JP4341187B2 - 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、半導体装置に関し、特に、ＣＳＰ（Chip Size Package ）の４隅に設けられた補強パッドに機械的応力が加わることに起因して生じるソルダボールのはんだ接合面の剥離を防止できるようにした半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯電話機等の携帯機器製品においては、ＬＳＩとして実装効率に優れるＣＳＰがプリント配線基板上にはんだ付けにより搭載されている。ＣＳＰを用いた場合、携帯機器製品の落下、キーの押下等があると、その際に、ねじれや曲がりによって、はんだ付け部分には機械的な応力が生じる。この機械的応力がプリント配線基板に加わることにより、ＣＳＰのコーナー部のはんだ接続部にストレスが発生する。これを防止するため、従来より、プリント配線基板上にＣＳＰのコーナー部に対向する部位に銅箔のパターンによる補強パッド（ＰＡＤ）を設け、コーナー部の強度を高める対策がとられている。
【０００３】
図２は、従来の半導体装置を示す。
ＣＳＰ１は、ＣＳＰ本体部１１と、その底面に所定間隔に設けられた複数のソルダボール１２からなり、このソルダボール１２をプリント配線基板１０の導体パターン（図示せず）に半田接続することによって実装される。ＣＳＰ本体部１１は、例えば、ＬＳＩチップ（図示せず）のほか、このＬＳＩチップが搭載された有機フレーム１１ａと、前記ＬＳＩチップを封止する封止樹脂１１ｂを備えて構成されている。
【０００４】
図３は、図２のＣＳＰ１のソルダボール形成面を示す。
ＣＳＰ１の底面の四隅には、補強パッド１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられ、補強パッド１３ａ〜１３ｄのそれぞれには、複数のソルダボール１２が搭載されている。
【０００５】
図４は、図３の補強パッドの１つ（１３ａ）の詳細構成を示す。
図４の（ａ）は、正四角形を成した補強パッド１３ａであり、その各コーナに４つのソルダボール１２が配設されている。また、図４の（ｂ）は、直角三角形を成した補強パッド１３ａであり、その各コーナに３つのソルダボール１２が配設されている。他の補強パッド１３ｂ〜１３ｄも、図３と同一の構造を有している。補強パッド１３ａ〜１３ｄは、ソルダボール１２に対してはんだ付け面積の増加により強度を向上させる結果、補強パッド１３ｂ〜１３ｄの周辺のはんだ付け部への応力を緩和することができる。
【０００６】
また、特開２０００−２００８５４号公報では、ＣＳＰとプリント配線板との半田接続の信頼性を向上させ、また、はんだバンプにダメージを与えることなく搬送用トレイに収納できるようにするため、はんだバンプを設けないバンプ無しパッドをＣＳＰのコーナ部に設けると共に、プリント配線板には前記バンプ無しパッドに対向する部位にＣＳＰ側に設けられているはんだバンプより大径のはんだボールを補強用として設けている。実装時に、ＣＳＰとプリント配線板を接合してリフローすると、補強用の大径のはんだボールは、他の小径のはんだボールに比べて接着面積が大きくなるため、実装強度が高められる。
【０００７】
更に、特開平１１−２８８９７８号公報では、マザー基板に半導体装置を実装する際の実装強度を向上させるため、インターポーザー基板の四隅に凹部を設け、この凹部に電極を形成し、この電極をマザー基板上に設けられたパッドに半田付けしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体装置によると、例えば、補強パッド１３ａの近傍に、図２に示すＡ方向から機械的応力がかかると、補強パッド１３ａに対して機械的応力（引張力）が加わる。特に、４隅補強パッド１３ａの端部に応力（図３の機械的応力Ｂ）が集中した場合、ソルダボール１２の剥離（＝はんだ接合面の剥離）が発生する。
【０００９】
図５は、ソルダボール１２とプリント配線基板１０のパターン面との接続を示す。プリント配線基板１０上には、銅配線１０ａと、その表面に形成されたニッケルメッキ１０ｂからなるパターン面（導体）が設けられており、そのパターン面の所定位置にソルダボール１２が接続されている。ニッケルメッキ１０ｂ上の化合物は、硬くて脆い組織であるため、この部分に図示の方向に機械的応力Ｃが加わったときに剥離部１５が発生し、図４のように剥離１４ａ，１４ｂが発生する。このような剥離が発生すると、周辺のはんだ接合部に対する応力緩和の効果が期待できなくなり、周辺のはんだ接合部にストレスが及ぶようになる。この原因は、はんだ付け面積が全体に増加することによって補強パッド１３ａ〜１３ｄの強度が向上するが、一方で、鋭角になっている部分の面積は少ないため、この部分に応力が集中し、剥離が生じ易くなるためである。
【００１０】
また、特開２０００−２００８５４号公報によると、ＣＳＰとプリント配線板の両方にはんだバンプを設ける必要があるため、工程が複雑になる。更に、特開平１１−２８８９７８号公報によると、インターポーザー基板の四隅に別途電極を形成する必要があるほか、この電極とマザー基板上のパッドとの半田付け処理が必要になる。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、機械的応力が補強パッドの一部に集中しないようにし、補強パッドにおけるソルダボールの剥離を低減できるようにした半導体装置を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、プリント配線基板等の被実装面との接続のための所定数のソルダボールを本体部の底面に備えると共に、前記本体部の各コーナ部に補強パッドが設けられ、この補強パッドの各々に複数のソルダボールが搭載されている半導体装置において、前記補強パッドは、十字形、Ｘ字形、Ｌ字形、又はＶ字形であり、前記複数のソルダボールの内の少なくとも外側に位置するソルダボールの搭載部分が、前記少なくとも外側のソルダボールのそれぞれの接触面の所定部分の外側を沿うように縁取りされ、丸みを持つ形状にされていることを特徴とする半導体装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、補強パッド上の少なくとも外側のソルダボールの搭載部分が、これらソルダボールのそれぞれの接触面の外側を沿うように縁取りされ、丸みを持つ形状にされている。したがって、少なくとも外側のソルダボールのそれぞれの搭載面には鋭角な部分が生ぜず、補強パッドの一部に機械的応力が集中せずに分散されるため、補強パッドにおけるソルダボールの剥離を低減できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を基に説明する。
図１は本発明による半導体装置の補強パッドの構成を示す。
図１の（ａ）は、正四角形状を成した補強パッド２１であり、その各コーナに４つのソルダボール１２が配設されている。また、図１の（ｂ）は、直角三角形状を成した補強パッド２２であり、その各コーナには３つのソルダボール１２が配設されている。ここでは、各１個の補強パッド（２１，２２）の構成のみを示したが、図３に示したように、一個のＣＳＰには、４個の補強パッドが必要である。
【００１５】
補強パッド２１の場合、４個のソルダボール１２のそれぞれの搭載部の周辺形状がソルダボール１２の外径に沿うように縁取りされて丸みを持っている。したがって、各ソルダボール搭載部は半円形もしくは楕円形を成し、補強パッドの全体の形状は十字形又はＸ形を成し、ソルダボール１２に対しては鋭角部分を生じない形状になっている。したがって、４個のソルダボール１２のそれぞれに対する応力は、従来のように１ヵ所に集中することがなく、各ソルダボール１２の搭載面の周辺に分散されるため、はんだ接合面の剥離、すなわちソルダボール１２の剥離を防止することができる。
【００１６】
一方、補強パッド２２においては、同様に３個のソルダボール１２のそれぞれの搭載部の周辺形状は、ソルダボール１２の外径サイズに沿って縁取りされており、両端部はソルダボール１２の約半周にわたって円形に加工されている。補強パッド２２の全体の形状は、Ｌ字形、Ｖ字形、又は“へ”の字形を成すようになる。このような形状により、３個のソルダボール１２のそれぞれに対する応力は、従来のように１ヵ所に集中することはなく、各ソルダボール１２の搭載面の周辺に分散される。したがって、はんだ接合面の剥離が防止される結果、ソルダボール１２の剥離が防止されることになる。
【００１７】
上記実施の形態においては、機械的外力によるはんだ接合面の剥離について説明したが、本発明は、温度変化等による生じる外力に対しても有効である。
【００１８】
また、上記実施の形態においては、半導体装置として、ＣＳＰのみを示したが、本発明はＣＳＰに限定されるものではなく、ＢＧＰ（Ball Grid Array ）、チップサイズパッケージ、チップスケールパッケージと呼ばれるようなフェースダウンボンディングによる半導体装置にも本発明を適用することができる。
【００１９】
更に、上記実施の形態では、補強パッド２１，２２においてソルダボール１２が４個と３個の例を示したが、２個、５個等、２個以上の個数にすることができる。いずれの場合も、各ソルダボールに対して補強パッドの周縁が半円形を成す様にし、鋭角部分を生じないようにすることで本発明が達成される。
【００２０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の半導体装置によれば、補強パッド上の少なくとも外側のソルダボールの搭載部の所定部分を、そのソルダボールのそれぞれの接触面の外側を沿うように縁取りして丸みを持つ形状にしたので、この部分には鋭角が生ぜず、補強パッドに付与される機械的応力が分散されるため、補強パッドにおけるソルダボールの剥離を低減できるようになる。この剥離を防止できることにより、補強パッド周辺のはんだ付け部への応力が緩和され、補強パッド本来の効果を持続できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置における補強パッド部の構成を示す平面図である。
【図２】従来の半導体装置の出力要部を示す側面図である。
【図３】図２のＣＳＰのソルダボール形成面を示す底面図である。
【図４】図３の補強パッドの１つの詳細構成を示す平面図である。
【図５】従来の半導体装置におけるソルダボールとプリント配線基板のパターン面の接続状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ＣＳＰ（Chip Size Package ）
１０ プリント配線基板
１２ ソルダボール
２１，２２ 補強パッド

Claims (3)

  1. プリント配線基板等の被実装面との接続のための所定数のソルダボールを本体部の底面に備えると共に、前記本体部の各コーナ部に補強パッドが設けられ、この補強パッドの各々に複数のソルダボールが搭載されている半導体装置において、
    前記補強パッドは、十字形、Ｘ字形、Ｌ字形、又はＶ字形であり、前記複数のソルダボールの内の少なくとも外側に位置するソルダボールの搭載部分が、前記少なくとも外側のソルダボールのそれぞれの接触面の所定部分の外側を沿うように縁取りされ、丸みを持つ形状にされていることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記補強パッドは、前記縁取りが、前記少なくとも外側のソルダボールのそれぞれの少なくとも半周に施されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記本体部は、ＣＳＰ（Chip Size Package ）であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
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