JP2009246282A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板に接着される半導体チップを有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a semiconductor chip bonded to a wiring board.
半導体装置は、大容量化、多機能化、省電力化、小型化等が求められ、同時に、高信頼
性、低価格等も要求されている。これらの特性は、半導体チップの特性の他に、半導体チ
ップの特性を十分引き出すことができる配線基板等を使用することにより達成可能となる
場合が少なくない。
Semiconductor devices are required to have large capacity, multiple functions, low power consumption, small size, and the like, and at the same time, high reliability and low price are also required. In many cases, these characteristics can be achieved by using a wiring board or the like that can sufficiently draw out the characteristics of the semiconductor chip in addition to the characteristics of the semiconductor chip.
低価格化を求めて、例えば、板状をなす配線基板は、最も外側の面である上面及び反対
側の底面に配線を形成することが一般的である。表面及び底面に配線を形成することは、
配線基板内に形成するより簡単であることが多い。また、小型化の要求に対しては、半導
体チップの大きさにできるだけ近付けた配線基板が使われる傾向にあり、隣接する配線の
間隔は狭く、複雑になりつつある。そして、複雑な配線を行うと配線領域として利用でき
ない領域(デッドスペース)の発生を避けることが難しくなる。
In order to reduce the price, for example, in a wiring board having a plate shape, it is common to form wiring on the uppermost surface which is the outermost surface and the bottom surface on the opposite side. Forming wiring on the front and bottom surfaces
It is often simpler than forming in a wiring board. In response to the demand for miniaturization, a wiring board that is as close as possible to the size of a semiconductor chip tends to be used, and the interval between adjacent wirings is becoming narrower and more complicated. When complicated wiring is performed, it is difficult to avoid the generation of a region (dead space) that cannot be used as a wiring region.
配線基板上に形成される複雑な配線の間に発生するデッドスペースは、配線を被うよう
に形成されるソルダレジストに凹部を発生させることになる。デッドスペースを少なくす
るために、例えば、ダミーパターンを形成し、導電パターン(配線)の厚みによるソルダ
レジストの凹部の形成を防止する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
A dead space generated between complicated wirings formed on the wiring board causes a concave portion to be generated in the solder resist formed so as to cover the wiring. In order to reduce the dead space, for example, a method is disclosed in which a dummy pattern is formed to prevent the formation of a concave portion of the solder resist due to the thickness of the conductive pattern (wiring) (see, for example, Patent Document 1).
この開示されたダミーパターンは、回路素子(半導体チップ)の中央部の接着面下に比
較的広く分布する凹部に対して、空気の取り込みを防止する効果を有することになるが、
半導体チップの接着面の所々に分散して発生する比較的小さな凹部に対しては、対応し切
れないという問題を有している。つまり、小さな凹部が形成されて、そこに気泡等が局部
的に閉じ込められると、熱工程時に閉じ込められた気泡が体積膨張することによって、半
導体チップの密着性の悪化、半導体チップのクラック等の問題が発生することになるが、
開示されたダミーパターンは、この局部的な気泡の取り込みを抑制することが難しいとい
う問題を有している。
There is a problem in that it is not possible to cope with relatively small concave portions that are dispersed and generated in various places on the bonding surface of the semiconductor chip. In other words, if a small recess is formed and bubbles or the like are locally confined therein, the bubbles trapped during the thermal process undergo volume expansion, resulting in problems such as deterioration in the adhesion of the semiconductor chip and cracks in the semiconductor chip. Will occur,
The disclosed dummy pattern has a problem that it is difficult to suppress this local bubble entrapment.
本発明は、半導体チップの接着面の気泡の残留を抑制する半導体装置を提供する。 The present invention provides a semiconductor device that suppresses residual bubbles on the bonding surface of a semiconductor chip.
本発明の一態様の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップの1面に着けられ
た接着材と、面上に配設された配線を有し、前記配線を被い、前記接着材と接続し、前記
接着材に対向した位置から前記接着材の側部の外側の位置に延在する溝が表面に配設され
たソルダレジストを有する配線基板とを備えていることを特徴とする。
A semiconductor device of one embodiment of the present invention includes a semiconductor chip, an adhesive attached to one surface of the semiconductor chip, and a wiring disposed on the surface, covering the wiring, and the adhesive And a wiring board having a solder resist on the surface of which a groove extending from the position facing the adhesive to the position outside the side portion of the adhesive is disposed.
本発明によれば、半導体チップの接着面の気泡の残留を抑制する半導体装置を提供する
ことができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device which suppresses the bubble remaining on the adhesion surface of a semiconductor chip can be provided.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、図において、同
一の構成要素には同一の符号を付す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
本発明の実施例に係る半導体装置について、図1及び図2を参照して説明する。図1は
半導体装置の構成を模式的に示す図で、図1(a)は一部を切り欠いて内部を示す平面図
、図1(b)は図1(a)のA−A線に沿った断面図である。図2は半導体装置の部分的
な構成を模式的に示す図で、図2(a)は平面図、図2(b)は図2(a)のB−B線に
沿った断面図である。
A semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a semiconductor device. FIG. 1 (a) is a plan view showing the inside with a part cut away, and FIG. 1 (b) is an AA line in FIG. 1 (a). FIG. 2A and 2B are diagrams schematically showing a partial configuration of the semiconductor device. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. .
図1に示すように、半導体装置1は、半導体チップ31と、半導体チップ31の1面で
ある裏面に着けられた接着材33と、面上に配設された上部配線13を有し、上部配線1
3を被い、接着材33と接続し、接着材33に対向した位置から接着材33の側部の外側
の位置に延在する溝21が表面に配設されたソルダレジスト17を有する配線基板11と
を備えている。なお、配線基板11に対して半導体チップ31がある方向を上、上側の面
を上面といい、反対の方向を下、下側の面を下面、裏面、底面という。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 includes a
3 is connected to the adhesive 33 and has a solder resist 17 on the surface of which a
半導体装置1は、また、上部配線13に接続された接続端子14と、接続端子14と半
導体チップ31とを接続する金属細線41と、ソルダレジスト17、半導体チップ31、
及び金属細線41等を被う封止樹脂43と、封止樹脂43とは反対側の配線基板11のラ
ンド15と、ランド15に接続されたバンプ電極47と、ランド15等を被うソルダレジ
スト18とを備えている。
The semiconductor device 1 also includes a
And the
配線基板11は、半導体チップ31を載置する上面と、対向する下面を有する板状をな
した絶縁性基板、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス・エポキシ材、または
、セラミクス等である。なお、配線基板11は、多層構造をなして、内部に配線が設置さ
れることは可能である。
The
図2に示すように、配線基板11の上面は、導電体、例えば、Cu(銅)またはCuを
主成分とする上部配線13が配置されている。上部配線13の一部は、半導体チップ31
の下側、すなわち、半導体チップ31の裏面と配線基板11の上面との間に配置され、上
部配線13の一部は、半導体チップ31が載置される位置(2点鎖線で示した半導体チッ
プ境界線31a)の外側に引き出されている。
As shown in FIG. 2, the
Lower part, that is, between the back surface of the
外側に引き出された上部配線13の一部は、金属細線41と接続するために、ソルダレ
ジスト17が開口されて接続端子14が形成されている。上部配線13の一部は、配線基
板11を上下方向に貫通したスルーホール45を介して、ランド15と接続されている。
なお、スルーホール45とランド15との間に、下部配線(図示略)を配設することは可
能である。
In order to connect a part of the
A lower wiring (not shown) can be disposed between the through
ソルダレジスト17、18は、絶縁性の樹脂であり、熱硬化性を有している。ソルダレ
ジスト17、18は、上部配線13及びランド15を電気的に保護するために、それぞれ
、これらの配線の上面及び下面から外側、すなわち、上方または下方に、例えば、約20
μmの膜厚を有するように形成されている。ソルダレジスト17は、接続端子14の部分
が開口され、また、ソルダレジスト18は、ランド15に開口部を有している。ソルダレ
ジスト17、18の側面は、例えば、配線基板11の側面とほぼ面一に形成されている。
The solder resists 17 and 18 are insulating resins and have thermosetting properties. In order to electrically protect the
It is formed to have a film thickness of μm. In the solder resist 17, the
ソルダレジスト17は、例えば、室温の粘性の小さい状態で、配線基板11の表面に塗
布され、その後、加熱によって硬化される。上部配線13の上方のソルダレジスト17の
表面は、上部配線13の間の隙間の上方のソルダレジスト17の表面の位置より高くなる
。つまり、ソルダレジスト17は、上部配線13の隙間の上方、且つ半導体チップ境界線
31aの内側に、凹部23a、23bが形成される。
For example, the
凹部23bは、半導体チップ境界線31aに面しているもの、一方、凹部23aは、半
導体チップ境界線31aより内部に入り込んで存在するものを示す。凹部23aは、上部
配線13の隙間の形状が同じなら、一定範囲内で、隙間の面積が大きいほど深くなる傾向
を有している。凹部23a、23bは、例えば、上部配線13の間にスルーホール45が
挟まれている場所等に形成される。
The
ソルダレジスト17の表面の溝21は、例えば、矩形を画くように縦横に格子状に形成
されている。溝21の端部は、ソルダレジスト17の側面に達しているが、溝21は、半
導体チップ境界線31aより内側、すなわち、半導体チップ31の下部に当たる位置の凹
部23aに一端を有し、半導体チップ境界線31aより外側に他端を有するように延在し
ていればよい。隣接する溝21同士の間隔(ピッチ)は、上部配線13の間隔と同程度で
あることが目安であるが、縦横に形成されるので、上部配線13のパターンに合わせて、
適宜、変更することが可能である。隣接する溝21のピッチは、必ずしも等しくする必要
はない。
The
It can be changed as appropriate. The pitch of the
また、溝21の形状は、底に丸みを有するV字状であるが、その他、U字状、上部に開
口を有するコ字状、またはこれらの組み合わせからなる形状等が可能である。溝21の幅
は、例えば、約5μm、溝21の底面の位置は、配線基板11の表面からほぼ同じ高さに
あるように形成されている。つまり、溝21の深さは、例えば、ソルダレジスト17の表
面の位置が高いところで約5μmであり、凹部23a、23bでは、溝21の深さは、例
えば、約5μmより小さい。約5μmより深い凹部23a、23bとなる場合、溝21が
刻まれる程度に、溝21の深さを調整することが可能である。また、接着材33の厚さ及
び接着時の粘度等により、溝21の深さを調整することが好ましい。なお、凹部23a、
23bの深いところで溝21が消失していても、凹部23a、23bに通ずる溝21は形
成されるので、残留する気泡を少なくすることは可能である。
Moreover, although the shape of the groove |
Even if the
溝21は、例えば、ソルダレジスト17が、硬化する前に、所望の溝21となるように
形成した型(金型、プラスチック金型等、図示略)を使用して、ソルダレジスト17の表
面に刻みを入れて、その後、硬化させることにより形成することが可能である。型を使用
することによって、溝21の底面の位置をほぼ一定とすることが可能である。溝21の底
面は、同形の型で押して形成しようとしても、溝の近傍に発生する応力等の違いにより、
型を取り除いたときに押し戻される量が異なり、必ずしも同一平面に形成されるとは限ら
ない。
The
The amount pushed back when the mold is removed is different and is not necessarily formed in the same plane.
また、例えば、感光性のソルダレジスト17を使用することは可能で、フォトリソグラ
フィ法のマスクパターンを転写する方法によって、所望の溝21を形成することができる
。フォトリソグラフィ法では、深い凹部23a、23bの上面にも、ほぼ同じ深さの溝2
1を形成することが可能である。
Further, for example, a photosensitive solder resist 17 can be used, and a desired
1 can be formed.
半導体チップ31は、裏面、すなわち接着面に着けられた、例えば、熱硬化性のフィル
ム状の接着材33を介して、ソルダレジスト17の上面の所定の位置に固着されている。
接着材33の厚さは、例えば、約10μm、接着材33の側面は、半導体チップ31の側
面とほぼ面一乃至側面より少し外側に張り出すように形成されている。
The
The thickness of the adhesive material 33 is, for example, about 10 μm, and the side surface of the adhesive material 33 is formed so as to protrude substantially outward from the side surface of the
接続端子14と半導体チップ31とは、例えば、Au(金)またはAuを主成分とする
金属細線41によって接続されている。
The
封止樹脂43は、ソルダレジスト17の上面、接着材33の側面、半導体チップ31の
側面及び上面、金属細線41を被い、外形がほぼ直方体状に形成されている。封止樹脂4
3は、モールド成形により形成することができ、配線基板11の側面とほぼ面一の側面を
有している。
The sealing
3 can be formed by molding, and has a side surface substantially flush with the side surface of the
配線基板11の下面は、下部配線と接続されたランド15に、例えば、半田からなるバ
ンプ電極47が形成されている。ソルダレジスト18は、ランド15及びランド15とバ
ンプ電極47との接続部近傍を被うように形成されている。
On the lower surface of the
上述の構成を有する半導体装置1は、半導体チップ31の裏面の接着材33とソルダレ
ジスト17との間に一時的に残される気泡を、次に述べるように、最終的に低減すること
が可能となる。
The semiconductor device 1 having the above-described configuration can finally reduce bubbles temporarily left between the adhesive 33 on the back surface of the
半導体装置1は、ソルダレジスト17、18が形成された配線基板11に、接着材33
が接着された半導体チップ31の裏面を接着する方法で作製される。ソルダレジスト17
の表面は、上部配線13の隙間に凹部23a、23bが存在し、一方の半導体チップ31
に接着された接着材33は、ほぼ平面をなしている。
The semiconductor device 1 has an adhesive 33 on the
This is manufactured by a method of bonding the back surface of the
On the surface of the
The adhesive material 33 adhered to is substantially flat.
配線基板11と半導体チップ31とがほぼ平行になるように並置されて、両者は平行関
係を維持するように接触し、押圧されて、接着材33の一部は変形し、仮接着される。こ
の押圧により、凹部23bに存在した空気は、半導体チップ境界線31aから外側に、ソ
ルダレジスト17及び接着材33の表面に沿って、一部は溝21を通って、比較的簡単に
排出される。
The
一方、凹部23a等に存在した空気は、当初、一部はソルダレジスト17の表面と接着
材33の表面との隙間を通って排出される。しかし、次第に両表面間の間隔が狭められる
ので、閉じられた凹部23aに残された気泡は、溝21を通って、半導体チップ境界線3
1aから外側に排出される。溝21の一部が閉じられても、溝21はネット状に形成され
ているので、単独に形成された溝よりも通路を見出す可能性は高い。
On the other hand, part of the air present in the
It is discharged from 1a to the outside. Even if a part of the
半導体装置1は、また、封止樹脂43のモールド成形時に、比較的大きな圧力を受ける
。このとき、残された空気の一部が溝21を通って排出され、溝21の一部が更に閉じら
れることになる。そして、半導体チップ境界線31aから外側にあった溝21は、封止樹
脂43によって、封止される。
The semiconductor device 1 also receives a relatively large pressure when the sealing
上述したように、半導体装置1は、ソルダレジスト17の上面に溝21を形成すること
により、上部配線13の隙間にできる凹部23aから、接着材33との接着面の外側に空
気を排出することができ、残留する気泡を抑制可能となる。
As described above, the semiconductor device 1 forms the
その結果、リフロー半田付け等の熱工程時において、半導体装置1は、閉じ込められた
空気の体積膨張及び水分の気化が起こることによって発生する、局部的な半導体チップ3
1の密着性の悪化、半導体チップ31のクラック、半導体チップ31上に形成された素子
特性の変化等を低減することが可能となる。半導体装置1の信頼性が向上することになる
。
As a result, during a thermal process such as reflow soldering, the semiconductor device 1 generates a localized semiconductor chip 3 generated by volume expansion of trapped air and vaporization of moisture.
1, deterioration of the adhesiveness, cracks in the
また、上部配線13に影響されることなく、ソルダレジスト17の上面に溝21が形成
できるので、複雑な上部配線13を比較的容易に設計可能となる。
Further, since the
また、溝21が形成されたソルダレジスト17と接着材33とは、一部が接着されてか
らも、閉じ込められた空気を抜くことが可能なので、接着材33のソルダレジスト17側
の面の平坦性は幾分緩和でき、材料コストの削減が可能となる。
Further, since the solder resist 17 in which the
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内で、種々、変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、実施例では、ソルダレジストの上面の溝は、矩形を画くように縦横に格子状に
形成されている例を示したが、交わることのない直線または曲線の溝とすることは可能で
ある。また、網状に交差した曲線からなる溝とすることは可能である。
For example, in the embodiment, the groove on the upper surface of the solder resist is formed in a grid pattern vertically and horizontally so as to draw a rectangle. However, the groove can be a straight or curved groove that does not intersect. . Moreover, it is possible to make it the groove | channel which consists of the curve which cross | intersected in net shape.
また、実施例では、半導体チップは、その対向する2辺から、金属細線を介して、配線
の接続端子に接続される例を示したが、半導体チップの4辺から、金属細線を介して、そ
れぞれの辺に対向する位置に形成された配線の接続端子に接続されることは可能である。
Moreover, in the Example, although the semiconductor chip showed the example connected to the connection terminal of wiring through the metal thin wire from the two opposite sides, the metal chip from the four sides via the metal thin wire, It is possible to be connected to a connection terminal of a wiring formed at a position facing each side.
また、実施例では、1つの半導体チップがソルダレジストの上面に固着される例を示し
たが、複数の半導体チップが積層された状態で、複数の半導体チップが並列された状態で
、または、複数の半導体チップが積層と並列を組み合わせた状態で、ソルダレジストの上
面に固着されることは可能である。
In the embodiment, an example in which one semiconductor chip is fixed to the upper surface of the solder resist has been described. However, a plurality of semiconductor chips are stacked, a plurality of semiconductor chips are arranged in parallel, or a plurality of semiconductor chips are stacked. The semiconductor chip can be fixed to the upper surface of the solder resist in a state where the stacked and parallel are combined.
1 半導体装置
11 配線基板
13 上部配線
14 接続端子
15 ランド
17、18 ソルダレジスト
21 溝
23a、23b 凹部
31 半導体チップ
31a 半導体チップ境界線
33 接着材
41 金属細線
43 封止樹脂
45 スルーホール
47 バンプ電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記半導体チップの1面に着けられた接着材と、
面上に配設された配線を有し、前記配線を被い、前記接着材と接続し、前記接着材に対向
した位置から前記接着材の側部の外側の位置に延在する溝が上面に配設されたソルダレジ
ストを有する配線基板と、
を備えていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip;
An adhesive attached to one surface of the semiconductor chip;
A groove having a wiring disposed on a surface, covering the wiring, connected to the adhesive, and extending from a position facing the adhesive to an outer position on a side portion of the adhesive; A wiring board having a solder resist disposed in
A semiconductor device comprising:
とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the groove is formed in an orthogonal lattice shape on an upper surface of the solder resist.
たは2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the grooves are arranged at intervals similar to the intervals between the wirings.
ていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a cross section of the groove is formed in a V shape, a U shape, a U shape, or a combination thereof. 5.
とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。 5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the groove has a constant bottom surface position or a constant depth of the groove. 6.
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2008
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