JPH1050877A

JPH1050877A - 半導体パッケージ

Info

Publication number: JPH1050877A
Application number: JP8200287A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Ogawa; 英紀小川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】発生した熱応力を分散、吸収することにより、
機械的、電気的な接続の信頼性を向上することが可能な
半導体パッケージを提供することにある。【解決手段】ＢＧＡ型半導体パッケージは矩形状のテー
プキャリア１０を有し、テープキャリアの下面には多数
の半田ボール１６が設けられ、上面には半導体チップ１
８が実装されている。テープキャリアの状面には、半導
体チップを囲うように矩形板状のスティフナが貼付さ
れ、更に、スティフナの上面および半導体チップの上面
には、矩形板状のカバープレート３０が貼付されてい
る。スティフナの各角部には、温度変化に起因して発生
する熱応力を吸収、拡散する複数のスリット２６が形成
されている。

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
アレイ型、ピングリッドアレイ型等の半導体パッケー
ジ、特に、テープキャリアパッケージを用いた半導体パ
ッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器においては、半導体装置
としてボールグリッドアレイ型（以下ＢＧＡ型と称す
る）やピングリッドアレイ（以下ＰＧＡ型と称する）の
半導体パッケージが広く用いられている。これらの半導
体パッケージとしは、例えば、半導体チップの実装され
たテープキャリアパッケージ（以下ＴＣＰと称する）を
用いたものが知られている。

【０００３】例えば、この種のＢＧＡ型半導体パッケー
ジは、矩形状のテープキャリアと、テープキャリアの一
方の面に実装された半導体チップと、テープキャリアの
他方の面に形成された電極に半田付けたされた多数の半
田ボールと、を備えている。そして、テープキャリアの
上記一方の面上には、テープキャリアの平坦性を維持す
るために金属性のスティフナ、つまり、補強板が半導体
チップを囲むように接着固定され、更に、このスティフ
ナ上には、半導体チップの上面に接触した状態で放熱用
および保護用のカバーが接着固定されている。

【０００４】このように構成されたＢＧＡ型半導体パッ
ケージは、半田ボールをプリント回路基板上のパッドに
半田付けすることによってプリント回路基板上に実装さ
れる。このようなＢＧＡ型半導体パッケージは、電極と
して機能する半田ボールをテープキャリアの底面全体に
亙って配置することができ、樹脂パッケージの側縁から
導出した多数のリード端子を有するピングリッドアレイ
型等の半導体パッケージに比較して、電極間隔を広く設
定できるとともに、実装密度の向上を図れる等の利点を
有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＢＧＡ型の半導体パッケージは、例えば、ポリイミド
からなるテープキャリア、ステンレス等からなるスティ
フナ、および銅等からなるカバーを積層して構成されて
いる。すなわち、ＢＧＡ型の半導体パッケージは、異種
材料からなる部材を積層して構成され、これらの部材の
熱膨張係数も互いに相違している。更に、ＢＧＡ型の半
導体パッケージは、異種材料からなるプリント回路基板
上に実装される。

【０００６】そのため、電源のオン、オフ等に伴い半導
体パッケージに温度変化が生じると、テープキャリア、
スティフナ、およびカバーは互いに異なる量だけ熱膨張
し、更に、半導体パッケージとプリント回路基板と間に
おいても熱膨張量に相違が生じする。その結果、半導体
パッケージに熱応力が発生し、半田ボールの接続部に負
荷が作用する。そして、この負荷により、半田ボールの
接続部が剥離したり、あるいは、半田ボールにクラック
が発生する可能性がある。従って、ＢＧＡ型半導体パッ
ケージは、長期的な使用において信頼性が低下する等の
問題がある。

【０００７】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、発生した熱応力を分散、吸収すること
により、機械的、電気的な接続の信頼性を向上すること
が可能な半導体パッケージを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係るこの発明の半導体パッケージは、導
体パターンを有するテープキャリアと、上記テープキャ
リアの一方の面に設けられ上記導体パターンに導通した
複数の電極と、テープキャリアの他方の面上に実装され
上記導体パターンに接続された半導体チップと、上記半
導体チップを囲うように上記テープキャリアの他方の面
上に固定された補強板と、上記半導体チップに接触した
状態で上記補強上に固定されたカバープレートと、を備
え、上記補強板には、温度変化に起因して発生する熱応
力を吸収、拡散する複数のスリット又は孔が形成されて
いることを特徴としている。

【０００９】請求項２に係るこの発明の半導体パッケー
ジによれば、上記テープキャリア、補強板、およびカバ
ープレートは、ほぼ等しい寸法を有する矩形状に形成さ
れ、上記スリット又は孔は、上記補強板の角部に形成さ
れていることを特徴としている。

【００１０】上記構成の半導体パッケージによれば、例
えば作動時に半導体チップが発熱すると、テープキャリ
ア、補強板、およびカバーは互いに異なる量だけ熱膨張
し、その結果、半導体パッケージに熱応力が発生する。
しかしながら、発生した熱応力は、補強板に形成された
スリット又は孔によって吸収、拡散される。

【００１１】従って、熱応力に起因する半導体パッケー
ジの変形、および、半田ボール接続部の剥離、クラック
発生等が防止される。また、補強板にスリット又は孔を
設けることにより、半導体パッケージ全体の軽量化を図
ることが可能となる。

【００１２】また、請求項３に係るこの発明の半導体パ
ッケージは、導体パターンを有するテープキャリアと、
上記テープキャリアの一方の面に設けられ上記導体パタ
ーンに導通した複数の電極と、上記テープキャリアの他
方の面上に実装され上記導体パターンに接続された半導
体チップと、上記半導体チップを囲うように上記テープ
キャリアの他方の面上に固定され、上記テープキャリア
の平坦性を維持する補強板と、上記半導体チップに接触
した状態で上記補強板上に固定されたカバープレート
と、を備え、上記補強板は格子状に形成され、温度変化
に起因して発生する熱応力を吸収、拡散することを特徴
としている。

【００１３】更に、請求項４に係るこの発明の半導体パ
ッケージによれば、カバープレートは、温度変化に起因
して発生する熱応力を吸収、拡散する複数のスリット又
は孔を有していることを特徴としている。

【００１４】上記構成によれば、補強板に加えて、カバ
ープレートに形成されたスリット又は孔によっても熱応
力が吸収、拡散され、熱応力に起因する半導体パッケー
ジの変形、および、半田ボール接続部の剥離、クラック
発生等が一層確実に防止される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発
明の実施の形態に係るＢＧＡ型半導体パッケージについ
て詳細に説明する。図１および図２に示すように、ＢＧ
Ａ型半導体パッケージは、例えばポリイミドからなる矩
形状のテープキャリア１０を有している。テープキャリ
ア１０の下面には、多数のパッド１２を有する導体パタ
ーン１４が形成され、実装面１０ａを形成している。そ
して、各パッド１２には、半田ボール１６が半田付けさ
れ半導体パッケージの電極を形成している。

【００１６】また、テープキャリア１０の上面中央に
は、導体パターン１４に接続された状態で半導体チップ
１８が実装されている。この半導体チップ１８およびテ
ープキャリア１０は、テープキャリアパッケージとして
構成されている。なお、半導体チップ１８の周縁部およ
び底面は封止樹脂２１によって封止され、半導体チップ
の接続部が保護されている。

【００１７】テープキャリア１０の上面には、テープキ
ャリア１０の平坦性を維持するための補強板、いわゆる
スティフナ２０が接着剤２２によって固定されている。
スティフナ２０は、例えば、ステンレスにより平坦な板
状に形成されている。

【００１８】また、スティフナ２０は、テープキャリア
１０と等しい寸法の矩形状に形成されているとともに、
その中央部には、半導体チップ１８よりも大きな外形を
有する矩形状の開口２４が形成されている。そして、ス
ティフナ２０は、その開口２４内に半導体チップ１８を
収納した状態で、つまり、半導体チップ１８を囲うよう
に、テープキャリア１０上に重ねて接着固定されてい
る。また、スティフナ２０は、その上面が半導体チップ
１８の上面と同一レベルとなるような板厚に形成されて
いる。

【００１９】更に、スティフナ２０には、複数の屈曲し
たスリット２６が形成されている。特に、これらのスリ
ット２６は、スティフナ２０の内、半導体チップ１８か
ら最も離間した部分、つまり、スティフナ２０の各角部
に形成されている。そして、これらのスリット２６は、
後述するように、半導体パッケージに発生した熱応力を
吸収、拡散するように機能する。

【００２０】スティフナ２０の上面および半導体チップ
１８の上面には、接着剤２８によってカバープレート３
０が固定されている。このカバープレート３０は、例え
ば銅により、テープキャリア１０と等しい寸法の矩形状
に形成され、スティフナ２０と整列した状態で、スティ
フナおよび半導体チップ１８上に接着固定されている。
そして、カバープレート３０は、半導体チップ１８から
発生した熱を外部に放熱する機能を有しているととも
に、半導体パッケージ全体を保護する機能を有してい
る。

【００２１】上記のように構成されたＢＧＡ型半導体パ
ッケージは、プリント配線板３２の実装面上に実装され
る。プリント配線板３２は、例えば、ガラスエポキシ樹
脂によって形成された絶縁基板３４を有し、絶縁基板３
４の表面には、多数のパッド３６を有する図示しない導
体パターンが形成されている。そして、ＢＧＡ型半導体
パッケージは、半田ボール１６を対応するパッド３６に
半田付けすることにより、プリント配線板３２上に電気
的かつ機械的に接続されている。

【００２２】上記構成のＢＧＡ型半導体パッケージにお
いて、動作時に半導体チップ１８が発熱すると、熱の一
部はカバープレート３０を介して外部に放熱される。同
時に、テープキャリア１０、スティフナ２０、およびカ
バープレート３０も加熱されて熱膨張する。その際、こ
れらの部材は互いに熱膨張係数の異なる材料によって形
成されていることから熱膨張量もことなり、ＢＧＡ型半
導体パッケージには熱応力が発生する。特に、半導体チ
ップ１８から最も離間している半導体パッケージの角部
には比較的大きな熱応力が発生する。

【００２３】しかしながら、本実施の形態に係るＢＧＡ
型半導体パッケージによれば、スティフナ２０の各角部
には複数のスリット２６が形成され、ＢＧＡ型半導体パ
ッケージに発生した熱応力はこれらのスリット２６によ
って吸収、拡散される。そのため、熱応力によるＢＧＡ
型パッケージの変形、歪の発生等が低減する。

【００２４】従って、各半田ボール１６に作用する負荷
が低減し、半田ボール１６の接続部、つまり、半田ボー
ル１６とテープキャリア１０との間の接続部、および半
田ボール１６とプリント配線板２３との間の接続部、の
剥離や半田ボールにおけるクラックの発生を防止するこ
とができる。

【００２５】これにより、プリント配線板に対するＢＧ
Ａ型半導体パッケージの電気的、機械的な接続の信頼性
を長期間に亙って維持することができる。また、スティ
フナ２０に複数のスリット２６を設けることにより、Ｂ
ＧＡ型半導体パッケージ全体の軽量化を図ることができ
る。

【００２６】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、図３に示すように、ステッフナ２０に
は、スリットに代えて複数の孔４０を設けるようにして
もよく、孔の形状は必要に応じて種々選択可能である。
また、図４に示すように、スティフナ２０の多数の孔４
０を全面に亙って均一に形成し、スティフナを格子状と
してもよい。

【００２７】これらの場合においても、上述した実施の
形態と同様に、ＢＧＡ型パッケージに生じる熱応力を吸
収、拡散することができる。更に、図５に示すように、
スティフナ２０のみに限らず、カバープレート３０にも
複数のスリット２６あるいは孔を設けるようにしてもよ
く、この場合、熱応力の吸収、拡散、およびＢＧＡ型半
導体パッケージの軽量化を一層確実に行なうことができ
る。

【００２８】その他、テープキャリア、スティフナ、カ
バープレートの材質は、上述した実施の形態に限定され
ることなく、必要に応じて種々選択可能である。なお、
図４および図５において、他の構成は図１に示したＢＧ
Ａ型半導体パッケージの構成と同一であり、同一の部分
には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略す
る。

【００２９】また、この発明はＢＧＡ型半導体パッケー
ジに限らず、例えば、図６に示すように、ピングリッド
アレイ型の半導体パッケージ、あるいは、図７に示すよ
うに、側面から導出した多数の電極を有するクワッドフ
ラッド型の半導体パッケージ等、他のタイプの半導体パ
ッケージに適用することもできる。

【００３０】なお、図６に示す半導体パッケージにおい
て、テープキャリア１０の各パッド１２には、半田ボー
ルに代えて、リードピン４４が半田付けされ、テープキ
ャリアの底面からほぼ垂直に突出している。また、図７
に示す半導体パッケージによれば、テープキャリア１０
の導体パターン１０ａの一部がテープキャリアの側縁か
ら導出し、それぞれ電極４６を形成している。

【００３１】図６および図７に示す半導体パッケージに
おいて、他の構成は、図１に示したＢＧＡ型半導体パッ
ケージの構成と同一であり、同一の部分には同一の参照
符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、スティフナにスリット又は孔を設け、熱応力を吸
収、拡散する構成としたことから、機械的、電気的な接
続の信頼性が高く、長期的な使用の信頼性が向上した半
導体パッケージを提供することができる。また、スティ
フナにスリット又は孔を設けることにより、半導体パッ
ケージ全体の軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るＢＧＡ型半導体パ
ッケージの分解斜視図。

【図２】上記ＢＧＡ型半導体パッケージの断面図。

【図３】複数の孔を備えたスティフナを示す斜視図。

【図４】この発明の他の実施の形態に係るＢＧＡ型半導
体パッケージの分解斜視図。

【図５】この発明の更に他の実施の形態に係るＢＧＡ型
半導体パッケージの分解斜視図。

【図６】この発明の他の実施の形態に係る半導体パッケ
ージの断面図。

【図７】この発明の更に他の実施の形態に係る半導体パ
ッケージの断面図。

【符号の説明】

１０…テープキャリア１０ａ…実装面１２…パッド１２ａ…実装面１４…導体パターン１６…半田ボール１８…半導体チップ２０…スティフナ２６…スリット３０…カバープレート３２…プリント配線板４０…孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体パターンとを有するテープキャリア
と、上記テープキャリアの一方の面に設けられ上記導体パタ
ーンに導通した複数の電極と、上記テープキャリアの他方の面上に実装され上記導体パ
ターンに接続された半導体チップと、上記半導体チップを囲うように上記テープキャリアの他
方の面上に固定され、上記テープキャリアの平坦性を維
持する補強板と、上記半導体チップに接触した状態で上記補強板上に固定
されたカバープレートと、を備え、上記補強板には、温度変化に起因して発生する熱応力を
吸収、拡散する複数のスリット又は孔が形成されている
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】上記テープキャリア、補強板、およびカバ
ープレートは、ほぼ等しい寸法を有する矩形状に形成さ
れ、上記スリット又は孔は、上記補強板の角部に形成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッ
ケージ。
【請求項３】導体パターンを有するテープキャリアと、上記テープキャリアの一方の面に設けられ上記導体パタ
ーンに導通した複数の電極と、上記テープキャリアの他方の面上に実装され上記導体パ
ターンに接続された半導体チップと、上記半導体チップを囲うように上記テープキャリアの他
方の面上に固定され、上記テープキャリアの平坦性を維
持する補強板と、上記半導体チップに接触した状態で上記補強板上に固定
されたカバープレートと、を備え、上記補強板は格子状に形成され、温度変化に起因して発
生する熱応力を吸収、拡散することを特徴とする半導体
パッケージ。
【請求項４】上記カバープレートは、温度変化に起因し
て発生する熱応力を吸収、拡散する複数のスリット又は
孔を有していることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか１項に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】複数の電極が形成された実装面と配線パタ
ーンとを有するテープキャリアと、上記電極に取り付けられた複数の半田ボールと、上記テープキャリアの他方の面上に実装され上記配線パ
ターンに接続された半導体チップと、上記半導体チップを囲うように上記テープキャリアの他
方の面上に固定され、上記テープキャリアの平坦性を維
持する補強板と、上記半導体チップに接触した状態で上記補強板上に固定
されたカバープレートと、を備え、上記補強板には、温度変化に起因して発生する熱応力を
吸収、拡散する複数のスリット又は孔が形成されている
ことを特徴とする半導体パッケージ。