(57)【要約】【課題】  局所的な外部応力に対して強度が高く、また、基板実装時のコストも高くならない半導体パッケージを提供する。【解決手段】  この半導体パッケージは、テープタイプのＢＧＡパッケージであって、半導体チップ１の裏面（半導体チップ１のボンディングパッド２が形成されている面とは反対側の面）に接着剤９でガラス布エポキシ樹脂８を貼り付け、半導体チップ１とガラス布エポキシ樹脂８の周囲部をエポキシ樹脂１０で覆った構造になっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップのパッド電極が設けられている面とは反対の面にガラス布エポキシ樹脂もしくはガラス布が貼り付けられ、前記半導体チップと前記ガラス布エポキシ樹脂もしくはガラス布の周囲部がエポキシ樹脂で覆われている半導体パッケージ。
【請求項２】
前記半導体チップのパッド電極が設けられている面にポリイミドテープが接着され、該ポリイミドテープには、半田ボールが設けられているとともに、該半田ボールと前記パッド電極を繋ぐ配線が形成されている、請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記半導体チップがフリップチップであり、前記半導体チップのパッド電極に半田ボールが設けられている、請求項１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、半導体パッケージ、特にテープタイプのＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージ、フリップチップパッケージ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テープタイプのマイクロＢＧＡと呼ばれるタイプのＢＧＡパッケージ（半導体チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）も含む。）は、図５や図６のような構造となっている。詳しくは、図５に示すように、半導体チップ１の表面の中央にボンディングパッド２が設けられ、このボンディングパッド２に対応する部分に開口を有するポリイミドテープ４（例えばＴＡＢテープ）が、半導体チップ１の表面に、イラストマと呼ばれる絶縁物質３により接着されている。ポリイミドテープ４には、不図示のプリント基板に実装するときの電極となる半田ボール５が設けられている。さらに、ポリイミドテープ４には、ボンディングパッド２と半田ボール５を繋ぐ銅配線７が形成されている。ポリイミドテープ４の開口には、銅配線７とボンディングパッド２との接続部分を覆うため、樹脂６が充填されている。また、図６の例は、図５の構成において、半導体チップ１をエポキシ樹脂１０で薄く覆ったものである。
【０００３】
また、半導体パッケージの構造には、図７に示すようなフリップチップパッケージもある。このフリップチップパッケージは、半導体チップ１の表面の周辺部に配設されたボンディングパッド（パッド電極）２に直接、小さい半田ボール１４をつける構造であり、半導体チップ１の裏面に補強膜１３が接着剤１２で貼り付けられている（特許文献１参照）。補強膜１３は、フリップチップを製造する工程中での傷等を防ぐ目的で付けられているもので、保護膜としての役割をしている。従って、材料的には材料強度の弱いシリコーン系の膜でもその使用に耐えることができる。
【０００４】
図７に示される構造のフリップチップパッケージを実際に使用する場合は、図８に示すように半導体チップ１を半田ボール１４により回路基板１７のパッド電極１６に接続し、半導体チップ１とこれを実装した回路基板１７との隙間に、アンダーフィル材料１５を充填し、硬化させる。このアンダーフィル材料１５により、実装後のフリップチップの機械的強度は強くなり、局所的応力にも破壊しないようになる。このことからも、補強膜１３というのは、製造工程中での傷に対する保護膜の意味合いが強いということが言える。
【０００５】
また、図７の構造では、補強膜を材料強度の強いガラス布エポキシ樹脂に変えることができる。
【特許文献１】特開２００４−６３５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５や図６の半導体パッケージでは、外部より局所的応力がかかることを考えた場合、パッケージ強度は半導体チップ（主にシリコン結晶）の強度で主に決定されるため、外部からかかる局所的応力に非常に弱いという問題が存在する。それはシリコン結晶が硬いものの、強い応力では割れやすいということからきている。
【０００７】
なお、図６のタイプのパッケージの場合は、半導体チップを覆うエポキシ樹脂の硬度を、エポキシ樹脂内部にフィラーといった材料を入れて上げたとしても、エポキシ樹脂が柔軟性に欠けることになるため、かなり強い局所的な応力がかかった場合には、半導体チップが割れ、動作しなくなるということが発生する。
【０００８】
もちろん、パッケージ自体に外部応力がかからないように、パッケージに外部カバーを付ける構造にすれば、実使用上、上記の問題は発生しない。そもそも、エポキシ樹脂で覆わない図５のようなタイプのパッケージの場合には、簡単に傷も受け、何らかの外部カバーを付けないと実用に耐えない。しかし、カバーを付けることにかかるコストを考えると、カバーは採用できない場合がある。例えば、従来のようなテープタイプのＢＧＡ半導体パッケージをメモリに用いた場合、メモリはコストが重要視されるため、コストアップにつながるカバーの取り付けは採用できないことが多い。
【０００９】
また、最近のパッケージ動向では、薄いパッケージが求められており、回路基板に実装されたパッケージの高さが１ｍｍ程度に抑えられている。半田ボールの径が０．５ｍｍ程度であるため、半導体チップやエポキシ樹脂の厚さはおのずと薄い必要がある。このような条件下では、回路基板に上記半導体パッケージを実装した後、爪でパッケージの一部を押すと、その局所的応力で半導体チップが割れるということが発生しやすい。この爪で押した場合の応力は２０〜４０Ｎという比較的大きなものである。
【００１０】
図９が図６のパッケージを回路基板に実装した後、該パッケージに局所的に大きな応力がかかった場合の状態を示した図である。シリコンでできた半導体チップは強度が強いものの、結晶であるため、強い局所的な応力がかかると割れるという特徴がある。図６のようなパッケージでは局所的応力がほぼ直接的に半導体チップにかかってしまい、割れるという問題がある。図９において、符号１８はパッド電極、符号１９は回路基板、符号２０は外部からの応力２１による割れを示している。
【００１１】
また、図８に示されるようなフィリップチップパッケージの実装構造においては、アンダーフィルなしの条件では、補強膜１３を半導体チップ１に向けて押える構造が存在していないため、上述した局所的な大きな応力がかかると、補強膜１３を貼り付けている強度の弱い接着剤１２の、応力がかかっていない部分が剥れる。その結果、外部からの局所的な大きな応力を分散することができなくなり、半導体チップが破壊するのを防ぐことができなくなる。図１０はその状況を示している。図１０を参照すると、半導体チップ１の裏面にガラス布エポキシ樹脂を補強膜１３として接着剤１２で貼り付けてあるが、回路基板１７と半導体チップ１の間にはアンダーフィル材料は充填されていない。半田ボール１４がパッケージの端部にあり、パッケージの中央に局所的応力をかけると、接着剤１２がその応力に耐え切れず、応力を分散できなくなり、局所的応力がかかる部分の直下部分で半導体チップ１が割れる。ここで、図１０中、符号２０は半導体チップの割れ、符号２１は局所的応力、符号２４はその応力２１で発生する内部応力であって、接着剤１２と補強膜１３にかかる応力２１と反対の向きに働く内部応力、を示している。
【００１２】
また、図５に示されるＢＧＡパッケージが、半導体チップの裏面に図７に示したような補強膜が接着されたパッケージであったとしても、それを回路基板に実装して局所的応力をかけた際には半導体チップは割れる。この状況を示したのが図１１である。図１１において、符号８は補強膜としてのガラス布エポキシ樹脂８、符号９は接着剤を示している。このパッケージにおいても、応力２１がかかっている向きと反対側に補強膜８に逆の応力２２がかかり、強度の弱い接着剤９が剥れるため、応力２１が分散されなくなり、結局、半導体チップ１が割れるということが起こる。
【００１３】
なお、図８のように、回路基板とこれに実装されたパッケージとの間にアンダーフィル材料をいれることでも局所的な応力を分散でき、本特許で解決したい局所的な応力に対するパッケージ強度を確保できるであろう。しかし、実用上、すべての用途においてアンダーフィルを入れることができないし、アンダーフィルを入れることでコスト的にもかなり高くなる。本発明は、こういった問題も解決して、パッケージ強度を確保しようとしたものである。
【００１４】
そこで本発明は、局所的な外部応力に対して強度が高く、また、基板実装時のコストも高くならない半導体パッケージ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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の半導体パッケージは、局所的にかかる応力に対してのパッケージ強度を上げるために、半導体チップ（主にシリコン結晶）の裏面（パッド電極が設けられている面と反対の面）に補強材としてガラス布エポキシ樹脂もしくはガラス布を貼り付け、半導体チップとガラス布エポキシ樹脂もしくはガラス布の周囲部分をエポキシ樹脂で覆った構造になっている。エポキシ樹脂で覆うのは、パッケージへの傷に対する保護の役割と、接着剤にて貼られた補強材が剥れないように押える働きをさせることにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、局所的な外部応力に対して強度が高く、また、基板実装時のコストも高くならない半導体パッケージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。なお、実施形態１〜３の半導体パッケージを示す図面において、図５〜７を参照して背景技術の欄で説明したパッケージの構成部品と同一の部品には同一符号を用いている。
【００１８】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１による半導体パッケージを示す断面図である。
【００１９】
本実施形態の半導体パッケージは、テープタイプのＢＧＡパッケージであって、図５に示したパッケージの半導体チップ１の裏面（半導体チップ１のボンディングパッド２が形成されている面とは反対側の面）に接着剤９でガラス布エポキシ樹脂８を貼り付け、半導体チップ１とガラス布エポキシ樹脂８の周囲部をエポキシ樹脂１０で覆った構造になっている。
【００２０】
なお、半導体チップ１は、パッケージ厚を薄くするためもあり、図５に示した従来例に比べ薄く削ってある。また、ガラス布エポキシ樹脂８や接着剤９は、熱的な応力緩和のため、半導体チップ１（主にシリコン）と熱膨張係数が同等なものが望ましい。製造工程としては、ガラス布エポキシ樹脂８は、個々のパッケージ単位で貼り付けるという方法もあるが、シリコンウェハの状態で貼り付け、ダイシングすることで、その後の製造的工程はまったく従来のものと同一にできる。
【００２１】
本実施形態によれば、ガラス布エポキシ樹脂８を半導体チップ１の裏面に貼り付けることで、パッケージの強度はガラス布エポキシ樹脂８によって補強され、パッケージは局部的な応力に強くなる。半導体チップ１は結晶によってできており、局所的な応力が結晶面にかかると破壊しやすい特徴があるが、ガラス布を主成分としたエポキシ樹脂（ガラス布エポキシ樹脂８）によって、そう言った応力が半導体チップ１にかかるのを抑えることができる。
【００２２】
ガラス布エポキシ樹脂８は、プリント板と呼ばれる回路基板等の材料に使われているもので、ガラス布にエポキシ樹脂をしみこませて固めたものであるから、弾力性と硬度を兼ねそえた材料である。これを半導体チップ１の裏面に貼り付けることでパッケージの強度を増すことができる。
【００２３】
さらに、半導体チップ１とガラス布エポキシ樹脂８の周囲部を覆っているエポキシ樹脂１０が、パッケージへの傷に対する保護の役割だけでなく、半導体チップ１の裏面に接着剤９で貼り付けられたガラス布エポキシ樹脂８が外部応力で半導体チップ１の裏面から剥れないように抑える働きもする。このため、大きな外部応力が加わっても、半導体チップ１が割れないようにすることができる。
【００２４】
図２が、図１のパッケージを回路基板に実装した後、該パッケージに局所的に大きな応力がかかった場合の状態を示す図である。図２において、符号２１は外部からの局所的応力、符号２２は外部からの局所的応力より生ずるガラス布エポキシ樹脂８を剥がすように働く内部応力を示している。そして、符号２３が、外側から覆ったエポキシ樹脂１０で、応力２２を打ち消すように働く内部応力を示している。この図のように、局所的な外部応力２１がパッケージに加わった際、エポキシ樹脂１０で、ガラス布エポキシ樹脂８が半導体チップ１の裏面から剥れないように抑えることができる。つまり、外部応力２１が加わった際、ガラス布エポキシ樹脂８が半導体チップ１の裏面から剥れないため、その外部応力２１を分散することができ、半導体チップ１の割れには至らない。
【００２５】
また、パッケージとこれを実装した回路基板との間にアンダーフィル材料を充填しなくても、外部からの局所的な応力に対するパッケージ強度を確保することができるため、基板実装時のコストも高くならない。
【００２６】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２による半導体パッケージを示す断面図である。
【００２７】
実施形態１では半導体チップ１の裏面にガラス布エポキシ樹脂が接着剤で貼り付けられているが、本実施形態のパッケージは、半導体チップ１の裏面にガラス布１１を接着剤９で貼り、半導体チップ１とガラス布１１の周囲部をエポキシ樹脂１０で覆った構造になっている。なお、ガラス布１１や接着剤９は、熱的な応力緩和のため、半導体チップ１（主にシリコン）と熱膨張係数が同等なものが望ましい。この形態においても、実施形態１と同じ作用・効果を奏する。
【００２８】
（実施形態３）
図４は本発明の実施形態３による半導体パッケージを示す断面図である。
【００２９】
本実施形態は、フリップチップパッケージであり、図４に示すように、フリップチップと呼ばれるタイプの半導体チップ１の裏面（半導体チップ１のボンディングパッド２が形成されている面とは反対側の面）に接着剤９でガラス布エポキシ樹脂８を貼り付け、半導体チップ１とガラス布エポキシ樹脂８の周囲部をエポキシ樹脂１０で覆った構造になっている。なお、符号１４は半田ボールを示しているが、これは、フリップチップ用半導体チップのパッド電極の大きさに合わせた小さなものになっている。このような形態においても、実施形態１および２と同じ作用・効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態１による半導体パッケージの断面図である。
【図２】図１に示したパッケージを回路基板に実装した後、外部から局所的応力がかかったときの状況を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態２による半導体パッケージの断面図である。
【図４】本発明の実施形態３による半導体パッケージの断面図である。
【図５】従来の半導体パッケージの第１例を示す断面図である。
【図６】従来の半導体パッケージの第２例を示す断面図である。
【図７】従来の半導体パッケージの第３例を示す断面図である。
【図８】図７に示したパッケージを回路基板に実装し、パッケージと回路基板の間にアンダーフィル材料を充填した状態を示す断面図である。
【図９】図６に示したパッケージを回路基板に実装した後、外部から局所的応力がかかったときの状況を示す断面図である。
【図１０】図７に示したパッケージを回路基板に実装した後、外部から局所的応力がかかったときの状況を示す断面図である。
【図１１】図５に示した半導体チップ裏面に補強膜が接着されたパッケージを回路基板に実装した後、外部から局所的応力がかかったときの状況を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      半導体チップ
２      ボンディングパッド
３      絶縁物質（イラストマ）
４      ポリイミドテープ
５，１４      半田ボール
６      樹脂
７      銅配線
８      ガラス布エポキシ樹脂
９，１２      接着剤
１０      エポキシ樹脂
１３      補強膜
１５      アンダーフィル材料
１６，１８      パッド電極
１７，１９      回路基板
２０      割れ（クラック）
２１      局所的な外部応力
２２      外部応力２１により発生した補強膜１３を剥がそうとする内部応力
【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】
2006294994.tif 000011
【図１０】
2006294994.tif 000012
【図１１】
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