JP2001015628A - 半導体装置及び半導体装置用基板 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置用基板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフローでの不具合の発生を防ぐための第２
の貫通孔があった場合もこの小ホールが円形であるため
十分なストレス緩衝効果が得られなかった。 【解決手段】 複数の第１の貫通孔８を有する配線基板
５に搭載され、且つ、配線基板５の一の面に各第１の貫
通孔８開口部全面を覆う導電性のランド部７を有する配
線パターン６が形成されており、且つ配線基板５の一の
面と反対の面側に外部接続端子が第１の貫通孔８から露
出したランド部７と接続された半導体装置用基板におい
て、配線基板５の、配線パターン６形成領域以外の領域
に第２の貫通孔９が形成されており、且つ、第２の貫通
孔９の開口部の形状は円形でない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置用基板及
び半導体装置に関し、特に高密度実装に適したほぼチッ
プサイズにまで小型化された半導体装置用基板及び半導
体装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年の電子機器の軽薄短小化の傾向に添う
ものとして、また組立工程の自動化に適合するものとし
てＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型や
ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型のチップ
サイズパッケージ（ＣＳＰ）の半導体装置が広く用いら
れている。これら半導体装置の中に入っている半導体素
子の信号処理の高速化・高機能化により、より多くの外
部接続端子が必要となってきている。
【０００３】この様な場合、外部接続端子が半導体装置
の底面に２次元的に配置されているＢＧＡ型が採用され
ている。また、小型の携帯機器に組み込むために半導体
装置のサイズはできる限り小さく、すなわちチップサイ
ズに近づけて製造している。従来は特開平９−１２１０
０２号公報に開示の樹脂封止型半導体装置等がある。こ
れらの半導体装置は、配線基板上に半導体チップを搭載
し、ワイヤーボンドにより配線基板との電気的導通を確
保しその後樹脂封止により半導体チップ、ワイヤー部等
を保護する構造になっている。さらに外部接続端子をリ
フロー等を用いて形成している。
【０００４】この様な構造を持つ半導体装置を実際の電
子機器のプリント基板上に、搭載する場合もリフローに
より実装され使用される。これらの外部接続端子形成時
や、プリント基板搭載時のリフローで、半導体装置内部
の水分が気化膨張することで不具合が発生する場合があ
る。その不具合を解決するため、従来の半導体装置の外
部接続端子形成面側の平面図である図７に示すように、
外部接続端子が形成される第１の貫通孔１８と第１の貫
通孔１８との間の領域に半導体装置の半導体チップと絶
縁基板との間に溜まった水分を放出するための第２の貫
通孔１９を絶縁基板１５に設けた構造をもっている。
尚、符号１７は外部接続端子接続用ランドである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】リフロー実装後にヒー
トサイクル等により半導体装置とプリント基板との線膨
張係数の違い等により、半導体装置とプリント基板との
接続部に応力が発生する。上述の半導体装置は、半導体
チップの片面をモールド樹脂で封止した構造をもつた
め、半導体チップとモールド樹脂間のバイメタル現象に
より、温度変化した場合、図６に示すように半導体装置
に反りが発生する。図６は実装基板と半導体装置間に生
じるストレスを示した図である。
【０００６】上記の線膨張係数の差や半導体装置の反り
により、半導体装置とプリント基板との接続部にクラッ
クが発生し、更には破断にいたる場合が有る。このと
き、全述のリフローでの不具合の発生を防ぐための小ホ
ール（第２の貫通孔）があった場合もこの小ホールが円
形であるため十分なストレス緩衝効果が得られず、実装
後のヒートサイクルによる不具合が発生する場合があっ
た。従来の小ホールはドリルを用いて形成していたの
で、円形となっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置用基
板は、複数の第１の貫通孔を有する絶縁基板で、且つ、
絶縁基板の一の面に各第１の貫通孔開口部全面を覆う導
電性のランド部を有する配線パターンが形成された半導
体装置用基板において、絶縁基板の、配線パターン形成
領域以外の領域に第２の貫通孔が形成されており、且
つ、第２の貫通孔の開口部の形状が円形でないことを特
徴とするものである。
【０００８】また、本発明は第２の貫通孔の開口部の形
状が角部を有する形状であることが望ましい。
【０００９】また、本発明は第２の貫通孔の開口部の形
状が十字型又はＬ字型であることが望ましい。
【００１０】更に、本発明の半導体装置は、上記本発明
の半導体装置用基板の配線パターン形成面側に半導体チ
ップが搭載され、且つ、配線パターンと半導体チップと
が電気的に接続されていることを特徴とするものであ
る。
【００１１】すなわち、実装時の熱による不具合を防ぐ
ために設けられている外部接続端子用ランド以外に設け
ている小ホールを円形では無く、熱によるストレスに対
し、変形しやすい形状にする。つまり、この小ホールが
変形することにより、実装後の基板変形に対して端子間
の拘束力が緩和し、端子にかかるストレスを軽減でき、
この半導体装置を実装基板に搭載後の熱ストレスに対
し、強い構造にする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
【００１３】図１に本発明の第１の実施例の半導体装置
の外部接続端子側から見た図、図２に本発明の第１の実
施例の半導体装置の断面図、図３（ａ）は本発明の第２
の貫通孔の開口部の形状が十字状の半導体装置の裏面
図、図３（ｂ）は同形状が直線状の半導体装置の裏面
図、図３（ｃ）は同形状はカギ状の半導体装置の裏面
図、図３（ｄ）は第２の貫通孔を外部接続端子間中央か
ら移動させた場合の半導体装置の裏面図、図４は外部接
続端子外側に貫通孔が配置された実施例を示す図、図５
は中央部に外部接続端子がない半導体装置での貫通孔配
置例を示す図である。図１乃至図５において、１は半導
体チップ、２は封止樹脂、３は金ワイヤー、４は外部接
続端子、５は配線基板、６は配線パターン、７は外部接
続端子接続用ランド（以下、「ランド部」と略す。）、
８は第１の貫通孔、９は小ホール（第２の貫通孔）、１
０は実装基板である。
【００１４】本実施例の半導体装置は正方形タイプのＣ
ＳＰで外部接続端子は半導体装置の下方又は裏面側全面
に配置されているが、本発明はこれに限定されるもので
はない。
【００１５】配線基板５の半導体チップ搭載面に配線パ
ターン６が形成され、その反対面側にはエリアアレイ状
に配列された外部接続端子との接続領域となるランド部
７表面が露出した第１の貫通孔８が形成されている。
【００１６】そして、配線基板５上に、半導体チップ１
が搭載され、金ワイヤー３を用いたワイヤーボンドによ
り配線基板５と半導体チップ１間の電気的接続を確保
し、その後トランスファーモールド法により半導体チッ
プ１および金ワイヤー３を封止樹脂２により封止し、第
１の貫通孔８において、ランド部７と外部接続端子４と
してはんだボールとを電気的に接続した構造となってい
る。
【００１７】以下に、本発明の一実施例の半導体装置に
ついて説明する。
【００１８】まず、半導体チップ搭載面に配線パターン
６が形成され、その反対面側にはエリアアレイ状に配列
された外部接続端子と接続できる外部接続端子接続用の
ランドを持つ配線基板５であるが、基板の材質として
は、絶縁材であれば良く、例えば、ポリイミド、ガラス
クロスを含浸したエポキシ基板、アラミド樹脂基板等が
挙げられる。なお、基板の厚さは、半導体装置が携帯機
器等に用いられるため薄い基板が良いが、製造ラインを
考慮した場合、搬送可能な強度を持つ厚みが必要にな
る。本実施例ではポリイミド基板を用い、基板の厚さは
基材厚を０．０５ｍｍのものを用いた。
【００１９】なお、ポリイミド上の配線パターン６を形
成している銅箔は厚さ１８μｍの物を用いた。このとき
配線基板５は、一般に３層基板とよばれる銅箔とポリイ
ミドは接着剤でラミネートしたものでもよく、また、ポ
リイミド上に銅をメッキで形成したり、銅箔上にポリイ
ミドをキャステイングと呼ばれる方法で形成する一般に
２層基板と呼ばれるものでも良い。この実施例ではポリ
イミド上に銅をメッキで形成した２層基板を用いた。
【００２０】そして、図１に示すように、この２層のポ
リイミド基板のポリイミド部分にランド部７表面が露出
する第１の貫通孔８と、その第１の貫通孔８間で、且つ
ランド部７形成領域以外の領域に、半導体装置に熱が加
えられた際に半導体装置内部に含まれる水分の気化膨張
による影響での不具合の発生を抑えるための、十字形状
の第２の貫通孔９とを同一マスクにより、同時にエッチ
ングにより開口した。このときの加工は２層ポリイミド
基板であるため、ポリイミドエッチング用のマスクをこ
のような形状にすることで加工できる。ランドの開口径
はφ０．４ｍｍで、十字のサイズは、０．１ｍｍ幅で
０．３ｍｍの長さ穴がクロスした形状で行った。
【００２１】本発明は、第２の貫通孔９の開口部の形状
が従来の円状でなければよく、また、角部を有すること
が望ましい。また、本実施例のような十字状である必要
はなく、図３に示すように直線状（長方形）のものだけ
でも良く、またカギ状の形状でも良い。また、サイズは
この値と異なっても良く、ランド間の中央の位置で無く
ても良い。また、この穴の配置は各ランド間にあれば最
も効果があるが、配線パターンにより配置する位置を変
更しても良い。第２の貫通孔９の開口部形状が十字状で
あると、パッケージの縦横のいずれの方向のストレスに
対しても効果があり最もよいが、配線パターンとの関係
から十字状の開口部を形成するのが難しい場合には、図
３（ｂ）又は（ｃ）に示すカギ状又は直線状の開口部に
してもよい。
【００２２】本実施例では基板加工をエッチング加工で
おこなったため、マスクの変更で対応できるが、３層基
板等を用いる場合は、金型、もしくはレーザーにより、
第２の貫通孔９を加工する。この場合、エッチング加工
できないのは、接着剤が銅箔とポリイミドとの間にあ
り、ポリイミドのエッチング液で接着剤がエッチングで
きないので、銅箔を露出することができないためであ
る。
【００２３】図４のようにランドが配置されている外側
に配置しても良い。この場合は４コーナーに実装後の信
頼性を向上させるためのダミー端子を設けているがこの
ダミー端子に加わる熱ストレスを緩和することができ、
実装信頼性を向上させることができる。
【００２４】また、図５に示すように中央に外部接続端
子がない半導体装置において、中央のランドが配置され
ていないところにこの第２の貫通孔９を配置してもよ
い。また、配線パターン、チップサイズによってはこの
部分（ランド中央の外部接続端子の無い部分）にのみ配
置するのでも良い。
【００２５】その後、銅箔にパターンニングを行い、配
線パターン６を形成する。配線パターン形成後、銅箔に
メッキを施す。めっきは、本実施例では、ニッケル・金
のメッキを行い、本発明の半導体装置用配線基板を作成
した。
【００２６】次に、半導体チップ１を配線基板５の配線
パターン６上に接着フィルムを用いて熱圧着によりダイ
ボンドを実施する。この接着フイルムは絶縁性で薄膜の
シートをあらかじめチップ裏面に形成しておき、熱を加
えることにより基板に接着する。チップ裏面への形成方
法は、半導体チップがウエハ状態のときにウエハ裏面全
面にこの接着フィルムを貼付け、その後チップ状にこの
裏面にはり付けたシートごとダイシングする。次に、半
導体チップのパッドと配線基板のワイヤーボンドターミ
ナル部分を金属製のワイヤーで結線し、電気的な導通を
とる。本実施例では２５μｍ径の金ワイヤーを用いた。
【００２７】その後、トランスファーモールドにより樹
脂封止を行う。樹脂封止後、配線基板裏面の外部接続端
子接続用ランド部に外部接続端子を形成する。本実施例
では、ハンダボールを第１の貫通孔に搭載しリフローに
より溶融し、外部接続端子を形成した。
【００２８】
【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明の
半導体装置用基板又は半導体装置を用いることによりチ
ップサイズパッケージにおいて、プリント基板に実装後
の熱ストレスに対する信頼性を向上させることができ
る。
【００２９】また、第２の貫通孔の開口部形状を十字状
にすることで、パッケージの縦横のいずれの方向のスト
レスに対しても緩和効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の絶縁基板の第１の貫通孔
及び第２の貫通孔を外部接続端子側から見た形状を示し
た図である。
【図２】本発明の半導体装置の断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第２の貫通孔の開口部の形状
が十字タイプの半導体装置の裏面図、（ｂ）は同形状が
一直線タイプの半導体装置の裏面図、（ｃ）は同形状が
Ｌ字タイプの半導体装置の裏面図、（ｄ）は第２の貫通
孔を外部接続端子間中央から移動させた場合の半導体装
置の裏面図である。
【図４】外部接続端子外側に貫通孔が配置された実施例
を示す図である。
【図５】中央部に外部接続端子がない半導体装置での貫
通孔配置例を示す図である。
【図６】実装基板と半導体装置間に生じるストレスを示
した図である。
【図７】従来の半導体装置の絶縁基板の貫通孔を外部接
続端子側から見た形状を示した図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ ２ 封止樹脂 ３ 金ワイヤー ４ 外部接続端子 ５ 配線基板 ６ 配線パターン ７ 外部接続端子接続用ランド ８ 第１の貫通孔 ９ 第２の貫通孔 １０ 実装基板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の第１の貫通孔を有する絶縁基板
    で、且つ、前記絶縁基板の一の面に前記各第１の貫通孔
    開口部全面を覆う導電性のランド部を有する配線パター
    ンが形成された半導体装置用基板において、 前記絶縁基板の、前記配線パターン形成領域以外の領域
    に第２の貫通孔が形成されており、且つ、該第２の貫通
    孔の開口部の形状が円形でないことを特徴とする半導体
    装置用基板。
  2. 【請求項２】 前記第２の貫通孔の開口部の形状が角部
    を有する形状であることを特徴とする、請求項１に記載
    の半導体装置用基板。
  3. 【請求項３】 前記第２の貫通孔の開口部の形状が十字
    型又はＬ字型であることを特徴とする、請求項２に記載
    の半導体装置用基板。
  4. 【請求項４】 前記請求項１乃至請求項３のいずれかに
    記載の半導体装置用基板の配線パターン形成面側に半導
    体チップが搭載され、且つ、前記配線パターンと前記半
    導体チップとが電気的に接続されていることを特徴とす
    る半導体装置。
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