(57)【要約】【課題】半導体パッケージにおいて、樹脂と絶縁膜の間や樹脂と半田レジストの間に隙間が発生し、そのうえに半田バンプが溶融した場合でも、溶融した半田が隣接の半田バンプに流れ着くことを防止する。【解決手段】一つの半田バンプ１４から溶融した半田が絶縁膜１３と樹脂１９の間の隙間を通って隣接の半田バンプ１４に流れ着くことを防止する環状溝２１を、絶縁膜１３に半田バンプ１４の軸線を囲むように設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパッド電極と絶縁膜が設けられている半導体素子と、複数の基板電極と半田レジストが設けられているパッケージ基板とが対向され、前記パッド電極と前記基板電極が半田バンプによって接続され、前記絶縁膜と前記半田レジストの間に樹脂が充填されている半導体パッケージにおいて、一つの半田バンプから溶融した半田が前記樹脂に面する隙間を通って隣接の半田バンプに流れ着くことを防止する半田ダムが、前記絶縁膜と前記半田レジストのうちの少なくとも一方に前記半田バンプの軸線を囲むように設けられていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
絶縁膜に設けられている半田ダムが溝状であることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
絶縁膜に設けられている半田ダムの底壁が導電膜によって構成されていることを特徴とする請求項２記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
絶縁膜に設けられている半田ダムが突起状であることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
半田レジストに設けられている半田ダムが溝状であることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
半田レジストに設けられている半田ダムが半田レジストを貫通していることを特徴とする請求項５記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
半田レジストに設けられている半田ダムが突起状であることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
複数のパッド電極と絶縁膜が設けられている半導体素子と、複数の基板電極と半田レジストが設けられているパッケージ基板とが対向され、前記パッド電極と前記基板電極が半田バンプによって接続され、前記絶縁膜と前記半田レジストの間に樹脂が充填され、一つの半田バンプから溶融した半田が前記樹脂に面する隙間を通って隣接の半田バンプに流れ着くことを防止する半田ダムが備えられている半導体パッケージの製造方法であって、前記パッケージ基板に予め形成されているダム形状部の上に前記半田レジストを塗布することによって前記半田レジストの表面に前記半田ダムを形成することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子に半田バンプが設けられて成るフリップチップを収納し、そのフリップチップを実使用環境から機械的に保護するとともに、フリップチップで発生した熱を周囲に発散させる半導体パッケージおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の半導体パッケージを示す部分断面図である。図９において、１は半導体素子、２は半導体素子１の表面に形成された複数のパッド電極、３は半導体素子１の表面に形成された絶縁膜、４はパッド電極２の表面に溶着された半田バンプ、５は絶縁膜３や半田バンプ４を含む半導体素子１が収納されたパッケージ基板、６はパッケージ基板５の表面に形成され半田バンプ４が溶着された複数の基板電極、７はパッケージ基板５と基板電極６の表面に形成された半田レジスト、８は基板電極６からの信号、電源、グランドなどを外部に引き出すための基板配線、９は半導体素子１とパッケージ基板５の間に充填された樹脂である。
【０００３】
次に動作について説明する。
絶縁膜３は半導体素子１の表面を保護する。半田バンプ４はパッド電極２と基板電極６を電気的に接続する。半田レジスト７は半田バンプ４から溶融した半田の流れを抑制する。そして、樹脂９は絶縁膜３、半田バンプ４、パッケージ基板５、および半田レジスト７に密着し、半田バンプ４から溶融した半田が隣接の半田バンプ４に流れ着くことを防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体パッケージは以上のように構成され、樹脂と絶縁膜の接合面や樹脂と半田レジストの接合面が平面とされているので、樹脂と絶縁膜の間や樹脂と半田レジストの間に隙間が発生し、そのうえに半田バンプが溶融した場合には、溶融した半田がその隙間を矢印方向に流れて隣接の半田バンプに流れ着き、双方の半田バンプが電気的に導通、つまりショートしてしまうなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、樹脂と絶縁膜の間や樹脂と半田レジストの間に隙間が発生し、そのうえに半田バンプが溶融した場合でも、溶融した半田が隣接の半田バンプに流れ着くことを防止できる半導体パッケージを得ることを目的とする。
【０００６】
また、この発明は、半導体パッケージにおいて、半田バンプから溶融した半田が隣接の半田に流れ着くことを防止する半田ダムを容易に形成できる半導体パッケージの製造方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体パッケージは、一つの半田バンプから溶融した半田が樹脂に面する隙間を通って隣接の半田バンプに流れ着くことを防止する半田ダムが、絶縁膜と半田レジストのうちの少なくとも一方に半田バンプの軸線を囲むように設けられているものである。
【０００８】
この発明に係る半導体パッケージは、絶縁膜に設けられている半田ダムが溝状であるものである。
【０００９】
この発明に係る半導体パッケージは、絶縁膜に設けられている半田ダムの底壁が導電膜によって構成されているものである。
【００１０】
この発明に係る半導体パッケージは、絶縁膜に設けられている半田ダムが突起状であるものである。
【００１１】
この発明に係る半導体パッケージは、半田レジストに設けられている半田ダムが溝状であるものである。
【００１２】
この発明に係る半導体パッケージは、半田レジストに設けられている半田ダムが半田レジストを貫通しているものである。
【００１３】
この発明に係る半導体パッケージは、半田レジストに設けられている半田ダムが突起状であるものである。
【００１４】
この発明に係る半導体パッケージの製造方法は、パッケージ基板に予め形成されているダム形状部の上に半田レジストを塗布することによって半田レジストの表面に半田ダムを形成するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による半導体パッケージを示す要部断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１および図２において、１１はＬＳＩなどの半導体素子、１２は半導体素子１１の表面に形成された複数のパッド電極、１２ａはパッド電極１２と同様な導電膜、１３は半導体素子１１の表面に形成された絶縁膜、１４はパッド電極１２の表面にそれぞれ溶着された半田バンプ、１５は絶縁膜１３や半田バンプ１４を含む半導体素子１１が収納されたパッケージ基板、１６はパッケージ基板１５の表面に形成され半田バンプ１４がそれぞれ溶着された複数の基板電極、１７はパッケージ基板１５と基板電極１６の表面に形成された半田レジスト、１８は基板電極１６からの信号、電源、グランドなどを外部に引き出すための基板配線、１９は半導体素子１１とパッケージ基板１５に間に充填された樹脂、２０はパッド電極１２を露出するように絶縁膜１３に形成された円形窓、２１は導電膜１２ａを露出するように絶縁膜１３に形成された円形の環状溝（半田ダム）である。
【００１６】
なお、パッド電極１２、導電膜１２ａ、絶縁膜１３、円形窓２０、環状溝２１などは、例えばレジスト塗り、マスク合せ、露光、現像、エッチング、レジスト除去などを含むリソグラフィ技術によって形成することができる。また、環状溝２１の中心を半田バンプ１４の軸線に一致させ、環状溝２１が半田バンプ１４を囲むようにすることが好ましい。そして、円形の環状溝２１の代りに、図３に示すような正六角形の環状溝２２とするか、その他の多角形の環状溝とすることができる。
【００１７】
次に動作について説明する。
導電膜１２ａおよび絶縁膜１３は半導体素子１１の表面を保護する。半田バンプ１４はパッド電極１２と基板電極１６を電気的に接続する。半田レジスト１７は半田バンプ１４から溶融した半田の流れを抑制する。そして、樹脂１９は導電膜１２ａ、絶縁膜１３、半田バンプ１４、パッケージ基板１５、および半田レジスト１７に密着し、半田バンプ１４から溶融した半田が隣接の半田バンプ１４に流れ着くことを防止する。
【００１８】
ここで、絶縁膜１３と樹脂１９の間に製造上の何らかの理由、例えばアンダーフィルなどによる隙間が発生し、そのうえに半田バンプ１４が溶融した場合には、溶融した半田がその隙間を通ってその近傍の環状溝２１に流れ込む。そして、溶融した半田の量が多い場合には、近傍の環状溝２１から溢れて隣接の環状溝２１に流れ込む。また、溶融した半田が双方の環状溝２１に流れ込んだ後に隣接の半田バンプ１４まで流れる実効距離は、絶縁膜１３の表面を直線的に流れる距離よりも長くなる。したがって、溶融した半田が隣接の半田バンプ１４に流れ着くことはなく、半田バンプ１４同士が電気的に導通すること、つまりショートすることはない。
【００１９】
以上のように、この実施の形態１によれば、絶縁膜１３に環状溝２１が半田バンプ１４の軸線を囲むように形成されているので、絶縁膜１３と樹脂１９の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融して何れの方向に流れても、その半田は環状溝２１に流れ込み、隣接の半田バンプ１４に流れ着くことがなく、半田バンプ１４同士がショートすることはないという効果が得られる。
【００２０】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による半導体パッケージを示す要部断面図であり、図１と同一の部分について同じ符号を付し、その説明を省略する。図４において、２３は実施の形態１の絶縁膜１３の代りに設けられた絶縁膜、２４は絶縁膜２３の表面に半田バンプ１４の軸線と同心に形成された環状突起（半田ダム）である。この環状突起２４もリソグラフィ技術によって形成できる。
【００２１】
次に動作について説明する。
樹脂１９と絶縁膜２３の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融した場合に、その半田の流れは近傍の環状突起２４によって堰き止められる。そして、溶融した半田の量が多い場合には、近傍の環状突起２４から溢れて隣接の環状突起２４によって堰き止められる。また、溶融した半田が双方の環状突起２４によって堰き止められた後に隣接の半田バンプ１４まで流れる実効距離は、絶縁膜２３の表面を直線的に流れる距離よりも長くなる。したがって、溶融した半田が隣接の半田バンプ１４に流れ着くことはなく、半田バンプ１４同士がショートすることはない。
【００２２】
以上のように、この実施の形態２によれば、絶縁膜２３の表面に環状突起２４が半田バンプ１４の軸線を囲むように形成されているので、樹脂１９と絶縁膜２３の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融して何れの方向に流れても、その半田は環状突起２４によって堰き止められ、隣接の半田バンプ１４に流れ着くことがなく、半田バンプ１４同士がショートすることはないという効果が得られる。
【００２３】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による半導体パッケージを示す要部断面図であり、図４と同一の部分について同じ符号を付し、その説明を省略する。図５において、２５は実施の形態２の半田レジスト１７の代りに塗布された半田レジスト、２６は半田レジスト２５の表面に半田バンプ１４の軸線を囲むように形成された環状溝（半田ダム）である。この環状溝２６もリソグラフィ技術によって形成できる。なお、図５における環状突起２４は省かれている。
【００２４】
次に動作について説明する。
樹脂１９と半田レジスト２５の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融した場合に、溶融した半田は近傍の環状溝２６に流れ込む。そして、溶融した半田の量が多い場合には、近傍の環状溝２６から溢れて隣接の環状溝２６に流れ込む。また、溶融した半田が双方の環状溝２６に流れ込んだ後に隣接の半田バンプ１４まで流れる実効距離は、半田レジスト２５の表面を直線的に流れる距離よりも長くなる。したがって、溶融した半田が隣接の半田バンプ１４に流れ着くことはなく、半田バンプ１４同士がショートすることはない。
【００２５】
以上のように、この実施の形態３によれば、半田レジスト２５の表面に環状溝２６が半田バンプ１４の軸線を囲むように形成されているので、樹脂１９と半田レジスト２５の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融して何れの方向に流れても、その半田は環状溝２６に流れ込み、隣接の半田バンプ１４に流れ着くことがなく、半田バンプ１４同士がショートすることはないという効果が得られる。
【００２６】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による半導体パッケージを示す要部断面図であり、図５と同一の部分について同じ符号を付し、その説明を省略する。図６において、２７は実施の形態３の半田レジスト２５の代りに塗布された半田レジスト、２８は半田レジスト２７の表面から裏面まで貫通された深い環状溝（半田ダム）であり、半田レジスト２７は不連続とされている。
【００２７】
次に動作について説明する。
樹脂１９と半田レジスト２７の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融した場合に、溶融した半田は近傍の環状溝２８に流入する。そして、環状溝２８は深いので溶融した半田が環状溝２８から溢れることは少ないが、仮に溶融した半田がその環状溝２８から溢れた場合でも、その半田は隣接の環状溝２８に流れ込んで溢れることはない。また、溶融した半田が双方の環状溝２８に流入した後に隣接の半田バンプ１４まで流れる実効距離は、半田レジスト２７の表面を直線的に流れる距離よりも長くなる。したがって、溶融した半田が隣接の半田バンプ１４に流れ着くことはなく、半田バンプ１４同士がショートすることはない。
【００２８】
以上のように、この実施の形態４によれば、半田レジスト２７の表面に深い環状溝２８が半田バンプ１４の軸線を囲むように形成されているので、樹脂１９と半田レジスト２７の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融して何れの方向に流れても、その半田は深い環状溝２８に流れ込み、隣接の半田バンプに流れ着くことがなく、半田バンプ１４同士がショートすることはないという効果が得られる。
【００２９】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による半導体パッケージを示す要部断面図であり、図５と同一の部分について同じ符号を付し、その説明を省略する。図７において、３０はパッケージ基板１５に半田バンプ１４の軸線を囲むように予め形成されたダム形成用環状溝（ダム形状部）、３１は実施の形態３の半田レジスト２５の代りにパッケージ基板１５の表面に塗布された半田レジスト、３２は半田レジスト３１がパッケージ基板１５の表面に塗布された際にダム形成用環状溝３０によって半田レジスト３１の裏面に自然に形成された環状突起、３３は環状突起３２が形成された際に半田レジスト３１の表面に自然に形成された環状溝（半田ダム）である。
【００３０】
次に動作について説明する。
樹脂１９と半田レジスト３１の間に隙間が発生し、そのうえに半田バンプ１４が溶融した場合に、環状溝３３は実施の形態３の環状溝２６と同様に作用する。したがって、溶融した半田が隣接の半田バンプ１４に流れ着くことはなく、半田バンプ１４同士がショートすることはない。
【００３１】
以上のように、この実施の形態５によれば、半田レジスト３１の表面に環状溝３３が半田バンプ１４の軸線を囲むように形成されているので、実施の形態３と同様な効果が得られる。また、パッケージ基板１５にダム形成用環状溝３０を予め形成しておくだけで半田レジスト３１の表面に環状溝３３を自然に形成できるので、環状溝３３を容易に形成できるなどの効果も得られる。
【００３２】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による半導体パッケージを示す要部断面図であり、図７と同一の部分について同じ符号を付し、その説明を省略する。図８において、３４は実施の形態５のダム形成用環状溝３０の代りにパッケージ基板１５の表面に予め形成されたダム形成用環状突起（ダム形状部）、３５は実施の形態５の半田レジスト３１の代りにパッケージ基板１５の表面に塗布された半田レジスト、３６は半田レジスト３５がパッケージ基板１５の表面に塗布された際にダム形成用環状突起３４によって半田レジスト３５の裏面に自然に形成された環状溝、３７は環状溝３６が形成された際に半田レジスト３５の表面に自然に形成された環状突起（半田ダム）である。
【００３３】
次に動作について説明する。
樹脂１９と半田レジスト３５の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融した場合に、その半田の流れは近傍の環状突起３７によって堰き止められる。そして、溶融した半田の量が多い場合には、近傍の環状突起３７から溢れて隣接の環状突起３７によって堰き止められる。また、溶融した半田が双方の環状突起３７によって堰き止められた後に隣接の半田バンプ１４まで流れる実効距離は、半田レジスト３５の表面を直線的に流れる距離よりも長くなる。したがって、溶融した半田が隣接の半田バンプ１４に流れ着くことはなく、半田バンプ１４同士がショートすることはない。
【００３４】
以上のように、この実施の形態６によれば、半田レジスト３５の表面に環状突起３７が半田バンプ１４の軸線を囲むように形成されているので、樹脂１９と半田レジスト３５の間に隙間が発生し、半田バンプ１４が溶融して何れの方向に流れても、その半田は環状突起３７によって堰き止められ、隣接の半田バンプ１４に流れ着くことがなく、半田バンプ１４同士がショートすることはないという効果が得られる。また、パッケージ基板１５にダム形成用環状突起３４を予め形成しておくだけで半田レジスト３５の表面に環状突起３７を自然に形成できるので、環状突起３７を容易に形成できるなどの効果も得られる。
【００３５】
なお、上述の実施の形態１、２では絶縁膜１３、２３のみに環状溝２１、環状突起２４をそれぞれ形成したが、実施の形態１、２の半田レジスト１７に実施の形態３〜６の環状溝２６、２８、３３、環状突起３７の何れかを形成することも可能である。逆に、実施の形態３〜６の絶縁膜２３に実施の形態１、２の環状溝２１、環状突起２４の何れかを形成することが可能であることは云うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、一つの半田バンプから溶融した半田が樹脂に面する隙間を通って隣接の半田バンプに流れ着くことを防止する半田ダムが、絶縁膜と半田レジストのうちの少なくとも一方に半田バンプの軸線を囲むように設けられている構成としたので、樹脂と絶縁膜の間や樹脂と半田レジストの間に隙間が発生し、そのうえに半田バンプが溶融して半田が何れの方向に流れても、その半田が隣接の半田バンプに流れ着くことはなく、半田バンプ同士がショートすることはないという効果が得られる。
【００３７】
この発明によれば、パッケージ基板に予め形成されているダム形状部の上に半田レジストを塗布することによって半田レジストの表面に半田ダムを形成するので、半田ダムを容易に形成できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による半導体パッケージを示す要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２に対応され、環状溝のその他の形状を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による半導体パッケージを示す要部断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による半導体パッケージを示す要部断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４による半導体パッケージを示す要部断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５による半導体パッケージを示す要部断面図である。
【図８】この発明の実施の形態６による半導体パッケージを示す要部断面図である。
【図９】従来の半導体パッケージを示す部分断面図である。
【符号の説明】
１１　半導体素子、１２　パッド電極、１２ａ　導電膜、１３，２３　絶縁膜、１４　半田バンプ、１５　パッケージ基板、１６　基板電極、１７，２５，２７，３１，３５　半田レジスト、１９　樹脂、２１，２２，２６，２８，３３　環状溝（半田ダム）、２４，３７　環状突起（半田ダム）、３０　ダム形成用環状溝（ダム形状部）、３４　ダム形成用環状突起（ダム形状部）。
【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】
2004047637.tif 000009
【図８】
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【図９】
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