JP2000216304A - 半導体装置用パッケ―ジ - Google Patents

半導体装置用パッケ―ジ

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JP2000216304A
JP2000216304A JP11012362A JP1236299A JP2000216304A JP 2000216304 A JP2000216304 A JP 2000216304A JP 11012362 A JP11012362 A JP 11012362A JP 1236299 A JP1236299 A JP 1236299A JP 2000216304 A JP2000216304 A JP 2000216304A
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欣司 永田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コプラナリティ性に優れる半導体装置用パッ
ケージを提供する。 【解決手段】 所要の配線パターン13が形成されると
共に、半導体チップ収納孔15が厚さ方向に貫通して形
成された基板12と、基板12の実装面の反対側の面に
開口する半導体チップ収納孔15の開口部を覆って基板
12に接着層により固定されたヒートシンク18と、基
板12の実装面に形成された配線パターン13aの外部
接続端子が形成されるランド部を露出させて基板12の
実装面を覆って形成されたソルダーレジスト層19とを
具備する半導体装置用パッケージ30において、ソルダ
ーレジスト層19が、感光性レジストを用いて形成さ
れ、ソルダーレジスト層19を覆って該ソルダーレジス
ト層19よりも熱膨張係数の小さな樹脂から成る樹脂層
32が形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパッケージ本体の平
坦性(コプラナリティ性)、特には実装面における平坦
性に優れる半導体装置用パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】図3はBGA(ボールグリッドアレイ)
型半導体装置用パッケージ10の一例を示す断面図であ
る。12は所要の配線パターン13が形成された基板で
ある。図示の例での基板12は、最表層の配線パターン
も含めて5層に形成された配線パターン13を有してい
る。各層間の配線パターン13間はスルーホールめっき
被膜14を介して所要の電気的接続がなされている。
【0003】基板12の中央部には、半導体チップ収納
孔15が形成されている。収納孔15の壁面は階段状に
形成され、所要各層の配線パターン13が段差面上に露
出され、半導体チップとの電気的接続が可能になされて
いる。また収納孔15の底部を覆って、絶縁層(樹脂
層)16を介して接着剤層(プリプレグ層)17により
ヒートシンク18が基板12に接着されている。半導体
チップ収納孔15の底部をなす、このヒートシンク18
面上に半導体チップ(図示せず)が搭載される。
【0004】また、ヒートシンク18が固定された側と
反対側の基板12表面(実装面側)の配線パターン13
a(表層配線パターン)を覆ってソルダーレジスト層1
9が形成される。このソルダーレジストには感光性樹脂
が用いられ、フォトリソグラフィー法により透孔が形成
され、表層配線パターン13aのランド部が露出され、
この透孔内にはんだボール20が配置されると共にリフ
ローされることにより、はんだボール20がランド部に
接合されて半導体装置用パッケージ10に完成される。
なお、はんだボールは、半導体素子を搭載して素子収納
孔を封止した後、最終工程で形成することもある。
【0005】上記半導体装置用パッケージ10の製法と
しては、多層の基板12の最表層にソルダーレジスト層
19および透孔を形成して、また配線パターン13に必
要なめっきを施して後、最終段階で、絶縁層16を介し
て接着剤層17によりヒートシンク18を接着する。絶
縁層16にはエポキシ系の熱硬化性樹脂が用いられ、ま
た接着剤層17にはBTレジン等の熱硬化性樹脂が用い
られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体装置用パッケージ10には次の課題がある。すな
わち、昨今では、多層に形成された基板12にあっても
全体としてかなり薄型化が進行している。そのため、基
板12に反りが発生しやすく、したがって、接合した多
数のはんだボール20の基準位置からの高さにバラツキ
が生じ、コプラナリティ性(平坦性)に劣るという課題
がある。通常この高さのバラツキは100μm以下であ
ることが要求される。
【0007】そこで、本発明は上記問題点を解決すべく
なされたものであり、その目的とするところは、コプラ
ナリティ性に優れる半導体装置用パッケージを提供する
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、本発明に係る半
導体装置用パッケージは、所要の配線パターンが形成さ
れると共に、半導体チップ収納孔が厚さ方向に貫通して
形成された基板と、該基板の実装面の反対側の面に開口
する半導体チップ収納孔の開口部を覆って前記基板に接
着層により固定されたヒートシンクと、該基板の実装面
に形成された配線パターンの外部接続端子が形成される
ランド部を露出させて前記基板の実装面を覆って形成さ
れたソルダーレジスト層とを具備する半導体装置用パッ
ケージにおいて、前記ソルダーレジスト層が、感光性レ
ジストを用いて形成され、前記ソルダーレジスト層を覆
って該ソルダーレジスト層よりも熱膨張係数の小さな樹
脂から成る樹脂層が形成されていることを特徴としてい
る。
【0009】このように表層側の熱膨張係数の大きなソ
ルダーレジスト層を覆ってこれよりも熱膨張係数の小さ
な樹脂層を設けたことにより、ソルダーレジスト層の熱
収縮を抑制でき、基板の反りを解消でき、コプラナリテ
ィ性に優れる半導体装置用パッケージを提供できる。ま
たソルダーレジスト層に、感光性樹脂を用いることによ
り、はんだボールを形成する透孔の位置および孔径を正
確に形成できる。
【0010】前記ランド部にはんだボールを接合して半
導体装置用パッケージとしてもよい。前記樹脂層に熱硬
化性樹脂を用いることができる。
【0011】また本発明に係る半導体装置用パッケージ
は、所要の配線パターンが形成されると共に、半導体チ
ップ収納孔が厚さ方向に貫通して形成された基板と、該
基板の実装面の反対側の面に開口する半導体チップ収納
孔の開口部を覆って前記基板に第1の樹脂層を介して接
着層により固定されたヒートシンクと、該基板の実装面
に形成された配線パターンの外部接続端子が形成される
ランド部を露出させて前記基板の実装面を覆って形成さ
れたソルダーレジスト層とを具備する半導体装置用パッ
ケージにおいて、前記ソルダーレジスト層が、感光性レ
ジストを用いて形成され、前記ソルダーレジスト層を覆
って該ソルダーレジスト層よりも熱膨張係数の小さい樹
脂から成る第2の樹脂層が形成されていることを特徴と
している。基板が第1の樹脂層と第2の樹脂層とにより
挟まれたサンドイッチ構造となるから、さらに反りの発
生を抑制することができる。
【0012】前記ランド部にはんだボールを接合して半
導体装置用パッケージとしてもよい。また前記第1およ
び第2の樹脂層を、熱硬化性樹脂を用いて形成すること
ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は、半導体
装置用パッケージ30の部分断面図(図3に示す従来装
置のものの右半分に相当する部位の断面図)である。図
3の従来のものと同一の部材は同一の符号をもって示
す。基板12は、両面銅箔付きのBT基材12a、12
aを同じBTレジンからなるプリプレグ層12bを介し
て積層してなる。この多層の基板12は公知の製造方法
で製造できる。
【0014】19は、従来と同様に、基板12の表層配
線パターン13aを覆って形成された、感光性樹脂から
なるソルダーレジスト層である。ソルダーレジスト層1
9には従来と同様にフォトリソグラフィー法により透孔
19aが形成され、表層配線パターン13aのランド部
が露出される。なお、14bはスルーホール14a内に
充填された穴埋め用樹脂である。基板12の実装面とは
反対側の面には、従来と同様にして、エポキシ系樹脂等
の熱硬化性樹脂からなる絶縁層(第1の樹脂層)16を
介してBTレジンからなる接着剤層(プリプレグ層)1
7によりヒートシンク18が固定される。
【0015】本実施の形態で特徴的なのは、上記ソルダ
ーレジスト層19を覆って第2の樹脂層32を形成した
点にある。第2の樹脂層32は、熱膨張係数がソルダー
レジスト層19の熱膨張係数よりも小さな樹脂を用い
る。第2の樹脂層32は、スクリーン印刷等により塗布
した後、熱硬化して形成される。前記透孔19aに対応
する第2の樹脂層32の部位にも透孔32aが形成され
ている。透孔19a、32a内にはんだボール20が配
置され、リフローしてランド部に接合することにより半
導体装置用パッケージとして完成される。なお、はんだ
ボールは、半導体チップを搭載して半導体チップを封止
した後に接合してもよい。
【0016】表1は、ソルダーレジスト層19用に使用
できる感光性樹脂の種類と熱膨張係数を示す。表2は、
第2の樹脂層32に使用できる熱硬化型の樹脂の種類と
熱膨張係数を示す。表3は、基板材料、ヒートシンク材
料の熱膨張係数を示す。表4は、コプラナリティ性を示
すものである。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【表4】
【0020】第1の樹脂層16は、上記のように熱硬化
型の樹脂を用いると、ヒートシンク18の接合強度が大
きくなって有利である。また第1の樹脂層16と第2の
樹脂層32とは、熱膨張係数が接近した樹脂、好ましく
は同一の材質から成る樹脂を用いるとよい。第1の樹脂
層16は上記のように、ヒートシンク18の接合強度の
点から熱硬化型の樹脂を用いるのが好適であるが、第2
の樹脂層32は、熱膨張係数がソルダーレジスト層19
の熱膨張係数のものより小さいものであればよく、さら
に好適には第1の樹脂層16とその熱膨張係数が接近し
た樹脂であればよく、必ずしも熱硬化型の樹脂を用いる
必要はなく、感光性レジストのような樹脂を用いること
もできる。
【0021】上記のように、第2の樹脂層32に、ソル
ダーレジスト層19の熱膨張係数よりも小さな熱膨張係
数を有する樹脂を用いることによって、基板12の反り
を防止できる。表1〜3に示すように、基板12材料や
ヒートシンク18の材料は、第1、第2の樹脂層16、
32やソルダーレジスト層19の樹脂材料よりも熱膨張
係数がほぼ1桁ほど小さい(1/4〜1/5程度のもの
もある)。したがって、基板12の反りの問題は、熱膨
張係数の大きな樹脂材料の配置等による熱収縮のバラン
スに負うところが大きい。
【0022】発明者が検討したところ、従来において
は、熱膨張係数が最も大きいソルダーレジスト層19が
最外層に位置することにより、全体としての熱収縮のバ
ランスがとれずに、基板12に反りが発生することが判
明した。なお、基板12の反りは、基板12とヒートシ
ンク18とを接着する際に、BTレジンからなる接着剤
層(プリプレグ層)17を熱硬化させる際の熱履歴を経
ることにより発生しやすい。
【0023】そこで本実施の形態のように、ソルダーレ
ジスト層19を覆って、ソルダーレジスト層19よりも
熱膨張係数の小さな第2の樹脂層32を設けることによ
って、ソルダーレジスト層19の熱収縮をある程度抑え
ることができ、これにより反りがほとんど解消できるの
である。特に、第1の樹脂層16と第2の樹脂層32と
に、熱膨張係数が接近した樹脂を用いることにより、基
板12がサンドイッチ構造となり、反りをさらに好適に
解消できる。本実施の形態の場合、表4に示すように、
バンプの高さのバラツキが100μm以内に収まり、コ
プラナリティ性に優れるものとなる。
【0024】基板12の反りの解消の点からは、表層の
樹脂層を、ソルダーレジスト層19と第2の樹脂層32
との2層構造に設けることなく、ソルダーレジスト層1
9の代わりに、エポキシ樹脂等からなる第2の樹脂層に
すべて置き換えることが考えられる。しかしながら、ソ
ルダーレジスト層19が必要なことは次の理由による。
すなわち、ソルダーレジスト層19に感光性樹脂を用い
てフォトリソグラフィー法により、正確な位置に、かつ
正確な穴径の透孔19aを開口できるのである。正確な
穴径の透孔19aによりはんだボール20が正確に位置
決めされて、リフローされることにより、正確な位置に
正確な高さのバンプ形成が可能となるのである。
【0025】ところが、ソルダーレジスト層19の代わ
りにエポキシ樹脂等からなる第2の樹脂層を形成すると
すれば、熱硬化後の収縮により、正確な位置に正確な穴
径の透孔を形成することができず、バンプの位置や高さ
にバラツキが生じてしまうのである。したがって、本実
施の形態では、感光性樹脂によるソルダーレジスト層1
9は必須である。
【0026】ヒートシンク18は、基板12の片面の全
面に亙って固定してもよいし、図3の例のように、半導
体チップ収納孔15を覆うだけの、基板12片面の一部
領域に接合するだけのものであってもよい。この場合、
例えば図2に示すように、基板12のヒートシンク18
を接合する面に枠状の導体パターン13cを設けて、こ
の枠状導体パターン13cにヒートシンク18をはんだ
を用いて接合するようにしてもよい。したがってこの場
合には、接着剤層(プリプレグ層)17を用いてヒート
シンク18を接着する必要がないから、基板12のヒー
トシンクを接合する面に形成された配線パターン13b
を覆うレジストは、ソルダーレジスト層19と同じ素材
のソルダーレジスト層に形成してもよい。
【0027】以上本発明につき好適な実施例を挙げて種
々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのはもちろんである。
【0028】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置用パッケージに
よれば、実装面側の熱膨張係数の最も大きなソルダーレ
ジスト層を覆ってこれよりも熱膨張係数の小さな樹脂層
を設けたことにより、ソルダーレジスト層の熱収縮を抑
制でき、パッケージ本体を構成する樹脂基板の反りを解
消でき、コプラナリティ性に優れる半導体装置用パッケ
ージを提供できる。またソルダーレジスト層に、感光性
樹脂を用いたから、外部接続端子となるバンプを形成す
る透孔の位置および孔径を正確に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体装置用パッケージの部分断面図である。
【図2】ヒートシンクをはんだを用いて固定した実施の
形態の断面図である。
【図3】従来の半導体装置用パッケージの一例を示す断
面図である。
【符号の説明】 12 基板 12a BT基材 12b プリプレグ層 13、13a、13b 配線パターン 13c 枠状部 14 スルーホールめっき被膜 14a スルーホール 15 半導体チップ収納孔 16 第1の樹脂層 17 接着剤層 18 ヒートシンク 19 ソルダーレジスト層 20 はんだボール 30 半導体装置用パッケージ 32 第2の樹脂層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年4月16日(1999.4.1
6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所要の配線パターンが形成されると共
    に、半導体チップ収納孔が厚さ方向に貫通して形成され
    た基板と、該基板の実装面の反対側の面に開口する半導
    体チップ収納孔の開口部を覆って前記基板に接着層によ
    り固定されたヒートシンクと、該基板の実装面に形成さ
    れた配線パターンの外部接続端子が形成されるランド部
    を露出させて前記基板の実装面を覆って形成されたソル
    ダーレジスト層とを具備する半導体装置用パッケージに
    おいて、 前記ソルダーレジスト層が、感光性レジストを用いて形
    成され、 前記ソルダーレジスト層を覆って該ソルダーレジスト層
    よりも熱膨張係数の小さな樹脂から成る樹脂層が形成さ
    れていることを特徴とする半導体装置用パッケージ。
  2. 【請求項2】 前記ランド部に、はんだバンプが外部接
    続用端子として形成されていることを特徴とする請求項
    1記載の半導体装置用パッケージ。
  3. 【請求項3】 前記樹脂層が、熱硬化性樹脂から成るこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置用パ
    ッケージ。
  4. 【請求項4】 所要の配線パターンが形成されると共
    に、半導体チップ収納孔が厚さ方向に貫通して形成され
    た基板と、該基板の実装面の反対側の面に開口する半導
    体チップ収納孔の開口部を覆って前記基板に第1の樹脂
    層を介して接着層により固定されたヒートシンクと、該
    基板の実装面に形成された配線パターンの外部接続端子
    が形成されるランド部を露出させて前記基板の実装面を
    覆って形成されたソルダーレジスト層とを具備する半導
    体装置用パッケージにおいて、 前記ソルダーレジスト層が、感光性レジストを用いて形
    成され、 前記ソルダーレジスト層を覆って該ソルダーレジスト層
    よりも熱膨張係数の小さい樹脂から成る第2の樹脂層が
    形成されていることを特徴とする半導体装置用パッケー
    ジ。
  5. 【請求項5】 前記ランド部に、はんだバンプが外部接
    続端子として形成されていることを特徴とする請求項4
    記載の半導体装置用パッケージ。
  6. 【請求項6】 前記第2の樹脂層が、熱硬化性樹脂から
    成り、第1の樹脂層と同一の材質から成ることを特徴と
    する請求項4または5記載の半導体装置用パッケージ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7790270B2 (en) 2006-09-28 2010-09-07 Panasoniic Corporation Wiring board and semiconductor device
EP3051583A4 (en) * 2013-09-27 2017-05-17 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and manufacturing method for same
CN113808782A (zh) * 2020-06-16 2021-12-17 三菱电机株式会社 电气设备布线部件

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