JP4594419B2 - 半導体装置及び半導体装置の接続確認方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の接続確認方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の接続確認方法に関し、特にランドと当該ランドに接続された接続端子との接続を確認することができる半導体装置及び半導体装置の接続確認方法に関する。
積層パッケージ構造（ＰＯＰ：Package on Package）における下段のパッケージ基板の上面には、図４に示すように、第１のランド２１０が形成されている。第１のランド２１０には、上段に配置されるメモリ等のＭＣＰ（Multi Chip Package）４の下面に形成された半田ボール４０が接続される（図１）。第１のランド２１０は、接続配線２１２を介してパッケージ基板２の下面に形成された第２のランド２１１と接続されている。第２のランド２１１には、半田ボール２１３が接続されている。このとき、上段に配置されるＭＣＰ４と良好な電気的接続が確保できるように、第２のランド２１１と半田ボール２１３との接続は重要である。
ところで、半導体装置の出荷メーカーは、例えばパッケージ基板を購入してきて、当該パッケージ基板に、半導体チップや半田ボールなどを形成して半導体装置として出荷する。半導体装置の出荷メーカーは、当該第２のランドと半田ボールとの接続を保証することが要求される。
そのため、半導体装置の出荷メーカーは、第２のランド２１１と半田ボール２１３との接続確認を実施する。ちなみに、パッケージ基板２の下面には、半導体チップ３との接続のため、当該半導体チップ３と接続配線２０２を介して接続された半田ボール２０３も形成されている。この半田ボール２０３と半導体チップ３との電気的接続は、当該半導体チップ３を介して確認することができる。
半導体チップ３に接続されていない半田ボール２１３は、例えば図４に示すように接続確認を実施する。すなわち、接続確認装置１００は上側ソケット１１０及び下側ソケット１２０を備える。上側ソケット１１０は測定ピン１１１を備える。下側ソケット１２０も測定ピン１２１を備える。このような接続確認装置１００を用い、上側ソケット１１０と下側ソケット１２０との間に半導体装置ａを挿入して、上側ソケット１１０の測定ピン１１１と半導体装置ａの第１のランド２１０、及び下側ソケット１２０の測定ピン１２１と半導体装置ａの半田ボール２１３との位置合わせを行う。そして、上側ソケット１１０と下側ソケット１２０とで半導体装置ａを挟み込み、上側ソケット１１０の測定ピン１１１を半導体装置ａの第１のランド２１０に、下側ソケット１２０の測定ピン１２１を半田ボール２１３に同時に接触させる。上下一方の測定ピン１１１又は１２１に電圧又は電流を印加して、第１のランド２１０と半田ボール２１３との間の抵抗値を計測する。当該抵抗値が、所定の閾値より小さいと、第１のランド２１０と半田ボール２１３との間が良好に接続されていることが確認できる。一方、当該抵抗値が、所定の閾値以上であると、第１のランド２１０と半田ボール２１３との間が接続不良であることが確認できる。このように、第１のランド２１０と半田ボール２１３との接続が確認できると、第２のランド２１１と半田ボール２１３との接続を保証できる。
ちなみに、特許文献１には、ＰＯＰにおける接続良否判定方法が開示されている。
特開２００８−２３２７６９号公報
図４に示す構成の半導体装置ａは、第２のランド２１１と半田ボール２１３との接続を確認する際に、次のような課題を有する。
すなわち、上側ソケット１１０の測定ピン１１１と半導体装置ａの第１のランド２１０との位置合わせ、及び下側ソケット１２０の測定ピン１２１と半導体装置ａの半田ボール２１３との位置合わせを行う必要がある。このとき、図５に示すように、上側ソケット１１０の位置合わせの精度を欠くと、当該パッケージ基板２における第１のランド２１０の周辺領域を損傷させる虞がある。
また、各測定ピンとの電気的接続がうまく取れないなど何らかの理由により複数回の測定を行う場合、第１のランド２１０に複数回、測定ピン１１１の先端部が接触して、当該第１のランド２１０が損傷する虞がある。
本発明に係る半導体装置は、パッケージ基板と、前記パッケージ基板に搭載された半導体チップと、前記パッケージ基板の第１の主面に形成された第１のランドと、前記パッケージ基板の第２の主面に形成された第２のランドと、前記第２のランドに接続され、前記半導体チップを介して前記第２のランドとの接続が確認できない第１の接続端子と、前記第１のランドと前記第２のランドとを接続する接続配線と、前記パッケージ基板の第２の主面に形成された第２の接続端子と、前記接続配線と前記第２の接続端子とを接続する分岐配線と、を備える。当該半導体装置は、第１の半田ボールと第２の半田ボールとがパッケージ基板の同一面に形成されている。そのため、パッケージ基板の下面に形成された第１の半田ボール及び第２の半田ボールに、接続確認装置の下側ソケットの測定ピンを接触させるだけで良い。つまり、従来のように、上側ソケットの測定ピンとパッケージ基板の上面のランドとの位置合わせ工程を省略することができる。よって、パッケージ基板の上面の第１のランドが損傷したり、当該第１のランドの周辺が損傷したりすることがなく、第２のランドと第１の半田ボールとの接続確認を半導体装置が健全な状態で実施できる。
本発明に係る半導体装置の接続確認方法は、パッケージ基板と、前記パッケージ基板に搭載された半導体チップと、前記パッケージ基板の第１の主面に形成された第１のランドと、前記パッケージ基板の第２の主面に形成された第２のランドと、前記第２のランドに接続され、前記半導体チップを介して前記第２のランドとの接続が確認できない第１の接続端子と、前記第１のランドと前記第２のランドとを接続する接続配線と、前記パッケージ基板の第２の主面に形成された第２の接続端子と、前記接続配線と前記第２の接続端子とを接続する分岐配線と、を備えた半導体装置を構成し、前記第１の接続端子又は前記第２の接続端子の一方に電圧又は電流を印加し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間の抵抗値を計測する。当該半導体装置の接続確認方法は、半導体装置の第１の半田ボールと第２の半田ボールとをパッケージ基板の同一面に形成する。そのため、パッケージ基板の下面に形成された第１の半田ボール及び第２の半田ボールに、接続確認装置の下側ソケットの測定ピンを接触させるだけで良い。つまり、従来のように、上側ソケットの測定ピンとパッケージ基板の上面のランドとの位置合わせ工程を省略することができる。よって、パッケージ基板の上面の第１のランドが損傷したり、当該第１のランドの周辺が損傷したりすることがなく、第２のランドと第１の半田ボールとの接続確認を半導体装置が健全な状態で実施できる。
本発明によれば、半導体チップを介して接続確認ができない、半導体装置の接続端子とランドとの接続確認を健全な状態で実施できる。
本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
本実施形態の半導体装置１は、図１に示すように、パッケージ基板２、半導体チップ３を備えている。この半導体装置１の上段には、ＭＣＰ４が搭載される。
半導体装置１は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型である。パッケージ基板２の第１の主面（上面）における半導体チップ３が搭載される領域には、チップ接続用ランド２００が形成されている。チップ接続用ランド２００には、当該半導体チップ３の下面に形成された半田ボール３０が接続されている。パッケージ基板２の第２の主面（下面）には、当該チップ接続用ランド２００に対応するランド２０１が形成されている。チップ接続用ランド２００とランド２０１とは、接続配線２０２を介して接続されている。ランド２０１には、接続端子である半田ボール２０３が接続されている。
パッケージ基板２の上面における周縁には、第１のランド２１０が形成されている。第１のランド２１０には、ＭＣＰ４の下面に形成された半田ボール４０が接続される。パッケージ基板２の下面における周縁にも、第１のランド２１０と対応する第２のランド２１１が形成されている。第１のランド２１０と第２のランド２１１とは、接続配線２１２を介して接続されている。第２のランド２１１には、第１の接続端子として半田ボール（第１の半田ボール）２１３が接続されている。ちなみに、図２は、パッケージ基板２の下面における第１の半田ボール２１３及び第２の半田ボール２２２の配置を示した模式図である。図２では、半田ボール２０３は省略されている。
第１の半田ボール２１３は、半導体チップ３を介して当該第２のランド２１１との接続が確認できない構成とされている。すなわち、第１の半田ボール２１３は、半導体チップ３に接続されていない。言い換えると、第１の半田ボール２１３は、半導体チップ３との間で電気的なパスが形成されていない。但し、図１において、内側に配置された第１の半田ボール２１３ａは、半導体チップ３に接続されているので、当該半導体チップ３を介して接続確認が実施できる。
パッケージ基板２の下面には、第３のランド２２０が形成されている。第３のランド２２０は、接続配線２１２と分岐配線２２１を介して接続されている。第３のランド２２０には、第２の接続端子として半田ボール（第２の半田ボール）２２２が接続されている。すなわち、第２の半田ボール２２２は、分岐配線２２１を介して接続配線２１２と接続されている。
半導体チップ３は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のロジック回路である。但し、半導体チップ３は、ロジック回路に限定されない。半導体チップ３は、パッケージ基板２の上面にフリップチップ接続されている。半導体チップ３の下面の半田ボール３０は、パッケージ基板２のチップ接続用ランド２００と接続されている。半導体チップ３は、樹脂封止材５によって封止されている。
このような構成の半導体装置１を用いて、第１の半田ボール２１３と第２の半田ボール２２２との間の抵抗値が、所定の閾値より小さいか否かを判断する。すなわち、第１の半田ボール２１３又は第２の半田ボール２２２の一方に電圧又は電流を印加して、第１の半田ボール２１３と第２の半田ボール２２２との間の抵抗値を計測する。当該抵抗値が、所定の閾値より小さいと、第１の半田ボール２１３と第２の半田ボール２２２との間が良好に接続されていることが確認できる。一方、当該抵抗値が、所定の閾値以上であると、第１の半田ボール２１３と第２の半田ボール２２２との間が接続不良であることが確認できる。このように、第１の半田ボール２１３と第２の半田ボール２２２との接続が確認できると、第２のランド２１１と第１の半田ボール２１３との接続を保証することができる。なお、所定の閾値としては、第１の半田ボール２１３と第２の半田ボール２２２との接続状態が保証できる抵抗値が設定される。
このとき、従来の接続確認装置と同様に接続確認装置１００の上側ソケット１１０と下側ソケット１２０とで半導体装置１を挟み込んで第２のランド２１１と第１の半田ボール２１３との接続確認を実施する。半導体装置１は、第１の半田ボール２１３と第２の半田ボール２２２とがパッケージ基板２の同一面に形成されている。そのため、パッケージ基板２の下面に形成された第１の半田ボール２１３及び第２の半田ボール２２２に、下側ソケット１２０の測定ピン１２１を接触させるだけで良い。つまり、従来のように、上側ソケット１１０の測定ピンとパッケージ基板の上面のランドとの位置合わせ工程を省略することができる。よって、パッケージ基板２の上面の第１のランド２１０が損傷したり、当該第１のランド２１０の周辺が損傷したりすることがなく、第２のランド２１１と第１の半田ボール２１３との接続確認を半導体装置１が健全な状態で実施できる。しかも、下側ソケット１２０のみ位置合わせすれば良いので、第２のランド２１１と第１の半田ボール２１３との接続確認を簡単に実施でき、半導体装置の歩留まり及び生産性が向上する。また、接続確認装置１００の上側ソケット１１０の測定ピンを省略することができるので、第２のランド２１１と第１の半田ボール２１３との接続確認を安価な接続確認装置により実施できる。
なお、図２においては、第２の半田ボール２２２を第１の半田ボール２１３の外方位置に配置しているが、この限りでない。すなわち、図３に示すように、第２の半田ボール２２２は、例えば第１の半田ボール２１３（ａ）が形成される領域Ｒ１とＲ２との間の空き領域に形成しても良い。要するに、第２の半田ボール２２２は、パッケージ基板２の第１の半田ボール２１３の形成面における空き領域に形成されていれば良い。このような構成により、半導体装置１の平面積を大型化することがなく、第２のランド２１１と第１の半田ボール２１３との接続確認を実施できる。
また、第２の半田ボール２２２は、図２に示すように、パッケージ基板２の平面中央を通り、直交する二軸Ｘ、Ｙで区画された同一象限Ｑ内に第１の半田ボール２１３と共に配置されていることが好ましい。
本実施形態では、接続確認用の第３のランド２２０、分岐配線２２１及び第２の半田ボール２２２の組み合わせが、一組のみ形成されているが、個数は特に限定されず、全ての第１の半田ボール２１３に対応するように当該接続確認用の組み合わせを形成しても良く、特定の第１の半田ボール２１３に対応するように当該接続確認用の組み合わせを形成しても良い。要するに、半導体装置１において、少なくとも一組の当該接続確認用の組み合わせを備えていれば良い。
本実施形態では、第１及び第２の接続端子として半田ボールを採用したが、通例のＬＳＩパッケージ基板に採用される接続端子を好適に採用することができる。
本実施形態では、半導体チップ３をパッケージ基板２の上面に搭載したが、この限りでない。半導体チップ３をパッケージ基板２の内部に搭載しても良い。また、半導体チップ３をパッケージ基板２の下面に搭載しても良い。
本実施形態では、パッケージ基板２の第１の主面を上面とし、第２の主面を下面としたが、逆の構成でも良い。
以上、本発明に係る半導体装置及び半導体装置の接続確認方法の実施形態を説明したが、上述した実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
本発明に係る実施形態の半導体装置を概略的に示す断面図である。 第１の半田ボールと第２の半田ボールとの配置関係を概略的に示す図である。 異なる第１の半田ボールと第２の半田ボールとの配置関係を概略的に示す図である。 関連する半導体装置の接続確認方法を概略的に示す図である。 接続確認装置の測定ピンがランドからずれた様子を概略的に示す図である。
符号の説明
１ 半導体装置
２ パッケージ基板
３ 半導体チップ
５ 樹脂封止材
３０ 半田ボール
４０ 半田ボール
１００ 接続確認装置
１１０ 上側ソケット、１１１ 測定ピン
１２０ 下側ソケット、１２１ 測定ピン
２００ チップ接続用ランド
２０１ ランド
２０２ 接続配線
２０３ 半田ボール
２１０ 第１のランド
２１１ 第２のランド
２１２ 接続配線
２１３（ａ） 半田ボール（第１の接続端子）
２２０ 第３のランド
２２１ 分岐配線
２２２ 半田ボール（第２の接続端子）
Ｑ 象限
Ｘ、Ｙ 直交する二軸

Claims (8)

  1. パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板に搭載された半導体チップと、
    前記パッケージ基板の第１の主面に形成された第１のランドと、
    前記パッケージ基板の第２の主面に形成された第２のランドと、
    前記第２のランドに接続され、前記半導体チップを介して前記第２のランドとの接続が確認できない第１の接続端子と、
    前記第１のランドと前記第２のランドとを接続する接続配線と、
    前記パッケージ基板の第２の主面に形成された第２の接続端子と、
    前記接続配線と前記第２の接続端子とを接続する分岐配線と、
    を備えた半導体装置。
  2. 前記第１及び第２の接続端子は半田ボールであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記第２の接続端子は、前記パッケージ基板の空き領域に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
  4. 前記第２の接続端子は、前記第１の接続端子と同一象限内に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
  5. 前記半導体チップは、前記パッケージ基板の第１の主面に搭載されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  6. 前記半導体チップは、前記パッケージ基板の内部に搭載されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  7. 前記半導体チップは、前記パッケージ基板の第２の主面に搭載されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  8. パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板に搭載された半導体チップと、
    前記パッケージ基板の第１の主面に形成された第１のランドと、
    前記パッケージ基板の第２の主面に形成された第２のランドと、
    前記第２のランドに接続され、前記半導体チップを介して前記第２のランドとの接続が確認できない第１の接続端子と、
    前記第１のランドと前記第２のランドとを接続する接続配線と、
    前記パッケージ基板の第２の主面に形成された第２の接続端子と、
    前記接続配線と前記第２の接続端子とを接続する分岐配線と、
    を備えた半導体装置を構成し、
    前記第１の接続端子又は前記第２の接続端子の一方に電圧又は電流を印加し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間の抵抗値を計測する半導体装置の接続確認方法。
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