JPH11214576A - 半導体チップ搭載用パッケージ - Google Patents
半導体チップ搭載用パッケージInfo
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- JPH11214576A JPH11214576A JP1722598A JP1722598A JPH11214576A JP H11214576 A JPH11214576 A JP H11214576A JP 1722598 A JP1722598 A JP 1722598A JP 1722598 A JP1722598 A JP 1722598A JP H11214576 A JPH11214576 A JP H11214576A
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Links
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Landscapes
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 初期変形（反り）および熱応力による変形を
極力抑えることが可能な半導体チップ搭載用パッケージ
を提供する。 【解決手段】 平板状の金属基板１と、金属基板に重ね
合わせて接着される樹脂基板２とを有し、はんだボール
８によるはんだ付けでマザーボードＭ上に実装される半
導体チップ搭載用パッケージＰにおいて、当該パッケー
ジの平面方向から見た外周部の少なくとも一部に、前記
はんだボールの断面積よりも大きな面積のはんだ付着部
９を配設するものとする。これにより、応力が集中し易
いパッケージの外周部あるいは四隅において、マザーボ
ードとの接合強度を増大させることができる。
極力抑えることが可能な半導体チップ搭載用パッケージ
を提供する。 【解決手段】 平板状の金属基板１と、金属基板に重ね
合わせて接着される樹脂基板２とを有し、はんだボール
８によるはんだ付けでマザーボードＭ上に実装される半
導体チップ搭載用パッケージＰにおいて、当該パッケー
ジの平面方向から見た外周部の少なくとも一部に、前記
はんだボールの断面積よりも大きな面積のはんだ付着部
９を配設するものとする。これにより、応力が集中し易
いパッケージの外周部あるいは四隅において、マザーボ
ードとの接合強度を増大させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップ搭載
用パッケージに関し、特に金属基板を用いた半導体チッ
プ搭載用パッケージに関するものである。
用パッケージに関し、特に金属基板を用いた半導体チッ
プ搭載用パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、セラミックス利用の半導体チップ
搭載用パッケージ（以下、単にパッケージと呼ぶ）と比
較して小型・軽量・低コストであり、かつ放熱性に優れ
たパッケージとして、サブストレート及びヒートシンク
にアルミニウムや銅等の金属板を用いたパッケージが注
目を集めている（特願平８−２３８６１２号明細書など
参照）。
搭載用パッケージ（以下、単にパッケージと呼ぶ）と比
較して小型・軽量・低コストであり、かつ放熱性に優れ
たパッケージとして、サブストレート及びヒートシンク
にアルミニウムや銅等の金属板を用いたパッケージが注
目を集めている（特願平８−２３８６１２号明細書など
参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記形
式のパッケージは、熱膨張率が互いに異なる（例えば、
アルミニウムは２３μ／℃、ガラスエポキシ複合材は１
５μ／℃）板状体を互いに貼り合わせた構造であるた
め、熱的負荷が加わると反り変形が生じる。このため、
パッケージとマザーボードとのはんだ接合部の特に変位
が大きくなる外周部あるいは角部に集中応力が生じ、ク
ラックや接合部の剥離が発生し易くなると云う問題があ
った。特に温度変化が激しい環境下では、繰り返し冷熱
衝撃が加わるため、パッケージサイズが大きいほど、ま
た初期状態でのパッケージの反りが大きいほど、その耐
久疲労寿命が短くなることが実験によって確認されてい
る。
式のパッケージは、熱膨張率が互いに異なる（例えば、
アルミニウムは２３μ／℃、ガラスエポキシ複合材は１
５μ／℃）板状体を互いに貼り合わせた構造であるた
め、熱的負荷が加わると反り変形が生じる。このため、
パッケージとマザーボードとのはんだ接合部の特に変位
が大きくなる外周部あるいは角部に集中応力が生じ、ク
ラックや接合部の剥離が発生し易くなると云う問題があ
った。特に温度変化が激しい環境下では、繰り返し冷熱
衝撃が加わるため、パッケージサイズが大きいほど、ま
た初期状態でのパッケージの反りが大きいほど、その耐
久疲労寿命が短くなることが実験によって確認されてい
る。
【０００４】放熱フィンや冷却ファンを使用して熱的負
荷を低減することも可能ではあるが、これは小型化を阻
害するものであるし、コスト面でも不利である。
荷を低減することも可能ではあるが、これは小型化を阻
害するものであるし、コスト面でも不利である。
【０００５】金属基板や接着フィルムを一部切断すると
いった集中応力緩和対策を本願出願人は既に提案してい
るが（特願平９−３４４５９１号）、パッケージは年々
縮小される傾向にあり、このような対策を施すことも困
難になりがちである。
いった集中応力緩和対策を本願出願人は既に提案してい
るが（特願平９−３４４５９１号）、パッケージは年々
縮小される傾向にあり、このような対策を施すことも困
難になりがちである。
【０００６】本発明は、上記の如き従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
初期変形（反り）および熱応力による変形を極力抑える
ことが可能な半導体チップ搭載用パッケージを提供する
ことにある。
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
初期変形（反り）および熱応力による変形を極力抑える
ことが可能な半導体チップ搭載用パッケージを提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、平板状の金属基板１と、金属基板に重ね合
わせて接着される樹脂基板２とを有し、はんだボール８
によるはんだ付けでマザーボードＭ上に実装される半導
体チップ搭載用パッケージＰにおいて、当該パッケージ
の平面方向から見た外周部の少なくとも一部に、前記は
んだボールの断面積よりも大きな面積のはんだ付着部９
を配設することによって達成される。これによれば、応
力が集中し易いパッケージの外周部あるいは四隅におい
て、マザーボードとの接合強度を増大させることができ
る。
明によれば、平板状の金属基板１と、金属基板に重ね合
わせて接着される樹脂基板２とを有し、はんだボール８
によるはんだ付けでマザーボードＭ上に実装される半導
体チップ搭載用パッケージＰにおいて、当該パッケージ
の平面方向から見た外周部の少なくとも一部に、前記は
んだボールの断面積よりも大きな面積のはんだ付着部９
を配設することによって達成される。これによれば、応
力が集中し易いパッケージの外周部あるいは四隅におい
て、マザーボードとの接合強度を増大させることができ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照して本
発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【０００９】図１は、本発明が適用された第１の実施形
態を示すメタルボールグリッドアレイのパッケージの底
面図であり、図２はその中央部の側断面図である。この
パッケージＰは、概ね正方形の平板状をなし、アルミニ
ウム製の金属基板１とガラスエポキシ樹脂製の樹脂基板
２とを重ね合わせた上で、フィルム状または液状の樹脂
接着剤からなる接着剤層３をもって両者を接着してなる
ものであり、さらに、樹脂基板２の中央部に形成された
開口２ａを介して金属基板１の中央部にダイボンディン
グで接着された半導体チップ４と、半導体チップ４を開
口２ａ内に封止するための封止樹脂６およびメタルキャ
ップ７とを有している。なお符号５は半導体チップ４を
金属基板１に接着した接着剤層である。
態を示すメタルボールグリッドアレイのパッケージの底
面図であり、図２はその中央部の側断面図である。この
パッケージＰは、概ね正方形の平板状をなし、アルミニ
ウム製の金属基板１とガラスエポキシ樹脂製の樹脂基板
２とを重ね合わせた上で、フィルム状または液状の樹脂
接着剤からなる接着剤層３をもって両者を接着してなる
ものであり、さらに、樹脂基板２の中央部に形成された
開口２ａを介して金属基板１の中央部にダイボンディン
グで接着された半導体チップ４と、半導体チップ４を開
口２ａ内に封止するための封止樹脂６およびメタルキャ
ップ７とを有している。なお符号５は半導体チップ４を
金属基板１に接着した接着剤層である。
【００１０】樹脂基板２の底面（マザーボードとの対向
面）のランド部には、リフローによって多数のはんだボ
ール８が固着されている。そしてこのパッケージＰは、
はんだボール８を介してマザーボード（図示せず）には
んだ付けされた後、外部回路に接続されることとなる。
面）のランド部には、リフローによって多数のはんだボ
ール８が固着されている。そしてこのパッケージＰは、
はんだボール８を介してマザーボード（図示せず）には
んだ付けされた後、外部回路に接続されることとなる。
【００１１】樹脂基盤２の底面の四隅には、図３に併せ
て示すように、他のはんだボール８の断面積より面積が
大きく、かつ底面側から見て三角形状をなすはんだ付着
部９が形成されている。このはんだ付着部９は、他のは
んだボール８と同時に同工程で形成されるものであり、
マザーボードに対して実装する際に、他のはんだボール
８と同様にマザーボードＭに融着される。これによる
と、マザーボードＭに対する接着面積を大きくとれるの
で、より大きな接着強度が得られ、またはんだボール８
と一括してはんだ付着部９が形成されるので、製造コス
トを増大せずに済む。
て示すように、他のはんだボール８の断面積より面積が
大きく、かつ底面側から見て三角形状をなすはんだ付着
部９が形成されている。このはんだ付着部９は、他のは
んだボール８と同時に同工程で形成されるものであり、
マザーボードに対して実装する際に、他のはんだボール
８と同様にマザーボードＭに融着される。これによる
と、マザーボードＭに対する接着面積を大きくとれるの
で、より大きな接着強度が得られ、またはんだボール８
と一括してはんだ付着部９が形成されるので、製造コス
トを増大せずに済む。
【００１２】一般のパッケージをおいては、全てのピン
を電気的接続端子として用いることは少なく、外周部、
なかんずく四隅は配線も困難なので、専ら機械的な固定
手段としてはんだ付着部９を用いることが可能である
が、電気的接続端子を兼ねるようにはんだ付着部９を構
成することもできることは言うまでもない。
を電気的接続端子として用いることは少なく、外周部、
なかんずく四隅は配線も困難なので、専ら機械的な固定
手段としてはんだ付着部９を用いることが可能である
が、電気的接続端子を兼ねるようにはんだ付着部９を構
成することもできることは言うまでもない。
【００１３】図４は、本発明の第２の実施形態を示すも
のであり、これは上記パッケージＰの四隅に設けられた
はんだ付着部９に代えて、パッケージＰの四隅にメッキ
面のみを設け、マザーボードＭ上のメッキ面に対応する
部分に予め形成しておいたクリームはんだ層（又は接着
剤層）１０をもってパッケージＰをマザーボードＭに固
着するものである。
のであり、これは上記パッケージＰの四隅に設けられた
はんだ付着部９に代えて、パッケージＰの四隅にメッキ
面のみを設け、マザーボードＭ上のメッキ面に対応する
部分に予め形成しておいたクリームはんだ層（又は接着
剤層）１０をもってパッケージＰをマザーボードＭに固
着するものである。
【００１４】図５は、本発明の第３の実施形態を示す図
１と同様なパッケージの底面図であり、図６は本実施形
態の部分的な側面図である。この構成では、樹脂基板２
の厚さと同等の厚さの厚肉部１１が金属基板１の四隅に
設けられており（図７参照）、樹脂基板２は、この三角
形状の厚肉部１１を避けて金属基板１に重ね合わされて
いる。そして上記第１の実施形態と同様な、他のはんだ
ボール８の断面積よりも面積の大きなはんだ付着部９が
厚肉部１１に設けられている。このパッケージＰの場合
も、はんだボール８とはんだ付着部９とをもってマザー
ボードＭに融着される。
１と同様なパッケージの底面図であり、図６は本実施形
態の部分的な側面図である。この構成では、樹脂基板２
の厚さと同等の厚さの厚肉部１１が金属基板１の四隅に
設けられており（図７参照）、樹脂基板２は、この三角
形状の厚肉部１１を避けて金属基板１に重ね合わされて
いる。そして上記第１の実施形態と同様な、他のはんだ
ボール８の断面積よりも面積の大きなはんだ付着部９が
厚肉部１１に設けられている。このパッケージＰの場合
も、はんだボール８とはんだ付着部９とをもってマザー
ボードＭに融着される。
【００１５】図８は、本発明の第４の実施形態を示すも
のであり、三角形状の厚肉部１１の底面にメッキ面のみ
が形成されており、マザーボードＭ上のメッキ面に対応
する部分に予め形成しておいたクリームはんだ層（又は
接着剤層）１２をもってパッケージＰをマザーボードＭ
に固着するものである。なお、この場合の厚肉部１１の
底面は、はんだボール８の頂点と略同等の位置とするこ
とが好ましい。
のであり、三角形状の厚肉部１１の底面にメッキ面のみ
が形成されており、マザーボードＭ上のメッキ面に対応
する部分に予め形成しておいたクリームはんだ層（又は
接着剤層）１２をもってパッケージＰをマザーボードＭ
に固着するものである。なお、この場合の厚肉部１１の
底面は、はんだボール８の頂点と略同等の位置とするこ
とが好ましい。
【００１６】近年、メタルボールグリッドアレイのパッ
ケージの実装高さ（はんだ端子の形状）が疲労寿命に影
響することが分かってきているが、上記の如き金属基板
２に厚肉部１１を設けた構造によると、厚肉部１１の寸
法によってパッケージＰの実装高さを精密に設定するこ
とができる。しかも通常ははんだボール８がブリッジ等
するのでパッケージＰに大荷重を加えることはできない
のだが、この構造によると、金属基板１の厚肉部１１が
荷重を支持するので、樹脂基板２あるいはパッケージＰ
自体に反りがあっても、搭載時にパッケージＰの上面か
ら押圧することでパッケージＰの歪みを矯正することが
できる。しかも金属基板１がマザーボードＭに直接接続
されるため、パッケージＰ単体では飽和してしまう熱量
を、マザーボードＭ側へ拡散することができるので、放
熱性の向上を企図し得る。
ケージの実装高さ（はんだ端子の形状）が疲労寿命に影
響することが分かってきているが、上記の如き金属基板
２に厚肉部１１を設けた構造によると、厚肉部１１の寸
法によってパッケージＰの実装高さを精密に設定するこ
とができる。しかも通常ははんだボール８がブリッジ等
するのでパッケージＰに大荷重を加えることはできない
のだが、この構造によると、金属基板１の厚肉部１１が
荷重を支持するので、樹脂基板２あるいはパッケージＰ
自体に反りがあっても、搭載時にパッケージＰの上面か
ら押圧することでパッケージＰの歪みを矯正することが
できる。しかも金属基板１がマザーボードＭに直接接続
されるため、パッケージＰ単体では飽和してしまう熱量
を、マザーボードＭ側へ拡散することができるので、放
熱性の向上を企図し得る。
【００１７】上記各実施形態は、はんだ付着部をパッケ
ージＰの四隅に配設した三角形状をなすものとしたが、
これは図９〜図１１に示すように、パッケージＰの外周
の全周または四隅を囲むように設けた突条１３としても
良い。そしてこの場合も、突条状のはんだ付着部は、樹
脂基板２に直接設けても良いし（図９・１０）、金属基
板１の外周部を厚肉にしてその底面が樹脂基板２の底面
あるいははんだボール８の頂点と同等となるようにして
も良い（図１１）。さらにマザーボード側にクリームは
んだ層又は接着剤層を設けるようにしても良いことは言
うまでもない。
ージＰの四隅に配設した三角形状をなすものとしたが、
これは図９〜図１１に示すように、パッケージＰの外周
の全周または四隅を囲むように設けた突条１３としても
良い。そしてこの場合も、突条状のはんだ付着部は、樹
脂基板２に直接設けても良いし（図９・１０）、金属基
板１の外周部を厚肉にしてその底面が樹脂基板２の底面
あるいははんだボール８の頂点と同等となるようにして
も良い（図１１）。さらにマザーボード側にクリームは
んだ層又は接着剤層を設けるようにしても良いことは言
うまでもない。
【００１８】なお本発明は、メタルボールグリッドアレ
イのパッケージに限らず、外周部に応力が集中するパッ
ケージには効果があり、その場合、アンダーフィルが不
要になるのでコストダウンを企図し得る。
イのパッケージに限らず、外周部に応力が集中するパッ
ケージには効果があり、その場合、アンダーフィルが不
要になるのでコストダウンを企図し得る。
【００１９】
【発明の効果】このように本発明によれば、応力が集中
し易いパッケージの外周部あるいは四隅に、マザーボー
ドとの接合強度を増大させる大面積のはんだ付着部を設
けることで、パッケージの変形を強制的に抑制し、電気
的接続端子としての役割を担うはんだボール部の応力緩
和を図ることができる。これにより熱的負荷に対する疲
労寿命を大幅に延長することができる。また、はんだ付
着部を電気的接続端子として利用する場合、この大面積
の端子を電源端子とすれば、電流容量の拡大（抵抗値の
減少）、インダクタンスの減少になるので、電気的特性
の改善に有利である。また非常に厳しい環境下で使用
し、パッケージのリペアを行う場合には、このはんだ付
着部で電気的な接続不良判定を行うようにすることによ
り、他の端子に影響が及んで誤作動が生じることのない
ようにすることができる。
し易いパッケージの外周部あるいは四隅に、マザーボー
ドとの接合強度を増大させる大面積のはんだ付着部を設
けることで、パッケージの変形を強制的に抑制し、電気
的接続端子としての役割を担うはんだボール部の応力緩
和を図ることができる。これにより熱的負荷に対する疲
労寿命を大幅に延長することができる。また、はんだ付
着部を電気的接続端子として利用する場合、この大面積
の端子を電源端子とすれば、電流容量の拡大（抵抗値の
減少）、インダクタンスの減少になるので、電気的特性
の改善に有利である。また非常に厳しい環境下で使用
し、パッケージのリペアを行う場合には、このはんだ付
着部で電気的な接続不良判定を行うようにすることによ
り、他の端子に影響が及んで誤作動が生じることのない
ようにすることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示すメタルボールグ
リッドアレイのパッケージの底面図
リッドアレイのパッケージの底面図
【図２】図１のパッケージの中央部の側断面図
【図３】図１のパッケージの要部側面図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図３と同様の要
部側面図
部側面図
【図５】本発明の第３の実施形態を示す図１と同様の底
面図
面図
【図６】図５のパッケージの要部側面図
【図７】金属基板の概略斜視図
【図８】本発明の第４の実施形態を示す図３と同様の要
部側面図
部側面図
【図９】本発明の第５の実施形態を示す図１と同様の底
面図
面図
【図１０】本発明の第６の実施形態を示す図１と同様の
底面図
底面図
【図１１】本発明の第７の実施形態を示す図１と同様の
底面図
底面図
１ 金属基板 ２ 樹脂基板 ２ａ 開口 ３ 接着剤層 ４ 半導体チップ ５ 接着剤層 ６ 封止樹脂 ７ メタルキャップ ８ はんだボール ９ はんだ付着部 １０ クリームはんだ層（接着剤層） １１ 厚肉部 １２ クリームはんだ層（接着剤層） １３ 突条 Ｍ マザーボード Ｐ パッケージ
Claims (4)
- 【請求項１】 平板状の金属基板と、前記金属基板に重
ね合わせて接着される樹脂基板とを有し、はんだボール
によるはんだ付けでマザーボード上に実装される半導体
チップ搭載用パッケージであって、 当該パッケージの平面方向から見た外周部の少なくとも
一部に、前記はんだボールの断面積よりも大きな面積の
はんだ付着部が配設されることを特徴とする半導体チッ
プ搭載用パッケージ。 - 【請求項２】 前記はんだ付着部が、前記樹脂基板上に
設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導
体チップ搭載用パッケージ。 - 【請求項３】 前記はんだ付着部が、前記金属基板上に
設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導
体チップ搭載用パッケージ。 - 【請求項４】 前記はんだ付着部形成用のメッキ面のみ
が設けられると共に、前記マザーボード上の前記メッキ
面に対応する位置に予め設けられたはんだ付着面に前記
メッキ面がはんだ付けされることを特徴とする請求項１
または２に記載の半導体チップ搭載用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1722598A JPH11214576A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 半導体チップ搭載用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1722598A JPH11214576A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 半導体チップ搭載用パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11214576A true JPH11214576A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11938018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1722598A Pending JPH11214576A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 半導体チップ搭載用パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11214576A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10062386A1 (de) * | 2000-12-14 | 2002-07-04 | Siemens Production & Logistics | Zwischenträger für ein Halbleitermodul sowie Anordnung eines mit einem solchen Zwischenträger gebildeten Moduls auf einem Schaltungsträger |
| DE10347320A1 (de) * | 2003-10-08 | 2005-05-19 | Infineon Technologies Ag | Anordnung eines auf einem Substrat aufbauenden Chip-Packages und Substrat zur Herstellung desselben |
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| JP2016015406A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-01-28 | 日本放送協会 | 高精細撮像素子用パッケージ |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP1722598A patent/JPH11214576A/ja active Pending
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