JP5135828B2 - 基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5135828B2
JP5135828B2 JP2007050210A JP2007050210A JP5135828B2 JP 5135828 B2 JP5135828 B2 JP 5135828B2 JP 2007050210 A JP2007050210 A JP 2007050210A JP 2007050210 A JP2007050210 A JP 2007050210A JP 5135828 B2 JP5135828 B2 JP 5135828B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor package
electrode pad
substrate
post portion
post
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
JP2007050210A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008218505A (ja
Inventor
健太郎 板津
光臣 上杉
司 櫻井
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony 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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2007050210A priority Critical patent/JP5135828B2/ja
Publication of JP2008218505A publication Critical patent/JP2008218505A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5135828B2 publication Critical patent/JP5135828B2/ja
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
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32135Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • 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
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • 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
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1532Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate
    • H01L2924/1533Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate the connection portion being formed both on the die mounting surface of the substrate and outside the die mounting surface of the substrate
    • H01L2924/15331Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate the connection portion being formed both on the die mounting surface of the substrate and outside the die mounting surface of the substrate being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Description

本発明は、基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法に関する。詳細には、回路基板および半導体パッケージの少なくとも一方の接続面側に所定の高さを有するポスト部を設けて、回路基板と半導体パッケージ間の距離を調整することで、電極の狭ピッチ化や高機能化が図られた半導体装置等に関する。
近年、電子機器の多機能化、小型化に伴って、半導体装置には高性能化や小型軽量化が要求されている。さらに、近年の傾向では、(i)半導体パッケージサイズの小型化(ii)半導体パッケージの外部接続端子数の増加(iii)半導体チップの搭載数の増加が要求されている。これらの要求に対応するため、半導体パッケージ上に他の半導体パッケージや回路基板を積層した3次元構造(POP(Package on Package)構造)の半導体装置が提案、開発されている。
図42は、従来の3次元構造の半導体装置120を示す。図42に示すように、半導体装置120は、半導体パッケージ124上に回路基板122が積層されて構成されている。下側の半導体パッケージ124の基板126上には半導体チップ128がマウントされ、半導体チップ128の周縁部に形成された電極パッド(図示省略)と基板126上の電極パッド130とがワイヤー132を介して電気的に接続されている。半導体チップ128は、その全面が封止部材134によって封止されている。そして、回路基板122と半導体パッケージ124とは、半導体パッケージ122の下面に形成された外部接続端子136(はんだボール)を介してリフローにより互いに電気的に接続される(特許文献1参照)。
しかしながら、上述した従来の半導体装置120において基板サイズそのままで外部接続端子136の数を増加すると、外部接続端子136,136間が狭ピッチとなり、隣接間のショートを防止するため外部接続端子136を一定の外径以上に大きくすることができない。そのため、外部接続端子136を狭ピッチとする場合には、ピッチに応じた小さな外部接続端子136を使用しなければならず、外部接続端子136の高さ(スタンドオフ)が低下してしまう。
一方で、複数の半導体チップ128を搭載する場合、半導体チップ128を封止する封止部材134(凸部)の高さが増加するため、下側の半導体パッケージ124と上側の回路基板122との間隔、つまり、外部接続端子136の高さ(スタンドオフ)を高くしなければならない。
このように、従来の半導体装置において上述した(i)〜(iii)の全ての条件をクリアさせようとすると、外部接続端子のスタンドオフの低下と、封止部材の高さの増加とで相反するものとなってしまう。
そこで、図43に示す特許文献2には、下側の半導体パッケージ142の基板148周縁部にソルダーボール144を形成し、このソルダーボール144を半導体チップ146と共にグラインドした半導体パッケージ142が記載されている。そして、この半導体パッケージ142上に、下面にソルダーボール150が形成された半導体パッケージ148が積層されて半導体装置140が構成されている。この構成によれば、下側の半導体パッケージ142に形成されたソルダーボール144の高さ分だけ、上側と下側の半導体パッケージ142,148間の距離(スタンドオフ)を調整することができる。
特開2005−223330号公報 特開2005−451251号公報
しかしながら、上記特許文献2に記載される半導体装置140では以下に示す問題がある。
(1)半導体パッケージ142に形成する外部接続端子間が狭ピッチとなった場合、これに伴い、下側の半導体パッケージ142の基板148上に形成するソルダーボール144の外径も小さくしなければならず、スタンドオフ(ソルダーボールの高さ)が低下し、半導体パッケージ同士の間隔も狭くなる。これにより、下側の半導体パッケージ142の半導体チップ146が、上側のトップ半導体パッケージ148に当接してしまうおそれがあり、リフロー工程時のはんだ付けを安定した状態で行うことが困難となる。
(2)下側の半導体パッケージ142に複数の半導体チップ146を搭載する場合、これに伴い、半導体チップ146自身の厚み(またはこれを封止する封止部材の厚み)が増すため、半導体パッケージ間の距離を長くする必要がある。このときには、ソルダーボール150の外径を大きくすることでソルダーボール150のスタンドオフを確保できるが、逆に配置できるソルダーボール150が減少し、ソルダーボール150の狭ピッチ化に対応できないという問題がある。ソルダーボール150の外径を上記大きさに維持してソルダーボール150数を増加させるためには、半導体パッケージ142,148の基板サイズを大きくして配置面積を増やさなければならない。この場合には、半導体パッケージサイズが大型化してしまうという問題がある。
本願発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体パッケージの端子(電極)の狭ピッチ化を可能とすると共に、半導体パッケージ間の必要となる距離を確保することで半導体装置の高実装化を可能とする基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
本願発明の基板は、上記課題を解決するものであり、半導体チップが実装された半導体パッケージに対し外部接続端子を介して積層される基板であって、前記半導体パッケージに前記基板を重ねるときに前記半導体チップが接近する一方の面に、前記外部接続端子と電気的に接続される電極パッドが形成された基板本体と、前記電極パッドが形成された前記基板本体前記一方の面の側から覆い、前記電極パッド上で開口する絶縁層と、前記半導体チップが臨むこととなる前記絶縁層の領域を避けて、前記電極パッドが形成された箇所の周囲を含む前記絶縁層の他の領域に形成され、前記電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層と、前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に導電材料が充填されて形成され、前記電極パッドと電気的に接続されたポスト部と、を備えている。
また本願発明の半導体パッケージは、一方の面に半導体チップが実装された基板と、前記基板に実装された前記半導体チップを封止する封止部材と、前記基板の前記一方の面の側に形成された電極パッドと、前記基板の前記一方の面の、前記封止部材で覆われていない領域のうち、前記電極パッドの形成箇所を除く領域を少なくとも覆い、前記電極パッド上で開口する絶縁層と、前記電極パッドが形成された箇所の周囲で前記絶縁層上に形成され、前記電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層と、前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に導電材料が充填されて形成され、前記電極パッドと電気的に接続されたポスト部と、を備えている。
また本願発明の半導体装置は、半導体パッケージと、外部接続端子と、当該外部接続端子を介して前記半導体パッケージ上に積層された回路基板とを備える半導体装置であって、前記回路基板は、前記半導体パッケージの側の一方の面に第1の電極パッドが形成された基板本体と、前記第1の電極パッドが形成された前記基板本体前記一方の面の側から覆い、前記第1の電極パッド上で開口する第1の絶縁層と、を備え、前記半導体パッケージは、前記回路基板に面する接続面の側に半導体チップが実装された基板と、前記基板に実装された前記半導体チップを封止する封止部材と、前記基板の前記接続面に形成された第2の電極パッドと、前記接続面の、前記封止部材で覆われていない領域のうち、前記第2の電極パッドの形成箇所を除く領域を少なくとも覆い、前記第2の電極パッド上で開口する第2の絶縁層と、を備え、前記第1の絶縁層と、前記第2の絶縁層の少なくとも一方の絶縁層上には、前記第1または第2の電極パッドが形成された箇所の周囲に形成され、当該第1または第2の電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層と、前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に導電材料が充填されて形成されたポスト部と、が設けられ、前記第1の電極パッドと前記第2の電極パッドとが、前記回路基板と前記半導体パッケージとの離間距離を所定以上確保する所定厚の前記ポスト部形成層で厚さが規定された前記ポスト部と、前記外部接続端子を介して電気的に接続されている。
また本願発明の上述した基板の製造方法は、半導体チップが実装された半導体パッケージに対し外部接続端子を介して積層される基板を形成する際に、前記半導体パッケージに前記基板を重ねるときに前記半導体チップが接近する基板本体の一方の面に、前記外部接続端子と電気的に接続される電極パッドを形成する工程と、前記電極パッドが形成された前記基板本体を前記一方の面の側から覆い、前記電極パッド上で開口する絶縁層を形成する工程と、前記半導体チップが臨む前記絶縁層の領域を避けて、前記電極パッドが形成された箇所の周囲を含む前記絶縁層の他の領域に、前記電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層を形成する工程と、前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に、前記電極パッドと電気的に接続するように導電材料を埋め込んでポスト部を形成する工程と、を有する。
また本願発明の半導体パッケージの製造方法は、他の基板または他の半導体パッケージが外部接続端子を介して積層される半導体パッケージの製造方法であって、前記他の基板または他の半導体パッケージが重ねられる、前記基板の一方の面の側に電極パッドを形成する工程と、前記電極パッドが形成された前記基板の一方の面に半導体チップを実装する工程と、前記基板に実装された前記半導体チップを封止部材によって封止する工程と、前記基板の前記一方の面の、前記封止部材で覆われていない領域のうち、前記電極パッドの形成箇所を除く領域を少なくとも覆い、前記電極パッド上で開口する絶縁層を形成する工程と、前記電極パッドが形成された箇所の周囲で前記絶縁層上に、前記電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層を形成する工程と、前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に、前記電極パッドと電気的に接続するようにして導電材料を埋め込んでポスト部を形成する工程と、を有する。
また本願発明の半導体装置の製造方法は、上述した基板(回路基板)の前記第1の絶縁層と、上述した半導体パッケージの前記第2の絶縁層の少なくとも一方の絶縁層上に、前記第1または第2の電極パッドが形成された箇所の周囲に形成され、当該第1または第2の電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層を形成し、該ポスト部形成層の前記開口部の内部に導電材料を埋め込んでポスト部を形成する工程と、前記ポスト部上に外部接続端子を形成する工程と、前記回路基板を前記半導体パッケージに重ねて、前記第1の電極パッドと前記第2の電極パッドとを、前記回路基板と前記半導体パッケージとの間の離間距離を所定以上確保する所定厚の前記ポスト部形成層で厚さが規定された前記ポスト部と、前記外部接続端子を介してリフロー処理により電気的に接続する工程と、を有する。
本発明の半導体装置では、ポスト部形成層およびポスト部は、回路基板の接続面側に形成しても良いし、半導体パッケージの接続面側に形成しても良いし、回路基板と半導体パッケージの両方の接続面側に形成しても良い。また、回路基板に代えて別の半導体パッケージを上述した半導体パッケージ上に積層して半導体装置を構成しても良い。
本発明では外部接続端子は、半導体パッケージおよび/または回路基板の接続面側に形成されたポスト部の先端部に設けられるため、ポスト部の高さ分だけ嵩上げされた位置に設けられる。この外部接続端子の嵩上げにより、外部接続端子が形成された半導体パッケージとこれが積層される回路基板との間の距離は、外部接続端子の高さとポスト部の高さの両方によって規定されることになり、外部接続端子単体の場合と比べてポスト部の厚み分だけ距離を確保できる。すなわち、本発明においてポスト部は、回路基板と半導体パッケージとの間の距離を調節する部材として機能する。そのため、電極の狭ピッチ化に伴って外部接続端子の外径が一定の外径に制限されたとしても、回路基板と半導体パッケージとの間の距離を調節するポスト部を用いることで、狭ピッチに対応した外部接続端子の外径を維持した状態で、封止部材と接触しないような半導体パッケージ間の距離を確保できる。
本発明によれば、回路基板と半導体パッケージとの間の距離を調節するポスト部を回路基板および/または半導体パッケージの接続面側に設けることで、半導体パッケージの外部接続端子(電極)の狭ピッチ化や半導体パッケージの小型化の要求に対応した半導体装置を提供できる。
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(半導体装置の構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体装置100の構成を示す断面図である。
半導体装置100は、図1に示すように、回路基板(基板)10が半導体パッケージ30上に積層された3次元構造(POP構造)である。なお、本例では、回路基板10の下面と半導体パッケージ30の上面の対向する面を接続面側とする。
まず、回路基板10の構成について説明する。図2は、回路基板10の構成を示す断面図である。
回路基板10は、図2に示すように、基板本体12と、この基板本体12上面に形成された回路や配線を封止する封止部材20と、基板本体12下面の周縁部に形成された電極パッド14と、基板本体12上に形成されたソルダーレジスト層(絶縁層)16と、ソルダーレジスト層16上に形成されたポスト部形成層26と、ソルダーレジスト層16およびポスト部形成層26に形成されたポスト部28と、ポスト部28に電気的に接続されたはんだボール18とを有する。
基板本体12はポリイミド樹脂などの樹脂材料からなり、矩形状をなす基板本体12の少なくとも一方の面や内部に図示しない回路や配線が形成されている。
封止部材20は、基板本体12上面に形成された回路や配線等を熱や衝撃から保護するためのものであり、本例では、基板本体12上面に形成された回路等の全面が封止部材20によって封止(モールド)されている。封止部材20の材料として、例えばエポキシ等の樹脂材料などが用いられる。
電極パッド14は、アルミニウムや銅等の導電材料からなり、基板本体12下面の周縁部に配列形成されている。本例では、電極パッド14は、基板本体12上面の周縁部まで引き回された配線と図示しないコンタクトホールを介して電気的に接続されている。
ソルダーレジスト層16は、基板本体12下面に成膜形成されている。このソルダーレジスト層16は、後述するはんだ付けの際に必要な箇所以外にはんだを付着させないためのマスクであり、本例では、電極パッド14と対向したソルダーレジスト層16の位置に開口部60が形成され、開口部60を電極パッド14上に位置させることではんだ付けが必要な電極表面を露出させている。
ポスト部形成層26は、ソルダーレジスト層16に形成された開口部60と略同一径をなす開口部62を有し、この開口部62がソルダーレジスト層16の開口部60と平面視で重なるようにソルダーレジスト層16上に成膜形成されている。ポスト部形成層26は、耐熱性に優れた樹脂材料からなり、上述したソルダーレジスト層16で用いられる材料と同一材料で構成される。なお、ソルダーレジストと同様の物理的特性や信頼性を有するものであれば他の材料を用いても良い。このように、開口部60と開口部62とで連通した開口穴が形成され、この開口穴は後述するポスト部28を形成するための成型部として機能する。そのため、ポスト部形成層26の膜厚を調節することで、これに応じてポスト部28の高さも調節することができる。膜厚の調整は、複数の層を積層することによって膜厚を厚くすることで行っても良い。
ポスト部28は、ソルダーレジスト層16の開口部60およびポスト部形成層26の開口部62の内部に導電材料が充填されることで形成される。ポスト部28の基端部は電極パッド14と電気的に接続されている。本例では、ポスト部28をスクリーン印刷法により形成するためポスト部28の材料としてクリームはんだを用いているが、ポスト部を電解めっき法や無電解めっき法により形成する場合には銅、金などの導電材料を用いても良い。
はんだボール18は、半導体パッケージ30と電気的に接続するための突起(球)状をなす外部接続端子(電極)として機能し、ポスト部28の先端部にリフローにより融着されている。外部接続端子の材料としてはんだを用いたが、その他に鉛フリーはんだ等の導電材料を用いても良い。
次に、半導体パッケージ30の構成について説明する。なお、回路基板10と共通する構成については説明を省略する。図3は、BGA(Ball Grid Array)の半導体パッケージ30の構成を示す断面図である。
半導体パッケージ30は、図3に示すように、半導体チップ42がマウントされた基板32と、基板32上の半導体チップ42を封止する封止部材46と、基板32の上面および下面に形成された電極パッド34,35と、基板32の上面および下面に形成されたソルダーレジスト層36と、基板32下面の電極パッド34と電気的に接続されたはんだボール40とを有する。
基板32は、ポリイミド樹脂などの樹脂材料からなり、回路基板10の基板本体12と略同一の外径からなる基板であって、この基板32の上面および下面のそれぞれには電極パッド34,35が配列形成されている。基板32上面では、半導体チップ42と電気的に接続するための電極パッド35が半導体チップ42の外周部に形成され、さらにその外周部には回路基板10のはんだボール18と電気的に接続するための電極パッド34が形成されている。これらの電極パッド34,35同士は、図示しない引き回し配線を介して互いに接続されている。基板32下面にも、複数の電極パッド34が形成されており、基板32上面に形成された電極パッド34と例えば図示しないコンタクトホールを介して電気的に接続されている。
半導体チップ42は、例えば複数の集積回路が配置されて構成されたものであり、基板32上面の略中央部に接着層50を介してマウントされる。接着層50としては、樹脂やエネルギー硬化性(熱硬化性又は紫外線硬化性など)のものが好適に用いられる。半導体チップ42は、フェースアップで基板32上にマウントされ、半導体チップ42の周縁部に形成された電極パッド(図示省略)と基板32上面の電極パッド35とがワイヤー44を介して電気的に接続されている(ワイヤーボンディング)。半導体チップ42は、フェースダウンで基板32上にマウントして良い。この場合には、半導体チップ42の下面に複数のバンプを形成し、この複数のバンプと基板32上に形成された電極パッドとを異方性導電材料等からなる接着層50を介して電気的に接続することが好ましい。
封止部材46は、基板32上にマウントされた半導体チップ42、ワイヤー44および電極パッド35の全面を覆うようにして基板32上面に扁平状に樹脂(モールド)形成されている。
ソルダーレジスト層36は、基板32の上面および下面のそれぞれに成膜形成されている。ソルダーレジスト層36には、電極パッド34と対向した位置に開口部74が形成され、開口部74を電極パッド34上に位置させることではんだ付けが必要な電極パッド34表面を露出させている。
はんだボール40は、基板32の下面に形成された電極パッド34のそれぞれにリフローにより融着されている。
このようにして、図1に示すように、回路基板10のはんだボール18が半導体パッケージ30の電極パッド34上に積層され、これらがリフローにより電気的に接続されることで半導体装置100が構成されている。
ここで、回路基板10に形成するポスト部形成層26(ポスト部28)の高さの設定方法の一例について説明する。図4は、図1に示す半導体装置100のリフロー前の半導体パッケージ30上に回路基板10を積層した状態を示す。
回路基板10のポスト部形成層26の高さをH1、半導体パッケージ30の封止部材46の高さをH2、回路基板10および半導体パッケージ30のリフロー時の回路基板10および半導体パッケージ30の沈み込み量および/または反り量をH3、リフロー前の回路基板10のはんだボール18の高さをH4としたとき、回路基板10のポスト部形成層26の高さH1は、H1≧(H2+H3−H4)の条件を満たす値に設定する。
上記算出式では、リフロー時の加熱による回路基板10および半導体パッケージ30の沈み込み量および/または反り量H3を考慮したマージンが確保されており、沈み込み量/反り量としては例えば0.1mmである。封止部材46の高さは、基板32の上面から封止部材46の上面までの距離である。なお、本例では、基板32の上面に形成される電極パッド34の厚みは便宜上考慮していない。そのため、最終的に得られたポスト部形成層26の高さH1に対して半導体パッケージ30の電極パッド34の厚みを引くことで、より正確なポスト部形成層26の高さH1を算出できる。
このように、ポスト部形成層26の高さを上記式(1)から算出される高さH1以上に設定することで、電極の狭ピッチ化を図りつつ、回路基板10が半導体パッケージ30の封止部材46に接触しないような距離を確保できる。
(半導体装置の製造方法)
次に、上述した半導体装置100の製造方法について説明する。本例では、回路基板1
0の製造方法について説明し、半導体パッケージ30の製造方法は公知であるため説明を
省略する。
図5〜図13は、回路基板10の製造工程を示す断面図である。
図5に示すように、ポリイミド樹脂からなる矩形状の基板本体12を用意し、この基板本体12上面の周縁部にめっき法やスパッタ法により複数の電極パッド14形成する。次に、露光、現像処理により、電極パッド14表面を露出させるような開口部60を有するソルダーレジスト層16を電極パッド14が形成された基板本体12上面に形成する。そして、その反対側の基板本体12下面に封止部材20を樹脂形成し、基板本体12に形成された回路や配線を封止部材20によって封止する。樹脂形成は、基板本体12に電極パッド14を形成する前に行っても良い。
次に、図6に示すように、電極パッド14およびソルダーレジスト層16を含む基板本体12上面にさらにポスト部形成層26を成膜する。
次に、図7に示すように、電極パッド14の周縁部に対応した位置のみが開口されたソルダーマスク24を介して、ポスト部形成層26に露光光を照射する。そして、現像処理を行い、図8(a)に示すように、ポスト部形成層26に開口部62を形成する。このとき、1層目のポスト部形成層26の膜厚が上記式によって算出した膜厚以上得られない場合には、さらにポスト部形成層26を積層する。このようにして、ポスト部形成層26を複数層成膜することで、所望の膜厚を有するポスト部形成層26を得る。本例では、成膜工程を2回行い、2層のポスト部形成層26をソルダーレジスト層16上に積層する。そして、図8(a)に示すように、積層した2層目のポスト部形成層26を露光、現像処理をすることで、ポスト部形成層26に開口部62を形成し、電極パッド14表面を露出させる。
ここで、複数のポスト部形成層26を積層する場合、露光時に各層ごとに設置するソルダーマスク24の設置(貼り合わせ)ずれにより、現像パターンのずれ(略±50μm程度)が生じてしまう場合がある。これにより、例えば、図8(b)に示すように、開口部62の孔壁面に段差が生じる。そのため、ソルダーマスク24に形成する開口部径を最終開口サイズS2に対して予め100μm小さく(狙い値開口サイズS1)設定している。100μm小さく設定しておけば、±50μmずれたとしても最終開口サイズS2の外径よりも露光、現像により形成される開口部62の径がはみ出す(大きくなる)ことがないためである。
次に、図9(a)および図9(b)に示すように、各ポスト部形成層26の最終開口サイズS2から内側にはみ出した断差部分をレーザー光により焼き切る。これにより、孔壁面の段差が平坦化され、設計に基づいたマスクパターンからなるポスト部形成層26が形成される。
次に、図10に示すように、スクリーン印刷法によりクリームはんだ28aを開口部60,62の内部に充填する。まず、ポスト部形成層26の開口部62に対向した位置のみが開口されたスクリーン82をポスト部形成層26上に配置する。そして、クリームはんだ28aをスクリーン82上に印刷して、ポスト部形成層26の開口部62の内部にクリームはんだ28aを充填する。スクリーン印刷は、ポスト部形成層26の開口部62の内部頂面まで満たされるまで複数回行う。
スクリーン82は、ポスト部形成層26およびソルダーレジスト層16に形成された開口部60,62の孔の高さと略同じ厚みを有するものを用いる。これは、一般的なはんだボール18とクリームはんだ28aのリフロー時の体積比である「はんだ:フラックス=1:1」を考慮したためであり、これにより、はんだボール18とクリームはんだ28aとの接続を確保しつつ、開口部60,62の内部にクリームはんだ28aを充分に充填できる。
なお、上述したスクリーン印刷法の他にも、電解、無電解めっき法により、開口部60および開口部62の内部にポスト部28を構成する銅などの導電材料を析出させることも好ましい。
次に、図11に示すように、スクリーン82を基板本体12のポスト部形成層26から取り外す。これにより、クリームはんだ28aがポスト部形成層26上面からレジスト層16,26の厚み分だけ突出した状態となる。
次に、図12に示すように、ポスト部形成層26上面から突出したクリームはんだ28a上にはんだボール18をマウントする。そして、図13に示すように、はんだボール18およびクリームはんだ28aをリフロー処理することで、はんだボール18をクリームはんだ28aと融着させる。ポスト部形成層26の開口部62およびソルダーレジスト層16の開口部60のそれぞれの内部に充填されたクリームはんだ28aは、はんだボール18を嵩上げるためのポスト部28を構成する。
最後に、図1に戻り、公知の方法により形成された半導体パッケージ30と、上述した方法により形成された回路基板10とを対向配置して、貼り合わせた後、リフローにより回路基板10と半導体パッケージ30とを電気的に接続する。このような方法により、ポスト部28によって回路基板10と半導体パッケージ30との間の距離が調整された半導体装置100を製造する。
(半導体装置の製造方法の変形例)
次に、上述した回路基板10の製造方法の変形例について説明する。なお、上述した図10からのスクリーン印刷工程以降は第1の実施の形態の製造方法と同一であるため、説明を省略する。
図14〜図19は、第1の実施の形態に係る回路基板10の製造工程の変形例を示す断面図である。
図14に示すように、ポリイミド樹脂からなる矩形状の基板本体12を用意し、この基板本体12上面の周縁部にめっき法やスパッタ法により複数の電極パッド14を形成する。次に、露光、現像処理により、電極パッド14表面を露出させるような開口部60を有するソルダーレジスト層16を基板本体12上面に形成する。
次に、図15に示すように、電極パッド14およびソルダーレジスト層16を含む基板本体12上面にさらにポスト部形成層26を成膜する。
次に、図16に示すように、電極パッド14と対向する部分以外が開口されたソルダーマスク24を用いて、露光光をポスト部形成層26に照射して、露光、現像処理する。本例では、さらに2層目のポスト部形成層26を積層して、露光、現像処理を行い、図17に示すように、ポスト部形成層26に開口部62を形成し、電極パッド14表面を露出させる。
次に、図18に示すように、最終開口サイズS2(図9(b)参照)よりも各ポスト部形成層26の内側にはみ出した部分をレーザーにより焼き切る。これにより、孔壁面の段差部が平坦化された開口部62が形成される。
次に、図19に示すように、基板本体12下面に封止部材20を樹脂形成し、基板本体12に形成された回路や配線を封止部材20によって封止する。
そして、上述した図10〜図13の工程を実施することで、回路基板10を製造する。
本実施の形態では、回路基板10のはんだボール18は、ポスト部28の先端部に形成されるため、ポスト部28の高さ分だけ嵩上げされた位置に設けられ、この状態で回路基板10および半導体パッケージ30が貼り合わされる。そのため、回路基板10および半導体パッケージ30間の距離は、はんだボール18およびポスト部28の高さの両方によって規定される。従って、ポスト部28の高さを調節することで、回路基板10および半導体パッケージ30間の距離も調節できる。
これにより、電極の狭ピッチ化に伴ってはんだボール18が一定の外径に制限されたとしても(はんだボール18の高さが低くなったとしても)、半導体パッケージ30の封止部材46が回路基板10と接触しないような高さを有する嵩上げ用のポスト部28を設けることで、狭ピッチに対応したはんだボール18の外径を維持した半導体装置100を提供できる。
さらには、電極の狭ピッチに対応したはんだボールの外径を維持した状態で、回路基板10および半導体パッケージ30間の必要な距離(スタンドオフ)も確保できるため、基板本体12や基板32サイズを拡大することもなく、半導体装置100の高実装、高密度化を図った場合でも、小型化を確保できる。
また、例えば、所定の厚みを有する中間基板を回路基板10と半導体パッケージ30との間に挿入しなくても、回路基板10と半導体パッケージ30間の距離を調整することができる。そのため、中間基板の製造コストの削減、半導体装置の組み立て工程の削減、長期信頼性の確保が可能になる。
また、リフロー時の回路基板10および半導体パッケージ30の基板本体12や基板32等の沈み込み量や反り量を考慮してポスト部28の高さを算出するため、リフロー時に半導体パッケージ30の封止部材46が回路基板10に接触することもなく、安定したはんだ付けが行える。
さらに、本実施の形態では、先に、はんだボール18,18(端子)間のピッチによってはんだボール18の外径が確定しても、上記式から算出した高さを有するポスト部形成層26(ポスト部28)を用いることで、はんだボール18の外径に依存することなく、回路基板10および半導体パッケージ30の封止部材46の高さを調節(広く)できる。逆に、封止部材46の高さが先に決定していても、ポスト部28を設けることで、封止部材46の高さに依存することなく端子間のピッチを選択できる。これにより、設計の幅が広がる。
[第2の実施の形態]
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。本実施の形態は、半導体パッケージ30側にポスト部70が形成されている点において上述した第1の実施の形態と異なる。なお、その他の半導体装置100の構成は、上述した第1の実施の形態と同一であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図20は、本発明の他の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図21は、回路基板10の構成を示す断面図である。図22は、半導体パッケージ30の構成を示す断面図である。
(半導体装置の構成)
まず、回路基板10の構成について説明する。
回路基板10は、図20および図21に示すように、基板本体12と、この基板本体12上面に形成された回路や配線を封止する封止部材20と、基板本体12の周縁部に形成された電極パッド14と、基板本体12上に電極パッド14を露出させるように形成されたソルダーレジスト層16と、ソルダーレジスト層16を介して電極パッド14に電気的に接続されたはんだボール18とを有する。
次に、半導体パッケージ30の構成について説明する。
半導体パッケージ30は、図20および図22に示すように、半導体チップ42がマウントされた基板32と、半導体チップ42を封止する封止部材46と、基板32の上面および下面に形成された電極パッド34,35と、電極パッド34,35を露出させるようにして基板32に形成されたソルダーレジスト層36と、ソルダーレジスト層36上に形成されたポスト部形成層38と、ソルダーレジスト層36およびポスト形成部38に形成されたポスト部70と、基板32下面の電極パッド34と電気的に接続されたはんだボール40とを有する。
ポスト部形成層38は、図22に示すように、ソルダーレジスト層36に形成された開口部74と略同一径をなす開口部76を有し、この開口部76がソルダーレジスト層36の開口部74と平面視で重なるようにソルダーレジスト層36上に成膜形成されている。これにより、開口部74と開口部76とで連通した開口穴が形成され、この開口穴は後述するポスト部70を形成するための成型部として機能する。
ポスト部70は、ソルダーレジスト層36の開口部74およびポスト部形成層38の開口部76の内部に導電材料が充填されることで形成され、回路基板10および半導体パッケージ30間の距離を調節する部材または回路基板10のはんだボール40を嵩上げするための部材として機能する。
はんだボール40は、外部接続端子として機能し、基板32の下面に形成された電極パッド34とはんだリフローにより融着されている。
このようにして構成された回路基板10のはんだボール18が半導体パッケージ30のポスト部70上に積層され、これらがリフローにより電気的に接続されることで、本実施の形態の半導体装置100が構成される。
ここで、半導体パッケージ30に形成するポスト部形成層38(ポスト部70)の高さの設定方法の一例について説明する。図23は、図20に示す半導体装置100のリフロー前の半導体パッケージ30上に回路基板10を積層した状態を示す。
半導体パッケージ30のポスト部形成層38の高さをH5、半導体パッケージ30の封止部材46の高さをH2、リフロー時の回路基板10および半導体パッケージ30の沈み込み量および/または反り量をH3、リフロー前の回路基板10のはんだボール18の高さをH4としたとき、半導体パッケージ30のポスト部形成層38の高さH5は、H5≧(H2+H3−H4)の条件を満たすように設定する。
このように、ポスト部形成層38の高さを上記式から算出される高さH5以上に設定することで、電極の狭ピッチ化を図りつつ、回路基板10が半導体パッケージ30の封止部材46に接触しないような距離を確保できる。
(半導体装置の製造方法)
次に、上述した半導体装置100の製造方法について説明する。
本例では、半導体パッケージ30の製造方法について説明し、回路基板10の製造方法
は上述した第1の実施の形態と略同一であるため説明を省略する。
図24〜図32は、半導体パッケージ30の製造工程を示す断面図である。
図24に示すように、ポリイミド樹脂からなる矩形状の基板32を用意し、この基板32の両面にめっき法やスパッタ法により複数の電極パッド34,35を形成する。次に、露光、現像処理により、電極パッド34表面を露出させるような開口部74を有するソルダーレジスト層36を基板32の下面に形成する。
次に、図25に示すように、電極パッド34,35を含む基板32上面に、ソルダーレジスト層36およびポスト部形成層38を成膜する。
次に、図26に示すように、電極パッド34と対向する部分以外が開口されたソルダーマスク80を用いて、ソルダーレジスト層36およびポスト部形成層38に露光光を照射する。
次に、図27に示すように、ソルダーレジスト層36およびポスト部形成層38を露光処理した後、現像処理を行い、ソルダーレジスト層36に開口部74、ポスト部形成層38に開口部76を形成し、電極パッド34表面を露出させる。本例では、ソルダーレジスト層36の開口部74と、ポスト部形成層38の開口部76とを一括露光、現像処理により形成したが、上述した第1の実施の形態のように別々の工程により形成しても良い。
次に、図28に示すように、最終開口サイズS2(図9(b)参照)よりも各ポスト部形成層38の内側にはみ出した部分をレーザーにより焼き切る。これにより、孔壁面の段差が平坦化され、設計(最終開口サイズS2(図9(b)参照))に基づいたマスクパターンからなるポスト部形成層38が形成される。
次に、図29に示すように、スクリーン印刷法によりクリームはんだ70aをスクリーン82上に印刷する。スクリーン82は、ポスト部形成層38に形成された開口部76に対向した位置のみが開口されており、このスクリーン82の開口した部分からクリームはんだ70aが開口部74,76の内部に充填される。
次に、図30に示すように、スクリーン82を基板32のポスト部形成層38から取り外す。このとき、クリームはんだ70aがポスト部形成層38上面よりも突出した状態となる。この突出したクリームはんだ70aを、図31に示すように、リフローにより溶解して開口部74,76の内部に確実に充填させる。開口部74,76の内部に充填されたクリームはんだ70aは、上述したポスト部70を構成する。
次に、図32に示すように、基板32上面の略中央部に半導体チップ42をマウントし、ワイヤーボンディングにより半導体チップ42の周縁部に形成された電極パッド(図示省略)と基板32上面の電極パッド35とをワイヤー44を介して電気的に接続する。そして、半導体チップ42およびワイヤー44の全面を封止部材46によって封止すると共に、基板32の下面に形成された電極パッド34にはんだボール40をリフローにより融着する。このような工程により、半導体パッケージ30を得る。
なお、ソルダーレジスト層36およびポスト部形成層38と基板32とによって形成される断差部D(図31参照)は、フェースダウンボンディングにより半導体チップ42をマウントする場合には、半導体チップ42と基板32との間に挿入するアンダーフィルや液体樹脂のモールドダム(堰き止め部)として使用することができる。
本実施の形態では、半導体パッケージ30側に形成されたポスト部70の高さを調節することによって、回路基板10と半導体パッケージ30との間隔も同時に調節できる。これにより、上述した第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
(半導体パッケージ30の製造方法の変形例)
次に、上述した半導体パッケージ30の製造方法の変形例について説明する。なお、上述した図28までのポスト部形成層38のレーザー焼き切り工程までは、上記製造方法と同一工程であるため説明を省略する。
図33〜図37は、第2の実施の形態に係る半導体パッケージ30の製造工程の変形例を示す断面図である。
まず、図33に示すように、電極パッド34,35、ソルダーレジスト層36およびポスト部形成層38が形成された基板32上面の略中央部に半導体チップ42をマウントし、ワイヤーボンディングにより半導体チップ42に形成された電極パッドと基板32の電極パッド35とをワイヤー44を介して電気的に接続する。そして、半導体チップ42およびワイヤー44の全面を封止部材46によって封止する。
次に、図34に示すように、スクリーン印刷法によりクリームはんだ70aを開口部74,76の内部に充填する。まず、ポスト部形成層38の開口部76に対向した位置のみが開口されたスクリーン82をポスト部形成層38上に配置する。そして、クリームはんだ70aをスクリーン82上に印刷して、ポスト部形成層38の開口部76の内部にクリームはんだ70aを充填する。
次に、図35に示すように、スクリーン82を基板32のポスト部形成層38から取り外す。このとき、クリームはんだ70aがポスト部形成層38上面よりも突出した状態となる。この突出したクリームはんだ70aを、図36に示すように、リフローにより溶解して開口部74,76の内部に確実に充填させる。開口部74,76の内部に充填されたクリームはんだ70aは、上述したポスト部70を構成する。
次に、図37に示すように、基板32の下面に形成された電極パッド34にはんだボール40をリフローにより融着する。このような工程によっても、上述した半導体パッケージ30と同一構造の半導体パッケージ30が得られる。
[第3の実施の形態]
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。本実施の形態は、回路基板10および半導体パッケージ30の両方のそれぞれにポスト部28,70が形成されている点において上述した第1および第2の実施の形態と異なる。なお、その他の半導体装置100の構成は、上述した第1および第2の実施の形態と同一であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図38は、本発明の他の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図39は、回路基板10の構成を示す断面図である。図40は、半導体パッケージ30の構成を示す断面図である。
図38および図39に示すように、回路基板10の基板本体12下面のソルダーレジスト層16上には開口部62を有するポスト部形成層26が成膜形成されている。開口部60,62の連通した開口穴には、クリームはんだからなるポスト部28が形成され、その先端部にははんだボール18が電気的に接続されている。
一方、半導体パッケージ30の基板32上面のソルダーレジスト層36上には、図38および図40に示すように、開口部76を有するポスト部形成層38が成膜形成されている。開口部74,76の連通した開口穴には、クリームはんだからなるポスト部70が形成されている。
半導体パッケージ30の基板32上面には、半導体チップ42aが接着層50aを介してマウントされ、さらにその半導体チップ42a上には接着層50bを介して他の半導体チップ42bがマウントされている。これらの半導体チップ42a,42bのそれぞれは、フェースアップでワイヤーボンディングにより基板32上にマウントされ、半導体チップ42a,42bおよびワイヤー44a,44bの全面が封止部材46によって封止されている。
ここで、回路基板10のポスト部形成層26(ポスト部28)および半導体パッケージ30のポスト部形成層38(ポスト部70)の高さの設定方法の一例について説明する。図41は、リフロー前の半導体パッケージ30上に回路基板10を積層した状態を示す。
回路基板10のポスト部形成層26の高さをH1、半導体パッケージ30のポスト部形成層38の高さをH5、半導体パッケージ30の封止部材46の高さをH2、リフロー時の回路基板10および半導体パッケージ30の沈み込み量および/または反り量をH3、リフロー前の回路基板10のはんだボール18の高さをH4としたとき、回路基板10のポスト部形成層26の高さH1および半導体パッケージ30のポスト部形成層38の高さH5は、H1+H5≧(H2+H3−H4)の条件を満たすように設定する。各ポスト部形成層26,38のそれぞれの高さは、合計された(H1+H5)を半分に分割した値((H1+H5)/2)でも良いし、(H1+H5)を所定の比率で分割した値でも良い。
このように、ポスト部形成層26,38の高さを上記式から算出される高さH1,H5以上に設定することで、電極の狭ピッチ化を図りつつ、回路基板10が半導体パッケージ30の封止部材46に接触しないような一定の距離を確保できる。
本実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。また、本実施の形態では、半導体パッケージ30の基板32上に複数の半導体チップ42a,42bが積層されており、これらを封止する封止部材46の高さが増加する。しかし、回路基板10および半導体パッケージ30の両方にポスト部28,70を設ける(高さを調節する)ため、半導体パッケージ30のはんだボール18の外径を大きくして回路基板10および半導体パッケージ30間の距離(高さ)を確保することなく、半導体パッケージ30上に積層した半導体チップ42a,42bを封止する封止部材46が回路基板10に接触しないような充分な距離を確保することができる。これにより、複数の半導体チップ42a,42b・・・を実装(高実装化)することができ、半導体装置100の高(多)機能化および小型化に対応した半導体装置100を提供できる。
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述した実施の形態では、半導体装置100を回路基板10と半導体パッケージ30とを積層することで構成したが、回路基板10に代えて公知の半導体パッケージを上述した半導体パッケージ30上に積層しても良いし、上述したポスト部70が設けられた半導体パッケージ30を積層することで半導体装置100を構成しても良い。
また、半導体パッケージ30の基板32の下面側の電極パッド34上にはんだボール40を形成したが、さらに基板32の上面(接続面)側の電極パッド34上にはんだボールを形成し、このはんだボールと回路基板10のはんだボール18と電気的に接続しても良い。半導体パッケージ30の接続面側にはんだボールを形成した場合には、回路基板10の接続面側にはんだボール18を形成せずに、回路基板10の電極パッド14と半導体パッケージ30のはんだボールとを電気的に接続しても良い。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 回路基板の構成を示す断面図である。 半導体パッケージの構成を示す断面図である。 回路基板および半導体パッケージの接続部の構成を示す拡大断面図である。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その1)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その2)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その3)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その4)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その5)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その6)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その7)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その8)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その9)。 本実施の形態に係る回路基板の製造工程の変形例を示す断面図である(その1)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その2)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その3)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その4)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その5)。 回路基板の製造工程を示す断面図である(その6)。 本発明の他の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 回路基板の構成を示す断面図である。 半導体パッケージの構成を示す断面図である。 回路基板および半導体パッケージの接続部の構成を示す拡大断面図である。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その1)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その2)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その3)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その4)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その5)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その6)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その7)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その8)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その9)。 本実施の形態の変形例に係る半導体パッケージの製造工程の変形例を示す断面図である(その1)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その2)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その3)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その4)。 半導体パッケージの製造工程を示す断面図である(その5)。 本発明の他の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 回路基板の構成を示す断面図である。 半導体パッケージの構成を示す断面図である。 回路基板および半導体パッケージの接続部の構成を示す拡大断面図である。 従来の半導体装置の構成を示す断面図である(その1)。 従来の半導体装置の構成を示す断面図である(その2)。
符号の説明
10…回路基板(第1の半導体パッケージ)、 12…基板本体、 14…電極パッド、 16…ソルダーレジスト層、 18…はんだボール、 20…封止部材、 24…ソルダーマスク、 26…ポスト部形成層、 28…ポスト部、 30…半導体パッケージ、 32…基板、 34,35…電極パッド、 36…ソルダーレジスト層、 38…ポスト部形成層、 40…はんだボール、 42…半導体チップ、 46…封止部材、 60,62,74,76…開口部、 100…半導体装置

Claims (18)

  1. 半導体チップが実装された半導体パッケージに対し外部接続端子を介して積層される基板であって、
    前記半導体パッケージに前記基板を重ねるときに前記半導体チップが接近する一方の面に、前記外部接続端子と電気的に接続される電極パッドが形成された基板本体と、
    前記電極パッドが形成された前記基板本体前記一方の面の側から覆い、前記電極パッド上で開口する絶縁層と、
    前記半導体チップが臨むこととなる前記絶縁層の領域を避けて、前記電極パッドが形成された箇所の周囲を含む前記絶縁層の他の領域に形成され、前記電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層と、
    前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に導電材料が充填されて形成され、前記電極パッドと電気的に接続されたポスト部と、
    を備えた、
    基板。
  2. 前記電極パッドと接続された面と反対側の前記ポスト部の面に、半導体パッケージの端子と電気的に接続される前記外部接続端子が形成されている、
    請求項1に記載の基板。
  3. 前記ポスト部形成層は、半導体パッケージの端子と接続するための外部接続端子が形成される面を、前記電極パッドの面から前記ポスト部の面に嵩上げすることで、前記半導体チップと前記絶縁層の離間距離を所定以上確保する所定厚で形成されている、
    請求項1または2に記載の基板。
  4. 一方の面に半導体チップが実装された基板と、
    前記基板に実装された前記半導体チップを封止する封止部材と、
    前記基板の前記一方の面の側に形成された電極パッドと、
    前記基板の前記一方の面の、前記封止部材で覆われていない領域のうち、前記電極パッドの形成箇所を除く領域を少なくとも覆い、前記電極パッド上で開口する絶縁層と、
    前記電極パッドが形成された箇所の周囲で前記絶縁層上に形成され、前記電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層と、
    前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に導電材料が充填されて形成され、前記電極パッドと電気的に接続されたポスト部と、
    を備えた、
    半導体パッケージ。
  5. 前記電極パッドと接続された面と反対側の前記ポスト部の面に、他の基板または他の半導体パッケージの端子と電気的に接続される外部接続端子が形成されている、
    請求項4に記載の半導体パッケージ。
  6. 前記ポスト部形成層は、他の基板または他の半導体パッケージの端子と接続するための外部接続端子が形成される面を、前記電極パッドの面から前記ポスト部の面に嵩上げすることで、前記他の基板または他の半導体パッケージと前記封止部材の離間距離を所定以上確保する所定厚で形成されている、
    請求項4または5に記載の半導体パッケージ。
  7. 半導体パッケージと、外部接続端子と、当該外部接続端子を介して前記半導体パッケージ上に積層された回路基板とを備える半導体装置であって、
    前記回路基板は、
    前記半導体パッケージの側の一方の面に第1の電極パッドが形成された基板本体と、
    前記第1の電極パッドが形成された前記基板本体前記一方の面の側から覆い、前記第1の電極パッド上で開口する第1の絶縁層と、
    を備え、
    前記半導体パッケージは、
    前記回路基板に面する接続面の側に半導体チップが実装された基板と、
    前記基板に実装された前記半導体チップを封止する封止部材と、
    前記基板の前記接続面に形成された第2の電極パッドと、
    前記接続面の、前記封止部材で覆われていない領域のうち、前記第2の電極パッドの形成箇所を除く領域を少なくとも覆い、前記第2の電極パッド上で開口する第2の絶縁層と、
    を備え、
    前記第1の絶縁層と、前記第2の絶縁層の少なくとも一方の絶縁層上には、
    前記第1または第2の電極パッドが形成された箇所の周囲に形成され、当該第1または第2の電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層と、
    前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に導電材料が充填されて形成されたポスト部と、
    が設けられ
    前記第1の電極パッドと前記第2の電極パッドとが、前記回路基板と前記半導体パッケージとの離間距離を所定以上確保する所定厚の前記ポスト部形成層で厚さが規定された前記ポスト部と、前記外部接続端子を介して電気的に接続されている、
    半導体装置。
  8. 前記回路基板の前記ポスト部形成層の高さをH1、前記半導体パッケージの前記封止部材の高さをH2、前記回路基板および前記半導体パッケージとのリフロー時の前記回路基板および前記半導体パッケージの沈み込み量および/または反り量をH3、リフロー前の前記回路基板の前記外部接続端子の高さをH4としたとき、
    前記回路基板の前記ポスト部形成層の高さH1は、H1≧(H2+H3−H4)に設定されている、
    請求項7に記載の半導体装置。
  9. 前記半導体パッケージの前記ポスト部形成層の高さをH5、前記半導体パッケージの前記封止部材の高さをH2、リフロー時の前記回路基板および前記半導体パッケージの沈み込み量および/または反り量をH3、リフロー前の前記回路基板の前記外部接続端子の高さをH4としたとき、
    前記半導体パッケージの前記ポスト部形成層の高さH5は、H5≧(H2+H3−H4)に設定されている、
    請求項7に記載の半導体装置。
  10. 前記回路基板の前記ポスト部形成層の高さをH1、前記半導体パッケージの前記ポスト部形成層の高さをH5、前記半導体パッケージの前記封止部材の高さをH2、リフロー時の前記回路基板および前記半導体パッケージの沈み込み量および/または反り量をH3、リフロー前の前記回路基板の前記外部接続端子の高さをH4としたとき、
    前記回路基板の前記ポスト部形成層の高さH1および前記半導体パッケージの前記ポスト部形成層の高さH5は、H1+H5≧(H2+H3−H4)に設定されている、
    請求項7に記載の半導体装置。
  11. 前記第1及び第2の絶縁層はソルダーレジストであり、
    前記ポスト部形成層は、前記第1及び第2の絶縁層と同一材料からなる、
    請求項7に記載の半導体装置。
  12. 半導体チップが実装された半導体パッケージに対し外部接続端子を介して積層される基板を形成する際に、前記半導体パッケージに前記基板を重ねるときに前記半導体チップが接近する基板本体の一方の面に、前記外部接続端子と電気的に接続される電極パッドを形成する工程と、
    前記電極パッドが形成された前記基板本体を前記一方の面の側から覆い、前記電極パッド上で開口する絶縁層を形成する工程と、
    前記半導体チップが臨む前記絶縁層の領域を避けて、前記電極パッドが形成された箇所の周囲を含む前記絶縁層の他の領域に、前記電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層を形成する工程と、
    前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に、前記電極パッドと電気的に接続するように導電材料を埋め込んでポスト部を形成する工程と、
    を有する、
    基板の製造方法。
  13. 前記ポスト部形成する工程の後に、前記ポスト部と電気的に接続するようにして前記外部接続端子を形成する工程をさらに有する、
    請求項12に記載の基板の製造方法。
  14. 前記ポスト部形成層形成する工程において、複数の前記ポスト部形成層を積層することで、前記ポスト部の高さを伸張させる、
    請求項12に記載の基板の製造方法。
  15. 他の基板または他の半導体パッケージが外部接続端子を介して積層される半導体パッケージの製造方法であって、
    前記他の基板または他の半導体パッケージが重ねられる、前記基板の一方の面の側に電極パッドを形成する工程と、
    前記電極パッドが形成された前記基板の一方の面に半導体チップを実装する工程と、
    前記基板に実装された前記半導体チップを封止部材によって封止する工程と、
    前記基板の前記一方の面の、前記封止部材で覆われていない領域のうち、前記電極パッドの形成箇所を除く領域を少なくとも覆い、前記電極パッド上で開口する絶縁層を形成する工程と、
    前記電極パッドが形成された箇所の周囲で前記絶縁層上に、前記電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層を形成する工程と、
    前記ポスト部形成層の前記開口部の内部に、前記電極パッドと電気的に接続するようにして導電材料を埋め込んでポスト部を形成する工程と、
    を有する、
    半導体パッケージの製造方法。
  16. 前記ポスト部形成する工程の後に、前記ポスト部と電気的に接続するようにして前記外部接続端子を形成する工程をさらに有する、
    請求項15に記載の半導体パッケージの製造方法。
  17. 前記ポスト部形成層形成する工程において、複数の前記ポスト部形成層を積層することで、前記ポスト部の高さを伸張させる、
    請求項15に記載の半導体パッケージの製造方法。
  18. 第1の電極パッドが一方の面の側に形成された基板本体と、前記第1の電極パッドが形成された前記基板本体前記一方の面の側から覆い、前記第1の電極パッド上で開口する第1の絶縁層とを備える回路基板が、外部接続端子を介して半導体パッケージ上に積層され、当該半導体パッケージは、前記回路基板に面する接続面側に半導体チップが実装された基板と、前記基板に実装された前記半導体チップを封止する封止部材と、前記基板の前記接続面に形成された第2の電極パッドと、前記接続面の、前記封止部材で覆われていない領域のうち、前記第2の電極パッドの形成箇所を除く領域を少なくとも覆い、前記第2の電極パッド上で開口する第2の絶縁層とを備える、半導体装置の製造方法であって、
    前記第1の絶縁層と、前記第2の絶縁層の少なくとも一方の絶縁層上に、前記第1または第2の電極パッドが形成された箇所の周囲に形成され、当該第1または第2の電極パッド上で開口する開口部を有するポスト部形成層を形成し、該ポスト部形成層の前記開口部の内部に導電材料を埋め込んでポスト部を形成する工程と、
    前記ポスト部上に外部接続端子を形成する工程と、
    前記回路基板を前記半導体パッケージに重ねて、前記第1の電極パッドと前記第2の電極パッドとを、前記回路基板と前記半導体パッケージとの間の離間距離を所定以上確保する所定厚の前記ポスト部形成層で厚さが規定された前記ポスト部と、前記外部接続端子を介してリフロー処理により電気的に接続する工程と、
    を有する、
    半導体装置の製造方法。
JP2007050210A 2007-02-28 2007-02-28 基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法 Expired - Fee Related JP5135828B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007050210A JP5135828B2 (ja) 2007-02-28 2007-02-28 基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007050210A JP5135828B2 (ja) 2007-02-28 2007-02-28 基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008218505A JP2008218505A (ja) 2008-09-18
JP5135828B2 true JP5135828B2 (ja) 2013-02-06

Family

ID=39838241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007050210A Expired - Fee Related JP5135828B2 (ja) 2007-02-28 2007-02-28 基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5135828B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9385109B2 (en) 2013-11-07 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor packages having trench-shaped opening and methods for fabricating the same
US11495578B2 (en) 2019-11-15 2022-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package and PoP type package

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135347A (ja) * 2008-10-28 2010-06-17 Kyocer Slc Technologies Corp 配線基板およびその製造方法
JP2010287710A (ja) * 2009-06-11 2010-12-24 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2012204631A (ja) 2011-03-25 2012-10-22 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置、半導体装置の製造方法及び電子装置
KR101852601B1 (ko) 2011-05-31 2018-04-27 삼성전자주식회사 반도체 패키지 장치
JP2013030593A (ja) 2011-07-28 2013-02-07 J Devices:Kk 半導体装置、該半導体装置を垂直に積層した半導体モジュール構造及びその製造方法
JP5912616B2 (ja) 2012-02-08 2016-04-27 株式会社ジェイデバイス 半導体装置及びその製造方法
JP6184061B2 (ja) * 2012-05-29 2017-08-23 キヤノン株式会社 積層型半導体装置及び電子機器
JP6230794B2 (ja) * 2013-01-31 2017-11-15 新光電気工業株式会社 電子部品内蔵基板及びその製造方法
DE112014001116T5 (de) * 2013-03-04 2015-12-24 Ps4 Luxco S.A.R.L. Halbleitervorrichtung
US20160064301A1 (en) * 2013-04-17 2016-03-03 Ps4 Luxco S.A.R.L. Semiconductor device
EP2903021A1 (en) 2014-01-29 2015-08-05 J-Devices Corporation Semiconductor device, semiconductor stacked module structure, stacked module structure and method of manufacturing same
US9147671B2 (en) 2014-02-26 2015-09-29 J-Devices Corporation Semiconductor device, semiconductor stacked module structure, stacked module structure and method of manufacturing same
JP7133329B2 (ja) * 2018-03-23 2022-09-08 京セラ株式会社 配線基板

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04180231A (ja) * 1990-11-15 1992-06-26 Fuji Electric Co Ltd 微細バンプ電極を有する半導体装置の製造方法
JP2001345399A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP4022405B2 (ja) * 2002-01-23 2007-12-19 イビデン株式会社 半導体チップ実装用回路基板
JP2004165316A (ja) * 2002-11-12 2004-06-10 Ibiden Co Ltd 多層プリント配線板
JP3908266B2 (ja) * 2003-01-30 2007-04-25 株式会社フジクラ 半導体圧力センサ及びその製造方法
JP4539364B2 (ja) * 2004-02-20 2010-09-08 Jsr株式会社 バンプ形成用樹脂組成物、バンプ形成用二層積層膜、およびバンプ形成方法
JP4444088B2 (ja) * 2004-12-10 2010-03-31 新光電気工業株式会社 半導体装置
JP2006245289A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Casio Micronics Co Ltd 半導体装置及び実装構造体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9385109B2 (en) 2013-11-07 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor packages having trench-shaped opening and methods for fabricating the same
US11495578B2 (en) 2019-11-15 2022-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package and PoP type package

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008218505A (ja) 2008-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5135828B2 (ja) 基板およびその製造方法、半導体パッケージおよびその製造方法、並びに半導体装置およびその製造方法
JP5598787B2 (ja) 積層型半導体装置の製造方法
KR100800478B1 (ko) 적층형 반도체 패키지 및 그의 제조방법
US5689091A (en) Multi-layer substrate structure
US6528869B1 (en) Semiconductor package with molded substrate and recessed input/output terminals
JP5183949B2 (ja) 半導体装置の製造方法
CN101859752B (zh) 具有内嵌式芯片及硅导通孔晶粒之堆栈封装结构及其制造方法
JP2006196860A (ja) 半導体パッケージ及びその製造方法
JPWO2007034629A1 (ja) 部品内蔵モジュールの製造方法および部品内蔵モジュール
US20110174527A1 (en) Element mounting board, semiconductor module, semiconductor device, method for fabricating the element mounting board, and method for fabricating semiconductor device
JPH07169872A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US6989606B2 (en) BGA substrate via structure
JPWO2012102303A1 (ja) 電子部品モジュールおよび電子部品素子
JP4963879B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP4494249B2 (ja) 半導体装置
CN107210267B (zh) 半导体器件
JP5159750B2 (ja) 半田ボール及び半導体パッケージ
CN104465580B (zh) 半导体封装
US20060087010A1 (en) IC substrate and manufacturing method thereof and semiconductor element package thereby
KR20180012171A (ko) 반도체 장치 및 이의 제조 방법
JP5250502B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2006237367A (ja) プリント配線板
JPH1092968A (ja) 半導体ベアチップ実装基板
JP2006210796A (ja) 回路装置およびその製造方法
KR100752648B1 (ko) 솔더 조인트 신뢰성이 개선된 반도체 패키지 및 그제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090904

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20091109

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120410

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120604

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: 20121016

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: 20121029

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151122

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees