JP2008103520A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Yoshihiko Shimanuki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of a semiconductor device by suppressing the generation of cracks in a wiring board during a severe reliability test. <P>SOLUTION: The semiconductor device 1 is constituted in such a manner that a semiconductor chip 2 is mounted to a wiring board 3 with an electrode 2a of the semiconductor chip 2 connected to a connection terminal 15 of the wiring board 3 by a bonding wire 4, and a sealing resin 5 is so formed on the top face 3a of the wiring board 3 as to coat the semiconductor chip 2 and the bonding wire 4, and solder balls 6 are connected to the bottom face 3b of the wiring board 3. The wiring board 3 is a resin substrate containing glass cloth. The softening temperature of a resin material of a substrate layer 11 of the wiring board 3 is set higher than the melting point of a solder from which the solder balls 6 which are terminals for external connection are formed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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。
特開2003−92374号公報
Japanese Patent Laying-Open No. 2003-92374 (Patent Document 1) discloses a wiring board having a main surface, an insulating film formed on the main surface, and an electrode exposed from the insulating film and formed on the main surface. A semiconductor chip fixed on an insulating film on the main surface of the wiring board via an adhesive, a conductive wire connecting the electrode on the main surface of the wiring board and the electrode of the semiconductor chip, and the semiconductor chip and the wiring board The technology regarding the semiconductor device which has the sealing body which covers the main surface of this and an electrode is described.
JP 2003-92374 A

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 semiconductor device 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a bottom view thereof, FIG. 3 is a cross-sectional view (overall cross-sectional view), and FIG. FIG. 5 is a side view thereof. FIG. 6 is a plan perspective view (top view) of the semiconductor device 1 when the sealing resin 5 is seen through. 1 and 6 substantially corresponds to FIG. 3, and an enlarged view of the end vicinity region of FIG. 3 substantially corresponds to FIG.

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Dに相当するもの)が0.65mm以下のものである。 The semiconductor device 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 6 is a semiconductor device (semiconductor package) in which a semiconductor chip 2 is mounted (bonded, connected, or mounted) on a wiring board 3. This is a semiconductor device in the form of a CSP (Chip Size Package), which is a small semiconductor package that is slightly larger than the semiconductor chip 2. Here, the positioning of the semiconductor device of the CSP form, for example the distance of the end portion of the wiring board 3 from (outer edge) to the edge of the semiconductor chip (outer edge) (corresponding to D 1 of the FIG. 4) is 0 .65 mm or less.

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 semiconductor device 1 includes a semiconductor chip 2, a wiring board 3 on which the semiconductor chip 2 is mounted (supported), a plurality of electrodes 2a on the surface of the semiconductor chip 2, and a plurality of connection terminals 15 of the wiring board 3 corresponding thereto. A plurality of bonding wires 4 to be electrically connected, a sealing resin 5 covering the upper surface 3a of the wiring substrate 3 including the semiconductor chip 2 and the bonding wires 4, and an area array arrangement as external terminals on the lower surface 3b of the wiring substrate 3 A plurality of solder balls 6.

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 semiconductor chip 2 has a square planar shape that intersects its thickness. For example, various semiconductor elements or semiconductor integrated circuits are formed on the main surface of a semiconductor substrate (semiconductor wafer) made of single crystal silicon or the like. Accordingly, after the back surface of the semiconductor substrate is ground, the semiconductor substrate is separated into the respective semiconductor chips 2 by dicing or the like. The semiconductor chip 2 has a front surface (main surface and upper surface on the semiconductor element formation side) 2b and a rear surface (main surface and lower surface opposite to the main surface on the semiconductor element formation side) 2c, which are opposite to each other. It is mounted (arranged) on the upper surface (chip support surface) 3 a of the wiring substrate 3 so as to face upward, and the back surface 2 c of the semiconductor chip 2 is attached to the upper surface 3 a of the wiring substrate 3 via an adhesive (die bond material, bonding material) 8. Glued and fixed. As the adhesive 8, for example, an insulating or conductive paste material or a film-like adhesive (die bonding film, die attach film) or the like can be used. The thickness of the adhesive material 8 can be about 20-30 micrometers, for example. The semiconductor chip 2 has a plurality of electrodes (bonding pads, pad electrodes, terminals, second electrodes) 2a on the surface 2b, and the electrodes 2a are semiconductor elements formed in the semiconductor chip 2 or in the surface layer portion. Alternatively, it is electrically connected to the semiconductor integrated circuit.

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 wiring substrate 3 includes an upper surface (first main surface) 3a that is one main surface, a lower surface (second main surface) 3b that is a main surface opposite to the upper surface 3a, and a plurality of connections formed on the upper surface 3a. It has a terminal (terminal, electrode, first electrode) 15 and a plurality of lands (land part, conductor part, connecting conductor part, terminal connecting conductor part) 16 formed on the lower surface 3b.

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 wiring substrate 3 contains a resin material and has an insulating base layer (insulating substrate, core material, base, support member) 11, and an upper surface (main surface) 11a and a lower surface (opposite side of the upper surface 11a) of the base material layer 11 Main layer) 11b formed on conductor layer (conductor pattern, conductor film pattern, wiring layer) 12 and insulating layer formed on upper surface 11a and lower surface 11b of base material layer 11 so as to cover conductor layer 12 And a solder resist layer (insulating film, insulating resist layer) 14 as an (insulator layer). That is, the wiring board 3 has a structure in which the conductor layer 12 and the solder resist layer (insulating film, insulating resist layer) 14 are formed on the upper surface 11a and the lower surface 11b of the base material layer 11 as the core material.

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T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Tよりも高く(T>T)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 wiring substrate 3 used in the semiconductor device 1 of the present embodiment is a resin substrate containing a glass woven fabric (corresponding to a glass woven fabric 61 described later). Therefore, the base material layer 11 consists of a resin layer (resin base material layer, resin substrate) containing a glass woven fabric (corresponding to a glass woven fabric 61 described later). Then, in the present embodiment, the softening temperature T g of the resin material constituting the wiring board 3 (base layer 11) of (corresponding to the resin material 62 to be described later), the external connection terminals of the semiconductor device 1 (here In this case, the melting point T 0 of the solder constituting the solder ball 6) is higher (T g > T 0 ). In addition, the structure of the base material layer 11 of the wiring board 3 in this Embodiment is demonstrated in detail later.

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 wiring board 3, the conductor layer 12 is patterned, and is a conductor pattern that becomes a terminal, wiring, or wiring layer of the wiring board 3. The conductor layer 12 is made of a conductive material, and can be formed of, for example, a copper thin film formed by plating. The conductor layer 12 of the wiring board 3 includes a conductor layer 12a formed on the upper surface 11a of the base material layer 11, a conductor layer 12b formed on the lower surface 11b of the base material layer 11, and an opening of the base material layer 11. 17 and a conductor layer 12c formed on the side wall.

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 bonding wires 4 are formed by the conductor layer 12 a formed on the upper surface 11 a of the base material layer 11. Also, a plurality of conductive lands (electrodes, pads, terminals) 16 for connecting the solder balls 6 are formed by the conductor layer 12b formed on the lower surface 11b of the base material layer 11. In addition, a plurality of openings (through holes, vias, through holes) 17 are formed in the base material layer 11, and a conductor layer 12 c is formed on the side wall of each opening 17.

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 wiring board 3 includes a base material layer 11 containing a resin material and a plurality of connection terminals formed on the upper surface 11a (third main surface) of the base material layer 11 corresponding to the upper surface 3a of the wiring board 3. 15, a plurality of lands 16 formed on the lower surface 11 b (fourth main surface) of the base material layer 11 corresponding to the lower surface 3 b of the wiring substrate 3, and the upper surface 11 a and the lower surface 11 b of the base material layer 11. And a solder resist layer 14.

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 connection terminal 15 on the upper surface 11 a of the base material layer 11 includes a conductor layer 12 a (leading wiring made of the conductor layer 12 a) on the upper surface 11 a of the base material layer 11, a conductor layer 12 c on the sidewall of the opening 17, and the base material layer 11. It is electrically connected to the land 16 on the lower surface 11b of the base material layer 11 through the conductor layer 12b on the lower surface 11b. Accordingly, the plurality of electrodes 2 a of the semiconductor chip 2 are electrically connected to the plurality of connection terminals 15 of the wiring board 3 through the plurality of bonding wires 4, and further, the wiring board 3 through the conductor layer 12 of the wiring board 3. The plurality of lands 16 are electrically connected. The bonding wire 4 is made of a fine metal wire such as a gold wire.

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 layer 14 has a function as an insulating layer (insulating film) for protecting the conductor layer 12, and is made of an insulating material such as an organic resin material. The solder resist layer 14 is formed on the upper surface 11 a and the lower surface 11 b of the base material layer 11 so as to cover the conductor layer 12, and the solder resist layer 14 fills the inside of the opening 17 of the base material layer 11. Yes. Since the solder resist layer 14 fills the opening 17 of the base material layer 11, the adhesive 8 for bonding the semiconductor chip 2 to the wiring board 3 leaks from the opening 17 to the lower surface 3 b side of the wiring board 3. In addition, the back surface 2c of the semiconductor chip 2 can be prevented from being exposed from the opening 17. Further, in the conductor layer 12 of the wiring board 3, the connection terminal 15 and the land 16 are exposed from the openings 19 a and 19 b of the solder resist layer 14. Moreover, the thickness of the solder resist layer 14 on the upper surface 11a and the lower surface 11b of the base material layer 11 can be about 20-30 micrometers, for example. The semiconductor chip 2 is mounted on and bonded to the solder resist layer 14 on the upper surface 3 a side of the wiring substrate 3 via an adhesive material 8. An opening 18 as a package index is also formed in the solder resist layer 14 on the upper surface 3a side of the wiring board 3. The opening 18 as a package index formed in the solder resist layer 14 is used for confirming the index direction during the manufacturing process of the semiconductor device 1 (the process until a sealing resin 5a described later is formed) and for mounting the semiconductor chip 2 It can be used for recognition. Here, it has been described that the opening 18 is formed as the package index. However, the present invention is not limited to this, and the connection terminal 15 and the plurality of lands 16 are electrically connected to a part of the upper surface 3 a of the wiring board 3. A conductor pattern that is not connected to the conductor pattern and the conductor pattern covered with the solder resist layer 14 may be used as a package index.

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 lands 16 are arranged in an array on the lower surface 3 b of the wiring board 3. An opening 17 is formed next to or near each land 16. Also, solder balls (ball electrodes, protruding electrodes, electrodes, external terminals, external connection terminals) 6 are connected (formed) to each land 16. For this reason, a plurality of solder balls 6 are arranged in an array on the lower surface 3 b of the wiring board 3. The solder ball 6 can function as an external connection terminal (external terminal) of the semiconductor device 1. For this reason, the semiconductor device 1 of the present embodiment has a plurality of external connection terminals (here, solder balls 6) respectively formed on the plurality of lands 16 on the lower surface 3b of the wiring board 3. The plurality of external connection terminals (here, solder balls 6) are made of solder.

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 electrodes 2 a of the semiconductor chip 2 are electrically connected to the plurality of connection terminals 15 of the wiring board 3 through the plurality of bonding wires 4, and further, the wiring board 3 through the conductor layer 12 of the wiring board 3. The plurality of lands 16 and the plurality of solder balls 6 connected to the plurality of lands 16 are electrically connected. Although the number of solder balls 6 in FIG. 2 and the number of connection terminals 15 in FIG. 6 do not match, FIGS. 1 to 6 schematically show the structure of the semiconductor device 1. The number of solder balls 6 and the number of connection terminals 15 in 1 can be variously changed as necessary, and the number of solder balls 6 and the number of connection terminals 15 in the semiconductor device 1 can be made the same. It can also be made. Also, the solder balls 6 that are not electrically connected to the electrodes 2a of the semiconductor chip 2 can be used for heat dissipation.

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 solder balls 6 are formed as the external connection terminals of the semiconductor device 1 is described. However, the external connection terminals of the semiconductor device 1 may be formed by soldering. External connection terminals other than the solder balls 6, for example, solder bumps (bump electrodes) can be formed on the lands 16. Further, it is more preferable that the external connection terminal of the semiconductor device 1 is formed of solder not containing lead (lead-free solder).

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 wiring board 3. The solder resist layer 14 formed on the upper surface 3 a of the wiring board 3 has an opening 19 a for exposing the connection terminals 15. . The bonding wire 4 is connected to the connection terminal 15 exposed from the opening 19 a of the solder resist layer 14. In order to facilitate or ensure the connection of the bonding wire 4 to the connection terminal 15, the upper surface of the connection terminal 15 exposed from the opening 19 a of the solder resist layer 14 (the connection surface of the bonding wire 4) is a gold plating layer (or A nickel plating layer (lower layer side) and a gold plating layer (upper layer side) are formed. The solder resist layer 14 formed on the lower surface 3 b of the wiring board 3 has an opening 19 b for exposing the land 16. Solder balls 6 are connected to the lands 16 exposed from the openings 19b of the solder resist layer 14.

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 resin 5 can be formed using an epoxy resin containing a filler. The sealing resin 5 is formed on the upper surface 3 a of the wiring substrate 3 so as to cover the semiconductor chip 2 and the bonding wires 4. That is, the sealing resin 5 is formed on the upper surface 3 a of the wiring substrate 3 and seals the semiconductor chip 2 and the bonding wires 4. The semiconductor chip 2 and the bonding wire 4 are sealed and protected by the sealing resin 5.

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 semiconductor device regions 32a), and are cross-sectional views for easy understanding of the drawings, but hatching is omitted. Yes.

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, individual semiconductor devices 1 are manufactured using a multi-piece wiring substrate (wiring substrate base) 31 formed by connecting a plurality of wiring substrates 3 (semiconductor device regions 32a) in an array. The case where it does is demonstrated. The wiring board 31 is a base body of the wiring board 3. The semiconductor device is obtained by cutting the wiring board 31 in a cutting process to be described later and separating it into each semiconductor device region (substrate region, unit substrate region, device region) 32a. This corresponds to one wiring board 3. The wiring substrate 31 has a configuration in which a plurality of semiconductor device regions 32a from which one semiconductor device 1 is formed are arranged in a matrix.

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T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Tよりも高く(T>T)なるようにしている。 First, as shown in FIG. 8, a wiring board 31 is prepared (step S1). In step S1, the wiring substrate 31 includes a plurality of semiconductor device regions 32a, each of which is a unit substrate region from which the semiconductor device 1 is manufactured, and includes an upper surface 31a (first main surface) and an opposite side of the upper surface 31a. A wiring board 31 having a lower surface 31b (second main surface), a plurality of connection terminals 15 on the upper surface 31a of each semiconductor device region 32a, and a plurality of lands 16 on the lower surface 31b of each semiconductor device region 32a is prepared. The Further, as described above, since the wiring board 3 is a resin substrate containing a glass woven cloth (corresponding to a glass woven cloth 61 described later), the wiring board 31 prepared in step S1 is also a glass woven cloth (described later). This corresponds to the glass woven fabric 61). Further, the softening temperature T g of the resin material constituting the wiring substrate 31 (substrate layer 11) (corresponding to the resin material 62 to be described later), the configuration (solder balls 6 in this case) terminals external connection of the semiconductor device 1 The melting point T 0 of the solder to be soldered is higher (T g > T 0 ).

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 wiring board 31 in step S1, a die bonding process is performed, and as shown in FIG. 9, the semiconductor chip 2 is bonded to the adhesive material 8 on each semiconductor device region 32a of the upper surface 31a of the wiring board 31. Are mounted and bonded (die bonding, chip mounting) (step S2). As the adhesive 8, a paste adhesive, a film adhesive, or the like can be used.

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T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 resin material 62 to be described later), the wiring board 31 at the time of die bonding step S2 It is higher than the heating temperature (corresponding to the die-bonding temperature T DB to be described later).

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 electrode 2 a of the semiconductor chip 2 and the connection terminal 15 formed on the wiring substrate 31 corresponding thereto through the bonding wire 4. (Step S3). That is, the plurality of connection terminals 15 of each semiconductor device region 32 a on the upper surface 31 a of the wiring substrate 31 and the plurality of electrodes 2 a of the semiconductor chip 2 bonded on the semiconductor device region 32 a are electrically connected via the plurality of bonding wires 4. Connect.

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T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 resin material 62 to be described later), the wiring substrate 31 during wire bonding step S3 It is higher than the heating temperature (corresponding to a wire bonding temperature TWB described later).

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 semiconductor chip 2 and bonding wires are formed on the upper surface 31 a of the wiring substrate 31. 4 is formed so as to cover 4 and the semiconductor chip 2 and the bonding wire 4 are sealed with the sealing resin 5a (step S4). The sealing resin 5a is made of, for example, a resin material such as a thermosetting resin material, and may include a filler. For example, the sealing resin 5a can be formed using an epoxy resin containing a filler.

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 semiconductor device regions 32a on the upper surface 31a of the wiring substrate 31 are collectively sealed with the sealing resin 5a. That is, the sealing resin 5a is formed on the whole of the plurality of semiconductor device regions 32a on the upper surface 31a of the wiring substrate 31 so as to cover the semiconductor chip 2 and the bonding wires 4 in those semiconductor device regions 32a. For this reason, the sealing resin 5 a is formed so as to cover the whole of the plurality of semiconductor device regions 32 a on the upper surface 31 a of the wiring substrate 31. As another form, in the molding process of step S4, division sealing (individual sealing) is performed in which the sealing region is divided for each semiconductor device region 32a and the sealing resin 5a is individually formed for each semiconductor device region 32a. In this case, the sealing resin 5a is formed on each semiconductor device region 32a on the upper surface 31a of the wiring substrate 31 so as to cover the semiconductor chip 2 and the bonding wire 4 in each semiconductor device region 32a.

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 wiring substrate 31 and the sealing resin 5a on the wiring substrate 5a (including the semiconductor chip 2 and the bonding wire 4 sealed in the sealing resin 5a). That is, a structure in which the sealing resin 5 a is formed on the multi-piece wiring substrate 31 is referred to as a sealing body 41.

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T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 resin material 62 to be described later) is the time of sealing resin 5a forming process of step S4 It is higher than the heating temperature of the wiring board 31 (corresponding to the resin encapsulation temperature T MD to be described later).

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 solder balls 6 are connected (bonded and formed) to the lands 16 on the lower surface 31b of the wiring board 31 (step S5).

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 solder ball 6 connecting step in step S5, for example, the solder balls 6 are disposed (mounted) on the plurality of lands 16 of each semiconductor device region 32a of the lower surface 31b of the wiring board 31 with the lower surface 31b of the wiring board 31 facing upward. The solder balls 6 are temporarily fixed with a flux or the like, and then solder reflow processing (reflow processing, heat treatment) is performed to melt and resolidify the solder, and the solder balls 6 are respectively formed on the plurality of lands 16 on the lower surface 31b of the wiring board 31. Can be joined. The temperature of the solder reflow process at this time corresponds to a solder reflow temperature T f1 described later. Thereafter, if necessary, a cleaning process can be performed to remove the flux and the like attached to the surface of the solder ball 6. In this way, the solder balls 6 as the external connection terminals (external terminals) of the semiconductor device 1 are joined (formed).

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 solder ball 6 is joined as the external connection terminal of the semiconductor device 1 has been described. However, the present invention is not limited to this. External connection terminals (bump electrodes, solder bumps) made of solder of the semiconductor device 1 can also be formed by supplying solder onto 16. In this case, after supplying solder onto the plurality of lands 16 of each semiconductor device region 32a on the lower surface of the wiring board 31, a solder reflow process is performed, and external connection terminals made of solder are respectively formed on the plurality of lands 16. (Bump electrode, solder bump) can be formed. Also, the external connection terminals (bump electrodes) of the semiconductor device 1 can be formed by plating (solder plating).

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 semiconductor device 1 is preferably lead-free solder that does not contain lead.

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T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 lands 16 of the respective semiconductor device regions 32a on the lower surface 31b of the wiring board 31. In this embodiment, the softening temperature T g of the resin material constituting the wiring substrate 31 (substrate layer 11) (corresponding to the resin material 62 to be described later), the solder reflow temperature (described later solder reflow step S5 Higher than the temperature T f1 ).

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 resin 5a (step S6). In step S6, for example, a laser mark for marking with a laser can be performed, but an ink mark for marking with ink can also be performed. Alternatively, the solder ball 6 connecting step in step S5 may be performed after the order of the solder ball 6 connecting step in step S5 and the marking step in step S6 are interchanged and the marking step in step S6 is performed. Moreover, if unnecessary, the marking process of step S6 can also be skipped.

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 semiconductor device regions 32a) 32b between the semiconductor device regions 32a. Then, dicing (cutting, cutting) is performed from the lower surface 31b side of the wiring board 31 to cut (divide) the sealing body 41 (the wiring board 31 and the sealing resin 5a) (step S7). For example, in step S7, the dicing process by the dicing blade 43 can be performed in a state where the upper surface 5b of the sealing resin 5a is attached to the package fixing tape (fixing tape) 42 and the sealing body 41 is fixed. Thereby, as shown in FIG. 14, the sealing body 41 (the wiring substrate 31 and the sealing resin 5a) is cut along the dicing region 32b, and each semiconductor device region 32a (CSP region) is individually ( The separated semiconductor device 1 (CSP) is cut and separated (divided). That is, the sealing body 41 (the wiring board 31 and the sealing resin 5a) is cut and divided into each semiconductor device region 32a, and the semiconductor device 1 is formed from each semiconductor device region 32a.

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 semiconductor device 1 as shown in FIGS. 1 to 6 can be manufactured by cutting and dividing. The wiring substrate 31 cut and separated (divided) into each semiconductor device region 32a corresponds to the wiring substrate 3, and the sealing resin 5a cut and separated (divided) into each semiconductor device region 32a corresponds to the sealing resin 5. To do.

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 semiconductor device 1 according to the present embodiment can be used by being mounted on a mounting board (wiring board, circuit board, external board, motherboard) 51 that is a wiring board for mounting the semiconductor device 1. FIG. 15 is a process flow diagram showing a mounting process of the semiconductor device 1 of the present embodiment. FIG. 16 is a side view showing a state where the semiconductor device 1 according to the present embodiment is solder-mounted on a mounting board (wiring board) 51.

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 substrate 51 has terminals (electrodes, conductor patterns) 52 formed on the upper surface (main surface on the side where the semiconductor device 1 is mounted) 51a. A solder resist layer (insulating film, insulating resist layer) (not shown) is formed on the upper surface 51a of the mounting substrate 51, and the terminals 52 are exposed from the openings of the solder resist layer.

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 semiconductor device 1 is prepared (manufactured) as in steps S1 to S7 (FIGS. 8 to 14) (step S11), and the semiconductor device 1 is mounted on the mounting substrate 51 (step S12). When the semiconductor device 1 is mounted on the mounting substrate 51, the plurality of lands 16 of the semiconductor device 1 are respectively connected to the plurality of terminals 52 on the upper surface 51a of the mounting substrate 51 via the solder balls 6, as shown in FIG. Joined and electrically connected.

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 semiconductor device 1 on the mounting substrate 51, for example, the semiconductor device 1 is placed on the upper surface 51a of the mounting substrate 51 so that the solder balls 6 of the semiconductor device 1 and the terminals 52 of the mounting substrate 51 face each other. After that, solder reflow processing is performed. The temperature of the solder reflow process at this time corresponds to a solder reflow temperature Tf2 described later. By this solder reflow process, the solder ball 6 is melted and re-solidified, whereby the semiconductor device 1 and the mounting substrate 51 are joined and fixed by the solder ball 6, and the land 16 of the semiconductor device 1 and the terminal 52 of the mounting substrate 51 are fixed. Are electrically connected via the solder balls 6.

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 semiconductor device 1, solder paste or the like is supplied (applied) onto the terminals 52 of the mounting substrate 51, and the solder balls 6 of the semiconductor device 1 and the terminals 52 of the mounting substrate 51 are connected. It is also possible to arrange the semiconductor device 1 on the mounting substrate 51 so as to face each other through the solder paste, and then perform a solder reflow process. In this case, the solder balls 6 and the solder paste are melted and re-solidified and integrated by the solder reflow process, and the solder balls 6 after the semiconductor device 1 is mounted on the mounting substrate 51 are obtained.

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T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 solder balls 6 of the semiconductor device 1 can function as external connection terminals (external terminals) of the semiconductor device 1, and the semiconductor device 1 is mounted on the mounting substrate 51 (another wiring substrate) or the like. In doing so, the plurality of lands 16 of the semiconductor device 1 are electrically connected to the plurality of terminals 52 of the mounting substrate 51 (another wiring substrate) via the solder balls 6, respectively. In this embodiment, the softening temperature T g of the resin material constituting the wiring substrate 31 (substrate layer 11) (corresponding to the resin material 62 to be described later), the solder reflowing temperature (described later solder reflow step S12 Higher than the temperature T f2 ).

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 semiconductor device 1 examined by the present inventors will be described.

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 semiconductor device 1 in which the crack 63 is generated by performing the reliability test as shown in FIG. 17 (that is, the semiconductor device 1 observed in step S25). FIG. 20 is a side view (partial enlarged side view) of the main part, and FIG. 20 is a cross-sectional view (partial enlarged cross-sectional view) of the part. FIG. 20 shows a partially enlarged cross-sectional view near the end of the semiconductor device 1. FIG. 18 is a bottom view of the semiconductor device 1, and the crack 63 does not reach the surface of the lower surface 3 b of the wiring substrate 3, but for the sake of easy understanding, the wiring substrate 3 (base material layer) is shown. 11) A hatched area is shown through a plane area where the crack 63 is generated.

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 semiconductor device 1. The conditions of the reliability test performed are as follows.

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 semiconductor devices 1 were heated at 125 ° C. for 24 hours (step S21), and then left to stand at 85 ° C./65% RH for 24 hours (step S22), so that the semiconductor device 1 absorbed moisture. And it heated at 260 degreeC for 10 second (step S23). This step S23 is a heat treatment corresponding to the solder reflow process at the time of mounting the semiconductor device 1 in step 12, and the heating temperature in step S23 is the solder reflow temperature in step 12 (corresponding to a solder reflow temperature Tf2 described later). Same as. Therefore, step 23 can be regarded as a heat treatment in which the mounting process of the semiconductor device 1 in step S12 is performed in a pseudo manner. Then, as a thermal cycle test, cooling at -55 ° C and heating at 150 ° C are repeated (step S24). In the thermal cycle test of step S24, cooling at -55 ° C and heating at 150 ° C were performed for 15 to 30 minutes, respectively, and the time required for raising and lowering the temperature was about 5 minutes.

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 semiconductor devices 1 are prepared, and the above steps S21 to S24 are performed, and the cycle number of the thermal cycle test in step S24 is a predetermined number of times (for example, 100 cycles, 200 cycles, 500 cycles, 700 cycles, 1000 cycles, 2000 cycles). And 3,000 cycles), a predetermined number of semiconductor devices 1 were extracted, and the extracted semiconductor devices 1 were observed in detail (step S25).

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 wiring substrate 3 used in the semiconductor device 1 of the present embodiment is a resin substrate containing a glass woven fabric 61. The base material layer 11 of the wiring board 3 is composed of a glass woven fabric 61 and a resin material 62. That is, the base material layer 11 of the wiring board 3 is obtained by impregnating (impregnating) the resin material 62 into a glass woven fabric 61 formed by knitting glass fibers 61a in a cloth shape. Therefore, the base material layer 11 of the wiring board 3 includes the glass woven fabric 61 and the resin material 62, and is regarded as a resin layer (resin material, resin base material layer, resin substrate) containing the glass woven fabric 61. You can also. When the resin material 62 is an epoxy resin, the wiring substrate 3 is called a glass epoxy substrate (glass epoxy resin substrate).

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 base material layer 11 is formed by the two glass woven fabrics 61 and the resin material 62, the glass weave constituting the base material layer 11 of the wiring board 3 is illustrated. The number of the cloths 61 is not limited to this, and can be changed as necessary. Moreover, a filler etc. can also be contained in the resin material 62 which comprises the base material layer 11 of the wiring board 3 as needed.

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 semiconductor device 1 is observed in the above step S25, when the number of cycles of the thermal cycle test in step S24 increases, cracks 63 that could not be detected in the reliability test that is generally performed become a semiconductor. It was found that this occurred in the wiring board 3 constituting the device 1.

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 crack 63 as shown in FIGS. 18 to 20 becomes a base layer of the wiring board 3 of the semiconductor device 1. 11 occurs. The crack 63 is likely to occur as a state in which the vicinity of the interface between the glass woven fabric 61 and the resin material 62 of the base material layer 11 is peeled in the vicinity (peripheral portion) of the end portion of the wiring board 3.

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 crack 63 is formed in the base material layer 11 of the wiring board 3, the following thing was understood.

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)T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 wiring board 3 is heated to a high temperature state, a minute peeling portion (interface peeling, crack) is formed between the glass woven fabric 61 (glass fiber 61a) and the resin material 62 in the base material layer 11 (interface). appear. It has been found that this minute peeling portion occurs when the temperature becomes equal to or higher than the softening temperature (phase transition temperature) Tg of the resin material 62 of the base material layer 11 of the wiring board 3. When a thermal cycle test is performed in a state where such a minute peeled portion is generated, the minute peeled portion is caused by the stretching / shrinking action by repeated heating (expansion) and cooling (shrinking), particularly by the shrinking action during cooling. Is the starting point, and the separation (interface) between the glass woven fabric 61 (glass fiber 61a) and the resin material 62 in the base material layer 11 is promoted, and the resin material 62 solidifying the glass woven fabric 61 is cracked. Will occur. The crack resulting from this minute peeling part grows by the repetition of the expansion / contraction by the thermal cycle test of step S24, and reaches the crack 63 (state in which the base material layer 11 is partially separated).

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)T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Tよりも高くする(すなわちT>Tとする)。 In order to increase the reliability of the semiconductor device 1, it is desirable that the crack 63 does not occur in the wiring board 3 even if the number of cycles of the thermal cycle test in step S24 is increased. For this purpose, it is effective to suppress the occurrence of the minute peeling portion. Therefore, in the present embodiment, the softening temperature (phase transition temperature) T g the external connection terminals of the semiconductor device 1 of the resin material 62 constituting the base material layer 11 of the wiring board 3 (the ball 6 solder in this case) The melting point T 0 of the solder to be formed is set higher (that is, T g > T 0 is set).

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 resin material 62 constituting the base material layer 11 of the wiring board 3.

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T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T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Tよりも低い温度から軟化温度Tよりも高い温度に加熱したとき、軟化温度T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)T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T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T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 resin material 62 is a temperature at which the amorphous resin (noncrystalline plastic) constituting the resin material 62 undergoes a phase transition, and is a temperature at which a change similar to the melting point occurs characteristically. In the softening temperature T g, the phase transition, physical properties such as thermal expansion coefficient and elastic modulus varies discontinuously. For example, when heated from the softening temperature T g lower temperature than the softening temperature T g higher temperature than at the softening temperature T g, the coefficient of thermal expansion increases discontinuously, the elastic modulus decreases discontinuously. Therefore, the softening temperature (phase transition temperature) Tg of the resin material 62 is a temperature at which the resin material 62 undergoes phase transition, is a temperature at which the resin material 62 softens, and corresponds to the glass transition temperature in the case of glass. It is. Softening temperature T g of the resin material 62 may be due to TMA (thermomechanical analysis) is measured. Softening temperature T g of the resin material 62 constituting the base material layer 11 of the wiring board 3 are those determined by the resin constituting mainly resin material 62 itself, determined by such a filler as glass woven fabric 61 and resin material 62 It is not a thing.

樹脂材料62の軟化温度T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Tを制御することができる。 The softening temperature Tg of the resin material 62 can be controlled by adjusting the material constituting the resin material 62. For example, the resin material 62 can be made of a resin obtained by mixing BT resin (BT resin) and epoxy resin (epoxy resin). The BT resin is a resin (resin) formed by mixing a B component (bismaleimide) and a T component (triazine). Such as by adjusting the mixing ratio of the three principal components (bismaleimide and triazine and epoxy resin), it is possible to control the softening temperature T g of the resin material 62.

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T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 semiconductor device 1, the softening temperature T g of the resin material 62 of the wiring board 3 base layer 11 (31).

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 semiconductor device 1, there is a process in which the wiring board 3 (31) is heated. For example, heating at the time of die bonding in step S2 (heating for curing the adhesive 8), heating at the time of wire bonding in step S3 (heating for promoting the thermocompression bonding of the bonding wire 4), sealing at step S4 There are heating in the resin 5a forming step (heating when the sealing resin material is introduced and heating for curing the sealing resin material), and heating when forming the external connection terminal in step S5 (heating during solder reflow). . Furthermore, even after the semiconductor device 1 is manufactured, there is a heating process (heating during solder reflow) when mounting the semiconductor device 1 in step S12. An example of the heating temperature of these heating steps is shown in FIG. The die bonding temperature T DB shown in FIG. 21 corresponds to the heating at the time of die bonding in step S2 (heating for curing the adhesive 8), and the wire bonding temperature TWB is the heating at the time of wire bonding in step S3. Corresponding to the temperature, the resin sealing temperature TMD corresponds to the heating temperature of the sealing resin 5a forming step in step S4. The solder reflow temperature T f1 shown in FIG. 21 corresponds to the solder reflow temperature at the time of forming the external connection terminal (here, the solder ball 6) in step S5, and the solder reflow temperature T f2 Corresponds to the solder reflow temperature when mounting.

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T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T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Tとが示されている。 Further, in FIG. 21, the softening temperature T g of the resin material 62 of the wiring board 3 of this embodiment (31), the resin material of the wiring substrate of the first comparative example (corresponding to the resin material 62) a softening temperature T g, and the softening temperature T g of the resin material of the wiring substrate of the second comparative example (corresponding to the resin material 62) is shown.

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T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>T>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T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>T>TDB,TMD)。 As shown in FIG. 21, in the first comparative example, the softening temperature T g of the resin material 62 of the base material layer 11 of the wiring board 3 (31) is changed to the die bonding temperature T DB , the wire bonding temperature T WB, and the resin. While higher than the sealing temperature T MD, unlike the present embodiment, it is lower than the solder reflow temperature T f1, T f2 (T f1 , T f2> T g> T DB, T WB , TMD ). Further, as shown in FIG. 21, in the second comparative example, the softening temperature T g of the resin material 62 of the base layer 11 of the wiring board 3 (31), the die bonding temperature T DB and resin sealing temperature T Although it is higher than MD, unlike the present embodiment, it is lower than the wire bonding temperature TWB and the solder reflow temperatures Tf1 , Tf2 ( Tf1 , Tf2 , TWB > Tg > Tg > T DB , T MD ).

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T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T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(T>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(T>Tmax)する。 In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 21, the softening temperature T g by configuring the resin material 62 by a resin that is high, the resin material 62 of the base layer 11 of the wiring board 3 (31) the softening temperature T g, the die bonding temperature T DB, higher than the wire bonding temperature T WB, resin sealing temperature T MD and the solder reflow temperature T f1 (T g> T DB , T WB, T MD, T f1) is doing. That is, it is higher than the maximum temperature T max during the manufacturing process of the semiconductor device 1 (T g > T max ).

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T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(T>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(T>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T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 semiconductor device 1 is the solder reflow temperature T f1 when the external connection terminal (here, the solder ball 6) is formed on the wiring board 31 in step S5. In particular, when lead-free solder is used, since lead-free solder has a high melting point, the solder reflow temperature T f1 in step S5 becomes the maximum temperature T max during the manufacturing process of the semiconductor device 1. Therefore, in the present embodiment, the wiring board 3 (31) of the softening temperature T g of the resin material 62 of the base layer 11, the wiring board 3 (31) to the terminal for a plurality of external connection (solder balls here 6 ) Is higher than the solder reflow temperature T f1 when forming (T g > T f1 ), and thereby higher than the maximum temperature T max during the manufacturing process of the semiconductor device 1 (T g > T max ). That is, during the manufacture of the semiconductor device 1, the wiring board 3 (31) is prevented from reaching a temperature equal to or higher than the softening temperature Tg of the resin material 62 constituting the base material layer 11 of the wiring board 3 (31).

また、本実施の形態では、図21に示されるように、軟化温度T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T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(T>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T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 resin material 62, the softening of the resin material 62 of the base layer 11 of the wiring board 3 (31) the temperature T g, is higher than the solder reflow temperature T f2 when a semiconductor device is mounted (T g> T f2). That is, when the semiconductor device 1 is mounted in step S <b> 12, the wiring board 3 is prevented from reaching a temperature equal to or higher than the softening temperature Tg of the resin material 62 constituting the base material layer 11 of the wiring board 3.

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T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T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T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 resin material 62 of the wiring board 3 base layer 11 (31), "the first comparative example" and "second comparison example FIG. 17 shows the result of the reliability test as shown in FIG. 17 described above for the semiconductor device (corresponding to the semiconductor device 1) having the three types of relations. Then, every time when the number of cycles of the thermal cycle test of Step 24 becomes 0, 1000, 2000 and 3000, 6 pieces are extracted and observed in Step 25, and the number of samples in which the crack 63 is generated (out of 6) The number of samples in which the crack 63 has occurred is shown in FIG.

「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)T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)T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 wiring board 3 constituting the semiconductor device becomes a temperature equal to or higher than the softening temperature (phase transition temperature) Tg of the resin material 62 of the base material layer 11 of the wiring board 3. In the “second comparative example”, as can be seen from FIG. 21, heating in step S3 (wire bonding process) and heating in step S5 (solder reflow process for forming the external connection terminals) By the heating in step 23 (heat treatment corresponding to the mounting process in step S12), the wiring board 3 constituting the semiconductor device has a softening temperature (phase transition temperature) T g of the resin material 62 of the base material layer 11 of the wiring board 3. It becomes the above temperature.

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)T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 fabric 61 in the base material layer 11 of the wiring board 3 when the temperature becomes equal to or higher than the softening temperature (phase transition temperature) Tg of the resin material 62 of the base material layer 11 of the wiring board 3. At the interface between the (glass fiber 61a) and the resin material 62, a minute peeled portion is generated. For this reason, in the semiconductor devices of the “first comparative example” and the “second comparative example”, the minute peeling portion is generated in the base material layer 11 of the wiring board 3 by step S23. The thermal cycle test of step S24 is performed in a state where such a minute peeled portion is generated. In the stage before the thermal cycle test in step S24, the peeled portion is minute. However, when the thermal cycle test is performed in step S24, the glass woven fabric 61 in the base material layer 11 starts from this minute peeled portion due to the stretching / shrinking action by repeated heating (expansion) and cooling (shrinking). Separation between the (glass fiber 61a) and the resin material 62 is promoted, and a crack is generated in the resin material 62 solidifying the glass woven fabric 61, and this crack grows to generate a crack 63 (part of the base material layer 11). Will be separated). Accordingly, as shown in FIG. 23, in the semiconductor devices of “first comparative example” and “second comparative example”, the number of cycles of the thermal cycle test in step 24 is increased to some extent (from 1000 to 2000 times). Then, a crack 63 is generated in the wiring board 3.

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 semiconductor device 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 23, even if the number of cycles of the thermal cycle test in step 24 is increased (even 3000 times), The crack 63 hardly occurs, and the crack 63 finally occurs in the wiring substrate 3 after the number of thermal cycles exceeds 3000 times. The reason is as follows.

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)T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 semiconductor device 1 of the present embodiment is heated during the manufacturing process (steps S1 to S7) of the semiconductor device 1 and step 23 (heat treatment corresponding to the mounting process of step S12). in the heating, the wiring board 3 of the semiconductor device 1 does not enter the softening temperature (phase transition temperature) T g above temperature of the resin material 62 of the base layer 11 of the wiring board 3. For this reason, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the wiring substrate is used in the heating in the manufacturing process (steps S1 to S7) of the semiconductor device 1 and the heating in step 23 (heat treatment corresponding to the mounting process in step S12). The above-described minute peeling portion does not occur at the interface between the glass woven fabric 61 (glass fiber 61a) and the resin material 62 in the three base material layers 11. Therefore, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the minute peeling portion that occurs in the “first comparative example” and the “second comparative example” occurs in the wiring board 3 by step S23. However, the thermal cycle test of step S24 is performed in a state where such a minute peeling portion does not occur. Thereby, even if the heating (expansion) and the cooling (shrinking) by the thermal cycle in step S24 are repeated, the above-described minute peeling portion that becomes the base point of the crack 63 does not occur, so the formation of the crack 63 in the wiring board 3 is achieved. (Generation, generation) can be suppressed or prevented. For this reason, as shown in FIG. 23, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, even if the number of cycles of the thermal cycle test in step 24 increases (even 3000 times), The occurrence of the crack 63 can be suppressed or prevented. Therefore, the resistance to the thermal cycle can be improved, and the reliability of the semiconductor device 1 can be improved.

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T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Tよりも高く(T>T)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T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(T>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Tを、半導体装置1の製造工程中の最高温度Tmaxよりも高く(T>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 resin material 62 constituting the wiring board 3 of the semiconductor device 1 (base layer 11) of the semiconductor device 1 of the external connection terminals (solder balls here The melting point T 0 of the solder constituting 6) is higher (T g > T 0 ). Therefore, the softening temperature T g of the resin material 62 constituting the wiring board 3 (base layer 11) of the external connection terminal to the wiring board 3 (31) (here, the solder balls 6) solder for forming the It can be higher than the reflow temperature T f1 (T g > T f1 ). Therefore, the softening temperature T g of the resin material 62 constituting the wiring board 3 (the base layer 11) be set higher than the maximum temperature T max during the process of manufacturing the semiconductor device 1 (T g> T max) it can. As a result, during the manufacturing process of the semiconductor device 1 (steps S1 to S7), the minute peeling portion serving as the base point of the crack 63 is the glass woven fabric 61 (glass fiber 61a) in the base material layer 11 of the wiring board 3. It is possible to suppress or prevent occurrence at the interface between the resin material 62 and the resin material 62. Therefore, even if a thermal cycle is applied to the semiconductor device 1, it is possible to suppress or prevent the occurrence of cracks 63 in the wiring substrate 3 of the semiconductor device 1, improve the resistance to the thermal cycle, and improve the reliability of the semiconductor device 1. Can be improved.

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T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Tよりも高く(T>T)することで、樹脂材料62の軟化温度T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(T>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 resin material 62 constituting the wiring board 3 of the semiconductor device 1 (base layer 11) of external connection terminals of the semiconductor device 1 (here the solder balls 6) Is higher than the melting point T 0 of the solder that constitutes (T g > T 0 ), so that the softening temperature T g of the resin material 62 is higher than the solder reflow temperature T f2 when the semiconductor device 1 is mounted (T g > T f2 ). Thereby, during the mounting process of the semiconductor device 1 (step S12), the minute peeling portion that becomes the base point of the crack 63 is the glass woven fabric 61 (glass fiber 61a) in the base material layer 11 of the wiring substrate 3 and the resin. Occurrence at the interface with the material 62 can be suppressed or prevented. Therefore, even if a thermal cycle is applied to the semiconductor device 1 after the semiconductor device 1 is mounted, the generation of cracks 63 in the wiring substrate 3 of the semiconductor device 1 can be suppressed or prevented, and the resistance to the thermal cycle is improved. The reliability of the semiconductor device 1 can be improved.

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 semiconductor device 1 are formed of lead-free solder, the solder reflow temperatures Tf1 and Tf2 are higher (for example, compared to the case of using lead-containing solder) (About 260 ° C.).

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T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T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 crack 63 of the resin material 62 of the present invention's heading substrate layer 11, when it is intended to lead-free solder of the wiring board 3 (31 softening temperature T g of the resin material 62 of the base layer 11 of) is becomes lower than the solder reflow temperature T f1, T f2 which is higher by using a lead-free solder.

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T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(T>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Tは、260℃よりも高く(T>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Tを260℃よりも高く(T>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 semiconductor device 1 are preferably formed of lead-free solder having a high melting point, but the base layer 11 of the wiring substrate 3 (31) is formed. softening temperature T g of the resin material 62, rather than the solder reflow temperature T f1, T f2 which is higher by using a lead-free solder, even higher (T g> T f1, T f2) to. For example, the solder reflow temperatures T f1 and T f2 are set to 260 ° C. (T f1 , T f2 = 260 ° C.) by forming the external connection terminals (here, the solder balls 6) of the semiconductor device 1 with lead-free solder. If the softening temperature T g of the resin material 62 of the wiring board 3 base layer 11 (31) is higher than 260 ℃ (T g> 260 ℃ ) to. Thus, even if lead-free solder having a melting point higher than that of lead-containing solder is used for the external connection terminal (here, solder ball 6) of the semiconductor device 1, during the manufacturing process and the mounting process of the semiconductor device 1, It is possible to suppress or prevent the occurrence of the minute peeling portion serving as a base point of the crack 63, to prevent the crack 63 in the wiring substrate 3 due to the thermal cycle, and to improve the reliability of the semiconductor device 1. . The wiring if substrate 3 (31) higher than 260 ° C. The softening temperature T g of the resin material 62 of the base layer 11 of (T g> 260 ° C.), the semiconductor device for external connection terminals (solder here 1 The solder for mounting the balls 6) and the semiconductor device 1 can be made lead-free.

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α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αとの差を、封止樹脂5の熱膨張係数αに対して20%以下(|(α−α)/α|≦0.2)とすることが好ましい。封止樹脂5の熱膨張係数α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α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 resin 5 and the thermal expansion coefficient α 2 of the resin material 62 constituting the wiring board 3 (base material layer 11 thereof) is further sealed. It is preferable to be 20% or less (| (α 1 −α 2 ) / α 1 | ≦ 0.2) with respect to the thermal expansion coefficient α 1 of the stop resin 5. Thermal expansion coefficient alpha 1 of the sealing resin 5 may be controlled to a desired value, such as by adjusting the material constituting the sealing resin 5, the resin constituting the wiring board 3 (base layer 11) of The thermal expansion coefficient α 2 of the material 62 can be controlled to a desired value by adjusting the material constituting the resin material 62.

本実施の形態では、封止樹脂5の熱膨張係数α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αとの差を、小さく、好ましくは封止樹脂5の熱膨張係数α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 resin 5 and the thermal expansion coefficient α 2 of the resin material 62 constituting the wiring board 3 (base material layer 11 thereof) is small, preferably sealed. by relative thermal expansion coefficient alpha 1 of the resin 5 to 20% or less, when subjected to heat cycle test in step S24, the heating wiring board 3 by Shin contracting action due to repeated (expansion) and cooling (contraction) It is possible to reduce the stress generated in. Thereby, the stress applied to the wiring board 3 in the thermal cycle test in step S24 can be reduced. For this reason, even if a thermal cycle is applied to the semiconductor device 1, the generation of cracks 63 in the wiring substrate 3 of the semiconductor device 1 can be more accurately suppressed or prevented, and the resistance to the thermal cycle is further improved. 1 can be further improved.

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T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α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 resin material 62 of the base layer 11 of the wiring board 3 (31), during the manufacturing process and the mounting process of the semiconductor device 1, the cracks It is possible to prevent the minute peeling portion serving as the base point of the 63 from occurring in the wiring board 3 (31), thereby preventing the formation of the crack 63 due to the thermal cycle. Further, by controlling the thermal expansion coefficient alpha 2 of the resin material 62 constituting the wiring board 3 (the base layer 11 of), to reduce the stress applied to the wiring board 3 by thermal cycles, further the formation of cracks 63 Can be prevented.

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 semiconductor device 1, and correspond to FIG. 4 and FIG. 6, respectively.

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 semiconductor device 1 shown in FIGS. 24 and 25, the solder resist layer 14 is formed on the outer peripheral portion (peripheral portion, peripheral portion) of the upper surface 3a (11a) of the wiring substrate 3 (the base material layer 11 constituting the wiring substrate 3). The outer peripheral part (peripheral part, peripheral part) of the upper surface 11 a of the base material layer 11 of the wiring substrate 31 is in contact with (in contact with or in close contact with) the sealing resin 5. Other configurations and manufacturing steps are the same as those of the semiconductor device 1 shown in FIGS.

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 semiconductor device 1 shown in FIG. 24 and FIG. 25, a solder resist is formed on the outer peripheral portion (at least a part of the base layer 11, particularly an extension region of the connection terminal 15 formation region) of the base material layer 11 constituting the wiring substrate 3. By forming the layer 14 in contact with the sealing resin 5, the adhesion between the base material layer 11 of the wiring substrate 31 and the sealing resin 5 can be further improved on the side surface of the semiconductor device 1. it can. Thereby, when the thermal cycle test is performed in step S24, the stress generated in the wiring board 3 due to expansion and contraction can be reduced. Therefore, even if a thermal cycle is applied, the occurrence of cracks 63 in the wiring substrate 3 of the semiconductor device 1 can be more accurately suppressed or prevented, the resistance to the thermal cycle is further improved, and the reliability of the semiconductor device 1 is improved. Further improvement can be achieved.

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 semiconductor device 1, and both correspond to FIG. In FIG. 26, the planar position of the semiconductor chip 2 seen through from the lower surface 3b side of the wiring board 3 is indicated by a dotted line.

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 semiconductor chip 2 but also in a region other than the region below the semiconductor chip 2 on the lower surface 3 b of the wiring substrate 3. This corresponds to the semiconductor device 1 (so-called fan-in / out package). In FIG. 27, all external connection terminals (here, solder balls 6) are formed in the lower region of the semiconductor chip 2 on the lower surface 3 b of the wiring substrate 3, and external connection is performed in the region other than the lower portion of the semiconductor chip 2. This corresponds to the semiconductor device 1 (so-called fan-in package) in which terminals (here, solder balls 6) are not formed.

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D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 semiconductor device 1 of FIG. 26 with the semiconductor device 1 of FIG. 27, the semiconductor device 1 of FIG. 27 is different from the end (side surface) of the semiconductor chip 2 to the end of the wiring substrate 3 (semiconductor device 1). distance D 1 of the up side) becomes shorter. Therefore, in the semiconductor device 1 in FIG. 27, the portion that expands and contracts in the thermal cycle as in step S24 is shorter than in the semiconductor device 1 in FIG. 26, and the stress applied to the wiring board 3 by the thermal cycle increases. . Therefore, the crack 63 as described above is more likely to occur in the semiconductor device 1 of FIG. 27 than in the semiconductor device 1 of FIG. Therefore, the present embodiment is effective for both the semiconductor device 1 shown in FIG. 26 and the semiconductor device 1 shown in FIG. 27. However, the semiconductor device 1 shown in FIG. If applied, it is more effective.

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D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D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D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 semiconductor chip 2 wires from (side) substrate 3 (semiconductor device 1) is a distance D 1 of the up (side) short portion is shortened to stretch in thermal cycles such as in step S24, The stress applied to the wiring board 3 is increased by the thermal cycle. Therefore, a crack 63 as described above, the distance D 1 is short semiconductor device, i.e. easy to occur in the semiconductor device of the CSP (Chip Size Package) form. For this reason, in this embodiment, a distance D 1 from the end (side surface) of the CSP-type semiconductor device, for example, the semiconductor chip 2 to the end portion (side surface) of the wiring substrate 3 (semiconductor device 1) is 0.65 mm or less. If applied to this semiconductor device (CSP type semiconductor device), the effect is greater.

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.

本発明の一実施の形態である半導体装置の上面図である。It is a top view of the semiconductor device which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の下面図である。It is a bottom view of the semiconductor device which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の側面図である。It is a side view of the semiconductor device which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態である半導体装置の平面透視図である。It is a plane perspective view of the semiconductor device which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態である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。It is a manufacturing process flowchart which shows the manufacturing process of the semiconductor device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the manufacturing process of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 図8に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 9 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 8; 図9に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 10 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 9; 図10に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 11 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 10; 図11に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 11; 図12に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 12; 図13に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。FIG. 14 is an essential part cross sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following FIG. 13; 本発明の一実施の形態の半導体装置の実装工程を示すプロセスフロー図である。It is a process flowchart which shows the mounting process of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態の半導体装置のを実装基板に半田実装した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which solder-mounted the semiconductor device of one embodiment of this invention to the mounting board | substrate. 信頼性試験の説明図である。It is explanatory drawing of a reliability test. 図17の信頼性試験を行った後の半導体装置の下面図である。FIG. 18 is a bottom view of the semiconductor device after the reliability test of FIG. 17 is performed. 図17の信頼性試験を行った後の半導体装置の要部側面図である。FIG. 18 is a side view of a main part of the semiconductor device after the reliability test of FIG. 17 is performed. 図17の信頼性試験を行った後の半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device after performing the reliability test of FIG. 半導体装置の製造工程および実装工程の各工程温度と、配線基板の基材層の樹脂材料の軟化温度を示すグラフである。It is a graph which shows each process temperature of the manufacturing process and mounting process of a semiconductor device, and the softening temperature of the resin material of the base material layer of a wiring board. 半田リフロー工程の温度曲線の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the temperature curve of a solder reflow process. 図17のような信頼性試験の結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of the reliability test like FIG. 本発明の他の実施の形態である半導体装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor device which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態である半導体装置の平面透視図である。It is a plane perspective view of the semiconductor device which is other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施の形態である半導体装置の下面図である。It is a bottom view of the semiconductor device which is other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施の形態である半導体装置の下面図である。It is a bottom view of the semiconductor device which is other embodiments of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Semiconductor device 2 Semiconductor chip 2a Electrode 2b Front surface 2c Back surface 3 Wiring board 3a Upper surface 3b Lower surface 4 Bonding wire 5, 5a Sealing resin 5b Upper surface 6 Solder ball 8 Adhesive 11 Base material layer 11a Upper surface 11b Lower surface 12, 12a, 12b, 12c Conductor layer 14 Solder resist layer 15 Connection terminal 16 Land 19a, 19b Opening 31 Wiring substrate 31a Upper surface 31b Lower surface 32a Semiconductor device region 32b Cutting region 41 Sealing body 42 Package fixing tape 43 Dicing blade 51 Mounting substrate 51a Upper surface 52 Terminal 61 Glass woven fabric 61a Glass fiber 62 Resin material 63 Crack

Claims (20)

第1主面と、前記第1主面の反対側の第2主面と、前記第1主面に形成された複数の第1電極と、前記第2主面に形成された複数のランド部とを有する配線基板と、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項3記載の半導体装置において、
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.
請求項3記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項1記載の半導体装置において、
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.
請求項13記載の半導体装置において、
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.
(a)第1主面と、前記第1主面の反対側の第2主面とを有し、前記第1主面に複数の第1電極を、前記第2主面に複数のランド部を有する前記配線基板を準備する工程、
(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).
請求項15記載の半導体装置の製造方法において、
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).
請求項15記載の半導体装置の製造方法において、
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.
請求項15記載の半導体装置の製造方法において、
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.
請求項15記載の半導体装置の製造方法において、
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.
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
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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