JP4103888B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
チップサイズの半導体装置としては、例えば、半導体チップが外部端子を介してベース基板に接続され、このベース基板の下面にプリント配線基板上に実装するための外部端子が形成されたチップサイズパッケージ(CSP)が提案され、実用に供されている(例えば、特許文献1参照)。
最近では、半導体装置のさらなる小型化に対応するために、電子回路が形成された半導体基板の実装面に外部端子が形成されたウエハレベル・チップサイズ・パッケージ(WLCSP)が提案され、実用に供されている(例えば、特許文献2参照)。
このCSPでは、V溝形状の加工部6をベース基板2の表裏面それぞれに形成することで、ベース基板2の剛性を若干低下させ、その端部の変形を容易にしている。このCSP1をリフローによりプリント基板に実装した場合には、ベース基板2の端部がプリント基板の反りに沿って容易に変形し、金属バンプ5が潰れることなく、プリント基板上の隣接するランドにはみ出す虞もない。
このWLCSP11の占有面積は、シリコン基板12の表面の面積と同一であるから、上記のCSP1と比べて実装面積が狭くて済み、さらなる小型化が可能である。
このことは、ベース基板2の表裏面のみにV溝形状の加工部6を形成しても、半導体チップ3を含むCSP1全体の反りを防止するには不十分であることを示している。
また、従来のWLCSP11でもCSP1と同様、シリコン基板12を含むWLCSP11全体の反りを防止することができないという問題点があった。
すなわち、本発明の請求項1記載の半導体装置は、半導体基板の一主面に電子回路を形成し、この電子回路を含む前記一主面上に絶縁性樹脂からなる樹脂封止層を形成し、この樹脂封止層の表面に前記電子回路と電気的に接続する外部端子の一部を露出してなる半導体装置であって、前記半導体基板の他の一主面には、複数本の溝が格子状に形成され、前記樹脂封止層の表面には、複数本の溝が格子状に形成され、前記半導体基板に形成された複数本の前記溝と、前記樹脂封止層に形成された複数本の前記溝とは、前記半導体基板及び前記樹脂封止層の厚み方向に重ならないように形成されていることを特徴とする。
また、半導体基板及び樹脂封止層に溝を形成したことにより、この面の実面積が増加する。これにより、この半導体装置をプリント基板等の実装基板上に実装する際の実装強度は、樹脂封止層の実面積が増加した分、増加する。これにより、実装強度が向上する。
また、溝を形成したことで、半導体装置の表面積が増加する。これにより、半導体装置の放熱特性が向上する。
また、半導体基板及び樹脂封止層に凹部を形成したことにより、この面の実面積が増加する。これにより、この半導体装置をプリント基板等の実装基板上に実装する際の実装強度は、樹脂封止層の実面積が増加した分、増加する。これにより、実装強度が向上する。
また、凹部を形成したことで、半導体装置の表面積が増加する。これにより、半導体装置の放熱特性が向上する。
また、樹脂封止層の表面に溝を形成したので、この面の実面積を増加させることができる。したがって、この半導体装置をプリント基板等の実装基板上に実装する際の実装強度を向上させることができる。
また、溝により半導体装置全体の表面積を増加させることができ、したがって、半導体装置の放熱特性を向上させることができる。
また、樹脂封止層の表面に凹部を形成したので、この面の実面積を増加させることができる。したがって、この半導体装置をプリント基板等の実装基板上に実装する際の実装強度を向上させることができる。
また、凹部により半導体装置全体の表面積を増加させることができ、したがって、半導体装置の放熱特性を向上させることができる。
なお、これらの実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
図1は本発明の第1の実施形態のウエハレベル・チップサイズ・パッケージ(WLCSP)を示す平面図、図2は同下面図、図3は図1のA−A線に沿う断面図であり、図において、21は平面視正方形状のシリコン基板(半導体基板)、22はシリコン基板21の表面(一主面)21aに形成された集積回路(電子回路)、23は集積回路22を含む表面21a上に形成された絶縁性樹脂からなる樹脂封止層、24は集積回路22と電気的に接続されてその一部が樹脂封止層23の表面23aに露出する外部端子である。
この溝27の深さは、深ければ深い程、裏面21bの表面積を増大させることができるが、深すぎた場合、シリコン基板21の機械的強度が低下するので、シリコン基板21の厚みの5〜20%程度が好ましい。
溝27の幅及び深さとしては、例えば、シリコン基板21の大きさを5mm角、その厚みを500μmとした場合、溝27の幅は20〜150μm、好ましくは50〜100μm、その深さは25〜100μm、好ましくは40〜70μmである。
この溝28の深さは、深ければ深い程、表面23aの表面積を増大させることができるが、深すぎた場合、樹脂封止層23の機械的強度が低下するので、樹脂封止層23の厚みの5〜20%程度が好ましい。
溝28の幅及び深さとしては、例えば、樹脂封止層23の厚みを100μmとした場合、溝28の幅は20〜150μm、好ましくは50〜100μm、その深さは5〜20μm、好ましくは10〜15μmである。
まず、図4(a)に示す様に、シリコン基板21の表面21aに集積回路22、必要に応じて各種センサ等の素子を、この集積回路22の周縁部に外部端子24接続用のパッド(図示略)を、それぞれ形成し、これらの上にパッドを除き絶縁膜(図示略)を形成してこれらの回路や素子を保護する。
次いで、図4(c)に示す様に、樹脂封止層23の表面23aに、再配線層に接続される外部端子24を形成する。
この様にして、本実施形態のWLCSPを作製することができる。
また、シリコン基板21の裏面21b及び樹脂封止層23の表面23aそれぞれの実面積を増加させたので、WLCSPの放熱特性を向上させることができ、WLCSPの特性の安定化、高信頼化を図ることができる。
図5は本発明の第2の実施形態のウエハレベル・チップサイズ・パッケージ(WLCSP)を示す平面図、図6は同下面図、図7は図5のB−B線に沿う断面図であり、本実施形態のWLCSPが第1の実施形態のWLCSPと異なる点は、第1の実施形態のWLCSPでは、シリコン基板21の裏面21bに溝27を格子状に形成し、樹脂封止層23の表面23aにマトリックス状に配列された外部端子24を個々に区画する様に溝28を格子状に形成したのに対し、本実施形態のWLCSPでは、シリコン基板21の裏面21bに略半球状のディンプル(凹部)41をマトリックス状に形成し、樹脂封止層23の表面23aの外部端子24、24それぞれの間に曲率半径が小さい小ディンプル(形状が小さい凹部)42を形成し、さらに、4つの外部端子24により囲まれる領域の中心部に、曲率半径が大きい大ディンプル(形状が大きい凹部)43を形成した点である。
ディンプル41の開口径及び最大深さとしては、例えば、シリコン基板21の大きさを5mm角、その厚みを500μmとした場合、ディンプル41の開口径は30〜300μm、好ましくは100〜200μm、その最大深さは25〜100μm、好ましくは40〜70μmである。
ここで、大ディンプル43の開口径及び最大深さとしては、例えば、樹脂封止層23の大きさを5mm角、その厚みを100μmとした場合、大ディンプル43の開口径は100〜300μm、好ましくは150〜200μm、その最大深さは25〜100μm、好ましくは40〜70μmである。
まず、シリコン基板21の表面21aに集積回路22や絶縁膜等を形成した後、このシリコン基板21の裏面21bに、ドライエッチング、ウェットエッチング、サンドブラスト法、レーザ加工法等を用いてディンプル41を形成する。
この金型51は、下面51aの所定位置に小ディンプル42と相補形状のポンチ部52及び大ディンプル43と相補形状のポンチ部53がそれぞれ複数個設けられたもので、この金型51を下降させてポンチ部52、53を樹脂封止層23の表面に押圧することにより、小ディンプル42及び大ディンプル43を形成することができる。
本実施形態のWLCSPにおいても、第1の実施形態のWLCSPと同様の効果を奏することができる。
図9は本発明の第3の実施形態のウエハレベル・チップサイズ・パッケージ(WLCSP)を示す平面図であり、本実施形態のWLCSPが第2の実施形態のWLCSPと異なる点は、第2の実施形態のWLCSPでは、シリコン基板21の裏面21bに略半球状のディンプル41をマトリックス状に形成したのに対し、本実施形態のWLCSPでは、シリコン基板21の裏面21bの四隅に略半球状のディンプル61を、中央部に略半球状のディンプル62を、それぞれ形成した点である。
これらのディンプル61、62の形状及び大きさは、第2の実施形態のディンプル41と同様である。
しかも、シリコン基板21の裏面21bの反りが生じ易い箇所である四隅に略半球状のディンプル61を形成したので、シリコン基板21の反りを防止することができる。
また、シリコン基板21の裏面21bの放熱し難い箇所である中央部に略半球状のディンプル62を形成したので、シリコン基板21の放熱特性を向上させることができる。
図10は本発明の第4の実施形態のチップサイズ・パッケージ(CSP)を示す断面図であり、図において、71は表面(一主面)71aに集積回路(電子回路:図示略)が形成された半導体チップ(半導体基板)、72は表面(一主面)72aに半導体チップ71が電気的に接続されたベース基板(第2の基板)、73はベース基板72の裏面(他の一主面)72bに設けられ前記集積回路と電気的に接続された外部端子である。
この半導体チップ71には、上記の集積回路の他、必要に応じて薄膜温度センサ、薄膜磁気センサ等の各種薄膜素子を形成してもよい。
本実施形態のCSPにおいても、第1の実施形態のWLCSPと同様の効果を奏することができる。
また、溝の形状、本数、配置等は、必要に応じて様々に変更可能であり、上述した格子状の他、すだれ状、網目状等においても、同様の効果を奏することができる。
また、ディンプルの形状は、半球状の他、立方体状、直方体状等、必要に応じて様々に変更可能であり、その大きさも必要に応じて様々に変更可能である。
Claims (4)
- 半導体基板の一主面に電子回路を形成し、この電子回路を含む前記一主面上に絶縁性樹脂からなる樹脂封止層を形成し、この樹脂封止層の表面に前記電子回路と電気的に接続する外部端子の一部を露出してなる半導体装置であって、
前記半導体基板の他の一主面には、複数本の溝が格子状に形成され、
前記樹脂封止層の表面には、複数本の溝が格子状に形成され、
前記半導体基板に形成された複数本の前記溝と、前記樹脂封止層に形成された複数本の前記溝とは、前記半導体基板及び前記樹脂封止層の厚み方向に重ならないように形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体基板に形成された複数本の前記溝それぞれの交点と、前記樹脂封止層の表面の複数個の外部端子とは、前記半導体基板及び前記樹脂封止層の厚み方向に重なっていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 半導体基板の一主面に電子回路を形成し、この電子回路を含む前記一主面上に絶縁性樹脂からなる樹脂封止層を形成し、この樹脂封止層の表面に前記電子回路と電気的に接続する外部端子の一部を露出してなる半導体装置であって、
前記半導体基板の他の一主面には、複数個の凹部がマトリックス状に形成され、
前記樹脂封止層の表面には、複数個の凹部がマトリックス状に形成され、
前記半導体基板に形成された複数個の前記凹部と、前記樹脂封止層に形成された複数個の前記凹部とは、前記半導体基板及び前記樹脂封止層の厚み方向に重ならないように形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体基板に形成された複数個の前記凹部と、前記樹脂封止層の表面の複数個の外部端子とは、前記半導体基板及び前記樹脂封止層の厚み方向に重なっていることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
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