JP3655338B2 - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、放熱特性を改善した樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、樹脂基板の上面側に設けたICチップの接続電極と、下面側に設けた外部接続用のパッド電極とをスル−ホ−ルを介して接続し、前記パッド電極には半田パンプを設けると共に前記樹脂基板の上面を樹脂封止してなる樹脂封止型半導体装置が開発され、これらの半導体装置はプラスチック・ボ−ルグリッドアレイ(以後PBGAと略記する)の名称にて商品化されている。然るに、上記PBGAは従来のセラミックBGAに比較して低価格にて製造出来るというメリットがある反面、放熱特性が悪い為、端子数が少なく放熱特性が問題にならない小型のPBGAにその用途が限定されるという欠点があった。
【0003】
上記の欠点を解決する方法としては従来より各種の提案があるが、特に回路基板の下面側に放熱する方式としては米国特許5、285、352号に開示がありその構成を図3により説明する。
【0004】
図3は回路基板の下面側に放熱機構を設けたPBGAの断面図で、1は樹脂基板であり該樹脂基板1の上面には接続電極2が、又下面側には外部接続用のパッド電極3が形成され、前記樹脂基板1の上面側の接続電極2と下面側のパッド電極3とはスル−ホ−ル4を介して接続されている。更に樹脂基板1のICチップ搭載部には貫通穴5が形成され、該貫通穴5には熱伝導の良い金属よりなる放熱ブロック6が埋設される事により回路基板7が構成されている。
【0005】
そして前記回路基板1の上面側のICチップ搭載部にはICチップ9が熱伝導の良い接着材10により固着されると共に前記ICチップ9の各電極はボンディング・ワイヤ−11によって前記接続電極2に接続されている。更に回路基板7の上面側を封止樹脂12により封止した後、回路基板7の下面側のパッド電極3と前記放熱ブロック6の下面とに半田バンプ13を形成する事によりPBGA15が完成する。
【0006】
上記構成を有するPBGA15は、図示しないマザ−ボ−ドに前記半田ボ−ル13を溶融して実装される事により、前記ICチップ9に発生した発熱は熱伝導の良い接着剤10、放熱ブロック6、半田ボ−ル13を介してマザ−ボ−ド側に放出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記PBGA15の構成はICチップの発熱を回路基板側に放出できる、という点に於いて優れているが構成的には樹脂基板1の貫通穴5に放熱ブロック6を整合して位置決めする方式である為、樹脂基板1の厚さのバラツキや貫通穴5の加工制度のバラツキの影響を受けやすく回路基板7の上面側及び下面側の位置制度が安定せず、ICチップ9の接着位置や半田バンプ13の形成高さが安定しないという問題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨は下記の通りである。
回路基板の上面側に設けたICチップ用の接続電極と下面側に設けた外部接続用のパッド電極とをスルーホールを介して接続し、前記パッド電極には半田バンプを設けると共に前記回路基板の上面を樹脂封止してなる半導体装置に於いて、前記回路基板のICチップ搭載部に貫通穴を設けると共に、該貫通穴内に前記ICチップを配設し、該ICチップの下面に放熱用の半田バンプを設けたことを特徴とするものであり、この構成に於いて、前記回路基板は樹脂基板により形成されているものであり、また前記貫通穴は前記ICチップの径よりも大きく形成されていて、更に前記封止樹脂の上側に放熱板を設けたことを特徴としている。
【0009】
又、回路基板の上面側に設けたICチップ用の接続電極と下面側に設けた外部接続用のパッド電極とをスルーホールを介して接続すると共に、ICチップ搭載部に貫通穴を設けた前記回路基板と前記ICチップとを、前記回路基板の貫通穴内に前記ICチップを位置決めした状態にて治具板に仮固定する工程と、前記ICチップの電極と前記回路基板の前記接続電極とを接続する工程と、前記回路基板の上面側を樹脂封止する工程と、前記治具板を剥離する工程と、前記回路基板下面の前記パッド電極と前記ICチップの下面とに半田バンプを形成する工程とを有することを特徴とするものであり、この構成に於いて、前記回路基板は樹脂基板により形成されているものであり、また前記貫通穴は前記ICチップの径よりも大きく形成されていて、更に前記封止樹脂の上側に放熱板を設けたことを特徴としている。
【0010】
【実施例】
図1は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施例であるPBGAの断面図であり図3に示すPBGAと同一部材には同一番号を付し説明を省略する。図1に示すPBGA150に於いて図3にしめすPBGA15との違いは樹脂基板1の貫通穴50をICチップ9の径よりも大きく形成し、その貫通穴50の中にICチップ9を直接配置すると共に、該ICチップ9の裏面に放熱用の半田バンプ13を直接形成したことである。尚20はICチップ9の裏面と半田バンプ13との密着力を改善する為に塗布された銀ペ−スト層、21は半田バンプ13の形成と回路基板7の防湿処理を兼ねたレジスト・フィルムである。
【0011】
次に図1に示すPBGA150の製造方法を説明する。
図2は図1に示すPBGA150の製造工程を示す工程図であり、図2(a)は前記回路基板7の貫通穴50内に前記ICチップ9を位置決めした状態にて、前記回路基板7とICチップ9とを熱可塑性のフィルム状接着剤41により金属製の治具板40に仮接着した状態を示す仮接着工程であり、この状態では回路基板7の下面側のパッド電極3はフィルム状接着剤41のなかに食い込んだ状態となっている。
【0012】
図2(b)はワイヤーボンデング工程とモールド工程とを示すものであり、前記ICチップ9の電極をボンデング・ワイヤー11により前記接続電極2に接続した後、前記治具板40ごと金型内にセットして射出成形により封止樹脂12を形成する。
【0013】
図2(c)は治具板剥離工程とICチップ裏面処理工程とを示すものであり、加熱処理によって熱可塑性のフィルム状接着剤41を軟化させた状態にて前記治具板40を剥離し、しかる後ICチップ9の裏面に半田バンプとの密着力を良くする為の銀ペースト層20を塗布する。尚、前記ICチップ9の裏面が金メッキ処理されている場合は、金メッキ層が半田バンプとの密着力が良い為、前記銀ペースト層20の塗布工程を省略する事ができる。
【0014】
更に前記図1に示す如く、回路基板7の下面側に各パッド電極3及びICチップ9の半田バンプ形成部に円形の窓穴を有する耐熱性のレジスト・フィルム21を張り、該レジスト・フィルム21の各窓穴に半田ボ−ルを供給した後、加熱処理を行って半田バンプ13を形成する事によりPBGA150が完成する。
【0015】
図4は本発明の他の実施例を示すPBGAの断面図であり、図1に示すPBGAと異なるのは、前記封止樹脂12に上放熱板60をインサ−トモ−ルドした構成である。この構成によってICチップ9より発生した発熱は下面側の放熱用半田バンプ13と上放熱板60との上下両方向に発散される為、更に放熱特性は改善される。
【0016】
尚、前記各実施例ではモ−ルド工程として射出成形による樹脂封止を示したが本願はこれに限定される物ではなく、例えば熱可塑性樹脂によるポッティング等の技術によって封止樹脂を形成する事も本願の範囲に含まれるものである。
【0017】
【発明の効果】
上記のごとく本発明によれば、ICチップが発生する発熱を回路基板の下面側より放出する方式に於いて、従来の様なICチップの下側に熱伝導性の良い金属の放熱ブロックを設けなくても、ICチップの裏面より直接放熱する構成となっている為極めて優れた放熱効果を奏すると共に放熱ブロックの廃止によるコストダウンができる。
又、回路基板とICチップとの位置決めは治具板を用いて両者の底面位置をそろえる事が出来る為、各位置精度を高めると共にその製造工程を簡素化する事が出来る。
更に、ICチップを回路基板の貫通穴に完全に埋設する構造である為、その分だけPBGAの薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【図2】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す工程図である。
【図3】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【図4】本発明の樹脂封止型半導体装置の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 樹脂基板
3 パッド電極
5、50 貫通穴
7 回路基板
9 ICチップ
12 封止樹脂
13 半田バンプ
15、150 樹脂封止型半導体装置
Claims (8)
- 回路基板の上面側に設けたICチップ用の接続電極と下面側に設けた外部接続用のパッド電極とをスルーホールを介して接続し、前記パッド電極には半田バンプを設けると共に前記回路基板の上面を樹脂封止してなる半導体装置に於いて、前記回路基板のICチップ搭載部に貫通穴を設けると共に、該貫通穴内に前記ICチップを配設し、該ICチップの下面に放熱用の半田バンプを設けた事を特徴とする樹脂封止型半導体装置。
- 前記回路基板は、樹脂基板により形成されている事を特徴とする請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置。
- 前記貫通穴は、前記ICチップの径よりも大きく形成されている事を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の樹脂封止型半導体装置。
- 前記封止樹脂の上側に放熱板を設けた事を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1に記載の樹脂封止型半導体装置。
- 回路基板の上面側に設けたICチップ用の接続電極と下面側に設けた外部接続用のパッド電極とをスルーホールを介して接続すると共に、ICチップ搭載部に貫通穴を設けた前記回路基板と前記ICチップとを、前記回路基板の貫通穴内に前記ICチップを位置決めした状態にて治具板に仮固定する工程と、前記ICチップの電極と前記回路基板の前記接続電極とを接続する工程と、前記回路基板の上面側を樹脂封止する工程と、前記治具板を剥離する工程と、前記回路基板下面の前記パッド電極と前記ICチップの下面とに半田バンプを形成する工程とを有する事を特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
- 前記回路基板は、樹脂基板により形成されている事を特徴とする請求項5に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
- 前記貫通穴は、前記ICチップの径よりも大きく形成されている事を特徴とする請求項5又は請求項6に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
- 前記封止樹脂の上側に放熱板を設けた事を特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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