JP4797950B2 - Semiconductor device and electronic device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子が搭載された半導体装置と、これを用いた電子機器に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device on which a semiconductor element is mounted and an electronic apparatus using the same.
以下、従来の半導体装置1について図面を用いて説明する。図4は従来の半導体装置1が搭載された従来の携帯機器2の断面図であり、図5は、従来の半導体装置1の裏面図である。
Hereinafter, a conventional semiconductor device 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional
まずは半導体装置1について説明する。図4、図5において、中継基板3は厚みが0.3mmの基板であり、その上面には半導体素子4が接続固定されている。この半導体素子4の下面側には、半導体素子4の外周に沿って、非常に狭い間隔でバンプ5(半導体端子の一例として用いた)が形成されている。そして中継基板3の上面には、バンプ5に対応する位置に導体パッド6が設けられる。ここで、バンプ5と導体パッド6とは圧接により電気的に接続されている。そして中継基板3と半導体素子4は樹脂7によって固定され、バンプ5と導体パッド6との間の接続が維持される。なお中継基板3の下面には、接続端子8が形成される。
First, the semiconductor device 1 will be described. 4 and 5, the
図6は、半導体素子4を中継基板3へ接続する工程における半導体装置1の断面図である。図6に示すように、半導体素子4が中継基板3に搭載された状態でプレート13間に挟まれて加圧保持され、この加圧状態のままで樹脂7が半導体素子4と中継基板3との間に注入、固定されることにより完成する。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1 in the process of connecting the semiconductor element 4 to the
次に携帯機器2について、図4を用いて説明する。半導体装置1が搭載されるマザー基板9の上面には、接続端子8と対応する位置に接続ランド10が形成されている。そしてマザー基板9に半導体装置1が搭載され、接続端子8と接続ランド10とがはんだ11によって接続されて携帯機器2(電子機器の一例として用いた)が完成する。
Next, the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、樹脂7を注入する工程において、接続端子8が形成されていない場所では、プレート13と中継基板3との間に隙間12が生じる。そして図6に示すように、導体パッド6の裏面側に隙間12が形成されていると、厚みが薄い中継基板3が隙間12方向へ反ることとなる。これにより、バンプ5と導体パッド6との間での接触圧が不安定となり、最悪接触しない場合も発生するという課題を有している。
However, in the step of injecting the resin 7, a
そこで本発明は、この問題を解決したもので、半導体素子4と中継基板3とを安定して接続することができる半導体装置を得るものである。
Accordingly, the present invention solves this problem and provides a semiconductor device that can stably connect the semiconductor element 4 and the
この目的を達成するために本発明の半導体装置は、中継基板の一方の面に半導体素子がフリップチップ実装された半導体装置において、前記中継基板の一方の面には導体パッドを設けるとともに、前記中継基板の他方の面には前記導体パッドのそれぞれに接続された接続端子を設け、前記半導体素子には前記導体パッドのそれぞれに対応するように設けられた半導体端子を備え、前記中継基板の他方の面において前記導体パッドと対応する位置に、補強導体が設けられこの補強導体には半田接続の為に絶縁膜を設けないものである。これにより所期の目的を達成できる。 In order to achieve this object, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is flip-chip mounted on one surface of a relay substrate, and a conductor pad is provided on one surface of the relay substrate, and the relay device A connection terminal connected to each of the conductor pads is provided on the other surface of the substrate, and the semiconductor element includes a semiconductor terminal provided so as to correspond to each of the conductor pads, and the other surface of the relay substrate is provided. A reinforcing conductor is provided at a position corresponding to the conductor pad on the surface, and an insulating film is not provided on the reinforcing conductor for solder connection . This achieves the intended purpose.
以上のように本発明によれば、中継基板の一方の面に半導体素子がフリップチップ実装された半導体装置において、前記中継基板の一方の面には導体パッドを設けるとともに、前記中継基板の他方の面には前記導体パッドのそれぞれに接続された接続端子を設け、前記半導体素子には前記導体パッドのそれぞれに対応するように設けられた半導体端子を備え、前記中継基板の他方の面において、前記導体パッドと対応する位置には、補強導体が設けられこの補強導体には半田接続の為に絶縁膜を設けない半導体装置である。 As described above, according to the present invention, in the semiconductor device in which the semiconductor element is flip-chip mounted on one surface of the relay substrate, the conductor pad is provided on one surface of the relay substrate and the other surface of the relay substrate is provided. The surface is provided with a connection terminal connected to each of the conductor pads, the semiconductor element is provided with a semiconductor terminal provided to correspond to each of the conductor pads, and on the other surface of the relay substrate, In the semiconductor device, a reinforcing conductor is provided at a position corresponding to the conductor pad, and an insulating film is not provided on the reinforcing conductor for solder connection .
これにより、導体パッドの裏側に補強導体が設けられるので、加圧工程において半導体端子に対応する位置で中継基板とプレートとの間に隙間が生じない。従って、中継基板に反りが生じ難くなり、半導体端子と導体パッドとが確りと圧接されるので、半導体素子と中継基板とが安定して接続できるという効果がある。 Thereby, since the reinforcing conductor is provided on the back side of the conductor pad, no gap is generated between the relay substrate and the plate at the position corresponding to the semiconductor terminal in the pressurizing step. Therefore, it is difficult for the relay substrate to be warped, and the semiconductor terminal and the conductor pad are securely pressed against each other, so that there is an effect that the semiconductor element and the relay substrate can be stably connected.
(実施の形態1)
以下、本実施の形態の携帯機器21について、図面を用いて説明する。図1は本実施の形態における携帯機器21の要部断面図であり、図2は同、半導体装置20の下面図である。なお図1、図2において図4、図5と同じものには同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the
図1、図2において、半導体素子4の下面側には、半導体素子4の外周に沿って多くの金属製のバンプ5(半導体端子の一例として用いた)がロの字形状に配置されている。なおこれらバンプ5の間隔は非常に狭い間隔であり、本実施の形態では約0.1mmの間隔で配置されている。
1 and 2, many metal bumps 5 (used as an example of a semiconductor terminal) are arranged in a square shape along the outer periphery of the semiconductor element 4 on the lower surface side of the semiconductor element 4. . The intervals between the
このような狭いピッチのバンプ5の半導体素子4をはんだ付けなどによって直接マザー基板23へはんだ付け接続することは、非常に困難である。そこで、半導体素子4は中継基板22を介してマザー基板23に接続される。なお、本実施の形態の中継基板22は厚みが0.2mmの多層基板を用いている。
It is very difficult to solder and connect the semiconductor elements 4 of the
そのために、中継基板22の上面には、バンプ5に対応する位置に導体パッド24が設けられる。そしてこの中継基板22の下面には、導体パッド24とスルーホールを介して接続された接続端子25が形成されている。この接続端子25は、マザー基板23へはんだ11によって接続が可能な広いピッチで配置されている。本実施の形態では接続端子25間のピッチは、0.4mmとし、接続端子25の形状は一辺が0.2mmの正方形としている。
For this purpose,
ここで半導体素子4は、フェイスダウンにて中継基板22にフリップチップ実装される。本実施の形態において半導体素子4の実装は、いわゆるNCP(非導電性ペースト)による実装を用いている。具体的には、バンプ5と導体パッド24とは圧接されることによって、電気的に導通するものである。そして、中継基板22と半導体素子4は非導電性の樹脂7によって固定されることで、バンプ5と導体パッド24との間の接続が維持される。なお本実施の形態においては、NCP実装を用いたが、これはACP(異方性導電ペースト)やACF(異方性導電フィルム)を用いた実装としても良い。
Here, the semiconductor element 4 is flip-chip mounted on the
中継基板22の下面において、導体パッド24と対応する位置には、補強導体26が形成されている。なお中継基板22の裏面側には絶縁膜は形成せず、接続端子25や補強導体26には金メッキが施されている。本実施の形態において補強導体26同士は、補強導体26と等しい幅で連結されている。これによって、補強導体26はロの字型となるので、中継基板22自体の強度を大きくできる。
A
さらにロの字型に補強導体26を形成することによって、接続端子25は補強導体26に囲まれた領域と、補強導体26の外側とにそれぞれ配置されることとなる。そして、この補強導体26を半導体装置20のグランド端子として用いることで、例えば補強導体26に囲まれた接続端子25aと、補強導体26の外側の接続端子25b、25cとはグランドを跨いで配置される。また接続端子25bと接続端子25cは少なくとも2本の補強導体26を跨いで配置される。従って、接続端子25aと接続端子25bあるいは接続端子25cとの間や、接続端子25bと接続端子25cとの間で信号同士が干渉し難くなる。
Further, by forming the
なお本実施の形態ではすべての補強導体26を連結することで、ロの字型としたが、これは分離すべき接続端子25の配置によって、例えばL型やH型あるいはI字型に連結しても良い。
In this embodiment, all the
次に携帯機器21について説明する。半導体装置20が搭載されるマザー基板23の上面には、接続端子25と対応する位置に接続ランド10が形成されている。さらに、補強導体26に対応する位置に接続ランド27が形成されている。ここで、接続ランド27は、マザー基板23のグランドと接続されている。そしてマザー基板23の上面に半導体装置20が搭載され、接続端子25と接続ランド10ならびに、補強導体26と接続ランド27とがそれぞれはんだ11によって接続されて携帯機器21(電子機器の一例として用いた)が完成する。
Next, the
これによって、接続端子25aはグランドに囲まれることとなるので、確りとシールドできる。また、接続端子25aと接続端子25bとの間や、接続端子25aと接続端子25cとの間にもグランドが介在することとなるので、これらの接続端子25同士でアイソレーションを取れる(高周波的に分離できる)。従ってそれらの接続端子25同士で信号が干渉を起こし難くできる。
As a result, the
さらに、補強導体26は接続ランド27とはんだ11で接続されるので、半導体素子4はマザー基板23へ確りと固定される。従って、落下などによる衝撃力や曲げに対し、半導体装置20がマザー基板23から外れたりし難くなる。また、落下や曲げなどの力に対し、中継基板22の変形も小さくできるので、半導体素子4と中継基板22間の接続信頼性を高くできる。
Further, since the reinforcing
次に、本実施の形態における半導体装置20の製造方法を説明する。半導体素子4は中継基板22の所定の位置に搭載される。この状態にて、図6と同様にプレート13間に挟まれて図示矢印方向に加圧保持される。この加圧によりバンプ5と導体パッド24とが圧接される。そしてこの加圧状態で半導体素子4と中継基板22との間の隙間12へ樹脂7が注入され、加熱によって樹脂7を硬化する。このようにすることにより、半導体素子4が中継基板22上に固定され、半導体装置20が完成する。つまりバンプ5が導体パッド24へ圧接された状態のままで、半導体素子4が中継基板22へ固定されるので、半導体素子4と中継基板22との間の電気的接続が維持できる。
Next, a method for manufacturing the
以上の構成によって、中継基板22の導体パッド24と対応する位置に補強導体26を設けているので、加圧工程においてバンプ5に対応する位置で中継基板22とプレート13(図6に示す)との間に隙間が生じない。従って、中継基板22の厚みが薄くても、中継基板22に反りが生じ難くなる。これにより、導体パッド24に対しバンプ5が確りと圧接されるので、半導体素子4と中継基板22とを安定して接続することができる。さらに、中継基板22の厚みを薄くできるので、高さの低い半導体装置20を実現できる。
With the above configuration, since the reinforcing
なお、本実施の形態では中継基板22の下面側は絶縁膜を形成していない。これは、絶縁膜により中継基板22の裏面に凹凸を生じないようにするためである。これにより、プレート13は補強導体26に密着するので、加圧中に中継基板22に反りが生じ難い。
In the present embodiment, an insulating film is not formed on the lower surface side of the
ここで、携帯機器21はテレビ放送用のチューナ31を内蔵した携帯電話であり、本実施の形態では、このチューナ31を構成する高周波回路の一部が半導体素子4上に形成されている。図3は、本実施の形態におけるチューナの回路ブロック図である。なお図3において、図1や図2と同じものは同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。
Here, the
図3において、アンテナ32には、約50〜900MHzの高周波信号が入力される。このアンテナ32に入力された高周波信号は、チューナ31の入力端子31aを介してバンドパスフィルタ33へ供給される。バンドパスフィルタ33の出力は、半導体装置20の入力端子である接続端子25bへ接続される。増幅器34は半導体素子4上で形成される。従ってバンドパスフィルタ33の出力は、中継基板22を介して増幅器34へ供給されることとなる。
In FIG. 3, a high frequency signal of about 50 to 900 MHz is input to the
混合器35の一方の入力には増幅器34の出力が供給され、他方の入力には局部発振器36の出力が供給される。そして混合器35の出力は、半導体装置20の出力端子である接続端子25cを介して、マザー基板上に構成されたバンドパスフィルタ37へ供給され、このバンドパスフィルタ37で不要な成分の信号が除去されてチューナ31の出力端子31bより出力される。
The output of the amplifier 34 is supplied to one input of the
ここで、局部発振器36にはPLL回路38がループ接続されており、このPLL回路38は半導体装置20の接続端子25aと接続される。PLL回路38は、この接続端子25aを介して、マザー基板23上に設けられたCPUからチャンネルデータを入力する。
Here, a
なお、本実施の形態では、増幅器34、混合器35、局部発振器36とPLL回路38とを含む高周波回路が半導体素子4上に形成されている。そしてこのように構成された半導体素子4でテレビ放送を良好に受信しようとする場合、増幅器34への入力信号と混合器35の出力信号や、PLL回路38へ入力されるチャンネルデータ信号と増幅器34への入力信号あるいは混合器35の出力信号とは十分にアイソレーションが取れていることが必要である。ここで一般に半導体素子4単体では、これらのアイソレーションが取れるように設計される。そこでこのような半導体素子4を中継基板22へ実装した場合には、その中継基板22においても各信号のアイソレーションを確保できるようにしておくことが重要となる。
In the present embodiment, a high frequency circuit including an amplifier 34, a
そこで、本実施の形態では、半導体装置20の補強導体26をグランド端子とし、マザー基板23のグランドと接続された接続ランド27とを接続する。これにより、接続端子25aと接続端子25bとの間、接続端子25aと接続端子25c、さらに接続端子25bと接続端子25cの間はそれぞれにアイソレーションを確保することができる。
Therefore, in the present embodiment, the reinforcing
従って、PLL回路38に対しCPUからのバスラインを経由して進入するCPUのクロック信号などによる妨害の影響を受け難くできる。また増幅器34へ入力される信号に対し、混合器35の出力信号が飛び込み難くなる。
Therefore, the
本発明にかかる半導体装置は、薄い厚みの中継基板を用いることができるという効果を有し、特に薄型化が要求されるような機器等に用いると有用である。 The semiconductor device according to the present invention has an effect that a relay substrate having a small thickness can be used, and is particularly useful when used in a device or the like that is required to be thin.
4 半導体素子
5 バンプ
20 半導体装置
22 中継基板
24 導体パッド
25 接続端子
26 補強導体
4
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