JP2007188930A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップをフリップチップ接続により配線基板に搭載する半導体パッケージであって、複数のチップコンデンザやBGA素子が共に搭載されているパッケージオンパッケージ(Package on Package)形態の半導体パッケージに関するものであり、特に半導体チップとBGA素子を含む半導体パッケージにおいて放熱する必要がある半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on a wiring board by flip-chip connection, and relates to a package on package type semiconductor package in which a plurality of chip capacitors and BGA elements are mounted together. In particular, the present invention relates to a semiconductor device that needs to dissipate heat in a semiconductor package including a semiconductor chip and a BGA element, and a method for manufacturing the semiconductor device.
現在、一般的に活用されているマイクロプロセッサ等は膨大な情報を高速に処理する目的でキャッシュメモリなどを成膜工程で1チップ内に内蔵してしまう、いわゆるSOC(system on Chip)が採用されている。そのため、パッケージ形態としては最も特性を発揮できるシングルチップのフリップチップBGAパッケージが採用されている。BGA(Ball Grid Array) パッケージは、1つの半導体チップと1つの配線基板から構成され、配線基板は、裏面に外部接続端子を備えており、半導体チップはこの配線基板に搭載され、且つ樹脂封止されてなるものであり、外部接続端子は、格子状に配列された複数のボールからなる。フリップチップBGAパッケージは、半導体チップが配線基板にフリップチップ接続された構成になっている。 Currently used microprocessors, etc., employ so-called SOC (system on chip), in which a cache memory or the like is built in one chip in the film formation process for the purpose of processing a large amount of information at high speed. ing. Therefore, a single-chip flip chip BGA package that can exhibit the most characteristics is adopted as a package form. The BGA (Ball Grid Array) package is composed of one semiconductor chip and one wiring board, and the wiring board has external connection terminals on the back surface, and the semiconductor chip is mounted on this wiring board and sealed with resin. The external connection terminal is composed of a plurality of balls arranged in a lattice pattern. The flip chip BGA package has a configuration in which a semiconductor chip is flip-chip connected to a wiring board.
しかし、更なる情報量の増大と高速化の要求から成膜工程の微細化が進み、ロジック(Logic) 回路とメモリ(Memory)回路の両立が厳しくなりつつある。またチップサイズも今後増大が見込まれ、チップの歩留まり確保が非常に厳しくなることが予想される。そこで近年ロジック部分とメモリ部分の分割がなされるようになってきた。通常キャッシュメモリなどは、ロジック部品とマザーボードを介してつながれるが、それでは配線長が長くなり過ぎるため高速処理に対応し辛い。そこで、チップからは分離するが、配線長が最短で可能なパッケージオンパッケージ形態の半導体パッケージが提案されている。具体的な形状はガラエポなどを絶縁材料とする配線基板の中央付近にロジックなどの半導体チップがフリップチップ接続で搭載され、その周辺にチップスケールパッケージなどの形態に単体パッケージ化されたメモリBGAパッケージなどが搭載される。以下、この様なパッケージは、BGA素子という。更に、配線間の容量の調整でチップコンデンサなどが配線基板の表面あるいは裏面に適宜搭載されている。ここで、中央付近に搭載されるロジックチップは発熱が数10ワットに達するものがあり、放熱性を確保する目的でCuなどにNiメッキなどを施した放熱板が低熱抵抗樹脂などの接着剤を介して搭載される。 However, as the amount of information is further increased and the speed is increased, the film forming process is becoming finer, and the compatibility between the logic circuit and the memory circuit is becoming strict. In addition, the chip size is expected to increase in the future, and it is expected that securing the yield of chips will become very severe. Therefore, in recent years, the logic part and the memory part have been divided. Normally, a cache memory or the like is connected to a logic component and a motherboard, but this makes it difficult to handle high-speed processing because the wiring length becomes too long. In view of this, a semiconductor package in a package-on-package form has been proposed which can be separated from the chip but has the shortest wiring length. A specific shape is a memory BGA package in which a semiconductor chip such as logic is mounted by flip chip connection near the center of a wiring board made of insulating material such as glass epoxy, and a single package in the form of a chip scale package around the periphery. Is installed. Hereinafter, such a package is referred to as a BGA element. Furthermore, a chip capacitor or the like is appropriately mounted on the front surface or the back surface of the wiring board by adjusting the capacitance between the wirings. Here, some logic chips mounted near the center generate heat of several tens of watts, and a heat sink with Ni plating or the like applied to Cu or the like has an adhesive such as a low thermal resistance resin for the purpose of ensuring heat dissipation. Mounted through.
また、同一面に搭載されるメモリBGA素子についても発熱が10ワット近いものがあり、同様に放熱する必要がある。これらを放熱する放熱構造としては、一般的には中央付近の半導体チップの取り付け高さに対してメモリBGA素子の方が高いので、半導体チップ上にダミーの板を搭載して半導体チップ裏面とBGA素子裏面を面一にさせた後に平板状の放熱板を搭載するか、あるいは突起平面のある放熱板を搭載している。半導体チップは、放熱板突起平面に接合される。ここでの問題は、前者の場合は、半導体チップ上に低熱抵抗樹脂層が2箇所あるので、1箇所のみの場合と比較すると放熱性が悪化する。また、後者の場合は、ズレが発生したり、チップサイズが大きくなったり、チップの搭載角度が変わった場合などに突起平面からチップが露出して必要な放熱性を確保できない。特許文献1には、ヒートシンクを取り付けた半導体パッケージが開示されており、ヒートシンクは、熱放散性の高い金属を用いる。ヒートシンクの一面には半導体チップ素子を埋め込むための凹部が設けられている。
本発明は、放熱板搭載プロセスにおいて接着層の固化の際に放熱板がズレる心配が無いので固化中のズレを防止するための位置制御用治具を必要としない、半導体チップとBGA素子とを配線基板に搭載した半導体装置を提供する。 The present invention eliminates the risk of the heat sink shifting when the adhesive layer is solidified in the heat sink mounting process, and therefore does not require a position control jig for preventing misalignment during solidification. Provided is a semiconductor device mounted on a wiring board.
本発明の半導体装置の一態様は、外部接続端子を有する配線基板と、前記配線基板に搭載された少なくとも1つのBGA素子と、前記配線基板にフリップチップ接続された半導体チップと、前記BGA素子及び前記半導体チップに接合された放熱板とを具備し、前記放熱板の前記BGA素子との接合部には凹部が形成され、前記BGA素子は、部分的に前記凹部に埋め込まれていることを特徴としている。
また、本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、外部接続端子を有する配線基板上に半導体チップをフリップチップ接続する工程と、前記配線基板に少なくとも1つのBGA素子を前記半導体チップ周辺に搭載する工程と、前記BGA素子及び前記半導体チップ上に接着剤を塗布する工程と、前記接着剤が塗布されたBGA素子を前記放熱板の前記凹部に嵌め込み、これらBGA素子と前記放熱板とを加圧しながら加熱して接着剤を硬化させる工程とを具備し、前記放熱板の凹部は、前記配線基板上の前記BGA素子の位置を所定の位置に配置する位置決め機能を備えていることを特徴としている。
One aspect of the semiconductor device of the present invention includes a wiring board having an external connection terminal, at least one BGA element mounted on the wiring board, a semiconductor chip flip-chip connected to the wiring board, the BGA element, A heat sink that is bonded to the semiconductor chip, wherein a recess is formed at a joint between the heat sink and the BGA element, and the BGA element is partially embedded in the recess. It is said.
According to another aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of flip-chip connecting a semiconductor chip onto a wiring board having external connection terminals, and mounting at least one BGA element on the wiring board around the semiconductor chip A step of applying an adhesive on the BGA element and the semiconductor chip, and fitting the BGA element coated with the adhesive into the recess of the heat sink, and adding the BGA element and the heat sink. And a step of curing the adhesive by heating while pressing, wherein the recess of the heat radiating plate has a positioning function for arranging the position of the BGA element on the wiring board at a predetermined position. Yes.
本発明は、半導体チップとBGA素子とを配線基板に搭載した半導体装置において、放熱板搭載プロセスにおいて接着層の固化の際に凹部の存在により放熱板がズレる心配が無いので固化中のズレを防止するための位置制御用治具を必要としない。 The present invention prevents a misalignment during solidification in a semiconductor device in which a semiconductor chip and a BGA element are mounted on a wiring board, since there is no fear that the heat sink is displaced due to the presence of recesses when the adhesive layer is solidified in the heat sink mounting process. This eliminates the need for a position control jig.
本発明の半導体装置は、半導体チップをフリップチップ接続したボールグリッドアレイ(BGA)型パッケージで、その配線基板表面や配線基板裏面にチップコンデンザやメモリBGA素子などのパッケージ形態の部品を搭載しており、その中でもとくにロジックなどの半導体チップとメモリBGA素子などのパッケージ部品が配線基板の同一面に配置されるように構成されている。半導体チップの放熱と同様にメモリBGA素子などのパッケージに対しても放熱が必要な製品に対し、1枚の板状の放熱板を取り付けることで両方の放熱を合せ行う構造の場合に、半導体チップに対しては放熱板の平面部分で接着領域が設定され、メモリBGA素子などのパッケージに対しては放熱板に形成した凹部分にメモリBGA素子を嵌め込まれるように接着領域が設定されている。この時メモリBGA素子が嵌め込まれる放熱板の凹部の寸法がメモリBGA素子のパッケージの外形公差と搭載精度を考慮したうえで決定されているので、この凹部がそのまま放熱板の配線基板に対する位置決め構造になっている。したがって、放熱板搭載プロセスにおいて接着層の固化の際に放熱板がズレる心配が無いので、固化中のズレを防止するための位置制御用治具を必要としない。
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
The semiconductor device of the present invention is a ball grid array (BGA) type package in which semiconductor chips are flip-chip connected, and package-type components such as a chip condenser and a memory BGA element are mounted on the surface of the wiring substrate and the back surface of the wiring substrate. Among them, in particular, a semiconductor chip such as logic and a package component such as a memory BGA element are arranged on the same surface of the wiring board. In the case of a structure in which both heat dissipation is performed by attaching a single plate-like heat dissipation plate to a product that requires heat dissipation for a package such as a memory BGA element as well as heat dissipation of the semiconductor chip, In contrast, a bonding area is set in a flat portion of the heat sink, and a bonding area is set so that the memory BGA element is fitted into a recess formed in the heat sink for a package such as a memory BGA element. At this time, the size of the recess of the heat sink to which the memory BGA element is fitted is determined in consideration of the package tolerance of the memory BGA element and the mounting accuracy. It has become. Therefore, since there is no fear that the heat radiating plate is displaced when the adhesive layer is solidified in the heat radiating plate mounting process, a position control jig for preventing the displacement during solidification is not required.
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to examples.
図1乃至図4を参照して実施例1を説明する。
図1は、この実施例で用いる放熱板の断面図及び凹部が形成された面の平面図、図2は、放熱板を搭載したこの実施例の半導体装置の平面図、図3は、図2のA−A′線及びB−B′線に沿う部分の断面図、図4は、この実施例で用いられるBGA素子の一例を示す断面図である。
図2及び図3に示すように、裏面に外部接続端子であるはんだボール3が格子(グリッド)状に取り付けられた、例えば、5.0mm角の配線基板10には中央にCPUなどのロジック回路などが形成されたシリコン半導体などからなるチップ(ロジックチップ)1が搭載され、四隅にはメモリ回路などが形成されたシリコンチップなどが組み込まれたBGA素子2が搭載され、また複数のチップコンデンサ6がBGA素子2間に搭載されている。チップコンデンサ6は、配線間容量を調整するために適宜搭載され、配線基板の主面に限らず裏面にも搭載することができる。
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
1 is a cross-sectional view of a heat sink used in this embodiment and a plan view of a surface on which a recess is formed. FIG. 2 is a plan view of a semiconductor device of this embodiment on which a heat sink is mounted. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a BGA element used in this embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion along the line AA ′ and BB ′.
As shown in FIGS. 2 and 3, a logic circuit such as a CPU is provided in the center of a 5.0 mm
そして、配線基板10上の半導体チップ1及びBGA素子2には、共通の放熱板4がエポキシ樹脂などの低熱抵抗樹脂からなる接着剤5により接合されている。この実施例では半導体チップは、1つに限らず複数個搭載することができる。放熱板4とBGA素子2とは放熱板4に形成された凹部41において接着剤5を介して当接されている。半導体チップ1は、配線基板10上の配線(図示しない)にフリップチップ接続されている。半導体チップ1は、外部接続端子11を有し、外部接続端子11が接合されている配線基板10の主面と外部接続端子11が取り付けられたチップ裏面との間にはエポキシ樹脂などからなるアンダーフィル樹脂12が充填されている。同様に、BGA素子2は、はんだボールなどからなる外部接続端子25を有し、外部接続端子25が接合されている配線基板10の主面と外部接続端子25が取り付けられた素子裏面との間にはエポキシ樹脂などからなるアンダーフィル樹脂26が充填されている。更に、配線間の容量調整を行うためにチップコンデンサ6などが配線基板の表面あるいは裏面に適宜搭載されている。
A
図1に示すように、放熱板10には4つの凹部41が設けられている。この凹部41の底部に接着剤5を塗布してBGA素子2を固定している。凹部41には素子上方が埋め込まれているので、機械的強度が向上し、接着剤5が固化した後は多少の外力が加わってもBGA素子2が配線基板10から剥がれることは著しく減少する。放熱板10は、銅やアルミニウム、Fe−42Ni合金、銅の表面にニッケルメッキを施したものなど良熱伝導性材料が用いられる。
図4は、BGA素子2の断面構造を示している。BGA素子2は、シリコン半導体などの半導体チップ22と外部接続端子25を有する配線基板21とを備えている。半導体チップ22は、外部端子23を有し、外部端子23が接合されている配線基板21の主面と外部端子23が取り付けられたチップ裏面との間にはエポキシ樹脂などからなるアンダーフィル樹脂24が充填されている。外部端子23は、半導体チップ22と配線基板21とを電気的に接続しているが、この両者の間の電気的接続はボンディングワイヤを用いることも可能である。配線基板21に搭載された半導体チップ22は搭載後にエポキシ樹脂などの樹脂封止体27により封止される。
As shown in FIG. 1, the
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the
次に、この実施例の半導体装置の製造方法を説明する。
まず、外部接続端子であるはんだボール3が裏面に格子状に取り付けられた配線基板10上の中央部分の配線(図示しない)に半導体チップ1をフリップチップ接続する。次に、配線基板10に少なくとも1つのBGA素子(この実施例では4個)2を半導体チップ1の周辺に搭載する。この実施例では、例えば、半導体チップ1には、ロジックチップが用いられる。中央付近に搭載されるロジックチップは発熱が数10ワットに達するものがあり、放熱性を確保する目的でCuなどにNiメッキなどを施した放熱板4が低熱抵抗樹脂などの接着剤5を介して搭載される。また、同一配線基板10の主面に搭載される、例えば、メモリなどに用いられるBGA素子2についても発熱が10ワット近いものがあり、同じように放熱する必要がある。BGA素子2は、配線基板10の4つの角部に搭載される。次に、BGA素子2及び半導体チップ1の上に接着剤5を塗布する。接着剤5が塗布されたBGA素子2を放熱板4の凹部41に嵌め込み、これら半導体チップ1及びBGA素子2と放熱板4とを加圧しながら加熱して接着剤5を硬化させる。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described.
First, the
放熱板4の凹部41の形状寸法は、BGA素子2の外形+BGA素子の外形公差+BGA素子の搭載位置精度の計算式を設定して置き、その計算により算出され決定される。そして、放熱板4の凹部41は、配線基板10上のBGA素子2の位置を所定の位置に配置する位置決め機能を備えている。
従来、低熱抵抗樹脂の硬化時に樹脂厚の制御用に錘あるいはそれに類する加圧を行うが、BGA素子で位置ズレが防止されるために、この実施例では位置制御用の複雑な治工具を必要としない。また、半導体チップサイズの大型化、半導体チップの長方形化、配置方向の変更(45度搭載など)があったとしても、BGA素子のサイズ、位置が変わらない限り同一の放熱板を使用することが可能とな利、製造工程が簡略化される。
The shape dimension of the
Conventionally, a weight or similar pressure is applied to control the resin thickness when curing a low thermal resistance resin, but in order to prevent misalignment of the BGA element, this embodiment requires a complicated jig for position control. And not. Even if the size of the semiconductor chip is increased, the semiconductor chip is made rectangular, the arrangement direction is changed (45 ° mounting, etc.), the same heat dissipation plate can be used as long as the size and position of the BGA element do not change. This makes it possible to simplify the manufacturing process.
次に、図5を参照して実施例2を説明する。
図5は、この実施例で用いる放熱板の断面図及び凹部が形成された面の平面図である。実施例1と同様に、図裏面に外部接続端子(はんだボール)が格子状に取り付けられた、例えば、5.0mm角の配線基板には中央にCPUなどのロジック回路などが形成されたシリコン半導体などからなるチップ(ロジックチップ)がフリップチップ接続により搭載され、四隅にはメモリ回路などが形成されたシリコンチップが組み込まれたBGA素子がフリップチップ接続により搭載され、また、複数のチップコンデンサがBGA素子間に搭載されている。チップコンデンサは、配線間容量を調整するために適宜搭載され、配線基板の主面に限らず裏面にも搭載することができる。そして、配線基板上の半導体チップ及びBGA素子には、共通の放熱板20がエポキシ樹脂などの低熱抵抗樹脂からなる接着剤により接合されている。放熱板20とBGA素子とは放熱板20に形成された凹部28において接着剤を介して当接されている。半導体チップは、外部接続端子を有し、外部接続端子が接合されている配線基板の主面と外部接続端子が取り付けられたチップ裏面との間にはエポキシ樹脂などからなるアンダーフィル樹脂が充填されている。
Next, Example 2 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a heat sink used in this embodiment and a plan view of a surface on which a recess is formed. As in the first embodiment, external connection terminals (solder balls) are attached in a grid pattern on the back side of the figure. For example, a silicon semiconductor in which a 5.0 mm square wiring board is formed with a logic circuit such as a CPU in the center. A chip (logic chip) composed of, for example, is mounted by flip-chip connection, a BGA element incorporating a silicon chip on which memory circuits are formed is mounted at four corners by flip-chip connection, and a plurality of chip capacitors are mounted by BGA It is mounted between elements. The chip capacitor is appropriately mounted to adjust the capacitance between the wirings, and can be mounted not only on the main surface of the wiring board but also on the back surface. And the
同様に、BGA素子は、はんだボールなどからなる外部接続端子を有し、外部接続端子が接合されている配線基板主面と外部接続端子が取り付けられた素子裏面との間にはエポキシ樹脂などからなるアンダーフィル樹脂が充填されている。
図5に示すように、放熱板20には4つの凹部28が設けられている。この凹部28の底部に接着剤を塗布してBGA素子を固定している。凹部28には素子上方が埋め込まれているので、機械的強度が向上し、接着剤が固化した後は多少の外力が加わってもBGA素子が配線基板から剥がれることは減少する。放熱板20は、銅やアルミニウム、Fe−42Ni合金、銅の表面にニッケルメッキを施したものなど良熱伝導性材料が用いられる。BGA素子及び半導体チップの構造は、実施例1と同様である。
この実施例は、放熱板20の凹部28の形状に特徴がある。即ち、放熱板20の4隅に形成されたほぼ正方形の凹部28の全ての辺29はテーパ状に形成されている。
Similarly, the BGA element has an external connection terminal made of a solder ball or the like, and an epoxy resin or the like is provided between the main surface of the wiring board to which the external connection terminal is bonded and the element back surface to which the external connection terminal is attached. Underfill resin is filled.
As shown in FIG. 5, the
This embodiment is characterized by the shape of the
この実施例の半導体装置の製造方法は、基本的には実施例1と同じである。
まず、はんだボールが裏面に格子状に取り付けられた配線基板上の中央部分の配線に半導体チップをフリップチップ接続する。次に、配線基板に4個のBGA素子を半導体チップの周辺に搭載する。次に、BGA素子上及び半導体チップ上に接着剤を塗布する。接着剤が塗布されたBGA素子を放熱板20の凹部28に嵌め込む。このとき、凹部28のテーパ状の辺29は、BGA素子を凹部28に嵌め込む際のガイドとして用いられる。その後、これら半導体チップ及びBGA素子と放熱板20とを加圧しながら加熱して接着剤を硬化させる。
放熱板20の凹部28の形状寸法は、BGA素子の外形+BGA素子の外形公差+BGA素子の搭載位置精度の計算式を設定して置き、その計算により算出され決定される。そして、放熱板20の凹部28は、配線基板上のBGA素子の位置を所定の位置に配置する位置決め機能を備えている。
The manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment.
First, a semiconductor chip is flip-chip connected to a central portion of wiring on a wiring board having solder balls attached to the back surface in a grid pattern. Next, four BGA elements are mounted on the periphery of the semiconductor chip on the wiring board. Next, an adhesive is applied on the BGA element and the semiconductor chip. The BGA element to which the adhesive is applied is fitted into the
The shape and size of the
従来、低熱抵抗樹脂の硬化時に樹脂厚の制御用に錘あるいはそれに類する加圧を行うが、BGA素子で位置ズレが防止されるために、この実施例では位置制御用の複雑な治工具を必要としない。また、半導体チップサイズの大型化、半導体チップの長方形化、配置方向の変更(45度搭載など)があったとしても、BGA素子のサイズ、位置が変わらない限り同一の放熱板を使用することが可能とな利、製造工程が簡略化される。また、放熱板の凹部のテーパ状の辺は、凹部の各辺全てに形成してあるので、どの方向からもBGA素子を凹部に嵌め込むことが容易になる。 Conventionally, a weight or similar pressure is applied to control the resin thickness when curing a low thermal resistance resin, but in order to prevent misalignment of the BGA element, this embodiment requires a complicated jig for position control. And not. Even if the size of the semiconductor chip is increased, the semiconductor chip is made rectangular, the arrangement direction is changed (45 ° mounting, etc.), the same heat dissipation plate can be used as long as the size and position of the BGA element do not change. This makes it possible to simplify the manufacturing process. Further, since the tapered sides of the recesses of the heat sink are formed on all the sides of the recesses, it is easy to fit the BGA element into the recesses from any direction.
次に、図6を参照して実施例3を説明する。
図6は、この実施例で用いる放熱板の断面図及び凹部が形成された面の平面図である。実施例1と同様に、図裏面に外部接続端子(はんだボール)が格子状に取り付けられた、例えば、5.0mm角の配線基板には中央にCPUなどのロジック回路などが形成されたシリコン半導体などからなるチップ(ロジックチップ)がフリップチップ接続により搭載され、四隅にはメモリ回路などが形成されたシリコンチップが組み込まれたBGA素子がフリップチップ接続により搭載され、また、複数のチップコンデンサがBGA素子間に搭載されている。チップコンデンサは、配線間容量を調整するために適宜搭載され、配線基板の主面に限らず裏面にも搭載することができる。そして、配線基板上の半導体チップ及びBGA素子には、共通の放熱板30がエポキシ樹脂などの低熱抵抗樹脂からなる接着剤により接合されている。放熱板30とBGA素子とは放熱板30に形成された凹部31において接着剤を介して当接されている。半導体チップは、外部接続端子を有し、外部接続端子が接合されている配線基板の主面と外部接続端子が取り付けられたチップ裏面との間にはエポキシ樹脂などからなるアンダーフィル樹脂が充填されている。
Next, Example 3 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the heat sink used in this embodiment and a plan view of the surface on which the recesses are formed. As in the first embodiment, external connection terminals (solder balls) are attached in a grid pattern on the back side of the figure. For example, a silicon semiconductor in which a 5.0 mm square wiring board is formed with a logic circuit such as a CPU in the center. A chip (logic chip) composed of, for example, is mounted by flip-chip connection, a BGA element incorporating a silicon chip on which memory circuits are formed is mounted at four corners by flip-chip connection, and a plurality of chip capacitors are mounted by BGA It is mounted between elements. The chip capacitor is appropriately mounted to adjust the capacitance between the wirings, and can be mounted not only on the main surface of the wiring board but also on the back surface. And the
同様に、BGA素子は、はんだボールなどからなる外部接続端子を有し、外部接続端子が接合されている配線基板主面と外部接続端子が取り付けられた素子裏面との間にはエポキシ樹脂などからなるアンダーフィル樹脂が充填されている。
図6に示すように、放熱板30には4つの凹部31が設けられている。この凹部31の底部に接着剤を塗布してBGA素子を固定している。凹部31には素子上方が埋め込まれているので、機械的強度が向上し、接着剤が固化した後は多少の外力が加わってもBGA素子が配線基板から剥がれることは減少する。放熱板30は、銅やアルミニウム、Fe−42Ni合金、銅の表面にニッケルメッキを施したものなど良熱伝導性材料が用いられる。BGA素子及び半導体チップの構造は、実施例1と同様である。
Similarly, the BGA element has an external connection terminal made of a solder ball or the like, and an epoxy resin or the like is provided between the main surface of the wiring board to which the external connection terminal is bonded and the element back surface to which the external connection terminal is attached. Underfill resin is filled.
As shown in FIG. 6, the
この実施例は、放熱板30の凹部31の形状に特徴がある。即ち、放熱板30の4隅に形成されたほぼ正方形の凹部31の上側及び右側の辺32がテーパ状に形成され、下側及び左側の辺はテーパ状になっておらず垂直である。
この実施例の半導体装置の製造方法は、基本的には実施例1と同じである。
まず、はんだボールが裏面に格子状に取り付けられた配線基板上の中央部分の配線に半導体チップをフリップチップ接続する。次に、配線基板に4個のBGA素子を半導体チップの周辺に搭載する。次に、BGA素子上及び半導体チップ上に接着剤を塗布する。接着剤が塗布されたBGA素子を放熱板30の凹部31に嵌め込む。このとき、凹部31のテーパ状の辺32は、BGA素子を凹部31に嵌め込む際のガイドとして用いられる。その後、これら半導体チップ及びBGA素子と放熱板30とを加圧しながら加熱して接着剤を硬化させる。
放熱板30の凹部31の形状寸法は、BGA素子の外形+BGA素子の外形公差+BGA素子の搭載位置精度の計算式を設定して置き、その計算により算出され決定される。そして、放熱板30の凹部31は、配線基板上のBGA素子の位置を所定の位置に配置する位置決め機能を備えている。
This embodiment is characterized by the shape of the
The manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment.
First, a semiconductor chip is flip-chip connected to a central portion of wiring on a wiring board having solder balls attached to the back surface in a grid pattern. Next, four BGA elements are mounted on the periphery of the semiconductor chip on the wiring board. Next, an adhesive is applied on the BGA element and the semiconductor chip. The BGA element to which the adhesive is applied is fitted into the
The shape and size of the
従来、低熱抵抗樹脂の硬化時に樹脂厚の制御用に錘あるいはそれに類する加圧を行うが、BGA素子で位置ズレが防止されるために、この実施例では位置制御用の複雑な治工具を必要としない。また、半導体チップサイズの大型化、半導体チップの長方形化、配置方向の変更(45度搭載など)があったとしても、BGA素子のサイズ、位置が変わらない限り同一の放熱板を使用することが可能とな利、製造工程が簡略化される。また、放熱板の凹部は同じ部分の辺がテーパ状になっているので、所定の方向からガイドによりBGA素子を凹部に嵌め込むことができるので、この嵌め込みが容易になる。 Conventionally, a weight or similar pressure is applied to control the resin thickness when curing a low thermal resistance resin, but in order to prevent misalignment of the BGA element, this embodiment requires a complicated jig for position control. And not. Even if the size of the semiconductor chip is increased, the semiconductor chip is made rectangular, the arrangement direction is changed (45 ° mounting, etc.), the same heat dissipation plate can be used as long as the size and position of the BGA element do not change. This makes it possible to simplify the manufacturing process. In addition, since the side of the same portion of the recess of the heat sink is tapered, the BGA element can be fitted into the recess by a guide from a predetermined direction, so that the fitting is facilitated.
1、22・・・半導体チップ
2・・・BGA素子
3・・・外部接続端子(はんだボール)
4、20、30・・・放熱板
5・・・接着剤
6・・・チップコンデンサ
10、21・・・配線基板
11、25・・・外部接続端子
12、24、26・・・アンダーフィル樹脂
23・・・外部端子
27・・・樹脂封止体
28、31、41・・・放熱板の凹部
29、32・・・凹部のテーパ状の辺
1, 22 ...
4, 20, 30 ...
Claims (5)
前記配線基板に搭載された少なくとも1つのBGA素子と、
前記配線基板にフリップチップ接続された半導体チップと、
前記BGA素子及び前記半導体チップに接合された放熱板とを具備し、
前記放熱板の前記BGA素子との接合部には凹部が形成され、前記BGA素子は、部分的に前記凹部に埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。 A wiring board having external connection terminals;
At least one BGA element mounted on the wiring board;
A semiconductor chip flip-chip connected to the wiring board;
A heat sink bonded to the BGA element and the semiconductor chip;
The semiconductor device is characterized in that a concave portion is formed in a joint portion between the heat radiating plate and the BGA element, and the BGA element is partially embedded in the concave portion.
前記配線基板に少なくとも1つのBGA素子を前記半導体チップ周辺に搭載する工程と、
前記BGA素子及び前記半導体チップ上に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤が塗布されたBGA素子を前記放熱板の前記凹部に嵌め込み、これらBGA素子と前記放熱板とを加圧しながら加熱して接着剤を硬化させる工程とを具備し、
前記放熱板の凹部は、前記配線基板上の前記BGA素子の位置を所定の位置に配置する位置決め機能を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of flip-chip connecting a semiconductor chip on a wiring board having external connection terminals;
Mounting at least one BGA element on the wiring substrate around the semiconductor chip;
Applying an adhesive on the BGA element and the semiconductor chip;
Fitting the BGA element coated with the adhesive into the recess of the heat sink, heating the BGA element and the heat sink while applying pressure, and curing the adhesive;
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the recess of the heat radiating plate has a positioning function for arranging the position of the BGA element on the wiring board at a predetermined position.
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2006
- 2006-01-11 JP JP2006003431A patent/JP2007188930A/en active Pending
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