JP2004363379A - 半導体装置 - Google Patents

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Kanto Sanyo Semiconductors Co Ltd
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Abstract

【課題】熱応力による破壊を防止した半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明の半導体装置１０Ａは、支持基板１１と、支持基板の表面および裏面に形成されて貫通部１５により接続された表面電極１３および裏面電極１４と、支持基板１１の表面に固着されて表面電極１３と電気的に接続された半導体素子１６と、半導体素子１６を封止する封止樹脂１８とを具備し、支持基板１１の裏面には溝１２が設けられる構成と成っている。従って、熱応力により、貫通部１５と表面電極１４との接続箇所、または、貫通部１５と裏面電極１４との接続箇所にクラックが発生してしまうのを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持基板を有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５を参照して、従来型の実装基板および半導体装置装置に関して説明する。図５（Ａ）は半導体装置１００の断面図であり、図５（Ｂ）はその裏面図である（特許文献１参照）。
【０００３】
図５（Ａ）を参照して、ガラスエポキシ等から成る支持基板１０１の上面に銅箔等から成る電極１０４が形成されている。また支持基板１０１の裏面には裏面電極１０５が形成され、ビアホール１０６により電極１０４と接続されている。また、電極１０４および裏面電極１０５はメッキ膜により被覆されている。
【０００４】
半導体素子１０２は支持基板１０１上に固着され、金属細線１０３により電極１０４と接続される。また半導体素子１０２を被覆するように封止樹脂１０７が形成されている。
【０００５】
図５（Ｂ）を参照して、支持基板１０１の裏面には、外周部と平行に２列に整列して、裏面電極１０５が設けられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２３３６８８号公報（図７参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した半導体装置１００では、裏面電極１０５に形成されるロウ材を介して実装基板に実装される。しかしながら、半導体装置１００に内蔵される半導体素子１０２と、実装基板とでは熱膨張係数が大きく異なるので、温度変化により熱応力が発生する。従来では、この熱応力の緩和を支持基板１０１やロウ材が担ってきた。しかしながら、支持基板１０１による熱応力の緩和を促進させるためには、支持基板１０１を厚く形成する必要があり、このことが半導体装置の薄型化を阻害していた。更に、熱応力が作用することにより、ビアホール１０６と電極１０４との接続部を含む接続経路が破壊されてしまう問題があった。
【０００８】
本発明は上記した問題点を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、熱応力による破壊を防止した半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、支持基板と、前記支持基板の表面および裏面に形成されて貫通部により接続された表面電極および裏面電極と、前記支持基板の表面に固着されて前記表面電極と電気的に接続された半導体素子と、前記半導体素子を封止する封止樹脂とを具備し、前記支持基板の裏面には溝が設けられることを特徴とする。
【００１０】
更に本発明は、前記裏面電極は前記支持基板の裏面にマトリックス状に形成され、前記溝は前記裏面電極の間に格子状に設けられることを特徴とする。
【００１１】
更に本発明は、前記溝は、前記裏面電極間の中間部に形成されることを特徴とする。
【００１２】
更に本発明は、前記裏面電極にロウ材を付着することにより、実装基板に実装されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の半導体装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は半導体装置１０の断面図であり、図１（Ｂ）はその裏面図である。
【００１４】
図１（Ａ）を参照して、本発明の半導体装置１０Ａは、支持基板１１と、支持基板の表面および裏面に形成されて貫通部１５により接続された表面電極１３および裏面電極１４と、支持基板１１の表面に固着されて表面電極１３と電気的に接続された半導体素子１６と、半導体素子１６を封止する封止樹脂１８とを具備し、支持基板１１の裏面には溝１２が設けられる構成と成っている。これら各要素の詳細を以下にて説明する。
【００１５】
支持基板１１は、半導体装置１０の各構成要素を支持する働きを有し、例えばガラスエポキシ基板から成る。また、支持基板１１の材料としてはガラスエポキシ基板以外でも良く、他の有機材料をその材料とすることもできる。また、ここでは、支持基板１１は、単層の配線構造を有するが、多層の配線構造を構成する支持基板１１が構成されても良い。
【００１６】
表面電極１３は導電性の材料から成り、支持基板１１の表面に形成される。表面電極１３は、金属細線１７が接続されるパッド部を形成し、更に、半導体素子１６の下方に引き回される配線部も構成している。
【００１７】
裏面電極１４は、支持基板１１の裏面に形成され、支持基板１１を貫通する貫通部１５を介して表面電極１３と電気的に接続されている。
【００１８】
半導体素子１６は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）チップであり、フェイスアップで、接着剤１９を介して支持基板１１の表面に固着されている。そして、半導体素子１６の取り出し電極と表面電極１３とは、金属細線１７を介して電気的に接続されている。また、半導体素子以外の素子が半導体装置１０に内蔵されても良い。
【００１９】
封止樹脂１８は、半導体素子１６、金属細線１７、および、支持基板１１の表面を被覆している。また、封止樹脂１８は、機械的強度の向上および耐湿性の向上のために、無機フィラーが混入された遮光性のものを採用することができる。封止樹脂１８に用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の両方を全般的に採用することができる。
【００２０】
溝１２は、支持基板１１の裏面をハーフスクライブすることにより形成され、裏面電極１４間の中間部付近に設けられる。図１（Ｂ）を参照して、裏面電極１４は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）構造が実現できるように、マトリックス状に形成されている。そして、溝１２は、各行および各列の裏面電極１４の間に、格子状に形成されている。
【００２１】
図２を参照して、上記した半導体素子１４の実装構造を説明する。図２（Ａ）を参照して、実装基板２０の表面には導電路２１が形成されている。そして、裏面電極１４の裏面に付着されたロウ材２２を介して、実装基板２０の導電路２１と半導体装置１０とは接続されている。ここで、ロウ材２２としては、半田等を採用することができる。
【００２２】
半導体装置１０に内蔵される半導体素子１６と、実装基板２０とでは、熱膨張係数が大きく相違する。具体的には、半導体素子１６の熱膨張係数は２ｐｐｍ程度であり、実装基板２０が樹脂製のものである場合はその熱膨張係数は２０ｐｐｍ程度である。従って、使用状況下の温度変化により、半導体装置１０および実装基板２０が加熱された場合、半導体素子１６より実装基板２０の方が大きな膨張量を示す。従って、半導体素子１６と実装基板２０との間に介在する、導電路２１、ロウ材２２、裏面電極１４、貫通部１５、支持基板１１、および、表面電極１３には熱応力が発生する。本発明では、支持基板１１に溝１２を設けることにより、この熱応力を低減している。
【００２３】
図２（Ｂ）を参照して、溝１２の詳細を説明する。上述したように、半導体素子１６の熱膨張係数は、実装基板の１０分の１程度である。従って、半導体素子１６と実装基板２０の両方が温度上昇した場合、半導体素子１６に比べて実装基板２０が大きく膨張することから、支持基板１１や貫通部１５に大きな熱応力が発生する。具体的には、支持基板１１や貫通部１５に横方向の剪断力が作用する。本発明では、支持基板１１に溝を設けて、裏面電極１４が形成される箇所の近傍の支持基板を可動にすることにより、支持基板１１や貫通部１５に作用する熱応力を低減させている。同図を参照して、溝１２が設けられた箇所の支持基板１１は、右方向に変形している。このように、熱応力が作用した際に、裏面電極１４が設けられた箇所の支持基板１１を横方向に可動にするために、溝１２は形成されている。支持基板１１を部分的に可動にすることにより、貫通部１５と表面電極１３との接続箇所、または、貫通部１５と裏面電極１４との接続箇所が剥離してしまうのを防止することができる。
【００２４】
また、半導体装置１０と実装基板２０との間に大きな熱応力が作用した場合でも、裏面電極１４付近の支持基板が横方向に可動であることで、その熱応力は吸収される。更にまた、従来の半導体装置では、上記した熱応力を吸収するために、支持基板を厚く形成していたが、本発明の構成により、支持基板１１を薄くすることができる。上記の説明では、溝１２は支持基板１１の厚みの途中まで設けられるが、支持基板１１が分離される程度の深さまで溝１２を形成しても良い。
【００２５】
図３を参照して、他の形態の半導体装置１０Ｂの構成を説明する。半導体装置１０Ｂの基本的な構成は、図１を参照して説明した半導体装置と同様であり、相違点は、半導体素子１６がフェイスダウンでフリップチップ実装されている点にある。この様な構成を有する半導体装置１０Ｂの場合でも、上記した溝１２の形成による効果を奏することができる。
【００２６】
図４を参照して、半導体装置１０Ｂの製造方法を説明する。図４（Ａ）を参照して、支持基板の１１の表面および裏面に、表面電極１３および裏面電極１４を形成する。表面電極１３及び裏面電極１４は、支持基板１１を貫通して形成された貫通部１５により電気的に接続されている。
【００２７】
図４（Ｂ）を参照して、接着剤１９を介して半導体素子１６の固着を行い、半導体素子１６の電極と表面電極１４とを、金属細線１７により電気的に接続する。
【００２８】
図４（Ｃ）を参照して、半導体素子１６および金属細線１７が被覆されるように、封止樹脂１８を形成する。封止樹脂１８の形成方法としては、トランスファーモールド、インジェクションモールド、ポッティング等が考えられる。
【００２９】
図４（Ｄ）を参照して、ダイシングブレードを用いて支持基板１１の裏面をハーフスクライブすることにより、溝１２を形成する。溝１２の深さは、支持基板１１の厚みよりも浅く形成する。そして、各半導体装置の境界線で封止樹脂１８および支持基板１１を分割することにより、例えば図１に示すような半導体装置１０が完成する。ここで、溝１２の形成は、図４（Ａ）に示す工程で行っても良い。また、ダイシング以外の方法により溝１２の形成を行っても良い。具体的には、エッチングやレーザー等の除去方法により溝１２の形成を行うことができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。
【００３１】
支持基板１１の裏面に溝１２を形成したので、半導体素子１６と実装基板２０の熱膨張係数の差により支持基板１１に熱応力が作用した場合でも、支持基板１１を部分的に可動にすることにより、発生する熱応力を低減させることができる。従って、熱応力により、貫通部１５と表面電極１４との接続箇所、または、貫通部１５と裏面電極１４との接続箇所にクラックが発生してしまうのを防止することができる。
【００３２】
更に、溝１２が設けられた支持基板１１により、熱応力の吸収を行うので、半導体装置１０と実装基板２０とを接続するロウ材２２に作用する応力を緩和することができる。
【００３３】
更に、溝１２を支持基板１１に設けることにより、半導体装置１０を実装する際にロウ材２２同士が短絡するのを防止することができる。従って、ソルダーレジストの形成をせずとも、ろう材２２の短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置を説明する断面図（Ａ）、裏面図（Ｂ）である。
【図２】本発明の半導体装置を説明する断面図（Ａ）、断面拡大図（Ｂ）である。
【図３】本発明の半導体装置を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｄ）である。
【図５】従来の半導体装置を説明する断面図（Ａ）、裏面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
１０ 半導体装置
１１ 支持基板
１２ 溝
１３ 表面電極
１４ 裏面電極
１５ 貫通部
１６ 半導体素子
１７ 金属細線
１８ 封止樹脂
１９ 接着剤
２０ 実装基板
２１ 導電路

Claims (4)

  1. 支持基板と、前記支持基板の表面および裏面に形成されて貫通部により接続された表面電極および裏面電極と、前記支持基板の表面に固着されて前記表面電極と電気的に接続された半導体素子と、前記半導体素子を封止する封止樹脂とを具備し、
    前記支持基板の裏面には溝が設けられることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記裏面電極は前記支持基板の裏面にマトリックス状に形成され、前記溝は前記裏面電極の間に格子状に設けられることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記溝は、前記裏面電極間の中間部に形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 前記裏面電極にロウ材を付着することにより、実装基板に実装されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
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