JP2008305909A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
図12は、従来の半導体装置を示す断面図である。半導体装置100においては、配線基板102上に半導体チップ104が実装されている。半導体チップ104は、ペースト状の接着材106によって配線基板102に固定されている。接着材106の一部は、配線基板102と半導体チップ104との間からはみ出し、フィレット106aを形成している。半導体チップ104は、ボンディングワイヤ108を介して配線基板102と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ108は、一端が配線基板102のステッチ110に接続され、他端が半導体チップ104の電極(図示せず)に接続されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device. In the
配線基板102上には、半導体チップ104およびボンディングワイヤ108を覆うように封止樹脂112が形成されている。また、配線基板102の下面には、バンプ114が接続されている。バンプ114は、半導体装置100の外部電極端子として機能する。
A
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献1〜4が挙げられる。
ところで、半導体装置100においては、半導体チップ104の下に位置する領域に、配線基板102の配線を設けないことが好ましい。当該領域(特に半導体チップ104の外周の直下に位置する領域)においては、配線に応力が集中し易いからである。配線への応力の集中は、配線クラック(断線)等につながってしまう。それゆえ、上記領域を避けて配線基板102の配線を配置することが、信頼性の高い半導体装置100を実現する上で好ましい。ところが、その場合、配線の配置が可能な、配線基板102上の領域が狭くなる。そのため、配線が配置される領域を充分に確保するには、配線基板102を大型化せざるを得なくなってしまう。
By the way, in the
そこで、配線基板102と半導体チップ104とが直接に接するのを防ぐべく、それらの間にスペーサを介在させることが考えられる。スペーサの導入に際しては、配線基板102の配線を配置可能な領域を広くすることに加えて、半導体装置100の製造時に半導体チップ104の機械的安定性を維持することが肝要である。例えば、スペーサが小さ過ぎれば、その上に配置される半導体チップ104の機械的安定性が阻害されてしまう。一方、スペーサが大き過ぎれば、配線の配置可能な領域の拡大が阻害されてしまう。スペーサの下に位置する領域においても、配線に応力が集中し易くなるからである。
Therefore, in order to prevent the
本発明による半導体装置は、配線基板と、上記配線基板上に設けられたスペーサと、上記スペーサ上に設けられた半導体チップと、を備え、平面視で、上記スペーサの辺と上記半導体チップの辺とがなす角をθとしたとき、0<θ<90°であることを特徴とする。 A semiconductor device according to the present invention includes a wiring board, a spacer provided on the wiring board, and a semiconductor chip provided on the spacer, and the side of the spacer and the side of the semiconductor chip in plan view. 0 <θ <90 °, where θ is the angle formed by.
この半導体装置においては、スペーサの辺と半導体チップの辺とが角度θ(0<θ<90°)をなしている。すなわち、スペーサが、半導体チップに対して角度をずらして配置されている。これにより、ある程度の大きさを有するスペーサを用いても、半導体チップと配線基板との間に空間を確保することが可能となる。当該空間の下に位置する領域に配線基板の配線を配置しても、当該配線への応力の集中を避けることができる。よって、配線の配置可能な領域の拡大と、半導体チップの機械的安定性の維持との両立に適した構造の半導体装置が実現される。 In this semiconductor device, the side of the spacer and the side of the semiconductor chip form an angle θ (0 <θ <90 °). In other words, the spacer is arranged at an angle with respect to the semiconductor chip. As a result, even if a spacer having a certain size is used, a space can be secured between the semiconductor chip and the wiring board. Even if the wiring of the wiring board is arranged in a region located below the space, concentration of stress on the wiring can be avoided. Therefore, a semiconductor device having a structure suitable for coexistence of expansion of a region where wirings can be arranged and maintenance of mechanical stability of the semiconductor chip is realized.
本発明によれば、配線基板の配線の配置可能な領域の拡大と、半導体チップの機械的安定性の維持との両立に適した構造の半導体装置が実現される。 According to the present invention, a semiconductor device having a structure suitable for coexistence of expansion of an area in which wiring of a wiring board can be arranged and maintenance of mechanical stability of a semiconductor chip is realized.
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
(第1実施形態)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
(First embodiment)
図1は、本発明による半導体装置の第1実施形態を示す断面図である。半導体装置1は、配線基板10、スペーサ20、および半導体チップ30を備えている。本実施形態において配線基板10は、多層配線基板である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention. The
配線基板10上には、スペーサ20が設けられている。スペーサ20は、接着材42を介して配線基板10に設けられている。この接着材42によりスペーサ20が配線基板10に固定されている。接着材42は、ペースト状の接着材であってもよいし、フィルム状の接着材であってもよい。接着材42としては、例えば銀ペーストを用いることができる。スペーサ20の材料は、例えば、シリコンまたは樹脂である。本実施形態においてスペーサ20には、トランジスタ等の半導体素子が形成されていない。
スペーサ20上には、半導体チップ30が設けられている。半導体チップ30は、接着材44を介してスペーサ20上に設けられている。この接着材44により、半導体チップ30がスペーサ20に固定されている。本実施形態において接着材44は、ペースト状の接着材である。ただし、接着材44は、フィルム状の接着材であってもよい。接着材44としては、例えば銀ペーストを用いることができる。接着材44の一部は、スペーサ20と半導体チップ30との間からはみ出し、フィレット44aを形成している。本実施形態において半導体チップ30は、シリコン基板を備えている。
A
半導体チップ30は、ボンディングワイヤ46を介して配線基板10と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ46は、一端が配線基板10のステッチ12に接続され、他端が半導体チップ30の電極(図示せず)に接続されている。
The
配線基板10上には、スペーサ20、半導体チップ30およびボンディングワイヤ46を覆うように封止樹脂50が形成されている。また、配線基板10の下面には、バンプ60が接続されている。バンプ60は、半導体装置1の外部電極端子として機能する。
A
図2は、図1中の配線基板10、スペーサ20および半導体チップ30を示す平面図である。図2のI−I線に沿った断面が、図1の断面に相当する。図2には、配線基板10における最上層の配線14を示している。図2から分かるように、スペーサ20および半導体チップ30は、平面視で、共に矩形をしている。
FIG. 2 is a plan view showing the
また、平面視で、スペーサ20の辺と半導体チップ30の辺とがなす角をθとしたとき、0<θ<90°である。本実施形態においてθは、45°に等しい。これにより、スペーサ20は、半導体チップ30の角部に重なっていない。その一方で、スペーサ20は、半導体チップ30の辺に重なっている。また、スペーサ20は、半導体チップ30の中心C1に重なっている。さらに、スペーサの中心は、半導体チップ30の中心C1に一致している。本実施形態においてスペーサ20の面積は、半導体チップ30の面積以下である。そして、スペーサ20の全体が、半導体チップ30に重なっている。
Further, when the angle formed by the side of the
配線基板10の最上層の配線14は、半導体チップ30の下に位置する領域に存在している。その一方で、配線14は、スペーサ20の下に位置する領域に存在していない。
The
本実施形態の効果を説明する。半導体装置1においては、スペーサ20の辺と半導体チップ30の辺とが角度θ(0<θ<90°)をなしている。すなわち、スペーサ20が、半導体チップ30に対して角度をずらして配置されている。これにより、ある程度の大きさを有するスペーサ20を用いても、半導体チップ30と配線基板10との間に空間を確保することが可能となる。当該空間を充分に確保するという観点から、θは5°<θ<85°を満たすことが好ましい。当該空間の下に位置する領域に配線基板10の配線14を配置しても、当該配線14への応力の集中を避けることができる。よって、配線14の配置可能な領域の拡大と、半導体チップ30の機械的安定性の維持との両立に適した構造の半導体装置1が実現されている。
The effect of this embodiment will be described. In the
これにより、配線14の設計自由度が向上するため、配線基板10の大型化を招くことなく、配線14が配置される領域を充分に確保することが可能となる。また、半導体チップ30の機械的安定性が高ければ、組立工程における負荷が軽減され、半導体装置1の量産性が向上する。例えば、ボンディング工程において量産性を損なう、半導体チップ30のZ方向(配線基板10に垂直な方向)の揺らぎを小さく抑えることができる。
As a result, the degree of freedom in designing the
配線基板10と半導体チップ30との間にスペーサ20が介在している。これにより、高い抗折強度を有する半導体装置1が実現されている。外力により配線基板10が撓んだ場合であっても、それにより半導体チップ30が受ける影響がスペーサ20で緩和されるためである。仮にスペーサ20にクラック等の損傷が生じたとしても、半導体チップ30に損傷が生じなければ半導体装置1の正常な動作を維持することが可能である。
A
スペーサ20が半導体チップ30の辺に重なっている。これにより、半導体チップ30の機械的安定性を一層向上させることができる。
The
スペーサ20の面積が半導体チップ30の面積以下である。これにより、配線基板10と半導体チップ30との間に広い空間を確保することができるため、配線14の設計自由度が一層高まる。
The area of the
スペーサ20の材料がシリコンである場合、半導体チップ30と共通の設備を用いて、スペーサ20を安価に製造することが可能となる。また、半導体装置1の製造時に、スペーサ20のハンドリングが容易となる。さらに、半導体チップ30との熱膨張係数の差が小さくなるため、スペーサ20と半導体チップ30との間に発生する応力を小さく抑えることができる。
When the material of the
ところで、特許文献1には、タブとペレットとの間にスペーサを設けることが開示されている。しかしながら、同文献においては、スペーサがペレットの縁部にのみ設けられている。このため、ペレットを支持するのに、複数のスペーサが必要となる。それゆえ、半導体装置の製造コストが増大してしまうという問題がある。
By the way,
これに対して、本実施形態においては、スペーサ20が半導体チップ30の中心C1(図2参照)に重なっている。これにより、1つのスペーサ20で半導体チップ30を安定的に支持することが可能となる。よって、半導体装置1の製造コストを低く抑えることができる。
On the other hand, in this embodiment, the
また、図12に示した半導体装置100においては、フィレット106aがステッチ110に接触するのを防ぐために、接着材106の染み出し(はみ出し)量およびマウント誤差を考慮した上で、半導体チップ104の外周からステッチ110までの間の距離を設定する必要がある。ここで、マウント誤差とは、半導体チップ104の配線基板102に対する位置ずれ量のことである。そのため、半導体装置100においては、半導体チップ104の外周からステッチ110までの距離が長くなる。このことは、配線基板102の大型化につながってしまう。
In the
これに対して、本実施形態においては、配線基板10と半導体チップ30との間の空間内にフィレット44aが納まるため、半導体チップ30の外周からステッチ12までの距離を短縮することができる。このことも、配線基板10ひいては半導体装置1の小型化に資する。そのうえ、フィレット44aがステッチ12に接触するのを防ぐために接着材44の染み出し量を厳格にコントロールする必要がなくなる。このため、半導体装置1の量産性が一層向上する。
(第2実施形態)
On the other hand, in the present embodiment, the
(Second Embodiment)
図3は、本発明による半導体装置の第2実施形態を示す断面図である。また、図4は、図3中の配線基板10、スペーサ20および半導体チップ30を示す平面図である。図4のIII−III線に沿った断面が、図3の断面に相当する。半導体装置2においては、配線基板10と半導体チップ30との間の空間に、受動部品70が配置されている。受動部品70は、例えば、容量素子または抵抗素子である。半導体装置2のその他の構成は、半導体装置1と同様である。
FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention. 4 is a plan view showing the
本実施形態においては、受動部品70を配線基板10と半導体チップ30との間の空間に配置している。これにより、受動部品70を当該空間の外に配置する場合に比して、配線基板10の小型化を図ることができる。また、このように受動部品70を配線基板10の下に隠すように配置することにより、高周波ノイズの低減を図ることができる。本実施形態のその他の効果は、第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
In the present embodiment, the
(Third embodiment)
図5は、本発明による半導体装置の第3実施形態を示す断面図である。また、図6は、図5中の配線基板10、スペーサ20および半導体チップ30を示す平面図である。図6のV−V線に沿った断面が、図5の断面に相当する。半導体装置3においては、スペーサ20の上面(半導体チップ30側の面)に溝22が形成されている。溝22は、スペーサ20の外周の全体に沿って形成されている。半導体装置3のその他の構成は、半導体装置1と同様である。
FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention. FIG. 6 is a plan view showing the
本実施形態においては、スペーサ20に溝22が形成されている。この溝22により、スペーサ20と半導体チップ30との間から接着材44がはみ出るのを防止することができる。これにより、半導体チップ30の外周からステッチ12までの距離を一層短縮することが可能となる。本実施形態のその他の効果は、第1実施形態と同様である。
In the present embodiment, a
なお、本実施形態において溝22は、図7に示すように、スペーサ20の角部にのみ形成されていてもよい。スペーサ20の角部は半導体チップ30の外周の近くに位置するため、この部分からの接着材のはみ出しを防止することが、半導体チップ30の外周からステッチ12(図5を参照)までの距離を短縮する上で特に効果的である。また、本実施形態において、第2実施形態と同様に、配線基板10と半導体チップ30との間の空間に受動部品を配置してもよい。
In the present embodiment, the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、スペーサ20が半導体チップ30の辺に重なった例を示した。しかし、図8に示すように、スペーサ20は半導体チップ30の辺に重なっていなくてもよい。また、上記実施形態においては、スペーサ20の中心が半導体チップ30の中心に一致する例を示した。しかし、図9に示すように、スペーサ20の中心は半導体チップ30の中心に一致していなくてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上記実施形態においては、スペーサ20の全体が半導体チップ30に重なった例を示した。しかし、図10および図11に示すように、スペーサ20の一部のみが半導体チップ30に重なっていてもよい。また、上記実施形態においては、スペーサ20の面積が半導体チップ30のそれ以下である例を示した。しかし、配線基板10と半導体チップ30との間に空間が存在する限り、スペーサ20の面積が半導体チップ30のそれより大きくてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the example in which the
また、上記実施形態においては、BGA(Ball Grid Array)型の半導体装置を例示した。しかし、本発明による半導体装置は、LGA(Land Grid Array)型の半導体装置であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, the BGA (Ball Grid Array) type semiconductor device was illustrated. However, the semiconductor device according to the present invention may be an LGA (Land Grid Array) type semiconductor device.
1 半導体装置
2 半導体装置
3 半導体装置
10 配線基板
12 ステッチ
14 配線
20 スペーサ
22 溝
30 半導体チップ
42 接着材
44 接着材
44a フィレット
46 ボンディングワイヤ
50 封止樹脂
60 バンプ
70 受動部品
100 半導体装置
102 配線基板
104 半導体チップ
106 接着材
106a フィレット
108 ボンディングワイヤ
110 ステッチ
112 封止樹脂
114 バンプ
C1 半導体チップの中心
DESCRIPTION OF
Claims (22)
前記配線基板上に設けられたスペーサと、
前記スペーサ上に設けられた半導体チップと、を備え、
平面視で、前記スペーサの辺と前記半導体チップの辺とがなす角をθとしたとき、0<θ<90°であることを特徴とする半導体装置。 A wiring board;
A spacer provided on the wiring board;
A semiconductor chip provided on the spacer,
A semiconductor device wherein 0 <θ <90 °, where θ is an angle formed by a side of the spacer and a side of the semiconductor chip in a plan view.
前記スペーサおよび前記半導体チップは、平面視で、共に矩形をしている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The spacer and the semiconductor chip are both semiconductor devices having a rectangular shape in plan view.
前記スペーサは、前記半導体チップの角部に重なっていない半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The spacer is a semiconductor device in which the spacer does not overlap a corner of the semiconductor chip.
前記スペーサは、前記半導体チップの中心に重なっている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The spacer is a semiconductor device overlapping the center of the semiconductor chip.
前記スペーサは、前記半導体チップの辺に重なっている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the spacer overlaps a side of the semiconductor chip.
前記スペーサの面積は、前記半導体チップの面積以下である半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device wherein an area of the spacer is equal to or less than an area of the semiconductor chip.
前記スペーサの面積は、前記半導体チップの面積よりも大きく、
前記配線基板と前記半導体チップとの間には、空間が存在する半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The area of the spacer is larger than the area of the semiconductor chip,
A semiconductor device in which a space exists between the wiring board and the semiconductor chip.
前記θは、5°<θ<85°を満たす半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
Θ is a semiconductor device satisfying 5 ° <θ <85 °.
前記θは、45°に等しい半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8,
The θ is a semiconductor device equal to 45 °.
前記スペーサの全体が、前記半導体チップに重なっている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device in which the entire spacer overlaps the semiconductor chip.
前記スペーサの一部が、前記半導体チップに重なっている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device in which a part of the spacer overlaps the semiconductor chip.
前記配線基板と前記半導体チップとの間の空間に配置された受動部品を更に備える半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device further comprising a passive component disposed in a space between the wiring board and the semiconductor chip.
前記半導体チップは、接着材を介して前記スペーサ上に設けられている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device is a semiconductor device provided on the spacer via an adhesive.
前記接着材は、前記スペーサと前記半導体チップとの間から、はみ出している半導体装置。 The semiconductor device according to claim 13,
The semiconductor device in which the adhesive protrudes from between the spacer and the semiconductor chip.
前記スペーサの前記半導体チップ側の面には、溝が形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device in which a groove is formed on a surface of the spacer on the semiconductor chip side.
前記溝は、前記スペーサの外周の全体に沿って形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 15,
The groove is a semiconductor device formed along the entire outer periphery of the spacer.
前記溝は、前記スペーサの角部に形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 15,
The groove is a semiconductor device formed at a corner of the spacer.
前記配線基板の配線は、前記半導体チップの下に位置する領域に存在する半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The wiring of the said wiring board is a semiconductor device which exists in the area | region located under the said semiconductor chip.
前記配線基板の配線は、前記スペーサの下に位置する領域に存在しない半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device in which the wiring of the wiring board does not exist in a region located under the spacer.
平面視で、前記スペーサの中心は、前記半導体チップの中心に一致する半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device in which a center of the spacer coincides with a center of the semiconductor chip in a plan view.
前記半導体チップは、ボンディングワイヤを介して前記配線基板と電気的に接続されている半導体装置。 21. The semiconductor device according to claim 1, wherein
The semiconductor device, wherein the semiconductor chip is electrically connected to the wiring board via a bonding wire.
前記スペーサには、半導体素子が形成されていない半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 21,
A semiconductor device in which a semiconductor element is not formed in the spacer.
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JP2005167159A (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Toshiba Corp | Laminated semiconductor device |
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