JP2008103520A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、配線基板に半導体チップを搭載して樹脂封止した半導体装置およびその製造方法に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a technique effectively applied to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a wiring board and sealed with a resin, and a method for manufacturing the same.
配線基板上に半導体チップを搭載し、半導体チップの電極と配線基板の接続端子をボンディングワイヤで電気的に接続し、半導体チップおよびボンディングワイヤを樹脂封止し、配線基板の裏面に半田ボールを接続することで、半導体パッケージ形態の半導体装置が製造される。 A semiconductor chip is mounted on the wiring board, the electrodes of the semiconductor chip and the connection terminals of the wiring board are electrically connected with bonding wires, the semiconductor chip and the bonding wires are sealed with resin, and solder balls are connected to the back surface of the wiring board. Thus, a semiconductor device in the form of a semiconductor package is manufactured.
特開2003−92374号公報(特許文献1)には、主面と、主面上に形成される絶縁膜と、絶縁膜から露出し前記主面上に形成される電極とを有する配線基板と、配線基板の主面上の絶縁膜上に接着材を介して固定される半導体チップと、配線基板主面の電極と半導体チップの電極とを接続する導電性のワイヤと、半導体チップ、配線基板の主面および電極を覆う封止体を有する半導体装置に関する技術が記載されている。
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。 According to the study of the present inventor, the following has been found.
近年、半導体装置の信頼性に対する要求は、ますます高くなってきている。例えば、自動車などで用いられる半導体装置の場合、熱負荷サイクルがかかりやすく、高い信頼性が要求される。このため、半導体装置の信頼性をできるだけ高めることは、半導体装置を開発し製造する上で、極めて重要である。 In recent years, the demand for reliability of semiconductor devices has been increasing. For example, in the case of a semiconductor device used in an automobile or the like, a thermal load cycle is easily applied, and high reliability is required. For this reason, increasing the reliability of the semiconductor device as much as possible is extremely important in developing and manufacturing the semiconductor device.
本発明者は、半導体装置の信頼性試験として、半導体装置を高温高湿中で放置したり、高温で加熱した後に、加熱と冷却を繰り返す熱サイクル試験を行った。半導体装置の信頼性の向上を図るために信頼性試験の負荷条件を厳しくすると、一般的に行われている信頼性試験では検出できなかったようなクラックが、半導体装置を構成する配線基板中に発生することが分かった。これは、半導体装置の小型化を実現するために、半導体チップのサイズ(外形サイズ、平面サイズ)と配線基板のサイズ(外形サイズ、平面サイズ)がほぼ同じ大きさで構成されるCSP(Chip Size Package)型の半導体装置において、クラックが発生し易いことが分かった。その理由として、半導体チップと配線基板の材質は互いに異なるもので構成されているため、熱膨張係数が異なる。配線基板のサイズが半導体チップのサイズよりも大きい場合には、熱サイクル試験において半導体チップに膨張収縮作用が働いたとしても、配線基板に与えるストレスの影響(領域)は、小さいものであった。しかしながら、半導体チップのサイズが配線基板のサイズとほぼ同じ大きさになると、配線基板の広範囲において半導体チップの膨張収縮作用が影響してくるため、配線基板に与えるストレスの影響(領域)は高くなるためである。そして、このような半導体装置は、熱サイクル試験の高温領域において、配線基板の軟化温度(Tg)を越すような温度がかかると、配線基板のコア材が軟化してしまい、ガラス線布(ガラス繊維)と樹脂との界面で剥離が発生する(コアクラック)。また、冷却時にコアクラックが進展していくことが分かった。これは、冷却されることでコア材に含まれる樹脂が硬くなり、この硬くなった樹脂に対して収縮作用による応力がかかるため、既に発生したクラックが増大してしまう。この配線基板中のクラックは、熱サイクル試験のサイクル数が多くなるほど、大きく発生する。このため、厳しい信頼性試験を行っても配線基板中のクラックの発生を抑制できる高い信頼性を有する半導体装置が望まれる。 As a reliability test of the semiconductor device, the present inventor conducted a thermal cycle test in which the semiconductor device was left in a high temperature and high humidity environment or heated at a high temperature and then repeatedly heated and cooled. If the load conditions of the reliability test are tightened in order to improve the reliability of the semiconductor device, cracks that could not be detected by the reliability test that is generally performed are found in the wiring board constituting the semiconductor device. It was found to occur. This is because a CSP (Chip Size) in which the size of a semiconductor chip (outer size, planar size) and the size of a wiring board (outer size, planar size) are substantially the same in order to realize miniaturization of a semiconductor device. It has been found that cracks are likely to occur in a package type semiconductor device. The reason for this is that the semiconductor chip and the wiring board are made of different materials and thus have different thermal expansion coefficients. When the size of the wiring board is larger than the size of the semiconductor chip, the influence (region) of the stress on the wiring board is small even if the expansion / contraction action acts on the semiconductor chip in the thermal cycle test. However, if the size of the semiconductor chip is almost the same as the size of the wiring board, the expansion / contraction action of the semiconductor chip affects the wide area of the wiring board, so the influence (region) of stress on the wiring board increases. Because. In such a semiconductor device, when a temperature exceeding the softening temperature (Tg) of the wiring board is applied in a high temperature region of the thermal cycle test, the core material of the wiring board is softened, and the glass wire cloth (glass Peeling occurs at the interface between the fiber and the resin (core crack). It was also found that core cracks progress during cooling. This is because the resin contained in the core material is hardened by being cooled, and stress due to the shrinkage action is applied to the hardened resin, so that cracks that have already occurred increase. The cracks in the wiring board are more greatly generated as the number of cycles in the thermal cycle test is increased. For this reason, a highly reliable semiconductor device that can suppress the occurrence of cracks in the wiring board even after a strict reliability test is desired.
本発明の目的は、半導体装置の信頼性を向上できる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a semiconductor device.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明は、半導体装置の配線基板を構成する樹脂材料の軟化温度を、半導体装置の外部接続用端子を構成する半田の融点よりも高くしたものである。 In the present invention, the softening temperature of the resin material constituting the wiring board of the semiconductor device is set higher than the melting point of the solder constituting the external connection terminal of the semiconductor device.
また、本発明は、半導体装置の配線基板を構成する樹脂材料の軟化温度を、半導体装置の外部接続用端子を形成する際の半田リフロー温度よりも高くしたものである。 In the present invention, the softening temperature of the resin material constituting the wiring board of the semiconductor device is set higher than the solder reflow temperature when forming the external connection terminals of the semiconductor device.
また、本発明は、半導体装置の配線基板を構成する樹脂材料の軟化温度を、半導体装置の製造工程中の最高温度よりも高くしたものである。 In the present invention, the softening temperature of the resin material constituting the wiring board of the semiconductor device is set higher than the maximum temperature during the manufacturing process of the semiconductor device.
また、本発明は、半導体装置の配線基板を構成する樹脂材料の軟化温度を、半導体装置を実装する際の半田リフロー温度よりも高くしたものである。 In the present invention, the softening temperature of the resin material constituting the wiring board of the semiconductor device is higher than the solder reflow temperature when mounting the semiconductor device.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
半導体装置の信頼性を向上できる。 The reliability of the semiconductor device can be improved.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。 In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.
本発明の一実施の形態の半導体装置およびその製造方法(製造工程)を図面を参照して説明する。 A semiconductor device and a manufacturing method (manufacturing process) of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態である半導体装置1の上面図、図2はその下面図、図3はその断面図(全体断面図)、図4はその要部断面図(部分拡大断面図)、図5はその側面図である。図6は、封止樹脂5を透視したときの半導体装置1の平面透視図(上面図)である。図1および図6のA−A線の断面が図3にほぼ対応し、図3の端部近傍領域の拡大図が図4にほぼ対応する。
1 is a top view of a
図1〜図6に示される本実施の形態の半導体装置1は、半導体チップ2が配線基板3に搭載(接合、接続、実装)された半導体装置(半導体パッケージ)であり、例えば、チップサイズもしくは半導体チップ2より僅かに大きい程度の小形の半導体パッケージであるCSP(Chip Size Package)形態の半導体装置である。ここで、CSP形態の半導体装置の位置づけとしては、例えば配線基板3の端部(外形端)から半導体チップの端部(外形端)までの距離(図4のD1に相当するもの)が0.65mm以下のものである。
The
半導体装置1は、半導体チップ2と、半導体チップ2を搭載(支持)する配線基板3と、半導体チップ2の表面の複数の電極2aとこれに対応する配線基板3の複数の接続端子15とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ4と、半導体チップ2およびボンディングワイヤ4を含む配線基板3の上面3aを覆う封止樹脂5と、配線基板3の下面3bに外部端子としてエリアアレイ配置で設けられた複数の半田ボール6とを有している。
The
半導体チップ2は、その厚さと交差する平面形状が正方形であり、例えば、単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)の主面に種々の半導体素子または半導体集積回路を形成した後、必要に応じて半導体基板の裏面研削を行ってから、ダイシングなどにより半導体基板を各半導体チップ2に分離したものである。半導体チップ2は、互いに対向する表面(半導体素子形成側の主面、上面)2bおよび裏面(半導体素子形成側の主面とは逆側の主面、下面)2cを有し、その表面2bが上方を向くように配線基板3上面(チップ支持面)3a上に搭載(配置)され、半導体チップ2の裏面2cが配線基板3の上面3aに接着材(ダイボンド材、接合材)8を介して接着され固定されている。接着材8は、例えば絶縁性または導電性のペースト材やフィルム状の接着材(ダイボンディングフィルム、ダイアタッチフィルム)などを用いることができる。接着材8の厚みは、例えば20〜30μm程度とすることができる。半導体チップ2は、その表面2bに、複数の電極(ボンディングパッド、パッド電極、端子、第2電極)2aを有しており、電極2aは、半導体チップ2内部または表層部分に形成された半導体素子または半導体集積回路に電気的に接続されている。
The
配線基板3は、一方の主面である上面(第1主面)3aと、上面3aの反対側の主面である下面(第2主面)3bと、上面3aに形成された複数の接続端子(端子、電極、第1電極)15と、下面3bに形成された複数のランド(ランド部、導体部、接続用導体部、端子接続用導体部)16とを有している。
The
配線基板3は、樹脂材料を含有し絶縁性の基材層(絶縁基板、コア材、基体、支持部材)11と、基材層11の上面(主面)11aおよび下面(上面11aの反対側の主面)11b上に形成された導体層(導体パターン、導体膜パターン、配線層)12と、基材層11の上面11aおよび下面11b上に導体層12を覆うように形成された絶縁層(絶縁体層)としてのソルダレジスト層(絶縁膜、絶縁レジスト層)14とを有している。すなわち、配線基板3は、コア材としての基材層11の上面11aおよび下面11bに導体層12およびソルダレジスト層(絶縁膜、絶縁レジスト層)14が形成された構造を有している。
The
本実施の形態の半導体装置1に用いられている配線基板3は、ガラス織布(後述するガラス織布61に対応)を含有する樹脂基板である。従って、基材層11は、ガラス織布(後述するガラス織布61に対応)を含有する樹脂層(樹脂基材層、樹脂基板)からなる。そして、本実施の形態においては、配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料(後述する樹脂材料62に対応)の軟化温度Tgを、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を構成する半田の融点T0よりも高く(Tg>T0)している。なお、本実施の形態における配線基板3の基材層11の構成については、後でより詳細に説明する。
The
配線基板3において、導体層12はパターン化されており、配線基板3の端子、配線または配線層となる導体パターンである。導体層12は、導電性材料からなり、例えばめっき法で形成された銅薄膜などにより形成することができる。配線基板3の導体層12は、基材層11の上面11a上に形成された導体層12aと、基材層11の下面11b上に形成された導体層12bと、基材層11の開口部17の側壁上に形成された導体層12cとを有している。
In the
基材層11の上面11aに形成された導体層12aにより、ボンディングワイヤ4を接続するための接続端子(電極、ボンディングパッド、パッド電極)15が複数形成されている。また、基材層11の下面11bに形成された導体層12bにより、半田ボール6を接続するための導電性のランド(電極、パッド、端子)16が複数形成されている。また、基材層11には複数の開口部(スルーホール、ビア、貫通孔)17が形成されており、各開口部17の側壁上に、導体層12cが形成されている。
A plurality of connection terminals (electrodes, bonding pads, pad electrodes) 15 for connecting the
このように、配線基板3は、樹脂材料を含有する基材層11と、配線基板3の上面3aに対応する基材層11の上面11a(第3主面)に形成された複数の接続端子15と、配線基板3の下面3bに対応する基材層11の下面11b(第4主面)に形成された複数のランド16と、基材層11の上面11aおよび下面11b上に形成されたソルダレジスト層14とを有している。
Thus, the
基材層11の上面11aの接続端子15は、基材層11の上面11aの導体層12a(導体層12aからなる引き出し配線)、開口部17の側壁上の導体層12c、および基材層11の下面11bの導体層12bを介して、基材層11の下面11bのランド16に電気的に接続されている。従って、半導体チップ2の複数の電極2aは、複数のボンディングワイヤ4を介して配線基板3の複数の接続端子15に電気的に接続され、更に配線基板3の導体層12を介して配線基板3の複数のランド16に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ4は、例えば金線などの金属細線からなる。
The
ソルダレジスト層14は、導体層12を保護する絶縁層(絶縁膜)としての機能を有しており、例えば有機系樹脂材料などの絶縁体材料からなる。また、ソルダレジスト層14は、基材層11の上面11aおよび下面11b上に導体層12を覆うように形成されており、ソルダレジスト層14が基材層11の開口部17の内部を埋めている。ソルダレジスト層14が基材層11の開口部17を埋めているので、半導体チップ2を配線基板3に接合するための接着材8が開口部17から配線基板3の下面3b側に漏れてしまうのを防止することができ、また、開口部17から半導体チップ2の裏面2cが露出してしまうのを防止することができる。また、配線基板3の導体層12のうち、接続端子15とランド16とは、ソルダレジスト層14の開口部19a,19bから露出されている。また、基材層11の上面11aおよび下面11b上のソルダレジスト層14の厚みは、例えば20〜30μm程度とすることができる。半導体チップ2は、配線基板3の上面3a側のソルダレジスト層14上に、接着材8を介して搭載され接着されている。また、配線基板3の上面3a側のソルダレジスト層14には、パッケージインデックスとしての開口部18も形成されている。ソルダレジスト層14に形成されたパッケージインデックスとしての開口部18は、半導体装置1の製造工程(後述の封止樹脂5aを形成するまでの工程)中のインデックス方向の確認や半導体チップ2の搭載向きの認識などに用いることができる。ここで、パッケージインデックスとして開口部18が形成されていることについて説明したが、これに限定されるものではなく、配線基板3の上面3aの一部に接続端子15や複数のランド16と電気的に接続されない導体パターンを配置し、この導体パターンをソルダレジスト層14で覆ったものをパッケージインデックスとして用いてもよい。
The solder resist
複数のランド16は、配線基板3の下面3bにアレイ状に配置されている。各ランド16の隣または近くに開口部17が形成されている。また、各ランド16には半田ボール(ボール電極、突起電極、電極、外部端子、外部接続用端子)6が接続(形成)されている。このため、配線基板3の下面3bに複数の半田ボール6がアレイ状に配置されている。半田ボール6は、半導体装置1の外部接続用端子(外部端子)として機能することができる。このため、本実施の形態の半導体装置1は、配線基板3の下面3bの複数のランド16上にそれぞれ形成された複数の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を有しており、これら複数の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)は、半田からなる。
The plurality of
従って、半導体チップ2の複数の電極2aは、複数のボンディングワイヤ4を介して配線基板3の複数の接続端子15に電気的に接続され、更に配線基板3の導体層12を介して配線基板3の複数のランド16および複数のランド16に接続された複数の半田ボール6に電気的に接続されている。なお、図2の半田ボール6の数と図6の接続端子15の数とは一致していないが、図1〜図6は半導体装置1の構造を模式的に示したものであり、半導体装置1における半田ボール6の数や接続端子15の数は必要に応じて種々変更可能であり、半導体装置1における半田ボール6の数と接続端子15の数とを同じにすることもでき、また異ならせることもできる。また、半導体チップ2の電極2aと電気的に接続していない半田ボール6は、放熱用に用いることもできる。
Accordingly, the plurality of
また、本実施の形態では、半導体装置1の外部接続用端子として半田ボール6を形成した場合について説明しているが、半導体装置1の外部接続用端子は、半田により形成されていればよく、半田ボール6以外の外部接続用端子、例えば半田バンプ(バンプ電極)をランド16上に形成することもできる。また、半導体装置1の外部接続用端子は、鉛を含有しない半田(鉛フリー半田)により形成されていれば、より好ましい。
In the present embodiment, the case where the
配線基板3の上下両面にソルダレジスト層14が形成されているが、配線基板3の上面3aに形成されたソルダレジスト層14は、接続端子15を露出するための開口部19aを有している。ソルダレジスト層14の開口部19aから露出する接続端子15に、ボンディングワイヤ4が接続されている。接続端子15へのボンディングワイヤ4の接続を容易または確実にするために、ソルダレジスト層14の開口部19aから露出する接続端子15の上面(ボンディングワイヤ4の接続面)には金めっき層(またはニッケルめっき層(下層側)と金めっき層(上層側)の積層膜)などが形成されている。配線基板3の下面3bに形成されたソルダレジスト層14は、ランド16を露出するための開口部19bを有している。ソルダレジスト層14の開口部19bから露出するランド16に、半田ボール6が接続されている。
Solder resist layers 14 are formed on the upper and lower surfaces of the
封止樹脂(封止樹脂部、封止部、封止体)5は、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。例えば、フィラーを含むエポキシ樹脂などを用いて封止樹脂5を形成することもできる。封止樹脂5は、配線基板3の上面3a上に半導体チップ2およびボンディングワイヤ4を覆うように形成されている。すなわち、封止樹脂5は、配線基板3の上面3a上に形成され、半導体チップ2およびボンディングワイヤ4を封止する。封止樹脂5により、半導体チップ2およびボンディングワイヤ4が封止され、保護される。
The sealing resin (sealing resin portion, sealing portion, sealing body) 5 is made of, for example, a resin material such as a thermosetting resin material, and can include a filler. For example, the sealing
次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法(製造工程)の一例について説明する。 Next, an example of a semiconductor device manufacturing method (manufacturing process) according to the present embodiment will be described.
図7は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す製造プロセスフロー図である。図8〜図14は、本実施の形態の半導体装置の製造工程の説明図(断面図)である。なお、図8〜図14には、同じ領域(2つの半導体装置領域32aに跨る領域)の各工程段階の断面が示され、図面を見易くするために、断面図であるがハッチングを省略している。
FIG. 7 is a manufacturing process flow chart showing the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. 8 to 14 are explanatory views (sectional views) of the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. 8 to 14 show cross-sections of the respective process steps of the same region (region straddling the two
なお、本実施の形態では、複数の配線基板3(半導体装置領域32a)がアレイ状に繋がって形成された多数個取りの配線基板(配線基板母体)31を用いて個々の半導体装置1を製造する場合について説明する。この配線基板31は、上記配線基板3の母体であり、配線基板31を後述する切断工程で切断し、各半導体装置領域(基板領域、単位基板領域、デバイス領域)32aに分離したものが半導体装置1の配線基板3に対応する。配線基板31は、そこから1つの半導体装置1が形成される領域である半導体装置領域32aがマトリクス状に複数配列した構成を有している。
In the present embodiment,
まず、図8に示されるように、配線基板31を準備する(ステップS1)。ステップS1では、そこからそれぞれ半導体装置1が製造される単位基板領域である半導体装置領域32aを複数の有する配線基板31であって、上面31a(第1主面)と、上面31aの反対側の下面31b(第2主面)とを有し、各半導体装置領域32aの上面31aに複数の接続端子15を、各半導体装置領域32aの下面31bに複数のランド16を有する配線基板31が準備される。また、上記のように、配線基板3は、ガラス織布(後述するガラス織布61に対応)を含有する樹脂基板であるので、ステップS1で準備された配線基板31も、ガラス織布(後述するガラス織布61に対応)を含有する樹脂基板である。また、配線基板31(の基材層11)を構成する樹脂材料(後述する樹脂材料62に対応)の軟化温度Tgは、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を構成する半田の融点T0よりも高く(Tg>T0)なるようにしている。
First, as shown in FIG. 8, a
ステップS1で配線基板31を準備した後、ダイボンディング工程を行って、図9に示されるように、配線基板31の上面31aの各半導体装置領域32a上に、半導体チップ2を上記接着材8を介して搭載して接合(ダイボンディング、チップマウント)する(ステップS2)。接着材8としては、ペースト状の接着材やフィルム状の接着材などを用いることができる。
After preparing the
なお、本実施の形態では、配線基板31(の基材層11)を構成する樹脂材料(後述する樹脂材料62に対応)の軟化温度Tgは、ステップS2のダイボンディング時の配線基板31の加熱温度(後述するダイボンディング温度TDBに対応)よりも高くしている。
In this embodiment, the softening temperature T g of the resin material constituting the wiring substrate 31 (substrate layer 11) (corresponding to the
次に、図10に示されるように、ワイヤボンディング工程を行って、半導体チップ2の各電極2aと、これに対応する配線基板31に形成された接続端子15とをボンディングワイヤ4を介して電気的に接続する(ステップS3)。すなわち、配線基板31の上面31aの各半導体装置領域32aの複数の接続端子15とその半導体装置領域32a上に接合された半導体チップ2の複数の電極2aとを複数のボンディングワイヤ4を介して電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 10, a wire bonding step is performed to electrically connect each
なお、本実施の形態では、配線基板31(の基材層11)を構成する樹脂材料(後述する樹脂材料62に対応)の軟化温度Tgは、ステップS3のワイヤボンディング時の配線基板31の加熱温度(後述するワイヤボンディング温度TWBに対応)よりも高くしている。
In this embodiment, the softening temperature T g of the resin material constituting the wiring substrate 31 (substrate layer 11) (corresponding to the
次に、図11に示されるように、モールド工程(樹脂封止工程、樹脂成形工程、例えばトランスファモールド工程)による樹脂封止を行って、配線基板31の上面31a上に半導体チップ2およびボンディングワイヤ4を覆うように封止樹脂(封止部、一括封止部)5aを形成し、半導体チップ2およびボンディングワイヤ4を封止樹脂5aによって封止する(ステップS4)。封止樹脂5aは、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。例えば、フィラーを含むエポキシ樹脂などを用いて封止樹脂5aを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 11, resin sealing is performed by a molding process (resin sealing process, resin molding process, for example, transfer molding process), and the
ステップS4のモールド工程では、配線基板31の上面31aの複数の半導体装置領域32aを封止樹脂5aで一括して封止する一括封止(一括成形)を行うことができる。すなわち、配線基板31の上面31aの複数の半導体装置領域32a全体上に、それらの半導体装置領域32aの半導体チップ2およびボンディングワイヤ4を覆うように、封止樹脂5aを形成する。このため、封止樹脂5aは、配線基板31の上面31aの複数の半導体装置領域32a全体を覆うように形成される。他の形態として、ステップS4のモールド工程において、封止領域を半導体装置領域32a毎に分割して半導体装置領域32a毎に個別に封止樹脂5aを形成する分割封止(個別封止)を行うこともでき、この場合、配線基板31の上面31aの各半導体装置領域32a上に、各半導体装置領域32aの半導体チップ2およびボンディングワイヤ4を覆うように、封止樹脂5aを形成する。
In the molding step of step S4, collective sealing (collective molding) can be performed in which the plurality of
配線基板31および配線基板5a上の封止樹脂5a(封止樹脂5a内に封止された半導体チップ2およびボンディングワイヤ4も含む)により、封止体(組立体)41が形成される。すなわち、多数個取りの配線基板31上に封止樹脂5aが形成された構造体を封止体41と呼ぶ。
A sealing body (assembly) 41 is formed by the
なお、本実施の形態では、配線基板31(の基材層11)を構成する樹脂材料(後述する樹脂材料62に対応)の軟化温度Tgは、ステップS4の封止樹脂5a形成工程時の配線基板31の加熱温度(後述する樹脂封止温度TMDに対応)よりも高くしている。
In this embodiment, the softening temperature T g of the resin material constituting the wiring substrate 31 (substrate layer 11) (corresponding to the
次に、図12に示されるように、配線基板31の下面31bのランド16に半田ボール6を接続(接合、形成)する(ステップS5)。
Next, as shown in FIG. 12, the
ステップS5の半田ボール6接続工程では、例えば、配線基板31の下面31bを上方に向け、配線基板31の下面31bの各半導体装置領域32aの複数のランド16上にそれぞれ半田ボール6を配置(搭載)してフラックスなどで仮固定し、その後、半田リフロー処理(リフロー処理、熱処理)を行って半田を溶融・再固化して、配線基板31の下面31bの複数のランド16上にそれぞれ半田ボール6を接合することができる。このときの半田リフロー処理の温度が、後述する半田リフロー温度Tf1に対応する。その後、必要に応じて洗浄工程を行い、半田ボール6の表面に付着したフラックスなどを取り除くこともできる。このようにして、半導体装置1の外部接続用端子(外部端子)としての半田ボール6が接合(形成)される。
In the
また、本実施の形態では、半導体装置1の外部接続用端子として半田ボール6を接合する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば半田ボール6の代わりに印刷法などによりランド16上に半田を供給して半導体装置1の半田からなる外部接続用端子(バンプ電極、半田バンプ)を形成することもできる。この場合、配線基板31の下面の各半導体装置領域32aの複数のランド16上にそれぞれ半田を供給してから、半田リフロー処理を行って、複数のランド16上にそれぞれ半田からなる外部接続用端子(バンプ電極、半田バンプ)を形成することができる。また、めっき(半田めっき)により半導体装置1の外部接続用端子(バンプ電極)を形成することもできる。
Further, in the present embodiment, the case where the
半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)の材質は、好ましくは、鉛を含有しない鉛フリー半田である。
The material of the external connection terminals (here, solder balls 6) of the
このように、ステップS5では、配線基板31の下面31bの各半導体装置領域32aの複数のランド16に、それぞれ外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を形成する。なお、本実施の形態では、配線基板31(の基材層11)を構成する樹脂材料(後述する樹脂材料62に対応)の軟化温度Tgは、ステップS5の半田リフロー温度(後述する半田リフロー温度Tf1に対応)よりも高くしている。
As described above, in step S5, the external connection terminals (here, the solder balls 6) are formed on the plurality of
次に、必要に応じて、マーキングを行って、封止樹脂5aの上面(表面)5bに製品番号などのマークを付す(ステップS6)。ステップS6では、例えば、レーザによりマーキングを行うレーザマークを行うことができるが、インクによりマーキングを行うインクマークを行うこともできる。また、ステップS5の半田ボール6の接続工程とステップS6のマーキング工程の順番を入れ換え、ステップS6のマーキング工程を行った後に、ステップS5の半田ボール6の接続工程を行うこともできる。また、不要であれば、ステップS6のマーキング工程を省略することもできる。
Next, marking is performed as necessary, and a mark such as a product number is attached to the upper surface (front surface) 5b of the sealing
次に、図13に示されるように、ダイシングブレード(ダイシングソー、ブレード)43などを用い、各半導体装置領域32a間のダイシング領域(ダイシングライン、各半導体装置領域32aの境界部)32bに沿って、配線基板31の下面31b側から、ダイシング(切断、切削)を行い、封止体41(配線基板31および封止樹脂5a)を切断(分割)する(ステップS7)。例えば、ステップS7では、封止樹脂5aの上面5bをパッケージ固定テープ(固定用テープ)42に貼り付けて封止体41を固定した状態で、ダイシングブレード43によるダイシング工程を行うことができる。これにより、図14に示されるように、封止体41(配線基板31および封止樹脂5a)がダイシング領域32bに沿って切断されて、それぞれの半導体装置領域32a(CSP領域)が個々の(個片化された)半導体装置1(CSP)に切断分離(個片化)される。すなわち、封止体41(配線基板31および封止樹脂5a)が各半導体装置領域32aに切断されて分割され、各半導体装置領域32aから半導体装置1が形成される。
Next, as shown in FIG. 13, using a dicing blade (dicing saw, blade) 43 or the like, along dicing regions (dicing lines, boundaries between the
このように、切断・個片化を行って、上記図1〜図6に示されるような半導体装置1を製造することができる。各半導体装置領域32aに切断され分離(分割)された配線基板31が配線基板3に対応し、各半導体装置領域32aに切断され分離(分割)された封止樹脂5aが封止樹脂5に対応する。
Thus, the
本実施の形態の半導体装置1は、半導体装置1実装用の配線基板である実装基板(配線基板、回路基板、外部基板、マザーボード)51などに実装して使用することができる。図15は、本実施の形態の半導体装置1の実装工程を示すプロセスフロー図である。図16は、本実施の形態の半導体装置1を実装基板(配線基板)51に半田実装した状態を示す側面図である。
The
図16に示されるように、実装基板51は、その上面(半導体装置1を実装する側の主面)51aに端子(電極、導体パターン)52が形成されている。また、実装基板51の上面51aには、図示しないソルダレジスト層(絶縁膜、絶縁レジスト層)が形成されており、このソルダレジスト層の開口部から、端子52が露出されている。
As shown in FIG. 16, the mounting
上記ステップS1〜S7(図8〜図14)のようにして半導体装置1を準備(製造)し(ステップS11)、この半導体装置1を実装基板51に実装する(ステップS12)。半導体装置1を実装基板51に実装した場合、図16に示されるように、半導体装置1の複数のランド16が、実装基板51の上面51aの複数の端子52に、それぞれ半田ボール6を介して接合されて電気的に接続される。
The
ステップS12において、半導体装置1を実装基板51に実装するには、例えば、半導体装置1の半田ボール6と実装基板51の端子52とが対向するように実装基板51の上面51a上に半導体装置1を配置し、その後、半田リフロー処理を行う。このときの半田リフロー処理の温度が、後述する半田リフロー温度Tf2に対応する。この半田リフロー処理により、半田ボール6が溶融・再固化することで、半導体装置1と実装基板51とが半田ボール6によって接合されて固定され、半導体装置1のランド16と実装基板51の端子52とが、半田ボール6を介して電気的に接続される。
In step S12, in order to mount the
また、ステップS12において、半導体装置1を実装する前に、実装基板51の端子52上に半田ペーストなどを供給(塗布)しておき、半導体装置1の半田ボール6と実装基板51の端子52とが半田ペーストを介して対向するように実装基板51上に半導体装置1を配置し、その後、半田リフロー処理を行うこともできる。この場合、半田リフロー処理により、半田ボール6と半田ペーストとが溶融・再固化して一体化し、実装基板51への半導体装置1を実装した後の半田ボール6となる。
In step S12, before mounting the
このように、半導体装置1の複数の半田ボール6は、半導体装置1の外部接続用端子(外部端子)として機能することができ、半導体装置1を実装基板51(他の配線基板)などに実装する際には、半導体装置1の複数のランド16が、半田ボール6を介して、実装基板51(他の配線基板)の複数の端子52にそれぞれ電気的に接続される。なお、本実施の形態では、配線基板31(の基材層11)を構成する樹脂材料(後述する樹脂材料62に対応)の軟化温度Tgは、ステップS12の半田リフロー温度(後述する半田リフロー温度Tf2に対応)よりも高くしている。
As described above, the plurality of
次に、本発明者が検討した半導体装置1の信頼性試験について説明する。
Next, the reliability test of the
図17は、本実施の形態で行った信頼性試験の説明図である。図18は、図17のような信頼性試験を行うことによってクラック63が発生した半導体装置1(すなわちステップS25で観察した半導体装置1)の下面図(上記図2に対応)であり、図19は、その要部側面図(部分拡大側面図)、図20は、その要部断面図(部分拡大断面図)である。図20には、半導体装置1の端部近傍の部分拡大断面図が示されている。なお、図18は、半導体装置1の下面図が示され、配線基板3の下面3bの表面にはクラック63は到達していないが、理解を簡単にするために、配線基板3(基材層11)中でクラック63が生じている平面領域を透視してハッチングを付して示してある。
FIG. 17 is an explanatory diagram of a reliability test performed in the present embodiment. FIG. 18 is a bottom view (corresponding to FIG. 2) of the
本発明者は、図17に示されるような信頼性試験を行って、半導体装置1の信頼性を調べた。行った信頼性試験の条件は、以下の通りである。
The inventor conducted a reliability test as shown in FIG. 17 to examine the reliability of the
まず、複数の半導体装置1を125℃で24時間加熱(ステップS21)してから、85℃/65%RHで24時間放置(ステップS22)して半導体装置1に吸湿させた。それから、260℃で10秒加熱した(ステップS23)。このステップS23は、上記ステップ12の半導体装置1の実装時の半田リフロー処理に相当する熱処理であり、ステップS23の加熱温度は、ステップ12の半田リフロー温度(後述の半田リフロー温度Tf2に対応)と同じにする。従って、ステップ23は、ステップS12の半導体装置1の実装工程を擬似的に行った熱処理とみなすことができる。その後、熱サイクル試験として、−55℃での冷却と150℃での加熱とを繰り返す(ステップS24)。ステップS24の熱サイクル試験では、−55℃での冷却と150℃での加熱とは、それぞれ15〜30分行い、昇降温に要する時間は5分程度とした。
First, the plurality of
半導体装置1を複数個準備して、上記ステップS21〜S24を行い、ステップS24の熱サイクル試験のサイクル数が所定の回数(例えば100サイクル、200サイクル、500サイクル、700サイクル、1000サイクル、2000サイクルおよび3000サイクル)となる毎に、所定数の半導体装置1を抜き取り、抜き取った半導体装置1を詳細に観察した(ステップS25)。
A plurality of
図19および図20に示されるように、本実施の形態の半導体装置1に用いられている配線基板3は、ガラス織布61を含有する樹脂基板である。配線基板3の基材層11は、ガラス織布61と樹脂材料62により構成されている。すなわち、配線基板3の基材層11は、ガラス繊維61aを布状に編んで形成されたガラス織布61に樹脂材料62を滲みこませた(含浸させた)ものである。このため、配線基板3の基材層11は、ガラス織布61と樹脂材料62とを含んでおり、ガラス織布61を含有する樹脂層(樹脂材料、樹脂基材層、樹脂基板)とみなすこともできる。樹脂材料62がエポキシ樹脂の場合には、配線基板3はガラスエポキシ基板(ガラスエポキシ樹脂基板)と称されるものとなる。
As shown in FIGS. 19 and 20, the
また、図19および図20では、2枚のガラス織布61と樹脂材料62とにより基材層11を形成した場合について図示しているが、配線基板3の基材層11を構成するガラス織布61の枚数は、これに限定されるものではなく、必要に応じて変更可能である。また、必要に応じて、配線基板3の基材層11を構成する樹脂材料62中に、フィラーなどを含有させることもできる。
19 and 20 illustrate the case where the
近年、半導体装置の信頼性に対する要求は、ますます高くなってきている。例えば、自動車などで用いられる半導体装置の場合、熱負荷サイクルがかかりやすく、高い信頼性が要求される。このため、半導体装置の信頼性をできるだけ高めることは、半導体装置を開発し製造する上で、極めて重要である。 In recent years, the demand for reliability of semiconductor devices has been increasing. For example, in the case of a semiconductor device used in an automobile or the like, a thermal load cycle is easily applied, and high reliability is required. For this reason, increasing the reliability of the semiconductor device as much as possible is extremely important in developing and manufacturing the semiconductor device.
図17の信頼性試験は、半導体装置の信頼性を極めて高いものとするために、かなり厳しい条件で行われている。例えば、ステップS21およびステップ22の条件(前処理条件)は、JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)の規格のレベル2〜3に相当するものである。このため、上記ステップS25で半導体装置1を観察したところ、ステップS24の熱サイクル試験のサイクル数が多くなると、一般的に行われている信頼性試験では検出できなかったようなクラック63が、半導体装置1を構成する配線基板3中に発生することが分かった。
The reliability test of FIG. 17 is performed under fairly severe conditions in order to make the reliability of the semiconductor device extremely high. For example, the conditions (pre-processing conditions) of step S21 and step 22 correspond to levels 2-3 of JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) standards. For this reason, when the
すなわち、上記のような信頼性試験を行い、ステップS24の熱サイクル試験のサイクル数が多くなると、図18〜図20に示されるようなクラック63が、半導体装置1の配線基板3の基材層11中に発生する。クラック63は、配線基板3の端部近傍(周辺部)で、基材層11のガラス織布61と樹脂材料62の界面付近が剥離した状態として発生しやすい。
That is, when the reliability test as described above is performed and the number of cycles of the thermal cycle test in step S24 increases, the
本発明者は、配線基板3の基材層11中にクラック63が形成されてしまう要因を検討したところ、次のようなことが分かった。
When this inventor examined the factor by which the
配線基板3が高温状態に加熱されると、基材層11中のガラス織布61(ガラス繊維61a)と樹脂材料62との間(界面)で、微小な剥離部分(界面剥離、クラック)が発生する。この微小な剥離部分は、配線基板3の基材層11の樹脂材料62の軟化温度(相転移温度)Tg以上の温度になったときに生じることが分かった。このような微小な剥離部分が生じている状態で熱サイクル試験を行うと、加熱(膨張)と冷却(収縮)の繰り返しによる伸収縮作用によって、特に冷却時の収縮作用によって、この微小な剥離部分が起点となって、基材層11中のガラス織布61(ガラス繊維61a)と樹脂材料62との間(界面)の剥離が促進され、ガラス織布61を固めている樹脂材料62に亀裂が生じてしまう。この微小な剥離部分に起因した亀裂が、ステップS24の熱サイクル試験による伸収縮の繰り返しによって成長し、クラック63(基材層11が部分的に分離した状態)に至ってしまう。
When the
半導体装置1の信頼性を高めるためには、ステップS24の熱サイクル試験のサイクル数を多くしても配線基板3にクラック63が発生しないようにすることが望ましい。これには、上記微小な剥離部分の発生を抑えることが有効である。このため、本実施の形態では、配線基板3の基材層11を構成する樹脂材料62の軟化温度(相転移温度)Tgを半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を構成する半田の融点T0よりも高くする(すなわちTg>T0とする)。
In order to increase the reliability of the
樹脂(プラスチック)は、非結晶性樹脂(非結晶性プラスチック)と結晶性樹脂(結晶性プラスチック)に分類され、BTレジンやエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂は、非結晶性樹脂(非結晶性プラスチック)である。本実施の形態では、配線基板3の基材層11を構成する樹脂材料62には、非結晶性樹脂(非結晶性プラスチック)を用いている。
Resins (plastics) are classified into non-crystalline resins (non-crystalline plastics) and crystalline resins (crystalline plastics). Thermosetting resins such as BT resins and epoxy resins are non-crystalline resins (non-crystalline). Plastic). In the present embodiment, a non-crystalline resin (non-crystalline plastic) is used for the
一般に結晶性の物質は、結合が規則的であり、融点で分子結合が切断されて、固体状態から液体状態に相変化し、相転移が明確である。それに対して、非結晶性樹脂(非結晶性プラスチック)のような非結晶性物質は、結晶(結合)が規則的でなく、相転移が明確ではないが、結晶性物質と同様、温度が高くなると分子結合の切断が起きる。 In general, a crystalline substance has a regular bond, a molecular bond is broken at the melting point, a phase change from a solid state to a liquid state, and a phase transition is clear. In contrast, non-crystalline materials such as non-crystalline resins (non-crystalline plastics) are not regular crystals (bonds) and phase transitions are not clear, but as with crystalline materials, the temperature is high. Then, the molecular bond breaks.
樹脂材料62の軟化温度Tgは、樹脂材料62を構成する非結晶性樹脂(非結晶性プラスチック)が相転移する温度であり、特性的には融点と同様な変化が発生する温度である。軟化温度Tgでは、相転移により、熱膨張係数や弾性率などの物性値が、不連続で変化する。例えば、軟化温度Tgよりも低い温度から軟化温度Tgよりも高い温度に加熱したとき、軟化温度Tgで、熱膨張係数が不連続に増大し、弾性率が不連続に減少する。このため、樹脂材料62の軟化温度(相転移温度)Tgは、樹脂材料62が相転移する温度であり、樹脂材料62が軟化する温度であり、ガラスの場合のガラス転移温度に相当するものである。樹脂材料62の軟化温度Tgは、TMA(熱機械分析)などにより、測定することができる。配線基板3の基材層11を構成する樹脂材料62の軟化温度Tgは、主として樹脂材料62自身を構成する樹脂により決まるものであり、ガラス織布61や樹脂材料62中のフィラーなどにより決まるものではない。
The softening temperature Tg of the
樹脂材料62の軟化温度Tgは、樹脂材料62を構成する材料を調整することなどにより、制御することができる。例えば、BTレジン(BT樹脂)とエポキシレジン(エポキシ樹脂)を混合した樹脂により、樹脂材料62を構成することができる。BTレジンは、B成分(ビスマレイミド)とT成分(トリアジン)を混合してできるレジン(樹脂)である。この3つの主成分(ビスマレイミドとトリアジンとエポキシレジン)の混合比を調整することなどにより、樹脂材料62の軟化温度Tgを制御することができる。
The softening temperature Tg of the
図21は、半導体装置1の製造工程および実装工程の各工程温度と、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを示すグラフである。
Figure 21 is a graph showing the respective process temperature of the manufacturing process and the mounting process of the
半導体装置1の製造工程の各工程中には配線基板3(31)が加熱される工程がある。例えば、ステップS2のダイボンディング時の加熱(接着材8の硬化のための加熱)、ステップS3のワイヤボンディング時の加熱(ボンディングワイヤ4の熱圧着を促進するための加熱)、ステップS4の封止樹脂5a形成工程の加熱(封止樹脂材料を導入した際の加熱や封止樹脂材料硬化のための加熱)、およびステップS5の外部接続用端子形成時の加熱(半田リフロー時の加熱)がある。更に、半導体装置1を製造した後にも、ステップS12で半導体装置1を実装する際の加熱工程(半田リフロー時の加熱)がある。これらの加熱工程の加熱温度の一例が図21に示されている。図21に示されるダイボンディング温度TDBは、ステップS2のダイボンディング時の加熱(接着材8の硬化のための加熱)温度に対応し、ワイヤボンディング温度TWBはステップS3のワイヤボンディング時の加熱温度に対応し、樹脂封止温度TMDは、ステップS4の封止樹脂5a形成工程の加熱温度に対応する。図21に示される半田リフロー温度Tf1は、ステップS5の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)形成時の半田リフロー温度に対応し、半田リフロー温度Tf2は、ステップS12で半導体装置1を実装する際の半田リフロー温度に対応する。
In each process of the manufacturing process of the
また、図21には、本実施の形態の配線基板3(31)の樹脂材料62の軟化温度Tgと、第1の比較例の配線基板の樹脂材料(樹脂材料62に相当するもの)の軟化温度Tgと、第2の比較例の配線基板の樹脂材料(樹脂材料62に相当するもの)の軟化温度Tgとが示されている。
Further, in FIG. 21, the softening temperature T g of the
図21に示されるように、第1の比較例では、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを、ダイボンディング温度TDB、ワイヤボンディング温度TWBおよび樹脂封止温度TMDよりも高くしているが、本実施の形態とは異なり、半田リフロー温度Tf1,Tf2よりも低くしている(Tf1,Tf2>Tg>TDB,TWB,TMD)。また、図21に示されるように、第2の比較例では、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを、ダイボンディング温度TDBおよび樹脂封止温度TMDよりも高くしているが、本実施の形態とは異なり、ワイヤボンディング温度TWBおよび半田リフロー温度Tf1,Tf2よりも低くしている(Tf1,Tf2,TWB>Tg>TDB,TMD)。
As shown in FIG. 21, in the first comparative example, the softening temperature T g of the
それに対して、本実施の形態では、図21に示されるように、軟化温度Tgが高い樹脂により樹脂材料62を構成することで、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを、ダイボンディング温度TDB、ワイヤボンディング温度TWB、樹脂封止温度TMDおよび半田リフロー温度Tf1よりも高く(Tg>TDB,TWB,TMD,Tf1)している。すなわち、半導体装置1の製造工程中の最高温度Tmaxよりも高く(Tg>Tmax)する。
In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 21, the softening temperature T g by configuring the
一般に、半導体装置1の製造工程中の最高温度Tmaxは、ステップS5で配線基板31に外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を形成する際の半田リフロー温度Tf1となる。特に、鉛フリー半田を用いる場合は、鉛フリー半田は高融点であるので、ステップS5の半田リフロー温度Tf1が半導体装置1の製造工程中の最高温度Tmaxとなる。このため、本実施の形態では、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを、配線基板3(31)に複数の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を形成する際の半田リフロー温度Tf1よりも高く(Tg>Tf1)し、それによって、半導体装置1の製造工程中の最高温度Tmaxよりも高く(Tg>Tmax)する。すなわち、半導体装置1の製造中に、配線基板3(31)が、その配線基板3(31)の基材層11を構成する樹脂材料62の軟化温度Tg以上の温度にならないようにする。
In general, the maximum temperature T max during the manufacturing process of the
また、本実施の形態では、図21に示されるように、軟化温度Tgが高い樹脂により樹脂材料62を構成することで、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを、半導体装置を実装する際の半田リフロー温度Tf2よりも高くしている(Tg>Tf2)。すなわち、ステップS12で半導体装置1を実装する際に、配線基板3が、その配線基板3の基材層11を構成する樹脂材料62の軟化温度Tg以上の温度にならないようにする。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 21, the softening temperature high T g resins that constitute the
図22は、半田リフロー工程の温度曲線(温度プロファイル)の一例を示すグラフである。なお、図22のグラフの横軸は時間(任意単位:arbitrary unit)、縦軸は温度(任意単位:arbitrary unit)であり、半田リフロー工程中の温度曲線が示されている。図22のように、半田リフロー工程中の温度が一定でない場合には、半田リフロー工程中の最高温度を、半田リフロー温度Tfと称する。半田リフロー温度Tf1,Tf2は、この半田リフロー温度Tfに相当するものである。 FIG. 22 is a graph showing an example of a temperature curve (temperature profile) in the solder reflow process. Note that the horizontal axis of the graph of FIG. 22 is time (arbitrary unit) and the vertical axis is temperature (arbitrary unit), which shows a temperature curve during the solder reflow process. As shown in FIG. 22, when the temperature during the solder reflow process is not constant, the maximum temperature during the solder reflow process is referred to as a solder reflow temperature Tf . The solder reflow temperatures T f1 and T f2 correspond to the solder reflow temperature T f .
図23は、上記図17のような信頼性試験の結果を示す表である。図23には、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを図21の「本実施の形態」、「第1の比較例」および「第2の比較例」の3種類の関係にした半導体装置(半導体装置1に相当するもの)に対して上記図17のような信頼性試験を行った結果が示されている。そして、ステップ24の熱サイクル試験のサイクル数が0回、1000回、2000回および3000回となる毎に6個づつ抜き取ってステップ25の観察を行い、クラック63が発生したサンプル数(6個中でクラック63が発生したサンプル数)が、図23に示してある。
FIG. 23 is a table showing the results of the reliability test as shown in FIG. Figure 23 is a "present embodiment" in FIG. 21 the softening temperature T g of the
「第1の比較例」では、図21からも分かるように、ステップS5(外部接続用端子を形成するための半田リフロー工程)の加熱と、ステップ23(ステップS12の実装工程に相当する熱処理)の加熱で、半導体装置を構成する配線基板3が、その配線基板3の基材層11の樹脂材料62の軟化温度(相転移温度)Tg以上の温度になる。また、「第2の比較例」では、図21からも分かるように、ステップS3(ワイヤボンディング工程)の加熱と、ステップS5(外部接続用端子を形成するための半田リフロー工程)の加熱と、ステップ23(ステップS12の実装工程に相当する熱処理)の加熱で、半導体装置を構成する配線基板3が、その配線基板3の基材層11の樹脂材料62の軟化温度(相転移温度)Tg以上の温度になる。
In the “first comparative example”, as can be seen from FIG. 21, heating in step S5 (solder reflow process for forming the external connection terminals) and step 23 (heat treatment corresponding to the mounting process in step S12). With this heating, the
上述したように、配線基板3の基材層11の樹脂材料62の軟化温度(相転移温度)Tg以上の温度になったときに、配線基板3の基材層11中のガラス織布61(ガラス繊維61a)と樹脂材料62との界面で、微小な剥離部分が発生する。このため、「第1の比較例」および「第2の比較例」の半導体装置では、ステップS23までに、配線基板3の基材層11中に上記微小な剥離部分が発生しており、このような微小な剥離部分が生じている状態でステップS24の熱サイクル試験が行われる。ステップS24の熱サイクル試験の前の段階では、この剥離部分は微小である。しかしながら、ステップS24で熱サイクル試験を行うと、加熱(膨張)と冷却(収縮)の繰り返しによる伸収縮作用によって、この微小な剥離部分が起点となって、基材層11中のガラス織布61(ガラス繊維61a)と樹脂材料62との間の剥離が促進され、ガラス織布61を固めている樹脂材料62に亀裂が生じ、この亀裂が成長してクラック63(基材層11が部分的に分離した状態)に至ってしまう。これにより、図23に示されるように、「第1の比較例」および「第2の比較例」の半導体装置では、ステップ24の熱サイクル試験のサイクル数がある程度多くなる(1000〜2000回になる)と、配線基板3中にクラック63が発生してしまう。
As described above, the glass woven
それに対して、本実施の形態の半導体装置1では、図23に示されるように、ステップ24の熱サイクル試験のサイクル数が多くなっても(3000回になっても)、配線基板3中にクラック63が発生しにくく、熱サイクル数が3000回を更に越えてから、ようやく配線基板3中にクラック63が発生するようになる。その理由は、以下のようなものである。
On the other hand, in the
すなわち、本実施の形態の半導体装置1は、図21からも分かるように、半導体装置1の製造工程(ステップS1〜S7)中の加熱と、ステップ23(ステップS12の実装工程に相当する熱処理)の加熱で、半導体装置1を構成する配線基板3が、その配線基板3の基材層11の樹脂材料62の軟化温度(相転移温度)Tg以上の温度にならない。このため、本実施の形態の半導体装置1では、半導体装置1の製造工程(ステップS1〜S7)中の加熱と、ステップ23(ステップS12の実装工程に相当する熱処理)の加熱とでは、配線基板3の基材層11中のガラス織布61(ガラス繊維61a)と樹脂材料62との界面で、上記のような微小な剥離部分は発生しない。従って、本実施の形態の半導体装置1では、ステップS23までに、「第1の比較例」および「第2の比較例」で発生するような上記微小な剥離部分は配線基板3中に発生しておらず、このような微小な剥離部分が生じていない状態でステップS24の熱サイクル試験が行われる。これにより、ステップS24の熱サイクルによる加熱(膨張)と冷却(収縮)が繰り返されても、クラック63の基点となる上記微小な剥離部分が生じていないので、配線基板3中のクラック63の形成(生成、発生)を抑制または防止することができる。このため、図23に示されるように、本実施の形態の半導体装置1では、ステップ24の熱サイクル試験のサイクル数が多くなっても(3000回になっても)と、配線基板3中にクラック63が発生するのを抑制または防止することができる。従って、熱サイクルへの耐性を向上し、半導体装置1の信頼性を向上することができる。
That is, as can be seen from FIG. 21, the
このように、本実施の形態では、半導体装置1の配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料62の軟化温度Tgを、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を構成する半田の融点T0よりも高く(Tg>T0)している。このため、配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料62の軟化温度Tgを、配線基板3(31)に外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を形成する際の半田リフロー温度Tf1よりも高く(Tg>Tf1)することができる。従って、配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料62の軟化温度Tgを、半導体装置1の製造工程中の最高温度Tmaxよりも高く(Tg>Tmax)することができる。これにより、半導体装置1の製造工程(ステップS1〜S7)中に、クラック63の基点となる上記微小な剥離部分が、配線基板3の基材層11中のガラス織布61(ガラス繊維61a)と樹脂材料62との界面で発生するのを抑制または防止することができる。従って、半導体装置1に熱サイクルが加わっても、半導体装置1の配線基板3中にクラック63が発生するのを抑制または防止でき、熱サイクルへの耐性を向上し、半導体装置1の信頼性を向上することができる。
Thus, in this embodiment, the softening temperature T g of the
また、本実施の形態では、半導体装置1の配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料62の軟化温度Tgを、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を構成する半田の融点T0よりも高く(Tg>T0)することで、樹脂材料62の軟化温度Tgを、半導体装置1を実装する際の半田リフロー温度Tf2よりも高く(Tg>Tf2)することができる。これにより、半導体装置1の実装工程(ステップS12)中に、クラック63の基点となる上記微小な剥離部分が、配線基板3の基材層11中のガラス織布61(ガラス繊維61a)と樹脂材料62との界面で発生するのを抑制または防止することができる。従って、半導体装置1の実装後に、半導体装置1に熱サイクルが加わっても、半導体装置1の配線基板3中にクラック63が発生するのを抑制または防止でき、熱サイクルへの耐性を向上し、半導体装置1の信頼性を向上することができる。
Further, in this embodiment, the softening temperature T g of the
また、環境への影響などを考慮して、鉛を含有しない半田(鉛フリー半田)を使用することが推奨されてきており、本実施の形態においても、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)には、鉛を含有しない半田(鉛フリー半田)を使用することが好ましい。しかしながら、鉛を含有しない半田である鉛フリー半田は、鉛を含有する半田に比べて融点が高い。このため、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を鉛フリー半田により形成した場合、鉛含有半田を用いた場合に比べて、半田リフロー温度Tf1,Tf2を高く(例えば260℃程度に)する必要がある。
In consideration of the influence on the environment and the like, it has been recommended to use solder that does not contain lead (lead-free solder). Also in the present embodiment, an external connection terminal (herein) Then, it is preferable to use solder containing no lead (lead-free solder) for the solder balls 6). However, lead-free solder, which is solder that does not contain lead, has a higher melting point than solder containing lead. For this reason, when the external connection terminals (here, the solder balls 6) of the
もし、本発明者が見出した基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgとクラック63の発生の関係の知見を考慮しなければ、鉛フリー半田化を図ろうとすると、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgは、鉛フリー半田を用いたことにより高くなった半田リフロー温度Tf1,Tf2よりも低くなってしまう。
If not taken into account knowledge of the occurrence of the relationship between the softening temperature T g and the
しかしながら、本実施の形態では、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を、好ましくは高融点の鉛フリー半田により形成するが、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgは、鉛フリー半田を用いたことにより高くなった半田リフロー温度Tf1,Tf2よりも、更に高く(Tg>Tf1,Tf2)する。例えば、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)を鉛フリー半田により形成することで、半田リフロー温度Tf1,Tf2を260℃とした(Tf1,Tf2=260℃)場合は、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgは、260℃よりも高く(Tg>260℃)する。これにより、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)に、鉛含有半田よりも高融点の鉛フリー半田を用いたとしても、半導体装置1の製造工程中および実装工程中に、クラック63の基点となる上記微小な剥離部分が発生するのを抑制または防止することができ、熱サイクルによる配線基板3中のクラック63を防止でき、半導体装置1の信頼性を向上することができる。また、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを260℃よりも高く(Tg>260℃)すれば、半導体装置1の外部接続用端子(ここでは半田ボール6)や半導体装置1の実装用の半田の鉛フリー化が可能になる。
However, in the present embodiment, the external connection terminals (here, solder balls 6) of the
また、本実施の形態においては、更に、封止樹脂5の熱膨張係数α1と配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料62の熱膨張係数α2との差を、封止樹脂5の熱膨張係数α1に対して20%以下(|(α1−α2)/α1|≦0.2)とすることが好ましい。封止樹脂5の熱膨張係数α1は、封止樹脂5を構成する材料を調整することなどにより所望の値に制御することができ、配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料62の熱膨張係数α2は、樹脂材料62を構成する材料を調整することなどにより所望の値に制御することができる。
In the present embodiment, the difference between the thermal expansion coefficient α 1 of the sealing
本実施の形態では、封止樹脂5の熱膨張係数α1と配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料62の熱膨張係数α2との差を、小さく、好ましくは封止樹脂5の熱膨張係数α1に対して20%以下とすることで、ステップS24で熱サイクル試験を行った際の、加熱(膨張)と冷却(収縮)の繰り返しによる伸収縮作用によって配線基板3に生じる応力を小さくすることができる。これにより、ステップS24で熱サイクル試験で配線基板3に印加される応力を低減することができる。このため、半導体装置1に熱サイクルが加わっても、半導体装置1の配線基板3中にクラック63が発生するのをより的確に抑制または防止でき、熱サイクルへの耐性をより向上し、半導体装置1の信頼性を更に向上することができる。
In the present embodiment, the difference between the thermal expansion coefficient α 1 of the sealing
このように、本実施の形態では、配線基板3(31)の基材層11の樹脂材料62の軟化温度Tgを制御することにより、半導体装置1の製造工程や実装工程中に、上記クラック63の基点となる上記微小な剥離部分が配線基板3(31)中に生じるのを防止し、それによって、熱サイクルによるクラック63の形成を防止できる。更に、配線基板3(の基材層11)を構成する樹脂材料62の熱膨張係数α2を制御することにより、熱サイクルによって配線基板3に加わる応力を低減して、クラック63の形成を更に防止できる。
Thus, in the present embodiment, by controlling the softening temperature T g of the
本実施の形態では、このようにして半導体装置の信頼性を極めて高いものとすることができるので、車載用途(自動車搭載用)の半導体装置など、高い信頼性を要求される半導体装置に適用すれば、より効果が大きい。 In this embodiment, since the reliability of the semiconductor device can be made extremely high in this way, the semiconductor device can be applied to a semiconductor device that requires high reliability, such as a semiconductor device for in-vehicle use (for automobile use). The effect is greater.
図24および図25は、半導体装置1の変形例を示す要部断面図(部分拡大断面図)および平面透視図(上面図)であり、それぞれ上記図4および図6に対応するものである。
24 and 25 are a principal part sectional view (partially enlarged sectional view) and a plan perspective view (top view) showing a modification of the
図24および図25に示される半導体装置1では、配線基板3(を構成する基材層11)の上面3a(11a)の外周部(周辺部、周縁部)に、ソルダレジスト層14が形成されず、配線基板31の基材層11の上面11aの外周部(周辺部、周縁部)が封止樹脂5と接している(接触または密着している)。他の構成および製造工程は、上記図1〜図6の半導体装置1と同様である。
In the
図24および図25に示される半導体装置1では、配線基板3を構成する基材層11の上面11aの外周部(の少なくとも一部、特に、接続端子15形成領域の延長領域)に、ソルダレジスト層14を形成せず、封止樹脂5と接した状態としたことで、半導体装置1の側面において、配線基板31の基材層11と封止樹脂5との密着性をより向上することができる。これにより、ステップS24で熱サイクル試験を行った際に、伸収縮により配線基板3に生じる応力を低減することができる。従って、熱サイクルが加わっても、半導体装置1の配線基板3中にクラック63が発生するのをより的確に抑制または防止でき、熱サイクルへの耐性をより向上し、半導体装置1の信頼性を更に向上することができる。
In the
図26および図27は、半導体装置1の下面図であり、いずれも上記図2に対応するものである。図26には、配線基板3の下面3b側から透視した半導体チップ2の平面位置を点線で示してある。
26 and 27 are bottom views of the
図26は、配線基板3の下面3bにおいて、半導体チップ2の下方の領域だけでなく、半導体チップ2の下方以外の領域にも、外部接続用端子(ここでは半田ボール6)が形成されている半導体装置1(いわゆるファンイン/アウトパッケージ)に対応する。図27は、配線基板3の下面3bにおいて、半導体チップ2の下方の領域に全ての外部接続用端子(ここでは半田ボール6)が形成され、半導体チップ2の下方以外の領域には外部接続用端子(ここでは半田ボール6)が形成されていない半導体装置1(いわゆるファンインパッケージ)に対応する。
In FIG. 26, external connection terminals (here, solder balls 6) are formed not only in a region below the
図26の半導体装置1と図27の半導体装置1を比べた場合、図27の半導体装置1の方が、半導体チップ2の端部(側面)から配線基板3(半導体装置1)の端部(側面)までの距離D1が短くなる。このため、図26の半導体装置1よりも図27の半導体装置1の方が、ステップS24のような熱サイクルで伸縮する部分が短くなり、熱サイクルによって配線基板3に印加される応力が大きくなる。このため、上記のようなクラック63は、図26の半導体装置1よりも図27の半導体装置1の方が、発生しやすい。このため、本実施の形態は、図26の半導体装図26の半導体装置1と図27の半導体装置1のいずれにも有効であるが、特にクラック63が発生しやすい図27の半導体装置1に適用すれば、より効果が大きい。
When comparing the
また、半導体チップ2の端部(側面)から配線基板3(半導体装置1)の端部(側面)までの距離D1が短い程、ステップS24のような熱サイクルで伸縮する部分が短くなり、熱サイクルによって配線基板3に印加される応力が大きくなる。このため、上記のようなクラック63は、上記距離D1が短い半導体装置、すなわちCSP(Chip Size Package)形態の半導体装置で生じやすい。このため、本実施の形態は、CSP形態の半導体装置、例えば半導体チップ2の端部(側面)から配線基板3(半導体装置1)の端部(側面)までの距離D1が0.65mm以下の半導体装置(CSP形態の半導体装置)に適用すれば、より効果が大きい。
Further, as the end portions of the
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、配線基板に半導体チップを搭載した半導体パッケージ形態の半導体装置およびその製造方法に適用して有効である。 The present invention is effective when applied to a semiconductor device in the form of a semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on a wiring board and a manufacturing method thereof.
1 半導体装置
2 半導体チップ
2a 電極
2b 表面
2c 裏面
3 配線基板
3a 上面
3b 下面
4 ボンディングワイヤ
5,5a 封止樹脂
5b 上面
6 半田ボール
8 接着材
11 基材層
11a 上面
11b 下面
12,12a,12b,12c 導体層
14 ソルダレジスト層
15 接続端子
16 ランド
19a,19b 開口部
31 配線基板
31a 上面
31b 下面
32a 半導体装置領域
32b 切断領域
41 封止体
42 パッケージ固定テープ
43 ダイシングブレード
51 実装基板
51a 上面
52 端子
61 ガラス織布
61a ガラス繊維
62 樹脂材料
63 クラック
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記配線基板の前記第1主面に搭載された半導体チップであって、複数の第2電極を有し、前記複数の第2電極が前記配線基板の前記複数の第1電極と電気的に接続された前記半導体チップと、
前記配線基板の前記第1主面上に前記半導体チップを覆うように形成された封止樹脂と、
前記配線基板の前記第2主面の前記複数のランド部上にそれぞれ形成され、半田からなる複数の外部接続用端子と、
を有する半導体装置であって、
前記配線基板を構成する樹脂材料の軟化温度は、前記複数の外部接続用端子を構成する半田の融点よりも高いことを特徴とする半導体装置。 A first main surface; a second main surface opposite to the first main surface; a plurality of first electrodes formed on the first main surface; and a plurality of land portions formed on the second main surface. A wiring board having
A semiconductor chip mounted on the first main surface of the wiring board, having a plurality of second electrodes, wherein the plurality of second electrodes are electrically connected to the plurality of first electrodes of the wiring board. Said semiconductor chip,
A sealing resin formed on the first main surface of the wiring board so as to cover the semiconductor chip;
A plurality of external connection terminals made of solder, each formed on the plurality of land portions of the second main surface of the wiring board;
A semiconductor device comprising:
A semiconductor device, wherein a softening temperature of a resin material constituting the wiring board is higher than a melting point of solder constituting the plurality of external connection terminals.
前記配線基板は、ガラス織布を含有する樹脂基板であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring substrate is a resin substrate containing a glass woven fabric.
前記配線基板は、
樹脂材料を含有する基材層と、
前記第1主面に対応する前記基材層の第3主面に形成された前記複数の第1電極と、
前記第2主面に対応し、前記基材層の前記第3主面の反対側の第4主面に形成された前記複数のランド部と、
前記基材層の前記第3および第4主面上に形成された絶縁膜と、
を有し、
前記軟化温度は、前記基材層を構成する樹脂材料の軟化温度であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The wiring board is
A base material layer containing a resin material;
The plurality of first electrodes formed on the third main surface of the base material layer corresponding to the first main surface;
A plurality of land portions corresponding to the second main surface and formed on a fourth main surface on the opposite side of the third main surface of the base material layer;
Insulating films formed on the third and fourth main surfaces of the base material layer;
Have
The semiconductor device, wherein the softening temperature is a softening temperature of a resin material constituting the base material layer.
前記基材層は、ガラス織布を含有する樹脂層からなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3.
The said base material layer consists of a resin layer containing a glass woven fabric, The semiconductor device characterized by the above-mentioned.
前記基材層の前記第3主面の外周部に前記絶縁膜が形成されず、
前記基材層の前記第3主面の外周部が前記封止樹脂と接していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3.
The insulating film is not formed on the outer peripheral portion of the third main surface of the base material layer,
An outer peripheral portion of the third main surface of the base material layer is in contact with the sealing resin.
前記複数の外部接続用端子は、鉛を含有しない半田により形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The plurality of external connection terminals are formed of solder containing no lead.
前記複数の外部接続用端子は、それぞれ半田ボールからなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The plurality of external connection terminals are each composed of a solder ball.
前記軟化温度は、前記配線基板に前記複数の外部接続用端子を形成する際の半田リフロー温度よりも高いことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the softening temperature is higher than a solder reflow temperature when the plurality of external connection terminals are formed on the wiring board.
前記軟化温度は、前記半導体装置の製造工程中の最高温度よりも高いことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the softening temperature is higher than a maximum temperature during the manufacturing process of the semiconductor device.
前記軟化温度は、前記半導体装置を実装する際の半田リフロー温度よりも高いことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the softening temperature is higher than a solder reflow temperature when the semiconductor device is mounted.
前記軟化温度は260℃よりも高いことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the softening temperature is higher than 260 ° C.
前記封止樹脂の熱膨張係数と前記配線基板を構成する樹脂材料の熱膨張係数との差は、前記封止樹脂の熱膨張係数に対して20%以下であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The difference between the thermal expansion coefficient of the sealing resin and the thermal expansion coefficient of the resin material constituting the wiring board is 20% or less with respect to the thermal expansion coefficient of the sealing resin.
前記半導体装置は、CSP形態の半導体装置であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device is a CSP type semiconductor device.
前記配線基板の端部から前記半導体チップの端部までの距離は0.65mm以下であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 13.
The distance from the edge part of the said wiring board to the edge part of the said semiconductor chip is 0.65 mm or less, The semiconductor device characterized by the above-mentioned.
(b)前記配線基板の第1主面上に半導体チップを搭載し、前記半導体チップの複数の第2電極を前記配線基板の前記複数の第1電極に電気的に接続する工程、
(c)前記配線基板の前記第1主面上に前記半導体チップを覆うように封止樹脂を形成する工程、
(d)前記配線基板の前記第2主面の前記複数のランド部に、それぞれ半田からなる外部接続用端子を形成する工程、
を有し、
前記配線基板を構成する樹脂材料の軟化温度は、前記(d)工程の半田リフロー温度よりも高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, the plurality of first electrodes on the first main surface, and the plurality of land portions on the second main surface; Preparing the wiring board having:
(B) mounting a semiconductor chip on the first main surface of the wiring board and electrically connecting the plurality of second electrodes of the semiconductor chip to the plurality of first electrodes of the wiring board;
(C) forming a sealing resin on the first main surface of the wiring board so as to cover the semiconductor chip;
(D) forming an external connection terminal made of solder on each of the plurality of land portions of the second main surface of the wiring board;
Have
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a softening temperature of a resin material constituting the wiring board is higher than a solder reflow temperature in the step (d).
前記(d)工程は、
(d1)前記配線基板の前記第2主面の前記複数のランド部上に、それぞれ半田ボールを搭載する工程、
(d2)前記(d1)工程後、半田リフロー処理を行って、前記複数のランド部上にそれぞれ前記半田ボールを接合し、前記半田ボールからなる前記外部接続用端子を形成する工程、
を有し、
前記軟化温度は、前記(d2)工程の半田リフロー温度よりも高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 15,
The step (d)
(D1) a step of mounting solder balls on the plurality of land portions of the second main surface of the wiring board,
(D2) After the step (d1), performing a solder reflow process, joining the solder balls on the plurality of land portions, and forming the external connection terminals made of the solder balls;
Have
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the softening temperature is higher than a solder reflow temperature in the step (d2).
前記(d)工程では、前記複数の外部接続用端子は、鉛を含有しない半田により形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 15,
In the step (d), the plurality of external connection terminals are formed of solder not containing lead.
前記(a)工程で準備される前記配線基板は、ガラス織布を含有する樹脂基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 15,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the wiring substrate prepared in the step (a) is a resin substrate containing a glass woven fabric.
前記軟化温度は260℃より高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 15,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the softening temperature is higher than 260 ° C.
前記(c)工程で形成された前記封止樹脂の熱膨張係数と前記配線基板を構成する樹脂材料の熱膨張係数との差は、前記封止樹脂の熱膨張係数に対して20%以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The difference between the thermal expansion coefficient of the sealing resin formed in the step (c) and the thermal expansion coefficient of the resin material constituting the wiring board is 20% or less with respect to the thermal expansion coefficient of the sealing resin. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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JPH10112515A (en) * | 1996-10-04 | 1998-04-28 | Denso Corp | Ball grid array semiconductor device and its manufacture |
JP2006216631A (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Wiring substrate and its manufacturing method |
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