、本発明の開口部は直線的な貫通穴でよいため傾斜穴よりも加工しやすく、導体膜の表面粗化は導体膜をドーム状に形成するよりも容易である。

本発明の一実施形態を示すＢＧＡテープキャリアの片面の平面図である。 本発明の一実施形態を示すＢＧＡテープキャリアの反対面の平面図である。 本発明の一実施形態を示すＢＧＡ型半導体装置の側断面図である。 本発明の一実施形態を示すＢＧＡテープキャリアとはんだボールの拡大断面図である。 背景技術におけるＢＧＡテープキャリアの片面の平面図である。 背景技術におけるＢＧＡテープキャリアの反対面の平面図である。 背景技術におけるＢＧＡ型半導体装置の側断面図である。 背景技術におけるＢＧＡテープキャリアとはんだボールの拡大断面図である。

符号の説明

１ ＢＧＡテープキャリア
２ 絶縁性フィルム
３ ランド（はんだボール形成用ランド）
６ 開口部
７ 導体膜
３１ ＢＧＡ型半導体装置
３２ 半導体チップ
３３ ワイヤ
３４ はんだボール

Claims (4)

1. 半導体チップを搭載するためのＢＧＡテープキャリアであって、絶縁性フィルムに開口部が設けられ、この開口部の片面側がランドで覆われ、そのランドの開口部内の面に導体膜が設けられ、上記絶縁性フィルムの反対面から見える該導体膜の表面が粗化面であることを特徴とするＢＧＡテープキャリア。
2. 上記ランドの開口部内の面が粗化面からなり、この粗化面の上に上記導体膜が重なることで上記導体膜の表面が粗化面となっていることを特徴とする請求項１記載のＢＧＡテープキャリア。
3. 上記導体膜の表面の粗化面が予め平滑に形成された導体膜の表面を粗化加工してなることを特徴とする請求項１記載のＢＧＡテープキャリア。
4. 請求項１〜３いずれか記載のＢＧＡテープキャリアと、このＢＧＡテープキャリアの上記絶縁性フィルムの片面に接合された半導体チップと、この半導体チップと上記ランドとを電気的に接続するワイヤと、上記開口部内で上記絶縁性フィルムの反対面側から上記導体膜上に搭載されたボールとを備えたことを特徴とするＢＧＡ型半導体装置。
   

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