JPH11284097A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection 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
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明はボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡと
いう）型及びランドグリッドアレイ（以下、ＬＧＡとい
う）型の半導体装置に関し、温度サイクル試験等の加熱
処理を行なっても高い信頼性を維持することを課題とす
る。 【解決手段】プリント基板１２と、この基板１２の上面
にフェイスダウンボンディングされる半導体素子１４
と、前記基板１２に第１の接着剤２４を介して接着され
ると共に半導体素子１４が内部に位置する開口部３０が
形成されなるスティフナー１６と、半導体素子１４及び
スティフナー１６の上部を覆うように配設され第２の接
着剤２６により接着されるメタルプレート１８とを具備
する半導体装置において、前記スティフナー１６が、加
熱時における基板１２の熱膨張による変形、及びメタル
プレート１８の熱膨張による変形を共に阻止しうる剛性
を有するよう構成する。
いう）型及びランドグリッドアレイ（以下、ＬＧＡとい
う）型の半導体装置に関し、温度サイクル試験等の加熱
処理を行なっても高い信頼性を維持することを課題とす
る。 【解決手段】プリント基板１２と、この基板１２の上面
にフェイスダウンボンディングされる半導体素子１４
と、前記基板１２に第１の接着剤２４を介して接着され
ると共に半導体素子１４が内部に位置する開口部３０が
形成されなるスティフナー１６と、半導体素子１４及び
スティフナー１６の上部を覆うように配設され第２の接
着剤２６により接着されるメタルプレート１８とを具備
する半導体装置において、前記スティフナー１６が、加
熱時における基板１２の熱膨張による変形、及びメタル
プレート１８の熱膨張による変形を共に阻止しうる剛性
を有するよう構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特にボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡという）型及び
ランドグリッドアレイ（以下、ＬＧＡという）型の半導
体装置に関する。近年、半導体チップが高集積化してき
ており、また、半導体装置の実装の高密度化が要求され
てきている。
特にボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡという）型及び
ランドグリッドアレイ（以下、ＬＧＡという）型の半導
体装置に関する。近年、半導体チップが高集積化してき
ており、また、半導体装置の実装の高密度化が要求され
てきている。
【０００２】そこで、ＱＦＰ(Quad Flat Package) 型半
導体装置に比べて、外部接続端子（バンプ，ランド等）
の狭ピッチ化を図ることができるＢＧＡ型半導体装置及
びＬＧＡ型半導体装置が注目され、また実用されるよう
になってきている。また、半導体チップの高集積化に伴
い半導体素子の発熱量が増えてきており、よって半導体
装置の放熱特性を向上させる必要がある。
導体装置に比べて、外部接続端子（バンプ，ランド等）
の狭ピッチ化を図ることができるＢＧＡ型半導体装置及
びＬＧＡ型半導体装置が注目され、また実用されるよう
になってきている。また、半導体チップの高集積化に伴
い半導体素子の発熱量が増えてきており、よって半導体
装置の放熱特性を向上させる必要がある。
【０００３】
【従来の技術】従来、外部接続端子の狭ピッチ化及び放
熱特性を向上を図った半導体装置として、例えば特開平
８−１７９６４号公報に開示されたものが知られてい
る。同公報に開示された半導体装置は、大略すると基
板，半導体素子，ダム部材（枠状部材），及びメタルプ
レート（プレート状部材）等により構成されている。基
板はプリント基板（樹脂基板）であり、半導体素子はこ
のプリント基板上にフェイスダウンボンディングにより
接合される。具体的には、半導体素子の下面に形成され
た電極には予めバンプが形成されており、このバンプを
基板上の所定の電極部に接合することにより、半導体素
子は基板に接続される。
熱特性を向上を図った半導体装置として、例えば特開平
８−１７９６４号公報に開示されたものが知られてい
る。同公報に開示された半導体装置は、大略すると基
板，半導体素子，ダム部材（枠状部材），及びメタルプ
レート（プレート状部材）等により構成されている。基
板はプリント基板（樹脂基板）であり、半導体素子はこ
のプリント基板上にフェイスダウンボンディングにより
接合される。具体的には、半導体素子の下面に形成され
た電極には予めバンプが形成されており、このバンプを
基板上の所定の電極部に接合することにより、半導体素
子は基板に接続される。
【０００４】また、ダム部材は中央部分に矩形の開口部
が形成された枠状形状を有しており、前記の基板と同一
の材質により形成されている。このダム部材は、基板の
上部に接着剤を用いて接着されている。基板上にダム部
材を配設した状態において、半導体素子はダム部材に形
成された開口部内に位置している。また、メタルプレー
トは、基板上に配設された半導体素子及びダム部材を覆
うように配設され、接着剤によりこの半導体素子及び枠
状部材に接着された構成とされている。また、基板の下
部には実装基板に接続するためのバンプが形成された構
成とされている。
が形成された枠状形状を有しており、前記の基板と同一
の材質により形成されている。このダム部材は、基板の
上部に接着剤を用いて接着されている。基板上にダム部
材を配設した状態において、半導体素子はダム部材に形
成された開口部内に位置している。また、メタルプレー
トは、基板上に配設された半導体素子及びダム部材を覆
うように配設され、接着剤によりこの半導体素子及び枠
状部材に接着された構成とされている。また、基板の下
部には実装基板に接続するためのバンプが形成された構
成とされている。
【０００５】上記構成とされた半導体装置は、いわゆる
ＢＧＡ型半導体装置の構造となるため、バンプを狭ピッ
チ化して配設することができる。また、メタルプレート
は放熱板として機能するため、半導体素子で発生する熱
を効率よく放熱することが可能となる。
ＢＧＡ型半導体装置の構造となるため、バンプを狭ピッ
チ化して配設することができる。また、メタルプレート
は放熱板として機能するため、半導体素子で発生する熱
を効率よく放熱することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記した半
導体装置では、ダム部材やメタルプレートの材質や形状
によっては、環境試験（温度サイクル試験）において、
各材質の物性値（特に、熱膨張率）の相違から、半導体
素子と基板との接合部分に過大な応力が印加されるとい
う問題点がある。
導体装置では、ダム部材やメタルプレートの材質や形状
によっては、環境試験（温度サイクル試験）において、
各材質の物性値（特に、熱膨張率）の相違から、半導体
素子と基板との接合部分に過大な応力が印加されるとい
う問題点がある。
【０００７】即ち、従来では上記のようにダム部材及び
基板は共にプリント基板（樹脂基板）により形成されて
おり、またメタルプレートは放熱性を高めるためにアル
ミニウム等の金属が用いられていた。しかるに、樹脂と
金属ではその熱膨張率が異なり、樹脂基板としてガラス
・エポキシ基板を用いた場合には、ダム部材及び基板の
熱膨張率に対し、メタルプレートの熱膨張率が大きくな
る。
基板は共にプリント基板（樹脂基板）により形成されて
おり、またメタルプレートは放熱性を高めるためにアル
ミニウム等の金属が用いられていた。しかるに、樹脂と
金属ではその熱膨張率が異なり、樹脂基板としてガラス
・エポキシ基板を用いた場合には、ダム部材及び基板の
熱膨張率に対し、メタルプレートの熱膨張率が大きくな
る。
【０００８】一方、半導体装置は通常出荷前に所定の信
頼性試験が実施されるが、この信頼性試験の一つとして
バーンイン試験がある。このバーンイン試験では、半導
体装置に対し所定のサイクルで加熱処理及び冷却処理を
繰り返し実施し、半導体装置に異常が発生しないかどう
かを調べる試験である。しかるに、上記のようにダム部
材及び基板の熱膨張率と、メタルプレートの熱膨張率が
大きく異なると、バーンイン試験を実施し半導体装置に
交番的に加熱処理及び冷却処理を実施すると、ダム部材
及び基板の膨張・収縮量と、メタルプレートの膨張・収
縮量とが大きく異なることとなる。また、半導体素子
は、その下面が基板に接合されると共に、上面はメタル
プレートに接合されている。
頼性試験が実施されるが、この信頼性試験の一つとして
バーンイン試験がある。このバーンイン試験では、半導
体装置に対し所定のサイクルで加熱処理及び冷却処理を
繰り返し実施し、半導体装置に異常が発生しないかどう
かを調べる試験である。しかるに、上記のようにダム部
材及び基板の熱膨張率と、メタルプレートの熱膨張率が
大きく異なると、バーンイン試験を実施し半導体装置に
交番的に加熱処理及び冷却処理を実施すると、ダム部材
及び基板の膨張・収縮量と、メタルプレートの膨張・収
縮量とが大きく異なることとなる。また、半導体素子
は、その下面が基板に接合されると共に、上面はメタル
プレートに接合されている。
【０００９】よって、従来構成の半導体装置では、この
応力に起因して半導体素子と基板との間で剥離が発生し
たり、また半導体素子と基板とを接合するバンプ接合部
に亀裂が入り、高い信頼性を実現することができなかっ
た。本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、温
度サイクル試験等の加熱処理を行なっても高い信頼性を
維持することができる半導体装置を提供することを目的
とする。
応力に起因して半導体素子と基板との間で剥離が発生し
たり、また半導体素子と基板とを接合するバンプ接合部
に亀裂が入り、高い信頼性を実現することができなかっ
た。本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、温
度サイクル試験等の加熱処理を行なっても高い信頼性を
維持することができる半導体装置を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、次の述べる手段を講じたことを特徴と
するものである。請求項１記載の発明では、基板と、こ
の基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導
体素子と、前記基板に第１の接着剤を介して接着される
と共に、前記半導体素子が内部に位置する開口部が形成
されなる枠状部材と、前記半導体素子及び前記枠状部材
の上部を覆うように配設され、第２の接着剤により前記
半導体素子及び前記枠状部材に接着されるプレート状部
材とを具備する半導体装置において、前記枠状部材が、
加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び前記
プレート状部材の熱膨張による変形を共に阻止しうる剛
性を有する構成としたことを特徴とするものである。
めに本発明では、次の述べる手段を講じたことを特徴と
するものである。請求項１記載の発明では、基板と、こ
の基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導
体素子と、前記基板に第１の接着剤を介して接着される
と共に、前記半導体素子が内部に位置する開口部が形成
されなる枠状部材と、前記半導体素子及び前記枠状部材
の上部を覆うように配設され、第２の接着剤により前記
半導体素子及び前記枠状部材に接着されるプレート状部
材とを具備する半導体装置において、前記枠状部材が、
加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び前記
プレート状部材の熱膨張による変形を共に阻止しうる剛
性を有する構成としたことを特徴とするものである。
【００１１】また、請求項２記載の発明では、前記請求
項１記載の半導体装置において、前記枠状部材の熱膨張
率をα1,前記プレート状部材の熱膨張率をα2,前記基板
の熱膨張率をα3 とした場合、前記枠状部材の熱膨張率
α1 が、α1 ≦（α2 ＋α3 ）／２となるよう構成した
ことを特徴とするものである。
項１記載の半導体装置において、前記枠状部材の熱膨張
率をα1,前記プレート状部材の熱膨張率をα2,前記基板
の熱膨張率をα3 とした場合、前記枠状部材の熱膨張率
α1 が、α1 ≦（α2 ＋α3 ）／２となるよう構成した
ことを特徴とするものである。
【００１２】また、請求項３記載の発明では、前記請求
項１記載の半導体装置において、前記枠状部材の材質と
してアルミナを用いると共に、前記プレート状部材の材
質としてアルミニウムを用いたことを特徴とするもので
ある。また、請求項４記載の発明では、前記請求項１記
載の半導体装置において、前記枠状部材の材質としてア
ルミナを用いると共に、前記プレート状部材の材質とし
て銅を用いたことを特徴とするものである。
項１記載の半導体装置において、前記枠状部材の材質と
してアルミナを用いると共に、前記プレート状部材の材
質としてアルミニウムを用いたことを特徴とするもので
ある。また、請求項４記載の発明では、前記請求項１記
載の半導体装置において、前記枠状部材の材質としてア
ルミナを用いると共に、前記プレート状部材の材質とし
て銅を用いたことを特徴とするものである。
【００１３】また、請求項５記載の発明では、前記請求
項１記載の半導体装置において、前記枠状部材の材質と
して窒化アルミニウムを用いると共に、前記プレート状
部材の材質として銅を用いたことを特徴とするものであ
る。また、請求項６記載の発明では、前記請求項１記載
の半導体装置において、前記枠状部材の材質として窒化
アルミニウムを用いると共に、前記プレート状部材の材
質としてアルミニウムを用いたことを特徴とするもので
ある。
項１記載の半導体装置において、前記枠状部材の材質と
して窒化アルミニウムを用いると共に、前記プレート状
部材の材質として銅を用いたことを特徴とするものであ
る。また、請求項６記載の発明では、前記請求項１記載
の半導体装置において、前記枠状部材の材質として窒化
アルミニウムを用いると共に、前記プレート状部材の材
質としてアルミニウムを用いたことを特徴とするもので
ある。
【００１４】また、請求項７記載の発明では、前記請求
項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置において、前
記枠状部材に形成された前記開口部のコーナーに湾曲状
の切り欠きを形成したことを特徴とするものである。更
に、請求項８記載の発明では、基板と、この基板の上面
にフェイスダウンボンディングされる半導体素子と、前
記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前記
半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠状
部材と、前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆う
ように配設され、第２の接着剤により前記半導体素子及
び前記枠状部材に接着されるプレート状部材とを具備す
る半導体装置において、少なくとも前記第２の接着剤
が、加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び
前記プレート状部材の熱膨張による変形を吸収しうる可
撓性を有する構成としたことを特徴とするものである。
項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置において、前
記枠状部材に形成された前記開口部のコーナーに湾曲状
の切り欠きを形成したことを特徴とするものである。更
に、請求項８記載の発明では、基板と、この基板の上面
にフェイスダウンボンディングされる半導体素子と、前
記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前記
半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠状
部材と、前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆う
ように配設され、第２の接着剤により前記半導体素子及
び前記枠状部材に接着されるプレート状部材とを具備す
る半導体装置において、少なくとも前記第２の接着剤
が、加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び
前記プレート状部材の熱膨張による変形を吸収しうる可
撓性を有する構成としたことを特徴とするものである。
【００１５】上記した各手段は、次のように作用する。
請求項１記載の発明によれば、半導体素子が搭載された
基板の上部に枠状部材が第１の接着剤により固定され、
更に半導体素子及び枠状部材の上部にプレート状部材部
材を第２の接着剤により固定したことにより、半導体装
置は下部より半導体素子を搭載した基板上には、枠状部
材及びプレート状部材が順次積み重ねられた構成とな
る。
請求項１記載の発明によれば、半導体素子が搭載された
基板の上部に枠状部材が第１の接着剤により固定され、
更に半導体素子及び枠状部材の上部にプレート状部材部
材を第２の接着剤により固定したことにより、半導体装
置は下部より半導体素子を搭載した基板上には、枠状部
材及びプレート状部材が順次積み重ねられた構成とな
る。
【００１６】また、枠状部材は、加熱時における基板の
熱膨張による変形、及びプレート状部材の熱膨張による
変形を共に阻止しうる剛性を有した構成とされているた
め、半導体装置に対し加熱を伴う試験（例えば、バーン
イン試験等）を実施しても、基板の熱膨張変形及びプレ
ート状部材の熱膨張変形は共に阻止される。よって、温
度サイクル試験等の加熱処理を実施しても、熱膨張によ
り基板とプレート状部材との間に発生する相対的な変位
は小さくなり、半導体素子と基板との接合部分に印加さ
せる応力を低減することが可能となる。これにより、半
導体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生するこ
とを防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持すること
ができる。
熱膨張による変形、及びプレート状部材の熱膨張による
変形を共に阻止しうる剛性を有した構成とされているた
め、半導体装置に対し加熱を伴う試験（例えば、バーン
イン試験等）を実施しても、基板の熱膨張変形及びプレ
ート状部材の熱膨張変形は共に阻止される。よって、温
度サイクル試験等の加熱処理を実施しても、熱膨張によ
り基板とプレート状部材との間に発生する相対的な変位
は小さくなり、半導体素子と基板との接合部分に印加さ
せる応力を低減することが可能となる。これにより、半
導体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生するこ
とを防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持すること
ができる。
【００１７】また、請求項２記載の発明によれば、枠状
部材の熱膨張率をα1,プレート状部材の熱膨張率をα2,
基板の熱膨張率をα3 とした場合、枠状部材の熱膨張率
α1 が、α1 ≦（α2 ＋α3 ）／２となるよう設定した
ことにより、枠状部材の熱膨張率α1 はプレート状部材
の熱膨張率α2 と基板の熱膨張率をα3 との平均値より
小さな値となる。
部材の熱膨張率をα1,プレート状部材の熱膨張率をα2,
基板の熱膨張率をα3 とした場合、枠状部材の熱膨張率
α1 が、α1 ≦（α2 ＋α3 ）／２となるよう設定した
ことにより、枠状部材の熱膨張率α1 はプレート状部材
の熱膨張率α2 と基板の熱膨張率をα3 との平均値より
小さな値となる。
【００１８】よって、例えばプレート状部材の熱膨張率
が基板の熱膨張率に対して非常に大きいような場合、枠
状部材はプレート状部材の熱膨張変形を緩衝する機能を
奏し、プレート状部材の大きな変形が直接基板及び半導
体素子に伝達されるのを防止する。これにより、半導体
素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを
防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することがで
きる。
が基板の熱膨張率に対して非常に大きいような場合、枠
状部材はプレート状部材の熱膨張変形を緩衝する機能を
奏し、プレート状部材の大きな変形が直接基板及び半導
体素子に伝達されるのを防止する。これにより、半導体
素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを
防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することがで
きる。
【００１９】また、請求項３記載の発明のように、請求
項１の作用を実現するための枠状部材の材質とプレート
状部材の材質の組み合わせとしては、枠状部材としてア
ルミナを用いると共に、プレート状部材としてアルミニ
ウムを用いることが望ましい。また、請求項４記載の発
明のように、請求項１の作用を実現するための枠状部材
の材質とプレート状部材の材質の組み合わせとしては、
枠状部材としてアルミナを用いると共に、プレート状部
材として銅を用いることが望ましい。
項１の作用を実現するための枠状部材の材質とプレート
状部材の材質の組み合わせとしては、枠状部材としてア
ルミナを用いると共に、プレート状部材としてアルミニ
ウムを用いることが望ましい。また、請求項４記載の発
明のように、請求項１の作用を実現するための枠状部材
の材質とプレート状部材の材質の組み合わせとしては、
枠状部材としてアルミナを用いると共に、プレート状部
材として銅を用いることが望ましい。
【００２０】また、請求項５記載の発明のように、請求
項１の作用を実現するための枠状部材の材質とプレート
状部材の材質の組み合わせとしては、枠状部材として窒
化アルミニウムを用いると共に、プレート状部材として
銅を用いることが望ましい。また、請求項６記載の発明
のように、請求項１の作用を実現するための枠状部材の
材質とプレート状部材の材質の組み合わせとしては、枠
状部材として窒化アルミニウムを用いると共に、プレー
ト状部材としてアルミニウムを用いることが望ましい。
項１の作用を実現するための枠状部材の材質とプレート
状部材の材質の組み合わせとしては、枠状部材として窒
化アルミニウムを用いると共に、プレート状部材として
銅を用いることが望ましい。また、請求項６記載の発明
のように、請求項１の作用を実現するための枠状部材の
材質とプレート状部材の材質の組み合わせとしては、枠
状部材として窒化アルミニウムを用いると共に、プレー
ト状部材としてアルミニウムを用いることが望ましい。
【００２１】また、請求項７記載の発明によれば、枠状
部材に形成された開口部のコーナーに湾曲状の切り欠き
を形成したことにより、このコーナー部分にクラックが
発生することを防止できる。即ち、温度サイクル試験等
の加熱処理を実施した場合、枠状部材には交番的な熱膨
張及び収縮が発生するが、開口部のコーナーが直角であ
ると上記の膨張・収縮によりコーナー部分に応力が集中
しクラックが発生するおそれがある。
部材に形成された開口部のコーナーに湾曲状の切り欠き
を形成したことにより、このコーナー部分にクラックが
発生することを防止できる。即ち、温度サイクル試験等
の加熱処理を実施した場合、枠状部材には交番的な熱膨
張及び収縮が発生するが、開口部のコーナーが直角であ
ると上記の膨張・収縮によりコーナー部分に応力が集中
しクラックが発生するおそれがある。
【００２２】しかるに、開口部のコーナーに湾曲状の切
り欠きを形成することにより、枠状部材に交番的な熱膨
張及び収縮が発生しても、コーナー部分の応力は分散さ
れ、よってコーナー部分にクラックが発生することを防
止できる。更に、請求項８記載の発明によれば、少なく
とも第１の接着剤が、加熱時における基板の熱膨張によ
る変形、及びプレート状部材の熱膨張による変形を吸収
しうる可撓性を有する構成としたことにより、温度サイ
クル試験等の加熱処理を実施しても、熱膨張により基板
とプレート状部材との間に発生する相対的な変位は第１
の接着剤が可撓変形することにより吸収され、半導体素
子と基板との接合部分に印加させる応力を低減すること
が可能となる。これにより、半導体素子と基板との接合
部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装
置の高い信頼性を維持することができる。
り欠きを形成することにより、枠状部材に交番的な熱膨
張及び収縮が発生しても、コーナー部分の応力は分散さ
れ、よってコーナー部分にクラックが発生することを防
止できる。更に、請求項８記載の発明によれば、少なく
とも第１の接着剤が、加熱時における基板の熱膨張によ
る変形、及びプレート状部材の熱膨張による変形を吸収
しうる可撓性を有する構成としたことにより、温度サイ
クル試験等の加熱処理を実施しても、熱膨張により基板
とプレート状部材との間に発生する相対的な変位は第１
の接着剤が可撓変形することにより吸収され、半導体素
子と基板との接合部分に印加させる応力を低減すること
が可能となる。これにより、半導体素子と基板との接合
部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装
置の高い信頼性を維持することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。図１及び図２は、本発明の第１乃
至第３実施例を説明するための図である。尚、以下説明
する各実施例では、半導体装置１０を構成する各構成要
素の物性に特徴を有するため、各実施例を具現化した図
面は共通となる。このため、以下の説明では、先ず図１
及び図２を用いて第１実施例に係る半導体装置１０につ
いて説明し、第２及び第３実施例に係る半導体装置の図
示は省略し、第１実施例に対し異なる点のみ説明を行な
うものとする。
図面と共に説明する。図１及び図２は、本発明の第１乃
至第３実施例を説明するための図である。尚、以下説明
する各実施例では、半導体装置１０を構成する各構成要
素の物性に特徴を有するため、各実施例を具現化した図
面は共通となる。このため、以下の説明では、先ず図１
及び図２を用いて第１実施例に係る半導体装置１０につ
いて説明し、第２及び第３実施例に係る半導体装置の図
示は省略し、第１実施例に対し異なる点のみ説明を行な
うものとする。
【００２４】先ず、図１及び図２を用い、本発明の第１
実施例について説明する。第１実施例に係る半導体装置
１０は、大略するとプリント基板１２，半導体素子１
４，スティフナー１６（枠状部材），及びメタルプレー
ト１８（プレート状部材）等により構成されている。プ
リント基板１２は、例えばガラスエポキシ系の基板であ
り、内部配線を有した多層基板構造されている。このプ
リント基板１２の上面には半導体素子１４が接続される
素子用電極（図示せず）が形成され、またその下面には
外部接続端子となるはんだボール２２が接続れさる外部
接続用電極（図示せず）が形成されている。このプリン
ト基板１２の熱膨張率α3 は、例えば１３〜１５×１０
-6（１／℃）となっている。
実施例について説明する。第１実施例に係る半導体装置
１０は、大略するとプリント基板１２，半導体素子１
４，スティフナー１６（枠状部材），及びメタルプレー
ト１８（プレート状部材）等により構成されている。プ
リント基板１２は、例えばガラスエポキシ系の基板であ
り、内部配線を有した多層基板構造されている。このプ
リント基板１２の上面には半導体素子１４が接続される
素子用電極（図示せず）が形成され、またその下面には
外部接続端子となるはんだボール２２が接続れさる外部
接続用電極（図示せず）が形成されている。このプリン
ト基板１２の熱膨張率α3 は、例えば１３〜１５×１０
-6（１／℃）となっている。
【００２５】半導体素子１４はベアチップ状態の素子で
あり、その下面（プリント基板１２と対向する面）には
多数の接続用バンプ２０が形成されている。この半導体
素子１４は、プリント基板１２の上面にフェイスダウン
ボンディングにより接合される。具体的には、半導体素
子１４の下面に形成された接続用バンプ２０を基板１２
の上面に形成された素子用電極に接合する。これによ
り、半導体素子１４はプリント基板１２に接続された状
態となる。
あり、その下面（プリント基板１２と対向する面）には
多数の接続用バンプ２０が形成されている。この半導体
素子１４は、プリント基板１２の上面にフェイスダウン
ボンディングにより接合される。具体的には、半導体素
子１４の下面に形成された接続用バンプ２０を基板１２
の上面に形成された素子用電極に接合する。これによ
り、半導体素子１４はプリント基板１２に接続された状
態となる。
【００２６】また、上記のように半導体素子１４がプリ
ント基板１２に接続された後、半導体素子１４とプリン
ト基板１２との離間部分には、アンダーフィルレジン３
２が装填される。このアンダーフィルレジン３２を配設
することにより、接続用バンプ２０とプリント基板１２
との接合力を増大することができ、信頼性を向上させる
ことができる。
ント基板１２に接続された後、半導体素子１４とプリン
ト基板１２との離間部分には、アンダーフィルレジン３
２が装填される。このアンダーフィルレジン３２を配設
することにより、接続用バンプ２０とプリント基板１２
との接合力を増大することができ、信頼性を向上させる
ことができる。
【００２７】また、前記したように、プリント基板１２
は内部配線を有した多層基板構造されており、この内部
配線により上面に形成された素子用電極と下面に形成さ
れた外部接続用電極は電気的に接続されている。また、
外部接続用電極にははんだボール２２が配設されてお
り、これにより半導体素子１４は素子接続用バンプ２
０，素子用電極，内部配線，及び外部接続用電極を介し
てはんだボール２２に電気的に接続された構成となって
いる。
は内部配線を有した多層基板構造されており、この内部
配線により上面に形成された素子用電極と下面に形成さ
れた外部接続用電極は電気的に接続されている。また、
外部接続用電極にははんだボール２２が配設されてお
り、これにより半導体素子１４は素子接続用バンプ２
０，素子用電極，内部配線，及び外部接続用電極を介し
てはんだボール２２に電気的に接続された構成となって
いる。
【００２８】スティフナー１６は、中央部分には略矩形
状の開口部３４が形成されることにより枠状形状を有し
ている。また、スティフナー１６はアルミナにより形成
されており、その熱膨張率α1 は約７．０×１０-6（１
／℃）となっている。更に、開口部３４の形状に注目す
ると、略矩形状の開口部３４のコーナー部には、湾曲状
（平面視した状態で円状）の切り欠き部３４が形成され
ている。
状の開口部３４が形成されることにより枠状形状を有し
ている。また、スティフナー１６はアルミナにより形成
されており、その熱膨張率α1 は約７．０×１０-6（１
／℃）となっている。更に、開口部３４の形状に注目す
ると、略矩形状の開口部３４のコーナー部には、湾曲状
（平面視した状態で円状）の切り欠き部３４が形成され
ている。
【００２９】このスティフナー１６は、プリント基板１
２の上部に第１の接着剤２４を用いて接着される。ま
た、プリント基板１２上にスティフナー１６を配設した
状態において、半導体素子１４は開口部３４の略中央位
置に位置するよう構成されている。また、メタルプレー
ト１８は金属よりなる板状部材であり、例えば熱伝導性
が良好なアルミニウムにより形成されている。このメタ
ルプレート１８は放熱板として機能するものであり、プ
リント基板１２上に配設された半導体素子１４及びステ
ィフナー１６を覆うように配設される。
２の上部に第１の接着剤２４を用いて接着される。ま
た、プリント基板１２上にスティフナー１６を配設した
状態において、半導体素子１４は開口部３４の略中央位
置に位置するよう構成されている。また、メタルプレー
ト１８は金属よりなる板状部材であり、例えば熱伝導性
が良好なアルミニウムにより形成されている。このメタ
ルプレート１８は放熱板として機能するものであり、プ
リント基板１２上に配設された半導体素子１４及びステ
ィフナー１６を覆うように配設される。
【００３０】そして、半導体素子１４とメタルプレート
１８との間は熱伝導性の良好な素子接着剤２８により接
着され、またスティフナー１６とメタルプレート１８と
の間は第２の接着剤２６により接着される。これによ
り、メタルプレート１８は半導体素子１４及びスティフ
ナー１６に固定された構成となる。このメタルプレート
１８の熱膨張率α2 は約２３×１０-6（１／℃）となっ
ている。
１８との間は熱伝導性の良好な素子接着剤２８により接
着され、またスティフナー１６とメタルプレート１８と
の間は第２の接着剤２６により接着される。これによ
り、メタルプレート１８は半導体素子１４及びスティフ
ナー１６に固定された構成となる。このメタルプレート
１８の熱膨張率α2 は約２３×１０-6（１／℃）となっ
ている。
【００３１】上記構成とされた半導体装置１０は、いわ
ゆるＢＧＡ型半導体装置の構造となるため、ＱＦＰ型半
導体装置のリードピッチに比べ、はんだボール２２の配
設ピッチを狭ピッチ化することができる。また、上記の
ようにメタルプレート１８は放熱板として機能するた
め、半導体素子１４で発生する熱を効率よく放熱するこ
とができる。
ゆるＢＧＡ型半導体装置の構造となるため、ＱＦＰ型半
導体装置のリードピッチに比べ、はんだボール２２の配
設ピッチを狭ピッチ化することができる。また、上記の
ようにメタルプレート１８は放熱板として機能するた
め、半導体素子１４で発生する熱を効率よく放熱するこ
とができる。
【００３２】ところで、上記構成とされた半導体装置１
０は、出荷される前に所定の信頼性試験が行われる。こ
の信頼性試験も種々のものがあるが、その一つとしてバ
ーンイン試験といわれる加熱処理を伴う試験がある。こ
のバーンイン試験では、半導体装置１０に対し、所定の
サイクルで加熱処理（例えば、１２５℃に加熱する）と
冷却処理（例えば、−５５℃に冷却する）が交番的に実
施される。
０は、出荷される前に所定の信頼性試験が行われる。こ
の信頼性試験も種々のものがあるが、その一つとしてバ
ーンイン試験といわれる加熱処理を伴う試験がある。こ
のバーンイン試験では、半導体装置１０に対し、所定の
サイクルで加熱処理（例えば、１２５℃に加熱する）と
冷却処理（例えば、−５５℃に冷却する）が交番的に実
施される。
【００３３】上記したように、プリント基板１２の熱膨
張率とメタルプレート１８の熱膨張率には差があるた
め、従来のようにスティフナー１６の熱膨張率とプリン
ト基板１２の熱膨張率とが近似した構成（スティフナー
１６の熱膨張率とメタルプレート１８の熱膨張率とを近
似させても同様）では、バーンイン試験を行った場合、
両者の熱膨張率差に起因して接続用バンプ２０とプリン
ト基板１２との間で応力が発生し剥離が生じるおそれが
あることは前述した通りである。
張率とメタルプレート１８の熱膨張率には差があるた
め、従来のようにスティフナー１６の熱膨張率とプリン
ト基板１２の熱膨張率とが近似した構成（スティフナー
１６の熱膨張率とメタルプレート１８の熱膨張率とを近
似させても同様）では、バーンイン試験を行った場合、
両者の熱膨張率差に起因して接続用バンプ２０とプリン
ト基板１２との間で応力が発生し剥離が生じるおそれが
あることは前述した通りである。
【００３４】そこで本実施例では、スティフナー１６
が、加熱時におけるプリント基板１２の熱膨張による変
形、及びメタルプレート１８の熱膨張による変形を共に
阻止しうる剛性を有するよう構成したことを特徴とする
ものである。具体的には、スティフナー１６の熱膨張率
をα1,メタルプレート１８の熱膨張率をα2,プリント基
板１２の熱膨張率をα3 とした場合、スティフナー１６
の熱膨張率α1 が、 α1 ≦（α2 ＋α3 ）／２ ……（１） となるよう構成している。即ち、スティフナー１６の熱
膨張率α1 が、メタルプレート１８の熱膨張率α2 とプ
リント基板１２の熱膨張率をα3 との平均値より小さな
値となるよう構成している。
が、加熱時におけるプリント基板１２の熱膨張による変
形、及びメタルプレート１８の熱膨張による変形を共に
阻止しうる剛性を有するよう構成したことを特徴とする
ものである。具体的には、スティフナー１６の熱膨張率
をα1,メタルプレート１８の熱膨張率をα2,プリント基
板１２の熱膨張率をα3 とした場合、スティフナー１６
の熱膨張率α1 が、 α1 ≦（α2 ＋α3 ）／２ ……（１） となるよう構成している。即ち、スティフナー１６の熱
膨張率α1 が、メタルプレート１８の熱膨張率α2 とプ
リント基板１２の熱膨張率をα3 との平均値より小さな
値となるよう構成している。
【００３５】よって、本実施例のようにメタルプレート
１８の熱膨張率α2 がプリント基板１２の熱膨張率α3
に対して大きく、よって加熱処理を行なった際に両者１
２，１８間に熱膨張差が発生するような場合、スティフ
ナー１６はメタルプレート１８の熱膨張変形を緩衝する
機能を奏する剛性を有することとなり、この熱膨張差に
起因した応力がプリント基板１２と半導体素子１４との
接合部位に印加されることを防止する。これにより、半
導体素子１４とプリント基板１２との接合部分に剥離や
亀裂が発生することを防止できる。
１８の熱膨張率α2 がプリント基板１２の熱膨張率α3
に対して大きく、よって加熱処理を行なった際に両者１
２，１８間に熱膨張差が発生するような場合、スティフ
ナー１６はメタルプレート１８の熱膨張変形を緩衝する
機能を奏する剛性を有することとなり、この熱膨張差に
起因した応力がプリント基板１２と半導体素子１４との
接合部位に印加されることを防止する。これにより、半
導体素子１４とプリント基板１２との接合部分に剥離や
亀裂が発生することを防止できる。
【００３６】これにより、半導体装置１０に対してバー
ンイン試験等の温度サイクル試験を実施しても、半導体
素子１０に温度サイクル試験に起因した破損が発生する
ことを防止でき、半導体装置１０の歩留りの向上及び信
頼性の向上を図ることができる。ところで、上記した
（１）式を満足させるために、スティフナー１６の熱膨
張率α1,メタルプレート１８の熱膨張率α2,及びプリン
ト基板１２の熱膨張率α3を個々に調整制御することは
実施的に困難である。このため、プリント基板１２，ス
ティフナー１６，及びメタルプレート１８の材質を適宜
選定することにより、上記の（１）式を満足させるよう
にすることが現実的である。
ンイン試験等の温度サイクル試験を実施しても、半導体
素子１０に温度サイクル試験に起因した破損が発生する
ことを防止でき、半導体装置１０の歩留りの向上及び信
頼性の向上を図ることができる。ところで、上記した
（１）式を満足させるために、スティフナー１６の熱膨
張率α1,メタルプレート１８の熱膨張率α2,及びプリン
ト基板１２の熱膨張率α3を個々に調整制御することは
実施的に困難である。このため、プリント基板１２，ス
ティフナー１６，及びメタルプレート１８の材質を適宜
選定することにより、上記の（１）式を満足させるよう
にすることが現実的である。
【００３７】そこで、上記した（１）式を満足させるプ
リント基板１２，スティフナー１６，メタルプレート１
８の材質の組み合わせとしては、次の態様が考えられ
る。 プリント基板１２の材質としてＢＴ（ビスマレイミ
ド−トリアジン）レジン、スティフナー１６の材質とし
てとしてアルミナ、メタルプレート１８の材質としてア
ルミニウムを用いる組み合わせ（本実施例の組み合わ
せ） プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとしてアルミナ、メタルプレー
ト１８の材質として銅を用いる組み合わせ プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとしてアルミニウム、メタルプ
レート１８の材質として銅を用いる組み合わせ プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとして窒化アルミニウム、メタ
ルプレート１８の材質としてアルミニウムを用いる組み
合わせ 図３は、上記した〜の各材質の組み合わせを適用し
た製造した半導体装置１０に対し、温度サイクル試験を
実施した場合における不良発生数を調べた実験結果を示
している。
リント基板１２，スティフナー１６，メタルプレート１
８の材質の組み合わせとしては、次の態様が考えられ
る。 プリント基板１２の材質としてＢＴ（ビスマレイミ
ド−トリアジン）レジン、スティフナー１６の材質とし
てとしてアルミナ、メタルプレート１８の材質としてア
ルミニウムを用いる組み合わせ（本実施例の組み合わ
せ） プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとしてアルミナ、メタルプレー
ト１８の材質として銅を用いる組み合わせ プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとしてアルミニウム、メタルプ
レート１８の材質として銅を用いる組み合わせ プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとして窒化アルミニウム、メタ
ルプレート１８の材質としてアルミニウムを用いる組み
合わせ 図３は、上記した〜の各材質の組み合わせを適用し
た製造した半導体装置１０に対し、温度サイクル試験を
実施した場合における不良発生数を調べた実験結果を示
している。
【００３８】本実験においては、−５５℃とする冷却処
理した後に１２５℃とする加熱処理を１サイクルとし
て、これを５０サイクル（50C), １００サイクル（100
C),２００サイクル（200C),及び３００サイクル（300C)
実施した場合の（不良発生数：Ｔ）／（実験個数：
Ｃ）を示している。また、従来例として、 プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとしてＢＴレジン、メタルプレ
ート１８の材質として銅を用いる組み合わせ プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとしてコバール、メタルプレー
ト１８の材質として銅−タングステン合金を用いる組み
合わせに対し行なった実験結果も示してる。
理した後に１２５℃とする加熱処理を１サイクルとし
て、これを５０サイクル（50C), １００サイクル（100
C),２００サイクル（200C),及び３００サイクル（300C)
実施した場合の（不良発生数：Ｔ）／（実験個数：
Ｃ）を示している。また、従来例として、 プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとしてＢＴレジン、メタルプレ
ート１８の材質として銅を用いる組み合わせ プリント基板１２の材質としてＢＴレジン、スティ
フナー１６の材質としてとしてコバール、メタルプレー
ト１８の材質として銅−タングステン合金を用いる組み
合わせに対し行なった実験結果も示してる。
【００３９】同図から明らかなように、従来例である
は１００サイクルの温度サイクルで全ての半導体装置に
不良が発生しており、また従来例であるでは２００サ
イクルの温度サイクルで全ての半導体装置に不良が発生
している。これに対し、〜で示す本実施例の構成で
は、３００サイクルの温度サイクルを実施しても、全て
の半導体装置が正常状態を維持している。よって、本実
施例の構成とすることにより、半導体装置１０に対して
バーンイン試験等の温度サイクル試験を実施しても、半
導体素子１０に温度サイクル試験に起因した破損が発生
することを防止でき、半導体装置１０の歩留りの向上及
び信頼性の向上を図ることができることが実証された。
は１００サイクルの温度サイクルで全ての半導体装置に
不良が発生しており、また従来例であるでは２００サ
イクルの温度サイクルで全ての半導体装置に不良が発生
している。これに対し、〜で示す本実施例の構成で
は、３００サイクルの温度サイクルを実施しても、全て
の半導体装置が正常状態を維持している。よって、本実
施例の構成とすることにより、半導体装置１０に対して
バーンイン試験等の温度サイクル試験を実施しても、半
導体素子１０に温度サイクル試験に起因した破損が発生
することを防止でき、半導体装置１０の歩留りの向上及
び信頼性の向上を図ることができることが実証された。
【００４０】一方、前記したように本実施例に係る半導
体装置１０では、スティフナー１６に形成された開口部
３０のコーナーに湾曲状の切り欠き部３４が形成されて
いる。このように、スティフナー１６に形成された開口
部３０のコーナーに切り欠き部３４を形成することによ
り、このコーナー部分にクラックが発生することを防止
できる。
体装置１０では、スティフナー１６に形成された開口部
３０のコーナーに湾曲状の切り欠き部３４が形成されて
いる。このように、スティフナー１６に形成された開口
部３０のコーナーに切り欠き部３４を形成することによ
り、このコーナー部分にクラックが発生することを防止
できる。
【００４１】即ち、温度サイクル試験等の加熱処理を実
施した場合、スティフナー１６には交番的な熱膨張及び
収縮が発生するが、開口部３０のコーナーが直角である
と上記の膨張・収縮によりコーナー部分に応力が集中し
クラックが発生するおそれがある。しかるに、本実施例
のように、開口部３０のコーナーに湾曲状の切り欠き部
３４を形成することにより、スティフナー１６に交番的
な熱膨張及び収縮が発生してもコーナー部分の応力は分
散され、よってコーナー部分にクラックが発生すること
を防止できる。従って、開口部３０のコーナーに切り欠
き部３４を形成することによっても、半導体装置１０の
歩留りの向上及び信頼性の向上を図ることができる。
施した場合、スティフナー１６には交番的な熱膨張及び
収縮が発生するが、開口部３０のコーナーが直角である
と上記の膨張・収縮によりコーナー部分に応力が集中し
クラックが発生するおそれがある。しかるに、本実施例
のように、開口部３０のコーナーに湾曲状の切り欠き部
３４を形成することにより、スティフナー１６に交番的
な熱膨張及び収縮が発生してもコーナー部分の応力は分
散され、よってコーナー部分にクラックが発生すること
を防止できる。従って、開口部３０のコーナーに切り欠
き部３４を形成することによっても、半導体装置１０の
歩留りの向上及び信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。尚、前記したように、本実施例では半導体装置１０
を構成する各構成要素の物性に特徴を有し、本実施例を
具現化した図面は図１及び図２に示したものと同一とな
るため、図１及び図２の図面を援用して第１実施例に対
し異なる点のみ説明を行なうものとする。
る。尚、前記したように、本実施例では半導体装置１０
を構成する各構成要素の物性に特徴を有し、本実施例を
具現化した図面は図１及び図２に示したものと同一とな
るため、図１及び図２の図面を援用して第１実施例に対
し異なる点のみ説明を行なうものとする。
【００４３】前記した第１実施例では、スティフナー１
６の剛性に注目し、加熱時におけるプリント基板１２の
熱膨張による変形、及びメタルプレート１８の熱膨張に
よる変形を共に阻止しうる剛性を有するよう構成するこ
とにより、温度サイクル試験を実施しても半導体装置１
０の信頼性を維持しうる構成とした。これに対し、本実
施例では、プリント基板１２とスティフナー１６とを接
合する第１の接着剤２４、メタルプレート１８とスティ
フナー１６とを接合する第２の接着剤２６（メタルプレ
ート１８と半導体素子１４とを接合する素子接着剤２８
を含む）に注目し、第１の接着剤２４或いは第２の接着
剤２６の内の少なくとも一方が、加熱時におけるプリン
ト基板１２の熱膨張による変形、及びメタルプレート１
８の熱膨張による変形を吸収するよう構成したことを特
徴とするものである。
６の剛性に注目し、加熱時におけるプリント基板１２の
熱膨張による変形、及びメタルプレート１８の熱膨張に
よる変形を共に阻止しうる剛性を有するよう構成するこ
とにより、温度サイクル試験を実施しても半導体装置１
０の信頼性を維持しうる構成とした。これに対し、本実
施例では、プリント基板１２とスティフナー１６とを接
合する第１の接着剤２４、メタルプレート１８とスティ
フナー１６とを接合する第２の接着剤２６（メタルプレ
ート１８と半導体素子１４とを接合する素子接着剤２８
を含む）に注目し、第１の接着剤２４或いは第２の接着
剤２６の内の少なくとも一方が、加熱時におけるプリン
ト基板１２の熱膨張による変形、及びメタルプレート１
８の熱膨張による変形を吸収するよう構成したことを特
徴とするものである。
【００４４】いま、メタルプレート１８とスティフナー
１６とが同一の材質（例えば、アルミニウム等の金属）
により形成され、プリント基板１２が樹脂（例えば、Ｂ
Ｔレジン）により形成された構成を例に挙げて以下説明
する。上記構成では、プリント基板１２の熱膨張率に対
しスティフナー１６及びメタルプレート１８の熱膨張率
が高くなる。よって、温度サイクル試験としてバーンイ
ン試験を実施した場合、熱膨張率差に起因した応力が半
導体素子１４とプリント基板１２との間で発生するおそ
れがある。
１６とが同一の材質（例えば、アルミニウム等の金属）
により形成され、プリント基板１２が樹脂（例えば、Ｂ
Ｔレジン）により形成された構成を例に挙げて以下説明
する。上記構成では、プリント基板１２の熱膨張率に対
しスティフナー１６及びメタルプレート１８の熱膨張率
が高くなる。よって、温度サイクル試験としてバーンイ
ン試験を実施した場合、熱膨張率差に起因した応力が半
導体素子１４とプリント基板１２との間で発生するおそ
れがある。
【００４５】そこで、本実施例ではスティフナー１６と
プリント基板１２とを接合する第１の接着剤２４が、接
着後（硬化後）においても所定の可撓性を有するよう構
成としたことを特徴とするものである。この構成とする
ことにより、温度サイクル試験を実施しても、熱膨張に
よりプリント基板１２とスティフナー１６（メタルプレ
ート１８）との間に発生する相対的な変位は、第１の接
着剤２４が可撓変形することにより吸収される。
プリント基板１２とを接合する第１の接着剤２４が、接
着後（硬化後）においても所定の可撓性を有するよう構
成としたことを特徴とするものである。この構成とする
ことにより、温度サイクル試験を実施しても、熱膨張に
よりプリント基板１２とスティフナー１６（メタルプレ
ート１８）との間に発生する相対的な変位は、第１の接
着剤２４が可撓変形することにより吸収される。
【００４６】これにより、半導体素子１４とプリント基
板１２との接合部分に印加させる応力を低減することが
可能となり、よって半導体素子１４とプリント基板１２
との接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、
半導体装置１０の高い信頼性を維持することができる。
尚、上記構成とする場合、半導体素子１４とメタルプレ
ート１８とを接合する素子接着剤２８についても、可撓
性を有する構成とする必要がある。
板１２との接合部分に印加させる応力を低減することが
可能となり、よって半導体素子１４とプリント基板１２
との接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、
半導体装置１０の高い信頼性を維持することができる。
尚、上記構成とする場合、半導体素子１４とメタルプレ
ート１８とを接合する素子接着剤２８についても、可撓
性を有する構成とする必要がある。
【００４７】また、プリント基板１２とスティフナー１
６とが同一の材質により形成され、メタルプレート１８
がこれと異なる材質により形成されている場合には、第
２の接着剤２６を可撓性を有するものに選定する必要が
ある。次に、本発明の第３実施例について説明する。本
実施例では、プリント基板１２とメタルプレート１８の
剛性（熱剛性）が実質的に等価となるよう構成したこと
を特徴とするものである。この構成とすることにより、
温度サイクル試験を実施し、半導体装置１０に加熱処理
を実施しても、プリント基板１２とメタルプレート１８
との間には熱膨張差に起因した形状変形は発生しないこ
ととなり、よって半導体素子１４とプリント基板１２と
の接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半
導体装置１０の高い信頼性を維持することができる。
６とが同一の材質により形成され、メタルプレート１８
がこれと異なる材質により形成されている場合には、第
２の接着剤２６を可撓性を有するものに選定する必要が
ある。次に、本発明の第３実施例について説明する。本
実施例では、プリント基板１２とメタルプレート１８の
剛性（熱剛性）が実質的に等価となるよう構成したこと
を特徴とするものである。この構成とすることにより、
温度サイクル試験を実施し、半導体装置１０に加熱処理
を実施しても、プリント基板１２とメタルプレート１８
との間には熱膨張差に起因した形状変形は発生しないこ
ととなり、よって半導体素子１４とプリント基板１２と
の接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半
導体装置１０の高い信頼性を維持することができる。
【００４８】以下、プリント基板１２とメタルプレート
１８の剛性（熱剛性）が実質的に等価とする具体的手段
について説明する。いま、プリント基板１２のヤング率
をＥP,ポアソン比をνp とすると、剛性率Ｇp は、 Ｇp ＝ＥP ／（１＋νp ） ……（２） で求めることができる。同様に、メタルプレート１８の
ヤング率をＥM,ポアソン比をνM とすると、剛性率ＧM
は、 ＧM ＝ＥM ／（１＋νM ） ……（３） で求めることができる。
１８の剛性（熱剛性）が実質的に等価とする具体的手段
について説明する。いま、プリント基板１２のヤング率
をＥP,ポアソン比をνp とすると、剛性率Ｇp は、 Ｇp ＝ＥP ／（１＋νp ） ……（２） で求めることができる。同様に、メタルプレート１８の
ヤング率をＥM,ポアソン比をνM とすると、剛性率ＧM
は、 ＧM ＝ＥM ／（１＋νM ） ……（３） で求めることができる。
【００４９】ここで、プリント基板１２の熱膨張係数を
αp ，体積をＶp とし、メタルプレート１８の熱膨張係
数をαM ，体積をＶM とし、更に所定温度加熱加熱した
状態におけるプリント基板１２の伸びをＬp ，メタルプ
レート１８の伸びをＬM とすると、 Ｌp ＝Ｇp ×αp ×Ｖp ……（４） ＬM ＝ＧM ×αM ×ＶM ……（５） となる。従って、プリント基板１２とメタルプレート１
８の熱剛性を実質的に等価とするためには、Ｌp ≒ＬM
とすればよく、よって、 Ｇp ×αp ×Ｖp ≒ＧM ×αM ×ＶM ……（６） となるよう各パラメータを設定すればよい。
αp ，体積をＶp とし、メタルプレート１８の熱膨張係
数をαM ，体積をＶM とし、更に所定温度加熱加熱した
状態におけるプリント基板１２の伸びをＬp ，メタルプ
レート１８の伸びをＬM とすると、 Ｌp ＝Ｇp ×αp ×Ｖp ……（４） ＬM ＝ＧM ×αM ×ＶM ……（５） となる。従って、プリント基板１２とメタルプレート１
８の熱剛性を実質的に等価とするためには、Ｌp ≒ＬM
とすればよく、よって、 Ｇp ×αp ×Ｖp ≒ＧM ×αM ×ＶM ……（６） となるよう各パラメータを設定すればよい。
【００５０】しかるに、剛性率Ｇp ，ＧM 及び熱膨張係
数をαp ，αM は、プリント基板１２及びメタルプレー
ト１８の材質を選定すれば自ずと決まってしまう値であ
る。よって、上記の（６）式を満足させるために可変で
きるパラメータは体積Ｖp ，ＶM であり、よって実際に
は（６）式が成立するようプリント基板１２及びメタル
プレート１８の体積Ｖp ，ＶM を設定することとなる。
数をαp ，αM は、プリント基板１２及びメタルプレー
ト１８の材質を選定すれば自ずと決まってしまう値であ
る。よって、上記の（６）式を満足させるために可変で
きるパラメータは体積Ｖp ，ＶM であり、よって実際に
は（６）式が成立するようプリント基板１２及びメタル
プレート１８の体積Ｖp ，ＶM を設定することとなる。
【００５１】このように、上記（６）式が成立するよう
メタルプレート１８の体積Ｖp ，Ｖ M を設定することに
より、温度サイクル試験を実施しても熱膨張によりプリ
ント基板１２とメタルプレート１８との間に相対的な変
位は発生しなくなり、これにより半導体素子１４とプリ
ント基板１２との接合部分に印加させる応力を低減する
ことが可能となる。よって、本実施例の構成によって
も、半導体素子１４とプリント基板１２との接合部分に
剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置１０
の高い信頼性を維持することができる。
メタルプレート１８の体積Ｖp ，Ｖ M を設定することに
より、温度サイクル試験を実施しても熱膨張によりプリ
ント基板１２とメタルプレート１８との間に相対的な変
位は発生しなくなり、これにより半導体素子１４とプリ
ント基板１２との接合部分に印加させる応力を低減する
ことが可能となる。よって、本実施例の構成によって
も、半導体素子１４とプリント基板１２との接合部分に
剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置１０
の高い信頼性を維持することができる。
【００５２】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、次に述べる
種々の効果を実現することができる。請求項１及び請求
項３乃至６記載の発明によれば、温度サイクル試験等の
加熱処理を実施しても、熱膨張により基板とプレート状
部材との間に発生する相対的な変位は小さくなり、半導
体素子と基板との接合部分に印加させる応力を低減する
ことが可能となる。
種々の効果を実現することができる。請求項１及び請求
項３乃至６記載の発明によれば、温度サイクル試験等の
加熱処理を実施しても、熱膨張により基板とプレート状
部材との間に発生する相対的な変位は小さくなり、半導
体素子と基板との接合部分に印加させる応力を低減する
ことが可能となる。
【００５３】よって、半導体素子と基板との接合部分に
剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置の高
い信頼性を維持することができる。また、請求項２記載
の発明によれば、熱により発生するプレート状部材と基
板との相対的変位が、直接基板と半導体素子との接合部
分に伝達されるのを防止することができるため、半導体
素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを
防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することがで
きる。
剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置の高
い信頼性を維持することができる。また、請求項２記載
の発明によれば、熱により発生するプレート状部材と基
板との相対的変位が、直接基板と半導体素子との接合部
分に伝達されるのを防止することができるため、半導体
素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを
防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することがで
きる。
【００５４】また、請求項７記載の発明によれば、開口
部のコーナーに湾曲状の切り欠きを形成することによ
り、枠状部材に交番的な熱膨張及び収縮が発生しても、
コーナー部分の応力は分散され、よってコーナー部分に
クラックが発生することを防止できる。更に、請求項８
記載の発明によれば、温度サイクル試験等の加熱処理を
実施しても、熱膨張により基板とプレート状部材との間
に発生する相対的な変位は第１の接着剤が可撓変形する
ことにより吸収され、半導体素子と基板との接合部分に
印加させる応力を低減することが可能となるため、半導
体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生すること
を防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することが
できる。
部のコーナーに湾曲状の切り欠きを形成することによ
り、枠状部材に交番的な熱膨張及び収縮が発生しても、
コーナー部分の応力は分散され、よってコーナー部分に
クラックが発生することを防止できる。更に、請求項８
記載の発明によれば、温度サイクル試験等の加熱処理を
実施しても、熱膨張により基板とプレート状部材との間
に発生する相対的な変位は第１の接着剤が可撓変形する
ことにより吸収され、半導体素子と基板との接合部分に
印加させる応力を低減することが可能となるため、半導
体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生すること
を防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することが
できる。
【図１】本発明の第１実施例乃至第３実施例である半導
体装置を説明するための断面図である。
体装置を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１実施例乃至第３実施例である半導
体装置を説明するための分解斜視図である。
体装置を説明するための分解斜視図である。
【図３】本発明の効果を説明するための図である。
【符号の説明】 １０ 半導体装置 １２ プリント基板 １４ 半導体素子 １６ スティフナー １８ メタルプレート ２０ 接続用バンプ ２２ はんだボール ２４ 第１の接着剤 ２６ 第２の接着剤 ２８ 素子接着剤 ３０ 開口部 ３２ アンダーフィルレジン ３４ 切り欠き部
Claims (8)
- 【請求項１】 基板と、該基板の上面にフェイスダウン
ボンディングされる半導体素子と、 前記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前
記半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠
状部材と、 前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆うように配
設され、第２の接着剤により前記半導体素子及び前記枠
状部材に接着されるプレート状部材とを具備する半導体
装置において、 前記枠状部材が、 加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び前記
プレート状部材の熱膨張による変形を共に阻止しうる剛
性を有する構成としたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、 前記枠状部材の熱膨張率をα1,前記プレート状部材の熱
膨張率をα2,前記基板の熱膨張率をα3 とした場合、前
記枠状部材の熱膨張率α1 が、α1 ≦（α2 ＋α3 ）／
２となるよう構成したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置において、 前記枠状部材の材質としてアルミナを用いると共に、前
記プレート状部材の材質としてアルミニウムを用いたこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置において、 前記枠状部材の材質としてアルミナを用いると共に、前
記プレート状部材の材質として銅を用いたことを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置において、 前記枠状部材の材質として窒化アルミニウムを用いると
共に、前記プレート状部材の材質として銅を用いたこと
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の半導体装置において、 前記枠状部材の材質として窒化アルミニウムを用いると
共に、前記プレート状部材の材質としてアルミニウムを
用いたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記枠状部材に形成された前記開口部のコーナーに湾曲
状の切り欠きを形成したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項８】 基板と、 該基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導
体素子と、 前記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前
記半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠
状部材と、 前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆うように配
設され、第２の接着剤により前記半導体素子及び前記枠
状部材に接着されるプレート状部材とを具備する半導体
装置において、 少なくとも前記第２の接着剤が、 加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び前記
プレート状部材の熱膨張による変形を吸収しうる可撓性
を有する構成としたことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8388298A JPH11284097A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 半導体装置 |
| US09/185,716 US6347037B2 (en) | 1994-04-28 | 1998-11-04 | Semiconductor device and method of forming the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8388298A JPH11284097A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11284097A true JPH11284097A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13815039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8388298A Pending JPH11284097A (ja) | 1994-04-28 | 1998-03-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11284097A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001073843A1 (fr) | 2000-03-29 | 2001-10-04 | Rohm Co., Ltd. | Dispositif semi-conducteur |
| EP1255642A1 (en) * | 2000-02-14 | 2002-11-13 | Redwood Microsystems, Inc. | Method for attaching a micromechanical device to a manifold, and fluid control system produced thereby |
| KR100394809B1 (ko) * | 2001-08-09 | 2003-08-14 | 삼성전자주식회사 | 반도체 패키지 및 그 제조 방법 |
| WO2004036968A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-29 | Infineon Technologies Ag | A printed circuit board assembly and a method for providing such an assembly |
| US6744132B2 (en) | 2002-01-29 | 2004-06-01 | International Business Machines Corporation | Module with adhesively attached heat sink |
| EP1202343A3 (en) * | 2000-10-23 | 2004-09-15 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and fabrication process therefor |
| JP2005217003A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| JP2007532002A (ja) * | 2004-03-30 | 2007-11-08 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 熱拡散器構造、集積回路、熱拡散器構造を形成する方法、および集積回路を形成する方法 |
| JP2007299887A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Toppan Printing Co Ltd | 半導体集積回路素子搭載用基板および半導体装置 |
| JP2008010690A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Fujitsu Ltd | スティフナ付き基板およびその製造方法 |
| US7428154B2 (en) | 2002-09-18 | 2008-09-23 | Fujitsu Limited | Package structure, printed circuit board mounted with the same, electronic apparatus having the printed circuit board |
| JP2020086389A (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 富士通株式会社 | 光部品、及びこれを用いた光モジュール |
| JP2020202218A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | 凸版印刷株式会社 | 配線基板及び配線基板の製造方法 |
-
1998
- 1998-03-30 JP JP8388298A patent/JPH11284097A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7192870B2 (en) | 2000-10-23 | 2007-03-20 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and fabrication process therefor |
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| US6949415B2 (en) | 2002-01-29 | 2005-09-27 | International Business Machines Corporation | Module with adhesively attached heat sink |
| US7428154B2 (en) | 2002-09-18 | 2008-09-23 | Fujitsu Limited | Package structure, printed circuit board mounted with the same, electronic apparatus having the printed circuit board |
| WO2004036968A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-29 | Infineon Technologies Ag | A printed circuit board assembly and a method for providing such an assembly |
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| JP2007299887A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Toppan Printing Co Ltd | 半導体集積回路素子搭載用基板および半導体装置 |
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| JP2020202218A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | 凸版印刷株式会社 | 配線基板及び配線基板の製造方法 |
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