JP2015211059A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
複数のパッケージを積み重ねて搭載したPoP(Package on Package)タイプの半導体装置を携帯機器等の小型電子装置に搭載するため、このタイプの半導体装置に対する小型化および薄型化の要求がある。そこで、薄型化を実現するため、半導体装置を構成する配線基板の厚さを薄くしたり、封止樹脂層の厚さを薄くしたりしている。しかしながら、薄型化によって、半導体装置の反りが生じやすくなるという問題が発生している。 Since a PoP (Package on Package) type semiconductor device in which a plurality of packages are stacked and mounted is mounted on a small electronic device such as a portable device, there is a demand for downsizing and thinning of this type of semiconductor device. Therefore, in order to reduce the thickness, the thickness of the wiring board constituting the semiconductor device is reduced, and the thickness of the sealing resin layer is reduced. However, there is a problem that the semiconductor device is likely to warp due to the reduction in thickness.
特許文献1には、薄型化した配線基板自体の反りを軽減するため、配線基板の一面を被覆する一方のソルダーレジスト層の厚さと、配線基板の他面を被覆する他方のソルダーレジスト層の厚さを異なる厚さに形成する技術の開示がある。
In
特許文献2には、プリント配線板の表面に搭載する電子部品によるプリント配線板の反りを相殺するために、プリント配線板表面のレジストと同裏面のレジストの厚さとを変える開示がある。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228561 discloses that the resist on the surface of the printed wiring board and the resist on the back surface are changed in order to cancel the warpage of the printed wiring board due to electronic components mounted on the surface of the printed wiring board.
特許文献3には、半導体装置の反りを低減するために、配線基板の表面上において、半導体チップ搭載領域上に形成されたソルダーレジストを除去する開示がある。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses that a solder resist formed on a semiconductor chip mounting region is removed on the surface of a wiring board in order to reduce warpage of the semiconductor device.
特許文献4には、半導体装置の反りを低減するために、配線基板と封止樹脂の間に低弾性樹脂を配置する開示がある。 Patent Document 4 discloses that a low-elasticity resin is disposed between a wiring board and a sealing resin in order to reduce warpage of a semiconductor device.
以下の分析は、本願発明者により与えられる。 The following analysis is given by the inventor.
配線基板単独では反りが低減されていても、完成品である半導体装置においては反りが生じるおそれがある。その理由を以下に説明する。 Even if the warping is reduced by the wiring board alone, the warping may occur in the semiconductor device as a finished product. The reason will be described below.
配線基板の一面に半導体チップが搭載された後、この一面上に、半導体チップを覆うよう封止樹脂が供給される。配線基板の一面上、中央領域には、半導体チップが配置され、周辺領域には半導体チップが配置されていない。したがって、中央領域と周辺領域とは、封止樹脂の供給量が大きく異なり、すなわち、配線基板の一面上で封止樹脂の容積差が発生する。この容積差に起因して、封止樹脂が硬化する際、中央領域と周辺領域とでは、封止樹脂収縮量の差が大きくなり、完成品である半導体装置において反りが大きくなるおそれがある。特にPoP(Package on Package)タイプのような、配線基板のサイズよりも半導体チップのサイズが大幅に小さく、半導体チップ上の封止樹脂層の厚さが薄い半導体装置では、配線基板の隅部で反りが大きくなるおそれがある。この結果、下段の半導体装置や実装基板への実装性が低下し、信頼性が低下する。また半導体装置の反りが大きくなることで、半導体装置の全高が高くなり、携帯機器への搭載が困難になるおそれがある。 After the semiconductor chip is mounted on one surface of the wiring board, a sealing resin is supplied on the one surface so as to cover the semiconductor chip. On one surface of the wiring board, a semiconductor chip is disposed in the central region, and no semiconductor chip is disposed in the peripheral region. Therefore, the supply amount of the sealing resin differs greatly between the central region and the peripheral region, that is, a volume difference of the sealing resin occurs on one surface of the wiring board. Due to this volume difference, when the sealing resin is cured, the difference in the amount of shrinkage of the sealing resin between the central region and the peripheral region becomes large, and there is a possibility that warpage is increased in the finished semiconductor device. Especially in semiconductor devices such as the PoP (Package on Package) type, where the size of the semiconductor chip is significantly smaller than the size of the wiring board and the sealing resin layer on the semiconductor chip is thin, There is a risk of warping becoming large. As a result, the mounting property to the lower semiconductor device or the mounting substrate is lowered, and the reliability is lowered. Further, since the warpage of the semiconductor device is increased, the overall height of the semiconductor device is increased, which may make it difficult to mount it on a portable device.
かくして、半導体装置の反りを抑制することができる構造を有する半導体装置およびその製造方法が求められている。 Thus, there is a need for a semiconductor device having a structure capable of suppressing warpage of the semiconductor device and a method for manufacturing the same.
第1の視点において、半導体装置は、配線基板と、前記配線基板の一面上に搭載される半導体チップと、前記配線基板の一面上に、前記半導体チップの高さと同等の高さを有するよう形成される厚膜部と、前記配線基板の一面上に前記半導体チップおよび前記厚膜部を覆うよう形成され、前記半導体チップ上と前記厚膜部上で同等の厚さを有する封止層と、を備えている。なお、上記「高さ」とは、基準面となる配線基板の一面からの高さを意味している。半導体チップと厚膜部の高さは、所定の効果が得られる程度に同等であればよい。半導体チップ上と厚膜部上における封止層(封止材)の厚さは、所定の効果が得られる程度に同等であればよい。 In a first aspect, the semiconductor device is formed to have a wiring board, a semiconductor chip mounted on one surface of the wiring board, and a height equivalent to the height of the semiconductor chip on the one surface of the wiring board. And a sealing layer formed on one surface of the wiring substrate so as to cover the semiconductor chip and the thick film portion, and having an equivalent thickness on the semiconductor chip and the thick film portion, It has. The “height” refers to the height from one surface of the wiring board that serves as a reference surface. The heights of the semiconductor chip and the thick film portion may be equal to the extent that a predetermined effect can be obtained. The thickness of the sealing layer (sealing material) on the semiconductor chip and the thick film portion may be equal to the extent that a predetermined effect can be obtained.
第2の視点において、半導体装置の製造方法は、配線基板の一面上の周辺領域に、厚膜部を、搭載する半導体チップと同等の高さを有するよう形成する工程と、前記配線基板の一面上の中央領域に、前記半導体チップを搭載する工程と、前記配線基板の一面上に、前記半導体チップおよび前記厚膜部を覆い、前記半導体チップ上と前記厚膜部上で同等の厚さを有する封止層を形成する工程と、を備えている。 In a second aspect, a method for manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a thick film portion in a peripheral region on one surface of a wiring substrate so as to have a height equivalent to a semiconductor chip to be mounted, and one surface of the wiring substrate. A step of mounting the semiconductor chip in the upper central region; and covering the semiconductor chip and the thick film portion on one surface of the wiring substrate, and providing an equivalent thickness on the semiconductor chip and the thick film portion. Forming a sealing layer.
本開示によれば、半導体装置の反りを抑制することができる構造を有する半導体装置およびその製造方法が提供される。 According to the present disclosure, a semiconductor device having a structure capable of suppressing warpage of the semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided.
以下、図面を参照しながら実施形態等を説明する。なお、本開示において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments and the like will be described with reference to the drawings. Note that, in the present disclosure, where reference numerals are attached to the drawings, these are only for the purpose of assisting understanding, and are not intended to be limited to the illustrated embodiments.
[実施形態1]
図1(A)および(B)を参照すると、実施形態1の半導体装置1は、一面側(図1(B)中の上側)に下記の構成を備えている。
配線基板11;
配線基板11の一面上に搭載される半導体チップ31;
配線基板11の一面上、半導体チップ31の高さと同等の高さを有するよう形成される厚膜部21a;
配線基板11の一面上、半導体チップ31および厚膜部21aを覆うよう形成され、半導体チップ31上と厚膜部21a上で同等の厚さを有する封止層(封止材)72。
[Embodiment 1]
Referring to FIGS. 1A and 1B, the
A
A
A sealing layer (sealing material) 72 formed on one surface of the
半導体チップ31は、半導体装置1の一面上に、フェースアップ(回路面ないし電極パッド31aが表側にある)で搭載されている。厚膜部21aは、半導体チップ31の外周側に、連続して形成されている。換言すると、厚膜部21aは、半導体チップ31の外周全周を囲むよう環状(枠状)に形成されている。
The
さらに、半導体装置1は、配線基板11の一面上で厚膜部21aと異なる位置に配置され、厚膜部21aよりも薄い薄膜部21bを備えている。薄膜部21bは、厚膜部21aの内周側と半導体チップ31の外周側との間に形成されている。詳細には、薄膜部21bは、配線基板11の一面上の中央領域(配線基板11の一面と半導体チップ31の裏面間)に形成され、さらに、厚膜部21aの内周面から段状に形成されている。
Further, the
厚膜部21aおよび薄膜部21bは、第1の絶縁膜21を構成している。配線基板11の構成部品である絶縁基材11aと、厚膜部21aとは、異なる材料から形成されている。厚膜部21aは、配線基板11の端面と半導体チップ31の端面との間に配置されている。
The
半導体チップ31は、第1の絶縁膜21の中央領域に形成された第1の開口部41内に収容されている。配線基板11の一面上に配置された複数の接続パッド11bが、第1の開口部41を通じて露出可能である。半導体チップ31の複数の電極パッド31aと、複数の接続パッド11bとは、ボンディングワイヤ61を介して電気的に接続されている。
The
配線基板11の他面側(図1(B)中下側)には、下記の要素が設けられている:
配線基板11の他面上に形成される第2の絶縁膜22;
第2の絶縁膜22に形成される複数の第2の開口部42;
配線基板11の他面上に設けられ、複数の第2の開口部42を通じて露出可能な複数のランド11c;
複数のランド11c上に搭載される複数のはんだボール(外部電極)51;
The following elements are provided on the other side of the wiring board 11 (the lower side in FIG. 1B):
A second insulating
A plurality of
A plurality of
A plurality of solder balls (external electrodes) 51 mounted on the plurality of
複数のはんだボール51ないし外部電極51は、配線基板11の一面側に配置された複数の接続パッド11b等と、配線基板11層内の導電部を介して、電気的に接続している。
The plurality of
以下、半導体装置1の構成要素について詳細に説明する。
Hereinafter, the components of the
配線基板11においては、ガラスエポキシ基板等の絶縁基材11aの両面に所定の配線パターンが形成されている。配線基板11は、略矩形状であり、例えば、90μm程度の厚さを有する。
In the
配線基板11の一面には第1の絶縁膜21が形成され、配線基板11の他面には第2の絶縁膜22が形成されている。第1および第2の絶縁膜21,22は、例えば、ソルダーレジスト層から形成される。配線基板11両面上の配線パターンは、一部を除いて、第1および第2の絶縁膜21,22で覆われている。配線基板11を主として構成する絶縁基材11aは、例えば、ガラス繊維製の布にエポキシ樹脂を含侵させて板状にしたものである。第1および第2の絶縁膜21,22は、例えば、エポキシ樹脂から形成される。よって、配線基板11の構成材料と、第1および第2の絶縁膜21,22の構成材料は、相違している。
A first insulating
第1の開口部41内、特に、厚膜部21aと半導体チップ31の間で、露出可能な上記配線パターン上には、複数の接続パッド11bが形成されている。複数の接続パッド11bは、半導体チップ31の四つの側面ないし配線基板11の四辺に沿って、配列されている。複数の電極パッド31aは、対応する複数の接続パッド11bに、複数のボンディングワイヤ61を介して、電気的に接続されている。ボンディングワイヤ61は、例えば、Au、Cu等から形成される。複数のランド11cは、半導体チップ31配置領域の外側に、配線基板11の四辺に沿って二列で配置されている。
A plurality of
厚膜部21aは、配線基板11と反対側に位置する厚膜部21aの一面(表面)が、半導体チップ31の一面(フェースアップ搭載の場合は回路面)と、略同じ高さとなるよう形成されている。
The
配線基板11の一面上、中央領域には、接着部材71、例えば、DAF(Die Attached Film)を介して、半導体チップ31がフェースアップ状態で搭載されている。厚膜部21aの厚みと、半導体チップ31の厚みと接着部材71の厚みとの和とが、同等にされている。半導体チップ31は、略正方形の板状であり、表面側に所定の回路、例えばメモリ回路と、メモリ回路に内部接続される複数の電極パッド31aが形成されている。複数の電極パッド31aは、半導体チップ31の一面上、四辺に沿って配置されている。
On one surface of the
配線基板11の一面上には、封止材72、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等のような封止樹脂が硬化した封止層72が形成されている。封止層72は、半導体チップ31、複数のボンディングワイヤWおよび第1の絶縁膜21を覆っている。上述したように、封止層72は、半導体チップ31上(配線基板11の中央領域)と厚膜部22上(配線基板11の周辺領域)で同等の厚さを有している。封止層72は、配線基板11と平行に形成され、封止層72の表面は平坦である。
On one surface of the
半導体装置1の効果を説明する。
The effect of the
(1)配線基板11の一面上、周辺領域に配置された厚膜部21aの表面は、半導体チップ31の表面と略同じ高さを有している。
(2)これによって、中央領域(半導体チップ31)上と周辺領域上で、封止層72の厚さを均一化することができる。
(3)すなわち、配線基板11の一面上、中央領域(半導体チップ31の搭載領域)と、周辺領域とにおいて、封止層72の容積差が可及的に小さくなる。換言すると、厚膜部21aの存在によって、配線基板11の周辺領域(半導体チップ31の外周側)における封止材(封止層)72の容積が低減される。
(4)これによって、配線基板11全体で、封止材72の硬化収縮時に発生する応力が均一化される(応力アンバランスの解消)。
(5)この結果、製品となる半導体装置1の反りが低減される。特に、配線基板11の周辺領域又はコーナ部の反り又は跳ね上がりが低減される。
(6)半導体装置1の反りの低減によって、半導体装置1の二次実装性が向上される。
(7)半導体装置1の例えば下段に、別の半導体装置又は実装基板を接続する場合、信頼性の高い接続が構築できる。
(8)半導体装置1の反りの低減によって、半導体装置1の全高を低くすることができる。
(9)全高が低い半導体装置1は、小型および薄型の携帯機器等への組み込みが容易である。
(1) The surface of the
(2) Thereby, the thickness of the
(3) That is, the volume difference of the
(4) Thereby, the stress generated when the sealing
(5) As a result, warpage of the
(6) The secondary mountability of the
(7) When another semiconductor device or a mounting substrate is connected to the lower stage of the
(8) The overall height of the
(9) The
次に、図2(A)〜(F)を順番に参照しながら、図1(A)および(B)に示した半導体装置1の製造方法の一例を説明する。なお、場合によっては、各工程は、順番を入れ替えて実行したり、同時に実行したりすることができる。
Next, an example of a method for manufacturing the
図2(A)に示すような配線基板11を準備する。配線基板11には、複数の製品領域PAが配置されている。複数の製品領域PAは、ダイシングエリアDAによって区画されている。複数の製品領域PAは、ダイシングエリアDAに沿った切断後、複数の半導体装置1を構成する複数の配線基板11となる。配線基板11の両面には、複数の接続パッド11bおよび複数のランド11cを含む所定の配線パターンがそれぞれ形成されている。
A
配線基板11の一面上にソルダーレジストを供給して第1の絶縁膜21を形成し、同他面上にもソルダーレジストを供給して第2の絶縁膜22を形成する。
A solder resist is supplied onto one surface of the
第1の絶縁膜21を、フォトリソグラフィ法などを用いてパターン形成し、厚膜部21a、薄膜部21bおよび第1の開口部41を形成する。第2の絶縁膜22を、フォトリソグラフィ法などを用いてパターン形成し、複数の第2の開口部42を形成する。厚膜部21aは配線基板11の周辺領域に形成される。薄膜部21bは、配線基板11の中央領域、すなわち、半導体チップ31の下となる領域と、厚膜部21aの内周面上とに形成される。特に、厚膜部21aは、搭載する半導体チップ31と同等の高さを有するよう形成される。
The first insulating
図2(B)を参照すると、ダイボンディング工程では、配線基板11をダイボンディング装置DTのステージにセットする。ダイボンディング装置DTは、半導体チップ31の図中上面を吸着保持する。半導体チップ31の図中下面に接着部材(充填材)71を供給する。なお、半導体チップ31の実装後に接着部材71を供給したり、配線基板11の一面上に接着部材71を供給したりしてもよい。このダイボンディング工程は、複数の製品領域PAに対して同様に実行される。
Referring to FIG. 2B, in the die bonding process, the
接着部材71を加熱して溶融させ、配線基板11と半導体チップ31間の隙間を充填する。接着部材71を所定の温度でキュアして、接着部材71を硬化させて、接着層(充填層)71を形成する。
The
図2(C)を参照すると、ワイヤボンディング工程では、複数のボンディングワイヤ61を用いて、熱圧着又は超音波熱圧着等により、複数の電極パッド31aと複数の接続パッド11bとを電気的に接続する。
Referring to FIG. 2C, in the wire bonding step, the plurality of
図2(D)を参照すると、モールド工程では、モールド金型(上型M1,下型M2)を用いて、配線基板11を上下から型締めする。上型M1にはキャビティが形成されている。このキャビティは、中央領域(半導体チップ31)上と周辺領域上で、封止層72の厚さが均一となるよう形成されている。上型M1が、複数の製品領域PAを一括して覆うよう、配線基板11がセットされる。上型M1にはゲート部が形成されている。このゲート部からキャビティ内に、加熱溶融された封止材72を注入する。封止材72には、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。配線基板11ないし半導体装置1において、中央領域(半導体チップ31上)に対する封止材72の供給量と、周辺領域に対する封止材72の供給量の差は、可及的に小さくされている。封止材72の充填後、封止材72を所定の温度でキュアして、封止層72を形成する。封止層72は、配線基板11の他面上、複数の製品領域PAを一括して覆っている。
Referring to FIG. 2D, in the molding process, the
上述したように、半導体チップ31の高さと、厚膜部21aの高さとは同等にされている。これによって、配線基板11の中央領域(半導体チップ31)上の封止層72の厚さと、配線基板11の周辺領域(厚膜部21a)上の封止層72の厚さとを、通常のモールド工程を経て、同等にすることが容易化されている。換言すると、厚膜部21aの存在によって、配線基板11の周辺領域(半導体チップの外周側)における封止材(封止層)72の容積が低減される。
As described above, the height of the
図2(E)を参照すると、配線基板11の他面側において、ボールマウント装置BTを用いて、複数の第2の開口部42内を通じて露出している複数のランド11c上に、フラックスを介して、複数のはんだボール51を搭載する。複数のはんだボール51は、電気的導体製のボールであって、例えば、金属製のボールである。配線基板11をリフローして、複数のはんだボール51を溶融させ、複数のランド11cと接続させる。
Referring to FIG. 2E, on the other surface side of the
図2(F)を参照すると、基板ダイシング工程では、封止層72上にダイシングテープDTaを接着し、ダイシングテープDTaによって配線基板11を支持する。ダイシングブレードDBにより、ダイシングエリアDAに沿って、配線基板11を縦横に切断して、製品領域PA毎に切断分離する。次に、ダイシングテープDTaからのピックアップにより、図1(A)および(B)に示したような半導体装置1が複数個得られる。さらに、複数のはんだボール(外部電極)51上に、下段パッケージを接続することによって、積層型半導体装置が得られる。
Referring to FIG. 2F, in the substrate dicing step, the dicing tape DTa is bonded onto the
実施形態1の製造方法によれば、半導体チップ31の高さと、厚膜部21aの高さとを予め同等にすることにより、通常のモールド工程を用いて、配線基板11の中央領域(半導体チップ31)上の封止層72の厚さと、配線基板11の周辺領域(厚膜部21a)上の封止層72の厚さを同等に形成すること(封止層72容積分布の均一化)が容易化されている。
According to the manufacturing method of the first embodiment, the height of the
[実施形態2]
実施形態2では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be referred to as appropriate for common points.
図3を参照すると、実施形態2の半導体装置2において、厚膜部21aは、配線基板11上に、半導体装置31を囲むよう環状に形成されている。厚膜部21aの内壁において、四隅(コーナ部)には、すなわち、半導体チップ31の四隅と対向する四隅には、テーパ部21cがそれぞれ形成されている。換言すると、厚膜部21aの四隅が斜めに面取りされている。複数のテーパ部21cは、半導体装置31に向かって徐々に低く形成されている。
Referring to FIG. 3, in the semiconductor device 2 of the second embodiment, the
実施形態2の半導体装置2によれば、実施形態1の半導体装置1と同様の効果が得られると共に、厚膜部21aの内壁のコーナ部をテーパ状に形成することにより、封止層72を形成するモールド工程(図2(D)参照)において、コーナ部におけるボイドの発生を抑制することができる。
According to the semiconductor device 2 of the second embodiment, the same effect as that of the
[実施形態3]
実施形態3では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be referred to as appropriate for common points.
図1(A)を参照すると、実施形態1の半導体装置1では、厚膜部21aを半導体チップ31の周りに、すなわち、配線基板11の周辺部に、環状ないし枠状に配置した。
Referring to FIG. 1A, in the
図4を参照すると、実施形態3に係る半導体装置3では、厚膜部21aが、半導体チップ31の四隅と対向する位置に分割して形成されている。すなわち、厚膜部21aは、配線基板11の4隅にそれぞれ配置されている。
Referring to FIG. 4, in the semiconductor device 3 according to the third embodiment, the
実施形態3の半導体装置3によれば、実施形態1の半導体装置1と同様の効果が得られると共に、封止材72の硬化収縮時、大きな応力が加わりやすい配線基板11の四隅にのみ、厚膜部21aを形成することによって、モールド工程(図2(D)参照)における封止材72の流動性を向上できる。封止材72の流動性向上によって、ボイドの発生も低減できる。ボイドの発生を低減することによって、リフロー時等の半導体装置1の温度上昇時、ボイド膨張に起因する封止層72中のクラック発生を低減でき、半導体装置1の信頼性を向上できる。
According to the semiconductor device 3 of the third embodiment, the same effect as that of the
[実施形態4]
実施形態4では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 4]
In the fourth embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be appropriately referred to for common points.
図1(A)を参照すると、実施形態1の半導体装置1では、略正方形の板状な半導体チップ31を用い、又半導体チップ31の全周を囲むよう環状に厚膜部21aを形成している。
Referring to FIG. 1A, in the
図5を参照すると、実施形態4の半導体装置4では、略長方形の板状な半導体チップ31を用いている。複数の電極パッド31aは、半導体チップ31一面の短辺31xに沿って配置されている。厚膜部21aは、半導体チップ31の一対の長辺31yに沿って延在するよう、分割形成されている。したがって、第1の絶縁膜21は、一対の長辺31yに沿って厚く形成され、一対の短辺31xに沿って、薄く形成されている。
Referring to FIG. 5, the semiconductor device 4 of the fourth embodiment uses a substantially rectangular plate-shaped
実施形態4の半導体装置4によれば、実施形態1の半導体装置1による効果に加えて、下記の効果を得ることができる。
According to the semiconductor device 4 of the fourth embodiment, in addition to the effects of the
半導体チップ31が長方形状の場合であって厚膜部21aを設けない場合、半導体チップ31の全周を囲むよう封止材72を供給すると、半導体チップ31の長辺31yと、配線基板11の端部の間の封止材72の容積が、半導体チップ31の短辺31xと配線基板11の端部の間の封止材の容積よりも多くなる。これによって、半導体チップ31の長辺31y側の封止材72の硬化収縮による応力が、短辺側のそれよりも大きくなり、半導体装置4は反って鞍状になりやすい。
When the
実施形態4の半導体装置4によれば、硬化収縮に伴って大きな応力が加わる半導体チップの一対の長辺31yと配線基板11の端面との間に、第1の絶縁膜21の厚膜部21aを配置し、一対の短辺31x側には厚膜部21aを配置していない。これによって、上記応力は可及的に均一に配線基板11に印加され、反りの発生が抑制される。加えて、モールド工程(図2(D)参照)では、厚膜部21a,21aの間に、封止材72を流動させることによって、封止材72の流動性が向上し、ボイドの発生が低減できる。
According to the semiconductor device 4 of the fourth embodiment, the
[実施形態5]
実施形態5では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 5]
In the fifth embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be referred to as appropriate for common points.
図1(B)を参照すると、実施形態1の半導体装置1では、第1の絶縁膜21は、厚膜部21aと、薄膜部21bと、を有している。薄膜部21bは、少なくとも、半導体チップ31の一面(配線基板11側を向いている面、搭載面)と配線基板11の一面の間に形成されている。厚膜部21aは、半導体チップ31下の接着層71乃至薄膜部21bなどの厚さ分、半導体チップ31よりも厚く形成されている。
Referring to FIG. 1B, in the
図6を参照すると、実施形態5の半導体装置5では、少なくとも、厚膜部21aの内側の領域、特に、半導体チップ31下に薄膜部が形成されていない。これによって、厚膜部21aを、薄膜部の厚さ分、薄く形成することができる(図1(B)中、半導体チップ31下の薄膜部21bの厚さ参照)。薄膜部がないことによって、封止層72の形成前は配線基板11の一面上の配線パターンが露出されるが、半導体チップ31は、絶縁性の接着部材71を介して配線基板11の一面に実装されるため、配線ショートの問題はない。
Referring to FIG. 6, in the
実施形態5の半導体装置5によれば、実施形態1の半導体装置1と同様の効果が得られると共に、薄膜部を有していないことによって、半導体チップ31を配線基板11に低く搭載できる。よって、厚膜部21aを低く形成することができる。かくして、半導体装置5を薄型化できる。
According to the
[実施形態6]
実施形態6では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 6]
In the sixth embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be appropriately referred to for the common points.
図1(A)を参照すると、実施形態1の半導体装置1では、一つの半導体チップ31を用いている。
Referring to FIG. 1A, the
図7を参照すると、実施形態6の半導体装置6では、第1および第2の半導体チップ31,32を積層して用いている。第1および第2の半導体チップ31,32は、同一構成の半導体チップであり(例えば、長方形状)、短辺に沿って複数の電極パッド31a,32aが配置されている。第1および第2の半導体チップ31,32は、他方の複数の電極パッド31a,32aが露出するよう、クロス積載されている。すなわち、第1および第2の半導体チップ31,32は、第1の半導体チップ31の長辺と、第2の半導体チップ32の短辺が平行となるよう(第1の半導体チップ31の短辺と、第2の半導体チップ32の長辺が平行となるよう)、積層されている。第1および第2の半導体チップ31,32の周囲に配置される厚膜部21aの表面は、上段に積層される第2の半導体チップ32の表面と略同じ位置になるように形成されている。
Referring to FIG. 7, in the semiconductor device 6 of the sixth embodiment, the first and
実施形態6の半導体装置6においても、実施形態1の半導体装置1と同様な効果が得られると共に、配線基板11上に複数の半導体チップを積層したことによって、半導体装置6の大容量化或いは高機能化を図ることができる。
Also in the semiconductor device 6 of the sixth embodiment, the same effect as that of the
[実施形態7]
実施形態7では、主として、実施形態1との相違点について説明し、共通点については、実施形態1の記載を適宜参照するものとする。
[Embodiment 7]
In the seventh embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the first embodiment will be referred to as appropriate for common points.
図1(A)を参照すると、実施形態1の半導体装置1では、配線基板11に、半導体チップ31をフェースアップで搭載し、ワイヤボンディング接続(図2(C)参照)している。
Referring to FIG. 1A, in the
図8を参照すると、実施形態7の半導体装置7では、配線基板11に、半導体チップ31をフェースダウンで搭載し、複数の電極パッド31aを複数のバンプ電極31bを介して複数の接続パッド11bにフリップチップ接続している。フリップチップ接続を採用することによって、半導体チップ31上と厚膜部21a上とに形成する封止層72をさらに薄く形成することができ、もって半導体装置7の薄型化が達成できる。すなわち、フェースアップ搭載(ワイヤボンディング接続)の場合も、フェースダウン搭載(フリップチップ接続)の場合も、実施形態1で説明した効果が達成されると共に、後者の場合には、半導体装置7をさらに薄型化することができる。
Referring to FIG. 8, in the semiconductor device 7 of the seventh embodiment, the
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態等に基づき説明したが、本発明は上記実施形態等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言うまでもない。例えば、基板として、ガラスエポキシ基板等のリジットな配線基板、ポリイミド基板等を用いたフレキシブルな配線基板、両者の中間的性質を有する配線基板などを適宜選択して用いることができる。半導体チップとしては、メモリチップ、ロジックチップ、およびその他のチップを適宜選択して採用することができる。搭載する複数の半導体チップは、構成が同じものでもよく、異なるものでもよい。例えば、DRAMおよびFlashメモリチップ等を搭載することができる。 As mentioned above, although the invention made | formed by this inventor was demonstrated based on embodiment etc., it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment etc., and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary. . For example, a rigid wiring board such as a glass epoxy board, a flexible wiring board using a polyimide board or the like, or a wiring board having an intermediate property between the two can be appropriately selected and used as the board. As the semiconductor chip, a memory chip, a logic chip, and other chips can be appropriately selected and employed. The plurality of semiconductor chips to be mounted may have the same configuration or different configurations. For example, DRAM and Flash memory chips can be mounted.
(付記)
[付記1、第3の視点]
絶縁基板と、
前記絶縁基板の一面上に搭載した半導体チップと、
前記半導体チップよりも厚さが厚く、前記絶縁基板のエッジと前記半導体チップの間に配置されるよう前記絶縁基板上に形成された厚膜部を有する第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜の厚膜部と前記半導体チップを覆うように、前記絶縁基板上に形成した封止材(封止樹脂等)と、
を備える、半導体装置。
好ましくは、前記厚膜部は、前記半導体チップの一面(前記配線基板側を向いている面)と前記配線基板の一面の間に形成される、接着層又は絶縁膜などの厚さ分、前記半導体チップよりも厚く形成される。
(Appendix)
[
An insulating substrate;
A semiconductor chip mounted on one surface of the insulating substrate;
A first insulating film having a thickness greater than that of the semiconductor chip and having a thick film portion formed on the insulating substrate so as to be disposed between an edge of the insulating substrate and the semiconductor chip;
A sealing material (such as a sealing resin) formed on the insulating substrate so as to cover the thick film portion of the first insulating film and the semiconductor chip;
A semiconductor device comprising:
Preferably, the thick film portion is formed between the one surface of the semiconductor chip (the surface facing the wiring substrate side) and the one surface of the wiring substrate by a thickness of an adhesive layer or an insulating film, It is formed thicker than the semiconductor chip.
[付記2、第4の視点]
配線基板(絶縁基板、或いは、絶縁基材に配線パターンが形成された基板)と、
前記配線基板の一面上に搭載される半導体チップと、
前記絶縁基板の一面上、前記絶縁基板の端部と前記半導体チップの間に配置され、前記半導体チップよりも厚さが厚い厚膜部を少なくとも有する第1の絶縁膜と、
前記半導体チップおよび前記第1の絶縁膜(前記厚膜部)を少なくとも覆うよう、前記絶縁基板の一面上に形成される封止層と、
を備える、半導体装置。
好ましくは、前記厚膜部は、前記半導体チップの一面(前記配線基板側を向いている面)と前記配線基板の一面の間に形成される、接着層又は絶縁膜などの厚さ分、前記半導体チップよりも厚く形成される。
[Appendix 2, Fourth Viewpoint]
A wiring substrate (an insulating substrate or a substrate having a wiring pattern formed on an insulating substrate);
A semiconductor chip mounted on one surface of the wiring board;
A first insulating film disposed on one surface of the insulating substrate between the end of the insulating substrate and the semiconductor chip and having at least a thick film portion thicker than the semiconductor chip;
A sealing layer formed on one surface of the insulating substrate so as to cover at least the semiconductor chip and the first insulating film (the thick film portion);
A semiconductor device comprising:
Preferably, the thick film portion is formed between the one surface of the semiconductor chip (the surface facing the wiring substrate side) and the one surface of the wiring substrate by a thickness of an adhesive layer or an insulating film, It is formed thicker than the semiconductor chip.
第1〜第4の各視点において好ましい構成を以下に例示する。 Preferred configurations in the first to fourth viewpoints are exemplified below.
[付記3]
前記配線基板の一面上に、前記半導体チップおよび前記厚膜部を覆うよう形成され、前記半導体チップ上と前記厚膜部上で同等の厚さを有する封止層。
[付記4]
前記配線基板の一面上で前記厚膜部と異なる位置に配置され、前記厚膜部よりも薄い薄膜部。前記厚膜部および前記薄膜部は、第1の絶縁膜を構成する。
[付記5]
前記配線基板の構成部材である絶縁基材と、前記厚膜部(第1の絶縁膜)とは、異なる材料から形成される。
[付記6]
前記厚膜部(第1の絶縁膜)は、前記配線基板の端面と前記半導体チップの端面(エッジ)との間に配置される。
[付記7]
前記厚膜部(第1の絶縁膜)は、前記半導体チップの外周側に、分割形成され又は連続して形成される。
[付記8]
前記厚膜部(第1の絶縁膜)は、前記半導体チップの外周全周を囲むよう環状に形成され、前記薄膜部は、前記厚膜部の内周側と前記半導体チップの外周側との間に形成される。
[付記9]
前記厚膜部(第1の絶縁膜)の内壁において、前記半導体チップの複数の隅と対向する位置に複数のテーパ部が形成される。
[付記10]
前記厚膜部は、前記半導体チップの複数の隅と対向する位置ないし前記配線基板の複数の隅に分割形成される。
[付記11]
前記厚膜部は、前記半導体チップの一対の長辺に沿って延在するよう、分割形成される。
[付記12]
分割形成される一対の前記厚膜部の間に、前記薄膜部が形成される。
[付記13]
前記配線基板の一面上に、前記半導体チップが直接的に搭載される。
[付記14]
前記配線基板の一面上に、複数の前記半導体チップが積層され、前記厚膜部(第1の絶縁膜の所定部分)は、前記複数の半導体チップのうち上段の前記半導体チップの高さと同等の高さを有するよう形成される。
[付記15]
前記半導体チップは、前記配線基板にフェースアップで実装されると共にワイヤボンディング接続され、前記半導体チップと前記厚膜部の間の空間が、前記ワイヤボンディング接続に利用される。
[付記16]
前記半導体チップは、前記配線基板にフェースダウンで実装されると共にフリップチップ接続される。
[付記17]
前記配線基板の一面と前記半導体チップとの間に形成される接着層を備え、前記厚膜部の厚みと、前記半導体チップの厚みと前記接着層の厚みとの和とが、同等である。
[付記18]
前記厚膜部ないし前記第1の絶縁膜の形成時、前記配線基板の一面上、少なくとも前記半導体チップの下となる部分に、薄膜部が形成される。
[Appendix 3]
A sealing layer formed on one surface of the wiring substrate so as to cover the semiconductor chip and the thick film portion and having an equivalent thickness on the semiconductor chip and the thick film portion.
[Appendix 4]
A thin film portion disposed on a surface of the wiring board at a position different from the thick film portion and thinner than the thick film portion. The thick film portion and the thin film portion constitute a first insulating film.
[Appendix 5]
The insulating base material, which is a constituent member of the wiring board, and the thick film portion (first insulating film) are formed from different materials.
[Appendix 6]
The thick film portion (first insulating film) is disposed between an end face of the wiring board and an end face (edge) of the semiconductor chip.
[Appendix 7]
The thick film portion (first insulating film) is formed separately or continuously on the outer peripheral side of the semiconductor chip.
[Appendix 8]
The thick film portion (first insulating film) is formed in an annular shape so as to surround the entire outer periphery of the semiconductor chip, and the thin film portion is formed between an inner peripheral side of the thick film portion and an outer peripheral side of the semiconductor chip. Formed between.
[Appendix 9]
On the inner wall of the thick film portion (first insulating film), a plurality of taper portions are formed at positions facing the plurality of corners of the semiconductor chip.
[Appendix 10]
The thick film portion is divided and formed at positions facing a plurality of corners of the semiconductor chip or at a plurality of corners of the wiring board.
[Appendix 11]
The thick film portion is divided and formed so as to extend along a pair of long sides of the semiconductor chip.
[Appendix 12]
The thin film portion is formed between a pair of the thick film portions formed in a divided manner.
[Appendix 13]
The semiconductor chip is directly mounted on one surface of the wiring board.
[Appendix 14]
A plurality of the semiconductor chips are stacked on one surface of the wiring board, and the thick film portion (predetermined portion of the first insulating film) is equivalent to the height of the upper semiconductor chip among the plurality of semiconductor chips. It is formed to have a height.
[Appendix 15]
The semiconductor chip is mounted face-up on the wiring board and connected by wire bonding, and the space between the semiconductor chip and the thick film portion is used for the wire bonding connection.
[Appendix 16]
The semiconductor chip is mounted face-down on the wiring board and flip-chip connected.
[Appendix 17]
An adhesive layer formed between one surface of the wiring substrate and the semiconductor chip is provided, and the thickness of the thick film portion is equal to the sum of the thickness of the semiconductor chip and the thickness of the adhesive layer.
[Appendix 18]
At the time of forming the thick film part or the first insulating film, a thin film part is formed on one surface of the wiring board at least under the semiconductor chip.
なお、本発明の全開示(請求の範囲及び図面を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、本願に記載の数値及び数値範囲については、明記がなくともその任意の中間値、下位数値、及び、小範囲が記載されているものとみなされる。 It should be noted that the embodiments and examples may be changed and adjusted within the scope of the entire disclosure (including claims and drawings) of the present invention and based on the basic technical concept. Various combinations or selections of various disclosed elements (including each element of each claim, each element of each embodiment or example, each element of each drawing, etc.) are included within the scope of the claims of the present invention. Is possible. That is, the present invention naturally includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the drawings, and the technical idea. Further, regarding numerical values and numerical ranges described in the present application, it is considered that any intermediate value, lower numerical value, and small range are described even if not specified.
1,2,3,4,5,6,7 半導体装置
11 配線基板
11a 絶縁基材
11b 接続パッド
11c ランド
21 第1の絶縁膜
21a 厚膜部
21b 薄膜部
21c テーパ部
22 第2の絶縁膜
31 半導体チップ、第1の半導体チップ
31a 電極パッド
31b バンプ電極
31x 短辺
31y 長辺
32 第2の半導体チップ
32a 電極パッド
41 第1の開口部
42 第2の開口部
51 はんだボール(外部電極)
61 ボンディングワイヤ
71 接着部材(充填材、樹脂充填材)、接着層(充填層)
72 封止材(封止樹脂)、封止層
BT ボールマウント装置
DT ダイボンディング装置
DA ダイシングエリア
DB ダイシングブレード
DTa ダイシングテープ
DL ダイボンディングライン
PA 製品領域
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
61
72 Sealing material (sealing resin), sealing layer BT Ball mount device DT Die bonding device DA Dicing area DB Dicing blade DTa Dicing tape DL Die bonding line PA Product area
Claims (18)
前記配線基板の一面上に搭載される半導体チップと、
前記配線基板の一面上に、前記半導体チップの高さと同等の高さを有するよう形成される厚膜部と、
前記配線基板の一面上に、前記半導体チップおよび前記厚膜部を覆うよう形成され、前記半導体チップ上と前記厚膜部上で同等の厚さを有する封止層と、
を備える、半導体装置。 A wiring board;
A semiconductor chip mounted on one surface of the wiring board;
A thick film portion formed on one surface of the wiring board to have a height equivalent to the height of the semiconductor chip;
A sealing layer formed on one surface of the wiring substrate so as to cover the semiconductor chip and the thick film portion, and having an equivalent thickness on the semiconductor chip and the thick film portion;
A semiconductor device comprising:
前記厚膜部および前記薄膜部は、第1の絶縁膜を構成する、
請求項1記載の半導体装置。 Arranged on the one surface of the wiring board at a position different from the thick film part, comprising a thin film part thinner than the thick film part,
The thick film portion and the thin film portion constitute a first insulating film,
The semiconductor device according to claim 1.
前記薄膜部は、前記厚膜部の内周側と前記半導体チップの外周側との間に形成される請求項1〜5のいずれか一記載の半導体装置。 The thick film portion is formed in an annular shape so as to surround the entire outer periphery of the semiconductor chip,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the thin film portion is formed between an inner peripheral side of the thick film portion and an outer peripheral side of the semiconductor chip.
前記厚膜部は、前記複数の半導体チップのうち上段の前記半導体チップの高さと同等の高さを有するよう形成される請求項1〜11のいずれか一記載の半導体装置。 A plurality of the semiconductor chips are stacked on one surface of the wiring board,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the thick film portion is formed to have a height equivalent to a height of the upper semiconductor chip among the plurality of semiconductor chips.
前記半導体チップと前記厚膜部の間の空間が、前記ワイヤボンディング接続に利用される、
請求項1〜12のいずれか一記載の半導体装置。 The semiconductor chip is mounted face up on the wiring board and connected by wire bonding,
A space between the semiconductor chip and the thick film part is used for the wire bonding connection.
The semiconductor device as described in any one of Claims 1-12.
請求項1〜12のいずれか一記載の半導体装置。 The semiconductor chip is mounted face down on the wiring board and flip chip connected.
The semiconductor device as described in any one of Claims 1-12.
前記厚膜部の厚みと、前記半導体チップの厚みと前記充填層の厚みとの和とが、同等である請求項14記載の半導体装置。 A filling layer formed between one surface of the wiring board and the semiconductor chip;
The semiconductor device according to claim 14, wherein a thickness of the thick film portion is equal to a sum of a thickness of the semiconductor chip and a thickness of the filling layer.
前記配線基板の一面上の中央領域に、前記半導体チップを搭載する工程と、
前記配線基板の一面上に、前記半導体チップおよび前記厚膜部を覆い、前記半導体チップ上と前記厚膜部上で同等の厚さを有する封止層を形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。 Forming a thick film portion in a peripheral region on one surface of the wiring board so as to have a height equivalent to a semiconductor chip to be mounted;
Mounting the semiconductor chip in a central region on one surface of the wiring board;
Forming a sealing layer on one surface of the wiring board, covering the semiconductor chip and the thick film portion, and having an equivalent thickness on the semiconductor chip and the thick film portion;
A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項16記載の半導体装置の製造方法。 When forming the thick film portion, a thin film portion is formed on one surface of the wiring substrate, at least under the semiconductor chip.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16.
請求項16記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor chip is directly mounted on one surface of the wiring board.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16.
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