JP2007335479A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はLSIチップの集積回路部を保護し、かつ外部装置とLSIチップの電気的接続を安定的に確保し、さらに高密度な実装を可能とした半導体装置に係り、特に接続端子の多い半導体素子を搭載する半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device that protects an integrated circuit portion of an LSI chip, stably secures an electrical connection between an external device and the LSI chip, and enables high-density mounting, and particularly a semiconductor having many connection terminals. The present invention relates to a semiconductor device on which an element is mounted.
近年、情報通信機器、事務用電子機器、家庭用電子機器、測定装置、組み立てロボット等の産業用電子機器、医療用電子機器、電子玩具等の分野は、小型軽量化が進み、半導体装置には実勢面積の小型化が強く求められてきた。これらの要求に応えるものの一つとしてBGA(ボールグリッドアレイ)等が用いられている。一方、BGAに搭載される半導体素子は高密度化に伴い、小チップ且つ多ピン化への対応が求められている。 In recent years, fields such as information and communication equipment, office electronic equipment, household electronic equipment, measuring equipment, assembly robots, and other industrial electronic equipment, medical electronic equipment, and electronic toys have become smaller and lighter. There has been a strong demand for downsizing the actual area. A BGA (ball grid array) or the like is used as one of those that meet these requirements. On the other hand, the semiconductor elements mounted on the BGA are required to cope with a small chip and a large number of pins as the density increases.
以下、このような要求を実現した、従来のBGAタイプの半導体装置(半導体パッケージ)の構成の一例を、図9に基づいて説明する。
図9に示すように、BGAタイプの半導体装置は、一方の面に接続電極4を含む配線回路を有し、他方の面に前記接続電極4と内部のビア6を介して接続された外部端子7を有する基板5と、基板5の一方の面上にフェイスダウンに搭載され、その接続端子2が基板5の接続電極4と電気的に接続されるフリップチップ接続型の半導体素子1と、接続電極4と接続端子2と半導体素子1の回路部表面を覆うアンダーフィル樹脂3を備えて構成されている。
Hereinafter, an example of the configuration of a conventional BGA type semiconductor device (semiconductor package) that realizes such a requirement will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, the BGA type semiconductor device has a wiring circuit including a
またBGAタイプの半導体装置の他の一例が、特許文献1に開示されている。
半導体装置(半導体パッケージ)に、ポリイミドなどの樹脂フィルムを絶縁ベース基板として利用すると、セラミックスなどと比較して吸湿しやすく、絶縁ベース基板側からの水の浸入を防止することは困難である。したがって、外部接続端子としてはんだボールをIRリフローさせる工程や半導体パッケージをプリント配線基板にはんだ実装する際に、絶縁ベース基板や半導体チップ接着材界面付近にトラップされた水に起因されるふくれや剥がれ、あるいは封止樹脂のクラックなどが発生しやすく、半導体チップと配線パターンとの接続部が剥離して電気的接続不良を引き起こすという問題が発生する。
Another example of the BGA type semiconductor device is disclosed in
When a resin film such as polyimide is used as an insulating base substrate in a semiconductor device (semiconductor package), it is easier to absorb moisture than ceramics and it is difficult to prevent water from entering from the insulating base substrate side. Therefore, when the solder balls are IR reflowed as external connection terminals or when the semiconductor package is solder-mounted on the printed wiring board, blistering or peeling caused by water trapped near the interface between the insulating base substrate and the semiconductor chip adhesive, Or the crack of sealing resin etc. generate | occur | produce easily and the problem that the connection part of a semiconductor chip and a wiring pattern peels and causes an electrical connection defect generate | occur | produces.
この特許文献1に開示されている半導体装置(半導体パッケージ)は、この問題を解決するものであり、絶縁ベース基板の一方の面に配線パターンが形成され、他方の面に外部接続端子が形成された半導体チップ搭載用基板と、半導体チップ搭載用基板に接着材を介して接着された半導体チップと、半導体チップを封止する封止樹脂とにより成り、半導体パッケージ中央領域の絶縁ベース基板及び接着材を予め除去し、絶縁ベース基板及び接着材を貫通し半導体チップに達する凹部を設けている。
The semiconductor device (semiconductor package) disclosed in
この凹部により、絶縁ベース基板や半導体チップ接着材界面付近にトラップされた水を蒸気として逃すことができ、トラップされた水に起因して半導体チップと配線パターンとの接続部が剥離して電気的接続不良を引き起こすという問題を解決している。
しかしながら、図9に示すフリップチップ接続型半導体素子1を搭載した半導体装置の構造では、はんだ実装される際等で半導体装置が加熱される状態となると、半導体素子1とこの半導体素子1が搭載される基板5との熱膨張係数の差により、基板5が半導体素子1より大きく伸び、このとき基板5の中央部が半導体素子1により抑えられているため、図8(a)に示すように、基板5の両端が下方側(半導体素子1とは反対側)に反り、この基板5の反りの作用により半導体素子1に反りが発生する。そして、この反りに起因する半導体素子1の内部応力により、半導体素子1の配線破壊やトランジスタの特性変動が発生する可能性が高まる。
However, in the structure of the semiconductor device on which the flip-chip connection
また特許文献1に開示されている半導体装置は、半導体チップを封止樹脂により封止し半導体チップと基板を堅固に固定しているため、上記熱膨張係数の差により発生する半導体チップの反りを、封止樹脂が抑えようとする。したがって、反って半導体チップの内部応力による半導体チップの配線破壊やトランジスタの特性変動が発生しやすくなる。
In addition, since the semiconductor device disclosed in
このように、反りに起因する半導体素子の内部応力により半導体素子の配線破壊やトランジスタの特性変動が発生しやすくなることによって、自由なプロセス設計が阻害され、半導体素子の配線破壊やトランジスタの特性変動に対応してファインプロセス化、チップ薄化の観点から電気的接続に必要な接続電極の平坦度の減少に対応しうる構造設計が困難となる。 As described above, the internal stress of the semiconductor element caused by the warpage is likely to cause the breakdown of the wiring of the semiconductor element and the characteristic fluctuation of the transistor, thereby hindering the free process design and the breakdown of the wiring of the semiconductor element and the characteristic fluctuation of the transistor. Therefore, it is difficult to design a structure that can cope with a decrease in the flatness of the connection electrode necessary for electrical connection from the viewpoint of fine processing and chip thinning.
そこで、本発明は、半導体素子の実装性を向上させるとともに、半導体素子とこの半導体素子が搭載される基板との熱膨張係数の差に起因する半導体素子の反りを抑制でき、半導体素子の内部応力を低減し、半導体素子の構造設計自由度の向上を可能とする半導体装置を提供することを目的としたものである。 Therefore, the present invention improves the mountability of the semiconductor element and can suppress the warpage of the semiconductor element due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the substrate on which the semiconductor element is mounted. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that can improve the structural design freedom of semiconductor elements.
前記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、一方の面に接続電極を含む配線回路を有し、他方の面に前記接続電極と接続された外部端子を有する基板と、前記基板の一方の面上にフェイスダウンに搭載され、その接続端子が前記基板の接続電極と電気的に接続される半導体素子と、前記基板に前記他方の面から前記一方の面までに到るまで設けられ、前記基板と前記半導体素子の熱膨張率の差による基板の反りの作用が半導体素子に及ぶことを抑制する開口と、前記接続電極と前記接続端子と前記半導体素子の回路部表面を覆い、且つ前記溝に充填しないアンダーフィル樹脂を備え、前記基板および半導体素子の上方が開放されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention has a wiring circuit including a connection electrode on one surface and a substrate having an external terminal connected to the connection electrode on the other surface; The semiconductor device is mounted face down on one surface, and its connection terminal is electrically connected to the connection electrode of the substrate, and is provided on the substrate from the other surface to the one surface. An opening that suppresses the effect of warping of the substrate due to a difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the semiconductor element on the semiconductor element, covers the connection electrode, the connection terminal, and the surface of the circuit portion of the semiconductor element, and An underfill resin that does not fill the groove is provided, and the substrate and the semiconductor element are open above.
上記構成によれば、半導体装置がはんだ実装の際等で加熱されるとき、半導体素子と半導体素子が搭載される基板との熱膨張係数の差による基板の反りの作用が半導体素子へ及ぶことが開口により抑制され、かつ基板および半導体素子の上方が開放されていることにより、前記熱膨張係数の差に起因する半導体素子の反りが抑制される。よって、半導体素子の内部応力が低減され、半導体素子の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制することができる。 According to the above configuration, when the semiconductor device is heated during solder mounting or the like, the warping action of the substrate due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the substrate on which the semiconductor element is mounted may reach the semiconductor element. The warpage of the semiconductor element due to the difference in the thermal expansion coefficient is suppressed by being suppressed by the opening and the upper part of the substrate and the semiconductor element being opened. Therefore, the internal stress of the semiconductor element is reduced, and the wiring breakdown of the semiconductor element and the transistor characteristic fluctuation can be suppressed.
上記開口は、前記半導体素子の下部の前記基板の前記接続電極の最内列より前記接続電極のピッチの半分の距離以上内側に、全面に形成される。
あるいは前記開口は、前記半導体素子の下部の前記基板の前記接続電極の最内列より前記接続電極のピッチの半分の距離以上内側に、複数の矩形開口が格子状に配置されて形成される。この開口の構成によると、開口が前記全面に形成されることと比較して、配線自由度を向上させることができる。
The opening is formed on the entire surface on the inner side of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes.
Alternatively, the opening is formed by arranging a plurality of rectangular openings in a grid pattern on the inner side of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes. According to the configuration of this opening, the degree of freedom of wiring can be improved as compared with the case where the opening is formed on the entire surface.
あるいは前記開口は、前記半導体素子の下部の前記基板の前記接続電極の最内列より前記接続電極のピッチの半分の距離以上内側に、複数の円形開口が格子状に配置されて形成される。この開口の構成によると、開口が前記全面に形成されることと比較して、配線自由度を向上させることができる。 Alternatively, the openings are formed by arranging a plurality of circular openings in a lattice pattern on the inner side of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes. According to the configuration of this opening, the degree of freedom of wiring can be improved as compared with the case where the opening is formed on the entire surface.
あるいは前記開口は、前記半導体素子の下部の前記基板の前記接続電極の最内列より前記接続電極のピッチの半分の距離以上内側に、複数の溝が列状に配置されて形成される。この開口の構成によると、開口が前記全面に形成されることと比較して、配線自由度を向上させることができる。 Alternatively, the opening is formed by arranging a plurality of grooves in a row inside the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance that is half or more the pitch of the connection electrodes. According to the configuration of this opening, the degree of freedom of wiring can be improved as compared with the case where the opening is formed on the entire surface.
あるいは前記開口は、前記半導体素子の下部の前記基板の前記接続電極の最内列より前記接続電極のピッチの半分の距離以上内側に、複数の溝が前記半導体素子の中心から放射状に配置されて形成される。この開口の構成によると、開口が前記全面に形成されることと比較して、配線自由度を向上させることができる。 Alternatively, the opening has a plurality of grooves arranged radially from the center of the semiconductor element at an inner side of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes. It is formed. According to the configuration of this opening, the degree of freedom of wiring can be improved as compared with the case where the opening is formed on the entire surface.
あるいは前記開口は、前記半導体素子の下部の前記基板の前記接続電極の最内列より前記接続電極のピッチの半分の距離以上内側に、全面に配置され且つ前記半導体素子の幅を超える領域が存在する溝により形成される。 Alternatively, the opening is located on the entire surface of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element and more than half the pitch of the connection electrodes, and there is a region exceeding the width of the semiconductor element. It is formed by the groove | channel which carries out.
また本発明の半導体装置は、一方の面に接続電極を含む配線回路を有し、他方の面に前記接続電極と接続された外部端子を有する4枚の基板と、各基板同士を平面的に間隔を開けて配置することにより生じる溝と、前記溝を中心として前記4枚の基板の一方の面上にフェイスダウンに搭載され、前記各基板の接続電極とその接続端子が電気的に接続される半導体素子と、前記接続電極と前記接続端子と前記半導体素子の回路部表面を覆い且つ前記溝に充填しないアンダーフィル樹脂を備え、前記基板および半導体素子の上方が開放されていることを特徴とする。 The semiconductor device of the present invention has a wiring circuit including a connection electrode on one surface, four substrates having external terminals connected to the connection electrode on the other surface, and each substrate in a plane. A groove formed by disposing them at intervals, and mounted face down on one surface of the four substrates around the groove, and the connection electrodes of the substrates and their connection terminals are electrically connected A semiconductor element, an underfill resin that covers a surface of a circuit part of the semiconductor element and does not fill the groove, and the upper side of the substrate and the semiconductor element is open. To do.
上記構成によれば、半導体装置がはんだ実装の際等で加熱されるとき、半導体素子と半導体素子が搭載される4枚の基板との熱膨張係数の差による4枚の基板の反りの作用が半導体素子へ及ぶことが各基板同士間の溝により抑制され、かつ4枚の基板および半導体素子の上方が開放されていることにより、前記熱膨張係数の差に起因する半導体素子の反りが抑制される。よって、半導体素子の内部応力が低減され、半導体素子の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制することができる。 According to the above configuration, when the semiconductor device is heated during solder mounting or the like, the warping action of the four substrates due to the difference in the thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the four substrates on which the semiconductor element is mounted. The warpage of the semiconductor element due to the difference in the thermal expansion coefficient is suppressed by extending to the semiconductor element by the grooves between the substrates and by opening the upper part of the four substrates and the semiconductor element. The Therefore, the internal stress of the semiconductor element is reduced, and the wiring breakdown of the semiconductor element and the transistor characteristic fluctuation can be suppressed.
本発明の半導体装置は、半導体装置がはんだ実装の際等で加熱されるとき、半導体素子と半導体素子が搭載される基板との熱膨張係数の差による半導体素子の反りを抑制し、半導体素子の内部応力を低減することにより、半導体素子の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制でき、よって組立プロセスの自由度を増大させることができ、またアンダーフィル樹脂をパッケージ裏面から注入することができることにより、アンダーフィル樹脂のボイドを低減することができ、その結果、半導体素子接続部の信頼性を向上できる、という効果を有している。 The semiconductor device of the present invention suppresses the warpage of the semiconductor element due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the substrate on which the semiconductor element is mounted when the semiconductor device is heated during solder mounting or the like. By reducing the internal stress, it is possible to suppress the breakdown of the wiring of the semiconductor element and the characteristic variation of the transistor, thereby increasing the degree of freedom of the assembly process, and by being able to inject the underfill resin from the back of the package, The voids of the underfill resin can be reduced, and as a result, the reliability of the semiconductor element connection portion can be improved.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、従来の半導体装置の構成と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1における半導体装置の構造を示す断面図および半導体装置を構成する基板の平面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those of the conventional semiconductor device are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a semiconductor device according to
図1に示すように、基板5に、半導体素子1の下部の基板5の接続電極4の最内列より接続電極4のピッチの半分の距離以上内側に、全面に、他方の面から一方の面までに到達する開口8が新たに設けられている。
As shown in FIG. 1, the
また半導体素子1と基板5の間に、接続端子2と接続電極4と半導体素子1の回路部表面を覆い、且つ開口8に充填しないようアンダーフィル樹脂3を介在させ、アンダーフィル樹脂3を熱硬化させて接続部を保護している。
In addition, the
また半導体素子1と基板5の上方を開放して基板5の自由度を確保している。
このような構成の半導体装置は、下記の手順で製造される。
まず、めっき法やボール搭載法、印刷法などによって半導体素子1上のパッドに接続端子2を形成する。
Further, the upper portions of the
The semiconductor device having such a configuration is manufactured by the following procedure.
First, the
次に、接続端子2を有する半導体素子1をフェイスダウンにし、接続端子2をフラックスや導電性ペーストなどに転写し、基板5に接続端子2あたり5gf以上の加圧力により押圧して搭載したのち、接続端子2の融点を超える温度を付加して半導体素子1と基板5を接合して接続端子2と接続電極4を電気的に接続する。
Next, the
次に、半導体素子1と基板5の間に接続端子2と接続電極4と半導体素子1の回路部表面を覆い、且つ開口8に充填しないようアンダーフィル樹脂3を介在させ、アンダーフィル樹脂3を熱硬化させて接続部を保護する。
Next, the
なお、上記接続端子2の材質は半田であるが、Cu、樹脂バンプなどを用いてもよい。更なる接続特性の向上を図る場合には、低温で溶融するベースレジンの採用等の方法が考えられる。また上記アンダーフィル樹脂3は半導体素子1を搭載する前に塗布または貼付してもよいし、搭載した後でもよい。搭載した後の場合、アンダーフィル樹脂3を半導体素子1の側面から塗布してもよいし、基板5の開口8から注入してもよい。また上記外部端子8は、はんだボール等が一般的であるが、はんだ以外の金属ボールやボール形状をとらないランドやバンプでもよい。
The connecting
さて、上記基板5の材質は、ガラス布積層エポキシ(ガラエポ)やアラミド不織布などの繊維強化樹脂層などの繊維強化樹脂層が用いられる。また基板の層数は要求される配線密度によって4〜12層基板が適宜用いられる。基板5の配線回路の厚みは5μm〜20μm程度であり、内層の配線材料はCuやCu−Niなど、表面の配線材料はCu−Ni−Auなどが用いられる。
As the material of the
また半導体素子1の厚みは30μm以上300μm以下の範囲で多く用いられ、また基板5の厚みは260μm以上1000μm以下の範囲で多く用いられる。
また基板5の接続端子2のピッチはチップ外周部に配置(一列配列、格子配列)された場合50μm〜80μmであり、チップ全面に配置(格子配列)された場合150〜250μmである。
The thickness of the
Further, the pitch of the
以上のように本実施の形態1によれば、半導体装置がはんだ実装の際等で加熱されるとき、半導体素子1と半導体素子1が搭載される基板5との熱膨張係数の差による基板5の反りの作用が半導体素子1へ及ぶことが、図8(b)に示すように、開口8により抑制され、かつ基板5および半導体素子1の上方が開放されていることにより、基板5と半導体素子1の熱膨張係数の差に起因する半導体素子1の反りを抑制することができ、よって、半導体素子1の内部応力が低減され、半導体素子1の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制することができ、またアンダーフィル樹脂3をパッケージ裏面から注入することができ、アンダーフィル樹脂3のボイドを低減することができ、その結果、半導体素子1の接続部の信頼性を向上できる。
[実施の形態2,3]
図2、図3はそれぞれ、本発明の実施の形態2,3における半導体装置の構造を示す断面図および半導体装置を構成する基板の平面図である。
As described above, according to the first embodiment, when the semiconductor device is heated during solder mounting or the like, the
[
2 and 3 are a sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the second and third embodiments of the present invention and a plan view of a substrate constituting the semiconductor device, respectively.
この実施の形態2,3では、前記実施の形態1の半導体装置の開口8、すなわち半導体素子1の下部の基板5の接続電極4の最内列より接続電極4のピッチの半分の距離以上内側に、全面に形成された開口8に代えて、図2、図3に示すように、半導体素子1の下部の基板5の接続電極4の最内列より接続電極4のピッチの半分の距離以上内側に、複数の矩形開口10(実施の形態2)または円形開口11(実施の形態3)を格子状に配置して形成された開口12を設けている。
In the second and third embodiments, the
なお、複数の矩形開口10または円形開口11の格子ピッチは面内で変則的でもよく、また格子配置はフルマトリクスに配置してもよいし、一部配置しなくてもよい。複数の矩形開口10または円形開口11の各サイズは全て均一でもよいし、不均一でもよい。
Note that the lattice pitch of the plurality of
またこの半導体装置の製造方法、接続端子2の材質・ピッチ、アンダーフィル樹脂3の塗布方法、外部端子7の形状、半導体素子1の厚さ、基板5の材質・厚さ等は、実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
Further, the manufacturing method of the semiconductor device, the material / pitch of the
以上のように本実施の形態2,3によれば、実施の形態1と同様に、基板5に開口12を備えていることから、半導体装置がはんだ実装の際等で加熱されるとき、半導体素子1と基板5との熱膨張係数の差による基板5の反りの作用が半導体素子1へ及ぶことが抑制され、かつ基板5および半導体素子1の上方が開放されていることにより、基板5と半導体素子1の熱膨張係数の差に起因する半導体素子1の反りを抑制することができ、よって、半導体素子1の内部応力が低減され、半導体素子1の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制することができ、またアンダーフィル樹脂3をパッケージ裏面から注入することができ、アンダーフィル樹脂3のボイドを低減することができ、その結果、半導体素子1の接続部の信頼性を向上できる。
As described above, according to the second and third embodiments, since the
また開口12は、実施の形態1に開示した開口8と比較して配線自由度を向上させることができる。これにより、半導体素子1の内部応力を低減することがより可能となり、半導体素子1の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制させるとともに、組立プロセスの自由度を増大させることができる。
[実施の形態4,5]
図4、図5はそれぞれ、本発明の実施の形態4,5における半導体装置の構造を示す断面図および半導体装置を構成する基板の平面図である。
Further, the
[
4 and 5 are a sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the fourth and fifth embodiments of the present invention and a plan view of a substrate constituting the semiconductor device, respectively.
この実施の形態4,5では、前記実施の形態1の半導体装置の開口8、すなわち半導体素子1の下部の基板5の接続電極4の最内列より接続電極4のピッチの半分の距離以上内側に、全面に形成された開口8に代えて、図4、図5に示すように、半導体素子1の下部の基板5の接続電極4の最内列より接続電極4のピッチの半分の距離以上内側に、他方の面から一方の面まで到達する複数の溝9が列状(実施の形態4)または放射状(実施の形態5)に配置されて形成された開口13を設けている。
In the fourth and fifth embodiments, the
なお、溝9のピッチは面内で変則的でもよく、また溝9のサイズは全て均一でもよいし、不均一でもよい。
またこの半導体装置の製造方法、接続端子2の材質・ピッチ、アンダーフィル樹脂3の塗布方法、外部端子7の形状、半導体素子1の厚さ、基板5の材質・厚さ等は、実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
The pitch of the grooves 9 may be irregular within the plane, and the sizes of the grooves 9 may be all uniform or non-uniform.
Further, the manufacturing method of the semiconductor device, the material / pitch of the
以上のように本実施の形態4,5によれば、実施の形態1と同様に、基板5に複数の溝9からなる開口13を備えていることから、半導体装置がはんだ実装の際等で加熱されるとき、半導体素子1と基板5との熱膨張係数の差による基板5の反りの作用が半導体素子1へ及ぶことが抑制され、かつ基板5および半導体素子1の上方が開放されていることにより、基板5と半導体素子1の熱膨張係数の差に起因する半導体素子1の反りを抑制することができ、よって、半導体素子1の内部応力が低減され、半導体素子1の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制することができ、またアンダーフィル樹脂3をパッケージ裏面から注入することができ、アンダーフィル樹脂3のボイドを低減することができ、その結果、半導体素子1の接続部の信頼性を向上できる。
As described above, according to the fourth and fifth embodiments, as in the first embodiment, the
また開口13は、実施の形態1に開示した開口8と比較して配線自由度を向上させることができる。これにより、半導体素子1の内部応力を低減することがより可能となり、半導体素子1の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制させるとともに、組立プロセスの自由度を増大させることができる。
[実施の形態6]
図6は、本発明の実施の形態6における半導体装置の構造を示す断面図および半導体装置を構成する基板の平面図である。
Further, the
[Embodiment 6]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention and a plan view of the substrate constituting the semiconductor device.
この実施の形態6では、前記実施の形態1の半導体装置の開口8、すなわち半導体素子1の下部の基板5の接続電極4の最内列より接続電極4のピッチの半分の距離以上内側に、全面に形成された開口8に代えて、図6に示すように、半導体素子1の下部の基板5の接続電極4の最内列より接続電極4のピッチの半分の距離以上内側に、全面に配置され且つ半導体素子1の幅を超える領域が存在する他方の面から一方の面まで到達する溝14からなる開口15が設けられている。
In the sixth embodiment, the
なお、溝14は半導体素子1の幅を越える部分の大きさは均一でもよいし、不均一でもよい。また溝9は単数でもよいし、複数でもよい。
またこの半導体装置の製造方法、接続端子2の材質・ピッチ、アンダーフィル樹脂3の塗布方法、外部端子7の形状、半導体素子1の厚さ、基板5の材質・厚さ等は、実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
The size of the portion of the
Further, the manufacturing method of the semiconductor device, the material / pitch of the
以上のように本実施の形態6によれば、実施の形態1と同様に、基板5に溝14からなる開口15を備えていることから、半導体装置がはんだ実装の際等で加熱されるとき、半導体素子1と基板5との熱膨張係数の差による基板5の反りの作用が半導体素子1へ及ぶことが抑制され、かつ基板5および半導体素子1の上方が開放されていることにより、基板5と半導体素子1の熱膨張係数の差に起因する半導体素子1の反りを抑制することができ、よって、半導体素子1の内部応力が低減され、半導体素子1の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制することができ、またアンダーフィル樹脂3をパッケージ裏面から注入することができ、アンダーフィル樹脂3のボイドを低減することができ、その結果、半導体素子1の接続部の信頼性を向上できる。
[実施の形態7]
図7は、本発明の実施の形態7における半導体装置の構造を示す断面図および半導体装置を構成する基板の平面図である。
As described above, according to the sixth embodiment, as in the first embodiment, the
[Embodiment 7]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention and a plan view of the substrate constituting the semiconductor device.
図7に示すように、4枚の基板5を「田」の字の形状に、平面的に間隔を開けて配置し、各基板5同士間に十字状の溝16を形成している。この各基板5の間隔である溝16は均一の幅でもよいし、不均一の幅でもよい。
As shown in FIG. 7, four
このように形成された溝16を中心として4枚の基板5の中央部分に、半導体素子1がフェイスダウンに搭載されて、半導体素子1と4枚の基板5は接合され、接続端子2と接続電極4が電気的に接続されている。また十字状に形成された溝16が、半導体装置の開口17を形成している。
The
また半導体素子1と基板5の間に接続端子2と接続電極4と半導体素子1の回路部表面を覆い、且つ開口17に充填しないようアンダーフィル樹脂3を介在させ、アンダーフィル樹脂3を熱硬化させて接続部を保護している。
Further, the
なお、この半導体装置の製造方法、接続端子2の材質・ピッチ、アンダーフィル樹脂3の塗布方法、外部端子7の形状、半導体素子1の厚さ、基板5の材質・厚さ等は、実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
The manufacturing method of the semiconductor device, the material / pitch of the
以上のように本実施の形態7によれば、実施の形態1と同様に、基板5に溝16からなる開口17を備えていることから、半導体装置がはんだ実装の際等で加熱されるとき、半導体素子1と基板5との熱膨張係数の差による基板5の反りの作用が半導体素子1へ及ぶことが抑制され、かつ基板5および半導体素子1の上方が開放されていることにより、基板5と半導体素子1の熱膨張係数の差に起因する半導体素子1の反りを抑制することができ、よって、半導体素子1の内部応力が低減され、半導体素子1の配線破壊やトランジスタの特性変動を抑制することができ、またアンダーフィル樹脂3をパッケージ裏面から注入することができ、アンダーフィル樹脂3のボイドを低減することができ、その結果、半導体素子1の接続部の信頼性を向上できる。また組立プロセスの自由度を増大させることができる。
As described above, according to the seventh embodiment, as in the first embodiment, the
本発明にかかる半導体装置は、半導体素子の接続部の信頼性が高く、情報通信機器、事務用電子機器、家庭用電子機器、測定装置、組み立てロボット等の産業用電子機器、医療用電子機器、電子玩具等の分野で有用である。 The semiconductor device according to the present invention has a high reliability of the connection portion of the semiconductor element, industrial communication equipment such as information communication equipment, office electronic equipment, home electronic equipment, measuring device, assembly robot, medical electronic equipment, Useful in the field of electronic toys.
1 半導体素子
2 接続端子
3 アンダーフィル樹脂
4 接続電極
5 基板
6 ビア
7 外部端子
8,12,13,15,17 開口
9,14,16 溝
10 矩形開口
11 円形開口
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板の一方の面上にフェイスダウンに搭載され、その接続端子が前記基板の接続電極と電気的に接続される半導体素子と、
前記基板に前記他方の面から前記一方の面までに到るまで設けられ、前記基板と前記半導体素子の熱膨張率の差による基板の反りの作用が半導体素子に及ぶことを抑制する開口と、
前記接続電極と前記接続端子と前記半導体素子の回路部表面を覆い、且つ前記溝に充填しないアンダーフィル樹脂
を備え、
前記基板および半導体素子の上方が開放されていること
を特徴とする半導体装置。 A substrate having a wiring circuit including a connection electrode on one surface and an external terminal connected to the connection electrode on the other surface;
A semiconductor element mounted face-down on one surface of the substrate, the connection terminal of which is electrically connected to the connection electrode of the substrate;
An opening that is provided in the substrate from the other surface to the one surface, and that suppresses the action of warping of the substrate due to a difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the semiconductor element from reaching the semiconductor element;
An underfill resin that covers the connection electrode, the connection terminal, and the circuit portion surface of the semiconductor element and does not fill the groove,
A semiconductor device, wherein an upper portion of the substrate and the semiconductor element is open.
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 2. The opening according to claim 1, wherein the opening is formed on the entire surface on the inner side of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes. Semiconductor device.
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The openings are formed by arranging a plurality of rectangular openings arranged in a grid pattern on the inner side of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes. The semiconductor device according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The openings are formed by arranging a plurality of circular openings in a grid pattern on the inner side of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes. The semiconductor device according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The opening is formed by arranging a plurality of grooves in a row inside the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes. The semiconductor device according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The opening is formed with a plurality of grooves arranged radially from the center of the semiconductor element at an inner side of the innermost row of the connection electrodes of the substrate below the semiconductor element by a distance equal to or more than half the pitch of the connection electrodes. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The opening is located on the entire surface of the innermost row of the connection electrodes of the substrate under the semiconductor element and more than half the distance of the pitch of the connection electrodes, and there is a region exceeding the width of the semiconductor element. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed by a groove.
各基板同士を平面的に間隔を開けて配置することにより生じる溝と、
前記溝を中心として前記4枚の基板の一方の面上にフェイスダウンに搭載され、前記各基板の接続電極とその接続端子が電気的に接続される半導体素子と、
前記接続電極と前記接続端子と前記半導体素子の回路部表面を覆い且つ前記溝に充填しないアンダーフィル樹脂
を備え、
前記基板および半導体素子の上方が開放されていること
を特徴とする半導体装置。 Four substrates having a wiring circuit including a connection electrode on one surface and having an external terminal connected to the connection electrode on the other surface;
A groove formed by arranging each substrate with a space in a plane, and
A semiconductor element mounted face down on one surface of the four substrates around the groove, and the connection electrodes of the substrates and the connection terminals thereof are electrically connected;
An underfill resin that covers the connection electrode, the connection terminal, and the circuit portion surface of the semiconductor element and does not fill the groove,
A semiconductor device, wherein an upper portion of the substrate and the semiconductor element is open.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006162943A JP2007335479A (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Semiconductor device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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JP2006162943A Pending JP2007335479A (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Semiconductor device |
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-
2006
- 2006-06-13 JP JP2006162943A patent/JP2007335479A/en active Pending
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