(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に電気的な信号を出力する複数の電極部を有する半導体チップと、表面とその反対側の裏面とを有する基板であって、前記複数の電極部に対応して設けられた複数のパッド部が前記表面に配置され、前記複数のパッド部に電気的に接続され、外部装置と電気的に接続するための複数の接続部が前記裏面に配置された前記基板と、前記基板の上方に配置された前記半導体チップの前記複数の接続部と前記複数のパッド部とを電気的に接続する複数の導電部と、前記基板と前記半導体チップとの間に配置され、前記複数の接続部、前記複数のパッド部及び前記複数の導電部とを封止する封止樹脂とを備えたフリップチップ型半導体パッケージにおいて、
前記基板の中央部には、その底辺が階段状を有する凹部が形成されていることを特徴とするフリップチップ型半導体パッケージ。
【請求項２】
前記凹部の角部がテーパ状であることを特徴とする請求項１記載のフリップチップ型半導体パッケージ。
【請求項３】
外部に電気的な信号を出力する複数の電極部を有する半導体チップと、表面とその反対側の裏面とを有する基板であって、前記複数の電極部に対応して設けられた複数のパッド部が前記表面に配置され、前記複数のパッド部に電気的に接続され、外部装置と電気的に接続するための複数の接続部が前記裏面に配置された前記基板と、前記基板の上方に配置された前記半導体チップの前記複数の接続部と前記複数のパッド部とを電気的に接続する複数の導電部と、前記基板の中央部に形成され、その底辺が傾斜を有する凹部と、前記基板と前記半導体チップとの間に配置され、前記複数の接続部、前記複数のパッド部及び前記複数の導電部とを封止する封止樹脂とを備えたフリップチップ型半導体パッケージにおいて、前記樹脂を形成する際、前記半導体チップを前記基板の上方に配置した後、前記半導体チップと前記基板との間に前記傾斜の上方側から前記樹脂を注入することを特徴とするフリップチップ型半導体パッケージの樹脂注入方法。
【請求項４】
請求項３記載のフリップチップ型半導体パッケージにおいて前記樹脂を形成する際、方形状の前記半導体チップを前記基板の上方に配置した後、前記半導体チップと前記基板との間に前記半導体チップの一辺に対しては前記傾斜の上方側から前記樹脂を注入すると同時に、前記半導体チップの一辺に隣接する前記半導体チップの二辺のほぼ中央にも同時に前記樹脂を注入することを特徴とするフリップチップ型半導体パッケージの樹脂注入方法。
【請求項５】
集積回路が形成された回路形成面を有する半導体チップと、前記回路形成面と電気的に接続された表面及びその表面と反対側の裏面とを有する基板と、前記基板と前記回路形成面との間を封止する封止樹脂とを備えた半導体パッケージにおいて、
前記基板の表面は中央部とその周辺部で段違いに形成され、前記中央部と前記回路形成面との距離は、前記周辺部と前記回路形成面との距離より大きく、前記基板表面の中央部は傾斜を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
前記傾斜は階段状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
請求項５記載の半導体パッケージにおいて前記封止樹脂を形成する際、前記半導体チップを前記基板の上方に配置した後、前記半導体チップと前記基板との間に前記傾斜の上方側から前記封止樹脂を注入することを特徴とする半導体パッケージの樹脂注入方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体パッケージにおいて前記樹脂を形成する際、方形状の前記半導体チップを前記基板の上方に配置した後、前記半導体チップと前記基板との間に前記半導体チップの一辺に対しては前記傾斜の上方側から前記樹脂を注入すると同時に、前記半導体チップの一辺に隣接する前記半導体チップの二辺のほぼ中央にも同時に前記樹脂を注入することを特徴とする半導体パッケージの樹脂注入方法。
【請求項９】
主面に複数の接続部を含む配線が形成され、他の主面に複数のスルーホールを介して各々前記配線に電気的に接続された複数の外部接続端子が形成された基板と、前記基板主面の接続部に入出力端子を対応させてフェースダウン型に実装された半導体チップと、前記基板と前記半導体チップとの間を封止する封止材とを有する半導体装置において、前記基板の主面には、その底辺が傾斜を有する凹部が形成され、その凹部内には前記封止材が充填されていることを特徴とする半導体装置において前記封止材を形成する際、前記半導体チップを前記基板の上方に配置した後、前記半導体チップと前記基板との間に前記傾斜の上方側から溶融した前記封止材を注入することを特徴とする半導体装置の樹脂注入方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の樹脂注入方法において前記樹脂を形成する際、方形状の前記半導体チップを前記基板の上方に配置した後、前記半導体チップと前記基板との間に前記半導体チップの一辺に対しては前記傾斜の上方側から前記樹脂を注入すると同時に、前記半導体チップの一辺に隣接する前記半導体チップの二辺のほぼ中央にも同時に前記樹脂を注入することを特徴とする半導体装置の樹脂注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体パッケージ及びそのパッケージにおける樹脂注入方法に関するものである。特に、半導体チップが基板にフェースダウン型に実装されてなるフリップチップ型半導体パッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップが回路基板表面に実装され、両者の接続部分が樹脂等により封止されている半導体パッケージは、１９９５年１１月１４日に日本国特許庁より公開された公開特許公報、特開平７ー３０２８５８号に紹介されている。
【０００３】
この種の半導体パッケージでは、上述の公報第４頁段落【００２３】に記載されているように回路基板と半導体チップとの間に毛細管現象を利用して封止用樹脂が流し込まれ、基板とチップとの間が封止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
回路基板と半導体チップとの間の隙間は通常、４０〜６０μｍと非常に狭い為、流し込まれた樹脂は広がり難い。
【０００５】
また、この種の半導体パッケージに対する薄型化の要求は近年、ますます高まっている為、このような隙間はさらに狭くなる可能性がある。このような場合、樹脂はますます広がり難くなり、また、基板とチップとの間の全体に樹脂が広がるまでに長時間を要すると考えられる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、基板と半導体チップとの間に封止樹脂を形成する際、封止樹脂が広がり易くなることを可能にする半導体パッケージを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、基板と半導体チップとの間に一様に封止樹脂を形成することができる封止樹脂の注入方法を提供することである。
【０００８】
上述の目的を達成するため、本願の代表的な発明は、基板と半導体チップとの間を封止する樹脂とを有する半導体パッケージにおいて、基板の表面に凹部を形成した半導体パッケージの構造である。
【０００９】
さらに、他の代表的な発明は、上述のような半導体パッケージにおいて封止樹脂を形成する際、方形状の半導体チップを基板の上方に配置した後、半導体チップと前基板との間に半導体チップの三辺のほぼ中央から同時に樹脂を注入するようにした半導体パッケージの樹脂注入方法である。
【００１０】
本発明の半導体パッケージ構造によれば、基板の表面に凹部が形成されている為、基板と半導体チップとの間に十分な隙間を確保できるので、注入された樹脂が広がり易くなる。
【００１１】
また、本発明の樹脂注入方法によれば、方形状の半導体チップの三辺のほぼ中央からほぼ同時に樹脂が注入されるので、基板と半導体チップの間に一様かつ短時間で樹脂を注入することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態が説明される。以下の説明では、本発明に直接係わる部分が中心に説明され、それ以外の部分については説明が省略される。まず、図１及び図２を参照して第１の実施の形態が説明される。
【００１３】
図１には、本発明の第１の実施の形態の平面図が示されている。この図では
実際は見えない部位も説明を容易に理解するために点線または薄線により表わされている。図２には、図１中のＸーＸ’線における断面図が示されている。
【００１４】
第１の実施の形態では、パッケージ基板１０上に半導体チップ２０が搭載されている。両者は電極部３０を介して電気的に接続されている。この接続されている部分は、封止樹脂４０により封止されている。
【００１５】
半導体チップ２０の回路が形成される面に複数の電極部３０が形成されている。これらの電極３０の所定の電極から半導体チップ２０内で発生された電気的な信号が外部へ出力される。また、他の電極に外部からの電気的な信号が与えられる。この電極部３０は半田により形成されることが多い。本実施の形態ではボール状の半田により形成された電極部が示されているが、形状及び材質はこれに限られるものではない。例えば、ボール状ではなく、平面状の電極が適用されることも考えられるし、半田に限らず他の金属性の導電体が用いられることも考えられる。
【００１６】
パッケージ基板１０（この基板は、セラミックまたは有機物質を主な材料として形成される）には、電極部３０に対応する位置に、複数のパッド１２が設けられている。各電極部３０と各パッド１２とは電気的に接続される。
【００１７】
この接続には、金属間に化合物を形成することにより接続を行う方法、有機導電性ペーストにより接続を行う方法、半田により接続を行う方法等が考えられる。
【００１８】
この接続部分は封止樹脂４０により封止される。この封止により外部からの水分の侵入を原因とする接続部及び配線の腐食が防止される。各パッド１２は基板１０上及び基板中に形成された配線または回路を介して基板裏面の半田により形成された複数のボール状の接続部１１にそれぞれ接続される。このボール状の接続部１１は外部基板等の機器との接続に用いられる。
【００１９】
ここでは、説明を容易に理解するためにボール状の接続部は、図２の断面図からしか確認できないが、実際には基板１０の裏面に多数のボール状接続部がアレイ状に配置されている。
【００２０】
本実施の形態では、パッケージ基板１０の表面に配置されパッド１２とパッケージ基板１０の裏面に配置されたパッド１４とがスルーホール１３を介して電気的に接続される。パッド１４にはボール状の接続部１１が接続される。
【００２１】
スルーホール１３は、導電性を有するように構成される。例えば、その内表面にメッキ等により金属層が形成されることにより導電性を有している。スルーホールはメッキに限らず導電性を有するように構成されれば、その機能を果たす。すなわち、基板表面に形成された配線と基板裏面に形成された配線とを電気的に接続する構成を、設計者が適宜選択すればよい。
【００２２】
本発明の第１の実施の形態では、パッケージ基板１０の中央部には凹部５０が形成されている。この凹部５０は、パッド１２が形成されている領域より内側の基板１０表面に形成されている。この凹部５０の平面的な形状は、第１の実施の形態では図１のように四角形であるが、この形状は半導体チップ２０の電極部３０の配置に応じて設計者が適宜選択できる。
【００２３】
また、この凹部５０を形成する位置は半導体チップの電極部の配置により種々変更することが考えられる。本実施の形態のような半導体チップの電極の配置の場合、電極が配置された周辺領域より内側の基板中央部に凹部を設けることが最適である。
【００２４】
この凹部５０は、周知の彫刻技術により形成され、その深さは基板の厚さに応じて設計者が任意に設定することができる。パッケージ基板１０の中央部に凹部５０が形成されている為、凹部５０の底辺からチップまでの距離は、半導体チップ２０の電極部３０とパッド１２が接続される基板の周辺領域における半導体チップ２０と基板１０との距離より大きい。
【００２５】
ここで、半導体チップ２０とパッケージ基板１０との間に封止樹脂４０を注入する方法が示される。
【００２６】
封止樹脂４０を注入する場合、粘度の低いエポキシ樹脂が半導体チップ２０の周辺部のパッケージ基板１０上に滴下される。この際、パッケージ基板１０は６０〜１００℃に加温される。滴下された樹脂は半導体チップ２０とパッケージ基板１０との間に毛細管現象により充填される。
【００２７】
この場合、半導体チップ２０とパッケージ基板１０との間に樹脂が充填されると共に、図１及び図２に示されるように半導体チップ２０の周囲下にも樹脂がはみ出すように形成される。
【００２８】
その後、充填した樹脂を熱で硬化（個化）させることにより図１及び図２に示されるような樹脂封止構造が得られる。
【００２９】
本実施の形態では、凹部５０が設けられている為、基板１０と半導体チップ２０との空隙が大きくなり、注入された樹脂が拡がり易い。樹脂が拡がり易いので、樹脂封止の工程が従前に比べて短時間で実現できる。このことは、この種の半導体装置を製造する製造者にとって、量産性の観点から非常に大きな効果があることを意味する。
【００３０】
さらに、この凹部５０は基板１０の中央部に設けられているので、従前、樹脂が拡がり難かった基板の中央部でも、スムーズに樹脂が拡がる。スムーズに樹脂が充填されることは、樹脂の未充填等の問題も抑制すると考えられ、結果的に装置の信頼性の向上に寄与できると思われる。
【００３１】
上述の実施の形態では、パッケージ基板１０を彫刻することにより凹部５０が形成された例が示された。次に、このパッケージ基板が２つの基板を張合せることにより形成された本発明の第２の実施の形態が示される。
【００３２】
図３には、基板１０’が基板１０Ａと基板Ｂにより構成された例が示されている。基板Ａは図４に示されるように中央部が中空になっている基板である。このような基板Ａと基板Ｂとを張合せることにより第１の実施の形態と同様に基板１０’の中心部に凹部５０’を有する構造が実現される。
【００３３】
基板Ａには、半導体チップ２０の電極部３０と接続するパッド１２が形成されている。このパッド１２は、基板Ｂ上に形成された配線１５と上述したようなスルーホール、または基板Ａ中に形成された配線を介して電気的に接続される。この配線１５は基板Ｂ中に形成されたスルーホール１３’を介してボール状の接続部１１に接続される。
【００３４】
このような構造に上述と同様の方法で封止樹脂４０を注入すれば、第１の実施の形態と同様に基板１０’と半導体チップ２０との間に封止樹脂４０が拡がり易く、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
さらに、本実施の形態では、２枚の基板を張合せるだけの簡単な方法により第１の実施の形態の基板と同様な機能を有する基板を実現することができる。
【００３６】
上述の第１及び第２の形態の凹部５０、５０’では、凹部の底部が垂直形状であったが、図５、図６のように底部が緩やかなテーパ状に形成された凹部５１を用いれば、樹脂を注入する際、凹部５１の角部においてもスムーズに樹脂が充填されていく。図５は凹部５１の断面形状の拡大図であり、図６は平面図である。
【００３７】
次に、図７を参照しながら第３の実施の形態が説明される。この形態の基本的な構造は第１の実施の形態と同じであり、同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００３８】
この実施の形態での特徴的な構成は、凹部５３の底部が角度θの傾斜を有することである。この角度θは基板１０の厚さ、凹部５３の最深部の深さ、樹脂の粘度から設計者が選択して設定できる。この傾斜は公知の彫刻技術を利用して形成される。
【００３９】
この構成に封止樹脂４０を注入する場合、傾斜の上方のＸ方向から注入すれば、樹脂が傾斜の上方から下方へ、すなわち基板とチップの間全面に拡がり易い。これは傾斜により樹脂に圧力が付加され樹脂が流れ易くなるためであると考えられる。この場合、Ｘ方向から注入される樹脂は半導体チップの辺の中央部から注入されることが望ましい。
【００４０】
さらに、図８に示されるように傾斜の上方のＸ方向に加え、半導体チップの隣接する２辺の中央部（Ｙ方向、Ｚ方向）から樹脂を注入すれば、より早く樹脂を拡散することができる。
【００４１】
さらに、傾斜は図９に示されるように階段状に形成することもできる。すなわち、凹部５４が底辺５４ー１と底辺５４ー２という段違いになった底辺を有するような構成が考えられる。
【００４２】
この場合も、傾斜の上方であるＸ方向から樹脂を注入すれば、樹脂が傾斜の上方から下方へ、すなわち基板とチップの間全面に拡がり易くなる。
【００４３】
このように本発明の種々の実施の形態によれば、樹脂が拡がり易いパッケージ構造が実現できると共に、樹脂を短時間で注入することもできる。
【００４４】
本発明は、例証的な実施態様を用いて説明されたが、この説明は限定的な意味に受け取られてはならない。この例証的実施態様の様々な変更、並びに本発明のその他の実施態様が当業者にはこの説明を参考にすることによって明らかになるであろう。従って、特許請求の範囲はそれらのすべての変更または実施態様を本発明の真の範囲に含むものとしてカバーするであろうと考えられている。
【００４５】
【発明の効果】
本発明では、基板に凹部が設けられている為、基板と半導体チップとの空隙が大きくなり、注入された樹脂が拡がり易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を説明する平面図である。
【図２】第１の実施の形態を説明する断面図である。
【図３】第２の実施の形態を説明する平面図である。
【図４】第２の実施の形態における基板１０Ａの平面図である。
【図５】凹部の形状の他の例を示す断面図である。
【図６】凹部の形状の他の例を示す平面図である。
【図７】第３の実施の形態の説明する断面図である。
【図８】第３の実施の形態を説明する平面図である。
【図９】凹部の形状の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０        パッケージ基板
２０        半導体チップ
３０        電極部
４０        封止樹脂
５０、５１、５３、５４  凹部
【図１】
0003565724.tif 000002
【図２】
0003565724.tif 000003
【図３】
0003565724.tif 000004
【図４】
0003565724.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003565724.tif 000009
【図９】
0003565724.tif 000010