(57)【要約】【課題】  基板に実装された状態での外部からの衝撃耐性を向上させること可能な半導体パッケージを提供する。【解決手段】  金属フレーム２５が、半導体チップ２２とは接触せずに半導体チップ２２を覆っている。半導体チップ２２が実装されたインターポーザ基板２１の外周端部が金属フレーム２５の内側面に保持されている。金属フレーム２５の下端となる開口端部はインターポーザ基板２１の裏面より下側に飛び出た足部２５ａになっている。金属フレーム２５の外側には封止樹脂２６が設けられている。金属フレーム２５の足部２５ａは基板２７にある銅箔パターン２９上に位置し、この銅箔パターン２９と足部２５ａは半田３０により固定されている。【選択図】  図２
2006066435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターポーザ基板と、該インタポーザ基板の表面に実装された半導体チップと、前記インターポーザ基板の裏面に配設されたボール形電極と、該ボール形電極が接合された実装基板とを備えた半導体パッケージの実装構造において、
前記半導体チップとは接触せずに前記半導体チップを覆い、前記インターポーザ基板を保持し、前記実装基板と固定された金属フレームを有することを特徴とする半導体パッケージの実装構造。
【請求項２】
前記金属フレームが有底筒形に形成されており、
有底筒形の前記金属フレームの開口端部の全部が前記インターポーザ基板の裏面よりも飛び出ていて、前記実装基板と固定されている請求項１に記載の半導体パッケージの実装構造。
【請求項３】
前記金属フレームが、前記実装基板に配設された配線パターンと半田で接続されている請求項２に記載の半導体パッケージの実装構造。
【請求項４】
前記金属フレームが接続された前記配線パターンはグランドに接続されている請求項３に記載の半導体パッケージの実装構造。
【請求項５】
前記金属フレームの外側面を覆う樹脂をさらに備えた請求項１から４のいずれかに記載の半導体パッケージの実装構造。
【請求項６】
インターポーザ基板と、該インタポーザ基板の表面に実装された半導体チップとを備えた半導体パッケージにおいて、
前記半導体チップとは接触せずに前記半導体チップを覆い、前記インターポーザ基板を保持する金属フレームを有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項７】
前記金属フレームが有底筒形に形成されており、有底筒形の前記金属フレームの開口端部は前記インターポーザ基板の裏面よりも飛び出ている請求項６に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
前記金属フレームの外側面を覆う樹脂をさらに備えた請求項６または７に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、CSP(Chip Size Package)もしくはＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージなどの半導体パッケージ及びその実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器における落下等の耐衝撃性能については、開発機種ごとに形状、重量などが異なるために様々な結果が得られる。また、携帯機器については小型化することが一つの設計開発条件の一つに必ず挙げられているため、携帯端末に使用されるデバイスも必然的に小型化、薄型化が求められる。
【０００３】
小型化された携帯端末を評価していく上で必ず発生する障害が耐衝撃性能の目標未達であり、必ずと言っていいほど破壊に至るのが、CSPまたはＢＧＡパッケージのLSIである。一般には携帯端末などが落下した際には、携帯端末が受けた衝撃力が、ＣＳＰを実装した基板に伝わり、半田等による接合部を介してＣＳＰに伝搬していく。伝搬した際に最も弱い部位が破損することになり、ほとんどの場合は他に比べて柔らかな金属を使用している半田接合部が破損する。
【０００４】
CSPの基板との接合部を衝撃力によって破損させないための対策は幾つか確立されており、大きくは、次のような２つの方法に分類される。第１の方法は、基板上に実装されたCSPを樹脂で囲む方法である。第２の方法は、基板上に実装されたCSPを金属フレームで覆う方法である。
【０００５】
図３及び４に、それぞれの方法によるCSPの実装形態を示す。
【０００６】
図３及び図４に示すＣＳＰは、インターポーザ基板１の上面に半導体チップ２が搭載され、ボンディングワイヤ３が半導体チップ２の表面電極とインターポーザ基板１側のステッチとの間に接続され、封止樹脂４が半導体チップ２及びボンディングワイヤ３を含めて封止し、インターポーザ基板１の底面に半田ボール５が接合されている。
【０００７】
このような構成のCSPは、半田ボール５を基板６の銅箔パターン７に接続することで基板６上に実装される。
【０００８】
第１の方法では図３に示すように、CSPの周囲に樹脂８を塗布し、基板６と、この基板６に実装されたCSPの側面とを樹脂８で固定する（特許文献１参照）。
【０００９】
第２の方法では図４に示すように、CSP全体を凹状の金属フレーム９で覆い、金属フレーム９の周囲縁を半田１１で基板６上の銅箔パターン１０と接続する。
【００１０】
上記のいずれの方法は、衝撃時の基板のたわみを抑制できるため、半田ボールと銅箔パターンの剥離が起きにくくなる。
【００１１】
また、第２の方法を用いた半導体パッケージの実装構造として特許文献２に記載の発明がある。この発明では、ＣＳＰを、フレームに一体に形成された爪部によって固定し、フレームの四隅に凸状部を設け、当該凸状部をメイン基板に設けられた穴部に挿入することで、フレームとメイン基板とを接続している。
【特許文献１】特開２００１−７７２４６号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
携帯電話のＬＳＩにＣＳＰを使用する場合、ＬＳＩから発散されるノイズは、高周波化、広帯域化しており、無線送受信回路への影響も大きな場合が多い。特許文献１に記載の実装構造は耐衝撃性に対して寄与するものの、ノイズを遮蔽する対策はとられていない。
【００１３】
一方、特許文献２に記載の発明は、金属フレームでＣＳＰを覆う構造であるので、ノイズを遮蔽する効果を持つ。しかしながら、フレームの４隅の部分のみをメイン基板に固定する構造であるため、図４に示した構造のようにフレームの周囲縁を基板に固定する方法に比べて、メイン基板との接続強度が小さく、衝撃耐性が十分とはいえない。
【００１４】
図４に示した実装構造の場合は製品の部品公差を考慮して、図５に示すように携帯端末の筐体１２と金属フレーム９の間と、金属フレーム９とＣＳＰの間とにそれぞれ隙間Ｘ（例えば０．２ｍｍ程度）を設ける必要があった。通常、金属フレームは板金によって製作され、比較的大きな公差が発生する。このため、隙間無しで設計すると、公差により、金属フレームをＣＳＰに被せることができない場合が発生する。このため、上記のように隙間Ｘを設けなければならない。この事は、携帯端末を薄くするための障害となっていた。
【００１５】
本発明の目的は、上述した従来技術の問題点に鑑み、CSP(Chip Size Package)のLSIを基板に実装された状態での外部からの衝撃耐性を向上させること可能な半導体パッケージ及びその実装構造を提供することにある。さらには、ノイズの遮蔽性や軽薄化についても寄与する半導体パッケージの実装構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明は、インタポーザ基板の表面に実装された半導体チップと、前記インターポーザ基板の裏面に配設されたボール形電極と、該ボール形電極が接合された実装基板とを備えた半導体パッケージの実装構造において、半導体チップとは接触せずに半導体チップを覆い、インターポーザ基板を保持し、実装基板と固定された金属フレームを有することを特徴とする。
【００１７】
この半導体パッケージの実装構造では、上記の金属フレームが有底筒形に形成されている。そして、有底筒形の金属フレームの開口端部の全部はインターポーザ基板の裏面よりも飛び出ていて、実装基板と固定されている。このように実装基板に金属フレームの開口端部の全部が固定されているので、落下衝撃によって実装基板が撓みにくく、実装基板と半導体チップを接合しているボール形電極に衝撃力が伝搬することを抑制することができる。このため、高い耐衝撃性を有する半導体パッケージを適用する事が可能となる。
【００１８】
また、上記の金属フレームが、前記実装基板に配設された配線パターンと半田で接続されている。そして、金属フレームが接続された配線パターンはグランドに接続されている。このため、半導体チップがグランド電位の金属フレームで覆われていることになり、ノイズの遮蔽性が向上する。
【００１９】
また、上記の金属フレームの外側面が樹脂で被覆されている。このため、パッケージの外形をモールドや塗布などにより高精度に形成することが可能になる。この事は、本パッケージを例えば携帯端末の筐体内に収納する場合に図５に示したような隙間Ｘを設ける必要がないので、携帯端末の薄型化を図ることが容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、半導体チップを覆い、インターポーザ基板を保持する有底筒形の金属フレームが備えられ、この有底筒形の金属フレームの開口端部の全部がインターポーザ基板の裏面よりも飛び出ていて、実装基板と固定されていることにより、落下衝撃によって実装基板が撓みにくいため、実装基板と半導体チップを接合したボール形電極が破損しない。このため、衝撃耐性の比較的大きな半導体パッケージを提供することができる。
【００２１】
また、金属フレームを実装基板の配線パターンと接続し、当該配線パターンをグランドに接続することにより、半導体チップがグランド電位の金属フレームで覆われた状態になる。このため、ノイズに対する遮蔽効果を備えた半導体パッケージが得られる。
【００２２】
さらに、金属フレームの外側を樹脂で覆うことで、パッケージ外形を高精度に形成することができる。このため、パッケージとこれを搭載する機器筐体との間に隙間を設定する必要がなくなり、薄型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態によるＣＳＰを示す模式的断面図である。
【００２５】
図1において、インターポーザ基板２１の表面に半導体チップ２２（ベアチップ）が実装されている。半導体チップ２２の表面電極とインターポーザ基板２１上の配線の間はボンディングワイヤ２３により接続されている。
【００２６】
インターポーザ基板２１の裏面には半田ボール２４がアレイ状に配置されている。半田ボール２４はインターポーザ基板２１の表面側の配線にスルーホール等を介して繋がっている。
【００２７】
外観が四角柱を成す有底筒形の金属フレーム２５が、半導体チップ２２とは接触せずに半導体チップ２２を覆っている。そして、半導体チップ２２が実装されたインターポーザ基板２１の外周端部が金属フレーム２５の内側面に保持されている。金属フレーム２５の下端となる開口端部はインターポーザ基板２１の裏面より下側に飛び出た足部２５ａになっている。つまり、金属フレーム２５の開口端部の全周が足部２５ａになっている。
【００２８】
そして、金属フレーム２５の外側には封止樹脂２６が設けられている。外側の封止樹脂２６は足部２５ａを除いて金属フレーム２５の外側全体を被覆している。なお、金属フレーム２５の内側にも封止樹脂２６を配して半導体チップ２２およびボンディングワイヤ２３を封止してもよい。この場合、金属フレーム２５の内側に封止樹脂２６を充填するために、金属フレーム２５に穴を設けておくのがよい。
【００２９】
なお、本例の半導体パッケージの平面図は省略するが、図１に示すインタポーザ基板２１および金属フレーム２５の平面形状は四角形である。
【００３０】
図２は図１のＣＳＰの実装形態を示す模式的断面図である。
【００３１】
図２に示すように、ＣＳＰの半田ボール２４は基板２７の銅箔パターン２８に接続されており、各銅箔パターン２８は絶縁体により電気的に絶縁されている。金属フレーム２５の足部２５ａは基板２７にある銅箔パターン２９上に位置し、この銅箔パターン２９と足部２５ａは半田３０により固定されている。なお、足部２５ａはＣＳＰのインターポーザ基板２１の４辺より下側に延びている。
【００３２】
このようにCSPの４辺から延びている足部２５ａが基板２７と接続されていることにより、衝撃時に、CSPと接続されている部分の基板のたわみが少なくなるため、耐衝撃性が向上する。
【００３３】
また、足部２５ａが接続される基板２７の銅箔パターン２９はグランド（ＧＮＤ）に接続されている。これにより、半導体チップ２２がグランドで覆われることになるため、ノイズを遮蔽するシールドの役割を金属フレーム２５に持たせることができる。
【００３４】
そして、金属フレーム２５の外側を封止樹脂２６によって被覆する構成であるため、パッケージ外形をモールドや塗布等によって精度良く形成することができる。このため、図５に示したような筐体との隙間Ｘをなくすことができ、本パッケージが搭載された電子機器の薄型化を図ることが容易になる。また、金属フレーム２５がパッケージ内に収まっているため、図４に示した方法に比べて金属フレームが小さくなり、軽量化に繋がる。
【００３５】
なお、本実施形態において金属フレーム２５と基板２７の接続手段として半田３０を用いたが、接着剤を使用してもよい。あるいは、金属フレーム２５に爪を設けて折り曲げるなどして金属フレーム２５を機械的に基板２７に固定してもよい。
【００３６】
また、金属フレーム２５は基板２７の表面に固定する方法をとったが、金属フレームの足部２５ａを更に長く延ばし、基板２７に足部２５ａが挿入される貫通穴を設け、この貫通穴にて足部２５ａを固定してもよい。この貫通穴はスルーホールでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態によるＣＳＰを示す模式的断面図である。
【図２】図１のＣＳＰの実装形態を示す模式的断面図である。
【図３】従来の第１の衝撃対策方法によるCSPの実装形態を示す模式的断面図である。
【図４】従来の第２の衝撃対策方法によるCSPの実装形態を示す模式的断面図である。
【図５】従来の第２の衝撃対策方法を用いた場合の問題点を説明する為の図である。
【符号の説明】
【００３８】
２１    インターポーザ基板
２２    半導体チップ
２３    ボンディングワイヤ
２４    半田ボール
２５    金属フレーム
２６    封止樹脂
２７    基板
２８，２９    銅箔パターン
３０    半田
【図１】
2006066435.tif 000003
【図２】
2006066435.tif 000004
【図３】
2006066435.tif 000005
【図４】
2006066435.tif 000006
【図５】
2006066435.tif 000007