專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動平板顯示器的半導(dǎo)體器件及其制造方
法，尤其涉及一種COF (Chip On film)結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
在平板顯示器尤其在液晶顯示器和等離子體顯示器中， 一種在具 有撓性的電路襯底(撓性襯底；在下文中，稱其為基膜(base film)) 之上安裝半導(dǎo)體芯片的裝置已經(jīng)被廣泛地用做驅(qū)動平板顯示器的半導(dǎo) 體器件。
通常，作為對于半導(dǎo)體芯片實現(xiàn)高密度封裝的、用于驅(qū)動的半導(dǎo) 體器件，存在一種TCP(載帶封裝，Tape Carrier Packaging),并且更具 體地，存在一種COF(板上芯片Chip On Film:在下文中，稱其為COF)，
其中沒有器件孔，并且其中內(nèi)引線與作為襯底的基膜相接觸，所述內(nèi) 部引線與半導(dǎo)體芯片之上的凸起電極相連接。另一方面，狹義上的TCP
被用作以使其與COF相區(qū)分開的單詞，其中存在由切割帶狀襯底形成 的器件孔，并且在器件孔處的內(nèi)部引線(稱其為飛線)和半導(dǎo)體芯片 的終端之間存在連接。在下文中，當(dāng)其僅僅被稱作TCP時，其意味著 該TCP是狹義上的。
由于COF具有前述結(jié)構(gòu)，它不同于TCP并且不具有容易彎折的飛 線；它可令引線更?。凰哂懈倪M(jìn)電路互連層的刻蝕特性和易于實施 細(xì)間距工藝的特點。因而，近年來這種COF已經(jīng)是主流。
另一方面，在用于寬屏電視機(jī)的平板顯示器中，存在的問題是 用于驅(qū)動的半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量削弱了半導(dǎo)體器件的可靠性，以及傳播至平板顯示器的熱量削弱了顯示質(zhì)量。
常規(guī)地，作為該COF的散熱裝置，JP-A-2006-108356和 JP-A-2006-64939公開了一種技術(shù)，其中在基膜的后表面之上附著金屬 散熱體和散熱帶。
此外，盡管其并非COF，為了參考起見將描述常規(guī)的散熱裝置。 作為一種使冷卻材料直接與半導(dǎo)體芯片的后表面接觸的技術(shù)， JP-A-2003-3039M公開了一種使用涂料和帶(tape)覆蓋半導(dǎo)體芯片的 后表面的技術(shù)，以及JA-A-Hei06 (1994) -310621公開了一種在半導(dǎo)體 芯片的后表面之上附著冷卻體的技術(shù)。
另外，存在這樣一種技術(shù)，其涉及改變半導(dǎo)體元件的表面保護(hù)膜 結(jié)構(gòu)和材料。在JP-A-2005-276943中，公開了一種技術(shù)，其中由液體 陶瓷代替作為傳統(tǒng)電路互連層的絕緣層而被涂覆的阻焊劑； JP-A-Heil0(1998)-125834公開了 一種用于通過利用雙層樹脂(double resins )密封半導(dǎo)體元件的技術(shù)；JP-A-Hei08(1996)-279567和 JP-A-Hei08(1996)-279533公開了一種技術(shù)，其中使用具有低熔點的金 屬層覆蓋半導(dǎo)體元件。

發(fā)明內(nèi)容
為了減小用于驅(qū)動的半導(dǎo)體器件的成本，需要在芯片中集成許多 驅(qū)動電路。然而，上述的熱量產(chǎn)生與驅(qū)動電路的數(shù)量成比例的增加。 通常，在自產(chǎn)生熱(self-heat-produdng)的半導(dǎo)體器件中，通常提供用
于與封裝進(jìn)行接觸的冷卻機(jī)構(gòu)，例如冷卻體，但是由冷卻機(jī)構(gòu)引起的 成本增加與降低成本的本意相沖突。
在前述的JP-A-2006-108356至JP陽A-Hei08(1996)-279533中，沒
有一種技術(shù)通過利用簡單的結(jié)構(gòu)和制造方法廉價地并且有效地散熱。在半導(dǎo)體器件中，其中半導(dǎo)體芯片安裝在不具有器件孔的撓性襯 底的第一表面之上，本發(fā)明的特征在于在所述撓性襯底的第二表面 之上并且對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片的位置處形成樹脂層，所述第二表面是安 裝半導(dǎo)體芯片的 一側(cè)的相對側(cè)。
本發(fā)明的制造方法包括以下步驟在撓性襯底的第一表面之上安 裝半導(dǎo)體芯片；以及，通過樹脂印刷技術(shù)在撓性襯底的第二表面且半
導(dǎo)體芯片的位置處形成樹脂層。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件在COF封裝的后表面之上具有樹脂層而不是 金屬片，并且樹脂層實現(xiàn)散熱。
考慮用于生產(chǎn)TCP的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換到用于生產(chǎn)COF的生產(chǎn)線的情
況。利用印刷技術(shù)的樹脂形成被典型地應(yīng)用于TCP的樹脂密封。另一 方面，對于COF的樹脂密封不能應(yīng)用印刷技術(shù)，而是通常對其利用一 種灌封(potting)技術(shù)，所謂的底部填充。換句話說，假如轉(zhuǎn)換生產(chǎn)線， 那么利用印刷技術(shù)的樹脂形成的設(shè)備變成空閑設(shè)備。
因而，本發(fā)明提供一種COF及其制造方法，在不需要進(jìn)行新的資 金投入并且通過利用現(xiàn)有的設(shè)備和元件的情況下，其可通過利用簡單 的結(jié)構(gòu)和制造方法有效地散熱。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的橫截面圖2 (1) - (5)是根據(jù)本發(fā)明的制造方法l (TCP鍵合的情況)； 圖3 (1) - (5)是根據(jù)本發(fā)明的制造方法2 (COF鍵合的情況)； 圖4A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、從半導(dǎo)體芯片的安裝側(cè)的透視
圖4B是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的、從反面的透視圖； 圖5是本發(fā)明的第二實施例的橫截面圖；以及圖6是顯示熱仿真結(jié)果的圖表。
具體實施例方式
在下文中，將參考下列附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖1為涉 及本發(fā)明的第一實施例的COF 100的橫截面圖。
如圖1中所示，第一實施例的COF 100包括基膜1、電路互連層2、 阻焊劑3、半導(dǎo)體芯片4、密封樹脂層5和散熱樹脂層6。
半導(dǎo)體芯片4連接在基膜1之上，在基膜1上形成電路互連層2， 半導(dǎo)體芯片4具有通過凸起電極7的向下的表面。在基膜1之上的電 路互連層2的相對側(cè)(后側(cè))，形成散熱樹脂層6，其為第一樹脂層。 而且，在半導(dǎo)體芯片4的表面和基膜1之間形成密封樹脂層5，其為第 二樹脂層。
散熱樹脂層6的樹脂材料可以與用于密封半導(dǎo)體芯片4的材料相 同，當(dāng)難以控制樹脂涂覆以及意圖改善散熱效果時，可以接受具有填 充物的樹脂材料。
因此，通過提供由樹脂制造的散熱層，可形成具有較好的散熱和 極好的絕緣性能的COF。
圖2禾口圖3示出用于制造如上組成的COF 100的方法。
圖2是對于TCP使用結(jié)合劑的情形，圖3是當(dāng)制造本發(fā)明的COF 100時對于COF使用結(jié)合劑的情形。
在電路互連層2之上，除安裝半導(dǎo)體芯片4的區(qū)域和焊盤以外， 半導(dǎo)體芯片4連接至形成阻焊劑4的基膜1。例如，該連接方法是這樣 一種方法通過金-錫共晶(內(nèi)引線鍵合)將半導(dǎo)體芯片4的凸起電極表面的金連接至電路互連層2的內(nèi)引線表面處的錫。
具體地，半導(dǎo)體芯片4表面朝上地安裝在鍵合設(shè)備上面；在使電 路互連層2面向下(side down)覆蓋在基膜1上的形成過程中，在半 導(dǎo)體芯片4的凸起電極7和電路互連層2的內(nèi)引線之間執(zhí)行對準(zhǔn)；它 們通過在加熱條件下加壓而彼此連接(在圖中未示出)。
其次，在安裝有半導(dǎo)體芯片4的基膜1的面的相反面上，通過使 用樹脂印刷技術(shù)形成散熱樹脂層6 (參考圖2 (2))。此處，特別注 意的是，利用進(jìn)行該樹脂印刷的樹脂印刷機(jī)來形成散熱樹脂層6。換句 話說，利用該樹脂印刷機(jī)來為TCP形成密封樹脂層5，而對COF不使 用。原因在于，由于在COF中的其制造方法不會有器件孔，所以在半 導(dǎo)體芯片4和基膜1之間會產(chǎn)生樹脂不能進(jìn)入的部分。重要的是，當(dāng) TCP轉(zhuǎn)換至COF時，通過有效地利用變成空閑設(shè)備的樹脂印刷機(jī)形成 散熱樹脂層6。
此外，為了執(zhí)行有效散熱，需要在安裝半導(dǎo)體芯片4的位置的正 后面之上，通過基膜1形成散熱樹脂層6。然后，需要在散熱樹脂層6 之上，將安裝有半導(dǎo)體芯片4的表面對準(zhǔn)。通常，在載帶封裝中，以 固定的間距對準(zhǔn)芯片，并且參考齒孔來執(zhí)行帶(基膜)的饋送。因而， 當(dāng)確定了第一芯片的位置時，通過使用鏈齒的機(jī)械定位信息，易于精 確的執(zhí)行對準(zhǔn)。而且，可以通過利用識別孔和圖案(透射光)的定位 信息使它們對準(zhǔn)。
當(dāng)使用類似于密封樹脂5的硅系或聚酰胺系環(huán)氧樹脂時，可以整 合地處理該樹脂材料。
此外，為了改善散熱效果，利用具有絕緣特性和高熱導(dǎo)率的材料 作為填充物是有效的。例如，具有絕緣性能的金屬氧化物，例如鐵酸 鹽粉末，以及具有高熱導(dǎo)率的金剛石粉末，可以用作填充物。此外，如果在絕緣性能方面沒有問題，金屬粉末可以用作填充物，并且可以 將金屬氧化物、金剛石粉末以及金屬粉末混合并且將其用作填充物。
此外，散熱樹脂層6的尺寸越大，散熱越有效。然而，其優(yōu)選的 尺寸是類似于密封樹脂層5的尺寸。當(dāng)其安裝在平板顯示器單元中時， 彎曲并且安裝所述基膜，以使芯片安裝側(cè)在里面。因而，基膜1的具
有撓性的彎曲部分受密封樹脂層5的尺寸限制。然而，當(dāng)散熱樹脂層6 的尺寸比密封樹脂層5的大時，基膜1的具有撓性的部分受散熱樹脂 層6的尺寸的限制。在一些情況中，在平板顯示器單元機(jī)械裝置本身 中會產(chǎn)生變化。因而，優(yōu)選地將散熱樹脂層6的尺寸控制到下述尺寸 范圍，其中基膜1的具有撓性的部分受密封樹脂層5的尺寸限制，艮口， 控制到密封樹脂層5的尺寸。
其次，通過執(zhí)行熱處理，來預(yù)固化散熱樹脂層6 (參考圖2(3))。
其次，翻轉(zhuǎn)基膜1以設(shè)置使得半導(dǎo)體芯片4的安裝表面朝上，并 且形成散熱樹脂層6的表面朝下。然后，通過在半導(dǎo)體芯片4和基膜1 之間灌封來形成密封樹脂層5，以保護(hù)半導(dǎo)體芯片1不受周圍環(huán)境的濕 氣或污染等的影響。例如，環(huán)氧樹脂用作樹脂材料(參考圖2 (4))。
通過執(zhí)行熱處理固化該密封樹脂層5 (參考圖2 (5))。
在經(jīng)過檢査工序后，完成COF100 (參考圖l)。
其次，將在圖3中描述對于COF使用結(jié)合劑的情形。
此處，TCP鍵合與COF鍵合的制造方法之間的唯一差別是散熱樹 脂層6的形成順序。因此，只要沒有明確的描述，COF鍵合的制造方 法與TCP鍵合的方法相同，所以省略了詳細(xì)的描述。在鍵合設(shè)備之上設(shè)置具有面向上方的電路互連層2的基膜1，并
且將其貼合以使半導(dǎo)體芯片4的表面向下。具體地，通過使用內(nèi)引線 鍵合技術(shù)使半導(dǎo)體芯片4的凸起電極7與電路互連層2的內(nèi)引線連接 (參考圖3(1))。
然后，通過在半導(dǎo)體芯片4和基膜1之間進(jìn)行灌封來形成密封樹 脂層5，以保護(hù)半導(dǎo)體芯片1不受周圍環(huán)境的濕氣或污染等的影響。(參 考圖3 (2))。
然后，通過執(zhí)行熱處理預(yù)固化該密封樹脂層5 (參考圖3 (3))。
然后，翻轉(zhuǎn)基膜1以使得半導(dǎo)體芯片4的安裝表面朝下并且半導(dǎo) 體芯片4的安裝表面的后面朝上，其被安置在樹脂送料線上。
以及，在對應(yīng)于安裝半導(dǎo)體芯片4的位置的、基膜1的后表面之 上，形成散熱樹脂層6。在此情況下，同TCP鍵合的情形中一樣，當(dāng) 生產(chǎn)TCP時，使用密封半導(dǎo)體芯片4的樹脂印刷機(jī)，并且通過所述的 樹脂印刷技術(shù)形成散熱樹脂層6 (圖3 (4))。
通過執(zhí)行熱處理預(yù)固化該密封樹脂層5 (參考圖3 (5))。
在經(jīng)過檢查工序后，完成COF 100 (參考圖1)。
圖4A和4B是示出涉及本發(fā)明第二實施例的COF 100的透視圖， 圖5是圖4的A-A'處的橫截面制圖。
第一實施例的散熱樹脂層6是條帶形狀。另一方面，如圖4和圖 5中所示，本發(fā)明的第二實施例的要點在于散熱樹脂層6具有網(wǎng)格形狀， 其中提供有切劃的網(wǎng)孔件以增加散熱樹脂層6的表面積。此外，當(dāng)不 提供網(wǎng)格形狀時，可以通過為散熱樹脂層6的表面提供例如凹痕形狀或波浪形狀的粗糙度，以增加表面積。當(dāng)散熱樹脂層6預(yù)固化時，可 容易地通過使用印模形成粗糙度。方法并不限制于此，并且散熱樹脂 層6可以分成兩個或更多。
由于其制造方法和用于散熱樹脂地材料與前述實施例地相同，描 述將被省略。
最后，圖6示出熱仿真結(jié)果。這是在后表面之上不形成散熱樹脂 的現(xiàn)有技術(shù)、第一實施例以及第二實施例之間的熱仿真結(jié)果的比較。 相對于由空氣包圍的環(huán)境，確定熱仿真的條件。
如圖6中所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過在COF的后表面之上形成 樹脂層，本發(fā)明能夠抑制結(jié)溫度上的增加。這是由于通過在后表面之 上設(shè)置散熱樹脂6而增加了散熱。
此外，由于從圖6的仿真結(jié)果中清楚的看到，即使樹脂層厚度相 同，與第一實施例相比，由于具有增大表面積的形狀，因此在第二實 施例中可以更有效地散熱。
在本發(fā)明中，當(dāng)TCP轉(zhuǎn)換至COF時，由于通過有效地利用變成空 閑設(shè)備的樹脂印刷機(jī)形成散熱樹脂層6，所以可照樣使用現(xiàn)有的設(shè)備而 不需要進(jìn)行新的資金投入。
此外，當(dāng)獲得更有效的熱擴(kuò)散時，對于散熱樹脂層6，可以將具 有絕緣性能和高熱導(dǎo)率的材料作為填充物混合到樹脂中。當(dāng)形成密封 樹脂層5時，因為半導(dǎo)體芯片和膜之間的間距小并且填充變得更糟， 所以不能使用具有高熱導(dǎo)率的混合填充物。然而，在本發(fā)明中，由于 樹脂印刷機(jī)用于形成散熱層6，所以密封樹脂層5的形成和散熱樹脂層 6的形成可獨立的實行并且易于適當(dāng)?shù)厥褂谩Ｒ虼?，其具有下述特點 隨著需要，可在優(yōu)化的條件下選擇密封樹脂材料和散熱樹脂材料。此外，在散熱樹脂層6的絕緣性能不成問題的設(shè)備中，可以使用具有高 散熱性的金屬填充物。
此外，本發(fā)明的COF不使用特殊的生產(chǎn)設(shè)備，因此傳統(tǒng)的COF 鍵合機(jī)和TCP鍵合機(jī)均可被容易的制造。
另外，當(dāng)密封樹脂5和散熱樹脂層6是由相同的材料形成時，可 以整合地處理該材料。
另外，通過對TCP使用成熟地樹脂印刷機(jī)來形成散熱樹脂層6， 因此基膜與樹脂之間的附著力跟以前一樣并且不具有任何問題。
此外，由于其并非如現(xiàn)有技術(shù)中一樣，其中，在由金屬制成的散 熱體之上形成絕緣樹脂，并且樹脂本身具有絕緣性能和熱耗散，因此 可使半導(dǎo)體器件的厚度更薄。
此外，如果在半導(dǎo)體芯片安裝表面的相對側(cè)之上提供幾乎與密封 樹脂層具有相同尺寸的散熱樹脂層，則基膜具有撓性的部分不受散熱 樹脂層的尺寸的限制，因此不會對安裝半導(dǎo)體器件的機(jī)械裝置有任何 改變。
如果本發(fā)明應(yīng)用于為驅(qū)動平板顯示器的半導(dǎo)體，可以使樹脂變薄 并且減小成本，COF可實現(xiàn)有效散熱是可能的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體芯片，安裝在不具有器件孔的撓性襯底的第一表面之上，其中，在所述撓性襯底的第二表面之上并且對應(yīng)于所述半導(dǎo)體芯片的位置處形成樹脂層，所述第二表面與安裝半導(dǎo)體芯片的一側(cè)相對。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中金屬、金屬氧化物或金剛石粉末作為填充物被混合到所述樹脂層中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述樹脂層由分割的多個樹脂組成，或由具有一個或多個狹縫的 樹脂組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中 所述樹脂層具有已經(jīng)產(chǎn)生了粗糙度的表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述樹脂層為第一樹脂層，并且在所述撓性襯底和所述半導(dǎo)體芯 片之間形成第二樹脂層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中 所述第一樹脂層的尺寸基本上與所述第二樹脂層相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中所述第一樹脂層和所述第二樹脂層由不同材料組成，或被混合不 同的填充物。
8. —種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在撓性襯底的第一表面之上安裝半導(dǎo)體芯片；在所述撓性襯底的第二表面之上且在所述半導(dǎo)體芯片的位置處， 通過樹脂印刷技術(shù)形成樹脂層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件的制造方法， 所述樹脂層為第一樹脂層，并且所述方法進(jìn)一步包括通過灌封技術(shù)在所述半導(dǎo)體芯片和所述撓性襯底之間形成第二樹 脂層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中金屬、金屬氧化物或金剛石粉末作為填充物被混合到所述樹脂層中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件的制造方法，進(jìn)一步包括在所述第一樹脂層的表面上產(chǎn)生粗糙度。
全文摘要
一種COF及其制造方法，其可通過利用簡單結(jié)構(gòu)有效地散熱。一種COF的半導(dǎo)體器件，其形成在不具有器件孔的撓性襯底的主表面之上，并且其中半導(dǎo)體芯片安裝在內(nèi)引線互連之上，其特征在于在所述撓性襯底的第二表面之上并且對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片的位置處形成樹脂層，所述第二表面是安裝半導(dǎo)體芯片的一側(cè)的相對側(cè)。
文檔編號H01L23/367GK101290914SQ20081009296
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月19日
發(fā)明者中島啟一 申請人:恩益禧電子股份有限公司