DE69525697T2

DE69525697T2 - Halbleiteranordnung vom Filmträgertyp mit Anschlusshöcher

Info

Publication number: DE69525697T2
Application number: DE69525697T
Authority: DE
Inventors: Chikara Yamashita
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2015-09-15
Also published as: JPH0888245A; US5668405A; DE69525697D1; JP2595909B2; EP0702404B1; EP0702404A2; EP0702404A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterbauteil und insbesondere auf einen Halbleiterbauteil, bei dem eine integrierte Halbleiterschaltung auf einem Filmträgerband angebracht ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein Verfahren zum Herstellen eines konventionellen Halbleiterbauteils mit einem Filmträgerband ist wie folgt:
Es wird ein Grundfilm hergestellt, der aus Polyimid, Polyester, Glasepoxyd oder ähnlichem hergestellt ist und in dem Transportlöcher zum Tragen und Positionieren und Bauteillöcher zum Anordnen von Halbleiterbauteilen geöffnet sind. Eine Metallfolie aus Kupfer oder ähnlichem wird mit Hilfe von Klebemitteln am Grundfilm angeklebt, wobei anschließend die Metallfolie geätzt wird, um Leitungen mit vorgegebenen Formen und Kontaktflecken für elektrische Auswahl zu bilden.
Als nächstes wird das Innenleitungsverbinden (das im folgenden als "ILB" bezeichnen wird) der Leitungen, die sich in dem Bauteilloch des Filmträgerbandes erstrecken, mit Kontakthökkern, die auf den Elektroden eines IC-Chips ausgebildet sind, durch ein Hitzedruckverfahren oder ein eutektisches Verfahren durchgeführt. Im Filmträgerband wird dann eine elektrische Auswahlprüfung und BT (burn-in test, Einbrenntest) durchgeführt. Danach werden die Leitungen auf gewünschte Längen geschnitten, um Außenleitungsbonden durchzuführen (das im folgenden als "OLB" bezeichnet wird).
Hierbei wird häufig im Falle von Leitungen mit vielen Stiften, um zu vermeiden, daß die Teile für OLB gestreut werden, ein Verfahren durchgeführt, isolierenden Film, der das Filmträgerband bildet, am äußeren Ende der äußeren Leitungen zu belassen. Danach wird zum Beispiel durch OLB das Montieren der Leitungen an den Bondkontakthöckern eines gedruckten Substrats durchgeführt.
Bei einem solchen Verfahren zum Montieren des Halbleiterbauteils mit einem Filmträgertyp ist es, wenn OLB auf das gedruckte Substrat durchgeführt wird, schwierig, Koplanarität in den Leitungen für OLB zu erhalten, da die Leitung für OLB ungefähr 35 um dünn ist. Um hiermit fertig zu werden, war ein Bondwerkzeug OLB erforderlich, das nur für ein Filmträgerband verwendet wird.
Wird es andererseits auf dem selben Substrat mit einem anderen Paket angebracht, das durch Paketrückfließen angebracht werden kann, zum Beispiel QFP (Quad Flat Package, quadratisches Flachgehäuse) muß das Anbringen desselben in einem Schritt durchgeführt werden, der vom Rückflußschritt getrennt ist. Aus diesem Grund wird ein Halbleiterbauteil vom Filmträgertyp nur als ein spezielles Paket verwendet, da er keine Vielzweckeinrichtung ist.
Hierbei ist die äußere Flußteilung bzw. der äußere Abstand in QFP, die bzw. der durch Rückfluß erreicht werden kann, auf ungefähr 0,4 mm begrenzt.
Als ein Paket vom Typ zur Anbringung an der Oberfläche zum Anpassen an die Einschränkung beschreibt "Nikkei Microdevices", Seiten 58-64, März 1994 BGA (Ball Grid Aray, Kugelgitteranordnung), bei der Lötmittelkontakthöcker als äußere Anschlüsse in Form eines Gitters auf der Rückseite des Pakets angeordnet sind. Wenn ein Paket mit 220 Stiften und einer rechteckigen oder quadratischen Größe von 23-24 mm konstruiert wird, kann BGA eine Teilung von ungefähr 1,5 mm realisieren, während QFP eine Teilung von wenigstens ungefähr 0,4 mm erfordert. Daher ist BGA ausgezeichnet bei der Durchführung des Montierens.
Da die äußere Größe von BGA klein ist, wird die Länge der Verdrahtung in der Packung kürzer, wodurch gute elektrische Eigenschaften erhalten werden. Obwohl dieses BGA-Paket ein vielschichtiges gedrucktes Substrat benutzt, kann es ein keramisches Substrat oder ein Filmträgerband verwenden.
Zum Beispiel wird als BGA, die ein Filmträgerband verwendet, ein BGA Paket (im folgenden als der "erste Stand der Technik" bezeichnet) durch die IBM Corporation vorgeschlagen (EIAJ- JEDEC JWG#2-7 "TAPE BALL GRID ARRAY", Mai 1994).
Fig. 1A zeigt eine Querschnittsansicht, die das BGA-Paket zeigt, und Fig. 1B eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des BGA Pakets zeigt, der durch einen Kreis B in Fig. 1A angezeigt ist.
In dem BGA-Paket ist eine Kupferfolienverdrahtung 3, die auf einem Grundfilm 2 ausgebildet ist, mit einem Kontaktfleck 3b verbunden, der unter dem Grundfilm und einer Durchgangslochplattierung 3d ausgebildet ist, das heißt, das Filmträgerband ist durch eine sogenannte Zwei-Schicht-Zwei-Metalltechnik aufgebaut. Im Kontaktflecken 3b ist ein Lötmittelhöcker als ein äußerer Anschluß dadurch ausgebildet, daß eine Lötkugel 11 vorgesehen wird. Ein Höcker 1b auf dem Halbleiter IC-Chip 1 ist mit der inneren Leitung 3a der Kupferfolienverdrahtung 3 verbunden. Weiter ist eine Verstärkungsplatte 13 durch ein Klebemittel 12 darauf geklebt, um das Filmträgerband zu verstärken, und ein Wärmeverteiler 15 ist durch Klebemittel 10, 14 auf dem Halbleiterchip 1 und die Verstärkungsplatte 13 aufgebracht, um den Wärmewiderstand zu verringern.
Wenn der BGA-Halbleiterbauteil auf dem Montagesubstrat angebracht wird, wird Lötpaste mit den Kontaktflecken auf den Montagesubstrat vorgesehen, die nachher an der Lötmittelkugel 11 anhaftet, um diese anzubringen.
Jedoch wachsen in dem BGA-Paket mit dem Filmträgerband die Kosten zur Herstellung desselben auf das ungefähr Fünf- bis Zehnfache im Vergleich zu einem Filmträgerband an, das durch eine konventionelle Drei-Schichten-Ein-Metalltechnik hergestellt ist, da das Filmträgerband desselben durch die Zwei- Schichte-Zwei-Metall-Technik hergestellt ist.
Andererseits leidet das Filmträgerband, das durch die Zwei- Schichten-Zwei-Metalle-Technik hergestellt ist, unter mangelnder mechanischer Stärke, was durch die Banddicke von ungefähr 50-70 um bewirkt wird, wodurch eine Wellung oder ein Biegen des Substrates bewirkt wird, wodurch die leichte Anbringung erschwert wird, die eine ausgezeichnete Eigenschaft von BGA ist. Daher wird die Verstärkungsplatte 13 zum Verstärken der mechanischen Stärke benötigt. Es gibt jedoch das Problem, daß die Lötmittelkugel 11 als Verbindungsmittel mit dem Substrat nach dem Anbringen nicht mit dem bloßen Auge geprüft werden kann. Obwohl der Anbringungszustand falls gewünscht auf andere Weise geprüft werden kann, zum Beispiel durch ein Röntgengerät, ist dies nicht die geeignete Weise für Massenproduktion und wird zu einem Paket mit hohen Kosten führen. Kurz gesagt mangelt es dem ersten Stand der Technik an der Einfachheit des Anbringens, und es ist nicht für viele Zwecke und unterschiedliche Verwendungen geeignet.
Als nächstes offenbaren die japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr. 61-51945 und 1-258454 einen anderen Typ von Halbleiterbauteil, in dem der Zustand der Lötstelle nach dem Anbringen auf einem Paketsubstrat geprüft werden kann. Fig. 2A und 2B zeigen den Halbleiterbauteil, der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 1-258454 offenbart ist (im folgenden als "zweiter Stand der Technik" bezeichnet).
Der Halbleiterbauteil wird LGA (Land Grid Array, Kontaktgitteranordnung) genannt. Er verwendet ein starres Substrat als Packungssubstrat 16, das ähnlich zum oben erwähnten Standard- BGA-Paket ist, und bildet eine Kupferfolienverdrahtung auf und unter dem Substrat 16, verbindet zwischen Kontaktflächen 17a und 17b, die in einer Gitterform auf und unter dem Substrat angeordnet sind, durch Plattierung 17c durch das Loch, wobei weiter eine Kupferplatte zur Mitte der Rückseite des Substrats gedrückt und gebondet wird. Lötmittelplattierung 19 ist im Zusammenhang mit dem Kontaktflecken 17b vorgesehen.
Ein Halbleiter IC-Chip 1 wird durch ein Klebemittel 10 an dem konkaven Teil angeklebt, der in der Mitte des Substrats ausgebildet ist. Der Halbleiter IC-Chip 1 und die Kupferfolienverdrahtung 17 werden durch einen Bonddraht 20 verbunden, woraufhin sie dann anschließend mit Dichtharz 5 abgedichtet werden.
Wenn das LGA-Paket an einem Montagesubstrat 9 angebracht wird, wie die in Fig. 2B gezeigt ist, wird vorher Lötmittelpaste auf die Kontaktflecken des Montagesubstrats 9 durch ein Siebdruckverfahren oder ähnliches aufgebracht, wird das LGA- Paket auf dem Montagesubstrat 9 positioniert und angebracht, und wird Rückfließen des Lötmittels durchgeführt.
Beim Montageverfahren, das heißt dem Rückfließen, steigt Lötmittel 21 auf dem Montagesubstrat 9 hoch und gelangt durch das Durchgangsloch hindurch, um angestiegenes Lötmittel 21a zu bilden. Die Lötmittelverbindung zwischen dem Montagesubstrat 9 dem Paketsubstrat 16 kann mit Hilfe des aufgestiegenen Lötmittels 21 geprüft werden.
Andererseits offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 63-34936 ein LGA-Paket mit einem Filmträgerband (im folgenden als der "dritte Stand der Technik" bezeichnet). Dieses Paket wird dadurch gebildet, daß eine Kupferfolienverdrahtung auf dem Filmträgerband gebildet wird, daß ein Kontaktflecken auf der Rückseite des Bandes gebildet wird, daß sie durch ein Durchgangsloch verbunden werden und ILB eines Halbleiter-IC-Chips mit den inneren Leitungen der Kupferfolienverdrahtung durchgeführt wird. Ähnlich wie beim zweiten Stand der Technik wird dieses Paket angebracht, nachdem Lötmittelpaste vorher auf das Montagesubstrat aufgebracht worden ist.
Bei diesem Paket ist es jedoch unmöglich, den Zustand der Lötverbindung von außerhalb nach dem Montieren zu prüfen, da die Kupferfolienverdrahtung auf dem Substrat so ausgebildet ist, daß sie das Durchgangsloch bedeckt.
Demgemäß werden bei dem Halbleiterbauteil vom BGA-Typ oder LGA-Typ die Möglichkeit der Massenherstellung, ausgezeichnetes Verhalten beim Anbringen, leichtes Prüfen von außen nach dem Anbringen, niedrige Paketkosten und ähnliches erfordert. Von diesen Erfordernissen ist das leichte Prüfen von außen das wichtigste Erfordernis, da es sich auf eine elektrische Prüfung, das Reparieren usw. nach dem Anbringen bezieht.
Hierbei haben der erste und der dritte Stand der Technik das Problem, daß der Zustand der Lötmittelverbindung nach dem Anbringen nicht betrachtet werden kann. Zusätzlich werden beim ersten Stand der Technik die Paketkosten höher, da das Paket ein Filmträgerband der Struktur mit zwei Schichten und zwei Metallen verwendet und das Paket nicht für Massenherstellung geeignet ist, da es die Verstärkungsplatte 13 benötigt.
Beim zweiten Stand der Technik, wie er in Fig. 2B gezeigt ist, ist es möglich, den Zustand der Lötverbindung von außen nach dem Anbringen zu überprüfen. Dieses Paket ist jedoch für Massenherstellung nicht geeignet, indem es ein starres Substrat als Substrat benutzt im Vergleich mit einem Paket, das Filmträgerband verwendet. Außerdem sind bei dieser Paketstruktur die Plattierung 17c durch das Loch, die Lötmittelplattierung 19 auf dem Kontaktflecken 17b und die Kupferplatte 18, um das Niveau zum gelöteten Teil nach der Montage eben zu halten, erforderlich. Daher ist die Paketstruktur komplex, und die Paketkosten werden höher.
Außerdem ist bei dem zweiten und dem dritten Stand der Technik Lötmittel, das beim Montieren erforderlich ist, nicht mit dem Paket, sondern mit dem Montagesubstrat vorgesehen. Das Lötmittel der Lötmittelpaste oder ähnlichem wird durch ein Siebdruckverfahren angebracht. Wenn die Teilung P3 zwischen den Kontaktflecken 17b zum Beispiel 1,37 mm, muß der Durchmesser des Kontaktfleckens ungefähr 0,5-0,6 mm betragen. Hierbei muß der Zwischenraum zwischen dem Paket und dem Montagesubstrat nach dem Montieren ungefähr 0,5-1,0 mm betragen, um sicher eine Verbindung dazwischen herzustellen und thermische Spannungen zu verringern, die dazwischen durch den Unterschied in ihren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auftreten. Daher ist es notwendig, Lötmittelpaste mit einer Dicke von 1,0-1,5 mm dem Kontaktflecken mit einem Durchmesser von ungefähr 0,5-0,6 mm zuzuführen. Als Ergebnis fehlt den Paketen des zweiten und dritten Standes der Technik die Möglichkeit, sie leicht zu montieren.
Ein IC-Bauteil mit Kontaktfleckenanordnungsträger, der ein flexibles Band verwendet und Durchgangslöcher im flexiblen Band hat, ist aus US-A-5045921 bekannt.
Ein IC-Bauteil mit kunststoffgepackten Kontaktfleckenanordnung ist aus US-A-5045914 bekannt, wobei ein Leiterteil mit einem daran angeordneten Loch bei einem Durchgangsloch im Kunststoffpaket freiliegt, was es ermöglicht, daß Kontakthökker auf beiden Seiten des Bauteils gebildet werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist demgemäß eine Aufgabe gemäß der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, ein Halbleiterbauteil zu schaffen, bei dem der Zustand der Verbindung eines Kontakthöckers mit einem Kontaktflecken und der Zustand der Verbindung eines Kontakthöckers mit einem Montagesubstrat leicht geprüft werden kann.
Es ist ein anderes solches Ziel der Erfindung, einen Halbleiterbauteil zu schaffen, in dem die elektrischen Eigenschaften nach dem Montieren leicht geprüft werden können.
Es ist ein weiteres solches Ziel der Erfindung, einen Halbleiterbauteil zu schaffen, der Massenherstellung und niedrige Herstellungskosten ermöglicht.
Es ist noch ein weiteres solches Ziel der Erfindung, einen Halbleiterbauteil zu schaffen, der eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit beim Anbringen hat.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung weist ein Halbleiterbauteil auf
ein Filmträgerband, das einen Grundfilm, in dem ein Bauteilloch und ein Durchgangsloch ausgebildet sind, und eine Metallfolienverdrahtungsschicht aufweist, die auf dem Grundfilm ausgebildet ist, wobei die Metallfolienverdrahtungsschicht ein Ende, das sich in das Bauteilloch erstreckt, um eine innere Leitung zu bilden, und ein anderes Ende einschließt, das sich in das Durchgangsloch erstreckt, um einen Kontaktflecken zu bilden, der vordere und hintere Oberflächen hat;
einen integrierten Halbleiterschaltungschip, der mit einer Elektrode versehen ist, die mit der inneren Leitung der Metallfolienverdrahtungsschicht verbunden ist;
einen Höcker für externe Verbindung, welcher Höcker auf den Kontaktflecken ausgebildet ist und auf einer vorderen Oberfläche oder hinteren Oberfläche des Grundfilms ausgebildet ist, wobei der Höcker aus einem leitenden Material hergestellt ist;
wobei der Kontaktflecken im Bereich des Durchgangsloches mit einer Öffnung versehen ist, die kleiner ist als das Durchgangsloch, wodurch das Material des Höckers durch die Öffnung hindurchgeht und sowohl die vorderen als auch die hinteren Oberflächen des Kontaktfleckens kontaktiert.
Vorzugsweise liegt der Kontaktflecken um die ganze Öffnung herum frei.

KURZE BESCHREIBUNGEN DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung soll detaillierter in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1A eine Querschnittsansicht, die einen konventionellen Halbleiterbauteil zeigt;
Fig. 1B eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des Halbleiterbauteils in Fig. 1A zeigt;
Fig. 2A eine Querschnittsansicht, die einen anderen konventionellen Halbleiterbauteil zeigt;
Fig. 2B eine Vorderansicht, die den Montagezustand des Halbleiterbauteils in Fig. 2A zeigt;
Fig. 3A eine Querschnittsansicht, die einen Halbleiterbauteil in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 3B eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des Halbleiterbauteils in Fig. 3A zeigt;
Fig. 4A Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum bis Fig. 4D Herstellen des Halbleiterbauteils in der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigen;
Fig. 5A eine Querschnittsansicht, die einen Halbleiterbauteil in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 5B eine Querschnittsansicht, die den Montagezustand des Halbleiterbauteils in Fig. 5A zeigt;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht, die einen Halbleiterbauteil in einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
Fig. 7 eine Querschnittsansicht, die einen Halbleiterbauteil in einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein Halbleiterbauteil in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll in den Fig. 3A und 3B erläutert werden, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind, wie sie in den Fig. 1A und 1B verwendet sind. Fig. 3A ist eine Querschnittsansicht, die den Halbleiterbauteil in der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt, und Fig. 3B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil des Halbleiterbauteils in Fig. 3A zeigt, der durch einen Kreis A bezeichnet ist.
Wie dies in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, weist der Halbleiterbauteil in der ersten Ausführungsform einen Halbleiter IC-Chip 1, einen Grundfilm 2, der die Basis eines Filmträgerbandes bildet, Durchgangslöcher 2a und Bauteillöcher 2b, die sich im Grundfilm 2 öffnen, eine Kupferfolienverdrahtung 3, die auf dem Grundfilm 2 ausgebildet ist, innere Leitungen 3a, die am inneren Ende der Kupferfolienverdrahtung 3 ausgebildet sind, Kontaktflecken 3b zum Verbinden nach außen, Öffnungen 3c, die in der Mitte der entsprechenden Kontaktflecken 3b ausgebildet sind, eine Abdeckungsschutzschicht 4, die auf dem Grundfilm 2 mit Ausnahme der Kontaktflecken 3b ausgebildet ist, Abdichtungsharz 5 zum Schützen des Halbleiter IC-Chips 1 und Lötmittelhöcker 6 auf.
Wenn die Abmessungen der Öffnung 3c in der Kupferfolienverdrahtung 3, der Öffnungsteile des Durchgangsloches 2a und der Abdeckungsschutzschicht 4 wie in den Fig. 3B gezeigt ist, Φ1, Φ2 und Φ3 sind, so werden sie so ausgebildet, daß sie die Beziehung Φ3 ≥ Φ2 > Φ1 einhalten.
Das Filmträgerband ist durch ein Verfahren zum Herstellen eines konventionellen Verbundbandes mit drei Schichten und einem Metall hergestellt. Die Durchgangslöcher 2a werden zusammen mit den Bauteillöchern 2b durch Stanzen oder ein Laserverfahren hergestellt. Die Kupferfolienverdrahtung 3, die die inneren Leitungen 3a und Kontaktflecken 3b einschließt und in der die Öffnungen 3c gebildet werden, wird durch Schutzschichtbeschichtung, Belichten, Entwickeln und Ätzen eines Kupferbandes gebildet. Die Schutzschichtabdeckung 4 hat ein vorbestimmtes Muster, das durch Siebdruckverfahren oder ähnliches gebildet ist. Die Lötmittelhöcker 6 werden zum Beispiel dadurch gebildet, daß Lötmittelkugeln auf den Kontaktflecken 3b ausgebildet werden und Rückfließen derselben durchgeführt wird.
Um die Lötmittelhöcker 6 mit einer Teilung P1 dazwischen von 1,27 mm zu schaffen, müssen die Abmessungen (Φ2) der Durchgangslöcher 2a 0,35-0,4 mm sein, die Abmessungen (Φ1) der Öffnungen 3c in der Kupferfolienverdrahtung 3 0,2-0,25 mm betragen, und die Abmessungen (Φ3)in den Öffnungen der Abdeckungsschutzschicht 4 0,4-0,6 mm betragen. In diesem Falle wird die Höhe des Lötmittelhöckers 6 ungefähr 0,5-0,8 mm, wenn eine Lötmittelkugel mit einem Durchmesser von 0,7- 0,9 mm vorgesehen wird und man sie rückfließen läßt.
Beim Rückfließverfahren steigt das Lötmittel zu den Durchgangslöchern 2a durch die Öffnung 3c auf, da die in dem Kontaktflecken 3b gebildete Öffnung 3c einen Ausweichweg für das Flußmittel und freiwerdendes Gas der Lötmittelkugel gibt. Das aufgestiegene Lötmittel 6a erreicht die Oberfläche des Grundfilms 2 nicht, da die Seite des Durchgangsloches 2a nicht plattiert ist und der Grundfilm 2 aus Polyimid oder Polyesterharz hergestellt ist, die keine gute Benetzungseigenschaften für das Lötmittel haben. Es hält in einer konstanten Höhe hinter dem Kontaktflecken 3b an, wodurch das Profil und die Höhe des Lötmittelhöckers 6 vergleichmäßigt werden.
Hierbei kann die Anhaftungsstärke des Lötmittelhöckers 6 am Kontaktflecken 3b vergrößert werden, da Lötmittel zwischen den vorderen und hinteren Oberflächen des Kontaktfleckens 3b durch die Öffnung 3c eine Verbindung herstellt. Da das aufgestiegene Lötmittel 6a, das mit der Oberfläche des Grundfilms 2 verbunden ist, von der Rückseite des Grundfilms 2 beobachtet werden kann, kann darüber hinaus der Verbindungszustand des Lötmittelhöckers 6 leicht überprüft werden.
Fig. 4A-4D sind Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils in der ersten Ausführungsform zeigen. Zuerst wird, wie dies in Fig. 4A gezeigt, die Elektrode 1a des Halbleiter IC-Chips 1 an die innere Leitung 3a gebondet, die sich von dem Filmträgerband erstreckt, wie dies in den Fig. 3A und 3B erklärt ist. Hierbei wird die Kupferfolienverdrahtung 3 durch eine Kupferfolie gebildet mit einer Dicke von ungefähr 35 im. Optional können die Oberfläche der inneren Leitung 3a oder des Kontaktfleckens 3b mit Goldplattierung mit einer Dicke von 0,2-1,0 um oder einer Zinnplattierung mit einer Dicke von 0,3-0,5 um versehen werden.
Der Halbleiter IC-Chip 1 hat einen Höcker mit einer Dicke von ungefähr 10-30 um als eine Elektrode 1a. Eine Aluminiumelektrode mit einer Dicke von 1-2 um, die allgemein mit dem Halbleiter IC-Chip vorgesehen ist, kann jedoch verwendet werden, wie sie ist. Beim Verfahren zum Bonden der inneren Leitung kann auf die Weise des Paketbondens (gang bonding, Gruppenbonden) oder durch Einzelpunktbonden vorgegangen werden, wenn der Höcker als die Elektrode 1a gebildet wird. Wenn die Elektrode 1a eine Aluminiumelektrode ist, kann das Bonden auf die Einzelpunktweise durchgeführt werden.
Als nächstes wird, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist, der Abdichtungsharz 5 dadurch gebildet, indem Harz zur Elektrodenseite des Halbleiter-IC-Chips durch Vergießen und Aushärten desselben zugeführt wird. Dies ist nicht nur zum Schützen des Halbleiter IC-Chips, sondern auch um die innere Leitung 3a zu schützen und sie fest am Grundfilm 2 zu fixieren. Um das Harz zuzuführen, kann das Gießverfahren durch ein Siebdruckverfahren oder ähnliches ersetzt werden. Die Dicke des Dichtharzes beträgt wünschenswerter Weise 200-300 um von der Oberfläche des Halbleiter-IC-Chips 1.
Danach wird, wie dies in Fig. 4C gezeigt ist, der Lötmittelhöcker 6 dadurch gebildet, daß mit Flußmittel beschichtet wird, eine Lötmittelkugel zugeführt wird und man sie rückfließen läßt. Als Verfahren zum Bilden des Lötmittelhöckers 6 kann ein Siebdruckverfahren, ein Abgabeverfahren (dispenser method), ein Spritzgußverfahren zum Zuführen von geschmolzenem Lötmittel, ein Kugelbondverfahren unter Verwendung eines Lötdrahtes oder ähnliches verwendet werden. Der Lötmittelhökker kann durch einen anderen Metallhöcker ersetzt werden. Zum Beispiel kann eine Metallkugel, die mit Lötmittel bedeckt ist, zum Bilden des Höckers verwendet werden.
Der Halbleiterbauteil vom Filmträger-BGA-Typ, der durch ein solches Verfahren hergestellt ist, wie dies in Fig. 4D gezeigt ist, wird auf dem Montagesubstrat 9 mit Hilfe von Kontaktflecken 9a und den Lötmittelhöckern 6 in einer Weise des Paketrückfließens angebracht.
Da die Lötmittelhöcker 6 unter Verwendung von Lötmittelkugeln hergestellt werden, kann in dem Halbleiterbauteil das Anbringen am Montagesubstrat 9 dadurch durchgeführt werden, daß nur Lötmittelpaste mit einer Dicke von 0,1-0,2 mm als Kontaktflecken 9a vorgesehen werden, und kann zusammen mit einem anderen Paket von Oberflächenmontage, zum Beispiel QFP (quad flat package, quadratisches Flachgehäuse) in derselben Weise mit Rückfließen durchgeführt werden.
Wie dies oben erläutert wurde, kann bei dem Halbleiterbauteil vom Filmträger-BGA-Typ der ersten Ausführungsform, da die Öffnung 3c in der Mitte des Kontaktfleckens 3b ausgebildet ist und das Durchgangsloch 2a auf dem Grundfilm 2 gebildet ist, der Verbindungszustand des Lötmittels mit den Kontaktflecken leicht von außerhalb beim Schritt des Zuführens der Lötmittelkugeln zum Paket, um den Lötmittelhöcker zu bilden, überprüft werden. Auch beim Anbringen des BGA Pakets auf dem Montagesubstrat 9 kann darüber hinaus der Verbindungszustand des Lötmittels dadurch überprüft werden, daß man das aufgestiegene Lötmittel 6a von den Durchgangslöchern 2a im Grundfilm 2 betrachtet.
Daher kann das BGA-Paket mit niedrigen Kosten hergestellt werden, da es den Filmträger des billigeren Aufbaus mit drei Schichten und einem Metall verwendet.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B soll ein Halbleiterbauteil in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform erklärt werden. Hierbei ist Fig. 5A eine Querschnittsansicht, die den Halbleiterbauteil in der zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt, und Fig. 5B ist eine Querschnittsansicht, die den Montagezustand des Halbleiterbauteils in Fig. 5A zeigt.
Wie dies in Fig. 5A gezeigt ist, weißt der Halbleiterbauteil der zweiten Ausführungsform einen Halbleiter IC-Chip 1, einen Grundfilm 2, Durchgangslöcher 2a, die sich im Grundfilm 2 öffnen, eine Kupferfolienverdrahtung 3, innere Leitungen 3a, Kontaktflecken 3b, Öffnungen 3c, die in der Mitte der entsprechenden Kontaktflecken 3b ausgebildet sind, eine Schutzabdeckung 4, Dichtharz 5, Lötmittelhöcker 6 und aufgestiegenes Lötmittel 6a auf. Der Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, daß die Lötmittelhöcker 6 von der Kupferfolienverdrahtung 3 zum Grundfilm 2 ausgebildet sind.
Wenn die Abmessungen der Öffnungsteile der Öffnung 3c in der Kupferfolienverdrahtung 3, des Durchgangslochs 2a und der Schutzabdeckung 4, wie dies in Fig. 5A gezeigt ist, Φ11, Φ22 bzw. Φ33 sind, so sind sie dabei so ausgebildet, daß die Beziehung Φ33 ≥ Φ22 > Φ11 eingehalten wird. Das Filmträgerband ist auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines konventionellen Verbundbandes mit drei Schichten und einem Metall hergestellt.
Hierbei ist zum Beispiel, um die Lötmittelhöcker 6 mit einer Teilung P2 zwischen ihnen von 1,0 mm zu versehen, (1)11 gleich 0,1-0,2 mm, 022 gleich 0,3-0,35 mm und 033 gleich 0,35-0,5 mm, wonach dann das Durchgangsloch 2a mit Flußmittel bedeckt wird, eine Lötmittelkugel mit einem Durchmesser von 0,6-0,7 mm zugeführt wird und man sie rückfließen läßt. Auf diese Weise wird die Höhe der Lötmittelhöcker 6 ungefähr 0,4-0,6 mm.
Bei diesem Rückflußverfahren bilden die Lötmittelkugeln keinen Kurzschluß miteinander, da die Höckerteilung P2 1,0 mm beträgt und der Durchmesser der Lötmittelkugeln 0,6-0,7 mm beträgt, wozu beiträgt, daß 022 0,3-0,35 mm beträgt und der Grundfilm 2 aus Polyimidharz oder ähnlichem hergestellt ist, die keine guten Benetzungseigenschaften für das Lötmittel haben. Andererseits steigt das Lötmittel zur Schutzabdeckung 4 durch die Öffnung 3c mit einem 011 von 0,15-0,22 mm auf, die in der Mitte des Kontaktfleckens 3b ausgebildet ist, um das aufgestiegene Lötmittel 6a zu bilden, wobei die Öffnung 3c eine Entweichmöglichkeit für das Flußmittel und abgegebenes Gas der Lötmittelkugel ergibt.
Da die Rückseite des Kontaktfleckens 3b mit der Schutzabdeckung 4 bedeckt ist, die keine guten Benetzungseigenschaften hat, bilden die aufgestiegenen Höcker 6a keinen Kurzschluß miteinander, und die Lötmittelhöcker 6 haben nach dem Rückfließen ein gleichförmiges Profil und eine gleichförmige Höhe von 0,4-0,6 mm.
Da das aufgestiegene Lötmittel 6a von der Vorderseite des Grundfilms 2 betrachtet werden kann, kann bei dieser Ausführungsform der Verbindungszustand des Lötmittelhöckers 6, der auf der Rückseite des Grundfilms 2 mit dem Kontaktflecken 3b gebildet ist, leicht überprüft werden.
Der Halbleiterbauteil, der durch ein solches Verfahren hergestellt ist, wie es in Fig. 5B gezeigt ist, wird auf dem Montagesubstrat 9 mit Hilfe von Kontaktflecken 9a und den Lötmittelhöckern 6 in einer Paketrückfließweise angebracht. Hierbei kann die hintere Oberfläche des Halbleiter-IC-Chips 1 auch an dem Montagesubstrat 9 durch einen Kontaktflecken 9b befestigt werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann dadurch, sogar wenn der Halbleiter-IC-Chip viel Wärme erzeugt, die Wärme vom Chip zum Montagesubstrat 9 abgeführt werden.
Als nächstes soll ein Halbleiterbauteil in einer dritten bevorzugten Ausführungsform in Fig. 6 beschrieben werden, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind, wie sie in den Fig. 5A und 5B verwendet sind. Auch bei der dritten Ausführungsform sind die Lötmittelhöcker 6 von der Kupferfolienverdrahtung 3 zum Grundfilm 2 ausgebildet. Der Halbleiter-IC-Chip 1 ist jedoch so angeordnet, daß er zur vorderen Oberfläche des Grundfilms 2 gerichtet ist, das heißt, in aufrechter Weise.
Weiter soll der Halbleiterbauteil einer vierten bevorzugten Ausführungsform in Fig. 7 beschrieben werden, wo gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind, wie sie in den Fig. 3A und 3B verwendet werden. Bei der vierten Ausführungsform ist der Halbleiter-IC-Chip 1 so angeordnet, daß er zur hinteren Oberfläche des Grundfilms 2 gerichtet ist, das heißt, in einer nach unten gerichteten Weise.
In dem Halbleiterbauteil vom Filmträger-BGA-Typ der Erfindung kann der Halbleiter-IC-Chip sowohl nach oben zeigend als auch nach unten zeigend gebondet werden. Auch können Höcker sowohl auf dem Grundfilm als auch auf einer Schutzabdeckung ausgebildet werden. Daher kann die Struktur des Halbleiterbauteils optional in Abhängigkeit von den Charakteristiken und der Montagestruktur eines IC-Chips ausgewählt werden.
Der Halbleiterbauteil der Erfindung hat einen solchen Aufbau, daß der Verbindungszustand eines Lötmittelhöckers mit einer Kupferfolienverdrahtung und der Verbindungszustand eines Pakets mit einem Montagesubstrat leicht überprüft werden kann. Außerdem können die elektrischen Eigenschaften des Halbleiterbauteils sogar nach dem Anbringen leicht beobachtet werden. Daher hat der Bauteil den Vorteil, daß man sofort beurteilen, ob der Halbleiterbauteil ersetzt werden muß oder erneut Rückfließen ausgesetzt werden muß.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsformen für vollständige und deutliche Offenbarung beschrieben worden ist, sollen die beigefügten Ansprüche nicht in dieser Weise begrenzt sein. Sie sollen vielmehr so ausgelegt werden, daß sie alle Abwandlungen und alternativen Konstruktionen umfassen, die dem Fachmann in den Sinn kommen und die gut in die Grundlehren fallen, die hier beschrieben worden sind.

Claims

1. Halbleiterbauteil, der aufweist:

ein Filmträgerband, das einen Grundfilm (2), in dem ein Bauteilloch (2b) und ein Durchgangsloch (2a) ausgebildet sind, und eine Metallfolienverdrahtungsschicht (3) aufweist, die auf dem Grundfilm (2) ausgebildet ist, wobei die Metallfolienverdrahtungsschicht (3) ein Ende, das sich in das Bauteilloch (2b) erstreckt, um eine innere Leitung (3d) zu bilden, und ein anderes Ende aufweist, das sich auf das Durchgangsloch (2a) zu erstreckt, um einen Kontaktflecken (3b) zu bilden, der vordere und hintere Oberflächen hat;

einen integrierten Halbleiterschaltungschip (1), der mit einer Elektrode (1d) versehen ist, die mit der inneren Leitung (3d) der Metallfolienverdrahtungsschicht (3) verbunden ist;

gekennzeichnet durch

einen Höcker (6) für äußere Verbindung, welcher Höcker (6) auf dem Kontaktflecken (3b) ausgebildet ist und auf der vorderen oder hinteren Oberfläche des Grundfilms (2) ausgebildet ist, welcher Höcker (6) aus einem leitenden Material hergestellt ist;

wobei der Kontaktflecken (3b) im Bereich des Durchgangsloches (2a) mit einer Öffnung (3a) versehen ist, die kleiner ist als das Durchgangslochs (2a), wobei das Material des Höckers (6) durch die Öffnung (3a) hindurchgelangt und sowohl die vordere als auch die hintere Oberfläche des Kontaktfleckens (3b) berührt.

2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, bei dem der Kontaktflecken um die gesamte Öffnung herum frei liegt.

3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1 oder 2, bei der Dichtharz vorgesehen ist, um den integrierten Halbleiterschaltungschip zu schützten.

4. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, 2 oder 3, der weiter eine Schutzabdeckung aufweist, die auf der Metallfolienverdrahtungsschicht ausgebildet ist und eine Öffnung aufweist, die dem Kontaktflecken entspricht.

5. Halbleiterbauteil nach Anspruch 4, bei der die Öffnung der Schutzabdeckung Abmessungen hat, die größer sind als das Durchgangsloch.

6. Halbleiterbauteil nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem der Kontakthöcker aus einer Lötmittelkugel hergestellt ist.

7. Halbleiterbauteil nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem der innere Draht und/oder der Kontaktflecken der Metallfolienschicht mit Gold, Zinn oder ähnlichem plattiert ist.

8. Halbleiterbauteil nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die Elektrode der integrierten Halbleiterschaltung einen Höcker bildet.