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発明の名称 半導体装置およびその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−162702(P2003−162702A)
公開日 平成15年6月6日(2003.6.6)
出願番号 特願2001−358751(P2001−358751)
出願日 平成13年11月26日(2001.11.26)
代理人 【識別番号】100080001
【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 大和
【テーマコード(参考)】
5B035
【Fターム(参考)】
5B035 AA07 AA08 BA00 BB09 CA02 CA03 
発明者 和田 環 / 増田 正親 / 太田 敏彦
要約 課題
カード型の半導体装置においてソケットへの着脱性向上を図る。

解決手段
半導体チップ3が搭載された表面2aおよび裏面2bを備えた配線基板2と、配線基板2の表面2aに設けられ、かつ表面2fにソフト金めっき2gが形成されたボンディング用端子2cと、配線基板2の裏面2bに設けられ、かつ表面2fにハード金めっき2hが形成された外部接続用端子2dと、ボンディング用端子2cと半導体チップ3の電極パッド3bとを接続する金線4と、半導体チップ3や複数の金線4を封止する樹脂封止部6を覆うキャップ5とからなり、メモリカード1の外部接続用端子2dの表面2fの金属めっきを、ソケット7の端子7aの表面7bの金属めっきより硬くするかまたは同等にして、メモリカード1の外部接続用端子2dとソケット7の端子7aとの接触抵抗を少なくし、メモリカード1のソケット7に対しての着脱性を向上させる。
特許請求の範囲
【請求項1】 半導体チップが搭載された第1の主面とその反対側の第2の主面とを備えた配線基板を有し、前記半導体チップがワイヤボンディングによって接続された半導体装置であって、前記配線基板の第1の主面に設けられ、表面に第1の金属めっきが形成された第1の端子部と、前記配線基板の第2の主面に設けられ、表面に第2の金属めっきが形成された第2の端子部と、前記第1の端子部の第1の金属めっきと前記半導体チップの表面電極とを接続するワイヤとを有し、前記第2の端子部の第2の金属めっきの硬度が、前記第2の端子部と接触するソケットの端子の表面の金属めっきと同じかまたはそれ以上であることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】 半導体チップが搭載された第1の主面とその反対側の第2の主面とを備えた配線基板を有し、前記半導体チップがワイヤボンディングによって接続された半導体装置であって、前記配線基板の第1の主面に設けられ、表面に第1の金属めっきが形成された第1の端子部と、前記配線基板の第2の主面に設けられ、表面に第2の金属めっきが形成された第2の端子部と、前記第1の端子部の第1の金属めっきと前記半導体チップの表面電極とを接続するワイヤとを有し、前記第2の端子部の第2の金属めっきの硬度が、前記第2の端子部と接触するソケットの端子の表面の金属めっきと同じかまたはそれ以上であるとともに、前記第1の金属めっきより高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項3】 半導体チップが搭載された第1の主面とその反対側の第2の主面とを備えた配線基板を有し、前記半導体チップがワイヤボンディングによって接続された半導体装置であって、前記配線基板の第1の主面に設けられ、表面に第1の金めっきが形成された第1の端子部と、前記配線基板の第2の主面に設けられ、表面に第2の金めっきが形成された第2の端子部と、前記第1の端子部の第1の金めっきと前記半導体チップの表面電極とを接続する金線とを有し、前記第2の端子部の第2の金めっきの硬度が、前記第2の端子部と接触するソケットの端子の表面の金属めっきと同じかまたはそれ以上であるとともに、前記第1の金めっきより高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項4】 半導体チップが搭載された第1の主面とその反対側の第2の主面とを備えた配線基板を有した半導体装置であって、前記配線基板の第1の主面に設けられ、ワイヤボンディング用の金線と接続可能な第1の金めっきが表面に形成された第1の端子部と、前記配線基板の第2の主面に設けられるとともに、係合するソケットの端子の表面の金めっきと同じかまたはそれ以上の硬度で、かつ前記第1の金めっきより高い硬度の第2の金めっきが表面に形成された第2の端子部と、前記第1の端子部と前記半導体チップの表面電極とを接続する前記金線とを有し、カード型に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項5】 第1の金属めっきが表面に形成された第1の端子部と、係合するソケットの端子の表面の金属めっきと同じかまたはそれ以上の硬度の第2の金属めっきが表面に形成された第2の端子部とを有する配線基板を準備する工程と、前記配線基板の第1の端子部が設けられた第1の主面に半導体チップを搭載する工程と、前記半導体チップの表面電極と前記配線基板の第1の主面の前記第1の端子部とをワイヤボンディングによって接続する工程と、前記ワイヤボンディングによって接続された複数のワイヤおよび前記半導体チップを封止する工程とを有することにより、カード型の半導体装置を組み立てることを特徴とする半導体装置の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、半導体メモリカード(以降、単にメモリカードという)に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】マルチメディアカード(米サンディスク社)やSD(Security Device)カード(パナソニック、東芝、サンディスク)などのようなメモリカードは、その内部の半導体メモリチップに情報を記憶する外部記憶装置の1つである。このメモリカードでは、半導体メモリチップに形成された不揮発性メモリに対して情報を直接的、かつ電気的にアクセスすることから、機械系の制御が無い分、他の外部記憶装置に比べて書き込み、読み出しの時間が速い上、記憶媒体の交換が可能である。
【0003】また、小型で軽いことから、主に、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯電話またはデジタルカメラなどのような可搬性が要求される機器の補助記憶装置として使用されている。
【0004】なお、前記マルチメディアカードでは、半導体メモリチップは、薄型の配線基板に搭載され、配線基板の端子とワイヤボンディングによって電気的に接続されており、この半導体メモリチップと複数のワイヤが樹脂モールドやキャップなどによって封止されている。
【0005】このような構造のメモリカードでは、両面配線の配線基板を用いており、配線基板における一方の面にワイヤボンディング用の端子が設けられ、その反対側の面にソケットの端子と接触するための端子が設けられている。
【0006】そこで、配線基板の一方の面に設けられたワイヤボンディング用の端子は、金線でのワイヤボンディングの接合性を良好にするため、表面に硬度の低い柔らかな金めっき(以降、この金めっきをソフトめっきという)の形成が必要となり、その際、配線基板の製造としては、両面同時にめっきを行うため、配線基板のソケットの端子と接触する端子の表面にも金のソフトめっきが形成される。
【0007】なお、種々のメモリカードについては、例えば、日経BP社、1998年9月21日発行、「NE日経エレクトロニクス9月21日号」、148〜155頁にその記載がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技術のマルチメディアカードなどのメモリカードでは、プッシュ−プッシュタイプのソケット(取り出す際に再度カードを押すとカードが飛び出すタイプのソケット)にメモリカードを挿着して使用した後、これを取り出す際にメモリカードが抜けにくいという問題が起こる。
【0009】これは、ソケットの端子に接触するメモリカードの端子の表面がソフトめっきで柔らかいため、接触抵抗が高く引っ掛かり易いことが原因と思われる。
【0010】なお、接触抵抗が高い状態でメモリカードの抜き差しを続けると、表面のめっきが削れて接触不良を引き起こすことが問題となる。
【0011】さらに、メモリカードの着脱性(抜き差し性)を向上させるために、カード組み立て後の工程に、メモリカードの端子部に封孔材(潤滑材)を塗布する工程を追加しているが、TAT(Turn Around Time) が長くなることや、封孔材が塗布されているか確認をする作業が困難なことなどの問題が生じる。
【0012】本発明の目的は、着脱性の向上を図る半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【0013】さらに、本発明のその他の目的は、組み立て工程の短縮化を図る半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【0014】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0015】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0016】すなわち、本発明は、配線基板の第1の主面に設けられ、表面に第1の金属めっきが形成された第1の端子部と、前記配線基板の第2の主面に設けられ、表面に第2の金属めっきが形成された第2の端子部と、前記第1の端子部の第1の金属めっきと半導体チップの表面電極とを接続するワイヤとを有するものであり、前記第2の端子部の第2の金属めっきの硬度が、前記第2の端子部と接触するソケットの端子の表面の金属めっきと同じかまたはそれ以上である。
【0017】また、本発明は、第1の金属めっきが表面に形成された第1の端子部と、係合するソケットの端子の表面の金属めっきと同じかまたはそれ以上の硬度の第2の金属めっきが表面に形成された第2の端子部とを有する配線基板を準備する工程と、前記配線基板の第1の端子部が設けられた第1の主面に半導体チップを搭載する工程と、前記半導体チップの表面電極と前記配線基板の第1の主面の第1の端子部とをワイヤボンディングによって接続する工程と、前記ワイヤボンディングによって接続された複数のワイヤおよび前記半導体チップを封止する工程とを有するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0019】図1は本発明の実施の形態の半導体装置の一例であるメモリカードの構造を示す平面図、図2は図1に示すメモリカードの構造を示す底面図、図3は図1に示すメモリカードに組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図、図4は図3に示す配線基板の構造の一例を示す底面図、図5は図3のA−A線に沿う断面の構造の一例を示す拡大部分断面図、図6は図4のB−B線に沿う断面の構造の一例を示す拡大部分断面図、図7は図1に示すメモリカードの組み立てにおけるワイヤボンディング終了後の構造の一例を示す平面図、図8は図1に示すメモリカードと係合するソケットの構造の一例を示す平面図、図9は図8に示すソケットの構造の一例を示す底面図、図10は図1に示すメモリカードを図8に示すソケットに挿着した際の構造の一例を示す平面図、図11は図10に示すメモリカード挿着状態の構造の一例を示す底面図、図12は図11のC−C線に沿う断面の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
【0020】図1および図2に示す本実施の形態の半導体装置は、例えば、携帯電話やデジタル・カメラなどのような小型の電子装置の外部記憶装置として使用可能なマルチメディアカード(米サンディスク社)やSDカード(パナソニック、東芝、サンディスク)などと呼ばれるメモリカード1である。
【0021】このメモリカード1は、平面矩形状の小さな薄板からなり、その厚さは、例えば、1.4mm程度である。
【0022】メモリカード1の構成について説明すると、半導体チップ3が搭載された第1の主面である表面2aおよびその反対側の第2の主面である裏面2bを備えた配線基板2と、配線基板2の表面2aに設けられ、かつ表面2fに第1の金めっきであるソフト金めっき2gが形成されたボンディング用端子(第1の端子部)2cと、配線基板2の裏面2bに設けられ、かつ表面2fに第2の金めっきであるハード金めっき2hが形成された外部接続用端子(第2の端子部)2dと、ボンディング用端子2cのソフト金めっき2gと図12に示す半導体チップ3の電極パッド(表面電極)3bとを接続する金線(ワイヤ)4と、半導体チップ3や複数の金線4を封止する樹脂封止部6を覆うキャップ5とからなる。
【0023】さらに、本実施の形態のメモリカード1では、裏面2bの外部接続用端子2dのハード金めっき2hの硬度が、図12に示す外部接続用端子2dと接触するソケット7の端子7aの表面7bの金属めっきと同じかもしくはそれ以上であるとともに、ソフト金めっき2gより高くなっている。
【0024】すなわち、メモリカード1の裏面2bの外部接続用端子2dの表面2fの金属めっきを、メモリカード1を差し込むソケット7の端子7aの表面7bの金属めっきより硬くするか、もしくは同等にして、メモリカード1の外部接続用端子2dと、この外部接続用端子2dと電気的に接続するソケット7の端子7aとの接触抵抗を少なくし、メモリカード1のソケット7に対しての着脱性(抜き差し性)を向上させるものである。
【0025】そこで、本実施の形態では、ソケット7の端子7aの表面7bがハード金めっき2hの場合を取り上げて説明する。
【0026】なお、ハード金めっき2hは、一般的に、例えば、モジュール基板やパーソナルコンピュータのメイン基板などの端子部に採用されているものであり、信頼性も高いものである。ハード金めっき2hの硬度は、例えば、ビッカース硬さ180〜200(Hv)であり、さらに、金の純度が99.8〜99.9%のものである。
【0027】一方、ソフト金めっき2gは、ハード金めっき2hに比べて遥かに柔らかく、ワイヤボンディングの金線4と接続可能なものであり、その硬度は、例えば、ビッカース硬さ100(Hv)程度であるとともに、金の純度が99.99%以上のものである。
【0028】なお、メモリカード1は、半導体チップ3が、金線4を用いたワイヤボンディングによって電気的に接続されるものであるため、半導体チップ3が搭載される表面2a側のボンディング用端子2cの表面2fは、金線4と接続可能なソフト金めっき2gでなければならない。
【0029】ここで、メモリカード1の配線基板2に設けられた図3に示す表面2aのボンディング用端子2cと、図4に示す裏面2bの外部接続用端子2dのそれぞれの組成について説明すると、図5に示すように、ボンディング用端子2cは、3層構造であり、基材2k側から順に、最下層がCu箔(Cuめっきを含む)2i、中間層がNiめっき2j、最上層がソフト金めっき2gとなっている。
【0030】最上層がソフト金めっき2gであるため、金線4によるワイヤボンディングが可能となる。
【0031】また、図6に示すように、外部接続用端子2dは、最下層がCu箔(Cuめっきを含む)2i、第1中間層がNiめっき2j、第2中間層がソフト金めっき2g、最上層がハード金めっき2hとなっている。
【0032】最上層がハード金めっき2hであるため、ソケット7の端子7aの表面7bのハード金めっき2hと同じであり、したがって、メモリカード1の外部接続用端子2dとこれに電気的に接続するソケット7の端子7aとの接触抵抗を少なくできる。
【0033】なお、表裏面の各めっきの厚さは、例えば、Cu箔2iが約20μm、Niめっき2jが約8μm、ソフト金めっき2gが0.1〜0.8μm、ハード金めっき2hが0.1〜0.8μm程度であるが、これらの数値は、一例であり、これらの数値に限定されるものではない。
【0034】また、本実施の形態のメモリカード1に搭載された半導体チップ3には、例えば、フラッシュメモリ(EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory))が形成されており、図7に示すように、その主面(素子形成面)3aを上に向けた状態で配線基板2の表面2aのチップ搭載部2eに実装されている。
【0035】なお、配線基板2は、例えば、薄型のガラス入りエポキシ基板などであり、図5や図6に示す基材2k上には、図12に示すような絶縁性のソルダレジスト2lが形成されている。
【0036】また、メモリカード1が差し込まれる(係合する)ソケット7は、図8、図9に示すように、メモリカード1の抜き差しを行うための開口部7cを有している。さらに、内部に、メモリカード1の外部接続用端子2dと接触する端子7aが設けられており、この端子7aは、その表面7bが、ハード金めっき2hとなっている。
【0037】なお、図8および図9に示すソケット7は、プッシュ−プッシュタイプのソケット7であり、挿着したメモリカード1を取り出す際に、再度カードを押すとメモリカード1が飛び出すタイプのものである。
【0038】図10〜図12は、メモリカード1がソケット7に挿着された状態を示す図であり、メモリカード1の外部接続用端子2dとソケット7の端子7aとが接触して電気的に接続された状態となっている。
【0039】次に、本実施の形態のメモリカード1の製造方法について説明する。
【0040】まず、図5に示すようにソフト金めっき2gが表面2fに形成されたボンディング用端子2cを半導体チップ搭載側の面に有し、かつ、係合するソケット7の端子7aの表面7bのハード金めっき2hと同じハード金めっき2hが図6に示すように表面2fに形成された外部接続用端子2dを有する図3および図4に示す配線基板2を準備する。
【0041】なお、配線基板2の表面2aのボンディング用端子2cと裏面2bの外部接続用端子2dにおいて、基材2k側から順に、Cu箔2i、Niめっき2j、ソフト金めっき2gを形成していくが、表裏面のそれぞれ同一めっきについては同一工程で形成してもよいし、別々の工程で形成してもよい。
【0042】その後、配線基板2のボンディング用端子2cが設けられた表面2aのチップ搭載部2eに半導体チップ3を搭載する。
【0043】さらに、図7および図12に示すように半導体チップ3の電極パッド3bと、配線基板2の表面2aのボンディング用端子2cとを金線4を用いたワイヤボンディングによって電気的に接続する。
【0044】その後、ワイヤボンディングによって接続された複数の金線4および半導体チップ3を樹脂モールドによって封止して樹脂封止部6を形成し、さらに樹脂封止部6をキャップ5によって覆う。
【0045】なお、キャップ5は、例えば、接着剤などで固定する。
【0046】これにより、図1および図2に示すようなカード型の半導体装置であるメモリカード1を組み立てることができる。
【0047】本実施の形態のメモリカード1およびその製造方法では、メモリカード1のソケット7と係合する外部接続用端子2dの表面2fの金属めっきの硬度をソケット7の端子7aの表面7bの金属めっきの硬度と同等にすることにより、メモリカード1の外部接続用端子2dとソケット7の端子7aとの接触抵抗を低くすることができ、メモリカード1をソケット7から引き抜く際にも滑らかに容易に引き抜くことができる。
【0048】これにより、メモリカード1の着脱性を向上できる。
【0049】また、メモリカード1とソケット7の接触抵抗が低くなるため、金属めっきの削れも少なくでき、接触不良の発生を防ぐことができる。
【0050】さらに、メモリカード1のソケット7との接続信頼性を向上できる。
【0051】また、メモリカード1とソケット7の接触抵抗を低くできるため、メモリカード1の組み立てにおける封孔材(潤滑材)塗布工程を削除することができる。
【0052】これにより、メモリカード1の組み立て工程を短縮してTAT(製品が完全に仕上がるまでに要する時間)を短くすることができる。
【0053】さらに、封孔材の塗布を行わないため、封孔材が塗布されているか否かの外観検査を行わなくて済み、したがって、メモリカード1の検査作業の簡略化を図ることができる。
【0054】また、封孔材の有無の検査に代えて配線基板2のボンディング用端子2cや外部接続用端子2dのめっき厚の測定による検査を実施することにより、基板メーカでの配線基板出荷時と半導体メーカでの配線基板納入時とで2回のめっき厚の測定検査を行えるため、不良品の配線基板2を組み立て工程に流してしまうことを低減できる。
【0055】すなわち、メモリカード1の組み立て工程での不良ポテンシャルを低減でき、製造コストを低減することができる。
【0056】以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0057】例えば、前記実施の形態では、メモリカード1の裏面2bの外部接続用端子2dの表面2fをハード金めっき2hにする場合を説明したが、前記ハード金めっき2hの代わりとして、金よりも硬度が高いパラジウム(Pd)めっきを用いてもよい。
【0058】すなわち、メモリカード1の外部接続用端子2dの表面2fの金属めっきは、ソケット7の端子7aの表面7bの金属めっきに比較して硬度が同等かまたはそれ以上であればハード金めっき2h以外のパラジウム(Pd)めっきなどの他の金属めっきであってもよい。
【0059】さらに、ハード金めっき2hの代わりとして、まず、パラジウム(Pd)めっきを形成し、その上層に厚さ0.05μm以下のソフト金めっき2gを形成してもよく、この場合、外部接続用端子2dとしての硬度はパラジウム(Pd)めっきの硬度と同等とすることができ、さらに、外観上は金めっきとすることができる。
【0060】なお、メモリカード1のボンディング用端子2cの表面2fの金属めっきは、ワイヤボンディングによるワイヤとの接続が良好な金属めっきでなければならず、前記実施の形態のように、ワイヤが金線4である場合には、ソフト金めっき2gを採用することが好ましい。
【0061】また、前記実施の形態では、フラッシュメモリ(EEPROM)を内蔵するメモリカード1に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、SRAM(Static Random Access Memory) 、FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)またはMRAM(Magnetic Random Access Memory) などのような他のメモリ回路を内蔵するメモリカード1にも適用できる。
【0062】さらに、メモリ回路を有していないIC(Integrated Circuit)カードにも適用することができる。
【0063】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0064】カード型の半導体装置において、ソケットと係合する端子の表面の金属めっきの硬度をソケットの端子の表面の金属めっきの硬度と同じかそれより高くすることにより、両端子間の接触抵抗を低くすることができ、半導体装置をソケットから引き抜く際にも滑らかに容易に引き抜くことができる。これにより、半導体装置の着脱性を向上できる。




 

 


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