(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、半導体装置の更なる信頼性の向上を図ることである。【解決手段】本発明に係る半導体装置は、アース電位がそれぞれ異なる２つの半導体チップと、前記２つの半導体チップを搭載するための絶縁基板と、前記半導体チップを搭載した前記絶縁基板の面側に設けられ、かつ当該半導体チップを搭載した面の端部までモールドするためのモールド絶縁部材と、を備えた半導体装置であって、前記２つの半導体チップを１mm以上離れて、かつそれぞれの半導体チップを前記絶縁基板の対向する辺側に近づけて配置される。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アース電位がそれぞれ異なる２つの半導体チップと、
前記２つの半導体チップを搭載するための絶縁基板と、
前記半導体チップが搭載された面とは反対側の前記絶縁基板に配置され、かつ前記半導体チップと電気的に接続される接続端子部と、
前記半導体チップを搭載した前記絶縁基板の面側に設けられ、かつ当該半導体チップを搭載した面の端部までモールドするためのモールド絶縁部材と、を備えた半導体装置であって、
前記２つの半導体チップの一方の半導体チップは、前記絶縁基板の所定の一辺に近づけて配置され、
前記２つの半導体チップの他方の半導体チップは、前記一方の半導体チップとは１mm以上離れて、かつ前記絶縁基板の前記所定の一辺とは対向する一辺に近づけて配置される半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
当該半導体装置は、モールドアレイパッケージ方式により製造される。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記絶縁基板及び前記モールド絶縁部材の端部には、切断面が形成される半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記絶縁基板に内蔵され、かつ前記半導体チップと前記接続端子部とを電気的に接続するための配線パターンを備え、
前記配線パターンは、前記一方の半導体チップと前記他方の半導体チップとの間に形成される前記絶縁基板の内部を避けて配線される半導体装置。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載のいずれかの半導体装置において、
前記外部接続端子は球状の半田によって構成され、かつ前記絶縁基板側に形成される半導体装置。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載のいずれかの半導体装置において、
前記一方の半導体チップと前記他方の半導体チップは、電気的に直列に接続される半導体装置。
【請求項７】
請求項１ないし６に記載のいずれかの半導体装置において、
前記絶縁基板は、前記絶縁基板を切り出すシート基板からの第１取り位置情報と、前記シート基板を切り出すパネル基板からのシート基板の第２取り位置情報が印字されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置であって、
前記第１取り位置情報及び前記第２取り位置情報は、レジスト抜きパターン，導体パターン又はシルクパターンのいずれかにより印字されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体装置であって、
前記第１取り位置情報及び前記第２取り位置情報は、前記接続端子部が配置された側の面に印字される半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
特に半導体装置の実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置として、一枚の絶縁配線基板上に、複数の半導体チップと、当該半導体チップと電気的に接続される接続端子を搭載して、これら絶縁配線基板と半導体チップと接続端子とをパッケージ化するモールド成形部材を備えるものが知られている。さらに、熱ストレス時に絶縁配線基板の反り量に応じて、電極の半田と絶縁配線基板との接触面積の大きさを変えた技術がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、半導体装置の更なる信頼性の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１９３１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、半導体装置の更なる信頼性の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置は、アース電位がそれぞれ異なる２つの半導体チップと、前記２つの半導体チップを搭載するための絶縁基板と、前記半導体チップを搭載した前記絶縁基板の面側に設けられ、かつ当該半導体チップを搭載した面の端部までモールドするためのモールド絶縁部材と、を備えた半導体装置であって、前記２つの半導体チップを１mm以上離れて、かつそれぞれの半導体チップを前記絶縁基板の対向する辺側に近づけて配置される半導体装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、半導体装置の更なる信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係わる半導体装置を外部基板に実装した図である。
【図２】本実施の形態に係わるパネル基板上にシート基板が配置された図である。
【図３】本実施の形態に係わるシート基板上に半導体チップを搭載し、モールド絶縁部材でモールドした図である。
【図４】本実施の形態に係わる半導体装置を分割し、半導体装置個片にした図である。
【図５】本実施の形態に係わる半導体装置の回路図である。
【図６】本実施の形態に係わる半導体装置が熱により反りが発生した図である。
【図７】本実施の形態に係わる半導体装置の構造図である。
【図８】半導体チップと配線パターンと配線ベタパターンを配置しない領域を１mm以上確保する根拠を示したグラフである。
【図９】本実施の形態に係わる半導体装置の構造図である。
【図１０】本実施の形態に係わる半導体装置の構造図である。
【図１１】本実施の形態に係わる半導体装置の構造図である。
【図１２】本実施の形態に係わる半導体装置の構造図である。
【図１３】本実施の形態に係わる半導体装置の構造図である。
【図１４】本実施の形態に係わる半導体装置の構造図である。
【図１５】本実施の形態に係わる半導体装置の構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態に係る半導体装置は、絶縁配線基板状に半導体チップを搭載しモールドでパッケージ化するＭＣＭ（Multi Chip Module）の半導体装置に適用可能であるが、代表例として、絶縁配線基板上に複数の半導体チップを搭載し、前記絶縁配線基板と前記複数の半導体チップとを、一括で樹脂モールドした後、半導体装置個片に分割するＭＡＰ（Mold Array Package）方式、さらに複数の外部端子を球状の半田で外部基板に接続するＢＧＡ（Ball Grid Array）方式で組立てられた場合の構造について、以下図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る半導体装置の外部基板への実装時の構造図である。図１では、本実施形態に係る半導体装置１００，外部基板２００，球状の半田３００，絶縁配線基板４００，モールド絶縁材６００が示され、外部基板２００に搭載されている抵抗やコンデンサモジュールは省略されている。
【００１１】
本実施形態では、絶縁配線基板４００の裏面に配置された複数の球状の半田３００で外部基板２００に電気的に接続するため、コネクタ端子を半導体装置の側面から引き出すＬＦ（Lead Frame）タイプと比較し、外部基板の省スペース化を実現できる。
【００１２】
図２は本実施の形態に係わる前記絶縁配線基板４００の工程図である。前記絶縁配線基板４００はシート基板４０４から切り出されている。また、前記シート基板４０４は、パネル基板４０５から切り出されている。
【００１３】
図３及び図４は、本実施の形態に係わる半導体装置の実装構造図である。本実施形態に係わる半導体装置１００は、図３に示されるように、絶縁配線基板４００上に複数の半導体チップ５００を搭載し、前記絶縁配線基板４００と前記複数の半導体チップ５００とを、モールド絶縁材６００で一括してモールドする。その後、図４に示されるように、半導体装置１００個片に分割されるため、半導体装置個片単位でモールドする場合と比較し、モールド工程のタクト短縮が実現できる。このような製造方式をＭＡＰ（Mold Array Package）方式という。なお、このＭＡＰ方式に製造された半導体装置１００の絶縁配線基板４００及びモールド絶縁部材の端部には、切断された跡が形成される。
【００１４】
しかしながら、このＭＡＰ方式は、複数の半導体装置を一括で樹脂モールドするため、樹脂モールド成形後の冷却過程において、絶縁配線基板の線膨張係数と樹脂の線膨張係数の違いにより、半導体装置に反りが発生し、外部基板実装時の実装性低下や半導体装置搬送時の不良となることがある。
【００１５】
また、ＭＡＰ方式によって製作された半導体装置は、その端部まで樹脂モールドで覆われる。つまり、当該半導体装置は、他の方式により製作された半導体装置よりも樹脂モールドの量が多くなる傾向にある。そのため、半導体装置に熱ストレスが印加されたときに、絶縁配線基板の線膨張係数と樹脂の線膨張係数の違いにより、半導体装置に反りが発生しやすくなる。その結果、半導体装置と外部基板を電気的につなぐ接続端子部や、半導体装置内部の電気的配線が断線する恐れがある。
【００１６】
一方、前述の半導体装置の反りを抑えるために、絶縁配線基板の面積を小さくすると、絶縁配線基板上にアース電位の異なる回路を複数有している場合には、当該回路同士間で高耐圧を実現することが困難となる。そのため、半導体装置の生産工程を合理化し、半導体装置の反りを抑制し、さらに同一の半導体装置内にアース電位の異なる複数の回路を集積化することを同時に実現することが求められる。
【００１７】
図５は、本実施の形態に係わる半導体装置の回路ブロック図である。本実施形態に係わる半導体装置１００は、アース電位の異なる高電位側回路５０２と低電位側回路５０３と、前記高電位側回路５０２と前記低電位側回路５０３との間の信号を通信するための信号通信回路５０４で構成されている。つまり、本実施形態に係る半導体装置は、絶縁配線基板４００の上に、アース電位の異なる高電位側回路５０２と低電位側回路５０３を搭載するように構成されるので、それぞれの絶縁確保することが問題となる。
【００１８】
図６は、半導体装置１００に反りが発生した状態を示す図である。モールド絶縁材６００でパッケージ化する時の樹脂モールド成形後の冷却過程において、絶縁性基板４００とモールド絶縁材６００の線膨張係数の違いにより、半導体装置１００に反りが発生し、外部基板実装時の実装性低下や半導体装置搬送時の不良につながる恐れがある。
【００１９】
また、絶縁性基板４００とモールド絶縁材６００の線膨張係数の違いにより、熱ストレス印加時と冷却時、つまり熱サイクルが発生することにより、半導体装置１００に反りが発生し、半導体装置と外部基板を電気的につなぐ接続端子部や、半導体装置内部の電気的配線が、断線する恐れがある。
【００２０】
また、半導体装置１００の反りを抑えるために半導体装置１００の絶縁配線基板４００の面積を小さくすると、レイアウト上の制約から半導体装置間の間隔を十分に確保することができず、半導体装置内にアース電位の異なる回路を有している半導体装置においては、高耐圧を実現することが困難となる。
【００２１】
図７（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置の上面図、図７（ｂ）は側面図、図７（ｃ）は背面図を示す。半導体装置１００は、当該半導体装置１００を外部基板に電気的に接続する球状の半田３００，絶縁配線基板４００，前記絶縁配線基板４００内部に電気的導体が配線された配線パターン４０１，ノイズなどの影響を抑えるために前記絶縁配線基板４００内部に電気的導体が広範囲に敷かれた配線ベタパターン４０２，前記絶縁配線基板４００上に銀ペーストなどの電気的接合材で接合されている半導体チップ５００，前記絶縁配線基板４００と前記半導体チップ５００とを電気的に接続するワイヤ５０１，モールド絶縁材６００を備える。絶縁配線基板４００は、前記半導体チップ４００と配線パターン４０１と配線ベタパターン４０２を搭載しない領域１０００を有している。当該領域は、電位の異なる半導体チップ５００との間が１mm以上離されるように設けられる。
【００２２】
図８は、半導体装置を外部基板に取り付ける工程における温度２５０℃環境下における半導体チップと配線パターン４０１と配線ベタパターン４０２を配置しない領域の間隔と半導体装置の反り量の相関を示したグラフである。横軸は半導体チップと配線パターンと配線ベタパターンを配置しない領域の間隔を示し、縦軸は半導体装置１００の反り量を示している。一例として、半導体装置１００を外部基板に接続する球状の半田３００のサイズからの制約で、半導体装置の反り量を０.６mm以下にする必要がある場合、半導体チップと前記配線パターンと前記配線ベタパターンを搭載しない領域を１mm以上確保する必要がある。ここで、絶縁配線基板４００の材質はガラス基材エポキシ樹脂，配線パターン４０１及び配線ベタパターン４０２の材質は銅、半導体チップ５００の材質はシリコン、モールド絶縁材６００の材質はエポキシ樹脂である。
【００２３】
材質の変更により絶縁配線基板４００とモールド絶縁材６００の線膨張係数の違いが小さくなる場合、前記半導体チップと前記配線パターンと前記配線ベタパターンを搭載しない領域は１mmより小さくすることが可能であり、材質の変更により絶縁配線基板４００とモールド絶縁材６００線膨張係数の違いが大きくなる場合、半導体チップと配線パターンと前記配線ベタパターンを搭載しない領域は１mmより大きくしなければならない。一例としては、絶縁配線基板４００の材質をセラミック基材として線膨張係数を小さくした場合、モールド絶縁材６００のエポキシ樹脂に応力緩和材を加えて線膨張係数を小さくした場合などが挙げられる。
【００２４】
また、絶縁配線基板４００に不良が混在し、線膨張係数が大きいまたは初期状態から反りが発生しているなどにより、半導体装置４００が反りの許容値を超えてしまうことが懸念される。つまり、図３においてＭＡＰ方式で半導体装置１００を製作した場合、不良が生じた半導体装置１００の周辺にある半導体装置１００も不良が生じる可能性が高い。このため、絶縁配線基板４００の製造工程にフィードバックをかけることを容易にするため、図７（ｃ）に示すように、絶縁配線基板４００は、球状の半田３００を搭載した面に、レジストを抜いたパターンで、絶縁配線基板４００を切り出すシート基板４０４からの取り位置情報と、前記シート基板４０４を切り出すパネル基板４０５からのシート基板４０４の取り位置情報が、アルファベット３０１と数字３０２で印字されている。
【００２５】
図９（ａ）は本実施形態に係る半導体装置１００の上面図であり、図９（ｂ）は側面図である。絶縁配線基板４００及びモールド絶縁材６００の線膨張係数よりも、線膨張係数が小さい半導体チップ５００が少なくとも幅１mm以上の前記半導体チップ５００を搭載しない領域１０００を隔てて搭載されているため、応力による反り変形を抑制する。つまり、反りが発生し易い半導体装置１００の端部付近に、線膨張係数がモールド絶縁材６００よりも絶縁配線基板４００に近い半導体チップ５００が配置されるので、半導体装置１００の端部からの反りの発生を抑制することができる。
【００２６】
また、少なくとも幅１mm以上の前記半導体チップ５００を搭載しない領域１０００を隔ててアース電位の異なる回路を備えている場合、リーク電流やノイズによる誤動作の危険が少ない、信頼性の高い半導体装置が実現できる。
【００２７】
図１０（ａ）は本実施形態に係る半導体装置１００の絶縁基板内層の上面図であり、図１０（ｂ）は側面図である。絶縁配線基板４００及びモールド絶縁材６００の線膨張係数よりも線膨張係数が小さい配線パターン４０１が、前述の領域１０００に配線パターン４０１を設けないように構成し、半導体装置１００の反りを抑制する。
【００２８】
また、少なくとも幅１mm以上の配線パターン４０１のない領域１０００を隔ててアース電位の異なる回路を備えている場合、リーク電流やノイズによる誤動作の危険が少ない、信頼性の高い半導体装置が実現できる。
【００２９】
図１１（ａ）は本実施形態に係る半導体装置１００の絶縁基板内層上面図、図１１（ｂ）は側面図である。絶縁配線基板４００及びモールド絶縁材６００の線膨張係数よりも、線膨張係数が小さい配線ベタパターン４０２が、前述の領域１０００に配線ベタパターン４０２を設けないように構成し、半導体装置１００の反りを抑制する。
【００３０】
また、少なくとも幅１mm以上の配線ベタパターン４０２のない領域１０００を隔ててアース電位の異なる回路を備えている場合、リーク電流やノイズによる誤動作の危険が少ない、信頼性の高い半導体装置が実現できる。
【００３１】
図１２（ａ）は本実施形態に係る半導体装置１００の断面図であり、図１２（ｂ）は背面図である。本実施例では、絶縁配線基板４００は、球状の半田３００を搭載した面に、レジストを抜いたパターンで、前記絶縁配線基板４００を切り出すシート基板４０４からの取り位置情報と、前記シート基板４０４を切り出すパネル基板４０５からのシート基板の取り位置情報が、アルファベット３０１と数字３０２で印字されている。
【００３２】
これにより、絶縁配線基板４００の反り量が大きい、または前記絶縁配線基板４００の絶縁性能が低いなどの不良が発生した場合、絶縁基板の製造工程にフィードバックをかけることが容易となり、半導体装置の品質向上が実現できる。
【００３３】
次に他の実施形態に係る半導体装置１００を図１３（ａ）断面図，（ｂ）背面図を用いて説明する。
【００３４】
本実施形態では、絶縁配線基板４００は、球状の半田３００を搭載した面に、導体配線パターンで、絶縁配線基板４００を切り出すシート基板４０４からの取り位置情報と、シート基板４０４を切り出すパネル基板４０５からのシート基板４０４の取り位置情報が、アルファベット３０３と数字３０４で印字されている。
【００３５】
パネル基板４０５からのシート基板４０４の取り位置の情報と、シート基板４０４からの絶縁配線基板４００の取り位置の情報が記載されているため、絶縁配線基板４００の反り量が大きい、または絶縁配線基板４００の絶縁性能が低いなどの不良が発生した場合、絶縁配線基板４００の製造工程にフィードバックをかけることが容易となり、半導体装置の品質向上が実現できる。
【００３６】
さらに、他の実施形態に係る半導体装置１００を図１４（ａ）断面図，（ｂ）背面図を用いて説明する。
【００３７】
本実施例では、絶縁配線基板４００は、球状の半田３００を搭載した面に、シルク印字パターンで、絶縁配線基板４００を切り出すシート基板４０４からの取り位置情報と、前記シート基板４０４を切り出すパネル基板４０５からのシート基板４０４の取り位置情報が、アルファベット３０５と数字３０６で印字されている。
【００３８】
パネル基板４０５からのシート基板４０４の取り位置の情報と、シート基板４０４からの絶縁配線基板４００の取り位置の情報が記載されているため、絶縁配線基板４００の反り量が大きい、または絶縁配線基板４００の絶縁性能が低いなどの不良が発生した場合、絶縁配線基板４００の製造工程にフィードバックをかけることが容易となり、半導体装置の品質向上が実現できる。
【００３９】
さらに、他の実施形態に係る半導体装置１００を図１５（ａ）上面透視図，（ｂ）側面図を用いて説明する。
【００４０】
本実施例では、絶縁配線基板４００は、半導体チップ５００を搭載した面に、前記絶縁配線基板４００を切り出すシート基板４０４からの取り位置情報と、前記シート基板４０４を切り出すパネル基板４０５からのシート基板４０４の取り位置情報が、アルファベット３０７と数字３０８で印字されており、樹脂モールド６００の上面からＸ線画像認識で読み取ることができる。
【００４１】
パネル基板４０５からのシート基板４０４の取り位置の情報と、シート基板４０４からの絶縁配線基板４００の取り位置の情報が記載されているため、絶縁配線基板４００の反り量が大きい、または絶縁配線基板４００の絶縁性能が低いなどの不良が発生した場合、絶縁配線基板４００の製造工程にフィードバックをかけることが容易となり、半導体装置の品質向上が実現できる。
【符号の説明】
【００４２】
１００  半導体装置
２００  外部基板
３００  球状の半田
３０１  レジスト抜きパターンによるアルファベット印字
３０２  レジスト抜きパターンによる数字印字
３０３  導体パターンによるアルファベット印字
３０４  導体パターンによる数字印字
３０５  シルク印字パターンによるアルファベット印字
３０６  シルク印字パターンによる数字印字
３０７  Ｘ線画像認識によるアルファベット印字
３０８  Ｘ線画像認識による数字印字
４００  絶縁配線基板
４０１  配線パターン
４０２  配線ベタパターン
４０４  シート基板
４０５  パネル基板
５００  半導体チップ
５０１  ワイヤ
５０２  高電位側回路
５０３  低電位側回路
５０４  レベルシフト回路
６００  モールド絶縁材
１０００  アース電位の異なる回路を絶縁する領域
【図１】
2010245136.tif 000003
【図２】
2010245136.tif 000004
【図３】
2010245136.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010245136.tif 000009
【図８】
2010245136.tif 000010
【図９】
2010245136.tif 000011
【図１０】
2010245136.tif 000012
【図１１】
2010245136.tif 000013
【図１２】
2010245136.tif 000014
【図１３】
2010245136.tif 000015
【図１４】
2010245136.tif 000016
【図１５】
2010245136.tif 000017