[发明专利]半导体器件

说明书

本申请是申请号为97102173.2、申请人为株式会社日立制作所的专利申请的分案申请。

本发明涉及到树脂密封型半导体器件及其安装结构，确切地说是涉及到其封装的外部尺寸非常接近半导体芯片外部尺寸的一种半导体器件及其安装结构。

随着半导体器件集成度的不断提高，一直在发展一种提供封装尺寸接近芯片尺寸的半导体器件的技术。在这种技术中有两种方法。一种方法称为裸芯片安装，其中的半导体芯片直接安装在印刷电路板(PCB)上并用树脂进行密封。

另一种方法通常称为CSP(芯片尺寸封装或芯片尺度封装)，将与现有技术类似地用树脂密封过的封装件的尺寸尽可能地减小到芯片的尺寸。

Tessera Co.Ltd．提出的日本专利JP-A-6-504408(PCT申请)公开了一种现有技术的CSP结构，其中在半导体芯片的电路形成表面上提供了一个带有外部端点的狭带(tape)，以便在其间插入一个柔性材料(弹性体树脂)，而外部端点被电连接到半导体芯片的电极。在JP-A-6-224259中公开了另一种现有技术结构，其中的半导体芯片安装在其中带有通孔的陶瓷衬底上，此衬底安装在PCB上且在芯片上配置有电极的相对一侧。JA-A-6-302604公开了又一种带有外部端点的现有技术的CPS结构，其中的半导体芯片制作在其带有金属布线图形的电路形成表面上。

本发明的目的提供一种CSP型半导体器件，其中由于减轻了焊块和内引线的热疲劳而提供了高的可靠性。

CSP的外部端点包括排列成网格状且连接于PCB的诸金属块。这些块最普通是由焊料形成。具有这种结构的CSP中的最大问题是焊块连接的可靠性。若半导体芯片的线膨胀系数与PCB的线膨胀系数差别很大，则随温度的改变而在块中出现应力。这一应力的反复出现可使器件由于热疲劳而遭到损坏。

据信，JA-A-6-504408中所公开的半导体器件由于充分考虑了焊料的疲劳损伤而在现有技术的各种结构中可靠性最高。在这种半导体器件中，在半导体芯片的电路形成表面上提供了一个狭带，使其间能插入一个柔性弹性体树脂，而且将连续到引线的金属箔所制成的布线图形附着在狭带上。引线的终端与半导体芯片的电极相连。这些连接部位用密封树脂密封起来。金属块被连接到布线图形，并连接到制作在PCB上的布线图形的相反一侧。这样就形成一个安装结构。由于在这种半导体器件中，带有金属块的狭带提供在半导体芯片的电路形成表面上，使其间安置有柔性弹性体树脂，故半导体芯片和PCB二者线膨胀系数的差异被柔性弹性体树脂的剪切形变所吸收。结果就没有应力加于金属块。

但在这种半导体器件中，由于弹性体树脂是柔软的而出现另一个问题。将半导体芯片的电极电连接到金属块的引线要沿深度方向穿过弹性体树脂。因此，半导体芯片和PCB二者线膨胀系数之间的差异被弹性体树脂的剪切形变吸收这一事实就意味着引线也被相似地形变。虽然金属块有高的可靠性，引线仍由于疲劳而可能断裂。这最终可能引起半导体器件失效。

在半导体器件的电极和引线之间的连接部位用与弹性体树脂同样柔软的树脂密封起来。柔性树脂，即弹性模量小的树脂一般具有大的线膨胀系数。树脂和引线二者线膨胀系数之间的差异本身就大。这就可能由于热疲劳而引起引线损坏。

上述的现有技术结构型CSP既有焊块可靠性的问题又有内引线可靠性方面的问题，总体说来不具有足够的可靠性。根据本发明，实现了一种CSP型半导体器件，它克服了现有技术CSP的缺点并在焊块和内引线两方面都有高的可靠性。

本发明的目的由下述半导体器件来达到的，此半导体器件包含半导体芯片、弹性体树脂部分(它粘结到除多个电极中的至少某些电极之外的上述半导体芯片上)、一个树脂狭带层(它连接于上述弹性体树脂部位并在其表面上带有布线图形)以及多个焊块(它连接于上述树脂狭带层上的布线图形)，上述树脂狭带层的上述布线图形被连接到上述半导体芯片的多个电极，上述树脂狭带层的布线图形和上述半导体芯片的电极之间的连接部位用密封树脂进行密封，其中，对弹性体树脂部位的模量和引线密封树脂的线膨胀系数进行了优化。

本发明的半导体器件的特征是：(1)上述弹性体树脂部位的横向弹性模量≥50MPa，且≤750MPa,(2)上述弹性体树脂部位的纵向弹性模量≥150MPa，且≤2250MPa，或(3)上述密封树脂的线膨胀系数≤100×10^-6/℃。本发明的安装结构的特征是由(1)-(3)中任何一个所定义的半导体器件安装在玻璃布环氧树脂制成的PCB上。