JP2009105441A

JP2009105441A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2009105441A
Application number: JP2009023681A
Authority: JP
Inventors: Shohei Okazaki; 祥平岡崎
Original assignee: NEC Infrontia Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】接続信頼性を向上させることができる半導体装置の提供。
【解決手段】半導体チップサイズパッケージの絶縁部２上の金属配線３とはんだボール４とを電気的に接続する金属パッド５とはんだボール４との間の金属パッド５の表面に、十字形状の凸部６が形成されると共に、回路基板の金属配線１３の金属パッド部１５とはんだボール４との間の金属パッド部１５の表面に、十字形状の凸部１６が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、はんだボールを有する半導体装置に関する。

従来、半導体チップサイズパッケージは、図６に示すように、半導体素子１、ポリイミドテープ（絶縁テープ）２、パッド（銅）５を有する銅配線３、はんだボール４から構成されている。

図６に示した半導体チップサイズパッケージは、次のように製造している。

初めに、所定の形状にプレス等によって打ち抜かれたポリイミドテープ２に、所定の形状にプレス等により打ち抜かれた銅配線３を接着して作製するインタポーザテープを用意する。

半導体素子１とインターポーザテープを接着剤で貼りあわせ、半導体素子１の電極（図示せず）とインタポーザテープ上の銅配線３を熱圧着により電気的に接続する。

次に、パッド５上にはんだボール４を搭載し、熱によりはんだボール４を溶融してパッド５上に接続することで、半導体チップサイズパッケージを形成する。

例えば、特許文献１〜６にも、同様の半導体チップサイズパッケージが開示されている。

特開２０００−１３８４４７号公報特開２０００−２２３８２８号公報特開２００１−２２３２９３号公報特開２００１−２９１７３３号公報特開平１１−２８９０２２号公報

図６において、半導体チップサイズパッケージを回路基板１０上に実装したとき、回路基板１０の収縮や歪による応力がはんだボール４と回路基板１０の接続部及びはんだボール４と半導体チップサイズパッケージのパッド５に加わる。この時、はんだボール４と回路基板１０間の接続強度がはんだボール４と半導体素子１のパッケージ上のパッド５との接続強度より強かった場合、はんだボール４とパッド５との界面にクラックが入り、電気的にオープンとなる恐れがある。このため、接続信頼性が低下する。

それ故、本発明の課題は、接続信頼性を向上させることができる半導体装置を提供することにある。

本発明による半導体装置は、以下のとおりである。

（１）半導体チップサイズパッケージを有する半導体装置であって、
前記半導体チップサイズパッケージは、半導体素子と、該半導体素子上の絶縁部と、該絶縁部上の、金属パッドを有する金属配線と、はんだボールとを有し、
前記絶縁部上の前記金属配線と前記はんだボールとを電気的に接続する前記金属パッドと前記はんだボールとの間の前記金属パッドの表面に、外部からの応力によって前記はんだボールと前記金属パッドとの界面にてクラックが発生しても、該クラックの進行を妨げることができる側壁を有する第１の凸部が形成され、
前記第１の凸部は、十字形状、或いは、リング形状、或いは、十字形状とリング形状との複合形状を有し、
前記半導体装置は、回路基板を更に有し、該回路基板の金属配線の金属パッド部と前記はんだボールとの間の前記金属パッド部の表面に、外部からの応力によって前記はんだボールと前記金属パッド部との界面にてクラックが発生しても、該クラックの進行を妨げることができる側壁を有する第２の凸部が形成され、
前記第２の凸部は、十字形状、或いは、リング形状、或いは、十字形状とリング形状との複合形状を有することを特徴とする半導体装置。

（２）回路基板基材と、該回路基板基材上の、金属パッド部を有する金属配線と、はんだボールとを有する半導体装置であって、
前記金属配線と前記はんだボールとを電気的に接続する前記金属パッドと前記はんだボールとの間の前記金属パッド部の表面に、外部からの応力によって前記はんだボールと前記金属パッド部との界面にてクラックが発生しても、該クラックの進行を妨げることができる側壁を有する凸部が形成され、
前記凸部は、十字形状、或いは、リング形状、或いは、十字形状とリング形状との複合形状を有することを特徴とする半導体装置。

本発明によれば、凸部は、十字形状、或いは、リング形状、或いは、十字形状とリング形状との複合形状という特徴的な特殊形状により、はんだボールとパッド、或いは、はんだボールとランドの界面にクラックが発生しても、その進行を妨げることができるという効果がある。

上記特許文献１〜５は、いずれも、「はんだボールとパッドとの間のいずれの場所からクラックが発生した場合においても、そのクラックが凸部の側面にて進行が妨げられることによりはんだボールがパッドから剥がれることが無くなる」ことを、開示していない。

本発明の基となった半導体チップサイズパッケージを、はんだボール搭載前の状態にて示した上面図である。上記半導体チップサイズパッケージを、はんだボール搭載後の状態にて示した上面図である。図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本発明の基となった別の半導体チップサイズパッケージを、はんだボール搭載前の状態にて示した上面図である。本発明の一実施例による半導体装置を示した断面図である。従来の半導体チップサイズパッケージの断面図である。

次に本発明について図面を参照して説明する。

本発明の理解を助けるために、本発明の基となった技術を説明する。

図１は、本発明の基となった半導体チップサイズパッケージを、はんだボール搭載前の状態にて示した上面図である。図２は、上記半導体チップサイズパッケージを、はんだボール搭載後の状態にて示した上面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１、図２、及び図３を参照して、この半導体チップサイズパッケージの特徴は、半導体素子１を有する半導体チップサイズパッケージにおいて、ポリイミドテープ（絶縁テープ）２の上の銅配線３とはんだボール４とを接続するパッド５の表面に断面十字形の凸部６を形成することにある。この際、パッケージ上のパッド５表面には、パッド５と同一の材質の銅の凸部６が形成される。

このように、ポリイミドテープ２の上に銅配線３が形成されており、その銅配線３とはんだボール４を接続するパッド５上に銅の凸部６が十字に形成されている。この十字の凸部６上にはんだボール４を熱圧着により搭載するため、パッド５とはんだボール４の接続面積が増えて接続強度が強くなる。

また、はんだボール４とパッド５の界面にクラックが入った場合でも、クラックは凸部６の側壁によって進行が妨げられ、はんだボール４が半導体チップサイズパッケージより脱落したり、パッド５とはんだボール４との間が電気的にオープンになる事は無い。従って、はんだボール４とパッド５との接続信頼性が向上するという効果がもたらされる。

次に、図３を参照してこの半導体チップサイズパッケージの製造方法を説明する。

初めに、所定の形状にプレス等によって打ち抜かれたポリイミドテープ２に、ポリイミドテープ２所定の形状にプレス等により打ち抜かれた銅配線３のパッド５に所定の形状をした銅の凸部６を熱圧着により貼りあわせてインタポーザテープを構成する。又は、上述のポリイミドテープ２に、プレス等によりパッド５上に所定の凸部６を形成した銅配線を貼りあわせてインタポーザテープを構成する。

次に、半導体素子１とインターポーザテープを接着剤で貼りあわせ、半導体素子１の電極（図示せず）とポリイミドテープ２上の銅配線３を熱圧着により電気的に接続する。

次に、この半導体チップサイズパッケージの効果を説明する。

第１の効果は、パッド５上に凸部６を形成することでパッド５とはんだボール４の接続面積が増加し、この結果、接続強度が増加し、接続信頼性が向上する半導体チップサイズパッケージを提供することができる。

第２の効果は、パッド５上に凸部６を形成することで、外部からの応力によってはんだボール４とパッド５との界面にてクラックが発生した場合でも、クラックが凸部６の側壁でストップし、これにより、クラックの進行を妨げることにより電気的にオープンとなることを防ぎ、接続信頼性が向上する半導体チップサイズパッケージを提供することができる。

次に、本発明の基となった別の半導体チップサイズパッケージについて説明する。

図４は、本発明の基となった別の半導体チップサイズパッケージを、はんだボール搭載前の状態にて示した上面図である。

図４に示したように、この半導体チップサイズパッケージにおいては、パッド５の表面にドーナッツ状、換言すれば、○形状（即ち、断面リング状）の凸部６’を形成する。

この半導体チップサイズパッケージでは、パッド５の凸部６’をドーナッツ形状（断面リング状）としているので、外部よりはんだボールに応力が加わった場合、パッド５上の凸部６’の形状は上面から見ると角が無い為に応力が均等に分散される。従って、上面から見て角が存在する十字形の凸部の形状に比べてパッド内部よりクラックが発生することが抑えられるという格別な効果を奏する。

次に、本発明の一実施例について説明する。

図５は、本発明の一実施例による半導体装置を示した断面図である。この半導体装置は、同様の参照符号で示された同様の部分を含む。この実施例の場合、十字の凸部６と同様な十字の凸部（銅）１６が、回路基板１０の銅配線１３のパッド部（銅のランド部）１５にも設けられる。なお、パッド部１５を有する銅配線１３は、回路基板基材１１上に設けられている。

パッド部（ランド部）１５上に十字の凸部１６を形成することで、外部からの応力によってはんだボール４とパッド部（ランド部）１５との界面にてクラックが発生した場合でも、クラックが十字の凸部１６の側壁でストップし、これにより、クラックの進行を妨げることにより電気的にオープンとなることを防ぎ、接続信頼性が向上する半導体装置を提供することができる。

外部からの応力に対する破壊は最も強度の弱いところにて発生する。即ち、半導体チップサイズパッケージの銅パッド５（又は、回路基板１０のパッド部（ランド部）１５）と、はんだボール４との接続部においてクラックが発生しやすい。したがって、銅パッド５及びパッド部（ランド部）１５の両方に設けることが最も接続信頼性向上の効果が大きくなる。

なお、十字の凸部１６を回路基板１０のパッド部（ランド部）１５上のみに設けても良いことは、もちろんである。

更に、凸部６及び１６の形状は、上述した十字（断面十字形）、上述した○形状或いはドーナツ形状（断面リング形状）の他に、これらの複合形状、十字を４５度回転させたＸ字（これも断面十字形に含まれる。）、或いは他の特殊形状としても良い。

１半導体素子
２ポリイミドテープ
３銅配線
４はんだボール
５パッド
６凸部（十字）
６’ 凸部（ドーナツ形状（○形状））
１０回路基板
１１回路基板基材
１３銅配線
１５パッド部（ランド部）
１６凸部（十字）

Claims

半導体チップサイズパッケージを有する半導体装置であって、
前記半導体チップサイズパッケージは、半導体素子と、該半導体素子上の絶縁部と、該絶縁部上の、金属パッドを有する金属配線と、はんだボールとを有し、
前記絶縁部上の前記金属配線と前記はんだボールとを電気的に接続する前記金属パッドと前記はんだボールとの間の前記金属パッドの表面に、外部からの応力によって前記はんだボールと前記金属パッドとの界面にてクラックが発生しても、該クラックの進行を妨げることができる側壁を有する第１の凸部が形成され、
前記第１の凸部は、十字形状、或いは、リング形状、或いは、十字形状とリング形状との複合形状を有し、
前記半導体装置は、回路基板を更に有し、該回路基板の金属配線の金属パッド部と前記はんだボールとの間の前記金属パッド部の表面に、外部からの応力によって前記はんだボールと前記金属パッド部との界面にてクラックが発生しても、該クラックの進行を妨げることができる側壁を有する第２の凸部が形成され、
前記第２の凸部は、十字形状、或いは、リング形状、或いは、十字形状とリング形状との複合形状を有することを特徴とする半導体装置。
回路基板基材と、該回路基板基材上の、金属パッド部を有する金属配線と、はんだボールとを有する半導体装置であって、
前記金属配線と前記はんだボールとを電気的に接続する前記金属パッドと前記はんだボールとの間の前記金属パッド部の表面に、外部からの応力によって前記はんだボールと前記金属パッド部との界面にてクラックが発生しても、該クラックの進行を妨げることができる側壁を有する凸部が形成され、
前記凸部は、十字形状、或いは、リング形状、或いは、十字形状とリング形状との複合形状を有することを特徴とする半導体装置。