JP2008196990A - 半導体装置及び複合基板 - Google Patents

Abstract

【課題】テスト用パッドを設けても高密度実装が可能な半導体装置及び複合基板を提供する。
【解決手段】複合基板１０は、複数のテストパッド１０１を有する４つのテストパッド部１０ａ、半導体チップ１２が搭載されるダイパッド１１を有するリジット基板部１０ｂ、リジット基板部１０ｂとリジット基板部１０ｂを接続するフレキシブル基板部１０ｃ、及び配線パターン１０３の内側端に設けられた４つの三角形状のボンディングパッド１０ｄを備えている。半導体チップ１２及びリジット基板部１０ｂを覆うようにしてモールド樹脂１３が設けられ、このモールド樹脂１３の側面に添ってフレキシブル基板部１０ｃが折り曲げられ、４つのテストパッド部１０ａがモールド樹脂１３の上面に展開され、接着剤等により固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、実装状態や動作確認の際に用いられるテスト用パッドを備えた半導体装置及び複合基板に関する。

半導体装置においては、ハンダ付けの状態や動作を電気的に確認するために、検査（テスト）用パッドが印刷配線基板や半導体装置に設けられているものがある。

従来より、半導体装置においては、半導体装置の実装状態や動作を電気的に確認できるようにするため、外部の測定装置が接続されるテスト用パッド或いはテスト手段が設けられる場合がある。

例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）と印刷配線基板の間にテスト手段を有するフィルム基板を設け、相互間をリフロー半田付けし、フィルム基板に設けたテスト手段によりＢＧＡの各端子の信号をテストするフィルム基板がある（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の信号線に対して電気的に接続された導電性の複数の検査用パッドを電子部品に設け、該電子部品を搭載するプリント基板には検査用パッドを設けず、プリント基板の回路や部品の高密度化を図れるようにした電子部品及びプリント基板がある（例えば、特許文献２参照）。

更に、ＢＧＡパッケージの下面に設けられた半田ボールに対向させ、かつ半田ボールの端子にパッケージ内で電気的に接続されるようにしてＢＧＡパッケージの上面に金属から成る複数の雌ねじを設け、雌ねじにアナライザを接続することで、断層Ｘ線試験等を不要にした半導体装置がある（例えば、特許文献３参照）。
特開平１０−３２３８５号公報 特開平１１−１６３２１１号公報 特開２００１−３３７１２９号公報

本発明の目的は、テスト用パッドを設けても高密度実装が可能な半導体装置及び複合基板を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の半導体装置及び複合基板を提供する。

［１］リジット基板部、前記リジット基板部に接続されたフレキシブル基板部、及び前記フレキシブル基板部に接続されたテストパッド部からなる複合基板と、前記リジット基板部に搭載された半導体チップと、前記半導体チップを覆うようにして前記リジット基板部上に設けられたモールド樹脂と、前記フレキシブル基板部を前記モールド樹脂の上面を覆うように折り曲げることにより前記テストパッド部が前記モールド樹脂の上面に配設されたとき、上方に露出するようにして前記テストパッド部に設けられた導電性の複数のテストパッドと、を備えたことを特徴とする半導体装置。

［２］前記テストパッド部は、前記フレキシブル基板部の各辺から概ね三角形に突出する外形を有し、前記複数のテストパッドと前記リジット基板部の導電部とを接続する配線パターンを有することを特徴とする前記［１］に記載の半導体装置。

［３］前記テストパッド部は、固定治具によって前記モールド樹脂に固定されていることを特徴とする前記［１］に記載の半導体装置。

［４］前記テストパッド部は、前記複数のテストパッドを有する領域が前記リジット基板部と同等の硬質な材料からなることを特徴とする前記［１］に記載の半導体装置。

［５］前記テストパッド部は、前記モールド樹脂に立設されたピンに係止されていることにより固定されることを特徴とする前記［１］に記載の半導体装置。

［６］前記テストパッド部は、前記複数のテストパッドに絶縁させて設けられたグランド層を備えたことを特徴とする前記［２］に記載の半導体装置。

［７］前記グランド層は、前記テストパッド部の相互間が導電性の部材により接続されていることを特徴とする前記［６］に記載の半導体装置。

［８］リジット基板部、前記リジット基板部に接続されたフレキシブル基板部、及び前記フレキシブル基板部に接続されると共に導電性の複数のテストパッドを有したテストパッド部からなる複合基板と、前記リジット基板部に搭載された半導体チップと、前記半導体チップを覆うようにして前記リジット基板部上に設けられたモールド樹脂と、を備えたことを特徴とする半導体装置。

［９］半導体チップが搭載されるダイパッドを有するリジット基板部と、前記リジット基板部に接続されたフレキシブル基板部と、前記フレキシブル基板部に接続されると共に導電性の複数のテストパッドを有したテストパッド部と、を備えたことを特徴とする複合基板。

請求項１の半導体装置によれば、テストパッドがモールド樹脂の上面に収まり、印刷配線基板上のテストパッドが不要となり高密度実装が可能になる。

請求項２の半導体装置によれば、複数のテストパッド部をモールド樹脂の上面で相互間に隙間が生じないように配設することができる。

請求項３の半導体装置によれば、固定治具によってテストパッド部をモールド樹脂の上面に固定することができる。

請求項４の半導体装置によれば、テストパッド部が、モールド樹脂の表面から浮き上がったり、起伏が生じるのを防止することができる。

請求項５の半導体装置によれば、テストパッド部をピンによりモールド樹脂に固定することができる。

請求項６の半導体装置によれば、グランド層により外来ノイズの侵入を軽減することができる。

請求項７の半導体装置によれば、導電性の部材を介してテストパッド部の相互間のグランド電位を同レベルにすることができ、請求項６よりさらに外来ノイズの侵入を軽減することができる。

請求項８の半導体装置によれば、テストパッドをリジット基板部側に設ける必要がなくなり、高密度実装が可能になる。

請求項９の複合基板によれば、テストパッドをリジット基板部側に設ける必要がなくなり、高密度実装が可能になる。

［第１の実施の形態］
（半導体装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。また、図２は、複合基板の詳細を示す平面展開図である。

半導体装置１は、複合基板１０と、この複合基板１０上に実装された半導体チップ１２と、半導体チップ１２及び複合基板１０の所定領域を覆うようにして一定の厚みに設けられたモールド樹脂１３とを備えて構成されている。

複合基板１０は、例えば、ポリイミド樹脂を用いて構成されており、図１の（ｂ）及び図２に示すように、導電性の複数のテストパッド１０１を有してモールド樹脂１３の上面に配置されるテストパッド部１０ａと、半導体チップ１２が搭載されるダイパッド１１を有するリジット基板部１０ｂと、リジット基板部１０ｂに接続されたフレキシブル基板部１０ｃと、配線パターン１０３の内側（ダイパッド１１側）の端部に設けられたボンディングパッド１０ｄを備えて構成されている。

テストパッド部１０ａは、上記複数のテストパッド１０１と、基材となる絶縁フィルム１０２と、絶縁フィルム１０２の片面に所定のパターンで設けられると共に、端部にテストパッド１０１が設けられている配線パターン１０３とを備えている。

リジット基板部１０ｂは、多層構造を有し、例えば、フッ素樹脂、ガラスエポ樹脂、セラミック等を用いて構成されていると共に、他の基板に実装するための複数の半田ボール１４が下面に所定の配列で設けられたＢＧＡ構造を有している。

フレキシブル基板部１０ｃは、例えば、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム等からなり、片面に配線パターン１０３が設けられている。

半導体チップ１２は、上面に複数の電極（図示せず）を有し、この電極とリジット基板部１０ｂ上の配線パターンの端部に設けられた複数のボンディングパッド（図示せず）とが、複数のボンディングワイヤ１５で接続されている。

（半導体装置の組立方法）
まず、複合基板１０のリジット基板部１０ｂの下面（半導体チップの非搭載面）の電極パッド（図示せず）に半田ボール１４を溶着処理すると共に、半導体チップ１２をダイパッド１１に搭載し、リフローする。なお、半田ボール１４は最終工程で取り付けても良い。

次に、半導体チップ１２の上部電極（図示せず）と複合基板１０上のボンディングパッド（図示せず）とが、ボンディングワイヤ１５によって接続される。

次に、テストパッド部１０ａを図２のように展開したまま、リジット基板部１０ｂ及び半導体チップ１２上にモールド樹脂１３を所定の高さに充填して、樹脂封止を行う。

モールド樹脂１３が硬化後、テストパッド部１０ａ同士の突き合わせ面またはモールド樹脂１３の上面に接着剤を塗布し、接着剤が乾燥しないうちに４つのフレキシブル基板部１０ｃをモールド樹脂１３に添って上方向へ折り曲げ、４つのテストパッド部１０ａを、それらの合わせ目がＸ字形になるようにしてモールド樹脂１３の上面に密着させる。以上により、半導体装置１が完成する。

（半導体装置のテスト）
次に、半導体装置１のテスト手順について説明する。半導体装置１が図１に示す構成の製造段階に達したとき、測定器、例えば、図示しないロジックアナライザのプローブの端子をテストパッド部１０ａのテストパッド１０１に接触させ、その状態を保持する。

次に、上記ロジックアナライザをオンにし、所定の測定を実施し、半導体装置１の実装状態や動作を確認する。

なお、上記実施の形態においては、テストパッド部１０ａが４つからなるものとしたが、所要数のテストパッド１０１及び配線パターン１０３を確保することが可能であれば、長方形からなる２つ、または直角三角形からなる２つからなる構成にすることもできる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。
本実施の形態は、上記第１の実施の形態において、テストパッド部１０ａに代えて、リジット基板部１０ｂと同等の硬い材料、例えば、フッ素樹脂、ガラスエポキシ、セラミック等の材料により構成したテストパッド部１０ｅを用いる構成にしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。また、半導体装置１の組立方法及びテスト方法も、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
（半導体装置の構成）
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正面である。

本実施の形態は、上記第１，第２の実施の形態において、リジット基板部１０ｂに係着された固定治具１６によりテストパッド部１０ａをモールド樹脂１３に固定するようにしたものであり、その他の構成は第１，第２の実施の形態と同様である。また、半導体装置１のテスト方法も、第１の実施の形態と同様である。なお、テストパッド部１０ａは、固定治具１６によって塞がれる部分にはテストパッド１０１は設けられていない。

固定治具１６は、テストパッド部１０ａを保持する部分が、テストパッド部１０ａの合わせ目に合わせたＸ字形を成し、モールド樹脂１３の各側面には２本の縦帯が介在する形状に構成されている。

固定治具１６は、例えば、真鍮、ステンレス等の金属板にプレス加工、曲げ加工等を施して製作されている。

（半導体装置の組立方法）
本実施の形態においては、まず、リジット基板部１０ｂの下面の電極パッド（図示せず）に半田ボール１４を溶着処理すると共に、半導体チップ１２をダイパッド１１に搭載し、リフローする。なお、半田ボール１４は最終工程で取り付けても良い。

次に、半導体チップ１２の上部電極（図示せず）とリジット基板部１０ｂ上のボンディングパッド（図示せず）とが、ボンディングワイヤ１５によって接続される。

次に、テストパッド部１０ａを図２のように展開したまま、リジット基板部１０ｂ及び半導体チップ１２上にモールド樹脂１３を所定の高さに充填して、樹脂封止を行う。

モールド樹脂１３が硬化後、モールド樹脂１３の上面に接着剤を塗布し、この接着剤が乾燥しないうちに４つのフレキシブル基板部１０ｃをモールド樹脂１３の側面に添って上方向へ折り曲げ、４つのテストパッド部１０ａをモールド樹脂１３の上面に密着させたまま、これらを固定治具１６で押さえるようにしてリジット基板部１０ｂに固定する。以上により、半導体装置１が完成する。

［第４の実施の形態］
（半導体装置の構成）
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

本実施の形態は、第１，第２の実施の形態において、テストパッド部１０ａを複数の位置決めピン１７によって固定するようにしたものであり、その他の構成は第１，第２の実施の形態と同様である。

位置決めピン１７は、コーナ部に位置するテストパッド１０１に代えて設け、或いはコーナ部に位置するテストパッド１０１から最も遠くなる場所に設けられる。

（半導体装置の組立方法）
本実施の形態においては、まず、リジット基板部１０ｂの下面の電極パッド（図示せず）に半田ボール１４を溶着処理すると共に、半導体チップ１２をダイパッド１１に搭載し、リフローする。なお、半田ボール１４は最終工程で取り付けても良い。

次に、半導体チップ１２の上部電極（図示せず）とリジット基板部１０ｂ上のボンディングパッド（図示せず）とが、ボンディングワイヤ１５によって接続される。

次に、テストパッド部１０ａを図２のように展開したまま、複数の位置決めピン１７を図示しない治具によってリジット基板部１０ｂ上の所定の位置に位置決めする。この状態のまま、リジット基板部１０ｂ及び半導体チップ１２上にモールド樹脂１３を所定の高さに充填して樹脂封止を行う。

モールド樹脂１３が硬化後、モールド樹脂１３の上面に接着剤を塗布し、この接着剤が乾燥しないうちに４つのフレキシブル基板部１０ｃをモールド樹脂１３に添って上方向へ折り曲げ、４つのテストパッド部１０ａをモールド樹脂１３の上面に密着させた状態で、４つのテストパッド部１０ａを位置決めピン１７に係着する。以上により、半導体装置１が完成する。

なお、位置決めピン１７に代えてネジを用いることもできる。この場合、モールド樹脂１３の上面に４つのテストパッド部１０ａを位置決めしたまま、ネジをモールド樹脂１３にねじ込んでテストパッド部１０ａをモールド樹脂１３に固定する。

［第５の実施の形態］
（半導体装置の構成）
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。

本実施の形態は、第１，第２，第４の実施の形態において、テストパッド部１０ａの表面にグランド（ＧＮＤ）層１８を設け、外来ノイズの影響を低減できるようにしたものであり、その他の構成は第１，第２，第４の実施の形態と同様である。

グランド層１８は、例えば銅箔であり、配線パターンと同様の方法により設けられている。ここでは、グランド層１８を絶縁フィルム１０２の表面に設けるものとしたが、絶縁層を介して配線パターン１０３に積層する構成にしてもよい。

なお、半導体装置１の組立方法及びテスト方法は、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

［第６の実施の形態］
（半導体装置の構成）
図７は、本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

本実施の形態は、第５の実施の形態における４つのテストパッド部１０ａのグランド層１８の相互間を、フレキシブル基板部１０ｃの近傍及びテストパッド部１０ａの頂部で短絡する短絡部１９，２０を設けたものであり、その他の構成は第５の実施の形態と同様である。また、半導体装置１のテスト方法は、第１の実施の形態で説明した通りである。

短絡部１９，２０は、バー状を成した銅箔、銅薄板等の導電性の部材からなり、グランド層１８に半田接続される。

短絡部２０は、銅箔等の金属箔を円形にしたものであり、４つのテストパッド部１０ａの頂部の集合部に設けられる。

なお、第６の実施の形態の構成は、第１，第２，第４の実施の形態に適用することも可能である。この場合、短絡部１９，２０は、テストパッド１０１の内のグランドに接続されたテストパッドに接続する。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。

例えば、第３，第４の実施の形態、及びテストパッド部１０ａを剥離可能に接着した第１，第２，第５，第６の実施の形態において、テスト終了後，テストパッド部１０ａをモールド樹脂１３から取り外し、リジット基板部１０ｂとフレキシブル基板部１０ｃの境界部で切断し、テストパッド部１０ａ及びフレキシブル基板部１０ｃを除去することもできる。これにより、客先には通常の外観による半導体装置として出荷することができる。

また、テストパッド部１０ａ，１０ｅは、モールド樹脂１３の上面全域を占める形状を有するものとしたが、モールド樹脂１３の上面の一部に介在する形状であってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。 図１の複合基板の詳細を示す平面展開図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の正面である。 本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

符号の説明

１ 半導体装置
１０ 複合基板
１０ａ テストパッド部
１０ｂ リジット基板部
１０ｃ フレキシブル基板部
１０ｄ ボンディングパッド
１０ｅ テストパッド部
１１ ダイパッド
１２ 半導体チップ
１３ モールド樹脂
１４ 半田ボール
１５ ボンディングワイヤ
１６ 固定治具
１７ 位置決めピン
１８ グランド層
１９，２０ 短絡部
１０１ テストパッド
１０２ 絶縁フィルム
１０３ 配線パターン

Claims (9)

1. リジット基板部、前記リジット基板部に接続されたフレキシブル基板部、及び前記フレキシブル基板部に接続されたテストパッド部からなる複合基板と、
   前記リジット基板部に搭載された半導体チップと、
   前記半導体チップを覆うようにして前記リジット基板部上に設けられたモールド樹脂と、
   前記フレキシブル基板部を前記モールド樹脂の上面を覆うように折り曲げることにより前記テストパッド部が前記モールド樹脂の上面に配設されたとき、上方に露出するようにして前記テストパッド部に設けられた導電性の複数のテストパッドと、
   を備えたことを特徴とする半導体装置。
2. 前記テストパッド部は、前記フレキシブル基板部の各辺から三角形に突出する外形を有し、前記複数のテストパッドと前記リジット基板部の導電部とを接続する配線パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記テストパッド部は、固定治具によって前記モールド樹脂に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記テストパッド部は、前記複数のテストパッドを有する領域が前記リジット基板部と同等の硬質な材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記テストパッド部は、前記モールド樹脂に立設されたピンに係止されていることにより固定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
6. 前記テストパッド部は、前記複数のテストパッドに絶縁させて設けられたグランド層を備えたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
7. 前記グランド層は、前記テストパッド部の相互間が導電性の部材により接続されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. リジット基板部、前記リジット基板部に接続されたフレキシブル基板部、及び前記フレキシブル基板部に接続されると共に導電性の複数のテストパッドを有したテストパッド部からなる複合基板と、
   前記リジット基板部に搭載された半導体チップと、
   前記半導体チップを覆うようにして前記リジット基板部上に設けられたモールド樹脂と、
   を備えたことを特徴とする半導体装置。
9. 半導体チップが搭載されるダイパッドを有するリジット基板部と、
   前記リジット基板部に接続されたフレキシブル基板部と、
   前記フレキシブル基板部に接続されると共に導電性の複数のテストパッドを有したテストパッド部と、
   を備えたことを特徴とする複合基板。