專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在主板上的半導(dǎo)體器件，特別涉及封裝尺寸和半導(dǎo)體芯片(下面寫作芯片)尺寸大致相同的球形柵陣列構(gòu)造樹脂密封形的半導(dǎo)體器件。
球形柵格陣列(下面把Ball Grid Array寫作BGA)在裝載芯片的絕緣性基板的主面配置矩陣狀焊錫突起，適合小形芯片尺寸封裝(下面把Chip SizePakage寫作CSP)的構(gòu)成。下面把BGA構(gòu)造和CSP構(gòu)成的組合方式寫作BGA/CSP方式。BGA/CSP方式，近年來多用于攜帶電話用的LSI和個(gè)人計(jì)算機(jī)用的DRAM的高密度安裝。
對于體積膨脹率為3～4×10-6/℃的芯片，形成電連接芯片和它的半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體器件和電容器、電阻等它的電子零件的安裝電路的玻璃環(huán)氧樹脂基材主板的體積膨脹率是20～60×10-6/℃。
因?yàn)檫@樣的芯片和主板的熱膨脹率差大，在BGA/CSP方式的情況，對于成為安裝的外部電極的電極突起的連接部存在應(yīng)力緩和等的問題，例如(1)日本專利公開平5-129366,(2)日本專利公開平7-321157,(3)日本專利公開平8-102473等公報(bào)所示。
上述公報(bào)(1)的聚酰亞胺TAB(Tape,Automated Bonding)帶，在芯片對面設(shè)置多個(gè)第1突起，在主板對面排列成為安裝用外部電極的BGA結(jié)構(gòu)的多個(gè)第2突起，在帶的兩面用疊層片下面的銅箔布線層連接這兩個(gè)突起的間隔。倒裝第1突起的芯片電極，通過TAB帶的銅箔布線層和第2突起電連接主板的電極端。對于該例，利用TAB帶的柔軟性，突起接合操作的低溫化，樹脂不密封等的作用，既緩和了芯片和主板之間的應(yīng)力，又使芯片的大致投影面積內(nèi)的主板的電極端小型化。但是由于樹脂不密封，存在機(jī)械強(qiáng)度和耐氣候性問題。
上述公報(bào)(2)中的絕緣膜，在芯片對側(cè)布線層直接連接芯片電極，利用密封樹脂粘接其相對各面的帶，通過絕緣膜的主板對側(cè)的安裝用的外部電極，電連接主板的電極端。為了提高絕緣膜的柔軟性謀求電極突起應(yīng)力平緩，即使用樹脂密封芯片外周，成型品也大致成為芯片尺寸。
還有，表示在比絕緣膜的主板對側(cè)芯片尺寸大的周圍部分也形成上述第2突起和布線層的例子，以及表示希望能直接安裝散熱片、，在芯片背面不密封樹脂的例子。但是，如果這樣，存在不符合CSP方式的大形化問題。
還有，公報(bào)(3)，在比公報(bào)(2)所述的芯片大的區(qū)域，為了包圍芯片電極和絕緣膜的信號電極突起，設(shè)置噪聲遮蔽層和接地或電源突起，通過連接該噪聲遮蔽層、接地或電源突起和芯片電極的接地或電源電極，謀求降低噪聲。但是。即使在比芯片大的區(qū)域設(shè)置噪聲遮蔽層，當(dāng)然照樣存在所謂遮蔽作用弱的問題。如上所述，如果按照BGA方式配置，使安裝電極突起小型化除了緩和電極突起的應(yīng)力外，還存在幾個(gè)問題。
首先，連接陣列柵格中央附近的電極突起和對應(yīng)的芯片電極的布線長必然地變長。還有，如果為了制造多引線而增加電極突起數(shù)目，則間距變小，為此使布線變細(xì)。為了兼容多插引線和小面積安裝，要使布線長變成細(xì)長，總之存在所謂容易選擇噪聲的問題。
其次，不限于攜帶電話和個(gè)人計(jì)算機(jī)，頻率數(shù)為幾百M(fèi)HZ到GHZ范圍的微波用芯片，不但必須降低外來噪聲，還要抑制信號用電極突起之間的串音，變?yōu)榘惭b高密度的問題。
還有，不但不能無視通常使用芯片的自然環(huán)境，而且不能無視α射線和中子射線輻射的宇宙空間和人工環(huán)境，要提高實(shí)際防止成為芯片某時(shí)誤動(dòng)作原因的軟誤差的必要性，高密度安裝成為大問題。
還有，要提高有效地向外散發(fā)高集成化芯片運(yùn)作時(shí)發(fā)熱的必要性，高密度小形地安裝成為大問題。
因?yàn)楸景l(fā)明為了解決上述問題，所以第1個(gè)目的是提供以BGA/CSP方式為前提，謀求緩和電極突起應(yīng)力，同時(shí)難于接收噪聲的安裝用的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的第2個(gè)目的是提供以BGA/CSP方式為前提，謀求緩和電極突起應(yīng)力，難于接收噪聲以及同時(shí)難于引起和外部信號串音的安裝用的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的第3個(gè)目的是提供以BGA/CSP方式為前提，謀求緩和電極突起應(yīng)力，難于接收噪聲以及同時(shí)難于引起和外部信號串音以及難于引起各電極突起之間串音的安裝用的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的第4個(gè)目的是提供以BGA/CSP方式為前提，謀求緩和電極突起應(yīng)力，難于接收噪聲、難于引起和外部信號串音、難于引起各電極突起之間串音以及同時(shí)散熱能力高的安裝用的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的第5個(gè)目的是提供以BGA/CSP方式為前提，謀求緩和電極突起應(yīng)力，難于接收噪聲、難于引起和外部信號串音、難于引起各電極突起之間串音以及同時(shí)提高阻止射來中子通過能力的安裝用的半導(dǎo)體器件。
按照本發(fā)明權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特特征是具有，在主面上形成電路元件的半導(dǎo)體芯片，具有和在主板上安裝該半導(dǎo)體芯片的所述的半導(dǎo)體芯片大致相同面積的絕緣極板，在該絕緣基板的主面上以引線柵格陣列結(jié)構(gòu)的信號電極，遮蔽所述信號用電極的遮蔽用電極，包圍設(shè)置在上述絕緣基板主面周圍的所述的信號用電極同時(shí)接地或電源電位，緩和在所述的半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生應(yīng)力的應(yīng)力緩和膜，連接在所述半導(dǎo)體芯片的主面和所述的絕緣基板背面各自至少周圍部分，其密封裝在所述半導(dǎo)體芯片的主面和所述絕緣基板背面的間隙的樹脂密封材料，收納具有和所述的半導(dǎo)體芯片大致相同面積樹脂密封的所述的半導(dǎo)體芯片、所述的應(yīng)力緩和膜、所述的絕緣基板的樹脂封殼，在主板電極連接所述的絕緣基板主面的信號用電極和遮蔽用電極。
還有，按照本發(fā)明權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述的應(yīng)力緩和膜在內(nèi)部具有遮蔽層，通過連接在所述的遮蔽層遮蔽電極，遮蔽連接地或電源電位的所述的半導(dǎo)體芯片主面上的芯片電極和所述的絕緣基板的內(nèi)部電路。
還有，按照本發(fā)明權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述絕緣基板在背面具有載體膜，所述的載體膜包括切換電連接所述的芯片電極和所述的信號用電極或所述的遮蔽用電極方法的內(nèi)部電路。
還有，按照本發(fā)明權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述絕緣基板在內(nèi)部具有遮蔽構(gòu)件，所述的遮蔽構(gòu)件對于每個(gè)電極用同軸狀包圍在所述的絕緣基板主面上以引線柵格陣列形狀設(shè)置的所述的信號用電極和所述遮蔽用電極的各電極。
還有，按照本發(fā)明權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述絕緣基板用由從所述的絕緣基板主面突出的焊錫突起構(gòu)成在所述的絕緣基板主面設(shè)置的信號用電極和所述的遮蔽用電極。
還有，按照本發(fā)明權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述絕緣基板用由從所述的絕緣基板主面不突出的焊錫突起構(gòu)成在所述的絕緣基板主面設(shè)置的信號用電極和所述的遮蔽用電極。
還有，按照本發(fā)明權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述的樹脂封殼具有散熱片。
還有，按照本發(fā)明權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述絕緣基板，所述的載體薄膜，所述的密封材料，所述的封殼及所述的半導(dǎo)體芯片背面粘貼的薄膜的至少之一由包含重氫的樹脂材料構(gòu)成。
還有，按照本發(fā)明權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其特征是，在所述的半導(dǎo)體芯片至少周圍部分連接的所述的應(yīng)力緩和膜形狀包括中空的矩形，環(huán)形，或+字形。
下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。還有，圖中同一符號表示各同一或相應(yīng)的部分。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的橫截面圖和下面圖。
圖2是說明本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和和工序的立體圖。
圖3是說明本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和和工序的立體圖。
圖4是表示本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的橫截面圖和下面圖。
圖5是表示包含本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件遮蔽層的應(yīng)力緩沖膜的橫截面圖和下面圖。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的平面圖和橫截面圖。
圖7是說明包含本發(fā)明實(shí)施例3的筒型遮蔽層陣列的絕緣基板的形成工序的橫截面圖。
圖8是說明包含本發(fā)明實(shí)施例3的方形焊接電極形成工序的橫截面圖。
圖9是表示本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的橫截面圖。
圖10是說明包含本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件重氫的樹脂材料的說明圖。
圖11是關(guān)于包含本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件重氫的樹脂材料的中子散射的說明圖。
實(shí)施例1圖1(a)表示按照本發(fā)明實(shí)施例1的安裝用的半導(dǎo)體器件，圖1(a)是剖面圖，圖1(b)位于圖1(a)的下面，還有，圖1(a)表示沿圖1(b)點(diǎn)劃線A-A’切斷的剖面圖。
還有，圖2是說明該半導(dǎo)體器件的立體圖，圖2(a)是表示除了半導(dǎo)體芯片所見到半導(dǎo)體器件的立體圖。圖2(b)是表示疊層半導(dǎo)體芯片的立體圖。還有，圖3是表示用于說明半導(dǎo)體器件的上下相反情況的立體圖，圖3(a)表示絕緣基板突起形成前的立體圖，圖3(b)表示形成突起后的立體圖。
首先，參照圖1(a)，說明安裝入主板的半導(dǎo)體器件。在圖1(a)，2表示由硅基板構(gòu)成的芯片，3表示由熱可塑性彈性樹脂構(gòu)成的應(yīng)力緩和膜，6表示由聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的載體膜，8表示由聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的絕緣基板，11表示密封材料，12表示封殼，由這些構(gòu)件構(gòu)成半導(dǎo)體器件。
還有，5a,5b表示由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的粘接材料，5c表示部分連接材料，5d表示粘接原先載體膜6和絕緣基板8的預(yù)備粘接材料。
還有，2a表示芯片2的多個(gè)芯片電極的代表例，7a表示載體膜6的膜上電極，9表示絕緣基板8主面信號用的焊錫突起，10表示絕緣基板8的主面遮蔽用焊錫突起。
還有，90a表示主板的信號用電極，90b表示主板的遮蔽電極。
圖1b表示半導(dǎo)體器件1的下面圖，在絕緣基板8的主面8a具有多個(gè)焊錫突起9,10表示按照柵格狀配置的相對于主板90的外部電極。還有，7e是用破折線表示的埋置在絕緣基板8內(nèi)部的多個(gè)內(nèi)部引線。
圖2a表示除半導(dǎo)體芯片2從半導(dǎo)體器件1看的立體圖。圖2(a)，以中空環(huán)狀形成應(yīng)力緩沖膜3，表示由該中空部分見到載體膜6的狀態(tài)。5c表示在載體膜6上面，使部分面積膜厚和載體膜6大致相同約1mm的形成粘接材料(附圖上的黑色方形部分)。
7a表示在載體膜6上形成的薄膜電極(灰色方形部分)，7b是表示在載體膜6下面與薄膜上電極7a不同位置形成的多個(gè)薄膜下電極的代表例(由于看不見所以用破折線表示)。而且，7c表示使連接薄膜上電極7a和薄膜下電極7b之間在載體膜6內(nèi)部形成多個(gè)薄膜內(nèi)部引線。
圖2(b)表示利用圖2(a)應(yīng)力緩和膜3上的粘接劑5a，壓接半導(dǎo)體芯片2的狀態(tài)。
如圖1～圖2所示，使設(shè)置多個(gè)半導(dǎo)體芯片電極2a的主面向下，利用在環(huán)狀的或中空的矩形應(yīng)力緩沖3上面涂布的粘接材料5a壓住粘接固定芯片2。
應(yīng)力緩沖膜3，由于具有膜厚約1mm以及和芯片2大致相同的面積，對于芯片2的體積膨脹率(約3.1×10-6/℃)，變成與此相同程度的約2.7×10-6/℃的熱可塑性彈性樹脂，在常溫呈橡膠彈性，在高溫具有可塑性特性，所以在后述的安裝工序和使用開始后的熱循環(huán)，能大致恒定的吸收在芯片2所加的熱應(yīng)力。
還有，應(yīng)力緩沖膜3采用外徑和芯片2大致相同的中空矩形的形狀，粘接面對應(yīng)每單位面積應(yīng)力分布密度最大的芯片外周的周圍部分，能夠分擔(dān)高應(yīng)力，同時(shí)，能夠在圖2(a)的X-X方向，Y-Y方向均勻的緩和加在芯片2上的應(yīng)力。
載體膜6和絕緣基板8都具有芯片2大致相同的面積，在原先的載體膜6的下面，利用預(yù)備的粘接材料5d，粘接在絕緣基板8的上面。載體膜6，膜厚約1mm，由和絕緣基板8類似的聚酰亞胺樹脂構(gòu)成。
如圖2所示，在載體膜6上面，設(shè)置粘接材料5c，通過壓住粘接固定芯片2。還有薄膜電極7a分別直接連接多個(gè)芯片2。
在載體膜6下面，設(shè)置與薄膜上電極7a的不同位置上設(shè)置多個(gè)薄膜下電極7b，還有，在載體膜6的內(nèi)部，埋置連接薄膜上電極7a和薄膜下電極7b之間的多個(gè)薄膜內(nèi)引線7c。
芯片2和應(yīng)力緩沖膜3的上面，通過連接材料5a連接固定，應(yīng)力緩沖膜3下面和載體膜6的上面，通過粘接材料5b連接固定。還有，在芯片2和載體膜6上面，通過粘接材料5c壓接固定，多個(gè)芯片電極2a分別和多個(gè)薄膜上電極7a直接連接。這些機(jī)械的壓接或連接，以及電連接總的同時(shí)進(jìn)行。
其次，參照圖2(a)和圖1，總的說明從芯片電極2a到絕緣基板8的電連接。首先，在芯片2下面形成多個(gè)電極突起成為芯片電極2a，直接連接載體膜6上面的薄膜上電極7a，通過載體膜6內(nèi)部埋置內(nèi)部引線7c，到達(dá)載體膜6下面的薄膜下電極7b。
從薄膜下電極7b經(jīng)過絕緣基板8上面的多個(gè)基板上電極7d，經(jīng)過埋置在絕緣基板8內(nèi)部的多個(gè)內(nèi)引線7e，連接設(shè)置在絕緣基板8的主面的信號用焊錫突起9和遮蔽用焊錫突起10。
圖3(a)是表示上下相對的如圖2(b)所示的半導(dǎo)體器件1上下相反時(shí)的上面立體圖。參照圖3，說明成為與主板90相對的半導(dǎo)體器件1的外部電極的信號用焊錫突起9和遮蔽用焊錫突起10的形成方法和電連接。在已經(jīng)完成的粘接裝配和內(nèi)部布線的半導(dǎo)體器件1，以柵格狀設(shè)置多個(gè)形成焊錫突起9和焊錫突起10的半球狀穴51。在的半球狀穴51，利用例如由Pb-Sn構(gòu)成的焊錫引線，由引線焊接方法形成球狀焊錫，在半球狀穴51上焊接球狀焊錫后，只殘留焊錫突起9和10，切斷引線。
絕緣基板8的內(nèi)部引線7e，已經(jīng)到達(dá)半球狀穴51的表面，形成焊錫突起9和10，從內(nèi)部引線7e經(jīng)由所述的電連接路徑，分別連接多個(gè)芯片電極2a。根據(jù)絕緣基板8的內(nèi)部引線7e和載體膜6的內(nèi)部引線7c的設(shè)置方法，為了能適應(yīng)主板90的各種要求，能夠變換芯片電極2a和信號用焊錫突起9的連接。
在圖3(b)用白圓圈表示信號用的焊接突起9，排列在絕緣基板8靠近中央的區(qū)域。另一方面，為了包圍多個(gè)信號用的焊接突起9組的周圍，把用斜陰影線表示的遮蔽用的焊錫突起10設(shè)置在絕緣基板8的周圍區(qū)域。即對應(yīng)芯片2的周圍部分的區(qū)域，換言之，設(shè)置在對應(yīng)連接應(yīng)力緩沖膜3中空矩形連接面的每單位面積應(yīng)力分布密度最大的芯片外周部分的區(qū)域，因此遮蔽用焊錫突起10的應(yīng)力負(fù)擔(dān)大，同時(shí)信號用焊錫突起9的應(yīng)力負(fù)擔(dān)小。
返回到圖1(a)，把完成電連接的半導(dǎo)體器件1裝入密封用的金屬模，注入成型由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的密封材料11。密封材料11粘接固定芯片2的下面和應(yīng)力緩沖膜3的上面，即應(yīng)力緩沖膜3的中空部分(參照圖2(a))等疊層裝配構(gòu)成部件的間隙，同時(shí)進(jìn)行密封，由此使芯片2和外部環(huán)境隔絕。然后，用環(huán)氧樹脂構(gòu)成的封殼12覆蓋由密封材料11固定的半導(dǎo)體器件1，其特征是，不但封殼12的尺寸和芯片2的尺寸大致相同，而且在芯片2和焊錫突起9,10之間具有由應(yīng)力緩沖膜3形成的應(yīng)力緩和構(gòu)件。
最后，信號用焊錫突起9是輸入芯片2和主板90之間信號的半導(dǎo)體器件1的外部電極，涂覆焊錫連接主板90信號用電極90a，還有，涂覆焊錫連接遮蔽用焊錫突起10到主板90接地電位的遮蔽電極90b，完成對半導(dǎo)體器件1的主板90的安裝。
這里，由于利用焊錫機(jī)械地固定多個(gè)焊錫突起9和10到主板90的多個(gè)電極90a和90b，所以起到把加在絕緣基板8的應(yīng)力分散到主板90上。特別是，由于在對應(yīng)力分布密度最大的芯片2的周圍部分，設(shè)置多個(gè)遮蔽用的焊接突起10，所以大幅度的降低每個(gè)信號用的焊接突起9的分擔(dān)應(yīng)力，從而提高關(guān)于主板90的彎曲載荷和溫度循環(huán)的連接可靠性。
接著，通過接地電位的遮蔽用的焊錫突起10包圍周圍的信號用的焊接突起9，通過遮蔽用的焊接突起10電氣地遮蔽芯片2和主板90以外的外部信號。從而減少外來的噪聲，實(shí)現(xiàn)防止外來信號和信號用的焊接突起9的串音的CSP封裝的器件1。
其次，說明實(shí)施例1的變形例。
(1)以上說明了應(yīng)力緩沖膜3的形狀為中空矩形的情況，但這只不過1個(gè)事例，只要使用和每單位面積應(yīng)力密度分布最大的芯片2的周圍部分連接面積大的環(huán)形，就能利用方形～8角形以上的多角形或橢圓形。
(2)還有，如果和芯片2周圍部分的粘接面積比所定值大，具有對稱形狀，應(yīng)力緩沖膜3可以為非環(huán)形形狀。例如，和芯片2相同外徑為+字形和X形，或關(guān)于芯片2的4角或4邊對稱。這種情況，例如由于在+字形以外的位置設(shè)置芯片電極2a，向非環(huán)形應(yīng)力緩沖膜3芯片2的間隙注入密封材料11的電導(dǎo)性大，構(gòu)成可靠性高的半導(dǎo)體器件1。
(3)關(guān)于形成焊錫突起的方法，雖以經(jīng)敘述了用焊錫引線焊接方法的情況，但是不限定這種情況的實(shí)施例3，也可以利用后面所述的電鍍方法。
(4)雖以經(jīng)說明對應(yīng)絕緣基板8的周圍部分的焊錫突起，全部用作遮蔽焊錫突起10，但是不限于此，可以設(shè)置包圍多個(gè)信號用的焊錫突起9周圍的多個(gè)遮蔽用的焊錫突起10。換句話說，例如，在[田字形]的4個(gè)區(qū)域形成芯片電極2a，以+字形形成應(yīng)力緩沖膜3，同樣，在4個(gè)區(qū)域形成焊錫突起的情況，在每個(gè)區(qū)域遮蔽信號用焊錫突起9用的焊錫突起10可以作為包圍的配置圖形。
(5)而且根據(jù)適用電路的必要性，可以設(shè)置連接電源電位的遮蔽用焊錫突起代替連接接地電位的遮蔽用焊錫突起10。
按照上述本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件1，在具有和芯片2大致相同面積的絕緣基板8的背面8b(圖1(a)上面)粘接原先的載體膜6，利用連接載體膜6上部分面積的材料5c至少連接芯片2和絕緣基板8周圍部分的應(yīng)力緩沖膜3兩面的材料5b，壓接芯片2，應(yīng)力緩沖膜3和絕緣基板8，同時(shí)，直接連接芯片電極2a和薄膜上電極7a，形成疊層。
此后，在絕緣基板的主面8a上，以柵格狀排列關(guān)于芯片2和主板90的輸入輸出的多個(gè)信號用的焊錫突起9，在至少絕緣基板主面8a的周圍區(qū)域，設(shè)置多個(gè)遮蔽用的焊錫突起10，包圍焊錫突起9，同時(shí)遮蔽接地或電源電位的多個(gè)信號用的焊錫突起9。其特征是，其后，用密封材料11進(jìn)行密封，封入大體上芯片大小封殼。
實(shí)施例2圖4(a)是表示本發(fā)明實(shí)施例2的安裝半導(dǎo)體器件的橫截面圖。圖4(b)是表示該半導(dǎo)體器件的下面圖。還有，圖5(a)是表示包含遮蔽層的應(yīng)力緩沖膜的平面圖，圖5(b)和圖5(c)是表示其橫截面圖。還有，和實(shí)施例1的圖1～圖3中相同的或相應(yīng)的部分符號，省略說明。只說明和實(shí)施例2有關(guān)的部分。
參照圖4(a)說明半導(dǎo)體器件1a的疊層結(jié)構(gòu)。圖4表示和實(shí)施例1不同的第1點(diǎn)在于把由埋置在內(nèi)部的遮蔽層4和遮蔽層電極4a的復(fù)合膜構(gòu)成的應(yīng)力緩沖膜13連接在芯片2和載體膜6上。
下面說明包含遮蔽層4的復(fù)合應(yīng)力緩沖膜13的結(jié)構(gòu)。圖5(b)表示沿圖5 (a)平面圖的點(diǎn)劃線B-B′切開的橫截面圖，圖5(c)表示沿圖5(a)平面圖的點(diǎn)劃線C-C′切開的橫截面圖。遮蔽層4作為0.1～0.5mm膜厚的例如鋁，銅，金等導(dǎo)電膜埋入內(nèi)部，不露出由熱可塑性彈性料樹脂構(gòu)成的應(yīng)力緩沖膜3。還有，由和遮蔽層4相同的導(dǎo)電膜構(gòu)成的遮蔽電極4a，例如，在圖5中有4個(gè)，每個(gè)位于在應(yīng)力緩沖膜的4角并且和遮蔽層4連接，通過薄膜上電極7a，和連接接地電位的遮蔽用焊錫突起10電連接。
其中，如果在所述的圖2(a)工序利用包括遮蔽層4的復(fù)合應(yīng)力緩沖膜13，由于從最近距離包圍沒有圖示遮蔽層4芯片2和載體膜6的薄膜內(nèi)引線7c和絕緣基板8沒有圖示內(nèi)部引線7e的全部的這樣設(shè)置，所以應(yīng)力緩沖膜13，不但具有和應(yīng)力緩沖膜3相同的面積，而且具有優(yōu)良的抑制噪聲的性能。
如圖4(b)所示，半導(dǎo)體器件1a特征的第2點(diǎn)是這樣設(shè)置，在絕緣基板8的主面8a交替地設(shè)置信號用的焊接突起9和遮蔽用的焊接突起10，每個(gè)信號用的焊接突起9周圍被4個(gè)遮蔽用的焊接突起10包圍。還有，如圖4(a)所示，在絕緣基板8的4角設(shè)置的4個(gè)遮蔽用的焊接突起10，通過絕緣基板8的通孔內(nèi)部的引線7f，連接在4角設(shè)置的4個(gè)遮蔽層電極4a。實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件1，能防止外部信號和信號用的焊接突起9的串音，而且增加這個(gè)的實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件1a，包圍信號用的焊接突起9的4個(gè)遮蔽用的焊接突起10的每個(gè)突起和遮蔽層4以及相同電位的焊接突起10，連接在接地電位的芯片電極2a或接地電位的內(nèi)引線7e等，所以能防止信號用焊接突起之間的串音。
還有，通過主板90的電極90a把遮蔽層4和同電位遮蔽用的焊接突起10電連接地電位，電遮蔽信號用的焊接突起9，也能防止信號用的焊接突起9之間的串音。
接著說明實(shí)施例2的變形例。
(1)遮蔽層4的形狀已經(jīng)敘述了中空矩形平板的情況，但是這只不過1個(gè)事例，也能以例如柵格狀設(shè)置有多個(gè)中空穴的平板。這種情況能更有效地防止信號用焊接突起9之間的串音。
(2)遮蔽層電極4a，設(shè)置在應(yīng)力緩沖膜13的4角中的各角。但是不限于4角，也可以這樣構(gòu)成，例如，把連接遮蔽層4全周形成淺筒形，即把遮蔽層4和遮蔽層電極4a作為連接層形成中空矩形皿狀。
(3)對于遮蔽層4和遮蔽層電極4a雖以敘述了金屬膜的情況，也可以是導(dǎo)電的樹脂膜，這種情況，由于和由熱可塑彈性樹脂構(gòu)成的應(yīng)力緩沖膜3的體積膨脹率近似，所以不能損壞應(yīng)力緩沖膜3的本來性能。
(4)在信號用的焊錫突起9的各突起周圍設(shè)置包圍的4個(gè)遮蔽用的焊錫突起10，而且不限于此，例如，能這樣設(shè)置，輸入輸出輔助信號的相互鄰接的2個(gè)信號用焊錫突起9由6個(gè)遮蔽用的焊錫突起10包圍。在這種情況，不但絕緣基板8不但具有相同的面積還比圖4所示的多。
(5)已經(jīng)敘述了以接地電位方式連接遮蔽用的焊錫突起10的情況，而且不只限于這種情況，可以包含連接電源電位的至少1個(gè)遮蔽用的焊錫突起10。
如上所述，按照本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件1a，由內(nèi)部埋置遮蔽層4和遮蔽層電極4a復(fù)合膜構(gòu)成的應(yīng)力緩沖膜13連接在芯片2和載體膜6上，由于以最近距離包圍芯片電極2a和薄膜內(nèi)部引線7c以及絕緣基板8內(nèi)部引線8內(nèi)引線7e的全周，所以應(yīng)力緩沖膜13不但具有和應(yīng)力緩沖膜3相同的面積，而且具有優(yōu)良的抑制噪聲的性能。
還有，其特征是，不但防止外部信號和信號用焊錫突起9的串音，而且把包圍信號用焊錫突起9的多個(gè)遮蔽用焊錫突起10的各突起和同電位的遮蔽用焊錫突起10，連接在接地電位的芯片電極2a或接地電位的內(nèi)引線7e或主板90的電極90a，通過接地電位的遮蔽用焊錫突起10遮蔽信號用焊錫突起9，防止信號用焊錫突起9之間的串音。
實(shí)施例3
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例3的安裝用的半導(dǎo)體器件的橫截面圖和下面圖，圖7是說明形成包含筒形遮蔽層陣列的絕緣基板步驟的橫截面圖，圖8是說明形成包含方形焊接電極的絕緣基板步驟的橫截面圖。還有，省略說明和所述的圖1～圖5相同或相應(yīng)部分的符號，只說明和實(shí)施例3相關(guān)的部分。
參照圖6，半導(dǎo)體器件1b和所述的實(shí)施例1,2不同的第1點(diǎn)，是在絕緣基板18的內(nèi)部包含遮蔽層陣列14，圖7和圖8表示包含遮蔽層陣列14的絕緣基板18的形成步驟。
第2點(diǎn)其構(gòu)成是，在絕緣基板的主面18a上，使成為半導(dǎo)體器件1b的外部電極形成柵格狀信號用方形電極19，并且不突出絕緣基板18的主面18a。圖8表示信號用和遮蔽用的方形電極19和20的形成步驟。
第3點(diǎn)是，在絕緣基板18的內(nèi)部形成筒形遮蔽層，以同軸形包圍每個(gè)方形信號用電極19的各周圍，以矩陣形狀埋設(shè)該筒形遮蔽層陣列14，圖7表示筒形遮蔽層陣列14的形成步驟。
第4點(diǎn)是，筒形遮蔽層陣列14的一端電連接在載體膜6的薄膜內(nèi)引線7c，另一方面，連接接地電位的遮蔽用電極20，通過絕緣基板18的基板通孔63的內(nèi)引線7f電連接在薄膜的內(nèi)引線7c，然后通過薄膜上電極把薄膜內(nèi)引線7c連接到芯片電極2a。還有，在圖6只在下面圖的4角的每個(gè)角設(shè)置遮蔽用電極，此外全部設(shè)置信號用電極19。
并且，第5點(diǎn)是，利用安裝撒熱片的封殼。
其次參照圖7說明包含筒形遮蔽層陣列14絕緣基板18的形成步驟。圖7(a)是表示向鑄型注入聚酰亞胺樹脂成型的絕緣基板18的成型體60的橫截面圖，圖中的筒形穴61是溝寬約1mm的四邊形溝，該溝寬為筒形遮蔽層陣列14的膜厚。筒形遮蔽層陣列14的導(dǎo)電材料14a和所述的應(yīng)力緩沖膜13內(nèi)的遮蔽層4相同，此處如(b)圖所示蒸發(fā)金。此后，以聚酰亞胺樹脂作為停止層，通過化學(xué)機(jī)械研磨除掉涂覆在成型體60兩面的金，形成埋置在成型體60的(c)圖所示的筒形遮蔽層陣列14。
接著參照圖7(c)(d)和圖8，說明包含信號用和遮蔽用方形電極19,20的絕緣基板18的形成步驟。
在形成筒形遮蔽層陣列14后，關(guān)于圖7(c)的上下圖，利用布圖用的掩模64，腐蝕成型體60，形成如圖7(d)那樣的方形電極用的方形開口62，貫穿方形開口62的底部基底的通孔63。
參照圖8(a)，用和所述的實(shí)施例1不同的方法，構(gòu)成形成方形電極用方形開口62和基板通孔63的圖7(d)的絕緣基板18，載體膜6，應(yīng)力緩沖膜3和芯片2。
參照圖8(b)，接著利用電解電鍍方法在方形開口62埋置方形電極用的焊錫材料，例如，由Pb-Sn構(gòu)成的焊錫，處于比絕緣基板18突出的狀態(tài)。這時(shí)由于在表面不露出筒形遮蔽層陣列14，所以不用擔(dān)心信號用方形電極19和筒形遮蔽層陣列14短路。
圖8(c)表示利用研磨盤65均勻地研磨方形電極19和絕緣基板18。在研磨工序研磨了絕緣基板18，注意不露出筒形遮蔽層陣列14，還要調(diào)整圖8(d)所示的絕緣基板18的埋入量，即殘存板厚度最低在1mm以上，完成研磨使方形電極19的焊接金屬處于不突出絕緣基板18的主面18a。也就是使電極不是突出突起，成為不突出的突起。
均勻地研磨信號用方形焊錫突起19和絕緣基板18后，注入如圖6a所示環(huán)氧樹脂密封材料11用加熱成型的金屬模進(jìn)行膜制，最后完成安裝具有散熱片封殼23和圖6所示的半導(dǎo)體器件1b。
然后，把以同軸形狀遮蔽每個(gè)信號用方形電極19的遮蔽層陣列14連接在連接地電位的電極20上，即使通過芯片電極2a或主板90電極90a把信號用方形電極19連接在地電位，也能防止信號用方形電極19之間的串音，和所述的半導(dǎo)體器件1a相同。
接著說明實(shí)施例3的變形例。
(1)如果利用包含遮蔽層的應(yīng)力緩沖膜13代替圖6所示的應(yīng)力緩沖膜3，則更能抑制信號用方形電極19之間的串音。
(2)不但可以用方形溝形成筒形遮蔽層陣列14，還可以用例如6角形或8角形的溝或圓筒形的溝形成陣列，在這種情況為了不變成陰影部，用電解電鍍法能提高電鍍膜的均勻性。
(3)已經(jīng)敘述了不突出絕緣基板18主面18a構(gòu)成形成外部電極19的情況，在適合主板90電極的裝配要求的情況，可以利用所述的信號用焊錫突起9。
(4)還有為了代替信號用方形電極19，在方形開口62代替的底部用所述的圖3所示的焊錫引線，利用引線焊接方法在半球形圓柱穴中埋入球狀焊錫突起后，通過研磨作為信號用的圓柱狀電極。
(5)裝配散熱片的封殼23(圖6)由于比芯片尺寸大，在要求封殼小形化優(yōu)先的情況，可以取消圖6左右所示的散熱片。
如上所示述，本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件1b的特征是，由于具有利用面積高的方形外部電極19,20，和高效率散發(fā)芯片2產(chǎn)生熱量的具有散熱片的封殼23，所以比所述的半導(dǎo)體器件1,1a適合于高密度和小型化，同時(shí)還具有包含遮蔽層陣列的絕緣基板18，由于用各筒形遮蔽層14同軸狀地遮蔽信號用方形電極19，并且，構(gòu)成不突出絕緣基板主面18的電極突起，所以即使在30GHZ微波頻段，也能保持芯片尺寸，同時(shí)確實(shí)地抑制信號用電極19之間的串音。
實(shí)施例4圖9是表示本發(fā)明實(shí)施例4安裝用的半導(dǎo)體器件1c的橫截面圖，圖10是表示包含重氫樹脂材料的說明圖，圖11是根據(jù)包含重氫樹脂材料表示中子散射的說明圖。還有，和所述的圖1～圖8相同的或相應(yīng)的部分省略說明，只說明和實(shí)施例4相關(guān)的部分。
認(rèn)為通常屢次使用的半導(dǎo)體器件的制造工藝和材料，在質(zhì)量數(shù)為11的B11中，在包含該同位素具有質(zhì)量數(shù)為10的B10的情況下，如果中子射線射在例如硼磷硅玻璃BPSG等中，則中子射線和B10反應(yīng)產(chǎn)生α射線，產(chǎn)生的α射線射入芯片2的硅基板，由于產(chǎn)生大量的電荷，引起軟誤差。
現(xiàn)在，即使完全不用BSTG等，一旦包含中子射線的宇宙射線穿透芯片2，則在硅板上產(chǎn)生電子空穴對，由于這些電荷使硅基板上的電場和電勢變化大，成為芯片2暫時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)作的原因。
實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件1c，即使在不能忽視中子射線射來的宇宙空間和人工環(huán)境使用的情況，也能提供阻止中子穿透的半導(dǎo)體器件。
圖9所示的半導(dǎo)體器件1c的橫截面圖，和所述的實(shí)施例1～3不同的第1點(diǎn)是，用包含重氫的聚酰亞胺樹脂32，形成絕緣基板38和載體膜的一個(gè)或兩個(gè)。第2點(diǎn)是，樹脂密封材料31和樹脂封殼32的一個(gè)或2個(gè)是由包含重氫的樹脂構(gòu)成。第3點(diǎn)是，在芯片2的背面2c，粘貼包含重氫的聚酰亞胺樹脂膜35?？梢园凑账龅牡?～3點(diǎn)的全部內(nèi)容進(jìn)行裝配，也可以只按照所述的之一內(nèi)容進(jìn)行裝配。還有，其他結(jié)構(gòu)和實(shí)施例1～3的情況一樣。
接著，參照圖10，說明用于實(shí)施例4的如圖9所示的半導(dǎo)體器件1c的包含重氫的樹脂材料。圖10(a)表示利用把氫置換成重氫的C2D5的化學(xué)結(jié)構(gòu)，代用包含在絕緣基板8和載體膜6聚酰亞胺樹脂中的烷基C2H5。還有，圖10(b)表示利用把氫置換成重氫的CD3的化學(xué)結(jié)構(gòu)，代用包含在密封材料11和封殼12的環(huán)氧樹脂中的雙酚CH3。
不限于這樣的聚酰亞胺樹脂和環(huán)氧樹脂，由于一般的樹脂包含多個(gè)氫原子，即使用該氫原子H代替其同位素重氫D，化學(xué)性質(zhì)完全相同，兩者具有完全相同的化學(xué)反應(yīng)。發(fā)明者著眼于該點(diǎn)認(rèn)為，利用和過去大體相同的制造方法，能生成包含重氫的聚酰亞胺樹脂和環(huán)氧樹脂。
接著，參照圖11，根據(jù)實(shí)施例4的圖9所示的使用的包含重氫的樹脂材料，說明中子的散射動(dòng)作。中子通過散射過程減速，散射面積大和吸收面積小的重氫是優(yōu)良的減少中子速度的材料。圖11(a)表示在重氫中運(yùn)行的中子散射面積，如果中子的能量變小則面積增加。圖11(b)表示基本計(jì)算這種關(guān)系的重氫對中子遮蔽性能的模擬結(jié)果。
如上所述，本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件1c，其特征是，絕緣基板38，載體膜36，樹脂封裝材料31，樹脂封殼32以及粘貼在芯片背面的樹脂膜35的任何一個(gè)上面，由阻止中子穿透的包含重氫的聚酰亞胺樹脂和環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
本發(fā)明由于象上述那樣的構(gòu)成，收到如下所述的效果。
按照權(quán)利要求1的發(fā)明，由于在應(yīng)力分布密度最大的芯片周圍部分粘接應(yīng)力緩沖膜，則減輕芯片的分擔(dān)應(yīng)力，還有，由于在應(yīng)力分布密度最大的絕緣基板的周圍設(shè)置遮按蔽用的電極，則減輕在應(yīng)力分布密度低的絕緣基板的中央部分設(shè)置的信號用的電極分擔(dān)的應(yīng)力，收到能大幅度的提高連接主板電極的可靠性的效果。
按照權(quán)利要求2的發(fā)明，由于埋置在應(yīng)力緩沖膜的遮蔽層以最近距離遮蔽芯片電極，同時(shí)遮蔽用電極遮蔽信號用的電極，收到能防止減低噪聲信號用電極和外部信號的串音的效果。
按照權(quán)利要求3的發(fā)明，通過替換內(nèi)部電路，收到滿足主板側(cè)和芯片側(cè)雙方要求實(shí)現(xiàn)相互匹配連接的效果。
按照權(quán)利要求4的發(fā)明，由于分別以同軸狀遮蔽信號用電極和遮蔽用電極，不但收到能防止和外部信號的串音，而且能防止和信號用電極串音的效果。特別是，用方筒形遮蔽層陣列每個(gè)以同軸形遮蔽方形信號用電極和遮蔽用電極的結(jié)構(gòu)，收到面積利用率高使芯片和封殼小型化的效果。
按照權(quán)利要求5的發(fā)明，由于由從絕緣基板主面突出的焊錫突起構(gòu)成外部電極，所以收到容易連接主板的效果。
按照權(quán)利要求6的發(fā)明，由于由從絕緣基板主面不突出的焊錫突起構(gòu)成外部電極，所以收到信號傳輸可靠性高的能有效抑制信號用電極相互串音的效果。
按照權(quán)利要求7的發(fā)明，由于雖然是相同面積的封殼但是能有效地散發(fā)芯片產(chǎn)生的熱量，所以收到能提高長期運(yùn)作的可靠性。
按照權(quán)利要求8的發(fā)明，可能在射來中子的環(huán)境使用，同時(shí)收到阻止中子通過防止軟誤差的效果。
按照權(quán)利要求9的發(fā)明，中空的矩形和環(huán)行應(yīng)力緩沖膜，由于能埋設(shè)遮蔽層，所以能抑制串音，同時(shí)由于+字形應(yīng)力緩沖膜可以向芯片和應(yīng)力緩沖膜之間注入密封樹脂材料，所以能收到提高密封可靠性的效果。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件，其特征是具有在主面上形成電路元件的半導(dǎo)體芯片，具有和用于在主板上安裝該半導(dǎo)體芯片的所述的半導(dǎo)體芯片大致相同面積的絕緣基板，在該絕緣基板主面以引線柵格陣列結(jié)構(gòu)設(shè)置的信號用的電極，包圍在所述絕緣基板主面周圍部分設(shè)置的所述的信號用電極，同時(shí)接地或連接電源電位，遮蔽所述的信號用電極的遮蔽電極，在粘接所述的半導(dǎo)體芯片主面和所述的絕緣基板背面各面至少周圍部分，緩和半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的應(yīng)力的應(yīng)力緩沖膜，在所述的半導(dǎo)體芯片主面和所述的絕緣基板背面之間密封的樹脂密封材料，容納具有和所述的半導(dǎo)體芯片大致相同面積，樹脂封裝的所述的半導(dǎo)體芯片和所述的應(yīng)力緩沖膜以及所述的絕緣基板的樹脂封殼，似的絕緣基板主面的信號用電極和遮蔽電極連接在主板的電極上。
2．按照權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述的應(yīng)力緩沖膜具有內(nèi)部遮蔽膜，通過連接至所述的遮蔽層的遮蔽層電極，遮蔽連接接地或電源電位所述的半導(dǎo)體芯片主面上的芯片電極和所述的絕緣基板內(nèi)部電路。
3．按照權(quán)利要求1或2的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述的絕緣基板在背面具有載體膜，所述的載體膜包含能切換電連接所述的芯片電極和所述的信號用電極或遮蔽電極的方法的內(nèi)部電路。
4．按照權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述的絕緣基板在內(nèi)部具有遮蔽構(gòu)件，所述的遮蔽構(gòu)件各以同軸狀包圍在所述的絕緣基板主面以引線柵格狀設(shè)置的所述的信號用電極和所述的遮蔽用電極的各電極。
5．按照權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述的絕緣基板由從所述的絕緣基板的主面突出的焊接突起構(gòu)成在所述的絕緣基板主面設(shè)置的所述的信號用電極和所述的遮蔽用電極。
6．按照權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述的絕緣基板由從所述的絕緣基板的主面不突出的焊接突起構(gòu)成在所述的絕緣基板主面設(shè)置的所述的信號用電極和所述的遮蔽用電極。
7．按照權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征是，所述的樹脂封殼具有散熱片。
8．按照權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征是，由包含重氫的樹脂材料構(gòu)成所述的絕緣基板，所述的載體膜，所述的密封材料，所述的封殼以及在所述的半導(dǎo)體芯片背面粘貼薄膜中的至少一個(gè)。
9．按照權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其特征是，連接所述的半導(dǎo)體芯片至少周圍部分的應(yīng)力緩沖膜的形狀，包括中空矩形，環(huán)行，或+字形。
全文摘要
利用應(yīng)力緩沖膜把半導(dǎo)體芯片疊置在絕緣基板上，同時(shí)(a)在由于熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力密度最高區(qū)域的芯片周圍部分連接應(yīng)力緩沖膜，在絕緣基板的周圍部分設(shè)置遮蔽用電極，則減少了芯片和信號用電極的分擔(dān)應(yīng)力；(b)在芯片周圍連接遮蔽層應(yīng)力緩沖膜?；?qū)τ诮^緣基板上的每個(gè)信號用電極，設(shè)置同軸狀筒形遮蔽層陣列。(c)制造裝配散熱片的封殼。(d)絕緣基板，密封材料，封殼等構(gòu)件任何一個(gè)構(gòu)件，由包含重氫的樹脂構(gòu)成。
文檔編號H05K1/02GK1237791SQ9910338
公開日1999年12月8日 申請日期1999年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月2日
發(fā)明者國清辰也 申請人:三菱電機(jī)株式會社