(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に複数の接続パッドが形成された半導体チップが一の面に搭載された回路基板の他の面にハンダバンプが形成される複数の外部接続用の接続パッドが形成されてなる半導体装置において、前記回路基板内に少なくとも前記半導体チップの前記複数の接続パッドの何れかにバンプを介して接続された複数の内部導通部が設けられ、該複数の内部導通部のうちの１つの内部導通部が、前記複数の外部接続用の接続パッドのうちの１つの外部接続用の接続パッドの近傍において複数に分岐されて当該外部接続用の接続パッドに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
下面に複数の接続パッドが形成された半導体チップが一の面に搭載された回路基板の他の面にハンダバンプが形成される複数の外部接続用の接続パッドが形成されてなる半導体装置において、前記回路基板内に少なくとも前記半導体チップの前記複数の接続パッドの何れかにバンプを介して接続された複数の内部導通部が設けられ、該複数の内部導通部のうちの同電位の複数の内部導通部が、前記複数の外部接続用の接続パッドのうちの１つの前記外部接続用の接続パッドに接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記回路基板の平面サイズは前記半導体チップの平面サイズとほぼ同じであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体装置に関し、特に、半導体チップを回路基板上に搭載してなる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＣＳＰ（ｃｈｉｐ  ｓｉｚｅ  ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれるＬＳＩ等からなる半導体チップの実装技術では、半導体チップを回路基板（メイン回路基板）上に直接実装するのではなく、サブ回路基板を介して実装している。この場合、サブ回路基板の平面サイズは半導体チップの平面サイズとほぼ同じとなっている。
【０００３】
図４は従来のこのような半導体装置の一例を示したものである。サブ回路基板１は複数枚（例えば３枚）のセラミック基板１ａを積層したものからなっている。このサブ回路基板１の上面周辺部には、導電性ペースト（例えば銀とパラジウムの混合ペースト、以下同じ。）を焼成硬化してなる複数個の第１の接続パッド２が配列形成されている。サブ回路基板１の下面全体には、導電性ペーストを焼成硬化してなる複数個の第２の接続パッド３が格子状に配列形成されている。第１の接続パッド２と第２の接続パッド３との相対応するもの同士は、それぞれ、サブ回路基板１内に形成された、導電性ペーストを焼成硬化してなる内部導通部４を介して接続されている。第１の接続パッド２の上面にはニッケルメッキ層５および金メッキ層６がこの順に形成されている。第２の接続パッド３の下面にはニッケルメッキ層７、金メッキ層８およびハンダバンプ９がこの順で形成されている。
【０００４】
半導体チップ１１は、チップ本体１２の下面周辺部に複数個の接続パッド１３が配列形成され、接続パッド１３の中央部を除くチップ本体１２の下面全体に保護膜（パッシベーション膜）１４が形成され、接続パッド１３の露出面下に下地金属層１５を介して金メッキからなる金バンプ１６が形成された構造となっている。そして、半導体チップ１１は、その金バンプ１６をサブ回路基板１の第１の接続パッド２上の金メッキ層６に金属拡散接合されていることにより、サブ回路基板１上に搭載されている。この場合、半導体チップ１１とサブ回路基板１との間にはエポキシ樹脂等からなる樹脂封止材１７が設けられている。
【０００５】
次に、この半導体装置におけるサブ回路基板１の製造方法の一例について説明する。まず、未焼成の３枚のセラミック基板１ａにスルーホールを形成する。次に、スルーホール内に導電性ペーストを充填する。次に、未焼成の３枚のセラミック基板１ａの各面に印刷により導電性ペーストからなるパターンを形成する。次に、未焼成の３枚のセラミック基板１ａを積層し、加圧しながら焼成することにより、３枚のセラミック基板１ａを硬化させるとともに、導電性ペーストを硬化させて、第１、第２の接続パッド２、３および内部導通部４を形成する。この場合、第２の接続パッド３の部分は、実際には、図５に示すようになる。すなわち、印刷により形成された導電性ペーストからなる未焼成の第２の接続パッド３は加圧されて未焼成のセラミック基板１ａの下面にめり込むが、焼成後に加圧力が解除されると、多少復元してやや盛り上がる。この結果、第２の接続パッド３の断面形状はかなり薄い楕円に近い形状となり、その上側半分がサブ回路基板１の下面に埋め込まれることになる。次に、第２の接続パッド３の下側半分の表面に無電解メッキによりニッケルメッキ層７を膜厚２〜３μｍ程度に形成し、また第１の接続パッド２の表面にニッケルメッキ層５を同様に形成する。次に、ニッケルメッキ層７の表面に無電解メッキにより金メッキ層８を膜厚０．２〜１μｍ程度に形成し、またニッケルメッキ層５の表面に金メッキ層６を同様に形成する。次に、金メッキ層８の表面にハンダバンプ９をリフローによりほぼ球状となるように形成する。かくして、サブ回路基板１が製造される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のこのような半導体装置では、導電性ペーストを焼成硬化してなる第２の接続パッド３とセラミック基板１ａとの密着性があまり良くないので、第２の接続パッド３が剥離しないようにするためには、第２の接続パッド３と最下層のセラミック基板１ａのスルーホールに形成された内部導通部４との接合強度を強くする方が望ましい。この場合、当該接合強度は第２の接続パッド３と当該内部導通部４との接合面積が大きいほど強くなる。したがって、当該接合強度を強くするには当該内部導通部４の外径を大きくすることが考えられる。しかしながら、当該内部導通部４の外径を大きくすると、内部導通部４の線膨張係数とセラミック基板１ａの線膨張係数とが互いに異なる関係から、温度変化により、最下層のセラミック基板１ａのスルーホールの下端部周辺部に応力集中が生じることになる。このような応力集中が生じると、最下層のセラミック基板１ａのスルーホールの下端部周辺部からセラミック基板１ａ内にかけてクラックが発生することがある。そこで、従来では、当該内部導通部４の外径を最下層のセラミック基板１ａにクラックが発生しない範囲でなるべく大きくしている。したがって、当該接合強度に限界があるという問題があった。ここで、寸法の一例を述べると、第２の接続パッド３の外径を０．５ｍｍ程度とした場合、当該内部導通部４の外径は０．１ｍｍ程度としている。一方、当該内部導通部４の外径を０．１ｍｍ程度とした場合、この寸法は実際にはかなり小さいので、当該内部導通部４を形成するときに異物が混入すると、この異物の混入した部分で当該内部導通部４が断線することがあるという問題もあった。
この発明の第１の課題は、回路基板にクラックが発生しない範囲で接続パッドと内部導通部との接合強度をより一層強くすることである。
この発明の第２の課題は、異物が混入しても内部導通部が断線しにくいようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、下面に複数の接続パッドが形成された半導体チップが搭載された回路基板の他の面にハンダバンプが形成される複数の外部接続用の接続パッドが形成されてなる半導体装置において、前記回路基板内に少なくとも前記半導体チップの前記複数の接続パッドの何れかにバンプを介して接続された複数の内部導通部が設けられ、該複数の内部導通部のうちの１つの内部導通部が、前記複数の外部接続用の接続パッドのうちの１つの外部接続用の接続パッドの近傍において複数に分岐されて当該外部接続用の接続パッドに接続されたものである。請求項２記載の発明は、下面に複数の接続パッドが形成された半導体チップが一の面に搭載された回路基板の他の面にハンダバンプが形成される複数の外部接続用の接続パッドが形成されてなる半導体装置において、前記回路基板内に少なくとも前記半導体チップの前記複数の接続パッドの何れかにバンプを介して接続された複数の内部導通部が設けられ、該複数の内部導通部のうちの同電位の複数の内部導通部が、前記複数の外部接続用の接続パッドのうちの１つの前記外部接続用の接続パッドに接続されたものである。
【０００８】
この発明によれば、１つの接続パッドに対して、当該接続パッドの近傍において回路基板内に設けられた内部導通部を複数接続させているので、当該内部導通部の外径を大きくすることなく当該接続パッドと当該内部導通部との接合面積を大きくすることができ、したがって回路基板にクラックが発生しない範囲で接続パッドと内部導通部との接合強度をより一層強くすることができる。
また、請求項２記載の発明によれば、複数に分岐された状態で１つの接続パッドに接続される内部導通部を形成するとき、複数の分岐部分に同時に異物が混入する確率が極めて少なく、１つの分岐部分に異物が混入しても、残りの分岐部分で導通状態を確保することができ、したがって異物が混入しても内部導通部が断線しにくいようにすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１実施形態における半導体装置を示したものであり、図２は同半導体装置の一部を示したものである。これらの図において、図４および図５と同一名称部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。この実施形態を説明するに、説明の便宜上、まず、最下層のセラミック基板１ａの部分について図２を参照して説明する。最下層のセラミック基板１ａには、１つの第２の接続パッド３に対して、２つのスルーホール２１、２２が互いに平行して形成されている。各スルーホール２１、２２内には内部導通部４ａ、４ｂが共に１つの第２の接続パッド３に接続されて形成されている。この場合、内部導通部４ａ、４ｂは、最下層のセラミック基板１ａと中間層のセラミック基板１ａとの間に形成された１つの内部導通部４Ａから分岐されたものである。すなわち、１つの内部導通部４Ａと１つの第２の接続パッド３とは２つの内部導通部４ａ、４ｂを介して接続されている。
【００１０】
このように、この半導体装置では、１つの内部導通部４Ａから２つに分岐された内部導通部４ａ、４ｂを１つの第２の接続パッド３に接続しているので、内部導通部４ａ、４ｂの外径を大きくすることなく第２の接続パッド３と内部導通部４ａ、４ｂとの接合面積を２倍にすることができる。したがって、サブ回路基板１にクラックが発生しない範囲で第２の接続パッド３と内部導通部４ａ、４ｂとの接合強度をより一層強くすることができる。ここで、寸法の一例を述べると、内部導通部４ａ、４ｂの外径を共に０．１ｍｍ程度、内部導通部４ａ、４ｂ間の間隔を０．１ｍｍ程度、第２の接続パッド３の外径を０．５ｍｍ程度とする。
【００１１】
また、２つに分岐された状態で１つの第２の接続パッド３に接続される内部導通部４ａ、４ｂを形成するときに、２つの内部導通部４ａ、４ｂに同時に異物が混入する確率が極めて少なく、例えば左側の内部導通部４ａに異物が混入しても、右側の内部導通部４ｂが導通状態を確保することができる。したがって、異物が混入しても、内部導通部４ａ、４ｂを含む全体の内部導通部４が断線しにくいようにすることができる。
【００１２】
ところで、図１に示すように、中間層のセラミック基板１ａと最上層のセラミック基板１ａとの間に形成された内部導通部４Ｂから２つに分岐された内部導通部４ｃ、４ｄを１つの第２の接続パッド３に接続してもよい。また、図示していないが、第１の接続パッド２から２つに分岐された内部導通部を１つの第２の接続パッド３に接続してもよい。これらの場合も、最下層のセラミック基板１ａと中間層のセラミック基板１ａとの間に形成された内部導通部４Ａから２つに分岐された内部導通部４ａ、４ｂを１つの第２の接続パッド３に接続した場合と同様の作用効果を有する。
【００１３】
なお、上記第１実施形態では、内部導通部４を２つに分岐した状態で第２の接続パッド３に接続した場合について説明したが、これに限定されず、内部導通部４を３つ以上に分岐した状態で第２の接続パッド３に接続してもよい。
【００１４】
図３はこの発明の第２実施形態における半導体装置の一部を示したものである。この図において、図２と同一名称部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。この実施形態を図３を参照して説明する。最下層のセラミック基板１ａには、１つの第２の接続パッド３に対して、２つのスルーホール３１、３２が互いに平行して形成され、中間層のセラミック基板１ａには、スルーホール３３がスルーホール３２に連続して形成されている。最下層のセラミック基板１ａに形成されたスルーホール３１、３２内には、内部導通部４ｅ、４ｆが共に１つの第２の接続パッド３に接続されて形成され、中間層のセラミック基板１ａに形成されたスルーホール３３内には内部導通部４ｇが内部導通部４ｆに接続されて形成されている。最下層のセラミック基板１ａと中間層のセラミック基板１ａとの間には内部導通部４Ｃが形成され、中間層のセラミック基板１ａと最上層のセラミック基板１ａとの間には内部導通部４Ｄが形成されている。内部導通部４Ｃと第２の接続パッド３とは内部導通部４ｅを介して接続され、内部導通部４Ｄと第２の接続パッド３とは内部導通部４ｆ、４ｇを介して接続されている。この場合、内部導通部４Ｃと内部導通部４Ｄとが同電位となっているので、内部導通部４Ｃを含む全体の内部導通部４と内部導通部４Ｄを含む全体の内部導通部４とが同電位となっている。
【００１５】
このように、この半導体装置では、同電位の２つの内部導通部４、４を１つの第２の接続パッド３に接続しているので、第２の接続パッド３の数を減らすことができ、装置を小型化することができる。また、この半導体装置をメイン回路基板に搭載する場合、サブ回路基板１とメイン回路基板との接合箇所を少なくすることができるので、接合作業の歩留まりを向上させることができ、またメイン回路基板の配線を簡素化することもできる。
【００１６】
なお、上記第２実施形態では、同電位の２つの内部導通部４、４を１つの第２の接続パッド３に接続した場合について説明したが、これに限定されず、同電位の３つ以上の内部導通部を１つの第２の接続パッド３に接続するようにしてもよい。また、上記第１および第２実施形態では、サブ回路基板１にセラミック基板を用いたが、これに限定されず、ガラスエポキシ基板等を用いてもよく、またポリイミド基板等のフレキシブル基板を用いてもよい。さらに、半導体チップ１とサブ回路基板１との組合わせは、ＣＳＰに限らず、ＢＧＡ（ｂａｌｌ  ｇｒｉｄ  ａｒｒａｙ）等としてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、回路基板のハンダバンプが形成される１つの外部接続用の接続パッドに対して、当該外部接続用の接続パッドの近傍において回路基板内に設けられた内部導通部を複数に分岐させて接続させているので、当該内部導通部の外径を大きくすることなく当該外部接続用の接続パッドと当該内部導通部との接合面積を大きくすることができ、したがって回路基板にクラックが発生しない範囲で外部接続用の接続パッドと内部導通部との接合強度をより一層強くすることができ、また、複数に分岐された内部導通部を形成するとき、複数の分岐部分に同時に異物が混入する確率は極めて少ないため、１つの分岐部分に異物が混入しても、残りの分岐部分で導通状態を確保することができ、したがって異物が混入しても内部導通部が断線しにくいようにすることができる。また、請求項２記載の発明によれば、回路基板のハンダバンプが形成される１つの外部接続用の接続パッドに同電位の複数の内部導通部を接続させているので、外部接続用の接続パッドの数を減らして半導体装置を小型化することができるとともに、この半導体装置が搭載される外部回路基板との接合箇所を少なくして接合作業の歩留まりを向上させ、更に、外部回路基板の配線を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態における半導体装置を示す断面図。
【図２】同半導体装置の一部を示す断面図。
【図３】この発明の第２実施形態における半導体装置の一部を示す断面図。
【図４】従来の半導体装置を示す断面図。
【図５】同半導体装置の一部を示す断面図。
【符号の説明】
１  サブ回路基板
２  第１の接続パッド
３  第２の接続パッド
４ａ、４ｂ  内部導通部
１１  半導体チップ
【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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