(57)【要約】【課題】小型化及び高機能化を図りつつ、半田による実装の信頼性が向上する半導体装置を得られるようにする。【解決手段】半導体装置は、第１の半導体チップ７と、第１の半導体チップ７を収容するパッケージ２とを備え、パッケージ２の裏面には、裏面端子６と、該裏面端子６が形成された領域よりも内側の領域に凹み部５とが形成され、凹み部５の内側壁の少なくとも１つの壁面に、裏面端子６と接続された内側壁端子８が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体チップと、
前記第１の半導体チップを収容するパッケージとを備え、
前記パッケージの裏面には、裏面端子が形成され、且つ、該裏面端子が形成された領域よりも内側の領域に凹み部が形成され、
前記凹み部の少なくとも１つの内側壁に、前記裏面端子と接続された内側壁端子が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記パッケージの少なくとも１つの側面に、側面端子が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記裏面端子は、複数列のエリアアレイ状に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記凹み部に、第２の半導体チップが固着されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の半導体チップは、その一部又は全部が封止樹脂により覆われていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記パッケージの上に設けられた蓋体をさらに備え、
前記パッケージは、上面を断面凹形状に形成された絶縁基板であり、前記蓋体によって封止された中空構造であることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の半導体チップの上面に固着された蓋体をさらに備え、
前記パッケージは、上面を断面凹形状に形成された絶縁基板であり、前記蓋体の上面が露出するよう前記第１の半導体チップ及び蓋体の周辺に封止樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１の半導体チップの上面に固着された蓋体をさらに備え、
前記パッケージは、板状の絶縁基板であり、前記絶縁基板の上に、前記蓋体の上面が露出するよう前記第１の半導体チップ及び蓋体の周辺が封止樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記パッケージは、絶縁基板であり、前記第１の半導体チップは前記絶縁基板の上に固着され、前記第１の半導体チップの全体が封止樹脂により覆われていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、パッケージを備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化及び高機能化はますます加速しており、電子機器に用いられる半導体装置も例外ではなく、ますますの小型化及び高機能化が必要とされている。
【０００３】
図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、従来の光学デバイス１０１においては、上面が断面凹形状であるパッケージ１０２に光学素子１０７が収容され、保護ガラス等の透明部材１０３によってパッケージ１０２の上面の開口部が封じられている。透明部材１０３とパッケージ１０２との接着幅を縮小することに加えて、透明部材１０３の外縁からパッケージ１０２の外縁までの距離を短縮し、断面凹形状の側壁部の幅を縮小することにより小型化を図っている。また、パッケージ１０２は、セラミック等からなり、パッケージ１０２の裏面及び側面には、外部と直接に接続するための裏面端子１０６及び側面端子１０４が設けられている。これにより、パッケージ１０２を実装基板１２０に実装する際の実装面積を小さくしている。
【０００４】
このようなリードレスのパッケージ１０２を実装基板１２０に実装する際には、パッケージ１０２の裏面端子１０６及び側面端子１０４と、実装基板１２０の電極１１１とを半田接合することにより、パッケージ１０２を実装基板１２０に固着すると共に電気的な接続を行っている。このときに、側面端子１０４の上方から下方に向かって外側へ広がるように傾斜状に半田フィレット１０９が形成される。しかし、実装強度において、リードレスの実装はリード挿入タイプよりも劣っている。さらに、近年の半導体装置の小型化及び高機能化に伴い、パッケージの単位面積当たりの外部端子数が増加し、外部端子のサイズが小さくなることにより、半田による実装の強度が低下する。このため、温度変化に対して、パッケージ１０２と実装基板１２０との線膨張係数の違いによる応力が大きくなることによって、半田接合部が破断し易くなるという信頼性の低下が問題となった。
【０００５】
この問題に対して、半田ペーストに熱硬化型フラックスを混入させて、半田接合と共に、フラックスによってパッケージと実装基板とを接合し、熱応力を低減する方法等が、例えば特許文献１等に提示されている。また、パッケージと実装基板との接合部に形成される半田フィレットを高くする方法及び厚くする方法による対策が実施されている。
【０００６】
一方、半導体装置の小型化及び高機能化に伴う半導体装置の温度上昇を抑えるための放熱対策も問題となっている。これに対しては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、パッケージ１０２を実装基板１１０に実装した状態において、パッケージ１０２の裏面の下方が開口するように実装基板１１０の中央部に開口部１１５が設けられている。この実装基板１１０の開口部１１５から放熱ブロック１１６及び放熱シート等をパッケージ１０２の裏面に直接に接触させて、放熱させる方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１４５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の半導体装置の実装方法においては、実装基板の開口部の周辺の半田接合部に大きな熱応力生じるため、従来の実装基板に開口部がない状態に対して、半田接合部が破断し易くなり、半田による実装の信頼性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、前記の問題に鑑み、その目的は、小型化及び高機能化を図りつつ、半田による実装の信頼性が向上する半導体装置を得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は半導体装置を、パッケージの裏面に裏面端子及び凹み部が形成される構成とする。
【００１１】
具体的に、本発明に係る半導体装置は、第１の半導体チップと、第１の半導体チップを収容するパッケージとを備え、パッケージの裏面には、裏面端子が形成され、且つ、該裏面端子が形成された領域よりも内側の領域に凹み部が形成され、凹み部の少なくとも１つの内側壁に、裏面端子と接続された内側壁端子が形成されている。
【００１２】
本発明に係る半導体装置によると、パッケージの裏面の凹み部の内側壁に、裏面端子と接続された内側壁端子が形成されているため、半田は、裏面端子に加え内側壁端子にも濡れ広がり、内側壁端子の上方から下方に向かって外側へ広がるように傾斜状に半田フィレットが形成されるので、半田による実装の強度が増し、小型化及び高機能化を図りつつ半田による実装の信頼性を向上することができる。
【００１３】
本発明に係る半導体装置は、パッケージの少なくとも１つの側面に、側面端子が形成されていてもよい。
【００１４】
本発明に係る半導体装置において、裏面端子は、複数列のエリアアレイ状に配置されていてもよい。
【００１５】
本発明に係る半導体装置は、凹み部に、第２の半導体チップが固着されていてもよい。
【００１６】
本発明に係る半導体装置において、第２の半導体チップは、その一部又は全部が封止樹脂により覆われていてもよい。
【００１７】
本発明に係る半導体装置は、パッケージの上に設けられた蓋体をさらに備え、パッケージは、上面を断面凹形状に形成された絶縁基板であり、蓋体によって封止された中空構造であってもよい。
【００１８】
本発明に係る半導体装置は、第１の半導体チップの上面に固着された蓋体をさらに備え、パッケージは、上面を断面凹形状に形成された絶縁基板であり、蓋体の上面が露出するよう第１の半導体チップ及び蓋体の周辺に封止樹脂が充填されていてもよい。
【００１９】
本発明に係る半導体装置は、第１の半導体チップの上面に固着された蓋体をさらに備え、パッケージは、板状の絶縁基板であり、絶縁基板の上に、蓋体の上面が露出するよう第１の半導体チップ及び蓋体の周辺が封止樹脂により覆われていてもよい。
【００２０】
本発明に係る半導体装置において、パッケージは、絶縁基板であり、第１の半導体チップは絶縁基板の上に固着され、第１の半導体チップの全体が封止樹脂により覆われていてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る半導体装置によると、半田による実装の強度が増し、小型化及び高機能化を図りつつ半田による実装の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は底面図であり、（ｄ）は（ａ）のId−Id線における断面図である。（ｅ）及び（ｆ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を実装基板に実装した状態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は底面図であり、（ｄ）は（ａ）のIVd−IVd線における断面図である。（ｅ）及び（ｆ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を実装基板に実装した状態を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は従来の第１の半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は底面図であり、（ｄ）は（ａ）のVd−Vd線における断面図である。（ｅ）は従来の半導体装置を実装基板に実装した状態を示す断面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は従来の第２の半導体装置を実装基板に実装した状態を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIb−VIb線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の半導体装置に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は概略図であり、図面に示した部材の寸法及び個数に限定されない。また、以下の各実施形態の説明において、光学デバイスは半導体装置の一例である。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光学デバイスについて図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態の光学デバイス１は、断面凹形状のパッケージ２に第１のチップ７が収容され、パッケージ２の裏面に、裏面端子６が形成され、さらに、裏面端子６が形成された領域よりも内側の領域に凹み部５が形成されている。パッケージ２の少なくとも１つの側面には、側面端子４が形成され、凹み部５の少なくとも１つの内側壁に、裏面端子６と接続された内側壁端子８が形成されている。パッケージ２の上面には、透明部材３が固着され、これによりパッケージ２が封止されている。
【００２６】
パッケージ２は、例えば、積層されたセラミック又は樹脂により形成されている。また、本発明に係る半導体装置が光学デバイスである場合は、パッケージ２は透明部材３により封止されるが、その他の場合は適当な蓋体によって封止されてもよい。また、図示は省略しているが、第１のチップ７は、ワイヤボンド又はフリップチップボンド等によりパッケージ２と電気的に接続されている。
【００２７】
このような光学デバイス１は、図１（ｅ）に示すように、光学デバイス１の放熱効果を向上させる開口部１５を有し、且つ上面に電極パッド１１を有する実装基板１０に半田により固着される。なお、開口部１５において、例えば放熱ブロック（図示せず）等をパッケージ２の裏面に直接に接触させることにより光学デバイス１の放熱効果をさらに向上させることができる。さらに、熱膨張により応力が大きくなる実装基板１０の開口部１５の周縁のパッケージ２の裏面の裏面端子６には、該裏面端子６と接続される、パッケージ２の裏面の凹み部５に内側壁端子８が形成されている。このため、半田は裏面端子６に加え、凹み部５の内側壁端子８にも濡れ広がる。これにより、側面端子４の上方から下方に向かって外側へ広がるように傾斜状に半田フィレット９が形成されるだけでなく、内側壁端子８の上方から下方に向かって外側へ広がるように傾斜状に半田フィレット１６が形成される。このため、半田による実装の強度が増し、小型化及び高機能化を図りつつ半田による実装の信頼性を向上することができる。
【００２８】
ここで、図１（ｆ）に示すように、光学デバイス１は、必要に応じて側面端子４が無い構造であってもよい。
【００２９】
図１（ｃ）に示すように、裏面端子６は、パッケージ２の裏面の外周の４辺全てに形成されているが、特にこれに限定するものではなく、少なくとも１つの辺に形成されていてもよい。
【００３０】
図１（ａ）〜（ｆ）に示すように、断面凹形状のパッケージ２は、透明部材３により蓋がされた中空構造であるが、図２（ａ）に示すように、断面凹形状のパッケージ２に透明部材３が固着された第１のチップ７が収容され、その周辺を覆うように第１の封止樹脂１２が充填されている構造であってもよい。これにより、光学デバイスの更なる小型化及び薄型化が図れる。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、光学デバイス１において、パッケージとして断面凹形状ではなく、板状の絶縁基板１３の上に、透明部材３が固着された第１のチップ７が搭載され、その周辺が第１の封止樹脂１２により覆われている構造であってもよい。この構造にすることにより、大量生産し易く、よりコスト削減が図れる。
【００３２】
図２（ｃ）に示すように、光学デバイスでない半導体装置の場合においては、パッケージとして板状の絶縁基板１３の上に形成された第１のチップ７の全体が第１の封止樹脂１２により覆われた構造であってもよい。また、この場合、絶縁基板１３は板状に限らず、断面凹形状の絶縁基板等を用いてもよい。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、パッケージ２の裏面に形成された凹み部５に、第２のチップ１７が収容されていてもよい。
【００３４】
ここで、第２のチップ１７とパッケージ２との電気的な接続は、第２のチップ１７に形成された突起電極１８とパッケージ２の裏面の凹み部５に形成された内部端子１９とのフリップチップ接合により行われる。但し、図３（ｂ）に示すように、第２のチップ１７に形成されたパッド２１と内部端子１９とをワイヤ２０によって接合してもよく、特にそれらに限定されない。また、第２のチップ１７の厚みは、半田により実装する際の実装基板を含めた全体的な構成により決めればよく、パッケージ２の最下面よりも上に収まっていても、その下方に飛び出していてもよい。
【００３５】
図３（ｃ）に示すように、必要に応じて第２のチップ１７の周辺が第２の封止樹脂１４に覆われていてもよく、これにより、外的なストレス及び干渉から第２のチップ１７を保護することができる。また、第２の封止樹脂１４は、第２のチップ１７の全部を覆っていてもよいし、一部のみを覆っていてもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る光学デバイスについて図４を参照しながら説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同一の部材については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００３７】
本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、パッケージ２の裏面に形成されている裏面端子６の列数が異なっており、裏面端子６はパッケージ２の裏面の外周に添って複数列で配置したエリアパッド構造になっている。また、パッケージ２の裏面に形成された凹み部５は、パッケージ２の裏面において最も内側に形成された裏面端子６よりも内側の領域に形成されている。
【００３８】
このようにしても、内側壁端子８の上方から下方に向かって外側へ広がるように傾斜状に半田フィレット１６が形成されるため、半田による実装の強度が増す。
【００３９】
これにより、より多くの端子数が必要な場合においてもパッケージ２のサイズを大きくすることなく、小型化及び高機能化を図りつつ半田による実装の信頼性を向上することができる。
【００４０】
第２の実施形態において、第１の実施形態と同様に、透明部材３及び第１の封止樹脂１２によりパッケージ２が封止されてもよい。また、凹み部５に第２のチップ１７が固着されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る半導体装置は、小型化及び高機能化を図りつつ半田による実装の信頼性を向上することができ、特に、パッケージを備える半導体装置等に有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１  光学デバイス
２  パッケージ
３  透明部材
４  側面端子
５  凹み部
６  裏面端子
７  第１のチップ
８  内側壁端子
９  （側面端子の）半田フィレット
１０  実装基板
１１  電極パッド
１２  第１の封止樹脂
１３  絶縁基板
１４  第２の封止樹脂
１５  開口部
１６  （内側壁端子の）半田フィレット
１７  第２のチップ
１８  突起電極
１９  内部端子
２０  ワイヤ
２１  パッド
【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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