JP3321357B2 - 半導体装置とその組み立て方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ボールグリッド
アレイ（ＢＧＡ）パッケージ型の半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来のＢＧＡパッケージを示
す図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図中のｂ
−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は（ａ）図中のｃ−ｃ線
に沿う断面図である。

【０００３】図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＴＡ
Ｂテープ１の平坦性を保つためのスティフナ２が、ＴＡ
Ｂテープ１の表面に接着剤を用いて接着されている。図
中、参照符号３に示す層は接着剤の層である。スティフ
ナ２には四角形状の開孔部４が設けられている。半導体
集積回路チップ５は、開孔部４の中に配置される。チッ
プ５は、開孔部４の中で、ＴＡＢテープ１に設けられて
いるリード６に電気的に接続される。その接続状態は、
いわゆるフェースダウン型である。スティフナ２には四
角形状のカバープレート７が接着剤を用いて接着されて
いる。図中、参照符号８に示す層は接着剤の層である。
カバープレート７は、スティフナ２の全面に接着され
る。さらにカバープレート７は、チップ５に接着剤を用
いて接着されている。チップ５を、カバープレート７に
接着することにより、チップ５はカバープレート７に熱
的に結合される。そして、カバープレート７は、チップ
５が動作しているときに、チップ５が発する熱を外部へ
と逃がすための放熱板として機能される。ＴＡＢテープ
１の裏面には、はんだボール９が複数形成されている。
はんだボール９は、ＴＡＢテープ１の中でリード６に電
気的に接続されていて、チップ５の外部端子として機能
される。また、参照符号１０に示される部材は、チップ
５とＴＡＢテープ１との電気的な接続部分を外界から遮
蔽するためのポッティング樹脂である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のＢＧＡパッケー
ジでは、実装基板に実装して温度サイクル試験を行った
場合、実装基板とカバープレート７との線膨脹係数が互
いに異なるために、はんだボール９に応力がかかり、は
んだボール９にクラックが入る可能性がある。

【０００５】この発明は、上記の事情に鑑みて為された
もので、その目的は、放熱部材を有するＢＧＡパッケー
ジ型の半導体装置において、はんだボールに、熱に起因
したクラックの発生を抑制できる半導体装置と、その組
み立て方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明では、ボール状電極群を有する
チップキャリアと、前記チップキャリアに電気的に接続
され、前記ボール状電極群を外部端子とする半導体集積
回路チップと、前記チップキャリアに接続され、前記チ
ップキャリアの平坦性を保たせるための平坦化部材と、
前記平坦化部材に接着されるとともに、前記半導体集積
回路チップに熱的に結合され、前記半導体集積回路チッ
プから発せられる熱を逃がすための放熱部材とを具備す
る。そして、前記放熱部材と前記平坦化部材との接着面
を有する接着用突起部を、前記放熱部材および前記平坦
化部材のいずれか一方に設け、前記放熱部材を、前記平
坦化部材に、部分的に接着したことを特徴とする。この
ように放熱部材を、平坦化部材に、部分的に接着したこ
とで、放熱部材が膨張および収縮したときに発生する力
が平坦化部材に伝わり難くできる。これにより、放熱部
材によって引張されるような平坦化部材の変形を抑制で
き、ボール状電極の内部に生ずる応力が小さくなり、ボ
ール状電極に熱に起因したクラックの発生を抑制するこ
とができる。さらに接着用突起部を、放熱部材および平
坦化部材のいずれか一方に設けたことで、接着剤を、放
熱部材の接着側全面に塗布しての組み立てが可能にな
る。これにより組み立ての容易化、および製造コストの
低減化を図ることが可能になる。

【０００７】さらに請求項４に係る発明では、前記平坦
化部材は、前記半導体集積回路チップを収容するための
開孔部を有し、前記放熱部材を、前記平坦化部材の前記
開孔部周囲のみに接着し、前記放熱部材の縁を開放した
ことを特徴とする。このように放熱部材を、平坦化部材
の開孔部周囲のみに接着し、放熱部材の縁を開放したこ
とで、放熱部材によって引張されるような平坦化部材の
変形を、さらに抑制できる。これにより、ボール状電極
に、熱に起因したクラックの発生を抑制する効果は、さ
らに高まる。

【０００８】さらに請求項５に係る発明では、前記放熱
部材と平坦化部材との接着部分を、発熱中心から等距離
な位置に設けたことを特徴とする。このように接着部分
を、発熱中心から等距離な位置に設けたことで、放熱部
材が膨張したときの力を、接着部分に均等にかけること
ができる。接着部分に、力が均等にかかれば、接着部分
を介して平坦化部材に加わる力のバランスが良くなる。
もし、平坦化部材に加わる力がアンバランスであると、
予測できないような力が平坦化部材に働く可能性があ
る。予測できないような力が平坦化部材に働くと、ボー
ル状電極にクラックが入る可能性がある。このような可
能性は、接着部分を、発熱中心から等距離な位置に設け
たことで、解消される。

【０００９】さらに請求項６に係る発明では、前記放熱
部材と平坦化部材との接着部分を、前記開孔部の周囲に
分散させたことを特徴とする。このように接着部分を、
開孔部の周囲に分散させたことで、放熱部材が膨脹しよ
うとする力を、ある程度、分散された接着部分それぞれ
の周囲に開放できる。これにより、放熱部材によって引
張されるような平坦化部材の変形は、さらに抑制され、
ボール状電極に、熱に起因したクラックの発生を抑制す
る効果は、さらに高まる。

【００１０】さらに請求項７に係る発明では、前記分散
された接着部分をそれぞれ、発熱中心から、点対象、か
つ線対称な条件を満足する位置に設けたことを特徴とす
る。このように分散された接着部分をそれぞれ、発熱中
心から、点対象、かつ線対称な条件を満足する位置に設
けたことで、放熱部材が膨張したときの力を、分散され
た接着部分それぞれに、均等にかけることができ、分散
された接着部分それぞれを介して平坦化部材に加わる力
のバランスが良くなる。これにより、平坦化部材に加わ
る力のアンバランスに起因して、ボール状電極にクラッ
クが発生する可能性が、解消される。

【００１１】

【００１２】さらに請求項８に係る発明では、前記放熱
部材の、前記平坦化部材に対して水平な方向への変形が
自在な状態で、前記平坦化部材に対して垂直な方向への
変形を抑制する変形抑制用突起部を、前記放熱部材およ
び前記平坦化部材のいずれか一方に、さらに設けたこと
を特徴とする。このように変形抑制用突起部を、放熱部
材および平坦化部材のいずれか一方に、さらに設けたこ
とで、放熱部材の、平坦化部材に対して垂直な方向への
変形を抑制することができる。しかも、平坦化部材に対
して水平な方向への変形が自在なので、放熱部材が膨張
および収縮したときの力を、すべりによって吸収でき
る。これにより、変形抑制用突起部は、穂熱部材の、平
坦化部材に対して垂直な方向へ変形を抑制しつつ、放熱
部材が秒長および収縮したときの力を、平坦化部材に伝
えることがない。なお、放熱部材が過剰に変形したと
き、ユーザが視覚的に不安感を抱くことがあるが、その
ような不安感も同時に解消される。

【００１３】さらに請求項９に係る発明では、前記変形
抑制用突起部は、前記接着用突起部の接着面よりも小さ
い、前記放熱部材と前記平坦化部材との接着面を有し、
前記変形抑制用突起部の接着面における接着は、前記放
熱部材が前記平坦化部材に対して水平な方向へ変形した
ときに解除され、接着が解除された後、前記放熱部材
の、前記平坦化部材に対して水平な方向への変形が自在
な状態となることを特徴とする。このように変形抑制用
突起部の接着面における接着を、放熱部材が平坦化部材
に対して水平な方向へ変形したときに解除し、接着を解
除した後、放熱部材の、平坦化部材に対して水平な方向
への変形を自在とすることで、変形抑制用突起部を有し
ていても、接着剤を、放熱部材の接着側全面に塗布して
の組み立てが可能になる。また、放熱部材が、平坦化部
材に対して水平な方向へ変形する以前では、変形抑制用
突起部が、平坦化部材に接着されているので、放熱部材
と平坦化部材との接着強度が高い。接着強度が高まって
いる状態のときには、放熱部材をピックアップしても、
チップキャリアと半導体集積回路チップとの、繊細な電
気的接続点が破壊される可能性が小さい。

【００１４】また、上記目的を達成するために、請求項
２に係る発明では、ボール状電極群を有するチップキャ
リアと、前記チップキャリアに電気的に接続され、前記
ボール電極群を外部端子とする半導体集積回路チップ
と、前記チップキャリアに接続され、前記チップキャリ
アの平坦性を保たせるための平坦化部材と、前記平坦化
部材に接着されるとともに、前記半導体集積回路チップ
に熱的に結合され、前記半導体集積回路チップから発せ
られる熱を逃がすための放熱部材とを具備する半導体装
置の組み立て方法であって、前記放熱部材と前記平坦化
部材との接着面を有した接着用突起部を、前記放熱部材
および前記平坦化部材のいずれか一方に設け、前記放熱
部材の接着側全面に接着剤を塗布し、前記接着用突起部
の接着面により、前記放熱部材を、前記平坦化部材に、
部分的に接着することを特徴とする。このように放熱部
材の接着側全面に接着剤を塗布し、接着用突起部の接着
面により、放熱部材を、平坦化部材に、部分的に接着す
ることで、例えばマスキングテープなどを使用せずに、
放熱部材を、平坦化部材に、部分的に接着することがで
きる。これにより、組み立て工程の繁雑化を防ぐことが
でき、また、製造コストを低減できる。

【００１５】また、上記目的を達成するために、請求項
３に係る発明では、ボール状電極群を有するチップキャ
リアと、前記チップキャリアに電気的に接続され、前記
ボール電極群を外部端子とする半導体集積回路チップ
と、前記チップキャリアに接続され、前記チップキャリ
アの平坦性を保たせるための平坦化部材と、前記半導体
集積回路チップに熱的に結合され、前記半導体集積回路
チップから発せられる熱を逃がすための放熱部材とを具
備する。そして、前記放熱部材を、前記平坦化部材に対
して水平な方向への変形が自在な状態で、前記平坦化部
材により支持させたことを特徴とする。このように放熱
部材を、平坦化部材に対して水平な方向への変形が自在
な状態で、平坦化部材により支持させたことで、放熱部
材が膨脹および収縮したときに発生する力が平坦化部材
に伝わり難くできる。これにより、放熱部材によって引
張されるような平坦化部材の変形を抑制でき、ボール状
電極の内部に生ずる応力が小さくなり、ボール状電極
に、熱に起因したクラックの発生を抑制することができ
る。

【００１６】さらに請求項１０に係る発明では、前記放
熱部材は、前記平坦化部材に対して水平な方向への変形
が自在な状態で、前記平坦化部材に対して垂直な方向へ
の変形を抑制する変形抑制用突起部を有し、前記放熱部
材を、前記変形抑制用突起部によって、前記平坦化部材
に対して水平な方向への変形が自在な状態で、前記平坦
化部材により支持させたことを特徴とする。このように
放熱部材を、変形抑制用突起部によって、平坦化部材に
対して水平な方向への変形が自在な状態で、前記平坦化
部材により支持させたことでも、放熱部材によって引張
されるような平坦化部材の変形を抑制でき、ボール状電
極の内部に生ずる応力が小さくなり、ボール状電極に、
熱に起因したクラックの発生を抑制することができる。

【００１７】さらに請求項１１に係る発明では、前記変
形抑制用突起部は、前記放熱部材と前記平坦化部材との
接着面を有し、前記変形抑制用突起部の接着面における
接着は、前記放熱部材が前記平坦化部材に対して水平な
方向へ変形したときに解除され、接着が解除された後、
前記放熱部材の、前記平坦化部材に対して水平な方向へ
の変形が自在な状態となることを特徴とする。このよう
に変形抑制用突起部の接着面における接着を、放熱部材
が平坦化部材に対して水平な方向へ変形したときに解除
し、接着を解除した後、放熱部材の、平坦化部材に対し
て水平な方向への変形を自在とすることで、変形抑制用
突起部を有していても、接着剤を、放熱部材の接着側全
面に塗布しての組み立てが可能になる。また、放熱部材
が、平坦化部材に対して水平な方向へ変形する以前で
は、変形抑制用突起部が、平坦化部材に接着されている
ので、放熱部材と平坦化部材との接着強度が高い。接着
強度が高まっている状態のときには、放熱部材をピック
アップしても、チップキャリアと半導体集積回路チップ
との、繊細な電気的接続点が破壊される可能性が小さ
い。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の第１の実施の
形態に係るＢＧＡパッケージを示す図で、（ａ）図は平
面図、（ｂ）図は（ａ）図中のｂ−ｂ線に沿う断面図、
（ｃ）図は（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿う断面図、（ｄ）
図は（ａ）図中のｄ−ｄ線に沿う断面図である。

【００１９】図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１の
実施の形態に係るＢＧＡパッケージは、ＴＡＢテープ１
の平坦性を保つためのステンレス製スティフナ２を有し
ている。スティフナ２は、ＴＡＢテープ１の表面に接着
剤により接着されている。図中、参照符号３に示す層
は、接着剤の層である。さらにスティフナ２は、四角形
状の開孔部４を有している。半導体集積回路チップ５
は、開孔部４の中に配置され、開孔部４の中で、ＴＡＢ
テープ１に設けられているリード６に電気的に接続され
る。その接続状態は、いわゆるフェースダウン型であ
る。スティフナ２には、四角形状の銅製カバープレート
７が接着剤により接着されている。図中、参照符号８に
示す層は、接着剤の層である。カバープレート７を平面
からみたときの大きさは、スティフナ２を平面からみた
ときの大きさと、ほぼ同じである。カバープレート７
は、スティフナ２の全面ではなく、部分的に接着されて
いる。カバープレート７は、接着用突起部１２を有して
いる。カバープレート７が接着用突起部１２を有してい
ることにより、カバープレート７とスティフナ２との部
分的な接着は容易になる。カバープレート７の４つのコ
ーナーのそれぞれには、変形抑制用突起部１３が設けら
れている。図１（ｄ）に示されるように、変形抑制用突
起部１３は、スティフナ２に接着剤により接着されてい
る。しかし、変形抑制用突起部１３とスティフナ２との
接着は、熱によってカバープレート７が膨脹および収縮
したとき、解除されるようになっている。これについて
の詳細は後述する。突起部１２、１３は、例えばプレス
加工によって、カバープレート７に成型される。さらに
カバープレート７は、チップ５に接着剤により接着され
ている。チップ５を、カバープレート７に接着すること
により、チップ５はカバープレート７に熱的に結合され
る。チップ５が発熱したとき、カバープレート７は、そ
の熱を外部へと逃がす、いわゆる放熱板として機能され
る。ＴＡＢテープ１の裏面には、はんだボール９が複数
形成されている。はんだボール９は、ＴＡＢテープ１の
中でリード６に電気的に接続され、チップ５の外部端子
として機能される。ＢＧＡパッケージ型の半導体装置
は、はんだボール９を溶融した後、固化させることで、
図示せぬ実装基板の電気的接点に固着され、実装基板の
電気的接点に接続される。実装基板の一つの例は、回路
基板である。また、参照符号１０に示される部材は、チ
ップ５とＴＡＢテープ１との電気的な接続部分を外界か
ら遮蔽するためのポッティング樹脂である。

【００２０】上記構成を有するＢＧＡパッケージである
と、カバープレート７がスティフナ２に部分的に接着さ
れているので、カバープレート７とスティフナ２との接
着面積が小さくなる。接着面積が小さくなると、カバー
プレート７が熱せられて膨脹したとき、およびカバープ
レート７が冷えて収縮したときの力が、スティフナ２に
伝わることが抑制される。したがって、はんだボール９
を、図示せぬ実装基板の電気的接点に接続したとき、カ
バープレート７の線膨脹係数と、実装基板の線膨脹係数
との差に起因して、はんだボール９に発生する、クラッ
クを抑制することができる。

【００２１】図２は、図１に示すＢＧＡパッケージか
ら、カバープレート７を取り外した状態を示す平面図で
ある。図２に示すように、第１の実施の形態に係るＢＧ
Ａパッケージが具備するスティフナ２は、チップ５を収
容するための開孔部４を有している。カバープレート７
は、スティフナ２の開孔部４の周囲に沿った区域２０の
みに接着されている。図中、参照符号２１に示される部
分は、カバープレート７とスティフナ２との接着面を示
しており、参照符号２２に示される部分は、カバープレ
ート７とチップ５との接着面を示している。このように
カバープレート７をスティフナ２の開孔部４の周囲に沿
った区域２０のみに接着することにより、カバープレー
ト７の縁がスティフナ２に固定されなくなる。つまり、
カバープレート７の縁が、伸縮自在となる。カバープレ
ート７の縁が伸縮自在となることで、カバープレート７
の縁から、カバープレート７が膨張および収縮したとき
の力を逃がすことができ、接着面２１に加わる力が、よ
り軽減されるようになる。したがって、はんだボール９
に発生するクラックを抑制する効果が、さらに高まる。

【００２２】また、スティフナ２の開孔部４の周囲に沿
った区域２０のみで接着すると、接着面２１が接着面２
２に極力近づけられ、反対にカバープレート７の縁から
は極力離されるようになる。このため、接着面２１は、
カバープレート７の縁から逃げようとしている力を妨げ
難くなる。したがって、接着面２１に加わる力は、さら
に軽減される。また、接着面２１が、カバープレート７
の縁にあると、カバープレート７の縁の伸縮により、接
着面２１に加わる力が無用に増大することが懸念され
る。このような懸念は、接着面２１を、カバープレート
７の縁から極力離されることで、解消される。

【００２３】図３は、この発明の第２の実施の形態に係
るＢＧＡパッケージの接着面を示す図である。第２の実
施の形態は、上記カバープレート７を、スティフナ２の
開孔部４の周囲に沿った区域２０のみに接着する、とい
う事項に基いたものである。

【００２４】図３に示すように、カバープレート７は、
スティフナ２の開孔部４の周囲に沿った区域２０の全面
で接着されても良い。参照符号２３は、区域２０の全面
で接着されたときの接着面を示している。

【００２５】また、図２に示すように、第１の実施の形
態に係るＢＧＡパッケージは、カバープレート７とステ
ィフナ２との接着面２１を４つ有し、接着面２１が、区
域２０の中に分散されている。接着面２１が分散されて
いると、接着面２１のトータル面積が、さらに小さくな
るので、カバープレート７とスティフナ２との接着面積
を、さらに小さくできる。また、接着面２１が分散され
ると、接着面２１の周囲に、カバープレート７が自由に
変形できる部分ができ、カバープレート７が膨脹および
収縮したときの力を、ある程度、接着面２１の周囲に開
放されることが期待される。このように接着面２１を、
区域２０の中に分散させることで、カバープレート７が
膨脹および収縮したときの力を、ある程度、接着面２１
の周囲に開放できるので、接着面２１に加わる力が、さ
らに弱められる効果が期待される。

【００２６】また、図２に示すように、第１の実施の形
態に係るＢＧＡパッケージは、分散された接着面２１が
各々円形である。接着面２１が円形であると、カバープ
レート７が膨脹および収縮したときの力を、接着面２１
の周囲に均一に開放することができる。もし、接着面２
１の周囲に開放される力が不均一であると、予測できな
いような力が接着面２１に生じ、カバープレート７がス
ティフナ２から離脱する可能性がある。このような可能
性は、接着面２１を円形とすることで解消される。ま
た、円形の接着面２１は、予測できないような力が接着
面２１に生じる可能性が小さいので、最小の接着面積
で、最大の接着強度を得ることができる。

【００２７】図４は、図１に示すＢＧＡパッケージか
ら、カバープレート７を取り外した状態を示す平面図で
ある。図４に示すように、第１の実施の形態に係るＢＧ
Ａパッケージは、カバープレート７とスティフナ２との
接着面２１の中心Ｃ₂₁が、カバープレート７とチップ５
との接着面２２の中心Ｃ₂₂から、半径ｒの円周の上に設
定されている。このように接着面２１の中心Ｃ₂₁を、接
着面２２の中心Ｃ₂₂、つまり発熱中心から等距離な位置
に設定することにより、カバープレート７が膨張および
収縮したときの力を、接着面２１に均等にかけることが
できる。接着面２１に、力が均等にかかれば、スティフ
ナ２に加わる力のバランスが良くなる。もし、スティフ
ナ２に加わる力がアンバランスであると、予測できない
ような力がスティフナ２に働く可能性がある。予測でき
ないような力がスティフナ２に働くと、はんだボール９
にクラックが入る可能性がある。このような可能性は、
接着面２１の中心Ｃ₂₁を、発熱中心から等距離な位置に
配置し、力のバランスを良くすることで、解消される。

【００２８】図５は、この発明の第３の実施の形態に係
るＢＧＡパッケージの接着面を示す図である。第３の実
施の形態は、上記カバープレート７とスティフナ２との
接着面２１の中心Ｃ₂₁を、カバープレート７とチップ５
との接着面２２の中心Ｃ₂₂から、等距離な位置に設定す
る、という事項に基いたものである。

【００２９】図５に示すように、カバープレート７は、
半径ｒの円周に沿って全面で接着されても良い。参照符
号２４は、半径ｒの円周に沿って全面で接着されたとき
の接着面を示している。

【００３０】なお、第１の実施の形態に係るＢＧＡパッ
ケージのように、開孔部４が正方形である場合には、接
着面２２の中心Ｃ₂₂を、開孔部４の中心Ｃ₀ と置き換え
ても良い。

【００３１】図６は、図１に示すＢＧＡパッケージか
ら、カバープレート７を取り外した状態を示す平面図で
ある。また、図６に示すように、第１の実施の形態に係
るＢＧＡパッケージは、接着面２２の中心Ｃ₂₂を座標
（ｘ，ｙ）＝（０，０）とし、４つの接着面２１のうち
の１つを基準接着面と仮定したとき、他の３つの接着面
２１が、基準接着面に対し、点対称、かつ線対称となる
条件を満足する位置に設定されている。このように接着
面２１を、半径ｒの円周の上に分散させたとき、接着面
２１をそれぞれ、上記の条件を満足する位置に設定する
ことで、スティフナ２に加わる力のバランスが、さらに
良くなる。したがって、はんだボール９に発生するクラ
ックを、抑制する効果は、さらに良好になる。

【００３２】上記の条件を満足する一つの例を、図６を
参照して説明する。図６に示すように、４つの接着面２
１の中心Ｃ₂₂をそれぞれ、中心Ｃ₂₂Ａ、中心Ｃ₂₂Ｂ、中
心Ｃ₂₂Ｃ、中心Ｃ₂₂Ｄと表す。そして、中心Ｃ₂₂Ａを含
む接着面を、基準接着面とする。この基準接着面の中心
Ｃ₂₂Ａの座標は、（ｘ，ｙ）＝（０，ｒ）である。中心
Ｃ₂₂Ａを、時計回りに９０度回転させたとき、つまり座
標（０，ｒ）に対して点対称な位置は、座標（ｘ，ｙ）
＝（ｒ，０）である。さらに時計回りに９０度回転させ
たとき、つまり座標（０，ｒ）に対して線対称な位置
は、座標（ｘ，ｙ）＝（０，−ｒ）である。さらに時計
回りに９０度回転させたときに、つまり座標（０，ｒ）
に対して点対称な位置は、（ｘ，ｙ）＝（−ｒ，０）で
ある。このように一つの基準接着面の中心Ｃ₂₂Ａの座標
を（０，ｒ）としたとき、他の三つの接着面の中心Ｃ₂₂
Ｂ、中心Ｃ₂₂Ｃ、中心Ｃ₂₂Ｄをそれぞれ、座標（ｒ，
０）、座標（０，−ｒ）、座標（−ｒ，０）の位置に設
定する。

【００３３】なお、第１の実施の形態に係るＢＧＡパッ
ケージのように、開孔部４が正方形である場合には、接
着面２２の中心Ｃ₂₂を、開孔部４の中心と置き換えても
良い。

【００３４】図７は、図１に示すＢＧＡパッケージのカ
バープレート７を、接着面側からみた平面図である。図
７に示すように、第１の実施の形態に係るＢＧＡパッケ
ージが具備するカバープレート７は、接着用突起部１２
を有している。カバープレート７とスティフナ２との部
分的な接着を達成するためには、接着用突起部１２を、
カバープレート７に成型しなくても、接着剤を、カバー
プレート７に部分的に塗布することで達成することがで
きる。このようにされても、もちろん良い。しかし、接
着用突起部１２を、カバープレート７に設けておくと、
接着用突起部１２のみが、スティフナ２に接触される、
という利点がある。この利点により、接着剤を、カバー
プレート７の全面に塗布しても、カバープレート７とス
ティフナ２との部分的な接着を達成できる、という効果
を得られる。接着剤を、カバープレート７の全面に塗布
することは、接着剤を、カバープレート７に、部分的に
塗布するよりも簡単に行える。接着剤を、カバープレー
ト７に、部分的に塗布するときには、接着剤が塗布され
ない部分を形成するために、例えばマスキングテープな
どを使用する必要がある。しかし、接着用突起部１２を
有していると、そのような必要もない。また、マスキン
グテープなどを使用すると、マスクずれを起こす可能性
があり、設計どおりに接着剤を塗布できないこともある
が、そのような心配もない。したがって、接着用突起部
１２を有したカバープレート７は、組み立て工程の繁雑
化を防ぐことができ、また、製造コストを低減すること
ができる。

【００３５】また、図７に示すように、第１の実施の形
態に係るＢＧＡパッケージが具備するカバープレート７
では、接着用突起部１２を４つ有していて、接着用突起
部１２がカバープレート７に分散されて設けられてい
る。接着用突起部１２を分散させる理由は、例えば図２
を参照して説明された効果を得ることが目的である。ま
た、分散された接着用突起部１２はそれぞれ円形であ
る。分散された接着用突起部１２をそれぞれ円形にする
理由は、例えば図２を参照して説明された効果を得るこ
とが目的であるが、分散された接着用突起部１２を、カ
バープレート７に、プレス加工によって成型しやすい、
という利点がある。つまり、カバープレート７をプレス
したとき、分散された接着用突起部１２に角があると、
角の部分にクラックが入ることがあり成型が難しいが、
分散された接着用突起部１２を各々円形とすることで、
角がなくなり、成型しやすくなる。

【００３６】また、図７に示すように、分散された接着
用突起部１２各々の中心Ｃ₁₂が、カバープレート７の中
心Ｃ₇ から、半径ｒの円周の上に設定されている。この
ように分散された接着用突起部１２の中心Ｃ₁₂を各々、
カバープレート７の中心Ｃ₇から等距離に設定すること
により、分散された接着用突起部１２を、カバープレー
ト７にプレス加工により成型しやすくなる。プレス加工
のときに、カバープレート７に加えられるせん断力が、
均等になるからである。

【００３７】また、図７に示すように、分散された接着
用突起部１２各々の中心Ｃ₁₂は、カバープレート７の中
心Ｃ₇ を座標（ｘ，ｙ）＝（０，０）とし、分散された
接着用突起部１２のうちの１つを基準突起部と仮定した
とき、他の分散された接着用突起部１２が、基準突起部
に対し、点対称、かつ線対称となる条件を満足する位置
に設定されている。これにより、プレス加工のときに、
カバープレート７に加えられるせん断力の均等性が、さ
らに向上する。

【００３８】また、図７に示すように、第１の実施の形
態に係るＢＧＡパッケージが具備するカバープレート７
では、接着用突起部１２の他、変形抑制用突起部１３が
設けられている。変形抑制用突起部１３は、四角形状の
カバープレート７のコーナーにそれぞれ設けられてい
る。変形抑制用突起部１３は、カバープレート７がステ
ィフナ２に接着されたとき、その先端がスティフナ２に
接触されるように成型されている。変形抑制用突起部１
３は、カバープレート７に、カバープレート７をスティ
フナ２に向かって押しつけるような力が加わったとき、
コーナーがつぶれることを抑制する。また、変形抑制用
突起部１３は、基本的にスティフナ２に接着されるもの
ではなく、スティフナ２に対して水平な方向へは、変形
可能な状態にされる。変形抑制用突起部１３を、スティ
フナ２に対して水平な方向へ変形可能な状態とすること
で、熱によってカバープレート７が膨脹しようとしたと
き、この膨脹を妨げない。したがって、スティフナ２
に、スティフナ２を引張するような力を加えずに済む。

【００３９】また、変形抑制用突起部１３は、接着用突
起部１２と同時に、プレス加工によりカバープレート７
に成型できる。また、変形抑制用突起部１３をコーナー
に設けておくと、変形抑制用突起部１３がコーナーに無
い場合に比べ、カバープレート７のコーナーが反り難く
なる、という効果もある。このコーナーの反りを抑制す
る効果は、熱によってカバープレート７が膨脹および収
縮したときだけでなく、プレス加工のときにも得ること
ができる。このように変形抑制用突起部１３を各コーナ
ー毎に設けておくことで、カバープレート７のコーナー
の、スティフナ２に対して垂直な方向への変形を抑制す
ることができる。

【００４０】なお、カバープレート７のコーナーの変形
は、半導体装置の信頼性に影響するものではないが、コ
ーナーが過剰に変形すると、ユーザが、装置に対して不
安感を抱くことがある。変形抑制用突起部１３を各コー
ナー毎に設け、カバープレート７のコーナーの、過剰な
変形を抑制することは、ユーザの不安感をも解消でき
る、という効果がある。

【００４１】また、変形抑制用突起部１３を、接着用突
起部１２と同様に円形としておくと、プレス加工によっ
て成型しやすくなる。また、特に図１（ｄ）に示すよう
に、第１の実施の形態に係るＢＧＡパッケージが具備す
るカバープレート７では、変形抑制用突起部１３がステ
ィフナ２との接着されている。このように変形抑制用突
起部１３は、スティフナ２と接着されるときには、その
接着面を、接着用突起部１２とスティフナ２との接着面
よりも小さくするのが良い。そして、変形抑制用突起部
１３とスティフナ２との接着面の面積は、これらの接着
が、カバープレート７がスティフナ２に対して水平な方
向へ変形したときに解除されるような大きさが良い。こ
のように、変形抑制用突起部１３がスティフナ２に接着
されていたとしても、その接着が後に解除できれば、つ
まり変形抑制用突起部１３がスティフナ２から離脱すれ
ば、離脱後においては、図７を参照して説明したような
効果が得られるようになる。このように構成すると、変
形抑制用突起部１３を有していても、接着剤を、カバー
プレート７の全面に塗布することができる。したがっ
て、上記した、組み立て工程の繁雑化を防ぐことがで
き、また、製造コストを低減することができる、という
効果を維持することができる。

【００４２】また、変形抑制用突起部１３がスティフナ
２に接着されている間は、カバープレート７とスティフ
ナ２との接着強度が高まっている。ところで、半導体装
置を、完成後に行うテストのとき、あるいは実装基板に
実装するときには、半導体装置を、ワークポイントまで
搬送させる。この搬送のとき、カバープレート７をピッ
クアップすることが多い。カバープレート７をピックア
ップすると、半導体装置の重みが、例えば図２に示すカ
バープレート７とスティフナ２との接着面２１、および
カバープレート７とチップ５との接着面２２にかかるこ
とになる。カバープレート７とスティフナ２との接着面
２１のトータル面積が小さく、接着強度が低いと、カバ
ープレート７とチップ５との接着面２２にかかる負担が
大きくなる。このため、カバープレート７をピックアッ
プしたとき、チップ５が引張られ、繊細なチップ５とリ
ード６との電気的接続点が壊れる可能性がある。変形抑
制用突起部１３をわずかでもスティフナ２に接着してお
けば、そのような可能性を、小さくすることができる。
したがって、例えば搬送時などに、半導体装置が壊れて
しまう、というアクシデントの発生を抑制できる。

【００４３】また、変形抑制用突起部１３とスティフナ
２との接着の解除を、カバープレート７が、スティフナ
２に対して水平な方向へ変形したときに行われるように
すると、チップ５が発熱しただけで、自動的に接着を解
除できる。このように接着を自動的に解除できると、接
着を解除するための工程を必要とせず、手間がかからな
い。このような接着の自動的な解除を行うためには、変
形抑制用突起部１３を、熱によってカバープレート７が
膨脹しようとしたときに、最も力が集中する箇所に設け
るのが良い。図７に示すように、第１の実施の形態に係
るＢＧＡパッケージのカバープレート７では、変形抑制
用突起部１３を、対角線の上に設定している。四角形で
あるカバープレート７が膨脹しようとしたとき、その力
はコーナーに向かって集中しやすい。したがって、変形
抑制用突起部１３を対角線の上に設定することで、変形
抑制用突起部１３とスティフナ２との接着を解除しやす
くできる。

【００４４】図８は、この発明の第４の実施の形態に係
るＢＧＡパッケージを示す図で、（ａ）図は平面図、
（ｂ）図は（ａ）図中のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）
図は（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿う断面図、（ｄ）図は
（ａ）図中のｄ−ｄ線に沿う断面図である。

【００４５】図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、第４の
実施の形態に係るＢＧＡパッケージは、接着用突起部３
２をスティフナ２に設けたものである。このように接着
用突起部３２をスティフナ２に設けても、第１の実施の
形態に係るＢＧＡパッケージと同様、はんだボール９へ
のクラック発生を抑制できる。さらに接着剤を、カバー
プレート７の全面に塗布しても、接着用突起部３２の先
端のみをカバープレート７に接触できるので、組み立て
工程の繁雑化が防がれ、また、製造コストが低減され
る。さらに接着用突起部３２をスティフナ２に設けるの
で、スティフナ２の接着面がずれることがない。このた
め、スティフナ２に加わる力のバランスが、常に良くな
る。

【００４６】なお、接着用突起部３２は、図２〜図６を
参照して説明した接着面のいずれかに合わせて形成され
れば良い。また、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、第
４の実施の形態に係るＢＧＡパッケージでは、変形抑制
用突起部３３をスティフナ２に設けているが、変形抑制
用突起部３３は、カバープレート７に設けられるように
しても良い。

【００４７】図９は、この発明の第５の実施の形態に係
るＢＧＡパッケージを示す図で、（ａ）図は平面図、
（ｂ）図は（ａ）図中のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）
図は（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿う断面図である。

【００４８】図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、第５の
実施の形態に係るＢＧＡパッケージは、カバープレート
７をチップ５のみに接着して、スティフナ２には接触さ
れるだけとしたものである。このように構成であって
も、カバープレート７は、スティフナ２の表面に沿って
自在に動けるので、スティフナ２に加わる力を低減する
ことができる。したがって、はんだボール９に、クラッ
クが発生することを抑制できる。また、カバープレート
７がスティフナ２の全面に接触されているので、カバー
プレート７に、スティフナ２に向かって押す力が加わっ
ても、変形はしない。

【００４９】図１０は、この発明の第６の実施の形態に
係るＢＧＡパッケージを示す図で、（ａ）図は平面図、
（ｂ）図は（ａ）図中のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）
図は（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿う断面図、（ｄ）図は
（ａ）図中のｄ−ｄ線に沿う断面図である。

【００５０】図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、第６
の実施の形態に係るＢＧＡパッケージは、カバープレー
ト７をチップ５のみに接着し、スティフナ２には接触さ
れるだけとした構成において、変形抑制用突起部１３を
カバープレート７にさらに設けたものである。また、図
１０（ｄ）に示すように、変形抑制用突起部１３は、ス
ティフナ２に接着されているが、図７を参照して説明し
たように、その接着は、熱によってカバープレート７が
膨脹および収縮したとき、解除されるようになってい
る。これにより、図７を参照して説明したような効果を
得ることができる。さらに、変形抑制用突起部１３の先
端のみをスティフナ２に接触することができるので、接
着剤をカバープレート７の全面に塗布して組み立てるこ
とが可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、放熱部材を有するＢＧＡパッケージ型の半導体装置
において、はんだボールに、熱に起因したクラック発生
を抑制できる半導体装置と、その組み立て方法とを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１の実施の形態に係るＢＧ
Ａパッケージを示す図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図
は（ａ）図中のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は
（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿う断面図、（ｄ）図は（ａ）
図中のｄ−ｄ線に沿う断面図。

【図２】図２はカバープレートを取り外した状態を示す
平面図。

【図３】図３はこの発明の第２の実施の形態に係るＢＧ
Ａパッケージの接着面を示す図。

【図４】図４はカバープレートを取り外した状態を示す
平面図。

【図５】図５はこの発明の第３の実施の形態に係るＢＧ
Ａパッケージの接着面を示す図。

【図６】図６はカバープレートを取り外した状態を示す
平面図。

【図７】図７はカバープレートを接着面側からみた平面
図。

【図８】図８はこの発明の第４の実施の形態に係るＢＧ
Ａパッケージを示す図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図
は（ａ）図中のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は
（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿う断面図、（ｄ）図は（ａ）
図中のｄ−ｄ線に沿う断面図。

【図９】図９はこの発明の第５の実施の形態に係るＢＧ
Ａパッケージを示す図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図
は（ａ）図中のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は
（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿う断面図。

【図１０】図１０はこの発明の第６の実施の形態に係る
ＢＧＡパッケージを示す図で、（ａ）図は平面図、
（ｂ）図は（ａ）図中のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）
図は（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿う断面図、（ｄ）図は
（ａ）図中のｄ−ｄ線に沿う断面図。

【図１１】図１１は従来のＢＧＡパッケージを示す図
で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図中のｂ−ｂ
線に沿う断面図、（ｃ）図は（ａ）図中のｃ−ｃ線に沿
う断面図。

【符号の説明】

１…ＴＡＢテープ、 ２…スティフナ、 ３、８…接着剤の層、 ４…開孔部、 ５…半導体集積回路チップ、 ６…リード、 ７…カバープレート、 ９…はんだボール、 １０…ポッティング樹脂、 １２、３２…接着用突起部、 １３、３３…変形抑制用突起部、 ２１、２２、２３、２４…接着面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池水 守彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝多摩川工場内 (56)参考文献 特開 平８−78572（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−213837（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−31995（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−246315（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−293808（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/34 H01L 23/12 H01L 21/60

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボール状電極群を有するチップキャリア
   と、 前記チップキャリアに電気的に接続され、前記ボール状
   電極群を外部端子とする半導体集積回路チップと、 前記チップキャリアに接続され、前記チップキャリアの
   平坦性を保たせるための平坦化部材と、 前記平坦化部材に接着されるとともに、前記半導体集積
   回路チップに熱的に結合され、前記半導体集積回路チッ
   プから発せられる熱を逃がすための放熱部材とを具備
   し、前記放熱部材と前記平坦化部材との接着面を有する接着
   用突起部を、前記放熱部材および前記平坦化部材のいず
   れか一方に設け、前記放熱部材を、前記平坦化部材に、
   部分的に接着した ことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 ボール状電極群を有するチップキャリア
   と、 前記チップキャリアに電気的に接続され、前記ボール状
   電極群を外部端子とする半導体集積回路チップと、 前記チップキャリアに接続され、前記チップキャリアの
   平坦性を保たせるための平坦化部材と、 前記平坦化部材に接着されるとともに、前記半導体集積
   回路チップに熱的に結合され、前記半導体集積回路チッ
   プから発せられる熱を逃がすための放熱部材とを具備す
   る半導体装置の組み立て方法であって、 前記放熱部材と前記平坦化部材との接着面を有した接着
   用突起部を、前記放熱部材および前記平坦化部材のいず
   れか一方に設け、前記放熱部材の接着側全面に接着剤を
   塗布し、前記接着用突起部の接着面により、前記放熱部
   材を、前記平坦化部材に、部分的に接着することを特徴
   とする半導体装置の組み立て方法。
3. 【請求項３】 ボール状電極群を有するチップキャリア
   と、 前記チップキャリアに電気的に接続され、前記ボール状
   電極群を外部端子とする半導体集積回路チップと、 前記チップキャリアに接続され、前記チップキャリアの
   平坦性を保たせるための平坦化部材と、 前記半導体集積回路チップに熱的に結合され、前記半導
   体集積回路チップから発せられる熱を逃がすための放熱
   部材とを具備し、 前記放熱部材を、前記平坦化部材に対して水平な方向へ
   の変形が自在な状態で、前記平坦化部材により支持させ
   たことを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 前記平坦化部材は、前記半導体集積回路
   チップを収容するための開孔部を有し、 前記放熱部材を、前記平坦化部材の前記開孔部周囲のみ
   に接着し、前記放熱部材の縁を開放したことを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体装置。
5. 【請求項５】 前記放熱部材と平坦化部材との接着部分
   を、発熱中心から等距離な位置に設けたことを特徴とす
   る請求項４に記載の半導体装置。
6. 【請求項６】 前記放熱部材と平坦化部材との接着部分
   を、前記開孔部の周囲に分散させたことを特徴とする請
   求項４に記載の半導体装置。
7. 【請求項７】 前記分散された接着部分をそれぞれ、発
   熱中心から、点対称、かつ線対称な条件を満足する位置
   に設けた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】 前記放熱部材の、前記平坦化部材に対し
   て水平な方向への変形が自在な状態で、前記平坦化部材
   に対して垂直な方向への変形を抑制する変形抑制用突起
   部を、前記放熱部材および前記平坦化部材のいずれか一
   方に、さらに設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   半導体装置。
9. 【請求項９】 前記変形抑制用突起部は、前記接着用突
   起部の接着面よりも小さい、前記放熱部材と前記平坦化
   部材との接着面を有し、 前記変形抑制用突起部の接着面における接着は、前記放
   熱部材が前記平坦化部材に対して水平な方向へ変形した
   ときに解除され、接着が解除された後、前記放熱部材
   の、前記平坦化部材に対して水平な方向への変形が自在
   な状態となることを特徴とする請求項８ に記載の半導体
   装置。
10. 【請求項１０】 前記放熱部材は、前記平坦化部材に対
    して水平な方向への変形が自在な状態で、前記平坦化部
    材に対して垂直な方向への変形を抑制する変形抑制用突
    起部を有し、 前記放熱部材を、前記変形抑制用突起部によって、前記
    平坦化部材に対して水 平な方向への変形が自在な状態
    で、前記平坦化部材により支持させたことを特徴とする
    請求項３ に記載の半導体装置。
11. 【請求項１１】 前記変形抑制用突起部は、前記放熱部
    材と前記平坦化部材との接着面を有し、 前記変形抑制用突起部の接着面における接着は、前記放
    熱部材が前記平坦化部材に対して水平な方向へ変形した
    ときに解除され、接着が解除された後、前記放熱部材
    の、前記平坦化部材に対して水平な方向への変形が自在
    な状態となることを特徴とする請求項１０ に記載の半導
    体装置。