JP6764666B2 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
なお、添付図面は、便宜上、特徴を分かりやすくするために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。
配線基板10において、絶縁層11の材料としては、例えば、補強材であるガラスクロス(ガラス織布)にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させ硬化させた、いわゆるガラスエポキシ樹脂を用いることができる。補強材としてはガラスクロスに限らず、例えば、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布、液晶ポリマ(LCP:Liquid Crystal Polymer)織布やLCP不織布を用いることができる。熱硬化性の絶縁性樹脂としてはエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド樹脂やシアネート樹脂などの樹脂材を用いることができる。
図1(b)に示すように、配線部50は、下側パッド部51と、上側パッド部52とを有している。下側パッド部51と上側パッド部52とは、一体に形成されている。配線部50の材料としては、例えば、銅又は銅合金を用いることができる。
図4(a)に示すように、半導体装置1の配線部50,60は、この半導体装置1の上方に配置された他の半導体装置100に接続される。半導体装置100は、半導体装置1に接続される外部装置の一例である。
図3(a)は比較例を示す。例えば、補強板150を封止樹脂40の上面40aに固定する。補強板150は、本実施形態の補強板70(ベース部71)と同様に、銅又は銅合金により形成される。この補強板150は、温度変化により伸縮する。例えば、破線にて示すように、補強板150が伸張した場合、その補強板150の伸張による力(矢印にて示す)は、封止樹脂40に接した補強板150の下面から封止樹脂40に作用し、補強板150の側面から封止樹脂40に直接的には作用しない。
添付図面は、上記の半導体装置1の一部を示すものである。なお、説明の便宜上、最終的に半導体装置1の各構成要素となる部分には、最終的な構成要素の符号を付し最終的な構成要素の部材名称を用いて説明する。また、各図の説明に必要な部材について符号を付し、説明しない部材については符号を省略する場合がある。
この配線基板10は、公知の製造方法により形成されるため、その概略について図5(a)を参照しながら説明する。
図6(b)に示すように、実装する半導体チップ20(図1(a)参照)に応じた領域に、半硬化状態(B−ステージ状態)のアンダーフィル樹脂24を配置する。このアンダーフィル樹脂24は、部品用パッドP1を被覆する。
(1)半導体装置1は、配線基板10と、半導体チップ20と、接続部材30と、封止樹脂40と、配線部50,60と、補強板70とを有している。配線基板10は、上面に形成された部品用パッドP1と接続用パッドP2とを有している。部品用パッドP1には半導体チップ20が接続されている。接続用パッドP2には、接続部材30が接続されている。配線基板10の上面は封止樹脂40により覆われ、その封止樹脂40は半導体チップ20と接続部材30とを封止する。封止樹脂40の上面40aには配線部50,60が配設されている。配線部50,60は、封止樹脂40に埋設された下側パッド部51,61と、封止樹脂40の上面40aから突出する上側パッド部52,62を有している。そして、上側パッド部52,62は、この半導体装置1の上に配置された他の半導体装置100に接続される。
・上記実施形態における配線部の形状やエッチングする領域は、適宜変更が可能である。また、配線部以外の部材を封止樹脂40に埋め込むようにしてもよい。
次に、図10(b)に示すように、金属板230をハーフエッチングして配線231、下側パッド部232、ダミーパターン233を形成する。この例では、下側パッド部232は平面視四角形状に形成され、ダミーパターン233は平面視円状に形成されている。配線231の幅/間隔(L/S)は、例えば50μm/50μmである。なお、配線231の間隔は、隣接する2本の配線231の間の距離である。
次に、図10(e)に示すように、金属板230をエッチングして上側パッド部234とダミーパターン233とを封止樹脂40の上面40aから突出させる。このとき、上記の配線231において封止樹脂40の上面40aから突出する部分がエッチングにより除去され、配線231が封止樹脂40に埋設される。このように、封止樹脂40に埋め込まれた微細な配線231を形成することができる。
図11(a)に示すように、下側パッド部241の側面241bと上側パッド部242の側面242bとを、封止樹脂40の上面40aに垂直な方向に沿って形成してもよい。このような形状の配線部240においても、上記実施形態と同様に、半導体装置100を接続するはんだ111が上側パッド部242の側面242bまで回り込んで形状が安定し、隣接する配線部240の間隔が狭い場合でも、短絡を防止することができる。
図12(a)に示すように、補強板300は、封止樹脂40に埋設されたベース部301と、ベース部301の上面301cに形成された複数の放熱部72を有している。ベース部301の上面301cは、封止樹脂40の上面40aより後退(上面40aよりも下側)に位置している。したがって、このベース部301の厚さは、上記実施形態のベース部71と比べ薄い。ベース部301の上面301cの位置、つまりベース部301の厚さは、ハーフエッチングの処理時間等により制御することが可能である。ベース部301の厚さは、半導体装置の反りに影響する。つまり、ベース部301の厚さにより、半導体装置の反りを制御することが可能となる。
隣接するベース部において、放熱部による接続の有無は、温度変化に対して封止樹脂40に加わる力に差を生じさせる。このため、封止樹脂40、ひいては半導体装置の変形の度合いが、ベース部351,352の配置と放熱部353,354による接続箇所に応じて異なる。つまり、補強板350の構成によって、半導体装置の反りを制御することができる。
図15に示すように、この半導体装置1dは、半導体チップ20と補強板70(ベース部71)との間に接着剤400を有している。補強板70は接着剤400により半導体チップ20の上面に固定されている。この接着剤400により、補強板70の剥離を抑制することができる。また、熱伝導性の良い接着剤400を用いることで、放熱性の更なる向上を図ることができる。この接着剤400として、例えば熱伝導部材(TIM:Thermal Interface Material)を含む接着剤が用いられる。熱伝導部材としては、例えばインジウム(In)、シリコーン(又は炭化水素)グリース、金属フィラー、グラファイトなどの高熱伝導性物質を用いることができる。
・上記各実施形態において、保護絶縁層17をソルダレジスト層としてもよい。
20 半導体チップ(電子部品)
30 接続部材
40 封止樹脂
40a 上面
50,60 配線部
51,61 下側パッド部(第1のパッド部)
51b,61b 側面
52,62 上側パッド部(第2のパッド部)
63 接続部
70 補強板
71 ベース部
71b 側面
72 放熱部
Claims (8)
- 部品用パッドと接続用パッドとが上面に形成された配線基板と、
前記部品用パッドに接続された電子部品と、
前記接続用パッドに接続され導電性を有する接続部材と、
前記配線基板の上面を覆い、前記電子部品と前記接続部材とを封止する封止樹脂と、
前記封止樹脂に埋設されて前記接続部材とはんだを用いて電気的に接続された第1のパッド部と、外部装置接続面を有し前記外部装置接続面が前記封止樹脂の上面より上方に位置するように形成された第2のパッド部と、を有する配線部と、
前記封止樹脂に埋設された板状のベース部と、上面が前記封止樹脂の上面より上方に位置するように形成された放熱部と、を有する補強板と、
を有し、
前記第1のパッド部と前記第2のパッド部は同一金属からなり一体的に形成され、
前記ベース部と前記放熱部は同一金属からなり一体的に形成され、
前記放熱部は、前記封止樹脂の上面の上まで延出して形成され、
前記第1のパッド部及び前記ベース部の側面は、前記封止樹脂の上面に向けて広がるように形成されるとともに、湾曲した曲面であり、
前記第1のパッド部は、前記接続部材と接触する部分を除く部分に酸化皮膜が形成されており、
前記酸化皮膜は、前記第1のパッド部を構成する金属よりもはんだの濡れ性が悪いこと
を特徴とする半導体装置。 - 前記放熱部は、前記ベース部の上にマトリックス状に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記補強板は前記封止樹脂に埋設された複数の前記ベース部を含み、
複数の前記ベース部は、前記放熱部が一体的に形成された第1のベース部と、前記放熱部が形成されていない第2のベース部と、を含むこと
を特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記補強板は前記封止樹脂に埋設された複数の前記ベース部を含み、
前記放熱部は、隣接する2つの前記ベース部を接続すること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記ベース部の下面は、熱伝導性を有する接着剤を介して前記電子部品の上面に接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記ベース部の下面には粗面めっき層が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記外部装置接続面には外部装置が接続されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 配線基板の上面の接続用パッドに接続部材を接続する工程と、
前記配線基板の上面の部品用パッドに電子部品を実装する工程と、
金属板をエッチングして薄化した金属板と前記薄化した金属板の一方の面に前記薄化した金属板から突出する第1のパッド部及びベース部を形成する工程と、
前記第1のパッド部のうち、前記接続部材と接触する部分を除いた部分に、前記第1のパッド部を構成する金属よりもはんだの濡れ性が悪い酸化皮膜を形成する工程と、
前記第1のパッド部を前記接続部材に対向させて前記金属板を前記配線基板の上方に配置し、はんだを用いて前記第1のパッド部を前記接続部材に接続する工程と、
前記配線基板と前記金属板との間に、前記電子部品と前記接続部材とを封止する封止樹脂を形成し、前記封止樹脂により前記第1のパッド部及び前記ベース部を埋設する工程と、
前記薄化した金属板の他方の面をエッチングして前記封止樹脂の上面の一部を露出するとともに、外部装置接続面を有し前記外部装置接続面が前記封止樹脂の上面より上方に位置し前記第1のパッド部と一体的な第2のパッド部と、上面が前記封止樹脂の上面より上方に位置し前記ベース部と一体的な放熱部とを形成する工程と、を含み、
前記放熱部は、前記封止樹脂の上面の上まで延出して形成されていること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
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