JP2000299399A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度サイクル試験時等におけるシリコンチッ
プの反りを無くすようにした、絶縁基板の基板接続面に
バンプを備えた半導体装置を提供する。 【解決手段】 絶縁基板の一面側にバンプを固定し、他
面側に集積回路チップを搭載してなる半導体装置におい
て、絶縁基板5の他面側の最外周部に、反り抑制部材
(銅パターン)17を配置し、反りを抑制した。
プの反りを無くすようにした、絶縁基板の基板接続面に
バンプを備えた半導体装置を提供する。 【解決手段】 絶縁基板の一面側にバンプを固定し、他
面側に集積回路チップを搭載してなる半導体装置におい
て、絶縁基板5の他面側の最外周部に、反り抑制部材
(銅パターン)17を配置し、反りを抑制した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に基板接続面に外部接続端子としてのバンプを備
えると共に、集積回路チップを樹脂で封止した半導体装
置に関する。
し、特に基板接続面に外部接続端子としてのバンプを備
えると共に、集積回路チップを樹脂で封止した半導体装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置及びそれを実装する多
層プリント基板配線板は、小型薄型化,高性能化,高速
化,高信頼性化が求められている。例えば、半導体装置
は小型薄型化の要求から「ピン挿入型のパッケージ」か
ら「表面実装型のパッケージ」ヘと移行し、半導体素子
をプリント基板へ直接実装するような「ベアチップ実
装」と呼ばれる実装方法も研究されている。また、前記
実装密度向上のための手法として、COB(Chip on
board ),FC(Flip Chip),TCP(Tape carrie
r package)などが知られている。
層プリント基板配線板は、小型薄型化,高性能化,高速
化,高信頼性化が求められている。例えば、半導体装置
は小型薄型化の要求から「ピン挿入型のパッケージ」か
ら「表面実装型のパッケージ」ヘと移行し、半導体素子
をプリント基板へ直接実装するような「ベアチップ実
装」と呼ばれる実装方法も研究されている。また、前記
実装密度向上のための手法として、COB(Chip on
board ),FC(Flip Chip),TCP(Tape carrie
r package)などが知られている。
【0003】樹脂封止型半導体装置では薄型化が進み、
約1mmの厚さを有するTSOP(Thin Small Outli
ne Package )やTQFP(Thin Small Quad Flat
Package)等の薄型パッケージが開発されている。更に
近年、小型化,薄型化した半導体装置として、例えば半
田バンプを使用したCSP(チップ・サイズ・パッケー
ジ)型の半導体装置が登場してきた。
約1mmの厚さを有するTSOP(Thin Small Outli
ne Package )やTQFP(Thin Small Quad Flat
Package)等の薄型パッケージが開発されている。更に
近年、小型化,薄型化した半導体装置として、例えば半
田バンプを使用したCSP(チップ・サイズ・パッケー
ジ)型の半導体装置が登場してきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CSP
型の半導体装置では前述の薄型化により曲げに対しての
強度が弱くなるため、実装後の温度サイクル試験時に、
シリコンチップと封止樹脂との熱膨張係数の差によって
発生する熱応力により、反ってしまうという問題が発生
している。この「反り」は、特に半導体素子において、
搭載するプリント配線基板の接続部であるバンプに応力
が集中する原因となり、バンプが破壊して導通不良とな
るなどの問題を引き起こしている。
型の半導体装置では前述の薄型化により曲げに対しての
強度が弱くなるため、実装後の温度サイクル試験時に、
シリコンチップと封止樹脂との熱膨張係数の差によって
発生する熱応力により、反ってしまうという問題が発生
している。この「反り」は、特に半導体素子において、
搭載するプリント配線基板の接続部であるバンプに応力
が集中する原因となり、バンプが破壊して導通不良とな
るなどの問題を引き起こしている。
【0005】現在、一般的な反り対策としてシリコンチ
ップと封止樹脂との熱膨張係数の差を小さくすることに
より、対処しようとしているが、シリコンチップも封止
樹脂も素材の違うものであるため、現実には完全になく
すことができず、またバンプの寿命信頼性を著しく悪く
し、大きな問題となっている。
ップと封止樹脂との熱膨張係数の差を小さくすることに
より、対処しようとしているが、シリコンチップも封止
樹脂も素材の違うものであるため、現実には完全になく
すことができず、またバンプの寿命信頼性を著しく悪く
し、大きな問題となっている。
【0006】そこで本発明の課題は、温度サイクル試験
時等におけるシリコンチップの反りを無くすようにした
基板接続面にバンプを備えた半導体装置を提供すること
である。
時等におけるシリコンチップの反りを無くすようにした
基板接続面にバンプを備えた半導体装置を提供すること
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、絶縁基板の一面側にバンプを固定し、他面
側に集積回路チップを搭載してなる半導体装置におい
て、前記絶縁基板の他面側の最外周部に、反り抑制部材
を配置したことを特徴とする。
に本発明は、絶縁基板の一面側にバンプを固定し、他面
側に集積回路チップを搭載してなる半導体装置におい
て、前記絶縁基板の他面側の最外周部に、反り抑制部材
を配置したことを特徴とする。
【0008】また、前記半導体装置は、前記集積回路チ
ップおよび他面側を封止樹脂で覆った樹脂封止型半導体
装置であることを特徴とする。
ップおよび他面側を封止樹脂で覆った樹脂封止型半導体
装置であることを特徴とする。
【0009】このようにすれば、反り抑制部材として強
度があり、曲がり難い材質を使用すれば、集積回路チッ
プ(シリコンチップ)と封止樹脂層との熱膨張係数の差
に基づいて発生する熱応力による反りを防ぐことができ
る。
度があり、曲がり難い材質を使用すれば、集積回路チッ
プ(シリコンチップ)と封止樹脂層との熱膨張係数の差
に基づいて発生する熱応力による反りを防ぐことができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置を図示
の実施例に基づいて説明する。説明の順序は、(1)構
成、(2)製造工程、(3)反り量の確認試験(シミュ
レーション)である。
の実施例に基づいて説明する。説明の順序は、(1)構
成、(2)製造工程、(3)反り量の確認試験(シミュ
レーション)である。
【0011】(1)構成 図1及び図2に、本実施例のCSP型の半導体装置1を
示す。半導体装置1は、半導体チップ(集積回路チッ
プ)2よりも平面的に一回り大きい絶縁基板5(以下、
絶縁基板と記す)を有する。絶縁基板5は、例えば12
mm角、厚さ0.75mmのポリイミド製のフィルム片
である。
示す。半導体装置1は、半導体チップ(集積回路チッ
プ)2よりも平面的に一回り大きい絶縁基板5(以下、
絶縁基板と記す)を有する。絶縁基板5は、例えば12
mm角、厚さ0.75mmのポリイミド製のフィルム片
である。
【0012】絶縁基板(インターポーザー)5の表面に
は、集積回路チップ2と外部接続端子であるバンプ13
とを電気的に接続するための多数の銅パターン4および
6、反りを軽減させるための銅パターン17が形成され
ている。銅パターン6は、絶縁基板5に形成されたスル
ーホール14上に位置し、該スルーホール14を介して
バンプ13と接続される。以下、この領域を、バンプ接
続ランド6と呼ぶ。各銅パターンのバンプ接続ランド6
は、上記スルーホール14の位置に対応して、絶縁基板
5の各辺に沿って連続的に配置されると共に、その並び
の方向と直交方向3列に並んで配置されている。
は、集積回路チップ2と外部接続端子であるバンプ13
とを電気的に接続するための多数の銅パターン4および
6、反りを軽減させるための銅パターン17が形成され
ている。銅パターン6は、絶縁基板5に形成されたスル
ーホール14上に位置し、該スルーホール14を介して
バンプ13と接続される。以下、この領域を、バンプ接
続ランド6と呼ぶ。各銅パターンのバンプ接続ランド6
は、上記スルーホール14の位置に対応して、絶縁基板
5の各辺に沿って連続的に配置されると共に、その並び
の方向と直交方向3列に並んで配置されている。
【0013】集積回路チップ2の回路形成面側に形成し
た電極パッド3から伸びる導体ワイヤ7の一端が、この
幅広の領域に接続される。以下、この領域をワイヤ接続
ランド4という。本実施の形態例において、銅パターン
10の線幅は例えば0.04mmであり、バンプ接続ラ
ンド6の幅は約0.3mm、ワイヤ接続ランド4の幅は
約0.1mmである。また、隣り合うバンプ接続ランド
6間のピッチは、例えば0.5mmである。
た電極パッド3から伸びる導体ワイヤ7の一端が、この
幅広の領域に接続される。以下、この領域をワイヤ接続
ランド4という。本実施の形態例において、銅パターン
10の線幅は例えば0.04mmであり、バンプ接続ラ
ンド6の幅は約0.3mm、ワイヤ接続ランド4の幅は
約0.1mmである。また、隣り合うバンプ接続ランド
6間のピッチは、例えば0.5mmである。
【0014】図2に示すように、上記銅パターン6を形
成した絶縁基板5の表面には、その全域に渡って、エポ
キシ系樹脂からなる半田マスク11が塗布される。導体
ワイヤ7のボンデイングのために、銅パターンのワイヤ
接続ランド4上の半田マスク11が除去される。集積回
路チップ2は、半田マスク11の上に滴下された液状の
エポキシ系樹脂からなるダイペースト12によって、絶
縁基板5上に接着される。これによって、上記すべての
銅パターンのバンプ接続ランド6は、集積回路チップ2
の下に位置する。また、8は銅パターン4上のメッキ、
9はモールド樹脂、10は銅パターンである。
成した絶縁基板5の表面には、その全域に渡って、エポ
キシ系樹脂からなる半田マスク11が塗布される。導体
ワイヤ7のボンデイングのために、銅パターンのワイヤ
接続ランド4上の半田マスク11が除去される。集積回
路チップ2は、半田マスク11の上に滴下された液状の
エポキシ系樹脂からなるダイペースト12によって、絶
縁基板5上に接着される。これによって、上記すべての
銅パターンのバンプ接続ランド6は、集積回路チップ2
の下に位置する。また、8は銅パターン4上のメッキ、
9はモールド樹脂、10は銅パターンである。
【0015】図3に示すように、各銅パターン4,6,
17は配置されており、反りを軽減させる為の銅パター
ン17は本実施の形態例では幅を約1.0mmとして、
絶縁基板5のチップ面側の全外周に枠状に形成されてい
る。
17は配置されており、反りを軽減させる為の銅パター
ン17は本実施の形態例では幅を約1.0mmとして、
絶縁基板5のチップ面側の全外周に枠状に形成されてい
る。
【0016】(2)製造工程 次に、図4に示した製造工程に従って、本実施の形態例
での半導体装置1の製造方法について説明する。
での半導体装置1の製造方法について説明する。
【0017】最初に、ポリイミド製のフィルム片からな
る絶縁基板5に、スルーホール14を形成する。このス
ルーホール14は打ち抜き部材による打ち抜き加工、又
はフォトリソグラフイー技術を用いて、下穴を空けてお
き、切削加工により形成することができる(工程
(A))。スルーホール14を形成した絶縁基板5の全
面に、銅箔16をラミネートする(工程(B))。銅箔
16の一部をフォトリソグラフィー技術を用いてエッチ
ングし、絶縁基板5上に銅パターン4,6および17を
得る(工程(C))。上記銅パターン6を形成した絶縁
基板5の表面に、銅パターンのワイヤ接続ランド4が形
成された外周部分及び銅パターシを除いて、半田マスク
11を塗布する(工程(D))。本実施の形態例では製
造方法の簡易化のために銅パターン17には半田マスク
11を塗布しなかったが、ここで行なっても何ら問題は
ない。その後、露出した銅パターン4(ワイヤ接続ラン
ド)に、Ni又はAuメッキ8を施す。
る絶縁基板5に、スルーホール14を形成する。このス
ルーホール14は打ち抜き部材による打ち抜き加工、又
はフォトリソグラフイー技術を用いて、下穴を空けてお
き、切削加工により形成することができる(工程
(A))。スルーホール14を形成した絶縁基板5の全
面に、銅箔16をラミネートする(工程(B))。銅箔
16の一部をフォトリソグラフィー技術を用いてエッチ
ングし、絶縁基板5上に銅パターン4,6および17を
得る(工程(C))。上記銅パターン6を形成した絶縁
基板5の表面に、銅パターンのワイヤ接続ランド4が形
成された外周部分及び銅パターシを除いて、半田マスク
11を塗布する(工程(D))。本実施の形態例では製
造方法の簡易化のために銅パターン17には半田マスク
11を塗布しなかったが、ここで行なっても何ら問題は
ない。その後、露出した銅パターン4(ワイヤ接続ラン
ド)に、Ni又はAuメッキ8を施す。
【0018】次に、絶縁基板5の集積回路チップ2が搭
載される領域に、デイスペンサー18によって、エポキ
シ系樹脂からなるダイペースト12を滴下する(工程
(E))。ダイペースト12の供給は、集積回路チップ
2下に均一にダイペースト12が広がるように、その量
及び滴下位置を考慮する必要がある。液状のダイペース
ト12が硬化する前に、上方より別の工程で製造した集
積回路チップ2を一定の圧力で押し付け、ダイペースト
12を集積回路チップ2の下面全域に行き渡らせる(工
程(F))。この状態で、ヒータ等により雰囲気温度を
上げて、ダイペースト12を硬化させ、絶縁基板5上に
集積回路チップ2を固定する。
載される領域に、デイスペンサー18によって、エポキ
シ系樹脂からなるダイペースト12を滴下する(工程
(E))。ダイペースト12の供給は、集積回路チップ
2下に均一にダイペースト12が広がるように、その量
及び滴下位置を考慮する必要がある。液状のダイペース
ト12が硬化する前に、上方より別の工程で製造した集
積回路チップ2を一定の圧力で押し付け、ダイペースト
12を集積回路チップ2の下面全域に行き渡らせる(工
程(F))。この状態で、ヒータ等により雰囲気温度を
上げて、ダイペースト12を硬化させ、絶縁基板5上に
集積回路チップ2を固定する。
【0019】集積回路チップ2の電極パッド3とメッキ
した銅パターンのワイヤ接続ランド4とを、導体ワイヤ
7でボンデイングした後、モールド樹脂9で集積回路チ
ップ2を封止する(工程(G))。最後に、絶縁基板5
のスルーホール14内にペーストを充填し、バンプ13
を移載し、さらに溶融して、バンプ13とバンプ接続ラ
ンド6を接合する(工程(H))。以上の工程を経て、
半導体装置1が完成する。
した銅パターンのワイヤ接続ランド4とを、導体ワイヤ
7でボンデイングした後、モールド樹脂9で集積回路チ
ップ2を封止する(工程(G))。最後に、絶縁基板5
のスルーホール14内にペーストを充填し、バンプ13
を移載し、さらに溶融して、バンプ13とバンプ接続ラ
ンド6を接合する(工程(H))。以上の工程を経て、
半導体装置1が完成する。
【0020】(3)反り量の確認試験 以上のように製造する半導体装置1において確認の為
に、温度が200°Cの雰囲気中に投入した場合の反り
量の確認をシミュレーションにて行なった。
に、温度が200°Cの雰囲気中に投入した場合の反り
量の確認をシミュレーションにて行なった。
【0021】図5にシミュレーションに使用した従来の
製法によるサイズの同じ12mm角のCSP型の半導体
装置1(最外周に銅パターンを設けていないもの)の斜
視図、図6にシミュレーションに使用した本実施の形態
例に示す製法で製造したCSP型の半導体装置1(最外
周に銅パターン17を設けたもの)の斜視図を示す。
製法によるサイズの同じ12mm角のCSP型の半導体
装置1(最外周に銅パターンを設けていないもの)の斜
視図、図6にシミュレーションに使用した本実施の形態
例に示す製法で製造したCSP型の半導体装置1(最外
周に銅パターン17を設けたもの)の斜視図を示す。
【0022】図7は図6のモールド樹脂部分を除いた内
部構造を示す斜視図であるが、今回のシミュレーション
では、反り抑制部分の効果を明確に確認するために厚み
を0.2mmで行なった。
部構造を示す斜視図であるが、今回のシミュレーション
では、反り抑制部分の効果を明確に確認するために厚み
を0.2mmで行なった。
【0023】結果、従来の製法によるサイズの同じ12
mm角のもの(最外周に銅パターンを設けていないも
の)は200°C雰囲気中で最大およそ25μmの反り
が確認されたが、本実施の形態例に示す製法で製造した
半導体装置1では200°C雰囲気中で最大およそ5μ
mの反り量まで減少した。
mm角のもの(最外周に銅パターンを設けていないも
の)は200°C雰囲気中で最大およそ25μmの反り
が確認されたが、本実施の形態例に示す製法で製造した
半導体装置1では200°C雰囲気中で最大およそ5μ
mの反り量まで減少した。
【0024】以上、本発明の一実施の形態例を図面に沿
って説明した。本発明の適用範囲が、上記実施の形態例
において示した事項に限定されないことは勿論である。
本実施の形態例においては、銅パターンをそのまま最外
周に残すことで反りを抑制したが、本発明の本質は、最
外周に強度のある曲がりにくい材質で構成された制御部
分を設けるというものであり、チップ自体の反りを抑制
することが重要である。例えば、銅パターンの代わりに
アルミニュームを用いてもよい。
って説明した。本発明の適用範囲が、上記実施の形態例
において示した事項に限定されないことは勿論である。
本実施の形態例においては、銅パターンをそのまま最外
周に残すことで反りを抑制したが、本発明の本質は、最
外周に強度のある曲がりにくい材質で構成された制御部
分を設けるというものであり、チップ自体の反りを抑制
することが重要である。例えば、銅パターンの代わりに
アルミニュームを用いてもよい。
【0025】更に本実施の形態例ではバンプ13が3列
の場合を説明したが、1列又は2列のバンプ13を備え
たパッケージにも本発明を適用することができるのは勿
論である。更にまた、本実施の形態例ではCSP型の半
導体装置1の場合を説明したが、その他の半導体装置に
本発明を適用できるのは勿論である。
の場合を説明したが、1列又は2列のバンプ13を備え
たパッケージにも本発明を適用することができるのは勿
論である。更にまた、本実施の形態例ではCSP型の半
導体装置1の場合を説明したが、その他の半導体装置に
本発明を適用できるのは勿論である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、最
外周に強度のある曲がりにくい材質で構成された制御部
分(反り抑制手段)を設けることにより、基板へのマウ
ント時に例えばCSP型半導体装置の反りを減少させ、
バンプが半田であって内部の半導体チップのサイズを小
さくした場合や、CSP型半導体装置の厚みを薄くした
ときに問題となっていた、マウント時の半田不着率が減
少し、その歩留まりと信頼性を向上させることができ
る。
外周に強度のある曲がりにくい材質で構成された制御部
分(反り抑制手段)を設けることにより、基板へのマウ
ント時に例えばCSP型半導体装置の反りを減少させ、
バンプが半田であって内部の半導体チップのサイズを小
さくした場合や、CSP型半導体装置の厚みを薄くした
ときに問題となっていた、マウント時の半田不着率が減
少し、その歩留まりと信頼性を向上させることができ
る。
【0027】また、その後の使用環境でも温度変化によ
る例えばCSP型半導体装置の反りを軽減できるため、
バンプ部分への応力を軽減しバンプ部の寿命を延長し、
接合部分の信頼性を向上することができる。
る例えばCSP型半導体装置の反りを軽減できるため、
バンプ部分への応力を軽減しバンプ部の寿命を延長し、
接合部分の信頼性を向上することができる。
【図1】本発明の実施の形態例の一部を切り欠いて示し
た外観斜視図である。
た外観斜視図である。
【図2】同実施の形態例の側断面図である。
【図3】同実施の形態例における銅パターンの形成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図4】同実施の形態例における製造工程を示す図であ
る。
る。
【図5】シミュレーションに使用した従来の製法による
サイズの同じ12mm角のCSP型の半導体装置(最外
周に銅パターンを設けていないもの)の斜視図である。
サイズの同じ12mm角のCSP型の半導体装置(最外
周に銅パターンを設けていないもの)の斜視図である。
【図6】シミュレーションに使用した本実施の形態例に
示す製法で製造したCSP型の半導体装置(最外周に銅
パターンを設けたもの)の斜視図である。
示す製法で製造したCSP型の半導体装置(最外周に銅
パターンを設けたもの)の斜視図である。
【図7】図6のモールド樹脂部分を除いた内部構造を示
す斜視図である。
す斜視図である。
1…半導体装置、2…集積回路チップ、3…電極パッ
ド、4…ワイヤ接続ランド、5…絶縁基板、6…バンプ
接続ランド、7…導体ワイヤ、8…メッキ、9…モール
ド樹脂、10…銅パターン、11…半田マスク、12…
ダイペースト、13…バンプ、14…スルーホール、1
6…銅箔、17…反り抑制部分である銅パターン、18
…ディスペンサ
ド、4…ワイヤ接続ランド、5…絶縁基板、6…バンプ
接続ランド、7…導体ワイヤ、8…メッキ、9…モール
ド樹脂、10…銅パターン、11…半田マスク、12…
ダイペースト、13…バンプ、14…スルーホール、1
6…銅箔、17…反り抑制部分である銅パターン、18
…ディスペンサ
Claims (4)
- 【請求項1】 絶縁基板の一面側にバンプを固定し、他
面側に集積回路チップを搭載してなる半導体装置におい
て、 前記絶縁基板の他面側の最外周部に、反り抑制部材を配
置したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記半導体装置は、前記集積回路チップ
および他面側を封止樹脂で覆った樹脂封止型半導体装置
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記絶縁基板は矩形状をなし、前記反り
抑制部材は矩形の枠状をなしたことを特徴とする請求項
1または請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記半導体装置は、CSP型半導体装置
であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれ
かに記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10438699A JP2000299399A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10438699A JP2000299399A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000299399A true JP2000299399A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14379322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10438699A Pending JP2000299399A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000299399A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009246107A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Toppan Printing Co Ltd | 多層配線基板およびその製造方法、並びに半導体パッケージ |
US20170263581A1 (en) * | 2014-09-11 | 2017-09-14 | Sony Corporation | Electronic device, part mounting board, and electronic apparatus |
CN113823619A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-12-21 | 紫光宏茂微电子(上海)有限公司 | 芯片封装基板、封装结构及封装基板的制作方法 |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP10438699A patent/JP2000299399A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009246107A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Toppan Printing Co Ltd | 多層配線基板およびその製造方法、並びに半導体パッケージ |
US20170263581A1 (en) * | 2014-09-11 | 2017-09-14 | Sony Corporation | Electronic device, part mounting board, and electronic apparatus |
CN113823619A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-12-21 | 紫光宏茂微电子(上海)有限公司 | 芯片封装基板、封装结构及封装基板的制作方法 |
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