JP2013258347A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置の信頼性を向上させる。
【解決手段】ランド(外部電極パッド)10の側面(外周部)10sは、ソルダレジスト膜(絶縁膜)3hに覆われる側面(外周部)10s1と、ソルダレジスト膜3hから露出する側面(外周部)10s2と、で構成される。ここで、ランド10の中心10cと配線基板3の実装面の中心とを結ぶ仮想線を直線KL1とし、直線KL1と直交し、ランド10の中心を通る仮想線を直線KL2とする。また、ランド10を直線KL2で分割した時に、配線基板3の実装面の周縁部に近い側の領域を領域R1とし、領域R1のうち、平面視において直線KL1と成す角が±45°の範囲内の領域を領域R2とする。この時、側面10s2は、平面視において直線KL1と重なり、かつ、領域R2内に収まるように配置される。
【選択図】図7
【解決手段】ランド(外部電極パッド)10の側面(外周部)10sは、ソルダレジスト膜(絶縁膜)3hに覆われる側面(外周部)10s1と、ソルダレジスト膜3hから露出する側面(外周部)10s2と、で構成される。ここで、ランド10の中心10cと配線基板3の実装面の中心とを結ぶ仮想線を直線KL1とし、直線KL1と直交し、ランド10の中心を通る仮想線を直線KL2とする。また、ランド10を直線KL2で分割した時に、配線基板3の実装面の周縁部に近い側の領域を領域R1とし、領域R1のうち、平面視において直線KL1と成す角が±45°の範囲内の領域を領域R2とする。この時、側面10s2は、平面視において直線KL1と重なり、かつ、領域R2内に収まるように配置される。
【選択図】図7
Description
本発明は、半導体装置の技術に関し、例えば配線基板の実装面に行列状に外部端子を配列した、エリアアレイ型の半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
特開平8−274211号公報(特許文献1)や、特開平10−65043号公報(特許文献2)には、周縁部がソルダレジスト層により覆われた、SMD(Solder Mask Defined)構造のランドを有するBGA(Ball Grid Array)型の半導体装置が記載されている。
また、特開2009−111279号公報(特許文献3)や、特開2005−51240号公報(特許文献4)には、SMD構造と、NSMD(Non-Solder Mask Defined)構造を組み合わせたランドを有する配線基板が記載されている。
本願発明者は、例えば、エリアアレイ型の半導体装置について検討を行い、以下の課題を見出した。すなわち、エリアアレイ型の半導体装置では、配線基板などの基材の実装面である裏面に行列状に配置された複数の外部電極パッドと、実装基板の端子を半田などの導電性部材を介して電気的に接続する。このため、外部電極パッドや半田などの導電性部材が損傷すると、半導体装置の信頼性低下の原因になる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、本願の一態様である半導体装置は、半導体チップが搭載された配線基板を有する。前記配線基板の実装面には複数の外部電極パッドが配置され、平面視において前記複数の外部電極パッドそれぞれの中心を含む一部が露出し、かつ、外周部を覆うように絶縁膜が形成される。また、前記複数の外部電極パッドのうちの第1外部電極パッドの外周部は、前記絶縁膜に覆われる第1外周部と、前記絶縁膜から露出する第2外周部と、で構成される。また、前記第1外部電極パッドの中心と前記配線基板の前記実装面の中心とを結ぶ仮想線を第1直線とし、前記第1直線と直交し、前記第1外部電極パッドの中心を通る仮想線を第2直線とする。また、前記第1外部電極パッドを前記第2直線で分割した時に、前記配線基板の前記第2主面の周縁部に近い側の領域を第1領域とし、前記第1領域のうち、平面視において前記第1直線と成す角が±45°の範囲内の領域を第2領域とする。上記のように定義した時に、前記第2外周部は、平面視において前記第1直線と重なり、かつ、前記第2領域内に収まるように配置される。
本願において開示される代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
すなわち、本願において開示される代表的な実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
(本願における記載形式・基本的用語・用法の説明)
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、A以外の要素を含むものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe(シリコン・ゲルマニウム)合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、Cu層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、Cu、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。
また、実施の形態の各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するため、あるいは領域の境界を明示するために、ハッチングやドットパターンを付すことがある。
以下の実施の形態で説明する技術は配線基板(インタポーザ基板)の実装面に、複数の外部電極パッドが行列状に配置されたエリアアレイ型の半導体装置に広く適用可能であるが、本実施の形態では、一例として、外部電極パッドに半田ボールが接合されたBGA型の半導体装置に適用した実施態様について説明する。図1は本実施の形態の半導体装置の斜視図、図2は、図1に示す半導体装置の下面図である。また、図3は、図1に示す封止体を取り除いた状態で配線基板上の半導体装置の内部構造を示す透視平面図である。また、図4は図1のA−A線に沿った断面図である。また、図5は、図2に示す半田ボールを取り除いた状態を示す平面図である。
<半導体装置>
まず、本実施の形態の半導体装置1の構成の概要について、図1〜図5を用いて説明する。本実施の形態の半導体装置1は、半導体チップ2(図3、図4参照)、および半導体チップ2が搭載された配線基板3を有する。図4に示すように半導体チップ2は、配線基板3の上面(第1主面、チップ搭載面)3a側に搭載され、封止体(樹脂体)4により覆われている。
まず、本実施の形態の半導体装置1の構成の概要について、図1〜図5を用いて説明する。本実施の形態の半導体装置1は、半導体チップ2(図3、図4参照)、および半導体チップ2が搭載された配線基板3を有する。図4に示すように半導体チップ2は、配線基板3の上面(第1主面、チップ搭載面)3a側に搭載され、封止体(樹脂体)4により覆われている。
封止体4は、上面(面)4a、上面4aとは反対側に位置する下面(面)4b(図4参照)、および上面4aと下面4bの間に位置する側面4cを有し、平面視において四角形を成す。図1に示す例では、封止体4の平面積(上面4a側から平面視した時の面積)は配線基板3の平面積と同じであって、封止体4の側面4cは配線基板3の側面3cと連なっている。封止体4の平面寸法(平面視における寸法)は、例えば一辺の長さが17mmよりも小さい正方形を成す。また、封止体4の厚さ(高さ)、すなわち、図4に示す上面4aから下面4bまでの距離は、例えば0.8mmよりも小さい。
また、図3および図4に示すように、配線基板3に搭載される半導体チップ2は、表面(主面、上面)2aと、表面2aとは反対側の裏面(主面、下面)2b(図3参照)と、この表面2aと裏面2bとの間に位置する側面2c(図3参照)とを有し、平面視において四角形を成す。半導体チップ2の平面寸法は、例えば一辺の長さが10mm程度の正方形を成す。また、半導体チップ2の厚さ(高さ)は、例えば0.1mm〜0.2mm程度である。半導体チップ2の表面2aには、複数のパッド(ボンディングパッド)PDが形成されており、本実施の形態では、複数のパッドPDが表面2aの各辺に沿って形成されている。また、図示は省略するが、半導体チップ2の主面(詳しくは、半導体チップ2の基材(半導体基板)の主面(半導体素子形成面、上面)に設けられた半導体素子形成領域)には、複数の半導体素子(回路素子)が形成される。そして、複数のパッドPDは、半導体チップ2の内部(詳しくは、表面2aと図示しない半導体素子形成領域の間)に配置される配線層に形成された配線(図示は省略)を介して、この半導体素子と電気的に接続されている。
半導体チップ2(詳しくは、半導体チップ2の基材である半導体基板)は、例えばシリコン(Si)から成る。また、表面2aには、半導体チップ2の基材および配線を覆う絶縁膜が形成されており、複数のパッドPDのそれぞれの表面は、この絶縁膜に形成された開口部において、絶縁膜から露出している。また、このパッドPDは金属からなり、例えばアルミニウム(Al)で構成する。
また、半導体チップ2は、配線基板3の上面3a上に搭載される。図3に示す例では、半導体チップ2は配線基板3の上面3aの中央部に搭載される。また、図4に示すように、半導体チップ2は、裏面2bが配線基板3の上面3aと対向した状態で、ダイボンド材(接着材)5を介して配線基板3に搭載されている。つまり、複数のパッドPDが形成された表面(主面)2aの反対面(裏面2b)をチップ搭載面(上面3a)と対向させる、所謂、フェイスアップ実装方式により搭載されている。ダイボンド材5は、半導体チップ2と配線基板3を接着固定する接着材であって、例えば、DAF(Die Attach Film)と呼ばれる樹脂フィルム等を用いることができる。なお、ダイボンド材5は、DAFに限定されるものではなく、液状の接着材でもよい。DAFも液状の接着材も、エポキシ樹脂を主成分とするものを用いることが多い。
図4に示すように、配線基板3は、半導体チップ2が搭載された上面(面、第1主面、チップ搭載面)3a、上面3aとは反対側の下面(面、第2主面、実装面)3b、および上面3aと下面3bの間に配置された複数の側面3cを有し、図2および図3に示すように平面視において四角形を成す。前記したように、図1に示す例では、配線基板3の平面積は封止体4の平面積と同じであって、配線基板3の平面寸法は、例えば一辺の長さが17mmよりも小さい正方形を成す。また、配線基板3の厚さ(高さ)、すなわち、図4に示す上面3aから下面3bまでの距離は、例えば0.3mmよりも小さい。
また、配線基板3は、複数の配線層(図4に示す例では上面配線層および下面配線層の2層)を有する。各配線層間に配置されるコア層(コア絶縁層)3eは、例えば、ガラス繊維または炭素繊維に樹脂を含浸させたプリプレグによって構成されている。また、コア層3eの上面側には複数のボンディングリード3dが、コア層3eの下面側には複数のランド10が、それぞれ形成され、複数の配線3rを介してボンディングリード3dとランド10が電気的に接続される。
図3に示すように、配線基板3の上面3aには、複数のボンディングリード(端子、チップ搭載面側端子、電極)3dが形成される。複数のボンディングリード3dは、半導体チップ2が搭載されるチップ搭載領域の周囲に、半導体チップ2の各辺に沿って配置されている。詳しくは、配線基板3の上面3aには、コア層(コア絶縁層)3eの上面側に形成された配線を覆うソルダレジスト膜(絶縁膜)3fが形成され、ソルダレジスト膜3fに形成された開口部において、複数のボンディングリード3dが、ソルダレジスト膜3fから露出している。また、半導体チップ2の複数のパッドPDと、配線基板3の複数のボンディングリード3dは、複数のワイヤ(導電性部材)6を介してそれぞれ電気的に接続される。複数のワイヤ6は、金(Au)や銅(Cu)を主とする金属であることが多い。
なお、本実施の形態では、半導体チップ2をフェイスアップ実装方式で配線基板3上に搭載するので、複数のボンディングリード3dはチップ搭載領域の周囲に配置され、複数のワイヤ6が接合される。ただし、変形例として、フェイスダウン実装方式(フリップチップ接続方式)を適用する場合には、複数のボンディングリード3dは、チップ搭載領域内(パッドPDと対向する位置)に配置される。また、複数のボンディングリード3dは、バンプ電極などの導電性部材を介して複数のパッドPDと電気的に接続される。
また、図5に示すように、配線基板3の下面3bには、複数のランド(外部端子、電極パッド、外部電極パッド)10が形成される。複数のランド10は、行列状(マトリクス状)に配置されている。図4に示すように複数のランド10は、配線基板3に形成された複数の配線3rを介して複数のボンディングリード3dと電気的に接続される。つまり、複数のランド10のそれぞれは半導体チップ2と電気的に接続され、半導体チップ2と外部機器とを電気的に接続する外部端子である。このように外部端子を配線基板の実装面側に行列状に配置する半導体装置をエリアアレイ型の半導体装置と呼ぶ。エリアアレイ型の半導体装置は、配線基板3の実装面(下面3b)側を、外部端子の配置スペースとして有効活用することができるので、外部端子数が増大しても半導体装置の実装面積の増大を抑制することが出来る点で好ましい。つまり、高機能化、高集積化に伴って、外部端子数が増大する半導体装置を省スペースで実装することができる。
配線基板3の導電路を構成するボンディングリード3d、ランド10および配線3rは、金属膜をパターニングすることにより形成され、例えば銅(Cu)を主体とする導電膜で構成する。また、配線3rのうち、コア層3eの上面側と下面側を導通させる配線3rは、例えば貫通孔に金属膜を埋め込むことで形成され、例えば銅(Cu)を主体とする導電膜で構成する。ここで、銅を主体とする導電膜には、銅単体、銅合金、あるいは、銅膜上に他の金属膜(例えばニッケル膜等)を積層した金属膜が含まれ、配線基板3に要求される仕様に応じてこれらを選択することができる。
なお、図2および図5では、60個の外部端子数の例を示しているが、端子数やレイアウトについてはこれに限定されない。また、図4では、コア層3eの上面と下面にそれぞれ配線層を形成した配線基板3を例示的に示しているが、配線層の数はこれに限定されず、2層よりも多い配線層構造にすることもできる。
複数のランド10は、配線基板3の下面3bを覆うソルダレジスト膜(絶縁膜)3hからそれぞれ露出している。詳しくは、配線基板3の下面3bには、コア層(コア絶縁層)3eの下面側に形成された配線を覆うソルダレジスト膜(絶縁膜)3hが形成され、ソルダレジスト膜3hに形成された複数の開口部3kにおいて、ランド10のそれぞれが、ソルダレジスト膜3hから露出している。なお、開口部3kおよびランド10の露出部の詳細な構造は後述する。
また、本実施の形態では、ランド10のそれぞれに、半田ボール(半田)7が接続されている。つまり、半導体装置1は半田ボール7が行列状に配置されたBGA型の半導体装置である。半田ボール7は、半導体装置1を図示しない実装基板に実装する時に、実装基板側の端子と半導体装置1を電気的に接続する導電性接合材となる。半田ボール7は、鉛(Pb)を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田からなり、例えば錫(Sn)のみ、錫−ビスマス(Sn−Bi)、または錫−銀−銅(Sn−Ag−Cu)などである。ここで、鉛フリー半田とは、鉛(Pb)の含有量が0.1wt%以下のものを意味し、この含有量は、RoHs(Restriction of Hazardous Substances)指令の基準として定められている。以下、本願において、半田について説明する場合には、特にそうでない旨明示した場合を除き、鉛フリー半田を指す。
<配線基板のランドの露出部の詳細>
次に、図5に示すランド10の露出部の詳細構造について説明する。図6は、図5のA部の拡大平面図である。また、図7は、図6のB部をさらに拡大した拡大平面図である。また、図8は、図7に示す直線KL1に沿った拡大断面図である。また、図16は、図7に対する比較例のランドの露出構造を示す拡大平面図、図17は図7に対する他の比較例のランドの露出構造を示す拡大平面図である。また、図18は図16のA−A断面において、シェアツールを押し付ける方向を模式的に示す説明図、図19は、図17のA−A断面において、シェアツールを押し付ける方向を模式的に示す説明図である。
次に、図5に示すランド10の露出部の詳細構造について説明する。図6は、図5のA部の拡大平面図である。また、図7は、図6のB部をさらに拡大した拡大平面図である。また、図8は、図7に示す直線KL1に沿った拡大断面図である。また、図16は、図7に対する比較例のランドの露出構造を示す拡大平面図、図17は図7に対する他の比較例のランドの露出構造を示す拡大平面図である。また、図18は図16のA−A断面において、シェアツールを押し付ける方向を模式的に示す説明図、図19は、図17のA−A断面において、シェアツールを押し付ける方向を模式的に示す説明図である。
図5に示すように、配線基板3の下面3b側に形成されたソルダレジスト膜3hには複数の開口部3kが形成され、その複数の開口部3kのそれぞれにおいて、ランド10がソルダレジスト膜3hから露出する。ランド10をソルダレジスト膜3hから露出させることで、図4に示すように半田ボール7をランド10と接合することができる。また、隣り合うランド10の間にソルダレジスト膜3hを配置することで、隣り合う半田ボール7(図4参照)同士が短絡することを抑制できる。
ところで、エリアアレイ型の半導体装置の外部端子となるランドの露出構造として、図16に示すランドH1のように、平面視におけるランドH1の外周部全体がソルダレジスト膜3hに覆われた構造がある。このようにランドH1の外周部全体をソルダレジスト膜3hにより覆う構造を、SMD(Solder Mask Defined)構造と呼ぶ。また、他の構造として、図17に示すランドH2のように、平面視におけるランドH2の外周部全体がソルダレジスト膜3hから露出した構造がある。このような構造を、NSMD構造(Non-Solder Mask Defined)構造と呼ぶ。
ここで、本願発明者がSMD構造とNSMD構造のそれぞれについて、電気的な接続信頼性について評価した結果、以下の事が判った。まず、半導体装置の電気的接続信頼性の低下要因(故障モード)として、例えば落下衝撃などの外力が印加されることで、外部端子の接合部が損傷する故障モードが考えられる。この故障モードでは、ランドに接合される半田などの接合材が損傷するのみであれば、比較的容易に再生することができる。しかし、ランドが配線基板から剥離してしまった場合には、再生が困難であり、半導体装置の信頼性低下の原因になる。
本願発明者が、上記した故障モードについてSMD構造とNSMD構造のそれぞれについてシェアテストにより評価した所、ランドが配線基板から剥離するような損傷の発生頻度は、SMD構造の方がNSMD構造よりも小さいことが判った。なお、上記の評価指標として利用したシェアテストは半導体装置の接合部(例えば半田ボール)などの強度測定などに利用される試験方法であって、例えば、JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)の規格に詳細な試験方法が記載される。本願発明者は、図18および図19に模式的に示すように、治具(シェアツール)STを配線基板3の下面3bに沿って移動させ、半田ボール7に外力を印加することで接合強度を評価した。なお、配線基板3の下面3bから治具STの下端までの距離は5μm、治具STの移動速度は200μm/秒とし、評価サンプル数は500個とした。
上記シェアテストによる評価の結果、図18に示すSMD構造の場合、半田ボール7の方がランドH1よりも先に損傷するため、ランドH1の損傷は認められなかった。一方、図19に示すNSMD構造の場合、一部のランドH2において、コア層3eから剥離するなどの損傷が認められた。図19に示すように、NSMD構造の場合、ランドH2の側面H2sは、半田ボール7に覆われる。このため、半田ボール7に印加された外力が、ランドH2をコア層3eから剥離させるように作用して、ランドH2の損傷が生じたと考えられる。一方、図18に示すようにSMD構造の場合は、ランドH1の側面H1sは、ソルダレジスト膜3hに覆われるので、半田ボール7が接触しない。この結果、半田ボール7に印加された外力はランドH1に伝達され難く、ランドH1の損傷が抑制できたと考えられる。
上記のように、半田ボール7に外力が印加された場合、SMD構造のランドH1の場合には、外力によりランドH1が損傷することを抑制できる。また、半田ボール7が損傷した場合であっても、ランドH1が損傷しなければ、実装時に半田ボール7を溶融させることで容易に修復することができる。つまり、耐衝撃性という観点からは、NSMD構造よりもSMD構造の方が有利であることが判った。
次に、半導体装置の電気的接続信頼性の別の低下要因(故障モード)として、半導体装置を実装した後での温度サイクル寿命について評価を行った。温度サイクル寿命とは、半導体装置を実装した後、環境温度を繰り返し変化させて、半導体装置の外部端子の接合部における故障発生率と繰り返し回数の関係を評価する指標である。本願発明者は、温度サイクル試験として、0℃から100℃までの間で環境温度を変化させて図16および図18に示すSMD構造と、図17および図19に示すNSMD構造のそれぞれについて故障発生率を評価した。
上記温度サイクル試験による評価の結果、図16に示すSMD構造のランドH1に接合される半田ボール7は、図17に示すNSMD構造のランドH2に接合される半田ボール7よりも、損傷し易いことが判った。また、損傷した半田ボール7について、断面写真を撮影して観察した結果、半田ボール7の損傷の発生位置に特徴があることが判った。すなわち、図18に示すようにSMD構造のランドH1に接合された半田ボール7は、ソルダレジスト膜3hと半田ボール7の境界の端部において、変局点7aが形成される。そして、温度サイクル試験により発生する半田ボール7の損傷は、この変局点7aを起点としてクラックが発生し、このクラックがランドH1と半田ボール7の接合面に沿って進展することにより形成されることが判った。このような半田ボール7の損傷は、温度サイクルにより繰り返し印加される応力が、変局点7aに集中するため、変局点7aにクラックが生じたと考えられる。
一方、図19に示すようにNSMD構造のランドH2に接合された半田ボール7は、ソルダレジスト膜3hの内側に形成されるため、図18に示すような変局点7aは形成されず、なだらかな曲面が形成される。したがって、温度サイクルが繰り返し印加されても、応力集中が発生し難い構造となっている。このため、SMD構造と比較して、温度サイクル寿命が長いと考えられる。つまり、温度サイクル寿命を延長する観点からは、NSMD構造の方が、SMD構造よりも好ましいことが判った。
そこで、本願発明者は、さらに検討を行い、SMD構造とNSMD構造を組み合わせる事で、単純なSMD構造やNSMD構造よりも電気的接続信頼性を向上させることができる本実施の形態の構成を見出した。
図7に示すように、本実施の形態の半導体装置1のソルダレジスト膜3hには、平面視においてランド10の中心10cを含む一部が露出し、かつ、側面(外周部)10s1を覆うように形成された開口部3k1を有する。言い換えれば、ランド10の側面(外周部)10sの一部(側面10s1)は、ソルダレジスト膜3hで覆われた、SMD構造となっている。また、ソルダレジスト膜3hには、開口部3k1と連結され、かつ、平面視において側面(外周部)10s2が露出するように形成された開口部3k2を有する。言い換えれば、ランド10の側面(外周部)10s2は、ソルダレジスト膜3hから露出したNSMD構造となっている。つまり、本実施の形態のランド10の側面(外周部)10sは、ソルダレジスト膜3hに覆われた側面(外周部)10s1と、ソルダレジスト膜3hから露出する側面(外周部)10s2とで構成される。
また、ランド10の側面10sのうち、NSMD構造部分を構成する側面10s2は、配線基板3の周縁部側(図5に示す配線基板3の中心KCから最も遠い側)に配置される。言い換えると、図7に示す側面(外周部)10s2の位置は以下のように定義される。すなわち、平面視においてランド10の中心と配線基板3の下面3bの中心KC(図5参照)とを結ぶ仮想線を直線KL1とする。また、平面視において直線KL1と直交し、ランド10の中心を通る仮想線を直線KL2とする。また、平面視においてランド10を直線KL2で分割した時に、配線基板3の下面3bの周縁部に近い側の領域を領域R1(図7において相対的に幅の広いハッチングを付して示す領域、および相対的に幅の狭いハッチングを付して示す領域)とする。また、領域R1のうち、平面視において直線KL1と成す角θ1、θ2が±45°の範囲内の領域を領域R2(図7において相対的に幅の狭いハッチングを付して示す領域)とする。この時、ランド10の側面(外周部)10sのうち、NSMD構造部分を構成する側面(外周部)10s2は、平面視において直線KL1と重なり、かつ、領域R2内に収まるように配置される。
前記した温度サイクルによるクラックは、半導体装置1の構成材料間の線膨張係数の相違に起因して発生する応力が繰り返し印加されることで生じると考えられる。そして、本願発明者が、前記した温度サイクル試験で損傷が発生した半田ボール7(図18参照)について詳細に検討した所、半田ボール7の損傷の起点となるクラックは、いずれも配線基板3の周縁部側(図5に示す配線基板3の中心KCから最も遠い側)で発生していることが判った。ランド10の側面(外周部)10sにおける配線基板3の構成部材の変形量差の分布を考えると、配線基板3の中心KC(図5参照)からの距離が遠くなる程、温度サイクルによる変形量差が大きくなる。このため、図18に示すように、SMD構造とした場合、ランドH1の側面H1sのうち、配線基板3の中心KC(図5参照)から最も遠い位置においてクラックが発生したと考えられる。
そこで、本実施の形態のランド10は、上記知見を踏まえ、クラックの起点となり易い位置に、NSMD構造の側面(外周部)10s2を配置している。図8に示すように、配線基板3の中心KC(図5参照)から遠い側に配置される側面10s2は、NSMD構造なので、ソルダレジスト膜3hから露出し、半田ボール7に覆われる。また、側面10s2はソルダレジスト膜3hから露出するので、側面10s2の近傍では、半田ボール7に変局点7aは形成されず、なだらかな曲面が形成される。このように、本実施の形態では、クラックの起点となり易い位置を特定し、その位置を部分的にNSMD構造としている。
これにより、温度サイクルが印加されても、半田ボール7の損傷の起点となり易い位置には、変局点7aが無くなるので、クラックの発生を抑制できる。また、半田ボール7の損傷の起点となるクラックの発生を抑制すれば、クラックが進展することもないので、半田ボール7の損傷を抑制できる。つまり、図17および図19を用いて説明したNSMD構造のランドH2よりも温度サイクル寿命を延長することができる。
一方、図7に示すようにランド10の側面10sはその大部分(3/4以上)がSMD構造となっている。側面(外周部)10s2が、平面視において領域R2内に収まるように配置されるからである。このため、図16および図18を用いて説明したSMD構造のランドH1よりも耐衝撃性を向上させることができる。また、本願発明者の検討によれば、温度サイクルに起因してクラックが発生する箇所は、図7に示すように、平面視において直線KL1と成す角θ1、θ2が±45°の範囲内の領域R2内に収まる。したがって、領域R2の外側にNSMD構造の側面(外周部)10s2を配置しても、温度サイクル寿命を延長させる効果は得られない。そこで、領域R2以外の領域はSMD構造の側面(外周部)10s1とすることで、耐衝撃性を向上させる方が有利である。
ところで、側面10s1の近傍では、図8に示すように半田ボール7に変局点7aが形成される。しかし、温度サイクルが印加されることにより、印加される応力は、側面10s2の近傍で分散されるため、変局点7aには集中し難い。このため、側面10s1の近傍に変局点7aが形成されても、温度サイクルによるクラックは発生し難い。
上記の通り、半田ボール7の損傷の起点となるクラックは、配線基板3の周縁部側(図5に示す配線基板3の中心KCから最も遠い側)で発生するので、図7に示す直線KL1と重なる位置にNSMD構造の部分を設ければ、クラックの発生を抑制する効果が得られる。ただし、クラックの発生を、より確実に抑制する観点からは、直線KL1と重なる位置の周辺領域はNSMD構造とすることが好ましい。本実施の形態では、図7に示すように、開口部3kは、平面視において円形状である開口部3k1と、開口部3k1に連結される開口部3k2で構成される。そして、平面視において側面10s2の直線KL2と平行な方向における幅(言い換えると、開口部3k2の幅)W1は開口部3k1の直径W2の1/4よりも大きい。このように、少なくとも幅W1を直径W2の1/4よりも大きくすることで、温度サイクルに起因する応力集中が発生し易い位置が、直線KL1と重なる位置から多少ずれた場合でも、クラックの発生を抑制することができる。
また、本実施の形態では、図5に示すように配線基板3の下面3bに形成された全てのランド10が図7に拡大して示したランド10と同様に、SMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造となっている。すなわち、配線基板3の下面3bに形成される複数のランド10のそれぞれは、図7に示すように、ソルダレジスト膜3hに形成された開口部3k1において、ランド10の中心10cを含む一部が露出し、かつ、側面(外周部)10s1が覆われる。また、配線基板3の下面3bに形成される複数のランド10のそれぞれは、開口部3k1と連結される開口部3k2において、側面(外周部)10s2がソルダレジスト膜3hから露出する。
また、複数のランド10のそれぞれが有する側面10sのうち、NSMD構造部分を構成する側面10s2は、配線基板3の周縁部側(図5に示す配線基板3の中心KCから最も遠い側)に配置される。すなわち、図6に示すように平面視において複数のランド10の中心それぞれと配線基板3の下面3bの中心KCとを結ぶ仮想線を直線KL1とする。図6に示すように複数のランド10のそれぞれについて、各1本の直線KL1が定義される。また、図7に示すように平面視において直線KL1と直交し、ランド10の中心を通る仮想線を直線KL2とする。図6では見易さのため、図7に示す直線KL2は図示を省略している。また、平面視においてランド10を直線KL2で分割した時に、配線基板3の下面3bの周縁部に近い側の領域を領域R1(図7において相対的に幅の広いハッチングを付して示す領域、および相対的に幅の狭いハッチングを付して示す領域)とする。また、領域R1のうち、平面視において直線KL1と成す角θ1、θ2が±45°の範囲内の領域を領域R2(図7において相対的に幅の狭いハッチングを付して示す領域)とする。この時、複数のランド10の側面(外周部)10sのうち、NSMD構造部分を構成する側面(外周部)10s2は、ランド10毎に規定される仮想線である直線KL1と重なり、かつ、領域R2内に収まるように配置される。
<変形例>
次に、図5〜図8を用いて説明した半導体装置1の変形例として、前記したようにSMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10と、SMD構造のランドが混在する実施態様について説明する。図9は、図5に対する変形例を示す平面図である。なお、図9では、配線基板3の平面寸法と半導体チップ2の平面寸法の比、および半導体チップ2とランド10、11の平面的位置関係を判り易くするため、配線基板3の上面側に搭載された半導体チップ2の位置を点線で示している。
次に、図5〜図8を用いて説明した半導体装置1の変形例として、前記したようにSMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10と、SMD構造のランドが混在する実施態様について説明する。図9は、図5に対する変形例を示す平面図である。なお、図9では、配線基板3の平面寸法と半導体チップ2の平面寸法の比、および半導体チップ2とランド10、11の平面的位置関係を判り易くするため、配線基板3の上面側に搭載された半導体チップ2の位置を点線で示している。
図9に示す変形例の半導体装置1aは、配線基板3の下面に、SMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10と、SMD構造のランド11が配置されている。言い換えれば、半導体装置1aが有する複数のランドには、側面(外周部)10sの一部(側面10s2)がソルダレジスト膜3hから露出したランド10と、側面(外周部)10sが全周に亘ってソルダレジスト膜3hに覆われたランド11が含まれる。
本願発明者が前記した温度サイクルによるクラックについてさらに検討した所、配線基板3の下面3bにおける平面位置により、クラックが発生し易い場所と、クラックが発生し難い場所があることが判った。温度サイクルによるクラックが発生し易い場所を特定することができれば、その発生し易い場所に配置されるランドは、SMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10とし、クラックが発生し難い場所は、SMD構造のランド11とすることができる。前記したように、耐衝撃性の観点からは、SMD構造のランド11の方が有利なので、ランド10とランド11を混在させることで、半導体装置の電気的接続信頼性をさらに向上させることができる。以下、配線基板3の下面3bのどの位置に、SMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10を配置することが好ましいのかについて、詳しく説明する。
まず、図9に示すように、平面視において四角形を成す下面3bを有する配線基板3の場合、下面3bの対角線(仮想線)TK1、TK2と重なる位置では、半田ボール7(図8参照)の損傷が発生し易い。したがって、図9に示すように、下面3bの対角線(仮想線)TK1、TK2と重なる位置にランド10を配置することが好ましい。
また、配線基板3の下面3bの中心KCからの距離が遠い位置程、半田ボール7(図8参照)の損傷が発生し易い。つまり、複数のランドのうち、下面3bの角部3bkに最も近い位置に配置されるランドは、少なくともSMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10とすることが好ましい。上記した角部3bkは、互いに交差する2辺(2つの側面3c)の交点として定義される。図9に示すように平面視において四角形を成す配線基板3の場合には、4つの角部3bkを有している。そして、下面3bの中心KCを対称点として、点対象になるように複数のランド10、11が配置される場合、少なくとも4つのランド10を設けることが好ましい。言い換えれば、図9に示す例では、配線基板3の下面3bは、平面視において四角形を成すランド配置領域(外部電極配置領域)を有しランド配置領域の4つの角部(互いに交差する2辺の交点)にそれぞれランド10が配置される。
上記のように、配線基板3の下面3bの角部3bkの近傍において、最も半田ボール7(図8参照)の損傷が発生し易いという傾向は、以下のような半導体装置において、顕著になる。すなわち、配線基板3の平面積(下面3bの面積)と、半導体チップ2の平面積(裏面2bの面積)の差が小さい場合に、配線基板3の下面3bの角部3bkの近傍において、半田ボール7が損傷し易くなる。詳しくは、本願発明者の検討によれば、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合が20%より大きい場合には、上記の傾向が認められる。つまり、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合が20%より大きい場合には、複数のランドのうち、下面3bの角部3bkに最も近い位置に配置されるランドは、少なくともSMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10とすることが好ましい。
また、上記傾向は、図4を用いて説明したように、半導体チップ2が配線基板3上にフェイスアップ実装方式により搭載された、小型、中型のパッケージにおいて顕著になる。小型、中型のパッケージでは、配線基板3の平面寸法は、例えば17mm角よりも小さく、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合が20%より大きい。また、配線基板3の上面3a全体が、封止体4により覆われる。配線基板3の厚さは0.3mmよりも小さく、封止体4の厚さ(図4に示す下面4bと上面4a間の距離)は、0.8mmよりも小さい。このように、半導体チップ2と配線基板3が複数のワイヤ6を介して電気的に接続され、かつ、配線基板3の上面3aが封止体4により覆われている場合には、複数のランドのうち、下面3bの角部3bkに最も近い位置に配置されるランドは、少なくともSMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10とすることが好ましい。
なお、図9では、最も半田ボール7(図8参照)の損傷が発生し易い箇所にランド10を配置する実施態様を判り易く示すために、下面3bの角部3bkに最も近い位置にのみランド10を配置し、その他は、SMD構造のランド11を配置する半導体装置1aを示した。しかし、図9に示す態様には限定されず、例えば図10に示す半導体装置1bのように、下面3bの角部3bkに最も近い位置、およびその周辺に配置される複数のランドを、SMD構造とNSMD構造を組み合わせた、ランド10とすることができる。図10は図9に対する変形例を示す平面図である。
また、図1〜図4では、エリアアレイ型の半導体装置の例として、BGA型の半導体装置を例示的に示したが、温度サイクルによる電気的接続信頼性の低下は、図示しない実装基板に実装した後で発生するので、図4に示す半田ボール7が接合されず、ランド10が露出する、LGA(Land grid array)型の半導体装置にも適用できる。LGA型の半導体装置であっても、半田を介して実装基板上に実装する場合には、温度サイクルによる電気的接続信頼性の低下の課題が生じる。このため、前記したランド10を設けることにより、電気的接続信頼性を向上させることができる。
なお、図9に示す半導体装置1aおよび図10に示す半導体装置1bは上記した相違点を除き、図1〜図8を用いて説明した半導体装置1と同様なので重複する説明は省略する。
上記のように、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合が20%より大きい場合には、下面3bの角部3bkに近づくほど、温度サイクルに起因する応力が印加されやすい。一方、本願発明者の検討によれば、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合が20%より小さい場合には、異なる傾向が認められた。図11は図5に対する他の変形例を示す平面図である。また、図12は、図4に対する変形例であって、図11に示す半導体装置の断面図である。なお、図12では、図4に対応させるため、ランド10、11に接合される半田ボール7を図示している。
図11および図12に示す半導体装置は、大型(平面積が大きい)の半導体装置であって、以下の点で図4および図5に示す半導体装置1と相違する。図11に示す半導体装置1cは、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合が20%より小さい点で図5に示す半導体装置1と相違する。また、図12に示すように、半導体装置1cは、配線基板3の上面3aの一部は封止体4により覆われ、上面3aの外周部は封止体4から露出している点で図4に示す半導体装置1と相違する。配線基板3の平面寸法は、例えば17mm角よりも大きく、配線基板3の厚さは、例えば0.3mm以上0.6mm以下程度である。また、封止体4の厚さ(図4に示す下面4bと上面4a間の距離)は、例えば0.8mm以上1.2mm以下程度である。
図11および図12に示すように大型の半導体装置1cでは、温度サイクルによる半田ボール7(図12参照)の損傷が発生し易い領域には、以下の傾向が認められる。まず、図11に示すように、平面視において四角形を成す下面3bを有する配線基板3の場合、下面3bの対角線(仮想線)TK1、TK2と重なる位置では、半田ボール7(図12参照)の損傷が発生し易い。この点は図9および図10を用いて説明した半導体装置1a、1bと同様である。したがって、図12に示すように、下面3bの対角線(仮想線)TK1、TK2と重なる位置にランド10を配置することが好ましい。
また、半導体装置1cの場合、平面視において、半導体チップ2の角部2bkまでの距離が近い程、半田ボール7(図12参照)の損傷が発生し易い。つまり、複数のランドのうち、半導体チップ2の角部2bkに最も近い位置に配置されるランドは、少なくともSMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10とすることが好ましい。図11に示す例では、4つのランド10は、平面視において、半導体チップ2の角部2bkと重なる位置に配置されている。このように、半導体チップ2の角部2bkと重なる位置では、温度サイクルによる応力が特に大きいので、半導体チップ2の角部2bkと重なる位置には、SMD構造とNSMD構造を組み合わせた構造のランド10とすることで温度サイクル寿命を延長することができる。上記した角部2bkは、互いに交差する2辺(2つの側面2c)の交点として定義される。図11に示すように平面視において四角形を成す半導体チップ2の場合には、4つの角部2bkを有している。そして、配線基板3の下面3bの中心KCを対称点として、点対象になるように半導体チップ2、および複数のランド10、11が配置される場合、少なくとも4つのランド10を設けることが好ましい。
一方、配線基板3の下面3bの角部3bkの近傍では、半導体チップ2の角部2bkの近傍と比較すると、半田ボール7(図12参照)の損傷が発生し難い。このため、図11および図12に示す半導体装置1cでは、平面視においてランド10と配線基板3の下面3bの外縁(側面3c)との間にSMD構造のランド11(側面10sが全周に亘ってソルダレジスト膜3hに覆われたランド11)が配置されている。例えば、配線基板3の下面3bの角部3bkに最も近い位置にもランド11が配置される。このように、大型の半導体装置1cでは、配線基板3の外周側に、SMD構造のランド11を配置しても、温度サイクルにより最も半田ボール7が損傷し易い領域には、ランド10を設けているので、温度サイクル寿命を延長することができる。
上記のように、大型の半導体装置1cにおいて、配線基板3の下面3bの角部3bkの近傍よりも半導体チップ2の角部2bkの近傍の方が、半田ボール7(図12参照)の損傷が発生し易いのは、以下の理由は以下のように考えられる。すなわち、温度サイクルにより繰り返し発生する応力は、半導体チップ2と、配線基板3および図示しない実装基板の線膨張係数の相違の影響が大きいと考えられる。このため、半導体装置1cのように、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合が20%より小さい場合には、繰り返し発生する応力が、配線基板3の周縁部近傍よりも半導体チップ2の角部2bkの近傍で大きくなったと考えられる。また、図12に示すように、配線基板3の上面3aの外周部が封止体4から露出する構造の場合、特にこの傾向が強く確認される。
なお、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合により、半田ボール7(図12参照)の損傷し易い箇所が変化する旨を説明したが、配線基板3の中心KCから遠い位置においてクラックが発生し、それが進展するメカニズムは同様である。したがって、大型の半導体装置1cの場合であっても、ランド10の構成は、図7および図8を用いて説明した構造と同様である。
また、図11では、最も半田ボール7(図12参照)の損傷が発生し易い箇所にランド10を配置する実施態様を判り易く示すために、半導体チップ2の角部2bkに最も近い位置(重なる位置)にのみランド10を配置し、その他は、SMD構造のランド11を配置する半導体装置1cを示した。しかし、図11に示す態様には限定されず、例えば図13に示す半導体装置1dのように、半導体チップ2と重なる領域に配置されるランドは全てSMD構造とNSMD構造を組み合わせたランド10とすることができる。前記した大型の半導体装置の場合、半導体チップ2の周縁部(側面)に近い程半田ボール7(図12参照)の損傷が発生し易いので、図13に示す半導体装置1dは、図11に示す半導体装置1cよりもさらに温度サイクル寿命を延長することができる。図13は図11に対する変形例を示す平面図である。
なお、図11および図12に示す半導体装置1c、および図13に示す半導体装置1dは上記した相違点を除き、図1〜図8を用いて説明した半導体装置1と同様なので重複する説明は省略する。
前記した半導体装置1、1a、1b、1c、1dでは、半導体チップ2をフェイスアップ実装方式により実装し、半導体チップ2および複数のワイヤ6を封止体4で封止した実施態様について説明した。次に、フェイスダウン実装方式(フリップチップ接続方式)で半導体チップ2を配線基板3に実装した場合の実施態様について説明する。図14は、図4に対する他の変形例を示す断面図である。また図15は、図5に対する他の変形例を示す平面図である。なお、図14は図15の断面図であるが、図15では、見易さのため、半田ボール7の図示を省略している。また、図15は平面図であるが、ランド10の位置を判り易く示すため、ランド10のみにハッチングを付して示している。
図14および図15に示す半導体装置1eは、大型(平面積が大きい)の半導体装置であって、以下の点で図4および図5に示す半導体装置1と相違する。まず、図14に示す半導体装置1eは、半導体チップ2の表面2aが配線基板3の上面3aと対向した状態で、配線基板3上に搭載されている点で図4に示す半導体装置1と相違する。詳しくは、半導体チップ2の表面2aに形成された複数のパッドPDと、配線基板3の上面3aに形成された複数のボンディングリード(リード配線)3dは、複数のパッドPDに接合された複数の金属バンプ(突起電極)12を介して電気的に接続されている。このような搭載方法を、フェイスアップ実装方式、あるいはフリップチップ接続方式と呼ぶ。また、図14に示す例では、半導体チップ2の表面2aと配線基板3の上面3aの間に樹脂(アンダフィル樹脂、封止体)13が配置される。樹脂13は、半導体チップ2の表面2aと配線基板3の上面3aの隙間に埋め込まれ、例えば、金属バンプ12の接合部に加わる応力を緩和する応力緩和層として機能する。あるいは、金属バンプ12の接合部を保護する保護層として機能する。
また、半導体装置1eは、図15に示すように、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合が20%より小さい点で図5に示す半導体装置1と相違する。フェイスダウン実装方式は、比較的端子数が多い半導体装置に適用され、配線基板3の平面積が大きい半導体装置に適用される。また、多数の端子の配線経路を確保する観点から4層以上の配線層を備える、多層配線基板を用いることが多く、配線基板3の厚さも厚くなる。例えば、半導体装置1eの配線基板3の平面寸法は、例えば19mm角よりも大きく、配線基板3の厚さは、例えば1.0mm以上である。
半導体装置1eのような大型の半導体装置の場合、温度サイクルによる半田ボール7(図12参照)の損傷が発生し易い領域には、以下の傾向が認められる。まず、図11に示すように、平面視において四角形を成す下面3bを有する配線基板3であっても、下面3bの対角線(仮想線)TK1、TK2と重なる位置で、特に半田ボール7(図14参照)の損傷が発生し易いという傾向は認められない。半導体装置1eでは、平面視において、半導体チップ2と重なる領域において、特に半田ボール7が損傷し易い。したがって、図15に示すように平面視において半導体チップ2と重なる領域にランド10を配置することが好ましい。
一方、半導体チップ2と重ならない領域では、半導体チップ2と重なる領域と比較して、半田ボール7(図14参照)が損傷し難い。このため、図15に示すように、半導体チップ2と重なる領域と、配線基板3の下面3bの外縁(側面3c)との間にSMD構造のランド11(側面10sが全周に亘ってソルダレジスト膜3hに覆われたランド11)が配置されている。言い換えれば、半導体装置1eでは、平面視においてランド10と配線基板3の下面3bの外縁(側面3c)との間にSMD構造のランド11(側面10sが全周に亘ってソルダレジスト膜3hに覆われたランド11)が配置されている。例えば、図15に示すように、配線基板3の下面3bの角部3bkに最も近い位置にもランド11が配置される。このように、半導体装置1eでは、配線基板3の外周側に、SMD構造のランド11を配置しても、温度サイクルにより最も半田ボール7が損傷し易い領域には、ランド10を設けているので、温度サイクル寿命を延長することができる。
上記のように配線基板3の下面3bの角部3bkの近傍よりも半導体チップ2と重なる領域の方が、半田ボール7(図14参照)の損傷が発生し易い理由は、以下のように考えられる。すなわち、フェイスアップ実装方式を適用するような大型の半導体装置1eの場合、温度サイクルが印加されると、半導体チップ2と重なる領域(平面視における配線基板3の中心周辺)が周縁部よりも高い位置に突出する変形(以下、凸反り変形と記載する)が生じ易くなる。そしてこの凸反り変形により生じる応力が、半田ボール7を損傷させる要因として支配的になると考えられる。この凸反り変形により生じる応力は、配線基板3の中心KC(図15参照)に近づく程大きくなる。このため、中心KCと重なる位置に半導体チップ2を搭載する場合には、半導体チップ2と重なる位置において、特に半田ボール7が損傷し易くなる。
なお、図14〜図16に示す半導体装置1eは、上記した相違点を除き、図1〜図8を用いて説明した半導体装置1と同様なので重複する説明は省略する。
以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施の形態では、半導体パッケージのタイプ毎に、ランド10を配置して特に好ましい位置を説明したが、計算により、特にランド10を配置する位置を算出することができる。例えば、半導体チップ2および配線基板3の構成部材とレイアウト、温度サイクル条件、および半田などの接合材の材料を条件として、有限要素法を用いたシミュレーションを行うことで、温度サイクルによる応力分布を計算することができる。
ただし、本願発明者の検討によれば、上記したように、配線基板3の平面積に対する半導体チップ2の平面積の割合や、半導体チップの実装方式などのパッケージタイプにより、ランド10を決定すれば、信頼性を向上させることができる。そして、パッケージタイプによりランド10を形成すべき位置を特定することができれば、多種類の製品に容易に対応することで出来る点で好ましい。
1、1a、1b、1c、1d、1e 半導体装置
2 半導体チップ
2a 表面(主面、上面)
2b 裏面(主面、下面)
2bk 角部
2c 側面
3 配線基板
3a 上面(面、主面、チップ搭載面)
3b 下面(面、主面、実装面)
3bk 角部
3c 側面(外周部)
3d ボンディングリード(端子、チップ搭載面側端子、電極)
3e コア層(コア絶縁層)
3f、3h ソルダレジスト膜(絶縁膜)
3k、3k1、3k2 開口部
3r 配線
4 封止体(樹脂体)
4a 上面(面)
4b 下面(面)
4c 側面
5 ダイボンド材(接着材)
6 ワイヤ(導電性部材)
7 半田ボール(半田、半田材)
7a 変局点
10、11 ランド(外部端子、電極パッド、外部電極パッド)
10c 中心、
10s、10s1、10s2 側面(外周部)
12 金属バンプ(導電性部材)
13 樹脂(アンダフィル)
H1、H2 ランド(外部端子、電極パッド、外部電極パッド)
H1sH2s 側面(外周部)
KC 中心
KL1、KL2 直線(仮想線)
PD パッド(ボンディングパッド)
R1、R2 領域
ST 治具(シェアツール)
W1 幅
W2 直径
θ1、θ2 角
2 半導体チップ
2a 表面(主面、上面)
2b 裏面(主面、下面)
2bk 角部
2c 側面
3 配線基板
3a 上面(面、主面、チップ搭載面)
3b 下面(面、主面、実装面)
3bk 角部
3c 側面(外周部)
3d ボンディングリード(端子、チップ搭載面側端子、電極)
3e コア層(コア絶縁層)
3f、3h ソルダレジスト膜(絶縁膜)
3k、3k1、3k2 開口部
3r 配線
4 封止体(樹脂体)
4a 上面(面)
4b 下面(面)
4c 側面
5 ダイボンド材(接着材)
6 ワイヤ(導電性部材)
7 半田ボール(半田、半田材)
7a 変局点
10、11 ランド(外部端子、電極パッド、外部電極パッド)
10c 中心、
10s、10s1、10s2 側面(外周部)
12 金属バンプ(導電性部材)
13 樹脂(アンダフィル)
H1、H2 ランド(外部端子、電極パッド、外部電極パッド)
H1sH2s 側面(外周部)
KC 中心
KL1、KL2 直線(仮想線)
PD パッド(ボンディングパッド)
R1、R2 領域
ST 治具(シェアツール)
W1 幅
W2 直径
θ1、θ2 角
Claims (17)
- 複数の電極パッドが配置された表面を有する半導体チップと、
前記半導体チップが搭載された第1主面、および前記半導体チップと電気的に接続された複数の外部電極パッドが配置され、前記第1主面とは反対側の第2主面を有する配線基板と、
を有し、
前記配線基板の前記第2主面には、前記第2主面を覆う絶縁膜が形成され、
前記絶縁膜には、平面視において前記複数の外部電極パッドそれぞれの中心を含む一部が前記絶縁膜から露出し、かつ、外周部は前記絶縁膜に覆われるように形成された第1開口部が形成され、
前記配線基板の前記複数の外部電極パッドのうちの第1外部電極パッドの外周部は、
前記絶縁膜に覆われる第1外周部と、
前記絶縁膜に形成された第2開口部において、前記絶縁膜から露出する第2外周部と、
で構成され、
平面視において前記第1外部電極パッドの中心と前記配線基板の前記第2主面の中心とを結ぶ仮想線を第1直線とし、
平面視において前記第1直線と直交し、前記第1外部電極パッドの中心を通る仮想線を第2直線とし、
平面視において前記第1外部電極パッドを前記第2直線で分割した時に、前記配線基板の前記第2主面の周縁部に近い側の領域を第1領域とし、
前記第1領域のうち、平面視において前記第1直線と成す角が±45°の範囲内の領域を第2領域とすると、
前記第2外周部は、平面視において前記第1直線と重なり、かつ、前記第2領域内に収まるように配置される半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1開口部は、平面視において円形状であり、
平面視において前記第2外周部の前記第2直線と平行な方向における幅は前記第1開口部の直径の1/4よりも大きい半導体装置。 - 請求項2に記載の半導体装置において、
前記配線基板の前記第2主面は四角形を成し、
前記配線基板の前記複数の外部電極パッドのうちの第2外部電極パッドの外周部は、全周に亘って前記絶縁膜に覆われ、
前記第1外部電極パッドは、前記第2主面の対角線と重なるように配置される半導体装置。 - 請求項3記載の半導体装置において、
前記第1外部電極パッドは、前記複数の外部電極パッドのうち、前記第2主面の角部に最も近い位置に配置される半導体装置。 - 請求項4記載の半導体装置において、
前記配線基板の平面積に対し、前記半導体チップの平面積の割合は20%より大きい半導体装置。 - 請求項5に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線基板の前記第1主面に形成された複数のリード配線とをそれぞれ電気的に接続する複数の金属ワイヤと、
前記半導体チップと前記複数の金属ワイヤとを封止する封止体と、
をさらに有し、
前記配線基板の前記第1主面は、前記封止体により覆われる半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1外部電極パッドには半田が接続され、前記第1外部電極パッドの前記第1外周部の側面は前記半田が接し、前記第1外部電極パッドの前記第2外周部の側面は前記絶縁膜が接する半導体装置。 - 請求項7に記載の半導体装置において、
前記半田は、鉛フリー半田により構成されている半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1外部電極パッドは半田付けが可能であり、半田付けされた際、前記第1外部電極パッドの前記第2外周部の側面は前記半田が接し、前記第1外部電極パッドの前記第1外周部の側面は前記絶縁膜が接する半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの前記表面は四角形を成し、
平面視において前記第1外部電極パッドは、前記複数の外部電極パッドのうち、前記半導体チップの角部に最も近い位置に配置される半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの前記表面は四角形を成し、
平面視において前記第1外部電極パッドは、前記半導体チップの角部と重なる位置に配置される半導体装置。 - 請求項11に記載の半導体装置において、
前記配線基板の平面積に対し、前記半導体チップの平面積の割合は20%より小さい半導体装置。 - 請求項12に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線基板の前記第1主面に形成された複数のリード配線とをそれぞれ電気的に接続する複数の金属ワイヤと、
前記半導体チップと前記複数の金属ワイヤとを封止する封止体と、をさらに有し、
前記配線基板の前記第1主面の一部は前記封止体により覆われ、前記配線基板の前記第1主面の外周部は前記封止体から露出している半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記配線基板の前記複数の外部電極パッドのうちの第2外部電極パッドの外周部は、全周に亘って前記絶縁膜に覆われ、
平面視において、前記第1外部電極パッドと前記配線基板の前記第2主面の外縁の間には、前記第2外部電極パッドが配置される半導体装置。 - 請求項14に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの前記表面は四角形を成し、
平面視において前記第1外部電極パッドは、前記半導体チップと重なる位置に配置される半導体装置。 - 請求項15に記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、前記表面と前記配線基板の前記第1主面とが対向するように前記配線基板の前記第1主面上に搭載されている半導体装置。 - 請求項16に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線基板の前記第1主面に形成された複数のリード配線とをそれぞれ電気的に接続する複数の金属バンプと、
前記半導体チップの一部と前記複数の金属バンプとを封止する封止体と、をさらに有する半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012134457A JP2013258347A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012134457A JP2013258347A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013258347A true JP2013258347A (ja) | 2013-12-26 |
Family
ID=49954511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012134457A Pending JP2013258347A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 半導体装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2013258347A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9761519B2 (en) | 2015-06-16 | 2017-09-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Package substrate and semiconductor package including the same |
CN110060968A (zh) * | 2014-09-16 | 2019-07-26 | 东芝存储器株式会社 | 半导体装置 |
-
2012
- 2012-06-14 JP JP2012134457A patent/JP2013258347A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110060968A (zh) * | 2014-09-16 | 2019-07-26 | 东芝存储器株式会社 | 半导体装置 |
CN110060968B (zh) * | 2014-09-16 | 2023-11-03 | 铠侠股份有限公司 | 半导体装置 |
US9761519B2 (en) | 2015-06-16 | 2017-09-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Package substrate and semiconductor package including the same |
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