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JP2004063567A - 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 Download PDF

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JP2004063567A
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substrate
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external terminals
height
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Akira Sato
佐藤　明
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】実装性の高い半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器を提供することにある。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、基板１０の一方の面に搭載されて樹脂封止された半導体チップ２０と電気的に接続され、前記基板の他方の面に複数行複数列で設けられてなる複数の外部端子１６のうち、少なくとも１つの前記外部端子１６の高さを低くすることを含む。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来、エリアアレイ型のパッケージでは、半導体チップをモールド封止することが知られていた。
【０００３】
しかし、半導体チップをモールド封止する際に、モールド樹脂の硬化収縮等の原因で基板に反りが発生することがあった。この場合、外部端子の先端が同一平面上に配置されなくなることがあり、半導体装置を実装基板に実装できないことがあった。また、外部端子が大きすぎる場合、半導体装置の組み付け高さが高くなりすぎるため、半導体装置を実装基板に実装できないことがあった。
【０００４】
本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、その目的は、実装性の高い半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、
基板の一方の面に搭載されて樹脂封止された半導体チップと電気的に接続され、前記基板の他方の面に複数行複数列で設けられてなる複数の外部端子のうち、少なくとも１つの前記外部端子の高さを低くすることを含む。
【０００６】
本発明によれば、外部端子の高さを低くするので、実装性に優れた半導体装置を製造することができる。
【０００７】
（２）この半導体装置の製造方法において、
少なくとも１つの前記外部端子の先端を研削して、高さを低くしてもよい。
【０００８】
これによると、容易に実装性に優れた半導体装置を製造することができる。
【０００９】
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記複数の外部端子の先端がほぼ同一平面上に配置されるように、少なくとも１つの前記外部端子の高さを低くしてもよい。
【００１０】
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記基板を半導体チップが搭載された面の側に反らせることを、さらに含んでもよい。
【００１１】
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記基板を前記外部端子が形成された面の側に反らせることを、さらに含んでもよい。
【００１２】
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記外部端子をエリアアレイ状に配置してもよい。
【００１３】
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記複数の外部端子を同じ高さに形成した後に、少なくとも１つの前記外部端子の高さを低くしてもよい。
【００１４】
これによれば、同じ大きさの外部端子を利用することができるため、容易に半導体装置を製造することができる。
【００１５】
（８）この半導体装置の製造方法において、
少なくとも１つの前記外部端子の高さを低くして、先端面を平らに形成してもよい。
【００１６】
（９）本発明に係る半導体装置は、
基板と、
前記基板の一方の面に搭載されてなる樹脂封止された半導体チップと、
前記基板の他方の面に複数行複数列で設けられてなり、前記半導体チップと電気的に接続された、高さが異なる複数の外部端子と、
を有し、
前記基板は反ってなり、
前記複数の外部端子の先端は、ほぼ同一平面上に配置されてなる。
【００１７】
本発明によれば、外部端子の先端を同一平面上に配置されているので、基板が反っていても、半導体装置の実装が可能になっている。
【００１８】
（１０）この半導体装置において、
前記基板は、前記半導体チップが搭載された側に反ってもよい。
【００１９】
（１１）この半導体装置において、
前記基板は、前記外部端子が搭載された側に反ってもよい。
【００２０】
（１２）本発明に係る半導体装置は、
基板と、
前記基板の一方の面に搭載されてなる樹脂封止された半導体チップと、
前記基板の他方の面に複数行複数列で設けられてなり、前記半導体チップと電気的に接続された、先端面が平らで側面が曲面になっている複数の外部端子と、
を有する。
【００２１】
本発明によれば、外部端子の高さが低く、実装性の高い半導体装置を提供することができる。
【００２２】
（１３）本発明に係る回路基板には、上記半導体装置が実装されてなる。
【００２３】
（１４）本発明に係る電子機器には、上記半導体装置を有する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【００２６】
はじめに、基板１０を用意する。基板１０は配線基板又はインターポーザと称してもよい。基板１０の平面形状は矩形であることが一般的であるがこれに限られない。また、基板１０の全体形状についても、特に限定されない。また、基板１０の厚みも限定されない。
【００２７】
基板１０の材料は、有機系又は無機系のいずれの材料であってもよく、これらの複合構造からなるものであってもよい。基板１０として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基板又はフィルムを使用してもよい。あるいは、基板１０としてポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板を使用してもよい。フレキシブル基板としてＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）や、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術で使用されるテープを使用してもよい。また、無機系の材料から形成された基板１０として、例えばセラミックス基板やガラス基板が挙げられる。有機系及び無機系の材料の複合構造として、例えばガラスエポキシ基板が挙げられる。また、基板１０として、多層基板やビルドアップ型基板を用いてもよい。
【００２８】
基板１０は、配線パターン１２を有する。配線パターン１２は、基板１０の一方の面に形成される。配線パターン１２は、複数層から構成してもよい。例えば、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）のうちのいずれかを積層して配線パターン１２を形成することができる。配線パターン１２は、フォトリソグラフィ、スパッタ、又はメッキ処理によって形成してもよい。また、配線パターン１２の一部は、配線となる部分よりも面積の大きいランド部（図示せず）となっていてもよい。ランド部は電気的接続部を十分に確保する機能を有し、半導体チップ２０の電極２２又は外部端子１６などの電気的接続部として設けられることが多い。
【００２９】
基板１０には、基板１０の両方の面を電気的に導通するための貫通孔１９が形成されてもよい。配線パターン１２の一部はランド部（図示しない）であってもよい。貫通孔１９を形成することによって、基板１０における配線パターン１２の形成面にかかわらず、基板１０の両方の側から配線パターン１２との電気的接続を図ることができる。
【００３０】
図１（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る基板１０は、配線パターン１２が形成された面とは反対の面に配線パターン１４を有してもよい。基板１０における半導体チップ３０が搭載される側とは反対側の面に、配線パターン１４を形成してもよい。この場合、配線パターン１２と配線パターン１４とは電気的に接続される。図１（Ａ）に示す例では、基板１０にはスルーホール１８が形成されており、配線パターン１２と配線パターン１４とは、スルーホール１８を介して電気的に接続される。配線パターン１４の表面には、外部端子１４と接触する部分を避けて、絶縁膜を形成してもよい。
【００３１】
次に、基板１０に半導体チップ２０を搭載する。半導体チップ２０は、例えばフラッシュメモリ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＡＳＩＣ又は、ＭＰＵ等であってもよい。半導体チップ２０の平面形状は、多くの場合矩形（正方形又は長方形）をなす。また、半導体チップ２０の能動面には、図示しないパッシベーション膜が形成されてもよい。パッシベーション膜は例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等で形成することができる。
【００３２】
半導体チップ２０の一方の面（能動面）には、複数の電極２２が形成されている。電極２２は、半導体チップ２０の能動面の少なくとも一辺（多くの場合、平行な２辺又は４辺）に沿って並んでいてもよい。電極２２は、パッド２４とバンプ２６とを含んでもよい。パッド２４は、例えばアルミニウム又は銅等で、半導体チップ２０に薄く平らに形成してもよい。バンプ２６は無電解メッキで形成してもよいし、ワイヤーボンディングによって形成するボールバンプであってもよい。パッド２４とバンプ２６との間にバンプ金属の拡散防止層として、ニッケル、クロム、チタンなどを付加してもよい。あるいは、バンプ２６を無くしてパッドだけで電極２２を構成してもよい。
【００３３】
図１（Ａ）に示すように、パッド２４に形成されたバンプ２６を用いて、半導体チップ２０をフェースダウンボンディングしてもよい。この場合、バンプ２６と配線パターン１２との電気的な接合の形態は、導電樹脂ペースト、又はＡｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｓｕ、ハンダなどによる金属接合、又は絶縁樹脂の収縮力による接合などがあり、そのいずれの形態を用いてもよい。なお、本実施の形態に係る半導体装置は、基板１０に搭載される半導体チップ２０が複数に重ねられてなる、いわゆるスタックド型の半導体装置であってもよい。
【００３４】
次に、半導体チップ２０を封止材（モールド樹脂）３０によって封止する。封止材３０として、熱硬化性樹脂を用いることが多いが、これに限定されるものではない。封止材３０として、例えばエポキシ樹脂等を利用することができる。
【００３５】
図１（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る基板１０は、半導体チップが搭載される側に、すなわち、半導体チップ２０側が凹面になるように反っている。基板１０は、半導体チップ２０をモールド封止する工程において、基板１０と封止材３０との収縮力の違い等を利用して反らせてもよい。例えば、封止材３０と基板１０との関係において、封止樹脂３０の硬化収縮が基板１０の冷却による収縮よりも大きい場合、封止材３０の硬化収縮によって、基板１０を反らせることができる。ここで、基板１０を、あらかじめ半導体チップ２０が搭載された側に小さく反らせておけば、封止材３０の硬化収縮により、基板１０を半導体チップ２０が搭載された側に大きく反らせることができる（図１（Ａ）参照）。
【００３６】
次に、基板１０に外部端子１６を形成する。図１（Ａ）に示す例では、外部端子１６は配線パターン１４上に形成されており、配線パターン１４（スルーホール１８）を介して、配線パターン１２と電気的に接続されている。外部端子１６として、ハンダボール等を利用することができる。なお、外部端子１６の大きさは特に限定されないが、同じ高さの導電部材を利用して外部端子１６を形成してもよい。
【００３７】
ただし、本実施の形態に係る外部端子１６はこれに限られず、例えば、基板１０に形成された貫通孔１９を介して、外部端子１６を配線パターン１２に設けてもよい。詳しくは、貫通孔１９から露出した配線パターン１２の一部（例えばランド部）に、外部端子１６を設け、基板１０における半導体チップ３０が搭載される側とは反対側から突出させてもよい。外部端子１６はハンダで形成してもよく、ハンダボールの材料となるハンダを貫通孔１９に充填して、ハンダボールと一体化した導電部材を貫通孔１９に形成してもよい。
【００３８】
外部端子１６の形成される形態は、図１（Ａ）に示すようなＦＡＮ−ＩＮ型、あるいはＦＡＮ−ＯＵＴ型、及びＦＡＮ−ＩＮ／ＯＵＴ型のいずれであってもよい。また、外部端子１６は、図２（Ａ）に示すように、エリアアレイ状に配置されてもよく、あるいは図２（Ｂ）に示すように、基板３０の中央部を避け、基板３０の端部側に複数行複数列に配置されてもよい。
【００３９】
次に、図１（Ｂ）に示すように、外部端子１６の高さを低くして、半導体装置を製造する。具体的には、外部端子１６の先端側を研削して外部端子１６の高さを低くしてもよい。あるいは、外部端子１６の先端を溶融させて、外部端子１６の高さを低くしてもよい。ただし、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法はこれに限られない。これにより半導体装置の高さが低い、実装性に優れた半導体装置１を製造することができる。この場合、半導体装置１は、先端面が平らで側面が曲面になっている、１つあるいは複数の外部端子６０を有する。
【００４０】
図１（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る基板１０は、半導体チップ２０が搭載された側に、すなわち、半導体チップ２０の側が凹面になるように反っている。そのため、同じ高さの外部端子１６を利用すると、外部端子１６の先端が、実装基板に実装可能な程度に平坦面上に配置できないことがあった。しかしこの場合でも、複数ある外部端子１６のうちのいずれか１つ（あるいは複数）の外部端子１６の高さを低くすることで、外部端子６０の先端を、実装可能な程度の、ほぼ同一平面上に配置することが可能となる（図１（Ｂ）参照）。そのため、図１（Ａ）に示すように、基板１０に反りが生じている場合でも、実装可能な半導体装置１を製造することができる。
【００４１】
また、図１（Ａ）に示すように、基板１０が、半導体チップ２０が搭載された側に、すなわち、半導体チップ２０側が凹面になるように反っている場合、外部端子１６の高さを低くすることで、基板１０の端部側の外部端子６０の高さを、基板１０の中央部側の外部端子６０の高さよりも高くすることができる。そのため、基板１０の端部側に形成された外部端子６０の体積が、基板４０の中央部付近に形成された外部端子６０の体積よりも大きくなる（図１（Ｂ）参照）。これによって、応力が集中しやすい半導体装置の端部付近の接合力を強くすることができるため、応力に対する信頼性の高い半導体装置１を製造することができる。
【００４２】
（変形例）
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明を適用した第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置製造方法を説明するための図である。
【００４３】
本実施の形態に係る半導体装置は、基板４０を有する。図３（Ａ）に示すように、基板４０は、外部端子１６が形成された側に、すなわち、外部端子１６側が凹面になるように反っている。基板４０は、半導体チップ３０をモールド封止する工程において、基板４０と封止材３０との収縮力の違い等を利用して反らせてもよい。例えば、封止材３０と基板４０との関係において、封止樹脂３０の硬化収縮が基板４０の冷却による収縮よりも大きい場合、封止材３０の硬化収縮によって、基板４０を反らせることができる。ここで、基板１０を、あらかじめ外部端子１６が形成される側に小さく反らせておけば、封止材３０の硬化収縮により、基板４０を外部端子１６が形成された側に大きく反らせることができる（図３（Ａ）参照）。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、配線パターン１２、１４の形成方法、半導体チップ２０の搭載方法、外部端子１６の配列（図２（Ａ）、図２（Ｂ）参照）等について、第１の実施の形態で説明した内容と同じ内容を適用することができる。
【００４５】
そして、外部端子１６の高さを低くして、図３（Ｂ）に示す半導体装置２を製造することができる。本実施の形態に係る基板４０は、外部端子１６が形成された側に、すなわち、外部端子１６の側が凹面になるように反っている。そのため、同じ高さの外部端子１６を利用すると、外部端子１６の先端が、実装基板に実装可能な程度に平坦面上に配置できないことがあった（図３（Ａ）参照）。しかしこの場合でも、複数ある外部端子１６のうちのいずれか１つ（あるいは複数）の外部端子１６の高さを低くすることで、外部端子６０の先端を、実装可能な程度の、ほぼ同一平面上に配置することが可能となる（図３（Ｂ）参照）。そのため、図３（Ａ）に示すように、基板４０に反りが生じている場合でも、実装可能な半導体装置２を製造することができる。この場合、半導体装置２は、先端面が平らで側面が曲面になっている、１つあるいは複数の外部端子６０を有する。また、基板４０の端部側に形成される外部端子６０の高さは、基板４０の中央部側に形成される外部端子６０の高さよりも低くなる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を説明するための図である。なお、本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した内容を可能な限り適用することができる。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る基板５０は平坦である。なお、本実施の形態においても、配線パターン１２、１４の形成方法、半導体チップ２０の搭載方法、外部端子１６の配列（図２（Ａ）、図２（Ｂ）参照）等について、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。
【００４８】
そして、外部端子１６の高さを低くして、半導体装置を製造する。これにより、高さが低く、実装性に優れた半導体装置３を製造することができる。この場合、半導体装置１は、先端面が平らで側面が曲面になっている、１つあるいは複数の外部端子６０を有する。
【００４９】
図５には、上述の実施の形態に係る半導体装置１を実装した回路基板１０００が示されている。また、本発明の実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器として、図６にはノート型パーソナルコンピュータ２０００が示され、図７には携帯電話３０００が示されている。
【００５０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明を適用した第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図５】図５は、本発明を適用したいずれかの実施の形態に係る半導体装置の製造方法から製造されてなる半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図６】図６は、本発明を適用したいずれかの実施の形態に係る半導体装置の製造方法から製造されてなる半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図７】図７は、本発明を適用したいずれかの実施の形態に係る半導体装置の製造方法から製造されてなる半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１０　基板
１２　配線パターン
１４　配線パターン
１６　外部端子
２０　半導体チップ
３０　封止材
４０　基板
５０　基板
６０　外部端子

Claims (14)

  1. 基板の一方の面に搭載されて樹脂封止された半導体チップと電気的に接続され、前記基板の他方の面に複数行複数列で設けられてなる複数の外部端子のうち、少なくとも１つの前記外部端子の高さを低くすることを含む半導体装置の製造方法。
  2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
    少なくとも１つの前記外部端子の先端を研削して、高さを低くする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数の外部端子の先端がほぼ同一平面上に配置されるように、少なくとも１つの前記外部端子の高さを低くする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記基板を半導体チップが搭載された面の側に反らせることを、さらに含む半導体装置の製造方法。
  5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記基板を前記外部端子が形成された面の側に反らせることを、さらに含む半導体装置の製造方法。
  6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記外部端子をエリアアレイ状に配置する半導体装置の製造方法。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数の外部端子を同じ高さに形成した後に、少なくとも１つの前記外部端子の高さを低くする半導体装置の製造方法。
  8. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
    少なくとも１つの前記外部端子の高さを低くして、先端面を平らに形成する半導体装置の製造方法。
  9. 基板と、
    前記基板の一方の面に搭載されてなる樹脂封止された半導体チップと、
    前記基板の他方の面に複数行複数列で設けられてなり、前記半導体チップと電気的に接続された、高さが異なる複数の外部端子と、
    を有し、
    前記基板は反ってなり、
    前記複数の外部端子の先端は、ほぼ同一平面上に配置されてなる半導体装置。
  10. 請求項９記載の半導体装置において、
    前記基板は、前記半導体チップが搭載された側に反ってなる半導体装置。
  11. 請求項９記載の半導体装置において、
    前記基板は、前記外部端子が搭載された側に反ってなる半導体装置。
  12. 基板と、
    前記基板の一方の面に搭載されてなる樹脂封止された半導体チップと、
    前記基板の他方の面に複数行複数列で設けられてなり、前記半導体チップと電気的に接続された、先端面が平らで側面が曲面になっている複数の外部端子と、
    を有する半導体装置。
  13. 請求項９から請求項１２のいずれかに記載の半導体装置が実装された回路基板。
  14. 請求項９から請求項１２のいずれかに記載の半導体装置を有する電子機器。
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