JP2007081150A - 半導体装置及び基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】 半導体装置の基板とプリント配線基板等との間隔の違いに応じて両者の接合強度にバラツキが生じることを防止して実装時の接続信頼性を充分に確保しつつ、リフロー時における熱衝撃や熱サイクルによって半田バンプの剥離や断線が生じることを防止することができ、さらに、従来から採用されている部品をそのまま用いて製造することが可能な半導体装置を提供すること。
【解決手段】 半導体チップが搭載され、表面に複数のランドが形成された基板と、複数のランドの夫々に形成された半田バンプとを備えた半導体装置であって、複数のランドの少なくとも一部には、開孔部が形成され、複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、基板表面からの高さが互いに異なることを特徴とする半導体装置。
【選択図】 図1

Description

この発明は、半導体装置及び基板に関する。
近年、半導体チップの高集積化に伴い、入出力信号を取り出す外部端子を多数備えた半導体装置が要求されている。このような要求に答えるべく、基板の裏面に外部端子となる半田バンプがマトリックス状に配置されたBGA(Ball Grid Array)型半導体装置が提案されている。
このようなBGA型半導体装置は、半導体チップが搭載された面のみが封止されたものであり、厚み方向に対して非対称であるため、半田バンプを介してBGA型半導体装置をプリント配線基板等に実装する場合等に、封止樹脂と基板との熱膨張率の違いに起因してパッケージ自体に反りが発生し、半導体装置の基板とプリント配線基板等との間隔にバラツキが生じることがあった。
その結果、例えば、半導体装置の基板とプリント配線基板等との間隔が広い箇所では両者の接合強度が低下するというように、半導体装置の基板とプリント配線基板等との間隔の違いに起因して、両者の接合強度にバラツキが生じてしまい、接合強度の弱い箇所では半田バンプが剥離したり半田バンプが切断されたりすることがあった。
従来の半導体装置としては、例えば、半田バンプが形成されるランドの面積が基板の反りに応じて設定されている半導体装置や、半田バンプの体積が基板の反りに応じて設定されている半導体装置が存在する(例えば、特許文献1参照)。
以下に、半田バンプが形成されるランドの面積が基板の反りに応じて設定されている半導体装置について、図8を用いて説明する。
図8は、従来の半導体装置をプリント配線基板に実装した構造を説明するための模式図である。ここでは、半導体装置に反りが生じている場合について説明する。
半導体装置100が備える絶縁性基板121の両面には、Cu層からなる導体パターン123が形成されていて、両面に形成された導体パターン123の一部が、絶縁性基板121に形成されたビアホール126によって接続されている。絶縁性基板121の表面(上面)には、導体パターン123の一部を露出させて残りの導体パターン123及び絶縁性基板121を覆うように、ソルダーレジスト層125が形成されていて、その露出した導体パターン123の表面には、複数のワイヤボンディングパッド124が形成されている。
さらに、絶縁性基板121の表面略中央には、ソルダーレジスト層125及び接着層118を介して半導体チップ111がダイボンディングされている。半導体チップ111の上面には、複数の電極116が設けられていて、各電極116とボンディングパッド124とがワイヤ117によって電気的に接続されている。半導体装置100には、絶縁性基板121の表面(上面)全体を覆うように半導体チップ111を封止する樹脂パッケージ部119が形成されている。
一方、絶縁性基板121の裏面(下面)には、導体パターン123上に複数のランド127、135が形成されていて、さらに、ランド127の全部を露出させる開孔部127aとランド135の表面の一部を露出させる開孔部135aを残して、導体パターン123、絶縁性基板121、及び、ランド127を覆うように、ソルダーレジスト層129が形成されている。開孔部127a、135aの開口径は、絶縁性基板121の中央部から外周部に近づき絶縁性基板121の反りが大きくなるのに応じて小さくなるように設定され、この開孔部127a、135aに、半田バンプ128が形成されている。
この半導体装置100がプリント配線基板150に押し付けられると、各半田バンプ128の頂点が、プリント配線基板150に形成されているパッド151に均一に接触した状態となり、この後、リフローすることにより夫々の半田バンプがプリント配線基板150の回路151と接合される。
特許文献1に記載の半導体装置によれば、基板の反りが大きくなるのに応じて半田バンプが形成されるランドの開孔部の面積が小さくなるように設定されるか、又は、基板の反りが大きくなるのに応じて半田バンプの体積が大きくなるように設定されているため、基板の反りが大きくなるのに応じて半田バンプの高さを高くすることができ、半導体装置とプリント配線基板とを接着することができる。
特開2004−289002号公報
しかしながら、特許文献1に記載の半導体装置では、基板とプリント配線基板等との間隔が広くなるほど半田バンプを高くする必要があり、そのためにランドの面積を小さくしており、これに起因してランドと半田バンプとの接触面積が小さくなるため、その箇所において半田バンプとランドとの接合強度が低下し、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じるおそれがあった。
また、特許文献1に記載の半導体装置のように、基板とプリント配線基板等との間隔が広くなるほど、半田バンプの体積を大きくして半田バンプを高くすると、半田バンプの底面積に対する高さの比が大きくなるほど、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じ易くなるという問題もあった。
このように、特許文献1に記載の半導体装置においては、半導体装置とプリント配線基板とを接着することはできるが、局所的に、半田バンプとランドとの接触面積の小さい箇所や、半田バンプの底面積に対する高さの比が大きい箇所が生じてしまい、結果として、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じるおそれがあるのである。
また、特許文献1に記載の半導体装置のように、基板の反りが大きくなるのに応じて開孔部の面積を小さくするためには、開口形状の異なる複数のマスクを別途準備する必要があった。また、基板の反りが大きくなるのに応じて半田バンプの体積を大きく設定するためには、径の異なる複数種類の半田ボールを準備し、夫々に対応するランドに半田ボールを設置したり、半田ペーストの塗布量をランドごとに調整したりする必要があった。すなわち、特許文献1に記載の半導体装置を製造するためには、新たに材料や器具等を準備する必要があった。また、このような仕様の変更を行うに際して、従来から採用されている部品(ランド面積が一定の基板や同一径の半田ボール等)を用いることができなかった。そのため、部品の変更にコストや手間がかかるといった問題があった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体装置の基板とプリント配線基板等との間隔の違いに応じて両者の接合強度にバラツキが生じることを防止して実装時の接続信頼性を充分に確保しつつ、リフロー時における熱衝撃や熱サイクルによって半田バンプの剥離や断線が生じることを防止することができ、さらに、従来から採用されている部品(基板や半田ボール等)をそのまま用いて製造することが可能な半導体装置、及び、該半導体装置の製造に用いられる基板を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
(1) 半導体チップが搭載され、表面に複数のランドが形成された基板と、
上記複数のランドの夫々に形成された半田バンプと
を備えた半導体装置であって、
上記複数のランドの少なくとも一部には、開孔部が形成され、
上記複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、上記基板表面からの高さが互いに異なることを特徴とする半導体装置。
(1)の発明によれば、複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、基板(例えば、半導体チップが内部に搭載された多層基板)の表面からの高さが互いに異なる。従って、半導体装置をプリント配線基板等に実装するとき、半導体装置が備える基板とプリント配線基板等との間隔にバラツキがある場合においても、この半田バンプの高さの違いにより、半導体装置とプリント配線基板等とを均一に接合することが可能になる。
また、ランドに形成された開孔部に半田が入り込み、これにより半田バンプの高さの違いが設定されているため、半田バンプとランドとの接触面積や、半田バンプの底面積に対する高さの比を変化させる必要がない。従って、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。なお、以下においては、半田バンプの基板表面からの高さを、単に、半田バンプの高さともいうことにする。
また、ランドの少なくとも一部には、開孔部が形成されており、当該ランドに形成されている半田バンプは、開孔部に噛み込むにように形成されているため、アンカー効果によりランドと半田バンプとの接続強度を増加させることができる。
また、(1)の発明に係る半導体装置は、従来から採用されている部品(ランド面積が一定の基板や同一径の半田ボール等)を用いて、製造し得るものである。すなわち、上記半導体装置は、開孔部を形成する工程さえ追加すれば製造可能なものであり、特許文献1に記載の半導体装置のように、面積の異なるランドを有する基板や、径の異なる複数種類の半田ボールを新たに準備したりする必要はないのである。
このように、(1)の発明に係る半導体装置は、従来から採用されている部品(基板や半田ボール等)を変更しなくても製造することが可能なものであり、部品の変更によるコストや手間を軽減することが可能である。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(2) 半導体チップと、
上記半導体チップが搭載される搭載面の反対側の面に複数のランドが形成された基板と、
上記複数のランドの夫々に形成された半田バンプと
を備えた半導体装置であって、
上記複数のランドの少なくとも一部には、開孔部が形成され、
上記複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、上記基板表面からの高さが互いに異なることを特徴とする半導体装置。
(2)の発明によれば、複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、基板表面からの高さが互いに異なるため、プリント配線基板等に実装する際に、基板とプリント配線基板等との間隔にバラツキがある場合においても、夫々の半田バンプがプリント配線基板等と均一に接合するようにすることができる。
また、半田バンプの高さの違いにより均一に接合するため、半田バンプとランドとの接触面積や、半田バンプの底面積に対する高さの比を変化させる必要がない。従って、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
また、ランドの少なくとも一部には、開孔部が形成されており、当該ランドに形成されている半田バンプは、開孔部に噛み込むにように形成されているため、アンカー効果によりランドと半田バンプとの接続強度を増加させることができる。
また、(2)の発明に係る半導体装置は、従来から採用されている部品(ランド面積が一定の基板や同一径の半田ボール等)を用いて、製造し得るものである。すなわち、上記半導体装置は、開孔部を形成する工程さえ追加すれば製造可能なものであり、特許文献1に記載の半導体装置のように、面積の異なるランドを有する基板や、径の異なる複数種類の半田ボールを新たに準備したりする必要はないのである。
このように、(2)の発明に係る半導体装置は、従来から採用されている部品(基板や半田ボール等)を変更しなくても製造することが可能なものであり、部品の変更によるコストや手間を軽減することが可能である。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(3) 上記(1)又は(2)の半導体装置であって、
上記開孔部は、上記複数のランドの全部に形成されていて、
上記開孔部の容積は、互いに異なることを特徴とする。
(3)の発明によれば、複数のランドに形成された開孔部の容積は、互いに異なり、半田バンプを形成する際に開孔部に入り込む半田の量が互いに異なるため、例えば、同体積の半田ボールから形成した半田バンプであっても、基板表面からの高さが互いに異なる半田バンプを形成することができる。このため、径の異なる複数種類の半田ボールを夫々対応するランドに設置する必要はなく、同一の径を有する半田ボールをランドに設置すればよいので、製造工程を複雑化することなく簡便に当該半導体装置を製造することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(4) 上記(1)〜(3)のいずれか1の半導体装置であって、
上記複数のランドは、上記基板の中央近傍に形成された一のランドと、上記一のランドより上記基板の外周側に形成された2以上の他のランドとからなり、
上記一のランドに形成された開孔部と上記他のランドに形成された開孔部との容積の差は、上記一のランドと上記他のランドとの距離が長いほど大きいことを特徴とする。
(4)の発明によれば、一のランドに形成された開孔部と上記一のランドより基板の外周側に形成された他のランドに形成された開孔部との容積の差は、上記一のランドと上記他のランドとの距離が長いほど大きい。すなわち、上記複数のランドの夫々に形成された開孔部の容積は、当該ランドが上記基板の外周側に近いほど、大きくなるか又は小さくなる。
従って、基板の中央近傍から外周側に近いほど開孔部の容積が大きくなる場合には、半田バンプ形成時に、より外周側に近い開孔部には、より多くの半田が入り込むため、外周側に近いほど半田バンプの高さが低くなる。逆に、基板の中央近傍から外周側に近いほど開孔部の容積が小さくなる場合には、より外周側に近いほど半田バンプの高さが高くなる。
このように、半田バンプの高さが、基板の中央近傍から外周側に近づくにつれて漸次に変化しているため、半導体装置をプリント配線基板等に実装するとき、半導体装置が備える基板やプリント配線基板等に傘状の反り(外周部が厚さ方向に移動する反り)が発生している場合であっても、夫々の半田バンプをプリント配線基板等と均一に接合することが可能になる。
なお、本発明において、基板の中央近傍に形成された一のランドとは、複数のランドのうち、基板の中央との距離が最も短いランドをいう。従って、一のランドは、必ずしも1つである必要はなく、例えば、基板の中央との距離が最も短いランドが複数存在する場合には、これらの複数のランドが、一のランドに相当する。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(5) 上記(1)又は(2)の半導体装置であって、
上記開孔部は、上記複数のランドの一部に形成されていることを特徴とする。
(5)の発明によれば、開孔部が形成されているランドと形成されていないランドがあるため、開孔部が形成されているランドでは、開孔部に半田の一部が入り込み、その容積量に応じて半田バンプの高さが低くなる。従って、径の異なる複数種類の半田ボールを夫々に対応するランドに設置しなくとも、半田バンプの基板表面からの高さが互いに異なる半田バンプを形成することができ、製造工程を複雑化することなく簡便に当該半導体装置を製造することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(6) 上記(5)の半導体装置であって、
上記開孔部は、上記基板の中央部又は外周部に形成されていることを特徴とする。
(6)の発明によれば、基板の中央部又は外周部に開孔部が形成されているため、基板の中央部又は外周部の半田バンプの基板表面からの高さをより低くすることができる。従って、半導体装置をプリント配線基板等に実装するとき、半導体装置が備える基板やプリント配線基板等に傘状の反りが発生している場合であっても、夫々の半田バンプをプリント配線基板等と均一に接合することが可能になる。
また、基板の中央部又は外周部の半田バンプの基板表面からの高さをより低くすることができ、半田バンプの高さの違いにより均一に接合することができるため、半田バンプとランドとの接触面積や、半田バンプの底面積に対する高さの比を変化させる必要がなくなる。従って、半導体装置に反りが発生した場合においても、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(7) 上記(1)〜(6)のいずれか1の半導体装置であって、
上記複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、上記基板表面からの高さが、上記基板の反りに応じて異なることを特徴とする。
(7)の発明によれば、半田バンプの基板表面からの高さが基板の反りに応じて異なるため、例えば、基板の一部分が反っている場合や、うねりが発生している場合にも、プリント配線基板等に実装する際に、夫々の半田バンプがプリント配線基板等と均一に接合するようにすることができる。
また、半田バンプの基板表面からの高さが基板の反りに応じて異なっていて、半田バンプの高さの違いにより均一に接合することができるため、半田バンプとランドとの接触面積や、半田バンプの底面積に対する高さの比を変化させる必要がない。従って、基板の一部分が反っている場合や、うねりが発生している場合にも、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(8) 半導体チップが搭載される搭載面の反対側の面に複数のランドが形成された基板であって、
上記複数のランドの少なくとも一部は、開孔部が形成され、
上記複数のランドは、同体積の半田ボールを用いて当該ランドの表面に半田バンプを形成した場合に、各半田バンプの前記基板表面からの高さが互いに異なるように、構成されていることを特徴とする基板。
(8)の発明によれば、当該基板を用いて製造される半導体装置に形成される半田バンプは、基板表面からの高さが互いに異なることになるため、当該半導体装置をプリント配線基板等に実装する際に、基板とプリント配線基板等との間隔にバラツキがある場合においても、夫々の半田バンプがプリント配線基板等と均一に接合するようにすることができる。
また、当該基板を用いて製造される半導体装置では、半田バンプの高さの違いにより均一に接合するため、半田バンプとランドとの接触面積や、半田バンプの底面積に対する高さの比を変化させる必要がない。従って、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
また、ランドの少なくとも一部には、開孔部が形成されており、当該ランドに形成される半田バンプは、開孔部に噛み込むように形成されることとなるため、アンカー効果によりランドと半田バンプとの接続強度を増加させることができる。
また、(8)の発明に係る基板は、開孔部を形成する工程さえ追加すれば製造可能なものであり、面積の異なるランドを形成するためのマスク等の変更が不要であるため、マスク等の変更によるコストや手間の増大を低減することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(9) 上記(8)の基板であって、
上記開孔部は、上記複数のランドの全部に形成されていて、
上記開孔部の容積は、互いに異なることを特徴とする。
(9)の発明によれば、複数のランドに形成された開孔部の容積は、互いに異なり、半田バンプを形成する際に開孔部に入り込む半田の量が互いに異なるため、例えば、同体積の半田ボールから形成した半田バンプであっても、基板表面からの高さが互いに異なる半田バンプを形成することができる。このため、当該基板を用いて製造した半導体装置であれば、径の異なる複数種類の半田ボールを夫々に対応するランドに設置する必要はなく、同一の径を有する半田ボールをランドに設置すればよいので、製造工程を複雑化することなく簡便に当該半導体装置を製造することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(10) 上記(9)の基板であって、
上記複数のランドは、上記基板の中央近傍に形成された一のランドと、上記一のランドより上記基板の外周側に形成された2以上の他のランドとからなり、
上記一のランドに形成された開孔部と上記他のランドに形成された開孔部との容積の差は、上記一のランドと上記他のランドとの距離が長いほど大きいことを特徴とする。
(10)の発明によれば、一のランドに形成された開孔部と上記一のランドより基板の外周側に形成された他のランドに形成された開孔部との容積の差は、上記一のランドと上記他のランドとの距離が長いほど大きくなる。すなわち、上記複数のランドの夫々に形成された開孔部の容積は、当該ランドが上記基板の外周側に近いほど、大きくなるか又は小さくなる。
従って、基板の中央近傍から外周側に近いほど開孔部の容積が大きくなる場合には、半田バンプ形成時に、より外周側に近い開孔部には、より多くの半田が入り込むため、外周側に近いほど半田バンプの高さが低くなる。逆に、基板の中央近傍から外周側に近いほど開孔部の容積が小さくなる場合には、より外周部に近いほど半田バンプの高さが高くなる。
このように、半田バンプの高さが、基板の中央近傍から外周側に近づくにつれて漸次に変化することとなるため、当該基板を用いて製造した半導体装置をプリント配線基板等に実装するとき、半導体装置が備える基板やプリント配線基板等に傘状の反りが発生している場合であっても、夫々の半田バンプをプリント配線基板等と均一に接合することが可能になる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(11) 上記(8)の基板であって、
上記開孔部は、上記複数のランドの一部に形成されていることを特徴とする。
(11)の発明によれば、開孔部が形成されているランドと形成されていないランドがあるため、当該基板を用いて半導体装置を製造すれば、開孔部が形成されているランドでは、開孔部に半田の一部が入り込み、その容積量に応じて形成される半田バンプの高さが低くなることとなる。従って、当該基板を用いれば、径の異なる複数種類の半田ボールを夫々に対応するランドに設置しなくとも、基板表面からの高さが互いに異なる半田バンプを形成することができ、製造工程を複雑化することなく簡便に当該半導体装置を製造することができる。
さらに、本発明は、以下のようなものを提供する。
(12) 上記(11)の基板であって、
上記開孔部は、上記基板の中央部又は外周部に形成されていることを特徴とする。
(12)の発明によれば、基板の中央部又は外周部に開孔部が形成されているため、当該基板を用いて半導体装置を製造すれば、基板の中央部又は外周部の半田バンプの基板表面からの高さをより低くすることができる。従って、当該基板を用いて製造した半導体装置をプリント配線基板等に実装するとき、半導体装置が備える基板やプリント配線基板等に傘状の反りが発生している場合であっても、夫々の半田バンプをプリント配線基板等と均一に接合することが可能になる。
また、当該基板を用いて製造される半導体装置では、基板の中央部又は外周部の半田バンプの基板表面からの高さをより低くすることができ、半田バンプの高さの違いにより均一に接合することができるため、半田バンプとランドとの接触面積や、半田バンプの底面積に対する高さの比を変化させる必要がなくなる。従って、半導体装置に反りが発生した場合においても、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプの剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
本発明によれば、半導体装置の基板とプリント配線基板等との間隔の違いに起因して両者の接合強度にバラツキが生じることを防止して実装時の接続信頼性を充分に確保しつつ、リフロー時における熱衝撃や熱サイクルによって半田バンプの剥離や断線が生じることを防止することができ、さらに、部品の変更に係るコストや手間を軽減することが可能な半導体装置、及び、該半導体装置の製造に用いられる基板を提供することができる。
まず、本発明に係る半導体装置の一例について図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係る半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
図1に示す半導体装置は、複数あるランドの一部に開孔部が形成されている半導体装置である。
半導体装置10は、基板20、基板20に接着層18を介してダイボンディングされた半導体チップ11、半導体チップ11の上面に設けられた電極16と基板20に設けられたボンディングパッド24とを電気的に接続するワイヤ17、これらを封止する樹脂パッケージ部19、基板20が備えるランド27、35、37上に形成された半田バンプ28とから構成されている。樹脂パッケージ部19は、例えば、エポキシ樹脂等を含有する樹脂組成物からなるものである。
基板20が備える絶縁性基板21は、ガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂からなるものである。なお、絶縁性基板21としては、絶縁性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、ビスマレイミド−トリアジン樹脂(BT樹脂)、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、これらの樹脂にガラス繊維等の補強材を含浸したもの、セラミック等からなる基板を挙げることができる。
絶縁性基板21の両面には、Cu層からなる導体パターン23が形成されている。具体的に、導体パターン23は、絶縁性基板21の半導体チップが搭載されるチップ搭載面(上面)の外周部分と、その反対面(下面)の外周部分とに形成されている。絶縁性基板21のチップ搭載面の外周部分に形成された導体パターン23と、絶縁性基板21の反対面の外周部分に形成された導体パターン23とは、ビアホール26によって接続されている。ビアホール26は、絶縁性基板21に穿設された貫通孔の壁面に無電解メッキや電解メッキ等によって金属薄膜が形成され、さらに該貫通孔に充填材が充填されたものである。
上記充填材としては、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂充填材等の絶縁性充填材であってもよく、金属充填材等の導電性充填材であってもよい。
絶縁性基板21のチップ搭載面には、絶縁性基板21の外周部分に形成された導体パターン23の一部を露出させて、残りの導体パターン23及び絶縁性基板21を覆うように、ソルダーレジスト層25が形成されていて、その露出した導体パターン23の表面には、複数のワイヤボンディングパッド24が形成されている。
一方、絶縁性基板21の反対面には、導体パターン23の一部を露出させて残りの導体パターン23及び絶縁性基板21を覆うように、ソルダーレジスト層29が形成されていて、その露出した各導体パターン23の表面には、ランド27、35、37が夫々形成されている。
図2(a)〜図2(c)は、図1に示した半導体装置の部分拡大断面図である。
図2(a)は、ランド27周辺の部分拡大断面図である。
図2(a)に示すように、ランド27は、導体パターン23上に形成されたNi層27aと、Ni層27a上に形成されたAu層27bとから構成されている。ランド27の略中央には、Ni層27a及びAu層27bを貫通して導体パターン23まで達する開孔部32が形成されている。各ランド27上には、半田バンプ28の一部が開孔部32に入り込むようにして、半田バンプ28が形成されている。
図2(b)は、ランド35周辺の部分拡大断面図である。
図2(b)に示すように、ランド35は、導体パターン23上に形成されたNi層35aと、Ni層35a上に形成されたAu層35bとから構成されている。ランド35の略中央には、開孔部36が形成され、Ni層35aまで達している。各ランド35上には、半田の一部が開孔部35に入り込むようにして、半田バンプ28が形成されている。
図2(c)は、ランド37周辺の部分拡大断面図である。
図2(c)に示すように、ランド37は、導体パターン23上に形成されたNi層37aと、Ni層37a上に形成されたAu層37bとから構成されていて、各ランド37上には、半田バンプ28が形成されている。なお、ランド27、35、37上に形成された各半田バンプ28は、略同一の体積を有する半田ボールから形成されたものである。
各開孔部32、36の容積を比較すると、ランド27に形成された開孔部32は、ランド35に形成された開孔部36よりも容積が大きい。また、最外周部にあるランド37には、開孔部が形成されていない。
このように、図1に示した半導体装置10では、開孔部32、36が形成されているランド27、35と、開孔部32、36が形成されていないランド37とがある。ランド27、35では、半田の一部が開孔部32、36に入り込んだ状態で半田バンプ28が形成されている一方、ランド37では、表面上に半田バンプ28が形成されているため、半田バンプ28の高さが互いに異なっている。
さらに、ランド27、35では、開孔部32、36の容積が互いに異なっていて、開孔部32、36に入り込んでいる半田の量が互いに異なっているため、半田バンプ28の高さは、互いに異なっている。
図3は、本発明に係る半導体装置をプリント配線基板に実装した構造を説明するための模式図である。
ここでは、本発明に係る半導体装置(図1参照)が上側に反っていた場合に、この半導体装置をプリント配線基板に実装した構造について説明する。
半導体装置10では、半導体装置10に形成された各半田バンプ28の基板20の表面からの高さが絶縁性基板21の反りに応じて異なるように形成されている。すなわち、半田バンプ28の高さを異ならせることにより、各半田バンプ28の頂点が同一平面上に並ぶように形成されている。
この半導体装置10がプリント配線基板50に押し付けられると、各半田バンプ28の頂点が、プリント配線基板50に形成されているパッド51に均一に接触した状態となり、その後、リフローすることにより夫々の半田バンプ28がプリント配線基板50と均一に接合することとなる。
半導体装置10によれば、ランド27、35、37の夫々に形成された半田バンプ28は、基板20の表面からの高さが互いに異なる。従って、プリント配線基板50に実装するとき、基板20とプリント配線基板50との間隔にバラツキがある場合においても、半田バンプ28の高さの違いにより均一に接合するようにすることができる。
また、ランド27、35に形成された開孔部32、36に半田が入り込み、これにより半田バンプ28の高さの違いが設定されているため、半田バンプ28とランド27、35、37との接触面積や、半田バンプ28の底面積に対する高さの比を変化させる必要がない。従って、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプ28の剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
半導体装置10は、従来から採用されている部品(ランド面積が一定の基板や同一径の半田ボール等)を用いて、製造し得るものである。すなわち、半導体装置10は、開孔部32、36を形成する工程さえ追加すれば製造可能なものであり、面積の異なるランドを有する基板や、径の異なる複数種類の半田ボールを新たに準備したりする必要はないのである。
このように、半導体装置10は、従来から採用されている部品(基板や半田ボール等)を変更しなくても製造することが可能なものであり、部品の変更によるコストや手間を軽減することが可能である。
また、半導体装置10によれば、開孔部32、36が形成されているランド27、35と形成されていないランド37があるため、ランド27、35では、夫々、開孔部32、36に半田の一部が入り込み、その容積量に応じて半田バンプ28の高さが低くなる(図1参照)。従って、径の異なる複数種類の半田ボールを夫々に対応するランドに設置しなくとも、高さが互いに異なる半田バンプ28を形成することができ、製造工程を複雑化することなく簡便に半導体装置10を製造することができる。
また、半導体装置10によれば、基板20の中央部(最外周部以外)に開孔部32、36が形成されているため、基板20の中央部にある半田バンプ28の基板20の表面からの高さをより低くすることができる。従って、半導体装置10をプリント配線基板50に実装するとき、半導体装置10が備える基板20やプリント配線基板50に傘状の反りが発生している場合であっても、夫々の半田バンプ28をプリント配線基板50と均一に接合することが可能になる。
また、基板20の中央部にある半田バンプ28の基板20の表面からの高さをより低くすることができ、半田バンプ28の高さの違いにより均一に接合することができるため、半田バンプ28とランド27、35、37との接触面積や、半田バンプ28の底面積に対する高さの比を変化させる必要がなくなる。従って、半導体装置10に反りが発生した場合においても、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプ28の剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
また、半導体装置10によれば、半田バンプ28の基板20の表面からの高さが基板20の反りに応じて異なるため、例えば、基板20の一部が反っている場合や、うねりが発生している場合にも、プリント配線基板50に実装する際に、夫々の半田バンプ28がプリント配線基板50と均一に接合するようにすることができる。
また、半田バンプ28の基板20の表面からの高さが基板20の反りに応じて異なっていて、半田バンプ28の高さの違いにより均一に接合することができるため、半田バンプ28とランド27、35、37との接触面積や、半田バンプ28の底面積に対する高さの比を変化させる必要がない。従って、基板20の一部が反っている場合や、うねりが発生している場合にも、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプ28の剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
上述した実施形態では、基板20の中央部(最外周部以外)に位置するランド27、35に開孔部32、36が形成されている場合について説明したが、本発明における開孔部は、例えば、基板の外周部に位置するランドに形成されていてもよく、また、外周部の一部分や中央部の一部分に形成されていてもよく、基板の一部分に形成されていれば、特にその位置や範囲は限定されるものではない。
図1〜図3に示した例では、ランドの一部に開孔部が形成されている場合について説明したが、本発明においては、ランドのすべてに開孔部が形成されていてもよい。このような半導体装置の一例について、図4、図5を用いて説明する。
なお、図4、図5においては、上述した図1〜図3に示した構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付した。
図4は、本発明に係る半導体装置の他の一例を模式的に示す断面図である。
半導体装置40は、基板49、基板49に接着層18を介してダイボンディングされた半導体チップ11、半導体チップ11の上面に設けられた電極16と基板20に設けられたボンディングパッド24とを電気的に接続するワイヤ17、これらを封止する樹脂パッケージ部19、基板20が備えるランド27上に形成された半田バンプ28とから構成されている。樹脂パッケージ部19は、例えば、エポキシ樹脂等を含有する樹脂組成物からなるものである。
基板49が備える絶縁性基板21の両面には、Cu層からなる導体パターン23が形成されている。具体的に、導体パターン23は、絶縁性基板21の半導体チップが搭載される搭載面(上面)の外周部分と、その反対面(下面)の外周部分とに形成されている。
絶縁性基板21の反対面には、導体パターン23の一部を露出させて残りの導体パターン23及び絶縁性基板21を覆うように、ソルダーレジスト層29が形成されていて、その露出した各導体パターン23の表面には、ランド41、43、45が夫々形成されている。
ランド41、43、45は、導体パターン23の表面に形成されていて、Ni層とAu層とから構成されている。
ランド41の略中央には、Ni層及びAu層を貫通して導体パターン23まで達する開孔部42が形成されている。一方、ランド43の略中央には、Ni層及びAu層の合計の厚さの2/3程度の深さを有する開孔部44が形成されている。また、ランド45の略中央には、Ni層及びAu層の合計の厚さの1/3程度の深さを有する開孔部46が形成されている。各ランド41、43、45上には、半田バンプ28の一部が夫々、開孔部42、44、46に入り込むようにして、半田バンプ28が形成されている。
各開孔部42、44、46の容積を比較すると、ランド41に形成された開孔部42は、ランド43に形成された開孔部44よりも容積が大きく、ランド43に形成された開孔部44は、ランド45に形成された開孔部46よりも大きい。
このように、図4に示した半導体装置40では、ランド41、43、45に形成されている開孔部42、44、46の容積は、開孔部42、開孔部44、開孔部46の順に小さくなっており、開孔部42、44、46に入り込んでいる半田の量が互いに異なっているため、ランド41、43、45に形成される半田バンプ28の高さが漸次に高くなっている。
なお、半導体装置40の他の構成については、図1及び図2に示した半導体装置10と同様であるから、ここでの説明は省略する。
図5は、図4に示した半導体装置をプリント配線基板に実装した構造を説明するための模式図である。
図3では、半導体装置が反っている場合について説明したが、半導体装置を実装するプリント配線基板等が反っていてもよい。この場合について図5を用いて以下に説明する。ここでは、半導体装置40を実装するプリント配線基板56が下側に反っていた場合に、この半導体装置40をプリント配線基板56に実装した構造について説明する。
半導体装置40では、半導体装置40に形成された各半田バンプ28の高さが搭載するプリント配線基板56の反りに応じて異なるように形成されている。すなわち、プリント配線基板56の反りに起因して生じるプリント配線基板56と基板49との間隔のバラツキを打ち消すように半田バンプ28の高さが異なるように形成されている。
この半導体装置40がプリント配線基板56に押し付けられると、各半田バンプ28の頂点が、プリント配線基板56に形成されているパッド57に均一に接触した状態となり、この後、リフローすることにより夫々の半田バンプ28がプリント配線基板56と均一に接合する。
半導体装置40によれば、ランド41、43、45に夫々形成された開孔部42、44、46の容積は、互いに異なり、半田バンプ28を形成する際に開孔部42、44、46に入り込む半田の量が互いに異なるため、同体積の半田ボールから形成した半田バンプ28であっても、高さが互いに異なる半田バンプ28を形成することができる。このため、径の異なる複数種類の半田ボールを夫々に対応するランドに設置する必要はなく、同一の径を有する半田ボール28をランド41、43、45に設置すればよいので、製造工程を複雑化することなく簡便に半導体装置40を製造することができる。
また、半導体装置40によれば、開孔部42と開孔部46との容積の差と、開孔部42と開孔部44との容積の差とを比較すると、開孔部間の距離が長い前者の方が大きい。ここで、開孔部42は、導体パターン26にまで達しており、開孔部42、44、46のうち一番容積が大きい。従って、開孔部42、44、46の容積は、基板49の中央近傍から外周側に近づくほど小さくなり、開孔部42、44、46に半田の入り込む量は、中央近傍から外周側に近づくほど少なくなるため、外周側に近いほど半田バンプ28の高さが高くなる。
このように、半田バンプ28の高さが、基板49の中央近傍から外周側に近づくにつれて漸次に変化しているため、半導体装置40をプリント配線基板56に実装するとき、プリント配線基板56に傘状の反りが発生している場合であっても、夫々の半田バンプ28をプリント配線基板56と均一に接合することが可能になる。
また、半導体装置40によれば、ランド41、43、45には、夫々、開孔部42、44、46が形成されており、リフローして形成された半田バンプ28は、開孔部42、44、46に噛み込むように形成されているため、アンカー効果によりランド41、43、45と半田バンプ28との接続強度を増加させることができる。
図4、図5に示した半導体装置40では、基板49の中央近傍から外周側に近づくにつれて開孔部42、44、46の容積が漸次に小さくなっている場合について説明したが、本発明における開孔部は、例えば、基板の中央近傍から外周側に近づくにつれて開孔部の容積が漸次に大きくなっていてもよく、また、容積が同じ部分があってもよく、特に各開孔部間の容積の差の態様は限定されるものではない。
上述した実施形態では、図3では、半導体装置が上側に反り、プリント配線基板に反りがない場合、図5では、半導体装置に反りがなく、プリント配線基板が下側に反っている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明では、例えば、半導体装置が下側に反り、プリント配線基板に反りがない場合、半導体装置に反りがなく、プリント配線基板が上側に反っている場合、半導体装置とプリント配線基板との双方が上側に反っている場合、半導体装置とプリント配線基板との双方が下側に反っている場合についても同様に適用することができる。
上述した実施形態では、夫々のランド27、35、37及びランド42、44、46に形成された半田バンプ28の体積が同一である場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、本発明において、半田バンプのランド表面からの高さが異なっていれば、各半田バンプの体積は特に限定されるものではない。この場合、各半田バンプの体積は、半導体装置の反りや搭載するプリント配線基板等の反りに応じた体積であり、半田バンプの頂点が、搭載するプリント配線基板等に均一に接触するように設定されていることが好ましい。
上述した実施形態では、基板20、49のチップ搭載面とは反対側の面に半田バンプ28が形成されている半導体装置10、40について説明したが、本発明における半導体装置はこの例に限定されるものではない。本発明における半導体装置として、例えば、半導体チップが基板(例えば、多層基板)の内部に搭載され、該基板のいずれかの面に半田バンプが形成されている半導体装置や、基板の一主面に凹部が形成され、該凹部内に半導体チップが搭載され、上記一主面に半田バンプが形成されている半導体装置が挙げられる。
次に、本発明の基板について説明する。
図6は、本発明に係る基板の一例を模式的に示す断面図である。
基板20が備える絶縁性基板21は、ガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂からなるものである。なお、絶縁性基板21としては、絶縁性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、ビスマレイミド−トリアジン樹脂(BT樹脂)、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、これらの樹脂にガラス繊維等の補強材を含浸したもの、セラミック等からなる基板を挙げることができる。
絶縁性基板21の両面には、Cu層からなる導体パターン23が形成されている。具体的に、導体パターン23は、絶縁性基板21の半導体チップが搭載されるチップ搭載面(上面)の外周部分と、その反対面(下面)の外周部分とから形成されている。絶縁性基板21のチップ搭載面の外周部分に形成された導体パターン23と、絶縁性基板21の反対面の外周部分に形成された導体パターン23とは、ビアホール26によって接続されている。ビアホール26は、絶縁性基板21に穿設された貫通孔の壁面に無電解メッキや電解メッキ等によって金属薄膜が形成され、さらに該貫通孔に充填材が充填されたものである。
上記充填材としては、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂充填材等の絶縁性充填材であってもよく、金属充填材等の導電性充填材であってもよい。
絶縁性基板21のチップ搭載面には、絶縁性基板21の外周部分に形成された導体パターン23の一部を露出させて、残りの導体パターン23及び絶縁性基板21を覆うように、ソルダーレジスト層25が形成されていて、その露出した導体パターン23の表面には、複数のワイヤボンディングパッド24が形成されている。
一方、絶縁性基板21の反対面には、導体パターン23の一部を露出させて残りの導体パターン23及び絶縁性基板21を覆うように、ソルダーレジスト層29が形成されていて、その露出した各導体パターン23の表面には、夫々ランド27、35、37が形成されている。
ランド27、35、37は、導体パターン23の表面に形成されたNi層と、該Ni層の表面に形成されたAu層とから構成されている。ランド27の略中央には、Ni層及びAu層を貫通して導体パターン23まで達する開孔部32が形成されている。また、ランド35の略中央には、Ni層まで達する開孔部36が形成されている。
ランドに形成された開孔部32、36は、絶縁性基板21の中央部から外周部に近づくにつれて漸次にその容積が小さくなっていて、最外周部にあるランド37には、開孔部が形成されていない。
基板20によれば、基板20を用いて製造される半導体装置10(図1参照)に形成される半田バンプ28は、基板20の表面からの高さが互いに異なることになるため、半導体装置10をプリント配線基板50(図3参照)に実装する際に、基板20とプリント配線基板50との間隔にバラツキがある場合においても、夫々の半田バンプ28がプリント配線基板50と均一に接合するようにすることができる。
また、基板20を用いて製造される半導体装置10では、半田バンプ28の高さの違いにより均一に接合するため、半田バンプ28とランド(ランド27、35、37)との接触面積や、半田バンプ28の底面積に対する高さの比を変化させる必要がない。従って、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプ28の剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
また、基板20は、開孔部32、36を形成する工程さえ追加すれば製造可能なものであり、面積の異なるランドを形成するためのマスク等の変更が不要であるため、マスク等の変更によるコストや手間の増大を低減することができる。
また、基板20によれば、開孔部が形成されているランド(ランド27、35)と形成されていないランド(ランド37)があるため、基板20を用いて半導体装置10を製造すれば、ランド27、35では、夫々、開孔部32、36に半田の一部が入り込み、その容積量に応じて形成される半田バンプ28の高さが低くなることとなる。
従って、基板20を用いれば、径の異なる複数種類の半田ボールを夫々に対応するランドに設置しなくとも、基板20の表面からの高さが互いに異なる半田バンプ28を形成することができ、製造工程を複雑化することなく簡便に半導体装置10を製造することができる。
また、基板20によれば、基板20の中央部(最外周部以外)に開孔部32、36が形成されているため、基板20を用いて半導体装置10を製造すれば、基板20の中央部の半田バンプ28(例えば、ランド27やランド35に形成された半田バンプ28)の基板20の表面からの高さを低くすることができる。従って、基板20を用いて製造した半導体装置10をプリント配線基板50に実装するとき、半導体装置10が備える基板20やプリント配線基板50に傘状の反りが発生している場合であっても、夫々の半田バンプ28をプリント配線基板50と均一に接合することが可能になる。
また、基板20を用いて製造される半導体装置10では、基板20の中央部の半田バンプ28の基板20の表面からの高さをより低くすることができ、半田バンプ28の高さの違いにより均一に接合することができるため、半田バンプ28とランド27、35、37との接触面積や、半田バンプ28の底面積に対する高さの比を変化させる必要がなくなる。従って、基板20を用いて製造した半導体装置10に反りが発生した場合においても、リフロー時の熱衝撃や熱サイクル等による膨張や収縮によって半田バンプ28の剥離が生じることを防止することができ、接続信頼性を充分に確保することができる。
図6を用いて説明した基板では、基板20の中央部(最外周部以外)に位置するランド27、35に開孔部32、36が形成されている場合について説明したが、本発明における開孔部は、例えば、基板の外周部に位置するランドに形成されていてもよく、また、外周部の一部や中央部の一部に形成されていてもよく、基板の一部に形成されていれば、特にその位置や範囲は限定されるものではない。
図6に示した例では、ランドの一部に開孔部が形成されている場合について説明したが、本発明においては、ランドのすべてに開孔部が形成されていてもよい。このような基板の一例について、図7を用いて説明する。
なお、図7においては、上述した図6に示した構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付した。
図7は、本発明に係る基板の他の一例を模式的に示す断面図である。
基板49が備える絶縁性基板21の両面には、Cu層からなる導体パターン23が形成されている。具体的に、導体パターン23は、絶縁性基板21の半導体チップが搭載される搭載面(上面)の外周部分と、その反対面(下面)の外周部分とに形成されている。
絶縁性基板21の反対面には、導体パターン23の一部を露出させて残りの導体パターン23及び絶縁性基板21を覆うように、ソルダーレジスト層29が形成されていて、その露出した各導体パターン23の表面には、夫々ランド41、43、45が形成されている。
ランド41、43、45は、導体パターン23の表面に形成されていて、Ni層とAu層とから構成されている。
ランド41の略中央には、Ni層及びAu層を貫通して導体パターン23まで達する開孔部42が形成されている。一方、ランド43の略中央には、Ni層及びAu層の合計の厚さの2/3程度の深さを有する開孔部44が形成されている。また、ランド45の略中央には、Ni層及びAu層の合計の厚さの1/3程度の深さを有する開孔部46が形成されている。
ランド41、43、45に形成された開孔部42、44、46は、絶縁性基板21の中央近傍から外周側に向かって漸次にその容積が小さくなるように変化している。なお、基板49の他の構成については、図6に示した基板20と同様であるから、ここでの説明は省略する。
基板49によれば、ランド41、43、45の夫々に形成された開孔部42、44、46の容積は、互いに異なり、半田バンプ28を形成する際に開孔部42、44、46に入り込む半田の量が互いに異なるため、同体積の半田ボールから形成した半田バンプ28(図5参照)であっても、基板49の表面からの高さが互いに異なる半田バンプ28を形成することができる。このため、基板49を用いて製造した半導体装置40(図5参照)であれば、径の異なる複数種類の半田ボールを夫々に対応するランドに設置する必要はなく、同一の径を有する半田ボールをランド41、43、45に設置すればよいので、製造工程を複雑化することなく簡便に当該半導体装置を製造することができる。
また、基板49によれば、開孔部42と開孔部46との容積の差と、開孔部42と開孔部44との容積の差とを比較すると、開孔部間の距離が長い前者の方が大きい。ここで、開孔部42は、導体パターン26にまで達しており、開孔部42、44、46のうち一番容積が大きい。従って、開孔部42、44、46の容積は、基板49の中央近傍から外周側に近づくほど小さく、半田バンプ28(図5参照)の形成時に、開孔部42、44、46に半田の入り込む量は、中央近傍から外周側に近づくほど少ないため、外周側に近いほど半田バンプ28の高さが高くなる。
このように、半田バンプ28の高さが、基板49の中央近傍から外周側に近づくにつれて漸次に変化することとなるため、基板49を用いて製造した半導体装置40をプリント配線基板56に実装するとき、プリント配線基板56に傘状の反りが発生している場合であっても、夫々の半田バンプ28をプリント配線基板56と均一に接合することが可能になる。
また、基板49によれば、ランド41、43、45の夫々には、開孔部42、44、46が形成されており、ランド41、43、45に形成される半田バンプ28は、開孔部42、44、46に噛み込むように形成されることとなるため、アンカー効果によりランド41、43、45と半田バンプ28との接続強度を増加させることができる。
図7に示した基板49では、基板49の中央近傍から外周側に近づくにつれて開孔部42、44、46の容積が漸次に小さくなっている場合について説明したが、本発明における開孔部は、例えば、基板の中央部から外周部に近づくにつれて開孔部の容積が漸次に大きくなっていてもよく、また、容積が同じ部分があってもよく、特に各開孔部間の容積の差の態様は限定されるものではない。
次に、本発明の基板の製造方法と、上記基板を用いた本発明の半導体装置の製造方法とについて説明する。ここでは、図5に示した基板の製造方法と、図1に示した半導体装置の製造方法とについて説明する。
(a)絶縁性基板21を出発材料とし、まず、絶縁性基板21の両面に、導体パターン23を形成する。導体パターン23は、絶縁性基板21の両面に無電解メッキ等によりベタの金属層を形成した後、エッチング処理を施すことにより形成することができる。また、銅張基板にエッチング処理を施すことにより形成してもよい。
(b)次に、絶縁性基板21に、ドリルやレーザ等によりマトリックス状に貫通孔を穿設する。貫通孔は、ビアホール26となるものであり、貫通孔の直径は、例えば120〜150μm程度である。
(c)次に、無電解メッキを施し、さらに電解メッキを施すことにより、貫通孔の壁面に金属薄膜を形成し、さらに貫通孔に充填材を充填することにより、ビアホール26を形成する。上記充填材としては、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂充填材、金属充填材を挙げることができる。また、貫通孔をメッキにより充填することにより、ビアホール26を形成してもよい。また、ビアホール26には、蓋メッキを施してもよい。
(d)次に、絶縁性基板21の表面に、未硬化のソルダーレジスト組成物をロールコータやカーテンコータ等により塗布したり、フィルム状に成形したソルダーレジスト組成物を圧着したりした後、硬化処理を施すことにより、ソルダーレジスト層25を形成する。絶縁性基板21の裏面にも、同様にしてソルダーレジスト層29を形成する。
(e)次に、ソルダーレジスト層25の所定箇所に露光現像処理により開口を形成し、露出した箇所にNiメッキやAuメッキを行うことにより、導体パターン23上の所定位置にボンディングパッド24を形成する。
また、ソルダーレジスト層29に対しても同様の処理を行い、ランド27、35、37を形成する。
(f)次に、ランド27の中央に、導体パターン23まで達する開孔部32を、ランド35の中央に、Ni層35aまで達する開孔部36をレーザ処理により形成する。
このレーザ処理においては、使用するレーザの種類、ビーム径、ショット数等を適宜選択することにより開孔部32、36の形状(例えば、直径、深さ)を設定することができる。
本実施形態では、ランド27、35を形成した後に、レーザ処理により開孔部32、36を形成することとしたが、本発明においてはこれに限定されず、ランド形成時に一体的に形成してもよい。
また、本実施形態では、レーザ処理により開孔部32、36を形成することとしたが、この例に限定されるものではない。本発明において、開孔部を形成する方法としては、まず、ランドを形成した後、ドライフィルム等からなるエッチング保護層でランドとして残す部分を被覆し、その後、過硫酸ナトリウム溶液や過酸化水素と硫酸の混合溶液等のエッチング液を用いて、化学エッチングによりNi及び/又はAuを除去して形成する方法が挙げられる。
上記(a)〜(f)の工程を経ることにより、基板20を製造することができる。
次に基板20を用いた本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
(g)まず、基板20の表面略中央にソルダーレジスト層29の上から半田ペーストやAgペーストを塗布して接着層18を形成し、接着層18上に半導体チップ11を搭載してリフローすることにより、ソルダーレジスト層29及び接着層18を介して半導体チップ11をダイボンディングする。
(h)続いて、半導体チップ11の上面に設けられた電極16と、ボンディングパッド24とをワイヤを用いてワイヤボンディングする。そして、基板20の上面全体を覆うように、エポキシ樹脂等を含有する樹脂組成物で樹脂パッケージ部19を形成する。
(i)次に、ランド27(開孔部32)、ランド35(開孔部36)、ランド37上に半田ボールを設置し、リフローして半田バンプ28を形成することにより、半導体装置10を製造することができる。
以上、本発明に係る半導体装置及び基板の実施形態について説明したが、本発明の半導体装置及び基板は、上述した例に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。
本発明に係る半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。 図1に示した半導体装置の部分拡大断面図である。 本発明に係る半導体装置を実装用基板に実装した構造を説明するための模式図である。 本発明に係る半導体装置の他の一例を模式的に示す断面図である。 図4に示した半導体装置を実装用基板に実装した構造を説明するための模式図である。 本発明に係る基板の一例を模式的に示す断面図である。 本発明に係る基板の他の一例を模式的に示す断面図である。 従来の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
符号の説明
10、40 半導体装置
11 半導体チップ
16 電極
17 ワイヤ
18 接着層
19 樹脂パッケージ部
20、49 基板
21 絶縁性基板
23 導体パターン
24 ワイヤボンディングパッド
25、29 ソルダーレジスト層
27、35、37、41、43、45 ランド
27a、35a、37a Ni層
27b、35b、37b Au層
28 半田バンプ
32、36、42、44、46 開孔部

Claims (12)

  1. 半導体チップが搭載され、表面に複数のランドが形成された基板と、
    前記複数のランドの夫々に形成された半田バンプと
    を備えた半導体装置であって、
    前記複数のランドの少なくとも一部には、開孔部が形成され、
    前記複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、前記基板表面からの高さが互いに異なることを特徴とする半導体装置。
  2. 半導体チップと、
    前記半導体チップが搭載されるチップ搭載面の反対側の面に複数のランドが形成された基板と、
    前記複数のランドの夫々に形成された半田バンプと
    を備えた半導体装置であって、
    前記複数のランドの少なくとも一部には、開孔部が形成され、
    前記複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、前記基板表面からの高さが互いに異なることを特徴とする半導体装置。
  3. 前記開孔部は、前記複数のランドの全部に形成されていて、
    前記開孔部の容積は、互いに異なることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
  4. 前記複数のランドは、前記基板の中央近傍に形成された一のランドと、前記一のランドより前記基板の外周側に形成された2以上の他のランドとからなり、
    前記一のランドに形成された開孔部と前記他のランドに形成された開孔部との容積の差は、前記一のランドと前記他のランドとの距離が長いほど大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の半導体装置。
  5. 前記開孔部は、前記複数のランドの一部に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
  6. 前記開孔部は、前記基板の中央部又は外周部に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
  7. 前記複数のランドの夫々に形成された半田バンプは、前記基板表面からの高さが、前記基板の反りに応じて異なることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1に記載の半導体装置。
  8. 半導体チップが搭載される搭載面の反対側の面に複数のランドが形成された基板であって、
    前記複数のランドの少なくとも一部には、開孔部が形成され、
    前記複数のランドは、同体積の半田ボールを用いて当該ランドの表面に半田バンプを形成した場合に、各半田バンプの前記基板表面からの高さが互いに異なるように、構成されていることを特徴とする基板。
  9. 前記開孔部は、前記複数のランドの全部に形成されていて、
    前記開孔部の容積は、互いに異なることを特徴とする請求項8に記載の基板。
  10. 前記複数のランドは、前記基板の中央近傍に形成された一のランドと、前記一のランドより前記基板の外周側に形成された2以上の他のランドとからなり、
    前記一のランドに形成された開孔部と前記他のランドに形成された開孔部との容積の差は、前記一のランドと前記他のランドとの距離が長いほど大きいことを特徴とする請求項9に記載の基板。
  11. 前記開孔部は、前記複数のランドの一部に形成されていることを特徴とする請求項8に記載の基板。
  12. 前記開孔部は、前記基板の中央部又は外周部に形成されていることを特徴とする請求項11に記載の基板。
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