JP4370513B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置のパッケージング技術に関するものである。

半導体パッケージ（半導体装置）は、大型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、携帯機器など様々な情報機器に使用されており、必要とされる容量は年々増加している。大容量化にともなって半導体パッケージの実装面積は増大し、機器の小型化を阻害する要因となっている。そこで、半導体素子（半導体チップ）寸法と同等の寸法に半導体パッケージを実装するチップサイズパッケージ技術が開発されてきた。半導体パッケージ内部のリードの信頼性を向上する技術として、例えば、特開平１０−１２０５６５号公報には、リードを半波型形状としてチップサイズパッケージのパッケージ内部のリードを保護する構成が開示されており、特開２００１−３３２６４５号公報には、ダミーリードを用いてチップサイズパッケージのパッケージ内部のリードを保護する構成が開示されている。

特開平１０−１２０５６５号公報 特開２００１−３３２６４５号公報

チップサイズパッケージでは、パッケージ内部にエラストマなどの低弾性な部材を応力緩衝材として配置して、温度サイクル試験などの熱負荷で生じる半導体素子と実装基板との熱変形量の差を応力緩衝部材の変形によって吸収することで、はんだ接合部の信頼性を向上させることができる。しかし、応力緩衝部材の変形が大きいことによって、パッケージ内部のリード切れが発生することが懸念される。
本発明が解決する課題は、熱負荷に対するはんだ接続寿命とパッケージ内部のリード寿命の両方を向上させた半導体パッケージを低コストに提供することである。

本発明の第１視点によれば、主面に電極が形成された半導体チップと、互いに反対側に位置する第１及び第２の面を有し、第１の面が半導体チップの主面に固定された弾性構造体と、弾性構造体の第２の面に固定されたベース部材と、ベース部材に固定され、かつ弾性構造体の端及びベース部材の端を横切って半導体チップの電極に接続された配線とを有し、配線が横切るベース部材の端は、配線が横切る弾性構造体の端よりも半導体チップの電極に近づいており、ベース部材の端から弾性構造体の端までの距離は、弾性構造体の厚さ以上になっている半導体装置を提供する。

本発明の第２視点によれば、主面に第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２の電極を有する半導体チップと、互いに反対側に位置する第１及び第２の面、並びに開口部を有し、開口部に半導体チップの第１及び第２の電極が位置する状態で、第１の面が半導体チップの主面に固定された弾性構造体と、開口部を有し、開口部が弾性構造体の開口部と平面的に重なる状態で、弾性構造体の第２の面に固定されたベース部材と、ベース部材に固定され、かつ弾性構造体の開口部及びベース部材の開口部の同一側に位置する夫々の第１の辺を横切って半導体チップの第１の電極に接続された第１の配線と、ベース部材に固定され、かつ弾性構造体の開口部及びベース部材の開口部の夫々の第１の辺と反対側の夫々の第２の辺を横切って半導体チップの第２の電極に接続された第２の配線とを有し、弾性構造体の開口部の第１の方向の幅は、弾性構造体の厚さの３倍とベース部材の開口部の第１の方向の幅との和以上になっている半導体装置を提供する。

本発明の第３視点によれば、主面に第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２の電極を有する半導体チップと、互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面、並びに第１の方向に沿って互いに離間して設けられた第１及び第２の開口部を有し、第１の開口部に半導体チップの第１の電極が位置し、第２の開口部に半導体チップの第２の電極が位置する状態で、第１の面が半導体チップの主面に固定された弾性構造体と、第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２の開口部を有し、第１の開口部が弾性構造体の第１の開口部と平面的に重なり、第２の開口部が弾性構造体の第２の開口部と平面的に重なる状態で、弾性構造体の第２の面に固定されたベース部材と、ベース部材に固定され、ベース部材の第１の開口部と第２の開口部との間から第１の開口部端を横切って半導体チップの第１の電極と接続された第１の配線と、ベース部材に固定され、ベース部材の第１の開口部と第２の開口部との間から第２の開口部端を横切って半導体チップの第２の電極と接続された第２の配線とを有し、弾性構造体の第１の開口部の第１の方向の幅は、弾性構造体の厚さの３倍とベース部材の第１の開口部の第１の方向の幅との和以上であり、弾性構造体の第２の開口部の第１の方向の幅は、弾性構造体の厚さの３倍とベース部材の第２の開口部の第１の方向の幅との和以上になっている半導体装置を提供する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本願発明は、例えば、平面投影においてリードがパッケージ内部の基板基材から突出する個所において、応力緩衝部材の端部と基板基材の端部を応力緩衝部材の厚さ以上とした形態を有することができる。
パッケージ内部のリード切れが懸念される個所は、基板基材の端部近傍であり、リードの切断の主要因が熱負荷による応力緩衝部材の変形である。そこで、応力緩衝部材をリード切れが懸念される基板基材の端部から遠ざけることでリードは応力緩衝部材の変形の影響を受けにくくなるので、リード切れが防止できる。また、リードが応力緩衝部材の変形の影響を受けにくい構造とすることで、応力緩衝部材には変形しやすい低弾性な材料を用いることが可能になる。このことから、基板に実装した状態での熱負荷で生じる半導体素子と実装基板の熱変形量の差を応力緩衝部材の変形で吸収することができるので、はんだ接続寿命を向上させる構造とすることができる。
以上のことから、本発明が解決しようとするはんだ接続寿命とパッケージ内部のリード寿命向上の両方課題を解決することができる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
熱負荷に対するはんだ接続寿命とパッケージ内部のリード寿命の両方を向上させた半導体パッケージ（半導体装置）を低コストで提供することである。

以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明において、「端」とは開口部に面する端（開口部周縁）も含むものである。
（第一の実施例）
図１は、本発明の第一の実施例である半導体パッケージの概略構成を示す模式図であり、（ａ）は半導体パッケージの上面図、（ｂ）は半導体パッケージの下面図、（ｃ）は図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｅ）は（ｂ）のＣ−Ｃに沿う断面図、（ｆ）は（ｄ）の一部を拡大した断面図である。

本実施例では、例えば厚さ５０μｍ程度のポリイミド製のテープ４を基板基材として、テープ４の表面に厚さ２０μｍ程度のＣｕ（銅）製の配線リード５が配置されることで配線基板が構成されているフレキシブル配線基板３の一方の表面（図中、上面側）上に厚さ１５０μｍ程度のエラストマ２などの弾性構造体を設け、エラストマ２の表面のフレキシブル配線基板３と反対の面（図中、上面側）に厚さ３００μｍ程度の半導体素子１を配置して、全体を封止樹脂６で封止することで構成されている。即ち、本実施例の半導体パッケージは、フレキシブル配線基板３の一方の面（配線リード５が配置された面側）にエラストマ２が接着され、エラストマ２のフレキシブル配線基板３が接着された一方の面と反対側の面に半導体素子１が接着されている。半導体素子１は、電極として例えばバンプ（突起状電極）８が配置された面（素子形成面，回路形成面）がエラストマ２と向かい合うようにしてエラストマ２に接着されている。

フレキシブル配線基板３に設けられた配線リード５は、その一部分が配線基板３から突出して配置されており、突出されたリード５の一端は半導体素子１の回路形成面に配置されたバンプ８に接続されている。フレキシブル配線基板３の表面上に配置された配線リード５の一部分は、テープ４に設けられた穴（接続孔）を介して外部接続用端子であるはんだボール７とも接続されている。これらによって、半導体素子１とはんだボール７の電気的導通が成されている。

ここで、半導体素子１は、回路形成面がエラストマ２の側となるように配置されている。半導体パッケージの寸法は長手方向で約１７ｍｍである。以上の半導体パッケージの構造において、図中にＬと示すリード５がテープ４から突出する個所におけるテープ４の端部とエラストマ２の端部との距離が、エラストマ２の厚さ以上となっていることが、本発明の特長である。

本構造を有する半導体パッケージは、はんだボール７を実装基板上に接合されて用いられる。ここで、半導体素子１と実装基板には線膨張係数差があるため、半導体動作時の発熱や環境温度の変化などによって半導体パッケージに熱負荷が加わる場合、半導体素子１と実装基板の熱変形量には差が生まれる。この半導体素子１と実装基板の熱変形量の差を、半導体パッケージと実装基板の接合部であるはんだボール７のせん断変形のみで吸収する場合、はんだに生じるひずみが大きくなるために、はんだ接合寿命が低下する。半導体素子１と実装基板の熱変形量の差は半導体素子１の寸法に比例して大きくなるため、はんだ寿命を確保するためには、大型の半導体素子を搭載することは困難となる。そこで、本構造では、半導体素子１とはんだボール７の間にエラストマ２を配置することによって、半導体素子１と実装基板の熱変形量の差を、はんだボール７の変形だけではなく、エラストマの変形によって吸収する構造としている。そのため、大型の半導体素子を搭載した場合であっても、はんだボール７に生じるひずみを小さくすることができるので、はんだ接続寿命の長い半導体パッケージを提供することができる。これらのことから、エラストマ２には変形しやすい低弾性な材料が適している。本実施例では、エラストマ材料には、はんだ材料よりも１桁以上弾性率の小さい樹脂を用いている。

ここで、エラストマ２はテープ４やリード５や封止樹脂６よりも線膨張係数が大きいため、半導体パッケージに熱負荷が加わった場合にはエラストマ２の熱変形量がエラストマ２の周辺に配置されている部材の熱変形量よりも大きくなる。

図２（ａ）に、有限要素法を用いて求めた温度降下時のエラストマ端部近傍の変形と主応力分布を示す。変形は拡大して示しており、応力分布は色の濃い個所ほど高い応力値を示す。温度降下によってエラストマ２が大きく収縮している。エラストマ上部に位置する半導体素子１は剛性が高いために大きな変形は見られないが、エラストマ下部に位置するリード５やテープ４はエラストマ２の変形に従って半導体素子１の近い位置に移動し、その結果、エラストマ２の端部近傍では下に凸の曲げ変形を生じる。この曲げ変形によって、テープ４と封止樹脂６の界面には引張り応力が生じる。

テープ４と封止樹脂６の界面に界面強度を超える引張り応力が生じる場合、テープ４と封止樹脂６の界面が剥離する。テープ４と封止樹脂６の界面に発生した剥離がリード５まで到達すると、テープ４端部近傍のリード５が剥離の先端になることで応力集中が起こり、リード切れが発生することが考えられる。このことから、リード切れの防止には、テープ４と封止樹脂６の界面に生じる引張り応力を低減して、テープ４と封止樹脂６の界面剥離を防止することが有効である。

図２（ｂ）に、テープ４の端部とエラストマ２の端部との距離をエラストマ２の厚さ以上に大きくした条件での、温度降下時のエラストマ端部近傍の変形と主応力分布を示す。エラストマ２の収縮量自体は図２（ａ）の場合と同様であるが、エラストマ２がテープ４と封止樹脂６の界面から遠ざかっていることによって、エラストマ２の変形がテープ４と封止樹脂６の界面に及ぼす影響は小さくなるので、界面に生じる応力は低減する。この応力低減効果によってテープ４と封止樹脂６の界面の剥離を防ぐことができるため、リード切れを防止できる。

図２（ｃ）に、半導体パッケージを基板上に実装した状態での、テープ端とエラストマ端の距離Ｌとテープと封止樹脂の界面の応力との関係を示す。横軸はテープ端とエラストマ端の距離Ｌとエラストマ厚さｈの比で示す。テープと封止樹脂の界面の応力はテープ端とエラストマ端の距離Ｌが大きくなるに従って減少することが示されている。また、半導体パッケージ中央部の界面よりも半導体パッケージ周辺部の界面の方が発生する応力が大きい。これは、半導体パッケージが基板に実装されており、実装基板の熱変形の影響を受けるためである。半導体パッケージの中央部から遠ざかるほど半導体パッケージと実装基板の熱変形量の差が大きくなるため、半導体パッケージ中央部の界面よりも半導体パッケージ周辺部の界面で発生する応力が大きくなったためである。したがって、パッケージ中央部に近い位置では、パッケージ周辺部よりもテープ端とエラストマ端の距離を小さくすることも可能である。テープ４と封止樹脂６の界面に発生する応力を界面の剥離強度と比べると、応力の大きい半導体パッケージ周辺部の界面において、Ｌ／ｈが１以下であれば発生する応力は剥離強度以下となるため、信頼性の高い構造となる。したがって、テープ端とエラストマ端の距離Ｌをエラストマ厚さｈ以上とすることで、信頼性の高い構造とすることができる。

なお、エラストマ２の厚さ方向の熱変形量は、エラストマ２の線膨張係数とエラストマ２の厚さとエラストマ２の温度変化量の積で表される。したがって、エラストマ２の厚さの大きい構造ではエラストマ２の熱変形量が大きくなるために、リードの信頼性を確保するためにはテープ端とエラストマ端の距離Ｌを大きくする必要がある。逆に、エラストマ２の厚さの小さい構造ではエラストマ２の熱変形量が小さくなるために、テープ端とエラストマ端の距離Ｌが小さくてもリードの信頼性を確保できる。このため、テープ端とエラストマ端の距離Ｌをエラストマ２の厚さ以上とすることで、エラストマ２の厚さが異なる構造においても、リードの信頼性を確保した構造とすることができる。

本実施例では、リード５の信頼性を確保するための新たな部材や工程の追加を行うことがないため、信頼性の高い半導体パッケージを低コストで提供できる。ただし、テープ端とエラストマ端の距離Ｌを大きくする場合には、封止樹脂６を注入して硬化する工程において、エラストマ端近傍にボイドなどが発生しないように封止樹脂６の材料や注入条件を選択する必要がある。

例えば、第一の実施例に係る半導体パッケージは、主面にバンプ８が形成された半導体素子１と、互いに反対側に位置する第１及び第２の面を有し、第１の面が半導体素子１の主面に固定されたエラストマ２と、エラストマ２の第２の面に固定されたテープ４と、テープ４に固定され、かつエラストマ２の端及びテープ４の端を横切って半導体素子１のバンプ８に接続されたリード５とを有し、リード５が横切るテープ４の端は、リード５が横切るエラストマ２の端よりも半導体素子１のバンプ８に近づいており、テープ４の端からエラストマ２の端までの距離は、エラストマ２の厚さ以上になっている。

第一の実施例に係る半導体パッケージにおいて、エラストマ２及びテープ４は、夫々開口部を有し、リード５は、平面投影においてテープ４の開口部から突出し、かつエラストマ２の開口部を通して半導体素子１のバンプ８と接続されていると好ましい。

第一の実施例に係る半導体パッケージにおいて、テープ４は、リード５が固定された面、若しくはリード５が固定された面と反対側の面がエラストマ２の第２の面に固定されていると好ましい。

第一の実施例に係る半導体パッケージにおいて、リード５は、一端部側が半導体素子１のバンプ８に接続され、一端部側と反対側の他端部側にテープ４に固定されたランド部を有すると好ましい。

第一の実施例に係る半導体パッケージにおいて、半導体素子１のバンプ８とリード５との接合部、テープ４の開口部、及びエラストマ２の開口部は、樹脂封止されていると好ましい。

図３を用いて、本発明を備えた半導体パッケージの製造方法を示す。
図（ａ）に示すように開口部を設けたテープ４の表面に、図（ｂ）に示すように配線リード５を接着する。このとき、配線リード５の一部分がテープ４からはみ出すように設置する。

次に、図（ｃ）に示すように配線リード５を接着した側のテープ４の表面にエラストマ２を配置する。このとき、テープ４からリード５が突出するテープの両側においてテープ４の端部とエラストマ２の端部との距離（Ｌ）がエラストマ厚さ（ｈ）よりも大きくなるためには、配置するエラストマ２の開口部の寸法（Ｌ２）を、テープ開口部の寸法（Ｌ１）よりも少なくとも２ｈ（ｈの２倍）以上長くする必要がある。さらに、テープ４やエラストマ２の寸法誤差や組み立て誤差などによるバラツキ（±ｅ）を考慮すると、エラストマ開口部の寸法Ｌ２は、
Ｌ２≧Ｌ１＋２ｈ＋ｅ
とする必要がある。本実施例では、バラツキｅはエラストマ厚さｈよりも小さい。そこで、上の条件を持たすように、
Ｌ２＝Ｌ１＋３ｈ
として半導体パッケージの組み立てを行った。

次に、図（ｄ）に示すように半導体素子１を配置して、図（ｅ）に示すようにテープ４からはみ出した配線リード５の先端と、半導体素子１のバンプ８をボンディングによって接合することで、半導体素子１と配線リード５との電気的導通をとる。このとき、リード５をループ形状とすることで、パッケージ内部の熱変形などによる半導体素子１のバンプ８とテープ４との距離の変化量をリード５の変形で吸収できる構造としている。

次に、図（ｆ）に示すように配線リード５が接着されていない側のテープ４の表面のみが露出するように樹脂で封止する。最後に、テープ４の開口部を介して配線リード５とはんだボール７を接合することで、図（ｇ）に示すように半導体パッケージがほぼ完成する。

なお、本製造工程は、様々考えられる本発明の実施例の１つの製造方法を示したものであり、他の工程で製造された半導体モジュールであっても、本発明を有する構造であれば、本発明の効果が得られることは言うまでもない。

（第二の実施例）
図４に、本発明を備えた半導体パッケージの第二の実施例の下面図を示す。第一の実施例との相違点は、テープ開口部がパッケージの中央部のみであり、パッケージの周辺部に無い点である。半導体パッケージに搭載する半導体素子１が半導体素子の中央部のみにバンプ８を持つ場合は本実施例を用いることができる。図２に示した様に、パッケージ中央部ではパッケージ周辺部よりもテープ４と封止樹脂６の界面の応力は小さいため、実施例１と同様に
Ｌ２＝Ｌ１＋３ｈ
とすることで、さらに信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。

例えば、第二の実施例に係る半導体パッケージは、主面に第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２のバンプを有する半導体チップと、互いに反対側に位置する第１及び第２の面、並びに開口部を有し、開口部に半導体チップの第１及び第２のバンプが位置する状態で、第１の面が半導体チップの主面に固定されたエラストマと、開口部２１を有し、開口部２１がエラストマの開口部と平面的に重なる状態で、エラストマの第２の面に固定されたテープ４と、テープ４に固定され、かつエラストマの開口部及びテープ４の開口部２１の同一側に位置する夫々の第１の辺（テープ４の第１の辺２１ａ）を横切って半導体チップの第１のバンプに接続された第１のリードと、テープ４に固定され、かつエラストマの開口部及びテープ４の開口部の夫々の第１の辺と反対側の夫々の第２の辺（テープ４の第２の辺２１ｂ）を横切って半導体チップの第２のバンプに接続された第２のリードとを有し、エラストマの開口部の第１の方向の幅は、エラストマの厚さの３倍とテープ４の開口部の第１の方向の幅との和以上になっている。

また、第二の実施例に係る半導体パッケージにおいて、半導体チップの第１のバンプと第１のリードとの接合部、半導体チップの第２のバンプと第２のリードとの接合部、テープ４の開口部２１、及びエラストマの開口部は、樹脂封止されると好ましい。

（第三の実施例）
図５に、本発明を備えた半導体パッケージの第三の実施例の下面図を示す。第一、第二の実施例との相違点は、テープ開口部がパッケージの周辺部のみであり、パッケージの中央部に無い点である。半導体パッケージに搭載する半導体素子１が半導体素子の周辺部のみにバンプ８を持つ場合は、本実施例を用いることができる。本実施例においてもパッケージ周辺部にテープ開口部２１を持つ第一の実施例と同様に、
Ｌ２＝Ｌ１＋３ｈ
とすることで、第一の実施例の構造と同等に信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。

例えば、第三の実施例に係る半導体パッケージは、主面に第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２のバンプを有する半導体チップと、互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面、並びに第１の方向に沿って互いに離間して設けられた第１及び第２の開口部を有し、第１の開口部に半導体チップの第１のバンプが位置し、第２の開口部に半導体チップの第２のバンプが位置する状態で、第１の面が半導体チップの主面に固定されたエラストマと、第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２の開口部２１Ａ，２１Ｂを有し、第１の開口部２１Ａがエラストマの第１の開口部と平面的に重なり、第２の開口部２１Ｂがエラストマの第２の開口部と平面的に重なる状態で、エラストマの第２の面に固定されたテープ４と、テープ４に固定され、テープ４の第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとの間から第１の開口部端２１ｃを横切って半導体チップの第１のバンプと接続された第１のリードと、テープ４に固定され、テープ４の第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとの間から第２の開口部端２１ｄを横切って半導体チップの第２のバンプと接続された第２のリードとを有し、エラストマの第１の開口部の第１の方向の幅は、エラストマの厚さの３倍とテープ４の第１の開口部の第１の方向の幅との和以上であり、エラストマの第２の開口部の第１の方向の幅は、エラストマの厚さの３倍とテープ４の第２の開口部の第１の方向の幅との和以上になっている。

また、第三の実施例に係る半導体パッケージにおいて、半導体チップの第１のバンプと第１のリードとの接合部、半導体チップの第２のバンプと第２のリードとの接合部、テープ４の第１及び第２の開口部２１Ａ，２１Ｂ、並びにエラストマの第１及び第２の開口部は、樹脂封止されると好ましい。

図６に、本発明を備えた半導体パッケージの第一の実施例におけるパッケージ内部のエラストマ２の平面形状を示す。５箇所存在するテープ開口部のいずれにおいても、テープ端とエラストマ端の距離Ｌは、エラストマ厚さｈ以上確保されている。なお、本実施例ではいずれのテープ開口部においても、４辺全てテープ端とエラストマ端の距離Ｌはエラストマ厚さｈ以上確保されているが、テープ４からリード５が突出する辺においてテープ端とエラストマ端の距離Ｌがエラストマ厚さｈ以上であれば、テープ４からリード５が突出していない辺ではＬがｈ未満であってもリードの信頼性を低下させることはない。

（第四の実施例）
図７に、本発明を備えた半導体パッケージの第四の実施例におけるパッケージ内部のエラストマ２の平面形状を示す。図６に示す第一の実施例で用いているエラストマ形状との相違点は、２つのエラストマ２を用いている点である。５箇所存在するテープ開口部のいずれにおいても、テープ端とエラストマ端の距離Ｌがエラストマ厚さｈ以上確保されていれば、１つの半導体パッケージが複数のエラストマ２で構成されていても構わない。本実施例では、テープ端とエラストマ端の距離Ｌが
Ｌ≧ｈ＋ｅ
とすることで、テープ４やエラストマ２の寸法誤差や組み立て誤差などが生じた場合でも信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。寸法誤差や組み立て誤差などによるバラツキｅはエラストマ厚さｈよりも小さいため、
Ｌ＝２ｈ
とすることで、信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。

（第五の実施例）
図８に、本発明を備えた半導体パッケージの第五の実施例におけるパッケージ内部のエラストマ２の平面形状を示す。
図６に示す第一の実施例や図７に示す第四の実施例で用いているエラストマ形状との相違点は、１つの半導体パッケージの内部に２つのエラストマ２が有り、エラストマ２が開口部を持たない点である。テープ開口部２１が半導体パッケージの中央部のみに存在して半導体パッケージ周辺部に存在しない場合には、本実施例のように２枚以上のエラストマ２を用いることで、エラストマの穴あけ加工を不要とすることができる。

（第六の実施例）
図９に、本発明を備えた半導体パッケージの第六の実施例におけるパッケージ内部のエラストマ２の平面形状を示す。
本実施例では、テープ開口部２１は半導体パッケージの周辺部のみに存在しており、開口部を持たないエラストマ２がパッケージ中央部に１つ配置されている。テープ開口部２１が半導体パッケージの周辺部のみに存在する場合には、本実施例のように穴あけ加工が不要な１枚のエラストマ２を用いることができる。本実施例では、２つのテープ開口部２１間の距離（Ｌ３）に対して、２つのテープ開口部間の間に配置されるエラストマ２の寸法（Ｌ４）を、
Ｌ４≦Ｌ３−２ｈ−ｅ
とすることで、いずれのテープ端とエラストマ端の距離Ｌもエラストマ厚さｈ以上とすることができる。寸法誤差や組み立て誤差などによるバラツキｅはエラストマ厚さｈよりも小さいため、
Ｌ４＝Ｌ３−３ｈ
とすることで、信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。

（第七の実施例）
図１０に、本発明を備えた半導体パッケージの第七の実施例の部分拡大断面図を示す。
本実施例では、テープ４の配線リード５を持つ側と反対側の表面上の一部分が封止樹脂６で覆われており、封止樹脂６はテープ開口部２１を介して半導体素子１近傍の封止樹脂とつながっている。本実施例のような封止樹脂形状を用いることで、テープ４と封止樹脂６の界面が延長され、剥離が発生した場合でも剥離がリードまで到達することを遅らせることができる。そのため、テープ端とエラストマ端の距離Ｌをエラストマ厚さｈ以上とすることで、さらに、リード寿命が向上した信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。

（第八の実施例）
図１１に、本発明を備えた半導体パッケージの第八の実施例の部分拡大断面図を示す。本実施例では、第一から第七までの実施例とはフレキシブル配線基板３の構成が異なり、配線リード５がエラストマ２とは逆のテープ表面に配置されている。本実施例では、配線リード５とはんだボール７を接続されるためのテープ開口部２１は不要となる。一方、はんだボール７を接合する時に溶融したはんだが配線リード５の表面に流れ出すことを防止するためのソルダレジスタ３１の層を設ける必要がある。ソルダレジスタ３１や配線リード５は剛性が小さく、テープ４と封止樹脂６の界面の応力に及ぼす影響は小さいため、第一の実施例と同様に、
Ｌ２＝Ｌ１＋３ｈ
とすることで、信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。

（第九の実施例）
図１２に、本発明を備えた半導体パッケージの第九の実施例の部分拡大断面図を示す。本実施例では、第一から第八までの実施例とはフレキシブル配線基板３の構成が異なり、配線リード５がテープの両方の表面に配置されている。配線層を２層持たせることで、特性インピーダンスを整合して電気的なノイズを低減することができるので、より高速での信号伝送が可能となる。本実施例では、第八の実施例と同様に配線リードとはんだボール７を接続されるためのテープ開口部２１は不要となる一方、ソルダレジスタ３１の層を設ける必要がある。ソルダレジスタ３１や配線リード５は剛性が小さいため、配線層を２層設けた場合であっても、テープ４と封止樹脂６の界面の応力に及ぼす影響は小さい。そのため、第一の実施例と同様に、
Ｌ２＝Ｌ１＋３ｈ
とすることで、信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。

（第十の実施例）
図１３に、本発明を備えた半導体パッケージの第十の実施例の断面模式図を示す。第一の実施例との相違点は、封止樹脂６が半導体素子１の側面まで配置されており、半導体素子１の裏面が露出している点である。本実施例では、半導体素子１の裏面に封止樹脂６を持たないことから、半導体パッケージは半導体素子１とエラストマ２などとの線膨張係数差による反り変形が大きくなるが、半導体パッケージの高さを実施例１よりも小さくすることができる。半導体パッケージ全体の反り変形はテープと封止樹脂の界面の応力に影響を及ぼすが、その度合いはテープ端とエラストマ端の距離Ｌの影響と比べて小さい。そのため、本実施例においても、Ｌをはんだ厚さｈ以上とすることで、信頼性の高い半導体パッケージを提供できる。

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

図１は本発明を備えた半導体パッケージの第一の実施例を説明する図である。 図２は本発明の効果を説明する半導体パッケージの部分変形図と主応力分布図である。 図３は本発明を備えた半導体パッケージの製造方法を説明する図である。 図４は本発明を備えた半導体パッケージの第二の実施例を説明する図である。 図５は本発明を備えた半導体パッケージの第三の実施例を説明する図である。 図６は本発明を備えた半導体パッケージの第一の実施例のエラストマ形状を説明する図である。 図７は本発明を備えた半導体パッケージの第四の実施例を説明する図である。 図８は本発明を備えた半導体パッケージの第五の実施例を説明する図である。 図９は本発明を備えた半導体パッケージの第六の実施例を説明する図である。 図１０は本発明を備えた半導体パッケージの第七の実施例を説明する図である。 図１１は本発明を備えた半導体パッケージの第八の実施例を説明する図である。 図１２は本発明を備えた半導体パッケージの第九の実施例を説明する図である。 図１３は本発明を備えた半導体パッケージの第十の実施例を説明する図である

符号の説明

１…半導体素子、２…エラストマ（弾性構造体）、３…フレキシブル配線基板（配線基板）、４…テープ（基板基材）、５…リード（配線リード）、６…封止樹脂、７…はんだボール、８…バンプ、２１…テープ（基板基材）開口部、２１Ａ…第１の開口部、２１Ｂ…第２の開口部、２１ａ…第１の辺、２１ｂ…第２の辺、２１ｃ，２１ｄ…端、３１…ソルダレジスト。

Claims (9)

1. 主面に電極が形成された半導体チップと、
   互いに反対側に位置する第１及び第２の面を有し、前記第１の面が前記半導体チップの主面に固定された弾性構造体と、
   前記弾性構造体の第２の面に固定されたベース部材と、
   前記ベース部材に固定され、かつ前記弾性構造体の端及び前記ベース部材の端を横切って前記半導体チップの電極に接続された配線とを有し、
   前記配線が横切る前記ベース部材の端は、前記配線が横切る前記弾性構造体の端よりも前記半導体チップの電極に近づいており、
   前記ベース部材の端から前記弾性構造体の端までの距離は、前記弾性構造体の厚さ以上になっていることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記弾性構造体及びベース部材は、夫々開口部を有し、
   前記配線は、平面投影において前記ベース部材の開口部から突出し、かつ前記弾性構造体の開口部を通して前記半導体チップの電極と接続されていることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記ベース部材は、前記配線が固定された面、若しくは前記配線が固定された面と反対側の面が前記弾性構造体の第２の面に固定されていることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記配線は、一端部側が前記半導体チップの電極に接続され、前記一端部側と反対側の他端部側に前記ベース部材に固定されたランド部を有することを特徴とする半導体装置。
5. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記半導体チップの電極と前記配線との接合部、前記ベース部材の開口部、及び前記弾性構造体の開口部は、樹脂封止されていることを特徴とする半導体装置。
6. 主面に第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２の電極を有する半導体チップと、
   互いに反対側に位置する第１及び第２の面、並びに開口部を有し、前記開口部に前記半導体チップの第１及び第２の電極が位置する状態で、前記第１の面が前記半導体チップの主面に固定された弾性構造体と、
   開口部を有し、前記開口部が前記弾性構造体の開口部と平面的に重なる状態で、前記弾性構造体の第２の面に固定されたベース部材と、
   前記ベース部材に固定され、かつ前記弾性構造体の開口部及び前記ベース部材の開口部の同一側に位置する夫々の第１の辺を横切って前記半導体チップの第１の電極に接続された第１の配線と、
   前記ベース部材に固定され、かつ前記弾性構造体の開口部及び前記ベース部材の開口部の夫々の第１の辺と反対側の夫々の第２の辺を横切って前記半導体チップの第２の電極に接続された第２の配線とを有し、
   前記弾性構造体の開口部の第１の方向の幅は、前記弾性構造体の厚さの３倍と前記ベース部材の開口部の第１の方向の幅との和以上になっていることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項６に記載の半導体装置において、
   前記半導体チップの第１の電極と前記第１の配線との接合部、前記半導体チップの第２の電極と前記第２の配線との接合部、前記ベース部材の開口部、及び前記弾性構造体の開口部は、樹脂封止されていることを特徴とする半導体装置。
8. 主面に第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２の電極を有する半導体チップと、
   互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面、並びに前記第１の方向に沿って互いに離間して設けられた第１及び第２の開口部を有し、前記第１の開口部に前記半導体チップの第１の電極が位置し、前記第２の開口部に前記半導体チップの第２の電極が位置する状態で、前記第１の面が前記半導体チップの主面に固定された弾性構造体と、
   前記第１の方向に沿って互いに離間して配置された第１及び第２の開口部を有し、前記第１の開口部が前記弾性構造体の第１の開口部と平面的に重なり、前記第２の開口部が前記弾性構造体の第２の開口部と平面的に重なる状態で、前記弾性構造体の第２の面に固定されたベース部材と、
   前記ベース部材に固定され、前記ベース部材の第１の開口部と第２の開口部との間から前記第１の開口部端を横切って前記半導体チップの第１の電極と接続された第１の配線と、
   前記ベース部材に固定され、前記ベース部材の第１の開口部と第２の開口部との間から前記第２の開口部端を横切って前記半導体チップの第２の電極と接続された第２の配線とを有し、
   前記弾性構造体の第１の開口部の第１の方向の幅は、前記弾性構造体の厚さの３倍と前記ベース部材の第１の開口部の第１の方向の幅との和以上であり、
   前記弾性構造体の第２の開口部の第１の方向の幅は、前記弾性構造体の厚さの３倍と前記ベース部材の第２の開口部の第１の方向の幅との和以上になっていることを特徴とする半導体装置。
9. 請求項８に記載の半導体装置において、
   前記半導体チップの第１の電極と前記第１の配線との接合部、前記半導体チップの第２の電極と前記第２の配線との接合部、前記ベース部材の第１及び第２の開口部、並びに前記弾性構造体の第１及び第２の開口部は、樹脂封止されていることを特徴とする半導体装置。
   

Images