JP2003174123A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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semiconductor chip
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Tetsuya Hayashida
哲哉 林田
Norihiko Kasai
紀彦 葛西
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Hitachi Ltd
Northern Japan Semiconductor Technologies Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイドの形成を防ぎ、歩留りの向上を図る。 【解決手段】 凹部７ｂを有し、かつ一端が凹部７ｂに
開口するエアーベント７ｈが形成されるとともに配線基
板２と熱拡散板５とからなる基板７と、凹部７ｂに配置
された半導体チップ１と、半導体チップ１のパッド１ａ
と基板７に形成された接続電極とを接続し、かつ凹部７
ｂの内周壁７ｃを跨ぐ複数のワイヤ４と、半導体チップ
１と複数のワイヤ４とを樹脂封止する封止部６と、基板
７のランド形成面７ａに設けられた複数のボール電極３
とからなり、トランスファーモールディングによる樹脂
モールド時に、凹部７ｂの隅部に残留するエアーをエア
ーベント７ｈから外部に逃がしながら樹脂充填が行われ
るため、ボイドが形成されることを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造技術に
関し、特に半導体チップが搭載される凹部を有したワイ
ヤボンディングタイプの半導体装置およびその組み立て
に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路が形成された半導体チッ
プを有する半導体装置において、外部端子としてバンプ
電極（例えば、半田ボール）が設けられ、かつ半導体チ
ップを支持する配線基板を備えたものの一例として、Ｂ
ＧＡ（Ball Grid Array)やＣＳＰ（Chip Scale Packag
e) などが知られている。
【０００３】近年、半導体チップが多ピン化し、高発熱
する場合は、配線基板に熱拡散板を取り付け、凹部を形
成してキャビティ構造とする半導体装置いわゆるキャビ
ティタイプの半導体パッケージが用いられている。
【０００４】このキャビティタイプの半導体パッケージ
では、液状樹脂をシリンジを用いて塗布し、半導体チッ
プの封止を行っている。
【０００５】しかしながら、シリンジを用いた液状樹脂
の塗布は、レジン量が一定になるように制御するのが困
難であり、さらに塗布時間の制御についても困難であ
る。
【０００６】したがって、制御性に問題があり、これが
歩留り低下の要因になっている。さらに、液状レジンの
塗布は、個別に行う工程であり、作業性やコストなどに
もにも課題を残している。
【０００７】そこで、シリンジを用いない樹脂封止方法
として、トランスファーモールディング方法がある。ト
ランスファーモールディングでは、樹脂を注入するゲー
トおよび樹脂の流れを制御するエアーベントを有するモ
ールド金型を用いて、その上下金型間に半導体チップが
搭載された配線基板を配置した後、加熱、加圧によりモ
ールド金型のキャビティにゲートを介して樹脂を注入し
て樹脂封止を行っている。
【０００８】なお、トランスファーモールディングで、
かつワイヤボンディングタイプのキャビティ構造の半導
体装置とその製造方法については、例えば、特開平５−
２５９３３０号公報にその記載がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平５−２５９
３３０号公報には、基板上のモールド領域においてゲー
トから最も遠い箇所（ワイヤ列の外側）にエアーベント
用のアンカホールが設けられた構造が記載されており、
このような構造のワイヤボンディングタイプの半導体装
置では、以下のような問題が発生することを本発明者は
見出した。
【００１０】すなわち、トランスファーモールディング
法においては樹脂を加圧注入するので、樹脂の流速が早
くなる。このような場合において、上部を跨ぐ密集した
ワイヤがある凹部へは、樹脂の流入に対する抵抗が大き
いため、樹脂が凹部の中を充填するよりも先に、キャビ
ティの周囲部での樹脂の充填が完了する。
【００１１】そこで、エアーベントがキャビティの周囲
部、特にワイヤが接続する配線基板電極よりも外側にし
か設けられていない場合には、凹部の中が充填するより
も先にエアーベントが樹脂で塞がれてしまい、凹部の底
に未充填部分が残留し、そこにボイドが形成されるとい
う問題が起こる。特に、ワイヤが密集した箇所では、そ
のワイヤ群の下側にボイドが形成され易い。
【００１２】本発明の目的は、ボイドの形成を防ぎ、歩
留りの向上を図る半導体装置およびその製造方法を提供
することにある。
【００１３】本発明のその他の目的は、樹脂封止の作業
性の向上を図るとともに、コストの低減化を図る半導体
装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１４】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００１６】すなわち、本発明は、内周壁で囲われる凹
部が形成された第１の主面と第２の主面とを有してお
り、一端が前記凹部内に開口し、かつ他端が外部に開口
する複数の貫通孔が形成された基板と、前記凹部に配置
された半導体チップと、前記半導体チップの表面電極と
前記基板の電極とを接続し、かつ前記凹部の内周壁を跨
ぐ複数の金属細線と、前記半導体チップと複数の金属細
線とを樹脂封止する封止部と、前記基板に設けられた複
数の外部端子とを有するものである。
【００１７】また、本発明は、内周壁で囲われる凹部が
形成された第１の主面と第２の主面とを有しており、一
端が前記凹部内に開口し、かつ他端が外部に開口する複
数の貫通孔が形成された基板を準備する工程と、前記凹
部に半導体チップを搭載する工程と、金属細線を前記凹
部の内周壁上に跨がせて前記半導体チップの表面電極と
前記基板の電極とを前記金属細線によって接続する工程
と、モールド金型の第１金型上に前記基板を配置した
後、前記半導体チップと複数の金属細線とを第２金型の
キャビティによって覆う工程と、前記キャビティ内のエ
アーを前記基板の貫通孔から外部に逃がしながら前記キ
ャビティ内に封止用樹脂を充填する工程と、前記基板に
複数の外部端子を設ける工程とを有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の半導体装置（ＢＧＡ）の構造の一例を示す断面
図、図２は図１に示すＢＧＡの外部端子側の構造を示す
平面図、図３は図１に示すＢＧＡの製造に用いられる基
板の構造を示す断面図、図４は図１に示すＢＧＡの製造
におけるダイボンディング状態の一例を示す断面図、図
５は図１に示すＢＧＡの製造におけるワイヤボンディン
グ状態の一例を示す断面図、図６は図５に示すワイヤボ
ンディング後の構造を示す平面図、図７は図１に示すＢ
ＧＡの製造におけるトランスファーモールディング状態
の一例を示す断面図、図８は図１に示すＢＧＡのモール
ド工程における樹脂充填後の構造の一例を示す断面図、
図９は図１に示すＢＧＡのボール付け工程後の構造の一
例を示す断面図、図１０は本発明の実施の形態１の変形
例のＢＧＡにおけるワイヤボンディング後の構造を示す
平面図、図１１は図１０に示す変形例のＢＧＡのトラン
スファーモールディング時の構造を示す断面図、図１２
は本発明の実施の形態１の変形例のＢＧＡにおけるワイ
ヤボンディング後の構造を示す平面図、図１３は図１２
に示す変形例のＢＧＡのトランスファーモールディング
時の構造を示す断面図、図１４は本発明の実施の形態１
の変形例のＢＧＡにおけるワイヤボンディング後の構造
を示す平面図である。
【００２０】図１、図２に示す本実施の形態１の半導体
装置は、半導体集積回路を有する半導体チップ１が基板
７の凹部（キャビティ部ともいう）７ｂに搭載されたキ
ャビティ構造のものであるとともに、ワイヤボンディン
グタイプのものであり、さらに、半導体チップ１の樹脂
封止がトランスファーモールディングによって行われた
モールドタイプの半導体パッケージでもある。
【００２１】また、図２に示すように、外部端子が、半
田などによって形成されたボール電極３であり、複数の
ボール電極３が、封止部６の周囲に複数列で設けられた
ＢＧＡ９である。
【００２２】さらに、多ピンの半導体チップ１の放熱性
を向上させるために、基板７が、配線基板２と熱拡散板
５とからなるものである。
【００２３】すなわち、基板７は、複数の配線が形成さ
れた配線基板２と、熱伝導率が高い材料からなる熱拡散
板５とを接合して形成されたものであり、そこに形成さ
れている凹部７ｂは、内周壁７ｃと底面７ｄとからなる
が、内周壁７ｃは配線基板２に形成されており、かつ底
面７ｄは、熱拡散板５に形成されている。そこで、半導
体チップ１は、放熱性を向上できるようにその裏面１ｃ
が接着剤などを介して底面７ｄ上に固定されている。
【００２４】ＢＧＡ９の詳細の構成について説明する
と、凹部７ｂが形成されたランド形成面（第１の主面）
７ａとその反対側の背面（第２の主面）７ｇとを有して
おり、一端が凹部７ｂに開口し、かつ他端が外部に開口
する複数のエアーベント（貫通孔）７ｈが形成され、さ
らに、ランド形成面７ａを備えた配線基板２と背面７ｇ
を備えた熱拡散板５とが接合されてなる基板７と、凹部
７ｂの底面７ｄである熱拡散板５上に配置された半導体
チップ１と、半導体チップ１の主面１ｂに形成されたパ
ッド（表面電極）１ａと基板７の凹部７ｂの周囲に各パ
ッド１ａに対応して形成された図３に示す接続電極（電
極）７ｅとを電気的に接続し、かつ凹部７ｂの内周壁７
ｃを跨ぐ複数のワイヤ（金属細線）４と、凹部７ｂに埋
め込まれ、かつ半導体チップ１と複数のワイヤ４とを樹
脂封止する封止部６と、半導体チップ１と電気的に接続
され、かつ基板７のランド形成面７ａに設けられた複数
のボール電極３とからなる。
【００２５】すなわち、本実施の形態１のＢＧＡ９は、
基板７に、その凹部７ｂ内に一端が開口し、かつ他端が
外部に開口する複数のエアーベント７ｈが設けられたこ
とにより、トランスファーモールディングによる樹脂モ
ールド時に、凹部７ｂの隅部に残留するエアーをエアー
ベント７ｈから外部に逃がしながら樹脂充填を行い、こ
れにより、封止部６に、図１８の比較例に示すようなボ
イド２１が形成されることを防ぐものである。
【００２６】なお、キャビティ構造で、かつワイヤボン
ディングタイプで、さらに、トランスファーモールディ
ングによって樹脂モールドを行うＢＧＡ９においては、
エアーベント７ｈの形成箇所を十分に考慮する必要があ
る。
【００２７】すなわち、キャビティ構造で、かつワイヤ
ボンディングタイプでは、凹部７ｂの内周壁７ｃ上をそ
れぞれのワイヤ４が跨いでいるため、凹部７ｂにおける
ワイヤ４の下部には、樹脂充填時に図７に示す封止用樹
脂８が回り込みにくく、したがって、エアーが残留し易
い。このようにエアーが残留し易い箇所にエアーベント
７ｈを設けなければ、エアーベント７ｈとしての機能を
十分に発揮できないため、エアーが残留し易い箇所にエ
アーベント７ｈを設ける。
【００２８】そこで、エアーベント７ｈを設ける位置と
しては、ゲート１２ｂから遠い凹部７ｂの４隅だけでな
く、凹部７ｂにおいてワイヤ４が密集する箇所のワイヤ
４群の下側などにエアーベント７ｈの一端が開口するよ
うに設けることが好ましい。
【００２９】本実施の形態１のＢＧＡ９では、図６に示
すように、８つのエアーベント７ｈが、凹部７ｂの４つ
の隅部と、それぞれの隅部間の凹部７ｂの内周壁７ｃに
沿った箇所とにそれぞれの一端が開口するように形成さ
れている。
【００３０】その際、８つのエアーベント７ｈのそれぞ
れが、図１に示すように、熱拡散板５の厚さ方向に沿っ
て熱拡散板５に形成され、かつそれぞれのエアーベント
７ｈの一端が図６に示すように凹部７ｂに開口するとと
もに、他端が、図１に示すように基板７の背面７ｇに開
口するように熱拡散板５を貫通させて形成されている。
【００３１】すなわち、８つの貫通孔であるエアーベン
ト７ｈが、熱拡散板５における凹部７ｂの底面７ｄに相
当する箇所に凹部７ｂの４つの隅部を含む内周壁７ｃに
沿った状態で形成されている。
【００３２】なお、エアーベント７ｈの直径は、例え
ば、３０μｍ程度であるが、各エアーベント７ｈの大き
さは、この数値に限定されるものではない。
【００３３】したがって、図６に示すように、一端が凹
部７ｂの内周壁７ｃに沿って開口する複数のエアーベン
ト７ｈが設けられていることにより、樹脂モールド工程
における樹脂注入時に、ワイヤ４の下側のエアーをエア
ーベント７ｈから逃がしながら図７に示す封止用樹脂８
の充填を行え、その結果、ワイヤ４の下側や凹部７ｂの
隅部に図１８に示すようなボイド２１が形成されること
を防止できる。
【００３４】さらに、封止部６にボイド２１が形成され
ないため、ＢＧＡ９の歩留りの向上を図ることができ
る。
【００３５】なお、配線基板２と熱拡散板５は、接着剤
によって接合されている。
【００３６】また、図６に示すように、配線基板２のラ
ンド形成面７ａには、ボール電極３を設けるための複数
のランド７ｋがモールド領域（樹脂封止領域）７ｆの外
側に複数列に亘って設けられている。
【００３７】また、封止部６を形成する封止用樹脂８
は、トランスファーモールディング用の樹脂であり、例
えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂などである。
【００３８】さらに、金属細線であるワイヤ４は、例え
ば、金線などである。
【００３９】次に、本実施の形態１のＢＧＡ９の製造方
法について説明する。
【００４０】まず、凹部７ｂが形成されたランド形成面
７ａと背面７ｇとを有しており、一端が凹部７ｂに開口
し、かつ他端が外部に開口する複数のエアーベント７ｈ
が形成されているとともに、配線基板２と熱拡散板５と
が接合されてなる図３に示す基板７を準備する。
【００４１】続いて、図４に示すように、基板７の凹部
７ｂの底面７ｄ上に半導体チップ１を搭載するダイボン
ディングを行う。
【００４２】すなわち、凹部７ｂにおける熱拡散板５か
らなる底面７ｄ上に接着剤を介して半導体チップ１を搭
載する。
【００４３】その後、図５に示すように、半導体チップ
１のパッド１ａと、これに対応する基板７の凹部７ｂの
周囲に配置された接続電極７ｅとをワイヤ４によって電
気的に接続する。
【００４４】その際、図３に示すように、接続電極７ｅ
は、凹部７ｂの外側のランド形成面７ａに設けられてい
るため、ワイヤボンディングの際には、図５に示すよう
にワイヤ４を凹部７ｂの内周壁７ｃ上に跨がせて半導体
チップ１のパッド１ａと接続電極７ｅとを接続する。
【００４５】ワイヤボンディング後、図７に示す一対を
成す下金型（第１金型）１１と上金型（第２金型）１２
からなるモールド金型１０を用いてトランスファーモー
ルディングで樹脂封止を行う。
【００４６】まず、下金型１１の金型面１１ｂ上にワイ
ヤボンディング済みの基板７を配置した後、半導体チッ
プ１と複数のワイヤ４とを、図７に示すように上金型１
２ののキャビティ１２ａによって覆う。
【００４７】その際、下金型１１の金型面１１ｂと上金
型１２の押さえ部１２ｃとによって基板７をクランプす
る。
【００４８】その後、上金型１２のゲート１２ｂから封
止用樹脂８をキャビティ１２ａ内に注入する。
【００４９】なお、キャビティ構造で、かつワイヤボン
ディングタイプで、さらにトランスファーモールディン
グによって樹脂モールドを行うＢＧＡ９においては、モ
ールド金型１０のゲート１２ｂの設置箇所についても十
分に考慮する必要がある。
【００５０】すなわち、トランスファーモールディング
では、キャビティ１２ａへの樹脂注入とほぼ同時に封止
用樹脂８が硬化し始めるため、ワイヤ４の比較的近傍に
ゲート１２ｂを設けるのがより好ましい。
【００５１】これは、ゲート１２ｂとワイヤ４との距離
が離れていると、キャビティ１２ａに注入された封止用
樹脂８が硬化し始めてからワイヤ４を覆うことになり、
ワイヤ４に対しての封止用樹脂８の流れによる抵抗が高
くなるため、ワイヤ流れを引き起す可能性が高いためで
ある。
【００５２】したがって、封止用樹脂８の流動性が高い
状態でそれぞれのワイヤ４を封止用樹脂８で覆うことが
可能なようにワイヤ４の近くにモールド金型１０のゲー
ト１２ｂを設ける必要がある。
【００５３】さらに、凹部７ｂ内においては、複数のワ
イヤ４が封止用樹脂８の流れの妨げとなるため、凹部７
ｂ内のワイヤ４の下側や、凹部７ｂ内の平行方向に対し
てバランス良く封止用樹脂８が回り込むように封止用樹
脂８を注入させなければならない。
【００５４】そこで、ゲート１２ｂを設ける位置として
は、上金型１２のキャビティ１２ａの中央部にゲート１
２ｂが開口し、かつ封止用樹脂８が圧力を掛けられてゲ
ート１２ｂから突出する際に、図７に示すように、半導
体チップ１の主面１ｂに対してほぼ直角に衝突するよう
にゲート１２ｂが設けられていることが好ましい。
【００５５】このように、上金型１２のキャビティ１２
ａの中央部に開口するゲート１２ｂをセンターゲートと
もいう。
【００５６】したがって、上金型１２に、キャビティ１
２ａの中央部に開口するゲート１２ｂ（センターゲー
ト）が設けられ、封止用樹脂８に圧力を掛けてこのゲー
ト１２ｂからキャビティ１２ａに封止用樹脂８を注入す
ることにより、半導体チップ１の主面１ｂ上にほぼ直角
に封止用樹脂８を衝突させることができ、これにより、
半導体チップ１上で封止用樹脂８を放射状に拡散させる
ことができる。
【００５７】その結果、凹部７ｂ内の平面方向に対して
バランス良く樹脂を充填できる。
【００５８】さらに、凹部７ｂ内において、封止用樹脂
８の下向きの流れを形成でき、これにより、ワイヤ４の
下側にもバランス良く封止用樹脂８を回り込ませること
ができる。
【００５９】したがって、キャビティ１２ａ内の凹部７
ｂのエアーを基板７のエアーベント７ｈから外部に逃が
しながらキャビティ１２ａ内に封止用樹脂８を充填して
封止部６を形成する。本実施の形態１では、基板７の厚
さ方向に沿って形成されたエアーベント７ｈから下金型
１１のエアーベント孔１１ａを介してエアーを外部に逃
がす。
【００６０】その結果、キャビティ１２ａ内における封
止用樹脂８の流れがスムーズになり、図１８に示す比較
例のＢＧＡ２０のようなボイド２１が形成された封止部
６ではなく、ボイド２１が形成されていない封止部６を
形成できる。
【００６１】なお、トランスファーモールディング方法
は、複数の半導体チップ１を一緒に封止できるため、従
来のシリンジを用いた液状樹脂の塗布方法に比べて、約
５倍から１０倍製造効率を向上させることができる。
【００６２】したがって、樹脂封止の作業性の向上を図
ることが可能になるとともに、コストの低減化を図るこ
とができる。
【００６３】図８に示すようにキャビティ１２ａ内に封
止用樹脂８を充填させ、さらに硬化させた後、上金型１
２と下金型１１を開いてモールド後の基板７を取り出
す。
【００６４】その後、図９に示すように、基板７に半導
体チップ１と電気的に接続して複数のボール電極（外部
端子）３を設ける。
【００６５】すなわち、基板７のランド形成面７ａに設
けられた各ランド７ｋに、半田などからなるボール電極
３を設けてＢＧＡ９の組み立てを完了する。
【００６６】次に、本実施の形態１の変形例のＢＧＡに
ついて説明する。
【００６７】図１０に示す変形例は、図１１に示す基板
７において、凹部７ｂに開口するエアーベント７ｈに加
えて、さらに、一端がランド形成面７ａにおける凹部７
ｂの外側のモールド領域７ｆ内の周端部に開口し、かつ
他端が基板７の背面７ｇから外部に開口する複数のエア
ーベント機能を有した外側エアーベント（貫通孔）７ｉ
が、モールド領域７ｆの周端部に沿って形成されている
ものである。
【００６８】すなわち、図１０に示すように、外側エア
ーベント７ｉは、図１１に示すモールド金型１０の上金
型１２のキャビティ１２ａの４つの隅部に対応して設け
られており、図１１に示すように、センターゲートとし
てキャビティ１２ａの中央部に開口するように設けられ
たゲート１２ｂから封止用樹脂８を注入してエアーベン
ト７ｈおよび外側エアーベント７ｉからエアーを外部に
逃がしながらキャビティ１２ａ内に封止用樹脂８を充填
させる。
【００６９】図１０および図１１に示す変形例によれ
ば、凹部７ｂ内に残留するエアーだけでなく、樹脂注入
時に、キャビティ１２ａの隅部に滞留するエアーも外側
エアーベント７ｉを介して下金型１１のエアーベント孔
１１ａから外部に逃がすことができ、その結果、図１８
に示すようなボイド２１の形成をさらに防ぐことができ
る。
【００７０】また、図１２に示す変形例は、図１３に示
す基板７において、凹部７ｂに開口する貫通孔である水
平エアーベント７ｊが、図１３に示すように配線基板２
と熱拡散板５の接合面２ａにランド形成面７ａに沿って
平行に形成され、かつ基板７の側面に開口するように形
成されているものである。
【００７１】なお、水平エアーベント７ｊは、凹部７ｂ
の４つの隅部と、さらに内周壁７ｃに沿って隅部間とに
一端が開口するように設けられているが、配線基板２と
熱拡散板５とを貼り合わせる際に、配線基板２と熱拡散
板５のうち、いずれの接合面２ａに設けられていてもよ
く、図１３に示すように、センターゲートとしてキャビ
ティ１２ａの中央部に開口するように設けられたゲート
１２ｂから封止用樹脂８を注入して水平エアーベント７
ｊからエアーを外部に逃がしながらキャビティ１２ａ内
に封止用樹脂８を充填させる。
【００７２】図１２および図１３に示す変形例によって
も図１に示すＢＧＡ９の樹脂モールドの場合と同様の効
果を得ることができる。
【００７３】また、図１４に示す変形例は、図１０に示
す外側エアーベント７ｉと図１２に示す水平エアーベン
ト７ｊとを組み合わせたものである。
【００７４】すなわち、一端がランド形成面７ａにおけ
る凹部７ｂの外側のモールド領域７ｆ内の周端部に開口
する外側エアーベント７ｉと、凹部７ｂに開口する水平
エアーベント７ｊとを組み合わせたものであり、図１４
に示す変形例によっても図１０に示す変形例と同様の効
果を得ることができる。
【００７５】（実施の形態２）図１５は本発明の実施の
形態２の半導体装置（ＢＧＡ）の構造の一例を示す断面
図、図１６は図１５に示すＢＧＡの外部端子側の構造を
示す平面図、図１７は図１５に示すＢＧＡの製造におけ
るトランスファーモールディング状態を示す断面図であ
る。
【００７６】図１５および図１６に示す本実施の形態２
の半導体装置は、実施の形態１と同様に、キャビティ構
造で、かつワイヤボンディングタイプで、トランスファ
ーモールディングによって樹脂封止が行われて組み立て
られたＢＧＡ１３であるが、実施の形態１のＢＧＡ９と
の相違点は、凹部７ｂにその開口部の縁に一段下がった
段差部２ｂが設けられたものであり、さらにピン数が増
えた際に、基板７の接続電極７ｅ（図３参照）をランド
形成面７ａと段差部２ｂとに２段に亘って設けて、ワイ
ヤボンディングも２段式に行うものである。
【００７７】このような多ピンの２段式ワイヤボンディ
ングタイプのＢＧＡ１３では、凹部７ｂにおいてワイヤ
４が密集する箇所が増加して、図１８に示すようなボイ
ド２１が一層形成され易いが、凹部７ｂに開口するエア
ーベント７ｈを設けることにより、ワイヤ４が密集する
箇所が増加した際にもボイド２１の形成を防ぐことがで
きる。
【００７８】ＢＧＡ１３においても、図１７に示すよう
に、センターゲートとしてキャビティ１２ａの中央部に
開口するように設けられたゲート１２ｂから封止用樹脂
８を注入して熱拡散板５に設けられたエアーベント７ｈ
からエアーを外部に逃がしながらキャビティ１２ａ内に
封止用樹脂８を充填させる。
【００７９】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。
【００８０】例えば、前記実施の形態１，２では、基板
７が配線基板２と熱拡散板５とから成る場合を説明した
が、前記基板７は、熱拡散板５を有することなく配線基
板２のみによって形成され、キャビティ部である凹部７
ｂが配線基板２に形成されたものであってもよい。
【００８１】また、前記実施の形態１，２では、半導体
装置がＢＧＡの場合について説明したが、前記半導体装
置は、キャビティ構造で、かつワイヤボンディングタイ
プで、さらにトランスファーモールディングによって樹
脂封止が行われて組み立てられた装置であれば、ＢＧＡ
以外のＣＳＰやＰＧＡ（Pin Grid Array) 、あるいはＬ
ＧＡ（Land Grid Array)などであってもよい。
【００８２】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００８３】半導体チップを配置する凹部が形成された
基板に、一端が前記凹部に開口し、かつ他端が外部に開
口する貫通孔が形成されたことにより、樹脂注入時に、
金属細線の下側のエアーを貫通孔から逃がしながら封止
用樹脂の充填を行えるため、金属細線の下側にボイドが
形成されることを防げる。その結果、半導体装置の歩留
りの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置（ＢＧＡ）
の構造の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示すＢＧＡの外部端子側の構造を示す平
面図である。
【図３】図１に示すＢＧＡの製造に用いられる基板の構
造を示す断面図である。
【図４】図１に示すＢＧＡの製造におけるダイボンディ
ング状態の一例を示す断面図である。
【図５】図１に示すＢＧＡの製造におけるワイヤボンデ
ィング状態の一例を示す断面図である。
【図６】図５に示すワイヤボンディング後の構造を示す
平面図である。
【図７】図１に示すＢＧＡの製造におけるトランスファ
ーモールディング状態の一例を示す断面図である。
【図８】図１に示すＢＧＡのモールド工程における樹脂
充填後の構造の一例を示す断面図である。
【図９】図１に示すＢＧＡのボール付け工程後の構造の
一例を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の変形例のＢＧＡにお
けるワイヤボンディング後の構造を示す平面図である。
【図１１】図１０に示す変形例のＢＧＡのトランスファ
ーモールディング時の構造を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１の変形例のＢＧＡにお
けるワイヤボンディング後の構造を示す平面図である。
【図１３】図１２に示す変形例のＢＧＡのトランスファ
ーモールディング時の構造を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１の変形例のＢＧＡにお
けるワイヤボンディング後の構造を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２の半導体装置（ＢＧ
Ａ）の構造の一例を示す断面図である。
【図１６】図１５に示すＢＧＡの外部端子側の構造を示
す平面図である。
【図１７】図１５に示すＢＧＡの製造におけるトランス
ファーモールディング状態を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態のＢＧＡに対する比較例
のＢＧＡの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ １ａ パッド（表面電極） １ｂ 主面 １ｃ 裏面 ２ 配線基板 ２ａ 接合面 ２ｂ 段差部 ３ ボール電極（外部端子） ４ ワイヤ（金属細線） ５ 熱拡散板 ６ 封止部 ７ 基板 ７ａ ランド形成面（第１の主面） ７ｂ 凹部 ７ｃ 内周壁 ７ｄ 底面 ７ｅ 接続電極（電極） ７ｆ モールド領域（樹脂封止領域） ７ｇ 背面（第２の主面） ７ｈ エアーベント（貫通孔） ７ｉ 外側エアーベント（貫通孔） ７ｊ 水平エアーベント（貫通孔） ７ｋ ランド ８ 封止用樹脂 ９ ＢＧＡ（半導体装置） １０ モールド金型 １１ 下金型（第１金型） １１ａ エアーベント孔 １１ｂ 金型面 １２ 上金型（第２金型） １２ａ キャビティ １２ｂ ゲート １２ｃ 押さえ部 １３ ＢＧＡ（半導体装置） ２０ ＢＧＡ ２１ ボイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 葛西 紀彦 北海道亀田郡七飯町字中島145番地 日立 北海セミコンダクタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F061 AA01 BA03 CA21 DA08

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内周壁によって囲われた凹部が形成され
    た第１の主面とその反対側の第２の主面とを有してお
    り、一端が前記凹部内に開口し、かつ他端が外部に開口
    する複数の貫通孔が形成された基板と、 前記凹部に配置された半導体チップと、 前記半導体チップの表面電極と前記基板の凹部の周囲に
    形成された電極とを接続し、前記凹部の内周壁を跨ぐ複
    数の金属細線と、 前記凹部に埋め込まれ、前記半導体チップと前記複数の
    金属細線とを樹脂封止する封止部と、 前記半導体チップと電気的に接続され、前記基板に設け
    られた複数の外部端子とを有することを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置であって、前
    記貫通孔は、その一端が前記凹部内の隅部に開口するよ
    うに形成されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置であって、前
    記貫通孔は、前記基板の厚さ方向に沿って形成され、か
    つ前記他端が前記第２の主面に開口するように形成され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の半導体装置であって、前
    記貫通孔は、前記他端が前記基板の側面に開口するよう
    に形成されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置であって、前
    記複数の金属細線は、前記貫通孔の凹部内の開口の上部
    を跨いで、前記半導体チップの表面電極と前記基板の電
    極とを接続していることを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の半導体装置であって、前
    記複数の貫通孔は、前記凹部の隅部と、前記隅部間の前
    記凹部の内周壁に沿った箇所とにそれぞれの一端が開口
    するように形成されていることを特徴とする半導体装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の半導体装置であって、一
    端が前記第１の主面の前記凹部の外側の樹脂封止領域内
    の周端部に開口し、かつ他端が外部に開口する複数の貫
    通孔が、前記周端部に沿って形成されていることを特徴
    とする半導体装置。
  8. 【請求項８】 内周壁によって囲われた凹部が形成され
    た第１の主面とその反対側の第２の主面とを有してお
    り、一端が前記凹部内に開口し、かつ他端が外部に開口
    する複数の貫通孔が形成され、さらに、前記第１の主面
    を備えた配線基板と前記第２の主面を備えた熱拡散板と
    が接合されてなる基板と、 前記凹部の前記熱拡散板上に配置された半導体チップ
    と、 前記半導体チップの表面電極と前記基板の凹部の周囲に
    形成された電極とを接続し、前記凹部の内周壁を跨ぐ複
    数の金属細線と、 前記凹部に埋め込まれ、前記半導体チップと前記複数の
    金属細線とを樹脂封止する封止部と、 前記半導体チップと電気的に接続され、前記基板に設け
    られた複数の外部端子とを有することを特徴とする半導
    体装置。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の半導体装置であって、前
    記貫通孔は、その一端が前記凹部内の隅部に開口するよ
    うに前記熱拡散板に形成されていることを特徴とする半
    導体装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の半導体装置であって、
    前記貫通孔は、前記熱拡散板の厚さ方向に沿って前記熱
    拡散板に形成され、かつ前記他端が前記第２の主面に開
    口するように形成されていることを特徴とする半導体装
    置。
  11. 【請求項１１】 請求項８記載の半導体装置であって、
    前記貫通孔は、前記配線基板と前記熱拡散板の接合面に
    形成され、かつ前記基板の側面に開口するように形成さ
    れていることを特徴とする半導体装置。
  12. 【請求項１２】 内周壁によって囲われた凹部が形成さ
    れた第１の主面とその反対側の第２の主面とを有してお
    り、一端が前記凹部内に開口し、かつ他端が外部に開口
    する複数の貫通孔が形成された基板を準備する工程と、 前記凹部に半導体チップを搭載する工程と、 金属細線を前記凹部の内周壁上に跨がせて前記半導体チ
    ップの表面電極と前記基板の凹部の周囲の電極とを前記
    金属細線によって接続する工程と、 一対を成す第１金型および第２金型を有するモールド金
    型の前記第１金型上に前記基板を配置した後、前記半導
    体チップと複数の金属細線とを前記第２金型のキャビテ
    ィによって覆う工程と、 前記キャビティ内のエアーを前記基板の貫通孔から外部
    に逃がしながら前記キャビティ内に封止用樹脂を加圧注
    入して封止部を形成する工程と、 前記基板に前記半導体チップと電気的に接続して複数の
    外部端子を設ける工程とを有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の半導体装置の製造方
    法であって、前記基板の凹部の隅部に開口する貫通孔か
    ら前記エアーを外部に逃がしながら前記キャビティ内に
    封止用樹脂を充填することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１２記載の半導体装置の製造方
    法であって、前記金属細線を接続する工程は、前記金属
    細線が、前記貫通孔の凹部内の開口の上部を跨ぐように
    接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１２記載の半導体装置の製造方
    法であって、前記基板の厚さ方向に沿って形成された貫
    通孔から前記エアーを外部に逃がしながら前記キャビテ
    ィ内に封止用樹脂を充填することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１２記載の半導体装置の製造方
    法であって、前記基板の前記第１の主面に沿って形成さ
    れた貫通孔から前記エアーを外部に逃がしながら前記キ
    ャビティ内に封止用樹脂を充填することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１２記載の半導体装置の製造方
    法であって、前記第２金型のキャビティの中央部に開口
    するゲートから封止用樹脂を加圧注入し、前記半導体チ
    ップ上で前記封止用樹脂を放射状に拡散させて前記キャ
    ビティ内に前記封止用樹脂を充填することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 内周壁によって囲われた凹部が形成さ
    れた第１の主面とその反対側の第２の主面とを有してお
    り、一端が前記凹部内に開口し、かつ他端が外部に開口
    する複数の貫通孔が形成されているとともに、前記第１
    の主面を備えた配線基板と前記第２の主面を備えた熱拡
    散板とが接合されてなる基板を準備する工程と、 前記凹部の前記熱拡散板上に半導体チップを搭載する工
    程と、 金属細線を前記凹部の内周壁上に跨がせて前記半導体チ
    ップの表面電極と前記基板の凹部の周囲の電極とを前記
    金属細線によって接続する工程と、 一対を成す第１金型および第２金型を有するモールド金
    型の前記第１金型上に前記基板を配置した後、前記半導
    体チップと複数の金属細線とを前記第２金型のキャビテ
    ィによって覆う工程と、 前記キャビティ内のエアーを前記基板の貫通孔から外部
    に逃がしながら前記キャビティ内に封止用樹脂を充填し
    て封止部を形成する工程と、 前記基板に前記半導体チップと電気的に接続して複数の
    外部端子を設ける工程とを有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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