JP4935163B2 - Semiconductor chip mounting substrate - Google Patents

Semiconductor chip mounting substrate Download PDF

Info

Publication number
JP4935163B2
JP4935163B2 JP2006109023A JP2006109023A JP4935163B2 JP 4935163 B2 JP4935163 B2 JP 4935163B2 JP 2006109023 A JP2006109023 A JP 2006109023A JP 2006109023 A JP2006109023 A JP 2006109023A JP 4935163 B2 JP4935163 B2 JP 4935163B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
local deformation
chip
semiconductor package
deformation member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006109023A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007281374A (en
Inventor
真司 渡邉
和之 川嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2006109023A priority Critical patent/JP4935163B2/en
Publication of JP2007281374A publication Critical patent/JP2007281374A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4935163B2 publication Critical patent/JP4935163B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/35Mechanical effects
    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping

Description

本発明は、半導体チップが搭載される基板、およびこの基板に半導体チップを搭載した半導体パッケージ等に関し、特に、フリップチップ方式によって半導体チップが搭載される基板および半導体パッケージに関する。また本発明は、半導体パッケージの製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate on which a semiconductor chip is mounted, a semiconductor package in which the semiconductor chip is mounted on the substrate, and more particularly to a substrate and a semiconductor package in which the semiconductor chip is mounted by a flip chip method. The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor package.

携帯型電子機器の小型化および薄型化に伴い、携帯型電子機器に内蔵されている各部品、特に半導体パッケージの小型化および薄型化が要求されている。小型化および薄型化を実現し得る半導体パッケージとして、半導体チップの回路面に設けられた端子を、はんだボールを用いて基板のパッドに直接接続するフリップチップ接続を適用した半導体パッケージのニーズが高まっている。また、半導体パッケージの薄型化のために、半導体チップを搭載する基板の薄型化も望まれている。   With the downsizing and thinning of portable electronic devices, there is a demand for downsizing and thinning of components built into portable electronic devices, particularly semiconductor packages. As a semiconductor package that can be reduced in size and thickness, there is an increasing need for a semiconductor package that uses a flip chip connection in which terminals provided on a circuit surface of a semiconductor chip are directly connected to a pad of a substrate using a solder ball. Yes. In addition, in order to reduce the thickness of a semiconductor package, it is desired to reduce the thickness of a substrate on which a semiconductor chip is mounted.

こうした半導体パッケージの薄型化、特に基板の薄型化に伴い、半導体パッケージの反りが問題になってきた。反りが発生する原因は、半導体パッケージの製造工程では各種の熱負荷が加わるが、半導体パッケージを構成する各部品の熱膨張係数が互いに異なっているためである。熱負荷は、例えば、半導体チップを基板にフリップチップ接続する際や、半導体パッケージを他の基板に搭載する際の、はんだリフロー時に発生する。半導体パッケージを構成する各部品の熱膨張係数は、例えば、半導体チップについては3×10-6/K程度、基板については、基板の構成部材の中で最も影響の大きいガラスクロスで15×10-6/K程度である。 With such thinning of the semiconductor package, in particular, the thinning of the substrate, the warpage of the semiconductor package has become a problem. The cause of the warp is that various thermal loads are applied in the manufacturing process of the semiconductor package, but the thermal expansion coefficients of the components constituting the semiconductor package are different from each other. The thermal load is generated, for example, during solder reflow when the semiconductor chip is flip-chip connected to the substrate or when the semiconductor package is mounted on another substrate. Thermal expansion coefficient of each component constituting the semiconductor package, for example, 3 × 10 -6 / K about the semiconductor chip, for substrate, a large glass cloth most influential in the substrate of the component 15 × 10 - It is about 6 / K.

従来の半導体パッケージに発生する反りについて、以下に説明する。   The warp occurring in the conventional semiconductor package will be described below.

図17Aは、従来の半導体パッケージの平面図であり、図17Bは、図17Aに示す半導体パッケージにおいて、半導体チップと基板とをフリップチップ接続した後、常温に戻った段階でのA−A線断面図である。   FIG. 17A is a plan view of a conventional semiconductor package, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along line AA in the semiconductor package shown in FIG. 17A after the semiconductor chip and the substrate are flip-chip connected and returned to room temperature. FIG.

基板102は、その中央部にチップ搭載領域を有し、チップ搭載領域において半導体チップ101と基板102とは、半導体チップ101のバンプ(不図示)と基板のパッド(不図示)とでフリップチップ接続されている。基半導体チップ101と基板102との隙間にはアンダーフィル樹脂104が充填されている。アンダーフィル樹脂104には熱硬化性樹脂が用いられ、その硬化温度は約180℃〜250℃である。基板102の半導体チップ101が搭載された面には、複数の外部端子103が半導体チップ101を取り囲んで配置されている。外部端子103は、はんだボールで形成されている。   The substrate 102 has a chip mounting area in the center, and in the chip mounting area, the semiconductor chip 101 and the substrate 102 are flip-chip connected by a bump (not shown) of the semiconductor chip 101 and a pad (not shown) of the substrate. Has been. An underfill resin 104 is filled in a gap between the base semiconductor chip 101 and the substrate 102. A thermosetting resin is used for the underfill resin 104, and its curing temperature is about 180 ° C to 250 ° C. On the surface of the substrate 102 on which the semiconductor chip 101 is mounted, a plurality of external terminals 103 are arranged surrounding the semiconductor chip 101. External terminal 103 is formed of a solder ball.

半導体パッケージを製造する際は、基板101のチップ搭載領域にアンダーフィル樹脂104を充填した後、チップ搭載用ツールで半導体チップ101を保持し、半導体チップ101を基板102に押し付ける。これによって、半導体チップ101のバンプと基板102のパッドとが密着し、半導体チップ101と基板102とが電気的に接続される。   When manufacturing a semiconductor package, after filling the chip mounting area of the substrate 101 with the underfill resin 104, the semiconductor chip 101 is held by a chip mounting tool, and the semiconductor chip 101 is pressed against the substrate 102. As a result, the bumps of the semiconductor chip 101 and the pads of the substrate 102 are in close contact, and the semiconductor chip 101 and the substrate 102 are electrically connected.

チップ搭載用ツールは加熱されている。このツールで半導体チップ101を基板102に押し付けることによって、ツールの熱が半導体チップ101を介してアンダーフィル樹脂104へ伝わり、アンダーフィル樹脂104が硬化する。この際、基板102も約150℃〜220℃程度に加熱される。このように、基板102への半導体チップ101の搭載は、両者が加熱された状態で行われる。前述したように、半導体チップ101と基板102とでは熱膨張係数が大きく異なっている。したがって、半導体チップ101の搭載時には、半導体チップ101に比べて基板102が大きく膨張している。   The chip mounting tool is heated. By pressing the semiconductor chip 101 against the substrate 102 with this tool, the heat of the tool is transmitted to the underfill resin 104 via the semiconductor chip 101, and the underfill resin 104 is cured. At this time, the substrate 102 is also heated to about 150 ° C. to 220 ° C. Thus, the mounting of the semiconductor chip 101 on the substrate 102 is performed in a state where both are heated. As described above, the thermal expansion coefficients of the semiconductor chip 101 and the substrate 102 are greatly different. Therefore, when the semiconductor chip 101 is mounted, the substrate 102 is greatly expanded as compared with the semiconductor chip 101.

アンダーフィル樹脂104の硬化後、半導体チップ101が搭載された基板102を常温に戻すと、半導体チップ101および基板102が収縮するが、半導体チップ101に比べて基板102のほうが大きく収縮する。チップ搭載領域では半導体チップ101と基板102とはアンダーフィル樹脂104を介して一体化しているので、半導体チップ101および基板102の収縮によって、図17Bに示すように、基板102には半導体チップ101が搭載された面が凸となるような反りが発生する。   When the substrate 102 on which the semiconductor chip 101 is mounted is returned to room temperature after the underfill resin 104 is cured, the semiconductor chip 101 and the substrate 102 contract, but the substrate 102 contracts more than the semiconductor chip 101. In the chip mounting area, since the semiconductor chip 101 and the substrate 102 are integrated via the underfill resin 104, the semiconductor chip 101 is formed on the substrate 102 as shown in FIG. 17B due to the shrinkage of the semiconductor chip 101 and the substrate 102. Warpage occurs such that the mounted surface becomes convex.

その後、基板102の半導体チップ101が搭載された面に外部端子103が形成され、はんだリフロー工程を経て基板102は他の基板と接続される。はんだリフローは、はんだの融点よりも高い温度、例えば240℃〜260℃で行われる。そのため、はんだリフロー時には半導体チップ101および基板102が膨張するが、両者の熱膨張係数の違いにより、図17Cおよび図17Dに示すように、半導体パッケージには半導体チップ101が搭載された面が凹となるような反りが発生する。この反りの発生によって、半導体パッケージの辺内中央部で外部端子103が他の基板105から浮き上がる。外部端子103の浮き上がり量は、半導体パッケージの中心に近ければ近いほど大きい。   Thereafter, external terminals 103 are formed on the surface of the substrate 102 on which the semiconductor chip 101 is mounted, and the substrate 102 is connected to another substrate through a solder reflow process. The solder reflow is performed at a temperature higher than the melting point of the solder, for example, 240 ° C to 260 ° C. Therefore, during solder reflow, the semiconductor chip 101 and the substrate 102 expand, but due to the difference in thermal expansion coefficient between them, the surface on which the semiconductor chip 101 is mounted is concave in the semiconductor package as shown in FIGS. 17C and 17D. Warping occurs. Due to the occurrence of the warp, the external terminal 103 is lifted from the other substrate 105 at the center in the side of the semiconductor package. The floating amount of the external terminal 103 is larger as it is closer to the center of the semiconductor package.

他の基板105と外部端子103との距離が、はんだリフロー工程で供給されたクリームはんだが溶融することによって吸収できる範囲を超えると、半導体パッケージと他の基板105との接続不良となる。   When the distance between the other substrate 105 and the external terminal 103 exceeds the range that can be absorbed by melting the cream solder supplied in the solder reflow process, the connection between the semiconductor package and the other substrate 105 becomes poor.

このような半導体パッケージの反りによる接続不良は、基板102の半導体チップ101が搭載された面と反対側の面に外部端子103が設けられた場合も同様に発生する。この場合は、外部端子103の浮き上がりは、半導体パッケージの端部で発生する。   Such a connection failure due to the warpage of the semiconductor package similarly occurs when the external terminal 103 is provided on the surface of the substrate 102 opposite to the surface on which the semiconductor chip 101 is mounted. In this case, the floating of the external terminal 103 occurs at the end of the semiconductor package.

半導体パッケージは、その厚さが薄くなればなるほど剛性が低くなる。前述したように半導体パッケージの薄型化が要求される状況では、厚さが0.3mm以下の半導体チップ101、および厚さが0.8mm以下の基板102を用いる場合もある。そのような場合、半導体パッケージの反りは顕著になる。さらに、半導体パッケージの高機能化に伴う外部端子数の増加に対応するため、外部端子は高密度に配列される傾向にある。そのため、外部端子であるはんだボールの直径も、より小さくなっている。はんだボールの直径が小さいと、半導体パッケージの反りに対する許容範囲が小さくなる。また、環境負荷低減を目的としたRoHS指令(Restriction on the use of certain Hazardous Substances:特定有害物質使用禁止指令)により、融点が高く、したがってリフロー時に高い温度を要する無鉛はんだを適用せざるを得ないことも、半導体パッケージの反りを助長する一因となっている。そのため、半導体パッケージの反りに起因する接続不良は、ますます顕著になっている。   As the semiconductor package becomes thinner, the rigidity becomes lower. As described above, in a situation where the semiconductor package is required to be thin, the semiconductor chip 101 having a thickness of 0.3 mm or less and the substrate 102 having a thickness of 0.8 mm or less may be used. In such a case, the warpage of the semiconductor package becomes significant. Furthermore, the external terminals tend to be arranged at a high density in order to cope with the increase in the number of external terminals accompanying the higher functionality of the semiconductor package. Therefore, the diameter of the solder ball as the external terminal is also smaller. When the diameter of the solder ball is small, the tolerance for warping of the semiconductor package is small. In addition, due to the RoHS Directive (Restriction on the use of certain Hazardous Substances) aimed at reducing environmental impact, lead-free solder that has a high melting point and therefore requires a high temperature during reflow must be applied. This also contributes to the warpage of the semiconductor package. For this reason, the connection failure due to the warpage of the semiconductor package becomes more and more remarkable.

半導体パッケージの反りを抑制するため、従来は、半導体パッケージに補強部材を設けて剛性を確保するという手段が講じられていた。   In order to suppress the warpage of the semiconductor package, conventionally, means for securing rigidity by providing a reinforcing member in the semiconductor package has been taken.

例えば、特許文献1には、半導体チップを搭載した基板の半導体チップ搭載面全体を、半導体チップを封止するように樹脂で覆った半導体パッケージが開示されている。このように基板の半導体チップ搭載面全体を樹脂で覆うことによって、樹脂は補強部材として作用し、半導体パッケージの剛性が高くなる。その結果、半導体パッケージの反りが抑制される。   For example, Patent Document 1 discloses a semiconductor package in which an entire semiconductor chip mounting surface of a substrate on which a semiconductor chip is mounted is covered with a resin so as to seal the semiconductor chip. By covering the entire semiconductor chip mounting surface of the substrate with the resin in this way, the resin acts as a reinforcing member, and the rigidity of the semiconductor package is increased. As a result, warpage of the semiconductor package is suppressed.

特許文献2には、樹脂ではなく金属製の補強部材を用いた半導体パッケージが開示されている。この補強部材も、特許文献1に開示された補強部材と同様、基板の半導体チップ搭載面全体を覆って基板に貼り付けられて、半導体チップを封止している。補強部材には、その基板に貼り付けられる面に、半導体チップを収容するための凹部が形成されている。金属製の補強部材は、樹脂と比べて剛性が高いので、反りの抑制にはより効果的である。   Patent Document 2 discloses a semiconductor package using a metal reinforcing member instead of a resin. Similarly to the reinforcing member disclosed in Patent Document 1, this reinforcing member is also attached to the substrate so as to cover the entire semiconductor chip mounting surface of the substrate, thereby sealing the semiconductor chip. The reinforcing member has a recess for accommodating the semiconductor chip on the surface to be attached to the substrate. Since the metal reinforcing member has higher rigidity than the resin, it is more effective for suppressing warpage.

特許文献3には、基板の半導体チップが搭載される領域の周辺部に補強層を設け、これによって、基板自身の剛性を高くし、基板の反りを抑制することが開示されている。補強層には金属材料などを用いることができる。   Patent Document 3 discloses that a reinforcing layer is provided in the periphery of a region of a substrate where a semiconductor chip is mounted, thereby increasing the rigidity of the substrate itself and suppressing the warpage of the substrate. A metal material or the like can be used for the reinforcing layer.

以上のように、従来の半導体パッケージにおいては、パッケージ全体あるいは基板の剛性を高くすることによって、反りを抑制している。
特開2002−170901号公報 特許第3395164号公報 特開2004−319779号公報
As described above, in the conventional semiconductor package, the warpage is suppressed by increasing the rigidity of the whole package or the substrate.
JP 2002-170901 A Japanese Patent No. 3395164 JP 2004-319779 A

しかしながら、上述した補強部材を備えた半導体パッケージは、補強部材自身が基板とほぼ同じ平面サイズを有しており、かつ半導体チップを覆って設けられているので、半導体パッケージの薄型化が困難であった。   However, the semiconductor package provided with the above-described reinforcing member has a substantially same planar size as the substrate and is provided so as to cover the semiconductor chip, so that it is difficult to reduce the thickness of the semiconductor package. It was.

さらに、近年では携帯型電子機器に適した高機能の半導体パッケージとして、複数の半導体パッケージをさらに1つの大きな半導体パッケージに収容したシステムインパッケージ(SiP)の開発が盛んに行われている。上述した、補強部材を設けた半導体パッケージや、基板に補強層を設けた半導体パッケージでは、これら補強部材や補強層が配置された領域はデッドエリア(他の電子部品を搭載することができない領域)となる。   Further, in recent years, a system-in-package (SiP) in which a plurality of semiconductor packages are accommodated in one larger semiconductor package has been actively developed as a high-performance semiconductor package suitable for portable electronic devices. In the semiconductor package provided with the reinforcing member or the semiconductor package provided with the reinforcing layer on the substrate as described above, the region where the reinforcing member and the reinforcing layer are disposed is a dead area (an area where other electronic components cannot be mounted). It becomes.

そのため、補強部材や補強層を有した従来の半導体パッケージは、他の電子部品や他の半導体パッケージをさらに搭載しようとした場合、搭載できる電子部品等の数が限られる、あるいは半導体パッケージのサイズが大型化するという課題があった。したがって、携帯型電子機器に適用可能な小型かつ薄型でしかも高機能を有する半導体パッケージを実現することは困難であった。   Therefore, the conventional semiconductor package having a reinforcing member or a reinforcing layer has a limited number of electronic components that can be mounted when another electronic component or another semiconductor package is further mounted, or the size of the semiconductor package is limited. There was a problem of increasing the size. Therefore, it has been difficult to realize a small, thin and highly functional semiconductor package applicable to portable electronic devices.

本発明の目的は、デッドエリアを最小限に抑えつつ、加熱によって生じ得る反りを抑制し、小型化、薄型化および高機能化に適した半導体パッケージ、半導体パッケージに用いられる基板、および半導体パッケージの製造方法等を提供することにある。   An object of the present invention is to suppress a warp that may be caused by heating while minimizing a dead area, and a semiconductor package suitable for downsizing, thinning, and high functionality, a substrate used in the semiconductor package, and a semiconductor package It is to provide a manufacturing method and the like.

上記目的を達成するため本発明の基板は、半導体チップが搭載されるチップ搭載領域と、チップ搭載領域よりも外側の部分に位置し、外部との電気的接続用の端子が設けられた外部接続領域と、チップ搭載領域よりも外側の部分に基板と一体的に設けられた局所変形用部材と、を有する。局所変形要部材は、チップ搭載領域に半導体チップが搭載された状態で基板が加熱されたときにチップ搭載領域に生じる反りの方向と逆向きに基板を局所的に変形させるように、熱膨張係数が基板の熱膨張係数と異なっている。さらに、局所変形用部材は、チップ搭載領域と外部接続領域との間の部分に、チップ搭載領域の外周部分を全周にわたって取り囲んで設けられている。 In order to achieve the above object, a substrate of the present invention is located on a chip mounting area on which a semiconductor chip is mounted, and an external connection provided on a portion outside the chip mounting area and provided with a terminal for electrical connection with the outside. And a local deformation member provided integrally with the substrate in a portion outside the chip mounting region. The local deformation essential member has a coefficient of thermal expansion so as to locally deform the substrate in the direction opposite to the direction of warpage occurring in the chip mounting area when the substrate is heated with the semiconductor chip mounted in the chip mounting area. Is different from the thermal expansion coefficient of the substrate. Further, the local deformation member is provided in a portion between the chip mounting region and the external connection region so as to surround the outer peripheral portion of the chip mounting region over the entire periphery.

局所変形用部材の熱膨張係数は、より詳しくは、局所変形用部材が基板のチップ搭載面側に位置する場合は基板の熱膨張係数よりも大きく、局所変形用部材が基板のチップ搭載面と反対側の面であるチップ非搭載面側に位置する場合は基板の熱膨張係数よりも小さい。   More specifically, the thermal expansion coefficient of the local deformation member is larger than the thermal expansion coefficient of the substrate when the local deformation member is located on the chip mounting surface side of the substrate. When located on the chip non-mounting surface side which is the opposite surface, it is smaller than the thermal expansion coefficient of the substrate.

上記のように局所変形用部材を基板に設けることで、この基板を用いた半導体パッケージを他の基板に搭載する際に半導体パッケージに熱を加えることによって基板に生じる反りが矯正される。   By providing the member for local deformation on the substrate as described above, when the semiconductor package using this substrate is mounted on another substrate, the warp generated in the substrate by applying heat to the semiconductor package is corrected.

より詳しくは、半導体チップが搭載された基板に熱が加わると、基板のチップ搭載領域では、半導体チップと基板との熱膨張係数が違うことによって、半導体チップが搭載された面が凹となるような反りが生じる。基板には、チップ搭載領域よりも外側の部分に、上記のような局所変形用部材が設けられているので、チップ搭載領域に生じた反りは局所変形用部材によって矯正される。その結果、チップ搭載領域よりも外側の部分に位置している外部接続領域は平面に近付くので、外部接続領域に設けられた端子は、他の基板等に良好に接続される。   More specifically, when heat is applied to the substrate on which the semiconductor chip is mounted, the surface on which the semiconductor chip is mounted becomes concave in the chip mounting area of the substrate due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the substrate. Warp occurs. Since the local deformation member as described above is provided on the substrate on the outer side of the chip mounting area, the warp generated in the chip mounting area is corrected by the local deformation member. As a result, the external connection region located outside the chip mounting region approaches a plane, so that the terminals provided in the external connection region are well connected to other substrates and the like.

しかも、本発明では、従来のように基板の変形を抑制するのではなく、局所変形用部材の熱膨張を利用して基板を意図的に変形させて外部接続領域の平坦性を確保している。局所変形用部材は、その材料および設置場所を適切に選定することによって、小さな体積で十分な効果を発揮する。したがって、本発明によれば、局所変形用部材を設けたことによる、基板および半導体パッケージの厚さおよび体積の増加は抑制され、かつ、デッドエリも最小限ですむ。   Moreover, in the present invention, the flatness of the external connection region is ensured by intentionally deforming the substrate by utilizing the thermal expansion of the local deformation member, instead of suppressing the deformation of the substrate as in the prior art. . The member for local deformation exhibits a sufficient effect with a small volume by appropriately selecting the material and the installation location. Therefore, according to the present invention, the increase in the thickness and volume of the substrate and the semiconductor package due to the provision of the member for local deformation is suppressed, and the dead area is minimized.

以上説明したように、本発明によれば、基板が加熱されることによって生じる反りを矯正して、外部接続領域の平坦性を確保できるので、半導体パッケージを他の基板に搭載したときの、電気的接続不良を抑制することができる。また、最小限の局所変形用部材の占有体積で基板の反りを矯正できるので、基板および半導体パッケージの小型化および薄型化を達成することができ、かつデッドスペースも少なく、他の部品を高密度で搭載することができる。   As described above, according to the present invention, the warpage caused by heating the substrate can be corrected and the flatness of the external connection region can be ensured. Therefore, when the semiconductor package is mounted on another substrate, Connection failure can be suppressed. In addition, since the warpage of the substrate can be corrected with the minimum occupied volume of the member for local deformation, the substrate and the semiconductor package can be reduced in size and thickness, the dead space is small, and other components are dense. Can be installed.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1Aを参照すると、基板2と、基板2に搭載された半導体チップ1と、を有する、本発明の第1の実施形態による半導体パッケージの、外部端子3が設けられた面側から見た平面図が示されている。また、図1Bには、図1Aに示す半導体パッケージの、加熱された状態での1B−1B線断面図が示され、図1Cには、同じく1C−1C断面図が示されている。
(First embodiment)
Referring to FIG. 1A, a plan view of a semiconductor package according to the first embodiment of the present invention, which has a substrate 2 and a semiconductor chip 1 mounted on the substrate 2, as viewed from the surface side where the external terminals 3 are provided. The figure is shown. 1B shows a cross-sectional view of the semiconductor package shown in FIG. 1A in a heated state, taken along the line 1B-1B, and FIG. 1C also shows a cross-sectional view taken along the line 1C-1C.

半導体チップ1は、シリコンウェハ上に半導体製造プロセスを利用して論理回路やメモリ等の素子が形成されたものであり、その素子が形成された面(素子形成面)には複数のバンプ(不図示)が設けられている。   The semiconductor chip 1 is obtained by forming elements such as a logic circuit and a memory on a silicon wafer by using a semiconductor manufacturing process, and a plurality of bumps (not formed) are formed on the surface on which the element is formed (element formation surface). (Shown) is provided.

基板2は、その片面上に半導体チップ1を搭載するものであり、半導体チップ1が搭載される面であるチップ搭載面は、半導体チップ1が搭載されるチップ搭載領域と、この半導体パッケージを他の基板と接続するための外部接続領域と、を有する。   The substrate 2 mounts the semiconductor chip 1 on one side, and the chip mounting surface, which is the surface on which the semiconductor chip 1 is mounted, includes a chip mounting area on which the semiconductor chip 1 is mounted, and this semiconductor package. And an external connection region for connecting to the substrate.

チップ搭載領域は基板2の中央部に位置しており、チップ搭載領域には半導体チップ1のバンプと対応する複数のパッド(不図示)が設けられている。半導体チップ1は、そのバンプを基板2のパッドと接触させて、基板2のチップ搭載領域に搭載されている。外部接続領域は、チップ搭載領域を取り囲んで位置している。外部接続領域には、複数の外部接続端子3が設けられている。外部接続端子3は、はんだボールで形成されており、基板2の外部接続領域に形成された複数のパッド(不図示)上に接続されている。このように、基板2には、半導体チップ1と接続される複数のパッドおよび外部接続端子3と接続される複数のパッドが形成されており、これらのパッドの存在により、基板2単体でもチップ搭載領域と外部接続領域とを区別できる。   The chip mounting area is located at the center of the substrate 2, and a plurality of pads (not shown) corresponding to the bumps of the semiconductor chip 1 are provided in the chip mounting area. The semiconductor chip 1 is mounted on the chip mounting area of the substrate 2 with its bumps in contact with the pads of the substrate 2. The external connection area is located so as to surround the chip mounting area. A plurality of external connection terminals 3 are provided in the external connection region. The external connection terminal 3 is formed of a solder ball and is connected to a plurality of pads (not shown) formed in the external connection region of the substrate 2. As described above, a plurality of pads connected to the semiconductor chip 1 and a plurality of pads connected to the external connection terminals 3 are formed on the substrate 2. Due to the presence of these pads, even the substrate 2 alone is mounted on the chip. The area can be distinguished from the external connection area.

半導体チップ1と基板2との隙間にはアンダーフィル樹脂4が充填されている。アンダーフィル樹脂4は、半導体チップ1と基板2との電気的接続状態を補強する役割を果たす。アンダーフィル樹脂4としては、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いることができる。アンダーフィル樹脂4として熱硬化性のエポキシ樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂を半導体チップ1と基板2との隙間に充填した後、エポキシ樹脂を例えば180〜250℃に加熱することで、エポキシ樹脂を硬化させる。   The gap between the semiconductor chip 1 and the substrate 2 is filled with an underfill resin 4. The underfill resin 4 serves to reinforce the electrical connection state between the semiconductor chip 1 and the substrate 2. As the underfill resin 4, for example, a thermosetting epoxy resin can be used. When a thermosetting epoxy resin is used as the underfill resin 4, after filling the gap between the semiconductor chip 1 and the substrate 2 with the epoxy resin, the epoxy resin is heated to 180 to 250 ° C., for example. Harden.

各パッドと各外部接続端子3とは、基板2の内層に設けられた配線層(不図示)およびビアホール(不図示)を介して電気的に接続されている。基板2としては、例えば、ガラスクロス材をベース材料とした非常に高剛性なFR−4基板を用いることができる。半導体パッケージは、外部接続端子3を介して他の基板(不図示)と接続される。これによって、この半導体パッケージを含む新たな半導体パッケージが形成される。   Each pad and each external connection terminal 3 are electrically connected through a wiring layer (not shown) and a via hole (not shown) provided in the inner layer of the substrate 2. As the substrate 2, for example, a very high rigidity FR-4 substrate using a glass cloth material as a base material can be used. The semiconductor package is connected to another substrate (not shown) via the external connection terminal 3. Thereby, a new semiconductor package including this semiconductor package is formed.

基板2のチップ搭載領域と外部接続領域との間には、局所変形用部材7が、半導体チップ1の外周部全周にわたって、基板2と密着して一体的に設けられている。局所変形用部材7は、一端面をチップ搭載面に露出させた状態で基板2のチップ搭載面側に埋め込まれている。局所変形用部材7の一端面の位置は、チップ搭載面と同一であってもよいし、チップ搭載面よりも基板2内に奥まった位置であってもよいし、チップ搭載面から突出した位置であってもよい。   Between the chip mounting region and the external connection region of the substrate 2, a local deformation member 7 is provided in close contact with the substrate 2 over the entire outer periphery of the semiconductor chip 1. The local deformation member 7 is embedded on the chip mounting surface side of the substrate 2 with one end surface exposed to the chip mounting surface. The position of one end surface of the local deformation member 7 may be the same as the chip mounting surface, may be a position deeper in the substrate 2 than the chip mounting surface, or a position protruding from the chip mounting surface. It may be.

本発明において、局所変形用部材7の位置をいう場合の「基板2のチップ搭載面側」とは、基板を厚さ方向で二等分したとき、その二等分線を基準にして、チップ搭載面側とその反対面側(チップ非搭載面側)とで局所変形用部材7の体積を比べたときに、チップ搭載面側のほうがチップ非搭載面側よりも大きくなるように局所変形用部材7が存在していることをいう。   In the present invention, “the chip mounting surface side of the substrate 2” when referring to the position of the member 7 for local deformation means that when the substrate is divided into two equal parts in the thickness direction, the chip is based on the bisector. When the volume of the local deformation member 7 is compared between the mounting surface side and the opposite surface side (chip non-mounting surface side), the chip mounting surface side is larger than the chip non-mounting surface side. It means that the member 7 exists.

局所変形用部材7は、基板2に熱が加わったときに基板2を局部的に変形させることによって、基板2に生じる反りを矯正するためのものであり、基板2の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する材料からなる。基板としてFR−4基板を用いた場合、基板2の熱膨張係数は、基板2のベース材料であるガラスクロス材に近い、約15×10-6/Kである。したがって、熱膨張係数がこの値よりも大きい局所変形用部材7として、樹脂材料では例えばエポキシ樹脂を用いることができる。 The local deformation member 7 is for correcting the warp generated in the substrate 2 by locally deforming the substrate 2 when heat is applied to the substrate 2, and is larger than the thermal expansion coefficient of the substrate 2. It is made of a material having a thermal expansion coefficient. When the FR-4 substrate is used as the substrate, the thermal expansion coefficient of the substrate 2 is about 15 × 10 −6 / K, which is close to the glass cloth material that is the base material of the substrate 2. Therefore, as the local deformation member 7 having a thermal expansion coefficient larger than this value, for example, an epoxy resin can be used as the resin material.

次に、上述した半導体パッケージの製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor package described above will be described.

まず、局所変形用部材7が形成された基板2と、半導体チップ1とを用意する。基板2への局所変形用部材7の形成方法は特に限定されない。局所変形用部材7の形成方法としては、例えば、基板2に局所変形用部材7のための溝を形成しておき、この溝に液状樹脂を充填しそれを硬化させる方法や、予め形成された局所変形用部材7を基板2の溝に嵌め込んで接着する方法などが挙げられる。液状樹脂を用いる場合、基板2に形成した溝への液状樹脂の供給は、ディスペンサ(不図示)を用いて行うこともできるし、メタルマスクやスクリーンマスク等のマスクを用いた印刷法を利用して行うこともできる。   First, the substrate 2 on which the local deformation member 7 is formed and the semiconductor chip 1 are prepared. The method for forming the local deformation member 7 on the substrate 2 is not particularly limited. As a method for forming the local deformation member 7, for example, a groove for the local deformation member 7 is formed in the substrate 2, a liquid resin is filled in the groove, and the groove is cured. For example, the local deformation member 7 may be fitted into the groove of the substrate 2 and bonded. In the case of using a liquid resin, the liquid resin can be supplied to the groove formed in the substrate 2 by using a dispenser (not shown) or by using a printing method using a mask such as a metal mask or a screen mask. Can also be done.

次いで、半導体チップ1をフリップチップ接続によって基板2と接続する。フリップチップ接続の工法としては、圧接工法、熱圧着工法、はんだ融着工法、超音波圧着工法等が挙げられる。いずれの工法においても、半導体チップ1と基板2との接続時には、両者の接続部を加熱する。この加熱は、半導体チップ1を基板2に搭載する際に半導体チップ1を基板2上にハンドリングするチップ搭載ツールを加熱し、チップ搭載ツールを介して半導体チップ1を加熱することによって行う。   Next, the semiconductor chip 1 is connected to the substrate 2 by flip chip connection. Examples of the flip chip connection method include a pressure welding method, a thermocompression bonding method, a solder fusion bonding method, and an ultrasonic pressure bonding method. In any method, when the semiconductor chip 1 and the substrate 2 are connected, the connecting portions of both are heated. This heating is performed by heating a chip mounting tool for handling the semiconductor chip 1 on the substrate 2 when the semiconductor chip 1 is mounted on the substrate 2 and heating the semiconductor chip 1 via the chip mounting tool.

例えば、圧接工法によって接続する場合、アンダーフィル樹脂4の硬化温度は一般的に180〜250℃であるので、この際の基板2の温度は150〜220℃となる。半導体チップ1の熱膨張係数は3×10-6/K程度であるのに対して、基板2の熱膨張係数は15×10-6/K程度と、半導体チップ1の熱膨張係数に比べて極めて大きい。そのため、基板2が半導体チップ1よりも大きく膨張した状態で半導体チップ1と基板2とが接続される。そのため、半導体チップ1と基板2との接続後、常温に戻った時点では、図1Dに示すように、半導体チップ1に比べて基板2のほうが大きく収縮する。その結果、基板2には、半導体チップ1が搭載された面が凸となる方向の反りが発生する。 For example, when connecting by the pressure welding method, since the curing temperature of the underfill resin 4 is generally 180 to 250 ° C., the temperature of the substrate 2 at this time is 150 to 220 ° C. The thermal expansion coefficient of the semiconductor chip 1 is about 3 × 10 −6 / K, whereas the thermal expansion coefficient of the substrate 2 is about 15 × 10 −6 / K, which is compared with the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip 1. Very large. Therefore, the semiconductor chip 1 and the substrate 2 are connected in a state where the substrate 2 is expanded more than the semiconductor chip 1. Therefore, after the connection between the semiconductor chip 1 and the substrate 2, the substrate 2 contracts more than the semiconductor chip 1 as shown in FIG. As a result, the substrate 2 is warped in a direction in which the surface on which the semiconductor chip 1 is mounted is convex.

この反り量は、半導体チップ1や基板2の厚さが薄いほど、また半導体チップ1の面積が大きいほど顕著となる。一方、局所変形用部材7の近傍での基板2の反りの度合いは、局所変形用部材7の形成方法に応じて変化する。例えば、変曲点形成部材7を構成する材料を常温に近い温度で基板2上に接着したり形成したりした場合には、常温では、基板2はチップ搭載領域および局所変形用部材7が形成された領域を除く領域(本実施形態では外部接続領域)が、ほぼ平坦となる。   The amount of warpage becomes more conspicuous as the thickness of the semiconductor chip 1 and the substrate 2 is thinner and as the area of the semiconductor chip 1 is larger. On the other hand, the degree of warpage of the substrate 2 in the vicinity of the local deformation member 7 varies depending on the method of forming the local deformation member 7. For example, when the material constituting the inflection point forming member 7 is bonded or formed on the substrate 2 at a temperature close to normal temperature, the substrate 2 is formed with the chip mounting region and the local deformation member 7 at normal temperature. A region (external connection region in the present embodiment) excluding the formed region is substantially flat.

なお、ここでは局所変形用部材7が予め形成された基板2に対して半導体チップ1を搭載する場合を例に挙げたが、基板2に局所変形用部材7を形成する前に基板2に半導体チップ1を搭載し、その後、基板2に局所変形用部材7を形成してもよい。   Here, the case where the semiconductor chip 1 is mounted on the substrate 2 on which the local deformation member 7 is formed in advance is taken as an example. However, before the local deformation member 7 is formed on the substrate 2, the semiconductor is formed on the substrate 2. The chip 1 may be mounted, and then the local deformation member 7 may be formed on the substrate 2.

次に、基板2上に半導体チップ1を搭載した半導体パッケージを、他の基板(不図示)上に搭載する。他の基板上への半導体パッケージの搭載は、半導体パッケージに設けられた外部接続端子3を、他の基板に設けられたパッド(不図示)と電気的に接続することによって行う。外部接続端子3と他の基板との電気的接続は、はんだリフローによって行うことができる。はんだリフロー時に用いるはんだとして、無鉛はんだであるSn−3.5Ag−0.5Cu合金を用いた場合、その融点は約225℃であるので、はんだリフロー時の温度(リフロー温度)は240〜260℃程度とされる。   Next, a semiconductor package having the semiconductor chip 1 mounted on the substrate 2 is mounted on another substrate (not shown). The semiconductor package is mounted on another substrate by electrically connecting the external connection terminals 3 provided on the semiconductor package to pads (not shown) provided on the other substrate. The electrical connection between the external connection terminal 3 and another substrate can be performed by solder reflow. When Sn-3.5Ag-0.5Cu alloy, which is a lead-free solder, is used as the solder used during solder reflow, the melting point is about 225 ° C., so the temperature during reflow soldering (reflow temperature) is 240-260 ° C. It is said to be about.

そのため、はんだリフローによって半導体パッケージは再び膨張する。このとき、図1Bに示すように、はんだリフロー時には、半導体パッケージが加熱されることによって、基板2には、そのチップ搭載領域において、半導体チップ1と基板2との熱膨張量差に起因して、チップ搭載面側が凹となるような反りが発生する。一方、チップ搭載領域の外側では、基板2の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有する局所変形用部材7が基板2に密着して一体的に設けられている。そのため、基板2は、局所変形用部材7が設けられた部位では、基板2の厚み方向について局所変形用部材7と同じ位置の基板2の部分と比べて局所変形用部材7のほうが大きく膨張するので、チップ搭載面側が凸となるように局所的に変形する。   Therefore, the semiconductor package expands again by solder reflow. At this time, as shown in FIG. 1B, during the solder reflow, the semiconductor package is heated, so that the substrate 2 has a thermal expansion amount difference between the semiconductor chip 1 and the substrate 2 in the chip mounting region. Further, warpage occurs such that the chip mounting surface side becomes concave. On the other hand, on the outside of the chip mounting area, a local deformation member 7 having a thermal expansion coefficient larger than that of the substrate 2 is provided in close contact with the substrate 2. Therefore, in the region where the local deformation member 7 is provided, the local deformation member 7 expands more greatly in the thickness direction of the substrate 2 than the portion of the substrate 2 at the same position as the local deformation member 7. Therefore, it is locally deformed so that the chip mounting surface side is convex.

その結果、基板2は、図1Bおよび図1Cに示すように、局所変形用部材7が設けられた領域よりもさらに外側の領域である外部接続領域では、チップ搭載領域で生じた反りが矯正され、平面Pとほぼ平行な状態となる。このことによって、外部接続端子3が他の基板から浮き上がることはほとんどなくなる。仮に外部接続端子3の浮き上がりが生じたとしても、はんだリフロー工程で供給されたクリームはんだが溶融することによって吸収できる程度まで抑制することができる。したがって、半導体パッケージと他の基板との接続不良を大幅に減少させることができる。   As a result, as shown in FIGS. 1B and 1C, in the external connection region, which is a region further outside the region where the local deformation member 7 is provided, the warpage generated in the chip mounting region is corrected. The plane P is almost parallel. As a result, the external connection terminals 3 are hardly lifted from other substrates. Even if the external connection terminal 3 is lifted, the cream solder supplied in the solder reflow process can be suppressed to the extent that it can be absorbed by melting. Therefore, connection failure between the semiconductor package and another substrate can be greatly reduced.

これに対して、従来のように補強材料や補強層で基板の剛性を高くした構造では、半導体パッケージにおける補強材料や補強層の占有面積あるいは占有体積が大きくなり、基板の部品を搭載できる面積が制限される。本実施形態では基板2の剛性を高くするのではなく基板2の反りを矯正するという新たな手法を採用しているので、基板の反りを矯正するための構造である局所変形用部材7のサイズは大きくする必要はない。そのため、局所変形用部材7の占有面積を小さくして、他の部品を搭載できる領域を最大限に確保することができる。   On the other hand, in the structure in which the rigidity of the substrate is increased with a reinforcing material or a reinforcing layer as in the past, the occupied area or occupied volume of the reinforcing material or the reinforcing layer in the semiconductor package is increased, and the area on which the components of the board can be mounted Limited. In the present embodiment, a new method of correcting the warp of the substrate 2 instead of increasing the rigidity of the substrate 2 is adopted, and therefore the size of the local deformation member 7 which is a structure for correcting the warp of the substrate. Does not need to be large. Therefore, the area occupied by the local deformation member 7 can be reduced, and a region where other parts can be mounted can be ensured to the maximum.

特に本実施形態では、局所変形用部材7を基板2に埋め込んで形成しているので、局所変形用部材7による作用を効果的に発揮できる。すなわち、本実施形態では、局所変形用部材7は、その側面が基板2と密着して設けられているので、局所変形用部材7が膨張することで、基板2は局所変形用部材7の側面によって、基板2の面内方向に押される。したがって、局所変形用部材7の膨張を、基板2の局所的な変形に効果的に利用することができる。この、局所変形用部材7による、基板2を面内方向に押し付ける作用をより効果的に発揮させるためには、局所変形用部材7を埋め込むために基板2に形成される溝を、その側壁が基板2の面内方向に対して垂直となるように形成することが好ましい。   In particular, in the present embodiment, since the local deformation member 7 is formed by being embedded in the substrate 2, the action of the local deformation member 7 can be effectively exhibited. That is, in this embodiment, since the side surface of the local deformation member 7 is provided in close contact with the substrate 2, the local deformation member 7 expands so that the substrate 2 becomes the side surface of the local deformation member 7. Is pushed in the in-plane direction of the substrate 2. Therefore, the expansion of the local deformation member 7 can be effectively used for local deformation of the substrate 2. In order to more effectively exert the action of pressing the substrate 2 in the in-plane direction by the local deformation member 7, a groove formed in the substrate 2 for embedding the local deformation member 7 is formed on the side wall. It is preferably formed so as to be perpendicular to the in-plane direction of the substrate 2.

局所変形用部材7の膨張によって基板2に生じる反り量は、局所変形用部材7の物性、厚さ、および幅等で調整することが可能である。   The amount of warpage generated in the substrate 2 by the expansion of the local deformation member 7 can be adjusted by the physical properties, thickness, width, and the like of the local deformation member 7.

また、効果的に基板2をチップ搭載領域と逆向きに反らせるためには、半導体パッケージと他の基板との接続時に、局所変形用部材7が基板2を反らせるだけの高い剛性を有していることも重要である。半導体パッケージと他の基板との接続は、外部接続端子3であるはんだボールを溶融させた状態で行う。したがって、半導体パッケージと他の基板との接続時に、局所変形用部材7が高い剛性を有するためには、外部接続端子3に用いられているはんだの融点において、局所変形用部材7の弾性率が基板2の弾性率よりも高いことが好ましい。あるいは、半導体パッケージと他の基板との接続をはんだリフローで行う場合、はんだリフローは、はんだの融点よりも高い温度でなされるため、実際上は、はんだリフロー温度域において、局所変形用部材7の弾性率が基板2の弾性率よりも高いことが好ましい。   Further, in order to effectively warp the substrate 2 in the direction opposite to the chip mounting area, the local deformation member 7 has high rigidity enough to warp the substrate 2 when the semiconductor package is connected to another substrate. It is also important. The connection between the semiconductor package and another substrate is performed in a state where the solder balls as the external connection terminals 3 are melted. Therefore, in order for the local deformation member 7 to have high rigidity when the semiconductor package is connected to another substrate, the local deformation member 7 has an elastic modulus at the melting point of the solder used for the external connection terminal 3. It is preferable that the elastic modulus of the substrate 2 is higher. Alternatively, when the connection between the semiconductor package and another substrate is performed by solder reflow, since the solder reflow is performed at a temperature higher than the melting point of the solder, the local deformation member 7 is actually in the solder reflow temperature range. It is preferable that the elastic modulus is higher than the elastic modulus of the substrate 2.

局所変形用部材7を樹脂材料で構成する場合、局所変形用部材7にフィラーを添加することもできる。この場合には、局所変形用部材7に添加するフィラーは熱膨張係数が高いほど好ましい。例えば、一般的にフィラーとして用いられる材料であるシリカ、アルミナ、およびCu(銅)の熱膨張係数はそれぞれ5×10-6/K、7〜8×10-6/K、および17×10-6/Kである。したがって、熱膨張係数の観点からは、局所変形用部材7に添加するフィラーとしては、Cuなどの金属フィラーがより好ましい。さらには、弾性率は低いが熱膨張係数が著しく大きいシリコーンフィラー等も、局所変形用部材7として例えばシリカハイブリッドのような高ガラス転移点(Tg)かつ高剛性樹脂を用いた場合は、これと組み合わせることで局所変形用部材7の熱膨張係数を大きくするという効果が得られる。一方、局所変形用部材7の弾性率を向上させるという観点からは、局所変形用部材7に添加するフィラーとしては、シリカ、アルミナおよびCuなどの金属のフィラーのいずれも好ましく用いることができる。 When the local deformation member 7 is made of a resin material, a filler can be added to the local deformation member 7. In this case, it is preferable that the filler added to the local deformation member 7 has a higher thermal expansion coefficient. For example, the thermal expansion coefficients of silica, alumina, and Cu (copper), which are commonly used as fillers, are 5 × 10 −6 / K, 7 to 8 × 10 −6 / K, and 17 × 10 −, respectively. 6 / K. Therefore, from the viewpoint of the thermal expansion coefficient, the filler added to the local deformation member 7 is more preferably a metal filler such as Cu. Furthermore, a silicone filler having a low modulus of elasticity but a remarkably large thermal expansion coefficient is also used when a high glass transition point (Tg) and high rigidity resin such as silica hybrid is used as the local deformation member 7. By combining, the effect of increasing the thermal expansion coefficient of the local deformation member 7 can be obtained. On the other hand, from the viewpoint of improving the elastic modulus of the local deformation member 7, as a filler added to the local deformation member 7, any of metal fillers such as silica, alumina, and Cu can be preferably used.

以上のように、局所変形用部材7としては各種のものを選択することができる。ただし、基板2の反りが問題になるのは、はんだリフロー工程であるため、基板2および局所変形用部材7の弾性率としては、特にはんだリフロー温度域での値が重要である。   As described above, various members can be selected as the local deformation member 7. However, since the warpage of the substrate 2 is a problem in the solder reflow process, the value of the elastic modulus of the substrate 2 and the local deformation member 7 is particularly important in the solder reflow temperature range.

図2は、基板2の材料として一般的な、FR−4と呼ばれる、ガラスクロス材をベースとした基板の弾性率の温度依存性を示すグラフである。基板2は、常温では10GPa程度の高弾性特性を示す。ところが、例えば無鉛はんだとして一般的なSn−Ag−Cu系の3元はんだの融点である220℃から230℃の間での弾性率は、常温時の約5分の1の2GPa程度まで低下する。よってこの場合には、局所変形用部材7の弾性率は、この温度域で2GPaを超える弾性率を有していればよい。よって、局所変形用部材7としては、例えば図3に示すような弾性率特性を有する材料(熱硬化性アミン系エポキシ樹脂)が適用可能である。この材料は、225℃においては、基板2の弾性率2GPaを上回る4GPaの弾性率を有しており、局所変形用部材7として好ましく用いることができる。また、樹脂材料はガラス転移温度(Tg)以上で弾性率が急激に低下することが知られている。このため、局所変形用部材7として樹脂材料を用いる場合には、Tgの高い材料であることが好ましい。さらには、局所変形用部材7のTgがはんだの融点を超える材料であればより好適である。   FIG. 2 is a graph showing the temperature dependence of the elastic modulus of a substrate based on a glass cloth material called FR-4, which is a general material of the substrate 2. The substrate 2 exhibits a high elastic property of about 10 GPa at room temperature. However, for example, the elastic modulus between 220 ° C. and 230 ° C., which is the melting point of Sn-Ag—Cu ternary solder common as lead-free solder, decreases to about 2GPa, which is about 1/5 of the normal temperature. . Therefore, in this case, the elastic modulus of the local deformation member 7 only needs to have an elastic modulus exceeding 2 GPa in this temperature range. Therefore, as the local deformation member 7, for example, a material (thermosetting amine epoxy resin) having elastic modulus characteristics as shown in FIG. 3 is applicable. This material has an elastic modulus of 4 GPa exceeding the elastic modulus of 2 GPa of the substrate 2 at 225 ° C., and can be preferably used as the local deformation member 7. In addition, it is known that the elastic modulus of the resin material rapidly decreases at a glass transition temperature (Tg) or higher. For this reason, when using a resin material as the member 7 for local deformation, it is preferable that it is a material with high Tg. Furthermore, it is more preferable if the Tg of the local deformation member 7 exceeds the melting point of the solder.

一方、基板2の材料を最適化することによって、局所変形用部材7による効果を大きくすることも可能である。はんだリフロー温度域での弾性率が低い材料を基板2の材料として用いれば、局所変形用部材7の材料として弾性率が低いものを適用でき、局所変形用部材7の材料の選択範囲を広げることができる。同様に、基板2の熱膨張係数についても、低いことが好ましく、半導体チップ1の熱膨張係数に近いほど好ましい。   On the other hand, by optimizing the material of the substrate 2, the effect of the local deformation member 7 can be increased. If a material having a low modulus of elasticity in the solder reflow temperature region is used as the material of the substrate 2, a material having a low modulus of elasticity can be applied as the material of the local deformation member 7, and the selection range of the material of the local deformation member 7 can be expanded. Can do. Similarly, it is preferable that the thermal expansion coefficient of the substrate 2 is low, and it is preferable that the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip 1 is closer.

FR−4に限らずほとんどの基板2の材料は、Tgを超えると急激な弾性率の低下が見られる。その弾性率の低下量や、弾性率が急激に低下する温度は、材料によって異なる。   Most of the materials of the substrate 2, not limited to FR-4, show a sudden decrease in elastic modulus when exceeding Tg. The amount of decrease in the elastic modulus and the temperature at which the elastic modulus rapidly decreases vary depending on the material.

基板2としては、FR−4の他に、例えば、アラミド不織布に樹脂を含浸させた材料を選定してもよい。アラミド不織布を基材とした基板の熱膨張係数はFR−4よりも低く、10×10-6/K程度であり、また、はんだリフロー温度域での弾性率もFR−4よりも低い。このことから、基板2としてアラミド不織布を基材とした基板を用いた場合は、局所変形用部材7による効果が大きくなる。また、このアラミド不織布を基材とした基板では、その熱膨張係数が低いことから、Cuなどの金属材料との熱膨張係数の差が大きくなる。そのため、局所変形用部材7として、金属板等の無機材料を適用することが可能となる。この際には、はんだリフロー温度域で、基板2と局所変形用部材7とが密着していることが重要である。 As the substrate 2, in addition to FR-4, for example, a material obtained by impregnating aramid nonwoven fabric with a resin may be selected. The thermal expansion coefficient of the substrate based on the aramid nonwoven fabric is lower than that of FR-4, about 10 × 10 −6 / K, and the elastic modulus in the solder reflow temperature region is also lower than that of FR-4. For this reason, when a substrate made of an aramid nonwoven fabric is used as the substrate 2, the effect of the member 7 for local deformation is increased. Moreover, in the board | substrate which used this aramid nonwoven fabric as the base material, since the thermal expansion coefficient is low, the difference of a thermal expansion coefficient with metal materials, such as Cu, becomes large. Therefore, an inorganic material such as a metal plate can be applied as the local deformation member 7. At this time, it is important that the substrate 2 and the local deformation member 7 are in close contact with each other in the solder reflow temperature range.

(第2の実施形態)
図4A、図4B、および図4Cを参照して、本発明の第2の実施形態による半導体パッケージを説明する。本実施形態における半導体パッケージは、基板2のチップ搭載面と反対側の面に外部接続端子3が設けられている点で、第1の実施形態と異なっている。つまり、基板2は、チップ搭載領域と外部接続領域とが互いに反対側の面に位置している。その他の構成、例えば、半導体チップ1が基板2の中央部に搭載されていること、半導体チップ1と基板2との隙間にアンダーフィル樹脂4が充填されていること、および基板2のチップ搭載面側において局所変形用部材7がチップ搭載領域を取り囲んで形成されていること等は、第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
A semiconductor package according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A, 4B, and 4C. The semiconductor package according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the external connection terminals 3 are provided on the surface of the substrate 2 opposite to the chip mounting surface. That is, in the substrate 2, the chip mounting area and the external connection area are located on opposite surfaces. Other configurations, for example, that the semiconductor chip 1 is mounted in the center of the substrate 2, the gap between the semiconductor chip 1 and the substrate 2 is filled with the underfill resin 4, and the chip mounting surface of the substrate 2 The local deformation member 7 is formed so as to surround the chip mounting region on the side, as in the first embodiment.

なお、図4A〜図4Cでは、第1の実施形態と同様の構成部材については第1の実施形態の説明で用いたのと同じ符号を付している。このことは、以降の実施形態においても同様である。   In FIGS. 4A to 4C, the same reference numerals as those used in the description of the first embodiment are assigned to the same constituent members as those in the first embodiment. The same applies to the following embodiments.

上記のとおり、本実施形態では、外部接続端子3は基板2のチップ搭載面と反対側の面に設けられているが、その他の構成は第1の実施形態と同様である。したがって、熱を与えたときの半導体パッケージの挙動は、第1の実施形態と同様である。すなわち、この半導体パッケージを他の基板に搭載する際に半導体パッケージが加熱されると、図4Bに示すように、基板2には、そのチップ搭載領域において、チップ搭載面側が凹となるような反りが発生する。一方、チップ搭載領域の外側では、基板2は、局所変形用部材7が設けられた部位が、チップ搭載面側が凸となるように局所的に変形する。   As described above, in the present embodiment, the external connection terminals 3 are provided on the surface of the substrate 2 opposite to the chip mounting surface, but the other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the behavior of the semiconductor package when heat is applied is the same as that of the first embodiment. That is, when the semiconductor package is heated when the semiconductor package is mounted on another substrate, as shown in FIG. 4B, the substrate 2 is warped such that the chip mounting surface side becomes concave in the chip mounting region. Will occur. On the other hand, outside the chip mounting area, the substrate 2 is locally deformed so that the portion on which the local deformation member 7 is provided is convex on the chip mounting surface side.

その結果、基板2は、図4Bおよび図4Cに示すように、局所変形用部材7が設けられた領域よりも外側に位置している外部接続領域では、チップ搭載領域で生じた反りが矯正され、平面Pとほぼ平行となる。したがって、本実施形態においても、上述した実施形態と同様、半導体パッケージと他の基板との接続不良を大幅に減少させることができる。   As a result, as shown in FIGS. 4B and 4C, in the external connection region located outside the region where the local deformation member 7 is provided, the warpage generated in the chip mounting region is corrected. , Almost parallel to the plane P. Therefore, also in the present embodiment, the connection failure between the semiconductor package and another substrate can be greatly reduced as in the above-described embodiment.

(第3の実施形態)
図5A、図5B、および図5Cを参照して、本発明の第3の実施形態による半導体パッケージを説明する。
(Third embodiment)
A semiconductor package according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, and 5C.

第1および第2の実施形態では、局所変形用部材7を基板2のチップ搭載面側に設けた例を示したが、本実施形態では、局所形成用部材7を、基板2の半導体チップ1が搭載された面と反対の面(チップ非搭載面)側に設けている。言い換えれば、本実施形態では、第1の実施形態と同様に局所変形用部材7が形成された基板2を、第1の実施形態とは表裏反転させた状態で、基板2に半導体チップ1が搭載され、外部接続端子3が設けられている。   In the first and second embodiments, the example in which the local deformation member 7 is provided on the chip mounting surface side of the substrate 2 has been described. However, in the present embodiment, the local formation member 7 is used as the semiconductor chip 1 of the substrate 2. Is provided on the side opposite to the surface on which the chip is mounted (chip non-mounting surface) side. In other words, in this embodiment, the semiconductor chip 1 is placed on the substrate 2 in a state where the substrate 2 on which the local deformation member 7 is formed is reversed from the first embodiment, as in the first embodiment. An external connection terminal 3 is provided.

なお、本発明において、局所変形用部材7の位置をいう場合の「基板2のチップ非搭載面側」についても、「チップ搭載面側」と同様の考え方に基づく。すなわち、「基板2のチップ非搭載面側」とは、基板を厚さ方向で二等分したとき、その二等分線を基準にして、チップ搭載面側とチップ非搭載面側とで局所変形用部材7の体積を比べたときに、チップ非搭載面側のほうがチップ搭載面側よりも大きくなるように局所変形用部材7が存在していることをいう。   In the present invention, “the chip non-mounting surface side of the substrate 2” when referring to the position of the local deformation member 7 is based on the same concept as the “chip mounting surface side”. That is, “the chip non-mounting surface side of the substrate 2” means that when the substrate is bisected in the thickness direction, the chip mounting surface side and the chip non-mounting surface side are locally divided with reference to the bisector. When comparing the volume of the deformation member 7, it means that the local deformation member 7 exists so that the chip non-mounting surface side is larger than the chip mounting surface side.

局所変形用部材7には、基板2よりも熱膨張係数が小さい材料が用いられる。基板2よりも熱膨張係数が小さい材料としては、シリカ等の無機フィラーを添加した樹脂材料、熱膨張係数が結晶方位により調整可能な液晶ポリマー、および低膨張係数の無機材料などが挙げられる。局所変形用部材7に好ましく用いることができる無機材料としては、より具体的には、アルミナ、窒化珪素等に代表されるセラミック、および42アロイやコバールといった金属などが挙げられる。   A material having a smaller thermal expansion coefficient than that of the substrate 2 is used for the local deformation member 7. Examples of the material having a smaller thermal expansion coefficient than the substrate 2 include a resin material to which an inorganic filler such as silica is added, a liquid crystal polymer whose thermal expansion coefficient can be adjusted by crystal orientation, and an inorganic material having a low expansion coefficient. More specifically, examples of the inorganic material that can be preferably used for the local deformation member 7 include ceramics typified by alumina and silicon nitride, and metals such as 42 alloy and Kovar.

本実施形態では、半導体パッケージを他の基板(不図示)に搭載するために半導体パッケージが加熱されると、図5Bに示すように、基板2には、チップ搭載領域において、チップ搭載面側が凹となるような反りが発生する。一方、チップ搭載領域の外側の局所変形用部材7が設けられた部位では、基板2は、基板2の厚み方向について局所変形用部材7と同じ位置の基板2の部分に比べて、局所変形用部材7の膨張量は小さい。その結果、基板2は、局所変形用部材7が設けられた部分では、チップ搭載面側が凸となるように局所的に変形する。   In the present embodiment, when the semiconductor package is heated in order to mount the semiconductor package on another substrate (not shown), as shown in FIG. The warp which becomes becomes occurs. On the other hand, in the part where the member 7 for local deformation outside the chip mounting area is provided, the substrate 2 is used for local deformation as compared with the portion of the substrate 2 at the same position as the member for local deformation 7 in the thickness direction of the substrate 2. The expansion amount of the member 7 is small. As a result, the substrate 2 is locally deformed so that the chip mounting surface side is convex in the portion where the local deformation member 7 is provided.

このことによって、基板2は、局所変形用部材7が設けられた部位よりも外側に位置している外部接続領域では、チップ搭載領域に生じた反りが矯正され、平面Pとほぼ平行となる。したがって、本実施形態においても、上述した各実施形態と同様、半導体パッケージと他の基板との接続不良を大幅に減少させることができる。   As a result, in the external connection region located outside the region where the local deformation member 7 is provided, the substrate 2 is corrected in the chip mounting region, and becomes substantially parallel to the plane P. Therefore, also in this embodiment, as in the above-described embodiments, connection failures between the semiconductor package and other substrates can be greatly reduced.

本実施形態による効果は、外部接続端子3が基板2のチップ搭載面に設けられた場合に限らず、チップ非搭載面に設けられた場合であっても同様である。   The effect according to the present embodiment is not limited to the case where the external connection terminal 3 is provided on the chip mounting surface of the substrate 2, but is the same even when it is provided on the chip non-mounting surface.

(第4の実施形態)
図6A、図6Bおよび図6Cを参照して、本発明の第4の実施形態による半導体パッケージを説明する。本実施形態の半導体パッケージは、基板2の形状が上述した各実施形態と異なっている。すなわち、基板2には、そのチップ搭載面に凹部が形成されており、半導体チップ1は、この凹部内に位置して基板2に搭載されている。基板2と半導体チップ1との隙間にはアンダーフィル樹脂4が充填されている。外部接続端子3は、基板2のチップ搭載面に設けられている。
(Fourth embodiment)
A semiconductor package according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A, 6B and 6C. The semiconductor package of this embodiment is different from the above-described embodiments in the shape of the substrate 2. That is, the substrate 2 has a recess formed on the chip mounting surface, and the semiconductor chip 1 is mounted on the substrate 2 while being positioned in the recess. An underfill resin 4 is filled in a gap between the substrate 2 and the semiconductor chip 1. The external connection terminal 3 is provided on the chip mounting surface of the substrate 2.

基板2に形成される凹部の平面サイズは半導体チップ1の平面サイズよりも大きく、凹部内で基板2に搭載された半導体チップ1の外周部には、半導体チップ1の全周にわたって、凹部による空間がある。局所変形用部材7は、この空間を埋めるようにして基板2に設けられている。したがって、局所変形用部材7は、半導体チップ1の外周を全周にわたって取り囲んで基板2と密着して一体的に設けられている。局所変形用部材7としては、その熱膨張係数が基板2の熱膨張係数よりも大きい材料が用いられる。   The planar size of the recess formed in the substrate 2 is larger than the planar size of the semiconductor chip 1, and the outer periphery of the semiconductor chip 1 mounted on the substrate 2 in the recess has a space due to the recess over the entire periphery of the semiconductor chip 1. There is. The local deformation member 7 is provided on the substrate 2 so as to fill this space. Therefore, the local deformation member 7 is provided integrally with the substrate 2 so as to surround the outer periphery of the semiconductor chip 1 over the entire periphery. As the local deformation member 7, a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the substrate 2 is used.

本実施形態においても、半導体パッケージを他の基板(不図示)に搭載するために半導体パッケージが加熱されると、図6Bに示すように、基板2には、チップ搭載領域において、チップ搭載面側が凹となるような反りが発生する。一方、局所変形用部材7が設けられた部位では、基板2は、チップ搭載面側が凸となるように局所的に変形する。その結果、基板2は、図6Bおよび図6Cに示すように、局所変形用部材7が設けられた領域よりも外側に位置している外部接続領域では、チップ搭載領域で生じた反りが矯正され、平面Pとほぼ平行となる。したがって、本実施形態も、上述した実施形態と同様、半導体パッケージと他の基板との接続不良を大幅に減少させることができる。   Also in this embodiment, when the semiconductor package is heated to mount the semiconductor package on another substrate (not shown), the substrate 2 has a chip mounting surface side in the chip mounting area as shown in FIG. 6B. Warping that becomes concave occurs. On the other hand, at the site where the local deformation member 7 is provided, the substrate 2 is locally deformed so that the chip mounting surface side is convex. As a result, as shown in FIGS. 6B and 6C, in the external connection region located outside the region where the local deformation member 7 is provided, the warpage generated in the chip mounting region is corrected. , Almost parallel to the plane P. Therefore, this embodiment can also significantly reduce the connection failure between the semiconductor package and another substrate, as in the above-described embodiment.

本実施形態のような、基板2に形成された凹部内に半導体チップ1および局所変形用部材7を配置した構成は、基板2に半導体チップ1を搭載した後に、例えば液状樹脂を基板2の凹部に充填し、硬化させることで形成することができる。もちろん本実施形態においても、局所変形用部材7を予め作製しておき、半導体チップ1を基板2に搭載した後に、接着等によって局所変形用部材7を基板2の凹部内に固定することもできる。   The configuration in which the semiconductor chip 1 and the local deformation member 7 are arranged in the recess formed in the substrate 2 as in the present embodiment is such that after mounting the semiconductor chip 1 on the substrate 2, for example, liquid resin is applied to the recess of the substrate 2. It can be formed by filling and curing. Of course, also in the present embodiment, the local deformation member 7 is prepared in advance, and after mounting the semiconductor chip 1 on the substrate 2, the local deformation member 7 can be fixed in the recess of the substrate 2 by bonding or the like. .

(第5の実施形態)
図7A、図7Bおよび図7Cを参照して、本発明の第5の実施形態による半導体パッケージを説明する。
(Fifth embodiment)
A semiconductor package according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A, 7B and 7C.

本実施形態の半導体パッケージは、外部接続端子3が、基板2のチップ非搭載面に設けられている点で上述した第4の実施形態と異なる。その他の構成は、第4の実施形態と同様である。本実施形態のように、外部接続端子3を基板2のチップ非搭載面に設けた場合であっても、第4の実施形態と同様、半導体パッケージを他の基板(不図示)に搭載するために半導体パッケージが加熱されたときに基板2に生じた反りを矯正することができる。その結果、本実施形態においても、半導体パッケージと他の基板との接続不良を大幅に減少させることができる。   The semiconductor package of this embodiment is different from the above-described fourth embodiment in that the external connection terminals 3 are provided on the chip non-mounting surface of the substrate 2. Other configurations are the same as those of the fourth embodiment. Even when the external connection terminals 3 are provided on the chip non-mounting surface of the substrate 2 as in the present embodiment, the semiconductor package is mounted on another substrate (not shown) as in the fourth embodiment. In addition, it is possible to correct the warp generated in the substrate 2 when the semiconductor package is heated. As a result, also in the present embodiment, the connection failure between the semiconductor package and another substrate can be greatly reduced.

上述した第4の実施形態および第5の実施形態では、局所変形用部材7を基板2のチップ搭載面側に設けた例を示したが、第3の実施形態のように、基板2のチップ非搭載面側に局所変形用部材7を設けることもできる。その場合、局所変形用部材7には、その熱膨張係数が基板2の熱膨張係数よりも小さいものを用いる。   In the fourth embodiment and the fifth embodiment described above, the example in which the local deformation member 7 is provided on the chip mounting surface side of the substrate 2 has been described. However, as in the third embodiment, the chip of the substrate 2 is provided. The local deformation member 7 may be provided on the non-mounting surface side. In that case, the local deformation member 7 having a thermal expansion coefficient smaller than that of the substrate 2 is used.

(第6の実施形態)
図8A、図8Bおよび図8Cを参照して、本発明の第6の実施形態による半導体パッケージを説明する。本実施形態の半導体パッケージは、基本的な構造は第4の実施形態と同様であるが、局所変形用部材7が半導体チップ1を覆って設けられている点が第4の実施形態と異なっている。このような局所変形用部材7は、基板2の凹部内に半導体チップ1を搭載した後、例えば液状樹脂を、凹部を埋め、かつ半導体チップ1が覆われるように基板2上に供給し、硬化させることで形成することができる。
(Sixth embodiment)
A semiconductor package according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A, 8B and 8C. The basic structure of the semiconductor package of this embodiment is the same as that of the fourth embodiment, but differs from the fourth embodiment in that a local deformation member 7 is provided so as to cover the semiconductor chip 1. Yes. Such a member 7 for local deformation is mounted after the semiconductor chip 1 is mounted in the recess of the substrate 2, for example, by supplying a liquid resin onto the substrate 2 so as to fill the recess and cover the semiconductor chip 1. Can be formed.

半導体チップ1を覆って局所変形用部材7を形成した場合であっても、基板2の加熱時に局所変形用部材7が基板2を局所的に変形させる作用は、局所変形用部材7が基板2と接している箇所で生じる。したがって、半導体パッケージを他の基板(不図示)に搭載するために半導体パッケージが加熱された際には、第4の実施形態と同様、図8Bおよび図8Cに示すように、基板2は外部接続端子3が設けられた外部接続領域ではチップ搭載領域で生じた反りが矯正されて平面Pとほぼ平行になる。このことにより、本実施形態も、半導体パッケージと他の基板との接続不良を大幅に減少させることができる。   Even when the local deformation member 7 is formed so as to cover the semiconductor chip 1, the local deformation member 7 is locally deformed by the local deformation member 7 when the substrate 2 is heated. Occurs where it touches. Therefore, when the semiconductor package is heated to mount the semiconductor package on another substrate (not shown), the substrate 2 is externally connected as shown in FIGS. 8B and 8C, as in the fourth embodiment. In the external connection area where the terminals 3 are provided, the warp generated in the chip mounting area is corrected and becomes almost parallel to the plane P. As a result, this embodiment can also significantly reduce the connection failure between the semiconductor package and another substrate.

また本実施形態では、局所変形用部材7が半導体チップ1を覆って設けられていることによって、上述した効果に加え、以下に述べるような効果がある。   In the present embodiment, since the local deformation member 7 is provided so as to cover the semiconductor chip 1, in addition to the above-described effects, the following effects can be obtained.

第1の効果は、半導体チップ1を保護できることである。局所変形用部材7は、半導体チップ1を覆っているため、半導体チップ1は局所変形用部材7によって封止される。その結果、半導体チップ1は局所変形用部材7によって保護される。   The first effect is that the semiconductor chip 1 can be protected. Since the local deformation member 7 covers the semiconductor chip 1, the semiconductor chip 1 is sealed by the local deformation member 7. As a result, the semiconductor chip 1 is protected by the local deformation member 7.

第2の効果は、基板2を加熱したときの、チップ搭載領域での基板2の反りを緩和できることである。局所変形用部材7の熱膨張係数は、基板2の熱膨張係数よりも大きい。基盤2の熱膨張係数は、半導体チップ1の熱膨張係数よりも大きい。したがって、局所変形腰部材の熱膨張係数は、半導体チップ1の熱膨張係数よりも大きいことになる。局所変形用部材7は、半導体チップ1の、基板2との接続面と反対側の面に密着して一体的に設けられているので、半導体パッケージが加熱されると、局所変形用部材7が半導体チップ1を覆っている部分では、局所変形腰部材7のほうが半導体チップ1よりも大きく膨張しようとする。その結果、基板2のチップ搭載領域での、チップ搭載面側が凹となるような反りが緩和される。   The second effect is that the warpage of the substrate 2 in the chip mounting area when the substrate 2 is heated can be alleviated. The thermal expansion coefficient of the local deformation member 7 is larger than the thermal expansion coefficient of the substrate 2. The thermal expansion coefficient of the substrate 2 is larger than the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip 1. Therefore, the thermal expansion coefficient of the locally deformed waist member is larger than the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip 1. Since the local deformation member 7 is integrally provided in close contact with the surface of the semiconductor chip 1 opposite to the connection surface with the substrate 2, when the semiconductor package is heated, the local deformation member 7 is In the portion covering the semiconductor chip 1, the locally deformed waist member 7 tends to expand more than the semiconductor chip 1. As a result, the warpage in which the chip mounting surface side becomes concave in the chip mounting area of the substrate 2 is alleviated.

(第7の実施形態)
図9A、図9Bおよび図9Cを参照して、本発明の第7の実施形態による半導体パッケージを説明する。
(Seventh embodiment)
A semiconductor package according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9A, 9B and 9C.

本実施形態の半導体パッケージは、外部接続端子3が、基板2のチップ非搭載面に設けられている点で上述した第6の実施形態と異なる。その他の構成は第6の実施形態と同様である。本実施形態のように、外部接続端子3を基板2のチップ非搭載面に設けた場合であっても、第6の実施形態と同様、半導体パッケージを他の基板(不図示)に搭載するために半導体パッケージが加熱されたときに基板2に生じた反りを矯正することができる。その結果、本実施形態においても、半導体パッケージと他の基板との接続不良を大幅に減少させることができる。   The semiconductor package of this embodiment is different from the above-described sixth embodiment in that the external connection terminal 3 is provided on the chip non-mounting surface of the substrate 2. Other configurations are the same as those of the sixth embodiment. Even when the external connection terminals 3 are provided on the chip non-mounting surface of the substrate 2 as in the present embodiment, the semiconductor package is mounted on another substrate (not shown) as in the sixth embodiment. In addition, it is possible to correct the warp generated in the substrate 2 when the semiconductor package is heated. As a result, also in the present embodiment, the connection failure between the semiconductor package and another substrate can be greatly reduced.

(第8の実施形態)
上述した各実施形態では、局所変形用部材が基板に埋め込まれたものとして説明したが、局所変形用部材は、基板の表面上に設けてもよい。
(Eighth embodiment)
In each of the above-described embodiments, the local deformation member is described as being embedded in the substrate. However, the local deformation member may be provided on the surface of the substrate.

以下に、図10Aおよび図10Bを参照して、本発明の第8の実施形態による半導体パッケージを説明する。   A semiconductor package according to the eighth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 10A and 10B.

基板2のチップ搭載面は、その中央部にチップ搭載領域を有するとともに、チップ搭載領域の外側に外部接続領域を有する。つまり、基板2のチップ搭載面には、その中央部に半導体チップ1が搭載され、半導体チップ1の外側で半導体チップ1を取り囲むように、複数の外部接続端子3が設けられている。   The chip mounting surface of the substrate 2 has a chip mounting area at the center and an external connection area outside the chip mounting area. That is, on the chip mounting surface of the substrate 2, the semiconductor chip 1 is mounted at the center, and a plurality of external connection terminals 3 are provided so as to surround the semiconductor chip 1 outside the semiconductor chip 1.

基板2のチップ搭載面において、チップ搭載領域と外部接続端子との間には、局所変形用部材7が設けられている。局所変形用部材7は、基板2のチップ搭載面上に基板2と密着して一体的に設けられ、半導体チップ1の外周を全周にわたって取り囲んでいる。局所変形用部材7としては、その熱膨張家数が基板2の熱膨張係数よりも大きい材料が用いられる。   On the chip mounting surface of the substrate 2, a local deformation member 7 is provided between the chip mounting area and the external connection terminal. The local deformation member 7 is integrally provided in close contact with the substrate 2 on the chip mounting surface of the substrate 2 and surrounds the outer periphery of the semiconductor chip 1 over the entire periphery. As the local deformation member 7, a material whose thermal expansion coefficient is larger than the thermal expansion coefficient of the substrate 2 is used.

本実施形態のように基板2のチップ搭載面上にそのまま局所変形用部材7を設けた場合でも、基板2と局所変形用部材7とが密着している部分では、半導体パッケージが加熱されたときの基板2と局所変形用部材7との熱膨張差によって、基板2を局所的に、チップ搭載面側が凸となるように変形させることができる。したがって、第1の実施形態等と同様、半導体パッケージを加熱することによって半導体パッケージに生じる反りを、外部接続領域において矯正することができる。   Even when the local deformation member 7 is provided as it is on the chip mounting surface of the substrate 2 as in the present embodiment, when the semiconductor package is heated at the portion where the substrate 2 and the local deformation member 7 are in close contact with each other. Due to the difference in thermal expansion between the substrate 2 and the local deformation member 7, the substrate 2 can be locally deformed so that the chip mounting surface side is convex. Therefore, as in the first embodiment, the warp generated in the semiconductor package by heating the semiconductor package can be corrected in the external connection region.

基板2の厚さが極めて薄く、基板2の表面に溝を形成するのが困難な場合もある。そのような場合には、本実施形態のような構成が有効である。また、図10Bに示すように、局所変形用部材7の高さを半導体チップ1の高さ以下とすることで、局所変形用部材7を設けたことによって半導体パッケージの厚さが増加することはない。   In some cases, the thickness of the substrate 2 is extremely thin, and it is difficult to form a groove on the surface of the substrate 2. In such a case, the configuration of the present embodiment is effective. Further, as shown in FIG. 10B, the thickness of the semiconductor package is increased by providing the local deformation member 7 by setting the height of the local deformation member 7 to be equal to or less than the height of the semiconductor chip 1. Absent.

なお、図10Aおよび図10Bでは、局所変形用部材7を半導体チップ1の外周部に設けた例を示したが、図11Aおよび図11Bに示すように、半導体チップ1を覆って局所変形用部材7を設けてもよい。この場合は、第6および第7の実施形態と同様の効果を奏する。また、図10Aおよび図10Bでは外部接続端子3を基板2のチップ搭載面に設けた例を示したが、外部接続端子3を基板2のチップ非搭載面に設けてもよい。さらに、図10Aおよび図10Bでは局所変形用部材7を基板2のチップ搭載面に設けているが、局所変形用部材7を基板2のチップ非搭載面に設けても同様の効果を得ることができる。ただしこの場合は、局所変形用部材7としては、熱膨張係数が基板2の熱膨張係数よりも小さい材料を用いる。また、局所変形部材7は、基板2のチップ非搭載面の、チップ搭載領域に相当する領域の外側に設けられる。   10A and 10B show an example in which the member 7 for local deformation is provided on the outer peripheral portion of the semiconductor chip 1, but the member for local deformation covering the semiconductor chip 1 as shown in FIGS. 11A and 11B. 7 may be provided. In this case, the same effects as those of the sixth and seventh embodiments are obtained. 10A and 10B show an example in which the external connection terminals 3 are provided on the chip mounting surface of the substrate 2, but the external connection terminals 3 may be provided on the chip non-mounting surface of the substrate 2. 10A and 10B, the local deformation member 7 is provided on the chip mounting surface of the substrate 2, but the same effect can be obtained even if the local deformation member 7 is provided on the chip non-mounting surface of the substrate 2. it can. However, in this case, as the local deformation member 7, a material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the substrate 2 is used. The local deformation member 7 is provided outside the area corresponding to the chip mounting area on the chip non-mounting surface of the substrate 2.

さらに、図10Aおよび図11Bでは局所変形用部材7を基板2の表面上に設けた例を示したが、図12Aおよび図12Bに示すように、局所変形部材7が基板2から露出しないように、局所変形用部材7を基板2の内部に完全に埋め込んで設けることもできる。この場合、局所変形用部材7がチップ搭載面側に位置するかチップ非搭載面側に位置するかによって、局所変形用部材7の熱膨張係数が選択される。すなわち、局所変形用部材7としては、局所変形用部材7がチップ搭載面側に位置する場合は、熱膨張係数が基板2の熱膨張係数よりも大きいものが用いられ、チップ非搭載面側に位置する場合は、熱膨張係数が基板2の熱膨張係数よりも小さいものが用いられる。   10A and 11B show an example in which the member for local deformation 7 is provided on the surface of the substrate 2, but the local deformation member 7 is not exposed from the substrate 2 as shown in FIGS. 12A and 12B. Alternatively, the local deformation member 7 can be completely embedded in the substrate 2. In this case, the thermal expansion coefficient of the local deformation member 7 is selected depending on whether the local deformation member 7 is located on the chip mounting surface side or the chip non-mounting surface side. That is, as the local deformation member 7, when the local deformation member 7 is located on the chip mounting surface side, a member having a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the substrate 2 is used. In the case of being positioned, the one having a thermal expansion coefficient smaller than that of the substrate 2 is used.

このような、局所変形用部材7を完全に埋め込んだ基板2は、例えば、基板2の積層工程で、局所変形用部材7の形状に加工されたフィルム状の樹脂や金属の薄板などを、基板2を構成する所望の層に挟んで積層することで形成することができる。   For example, the substrate 2 in which the local deformation member 7 is completely embedded includes, for example, a film-like resin or a thin metal plate processed into the shape of the local deformation member 7 in the layering process of the substrate 2. 2 can be formed by being sandwiched between desired layers constituting 2.

以上、本発明について代表的な幾つかの実施形態を例示して説明した。しかし、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変更が可能である。   The present invention has been described with reference to some typical embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

例えば、局所変形用部材7のサイズ、形状および配置は、半導体パッケージに生じる反りの程度や、基板2の外部接続領域に求められる平坦性に応じて適宜変更することができる。   For example, the size, shape, and arrangement of the local deformation member 7 can be changed as appropriate in accordance with the degree of warpage generated in the semiconductor package and the flatness required for the external connection region of the substrate 2.

局所変形用部材7は、その体積が大きいほど、基板2を矯正する応力を発生させやすい。そのため、局所変形用部材7の体積が大きいほど、局所変形用部材7に求められる材料特性、例えば熱膨張係数、ガラス転移点、加熱時の弾性率等において要求される物性の範囲が広がり、材料の選定の自由度が向上するという利点を有する。しかし、半導体パッケージの平面方向での面積を増加させると、他の部品を実装するための領域が少なくなるため、これらのバランスから、局所変形用部材7の最適な形状を設定する必要がある。その際には、局所変形用部材7を配置する領域を、半導体チップ1になるべく近接させておくことが好ましい。このことによって、局所変形部材7で反りが矯正された領域をより大きくすることができるので、外部接続領域の平坦性を確保することが可能な範囲を拡大することができる。   The local deformation member 7 is more likely to generate a stress that corrects the substrate 2 as its volume increases. Therefore, as the volume of the local deformation member 7 increases, the range of physical properties required for the material characteristics required for the local deformation member 7 such as a thermal expansion coefficient, a glass transition point, an elastic modulus at the time of heating, and the like increases. There is an advantage that the degree of freedom of selection is improved. However, if the area of the semiconductor package in the planar direction is increased, the area for mounting other components is reduced. Therefore, it is necessary to set the optimum shape of the local deformation member 7 based on these balances. In that case, it is preferable that the region in which the local deformation member 7 is disposed is as close as possible to the semiconductor chip 1. As a result, the region in which the warp is corrected by the local deformation member 7 can be made larger, so that the range in which the flatness of the external connection region can be ensured can be expanded.

半導体パッケージの厚さ方向における局所変形用部材7の厚さを増加させることによっても、基板2を矯正する応力を増加させることが可能である。この場合には、半導体パッケージの薄型化というメリットが低減しないように、基板2の表面からの局所変形用部材7の高さは、局所変形用部材7が設けられた面と同一の面に搭載される部品と同等もしくはそれ以下であることが望ましい。   It is also possible to increase the stress for correcting the substrate 2 by increasing the thickness of the local deformation member 7 in the thickness direction of the semiconductor package. In this case, the height of the local deformation member 7 from the surface of the substrate 2 is mounted on the same surface as the surface on which the local deformation member 7 is provided so that the merit of thinning the semiconductor package is not reduced. It is desirable to be equal to or less than the parts to be manufactured.

局所変形用部材7の平面形状および配置は、前述した各実施形態では半導体チップ1を全周にわたって取り囲んだ例を示したが、基盤2のチップ搭載領域に生じた反りを矯正して外部接続領域の平坦性を確保できる形状および配置であれば、その他にも種々の例が考えられる。   As for the planar shape and arrangement of the local deformation member 7, in each of the above-described embodiments, the example in which the semiconductor chip 1 is surrounded over the entire circumference is shown. Various other examples can be considered as long as the shape and the arrangement can ensure the flatness.

例えば、図13に示す半導体パッケージは、基板2の、半導体チップ1が搭載されたチップ搭載領域と、その外側の外部接続端子3が設けられた外部接続領域との間に位置する4つの局所変形用部材7を有する。局所変形用部材7はL字形状を有し、基板2に搭載された半導体チップ1の四隅部に配置されている。   For example, the semiconductor package shown in FIG. 13 has four local deformations located on the substrate 2 between the chip mounting area on which the semiconductor chip 1 is mounted and the external connection area on which the external connection terminals 3 are provided. A working member 7 is provided. The local deformation member 7 has an L shape and is arranged at the four corners of the semiconductor chip 1 mounted on the substrate 2.

図14に示す半導体パッケージも、図13と同様、基板2の、半導体チップ1が搭載されたチップ搭載領域と、外部接続端子3が設けられた外部接続領域との間に位置する4つの局所変形用部材7を有する。ただし図14に示す例では、局所変形用部材7は、直線状であり、半導体チップ1の4つの側面に沿って配置されている。   Similarly to FIG. 13, the semiconductor package shown in FIG. 14 also has four local deformations located on the substrate 2 between the chip mounting area where the semiconductor chip 1 is mounted and the external connection area where the external connection terminals 3 are provided. A working member 7 is provided. However, in the example shown in FIG. 14, the local deformation member 7 is linear and is disposed along the four side surfaces of the semiconductor chip 1.

図13および図14に示す例は、別の言い方をすれば、局所変形用部材7は、基板2のチップ搭載領域と外部接続領域との間の部分に、半導体チップ1の外周に沿って複数に分割して設けられていると言うことができる。局所変形用部材7の分割数および分割位置は任意である。   In other words, the example shown in FIGS. 13 and 14 includes a plurality of local deformation members 7 along the outer periphery of the semiconductor chip 1 in a portion between the chip mounting area and the external connection area of the substrate 2. It can be said that it is divided and provided. The division number and division position of the local deformation member 7 are arbitrary.

図15に示す半導体パッケージでは、4つの局所変形部材7が、チップ搭載領域の外側に位置する外部接続領域において、基板2の対角線上、あるいは別の言い方をすれば、放射状に配置されている。   In the semiconductor package shown in FIG. 15, the four local deformation members 7 are arranged radially on the diagonal line of the substrate 2 or in other words, in the external connection region located outside the chip mounting region.

図13〜図15のいずれの例においても、半導体チップ1と外部接続端子3とは基板2の同一の面に設けられていてもよいし、互いに反対の面に設けられてもよい。局所変形用部材7についても、基板2のチップ搭載面側に設けられてもよいしチップ非搭載面側に設けられてもよい。ただし、局所変形用部材7については、チップ搭載面側に設けた場合は熱膨張係数が基板2の熱膨張係数よりも大きい材料を用い、チップ非搭載面側に設けた場合は熱膨張係数が基板2の熱膨張係数よりも小さい材料を用いる。   13 to 15, the semiconductor chip 1 and the external connection terminal 3 may be provided on the same surface of the substrate 2 or may be provided on surfaces opposite to each other. The local deformation member 7 may also be provided on the chip mounting surface side of the substrate 2 or may be provided on the chip non-mounting surface side. However, the local deformation member 7 is made of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the substrate 2 when provided on the chip mounting surface side, and has a thermal expansion coefficient when provided on the non-chip mounting surface side. A material smaller than the thermal expansion coefficient of the substrate 2 is used.

また、上述した各実施形態では、半導体パッケージと他の基板とを接続する外部接続端子3として、はんだボールを用いたが、他の接続方法を用いた場合においても、特に基板2の反りが問題になる場合には、本発明は有効である。   Further, in each of the embodiments described above, solder balls are used as the external connection terminals 3 for connecting the semiconductor package and another substrate. However, even when other connection methods are used, the warpage of the substrate 2 is particularly problematic. In this case, the present invention is effective.

さらに、本発明の半導体パッケージにおいては、基板2の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する局所変形用部材7によって、半導体チップ1が搭載された基板2が加熱されたときに生じる反りを矯正している。この、局所変形用部材7を用いて反りを矯正する方法は、搭載されるものと基板との熱膨張係数の差に起因して反りが発生する基板において、その反りを矯正するために、上述した各実施形態以外にも広く適用できることは明らかである。   Furthermore, in the semiconductor package of the present invention, the warpage caused when the substrate 2 on which the semiconductor chip 1 is mounted is corrected by the local deformation member 7 having a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of the substrate 2. ing. This method of correcting the warp using the local deformation member 7 is described above in order to correct the warp in the substrate where the warp occurs due to the difference in thermal expansion coefficient between the mounted member and the substrate. Obviously, the present invention can be widely applied to other embodiments.

このように、本発明を適用することにより、小型かつ薄型の半導体パッケージが実現できる。この半導体パッケージを搭載した基板を有する電子機器は、小型化および薄型化が図られるとともに、半導体パッケージと基板との電気的接続も高い歩留まりで行うことができ、低価格で魅力のある製品提供が可能となる。   Thus, by applying the present invention, a small and thin semiconductor package can be realized. Electronic devices having a substrate on which the semiconductor package is mounted can be reduced in size and thickness, and the electrical connection between the semiconductor package and the substrate can be performed at a high yield, and an attractive product can be provided at a low price. It becomes possible.

本発明を適用した半導体パッケージは、特に、複数の半導体チップを混載して1パッケージ化したシステムインパッケージ(SiP)等に好適に用いることができる。その一例の断面図を図16に示す。図16に示すシステムインパッケージは、半導体チップ1、基板2、外部端子3、アンダーフィル樹脂4、および局所変形用部材7を有する本発明の半導体パッケージに、他の半導体パッケージ6が搭載されて構成されている。このようなシステムインパッケージは、本発明の半導体パッケージによる、デッドスペースを小さくしつつも基板2の反りが矯正されているという特徴があって初めて実現される。このように、本発明は、特にデバイスの種類によらず全ての半導体パッケージ、例えばCPU、ロジック、メモリなどの半導体チップを搭載する半導体パッケージへの適用が可能である。個々の半導体チップを本発明の構造で構成した半導体パッケージに搭載することにより、前述したとおり、従来の半導体パッケージに比べて小型、薄型、高密度、高信頼性、かつ低コストの半導体パッケージを実現できる。これら本発明の半導体パッケージを電子機器へ適用することによって、特に小型・薄型化が要求される携帯電話、デジタルスチルカメラ、PDA(Personal Digital Assistant)、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯機器の更なる小型・薄型化が可能となり、製品の付加価値を高めることができる。   The semiconductor package to which the present invention is applied can be suitably used particularly for a system-in-package (SiP) in which a plurality of semiconductor chips are mixed and packaged into one package. A cross-sectional view of an example thereof is shown in FIG. The system-in-package shown in FIG. 16 is configured by mounting another semiconductor package 6 on the semiconductor package of the present invention having the semiconductor chip 1, the substrate 2, the external terminals 3, the underfill resin 4, and the local deformation member 7. Has been. Such a system-in-package is realized only by the feature that the warpage of the substrate 2 is corrected while the dead space is reduced by the semiconductor package of the present invention. As described above, the present invention can be applied to all semiconductor packages, for example, semiconductor packages on which a semiconductor chip such as a CPU, logic, or memory is mounted regardless of the type of device. By mounting individual semiconductor chips in a semiconductor package configured with the structure of the present invention, as described above, a smaller, thinner, higher density, higher reliability, and lower cost semiconductor package than conventional semiconductor packages can be realized. it can. By applying these semiconductor packages of the present invention to electronic devices, portable devices such as mobile phones, digital still cameras, PDAs (Personal Digital Assistants), notebook personal computers and the like that are particularly required to be small and thin are further reduced.・ Thinners can be made thin and the added value of products can be increased.

以下に、本発明の半導体パッケージの具体的な実施例を示す。   Specific examples of the semiconductor package of the present invention are shown below.

この実施例では、図6A〜図6Cに示す構造の半導体パッケージを作製した。基板2としては、平面サイズが14mm×14mm、厚さが0.5mmの、ガラスクロス基材をベースとした4層ビルドアップ基板であるFR−4を用いた。基板2に搭載した半導体チップ1は、平面サイズが7mm×7mm、厚さが0.1mmであった。局所変形用部材7としては、図3に示した温度−弾性率特性(230℃で1.2GPaの弾性率を有する)を有する熱硬化性アミン系エポキシ樹脂を用い、基板2に形成した溝に、液状の状態で充填し、それを硬化させることによって形成した。またこの樹脂は、ガラス転移点Tg以上での熱膨張係数が150ppm/℃である。外部接続端子7としてSn−3.5Ag−0.5Cu合金製のはんだボールを用いた。   In this example, a semiconductor package having the structure shown in FIGS. 6A to 6C was manufactured. As the substrate 2, FR-4, which is a four-layer build-up substrate based on a glass cloth base, having a planar size of 14 mm × 14 mm and a thickness of 0.5 mm, was used. The semiconductor chip 1 mounted on the substrate 2 had a planar size of 7 mm × 7 mm and a thickness of 0.1 mm. As the local deformation member 7, a thermosetting amine epoxy resin having a temperature-elastic modulus characteristic (having an elastic modulus of 1.2 GPa at 230 ° C.) shown in FIG. It was formed by filling in a liquid state and curing it. Further, this resin has a thermal expansion coefficient of 150 ppm / ° C. above the glass transition point Tg. As the external connection terminal 7, a solder ball made of Sn-3.5Ag-0.5Cu alloy was used.

作製した半導体パッケージを、250℃ではんだリフローを行って他の基板に搭載した。その結果、半導体パッケージと他の基板との接続部の歩留まりは100%であった。   The manufactured semiconductor package was solder reflowed at 250 ° C. and mounted on another substrate. As a result, the yield of the connection portion between the semiconductor package and another substrate was 100%.

比較のため、局所変形用部材を設けないこと以外は上記と全く同様の半導体パッケージを作製し、やはり上記と同じ条件で他の基板に搭載した結果、接続部の歩留まりは23%であった。これにより、本発明の有効性が確認できた。   For comparison, a semiconductor package exactly the same as described above was prepared except that the member for local deformation was not provided, and was mounted on another substrate under the same conditions as described above. As a result, the yield of the connection portion was 23%. Thereby, the effectiveness of the present invention was confirmed.

本発明の第1の実施形態による半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal of the semiconductor package by the 1st Embodiment of this invention was provided. 図1Aに示す半導体パッケージの加熱時の1B−1B線断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line 1B-1B during heating of the semiconductor package shown in FIG. 1A. 図1Aに示す半導体パッケージの加熱時の1C−1C線断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line 1C-1C during heating of the semiconductor package shown in FIG. 1A. FR−4基板の温度と弾性率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of a FR-4 board | substrate, and an elasticity modulus. 熱硬化性アミン系エポキシ樹脂の、温度と弾性率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and an elasticity modulus of a thermosetting amine epoxy resin. 本発明の第2の実施形態による半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal of the semiconductor package by the 2nd Embodiment of this invention was provided. 図4Aに示す半導体パッケージの加熱時の4B−4B線断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line 4B-4B during heating of the semiconductor package shown in FIG. 4A. 図4Aに示す半導体パッケージの加熱時の4C−4C線断面図である。FIG. 4B is a sectional view taken along line 4C-4C during heating of the semiconductor package shown in FIG. 4A. 本発明の第3の実施形態による半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal of the semiconductor package by the 3rd Embodiment of this invention was provided. 図5Aに示す半導体パッケージの加熱時の5B−5B線断面図である。FIG. 5B is a sectional view taken along line 5B-5B during heating of the semiconductor package shown in FIG. 5A. 図5Aに示す半導体パッケージの加熱時の5C−5C線断面図である。FIG. 5C is a sectional view taken along line 5C-5C during heating of the semiconductor package shown in FIG. 5A. 本発明の第4の実施形態による半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal was provided of the semiconductor package by the 4th Embodiment of this invention. 図6Aに示す半導体パッケージの加熱時の6B−6B線断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line 6B-6B during heating of the semiconductor package shown in FIG. 6A. 図6Aに示す半導体パッケージの加熱時の6C−6C線断面図である。FIG. 6B is a sectional view taken along line 6C-6C during heating of the semiconductor package shown in FIG. 6A. 本発明の第5の実施形態による半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal was provided of the semiconductor package by the 5th Embodiment of this invention. 図7Aに示す半導体パッケージの加熱時の7B−7B線断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line 7B-7B when the semiconductor package shown in FIG. 7A is heated. 図7Aに示す半導体パッケージの加熱時の7C−7C線断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line 7C-7C during heating of the semiconductor package shown in FIG. 7A. 本発明の第6の実施形態による半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal was provided of the semiconductor package by the 6th Embodiment of this invention. 図8Aに示す半導体パッケージの加熱時の8B−8B線断面図である。FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line 8B-8B when the semiconductor package shown in FIG. 8A is heated. 図8Aに示す半導体パッケージの加熱時の8C−8C線断面図である。FIG. 8C is a cross-sectional view taken along line 8C-8C during heating of the semiconductor package shown in FIG. 8A. 本発明の第7の実施形態による半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal was provided of the semiconductor package by the 7th Embodiment of this invention. 図9Aに示す半導体パッケージの加熱時の9B−9B線断面図である。FIG. 9B is a sectional view taken along line 9B-9B during heating of the semiconductor package shown in FIG. 9A. 図9Aに示す半導体パッケージの加熱時の9C−9C線断面図である。FIG. 9B is a sectional view taken along line 9C-9C during heating of the semiconductor package shown in FIG. 9A. 本発明の第8の実施形態による半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal was provided of the semiconductor package by the 8th Embodiment of this invention. 図10Aに示す半導体パッケージの10B−10B線断面図である。FIG. 10B is a cross-sectional view of the semiconductor package shown in FIG. 10A taken along line 10B-10B. 図10Aに示す半導体パッケージの一変形例の、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal was provided of the modification of the semiconductor package shown to FIG. 10A. 図11Aに示す半導体パッケージの11B−11B線断面図である。FIG. 11B is a cross-sectional view of the semiconductor package shown in FIG. 11A taken along the line 11B-11B. 局所変形用部材を基板内に完全に埋め込んだ半導体パッケージの、外部端子が設けられた面側から見た平面図である。It is the top view seen from the surface side in which the external terminal of the semiconductor package which embedded the member for local deformation | transformation completely in the board | substrate was provided. 図12Aに示す半導体パッケージの12B−12B線断面図である。FIG. 12B is a cross-sectional view of the semiconductor package shown in FIG. 12A taken along the line 12B-12B. 局所変形用部材の形状および配置の他の例を示す、半導体パッケージの平面図である。It is a top view of the semiconductor package which shows the other example of the shape and arrangement | positioning of the member for local deformation | transformation. 局所変形用部材の形状および配置の他の例を示す、半導体パッケージの平面図である。It is a top view of the semiconductor package which shows the other example of the shape and arrangement | positioning of the member for local deformation | transformation. 局所変形用部材の形状および配置の他の例を示す、半導体パッケージの平面図である。It is a top view of the semiconductor package which shows the other example of the shape and arrangement | positioning of the member for local deformation | transformation. 本発明によるシステムインパッケージの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the system in package by this invention. 従来の半導体パッケージの平面図である。It is a top view of the conventional semiconductor package. 図17Aに示す半導体パッケージにおいて、半導体チップと基板とをフリップフロップ接続した後、常温に戻った段階での断面図である。FIG. 17B is a cross-sectional view of the semiconductor package shown in FIG. 17A when the semiconductor chip and the substrate are flip-flop connected and then returned to room temperature. 図17Aに示す半導体パッケージの加熱時の17C−17C線断面図である。FIG. 17C is a cross-sectional view taken along line 17C-17C during heating of the semiconductor package illustrated in FIG. 17A. 図17Aに示す半導体パッケージの加熱時の17D−17D線断面図である。FIG. 17D is a cross-sectional view taken along line 17D-17D during heating of the semiconductor package illustrated in FIG. 17A.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体チップ
2 基板
3 外部接続端子
4 アンダーフィル樹脂
7 局所変形用部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 2 Board | substrate 3 External connection terminal 4 Underfill resin 7 Local deformation member

Claims (6)

半導体チップが搭載される基板であって、
半導体チップが搭載されるチップ搭載領域と、
前記チップ搭載領域よりも外側の部分に位置し、外部との電気的接続用の端子が設けられた外部接続領域と、
前記チップ搭載領域よりも外側の部分に前記基板と一体的に設けられた、前記チップ搭載領域に前記半導体チップが搭載された状態で前記基板が加熱されたときに前記チップ搭載領域に生じる反りの方向と逆向きに前記基板を局所的に変形させるように、熱膨張係数が前記基板の熱膨張係数と異なる局所変形用部材と、
を有し、
前記局所変形用部材は、前記チップ搭載領域と前記外部接続領域との間の部分に、前記チップ搭載領域の外周部分を全周にわたって取り囲んで設けられている基板。
A substrate on which a semiconductor chip is mounted,
A chip mounting area in which a semiconductor chip is mounted;
An external connection region located outside the chip mounting region and provided with terminals for electrical connection with the outside;
The warpage generated in the chip mounting area when the substrate is heated in a state where the semiconductor chip is mounted in the chip mounting area provided integrally with the substrate in a portion outside the chip mounting area. A member for local deformation having a thermal expansion coefficient different from that of the substrate so as to locally deform the substrate in a direction opposite to the direction;
Have
The local deformation member is provided on a portion between the chip mounting region and the external connection region so as to surround the outer peripheral portion of the chip mounting region over the entire circumference.
前記局所変形用部材は、前記半導体チップが搭載されるチップ搭載面側に位置しており、熱膨張係数が前記基板の熱膨張係数よりも大きい、請求項1に記載の基板。 The substrate according to claim 1, wherein the local deformation member is located on a chip mounting surface side on which the semiconductor chip is mounted, and a thermal expansion coefficient is larger than a thermal expansion coefficient of the substrate. 前記局所変形用部材は、前記半導体チップが搭載されるチップ搭載面と反対側の面であるチップ非搭載面側に位置しており、熱膨張係数が前記基板の熱膨張係数よりも小さい、請求項1に記載の基板。 The local deformation member is located on a chip non-mounting surface side opposite to a chip mounting surface on which the semiconductor chip is mounted, and a thermal expansion coefficient is smaller than a thermal expansion coefficient of the substrate. Item 4. The substrate according to Item 1 . 前記半導体チップが搭載されるチップ搭載面またはその反対側の面に溝が形成され、前記局所変形用部材は前記溝に設けられている、請求項1からのいずれか1項に記載の基板。 The semiconductor chip groove is formed on the surface of the chip mounting surface or opposite side is mounted, the local deformation member is provided in the groove, the substrate according to any one of claims 1 3 . 前記局所変形用部材は、前記半導体チップが搭載されるチップ搭載面上またはその反対側の面上に設けられている、請求項1からのいずれか1項に記載の基板。 The substrate according to any one of claims 1 to 3 , wherein the local deformation member is provided on a chip mounting surface on which the semiconductor chip is mounted or on the opposite surface. 記基板の片面には前記半導体チップの平面サイズよりも大きい平面サイズを有する凹部が形成され、前記半導体チップは前記凹部内で前記基板に搭載され、前記局所変形用部材は、前記凹部を埋めて設けられている、請求項1または2に記載の基板A recess is formed having a larger planar size than the planar size of the semiconductor chip on one side of the front Stories substrate, wherein the semiconductor chip is mounted on the substrate in said recess, said local deformation member fills the recess The board | substrate of Claim 1 or 2 provided .
JP2006109023A 2006-04-11 2006-04-11 Semiconductor chip mounting substrate Expired - Fee Related JP4935163B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006109023A JP4935163B2 (en) 2006-04-11 2006-04-11 Semiconductor chip mounting substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006109023A JP4935163B2 (en) 2006-04-11 2006-04-11 Semiconductor chip mounting substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007281374A JP2007281374A (en) 2007-10-25
JP4935163B2 true JP4935163B2 (en) 2012-05-23

Family

ID=38682489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006109023A Expired - Fee Related JP4935163B2 (en) 2006-04-11 2006-04-11 Semiconductor chip mounting substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4935163B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009158706A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Hitachi Chem Co Ltd Semiconductor package
JP5579982B2 (en) 2008-12-15 2014-08-27 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル Intermediate structure of semiconductor device and method of manufacturing intermediate structure
JP5819598B2 (en) * 2010-11-16 2015-11-24 Necネットワークプロダクツ株式会社 Interposer
JP5851211B2 (en) * 2011-11-11 2016-02-03 新光電気工業株式会社 Semiconductor package, semiconductor package manufacturing method, and semiconductor device
KR20130053957A (en) * 2011-11-16 2013-05-24 삼성전기주식회사 Semiconductor package and manufacturing method thereof
KR102062799B1 (en) * 2018-06-12 2020-01-06 (주)유아이 Lighting Installation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1140687A (en) * 1997-07-16 1999-02-12 Toshiba Corp Semiconductor device
JPH11135675A (en) * 1997-10-30 1999-05-21 Kawasaki Steel Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP3745329B2 (en) * 2002-10-15 2006-02-15 株式会社ルネサステクノロジ Manufacturing method of semiconductor device
JP2004228393A (en) * 2003-01-24 2004-08-12 Seiko Epson Corp Interposer substrate, semiconductor device, semiconductor module, electronic device and manufacturing method of semiconductor module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007281374A (en) 2007-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8106521B2 (en) Semiconductor device mounted structure with an underfill sealing-bonding resin with voids
US8174114B2 (en) Semiconductor package structure with constraint stiffener for cleaning and underfilling efficiency
US7300822B2 (en) Low warpage flip chip package solution-channel heat spreader
JP4899406B2 (en) Flip chip type semiconductor device
US20080251913A1 (en) Semiconductor device including wiring substrate having element mounting surface coated by resin layer
US20030045029A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR20010091916A (en) A semiconductor device and a method of manufacturing the same
KR20090123680A (en) Stacked semiconductor package
JP2007165420A (en) Semiconductor device
JP4935163B2 (en) Semiconductor chip mounting substrate
US20090289350A1 (en) Semiconductor package, substrate, electronic device using such semiconductor package or substrate, and method for correcting warping of semiconductor package
JP2008305838A (en) Semiconductor device and mounting structure thereof
CN102194759B (en) Semiconductor element package, ring structure and method for manufacturing the semiconductor element package
JP4435187B2 (en) Multilayer semiconductor device
US7397132B2 (en) Semiconductor device
JP5151878B2 (en) Semiconductor device
US7888790B2 (en) Bare die package with displacement constraint
US9385092B2 (en) Semiconductor device, electronic device and method for fabricating the semiconductor device
JPH08250835A (en) Method for mounting lsi package having metallic bump
US7601561B2 (en) Heat-radiating tape carrier package and method for manufacturing the same
KR100546359B1 (en) Semiconductor chip package and stacked module thereof having functional part and packaging part arranged sideways on one plane
JP3374812B2 (en) Semiconductor device
US20060180944A1 (en) Flip chip ball grid array package with constraint plate
JP5078631B2 (en) Semiconductor device
US20230197667A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101215

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111101

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120124

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120206

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150302

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees