JP3030605B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP3030605B2 JP9606495A JP9606495A JP3030605B2 JP 3030605 B2 JP3030605 B2 JP 3030605B2 JP 9606495 A JP9606495 A JP 9606495A JP 9606495 A JP9606495 A JP 9606495A JP 3030605 B2 JP3030605 B2 JP 3030605B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、BGA型(Ball
Glid Aray)の半導体装置に係る。
【0002】詳細には、樹脂基板の一面側に複数の導体
リードを有し、他面側に半導体回路素子の搭載領域有す
る金属基板を接合して構成された半導体素子搭載基板を
用いたBGA型の半導体装置の構造に関する。
【0003】
【従来の技術】従来、IC、LSI等の半導体装置の実
装は、前記半導体装置の外周縁に沿って突出し、所要の
形状にフォミング(J型、U型等)された複数の外部接
続端子リード(アウターリード)を、プリント配線基板
(PWB)等の実装基板上に形成された配線パターンの
マウンティング・パッド(又はランド)に半田を用いて
接続する実装方法が用いられている。
【0004】近年、回路素子の微細化及び半導体装置の
ダウン・サィジング化、低コスト化に対応してBGA
(Ball Glid Aray)と称され、半導体装
置の複数の外部接続端子に易融性半田ボールを用い、こ
れを実装基板上に実装する方法が提案されている。この
方法によれば、前記複数の易融性半田ボールのそれぞれ
に対応して設けた実装基板上の複数のマウティング・パ
ッド(又はランド)上に半導体装置の位置決めを行って
載置した後、加熱により、易融半田ボールをリフロー
し、実装基板上に同時に接続されるので、半導体装置の
実装が容易となる利点がある。
【0005】上記の実装方法に用いる半導体装置は、米
国特許(Lin et al)No5,216,278
に開示されたものがある。
【0006】開示されたこの種の半導体装置は、有機系
樹脂材料から成り、それぞれ反対面に複数の第1と第2
の導体リードを備えたプリント回路基板を有し、該基板
上のそれぞれの導体リードは前記基板に格子状に配列形
成されたスルー・バイア・ホールに厚膜導電性ペースト
を充填もしくは無電解メッキを行ってバイア(導通路)
が形成されており、この複数の第1の導体リードの形成
面側に半導体回路素子が搭載されている。
【0007】さらに、金線から成るボンディング・ワイ
ヤの一端部が前記半導体回路素子上に設けられた複数の
電極パッドの一つに接続され、その他端部が前記複数の
第1の導体リードのワイヤ・ボンディング・パッドの一
つに一対一に接続され、それぞれ電気的導通回路が形成
されている。
【0008】また、前記半導体回路素子、前記ボンディ
ング・ワイヤ及び前記複数の第1の導体リードを封止樹
脂材で片面樹脂封止されている。
【0009】そうして、前記複数の第2の導体リードに
は、前記バイアから離れた位置に装着され、前記複数の
第2の導体リードの接続端子部に電気的導通回路を形成
するように易融性半田ボールが突出状態で結合され、複
数の外部接続端子が形成された構成とされている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例に係る半
導体装置にあっては、樹脂封止の際に、その構造上片面
封止であるために封止樹脂材料の熱収縮によって半導体
装置が弓なりに反るという問題が生じ、これを解消する
ために、低収縮性の封止樹脂材料を用いることで対応し
ていた。しかしながら、低収縮性の封止樹脂材料は流動
性、離型性が悪く生産性を阻害するという問題があっ
た。さらに、半導体装置を実装する際のリフローの加熱
冷却により、半導体装置に反りが生じる、その結果とし
て、樹脂封止体の剥離やクラックが発生し半導体装置の
実装の信頼性を低下させるという問題があった。
【0011】本発明は、上記の実情に鑑みてなされたも
のであって、半導体装置の生産性及び実装の信頼性が優
れた低コストのBGA型の半導体装置を提供することを
目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させる請
求項1記載の半導体装置は、全面をニッケルめっき被膜
層で被覆した銅系材料から成り、半導体回路素子の搭載
領域を備えた金属基板と、前記金属基板への接合面とそ
の反対面にプリント配線基板への搭載面とを有し、前記
配線基板への搭載面側に形成され、一端部に半導体回路
素子上の複数の電極パッドのそれぞれに対応して配列さ
れた複数のワイヤ・ボンディング・パッドと他端部に格
子状に配列された複数の端子パッドとを備え、ニッケル
/金めっき層が形成された複数の導体リードと前記ワイ
ヤ・ボンディング・パッド及び前記端子パッドの一部が
露出するように前記導体リードの形成面上にソルダー・
レジンから成るソルダー・マスクとを設け、且つその中
央部に半導体回路素子の収納開口部を有する高耐熱性ガ
ラス・クロス・エポキシ樹脂から成る回路基板とを具備
し、前記回路基板をプリプレグを介して前記金属基板面
に圧着して構成された半導体回路素子搭載基板が使用さ
れており、これに搭載された半導体回路素子上に設けた
複数の電極パッドと複数の導体リードのボンディング・
パッドのそれぞれをボンディング・ワイヤで接続して電
気的導通回路を形成し、少なくとも前記回路素子と前記
ボンディング・ワイヤとを封止したポッティング樹脂封
止体を有し、露出した前記端子パッドのそれぞれに接続
された状態で突出した複数の易融半田ボールを具備した
構成としたことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の作用】請求項1記載の半導体装置によれば、半
導体回路素子搭載基板にニッケルめっきを施した熱伝導
性の良好な銅系の金属基板を用い、半導体回路素子を導
電性接着剤を介して搭載しているので、半導体回路素子
の熱拡散及び耐食性を著しく向上させることができる。
【0014】さらに、金属基板とガラス・クロス・エポ
キシ樹脂から成る回路基板をガラス・クロスから成る熱
硬化性プリプレグを介して熱圧着されているから、従
来、接着時に生じていた接着剤のにじみ出しがなくなる
と共に、金属基板と樹脂基板との熱膨張との違いを吸収
し、熱ストレスの発生を制御すると共に、誘電性に優れ
高周波応答性及び耐マイグレーション性を示す。
【0015】さらに、半導体回路素子が前記金属基板で
完全に被覆保護されているので、ガラス・クロス・エポ
キシ樹脂から成る回路基板の支持強度が向上し、従来技
術で生じていた反りの発生を防ぎ、実装の信頼性を著し
く向上させることができる。
【0016】また、複数の導体リードがガラス・クロス
・エポキシ樹脂から成る回路基板の一面のみに形成され
ているので、従来技術で必要としたスルー・バイア・ホ
ールの穿孔やスルー・バイア・ホール内のめっき導体層
の形成の必要がなくなり、これを被覆するソルダー・レ
ジストから成るソルダー・マスクに形成された空間部に
露出した端子パッドに易融性半田ボールを載置し、加熱
により前記導体リードの端子パッドに固着するのみでよ
く、易融性半田ボールの接合が容易となり生産性を著し
く向上させることができる。
【0017】望ましくは、前記溶融性半田ボールの接続
に先立ち、前記空間部分にフラックス又はクリーム半田
の充填層を設けた後、半田ボールを固着するようにすれ
ば接合がさらに容易になり、実装の信頼性をさらに向上
させることができる。
【0018】
【実施例】続いて、本発明の実施の一例を添付した図面
に基づき説明する。図1は、本発明の一実施例に係る半
導体装置の構成を示す断面図、図2は、本発明の一実施
例に係る半導体装置のプリント配線基板(PWB)への
搭載面を示す平面図、図3は、本発明の一実施例に係る
半導体装置の構成を示す部分断面図である。
【0019】本発明の請求項1記載の半導体装置10
は、図1、図2、図3によれば、良好な熱伝導性部材の
一例である表面にニッケルめっき被膜層12aを有する
耐腐食性処理を施した銅材12bから成り、半導体回路
素子搭載領域11を有する金属基板12と、半導体回路
素子搭載領域11に銀ペースト26aを介して搭載され
た半導体回路素子14と、一面が、ガラス・クロスから
成る熱硬化性プリプレグ15aを介して前記金属基板1
2に接合されており、他面に、ワイヤ・ボンディング・
パッド19と端子パッド20とを有する複数の導体リー
ド21が形成された回路基板17と、前記回路基板17
の端子パッド20に接続した状態で突出せしめられた易
融性半田ボール24とを具備した構成とされたことを特
徴とするものである。そして、回路基板17上には易融
性半田ボール24の形成部を除く部分にソルダー・レジ
ストから成るソルダー・マスク23が例として慣用のス
クリーン印刷法により形成されている。以下これらにつ
いて詳しく説明する。
【0020】ここで、前記回路基板17は、前記金属基
板12への接合面15とプリント配線基板(PWB)へ
の搭載面16とを有し、該PWBへの搭載面16側には
接着剤層16aを介して銅箔が張り付けられたガラス・
クロス・エポキシ樹脂17a(FR−4又はFR−5)
が用いられ、その中央部に半導体回路素子14を収納す
る開口部18がプレス加工により打ち抜き穿設されてい
る。さらに、前記接着剤としてプリプレグを用いること
も可能であり、これによつてさらに絶縁性能が向上す
る。
【0021】さらに、エッチング法により、前記ガラス
・クロス・エポキシ樹脂17aの一面に張り付けられた
銅箔の不要部分をエッチング除去し、前記開口部18を
取り囲むように前記開口部18の内周縁に沿って配列さ
れ、一端に半導体回路素子上に設けた複数の電極パッド
13のそれぞれに対応するワイヤ・ボンデング・パッド
19と他端部に易融性半田ボール24を接合する端子パ
ッド20を備え、表層にニッケル/金めっき層を形成し
た複数の導体リード21が形成されている。
【0022】さらに、スクリーン印刷法等の慣用の方法
により、前記ワイヤ・ボンデング・パッド19と端子パ
ッド20の一部を露出させて易融性半田ボール24の搭
載空間を形成するように前記PWBへの搭載面16側に
エポキシ樹脂から成るソルダー・マスク層23が形成さ
れている。
【0023】続いて、前記回路基板17の金属基板12
への接合面15側を、前記回路基板17に形成された半
導体回路素子14を収納する開口部18と前記金属基板
12の前記半導体回路素子搭載領域11とを整合させ、
該搭載領域が露出するようにガラス・クロスから成る熱
硬化性プリプレグ15aを介して前記金属基板12にプ
リント基板製造に用いる慣用の熱圧着プレス法を用いて
圧着接合されて半導体回路素子搭載基板22が形成され
ている。
【0024】そうして、前記半導体回路素子搭載基板2
2の半導体回路素子搭載領域11に銀ペースト26aを
介して半導体回路素子14が搭載されており、一端部が
前記半導体回路素子14の表面上に設けた複数の電極パ
ッド13の一つに接続し、他端部が前記複数のワイヤ・
ボンデング・パッド19の一つに接続するボンディング
・ワイヤ25を介して前記電極パッド13とワイヤ・ボ
ンデング・パッド19との間に電気的導通回路が形成さ
れ、前記半導体回路素子14、ボンディング・ワイヤ2
5及びソルダー・マスク23の一端部を封止するエポキ
シ樹脂から成るポッティング樹脂封止体26を形成し、
さらに、エポキシ樹脂から成るソルダー・マスク層23
に形成された空間部Hに露出した前記端子パッド20
に、直接又はフラックスや導電性ペースト等を介して易
融性半田ボール24を載置し、加熱により、接続された
状態で突出し格子状に配列されて外部接続端子となる易
融性半田ボール24を具備した図1に示す構成の半導体
装置10が形成されている。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載の半導体装置は、金属基板に、ガラス・クロス・エ
ポキシ樹脂から成る片面に導体リード層を備えた回路基
板をプリプレグ接着剤層を介して接合した半導体回路素
子搭載基板が使用され、ポッティング樹脂封止を行って
いるので、従来のようにモールド金型を使用し片面樹脂
封止を行ったものに比べ、半導体装置に生じていた反り
やクラックがなくなり、生産性及び実装の信頼性が著し
く向上し、実装コストの低減をはかることができる。
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置の構成を示
す断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係る半導体装置のPWBへ
の搭載面側を示す平面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る半導体装置の構成を示
す部分断面図である。
【符号の説明】
10 半導体装置 11 半導体回路素子搭載領域 12 金属基板 12a ニッケルめっき被膜層 12b 銅材 13 電極パッド 14 半導体回路素子 15 金属基板への接合面 15a ガラス・クロスから成るプリプレグ 16 プリント配線基板への搭載面 17 回路基板 17a ガラス・クロス・エポキシ樹脂部材 18 半導体素子収納開口部 19 ワイヤ・ボンディング・パッド 20 端子パッド 21 導体リード 22 半導体素子搭載基板 23 ソルダー・マスク 24 昜融性半田ボール 25 ボンディング・ワイヤ 26 ポッティング樹脂封止体 26a 銀ペースト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−250529(JP,A) 特開 平8−97315(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/12 H01L 23/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全面をニッケルめっき被膜層で被覆した
    銅系材料から成り、半導体回路素子の搭載領域を備えた
    金属基板と、前記金属基板への接合面とその反対面にプ
    リント配線基板への搭載面とを有し、前記配線基板への
    搭載面側に形成され、一端部に半導体回路素子上の複数
    の電極パッドのそれぞれに対応して配列された複数のワ
    イヤ・ボンディング・パッドと他端部に格子状に配列さ
    れた複数の端子パッドとを備え、ニッケル/金めっき層
    が形成された複数の導体リードと前記ワイヤ・ボンディ
    ング・パッド及び前記端子パッドの一部が露出するよう
    に前記導体リードの形成面上にソルダー・レジンから成
    るソルダー・マスクとを設け、且つその中央部に半導体
    回路素子の収納開口部を有する高耐熱性ガラス・クロス
    ・エポキシ樹脂から成る回路基板とを具備し、前記回路
    基板をプリプレグを介して前記金属基板面に圧着して構
    成された半導体回路素子搭載基板が使用されており、さ
    らに、前記半導体回路素子搭載基板の前記半導体回路素
    子搭載領域上に銀ペーストを介して搭載された半導体回
    路素子と、露出した前記端子パッドのそれぞれに結合さ
    れた複数の易融半田ボールと、一端部が前記半導体回路
    素子上に設けられた複数の電極パッドの一つに接続さ
    れ、他端部が前記複数のボンディング・パッドの一つに
    接続して電気的導通回路を形成するボンディング・ワイ
    ヤとを有し、しかも、少なくとも前記半導体回路素子と
    前記ボンディング・ワイヤとをポッティング樹脂で封止
    された樹脂封止体を具備した構成としたことを特徴とす
    る半導体装置。
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