(57)【要約】【課題】鉛フリーはんだ実装時の、エリアアレイ型半導体装置の反りを低減し、ブリッジ不良を無くしはんだ付け信頼性の向上と、実装直行率の向上を図る。【解決手段】エリアアレイ型半導体装置の半導体チップと封止樹脂を、インターポーザー基板に対し３０度から６０度傾けることにより、封止樹脂とインターポーザー間の熱膨張係数差によるバイメタル効果を低減する構成。【選択図】　　　　図１
2004140079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路配線を有する回路配線基板と、前記回路配線基板上に半導体チップを搭載し、
前記回路配線基板の回路配線と半導体チップを電気的に接続した後、半導体チップを封止する封止樹脂でパッケージングされた半導体装置に於いて、半導体チップの搭載位置が、前記回路配線基板に対して３０度から６０度の角度で配置されている事を特徴とするエリアアレイ型半導体装置。
【請求項２】
回路配線を有する回路配線基板に於いて、前記回路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が、半導体チップと同様な角度で形成されている事を特徴とする請求項１に記載のエリアアレイ型半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のエリアアレイ型半導体装置を、鉛フリーはんだでプリント配線基板（マザーボード）にはんだ付けした事を特徴とする電子回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エリアアレイ型半導体装置とそれを用いた電子回路基板に関し、特に、融点の高いはんだでのはんだ付け時に、エリアアレイ型半導体装置の反りを防止する事に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やビデオカメラの様な携帯用機器は、高機能化及び小型化となり、これらに使用される各種半導体装置は、薄くて小型の物が要求され、この要求に対応した多ピン用の各種半導体装置のパッケージ構造として、接続端子として表面に複数のはんだボールを格子状に配置して突出せしめた、ボールグリッドアレイ（以下エリアアレイと称す）と称されるエリアアレイ型半導体装置が提案されている。
【０００３】
このエリアアレイ型半導体装置の一つは、半導体チップを回路配線を有する回路配線基板（以下インターポーザーと称す）に電気的に接続した後、耐汚染、耐湿気等を考えて、封止材にて封止されている。この封止材にはセラミックやプラスチック材料が有るが、量産性やコスト面からプラスチック材を用いたトランスファーモールド成型法によるパッケージングが広く採用されている。
【０００４】
プラスチック材で封止されたエリアアレイ型半導体装置は、ガラスエポキシ配線基板に代表される様なホスト側の回路配線基板（以下マザーボードと称す）にはんだ付けされるのが一般的である。また、この時のはんだ付けには、従来は鉛の入った鉛共晶はんだが使用されており、はんだの融点も１８３℃と低くエリアアレイに加わる熱ストレスも比較的小さく、大きな問題も発生しなかった。
【０００５】
しかし、近年の環境問題から、はんだ材も鉛を含まない鉛フリー材の導入が叫ばれ、使用が増加してきた。
【０００６】
この鉛フリーはんだの使用によって、接合信頼性の高いはんだでは融点が２２０℃前後と高く、これによってエリアアレイ型半導体装置に加わる熱ストレスが増大し、この為、マザーボードへのはんだ付け時に、エリアアレイ型半導体装置に反りが発生し、その結果はんだブリッジが発生し、はんだ接合信頼性を低下させている。また、この不良によるコストアップも来している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を回避する最も効果的な一つの方法は、インターポーザーの熱膨張係数とエリアアレイ型半導体装置を汚染や湿気から守る為に施される封止樹脂（以下モールド樹脂と称す）の熱膨張係数を同一にする事である。しかしながら、前者と後者の材料組成が違う事や、構成も違い両者を同一にする事は困難である。
【０００８】
このエリアアレイ型半導体装置に於いては、インターポーザー上にＩＣチップが搭載され、ＩＣチップの端子とインターポーザーの接続端子を金属ワイヤーでボンディングした後、汚染や湿気、また、熱的保護等を兼ねモールド樹脂でモールディングされるのが一般的であり、特に熱や湿気を考慮した従来品を図２に示すが、この時のモールド樹脂１３は厚めに、しかも、インターポーザー（基板）１０のサイズに近い状態にモールディングされている。
【０００９】
このモールディングされたエリアアレイ型半導体装置は、インターポーザーとモールド樹脂の両者間の材料や構成によって熱膨張係数が違い、はんだ付け時の熱で反りが発生している。
【００１０】
従来のはんだ付けでは、鉛共晶はんだ材によるはんだ付けの為、はんだ付け温度が比較的低かったので、インターポーザーとモールド樹脂間の熱膨張差が小さく、これによって反りの発生が小さく押さえられていた。
【００１１】
近年では製品機能等から、パッケージサイズの大きいものや、パッケージサイズが小さい反面接合部のピッチの狭いものが使用されつつある。
【００１２】
しかし、はんだ付け材料は環境問題から低融点の鉛共晶はんだから高融点の鉛フリーはんだに変わりつつあり、これによってはんだ付け作業温度の上昇を来たし、これが上記エリアアレイ型半導体装置に反りを来たし、エリアアレイ型半導体装置のはんだ付け時に、はんだブリッジが発生していた。
【００１３】
従って本発明は、前記実状に鑑みてなされたもので、エリアアレイ型半導体装置のインターポーザーの外周部の各辺に対して、モールド樹脂が全面に封止されない様に角度をつけて、即ち、インターポーザーの各辺にコーナー部が来る様にパッケージングする事で、インターポーザーとモールド樹脂の接触部が減少し、両者間の熱膨張差がなくなり、エリアアレイ型半導体装置の反りを抑える事が出来、はんだブリッジ不良を無くすことができ、はんだ付け信頼性の高いエリアアレイ型半導体装置を提供する事を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のエリアアレイ型半導体装置の特徴は、インターポーザー上に搭載されたＩＣチップとをワイヤリングした後、ＩＣチップや導体ワイヤー等を封止するモールド樹脂にてパッケージングしたエリアアレイ型半導体装置に於いて、インターポーザー上にモールド樹脂をパッケージングした時、この両者の材料組成や構成によってはんだ付け時の加熱で、エリアアレイ型半導体装置に反りが発生する。
【００１５】
発明者は、上記両者の熱膨張係数差による影響が最も大きいと考え、エリアアレイ型半導体装置の構造を変える事で反りを低減出来ると考えた。
【００１６】
即ち、前述の如くインターポーザーとモールド樹脂のパッケージングによって、両者の接合部間での熱膨張差によって反りが発生すると考え、この両者間の接合部を最小限にし、インターポーザーの反りを小さくしようとするものである。
【００１７】
その構成は、インターポーザーに対してＩＣチップを３０度〜６０度の角度で搭載接合した後、モールド樹脂も同様な角度でモールディングする事にある。
【００１８】
係る構成によれば、インターポーザーの各辺の外周部側は、モールド樹脂との接合部面が最小限になり、両者間に熱膨張差が生じなくなる為、高融点の鉛フリーはんだ材によるはんだ付けに於いても、エリアアレイ型半導体装置の反りが大幅に改善され、はんだ付け時のはんだブリッジ不良が無くなり、はんだ付け信頼性の高いエリアアレイ型半導体装置を提供する事が出来る。
【００１９】
以上、本発明を整理して要約すれば以下の構成に集約できる。
【００２０】
（１）回路配線を有する回路配線基板と、前記回路配線基板上に半導体チップを搭載し、
前記回路配線基板の回路配線と半導体チップを電気的に接続した後、半導体チップを封止する封止樹脂でパッケージングされた半導体装置に於いて、半導体チップの搭載位置が、前記回路配線基板に対して３０度から６０度の角度で配置されている事を特徴とするエリアアレイ型半導体装置。
【００２１】
（２）回路配線を有する回路配線基板に於いて、前記回路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が、半導体チップと同様な角度で形成されている事を特徴とする前記１に記載のエリアアレイ型半導体装置。
【００２２】
（３）前記（１）または（２）記載のエリアアレイ型半導体装置を、鉛フリーはんだでプリント配線基板（マザーボード）にはんだ付けした事を特徴とする電子回路基板。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明のエリアアレイ型半導体装置の最も基本的な一実施例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【００２５】
図１に示す本発明のエリアアレイ型半導体装置は、ＢＴレジン等の耐熱性の高い樹脂をガラスクロスに含浸した絶縁性のインターポーザー（基板）１０の表面に、図示しない信号線やＩＣチップ１１と電気的に接続するための接続用ランドの回路配線が形成されたものに、ＩＣチップ１１を中央部に搭載し、インターポーザー（基板）１０の図示しない接続ランドとＩＣチップ１１の図示しない接続ランドとを金属ワイヤー１２でワイヤーボンディングするが、インターポーザー（基板）１０の回路配線は、インターポーザー（基板）１０上に搭載するＩＣチップ１１が、インターポーザー（基板）１０に対して４５度の角度に配置されるように形成されている。
【００２６】
この４５度の角度に配置されたＩＣチップ１１の図示しない接続ランドと、インターポーザー（基板）１０の図示しない接続ランドとを金属ワイヤー１２でワイヤーボンディングした後、ＩＣチップ１１の耐湿気や耐汚染性及び熱的保護、また、金属ワイヤー１２の機械的保護等を兼ねて、図１（ａ）に示す様に、４５度の角度に配置されたＩＣチップ１１の周囲全面に同様な角度でモールド樹脂１３でモールディングしている。
【００２７】
尚、最終的なエリアアレイ型半導体装置として作り上げるには、インターポーザー（基板）１０のＩＣチップ１１搭載面の反対側面に形成された、はんだ接合用銅箔ランド１４にクリームはんだやフラックスを供給し、図示しない所定球径のはんだを搭載後、加熱溶融してはんだボール１５を形成して、エリアアレイ型半導体装置が完成される。
【００２８】
図１に示す本発明のエリアアレイ型半導体装置を用いて、図示しないはんだ付け用のマザーボードにはんだ付けする場合、高融点の鉛フリーはんだ材を用いたはんだ付けに置いても、高温時の高熱膨張量を来していたモールド樹脂１３が、インターポーザー（基板）１０の各辺での接合部面が最小限になり、両者間に熱膨張差が生じなくなる為、高融点の鉛フリーはんだ材によるはんだ付けに於いても、エリアアレイ型半導体装置の反りが大幅に改善され、はんだ付け時のはんだブリッジ不良が無くなり、はんだ付け信頼性の高いエリアアレイ型半導体装置を提供する事が出来る。
【００２９】
【実施例】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。
【００３０】
図１が本発明を実施した時のエリアアレイ型半導体装置で、（ａ）が平面図（ｂ）がその断面図である。
【００３１】
本発明のエリアアレイ型半導体装置は、ＢＴレジン等の耐熱性の高い樹脂をガラスクロスに含浸した絶縁性のインターポーザー（基板）１０の表面に、図示しない信号線や、電気的に接続するための接続用ランドの回路配線が形成された上にＩＣチップ１１を中央部に搭載し、インターポーザー（基板）１０の図示しない接続ランドとＩＣチップ１１の図示しない接続ランドとを金属ワイヤー１２でワイヤーボンディングした後、ＩＣチップ１１の耐湿気や耐汚染性及び熱的保護、また、金属ワイヤー１２の機械的保護等を兼ねてこれらの全面にモールド樹脂１３でモールディングする工程に於いて、図１の（ａ）に示す様に、インターポーザー（基板）１０の表面に搭載されるＩＣチップ１１は、インターポーザー（基板）１０に対して、４５度の角度にて搭載接合される様に、インターポーザー（基板）１０には回路配線が形成されている。
【００３２】
この４５度に搭載されたＩＣチップ１１は、図示しない両者の接合ランド間を金属ワイヤー１２でワイヤーボンディングされた後、モールド樹脂１３でモールディングするが、このモールディングもＩＣチップ１１同様に、４５度の角度に形成されるように金型が加工されており、これによってモールディングされたものが、図１（ａ）の形状である。
【００３３】
さらに、このインターポーザー（基板）１０の下面には接続ランド１５が設けられており、所定粒径を有するはんだにフラックスを塗布し、この接続ランド１５上に載せて加熱溶融し、はんだボール１６を形成したものが図１の（ｂ）である。
【００３４】
上記工程で製造された本発明のエリアアレイ型半導体装置と、図２に示す従来型のエリアアレイ型半導体装置を用い、図示しない１５０＊２００ｍｍ角のテスト用ボードの左右に、エリアアレイ型半導体装置のはんだボール１６と同一ピッチで形成された接続ランド上に、印刷版にて鉛フリーはんだ材のクリームはんだを供給し、両エリアアレイ型半導体装置をそれぞれ搭載した後、規定のはんだ付け温度プロファイルにてはんだ付けを行い、エリアアレイ型半導体装置のブリッジの発生数とその時の反り量を比較した。
【００３５】
内容として
2004140079.tif 000003
２．テスト用ボード
・サイズ　：１５０＊２００ｍｍ
・配置　　：長手方向に２分割した各々の中央部
・搭載数　：左右各１ケ
３．はんだ付けプロファイル（リフローはんだ付け）
・はんだ付け部ピーク温度：２３５℃
４．テスト枚数
・本発明品、従来品　共に　：５０ケ
【００３６】
上記条件にてはんだ付けを行った結果を、表１に示す。
【００３７】
【表１】
2004140079.tif 000004
【００３８】
これらの結果から、エリアアレイ型半導体装置のモールド樹脂１３をモールディングする時、インターポーザー（基板）１０の各辺にモールド樹脂１３が全面に形成されない様に、４５度の角度を付けて形成する事で、はんだ付け時の熱によるモールド樹脂１３の膨張が小さくなり、インターポーザー（基板）１０の反りを大幅に抑制でき、はんだブリッジを大幅に無くす事が出来た。
【００３９】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、融点の高いはんだ組成ではんだ付けする場合、高温側でエリアアレイ型半導体装置の反りが大きく発生していたが、この反りを大幅に低減する事が出来る。
【００４０】
また、本発明に係るエリアアレイ型半導体装置に於いて、はんだ付け時の高温側での反りが低減される事で、エリアアレイ型半導体装置の外周部に発生していた、はんだ接合部のはんだブリッジ不良が無くなり、はんだ付け信頼性の高いエリアアレイ型半導体装置を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、（ａ）は平面図を表し、（ｂ）は断面図
【図２】従来のエリアアレイ型半導体装置を示す平面図
【符号の説明】
１０　インターポーザー（基板）
１１　ＩＣチップ
１２　金属ワイヤー
１３　モールド樹脂
１４　銅箔ランド
１５　はんだボール
【図１】
2004140079.tif 000005
【図２】
2004140079.tif 000006