JP2006339317A - 表面実装型半導体装置 - Google Patents

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semiconductor element
sealing resin
electrode pad
semiconductor device
cut
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Hiroyuki Okura
寛之 大倉
Tetsuya Sato
哲也 佐藤
Takashi Imoto
孝志 井本
Katsuhiko Oyama
勝彦 尾山
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Abstract

【課題】半導体素子周辺部の電極パッド部のみを封止することが可能となり、半導体素子デザインの自由度が増す表面実装型半導体装置の提供。
【解決手段】互いに対向する第１及び第２の表面を有すると共に、中央部に切り込み部を有し、前記第２の表面にボールランド、接続端子及びこれらを接続する配線回路とを有する支持基板１１と、少なくとも中央部に電極パッド１７が設けられた半導体素子１６であって、前記電極パッドが前記切り込み部内に位置し、前記半導体素子１６の幅が前記切り込み部の長手方向の長さより短く、前記第１の表面に載置された半導体素子１６と、前記第２の表面において前記電極パッドと前記接続端子とを電気的に接続する金属細線１８と、前記第１の表面において前記半導体素子を封止するように設けられた第１の封止樹脂２０と、前記第２の表面において前記切り込み部１２を封止するように設けられた第２の封止樹脂２１とを具備する。
【選択図】図１１

Description

本発明は表面実装型半導体装置に関し、特に、フェースダウン構造の表面実装型半導体装置に関するものである。
従来の基板部品を用いた表面実装型半導体装置においては、ガラスエポキシ材もしくはポリイミド材等からなる薄板の一表面に銅などの金属材料の薄膜により接続端子、ボールランド及びこれらを接続する配線回路を形成し、この配線回路を保護するために薄板表面にソルダーレジストを塗布して基板部品を形成している（例えば、特許文献１参照）。
前記基板部品の中央部には、切り込み部（スリット）が設けられ、接着剤を介してセンターパッド構造もしくは周辺パッド構造を有する半導体素子をフェースダウン方式により接着する。次いで、半導体素子面に形成された電極パッドと配線回路に接続された接続端子とを金などの細線により電気的に接続する。
しかる後、半導体素子面側と基板部品のボール側とをトランスファーモールドにより封止樹脂材料により封止する。基板部品のボール側に形成されたボールランドに半田ボールを接合し、所望のサイズに切断してパッケージを構成している。
トランスファーモールドにより封止樹脂材料により封止する際、半導体素子面と基板部品のボール側それぞれに封止樹脂注入口を設けるか、ポッティングや印刷などの方法でボール面側を別工程として封止することになる。
しかしながら、注入方式でのボール側への封止は注入口の位置に制約があり、金型デザイン上問題となる。しかも、半導体素子の中心部に電極パッドを有するセンターパッド構造と半導体素子周辺部に電極パッドを有する半導体素子の封止には、封止しなくてもよいところまで封止することになる、即ち、半導体素子周辺部の電極パッド部のみを封止することは困難であり、パッケージデザインの自由度がなくなるだけでなく、パッケージの反りや封止樹脂の充填性に大きな問題となる。また、ポッティングなどの方法にて行う場合は工程が増え、工期が余計にかかり材料費も余分に発生してコストアップとなる。
特開２００１−８５５６５公報
いずれにしても、従来の表面実装型半導体装置においては、半導体素子周辺部の電極パッド部のみを封止することは困難であり、封止樹脂材料注入口の位置に制約があって、金型デザイン上問題となり、しかも、パッケージデザインの自由度がなくなるだけでなく、封止樹脂の充填性が問題となる。
それ故、本発明の目的は、前記した従来の欠点を解消して半導体素子周辺部の電極パッド部のみを封止することが可能となり、半導体素子デザインの自由度が増し、素子特性の向上した表面実装型半導体装置を提供することにある。
本発明の第１の態様によると、表面実装型半導体装置は、互いに対向する第１及び第２の表面を有すると共に、中央部に切り込み部を有し、前記第２の表面にボールランド、接続端子及びこれらを接続する配線回路とを有する支持基板と、少なくとも中央部に電極パッドが設けられた半導体素子であって、前記電極パッドが前記切り込み部内に位置し、前記半導体素子の幅が前記切り込み部の長手方向の長さより短く、前記切り込み部の両端が前記半導体素子の端部より外に位置するよう前記第１の表面に載置された半導体素子と、前記第２の表面において前記電極パッドと前記接続端子とを電気的に接続する金属細線と、前記第１の表面において前記半導体素子を封止するように設けられた第１の封止樹脂部材と、前記第２の表面において前記切り込み部を封止するように設けられた第２の封止樹脂部材とを具備している。
トランスファーモールド方式にてボールランドと接触することなく必要な部分のみに一括で封止樹脂を注入することができ、工程、工期、コストの削減が可能となる。また、電極パッドの位置を問わないことから半導体素子デザインの自由度が増し素子特性が向上する。
［実施例１］
図１乃至図１１は、第１の実施例による表面実装型半導体装置１０の各部品構造を示している。図１及び図２は、それぞれ半導体素子を実装する基板部品１１の上面図及び下面図である。基板部品１１は従来と同様にガラスエポキシ材もしくはポリイミド材等からなり、基板部品１１の中央部には、細長形状の切り込み部（スリット）１２が設けられている。前記切り込み部１２は、封止樹脂材が裏面に回り込むように、第１の表面、即ち、上面において樹脂封止される半導体素子の端部を越える長さの細長形状を有している。
図２に示すように、前記基板部品１１の第２の表面、即ち、下面には銅などの金属材料の薄膜により複数個の接続端子１３、ボールランド１４及びこれらを接続する配線回路１５を形成し、この配線回路を保護するために薄板表面にソルダーレジストが塗布されている。
図３及び図４に示すように、センターパッド構造を有する半導体素子１６をフェースダウン方式により上面に接着剤を介して接着する。前記基板部品１１の下面における前記切り込み部１２から露出する各電極パッド１７と前記配線回路１５に接続された前記接続端子１３とを金などの細線１８により電気的に接続する。図２及び図４から明らかなように、前記接続端子１３は前記切り込み部１２から露出した前記電極パッド１７に対応して前記切り込み部１２の両側に配置されている。また、前記切り込み部１２は前記半導体素子１６の端部を越える長さとしている。
次に、図５に示すように、前記半導体素子１６を有する前記基板部品１１を金型内に収め、封止樹脂注入口１９から封止樹脂を流し込む。このとき、封止樹脂は矢印のように流れて図６に示すように上面の半導体素子１６側は封止樹脂部材２０で充填される。
図７に示すように、ボール面側、即ち、前記基板部品１１の下面側の充填については、前記半導体素子面側から注入された封止樹脂は前記切り込み部１２へ進入し、前記半導体素子１６と前記切り込み部１２との間隙を通って前記基板部品１１の下面側へと進む。進入した封止樹脂は下面側の金型の形状に合わせて図８の矢印のように進み、図９に示すように下面側の成型は完了して下面側、即ち、前記切り込み部１２に関連する前記露出した電極パッド１７、前記接続端子１３及び細線１８は封止樹脂部材２１で充填される。
図１０に示すように、最終的に前記半導体素子面側及び下面側を封止樹脂２０、２１により一括で行うことができる。このときの前記切り込み部１２と前記半導体素子との間隙は０．２ｍｍもあれば充分に充填することができる。
図１１は表面実装型半導体装置１０の断面構造を示し、センターパッド構造を有する前記半導体素子１６が接着剤２２を介してフェースダウン方式により接着されており、前記基板部品１１のボール側に形成されたボールランドに半田ボール２３を接合し、所望のサイズに切断してパッケージを構成している。
［実施例２］
図１２乃至図１４は第２の実施例による表面実装型半導体装置１０における前記基板部品１１の下面側を示し、基本的には実施例１と同様であるので、共通する部分については省略し、特徴的な部分のみについて説明する。
前記した第１の実施例においては前記基板部品１１の上面にセンターパッド構造を有する半導体素子１６をフェースダウン方式により設けているが、この実施例では図１２に示すように、前記半導体素子１６はセンターパッド構造と半導体素子周辺部にも複数の電極パッド２４を有する周辺パッド構造とを有している。
前記半導体素子１６の周辺部に形成された前記電極パッド２４は前記基板部品１１の周辺部から露出されている。即ち、前記基板部品１１の周辺部に形成され、前記半導体素子１６の端部を越える長さを有する正方形状の切り込み部２５から露出されている。
前記電極パッド２４についても、前記センターパッド構造と同様に前記正方形状の切り込み部２５は、図１３に示すように、それぞれ前記電極パッド、前記金属細線及び前記接続端子を含むように封止樹脂で封止されて下面側各周辺部にパッケージ端と接触するようにそれぞれ１つの封止樹脂部材２６を形成している。
図１４においては、前記封止樹脂部材２１の両側には、下面側各周辺部にパッケージ端と接触するようにそれぞれ３個の封止樹脂部材２６−１乃至２６−３を形成している。しかる後、実施例１と同様に、前記基板部品１１の下面側に形成されたボールランドに半田ボールを接合し、所望のサイズに切断してパッケージを構成している。
図１５及び図１６は第２の実施例の変形例を示す。即ち、図１３及び図１４においては、下面側各周辺部の封止樹脂部材２６、２６−１乃至２６−３はパッケージ端と接触するようにそれぞれ封止されているが、この例では前記各封止樹脂部材がパッケージ端と接触しないように形成されており、前記各封止樹脂部材の面積を小さくしている。
I．センターパッド構造を有する半導体素子を実装する表面実装型半導体装置の製造工程は下記のようになる。
（１）ガラスエポキシ材もしくはポリイミド材等からなり、互いに対向する第１及び第２の表面を有する基板を用意する。
（２）前記基板の中央部に前記第１の表面において樹脂封止される半導体素子の端部を越える長さの細長形状を有する切り込み部（スリット）を形成する。
（３）前記基板の第２の表面に銅などの金属材料の薄膜により複数個の接続端子、ボールランド及びこれらを接続する配線回路を形成し、この配線回路を保護するために基板表面にソルダーレジストを塗布する。
（４）複数の電極パッドが前記切り込み部から露出するように、センターパッド構造を有する半導体素子をフェースダウン方式により前記第１の表面に接着する。
（５）露出した各電極パッドと前記配線回路に接続された前記接続端子とを細線により電気的に接続する。
（６）前記半導体素子を有する前記基板を金型内に収納し、前記第１の表面に形成された封止樹脂注入口から封止樹脂を流し込む。これにより、前記第１の表面における前記半導体素子は封止樹脂部材で充填されると共に、封止樹脂は前記切り込み部へ進入し、前記半導体素子と前記切り込み部との間隙を通って前記基板の前記第２の表面側へと進み、前記切り込み部に関連する前記露出した電極パッド、前記接続端子及び細線は封止樹脂部材で充填される。
（７）前記ボールランドに半田ボールを接合し、所望のサイズに切断してパッケージを構成する。
このような製造方法によれば、前記基板中央部には、前記半導体素子の端部を越える長さの細長形状を有する前記切り込み部が形成されているので、前記第１及び第２の表面に形成される各封止樹脂部材を別個に封止することなく、一括して形成することができる。
II．センターパッド構造と半導体素子周辺部に複数の電極パッドを有する周辺パッド構造とを有する半導体素子を実装する表面実装型半導体装置の製造工程においても、センターパッド構造を有する半導体素子を実装する表面実装型半導体装置の製造工程と同様に下記のように形成することができる。
（８）前記基板中央部に形成された細長形状を有する前記切り込み部に対して対称に形成され、前記半導体素子の端部を越える長さを有する正方形状の切り込み部を形成し、
（９）露出した各電極パッドと前記配線回路に接続された前記接続端子とを細線により電気的に接続する。
（１０）前記半導体素子を有する前記基板を金型内に収納し、前記第１の表面に形成された封止樹脂注入口から封止樹脂を流し込む。これにより、前記第１の表面における前記半導体素子は封止樹脂部材で充填されると共に、封止樹脂は前記各切り込み部へ進入し、前記半導体素子と前記各切り込み部との間隙を通って前記基板の前記第２の表面側へと進み、前記各切り込み部に関連する前記露出した電極パッド、前記接続端子及び細線は封止樹脂部材で充填される。
このような製造方法によれば、前記第１及び第２の表面に形成される各封止樹脂部材を別個に封止することなく、一括して形成することができるだけでなく、前記周辺パッドが露出する前記正方形状の切り込み部毎に封止樹脂部材で充填することができる。
本発明の第１の実施例による表面実装型半導体装置の基板部品を模式的に示す上面図である。 本発明の第１の実施例による表面実装型半導体装置の基板部品を模式的に示す下面図である。 本発明の第１の実施例によるセンターパッド構造を有する半導体素子をフェースダウン方式により上面に接着した状態を模式的に示す上面図である。 本発明の第１の実施例によるセンターパッド構造を有する半導体素子をフェースダウン方式により上面に接着した状態を模式的に示す下面図である。 本発明の第１の実施例による前記半導体素子側を封止樹脂部材で充填する状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施例による前記半導体素子側を封止樹脂部材で充填した状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施例による前記下面側を封止樹脂部材で充填する状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施例による前記下面側を封止樹脂部材で充填する状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施例による前記下面側を封止樹脂部材で充填した状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施例による前記半導体素子側及び下面側を封止樹脂部材で充填した状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施例による表面実装型半導体装置を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施例による表面実装型半導体装置における前記基板部品の下面側を模式的に示す平面図である。 本発明の第２の実施例による前記下面側を封止樹脂部材で充填した状態を模式的に示す下面図である。 本発明の第２の実施例による前記下面側を封止樹脂部材で充填した状態を模式的に示す下面図である。 本発明の第２の実施例の変形例による前記下面側を封止樹脂部材で充填した状態を模式的に示す下面図である。 本発明の第２の実施例の変形例による前記下面側を封止樹脂部材で充填した状態を模式的に示す下面図である。
符号の説明
１０…表面実装型半導体装置、１１…基板部品、１２，２５…切り込み部、１３…接続端子、１４…ボールランド、１５…配線回路、１６…半導体素子、１７，２４…電極パッド、１８…細線、１９…封止樹脂注入口、２０，２１，２６，２６−１〜２６−３…封止樹脂部材、２２…接着剤、２３…半田ボール

Claims (5)

  1. 互いに対向する第１及び第２の表面を有すると共に、中央部に切り込み部を有し、前記第２の表面にボールランド、接続端子及びこれらを接続する配線回路とを有する支持基板と、
    少なくとも中央部に電極パッドが設けられた半導体素子であって、前記電極パッドが前記切り込み部内に位置し、前記半導体素子の幅が前記切り込み部の長手方向の長さより短く、前記切り込み部の両端が前記半導体素子の端部より外に位置するよう前記第１の表面に載置された半導体素子と、
    前記第２の表面において前記電極パッドと前記接続端子とを電気的に接続する金属細線と、
    前記第１の表面において前記半導体素子を封止するように設けられた第１の封止樹脂部材と、
    前記第２の表面において前記切り込み部を封止するように設けられた第２の封止樹脂部材とを具備することを特徴とする表面実装型半導体装置。
  2. 前記支持基板は周辺部に少なくとも１つの他の切り込み部を有すると共に、前記半導体素子は周辺部に設けられた電極パッドを具備し、前記第２の表面において前記他の切り込み部を封止するように設けられた少なくとも１つの第３の封止樹脂部材をさらに有することを特徴とする請求項１記載の表面実装型半導体装置。
  3. 前記各切り込み部はそれぞれ前記電極パッド、前記金属細線及び前記接続端子を含むように封止樹脂で封止されていることを特徴とする請求項１又は２記載の表面実装型半導体装置。
  4. 前記少なくとも１つの他の切り込み部は前記半導体素子の端部を越える長さを有することを特徴とする請求項３記載の表面実装型半導体装置。
  5. 前記少なくとも１つの第３の封止樹脂部材は前記半導体素子の端部よりも長いか又は短いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つ記載の表面実装型半導体装置。
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