(57)【要約】      （修正有）【課題】検査機能を有しない半導体素子を有する半導体装置の信頼性の向上及び小型化を可能とする。【解決手段】検査機能を有しない半導体素子の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行う検査回路を構成する検査回路基板１０であって、半導体素子１２の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行うバウンダリスキャンセル１１を有し、半導体素子の外部入出力端子と導通可能な端子が第１の面に設けられており、バウンダリスキャンセルは、当該検査回路基板中または前記第１の面の裏面である第２の面に設けられており、半導体素子とバウンダリスキャンセルとを接続するための配線パターンが当該検査回路基板中に形成されている。【選択図】図２
2018185268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査機能を有しない半導体素子の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行う検査回路を構成する検査回路基板であって、
前記半導体素子の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行うバウンダリスキャンセルを備え、
前記半導体素子の前記外部入出力端子と導通可能な端子が第１の面に設けられており、
前記バウンダリスキャンセルは、当該検査回路基板中または前記第１の面の裏面である第２の面に設けられており、
前記半導体素子と前記バウンダリスキャンセルとを接続するための配線パターンが当該検査回路基板中に形成されている
検査回路基板。
【請求項２】
前記バウンダリスキャンセルは、
前記半導体素子へ検査信号を供給する供給回路と、
前記半導体素子から出力された検査信号を受信する受信回路と、
前記供給回路と前記受信回路を切り替えて制御するＴＡＰコントローラと、
を備える
請求項１に記載の検査回路基板。
【請求項３】
前記バウンダリスキャンセルは、前記供給回路、前記受信回路及び前記ＴＡＰコントローラが実装されたチップである
請求項２に記載の検査回路基板。
【請求項４】
前記半導体素子はイメージセンサである
請求項１から３のいずれか一項に記載の検査回路基板。
【請求項５】
検査機能を有しない第１の半導体素子と、
前記第１の半導体素子の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行う検査回路を構成する請求項１から４のいずれか一項に記載の検査回路基板と、
を備える半導体装置。
【請求項６】
第２の半導体素子を更に備え、
前記第１の半導体素子と前記第２の半導体素子は、前記検査回路基板の第１の面に設けられている
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記バウンダリスキャンセルは、前記検査回路基板の前記第１の面の裏面である第２の面に設けられている
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１の半導体素子はイメージセンサである
請求項５から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、検査機能を有しない半導体素子の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行う検査回路を構成する検査回路基板及び当該検査回路基板を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、集積回路の外部入出力端子を順次走査するようにテストデータの入出力を行なう検査回路を構成する検査回路基板において、検査機能をそれ自身が有しない集積回路に対してベアチップから成りかつそれぞれＴＡＰコントローラを備える検査用セルを付加するようになし、集積回路のパッケージとほぼ同じ大きさの補助中間基板を具備し、該補助中間基板を介して前記集積回路を回路基板にマウントするとともに、補助中間基板上に検査用セルをマウントし、該検査用セルの電極が半田ボールを介して補助中間基板の配線パターンに接続され、補助中間基板の配線パターンを介して検査用セルが検査機能を有しない集積回路に接続される検査回路基板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許平１１−２１８５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、検査機能を有しない半導体素子を有する半導体装置の信頼性の向上及び小型化を可能とする検査回路基板及び半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における検査回路基板は、検査機能を有しない半導体素子の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行う検査回路を構成する検査回路基板であって、前記半導体素子の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行うバウンダリスキャンセルを備え、前記半導体素子の前記外部入出力端子と導通可能な端子が第１の面に設けられており、前記バウンダリスキャンセルは、当該検査回路基板中または前記第１の面の裏面である第２の面に設けられており、前記半導体素子と前記バウンダリスキャンセルとを接続するための配線パターンが当該検査回路基板中に形成されている。
【発明の効果】
【０００６】
本開示における検査回路基板は、半導体素子の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行うバウンダリスキャンセルを備えるようにしたので、検査機能を有しない半導体素子の外部入出力端子の状態を検査することができる。このため、半導体素子の実装時の接合状態を確認することができるので、半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、このバウンダリスキャンセルが検査回路基板中または第１の面の裏面である第２の面に設けられているようにしたので、高さ方向における半導体装置の大きさを抑制することができる。よって、検査機能を有しない半導体素子を有する半導体装置の信頼性の向上及び小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の概略ブロック図
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の縦断面図
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置１を車載カメラとして利用する場合における車両の模式平面図
【図４】第２の実施形態に係る半導体装置の縦断面図
【図５】第３の実施形態に係る半導体装置の縦断面図
【図６】比較例に係る半導体装置の概略ブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
［実施の形態］
［１−１．課題］
以下、本実施の形態の課題について説明する。近年、駐車時の後方確認等に用いるために車載カメラが搭載されてきている。さらに車載カメラに検知機能をもたせ、車内外の人や物体を検知してその情報を分析し、運転者に注意を促したり、車を制御したりするための車載カメラが搭載されてきている。
【００１１】
検知機能を有する車載カメラは、衝突防止などの安全、安心に直結する為、高い品質、信頼性が求められている。
【００１２】
車載カメラにはＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサが実装されており、機能ピン数増大により多数のピンを設けることができるＢＧＡ（Ball grid array）パッケージ品が増えてきている。ここで、ＢＧＡでは、パッケージ底面の格子状に並んだ端子へディスペンサで溶けた半田を塗布し、半田の表面張力で半球状に形成された電極（はんだボールともいう）を形成する。ＢＧＡパッケージ品は、はんだリフローで実装基板に搭載されるが、リフロー実装後のＢＧＡに対してはプローブピンが当てられない問題がある。また、はんだ接合部の外観検査が直接できないため、Ｘ線で検査も試みられている。しかしながら、はんだ接続のオープン不良が検出できない場合もあり、実装不良個所がわからない問題がある。
【００１３】
これらの実装不良に対する故障判定の手法の一つに国際標準規格ＩＥＥＥ１１４９．１として標準化されたバウンダリスキャンがある。ここで、バウンダリスキャンは、端子と内部のロジックの間に設置されたバウンダリスキャンセルを使って、端子の状態を調べるか、または端子が入出力する値を変更する技術である。
【００１４】
図６は、比較例に係る半導体装置の概略ブロック図である。図６に示すように、比較例に係る半導体装置５は一例として、バウンダリスキャン機能を有する集積回路５３が二つ搭載されている。この集積回路５３には内部ロジック回路５９とＴＡＰコントローラ５４(Test Access Port)がそれぞれ搭載されている。比較例に係る半導体装置５は、ホストコンピュータ２１に制御線を介して接続され、ホストコンピュータ２１からこの制御線を介してテスト用制御信号が供給される。このように、この制御線を介してホストコンピュータ２１から制御が実施されることにより、半導体装置５に対してバウンダリスキャン検査が行われる。
【００１５】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)の多くはバウンダリスキャンに対応しているが、カスタムＩＣやイメージセンサの多くはＴＡＰコントローラが内蔵されておらず、バウンダリスキャンに対応していない。このように、ＴＡＰ(Test Access Port)コントローラが内臓されていない半導体素子の場合、バウンダリスキャンができないため、信頼性が低いという問題がある。
【００１６】
ＴＡＰコントローラが内蔵されていない半導体素子でバウンダリスキャンを実施するには、外付けのＴＡＰコントローラを実装する必要がある。例えば、特許文献１では、検査機能を有しない集積回路に対してベアチップから成りかつそれぞれＴＡＰコントローラを備える検査用セルを付加するようにして、集積回路のパッケージとほぼ同じ大きさの補助中間基板を具備し、この補助中間基板を介して集積回路を回路基板にマウントするとともに、補助中間基板上に検査用セルをマウントし、この検査用セルの電極がはんだボールを介して補助中間基板の配線パターンに接続され、補助中間基板の配線パターンを介して検査用セルが検査機能を有しない集積回路に接続される検査基板回路が開示されている。
【００１７】
しかしながら、この試みも、ベアチップ(ＴＡＰコントローラ)を搭載させるための補助中間基板を搭載するために、回路基板の面積は増大しないものの、補助中間基板分の高さ領域が必要となり、高さ方向の小型化が困難であるという問題がある。具体的には、現在、車載カメラは、車両のリアカメラやフロントカメラとして利用されており、サイズとしては縦２３ｍｍ×横２３ｍｍ×高さ３０ｍｍの製品が搭載されているが、縦２３ｍｍ×横２３ｍｍ×高さ３０ｍｍに収まるように小型化することが困難である。さらにサイドミ
ラーに代わる電子ミラー３２についてはデザイン性の問題もあり、さらなる小型化が望まれている。
【００１８】
さらに、補助中間基板に少なくとも被測定集積回路分の複数ベアチップ(ＴＡＰコントローラ)の搭載が必要であり、コスト増大の要因となるという問題がある。
【００１９】
各実施形態は、係る事情に鑑みてなされたものであり、検査機能を有しない半導体素子を有する半導体装置の信頼性の向上及び小型化を可能とする検査回路基板及び半導体装置を提供する。更に、各実施形態は、コストを低減することを可能とする検査回路基板及び半導体装置を提供する。
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、図１〜３を用いて、第１の実施形態を説明する。
【００２１】
［１−２．構成］
第１の実施形態に係る半導体装置１は、図１は、第１の実施形態に係る半導体装置１の概略ブロック図である。
【００２２】
図１に示すように第１の実施形態に係る半導体装置１は一例として、検査機能を有しない半導体素子１２と、検査機能を有する半導体素子１３とを備える。ここで検査機能は一例としてバウンダリスキャン機能であるものとして以下、説明する。
【００２３】
バウンダリスキャン機能を有しない半導体素子１２は、内部ロジック１２１が搭載されているが、ＴＡＰコントローラが搭載されていない。一方、バウンダリスキャン機能を有する半導体素子１３は、内部ロジック１３１と、ＴＡＰコントローラ１３２を有する。半導体素子１２は、カスタムＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）またはイメージセンサなどである。本実施形態では一例として、半導体素子１２はイメージセンサであるものとして以下説明する。一方、半導体素子１３は例えば、集積回路（ＩＣ）である。
【００２４】
更に半導体装置１は、バウンダリスキャン機能を有しない半導体素子１２に対してバウンダリスキャン機能を付加するためのバウンダリスキャンセル１１を備える。バウンダリスキャンセル１１は、半導体素子１２へ検査信号を供給する供給回路１１１と、半導体素子１２から出力された検査信号を受信する受信回路１１２と、供給回路１１１と受信回路１１２を切り替えて制御するＴＡＰコントローラ１１３とを備える。バウンダリスキャンセル１１は例えば、供給回路１１１、受信回路１１２及びＴＡＰコントローラ１１３が実装されたチップである。
【００２５】
このように、ＴＡＰコントローラ１１３が供給回路１１１と受信回路１１２を切り替えて制御するように構成することにより、バウンダリスキャンセル１１の内部のＴＡＰコントローラの数を二つから一つに減らすことができるので、バウンダリスキャンセル１１を小型化することができる。更に半導体素子１２がイメージセンサの場合、小型の車載カメラの提供が可能となる。また、特許文献１では、補助中間基板に少なくとも被測定集積回路分の複数のＴＡＰコントローラが必要であったが、単一のＴＡＰコントローラで検査が可能となるので、コストを抑えることができる。
【００２６】
第１の実施形態に係る半導体装置１は、ホストコンピュータ２１に制御線を介して接続され、ホストコンピュータ２１からこの制御線を介してテスト用制御信号が供給される。このように、この制御線を介してホストコンピュータ２１から制御が実施されることにより、検査回路基板１０に対してバウンダリスキャン検査が行われる。
【００２７】
図２は、第１の実施形態に係る半導体装置の縦断面図である。図２に示すように、半導体装置１は、検査回路基板１０を備え、バウンダリスキャンセル１１はこの検査回路基板１０の内部に搭載されている。この検査回路基板１０は、検査機能を有しない半導体素子１２の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行う。
【００２８】
検査回路基板１０の表面（第１の面）には、半導体素子１２の外部入出力端子と導通可能に設けられた複数の端子４１が設けられている。バウンダリスキャン機能を有しない半導体素子１２とバウンダリスキャンセル１１とを接続するために、複数の端子４１それぞれとバウンダリスキャンセル１１とを接続する配線パターン１６が検査回路基板１０中に形成されている。検査回路基板１０の表面（第１の面）にはバウンダリスキャン機能を有しない集積回路（ここでは一例としてイメージセンサ）１２が、はんだボール１５それぞれによって対応する端子４１に固定されている。ここではんだボール１５は例えばＢＧＡで形成されたものである。これにより、半導体素子１２は、はんだボール１５、端子４１、及び配線パターン１６を介してバウンダリスキャンセル１１に接続されている。
【００２９】
また、検査回路基板１０の裏面（第２の面）には、半導体素子１３の外部入出力端子と導通可能に設けられた複数の端子４２が設けられている。バウンダリスキャン機能を有する半導体素子１３とバウンダリスキャンセル１１とを接続するために、配線パターン１６が検査回路基板１０中に形成されている。検査回路基板１０の裏面（第２の面）にはバウンダリスキャン機能を有する半導体素子１３が、はんだボール１９それぞれによって対応する端子４２に固定されている。ここではんだボール１９は例えばＢＧＡで形成されたものである。これにより、半導体素子１３は、はんだボール１９、端子４２、及び配線パターン１６を介してバウンダリスキャンセル１１に接続されている。
【００３０】
なお、本実施形態では一例として、検査回路基板１０と半導体素子１２、１３は、ＢＧＡで形成されたはんだボール１５、１９ではんだ接合されているが、ＬＧＡ(Land grid array)ではんだ接合されていてもよい。ここでＬＧＡは、ＢＧＡのはんだボールの代わりに平面電極パッドを格子状に並べたものである。このＬＧＡによってはんだ接合されても、同様な効果を得ることができる。
【００３１】
また必要に応じてバウンダリスキャン機能を追加するために検査回路基板１０上に端子４３が設けられている。
【００３２】
図３は、第１の実施形態に係る半導体装置１を車載カメラとして利用する場合における車両の模式平面図である。第１の実施形態に係る半導体装置１は、車両４のリアカメラ３１、またはフロントカメラ３３として利用されてもよい。また、第１の実施形態に係る半導体装置１は、サイドミラーに代わる電子ミラー３２として利用されてもよい。
【００３３】
［１−３．効果等］
以上のように、第１の実施形態に係る検査回路基板１０は、検査機能を有しない半導体素子１２の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行う検査回路を構成する。検査回路基板１０は、集積回路の外部入出力端子を順次走査するように検査信号の入出力を行うバウンダリスキャンセル１１を備える。半導体素子１２の外部入出力端子と導通可能な端子が第１の面に設けられている。バウンダリスキャンセル１１は、当該検査回路基板１０中に設けられている。半導体素子１２と前記バウンダリスキャンセル１１とを接続するための配線パターン１６が当該検査回路基板１０中に形成されている。
【００３４】
この構成により、検査回路基板１０は、半導体素子１２の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行うバウンダリスキャンセル１１を備えるようにしたので、検査機能を有しない半導体素子１２の外部入出力端子の状態を検査することができる。このため、半導体素子１２の実装時の接合状態を確認することができるので、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。また、このバウンダリスキャンセル１１が検査回路基板１０中に設けられているようにしたので、高さ方向における半導体装置１の大きさを抑制することができる。よって、検査機能を有しない半導体素子１２を有する半導体装置１の信頼性の向上及び小型化を実現することができる。
【００３５】
［他の実施の形態］
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。
【００３６】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る半導体装置の縦断面図である。図４に示すように、第２の実施形態に係る半導体装置２では、検査機能を有しない集積回路（ここでは一例としてイメージセンサ）１２及び検査機能を有する半導体素子１３の両方が、検査回路基板１７の表面（第１の面）に、それぞれはんだボール１５、１９によって固定されている。
【００３７】
検査回路基板１７は、半導体素子１２、１３の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行うバウンダリスキャンセル１１を備える。半導体素子１２、１３の外部入出力端子と導通可能な端子４１、４３がそれぞれ表面（第１の面）に設けられている。バウンダリスキャンセル１１は、当該検査回路基板１７中に設けられている。また、半導体素子１２、１３とバウンダリスキャンセル１１とを接続するための配線パターン１６ｂが当該検査回路基板１７中に形成されている。これにより、半導体素子１２は、はんだボール１５、端子４１、配線パターン１６ｂを介してバウンダリスキャンセル１１に接続されている。また、半導体素子１３は、はんだボール１９、端子４３、配線パターン１６ｂを介してバウンダリスキャンセル１１に接続されている。
【００３８】
以上、第２の実施形態に係る半導体装置２において、検査回路基板１７の同じ面に半導体素子１２と半導体素子１３が設けられている。これにより、半導体装置２の厚みを薄くすることができる。これらは基板へのリフロー実装方法を変えることなく実施可能である。
【００３９】
（第３の実施形態）
第１及び２の実施形態では、バウンダリスキャンセル１１は、当該検査回路基板中に設けられていたが、第２の実施形態では、バウンダリスキャンセル１１は、検査回路基板の裏面（第２の面）に設けられている。
【００４０】
図５は、第３の実施形態に係る半導体装置の縦断面図である。図４に示すように、第３の実施形態に係る半導体装置３では、検査機能を有しない集積回路（ここでは一例としてイメージセンサ）１２及び検査機能を有する半導体素子１３の両方が、検査回路基板１８の表面（第１の面）に、それぞれはんだボール１５、１９によって固定されている。一方、検査回路基板１８はバウンダリスキャンセル１１を備え、このバウンダリスキャンセル１１は、検査回路基板１８の裏面に固定されている。
【００４１】
第２の実施形態と同様に、半導体素子１２、１３の外部入出力端子と導通可能な端子４１、４３がそれぞれ表面（第１の面）に設けられている。また、半導体素子１２、１３とバウンダリスキャンセル１１とを接続するための配線パターン１６ｃが当該検査回路基板１８中に形成されている。これにより、半導体素子１２は、はんだボール１５、端子４１、配線パターン１６ｃを介してバウンダリスキャンセル１１に接続されている。また、半導体素子１３は、はんだボール１９、端子４３、配線パターン１６ｃを介してバウンダリスキャンセル１１に接続されている。
【００４２】
以上、第３の実施形態に係る半導体装置３によれば、このバウンダリスキャンセル１１を検査回路基板１８の裏面（第２の面）に設けられているようにしたので、検査回路基板１８の厚みを低減することができる。
【００４３】
各実施形態では、半導体素子１３はバウンダリスキャン機能を有するとして説明したが、これに限ったものではなく、半導体素子１３はバウンダリスキャン機能を有していなくてもよい。その場合、バウンダリスキャンセル１１は、半導体素子１３の外部入出力端子を走査するように検査信号の入出力を行うようにしてもよい。
【００４４】
各実施形態では、半導体装置が半導体素子を二つ備える場合について説明したが、これに限らず、半導体素子は１つでもよいし、三つ以上であってもよい。例えば、半導体装置が、２種類以上の半導体素子を備える場合、半導体素子の一つが検査機能を有しないものであればよい。
【符号の説明】
【００４５】
１、２、３、５  半導体装置
４  車両
１０、１７、１８  検査回路基板
１１  バウンダリスキャンセル
１１１  供給回路
１１２  受信回路
１１３  ＴＡＰコントローラ
１２  半導体素子
１２１  内部ロジック回路
１３  半導体素子
１４  ＴＡＰコントローラ
１５、１９  はんだボール
１６、１６ｂ、１６ｃ  配線パターン
５３  集積回路
５４  ＴＡＰコントローラ
５９  内部ロジック回路
２１  ホストコンピュータ
３１  リアカメラ
３２  電子ミラー
３３  フロントカメラ
４１、４２、４３  端子
【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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