(57)【要約】【課題】専用の引出し配線を適用することなく、導電性シールド層とグランド配線とを電気的に接続することを可能にした配線基板と半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態の配線基板２は、絶縁基材６に設けられ配線層を具備する。配線層はグランド端子８Ａを含む外部接続端子８を有し、外部接続端子８を露出させる開口部１２を有する絶縁層１０で覆われている。絶縁層１０は、開口部１２から連続するように設けられ、グランド端子８Ａを配線基板２の側面に向けて露出させる開放部１３を有している。配線基板２上に搭載された半導体チップ３は、封止樹脂層４で封止されている。封止樹脂層４の上面および側面と配線基板２の側面は、導電性シールド層５で覆われている。導電性シールド層５は、開放部１３内に形成された接続部１７を介してグランド端子８Ａと電気的に接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と第２の面とを有する絶縁基材と、
前記絶縁基材の前記第１の面に設けられた第１の配線層と、
前記絶縁基材の前記第２の面に設けられ、グランド端子を含む外部接続端子を有する第２の配線層と、
前記第２の配線層を覆うように、前記絶縁基材の前記第２の面上に形成された絶縁層であって、前記外部接続端子を露出させる開口部と、前記開口部から連続するように設けられ、前記外部接続端子のうちの前記グランド端子を前記絶縁基材の側面に向けて露出させる開放部とを有する絶縁層と
を具備する配線基板。
【請求項２】
前記外部接続端子は、複数の前記グランド端子を含み、
前記開放部は、前記複数のグランド端子を一括して前記絶縁基材の側面に向けて露出させるように設けられている、請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
請求項１に記載の配線基板と、
前記第１の配線層を有する前記配線基板の第１の面上に搭載され、前記第１の配線層と電気的に接続された半導体チップと、
前記半導体チップを封止するように、前記配線基板の前記第１の面上に設けられた封止樹脂層と、
前記封止樹脂層の上面および側面と前記配線基板の側面とを覆うように設けられ、前記開放部内に形成された接続部を介して前記グランド端子と電気的に接続された導電性シールド層と
を具備する半導体装置。
【請求項４】
前記外部接続端子は、複数の前記グランド端子を含み、
前記導電性シールド層は、前記複数のグランド端子と電気的に接続されている、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記開放部は、前記複数のグランド端子を一括して前記絶縁基材の側面に向けて露出させるように設けられている、請求項４に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、配線基板とそれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器等に用いられる半導体装置においては、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）等の電磁波障害を抑制するために、パッケージ表面をシールド層で覆う構造が用いられている。シールド機能を有する半導体装置としては、配線基板上に搭載された半導体チップを封止する封止樹脂層の上面および側面に沿ってシールド層を設けた構造が知られている。シールド層としては、例えば導電性を有する金属層が用いられている。導電性金属層は、配線基板のグランド配線やグランド端子と電気的に接続させることによりシールド層として機能する。シールド層としての導電性金属層は、例えば配線基板の側面に引き出されたグランド配線と電気的に接続される。
【０００３】
導電性金属層等からなるシールド層と配線基板のグランド配線とを電気的に接続するために、シールド機能付き半導体装置に用いられる配線基板は、半導体装置として機能させるために必要な通常の配線とは別に、グランド配線を配線基板の側面に引き出す配線を有している。このため、シールド機能付き半導体装置に用いられる配線基板は、通常の半導体装置に用いられる配線基板とは別に設計する必要があり、配線基板の製造コストを増加させる要因となっている。特に、小型の半導体装置に用いられる配線基板においては、グランド配線の引き出し配線を設けるスペースが狭く、配線の引き回し自体が困難になるおそれがある。そこで、専用の引き出し配線を適用することなく、導電性シールド層とグランド配線とを電気的に接続する技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、グランド配線を側面に引き出す専用の配線を適用することなく、導電性シールド層とグランド配線とを電気的に接続することを可能にした配線基板と、それを用いたシールド機能を有する半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の配線基板は、第１の面と第２の面とを有する絶縁基材と、絶縁基材の第１の面に設けられた第１の配線層と、絶縁基材の第２の面に設けられ、グランド端子を含む外部接続端子を有する第２の配線層と、第２の配線層を覆うように、絶縁基材の第２の面上に形成された絶縁層であって、外部接続端子を露出させる開口部と、開口部から連続するように設けられ、外部接続端子のうちのグランド端子を絶縁基材の側面に向けて露出させる開放部とを有する絶縁層とを具備している。
【０００７】
実施形態の半導体装置は、実施形態の配線基板と、配線基板の第１の面上に搭載され、第１の配線層と電気的に接続された半導体チップと、半導体チップを封止するように、配線基板の第１の面上に設けられた封止樹脂層と、封止樹脂層の上面および側面と配線基板の側面とを覆うように設けられ、開放部内に形成された接続部を介してグランド端子と電気的に接続された導電性シールド層とを具備している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の半導体装置を示す上面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置に用いられる配線基板の一部を拡大して示す下面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図１に示す半導体装置の一部を拡大して示す下面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】実施形態の配線基板の変形例の一部を拡大して示す下面図である。
【図８】図７に示す配線基板を用いた半導体装置の一部を拡大して示す下面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の配線基板および半導体装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態の半導体装置の上面図、図２はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。これらの図に示す半導体装置１は、配線基板２と、配線基板２の第１の面２ａ上に搭載された半導体チップ３と、半導体チップ３を封止する封止樹脂層４と、封止樹脂層４の上面および側面と配線基板２の側面を覆う導電性シールド層５とを具備するシールド機能付き半導体装置（半導体パッケージ）である。なお、封止樹脂層４の上面等における上下の方向は、配線基板２の半導体チップ３が搭載された第１の面２ａを上とした場合を基準とする。
【００１０】
配線基板２は、絶縁基材６として絶縁樹脂基材を有している。絶縁基材６の上面（第１の面）には、半導体チップ３との電気的な接続部となる内部接続端子７を有する第１の配線層が設けられている。絶縁基材６の下面（第２の面）には、外部機器等との電気的な接続部となる外部接続端子８を有する第２の配線層が設けられている。外部接続端子８はグランド端子８Ａを含んでいる。第１および第２の配線層上には、それぞれ絶縁層としてソルダレジスト層９、１０が形成されている。第１の配線層と第２の配線層とは、絶縁基材６を貫通するように設けられたビア１１を介して電気的に接続されている。
【００１１】
配線基板２の第２の面２ｂに設けられたソルダレジスト層１０は、外部接続端子８を露出させる開口部１２を有している。ソルダレジスト層１０は、外部接続端子８を露出させつつ、第２の配線層が形成された絶縁基材６の第２の面を覆うように設けられている。ソルダレジスト層１０は、さらに外部接続端子８のうちのグランド端子８Ａを配線基板２の側面に向けて露出させる開放部１３を有している。開放部１３は、グランド端子８Ａを絶縁基材６の下方に向けて露出させる開口部１２Ａから連続して設けられている。グランド端子８Ａは、連通した開口部１２Ａと開放部１３とによって、絶縁基材６の下方だけでなく配線基板２の側面に向けて露出されている。開放部１３については後に詳述する。
【００１２】
配線基板２の第１の面２ａ上には、半導体チップ３が搭載されている。半導体チップ３は接着層１４を介して配線基板２の第１の面２ａに接着されている。半導体チップ３の上面に設けられた電極パッド１５は、Ａｕワイヤ等のボンディングワイヤ１６を介して配線基板２の内部接続端子７と電気的に接続されている。配線基板２の第１の面２ａ上には、半導体チップ３をボンディングワイヤ１６等と共に封止する封止樹脂層４が形成されている。封止樹脂層４の上面および側面と配線基板２の側面は、導電性シールド層５で覆われている。導電性シールド層５は、開放部１３内に設けられた接続部１７を介してグランド端子８Ａと電気的に接続されている。接続部１７を用いた導電性シールド層５とグランド端子８Ａとの接続構造については、後に詳述する。
【００１３】
導電性シールド層５は、封止樹脂層４内の半導体チップ３や配線基板２の配線層から放射される不要電磁波の外部への漏洩を防止したり、また外部機器から放射される電磁波が半導体チップ３に悪影響を及ぼすことを防止する上で、抵抗率が低い金属材料層で形成することが好ましく、例えば銅、銀、ニッケル等を用いた金属材料層が適用される。導電性シールド層５の厚さは、その抵抗率に基づいて設定することが好ましい。すなわち、封止樹脂層４からの不要電磁波の漏洩や外部機器から放射される電磁波の封止樹脂層４内への侵入等を再現性よく抑制することが可能な低シート抵抗値が得られるように、導電性シールド層５の厚さを設定することが好ましい。
【００１４】
半導体チップ３等から放射される不要電磁波や外部機器から放射される電磁波は、封止樹脂層４を覆う導電性シールド層５により遮断される。従って、不要電磁波が封止樹脂層４を介して外部に漏洩することや、外部からの電磁波が封止樹脂層４内に侵入することを抑制することができる。電磁波は配線基板２の側面からも漏洩もしくは侵入するおそれがある。このため、導電性シールド層５は配線基板２の側面全体を覆うことが好ましい。図２は配線基板２の側面全体を導電性シールド層５で覆った状態を示している。これによって、配線基板２の側面からの電磁波の漏洩や侵入を効果的に抑制することができる。
【００１５】
上述したように、導電性シールド層５はソルダレジスト層１０の開放部１３を通してグランド端子８Ａと電気的に接続されている。ソルダレジスト層１０に設けられた開放部１３の構造、および開放部１３を介した導電性シールド層５とグランド端子８Ａとの電気的な接続構造について、図３ないし図６を参照して詳述する。図３は半導体装置１に用いられる配線基板２の一部を拡大して示す下面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５は図３および図４に示す配線基板２を用いた半導体装置１の一部を拡大して示す下面図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１６】
図３および図４に示すように、絶縁基材６の下面に設けられた第２の配線層１９は、外部接続端子８の一部としてグランド端子８Ａを有している。第２の配線層１９は、絶縁基材６の上面に設けられた第１の配線層１８とビア１１を介して電気的に接続されている。グランド端子８Ａは、ソルダレジスト層１０に設けられた開口部１２Ａを介して、絶縁基材６の下方に向けて露出されている。さらに、グランド端子８Ａはソルダレジスト層１０に設けられた開放部１３を介して、配線基板２の側面２ｃに向けて露出されている。開放部１３は、開口部１２Ａから連続するように設けられている。すなわち、グランド端子８Ａの外側（側面２ｃ側）に位置するソルダレジスト層１０の一部を、開口部１２Ａから連続して除去することによって、開口部１２Ａと連通した開放部１３が設けられている。
【００１７】
開放部１３は、例えば露光・現像工程でソルダレジスト層１０に開口部１２を形成する際に、開口部１２と同時に形成することができる。すなわち、開口部１２と開放部１３とに応じた開口パターンを有するマスクを用いて、ソルダレジスト層１０を露光・現像することによって、開口部１２Ａから連続する開放部１３を形成することができる。このような開放部１３は、導電性シールド層５とグランド端子８Ａとの電気的な接続領域を提供するものである。例えば、導電性シールド層５とグランド端子８Ａとは、開放部１３内に設けられた接続部１７により電気的に接続される。
【００１８】
導電性シールド層５とグランド端子８Ａとの電気的な接続領域を提供する開放部１３は、従来のグランド配線の引き出し配線とは異なり、ソルダレジスト層１０の一部を除去して形成しているため、導電性シールド層５とグランド端子８Ａとを電気的に接続する際に特別な配線設計を必要としない。また、開放部１３は開口部１２と同時に形成することができるため、特別な工程を付加する必要もない。従って、シールド機能付き半導体装置１に用いる配線基板２の製造コストを低減することができる。さらに、開放部１３自体は、導電性シールド層５を形成しない場合であっても、半導体装置に悪影響を及ぼすことがないため、配線基板２を通常のシールド機能を有しない半導体装置に用いる配線基板と共用することができる。このような点からも、配線基板２のコスト削減に寄与する。
【００１９】
シールド機能付き半導体装置１は、図５および図６に示すように、封止樹脂層４の上面および側面と配線基板２の側面を覆う導電性シールド層５を有している。導電性シールド層５は、開放部１３を通してグランド端子８Ａと電気的に接続されている。具体的には、導電性シールド層５とグランド端子８Ａとは、開放部１３内に設けられた接続部１７を介して電気的に接続されている。例えば、導電性シールド層５をメッキ法で形成する場合、接続部１７は導電性シールド層５を構成する金属メッキ層から連続して開放部１３内に析出された金属メッキ層を有する。接続部１７を構成する金属メッキ層がグランド端子８Ａと接続するようなメッキ条件を適用することによって、金属メッキ層からなる接続部１７を介して、導電性シールド層５とグランド端子８Ａとが電気的に接続される。
【００２０】
導電性シールド層５および接続部１７の形成方法は、メッキ法に限られるものではなく、スパッタ法や導電性ペーストの塗布法等を適用してもよい。これらの方法を適用する場合においても、封止樹脂層４の上面および側面と配線基板２の側面を覆う金属層（導電性シールド層５）から連続して、グランド端子８Ａと接続された金属層（接続部１７）を開放部１３内に形成することによって、導電性シールド層５とグランド端子８Ａとを接続部１７を介して電気的に接続することができる。
【００２１】
導電性シールド層５とグランド端子８Ａとを接続部１７を介して電気的に接続するにあたって、接続部１７の長さ（配線基板２の側面２ｃからグランド端子８Ａまでの距離）は短いことが好ましい。接続部１７の長さが長くなると、メッキ法やスパッタ法等による開放部１３内への金属層の形成性が悪くなり、接続部１７による導電性シールド層５とグランド端子８Ａとの電気的な接続信頼性が低下するおそれがある。このため、導電性シールド層５は配線基板２の外周側に位置するグランド端子８Ａと電気的に接続させることが好ましい。図３ないし図６は配線基板２の第２の下面２ｂにマトリクス状に設けられた外部接続端子８のうち、配線基板２の最外周側に位置するグランド端子８Ａを導電性シールド層５と電気的に接続した状態を示している。これによって、接続部１７による導電性シールド層５とグランド端子８Ａとの電気的な接続信頼性を高めることができる。
【００２２】
導電性シールド層５と電気的に接続されるグランド端子８Ａは、１個に限られるものではない。配線基板２が複数のグランド端子８Ａを有する場合、複数のグランド端子８Ａを導電性シールド層５と電気的に接続することが好ましい。これによって、グランド端子８Ａと導電性シールド層５との電気的な接続信頼性をさらに高めることができる。この場合、複数のグランド端子８Ａをそれら個々に設けられた開放部１３で配線基板２の側面２ｃに向けて露出させてもよいし、また複数のグランド端子８Ａを１個の開放部１３で一括して配線基板２の側面２ｃに向けて露出させるようにしてもよい。
【００２３】
図７は複数のグランド端子８Ａを１個の開放部１３で一括して配線基板２の側面２ｃに向けて露出させる開放部１３を示している。すなわち、図７に示す開放部１３は、隣接するグランド端子８Ａａおよびグランド端子８Ａｂの外側（側面２ｃ側）に位置するソルダレジスト層１０の一部を、開口部１２Ａａおよび開口部１２Ａｂから連続して除去することにより形成されている。この際、ソルダレジスト層１０のグランド端子８Ａａおよびグランド端子８Ａｂの外側に位置する部分だけでなく、グランド端子８Ａａとグランド端子８Ａｂとの間の領域の外側に位置する部分も一括して除去することによって、開口部１２Ａａおよび開口部１２Ａｂと連通する開放部１３が設けられている。
【００２４】
図８は２個のグランド端子８Ａａ、８Ａｂを一括して配線基板２の側面２ｃに向けて露出させる開放部１３内に設けられた接続部１７を介して、導電性シールド層５とグランド端子８Ａａ、８Ａｂと電気的に接続した状態を示している。接続部１７の形成領域は、開口部１２Ａａおよび開口部１２Ａｂをそれぞれ外側に向けて開放させる領域に加えて、それら開放領域の間の領域も含んでいる。このため、メッキ法やスパッタ法等で接続部１７を形成する領域をより広く設定することができる。従って、接続部１７の形成性を高めることができるため、導電性シールド層５とグランド端子８Ａａ、８Ａｂと電気的な接続信頼性をより一層向上させることが可能になる。図７および図８では２個のグランド端子８Ａａ、８Ａｂを一括して露出させる開放部１３を示したが、開放部は３個またはそれ以上のグランド端子８Ａを一括して露出させるものであってもよい。
【００２５】
実施形態の半導体装置１においては、１つまたは複数のグランド端子８Ａを側面に向けて露出させるようにソルダレジスト層１０に設けられた開放部１３内に、導電性シールド層５とグランド端子８Ａとを電気的に接続する接続部１７を形成している。グランド端子８Ａと接続部１７との接続面積は、開放部１３の面積により調整することができ、従来のグランド配線とシールド層との接続面積より容易に拡大することができるため、導電性シールド層５とグランド端子８Ａとの電気的な接続信頼性を高めることが可能になる。また、接続部１７はメッキ法やスパッタ法等で導電性シールド層５と同時に形成することができる。このため、半導体装置１の製造コストを上昇させることもない。さらに、上述したように配線基板２自体の製造コストも低減することができる。従って、信頼性に優れるシールド機能付き半導体装置１を安価に提供することが可能になる。
【００２６】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１…半導体装置、２…配線基板、３…半導体チップ、４…封止樹脂層、５…導電性シールド層、６…絶縁基材、８…外部接続端子、８Ａ，８Ａａ，８Ａｂ…グランド端子、９，１０…ソルダレジスト層、１２，１２Ａ，１２Ａａ，１２Ａｂ…開口部、１３…開放部、１７…接続部、１８…第１の配線層、１９…第２の配線層。
【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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