(57)【要約】      （修正有）【課題】配線基板の配線の配置可能な領域の拡大と、半導体チップの機械的安定性の維持とを両立した構造を提供する。【解決手段】半導体装置１は、配線基板１０、スペーサ２０、および半導体チップ３０を備えている。配線基板１０上には、スペーサ２０が設けられている。スペーサ２０上には、半導体チップ３０が設けられている。平面視で、スペーサ２０の辺と半導体チップ３０の辺とがなす角をθとしたとき、０<θ<９０°である。また、スペーサ２０の中心が半導体チップ３０の中心に一致していなくてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板上に設けられたスペーサと、
前記スペーサ上に設けられた半導体チップと、を備え、
平面視で、前記スペーサの辺と前記半導体チップの辺とがなす角をθとしたとき、０<θ<９０°であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記スペーサおよび前記半導体チップは、平面視で、共に矩形をしている半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記スペーサは、前記半導体チップの角部に重なっていない半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置において、
前記スペーサは、前記半導体チップの中心に重なっている半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置において、
前記スペーサは、前記半導体チップの辺に重なっている半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の半導体装置において、
前記スペーサの面積は、前記半導体チップの面積以下である半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至５いずれかに記載の半導体装置において、
前記スペーサの面積は、前記半導体チップの面積よりも大きく、
前記配線基板と前記半導体チップとの間には、空間が存在する半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の半導体装置において、
前記θは、５°<θ<８５°を満たす半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置において、
前記θは、４５°に等しい半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかに記載の半導体装置において、
前記スペーサの全体が、前記半導体チップに重なっている半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９いずれかに記載の半導体装置において、
前記スペーサの一部が、前記半導体チップに重なっている半導体装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれかに記載の半導体装置において、
前記配線基板と前記半導体チップとの間の空間に配置された受動部品を更に備える半導体装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２いずれかに記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、接着材を介して前記スペーサ上に設けられている半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体装置において、
前記接着材は、前記スペーサと前記半導体チップとの間から、はみ出している半導体装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４いずれかに記載の半導体装置において、
前記スペーサの前記半導体チップ側の面には、溝が形成されている半導体装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半導体装置において、
前記溝は、前記スペーサの外周の全体に沿って形成されている半導体装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の半導体装置において、
前記溝は、前記スペーサの角部に形成されている半導体装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７いずれかに記載の半導体装置において、
前記配線基板の配線は、前記半導体チップの下に位置する領域に存在する半導体装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８いずれかに記載の半導体装置において、
前記配線基板の配線は、前記スペーサの下に位置する領域に存在しない半導体装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９いずれかに記載の半導体装置において、
平面視で、前記スペーサの中心は、前記半導体チップの中心に一致する半導体装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０いずれかに記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、ボンディングワイヤを介して前記配線基板と電気的に接続されている半導体装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１いずれかに記載の半導体装置において、
前記スペーサには、半導体素子が形成されていない半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、従来の半導体装置を示す断面図である。半導体装置１００においては、配線基板１０２上に半導体チップ１０４が実装されている。半導体チップ１０４は、ペースト状の接着材１０６によって配線基板１０２に固定されている。接着材１０６の一部は、配線基板１０２と半導体チップ１０４との間からはみ出し、フィレット１０６ａを形成している。半導体チップ１０４は、ボンディングワイヤ１０８を介して配線基板１０２と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１０８は、一端が配線基板１０２のステッチ１１０に接続され、他端が半導体チップ１０４の電極（図示せず）に接続されている。
【０００３】
配線基板１０２上には、半導体チップ１０４およびボンディングワイヤ１０８を覆うように封止樹脂１１２が形成されている。また、配線基板１０２の下面には、バンプ１１４が接続されている。バンプ１１４は、半導体装置１００の外部電極端子として機能する。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献１〜４が挙げられる。
【特許文献１】特開平４−３８８５９号公報
【特許文献２】特開２００５−１３６３３２号公報
【特許文献３】特開２００６−８６１４９号公報
【特許文献４】特開２００３−２３４４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体装置１００においては、半導体チップ１０４の下に位置する領域に、配線基板１０２の配線を設けないことが好ましい。当該領域（特に半導体チップ１０４の外周の直下に位置する領域）においては、配線に応力が集中し易いからである。配線への応力の集中は、配線クラック（断線）等につながってしまう。それゆえ、上記領域を避けて配線基板１０２の配線を配置することが、信頼性の高い半導体装置１００を実現する上で好ましい。ところが、その場合、配線の配置が可能な、配線基板１０２上の領域が狭くなる。そのため、配線が配置される領域を充分に確保するには、配線基板１０２を大型化せざるを得なくなってしまう。
【０００６】
そこで、配線基板１０２と半導体チップ１０４とが直接に接するのを防ぐべく、それらの間にスペーサを介在させることが考えられる。スペーサの導入に際しては、配線基板１０２の配線を配置可能な領域を広くすることに加えて、半導体装置１００の製造時に半導体チップ１０４の機械的安定性を維持することが肝要である。例えば、スペーサが小さ過ぎれば、その上に配置される半導体チップ１０４の機械的安定性が阻害されてしまう。一方、スペーサが大き過ぎれば、配線の配置可能な領域の拡大が阻害されてしまう。スペーサの下に位置する領域においても、配線に応力が集中し易くなるからである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による半導体装置は、配線基板と、上記配線基板上に設けられたスペーサと、上記スペーサ上に設けられた半導体チップと、を備え、平面視で、上記スペーサの辺と上記半導体チップの辺とがなす角をθとしたとき、０<θ<９０°であることを特徴とする。
【０００８】
この半導体装置においては、スペーサの辺と半導体チップの辺とが角度θ（０<θ<９０°）をなしている。すなわち、スペーサが、半導体チップに対して角度をずらして配置されている。これにより、ある程度の大きさを有するスペーサを用いても、半導体チップと配線基板との間に空間を確保することが可能となる。当該空間の下に位置する領域に配線基板の配線を配置しても、当該配線への応力の集中を避けることができる。よって、配線の配置可能な領域の拡大と、半導体チップの機械的安定性の維持との両立に適した構造の半導体装置が実現される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、配線基板の配線の配置可能な領域の拡大と、半導体チップの機械的安定性の維持との両立に適した構造の半導体装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
【００１１】
図１は、本発明による半導体装置の第１実施形態を示す断面図である。半導体装置１は、配線基板１０、スペーサ２０、および半導体チップ３０を備えている。本実施形態において配線基板１０は、多層配線基板である。
【００１２】
配線基板１０上には、スペーサ２０が設けられている。スペーサ２０は、接着材４２を介して配線基板１０に設けられている。この接着材４２によりスペーサ２０が配線基板１０に固定されている。接着材４２は、ペースト状の接着材であってもよいし、フィルム状の接着材であってもよい。接着材４２としては、例えば銀ペーストを用いることができる。スペーサ２０の材料は、例えば、シリコンまたは樹脂である。本実施形態においてスペーサ２０には、トランジスタ等の半導体素子が形成されていない。
【００１３】
スペーサ２０上には、半導体チップ３０が設けられている。半導体チップ３０は、接着材４４を介してスペーサ２０上に設けられている。この接着材４４により、半導体チップ３０がスペーサ２０に固定されている。本実施形態において接着材４４は、ペースト状の接着材である。ただし、接着材４４は、フィルム状の接着材であってもよい。接着材４４としては、例えば銀ペーストを用いることができる。接着材４４の一部は、スペーサ２０と半導体チップ３０との間からはみ出し、フィレット４４ａを形成している。本実施形態において半導体チップ３０は、シリコン基板を備えている。
【００１４】
半導体チップ３０は、ボンディングワイヤ４６を介して配線基板１０と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４６は、一端が配線基板１０のステッチ１２に接続され、他端が半導体チップ３０の電極（図示せず）に接続されている。
【００１５】
配線基板１０上には、スペーサ２０、半導体チップ３０およびボンディングワイヤ４６を覆うように封止樹脂５０が形成されている。また、配線基板１０の下面には、バンプ６０が接続されている。バンプ６０は、半導体装置１の外部電極端子として機能する。
【００１６】
図２は、図１中の配線基板１０、スペーサ２０および半導体チップ３０を示す平面図である。図２のI−I線に沿った断面が、図１の断面に相当する。図２には、配線基板１０における最上層の配線１４を示している。図２から分かるように、スペーサ２０および半導体チップ３０は、平面視で、共に矩形をしている。
【００１７】
また、平面視で、スペーサ２０の辺と半導体チップ３０の辺とがなす角をθとしたとき、０<θ<９０°である。本実施形態においてθは、４５°に等しい。これにより、スペーサ２０は、半導体チップ３０の角部に重なっていない。その一方で、スペーサ２０は、半導体チップ３０の辺に重なっている。また、スペーサ２０は、半導体チップ３０の中心Ｃ１に重なっている。さらに、スペーサの中心は、半導体チップ３０の中心Ｃ１に一致している。本実施形態においてスペーサ２０の面積は、半導体チップ３０の面積以下である。そして、スペーサ２０の全体が、半導体チップ３０に重なっている。
【００１８】
配線基板１０の最上層の配線１４は、半導体チップ３０の下に位置する領域に存在している。その一方で、配線１４は、スペーサ２０の下に位置する領域に存在していない。
【００１９】
本実施形態の効果を説明する。半導体装置１においては、スペーサ２０の辺と半導体チップ３０の辺とが角度θ（０<θ<９０°）をなしている。すなわち、スペーサ２０が、半導体チップ３０に対して角度をずらして配置されている。これにより、ある程度の大きさを有するスペーサ２０を用いても、半導体チップ３０と配線基板１０との間に空間を確保することが可能となる。当該空間を充分に確保するという観点から、θは５°<θ<８５°を満たすことが好ましい。当該空間の下に位置する領域に配線基板１０の配線１４を配置しても、当該配線１４への応力の集中を避けることができる。よって、配線１４の配置可能な領域の拡大と、半導体チップ３０の機械的安定性の維持との両立に適した構造の半導体装置１が実現されている。
【００２０】
これにより、配線１４の設計自由度が向上するため、配線基板１０の大型化を招くことなく、配線１４が配置される領域を充分に確保することが可能となる。また、半導体チップ３０の機械的安定性が高ければ、組立工程における負荷が軽減され、半導体装置１の量産性が向上する。例えば、ボンディング工程において量産性を損なう、半導体チップ３０のＺ方向（配線基板１０に垂直な方向）の揺らぎを小さく抑えることができる。
【００２１】
配線基板１０と半導体チップ３０との間にスペーサ２０が介在している。これにより、高い抗折強度を有する半導体装置１が実現されている。外力により配線基板１０が撓んだ場合であっても、それにより半導体チップ３０が受ける影響がスペーサ２０で緩和されるためである。仮にスペーサ２０にクラック等の損傷が生じたとしても、半導体チップ３０に損傷が生じなければ半導体装置１の正常な動作を維持することが可能である。
【００２２】
スペーサ２０が半導体チップ３０の辺に重なっている。これにより、半導体チップ３０の機械的安定性を一層向上させることができる。
【００２３】
スペーサ２０の面積が半導体チップ３０の面積以下である。これにより、配線基板１０と半導体チップ３０との間に広い空間を確保することができるため、配線１４の設計自由度が一層高まる。
【００２４】
スペーサ２０の材料がシリコンである場合、半導体チップ３０と共通の設備を用いて、スペーサ２０を安価に製造することが可能となる。また、半導体装置１の製造時に、スペーサ２０のハンドリングが容易となる。さらに、半導体チップ３０との熱膨張係数の差が小さくなるため、スペーサ２０と半導体チップ３０との間に発生する応力を小さく抑えることができる。
【００２５】
ところで、特許文献１には、タブとペレットとの間にスペーサを設けることが開示されている。しかしながら、同文献においては、スペーサがペレットの縁部にのみ設けられている。このため、ペレットを支持するのに、複数のスペーサが必要となる。それゆえ、半導体装置の製造コストが増大してしまうという問題がある。
【００２６】
これに対して、本実施形態においては、スペーサ２０が半導体チップ３０の中心Ｃ１（図２参照）に重なっている。これにより、１つのスペーサ２０で半導体チップ３０を安定的に支持することが可能となる。よって、半導体装置１の製造コストを低く抑えることができる。
【００２７】
また、図１２に示した半導体装置１００においては、フィレット１０６ａがステッチ１１０に接触するのを防ぐために、接着材１０６の染み出し（はみ出し）量およびマウント誤差を考慮した上で、半導体チップ１０４の外周からステッチ１１０までの間の距離を設定する必要がある。ここで、マウント誤差とは、半導体チップ１０４の配線基板１０２に対する位置ずれ量のことである。そのため、半導体装置１００においては、半導体チップ１０４の外周からステッチ１１０までの距離が長くなる。このことは、配線基板１０２の大型化につながってしまう。
【００２８】
これに対して、本実施形態においては、配線基板１０と半導体チップ３０との間の空間内にフィレット４４ａが納まるため、半導体チップ３０の外周からステッチ１２までの距離を短縮することができる。このことも、配線基板１０ひいては半導体装置１の小型化に資する。そのうえ、フィレット４４ａがステッチ１２に接触するのを防ぐために接着材４４の染み出し量を厳格にコントロールする必要がなくなる。このため、半導体装置１の量産性が一層向上する。
（第２実施形態）
【００２９】
図３は、本発明による半導体装置の第２実施形態を示す断面図である。また、図４は、図３中の配線基板１０、スペーサ２０および半導体チップ３０を示す平面図である。図４のIII−III線に沿った断面が、図３の断面に相当する。半導体装置２においては、配線基板１０と半導体チップ３０との間の空間に、受動部品７０が配置されている。受動部品７０は、例えば、容量素子または抵抗素子である。半導体装置２のその他の構成は、半導体装置１と同様である。
【００３０】
本実施形態においては、受動部品７０を配線基板１０と半導体チップ３０との間の空間に配置している。これにより、受動部品７０を当該空間の外に配置する場合に比して、配線基板１０の小型化を図ることができる。また、このように受動部品７０を配線基板１０の下に隠すように配置することにより、高周波ノイズの低減を図ることができる。本実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
（第３実施形態）
【００３１】
図５は、本発明による半導体装置の第３実施形態を示す断面図である。また、図６は、図５中の配線基板１０、スペーサ２０および半導体チップ３０を示す平面図である。図６のV−V線に沿った断面が、図５の断面に相当する。半導体装置３においては、スペーサ２０の上面（半導体チップ３０側の面）に溝２２が形成されている。溝２２は、スペーサ２０の外周の全体に沿って形成されている。半導体装置３のその他の構成は、半導体装置１と同様である。
【００３２】
本実施形態においては、スペーサ２０に溝２２が形成されている。この溝２２により、スペーサ２０と半導体チップ３０との間から接着材４４がはみ出るのを防止することができる。これにより、半導体チップ３０の外周からステッチ１２までの距離を一層短縮することが可能となる。本実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００３３】
なお、本実施形態において溝２２は、図７に示すように、スペーサ２０の角部にのみ形成されていてもよい。スペーサ２０の角部は半導体チップ３０の外周の近くに位置するため、この部分からの接着材のはみ出しを防止することが、半導体チップ３０の外周からステッチ１２（図５を参照）までの距離を短縮する上で特に効果的である。また、本実施形態において、第２実施形態と同様に、配線基板１０と半導体チップ３０との間の空間に受動部品を配置してもよい。
【００３４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、スペーサ２０が半導体チップ３０の辺に重なった例を示した。しかし、図８に示すように、スペーサ２０は半導体チップ３０の辺に重なっていなくてもよい。また、上記実施形態においては、スペーサ２０の中心が半導体チップ３０の中心に一致する例を示した。しかし、図９に示すように、スペーサ２０の中心は半導体チップ３０の中心に一致していなくてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態においては、スペーサ２０の全体が半導体チップ３０に重なった例を示した。しかし、図１０および図１１に示すように、スペーサ２０の一部のみが半導体チップ３０に重なっていてもよい。また、上記実施形態においては、スペーサ２０の面積が半導体チップ３０のそれ以下である例を示した。しかし、配線基板１０と半導体チップ３０との間に空間が存在する限り、スペーサ２０の面積が半導体チップ３０のそれより大きくてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態においては、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型の半導体装置を例示した。しかし、本発明による半導体装置は、ＬＧＡ（Land Grid Array）型の半導体装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による半導体装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１中の配線基板、スペーサおよび半導体チップを示す平面図である。
【図３】本発明による半導体装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】図３中の配線基板、スペーサおよび半導体チップを示す平面図である。
【図５】本発明による半導体装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図６】図５中の配線基板、スペーサおよび半導体チップを示す平面図である。
【図７】実施形態の変形例を説明するための平面図である。
【図８】実施形態の変形例を説明するための平面図である。
【図９】実施形態の変形例を説明するための平面図である。
【図１０】実施形態の変形例を説明するための平面図である。
【図１１】実施形態の変形例を説明するための平面図である。
【図１２】従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    半導体装置
２    半導体装置
３    半導体装置
１０    配線基板
１２    ステッチ
１４    配線
２０    スペーサ
２２    溝
３０    半導体チップ
４２    接着材
４４    接着材
４４ａ    フィレット
４６    ボンディングワイヤ
５０    封止樹脂
６０    バンプ
７０    受動部品
１００    半導体装置
１０２    配線基板
１０４    半導体チップ
１０６    接着材
１０６ａ    フィレット
１０８    ボンディングワイヤ
１１０    ステッチ
１１２    封止樹脂
１１４    バンプ
Ｃ１    半導体チップの中心
【図１】
2008305909.tif 000003
【図２】
2008305909.tif 000004
【図３】
2008305909.tif 000005
【図４】
2008305909.tif 000006
【図５】
2008305909.tif 000007
【図６】
2008305909.tif 000008
【図７】
2008305909.tif 000009
【図８】
2008305909.tif 000010
【図９】
2008305909.tif 000011
【図１０】
2008305909.tif 000012
【図１１】
2008305909.tif 000013
【図１２】
2008305909.tif 000014