JPWO2014128795A1 - 電子部品パッケージ - Google Patents

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Abstract

電子部品パッケージの小型化、高性能化を可能にしつつも信頼性を低下させない電子部品パッケージを提供する。電子部品パッケージは、主基板と、主基板の主面上に設けられた第1の電子部品と、主基板の主面と対向するように配置された枠体と、主基板の主面上において、枠体の第1の辺に沿って配置された第1の接続端子と第2の接続端子とを備え、第2の接続端子は、枠体の第1の辺における、第1の電子部品の辺の中点近傍に対向する位置に配置され、第2の接続端子は第1の接続端子よりも面積が大きい。

Description

本開示は、枠体を基板に実装した電子部品パッケージに関するものである。
従来、基板に電子部品を搭載したパッケージの一例として、電子部品と、外部端子を有する枠体とを基板に搭載した電子部品パッケージがある(例えば特許文献1参照)。
特開平7−050357号公報
しかしながら、従来構造では、主基板と枠体との間の接続部、特に主基板に搭載された半導体チップの辺に対向する箇所の応力が高くなるという問題が発生する。近年、電子部品パッケージが小型化する一方、高性能化が進み、搭載される電子部品が大型化したり、外部端子の数が増加したりするにつれて、この問題は顕著になり、電子部品パッケージの信頼性が低下してしまうおそれがある。
本開示は、上記課題に鑑みて、電子部品パッケージの小型化、高性能化を可能にしつつも信頼性を低下させない電子部品パッケージを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明によって次のような解決手段を講じた。すなわち、本開示の電子部品パッケージは、主基板と、主基板の主面上に設けられた第1の電子部品と、主基板の主面と対向するように配置された枠体と、主基板の主面上において、枠体の第1の辺に沿って配置された第1の接続端子と第2の接続端子とを備え、第2の接続端子は、枠体の第1の辺における、第1の電子部品の辺の中点近傍に対向する位置に配置され、第2の接続端子は第1の接続端子よりも面積が大きいことを特徴とする。
また、第2の接続端子は、第1の辺と平行方向の辺が第1の接続端子よりも長いことを特徴とする。
また、第2の接続端子は、第1の辺と垂直方向の辺が第1の接続端子よりも長いことを特徴とする。
また、第1の辺の一部における、主基板の主面と枠体との間には、樹脂が充填されていることを特徴とする。
また、第1の電子部品は、主基板の主面と枠体との間に充填された樹脂と同一の樹脂を介して主基板の主面上に配置されていることを特徴とする。
また、電子部品パッケージは、主基板の主面上には第2の電子部品が設けられ、第1の電子部品は第2の電子部品よりも面積が大きいことを特徴とする。
また、第1の電子部品は、半導体チップであることを特徴とする。
また、第2の接続端子に対向する位置における枠体の底面の辺の幅は、他の位置における枠体の底面の辺の幅よりも広いことを特徴とする。
また、第2の接続端子は、ダミー端子であることを特徴とする。
また、第2の接続端子は、グラウンド部に接続されていることを特徴とする。
また、枠体の底面上には第1の外部端子及び第2の外部端子が配置され、第2の外部端子は第2の接続端子と電気的に接続され、第2の外部端子は第1の外部端子よりも面積が大きいことを特徴とする。
また、電子部品パッケージは、枠体の主面上には第3の外部端子及び第4の外部端子が配置され、第4の外部端子は第3の外部端子よりも面積が大きいことを特徴とする。
また、第4の外部端子は、第2の外部端子と対向する位置に設けられていることを特徴とする。
また、第4の外部端子は、枠体の主面上において、当該主面上の辺のうち第1の辺と対向する辺の角部に設けられていることを特徴とする。
また、枠体の第1の辺は、枠体の各辺のうち第1の電子部品との距離が最も短い辺であることを特徴とする。
本開示によると、電子部品パッケージの小型化、高性能化を可能にしつつも信頼性を低下させない電子部品パッケージを提供することができる。
図1Aは、第1の実施形態に係る電子部品パッケージの平面図である。 図1Bは、図1AにおけるX−X間の断面図である。 図1Cは、図1AにおけるY−Y間の断面図である。 図2Aは、図1Aの電子部品パッケージの主基板の平面図である。 図2Bは、図1A〜図1Cの電子部品パッケージの枠体の平面図である。 図3は、図1A〜図1Cの電子部品パッケージを2次実装した場合の断面を示す模式図である。 図4Aは、図1A〜図1Cの電子部品パッケージの製造工程の一例を示す図である。 図4Bは、図1A〜図1Cの電子部品パッケージの製造工程の一例を示す図である。 図4Cは、図1A〜図1Cの電子部品パッケージの製造工程の一例を示す図である。 図5Aは、図1A〜図1Cの電子部品パッケージと比較するために、シミュレーションに用いた電子部品パッケージの平面図である。 図5Bは、図1A〜図1Cの電子部品パッケージと比較するために、シミュレーションに用いた電子部品パッケージから枠体を省略した平面図である。 図5Cは、図1A〜図1Cの電子部品パッケージと比較するために、シミュレーションに用いた電子部品パッケージの断面図である。 図6Aは、図5Cに示す主基板1の接合金属7にかかる応力のシミュレーション結果を説明するための図である。 図6Bは、図5Cに示す枠体5の接合金属10にかかる応力のシミュレーション結果を説明するための図である。 図7は、シミュレーション結果の詳細を示す図である。 図8Aは、変形例1に係る電子部品パッケージの平面図である。 図8Bは、図8AにおけるY−Y間の断面図である。 図9Aは、図8Aおよび図8Bの電子部品パッケージと比較するために、シミュレーションに用いた電子部品パッケージの平面図である。 図9Bは、図9Aから枠体5を省略した電子部品パッケージの平面図である。 図10は、図9Aおよび図9Bの電子部品パッケージを用いたシミュレーション結果の詳細を示す図である。 図11Aは、変形例2に係る電子部品パッケージの平面図である。 図11Bは、図11AにおけるX−X間の断面図である。 図11Cは、図11AにおけるY−Y間の断面図である。 図12Aは、図11A〜図11Cの電子部品パッケージと比較するために、シミュレーションに用いた電子部品パッケージの平面図である。 図12Bは、図12Aから枠体5を省略した平面図である。 図13は、図12Bの電子部品パッケージを用いたシミュレーション結果の詳細を示す図である。 図14Aは、変形例3に係る電子部品パッケージの平面図である。 図14Bは、図14AにおけるX−X間の断面図である。 図14Cは、図14AにおけるY−Y間の断面図である。 図15Aは、図14A〜図14Cの電子部品パッケージと比較するために、シミュレーションに用いた電子部品パッケージの平面図である。 図15Bは、図15Aから枠体5を省略した平面図である。 図16は、図15Aおよび図15Bの電子部品パッケージを用いたシミュレーション結果の詳細を示す図である。 図17Aは、変形例4に係る電子部品パッケージの平面図である。 図17Bは、図17AにおけるX−X間の断面図である。 図17Cは、図17AにおけるY−Y間の断面図である。 図18は、第2の実施形態に係る電子部品パッケージの断面を示す模式図である。 図19は、第3の実施形態に係る電子部品パッケージの断面を示す模式図である。 図20は、第4の実施形態に係る電子部品パッケージの断面を示す模式図である。 図21Aは、第1の実施形態に係る電子部品パッケージの平面図である。 図21Bは、第1の実施形態に係る電子部品パッケージの平面図である。 図21Cは、変形例に係る電子部品パッケージの平面図である。 図21Dは、変形例に係る電子部品パッケージの平面図である。 図22は、変形例に係る電子部品パッケージの断面を示す模式図である。 図23Aは、変形例に係る電子部品パッケージの平面を示す模式図である。 図23Bは、変形例に係る電子部品パッケージの平面を示す模式図である。 図23Cは、変形例に係る電子部品パッケージの平面を示す模式図である。
以下、各実施形態において、主基板の片面のみに半導体チップを搭載する構造について説明するが、主基板の両面に半導体チップを搭載する場合も本発明に含まれる。また、各実施形態において、主基板に搭載する電子部品の一例として半導体チップを用いた場合について説明するが、他の電子部品を搭載する場合も本発明に含まれる。また、各実施形態における材料は一例であり、本発明に用いられる材料を制限するものではない。
<第1の実施形態>
第1の実施形態に係る電子部品パッケージの構造について、図1A〜図3を用いて説明する。図1Aは本実施形態に係る電子部品パッケージを外部端子側から見た平面図である。図1Bは、図1AにおけるX−X間の断面図であり、図1Cは、図1AにおけるY−Y間の断面図である。
本実施形態の電子部品パッケージにおいて、第1の電子部品である半導体チップ2は接合金属8を介して主基板1上に搭載されており、主基板1と半導体チップ2との間にはアンダーフィル3が注入されている。また、主基板1と枠体5とは互いの主面が対向するようにして配置されている。
主基板1は、例えば樹脂、セラミック、あるいはSi等で形成され、厚さは20μm〜1000μmである。また、主基板1は、一辺の長さが2mm〜50mm程度の矩形である。図1A〜図3には図示していないが、主基板1には、配線や回路が形成される場合がある。
半導体チップ2は、一辺の長さが1mm〜30mm程度の矩形であり、厚さが10μm〜800μmである。本実施形態の説明では、半導体チップ2の形状を正方形として説明する。
接合金属8は、例えばはんだ等で形成され、直径は5μm〜300μmである。図2Aおよび図2Bには図示していないが、半導体チップ2および主基板1はそれぞれ端子を有しており、この端子によって接合金属8が半導体チップ2および主基板1に接続されている。
アンダーフィル3は、例えば樹脂等で形成されており、半導体チップ2と主基板1との間に充填されている。
また、主基板1の主面上には、主基板1の各辺に沿って第1の接続端子としての接続端子61が複数配置されている。枠体5の底面上には、枠体5の各辺に沿って第1の外部端子としての外部端子4が複数配置されている。また、枠体5の主面上には、枠体5の各辺に沿って配置され、外部端子4と主基板1の接続端子61とを接続する第3の外部端子としての接続端子65が複数形成されている。各接続端子61と各接続端子65とは、接合金属7を介して接続されており、これにより、枠体5が主基板1に搭載される。
接続端子61,65および外部端子4は、例えばCu,Ni,Au等で形成され、一辺の長さが10μm〜1000μmの矩形であり、厚さが1μm〜50μmである。接合金属7は、例えばはんだ等で形成され、厚さは2μm〜1000μmである。
枠体5は、例えば樹脂、セラミック、あるいはSi等で形成され、厚さは20μm〜1500μmである。図1A〜図3では省略するが、枠体5の内部において、配線または貫通電極等により外部端子4と接続端子65とが接続されている。なお、対向する外部端子4と接続端子65とを接続するだけでなく、対向しない外部端子4と接続端子65とが接続される場合もある。
ここで、枠体5の底面上において、枠体5の各辺のうち、半導体チップ2との距離が最も短い辺の中央部に配置される外部端子4を外部端子4A(第2の外部端子)とする。また、枠体5の主面上において、枠体5の各辺のうち、半導体チップ2との距離が最も短い辺の中央部に配置される接続端子65を接続端子65A(第4の外部端子)とする。また、主基板1の各辺のうち半導体チップ2との距離が最も短い辺である第1の辺62の中央部に配置される接続端子61を接続端子61A(第2の接続端子)とする。また、接合金属7のうち、接続端子61Aと接続端子65Aとの間に配置されるものを接合金属7Aとする。外部端子4Aと、接続端子61Aと、接続端子65Aと、接合金属7とはそれぞれ対向しており、平面視で重なるようにして配置されている。そして、外部端子4Aは他の外部端子4、接続端子61Aは他の接続端子61、接続端子65Aは他の接続端子65、接合金属7Aは他の接合金属7よりも、それぞれ、面積が大きくなっている。
ここでより詳細には、外部端子4Aを配置する位置としては、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置であることが好ましい。これは、後述するシミュレーション結果に示すとおり、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置に存在する外部端子に対して、応力が強くかかるためである。また同様に、接続端子65Aや、接続端子61A、接合金属7Aを配置する位置も、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置であることが好ましい。これらは以下で説明する各変形例においても同様である。
また、上述の通り、外部端子4は、枠体5の底面上で、枠体5の各辺のうち、少なくとも半導体チップ2との距離が最も近い辺において、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置に配置されていることが好ましいが、半導体チップ2のその他の辺の中点近傍に対向する位置に配置されていても良い。これは、後述するシミュレーション結果に示すとおり、枠体5の各辺のうち半導体チップ2との距離が最も近い辺以外の辺において、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置に存在する外部端子に対しても、応力は発生しているためである。同様に、接続端子65Aや、接続端子61A、接合金属7Aも、枠体5の各辺のうち半導体チップ2との距離が最も近い辺以外の辺において、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置に配置しても良い。これらは以下で説明する各変形例においても同様である。
図2Aは、本実施形態に係る電子部品パッケージに含まれる主基板の主面の平面図である。図2Bは、本実施形態に係る電子部品パッケージに含まれる枠体の主面の平面図である。
図2Aおよび図2Bに示すように、主基板1の接続端子61Aは、第1の辺62と平行方向の辺が、他の接続端子61よりも長くなっており、他の接続端子61よりも面積が大きくなっている。また、枠体5の接続端子65Aは、他の接続端子65よりも面積が大きくなっている。
図3は、図1A〜図1Cの電子部品パッケージを2次実装した場合の断面図である。図3において、電子部品パッケージは、外部端子4上に形成された接合金属10により基板9に実装されている。接合金属10は、例えばはんだ等で形成され、厚さは2μm〜1000μmである。基板9は、例えば樹脂、セラミック、Si等で形成され、厚さは50μm〜4000μmである。なお、図示しないが、基板9には、配線や回路が配置される場合がある。
次に、本実施形態に係る電子部品パッケージの製造方法の一例について、図4A〜図4Cを用いて説明する。
まず、図4Aに示すように、主基板1に形成された接続端子61上に、例えば印刷法を用いて接合金属7を形成する。この時、半導体チップ2と主基板1とを接続するための接合金属8を接合金属7と同時に形成する場合もある。
次に、図4Bに示すように、主基板1に接合金属8を形成し、接合金属7に枠体5と外部端子4とをこの順で形成する。また、接合金属8に半導体チップ2を実装する。
最後に、図4Cに示すように、主基板1と半導体チップ2の間にアンダーフィル3を充填し、熱を印加し硬化収縮させる。
なお、本発明は製造方法により制限されない。
以下、本実施形態に係る電子部品パッケージと比較するために、2次実装された別の電子部品パッケージの接続部にかかる応力のシミュレーションを行った結果について図5A〜図7を用いて説明する。
図5A〜図5Cは、シミュレーションを行った電子部品パッケージの概略図である。図5Aはシミュレーションを行った電子部品パッケージの平面図であり、図5Bは電子部品パッケージから枠体を省略した場合の平面図である。図5Cは電子部品パッケージを基板に2次実装した場合の断面の概略図である。
図5A〜図5Cに示す電子部品パッケージは、外部端子4、主基板1の接続端子61、枠体5の接続端子65、接合金属7、および接合金属10が、それぞれ、同じ大きさである点で、本実施形態に係る電子部品パッケージと異なる。なお、半導体チップ2の形状は正方形である。
図6Aおよび図6Bは、シミュレーション結果を説明するための図である。図6Aは、図5Cに示す主基板1の接合金属7にかかる応力のシミュレーション結果を説明するための図、図6Bは、図5Cに示す枠体5の接合金属10にかかる応力のシミュレーション結果を説明するための図である。
図6Aおよび図6Bの上段は、接続部の端子(図6Aは接続端子61、図6Bは外部端子4)に番号を示した図で、それぞれ、左辺、下辺、右辺、上辺に、矢印で示す順に1から12の番号をつけている。また、各辺の最初と最後の端子には2つの番号が付されており、例えば、左辺の1番と上辺の12番は同じ端子である。そして、下段のグラフについて、横軸は各辺の端子(図6Aは接続端子61に接続される接合金属7、図6Bは外部端子4に接続される接合金属10)に対応する番号、縦軸は左辺の1番の端子(図6Aは接合金属7、図6Bは接合金属10)にかかる応力で正規化した場合の、各接合金属7および各接合金属10にかかる応力をそれぞれ示している。つまり、図6Aおよび図6Bにおいて、接続端子61に付された番号はそれぞれの接合金属7に対応し、外部端子4に付された番号はそれぞれの接合金属10に対応している。
図6Aの下段のグラフによると、接合金属7にかかる応力のシミュレーション結果は、主基板1の各辺の中央部付近に応力値が最大になる箇所があることを示している。より詳細には、主基板1の各辺における、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置で応力値が最大となっていると考えられる。また、各辺の応力を比較すると、最大の応力が発生している右辺と最小の応力が発生している左辺との差が大きいことがわかる。
図6Bの下段のグラフによると、接合金属10にかかる応力のシミュレーション結果は、枠体5の各辺の角部付近に応力値が最大になる箇所があり、各辺の応力差は、図6Aの下段のグラフに比べて小さいことがわかる。また、接合金属7にかかる応力と接合金属10にかかる応力を比較すると、応力の最大値は接合金属7にかかる応力の方が接合金属10にかかる応力よりも大きいことがわかる。
図7は、シミュレーション結果を詳細に確認するための図であり、図6Aの上段の主基板1の各辺に、図6Aの下段に示す各辺のグラフを対応させたものである。図7において、縦軸は、左辺の1番の接合金属7にかかる応力で正規化した場合の各接合金属7にかかる応力を示している。図7に示すように、主基板1の各辺において半導体チップ2の辺と対向している箇所の応力が上昇していることがわかる。より詳細には、主基板1の各辺における、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置で応力値が最大となっていると考えられる。また、主基板1の各辺のうち、半導体チップ2に最も近い右辺に対応する接合金属7にかかる応力が高く、さらに右辺の中央部と対応する接合金属7にかかる応力が最も高いことがわかる。この半導体チップ2の辺と対向している箇所における応力が上昇しているのは、線膨張係数が大きい、主基板1およびアンダーフィル3の収縮を、線膨張係数が小さくて硬い半導体チップ2が妨げることにより発生する力が、接合金属7に伝わっているためである。そのため、半導体チップ2に最も近い右辺の中央部に位置する接続部の応力が高くなる。また、半導体チップ2の端部では、端部から見て辺の中央部と反対側は半導体チップ2による妨げがないので、上述した力は小さくなり、半導体チップ2の端部から辺の中央部に向かって発生する力が大きくなる。
したがって、図1A〜図1Cに示すように、外部端子4A、接続端子65A、接続端子61A、および接合金属7Aの面積を、それぞれ、他の外部端子4、他の接続端子65、他の接続端子61、および他の接合金属7よりも大きくすることで、上述した力が大きくなる箇所に対応する接続部の面積を大きくすることになるため、応力を緩和することができ信頼性を向上することができる。
−変形例1−
次に上述した実施形態の変形例として半導体チップ2が長方形である場合について図8Aおよび図8Bを用いて説明する。ここでは、半導体チップ2が正方形である場合との差異を中心に説明する。
図8Aは、本変形例に係る電子部品パッケージを外部端子側から見た平面図である。図8Bは、図8AにおけるY−Y間の断面図である。
半導体チップ2の長辺のうち枠体5に最も近い辺に対向する外部端子4A、枠体5を介して外部端子4Aと対向する接続端子65A、接続端子65Aと対向する接続端子61A、接続端子65Aと接続端子61Aとの間に形成される接合金属7Aは、それぞれ、他の外部端子4、他の接続端子65、他の接続端子61、および他の接合金属7よりも面積が大きくなっている。なお、図8Bでは省略するが、外部端子4は接合金属10、外部端子4Aは接合金属10Aを介して基板9に接続される(図3参照)。
次に、半導体チップ2が長方形である、別の電子部品パッケージの接続部にかかる応力のシミュレーションを行った結果について図9Aおよび図9Bを用いて説明する。
図9Aは、シミュレーションを行った電子部品パッケージを外部端子側から見た平面図であり、図9Bは、図9Aから枠体5を省略した平面図である。
図9Aおよび図9Bにおいて、外部端子4、主基板1の接続端子61、図示されていない枠体5の接続端子65、接続端子61と接続端子65との間に形成される接合金属7、および外部端子4に接続される接合金属10は、それぞれ、同じ大きさである点が、本変形例の構成と異なる。なお、図9Aおよび図9Bの電子部品パッケージには図示しないが、外部端子4には接合金属10が接続され、接合金属10には基板9が接続されている(図5C参照)。
本変形例において、シミュレーション結果としての、図6Aおよび図6Bの下段に相当するグラフは省略するが、半導体チップ2が長方形の場合であっても、接合金属7にかかる応力と接合金属10にかかる応力を比較すると、接合金属7にかかる応力の最大値の方が大きい。
図10は、このシミュレーション結果を詳細に確認するための図である。図10において、縦軸は、左辺の1番の接合金属7にかかる応力で正規化した場合の各接合金属7にかかる応力を示している。各辺に対応するグラフにおいて、半導体チップ2の辺と対応している箇所の応力が上昇しているのがわかる。また、半導体チップ2の長辺に最も近い右辺に対応する接合金属7にかかる応力が高く、さらにその辺の中央部に対応する接合金属7にかかる応力が最も高いことがわかる。より詳細には、主基板1の右辺における、半導体チップ2の辺の中点近傍に対向する位置で応力値が最大となっている。これは、半導体チップ2の長辺における半導体チップ2の端部から中央部までの距離が、半導体チップ2の短辺におけるそれよりも長くなるためである。
したがって、図8Aおよび図8Bに示すように、半導体チップ2の長辺と対向する枠体5の辺の中央部の外部端子4A、枠体5を介して外部端子4Aと対向する接続端子65A、接続端子65Aに対向する接続端子61A、および接続端子61A,65A間に形成される接合金属7Aの面積が、それぞれ、他の外部端子4、他の接続端子65、他の接続端子61、および他の接合金属7よりも大きくなっていることで、発生する力が大きい箇所に対応する接続部の面積を大きくすることになるため、応力を緩和することができ信頼性を向上することができる。
なお、第1の実施形態および本変形例では、効果が最も高い場合を説明するために、半導体チップ2との距離が最も近い右辺の中央部近傍の接続部の面積を大きくしているが、半導体チップ2との距離が相対的に短い辺における接続部の面積を大きくしてもよい。また、半導体チップ2の辺と対向している各箇所の接続部の面積を大きくしてもよい。主基板1および枠体5の各辺のうち、半導体チップ2の辺と対向している箇所は、他の箇所と比較して、発生する力は大きくなっているので、当該箇所の接続部の面積を大きくすると信頼性を向上させる効果があり、本発明に含まれる。
また、主基板1および枠体5の各辺のうち、半導体チップ2の辺と対向している箇所において、少なくとも1つの接続部の面積が大きくなっていればよい。つまり、半導体チップ2の辺と対向していない箇所の接続部の面積が大きい場合も本発明に含まれる。
−変形例2−
別の変形例として、複数の半導体チップ2A,2Bが搭載されている場合について図11A〜図11Cおよび図12A、図12Bを用いて説明する。本変形例では、半導体チップが1つの場合との差異を中心に説明する。
図11Aは、本変形例に係る電子部品パッケージを外部端子側から見た場合の平面図である。図11Bは、図11AにおけるX−X間の断面図であり、図11Cは、図11AにおけるY−Y間の断面図である。
半導体チップ2Aは接合金属8Aを、半導体チップ2Bは接合金属8Bを介して、主基板1上に搭載されている。主基板1と半導体チップ2Aとの間にはアンダーフィル3A、主基板1と半導体チップ2Bとの間にはアンダーフィル3Bが注入されている。半導体チップ2Bは、半導体チップ2Aよりも枠体5に近い位置に配置されている。
また、本変形例に係る電子部品パッケージでは、半導体チップ2Bと対向する枠体5の外部端子4A、枠体5を介して外部端子4Aと対向する接続端子65A、接続端子65Aと対向する接続端子61A、および接続端子65Aと接続端子61Aとの間に形成される接合金属7Aは、それぞれ、他の外部端子4、他の接続端子65、他の接続端子61、および他の接合金属7よりも面積が大きくなっている。
次に、複数の半導体チップ2A,2Bを搭載した、別の電子部品パッケージの接続部にかかる応力のシミュレーションを行った結果について図12Aおよび図12Bを用いて説明する。
図12Aは、シミュレーションを行った電子部品パッケージを外部端子側から見た平面図であり、図12Bは、図12Aから枠体5を省略した平面図である。
図12Aおよび図12Bにおいて、外部端子4、主基板1の接続端子61、図示されていない枠体5の接続端子65、接続端子61および接続端子65の間に形成される接合金属7、外部端子4に接続される接合金属10は、それぞれ、同じ大きさである点が、本変形例の構成と異なる。なお、図12Aおよび図12Bの電子部品パッケージには図示しないが、外部端子4には接合金属10が接続され、接合金属10には基板9が接続されている(図5C参照)。
本変形例において、シミュレーション結果としての、図6Aおよび図6Bの下段に相当するグラフは省略するが、複数の半導体チップ2A,2Bを搭載した場合であっても、接合金属7にかかる応力と接合金属10にかかる応力を比較すると、接合金属7にかかる応力の最大値の方が大きい。
図13は、このシミュレーション結果を詳細に確認するための図である。図13において、縦軸は、左辺の1番の接合金属7にかかる応力で正規化した場合の各接合金属7にかかる応力を示している。各辺に対応するグラフにおいて、半導体チップ2A,2Bの辺と対応している箇所の応力が上昇しているのがわかる。
また、半導体チップ2Bに最も近い右辺に対応する接合金属7の応力が高く、特に半導体チップ2Bに対応する箇所の接合金属7の応力が最も高い。
したがって、図11A〜図11Cに示すように、枠体5の辺のうち、半導体チップ2Bとの距離が最も短い辺において、半導体チップ2Bに対向する箇所の接続部の面積を大きくすれば、当該箇所にかかる応力を緩和することができ信頼性を向上することができる。より詳細には、主基板1の右辺における、半導体チップ2Bの辺の中点近傍に対向する位置に存在する接続部の面積を大きくすることが好ましい。
なお、本変形例では、効果が最も高い場合を説明するために、図11A〜図11Cに示すように、枠体5の辺うち、半導体チップ2Bとの距離が最も短い右辺の中央部近傍の接続部の面積を大きくしている。これ以外にも、半導体チップ2Bの辺のうち、半導体チップ2Aよりも枠体5に近い辺と対向する枠体5の辺における接続部の面積を大きくしてもよい。この接続部では、他の箇所と比較して発生する力は大きくなっているので、接続部の面積を大きくすると信頼性を向上させる効果はあり、本発明に含まれる。
−変形例3−
さらに変形例として面積の異なる複数の半導体チップ2A,2Bが搭載されている場合について図14A〜図16を用いて説明する。ここでは、変形例2との差異を中心に説明する。
図14Aは、本変形例に係る電子部品パッケージを外部端子側から見た場合の平面図である。図14Bは、図14AにおけるX−X間の断面図であり、図14Cは、図14AにおけるY−Y間の断面図である。
本変形例に係る電子部品パッケージでは、半導体チップ2Bの面積は、半導体チップ2Aの面積よりも大きい。そして、面積が大きい半導体チップ2Bと対向する枠体5の外部端子4A、枠体5を介して外部端子4Aと対向する接続端子65A、接続端子65Aと対向する接続端子61A、および接続端子65Aと接続端子61Aとの間に形成される接合金属7Aは、それぞれ、他の外部端子4、他の接続端子65、他の接続端子61、他の接合金属7よりも面積が大きくなっている。
次に、面積の異なる複数の半導体チップ2A,2Bを搭載した、別の電子部品パッケージの接続部にかかる応力のシミュレーションを行った結果について図15A,図15Bおよび図16を用いて説明する。
図15Aは、シミュレーションを行った電子部品パッケージを外部端子側から見た平面図であり、図15Bは、図15Aから枠体5を省略した平面図である。
図15Aおよび図15Bにおいて、外部端子4、主基板1の接続端子61、図示されていない枠体5の接続端子65、接続端子61と接続端子65との間に形成される接合金属7、および外部端子4に接続される接合金属10は、それぞれ、同じ大きさである点が、本変形例の構成と異なる。なお、図15Aおよび図15Bの電子部品パッケージには図示しないが、外部端子4には接合金属10が接続され、接合金属10には基板9が接続されている(図5C参照)。
本変形例においても、変形例2と同様に、接合金属7にかかる応力と接合金属10にかかる応力を比較すると、接合金属7にかかる応力の最大値の方が大きくなる。
図16は、シミュレーション結果を詳細に確認するための図である。縦軸は、図13と同じものを示す。図16に示すように、各辺に対応するグラフにおいて、半導体チップ2A,2Bの辺と対応している箇所の応力が上昇しているのがわかる。また、面積が大きい半導体チップ2Bの長辺で枠体5に近い右辺に対応する接合金属7の応力が高く、特に、その右辺の中央部に対応する接合金属7の応力が最も高い。
したがって、図14A〜図14Cに示すように、枠体5の辺のうち、半導体チップ2Bとの距離が最も短い辺において、半導体チップ2Bに対向する箇所の接続部の面積を大きくすれば、当該箇所にかかる応力を緩和することができ信頼性を向上することができる。より詳細には、枠体5の右辺における、半導体チップ2Bの辺の中点近傍に対向する位置に存在する接続部の面積を大きくすれば良い。
なお、本変形例では、効果が最も高い場合を説明するために、図14A〜図14Cに示すように、枠体5の辺うち、半導体チップ2Bとの距離が最も短い右辺の中央部近傍の接続部の面積を大きくしている。これ以外にも、半導体チップ2Bの辺のうち、半導体チップ2Aの辺よりも長い辺で、かつ枠体5に近い辺と対向する枠体5の辺における接続部の面積を大きくしてもよい。この接続部では、他の箇所と比較して発生する力は大きくなっているので、接続部の面積を大きくすると信頼性を向上させる効果はあり、本発明に含まれる。
また、変形例2および変形例3において、半導体チップ2Bの辺と対向している箇所の少なくとも1つの接続部の面積が他の接続部の面積よりも大きくなっていればよい。つまり、半導体チップ2Bの辺と対向していない箇所の接続部の面積が大きい場合も本発明に含まれる。
また、変形例2および変形例3において、複数の半導体チップとして、3つ以上の半導体チップを搭載した場合であっても本発明に含まれる。
また、変形例3において、複数の半導体チップの面積がそれぞれ異なり、さらに複数の半導体チップと枠体5との距離もそれぞれ異なる場合、面積や距離の違いによって、どの箇所の接続部の面積を大きくするかは任意である。例えば、距離が長くて面積が大きい半導体チップの辺に対応している箇所の接続部の面積が大きい場合や、距離が短くて面積が小さい半導体チップの辺に対応している箇所の接続部の面積が大きい場合などである。このような場合でも本発明に含まれる。
−変形例4−
図17A〜図17Cは、変形例4に係る電子部品パッケージの平面および断面を示す模式図である。なお、図17Aでは、半導体チップ2の形状が正方形であるが、長方形であってもよい。本変形例では、図1Aとの差を中心に説明する。
図17Aは、本変形例に係る電子部品パッケージを外部端子側から見た場合の平面図である。図17Bは、図17AにおけるX−X間の断面図であり、図17Cは、図17AにおけるY−Y間の断面図である。
主基板1上には、接合金属8を介して半導体チップ2が搭載されている。また、外部端子4A、枠体5を介して外部端子4Aと対向する接続端子65A、接続端子65Aと対向する接続端子61A、および接続端子65Aと接続端子61Aとの間に形成される接合金属7Aは、それぞれ、他の外部端子4、他の接続端子65、他の接続端子61、および他の接合金属7よりも面積が大きくなっている。そして、主基板1と半導体チップ2との間から、主基板1の接続端子61Aを含むエリアと枠体5の接続端子65Aを含むエリアとの間にかけて、アンダーフィル31が注入されている。
このように、本変形例では、接続部の面積を大きくしている、接続端子61A、接続端子65A、および接合金属7Aを含む範囲にアンダーフィル31が注入されているため、応力が特に大きくかかる接続部の補強が可能となる。したがって、電子部品パッケージのさらなる信頼性の向上が可能である。また、主基板1と半導体チップ2との間のアンダーフィル31と、主基板1の接続端子61Aを含むエリアと枠体5の接続端子65Aを含むエリアとの間のアンダーフィル31とが同一であるため、アンダーフィル31を一括して形成することができ、これらアンダーフィル31を別々に形成する場合よりもコストを抑えることができる。
なお、アンダーフィル31は、面積が大きい接続部を含む、枠体5と主基板1との間の辺全体に注入されていても本発明に含まれる。
また、アンダーフィル31は、主基板1と半導体チップ2との間から、主基板1の接続端子61Aを含むエリアと枠体5の接続端子65Aを含むエリアとの間に連続している必要はない。主基板1と枠体5との間の少なくとも一部にアンダーフィル31が注入されていれば効果があるため本発明に含まれる。
また、主基板1と半導体チップ2との間のアンダーフィル31と、主基板1の接続端子61Aを含むエリアと枠体5の接続端子65Aを含むエリアとの間のアンダーフィル31とは、異なる樹脂であっても本発明に含まれる。
<第2の実施形態>
図18は、第2の実施形態に係る電子部品パッケージの断面を示す模式図である。本実施形態に係る電子部品パッケージにおいて、枠体5の外部端子4A、枠体5を介して外部端子4Aと対向する接続端子65A、接続端子65Aと対向する主基板1の接続端子61A、および接続端子61Aと接続端子65Aとの間に形成された接合金属7Aは、それぞれ、他の外部端子4、他の接続端子65、他の接続端子61、および他の接合金属7よりも面積が大きくなっている。つまり、図18は、これら接続部の面積が大きくなっている箇所の断面図である。
外部端子4と外部端子4に対応する接続端子65とは、枠体5の内部に設けられた配線51によって接続されている。一方、外部端子4Aと接続端子65Aとは、枠体5の内部に設けられ、配線51よりも太い配線51Aによって接続されている。
なお、図示しないが、接続端子61Aはダミー端子であるか、あるいは接続端子61Aはグラウンド部に接続されている。
応力を緩和するために、接続端子61A、接続端子65A、接合金属7A、および外部端子4Aの面積を大きくしているが、応力を緩和しても、当該箇所には不良が発生する可能性がある。そこで、接続端子61Aをダミー端子にすると、不良が発生しても電気特性に問題は発生しないため、電子部品パッケージの信頼性が向上する。
また、面積を大きくしている接続部がグラウンド部に接続されている場合、グラウンド部には複数の端子が接続されるため、接続部が受けるダメージの影響を小さくすることができ、電子部品パッケージの信頼性が向上する。
また、外部端子4Aの面積を大きくすることで、接続端子65Aと外部端子4Aとを太い配線51Aで接続することができる。その結果、接続端子61Aが、グラウンド部に接続されている場合にはグラウンドを強化でき、信号配線に接続されている場合には信号を強化することができる。
なお、配線51,51Aは、同一断面に位置している必要はない。配線51は、接続端子61と接続端子4とを接続していればよく、配線51Aは、面積が大きくなっている接続端子を接続していればよい。この場合も本発明に含まれる。
また、接続端子61と外部端子4とは、互いに対応する端子同士以外が接続される場合も本発明に含まれる。
<第3の実施形態>
図19は、第3の実施形態に係る電子部品パッケージの断面を示す模式図である。本実施形態では、主に第2の実施形態との差異について説明する。
図19に示すように、本実施形態に係る電子部品パッケージにおいて、主基板1の角部に設けられた接続端子61B、接続端子61Bに対向し枠体5の角部に設けられた接続端子65B、接続端子61Bと接続端子65Bとの間に形成された接合金属7B、および枠体5を介して接続端子65Bと対向する外部端子4Bのそれぞれの面積が、他の接続端子61、他の接続端子65、他の接合金属7、および他の外部端子4よりも大きくなっている。
枠体5内の配線52は、図19に示す断面とは異なる位置に形成されており、接続端子65と外部端子4とを接続している。接続端子65Aと外部端子4Bは配線51A,51B,51Cを介して接続されている。なお、図19では一部省略しているが、接続端子65Bは外部端子4Aに接続されている。
枠体5の角部に位置する外部端子には大きな力が発生するため、この外部端子の面積を大きくした場合でも不良が発生しやすい。一方、枠体5と主基板1との間では、半導体チップの辺に対応する箇所における接続部の面積を大きくした場合でも不良が発生しやすい。したがって、不良が発生しやすい箇所である、接続端子65Aと外部端子4Bとを接続することにより、それぞれ、接続端子65Aを他の外部端子4、および外部端子4Bを他の接続端子65に接続する場合と比較して、不良が発生しやすい接続端子と外部端子の組合せを減らすことができる。不良が発生しやすい組合せの端子は、不良が発生する可能性が高い場合、ダミー端子やグランド部に接続することになるため、不良が発生しやすい接続端子と外部端子の組合せが減ることにより、信号線等のように任意に使用できる接続端子と外部端子の組合せを増やすことができる。
なお、外部端子4B、接続端子65B、接続端子61B、接合金属7Bの面積が、それぞれ、他の外部端子4、他の接続端子65、他の接続端子61、他の接合金属7の面積と同じ場合も本発明に含まれる。
また、接続端子65Bが外部端子4B以外に接続され、外部端子4Aが接続端子65A以外に接続される場合は、接続端子65Bが外部端子4Aに接続されない場合も本発明に含まれる。
また、枠体5内の配線51,51A,51B,51C,52は、上述したように接続されていればよく、同一断面に存在していない場合も本発明に含まれる。
また、接続端子61と外部端子4とはそれぞれ、互いに対応する端子以外に接続される場合も本発明に含まれる。
<第4の実施形態>
図20は、第4の実施形態に係る電子部品パッケージの断面を示す模式図である。本実施形態では、主に第3の実施形態との差異について説明する。
図20に示すように、本実施形態に係る電子部品パッケージにおいて、枠体5の角部に設けられた外部端子4Bの面積は、他の外部端子4よりも大きくなっている。また、主基板1の角部に設けられた接続端子61B’、接続端子61B’に対向し枠体5の角部に設けられた接続端子65B’、枠体5を介して接続端子65Aと対向する外部端子4A’は、それぞれ、他の接続端子61、他の接続端子65、他の外部端子4と同じ面積であり、2つずつ設けられている。
外部端子4と接続端子65とは、枠体5内の配線51によって接続されている。枠体5内の配線52,51A’,51B’は、図20に示す断面とは異なる位置に形成されている。
接続端子65Aと外部端子4Bとは、配線51A,51B,51Cを介して接続されている。また、図では一部省略しているが、接続端子65B’は外部端子4A’に接続されている。
枠体5と主基板1との間において半導体チップの辺に対応する箇所の接続部にかかる力、および枠体5の角部に位置する外部端子4Bにかかる力は大きいが、この接続部にかかる力および外部端子4Bのそれぞれにかかる力は、枠体5と主基板1との間の他の箇所の接続部にかかる力および他の外部端子4にかかる力よりも大きくなるわけではない。したがって、枠体5と主基板1との間の他の箇所の接続部および他の外部端子4の面積を同じにしてもよい。この場合、端子に不良が発生する可能性を低くし、信頼性を高く保ちながら、使用できる端子の数を増加させることができる。
なお、外部端子4A’および接続端子65B’は、それぞれ2つ設けられている場合について説明したが、3つ以上であっても本発明に含まれる。
また、接続端子65B’が外部端子4A’以外に接続され、外部端子4Bが接続端子65A以外に接続される場合も本発明に含まれる。
また、枠体5内の配線51,51A,51B,51C,51A’,51B’,52は、上述したように接続されていればよく、同一断面に存在していない場合も本発明に含まれる。
また、接続端子61と外部端子4とは、それぞれ対応する端子以外が接続される場合も本発明に含まれる。
上述した各実施形態および各変形例について、例えば図2Aおよび図2Bに示すように、主基板1の接続端子61Aは、半導体チップ2と対向する辺と平行方向の辺(つまり、第1の辺62と平行方向の辺)が、他の接続端子61よりも長い場合について説明したが、半導体チップ2と対向する辺と垂直方向の辺が、他の接続端子61よりも長くなっていてもよい。以下、この場合について説明する。
図21Aおよび図21Bは、例えば第1の実施形態に係る電子部品パッケージの平面図である。図21Cおよび図21Dは本変形例に係る電子部品パッケージの平面図である。
図21Cおよび図21Dに示すように、主基板1の辺のうち、半導体チップ2との距離が相対的に短い辺に配置された接続端子61Aは、他の接続端子61よりも面積が大きくなっている。また、枠体5において、接続端子61Aに対向する位置に設けられた接続端子65Aは、他の接続端子65よりも面積が大きくなっている。
ここで、図21Aおよび図21Bでは、面積が大きい接続端子61A,65Aは、半導体チップ2と対向する辺と平行方向の辺が長くなっているのに対して、図21Cおよび図21Dでは、接続端子61A,65Aは、半導体チップ2と対向する辺と垂直方向の辺が長くなっている。
図21Cおよび図21Dに示すように、接続端子61A,65Aを形成することで、主基板1および枠体5の各辺に配置可能な端子の数を減らすことなく、接続部の面積を大きくすることができる。なお、この場合、接続端子65Aが配置される枠体5の辺の一部を、図21Dの符号5Dで示すように太くすればよい。これにより、主基板1上において、半導体チップや電子部品を配置するスペースを極力広くすることができる。
また、図21Dにおいて、符号5Dで示した箇所以外の箇所の枠体5の幅を太くしたものも本発明に含まれる。
また、上記各実施形態および各変形例において、半導体チップ2が、図22に示すように、樹脂ペースト32を介して主基板1に搭載され、ワイヤーボンド81で接続される場合も本発明に含まれる。
また、主基板1に実装される枠体5は、完全な枠型である必要はない。例えば、図23Aに示すように、複数の枠体50を主基板1の各辺に沿って配置してもよい。また、図23Bに示すように、枠体5は、例えば中央部に仕切り部50’を有していてもよい。また、図23Cに示すように、枠体5の辺の少なくとも一部には、切り欠き部53が形成されていてもよい。これらいずれの場合も本発明に含まれる。
また、上記各実施形態および各変形例において、枠体5の底面側と主面側とにおける幅は異なっていてもよい。
本開示に係る電子部品パッケージは、例えば、小型化、高性能化、低コスト化が要求されるモバイル機器に搭載される電子部品パッケージにおいて有用である。
1 主基板
2,2A,2B 半導体チップ
3,3A,3B,31 アンダーフィル
4,4A,4B,4A’ 外部端子
5,50 枠体
7,7A,7B,7B’ 接合金属
8,8A,8B 接合金属
9 基板
10 接合金属
32 樹脂ペースト
50’ 仕切り部
51,51A,51B,51C,
51A’,51B’,52 配線
53 切り欠き部
61,61A,61B,61B’ 接続端子
65,65A,65B,65B’ 接続端子
81 ワイヤーボンド

Claims (15)

  1. 主基板と、
    前記主基板の主面上に設けられた第1の電子部品と、
    前記主基板の主面と対向するように配置された枠体と、
    前記主基板の主面上において、前記枠体の第1の辺に沿って配置された第1の接続端子と第2の接続端子とを備え、
    前記第2の接続端子は、前記枠体の第1の辺における、前記第1の電子部品の辺の中点近傍に対向する位置に配置され、
    前記第2の接続端子は前記第1の接続端子よりも面積が大きい
    ことを特徴とする電子部品パッケージ。
  2. 前記第2の接続端子は、前記第1の辺と平行方向の辺が前記第1の接続端子よりも長い
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子部品パッケージ。
  3. 前記第2の接続端子は、前記第1の辺と垂直方向の辺が前記第1の接続端子よりも長い
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子部品パッケージ。
  4. 前記第1の辺の一部における、前記主基板の主面と前記枠体との間には、樹脂が充填されている
    ことを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の電子部品パッケージ。
  5. 前記第1の電子部品は、前記主基板の主面と前記枠体との間に充填された樹脂と同一の樹脂を介して前記主基板の主面上に配置されている
    ことを特徴とする請求項4に記載の電子部品パッケージ。
  6. 前記主基板の主面上には第2の電子部品が設けられ、
    前記第1の電子部品は前記第2の電子部品よりも面積が大きい
    ことを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載の電子部品パッケージ。
  7. 前記第1の電子部品は、半導体チップである
    ことを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の電子部品パッケージ。
  8. 前記第2の接続端子に対向する位置における前記枠体の底面の辺の幅は、他の位置における前記枠体の底面の辺の幅よりも広い
    ことを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の電子部品パッケージ。
  9. 前記第2の接続端子は、ダミー端子である
    ことを特徴とする請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の電子部品パッケージ。
  10. 前記第2の接続端子は、グラウンド部に接続されている
    ことを特徴とする請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の電子部品パッケージ。
  11. 前記枠体の底面上には第1の外部端子及び第2の外部端子が配置され、
    前記第2の外部端子は前記第2の接続端子と電気的に接続され、
    前記第2の外部端子は前記第1の外部端子よりも面積が大きい
    ことを特徴とする請求項1〜10のうちのいずれか1項に記載の電子部品パッケージ。
  12. 前記枠体の主面上には第3の外部端子及び第4の外部端子が配置され、
    前記第4の外部端子は前記第3の外部端子よりも面積が大きい
    ことを特徴とする請求項11に記載の電子部品パッケージ。
  13. 前記第4の外部端子は、前記第2の外部端子と対向する位置に設けられている
    ことを特徴とする請求項12に記載の電子部品パッケージ。
  14. 前記第4の外部端子は、前記枠体の主面上において、当該主面上の辺のうち前記第1の辺と対向する辺の角部に設けられている
    ことを特徴とする請求項12に記載の電子部品パッケージ。
  15. 前記枠体の第1の辺は、前記枠体の各辺のうち前記第1の電子部品との距離が最も短い辺である
    ことを特徴とする請求項1〜14のうちのいずれか1項に記載の電子部品パッケージ。
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