JP2010034603A - 電子回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】封止樹脂の流動制御のための要素を、本来必要な要素に付加することなく、封止樹脂の塗布面積を一定に制御可能とし、低コストで小型、高信頼性のＣＯＢ型の電子回路装置を提供する。
【解決手段】内部端子９及びその内部端子に対する配線２が形成された基板１と、基板上に搭載され内部端子９と接続された電子部品１０と、電子部品１０および内部端子９を封止した封止樹脂１２とを備える。配線２の一部は環状部３を形成し、基板１に環状部３の外縁に隣接したスルーホール１４が形成され、環状部３により封止樹脂１２の被覆領域が包囲されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体メモリー等の電子部品をベアチップで実装した電子回路装置、例えばＣＯＢ（Chip-on board）型の電子回路装置に関する。

電子機器本体の小型化、軽量化、携帯化の動向に対応して、半導体部品等の電子部品を基板に搭載した電子回路装置に対する小型化、軽薄化の要求が高い。小型化のための構成を有する電子回路装置としては、例えばベアチップの半導体素子を基板上に実装したＣＯＢ型の半導体装置が知られている。

ＣＯＢ型の半導体装置においては、基板上にダイボンド材を介して半導体チップが搭載される。基板上には導体配線が設けられ、その一端の内部端子と半導体チップに設けられた電極とが、金属ワイヤーにより接続される。半導体チップおよび内部端子は、樹脂で封止される。

従来のＣＯＢ型の電子回路装置の製造工程においては、半導体チップ等を封止するための封止樹脂は、ポッティングにより塗布されていた。したがって、樹脂の広がりを制御する手段が無いので、樹脂の粘度、塗布量、温度、基板状態等のばらつきにより、樹脂のぬれ広がりが大きくばらついた。その結果、塗布面積を一定に制御することが困難であり、製品の小型化に限界があり、高コストであった。

この問題を解決するために、例えば特許文献１あるいは２には、半導体チップが実装される領域の周囲に、基板表面から突出する堤防を印刷工程により形成して、封止樹脂の流動を阻止する方法が記載されている。

特開平９−１６２２０８号公報 特開平１０−９２９６８号公報

しかしながら上記従来例のように、通常の構成要素に加えて、封止樹脂の流れ制御のための堤防を形成する新たな要素を用いると、製造コストの上昇を招く。また、本来の構成要素に加えて余分なものを追加することにより、信頼性が低下する問題が発生する惧れもある。例えば、封止樹脂の流れ制御のための堤防をレジストコートにより形成する場合、樹脂堤防がＣｕ配線上に重畳される部分があると、コートの縁ではＣｕ配線がＮｉ／Ａｕメッキで被覆され難くなる。そのため、配線の耐食性が低下する場合がある。

本発明は、本来必要な要素に封止樹脂の流動制御のための要素を付加することなく、封止樹脂の塗布面積を一定に制御可能とし、低コストで小型、高信頼性のＣＯＢ型の電子回路装置を提供することを目的とする。

本発明の電子回路装置は、内部端子と、その内部端子に結線された配線が形成された基板と、前記基板上に搭載され前記内部端子と接続された電子部品と、前記電子部品および前記内部端子を封止した封止樹脂とを備える。前記配線の一部は複数の間隙を有した環状部を形成し、前記基板に前記環状部の外縁に隣接したスルーホールが形成され、前記環状部により前記封止樹脂の被覆領域が包囲されている。

なお、本発明において「環状」とは、一定の領域を包囲する帯状構造として定義されるが、円形に限定されるものではない。例えば、楕円形、長円形、あるいは多角形の包囲構造も含まれる。また、完全に連続していることを意味するものではなく、全体として包囲構造が形成されていれば、複数の不連続部を有する場合でも、本発明でいう「環状」に該当する。

本発明によれば、配線の一部に形成された環状部により封止樹脂の被覆領域が包囲されるので、封止樹脂を充填する際に、環状部の厚みの堤防により封止樹脂の流動が制御され、封止樹脂の塗布面積を容易に調整することができる。しかも本来必要な要素に新たな要素を付加するわけではないので、低コストで小型、高信頼性の電子回路装置を実現できる。

本発明の実施の形態における半導体装置の基本構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図 図１の半導体装置を構成する要部構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図 実施の形態１における配線の要部形状を示す平面図 実施の形態２における配線の要部形状を示す平面図 実施の形態３における配線の要部形状を示す平面図 同実施の形態における配線の要部形状の他の例を示す平面図 同実施の形態における配線の要部形状の更に他の例を示す平面図 実施の形態４における配線の要部形状を示す平面図 同実施の形態における配線の要部形状の他の例を示す平面図 実施の形態５における配線の要部形状を示す平面図 実施の形態６における配線の要部形状を示す平面図 同実施の形態における配線の要部形状の他の例を示す平面図 実施の形態７における配線の要部形状を示す平面図 同実施の形態における配線の要部形状の他の例を示す平面図 実施の形態７における配線の要部形状の更に他の例を示す平面図 実施の形態７における配線の要部形状の更に他の例を示す平面図 実施の形態８における配線の要部形状を示す平面図 実施の形態９における配線の特徴を説明するための平面図 実施の形態９における配線の要部形状を示す平面図 同実施の形態における他の配線の要部形状を示す平面図

本発明の電子回路装置は上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。

すなわち、前記配線の一部が前記スルーホールに対応した小環部を形成し、前記小環部が前記スルーホールを通して前記基板裏面の配線と接続されている構成とすることができる。

また、前記内部端子が前記環状部の内部に配置され、前記配線は前記環状部の外部から前記環状部を経由して前記内部端子に結線されており、前記内部端子から伸びる配線と前記環状部との第一の接続点と、前記環状部の外部から伸びる配線と前記環状部との第二の接続点とは、互いに異なる位置に配置されている構成とすることができる。

また、前記環状部と前記配線の一端との交差部がＴ字状を形成している構成とすることができる。

以下、本発明の実施の形態における電子回路装置について、図面を参照して説明する。以下の実施の形態においては、半導体チップが基板に実装された半導体装置を例として説明するが、他の電子部品が基板に実装された電子回路装置の場合も、同様に各実施の形態の技術思想を適用可能である。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態における半導体装置の基本的な構成について説明する。図１（ａ）はカード型の半導体装置の構造を示す平面図、図１（ｂ）は断面図である。プリント基板用の基材により形成された基板１の上面に、配線２が形成されている。配線２は、環状部３と、環状部３の内側に配置された内部配線６と、環状部３の外側に配置された小環部７と、外部配線８とからなる。環状部３は内環部４および外環部５から構成され、内環部４に内部配線６が接続されている。内部配線６の先端部が内部端子９を形成している。内部端子９の近傍に半導体チップ１０が接合され、半導体チップ１０の電極がワイヤ１１により内部端子９と接続されている。内環部４の内部には封止樹脂１２が充填され、半導体チップ１０、ワイヤ１１、内部端子９および内部配線６を封止している。外部配線８は、基板１の裏面に形成され、外部電極１３と接続されている。小環部７は、基板１に設けられたスルーホール１４に対応する位置に形成されている。スルーホール１４に設けられた電極を介して、小環部７と外部配線８が電気的に接続されている。

基板１に配線２が形成され、半導体チップ１０、ワイヤ１１および封止樹脂１２が設けられていない状態が、図２に示される。この図を参照して、環状部３の構造について説明する。二重に配置された内環部４および外環部５は、各々２箇所の間隙１５、１６を有し、それにより各々一対の環状部片４ａ、４ｂ、および環状部片５ａ、５ｂに分割されている。内環部４の各環状部片４ａ、４ｂと外環部５の各環状部片５ａ、５ｂは、各々一対一に対応して連絡部１７により接続されている。また内環部４の各環状部片４ａ、４ｂは、一対の内部配線６と各々接続されている。小環部７は、外環部５の各環状部片５ａ、５ｂに各々隣接して形成されている。これにより、内部端子９から、内部配線６、内環部４の環状部片４ａ、外環部５の環状部片５ａ、小環部７、スルーホール１４、外部配線８、外部電極１３と繋がった配線が２本形成されている。この配線の構造は、環状部３が介在するものの、基本的には通常の配線と同様である。

上述の半導体装置の構成によれば、配線２の一部に形成された環状部３により封止樹脂１２の被覆領域が包囲されている。したがって封止樹脂１２を充填する際に、環状部３の厚みの堤防により封止樹脂１２の流動が制御され、封止樹脂１２の塗布面積を容易に調整することができる。しかも本来必要な要素以外に、流動制御のための要素を付加するわけではないので、低コストで小型、高信頼性のＣＯＢ型の電子回路装置を実現できる。

間隙１５、１６の間隔は、０．２ｍｍ未満とすることが望ましい。それより広いと、封止樹脂が溢れ易くなる。封止樹脂の表面張力を考慮すると、環状部１８を円形とした場合が、封止樹脂が最も溢れ難いので好ましい。しかし、楕円、長円、四角形や三角形等の多角形でも、実用的な効果は十分に得られる。基板１としては、例えばガラスエポキシからなる基材を用いることができる。配線２としては、銅箔からなるパターンにＮｉメッキおよびＡｕメッキを施したものを用いることができる。配線２の厚みは通常、２０〜８０μｍ程度、幅は０．１〜０．３ｍｍ程度とすればよい。配線２は、断面形状における角が９０°に近い程、表面張力により樹脂の流れを停止させる効果が大きい。

配線としての機能を確保し、しかも封止樹脂１２の流動を効果的に制御するためには、環状部３の形状を適切に設定することが必要である。以下の各実施の形態の説明においては、環状部３の形状についてのみ具体的に説明する。他の部分の構造は、上述の半導体装置と同様である。

（実施の形態１）
図３は、実施の形態１における半導体装置を構成する配線の要部形状を示す平面図である。この環状部１８は、もっとも基本的な一重の構造である。環状部１８は２箇所の間隙１９を有し、２個の環状部片１８ａ、１８ｂに分離されている。環状部１８の内側に配置された内部端子２０が、内部配線２１を介して環状部片１８ａ、１８ｂに各々接続されている。環状部片１８ａ、１８ｂの外側に外部配線２２が各々直線的に接続されている。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２における半導体装置を構成する配線の要部形状を示す平面図である。この実施の形態においては、環状部１８が内環部２３と外環部２４からなり、配線が二重に形成されている。内環部２３と外環部２４にそれぞれ実施の形態１の場合と同様の間隙２５、２６が形成されている。内環部２３と外環部２４の各環状部片は、連絡部２７で接続され、一体の配線を形成している。内部配線２１と外部配線２２とは、連絡部２７を経由して環状部１８の内側から外側まで連続した直線状に形成されている。

このように環状部１８を二重にすることにより、封止樹脂の溢れ止めの効果を高めることができる。また、内環部２３と外環部２４の間に溢れた封止樹脂の状態を観察することにより、封止樹脂の広がり量が判り、充填量の調整が容易である。また、内環部２３と外環部２４の間の領域によりダム効果が得られ、塗布厚を一定にし易い。この機能を高めるために、内環部２３を適度に決壊し易くすると効果的である。決壊し易さは、間隙の個数と長さにより調整可能である。

（実施の形態３）
図５Ａは、実施の形態３における半導体装置を構成する配線の要部形状を示す平面図である。本実施の形態では、内部配線２１の内環部２３に対する接続点と、外部配線２２の外環部２４に対する接続点とは、互いに異なる位置に配置されている。つまり、図４の構造とは異なり、内部配線２１と外部配線２２が直線的に連続してはいない。内環部２３と外環部２４は、内部配線２１および外部配線２２との接続点とは異なる側の間隙２５、２６の部分で、連絡部２７により接続されている。

図４に示したような、内部配線２１と外部配線２２が環状部１８の法線方向において連続した形状の場合、封止樹脂が内部配線２１から外部配線２２伝って流出し易いが、本実施の形態の形状では封止樹脂が内部配線２１から外部配線２２を伝う作用が抑制され、環状部１８による封止樹脂の溢れ止めの効果が十分に確保される。

図５Ｂに示すように、内部配線２１の内環部２３に対する接続点と、外部配線２２の外環部２４に対する接続点とを、環状部の周方向にずらすと、封止樹脂の流れを抑制するためにより効果的である。本実施の形態の配線構造を、一重の環状部構造に適用した例を図５Ｃに示す。

（実施の形態４）
図６Ａは、実施の形態４における半導体装置を構成する配線の要部形状を示す平面図である。本実施の形態では、内環部２３と内部配線２８の交差部あるいは外環部２４と外部配線２９の交差部がＴ字状を形成している。また、内環部２３と外環部２４を連結する連結部３０は、上述の実施の形態とは異なり、間隙２５、２６の部分ではなく、環状部片の中央部に配置されている。

本実施の形態のように内部配線２１と内環部２３の交差部がＴ字状を形成している場合、図５Ａのように交差部がＬ字状を形成している場合に比べて、封止樹脂が配線を伝わって流動する作用を抑制することができる。したがって、環状部１８による封止樹脂の溢れ止めの効果を十分に確保し易い。本実施の形態の配線構造を一重の環状部構造に適用した例を、図６Ｂに示す。

（実施の形態５）
図７は、実施の形態５における半導体装置を構成する配線の要部形状を示す平面図である。本実施の形態では、複数の内環部３１および外環部３２にそれぞれ形成された間隙３３ａ、３３ｂおよび３４ａ、３４ｂが、環状部１８に対する同一の法線上に位置しないように配置されている。つまり、環状部１８の法線方向で見たときに、間隙３３ａ、３３ｂおよび３４ａ、３４ｂが重ならないように配置されている。

この形状によれば、封止樹脂が間隙を通って流出し難くなり、封止樹脂の流動を阻止する効果が高い。

（実施の形態６）
図８Ａは、実施の形態６における半導体装置を構成する配線の要部形状を示す平面図である。本実施の形態においては、基板にスルーホールが形成され、外部配線の一部がスルーホールに対応して配置された小環部３５ａにより形成されている。小環部３５ａは、スルーホールを通して基板裏面の外部配線（図示せず）と接続されている。小環部３５ａは外環部３２の外縁に隣接して配置されている。このように外環部３２と外部配線の接続部が環状に形成されていることにより、封止樹脂が外部配線を伝わって流出することが抑制される。すなわち、小環部３５ａが配置されたことにより、外環部３２から見ると外側へ向かって配線が分岐する形状になり、単純な直線である場合に比べると、樹脂の流動が妨げられるからである。

図８Ａの円形の小環部３５に代えて、図８Ｂに示すように、矩形の小環部３５ｂを設けた場合でも、同様な効果が得られる。

（実施の形態７）
図９Ａは、実施の形態７における半導体装置を構成する配線の要部形状を示す平面図である。本実施の形態においては、内部配線３６が、環状部１８の内部を横切って形成され、環状部１８の内部領域を内部端子２０を含む領域と含まない領域とに区分している。内部端子２０を含まない領域が、樹脂塗布量の調整のための樹脂溜としての機能を有する。

この構造において、内部端子２０を含む領域に対して封止樹脂の充填を行えば、余分な樹脂が内部端子２０を含まない領域に溢れ出て、内部端子２０を含む領域の樹脂塗布量は一定に調整される。したがって、単一の領域に樹脂を充填する場合に比べて、樹脂充填量が少なくとも、内部端子２０を含む領域に優先的に一定の塗布量を確保することが容易である。

図９Ｂ〜９Ｄに、本実施の形態の思想を応用した配線の例を示す。いずれも環状部１８が一重の構造の場合である。図９Ｄの例は、２組の内部配線３６ａ、３６ｂにより、樹脂塗布量の調整のための樹脂溜が環状部１８内に２箇所設けられている。

優先的に封止樹脂を塗布したい部分は、内部端子２０に限らず、半導体チップ等、特定の対象が配置された他の領域である場合でも、本実施の形態を適用可能である。また、そのような目的以外にも、封止樹脂の充填量が多すぎた場合のトラップを形成する目的で、本実施の形態の構成を適用することも可能である。

（実施の形態８）
図１０は、実施の形態８における半導体装置を構成する配線の要部形状を示す平面図である。本実施の形態では、本実施の形態においては、基板にスルーホールが形成され、外部配線の一部がスルーホールに対応する小環部３７により形成されている。小環部３７からスルーホールを通して基板裏面の配線（図示せず）と接続されている。実施の形態６と異なり、小環部３７は内環部３１の内部に配置されている。

この構成によれば、環状部１８の外側に配線が引き出されないので、封止樹脂が環状部１８の外に流出し難い。但し、環状部１８の内部に形成できるスルーホールの個数には制限がある。

（実施の形態９）
図１１Ａ〜Ｃを参照して、実施の形態９について説明する。上述の実施の形態では、説明の簡略化のため、配線が２本の場合を例として示したが、３本以上の配線を設ける場合であっても、本発明を適用可能である。但し、配線を３本以上にする場合は、環状部から樹脂が溢れ出ることを防止するために、配線の構造に工夫が必要である。

例えば図１１Ａに示す構造の場合は樹脂が溢れ出易い。この配線は、図３に示した配線構造に直線状の配線を１本付加した構造を有する。その結果、内部配線と外部配線を連続させた３本の直線状配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃが、環状部１８の線を横切って配置されている。このような構造の場合、通常の配線の寸法を考慮すると、３本の直線状配線３８ａ、３８ｂ、３８ｃを合わせた幅を０．５ｍｍ未満にすることは困難である。そして通常の特性の封止樹脂を用いた場合、そのような３本の直線状配線が環状部１８の内外に亘って存在すると、充填される樹脂は３本の直線状配線を伝って、環状部１８から外部に極めて溢れ易い。したがって、３本以上の配線を形成する場合、各配線の環状部との交差部における、環状部の外側から内側に直線的に並列に配置された線分が２本以下であるように、配線の構造を設定することが望ましい。

この問題を回避するための配線構造の例が、図１１Ｂ、図１１Ｃに示される。図１１Ｂは３本の配線３９ａ、３９ｂ、３９ｃが形成されている例、図１１Ｃは４本の配線４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが形成されている例である。このような構造により、環状部１８の外側から内側に亘って３本以上の配線が直線的に並列に配置されることが回避される。それにより、各配線の寸法に無理な制約を加えることなく、樹脂の流れを良好に制御可能である。

以上の各実施の形態において、外部配線と環状部配線が交差する角度は、６０°以上（構造的に、上限は９０°になる）であることが望ましい。環状部配線に対して外側から配線が斜めに交差すると、斜め部分を伝って樹脂が流れ出し易いからである。

以上の実施の形態に基づいて説明した本発明の思想は、配線以外の要素を用いて流れ制御のための堤防を形成する場合にも応用可能である。すなわち、本発明の環状部の構造、および樹脂流れの制御のための機構は、配線以外の例えば樹脂リング等を配置する場合にも、適用可能である。

以上の実施の形態においては、配線は各々連続した形状に構成されているが、例えば無電解メッキにより銅箔面にメッキを施す場合は、孤立した配線が存在する構成も可能である。しかしながら、電解メッキを用いる場合は、メッキリードが必要なため、各々連続した形状にすることが必要である。したがって、多重の環状部を有する場合に、各配線毎に不連続部が無い連続した形状を実現するために、上記実施の形態に示したような構造を採用することが効果的である。

本発明はＣＯＢに限らず多様な電子部品、半導体パッケージに適用可能である。
例えばフリップチップ実装等の場合でも、本発明を適用してアンダーフィルや封止樹脂の流れ制御が可能である。

本発明によれば、封止樹脂の流動制御のための要素を、本来必要な要素に付加することなく、封止樹脂の塗布面積を一定に制御することができ、低コストで小型、高信頼性のＣＯＢ型の電子回路装置に有用である。

１ 基板
２ 配線
３、１８ 環状部
４、２３、３１ 内環部
４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、１８ａ、１８ｂ 環状部片
５、２４、３２ 外環部
６、２１、２８、３６ 内部配線
７、３５、３７ 小環部
８、２２、２９ 外部配線
９、２０ 内部端子
１０ 半導体チップ
１１ ワイヤ
１２ 封止樹脂
１３ 外部電極
１４ スルーホール
１５、１６、１９、２５、２６、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ 間隙
１７、２７、３０ 連絡部
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ 配線
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ 配線
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ 配線

Claims (4)

1. 内部端子と、その内部端子に結線された配線が形成された基板と、前記基板上に搭載され前記内部端子と接続された電子部品と、前記電子部品および前記内部端子を封止した封止樹脂とを備えた電子回路装置において、
   前記配線の一部は複数の間隙を有した環状部を形成し、
   前記基板に前記環状部の外縁に隣接したスルーホールが形成され、
   前記環状部により前記封止樹脂の被覆領域が包囲されていることを特徴とする電子回路装置。
2. 前記配線の一部が前記スルーホールに対応した小環部を形成し、前記小環部が前記スルーホールを通して前記基板裏面の配線と接続されている請求項１に記載の電子回路装置。
3. 前記内部端子が前記環状部の内部に配置され、前記配線は前記環状部の外部から前記環状部を経由して前記内部端子に結線されており、前記内部端子から伸びる配線と前記環状部との第一の接続点と、前記環状部の外部から伸びる配線と前記環状部との第二の接続点とは、互いに異なる位置に配置されている請求項１または２に記載の電子回路装置。
4. 前記環状部と前記配線の一端との交差部がＴ字状を形成している請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子回路装置。

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