(57)【要約】【課題】環境を考慮したはんだ材として、鉛フリーはんだに切り変わりつつあるが、これによってはんだ付け温度が高くなり、はんだ付け時の電子部品に熱ストレスが加わり、部品に反りが発生し、はんだ付け時にはんだブリッジを来たしていた。この部品の反りを抑制する事で、はんだ付け信頼性を向上させようとするものである。【解決手段】電子部品を構成する封止用モールド樹脂の形状形成にある。モールド樹脂のパッケージング時に、部品の各辺の中央部に１箇所から複数箇所切り込み部を設け、はんだ付け時の熱によるモールド樹脂の伸びを抑制する様にしたもので、これによって反りが減少し、はんだブリッジが無くなる。【選択図】　　　　図１
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【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、封止樹脂の形成時に、各辺に切り込み部が形成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】
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エリアアレイ型半導体装置に於いて、封止樹脂の形成時に、各辺の中央部に切り込み部が形成されている事を特徴とする請求項１記載のエリアアレイ型半導体装置。
【請求項３】
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エリアアレイ型半導体装置に於いて、封止樹脂の形成時に、各辺に複数箇所の切り込み部が形成されている事を特徴とする請求項１記載のエリアアレイ型半導体装置。
【請求項４】
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エリアアレイ型半導体装置に於いて、封止樹脂の形成時に、各辺に複数箇所の切り込み部が形成されると共に、切り込み量は各辺の中央部を大きくし、各辺の端部方向に切り込み量を順次小さく形成されている事を特徴とする請求項１記載のエリアアレイ型半導体装置。
【請求項５】
封止樹脂の形成時に、各辺の切り込み部の先端形状が、円弧状に形成されている事を特徴とする請求項１記載のエリアアレイ型半導体装置。
【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に、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たしている。
【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５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為、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特性を変える事無く、僅かにモールド樹脂のパッケージ形状を変える事で、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事から、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ると共に、エリアアレイ型半導体装置の構造を大きく変える事無く反りを低減出来る手段として、モールド樹脂のパッケージング時にモールド樹脂の外周部側に切り込み部を設け、モールド樹脂の熱膨張を分散させる事で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。
【００１５】
また、モールド樹脂の外周部側の切り込みは、各辺の中央部に１箇所もしくは各辺に複数箇所設けられており、その切り込み部の切り込み量は中央部が大きく、複数箇所形成では中央部が大きく各辺の端部側へ向け小さく形成されている。
【００１６】
また望ましくは、前記モールド樹脂の外周部側の切り込み部が、はんだ付け時の熱応力によるクラック発生を防止出来る様に、切り込み先端部分にはアールが形成されている。
【００１７】
係る構成によれば、高融点のはんだ材によるはんだ付けに於いて、高温時にモールド樹脂が熱膨張しても切り込み部で緩和され、インターポーザーの熱膨張量との差が無くなり、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。
【００１８】
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。
【００１９】
（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、封止樹脂の形成時に、各辺に切り込み部が形成されている事を特徴とするエリアアレイ型半導体装置。
【００２０】
（２）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エリアアレイ型半導体装置に於いて、封止樹脂の形成時に、各辺の中央部に切り込み部が形成されている事を特徴とする前記（１）記載のエリアアレイ型半導体装置。
【００２１】
（３）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エリアアレイ型半導体装置に於いて、封止樹脂の形成時に、各辺に複数箇所の切り込み部が形成されている事を特徴とする前記（１）記載のエリアアレイ型半導体装置。
【００２２】
（４）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エリアアレイ型半導体装置に於いて、封止樹脂の形成時に、各辺に複数箇所の切り込み部が形成されると共に、切り込み量は各辺の中央部を大きくし、各辺の端部方向に切り込み量を順次小さく形成されている事を特徴とする前記（１）記載のエリアアレイ型半導体装置。
【００２３】
（５）封止樹脂の形成時に、各辺の切り込み部の先端形状が、円弧状に形成されている事を特徴とする前記（１）記載のエリアアレイ型半導体装置。
【００２４】
【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。
【００２５】
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。
【００２６】
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でモールディングしている。
【００２７】
また、このモールド樹脂１３は、ＩＣチップ１１や金属ワイヤー１２の全面を完全に封止すると共に、インターポーザー（基板）１０の外周部近傍迄モールディングされるが、このモールド樹脂１３のモールディング用金型には、外周部の各辺の中央部には切り込み部１４が形成される様に加工されており、モールディング後は、図１の（ａ）に示す形状となる。
【００２８】
高温時に高熱膨張量を来たしていたモールド樹脂１３が、前記の様にモールディングによって切り込み部１４が形成された事で、加熱に於けるモールド樹脂１３の膨張が分散される為、熱膨張量が半減される事になり、インターポーザー（基板）１０との熱膨張差が無くなる為、インターポーザー（基板）１０の反りを抑えられる。
【００２９】
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１５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１６を形成して、エリアアレイ型半導体装置が完成される。
【００３０】
ここで、モールド樹脂１３の外周部の切り込み部１４であるが、耐湿気や耐汚染性及び熱的保護、また、機械的保護効果を得るために、切り込み部１４の切り込み量は極力小さくする事が好ましいが、反面、はんだ付け時の加熱によりインターポーザー（基板）１０の反りが大きくなる。
【００３１】
そこで、本発明の第１の実施例は、上記を考慮して切り込み部１４を図１の（ａ）に示す様に各辺の中央部に設けると共に、切り込み部１４の切り込みとして、エリアアレイ型半導体装置のサイズに応じて、切り込み幅を１〜３ｍｍに、また、切り込み深さはインターポーザー（基板）１０に設けられた金属ワイヤー１２を接続する図示しない接続ランドの最外部から、外周２〜５ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍ残して切り込む事が望ましい。
【００３２】
また本発明の第２の実施例として、図２に示すように、モールド樹脂１３の切り込み部１３ａ、１３ｂ、１３ｎと複数箇所に設ける事で、加熱に於けるモールド樹脂１３の膨張が分散される為、熱膨張量が大幅に減少し、インターポーザー（基板）１０の反りを抑えられ、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ものが得られる。
【００３３】
また、エリアアレイ型半導体装置のサイズがより大きくなる事に対して、より有効的なものとして考えられたものが、図３に示すものであり、モールド樹脂１３の切り込み部２０ａが本発明の第１実施例同様の切り込み量で最も深く、２０ｂから２０ｃへと順次切り込み量を浅くし、インターポーザー（基板）１０の反りを抑える事は勿論のこと、熱的、機械的応力にも耐えられる事を特徴としている。
【００３４】
また、前記各実施例に於けるモールド樹脂１３の切り込み形状は、切り込みの先端が角張っている場合、モールディング成形時の加工ストレスやはんだ付け時の熱ストレス等によって、モールド樹脂１３にクラックが入る可能性がある。
【００３５】
この為、切り込み形状を図４に示す如く、先端がアール付き切り込み部３３となる様に０．５〜５．０ｍｍ内、好ましくは０．５〜１．５ｍｍのアールを形成する事が望ましい。
【００３６】
（実施例１）
本発明の実施例を図面に沿って説明する。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。
【００３７】
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金型に於いて、図１の（ａ）に示す形状に加工された金型、即ち、切り込み寸法で切り込み幅を２ｍｍ、また、切り込み深さが８ｍｍに加工されたものを用い、モールド樹脂１３をモールディングする。
【００３８】
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。
【００３９】
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５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２００＊２００ｍｍ角のテスト用ボードの中央部に、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。
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２．テスト用ボード
・サイズ　：２００＊２００ｍｍ
・配置　　：中央部
・搭載数　：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．テスト個数
・本発明品　：５０ケ
・従来品　　：２０ケ
【００４０】
上記条件にてはんだ付けを行った結果を、表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
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、各辺に切り込み部１４を設ける事で、はんだ付け時の熱によるインターポーザー（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削減する事が出来た。
【００４３】
（実施例２）
第２の実施例として、図３に示す様にモールディング用金型を加工し、モールド樹脂１３を実施例１同様に形成した。
【００４４】
尚、本実施例では、切り込み数を各辺に５箇所設けており、その切り込み寸法の切り込み幅は、実施例１と同様の寸法としているが、切り込み深さの各辺中央部を８ｍｍとし、端部側方向に従い順次切り込み深さを小さく、その寸法は、中央部から二番目を７ｍｍ、３番目を６ｍｍに、また、切り込みのピッチは５ｍｍとしている。
【００４５】
実施例１同様の条件ではんだ付けを行い、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。
【００４６】
結果を、表２に示す。
【００４７】
【表２】
2004140080.tif 000005
【００４８】
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、図３の如く各辺に切り込み部２０ａ、２０ｂ，２０ｃと複数箇所設ける事で、はんだ付け時の熱によるインターポーザー（基板）１０の反りを大幅に抑制でき、はんだブリッジを無くす事が出来た。
【００４９】
【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。
【００５０】
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、（ｂ）は断面図
【図２】本発明の第２の実施例を示す平面図
【図３】本発明の第３の実施例を示す平面図
【図４】本発明の第４の実施例を示す平面図
【図５】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（１４ａ、１４ｂ、１４ｎ）　切り込み部
１５　銅箔ランド
１６　はんだボール
２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）　切り込み部
３３　アール付き切り込み部
【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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