JP2007208211A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板への実装不良及び実装ストレスによる性能低下を抑制した、BGAパッケージ、特にFBGAパッケージに好適で高性能な半導体装置に関する。 The present invention relates to a high-performance semiconductor device suitable for a BGA package, particularly an FBGA package, in which performance degradation due to mounting defects and mounting stress on a semiconductor substrate is suppressed.
近年、BGAパッケージにおけるボールピッチの狭ピッチ化が進み、特にFBGAパッケージにおいては、現在ボールピッチ0.5mmが主流となっており、今後、0.4μmピッチ、更には0.3μmピッチまで狭小化が進むことが期待されている。
しかし、ボールピッチが狭小化すると、例えば、図22Aに示すような、インターポーザ2上に半導体チップ3が搭載され、モールド樹脂4により封止されたパッケージ1では、図22Bに示すように、半導体基板6への実装時に、リフロー等の熱ストレスが印加されると、パッケージ1が変形し、パッケージ1の中央部では隙間が生じることによる半田ボール5の未接続が、パッケージ1の外周部では、半田つぶれによる隣接ボール5同士のショート等が、それぞれ生じ易く、実装不良が生ずるという問題がある。ここで、パッケージ1の変形は、インターポーザ2、半導体チップ3、モールド樹脂4、ダイス付け材等の各部材の熱伸縮率の差により生ずる現象であり、図25Aに示すパッケージ1では、インターポーザ2の熱伸縮率に比して、モールド樹脂4の熱伸縮率が大きいため、リフロー時の熱により、凸状の反りが発生する。
In recent years, the ball pitch in the BGA package has been narrowed. In particular, in the FBGA package, the ball pitch is currently 0.5 mm, and in the future, the pitch will be reduced to 0.4 μm pitch and further to 0.3 μm pitch. Expected to go forward.
However, when the ball pitch is reduced, for example, in the package 1 in which the
例えば、熱膨張係数の異なる電気部品、例えば、ICチップと配線基板とを、応力差異を減少させて接続するインターポーザが提案されている(特許文献1参照)。該インターポーザによれば、異なる熱膨張係数を有する二つの基板を含み、ICチップが搭載される基板が、ICチップの熱膨張係数との関係で選択された熱膨張係数を有し、配線基板に実装される基板が、配線基板の熱膨張係数との関係で選択された熱膨張係数を有するように、それぞれ設定することにより応力差異を低減する。しかし、この場合、電気部品の種類に応じた特定の熱膨張係数を有する基板を使用するため、基板の材料の選択の幅が狭くなる。また、前記特許文献1には、一般的に熱膨張係数が大きなモールド樹脂によりICチップが封止されてなるパッケージへの応用については何ら開示されていない。 For example, an interposer that connects electrical components having different thermal expansion coefficients, for example, an IC chip and a wiring board with a reduced stress difference has been proposed (see Patent Document 1). The interposer includes two substrates having different thermal expansion coefficients, and the substrate on which the IC chip is mounted has a thermal expansion coefficient selected in relation to the thermal expansion coefficient of the IC chip, The stress difference is reduced by setting each of the substrates to be mounted so as to have a thermal expansion coefficient selected in relation to the thermal expansion coefficient of the wiring board. However, in this case, since a substrate having a specific thermal expansion coefficient corresponding to the type of the electrical component is used, the range of selection of the substrate material is narrowed. Further, Patent Document 1 does not disclose any application to a package in which an IC chip is sealed with a mold resin generally having a large thermal expansion coefficient.
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、半導体基板への実装不良及び実装ストレスによる性能低下を抑制した、BGAパッケージ、特にFBGAパッケージに好適で高性能な半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the conventional problems and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide a high-performance semiconductor device suitable for a BGA package, particularly an FBGA package, in which performance degradation due to mounting defects and mounting stress on a semiconductor substrate is suppressed.
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明の半導体装置は、少なくとも2つのインターポーザを有してなり、一の前記インターポーザが、半導体チップが樹脂封止されてなるパッケージの一部を形成し、他の前記インターポーザが、半導体基板に実装可能な半田ボールを有し、一の前記インターポーザ及び他の前記インターポーザが、それぞれの形状変化に互いに追従しない状態にて電気的に接続されていることを特徴とする。
該半導体装置においては、一の前記インターポーザと他の前記インターポーザとが、それぞれの形状変化に互いに追従しない状態にて電気的に接続されているので、例えば、半導体基板への実装時に、リフロー等の熱により封止樹脂が膨張し、前記パッケージ側のインターポーザ(一の前記インターポーザ)に反りが生じても、前記半導体基板に実装されるインターポーザ(他の前記インターポーザ)は、前記反りの影響を殆ど受けず、半田ボールの未接続や隣接ボール同士のショート等の実装不良の発生が抑制される。また、前記半導体基板に実装後、前記半導体基板に曲げ応力が付加された場合、該半導体基板に前記半田ボールを介して実装されている前記インターポーザ(他の前記インターポーザ)に曲げによる変形が生じても、前記パッケージ側のインターポーザ(一の前記インターポーザ)は、前記曲げによる影響を殆ど受けず、更に温度変化が生じても、前記実装時同様、他の前記インターポーザは前記反りの影響を殆ど受けないため、実装ストレスが低減される。このため、本発明の前記半導体装置は、高性能で信頼性が高く、BGAパッケージ、特にFBGAパッケージに好適である。
Means for solving the problems are as follows. That is,
The semiconductor device of the present invention includes at least two interposers, one of the interposers forms a part of a package in which a semiconductor chip is sealed with resin, and the other interposer is mounted on a semiconductor substrate. It has a possible solder ball, and one interposer and the other interposer are electrically connected in a state where they do not follow each shape change.
In the semiconductor device, since one interposer and the other interposer are electrically connected in a state that does not follow each shape change, for example, when mounted on a semiconductor substrate, reflow, etc. Even if the sealing resin expands due to heat and the interposer on the package side (one interposer) warps, the interposer (the other interposer) mounted on the semiconductor substrate is almost affected by the warp. Therefore, the occurrence of mounting defects such as unconnected solder balls and short-circuiting between adjacent balls is suppressed. Further, when bending stress is applied to the semiconductor substrate after mounting on the semiconductor substrate, the interposer (the other interposer) mounted on the semiconductor substrate via the solder ball is deformed by bending. However, the interposer on the package side (one interposer) is hardly affected by the bending, and even when the temperature changes, the other interposers are hardly affected by the warp as in the mounting. Therefore, mounting stress is reduced. Therefore, the semiconductor device of the present invention has high performance and high reliability, and is suitable for a BGA package, particularly an FBGA package.
本発明によると、従来における問題を解決することができ、半導体基板への実装不良及び実装ストレスによる性能低下を抑制した、BGAパッケージ、特にFBGAパッケージに好適で高性能な半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to solve a conventional problem and to provide a high-performance semiconductor device suitable for a BGA package, particularly an FBGA package, which suppresses performance degradation due to mounting failure and mounting stress on a semiconductor substrate. it can.
以下、本発明の半導体装置について、実施例をもって詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
本発明の半導体装置の第1の実施例を図1に示す。なお、図1は、半導体装置の垂直断面図である。
図1に示す半導体装置100は、12mm角、厚み0.29mm程度のガラスエポキシ樹脂製のインターポーザ10A及びインターポーザ10Bの2枚のインターポーザ(ガラスエポキシ樹脂基板)を用いて形成されたBGAタイプのパッケージである。
図1に示すように、一のインターポーザ10Aの上面(表面)には半導体チップ11が載置され、ダイボンディング材により固着されている。半導体チップ11の電極は、インターポーザ10AにおけるCu配線とAuワイヤ12により接続されている。そして、半導体チップ11及び半導体チップ11の周囲におけるインターポーザ10Aの表面は、Auワイヤ12と共にモールド樹脂13により樹脂封止されて、半導体パッケージPを形成している。
一方、他のインターポーザ10Bの下面(表面)には、複数個の半田ボール14が配設されている。
そして、インターポーザ10Aの端部とインターポーザ10Bの端部とが、厚み100μm程度のポリイミド樹脂製のフレキシブル基板20により電気的に接続された状態にて、インターポーザ10Aとインターポーザ10Bとが対向配置され、インターポーザ10Aの下面(裏面)とインターポーザ10Bの上面(裏面)とが、前記接着材としての接着樹脂30により接着固定されている。ここで、インターポーザ10Aとインターポーザ10Bとの離間距離Hとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インターポーザ10A及び10Bが、それぞれの形状変化により互いに受ける影響を低減する点で、10μm以上が好ましい。前記離間距離Hが、10μm未満であると、リフロー時に、インターポーザ10Aに、20〜30μm程度の反りが生じることがある。
なお、インターポーザ10Aの上面(表面)には、半導体チップ11の電極と接続される、図示しない電極パッドが配設されており、インターポーザ10Bの下面(表面)には、半田ボール14が形成される、図示しない電極パッドが配設されている。
Example 1
A first embodiment of the semiconductor device of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a vertical sectional view of the semiconductor device.
A
As shown in FIG. 1, a
On the other hand, a plurality of
Then, the
Note that electrode pads (not shown) connected to the electrodes of the
インターポーザ10A及びインターポーザ10Bとしては、その形状、構造、大きさ、厚み、材質(材料)などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。前記厚みとしては、200〜400μm程度が好ましい。また、前記材質(材料)としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂のほか、ポリイミド樹脂などが好適に挙げられる。
フレキシブル基板20としては、可撓性を有する限り、その形状、構造、大きさ、厚み、材質(材料)などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
接着樹脂30としては、その形状、材質(材料)などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記形状としては、フィルム状、ペースト状などが好適に挙げられ、前記材質(材料)としては、熱硬化性を有するものが好ましく、例えば、エポキシ樹脂が好適に挙げられる。
The shape, structure, size, thickness, material (material), etc. of the
As long as it has flexibility, there is no restriction | limiting in particular about the shape, a structure, a magnitude | size, thickness, a material (material), etc. as the
The shape, material (material) and the like of the
実施例1の半導体装置100においては、2枚のインターポーザを有し、半導体チップ11がモールド樹脂13により樹脂封止されてなるパッケージの一部を形成するインターポーザ10Aと、半導体基板に実装可能な半田ボール14を有するインターポーザ10Bとが、それぞれの形状変化に互いに追従しない状態で、フレキシブル基板20により電気的に接続されているので、例えば、半導体基板への実装時に、リフロー等の熱によりモールド樹脂13が膨張し、インターポーザ10Aに反りが生じても、半導体基板に実装されるインターポーザ10Bは、前記反りの影響を殆ど受けないため、半田ボール14の未接続や隣接ボール同士のショート等の実装不良の発生が抑制される。また、半導体基板に実装後、半導体基板に曲げ応力が付加された場合、インターポーザ10Bに曲げによる変形が生じても、インターポーザ10Aは、前記曲げによる影響を殆ど受けず、更に温度変化が生じても、前記実装時同様、インターポーザ10Bは、インターポーザ10Aの反りの影響を殆ど受けず、実装ストレスが低減されるため、半導体装置100は、高性能で信頼性が高く、BGAパッケージ、特にFBGAパッケージに好適である。
In the
図1に示す、第1の実施例の半導体装置100の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
図2に示すように、まず、部品を搭載するインターポーザ(リジット基板)10A及び10Bがフレキシブル基板20で電気的に接続されて折り曲げ可能に形成されたものを1pcs(ピース)とし、これが10〜20pcs配列された、シート状のリジットフレキシブル基板10における、インターポーザ10Aの上面(表面)に、それぞれ半導体チップ11をダイボンディング材を用いて接着固定する。そして、インターポーザ10A上のCu配線と、半導体チップ11の電極パッドとを、Auワイヤ12により電気的に接続する。また、インターポーザ10B上には、ランド14Aを形成する。なお、インターポーザ10A、インターポーザ10B及びフレキシブル基板20は、その周囲に形成された開口10Cにより、容易に切断可能に設けられている。
An example of a method for manufacturing the
As shown in FIG. 2, first, interposers (rigid substrates) 10A and 10B on which components are mounted are electrically connected by a
次いで、リジットフレキシブル基板10を、金型内に装着して、トランスファーモールド法により、半導体チップ11を、モールド樹脂13により樹脂封止する。図3に樹脂封止後のリジットフレキシブル基板10を示す。次に、クレイドル部からインターポーザ10A、インターポーザ10B及びフレキシブル基板20を切断し、図4に示すように、個片化した後、図5に示すように、フレキシブル基板20を折り曲げ、図6に示すように、インターポーザ10Aにおける、パッケージPが形成された面の反対側に位置する面と、インターポーザ10Bにおける、ランド14Aが形成された面の反対側に位置する面とを、接着樹脂30により接着固定する。
ここで、接着樹脂30による接着固定の方法としては、フィルム状のNCF(非導電性接着樹脂)を用い、熱圧着により固定してもよいし、ペースト状のエポキシ樹脂を塗布して熱硬化させることにより固定してもよい。また、塗布の方法としては、ディスペンサによる塗布でもよいし、印刷による塗布でもよい。
Next, the rigid
Here, as a method of bonding and fixing with the
接着樹脂30による固定部(接着樹脂30のインターポーザ10A又はインターポーザ10Bとの接触部位)の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、円形、楕円形、多角形などが挙げられる。前記固定部の個数としては、1個であってもよいし、複数個であってもよいが、前記固定部の総面積、即ち接着樹脂30のインターポーザ10A又はインターポーザ10Bとの接触総面積が、インターポーザ10A又はインターポーザ10Bにおける固定される面の面積の半分以下であるのが好ましい。固定部の総面積が広すぎると、インターポーザ10A及びインターポーザ10Bが、それぞれの形状変化に互いに追従してしまうことがある。接着樹脂30の圧着又は塗布形状の態様としては、具体的には、例えば、図7Aに示すように、インターポーザ10A又はインターポーザ10Bにおける固定される面の中央部に形成された一つの楕円形状や、図7Bに示すように、複数個(図7Bでは5個)の円形状などが挙げられる。
There is no restriction | limiting in particular as a shape of the fixing | fixed part (contact part with the
また、前記接着材として、接着樹脂30に代えて半田ボールを使用することもでき、図7Cに示すように、インターポーザ10Aの下面(裏面)と、インターポーザ10Bの上面(裏面)とに、それぞれ電気的に接続しない、不図示のランドを設け、これらのランド間に半田ボール31を搭載し、インターポーザ10A及びインターポーザ10Bを固定してもよい。
その後、図8に示すように、インターポーザ10Bの下面(表面)におけるランド14(図4参照)上に半田ボール14を搭載することにより、図2に示す、実施例1の半導体装置100を製造することができる。
In addition, solder balls may be used as the adhesive instead of the
After that, as shown in FIG. 8, the
また、リジットフレキシブル基板として、図9に示すように、全体がポリイミド樹脂からなる基板40を使用することもでき、インターポーザ40A及び40Bがフレキシブル基板41で電気的に接続されて折り曲げ可能に形成されたものを1pcs(ピース)として用い、図3〜図8に示す製造方法と同様な方法により、本発明の半導体装置を製造することができる。なお、インターポーザ40A、インターポーザ40B及びフレキシブル基板41は、その周囲に形成された開口40Cにより、容易に切断可能に設けられている。
Moreover, as shown in FIG. 9, the rigid flexible board | substrate can also use the board |
(実施例2)
本発明の半導体装置の第2の実施例を図10A及び図10Bに示す。なお、図10Aは、半導体装置の垂直断面図であり、図10Bは、図10Aにおける破線で囲まれたX部分の拡大図である。
図10Aに示す半導体装置200は、実施例1の半導体装置100において、インターポーザ10Aの下面(裏面)とインターポーザ10Bの上面(裏面)とが接着樹脂30により固定される代わりに、前記接着材としてフレキシブル基板を用い、フレキシブル基板20により電気的に接続された側面と反対側に位置する、インターポーザ10Aの側面とインターポーザ10Bの側面とが、フレキシブル基板32により接続固定されている。即ち、図10Bに示すように、インターポーザ10Aの側面から突出するように設けたフレキシブル基板からなる突起部32を折り曲げて、インターポーザ10Bの下面(表面)に掛け渡し、突起部32とインターポーザ10Bとの接触面に接着樹脂30を塗布し、突起部32を介してインターポーザ10A及びインターポーザ10Bを固定している。
(Example 2)
A second embodiment of the semiconductor device of the present invention is shown in FIGS. 10A and 10B. 10A is a vertical sectional view of the semiconductor device, and FIG. 10B is an enlarged view of a portion X surrounded by a broken line in FIG. 10A.
A
実施例2の半導体装置200においても、インターポーザ10Aとインターポーザ10Bとが、それぞれの形状変化に互いに追従しない状態で固定され、フレキシブル基板20により電気的に接続されているので、実施例1の半導体装置100と同様、実装不良の発生を抑制し、実装ストレスを低減することができる。また、インターポーザ10A及びインターポーザ10Bが、両端で接着固定されているので、実施例1に比して、インターポーザの一方の形状変化に対する他方の追従性が、より効果的に低減される。
Also in the
図10A及び図10Bに示す、第2の実施例の半導体装置200の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
図11に示すように、まず、部品を搭載するインターポーザ(リジット基板)10A及び10Bがフレキシブル基板20で電気的に接続されて折り曲げ可能に形成され、かつインターポーザ10Aのインターポーザ10Bとは反対側に、フレキシブル基板20を突出させて形成した突起部32を有するものを1pcs(ピース)とし、これが10〜20pcs配列された、シート状のリジットフレキシブル基板10における、インターポーザ10Aの上面(表面)に、それぞれ半導体チップ11をダイボンディング材を用いて接着固定する。そして、インターポーザ10A上のCu配線と、半導体チップ11の電極パッドとを、Auワイヤ12により電気的に接続する。また、インターポーザ10B上には、ランド14Aを形成する。
An example of a method for manufacturing the
As shown in FIG. 11, first, interposers (rigid boards) 10A and 10B on which components are mounted are electrically connected by a
次いで、リジットフレキシブル基板10を、金型内に装着して、トランスファーモールド法により、半導体チップ11を、モールド樹脂13により樹脂封止する。図12に樹脂封止後のリジットフレキシブル基板10を示す。次に、図13に示すように、インターポーザ10B上に半田ボール14を搭載する。そして、クレイドル部からインターポーザ10A、インターポーザ10B及びフレキシブル基板20を切断し、図14に示すように、個片化した後、図15に示すように、フレキシブル基板20を折り曲げ、図16に示すように、インターポーザ10Aにおける、パッケージPが形成された面の反対側に位置する面と、インターポーザ10Bにおける、半田ボール14が形成された面の反対側に位置する面とが対向するように配置する。次いで、インターポーザ10Aの側面から突出するように形成したフレキシブル基板20からなる突起部32を折り曲げて、インターポーザ10Bの下面(表面)に掛け渡し、突起部32とインターポーザ10Bとの接触面に接着樹脂30を塗布して接着し、突起部32を介してインターポーザ10A及びインターポーザ10Bを固定することにより、図10A及び図10Bに示す、実施例2の半導体装置200を製造することができる。
Next, the rigid
実施例2の半導体装置200は、更に以下に示す様に変形が可能である。即ち、図10Aにおける破線部で囲まれたX部分に示す、インターポーザ10A及びインターポーザ10Bの固定は、例えば、図17Aに示すように、フレキシブル基板20により電気的に接続された側面と反対側に位置する、インターポーザ10Aの側面とインターポーザ10Bの側面とから、フレキシブル基板20を突出させて、それぞれ突起部32A及び突起部32Bを形成し、突起部32Aの先端と突起部32Bの先端とを、接着樹脂30により接着することにより行ってもよい。
また、図17Bに示すように、インターポーザ10Aのインターポーザ10Bとは反対側に、フレキシブル基板20を突出させて突起部32を形成し、一方、インターポーザ10BにスリットSを形成し、突起部32をスリットSに差し込み、スリットSを貫通して突出した突起部32の先端を接着樹脂30により接着することにより、突起部32を介してインターポーザ10Aとインターポーザ10Bとを固定してもよい。
The
Further, as shown in FIG. 17B, the
(実施例3)
本発明の半導体装置の第3の実施例を図18A及び図18Bに示す。なお、図18Aは、半導体装置の垂直断面図であり、図18Bは、図18Aの斜視図である。
図18Aに示す半導体装置300は、ガラスエポキシ樹脂製のインターポーザ10A及びインターポーザ10Bの2枚のインターポーザ(ガラスエポキシ樹脂基板)を用いて形成されたBGAタイプのパッケージであり、一のインターポーザ10Aの上面(表面)には半導体チップ11が載置され、ダイボンディング材により固着されている。半導体チップ11の電極は、インターポーザ10AにおけるCu配線とAuワイヤ12により接続されている。そして、半導体チップ11及び半導体チップ11の周囲におけるインターポーザ10Aの表面が、Auワイヤ12と共にモールド樹脂13により樹脂封止され、半導体パッケージPを形成している。また、インターポーザ10Aの下面(裏面)には半田ボール15が形成されている。なお、インターポーザ10Aの上面(表面)には、半導体チップ11の電極と接続される、図示しない電極パッドが配設されている。
一方、他のインターポーザ10Bの上面(裏面)及び下面(表面)には、図18Bに示すように、インターポーザ10Aに形成された半田ボール15の個数及び配列に対応した複数のランド16が形成されており、更に下面(表面)には、ランド16にそれぞれ半田ボール17が搭載されている。
そして、図18A及び図18Bに示すように、インターポーザ10Bの裏面におけるランド16上に、インターポーザ10Aにおける半田ボール15が搭載されるように、インターポーザ10Aがインターポーザ10Bに積層されて対向配置された状態にて固定され、電気的に接続されている。また、半導体装置300を、半田ボール17を介して半導体基板に実装すると、半導体チップ11と半導体基板とが電気的に接続される。
(Example 3)
A third embodiment of the semiconductor device of the present invention is shown in FIGS. 18A and 18B. 18A is a vertical sectional view of the semiconductor device, and FIG. 18B is a perspective view of FIG. 18A.
A
On the other hand, a plurality of
18A and 18B, the
実施例3の半導体装置300においては、インターポーザ10Aとインターポーザ10Bとが、半田ボール15により電気的に接続されると共に、半田ボール15を介して、それぞれの形状変化に互いに追従しない状態にて固定されているので、実施例1の半導体装置100と同様、実装不良の発生を抑制し、実装ストレスを低減することができる。
In the
(実施例4)
本発明の半導体装置を半導体基板に実装した状態の一例を図19〜図21に示す。
例えば、実施例1の半導体装置100を、半導体基板400に実装する場合、リフローによる熱ストレスが印加されると、図19に示すように、モールド樹脂13が膨張し、インターポーザ10Aに凸形状の反りが発生する。このとき、半導体装置100においては、インターポーザ10Aとインターポーザ10Bとが、それぞれの形状変化に互いに追従しない状態にて電気的に接続されているので、インターポーザ10Bは、インターポーザ10Aの反りの影響を殆ど受けず、半田ボール14の半導体基板400に対する未接続や、隣接ボール同士のショート等の実装不良の発生が抑制される。
Example 4
An example of a state in which the semiconductor device of the present invention is mounted on a semiconductor substrate is shown in FIGS.
For example, when the
次に、実施例1の半導体装置100を半導体基板400に実装した後、2次実装性試験として、「EIAJ ED−4702A」(JEITA発行)に記載の方法により、半導体基板400に対して曲げ応力を印加して曲げ試験を行う。図20に示すように、インターポーザ10Bは、インターポーザ10Aの形状変化に追従しない、即ち、インターポーザ10Aから応力を受けないため、半導体基板400の曲げに追従可能であり、半田ボール14に印加される応力(実装ストレス)が低減される。また、半導体基板400の曲げに対してインターポーザ10Bが追従して変形するものの、インターポーザ10Aは、インターポーザ10Bの形状変化に追従しないため、インターポーザ10Aの変形が抑制される。
Next, after mounting the
更に、2次実装性試験として、前記「EIAJ ED−4702A」(JEITA発行)に記載の方法により、−25〜125℃での温度サイクル試験を行う。図21に示すように、インターポーザ10Bは、インターポーザ10Aの形状変化に追従しない、即ち、インターポーザ10Aから応力を受けないため、半導体基板400の熱伸縮に追従可能であり、例えば、半導体基板400が、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂製基板である場合、インターポーザ10B及び半導体基板400の熱伸縮率が略同等であるため、半田ボール14に印加される応力(実装ストレス)が低減される。また、半導体基板400の熱伸縮に対してインターポーザ10Bが追従して変形しても、インターポーザ10Aは、インターポーザ10Bの形状変化に追従しないため、インターポーザ10Aの変形が抑制される。
Further, as a secondary mountability test, a temperature cycle test at −25 to 125 ° C. is performed by the method described in “EIAJ ED-4702A” (issued by JEITA). As shown in FIG. 21, since the
(従来例)
従来のBGAタイプの半導体パッケージの一例を図22A及び図22Bに示す。
図22Aに示すパッケージ1においては、インターポーザ2上に半導体チップ3が搭載されており、モールド樹脂4により封止されている。また、インターポーザ2の裏面には、半田ボール5が形成されている。
このような構造を有する従来のBGAタイプのパッケージにおいては、図22Bに示すように、半導体基板6への実装時に、リフロー等の熱ストレスが印加されると、インターポーザ2、半導体チップ3及びモールド樹脂4等の各部材の熱伸縮率の差により、パッケージ1に凸状の反りが発生する。そして、パッケージ1の中央部では、隙間が生じることによる半田ボール5の未接続が、パッケージ1の外周部では、半田つぶれによる隣接ボール5同士のショート等が、それぞれ生じ、実装不良が発生する。
(Conventional example)
An example of a conventional BGA type semiconductor package is shown in FIGS. 22A and 22B.
In a package 1 shown in FIG. 22A, a
In the conventional BGA type package having such a structure, as shown in FIG. 22B, when thermal stress such as reflow is applied during mounting on the semiconductor substrate 6, the
本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
(付記1) 少なくとも2つのインターポーザを有してなり、
一の前記インターポーザが、半導体チップが樹脂封止されてなるパッケージの一部を形成し、
他の前記インターポーザが、半導体基板に実装可能な半田ボールを有し、
一の前記インターポーザ及び他の前記インターポーザが、それぞれの形状変化に互いに追従しない状態にて電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
(付記2) インターポーザ同士の電気的な接続が、フレキシブル基板を通じて行われる付記1に記載の半導体装置。
(付記3) 一のインターポーザにおける一の面の少なくとも一部と、他のインターポーザにおける一の面の少なくとも一部とが、接着材により固定された付記1から2のいずれかに記載の半導体装置。
(付記4) 接着材による固定部を複数個有する付記3に記載の半導体装置。
(付記5) 接着剤により固定された部位の総面積が、インターポーザにおける被固定面の面積の半分以下である付記3から4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6) 接着材が、フィルム状及びペースト状のいずれかの接着樹脂である付記3から5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7) 接着材が、半田ボールである付記3から4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記8) 半田ボールが、電気的に接続されていない、一のインターポーザにおけるランドと他のインターポーザにおけるランドとを固定する付記7に記載の半導体装置。
(付記9) インターポーザ同士の電気的な接続が、半田ボールを通じて行われる付記1に記載の半導体装置。
(付記10) 一のインターポーザと他のインターポーザとが対向配置され、該インターポーザ同士の離間距離が、10μm以上である付記1から9のいずれかに記載の半導体装置。
(付記11) インターポーザが、ガラスエポキシ樹脂基板及びポリイミド基板のいずれかである付記1から10のいずれかに記載の半導体装置。
(付記12) パッケージが、FBGAパッケージである付記1から11のいずれかに記載の半導体装置。
The preferred embodiments of the present invention are as follows.
(Appendix 1) Having at least two interposers,
One of the interposers forms a part of a package in which a semiconductor chip is sealed with resin,
The other interposer has a solder ball that can be mounted on a semiconductor substrate,
One of the interposers and the other interposer are electrically connected in a state where they do not follow each other in shape change.
(Supplementary note 2) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein electrical connection between the interposers is performed through a flexible substrate.
(Supplementary note 3) The semiconductor device according to any one of
(Additional remark 4) The semiconductor device of
(Additional remark 5) The semiconductor device in any one of
(Supplementary note 6) The semiconductor device according to any one of
(Supplementary note 7) The semiconductor device according to any one of
(Supplementary note 8) The semiconductor device according to supplementary note 7, wherein a solder ball fixes a land in one interposer and a land in another interposer, which are not electrically connected.
(Supplementary note 9) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein electrical connection between the interposers is performed through solder balls.
(Supplementary note 10) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 9, wherein one interposer and another interposer are arranged to face each other, and a distance between the interposers is 10 μm or more.
(Supplementary note 11) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 10, wherein the interposer is one of a glass epoxy resin substrate and a polyimide substrate.
(Supplementary note 12) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 11, wherein the package is an FBGA package.
本発明の半導体装置は、半導体基板への実装不良及び実装ストレスによる性能低下を抑制し高性能であるため、BGAパッケージ、特にFBGAパッケージに好適である。 The semiconductor device of the present invention is suitable for a BGA package, particularly an FBGA package, because it suppresses performance deterioration due to mounting defects on a semiconductor substrate and mounting stress and has high performance.
10 リジットフレキシブル基板
10A インターポーザ
10B インターポーザ
11 半導体チップ
12 Auワイヤ
13 モールド樹脂
14 半田ボール
14A,16 ランド
15,17 半田ボール
20 フレキシブル基板
30 接着樹脂
31 半田ボール
32 突起部
100,200,300 半導体装置
400 半導体基板
P パッケージ
S スリット
DESCRIPTION OF
Claims (5)
一の前記インターポーザが、半導体チップが樹脂封止されてなるパッケージの一部を形成し、
他の前記インターポーザが、半導体基板に実装可能な半田ボールを有し、
一の前記インターポーザ及び他の前記インターポーザが、それぞれの形状変化に互いに追従しない状態にて電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 Has at least two interposers,
One of the interposers forms a part of a package in which a semiconductor chip is sealed with resin,
The other interposer has a solder ball that can be mounted on a semiconductor substrate,
One of the interposers and the other interposer are electrically connected in a state where they do not follow each other in shape change.
The semiconductor device according to claim 1, wherein electrical connection between the interposers is performed through solder balls.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006028867A JP2007208211A (en) | 2006-02-06 | 2006-02-06 | Semiconductor device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012038921A (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Fujikura Ltd | Semiconductor device |
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2006
- 2006-02-06 JP JP2006028867A patent/JP2007208211A/en active Pending
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