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)明涉及到半導(dǎo)體器件技術(shù)，特別是帶有含柔性膜的基底襯底的半導(dǎo)體器件。
作為用于高管腳數(shù)封裝件的合適的半導(dǎo)體器件，已開發(fā)了BGA(網(wǎng)格焊球陣列)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體設(shè)備。這種BGA結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件用粘合材料將半導(dǎo)體芯片安裝在基底襯底主表面的芯片安裝區(qū)，并在與基底襯底上述主表面相反的背面的陣列中安置一些突塊電極。
上述基底襯底由帶有例如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、馬來酰亞胺樹脂等浸漬的玻璃纖維的堅(jiān)硬樹脂襯底制成。用于布線連接的電極焊點(diǎn)安置在環(huán)繞基底襯底主表面芯片安裝區(qū)周圍的外圍區(qū)域中，并在基底襯底的背面安置用于突塊連接的一些電極。突塊電極包含例如Pb-Sn組分的焊料材料，在電學(xué)上和機(jī)械上固定并連接于突塊連接用的電極焊點(diǎn)。
上述半導(dǎo)體芯片包含主要由例如包括單晶硅的半導(dǎo)體襯底構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體芯片上制作有邏輯電路系統(tǒng)、儲存電路系統(tǒng)或其它混合電路系統(tǒng)。并在半導(dǎo)體芯片的主表面(元件制作面)上安置一些外部端點(diǎn)(鍵合點(diǎn))。這些外部端點(diǎn)被引線電連接于安置在基底襯底主表面上的布線連接用的電極焊點(diǎn)。
上述半導(dǎo)體芯片、引線、引線連接用電極焊點(diǎn)等被密封在制作于基底襯底主表面上的樹脂密封體中。此樹脂密封體用適合于大批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)移注模方法來制作。
這樣組成的BGA結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件利用將突塊電極熔接到制作在印刷電路板表面上的電極焊點(diǎn)的方法而安裝到印刷電路板的表面上。
而且，在例如NIKKEI BP公司出版的NIKKEI Electronics(1994年2月28日號，pp.111-117)中已指出了上述BGA結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
近年已開發(fā)采用柔性膜作為基底襯底的BGA結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件。比之采用堅(jiān)硬的樹脂襯底作為基底襯底的半導(dǎo)體器件，這種BGA結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件能夠做得更薄、能夠做成插腳數(shù)目多的封裝件并可小型化。但這些發(fā)明人在開發(fā)采用柔性膜作為基底襯底的半導(dǎo)體器件時發(fā)現(xiàn)有下列問題。
含有柔性膜的基底襯底通常按下列工序制作。首先制作柔性膜突塊連接區(qū)的連接孔。再用粘接材料將例如含有銅(Cu)的金屬箔連接于柔性膜的一側(cè)表面。然后用對金屬膜進(jìn)行圖形化的方法制作含有突塊連接電極焊點(diǎn)、導(dǎo)電體、引線連接電極焊點(diǎn)以及電鍍導(dǎo)體等的導(dǎo)電體層。再制作保護(hù)導(dǎo)電體層的絕緣層。然后完成電鍍以制作突塊連接和引線連接電極焊點(diǎn)的電鍍層。電鍍過程是用電解電鍍方法完成的。這一電鍍過程有時在制作絕緣層之前的步驟中完成。此電鍍層制作在例如金(Au)/鎳(Ni)膜或金(Au)/鈀(Pd)/鎳(Ni)膜上。
上述絕緣層用例如下列工序制作。首先，在柔性膜的一側(cè)表面上制作感光樹脂膜。在烘焙之后，再用印相技術(shù)完成感光、顯影和沖洗。此絕緣層被制作在含有導(dǎo)電體層的柔性膜的一側(cè)表面中除了引線連接電極焊點(diǎn)之外的幾乎整個區(qū)域。亦即，絕緣層被制作在柔性膜一側(cè)表面的幾乎整個區(qū)域。因此，在基底襯底中出現(xiàn)翹曲和變形等?；滓r底的這一變形在半導(dǎo)體器件的制造過程(裝配過程)中引起傳送方面的麻煩。而且，基底襯底的這一變形還是半導(dǎo)體芯片安裝工序中粘接材料浸潤性能變壞的原因。
至于上述基底襯底的變形，絕緣層的熱膨脹系數(shù)和凝固收縮率高是主要因素。但倘若不制作絕緣層，則出現(xiàn)下列問題。
(1)突塊連接電極焊點(diǎn)被安置在基底襯底主表面的芯片安裝區(qū)中。因此，當(dāng)用絕緣粘接材料將半導(dǎo)體芯片安裝到基底襯底主表面的芯片安裝區(qū)時，難以控制粘接材料的厚度。而且，由于半導(dǎo)體芯片接觸到突塊連接電極焊點(diǎn)而在它們之間引起短路。
(2)突塊連接電極焊點(diǎn)被安置在基底襯底主表面的芯片安裝區(qū)中。安置在基底襯底背面的突塊電極，通過制作在基底襯底的芯片安裝區(qū)中的連接孔，被連接到這些突塊連接電極焊點(diǎn)。亦即，突塊電極被安置在半導(dǎo)體芯片下方的區(qū)域中。
安置在上述基底襯底的芯片安裝區(qū)的突塊連接電極焊點(diǎn)被集成并通過導(dǎo)電體電連接到安置在環(huán)繞基底襯底主表面芯片安裝區(qū)外圍的周邊區(qū)域中。亦即，在基底襯底主表面周邊區(qū)域中，導(dǎo)電體被安置在半導(dǎo)體芯片與引線連接電極焊點(diǎn)之間的區(qū)域。因此，當(dāng)用引線連接半導(dǎo)體芯片外端和引線連接焊點(diǎn)時，靠近導(dǎo)電體的其它導(dǎo)電體就電連接到引線，且這些引線有時自己交叉。在引線連接高度足夠的情況下，不會出現(xiàn)問題。但當(dāng)引線和其它導(dǎo)電體在半導(dǎo)體芯片的角落處不平行時，有可能發(fā)生與引線和其它導(dǎo)電體的短路。而且，在引線和其它導(dǎo)電體在引線連接電極焊點(diǎn)側(cè)上彼此交叉的情況下，有可能還出現(xiàn)與引線和其它導(dǎo)電體的短路。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠抑制帶有含柔性膜基底襯底的半導(dǎo)體器件中基底襯底的變形(翹曲和變形)的技術(shù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠抑制帶有含柔性膜基底襯底的半導(dǎo)體器件中基底襯底的變形，并防止與基底襯底的導(dǎo)電體和半導(dǎo)體芯片短路的技術(shù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠抑制帶有含柔性膜基底襯底的半導(dǎo)體器件中基底襯底的變形，并防止基底襯底的導(dǎo)電體層和引線發(fā)生短路的技術(shù)。
本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在下列描述和附圖中將變得更為明顯。
下面來解釋本申請所公開的本發(fā)明的慨要。
(1)一種半導(dǎo)體器件，其中的導(dǎo)電體層安置在含有柔性膜的基底襯底的主表面中，且用粘接材料將半導(dǎo)體芯片安裝在基底襯底的上述主表面上。而絕緣層被分成基底襯底主表面的上述導(dǎo)電體層上的塊狀結(jié)構(gòu)。絕緣層被分成塊狀結(jié)構(gòu)例如各個導(dǎo)電體層。
(2)一種半導(dǎo)體器件，其中的導(dǎo)電體層安置在含有柔性膜的基底襯底主表面的芯片安裝區(qū)中，且用粘接材料將半導(dǎo)體芯片安裝在基底襯底主表面的上述芯片安裝區(qū)上。而絕緣層被分成基底襯底主表面的上述導(dǎo)電體層上的塊狀結(jié)構(gòu)。絕緣層被分成塊狀結(jié)構(gòu)例如各個導(dǎo)電體層。
(3)一種半導(dǎo)體器件，其中的半導(dǎo)體芯片用粘接材料安置在由柔性膜制成的基底襯底的主表面的芯片安裝區(qū)中，引線連接電極焊點(diǎn)制作在環(huán)繞上述芯片安裝區(qū)的周邊區(qū)域中。導(dǎo)電體安裝在上述周邊區(qū)域中的上述半導(dǎo)體芯片與上述引線連接電極焊點(diǎn)之間。上述半導(dǎo)體芯片的外端通過引線與上述引線連接電極焊點(diǎn)電連接。而絕緣層被分成上述導(dǎo)電體上的塊狀結(jié)構(gòu)。
利用上述(1)，由于應(yīng)力被絕緣膜的膨脹和凝固的收縮釋放，故可抑制基底襯底的變形(翹曲和變形)。
利用上述(2)，由于半導(dǎo)體芯片不接觸到導(dǎo)電體層，故當(dāng)用粘接材料將半導(dǎo)體芯片安裝到基底襯底主表面的芯片安裝區(qū)域上時，可防止與導(dǎo)電體層和半導(dǎo)體芯片的短路。
利用上述(3)，由于引線不接觸導(dǎo)電體，故可防止基底襯底的導(dǎo)電體與引線短路。


圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件平面圖；圖2是沿圖1中A-A線的放大剖面圖；圖3是圖2主要部位的放大剖面圖；圖4是移去上述半導(dǎo)體器件的樹脂密封體時的平面圖；圖5是基底襯底的平面圖；圖6是上述半導(dǎo)體器件的主要部位放大剖面圖；圖7是上述半導(dǎo)體器件制造工序中所用的框架結(jié)構(gòu)的主要部位平面圖；圖8是沿圖7中B-B線的放大剖面圖；圖9是用來解釋上述框架結(jié)構(gòu)的制造方法的主要部位剖面圖；圖10是用來解釋上述框架結(jié)構(gòu)的制造方法的主要部位剖面圖；圖11是用來解釋上述半導(dǎo)體器件的制造方法的主要部位剖面圖；圖12是用來解釋上述半導(dǎo)體器件的制造方法的主要部位剖面圖；圖13是用來解釋上述半導(dǎo)體器件的制造方法的主要部位剖面圖；圖14是用來解釋上述半導(dǎo)體器件的制造方法的主剖面圖；圖15是用來解釋上述半導(dǎo)體器件的制造方法的主要部位平面圖；圖16是用來解釋上述半導(dǎo)體器件的制造方法的主要部位平面圖；圖17是用來解釋上述半導(dǎo)體器件的制造方法的主要部位剖面圖；圖18是上述框架結(jié)構(gòu)堆疊成多層時的外形結(jié)構(gòu)圖；圖19是用來解釋上述框架結(jié)構(gòu)的制造方法的主要部位剖面圖；圖20是用來解釋上述框架結(jié)構(gòu)的制造方法的主要部位剖面圖；圖21是主要部位剖面圖，示出了本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一制作例子；
圖22是基底襯底的平面圖，示出了本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一制作例子；圖23是基底襯底的平面圖，示出了本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二制作例子；圖24是采用圖23所示基底襯底的半導(dǎo)體器件的主要部位剖面圖；圖25是基底襯底的平面圖，示出了本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第三制作例子；圖26是基底襯底的平面圖，示出了本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第四制作例子；下面用用于BGA結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的實(shí)施例來進(jìn)行解釋。用相同的參考號來表示各個圖中具有相同功能的元件，略去其重復(fù)的解釋。
圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的半導(dǎo)體器件平面圖。圖2是沿圖1中A-A線的放大剖面圖。圖3是圖2主要部位的放大剖面圖。圖4是移去樹脂密封體時的平面圖。圖5是基底襯底的平面圖。圖6是上述半導(dǎo)體器件的主要部位的放大剖面圖。
如圖1、圖2和圖3所示，半導(dǎo)體器件有下述結(jié)構(gòu)。用粘接材料12將半導(dǎo)體芯片10安裝在基底襯底1的主表面的芯片安裝區(qū)上。在基底襯底主表面的背面，將一些突塊電極15安裝成陣列。突塊電極15制作成例如組分重量比Pb∶Sn＝63％∶37％的焊接材料。本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件是一種表面安裝型BGA(網(wǎng)格焊球陣列)封裝件，稱為CSP(芯片尺寸封裝件)，其芯片安裝區(qū)幾乎等于半導(dǎo)體芯片的尺寸。
上述基底襯底1的平面形狀為方形。此基底襯底1由含有例如環(huán)氧系絕緣樹脂或聚酰亞胺系絕緣樹脂的柔性膜組成。基底襯底1的厚度被定為例如50μm。
包含突塊連接電極焊點(diǎn)2(突塊島)、導(dǎo)電體3和引線連接電極焊點(diǎn)4、電鍍導(dǎo)電體5等的導(dǎo)電體層被安置在上述基底襯底1的主表面上。提供了一些突塊連接電極焊點(diǎn)2和一些引線連接電極焊點(diǎn)4，并提供了一些電鍍用的導(dǎo)電體3和導(dǎo)電體5。亦即，一些導(dǎo)電體層被安置在基底襯底1的主表面上。突塊連接電極焊點(diǎn)2與引線連接電極焊點(diǎn)4通過導(dǎo)電體3被集成并彼此電連接。電鍍用的導(dǎo)電體5與引線連接電極焊點(diǎn)4集成并彼此電連接。突塊連接電極焊點(diǎn)2、導(dǎo)電體3、引線連接電極焊點(diǎn)4以及電鍍用的導(dǎo)電體5等的制作方法是在用粘接材料將金屬箔(例如銅箔)粘接到柔性膜的主表面之后，在金屬箔上進(jìn)行腐蝕。這些突塊連接電極焊點(diǎn)2和導(dǎo)電體3、引線連接電極焊點(diǎn)4和電鍍用的導(dǎo)電體5的厚度被設(shè)定為例如18μm。
上述半導(dǎo)體芯片10的平面形狀為方形。此半導(dǎo)體芯片10變成主要為例如含有單晶硅的半導(dǎo)體襯底的結(jié)構(gòu)。為半導(dǎo)體芯片10制作了邏輯電路系統(tǒng)、存儲電路系統(tǒng)或混合電路系統(tǒng)。這些電路系統(tǒng)是用將一些制得的半導(dǎo)體元件，通過導(dǎo)電體而連接到半導(dǎo)體芯片10的主表面?zhèn)?元件制作面)10A的方法來制作的。
沿半導(dǎo)體芯片10各邊安置的一些外端(鍵合焊點(diǎn))11被安置在上述半導(dǎo)體芯片10的主表面10A上。各個外端11被制作于制作在半導(dǎo)體襯底主表面上的導(dǎo)電體層的頂層上，并由例如鋁(Al)膜或鋁合金膜構(gòu)成。而且，各個外端11被電連接于制作在半導(dǎo)體芯片10上的電路系統(tǒng)。
大部分的上述突塊連接電極焊點(diǎn)2被安置在基底襯底1主表面的芯片安裝區(qū)中。剩下的其它突塊連接電極焊點(diǎn)2被安置在環(huán)繞基底襯底1主表面的芯片安裝區(qū)周圍的周邊區(qū)域。安置在基底襯底背面的一些突塊電極15，通過制作在基底襯底1中的連接孔而固定在各個突塊連接電極焊點(diǎn)2的背面上，并將它們電學(xué)上和機(jī)械上連接起來。在本實(shí)施例中，突塊連接電極焊點(diǎn)2的平面形狀為圓形。
如圖2、圖3和圖4所示，上述各個引線連接電極焊點(diǎn)4被安置于基底襯底1的主表面的周邊區(qū)域并沿半導(dǎo)體芯片10的各邊安排。各個引線連接電極焊點(diǎn)4通過引線13被電連接于安置在半導(dǎo)體芯片10的主表面10A上的各個外端11。例如，金引線被用作引線13。引線13用超聲結(jié)合例如熱塑的鍵合方法來連接。
與安置在基底襯底1的主表面的芯片安裝區(qū)中的突塊連接電極焊點(diǎn)2集成的導(dǎo)電體3，存在并延伸于芯片安裝區(qū)以及基底襯底1主表面的周邊區(qū)域中。而且，與安置在基底襯底1的主表面的周邊區(qū)域的突塊連接電極焊點(diǎn)2集成的導(dǎo)電體3，存在并延伸于基底襯底1主表面的周邊區(qū)域中。亦即，在基底襯底1主表面的周邊區(qū)域中，導(dǎo)電體3被安置在半導(dǎo)體芯片1和引線連接電極焊點(diǎn)4之間的區(qū)域中。
上述半導(dǎo)體芯片10、導(dǎo)電體3、引線連接電極焊點(diǎn)4以及引線13等，被密封在樹脂密封體14中。樹脂密封體14由環(huán)氧樹脂制成，其中加有酚系硬化劑、硅橡膠和填充劑以降低應(yīng)力。樹脂密封體14用適合于大批量生產(chǎn)的轉(zhuǎn)移注模方法來制作。轉(zhuǎn)移注模方法使用裝配有坩鍋、澆口、門、腔等的壓模。這是一種通過澆口和門從坩鍋將樹脂注入腔中并制作樹脂密封體的方法。
各個電鍍用的導(dǎo)電體5被安置在基底襯底1的表面周邊區(qū)域中的引線連接電極焊點(diǎn)4的外面。各個電鍍導(dǎo)電體5沿半導(dǎo)體芯片10的各邊安置。一部分電鍍導(dǎo)電體5被安置在樹脂密封體14里面，而其它部分被安置在樹脂密封體外面。
如圖2、圖3和圖5所示，絕緣層9被安置在排列于上述基底襯底1主表面的芯片安裝區(qū)域中的各個突塊連接電極焊點(diǎn)2的表面上方。每個突塊連接電極焊點(diǎn)2的這些絕緣層9被分割并安置在基底襯底1主表面的芯片安裝區(qū)域中。絕緣層9被分成幾部分，以致被分散在基底襯底1主表面的芯片安裝區(qū)域中。亦即，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件將絕緣層9分成在基底襯底1主表面的芯片安裝區(qū)域的幾部分，并將這一分割的絕緣層9安置在突塊連接電極焊點(diǎn)2上。而且，本實(shí)施例中排列在突塊連接電極焊點(diǎn)2上的絕緣層9的平面形狀是圓形。
絕緣層9被安置在排列于上述基底襯底1的一個表面的周邊區(qū)域的各個電鍍用導(dǎo)電體5的表面上。這些絕緣層9存在并沿基底襯底各邊延伸，且被分成基底襯底1的各邊。絕緣層9被分成基底襯底1周邊區(qū)域中的一些點(diǎn)。亦即，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件將絕緣層9分成基底襯底1的一個表面的周邊區(qū)域中的幾個，并將這些絕緣層9排列在電鍍用的導(dǎo)電體5上。
排列在上述電鍍用導(dǎo)電體5上的那部分絕緣層9被安置在樹脂密封體14里面，而其它部分被安置在樹脂密封體14的外面。亦即，絕緣層9位于電鍍用導(dǎo)電體5與樹脂密封體14之間。
如圖5和圖6所示，在上述基底襯底1的芯片安裝區(qū)域中提供有排氣孔7。這樣，借助于在基底襯底1的芯片安裝區(qū)域中提供排氣孔7，在將粘接材料12涂于基底襯底1的一個表面的芯片安裝區(qū)域并在其上安裝半導(dǎo)體芯片10的粘接材料12的凝固過程中產(chǎn)生的出氣就能夠排出到外面。而且，由將半導(dǎo)體器件安裝于安裝襯底表面的表面安裝時的熱，或由半導(dǎo)體器件制作完成之后的環(huán)境測試的溫度循環(huán)測試時的熱在粘接材料12中產(chǎn)生的蒸汽也能夠排出到外面。
在上述基底襯底1主表面的芯片安裝區(qū)上，建有環(huán)繞出氣孔7的擋板8。本實(shí)施例的擋板8由導(dǎo)電膜8A和安置在導(dǎo)電膜8A上的絕緣層9組成。
如圖5所示，上述出氣孔7被置于偏離基底襯底1的X方向(圖中的水平方向)中心線P1和基底襯底1的Y方向(圖中的垂直方向)中心線P2的位置。亦即，出氣孔7被安置在偏離基底襯底1的中心。這樣，在從基底襯底1的背面看半導(dǎo)體器件的情況下，可以清楚地看到出氣孔7偏離基底襯底1的中心的安排，就像一個方向標(biāo)志。由于方向能夠像標(biāo)志一樣看清，故出氣孔7可用作標(biāo)志。
下面解釋上述半導(dǎo)體器件制造工序中所用的框架結(jié)構(gòu)。
框架結(jié)構(gòu)20由單方向安置幾個如圖7(主要部分平面圖)框架體21所規(guī)定的區(qū)域的矩陣框架結(jié)構(gòu)組成，雖然不局限于此。膜的基底材料1A被安置在框架體21中指定的各個區(qū)域中。本實(shí)施例的膜基底材料1A預(yù)備了4個樹脂密封區(qū)域22。亦即，安排了在框架體21中指定的每個區(qū)域中制作4個產(chǎn)品的膜基底材料1A。而且在樹脂密封區(qū)22上制作了圖5所示的導(dǎo)電體層圖形。
借助于在板材上進(jìn)行腐蝕或沖壓而制作上述框架體21。所用的板材含有例如銅系合金。
如圖7和圖8(沿圖7中B-B線的剖面圖)所示，上述膜基底材料1A用粘接材料固定在部分框架體21彼此相對處的二個粘接區(qū)域。在各個框架體21的粘接區(qū)域中預(yù)備有槽口23。這一槽口在框架結(jié)構(gòu)20的縱向開出了一個特定的間隙，并配置了一些。這樣，借助于在框架體21的粘接區(qū)預(yù)備槽口23，就可以釋放由框架體21材料與膜基底材料1A之間的差別所引起的應(yīng)力，可以抑制膜基底材料1A的翹曲畸變的形變。
下面用圖9和圖10(用來解釋制造方法的主要部位剖面圖)來解釋上述框架結(jié)構(gòu)20的制造方法。
首先，如圖9(A)所示制備膜基底材料1A。膜基底材料1A由例如環(huán)氧系絕緣樹脂或聚酰亞胺系絕緣樹脂制成。然后，如圖9(B)所示，將粘接材料30粘附到上述膜基底材料1A的一側(cè)表面上。也可以不用粘接材料30，而用熱塑方法來粘附。
然后，如圖9(C)所示，在上述膜基底材料1A的突塊連接區(qū)制作連接孔6的同時，在膜基底材料1A的芯片安裝區(qū)制作出氣孔7(未示出)。連接孔6和出氣孔7用例如模壓、激光等方法來制作。然后，如圖9(D)所示，將金屬箔(例如銅箔)31用連接材料30粘附到膜基底材料1A的一側(cè)表面。在將金屬箔31粘附到膜基底材料1A之后，可用壓?；蚣す獾确椒▉碇谱鬟B接孔6和出氣孔7。
然后，在膜基底材料1A的一個表面上制作突塊連接電極焊點(diǎn)2的同時，由于如圖9(E)所示上述金屬箔31上進(jìn)行了圖形化，故可制作電鍍用和引線連接用的導(dǎo)電體3和電極焊點(diǎn)4等(未示出)。亦即，在此工序中制作了導(dǎo)電體層圖形。并制作了也環(huán)繞膜基底材料1A一個表面的芯片安裝區(qū)中的出氣孔7的周邊的導(dǎo)電膜8A(亦未示出)。
然后如圖10(F)所示，在包括上述導(dǎo)電體層圖形的膜基底材料1A的整個表面上制作膜厚度均勻的感光樹脂膜32。在涂覆感光樹脂之后，用網(wǎng)板印刷方法制作感光樹脂膜32。然后在烘焙之后，完成照相印刷，亦即感光、顯影和沖洗等工序，并如圖10(G)所示，制作特定圖形的絕緣層9。在此工序中，如圖5所示，在導(dǎo)電體層上安置分成幾個部分的絕緣層9。在此工序中還制作了導(dǎo)電膜8A和含有排列在此導(dǎo)電膜8A上的絕緣層9的擋板8。在絕緣層9排列在膜基底材料1A的整個表面的情況下，由于膜基底材料1A、導(dǎo)電體層和絕緣層9等材料特性之間的差別，使基底襯底1彎曲，并發(fā)生畸變等形變。但借助于如本實(shí)施例那樣分割并安置絕緣層9，由于絕緣層9膨脹收縮和凝固所引起的應(yīng)力被釋放了，故可抑制基底襯底1的形變。
然后在不被上述絕緣層覆蓋的導(dǎo)電體層上，用電解電鍍方法制作可能由電鍍工序鍵合的電鍍層(例如Au/Ni層、Au/Pd/Ni層、Pd/Ni層和Sn/Ni層等)。之后，借助于切割膜基底材料1A并用粘接材料24將其粘附到框架體21的粘接區(qū)，而制作圖7所示的框架結(jié)構(gòu)。在半導(dǎo)體器件制造工序(裝備工序)中的膜基底材料1A的傳送得到了改善，在框架體21的指定區(qū)域中如此地具有膜基底材料1A以致膜基底材料1A粘附于框架體21的粘附區(qū)的框架結(jié)構(gòu)的制作改善了處理。
下面解釋上述半導(dǎo)體器件的制造方法。
首先制備圖7所示的框架結(jié)構(gòu)20?？蚣芙Y(jié)構(gòu)20在框架體21的指定區(qū)域中有膜基底材料1A。樹脂密封區(qū)22安置在膜基底材料1A中，并在此樹脂密封區(qū)22中制作圖5所示的導(dǎo)電體層圖形。
然后如圖11(主要部位剖面圖)所示，用粘接材料12將半導(dǎo)體芯片10安裝在上述膜基底材料1A主表面的芯片安裝區(qū)上。用多點(diǎn)澆注方法將粘接材料12涂于膜襯底1A一個表面的芯片安裝區(qū)?？蔁峁袒睦绛h(huán)氧系或聚酰亞胺系的絕緣樹脂被用作粘接材料12。例如環(huán)氧系或聚酰亞胺系的熱塑絕緣樹脂也可用作粘接材料12。由于在本工序中在膜基底材料1A的芯片安裝區(qū)提供了圖7所示的出氣孔，故粘接材料12固化時放出的氣體能夠放到外面。而且，由于在膜基底材料12一個表面的芯片安裝區(qū)上建有環(huán)繞圖6所示的出氣孔7周圍的擋板8，故可阻止和停止粘接材料12流入出氣孔7。因此，可防止出氣孔7被粘接材料12阻塞，并防止粘接材料12通過出氣孔到達(dá)膜基底材料1A的背面。而且，即使半導(dǎo)體芯片10傾斜地安裝，且粘接材料12的膜厚減小，由于絕緣層9安置在突塊連接電極焊點(diǎn)2上，半導(dǎo)體芯片10也不會接觸到突塊連接電極焊點(diǎn)2。而且，即使安裝時半導(dǎo)體芯片10傾斜且粘接材料12的膜厚減小，由于受到絕緣層9的支持，半導(dǎo)體芯片10也接觸到絕緣層9而不接觸到導(dǎo)電體3。
然后如圖12(主要部位剖面圖)所示，上述半導(dǎo)體芯片的外端和膜元件1A的引線連接電極焊點(diǎn)4被引線13電連接。金絲被用作引線13。
然后將上述框架結(jié)構(gòu)20置于注模。如圖13(主要部位剖面圖)所示，膜基底材料1A的樹脂密封區(qū)22、半導(dǎo)體芯片10、引線13等被安置在制作于注模的上壓模35A和下壓模35B中的腔36中。如圖14(主要部位剖面圖)所示，注模裝置配備了附屬澆口(主澆口)37和凸塊38(未示出)、每個坩鍋安置了一個流入門和主澆口。坩鍋通過各個主澆口、附屬澆口37和流入門被連接到腔36。
上述注模裝置的下壓模35B有安置框架結(jié)構(gòu)20的框架體21的臺階式部位39以及安置膜基底材料1A的臺階式部位40。亦即，框架結(jié)構(gòu)20的框架體21被安置在下壓模35B的臺階式部位39中，而框架結(jié)構(gòu)20的膜基底材料1A被安置在下壓模35B的臺階式部位40中。在框架體21-粘接材料24-膜基底材料1A的結(jié)構(gòu)中完成了上壓模35A和下壓模35B的垂直匹配。
雖然未詳細(xì)示出，但上述附屬澆口37穿過安置有框架結(jié)構(gòu)20的框架體21的臺階式部位39和安置有膜基底材料1A的臺階式部位40并存在于從框架結(jié)構(gòu)20的內(nèi)部到框架結(jié)構(gòu)20的外部，且通過流入門連接到腔36。上述主澆口沿框架結(jié)構(gòu)20外面的縱向存在并延伸，并連接到框架結(jié)構(gòu)20外面的上述附屬澆口37的一端。而且，為了方便粘附在附屬澆口37內(nèi)部的樹脂而提供了突塊38。此突塊38位于制作在框架結(jié)構(gòu)20和膜基底材料1A中的臺階式部位區(qū)。
然后將樹脂片劑放入上述坩鍋。此樹脂片劑在轉(zhuǎn)移模壓設(shè)備的活塞中被壓縮，并通過各個主澆口、附屬澆口37和流入門，從坩鍋饋入腔36。這樣就制作了樹脂密封體14。之后，從注模裝置取出框架結(jié)構(gòu)20。圖15(主要部位平面圖)示出了從注模裝置取出的框架結(jié)構(gòu)20的狀態(tài)。在圖15中，參考號41是粘附在模壓裝置附屬澆口37中的附屬澆口樹脂，而參考號42是粘附在模壓裝置主澆口內(nèi)部的主澆口樹脂42。主澆口樹脂42沿框架結(jié)構(gòu)20的縱向存在。附屬澆口樹脂41存在于從框架體21的內(nèi)部到框架體21的外部。圖14示出了沿圖15中C-C線的剖面圖。
然后清除附屬澆口粘附的樹脂41和上述框架體21外部的主澆口粘附樹脂42。上述框架體21內(nèi)部的附屬澆口樹脂41被留下。圖16(主要部位平面圖)示出了這一狀態(tài)。
然后如圖17所示，通過制作在膜基底材料1A中的連接孔6，將突塊電極15連接到突塊連接電極焊點(diǎn)2的背面。突塊電極15饋以例如襯底上的球，并借助于紅外回熔等而連接。圖18(外形結(jié)構(gòu)圖)示出了形成突塊電極15之后的傳送狀態(tài)。在框架結(jié)構(gòu)20堆疊到幾層的情況下，在上一步提供的框架結(jié)構(gòu)20的附屬澆口粘附樹脂41中，可確保上下步驟的框架結(jié)構(gòu)20之間有間隙。因此，可保護(hù)在下一步驟的框架結(jié)構(gòu)20中制造的半導(dǎo)體器件的突塊電極15。由于能夠?qū)崿F(xiàn)框架結(jié)構(gòu)20堆疊到幾層的狀態(tài)，故改善了框架結(jié)構(gòu)20的轉(zhuǎn)移。而且改善了半導(dǎo)體器件制造工藝的生產(chǎn)合理性。
然后，將膜基底材料1A切割成特定的形狀(基底襯底形狀)，就幾乎完成了帶有含膜基底材料1A的基底襯底1的半導(dǎo)體器件。之后，半導(dǎo)體器件就作為產(chǎn)品出廠。作為產(chǎn)品出廠的半導(dǎo)體器件被安裝在印刷電路板的表面上。
而且，借助于在制作樹脂密封體14之后切割膜基底材料1A，突塊電極15可連接成單片狀態(tài)。
而且，在制作絕緣層9之前的步驟中可進(jìn)行電鍍過程。在如本實(shí)施例那樣在制作絕緣層9之后的步驟中完成電鍍過程的情況下，如圖19(主要部位剖面圖)所示，電鍍層33制作在突塊連接電極焊點(diǎn)2、安置在基底襯底(膜基底材料1A)主表面周邊區(qū)域的導(dǎo)電體3和引線連接電極焊點(diǎn)4以及突塊連接電極焊點(diǎn)2的背面上。亦即，電鍍層33不制作在導(dǎo)電體層與絕緣層9之間。在電鍍過程于制作絕緣層9之前的步驟中完成的情況下，如圖20(主要部位剖面圖)所示，電鍍層33制作在突塊連接電極焊點(diǎn)2、導(dǎo)電體3、引線連接電極焊點(diǎn)4、排列在基底襯底1(膜基底材料1A)主表面的芯片安裝區(qū)外圍的電鍍用的導(dǎo)電體5、以及突塊連接電極焊點(diǎn)2的背面。亦即，電鍍層33制作在導(dǎo)電體層和絕緣層9之間。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，得到了下列效果。
(1)借助于將絕緣層9分割并安置在導(dǎo)電體層上，由于釋放了絕緣層9膨脹收縮和凝固引起的應(yīng)力，故可抑制基底襯底1(膜基底材料1A)的翹曲和畸變等變化。
而且，由于能夠抑制基底襯底1的形變，故改善了半導(dǎo)體器件制造工藝的成品率。
(2)借助于制作環(huán)繞出氣孔7周圍的擋板8，可阻止并停止粘接材料12流入出氣孔7。其結(jié)果是可防止出氣孔7被粘接材料12阻塞，并防止粘接材料12向內(nèi)進(jìn)入膜基底材料1A的背面。
(3)在從基底襯底1的背面看半導(dǎo)體器件的情況下，可以看清出氣孔7排列在偏離基底襯底中心的位置，就像一個標(biāo)志。
(4)借助于用印刷的方法制作絕緣層9，比之粘接和制作形成片狀絕緣層9的情況，可得到低成本的半導(dǎo)體器件。
而且由于能夠自由設(shè)定絕緣層9的圖形形狀而改善了半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)合理性。
(5)借助于膜基底材料1A排列在框架體21指定區(qū)域的框架結(jié)構(gòu)20，改善了半導(dǎo)體器件制造工藝中膜基底材料1A的傳送，并改善了對半導(dǎo)體器件制造的管理。
(6)由于能夠防止粘附于膜基底材料1A和框架體21的樹脂芒刺，故借助于在轉(zhuǎn)移注模方法中用附屬澆口路徑中帶有安裝框架結(jié)構(gòu)20的框架體21的臺階式部位39和安裝框架結(jié)構(gòu)20的膜基底材料1A的臺階式部位40的壓模裝置制作樹脂密封體14，能夠減少密封和切割時出現(xiàn)的外來物質(zhì)。
(7)在框架結(jié)構(gòu)20的框架體21中存在澆口樹脂41的狀態(tài)下，突塊電極15被連接。倘若由此將框架結(jié)構(gòu)20堆疊幾層，則由于上部框架結(jié)構(gòu)中的附屬澆口樹脂41可在上部框架結(jié)構(gòu)20與下部框架結(jié)構(gòu)20之間保持間隙，而能夠保護(hù)制作在下部框架結(jié)構(gòu)20中的半導(dǎo)體器件的突塊電極15。因此，由于能夠進(jìn)入框架結(jié)構(gòu)20堆疊成多層的狀態(tài)而改善了框架結(jié)構(gòu)20的傳送。而且改善了半導(dǎo)體器件制造工藝的生產(chǎn)合理性。
(8)由于絕緣層9安置在突塊連接電極焊點(diǎn)2上，故當(dāng)在基底襯底1(膜基底材料1A)主表面的芯片安裝區(qū)上添加粘接材料12并安裝半導(dǎo)體芯片時，即使半導(dǎo)體芯片傾斜地安裝且粘接材料12的膜厚度減小，半導(dǎo)體芯片10也不會接觸到突塊連接電極焊點(diǎn)2。因此，防止了突塊連接電極焊點(diǎn)2與半導(dǎo)體芯片10的短路，亦即，也可防止導(dǎo)電體層與半導(dǎo)體芯片10的短路。
而且，即使半導(dǎo)體芯片10傾斜地安裝且粘接材料12的膜厚度減小，半導(dǎo)體芯片10也接觸到絕緣層9并由此絕緣層9支持。結(jié)果就防止了導(dǎo)電體3與半導(dǎo)體芯片10的短路，亦即，可防止導(dǎo)電體層與半導(dǎo)體芯片10的短路。
(9)借助于在框架體21的粘接區(qū)中制備槽口，由于能夠降低框架體21材料與膜基底材料1A之間的差別引起的應(yīng)力而可抑制膜基底材料1A的翹曲和畸變等變化。
而且，雖然在上述實(shí)施例中解釋的是在基底襯底1的芯片安裝區(qū)中的突塊連接電極焊點(diǎn)2上制作絕緣層9的例子，但絕緣層9也可以制作在導(dǎo)電體3上。而且，絕緣層9可以制作在突塊連接電極焊點(diǎn)2以及導(dǎo)電體3上。在這些情況下，當(dāng)在基底襯底1(膜基底材料1A)主表面的芯片安裝區(qū)上添加粘接材料12并安裝半導(dǎo)體芯片10時，同上述實(shí)施例一樣，即使半導(dǎo)體芯片傾斜地安裝且粘接材料12的膜厚度減小，也可防止突塊連接電極焊點(diǎn)2與導(dǎo)電體3短路，亦即，可防止導(dǎo)電體層與半導(dǎo)體芯片10短路。
而且，如圖21(半導(dǎo)體器件的主要部位剖面圖)和圖22(基底襯底的平面圖)，絕緣層9可在基底襯底1上分割，以便在作為基底襯底1主表面周邊區(qū)且制作在半導(dǎo)體芯片10與引線連接電極焊點(diǎn)4之間區(qū)域的導(dǎo)電體3上安裝絕緣層9。此時，由于引線13不接觸到導(dǎo)電體3，故可防止靠近電連接于引線13的導(dǎo)電體3與這些引線13短路，亦即，可防止導(dǎo)電體層與引線13短路。
而且，如圖23(基底襯底平面圖)和圖24(半導(dǎo)體器件的主要部位剖面圖)所示，絕緣層9被分割成基底襯底1上的各個導(dǎo)電體層。然后可在除引線連接電極焊點(diǎn)4之外的導(dǎo)電體層的整個范圍(突塊連接電極焊點(diǎn)2、導(dǎo)電體3和電鍍用的導(dǎo)電體5)內(nèi)制作絕緣層9。此時，即使外來的導(dǎo)電材料在半導(dǎo)體器件制造過程中粘附在各個導(dǎo)電體層之間，由于外來導(dǎo)電材料不接觸到導(dǎo)電體層，故仍可防止各個導(dǎo)電體層之間的短路。
而且，如圖25(基底襯底平面圖)所示，絕緣層9可在基底襯底1上被分割，且這些被分割的絕緣層9能夠排列在導(dǎo)電體層上。各個絕緣層9制作成方形，有指定的間隙，排列成矩陣。
而且，如圖26(基底襯底的平面圖)所示，絕緣層9可在基底襯底1上被分割，且這些被分割的絕緣層9能夠排列在導(dǎo)電體層上。各個絕緣層9制作成長板形，有間隙地徑向排列。
而且，雖然在上述實(shí)施例中解釋的是安置在基底襯底1背面的球形突塊電極例子15，但柱形突塊之類的伸出電極甚至由球鍵合形成的電極，也可用作本發(fā)明的電極。
雖然已根據(jù)上述實(shí)施例具體解釋了本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于上述實(shí)施例，而是可以在不超越本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)對其做各種改變。
下面解釋一下由本申請所公開的本發(fā)明所獲得的代表性效果。
在帶有含柔性膜的基底襯底的半導(dǎo)體器件中，能夠抑制基底襯底的形變(翹曲和畸變)。
在帶有含柔性膜的基底襯底的半導(dǎo)體器件中，能夠抑制基底襯底的形變，并可防止基底襯底的導(dǎo)電體與半導(dǎo)體芯片短路。
在帶有含柔性膜的基底襯底的半導(dǎo)體器件中，能夠抑制基底襯底的形變，并可防止基底襯底的導(dǎo)電體層與引線短路。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，它包含帶有第一表面和與第一表面相對的第二表面的薄膜襯底；制作在上述襯底第一表面上的多個導(dǎo)電體層；用粘接材料安裝在上述襯底第一表面上且安置在上述多個導(dǎo)電體層上的半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片有多個半導(dǎo)體元件和多個制作在其主表面上的外端；上述外端和上述導(dǎo)電體層電連接于其上的多個鍵合引線；安置在上述第二表面上且電連接于上述導(dǎo)電體層的多個突塊電極；制作在上述第一表面上且密封上述半導(dǎo)體芯片、上述導(dǎo)電體層和上述鍵合引線的樹脂元件；制作在上述導(dǎo)電體層與上述半導(dǎo)體芯片之間的絕緣層；其中所述的絕緣層在安裝上述半導(dǎo)體芯片的區(qū)域平面中，有多個彼此分隔的部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述的襯底包含柔性膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述的襯底有多個連接孔，此連接孔在對應(yīng)于上述導(dǎo)電體層下方區(qū)域的位置處，從上述第一表面達(dá)及上述第二表面，且其中所述的突塊電極通過上述連接孔連接到上述導(dǎo)電體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述的各個導(dǎo)電體層有一個位于上述半導(dǎo)體芯片下方區(qū)域的第一部分和一個位于上述半導(dǎo)體芯片外面區(qū)域的第二部分，此第二部分與上述第一部分連續(xù)制作，且其中所述的鍵合引線連接于上述導(dǎo)電體層的第二部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述的絕緣層包含感光樹脂膜。
6.一種半導(dǎo)體器件，它包含帶有第一表面和與第一表面相對的第二表面的薄膜襯底；用粘接材料安裝在上述襯底第一表面上的半導(dǎo)體芯片，上述半導(dǎo)體芯片有多個半導(dǎo)體元件和多個制作在其主表面上的外端；制作在上述襯底第一表面上并制作在上述半導(dǎo)體芯片與上述襯底之間的多個導(dǎo)電體層；上述的各個導(dǎo)電體層有一個位于上述半導(dǎo)體芯片下方區(qū)域的第一部分和一個位于上述半導(dǎo)體芯片外面區(qū)域的第二部分，此第二部分與上述第一部分連續(xù)制作，且第一部分在其一端有突塊；上述導(dǎo)電體層的第二部分與上述外端電連接于其上的多個鍵合引線；安置在上述第二表面上且電連接于上述導(dǎo)電體層的多個突塊電極；上述襯底有多個連接孔，此連接孔在對應(yīng)于導(dǎo)電體層的上述突塊島的位置處，從上述第一表面達(dá)及上述第二表面，上述的突塊電極通過上述連接孔連接到上述突塊島。制作在上述第一表面上且密封上述半導(dǎo)體芯片、上述導(dǎo)電體層和上述鍵合引線的樹脂元件；制作在上述半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電體層的各個突塊島之間的多個絕緣層圖形；其中所述的絕緣層圖形在平面中彼此分隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述的襯底包含柔性膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中各個所述的絕緣層圖形包含感光樹脂膜。
9.一種半導(dǎo)體器件，它帶有用粘接材料安裝在柔性膜表面上的半導(dǎo)體芯片，其中多個導(dǎo)電體層安置在由柔性膜組成的基底襯底的主表面。其中所述的半導(dǎo)體芯片安裝在上述多個導(dǎo)電體層上，絕緣層制作在上述多個導(dǎo)電體層與上述半導(dǎo)體芯片之間，上述絕緣層在上述半導(dǎo)體芯片下方區(qū)域被分割成多個部分。
10.一種半導(dǎo)體器件，它帶有用粘接材料安裝在基底襯底主表面的芯片安裝區(qū)上的半導(dǎo)體芯片，其中在由柔性膜組成的基底襯底的主表面的芯片安裝區(qū)制作有出氣孔，其中在基底襯底上述主表面的芯片安裝區(qū)中，制作有環(huán)繞上述出氣孔周圍的擋板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件，其中所述的出氣孔安置在偏離上述基底襯底中心的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件，其中所述的粘接材料包含熱固樹脂。
13.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包含下列步驟A)制備由金屬制成的提供多個由框架體分隔的區(qū)域的引線框；B)為上述多個區(qū)域提供膜襯底，上述襯底有第一表面、與上述第一表面相對的第二表面以及多個制作在第一表面上的導(dǎo)電體層；C)用粘接材料將半導(dǎo)體芯片安裝在上述多個襯底的第一表面上，此半導(dǎo)體芯片有制作在其主表面上并安裝在上述多個導(dǎo)電體層上的多個半導(dǎo)體元件和多個外端；D)用多個引線將上述半導(dǎo)體芯片的多個外端與上述多個導(dǎo)電體層電連接起來；E)用樹脂密封上述半導(dǎo)體芯片、上述多個導(dǎo)電體層和上述多個引線；F)在上述襯底的第二表面上制作多個突塊電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的制造半導(dǎo)體器件的方法，還包含在上述步驟F之后將上述由金屬制成的引線框切割成上述多個區(qū)域以便形成多個樹脂模塑的半導(dǎo)體封裝件的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述的步驟E包含使用壓模裝置的轉(zhuǎn)移注模，還包括留下上述框架體內(nèi)的粘附的澆口樹脂以及清除上述框架體外面的粘附的澆口樹脂的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述的步驟B包括用粘接材料將上述襯底固定到由金屬制成的引線框的框架體的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中所述的框架體在上述框架體和上述襯底的粘接區(qū)中有槽口。
全文摘要
一種網(wǎng)格焊球陣列型半導(dǎo)體封裝件,用粘接材料將半導(dǎo)體芯片安裝在柔性膜襯底的表面上,在上述襯底的背面將多個突塊電極排列成矩陣,并用樹脂密封半導(dǎo)體芯片。具體地說,制作一個絕緣層來覆蓋制作在襯底表面上的導(dǎo)電體層圖形,并用粘接材料將半導(dǎo)體芯片安裝在絕緣層上。上述絕緣層在上述半導(dǎo)體芯片下方的區(qū)域中被分割成多個互不相連的部分,利用這種被分割的絕緣層,防止了上述半導(dǎo)體芯片與上述導(dǎo)電體層圖形之間的短路,并抑制了含有上述柔性膜的襯底的變形。
文檔編號H01L23/31GK1206936SQ9811665
公開日1999年2月3日 申請日期1998年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月30日
發(fā)明者藤澤敦, 今野貴史, 大坂慎吾, 春田亮, 一谷昌弘 申請人:株式會社日立制作所, 日立北海半導(dǎo)體株式會社