JP2000124344A - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部接続端子を裏面側に有し、耐湿性などの
信頼性の高い樹脂封止型半導体装置及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 半導体チップ1を接着剤層2を挟んで搭
載するチップ搭載用基板10と、半導体チップ1の電極
パッド1aと上面側配線3aとを接続する金属細線5
と、半導体チップ1などを封止するための封止樹脂9と
を備えている。チップ搭載用基板10は、絶縁ベース基
板3,上面側配線3a,下面側配線3b,スルーホール
内配線3cとを有する。チップ搭載用基板10裏面側の
下面側配線3bのうちソルダーレジスト膜4の開口部に
露出するパッド領域3eが外部接続端子として機能す
る。チップ搭載用基板10に形成された封止用貫通穴1
1A内に封止樹脂9が充填されており、そのアンカー効
果によって封止樹脂9とチップ搭載用基板10との接合
力を高め、耐湿性などの信頼性を向上させている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップ搭載用基板
上に半導体チップを搭載して封止樹脂により封止すると
ともに、裏面側に外部接続端子を露出させた樹脂封止型
半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化に対応するため
に、半導体部品の高密度実装が要求され、それにともな
って半導体装置の小型,薄型化が進んでいる。このよう
な半導体装置の小型化,薄型化を実現するものとして、
半導体チップを封止した正方形又は長方形の封止樹脂の
側面にガル・ウイング形状のリード端子を多数配置した
QFP(クワッド・フラットパック・パッケージ)があ
る。すなわち、このQFPのリード端子をプリント配線
基板などの配線基板上の電極に接続することにより、半
導体装置の高密度実装が実現している。ところが、最近
では、半導体チップの高機能化(高LSI化)の要請に
より、QFPの外形寸法を大きくすることなく、QFP
の外部リード端子数を増やすこと,つまり外部リード端
子の狭ピッチ化が強く望まれている。この要望に応える
べく、現在、端子ピッチが0.3mmに狭ピッチ化された
いわゆる狭ピッチQFPが一部実用化されているが、こ
の狭ピッチQFP中の半導体装置を取り扱う上で、外部
リード端子の曲がりによって生じる以下のような大きな
問題が生じている。
【0003】(A1)樹脂封止型半導体装置の製造歩留
まりが低い。
【0004】(A2)半導体装置を配線基板上に実装す
る際の歩留まりが低い。
【0005】(A3)半導体装置を実装した配線基板な
どの配線基板の品質の低下などを回避するために特別の
対策が必要になる。
【0006】ここで、QFPの外部リード端子に関する
上述の不具合を解消しうる技術として、BGA(ボール
・グリッド・アレイ)パッケージが開発されている。図
12は、BGAパッケージの断面図の例を示す。
【0007】この図において、半導体チップ101は接
着剤層102を挟んでチップ搭載用基板110の上面に
接着・搭載されている。チップ搭載用基板110は、絶
縁ベース基板103と、上面側配線103a,下面側配
線103b及びスルーホール内配線103cからなる配
線と、ソルダーレジスト膜104とにより構成されてい
る。ただし、絶縁ベース基板103にはスルーホール1
03dが形成されており、上記スルーホール内配線10
3cは、このスルーホール103dの側面に形成されて
上面側,下面側配線103a,103b間を接続してい
る。また、半導体チップ101の上面に形成された電極
パッド101aとチップ搭載用基板110の上面側配線
103aとは、金属細線105により互いに電気的に接
続されている。上記ソルダーレジスト膜104は、上面
側配線103aのうち金属細線105がボンディングさ
れる場所以外の領域を被覆している。また、半導体チッ
プ101,金属細線105及びチップ搭載用基板110
は、封止樹脂109によりモールドされて保護されてい
る。
【0008】一方、チップ搭載用基板110の下面側配
線103bも一部を除いて、ソルダーレジスト膜104
により被覆されている。そして、下面側配線103bの
うちソルダーレジスト膜104の開口領域の表面には半
田ボール106が形成されている。この半田ボール10
6は、チップ搭載用基板110の裏面側に、アレイ状に
2次元的に配置される。そして、BGAパッケージ方式
で実装された樹脂封止型半導体装置をプリント配線基板
などのマザー・ボードに実装する場合の電気的接続は、
半田ボール106により行われる。すなわち、はんだボ
ールをマザーボードの電極に接触させた状態ではんだボ
ールを溶融させることにより、はんだボールの表面張力
を利用して、樹脂封止型半導体装置をマザーボード上に
セルフアラインさせて実装させることができる。
【0009】なお、BGA型半導体装置で、特に外形寸
法をチップとほとんど変わらない程度まで小型化したも
のは、CSP(チップ・サイズ・パッケージ)と呼ばれ
ている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図12に示すBGA型
の樹脂封止型半導体装置や樹脂封止型のCSPによる
と、樹脂封止型半導体装置の裏面に2次元的に外部接続
端子を配列することができるので、QFPのような配線
ピッチの制限が緩和され、同じパッケージサイズで比較
すると外部リード端子数をQFPよりも大幅に増大でき
る。
【0011】しかるに、上記BGAタイプの樹脂封止型
半導体装置においても、以下のような問題があった。
【0012】(B1)両面配線を有し半導体チップを接
着・支持する絶縁性ベース基板が必要である点と、従来
のQFPの製造設備以外の新規製造設備の導入が不可欠
である(例えば、はんだボールの形成工程など)点で、
かえってQFPに劣ることもあり得る。
【0013】(B2)BGAパッケージ方式では、通
常、絶縁ベース基板を構成する材料としてガラス・エポ
キシ樹脂を使用する。このため、半導体チップの樹脂接
着・加熱硬化工程で熱膨張率差に起因する半導体チップ
に加わる歪み対策や、半導体チップの各電極パッドと絶
縁ベース基板上の配線とをワイヤ・ボンディングにより
電気的に接続する際に生じる基板の反り対策、半導体チ
ップを接着した面側のみを樹脂封止することによる基板
の反り対策、基板が多少反った状態で複数の半田ボール
の水平面の高さの均一性を確保する必要性などの製造技
術上解決すべき多くの課題がある。
【0014】(B3)パッケージの信頼性、特に耐湿性
の保証も重要な検討課題である。例えばポリイミド樹脂
からなる絶縁ベース基板を用いた場合、ポリイミドは吸
湿しやすく、絶縁べ一ス基板側からの水の浸入を防止す
ることは困難である。従って、はんだボールをIRリフ
ローさせる工程やプリント配線基板上にはんだ実装する
際に、絶縁べ一ス基板内や接着剤層との界面付近にトラ
ップされた水に起因されるふくれや剥がれ、あるいは、
封止樹脂のクラックなどが発生しやすく、半導体チップ
と上面側配線との接続部が剥離して電気的接続不良を引
き起こすという問題があった。同様な接続不良現象は、
半導体チップ接着工程で接着剤層に含まれる溶剤分が除
去されないことによっても引き起こされる。さらに、絶
縁ベース基板をガラス・エポキシ樹脂によって構成した
場合にも、封止樹脂との界面の密着力が弱いと、高温高
温試験・プレッシャ・クッ力ー試験等の環境試験におい
て、樹脂封止型半導体装置の品質保証が困難になる。
【0015】本発明は上記問題に鑑みなされたものであ
り、その目的は、はんだリフロー工程のふくれや剥が
れ、実装後の機械的、熱的、強度不足などに起因する電
気的接続不良を低減し、小型,薄型化されながら信頼性
の高い樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供
することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の樹脂封止型半導
体装置は、絶縁基板,該絶縁基板の少なくとも上面に形
成された配線,及び該配線に接続される外部接続端子を
有し、上記外部接続端子を裏面側に露出させてなるチッ
プ搭載用基板と、上記チップ搭載用基板の上面に搭載さ
れ、電極パッドを有する半導体チップと、上記半導体チ
ップの電極パッドと上記チップ搭載用基板の配線とを電
気的に接続する接続部材と、上記半導体チップ及び接続
部材を上記チップ搭載用基板の上面側で封止するための
封止樹脂と、上記チップ搭載用基板に形成された貫通穴
及び貫通溝のうち少なくともいずれか一方を含む封止用
貫通部とを備えており、上記封止用貫通部には上記封止
樹脂が充填されている。
【0017】これにより、封止用貫通部内に封止樹脂が
充填されていることから、封止樹脂とチップ搭載用基板
との密着力が向上するので、両者の間への水分や湿気の
侵入に対する耐性が向上し、はんだリフロー工程のふく
れや剥がれ、実装後の機械的、熱的、強度不足などに起
因する電気的接続不良を防止することができる。したが
って、小型,薄型化され信頼性の高い樹脂封止型半導体
装置を実現することができる。
【0018】上記樹脂封止型半導体装置において、上記
絶縁基板に形成された配線用貫通穴をさらに備え、上記
配線を上記配線用貫通穴を経て上記ベース絶縁基板の上
面から下面まで延ばしておき、上記外部接続端子を上記
配線のうち上記絶縁基板の下面側に延びている領域の一
部とすることにより、従来の樹脂封止型半導体装置の構
造をそれほど変更することなく上述の作用効果を発揮す
ることができる。
【0019】上記樹脂封止型半導体装置において、上記
絶縁基板の上面の配線の直下方に位置する上記絶縁基板
を除去して形成された端子用貫通穴をさらに備え、上記
外部接続端子はを上記端子用貫通穴内における上記配線
の裏面上に形成されて上記絶縁基板の下面よりも下方に
突出する金属ボールとすることにより、絶縁基板の下面
側配線や配線用貫通穴を形成する工程を省略できるの
で、コストの低減を図ることができる。
【0020】上記樹脂封止型半導体装置において、上記
半導体チップを上記電極パッドが設けられた面を上方に
向けた状態で上記チップ搭載用基板の上面に固着するた
めの複数の点状の接着剤層をさらに備え、上記接続部材
を上記半導体チップの電極パッドと上記配線とを接続す
る金属細線であにより構成し、上記封止樹脂を上記半導
体チップとチップ搭載用基板との間にも介在してさせて
おき、上記封止用貫通部として、上記半導体チップの直
下方に位置するチップ搭載用基板を貫通する貫通穴を少
なくとも含ませることにより、耐湿信頼性の向上を図る
ことができるとともに、封止用貫通部の形成領域を半導
体チップの直下方にまで拡大できるので、空きスペース
が利用でき、その分、配線領域を広く確保することがで
きる。
【0021】上記樹脂封止型半導体装置において、上記
半導体チップを上記電極パッドが設けられて面を下方に
向けた状態で上記チップ搭載用基板の上に搭載しておい
て、上記封止樹脂を上記半導体チップとチップ搭載用基
板との間にも介在させ、上記封止用貫通部として、上記
半導体チップの直下方に位置するチップ搭載用基板を貫
通する貫通穴を少なくとも含ませることにより、上述の
耐湿信頼性の向上及び小型化の推進と金属細線を不要と
することによる工程の簡素化とを実現することができ
る。
【0022】上記樹脂封止型半導体装置において、上記
チップ搭載用基板の裏面に設けられ、実装強度を補強す
るための補強ランド部をさらに備え、上記封止用貫通部
を上記補強ランド部の周辺部に設けることにより、補強
ランドにより実装基板と樹脂封止型半導体装置との接合
強度が向上するとともに、特に大きな応力が作用する補
強ランドにおいて周辺の封止用貫通部に充填された封止
樹脂によってチップ搭載用基板−封止樹脂間の密着力が
強化される。したがって、機械的、熱的応力に対する耐
性が向上し、実装後の接続信頼性の高い樹脂封止型半導
体装置を提供することができる。
【0023】上記樹脂封止型半導体装置において、上記
封止用貫通部の断面積を上記チップ搭載用基板の下面に
開口する部分では他の部分よりも拡大させておくことに
より、封止樹脂とチップ搭載用基板との結合力を大幅に
向上させることができる。
【0024】上記樹脂封止型半導体装置において、上記
封止用貫通部を径が0.2〜2.0φの貫通穴としてお
くことにより、封止樹脂−チップ搭載用基板間の密着力
と配線の断線を回避した封止用貫通穴の形成領域の確保
とのバランスを保つことが容易となる。
【0025】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法
は、絶縁基板,該絶縁基板の少なくとも上面に形成され
た配線,及び該配線に接続される外部接続端子を有し、
上記外部接続端子を裏面側に露出させるとともに、封止
用貫通穴を有するチップ搭載用基板を用意する第1の工
程と、電極パッドを有する複数の半導体チップを上記チ
ップ搭載用基板の上面の上に搭載し、上記電極パッドと
上記配線とを接続部材により電気的に接続する第2の工
程と、封止金型のキャビティー凹部に上記半導体チップ
を入り込ませ、かつ、上記チップ搭載用基板の裏面と上
記封止金型の上記キャビティー凹部に対向する金型面と
の間に封止テープを介在させた状態で樹脂封止を行なう
第3の工程と、上記封止テープを除去し、上記チップ搭
載用基板及び封止樹脂を半導体チップごとに切断する第
4の工程とを備え、上記封止樹脂が充填された上記封止
用貫通穴の少なくとも一部を残存させてなる樹脂封止型
半導体装置を得る方法である。
【0026】この方法により、第3の工程つまり樹脂封
止工程において、チップ搭載用基板の裏面と金型面との
間に封止テープが介在しているので、封止用貫通部の裏
面側に封止樹脂がはみ出るのを抑制することができ、上
述の構造を有する樹脂封止型半導体装置の製造が実質的
に可能になる。また、第3の工程において、チップ搭載
用基板のどの部分においても裏面側への封止樹脂のはみ
出しが抑制されることで、樹脂バリが発生することがな
く、樹脂バリの除去のための余分な工程が不要となる。
【0027】上記樹脂封止型半導体装置の製造方法にお
いて、上記第3の工程では、上記複数の半導体チップを
共通に収納するためのキャビティー凹部を有する封止金
型を用いることにより、樹脂封止型半導体装置の生産性
を向上することができる。
【0028】上記樹脂封止型半導体装置の製造方法にお
いて、上記第3の工程では、上記チップ搭載用基板上の
上記各半導体チップの境界部分を押圧する押圧ブロック
をキャビティー凹部に設けてなる封止金型を用いること
により、チップ搭載用基板の変形を抑制することがで
き、品質の高い樹脂封止型半導体装置の製造を図ること
ができる。
【0029】上記樹脂封止型半導体装置の製造方法にお
いて、上記第3の工程では、上記キャビティー凹部に対
向する金型面のうちキャビティー凹部内の外縁付近の領
域に対向する領域に沿って形成された溝を有する封止金
型を用いることによっても、チップ搭載用基板の変形の
抑制により、上述の作用効果を発揮することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態の樹脂封止型半導体装置について、図面を参
照しながら説明する。
【0031】図1(a),(b)は、それぞれ本実施形
態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図及び裏面図(パ
ッド領域3e側から見た平面図)である。
【0032】図1(a),(b)に示すように、本実施
形態に係る樹脂封止型半導体装置は、電極パッド1aを
有する半導体チップ1と、半導体チップ1を搭載するた
めのチップ搭載用基板10と、半導体チップ1とチップ
搭載用基板10とを接着するための接着剤層2と、半導
体チップ1の電極パッド1aと上面側配線3aとを電気
的に接続するための接続部材である金属細線5と、半導
体チップ1,金属細線5及び搭載用基板10を封止する
ための封止樹脂9とを備えている。チップ搭載用基板1
0は、上面に半導体チップ1を搭載するためのランド部
を有する絶縁ベース基板3と、絶縁ベース基板3の上面
に形成された上面側配線3aと、絶縁ベース基板3の下
面に形成された下面側配線3bと、絶縁ベース基板3を
貫通する配線用貫通穴であるスルーホール3dの側面に
形成され、上面側配線3aと下面側配線3bとを電気的
に接続するためのスルーホール内配線3cとによって構
成されている。また、チップ搭載用基板10の両面の大
部分はソルダーレジスト膜4によって覆われており、チ
ップ搭載用基板10の耐湿性の向上と、チップ搭載用基
板10と封止樹脂9との密着性の向上とが図られてい
る。上記下面側配線3bのうちこのソルダーレジスト膜
4の開口部内で露出しているパッド領域3eが外部接続
端子として機能する。ソルダーレジスト膜4の厚さは例
えば30μm程度と非常に薄く、パッド領域3eと実装
基板の接続に悪影響を与えない範囲である。ただし、チ
ップ搭載用基板10の下面は、ソルダーレジスト膜4で
覆わなくてもよい。チップ搭載用基板10の絶縁ベース
基板3を構成する材料としては、ガラスエポキシ樹脂,
ポリイミド樹脂などの耐熱性、電気特性に優れた樹脂材
料が好ましい。
【0033】ここで、本実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置の特徴は、上面側配線3aと下面側配線3bとの
電気的接続のために設けられている配線用貫通穴として
のスルーホール3dとは別に、チップ搭載用基板10の
上面から下面に達する封止用貫通穴11Aが設けられて
いる点である。すなわち、チップ搭載用基板10におけ
る下面側配線3b又は上面側配線3aが形成されている
領域を避けた領域に、多数の封止用貫通穴11Aが設け
られている。そして、この封止用貫通穴11Aには、樹
脂成型時に溶融した封止樹脂が注入されており、この封
止用貫通穴11A内に埋め込まれた封止樹脂9のアンカ
ー効果によって封止樹脂9とチップ搭載用基板10との
接合力を高めるように構成されている。
【0034】本実施形態の樹脂封止型半導体装置による
と、チップ搭載用基板10の上面側配線3aと下面側配
線3bとの電気的接続を行なうためのするスルーホール
3dとは別に、チップ搭載用基板10の上下面間を貫通
する封止用貫通穴11Aを設け、この封止用貫通穴11
A内に封止樹脂9を充填しているので、この封止用貫通
穴11A内の封止樹脂9のアンカー効果により、封止樹
脂9とチップ搭載用基板10との接合力を増大させるこ
とができる。したがって、IRリフロー工程や樹脂封止
型半導体装置をプリント配線基板にはんだ実装する際
に、絶縁ぺ一ス基板3とチップ接着剤層2との界面付近
にトラップされた水に起因されるふくれや剥がれ、ある
いは、封止樹脂9のクラックなどの発生を抑止し、半導
体チップ1と上面側配線3aとの接続部が剥離して電気
的接続不良の発生を防止することができる。
【0035】すなわち、従来のBGAタイプの樹脂封止
型半導体装置において問題であった半導体チップを接着
した面側のみを樹脂封止することに起因する配線基板
(チップ搭載用基板10)の反りの緩和や、樹脂封止型
半導体装置を実装基板上に実装する際の各半田ボールの
水平面の高さの均一性の確保、耐湿性の向上を図ること
ができる。また、樹脂封止型半導体装置をプリント配線
基板上に実装した後にも、半導体チップ1とチップ搭載
用基板10とに加わる機械的、あるいは熱的繰り返しス
トレスによる影響によって封止樹脂9とソルダーレジス
ト膜4との界面に加わる応力に対する耐性が向上する。
【0036】また、上述のように、温度変化に対する樹
脂封止型半導体装置全体の反りが従来に比べて非常に少
ないために、外部接続端子としてはんだボールを使用す
る必要性が少なく、このパッド領域3eを実装基板のは
んだクリームに直接接続されるランドグリッドアレーと
して使用することが可能になった。
【0037】さらに、樹脂封止型半導体装置の大きさ、
配線の数、チップ搭載用基板10の厚さ、要求特性など
に応じて、封止樹脂9とチップ搭載用基板10との密着
力の増大効果と、配線に断線を生ぜしめない範囲で封止
用貫通穴を形成する領域を確保する必要性とのバランス
を考慮して、封止用貫通穴11Aの径をおおよそ0.2
〜2.0φの間で選択できるようにしている。この点
は、後に説明する第2の実施形態及びそれ以降の各実施
形態においても同様である。ただし、貫通穴の代わりに
溝を設けた場合には、その幅が上記形の寸法に相当す
る。
【0038】なお、従来のBGAタイプの樹脂封止型半
導体装置(図12参照)においては、下面側配線103
bと上面側配線103aとを電気的に接続するスルーホ
ール103dは存在するが、このスルーホール103d
はソルダーレジスト膜104及びスルーホール内配線1
03cで塞がれていて、導電安定性をはかると共に封止
樹脂が基板の外部端子部3b側に流出するのを防止して
いる。本実施形態においても、スルーホール3はソルダ
ーレジスト膜4およびスルーホール内配線3cによって
覆われている。ただし、本実施形態では、ソルダーソル
ダーレジスト膜4をも貫通するスルーホール3dを形成
しておいて、このスルーホール3dに封止樹脂9を注入
しておくことも可能となる。
【0039】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態に係る樹脂封止型半導体装置について、図面を
参照しながら説明する。
【0040】図2(a),(b)は、それぞれ本実施形
態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図及び裏面図(パ
ッド領域3e側から見た平面図)である。
【0041】図2(a),(b)に示すように、本実施
形態に係る樹脂封止型半導体装置は、電極パッド1aを
有する半導体チップ1と、半導体チップ1を搭載するた
めのチップ搭載用基板10と、半導体チップ1とチップ
搭載用基板10とを接着するための接着剤層2と、半導
体チップ1の電極パッド1aと上面側配線3aとを電気
的に接続するための接続部材である金属細線5と、半導
体チップ1,金属細線5及び搭載用基板10を封止する
ための封止樹脂9とを備えている。チップ搭載用基板1
0は、上面に半導体チップ1を搭載するためのランド部
を有する絶縁ベース基板3と、絶縁ベース基板3の上面
に形成された上面側配線3aと、絶縁ベース基板3の下
面に形成された下面側配線3bと、絶縁ベース基板3を
貫通するスルーホール3dの側面に形成され、上面側配
線3aと下面側配線3bとを電気的に接続するためのス
ルーホール内配線3cとによって構成されている。ま
た、チップ搭載用基板10の両面の大部分はソルダーレ
ジスト膜4によって覆われており、チップ搭載用基板1
0の耐湿性の向上と、チップ搭載用基板10と封止樹脂
9との密着性の向上とが図られている。上記下面側配線
3bのうちこのソルダーレジスト膜4の開口部内で露出
しているパッド領域3eが外部接続端子として機能す
る。ソルダーレジスト膜4の厚さは例えば30μm程度
と非常に薄く、パッド領域3eと実装基板の接続に悪影
響を与えない範囲である。ただし、チップ搭載用基板1
0の下面は、ソルダーレジスト膜4で覆わなくてもよ
い。チップ搭載用基板10の絶縁ベース基板3を構成す
る材料としては、ガラスエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂
などの耐熱性、電気特性に優れた樹脂材料が好ましい。
【0042】ここで、本実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置の特徴は、チップ搭載用基板10の4つのコーナ
ー部付近には、補強ランド部12が設けられており、こ
の補強ランド12の近傍の領域に、チップ搭載用基板1
0の上面から下面に達する封止用貫通穴11Aが設けら
れている点である。すなわち、チップ搭載用基板10に
おける下面側配線3b又は上面側配線3aが形成されて
いる領域を避けた補強ランド部12の近傍の領域に封止
用貫通穴11Aが設けられ、この封止用貫通穴11Aに
は、樹脂成型時に溶融した封止樹脂9が注入されてお
り、この封止用貫通穴11A内に充填された封止樹脂9
のアンカー効果によって封止樹脂9とチップ搭載用基板
10との接合力を高めるように構成されている。
【0043】樹脂封止型半導体装置のコーナー部に設け
られている補強ランド部12は、プリント配線基板等の
実装基板にはんだ等により接続されて、パッド領域3e
と実装基板との間に種々の応力が加わったときに、パッ
ド領域3eにおける電気的接続が害されるのを保護する
働きをする。そのために、補強ランド部12はパッド領
域3eより大寸法として耐応力機能を高くすることが一
般的であり、補強ランド部12が形成されている領域の
近辺においては、チップ搭載用基板10と封止樹脂9と
の間にも、上記実装基板とパッド領域3e間の応力によ
る大きな応力が加わる。その結果、当該領域においてチ
ップ搭載用基板10と封止樹脂9との界面より剥離等が
起こりやすく、電気的接続不良なども生じやすい。
【0044】そこで、本実施形態の樹脂封止型半導体装
置のごとく、封止用貫通穴11Aを補強ランド部12の
近傍に設けることにより、封止用貫通穴11Aに注入さ
れた封止樹脂9のアンカー効果によって、補強ランド部
12近辺におけるチップ搭載用基板10の絶縁ベース基
板3と封止樹脂9との接合力を向上させることが可能と
なり、実装の信頼性の向上を図ることができる。
【0045】なお、本実施形態においても、上述の第1
の実施形態と同様の効果を発揮できることはいうまでも
ない。
【0046】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態の樹脂封止型半導体装置について、図面を参照
しながら説明する。
【0047】図3(a),(b)は、それぞれ本実施形
態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図及び裏面図(パ
ッド領域3e側から見た平面図)である。
【0048】図3(a),(b)に示すように、本実施
形態に係る樹脂封止型半導体装置は、電極パッド1aを
有する半導体チップ1と、半導体チップ1を搭載するた
めのチップ搭載用基板10と、半導体チップ1とチップ
搭載用基板10とを接着するための接着剤層2と、半導
体チップ1の電極パッド1aと上面側配線3aとを電気
的に接続するための接続部材である金属細線5と、半導
体チップ1,金属細線5及び搭載用基板10を封止する
ための封止樹脂9とを備えている。チップ搭載用基板1
0は、上面に半導体チップ1を搭載するためのランド部
を有する絶縁ベース基板3と、絶縁ベース基板3の上面
に形成された上面側配線3aと、絶縁ベース基板3の下
面に形成された下面側配線3bと、絶縁ベース基板3を
貫通するスルーホール3dの側面に形成され、上面側配
線3aと下面側配線3bとを電気的に接続するためのス
ルーホール内配線3cとによって構成されている。ま
た、チップ搭載用基板10の両面の大部分はソルダーレ
ジスト膜4によって覆われており、チップ搭載用基板1
0の耐湿性の向上と、チップ搭載用基板10と封止樹脂
9との密着性の向上とが図られている。上記下面側配線
3bのうちこのソルダーレジスト膜4の開口部内で露出
しているパッド領域3eが外部接続端子として機能す
る。ソルダーレジスト膜4の厚さは例えば30μm程度
と非常に薄く、パッド領域3eと実装基板の接続に悪影
響を与えない範囲である。ただし、チップ搭載用基板1
0の下面は、ソルダーレジスト膜4で覆わなくてもよ
い。チップ搭載用基板10の絶縁ベース基板3を構成す
る材料としては、ガラスエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂
などの耐熱性、電気特性に優れた樹脂材料が好ましい。
【0049】ここで、本実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置の特徴は、チップ搭載用基板10の側面に、チッ
プ搭載用基板10の上面から下面に達する封止用溝11
Bが設けられ、この封止用溝11Bに樹脂成型時に注入
された封止樹脂9が充填されている点である。この封止
用溝11B内に充填された封止樹脂9によるアンカー効
果によって封止樹脂9とチップ搭載用基板10との接合
力を高めるように構成されている。この封止用溝11B
は、樹脂封止前に各チップ搭載領域間の境界部に貫通穴
(境界線に対して直交する方向に延びる長穴が好まし
い)を形成しておいて、樹脂封止の終了後、境界線に沿
って半導体チップごとに被成形物を切断することにより
形成される。この封止用溝11Bは、後述するように、
封止金型のキャビティー凹部に複数個の半導体チップを
収納して樹脂を注入する製造方法により容易に生形成す
ることができる。
【0050】本実施形態の樹脂封止型半導体装置による
と、チップ搭載用基板10の側面に封止用溝11Bを設
けることにより、封止用溝11Bに注入された封止樹脂
9のアンカー効果によって、上記第1の実施形態と同様
の効果を発揮することができる。
【0051】特に、本実施形態では、チップ搭載用基板
10の周辺部に封止用溝11Bが設けられているので、
上面側配線3aの高密度化に影響を与えず、多ピン化が
可能であるという利点がある。
【0052】(第4の実施形態)次に、本発明の第4の
実施形態の樹脂封止型半導体装置について、図面を参照
しながら説明する。
【0053】図4(a),(b)は、それぞれ本実施形
態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図及び裏面図(パ
ッド領域3e側から見た平面図)である。
【0054】図4(a),(b)に示すように、本実施
形態に係る樹脂封止型半導体装置は、電極パッド1aを
有する半導体チップ1と、半導体チップ1を搭載するた
めのチップ搭載用基板10と、半導体チップ1とチップ
搭載用基板10とを接着するための接着剤層2と、半導
体チップ1の電極パッド1aと上面側配線3aとを電気
的に接続するための接続部材である金属細線5と、半導
体チップ1,金属細線5及び搭載用基板10を封止する
ための封止樹脂9とを備えている。チップ搭載用基板1
0は、上面に半導体チップ1を搭載するためのランド部
を有する絶縁ベース基板3と、絶縁ベース基板3の上面
に形成された上面側配線3aと、絶縁ベース基板3の下
面に形成された下面側配線3bと、絶縁ベース基板3を
貫通するスルーホール3dの側面に形成され、上面側配
線3aと下面側配線3bとを電気的に接続するためのス
ルーホール内配線3cとによって構成されている。ま
た、チップ搭載用基板10の両面の大部分はソルダーレ
ジスト膜4によって覆われており、チップ搭載用基板1
0の耐湿性の向上と、チップ搭載用基板10と封止樹脂
9との密着性の向上とが図られている。上記下面側配線
3bのうちこのソルダーレジスト膜4の開口部内で露出
しているパッド領域3eが外部接続端子として機能す
る。ソルダーレジスト膜4の厚さは例えば30μm程度
と非常に薄く、パッド領域3eと実装基板の接続に悪影
響を与えない範囲である。ただし、チップ搭載用基板1
0の下面は、ソルダーレジスト膜4で覆わなくてもよ
い。チップ搭載用基板10の絶縁ベース基板3を構成す
る材料としては、ガラスエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂
などの耐熱性、電気特性に優れた樹脂材料が好ましい。
【0055】ここで、本実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置の特徴は、上面側配線3aと下面側配線3bとを
電気的に接続するために設けられているスルーホール3
dとは別に、チップ搭載用基板10の上面から下面に達
するザグリ付きの封止用貫通穴11Cが設けられている
点である。すなわち、チップ搭載用基板10における下
面側配線3b又は上面側配線3aが形成されている領域
を避けた領域に、裏面側のソルダーレジスト膜4の部分
に大径のザグリ部を有する封止用貫通穴11Cが設けら
れている。この封止用貫通穴11Cには、樹脂成型時に
溶融した封止樹脂が注入されており、この封止用貫通穴
11C内に充填された封止樹脂9のアンカー効果によっ
て、封止樹脂9とチップ搭載用基板10との接合力を高
めるように構成されている。
【0056】本実施形態においても、上記第1の実施形
態と同様の効果を発揮することができる。
【0057】特に、本実施形態では、ザグリ付きの封止
用貫通穴11Cによるアンカー効果が第1の実施形態よ
りも大きいため、封止用貫通穴11Cの数が少なくて済
み、チップ搭載用基板10の設計に対する悪影響が小さ
いという利点がある。
【0058】なお、図4(a),(b)には、ザグリ付
き封止用貫通穴11Cをランド間に配置した例を示して
いるが、脂封止型半導体装置の大きさ、配線の数、チッ
プ搭載用基板10の厚さ、要求特性などに応じて、ザグ
リ付き封止用貫通穴11Cを他の適した位置に配置する
ことができ、第1の実施形態よりも少ない数の封止用貫
通穴11Cにより高い信頼性を得ることができる。
【0059】(第5の実施形態)次に、本発明の第5の
実施形態の樹脂封止型半導体装置について、図面を参照
しながら説明する。
【0060】図5(a),(b)は、それぞれ本実施形
態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図及び裏面図(パ
ッド領域3e側から見た平面図)である。
【0061】図5(a),(b)に示すように、本実施
形態に係る樹脂封止型半導体装置は、電極パッド1aを
有する半導体チップ1と、半導体チップ1を搭載するた
めのチップ搭載用基板10と、半導体チップ1とチップ
搭載用基板10とを接着するための接着剤層2と、半導
体チップ1の電極パッド1aと上面側配線3aとを電気
的に接続するための接続部材である金属細線5と、半導
体チップ1,金属細線5及び搭載用基板10を封止する
ための封止樹脂9とを備えている。チップ搭載用基板1
0は、上面に半導体チップ1を搭載するためのランド部
を有する絶縁ベース基板3と、絶縁ベース基板3の上面
に形成された上面側配線3aと、絶縁ベース基板3の下
面に形成された下面側配線3bと、絶縁ベース基板3を
貫通するスルーホール3dの側面に形成され、上面側配
線3aと下面側配線3bとを電気的に接続するためのス
ルーホール内配線3cとによって構成されている。ま
た、チップ搭載用基板10の両面の大部分はソルダーレ
ジスト膜4によって覆われており、チップ搭載用基板1
0の耐湿性の向上と、チップ搭載用基板10と封止樹脂
9との密着性の向上とが図られている。上記下面側配線
3bのうちこのソルダーレジスト膜4の開口部内で露出
しているパッド領域3eが外部接続端子として機能す
る。ソルダーレジスト膜4の厚さは例えば30μm程度
と非常に薄く、パッド領域3eと実装基板の接続に悪影
響を与えない範囲である。ただし、チップ搭載用基板1
0の下面は、ソルダーレジスト膜4で覆わなくてもよ
い。チップ搭載用基板10の絶縁ベース基板3を構成す
る材料としては、ガラスエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂
などの耐熱性、電気特性に優れた樹脂材料が好ましい。
【0062】ここで、本実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置の1つの特徴は、半導体チップ1が接着剤層2に
より4点で固定されているだけで、第1〜第4の実施形
態のごとく全面に接着剤層2が形成されているわけでは
ないことである。このような接着構造は、接着剤の量を
少なくし、接着剤層2中に残存する溶剤分を少なくする
という効果がある。したがって、チップ搭載用基板10
の絶縁ベース基板3と半導体チップ1の間に封止樹脂9
の介在層9aが形成されており、半導体チップ1に対す
る封止樹脂9の保持力を高める機能を果たしている。
【0063】また、本実施形態に係る樹脂封止型半導体
装置のもう1つの特徴は、チップ搭載用基板10のうち
半導体チップ1の直下方に位置する領域に、チップ搭載
用基板10の上面から下面に達する封止用貫通穴11A
が設けられている点である。このように、チップ搭載用
基板10における下面側配線3b又は上面側配線3aが
形成されている領域を避けた領域に、多数の封止用貫通
穴11Aが設けられ、この封止用貫通穴11Aには、樹
脂成型時に溶融した封止樹脂が注入されており、この封
止用貫通穴11A内に充填された封止樹脂9のアンカー
効果によって封止樹脂9とチップ搭載用基板10との接
合力を高めるように構成されている。
【0064】本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に
よると、上記第1の実施形態と同様の効果を発揮するこ
とができるに加えて、半導体チップ1の下方に封止樹脂
9の介在層9aが設けられ、この介在層9aと封止用貫
通穴11A内に埋め込まれた封止樹脂9との連続した構
造によって、きわめて強固な接合力が得られる。また、
半導体チップ1の直下方に封止用貫通穴11Aを形成す
ることで、配線3a,3B,3cと封止用貫通穴11A
との干渉を回避することも容易となる。
【0065】(第6の実施形態)次に、本発明の第6の
実施形態の樹脂封止型半導体装置について、図面を参照
しながら説明する。
【0066】図6(a),(b)は、それぞれ本実施形
態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図及び裏面図(パ
ッド領域3e側から見た平面図)である。
【0067】図6(a),(b)に示すように、本実施
形態に係る樹脂封止型半導体装置は、電極パッド1aを
有する半導体チップ1と、半導体チップ1を搭載するた
めのチップ搭載用基板10と、半導体チップ1とチップ
搭載用基板10とを接着するための接着剤層2と、半導
体チップ1の電極パッド1aと上面側配線3aとを電気
的に接続するための接続部材である金属細線5と、半導
体チップ1,金属細線5及び搭載用基板10を封止する
ための封止樹脂9とを備えている。チップ搭載用基板1
0は、上面に半導体チップ1を搭載するためのランド部
を有する絶縁ベース基板3と、絶縁ベース基板3の上面
に形成された上面側配線3aと、絶縁ベース基板3の下
面に形成された下面側配線3bと、絶縁ベース基板3を
貫通するスルーホール3dの側面に形成され、上面側配
線3aと下面側配線3bとを電気的に接続するためのス
ルーホール内配線3cとによって構成されている。ま
た、チップ搭載用基板10の両面の大部分はソルダーレ
ジスト膜4によって覆われており、チップ搭載用基板1
0の耐湿性の向上と、チップ搭載用基板10と封止樹脂
9との密着性の向上とが図られている。上記下面側配線
3bのうちこのソルダーレジスト膜4の開口部内で露出
しているパッド領域3eが外部接続端子として機能す
る。ソルダーレジスト膜4の厚さは例えば30μm程度
と非常に薄く、パッド領域3eと実装基板の接続に悪影
響を与えない範囲である。ただし、チップ搭載用基板1
0の下面は、ソルダーレジスト膜4で覆わなくてもよ
い。チップ搭載用基板10の絶縁ベース基板3を構成す
る材料としては、ガラスエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂
などの耐熱性、電気特性に優れた樹脂材料が好ましい。
【0068】ここで、本実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置の1つの特徴は、上記第2,第4及び第5の実施
形態の特徴部分を併せて備えている点である。すなわ
ち、第5の実施形態と同様に、半導体チップ1が接着剤
層2により4点で固定されているだけで、チップ搭載用
基板10の絶縁ベース基板3と半導体チップ1の間に封
止樹脂9の介在層9aが形成されているとともに、チッ
プ搭載用基板10のうち半導体チップ1の直下方に位置
する領域に、第4の実施形態と同様のザグリ付き封止用
貫通穴11Cが設けられている。さらに、第2の特徴
は、第2の実施形態と同様に半導体チップ1の4つのコ
ーナー部付近に補強ランド12が設けられており、その
近傍にそれぞれ2つの変形した封止用貫通穴11Dが設
けられている点である。ここで、補強ランド12の近傍
の変形した封止用貫通穴11Dは、横断面形状が円形で
はなく補強ランドのコーナー部を回るほぼL字状であ
る。ただし、変形封止用貫通穴11Dの横断面形状は図
6(b)に示す形状に限定されるものではなく、補強ラ
ンド12の外形に沿った線状であればよい。
【0069】例えば、補強ランド12の近傍に設けられ
る変形した封止用貫通穴11Dの他の横断面形状とし
て、図10(a)〜(c)に示す形状がある。すなわ
ち、図10(a)に示すような補強ランド12の各辺に
沿った一直線状のものや、図10(b)に示すような1
つのほぼL字状のものや、図10(c)に示すようなほ
ぼコ字状のものがある。これらは、半導体チップあるい
は樹脂封止型半導体装置の大きさ、パッド領域3eの
数、チップ搭載用基板10の材質,厚みや、要求される
実装信頼性などにより選択することができる。また、2
つ以上の変形封止用貫通穴11Dを設ける場合であって
も、それらの長さや形状が同じである必要はない。補強
ランド12に沿ってこのような線状の変形した封止用貫
通穴11Dを設けることにより、実装基板との接着後
に、樹脂封止型半導体装置に加わる機械的、熱的な各種
の応力をより効果的に緩和することができる。すなわ
ち、変形した封止用貫通穴11D内の封止樹脂9の働き
によって、チップ搭載用基板10の補強ランド12に柔
軟性を与え,補強ランド12の微少な変形を可能にする
ので、上記各種の応力が加わった際にも、補強ランド1
2部を実装基板の変形に追従して変位させることがで
き、実装信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【0070】本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に
よると、上記第2,第4及び第5の実施形態における封
止用貫通穴11A,11C又は封止用溝11Bを適切に
組み合わせることによる実装信頼性の向上効果に加え
て、補強ランド12の近傍に変形した線状の封止用貫通
穴11Dを設けたことにより、特に、はんだリフロー工
程のふくれや剥れの防止効果が顕著になる。すなわち、
実装後の機械的,熱的な応力に対する強度不足などに起
因する電気的接続不良を低減し、実装信頼性の高い樹脂
封止型半導体装置を提供することができる。なお、本実
施形態における変形した封止用貫通穴11Dは、補強ラ
ンド12の周囲に設けるだけでなく、補強ランド12か
ら離れた場所、例えば裏面の下面側配線3bが形成され
ている領域間の間隙をぬって設けることもできる。その
場合、封止樹脂9とチップ搭載用基板10との接触面積
が増大するので、両者の密着力をより強固にすることが
できる。
【0071】(第7の実施形態)次に、本発明の第7の
実施形態の樹脂封止型半導体装置について、図面を参照
しながら説明する。
【0072】図7(a),(b)は、それぞれ本実施形
態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図及び裏面図(パ
ッド領域3e側から見た平面図)である。
【0073】図7(a),(b)に示すように、本実施
形態に係る樹脂封止型半導体装置は、電極パッド1aを
有する半導体チップ1と、半導体チップ1を搭載するた
めのチップ搭載用基板10と、半導体チップ1とチップ
搭載用基板10とを接着するための接着剤層2と、半導
体チップ1の電極パッド1aと上面側配線3aとを電気
的に接続するための接続部材である金属細線5と、半導
体チップ1,金属細線5及び搭載用基板10を封止する
ための封止樹脂9とを備えている。チップ搭載用基板1
0は、上面に半導体チップ1を搭載するためのランド部
を有する絶縁ベース基板3と、絶縁ベース基板3の上面
に形成された上面側配線3aとによって構成されてい
る。チップ搭載用基板10の絶縁ベース基板3を構成す
る材料としては、ガラスエポキシ樹脂,ポリイミド樹脂
などの耐熱性、電気特性に優れた樹脂材料が好ましい。
【0074】ここで、本実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置の特徴は、上記各実施形態のような絶縁ベース基
板3の下面側配線3bと、スルーホール3dの側面に形
成されたスルーホール内配線3cと、ソルダーレジスト
膜4を備えておらず、チップ搭載用基板10(上面側配
線3aと絶縁ベース基板3)とを貫通する封止用貫通穴
11Eを備えている点と、上面側配線3a下方の端子用
貫通穴3f内に設けられた外部接続端子として機能する
はんだボール6とを備えている点である。
【0075】本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に
よると、チップ搭載用基板10を貫通する封止用貫通穴
11Eを備えていることにより、上述の第1の実施形態
と同様の効果を発揮することができる。また、絶縁ベー
ス基板3の裏面に下面側配線3bを形成するためのプリ
ント工程や、スルーホール3dを形成する工程、スルー
ホール内配線3cを形成するための工程を省くことがで
きる。そして、端子用貫通穴3f内に上面側配線3aに
直接接触する外部接続端子としてのはんだボール6が設
けられているので、このはんだボール6を実装に利用す
ることができる。すなわち、少ない工程数で高密度実装
の可能な樹脂封止型半導体装置を形成することができ
る。
【0076】(第8の実施形態)次に、本発明の樹脂封
止型半導体装置の製造方法及び使用する金型構造に関す
る第8の実施形態について、図面を参照しながら説明す
る。図8(a)〜(f)及び図9(a)〜(c)は、本
実施形態における樹脂封止型半導体装置の製造工程を示
断面図である。
【0077】まず、図8(a)に示す工程で、上記第1
〜第6の実施形態における樹脂封止型半導体装置中のい
ずれか1つのチップ搭載用基板10を用意する。すなわ
ち、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性に
優れた絶縁ベース基板3を準備して、絶縁ベース基板3
の上面には上面側配線3aを下面には下面側配線3bを
それぞれ形成し、スルーホール3dを形成した後、スル
ーホール3dの側面上にスルーホール内配線3cをメッ
キなどにより形成する。その後、ソルダーレジスト膜4
により基板の必要部分を被覆した後、上記第1〜第6の
実施形態における封止用貫通穴(11A,11C,11
Dあるいは封止用溝11Bに分断される前の長穴状の封
止用貫通穴を含む)形成する。また、必要に応じて補強
ランド12を形成しておく。このとき、チップ搭載用基
板10は、前後左右に複数個の半導体チップ1を搭載す
るためのチップ搭載領域Rcpを有している。
【0078】次に、図8(b)に示す工程で、チップ搭
載用基板10の各チップ搭載領域Rcpにそれぞれ半導体
チップ1を接着剤層1を挟んで接合する。この工程は、
いわゆるダイボンド工程である。
【0079】次に、図8(c)に示す工程で、半導体チ
ップ1上の電極1aとチップ搭載用基板10上の上面側
配線部3aとを金属細線5により電気的に接合する。こ
の工程は、いわゆるワイヤーボンド工程である。
【0080】次に、図8(d)に示す工程で、上面側の
各チップ搭載領域Rcpに多数の半導体チップ1を搭載し
ているチップ搭載用基板10の裏面全体に封止テープ1
3を貼り付ける。この封止テープ13の主たる役割は、
樹脂封止工程において、封止用貫通穴を通ってチップ搭
載用基板10の裏面側に封止樹脂9が回り込んで、下面
側配線3bやソルダーレジスト膜4上に樹脂バリが形成
するのを防止することにある。
【0081】上記封止テープ13は、ポリエチレンテレ
フタレート,ポリイミド,ポリカーポネートなどを主成
分とする樹脂をベースとしたフイルムが好ましいが、樹
脂封止後に容易に剥がすことができ、樹脂封止工程の際
の高温に耐性があるものであれば、他の樹脂材料により
構成してもよい。本実施形態では、ポリイミドを主成分
としたフイルムを用い、そのフィルム厚は50(μm)
とした。
【0082】次に、図8(e)に示す工程で、下金型1
5aと上金型15bとに分割され、下金型15aにキャ
ビティー用凹部14を有する封止金型15を用意する。
そして、チップ搭載用基板10の多数の半導体チップ1
が搭載されている側を下方に向けて、各半導体チップ1
が下金型15aの共通のキャビティ凹部14に入り込む
ように、チップ搭載用基板10を下金型15aに位置合
わせする。そして、この状態で、上金型15b−下金型
15a間に型締め力を加えて、各キャビティー凹部14
内に封止樹脂9を流し込んで樹脂封止を行なう。
【0083】このとき、封止金型15の締め付け圧力と
金型温度の影響により軟化した封止テープ13がチップ
搭載用基板10の厚みのばらつきを吸収し、パーチング
面にチップ搭載用基板10を密着させ樹脂バリの発生を
少なくする。
【0084】そして、封止金型15の熱により軟化し、
チップ搭載用基板10の裏面に密着した封止テープ13
が封止樹脂9のはみ出しによる樹脂バリの発生を防止
し、封止用貫通穴の内側に少し入り込むので、封止用貫
通穴の裏面側には、封止樹脂9が入り込んだことによる
段差が形成されることになる。したがって、下面側配線
の下端部は封止用貫通穴内の封止樹脂9の裏面よりも下
方に突出した構造となるので、封止用貫通穴を有するチ
ップ搭載用基板10の樹脂封止が実質的に可能になる。
なお、封止用貫通穴内の封止樹脂の下端部がどのような
形状であったとして、それが実装に影響しない範囲内で
あって、ソルダーレジスト膜4より突出しておらず、か
つ、樹脂バリがなければ差し支えない。
【0085】次に、図8(f)に示す工程で、チップ搭
載用基板10の裏面に貼り付けた封止テープ14をピー
ルオフ、またはケミカルエッチングにより除去した後、
チップ搭載用基板10と封止樹脂9とを各チップ搭載領
域Rcpの境界部で切断して、各樹脂封止型半導体装置を
得る。
【0086】本実施形態によると、チップ搭載用基板1
0の裏面に封止テープ13を貼り付けた状態で樹脂封止
を行なうようにしているので、封止用貫通穴に封止樹脂
9を充填しながら、封止樹脂9が封止用貫通穴を通って
チップ搭載用基板10の裏面側に回り込むのを防止する
ことができる。すなわち、チップ搭載用基板10の裏面
に貼り付けられた封止テープ13が、キャビティー凹部
14に対向する上金型15bの金型面で挟圧されて、封
止用貫通穴をふさぎ、食い込むのを利用している。この
ため、裏面側に樹脂バリが発生せず、チップ搭載用基板
10に封止用貫通穴を設けることが実質的に可能になっ
た。
【0087】なお、封止テープ13を用いることによ
り、樹脂バリ除去のためのウォータージェット工程など
が不要となる。
【0088】さらに、本実施形態のごとく、共通のキャ
ビティー凹部14に複数の半導体チップ1を収納した状
態で樹脂封止を行なうことにより、各半導体チップごと
にキャビティー凹部を設けて樹脂封止を行なった後切断
金型を用いて切断する方法に比べ、カット時の応力で封
止樹脂9とチップ搭載用基板10との間にダメージを生
ぜしめることによる密着不良がなくなった。また、封止
樹脂9の流入口であるランナーを各チップ搭載領域Rcp
間に配置する必要がないため、各チップ搭載領域間の間
隔をカッター刃の幅程度に狭く設計できる。その結果、
切断機による一度の切断でチップ搭載領域Rcp間を分離
することが可能で、樹脂封止型半導体装置の効率的で安
価な生産が可能になった。
【0089】なお、本実施形態では、第1〜第6の実施
形態に係る樹脂封止型半導体装置を前提として、下面側
配線3b,スルーホール3d,スルーホール内配線3c
及びソルダーレジスト膜4が設けられたチップ搭載用基
板10に半導体チップを搭載して樹脂封止する工程につ
いて説明したが、本実施形態の製造方法は、そのまま第
7の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置にも適用でき
る。
【0090】−第8の実施形態の変形形態− 次に、上記第8の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置
の製造方法に関する変形形態について説明する。ただ
し、以下の各変形形態において、チップ搭載用基板1
0,半導体チップ1及び金属細線5などの被成形物を形
成する工程は、上記図8(a)〜(d)に示す工程と同
様で、樹脂封止工程に用いる封止金型15やそれに付随
する装置の構造が異なるものとする。
【0091】−第1の変形形態− 図9(a)は、第1の変形形態に係る樹脂封止工程にお
ける封止金型及び被成形物の断面図である。
【0092】図9(a)に示すように、本変形形態で使
用される封止金型15の下金型15aには、各チップ搭
載領域Rcpごとにキャビティー凹部14が設けられてい
る。また、上金型15bの近傍には、封止テープ13を
保持するための真空吸着装置16が設けられている。ま
た、図示していないが封止テープ13は供給ロール,巻
き取りロールによって供給,巻き取りが可能に構成さ
れ、かつ、供給ロールと巻き取りロールに加える回転力
の調整によって封止テープ13に加わる張力を調整でき
るように構成されている。
【0093】そして、樹脂封止工程では、真空吸着装置
16により封止テープ13を上金型15bに密着させて
おいて、各キャビティー凹部14に半導体チップ1を個
別に収納するように被成形物を封止金型にセットする。
そして、真空吸着装置16により、封止テープ13を真
空引きしながら、真空吸着装置16を供給ロールと巻き
取りロールと直行する2方向に移動することにより展延
し均一に延ばし維持した状態でチップ搭載用基板10と
ともに封止金型15で挟圧しながら樹脂封止を行なう。
このように、真空吸着装置16と供給ロール,巻き取り
ロールとによる封止テープ13を展延し均一に延ばす作
用により、金型温度の影響による封止テープ13のシワ
の発生を防止することができる。
【0094】また、真空吸着装置16の移動量のコント
ロールと、供給ロール,巻き取りロール間のテンション
調整により、封止テープ13の伸び率を考慮して封止テ
ープ13に適切な張力を与えることができる。その結
果、広い面積に安定して封止テープ13の供給が可能に
なり、樹脂成形された樹脂封止型半導体装置の裏面には
樹脂バリの発生がない。このメカニズムは、樹脂封止の
際、封止テープ13が熱収縮を起こし、縮まろうとする
作用に対して、真空吸着装置16の真空吸引作用により
封止テープ13の収縮を抑制し、封止テープ13に延張
状態を与えることによって得られるものであり、かかる
作用により、封止テープ13のシワの発生を防止し、封
止テープ13面を平坦にするものである。
【0095】なお、封止テープ13は、下金型15aに
セットされたチップ搭載用基板10に型締め時に密着さ
せても良く、この場合はロール供給が容易で生産性も向
上する。
【0096】また、真空吸着装置16を供給ロール,巻
き取りロールが設けられている方向にも追加して移動量
をコントロールすることにより、金型温度の影響による
封止テープ13の供給,巻き取りロールの張力による影
響を抑制することもでき、封止テープ13の効率的な利
用が可能になる。
【0097】−第2の変形形態− 図9(b)は、第2の変形形態に係る樹脂封止工程にお
ける封止金型及び被成形物の断面図である。
【0098】図9(b)に示すように、本変形形態で使
用される封止金型15の下金型15aには、複数の半導
体チップ1(チップ搭載領域Rcp)を収納できる単一の
キャビティー凹部14が設けられている。また、上金型
15bの金型面においてキャビティー凹部14の外縁部
付近の領域に対向する領域には、キャビティー凹部14
の外縁に沿った閉ループの溝17が設けられている。す
なわち、樹脂封止時に封止金型15の型締め力がキャビ
ティー凹部14の外縁部で特に大きく印加されたとき
に、封止テープ13を溝17に逃すことにより、チップ
搭載用基板10の変形を防止するためである。また、第
1の変形形態と同様の真空吸着装置16及び供給ロー
ル,巻き取りロールが設けられており、この真空吸着装
置16などの使用方法は、第1の変形形態で説明したと
おりである。
【0099】本変形形態の方法によると、下金型15a
に形成されている共通のキャビティー凹部14に複数の
半導体チップ1を収納して樹脂封止を行なうので、半導
体チップごとにキャビティー凹部を設ける第1の変形形
態に比べ、金型設計に際してエジェクターピン,エアー
ベント等を多数設ける必要がないとともに、金型構造が
簡案化される利点がある。すなわち、金型の設計,製造
が容易になり、製造時間の短縮や、一般に小型の半導体
装置ほど高くつく金型の製造コストの低減が達成でき
る。
【0100】特に、第1の変形形態とは異なり、上金型
15bの金型面におけるキャビティー凹部14の外縁部
付近の領域に対向する領域に溝17を設けているので、
以下のような効果を発揮することができる。
【0101】樹脂封止時に、キャビティー凹部14を取
り囲む領域であるパーティング面に型締め力が加わる
と、封止テープ13のキャビティー凹部14に対向する
領域には、パーテング面で挟圧されている領域からの応
力とキャビティー凹部14内に充填された封止樹脂から
の圧力とが作用するので、封止テープ13とチップ搭載
用基板10とはこの領域では密着しやすくなっている。
この状態で、封止テープ13に上述の型締め力による横
方向の圧縮応力が生じると、封止テープ13が変形しや
すくなり、その変形と共にチップ搭載用基板10も変形
するおそれがある。そのとき、溝17があると、封止テ
ープ13が溝17内入り込むことで溝17の付近におけ
る応力が緩和されるので、チップ搭載用基板10の変形
を防止することができる。
【0102】なお、本変形形態においても、封止テープ
13を下金型15aにセットされた状態のチップ搭載用
基板10の裏面に型締め時に密着させても良く、この場
合はロールによる封止テープ13の供給が可能で生産性
も向上する。
【0103】また、上金型15bの溝部17にさらに真
空穴を設けることにより、展延した封止テープ13を吸
着することが可能になるので、封止テープ13のしわの
発生をより効果的に抑制することができる。
【0104】−第3の変形形態− 図9(c)は、第3の変形形態に係る樹脂封止工程にお
ける封止金型及び被成形物の断面図である。
【0105】図9(c)に示すように、本変形形態で使
用される封止金型15の下金型15aには、複数の半導
体チップ1(チップ搭載領域Rcp)を収納できる単一の
キャビティー凹部14が設けられている。また、各チッ
プ領域Rcp間の境界部を押圧する押圧ブロック20と、
押圧ブロック20内に設けられたエジェクターピン21
とを備えている。なお、第1の変形形態と同様の真空吸
着装置16及び供給ロール,巻き取りロールが設けられ
ていてもよい。その場合の真空吸着装置16などの使用
方法は、第1の変形形態で説明したとおりである。
【0106】本変形形態の樹脂封止工程では、樹脂封止
時に、上金型15bの金型面とチップ搭載用基板10と
の間に封止テープ13を介在させるとともに、押圧ブロ
ック20により、キャビティー凹部14内の各チップ搭
載領域Rcp間の境界部分を押圧ブロック20によって押
圧する。また、樹脂封止の終了後には、押圧ブロック2
0内のエジェクターピン21を上方に突き出すことによ
り、封止樹脂との接触による摩耗の少ないエジェクター
ピン21を用いて型開きと離型とを行なうことができ
る。
【0107】本変形形態の樹脂封止方法によると、下金
型15aに形成されている共通のキャビティー凹部14
に複数の半導体チップ1を収納して樹脂封止を行なうの
で、半導体チップごとにキャビティー凹部を設ける第1
の変形形態に比べ、金型設計に際してエアーベント等を
多数設ける必要がないとともに、金型構造が簡案化され
る利点がある。すなわち、金型の設計,製造が容易にな
り、製造時間の短縮や、一般に小型の半導体装置ほど高
くつく金型の製造コストの低減が達成できる。
【0108】また、第2の変形形態とは異なり、キャビ
ティー凹部14内でチップ搭載用基板10の各チップ搭
載領域Rcp間の境界部分(好ましくはコーナー部)を押
圧するための押圧ブロック20を設けているので、以下
のような効果を発揮することができる。
【0109】樹脂封止時には、キャビティ凹部14で形
成される樹脂圧入部に溶融した封止樹脂が圧入される
と、この封止樹脂の圧力によりキャビティー凹部14に
対向する上金型15b面に封止テープ13、チップ搭載
用基板10等が押しつけられるとともに、押圧ブロック
20によって各チップ搭載領域Rcp間の境界部分が押圧
される。したがって、封止テープ13に作用する押圧力
が各チップ領域Rcp内で均一化されるので、チップ搭載
用基板10の封止用貫通穴や保護膜4に封止テープ13
が確実に入り込み、樹脂バリの発生防止作用が確実に得
られる。また、チップ搭載用基板10の全面にほぼ均一
な圧力が加わることにより、チップ搭載用基板10の変
形が阻止される結果、チップ搭載用基板10の変形によ
ってキャビティー凹部14に金属細線5が接触し発生す
る不良を防止することができる。言い換えると、この方
法により、薄型の樹脂封止型半導体装置の生産が実質的
に可能になった。
【0110】また、押圧ブロック20の形状を被成形品
の大きさにより適切に選択することにより、封止樹脂9
の流動性に悪影響を与えることなく、しかも金型構造が
簡単で、上面側配線部3aの裏面部分に樹脂バリのな
い、生産性の良い樹脂封止型半導体装置の提供を図るこ
とができる。
【0111】さらに、チップ搭載用基板10において、
各チップ搭載領域Rcp間の押圧ブロック20による押圧
部には封止樹脂が充填されないため、チップ搭載用基板
10上の封止樹脂9の存在していない露出部を切断機の
認識用の位置決めの役割を果たすアライメントマークと
して使用することができ、次工程における切断精度が向
上する。また、アライメントのための穴加工等をチップ
搭載用基板10に設ける必要がないために、樹脂封止型
半導体装置を効率的に精度良く生産することができる。
【0112】また、押圧ブロック20内にエジェクター
ピン21が設けられているので、封止樹脂9との接触に
よる摩耗の少ないエジェクターピンを利用して、型開き
や離型を行なうことができる。
【0113】この押圧ブロック20の横断面形状は、封
止樹脂9の流動性に影響の少ない4角形とすることが好
ましい。その場合、各チップ搭載領域Rcpのコーナー部
に押圧ブロック20の各辺を45°傾けた状態で配置す
ることにより、押圧ブロック20の形状の転写による面
取りを各樹脂封止型半導体装置のコーナー部に施すこと
ができるため、かけの少ない樹脂封止型半導体装置を低
コストで生産することができる利点がある。
【0114】本変形形態の製造方法により、キャビティ
ー凹部14内でチップ搭載領域Rcp間を押圧することに
より半導体装置が効率よく搭載される配置ができるため
チップ搭載用基板10あたりの半導体装置の数が大幅に
向上し生産性の良い樹脂封止が可能になった。
【0115】上記第8の実施形態の変形形態の製造方法
は、上記第7の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を
形成する差にも適用できる。また、多層のポリイミド基
板においても有効である。
【0116】(その他の実施形態)図11は、上記各実
施形態に係る樹脂封止型半導体装置の代わりに、チップ
搭載用基板10の上に半導体チップ1をフリップチップ
接続した変形形態の樹脂封止型半導体装置の断面図であ
る。すなわち、上記各実施形態で説明した構造を有する
チップ搭載用基板10の上面側配線3aと半導体チップ
1の電極パッド1aとをバンプ25により接続した構造
を示す。この場合にも、上記各実施形態における封止用
貫通穴11A,11Cや封止用溝11Bを設けて、封止
樹脂9をこれらに充填することによる各実施形態の効果
(耐湿性,実装後における機械的強度や耐熱応力性に優
れた樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【0117】上記第1〜第6の実施形態においては、封
止用貫通穴11A,11C,11Dを上面側配線3a及
び下面側配線3bを避けた領域に設けたが、封止用貫通
穴11A,11C,11Dが上面側配線3a又は下面側
配線3bの一端部を横切っていても、あるいは、各配線
3a又は3b内に形成されていても、断線を生じない程
度であればかまわない。同様に、上記第7の実施形態に
おいては、封止用貫通穴11Eを上面側配線3a内に形
成したが、封止用貫通穴11Eが上面側配線3aを避け
た領域に形成されていても、あるいは封止用貫通穴11
Eが上面側配線3aの一端部を横切っていてもかまわな
いものとする。
【0118】スルーホールは必ずしも必要でなく、側面
又は溝に形成されたスルーホール内配線により上面側配
線と下面側配線とが接続されていてもよい。
【0119】上記第4,第6,第7の実施形態における
ザグリ付き貫通穴11C,11Eの形状は各実施形態の
形状に限定されるものではなく、さら状あるいは球面状
のザグリ形状であってもよい。また、封止用溝11Bの
下端部が拡大していてもよい。つまり、ザグリ付きの長
円形状の貫通穴を切断して形成される形状であってもよ
いものとする。
【0120】上記第7の実施形態におけるはんだボール
6に代えて、他の金属材料からなるボール部材を設けて
もよい。
【0121】また、上記第1〜第6の実施形態におい
て、ソルダーレジスト膜4をなくすことも可能である。
その場合、下面側配線部3bの実装接合部は封止樹脂9
の裏面から突出した構造となり、下面側配線部3bのス
タンドオフ高さを確保できるので、はんだボールを設け
なくても、実装基板上のはんだクリームによって下面側
配線3bと実装基板側の配線との電気的接続を行なうこ
とができるという利点がある。一方、本発明によって上
述のように耐湿性などが向上するので、ソルダーレジス
ト膜がなくても、樹脂封止型半導体装置の信頼性の悪化
を招くことがなくなった。
【0122】
【発明の効果】本発明の樹脂封止型半導体装置による
と、チップ搭載用基板上に半導体チップを搭載して封止
樹脂により封止し、裏面側に外部接続端子を露出させた
樹脂封止型半導体装置において、チップ搭載用基板に封
止用貫通穴,封止用貫通溝などの封止用貫通部を設け、
この封止用貫通部内に封止樹脂を充填させるようにした
ので、封止樹脂とチップ搭載用基板との密着力を向上さ
せることにより、耐湿性などの信頼性の高い樹脂封止型
半導体装置の提供を図ることができる。
【0123】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法
によると、チップ搭載用基板の裏面と封止金型の金型面
との間に封止テープを介在させた状態で樹脂封止を行な
うようにしたので、上述の樹脂封止型半導体装置の構造
を実質的に実現しうる製造方法の提供を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置のIa−Ia線における断面図及び裏面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置のIIa-IIa 線における断面図及び裏面図である。
【図3】本発明の第3の実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置のIIIa−IIIa線における断面図及び裏面図であ
る。
【図4】本発明の第4の実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置のIVa-IVa 線における断面図及び裏面図である。
【図5】本発明の第5の実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置のVa−Va線における断面図及び裏面図である。
【図6】本発明の第6の実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置のVIa-VIa 線における断面図及び裏面図である。
【図7】本発明の第7の実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置のVIIa−VIIa線における断面図及び裏面図であ
る。
【図8】本発明の第8の実施形態に係る樹脂封止型半導
体装置の製造工程を示す断面図である。
【図9】本発明の第8の実施形態の各変形形態に係る樹
脂封止型半導体装置の製造工程のうち樹脂封止工程にお
ける封止金型及び被成形物の状態を示す断面図である。
【図10】本発明の第6の実施形態に係る樹脂封止型半
導体装置の補強ランドの構造例を示す部分裏面図であ
る。
【図11】本発明の各実施形態の変形形態に係るフリッ
プチップ接続型の樹脂封止型半導体装置の断面図であ
る。
【図12】従来の封止型半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 1a 電極パッド 2 接着剤層 3 絶縁ベース基板(絶縁基板) 3a 上面側配線 3b 下面側配線 3c スルーホール内配線 3d スルーホール(配線用貫通穴) 3e パッド領域(外部接続端子) 3f 端子用貫通穴 4 ソルダーレジスト膜 5 金属細線(接続部材) 6 はんだボール(外部接続端子) 9 封止樹脂 10 チップ搭載用基板 11A,11B〜11E 封止用貫通穴(封止用貫通
部) 11B 封止用溝(封止用貫通部) 12 補強ランド部 13 封止テープ 14 キャビティー凹部 15 封止金型 15a 下金型 15b 上金型 16 真空吸着装置 17 溝 20 押圧ブロック 21 エジェクターピン 25 バンプ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板,該絶縁基板の少なくとも上面
    に形成された配線,及び該配線に接続される外部接続端
    子を有し、上記外部接続端子を裏面側に露出させてなる
    チップ搭載用基板と、 上記チップ搭載用基板の上面に搭載され、電極パッドを
    有する半導体チップと、 上記半導体チップの電極パッドと上記チップ搭載用基板
    の配線とを電気的に接続する接続部材と、 上記半導体チップ及び接続部材を上記チップ搭載用基板
    の上面側で封止するための封止樹脂と、 上記チップ搭載用基板に形成された貫通穴及び貫通溝の
    うち少なくともいずれか一方を含む封止用貫通部とを備
    えるとともに、 上記封止用貫通部には上記封止樹脂が充填されているこ
    とを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置
    において、 上記絶縁基板に形成された配線用貫通穴をさらに備え、 上記配線は、上記配線用貫通穴を経て上記ベース絶縁基
    板の上面から下面まで延びており、 上記外部接続端子は、上記配線のうち上記絶縁基板の下
    面側に延びている領域の一部であることを特徴とする樹
    脂封止型半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置
    において、 上記絶縁基板の上面の配線の直下方に位置する上記絶縁
    基板を除去して形成された端子用貫通穴をさらに備え、 上記外部接続端子は、上記端子用貫通穴内における上記
    配線の裏面上に形成されて上記絶縁基板の下面よりも下
    方に突出する金属ボールであることを特徴とする樹脂封
    止型半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
    の樹脂封止型半導体装置において、 上記半導体チップを、上記電極パッドが設けられた面を
    上方に向けた状態で上記チップ搭載用基板の上面に固着
    するための複数の点状の接着剤層をさらに備え、 上記接続部材は、上記半導体チップの電極パッドと上記
    配線とを接続する金属細線であり、 上記封止樹脂は、上記半導体チップとチップ搭載用基板
    との間にも介在しており、 上記封止用貫通部は、上記半導体チップの直下方に位置
    するチップ搭載用基板を貫通する貫通穴を少なくとも含
    むことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
    の樹脂封止型半導体装置において、 上記半導体チップは、上記電極パッドが設けられた面を
    下方に向けた状態で上記チップ搭載用基板の上に搭載さ
    れており、 上記封止樹脂は、上記半導体チップとチップ搭載用基板
    との間にも介在しており、 上記封止用貫通部は、上記半導体チップの直下方に位置
    するチップ搭載用基板を貫通する貫通穴を少なくとも含
    むことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項1,2,4又は5に記載の樹脂封
    止型半導体装置において、 上記チップ搭載用基板の裏面に設けられ、実装強度を補
    強するための補強ランド部をさらに備え、 上記封止用貫通部は、上記補強ランド部の周辺部に設け
    られていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のうちいずれか1つに記載
    の樹脂封止型半導体装置において、 上記封止用貫通部の断面積は、上記チップ搭載用基板の
    下面に開口する部分では他の部分よりも拡大されている
    ことを特徴とする樹脂封止型装置。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のうちいずれか1つに記載
    の樹脂封止型半導体装置において、 上記封止用貫通部は、径が0.2〜2.0φの貫通穴で
    あることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  9. 【請求項9】 絶縁基板,該絶縁基板の少なくとも上面
    に形成された配線,及び該配線に接続される外部接続端
    子を有し、上記外部接続端子を裏面側に露出させるとと
    もに、封止用貫通穴を有するチップ搭載用基板を用意す
    る第1の工程と、 電極パッドを有する複数の半導体チップを上記チップ搭
    載用基板の上面の上に搭載し、上記電極パッドと上記配
    線とを接続部材により電気的に接続する第2の工程と、 封止金型のキャビティー凹部に上記半導体チップを入り
    込ませ、かつ、上記チップ搭載用基板の裏面と上記封止
    金型の上記キャビティー凹部に対向する金型面との間に
    封止テープを介在させた状態で樹脂封止を行なう第3の
    工程と、 上記封止テープを除去し、上記チップ搭載用基板及び封
    止樹脂を半導体チップごとに切断する第4の工程とを備
    え、 上記封止樹脂が充填された上記封止用貫通穴の少なくと
    も一部を残存させてなる樹脂封止型半導体装置を得るこ
    とを特徴とする樹脂封止型装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の樹脂封止型半導体装
    置の製造方法において、 上記第3の工程では、上記複数の半導体チップを共通に
    収納するためのキャビティー凹部を有する封止金型を用
    いることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載の樹脂封止型半導体
    装置の製造方法において、 上記第3の工程では、上記チップ搭載用基板上の上記各
    半導体チップの境界部分を押圧する押圧ブロックをキャ
    ビティー凹部に設けてなる封止金型を用いることを特徴
    とする樹脂封止型半導体装置造方法。
  12. 【請求項12】 請求項10に記載の樹脂封止型半導体
    装置の製造方法において、 上記第3の工程では、上記キャビティー凹部に対向する
    金型面のうちキャビティー凹部内の外縁付近の領域に対
    向する領域に沿って形成された溝を有する封止金型を用
    いることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方
    法。
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