JP3847839B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の構造に関し、より詳しくは半導体チップを樹脂基板の上面に実装し、この樹脂基板にマザーボードと接続するためのハンダボール端子を備え、さらに半導体チップを樹脂封止した構造を有するプラスチックボールグリッドアレイの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、半導体チップは半導体パッケージに封止して使用する。この半導体パッケージの役割は半導体チップ各電極とマザーボードとの電気的接続と、半導体チップの保護と、半導体チップの放熱などである。
【０００３】
この半導体パッケージの一種であるプラスチック・ボール・グリッド・アレイ（以下ＰＢＧＡと記載する）は樹脂基板上に半導体チップを実装し、マザーボードと接続するためのハンダボール端子を有し、さらに半導体チップの周囲を樹脂で封止した構造をもつ。
【０００４】
このＰＢＧＡは半導体パッケージの小型化と電気特性と実装歩留まりの点で他に比らべて有利な構造を備えており、携帯型電話やポケットベルなどの携帯型通信機器の分野で採用されている。
【０００５】
以下図面に基づいて従来の技術におけるＰＢＧＡについて説明する。図１１は従来のＰＢＧＡ１３の構造を示す断面図であり、図１２は樹脂基板１上の銅パターンを示す平面図である。
【０００６】
図１１に示す樹脂基板１は、その平面形状がほぼ四角形で、板厚が０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。樹脂基板１の材料としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂材料があげられるが、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂である。
【０００７】
この樹脂基板１のおもて面と裏面とに厚さ１８μｍ程度の銅箔層を設け、さらに複数のスルーホール２を切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。スルーホール２の壁面を含む基板面を洗浄し、樹脂基板１の全面に無電界メッキ処理および電界メッキ処理により銅メッキ層を設ける。この銅メッキ層はスルーホール２内まで施してある。
【０００８】
さらに、前述のようにおもて面と裏面に銅うす膜層を設ける樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、図１２に示すように樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を固着するためのダイパターン３を銅うす膜層として設ける。
【０００９】
さらに樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の各電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。さらに樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の電源系電極と電気的に接続するための電源系接続電極４ａを銅うす膜層として設ける。
【００１０】
そのうえ樹脂基板１のおもて面に接続電極４とスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を、銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１のおもて面に電源系接続電極４ａとスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１のおもて面に電源系接続電極４ａとダイパターン３を電気的に接続するための電気的経路を、銅うす膜層として設ける。
【００１１】
さらに図１１に示す樹脂基板１の裏面に、ハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１の裏面にパッド電極５とスルーホール２を電気的に接続するための図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【００１２】
また、前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面と裏面に電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【００１３】
樹脂基板１のおもて面の樹脂絶縁膜６は中央にほぼ四角形の開口部を有しており、ダイパターン３と接続電極４と電源系接続電極４ａは露出している。さらに樹脂基板１の裏面の樹脂絶縁膜６はパッド電極５と同数の開口部を有しており、パッド電極５の部分は露出している。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。
【００１４】
以上説明したように、図１１に示す配線基板７はおもて面にダイパターン３と接続電極４と電源系接続電極４ａと樹脂絶縁膜６を有している。さらに配線基板７は裏面にパッド電極５と樹脂絶縁膜６を有している。
【００１５】
また配線基板７は接続電極４と裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。さらに配線基板７は電源系接続電極４ａと裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。さらに配線基板７はダイパターン３と電源系接続電極４ａとを電気的に接続する。
【００１６】
さらに、配線基板７のおもて面と裏面の樹脂絶縁膜６から露出しているそれぞれの銅うす膜層の表面に、２μｍ〜５μｍ程度のＮｉメッキ層をもうけ、その上層に０．５μｍ程度の導通性の優れる金（Ａｕ）メッキ層を設ける。
【００１７】
さらに、半導体チップ８はダイパターン３の金（Ａｕ）メッキ層の上に樹脂組成物からなる接着剤９を用いて固着してある。接着剤９の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。さらに半導体チップ８の信号系と電源系の各電極は接続電極４と接続ワイヤー１０で接続してある。この接続ワイヤー１０の材料として望ましいのは導通性の優れる金（Ａｕ）ワイヤーである。
【００１８】
さらに半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方は電源系接続電極４ａと接続ワイヤー１０で接続してある。そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０は熱硬化性の封止樹脂１１を用いたトランスファーモールドにより樹脂封止してある。
【００１９】
また配線基板７裏面のパッド電極５にハンダボールを供給し、加熱炉で加熱することにより、ハンダボール端子１２をハンダ付けしてある。このハンダボール端子１２は、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。図示した従来のＰＢＧＡ１３は以上説明したような構造を有する。
【００２０】
なお、ＰＢＧＡ１３は半導体チップ８の各電極とハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と配線基板７を介して電気的に接続している。
【００２１】
さらにＰＢＧＡ１３は半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方とダイパターン３とを接続ワイヤー１０と配線基板７を介して電気的に接続している。
【００２２】
またＰＢＧＡ１３は接着剤９の材料に導電性の接着剤を用いることによって、半導体チップ８本体とダイパターン３とを電気的に接続することができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のＰＢＧＡ１３はハンダ融点以上に全体加熱することによって、ハンダボール端子１２を溶融してマザーボードの配線パターンと電気的に接続している。このリフローハンダ付けの際にＰＢＧＡ１３の各材料を積層した部分で発生する剥離が問題となっている。
【００２４】
一般的にＰＢＧＡ１３のような表面実装型の半導体パッケージは、熱膨張係数や弾性率などの材料特性が異なる種々の材料が積層された構造からなる。
【００２５】
とくにに熱膨張係数の材料間の差のため、リフローハンダ付けの際にＰＢＧＡ１３本体の温度が２００℃以上に達すると、半導体チップ８下部と配線基板７の間に剪断力が生じ、積層する材料間の密着力の弱い界面で剥離が起きる。
【００２６】
また、接着剤９のようなエポキシ樹脂やフェノール樹脂を主成分とする接着剤樹脂組成物は被着体表面の性質により接着強度が変化する。従来のＰＢＧＡ１３では、接続電極４とパッド電極５の接続抵抗を減らすために金（Ａｕ）メッキ処理を行い、その表層に金（Ａｕ）メッキ層を設けている。このとき同時にダイパターン３表層に金（Ａｕ）メッキ層が形成される。
【００２７】
ダイパターン３上に金メッキ層を有する場合は、金（Ａｕ）表面が不活性であるためとくに接着剤９との接着強度が低下する。このため、従来のＰＢＧＡ１３ではダイパターン３と接着剤９の界面で容易に剥離が発生する。
【００２８】
またＰＢＧＡ１３を構成する材料は、そのほとんどがエポキシ樹脂等の樹脂材料である。この樹脂材料の水分を吸収透過しやすい性質のため、ＰＢＧＡ１３はとくに高温多湿の条件下でなくとも容易に吸湿する。
【００２９】
このＰＢＧＡ１３が吸湿した場合、半導体チップ８下部で発生した剥離は、内部の水分がリフローハンダ付けの際に前述の剥離箇所に吹き出すことで剥離がさらに拡大する。
【００３０】
さらに接着剤９とダイパターン３との界面に微細な気泡がある場合も、リフローハンダ付け処理のときに前述と同様な現象が起きて、半導体チップ８下部で剥離を発生する。
【００３１】
またさらに、ＰＢＧＡ１３内部で樹脂材料と金属材料を積層する箇所は、樹脂材料と金属材料の界面に水分が溜まりやすくこの傾向はさらに拡大する。
【００３２】
この半導体チップ８下部の剥離により、配線基板７がマザーボード側に膨れ、ＰＢＧＡ１３内部の電気的経路が断線するなどの故障が発生し、半導体装置の信頼性を損なう致命的な問題がある。
【００３３】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決して、半導体チップの剥離が無く、耐湿性に優れた半導体装置を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置においては、下記記載の構造を採用する。
【００３５】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部を有することを特徴とする。
【００３６】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの電源系電極と接続する電源系接続電極を半導体チップ下まで延長することを特徴とする。
【００３７】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を電気的に接続するために電源系パターンの一部を半導体チップ下まで延長することを特徴とする。
【００３８】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする。
【００３９】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に、実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着するための、半導体チップより大きい四角形の領域であって、接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜とを配置しない開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための、電気的経路からは独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有することを特徴とする。
【００４０】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの電源系電極と接続する電源系接続電極を半導体チップ下まで延長することを特徴とする。
【００４１】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を電気的に接続するために電源系パターンの一部を半導体チップ下まで延長することを特徴とする。
【００４２】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする。
【００４３】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路の開口部を有することを特徴とする。
【００４４】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路の開口部を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする。
【００４５】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路の開口部を有し、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有することを特徴とする。
【００４６】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路の開口部を有し、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする。
【００４７】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンに開口部を設けている。したがって、本発明の半導体装置は、この開口部で半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に固着することが可能な構造を有する。
【００４８】
このような構造を採用することによって、本発明の半導体装置は、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂基板との接着が可能になる。
【００４９】
したがって、本発明の半導体装置は、前述のように加熱により半導体チップと配線基板間に剪断力が生じても半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に接着することで接着力を高めているため、剥離することがない。
【００５０】
さらに、半導体チップ下部と配線基板間に金属うす膜層が積層されないため、前述のようにＰＢＧＡ内に吸湿した水分が半導体チップの下部に溜まることがない。したがって、接着剤樹脂組成物と樹脂基板界面に気泡が存在しても、気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【００５１】
さらに、本発明の半導体装置は、半導体チップの電源系電極と接続する電源系接続電極を半導体チップ下まで延長する構造を有する。この延長した電源系接続電極と半導体チップとを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して半導体チップ本体の電位を電源系と同じにすることにより、ノイズを低減することができる。
【００５２】
さらに半導体チップで発生した熱は、導電性の接着剤と延長した接続電極とハンダボール端子にいたる電気的経路によりマザーボードに導き放熱することができる。
【００５３】
さらに本発明の半導体装置は半導体チップを実装した配線基板上に半導体チップと一定の間隔を開けて周囲を取り囲むように電源系パターンを有する。この電源系パターンと半導体チップとを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して半導体チップ本体の電位を電源系と同じにすることにより、ノイズを低減することができる。
【００５４】
さらに半導体チップで発生した熱は、導電性の接着剤と電源系パターンとハンダボール端子にいたる電気的経路により、マザーボードに導き放熱することができる。
【００５５】
さらにまた、半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設けているため、電源系電極の配置が異なる半導体チップを実装する場合もパターンを変更する必要がない。さらに、この電源系パターンと複数のハンダボール端子を電気的に接続することで電源系の電気的容量を容易に確保できる。
【００５６】
さらに本発明の半導体装置は、樹脂基板上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンの開口部にサーマルビアホールを有している。このサーマルビアホールは壁面に熱伝導性の良好な銅メッキ層を有する。さらにこのサーマルビアホールはパッケージ裏面でハンダボールからなる放熱用端子を有している。
【００５７】
したがって、樹脂基板上のパターン開口部に熱伝導性の良好な接着剤を用いて半導体チップを実装することができ、半導体チップで発生した熱をマザーボードに導き、効果的に放熱することができる。
【００５８】
さらに、本発明の半導体装置においては、前述のパターンの開口部で半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて樹脂基板に設ける樹脂絶縁膜に固着する構造を採用する。
【００５９】
この構造によって、本発明は樹脂を主成分とする接着性が非常に良好な樹脂絶縁膜との接着が可能になる。
【００６０】
さらにこのような構造を採用することによって、本発明の半導体装置は樹脂絶縁膜と密着性が非常に良好な樹脂基板との積層が可能になる。
【００６１】
したがって、リフローハンダ付けの加熱により半導体チップと配線基板間に剪断力が生じても、半導体チップ下部が密着性の良好な材料を積層した構造のため剥離することがない。
【００６２】
さらに半導体チップ下部と配線基板の間に金属うす膜層が積層されないため半導体パッケージ内に吸湿した水分が半導体チップ下部に溜まることがない。
【００６３】
さらにまた本発明の半導体装置は、半導体チップを表面の平滑性が良好な樹脂絶縁膜上に接着する。このため、接着剤組成物と樹脂基板との界面に気泡が残りにくい。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の半導体装置を実施するための最良の形態における構造について説明する。図１は本発明の第１の実施形態における半導体装置の構造を示す断面図である。また図２は本発明の第１の実施形態における半導体装置の銅パターン構造を示す平面図である。以下、図１と図２とを交互に参照して実施形態を説明する。なお図１と図２においては、従来技術と同一部材は同一符号を付している。
【００６５】
図１に示すように、樹脂基板１の平面形状はほぼ四角形の平面状であり、板厚が０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。樹脂基板１の材料としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料があげられるが、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂である。
【００６６】
この樹脂基板１はおもて面と裏面に厚さ１８μｍ程度の電気的経路を設けるための銅うす膜層を有している。さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための複数のスルーホール２を、切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。
【００６７】
さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するためにスルーホール２の壁面に銅メッキ層を設ける。この銅メッキ層は樹脂基板１の全面に施してある。
【００６８】
さらに、このおもて面と裏面とに銅メッキ層を有する樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、図２に示したように樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を固着するためのほぼ四角形で半導体チップ８の外形より１ｍｍ程度大きく開口部１４を設ける。
【００６９】
さらに樹脂基板１おもて面に半導体チップ８の電源系電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。
【００７０】
さらに樹脂基板１おもて面に半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれかと一方と電気的に接続するための電源系接続電極４ａを銅うす膜層として設ける。
【００７１】
さらにまた、望ましくは電源系接続電極４ａは、半導体チップ８と導電性接着剤９ａを介して電気的に接続するために、図１と図２に示すように半導体チップ８下部まで延長する。
【００７２】
そのうえ樹脂基板１おもて面に接続電極４とスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１おもて面に電源系接続電極４ａとスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【００７３】
さらに樹脂基板１の裏面にハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１の裏面にパッド電極５とスルーホール２を電気的に接続するための図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【００７４】
また、前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面と裏面に電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【００７５】
樹脂基板１おもて面の樹脂絶縁膜６は、その中央にほぼ四角形の開口部を有しており、接続電極４と電源系接続電極４ａは露出している。さらに樹脂基板１の裏面の樹脂絶縁膜６はパッド電極５と同数の開口部を有しており、パッド電極５の部分は露出している。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。
【００７６】
以上説明したように、配線基板７はおもて面に開口部１４と接続電極４と電源系接続電極４ａと樹脂絶縁膜６を有している。
【００７７】
さらに配線基板７は、裏面にパッド電極５と樹脂絶縁膜６を有している。また配線基板７は接続電極４と裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【００７８】
さらに配線基板７は、電源系接続電極４ａと裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【００７９】
さらに配線基板７のおもて面と裏面の樹脂絶縁膜６から露出している各銅うす膜層の表面に、膜厚２μｍ〜５μｍ程度のニッケルメッキ層を設け、その上層に導通性の優れた膜厚０．５μｍ程度の金（Ａｕ）メッキ層を設ける。このニッケルメッキ層と金（Ａｕ）メッキ層により銅うす膜層の酸化が防止され、さらに良好な電気的接続が得られる。
【００８０】
さらに半導体チップ８は、開口部１４で導電性接着剤９ａを用いて樹脂基板１に直接固着してある。半導体チップ８を固着するために樹脂組成物からなる接着剤９を用いても、本発明の目的である耐湿性の良好な半導体装置が得られる。
【００８１】
半導体チップ８の固着に非導電性の接着剤９を用いた場合は電源系接続電極４ａは、半導体チップ８下部まで延長する必要がない。
【００８２】
また半導体チップ８を固着するために導電性接着剤９ａを用いて、さらに電源系接続電極４ａを半導体チップ８の下部まで延長することで、良好な耐湿性に加えて、ノイズが少なく熱放散性の良好な半導体装置が得られる。したがって、半導体チップ８の固着には導電性接着剤９ａを用いることが望ましい。
【００８３】
導電性接着剤９ａの材料は、良好な導電性と熱伝導性とを備えるフィラーを含有する樹脂組成物からなる。良好な導電性と熱伝導性を備えたフィラーとして金（Ａｕ）や銀や銅などの金属微粉末があげられる。また主成分の樹脂としてはエポキシやフェノールやポリイミドやウレタンやアクリルなどがあげられる。このなかで望ましい材料はエポキシ樹脂を主成分とし、銀微粉末をフィラーとして含有する導電性接着剤である。
【００８４】
さらに半導体チップ８のそれぞれ電極は、接続電極４とテープ・オートメーイティド・ボンディング（ＴＡＢ）接続やワイヤー接続などの方法で電気的に接続することができる。接続の手段として望ましいのはワイヤーボンディング接続である。
【００８５】
本発明の第１の実施形態では図１に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。接続ワイヤー１０の材料として望ましいのは導通性に優れた金（Ａｕ）ワイヤーである。
【００８６】
さらに半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方を電源系接続電極４ａと前述の接続方法で接続することができる。本発明の第１の実施形態では図１に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。
【００８７】
そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０は熱硬化性の封止樹脂１１でトランスファーモールドにより樹脂封止してある。
【００８８】
封止樹脂１１の材料は、ガラスやシリカなどの微粉末を含有した熱硬化性の樹脂組成物である。熱硬化性の樹脂組成物としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂があげられるが望ましくはエポキシ樹脂である。
【００８９】
また配線基板７裏面のパッド電極５にハンダボールを供給し、加熱炉で加熱することによりハンダボール端子１２を設ける。このハンダボール端子１２は、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。またハンダボール端子１２の材料として望ましいのは、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）の重量比が６対４のハンダである。
【００９０】
なお、図１に示すように第１の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８のそれぞれの電極とハンダボール端子１２とを、接続ワイヤー１０と配線基板７を介して電気的に接続している。
【００９１】
さらに第１の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体と電源系接続電極４ａとを、導電性接着剤９ａを介して電気的に接続している。
【００９２】
以上説明したように本発明の第１の実施形態が従来技術のＰＢＧＡと構造上で異なる点は、樹脂基板１上に銅うす膜層の開口部１４を設けている点である。したがって本発明の半導体装置は、この開口部１４で半導体チップ８を樹脂組成物からなる導電性接着剤９ａを用いて直接樹脂基板１に固着する構造を有する。
【００９３】
この構造によって、本発明の半導体装置は、樹脂を主成分とする接着剤９と密着性が非常に良好な樹脂基板１との接着が可能になっている。
【００９４】
銀微粉末を含有しエポキシ樹脂を主成分とする導電性接着剤９ａを用いて、表面に金（Ａｕ）メッキ層を有する従来技術のダイパターン３上に、一辺１０ｍｍの正方形の半導体チップ８を固着した場合の、２００℃におけるダイシェアー強度を測定したところ１７ｋｇｆであった。
【００９５】
同様に、銀微粉末を含有しエポキシ樹脂を主成分とする導電性接着剤９ａを用いて、ガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂からなる樹脂基板１上に、一辺が１０ｍｍの正方形の半導体チップ８を固着する本発明の場合、２００℃におけるダイシェアー強度を測定したところ４１ｋｇｆであった。
【００９６】
このように本発明の半導体装置では、半導体チップ８を樹脂組成物からなる導電性接着剤９ａを用いて直接樹脂基板１に固着することで接着力を高めている。このため、前述のようにＰＢＧＡ１３の加熱により半導体チップ８と配線基板７との間に剪断力が生じても、本発明の半導体装置では剥離することがない。
【００９７】
さらに、半導体チップ８下部と配線基板７の間に金属うす膜層が積層されないため、前述のようにＰＢＧＡ１３内部に吸湿した水分が半導体チップ８下部に溜まることがない。
【００９８】
したがって導電性接着剤９ａと樹脂基板１界面に気泡が存在しても、本発明の半導体装置においては気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【００９９】
さらに、本発明の第１の実施形態における半導体装置は、半導体チップ８の電源系電極と接続する電源系接続電極４ａを半導体チップ８下まで延長する構造を有する。
【０１００】
この延長した電源系接続電極４ａと半導体チップ８とを、導電性接着剤９ａを用いて電気的に接続して半導体チップ８本体の電位を電源系のグランドまたは電源の電位と同じにすることで、ノイズを低減することができる。
【０１０１】
さらに半導体チップ８で発生した熱も、導電性接着剤９ａと延長した電源系接続電極４ａとハンダボール端子に至る電気的な経路によりマザーボードに導くことができる。
【０１０２】
つぎに本発明の第２の実施形態における半導体装置の構造を説明する。図３は本発明の第２の実施形態における半導体装置の構造を示す断面図である。また図４は本発明の第２の実施形態における半導体装置の銅パターンを示す平面図である。以下図３と図４とを交互に参照して説明する。なお図３と図４においては、従来技術と同一部材は同一符号を付している。
【０１０３】
図３に示すように、樹脂基板１は、その平面形状がほぼ四角形で板厚が０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。樹脂基板１の材料としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料があげられるが、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂である。
【０１０４】
この樹脂基板１はおもて面と裏面に厚さ１８μｍ程度の電気的経路を設けるための銅うす膜層を有している。さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための複数のスルーホール２を切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。
【０１０５】
さらに樹脂基板１の全面に無電界メッキ処理と電界メッキ処理により銅メッキ層を設ける。この銅メッキ層はスルーホール２内まで施してある。
【０１０６】
さらに、前述のようにおもて面と裏面に銅うす膜層を設ける樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、図４に示すように樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を固着するための、ほぼ四角形で半導体チップ８の外形寸法より１ｍｍ程度大きく銅うす膜層の開口部１４を設ける。
【０１０７】
さらに樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するための電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂを銅うす膜層として設ける。
【０１０８】
この電源系パターン３ａは半導体チップ８を取り囲むように、開口部１４の外にほぼ四角形に設ける。また電源系パターン３ｂは電源系パターン３ａを取り囲むようにほぼ四角形に設ける。
【０１０９】
さらにそのうえ電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂはスルーホール２を有する。また、望ましくは電源系パターン３ａは半導体チップ８と導電性接着剤９ａを介して電気的に接続するために、図３に示したように半導体チップ８の下部まで延長する。
【０１１０】
さらに樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の各電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１おもて面に接続電極４とスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１１１】
さらに樹脂基板１の裏面にハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１の裏面にパッド電極５とスルーホール２を電気的に接続するための図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１１２】
また、前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面と裏面とに、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【０１１３】
樹脂基板１おもて面の樹脂絶縁膜６は、その中央部にほぼ四角形の開口部を有しており、電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂと接続電極４は露出している。さらに樹脂基板１の裏面の樹脂絶縁膜６はパッド電極５と同数の開口部を有しており、パッド電極５の部分は露出している。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。
【０１１４】
以上説明したように、本発明の半導体装置においては、配線基板７はおもて面に開口部１４と接続電極４と電源パターン３ａと電源系パターン３ｂと樹脂絶縁膜６を有している。さらに配線基板７は裏面にパッド電極５と樹脂絶縁膜６を有している。
【０１１５】
また本発明の半導体装置の配線基板７は、接続電極４と裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１１６】
さらに本発明の半導体装置の配線基板７は電源系パターン３ａと裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。さらに配線基板７は電源系パターン３ｂと裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１１７】
さらに本発明の半導体装置は、配線基板７のおもて面と裏面の樹脂絶縁膜６から露出している各銅うす膜層の表面に、膜厚２μｍ〜５μｍ程度のニッケルメッキ層を設け、その上層に導通性の優れた膜厚が０．５μｍ程度の金（Ａｕ）メッキ層を設ける。このニッケルメッキ層と金（Ａｕ）メッキ層により銅うす膜層の酸化が防止され、さらに良好な電気的接続が得られる。
【０１１８】
さらに、本発明の半導体チップ８は開口部１４で導電性接着剤９ａを用いて樹脂基板１に直接固着してある。半導体チップ８を固着するために樹脂組成物からなる接着剤９を用いても、本発明の目的である耐湿性の良好な半導体装置が得られる。
【０１１９】
半導体チップ８の固着に非導電性の接着剤９を用いた場合は、電源系パターン３ａは半導体チップ８下部まで延長する必要が無い。また半導体チップ８を固着するために導電性接着剤９ａを用いて、さらに電源系パターン３ａを半導体チップ８の下部まで延長することで、良好な耐湿性に加えて、ノイズが少なく熱放散性の良好な半導体装置が得られる。
【０１２０】
したがって、本発明第２の実施形態の半導体装置ように、半導体チップ８の固着には導電性接着剤９ａを用いることが望ましい。
【０１２１】
導電性接着剤９ａの材料は、良好な導電性と熱伝導性とを備えるフィラーを含有した樹脂組成物である。良好な導電性と熱伝導性とを備えたフィラーとして、金（Ａｕ）や銀や銅などの金属微粉末があげられる。また主成分の樹脂としてはエポキシやフェノールやポリイミドやウレタンやアクリルなどがあげられる。このなかで望ましい材料はエポキシ樹脂を主成分とし、銀微粉末をフィラーとして含有する導電性接着剤である。
【０１２２】
さらに、半導体チップ８の各電極は接続電極４とテープ・オートメイティド・ボンディング（ＴＡＢ）接続やワイヤー接続などの接続方法で電気的に接続することができる。このなかで接続の手段として望ましいのはワイヤーボンディング接続である。
【０１２３】
本発明の第２の実施形態における半導体装置では図３に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。接続ワイヤー１０の材料として望ましいのは導通性に優れた金（Ａｕ）ワイヤーである。
【０１２４】
さらに半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ａとを前述の方法で接続することができる。本発明の第２の実施形態では図３に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。
【０１２５】
さらに半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ｂとを前述の方法で接続することができる。本発明の第２の実施形態では図３に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。
【０１２６】
そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０とは、熱硬化性の封止樹脂１１でトランスファーモールドにより樹脂封止してある。封止樹脂１１の材料はガラスやシリカなどの微粉末を含有した熱硬化性の樹脂組成物である。熱硬化性の樹脂組成物としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂があげられるが望ましくはエポキシ樹脂である。
【０１２７】
また配線基板７裏面のパッド電極５にハンダボールを供給し、加熱炉で加熱することによりハンダボール端子１２を設ける。このハンダボール端子１２は、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。またハンダボール端子１２の材料として望ましいのは、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）の重量比が６対４のハンダである。
【０１２８】
なお、図３に示したように本発明の第２の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８のそれぞれの電極とハンダボール端子１２とを、接続ワイヤー１０と配線基板７を介して電気的に接続している。
【０１２９】
さらに本発明の第２の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体と電源系パターン３ａとを導電性接着剤９ａを介して電気的に接続している。
【０１３０】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態における半導体装置が従来技術のＰＢＧＡと構造上で異なる点は、樹脂基板１上に銅うす膜層の開口部１４を設けている点である。
【０１３１】
したがって本発明の第２の実施形態の半導体装置は、この開口部１４で半導体チップ８を樹脂組成物からなる導電性接着剤９ａを用いて直接樹脂基板１に固着する構造を有する。この構造によって、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂基板１との接着が可能になっている。
【０１３２】
したがって前述のように、ＰＢＧＡ１３の加熱により半導体チップ８と配線基板７の間に剪断力が生じても半導体チップ８を樹脂組成物からなる導電性接着剤９ａを用いて直接樹脂基板１に接着することで、接着力を高めているため剥離することがない。
【０１３３】
さらに本発明の第２の実施形態の半導体装置は、半導体チップ８下部と配線基板７の間に金属うす膜層が積層されていないため、前述のようにＰＢＧＡ１３内部に吸湿した水分が半導体チップ８下部に溜まることがない。
【０１３４】
したがって導電性接着剤９ａと樹脂基板１の界面に気泡が存在しても、本発明の半導体装置は気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【０１３５】
さらに、本発明の第２の実施形態のＰＢＧＡが第１の実施形態と構造上で異なる点は、半導体チップ８を実装した配線基板７上に半導体チップ８と１ｍｍ程度の間隔を開けて周囲を取り囲むように電源系パターン３ａを有することである。さらにこの電源系パターン３ａを取り囲むように電源系パターン３ｂを有することである。
【０１３６】
したがって、電源系電極の配置が異なる半導体チップを実装する場合もパターンを変更する必要がない。さらに本発明は、この電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂに複数のハンダボール端子を電気的に接続することで電源系の電気的容量を容易に確保することができる。
【０１３７】
また本発明の第２の実施形態では、電源系パターン３ａを半導体チップ８下部まで延長した構造を有する。この電源パターン３ａと半導体チップ８とを導電性接着剤９ａを用いて電気的に接続して半導体チップ８本体の電位を電源系のグランドまたは電源の電位と同じにすることでノイズが低減できる。
【０１３８】
さらに半導体チップ８で発生した熱も導電性接着剤９ａと電源系パターン３ａとハンダボール端子に至る電気的経路によりマザーボードに導くことができる。
【０１３９】
つぎに本発明の第３の実施形態における半導体装置の構造を図５と図６と図７とを用いて説明する。図５は本発明の第３の実施形態における半導体装置の構造を示す断面図であり、図６は本発明の第３の実施形態における半導体装置のおもて面を示す平面図であり、図７は本発明の第３の実施形態における半導体装置の裏面を示す平面図である。なお本発明の第３の実施形態を示す図５と図６と図７においては、第１の実施形態と第２の実施形態のＰＢＧＡ１３と同一構成要素には同一符号を付けてある。以下図５と図６と図７とを交互に参照して説明する。
【０１４０】
図５に示すように、樹脂基板１の平面形状はほぼ四角形であり、板厚が０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。樹脂基板１の材料としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂材料があげられるが、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂である。
【０１４１】
この樹脂基板１はおもて面と裏面に厚さ１８μｍ程度の電気的経路を設けるための銅うす膜層を有しいる。さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための複数のスルーホール２を切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。
【０１４２】
さらに樹脂基板１に設けるスルーホール２は内壁に、樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための銅メッキ層を有している。
【０１４３】
さらに、おもて面と裏面に銅うす膜層を有する樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、図４に示すように樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を固着するためのほぼ四角形で半導体チップ８の外形より１ｍｍ程度大きく銅うす膜層の開口部１４を設ける。
【０１４４】
さらにこの開口部１４に、半導体チップ８から発生する熱をマザーボードに導くための、電気的経路からは独立したサーマルビアホール２ａを設ける。このサーマルビアホール２ａは、壁面に熱伝導性の良好な銅メッキ層を有する。
【０１４５】
さらに樹脂基板１のおもて面に、半導体チップ８の各電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。
【０１４６】
さらに図６に示すように、樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の電源系電極のうちグランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するためのほぼ四角形の電源系パターン３ｃを銅うす膜層として設ける。
【０１４７】
さらに樹脂基板１のおもて面に、半導体チップ８の電源系電極のうちグランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するためのほぼ四角形の電源系パターン３ｄを銅うす膜層として設ける。
【０１４８】
そのうえ樹脂基板１のおもて面に、接続電極４とスルーホール２とを電気的に接続するための、図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１４９】
さらに樹脂基板１の裏面に、ハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。
【０１５０】
そのうえ樹脂基板１の裏面に、パッド電極５とスルーホール２とを電気的に接続するための、図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１５１】
また、図７に示す樹脂基板１の裏面には前述のエッチング処理により、電源系の電気的容量を確保するように、複数のハンダボール端子１２を電気的に接続するための電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂを銅うす膜層として設ける。
【０１５２】
前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面に、接続電極４と電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと開口部１４は露出するようにして電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【０１５３】
同様に、樹脂基板１裏面のパッド電極５とサーマルビアホール２は、露出するようにして電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【０１５４】
さらに電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂの上の樹脂絶縁膜６にはハンダボール端子１２をハンダ付けするための開口部を設けてある。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。
【０１５５】
以上説明したように、配線基板７はおもて面に、電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと接続電極４と樹脂絶縁膜６と開口部１４を有している。また開口部１４には、サーマルビアホール２ａを設けてある。
【０１５６】
さらに配線基板７は、その裏面にパッド電極５と電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂと樹脂絶縁膜６とを有している。
【０１５７】
また配線基板７は、接続電極４と裏面のパッド電極５とを、スルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１５８】
さらに配線基板７は電源系パターン３ｃと裏面の電源系パターン３ａとを、スルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１５９】
さらに配線基板７は、電源系パターン３ｄと裏面の電源系パターン３ｂとをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１６０】
また図７に示すように、樹脂基板１裏面の電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂは電源系の電気的容量を確保するため複数のハンダボール端子を接続するような銅パターンとなっている。
【０１６１】
さらに、配線基板７のおもて面と裏面との露出しているそれぞれの銅うす膜層の表面に、膜厚が２μｍ〜５μｍ程度のニッケルメッキ層をもうける。さらにそのニッケルメッキ層上に導通性の優れた０．５μｍ程度の膜厚の金（Ａｕ）メッキ層を設ける。
【０１６２】
このニッケルメッキ層と金（Ａｕ）メッキ層により銅うす膜層の酸化を防止することができ、さらに良好な電気的接続が得られる。
【０１６３】
さらに半導体チップ８は、開口部１４で樹脂基板１に導電性接着剤９ａを用いて直接固着してある。
【０１６４】
この導電性接着剤９ａの材料は、良好な導電性と熱伝導性を備えたフィラーを含有する接着剤樹脂組成物である。良好な導電性と熱伝導性を備えたフィラーとしては、金や銀や銅などの金属微粉末があげられる。また主成分の樹脂は、エポキシやフェノールやポリイミドやウレタンやアクリルなどがあげられる。このなかで望ましい材料はエポキシ樹脂を主成分とし、銀微粉末を含有する接着剤樹脂組成物である。
【０１６５】
さらに半導体チップ８の信号系の各電極は接続電極４と接続ワイヤー１０を用いて接続してある。接続ワイヤー１０の材料として望ましいのは導通性に優れた金（Ａｕ）ワイヤーである。
【０１６６】
さらに半導体チップ８の電源系電極は、電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと接続ワイヤー１０を用いて接続してある。 また図６に示すよう、電源系パターン３ｄと導電性接着剤９ａとを接着してある。
【０１６７】
そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０は熱硬化性の封止樹脂１１でトランスファーモールドにより樹脂封止してある。封止樹脂１１の材料はガラスやシリカなどの微粉末を含有した熱硬化性の樹脂組成物である。熱硬化性の樹脂組成物としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂があげられるが望ましくはエポキシ樹脂である。
【０１６８】
また配線基板７の裏面のパッド電極５と電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂとサーマルビアホール２にある樹脂絶縁膜６の開口部に、ハンダボールを供給して、加熱炉で加熱することによりハンダボール端子１２と放熱用端子１２ａを設ける。
【０１６９】
このハンダボール端子１２と放熱用端子１２ａは、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。
【０１７０】
またハンダボール端子１２材料として望ましいのは、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）の重量比が６対４のハンダである。
【０１７１】
なお本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の各信号系電極とパッド電極５上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と接続電極４とスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０１７２】
さらに本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ａ上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と電源系パターン３ｃとスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０１７３】
さらに本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ｂ上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と電源系パターン３ｄとスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０１７４】
そのうえ本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体と電源系パターン３ｄとを導電性接着剤９ａを介して電気的に接続している。
【０１７５】
また、本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体と放熱用端子１２ａとを熱伝導性の良好な導電性接着剤９ａとサーマルビアホール２ａを介して熱的に接続している。
【０１７６】
そのうえ本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体とハンダボール端子１２とを導電性接着剤９ａと電源系パターン３ｄとスルーホール２を介して熱的に接続している。
【０１７７】
以上説明したように本発明の第３の実施形態が第１の実施形態と構造上で異なる点は、独立したサーマルビアホールと放熱用端子を有している点である。
【０１７８】
したがって樹脂基板上の開口部１４に、熱伝導性の良好な接着剤を用いて半導体チップ８を実装することで、この半導体チップ８で発生した熱をマザーボードに導き、効果的に放熱することができる。
【０１７９】
さらに第３の実施形態が第１の実施形態と構造上で異なる点は、半導体チップ８を取り囲むように平面パターン形状がほぼ四角形の電源系パターン３ｃを設ける点である。
【０１８０】
この電源系パターン３ｃと半導体チップ８とを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して、半導体チップ８本体の電位を電源系と同じにすることでノイズが低減することができる。
【０１８１】
さらに半導体チップ８からで発生する熱も、導電性の接着剤と電源系パターンハンダボール端子に至る電気的経路により、マザーボードに導くことができる。
【０１８２】
また本発明の第３の実施形態におけるＰＢＧＡ１３が従来例と構造上で異なる点は、樹脂板１上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンに開口部１４を設けている点である。
【０１８３】
したがって本発明の第３の実施形態における半導体装置は、この開口部１４で半導体チップ８を、接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に固着する構造を有する。
【０１８４】
このような構造によって、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂基板との接着が可能になる。
【０１８５】
したがって前述のように、パッケージの加熱により半導体チップ８と配線基板７の間に剪断力が生じても、半導体チップ８を接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に接着することで接着力を高めているため、本発明の半導体装置においては剥離が発生することはない。
【０１８６】
さらに、半導体チップ８下部と配線基板７の間に金属うす膜層が積層されていない。このため、前述のようにパッケージ内に吸湿した水分が半導体チップ８下部に溜まることがない。したがって本発明の半導体装置は、接着剤樹脂組成物と樹脂基板界面に気泡が存在しても気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【０１８７】
つぎに本発明の第４の実施形態における半導体装置の構造を、図８と図９と図１０とを用いて説明する。図８は本発明の第４の実施形態における半導体装置を示す断面図である。図９は本発明の第４の実施形態における半導体装置をおもて面から見た状態を示す平面図であり、図１０は本発明の第４の実施形態における半導体装置を裏面から見た状態を示す平面図である。なお本発明の第４の実施形態を示す図８と図９と図１０においては、第１の実施形態と第２の実施形態と第３の実施形態のＰＢＧＡ１３と同一構成要素には同一符号を付けてある。以下、図８と図９と図１０とを交互に参照して説明する。
【０１８８】
図８に示すように、樹脂基板１はほぼ四角形の平面形状を有し、この樹脂基板１の板厚は０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。
【０１８９】
樹脂基板１の材料としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂材料があげられる。そして樹脂基板１としては、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂を使用する。
【０１９０】
この樹脂基板１はおもて面と裏面に厚さ１８μｍ程度の電気的経路を設けるための銅うす膜層を有しいる。さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための複数のスルーホール２を切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。
【０１９１】
さらに樹脂基板１に設けるスルーホール２は内壁に、樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための銅メッキ層を有している。
【０１９２】
さらに、おもて面と裏面に銅うす膜層を有する樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を樹脂絶縁膜６を介して固着するための平面形状がほぼ四角形で半導体チップ８の外形より１ｍｍ程度大きく銅うす膜層の開口部１４を設ける。
【０１９３】
さらに樹脂基板１おもて面に、半導体チップの各電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。
【０１９４】
さらに図９に示すように、樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するための電源系パターン３ｃを銅うす膜層として設ける。
【０１９５】
さらに樹脂基板１おもて面に、半導体チップ８の電源系電極のうちグランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するための電源系パターン３ｄを銅うす膜層として設ける。
【０１９６】
そのうえ樹脂基板１のおもて面に、接続電極４とスルーホール２を電気的に接続するための、図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１９７】
さらに樹脂基板１の裏面に、ハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。
【０１９８】
そのうえ樹脂基板１の裏面にパッド電極５とスルーホール２を電気的に接続するための図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１９９】
また、図１０に示した樹脂基板１の裏面には前述のエッチング処理により、電源系の電気的容量を確保するように複数のハンダボール端子１２を電気的に接続するための電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂを銅うす膜層として設ける。
【０２００】
また、前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面に、接続電極４と電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄは露出するようにして、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【０２０１】
さらに樹脂基板１うら裏パッド電極５は、露出するようにして樹脂絶縁膜６を設ける。
【０２０２】
そのうえ電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂとの上に設ける樹脂絶縁膜６はハンダボール端子１２をハンダ付けするための開口部を設ける。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのは、エポキシ樹脂である。
【０２０３】
以上説明したように、配線基板７は、おもて面に電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと接続電極４と樹脂絶縁膜６とパターン開口部１４を有している。
【０２０４】
さらに配線基板７は、裏面にパッド電極５と電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂと樹脂絶縁膜６を有している。
【０２０５】
また配線基板７は、接続電極４と裏面のパッド電極５とを、スルーホール２を介して電気的に接続する。
【０２０６】
さらに配線基板７は、電源系パターン３ｃと裏面の電源系パターン３ｂとをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０２０７】
さらに配線基板７は、電源系パターン３ｄと裏面の電源系パターン３ａとをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０２０８】
さらに配線基板７のおもて面と裏面との露出している各銅うす膜層の表面に、２μｍ〜５μｍ程度の膜厚のニッケルメッキ層を設け、そのニッケルメッキ層上に導通性の優れた０．５μｍ程度の膜厚の金メッキ層を設ける。
【０２０９】
このニッケルメッキ層と金メッキ層とにより銅うす膜層の酸化を防止することができ、さらに良好な電気的接続が得られる。
【０２１０】
さらに半導体チップ８は開口部１４に設けるの樹脂絶縁膜６に、樹脂組成物からなる接着剤９を用いて直接固着してある。
【０２１１】
接着剤９の材料としては、エポキシやフェノールやポリイミドやウレタンやアクリルなどの樹脂を主成分とする接着剤樹脂組成物があげられる。このなかで望ましい材料はエポキシ樹脂を主成分とする接着剤樹脂組成物である。
【０２１２】
さらに半導体チップ８の信号系の各電極は、接続電極４と接続ワイヤー１０で接続してある。接続ワイヤー１０の材料として望ましいものは導通性に優れた金（Ａｕ）ワイヤーである。
【０２１３】
さらに半導体チップ８の電源系電極は、電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと接続ワイヤー１０で接続してある。
【０２１４】
そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０は熱硬化性の封止樹脂１１でトランスファーモールドにより樹脂封止してある。この封止樹脂１１の材料は、ガラスやシリカなどの微粉末を含有した熱硬化性の樹脂組成物である。熱硬化性の樹脂組成物としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂があげられるが望ましくはエポキシ樹脂である。
【０２１５】
さらに配線基板７裏面のパッド電極５と電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂにある樹脂絶縁膜６の開口部にハンダボールを供給して、加熱炉で加熱することによりハンダボール端子１２をハンダ付けしてある。
【０２１６】
このハンダボール端子１２は、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。またハンダボール端子１２の材料として望ましいのは、鉛（Ｐｂ）とスズ（Ｓｎ）の重量比が６対４のハンダである。
【０２１７】
なお、本発明の第４の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の各信号系電極とパッド電極５上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と接続電極４とスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０２１８】
さらに本発明の第４の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ａ上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と電源系パターン３ｃとスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０２１９】
さらに本発明の第４の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ｂ上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と電源系パターン３ｄとスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０２２０】
以上説明したように、本発明の第４の実施形態が第１実施形態と構造上で異なる点は、銅パターンの開口部１４に設ける樹脂絶縁膜６に接着剤樹脂組成物を用いて直接固着している点である。
【０２２１】
この図８に示すような構造によって、本発明の半導体装置は、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂絶縁膜６との接着が可能になる。
【０２２２】
さらに半導体チップ８を、表面の平滑性が良好な樹脂絶縁膜６上に接着するため、本発明の半導体装置は、接着剤樹脂組成物と樹脂基板１の界面に気泡が残ることがない。
【０２２３】
さらに本発明の第４の実施形態は、銅パターンの開口部１４で樹脂絶縁膜６を樹脂基板１上に直接設けるする構造を有する。この構造によって、樹脂絶縁膜６と密着性が非常に良好な樹脂基板１との積層が可能になる。
【０２２４】
したがって、前述のように加熱により半導体チップ８と配線基板７の間に剪断力が生じても半導体チップ８下部は密着性の良好な材料を積層する構造のため剥離することがない。
【０２２５】
さらに、半導体チップ８下部と配線基板７の間に金属うす膜層が積層されないため、本発明の半導体装置においては、前述のようにパッケージ内に吸湿した水分が半導体チップ８下部に溜まることがない。
【０２２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の半導体装置は、樹脂基板上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンの開口部を設けている。したがって本発明の半導体装置はこの開口部で半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に固着することが可能な構造を有する。
【０２２７】
このような構造を採用することによって、本発明の半導体装置は、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂基板との接着が可能になる。
【０２２８】
したがって、本発明の半導体装置は、前述のように加熱により半導体チップと配線基板間に剪断力が生じても半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に接着することで接着力を高めているため剥離することがない。
【０２２９】
さらに、半導体チップ下部と配線基板間に金属うす膜層が積層されていないため、前述のようにＰＢＧＡ内に吸湿した水分が半導体チップ下部に溜まることがない。したがって接着剤樹脂組成物と樹脂基板界面に気泡が存在しても気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【０２３０】
さらに、本発明の半導体装置は、半導体チップの電源系電極と接続する電源系接続電極を半導体チップ下まで延長する構造を有する。この延長した電源系接続電極と半導体チップとを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して半導体チップ本体の電位を電源系と同じにすることにより、ノイズを低減することができる。
【０２３１】
さらに半導体チップで発生した熱は、導電性の接着剤と延長した接続電極とハンダボール端子に至る電気的経路によりマザーボードに導き放熱することができる。したがって発熱量の多い半導体チップの実装も可能である。
【０２３２】
さらに本発明の半導体装置は半導体チップを実装した配線基板上に半導体チップと一定の間隔を開けて周囲を取り囲むように電源系パターンを有する。この電源系パターンと半導体チップとを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して半導体チップ本体の電位を電源系と同じにすることにより、ノイズを低減することができる。
【０２３３】
さらに半導体チップで発生した熱は、導電性の接着剤と電源系パターンとハンダボール端子にいたる電気的経路により、マザーボードに導き放熱することができる。したがって発熱量の多い半導体チップの実装も可能である。
【０２３４】
さらにまた、半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設けているため、電源系電極の配置が異なる半導体チップを実装する場合もパターンを変更する必要がない。さらに、この電源系パターンと複数のハンダボール端子を電気的に接続することで電源系の電気的容量を容易に確保できる。
【０２３５】
さらに本発明の半導体装置は、樹脂基板上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンの開口部に独立したサーマルビアホールを有している。このサーマルビアホールは壁面に熱伝導性の良好な銅メッキ層を有する。さらにこのサーマルビアホールはパッケージ裏面でハンダボールからなる放熱用端子を有している。
【０２３６】
したがって、樹脂基板上のパターン開口部に熱伝導性の良好な接着剤を用いて半導体チップを実装することで、半導体チップで発生した熱をマザーボードに導き、効果的に放熱することができる。したがって発熱量の多い半導体チップの実装も可能である。
【０２３７】
さらに、本発明の半導体装置においては、銅パターンの開口部で半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて樹脂基板に設ける樹脂絶縁膜に固着する構造を有する。
【０２３８】
この構造によって、樹脂を主成分とする接着性が非常に良好な樹脂絶縁膜との接着が可能になる。
【０２３９】
さらにこのような構造を採用することによって、樹脂絶縁膜と密着性が非常に良好な樹脂基板との積層が可能になる。
【０２４０】
したがって、リフローハンダ付けの加熱により半導体チップと配線基板間に剪断力が生じても、半導体チップ下部が密着性の良好な材料を積層した構造のため剥離することがない。
【０２４１】
さらに半導体チップ下部と配線基板の間に金属うす膜層が積層されないため半導体パッケージ内に吸湿した水分が半導体チップ下部に溜まることがない。
【０２４２】
さらにまた半導体チップを、表面の平滑性が良好な樹脂絶縁膜上に接着するため、接着剤組成物と樹脂基板の界面に気泡が残ることがない。したがって耐湿性の高い半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の銅パターンの平面パターン形状を示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の銅パターンの平面パターン形状を示す平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における半導体装置のおもて面を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における半導体装置のうら面を示す平面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態における半導体装置のおもて面を示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における半導体装置の裏面を示す平面図である。
【図１１】従来技術における半導体装置を示すの断面図である。
【図１２】従来技術における半導体装置の銅パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１ 樹脂基板
２ スルーホール
２ａ サーマルビアホール
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 電源系パターン
４ 接続電極
６ 樹脂絶縁膜
７ 配線基板
８ 半導体チップ
９ 接着剤
９ａ 導電性接着剤
１２ａ 放熱用端子
１３ ＰＢＧＡ
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の構造に関し、より詳しくは半導体チップを樹脂基板の上面に実装し、この樹脂基板にマザーボードと接続するためのハンダボール端子を備え、さらに半導体チップを樹脂封止した構造を有するプラスチックボールグリッドアレイの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、半導体チップは半導体パッケージに封止して使用する。この半導体パッケージの役割は半導体チップ各電極とマザーボードとの電気的接続と、半導体チップの保護と、半導体チップの放熱などである。
【０００３】
この半導体パッケージの一種であるプラスチック・ボール・グリッド・アレイ（以下ＰＢＧＡと記載する）は樹脂基板上に半導体チップを実装し、マザーボードと接続するためのハンダボール端子を有し、さらに半導体チップの周囲を樹脂で封止した構造をもつ。
【０００４】
このＰＢＧＡは半導体パッケージの小型化と電気特性と実装歩留まりの点で他に比らべて有利な構造を備えており、携帯型電話やポケットベルなどの携帯型通信機器の分野で採用されている。
【０００５】
以下図面に基づいて従来の技術におけるＰＢＧＡについて説明する。図１１は従来のＰＢＧＡ１３の構造を示す断面図であり、図１２は樹脂基板１上の銅パターンを示す平面図である。
【０００６】
図１１に示す樹脂基板１は、その平面形状がほぼ四角形で、板厚が０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。樹脂基板１の材料としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂材料があげられるが、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂である。
【０００７】
この樹脂基板１のおもて面と裏面とに厚さ１８μｍ程度の銅箔層を設け、さらに複数のスルーホール２を切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。スルーホール２の壁面を含む基板面を洗浄し、樹脂基板１の全面に無電界メッキ処理および電界メッキ処理により銅メッキ層を設ける。この銅メッキ層はスルーホール２内まで施してある。
【０００８】
さらに、前述のようにおもて面と裏面に銅うす膜層を設ける樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、図１２に示すように樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を固着するためのダイパターン３を銅うす膜層として設ける。
【０００９】
さらに樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の各電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。さらに樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の電源系電極と電気的に接続するための電源系接続電極４ａを銅うす膜層として設ける。
【００１０】
そのうえ樹脂基板１のおもて面に接続電極４とスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を、銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１のおもて面に電源系接続電極４ａとスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１のおもて面に電源系接続電極４ａとダイパターン３を電気的に接続するための電気的経路を、銅うす膜層として設ける。
【００１１】
さらに図１１に示す樹脂基板１の裏面に、ハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１の裏面にパッド電極５とスルーホール２を電気的に接続するための図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【００１２】
また、前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面と裏面に電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【００１３】
樹脂基板１のおもて面の樹脂絶縁膜６は中央にほぼ四角形の開口部を有しており、ダイパターン３と接続電極４と電源系接続電極４ａは露出している。さらに樹脂基板１の裏面の樹脂絶縁膜６はパッド電極５と同数の開口部を有しており、パッド電極５の部分は露出している。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。
【００１４】
以上説明したように、図１１に示す配線基板７はおもて面にダイパターン３と接続電極４と電源系接続電極４ａと樹脂絶縁膜６を有している。さらに配線基板７は裏面にパッド電極５と樹脂絶縁膜６を有している。
【００１５】
また配線基板７は接続電極４と裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。さらに配線基板７は電源系接続電極４ａと裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。さらに配線基板７はダイパターン３と電源系接続電極４ａとを電気的に接続する。
【００１６】
さらに、配線基板７のおもて面と裏面の樹脂絶縁膜６から露出しているそれぞれの銅うす膜層の表面に、２μｍ〜５μｍ程度のＮｉメッキ層をもうけ、その上層に０．５μｍ程度の導通性の優れる金（Ａｕ）メッキ層を設ける。
【００１７】
さらに、半導体チップ８はダイパターン３の金（Ａｕ）メッキ層の上に樹脂組成物からなる接着剤９を用いて固着してある。接着剤９の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。さらに半導体チップ８の信号系と電源系の各電極は接続電極４と接続ワイヤー１０で接続してある。この接続ワイヤー１０の材料として望ましいのは導通性の優れる金（Ａｕ）ワイヤーである。
【００１８】
さらに半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方は電源系接続電極４ａと接続ワイヤー１０で接続してある。そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０は熱硬化性の封止樹脂１１を用いたトランスファーモールドにより樹脂封止してある。
【００１９】
また配線基板７裏面のパッド電極５にハンダボールを供給し、加熱炉で加熱することにより、ハンダボール端子１２をハンダ付けしてある。このハンダボール端子１２は、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。図示した従来のＰＢＧＡ１３は以上説明したような構造を有する。
【００２０】
なお、ＰＢＧＡ１３は半導体チップ８の各電極とハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と配線基板７を介して電気的に接続している。
【００２１】
さらにＰＢＧＡ１３は半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方とダイパターン３とを接続ワイヤー１０と配線基板７を介して電気的に接続している。
【００２２】
またＰＢＧＡ１３は接着剤９の材料に導電性の接着剤を用いることによって、半導体チップ８本体とダイパターン３とを電気的に接続することができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のＰＢＧＡ１３はハンダ融点以上に全体加熱することによって、ハンダボール端子１２を溶融してマザーボードの配線パターンと電気的に接続している。このリフローハンダ付けの際にＰＢＧＡ１３の各材料を積層した部分で発生する剥離が問題となっている。
【００２４】
一般的にＰＢＧＡ１３のような表面実装型の半導体パッケージは、熱膨張係数や弾性率などの材料特性が異なる種々の材料が積層された構造からなる。
【００２５】
とくにに熱膨張係数の材料間の差のため、リフローハンダ付けの際にＰＢＧＡ１３本体の温度が２００℃以上に達すると、半導体チップ８下部と配線基板７の間に剪断力が生じ、積層する材料間の密着力の弱い界面で剥離が起きる。
【００２６】
また、接着剤９のようなエポキシ樹脂やフェノール樹脂を主成分とする接着剤樹脂組成物は被着体表面の性質により接着強度が変化する。従来のＰＢＧＡ１３では、接続電極４とパッド電極５の接続抵抗を減らすために金（Ａｕ）メッキ処理を行い、その表層に金（Ａｕ）メッキ層を設けている。このとき同時にダイパターン３表層に金（Ａｕ）メッキ層が形成される。
【００２７】
ダイパターン３上に金メッキ層を有する場合は、金（Ａｕ）表面が不活性であるためとくに接着剤９との接着強度が低下する。このため、従来のＰＢＧＡ１３ではダイパターン３と接着剤９の界面で容易に剥離が発生する。
【００２８】
またＰＢＧＡ１３を構成する材料は、そのほとんどがエポキシ樹脂等の樹脂材料である。この樹脂材料の水分を吸収透過しやすい性質のため、ＰＢＧＡ１３はとくに高温多湿の条件下でなくとも容易に吸湿する。
【００２９】
このＰＢＧＡ１３が吸湿した場合、半導体チップ８下部で発生した剥離は、内部の水分がリフローハンダ付けの際に前述の剥離箇所に吹き出すことで剥離がさらに拡大する。
【００３０】
さらに接着剤９とダイパターン３との界面に微細な気泡がある場合も、リフローハンダ付け処理のときに前述と同様な現象が起きて、半導体チップ８下部で剥離を発生する。
【００３１】
またさらに、ＰＢＧＡ１３内部で樹脂材料と金属材料を積層する箇所は、樹脂材料と金属材料の界面に水分が溜まりやすくこの傾向はさらに拡大する。
【００３２】
この半導体チップ８下部の剥離により、配線基板７がマザーボード側に膨れ、ＰＢＧＡ１３内部の電気的経路が断線するなどの故障が発生し、半導体装置の信頼性を損なう致命的な問題がある。
【００３３】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決して、半導体チップの剥離が無く、耐湿性に優れた半導体装置を提供することである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置においては、下記記載の構造を採用する。
【００３５】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部を有することを特徴とする。
【００３６】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの電源系電極と接続する電源系接続電極を半導体チップ下まで延長することを特徴とする。
【００３７】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を電気的に接続するために電源系パターンの一部を半導体チップ下まで延長することを特徴とする。
【００３８】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする。
【００３９】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に、実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着するための、半導体チップより大きい四角形の領域であって、接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜とを配置しない開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための、電気的経路からは独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有することを特徴とする。
【００４０】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの電源系電極と接続する電源系接続電極を半導体チップ下まで延長することを特徴とする。
【００４１】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を電気的に接続するために電源系パターンの一部を半導体チップ下まで延長することを特徴とする。
【００４２】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜の開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする。
【００４３】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路の開口部を有することを特徴とする。
【００４４】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路の開口部を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする。
【００４５】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路の開口部を有し、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有することを特徴とする。
【００４６】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着すためのほぼ四角形で半導体チップより大きい接続電極と電気的経路の開口部を有し、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする。
【００４７】
本発明の半導体装置は、樹脂基板上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンに開口部を設けている。したがって、本発明の半導体装置は、この開口部で半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に固着することが可能な構造を有する。
【００４８】
このような構造を採用することによって、本発明の半導体装置は、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂基板との接着が可能になる。
【００４９】
したがって、本発明の半導体装置は、前述のように加熱により半導体チップと配線基板間に剪断力が生じても半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に接着することで接着力を高めているため、剥離することがない。
【００５０】
さらに、半導体チップ下部と配線基板間に金属うす膜層が積層されないため、前述のようにＰＢＧＡ内に吸湿した水分が半導体チップの下部に溜まることがない。したがって、接着剤樹脂組成物と樹脂基板界面に気泡が存在しても、気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【００５１】
さらに、本発明の半導体装置は、半導体チップの電源系電極と接続する電源系接続電極を半導体チップ下まで延長する構造を有する。この延長した電源系接続電極と半導体チップとを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して半導体チップ本体の電位を電源系と同じにすることにより、ノイズを低減することができる。
【００５２】
さらに半導体チップで発生した熱は、導電性の接着剤と延長した接続電極とハンダボール端子にいたる電気的経路によりマザーボードに導き放熱することができる。
【００５３】
さらに本発明の半導体装置は半導体チップを実装した配線基板上に半導体チップと一定の間隔を開けて周囲を取り囲むように電源系パターンを有する。この電源系パターンと半導体チップとを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して半導体チップ本体の電位を電源系と同じにすることにより、ノイズを低減することができる。
【００５４】
さらに半導体チップで発生した熱は、導電性の接着剤と電源系パターンとハンダボール端子にいたる電気的経路により、マザーボードに導き放熱することができる。
【００５５】
さらにまた、半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設けているため、電源系電極の配置が異なる半導体チップを実装する場合もパターンを変更する必要がない。さらに、この電源系パターンと複数のハンダボール端子を電気的に接続することで電源系の電気的容量を容易に確保できる。
【００５６】
さらに本発明の半導体装置は、樹脂基板上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンの開口部にサーマルビアホールを有している。このサーマルビアホールは壁面に熱伝導性の良好な銅メッキ層を有する。さらにこのサーマルビアホールはパッケージ裏面でハンダボールからなる放熱用端子を有している。
【００５７】
したがって、樹脂基板上のパターン開口部に熱伝導性の良好な接着剤を用いて半導体チップを実装することができ、半導体チップで発生した熱をマザーボードに導き、効果的に放熱することができる。
【００５８】
さらに、本発明の半導体装置においては、前述のパターンの開口部で半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて樹脂基板に設ける樹脂絶縁膜に固着する構造を採用する。
【００５９】
この構造によって、本発明は樹脂を主成分とする接着性が非常に良好な樹脂絶縁膜との接着が可能になる。
【００６０】
さらにこのような構造を採用することによって、本発明の半導体装置は樹脂絶縁膜と密着性が非常に良好な樹脂基板との積層が可能になる。
【００６１】
したがって、リフローハンダ付けの加熱により半導体チップと配線基板間に剪断力が生じても、半導体チップ下部が密着性の良好な材料を積層した構造のため剥離することがない。
【００６２】
さらに半導体チップ下部と配線基板の間に金属うす膜層が積層されないため半導体パッケージ内に吸湿した水分が半導体チップ下部に溜まることがない。
【００６３】
さらにまた本発明の半導体装置は、半導体チップを表面の平滑性が良好な樹脂絶縁膜上に接着する。このため、接着剤組成物と樹脂基板との界面に気泡が残りにくい。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の半導体装置を実施するための最良の形態における構造について説明する。図１は本発明の第１の実施形態における半導体装置の構造を示す断面図である。また図２は本発明の第１の実施形態における半導体装置の銅パターン構造を示す平面図である。以下、図１と図２とを交互に参照して実施形態を説明する。なお図１と図２においては、従来技術と同一部材は同一符号を付している。
【００６５】
図１に示すように、樹脂基板１の平面形状はほぼ四角形の平面状であり、板厚が０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。樹脂基板１の材料としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料があげられるが、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂である。
【００６６】
この樹脂基板１はおもて面と裏面に厚さ１８μｍ程度の電気的経路を設けるための銅うす膜層を有している。さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための複数のスルーホール２を、切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。
【００６７】
さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するためにスルーホール２の壁面に銅メッキ層を設ける。この銅メッキ層は樹脂基板１の全面に施してある。
【００６８】
さらに、このおもて面と裏面とに銅メッキ層を有する樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、図２に示したように樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を固着するためのほぼ四角形で半導体チップ８の外形より１ｍｍ程度大きく開口部１４を設ける。
【００６９】
さらに樹脂基板１おもて面に半導体チップ８の電源系電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。
【００７０】
さらに樹脂基板１おもて面に半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれかと一方と電気的に接続するための電源系接続電極４ａを銅うす膜層として設ける。
【００７１】
さらにまた、望ましくは電源系接続電極４ａは、半導体チップ８と導電性接着剤９ａを介して電気的に接続するために、図１と図２に示すように半導体チップ８下部まで延長する。
【００７２】
そのうえ樹脂基板１おもて面に接続電極４とスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１おもて面に電源系接続電極４ａとスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【００７３】
さらに樹脂基板１の裏面にハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１の裏面にパッド電極５とスルーホール２を電気的に接続するための図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【００７４】
また、前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面と裏面に電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【００７５】
樹脂基板１おもて面の樹脂絶縁膜６は、その中央にほぼ四角形の開口部を有しており、接続電極４と電源系接続電極４ａは露出している。さらに樹脂基板１の裏面の樹脂絶縁膜６はパッド電極５と同数の開口部を有しており、パッド電極５の部分は露出している。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。
【００７６】
以上説明したように、配線基板７はおもて面に開口部１４と接続電極４と電源系接続電極４ａと樹脂絶縁膜６を有している。
【００７７】
さらに配線基板７は、裏面にパッド電極５と樹脂絶縁膜６を有している。また配線基板７は接続電極４と裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【００７８】
さらに配線基板７は、電源系接続電極４ａと裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【００７９】
さらに配線基板７のおもて面と裏面の樹脂絶縁膜６から露出している各銅うす膜層の表面に、膜厚２μｍ〜５μｍ程度のニッケルメッキ層を設け、その上層に導通性の優れた膜厚０．５μｍ程度の金（Ａｕ）メッキ層を設ける。このニッケルメッキ層と金（Ａｕ）メッキ層により銅うす膜層の酸化が防止され、さらに良好な電気的接続が得られる。
【００８０】
さらに半導体チップ８は、開口部１４で導電性接着剤９ａを用いて樹脂基板１に直接固着してある。半導体チップ８を固着するために樹脂組成物からなる接着剤９を用いても、本発明の目的である耐湿性の良好な半導体装置が得られる。
【００８１】
半導体チップ８の固着に非導電性の接着剤９を用いた場合は電源系接続電極４ａは、半導体チップ８下部まで延長する必要がない。
【００８２】
また半導体チップ８を固着するために導電性接着剤９ａを用いて、さらに電源系接続電極４ａを半導体チップ８の下部まで延長することで、良好な耐湿性に加えて、ノイズが少なく熱放散性の良好な半導体装置が得られる。したがって、半導体チップ８の固着には導電性接着剤９ａを用いることが望ましい。
【００８３】
導電性接着剤９ａの材料は、良好な導電性と熱伝導性とを備えるフィラーを含有する樹脂組成物からなる。良好な導電性と熱伝導性を備えたフィラーとして金（Ａｕ）や銀や銅などの金属微粉末があげられる。また主成分の樹脂としてはエポキシやフェノールやポリイミドやウレタンやアクリルなどがあげられる。このなかで望ましい材料はエポキシ樹脂を主成分とし、銀微粉末をフィラーとして含有する導電性接着剤である。
【００８４】
さらに半導体チップ８のそれぞれ電極は、接続電極４とテープ・オートメーイティド・ボンディング（ＴＡＢ）接続やワイヤー接続などの方法で電気的に接続することができる。接続の手段として望ましいのはワイヤーボンディング接続である。
【００８５】
本発明の第１の実施形態では図１に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。接続ワイヤー１０の材料として望ましいのは導通性に優れた金（Ａｕ）ワイヤーである。
【００８６】
さらに半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方を電源系接続電極４ａと前述の接続方法で接続することができる。本発明の第１の実施形態では図１に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。
【００８７】
そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０は熱硬化性の封止樹脂１１でトランスファーモールドにより樹脂封止してある。
【００８８】
封止樹脂１１の材料は、ガラスやシリカなどの微粉末を含有した熱硬化性の樹脂組成物である。熱硬化性の樹脂組成物としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂があげられるが望ましくはエポキシ樹脂である。
【００８９】
また配線基板７裏面のパッド電極５にハンダボールを供給し、加熱炉で加熱することによりハンダボール端子１２を設ける。このハンダボール端子１２は、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。またハンダボール端子１２の材料として望ましいのは、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）の重量比が６対４のハンダである。
【００９０】
なお、図１に示すように第１の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８のそれぞれの電極とハンダボール端子１２とを、接続ワイヤー１０と配線基板７を介して電気的に接続している。
【００９１】
さらに第１の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体と電源系接続電極４ａとを、導電性接着剤９ａを介して電気的に接続している。
【００９２】
以上説明したように本発明の第１の実施形態が従来技術のＰＢＧＡと構造上で異なる点は、樹脂基板１上に銅うす膜層の開口部１４を設けている点である。したがって本発明の半導体装置は、この開口部１４で半導体チップ８を樹脂組成物からなる導電性接着剤９ａを用いて直接樹脂基板１に固着する構造を有する。
【００９３】
この構造によって、本発明の半導体装置は、樹脂を主成分とする接着剤９と密着性が非常に良好な樹脂基板１との接着が可能になっている。
【００９４】
銀微粉末を含有しエポキシ樹脂を主成分とする導電性接着剤９ａを用いて、表面に金（Ａｕ）メッキ層を有する従来技術のダイパターン３上に、一辺１０ｍｍの正方形の半導体チップ８を固着した場合の、２００℃におけるダイシェアー強度を測定したところ１７ｋｇｆであった。
【００９５】
同様に、銀微粉末を含有しエポキシ樹脂を主成分とする導電性接着剤９ａを用いて、ガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂からなる樹脂基板１上に、一辺が１０ｍｍの正方形の半導体チップ８を固着する本発明の場合、２００℃におけるダイシェアー強度を測定したところ４１ｋｇｆであった。
【００９６】
このように本発明の半導体装置では、半導体チップ８を樹脂組成物からなる導電性接着剤９ａを用いて直接樹脂基板１に固着することで接着力を高めている。このため、前述のようにＰＢＧＡ１３の加熱により半導体チップ８と配線基板７との間に剪断力が生じても、本発明の半導体装置では剥離することがない。
【００９７】
さらに、半導体チップ８下部と配線基板７の間に金属うす膜層が積層されないため、前述のようにＰＢＧＡ１３内部に吸湿した水分が半導体チップ８下部に溜まることがない。
【００９８】
したがって導電性接着剤９ａと樹脂基板１界面に気泡が存在しても、本発明の半導体装置においては気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【００９９】
さらに、本発明の第１の実施形態における半導体装置は、半導体チップ８の電源系電極と接続する電源系接続電極４ａを半導体チップ８下まで延長する構造を有する。
【０１００】
この延長した電源系接続電極４ａと半導体チップ８とを、導電性接着剤９ａを用いて電気的に接続して半導体チップ８本体の電位を電源系のグランドまたは電源の電位と同じにすることで、ノイズを低減することができる。
【０１０１】
さらに半導体チップ８で発生した熱も、導電性接着剤９ａと延長した電源系接続電極４ａとハンダボール端子に至る電気的な経路によりマザーボードに導くことができる。
【０１０２】
つぎに本発明の第２の実施形態における半導体装置の構造を説明する。図３は本発明の第２の実施形態における半導体装置の構造を示す断面図である。また図４は本発明の第２の実施形態における半導体装置の銅パターンを示す平面図である。以下図３と図４とを交互に参照して説明する。なお図３と図４においては、従来技術と同一部材は同一符号を付している。
【０１０３】
図３に示すように、樹脂基板１は、その平面形状がほぼ四角形で板厚が０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。樹脂基板１の材料としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料があげられるが、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂である。
【０１０４】
この樹脂基板１はおもて面と裏面に厚さ１８μｍ程度の電気的経路を設けるための銅うす膜層を有している。さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための複数のスルーホール２を切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。
【０１０５】
さらに樹脂基板１の全面に無電界メッキ処理と電界メッキ処理により銅メッキ層を設ける。この銅メッキ層はスルーホール２内まで施してある。
【０１０６】
さらに、前述のようにおもて面と裏面に銅うす膜層を設ける樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、図４に示すように樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を固着するための、ほぼ四角形で半導体チップ８の外形寸法より１ｍｍ程度大きく銅うす膜層の開口部１４を設ける。
【０１０７】
さらに樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するための電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂを銅うす膜層として設ける。
【０１０８】
この電源系パターン３ａは半導体チップ８を取り囲むように、開口部１４の外にほぼ四角形に設ける。また電源系パターン３ｂは電源系パターン３ａを取り囲むようにほぼ四角形に設ける。
【０１０９】
さらにそのうえ電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂはスルーホール２を有する。また、望ましくは電源系パターン３ａは半導体チップ８と導電性接着剤９ａを介して電気的に接続するために、図３に示したように半導体チップ８の下部まで延長する。
【０１１０】
さらに樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の各電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１おもて面に接続電極４とスルーホール２を電気的に接続するための電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１１１】
さらに樹脂基板１の裏面にハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。そのうえ樹脂基板１の裏面にパッド電極５とスルーホール２を電気的に接続するための図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１１２】
また、前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面と裏面とに、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【０１１３】
樹脂基板１おもて面の樹脂絶縁膜６は、その中央部にほぼ四角形の開口部を有しており、電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂと接続電極４は露出している。さらに樹脂基板１の裏面の樹脂絶縁膜６はパッド電極５と同数の開口部を有しており、パッド電極５の部分は露出している。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。
【０１１４】
以上説明したように、本発明の半導体装置においては、配線基板７はおもて面に開口部１４と接続電極４と電源パターン３ａと電源系パターン３ｂと樹脂絶縁膜６を有している。さらに配線基板７は裏面にパッド電極５と樹脂絶縁膜６を有している。
【０１１５】
また本発明の半導体装置の配線基板７は、接続電極４と裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１１６】
さらに本発明の半導体装置の配線基板７は電源系パターン３ａと裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。さらに配線基板７は電源系パターン３ｂと裏面のパッド電極５とをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１１７】
さらに本発明の半導体装置は、配線基板７のおもて面と裏面の樹脂絶縁膜６から露出している各銅うす膜層の表面に、膜厚２μｍ〜５μｍ程度のニッケルメッキ層を設け、その上層に導通性の優れた膜厚が０．５μｍ程度の金（Ａｕ）メッキ層を設ける。このニッケルメッキ層と金（Ａｕ）メッキ層により銅うす膜層の酸化が防止され、さらに良好な電気的接続が得られる。
【０１１８】
さらに、本発明の半導体チップ８は開口部１４で導電性接着剤９ａを用いて樹脂基板１に直接固着してある。半導体チップ８を固着するために樹脂組成物からなる接着剤９を用いても、本発明の目的である耐湿性の良好な半導体装置が得られる。
【０１１９】
半導体チップ８の固着に非導電性の接着剤９を用いた場合は、電源系パターン３ａは半導体チップ８下部まで延長する必要が無い。また半導体チップ８を固着するために導電性接着剤９ａを用いて、さらに電源系パターン３ａを半導体チップ８の下部まで延長することで、良好な耐湿性に加えて、ノイズが少なく熱放散性の良好な半導体装置が得られる。
【０１２０】
したがって、本発明第２の実施形態の半導体装置ように、半導体チップ８の固着には導電性接着剤９ａを用いることが望ましい。
【０１２１】
導電性接着剤９ａの材料は、良好な導電性と熱伝導性とを備えるフィラーを含有した樹脂組成物である。良好な導電性と熱伝導性とを備えたフィラーとして、金（Ａｕ）や銀や銅などの金属微粉末があげられる。また主成分の樹脂としてはエポキシやフェノールやポリイミドやウレタンやアクリルなどがあげられる。このなかで望ましい材料はエポキシ樹脂を主成分とし、銀微粉末をフィラーとして含有する導電性接着剤である。
【０１２２】
さらに、半導体チップ８の各電極は接続電極４とテープ・オートメイティド・ボンディング（ＴＡＢ）接続やワイヤー接続などの接続方法で電気的に接続することができる。このなかで接続の手段として望ましいのはワイヤーボンディング接続である。
【０１２３】
本発明の第２の実施形態における半導体装置では図３に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。接続ワイヤー１０の材料として望ましいのは導通性に優れた金（Ａｕ）ワイヤーである。
【０１２４】
さらに半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ａとを前述の方法で接続することができる。本発明の第２の実施形態では図３に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。
【０１２５】
さらに半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ｂとを前述の方法で接続することができる。本発明の第２の実施形態では図３に示したように、接続ワイヤー１０で接続してある。
【０１２６】
そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０とは、熱硬化性の封止樹脂１１でトランスファーモールドにより樹脂封止してある。封止樹脂１１の材料はガラスやシリカなどの微粉末を含有した熱硬化性の樹脂組成物である。熱硬化性の樹脂組成物としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂があげられるが望ましくはエポキシ樹脂である。
【０１２７】
また配線基板７裏面のパッド電極５にハンダボールを供給し、加熱炉で加熱することによりハンダボール端子１２を設ける。このハンダボール端子１２は、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。またハンダボール端子１２の材料として望ましいのは、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）の重量比が６対４のハンダである。
【０１２８】
なお、図３に示したように本発明の第２の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８のそれぞれの電極とハンダボール端子１２とを、接続ワイヤー１０と配線基板７を介して電気的に接続している。
【０１２９】
さらに本発明の第２の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体と電源系パターン３ａとを導電性接着剤９ａを介して電気的に接続している。
【０１３０】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態における半導体装置が従来技術のＰＢＧＡと構造上で異なる点は、樹脂基板１上に銅うす膜層の開口部１４を設けている点である。
【０１３１】
したがって本発明の第２の実施形態の半導体装置は、この開口部１４で半導体チップ８を樹脂組成物からなる導電性接着剤９ａを用いて直接樹脂基板１に固着する構造を有する。この構造によって、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂基板１との接着が可能になっている。
【０１３２】
したがって前述のように、ＰＢＧＡ１３の加熱により半導体チップ８と配線基板７の間に剪断力が生じても半導体チップ８を樹脂組成物からなる導電性接着剤９ａを用いて直接樹脂基板１に接着することで、接着力を高めているため剥離することがない。
【０１３３】
さらに本発明の第２の実施形態の半導体装置は、半導体チップ８下部と配線基板７の間に金属うす膜層が積層されていないため、前述のようにＰＢＧＡ１３内部に吸湿した水分が半導体チップ８下部に溜まることがない。
【０１３４】
したがって導電性接着剤９ａと樹脂基板１の界面に気泡が存在しても、本発明の半導体装置は気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【０１３５】
さらに、本発明の第２の実施形態のＰＢＧＡが第１の実施形態と構造上で異なる点は、半導体チップ８を実装した配線基板７上に半導体チップ８と１ｍｍ程度の間隔を開けて周囲を取り囲むように電源系パターン３ａを有することである。さらにこの電源系パターン３ａを取り囲むように電源系パターン３ｂを有することである。
【０１３６】
したがって、電源系電極の配置が異なる半導体チップを実装する場合もパターンを変更する必要がない。さらに本発明は、この電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂに複数のハンダボール端子を電気的に接続することで電源系の電気的容量を容易に確保することができる。
【０１３７】
また本発明の第２の実施形態では、電源系パターン３ａを半導体チップ８下部まで延長した構造を有する。この電源パターン３ａと半導体チップ８とを導電性接着剤９ａを用いて電気的に接続して半導体チップ８本体の電位を電源系のグランドまたは電源の電位と同じにすることでノイズが低減できる。
【０１３８】
さらに半導体チップ８で発生した熱も導電性接着剤９ａと電源系パターン３ａとハンダボール端子に至る電気的経路によりマザーボードに導くことができる。
【０１３９】
つぎに本発明の第３の実施形態における半導体装置の構造を図５と図６と図７とを用いて説明する。図５は本発明の第３の実施形態における半導体装置の構造を示す断面図であり、図６は本発明の第３の実施形態における半導体装置のおもて面を示す平面図であり、図７は本発明の第３の実施形態における半導体装置の裏面を示す平面図である。なお本発明の第３の実施形態を示す図５と図６と図７においては、第１の実施形態と第２の実施形態のＰＢＧＡ１３と同一構成要素には同一符号を付けてある。以下図５と図６と図７とを交互に参照して説明する。
【０１４０】
図５に示すように、樹脂基板１の平面形状はほぼ四角形であり、板厚が０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。樹脂基板１の材料としてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂材料があげられるが、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂である。
【０１４１】
この樹脂基板１はおもて面と裏面に厚さ１８μｍ程度の電気的経路を設けるための銅うす膜層を有しいる。さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための複数のスルーホール２を切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。
【０１４２】
さらに樹脂基板１に設けるスルーホール２は内壁に、樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための銅メッキ層を有している。
【０１４３】
さらに、おもて面と裏面に銅うす膜層を有する樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、図４に示すように樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を固着するためのほぼ四角形で半導体チップ８の外形より１ｍｍ程度大きく銅うす膜層の開口部１４を設ける。
【０１４４】
さらにこの開口部１４に、半導体チップ８から発生する熱をマザーボードに導くための、電気的経路からは独立したサーマルビアホール２ａを設ける。このサーマルビアホール２ａは、壁面に熱伝導性の良好な銅メッキ層を有する。
【０１４５】
さらに樹脂基板１のおもて面に、半導体チップ８の各電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。
【０１４６】
さらに図６に示すように、樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の電源系電極のうちグランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するためのほぼ四角形の電源系パターン３ｃを銅うす膜層として設ける。
【０１４７】
さらに樹脂基板１のおもて面に、半導体チップ８の電源系電極のうちグランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するためのほぼ四角形の電源系パターン３ｄを銅うす膜層として設ける。
【０１４８】
そのうえ樹脂基板１のおもて面に、接続電極４とスルーホール２とを電気的に接続するための、図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１４９】
さらに樹脂基板１の裏面に、ハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。
【０１５０】
そのうえ樹脂基板１の裏面に、パッド電極５とスルーホール２とを電気的に接続するための、図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１５１】
また、図７に示す樹脂基板１の裏面には前述のエッチング処理により、電源系の電気的容量を確保するように、複数のハンダボール端子１２を電気的に接続するための電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂを銅うす膜層として設ける。
【０１５２】
前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面に、接続電極４と電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと開口部１４は露出するようにして電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【０１５３】
同様に、樹脂基板１裏面のパッド電極５とサーマルビアホール２は、露出するようにして電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【０１５４】
さらに電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂの上の樹脂絶縁膜６にはハンダボール端子１２をハンダ付けするための開口部を設けてある。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのはエポキシ樹脂である。
【０１５５】
以上説明したように、配線基板７はおもて面に、電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと接続電極４と樹脂絶縁膜６と開口部１４を有している。また開口部１４には、サーマルビアホール２ａを設けてある。
【０１５６】
さらに配線基板７は、その裏面にパッド電極５と電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂと樹脂絶縁膜６とを有している。
【０１５７】
また配線基板７は、接続電極４と裏面のパッド電極５とを、スルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１５８】
さらに配線基板７は電源系パターン３ｃと裏面の電源系パターン３ａとを、スルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１５９】
さらに配線基板７は、電源系パターン３ｄと裏面の電源系パターン３ｂとをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０１６０】
また図７に示すように、樹脂基板１裏面の電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂは電源系の電気的容量を確保するため複数のハンダボール端子を接続するような銅パターンとなっている。
【０１６１】
さらに、配線基板７のおもて面と裏面との露出しているそれぞれの銅うす膜層の表面に、膜厚が２μｍ〜５μｍ程度のニッケルメッキ層をもうける。さらにそのニッケルメッキ層上に導通性の優れた０．５μｍ程度の膜厚の金（Ａｕ）メッキ層を設ける。
【０１６２】
このニッケルメッキ層と金（Ａｕ）メッキ層により銅うす膜層の酸化を防止することができ、さらに良好な電気的接続が得られる。
【０１６３】
さらに半導体チップ８は、開口部１４で樹脂基板１に導電性接着剤９ａを用いて直接固着してある。
【０１６４】
この導電性接着剤９ａの材料は、良好な導電性と熱伝導性を備えたフィラーを含有する接着剤樹脂組成物である。良好な導電性と熱伝導性を備えたフィラーとしては、金や銀や銅などの金属微粉末があげられる。また主成分の樹脂は、エポキシやフェノールやポリイミドやウレタンやアクリルなどがあげられる。このなかで望ましい材料はエポキシ樹脂を主成分とし、銀微粉末を含有する接着剤樹脂組成物である。
【０１６５】
さらに半導体チップ８の信号系の各電極は接続電極４と接続ワイヤー１０を用いて接続してある。接続ワイヤー１０の材料として望ましいのは導通性に優れた金（Ａｕ）ワイヤーである。
【０１６６】
さらに半導体チップ８の電源系電極は、電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと接続ワイヤー１０を用いて接続してある。 また図６に示すよう、電源系パターン３ｄと導電性接着剤９ａとを接着してある。
【０１６７】
そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０は熱硬化性の封止樹脂１１でトランスファーモールドにより樹脂封止してある。封止樹脂１１の材料はガラスやシリカなどの微粉末を含有した熱硬化性の樹脂組成物である。熱硬化性の樹脂組成物としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂があげられるが望ましくはエポキシ樹脂である。
【０１６８】
また配線基板７の裏面のパッド電極５と電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂとサーマルビアホール２にある樹脂絶縁膜６の開口部に、ハンダボールを供給して、加熱炉で加熱することによりハンダボール端子１２と放熱用端子１２ａを設ける。
【０１６９】
このハンダボール端子１２と放熱用端子１２ａは、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。
【０１７０】
またハンダボール端子１２材料として望ましいのは、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）の重量比が６対４のハンダである。
【０１７１】
なお本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の各信号系電極とパッド電極５上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と接続電極４とスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０１７２】
さらに本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ａ上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と電源系パターン３ｃとスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０１７３】
さらに本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ｂ上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と電源系パターン３ｄとスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０１７４】
そのうえ本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体と電源系パターン３ｄとを導電性接着剤９ａを介して電気的に接続している。
【０１７５】
また、本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体と放熱用端子１２ａとを熱伝導性の良好な導電性接着剤９ａとサーマルビアホール２ａを介して熱的に接続している。
【０１７６】
そのうえ本発明の第３の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８本体とハンダボール端子１２とを導電性接着剤９ａと電源系パターン３ｄとスルーホール２を介して熱的に接続している。
【０１７７】
以上説明したように本発明の第３の実施形態が第１の実施形態と構造上で異なる点は、独立したサーマルビアホールと放熱用端子を有している点である。
【０１７８】
したがって樹脂基板上の開口部１４に、熱伝導性の良好な接着剤を用いて半導体チップ８を実装することで、この半導体チップ８で発生した熱をマザーボードに導き、効果的に放熱することができる。
【０１７９】
さらに第３の実施形態が第１の実施形態と構造上で異なる点は、半導体チップ８を取り囲むように平面パターン形状がほぼ四角形の電源系パターン３ｃを設ける点である。
【０１８０】
この電源系パターン３ｃと半導体チップ８とを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して、半導体チップ８本体の電位を電源系と同じにすることでノイズが低減することができる。
【０１８１】
さらに半導体チップ８からで発生する熱も、導電性の接着剤と電源系パターンハンダボール端子に至る電気的経路により、マザーボードに導くことができる。
【０１８２】
また本発明の第３の実施形態におけるＰＢＧＡ１３が従来例と構造上で異なる点は、樹脂板１上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンに開口部１４を設けている点である。
【０１８３】
したがって本発明の第３の実施形態における半導体装置は、この開口部１４で半導体チップ８を、接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に固着する構造を有する。
【０１８４】
このような構造によって、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂基板との接着が可能になる。
【０１８５】
したがって前述のように、パッケージの加熱により半導体チップ８と配線基板７の間に剪断力が生じても、半導体チップ８を接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に接着することで接着力を高めているため、本発明の半導体装置においては剥離が発生することはない。
【０１８６】
さらに、半導体チップ８下部と配線基板７の間に金属うす膜層が積層されていない。このため、前述のようにパッケージ内に吸湿した水分が半導体チップ８下部に溜まることがない。したがって本発明の半導体装置は、接着剤樹脂組成物と樹脂基板界面に気泡が存在しても気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【０１８７】
つぎに本発明の第４の実施形態における半導体装置の構造を、図８と図９と図１０とを用いて説明する。図８は本発明の第４の実施形態における半導体装置を示す断面図である。図９は本発明の第４の実施形態における半導体装置をおもて面から見た状態を示す平面図であり、図１０は本発明の第４の実施形態における半導体装置を裏面から見た状態を示す平面図である。なお本発明の第４の実施形態を示す図８と図９と図１０においては、第１の実施形態と第２の実施形態と第３の実施形態のＰＢＧＡ１３と同一構成要素には同一符号を付けてある。以下、図８と図９と図１０とを交互に参照して説明する。
【０１８８】
図８に示すように、樹脂基板１はほぼ四角形の平面形状を有し、この樹脂基板１の板厚は０．２ｍｍ程度の樹脂材料からなる。
【０１８９】
樹脂基板１の材料としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂材料があげられる。そして樹脂基板１としては、望ましくはガラス繊維を含浸したエポキシ樹脂を使用する。
【０１９０】
この樹脂基板１はおもて面と裏面に厚さ１８μｍ程度の電気的経路を設けるための銅うす膜層を有しいる。さらに樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための複数のスルーホール２を切削ドリルなどの穴あけ手段により設ける。
【０１９１】
さらに樹脂基板１に設けるスルーホール２は内壁に、樹脂基板１のおもて面と裏面の電気的経路を接続するための銅メッキ層を有している。
【０１９２】
さらに、おもて面と裏面に銅うす膜層を有する樹脂基板１にエッチングマスクパターンとエッチング液を用てエッチング処理を行う。このエッチング処理により、樹脂基板１おもて面に半導体チップ８を樹脂絶縁膜６を介して固着するための平面形状がほぼ四角形で半導体チップ８の外形より１ｍｍ程度大きく銅うす膜層の開口部１４を設ける。
【０１９３】
さらに樹脂基板１おもて面に、半導体チップの各電極と電気的に接続するための接続電極４を銅うす膜層として設ける。
【０１９４】
さらに図９に示すように、樹脂基板１のおもて面に半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するための電源系パターン３ｃを銅うす膜層として設ける。
【０１９５】
さらに樹脂基板１おもて面に、半導体チップ８の電源系電極のうちグランドまたは電源のいずれか一方と電気的に接続するための電源系パターン３ｄを銅うす膜層として設ける。
【０１９６】
そのうえ樹脂基板１のおもて面に、接続電極４とスルーホール２を電気的に接続するための、図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１９７】
さらに樹脂基板１の裏面に、ハンダボール端子１２をハンダ付けするためのパッド電極５を銅うす膜層として設ける。
【０１９８】
そのうえ樹脂基板１の裏面にパッド電極５とスルーホール２を電気的に接続するための図示しない電気的経路を銅うす膜層として設ける。
【０１９９】
また、図１０に示した樹脂基板１の裏面には前述のエッチング処理により、電源系の電気的容量を確保するように複数のハンダボール端子１２を電気的に接続するための電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂを銅うす膜層として設ける。
【０２００】
また、前述のようにエッチング処理した樹脂基板１のおもて面に、接続電極４と電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄは露出するようにして、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜６を設ける。
【０２０１】
さらに樹脂基板１うら裏パッド電極５は、露出するようにして樹脂絶縁膜６を設ける。
【０２０２】
そのうえ電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂとの上に設ける樹脂絶縁膜６はハンダボール端子１２をハンダ付けするための開口部を設ける。この樹脂絶縁膜６の材料として望ましいのは、エポキシ樹脂である。
【０２０３】
以上説明したように、配線基板７は、おもて面に電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと接続電極４と樹脂絶縁膜６とパターン開口部１４を有している。
【０２０４】
さらに配線基板７は、裏面にパッド電極５と電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂと樹脂絶縁膜６を有している。
【０２０５】
また配線基板７は、接続電極４と裏面のパッド電極５とを、スルーホール２を介して電気的に接続する。
【０２０６】
さらに配線基板７は、電源系パターン３ｃと裏面の電源系パターン３ｂとをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０２０７】
さらに配線基板７は、電源系パターン３ｄと裏面の電源系パターン３ａとをスルーホール２を介して電気的に接続する。
【０２０８】
さらに配線基板７のおもて面と裏面との露出している各銅うす膜層の表面に、２μｍ〜５μｍ程度の膜厚のニッケルメッキ層を設け、そのニッケルメッキ層上に導通性の優れた０．５μｍ程度の膜厚の金メッキ層を設ける。
【０２０９】
このニッケルメッキ層と金メッキ層とにより銅うす膜層の酸化を防止することができ、さらに良好な電気的接続が得られる。
【０２１０】
さらに半導体チップ８は開口部１４に設けるの樹脂絶縁膜６に、樹脂組成物からなる接着剤９を用いて直接固着してある。
【０２１１】
接着剤９の材料としては、エポキシやフェノールやポリイミドやウレタンやアクリルなどの樹脂を主成分とする接着剤樹脂組成物があげられる。このなかで望ましい材料はエポキシ樹脂を主成分とする接着剤樹脂組成物である。
【０２１２】
さらに半導体チップ８の信号系の各電極は、接続電極４と接続ワイヤー１０で接続してある。接続ワイヤー１０の材料として望ましいものは導通性に優れた金（Ａｕ）ワイヤーである。
【０２１３】
さらに半導体チップ８の電源系電極は、電源系パターン３ｃと電源系パターン３ｄと接続ワイヤー１０で接続してある。
【０２１４】
そのうえ半導体チップ８の遮光と保護を行うために、半導体チップ８と接続ワイヤー１０は熱硬化性の封止樹脂１１でトランスファーモールドにより樹脂封止してある。この封止樹脂１１の材料は、ガラスやシリカなどの微粉末を含有した熱硬化性の樹脂組成物である。熱硬化性の樹脂組成物としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂があげられるが望ましくはエポキシ樹脂である。
【０２１５】
さらに配線基板７裏面のパッド電極５と電源系パターン３ａと電源系パターン３ｂにある樹脂絶縁膜６の開口部にハンダボールを供給して、加熱炉で加熱することによりハンダボール端子１２をハンダ付けしてある。
【０２１６】
このハンダボール端子１２は、図示しないマザーボード基板の配線パターンと接続するために用いる。またハンダボール端子１２の材料として望ましいのは、鉛（Ｐｂ）とスズ（Ｓｎ）の重量比が６対４のハンダである。
【０２１７】
なお、本発明の第４の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の各信号系電極とパッド電極５上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と接続電極４とスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０２１８】
さらに本発明の第４の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ａ上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と電源系パターン３ｃとスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０２１９】
さらに本発明の第４の実施形態のＰＢＧＡ１３は、半導体チップ８の電源系電極のうち、グランドまたは電源のいずれか一方と電源系パターン３ｂ上のハンダボール端子１２とを接続ワイヤー１０と電源系パターン３ｄとスルーホール２を介して電気的に接続している。
【０２２０】
以上説明したように、本発明の第４の実施形態が第１実施形態と構造上で異なる点は、銅パターンの開口部１４に設ける樹脂絶縁膜６に接着剤樹脂組成物を用いて直接固着している点である。
【０２２１】
この図８に示すような構造によって、本発明の半導体装置は、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂絶縁膜６との接着が可能になる。
【０２２２】
さらに半導体チップ８を、表面の平滑性が良好な樹脂絶縁膜６上に接着するため、本発明の半導体装置は、接着剤樹脂組成物と樹脂基板１の界面に気泡が残ることがない。
【０２２３】
さらに本発明の第４の実施形態は、銅パターンの開口部１４で樹脂絶縁膜６を樹脂基板１上に直接設けるする構造を有する。この構造によって、樹脂絶縁膜６と密着性が非常に良好な樹脂基板１との積層が可能になる。
【０２２４】
したがって、前述のように加熱により半導体チップ８と配線基板７の間に剪断力が生じても半導体チップ８下部は密着性の良好な材料を積層する構造のため剥離することがない。
【０２２５】
さらに、半導体チップ８下部と配線基板７の間に金属うす膜層が積層されないため、本発明の半導体装置においては、前述のようにパッケージ内に吸湿した水分が半導体チップ８下部に溜まることがない。
【０２２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の半導体装置は、樹脂基板上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンの開口部を設けている。したがって本発明の半導体装置はこの開口部で半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に固着することが可能な構造を有する。
【０２２７】
このような構造を採用することによって、本発明の半導体装置は、樹脂を主成分とする接着剤と密着性が非常に良好な樹脂基板との接着が可能になる。
【０２２８】
したがって、本発明の半導体装置は、前述のように加熱により半導体チップと配線基板間に剪断力が生じても半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて直接樹脂基板に接着することで接着力を高めているため剥離することがない。
【０２２９】
さらに、半導体チップ下部と配線基板間に金属うす膜層が積層されていないため、前述のようにＰＢＧＡ内に吸湿した水分が半導体チップ下部に溜まることがない。したがって接着剤樹脂組成物と樹脂基板界面に気泡が存在しても気泡に水分が吹き出して剥離を生じることがない。
【０２３０】
さらに、本発明の半導体装置は、半導体チップの電源系電極と接続する電源系接続電極を半導体チップ下まで延長する構造を有する。この延長した電源系接続電極と半導体チップとを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して半導体チップ本体の電位を電源系と同じにすることにより、ノイズを低減することができる。
【０２３１】
さらに半導体チップで発生した熱は、導電性の接着剤と延長した接続電極とハンダボール端子に至る電気的経路によりマザーボードに導き放熱することができる。したがって発熱量の多い半導体チップの実装も可能である。
【０２３２】
さらに本発明の半導体装置は半導体チップを実装した配線基板上に半導体チップと一定の間隔を開けて周囲を取り囲むように電源系パターンを有する。この電源系パターンと半導体チップとを導電性の接着剤を用いて電気的に接続して半導体チップ本体の電位を電源系と同じにすることにより、ノイズを低減することができる。
【０２３３】
さらに半導体チップで発生した熱は、導電性の接着剤と電源系パターンとハンダボール端子にいたる電気的経路により、マザーボードに導き放熱することができる。したがって発熱量の多い半導体チップの実装も可能である。
【０２３４】
さらにまた、半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設けているため、電源系電極の配置が異なる半導体チップを実装する場合もパターンを変更する必要がない。さらに、この電源系パターンと複数のハンダボール端子を電気的に接続することで電源系の電気的容量を容易に確保できる。
【０２３５】
さらに本発明の半導体装置は、樹脂基板上に電気的経路やダイパターンなどの銅うす膜層からなるパターンの開口部に独立したサーマルビアホールを有している。このサーマルビアホールは壁面に熱伝導性の良好な銅メッキ層を有する。さらにこのサーマルビアホールはパッケージ裏面でハンダボールからなる放熱用端子を有している。
【０２３６】
したがって、樹脂基板上のパターン開口部に熱伝導性の良好な接着剤を用いて半導体チップを実装することで、半導体チップで発生した熱をマザーボードに導き、効果的に放熱することができる。したがって発熱量の多い半導体チップの実装も可能である。
【０２３７】
さらに、本発明の半導体装置においては、銅パターンの開口部で半導体チップを接着剤樹脂組成物を用いて樹脂基板に設ける樹脂絶縁膜に固着する構造を有する。
【０２３８】
この構造によって、樹脂を主成分とする接着性が非常に良好な樹脂絶縁膜との接着が可能になる。
【０２３９】
さらにこのような構造を採用することによって、樹脂絶縁膜と密着性が非常に良好な樹脂基板との積層が可能になる。
【０２４０】
したがって、リフローハンダ付けの加熱により半導体チップと配線基板間に剪断力が生じても、半導体チップ下部が密着性の良好な材料を積層した構造のため剥離することがない。
【０２４１】
さらに半導体チップ下部と配線基板の間に金属うす膜層が積層されないため半導体パッケージ内に吸湿した水分が半導体チップ下部に溜まることがない。
【０２４２】
さらにまた半導体チップを、表面の平滑性が良好な樹脂絶縁膜上に接着するため、接着剤組成物と樹脂基板の界面に気泡が残ることがない。したがって耐湿性の高い半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の銅パターンの平面パターン形状を示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の銅パターンの平面パターン形状を示す平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における半導体装置のおもて面を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における半導体装置のうら面を示す平面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態における半導体装置のおもて面を示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における半導体装置の裏面を示す平面図である。
【図１１】従来技術における半導体装置を示すの断面図である。
【図１２】従来技術における半導体装置の銅パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１ 樹脂基板
２ スルーホール
２ａ サーマルビアホール
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 電源系パターン
４ 接続電極
６ 樹脂絶縁膜
７ 配線基板
８ 半導体チップ
９ 接着剤
９ａ 導電性接着剤
１２ａ 放熱用端子
１３ ＰＢＧＡ
Claims (6)
- 樹脂基板上に、実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着するための、半導体チップより大きい四角形の領域であって、接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜とを配置しない開口部を有し、
半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を電気的に接続するために電源系パターンの一部を半導体チップ下まで延長することを特徴とする半導体装置。 - 樹脂基板上に、実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着するための、半導体チップより大きい四角形の領域であって、接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜とを配置しない開口部を有し、
半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする半導体装置。 - 樹脂基板上に、実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着するための、半導体チップより大きい四角形の領域であって、接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜とを配置しない開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための電気的経路からは独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、
半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を電気的に接続するために電源系パターンの一部を半導体チップ下まで延長することを特徴とする半導体装置。 - 樹脂基板上に、実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に直接固着するための、半導体チップより大きい四角形の領域であって、接続電極と電気的経路と樹脂絶縁膜とを配置しない開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための電気的経路からは独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、
半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする半導体装置。 - 樹脂基板上に、実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着するための、半導体チップより大きい四角形の領域であって、接続電極と電気的経路とを配置しない開口部を有し、
半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする半導体装置。 - 樹脂基板上に、実装する半導体チップの各電極を接続するための接続電極と、マザーボードと接続するためのハンダボール端子と、この接続電極とハンダボール端子を接続するための電気的経路と、電気的経路を保護するための樹脂絶縁膜と、半導体チップを導電性接着剤を用いて樹脂基板上に設けた樹脂絶縁膜に直接固着するための、半導体チップより大きい四角形の領域であって、接続電極と電気的経路とを配置しない開口部と、この開口部に半導体チップより発生する熱を樹脂基板の裏面に導くための電気的経路からは独立したサーマルビアホールと、サーマルビアホールによって導かれた熱をマザーボードに逃がすための放熱用端子を有し、
半導体チップ本体と電気的に接続するために半導体チップの周囲を取り囲むように電源系パターンを設け、電源系パターンと半導体チップ本体を導電性接着剤を用いて電気的に接続することを特徴とする半導体装置。
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