JP2006128441A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に複数のボール電極が配置された半導体素子の実装構造に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor element mounting structure in which a plurality of ball electrodes are arranged.
従来、複数のボール電極がアレイ状に配置された半導体素子のパッケージと、前記半導体素子が実装される回路基板との間のはんだ接合部の信頼性向上のため、はんだ接合部の応力を低減させる方法が採られてきた。 Conventionally, in order to improve the reliability of a solder joint between a package of a semiconductor element in which a plurality of ball electrodes are arranged in an array and a circuit board on which the semiconductor element is mounted, the stress at the solder joint is reduced. A method has been adopted.
これは、半導体素子・パッケージ・ボール電極・回路基板相互で、線膨張係数が異なるため、熱が加わるとそれぞれ膨張率が異なり、接合部であるボール電極に大きな応力が加わって、接合部の寿命が短くなる虞がある。 This is because the coefficient of linear expansion differs among semiconductor elements, packages, ball electrodes, and circuit boards, so when heat is applied, the coefficients of expansion differ, and a large stress is applied to the ball electrode that is the joint, resulting in the life of the joint. May be shortened.
そのため、従来からボール電極に加わる熱応力を低減する方法として、例えば、特許文献1に記載された、パッケージの一部分の厚さを薄くし、パッケージの熱による反りを最小限に抑えるものが知られている。
Therefore, as a conventional method for reducing the thermal stress applied to the ball electrode, for example, a method described in
又、半導体素子を回路基板両面に実装した形態でのはんだ接合部における熱応力を低減する方法として、例えば、特許文献2に記載された、回路基板表裏に実装された半導体素子のはんだ接合部が回路基板表裏で同位置にならないように配置するもの等が知られている。 Further, as a method for reducing the thermal stress at the solder joint in the form in which the semiconductor element is mounted on both sides of the circuit board, for example, the solder joint of the semiconductor element mounted on the front and back of the circuit board described in Patent Document 2 is provided. There are known ones that are arranged so as not to be in the same position on the front and back of the circuit board.
実装の高密度化に伴い、半導体素子を回路基板両面に実装する形態が増加している。半導体素子を両面実装された場合、相手側の半導体素子により、変形が拘束され、回路基板が自由に曲がらなくなるため、半導体素子を回路基板の片面のみに実装した場合よりも、はんだ接合部の信頼性が大幅に低下する虞がある、そのため、はんだ接合部の信頼性を向上させる必要がある。 As the mounting density increases, the number of semiconductor elements mounted on both sides of a circuit board is increasing. When a semiconductor element is mounted on both sides, deformation is restrained by the semiconductor element on the other side, and the circuit board cannot be bent freely. Therefore, the reliability of the solder joint is more reliable than when the semiconductor element is mounted only on one side of the circuit board. Therefore, it is necessary to improve the reliability of the solder joint.
上記従来例のうち、特許文献1(特開平11−289031号公報)に記載のパッケージのパット電極より内側の一部分の厚さを薄くする方法は、半導体素子を回路基板片面に実装した場合でのはんだ接合部の信頼性向上のためのものである。 Among the above conventional examples, the method of reducing the thickness of a portion inside the pad electrode of the package described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-289031) is a case where a semiconductor element is mounted on one side of a circuit board. This is to improve the reliability of the solder joint.
又、特許文献2(特許第2634351号公報)に記載の半導体素子を回路基板両面に配置した方法は、半導体素子がリードで接合される形態のもので、本発明の複数のボール電極がアレイ状に形成された形状のものとは異なる。 Further, the method of arranging the semiconductor elements described in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 2634351) on both sides of the circuit board is a form in which the semiconductor elements are joined by leads, and the plurality of ball electrodes of the present invention are arranged in an array. It is different from the shape formed in the above.
前記複数のボール電極がアレイ状に形成された半導体素子を、特許文献2に記載されたように、相手側接合部と干渉しない位置で回路基板両面に配置しようとすると、現実的には表裏の半導体素子を完全にずらした位置でないと実装できない。 When the semiconductor elements in which the plurality of ball electrodes are formed in an array are arranged on both sides of the circuit board at positions where they do not interfere with the mating joint as described in Patent Document 2, in reality, Mounting is not possible unless the semiconductor element is completely displaced.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、回路基板の両面に実装された半導体素子のボール電極部分の熱応力を低減でき、接合信頼性の向上を図ることができる半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to reduce the thermal stress of the ball electrode portions of the semiconductor element mounted on both sides of the circuit board and to improve the bonding reliability. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be used.
上記目的を達成するため、本発明は、回路基板の両面に配置された半導体素子を備える半導体装置において、回路基板を介して第1の半導体素子の最外ボール電極部に対応した位置で、反対側に位置する第2の半導体素子のパッケージ上面に突起を設けることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor device including semiconductor elements disposed on both sides of a circuit board, at a position corresponding to the outermost ball electrode portion of the first semiconductor element through the circuit board. A protrusion is provided on the upper surface of the package of the second semiconductor element located on the side.
本発明によれば、回路基板の両面に実装された半導体素子のボール電極部分の熱応力を低減でき、接合信頼性の向上を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermal stress of the ball | bowl electrode part of the semiconductor element mounted on both surfaces of the circuit board can be reduced, and improvement of joining reliability can be aimed at.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and various technically preferable limitations are given. However, unless otherwise stated, the present invention is limited to these embodiments. It is not limited.
<実施の形態1>
図1は本発明の半導体装置をパッケージ上面側から見た斜視図である。
<
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor device of the present invention as viewed from the upper surface side of a package.
本発明の半導体装置での半導体素子10は、ICチップ13、パッケージ11、パッケージ突起部12、半導体素子接続部14、複数のボール電極16から構成されている。
The
前記半導体素子接続部は、インターポーザと電極パッドから構成されている。前記インターポーザの材質は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂である。 The semiconductor element connection portion is composed of an interposer and an electrode pad. The material of the interposer is, for example, an epoxy resin or a polyimide resin.
前記半導体素子接続部は、図示しないが、前記半導体素子10と前記複数のボール電極16とを適宜接続する配線が構成されている。
Although not shown in the drawing, the semiconductor element connection portion is configured with a wiring for appropriately connecting the
前記ICチップ13は、その裏面に設けられた複数の電極(図示せず)を通じて前記半導体素子接合部に接続されている。材質は、シリコンである。このICチップ13は、パッケージによってこれを保護するようにパッケージングされている。材質は、例えばエポキシ樹脂である。 The IC chip 13 is connected to the semiconductor element junction through a plurality of electrodes (not shown) provided on the back surface thereof. The material is silicon. The IC chip 13 is packaged so as to protect it by a package. The material is, for example, an epoxy resin.
前記パッケージ11の上面には、概略直方体のパッケージ突起部12が設けられている。このパッケージ11の材質は、例えばパッケージ材料と同じエポキシ樹脂である。
On the upper surface of the package 11, a
前記パッケージ突起12は、前記パッケージ11と同一樹脂で一体成形されるか、剛性の高い別部材で構成され、接着剤等によりパッケージ11の上面に接着される。
The
前記複数のボール電極16は、前記パッケージ11の裏面に概略アレイ状に配置されている。尚、複数のボール電極16の材質は、例えば鉛フリーはんだである。
The plurality of
図2(a)は本発明の半導体装置を回路基板両面に実装した斜視図、図2(b)は平面図、図2(c)は側面図である。 2A is a perspective view in which the semiconductor device of the present invention is mounted on both sides of the circuit board, FIG. 2B is a plan view, and FIG. 2C is a side view.
前記半導体素子が実装される回路基板100には、前記パッケージの複数のボール電極に対応した位置にアレイ状に端子を設け(図示せず)、パッケージとは、図2(c)に示すように、前記複数のボール電極のはんだで接合される。材質は、例えばガラスエポキシ樹脂である。
The
実装された状態の半導体素子のサフィックスは、表面側に実装された、第1の半導体が10a,11a,12a…、裏面側に実装された第2の半導体が10b,11b,12b…である。 The suffixes of the mounted semiconductor elements are 10a, 11a, 12a... For the first semiconductor mounted on the front surface side, and 10b, 11b, 12b... For the second semiconductor mounted on the back surface side.
回路基板の表裏に実装された第1の半導体と第2の半導体は、図2(b)に示すように、相互に水平方向にずれた状態で実装されている。 As shown in FIG. 2B, the first semiconductor and the second semiconductor mounted on the front and back of the circuit board are mounted in a state shifted from each other in the horizontal direction.
回路基板の表面側に実装された半導体素子の最外部ボール電極位置に対応した、回路基板の裏面側に実装された半導体素子の上面に直方体形状のパッケージ突起部を設けている。 A rectangular parallelepiped package protrusion is provided on the upper surface of the semiconductor element mounted on the back side of the circuit board corresponding to the position of the outermost ball electrode of the semiconductor element mounted on the front side of the circuit board.
一方、回路基板の裏面側に実装された半導体素子の最外部ボール電極位置に対応した、回路基板の表面側に実装された半導体素子の上面に直方体形状のパッケージ突起部を設けている。 On the other hand, a rectangular parallelepiped package protrusion is provided on the upper surface of the semiconductor element mounted on the front surface side of the circuit board corresponding to the position of the outermost ball electrode of the semiconductor element mounted on the back surface side of the circuit board.
図11(a)は従来例の半導体装置をパッケージ側から見た平面図、図11(b)は従来例の半導体装置の側面図である。これらの図を用いて、半導体装置の構成について説明する。 FIG. 11A is a plan view of a conventional semiconductor device viewed from the package side, and FIG. 11B is a side view of the conventional semiconductor device. The configuration of the semiconductor device will be described with reference to these drawings.
本発明の半導体装置での半導体素子70は、ICチップ73、パッケージ71、半導体素子接続部74、複数のボール電極76から構成されている。
The semiconductor element 70 in the semiconductor device according to the present invention includes an IC chip 73, a
前記半導体素子接続部74は、インターポーザと電極パッドから構成されている。前記インターポーザの材質は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂である。 The semiconductor element connecting portion 74 is composed of an interposer and electrode pads. The material of the interposer is, for example, an epoxy resin or a polyimide resin.
前記半導体素子接続部74には、前記半導体素子70と前記複数のボール電極76とを適宜接続する配線が構成されている(図示せず)。
The semiconductor element connection portion 74 is configured with wiring (not shown) for appropriately connecting the semiconductor element 70 and the plurality of
前記ICチップ73は、その裏面に設けられた複数の電極8図示せず)を通じて前記半導体素子接合部74に接続されている。材質は、シリコンである。 The IC chip 73 is connected to the semiconductor element junction 74 through a plurality of electrodes 8 (not shown) provided on the back surface thereof. The material is silicon.
前記ICチップ73は、パッケージ71によってこれを保護するようにパッケージングされている。材質は、例えばエポキシ樹脂である。
The IC chip 73 is packaged by a
次に、パッケージが熱で変形する現象を説明する。 Next, the phenomenon that the package is deformed by heat will be described.
図12は回路基板の片面に従来の半導体素子を実装したものが熱変形した状態を示す側面図である。 FIG. 12 is a side view showing a state in which a conventional semiconductor element mounted on one side of a circuit board is thermally deformed.
図12に示すように、回路基板に実装された従来の半導体素子70を考える。 Consider a conventional semiconductor device 70 mounted on a circuit board as shown in FIG.
複数のボール電極の数は任意の個数で記載している。 The number of the plurality of ball electrodes is described as an arbitrary number.
ICチップ、パッケージ及び半導体素子が実装される回路基板の線膨張係数を比較する。半導体素子の物性をシリコン、パッケージをエポキシ樹脂、半導体素子が実装される回路基板の物性をガラスエポキシ樹脂とすると、シリコンの線膨張係数は、エポキシ樹脂やガラスエポキシ樹脂の線膨張係数に比べて約1桁小さい。又、エポキシ樹脂とガラスエポキシ樹脂の線膨張係数も必ずしも同じではない。 The linear expansion coefficients of circuit boards on which IC chips, packages, and semiconductor elements are mounted are compared. If the physical properties of the semiconductor element are silicon, the package is epoxy resin, and the physical properties of the circuit board on which the semiconductor element is mounted are glass epoxy resin, the linear expansion coefficient of silicon is about the linear expansion coefficient of epoxy resin or glass epoxy resin. An order of magnitude smaller. Moreover, the linear expansion coefficient of an epoxy resin and a glass epoxy resin is not necessarily the same.
このため、半導体素子等の発熱により、パッケージの温度が上昇すると、線膨張係数の小さいICチップを含むパッケージの伸びに対して、回路基板の伸びの方が大きくなり、図12に示すような反りを生じる。電源が切られ、半導体素子等の発熱が無くなると、反りは無くなる。これより、パッケージと回路基板を接続しているボール電極部に繰り返し剪断応力が加わり、ボール電極部にひずみが蓄積し、やがて破断に至る。 For this reason, when the temperature of the package rises due to heat generation of the semiconductor element or the like, the elongation of the circuit board becomes larger than the elongation of the package including the IC chip having a small linear expansion coefficient, and the warp as shown in FIG. Produce. When the power is turned off and the semiconductor element or the like no longer generates heat, the warp disappears. As a result, a shear stress is repeatedly applied to the ball electrode portion connecting the package and the circuit board, and strain accumulates in the ball electrode portion, leading to breakage.
このとき、複数のボール電極部のうち、パッケージの四隅に配置されたボール電極や、ICチップとパッケージ境界部に配置されたボール電極に加わる応力が大きく、寿命も短い傾向にある。 At this time, among the plurality of ball electrode portions, the stress applied to the ball electrodes disposed at the four corners of the package and the ball electrodes disposed at the boundary between the IC chip and the package tends to be large and the life tends to be short.
四隅に配置されたボール電極の応力が高いのは、熱膨張は長さに比例して大きくなるためで、パッケージの対角線上の線膨張差が一番大きい。 The stress of the ball electrodes arranged at the four corners is high because the thermal expansion increases in proportion to the length, and therefore the linear expansion difference on the diagonal line of the package is the largest.
又、ICチップとパッケージ境界部に配置されたボール電極の応力が高いのは、パッケージが、ICチップの近くで、熱膨張率の小さいICチップに拘束され、回路基板との熱膨張差が大きくなるためである。 In addition, the stress of the ball electrode arranged at the boundary between the IC chip and the package is high because the package is restrained by the IC chip having a small coefficient of thermal expansion near the IC chip, and the thermal expansion difference from the circuit board is large. It is to become.
図13は回路基板の両面に半導体素子を実装したものが熱変形した状態を示す側面図である。 FIG. 13 is a side view showing a state in which a semiconductor element mounted on both sides of a circuit board is thermally deformed.
図13に示すように、同一形状の従来の半導体素子が回路基板の両面に100%重なった状態で実装された場合、半導体素子の相互干渉によって、回路基板の片側のみ実装されたときのように反ることができなため、ボール電極に加わる熱応力が緩和できず、片側のみに実装されたときよりも、より寿命が短くなる。 As shown in FIG. 13, when a conventional semiconductor element having the same shape is mounted with 100% overlapping on both sides of the circuit board, it is as if only one side of the circuit board is mounted due to mutual interference of the semiconductor elements. Since it cannot be warped, the thermal stress applied to the ball electrode cannot be relaxed, and the life is shorter than when it is mounted only on one side.
図14は回路基板の両面に半導体素子を実装したものが熱変形した状態を示す側面図である。 FIG. 14 is a side view showing a state where a semiconductor element mounted on both sides of a circuit board is thermally deformed.
図14は、表裏の半導体素子が、水平方向に概略25%ずれた状態で重なったケースを示しており、100%重なったときとは異なり、複雑な熱変形を起こす。 FIG. 14 shows a case in which the semiconductor elements on the front and back sides overlap with each other in a state of being shifted by approximately 25% in the horizontal direction. Unlike the case where the semiconductor elements overlap each other by 100%, complicated thermal deformation occurs.
回路基板を挟んで、相手側の半導体素子が存在している部分では、相互干渉により反りが生じ難い。ところが、相手側の半導体素子が存在しない部分では、干渉がないため反りが生じる。 In the portion where the semiconductor element on the other side is present across the circuit board, warpage is unlikely to occur due to mutual interference. However, in a portion where the counterpart semiconductor element does not exist, warpage occurs because there is no interference.
図14の左側部分で更に詳しく説明する。 This will be described in more detail in the left part of FIG.
図13に示すように、回路基板の両面に100%重なった状態から、回路基板表面側に実装された第1の半導体素子71aが図面左側に移動して行くと、第1の半導体素子71aのボール電極が、回路基板下面側に実装された第2の半導体素子71bの最外部分のボール電極より外側に来たところで、順次パッケージが反り始める。
As shown in FIG. 13, when the
つまり、前記第1の半導体素子71aにとって、回路基板を介して反対側に実装された前記第2の半導体素子71bの干渉が無くなるためである。
That is, the
この結果、回路基板下面側に実装された第2の半導体素子の最外部に当たるボール電極に、第1の半導体素子の反りの影響も加わって、大きな剪断応力が掛かるようになる。 As a result, a large shear stress is applied to the ball electrode, which is the outermost part of the second semiconductor element mounted on the lower surface side of the circuit board, due to the influence of the warp of the first semiconductor element.
更に、パッケージの反りが生じる部分にICチップのエッジ部がある場合は、パッケージとの線膨張係数差が大きいため、その影響も加味され反り量が更に大きくなる傾向にある。 Further, when the edge portion of the IC chip is in a portion where the warpage of the package occurs, the difference in linear expansion coefficient from the package is large, and the influence thereof is taken into consideration and the warpage amount tends to be further increased.
図14の右側部分も上下関係が逆転するだけで同じ現象が発生する。 The same phenomenon occurs in the right portion of FIG.
次に、本実施の形態に係る半導体素子の形状による熱変形について述べる。 Next, thermal deformation due to the shape of the semiconductor element according to the present embodiment will be described.
図3は回路基板の両面に半導体素子を実装したものが熱変形した状態を示側面図である。回路基板表面に第1の半導体素子、回路基板裏面に第2の半導体素子が実装されている。 FIG. 3 is a side view showing a state in which a semiconductor element mounted on both sides of a circuit board is thermally deformed. A first semiconductor element is mounted on the front surface of the circuit board, and a second semiconductor element is mounted on the rear surface of the circuit board.
図3は、図2(a)の平面図が示すように、第1と第2の半導体素子が、水平方向に概略25%ずれた状態で重なったケースを示している。 FIG. 3 shows a case in which the first and second semiconductor elements are overlapped with each other while being shifted by about 25% in the horizontal direction, as shown in the plan view of FIG.
回路基板を挟んで、相手側の半導体素子が存在している部分では、相互干渉により反りが生じ難い。ところが、相手側の半導体素子が存在しない部分では、干渉がないため反りが生じる。 In the portion where the semiconductor element on the other side is present across the circuit board, warpage is unlikely to occur due to mutual interference. However, in a portion where the counterpart semiconductor element does not exist, warpage occurs because there is no interference.
図3の左側部分に注目して説明すると、従来例と異なり、パッケージ上面に設けられたパッケージ突起部を設けたことにより、その部分の剛性が高くなり、パッケージの反りが抑制される。 Referring to the left side of FIG. 3, unlike the conventional example, by providing the package protrusion provided on the upper surface of the package, the rigidity of the portion is increased and the warpage of the package is suppressed.
回路基板表面側に実装された第1の半導体素子は、相手側第2の半導体素子の干渉が無くなっても、パッケージが急激に反ることはなく、滑らかに変形する。 The first semiconductor element mounted on the surface side of the circuit board is smoothly deformed without abrupt warping of the package even when the interference of the counterpart second semiconductor element is eliminated.
これにより、回路基板下面側に実装された第2の半導体素子の最外部に当たるボール電極には、従来例ほど大きな剪断応力が加わらない。 Thereby, the ball electrode which hits the outermost part of the 2nd semiconductor element mounted in the circuit board lower surface side does not apply a shear stress as big as the conventional example.
図3の右側部分も上下関係が逆転するだけで同じ現象が発生し、やはり従来例ほど大きな剪断応力が加わらない。 The same phenomenon occurs in the right portion of FIG. 3 just by reversing the vertical relationship, and the shear stress is not as great as in the conventional example.
<実施の形態2>
図4は本発明の実施の形態2に係る半導体装置をパッケージ上面側から見た斜視図である。
<Embodiment 2>
FIG. 4 is a perspective view of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention as viewed from the upper surface side of the package.
本実施の形態に係る半導体装置での半導体素子20は、ICチップ23、パッケージ21、パッケージ突起部22、半導体素子接続部24、複数のボール電極26から構成されている。
The
前記パッケージ21内の半導体素子接続部24には、前記半導体素子20と前記複数のボール電極26とを適宜接続する配線が構成されている(図示せず)。
A wiring for connecting the
前記ICチップ23は、その裏面に設けられた複数の電極(図示せず)を通じて前記半導体素子接合部24に接続されている。材質は、シリコンである。
The IC chip 23 is connected to the
前記ICチップ23は、パッケージ21によってこれを保護するようにパッケージングされている。材質は、例えばエポキシ樹脂である。
The IC chip 23 is packaged by a
前記パッケージ21の上面には、概略L字形のパッケージ突起部22が設けられている。材質は、例えばパッケージ材料と同じエポキシ樹脂である。
A substantially L-shaped package protrusion 22 is provided on the upper surface of the
前記パッケージ突起22は、前記パッケージ21と同一樹脂で一体成形されるか、剛性の高い別部材で構成され、接着剤等によりパッケージ21の上面に接着される。
The package protrusion 22 is integrally formed of the same resin as the
図5(a)は本実施の形態に係る半導体装置を、回路基板の両面に実装した状態の斜視図、図5(b)は同半導体装置を回路基板両面に実装した状態の平面図、図5(c)は同半導体装置を回路基板両面に実装した状態の側面図である。 5A is a perspective view of the semiconductor device according to the present embodiment mounted on both sides of the circuit board, and FIG. 5B is a plan view of the semiconductor device mounted on both sides of the circuit board. FIG. 5C is a side view of the semiconductor device mounted on both sides of the circuit board.
前記半導体素子20が実装される回路回路基板100には、前記パッケージ21の複数のボール電極26及び前記複数の補助ボール電極26に対応した位置にアレイ状に端子を設け(図示せず)、パッケージ21とは、図5(c)に示すように、前記複数のボール電極26のはんだで接合される。材質は、例えばガラスエポキシ樹脂である。
On the
実装された状態の半導体素子20のサフィックスは、表面側に実装された第1の半導体が20a,21a,22a…、裏面側に実装された第2の半導体が20b,21b,22b…である。
The suffix of the
回路基板の表裏に実装された第1の半導体と第2の半導体は、図5(b)に示すように、相互に斜め方向にずれた状態で実装されている。 As shown in FIG. 5B, the first semiconductor and the second semiconductor mounted on the front and back of the circuit board are mounted in a state where they are shifted in an oblique direction.
回路基板の表面側に実装された半導体素子の最外部ボール電極位置に対応した、回路基板の裏面側に実装された半導体素子のパッケージの表面上にL字形のパッケージ突起部が設けられている。 An L-shaped package protrusion is provided on the surface of the package of the semiconductor element mounted on the back side of the circuit board corresponding to the position of the outermost ball electrode of the semiconductor element mounted on the front side of the circuit board.
又、回路基板の裏面側に実装された半導体素子の最外部ボール電極位置に対応した、回路基板の表面側に実装された半導体素子のパッケージの表面上にL字形のパッケージ突起部が設けられている。 Also, an L-shaped package protrusion is provided on the surface of the package of the semiconductor element mounted on the front side of the circuit board corresponding to the position of the outermost ball electrode of the semiconductor element mounted on the back side of the circuit board. Yes.
熱変形の発生原理及びパッケージ突起部による反りの抑制については、実施の形態1に記載した内容と同様である。 The principle of thermal deformation and the suppression of warpage by the package protrusion are the same as those described in the first embodiment.
<実施の形態3>
図6は本発明の実施の形態3に係る半導体装置を示した図であり、図6(a)は平面図、図6(b)は側面図である。
<Embodiment 3>
6A and 6B are diagrams showing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a side view.
本実施の形態に係る半導体装置での半導体素子30は、ICチップ33、パッケージ31、半導体素子接続部34、複数のボール電極36から構成されている。
The
前記パッケージ31内の半導体素子接続部34には、前記半導体素子30と前記複数のボール電極36とを適宜接続する配線が構成されている(図示せず)。
In the semiconductor
前記ICチップ33は、その裏面に設けられた複数の電極(図示せず)を通じて前記半導体素子接合部34に接続されている。材質は、シリコンである。
The
前記ICチップ33は、パッケージ31内の中央部からオフセットした位置に配置されている。又、このICチップ33は、パッケージ31によってこれを保護するようにパッケージングされている。材質は、例えばエポキシ樹脂である。
The
図7(a)は本実施の形態に係る半導体装置を回路基板両面に実装した状態の平面図、図7(b)は同半導体装置を回路基板両面に実装した状態の側面図である。 FIG. 7A is a plan view of the semiconductor device according to the present embodiment mounted on both sides of the circuit board, and FIG. 7B is a side view of the semiconductor device mounted on both sides of the circuit board.
前記半導体素子30が実装される回路回路基板100には、前記パッケージ31の複数のボール電極36及び前記複数の補助ボール電極36に対応した位置にアレイ状に端子を設け(図示せず)、パッケージ31とは、図6(b)に示すように、前記複数のボール電極36のはんだで接合される。材質は、例えばガラスエポキシ樹脂である。
The
実装された状態の半導体素子30のサフィックスは、表面側に実装された第1の半導体が30a,31a,32a…、裏面側に実装された第2の半導体が30b,31b,32b…である。
The suffixes of the
回路基板の表裏に実装された第1の半導体と第2の半導体は、図7(b)に示すように、相互に水平方向にずれた状態で実装されている。そして、回路基板表面に実装された第1の半導体素子と、回路基板裏面側に実装された第2の半導体素子のICチップが相互に重ならない位置にそれぞれ配置されている。 As shown in FIG. 7B, the first semiconductor and the second semiconductor mounted on the front and back of the circuit board are mounted in a state shifted from each other in the horizontal direction. The first semiconductor element mounted on the front surface of the circuit board and the IC chip of the second semiconductor element mounted on the rear surface side of the circuit board are respectively arranged at positions where they do not overlap each other.
回路基板の表裏に実装された半導体素子の熱による変形の原理は、実施の形態1で説明した通りであり、回路基板を挟んで、相手側の半導体素子が存在している部分では、相互干渉により反りが生じ難い。ところが、相手側の半導体素子が存在しない部分では、干渉がないため反りが生じる。このことは、より剛性の高いICチップが重なった状態で顕著になる。 The principle of deformation of the semiconductor elements mounted on the front and back of the circuit board by heat is the same as described in the first embodiment. In the part where the semiconductor element on the other side exists with the circuit board in between, mutual interference is present. It is difficult for warp to occur. However, in a portion where the counterpart semiconductor element does not exist, warpage occurs because there is no interference. This becomes conspicuous in a state where IC chips having higher rigidity are overlapped.
更に、ICチップとパッケージの境界部分では線膨張係数に差があるため、パッケージの反りが大きくなる傾向にある。図13の従来例に示すように、第1の半導体素子のICチップのエッジ部分と、回路基板を介して反対側に当たる部分に、第2の半導体素子の最外はんだバンプがあると、第2の最外はんだバンプに大きな剪断応力が掛かる。 Furthermore, since there is a difference in the coefficient of linear expansion at the boundary between the IC chip and the package, the warpage of the package tends to increase. As shown in the conventional example of FIG. 13, if the outermost solder bumps of the second semiconductor element are present at the edge part of the IC chip of the first semiconductor element and the part that hits the opposite side through the circuit board, A large shear stress is applied to the outermost solder bump.
次に、本実施の形態における半導体素子の熱変形について述べる。 Next, thermal deformation of the semiconductor element in this embodiment will be described.
図8は回路基板の両面に半導体素子を実装したものが熱変形した状態を示す側面図である。回路基板表面に第1の半導体素子30a、回路基板裏面に第2の半導体素子30bが実装されている。
FIG. 8 is a side view showing a state where a semiconductor element mounted on both sides of a circuit board is thermally deformed. A
図8は、図2(a)の平面図が示すように、第1と第2の半導体素子が、水平方向に概略25%ずれた状態で重なったケースを示している。 FIG. 8 shows a case where the first and second semiconductor elements overlap with each other in a state of being shifted by approximately 25% in the horizontal direction, as shown in the plan view of FIG.
従来例と異なり、剛性の高いICチップ相互で重なった部分が無いため、第1の半導体素子と第2の半導体素子は、自己のICチップが存在する部分で比較的自由に反ることができる。 Unlike the conventional example, since there is no overlapping portion between the high-rigidity IC chips, the first semiconductor element and the second semiconductor element can warp relatively freely in the part where the own IC chip exists. .
又、パッケージは剛性の高い相手側のICチップ部分の反りに倣おうとするため、相互にパッケージの反りを拘束する現象も少ない。 Further, since the package tries to follow the warp of the other IC chip portion having a high rigidity, there is little phenomenon of restraining the warpage of the package.
これにより、図8の左側部分で、回路基板下面側に実装された、第2の半導体素子の最外部に当たるボール電極には、従来例ほど大きな剪断応力が加わらない。 As a result, the ball electrode mounted on the lower surface side of the circuit board on the left side of FIG. 8 is not subjected to a shear stress as great as that of the conventional example.
図8の右側部分も上下関係が逆転するだけで同じ現象が発生し、やはり従来例ほど大きな剪断応力が加わらない。 The same phenomenon occurs in the right portion of FIG. 8 just by reversing the vertical relationship, and the shear stress is not as great as in the conventional example.
<実施の形態4>
図9は本発明の実施の形態4に係る半導体装置を示した図であり、図9(a)は平面図、図9(b)は側面図である。
<Embodiment 4>
9A and 9B are diagrams showing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a side view.
本実施の形態に係る半導体装置での半導体素子40は、ICチップ43、パッケージ41、半導体素子接続部44、複数のボール電極46から構成される。
The
前記パッケージ41内の半導体素子接続部44には、前記半導体素子40と前記複数のボール電極46とを適宜接続する配線が構成されている(図示せず)。
In the semiconductor
前記ICチップ43は、その裏面に設けられた複数の電極(図示せず)を通じて前記半導体素子接合部44に接続されている。材質は、シリコンである。このICチップ43は、パッケージ41内の中央部からオフセットした位置に配置されている。
The
前記ICチップ43は、パッケージ41によってこれを保護するようにパッケージングされている。材質は、例えばエポキシ樹脂である。
The
図10(a)は本実施の形態に係る半導体装置を回路基板両面に実装した状態を示す平面図、図10(b)は同半導体装置を回路基板両面に実装した状態の側面図である。 FIG. 10A is a plan view showing a state in which the semiconductor device according to the present embodiment is mounted on both sides of the circuit board, and FIG. 10B is a side view of the state in which the semiconductor device is mounted on both sides of the circuit board.
前記半導体素子40が実装される回路回路基板100には、前記パッケージ41の複数のボール電極46及び前記複数の補助ボール電極46に対応した位置にアレイ状に端子を設け(図示せず)、パッケージ41とは、図10(b)に示すように、前記複数のボール電極46のはんだで接合される。材質は、例えばガラスエポキシ樹脂である。
On the
実装された状態の半導体素子40のサフィックスは、表面側に実装された、第1の半導体が40a,41a,42a…、裏面側に実装された第2の半導体が40b,41b,42b…である。
The suffix of the
回路基板の表裏に実装された第1の半導体と第2の半導体は、図10(b)に示すように、相互に斜め方向にずれた状態で実装されている。そして、回路基板表面に実装された第1の半導体素子と、回路基板裏面側に実装された第2の半導体素子の、ICチップが相互に重ならない位置にそれぞれ配置されている。 As shown in FIG. 10B, the first semiconductor and the second semiconductor mounted on the front and back of the circuit board are mounted in a state where they are shifted in an oblique direction. The first semiconductor element mounted on the front surface of the circuit board and the second semiconductor element mounted on the rear surface side of the circuit board are arranged at positions where the IC chips do not overlap each other.
本実施の形態では、回路基板表裏に実装された第1と第2の半導体素子の形状が概略同一形状のもので説明したが、異形状であっても構わない。 In the present embodiment, the first and second semiconductor elements mounted on the front and back of the circuit board have been described as having substantially the same shape, but they may have different shapes.
10 半導体素子
11 パッケージ
12 パッケージ突起部
13 ICチップ
14 半導体素子接続部
16 ボール電極
20 半導体装置
30 半導体装置
40 半導体装置
100 回路基板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
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JP2004315559A JP2006128441A (en) | 2004-10-29 | 2004-10-29 | Semiconductor device |
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Family Applications (1)
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JP2004315559A Withdrawn JP2006128441A (en) | 2004-10-29 | 2004-10-29 | Semiconductor device |
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Country | Link |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009016398A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Toshiba Corp | Printed wiring board structure, method of mounting electronic component and electronic apparatus |
JP2009170617A (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Panasonic Corp | Semiconductor device |
-
2004
- 2004-10-29 JP JP2004315559A patent/JP2006128441A/en not_active Withdrawn
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US8120157B2 (en) | 2007-06-29 | 2012-02-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Printed wiring board structure, electronic component mounting method and electronic apparatus |
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