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JP2002289733A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2002289733A
JP2002289733A JP2001089258A JP2001089258A JP2002289733A JP 2002289733 A JP2002289733 A JP 2002289733A JP 2001089258 A JP2001089258 A JP 2001089258A JP 2001089258 A JP2001089258 A JP 2001089258A JP 2002289733 A JP2002289733 A JP 2002289733A
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wiring
semiconductor device
wiring pattern
sealing resin
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Shuichi Matsuda
修一 松田
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 回路基板上に半導体チップを封止するための
封止樹脂をモールド成形した構成の半導体装置におい
て、封止樹脂の漏れ出しによる樹脂バリ量を低減し、さ
らに配線層の潰れによる断線の発生を防止する。 【解決手段】 表面に複数本の配線パターンHPが形成
され、かつ当該配線パターンを絶縁被覆するためのソル
ダーレジスト115が形成された回路基板101上に半
導体チップ105を封止するための封止樹脂103をモ
ールド成形してなる半導体装置において、配線パターン
HPは封止樹脂103のモールドライン領域MLAでは
隣接する配線パターンHPの間隔dをほぼ均一にする。
封止樹脂103をモールド成形する際に、金型と回路基
板との間に隙間が生じることがない。また、金型により
加えられる荷重は各配線パターンに対して均等に分散さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回路基板の表面を半
導体チップと共に樹脂封止する半導体装置に関し、特に
樹脂封止による半導体装置の信頼性の低下を防止した半
導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の薄型化、多ピン化の要求に
伴い、BGA(Ball Grid Array)構造の半導体装置(以
下、BGA型半導体装置と称する)が提案されている。
このBGA型半導体装置は、半導体チップを回路基板に
搭載し、当該回路基板に設けた半田ボールを外部接続用
端子として構成したものであり、パッケージの厚さをほ
ぼ回路基板の厚さ程度に抑えることができ、かつ多数の
半田ボールを高密度に配列することが可能であるため、
薄型化、多ピン化の要求に応えることが可能である。ま
た、近年では、半田ボールを回路基板の表面側に配列す
ることで、回路基板の裏面側にヒートスプレッダ(放熱
板)を配置することを可能にし、半導体装置の放熱性を
高めて半導体装置の特性の向上を図った半導体装置も提
案されている。このような半導体装置をEBGA(Enha
nced Ball Grid Array) と称するが、本明細書ではAB
GA(Advanced Ball Grid Array) 型半導体装置と称し
ている。
【0003】図11は従来のABGA型半導体装置の一
部を破断した平面図、図12はその一部領域S2の拡大
平面図、図13は図12のDD線に沿う一部を省略した
拡大断面図である。図外の金属板材からなるヒートスプ
レッダの表面上に、詳細な図示は省略した多層構造の回
路基板401が接着されるとともに、当該回路基板の中
央に設けられた開口部411内において前記ヒートスプ
レッダの表面上に半導体チップ405が搭載される。前
記半導体チップ405は回路基板401の表面に形成さ
れている配線層421で構成される多数本の配線パター
ンHPの一端部に形成されたボンディングパッド426
に対してボンディングワイヤ406により電気接続され
る。前記配線層421はスルーホール425を通して前
記回路基板401の下層の図外の配線層に電気接続され
るとともに、回路基板401の表面に設けられたソルダ
ーレジスト415により絶縁被覆されている。その上
で、前記半導体チップ405、ボンディングワイヤ40
6等を覆うように封止樹脂403がモールド成形されて
いる。このモールド成形に際しては、前述のように半導
体チップ405が搭載された回路基板401を樹脂成形
装置にセットし、回路基板401を上下から挟むように
金型を配置した上で、当該金型内に封止樹脂を注入して
硬化させることで成形が行われる。また、回路基板40
1の封止樹脂403が設けられない表面の周辺部には、
前記配線パターンHPの他端部に形成されたボールパッ
ド427が配列されており、このボールパッド427上
に半田ボール404が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のAB
GA型半導体装置においては、次のような問題が生じて
いる。第1は、封止樹脂403のモールド成形を行った
ときに、樹脂の一部が回路基板401の表面に沿って周
辺部にまで流れ出て硬化されるため、図11に一例を示
すように、封止樹脂の外形ラインであるモールドライン
ML(ここでは前記DD線に沿うラインに一致する)か
ら外周側に向けての樹脂バリXが発生する。特に、樹脂
がボールパッド427の形成領域にまで流れ出たときに
は、ボールパッド427の表面上に樹脂バリXが形成さ
れることになる。このような樹脂バリが生じると、ボー
ルパッド427上に半田ボール404を形成するときに
樹脂バリXによって半田ボール404を形成するための
金属材料がボールパッド427の表面上に形成されず、
あるいは形成された場合でも半田ボール404を形成し
た後の他の工程中、搬送中等に半田ボールが脱落してし
まうことがある。第2は、封止樹脂403の成形を行っ
たときに、封止樹脂403の外形線、すなわちモールド
ラインMLに沿った部分において配線パターンHPを形
成している配線層421に厚さ方向の潰れが生じ、極端
な場合には配線層421が断線されてしまうことがあ
る。したがって、従来のABGA型半導体装置では、こ
のような半田ボールの接合不良や配線層の断線等の不良
の発生により、半導体装置の製造歩留りが低下するとと
もに、半導体装置の信頼性が低下するという問題が生じ
ている。
【0005】このような問題が生じる原因については、
本発明者の検討によれば、次の通りである。図11に示
したように、従来のABGA型半導体装置の回路基板で
は、表面に形成されている多数本の配線パターンHP
は、半導体チップ405に対してボンディングワイヤ4
06で接続されるボンディングパッド426と、半田ボ
ール404が形成されるボールパッド427との間の配
線長が可及的に短くなるように各配線層は直線的に延長
されている。また、矩形をした回路基板401の四辺領
域と四隅領域とでは、単位面積当たりの配線パターンH
Pの本数に差が生じる。これらの理由により、図12に
示す構成例の場合には、配線パターンHP11〜HP1
5には、隣接する配線パターンとの間隔が小さい間隔寸
法d1の密の領域と、大きい間隔寸法d2の粗の領域が
生じることになり、その結果、回路基板401の表面で
は、図13に示すように、配線パターンHP11〜HP
15が密な領域に対して、配線パターンが粗の領域では
ソルダーレジスト415の表面が相対的に凹む状態とな
る。
【0006】そのため、配線パターンの粗密によるソル
ダーレジスト415の表面凹凸が生じている回路基板で
は、搭載した半導体チップ等を封止樹脂で封止する際
に、図14に図13と同様のモールドラインMLに沿っ
た断面図を示すように、樹脂成形装置において回路基板
を上側金型UKと下側金型DKとの間に挟持したとき
に、配線パターンが密の領域ではソルダーレジスト41
5が若干押し潰されて平坦化されて上側金型UKに対し
て密接した状態となるが、配線パターンが粗の領域では
ソルダーレジスト415の表面と上側金型UKとの間に
隙間SPが生じる状態となる。したがって、金型のキャ
ビティ内に樹脂を注入してモールドを行ったときに、樹
脂の一部が隙間SPを通して封止領域よりも外側に漏れ
出し、前述したように回路基板401上のモールドライ
ンMLを越えて周辺部のボールパッド427の領域にま
で流れ出し、硬化したときに樹脂バリXが発生してしま
うことになる。
【0007】また、封止樹脂のモールド成形時に、樹脂
成形装置において回路基板が上下の金型UK,DK間に
挟持されたときに、その挟持力によって回路基板401
には厚さ方向の荷重が加えられる。このとき、配線パタ
ーンHPが密の領域では荷重が多くの配線パターンに分
散されるため、個々の配線パターンに加えられる荷重は
低減されるが、配線パターンが粗の領域では荷重の分散
効果は少なくため、個々の配線パターンに加えられる荷
重は相対的に大きなものとなる。そのため、当該荷重に
よって配線パターンが粗の領域の配線パターンは厚さ方
向に潰されることになり、配線パターンの厚さが低減し
て電気抵抗が増大する要因となり、あるいは場合によっ
ては配線パターンが断線してしまうことになる。
【0008】なお、以上の説明はABGA型半導体装置
について説明したが、半田ボールが回路基板の裏面側に
配列されているBGA型半導体装置においても同様であ
る。例えば、特開平11−317472号公報や特開平
9−219470号公報には、BGA型半導体装置にお
いて、回路基板の周縁部において樹脂バリが発生し、回
路基板を個々の半導体装置に対応して切断分離する際に
問題が生じることが記載されている。そして、この樹脂
バリの発生を防止するために、前者の公報の技術では、
モールドラインに沿って第2のソルダーレジストを積層
し、この第2のソルダーレジストにより回路基板と金型
との隙間を塞いで樹脂の漏れ出しを防止している。ま
た、後者の技術では、モールドラインに沿ってダミー配
線と樹脂層、あるいは樹脂層のみで構成されるダム枠を
形成し、このダム枠により回路基板と金型との隙間を塞
いで樹脂の漏れ出しを防止している。
【0009】しかしながら、このように回路基板と金型
との隙間を塞ぐための第2のソルダーレジストやダム枠
を形成する技術では、これら第2のソルダーレジストや
ダム枠を形成するための工程が必要であり、工程数の増
加による半導体装置のコスト高を生じる要因になる。ま
た、第2のソルダーレジストやダム枠は、封止樹脂のモ
ールドラインに沿って形成されていないと樹脂の漏れを
有効に防止することができないため、第2のソルダーレ
ジストやダム枠を高精度に位置決めして形成する必要が
あり、特に小型化された半導体装置では位置決め精度の
要求も高いものになり、その結果、半導体装置の製造が
困難になり、かつ製造工程が煩雑なものになる。
【0010】本発明の目的は、回路基板の表面上に半導
体チップを封止するための封止樹脂をモールドした構成
の半導体装置を容易に製造することを可能にする一方
で、封止樹脂の漏れ出しによる樹脂バリ量を低減し、さ
らに配線層の潰れによる断線の発生を防止した半導体装
置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
少なくとも表面に複数本の配線パターンが形成され、か
つ当該配線パターンを絶縁被覆するためのソルダーレジ
スト層が形成された回路基板と、前記配線パターンに電
気接続される半導体チップとを備え、前記回路基板の表
面上に前記半導体チップを封止するための封止樹脂をモ
ールド成形してなる半導体装置において、前記配線パタ
ーンは前記封止樹脂の周縁に沿う領域において、隣接す
る配線パターンの間隔がほぼ均一であることを特徴とす
る。ここで、前記配線パターンは、一端部において前記
半導体チップに電気接続され、他端部は前記封止樹脂の
内部から外部にまで延長され、当該他端部側において外
部接続電極に接続される。
【0012】本発明の半導体装置の第1の形態では、前
記回路基板は裏面にヒートスプレッダを一体に有すると
ともに中央領域には開口部が設けられ、前記開口部内に
おいて前記ヒートスプレッダに前記半導体チップがマウ
ントされて前記配線パターンの一端部に電気接続され、
前記回路基板の表面の前記封止樹脂の外周領域には、前
記配線パターンの他端部に外部接続用の電極が配置され
る。あるいは、回路基板は表面の中央領域に半導体チッ
プがマウントされて前記配線パターンの一端部に電気接
続され、前記回路基板の表面の前記封止樹脂の外周領域
には、前記配線パターンの他端部に外部接続用の電極が
配置される。また、第2の形態では、前記回路基板の表
面上には前記半導体チップがマウントされて前記配線パ
ターンに電気接続され、前記回路基板の裏面には、前記
配線パターンとスルーホールにより電気接続される外部
接続用の電極が配置される。
【0013】また、本発明においては、前記複数本の配
線パターン間にはダミー配線パターンが設けられ、隣接
する前記配線パターンの間隔、及び前記配線パターンと
前記ダミー配線パターンとの間隔がほぼ均一である構成
としてもよい。この場合、前記ダミー配線パターンは固
定電位に接続されることが好ましい。例えば、前記回路
基板は多層配線構造であり、中間層に電源配線層、グラ
ンド配線層等の固定電位配線層が形成され、前記固定電
位配線層はスルーホールにより前記ダミー配線パターン
に電気接続される構成とする。
【0014】本発明によれば、複数本の配線パターンの
間隔寸法が均一であるため、回路基板の表面上に封止樹
脂をモールド成形する際に、各配線パターン間におい
て、回路基板に当接された金型のクランプ部と回路基板
の表面との間に隙間が生じることがなくなる。したがっ
て、金型のキャビティ内に封止用の樹脂を圧入して封止
樹脂をモールド成形したときに、樹脂がクランプ部と回
路基板の表面との間から外側に漏れ出ることはなく、封
止樹脂の外周領域での樹脂バリの発生を防止することが
可能になる。また、金型の挟持力によってモールドライ
ン領域において配線パターンに荷重が加えられたとき
に、当該荷重は各配線パターンに対して均等に分散され
た状態で加えられることになり、配線パターンが金型に
よって押し潰されて断線するようなこともない。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明をAB
GA型半導体装置に適用した実施形態の概略斜視図、図
2は封止樹脂の一部を破断した平面図、図3は図2の要
部領域S1の拡大平面図、図4は図2のAA線に沿う拡
大断面図、図5は図3のBB線に沿う一部を省略した拡
大断面図である。図1に示すように、ABGA型半導体
装置は、回路基板101の下面に熱伝導性の高い金属板
で構成されたヒートスプレッダ102が一体に接着され
ている。前記回路基板102の中央領域にはモールド成
形された封止樹脂103が設けられ、後述するように半
導体チップ等を封止している。また、前記回路基板10
1の表面の周辺領域には、多数の半田ボール104が格
子状に配列されている。このようなABGA型半導体装
置は、図外の実装基板に実装する場合には、半田ボール
104が形成されている表面側を実装基板の表面に対向
配置し、半田ボール104を加熱溶融して実装基板の配
線パターンに接続する表面実装により行われることにな
る。また、この実装状態では、封止された半導体チップ
で発生された熱はヒートスプレッダ102により効率的
に放熱されることになる。
【0016】図2ないし図4に示すように、前記回路基
板101は前記ヒートスプレッダ102と同じ外形寸法
をした正方形に近い平面形状とされており、その中央領
域には後述する半導体チップよりも一回り大きな開口部
111が形成されている。前記回路基板101は、本実
施形態では4層の配線構造として形成されている。すな
わち、ガラス・エポキシ樹脂等の絶縁板からなるコア1
12の両面にはそれぞれ金属薄膜が貼り付けられてお
り、リソグラフィ技術により各金属薄膜がパターン形成
して所要の配線パターンの配線層122,123が形成
される。さらに各配線層122,123の表面上にはそ
れぞれ樹脂を薄膜状に形成したプリプレグ113,11
4と金属薄膜を載せ、キュアを行って一体化した上でリ
ソグラフィ技術により前記金属薄膜をパターン形成して
配線層121,124が形成される。これにより、前記
コア112及びプリプレグ113,114を挟んで上下
に互いに絶縁された4層の配線層が形成されることにな
り、上層から第1配線層121、第2配線層122、第
3配線層123、及び第4配線層124として構成され
る。そして、前記各配線層のうち、最上層の第1配線層
121は信号配線層として構成されているが、他の配線
層は、例えば、第2配線層122は信号配線層として、
第3配線層123は電源配線層として、第4配線層12
4はグランド配線層としてそれぞれ構成されている。ま
た、前記回路基板101の所要箇所にはスルーホール1
25が設けられ、前記第1ないし第4の各配線層121
〜124は前記スルーホール125によって相互に電気
接続されている。さらに、前記回路基板101の表裏
面、すなわち前記第1配線層121及び第4配線層12
4の各の表面上には絶縁材からなるソルダーレジスト1
15が塗布形成され、各配線層121,124の表面が
絶縁保護されている。
【0017】前記第1配線層121は、図2及び図3に
示すように、前記回路基板101の中央領域の前記開口
部111の周縁に沿った位置に配置された一端部から回
路基板101の周辺方向に向けて短い寸法で、あるいは
長い寸法でそれぞれ他端部に向けて延長された多数本の
細幅の配線パターンHPとして形成されている。前記第
1配線層121の各配線パターンHPはほぼ全長にわた
って等しい幅寸法に形成されているが、それぞれの一端
部は配線幅が若干大きく形成されるとともに、各一端部
の領域のソルダーレジスト115が除去されて第1配線
層121の表面が露出され、ボンディングパッド126
として形成されている。また、前記各配線パターンHP
の他端部は配線幅が更に大きく形成されるとともに、各
他端部におけるソルダーレジスト115がそれぞれ除去
されて第1配線層121の表面が露出され、ボールパッ
ド127として形成されている。ここで、前記配線パタ
ーンHPのうち、短い寸法のものは一端部が内側ライン
に沿って配置され、長い寸法のものは一端部がその外側
ラインに沿って配置され、これにより前記ボンディング
パッド126は、前記開口部111の周縁に沿って2列
に配列されている。また、同じく配線パターンHPのう
ち、短い寸法の他端部はスルーホール125により終端
され、下層の配線層に電気接続される。一方、長い寸法
の他端部は前記ボールパッド127として形成されてお
り、各ボールパッド127は回路基板101の外周に沿
って複数列、ここでは2列の格子状に配列されている。
【0018】さらに、前記配線パターンHPのうち、長
い寸法のものは、それぞれボンディングパッド126と
ボールパッド127との間で可及的に直線部分が長くな
るように延長配置されており、そのために各配線パター
ンHPの間隔はボンディングパッド126やボールパッ
ド127の近傍領域においては必ずしも均一にはされて
いないが、回路基板101上における前記封止樹脂10
3の外周縁に沿った領域、すなわち図2及び図3に一点
鎖線で示すモールドラインML(ここではBB線に一致
する)に沿った所要の幅の二点鎖線で示す幅領域(以
下、モールドライン領域と称する)MLAにおいては、
図5に示す5本の配線パターンHP1〜HP5の間に生
じる当該モールドラインMLに沿った方向の空隙の幅寸
法(以下、間隔寸法と称する)dが均一になるようにパ
ターン形状が設定されている。例えば、図5の例の場合
に、各配線パターンHP1〜HP5の厚さが25μm、
配線幅が70μmで、その上に塗布形成するソルダーレ
ジスト115の厚さが約20μmの場合には、各配線パ
ターンHP1〜HP5の間隔寸法dを0.25〜0.3
mm程度の寸法で均一なものとする。また、モールド成
形時における金型との位置合わせ精度の誤差を考慮し、
前記モールドラインMLの設計上の位置を含んだ0.4
mm程度の幅のモールドライン領域MLAにおいて前記
配線パターンHP1〜HP5の間隔寸法dが均一になる
ようにパターン形状の設計が行われている。
【0019】また、前記回路基板101の四隅領域のよ
うに、単位面積に対する配線パターンHPの本数が少な
い領域では、配線パターンHPの密度が粗になり、前記
した間隔寸法dで配線パターンHPを配置することが難
しいため、配線パターンHP間にダミー配線パターンD
Pを形成し、少なくとも前記モールドライン領域MLA
において当該ダミー配線パターンDHPと配線パターン
HPとの間隔寸法dを前記した均一の寸法となるように
設定している。そして、前記ダミー配線パターンDHP
は前記スルーホール126により第3配線層123の電
源配線層、あるいは第4配線層124のグランド配線層
等に電気接続し、固定電位状態に保っている。なお、ダ
ミー配線パターンDHPは図2に示したような太い幅の
配線パターンとして形成してもよく、あるいは複数本の
細い配線パターンを集合した状態に形成してもよい。ま
た、ダミー配線パターンDHPを電気的にフローティン
グ状態とすると、配線パターンHPとの間に寄生する容
量等によって配線パターンHPにノイズが発生する要因
となる。一方、ダミー配線パターンDHPを形成するこ
となく、配線パターンHPの幅をモールドライン領域M
LAにおいて部分的に増大することで間隔寸法を均一化
することが考えられるが、この構成では幅を増大した部
分において配線パターンHPを通流される電流に乱れが
生じ、ノイズを発生する原因となる。
【0020】以上の構成の回路基板を用いた半導体装置
の製造工程を図6の工程図を参照して説明する。先ず、
図6(a)のように、回路基板101は、裏面側、すな
わち第4配線層124側において前記ヒートスプレッダ
102の表面に接着剤131により接着される。このと
き、接着剤131に導電性接着剤を用い、グランド配線
層として構成されている第4配線層124とヒートスプ
レッダ102を電気接続してヒートスプレッダをグラン
ド電位に固定するようにしてもよい。次いで、図6
(b)のように、前記回路基板101の開口部111内
に露呈される前記ヒートスプレッダ102の表面上に、
接着剤あるいはロー材132を用いて半導体チップ10
5がマウントされる。そして、前記半導体チップ105
の表面に形成されている電極パッド141と、前記回路
基板101のボンディングパッド126とがボンディン
グワイヤ106により相互に接続され、半導体チップ1
05は前記回路基板101の各配線パターンHPに電気
接続される。
【0021】そして、図6(c)のように、前記半導体
チップ105、ボンディングワイヤ106を含む領域に
封止樹脂103がモールド成形され、当該半導体チップ
105、ボンディングワイヤ106、および回路基板1
01のボンディングパッド126を含む領域が封止樹脂
103によって封止される。前記封止樹脂103のモー
ルド成形に際しては、前述までの工程で形成された半導
体装置を樹脂成形装置の下側金型DK上に載置し、上側
金型UKを下降して両金型で半導体装置を挟持する。前
記上側金型UKの下面には前記封止樹脂に対応した形状
のキャビティCAが形成されており、また、当該キャビ
ティCAの外縁に沿った領域はクランプ部CLとして前
記回路基板101の上面に当接可能に構成されている。
そのため、前記上側金型UKがモールドライン領域ML
Aにおいて回路基板101の上面に当接されたときに
は、上下の金型の挟持力によってクランプ部CLはモー
ルドライン領域MLAのソルダーレジスト115の表面
を若干押し潰した状態となる。このとき、図7に図5同
様な領域の状態を拡大して示すように、モールドライン
領域MLAでは、配線パターンHP1〜HP5が均一な
間隔寸法dに形成されているため、各配線パターンHP
1〜HP5間のソルダーレジスト115の表面に、図1
3に示した従来技術のような顕著な凹みが生じることは
なく、クランプ部CLの当接面とソルダーレジスト11
5の表面との間に図14に示したような隙間が生じるこ
とはない。このとき、配線パターンHP1〜HP5間に
ソルダーレジスト115の表面の微小な凹みは生じてい
るが、前記したようなクランプ部CLによるソルダーレ
ジスト115の表面の潰れによって当該凹みによる隙間
が生じることはない。
【0022】したがって、図6(d)のように、その状
態で金型のキャビティ内に封止用の樹脂103を圧入
し、前記半導体チップ105、ボンディングワイヤ10
6、回路基板101のボンディングパッド126を含む
領域、すなわちモールドラインMLで囲まれる領域を樹
脂で封止した場合においても、封止樹脂103がクラン
プ部CLと回路基板101の表面との間から外側に漏れ
出ることはなく、樹脂バリの発生を防止することが可能
になる。また、このとき、金型の挟持力によってモール
ドラインMLの近傍領域において配線パターンHPに荷
重が加えられることになるが、配線パターンHPがモー
ルドライン領域MLAにおいて均一な間隔寸法に形成さ
れているため、当該荷重は各配線パターンHPに対して
均等に分散された状態で加えられることになり、配線パ
ターンHPがモールドラインMLの近傍領域において押
し潰されて厚さが低減され、あるいは断線するようなこ
ともなく、回路基板の信頼性を高めることが可能にな
る。
【0023】しかる上で、図6(e)のように、前記回
路基板101の周辺部に配列されたボールパッド127
上に半田ボール104が形成される。この半田ボール1
04は、例えば、回路基板101の表面にフラックスを
塗布した上で、ボールパッド127上に半田ボールをマ
ウントし、リフローして半田ボール104を形成した
後、フラックスを洗浄する手法が用いられる。これによ
り、前記半導体チップ105は第1配線層121の各配
線パターンHPを介して半田ボール104に電気接続さ
れることになり、図1に示したABGA型半導体装置が
構成されることになる。このとき、前述のように封止樹
脂103による樹脂バリがモールドライン領域MLAの
外側に生じることが抑制されるため、ボールパッド12
7の表面に樹脂バリが存在することはなく、半田ボール
104とボールパッド127との密着性を高め、半田ボ
ール不良の発生を未然に防止し、半導体装置の信頼性を
高めることが可能になる。
【0024】図8は本発明をBGAに適用した他の実施
形態の一部を破断した平面図、図9は図8のCC線近傍
領域の拡大断面図である。図8に示すように、BGA型
半導体装置は、回路基板201の上面の中央領域には半
導体チップ205が搭載されており、回路基板201に
形成された配線層に電気接続されるとともに、回路基板
201上にモールド成形された封止樹脂203により前
記半導体チップ205等を封止している。また、前記回
路基板201の裏面には、多数の半田ボール204が格
子状に配列されている。前記回路基板201は、図8に
示した回路基板が平面方向に複数個連結された状態で形
成され、製造工程の最終段階において切達分離されて形
成されているが、回路基板201の切断分離箇所、すな
わち回路基板201の外周縁に前記封止樹脂203の樹
脂バリが存在していると、この樹脂バリが障害になって
回路基板201の切断分離が困難になり、回路基板20
1の外周縁に割れや欠けが発生し、これが配線層にまで
及ぶと配線層の信頼性に影響を与えることになる。ま
た、一方では半導体装置の外観が損なわれ、商品として
の品質低下を生ずる要因になる。なお、このBGA型半
導体装置は、図外の実装基板に実装する場合には、半田
ボール204が形成されている裏面側を実装基板の表面
に対向配置し、半田ボール204を加熱溶融して実装基
板の配線パターンに接続する表面実装により行われる。
【0025】前記回路基板201は所定の平面形状とさ
れており、少なくとも表面と裏面にそれぞれ配線層が形
成されている。図9に示すように、本実施形態では、前
記実施形態と同様に4層の配線構造として形成されてお
り、絶縁板からなるコア212の両面にそれぞれ金属薄
膜をリソグラフィ技術によりパターン形成した配線層2
22,223が形成され、さらに各配線層222,22
3上にはそれぞれ樹脂を薄膜状に形成したプリプレグ2
13,214を介して金属薄膜をリソグラフィ技術によ
りパターン形成した配線層221,224が形成されて
いる。これにより、前記コア212及びプリプレグ21
3,214を挟んで上下に互いに絶縁された4層の配線
層が形成されることになり、上層から第1配線層22
1、第2配線層222、第3配線層223、及び第4配
線層224として構成される。なお、コア212の表面
の中央領域には前記プリプレグ213が形成されておら
ず、凹部211が形成されている。そして、前記各配線
層のうち、最上層の第1配線層221は信号配線層とし
て構成されているが、第2配線層222は電源配線層と
して、第3配線層223はグランド配線層として構成さ
れ、裏面の第4配線層224はパッド配線層として構成
されている。また、前記回路基板201の所要箇所には
スルーホール225が設けられ、前記第1ないし第4の
各配線層221〜224は相互に電気接続されている。
さらに、前記回路基板201の表面と裏面のそれぞれに
は絶縁材からなるソルダーレジスト215が塗布形成さ
れ、第1配線層221と第4配線層224の表面が絶縁
保護されている。
【0026】前記第1配線層221は、図8に示すよう
に、前記回路基板201の中央領域の凹部211の周縁
に沿った位置に配置された一端部から回路基板の周辺方
向に向けた他端部にまで短い寸法に、あるいは長い寸法
にそれぞれ延長された多数本の細幅の配線パターンHP
として形成されている。各配線パターンHPの一端部は
前記実施形態と同様に表面のソルダーレジスト215が
除去されて配線パターンが露出され、ボンディングパッ
ド226として形成されている。また、前記各配線パタ
ーンHPの他端部はそれぞれ適宜の位置においてスルー
ホール225により下層の配線層に電気接続されてい
る。一方、パッド配線層としての前記第4配線層214
は、前記スルーホール225を介して第1配線層221
あるいは第2,3配線層222,223に接続されてい
るが、その一部は前記実施形態と同様に配線幅が大きく
形成されるとともに、格子状に配列され、かつ前記ソル
ダーレジスト215が除去されて表面が露出され、ボー
ルパッド227が形成されている。
【0027】ここで、前記多数本の配線パターンHP
は、前記実施形態の場合と同様に、それぞれボンディン
グパッド226と周辺近傍領域のスルーホール225が
形成された他端部との間で可及的に直線部分が長くなる
ように延長配置されており、回路基板201上における
前記封止樹脂203の外周縁に沿ったモールドラインM
L、ないしモールドライン領域MLAにおいては、図8
に示すように、前記多数本の配線パターンHPの間に生
じる当該モールドラインに沿った方向の間隔寸法が均一
になるようにパターン形状が設定されている。
【0028】なお、本実施形態では図示は省略するが、
前記実施形態と同様に、前記回路基板201上の単位面
積に対する配線パターンHPの配列本数が少なく、配線
パターンの密度が粗になって前記した間隔寸法で配線パ
ターンを配置することが難しい場合には、配線パターン
HP間にダミー配線パターンを形成し、少なくとも前記
モールドライン領域において当該ダミー配線パターンと
配線パターンとの間隔寸法を前記した均一の寸法となる
ように設定してもよい。また、この場合に、前記ダミー
配線パターンは前記スルーホールにより第2配線層22
2の電源配線層、あるいは第3配線層223のグランド
配線層等に電気接続し、固定電位状態に保つことが好ま
しいことも同様である。
【0029】以上の構成の回路基板201には、中央領
域の凹部211内のコア212の表面上に半導体チップ
205が接着剤232によりマウントされる。そして、
前記半導体チップ205の表面に形成されている電極パ
ッド241と、前記回路基板201のボンディングパッ
ド206とがボンディングワイヤ206により相互に接
続される。そして、前記半導体チップ205、ボンディ
ングワイヤ206を含む領域に封止樹脂203がモール
ド成形され、当該半導体チップ205、ボンディングワ
イヤ206、および回路基板201のボンディングパッ
ド226の領域が封止樹脂203によって封止される。
【0030】前記封止樹脂203のモールド成形に際し
ては、前記実施形態と同様に、前述までの工程で形成さ
れた半導体装置を樹脂成形装置の下側金型上に載置し、
上側金型を下降して両金型で半導体装置を挟持する。前
記金型の構成は前記実施形態と同様であり、したがっ
て、上側金型がモールドライン領域において回路基板の
上面に当接されたときには、上下の金型の挟持力によっ
てクランプ部はモールドライン領域MLAのソルダーレ
ジスト215の表面を若干押し潰した状態となる。この
とき、モールドライン領域MLAでは、配線パターンH
Pが均一な間隔寸法に形成されているため、前記実施形
態と同様に、クランプ部の当接面とソルダーレジスト2
15の表面との間に隙間が生じることはない。そして、
金型のキャビティ内に封止用の樹脂を圧入し、前記モー
ルドラインMLで囲まれる領域を樹脂で封止した場合に
おいても、封止樹脂203がクランプ部と回路基板20
1の表面との間から回路基板201の周辺部にまで漏れ
出ることはなく、樹脂バリの発生を防止することが可能
になる。
【0031】また、このとき、金型の挟持力によってモ
ールドラインMLの近接領域において配線パターンHP
に荷重が加えられることになるが、配線パターンHPが
モールドライン領域MLAにおいて均一な間隔寸法に形
成されているため、当該荷重は各配線パターンHPに対
して均等に分散された状態で加えられることになり、配
線パターンHPがモールドラインML近傍領域において
押し潰されて厚さが低減され、あるいは断線するような
こともなく、回路基板201の信頼性を高めることが可
能になる。
【0032】その上で、前記回路基板201の裏面に配
列されたボールパッド227上に半田ボール204が形
成される。この半田ボール204は、例えば、前記実施
形態と同様に、回路基板201上にフラックスを塗布
し、ボールパッド227上に半田ボールを載せ、リフロ
ーして半田ボール204を形成し、フラックスを清浄す
る手法が用いられる。これにより、前記半導体チップ2
05は第1配線層221、スルーホール225、第4配
線層224を介して半田ボール204に電気接続される
ことになり、BGA型半導体装置が構成されることにな
る。しかる上で、複数個の回路基板が連結された状態で
形成された複数個の半導体装置を個々の半導体装置に切
断分離するために、回路基板を切断分離する工程が行わ
れるが、回路基板201の切断箇所には封止樹脂203
による樹脂バリのない状態での切断分離が可能であり、
回路基板201の切断箇所に割れや欠けが生じることが
なく、信頼性の高い半導体装置を得ることが可能にな
る。
【0033】ここで、本発明の半導体装置は前記した各
実施形態の構成に限られるものではなく、回路基板の表
面に形成した配線層の一部を封止するように封止樹脂を
モールド成形する構成の半導体装置であれば本発明を同
様に適用することが可能である。例えば、図10に断面
図を示すように、絶縁板312の表面に表面配線層32
1、裏面にグランド配線層322を備え、表面がソルダ
レジスト315で絶縁保護された構成のテープ等で形成
される回路基板301の中央領域に凹部311を形成
し、当該凹部311内に半導体チップ305を接着剤3
31によりマウントする構成の半導体装置についても本
発明を同様に適用することが可能である。この場合に
は、半導体チップ305と回路基板301の表面配線層
321のボンディングパッド326とがボンディングワ
イヤ306により電気接続され、その上で半導体チップ
305、ボンディングワイヤ306を封止するように前
記凹部311及びその周囲の領域にわたって封止樹脂3
03がモールド形成される。また、封止樹脂の外周領域
の前記回路基板301の表面には、表面配線層321に
設けられたボールパッド327に半田ボール304が形
成される。このような半導体装置においても、封止樹脂
303のモールドライン領域における表面配線層321
の間隔を均一にすることで、封止樹脂303がボールパ
ッド327にまで漏れ出て樹脂バリが生じることが防止
され、かつ表面配線層321における断線等が防止さ
れ、信頼性の高い半導体装置が得られることになる。な
お、場合により、回路基板の配線層の間にダミー配線層
を形成して配線層の間隔を均一にするとともに、当該ダ
ミー配線層をスルーホールを通して回路基板の裏面のグ
ランド配線層に電気接続する構成を採用することも可能
である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
は、表面に複数本の配線パターンが形成され、かつ当該
配線パターンを絶縁被覆するためのソルダーレジスト層
が形成された回路基板上に半導体チップを封止するため
の封止樹脂をモールド成形してなる半導体装置におい
て、配線パターンは封止樹脂の周縁に沿う領域におい
て、隣接する配線パターンの間隔がほぼ均一に形成され
ているので、封止樹脂をモールド成形する際に、複数本
の配線パターン間において、回路基板の表面に当接され
た金型と回路基板との間に隙間が生じることがなくな
る。これにより、封止樹脂が金型と回路基板の表面との
間から外側に漏れ出ることが殆どなくなり、樹脂バリ量
を低減することが可能になり、封止樹脂の外周領域にお
いて半田ボールを好適に形成でき、あるいは回路基板の
切断分離を容易に行うことが可能になる。また、金型の
挟持力によってモールドライン領域において配線パター
ンに荷重が加えられたときに、当該荷重は各配線パター
ンに対して均等に分散された状態で加えられることにな
り、配線パターンが金型によって押し潰されて断線する
ようなこともない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の第1の実施形態の概略斜
視図である。
【図2】図1の半導体装置の一部を破断した平面図であ
る。
【図3】図2の要部の拡大平面図である。
【図4】図2のAA線に沿う拡大断面図である。
【図5】図4のBB線に沿う一部領域S1を省略した拡
大断面図である。
【図6】図1の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図7】図1の半導体装置における封止樹脂を形成する
状態の図5と同様の一部を省略した断面図である。
【図8】本発明の半導体装置の他の実施形態の平面図で
ある。
【図9】図8のCC線に沿う拡大断面図である。
【図10】本発明の半導体装置の変形例の断面図であ
る。
【図11】従来の半導体装置の一例の一部を破断した平
面図である。
【図12】図11の一部領域S2の拡大平面図である。
【図13】図12のDD線に沿う拡大断面図である。
【図14】封止樹脂を形成する状態の図13と同様の一
部を省略した断面図である。
【符号の説明】
101,201,301 回路基板 102 ヒートスプレッダ 103,203,303 封止樹脂 104,204,304 半田ボール 105,205,305 半導体チップ 106,206,306 ボンディングワイヤ 111,211 開口部 112,212 コア 113,114,213,214 プリプレグ 121〜124,221〜224,321,322 配
線層 125,225 スルーホール 126,226,326 ボンディングパッド 127,227,327 ボールパッド HP(HP1〜HP5) 配線パターン DHP ダミー配線パターン ML モールドライン MLA モールドライン領域 d 間隔寸法 UK 上側金型 DK 下側金型 CL クランプ部 CA キャビティ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも表面に複数本の配線パターン
    が形成され、かつ前記配線パターンを絶縁被覆するため
    のソルダーレジスト層が形成されている回路基板と、前
    記配線パターンに電気接続される半導体チップとを備
    え、前記回路基板の表面上に前記半導体チップを封止す
    るための封止樹脂をモールド成形してなる半導体装置に
    おいて、前記配線パターンは前記封止樹脂の周縁に沿う
    領域において、隣接する配線パターンの間隔がほぼ均一
    であることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記配線パターンは、一端部において前
    記半導体チップに電気接続され、他端部は前記封止樹脂
    の内部から外部にまで延長され、当該他端部側において
    外部接続電極に接続されていることを特徴とする請求項
    1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記回路基板は裏面にヒートスプレッダ
    を一体に有するとともに中央領域には開口部が設けら
    れ、前記開口部内において前記ヒートスプレッダに前記
    半導体チップがマウントされて前記配線パターンの一端
    部に電気接続され、前記回路基板の表面の前記封止樹脂
    の外周領域には、前記配線パターンの他端部に外部接続
    用の電極が配置されていることを特徴とする請求項2に
    記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記回路基板は表面の中央領域に半導体
    チップがマウントされて前記配線パターンの一端部に電
    気接続され、前記回路基板の表面の前記封止樹脂の外周
    領域には、前記配線パターンの他端部に外部接続用の電
    極が配置されていることを特徴とする請求項2に記載の
    半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記回路基板の表面上には前記半導体チ
    ップがマウントされて前記配線パターンに電気接続さ
    れ、前記回路基板の裏面には、前記配線パターンとスル
    ーホールにより電気接続される外部接続用の電極が配置
    されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装
    置。
  6. 【請求項6】 前記複数本の配線パターン間にはダミー
    配線パターンが設けられ、隣接する前記配線パターンの
    間隔、及び前記配線パターンと前記ダミー配線パターン
    との間隔がほぼ均一であることを特徴とする請求項1な
    いし5のいずれかに記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記ダミー配線パターンは固定電位に接
    続されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体
    装置。
  8. 【請求項8】 前記回路基板は多層配線構造であり、中
    間層に電源配線層、グランド配線層等の固定電位配線層
    が形成され、前記固定電位配線層はスルーホールにより
    前記ダミー配線パターンに電気接続されていることを特
    徴とする請求項7に記載の半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記外部接続用の電極は、半田等の導電
    性材料からなるボール電極であることを特徴とする請求
    項2ないし8のいずれかに記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】 前記回路基板は、前記封止樹脂の外周
    領域において個々の半導体装置に対応して切断分離され
    た構成であることを特徴とする請求項5ないし9のいず
    れかに記載の半導体装置。
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