[发明专利]半导体装置

说明书

本发明涉及一种半导体装置。该装置能够提高IC芯片角部粘合力，即使热变形集中于角部也不会使IC角部剥离，同时，对应于IC芯片的电源端子的位置，不需延长管芯图形，就可以自由地连接IC芯片的端子与管芯图形。本发明可用于各种电子设备。

近年来，随IC芯片的高密度装载技术的发展，已开发出有许多电极的树脂密封型半导体装置。作为其代表，有PGA(管脚网阵)。PGA是把IC芯片装载在电路基板的一个表面上，再用树脂密封，而另一面上则做成配置多个连接IC芯片的管脚的结构。

不过，这种PGA虽然对母板具有可以拆装的优点，由于管脚的存在使体积变大，就有难以小型化的问题。

因此，正在开发BGA(球状网阵)，作为代替这种PGA的小型树脂密封型半导体装置。下面根据第7图说明一般的BGA结构。

第7图是表示现有的BGA剖面图。

以下述方式制造该BGA。在由大体四角形，板厚约0.2mm的玻璃环氧树脂等制成的上、下两面贴上厚度约18μm铜箔的树脂基板1上，采用切削钻头等工具，钻出多个通孔2。接着，将包括上述通孔2侧壁的基板表面洗净后，在上述树脂基板1的整个表面上，通过无电解电镀和电解电镀形成铜镀层。这时，铜镀层也镀到上述通孔2内。

接着，在镀层上覆盖镀层保护膜，进行曝光显影形成图形掩模后，使用通常电路基板腐蚀液CuCl₂+H₂O₂刻蚀图形。

在上述树脂基板1的上侧面上形成IC芯片的管芯图形3和引线键合用的连接电极4，而在下侧面上则形成焊料凸点的焊盘电极5。还有，上述的连接电极4和焊盘电极5，通过上述通孔2而连接。

接着，给上述树脂基板1的上、下两面已露出电极的铜镀层表面镀上约2～5μm的Ni镀层。而且，Ni镀层上还镀上与键合引线连接性能优良的约0.5μm厚的金镀层31。

接着，对预定部分进行焊料保护膜处理，通过形成保护膜6，在上述树脂基板1的下侧面上形成矩阵状的许多形状一样的、其表面可以粘附焊料的保护膜开口部分。由此，完成电路基板7的制造。

接着，用粘结剂(管芯粘结材料)9，将IC芯片8直接固定于电路基板7上的管芯图形3的上述金镀层31上。而且，用键合引线10使该IC芯片8的电源端及I/O端与上述连接电极4进行连接。此后，采用热硬化性密封树脂11通过转移模压法对IC芯片8和键合引线10进行树脂密封，由此实现对上述IC芯片8的遮光与保护。

并且，向上述树脂基板1的下侧面所形成的上述焊盘电极5提供焊料球，径加热炉加热，形成焊料凸点12。经过该焊料凸点12而与图中未示出的母板基板的图形导通。由上所述，就完成了BGA13。

但是，在上述的半导体装置中在下述方面尚有改进的余地。就是说，在上述BGA13中，构成BGA13的树脂基板1中所使用的玻璃环氧树脂、转移模压的密封树脂11中所用的热硬化性树脂及构成安装IC芯片8的管芯图形3的铜图形，各自线膨胀系数如下：对于树脂基板1的玻璃环氧树脂而言为14ppm/℃、对于密封树脂11的热硬化性树脂而言为16ppm/℃、而对于构成管芯图形3的铜图形而言为17ppm/℃，三者热收缩率不同。因此，如第7图所示的BGA13有朝IC芯片8侧弯曲的趋势。

第8图是第7图各部分剖面的应力分布图。根据第8图，可以理解热变形应力由于集中于固定在树脂基板1上的IC芯片8的角部A，因此应力在IC芯片8的角部A成为峰值点，随着到中央部分B和树脂基板1的外周部分C该应力被逐渐分散。因此，由于集中于角部A的热变形之故，在芯片8的外围周边部分附近就会发生剥离。

在这里，各部分材料是的粘合力在粘合对象物之间是不同的，如第9图所示，就管芯粘结剂与金镀层的情况来说，粘合力就特别低。亦即，如第7图的BGA13那样，在将金镀层31镀于管芯图形3之上的情形下，与该部分的管芯粘结剂的粘合力最低。并且，就BGA13封装尺寸的大小而言，随IC芯片8的尺寸变大这种趋势变得更大。

由于这些原因，第7图的BGA中，IC芯片8的外围周边部分附近容易发生剥离。且如IC芯片8被剥离而产生移动，就会发生键合引线10的断裂。

还有，美国专利5077633中提出一种通过管芯粘结剂将IC芯片安装在聚酰亚胺薄膜等绝缘材料(保护膜)上的半导体装置。倘采用这种半导体装置，如第9图所示，则绝缘材料(保护膜)与管芯粘结剂的粘合力就要比金镀层与管芯粘结剂的粘合力高，因此可以认为对防止IC芯片剥离有益。