JP3797761B2

JP3797761B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP3797761B2
Application number: JP24586497A
Authority: JP
Inventors: 陽一高窪; 昭弘山崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: JPH1187410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置のパッケージ構造に関し、特に基板にテープ基板を使用したＴａｐｅＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ( 以下ＴＢＧＡと呼ぶ) 型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージは、小型軽量化、高速化、高機能化という電子機器の要求に対応するため、新しい形態が次々と開発されて種類が増大している。これに伴い、多ピン構造でかつ高周波数領域で動作する半導体装置が必要とされている。このような高性能型の半導体装置の一つとしてＴＢＧＡ構造の半導体装置が挙げられる。ＴＢＧＡ構造とは、樹脂テープ上に半導体チップを搭載し、半田を介して信号の送受信を行う半導体装置であり、厚さが薄く且つ面全体からピンを取り出して更なる多ピン化を実現できる表面実装タイプの半導体装置である。また基板にエポキシ樹脂を用いたＢＧＡ型半導体装置に比べて、大量生産が容易という利点を有するため、必要不可欠な半導体装置となっている。
【０００３】
以下に従来のＴＢＧＡ型半導体装置を図面を参照して以下に説明する。
図７は従来ＴＢＧＡ型半導体装置の断面図であり、第１表面及び第２表面を有するテープ基板と、テープ基板の第１表面上に搭載された半導体チップと、テープ基板の第２表面に形成され且つ半導体チップと電気的に接続されたボール端子と、テープ基板の第１表面上に、半導体チップを囲うように形成された保護基板と、保護基板及び前記半導体チップ上に配置されたカバープレートと、ボール端子と接続したプリント基板を有することを特徴とする。
【０００４】
まず、ポリイミドテープ基板１０１の第１表面上に半導体チップ１０３が形成され、ポリイミドテープ基板１０１の第２の表面上に外部素子と信号の送受信を行う半田のボール端子１１１が形成されている。ボール端子１１１を介してプリント基板１２３に接続される。半導体チップ１０３の電極とボール端子１１１は、ポリイミドテープ基板の第１の表面上に形成された銅箔１０５により導通されている。またポリイミドテープ基板１０１の第１の表面上に、銅箔１０５を保護するためのレジスト膜１０７が形成されている。またレジスト膜１０７上に接着剤１１７を介して、半導体チップ１０３を囲うようにスティフナ１１５が形成されている。スティフナ１１５は半導体チップ１０３を保護する働きを有する。また、ポリイミドテープ基板１０１の第２の表面上にも、ボール端子１１１に導通する銅箔１０５を保護するために、レジスト膜１０９が形成され、中心部には半導体チップ１０３及び銅箔１０５の保護のために樹脂封止により形成された樹脂封止層１１３が形成されている。
【０００５】
図８はカバープレートを上面から見た平面図であり、方形の構造を有する金属板である。
従来タイプのＴＢＧＡ型半導体装置は、カパープレートが電気的に接続されないため、電位を持たない構造となってしまい、外部からノイズが進入してしまい誤動作の原因となりかねない。また、ＴＢＧＡ型半導体装置とプリント基板１２３との接触部が半田のボール端子１１１のみとなっており、ＴＢＧＡ型半導体装置とプリント基板１２３を接着する際に荷重により半田のボール端子１１１がつぶれてしまう可能性が生じる。更に、ＴＧＢＡ型半導体装置を水により洗浄する際に、水圧のためにＴＢＧＡ型半導体装置がプリント基板１２３から外れてしまう可能性が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先に説明したように、従来のＴＢＧＡ型半導体装置では、カパープレートが電気的に中立（フローティング）の状態にあるため、外部からのノイズに対してシールド効果を有さず、半導体装置の誤動作の原因となってしまう。また、従来のＴＢＧＡの構造では、プリント基板との接触部が半田のボール端子のみであるため、ＴＢＧＡ型半導体装置をプリント基板に半田のボール端子を介して接着する際に、荷重により半田ボールがつぶれてしまい、隣り同士の半田のボール端子が接続してしまう可能性が生じてしまう。また、ボール端子とプリント基板の接着では、半導体装置の洗浄等の応力がかかった場合に半導体装置がプリント基板から外れてしまう可能性が生じてしまう。
【０００７】
そこで本発明では、上記間題点を解決すべく外部からのノイズに対してシールド効果を保持し且つプリント基板と強固な接着がなされている半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上に示したような課題を解決するために本発明に示すＴＢＧＡ型半導体装置の第１の特徴は、請求項１に示すように第１表面及び第２表面を有するテープ基板と、テープ基板上の第１表面上に搭載された半導体チップと、テープ基板の第２表面に形成され且つ半導体チップと電気的に接続されたボール端子と、テープ基板上の第１表面上に、半導体チップを囲うように形成された保護基板と、保護基板及び前記半導体チップ上に配置されたカバープレートと、ボール端子と接続したプリント基板を有し、カバープレートとプリント基板は接していることを特徴とする
本発明の第１の特徴によれば、カバープレートはプリント基板に接しているために外部からの半導体チップへのノイズの混入を防ぐことが出来、更にプリント基板へ装着する際にボール端子がつぶれることを防ぐことが出来る。
【０００９】
更に本発明に示すＴＢＧＡ型半導体装置の第２の特徴は、請求項２に示すようにカバープレートとプリント基板の接続点はグランド端子であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の特徴によれば、カバープレートがグランドに接続されるために、外部からの半導体チップへのノイズの混入を防ぐことが出来る。
更に本発明に示すＴＢＧＡ型半導体装置の第３の特徴は、請求項３及び請求項４に示すように、カバープレートとプリント基板の接続は止具、望ましくは金属の止具により接続されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の特徴によれば、カバープレートとプリント基板の固定の安定性を増すことが出来る。更に止具は金属により形成されているため、カバープレートの放熱経路を増大させることが出来る。
【００１２】
更に本発明に示すＴＢＧＡ型半導体装置の第４の特徴は、請求項５または請求項６に示すようにカバープレート上に更にヒートシンクが設置され、このヒートシンクとプリント基板が同一の止具、望ましくは金属の止具により接続されていることを特徴とする。
本発明の第４の特徴によれば、ヒートシンクとプリント基板の接続を強固にすることが出来る。更に止具を介してヒートシンクの放熱経路を増大することが出来るため、半導体装置の放熱性を高めることが出来る。
【００１３】
更に本発明に示すＴＢＧＡ型半導体装置の第５の特徴は、カバープレートは一定の電位を有することを特徴とする。
本発明の第５の特徴によれば、カバープレートが一定の電位に保たれているために、外部からの半導体チップへのノイズの混入を防ぐことが出来る。
更に本発明に示すＴＢＧＡ型半導体装置の第６の特徴は、カバープレートは、方形でありの周辺部望ましくは全周辺部に凸部形状を有することを特徴とする。
本発明の第６の特徴によれば、外部からの半導体チップへのノイズの混入を防ぐことが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に示す実施の形態を図面を参酌して以下に示す。図１は本発明に示すＴＢＧＡ型半導体装置の第１の実施の形態の概略を示す断面図である。このＴＢＧＡ型半導体装置の特徴は、第１表面及び第２表面を有するテープ基板と、テープ基板上の第１表面上に搭載された半導体チップと、テープ基板の第２表面に形成され且つ半導体チップと電気的に接続されたボール端子と、テープ基板上の第１表面上に、半導体チップを囲うように形成された保護基板と、保護基板及び前記半導体チップ上に配置されたカバープレートと、ボール端子と接続したプリント基板を有し、カバープレートとプリント基板は接していることを特徴とする。また、カバープレートとテープ基板の接点はグランドに接続されたことを特徴とする。まず、ポリイミドテープ基板１の第１表面上に半導体チップ３が形成され、ポリイミドテープ基板１の第２の表面上に外部素子と信号の送受信を行う半田のボール端子１１が形成されている。ボール端子１１を介してプリント基板２３に接続される。半導体チップ３の電極とボール端子１１は、ポリイミドテープ基板１の第１の表面上に形成された銅箔５により導通されている。またポリイミドテープ基板１の第１の表面上に、銅箔５を保護するためのレジスト膜７が形成されている。またレジスト膜７上に接着剤１７を介して、半導体チップ３を囲うように例えばステンレス製のスティフナ１５が形成されている。スティフナ１５は半導体チップ３を保護する働きを有する。また、ポリイミドテープ基板１の第２の表面上にも、半田のボール端子１１に導通する銅箔５を保護するために、レジスト膜９が形成され、中心部には半導体チップ３及び銅箔５の保護のために樹脂封止により形成された樹脂封止層１３が形成されている。更に、半導体チップ３及びスティフナ１５上に、半導体装置を保護するために例えば銅にニッケルメッキを施したカバープレート２１を有し、カバープレート２１はプリント基板２３に接続された構造を有する。更にカバープレート２１とプリント基板２３の接点がグランドに接地された構造になっている。
【００１５】
図２〜図４はカバープレートを上方からみた平面図であり、凸部の形状を示している。図２はカバープレート２１の各頂点に凸部２１ａを形成した例であり、図３はカバープレート２１の各辺に凸部２１ｂを形成した例であり、凸部がプリント基板に接着し、グランドに導通している。また図４はカバープレート２１の全周辺領域に凸部２１ｃを形成した例であり、凸部２１ｃは半導体チップ３を囲んだ状態でプリント基板２３に接続しているため、外部から半導体チップへのノイズの混入を防ぐことが出来る。
【００１６】
本発明に示す半導体装置は、カバープレート２１がプリント基板２３に接着しているため、ボール端子１１をプリント基板２３に接着する際に、荷重によりボール端子１１がつぶれることを防ぐことが出来る。
【００１７】
また、プリント基板２３からカバープレート２１にグランドの安定した電位を供給することが出来るため、外部からのノイズに対してシールド効果を保有する。
【００１８】
また、カバープレート２１はプリント基板２３に接しているため、半導体チップ３で発生される熱をプリント基板２３を経由して、ＴＢＧＡ型半導体装置の放熱効果を高めることが出来る。
【００１９】
更にカバープレートの形状を図４のような構造にして、一定の電位を供給することにより、外部のノイズの半導体チップへの混入を防ぐことが出来る。
本発明に示す第２の実施の形態を図５に断面図にて示す。第２の実施の形態は、カバープレート２１とプリント基板２３の接続方法が第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態では、カバープレート２１とプリント基板２３は接していただけであるが、第２の実施の形態ではネジ２５にて接続する。更にカバープレート２１とプリント基板２３の接続点がグランドに導通していることを特徴とする。
【００２０】
本発明に示すＴＢＧＡ半導体装置は、カバープレート２１がプリント基板に接着しているため、ボール端子１１をプリント基板２３に接着する際に、荷重によりボール端子がつぶれることを防ぐことが出来る。
【００２１】
また、プリント基板２３からカバープレート２１にグランドの安定した電位を供給することが出来るため、外部からのノイズに対してシールド効果を保有する。
【００２２】
また、カバープレート２１はプリント基板２３に接しているため、半導体チップの熱をプリント基板やネジを経由して、ＴＢＧＡ半導体装置の放熱効果を高めることが出来る。
【００２３】
また、カバープレート２１とプリント基板２３はネジ２５により強固に接続されているため、半導体装置を水で洗浄する際に半導体半導体装置がプリント基板から離れてしまうことを防ぐことが出来る。
【００２４】
本発明に示す第３の実施の形態を図６に示す。第３の実施の形態は、放熱効果を高めるために更にカバープレート２１上に例えば銅にニッケルメッキを施したヒートシンクを搭載している。ヒートシンク２７はカバープレート２１上に接着材を介して搭載され、更にネジ２９によりカバープレート２１及びプリント基板２３に接続されている。更にヒートシンク２７及びカバープレート２１はネジ２９を介してグランドに導通していることを特徴とする。
【００２５】
本発明に示す半導体装置は、カバープレート２１がプリント基板２３に接着しているため、ボール端子１１をプリント基板に接着する際に、荷重によりボール端子１１がつぶれることを防ぐことが出来る。
【００２６】
また、プリント基板２３からカバープレート２１及びヒートシンク２７にグランドの安定した電位を供給することが出来るため、外部からのノイズに対してシールド効果を保有する。
【００２７】
また、カバープレート２１及びヒートシンク２７はプリント基板２３に接しているため、半導体チップの熱をプリント基板２３やネジ２９を経由して、半導体装置の放熱効果を高めることが出来る。
【００２８】
また、カバープレート２１及びヒートシンク２７とプリント基板２３はネジ２９により強固に接続されているため、半導体装置を水で洗浄する際に半導体装置がプリント基板２３から離れてしまうことを防ぐことが出来る。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ではカバープレートに形状加工を施して、カバープレートとプリント基板と接するようにしたので、プリント基板からグランド等の安定した電位がカバープレートに供給でき、外部からのノイズに対してのシールド効果を有する。
【００３０】
また、カバープレートがプリント基板と接続されるため、放熱経路が増えることにより半導体装置の放熱効果を高めることが出来る。また、カバープレートとプリント基板が接することにより、半導体装置とプリント基板の接続を強固にすることが出来、装着の際の半田ボールが必要以上に潰れることを防ぐことが出来る。また、半導体装置を洗浄する際に、応力等に起因する半導体装置のプリント基板からの剥離等を防止することが出来る。
これにより、外部からのノイズに対してシールド効果を保持し且つプリント基板と強固な接着がなされている半導体装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態を示すを半導体装置の概要を示す断面図で
ある。
【図２】図２は本発明の第１の実施例に示す半導体装置のカバープレートの形
状を示す平面図である。
【図３】図２は本発明の第１の実施例に示す半導体装置のカバープレートの形
状を示す平面図である。
【図４】図２は本発明の第１の実施例に示す半導体装置のカバープレートの形
状を示す平面図である。
【図５】図５は本発明に示す半導体装置をプリント基板に装着した形態を示す
断面図である。
【図６】図６は本発明に示す半導体装置にヒートシンクを装着した実施例の断面図である。
【図７】図７は従来の半導体装置の断面図である。
【図８】図８は従来の半導体装置のカバープレートを示す平面図である。
【符号の説明】
１テープ基板
３半導体チップ
５銅箔
７レジスト膜
９レジスト膜
１１ボール端子
１３樹脂封子層
１５スティフナ
１７接着材
１９接着材
２１カバープレート
２１ａ〜２１ｃ凸部
２３プリント基板
２４グランド端子
２５ネジ
２７ヒートシンク
２９ネジ

Claims

第１表面及び第２表面を有するテープ基板と、
このテープ基板の第１表面上に搭載された半導体チップと、
前記テープ基板の第２表面上に形成され且つ前記半導体チップと電気的に接続されたボール端子と、
前記テープ基板の第１表面上に、前記半導体チップを囲うように形成された保護基板と、
この保護基板及び前記半導体チップ上に配置されたカバープレートと、
前記ボール端子と接続したプリント基板とを有し、
前記カバープレートは、導電体材料からなり、前記カバープレートと前記プリント基板は接着し、前記カバープレートと前記プリント基板の接続点は、グランド端子であることを特徴とする半導体装置。
第１表面及び第２表面を有するテープ基板と、
このテープ基板の第１表面上に搭載された半導体チップと、
前記テープ基板の第２表面上に形成され且つ前記半導体チップと電気的に接続されたボール端子と、
前記テープ基板の第１表面上に、前記半導体チップを囲うように形成された保護基板と、
この保護基板及び前記半導体チップ上に配置されたカバープレートと、
前記ボール端子と接続したプリント基板とを有し、
前記カバープレートは、導電体材料からなり、前記カバープレートと前記プリント基板の接続は、止具による接続であることを特徴とする半導体装置。
前記カバープレートと前記プリント基板の接続は、止具による接続であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記止具は金属で形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の半導体装置。
前記カバープレート上に更にヒートシンクが設置され、このヒートシンクと前記プリント基板が同一の止具により接続されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の半導体装置。
前記止具は金属で形成されていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
前記カバープレートは、一定の電位を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
前記カバープレートは、方形でありその周辺部に凸部形状を有することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか 1 項に記載の半導体装置。
前記凸部は、前記方形の全周を囲っていることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。