JP4494175B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に係り、特に複数の電子部品を電磁波から保護するシールド部材を備えた半導体装置に関する。
従来の半導体装置には、基板上に実装された複数の電子部品を電磁波から保護するシールドケースを備えたものがある。図1及び図2は、シールドケースを備えた従来の半導体装置の断面図である。なお、図2において、図1と同一構成部分には同一の符号を付す。また、図1及び図2において、H1はポッティング樹脂35の高さ(以下、「高さH1」とする)、H2は半導体装置10の高さ(以下、「高さH2」とする)、H3は半導体装置40の高さ(以下、「高さH3」とする)、Cはポッティング樹脂35とシールドケース36との間の隙間(以下、「隙間C」とする)をそれぞれ示している。
図1に示すように、半導体装置10は、大略すると、基板11と、電子部品である個別部品26及び半導体チップ31と、シールドケース36とを有した構成とされている。基板11は、大略すると基材12と、貫通ビア13と、接続部14,15と、グラウンド端子16と、絶縁層17と、配線21と、ソルダーレジスト23と、はんだボール25とを有した構成とされている。貫通ビア13は、基材12を貫通するよう配設されている。貫通ビア13は、接続部14,15と配線21との間を電気的に接続するためのものである。
接続部14,15は、基材12の上面に設けられており、貫通ビア13と電気的に接続されている。接続部14は、金ワイヤ34を介して半導体チップ31と電気的に接続されるものである。接続部15は、個別部品26と電気的に接続されるものである。グラウンド端子16は、個別部品26及び半導体チップ31が設けられた領域よりも外側に位置する基材12に設けられている。グラウンド端子16は、グラウンド電位とされた導体である。絶縁層17は、接続部14,15間を隔てるように基材12に形成されている。
配線21は、はんだボール25が接続される接続パッド22を有した構成とされている。配線21は、基材12の下面に貫通ビア13と接続されるよう設けられている。ソルダーレジスト23は、接続パッド22を露出すると共に、接続パッド22以外の配線21を覆うよう基材12の下面側に設けられている。はんだボール25は、接続パッド22と接続されている。はんだボール25は、半導体装置10をマザーボード等の他の基板に接続するための外部接続端子である。
個別部品26は、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ等の基本となる電気的素子であり、1つの機能が1つの部品となっているものである。個別部品26は、はんだペースト27により接続部15と電気的に接続されている。
半導体チップ31は、半導体チップ本体32と、電極パッド33とを有した構成とされている。半導体チップ本体32は、接着剤24により基材12に接着されている。半導体チップ31は、電極パッド33と接続部14との間を接続する金ワイヤ34により基板11と電気的に接続されている。つまり、半導体チップ31は、基板11に対してベアチップ実装されている。ベアチップ実装された領域には、金ワイヤ34を保護するためのポッティング樹脂35(ポッティング法により形成された樹脂)が半導体チップ31を覆うように形成されている(例えば、特許文献1参照)。
シールドケース36は、はんだペースト37を介してグラウンド端子16と接続されると共に、個別部品26及び半導体チップ31を覆うよう配設されている。このようなシールドケース36を半導体装置10に設けることで、電磁波から個別部品26及び半導体チップ31を保護することができる。
また、図2に示すように、グラウンド端子42を基材41の側面に設けて、はんだペースト37によりグラウンド端子42とシールドケース44とを接続する構成とされた半導体装置40がある。
特開2001−267628号公報
しかしながら、ポッティング樹脂35は、ポッティング法により形成されるため、ポッティング樹脂35の高さH1の制御が難しいという問題や、半導体装置10,40の生産性が低下するという問題があった。また、ポッティング樹脂35の凸形状がシールドケースに転写されることを防止するため、ポッティング樹脂35とシールドケース36,44との間に隙間Cを設ける必要があり、これにより、半導体装置10,40の高さH2,H3が大きくなってしまうという問題があった。
さらに、半導体装置10では、個別部品26及び半導体チップ31が配設された領域よりも外側の基材12にグラウンド端子16が設けられているため、基板11の面積が大きくなり、半導体装置10を小型化できないという問題があった。一方、半導体装置40の場合には、基材41の側面に設けられたグラウンド端子42にシールドケース44が接続されるため、半導体装置の大きさ(基材41の面方向の大きさ)が基材41よりも大きくなってしまうという問題があった。また、手動でグラウンド端子42とシールドケース44とをはんだにより接続しなければならず、半導体装置40の生産性が低下するという問題があった。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、小型化ができると共に、生産性を向上させることのできる半導体装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
本発明の一観点によれば、基板と、該基板に配設された複数の電子部品と、前記基板に設けられたグラウンド端子と、前記複数の電子部品を覆うトランスファーモールド樹脂と、該トランスファーモールド樹脂を覆うシールド部材と、前記グラウンド端子と前記シールド部材とを接続する導電性接着剤と、を備えた半導体装置であって、前記グラウンド端子は、前記複数の電子部品が配設される基板上の電子部品配設領域よりも内側に設けられ前記トランスファーモールド樹脂は、前記グラウンド端子露出されている開口部を有し、前記導電性接着剤前記開口部内に充填されているとともに、前記トランスファーモールド樹脂の上面と前記シールド部材との間に設けられ、前記グラウンド端子と前記シールド部材とを電気的に接続していることを特徴とする半導体装置が提供される。
上記発明によれば、複数の電子部品が配設される基板上の電子部品配設領域よりも内側にグラウンド端子を設け、トランスファーモールド樹脂に露出されたグラウンド端子とシールド部材との間を導電性接着剤により電気的に接続することで、半導体装置を小型化することができる。また、トランスファーモールド法で形成されたトランスファーモールド樹脂により複数の電子部品を覆うことで、従来のポッティング法を用いた場合と比較して、半導体装置の生産性を向上させることができる。
また、前記シールド部材は、前記モールド樹脂の上面及び側面を覆うように配置されていてもよい。

また、前記シールド部材板状としてもよい。
このように、板状のシールド部材をトランスファーモールド樹脂の上面に設けることで、シールド効果を得ることができる。
本発明によれば、小型化ができると共に、生産性を向上させることのできる半導体装置を提供できる。
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
(実施例)
始めに、図3を参照して、本発明の実施例による半導体装置50の構成について説明する。図3は、本発明の実施例による半導体装置の断面図である。なお、図3において、Eは複数の電子部品(本実施例では、個別部品70及び半導体チップ75)が配設される基板51上の電子部品配設領域(以下、「電子部品配設領域E」とする)、H4は基材52の上面52Aを基準にした際のトランスファーモールド樹脂83の高さ(以下、「高さH4」とする)、H5は半導体装置50の高さ(以下、「高さH5」とする)をそれぞれ示している。
半導体装置50は、大略すると基板51と、複数の電子部品である複数の個別部品70及び半導体チップ75と、トランスファーモールド樹脂83と、シールド部材86とを有した構成とされている。基板51は、大略すると基材52と、貫通ビア53と、接続部54,55と、グラウンド端子56と、絶縁層57と、配線61と、ソルダーレジスト63と、はんだボール65とを有した構成とされている。貫通ビア53は、基材52を貫通するように設けられている。貫通ビア53は、接続部54,55と配線61との間を電気的に接続するためのものである。
接続部54,55は、基材52の上面52Aに設けられており、貫通ビア53と電気的に接続されている。接続部54は、ワイヤ81を介して半導体チップ75と電気的に接続されるものである。接続部55は、個別部品70と電気的に接続されるものである。
グラウンド端子56は、グラウンド電位とされた導体である。グラウンド端子56は、複数の個別部品70及び半導体チップ75が配設される基板51上の電子部品配設領域Eよりも内側に位置する基材52上に設けられている。このように、グラウンド端子56を電子部品配設領域Eよりも内側に設けることで、基材52の面積を小さくすることが可能となり、従来の半導体装置10,40よりも半導体装置50を小型化することができる。
また、例えば、半導体チップ75や個別部品70を基板51に実装する際のインデックスマーク(図示せず)やワイヤボンディング用の認識マーク(図示せず)をグラウンド電位とすることで、上記インデックスマークや認識マークをグラウンド端子56として利用することができる。このように、インデックスマークや認識マークをグラウンド端子56として流用することで、基材52上にグラウンド端子56を配設するための領域を別途設けることなく、電子部品配設領域Eよりも内側に位置するようグラウンド端子56を設けることができる。なお、グラウンド端子56は、複数設けても良い。また、グラウンド端子56の大きさは、例えば、0.5mm□とすることができる。
絶縁層57は、接続部54,55間を隔てるように基材52の上面52Aに設けられている。配線61は、接続パッド62を有した構成とされている。接続パッド62は、はんだボール65が接続されるものである。配線61は、基材52の下面52Bに貫通ビア53と接続されるよう設けられている。ソルダーレジスト63は、接続パッド62を露出すると共に、接続パッド62以外の配線61を覆うよう基材52の下面52B側に設けられている。はんだボール65は、接続パッド62と接続されている。はんだボール65は、半導体装置50をマザーボード等の他の基板に接続するための外部接続端子である。
電子部品である個別部品70は、電極71を有した構成とされている。電極71は、個別部品70と接続部55との間を電気的に接続するためのものである。電極71は、はんだペースト73により接続部55と接続されている。個別部品26は、例えば、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ等の基本となる電気的素子であり、1つの機能が1つの部品となっているものである(「ディスクリート部品」ともいう。)。
電子部品である半導体チップ75は、半導体チップ本体76と、電極パッド77とを有した構成とされている。電極パッド77が設けられていない側の半導体チップ本体76は、接着剤79により基材52と接着されている。半導体チップ75は、電極パッド77と接続部54との間を接続する金ワイヤにより基板51と電気的に接続されている。つまり、半導体チップ75は、基板51に対してベアチップ実装されている。
トランスファーモールド樹脂83は、電子部品配設領域Eに配設された半導体チップ75及び個別部品70を覆うと共に、グラウンド端子56を露出させるよう基板51上に設けられている。トランスファーモールド樹脂83には、グラウンド端子56を露出する開口部93が形成されている。開口部93の下端の開口径R1の大きさは、例えば、250μm〜400μmとすることができる。
また、トランスファーモールド樹脂83の上面83Aは平坦な面とされている。このように、トランスファーモールド樹脂83の上面83Aを平坦な面とすることで、シールド部材86をトランスファーモールド樹脂83に接着させる際、シールド部材86をトランスファーモールド樹脂83に押し当てて接着させることができる。これにより、ポッティング樹脂35を用いて半導体チップ31を封止した従来の半導体装置10,40の高さH2,H3よりも半導体装置50の高さH5を小さくすることができ、高さ方向において半導体装置50を小型化することができる。また、他の基板(例えば、マザーボード)に半導体装置50を実装する際、容易に実装することができる。
なお、トランスファーモールド樹脂83は、トランスファーモールド法により形成された樹脂である。トランスファーモールド法は、封止したい部材(本実施例の場合は、複数の個別部品70及び半導体チップ75が配設された基板51)を金型成型機にセットして、温度を上げて流動性を持たせたモールド樹脂に圧力をかけて、金型内に流し込んで(圧送)、金型の形に樹脂を成型する方法である。このようなトランスファーモールド法を用いて形成されたトランスファーモールド樹脂83により、複数の個別部品70及び半導体チップ75の封止を行うことで、ポッティング樹脂を用いて封止した場合と比較して、封止工程に要する時間を短縮して、半導体装置50の生産性を向上させることができる。なお、トランスファーモールド樹脂83には、例えば、エポキシ系樹脂を用いることができる。
シールド部材86は、トランスファーモールド樹脂83の上面83Aと側面83Bとを覆う形状とされている。シールド部材86は、導電性接着剤84によりトランスファーモールド樹脂83に接着されている。シールド部材86の開放側の端部は、基材52の上面52Aに当接されている。導電性接着剤84は、トランスファーモールド樹脂83に形成された開口部93を充填すると共に、トランスファーモールド樹脂83とシールド部材との間を充填するように設けられている。これにより、グラウンド端子56とシールド部材86との間を、導電性接着剤84により電気的に接続することができる。導電性接着剤84には、例えば、Agペーストを用いることができる。また、シールド部材86の材料には、例えば、Cu−Ni−Zn合金を用いることができる。Cu−Ni−Zn合金の混合比は、例えば、Cuを62wt%、Niを14wt%、Znを24wt%とすることができる。
以上、説明したように、グラウンド端子56を複数の個別部品70及び半導体チップ75が配設される基板51上の電子部品配設領域Eよりも内側の基材52上に設け、トランスファーモールド樹脂83で複数の個別部品70及び半導体チップ75を覆うと共に、グラウンド端子56を露出させ、シールド部材86とグラウンド端子56との間を導電性接着剤84で電気的に接続することにより、従来の半導体装置10,40よりも半導体装置50を小型化することができる。また、複数の個別部品70及び半導体チップ75をトランスファーモールド樹脂83で覆うため、従来のポッティング樹脂を用いた場合と比較して、半導体装置50の生産性を向上させることができる。なお、開口部93の形状は、本実施例の形状に限定されない。
図4は、板状のシールド部材を備えた半導体装置の断面図である。なお、図4の半導体装置100において、図3に示した半導体装置50と同一構成部分には同一の符号を付す。図4に示した半導体装置100のように、板状のシールド部材101をトランスファーモールド樹脂83の上面83Aに設け、シールド部材101とグラウンド端子56との間を導電性接着剤84により電気的に接続した場合においても、半導体装置50と同様な効果を得ることができる。
図5は、本実施例の基板が製造される基材の平面図である。なお、図5において、Fは基板51が形成される領域(以下、「基板形成領域F」とする)を示している。図5に示すように、基板51は、複数の基板形成領域Fを有した板状の基材52に形成される。また、同図に示すように、電子部品配設領域Eは、基板形成領域Fよりも内側に位置している。
次に、図6乃至図14を参照して、半導体装置50の製造方法について説明する。図6乃至図13は、本実施例の半導体装置の製造工程を示した図であり、図14は、図9に示した構造体を平面視した図である。なお、図6乃至図14において、図3に示した半導体装置50と同一構成部分には同一の符号を付す。
始めに、図6に示すように、基材52に貫通ビア53を形成し、続いて、基材52の上面52Aの電子部品配設領域E内に接続部54,55とグラウンド端子56とを一度に形成する。次に、基材52の下面52Bに、接続パッド62を備えた配線61を形成し、その後、基材52の上面52Aに絶縁層57と、基材52の下面52B側にソルダーレジスト63とを形成する。
次に、図7に示すように、複数の個別部品70及び半導体チップ75を基板51に接続する。個別部品70の電極71は、はんだペースト73により接続部55と接続される。半導体チップ75は、接着剤79により基材52の上面52Aに接着され、電極パッド77と接続部54とがワイヤ81を介して接続される。
次に、図8に示すように、凸部91を有した金型90を、凸部91がグラウンド端子56と接触するように基材52上に配置させ、トランスファーモールド法により、金型90と基材52との間にトランスファーモールド樹脂83を充填する。凸部91は、トランスファーモールド樹脂83に開口部93を形成するためのものである。凸部91は、グラウンド端子56と対応するよう金型90に形成されている。凸部91の下端部の直径R2は、例えば、250μm〜400μmとすることができる。
また、基材52と対向する金型90の面90Aは、平坦な面とされている。その後、図9及び図14に示すように、金型90を取り外すことで、電子部品配設領域Eに、グラウンド端子56を露出する開口部93を有すると共に、上面83Aが平坦な面とされたトランスファーモールド樹脂83が形成される。開口部93の下端の開口径R1の大きさは、例えば、250μm〜400μmとすることができる(R1=R2)。
次に、図10に示すように、導電性接着剤84を開口部93に充填すると共に、トランスファーモールド樹脂83の上面83Aに設け、シールド部材86をトランスファーモールド樹脂83に押し当てる。これにより、図11に示すように、シールド部材86の開放側の端部が基材52の上面52Aに当接されると共に、導電性接着剤84によりシールド部材86がトランスファーモールド樹脂83に接着される。
続いて、図12に示すように、接続パッド62にはんだボール65が配設される。その後、ダイサーにより、個々の半導体装置50となるように個片化されて、図13に示すような半導体装置50が製造される。
以上説明したように、トランスファーモールド法により、複数の基板形成領域Fに存在する複数の個別部品70及び半導体チップ75を覆うようトランスファーモールド樹脂83を一括して形成するため、ポッティング法を用いた従来の半導体装置10,40と比較して、半導体装置50の生産性を向上させることができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、本発明は、基材52に半導体チップをフリップチップ接続した場合にも適用でき、同様な効果を得ることができる。また、導電性接着剤84は、少なくともグラウンド端子56とシールド部材86,101との間を電気的に接続するように設けられていれば良い。さらに、はんだボール65を備えていない半導体装置にも、本発明は適用できる。
本発明によれば、小型化ができると共に、生産性を向上することのできる半導体装置に適用できる。
シールドケースを備えた従来の半導体装置の断面図(その1)である。 シールドケースを備えた従来の半導体装置の断面図(その2)である。 本発明の実施例による半導体装置の断面図である。 板状のシールド部材を備えた半導体装置の断面図である。 本実施例の基板が製造される基材の平面図である。 本実施例の半導体装置の製造工程を示した図(その1)である。 本実施例の半導体装置の製造工程を示した図(その2)である。 本実施例の半導体装置の製造工程を示した図(その3)である。 本実施例の半導体装置の製造工程を示した図(その4)である。 本実施例の半導体装置の製造工程を示した図(その5)である。 本実施例の半導体装置の製造工程を示した図(その6)である。 本実施例の半導体装置の製造工程を示した図(その7)である。 本実施例の半導体装置の製造工程を示した図(その8)である。 図9に示した構造体を平面視した図である。
符号の説明
10,40,50,100 半導体装置
11,51 基板
12,41,52 基材
13,53 貫通ビア
14,15,54,55 接続部
16,42,56 グラウンド端子
17,57 絶縁層
21,61 配線
22,62 接続パッド
23,63 ソルダーレジスト
24,79 接着剤
25,65 はんだボール
26,70 個別部品
27,37,73 はんだペースト
31,75 半導体チップ
32,76 半導体チップ本体
33,77 電極パッド
34 金ワイヤ
35 ポッティング樹脂
36,44 シールドケース
52A,83A 上面
52B 下面
81 ワイヤ
83 トランスファーモールド樹脂
83B 側面
84 導電性接着剤
86,101 シールド部材
90 金型
90A 面
91 凸部
93 開口部
C 隙間
E 電子部品配設領域
F 基板形成領域
H1〜H5 高さ
R1 開口径
R2 直径

Claims (3)

  1. 基板と、該基板に配設された複数の電子部品と、前記基板に設けられたグラウンド端子と、前記複数の電子部品を覆うトランスファーモールド樹脂と、該トランスファーモールド樹脂を覆うシールド部材と、前記グラウンド端子と前記シールド部材とを接続する導電性接着剤と、を備えた半導体装置であって、
    前記グラウンド端子は、前記複数の電子部品が配設される基板上の電子部品配設領域よりも内側に設けられ
    前記トランスファーモールド樹脂は、前記グラウンド端子露出されている開口部を有し、
    前記導電性接着剤前記開口部内に充填されているとともに、前記トランスファーモールド樹脂の上面と前記シールド部材との間に設けられ、前記グラウンド端子と前記シールド部材とを電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記シールド部材は、前記モールド樹脂の上面及び側面を覆うように配置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. 前記シールド部材は、板状であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
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