JP2005136220A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子が搭載された配線基板からなる半導体装置に関するものであり、特に配線基板の半導体素子搭載面には、支持フレームを介して放熱板が設けられている半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device including a wiring board on which a semiconductor element is mounted, and more particularly to a semiconductor device in which a heat sink is provided on a semiconductor element mounting surface of the wiring board via a support frame. .
半導体素子が搭載された配線基板からなる半導体装置は、半導体収納パッケージとも呼ばれることがあり、各種電子機器などの回路基板に広く使用されている。このような半導体装置において、半導体素子の動作による温度上昇を回避するために、配線基板の半導体素子搭載面に、支持フレームを介して放熱板を設けた構造のものが知られている(例えば特許文献1参照)。 A semiconductor device including a wiring board on which a semiconductor element is mounted is sometimes called a semiconductor storage package, and is widely used for circuit boards of various electronic devices. In such a semiconductor device, in order to avoid a temperature rise due to the operation of the semiconductor element, a structure in which a heat sink is provided on the semiconductor element mounting surface of the wiring board via a support frame is known (for example, a patent) Reference 1).
この特許文献1に記載されているような半導体装置は、図3に示すような構造を有している。 The semiconductor device described in Patent Document 1 has a structure as shown in FIG.
この半導体装置は、いわゆるBGA(Ball Grid Array)タイプのものであり、大まかにいって、半導体素子(半導体チップ)21、配線基板22、リッド(放熱板)23等から構成されている。
This semiconductor device is of a so-called BGA (Ball Grid Array) type, and roughly comprises a semiconductor element (semiconductor chip) 21, a
即ち、半導体素子21は、その底面に複数の半田バンプ25が設けられており、この半田バンプ25を、配線基板22の上面に形成された接続配線パターンに半田溶融しフリップチップ実装することにより、半導体素子21は配線基板22に搭載される。また、半導体素子21と配線基板22との接続部には、熱硬化性樹脂からなるアンダーフィル26が充填され、硬化されている。
That is, the
配線基板22は、生産コストが安価であり、薄肉化が容易な樹脂製絶縁基板に所定の配線パターン(図3において省略)を形成したものである。
The
この配線基板22の下面には、外部接続端子となるボール(半田ボール)27が配設されている。また、配線基板22上面に形成された配線パターンと、その下面に形成された半田ボール27の接合部とは、配線基板22の内部に配設されたビアホール導体(図示せず)により電気的に接続された構成となっており、配線基板22の上面に搭載された半導体素子21と半田ボール27とは導通している。
Balls (solder balls) 27 serving as external connection terminals are disposed on the lower surface of the
また、図3から明らかな通り、リッド23は、半導体素子21で発生する熱を放熱する放熱板として機能するものであり、平板形状で配線基板22の上面全体を覆うように配置されており、熱伝導性の高い金属材料により形成されている。このリッド23と半導体素子21との間には伝熱性の良好なペースト材28によって接着されている。
Further, as is apparent from FIG. 3, the
また、半導体素子21が搭載される配線基板22の上面の周縁部には、支持フレーム29が設けられており、上記のリッド23は、この支持フレーム29の上端に接着剤30により接着固定されており、これにより、リッド23が安定に保持され、その機械的安定性が高められている。
ところで、現在では、半導体素子の動作周波数の向上にともない、配線基板を薄型化して配線基板内の配線長さを短くする傾向がある。しかしながら、上記のような従来構造の半導体装置(パッケージ)では、配線基板の厚みを薄くして外部回路基板に実装すると、配線基板と外部回路基板との半田接合部(図3における半田バンプ27)が、半導体素子のON/OFF等による熱履歴の繰り返しにより、熱疲労破壊してしまい、信頼性要求を満たすことが出来ないという問題がある。これは、シリコンを主とする半導体素子の熱膨張係数が約3×10-6/℃であるのに対し、配線基板を構成する樹脂製絶縁基板の熱膨張係数が15〜18×10-6/℃であり、熱膨張係数の差が非常に大きいことに起因している。即ち、温度サイクル試験によって、−40℃から125℃の温度変化を与えると、半導体素子と配線基板との熱膨張差を緩和しようとして配線基板に上に凸の反り変形を生じる。この反り変形にともない、外部回路基板との接合部の半田バンプが繰り返し変形してしまうため、半田バンプが熱疲労破壊してしまうのである。配線基板が厚い場合には反りに伴う変形量も小さいが、基板が薄くなるにつれて基板の変形量は大きくなり、熱疲労寿命は短くなる。
Now, with the improvement of the operating frequency of semiconductor elements, there is a tendency that the wiring board is made thinner and the wiring length in the wiring board is shortened. However, in the semiconductor device (package) having the conventional structure as described above, when the wiring board is thinned and mounted on the external circuit board, the solder joint portion (
したがって、本発明の目的は、外部回路基板と長期にわたり強固で安定な接続状態を維持できる半導体装置を提供することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of maintaining a strong and stable connection state with an external circuit board for a long period of time.
本発明によれば、上面に支持フレームを有する配線基板と、底面に半田バンプを有し且つ該半田バンプを介して配線基板の上面にフリップチップ実装された半導体素子と、配線基板の上面を覆うように配置され且つ前記支持フレーム及び半導体素子に接着固定された放熱板とからなる半導体装置において、
前記配線基板の上面には、前記半導体素子と支持フレームとの間に、該半導体素子を取り囲むように補強フレームが設けられていることを特徴とする半導体装置が提供される。
According to the present invention, a wiring substrate having a support frame on the top surface, a semiconductor element having solder bumps on the bottom surface and flip-chip mounted on the top surface of the wiring substrate via the solder bumps, and covering the top surface of the wiring substrate In the semiconductor device comprising the heat sink arranged and fixed to the support frame and the semiconductor element,
A semiconductor device is provided, wherein a reinforcing frame is provided on the upper surface of the wiring board between the semiconductor element and a support frame so as to surround the semiconductor element.
本発明の半導体装置においては、配線基板上面に搭載された半導体素子の周囲に補強フレームを設けることにより、半導体素子と配線基板を構成する絶縁基板との熱膨張差に起因する配線基板の上に凸の反り変形を有効に回避することができる。従って、この半導体装置は、半田バンプを用いてプリント基板などの外部回路基板に実装した場合でも、配線基板の上記反り変形が抑制されているため、この半田バンプに発生する熱応力を低減することができ、長期間にわたり正確、かつ強固な電気的接続させることが可能となる。 In the semiconductor device of the present invention, a reinforcing frame is provided around the semiconductor element mounted on the upper surface of the wiring board, so that the semiconductor element is placed on the wiring board due to a difference in thermal expansion between the semiconductor element and the insulating substrate constituting the wiring board. Convex warpage deformation can be effectively avoided. Therefore, even when this semiconductor device is mounted on an external circuit board such as a printed board using solder bumps, the warping deformation of the wiring board is suppressed, so that the thermal stress generated on the solder bumps can be reduced. Therefore, accurate and strong electrical connection can be achieved over a long period of time.
本発明において、前記配線基板は、樹脂製絶縁基板に配線パターンを形成したものであることが好ましい。即ち、樹脂製絶縁基板は、成形が容易であり、その薄肉化を容易に実現することができるからである。しかも、通常、この厚みを薄くすると、半導体素子と絶縁基板との熱膨張差に起因する反り変形が大きくなり、外部回路基板に実装したときの接続部の熱疲労が増大する傾向があるが、本発明では、このような反り変形が有効に抑制されているため、この熱疲労を軽減することができる。 In the present invention, it is preferable that the wiring board has a wiring pattern formed on a resin insulating board. That is, the resin insulating substrate is easy to mold and can be easily thinned. Moreover, usually, when this thickness is reduced, warpage deformation due to the difference in thermal expansion between the semiconductor element and the insulating substrate increases, and thermal fatigue of the connection portion when mounted on the external circuit board tends to increase. In the present invention, since such warpage deformation is effectively suppressed, this thermal fatigue can be reduced.
また、前記補強フレームの高さは、半導体素子の厚みよりも小さく、且つ該補強フレームの上端は、前記放熱板とは非接触であることが好ましい。即ち、放熱板を補強フレームにも接着固定することにより、放熱板の機械的安定性を高めることができるが、補強フレームは、熱伝導性には寄与しない。従って、所定の補強効果が得られる限り、その高さをできるだけ低くし、装置コストの低減や装置の軽量化を図ることが望ましい。 The height of the reinforcing frame is preferably smaller than the thickness of the semiconductor element, and the upper end of the reinforcing frame is not in contact with the heat sink. That is, the mechanical stability of the heat sink can be improved by bonding and fixing the heat sink to the reinforcing frame, but the reinforcing frame does not contribute to the thermal conductivity. Therefore, as long as a predetermined reinforcing effect can be obtained, it is desirable to reduce the height as much as possible to reduce the device cost and the weight of the device.
前記補強フレームは、銅製であることが好ましい。即ち、銅はヤング率が高いため、銅製の補強フレームを使用することにより、薄い厚みで高い補強効果を確保することができる。 The reinforcing frame is preferably made of copper. That is, since copper has a high Young's modulus, a high reinforcing effect can be ensured with a thin thickness by using a copper reinforcing frame.
また、前記補強フレームとして、有機樹脂製のものも好適に使用することができる。エポキシ樹脂に代表される有機樹脂製の補強フレームは、銅製のものに比してヤング率が小さいため、その分、厚くする必要があるが、安価であり、また配線基板を構成する樹脂に近似した熱膨張係数を有しているという利点がある。 Moreover, the thing made from organic resin can also be used suitably as said reinforcement frame. Reinforcing frames made of organic resin, typified by epoxy resin, have a smaller Young's modulus compared to those made of copper, so it is necessary to make it thicker, but it is inexpensive and approximates the resin that makes up the wiring board There is an advantage that it has a thermal expansion coefficient.
本発明において、前記補強フレームは、実装された半導体素子と同心相似形に配置されており、且つ該補強フレームの各辺部の内側長さは、該半導体素子の対応する辺の長さの1.2倍以下であることが好ましい。即ち、半導体素子と同心相似形に配置することにより、半導体素子の周囲で均等な反り変形抑止効果を達成することができ、不自然な変形を生じることがなく、また、半導体素子の近傍に配置することにより、その反り変形抑止効果を高めることができる。 In the present invention, the reinforcing frame is arranged concentrically similar to the mounted semiconductor element, and the inner length of each side portion of the reinforcing frame is 1 of the corresponding side length of the semiconductor element. .2 or less is preferable. That is, by arranging concentrically similar to the semiconductor element, it is possible to achieve a uniform warpage deformation suppressing effect around the semiconductor element, without causing unnatural deformation, and in the vicinity of the semiconductor element. By doing so, the curvature deformation inhibitory effect can be heightened.
本発明では、前記配線基板の裏面には、前記半導体素子に導通し且つ半導体素子底面に形成された半田バンプよりも低融点の半田バンプが設けられており、該低融点半田バンプを介して外部回路基板に半導体装置を実装することが好ましい。即ち、低融点半田バンプを用いて外部回路基板に実装した場合において、前述した反り変形抑止効果により、外部回路基板との接合部である半田バンプの熱疲労を有効に軽減し、長期にわたって確実な接続信頼性を確保することができる。また、外部回路基板との接合に低融点の半田バンプを用いることにより、外部回路基板への実装のための熱処理により、配線基板と半導体素子との接合部の半田バンプの破損等を有効に回避することができる。 In the present invention, the back surface of the wiring board is provided with solder bumps that are conductive to the semiconductor element and have a lower melting point than the solder bumps formed on the bottom surface of the semiconductor element. It is preferable to mount the semiconductor device on the circuit board. That is, when mounted on an external circuit board using a low-melting-point solder bump, the thermal deformation of the solder bump, which is a joint portion with the external circuit board, is effectively reduced by the above-described warpage deformation suppressing effect, which is ensured over a long period of time. Connection reliability can be ensured. Also, by using solder bumps with a low melting point for bonding to the external circuit board, it is possible to effectively avoid damage to the solder bumps at the joint between the wiring board and the semiconductor element by heat treatment for mounting on the external circuit board. can do.
本発明を、添付図面に示す具体例に基づいて説明する。
図1は、本発明の半導体装置の好適な構造の一例を示す断面図であり、図2は、図1の半導体装置の要部である配線基板の半導体素子搭載面を示す平面図である。
The present invention will be described based on specific examples shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a preferred structure of the semiconductor device of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor element mounting surface of a wiring board which is a main part of the semiconductor device of FIG.
図1に示された本発明の半導体装置は、図3に示された公知の半導体装置と同様、BGA(Ball Grid Array)タイプのフリップチップパッケージによる半導体装置であり、大略すると半導体素子1、配線基板2、放熱板3等からなっており、基本的な構造は、図3の半導体装置と共通している。 The semiconductor device of the present invention shown in FIG. 1 is a BGA (Ball Grid Array) type flip chip package semiconductor device, similar to the known semiconductor device shown in FIG. The basic structure is the same as that of the semiconductor device shown in FIG.
半導体素子1は、例えばシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム砒素(GaAs)などの半導体、特にシリコンを用いた回路素子であり、その底面に複数の半田バンプ5が設けられている。この半田バンプ5を、配線基板2の上面に形成された配線パターン(図示せず)に半田溶融しフリップチップ実装することにより、配線基板2の上面に半導体素子1が搭載される。
The semiconductor element 1 is a circuit element using a semiconductor such as silicon (Si), germanium (Ge), and gallium arsenide (GaAs), particularly silicon, and a plurality of
配線基板2は、樹脂製の絶縁基板に所定の配線パターンを形成したものであり、セラミック製絶縁基板を用いたものに比して生産コストが安価であり、半導体装置の製品コストの低減を図っている。また、薄肉化の点でも、セラミック製絶縁基板に比して有利である。このような絶縁基板の構成に用いる樹脂としては、例えば、ガラス繊維入りエポキシ樹脂などが好適に使用されるが、ガラス繊維入りエポキシ樹脂以外の他の樹脂により構成されていてもよく、例えば可撓性の高い樹脂材料により形成したいわゆるフレキシブル・プリント基板であってもよい。この配線基板2は、上記のような樹脂からなる絶縁層を積層させた多層構造を有していてもよく、各絶縁層の層間にも配線パターンを形成することもできる。このような配線基板は、例えば、厚みが1mm以下の薄肉の基板として使用することができる。
The
尚、配線パターンは、銅、銀、金などの低抵抗導体を含有するペーストをスクリーン印刷等により所定のパターンで施し、焼付けることにより形成することができる。また、銅箔などを貼り付けてエッチングなどにより所定のパターンに加工することによっても形成することができる。 The wiring pattern can be formed by applying a paste containing a low resistance conductor such as copper, silver or gold in a predetermined pattern by screen printing or the like and baking it. It can also be formed by attaching a copper foil or the like and processing it into a predetermined pattern by etching or the like.
半導体素子1の底面に設けられる半田バンプ5としては、高融点半田、例えば鉛を90%以上含有するものを使用することが好ましく、このような高融点半田の使用により、この半導体装置をプリント基板等の外部回路基板に実装する際の加熱などでの再溶融を防止できる。
As the
上記の半田バンプ5を配線基板2の上面に形成された配線パターンに接続して加熱溶融することにより、半導体素子1が配線基板2の上面に実装されるわけであるが、通常、半導体素子1と配線基板2との接続部には、熱硬化性樹脂からなるアンダーフィル6が充填されており、半田バンプ5がアンダーフィル6内に埋め込まれている。このアンダーフィル6を加熱硬化することにより、半導体素子1は、配線基板2にしっかりと固定されると同時に、その可撓性により、両者の間に生じる応力を緩和し、半田バンプ5の破壊などによる断線等を防止するようになっている。
The semiconductor element 1 is mounted on the upper surface of the
配線基板2の裏面には、外部回路基板との接続用端子となる半田ボール7が配設されている。図示されていないが、配線基板2の内部には、スルーホールに低抵抗導体を充填することにより形成されたビアホール導体が形成されており、配線基板2の裏面には、このビアホール導体によって上面の配線パターンに電気的に接続された接続パッド(前述した低抵抗導体からなる)が形成されており、この接続パッドに、上記の半田ボール7が接合されている。即ち、この半田ボール7は、配線基板2の上面に搭載された半導体素子1と電気的に接続されたものとなっている。
Solder balls 7 serving as terminals for connection to an external circuit board are disposed on the back surface of the
半田ボール7としては、半田バンプ5よりも低融点の材料、例えば、鉛含量の小さい錫−鉛合金などから形成されているものが好適である。即ち、この半導体装置は、この半田ボール7を、外部回路基板の配線パターン上に載置して加熱溶融することにより、外部回路基板上に実装されるが、半田ボール7として、半田バンプ5よりも低融点の半田を用いることにより、外部回路基板への実装に際しての半田バンプ5の溶融を防止することができ、半導体素子1との接続信頼性を確保することができる。
The solder ball 7 is preferably made of a material having a melting point lower than that of the
放熱板3は、半導体素子1の動作により発生する熱を放熱するものであり、例えば銅やアルミニウムなどの熱伝導性の高い金属材料により形成され、広い放熱領域を設けられるように配線基板2の上面全体を覆うように配置される。この放熱板3は、ペースト材8により、半導体素子1の上面に接着されている。
The heat radiating plate 3 radiates heat generated by the operation of the semiconductor element 1. The heat radiating plate 3 is formed of a metal material having high thermal conductivity such as copper or aluminum, and is formed on the
ペースト材8としては、金属フィラー(例えば銀)入り樹脂ペースト、非金属フィラー(例えばシリコン)入り樹脂ペースト、又はロウ材(例えば半田)等の比較的熱伝導性が良く、強い接着力を有する材料が使用され、半導体素子1に発生した熱が放熱板3に速やかに伝熱すようになっている。 The paste material 8 is a material having a relatively good thermal conductivity and a strong adhesive force, such as a resin paste containing a metal filler (eg, silver), a resin paste containing a non-metal filler (eg, silicon), or a brazing material (eg, solder). Is used, and heat generated in the semiconductor element 1 is quickly transferred to the heat radiating plate 3.
また、配線基板2の上面(即ち、半導体素子1の搭載面)には、図2に示されているように、支持フレーム4が設けられており、放熱板3は、この支持フレーム4の上端に接着剤9により接着固定されており、これにより、放熱板3は安定に保持され、その機械的安定性が高められている。上記でも説明したように、広い放熱領域を確保することが望ましいため、支持フレーム4は、通常、配線基板2の上面の周縁部に設け、放熱板3をできるだけ大面積とすることが好ましい。この支持フレーム4は、例えば、配線基板2を構成する絶縁基板と同種の樹脂材料や、金属等の剛性材料で形成され、予め配線基板2と一体に形成されていてもよいし、接着剤9によって、放熱板3に接着固定しておき、放熱板3を装着する際に、配線基板2に固定されるようにしてもよい。また、この支持フレーム4は、接着剤9により配線基板2に接着固定してもよい。放熱板3と支持フレーム4との接着に用いる接着剤9或いは支持フレーム4と配線基板2との接着に用いる接着剤としては、半田等のロウ材や熱可塑性樹脂のペーストなどが使用される。
Further, as shown in FIG. 2, a support frame 4 is provided on the upper surface of the wiring board 2 (that is, the mounting surface of the semiconductor element 1), and the heat radiating plate 3 is arranged at the upper end of the support frame 4. The heat radiating plate 3 is held stably and its mechanical stability is enhanced. As described above, since it is desirable to secure a wide heat dissipation area, it is preferable that the support frame 4 is usually provided on the peripheral edge of the upper surface of the
図1及び図2を参照して、本発明においては、上記配線基板2の上面に、半導体素子1を取り囲むように補強フレーム10が設けられる。既に述べた通り、この半導体装置は、前述した半田ボール7を用いてプリント基板などの外部回路基板に実装して使用に供されるが、半導体素子1のON/OFFによる発熱・冷却の繰り返しにより、上記熱膨張差によって上に凸の反り変形を生じるという問題がある。このような反り変形が生じると、外部回路基板と半導体装置との接続端子である半田ボール7が熱疲労し、断線などを生じてしまうが、本発明では、補強フレーム10によって、半導体素子1と配線基板2との熱膨張差に起因する配線基板の上に凸の反り変形を有効に回避することができるため、半田ボール7の熱疲労を有効に回避し、接続信頼性を高めることができるのである。特に、配線基板2の厚みを薄くするほど、上記熱膨張差による反り変形が著しくなり、接続信頼性が損なわれるが、本発明では、補強フレーム10の形成により、例えば配線基板2の厚みを0.5mm以下と極めて薄くした場合にも、接続信頼性を確保することができる。
With reference to FIGS. 1 and 2, in the present invention, a reinforcing
本発明において、補強フレーム10の高さは、放熱板3の装着に悪影響を与えない限り特に制限されず、例えば放熱板3と接触させることも可能であるが、基本的には、半導体素子1の厚みよりも小さくし、放熱板3とは非接触とすることが好ましい。即ち、この補強フレーム10は、熱伝導性を高めるものではないため、上記反り変形を防止できる限り、その高さをできるだけ低くし、装置コストの低減や装置の軽量化を図ることが望ましいからである。補強フレーム10の高さは、その材質や厚みによっても異なるが、通常、0.2mm以上とすることが好ましい。
In the present invention, the height of the reinforcing
補強フレーム10の材質は、特に制限されず、金属製、有機樹脂製の何れであってもよいが、銅製或いはエポキシ樹脂などの樹脂製であることが好ましい。即ち、銅はヤング率が高いため、銅製の補強フレーム10を使用することにより、薄い厚みで高い補強効果を確保することができる。また、エポキシ樹脂等の有機樹脂製のものは、銅製のものに比してヤング率が小さいため、その分、厚くする必要があるが、安価であり、また配線基板を構成する樹脂に近似した熱膨張係数を有しているという利点がある。このような補強フレーム10は、前述した接着剤によって配線基板2の上面に接着固定することができるが、樹脂製の補強フレーム10の場合には、配線基板と一体に成形することもできる。また、半導体素子1を実装した後に、配線基板10の上面に補強フレーム10を設けることもできる。
The material of the reinforcing
また、図2に示されているように、補強フレーム10は、実装された半導体素子1と同心相似形(即ち、矩形状)に配置されていることが好ましい。半導体素子1と同心相似形に配置することにより、半導体素子1の周囲で均等な反り変形抑止効果を達成することができ、不自然な変形を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the reinforcing
また、このような補強フレーム10の各辺部の内側長さLは、半導体素子1の対応する辺の長さWの1.2倍以下であることが好ましい。半導体素子1の近傍に配置することにより、その反り変形抑止効果を高めることができ、半導体素子1からあまり離して配置すると、反り変形抑止効果が低下するからである。
In addition, the inner length L of each side portion of the reinforcing
以下の半導体素子1、配線基板2及び放熱板3を用意した。
半導体素子1:底面に半田バンプを有するシリコンチップ
大きさ;15mm平方
厚さ;0.6mm
配線基板2;上面に銅製配線パターン、下面に半田ボール7が形成され、配線パターンと半田ボール7とはビアホール導体で接続されたガラスエポキシ樹脂製
大きさ;40mm平方
厚さ;0.7mm
支持フレーム;外形40mm平方、内径26mm平方、厚さ0.7mms
放熱板;アルミ製
大きさ;40mm平方
厚さ0.5mm
The following semiconductor element 1,
Semiconductor element 1: Silicon chip having solder bumps on the bottom surface Size: 15 mm Square thickness: 0.6 mm
Support frame; 40mm square outer diameter, 26mm square inner diameter, 0.7mms thick
Heat sink: Aluminum Size: 40mm square, thickness 0.5mm
上記の配線基板2に、半導体素子1を半田パンプを介して実装した後、表1に示す材質及び大きさの正方形の補強フレーム10(高さ0.4mm)をロウ材で図2に示されているようにして配線基板2の上面に接着固定して半導体パッケージを作製した。また、比較のために、補強フレーム10を設けない半導体パッケージも作製した。
After the semiconductor element 1 is mounted on the
このパッケージを、プリント基板に実装し、信頼性試験の寿命サイクル数を比較した。信頼性試験は、大気の雰囲気にて−40℃と125℃の各温度に制御した恒温槽に試験サンプルを25分/25分の保持を1サイクルとして、最高3500サイクル繰り返した。そして、100サイクル毎にプリント基板の配線導体とパッケージとの電気抵抗を測定し、電気抵抗に変化が現れるまでのサイクル数を表1に示した。 This package was mounted on a printed circuit board, and the life cycle number of the reliability test was compared. The reliability test was repeated for a maximum of 3500 cycles, with one cycle of holding the test sample at 25 minutes / 25 minutes in a thermostat controlled at −40 ° C. and 125 ° C. in an air atmosphere. Then, the electrical resistance between the wiring conductor of the printed circuit board and the package was measured every 100 cycles, and Table 1 shows the number of cycles until a change appears in the electrical resistance.
表1より明らかなように、補強フレームを設けた本発明の半導体装置(パッケージ)は、2700サイクルまで、特に3500サイクルを越えても抵抗変化は全く認められず、極めて安定で良好な電気的接続状態を維持できた。しかし、補強フレームを設けていないパッケージでは、2500サイクル未満の早い段階から抵抗変化が検出され、実装後の信頼性に欠けることがわかった。 As is clear from Table 1, the semiconductor device (package) of the present invention provided with the reinforcing frame shows no change in resistance at all up to 2700 cycles, especially 3500 cycles, and is extremely stable and good electrical connection. I was able to maintain the state. However, in the package not provided with the reinforcing frame, a change in resistance was detected from an early stage of less than 2500 cycles, and it was found that reliability after mounting was lacking.
1:半導体素子
2:配線基板
3:放熱板
4:支持フレーム
5:半田バンプ
7:半田ボール
10:補強フレーム
1: Semiconductor element 2: Wiring board 3: Heat sink 4: Support frame 5: Solder bump 7: Solder ball 10: Reinforcement frame
Claims (7)
前記配線基板の上面には、前記半導体素子と支持フレームとの間に、該半導体素子を取り囲むように補強フレームが設けられていることを特徴とする半導体装置。 A wiring board having a support frame on the top surface, a semiconductor element having solder bumps on the bottom surface and flip-chip mounted on the top surface of the wiring board via the solder bumps, and disposed so as to cover the top surface of the wiring board; In a semiconductor device comprising a support frame and a heat sink bonded and fixed to a semiconductor element,
A semiconductor device, wherein a reinforcing frame is provided on an upper surface of the wiring board between the semiconductor element and a support frame so as to surround the semiconductor element.
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