JPH11345904A - 樹脂封止型半導体装置とその製造方法 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置とその製造方法Info
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Abstract
じずに樹脂封止できる半導体装置を得る。 【解決手段】 半導体素子11と内部基板10を重ね
て,半導体素子11と内部基板10との間を樹脂15で
封止し,半導体素子11の表面に配置されたバンプ13
を内部基板10の回路12に電気的に接続してなるフリ
ップチップ方式の樹脂封止型半導体装置1において,内
部基板10の外縁10’が半導体素子11の外縁11’
よりもはみ出ず,かつ半導体素子11の表面の一部が内
部基板10の外縁10’よりも外側にはみ出るように配
置した。
Description
体装置とその製造方法に関する。
伴って携帯機器の中に搭載される樹脂封止型半導体装置
も薄型,小型及び軽量のものが要求されるようになって
いる。そして,その要求に対応するために数多くの樹脂
封止型半導体装置が提案されている。
リップチップ方式の樹脂封止型半導体装置100が知ら
れている。即ち,この半導体装置100は,半導体素子
101を内部基板102の上に重ね,半導体素子101
と内部基板102との間を樹脂103で封止し,半導体
素子101の表面(図9では下面)に配置されたバンプ
104を内部基板102の表面(図9では上面)に形成
された回路(Cuパターン)105に電気的に直接接続
する。また,半導体素子101が接続されていない側の
内部基板102の表面(図9では下面)に,はんだボー
ル106を取り付ける。
うな従来の半導体装置100には,次に説明するような
3つの問題がある。第1の問題は,例えばメモリなどの
半導体装置では,半導体素子の大きさが小さくなるよう
にシュリンクが進んでいるが,従来の半導体装置100
は,図10に示すように,シュリンクで小さくなった半
導体素子101を内部基板102上に取り付けた場合
に,内部基板102の大きさが変わらないため,半導体
素子101の外縁と内部基板102の外縁との差Lが大
きくなって,半導体装置100の大きさ自体は小さくな
らない。
大きい半導体素子101を内部基板102上に取り付け
た半導体装置100の場合,図11に示すように,半導
体素子100と内部基板102の間の隙間面積が広いた
め,樹脂103をもれなく注入することが難しく,ボイ
ド110が発生しやすくなってしまう。
素子101を内部基板102上に取り付けた半導体装置
100の場合,従来は,図12に示すように,半導体素
子101と内部基板102がいずれも大きいため,両者
の熱膨張係数の違いで半導体装置100全体に反りXが
発生しやすい。
き,ボイドや反りなどを生じずに樹脂封止できる半導体
装置を得ることにある。
に,請求項1の発明にあっては,半導体素子と内部基板
を重ねて,半導体素子と内部基板との間を樹脂で封止
し,半導体素子の表面に配置されたバンプを内部基板の
回路形成面に電気的に接続してなるフリップチップ方式
の樹脂封止型半導体装置において,前記内部基板の外縁
が前記半導体素子の外縁よりもはみ出ず,かつ前記半導
体素子の表面の一部が前記内部基板の外縁よりも外側に
はみ出るように配置したことを特徴としている。
部基板を半導体素子よりも小さくすることによって,半
導体装置全体の大きさを小型にすることが可能となる。
また,内部基板を小さくしたことによって,半導体素子
と内部基板の間の隙間面積も狭くなるので,ボイドの発
生や半導体素子と内部基板の熱膨張係数の違いによる反
りの発生も防止できる。
項2に記載したように,前記半導体素子が接続されてい
ない側の内部基板の表面に,はんだボールが取り付けら
れていても良い。この内部基板に取り付けられたはんだ
ボールを用いて半導体装置を配線基板などに電気的に接
続する。その場合,請求項3に記載したように,前記は
んだボールが,前記バンプよりも外側まで配置されてい
ることが好ましい。また,請求項4に記載したように,
前記内部基板の外縁に沿って,前記半導体素子の外縁よ
りもはみ出ないように配置された基板枠が設けられてい
ても良い。
又は4のいずれかの樹脂封止型半導体装置を製造する方
法において,前記半導体素子の上に内部基板を重ねた状
態で,前記内部基板の外縁よりも外側にはみ出た前記半
導体素子の表面において樹脂を供給することを特徴とし
ている。この請求項5の製造方法において,請求項6に
記載したように,前記樹脂の供給を,前記内部基板の外
縁と内部基板の外縁に沿って配置された基板枠の間にて
行っても良い。
又は4のいずれかの樹脂封止型半導体装置を製造する方
法において,前記半導体素子のバンプ形成面に樹脂を塗
布してから前記半導体素子の上に内部基板を重ねること
を特徴としている。この請求項7の製造方法において,
請求項8に記載したように,前記半導体素子の表面に形
成されたバンプを露出させるように前記樹脂を塗布する
ことが好ましい。
いて,請求項9に記載したように,前記樹脂が硬化した
後,前記半導体素子が接続されていない側の内部基板の
表面に,はんだボールを取り付ても良い。その場合,請
求項10に記載したように,前記はんだボールを,前記
バンプよりも外側まで取り付けることが好ましい。
態を図面を用いて説明する。図1は,本発明の第1の実
施の形態にかかる樹脂封止型半導体装置(以下,「半導
体装置」という)1の内部構造を示す縦断面図である。
部基板10の上面)に,半導体素子11が重ねて配置さ
れている。内部基板10の第1の表面には,所定の形状
に配置された回路(Cuパターン)12が設けられてお
り,半導体素子11の表面(図1では,半導体素子11
の下面)に配置されたバンプ13をこの回路12に電気
的に直接接続したフリップチップ構造になっている。半
導体素子11と内部基板10との間は樹脂15によって
封止されている。また,半導体素子11が接続されてい
ない側の内部基板11の第2の表面(図1では,内部基
板10の下面)には,図示しない配線基板などに電気的
に接続するためのはんだボール16が取り付けられてい
る。このはんだボール16は,スルーホールなどを介し
て内部基板10の第1の表面に形成された回路12に電
気的に接続されている。また,内部基板10は,半導体
素子11よりも小さくなっており,内部基板10の外縁
10’が半導体素子11の外縁11’よりもはみ出ず,
かつ半導体素子11の表面(図1では,半導体素子11
の下面)が内部基板10の外縁10’よりも両外側には
み出るように配置されている。
施の形態にかかる半導体装置1の製造方法を説明する。
この半導体装置1を製造する場合,先ず,バンプ13が
配置された半導体素子11の表面(図2では,半導体素
子11の上面)を上に向けた状態で,半導体素子11の
上に内部基板10を重ねて載置する。この場合,内部基
板10の第1の表面を下に向けて,回路12を半導体素
子11表面のバンプ13に一致させる。また,内部基板
10の外縁10’が半導体素子11の外縁11’よりも
はみ出ず,かつ半導体素子11の表面(図2では,半導
体素子11の上面)が内部基板10の外縁10’よりも
両外側にはみ出るように配置する。
0’よりも外側にはみ出た半導体素子11の表面におい
て,ノズル17から樹脂15を供給する。この場合,ノ
ズル17から溶融した樹脂15を供給すると,樹脂15
は毛細管現象によって内部基板10と半導体素子11の
間にむら無く流れ込むようになる。
00℃前後に加熱することにより,半導体素子11表面
のバンプ13と内部基板10の第1の表面に形成された
回路12を電気的に接続する。更に,内部基板11の第
2の表面(図2では,内部基板10の上面)にはんだボ
ール16を取り付けても良い。
施の形態にかかる半導体装置1の別の製造方法を説明す
る。この半導体装置1を別の方法で製造する場合,先
ず,バンプ13が配置された半導体素子11の表面(図
3では,半導体素子11の上面)を上に向けた状態で,
半導体素子11のバンプ形成面(上面)に樹脂15をノ
ズル17によって塗布する。この場合,半導体素子11
表面のバンプ13を露出させるように樹脂15を塗布す
ることが好ましい。
を重ねて載置する。この場合,内部基板10の第1の表
面を下に向けて,回路12を半導体素子11表面のバン
プ13に一致させる。また,内部基板10の外縁10’
が半導体素子11の外縁11’よりもはみ出ず,かつ半
導体素子11の表面(図3では,半導体素子11の上
面)が内部基板10の外縁10’よりも両外側にはみ出
るように配置する。
00℃前後に加熱することにより,半導体素子11表面
のバンプ13と内部基板10の第1の表面に形成された
回路12を電気的に接続する。更に,図2で説明した場
合と同様に,内部基板11の第2の表面(図3では,内
部基板10の上面)にはんだボール16を取り付けても
良い。
の第1の実施の形態にかかる半導体装置1にあっては,
内部基板10が半導体素子よりも小さくなっているの
で,内部基板10の外縁10’が半導体素子11の外縁
11’よりもはみ出ることが無く,半導体装置1全体の
大きさを小型にすることが可能となる。このため,半導
体素子11のシュリンクに伴って半導体装置1の小型化
が実現できる。また,内部基板10を小さくしたことに
よって,半導体素子11と内部基板10の間の隙間も狭
くなるので,従来心配されていたボイドの発生や半導体
素子11と内部基板10の熱膨張係数の違いによる反り
の発生なども防止できるようになる。
にかかる樹脂封止型半導体装置(以下,「半導体装置」
という)2の内部構造を示す縦断面図である。先に図1
で説明した本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装
置1と同様に,この半導体装置2においても,内部基板
20の第1の表面(図4では,内部基板20の上面)
に,半導体素子21が重ねて配置され,内部基板20の
第1の表面に,所定の形状に配置された回路(Cuパタ
ーン)22が設けられ,半導体素子21の表面(図4で
は,半導体素子21の下面)に配置されたバンプ23を
この回路22に電気的に直接接続したフリップチップ構
造である。半導体素子21と内部基板20との間は樹脂
25によって封止され,半導体素子21が接続されてい
ない側の内部基板21の第2の表面(図4では,内部基
板20の下面)には,図示しない配線基板などに電気的
に接続するためのはんだボール26が取り付けられてい
る。はんだボール26は,スルーホールなどを介して回
路22に電気的に接続されている。また,内部基板20
は,半導体素子21よりも小さく,内部基板20の外縁
20’が半導体素子21の外縁21’よりもはみ出ず,
かつ半導体素子21の表面(図4では,半導体素子21
の下面)が内部基板20の外縁20’よりも両外側には
み出るように配置されている。
導体装置2にあっては,内部基板20の第2の表面に取
り付けられたはんだボール26を,半導体素子21の表
面に配置されたバンプ23よりも外側まで配置すること
により,バンプ23は,最も外側に位置するはんだボー
ル26よりも必ず内側に配置されている。なお,この第
2の実施の形態にかかる半導体装置2は,先に図2,3
で説明した第1の実施の形態の半導体装置1の製造方法
と同様の方法によって製造されるので,重複した説明を
省略する。
半導体装置2にあっては,先に説明した第1の実施の形
態の半導体装置1と同様に,半導体素子21のシュリン
クに伴う半導体装置2の小型化が実現でき,ボイドや反
りの発生なども防止できる。加えて,この第2の実施の
形態にかかる半導体装置2にあっては,バンプ23の位
置がはんだボール26よりも内側にあるので,バンプ2
3が内部基板20の外縁20’よりも外側にはみ出ると
いった心配がない。従って,この第2の実施の形態にか
かる半導体装置2にあっては,例えば図5に示すよう
に,半導体素子11が内部基板20とほぼ同じくらいま
で小さくなっても,半導体素子21表面のバンプ23を
内部基板20の第1の表面に形成された回路22に接続
でき,半導体素子21のシュリンクによらずにフリップ
チップ構造を採用できるようになる。
にかかる樹脂封止型半導体装置(以下,「半導体装置」
という)3の内部構造を示す縦断面図である。先に図1
で説明した本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装
置1や先に図4で説明した本発明の第2の実施の形態に
かかる半導体装置2と同様に,この半導体装置3におい
ても,内部基板30の第1の表面(図6では,内部基板
30の上面)に,半導体素子31が重ねて配置され,内
部基板30の第1の表面に,所定の形状に配置された回
路(Cuパターン)32が設けられ,半導体素子31の
表面(図6では,半導体素子31の下面)に配置された
バンプ33をこの回路32に電気的に直接接続したフリ
ップチップ構造である。半導体素子31と内部基板30
との間は樹脂35によって封止され,半導体素子31が
接続されていない側の内部基板31の第2の表面(図6
では,内部基板30の下面)には,図示しない配線基板
などに電気的に接続するためのはんだボール36が取り
付けられている。はんだボール36は,スルーホールな
どを介して回路32に電気的に接続されている。
実施の形態にかかる半導体装置2と同様に,この半導体
装置3においても,内部基板30の第2の表面に取り付
けられたはんだボール36を,半導体素子31の表面に
配置されたバンプ33よりも外側まで配置することによ
り,バンプ33は,最も外側に位置するはんだボール3
6よりも必ず内側に配置されている。
導体装置3にあっては,内部基板31は,例えば図7に
示す如きテープキャリア40を装置サポーター41にお
いてフレーム42から切断したもので構成され,内部基
板31の周囲には,チップサポーター41によって接続
された基板枠43が内部基板31の外縁に沿って所定の
間隔を開けて配置されている。但し,この基板枠43の
大きさは半導体素子31よりも小さく,基板枠43の外
縁43’が半導体素子31の外縁31’よりも外側には
み出ないように配置されている。なお,図7中の点線3
1”は,テープキャリア40に搭載される半導体素子3
1の外縁31’の位置を示している。
施の形態にかかる半導体装置3の製造方法を説明する。
この半導体装置3を製造する場合,先ず,バンプ33が
配置された半導体素子31の表面(図8では,半導体素
子31の上面)を上に向けた状態で,半導体素子31の
上に内部基板30を重ねて載置する。この場合,図7に
示したまだ切断する前のテープキャリア40の状態で内
部基板30を半導体素子31の上に載せても良い。ま
た,半導体素子31の上に内部基板30を重ねる場合,
内部基板30の第1の表面を下に向けて,回路32を半
導体素子31表面のバンプ33に一致させる。また,内
部基板30の外縁30’に沿って配置された基板枠43
の外縁43’が半導体素子31の外縁31’よりも外側
にはみ出ないように配置する。
43の間からノズル37によって半導体素子31の表面
に樹脂35を供給する。この場合,ノズル37から溶融
した樹脂35を供給すると,樹脂35は毛細管現象によ
って内部基板30と半導体素子31の間や内部基板30
と基板枠43の間にむら無く流れ込むようになる。な
お,図8に示すように,複数本のノズル37を用いるこ
とによって,内部基板30の外縁30’と基板枠43の
間の複数箇所から樹脂35を供給すると,内部基板30
と半導体素子31の間や内部基板30と基板枠43の間
に樹脂35をむら無く早く流し込むことができる。
00℃前後に加熱することにより,半導体素子31表面
のバンプ33と内部基板30の第1の表面に形成された
回路32を電気的に接続する。更に,内部基板31の第
2の表面(図8では,内部基板30の上面)にはんだボ
ール36を取り付けても良い。また,図7に示したまだ
切断する前のテープキャリア40を用いた場合は,更に
テープキャリア40を装置サポーター41においてフレ
ーム42から切断し,内部基板30を切り離す。
の第3の実施の形態にかかる半導体装置3にあっては,
先に説明した第1,2の実施の形態の半導体装置1,2
と同様に,半導体素子31のシュリンクに伴う半導体装
置3の小型化が実現でき,ボイドや反りの発生なども防
止できる。また,先に説明した第2の実施の形態の半導
体装置2と同様に,バンプ33が内部基板30の外縁3
0’よりも外側にはみ出ず,半導体素子31のシュリン
クによらずにフリップチップ構造を採用できる。加え
て,この第3の実施の形態にかかる半導体装置3にあっ
ては,シュリンクで半導体素子31が小さくなっても,
基板枠43の大きさを小さくするだけ内部基板30はそ
のまま使用でき,基板枠43と内部基板30が分けられ
ているため,内部基板30をより小さくでき,高容量化
に伴う半導体素子31及び内部基板30の拡大化による
半導体装置3の全体の反りの発生を更に低減できるよう
になる。また,内部基板30の外縁30’と基板枠43
の間から樹脂35を供給することにより,半導体素子3
1及び内部基板30の拡大化による樹脂35の充填不足
が解消でき,ボイドの発生をより確実に防止できる。
部基板30を重ねた状態で樹脂35を供給する製造方法
を説明したが,先に図3で説明した製造方法のように,
半導体素子31の表面に樹脂35を塗布した後,半導体
素子31の上に内部基板30を重ねるようにしても良
い。
樹脂封止型半導体装置を製造するに当たり,内部基板を
半導体素子よりも小さくすることによって,半導体装置
全体の大きさを小型にすることができ,ボイドの発生や
半導体素子と内部基板の熱膨張係数の違いによる反りの
発生も防止できる。また,内部基板に設けられるはんだ
ボールを半導体素子表面のバンプよりも外側まで配置す
ることにより,バンプが内部基板の外縁よりも外側には
み出ず,半導体素子のシュリンクによらずにフリップチ
ップ構造を採用できるようになる。また,内部基板の外
縁に沿って半導体素子の外縁よりもはみ出ないように基
板枠を配置することによって,シュリンクで半導体素子
が小さくなっても,基板枠の大きさを小さくするだけ内
部基板はそのまま使用でき,基板枠と内部基板が分けら
れているため,内部基板をより小さくでき,半導体装置
の全体の反りの発生を更に低減できるようになる。ま
た,内部基板の外縁と基板枠の間から樹脂を供給するこ
とにより,樹脂の充填不足が解消でき,ボイドの発生を
より確実に防止できる。
半導体装置の内部構造を示す縦断面図である。
を製造する方法の説明図である。
を製造する別の方法の説明図である。
半導体装置の内部構造を示す縦断面図である。
さくなった本発明の第2の実施の形態にかかる樹脂封止
型半導体装置の内部構造を示す縦断面図である。
半導体装置の内部構造を示す縦断面図である。
を製造する方法の説明図である。
装置の縦断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体素子と内部基板を重ねて,半導体
素子と内部基板との間を樹脂で封止し,半導体素子の表
面に配置されたバンプを内部基板の回路形成面に電気的
に接続してなるフリップチップ方式の樹脂封止型半導体
装置において,前記内部基板の外縁が前記半導体素子の
外縁よりもはみ出ず,かつ前記半導体素子の表面の一部
が前記内部基板の外縁よりも外側にはみ出るように配置
したことを特徴とする,樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項2】 前記半導体素子が接続されていない側の
内部基板の表面に,はんだボールが取り付けられている
ことを特徴とする,請求項1の樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項3】 前記はんだボールが,前記バンプよりも
外側まで配置されていることを特徴とする,請求項2の
樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項4】 前記内部基板の外縁に沿って,前記半導
体素子の外縁よりもはみ出ないように配置された基板枠
が設けられていることを特徴とする,請求項1,2又は
3のいずれかの樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項5】 前記請求項1,2,3又は4のいずれか
の樹脂封止型半導体装置を製造する方法において,前記
半導体素子の上に内部基板を重ねた状態で,前記内部基
板の外縁よりも外側にはみ出た前記半導体素子の表面に
おいて樹脂を供給することを特徴とする,樹脂封止型半
導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記樹脂の供給を,前記内部基板の外縁
と内部基板の外縁に沿って配置された基板枠の間にて行
うことを特徴とする,請求項5に記載の樹脂封止型半導
体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記請求項1,2,3又は4のいずれか
の樹脂封止型半導体装置を製造する方法において,前記
半導体素子のバンプ形成面に樹脂を塗布してから前記半
導体素子の上に内部基板を重ねることを特徴とする,樹
脂封止型半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記半導体素子の表面に形成されたバン
プを露出させるように前記樹脂を塗布することを特徴と
する,請求項7に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方
法。 - 【請求項9】 前記樹脂が硬化した後,前記半導体素子
が接続されていない側の内部基板の表面に,はんだボー
ルを取り付ることを特徴とする,請求項5,6,7又は
8のいずれかの樹脂封止型半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記はんだボールを,前記バンプより
も外側まで取り付けることを特徴とする,請求項11の
樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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