发明的公开
本发明的目的是提供一种可以制造防止封装发生裂缝且可靠性
优良的小型半导体封装的半导体封装用芯片支持基片、使用该基片的
半导体装置和它们的制造方法。
本发明的半导体芯片用支持基片是这样一种半导体芯片用支持
基片:
A、在绝缘性支持基片的一个表面上,有2个以上的具有
半导体芯片装载部分的布线,
在把半导体芯片装载到该布线的半导体芯片装载部分上
去时,配置并形成为使得上述半导体芯片的下表面部分和上
述布线的端面和上述绝缘性支持基片的上述表面之间形成空
隙,
B、在面朝上述绝缘性支持基片的上述空隙的部位上,至
少形成一个贯通孔,
C、包括上述布线的半导体芯片装载部分在内,在装载半
导体芯片的半导体芯片装载部分上形成了绝缘性膜状粘接构
件,
其特征是:
至少在半导体芯片通过上述绝缘性膜状粘接构件进行装载的阶
段,上述绝缘性膜状粘接构件,是Tg(玻璃化转变温度)100℃以上,
残存挥发量2.0%(重量/重量)以下的绝缘性膜状粘接构件。
在本发明中,既可以在半导体芯片装载区域部分形成Tg100℃以
上,2.0%(重量/重量)以下的绝缘性膜状粘接构件,也可以在半导
体芯片装载区域部分形成Tg80℃以上,残存挥发量15.0%(重量/重
量)以下的绝缘性膜状粘接构件,并在通过上述绝缘性膜状粘接构件
装载半导体芯片的阶段之前的阶段,对上述绝缘性膜状粘接构件施行
加热处理,使上述绝缘性膜状粘接构件变成为Tg100℃以上,残存挥
发量2.0%(重量/重量)以下的绝缘性膜状粘接构件。
本发明的半导体封装用芯片支持基片的理想的实施方案,是这样
一种基片:
A′、在绝缘性支持基片的一个表面上,至少已形成了2
条布线,该布线具有用于和半导体芯片电极进行连接的内部
连接部分和半导体芯片装载部分,
上述布线,在把半导体芯片装载到该布线的半导体芯片
装载部分上去时,被配置为使绝缘性膜状粘接构件的绝缘性
支持基片相向面和上述布线的端面和上述绝缘性支持基片之
间形成空隙,
B′、在上述绝缘性支持基片上,在既是形成上述绝缘性
支持基片的上述布线的部位又是设置与上述内部连接部分导
通的外部连接部分的部位上设有开口部分,
C′、在上述绝缘性支持基片上,在面朝上述空隙的部位,
至少形成一个贯通孔,
D′、包括上述布线的半导体芯片装载部分在内,在装载
半导体芯片的半导体芯片装载部分上形成了绝缘性膜状粘接
构件,
其特征是:
至少在半导体芯片通过上述绝缘性膜状粘接构件进行装载的阶
段,上述绝缘性的膜状粘接构件,是Tg100℃以上,残存挥发量2.0%
(重量/重量)以下的绝缘性膜状粘接构件。
此外,在本发明中,还提供具备下述(1)~(3)的各个工序的
半导体芯片用芯片装载基片的制造方法。
(1)在绝缘性支持基片上形成贯通孔的工序;
(2)在上述绝缘性支持基片的一个表面上,在把半导体芯片装载
到该布线的半导体芯片装载部分上时,把具有半导体芯片装载部分的
2个以上的布线配置并形成为使得半导体芯片下表面部分和上述布线
的端面和上述绝缘支持基片的上述表面之间,形成连接到至少一个上
述贯通孔上的空隙的布线形成工序;
(3)包括上述布线的半导体芯片装载部分在内,在装载半导体芯
片的半导体芯片装载部分上,形成具有上述特性的绝缘性膜状粘接构
件的粘接层形成工序。
本发明中的粘接层(绝缘性膜状粘接构件),也可以采用例如把
具备上述特性(即玻璃化转变温度100℃以上,残存挥发量2.0%(重
量/重量)以下)的绝缘性膜状粘接构件贴到半导体芯片装载部分上
的办法形成,也可以采用先把玻璃化转变温度80℃以上,残存挥发
量15.0%(重量/重量)以下的绝缘性膜状粘接构件预先形成(例如
用粘贴膜的办法)在半导体芯片装载部分上,在半导体芯片装载前进
行加热处理使该绝缘性膜状粘接构件具备上述特性的办法形成。
另外,在粘接层形成工序包含粘贴绝缘性膜状粘接构件的工序的
情况下,从作业性的观点来看,希望要粘贴的绝缘性膜状粘接构件是
自我支持性膜。
此外,在本发明中,可以提供具备本发明的芯片支持基片、已装
载到该芯片支持基片的半导体芯片装载区域上的半导体芯片和密封
该半导体芯片的密封构件的半导体装置,以及该半导体装置的制造方
法。
作为在本发明中应用的绝缘性支持基片,可以举出由聚酰胺、环
氧树脂或聚酰亚胺等的塑料构成的薄膜,或把聚酰胺、环氧树脂或聚
酰亚胺等的塑料含浸于玻璃无纺布中使之硬化后的基片。
要想在绝缘性支持基片的一个表面上形成具有半导体芯片装载
部分的布线,可以使用腐蚀铜箔法、在规定的部位镀铜的方法和同时
使用二者的方法等。
要想在绝缘性支持基片上设置外部连接部分和贯通孔等的开口
部分,可以用钻孔加工或冲孔等的机械加工,或者准分子激光或二氧
化碳气体激光等的激光加工等方法进行。此外还可以用在有粘接性的
绝缘基材上预先设置开口部分,再把它和铜箔等的布线形成用金属箔
粘贴起来的方法、在带铜箔或者预先形成了布线的绝缘基材上设置开
口的方法、或同时使用二者的方法等。与内部连接部分导通的外部连
接部分,可以采用在绝缘性支持基片开口部分上,用焊料球或电镀等
形成凸点的办法制作。外部连接部分连接到外部的基片上。
布线和半导体芯片电极的电连方法,可以用使半导体芯片面朝下
地装载到半导体芯片装载部分上,用金属丝键合技术把半导体芯片电
极和设于上述布线上的内部连接部分连接起来的方法,或使半导体芯
片面朝下地装载到半导体芯片装载部分上,再把把半导体芯片电极和
设于上述布线上的连接端子连接起来的方法等进行。
要想把绝缘性支持基片连接到外部,可以用下述方法进行:在绝
缘性支持基片的已经形成了布线的部位设置开口,通过该开口,在与
绝缘性支持基片的已经形成了布线的面相对的面上,设置与布线电连
的外部端子等。
绝缘性膜状粘接构件上,可以使用单层的膜,或在由聚酰胺、环
氧树脂或聚酰亚胺等构成的塑料薄膜上单面或两面涂上粘接剂的粘
接构件。
作为绝缘性膜状粘接构件,例如,有使用下述通式(1)表示的4
碳酸2无水物的含量为全4碳酸2无水物的70摩尔%以上的4碳酸2
无水物与二(元)胺进行反应得到的聚酰亚胺树脂、或者由环氧树脂
等的热硬化性树脂构成的膜状粘接构件。此外在该构件中还可以含有
由二氧化硅、氧化铝等的无机物质构成填料。
![]()
………(1)
(其中,n表示n=2~20的整数)
具备本发明的芯片支持基片的绝缘性膜状粘接构件,在半导体芯
片通过上述绝缘性膜状粘接构件进行装载的阶段,是Tg在100℃以
上,残存挥发量2.0%(重量/重量)以下的绝缘性膜状粘接构件。
由于在通过上述绝缘性膜状粘接构件装载半导体芯片的阶段,使
Tg在100℃以上,残存挥发量2.0%(重量/重量)以下,故例如既可
以粘贴Tg在100℃以上,残存挥发量2.0%(重量/重量)以下的绝缘
性膜状粘接构件,也可以在形成Tg80℃以上,残存挥发量15.0%(重
量/重量)以下的绝缘性膜状粘接构件,并把它粘贴到基片上之后,在
通过上述绝缘性膜装载半导体芯片的阶段之前的阶段,对该绝缘性膜
施行加热处理。
在绝缘性支持基片的将变成为面朝上述空隙的部位上,至少要形
成一个以上的贯通孔。孔径并不特别重要,但理想的是0.05毫米以
上1.000毫米以下。其位置也没什么特别限制,但理想的是尽量均等
地配置多个,这些孔径和配置,可以根据布线图形进行选择。
使用本发明的半导体封装用芯片支持基片制造半导体封装,首
先,把半导体芯片装载到本发明的半导体芯片封装用芯片支持基片的
绝缘性膜状粘接构件面上。这时,也可以同时使用膏状的管芯粘接
剂。其次,用金属丝键合技术把半导体芯片电极连接到支持基片的内
部连接部分上。再对半导体芯片的至少是半导体芯片电极面进行树脂
密封,再把焊料球装载到外部连接部分上,用这种办法可以制造半导
体封装。
优选实施例
管芯粘接膜形成例
(1)聚酰亚胺的合成
向具备温度计、搅拌机、氮气导入管和干燥管的1000ml的4个
烧瓶内,加入2,2(4-氨基苯氧基苯基)丙烷(以下,简称为BAPP)41g
(0.1摩尔)和N-甲基-2-吡咯烷酮374g,使之溶解。
BAPP溶解后,在水浴中冷却全部烧瓶,边激烈地搅拌边每次少
量地添加十亚甲基双三苯六甲酸酯二酸酣52.2g(0.1摩尔)。保持原状
不变,在水浴中,在氮气气流下搅拌6小时使之反应,得到聚酰胺酸
溶液。
向该聚酰胺酸溶液中加入二甲苯250g,在170~180℃下边吹氮
气边与水一起共沸除去二甲苯,进行亚胺化。在反应结束后,向水中
注入反应液,用过滤法得到沉淀后的聚合物,进行干燥后,得到聚酰
亚胺A。
(2)环氧树脂溶液的调制
把环氧树脂、酚醛树脂和催化剂以表1所示的量进行混合,调制
环氧树脂溶液1~3。
表1
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R-170;双酚AD型环氧树脂
EXA-830:双酚F型环氧树脂
ESCN-195:甲酚酚醛型环氧树脂
EPPN-502:水杨基乙醛酚醛型环氧树脂
HP-850N:苯酚酚醛型树脂
TPPK:四苯基硼酸四苯基鏻盐
(3)管芯粘接膜的形成
在下述表2所示的配合和干燥条件下制作膜。
表2
实施例 实施例 实施例 实施例 实施例 比较例 比较例
1 2 3 4 5 6 7
聚酰亚
胺A
10g 10g 10g 10g 10g 10g 10g
环氧树
脂溶液
1 1 1 3 1 1 2
10g 10g 10g 10g 10g 10g 10g
干燥条
件
150℃ 150℃ 120℃ 120℃ 80℃ 120℃ 120℃
30分 40分 40分 40分 30分 40分 40分
贴膜后
的处理
150℃ 150℃
30分 30分
膜的Tg
106℃ 106℃ 104℃ 107℃ 105℃ 97℃ 107℃
残存挥
发成分
1.9% 1.2% 1.8% 1.9% 1.3% 2.2% 3.0%
空隙状
态
良好 良好 良好 良好 良好 不合格 不合格
耐软化
性
良好 良好 良好 良好 良好 不合格 不合格
实施例1~5、比较例1~2
用图1对本发明的实施例进行说明。
把聚酰亚胺粘接剂涂到聚酰亚胺膜的两面上。用钻孔加工法在厚
度0.07mm的聚酰亚胺键合薄板1上形成将成为外部连接部分的开口
部分3和贯通孔(通气孔)9。其次,在粘接厚度为0.018mm的铜箔
(日本电解(株)生产,商品名:SLP-18)后,用通常的刻蚀法形成
内部连接部分和展开布线2。
对已经露出来的布线,依次施行(未画出)无电解镀镍(膜厚:
5微米)和无电解镀金(膜厚:0.8微米)。在这里虽然使用的是无
电解电镀,但也可以使用电解电镀。
接着,用冲压模具冲压成膜状,准备已形成了多组的内部连接部
分、展开布线、外部连接部分的支持基片(图1(a))。作为支持基片
的制作方法,可以是用激光加工,在市售的2层(铜/聚酰亚胺)挠
性基片的聚酰亚胺上,形成外部连接部分孔的方法。
其次,把如上述那样地形成的管芯粘接膜4粘接到支持基片的半
导体芯片装载区域上(图1(b))。粘接的条件例如定为,温度:160
℃,时间:5秒,压力:3kgf/cm2。这时,管芯粘接膜在布线等的金
属部分进行粘接,要使得和键合薄板不粘接。
其次,在粘接后的管芯粘接膜上边,用无银膏10(日立化成工业
株式会社生产,商品名:EN-4322),把半导体芯片6粘接到支持基
片的规定的位置上,进行180℃,1小时的后处理,使管芯粘接膜和
无银膏硬化。这时,在无布线和金属图形的部分处,在管芯粘接膜和
键合薄板之间形成与贯通孔连接的空隙10。
此外,用键合金丝5把半导体芯片电极和内部连接部分电连起来
(图1(c))。把这样形成的中间产品装填到传输铸模模具中去,用
半导体密封用环氧树脂7(日立化成工业(株)生产,商品名:CL-
7700)逐个进行密封(图1(d))。然后,把焊料球8配置到将成为外
部连接部分的开口部分上使之熔融(图1(e)),使用冲床使各个封装
分离,得到半导体封装(图1(f)。
对所得到的封装中的空隙11进行观察的结果,和进行耐软化性
试验的结果,示于上述表2。
另外,表2中的‘Tg’是用热机械分析(TMP),在升温5℃/
分、荷重5kg下测定的结果,‘残存挥发量’是对纵横5cm的膜进
行200℃/2小时加热,由其前后的重量变化计算出来的。此外,‘耐
软化性’是在30℃/75%HR/96小时的条件下吸湿后进行红外线(IR)
软化试验,用目视观察外观的胀大,没有胀大的定为良好,有胀大的
定为不合格。至于‘空隙’,已形成了空隙的定为良好,没形成空隙
的,定为不合格。