JP2000269369A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】BGA型半導体装置において,半導体装置をプ
リント配線基板に実装した状態で温度変化が繰り返し加
わった際に,外部端子に発生する断線を防止する。 【解決手段】半導体素子を絶縁性テープに接着する柔軟
な接着部材を,外部端子を接合する絶縁性テープ表面の
ランドを覆う範囲まで設ける。もしくは,柔軟な低弾性
部材でランドを覆う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,半導体素子と外部
端子とを電気的に接続するための導電性配線を備えた絶
縁性テープによって構成された半導体装置に係り,特に
外部端子を球状はんだなどから形成したボールグリッド
アレイ(BGA)型半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高密度実装化に対応するた
め,多ピン化,小型化および高速化に適したボールグリ
ッドアレイ(BGA)型の半導体装置が実用化されてい
る。BGA型半導体装置は,半導体装置の面内にはんだ
バンプなどからなる外部端子をアレイ状に2次元配置し
た構造となっている。BGA型半導体装置では,半導体
素子と外部端子との電気的接続のため,表面,あるいは
表面および内部に導電性配線が形成されているインター
ポーザと呼ばれる部材が用いられている。インターポー
ザにはガラス/エポキシなどを基材とするプリント配線
基板や,ポリイミドなどを基材として表面などに導電性
配線を形成した絶縁性テープなどが使用されている。
【0003】導電性配線が形成された絶縁性テープによ
って半導体装置を構成した例が日経マイクロデバイス,
1998年2月号「構造を改良したCSPで接続信頼性
をクリア」(48ページ〜55ページ)に示されてい
る。図10に示すような従来のBGA型半導体装置で
は,インターポーザとして導電性配線4,ボンディング
パッド3およびランド5と絶縁膜6とが形成された絶縁
性テープ2が用いられている。半導体素子1は,その下
面1bが絶縁性テープ2の半導体素子搭載面2aに接着
部材8によって接着されている。絶縁性テープ2の半導
体素子搭載面2aに形成されているボンディングパッド
3部分は絶縁膜6に開口部12が設けられており,図示
されていない半導体素子上面1aに形成されている電極
とボンディングパッド3それぞれに金属細線7を接合す
ることによって両者は電気的に接続されている。封止材
9は導電性テープ2の半導体素子搭載面2a側に設けら
れ,半導体素子1と金属細線7を封止している。外部端
子10は絶縁性テープ2の実装面2b側に設けられてお
り,絶縁性テープ2の開口部11内部においてランド5
に接合している。半導体素子1と外部端子10は,金属
細線7,ボンディングパッド3,導電性配線4,ランド
5を経由して電気的に接続されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図10に示した従来の
半導体装置では,半導体素子1の材料として線膨張係数
が2〜3×10~6/℃程度であるシリコン(Si)が用
いられている。絶縁性テープ2にはポリイミド樹脂ある
いはガラス/エポキシ樹脂を基材とする材料が用いられ
ており,これらの線膨張係数は10×10~6/℃程度で
ある。また,封止材9にはシリカ粒子が充てんされたエ
ポキシ樹脂が主に用いられており,線膨張係数は8〜1
4×10~6/℃である。
【0005】半導体装置は通常ガラス/エポキシ樹脂
(例えばFR−4)などを基材とする線膨張係数が15
〜16×10~6/℃程度のプリント配線基板に外部端子
10によって実装される。また上記した従来の半導体装
置全体の線膨張係数は,半導体装置内で占める半導体素
子1の割合が大きいため半導体素子1の線膨張係数に近
い値になっている。
【0006】上記プリント配線基板に実装された状態の
半導体装置に,信頼性試験として実施する温度サイクル
試験などの温度変化が加わると,半導体装置とプリント
配線基板の線膨張係数差に起因したひずみが,主にはん
だ材料(Pb−Sn系共晶はんだ,Sn−Ag−Cu系
はんだなど)が用いられている外部端子10に発生す
る。
【0007】また,図10の従来の半導体装置では,絶
縁性テープ2の半導体素子搭載面2aの片面のみを封止
材9で封止している。このため,温度変化の冷却過程時
に封止材9の収縮によって半導体装置に反り変形が発生
し,外部端子10にひずみを生じさせる。この反りによ
るひずみは,上記プリント配線基板との線膨張係数差に
起因して発生するひずみと重畳して,外部端子に発生す
るひずみをさらに増大させることになる。外部端子10
に大きなひずみが発生すると,温度変化の繰り返しによ
って外部端子10にき裂が発生し,いずれは破断に至
る。
【0008】上記の要因によって発生するひずみは,半
導体装置の中で線膨張係数が最も小さい半導体素子1の
端部に近接するランド5aに接合された外部端子10a
で最も大きくなり,この部分から破断が発生する可能性
が高い。特に,図10のように半導体素子1の端部に近
接するランド5aが半導体素子1の側面端部を横断する
ように配置されている場合に,大きなひずみが発生す
る。これは以下の理由による。外部端子10aの半導体
素子1の投影面内部分に存在する部分は,柔軟な性質を
有する接着部材8の変形によってひずみが緩和される
が,上部に半導体素子1が存在しない投影面外部分は封
止材9によって拘束されるため,自由に変形することが
できなくなっている。そのため,半導体素子1の側面端
部より外側に存在する外部端子10aの端部に大きなひ
ずみが集中するため,破断が発生する可能性が極めて大
きくなる。また,封止材9の線膨張係数があまり大きく
ない場合には,半導体装置の端部に配置されている外部
端子10bに発生するひずみも大きくなることがあり,
半導体素子1端部に近接する外部端子10aと同様に破
断が発生する可能性がある。外部端子10に破断が発生
すると,電気的接続が損なわれるため半導体装置が正常
に機能しなくなり,半導体装置の信頼性を著しく低下さ
せることになる。本発明は,外部端子の破断を防止・抑
制し,信頼性の高い半導体装置,特にボールグリッドア
レイ(BGA)型の半導体装置を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の課題は,例えば下
記の(A)〜(H)に示す構成を備えた半導体装置により解
決することができる。
【0010】(A)第一の絶縁部材と、前記第一の絶縁
部材の一主面に配設された外部端子と、前記第一の絶縁
部材の前記外部端子が配設された面とは反対側に配設さ
れた半導体素子と、前記半導体素子と前記外部端子を電
気的に接続する導電性部材と、前記第一の絶縁部材の前
記外部端子が配設された面とは反対側に配設された封止
部材とを備えた半導体装置において、前記半導体素子と
前記第一の絶縁部材との間には第二の絶縁部材が介在し
ており、前記第二の絶縁部材の外縁部が前記半導体素子
の外縁部よりも突出していること。
【0011】(B)第一の絶縁部材と、前記第一の絶縁
部材の一主面に配設された外部端子と、前記第一の絶縁
部材の前記外部端子が配設された面とは反対側に配設さ
れた半導体素子と、前記半導体素子と前記外部端子を電
気的に接続する導電性部材と、前記第一の絶縁部材の前
記外部端子が配設された面とは反対側に配設された封止
部材とを備えた半導体装置において、前記半導体素子と
前記第一の絶縁部材との間には第二の絶縁部材が介在し
ており、前記第二の絶縁部材の外縁部が、前記半導体素
子の外縁部よりも外側に位置する外部端子であって最も
前記半導体側に存在する外部端子の外縁部に対応する位
置まで延在していること。
【0012】(C)複数のボンディングパッドおよびラ
ンド,前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続
する導電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子
と,前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気
的に接続する導電性部材と,前記半導体素子を接着する
少なくとも前記ボンディングパッドの前記導電性部材接
合部分を除く前記絶縁性テープの半導体素子搭載面に設
けられた接着部材と,前記半導体素子と導電性部材の周
囲を封止する封止材と,前記ランドに接合された外部端
子と,を備えた半導体装置とすること。
【0013】接着部材は本来,半導体素子を絶縁性テー
プの表面に搭載するために用いられる部材であるため,
通常は半導体素子の下面にのみ設けられる。接着部材に
は,エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などが用いられ
ており,これらの材料は通常絶縁性テープ材料より柔軟
な性質を有している。この接着部材を,半導体素子の下
面だけでなくボンディングパッド領域を除く絶縁性テー
プの半導体素子搭載面に設けることによって,半導体装
置とプリント配線基板との線膨張係数差によって外部端
子に生じるひずみを,柔軟な接着部材の変形によって緩
和することができる。さらに,封止材の収縮により発生
する半導体装置の反り変形量を低減できるので,反り変
形によって外部端子に生じるひずみを低減することもで
きる。
【0014】また,接着部材の柔軟な性質を十分に発揮
させるため,接着部材の弾性率は絶縁性テープの弾性率
より小さくすることが望ましい。接着部材の弾性率が小
さくなると,接着部材自体の変形が容易になり,外部端
子に作用する変形が接着部材の変形で吸収されやすくな
るため,外部端子に発生するひずみがより低減するよう
になる。絶縁性テープの弾性率(縦弾性率)は,300
0〜9000MPa程度である。接着部材にはこれより
小さい弾性率を有する材料を用いるが,実用的には10
00MPa程度の材料が用いられる。
【0015】(D)複数のボンディングパッドおよびラ
ンド,前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続
する導電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子
と,前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気
的に接続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁
性テープの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前
記半導体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,
前記半導体素子の投影面内および投影面外の両方に配置
された前記ランドに接合される外部端子と,を備えた半
導体装置において,前記接着部材は前記半導体素子の投
影面外側の少なくとも前記ランドを覆う範囲まで設けた
こと。
【0016】外部端子を接合するランドが半導体素子の
投影面内と面外に設けられている場合,接着部材自体は
半導体素子を絶縁性テープ表面に搭載するための部材で
あるため,接着部材は,通常半導体素子の投影面内すな
わち下面に位置するランドのみを覆う範囲に形成され
る。
【0017】絶縁性テープ材料より柔軟な性質を有して
いる接着部材を,半導体素子の投影面内だけでなく投影
面外に配置されているランドを覆う範囲まで設けること
によって,半導体装置とプリント配線基板との線膨張係
数差によって外部端子に生じるひずみを,柔軟な接着部
材の変形によって緩和することができる。さらに,封止
材の収縮により発生する半導体装置の反り変形量を低減
できるので,反り変形によって外部端子に生じるひずみ
を低減することもできる。また,接着部材の柔軟な性質
を十分に発揮させるため,接着部材の弾性率は絶縁性テ
ープの弾性率より小さくすることが望ましい。
【0018】(E)複数のボンディングパッドおよびラ
ンド,前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続
する導電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子
と,前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気
的に接続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁
性テープの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前
記半導体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,
前記半導体素子の投影面外に配置された前記ランドに接
合される外部端子と,を備えた半導体装置において,前
記接着部材は前記半導体素子の投影面外の少なくとも前
記ランドを覆う範囲まで設けたこと。
【0019】外部端子を接合するランドが半導体素子の
投影面外に設けられている場合,接着部材自体は半導体
素子を絶縁性テープ表面に搭載するための部材であるた
め,接着部材は,通常半導体素子の下面にのみ形成さ
れ,少なくとも半導体素子の投影面外に配置されている
ランドを覆うようには構成されない。
【0020】絶縁性テープ材料より柔軟な性質を有して
いる接着部材を,半導体素子の投影面外に配置されてい
るランドを覆う範囲まで設けることによって,半導体装
置とプリント配線基板との線膨張係数差によって外部端
子に生じるひずみを,柔軟な接着部材の変形によって緩
和することができる。さらに,封止材の収縮により発生
する半導体装置の反り変形量を低減できるので,反り変
形によって外部端子に生じるひずみを低減することもで
きる。また,接着部材の柔軟な性質を十分に発揮させる
ため,接着部材の弾性率は絶縁性テープの弾性率より小
さくすることが望ましい。
【0021】また、接着部材をフィルム状の部材で形成
することが望ましい。半導体素子を絶縁性テープ表面に
搭載する方法として,接着部材をあらかじめ絶縁性テー
プの半導体素子搭載領域に形成しておき,その後半導体
素子を接着する方法がある。この場合の接着部材の形成
方法には,液状材料を用いる方法とフィルム状材料を用
いる方法がある。接着部材によるひずみ低減効果を有効
に発揮させるためには,接着部材の低弾性率化ととも
に,接着部材の厚さをある程度確保することが必要にな
る。これは半導体装置とプリント配線基板との線膨張係
数差によって外部端子に生じるひずみは,主にせん断変
形によって発生しているためである。
【0022】液状材料による接着部材の形成は,スクリ
ーン印刷法,ポッティング法などによって行われる。し
かしこれらの方法では,接着部材の厚さの制御が困難で
あったり,製造プロセスが複雑になるなどの問題が生じ
る場合がある。
【0023】一方フィルム状材料によって接着部材を形
成する場合は,フィルムの厚さがほぼ均一となっている
ため,接着後の接着部材厚さの制御が容易であり,半導
体装置の製造も従来と同様のプロセス行うことができ
る。フィルム状の接着部材では,半導体素子接着後の接
着部材の厚さを絶縁性テープの厚さと同等の約50〜8
0μmにすることができる。これによって,接着部材の
変形能力が向上し,外部端子のひずみ低減効果が大きく
なる。
【0024】(F)複数のボンディングパッドおよびラ
ンド,前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続
する導電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子
と,前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気
的に接続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁
性テープの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前
記半導体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,
前記ランドに接合される外部端子と,を備えた半導体装
置において,前記接着部材が前記半導体素子の投影面外
に配置された前記ランドの内,少なくとも前記半導体素
子の端部に近接する前記ランドを覆う範囲まで設けたこ
と。
【0025】図10に示した従来の半導体装置をプリン
ト配線基板に実装した場合,外部端子に発生するひずみ
は,半導体装置の中でも線膨張係数が最も小さい半導体
素子の端部に近接する外部端子10aで最も大きくな
る。すなわち,この外部端子10aが最も破断が発生し
やすい外部端子である。
【0026】そこで,半導体素子の端部に近接し,かつ
半導体素子の投影面外に配置されているランドを覆う範
囲まで柔軟な接着部材を形成することによって,このラ
ンドに接合された外部端子に生じるひずみを,柔軟な接
着部材の変形によって緩和することができる。
【0027】(G)複数のボンディングパッドおよびラ
ンド,前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続
する導電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子
と,前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気
的に接続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁
性テープの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前
記半導体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,
前記半導体素子の投影面内および投影面外の両方に配置
された前記ランドに接合される外部端子と,を備えた半
導体装置において,前記半導体素子の投影面外に配置さ
れた前記ランドを覆う前記絶縁性テープより低弾性の部
材を前記絶縁性テープの半導体素子搭載面に設けたこ
と。
【0028】(H)複数のボンディングパッドおよびラ
ンド,前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続
する導電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子
と,前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気
的に接続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁
性テープの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前
記半導体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,
前記半導体素子の投影面外に配置された前記ランドに接
合される外部端子と,を備えたボールグリッドアレイ型
半導体装置において,前記半導体素子の投影面外に配置
された前記ランドを覆う前記絶縁性テープより低弾性の
部材を前記絶縁性テープの半導体素子搭載面に設けたこ
と。
【0029】半導体素子の投影面外に配置されているラ
ンドを覆うように柔軟な低弾性部材を形成することによ
って,半導体装置とプリント配線基板との線膨張係数差
によって外部端子に生じるひずみを,柔軟な低弾性部材
の変形によって緩和することができる。さらに,封止材
の収縮により発生する半ができる。さらに,封止材の収
縮により発生する半導体装置の反り変形量を低減できる
ので,反り変形によって外部端子に生じるひずみを低減
することもできる。
【0030】半導体素子の投影面内に配置されているラ
ンドは,柔軟な接着部材で覆われているため,接着部材
の変形によるひずみ緩和作用によって面内のランドに接
合されている外部端子に発生するひずみが低減する。
【0031】また,接着部材および低弾性部材の柔軟な
性質を十分に発揮させるため,両者の弾性率は絶縁性テ
ープの弾性率より小さくすることが望ましい。接着部材
および低弾性部材の弾性率が小さくなると,これら自体
の変形が容易になり,外部端子に作用する変形が接着部
材および低弾性部材の変形で吸収されやすくなるため,
外部端子に発生するひずみがより低減するようになる。
【0032】本願発明者は,下記に示す構造の半導体装
置をプリント配線基板に実装し,125℃→−55℃の
温度変化を与えた場合に,外部端子であるはんだ材に発
生するひずみを有限要素法により調べた。その結果,接
着部材を半導体素子の投影面内にのみ設けた場合の半導
体素子端部に近接する外部端子に発生するひずみが1.
5%であるのに対して,接着部材を半導体素子の投影面
内と投影面外の両方に設けた場合は,ひずみが1.1%
まで低減することを確認した。解析を行った半導体装置
の仕様を以下に示す。
【0033】・ 半導体装置外形:13mm×13mm ・ 半導体素子外形:8.8mm×8.8mm ・ 外部端子数:176個 ・ 外部端子間隔:0.8mm
【0034】
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施例を,図面を
用いて説明する。図1は,本発明の第1実施例に係る半
導体装置の断面図であり,図2は封止材を取り除いた状
態での平面図である。
【0035】図1および図2に示すように,本実施例の
半導体装置は,半導体素子1と,ボンディングパッド
3,導電性配線4およびランド5とが形成された絶縁性
テープ2と,接着部材5と,半導体素子1とボンディン
グパッド3を電気的に接続する金属細線7と,半導体素
子1と金属細線7を覆う封止材7と,外部端子10とか
ら構成されている。
【0036】絶縁性テープ2の半導体素子搭載面2aに
は,金属細線7が接合されるボンディングパッド3と,
外部端子10が接合されるランド5と,ボンディングパ
ッド3とランド5を電気的に接続する導電性配線4が設
けられている。また,導電性配線4とランド5は絶縁膜
3で覆われている。半導体素子1はその下面1bが絶縁
性テープ2の半導体素子搭載面2a側に接着部材8によ
って接着されている。接着部材8は半導体素子1の面内
だけでなく面外の領域にも設けられており,半導体素子
1の面内および面外に配置されているランド5を,絶縁
膜6を介して覆うように形成されている。ボンディング
パッド3が形成されている領域では,絶縁膜6および接
着部材8に開口部12が形成されており,金属細線7の
一方の端とボンディングパッド3とが,この開口部12
内にて接合されている。金属細線7の他方の端は半導体
素子上面1aに形成されている図示されていない電極と
接合されている。絶縁性テープ2の実装面2b側にはラ
ンド5まで貫通したテープ開口部11が形成されてお
り,ランド5に外部端子10が接合されている。
【0037】導電性配線4には,銅(Cu)箔あるいは
表面に金(Au),ニッケル(Ni)などのメッキを施
した銅箔などが用いられる。導電性配線4に連なるボン
ディングパッド3およびランド5も同じ材料で形成され
るが,接合性を高めるなどのため各個所に応じたメッキ
などを施す場合がある。
【0038】外部端子10には,はんだ材料(例えばP
b−Sn系共晶はんだ,Sn−Ag−Cu系はんだ)な
どを使用し,球状のはんだ材もしくはペースト状のはん
だ材を開口部11に載置した後,はんだを溶融させてラ
ンド5と接合させる。
【0039】接着部材8は単一材料からなる単層構造の
材料,あるいはテープ状の基材表面に接着材料を形成し
た三層構造もしくはそれ以上の層構成の材料を用いる。
単層構造の材料としては,エポキシ系樹脂,ポリイミド
系樹脂,エホキシ+ポリイミド系樹脂,エポキシ樹脂と
アクリル系ゴムから構成される樹脂,アクリル系樹脂,
多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂およびシリコー
ン系樹脂などを使用する。単層構造の接着部材8は,絶
縁性テープ2表面にスクリーン印刷法,ポッティング法
あるいはフィルム状にした状態での貼り付けによって形
成しても良いし,半導体素子1の下面1bに形成された
ものでも良い。三層構造の接着部材8は,ポリイミド樹
脂などからなるテープ状基材表面に上記単層構造の材料
として挙げたものを接着剤として形成した部材より構成
する。
【0040】金属細線7には,金(Au),銀(Ag)
あるいはアルミ(Al)などの材料を用いる。絶縁膜6
はソルダーレジストとも呼ばれており,エポキシ樹脂,
ポリイミド樹脂,ポリブタジエン樹脂などの材料が用い
られる。
【0041】封止材9には熱硬化性樹脂であるエポキシ
樹脂にシリカ粒子を充てんした材料などが用いられ,ト
ランスファモールド法あるいはポッティング法によって
形成される。
【0042】上記したように,本実施例の半導体装置で
は,柔軟な性質を有する接着部材8を半導体素子1の面
内に配置されているランド5だけでなく,一部あるいは
全部が半導体素子1の面外に配置されているランド5を
も覆うように形成する。これによって,半導体装置を外
部端子10によってプリント配線基板に実装した後に,
半導体装置とプリント配線基板との線膨張係数差によっ
て外部端子10に生じるひずみを,柔軟な接着部材8の
変形によって緩和することができる。さらに,封止材9
の収縮により発生する半導体装置の反り変形量を低減で
きるので,この反り変形によって外部端子10に生じる
ひずみも低減することができる。
【0043】これによって,プリント配線基板への半導
体装置実装後に発生する外部端子10の断線を防止する
ことが可能となり,信頼性の高い半導体装置を実現する
ことができる。
【0044】また,接着部材8の柔軟な性質を十分に発
揮させるため,接着部材8の弾性率は絶縁性テープ2の
弾性率より小さくすることが望ましい。接着部材8の弾
性率が小さくなると,接着部材8自体の変形がより容易
になり,外部端子10に作用する変形が接着部材8の変
形で吸収されやすくなるため,外部端子10に発生する
ひずみがさらに低減するようになる。
【0045】なお,図1,図2に示した第1実施例は,
絶縁性テープ2の半導体素子搭載面2aに絶縁膜6を設
けてある。絶縁膜6は導電性配線4やランド5を保護す
るとともに,半導体素子1と接触して発生する短絡不良
を防止するために設けられている。本実施例のように接
着部材8がランド5および導電性配線4を覆うように形
成されている場合は,接着部材8自体が絶縁性を有して
いるので,絶縁膜6を設けない構成であっても半導体装
置の機能を損なうことはない。
【0046】また,図1および図2に示した第1の実施
例では,絶縁性テープ2の表面に形成されたランド5す
べてを接着部材8で覆う例を示した。半導体装置をプリ
ント配線基板に実装した場合,外部端子に発生するひず
みは,半導体装置の構成部材のうち最も線膨張係数が小
さい半導体素子1の端部に近接するランド5aに接合さ
れた外部端子10aで最大となる。すなわち,この外部
端子10aが最も破断が発生しやすい外部端子である。
【0047】そこで,図3に示すように半導体素子1の
端部に近接し,かつ半導体素子1の面外にすくなくとも
その一部が配置されているランド5aを覆う範囲まで柔
軟な接着部材8を形成することによって,このランド5
aに接合された外部端子10aに生じるひずみを,柔軟
な接着部材8の変形によって緩和することができる。
【0048】図4は本発明の第2実施例に係る半導体装
置の断面図である。
【0049】本実施例による半導体装置の基本的な構成
は,前述した第1実施例と同じであるが,第1実施例と
異なるのは,ランド5が半導体素子1の面外に配置され
ており,柔軟な性質を有する接着部材8が半導体素子1
の面外に配置されている半導体装置端部のランド5bを
覆う範囲まで設けられている点である。
【0050】図4のようにランド5が半導体素子1の面
外に配置されている半導体装置は,半導体素子1の面内
にランド5が配置されている場合より半導体装置のサイ
ズが大きくなる。そのため,半導体装置をプリント配線
基板に実装した後に外部端子10に発生するひずみは,
半導体素子1に近接している外部端子10aとともに,
半導体装置の端部に配置された外部端子10bも大きく
なる場合がある。これは,封止材9に線膨張係数の小さ
い材料を用いた場合などに生じる。本実施例に示したよ
うに半導体装置の端部に配置された外部端子10bを接
合するランド5bを覆う範囲まで接着部材8を設けるこ
とによって,半導体素子1に近接した外部端子10aと
半導体装置端部の外部端子10bの両方に発生するひず
みを低減することが可能となる。
【0051】本実施例によれば,半導体装置を外部端子
10によってプリント配線基板に実装した後に,半導体
装置とプリント配線基板との線膨張係数差によって外部
端子10に生じるひずみを,柔軟な接着部材8の変形に
よって緩和することができる。さらに,封止材9の収縮
により発生する半導体装置の反り変形量を低減できるの
で,この反り変形によって外部端子10に生じるひずみ
も低減することができる。
【0052】これによって,プリント配線基板への半導
体装置実装後に発生する外部端子10の断線を防止する
ことが可能となり,信頼性の高い半導体装置を実現する
ことができる。また,接着部材の柔軟な性質を十分に発
揮させるため,接着部材の弾性率は絶縁性テープの弾性
率より小さくすることが望ましい。接着部材の弾性率が
小さくなると,接着部材自体の変形がより容易になり,
外部端子に作用する変形が接着部材の変形で吸収されや
すくなるため,外部端子に発生するひずみが低減するよ
うになる。
【0053】また,図4に示した第2の実施例では,絶
縁性テープ2の表面に形成されたランド5すべてを接着
部材8で覆う例を示した。半導体装置をプリント配線基
板に実装した場合,外部端子に発生するひずみは,半導
体装置の構成部材のうち最も線膨張係数が小さい半導体
素子の端部に近接する外部端子10aで最大となる。す
なわち,この外部端子10aが最も破断が発生しやすい
外部端子である。
【0054】そこで,図5に示すように半導体素子1の
端部に近接して配置されているランド5aを少なくとも
覆う範囲まで柔軟な接着部材8を形成することによっ
て,このランド5aに接合された外部端子10aに生じ
るひずみを,柔軟な接着部材8の変形によって緩和する
ことができる。
【0055】図6は本発明の第3実施例に係る半導体装
置の断面図であり,図7は図6に示した半導体装置の封
止材を取り除いた平面図である。
【0056】本実施例による半導体装置の基本的な構成
は,前述した第1実施例と同じであるが,第1実施例と
異なるのは,ボンディングパッド3より中央側に配置さ
れているランド5は絶縁膜6を介して接着部材8が覆う
ように形成されており,ボンディングパッド3より外側
に配置されているランド5は絶縁膜6を介して低弾性部
材13で覆われている点である。
【0057】低弾性部材13は,接着部材と同様に柔軟
な性質を有する材料で形成する。例えば,単一材料から
なる単層構造の材料,あるいはテープ状の基材表面に接
着材料を形成した三層構造もしくはそれ以上の層構成の
材料を用いる。単層構造の材料としては,エポキシ系樹
脂,ポリイミド系樹脂,エホキシ+ポリイミド系樹脂,
エポキシ樹脂とアクリル系ゴムから構成される樹脂,ア
クリル系樹脂,多孔質ポリテトラフルオロエチレンおよ
びシリコーン系樹脂などを使用する。単層構造の低弾性
部材13は,絶縁性テープ2表面にスクリーン印刷法,
ポッティング法あるいはフィルム状態での貼り付けによ
って形成しても良いし,半導体素子1の下面1bに形成
されたものでも良い。三層構造の低弾性部材13は,ポ
リイミド樹脂からなるテープ状基材表面に上記単層構造
の材料として挙げたものを接着剤として形成した部材よ
り構成する。
【0058】本実施例によれば,ランド5が柔軟な性質
を有する接着部材8あるいは低弾性部材13で覆われて
いるので,半導体装置を外部端子10によってプリント
配線基板に実装した後に,半導体装置とプリント配線基
板との線膨張係数差によって外部端子10に生じるひず
みを,柔軟な接着部材8と低弾性部材13の変形によっ
て緩和することができる。さらに,封止材9の収縮によ
り発生する半導体装置の反り変形量を低減できるので,
この反り変形によって外部端子10に生じるひずみも低
減することができる。
【0059】これによって,プリント配線基板への半導
体装置実装後に発生する外部端子10の断線を防止する
ことが可能となり,信頼性の高い半導体装置を実現する
ことができる。
【0060】また,接着部材と低弾性部材の柔軟な性質
を十分に発揮させるため,これらの弾性率は絶縁性テー
プの弾性率より小さくすることが望ましい。接着部材と
低弾性部材の弾性率が小さくなると,これら自体の変形
がより容易になり,外部端子に作用する変形が吸収され
やすくなるため,外部端子に発生するひずみがさらに低
減するようになる。
【0061】図8は図6に示した半導体装置の他の様態
を示す断面図である。
【0062】図8において,ランド5は半導体素子1の
面外に配置されており,これらのランド5のうち,ボン
ディングパッド3より中央側に配置されているランド5
は絶縁膜6を介して接着部材8が覆うように形成されて
おり,ボンディングパッド3より外側に配置されている
ランド5は絶縁膜6を介して低弾性部材13で覆われて
いる。
【0063】本実施例によれば,半導体素子1の面外に
配置されているランド5が柔軟な性質を有する接着部材
8あるいは低弾性部材13で覆われているので,半導体
装置を外部端子10によってプリント配線基板に実装し
た後に,半導体装置とプリント配線基板との線膨張係数
差によって外部端子10に生じるひずみを,柔軟な接着
部材8と低弾性部材13の変形によって緩和することが
できる。さらに,封止材9の収縮により発生する半導体
装置の反り変形量を低減できるので,この反り変形によ
って外部端子10に生じるひずみも低減することができ
る。
【0064】なお,本実施例では,ボンディングパッド
3より中央側に配置されているランド5は絶縁膜6を介
して接着部材8が覆うように形成してある。しかし,本
実施例のように半導体素子1の面外にランド5が配置さ
れている構成では,すべてのランド5を低弾性部材13
で覆うように形成しても差し支えはない。
【0065】図9は本発明の第4実施例に係る半導体装
置の断面図である。
【0066】図9に示すように,本実施例の半導体装置
は,半導体素子1と,ボンディングパッド3,導電性配
線4およびランド5とが形成された絶縁性テープ2と,
充てん材15と,半導体素子1とボンディングパッド3
を電気的に接続するバンプ14と,半導体素子1を覆う
封止材7と,外部端子10とから構成されている。
【0067】絶縁性テープ2の半導体素子搭載面2aに
は,バンプ14が接合されるボンディングパッド3と,
外部端子10が接合されるランド5と,ボンディングパ
ッド3とランド5を電気的に接続する導電性配線4が設
けられている。また,ランド5は半導体素子1の面外に
配置されており,ランド5と導電性配線4の一部とが絶
縁膜3で覆われている。半導体素子1はその上面1aを
絶縁性テープ2の半導体素子搭載面2a側に向けて搭載
されている。半導体素子1の上面1aに形成されている
図示されていない電極とボンディングパッド3はバンプ
14をそれぞれに接合することによって電気的に接続さ
れている。半導体素子上面1aと絶縁性テープ2の間に
は接着部材15が設けられており,半導体素子上面1a
とバンプ14およびバンプ14の接合個所を保護してい
る。絶縁性テープ2の半導体素子搭載面2aには,絶縁
膜6を介してランド5を覆うように低弾性部材13が形
成されている。封止材9は半導体素子1の周囲を覆い,
絶縁性テープ2の半導体素子搭載面2a側に設けられて
いる。絶縁性テープ2の実装面2b側にはランド5まで
貫通したテープ開口部11が形成されており,ランド5
に外部端子10が接合されている。
【0068】導電性配線4には,銅(Cu)箔あるいは
表面に金(Au),ニッケル(Ni)などのメッキを施
した銅箔などが用いられる。導電性配線4に連なるボン
ディングパッド3およびランド5も同じ材料で形成され
るが,バンプ14および外部端子10との接合性を高め
るなどのため各個所に応じたメッキなどを施す場合があ
る。
【0069】外部端子10には,はんだ材料(例えばP
b−Sn系共晶はんだ,Sn−Ag−Cu系はんだ)な
どを使用し,球状のはんだ材もしくはペースト状のはん
だ材を開口部11に載置した後,はんだを溶融させてラ
ンド5と接合させる。
【0070】低弾性部材13は単一材料からなる単層構
造の材料,あるいはテープ状の基材表面に接着材料を形
成した三層構造もしくはそれ以上の層構成の材料を用い
る。単層構造の材料としては,エポキシ系樹脂,ポリイ
ミド系樹脂,エホキシ+ポリイミド系樹脂,エポキシ樹
脂とアクリル系ゴムから構成される樹脂,アクリル系樹
脂,多孔質ポリテトラフルオロエチレンおよびシリコー
ン系樹脂などを使用する。単層構造の低弾性部材13
は,絶縁性テープ2表面にスクリーン印刷法,ポッティ
ング法あるいはフィルム状態での貼り付けによって形成
しても良いし,半導体素子1の下面1bに形成されたも
のでも良い。三層構造の低弾性部材13は,ポリイミド
樹脂からなるテープ状基材表面に上記単層構造の材料と
して挙げたものを接着剤として形成した部材より構成す
る。
【0071】接着部材15はアンダーフィルとも呼ばれ
ており,例えばエポキシ系樹脂,ポリイミド系樹脂,シ
リコーン樹脂系などを基材とする柔軟な性質を有する材
料を用いる。
【0072】バンプ14には,金(Au),銀(Ag)
あるいはアルミ(Al),もしくははんだ(例えばPb
−Sn系共晶はんだ)などの材料を用いる。絶縁膜6は
ソルダーレジストとも呼ばれており,エポキシ樹脂,ポ
リイミド樹脂,ポリブタジエン樹脂などの材料が用いら
れる。
【0073】封止材7には熱硬化性樹脂であるエポキシ
樹脂にシリカ粒子を充てんした材料などが用いられ,ト
ランスファモールド法あるいはポッティング法によって
形成される。
【0074】本実施例によれば,半導体素子1の面外に
配置されているランド5が柔軟な性質を有する低弾性部
材13で覆われているので,半導体装置を外部端子10
によってプリント配線基板に実装した後に,半導体装置
とプリント配線基板との線膨張係数差によって外部端子
10に生じるひずみを,柔軟な低弾性部材13の変形に
よって緩和することができる。さらに,封止材9の収縮
により発生する半導体装置の反り変形量を低減できるの
で,この反り変形によって外部端子10に生じるひずみ
も低減することができる。
【0075】また,本実施例のように,半導体素子1と
ボンディングパッド3とをバンプ14によって接合する
ことによって,電気的な経路を短くすることができ,半
導体装置の高速化にも対応することができる。
【0076】
【発明の効果】本発明によれば,半導体装置をプリント
配線基板に実装した後に,半導体装置とプリント配線基
板との線膨張係数差および半導体装置の反り変形とによ
って外部端子に生じるひずみを低減することができるの
で,外部端子の破断発生を防止することができる。これ
によって,信頼性の高い半導体装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る半導体装置の断面図
である。。
【図2】本発明の第1実施例に係る半導体装置の封止材
を取り除いた状態での平面図である。
【図3】本発明の第1実施例に係る半導体装置の他の様
態を示す断面図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る半導体装置の断面図
である。
【図5】本発明の第2実施例に係る半導体装置の他の様
態を示す断面図である。
【図6】本発明の第3実施例に係る半導体装置の断面図
である。
【図7】本発明の第3実施例に係る半導体装置の封止材
を取り除いた状態での平面図である。。
【図8】本発明の第3実施例に係る半導体装置の他の様
態を示す断面図である。
【図9】本発明の第4実施例に係る半導体装置の断面図
である。
【図10】従来の半導体装置の例を示す断面図である。
【符号の説明】
1…半導体素子,1a…半導体素子上面,1b…半導体
素子下面,2…絶縁性テープ,2a…絶縁性テープの素
子搭載面,2b…絶縁性テープの実装面,3…ボンディ
ングパッド,4…導電性配線,5…ランド,5a…半導
体素子端部に近接したランド,5b…半導体装置端部に
位置するランド,6…絶縁膜,7…金属細線,8…接着
部材,9…封止材,10…外部端子,10a…半導体素
子の端部に近接した外部端子,10b…半導体装置端部
に位置する外部端子,11…絶縁性テープの開口部,1
2…絶縁膜および接着部材の開口部,13…低弾性部
材,14…バンプ,15…接着部材。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一の絶縁部材と、前記第一の絶縁部材の
    一主面に配設された外部端子と、前記第一の絶縁部材の
    前記外部端子が配設された面とは反対側に配設された半
    導体素子と、前記半導体素子と前記外部端子を電気的に
    接続する導電性部材と、前記第一の絶縁部材の前記外部
    端子が配設された面とは反対側に配設された封止部材と
    を備えた半導体装置において、前記半導体素子と前記第
    一の絶縁部材との間には第二の絶縁部材が介在してお
    り、前記第二の絶縁部材の外縁部が前記半導体素子の外
    縁部よりも突出していることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】第一の絶縁部材と、前記第一の絶縁部材の
    一主面に配設された外部端子と、前記第一の絶縁部材の
    前記外部端子が配設された面とは反対側に配設された半
    導体素子と、前記半導体素子と前記外部端子を電気的に
    接続する導電性部材と、前記第一の絶縁部材の前記外部
    端子が配設された面とは反対側に配設された封止部材と
    を備えた半導体装置において、前記半導体素子と前記第
    一の絶縁部材との間には第二の絶縁部材が介在してお
    り、前記第二の絶縁部材の外縁部が、前記半導体素子の
    外縁部よりも外側に位置する外部端子であって最も前記
    半導体側に存在する外部端子の外縁部に対応する位置ま
    で延在していることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記第二の絶
    縁部材の弾性率が前記第一の絶縁の弾性率よりも低いこ
    とを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】複数のボンディングパッドおよびランド,
    前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続する導
    電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子と,前
    記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に接
    続する導電性部材と,前記半導体素子を接着する少なく
    とも前記ボンディングパッドの前記導電性部材接合部分
    を除く前記絶縁性テープの半導体素子搭載面に設けられ
    た接着部材と,前記半導体素子と導電性部材の周囲を封
    止する封止材と,前記ランドに接合された外部端子と,
    を備えることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】複数のボンディングパッドおよびランド,
    前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続する導
    電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子と,前
    記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に接
    続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁性テー
    プの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前記半導
    体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,前記半
    導体素子の投影面内および投影面外の両方に配置された
    前記ランドに接合される外部端子と,を備え,前記接着
    部材は前記半導体素子の投影面外側の少なくとも前記ラ
    ンドを覆う範囲まで設けられていることを特徴とする半
    導体装置。
  6. 【請求項6】複数のボンディングパッドおよびランド,
    前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続する導
    電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子と,前
    記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に接
    続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁性テー
    プの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前記半導
    体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,前記半
    導体素子の投影面外に配置された前記ランドに接合され
    る外部端子と,を備え,前記接着部材は前記半導体素子
    の投影面外側の少なくとも前記ランドを覆う範囲まで設
    けられていることを特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項7】複数のボンディングパッドおよびランド,
    前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続する導
    電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子と,前
    記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に接
    続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁性テー
    プの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前記半導
    体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,前記ラ
    ンドに接合される外部端子と,を備えたボールグリッド
    アレイ型半導体装置において,前記接着部材が前記半導
    体素子の投影面外に配置された前記ランドのうち,少な
    くとも前記半導体素子の端部に近接する前記ランドを覆
    う範囲まで設けられていることを特徴とする半導体装
    置。
  8. 【請求項8】複数のボンディングパッドおよびランド,
    前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続する導
    電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子と,前
    記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に接
    続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁性テー
    プの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前記半導
    体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,前記半
    導体素子の投影面内および投影面外の両方に配置された
    前記ランドに接合される外部端子と,を備えたボールグ
    リッドアレイ型半導体装置において,前記半導体素子の
    投影面外に配置された前記ランドを覆う前記絶縁性テー
    プより低弾性の部材を前記絶縁性テープの半導体素子搭
    載面に設けたことを特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】複数のボンディングパッドおよびランド,
    前記ボンディングパッドとランドを電気的に接続する導
    電性配線とを有する絶縁性テープと,半導体素子と,前
    記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に接
    続する導電性部材と,前記半導体素子を前記絶縁性テー
    プの半導体素子搭載面に接着する接着部材と,前記半導
    体素子と導電性部材の周囲を封止する封止材と,前記半
    導体素子の投影面外に配置された前記ランドに接合され
    る外部端子と,を備えたボールグリッドアレイ型半導体
    装置において,前記半導体素子の投影面外に配置された
    前記ランドを覆う前記絶縁性テープより低弾性の部材を
    前記絶縁性テープの半導体素子搭載面に設けたことを特
    徴とする半導体装置。
  10. 【請求項10】請求項4乃至9のいずれかにおいて、前
    記接着部材を前記絶縁性テープより低弾性率の材料で形
    成したことを特徴とする半導体装置。
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