JP2006294656A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板2の表裏一方の面に半導体素子が搭載され、他方の面に複数個の電極ランド10a〜10cが配列され、各電極ランド10a〜10cが、基板2上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボール12とで構成された半導体装置1であって、基板2の最外コーナー部Aに配置された電極ランド10aのサイズが最外コーナー部Aよりも内側領域Bに配置された電極ランド10bのサイズよりも大きく形成され、最外コーナー部Aに隣接する隣接箇所Cの電極ランド10cのサイズが、最外コーナー部Aの電極ランド10aのサイズよりも小さく、且つ、内側領域Bの電極ランド10bのサイズよりも大きく形成されている。
【選択図】 図1
Description
図15(a)(b)は従来の半導体パッケージである半導体装置1の一例を示し、インターポーザ基板2上に上下2段の半導体素子3a,3b(チップ)が搭載されている。前記下側の半導体素子3aはバンプ電極4を介してインターポーザ基板2の表面側にフリップチップボンディングされている。また、下側の半導体素子3aとインターポーザ基板2との間にはアンダーフィル樹脂5が充填されており、これにより、下側の半導体素子3aがインターポーザ基板2上に固定されている。
σ∝(△α×△T×L)/(d×H) ・・・式1
σ∝F/A ・・・式2
ここで、△αは半導体装置1と電子機器のプリント回路基板14との熱膨張差であり、△Tは試験または使用時の温度変化であり、Lは半導体装置1の大きさであり(図16(a)参照)、dは電極ランド10の基板側ランド本体11の直径であり、Hは半導体装置1をプリント回路基板14に接合した際の半田ボール12の高さ(すなわちインターポーザ基板2とプリント回路基板14との間隔に相当)である。また、Fは力であり、Aは基板側ランド本体11の面積(=π×d2/4)である。
或いは、下記特許文献2には、半導体パッケージの四隅に位置するコーナー電極をL形状に形成して、前記コーナー電極の面積を他の電極の面積よりも大きく形成し、前記コーナー電極上に3個の半田ボールを形成した構成が示されている。
また、下記特許文献3に記載の半導体構造は、半田ボール接合部が破壊されるといった課題を解決するのではなく、高精細な位置決めを行うことを目的として、大きなランドを周囲に配置している。
前記基板の最外コーナー部に配置された電極ランドのサイズが最外コーナー部よりも内側領域に配置された電極ランドのサイズよりも大きく形成され、
前記最外コーナー部に隣接する隣接箇所の電極ランドのサイズが、最外コーナー部の電極ランドのサイズよりも小さく、且つ、内側領域の電極ランドのサイズよりも大きく形成されているものである。
また、本第3発明は、隣接箇所の電極ランドは長円形であるものである。
また、本第4発明は、隣接箇所の電極ランドは長径方向を半導体装置の中心部に向けたものである。
また、本第5発明は、基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記基板の最外コーナー部に配置された電極ランドのサイズが最外コーナー部よりも内側領域に配置された電極ランドのサイズよりも大きく形成され、
前記最外コーナー部を除いた最外周列の電極ランドのサイズが、最外コーナー部の電極ランドのサイズよりも小さく、且つ、最外周列より内側領域の電極ランドのサイズよりも大きく形成されているものである。
前記基板の最外コーナー部を含んだ最外周列の電極ランドのサイズが、全て同一サイズに形成され、且つ最外周列より内側領域の電極ランドのサイズよりも大きく形成されているものである。
また、本第9発明は、基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記基板の最外コーナー部に配置された電極ランドのサイズが最外コーナー部よりも内側領域に配置された電極ランドのサイズよりも大きく形成され、
前記最外コーナー部の電極ランドは、長円形状に形成され、長径方向を半導体装置の中心部に向けたものである。
前記隣接箇所の電極ランドは、長円形状に形成され、長径方向を半導体装置の中心部に向けたものである。
前記各電極ランドのサイズは半導体装置の中心部から外側へ離れるほど徐々に大きく形成され、
基板の最外コーナー部に配置された電極ランドのサイズが最も大きく形成されているものである。
また、本第13発明は、各電極ランドは半導体装置の中心部からの放射線上に配列されているものである。
外側の同心円上に配列された電極ランドほどサイズを大きく形成したものである。
また、本第16発明は、基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
各電極ランドは互いに交差する複数の縦線上と横線上とに配列されて格子状に配列され、
最外周列に配置された複数の電極ランドの一部又は全部が、基板の最外コーナー部に配置された電極ランドを除いて、長円形状に形成されており、
前記最外周列の縦線上に配列された長円形状の電極ランドの長径方向が横線方向と同方向であり、
前記最外周列の横線上に配列された長円形状の電極ランドの長径方向が縦線方向と同方向であり、
最外コーナー部の電極ランドのサイズが最も大きく形成されているものである。
最外コーナー部の電極ランドの長径方向が半導体装置の中心部からの放射方向と同方向であるものである。
各電極ランドは半導体装置の中心部からの距離を半径とする複数の同心円上に配列され、
基板の最外コーナー部に配置された電極ランドは、サイズが最も大きく、且つ長円形状に形成されるとともに長径方向を半導体装置の中心部に向けたものである。
(実施の形態1)
図1は、CSPやBGAと呼ばれるエリアアレイ型の半導体装置1のインターポーザ基板2を裏面(実装面)から見た図である。図1によると、インターポーザ基板2の四隅の最外コーナー部Aに形成された電極ランド10aのサイズが、内側領域Bに形成された電極ランド10bのサイズより大きく形成されている。また、前記最外コーナー部Aに隣接する隣接箇所Cの電極ランド10cのサイズが、最外コーナー部Aの電極ランド10aのサイズよりも小さく、且つ、内側領域Bの電極ランド10bのサイズよりも大きく形成されている。この際、図2に示すように、各電極ランド10a,10b,10cのサイズとは基板側ランド本体11のサイズと半田ボール12のサイズとの両者を示しており、したがって、各電極ランド10a,10b,10cの基板側ランド本体11のサイズと半田ボール12のサイズとはそれぞれ下記(1)(2)のような関係にある。
(1)基板側ランド本体11のサイズ
電極ランド10a>電極ランド10c>電極ランド10b
(2)半田ボール12のサイズ
電極ランド10a>電極ランド10c>電極ランド10b
前記内側領域Bの電極ランド10bは通常のサイズで形成されており、内側領域Bの電極ランド10bと隣接箇所Cの電極ランド10cと最外コーナー部Aの電極ランド10aとの各サイズ比(すなわち図2に示す基板側ランド本体11の大きさRの比)は、1対1.1〜1.9対2〜3としている。
隣接箇所Cの電極ランド10cのサイズを、最外コーナー部Aの電極ランド10aのサイズよりも小さく、且つ、内側領域Bの電極ランド10bのサイズよりも大きく形成したため、前記隣接箇所Cの電極ランド10cの強度が向上する。これにより、最外コーナー部Aの電極ランド10aを大型化しても、最外コーナー部Aの電極ランド10aが壊れる前に隣接箇所Cの電極ランド10cが壊れてしまうといった不具合を防止することができる。したがって、応力を低減して半田接合部の寿命を延ばすことができ、信頼性の高い半導体装置1を提供することができる。
(実施の形態2)
図3に示すように、隣接箇所Cの電極ランド10cが楕円形(長円形の一例)に形成されている。これら各電極ランド10cは、長径方向(すなわち長手方向)を半導体装置1の中心部に向けて配置されている。
(実施の形態3)
図4に示すように、最外コーナー部Aを除いた最外周列Cの電極ランド10cのサイズが、最外コーナー部Aの電極ランド10aのサイズよりも小さく、且つ、最外周列Cより内側領域Bの電極ランド10bのサイズよりも大きく形成されている。尚、内側領域Bの電極ランド10bと最外周列Cの電極ランド10cと最外コーナー部Aの電極ランド10aとの各サイズ比は、1対1.1〜1.9対2〜3としている。
(実施の形態4)
前記実施の形態3では、最外コーナー部Aを除いた最外周列Cの電極ランド10cのサイズが最外コーナー部Aの電極ランド10aのサイズよりも小さく形成されているが、本実施の形態4では、図5に示すように、前記最外周列Cの電極ランド10cのサイズを最外コーナー部Aの電極ランド10aのサイズと同一に形成している。すなわち、最外コーナー部Aを含んだ最外周列Cの電極ランド10a,10cの各サイズが、全て同一サイズに形成され、且つ最外周列Cよりも内側領域Bに配列された電極ランド10bのサイズに比べて大きく形成されている。尚、内側領域Bの電極ランド10bと最外コーナー部Aを含んだ最外周列Cの電極ランド10a,10cとの各サイズ比は、1対2〜3としている。
(実施の形態5)
図6に示すように、最外コーナー部Aに配置された電極ランド10aのサイズが、最外コーナー部Aよりも内側領域Bに配置された電極ランド10bのサイズに比べて大きく形成されている。そして、最外コーナー部Aの電極ランド10aは、楕円形(長円形の一例)に形成され、長径方向(長手方向)を半導体装置1の中心部に向けて配置されている。
(実施の形態6)
図7に示すように、最外コーナー部Aに隣接する隣接箇所Cの電極ランド10cは楕円形(長円形の一例)に形成され、前記隣接箇所Cの電極ランド10cのサイズは、最外コーナー部Aの電極ランド10aのサイズよりも小さく、且つ、内側領域Bの電極ランド10bのサイズよりも大きく形成されている。尚、隣接箇所Cの各電極ランド10cは長径方向(長手方向)を半導体装置1の中心部に向けて配置されている。
(実施の形態7)
図8に示すように、各電極ランド101〜104は、縦横に直行する格子状に配列されている。このうち、半導体装置1の中心部に位置した四角形の配列ライン161上には電極ランド101が配置され、その外側の配列ライン162上には電極ランド102が配置され、その外側の配列ライン163上には電極ランド103が配置され、配列ライン163の外側の最外コーナー部Aには電極ランド104が配置されている。
(実施の形態8)
前記実施の形態7では、各電極ランド101〜104を格子状に配列しているが、本実施の形態8では、図9に示すように、各電極ランド101〜105を半導体装置1の中心部からの放射線上に配列している。各電極ランド101〜105のサイズは半導体装置1の中心部から放射線上に沿って外側へ離れるほど徐々に大きく形成され、最外コーナー部Aの電極ランド105のサイズが最大に形成されている。尚、各電極ランド101〜105のサイズの拡大率は50%以内である。
(実施の形態9)
前記実施の形態7では、各電極ランド101〜104を格子状に配列しているが、本実施の形態9では、図10に示すように、各電極ランド101〜105は、半導体装置1の中心部からの距離を半径とする複数の同心円172〜174上に配列されている。半導体装置1の中心部に形成された電極ランド101のサイズが最も小さく形成され、中心部に最も近い同心円172から外側の同心円173,174ほど電極ランド102〜104のサイズが徐々に大きく形成され、最外コーナー部Aの電極ランド105のサイズが最大に形成されている。尚、各電極ランド101〜105のサイズの拡大率は50%以内である。
(実施の形態10)
本実施の形態10は、前記実施の形態8と実施の形態9とを組み合わせたものであり、図11に示すように、各電極ランド101〜105が、半導体装置1の中心部からの放射線上に配列され、且つ、半導体装置1の中心部からの距離を半径とする複数の同心円172〜174上に配列されている。
(実施の形態11)
図12に示すように、各電極ランド10a〜10cは互いに交差する複数の縦線20上と横線21上とに配列されて格子状に配列されている。このうち、最外周列に配置された複数の電極ランド10cは、最外コーナー部Aに配置された電極ランド10aを除いて、楕円形(長円形の一例)に形成されている。
(実施の形態12)
本実施の形態12では、図13に示すように、前記実施の形態11における最外コーナー部Aの電極ランド10aも楕円形(長円形の一例)に形成されている。各最外コーナー部Aの電極ランド10aの長径方向(長手方向)は、半導体装置1の中心部からの放射方向と同方向になっている。
(実施の形態13)
図14に示すように、各電極ランド10a〜10dは、半導体装置1の中心部から放射状に配列されるとともに、半導体装置1の中心部からの距離を半径とする複数の同心円上に配列されている。このうち、最外コーナー部Aに配置された電極ランド10aは、サイズが最も大きく、且つ、楕円形(長円形の一例)に形成されるとともに長径方向(長手方向)を半導体装置1の中心部に向けて配置されている。また、前記最外コーナー部Aの電極ランド10aの両側方に隣接する電極ランド10cも、楕円形(長円形)に形成されるとともに、長径方向(長手方向)を半導体装置1の中心部に向けて配置されている。
電極ランド10a>電極ランド10c>電極ランド10d>電極ランド10b
これによると、最外コーナー部Aの電極ランド10aは、楕円形に形成されているため、コーナー部Aの外端部へ張り出し、はんだ接続面積が増大する。しかも、最外コーナー部Aの電極ランド10aにおいては、熱疲労による亀裂の進展方向が半導体装置1の中心部から最外コーナー部Aへの放射方向であり、このような亀裂の進展方向と前記電極ランド10aの長径方向とが同方向であるため、亀裂の伝播距離が長くなり、初期の亀裂発生後から破断にいたるまでのサイクル(寿命)を伸ばすことができる。
2 インターポーザー基板
3a,3b 半導体素子
10a〜10d,101〜105 電極ランド
11 基板側ランド本体
12 半田ボール
172〜174,23 同心円
A コーナー部
B 内側領域
C 隣接箇所
Claims (19)
- 基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記基板の最外コーナー部に配置された電極ランドのサイズが最外コーナー部よりも内側領域に配置された電極ランドのサイズよりも大きく形成され、
前記最外コーナー部に隣接する隣接箇所の電極ランドのサイズが、最外コーナー部の電極ランドのサイズよりも小さく、且つ、内側領域の電極ランドのサイズよりも大きく形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 内側領域の電極ランドと隣接箇所の電極ランドと最外コーナー部の電極ランドとの各サイズ比を、1対1.1〜1.9対2〜3としたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 隣接箇所の電極ランドは長円形であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の半導体装置。
- 隣接箇所の電極ランドは長径方向を半導体装置の中心部に向けたことを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
- 基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記基板の最外コーナー部に配置された電極ランドのサイズが最外コーナー部よりも内側領域に配置された電極ランドのサイズよりも大きく形成され、
前記最外コーナー部を除いた最外周列の電極ランドのサイズが、最外コーナー部の電極ランドのサイズよりも小さく、且つ、最外周列より内側領域の電極ランドのサイズよりも大きく形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 内側領域の電極ランドと最外コーナー部を除いた最外周列の電極ランドと最外コーナー部の電極ランドとの各サイズ比を、1対1.1〜1.9対2〜3としたことを特徴とする請求項5記載の半導体装置。
- 基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記基板の最外コーナー部を含んだ最外周列の電極ランドのサイズが、全て同一サイズに形成され、且つ最外周列より内側領域の電極ランドのサイズよりも大きく形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 内側領域の電極ランドと最外コーナー部を含んだ最外周列の電極ランドとの各サイズ比を、1対2〜3としたことを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
- 基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記基板の最外コーナー部に配置された電極ランドのサイズが最外コーナー部よりも内側領域に配置された電極ランドのサイズよりも大きく形成され、
前記最外コーナー部の電極ランドは、長円形状に形成され、長径方向を半導体装置の中心部に向けたことを特徴とする半導体装置。 - 最外コーナー部に隣接する隣接箇所の電極ランドのサイズが、最外コーナー部の電極ランドのサイズよりも小さく、且つ、内側領域の電極ランドのサイズよりも大きく形成され、
前記隣接箇所の電極ランドは、長円形状に形成され、長径方向を半導体装置の中心部に向けたことを特徴とする請求項9記載の半導体装置。 - 基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記各電極ランドのサイズは半導体装置の中心部から外側へ離れるほど徐々に大きく形成され、
基板の最外コーナー部に配置された電極ランドのサイズが最も大きく形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 各電極ランドは格子状に配列されていることを特徴とする請求項11記載の半導体装置。
- 各電極ランドは半導体装置の中心部からの放射線上に配列されていることを特徴とする請求項11記載の半導体装置。
- 各電極ランドは半導体装置の中心部からの距離を半径とする複数の同心円上に配列され、
外側の同心円上に配列された電極ランドほどサイズを大きく形成したことを特徴とする請求項11記載の半導体装置。 - 半導体装置の中心部から外側へ離れる方向における電極ランドのサイズの拡大率は50%以内であることを特徴とする請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
各電極ランドは互いに交差する複数の縦線上と横線上とに配列されて格子状に配列され、
最外周列に配置された複数の電極ランドの一部又は全部が、基板の最外コーナー部に配置された電極ランドを除いて、長円形状に形成されており、
前記最外周列の縦線上に配列された長円形状の電極ランドの長径方向が横線方向と同方向であり、
前記最外周列の横線上に配列された長円形状の電極ランドの長径方向が縦線方向と同方向であり、
最外コーナー部の電極ランドのサイズが最も大きく形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 最外コーナー部の電極ランドが長円形状に形成され、
最外コーナー部の電極ランドの長径方向が半導体装置の中心部からの放射方向と同方向であることを特徴とする請求項16記載の半導体装置。 - 基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、基板の他方の面である実装面に複数個の電極ランドが配列され、前記各電極ランドが、基板上に形成された基板側ランド本体と、基板側ランド本体上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
各電極ランドは半導体装置の中心部からの距離を半径とする複数の同心円上に配列され、
基板の最外コーナー部に配置された電極ランドは、サイズが最も大きく、且つ長円形状に形成されるとともに長径方向を半導体装置の中心部に向けたことを特徴とする半導体装置。 - 最外コーナー部の電極ランドの内周側に隣接する同心円上に配列された電極ランドが、長円形状に形成され、且つ長径方向を半導体装置の中心部に向けたことを特徴とする請求項18記載の半導体装置。
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