JP2001094000A

JP2001094000A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2001094000A
Application number: JP26677899A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Otsuka; 哲也大塚
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】プリント基板の反りにより生じる半導体装置
のはんだブリッジの防止、及び、半導体装置の断線防
止。【解決手段】複数の金属バンプ１６を有するＣＳＰ型
半導体装置１のベース１２の４つの各端部にＶ溝形状を
持つ加工部２を形成する。各加工部２は金属バンプ１６
が設置された部位間に存在する。加工部２は必要に応
じ、表裏両面に数個所設ける。また、必要に応じ加工部
２をベース１２端部に達するように設ける。加工部２の
存在により、リフロー時にＣＳＰ型半導体装置１はプリ
ント基板２１の反りに沿って変形して、ブリッジを防止
することができ、また、ＣＳＰ型半導体装置１にかかる
ストレスが分散して、断線等を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置のパッケ
ージ構造に関し、特に、半導体装置をプリント基板にリ
フローによって実装する際に、はんだブリッジが発生し
難いようパッケージ構造を改良したものである。本発明
はＢＧＡ型半導体装置、特に、金属バンプのピッチが狭
いＣＳＰ型半導体装置に適用して有用である。

【０００２】ここで、ＢＧＡとはボール・グリッド・ア
レイ(Ball Grid Array）の略であり、パッケージのベー
スに複数の金属バンプが格子状に配列されたものを指
す。また、ＣＳＰとはチップ・サイズ・パッケージ(Chi
p Size Package）の略であり、外径寸法を半導体チップ
の寸法近くまで極力縮小化したＢＧＡ型のパッケージを
指す。

【０００３】

【従来の技術】図９（上面図）、図１０（断面図）によ
り、ＣＳＰ型半導体装置のパッケージ構造例を示す。図
９、１０において、ＣＳＰ型半導体装置１０は半導体チ
ップ１１と、ベース１２と、エラストマ樹脂層１３と、
複数の配線パターン１４を有した樹脂テープ１５と、は
んだ製の複数の金属バンプ１６と、封止用樹脂１７を備
えている。

【０００４】半導体チップ１１は偏平な矩形状であり、
ベース１２は中央付近に半導体チップ１１が入る大きさ
の矩形穴を有した偏平な板状枠体である。ベース１２は
その矩形穴で接着材により半導体チップ１１の４辺に接
合しており、エラストマ樹脂層１３は半導体チップ１１
の電極形成面と同じ側にてベース１２に接合している。
更に、このエラストマ樹脂層１３の表面に樹脂テープ１
５が接合している。樹脂テープ１５表面の複数の配線パ
ターン１４にはそれぞれリード１８が連続しており、各
リード１８は半導体チップ１１の各電極１９に接続さ
れ、複数のリード１８と複数の電極１９はレジン等の樹
脂１７で封止されている。また、各配線パターン１４に
ははんだバンプ１６が接合している。

【０００５】ベース１２はパッケージ補強のため、ステ
ンレス鋼等の剛性が高い材料でできている。

【０００６】図示のＣＳＰ型半導体装置１０など、パッ
ケージのベースに複数の金属バンプを有するＢＧＡ型半
導体装置をプリント基板に実装するには、多くの場合、
はんだリフロー法が用いられる。

【０００７】図１１を参照して、はんだリフロー法を説
明する。プリント基板のＡＢ両面のうち、まず、一方の
Ａ面にスクリーン印刷によりクリームはんだを塗布し
（ステップＳ１）、クリームはんだの塗布状態を検査し
（ステップＳ２）、その後、クリームはんだ上に半導体
装置、例えばＣＳＰ型半導体装置１０を載せ（ステップ
Ｓ３）、リフローによりはんだ付けを行い（ステップＳ
４）、半導体装置が実装されたＡ面の外観を検査する
（ステップＳ５）。次に、他方のＢ面も同様に、スクリ
ーン印刷によりクリームはんだを塗布し（ステップＳ
６）、はんだの塗布状態を検査し（ステップＳ７）、半
導体装置をクリームはんだ上に載せ（ステップＳ８）、
リフローによりはんだ付けを行い（ステップＳ９）、外
観を検査する（ステップＳ１０）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１２に示すように、
半導体装置２０もプリント基板２１も反らずにはんだ付
けされることが理想的である。

【０００９】しかし、実際には、リフロー時の熱により
半導体装置２０とプリント基板２１の双方に反りが発生
するが、反り量は両者の材質や大きさが違うため、互い
に異なることが多い。

【００１０】図示のＣＳＰ型半導体装置１０の場合、図
１３に示すように、ベース１２の補強効果と半導体装置
１０の寸法が小さいことにより殆ど反らず、プリント基
板２１のみ大きく反るため、ＣＳＰ型半導体装置１０の
四隅付近ではプリント基板２１との間隔が減少し、その
ため四隅付近の各はんだバンプ１６ａが潰れて、プリン
ト基板２１上の隣接するランドにはみ出し、ブリッジが
生じることがある。

【００１１】また、半導体装置とプリント基板との線膨
張係数の差によりはんだバンプ及び半導体装置内部のリ
ードが歪むというストレスの問題が発生する。図示のＣ
ＳＰ型半導体装置１０の場合、はんだバンプ１６及び内
部リード１８のストレス問題は、エラストマ樹脂層１３
の弾性係数及びリード封止用樹脂１７の線膨張係数を適
正化することにより解消されている。

【００１２】上述した従来技術の問題点に鑑み、本発明
の課題は、リフロー時に発生するプリント基板の反り量
と半導体装置の反り量の差により生じるブリッジを解消
すること、また、半導体装置にかかるストレスによる断
線等を防止することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
上記課題を解決する半導体装置であり、ベースに設けら
れた複数の金属バンプを有する半導体装置において、前
記ベースに該ベースの剛性を低下させる形状を持つ加工
部が形成され、該加工部は前記金属バンプが設置された
部位間に存在することを特徴とする。

【００１４】また、請求項２に係る発明は、半導体チッ
プと、該半導体チップに接合したベースと、リードを有
した複数の配線パターンが表面に設けられ、前記半導体
チップの電極形成面と同じ側にて前記ベースに接合した
樹脂テープと、前記配線パターンに接合した複数の金属
バンプとを備え、前記複数のリードは前記半導体チップ
の複数の電極に接続され、且つ、前記複数のリードと複
数の電極が樹脂で封止されている半導体装置において、
前記ベースに該ベースの剛性を低下させる形状を持つ加
工部が形成され、該加工部は前記金属バンプが設置され
た部位間に存在することを特徴とする半導体装置であ
る。

【００１５】請求項３に係る発明は、請求項１または２
において、前記加工部は少なくとも前記ベースの四隅に
形成されることを特徴とし、請求項４に係る発明は、請
求項１または２において、前記加工部は前記ベースの表
面及び裏面のうち少なくとも一方に形成された溝である
ことを特徴とし、請求項５に係る発明は、請求項１また
は２において、前記加工部は前記ベースの表裏に通じる
切れ込みであることを特徴とし、請求項６に係る発明
は、請求項１または２において、前記加工部は前記ベー
スの端に達していることを特徴とし、請求項７に係る発
明は、請求項２において、前記加工部と同じ位置にて、
前記樹脂テープに切れ目が形成されていることを特徴と
する。

【００１６】請求項８に係る発明は、半導体チップと、
該半導体チップに接合したベースと、リードを有した複
数の配線パターンが表面に設けられ、前記半導体チップ
の電極形成面と同じ側にて前記ベースに接合した樹脂テ
ープと、前記配線パターンに接合した複数の金属バンプ
とを備え、前記複数のリードは前記半導体チップの複数
の電極に接続され、且つ、前記複数のリードと複数の電
極が樹脂で封止されている半導体装置において、前記樹
脂テープは前記金属バンプの設置位置に対応する部位間
にて形成された切れ目を備えていることを特徴とする。

【００１７】請求項９に係る発明は、請求項７または８
において、前記切れ目は樹脂テープの端に達しているこ
とを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図８に基づいて、本
発明の実施形態例を説明する。

【００１９】図１に本発明の実施形態例に係る半導体装
置の上面図を示し、図２にその斜視図を示し、図３に断
面図を示す。本実施形態例の半導体装置１は、ベース１
２に設けられた複数の金属バンプ１６を有するＣＳＰ型
半導体装置であり、ベース１２には、同ベース１２の４
つの各端部にＶ溝形状を持つ複数の加工部２を部分的に
形成してある。加工部２がＶ溝形状である場合は、狭い
場所に溝を容易に形成できるという利点がある。

【００２０】各加工部２は、図２及び図３に示すよう
に、金属バンプ１６が設置された部位間の表裏両面に存
在している。加工部２の数は、必要に応じて数個所設け
れば良い。また。加工部２はベース１２に端部に達して
いる。

【００２１】このように加工部２をベース１２の各端部
に部分的に形成したのでベース１２の剛性が若干低下
し、ＣＳＰ型半導体装置１は図４に示すように端部の変
形が容易になる。

【００２２】そのため、ベース１２に加工部２を持つＣ
ＳＰ型半導体装置１をリフローによりプリント基板に実
装した場合、図４に示すように、プリント基板２１の反
りに沿ってＣＳＰ型半導体装置１の端部が容易に変形す
るから、ＣＳＰ型半導体装置１の四隅付近とプリント基
板２１との間隔は狭まらず、従ってそこの各はんだバン
プ１６は潰れず、プリント基板２１上の隣接するランド
にはみ出ることがなくなり、ブリッジを防止することが
できる。

【００２３】従って、ＣＳＰ型半導体装置１の四隅付近
とプリント基板２１との間で両者の間隔が狭まり易いこ
とに着目すると、少なくともベース１２の四隅付近に加
工部２を形成すると良い。

【００２４】また、上記のようにＣＳＰ型半導体装置１
の端部が容易に変形可能であることから、ＣＳＰ型半導
体装置１にかかるストレスが分散するため、ＣＳＰ型半
導体装置１とプリント基板２１との線膨張係数の差によ
りはんだバンプ１６及び半導体装置内部のリード（図５
の符号１８参照）が歪むというストレスの問題が軽減し
て、断線等を防止することができる。

【００２５】ＣＳＰ型半導体装置１のパッケージ内部構
造は図５に示すように、基本的には、図１０に示したＣ
ＳＰ型半導体装置１０と同じである。

【００２６】即ち、図５（断面図）において、ＣＳＰ型
半導体装置１は半導体チップ１１と、ベース１２と、エ
ラストマ樹脂層１３と、複数の配線パターン１４を有し
た樹脂テープ１５と、はんだ製の複数の金属バンプ１６
と、封止用樹脂１７を備えている。ベース１２はパッケ
ージ補強のため、ステンレス鋼等の剛性が高い材料でで
きている。樹脂テープ１５にはポリイミドテープを使用
している。

【００２７】半導体チップ１１は偏平な矩形状であり、
ベース１２は中央付近に半導体チップ１１が入る大きさ
の矩形穴を有した偏平な板状枠体である。ベース１２は
その矩形穴で接着材により半導体チップ１１の４辺に接
合しており、エラストマ樹脂層１３は半導体チップ１１
の電極形成面と同じ側にてベース１２に接合している。
更に、このエラストマ樹脂層１３の表面にポリイミドテ
ープ１５が接合している。ポリイミドテープ１５表面の
複数の配線パターン１４にはそれぞれリード１８が連続
しており、各リード１８は半導体チップ１１の各電極１
９に接続され、複数のリード１８と複数の電極１９はレ
ジン等の樹脂１７で封止されている。また、各配線パタ
ーン１４にははんだバンプ１６が接合している。

【００２８】更に、このようなＣＳＰ型半導体装置１に
対して、図２及び図３に示すように、ポリイミドテープ
１５に切れ目３を形成して、ＣＳＰ型半導体装置１の端
部の変形がポリイミドテープ１５に与えるストレスを軽
減させている。

【００２９】切れ目３の数は、必要に応じて数個所設け
れば良い。本例では、加工部２と同じ位置にて、切れ目
３を形成してある。各切れ目３はポリイミドテープ１５
の端に達している。

【００３０】加工部２は、図６に示すように裏面のみに
形成しても、あるいは、図７に示すように表面のみに形
成しても良く、いずれの場合もベース１２の剛性低下に
より、プリント基板２１の反りに沿ってＣＳＰ型半導体
装置１の端部が容易に変形して、ブリッジが防止され
る。

【００３１】また、Ｖ溝形状の加工部２の代わりに、図
８に示すように、表裏両面に通じ且つベース１２の端部
に達する切り込み４を加工部として形成しても良い。要
は、ベース１２の剛性を低下させることができる加工部
であればその形状は問われない。

【００３２】従って、Ｖ溝形状加工部２も、切り込み加
工部４も、必ずしもベース１２の端部に達している必要
はない。

【００３３】また、ポリイミドテープ１５に形成した切
れ目３も、必ずしも同ポリイミドテープ１５の端部に達
している必要はない。

【００３４】これらの加工部２、４及び切れ目３は、Ｃ
ＳＰ型半導体装置１の組立前に、予めベース１２あるい
はポリイミドテープ１５に形成しておくと良い。

【００３５】上記の説明はＣＳＰ型半導体装置１につい
てであるが、本発明は、ＢＧＡ型半導体装置はもとよ
り、複数の金属バンプがベースに設けられた半導体装置
であれば適用することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、プリント基板の反りに
より生じる半導体装置のはんだブリッジをなくすことが
できる。また、半導体装置にかかるストレスを分散し、
断線等を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例として、Ｖ溝形状の加工部
をベースの表裏両面に有するＣＳＰ型半導体装置を示す
上面図。

【図２】図１に示したＣＳＰ型半導体装置の斜視図。

【図３】図１に示したＣＳＰ型半導体装置の断面図。

【図４】図１に示したＣＳＰ型半導体装置をプリント基
板に実装した様子を示す図。

【図５】図１に示したＣＳＰ型半導体装置のパッケージ
内部構造例を示す断面図。

【図６】加工部を裏面にのみ形成した例を示す図。

【図７】加工部を表面にのみ形成した例を示す図。

【図８】加工部の他の例としてベースの表裏両面に通じ
る切り込みを示す図。

【図９】従来のＣＳＰ型半導体装置のパッケージ構造例
を示す上面図。

【図１０】図１０に示したＣＳＰ型半導体装置のパッケ
ージ構造例の断面図。

【図１１】はんだリフロー法の説明図。

【図１２】理想的なはんだ付け状態を示す図。

【図１３】プリント基板の反りによりはんだブリッジが
生じた状態を示す図。

【符号の説明】

１ＣＳＰ型半導体装置２Ｖ溝形状の加工部３切れ目４切れ込み加工部１１半導体チップ１２ベース１３エラストマ樹脂層１４配線パターン１５樹脂テープ１６金属バンプ１７封止用樹脂１８リード１９電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースに設けられた複数の金属バンプを
有する半導体装置において、前記ベースに該ベースの剛
性を低下させる形状を持つ加工部が形成され、該加工部
は前記金属バンプが設置された部位間に存在することを
特徴とする半導体装置。
【請求項２】半導体チップと、該半導体チップに接合
したベースと、リードを有した複数の配線パターンが表
面に設けられ、前記半導体チップの電極形成面と同じ側
にて前記ベースに接合した樹脂テープと、前記配線パタ
ーンに接合した複数の金属バンプとを備え、前記複数の
リードは前記半導体チップの複数の電極に接続され、且
つ、前記複数のリードと複数の電極が樹脂で封止されて
いる半導体装置において、前記ベースに該ベースの剛性
を低下させる形状を持つ加工部が形成され、該加工部は
前記金属バンプが設置された部位間に存在することを特
徴とする半導体装置。
【請求項３】前記加工部は少なくとも前記ベースの四
隅に形成されることを特徴とする請求項１または２に記
載の半導体装置。
【請求項４】前記加工部は前記ベースの表面及び裏面
のうち少なくとも一方に形成された溝であることを特徴
とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】前記加工部は前記ベースの表裏に通じる
切れ込みであることを特徴とする請求項１または２に記
載の半導体装置。
【請求項６】前記加工部は前記ベースの端に達してい
ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装
置。
【請求項７】前記加工部と同じ位置にて、前記樹脂テ
ープに切れ目が形成されていることを特徴とする請求項
２に記載の半導体装置。
【請求項８】半導体チップと、該半導体チップに接合
したベースと、リードを有した複数の配線パターンが表
面に設けられ、前記半導体チップの電極形成面と同じ側
にて前記ベースに接合した樹脂テープと、前記配線パタ
ーンに接合した複数の金属バンプとを備え、前記複数の
リードは前記半導体チップの複数の電極に接続され、且
つ、前記複数のリードと複数の電極が樹脂で封止されて
いる半導体装置において、前記樹脂テープは前記金属バ
ンプの設置位置に対応する部位間にて形成された切れ目
を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】前記切れ目は樹脂テープの端に達してい
ることを特徴とする請求項７または８に記載の半導体装
置。