JP3414017B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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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、半導体装置、特に配線
基板上の半導体ペレット搭載部に半導体ペレットを接着
し、該半導体ペレットの電極を上記配線基板上の電極に
接続し、上記半導体ペレット、その電極及び配線基板上
の電極を封止材で封止した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置として、図３に示すものが知
られている。この半導体装置は、樹脂、金属或いはセラ
ミック等をベースとし、その表面に銅箔からなる配線を
形成した配線基板１上の半導体ペレット搭載部２に半導
体ペレット３を接着剤４を介して接着し、半導体ペレッ
ト３の電極５と配線基板１上の電極７とを金線８を介し
て電気的に接続（ワイヤーボンディング）し、半導体ペ
レット３とワイヤーボンディングされた部分（半導体ペ
レット３の電極５、配線基板１上の電極７及び金線８）
を熱硬化性樹脂（あるいは熱可塑性樹脂、紫外線硬化性
樹脂等）からなる封止材１１で封止したものである。
尚、配線基板１上の電極７、半導体ペレット搭載部２は
銅箔からなる配線に該当する。
【０００３】上記配線基板１上の配線（半導体ペレット
搭載部２、電極７等）は、一般に銅張積層板の銅箔をエ
ッチング処理することにより形成される。そして、銅張
積層板は、特殊な処理によって表面を粗くした銅泊と積
層板を張り合わせることによって形成される。従って、
銅箔と積層板との接合面は銅箔が積層板内に食い込んだ
状態になっている。また、配線基板１上の配線のない
面、即ち銅箔除去面６は凹凸のある面となっている。
【０００４】そして、このような半導体装置と、他の半
導体装置あるいは配線基板との電気的接続は、一般に、
加熱リフロー等による半田付けにより行われる。そのた
め、前記配線基板１の表面には、その加熱リフロー等に
よる半田付けの際に必要箇所以外の部分に半田が付着し
ないように保護膜（ソルダーレジスト膜）１０を塗布す
る場合が多い。この保護膜１０は半田或いはメッキが不
要部分に付着するのを防止するためのものであるので、
従来においては配線基板１表面のメッキを施す半導体ペ
レット搭載部２と電極７を除く部分に一様に塗布され
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
３に示すような従来の半導体装置においては、半導体ペ
レット３と、ワイヤーボンディングによる接続部（半導
体ペレット３の電極５、配線基板１上の電極７及び金線
８）を封止材１１にて被覆し該封止材１１の例えば加熱
（或いは温度低下、紫外線照射）によりこれを硬化させ
て封止するが、その加熱後の温度低下により配線基板１
と封止材１１との熱膨張係数の差異に起因する撓みが配
線基板１に生じるという問題があった。図４（Ａ）はそ
のように撓みが生じた配線基板１を示す断面図である。
このような撓みは、封止材１１を配線基板１の表面から
剥離させ、その界面１２に亀裂を生ぜしめる原因になる
ので、防止の必要性があった。
【０００６】また、従来の半導体装置においては、封止
材１１や配線基板１が大気中の水分を吸収し、その水分
が加熱リフローによる半田付けの際に気化膨張すること
によって、図３（Ｂ）に示すように、もともと最も密着
性の悪い半導体ペレット搭載部２と接着剤４の界面１２
ａを剥離させるという問題もあった。この剥離は、その
進行によって封止材１１と保護膜１０の界面剥離１３や
保護膜１０の凝集破壊１４を招くおそれがあるので看過
できないのである。このような界面剥離１３や凝集破壊
１４はリフロークラックと称される。尤も、このような
問題を解決しようとする技術的提案が実開平５−４８３
３８〜４８３４４号公報により為されている。
【０００７】その提案された技術というのは、配線基板
上に搭載された半導体ペレットの電極を配線基板上の電
極に接続し、その接続部の外側に該半導体ペレットの周
りを囲む枠状或いは棒状の突起或いは溝部又はこれらを
複合させたものを付設し、その上で半導体ペレット等を
その突起或いは溝などを含めて封止するというものであ
る。そのようにすれば、溝により水分の進入経路の長さ
が長くなるので水分が半導体ペレットに達するに要する
時間が長くなり、また、突起の存在により封止材と配線
基板との密着度が強まり、剥離が生じにくくなるので、
半導体装置の寿命を長くすることができる。しかし、こ
のような半導体装置によれば、枠状又は棒状の溝部、突
起を付設する工程が必要となり、製造工程数が増えるの
で、製造コストが高くなるという大きな欠点を有してい
る。しかも、前述のリフロークラックの発生に対しては
防止効果がほとんどない。
【０００８】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、配線基板上の半導体ペレット搭載部
に半導体ペレットを接着し、該半導体ペレットの電極を
上記配線基板上の電極に接続し、上記半導体ペレット、
その電極及び配線基板上の電極を封止材で封止した半導
体装置において、加熱リフローによる半田付けに際して
封止材や配線基板中に吸収されている水分により気化膨
張して封止材と配線基板の界面剥離や封止材の凝集破壊
等のリフロークラックが生じることを防止し、もって信
頼性の向上を図り、半導体装置の長寿命化を図ることを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置
は、配線基板の半導体ペレット搭載部に水蒸気を逃がす
貫通孔である水蒸気逃げ孔を形成し、該配線基板の水蒸
気逃げ孔の周りに接着剤の進入を阻む突起を形成してな
ることを特徴とする。
【００１０】請求項２の半導体装置は、半田とメッキの
いずれか一方又は双方の付着を防止する保護膜を、半田
とメッキのいずれか一方又は双方が必要な部分の電極を
挟み込むように形成し、半導体ペレット搭載部の周辺部
分においては保護膜を形成しないで、該半導体ペレット
搭載部の周辺部分において配線膜除去部分と封止材とを
密着させてなることを特徴とする。
【００１１】
【作用】請求項１の半導体装置によれば、配線基板に水
蒸気逃げ孔があるので、加熱リフローによる半田付けの
際に気化膨張しようとする水分がその水蒸気逃げ孔から
外部に放出され、膨張力によるリフロークラックが生じ
なくなる。従って、リフロークラックを未然に防止する
ことができる。そして、配線基板の水蒸気逃げ孔の周り
に突起を形成したので、半導体ペレットを半導体ペレッ
ト搭載部に接着するときに接着剤が貫通孔に入り込むこ
とを該突起により阻むことができ、水蒸気逃げ孔の形成
が半導体装置の製造に支障を来さない。
【００１２】請求項２の半導体装置によれば、保護膜
を、半田とメッキのいずれか一方又は双方が必要な部分
の電極を挟み込むように形成し、半導体ペレット搭載部
の周辺部分には形成しないようにしてその半導体ペレッ
ト搭載部の周辺部分においては配線膜除去部分と封止材
を密着させるようにしたので、封止材と配線基板との剥
離を生じにくくすることができ、延いては、リフローク
ラックを生じにくくすることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体装置の一つ
の実施例を示すもので、（Ａ）は配線基板の平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線にあたる部分にて半導体装置
を切断した断面図である。本半導体装置は、図３に示し
た従来の半導体装置とは、水蒸気逃げ孔９を有し、半導
体ペレット搭載部２の周囲部において保護膜１０が形成
されておらず配線を成す銅箔が露出している（６は銅箔
の露出部）点で大きく相違するが、それ以外の点では共
通し、その共通点については既に説明済みであるので、
その説明は省略し、相違する点についてのみ説明するこ
ととする。また、全図を通して共通する部分には共通の
符号を付した。
【００１４】図面において、９は配線基板１の半導体ペ
レット搭載部２の形成部に貫通状に形成された水蒸気逃
げ孔であり、該水蒸気逃げ孔９を有することが本半導体
装置の最大の特徴である。従って、本半導体装置を他の
半導体装置或いは配線基板に搭載して電気的に接続すべ
く加熱リフローにより半田付けする時に、封止材１１や
配線基板１中に含まれている水分が熱により気化膨張し
ようしてもその水分が気化した水蒸気が水蒸気逃げ孔９
を通して放出されるので、密着性の悪い半導体ペレット
３と半導体ペレット搭載部２との界面が例え剥離して
も、その剥離が進行することはなく、封止材１１と配線
基板１の界面剥離［図４（Ｂ）の１３参照］や、封止材
１１或いは配線基板１の凝集破壊［図４（Ｂ）の１４参
照］等のリフロークラックの発生を防止することができ
る。
【００１５】そして、本半導体装置においては、保護膜
１０が半導体ペレット搭載部２の周囲部分において除去
されてその部分において銅箔が除去されており、凹凸の
ある銅箔にとっての下地だった面が露出している。これ
も本半導体装置の特徴の一つである。６はその半導体ペ
レット３の周囲部分における銅箔の除去された面であ
る。即ち、半田とメッキのいずれか一方又は双方の付着
を防止する保護膜１０はもともと半田とメッキのいずれ
か一方又は双方を必要とする部分には形成されていない
（図３参照）が、本半導体装置においては半導体ペレッ
ト搭載部２の外周部においても除去して、銅箔の下地で
あった凹凸のある面６を露出させたのである。従って、
封止材１１と凹凸のある配線基板１表面との接着力が強
くなり、封止材１１と配線基板１との剥離が生じにくく
なり、延いては信頼度が高くなり、長寿命化する。
【００１６】図２（Ａ）、（Ｂ）は図１に示した半導体
装置の変形例の要部を示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面図である。本半導体装
置は各水蒸気逃げ孔９の周囲に枠状の突起１２を形成し
たもので、該突起１２により半導体ペレット３の半導体
ペレット搭載部２への接着時に接着剤が水蒸気逃げ孔９
内に進入することを阻むことができ、半導体装置の製造
を支障なく行うことができる。尚、本半導体装置は突起
１２を有する点以外では図１に示す半導体装置とは差異
がない。
【００１７】
【発明の効果】請求項１の半導体装置によれば、配線基
板に水蒸気逃げ孔があるので、加熱リフローによる半田
付けの際に気化膨張しようとする水分がその水蒸気逃げ
孔から外部に放出され、膨張力によるリフロークラック
が生じなくなる。従って、リフロークラックを未然に防
止することができる。そして、配線基板の水蒸気逃げ孔
の周りに突起を形成したので、半導体ペレットを半導体
ペレット搭載部に接着するときに接着剤が貫通孔に入り
込むことを該突起により阻むことができ、水蒸気逃げ孔
の形成が半導体装置の製造に支障を来さない。
【００１８】請求項２の半導体装置によれば、保護膜
を、半田及び／又はメッキが必要な部分の電極を挟み込
むように形成し、半導体ペレット搭載部の周辺部分には
形成しないようにしてその半導体ペレット搭載部の周辺
部分においては配線膜除去部分と封止材を密着させるよ
うにしたので、封止材と配線基板との剥離を生じにくく
することができ、延いては、リフロークラックを生じに
くくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体装置の一つの実
施例を示すもので、（Ａ）は配線基板の平面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＢ−Ｂ線にあたる部分にて半導体装置を切断
した断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は図１に示した半導体装置の変
形例を示すもので、（Ａ）は配線基板の平面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面図である。
【図３】半導体装置の従来例を示す断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は図３に示す従来の半導体装置
の各別の問題点を示す断面図である。
【符号の説明】 １ 配線基板 ２ 半導体ペレット搭載部 ３ 半導体ペレット ４ 接着剤 ６ 銅箔除去部 ９ 水蒸気逃げ孔 １０ 保護膜 １１ 封止材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−248628（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−171969（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−198607（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−175617（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−70447（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−23142（ＪＰ，Ｕ) 特表 平７−500947（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/28 H01L 21/56 H01L 23/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 配線基板上の半導体ペレット搭載部に半
    導体ペレットを接着し、該半導体ペレットの電極を上記
    配線基板上の電極に接続し、上記半導体ペレット、その
    電極及び配線基板上の電極を封止材で封止した半導体装
    置において、上記配線基板の上記半導体ペレット搭載部
    に水蒸気を逃がす貫通孔である水蒸気逃げ孔を形成し、 上記配線基板の水蒸気逃げ孔の周りに接着剤の進入を阻
    む突起を形成してなる ことを特徴とする半導体装置
  2. 【請求項２】 半田とメッキのいずれか一方又は双方の
    付着を防止する保護膜を選択的に塗布した配線基板上の
    半導体ペレット搭載部に半導体ペレットを接着し、該半
    導体ペレットの電極を上記配線基板上の電極に接続し、
    上記半導体ペレット、その電極及び配線基板上の電極を
    封止材で封止した半導体装置において、上記 保護膜を、半田とメッキのいずれか一方又は双方が
    必要な部分の電極を挟み込むように形成し、 上記半導体ペレット搭載部の周辺部分において上記封止
    材と上記配線基板の配線膜の除去部分とを密着させてな
    ることを特徴とする半導体装置
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