專利名稱:半導體器件及其制造方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種半導體器件及其制造方法。特別地講,本發(fā)明涉及一種包括配線板和安裝在所述配線板上的半導體元件的半導體器件,以及涉及一種制造它的方法。
背景技術:
用于將半導體元件與配線板的配線連接起來的技術大致上可分為(1)引線接合(WB)法(例如,見日本特開平4-286134號公報),(2)倒裝芯片接合(FC)法(例如,見日本特開2000-36504號公報),(3)TAB(卷帶式自動接合)法(例如,見日本特開平8-88245號公報)以及類似方法。下面,將簡要地描述上述這些方法。
首先,參看圖17A、17B和18描述WB法。圖17A是一個俯視圖,示出了半導體芯片與引線框通過接合引線而彼此連接的狀態(tài),圖17B是沿著圖17A中的線A-A所作的剖視圖。圖18是采用WB法的半導體器件的剖視圖。
如圖17A和17B所示,在WB法中,半導體芯片501首先以裸片(die)接合方式接合在所述引線框的裸片墊504上。然后,半導體芯片501的引線接合墊502借助于接合引線503連接在所述引線框的外部端子505的內(nèi)引腳部上。隨后,如圖18所示,包括半導體芯片501和外部端子505的所述內(nèi)引腳部的區(qū)域用密封樹脂506密封,從而,可獲得樹脂密封體(半導體器件)500。
下面,參看圖19描述FC法。圖19示出了采用FC法的半導體器件600的橫截面結構。在FC法中,基板601(配線板)的配線層602借助于凸點603與半導體芯片605的電極604連接?;?01與半導體芯片605之間的間隙用密封樹脂607密封,并且配線層602、凸點603和電極604均嵌在密封樹脂607中。在圖19中,附圖標記606表示形成有晶體管的敏感區(qū)。
接著,將參看圖20至23描述采用TAB法的半導體器件。圖20和22示出了采用TAB法的半導體器件700的橫截面結構,圖21和23示出了半導體器件700安裝在安裝板709的狀態(tài)。
圖20和22中所示的半導體器件700包含一個基膜702和一個半導體IC芯片701。半導體IC芯片701安置在形成于基膜702中的器件容孔中。銅箔配線703形成在基膜702的一個面上。半導體IC芯片701的電極701a與銅箔配線703的內(nèi)末端部(內(nèi)引腳703a)連接。在銅箔配線703中的相對于內(nèi)引腳703a位于外側的部分上,設有用于外部連接的連接盤703b。釬料凸點706與連接盤703b連接。通孔702a形成在基膜702中,在每個連接盤703b的中心分別形成有一個細孔703c。覆蓋保護層704形成在基膜702上。所述器件容孔充填著密封樹脂705,以保護半導體IC芯片701。
在所述半導體器件700中,釬料凸點706用作外引腳。如圖21和23所示,釬料凸點706放置在安裝板709上的接合墊709a上,并且半導體器件700使用大規(guī)?;亓魈幚戆惭b在安裝板709上。
然而,在采用WB法的半導體器件500中,引線接合墊502和外部端子505需要逐個地由接合引線503彼此連接。因此,會存在以下問題隨著引線接合墊502或外部端子505的數(shù)目的增大,操作所需的時間和勞力就會增加,從而可使生產(chǎn)率降低(見圖17A和17B)。如圖18所示,采用WB法的半導體器件500具有這種結構,即在所述結構中,每個接合引線503的一部分在所述圖中均位于半導體芯片501的下表面的下方,并且半導體芯片501和接合引線503用密封樹脂506密封。因此,降低半導體器件500的厚度會受到相當大的限制。而且,相鄰引線接合墊502之間的間距由相鄰外部端子505之間的間距限定。外部端子505焊接在所述基板上。因此,在目前情況下,所述外部端子之間的間距大約為0.4mm,以便可防止出現(xiàn)問題例如所述外部端子之間的短路。即使所述半導體芯片的引線接合墊502之間的間距可得到降低,也很難將外部端子505之間的間距降至0.4mm以下。這已成為減小半導體器件的尺寸的障礙。
采用FC法的半導體器件600(見圖19)具有以下問題。在采用FC法的半導體器件中,相鄰電極604之間的間距小于外部端子505之間的間距(見圖17)。因此,半導體芯片605與基板601的對正需要非常高的精度。
而且,還存在以下問題,即基板601往往會非常昂貴。原因在于,在采用FC法的半導體器件中,基板601需要具有包含與半導體芯片605的電極604對應的微細配線的配線層602。另一原因在于,當電極604的數(shù)目很大時,基板601(配線板)需要具有多層結構,從而會導致成本增加。
而且,采用FC法的半導體器件600具有這種結構,即在所述結構中,半導體芯片605借助于凸點603與配線板601連接,因此需要盡可能接近地使半導體芯片605的線性熱膨脹系數(shù)與基板601的線性熱膨脹系數(shù)匹配。原因在于,當半導體芯片605的線性熱膨脹系數(shù)與基板601的線性熱膨脹系數(shù)之間相差較大時,就會有應力作用在例如凸點603上,從而,半導體芯片605與配線板601之間的電連接會遭到破壞。因此,需要使這兩個元件的線性熱膨脹系數(shù)相匹配,從而,對材料選擇要有嚴格限制。
此外,在采用FC法的半導體器件600中,在借助于凸點605將半導體芯片605與基板601連接起來之后,使半導體芯片605與基板601之間的間隙充填著樹脂(底層填充劑)607,這個步驟將導致成本增加,還可導致步驟數(shù)增加,因此,會降低生產(chǎn)率。而且,還存在以下問題在采用FC法的半導體器件600中的所述半導體芯片的散熱性能低于采用WB法的半導體器件中的散熱性能。在采用WB法的半導體器件中,所述半導體芯片的本體部的一個面借助于由樹脂、釬料和類似物構成的薄的接合材料層固定在具有高的熱傳導性的所述裸片墊上,因此,所述半導體芯片的散熱性能相對較好。另一方面,在采用FC法的半導體器件中,半導體芯片605借助于凸點603與基板601連接,因此,半導體芯片605的本體部中的與基板601相反的面與基板601的半導體芯片605側的面之間的距離大于采用WB法的半導體器件中的距離,從而,所述半導體芯片的散熱性能差。而且,在采用FC法的半導體器件600的制造過程中,需要形成凸點603,而這需要時間和勞力。
采用TAB法的半導體器件700具有以下問題。在采用TAB法的半導體器件700的制造過程中,用于使半導體IC芯片701的電極701a與內(nèi)引腳703a連接的內(nèi)引腳接合(ILB)步驟和用于使釬料凸點706形成在連接盤703b上的外引腳接合步驟(OLB)需要使用完全不同的方法執(zhí)行,從而,這些步驟需要時間和勞力。而且,需要將安置在所述器件容孔中的半導體IC芯片701用密封樹脂705密封。上述步驟也需要時間和勞力,因此,采用TAB法的半導體器件700的生產(chǎn)率很低。
本發(fā)明提供了一種與采用WB法、FC法或TAB法的半導體器件相比可使它們的缺點減少的半導體器件。本發(fā)明提供了一種例如具有高的生產(chǎn)率的半導體器件。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的半導體器件包括第一半導體元件,其包括第一元件本體部和第一元件電極,所述第一元件本體部具有第一面和與所述第一面相反的第二面,所述第一元件電極形成在所述第一面上;配線板,其包括絕緣基板和形成在所述絕緣基板的一個主面上的第一配線層,并且被安置成使所述主面與所述第一元件本體部的所述第二面相對;第一薄膜,其覆蓋著包括所述第一元件電極的表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的面的至少一部分和所述配線板的位于所述第一半導體元件側的面的至少一部分;以及第二配線層,其形成在所述第一薄膜的位于所述配線板側的面上,并且包括具有第一端和第二端的第一配線;其中,所述第一配線的第一端接合在所述第一元件電極上,所述第一配線的第二端接合在所述第一配線層的一部分上。
本發(fā)明的半導體器件制造方法包括以下安裝步驟將具有第一元件本體部和設在所述第一元件本體部上的第一元件電極的第一半導體元件放置在包括絕緣基板和形成在所述絕緣基板的主面上的第一配線層的配線板上,使所述第一元件本體部中的與設有所述第一元件電極的面相反的面與所述絕緣基板的所述主面相對;在一個片材中,所述片材包括薄膜和形成在所述薄膜的一個主面上的第二配線層,所述第二配線層包含具有第一端和第二端的第一配線,使所述第一配線的第一端接合在所述第一元件電極上,所述第一配線的第二端接合在所述第一配線層的一部分上;以及使包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的面的至少一部分和所述配線板的位于所述第一半導體元件側的面的至少一部分覆蓋著所述薄膜。
圖1A是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式1的半導體器件的一個實施例;圖1B是俯視圖,示意性地示出了圖1A中的所述半導體器件;圖2是透視圖,示意性地示出了圖1A中的所述半導體器件;圖3是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式1的所述半導體器件的另一個實施例;圖4A和4B是剖視圖,示出了用于說明實施方式1的所述半導體器件的制造方法的一個實施例的工序順序步驟;圖5A和5B是剖視圖,示出了用于說明實施方式1的所述半導體器件的制造方法的所述實施例的工序順序步驟;圖6A和6B是剖視圖,示出了用于說明實施方式1的所述半導體器件的制造方法的所述實施例的工序順序步驟;圖7是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式1的所述半導體器件的另一個實施例;圖8是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式1的所述半導體器件的另一個實施例;圖9是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式1的所述半導體器件的另一個實施例;
圖10是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式1的所述半導體器件的另一個實施例;圖11A是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式1的所述半導體器件的另一個實施例;圖11B是本發(fā)明的實施方式1的所述半導體器件的所述另一個實施例的一部分的放大圖;圖12是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式2的半導體器件的一個實施例;圖13是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式2的所述半導體器件的另一個實施例;圖14是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式2的所述半導體器件的另一個實施例;圖15是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式2的所述半導體器件的另一個實施例;圖16是剖視圖,示意性地示出了本發(fā)明的實施方式2的所述半導體器件的另一個實施例;圖17A是俯視圖,用于說明半導體芯片與引線框通過接合引線彼此連接的狀態(tài);圖17B是沿著圖17A中的線A-A所作的剖視圖;圖18是剖視圖,示出了采用WB法的傳統(tǒng)半導體器件的一個
具體實施例方式
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述第一薄膜是實質(zhì)上透明的。在此,“實質(zhì)上透明”意思是這種程度的透明,即位于所述第一薄膜的一個主面?zhèn)鹊乃龅谝话雽w元件的所述第一元件電極和/或形成在所述絕緣基板上的所述第一配線層可從所述第一薄膜的另一主面?zhèn)瓤吹健?br>
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述第一半導體元件和所述絕緣基板借助于接合材料彼此接合。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述半導體器件還包含一個電磁屏蔽層,其形成在所述第一薄膜上的與位于所述配線板側的所述面相反的面上。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,由所述第一薄膜和所述第二配線層構成的層合體中的位于所述第二配線層側的面的一部分直接或間接附著在包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的所述面上。而且,在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,還優(yōu)選地,所述層合體的位于所述第二配線層側的所述面上的與所述部分不同的另一部分也直接或間接附著在所述第一元件本體部的一個側面上。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,由所述第一薄膜和所述第二配線層構成的層合體中的位于所述配線板側的面直接或間接接合在所述第一半導體元件和所述配線板上,并且所述第一半導體元件安置在由所述層合體和所述配線板包圍著的封閉空間內(nèi)。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述第一配線的所述第一端與所述第一元件電極接觸,所述第一配線的所述第二端與所述第一配線層的所述部分接觸。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述半導體器件還包含第三配線層,其形成在所述第一薄膜上的與位于所述配線板側的所述面相反的面上。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述半導體器件還包含第二半導體元件,其具有第二元件電極,其中,所述第二元件電極接合在所述第三配線層上。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述第一薄膜上的與位于所述配線板側的所述面相反的面包含一個平面,所述平面的面積等于或大于所述第一元件本體部的所述第一面的面積。而且,在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,所述半導體器件還包含第二半導體元件,其具有第二元件本體部和一個設在所述第二元件本體部上的第二元件電極;其中,所述第二半導體元件這樣安置在所述第一薄膜上,即所述第二元件本體部上的與包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的面相反的面與所述第一薄膜的所述平面相對。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述半導體器件還包含第二薄膜,其覆蓋著包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第二半導體元件的所述面的至少一部分和所述配線板的位于所述第二半導體元件側的面的至少一部分;以及第四配線層,其形成在所述第二薄膜的位于所述配線板側的面上,并且包含具有第一端和第二端的第二配線;其中,所述第二配線的第一端接合在所述第二元件電極上,所述第二配線的低弱端接合在所述第一配線層中的不同于與所述第一配線的所述第二端接合著的所述部分的另一部分上。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,一個凹部形成在所述絕緣基板中的配設有所述第一配線層的面?zhèn)?,并且所述第一半導體元件安置在所述凹部中。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述絕緣基板中的配設有所述第一配線層的所述面與所述第一元件本體部的所述第一面處于大致相同的平面上。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述第一薄膜上的與位于所述配線板側的所述面相反的面大致平坦。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述半導體器件還包含第二半導體元件,其具有第二元件本體部和一個設在所述第二元件本體部上的第二元件電極;其中,所述第二半導體元件這樣安置在所述第一薄膜上,即所述第二半導體元件上的與包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的面相反的面與所述第一薄膜的所述平面相對。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述半導體器件還包含第二薄膜,其覆蓋著包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第二半導體元件的所述面的至少一部分和所述配線板的位于所述第二半導體元件側的面的至少一部分;以及第四配線層,其形成在所述第二薄膜的位于所述配線板側的面上,并且包含具有第一端和第二端的第二配線;其中,所述第二配線的第一端接合在所述第二元件電極上,所述第二配線的第二端接合在所述第一配線層中的不同于與所述第一配線的所述第二端接合的所述部分的另一部分上。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,所述配線板為印刷線路板或玻璃線路板。
在本發(fā)明的所述半導體器件的一個實施例中,優(yōu)選地,在所述安裝步驟中,第一半導體元件和配線板彼此接合。
在本發(fā)明的所述半導體器件制造方法的一個實施例中,優(yōu)選地,在所述安裝步驟中,在所述第一半導體元件和所述配線板彼此接合之后,執(zhí)行所述第一配線的所述第一端與所述第一元件電極的接合和所述第一配線的所述第二端與所述第一配線層的所述部分的接合。
在本發(fā)明的所述半導體器件制造方法的一個實施例中,優(yōu)選地,在所述安裝步驟中,在所述第一配線的所述第一端接合在所述第一元件電極上之后,所述第一半導體元件和所述配線板彼此接合。
在本發(fā)明的所述半導體器件制造方法的一個實施例中,優(yōu)選地,在所述安裝步驟中,利用超聲波振動使所述第一配線的所述第一端接合在所述第一元件電極上和使所述第一配線的所述第二端接合在所述第一配線層的所述部分上。
在本發(fā)明的所述半導體器件制造方法的一個實施例中,優(yōu)選地,在所述安裝步驟中,所述片材的位于所述第二配線層側的面的一部分直接或間接附著在包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的所述面上。例如,所述薄膜可以含有樹脂,并且在所述安裝步驟中,通過使所述薄膜產(chǎn)生熱收縮使所述片材附著在包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的所述面上。
在本發(fā)明的所述半導體器件制造方法的一個實施例中,優(yōu)選地,在所述安裝步驟中,通過加熱和加壓所述薄膜使所述薄膜上的與位于所述第二配線層側的面相反的面變平。
在本發(fā)明的所述半導體器件制造方法的一個實施例中,優(yōu)選地,所述薄膜含有還未固化的熱固性樹脂,并且在所述安裝步驟中,在將所述片材加工成預定形狀之后,通過加熱固化所述熱固性樹脂使所述片材可覆蓋包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的所述面的至少一部分和所述配線板的位于所述第一半導體元件側的所述面的至少一部分,然后,使所述第一配線的所述第一端接合在所述第一元件電極上,并使所述第一配線的所述第二端接合在所述第一配線層的所述部分上。
在本發(fā)明的所述半導體器件制造方法的一個實施例中,優(yōu)選地,一個凹部形成在所述絕緣基板中的配設有所述第一配線層的面?zhèn)龋⑶以谒霭惭b步驟中,所述第一半導體元件安置在所述凹部中。
在本發(fā)明的所述半導體器件制造方法的一個實施例中,優(yōu)選地,所述方法還包含將具有第二元件電極的第二半導體元件安置在所述薄膜中的與配設有所述第二配線層的面相反的面上的步驟,其在所述安裝步驟之后進行;其中,在所述步驟中,所述第二半導體元件這樣安置在所述薄膜上,即所述第二半導體元件上的與包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的面相反的面與所述薄膜的所述平面相對。
以下,將參看附圖描述本發(fā)明的所述半導體器件的實施例及其制造方法。在附圖中,為了便于描述,具有大致相同功能的元件使用相同的附圖標記。本發(fā)明并不局限于以下描述的實施方式。
實施方式1下面,將參看圖1A至3描述本實施方式的半導體器件。圖1A是一個剖視圖,示意性地示出了本實施方式的半導體器件,圖1B是一個俯視圖,示意性地示出了圖1A中的所述半導體器件。圖2是一個透視圖,示意性地示出了圖1A中的所述半導體器件,圖3是一個剖視圖,示意性地示出了另一個半導體器件。
圖1A、1B和2中所示的半導體器件100由第一半導體元件101A、配線板(插入式基板)301、第一薄膜20以及第二配線層25構成。第一半導體元件101A具有第一元件本體部10和第一元件電極12a,所述第一元件電極12a設在第一元件本體部10的第一面10a上。第一半導體元件101A例如是裸芯。配線板301包含一個絕緣基板30和第一配線層32,所述第一配線層32形成在絕緣基板30的一個主面上。配線板30例如可以是一個剛性基板(其一個實施例為典型印刷線路板)。
如圖1A所示,第一半導體元件101A這樣安置在配線板301上,即第一元件本體部10上的與第一面10a相反的第二面10b與絕緣基板30中的配設有第一配線層32的面相對。
如圖1A、1B和2所示,第一薄膜20覆蓋著包括第一元件電極12a的表面在內(nèi)的第一半導體元件101A的面(與第二面10b相反的面,即包括第一面10a和第一元件電極12a的表面的面)的至少一部分和配線板301上的第一半導體元件101A側的面的至少一部分。
第二配線層25形成在第一薄膜20中的配線板301側的面上。第二配線層25包含多個第一配線22,每個第一配線分別具有第一端和第二端。每個第一配線22的第一端分別與第一半導體元件101A的對應第一元件電極12a接觸,第二端與第一配線層32的一部分接觸。因此,第一半導體元件101A與配線板301會由第二配線層25彼此電連接起來。
例如,通過利用超聲波振動使每個第一配線22的第一端分別與對應的第一元件電極12a接合(bonding),以及使每個第一配線22的第二端與第一配線層32接合。優(yōu)選利用超聲波振動實現(xiàn)接合的原因在于,與例如通過焊接實現(xiàn)接合的情況相比,超聲波振動可在較短時間內(nèi)和較低溫度下實現(xiàn)接合。
與采用WB法、FC法或TAB法的半導體器件相比,具有上述結構的本實施方式的半導體器件100具有以下描述的多種特征和優(yōu)點。
在本實施方式的半導體器件100中,第一半導體元件101A和配線板301這樣布置,即絕緣基板30中的配設有第一配線層32的面與第一元件本體部10的第二面10b相對,從而,第一半導體元件101A可通過裸片接合方法而接合在絕緣基板30上。因此,半導體器件100的散熱性能優(yōu)于采用FC法的半導體器件的散熱性能。
對裸片接合所使用的接合材料13(見圖1A)沒有任何特殊的限制,并且可采用裸片接合已通常使用的接合材料。例如,裸片接合膜、聚合物型導電膏、釬料以及類似物可作用接合材料。
而且,在本實施方式的半導體器件100中,第一半導體元件101A與配線板301通過第二配線層25的第一配線22彼此電連接。因此,在制造過程中,沒有必要重復將每個引線接合墊502與相應的外部端子505再三連接的操作(見圖17)。在半導體器件100中,多個第一元件電極12a通過第二配線層25與第一配線層32電連接,從而,與采用WB法的半導體器件的情況相比,制造過程中操作所需要的時間和勞力可得到更大程度地減少,從而生產(chǎn)率也可得到提高。
此外,在本實施方式的半導體器件100中,相鄰配線之間的間距小于采用WB法的半導體器件中的間距。接合線僅在其端部固定,接合線的其他部分沒有固定。因此,必須將相鄰接合線之間的間距設定成這樣,即該間距可在使用密封樹脂密封的過程中防止相鄰接合線因所述密封樹脂的流動而彼此接觸。另一方面,在半導體器件100中,由于第一半導體元件101A與配線板301由形成在第一薄膜20上的第二配線層25彼此電連接,因此,不必將相鄰配線(接合線)之間的間距設定得比使用接合線時的大。因此,配線之間的間距可比采用WB法的半導體器件中的小。
而且,在本實施方式的半導體器件100中,由于第一半導體元件101A與配線板301通過形成在第一薄膜20上的第一配線22彼此電連接,因此,所述半導體器件可制造得比采用WB法的半導體器件薄。
此外,在本實施方式的半導體器件100中,與采用FC法的半導體器件相比,可大大抑制由于相鄰配線之間的間距的降低而導致成本增加。在采用FC法的半導體器件中,大量端子(配線層中的與凸點連接的部分)集中位于配線板的預定區(qū)域即面對半導體元件的區(qū)域中。因此,配線板通常需要具有多層結構。然而,使用具有多層結構的配線板會導致成本增加。在本實施方式的半導體器件100中,第一半導體元件101A與配線板301通過構成形成在第一薄膜20上且具有期望的布線模式的第二配線層25的第一配線22彼此電連接,從而,配線板301的層數(shù)可比采用FC法的半導體器件中的少,因此可抑制成本增加。
另外,在本實施方式的半導體器件100中,第一半導體元件101A的線性熱膨脹系數(shù)與第一薄膜20的線性熱膨脹系數(shù)的匹配可沒有采用FC法的半導體器件的情況下的精確。原因在于,第一薄膜20比所述配線板薄。另一原因在于,第一薄膜20具有撓性,因此,可吸收因第一薄膜20的線性熱膨脹系數(shù)與第一半導體元件101A的線性熱膨脹系數(shù)的不同所引起的應力。
而且,在本實施方式的半導體器件100中,不需要采用FC法的半導體器件中所使用的底層填充劑(密封樹脂)。因此,不需要注入密封樹脂的步驟,從而,可提高生產(chǎn)率。另外,由于第一元件電12a與第一配線22之間的結合部和第一配線層32與第一配線22之間的結合部可得到第一薄膜20保護,因此,電連接的可靠性會很高。
此外,在本實施方式的半導體器件100中,第一半導體元件101A與配線板301通過第一配線22彼此電連接,從而,半導體器件100可比采用TAB法制造的半導體器件更容易地制造,在TAB法中,內(nèi)引腳接合(ILB)步驟和外引腳接合(OLB)步驟必須分開進行。而且,在本實施方式的半導體器件100中,不會像采用TAB法的半導體器件中那樣需要使用密封樹脂密封半導體元件的步驟,從而可提高生產(chǎn)率。
在本實施方式的半導體器件100中,第一薄膜20優(yōu)選實質(zhì)上透明。當?shù)谝槐∧?0實質(zhì)上透明時,就可透過第一薄膜20看到第二配線層25。而且,也可透過第一薄膜20檢查每個第一元件電極12a的位置。因此,每個第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a的對正以及每個第一配線22的第二端與第一配線層32的對正可比采用FC法的半導體器件中的凸點與配線板的配線的對正更加容易。此外,在采用FC法的半導體器件的情況下,很難通過目視檢查連接狀態(tài)。另一方面,在本實施方式的半導體器件100的情況下,當?shù)谝槐∧?0實質(zhì)上透明時,可很容易地通過目視檢查連接狀態(tài)。
第一薄膜20例如由半透明絕緣樹脂制成。上述樹脂的實施例包含熱塑性樹脂(聚酰亞胺、PPS(聚苯硫醚)、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯以及類似物)。第一薄膜20的厚度優(yōu)選例如10μm至100μm,特別是優(yōu)選為50μm以下)。形成在第一薄膜20上的第一配線22(第二配線層25)例如由銅制成。第一配線22的厚度優(yōu)選例如為5μm至35μm。應當指出,第一半導體元件(裸芯)101A的厚度優(yōu)選例如為50μm至400μm。
如圖1A、1B和2所示,第一薄膜20覆蓋著第一半導體元件101A和配線板301的第一配線層32的一部分(與第一配線22接觸的區(qū)域)。而且,如圖1A所示,由第一薄膜20和第二配線層25構成的層合體50中的位于第二配線層25側的面的一部分直接或間接附著在包括第一元件電極12a的表面在內(nèi)的第一半導體元件101A的面上。因此,每個第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a之間的結合部可得到第一薄膜20的保護,從而連接穩(wěn)定性可優(yōu)選得到提高。當層合體50的第二配線層25側的面上的與上述部分不同的另一部分直接或間接附著在第一元件本體部10的四個側面中的至少一個側面上時,優(yōu)選的連接穩(wěn)定性可得到更大提高。
在圖1A所示的實施例中,由第一薄膜20和第二配線層25構成的層合體50中的位于第二配線層25側的面的一部分也附著在配線板301上。換言之,層合體50中的位于所述配線板側的面直接或間接接合在第一半導體元件101A和配線板301上,并且第一半導體元件101A安置在由層合體50和配線板301包圍著的封閉空間中。因此,在圖1A所示的半導體器件100中,每個第一配線22的第二端與第一配線層32之間的結合部的連接穩(wěn)定性也可得到提高。而且,當具有低水蒸氣透過性的材料用作第一薄膜20的材料時,可保護第一半導體元件101A免遭濕氣,從而,所述半導體器件的耐濕性可得到提高。具有低水蒸氣透過性的材料的實施例包含聚偏二氯乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物(polyethylene-vinylalcohol)以及類似物,特別優(yōu)選還具有很高的透明度的陶瓷氣相沉積膜。
用于將層合體50附著在第一元件電極12a、第一元件本體部10的第一面10a以及類似物上的方法的實施例包含以下方法將第一薄膜20連接在包括第一元件電極12a的表面在內(nèi)的第一半導體元件101A的面上,然后使第一薄膜20產(chǎn)生熱收縮。
在圖1A所示的半導體器件100中,第一元件電極12a和第一配線22直接彼此接合。然而,它們可借助于中間元件例如凸點(例如釬料凸點或金凸點)彼此接合。
在圖1B和2所示的實施例中,第一半導體元件101A具有十六個第一元件電極12a。然而,第一元件電極12a的數(shù)目并不局限于上述數(shù)目,例如可多于或少于十六。而且,在圖1B和2所示的實施例中,第一半導體元件101A具有以下這種結構,在所述結構中,第一元件電極12a布置在第一元件本體部10的外圍上。然而,第一半導體元件101A并不局限于上述結構,并且第一半導體元件101A可具有以下結構,即在所述結構中,第一元件電極12a以陣列圖案模式(格柵圖案模式)布置。
而且,在圖1和2所示的實施例中,第一配線22與第一半導體元件101A(第一元件本體部10)的側面接觸。然而,本實施方式的所述半導體器件并不局限于這種結構,而是可如圖3所示的半導體器件100,第一配線22不必與第一半導體元件101A的側面接觸。此外,整個第一元件電極12a可如圖1A和1B中所示由第一配線22的第一端覆蓋著,或可如圖3中所示僅有第一元件電極12a的頂面與第一配線22的第一端接觸。
下面,將參看圖4A至6B描述本實施方式的半導體器件100的制造方法的一個實施例。
首先,如圖4A所示,制備配線板301,其中,第一配線層32形成在絕緣基板30的一個主面上??梢圆捎脛傂曰宓呐渚€板301例如是玻璃環(huán)氧樹脂基板(通過用環(huán)氧樹脂浸漬玻璃布制成)。配線板301可為樹脂基板例如BT(雙馬來酰亞胺三嗪)板、紙基酚醛樹脂基板或芳族聚酰胺-環(huán)氧樹脂基板(通過用環(huán)氧樹脂浸漬芳族聚酰胺基板制成),或可為陶瓷基板例如氧化鋁基板或玻璃-氧化鋁基板。
圖4A所示的配線板301是一種單面基板,其中,配線層僅形成在絕緣基板30的一個主面上,但并不局限于此。配線板301也可為雙面基板,其中,配線層形成在絕緣基板30的兩個主面上,或可為多層板,其中,配線層還設在絕緣基板內(nèi)。第一配線層32例如由銅箔制成。
接著,如圖4B所示,制備第一半導體元件101A,其中,第一元件電極12a設在第一元件本體部10的第一面10a上。然后,第一半導體元件101A使用接合材料13以裸片接合方式這樣接合在所述配線板(絕緣基板30)上,即第一元件本體部10的第二面10b面向所述配線板的絕緣基板30。第一半導體元件101A例如是一個所謂的裸芯。第一元件電極12a例如由鋁或含有作為主要成分的鋁的合金(例如,Al-Cu或Al-Cu-Si)制成。
另一方面,如圖5A和5B所示,形成一個片材,其中,所述第二配線層形成在一個薄膜的一個主面上。首先,如圖5A所示,金屬層21形成在薄膜20’上。薄膜20’的材料的實施例包含聚酰亞胺、PPS(聚苯硫醚)、聚丙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯。圖5A中所示的薄膜20’由透明材料例如聚甲基丙烯酸甲酯制成。金屬層21例如是銅箔。可例如通過連接一片金屬箔或通過金屬電鑄使金屬層21形成在薄膜20’上。薄膜20’的厚度例如大約10μm至100μm,金屬層21的厚度例如大約5μm至35μm。
然后,蝕刻金屬層21,以便可獲得預定圖案,因此,如圖5B所示,包括第一配線22的第二配線層25會形成在薄膜20’的一個主面上。蝕刻操作可例如通過以下方法實現(xiàn)使用光阻劑掩蓋預定區(qū)域,然后使用氯化鐵或氯化銅以化學方法去除金屬層21的多余部分。
隨后,如圖6A所示,包括第一元件電極12a的表面在內(nèi)的第一半導體元件101A的所述面和配線板301的第一半導體元件101A側的面的一部分覆蓋著片材50’,其中,所述片材50’由第二配線層25和薄膜20’構成。然后,執(zhí)行對正操作,以使每個構成第二配線層25的第一配線22的第一端可與相應的第一元件電極12a接觸和使每個第一配線22的第二端可與配線板301的第一配線層32的一部分接觸。當薄膜20’實質(zhì)上透明時,上述對正可很容易地實現(xiàn)。應當指出,可在每個第一元件電極12a上形成一個凸點,并且每個第一元件電極12a可借助于所述凸點接合在相應的第一配線11的第一端上。
接著,如圖6B所示,由薄膜20’和第二配線層25構成的片材50’附著在第一半導體元件101A中的除了與配線板301接觸的面以外的其余整個表面上和配線板301的第一半導體元件101A側的面的一部分上。附著方法的一個實施例是利用薄膜20’的熱收縮的方法。當使薄膜20’產(chǎn)生熱收縮時,可降低環(huán)氧壓力。
而且,當片材50’利用薄膜20’的熱收縮附著在第一半導體元件101A和類似物上時,必須在考慮薄膜20’的熱收縮量的情況下在薄膜20’上這樣形成第二配線層25,即在熱收縮之后第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a之間以及第一配線22的第二端與第一配線層32之間均可彼此電連接。例如,考慮到薄膜20’的熱收縮量,包含在第二配線層25中的多個第一配線22之間的間距可設定為較大值。
例如,也可以在薄膜20’中的與第一半導體元件101A和類似物相面對的面上局部涂覆粘結劑,以使片材50’可非常容易地附著在第一半導體元件101A和類似物上。在圖6A和6B中,附圖標記30表示絕緣基板。
然后,例如可以通過利用超聲波振動而集中地使每個第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a之間以及每個第一配線22的第二端與第一配線層32的一部分之間彼此接合。在任何一種情況下,第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a的接合以及第一配線22的第二端與第一配線層32的一部分的接合也可通過焊接或類似方法實現(xiàn)。
在本實施方式的所述半導體器件的所述制造方法中,也可采用以下加工過程。首先,使用含有還沒有固化的熱固性樹脂的薄膜20’,并且,在將片材50’加工成預定形狀之后,通過加熱固化所述熱固性樹脂使片材50’可覆蓋包括第一元件電極12a的表面在內(nèi)的第一半導體元件101A的所述面和配線板301的第一半導體元件101A側的面的至少一部分。然后,第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a接合,第一配線22的第二端與第一配線層32的一部分接合。
在使用圖4A至6B描述的本實施方式的所述半導體器件的所述制造方法中,在第一半導體元件101A和配線板301彼此接合之后,執(zhí)行第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a的接合和第一配線22的第二端與第一配線層32的一部分的接合。然而,本實施方式的所述半導體器件的所述制造方法并不局限于上述這種方法。例如,也可在每個第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a接合之后使第一半導體元件101A和配線板301接合。優(yōu)選地,在第一半導體元件101A與配線板301彼此接合之前,使每個第一配線22的第二端與相應的第一元件電極12a接合,這是由于這樣可使每個第一配線22的第一端與相應的第一元件電極12a非常容易地對正。
下面,將參看圖7至11描述本實施方式的半導體器件100的其他實施例。
在圖7所示的半導體器件100中,電磁屏蔽層24形成在第一薄膜20中的與配設有第二配線層25的面相反的面上,從而,可抑制從所述第一半導體元件輻射的電磁噪聲向外輻射。電磁屏蔽層24形成在上述相反面的幾乎整個表面的上方。電磁屏蔽層24的材料的實施例包含以下一組材料中的至少一種銅、鎳、金、鐵、銀和鐵素體。
在圖8所示的半導體器件100中,第一薄膜20中的與配線板30側的面相反的面包含一個平面20a,其面積等于或大于所述第一元件本體部的第一面10a的面積。當?shù)谝槐∧?0以這種方式包含上述平面20a時,如圖9所示,可非常容易地在上述平面20a上安置電子元件(在所述實施例中,為第二半導體元件101B)。應當指出,上述平面20a的平坦度在這種水平上就足夠,即可很容易地安置第二半導體元件101B。
為了使第一薄膜20中的與配線板30側的面相反的面變得平坦,例如可在加熱軟化即將形成第一薄膜20的薄膜20’時擠壓薄膜20’(見圖6A)。
圖9中所示的半導體器件100包含兩個半導體元件,并且第二半導體元件101B安置在第一半導體元件101A的上方。第一半導體元件101A通過第二配線層25的第一配線22與所述第一配線層的一部分32A連接。第二半導體元件101B通過接合線40與第一配線層32中的不同于部分32A的另一部分32B連接,第一配線22與第一配線層32的部分32A接觸。
與第一半導體元件101A和第二半導體元件101B兩者均使用WB法與配線板301電連接的半導體器件相比,圖9中所示的半導體器件100具有如下優(yōu)點。在第一半導體元件101A和第二半導體元件101B兩者均使用WB法與配線板301電連接的所述半導體器件中,很難像圖9所示的半導體器件100中那樣采用具有大致相同尺寸的半導體元件彼此上下布置的堆疊結構。原因在于,當多個具有大致相同尺寸的半導體元件彼此上下布置時,很難將布置在另一個半導體元件下方的半導體元件的第一元件電極通過接合線與第一配線層連接。相反,如圖9所示,在本實施方式的半導體器件100中,第一半導體元件101A借助于第一配線22與配線板301電連接,因此,可非常容易地采用具有大致相同尺寸的第一半導體元件101A和第二半導體元件101B上下布置的堆疊結構。
而且,當?shù)谝话雽w元件101A和第二半導體元件101B兩者均使用WB法與配線板301電連接時,與布置在第二半導體元件101B下方的第一半導體元件101A連接的接合線的拱絲高度需要盡可能地降低。然而,在本實施方式的半導體器件100中,第一半導體元件101A沒有使用接合線與配線板301連接,而是借助于第一配線22與配線板301電連接,因此,不需考慮拱絲高度。
當?shù)诙雽w元件101B安置在第一薄膜20上時,半導體器件100可具有如圖10所示的結構。在圖10所示的半導體器件100中,第二半導體元件101B這樣安置在第一薄膜20上,即其上的與包括第二元件電極12b的表面在內(nèi)的面相反的面與第一薄膜20的平面20a相對。
圖10中所示的半導體器件100包含第二薄膜41和第四配線層45,所述第四配線層45形成在第二薄膜41的配線板301側的面上,并且包含第二配線42。每個第二配線42分別具有第一端和第二端。第二薄膜41從第二元件電極12b側覆蓋著包括第二元件電極12b的表面在內(nèi)的第二半導體元件101B的面(包括第二元件電極12b的表面和第二元件本體部11中的與第一薄膜20側的面相反的面)和配線板301的第二半導體元件101B側的面的一部分。
每個第二配線42的第一端分別與相應的第二元件電極12b接觸,每個第二配線42的第二端與第一配線層32中的不同于部分32A的另一部分32B接觸,每個第一配線22的第二端分別與第一配線層32的部分32A接觸。應當指出,圖10所示的半導體器件100具有兩個半導體元件101A和101B堆疊布置的堆疊結構。然而,對于半導體元件數(shù)目沒有任何特殊的限制,也可堆疊三個或更多個半導體元件。
如圖11A和11B所示,如果第三配線層36形成在第一薄膜20中的與配設有第二配線層25的面相反的面上且構成第三配線層36的配線中的每個配線的一端均布置在所述第一薄膜的平面20a上,則還可通過倒裝芯片方法將第二半導體元件101B安裝在這些配線中的每個配線的一端上。上述配線中的每個配線的另一端例如可通過設在第一薄膜20中的引線26與所述第一配線層的部分32B電連接。
除了在第一薄膜20中設置引線26的方法以外,還可如圖11B所示通過折疊由第一薄膜20和第三配線層36構成的層合體的一個端部使構成第三配線層36的配線與所述第一配線層的部分32B電連接。
在參看圖1A至11B描述的本實施方式的所有半導體器件中,所述第一半導體元件借助于所述接合材料接合在所述配線板上。然而,例如如果所述第一半導體元件利用所述第一薄膜固定在預定位置,則不需要將所述第一半導體元件接合在所述配線板上。
實施方式2
下面,將參看圖12至16描述實施方式2的半導體器件200的一個實施例。
如圖12所示,在本實施方式的半導體器件200中,凹部35形成在絕緣基板30的第一面?zhèn)?,第一半導體元件101A安置在凹部35中。在上述方面,半導體器件200不用于實施方式1的所述半導體器件。在其他方面,半導體器件200與實施方式1的所述半導體器件相似,因此,省去對這部分的描述。
在本實施方式的半導體器件200中,第一半導體元件101A安置在凹部35中,從而可減小半導體器件200的輪廓的不規(guī)則性(凹凸不平)。而且,還可降低半導體器件200的厚度。
如圖12所示,第一半導體元件101A的第一元件本體部10的第一面10a優(yōu)選與絕緣基板30中的配設有第一配線層32的面30a處于大致相同的平面上。這是由于半導體器件200的輪廓的不規(guī)則性可得到更大程度降低。如果使用圖12所示的半導體器件200,例如可在設計期望厚度減小的移動裝置或類似裝置時降低布局的復雜性。
而且,在圖12所示的半導體器件200中,第一薄膜20中的與配設有第二配線層25的面相反的面的幾乎整個表面構成平面20a。因此,電子元件可非常容易地安置在第一薄膜20的上述平面20a上。
如圖13所示,當?shù)谝槐∧?0附著在所述第一元件本體部的第一面10a上的介于第一元件電極12a之間的區(qū)域中時,可增大第一元件電極12a之間的耐壓。
在圖13所示的半導體器件200中,凹部35與第一半導體元件101A之間存在間隙。然而,如圖14所示,也可通過使凹部35的形狀與所述第一半導體元件的第一元件本體部10的形狀幾乎相同而使凹部35與所述第一半導體元件之間不存在間隙。當凹部35的形狀與第一元件本體部10的形狀大致相同時,第一元件電極12a與第二配線層25的對正可變得非常容易。而且,當絕緣基板30與第一元件本體部10的側面接觸時,可提高所述第一半導體元件的散熱性能。
而且,如圖15所示,第一薄膜20中的與配設有第二配線層25的面相反的面的幾乎整個表面也可構成平面20a,并且平面20a的面積也可比第一半導體元件101A的第一元件本體部10的第一面10a的面積大。在這種情況下,例如,當俯視時面積比第一半導體元件101A的面積大的另一個半導體元件或多個半導體元件可安置在第一薄膜20的上述平面20a上。
如圖16所示,使第二配線層25與絕緣基板30中的配設有第一配線層32的面30a大致平行,這樣安置第二配線層25有利于實現(xiàn)快速響應,這是由于配線長度可得到減小。
另外,如實施方式1的所述半導體器件那樣,本實施方式的半導體器件200可具有含有兩個或更多個半導體元件的堆疊結構。在本實施方式的所述半導體器件中,第一半導體元件101A安置在凹部35中,因此,即使所述半導體器件具有堆疊結構,其高度也會比實施方式1的所述半導體器件的高度低,因此,可降低厚度。
如圖16所示,在本實施方式的半導體器件200中,也可在凹部35的底面上安置一層金屬層37,并且第一半導體元件101A也可安置在金屬層37上。當?shù)谝话雽w元件101A安置在金屬層37上時,金屬層37可起著散熱片的作用,因此,第一半導體元件101A的散熱性能可得到提高。
在實施方式1和2中,包括第一元件電極12a的表面在內(nèi)的第一半導體元件101A的面的整個表面均覆蓋著第一薄膜20。然而,也可使包括第一元件電極12a的表面在內(nèi)的第一半導體元件101A的面的一部分覆蓋著第一薄膜20。而且,在圖10所示的實施例中,包括第二元件電極12b的表面在內(nèi)的第二半導體元件101B的面的整個表面均覆蓋著第二薄膜41。然而,也可使包括第二元件電極12b的表面在內(nèi)的第二半導體元件101B的面的一部分覆蓋著第二薄膜41。
在實施方式1和2中,描述了第一半導體元件101A為裸芯的情況。然而,半導體元件并不局限于裸芯。第一半導體元件101A例如可具有芯片尺寸封裝(CSP)結構。
而且,通常地,第一半導體元件101A為存儲IC芯片、邏輯IC芯片或系統(tǒng)LSI芯片。然而,其也可為發(fā)光二極管(LED)芯片。當LED芯片用作第一半導體元件101A且第一薄膜20對于從LED發(fā)出的光是實質(zhì)上透明的時,可獲得發(fā)光裝置(半導體器件)。
當LED芯片用作第一半導體元件101A且熒光體分散在第一薄膜20中時,可獲得這種發(fā)光裝置,即其可利用LED芯片的出射光和從熒光體發(fā)出的光。
當實施方式1和2的半導體器件為白色光發(fā)光裝置時,發(fā)藍光的藍色LED芯片可以被用作第一半導體元件101A,并且熒光體可以分散在第一薄膜20中。關于熒光體,可以使用將藍光轉(zhuǎn)化成黃光的熒光體。通過采用上述方式,可以通過藍光和黃光獲得白光。在這種情況下,作為示例,由氮化鎵(GaN)基的材料制成的LED芯片可以優(yōu)選用作LED芯片,(Y·Sm)3(Al·Ga)5O12:Ce、(Y0.39Gd0.57Ce0.03Sm0.01)3Al5O12或類似物可優(yōu)選用作熒光體。
關于第一半導體元件101A,除了藍色LED芯片以外,還可使用發(fā)紫外光的紫外LED芯片。在這種情況下,當受紫外LED芯片產(chǎn)生的光的激發(fā)而發(fā)紅(R)、綠(G)和藍(B)色的光的熒光體分散在第一薄膜20中時,可實現(xiàn)白色光發(fā)光裝置。采用上述方式,可通過適當?shù)剡x擇LED芯片的類型和熒光體的類型,可實現(xiàn)發(fā)期望顏色的光的發(fā)光裝置。
而且,所述配線板可為玻璃線路板,其設有玻璃板和含有具有高的透明度的導電材料(例如,氧化銦錫)的配線層。當半透明玻璃板用于所述配線板且對于入射光而言實質(zhì)上透明的薄膜用作所述第一薄膜時,可提供一種可使第一半導體元件101A側的入射光傳遞到所述配線板側的半透明半導體器件。而且,在這種情況下,當LED芯片或類似物用作第一半導體元件101A時,從LED芯片發(fā)出的光可傳遞到所述配線板側。所述半透明半導體器件例如可用作液晶顯示裝置和類似裝置的構件,并且可傳遞背景光裝置發(fā)出的光。
下面,將更詳細地描述本發(fā)明的半導體器件的實施例,但是本發(fā)明的半導體器件并不局限于下面實施例。
實施例1首先,制備由玻璃-氧化鋁陶瓷制成且厚度為0.4mm的配線板(由京瓷公司制造)。這種配線板的配線層由銅層以及形成在所述銅層上的非電解鎳鍍層和化學鍍金層組成。
然后,制備外形尺寸為4mm的正方形和且厚度為0.15mm的半導體元件。所述半導體元件借助于裸片接合膜(NEX-130,由新日鐵化學株式會社制造)接合在所述配線板上。隨后,使用尺寸為30μm的金線在所述半導體元件的元件電極上形成凸點。
另一方面,制備由厚度為25μm的聚酰亞胺薄膜和接合在所述聚酰亞胺薄膜上且厚度為9μm的銅箔組成的層合薄膜(由新日鐵化學株式會社制造),并且所述銅箔被圖案化處理以使之具有預定形狀。然后,使受到圖案化處理的銅箔被鍍上鎳和金,從而,形成了一個片材,其中,配線層形成在所述聚酰亞胺薄膜的一個主面上。
接著,所述片材這樣安置在所述半導體元件上,即所述半導體元件的每個元件電極可與構成所述配線層的多個配線中的相應預定配線的第一端重疊。然后,使用作用有超聲波的平板工具加熱和加壓所述片材,從而,所述半導體元件的所述元件電極和所述配線可彼此電連接。
隨后,在將上述預定配線中的每個配線的第二端放置在所述配線板的所述配線層的預定位置上之后,超聲波工具擠壓在每個配線的第二端與所述配線層之間的接觸區(qū)域上,并且在擠壓該區(qū)域的情況下使超聲波作用于該區(qū)域,從而,上述預定配線中的每個配線的第二端與所述配線板的所述配線層均可彼此電連接。通過采用上述方式,可獲得半導體器件。之后,將所述半導體器件放置在溫度為30℃濕度為60%的恒溫恒濕槽中保持192小時,然后,在峰值溫度為260℃的條件下進行回流(reflow)試驗。在上述回流試驗之后,在所述元件電極與所述片材的所述配線之間的結合部以及所述配線板的所述配線層與所述片材的所述配線之間的結合部中均沒有觀察到缺陷。而且,在所述回流試驗之后,將所述半導體器件放置在-65℃的大氣中保持30分鐘,隨后再放置在150℃的大氣中保持30分鐘。上述循環(huán)操作重復進行1000次,然后測量連接阻抗(connection resistance)。連接阻抗的波動在10%內(nèi),從而,可確認保持著良好的電連接。
實施例2制備厚度為0.4mm且設有深度大約為0.13mm的凹部的四層玻璃環(huán)氧樹脂基板(E-679F,由日立化成工業(yè)株式會社制造)作為所述配線板。所述配線板的所述配線層由厚度為18μm的銅層以及形成在所述銅層上的非電解鎳鍍層和化學鍍金層組成。
然后,制備外形尺寸為4mm的正方形且厚度為0.1mm的半導體元件。使用尺寸為25μm的金線在所述半導體元件的元件電極上形成凸點。
另一方面,制備由厚度為50μm的液晶聚合物薄膜和接合在所述液晶聚合物薄膜上且厚度為12μm的銅箔構成的層合薄膜(由新日鐵化學株式會社制造),并且所述銅箔被圖案化處理以使之具有預定形狀。然后,使受到圖案化處理的銅箔被鍍上鎳和金,從而,形成了一個片材,其中,配線層形成在所述液晶聚合物薄膜的一個主面上。
接著,所述片材這樣安置在所述半導體元件上,即所述半導體元件的每個元件電極可與構成所述配線層的多個配線中的相應預定配線的第一端重疊。然后,使用作用有超聲波的平板工具加熱和加壓所述片材,從而,所述半導體元件的所述元件電極和所述配線可彼此電連接。
隨后,在所述配線板的所述配線層上的預定位置處印刷導電粘結劑(由NAMICS公司制造)。然后,所述半導體元件容納在所述配線板的所述凹部中,并且所述片材的每個所述預定配線的第二端放置在所述配線板的所述配線層的所述預定位置上。然后,加熱每個所述預定配線的上述第二端與所述配線層之間的接觸區(qū)域并同時對上述接觸區(qū)域進行加壓,以固化所述導電粘結劑,從而,每個所述預定配線的上述第二端與所述配線板的所述配線層會彼此電連接。通過采用上述方式,可獲得半導體器件。
之后,將所述半導體器件放置在溫度為30℃濕度為60%的恒溫恒濕槽中保持192小時,然后,在峰值溫度為260℃的條件下進行回流試驗。在上述回流試驗之后,在所述元件電極與所述片材的所述配線之間的結合部以及所述配線板的所述配線層與所述片材的所述配線之間的結合部中均沒有觀察到缺陷。而且,在所述回流試驗之后,將所述半導體器件放置在-65℃的大氣中保持30分鐘,隨后再放置在150℃的大氣中保持30分鐘。上述循環(huán)操作重復進行1000次,然后測量連接阻抗。連接阻抗的波動在10%內(nèi),從而,可確認保持著良好的電連接。
根據(jù)本發(fā)明,可以提供一種與采用WB法、FC法或TAB法的半導體器件相比可使它們的缺點減少的半導體器件。例如,可提供具有良好生產(chǎn)率的半導體器件。
前面所作的描述中公開的具體實施方式
或?qū)嵤├谒蟹矫婢糜诿枋霰景l(fā)明的技術細節(jié),但是并不能狹義地認為本發(fā)明僅限于上述具體實施例??稍诒景l(fā)明的精神和權利要求書的范圍內(nèi)對本發(fā)明做出各種修改。
權利要求
1.一種半導體器件,包括第一半導體元件,其包括第一元件本體部和第一元件電極,所述第一元件本體部具有第一面和與所述第一面相反的第二面,所述第一元件電極形成在所述第一面上;配線板,其包括絕緣基板和形成在所述絕緣基板的一個主面上的第一配線層,并且被安置成使所述主面與所述第一元件本體部的所述第二面相對;第一薄膜,其覆蓋著包括所述第一元件電極的表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的面的至少一部分和所述配線板的位于所述第一半導體元件側的面的至少一部分;以及第二配線層,其形成在所述第一薄膜的位于所述配線板側的面上,并且包括具有第一端和第二端的第一配線;其中,所述第一配線的第一端接合在所述第一元件電極上,所述第一配線的第二端接合在所述第一配線層的一部分上。
2.如權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,所述第一薄膜是實質(zhì)上透明的。
3.如權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,所述第一半導體元件和所述絕緣基板借助于接合材料彼此接合。
4.如權利要求1所述的半導體器件,還包括電磁屏蔽層,其形成在所述第一薄膜上的與位于所述配線板側的所述面相反的面上。
5.如權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,由所述第一薄膜和所述第二配線層構成的層合體中的位于所述第二配線層側的面的一部分直接或間接附著在包括所述第一元件電極的表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的面上。
6.如權利要求5所述的半導體器件,其特征在于,所述層合體的位于所述第二配線層側的所述面中的不同于所述部分的另一部分直接或間接附著在所述第一元件本體部的側面上。
7.如權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,由所述第一薄膜和所述第二配線層構成的層合體中的位于所述配線板側的面直接或間接接合在所述第一半導體元件和所述配線板上,并且所述第一半導體元件安置在由所述層合體和所述配線板包圍著的封閉空間內(nèi)。
8.如權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,所述第一配線的所述第一端與所述第一元件電極接觸,所述第一配線的所述第二端與所述第一配線層的所述部分接觸。
9.如權利要求1所述的半導體器件,還包括第三配線層,其形成在所述第一薄膜上的與位于所述配線板側的所述面相反的面上。
10.如權利要求9所述的半導體器件,還包括第二半導體元件,其具有第二元件電極;其中,所述第二元件電極接合在所述第三配線層上。
11.如權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,所述第一薄膜上的與位于所述配線板側的所述面相反的面包括一個平面,所述平面的面積等于或大于所述第一元件本體部的所述第一面的面積。
12.如權利要求11所述的半導體器件,還包括第二半導體元件,其具有第二元件本體部和設在所述第二元件本體部上的第二元件電極;其中,所述第二半導體元件這樣安置在所述第一薄膜上,即所述第二元件本體部上的與包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的面相反的面與所述第一薄膜的所述平面相對。
13.如權利要求12所述的半導體器件,還包括第二薄膜,其覆蓋著包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第二半導體元件的所述面的至少一部分和所述配線板的位于所述第二半導體元件側的面的至少一部分;以及第四配線層,其形成在所述第二薄膜的位于所述配線板側的面上,并且包括具有第一端和第二端的第二配線;其中,所述第二配線的第一端接合在所述第二元件電極上,以及所述第二配線的第二端接合在所述第一配線層中的不同于與所述第一配線的所述第二端接合的所述部分的另一部分上。
14.如權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,凹部形成在所述絕緣基板中的配設有所述第一配線層的面?zhèn)?,并且所述第一半導體元件安置在所述凹部中。
15.如權利要求14所述的半導體器件,其特征在于,所述絕緣基板中的配設有所述第一配線層的所述面與所述第一元件本體部的所述第一面處于大致相同的平面上。
16.如權利要求14所述的半導體器件,其特征在于,所述第一薄膜上的與位于所述配線板側的所述面相反的面大致平坦。
17.如權利要求16所述的半導體器件,還包括第二半導體元件,其具有第二元件本體部和設在所述第二元件本體部上的第二元件電極;其中,所述第二半導體元件這樣安置在所述第一薄膜上,即所述第二半導體元件上的與包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的面相反的面與所述第一薄膜的所述平面相對。
18.如權利要求17所述的半導體器件,還包括第二薄膜,其覆蓋著包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第二半導體元件的所述面的至少一部分和所述配線板的位于所述第二半導體元件側的面的至少一部分;以及第四配線層,其形成在所述第二薄膜的位于所述配線板側的面上,并且包括具有第一端和第二端的第二配線;其中,所述第二配線的第一端接合在所述第二元件電極上,以及所述第二配線的第二端接合在所述第一配線層中的不同于與所述第一配線的所述第二端接合的所述部分的另一部分上。
19.如權利要求1至18中任一所述的半導體器件,其特征在于,所述配線板為印刷線路板或玻璃線路板。
20.一種半導體器件制造方法,包括以下安裝步驟將具有第一元件本體部和設在所述第一元件本體部上的第一元件電極的第一半導體元件放置在包括絕緣基板和形成在所述絕緣基板的主面上的第一配線層的配線板上,使所述第一元件本體部中的與設有所述第一元件電極的面相反的面與所述絕緣基板的所述主面相對;在一個片材中,所述片材包括薄膜和形成在所述薄膜的一個主面上的第二配線層,所述第二配線層包含具有第一端和第二端的第一配線,使所述第一配線的第一端接合在所述第一元件電極上,所述第一配線的第二端接合在所述第一配線層的一部分上;以及使包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的面的至少一部分和所述配線板的位于所述第一半導體元件側的面的至少一部分覆蓋著所述薄膜。
21.如權利要求20所述的半導體器件制造方法,其特征在于,在所述安裝步驟中,第一半導體元件和配線板彼此接合。
22.如權利要求21所述的半導體器件制造方法,其特征在于,在所述安裝步驟中,在所述第一半導體元件和所述配線板彼此接合之后,執(zhí)行所述第一配線的所述第一端與所述第一元件電極的接合和所述第一配線的所述第二端與所述第一配線層的所述部分的接合。
23.如權利要求21所述的半導體器件制造方法,其特征在于,在所述安裝步驟中,在所述第一配線的所述第一端接合在所述第一元件電極上之后,所述第一半導體元件和所述配線板彼此接合。
24.如權利要求20所述的半導體器件制造方法,其特征在于,在所述安裝步驟中,利用超聲波振動使所述第一配線的所述第一端接合在所述第一元件電極上和使所述第一配線的所述第二端接合在所述第一配線層的所述部分上。
25.如權利要求20所述的半導體器件制造方法,其特征在于,在所述安裝步驟中,所述片材的位于所述第二配線層側的面的一部分直接或間接附著在包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的所述面上。
26.如權利要求25所述的半導體器件制造方法,其特征在于,所述薄膜含有樹脂,以及在所述安裝步驟中,通過使所述薄膜產(chǎn)生熱收縮使所述片材附著在包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的所述面上。
27.如權利要求20所述的半導體器件制造方法,其特征在于,在所述安裝步驟中,通過加熱和加壓所述薄膜使所述薄膜上的與位于所述第二配線層側的面相反的面變平。
28.如權利要求20所述的半導體器件制造方法,其特征在于,所述薄膜含有還未固化的熱固性樹脂,以及在所述安裝步驟中,在將所述片材加工成預定形狀之后,通過加熱固化所述熱固性樹脂使所述片材可覆蓋包括所述第一元件電極的所述表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的所述面的至少一部分和所述配線板的位于所述第一半導體元件側的所述面的至少一部分,然后,使所述第一配線的所述第一端接合在所述第一元件電極上,并使所述第一配線的所述第二端接合在所述第一配線層的所述部分上。
29.如權利要求20所述的半導體器件制造方法,其特征在于,凹部形成在所述絕緣基板中的配設有所述第一配線層的面?zhèn)?,以及在所述安裝步驟中,所述第一半導體元件安置在所述凹部中。
30.如權利要求27所述的半導體器件制造方法,還包括將具有第二元件電極的第二半導體元件安置在所述薄膜中的與配設有所述第二配線層的面相反的面上的步驟,其在所述安裝步驟之后進行;其中,在所述步驟中,所述第二半導體元件這樣安置在所述薄膜上,即所述第二半導體元件上的與包括所述第二元件電極的所述表面在內(nèi)的面相反的面與所述薄膜的所述平面相對。
全文摘要
本發(fā)明的半導體器件的實施例包含第一半導體元件,其包含第一元件本體部和設在所述第一元件本體部的第一面上的第一元件電極;配線板,其包含絕緣基板和形成在所述絕緣基板的主面上的第一配線層,并且被安置成使所述主面與所述第一元件本體部的第二面相對;第一薄膜,其覆蓋著包括所述第一元件電極的表面在內(nèi)的所述第一半導體元件的面的至少一部分和所述配線板的位于所述第一半導體元件側的面的至少一部分;以及第二配線層,其形成在所述第一薄膜的位于所述配線板側的面上,并且包含具有第一端和第二端的第一配線。所述第一配線的第一端接合在所述第一元件電極上,所述第一配線的第二端接合在所述第一配線層的一部分上。
文檔編號H01L23/538GK1702857SQ20051007594
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權日2004年5月26日
發(fā)明者平野浩一, 山本義之, 中谷誠一, 小島俊之, 小松慎五 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社