JP2017168692A

JP2017168692A - 半導体装置の製造方法および半導体装置

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Publication number: JP2017168692A
Application number: JP2016053149A
Authority: JP
Inventors: 利一三野; Riichi Mino
Original assignee: Toshiba Memory Corp
Current assignee: Kioxia Corp
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-09-21
Also published as: CN107204293A; TW201735229A; CN107204293B; TWI615916B

Abstract

【課題】回路基板の位置ずれを抑制する。【解決手段】実施形態の半導体装置の製造方法は、第１の凹部と第１の凹部の壁面から突出する基板保持用リブとを備え、基板保持用リブが、第１の凹部の底面から離れた位置にある第１の面と、第１の凹部の壁面から第１の凹部の底面に向かって傾斜する第２の面と、第２の面から突出するように第２の面の傾斜方向に沿って延在するクラッシュリブと、第２の面の下端に接するように第１の面と第２の面との間に設けられた溝と、を有する第１の筐体部に、回路基板を、底面に交差する方向からクラッシュリブの一部を押し潰しながら第１の面に向かって保持する工程を具備する。【選択図】図１

Description

実施形態の発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。

データ転送が可能なメモリ等の半導体装置は、半導体チップを有する回路基板を筐体に保持するとともに、外部接続端子と回路基板とを電気的に接続することにより形成される。

上記半導体装置に用いられる筐体の寸法および回路基板の寸法は製造工程上ばらつきやすい。ばらつきが生じると、筐体に回路基板を保持する際に回路基板に位置ずれが生じる場合がある。位置ずれが生じると、外部接続端子と回路基板との間の接続不良が生じる場合がある。

国際公開２０１０／０６７７１４号

実施形態の発明が解決しようとする課題は、回路基板の位置ずれを抑制することである。

実施形態の半導体装置の製造方法は、第１の凹部と第１の凹部の壁面から突出する基板保持用リブとを備え、基板保持用リブが、第１の凹部の底面から離れた位置にある第１の面と、第１の凹部の壁面から第１の凹部の底面に向かって傾斜する第２の面と、第２の面から突出するように第２の面の傾斜方向に沿って延在するクラッシュリブと、第２の面の下端に接するように第１の面と第２の面との間に設けられた溝と、を有する第１の筐体部に、半導体チップを有する回路基板を、底面に交差する方向から第１の面に向かってクラッシュリブの一部を押し潰しながら保持する工程と、第１の筐体部と第２の凹部を備える第２の筐体部とを、第１の凹部および第２の凹部に囲まれた空間に回路基板を配置するように結合する工程と、保持する工程の前または後に、回路基板に電気的に接続された接続端子を形成する工程と、を具備する。

半導体装置の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の他の製造方法例を説明するための模式図である。半導体装置の他の製造方法例を説明するための模式図である。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。

本実施形態の半導体装置の製造方法例として、レセプタクルと接続することによりＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ：ＵＳＢ）によるデータ転送が可能な半導体装置の製造方法例について図１ないし図８を参照して説明する。なお、これに限定されず、ＵＳＢ以外の方式によるデータ転送が可能な半導体装置であってもよい。

半導体装置の製造方法例は、第１の筐体部に回路基板を保持する保持工程と、回路基板と接続端子とを電気的に接続する接続工程と、第１の筐体部と第２の筐体部とを結合する結合工程と、を具備する。なお、各工程の順番は、上記列挙順に限定されず、例えば保持工程の前に接続工程を行ってもよい。

図１は、第１の筐体部である筐体部１ａの構造例を示す模式図である。図１はＸ軸とＸ軸に直交するＹ軸とを含む筐体部１ａのＸ−Ｙ平面を示している。図１に示す筐体部１ａは、凹部１１ａと、複数の基板保持用リブ１２と、を備える。筐体部１ａは、絶縁性を有し、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂等により形成される。

凹部１１ａは、回路基板が載置される領域である。凹部１１ａは、面１１１と、面１１１に交差する面１１２と、を有する。図１に示す凹部１１ａは、Ｚ軸方向に露出している。よって、図１に示す面１１１が凹部１１ａの底面に相当し、図１に示す面１１２は、凹部１１ａの壁面に相当する。また、凹部１１ａはＺ軸方向に深さを有する。図１に示す面１１２は、例えばＸ軸方向に延在する面１１２ａ、１１２ｂと例えばＹ軸方向に延在する面１１２ｃ、１１２ｄとを含む。面１１２ｃ、１１２ｄは、面１１２ａ、１１２ｂおよび面１１１と交差する。なお、凹部１１ａの深さ方向や底面および壁面の位置は、凹部１１ａの形状によって異なる場合がある。

基板保持用リブ１２は、回路基板の設置高さ（図１に示す凹部１１ａではＺ軸方向の位置）を決定するとともに回路基板を保持するための突起である。基板保持用リブ１２は、面１１２ａないし面１１２ｄのうちの一つの面から凹部１１ａの内側に向かって突出する。基板保持用リブ１２は、筐体部１ａの一部であり、例えば筐体部１ａを形成する際に金型等を用いて形成される。

面１１２ａないし面１１２ｄのそれぞれに複数の基板保持用リブ１２が設けられていてもよい。例えば、図１に示す面１１２ａまたは面１１２ｂから突出する基板保持用リブ１２は、面１１２ａまたは面１１２ｂと交差する方向（図１に示す凹部１１ａではＹ軸方向）に沿って突出し、面１１２ｃまたは面１１２ｄから突出する基板保持用リブ１２は、面１１２ｃまたは面１１２ｄと交差する方向（図１に示す凹部１１ａではＸ軸方向）に沿って突出している。これにより、回路基板のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のうちの二方向の設置位置（図１に示す凹部１１ａではＸ軸方向の設置位置とＹ軸方向の設置位置）を決定することができる。なお、図１において基板保持用リブ１２は、例えば凹部１１ａの四隅に設けられているが、これに限定されない。

図２は基板保持用リブ１２の構造例を示す外観模式図である。図３は基板保持用リブ１２の構造例を示すＸ−Ｚ断面模式図であり、筐体部１ａのＹ軸とＺ軸とを含むＹ−Ｚ断面模式図である。図３では、一例として基板保持用リブ１２を含む断面を図示している。基板保持用リブ１２は、面１２１と、面１２２と、クラッシュリブ１２３と、溝１２４と、面１２５と、を有する。なお、基板保持用リブ１２の形状は、図２および図３に示す形状に限定されない。

面１２１は、面１１１から離れた平行面であり、Ｘ−Ｙ平面に沿って延在する。面１２１は、回路基板の設置高さを決定するための面である。

面１２２は、面１１２ａないし面１１２ｄのうちの一つの面から面１１１に向かって傾斜する。面１２２を面１２１に対する斜面にすることにより、回路基板が保持されやすい。面１１１から面１２１までの長さ（図１に示す凹部１１ａでは高さ）は面１１１から面１２２の下端までの長さ（図１に示す凹部１１ａでは高さ）よりも長い（高い）ことが好ましい。これにより、面１２１と回路基板２（破線部）との間隔が小さくなり（理想的には面１２１と回路基板２とが接して）回路基板２を保持しやすくすることができる。

クラッシュリブ１２３は、筐体部１ａの他の領域よりも潰れやすい突起である。クラッシュリブ１２３は、面１２２から突出するように面１２２の傾斜方向に沿って延在する。筐体部１ａの寸法および回路基板の寸法はばらつきやすい。このため、筐体部１ａの寸法および回路基板の寸法に応じた変化量でクラッシュリブ１２３を押し潰すことにより、ばらつきによらず回路基板を保持することができる。

クラッシュリブ１２３の形状は、回路基板２により押し潰されるとともに回路基板２を保持することができるように適宜設計される。クラッシュリブ１２３の延在方向に垂直な方向の幅は、例えば面１２２の傾斜方向の幅よりも狭い。

溝１２４は、面１２２の下端に接し、面１２１と面１２２との間に位置する。溝１２４の面積は、例えばクラッシュリブ１２３が押し潰れた際の変化量を考慮して適宜設計される。溝１２４は、例えば面１１１に平行な面１２５に露出するように設けられている。面１１１から面１２５までの高さは、面１１１から面１２１までの高さよりも低い。

図４は保持工程後の筐体部１ａおよび回路基板２のＸ−Ｙ平面を示す模式図である。図５は、図４に示す筐体部１ａおよび回路基板２の断面模式図である。図５は、一例として基板保持用リブ１２を含む断面を示す。保持工程では、凹部１１ａ内の基板保持用リブ１２に接するように回路基板２を保持する。

回路基板２は、配線基板２１と、半導体チップを有する半導体パッケージ２２と、を具備する。なお、図４および図５に示す回路基板２は、一例としてＰＣＢＡ（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄＡｓｓｅｍｂｌｙ：ＰＣＢＡ）である回路基板であるが、これに限定されず、例えばＳｉＰ（ＳｙｓｔｅｍｉｎａＰａｃｋａｇｅ：ＳｉＰ）である回路基板等であってもよい。なお、図４および図５では、半導体チップの搭載面が基板保持用リブ１２側を向くように回路基板２を保持しているが、これに限定されず、半導体チップの搭載面の反対側の面が基板保持用リブ１２側を向くように回路基板２を保持してもよい。

配線基板２１は、面２１ａに設けられた接続パッド２１１と、面２１ｂに設けられた接続パッド２１２とを有する。接続パッド２１１は、例えば配線基板２１を貫通するビアを介して接続パッド２１２に電気的に接続することができる。配線基板２１としては、例えば表面に設けられた接続パッドを備える配線層を有する、ガラスエポキシ等の樹脂基板等を用いることができる。

半導体パッケージ２２は、面２１ａ上（図５では下面側）に搭載され、リードフレームが配線基板２１の接続パッド２１１に電気的に接続される。半導体パッケージ２２には、例えば半導体チップが設けられる。半導体チップとしては、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ等の記憶素子を有するメモリチップ等を用いることができる。また、半導体パッケージ２２がメモリコントローラ等の半導体チップを有していてもよい。また、回路基板２が半導体パッケージ２２と別の半導体パッケージを備えていてもよい。

図６は基板保持用リブ１２を含む筐体部１ａおよび回路基板２の一部のＹ−Ｚ断面模式図である。保持工程では、面１１１と交差する方向から面１２１に向かってクラッシュリブ１２３の一部を押し潰しながら回路基板２を保持する。これを各基板保持用リブ１２において同様に行う。これにより、回路基板のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のうちの二方向の設置位置（図１に示す凹部１１ａではＸ軸方向の設置位置とＹ軸方向の設置位置）が決定される。

クラッシュリブ１２３の一部が押し潰されることにより、クラッシュリブ１２３の下端は、図６に示すように溝１２４の内部まで押し出されている。仮に、溝１２４を有しない場合、クラッシュリブ１２３の一部が押し潰されると、クラッシュリブ１２３の下端が押し出されて面１２１と回路基板２との間に入り込みやすい。このため、面１２１と異なる位置に回路基板２が保持されてしまう場合がある。よって、回路基板２の位置合わせの精度が低下する。回路基板２の位置が所望の位置からずれると、例えば接続工程において電気的に接続される接続端子との接続不良等が起こりやすくなる。

溝１２４を設けることにより、押し出されたクラッシュリブ１２３の下端を溝１２４の内部に逃がすことができるため、面１２１に近づくように（理想的には接するように）回路基板２を保持しやすくすることができる。よって、凹部１１ａの底面に交差する方向（図６ではＺ軸方向）における回路基板２の位置ずれを抑制することができる。押し出されたクラッシュリブ１２３の下端を溝の内部に逃がすためには、クラッシュリブ１２３の溝１２４の内部に押し出される部分の体積の３倍以上５倍以下の体積を溝１２４が有することが好ましい。

図７は、接続工程後の筐体部１ａ、回路基板２、およびプラグ３のＸ−Ｙ平面を示す模式図である。接続工程では、回路基板２と接続端子を有するプラグ３とを電気的に接続する。

プラグ３としては、例えばＵＳＢのコネクタを構成するプラグが挙げられる。プラグ３は、接続端子３１と、保持用突起３２と、を有する。接続端子３１の一端は、例えば回路基板２の接続パッド２１２にはんだを介して電気的に接続される。接続端子３１の他端は、プラグ３の筐体内に露出する。接続端子３１は、レセプタクルに接続可能な外部接続端子としての機能を有する。保持用突起３２は、例えば回路基板２に設けられる差込穴と嵌合される。

図８は、結合工程を説明するための筐体部１ａ、回路基板２、プラグ３、および筐体部１ｂのＸ−Ｚ断面模式図である。結合工程では、筐体部１ａと、凹部１１ｂを備える筐体部１ｂと、を凹部１１ａおよび凹部１１ｂに囲まれた空間に回路基板２を配置するように結合する。筐体部１ｂは、筐体部１ａと同じく絶縁性を有し、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂等により形成される。凹部１１ｂの形状は、凹部１１ａの形状に合わせて適宜設計される。

結合工程では、例えばスナップフィット等を用いて筐体部１ａと筐体部１ｂとを結合して筐体を形成する。スナップフィットを用いた結合法では、筐体部１ａおよび筐体部１ｂの一方に凸部を設け、他方に凹部を設け、材料の弾性を利用して凸部を凹部に嵌めこんで引っかけることにより筐体部１ａと筐体部１ｂとを結合する。また、接着剤等を用いて筐体部１ｂが筐体部１ａに貼り合わされてもよい。上記工程により、半導体装置を製造することができる。なお、半導体装置は、ＵＳＢによるデータ転送が可能な半導体装置に限定されず、例えばメモリカード等の半導体記憶装置であってもよい。

筐体部１ａおよび筐体部１ｂの形状は上記実施形態に限定されない。図９は、半導体装置の他の製造方法例を説明するためのＸ−Ｚ断面模式図である。なお、上記実施形態の半導体装置の製造方法例の説明と同じ部分については上記説明を適宜援用することができる。

図９では、筐体部１ａと、筐体部１ｂと、回路基板２と、プラグ３が図示されている。筐体部１ａは、凹部１１ａと、基板保持用リブ１２と、を備える。図９に示す凹部１１ａは、Ｘ軸方向に露出している。このとき、Ｘ軸方向に直交する凹部１１ａの面が図１に示す面１１１に相当し、Ｘ軸方向に平行な面が図１に示す面１１２に相当する。筐体部１ｂは、凹部１１ｂを有する。図９に示す凹部１１ｂはＸ軸方向に延在する貫通孔１１ｂ１を有する。凹部１１ａおよび凹部１１ｂはＸ軸方向に深さを有する。なお、筐体部１ｂは、筐体部１ａと異なる材料を含んでいてもよい。

図１０は、半導体装置の他の製造方法例を説明するためのＹ−Ｚ断面模式図である。図１０では、基板保持用リブ１０を含む断面を図示している。図１０に示すように、面１１２ａないし面１１２ｄのそれぞれに複数の基板保持用リブ１２が設けられている。

面１１２ａまたは面１１２ｂから突出する基板保持用リブ１２は、面１１２ａまたは面１１２ｂと交差する方向（図１０に示す凹部１１ａではＺ軸方向）に沿って突出し、面１１２ｃまたは面１１２ｄから突出する基板保持用リブ１２は、面１１２ｃまたは面１１２ｄと交差する方向（図１０に示す凹部１１ａではＹ軸方向）に沿って突出している。これにより、回路基板のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向のうちの二方向の設置位置（図１０に示す凹部１１ａではＹ軸方向の設置位置とＺ軸方向の設置位置）を決定することができる。なお、図１０において基板保持用リブ１２は、例えば凹部１１ａの四隅に設けられているが、これに限定されない。また、図１０において、面１１２ｃまたは面１１２ｄから突出する基板保持用リブ１２の突出長さは、面１１２ａまたは面１１２ｂから突出する基板保持用リブ１２の突出長さよりも長いが、これに限定されず、回路基板２を設置する位置に応じて適宜設計される。

半導体装置の他の製造方法例では、図９に示すように保持工程よりも前に回路基板２とプラグ３とを電気的に接続する。また、保持工程において、プラグ３に電気的に接続された回路基板２を、Ｘ軸方向に沿って凹部１１ａ内の基板保持用リブ１２に接するように保持する。例えば、筐体部１ａを面１１１が右側および左側の一方に位置するように配置し、回路基板２を右側および左側の他方から挿入してもよい。また、筐体部１ａを面１１１が下側に位置するように配置し、回路基板２を上側から挿入して保持してもよい。

このとき、上記実施形態の半導体装置の製造方法例と同様に、面１１１と交差する方向から面１２１に向かってクラッシュリブ１２３の一部を押し潰しながら回路基板２を保持する。これを各基板保持用リブ１２において同様に行う。また、クラッシュリブ１２３の一部が押し潰されることにより、クラッシュリブ１２３の下端は、溝１２４の内部まで押し出されている。よって、面１２１に近づくように（理想的には接するように）回路基板２を保持しやすくすることができる。従って、凹部１１ａの底面に交差する方向（図９ではＸ軸方向）における回路基板２の位置ずれを抑制することができる。

本実施形態の半導体装置の他の例では、結合工程において、筐体部１ａと、第２の筐体部であり凹部１１ｂを有する筐体部１ｂと、を凹部１１ａおよび凹部１１ｂに囲まれた空間に回路基板２を配置しつつ、プラグ３の一部が貫通孔１１ｂ１を介して露出するように結合する。以上の工程により半導体装置が製造される。

なお、各実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ａ…筐体部、１ｂ…筐体部、２…回路基板、３…プラグ、１１ａ…凹部、１１ｂ…凹部、１１ｂ１…貫通孔、１２…基板保持用リブ、２１…配線基板、２１ａ…面、２１ｂ…面、２２…半導体パッケージ、３１…接続端子、３２…保持用突起、１１１…面、１１２…面、１１２ａ…面、１１２ｂ…面、１１２ｃ…面、１１２ｄ…面、１２１…面、１２２…面、１２３…クラッシュリブ、１２４…溝、１２５…面、２１１…接続パッド、２１２…接続パッド。

Claims

第１の凹部と前記第１の凹部の壁面から突出する基板保持用リブとを備え、前記基板保持用リブが、前記第１の凹部の底面から離れた位置にある第１の面と、前記第１の凹部の壁面から前記第１の凹部の底面に向かって傾斜する第２の面と、前記第２の面から突出するように前記第２の面の傾斜方向に沿って延在するクラッシュリブと、前記第２の面の下端に接するように前記第１の面と前記第２の面との間に設けられた溝と、を有する第１の筐体部に、半導体チップを有する回路基板を、前記底面に交差する方向から前記第１の面に向かって前記クラッシュリブの一部を押し潰しながら保持する工程と、
前記第１の筐体部と第２の凹部を備える第２の筐体部とを、前記第１の凹部および前記第２の凹部に囲まれた空間に前記回路基板を配置するように結合する工程と、
前記保持する工程の前または後に、前記回路基板に電気的に接続された接続端子を形成する工程と、を具備する、半導体装置の製造方法。
前記底面から前記第１の面までの長さは、前記底面から前記第２の面の下端までの長さよりも長い、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記壁面は、第１の壁面と、前記底面および前記第１の壁面に交差する第２の壁面と、を含み、
前記第１の筐体部は、複数の前記基板保持用リブを有し、
前記複数の基板保持用リブの一つは、前記第１の壁面に交差する方向に沿って突出し、
前記複数の基板保持用リブの他の一つは、前記第２の壁面に交差する方向に沿って突出する、請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
第１の凹部と、第１の凹部の壁面から突出する基板保持用リブとを備える第１の筐体部と、
第２の凹部を備え、前記第１の凹部および前記第２の凹部に囲まれた空間を有するように前記第１の筐体部に結合された第２の筐体部と、
前記空間に配置され、半導体チップを有する回路基板と、
前記回路基板に電気的に接続された接続端子と、を具備し、
前記基板保持用リブは、
前記第１の凹部の底面から離れた位置にある第１の面と、
前記第１の凹部の壁面から前記第１の凹部の底面に向かって傾斜する第２の面と、
前記第２の面から突出するように前記第２の面の傾斜方向に沿って延在するクラッシュリブと、
前記第２の面の下端に接するように前記第１の面と前記第２の面との間に設けられた溝と、を有し、
前記クラッシュリブの一部は、前記底面に交差する方向に沿って前記回路基板に押し潰されており、
前記クラッシュリブの下端は、前記溝の内部まで押し出されている、半導体装置。
前記壁面は、第１の壁面と、前記底面および前記第１の壁面に交差する第２の壁面と、を含み、
前記第１の筐体部は、複数の前記基板保持用リブを有し、
前記複数の基板保持用リブの一つは、前記第１の壁面に交差する方向に沿って突出し、
前記複数の基板保持用リブの他の一つは、前記第２の壁面に交差する方向に沿って突出する、請求項４に記載の半導体装置。