(57)【要約】      （修正有）【課題】落下などの衝撃によっても配線基板が破損し難い半導体装置を実現する。【解決手段】配線基板１に搭載された半導体チップ３が封止体であるレジン６によって封止されている半導体装置である。そして、レジン６の周縁部６ａの厚みは、該周縁部６ａよりも内側の中央部６ｂの厚みに比して薄く形成されている。これにより、加圧強度の低い配線基板の周縁に落下の衝撃が加わることを回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板に搭載された半導体チップが封止体によって封止されている半導体装置であって、前記封止体の周縁部の厚みが該周縁部よりも内側の部分の厚みに比して薄いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
配線基板と、前記配線基板の実装面に搭載された半導体チップと、前記配線基板の前記実装面とは反対側の裏面に形成された複数の外部端子と、前記半導体チップおよびその周囲の前記実装面を封止している封止体とを有し、
前記封止体は、前記実装面のうち、前記外部端子よりも外側の領域を被覆している周縁部と、該周縁部よりも内側の中央部とを有し、前記周縁部の厚みが前記中央部の厚みに比して薄いことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
ポリイミド系テープ基板と、前記ポリイミド系テープ基板の実装面に搭載された半導体チップと、前記ポリイミド系テープ基板の前記実装面とは反対側の裏面に形成された複数の外部端子と、前記半導体チップおよびその周囲の前記実装面を封止している封止体とを有し、
前記封止体は、前記実装面のうち、前記外部端子よりも外側の領域を被覆している周縁部と、該周縁部よりも内側の中央部とを有し、前記周縁部の厚みが前記中央部の厚みに比して薄いことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記複数の外部端子がマトリックス状に形成され、前記封止体の前記周縁部は、前記実装面のうち、最外周の前記外部端子よりも外側の領域を被覆していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記外部端子が半田ボールであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
配線基板に搭載された半導体チップが封止体によって封止された半導体装置の製造方法であって、
母基板の実装面上に設けられた複数の実装領域のそれぞれに半導体チップを搭載する工程と
前記母基板の前記実装面に搭載された複数の前記半導体チップ及びそれら半導体チップの周囲の前記実装面を一括して封止する封止体を形成する工程と
前記封止体を隣接する前記実装領域の境界線に沿って所定の幅および深さで除去する工程と、
前記母基板および前記封止体を前記境界線に沿って切断して前記半導体チップごとに分割する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記母基板および前記封止体を切断する工程で用いる第２の切断刃よりも厚みの厚い第１の切断刃を前記封止体に所定の深さまで差し入れ、差し入れた前記第１の切断刃を前記境界線に沿って移動させることによって、前記封止体を前記境界線に沿って所定の幅および深さで除去することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
配線基板に搭載された半導体チップが封止体によって封止された半導体装置の製造方法であって、
母基板の実装面上に設けられた複数の実装領域のそれぞれに半導体チップを搭載する工程と
前記母基板の前記実装面に搭載された複数の前記半導体チップ及びそれら半導体チップの周囲の前記実装面を一括して封止する封止体を形成する工程と
前記母基板および前記封止体を隣接する前記実装領域の境界線に沿って切断して前記半導体チップごとに分割する工程と、を含み、
前記封止体を形成する工程では、前記境界線上の所定の幅の領域が他の領域よりも低くなるように前記封止体を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記実装領域のそれぞれに前記半導体チップが搭載された前記母基板を、前記境界線に沿って凸部が形成されたキャビティ内に配置し、該キャビティ内に前記封止体の材料を充填することによって前記封止体を形成することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の大容量化、小型化、薄型化、高密度化の要求が高まっている。そこで、現在では、下面（裏面）に外部端子が設けられたＢＧＡ(Ball Grid Allay)構造の半導体装置が主流になってきている。図１３にＢＧＡ構造の半導体装置の構造を模式的に示す。
【０００３】
図１３に示す半導体装置では、配線基板１に半導体チップ３が実装され、半導体チップ３の電極パッド５と配線基板１とが、例えばインナーリードやワイヤーを介して電気的に接続されている。（図１３には、インナーリード４を介して接続されている例を示してある。）
図１３に示すような半導体装置の製造方法としては、多数の半導体装置を一括でモールドできるＭＡＰ方式が採用されることが多い。ＭＡＰ方式の製造方法では、配線基板の実装面にマトリクス状に形成された複数の実装領域のそれぞれに半導体チップを実装する。次いで、実装した各半導体チップの電極パッドと配線基板の配線とを例えばインナーリードやワイヤーによって接続した後に、実装された全ての半導体チップとインナーリードやワイヤーとをエポキシ系樹脂などからなるレジンにより一括して封止する。その後、配線基板の実装面とは反対側の面に、例えばSn-Ag-Cuからなる半田にて外部端子としての半田ボールを形成する。最後に、配線基板を半導体チップごとに分割して図１３に示すような半導体装置を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ＤＤＲ２(Double Date Rate 2)やＤＤＲ３（Double Date Rate 3）のような高速のＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）に関しては、電子部品の標準化を推進する業界団体であるＪＥＤＥＣ(Joint Electron Device Engineering Council)によって、半導体装置の外部端子の配置の標準規格が定められている。そのため、外部端子の位置を自由に変更することはできない。
【０００６】
そこで、半導体装置の基板配線が高密度化する場合、外部端子の形成領域よりも外側にまで配線の形成領域を拡大する必要があり、半導体装置の外形サイズが外部端子の形成領域のサイズよりも大きくなってしまう。
【０００７】
外形サイズが外部端子の形成領域のサイズよりも大きなＢＧＡ構造の半導体装置が実装されたモジュール基板を図１４に示す。同図に示すように、上記のようなモジュール基板では、半導体装置の最外周に配置されている半田ボール７よりも外側に配線基板１が突出する。このため、配線基板１の全領域のうち、最外周の半田ボール７よりも外側に突出している部分（図１４の丸で囲まれた部分）は、半田ボール７による支えが無い状態となる。以下の説明では、配線基板１の全領域のうち、最外周の半田ボール７よりも外側に突出している部分を「オーバーハング部」と称して、他の部分と区別する。
【０００８】
配線基板１のオーバーハング部は半田ボール７による支えが無く、他の部分に比べて加圧強度が低い。一方で、オーバーハング部は、配線基板１の最も外側に位置しているため、図１５に示すように、床や机上への落下時に最初に床面や机上面に接触して衝撃を受けやすく、破損しやすい。
【０００９】
ＤＲＡＭのような標準化傾向の高い半導体装置に限らず、外部端子の形成領域に比較して半導体チップのサイズが大きい半導体装置（例えばフラッシュメモリ等）においても上記と同様の課題が生じている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、配線基板に搭載された半導体チップを封止している封止体（レジン）の周縁部の厚みを該周縁部よりも内側の部分に比して薄くしたことを特徴とする。かかる特徴により、半導体装置や該装置が実装されたモジュール基板などが床や机などに落下した場合、相対的に加圧強度の低い配線基板の周縁に落下の衝撃が加わることが回避される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、落下などの衝撃によって配線基板が破損し難い半導体装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の半導体装置の一実施例を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置が実装されたモジュール基板が床に落下した状態を示す模式的断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の製造工程の一部を示す模式図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は部分断面図である。
【図４】図１に示す半導体装置の製造工程の一部を示す模式図であって、図３に示す工程に続く工程を示す部分断面図である。
【図５】図１に示す半導体装置の製造工程の一部を示す模式図であって、図４に示す工程に続く工程を示す部分断面図である。
【図６】図１に示す半導体装置の製造工程の一部を示す模式図であって、図５に示す工程に続く工程を示す部分断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置の製造工程の一部を示す模式図であって、図６に示す工程に続く工程を示す部分断面図である。
【図８】図１に示す半導体装置の製造工程の一部を示す模式図であって、図７に示す工程に続く工程を示す部分断面図である。
【図９】従来の半導体装置に対する加圧強度試験の様子を示す模式的断面図である。
【図１０】個片モールドされた半導体装置に対する加圧強度試験の様子を示す模式的断面図である。
【図１１】図１に示す半導体装置の他の製造方法を示す図であって、レジンの形成工程を示す模式的断面図である。
【図１２】図１１に示す工程によって形成されたレジンの形状を示す模式的断面図である。
【図１３】従来の半導体装置を示す模式的断面図である。
【図１４】図１３に示す半導体装置が実装されたモジュール基板の模式的断面図である。
【図１５】図１３に示すモジュール基板が床に落下した状態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の半導体装置の実施例の一つについて、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施例に係る半導体装置の模式的断面図である。
【００１４】
図１に示す半導体装置は、配線基板１（本例では、ポリイミド系テープ基板）と、該基板１の上に低弾性体である応力緩和材２（本例では、エラストマ）を介して搭載された半導体チップ３とを有する。配線基板１に形成された配線の一部は、該基板１から突出してインナーリード４を形成している。一方、半導体チップ３の裏面中央には電極パッド５が設けられており、該パッド５に上記インナーリード４が接続されている。以下の説明では、配線基板１の表面のうち、半導体チップ３が搭載されている面を「実装面」、実装面と反対側の面を「裏面」と称して区別する。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。
【００１５】
インナーリード４と電極パッド５との接続部分、半導体チップ３及び半導体チップ３よりも外側の配線基板１の実装面は、エポキシ系樹脂などからなる封止体（レジン６）によって封止されている。配線基板１の裏面には外部端子として、複数の半田ボール７がマトリックス状に設けられている。半田ボール７はＪＥＤＥＣによって定められた標準規格に従って配置されている。
【００１６】
レジン６のうち、配線基板１のオーバーハング部（より詳細には、オーバーハング部の実装面側）を覆っている周縁部６ａは、オーバーハング部よりも内側を覆っている中央部６ｂに比べて厚みが薄い。換言すれば、レジン６は、その周縁部６ａが中央部６ｂよりも一段低い階段状になっている。さらに換言すれば、レジン６は、配線基板１のオーバーハング部を覆っている周縁部６ａと、配線基板１のオーバーハング部よりも内側の部分を覆っている中央部６ｂとを有する。そして、周縁部６ａは、中央部６ｂを取り囲む枠状の平面形状を有し、中央部６ｂよりも厚みが薄い。結果、レジン６の中央部６ｂと周縁部６ａとの間には、配線基板１の実装面と直交する垂直面６ｃが存在している。
【００１７】
上記構造を有する半導体装置が実装されたモジュール基板が床に落下したときの様子を図２に模式的に示す。配線基板１のオーバーハング部を覆っているレジン６の周縁部６ａは中央部６ｂよりも一段低く形成されているので（中央部６ｂは周縁部６ａよりも一段高く形成されているので）、モジュール基板が床に落下した場合、中央部６ｂの角が床面と最初に接触する可能性が高い。少なくとも、レジン６の中央部６ｂの角は、レジン６の周縁部６ａよりも先に床面と接触する。すなわち、半田ボール７によって支持されていないために相対的に加圧強度の低い配線基板１のオーバーハング部を覆っているレジン６の周縁部６ａが中央部６ｂよりも一段低く形成されていることにより、オーバーハング部に落下時の衝撃が加わることが回避される。結果、落下等の衝撃によって配線基板１が破損する事態が高い確率で回避される。
【００１８】
次に、図１に示す半導体装置の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、図３（ａ）（ｂ）に示すような多数個取り用の母基板２０を用意する。母基板２０の実装面には、後に半導体チップ３（図１）が搭載される複数の実装領域２１がマトリクス状に形成されている。また、母基板２０には、該母基板２０の配線２２と、各実装領域２１に搭載される半導体チップ３の電極パッド５（図１）との接続部分をボンディングのための開口部２３が設けられている。さらに、母基板２０の実装面上であって、開口部２３の周囲には、半導体チップより若干大きめの応力緩和材２（例えばエラストマ）が形成されている。また、母基板２０の裏面上であって、開口部２３の周囲には、後に半田ボール７（図１）が形成される複数のランド２４がマトリックス状に形成されている。
【００２０】
次に、図４に示すように、半導体チップ３の電極パッド５が形成されている面が応力緩和材２と対向する向きで、半導体チップ３を母基板２０の各実装領域２１（図３）に搭載する。このとき、半導体チップ３の電極パッド５と母基板２０の開口部２３とを位置合わせする。次いで、各実装領域２１に搭載された半導体チップ３を加熱により接着させる。
【００２１】
その後、図５に示すように、開口部２３を跨いでいる配線２２（図４）を母基板２０の裏面側から切断し、半導体チップ３の電極パッド５にボンディング接合させ、図１に示すインナーリード４を形成する。
【００２２】
次に、図６に示すように、母基板２０の裏面側から開口部２３に樹脂を充填してインナーリード４を封止するレジン６１を形成する。また、母基板２０の実装面にも樹脂を供給して、半導体チップ３を封止するレジン６２を形成する。
【００２３】
その後、図７に示すように、隣接する実装領域２１の境界線（ダイシングライン）に沿って第１の切断刃３１を移動させて母基板２０の実装面に形成されているレジン６２を加工する。このとき、第１の切断刃３１をレジン６２の厚みの約半分くらいまでレジン６２に差し入れた状態で第１の切断刃３１を上記境界線に沿って移動させる。結果、レジン６２が第１の切断刃３１の幅とほぼ同一の幅で格子状に除去される。
【００２４】
続いて、図８に示すように、第１の切断刃３１に比べて厚みが薄い第２の切断刃３２を上記境界線に沿って移動させて母基板２０を切断し、実装領域２１（図３）ごとに分割する。次に、分割された母基板２０（配線基板１）の裏面の各ランド２４（図３）上に、図１に示す半田ボール７（例えば、Sn，Ag，Cuからなる）を形成する。
【００２５】
以上の説明より、母基板２０を切断分割する第２の切断刃３２よりも厚みの厚い第１の切断刃３１によってレジン６２を部分的に除去しておくことによって、中央部６ｂと該中央部６ｂよりも厚みの薄い周縁部６ａとを有する図１に示すレジン６が形成されることが理解できるはずである。
【００２６】
次に、本発明の効果を確認するために行った加圧強度試験の結果について説明する。この試験では、図９、図１０に示すように、半導体装置のコーナー部４０を直径２[mm]の治具４１で押し、加圧強度を測定した。図９に示すように、従来の半導体装置では、そのコーナー部（オーバーハング部）４０を治具４１で押したところ、約１００[N]で破損した。
【００２７】
一方、図１０に示すように、一括モールドではなく、個片モールドによってレジン６を形成した半導体装置のコーナー部を同一の治具４１で押したところ、約１６０[N]まで破損しなかった。個片モールドによってレジン６を形成する場合、図１０に示すように、レジン６の端面６ｃ’をテーパー面としたものがある。このように、レジン６の端面６ｃ’がテーパー面となっている半導体装置では、図９に示すコーナー部４０に相当する部分の直下に外部端子である半田ボール７が存在している。結果、図９に示すコーナー部４０に相当する部分を同一の治具４１によって押した場合、約１６０[N]まで破損はせずに耐えられる。そして、図１０に示すレジン６の端面６ｃ’は、図１に示すレジン６の垂直面６ｃと実質的に同一であることは自明である。すなわち、本発明によれば、一括モールドするＭＡＰ方式においてでも個片モールドされた半導体装置を同等の加圧強度を有する半導体装置が得られる。
【００２８】
半導体チップの電極パッドと配線基板の配線を接続する方法は上記方法に限定されない。例えば、インナーリードではなく、ワイヤー（例えば、Au から成る）で接続するワイヤーボンディング構造を採用してもよい。また、フリップチップ実装によるバンプ（例えば、AuスタッドバンプやSnを主にした半田バンプ）接続構造を採用してもよい。
【００２９】
また、配線基板も特定の種類の基板に限定されるものではなく、例えばエポキシ系のリジット基板でも同様の効果が得られる。
【００３０】
また、レジンの一部を事後的に除去して図１に示すような周縁部６ａを有するレジンを形成するのではなく、同図に示す形態のレジンを形成可能な型を用いてレジンを形成してもよい。例えば、図１１に示すように、図１に示す周縁部６ａに対応した凸部を有する階段状の型５０を使用してレジン６２を形成してもよい。図１１に示すような型５０によって形成されるキャビティ内に封止樹脂を充填してレジン６を形成すると、図１０に示すような階段状のレジン６２が形成される。すなわち、図７に示す工程を経ることなく、同工程を経たレジン６２と同一形状のレジンが得られる。よって、図８に示す第２の刃３２によって個片に分割するだけで図１に示す半導体装置が得られる（図７に示す工程を省略することができる。）
【符号の説明】
【００３１】
１  配線基板
２  半導体チップ
３  応力緩和材
４  インナーリード
５  電極パッド
６、６１、６２  レジン
６ａ  周縁部
６ｂ  中央部
６ｃ  垂直面
７  半田ボール
２０  母基板
２１  実装領域
２２  配線
２３  開口部
２４  ランド
３１  第１の切断刃
３２  第２の切断刃
５０  型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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