JP4830609B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造の半導体装置に関するものである。

従来、平面四角形の基板上に実装された半導体チップを封止部材で封止してなるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造の半導体装置において、例えばリフローはんだ付け時に、ピーク温度付近でチップ実装側を凸にして反り、半導体チップ実装面の裏面に配置された基板周辺部位の導電性ボールが潰れて、ブリッジ等が生じるという問題がある。これは、基板の平面方向において、封止部材の線膨張係数が基板を構成する基材の線膨張係数よりも大きいことが主要因である。

これに対し、特許文献１には、基板の半導体チップ実装面とその裏面（導電性ボール配置面）において、配線用導体パターンの配置領域以外の領域に、ダミー用導体パターンを配置することで、反りを低減する構造が提案されている。
特開２００４−１７２６４７号公報

特許文献１においては、特許文献１の例えば図１１，１２に示されるように、導電性ボールの配置領域を含む基板全面にダミー用導体パターンを配置している。ダミー用導体パターンは適当な箇所で分割されているものの、基板を構成する基材（例えばガラス・エポキシ樹脂）とソルダレジストとの接触面積が小さく、ソルダレジストの剥離を生じる恐れがある。また、基板全面に配置されたダミー用導体パターンの出来映えを外観検査するのは困難である。

また、本発明者が確認したところ、基板の端部近傍の周辺領域の反り量は、基板の４隅部位が特に大きいことが明らかとなった。これに対し、特許文献１の例えば図９，１０においては、基板の４隅部位にダミー用導体パターンが配置されていない。

本発明は上記問題点に鑑み、反りを低減し、ソルダレジストの接続信頼性を向上す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。

上記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、基材に導体パターンを配置してなる平面四角形の基板と、基板の一面に実装された半導体チップと、基板の半導体チップ実装面の裏面において、少なくとも基板の端部近傍に端部に沿って配置された外部接続用端子としての複数の導電性ボールと、基板の、半導体チップ実装面上に配置され、基板に実装された半導体チップを封止する封止部材と、を含む半導体装置であって、基板の厚さ方向における、導電性ボールの配置領域に対応する領域内において、外周角部を含む４つの局所部位のみに、電気的な接続機能を提供しない補強用導体パターンがそれぞれ配置され、導電性ボールは、基板の裏面に配置された導体パターンの接続部位に接続されており、該接続部位には、接続部位の表面にメッキ層を形成するためのメッキ用導体パターンが接続され、補強用導体パターンは、ベタパターンであり、基板の裏面において、少なくとも１つの接続部位を取り囲むとともに当該接続部位に接続されたメッキ用導体パターンを取り囲むように配置されていることを特徴とする。なお、電気的な接続機能を提供しないとは、半導体チップと導電性ボールの少なくとも一方と電気的に接続しない（換言すれば、半導体チップと導電性ボールとの間を電気的に接続しない）ことであり、電気的な接続機能を提供するとは、半導体チップと導電性ボールとの間を電気的に接続することである。

このように本発明においては、半導体装置の反り量が大きい基板の４隅部位である、外周角部を含む４つの局所部位に、基板の剛性を高めることを目的とする電気的な接続機能を提供しない補強用導体パターンを配置している。したがって、局所的に補強用導体パターンを配置する構成でありながら、半導体装置の反りを効果的に低減することができる。また、補強用導体パターンを、導電性ボールの配置領域に対応する領域内において、外周角部を含む４つの局所部位のみに配置しているので、ソルダレジストの接続信頼性を向上することができる。さらには、基板の裏面において、導電性ボールとの接続部位に接続されたメッキ用導体パターンを、該メッキ用導体パターンが接続された接続部位とともに取り囲むように、補強用導体パターンがベタパターンとして配置される。したがって、１つの補強用導体パターンの面積を稼いで、反りをより低減することができる。

この場合、請求項２に記載のように、補強用導体パターンに取り囲まれた接続部位が、電気的な接続機能を提供しない構成（半導体チップと電気的に接続されない構成）としても良い。これにより、補強用導体パターンに取り囲まれた接続部位と電気的な接続機能を提供する（半導体チップと電気的に接続される）接続部位との間に仮にブリッジが生じたとしても、半導体装置として、動作上問題のない構成とすることができる。

また、請求項３に記載のように、補強用導体パターンは、複数の接続部位を取り囲むように配置され、全ての接続部位は、互いに接続されるとともに、補強用導体パターンに接続されると良い。これにより、１つの補強用導体パターンの面積を稼ぐことができるので、反りをより低減することができる。また、補強用導体パターンが定電位に固定されている場合には、電気的な接続機能を提供しない接続部位の、電気的な問題（電荷チャージ）を解消することができる。なお、請求項４に記載のように、複数の接続部位を一筆書き接続とするか、請求項５に記載のように、複数の接続部位をスター状接続（１つの接続部位と残りの接続部位とをそれぞれ繋ぐ）とすると、接続部位を繋ぐ導体パターンによって、補強用導体パターンが分断されず、１つの補強用導体パターンの面積を稼ぐことができる。

なお、外周角部を含む４つの局所部位のみに補強用導体パターンを配置しているので、補強用導体パターンの電位を定電位に固定しなくとも（すなわち浮遊電位でも）、導電性ボールの配置領域に対応する領域内全面に補強用導体パターンを配置する構成に比べて、隣接配置された電気的な接続機能を提供する導体パターンに、クロストークや電荷チャージ等の電気的な問題が生じにくい。また、電気的な問題が生じないように導体パターンの配置を考慮することができる。クロストークとは、電気的な接続機能を提供する導体パターン間に電位固定されない補強用導体パターンが配置された状態で、それぞれの導体パターンと補強用導体パターンとの間でＡＣ結合することで生じるＡＣクロストークである。また、電荷チャージとは、電位固定されない補強用導体パターンが何らかの要因により帯電（電荷チャージ）することであり、このとき、高電圧にチャージアップし、隣接配置された電気的な接続機能を提供する導体パターンに高電圧短時間パルス（静電気）として流れ、破壊することもある。しかしながら、請求項６に記載のように、補強用導体パターンは、定電位に固定されていることが好ましい。これにより、電気的な問題を解消することができる。具体的には、グランド（ＧＮＤ）電位や電源電位に固定すれば良い。また、請求項１に記載の発明において、補強用導体パターンは、導電性ボールの配置領域に対応する領域内であって、外周角部を含む４つの局所部位であれば、基板の厚さ方向における配置（どの層に配置されるか）は特に限定されるものではない。４つの局所部位がそれぞれ異なる層に配置されても良い。一般的に、基板の裏面は半導体チップ実装面に比べて導体パターンの密度が低いので、請求項７に記載のように、補強用導体パターンが、基板の裏面において、４つの局所部位にそれぞれ配置された構成とすると良い。各補強用導体パターンがほぼ同一構成の場合、基板の同一平面に４つの補強用導体パターンを配置することで、反りを均一に低減することができる。

また、請求項７に記載の発明において、請求項８に記載のように、基板が、基材に導体パターンを多層に配置してなる多層基板の場合、補強用導体パターンを、裏面とは異なる層にも配置すると良い。このように、同一の局所部位において、補強用導体パターンを多層に配置すると、基板の剛性が増し、反りをより低減することができる。

請求項９に記載のように、導電性ボールの配置領域が環状の場合、補強用導体パターンの配置領域を、外周角部からの長さが導電性ボールの配置領域の環状幅よりも短い範囲内の領域とした構成を採用することができる。

その際、請求項１０に記載のように、補強用導体パターンの配置領域を、基板の一辺の長さを１として、外周角部からの基板の端部に沿う長さが、０．０５以上０．１５以下の範囲内となる領域とすることが好ましい。このように補強用導体パターンを設定すると、反り低減量を大きくし、且つ、補強用導体パターンの大きさ（面積）を極力小さくすることができる。すなわち、効果的に反りを低減することができる。請求項１１に記載のように、特に外周角部からの基板の端部に沿う長さが、０．１となる領域を補強用導体パターンの配置領域とすると、最も効果的である。これらは、本発明者によって確認されている。

先ず、図１（ａ），（ｂ）を用いて、一般的なボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造の半導体装置について説明する。図１は、半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は導電性ボール実装面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＳ１−Ｓ１線に沿う断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、半導体装置１００は、基材１１１に導体パターン１１２を配置してなる平面四角形の基板１１０と、基板１１０の一面に実装された半導体チップ１２０と、基板１１０の半導体チップ実装面の裏面において、少なくとも基板１１０の端部近傍に端部に沿って配置された外部接続用端子としての複数の導電性ボール１３０（図１において、導電性ボール１３０は、破線で囲まれた環状領域内に配置）と、基板１１０の、半導体チップ実装面上に配置され、基板に実装された半導体チップ１２０を封止する封止部材１４０と、を含む半導体装置である。なお、図１（ｂ）に示す符号１１３は外部と接続される導体パターン１１２の接続部位を除いて、基板１１０の表面を被覆するソルダレジスト、符号１２１は、半導体チップ１２０の端子（図示略）と導体パターン１１２の接続部位とを接続するボンディングワイヤである。また、図１（ｂ）においては、導体パターン１１２間を接続する接続ビアを省略している。

このように構成される半導体装置１００は、リフローはんだ付けにより、図２に示すようにプリント基板２１０上に実装される。図２は、半導体装置１００が実装された回路基板２００の概略構成を示す斜視図である。なお、図２に示す符号２２０は、プリント基板２１０上に実装されたコネクタであり、符号２３０は、半導体装置１００及びコネクタ２２０以外の、プリント基板２１０上に実装された電子部品である。

ところでリフローはんだ付けにおいて、半導体装置１００の表面温度がピーク温度近くになると、図３（ａ），（ｂ）に示すように、半導体装置１００の中央領域が半導体チップ実装側を凸として反り、半導体チップ実装面の裏面に配置された周辺領域の導電性ボール１３０が潰れて、図４に示すようにブリッジ１３１を生じることがある。これは、基板１１０の平面方向において、封止部材１４０の線膨張係数が基板１１０を構成する基材１１１の線膨張係数よりも大きいことが主要因であると考えられる。

本発明者が確認したところ、上述の反りは半導体装置１００の中心０を中心とする同心円状となっており、周辺領域の反りは、図５に示すように基板１１０の端部に近づくにつれて急激に増加している。そして、この傾向は図３（ａ）に示すように、特に基板１１０の角部（４隅）ほど大きいことが明らかとなった。また、ブリッジ１３１も、最外周の角部（４隅）に配置された導電性ボール１３０を含んで発生することが殆どであった。なお、図３（ａ），（ｂ）は、ピーク温度付近の半導体装置１００の、本発明者による３次元測定結果を示す図であり、（ａ）は半導体チップ実装面側から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）のＳ２−Ｓ２線に沿う断面図である。図４は、ブリッジ１３１を示す拡大平面図である。図５は、図３（ａ）のＳ２−Ｓ２線において、中心点０からの距離に対する変位量を示す図であり、中心点０から基板端部までの距離を１として距離を正規化し、基板端部における変位量を１として変位量を正規化している。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。なお、同一の構成要素については、図１（ａ），（ｂ）と同一の符号を付与する。
（第１実施形態）
図６は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は導電性ボール実装面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＳ３−Ｓ３線に沿う断面図である。図６（ａ）においては、便宜上、ソルダレジスト下にある補強用導体パターンを図示している。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置１００は、図１（ａ），（ｂ）に示した半導体装置１００同様、基材１１１に導体パターン１１２を配置してなる平面四角形の基板１１０と、基板１１０の一面に実装された半導体チップ１２０と、基板１１０の半導体チップ実装面の裏面において、少なくとも基板１１０の端部近傍に端部に沿って配置された外部接続用端子としての複数の導電性ボール１３０と、基板１１０の、半導体チップ実装面上に配置され、基板に実装された半導体チップ１２０を封止する封止部材１４０と、を含んでいる。

基板１１０を構成する基材１１１は平面四角形であり、その構成材料は、基板１１０の平面方向における線膨張係数が、封止部材１４０よりも小さいものであれば採用することができる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セラミック、ガラス（例えばガラス布）と樹脂との複合体等の公知材料を採用することができる。本実施形態においては、平面正方形のＦＲ−５相当のガラス・エポキシ樹脂を採用している。

基材１１１の少なくとも両表面には、導体パターン１１２が配置されている。導体パターン１１２は、後述する補強用導体パターン１１４とは異なり、半導体チップ１２０や導電性ボール１３０と電気的に接続されている。導体パターン１１２の構成材料は特に限定されるものではない。本実施形態においては、Ｃｕからなる導体パターン１１２が、基材１１１の両表面と内部に配置され、基板１１０が多層基板として構成されている。なお、図６（ｂ）においては、基材１１１の内部に配置された導体パターン１１２と、導体パターン１１２間を接続する接続ビアを省略して図示している。なお、導体パターン１１２のうち、ソルダレジスト１１３から露出され、ボンディングワイヤ１２１や導電性ボール１３０との接続に供される接続部位の表面には、ＡｕやＮｉ等のメッキ（図示略）が施されている。

基材１１１の導電性ボール実装面には、導電性ボール１３０の配置領域（図６（ａ）の破線で囲んだ環状領域）内において、外周角部Ｃを含む４つの局所部位（一点鎖線で囲んだ領域）に、電気的な接続機能を提供せず、基板１１０の補強を目的とする導体パターンとして、補強用導体パターン１１４が配置されている。補強用導体パターン１１４は、本実施形態に係る半導体装置１００の特徴部分であり、その詳細は後述する。なお、本実施形態においては、基材１１１の導電性ボール実装面の、環状の導電性ボール配置領域に囲まれた中央領域に、導体パターンとしてのＧＮＤパターン１１５が配置されている。

基板１１０の両表面は、導体パターン１１２の接続部位を除いて、ソルダレジスト１１３で被覆されている。ソルダレジスト１１３は、基板１１０の表面上に形成された耐熱性皮膜であり、その主要機能は、はんだ付けにおいて接続部位以外の導体パターン１１２、補強用導体パターン１１４、ＧＮＤパターン１１５が、溶融はんだと接触することを防ぎ、保護するものである。その構成材料は、特に限定されるものではない。本実施形態においては、エポキシ系樹脂を採用している。

基板１１１の半導体チップ実装面上には、その中央領域に、半導体チップ１２０が例えば接着剤を用いて固定されている。半導体チップ１２０は、半導体基板に各種集積回路やセンサ等を形成してなり、例えばＡｕ細線からなるボンディングワイヤ１２１を介して、電極としてのパッド（図示略）が、半導体チップ実装面に配置された導体パターン１１２の接続部位と電気的に接続されている。なお、基板１１０に対する半導体チップ１２０の実装形態は上記例に限定されるものではない。例えばボンディングワイヤ１２１を介さず、電極と導体パターン１１２の接続部位とを直接接続する構成の半導体チップ１２０を採用することもできる。

基板１１１の半導体チップ実装面の裏面には、ソルダレジスト１１３から露出する導体パターン１１２の接続部位に、導電性ボール１３０が接合されている。導電性ボール１３０は、リフローはんだ付けにより溶融し、半導体装置１００をプリント基板２００上に実装するとともに、プリント基板２００の配線部と電気的に接続する突起状の端子である。導電性ボール１３０の構成材料としては、一般的なはんだ（有鉛はんだ、鉛フリーはんだ）を採用することができる。また、本実施形態においては、導電性ボール１３０が、４列の環状に配置されている。なお、図６（ａ），（ｂ）に示すように、球状の導電性ボール１３０を示しているが、導電性ボール１３０は球状に限定されるものではない。

また、基板１１０の半導体チップ実装面上には、半導体チップ１２０を含んで半導体チップ実装面を被覆するように封止部材１４０が配置されている。封止部材１４０の構成材料としては、基板１１０の平面方向における線膨張係数が、基材１１１の構成材料よりも大きいものであれば採用することができる。例えば、エポキシ樹脂等の合成樹脂を採用することができる。なお、封止部材１４０の側面は、基板１１０の端面と面一となるように半導体チップ実装面上に配置されている。

次に、本実施形態に係る半導体装置１００の特徴部分について説明する。補強用導体パターン１１４は、他の導電性パターン１１２とは異なり、基板１１０の補強を目的として電気的な接続機能を提供しないように配置されている。なお、電気的な接続機能を提供しないとは、半導体チップ１２０と導電性ボール１３０の少なくとも一方と電気的に接続しない（換言すれば、半導体チップ１２０と導電性ボール１３０との間を電気的に接続しない）ことである。また、電気的な接続機能を提供するとは、半導体チップ１２０と導電性ボール１３０との間を電気的に接続することである。

補強用導体パターン１１４の構成材料は、導電性材料であれば特に限定されるものではない。少なくとも、基材１１１上に配置することで、基板１１０の剛性を高め、リフロー時の反りを低減することができる。好ましくは、金属材料を採用すると、反りを効果的に低減することができる。本実施形態においては、導体パターン１１２と同じＣｕを用いて構成されている。このように、導体パターン１１２と同一材料を採用すると、製造工程を簡素化することも可能である。

補強用導体パターン１１４の配置は、導電性ボール配置領域に対応する領域内であって、外周角部Ｃを含む４つの局所部位であれば、基板１１０の厚さ方向においてどの導体パターン層に配置されるかは特に限定されるものではない。一般的に基板１１０の導電性ボール実装面は半導体チップ実装面に比べて導体パターン１１２の密度が低いので、本実施形態においては、４つの局所部位に配置される補強用導体パターン１１４を、基板１１０の導電性ボール実装面のみに配置するようにしている。また、本実施形態においては、同一層に配置される４つの補強用導体パターン１１４をほぼ同一構成（パターン形状及び大きさ）としている。このように、平面正方形の基板１１０の４隅において、同一層に同一構成の補強用導体パターン１１４をそれぞれ配置するので、反りを均一に低減することができる。

補強用導体パターン１１４のパターン形状は、特に限定されるものではないが、ベタパターンを採用することが好ましい。ベタパターンとすることで、線状のパターン（例えば蛇行配置）に比べて、補強用導体パターン１１４の面積を稼ぎ、反りをより低減することができる。また、１つの局所部位に配置される補強用導体パターン１１４は、１つのパターンから構成されても良いし、複数のパターンから構成されても良い。本実施形態においては、図６（ａ）に示すように、３つの導電性ボール１３０を取り囲むように配置された１つのベタパターンとすることで、補強用導体パターン１１４の面積を稼ぎ、反りをより低減するようにしている。

なお、本発明者は、補強用導体パターン１１４の大きさ（配置領域）と半導体装置１００の反りとの関係について確認した。その結果を図７に示す。図７は、補強用導体パターン１１４の反り低減の効果を示す図であり、図６（ａ）に示すように、外周角部Ｃからの基板端部に沿う補強用導体パターン１１４の長さＬを、基板１１０の一辺の長さを１として正規化し、基板端部における変位量（図３（ｂ）参照）を１として、長さＬに対する変位量を正規化している。なお、この確認においては、補強用導体パターン１１４の形状を、ほぼ三角形としている。

図７に示すように、補強用導体パターン１１４の長さＬが、０．０５以上０．１５以下の範囲内、好ましくは０．１となるように、補強用導体パターン１１４の配置領域を設定すると、反りに対する低減量を大きくし、且つ、補強用導体パターン１１４の大きさ（面積）を極力小さくすることができる。すなわち、効果的に反りを低減することができる。本実施形態においては、補強用導体パターン１１４の長さＬを０．１５程度としている。

また、本実施形態においては、図８に示すように、導体パターン１１２の接続部位１１２ａ，１１２ｂの表面上にメッキを施すため、基板１１０の導電性ボール実装面において、基板１１０の端部にメッキ用導体パターン１１２ｃが引き出されている。すなわち、導体パターン１１２の一部が、基板１１０の端部まで引き出されている。このような構成においては、接続部位１１２ｂの周囲を、補強用導体パターン１１４によって完全に覆うことはできない。しかしながら、図８に示すように、導電性ボール１３０と接続される３つの接続部位１１２ｂと、当該接続部位１１２ｂに接続され、基板１１０の端部に引き出されたメッキ用導体パターン１１２ｃを取り囲むように、補強用導体パターン１１４を配置することで、補強用導体パターン１１４の面積を稼ぐことができる。図８は、補強用導体パターンが配置された局所部位の拡大平面図である。図８においては、便宜上、ソルダレジストと導電性ボールを省略して図示している。

また、本実施形態においては、図８に示すように、導体パターン１１２の接続部位１１２ａ，１１２ｂのうち、補強用導体パターン１１４に取り囲まれる接続部位１１２ｂが、導電性ボール１３０には接続されるものの、半導体チップ１２０と電気的に接続されない（電気的な接続機能を提供しない）よう構成され、それ以外の接続部位１１２ａが、半導体チップ１２０と導電性ボール１３０との間を電気的に接続する（電気的な接続機能を提供する）よう構成されている。このように構成すると、補強用導体パターン１１４に取り囲まれた接続部位１１２ｂと電気的な接続機能を提供する接続部位１１２ａとの間に仮にブリッジが生じたとしても、半導体装置１００として、動作上問題のない構成とすることができる。

また、本実施形態においては、補強用導体パターン１１４の電位がＧＮＤ電位に固定されている。より具体的には、図８に示すように、接続ビア１１３を介して、補強用導体パターン１１４がＧＮＤパターンに電気的に接続されている。このように、補強用導体パターン１１４を定電位に固定すると、浮遊電位において生じるクロストークや電荷チャージ等の電気的な問題を解消することができる。なお、ＧＮＤ電位以外にも、電源電位に固定しても良い。

このように、本実施形態に係る半導体装置１００によれば、半導体装置１００の反り量が大きい基板１１０の４隅部位である、外周角部Ｃを含む４つの局所部位に、基板１１０の剛性を高めることを目的とする電気的な接続機能を提供しない補強用導体パターン１１４を配置している。したがって、局所的に補強用導体パターン１１４を配置する構成でありながら、半導体装置１００の反りを効果的に低減することができる。

また、補強用導体パターン１１４を、導電性ボール配置領域において、外周角部Ｃを含む４つの局所部位のみに配置している。したがって、導電性ボール配置領域全面において、補強用導体パターン１１４を配置する構成に比べて、基材１１１とソルダレジスト１１３との接触面積が増加し、ソルダレジスト１１３の接続信頼性を向上することができる。また、外周角部Ｃを含む４つの局所部位のみに補強用導体パターン１１４を配置するので、補強用導体パターン１１４の外観検査が容易である。

なお、本実施形態において、補強用導体パターン１１４のパターン形状として、ベタパターンが好ましい点について述べた。より好ましくは、図９（ａ）に示すように、基板１００の平面方向において、ベタパターンである補強用導体パターン１１４の外周部位のうち、基板端部に沿う部位１１４ａの外周角部Ｃからの先端間を繋ぐ部位１１４ｂの形状を、半導体装置１００の変形形状（図３（ａ）にて示した同心円状）に沿う形状とすることが好ましい。このような形状とすると、図９（ｂ）に示すように、半導体装置１００の変形形状に沿わない形状に比べて、効果的に反りを低減することができる。図９（ａ），（ｂ）は、ともに補強用導体パターン１１４の変形例を示す平面図である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図１０に基づいて説明する。図１０は、第２実施形態に係る半導体装置１００の概略構成を示す断面図である。図１０は、図６（ｂ）に対応している。

第２実施形態における半導体装置１００は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第１実施形態においては、補強用導体パターン１１４が、基板１１０の導電性ボール実装面のみに配置される例を示した。これに対し、本実施形態においては、導電性ボール実装面とともに、導電性ボール実装面とは異なる導体パターン層にも、補強用導体パターン１１４が配置されている。具体的には、図１０に示すように、半導体チップ実装面と、基材１１１の内部にも、基板１１０の平面方向における同一位置に、同一構成の補強用導体パターン１１４が配置されている。このように、同一の局所部位において、補強用導体パターン１１４を多層に配置すると、基板１１０の剛性が増し、反りをより低減することができる。

なお、図１０においては、同一の局所部位において、補強用導体パターン１１４が３層配置される例を示したが、層数は特に限定されるものではない。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図１１に基づいて説明する。図１１は、第３実施形態に係る半導体装置１００の主要部の概略構成を示す平面図であり（ａ）は一筆書き接続、（ｂ）は環状接続の例を示している。なお、図１１（ａ），（ｂ）においては、便宜上、導電性ボール１３０、ソルダレジスト１１３を省略し、導体パターン１１２のうち、半導体チップ１２０とは電気的に接続されないもののみを図示している。

第３実施形態における半導体装置１００は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第１実施形態においては、ＧＮＤ電位に固定された補強用導体パターン１１４が、半導体チップ１２０と電気的に接続されない導体パターン１１２の接続部位１１２ｂを取り囲むように、配置される例を示した（図８参照）。これに対し、本実施形態においては、定電位に固定された補強用導体パターン１１４によって取り囲まれた導体パターン１１２の接続部位１１２ｂが互いに接続され、補強用導体パターン１１４に接続される点を特徴とする。これにより、ベタパターンである１つの補強用導体パターン１１４の面積を稼ぐことができるので、反りをより低減することができる。また、補強用導体パターン１１４が定電位に固定されているので、接続部位１１２ｂの電気的な問題（電荷チャージ）を解消することができる。

補強用導体パターン１１４に取り囲まれた、複数の接続部位１１２ｂ間の繋ぎ用導体パターン１１２ｄによる接続は、例えば図１１（ａ）に示すように、一筆書き接続とすることが好ましい。例えば図１１（ｂ）に示すように、環状接続とすると、環状に繋がれた領域内と領域外とで、ベタパターン１１４が分断されてしまう。これに対し、一筆書き接続とすると、接続部位１１２ｂを繋ぐ繋ぎ用導体パターン１１２ｄによって、補強用導体パターン１１４が分断されず、１つの補強用導体パターン１１４の面積を稼ぐことができる。

なお、一筆書き接続以外にも、例えば図１２に示すように、スター状接続としても良い。このように、１つの接続部位１１２ｂに対して、残りの接続部位１１２ｂを繋ぎ用導体パターン１１２ｄによってそれぞれ接続した構成としても、補強用導体パターンが分断されず、１つの補強用導体パターンの面積を稼ぐことができる。図１２は、繋ぎ用導体パターン１１２ｄの変形例を示す模式図である。図１２においては、接続部位１１２ｂと繋ぎ用導体パターン１１２ｄを簡略化して図示している。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態においては、導電性ボール１３０が、４列の環状に配置される例を示した。しかしながら、環状に配置される際の導電性ボール１３０の列は上記例に限定されるものではない。少なくとも基板１１０の端部近傍に端部に沿って１列配置されていれば良い。また、環状に限定されるものではない。平面四角形に配置されても良い。

一般的なボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造の半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は導電性ボール実装面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＳ１−Ｓ１線に沿う断面図である。 半導体装置が実装された回路基板の概略構成を示す斜視図である。 ピーク温度付近の半導体装置の３次元測定結果を示す図であり、（ａ）は半導体チップ実装面側から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）のＳ２−Ｓ２線に沿う断面図である。 ブリッジを示す拡大平面図である。 図３（ａ）のＳ２−Ｓ２線において、中心点０からの距離に対する変位量を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は導電性ボール実装面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＳ３−Ｓ３線に沿う断面図である。 補強用導体パターンの反り低減の効果を示す図である。 補強用導体パターンが配置された局所部位の拡大平面図である。 （ａ），（ｂ）ともに補強用導体パターンの変形例を示す平面図である。 第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。 第３実施形態に係る半導体装置の主要部の概略構成を示す平面図であり（ａ）は一筆書き接続、（ｂ）は環状接続の例を示している。 繋ぎ用導体パターンの変形例を示す模式図である。

符号の説明

１００・・・半導体装置
１１０・・・基板
１１１・・・基材
１１２・・・導体パターン
１１２ｂ・・・（半導体チップに接続されない）接続部位
１１３・・・ソルダレジスト
１１４・・・補強用導体パターン
１２０・・・半導体チップ
１３０・・・導電性ボール
１４０・・・封止部材

Claims (11)

1. 基材に導体パターンを配置してなる平面四角形の基板と、
   前記基板の一面に実装された半導体チップと、
   前記基板の半導体チップ実装面の裏面において、少なくとも前記基板の端部近傍に前記端部に沿って配置された外部接続用端子としての複数の導電性ボールと、
   前記基板の、前記半導体チップ実装面上に配置され、前記基板に実装された前記半導体チップを封止する封止部材と、を含む半導体装置であって、
   前記基板の厚さ方向における、前記導電性ボールの配置領域に対応する領域内において、外周角部を含む４つの局所部位のみに、電気的な接続機能を提供しない補強用導体パターンがそれぞれ配置され、
   前記導電性ボールは、前記基板の裏面に配置された前記導体パターンの接続部位に接続されており、
   前記接続部位には、前記接続部位の表面にメッキ層を形成するためのメッキ用導体パターンが接続され、
   前記補強用導体パターンは、ベタパターンであり、前記基板の裏面において、少なくとも１つの前記接続部位を取り囲むとともに当該接続部位に接続された前記メッキ用導体パターンを取り囲むように配置されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記補強用導体パターンに取り囲まれた前記接続部位が、電気的な接続機能を提供しないことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記補強用導体パターンは、複数の前記接続部位を取り囲むように配置され、
   全ての前記接続部位は、互いに接続されるとともに、前記補強用導体パターンに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記接続部位は、一筆書き接続とされていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記接続部位は、スター状接続とされていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
6. 前記補強用導体パターンは、定電位に固定されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記補強用導体パターンは、前記基板の裏面において、前記４つの局所部位にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記基板は、前記基材に前記導体パターンを多層に配置してなる多層基板であり、
   前記補強用導体パターンは、前記裏面とは異なる層に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記導電性ボールの配置領域は、環状であり、
   前記補強用導体パターンの配置領域は、前記外周角部からの長さが前記導電性ボールの配置領域の環状幅よりも短い範囲内の領域とされていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
10. 前記補強用導体パターンの配置領域は、前記基板の一辺の長さを１として、前記外周角部からの前記基板の端部に沿う長さが、０．０５以上０．１５以下の範囲内となる領域とされていることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記補強用導体パターンの配置領域は、前記基板の一辺の長さを１として、前記外周角部からの前記基板の端部に沿う長さが、０．１となる領域とされていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。

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