(57)【要約】【課題】半導体チップを搭載した配線基板を封止金型を用いて樹脂封止する際の断線を防止できる構造の半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップ１をプリント配線基板２上に搭載し、半導体チップ１と配線基板２上のＣｕ配線３とを電気的に接続し、配線基板２上の半導体チップ１を含んだ所望範囲を封止樹脂５で封止する構造の半導体装置において、Ｃｕ配線３に、それと同等の厚みおよび前記所望範囲の内外にわたる寸法を有する幅広部３ａを、前記所望範囲の境界に沿って前記所望範囲を囲むように形成する。プリント配線基板２を封止金型で挟み込んで樹脂封止する際に幅広部３ａで封止金型の圧力を受けることになるため、従来に比べて、Ｃｕ配線３の総数に加わる単位面積あたりの圧力が低下し、また断面積が増加し耐せん断応力が向上する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを配線基板上に搭載し、前記半導体チップの接続端子と配線基板上の配線とを電気的に接続し、前記配線基板上の半導体チップを含んだ所望範囲を封止樹脂で封止した半導体装置において、
前記配線基板の半導体チップ搭載面に、前記配線と同等の厚みおよび前記所望範囲の内外にわたる寸法を有する配線パターンを、前記配線と一体にあるいは前記配線から電気的に分離して、前記所望範囲の境界に沿って前記所望範囲を囲むように形成した半導体装置。
【請求項２】
配線と一体になって配線の幅広部を構成している配線パターンと、配線間に電気的に分離して形成された配線パターンとの両方を有した請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
配線基板の半導体チップ搭載面に背反する面に、前記半導体チップ搭載面の配線に電気的に接続する外部接続用のランドあるいは金属突起電極を有した請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体チップと配線基板とがワイヤーあるいは金属バンプを介して電気的に接続した請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体チップを配線基板上に搭載し、前記半導体チップの接続端子と配線基板上の配線とを電気的に接続するボンディング工程と、前記配線基板上の半導体チップを含んだ所望範囲を封止樹脂で封止する封止工程とを行う半導体装置の製造方法において、
前記封止工程で、前記配線と同等の厚みおよび前記所望範囲の内外にわたる寸法を有する配線パターンを前記配線と一体にあるいは前記配線から電気的に分離して前記所望範囲の境界に沿って前記所望範囲を囲むように形成した前記配線基板を、前記所望範囲の外側を挟み込むように封止金型内に配置し、この封止金型のキャビティ内に封止樹脂材料を圧入し、成形硬化させる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、配線基板上に半導体チップを搭載してトランスファーモールド法で樹脂封止した半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に搭載される半導体装置としては、古くはＳＩＰ（Single Inline Package）やＤＩＰ（Dual Inline Package）などの基板挿入型が主に使用されていたが、電子機器の多機能化、小型化に伴い、表面実装型であるＳＯＰ（Small Outline Package）やＱＦＰ（Quad Flat Package）などの半導体装置が主流を占めることとなった。近年では、電子機器の多機能化、小型化の加速により、半導体装置においても多ピン化や高密度実装に対応すべく、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型、ＬＧＡ（Land Grid Array）型などの半導体装置が開発され、使用されている。これらＢＧＡ型を始めとする近年の半導体装置は、ＱＦＰなどと異なって特殊な構造が採用されている。
【０００３】
図６（ａ）はＢＧＡ型半導体装置の平面図（一部透過図示）、図６（ｂ）は同半導体装置の側面図である。半導体チップ１をプリント配線基板２の片側の面に固着剤を用いて搭載し、半導体チップ１上の接続端子１ａとプリント配線基板２上のＣｕ配線３とを金属ワイヤー４により電気的に接続し、半導体チップ１と金属ワイヤー４とを含んだプリント配線基板２上の所望範囲を封止樹脂５で封止し、プリント配線基板２のもう片側の面に、Ｃｕ配線３にスルーホール６を介して電気的に接続する金属ボール７を形成している（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
この種のＢＧＡ型半導体装置の封止工程について説明する。
図７（ａ）は封止金型を示し、１１は上型、１２は下型である。図７（ｂ）に示すように、下型１２の凹部１２ａに、半導体チップ１が搭載され金属ワイヤー４で接続されたプリント配線基板２を設置する。そして、図７（ｃ）に示すように、上型１１と下型１２を閉じ、それにより形成される空房部（キャビティ）１３に対し、図７（ｄ）に示すように、上型１１に形成されたゲート１１ｂを通じて封止樹脂５を注入し、これを硬化させる。
【０００５】
その際に、上型１１と下型１２とで形成される空房部１３に封止樹脂５を注入する金型構造であることから、封止樹脂５が空房部１３から上型１１とプリント配線基板２との境界部に向かって漏れ出す恐れがあり、それを防止するために、プリント配線基板２の表面を上型１１によって強い圧力で押さえ込むようにしている。
【特許文献１】特表平１１−５０６２７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したような封止工程において、図８（ａ）に示すように、プリント配線基板２の製造上のばらつきでその板厚Ａが下型１２の凹部１２ａの深さＢを上回った場合には、プリント配線基板２を上型１１によって押さえ込むことで、板厚Ａと深さＢとの寸法差Ｃだけプリント配線基板２が押しつぶされることになる。その結果、図８（ｂ）に示すように、プリント配線基板２において、上型１１が接している領域と接していない領域との境界に変形Ｄが発生する。図８（ｃ）に拡大図示すると、プリント配線基板２の表面のＣｕ配線３およびレジストコート８が大きく変形を起こす。変形の大きさによっては、Ｃｕ配線３に無理な負荷が加わり、断線を引き起こしやすい。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するもので、半導体チップを搭載した配線基板を封止金型を用いて樹脂封止する際の断線を防止できる構造の半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体チップを配線基板上に搭載し、前記半導体チップの接続端子と配線基板上の配線とを電気的に接続し、前記配線基板上の半導体チップを含んだ所望範囲を封止樹脂で封止した半導体装置において、前記配線基板の半導体チップ搭載面に、前記配線と同等の厚みおよび前記所望範囲の内外にわたる寸法を有する配線パターンを、前記配線と一体にあるいは前記配線から電気的に分離して、前記所望範囲の境界に沿って前記所望範囲を囲むように形成したことを特徴とする。
【０００９】
また本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップを配線基板上に搭載し、前記半導体チップの接続端子と配線基板上の配線とを電気的に接続するボンディング工程と、前記配線基板上の半導体チップを含んだ所望範囲を封止樹脂で封止する封止工程とを行う半導体装置の製造方法において、前記封止工程で、前記配線と同等の厚みおよび前記所望範囲の内外にわたる寸法を有する配線パターンを前記配線と一体にあるいは前記配線から電気的に分離して前記所望範囲の境界に沿って前記所望範囲を囲むように形成した前記配線基板を、前記所望範囲の外側を挟み込むように封止金型内に配置し、この封止金型のキャビティ内に封止樹脂材料を圧入し、成形硬化させることを特徴とする。
【００１０】
上記各構成によれば、配線基板を封止金型で挟み込んで樹脂封止する際に、所望範囲の内外にわたって延びた配線と配線パターンとで封止金型の圧力を受けることになるため、前記配線パターンが存在しないときに比べて、前記配線の総数に加わる単位面積あたりの圧力が低下し、また配線パターンが配線と一体になっている時にはその一体化配線の断面積が増加し耐せん断応力が向上し、配線基板の変形が起こる圧力下でも前記配線の断線を防止することが可能となる。配線パターンが配線と分離した構造は、配線基板の面積的制約や製品特性の制約などにより前記配線の配置が限られる場合などに有利である。
【００１１】
配線と一体になって配線の幅広部を構成している配線パターンと、配線間に電気的に分離して形成された配線パターンとの両方を有していてよい。
配線基板の半導体チップ搭載面に背反する面に、前記半導体チップ搭載面の配線に電気的に接続する外部接続用のランドあるいは金属突起電極を有していてよい。ランドを有するＬＧＡ型半導体装置や金属ボールを有するＢＧＡ型半導体装置に対応する構成である。
【００１２】
半導体チップと配線基板との電気的接続は、ワイヤーあるいは金属バンプを介して行っていてよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体装置およびその製造方法は、配線と同等の厚みおよび所望の封止範囲の内外にわたる寸法を有する配線パターンを、配線と一体にあるいは配線から電気的に分離して、前記所望封止範囲の境界に沿って前記所望封止範囲を囲むように形成した前記配線基板を用いるようにしたことで、配線パターンが存在しないときに比べて、前記配線の総数に加わる単位面積あたりの圧力を低下させることができ、また配線パターンが配線と一体になっている時にはその一体化配線の断面積の増加によって耐せん断応力を向上させることができるため、封止金型による押圧力に抗して前記配線の断線を防止可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態における半導体装置の平面図（一部透過図示）、図１（ｂ）は同半導体装置の断面図である。ここではＢＧＡ型半導体装置を示している。
【００１５】
半導体チップ１をプリント配線基板２の片側の面に固着剤を用いて搭載し、半導体チップ１上の接続端子１ａとプリント配線基板２上のＣｕ配線３とを金属ワイヤー４により電気的に接続し、半導体チップ１と金属ワイヤー４とを含んだプリント配線基板２上の所望範囲を封止樹脂５で封止し、プリント配線基板２のもう片側の面に、Ｃｕ配線３にスルーホール６を介して電気的に接続する金属ボール７を形成している。
【００１６】
この半導体装置が従来のものと相違するのは、プリント配線基板２において、半導体チップ１の近傍から上記所望範囲（以下、封止範囲という）の外部にわたって延びた複数のＣｕ配線３のそれぞれに、封止境界部５ａの内外にわたる寸法を有する幅広部３ａが形成されている点である。各幅広部３ａは、封止境界部５ａに沿うように拡がり、且つ封止範囲を囲むように、且つ互いに近接して形成されている。
【００１７】
このため、従来と同様にして半導体装置を製造する際の封止工程で（図７参照）、プリント配線基板２の変形、断線が起こり難い。つまり、図２に示すように、プリント配線基板２を上型１１と下型１２とで挟み込む際に、プリント配線基板２の表面を上型１１によって強い圧力で押さえ込んでも、上型１１が接している領域と接していない領域との境界、すなわち封止境界部５ａのＣｕ配線３には幅広部３ａが存在しているため、幅広部３ａで上型１１の圧力を受けることになり、幅広部３ａがない従来構造に比べて、Ｃｕ配線３の総数に加わる単位面積あたりの圧力が低下し、各Ｃｕ配線３に加わる負荷が低減されるとともに、Ｃｕ配線３の１本あたりの断面積が増加し破断強度が増加するからである。
【００１８】
図３は本発明の第２の実施形態における半導体装置の平面図（一部透過図示）である。
この半導体装置のプリント配線基板２には、上述した第１の実施形態の半導体装置のＣｕ配線３の幅広部３ａと同様の配置で、Ｃｕ配線３とは電気的に分離した補強Ｃｕ配線９が形成されている。すなわち、プリント配線基板２の半導体チップ搭載面に複数のＣｕ配線３が形成されるとともに、Ｃｕ配線３どうしの間に、封止境界部５ａの内外にわたる寸法を有する補強Ｃｕ配線９が、封止境界部５ａに沿うように、且つ封止範囲を囲むように、且つＣｕ配線３に近接するように形成されている。この補強Ｃｕ配線９は、Ｃｕ配線３と同材料、同工程で作製され、Ｃｕ配線３と同じ厚みを有している。
【００１９】
このため、上型１１の圧力をＣｕ配線３と補強Ｃｕ配線９とで受けることになり、補強Ｃｕ配線９がない従来構造に比べて、Ｃｕ配線３の単位面積あたりの圧力が低減され、Ｃｕ配線３に加わる負荷が低減される。この構造は、プリント配線基板２に面積的制約があったり、半導体装置の性能維持のためにＣｕ配線３の配置が制約される等で、上述したような幅広部３ａを形成するのが困難な場合などに都合よい。
【００２０】
図４は本発明の第３の実施形態における半導体装置の平面図（一部透過図示）である。
この半導体装置のプリント配線基板２には、上述した第１の実施形態の半導体装置と同様にＣｕ配線３に幅広部３ａが形成されるとともに、第２の実施形態の半導体装置と同様に、Ｃｕ配線３とは電気的に分離した補強Ｃｕ配線９が形成されている。
【００２１】
この半導体装置でも、幅広部３ａ，補強Ｃｕ配線９を有することで、上述したのと同様の効果が得られる。この構造は、プリント配線基板２に面積的制約があったり、半導体装置の性能維持のためにＣｕ配線３の配置が制約される等で、幅広部３ａを大きく形成するのが困難な場合などに都合よい。
【００２２】
図５は本発明の第４の実施形態における半導体装置の断面図である。
この半導体装置では、半導体チップ１とプリント配線基板２との電気的接続を、上述した金属ワイヤーに代えて、半導体チップ１に形成した金属バンプ１ｂを介して行っている。またプリント配線基板２の半導体チップ搭載面に背反する面に、金属ボールに代えて外部接続用のランド１０を形成している。この半導体装置でも、プリント配線基板２を第１〜第３の実施形態と同様の配線構造とすることで、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によれば、半導体チップを搭載した配線基板を封止金型に挟み込んで樹脂封止することで生じやすい断線を防止することができ、半導体装置の多ピン化、高密度実装、さらには半導体装置を搭載する電子機器の多機能化、小型化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の平面図および断面図
【図２】図１の半導体装置を製造する際の封止工程を説明する断面図
【図３】本発明の第２の実施形態における半導体装置の平面図
【図４】本発明の第３の実施形態における半導体装置の平面図
【図５】本発明の第４の実施形態における半導体装置の断面図
【図６】従来の半導体装置の平面図および側面図
【図７】本発明および従来の半導体装置を製造する際の封止工程を説明する工程断面図
【図８】従来の半導体装置を製造する際の封止工程での配線基板の変形を説明する模式図
【符号の説明】
【００２５】
１      半導体チップ
２      プリント配線基板
３      Ｃｕ配線
３ａ    幅広部
４      金属ワイヤー
５      封止樹脂
５ａ    封止境界部
７      金属ボール
９      補強Ｃｕ配線
１１    上型
１２    下型
１３    空房部
【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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