JPWO2007058134A1 - 半導体パッケージ、電子部品、及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

半導体パッケージが実装された基板を曲面化しても、電気的接続部へのストレスを緩和して接続不良をなくし、接続信頼性を向上させる。半導体チップ10は、第2面10bに電極11を有する。支持ブロック20は、半導体チップ10の第1面10aの周縁部に2箇所配設されるとともに、曲げや撓むことができる。インターポーザ30は、半導体チップ10に対して支持ブロック20を介して支持ブロック20に跨るように配置されるとともに、可撓性樹脂フィルム中に配線パターンを有し、2つの端部が半導体チップ10の第2面10b側に折り返され、かつ、配線パターンが半導体チップ10の電極11と電気的に接続される。

Description

本発明は、半導体部品を搭載した半導体パッケージ、電子部品、及び電子機器に関し、特に、外観が曲面化された電子機器に適した半導体パッケージ、電子部品、及び電子機器に関する。
近年の電子機器は、軽薄短小の流れと共に、外観に曲面を多用したデザイン重視の製品が市場に出始めている。また、コンセプトモデルとしても様々な電子機器で曲面デザインの製品が発表されている。
曲面を有した外観で軽薄短小なモデルを実現するためには、従来において実装が不可能であった曲面部にも内蔵部品を搭載することが望まれており、実装基板を曲面化してスペースを確保できることが好ましい。
ここで、半導体装置を搭載した半導体パッケージの従来例について説明する。
図21は、従来例1に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。従来例1は、特許文献1に示されている従来の一般的なボールグリッドアレイ型電子部品(以下、BGA型電子部品)である。図21に示すとおり、従来のBGA型電子部品100は、平面上のベース基板101と、このベース基板101の一方の面上に形成されモールドからなる収容部102と、この収容部102内に配置された半導体素子であるICチップ103と、ベース基板101の他方の面に設けられICチップ103の各端子にワイヤ等で接続された半径rのはんだボール104を備えている。BGA型電子部品100と実装基板(図示せず)との接続は、実装基板上にBGA型電子部品100を載置し、その後リフロー炉に通して加熱し、はんだボール104を溶融してBGA型電子部品100と実装基板を接続している。
図22は、従来例2に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。従来例2は、特許文献2に記載された従来のチップサイズパッケージと同様なものである。図22に示す半導体パッケージ200は、配線パターン202aの両面に絶縁フィルム202bが積層されたインターポーザ202の電極パッド202cと、半導体チップ201の電極(図示せず)と、を導電体203で接続した後、インターポーザ202と半導体チップ201との間の空所に絶縁樹脂204を注入し、更に、インターポーザ202を半導体チップ201の側面から裏面(電極パッドが配設された面の反対側の面)まで折り曲げて、半導体チップ201の裏面でチップが露出した領域に絶縁樹脂204を塗布することにより、インターポーザ202を半導体チップ201に接着させている。インターポーザ202の電極パッド202d上には、はんだバンプ205が形成されている。この半導体チップ201では、インターポーザ202と半導体チップ201とを、接着剤の役割を果たす絶縁樹脂204で接着している。
特開平9−167811号公報 特開平8−335663号公報
しかしながら、従来の半導体パッケージの構造では半導体パッケージを実装した基板を曲面化した場合に様々な問題が発生すると考えられる。例えば、従来例1および従来例2の半導体パッケージ構造では、基板を曲面化すると以下のような問題を生ずる。
従来例1に関しての問題点は、ベース基板101とICチップ103および収容部102が完全に固着されてしまっているため、実装基板を曲面化する際にベース基板101やICチップ103が曲げに追従しきれない。そのため、実装基板を曲面化すると、はんだボール104との接合面やICチップ103にクラックによる接続不良が生じる。
従来例2に関しての問題点は、インターポーザ202が絶縁樹脂204により半導体チップ201に接着されているため、従来例1と同様に、実装基板を曲面化するとインターポーザ202や半導体チップ201が曲げに追従しきれない。そのため、はんだボール205と電極パッド202dとの接合面や半導体チップ201にクラックによる接続不良が生じる。
本発明の主な課題は、半導体パッケージが実装された基板を曲面化しても、電気的接続部へのストレスを緩和して接続不良をなくし、接続信頼性を向上させることである。
本発明の第1の視点においては、半導体パッケージにおいて、一方の面に電極を有する半導体部品と、前記半導体部品の他方の面の周縁部に少なくとも2箇所配設されるとともに、曲げや撓むことが可能な支持ブロックと、前記半導体部品に対して前記支持ブロックを介して前記支持ブロック間に架設されるとともに、可撓性樹脂フィルム中に配線パターンを有し、かつ、前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続されるインターポーザと、を備えることを特徴とする。
本発明の第2の視点においては、半導体パッケージにおいて、一方の面に電極を有する半導体部品と、可撓性樹脂フィルム中に配線パターンを有するとともに、少なくとも1つの端部が前記半導体部品側に折り返され、かつ、前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続されるインターポーザと、前記インターポーザの折り返し部分の近傍にて前記インターポーザの間に配設されるとともに、曲げや撓むことが可能な支持ブロックと、を備えることを特徴とする。
本発明(請求項1−24)によれば、半導体パッケージが搭載されている基板を曲面化する際、インターポーザは可撓性であり支持ブロックに支持されているので、インターポーザの曲面化が可能であり、曲面化に伴うストレスは、支持ブロックが曲げ、および撓みに追従することにより吸収できるため、半導体部品にストレスを与えることがない。また、半導体パッケージが曲面化されても、半導体部品と基板の接続部分へのストレスを緩和して接続不良がなく、信頼性を高めることができる。
本発明の実施形態1に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した(A)平面図、(B)X−X´間の拡大断面図、(C)Y−Y´間の断面図である。 本発明の実施形態1に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した図1のY−Y´間の断面図の変形例である。 本発明の実施形態1に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。 本発明の実施形態1に係る半導体パッケージを凸状に曲面化した状態の例を模式的に示した側面図である。 本発明の実施形態1に係る半導体パッケージを凹状に曲面化した状態の例を模式的に示した側面図である。 本発明の実施形態1に係る半導体パッケージを予め凹状に曲げられている基板に対して接続する場合の一工程を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態2に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。 本発明の実施形態4に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態4に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。 本発明の実施形態4に係る半導体パッケージを凸状に曲面化した状態の例を模式的に示した側面図である。 本発明の実施形態4に係る半導体パッケージを凹状に曲面化した状態の例を模式的に示した側面図である。 本発明の実施形態4に係る半導体パッケージを予め凹状に曲げられている基板に対して接続する場合の一工程を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態5に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態5に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。 本発明の実施形態6に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態7に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。 本発明の実施形態7に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。 本発明の実施形態8に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した(A)平面図、(B)X−X´間の拡大断面図、(C)Y−Y´間の断面図である。 本発明の実施形態9に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した(A)平面図、(B)X−X´間の拡大断面図、(C)Y−Y´間の断面図である。 本発明の実施形態10に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した(A)平面図、(B)X−X´間の拡大断面図、(C)Y−Y´間の断面図である。 従来例1に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。 従来例2に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
符号の説明
1 半導体パッケージ
10 半導体チップ
10a 第1面
10b 第2面
11 電極
20、20a、20b 支持ブロック
30 インターポーザ
40 はんだボール
50 基板
60、62 スペーサ
61、64 曲面スペーサ
63 スペーサ
63a 第1面
63b 第2面
70 接着剤
100 BGA型電子部品
101 ベース基板
102 収容部
103 ICチップ
104 はんだボール
200 半導体パッケージ
201 半導体チップ
202 インターポーザ
202a 配線パターン
202b 絶縁フィルム
202c 電極パッド
202d 電極パッド
203 導電体
204 絶縁樹脂
205 はんだバンプ
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した(A)平面図、(B)X−X´間の拡大断面図、(C)Y−Y´間の断面図である。図2は、本発明の実施形態1に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した図1のY−Y´間の断面図の変形例である。
実施形態1に係る半導体パッケージ1は、半導体チップ10と、支持ブロック20と、インターポーザ30と、はんだボール40と、を有する。
半導体チップ10は、第2面10bの周縁部に電極11が配設されている。半導体チップ10は、図1(B)では、第2面10bにおいて対向する1対の2辺の近傍に電極11が配設されている。半導体チップ10には、例えば、ICチップを用いることができる。
支持ブロック20は、半導体チップ10の第1面10aの周縁部に、半導体チップ10の第2面10bに配された電極11の配列方向と平行となるように接着されている。支持ブロック20は、少なくとも2箇所に配され、例えば、図1(C)では対向する辺の近傍に2箇所配され、図2では1辺につき2つに分割して計4箇所配されている。支持ブロック20の間には、半導体チップ10とインターポーザ30の間に空間を有する。支持ブロック20のサイズについて、図1(B)の左右方向を幅、奥行き方向を長さ、上下方向を厚みすると、幅は内側に弾性変形をしやすくするために半導体チップ10の辺の長さの1/4以下が望ましく、長さははんだボール40にかかる応力を均等に緩和するために図1(B)の奥行き方向でインターポーザ30上のはんだボール40が搭載されている範囲と同等の長さが望ましく、厚みは基板50の曲率に応じて可変させるがインターポーザ30が曲面化した際に半導体チップ10の第1面10aに接触しないような高さにする。支持ブロック20には、基板50の曲面化による曲げおよび撓みに追従することが可能な弾性材料が用いられ、例えば、硬度60度以下のゴム状材料を用いることが望ましく、硬度のシリコンゴムやニトリルゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。
インターポーザ30は、2層の可撓性樹脂フィルム(図示せず)の間に配線パターン()が配された3層構造からなる。インターポーザ30は、半導体チップ10の外周を覆うように配される。インターポーザ30は、半導体チップ10の第1面10a側にて支持ブロック20を介して支持ブロック20間に架設され、半導体チップ10の第1面10a側から支持ブロック20の外側で半導体チップ10の第2面10b上に折り返されている。インターポーザ30の配線パターン(図示せず)は、半導体チップ10の第2面10b側にて対応する電極11と電気的に接続されており、基板50側の面にて基板50の電極(図示せず)と電気的に接続するためのはんだボール40が配されている。インターポーザ30のサイズについて、図1(A)の上下方向を長さ、左右方向を幅とすると、長さは曲面化の際に支持ブロック20にできるだけ均等に応力がかかるようにするために支持ブロック20と同等の長さが望ましく、インターポーザ30の折り返し幅は必要な電極11の面積と長さより求められる。インターポーザ30は、曲面化する際の張力に耐えうる電極11との接続力が必要であるため、左右均等が望ましく、必要に応じて半導体チップ10の第2面10bの全面を覆い尽くす半導体チップ10の幅の1/2まで長くしてもよい。
なお、基板50は、各はんだボール40と対応する位置に電極(図示せず)を有する配線基板である。
次に、実施形態1に係る半導体パッケージの製造方法について図面を用いて説明する。図3は、本発明の実施形態1に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。
まず、半導体チップ10の第1面10aが上方になるようにし、半導体チップ10の第1面10aの周縁部の所定の位置に支持ブロック20を接着固定する(図3(A)参照)。次に、支持ブロック20と同じ厚みで十分な剛性のあるスペーサ60を支持ブロック20間に配置する(図3(B)参照)。
次に、インターポーザ30を支持ブロック20上の所定の位置にて位置あわせを行い、インターポーザ30と支持ブロック20と接着固定し(図3(C)参照)、その後、半導体チップ10の第2面10bが上方になるように配置し、インターポーザ30の両端部分を半導体チップ10の第2面10b側に折り返し、半導体チップ10の電極11とインターポーザ30の内周側の電極パッド(図示せず)を所定の位置に位置決めし、熱圧着法で接続する(図3(D)参照)。ここで、熱圧着の際に半導体チップ10にかかる圧力はスペーサ60で受けることになる。その後、インターポーザ30の外周側の電極(図示せず)にはんだボール40を搭載した後、スペーサ60を取り外す(図3(E)参照)。このようにしてできた半導体パッケージ1は、図1(B)のように基板50上に搭載されることになる。
次に、実施形態1に係る半導体パッケージを搭載した基板を曲面化する場合について図面を用いて説明する。図4は、本発明の実施形態1に係る半導体パッケージを凸状に曲面化した状態の例を模式的に示した側面図である。図5は、本発明の実施形態1に係る半導体パッケージを凹状に曲面化した状態の例を模式的に示した側面図である。
基板50を支持ブロック20の図1(B)の左右方向中心を頂点として平行に2次元的に凸状に曲げていくと、はんだボール40を介しインターポーザ30が押し上げられていく(図4参照)。このように、支持ブロック20が基板50の曲面化による曲げ、および撓みに追従することが可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなる。
また、基板50を支持ブロック20の図1(B)の左右方向中心を頂点として平行に2次元的に凹状に曲げていくと、はんだボール40を介しインターポーザ30が押し下げられる(図5参照)。このように、支持ブロック20が、基板50の曲面化による曲げ、および撓みに追従することが可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなる。
ここで、図2に示すように、支持ブロック20を片側2ヶ所以上に用い、相互に隙間を設けておくと、支持ブロック20はより曲面化による曲げ、および撓みに追従し易くなり、はんだボール40への応力が軽減されるという効果がある。
次に、実施形態1に係る半導体パッケージを予め凹凸状に曲げられている基板に対して接続する場合について図面を用いて説明する。図6は、本発明の実施形態1に係る半導体パッケージを予め凹状に曲げられている基板に対して接続する場合の一工程を模式的に示した断面図である。
凸状に曲面化されている基板に対しては、半導体パッケージを加圧しながら搭載することにより、図5のように半導体パッケージを搭載した基板を曲面化する場合と同様に、支持ブロック20が曲げ、および撓みに追従することが可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなる。
凹状に曲面化されている基板50に対しては、図6に示すように、予め曲面化されている基板50の曲率に合わせた曲面スペーサ61を準備しておき、この曲面スペーサ61を支持ブロック20間に挿入することで支持ブロック20を弾性変形させ、インターポーザ30を基板50の曲率に合わせ込むようにした後に接続することにより、半導体パッケージを搭載した基板を曲面化する場合と同様にインターポーザ30へかかる応力を吸収し曲げることが可能である。なお、この場合、半導体パッケージを基板50に接続した後、曲面スペーサ61は抜き去ることになる。
実施形態1によれば、半導体パッケージ1が搭載された基板50を曲面化する際、あるいは、予め曲面化された基板50に半導体パッケージ1を搭載する際、インターポーザ30は支持ブロック20間で基板の曲面化による曲げおよび撓みを吸収して曲面化時の変形を可能にすることができる。
(実施形態2)
本発明の実施形態2に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図7は、本発明の実施形態2に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。
実施形態2に係る半導体パッケージは、実施形態1と同様の構成であるが、支持ブロック20が半導体チップ10及びインターポーザ30のいずれとも接着固定されていない。実施形態2に係る半導体パッケージは、以下に示す製造方法により製造される。
まず、半導体チップ10の第1面10aに支持ブロック20と同じ厚みで半導体チップと同じ大きさの十分な剛性のあるスペーサ62を配置する(図7(A)参照)。次に、インターポーザ30をスペーサ62上の所定の位置にて位置あわせを行い、インターポーザ30の両端部分を半導体チップ10の第2面10b側に折り返し、半導体チップ10の電極11とインターポーザ30の内周側の電極パッド(図示せず)を所定の位置に位置決めし、熱圧着法で接続する(図7(B)参照)。なお、熱圧着の際に半導体チップ10にかかる圧力はスペーサ62で受けることになる。
次に、スペーサ62を取り外し、実施形態1と同様のスペーサ60を半導体チップ10とインターポーザ30の間に配置した後、支持ブロック20を半導体チップ10とインターポーザ30の間に配置する(図7(C)参照)。この際、支持ブロック20は接着固定をしない。その後、スペーサ60を設置したままではんだボール40を搭載後、スペーサ60を取り外す(図7(D)参照)。このようにしてできた半導体パッケージは、基板上に搭載されることになる。
なお、支持ブロック20の幅と長さ、および材質と、インターポーザ30の幅と長さは実施形態1を適用できる。また、支持ブロック20の厚みは、半導体チップ10とインターポーザ30の本来の隙間に対して5%程度厚くしておけば、半導体チップ10とインターポーザ30間に挟まれ、圧縮されるため脱落することはない。
実施形態2によれば、半導体パッケージの曲面化は実施形態1と同様に可能であるが、支持ブロック20の接着行程を除くことができるというメリットがある。
(実施形態3)
本発明の実施形態3に係る半導体パッケージについて説明する。
実施形態3に係る半導体パッケージは、実施形態1、2と同様の構成であるが、支持ブロックの材質をはんだボールが溶融する温度以下で軟化する熱可塑性の樹脂で形成したものである。実施形態3に係る半導体パッケージの製造方法は実施形態1、2と同様である。なお、図4や図5のように基板50を支持ブロック20の長手方向と平行に中心から2次元的に凹凸状に曲げていく際に、基板50の内部応力を緩和するために、はんだボール40の溶融以下の環境下で実施することが好ましいが、この環境下の温度で曲面化を実施すると、支持ブロック20が軟化することにより内側に曲がり、インターポーザ30にかかる応力を吸収する。曲面化後、常温に戻すと支持ブロック20は内側に曲げられたままの状態で再び硬化するので、曲面化後も支持ブロック20の復元力がインターポーザ30にかかることはないというメリットがある。
(実施形態4)
本発明の実施形態4に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図8は、本発明の実施形態4に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
実施形態4に係る半導体パッケージ1は、半導体チップ10の外周を覆わずに、インターポーザ30上に半導体チップ10が搭載され、インターポーザ30の折り返し部分の内側には支持ブロック20のみが配されている点が、実施形態1〜3と異なる。
半導体チップ10は、第2面10bに配された電極11が基板50側に配されている。支持ブロック20は、半導体チップ10と当接せず、少なくとも上下の面がインターポーザ30と当接している。インターポーザ30は、基板50側に電気的接続を取るためのはんだボール40が配されている。インターポーザ30の配線パターン(図示せず)は、折り返された両端の上に搭載された半導体チップ10の電極11と電気的に接続されている。支持ブロック20近傍であって半導体チップ10とインターポーザ30の間には、空間を有する。その他の構成は、実施形態1〜3と同様である。
次に、実施形態4に係る半導体パッケージの製造方法について図面を用いて説明する。図9は、本発明の実施形態4に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。
まず、インターポーザ30のはんだボール40搭載面と反対側の面(上面)にスペーサ63を設置する(図9(A)参照)。ここで、スペーサ63は段差が設けられており、スペーサ63のインターポーザ30設置面から第1面63aまでの高さは支持ブロック20の高さと同一であり、スペーサ63のインターポーザ30設置面から第2面63bまでの高さはインターポーザ30のはんだボール40搭載面の反対側の面から半導体チップ10の第2面10bまでの距離と同一である。また、スペーサ63の段差上段の幅は、インターポーザ30の折り返された先端を付き当てると、インターポーザ30上の電極パッド(図示せず)と半導体チップ10の電極11の付き当て面に垂直な方向のピッチが一致するような幅になっている。なお、スペーサ63の設置はインターポーザ30の設置面にシルク印刷等で位置決めラインを設けておき目印とする。
次に、インターポーザ30上であってスペーサ63の両端部分に支持ブロック20を設置する(図9(B)参照)。この際、スペーサ63の端面に支持ブロック20を軽く当接するように行う。この際、支持ブロック20とインターポーザ30は接着固定されていることが望ましい。
次に、支持ブロック20を挟み込むようにインターポーザ30の両端を支持ブロック20の外側で2度折り返し、折り返されたインターポーザ30の先端部をスペーサ63の段差面に当接させて位置決めする(図9(C)参照)。なお、インターポーザ30の折り返し部分の幅が半導体チップ10の横幅の1/2になる場合は、スペーサ63は段差を設ける必要がなく、インターポーザ30の折り返された先端同士を着き当てることにより位置決めが可能である。
次に、半導体チップ10の電極11をインターポーザ30側に向けた状態で、半導体チップ10をインターポーザ30の所定の位置に位置合わせした後、熱圧着法で接続する(図9(D)参照)。熱圧着の際の半導体チップ10にかかる圧力はスペーサ63で受ける。その後、インターポーザ30の外周側の電極(図示せず)にはんだボール40を搭載した後、スペーサ63を取り外す(図9(E)参照)。このようにしてできた半導体パッケージは、図8のように基板50上に搭載されることになる。
次に、実施形態4に係る半導体パッケージを搭載した基板を曲面化する場合について図面を用いて説明する。図10は、本発明の実施形態4に係る半導体パッケージを凸状に曲面化した状態の例を模式的に示した側面図である。図11は、本発明の実施形態4に係る半導体パッケージを凹状に曲面化した状態の例を模式的に示した側面図である。
基板50を支持ブロック20の図8の左右方向中心を頂点とし平行に2次元的に凸状に曲げていくと、はんだボール40を介しインターポーザ30が押し上げられていくが、図10に示すように、支持ブロック20が、基板50の曲面化による曲げ、および撓みに追従することが可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなる。
また、基板50を支持ブロック20の図8の左右方向中心を頂点とし平行に2次元的に凹状に曲げていくと、はんだボール40を介しインターポーザ30が押し下げられていくが、図11に示すように、支持ブロック20が、基板50の曲面化による曲げ、および撓みに追従する事が可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなる。
次に、実施形態4に係る半導体パッケージを予め凹凸状に曲げられている基板に対して接続する場合について図面を用いて説明する。図12は、本発明の実施形態4に係る半導体パッケージを予め凹状に曲げられている基板に対して接続する場合の一工程を模式的に示した断面図である。
凸状に曲面化されている基板に対しては、半導体パッケージを加圧しながら搭載することにより、図10のように半導体パッケージを搭載した基板を曲面化する場合と同様に、支持ブロック20が、基板50の曲面化による曲げ、および撓みに追従することが可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなる。
凹状に曲面化されている接続基板に対しては、図12に示すように、予め曲面化されている基板50の曲率に合わせた曲面スペーサ64を準備しておき、曲面スペーサ64を支持ブロック20間に挿入することで支持ブロック20を弾性変形させ、インターポーザ30を基板50の曲率に合わせ込むようにした後に接続することにより、半導体パッケージを搭載した基板を曲面化する場合と同様に支持ブロック20が、基板50の曲面化による曲げ、および撓みに追従することが可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなる。なお、この場合、半導体パッケージを基板50に接続した後、曲面スペーサ64は抜き去ることになる。
実施形態4によれば、基板50側に面した方向である第2面10b側に電極11がある半導体チップ10でも曲面化をすることが可能である。
(実施形態5)
本発明の実施形態5に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図13は、本発明の実施形態5に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
実施形態5に係る半導体パッケージは、電極11が第2面10bの対向する辺の両方ではなく片側の縁部のみに配設された半導体チップ10を用いた点が、実施形態1〜4と異なる。半導体チップ10は、第2面10bに一辺の縁部にのみ電極11が設けられている。インターポーザ30は、半導体チップ10の第2面10b上に折り返さた一方の端部近傍で半導体チップ10の電極11と電気的に接続され、他方の端部近傍で半導体チップ10の第2面10b上で接着剤70により接着固定されている。その他の構成は実施形態1と同様である。
次に、実施形態5に係る半導体パッケージの製造方法について図面を用いて説明する。図14は、本発明の実施形態5に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。
まず、インターポーザ30にはんだボール40を搭載した後、半導体チップ10の第2面10bに設けられている電極11とインターポーザ30の電極(図示せず)を熱圧着工法により接続する(図14(A)参照)。次に、半導体チップ10の第1面10aの所定の位置に支持ブロック20を設置する(図14(B)参照)。なお、支持ブロック20は半導体チップ10の第1面10aに接着固定されていることが望ましいが、接着固定されていなくてもよい。
次に、インターポーザ30が半導体チップ10上に設置されている支持ブロック20に支持されるように折り返す(図14(C)参照)。その後、インターポーザ30を半導体チップ10の第2面10b側まで折り返し、折り返されたインターポーザ30の端部を半導体チップ10の第2面10b側に接着剤70にて接着固定する(図14(D)参照)。このようにしてできた半導体パッケージ1は、図13のように基板50上に搭載されることになる。
なお、実施形態5に係る半導体パッケージの曲面化方法は実施形態1と同様である。
実施形態5によれば、実施形態1と同様な効果を奏するとともに、スペーサを利用しなくても熱圧着工法により半導体チップ10の電極11とインターポーザ30を電気的に接続できるという製造上のメリットがある。
(実施形態6)
本発明の実施形態6に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図15は、本発明の実施形態6に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
実施形態6に係る半導体パッケージは、インターポーザ30の片側の端部が半導体チップ10の第1面10a側まで折り返されていない点が実施形態5と異なる、その他の構成については実施形態5と同様の構成である。インターポーザ30は、半導体チップ10の電極11と接続される一方の端部と反対側の他方の端部が支持ブロック20に接着固定されている。また、支持ブロック20a、20bは、半導体チップ10の第1面10aとも接着固定されている。また、半導体チップ10の第2面10bに折り返されるインターポーザ30の一方の端部は、図15の奥行き方向を長さ、左右方向を幅とすると、長さは曲面化の際に支持ブロック20a、20bに均等に応力がかかるようにするために支持ブロック20a、20bと同等の長さが望ましく、インターポーザ30の折り返し幅は必要な電極11の面積と前記長さより求められるが、必要に応じて半導体チップ10の幅まで長くしてもよい。
なお、実施形態6では、インターポーザ30の他方の端部が支持ブロック20bに接着固定される接着面積が限られているため、インターポーザ30と支持ブロック20bの接着部分が支持ブロック20bの弾性変形による張力で剥離が懸念されるが、接着力を強固にするか、支持ブロック20bの弾性率を低くすれば、曲率が大きくインターポーザ30の弾性変形による張力が高い場合にも使用することができる。また、実施形態6に係る半導体パッケージの製造方法、および曲面化方法は、実施形態5と同様であるが、インターポーザ30の片側の端部を半導体チップ10の第2面10bまで折り返す必要がないので、インターポーザ30の構成を簡略化できるというメリットがある。
(実施形態7)
本発明の実施形態7に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図16は、本発明の実施形態7に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した断面図である。
実施形態7に係る半導体パッケージは、電極11が第2面10bの対向する辺の両方ではなく片側の縁部のみに配設された半導体チップ10を用いた点が、実施形態4と異なる。半導体チップ10は、第2面10bに一辺の縁部にのみ電極11が設けられている。インターポーザ30は、支持ブロック20aを挟み込んで折り返さた一方の端部近傍で半導体チップ10の電極11と電気的に接続され、他方の端部近傍で半導体チップ10の第2面10b上で接着固定された支持ブロック20bに接着固定されている。
支持ブロック20aは、インターポーザ30の折り曲げられている部分で挟まれて設けられている。支持ブロック20bは、半導体チップ10の第2面10b上で、支持ブロック20aとは対向する辺の近傍位置に接着固定されている。支持ブロック20aおよび支持ブロック20bの厚みは、支持ブロック20aおよび支持ブロック20bに跨って支持されるインターポーザ30が半導体チップ10の第2面10bと平行になるようにする。支持ブロック20aの厚みは、支持ブロック20bの厚みから電極11、およびインターポーザ30の厚みを引いた厚みとする。支持ブロック20bの厚みは、基板50の曲率に応じて可変させるが、インターポーザ30が曲面化した際、インターポーザ30と半導体チップ10の第2面10bが接触しないような高さ、もしくは、折り返された部分のインターポーザ30同士が接触しないような高さとする。
また、支持ブロック20aと支持ブロック20bの材質や幅は、必ずしも同一にする必要はなく、支持ブロック20aの弾性率を支持ブロック20bより低くしたり、支持ブロック20aの幅を支持ブロック20bより狭くすることにより、両支持ブロックの弾性変形量を均等にすることで、はんだボール40にかかる応力をより均一にすることができる。その他の構成は実施形態4と同様である。
次に、実施形態7に係る半導体パッケージの製造方法について図面を用いて説明する。図17は、本発明の実施形態7に係る半導体パッケージの製造方法を模式的に示した工程断面図である。
まず、インターポーザ30に公知の工法によりはんだボール40を搭載後、半導体チップ10の電極11とインターポーザ30の電極(図示せず)とを熱圧着工法により接続する(図17(A)参照)。次に、インターポーザ30の所定の位置に支持ブロック20aを接着固定するとともに、半導体チップ10の第2面10bの所定の位置に支持ブロック20bを接着固定する(図17(B)参照)。次に、支持ブロック20aを挟み込むようにインターポーザ30を支持ブロック20aの外側で2度折り返し、折り返されたインターポーザ30の先端部を支持ブロック20bに接着固定する(図17(C)参照)。このようにしてできた半導体パッケージは、図16のように基板50上に搭載されることになる。
なお、実施形態7に係る半導体パッケージの曲面化方法は、実施形態4と同様であるが、インターポーザ30の片側の端部を半導体チップ10の第2面10bまで折り返す必要がないので、インターポーザ30の構成を簡略化できるというメリットがある。
(実施形態8)
本発明の実施形態8に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図18は、本発明の実施形態8に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した(A)平面図、(B)X−X´間の拡大断面図、(C)Y−Y´間の断面図である。
実施形態8に係る半導体パッケージでは、電極11が第2面10bの対向する辺の両方ではなく片側の縁部のみに配設された半導体チップ10を用い、支持ブロック20が半導体チップ10の第1面10aの任意の3辺の近傍にそれぞれ1個接着固定されている。また、インターポーザ30は、支持ブロック20の外側で半導体チップ10の第2面10bに3辺が折り返され、折り返された1辺の端部近傍で半導体チップ10の電極11と電気的に接続し、残り2辺の端部近傍で半導体チップ10の第2面10b上で接着固定されている。その他の構成は実施形態1と同様である。
支持ブロック20は、実施形態1の材質と同様なもの用いることができる。また、支持ブロック20のサイズは、半導体チップ10の各辺と平行方向を長さ、図18(B)の上下方向を厚み、残りの1辺を幅とすると、長さははんだボール40にかかる応力をできるだけ均等に緩和するために半導体チップ10の長さの1/3以上にするのが好ましく、幅は内側に弾性変形をしやすくするために半導体チップ10の1/4以下にするのが好ましく、厚みは基板50の曲率に応じて可変させるが、インターポーザ30を曲面化する際、半導体チップ10の第1面10aに接触するまでの高さ以下にする。また、支持ブロック20の半導体チップ10の各辺への配置は、半導体チップ10の中心部近傍からインターポーザ30を3次元的に曲面化することを考慮し、3辺にバランス良く配置する。
インターポーザ30について、図18(A)において半導体チップ10の各辺と平行方向を長さ、垂直方向を幅とすると、長さは曲面化の際に支持ブロック20にできるだけ均等に応力がかかるようにするために支持ブロック20と同等以上の長さが好ましく、インターポーザ30の電極11側での折り返し幅は必要な電極11の面積と前記長さより求められる。また、インターポーザ30について、接着剤70部分への折り返し幅は、接着面積と接着力を考慮し、インターポーザ30の曲面化により支持ブロック20が弾性変形する際の張力に耐えうるだけの接着面積が確保できる幅にする。
次に、実施形態8に係る半導体パッケージの製造方法について説明する。
まず、実施形態5と同様に、インターポーザ30にはんだボール40を搭載後、半導体チップ10の電極11とインターポーザ30の電極(図示せず)を熱圧着工法により接続する。次に、支持ブロック20を、図18(C)に示すように、半導体チップ10の第1面10aの3辺近傍にそれぞれ配置して接着固定する。
次に、半導体チップ10上に設置されている支持ブロック20に支持されるようにしてインターポーザ30を折り返す。その後、支持ブロック20を挟み込むようにインターポーザ30の端部を支持ブロック20の外側で2度折り返し、折り返されたインターポーザ30の先端部を半導体チップ10の第2面10bに接着固定する。このようにしてできた半導体パッケージ1は、図18(B)のように基板50上に搭載されることになる。
次に、実施形態8に係る半導体パッケージを中心から3次元的に曲面化する場合について説明する。
基板50を中心から3次元的に球状の凸状に曲げていくと、はんだボール40を介しインターポーザ30が押し上げられていくが、支持ブロック20が半導体チップ10の3辺近傍に設けられているため、基板50の3次元的曲面化による曲げ、および撓みに追従することが可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなり3次元的に曲面化をすることができる。
また、基板50を中心から3次元的に球状の凹状に曲げていくと、はんだボール40を介しインターポーザ30が押し下げられていくが、凸状に曲げていく場合と同様に支持ブロック20が3辺に設けられているため、基板50の3次元的曲面化による曲げ、および撓みに追従することが可能であるため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなり3次元的に曲面化をすることができる。
次に、実施形態8に係る半導体パッケージを予め3次元的に球状の凸状に曲げられている基板に対して接続する場合について説明する。
3次元的に球状の凸状に曲面化されている基板に対しては、半導体パッケージを加圧しながら搭載することにより、前述の半導体パッケージを搭載した基板を曲面化する場合と同様に、支持ブロック20が3辺に設けられているため、基板50の3次元的曲面化による曲げ、および撓みに追従することが可能である。そのため、はんだボール40での応力は軽減され、接続不良などの不具合を発生させることがなくなり、3次元的に曲面化をすることができる。
(実施形態9)
本発明の実施形態9に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図19は、本発明の実施形態9に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した(A)平面図、(B)X−X´間の拡大断面図、(C)Y−Y´間の断面図である。
実施形態9に係る半導体パッケージは、インターポーザ30が半導体チップ10の電極11と接続される部分以外の端部は半導体チップ10の第2面10b側までは折り返されておらず、電極11近傍の辺以外の他の辺に設置されている支持ブロック20と接着固定されている。また、支持ブロック20は、半導体チップ10とも接着固定されている。その他の構成については、実施形態8と同様である。
なお、実施形態9では、インターポーザ30の2辺の端部が支持ブロック20に接着固定されて接着面積が限られているため、インターポーザ30と支持ブロック20の接着部分が支持ブロック20の弾性変形による張力によって剥離することが懸念されるが、接着力を強固にしたり、支持ブロック20の弾性率を低くすれば、曲率が大きくインターポーザ30の弾性変形による張力が高い場合にも使用することができる。
また、実施形態9に係る半導体チップの曲面化方法は実施形態8と同様であるが、インターポーザ30が半導体チップ10の第2面10bまで折り返す必要がないので、インターポーザ30を簡略化できるというメリットがある。
(実施形態10)
本発明の実施形態10に係る半導体パッケージについて図面を用いて説明する。図20は、本発明の実施形態10に係る半導体パッケージの構成を模式的に示した(A)平面図、(B)X−X´間の拡大断面図、(C)Y−Y´間の断面図である。
実施形態10に係る半導体パッケージでは、電極11が第2面10bの対向する辺の両方ではなく片側の縁部のみに配設された半導体チップ10を用い、支持ブロック20が半導体チップ10の第1面10aの4辺の近傍にそれぞれ1個接着固定されている。また、インターポーザ30は、支持ブロック20の外側で半導体チップ10の第2面10bに4辺が折り返され、折り返された1辺の端部近傍で半導体チップ10の電極11と電気的に接続されており、残り3辺の端部近傍で半導体チップ10の第2面10b上で接着固定されている。その他の構成は実施形態1と同様である。
支持ブロック20は、実施形態1の材質と同様なもの用いることができる。また、支持ブロック20のサイズは、半導体チップ10の各辺と平行方向を長さ、図20(B)の上下方向を厚み、残りの1辺を幅とすると、長さははんだボール40にかかる応力をできるだけ均等に緩和するために、インターポーザ30上のはんだボール40が搭載されている範囲と同等の長さが好ましく、幅は内側に弾性変形をしやすくするために半導体チップ10の1/4以下にするのが好ましく、厚みは基板50の曲率に応じて可変させるが、インターポーザ30を曲面化する際、半導体チップ10の第1面10aに接触するまでの高さ以下になるようにする。また、支持ブロック20の半導体チップ10の各辺への配置は、半導体チップ10の中心部近傍からインターポーザ30を3次元的に曲面化することを考慮し、はんだボール40にかかる応力をできるだけ均等にするために、各辺の長さ方向中心と支持ブロック20の長さ方向中心が一致するように配置する。
インターポーザ30は、図20(A)において、半導体チップ10の各辺と平行方向を長さ、垂直方向を幅とすると、長さは曲面化の際に支持ブロック20にできるだけ均等に応力がかかるようにするために支持ブロック20と同等以上の長さが好ましく、インターポーザ30の電極11側での折り返し幅は必要な電極11の面積と前記長さより求められる。また、接着剤70の部分への折り返し幅は、接着面積と接着力を考慮し、インターポーザ30の曲面化により支持ブロック20が弾性変形する際の張力に耐えうるだけの接着面積が確保できる幅にする。
次に、実施形態10に係る半導体パッケージの製造方法について説明する。
まず、実施形態8と同様に、インターポーザ30にはんだボール40を搭載後、半導体チップ10の電極11とインターポーザ30の1辺端部近傍に設けられている電極(図示せず)を熱圧着工法により接続する。次に、支持ブロック20を、図20(C)に示すように半導体チップ10の第1面10aの4辺近傍にそれぞれ配置して接着固定する。
次に、半導体チップ10上に設置されている支持ブロック20に支持されるようにしてインターポーザ30を折り返す。その後、支持ブロック20を挟み込むようにインターポーザ30の端部を支持ブロック20の外側で2度折り返し、折り返されたインターポーザ30の先端部を半導体チップ10の第2面10bに接着固定する。このようにしてできた半導体パッケージ1は、図20(B)のように基板50上に搭載されることになる。
次に、実施形態10に係る半導体パッケージを中心から3次元的に曲面化する場合について説明する。実施形態10に係る半導体パッケージを搭載した基板を中心から球状に曲面化する場合、半導体チップ10の第1面10aの4辺それぞれに支持ブロック20が設けられているため、はんだボール40にかかる応力がより均等になるという効果がある。
なお、実施形態1〜10に示されている支持ブロックの断面形状は、図示したものに限定されるものではなく、台形、反転台形形状、上下面より中間部が太い樽型や、逆に上下面より中間部分が細い場合や、中間部分に切り欠きが設けてあってもよい。特に、中間部分が細い場合や、中間部分に切り欠きがある形状の場合には、より弾性変形がし易くなり曲面形状の追随性が増加するという効果がある。
また、実施形態1〜10に係る半導体パッケージでは、半導体チップを搭載した例を示したが、半導体チップの代わりに、半導体チップに配線層を形成した半導体装置、半導体装置を樹脂封止した半導体パッケージ、半導体装置を基板に搭載した半導体パッケージなどの半導体部品に適用してもよい。
また、実施形態1〜10に係る半導体パッケージでは、半導体パーケージと基板との電気的接続にはんだボールを用いた例を示したが、電気的な接続が可能である導電性部材であればよく、導電ペーストや半導体パッケージか基板の電極部分にクリームはんだを塗布した形態であってもよい。
また、実施形態1〜10に係る半導体パッケージでは、インターポーザを2層の可撓性樹脂フィルムの間に配線パターンを構成する中間層を挟む3層構造からなる例を示したが、層構成は実施形態1〜10に限定されるものではなく、半導体チップ、および半導体パッケージなどの半導体部品の電極および基板を電気的接続可能で曲面化可能な構造体であればよい。
さらに、実施形態1〜10に係る半導体パッケージは、曲面を有する基板などの構造体に搭載され、そのような構造体を有する電子部品を搭載した電子機器に搭載されることになる。

Claims (24)

  1. 一方の面に電極を有する半導体部品と、
    前記半導体部品の他方の面の周縁部に少なくとも2箇所配設されるとともに、曲げや撓むことが可能な支持ブロックと、
    前記半導体部品に対して前記支持ブロックを介して前記支持ブロック間に架設されるとともに、可撓性樹脂フィルム中に配線パターンを有し、かつ、前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続されるインターポーザと、
    を備えることを特徴とする半導体パッケージ。
  2. 前記インターポーザは、少なくとも1つの端部が前記半導体部品の前記一方の面側に折り返されるように構成されることを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
  3. 前記支持ブロック間であって前記半導体部品と前記インターポーザの間に空間を有することを特徴とする請求項1又は2記載の半導体パッケージ。
  4. 前記支持ブロックは、前記半導体部品と接着固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  5. 前記支持ブロックは、前記インターポーザと接着固定されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  6. 前記支持ブロックは、前記半導体部品の前記他方の面のうち対向する1対の2辺の近傍にそれぞれ1個以上で互いに平行になるように配設されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  7. 前記インターポーザは、2つの端部が前記半導体部品の前記一方の面側に折り返されるとともに、前記2つの端部にて前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項6記載の半導体パッケージ。
  8. 前記インターポーザは、2つの端部が前記半導体部品の前記一方の面側に折り返されるとともに、前記2つの端部のうち第1の端部にて前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続され、かつ、前記2つの端部のうち第2の端部が前記半導体部品の前記一方の面に接着固定されていることを特徴とする請求項6記載の半導体パッケージ。
  9. 前記インターポーザは、1つの端部が前記半導体部品の前記一方の面側に折り返されるとともに、前記1つの端部にて前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続され、
    前記支持ブロックは、前記半導体部品および前記インターポーザと接着固定されていることを特徴とする請求項6記載の半導体パッケージ。
  10. 前記支持ブロックは、前記半導体部品の前記他方の面のうち3辺に各々1個以上配設されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  11. 前記インターポーザは、3つの端部が前記半導体部品の前記一方の面側に折り返されるとともに、前記3つの端部のうち第1の端部にて前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続され、かつ、前記2つの端部のうち第2の端部および第3の端部が前記半導体部品の前記一方の面に接着固定されていることを特徴とする請求項10記載の半導体パッケージ。
  12. 前記インターポーザは、1つの端部が前記半導体部品の前記一方の面側に折り返されるとともに、前記1つの端部にて前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続され、
    前記支持ブロックは、前記半導体部品および前記インターポーザと接着固定されていることを特徴とする請求項10記載の半導体パッケージ。
  13. 前記支持ブロックは、前記半導体部品の前記他方の面のうち4辺に各々1個以上配設されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  14. 前記インターポーザは、4つの端部が前記半導体部品の前記一方の面側に折り返されるとともに、前記4つの端部のうち第1の端部にて前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続され、かつ、前記4つの端部のうち第2の端部、第3の端部および第4の端部が前記半導体部品の前記一方の面に接着固定されていることを特徴とする請求項13記載の半導体パッケージ。
  15. 一方の面に電極を有する半導体部品と、
    可撓性樹脂フィルム中に配線パターンを有するとともに、少なくとも1つの端部が前記半導体部品側に折り返され、かつ、前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続されるインターポーザと、
    前記インターポーザの折り返し部分の近傍にて前記インターポーザの間に配設されるとともに、曲げや撓むことが可能な支持ブロックと、
    を備えることを特徴とする半導体パッケージ。
  16. 前記支持ブロック近傍であって前記半導体部品と前記インターポーザの間に空間を有することを特徴とする請求項15記載の半導体パッケージ。
  17. 前記支持ブロックは、前記インターポーザと接着固定されていることを特徴とする請求項15又は16に記載の半導体パッケージ。
  18. 前記インターポーザは、2つの端部が前記半導体部品側に折り返されるとともに、前記2つの端部にて前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続され、
    前記支持ブロックは、前記インターポーザの2つの折り返し部分それぞれの近傍にて前記インターポーザの間に配設されることを特徴とする請求項15乃至17のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  19. 前記半導体パッケージと前記インターポーザの間に配設されるとともに、前記半導体パッケージおよび前記インターポーザと接着固定され、曲げや撓むことが可能な第2の支持ブロックを備え、
    前記インターポーザは、1つの端部が前記半導体部品側に折り返されるとともに、前記1つの端部にて前記配線パターンが前記半導体部品の前記電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項15乃至17のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  20. 前記支持ブロックは、弾性体よりなることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  21. 前記支持ブロックは、加熱により軟化する熱可塑性樹脂よりなることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  22. 前記半導体部品は、半導体チップ、半導体チップに配線層を形成した半導体装置、半導体装置を樹脂封止した半導体パッケージ、又は、半導体装置を基板に搭載した半導体パッケージであることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一に記載の半導体パッケージ。
  23. 請求項1乃至22のいずれか一に記載の半導体パッケージを搭載するとともに、曲面を有する構造体を備えることを特徴とする電子部品。
  24. 請求項23記載の電子部品を搭載したことを特徴とする電子機器。
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