JP3487991B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP3487991B2
JP3487991B2 JP28721895A JP28721895A JP3487991B2 JP 3487991 B2 JP3487991 B2 JP 3487991B2 JP 28721895 A JP28721895 A JP 28721895A JP 28721895 A JP28721895 A JP 28721895A JP 3487991 B2 JP3487991 B2 JP 3487991B2
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semiconductor element
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chip scale
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真紀 飯島
哲史 若林
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/14Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H01L2224/141Disposition
    • H01L2224/1412Layout
    • H01L2224/1413Square or rectangular array
    • H01L2224/14133Square or rectangular array with a staggered arrangement, e.g. depopulated array

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特に、一の半導体素子を基板上にフリップチップボンデ
ィングを用いて搭載してなるチップスケールパッケージ
に関する。チップスケールパッケージは、フリップチッ
プボンディングによりプリント基板上に実装され、プリ
ント基板上に並んで配され、モジュールを構成する。モ
ジュールの小型化を図るため、実装の高密度化が求めら
れており、このために、チップスケールパッケージのサ
イズを小さくすることが望まれている。
【0002】
【従来の技術】図12及び図13は、従来のチップスケ
ールパッケージ10を示す。チップスケールパッケージ
10は、a×aの矩形状の単一の半導体素子11が、そ
の中心01を、半導体素子11の大きさに対応する大き
さを有する矩形状の基板12の中心O2と一致させて、
搭載してあり、基板12が、その下面に、実装のための
半田ボール13を複数並んで有する構成である。
【0003】半導体素子11は、半田バンプ14を利用
したフリップチップボンディングにより基板12と電気
的に接続してあり、且つ、半導体素子11と基板12と
の隙間に充填してあるエポキシ樹脂部15により基板1
2と接着してある。 このチップスケールパッケージ1
0は、半田ボール13を利用して、プリント基板上に実
装される。
【0004】上記チップスケールパッケージ10は、図
14に示すようにして製造される。先ず、フリップチッ
プボンディング工程20を行い、同図(B)に示すよう
に、半導体素子11を、その中心01を、基板12の中
心O2と一致させて、搭載する。次いで、エポキシ樹脂
塗布工程21を行い、同図(C)に示すように、基板1
2のうち、半導体素子11より周囲に張り出ている部分
12aに、基板12の四辺に沿って、符号16で示すよ
うに、エポキシ樹脂をポッテングして塗布する。最後
に、エポキシ樹脂充填・キュア工程22を行う。先ず、
70〜80度Cに加熱し、塗布されたエポキシ樹脂16
を軟化させる。軟化したエポキシ樹脂は、毛細管現象に
より、基板12と半導体素子11との隙間17内に侵入
し、隙間17を埋める。次いで、150〜160度Cに
加熱し、隙間17を埋めたエポキシ樹脂を硬化させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、基板12の
うち、半導体素子11より外側に張り出ている部分12
aは、エポキシ樹脂ポッテングエリアとしての役割を有
する部分であり、エポキシ樹脂をポッテングできるだけ
の幅bを有する。幅bは、0.5〜1.0mm程度であ
る。従来のチップスケールパッケージ10は、半導体素
子11より外側に張り出している部分12aを全周に有
する構成であるため、大きさが、(a+2b)×(a+
2b)となり、十分に小さくは出来なかった。
【0006】そこで、本発明は、上記課題を解決した半
導体装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、搭載
される予定の一の半導体素子の大きさに対応する大きさ
を有し、下面に外部出力端子を複数有する矩形状の一の
基板と、並んでいる複数のバンプにより該基板の上面に
搭載してある矩形状の一の半導体素子と、該半導体素子
と該基板との隙間に充填され、該半導体素子を該基板に
接着している熱硬化性樹脂部とよりなり、上記半導体素
子は、その中心が上記基板の中心よりずれており、隣合
う二辺が、該基板の隣合う二辺と一致している位置に搭
載してある構成としたものである。
【0008】
【0009】 請求項2の発明は、搭載される予定の一
の半導体素子の大きさに対応する大きさを有し、下面に
外部出力端子を複数有する矩形状の一の基板と、並んで
いる複数のバンプにより該基板の上面に搭載してある矩
形状の一の半導体素子と、該半導体素子と該基板との隙
間に充填され、該半導体素子を該基板に接着している熱
硬化性樹脂部とよりなり、上記半導体素子は、その中心
が上記基板の中心よりずれており、隣合う三辺が、該基
板の隣合う三辺と一致している位置に搭載してある構成
としたものである。
【0010】 請求項3の発明は、搭載される予定の一
の半導体素子の大きさに対応する大きさを有し、下面に
外部出力端子を複数有する矩形状の一の基板と、並んで
いる複数のバンプにより該基板の上面に搭載してある矩
形状の一の半導体素子と、該半導体素子と該基板との隙
間に充填され、該半導体素子を該基板に接着している熱
硬化性樹脂部とよりなり、上記半導体素子は、その中心
が上記基板の中心よりずれており、一辺が、該基板の一
辺と一致している位置に搭載してある構成としたもので
ある。
【0011】
【発明の実施の形態】図1及び図2は本発明の第1実施
例になるチップスケールパッケージ30を示す。チップ
スケールパッケージ30は、a×aの矩形状の単一の半
導体素子11と、単一のセラミック基板31とを有す
る。
【0012】基板31は、(a+b)×(a+b)の大
きさを有する。この大きさは、従来のチップスケールパ
ッケージ10の基板12の大きさ(a+2b)×(a+
2b)より一回り小さい。小さく出来た理由は、後述す
るように、半導体素子搭載領域を基板31の中心からず
らして配置したことによる。
【0013】図3に示すように、基板31は、上面31
aに、多数のパッド32が整列している半導体素子搭載
領域33を有する。半導体素子搭載領域33は、その中
心O10が、基板31の中心O11より、基板31の一
のコーナ31寄りに距離c偏倚して配してある。
【0014】基板31の下面31bには、図2(B),
(C)に示すように、外部出力端子としての、実装のた
めの半田ボール34が多数並んで設けてある。基板31
の内部の配線によって、対応するパッド32と半田ボー
ル34とが電気的に接続してある。
【0015】半導体素子11は、半田バンプ14を利用
したフリップチップボンディングによりパッド32と電
気的且つ機械的に接続してある。また、半導体素子11
は、半導体素子11と基板31との隙間35に充填して
あるエポキシ樹脂部36により、半導体素子11の下面
の全面が基板31と接着してある。 半導体素子11の
基板31に対する位置は、半導体素子11の中心01
が、上記半導体素子搭載領域33の中心O10と一致し
ている位置であって、基板31の中心O11より、基板
31の一のコーナ31c寄りに距離c偏倚した位置であ
る。半導体素子11の辺11aが基板31の辺31dと
つらいちであり一致しており、且つ半導体素子11の辺
11bが基板31の辺31eとつらいちであり一致して
いる。
【0016】基板31は、二つの張り出し部分31g,
31iを有する。張り出し部分31h,31iは、半導
体素子11の残りの二辺11c,11dより張り出して
いる部分であり、基板31の残りの二辺31f,31g
に沿う部分である。張り出し部分31h,31iの幅
は、図13の張り出し部分の幅bと同じであり、bであ
る。
【0017】よって、図2(A)に示すように、チップ
スケールパッケージ30は、(a+b)×(a+b)の
大きさを有する。この大きさ(a+b)×(a+b)
は、二点鎖線で示す従来のチップスケールパッケージ1
0の大きさ(a+2b)×(a+2b)より一回り小さ
い。
【0018】このチップスケールパッケージ30は、半
田ボール34を利用して、プリント基板上に実装され
る。このチップスケールパッケージ30は、従来のチッ
プスケールパッケージ10より一回り小さいため、小さ
い分、プリント基板上の同じ広さの領域内に、従来のチ
ップスケールパッケージ10よりより多くの数のチップ
スケールパッケージ30を実装することが出来る。
【0019】上記チップスケールパッケージ10は、図
4に示すようにして製造される。先ず、フリップチップ
ボンディング工程20を行い、同図(B)に示すよう
に、半導体素子11を、その中心01を、基板31の中
心O11より距離cずらして搭載する。
【0020】次いで、エポキシ樹脂塗布工程21Aを行
い、同図(C)に示すように、基板31のうち、半導体
素子11の二辺11c,11dより周囲に張り出ている
基板31の二辺31f,31gに沿う張り出し部分31
h,31iに、符号16で示すように、エポキシ樹脂を
ポッテングして塗布する。
【0021】最後に、エポキシ樹脂充填・キュア工程2
2Aを行う。先ず、70〜80度Cに加熱し、塗布され
たエポキシ樹脂16を軟化させる。軟化したエポキシ樹
脂は、毛細管現象により、基板31とチップスケールパ
ッケージ10との隙間34内に侵入し、隙間35を埋め
る。ここで、軟化したエポキシ樹脂の隙間34内への侵
入は、半導体素子11の全周囲からではなく、半導体素
子11の二辺11c,11dから行われるけれども、侵
入する力を毛細管現象により得ているため、軟化したエ
ポキシ樹脂は隙間34内を完全に埋める。次いで、15
0〜160度Cに加熱し、隙間35を埋めたエポキシ樹
脂を硬化させる。その後に、半田バンプ14を形成す
る。
【0022】図5及び図6は本発明の第2実施例になる
チップスケールパッケージ30Aを示す。チップスケー
ルパッケージ30Aは、a×aの矩形状の単一の半導体
素子11と、単一のセラミック基板31Aとを有する。
【0023】基板31Aは、a×(a+b)の大きさを
有する。この大きさは、従来のチップスケールパッケー
ジ10の基板12の大きさ(a+2b)×(a+2b)
より一回り小さい。小さく出来た理由は、後述するよう
に、半導体素子搭載領域を基板31Aの中心からずらし
て配置したことによる。
【0024】図7に示すように、基板31Aは、上面3
1Aaに、多数のパッド32が整列している半導体素子
搭載領域33を有する。半導体素子搭載領域33は、そ
の中心O10が、基板31Aの中心O12より、基板3
1Aの左辺31Ae寄りに距離c1偏倚して配してあ
る。
【0025】基板31Aの下面31Abには、図6
(B),(C)に示すように、実装のための半田ボール
34が多数並んで設けてある。基板31Aの内部の配線
によって、対応するパッド32と半田ボール34とが電
気的に接続してある。半導体素子11は、半田バンプ1
4を利用したフリップチップボンディングによりパッド
32と電気的且つ機械的に接続してある。また、半導体
素子11は、半導体素子11と基板31Aとの隙間35
に充填してあるエポキシ樹脂部36により、半導体素子
11の下面の全面が基板31Aと接着してある。
【0026】半導体素子11の基板31Aに対する位置
は、半導体素子11の中心01が、上記半導体素子搭載
領域33の中心O10と一致している位置であって、基
板31Aの中心O12より、基板31Aの一の辺31A
e寄りに距離c1偏倚した位置である。半導体素子11
の辺11aが基板31Aの辺31Adとつらいちであ
り、且つ半導体素子11の辺11bが基板31Aの辺3
1Aeとつらいちであり、且つ半導体素子11の辺11
dが基板31Aの辺31Agとつらいちである。
【0027】基板31Aは、一の張り出し部分31Ah
を有する。張り出し部分31Ahは、半導体素子11の
残りの一辺11cより張り出している部分であり、基板
31Aの残りの一辺31Afに沿う部分である。張り出
し部分31Ahの幅は、図13の張り出し部分の幅bと
同じであり、bである。
【0028】よって、図6(A)に示すように、チップ
スケールパッケージ30Aは、a×(a+b)の大きさ
を有する。この大きさa×(a+b)は、二点鎖線で示
す従来のチップスケールパッケージ10の大きさ(a+
2b)×(a+2b)より一回り小さい。
【0029】このチップスケールパッケージ30は、半
田ボール34を利用して、プリント基板上に実装され
る。このチップスケールパッケージ30は、従来のチッ
プスケールパッケージ10より一回り小さいため、小さ
い分、プリント基板上の所定の領域内に、従来のチップ
スケールパッケージ10よりより多くの数のチップスケ
ールパッケージ30を実装することが出来る。
【0030】上記チップスケールパッケージ30Aは、
エポキシ樹脂を基板31Aの一辺31Ahに沿う張り出
し部分31fにポッテングして塗布する以外は、図4に
示すと同様にして製造される。図9及び図10は本発明
の第3実施例になるチップスケールパッケージ30Bを
示す。
【0031】チップスケールパッケージ30Bは、a×
aの矩形状の単一の半導体素子11と、単一のセラミッ
ク基板31Bとを有する。基板31Bは、(a+2b)
×(a+b)の大きさを有する。この大きさは、従来の
チップスケールパッケージ10の基板12の大きさ(a
+2b)×(a+2b)より少し小さい。小さく出来た
理由は、後述するように、半導体素子搭載領域を基板3
1Bの中心からずらして配置したことによる。
【0032】図10に示すように、基板31Bは、上面
31Baに、多数のパッド32が整列している半導体素
子搭載領域33を有する。半導体素子搭載領域33は、
その中心O10が、基板31Bの中心O13より、基板
31Bの左辺31Be寄りに距離c2偏倚して配してあ
る。
【0033】基板31Bの下面31Bbには、図9
(B),(C)に示すように、実装のための半田ボール
34が多数並んで設けてある。基板31Bの内部の配線
によって、対応するパッド32と半田ボール34とが電
気的に接続してある。半導体素子11は、半田バンプ1
4を利用したフリップチップボンディングによりパッド
32と電気的且つ機械的に接続してある。また、半導体
素子11は、半導体素子11と基板31Bとの隙間35
に充填してあるエポキシ樹脂部36により、半導体素子
11の下面の全面が基板31Bと接着してある。
【0034】半導体素子11の基板31Bに対する位置
は、半導体素子11の中心01が、上記半導体素子搭載
領域33の中心O10と一致している位置であって、基
板31Bの中心O13より、基板31Bの一の辺31B
e寄りに距離c2偏倚した位置である。半導体素子11
の辺11aが基板31Bの辺31Bdとつらいちであ
る。
【0035】基板31Bは、三つの張り出し部分31B
g,31Bi,31Bjを有する。張り出し部分31B
h,31Bi,31Bjは、半導体素子11の残りの三
辺11c,11d,11aより張り出している部分であ
り、基板31Bの残りの三辺31Bf,31Bg,31
Bdに沿う部分である。張り出し部分31h,31i,
31jの幅は、図13の張り出し部分の幅bと同じであ
り、bである。
【0036】よって、図9(A)に示すように、チップ
スケールパッケージ30Bは、(a+b)×(a+2
b)の大きさを有する。この大きさ(a+b)×(a+
2b)は、二点鎖線で示す従来のチップスケールパッケ
ージ10の大きさ(a+2b)×(a+2b)より少し
小さい。
【0037】このチップスケールパッケージ30Bは、
半田ボール34を利用して、プリント基板上に実装され
る。このチップスケールパッケージ30Bは、従来のチ
ップスケールパッケージ10より少し小さいため、小さ
い分、プリント基板上の所定の領域内に、従来のチップ
スケールパッケージ10よりより多くの数のチップスケ
ールパッケージ30Bを実装することが出来る。
【0038】上記チップスケールパッケージ30Bは、
エポキシ樹脂を基板31Bの三辺に沿う三つの張り出し
部分31Bg,31Bi,31Bjにポッテングして塗
布する以外は、図4に示すと同様にして製造される。図
11は本発明の第4実施例になるチップスケールパッケ
ージ30Cを示す。
【0039】チップスケールパッケージ30Cは、a×
aの矩形状の単一の半導体素子11が、大きさが(a+
2b)×(a+2b)である矩形状の基板12上に、半
導体素子11の中心01を、図1の場合と同じく、基板
12の中心O2よりずらして搭載した構成である。
【0040】チップスケールパッケージ30Cは、図1
のチップスケールパッケージ30の張り出し部分31
g,31iの幅bより広い幅dを有する張り出し部分3
1Cg,31Ciを有する。この幅広の張り出し部分3
1Cg,31Ciは、捺印する場所として使用され、張
り出し部分31Cg,31Ciには、チップスケールパ
ッケージ30Cに関するマーク40が捺印してある。
【0041】上記各実施例において、上記エポキシ樹脂
に代えて、シアネートエステル系の樹脂、又はポリイミ
ド系の樹脂を使用してもよい。また、半田バンプ14に
代えて、Auバンプ、樹脂バンプでもよい。また、セラ
ミック基板31、31A,31B,31Cに代えて、プ
リント基板、又は、フレキシブル基板でもよい。また、
半田ボール34に代えて、ピンでもよい。
【0042】
【発明の効果】以上説明した如く、請求項1の発明によ
れば、搭載される予定の一の半導体素子の大きさに対応
する大きさを有し、下面に外部出力端子を複数有する矩
形状の一の基板と、下面に並んでいる複数のバンプによ
り上記基板の上面に搭載してある矩形状の一の半導体素
子と、半導体素子と基板との隙間に充填してあり、半導
体素子を基板に接着している熱硬化性樹脂部とよりな
り、半導体素子は、その中心が基板の中心よりずれてお
り、隣合う二辺が、基板の隣合う二辺と一致している位
置に搭載してある構成であるため、熱硬化性樹脂部を形
成するための張り出し部分は半導体素子の四辺のうち
二つの辺に沿って存在しているだけであり、よって、半
導体素子がその中心を基板の中心に一致させて搭載して
あり、張り出し部分が半導体素子の全周にわたって存在
している構成の半導体装置に比べて、基板の大きさは小
さくて足り、よって、半導体装置の小型化を図ることが
出来る。
【0043】
【0044】 請求項2の発明によれば、半導体素子
は、その中心が基板の中心よりずれており、隣合う三辺
が、基板の隣合う三辺と一致している位置に搭載してあ
構成であるため、熱硬化性樹脂部を形成するための張
り出し部分は半導体素子の四辺のうちの一つの辺に沿っ
て存在しているだけであり、よって、半導体素子がその
中心を基板の中心に一致させて搭載してあり、張り出し
部分が半導体素子の全周にわたって存在している構成の
半導体装置に比べて、基板の大きさは小さくて足り、よ
って、半導体装置の小型化を図ることが出来る。
【0045】 請求項3の発明によれば、半導体素子
は、その中心が上記基板の中心よりずれており、一辺
が、該基板の一辺と一致している位置に搭載してある
成であるため、熱硬化性樹脂部を形成するための張り出
し部分は半導体素子の四辺のうちの三つの辺に沿って存
在しているだけであり、よって、半導体素子がその中心
を基板の中心に一致させて搭載してあり、張り出し部分
が半導体素子の全周にわたって存在している構成の半導
体装置に比べて、基板の大きさは小さくて足り、よっ
て、半導体装置の小型化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例になるチップスケールパッ
ケージの斜視図である。
【図2】図1のチップスケールパッケージを示す図であ
る。
【図3】図2中の基板の上面を概略的に示す図である。
【図4】図1のチップスケールパッケージの製造を説明
する図である。
【図5】本発明の第2実施例になるチップスケールパッ
ケージの斜視図である。
【図6】図5のチップスケールパッケージを示す図であ
る。
【図7】図6中の基板の上面を概略的に示す図である。
【図8】本発明の第3実施例になるチップスケールパッ
ケージの斜視図である。
【図9】図8のチップスケールパッケージを示す図であ
る。
【図10】図9中の基板の上面を概略的に示す図であ
る。
【図11】本発明の第4実施例になるチップスケールパ
ッケージの斜視図である。
【図12】従来のチップスケールパッケージの斜視図で
ある。
【図13】図12のチップスケールパッケージを示す図
である。
【図14】図11のチップスケールパッケージの製造を
説明する図である。
【符号の説明】
11 半導体素子 13 半田バンプ 30,30A,30B,30C チップスケールパッケ
ージ 31,31A,31B セラミック基板 31h,31i 張り出し部分 32 パッド 33 半導体素子搭載領域 34 半田ボール 35 隙間 36 エポキシ樹脂部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60 H01L 23/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搭載される予定の一の半導体素子の大き
    さに対応する大きさを有し、下面に外部出力端子を複数
    有する矩形状の一の基板と、 並んでいる複数のバンプにより該基板の上面に搭載して
    ある矩形状の一の半導体素子と、 該半導体素子と該基板との隙間に充填され、該半導体素
    子を該基板に接着している熱硬化性樹脂部とよりなり、 上記半導体素子は、その中心が上記基板の中心よりずれ
    ており、隣合う二辺が、該基板の隣合う二辺と一致して
    いる位置に搭載してある構成としたことを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 搭載される予定の一の半導体素子の大き
    さに対応する大きさを有し、下面に外部出力端子を複数
    有する矩形状の一の基板と、 並んでいる複数のバンプにより該基板の上面に搭載して
    ある矩形状の一の半導体素子と、 該半導体素子と該基板との隙間に充填され、該半導体素
    子を該基板に接着している熱硬化性樹脂部とよりなり、 上記半導体素子は、その中心が上記基板の中心よりずれ
    ており、隣合う三辺が、該基板の隣合う三辺と一致して
    いる位置に搭載してある構成としたことを特徴とする半
    導体装置。
  3. 【請求項3】 搭載される予定の一の半導体素子の大き
    さに対応する大きさを有し、下面に外部出力端子を複数
    有する矩形状の一の基板と、 並んでいる複数のバンプにより該基板の上面に搭載して
    ある矩形状の一の半導体素子と、 該半導体素子と該基板との隙間に充填され、該半導体素
    子を該基板に接着している熱硬化性樹脂部とよりなり、 上記半導体素子は、その中心が上記基板の中心よりずれ
    ており、一辺が、該基板の一辺と一致している位置に搭
    載してある構成としたことを特徴とする半導体装置。
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