JPH0955454A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0955454A
JPH0955454A JP20941495A JP20941495A JPH0955454A JP H0955454 A JPH0955454 A JP H0955454A JP 20941495 A JP20941495 A JP 20941495A JP 20941495 A JP20941495 A JP 20941495A JP H0955454 A JPH0955454 A JP H0955454A
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JP
Japan
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substrate
semiconductor chip
resin layer
semiconductor device
layer
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Application number
JP20941495A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Kozono
浩由樹 小園
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明では、高集積でかつ放熱性の良い、信頼
性の高い半導体装置の提供を目的とする。 【構成】第1の表面32、第2の表面31を有し且つ第1の
表面32に電極6 を有する半導体チップ1 と、裏面にリー
ド端子11を有し且つ表面に配線層15c を有する基板3
と、半導体チップ1 の電極6 と配線を電気的に接続する
手段5 と、基板3 の表面に形成されたモールド樹脂層9
を有する樹脂封止型半導体装置において、モールド樹脂
層9 は少なくとも一部を露出された形状となっている。
また、半導体チップ1 の一部表面を除いて、半導体チッ
プ1 と基板3 表面にモールド樹脂層9を形成したため、
モールド樹脂9 と半導体チップ1 、基板3 との密着性が
良くなる。且つ半導体チップ1 表面が露出した状態とな
っているため放熱性を維持することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は多端子の集積回路を搭載
する半導体装置に関する。 【0002】 【従来の技術】多数の端子(200〜) を有する集積回路を
搭載するBGA( ボールグリッドアレイ) 型半導体装置
はリード端子が裏面に突き出ているパッケージで、直接
プリント基板に実装される。主にパソコンのMPU( マ
イクロプロセッサー) やASIC( 用途特定集積回路)
のパッケージとして用いられる。以下に従来のPGA型
半導体装置について示す。 【0003】図4は従来の半導体装置であり、上面の平
面図(a) 、下面の平面図(b) 及び断面A−Bで切断した
断面図(c) である。この半導体装置はプリント基板に実
装されるリード端子111 を有する例えばセラミック製の
基板103 を有する。基板103は多層構造となっており、
配線115bと配線115cが形成されている。これらの配線は
基板103 の所定の箇所で、縦方向に延びる配線115aを通
してリード端子111 に接続されている。また、この半導
体装置は基板103 表面に半導体チップ101 を有する。半
導体チップ101 はリード端子111 と同数の電極106 を有
し、これら電極106 は、例えば金のバンプ105 を介して
基板103 表面に形成された配線115cの一端と接続され
る。また、この半導体装置は、半導体チップ101 の電極
106 を有する表面の保護のために、半導体チップ101 と
基板103 の間にポッティングにより形成された樹脂層11
9 を有する。 【0004】半導体装置の高集積化にともない、発熱量
の増大という問題が生じてくるが、従来例に示した半導
体装置は半導体チップ101 と基板103 とを金バンプ105
により接続したため、半導体チップ101 の裏面から熱を
放出することができ、放熱性に優れているということが
出来る。しかし、この半導体装置は半導体チップ101の
保護のためにポッティングにより形成された樹脂層119
を有する。一般に、樹脂層119 と基板103 及び樹脂層11
9 と半導体チップ101 の界面はあまり密着性が良くな
い。また、ポッティングで半導体チップを封止する場
合、プロセスの問題から一個ずつしか封止出来ないた
め、量産性が悪いという問題が生じる。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置で
は、半導体チップ表面の保護のために、半導体チップ表
面と半導体基板との間にポッティングにより形成した樹
脂層を有する。しかし、ポッティングにより形成した樹
脂層と基板、樹脂層と半導体チップとの界面での密着性
が悪い。このため、樹脂層と半導体チップの界面や、基
板と樹脂層の界面に水分が進入し、半導体チップの電極
や基板の配線が水分に接触することになる。これにより
電極や基板上の配線に腐蝕等電気的な信頼性に影響を及
ぼす可能性が生じる。これは半導体装置の不良を生じさ
せる原因となる。 【0006】また、樹脂層と半導体基板及び樹脂層と基
板の界面に水分が進入してしまうと樹脂層が表面付近で
水分を吸収してしまうことがある。この状態で温度サイ
クル試験や半導体チップの発熱等の高温にさらすと、樹
脂層の吸収した水分が膨張等を起こしてしまう。この結
果、更に樹脂層と基板若しくは半導体チップとの密着性
を悪化させることになり、また樹脂層自体にも亀裂等が
生じてしまう恐れが生じる。そこで本発明では、高集積
でかつ放熱性の良い、信頼性の高い半導体装置の提供を
目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明では、第1の表面、第2の表面を有し且
つ第1の表面に電極を有する半導体チップと、裏面にリ
ード端子を有し且つ表面に配線層を有する基板と、半導
体チップの電極と配線層を電気的に接続する手段と、基
板の表面に形成されたモールド樹脂層を有する樹脂封止
型半導体装置において、モールド樹脂層は少なくとも一
部を露出された形状となっていることを特徴とする。 【0008】 【作用】半導体チップの一部表面を除いて、半導体チッ
プと基板表面にモールド樹脂層を形成したため、モール
ド樹脂と半導体チップ、基板との密着性が良くなる。且
つ半導体チップ表面が露出した状態となっているため放
熱性を維持することが出来る。 【0009】 【実施例】本発明に示す半導体装置の第1の実施例を図
1 に示す。この半導体装置の上面からみた平面図(a) 、
下面から見た平面図(b) 、及び断面A-B で切断した断面
図(c) を示す。本発明に示す半導体装置は、外部のプリ
ント基板に実装されるリード端子11を有する例えばセラ
ミック製の基板3 を有する。基板3 は多層構造であり、
各層には多数の配線層を有し、基板3 内に配線15b 、基
板3 表面に配線15cが形成されている。これらの配線は
基板3 の所定の箇所で、縦方向に延びる配線15a を通し
てリード端子11に接続されている。また、この半導体装
置は基板3 表面に半導体チップ1 を有する。半導体チッ
プ1 はリード端子11と同数の電極6 を有し、これら電極
6 は、例えば金のバンプ5 を介して基板3 表面に形成さ
れた配線15c の一端と接続される。また、この半導体装
置は基板3 表面上に半導体チップ1 の裏面32の一部を露
出するモールド樹脂層9 で実装されている。基板3 と半
導体チップ1 の間にはモールド樹脂層9 を有する。ま
た、半導体チップ1 の一部を露出する構造であるため、
半導体チップ1 の裏面32上に例えば弾性体から形成され
る層、例えばゴム( 高耐熱、200 ℃程度) のリング7 が
備えられている。このリング7 はモールド樹脂が半導体
チップの裏面32上に流れ込むのを防止する。 【0010】この半導体装置の製造方法を以下に示す。
まず、リード端子11、所定の配線層15a ,b ,c が形成
された基板3 を用意する。次に半導体チップ1 の外部取
出電極6 と基板3 の表面の配線15c の一端とを向かい合
わせて位置合せする。この状態で半導体チップ1 の電極
6 と基板3 表面の配線15c の一端とを例えば金バンプ5
の熱圧着により電気的に接続する。次に半導体チップ1
の裏面32上に例えばゴム( 高耐熱、200 度程度) のリン
グ7 を設置する。次に、基板3 及び半導体チップ1 及び
ゴムのリング7 をモールディング装置の金型に封入し、
ゴムのリング7に圧力をかけ、半導体チップ1 に圧着さ
せる。この状態で、例えばエポキシ樹脂をトランスファ
ーモールド方式の金型に流し込み、半導体チップ1 の裏
面32を露出させた状態のモールド樹脂層9 を形成する。
モールド樹脂層9 は半導体チップ1 と基板3 の間にも形
成される。ここで、半導体チップ1 上に形成される弾性
体は、基板3 を金型に封入する際の半導体チップへかか
る圧力を考慮に入れれば、弾性率の高い物質であること
が好ましい。これはモールド樹脂のが半導体チップ1 の
裏面32に流れ込むのを防ぐともに、圧着した際に半導体
チップ1 自身若しくはバンプ5 を破壊しないように圧着
する必要がある。なお、図1(a)では、配線15c とバンプ
5 の接続を説明するためにモールド樹脂層9 の一部を除
去してある。 【0011】本実施例に示す半導体装置の表面はモール
ド樹脂層9 により保護されており、半導体チップ1 の裏
面32の一部が露出されている。モールド樹脂層9 はポッ
ティング樹脂に比べて半導体チップ1 や基板3 との密着
性が高い。そのため、モールド樹脂9 と基板3 の界面を
通して半導体チップ1 の電極6 やバンプ5 に水分が進入
してしまうことを防げる。その結果信頼性の高い半導体
装置を提供することが出来る。また、この半導体装置の
表面保護のための樹脂層は、モールド樹脂層であるた
め、同じ形の金型を用いて一度に大量生産することが出
来る。 【0012】図2に本発明の第2の実施例の断面図を示
す。第1の実施例は半導体チップと基板の間にモールド
樹脂層を形成したが、モールド樹脂は半導体チップと基
板の間が狭い場合には封入しにくい場合がある。そこ
で、第2の実施例では、半導体チップ1 の電極6 、バン
プ5 の保護の信頼性を高めるために、半導体チップと基
板の間にポッティング樹脂層を形成し、その後基板表面
上に半導体チップ1 の表面32を露出するモールド樹脂層
9 を形成した。 【0013】第2の実施例の製造方法は、実施例1とほ
ぼ同様であるが、基板3 の表面の配線15c と半導体チッ
プ1 の電極6 とをバンプ6 により接続した後、ポッティ
ング樹脂層19を形成する。次に基板3 の表面上に半導体
チップ1 の裏面32を露出するようにモールド樹脂層9 を
第1実施例と同様にゴムのリング7を用いて形成する。
第2の実施例に示す半導体装置は外側がモールド樹脂
層9 により保護され、且つ半導体チップ1 と基板3 の間
にはポッティング樹脂層が19が形成されている。このた
め外部からの水分の進入はモールド樹脂層19により防止
され且つ半導体チップ1 と基板3 の間が狭い場合にもポ
ティング樹脂層は形成される。その結果信頼性の面では
更に高い半導体装置を提供することが出来る。 【0014】図3 に本発明に示す第3の実施例を示す。
この実施例は、基板上の複数の半導体チップの内、少な
くとも1つの半導体チップ表裏面を露出した場合の実施
例である。この実施例の上面から見た平面図(a) 及び断
面A-B で切断した断面図(b)を示す。第3の例に示す半
導体装置は詳細は第1の実施例と同様であるが、製造方
法を例に示す。 【0015】例えば半導体チップ1 、25の電極6 とを基
板3 の配線層15c と向かい合わせ、バンプ6 により両者
を接続する。ここで半導体チップ1 は発熱量の大きいの
半導体チップであり、半導体チップ25は低発熱の小信号
半導体チップである。次に半導体チップ1 の裏面32上の
周辺に沿って例えばゴム( 高耐熱、200 ℃程度) のリン
グ7 を設置する。次に基板3 、半導体チップ1 、25及び
ゴムのリング7 をモールド装置に封入し基板3 の表面上
に半導体チップ1 の表面32を露出するモールド樹脂層9
を第1実施例と同様に形成する。半導体チップ25は低発
熱の小信号半導体チップであるため、放熱性を考慮に入
れてリング7 を形成する必要がない。尚、図3(a)では半
導体チップ25の位置を表すために、モールド樹脂層9 の
一部を除去して図示している。 【0016】第3の実施例に示す半導体装置は、基板表
面にモールド樹脂層9 を形成したため、半導体チップ1
,25の界面を通して半導体チップ1 、25の電極6 やバ
ンプ5に水分が進入することがない。また、放熱性を考
慮に入れて高発熱の半導体チップ1 の表面32上のみに開
孔部を有するため、ゴムのリング7 の使用が最小限に抑
えられる。 【0017】 【発明の効果】本実施例に示すように、放熱を必要とす
る半導体チップの裏面上に開孔部を有するモールド樹脂
層で被覆したため、モールド樹脂層と基板の界面、モー
ルド樹脂層と半導体チップの界面を通して水分が進入
し、バンプや電極の腐蝕を防ぐことが出来る。また、モ
ールド樹脂の形成に当たっては、通常に用いるモールデ
ィング金型を共通に利用出来る。
【図面の簡単な説明】 【図1】図1は本発明の第1の実施例を示す半導体装置
の上面図( a) 及び下面( b) 及び断面図(c) である。 【図2】図2は本発明の第2 の実施例に示す半導体装置
の断面図である。 【図3】図3は本発明の第3 の実施例に示す半導体装置
の上面図(a) 及び断面図(b) である。 【図4】図4は従来の半導体装置上面図( a) 及び下面
図( b) 及び断面図(c) である。 【符号の説明】 1 101 半導体チップ 3 103 基板 5 25 105 バンプ 6 106 電極 7 107 リング 9 109 モールド樹脂層 11 111 リード端子 13 19 113 切断面 15a 15b 15c 115a 115b 115c 導通路 31 33 第1の表面 32 34 第2の表面 A-B 断面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1 】第1の表面、第2の表面を有し且つ前記第
    1の表面に電極を有する半導体チップと、裏面にリード
    端子を有し且つ表面に配線層を有する基板と、前記半導
    体チップの前記電極と前記配線層を電気的に接続する手
    段と、前記基板の表面に形成されたモールド樹脂層を有
    する樹脂封止型半導体装置において、前記モールド樹脂
    層は少なくとも一部を露出された形状となっていること
    を特徴とする樹脂封止型半導体装置。 【請求項2】前記半導体チップの前記電極と前記基板の
    前記配線とを電気的に接続する手段は、金属バンプであ
    ることを特徴とする請求項1 記載の半導体装置。 【請求項3】裏面にリード端子を有し且つ表面に配線層
    を有する基板と、前記基板の所定の配線層上の金属バン
    プと、第1の表面、第2の表面を有し前記第1の表面に
    は電極が形成され、この電極が前記金属バンプと接続し
    ている半導体チップと、前記基板の表面上にあり且つ前
    記半導体チップの前記第2の表面上の少なくとも一部の
    領域にリングにより形成された開孔部を有するモールド
    樹脂層を有することを特徴とする半導体装置。 【請求項4】裏面にリード端子を有し且つ表面に配線を
    有する基板と、前記基板の所定の配線上に形成された金
    属バンプと、第1の表面、第2の表面を有し且つ前記第
    1の表面に電極を有し且つこの電極が前記金属バンプと
    接している複数の半導体チップと、モールド樹脂層を有
    する樹脂封止型半導体装置において、前記基板の表面上
    に形成された前記半導体チップの少なくとも1つの前記
    第2の表面上の少なくとも一部が露出された形状となっ
    ていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 【請求項5】第1の表面と第2の表面を有し且つ前記第
    1の表面に電極を有する半導体チップの前記第2の表面
    と、表面に配線層を有する基板の表面を対向させる工程
    と、 前記半導体チップの前記電極と前記基板の前記配線層と
    を金属バンプにより電気的に接続する工程と、 前記半導体チップの前記第2の表面の周辺に沿って弾性
    体から構成される輪状の層を設置する工程と、 前記基板及び前記半導体チップ及び前記弾性体層をモー
    ルド装置の金型に封入し、前記弾性体層を介してそれぞ
    れを固定する工程と、 前記基板上の所望の領域上に、モールド樹脂層を形成す
    る工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 【請求項6】前記モールド樹脂層は少なくとも前記半導
    体チップの第2の表面上に開孔部を有することを特徴と
    する請求項5記載の半導体装置の製造方法。
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