JPH09275123A - 半導体装置およびこれを用いた電子装置 - Google Patents

半導体装置およびこれを用いた電子装置

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JPH09275123A
JPH09275123A JP8369696A JP8369696A JPH09275123A JP H09275123 A JPH09275123 A JP H09275123A JP 8369696 A JP8369696 A JP 8369696A JP 8369696 A JP8369696 A JP 8369696A JP H09275123 A JPH09275123 A JP H09275123A
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JP
Japan
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semiconductor device
solder
chip carrier
solder pads
chip
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JP8369696A
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Hisanobu Wada
久信 和田
Hirobumi Osaki
博文 大崎
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • 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
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端子数を減らさず、底面積が大きくせずと
も、実装密度、実装強度を上げ、マウント時の位置合わ
せ精度もゆるやかでよい半導体装置およびこれを用いた
電子装置を目的とする。 【解決手段】 チップキャリア底面のソルダーパットの
うち少なくとも1つは形状が大きい大ソルダーパットに
することで、マウントで位置合わせ精度が緩くてもリフ
ロー工程時、セルフアライメント効果によって基板ラン
ドパターンに添ってはんだ実装され、良好な実装品質を
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子回路に用
いられる半導体装置およびこれを用いた電子装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、IC、LSI等の半導体装置は、
集積度の大規模化、および実装面積の小型化に伴い多端
子数化(多ピン化)する傾向にありパッケージが大きく
ならないように狭ピッチリード化され、0.3mmピッ
チまで実用化されてきている。しかし、ピッチが狭いた
め、隣接ピンとのはんだブリッジが発生しやすく、プリ
ント基板(以下、基板と略す)に対し高度な実装の位置
合わせ精度が必要となってきている。そこで、電極端子
を直線的に構成するのではなく、平面的に構成すること
が研究され、例えばチップキャリアの底面に電極を平面
的に配列するボール・グリッド・アレイ(Ball G
rid Arey,BGA)化することによって、同ピ
ン数のパッケージでピッチを大きくすることができ、最
近実用化が始まっている。
【0003】以下、従来の半導体装置について説明す
る。従来、半導体装置は特開昭64−73753号公報
に記載されたものが知られている。図5は従来の半導体
装置の構成断面図である。図5において、1は半導体チ
ップである。2はチップキャリアであって、例えばセラ
ミック基板またはポリイミド積層基板等から構成され、
その上面と下面にスルーホールによる電極が設けられて
いる。3はフリップチップを示し、チップキャリア2の
上面に積載された半導体チップ1とチップキャリア2の
電極とを電気的に接続する。4はソルダーパットであ
り、同一形状のソルダーパットがチップキャリア2の下
面に複数個、構成されている。
【0004】以上のように構成された従来の半導体装置
について、以下その実装について説明する。まず、基板
ランドにスクリーン印刷されたクリームはんだ上に半導
体装置を位置合わせをし、基板に配置(以下、マウント
と略す)する。基板上にマウントされた半導体装置は、
赤外線や温風等によるリフロー炉によって熱が加えられ
ることにより、基板ランド上のクリームはんだが融解、
焼結して、基板上のランドと半導体装置のソルダーパッ
トとが電気的に接続される。この融解、焼結の際にクリ
ームはんだの表面張力によって、基板上のランドと半導
体装置のソルダーパットとがそれぞれ相対するように、
半導体装置が微動する(これをセルフアライメント効果
と呼ぶ)ので、多少の半導体装置の位置合わせずれは許
容される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の半導体装置の構成では、ソルダーパットのピッチを
細かくすると、始めに基板上に半導体装置をマウントす
る位置合わせ精度を上げなければ隣接するソルダーパッ
トと誤ってはんだ付けされるおそれがあるので、実装品
質を確保するためには、個々のソルダーパッド面積を大
きくし、かつそのピッチも大きくとる必要があった。そ
のため、半導体装置の底面積が大きくなり、実装密度を
上げることが困難であるという問題点を有していた。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、半導体チップの大きさに近づけた小面積の半導体装
置にしながら、セルフアライメント効果により位置合わ
せが非常に簡単にでき、良好な実装品質を確保する半導
体装置およびこれを用いた電子装置を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体装置は、チップキャリアの表面にある
半導体チップの電極に配線手段によって結合され、チッ
プキャリアの裏面に実装基板に配線できるように形成さ
れたソルダーパットを少なくとも2つ以上有する半導体
装置であって、ソルダーパットのうち少なくとも1つは
形状が大きい大ソルダーパットであるという構成を有し
ている。
【0008】この構成によって、半導体装置の設置後リ
フロー時において、大ソルダーパットとそれに対する基
板上のランドとの間のクリームはんだの表面張力が、他
の小ソルダーパットにおける表面張力よりも大きいの
で、より大きなセルフアライメント効果を有する。それ
によって、半導体装置のマウント時の位置合わせが従来
よりも精度が悪くとも、リフロー後の実装品質が確保で
きる。さらに、小ソルダーパットをより狭ピッチ、より
小型にすることで、半導体チップの大きさに近い小型の
半導体装置を得ることができ、実装密度の非常に高い電
子装置が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、チップキャリアの表面にある半導体チップの電極に
配線手段によって結合され、チップキャリアの裏面に実
装基板に配線できるように形成されたソルダーパットを
少なくとも2つ以上有する半導体装置であって、ソルダ
ーパットのうち少なくとも1つは形状が大きい大ソルダ
ーパットであることを特徴としたものであり、半導体装
置をマウントした後リフロー時において、大ソルダーパ
ットとそれに対する基板上のランドとの間のクリームは
んだの表面張力が、他の小ソルダーパットにおける表面
張力よりも大きいので、より大きなセルフアライメント
効果を有する。それによって、半導体装置のマウント時
の位置合わせ精度を従来ほど厳しくしなくとも、リフロ
ー後の実装品質が確保できる。さらに、小ソルダーパッ
トをより狭ピッチ、より小型にすることで、半導体チッ
プの大きさに近い小型の半導体装置を得ることができる
という作用を有する。また、チップキャリアと基板間の
材質の熱膨張の違いや基板の反り等によるストレスに対
する強度アップにも効果がある。
【0010】請求項2に記載の発明は、大ソルダーパッ
トは、チップキャリア裏面の隅近傍に位置することを特
徴としたものであり、2つ以上の大ソルダーパットを隅
近傍に配し、大ソルダーパット間の距離を大きくした方
が大ソルダーパットによるセルフアライメント効果の位
置決め精度が良いという作用を有する。請求項3に記載
の発明は、大ソルダーパットは、他のソルダーパットよ
りも大きな電流を流すように構成したことを特徴とした
ものであり、半導体チップに構成した電源ライン、グラ
ンドラインに大ソルダーパットを使用することによっ
て、位置合わせと大電流の配線を兼ねておこなうという
作用を有する。
【0011】請求項4に記載の発明は、大ソルダーパッ
トは半導体チップの基盤(以下、サブストレートと略
す)と配線手段で接続されていることを特徴としたもの
であり、半導体チップのサブストレートと半導体チップ
上に構成された電子回路のグランドとは、半導体チップ
上では必ずしも同一とはならない場合もあり、、サブス
トレートの電位を電子回路のグランドと同電位にし、半
導体チップ上に設計者が意図しない寄生素子が生じない
ようにするという作用を有する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図1から図
3を用いて説明する。 (第1の実施例)図1は本発明の半導体装置の第1の実
施例の構成断面図であり、図1において、11は半導体
チップである。12はチップキャリアであって、例えば
セラミック基板またはポリイミド積層基板等から構成さ
れ、その上面に電極が設けられている。13は配線手段
であるフリップチップを示し、チップキャリア12の上
面に積載された半導体チップ11とチップキャリア12
の電極とを電気的に接続する。14はソルダーパットで
あり、リフロー実装時の基板のはんだランドと対応して
位置しリフローはんだ付けされる電極端子で、チップキ
ャリア12の下面に複数個、配置され、各ソルダーパッ
ト14は金属メッキやスルーホール等の配線手段によっ
てチップキャリア12の上面の電極と導通している。従
来と異なるところは複数のソルダーパット14のうちの
いくつかが直径の大きい大ソルダーパット14aである
ことである。なお、周知のように半導体チップ11を湿
度等から保護するために半導体チップ11、チップキャ
リア12の上から合成樹脂等でモールドを行うが、ここ
では図示はしていない。
【0013】以上のように構成された半導体装置につい
て、図1を用いてその実装を説明する。従来例と同様
に、まず、基板ランドにスクリーン印刷されたクリーム
はんだ上に半導体装置を位置合わせをし、基板にマウン
トする。基板上にマウントされた半導体装置は、赤外線
や温風等のリフロー炉によって熱が加えられることによ
り、基板ランド上のクリームはんだが融解、焼結して、
基板上のランドと半導体装置のソルダーパットとが電気
的に接続される。この融解、焼結の際にクリームはんだ
の表面張力によって、セルフアライメント効果が発生し
基板上のランドと半導体装置のソルダーパットとがそれ
ぞれ相対するように半導体装置が微動するが、大ソルダ
ーパットとそれに対する基板上のランドとの間のクリー
ムはんだの表面張力が、他の小ソルダーパットにおける
表面張力よりも大きいので、より大きなセルフアライメ
ント効果を有する。それによって、半導体装置の設置時
の位置合わせが従来例の半導体装置よりも精度が悪くと
も、リフロー後の実装品質が確保できる。さらに、従来
の半導体装置と比べ、小ソルダーパットをより狭ピッチ
化、より小型化にすることで、半導体チップの大きさに
近い小型の半導体装置を得ることができる。また、チッ
プキャリアと基板間の材質の熱膨張の違いや基板の反り
等によるストレスに対する強度アップにも効果がある。
【0014】以上のように本実施例によれば、チップキ
ャリア下面に設けられたソルダーパットの内、小ソルダ
ーパットのピッチを狭くかつその面積を小さくすること
で、実装密度を上げ、半導体装置を小さくすると共に、
直径の大きい大ソルダーパットを設けることによって、
半導体装置のマウント時の位置合わせ精度をより緩やか
にすることができる。さらに、半導体装置のはんだ実装
もより強くすることができる。
【0015】(第2の実施例)図2は本発明の半導体装
置の第2の実施例の底面図で、図4はその位置決めの動
作説明図である。図2において、21はチップキャリ
ア、22は小ソルダーパット、23a、b、c、dは大
ソルダーパットを示し、図1に示した第1の実施例の構
成と異なるのは大ソルダーパット23の個数を4つに
し、かつそれぞれをチップキャリア21の隅近傍に配
し、格子状に配したソルダーパット群の角に設けた点で
ある。
【0016】以上のように構成された半導体装置の第2
の実施例について、以下その実装について説明する。従
来例、第1の実施例と同様に、リフローはんだづけ工程
時、融解、焼結の際にクリームはんだの表面張力によっ
て、セルフアライメント効果が発生し基板上のランドと
半導体装置のソルダーパットとがそれぞれ相対するよう
に半導体装置が微動するが、大ソルダーパットとそれに
対する基板上のランドとの間のクリームはんだの表面張
力が、他の小ソルダーパットにおける表面張力よりも大
きいので、より大きなセルフアライメント効果を有し、
特に本実施例ではチップキャリアの4隅近傍に大ソルダ
ーパットを配しているので、図4に示すようにX(横)
方向、Y(縦)方向、傾き方向に位置がずれてマウント
されても、X,Y方向に均一にセルフアライメント効果
が働き、基板ランドパターンに添って位置が修正され、
正規位置に実装される。さらに、大ソルダーパット間が
最も距離のあるように構成されているので、位置合わせ
のズレ誤差が最も少ない。それによって、半導体装置の
マウント時の位置合わせが従来例の半導体装置よりも精
度が悪くとも、リフロー後の実装品質が確保できる。
【0017】以上のように本実施例によれば、大ソルダ
ーパットを4隅に設けることにより、セルフアライメン
ト効果が4隅で均一に作用し、位置ずれ要素のX方向ず
れ、Y方向ずれ、および傾き方向のずれを解消すること
ができる。なお、以上の実施例では大ソルダーパットを
4隅すべてに設けたが、必ずしもこれに限らず、4隅の
内の3ヶ所、あるいは4隅の内の2ヶ所(特に対角上の
2ヶ所)に大ソルダーパットを設けても、同様の効果が
期待できる。
【0018】(第3の実施例)図3に本発明第2の実施
例の半導体装置を実装する基板の平面図を示す。図3に
おいて、31は基板で、例えばガラスエポキシ系の材質
のものである。32は前述した半導体装置の第2の実施
例の大ソルダーパットと接続する基板ランドで、33は
基板ランド3から回路(図示せず)に引き出される引き
出し線で、34は小ソルダーパットと接続する基板ラン
ドで、35は基板ランド34の引き出し線である。この
うち、大ソルダーパットと接続する基板ランド32は小
ソルダーパットと接続する基板ランド34に比べ、第2
の実施例で詳述したようにセルフアライメント効果を高
めるために大きくし、かつ引き出し線33の幅も引き出
し線35の幅より太くしている。
【0019】以上のように構成した本実施例について、
その動作について説明を行う。大ソルダーパットは小ソ
ルダーパットより面積が広いため、導体抵抗を低く押さ
えられ、大電流を流すことができ、半導体チップに電子
回路を構成する上で、比較的大電流を流さねばならない
電源ライン(いわゆるVcc、Vdd、Vee、Vs
s)やグランドライン(いわゆるGND)に設定でき
る。
【0020】以上のように本実施例によれば、電源、グ
ランド等の大電流を流す信号線に大ソルダーパットを対
応させることで、複数の小ソルダーパットを電源、グラ
ンド等の大電流を流す信号線に対応させなくともよく、
端子数を有効に使用できるという効果も得ることができ
る。なお、以上の実施例ではすべて半導体チップの電極
とソルダーパットを導通させる配線手段として、半導体
チップ・チップキャリア上面間としてフリップチップ
と、チップキャリア上・下面間としてチップキャリアの
スルーホールを例示したが、必ずしもこれに限るもので
なく、例えば半導体チップ・チップキャリア上面間は金
線のような良導体ワイヤによるワイヤリング、チップキ
ャリア上・下面間はチップキャリア上の金属メッキでも
かまわないし、あるいはそれらの組み合わせでも同様の
効果が得られる。
【0021】また、ソルダーパッドの配置は一般に格子
状のものが一般的であるため、本実施例でも格子状で説
明を行ったが、特開平2−205055号公報に示され
ているようなちどり配置のものでもよく、特に限定され
るものでない。さらに、第3の実施例において、電子回
路の電源、グランドに大ソルダーパットを対応するよう
に説明したが、半導体チップのサブストレートに対応さ
せることもできる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明は、以下に示す優れ
た効果が得られる。 (1) 半導体チップの大きさに近い大きさの半導体装
置でありながら、端子数が多く、かつセルフアライメン
ト効果が大きくなり、位置あわせ精度を厳しくしないで
も良好な実装品質を満足できる。 (2) 少なくとも1つは他の小ソルダーパットより大
きい大ソルダーパットにすることにより、はんだによる
接着強度が向上し、基板のそり、熱ストレスによる疲労
破壊に対しても強い。 (3) 大ソルダーパットを大電流を流す電源ライン、
グランド等に使用することで、端子数を有効に使用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の第1の実施例における構
成断面図
【図2】本発明の半導体装置の第2の実施例における底
面図
【図3】本発明の半導体装置の第3の実施例における平
面図
【図4】本発明の半導体装置のセルフアライメント効果
の図
【図5】従来の半導体装置の構成断面図
【符号の説明】
11 半導体チップ 12 チップキャリア 13 フリップチップ 14 ソルダーパット 14a 大ソルダーパット 14b 小ソルダーパット 21 チップキャリア 22 小ソルダーパット 23 大ソルダーパット

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チップキャリアの表面にある半導体チッ
    プの電極に配線手段によって結合され、前記チップキャ
    リアの裏面に実装基板に配線できるように形成されたソ
    ルダーパットを少なくとも2つ以上有する半導体装置で
    あって、前記ソルダーパットのうち少なくとも1つは形
    状が大きい大ソルダーパットであることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 大ソルダーパットは、チップキャリア裏
    面の隅近傍に位置することを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 大ソルダーパットは、他のソルダーパッ
    トよりも大きな電流を流すように構成したことを特徴と
    する請求項1または請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 大ソルダーパットは半導体チップの基盤
    と配線手段で接続されていることを特徴とする請求項1
    または請求項2記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4記載の半導体装置のソルダ
    ーパットと相対するように基板ランドを有する電子装置
    であって、前記基板ランドのうち、大ソルダーパットに
    相対する基板ランドは他の基板ランドよりも広いことを
    特徴とする電子装置。
JP8369696A 1996-04-05 1996-04-05 半導体装置およびこれを用いた電子装置 Pending JPH09275123A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048802A (ja) * 2005-08-08 2007-02-22 Tdk Corp 配線板

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048802A (ja) * 2005-08-08 2007-02-22 Tdk Corp 配線板

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Effective date: 20040406