JP7172663B2

JP7172663B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP7172663B2
Application number: JP2019014246A
Authority: JP
Inventors: 岳史石川; 哲平種村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: JP2020123657A

Description

本発明は、半導体装置に関する。

半導体の高機能化により半導体パッケージの大型化、ファインピッチ化が進んでいる。高機能な半導体パッケージをプリント基板に実装する場合、はんだバンプを用いて実装している。半導体パッケージの大型化、ファインピッチ化に伴い、はんだ接続寿命が短くなることから、その対策として半導体パッケージとプリント基板の間にアンダーフィルを注入している。アンダーフィルの注入時に、アンダーフィルが濡れ広がって隣接する部品に付着するおそれがある。このため、アンダーフィルの濡れ広がりを防止するために、例えば突部や溝部等のダムを形成している（特許文献１参照）。

特開２００１－２４４３８４号公報

ダムの形状が突部である場合には、プリント基板の輸送時や梱包時等に、突部のダムが外部の機器に引っかかることにより、ダムが破損するおそれがある。ダムが破損した場合には、ダムの破損部分からアンダーフィルが流出し、アンダーフィルが周辺部品に付着するという問題があった。

また、ダムの形状が溝部である場合には、プリント基板の表面に配線が設けられている部分については、配線を覆う絶縁層に溝部を形成してダムを形成することになる。このため、溝部が形成された部分では、配線が露出してしまうことから、溝部内に異物が入ることがあると、短絡が発生するおそれがあった。

本発明の目的は、アンダーフィルの流出を防止するダムを形成しながら、ダムが破損したり、プリント基板の表面の配線が露出したりすることを防止できる半導体装置を提供することにある。

請求項１の発明は、基板１と、基板１の上に設けられた配線６と、前記基板１及び前記配線６の上に形成された第１のソルダーレジスト２と、第１のソルダーレジスト２の上に形成された第２のソルダーレジスト１０と、基板１の上に半田付けにより実装された電子部品７と、電子部品７の半田付け部分に塗布されたアンダーフィル４と、基板１の上において電子部品７を囲むように設けられ、アンダーフィル４の広がりを止める段部１１とを備え、前記第２のソルダーレジストは、前記基板の上において前記段部よりも前記電子部品に近い領域及び前記電子部品を実装する領域においては、前記基板の上に直接形成されるように構成された半導体装置である。

突部のダムの機能を説明する縦断面図溝部のダムの機能を説明する縦断面図アンダーフィルの広がりを説明する上面図図３中のＡ１－Ａ１線に沿う断面図図３中のＡ２－Ａ２線に沿う断面図図３中のＡ３－Ａ３線に沿う断面図第１実施形態を示すもので、アンダーフィルの広がりを説明する上面図図７中のＢ１－Ｂ１線に沿う断面図図７中のＢ２－Ｂ２線に沿う断面図図７中のＢ３－Ｂ３線に沿う断面図第２実施形態を示すもので、アンダーフィルの広がりを説明する上面図図１１中のＣ１－Ｃ１線に沿う断面図図１１中のＣ２－Ｃ２線に沿う断面図図１１中のＣ３－Ｃ３線に沿う断面図第３実施形態を示すもので、アンダーフィルの広がりを説明する上面図図１５中のＤ１－Ｄ１線に沿う断面図図１５中のＤ２－Ｄ２線に沿う断面図図１５中のＤ３－Ｄ３線に沿う断面図第４実施形態を示すもので、アンダーフィルの広がりを説明する上面図図１９中のＥ１－Ｅ１線に沿う断面図図１９中のＥ２－Ｅ２線に沿う断面図図１９中のＥ３－Ｅ３線に沿う断面図

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１ないし図１０を参照して説明する。まず、アンダーフィルとソルダーレジストの物性、濡れ性、プリント基板の表面形状等を詳細に調査し、ダムの形状が溝部である構成と突部である構成とについて、アンダーフィルが止まるダムの形状を調査した。この調査結果を、図１ないし図６を参照して説明する。

まず、図１に示すように、配線基板１の上面に設けられたソルダーレジスト２に、ダムとして例えば突部３を形成し、アンダーフィル４の流出を突部３で止めるように構成されている。尚、突部３は、例えばソルダーレジストで構成されており、ソルダーレジスト２の上に第２のソルダーレジストを形成し、それを加工することにより形成されている。

また、図２に示すように、配線基板１の上面に設けられたソルダーレジスト２に、ダムとして例えば溝部５を形成すると、アンダーフィル４の流出は、アンダーフィル４とソルダーレジスト２との濡れ性の関係から溝部５の縁、即ち、段差の崖の上面で止まるというアンダーフィル４の特性を、本発明者らは、発見した。即ち、アンダーフィル４の流出は、ソルダーレジスト２の上面において、溝部５の切り立った崖の上面で止まるという特性がある。これにより、アンダーフィル４の濡れ広がりを止めるためには、ソルダーレジスト２に、崖、即ち、溝部５を形成するだけでよいということがわかった。

また、アンダーフィル４の濡れ広がりは、図３に示すように、配線基板１の上面において、配線６が存在する部分よりも配線６が存在しない部分の方が広がっていることがわかった。尚、図３において、配線基板１の上面には、配線６を構成する複数の導体パターン例えば銅パターンが形成されていると共に、半導体パッケージ７が実装されている。図３中のＡ１－Ａ１線に沿う断面図である図４に示すように、配線基板１及び配線６の上面には、ソルダーレジスト２が形成されている。

また、図３中のＡ２－Ａ２線に沿う断面図である図５、並びに、図３中のＡ３－Ａ３線に沿う断面図である図６に示すように、配線６と半導体パッケージ７の裏面に設けられたランド８との間は、半田バンプ９によって接続されている。そして、アンダーフィル４は、図６に示す配線６が存在する部分よりも、図５に示す配線６が存在しない部分の方が、半導体パッケージ７の外方に広がる特性を有していることがわかる。このような特性を有する理由は、図４、図５、図６の各断面図から明らかなように、配線６が存在する部分は、配線６がない部分よりも高くなっており、そのため、アンダーフィル４が低い部分の方へ先に流れていくためであると考えられる。

上記したアンダーフィル４の特性に鑑み、アンダーフィルの広がりを抑える構成と、配線の露出を防ぐ構成とを別々に構成することにより、高密度実装に対応可能な複数の実施形態を実現した。

まず、第１実施形態について、図７ないし図１０を参照して説明する。尚、図３ないし図６と同一構成には、同一符号を付している。第１実施形態では、図７ないし図１０に示すように、配線基板１の上面において、通常のソルダーレジスト２、即ち、第１のソルダーレジスト２の上に第２のソルダーレジスト１０を形成し、この第２のソルダーレジスト１０を加工例えばフォトリソグラフィ技術により加工することにより、アンダーフィル４の流出防止用の崖を構成する段部１１を形成している。段部１１は、半導体パッケージ７の外周を囲むように形成されている。

この構成の場合、図７中のＢ２－Ｂ２線に沿う断面図である図９に示すように、配線６が存在していない部分では、アンダーフィル４の流出、即ち、広がりは、第２のソルダーレジスト１０の段部１１、即ち、崖部の上面で止まる。そして、配線６が存在する部分では、図７中のＢ３－Ｂ３線に沿う断面図である図１０に示すように、アンダーフィル４の流出、即ち、広がりは、第２のソルダーレジスト１０の上面において、段部１１の縁よりも半導体パッケージ７に近い部位で止まる。

上記構成の本実施形態によれば、アンダーフィル４の流出を段部１１で防止することができ、アンダーフィル４が周辺の部品や半導体パッケージ等に付着することを防止することができる。そして、本実施形態では、段部１１を形成するだけであり、溝部を形成しないので、配線６が露出することも防止することができる。また、本実施形態では、突部３からなるダムのように、細長い突条形状の突部３を形成しないので、外部の機器に引っかかって擦れたとしても、段部１１、即ち、ダムが破損することを防止できる。また、擦れによってソルダーレジストの削れ等が発生すること極力防止できる。

（第２実施形態）
図１１ないし図１４は、第２実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第１実施形態では、第１のソルダーレジスト２の上に第２のソルダーレジスト１０を積層して段部１１を形成したが、第２実施形態では、第１のソルダーレジスト２のうちの必要な部分だけに一部重なるように第２のソルダーレジスト１０を積層して段部１２を形成するように構成した。

具体的には、図１１中のＣ２－Ｃ２線に沿う断面図である図１３、並びに、図１１中のＣ３－Ｃ３線に沿う断面図である図１４に示すように、段部１２、即ち、崖部を形成するために、第２のソルダーレジスト１０と一部だけ重なるように第１のソルダーレジスト２を形成しておく。この場合、図１３及び図１４に示すように、配線基板１の上面に形成した第１のソルダーレジスト２を加工して、配線基板１の上面及び配線６の上面に第２のソルダーレジスト１０を直接形成するための開口部２ａを形成しておく。この後、第１のソルダーレジスト２、配線基板１及び配線６の上に第２のソルダーレジスト１０を形成し、第２のソルダーレジスト１０を加工して、段部１２と第１のソルダーレジスト２の開口部２ａに形成された部分を残すようにする。

上記構成の場合、図１３に示すように、配線６が存在していない部分では、アンダーフィル４の流出は、第２のソルダーレジスト１０の段部１２、即ち、崖部の上面で止まる。そして、配線６が存在する部分では、図１４に示すように、アンダーフィル４の流出は、第２のソルダーレジスト１０の上面において、段部１２の上面の縁よりも半導体パッケージ７に近い部位で止まる。

尚、上述した以外の第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第２実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。ところで、第１実施形態の場合、第１のソルダーレジスト２の上に第２のソルダーレジスト１０を積層して段部１１を形成しているので、段差が大きくなることから、配線６の半田付けする部分、即ち、ランドに半田を印刷するときに、配線基板１に半田印刷用のメタルマスクが密着し難くなり、半田の量のバラツキが大きくなるおそれがある。

これに対して、第２実施形態によれば、第１のソルダーレジスト２の一部に第２のソルダーレジスト１０を重ねて必要な部分だけに段部１２を形成したので、配線基板１上、即ち、第１のソルダーレジスト２の開口部２ａに相当する部分には、１層の第２のソルダーレジスト１０しか形成されない構成となる。この構成によれば、段差が小さくなることから、配線基板１に半田印刷用のメタルマスクが密着し易くなり、半田の量のバラツキを低減することができる。そして、上記第２実施形態の場合、第１のソルダーレジスト２の一部に第２のソルダーレジスト１０を重ねて段部１２を形成しているので、段部１２はなだらかに変化する起伏の形状となることから、細長い突部を形成する従来構成に比べて、外部の機器に引っかかり難くなることから、段部１２が破損したり、削れたりすることを防止できる。

（第３実施形態）
図１５ないし図１８は、第３実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第３実施形態では、段部１１の代わりに、崖部を構成するための溝部１５を第１のソルダーレジスト２に形成するように構成した。

具体的には、図１５、並びに、図１５中のＤ２－Ｄ２線に沿う断面図である図１７に示すように、配線６が存在していない部分においては、第１のソルダーレジスト２に溝部１５を半導体パッケージ７の側辺部に沿う方向に延びるように形成している。そして、図１５中のＤ３－Ｄ３線に沿う断面図である図１８に示すように、配線６が存在する部分においては、第１のソルダーレジスト２に溝部１５は形成されずおらず、配線６は第１のソルダーレジスト２により覆われるように構成されている。

この構成の場合、配線６が存在していない部分では、図１７に示すように、アンダーフィル４の流出は、第１のソルダーレジスト２の溝部１５、即ち、崖部の上面で止まる。そして、配線６が存在する部分では、図１５及び図１８に示すように、アンダーフィル４の流出は、第１のソルダーレジスト２の上面において、溝部１５よりも半導体パッケージ７に近い部位で止まる。

尚、上述した以外の第３実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第３実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

（第４実施形態）
図１９ないし図２２は、第４実施形態を示すものである。尚、第３実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第３実施形態では、第１のソルダーレジスト２に溝部１５を、配線６が存在していない部分に形成するように構成したが、第４実施形態では、溝部１６を、配線６が存在していない部分と、配線６が存在する部分の両方に形成するように構成した。

具体的には、図１９に示すように、第１のソルダーレジスト２に溝部１６を、半導体パッケージ７の側辺部に沿う方向に延びるように形成している。この場合、図１９中のＥ２－Ｅ２線に沿う断面図である図２１、並びに、図１９中のＥ３－Ｅ３線に沿う断面図である図２２に示すように、配線６が存在していない部分と、配線６が存在する部分の両方に、溝部１６を形成している。このため、配線６は、溝部１６が形成された部分で露出している。

そこで、アンダーフィル４を半導体パッケージ７の半田付け部分に塗布するときに、アンダーフィル４を、配線６が存在する部分の溝部１６内に滴下する。これにより、図１９、図１９中のＥ１－Ｅ１線に沿う断面図である図２０、図２２に示すように、溝部１６内の配線６は、上記滴下されたアンダーフィル４によって覆われ、露出しなくなる。

この構成の場合、配線６が存在していない部分では、図２１に示すように、アンダーフィル４の流出は、第１のソルダーレジスト２の溝部１６、即ち、崖部の上面で止まる。そして、配線６が存在する部分では、図２２に示すように、アンダーフィル４の流出は、第１のソルダーレジスト２の上面において、溝部１６よりも半導体パッケージ７に近い部位で止まる。

尚、上述した以外の第４実施形態の構成は、第３実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第４実施形態においても、第３実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１は配線基板、２はソルダーレジスト、３は突部、４はアンダーフィル、５は溝部、６は配線、７は半導体パッケージ、１０はソルダーレジスト、１１は段部、１２は段部、１５は溝部、１６は溝部である。

Claims

基板（１）と、
前記基板の上に設けられた配線（６）と、
前記基板及び前記配線の上に形成された第１のソルダーレジスト（２）と、
前記第１のソルダーレジストの上に形成された第２のソルダーレジスト（１０）と、
前記基板の上に半田付けにより実装された電子部品（７）と、
前記電子部品の半田付け部分に塗布されたアンダーフィル（４）と、
前記基板の上において前記電子部品を囲むように設けられ、前記アンダーフィルの広がりを止める段部（１１）と、を備え、
前記第２のソルダーレジストは、前記基板の上において前記段部よりも前記電子部品に近い領域及び前記電子部品を実装する領域においては、前記基板の上に直接形成されるように構成された半導体装置。
前記段部は、前記第２のソルダーレジストの端部で構成された請求項１記載の半導体装置。