(57)【要約】【課題】半導体素子が配線基板上にフリップチップ搭載され、配線基板との間が樹脂封止される構造の半導体装置において、樹脂端部に対応する部分での配線断線を抑える。【解決手段】配線基板１は、半導体素子６のバンプ電極８に対向する配置の電極２ａとその電極２ａを除く表面を覆う保護膜３とを第一面に有し、保護膜３に樹脂部５の周縁部と接触しないように開口部４が形成される。樹脂部５の周縁部に熱や外部応力などによる応力集中が発生した場合も、その部分には亀裂を発生しやすい保護膜３は存在しないため、保護膜亀裂を起点とした配線２の損傷を生じることは防止される。【選択図】図１
2008171903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、前記配線基板上にフリップチップ搭載された半導体素子と、前記半導体素子と前記配線基板との間を封止する樹脂部と、前記配線基板上に配置された保護膜とからなる半導体装置において、前記保護膜は、前記樹脂部の周縁部と接触しないように開口部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】
前記保護膜の前記開口部は、前記開口部を形成する前記保護膜の内周部と前記樹脂部の前記周縁部との間に所定の距離を有するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記保護膜の前記開口部の形状は、前記半導体素子の各コーナーに対応する部分よりも、前記半導体素子の各辺に対応する部分が大きく開口するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記保護膜の開口部の形状は、前記半導体素子の各辺に対応する部分が孤を描くように開口するように形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記保護膜の開口部の形状は、前記半導体素子の各辺に対応する部分が三角形状に開口するように形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項６】
前記保護膜の開口部の形状は、各角部の角度が９０度より大きい多角形状に開口するように形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項７】
前記配線基板は、前記半導体素子が搭載された第一面上における前記樹脂部の周縁部よりも外側となる位置と前記第一面に背反する第二面上とに外部接続電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
配線基板上に半導体素子をフリップチップ搭載するとともに、前記半導体素子と前記配線基板との間を樹脂封止して、半導体装置を製造するに際し、前記配線基板として、表面に配置された保護膜に樹脂封止材料の周縁部と接触しないように開口部が形成されている配線基板を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子を配線基板上にフリップチップ搭載した半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化、およびマザーボードへの実装面積縮小化・低背化が要求され、半導体素子を配線基板にフリップチップ搭載して、半導体素子と配線基板との間を樹脂封止した小型薄型の半導体装置が提供されている。半導体素子全体を覆うトランスファモールド等による樹脂封止が行なわれず、半導体素子が露出した構造の半導体装置である。
【０００３】
この種の小型薄型の半導体装置を図６に示す。配線基板１は、配線２および電極２ａと前記配線２を部分的に覆う形で形成された保護膜３とを第１面に有しており、半導体素子６は、パッド電極７とその上に形成されたバンプ８とを有していて、バンプ８部分で配線基板１の電極２ａに電気的に接続（フリップチップ搭載）されており、配線基板１と半導体素子６との間は樹脂部５で封止されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２８９２２７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した構造の半導体装置では、樹脂部５において熱や外部応力などによる応力集中が起こりやすい端部（フィレット端部）が保護されていないため、その端部への保護膜３の接触部分に亀裂を生じやすく、亀裂を起点として保護膜３下の配線２の断線が起こりやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するもので、半導体素子が配線基板上にフリップチップ搭載され配線基板との間が樹脂封止される構造の半導体装置において、樹脂端部に対応する部分での配線断線を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、配線基板と、前記配線基板上にフリップチップ搭載された半導体素子と、前記半導体素子と前記配線基板との間を封止する樹脂部と、前記配線基板上に配置された保護膜とからなる半導体装置において、前記保護膜が、前記樹脂部の周縁部と接触しないように開口部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の半導体装置の製造方法は、配線基板上に半導体素子をフリップチップ搭載するとともに、前記半導体素子と前記配線基板との間を樹脂封止して、半導体装置を製造するに際し、前記配線基板として、表面に配置された保護膜に樹脂封止材料の周縁部と接触しないように開口部が形成されている配線基板を用いることを特徴とする。
【０００８】
上記の各構成によれば、樹脂封止材料より形成された樹脂部の周縁部に熱や外部応力などによる応力集中が発生した場合も、その部分には亀裂を発生しやすい保護膜は存在しないため、従来は起こっていた保護膜亀裂を起点とした配線の損傷を生じることはなく、安定した品質を得ることが可能である。
【０００９】
前記保護膜の前記開口部は、前記開口部を形成する前記保護膜の内周部と前記樹脂部の前記周縁部との間に所定の距離を有するように形成されているのが好ましい。また前記保護膜の前記開口部の形状は、前記半導体素子の各コーナーに対応する部分よりも、前記半導体素子の各辺に対応する部分が大きく開口するように形成されているのが好ましい。これにより樹脂部の外側での配線の露出を抑えることができ、汚染等によるマイグレーションによる特性不良を抑制し、安定した品質を得ることが可能となる。
【００１０】
前記保護膜の開口部の形状は、前記半導体素子の各辺に対応する部分が孤を描くように開口するように形成されていてもよいし、前記半導体素子の各辺に対応する部分が三角形状に開口するように形成されていてもよいし、各角部の角度が９０度より大きい多角形状に開口するように形成されていてもよい。
【００１１】
前記配線基板は、前記半導体素子が搭載された第一面上における前記樹脂部の周縁部よりも外側となる位置と前記第一面に背反する第二面上とに外部接続電極が形成されていてよい。これにより、第一面上に別の半導体素子を搭載すること、より小型で高密度なシステムの構築が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、半導体素子を配線基板上にフリップチップ搭載し、半導体素子と配線基板との間は樹脂封止する一方で半導体素子全体は樹脂モールドしない構造の半導体装置において、樹脂端部に対応する部分での配線断線を抑えることができ、装置小型化を図りながら、安定した品質を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の断面図であり、図１（ｂ）は同半導体装置の上面図である。
【００１４】
この半導体装置は、配線基板１と、配線基板１上に機能面を下向きにしてフリップチップ搭載された半導体素子（ＩＣチップ）６と、半導体素子６と配線基板１との間を封止した樹脂部５とを有している。
【００１５】
半導体素子６は、パッド電極７とその上に形成されたバンプ８とを機能面に有している。配線基板１は、半導体素子６のパッド電極７（およびバンプ８）に対応する配置で形成された電極２ａとそれより基板外周側へ延びる配線２と、配線２を部分的に覆う形で形成された保護膜３とを第１面に有し、電極２ａに電気的に接続した外部電極２ｂを第２面に有している。外部電極２ｂ上にははんだボール９が搭載されている。ここで用いられる配線基板１はアラミド不織布やガラス布にエポキシ等の樹脂を含浸させた基材からなる有機基板であり、配線基板１上に形成された電極２ａ，２ｂ及び配線２の材料には一般に銅箔の表面に金めっき処理がなされたものが使用される。また保護膜３は感光性や熱硬化性の樹脂材料により形成され、レジストと呼ばれるものであってよい。
【００１６】
この半導体装置の大きな特徴は、保護膜３に、樹脂部５の周縁部と接触しないように開口部４が形成されていることである。詳細には、開口部４は、保護膜３が樹脂部５の端辺５ａの直下に存在せず且つ端面５ｂに接することがないように形成されている。ここでは開口部４は、矩形の半導体素子６（およびその搭載領域）と相似形をなす矩形である。
【００１７】
図２は上記の半導体装置の製造方法を示す。
図２（ａ）に示すように、半導体素子６のパッド電極７上にバンプ８を形成する。バンプ８は、金線を使用したスタッドバンプやめっきバンプであってよい。
【００１８】
一方で、図２（ｂ）に示すように、配線基板１の保護膜３の開口部４内に樹脂材料５´を配置する。ここでは樹脂材料５´として、開口部４よりもサイズの小さい、エポキシ樹脂を主体とする絶縁性の樹脂シートを貼り付けている。
【００１９】
次に、図２（ｃ）に示すように、上述の半導体素子６を配線基板１に対して相対的に位置合わせしながら搭載領域に押し付けて熱圧着させる。半導体素子６のバンプ８が樹脂材料５´を突き破って配線基板１上の電極２ａと接触し、樹脂材料５´が硬化してその接続を保持することとなる。
【００２０】
この際に、半導体素子６が押し付けられた樹脂材料５´は変形し、半導体素子６（およびその搭載領域）の各端辺の外方に突出した形状となる。詳細には、半導体素子６（およびその搭載領域）の各端辺の端部に対応する部分よりも中央部に対応する部分がより大きく突出した形状、一般には、各端辺の外方にほぼ半円形に広がった形状となる。しかし保護膜３の開口部４は上述のように設計されているため、樹脂部５の周縁部は開口部４内に位置する。
【００２１】
最後に、図２（ｄ）に示すように、外部電極２ｂ上にはんだボール９を搭載する。
以上の半導体装置の構造および製造方法によれば、樹脂材料５´によって形成された樹脂部５の周縁部に熱や外部応力などによる応力集中が発生した場合も、樹脂部５との密着性の高い保護膜３は、開口部４が形成されていて、樹脂部５の端辺５ａの直下に存在せず且つ端面５ｂに接することもないため、かかる原因で亀裂を生じることは防止される。よって、半導体装置の低背化、小型化を図りながら、従来は起こっていた保護膜亀裂を起点とした配線２の損傷を防止することができ、安定した品質を得ることが可能である。
【００２２】
なお、上述したフリップチップ実装および樹脂封止の方法に代えて、（１）バンプ８上に導電性ペーストを転写し、電極２ａと接続させ、半導体素子６と配線基板１との間に絶縁性の樹脂材料を充填・硬化する方法や、（２）上述の金を表面に有するバンプ８と金めっき処理が施された電極２ａとを超音波を用いて接合し、半導体素子６と配線基板１との間に絶縁性の樹脂材料を充填・硬化する方法や、（３）数μｍから数十μｍ径の導電粒子が充填された樹脂シートや樹脂ペーストを配線基板１に貼付もしくは塗布し、バンプ８と電極２ａ間に前述の導電粒子を圧着によりはさみこみ、樹脂の硬化を行なうことにより接続をとる方法などを使用可能である。樹脂材料を充填する場合はそのフィレットの端部が開口部４内に位置するように設計する。
【００２３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の上面図である。
この半導体装置は、上記の第１の実施形態のものと同様に形成されているが、保護膜３の開口部４が、樹脂部５とほぼ相似形をなすように、半導体素子６（およびその搭載領域）の各端辺の外方にほぼ半円形に開口して形成されている点が異なっている。
【００２４】
このような開口部４によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られることに加えて、樹脂部５の外方の開口面積を抑え得ることから、配線２の露出を極力抑えることができ、汚染等によるマイグレーションに起因する特性不良を抑制することができる。よって、より安定した品質を得ることが可能である。
【００２５】
（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の上面図である。
この半導体装置は、上記の第１の実施形態のものと同様に形成されているが、保護膜３の開口部４が、樹脂部５とほぼ相似形をなすように、半導体素子６（およびその搭載領域）の各端辺の外方に三角形に開口して形成されている点が異なっている。
【００２６】
このような開口部４によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られることに加えて、樹脂部５の外方の開口面積を抑え得ることから、配線２の露出を極力おさえることができ、汚染等によるマイグレーションに起因する特性不良を抑制することができる。よって、より安定した品質を得ることが可能である。
【００２７】
（第４の実施形態）
図５（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の断面図、図５（ｂ）は同半導体装置の上面図である。
【００２８】
この半導体装置は、上記の第２の実施形態のものと同様に、保護膜３の開口部４が半導体素子６（およびその搭載領域）の各端辺の外方にほぼ半円形に開口して形成されている。さらに、配線基板１の第一面上であって樹脂部５の周縁部よりも外側となる位置に外部電極２ｃが形成されている。
【００２９】
これにより、第２の実施形態と同様の効果が得られることに加えて、配線基板１の第一面上に別の半導体素子や電子部品を搭載することが可能となり、より小型で高密度なシステムの構築が可能となる。
【００３０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、半導体素子を配線基板上にフリップチップ搭載し、半導体素子と配線基板との間は樹脂封止する一方で半導体素子全体は樹脂モールドしない構造とすることで、半導体装置の小型化を図りながら、かかる構造で従来は起こっていた樹脂端部での配線の損傷を防止し、信頼性を向上することができるので、高集積化、高機能化が進む半導体集積回路装置に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成図
【図２】図１の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成図
【図４】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成図
【図５】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の構成図
【図６】従来の半導体装置の構成図
【符号の説明】
【００３３】
１      配線基板
２      配線
２ａ    電極
２ｂ    外部電極
２ｃ    外部電極
３      保護膜
４      開口部
５´    樹脂材料
５      樹脂部
５ａ    端辺
５ｂ    端面
６      半導体素子
７      パッド電極
８      バンプ
９      はんだボール
【図１】
2008171903.tif 000003
【図２】
2008171903.tif 000004
【図３】
2008171903.tif 000005
【図４】
2008171903.tif 000006
【図５】
2008171903.tif 000007
【図６】
2008171903.tif 000008