(57)【要約】【課題】  半導体装置を実装基板に実装した際に、接続用バンプと配線パターンとが電気的に短絡することを防止し、確実な実装を可能にする。【解決手段】  樹脂成形部１８の実装面に外面を露出して配線パターン１５が樹脂封止され、前記実装面から突出した形状に、外面が金属被膜４６によって被覆され実装基板３０にはんだ３４によって接合される接続用バンプ２０が、樹脂成形部１８と一体に形成された半導体装置２６において、前記接続用バンプ２０と実装基板３０との離間間隔を規制する樹脂突起２８が、前記樹脂成形部１８の実装面から突出して、前記樹脂成形部１８と一体に形成されている。【選択図】          図１
2005175205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形部の実装面に外面を露出して配線パターンが樹脂封止され、前記実装面から突出した形状に、外面が金属被膜によって被覆され実装基板にはんだ接合される接続用バンプが、樹脂成形部と一体に形成された半導体装置において、
前記接続用バンプと実装基板との離間間隔を規制する樹脂突起が、前記樹脂成形部の実装面から突出して、前記樹脂成形部と一体に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂突起が、樹脂成形部の平面領域内に、実装基板に半導体装置を安定して支持する配置に設けら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】
前記樹脂成形部に半導体素子等の電子部品が埋設されて搭載され、電子部品と接続用バンプとが配線パターンを介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記接続用バンプの外面を被覆する金属被膜が、金めっきからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂突起の高さ寸法と同一の厚さの金属板を支持体として使用し、
前記金属板に前記樹脂突起の配置位置に合わせて貫通孔を形成する工程と、
前記金属板の一方の面をハーフエッチングして接続用バンプを形成するための凹部を形成する工程と、
前記金属板にめっきを施して、前記凹部の内面をめっき被膜により被覆し、また金属板の表面に配線パターンを形成する工程と、
前記金属板にめっきを施した後、金属板の一方の面に半導体素子等の搭載部品を搭載し、搭載部品が搭載された金属板の片面を樹脂封止する工程と、
樹脂封止後の樹脂成形品の前記金属板のみを選択的にエッチングして除去する工程とを備え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】
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、より詳細には実装基板に確実に実装することが可能な半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６はいわゆるＢＣＣ（Bamp Chip Carrier)タイプの半導体装置の従来の製造工程を示す説明図である。図６(a)は、金属板１０の一方の面に、半導体装置の接続に使用する接続用バンプを形成するための凹部１２を形成した状態を示す。凹部１２は金属板１０を片面側からハーフエッチングして形成する。図６(b)は、金属板１０の一方の面に所定のパターンに金めっき１４を施した状態を示す。この金めっき１４は凹部１２の内面を被覆するとともに、半導体装置に搭載される電子部品と電気的に接続される配線パターンとして形成する。
【０００３】
図６(c)は、金属板１０の一方の面に半導体素子１６を搭載し、半導体素子１６と配線パターンとをワイヤボンディングした状態を示す。図６(d)は、金属板１０の片面を樹脂封止した状態である。１８が樹脂成形部である。
図６(e)は、金属板１０を化学的にエッチングして除去することによって、樹脂成形部１８の実装面側に樹脂成形部１８と一体に接続用バンプ２０が突出して形成された状態を示す。接続用バンプ２０は金属板１０をエッチングして除去したことにより、樹脂バンプの表面が金めっき１４によって被覆された状態として得られる。また、樹脂成形部１８の実装面には配線パターンの外面が露出する。
【０００４】
このようにＢＣＣタイプの半導体装置は、半導体素子１６等の電子部品を搭載した金属板１０の片面を樹脂封止した後、金属板１０をエッチングして溶解除去する（エッチングバック）方法によって製造する。したがって、金属板１０に配線パターン等をめっきによって形成する際には、金属板１０をエッチングして溶解除去するエッチング液によって侵されない金属めっきによる必要がある。
【特許文献１】特開平９−１６２３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は、上述した方法によって形成した半導体装置２５を実装基板３０に実装した状態を示す。実装基板３０には接続用バンプ２０が接合される接続電極３２が設けられており、はんだリフロー工程により、接続用バンプ２０と接続電極３２とがはんだ３４により電気的に接続される。３６はソルダーレジストである。
図８は、実装基板３０に半導体装置２５を実装した状態の接続用バンプ２０と接続電極３２との接合部の構造を拡大して示す。図８(a)は、接続用バンプ２０が接続電極３２に接合される前の状態、図８(b)は、接続用バンプ２０が接続電極３２に接合された状態を示す。従来は、はんだリフローあるいは実装基板３０側から接続電極３２の部位を部分的に加熱し、はんだ３４を溶融して接続用バンプ２０を接続電極３２に当接させるようにして接合している。
【０００６】
しかしながら、従来の実装方法においては、半導体装置２５を実装基板３０に実装した際に、接続用バンプ２０と接続電極３２との離間間隔が一定に規定されているものではなく、実装時に接続用バンプ２０と接続電極３２との離間間隔が変動することによって、はんだ接合部でのはんだ３４の盛り上がりが変動し、はんだ３４が隣接する配線パターンが形成されている部位にまではみ出して、配線パターンに接触するといった問題が生じる。図８(b)は、接続用バンプ２０に隣接して配置されている配線パターン１５に、はんだ３４が接触して接続用バンプ２０と配線パターン１５とが電気的に短絡される状態を示している。
【０００７】
ＢＣＣタイプの半導体装置では接続用バンプ２０が形成された面に、配線パターンの外面が露出しているから、接続用バンプ２０と配線パターンとがきわめて接近して配置されているような製品の場合には、実装基板に半導体装置をはんだ接合した際に、配線パターン間で電気的短絡が生じるといった問題が起こり得る。
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ＢＣＣタイプの半導体装置で配線パターンがきわめて密に形成されたような製品であっても、接続用バンプと配線パターンとが電気的に短絡することを防止して、確実な実装を可能にする半導体装置およびその製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、樹脂成形部の実装面に外面を露出して配線パターンが樹脂封止され、前記実装面から突出した形状に、外面が金属被膜によって被覆され実装基板にはんだ接合される接続用バンプが、樹脂成形部と一体に形成された半導体装置において、前記接続用バンプと実装基板との離間間隔を規制する樹脂突起が、前記樹脂成形部の実装面から突出して、前記樹脂成形部と一体に形成されていることを特徴とする。
また、前記樹脂突起が、樹脂成形部の平面領域内に、実装基板に半導体装置を安定して支持する配置に設けられていることを特徴とする。
また、前記樹脂成形部に半導体素子等の電子部品が埋設されて搭載され、電子部品と接続用バンプとが配線パターンを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
また、前記接続用バンプの外面を被覆する金属被膜が、金めっきからなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記半導体装置の製造方法において、前記樹脂突起の高さ寸法と同一の厚さの金属板を支持体として使用し、前記金属板に前記樹脂突起の配置位置に合わせて貫通孔を形成する工程と、前記金属板の一方の面をハーフエッチングして接続用バンプを形成するための凹部を形成する工程と、前記金属板にめっきを施して、前記凹部の内面をめっき被膜により被覆し、また金属板の表面に配線パターンを形成する工程と、前記金属板にめっきを施した後、金属板の一方の面に半導体素子等の搭載部品を搭載し、搭載部品が搭載された金属板の片面を樹脂封止する工程と、樹脂封止後の樹脂成形品の前記金属板のみを選択的にエッチングして除去する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る半導体装置は、樹脂成形部と一体に接続用バンプと実装基板との離間間隔を規制する樹脂突起を設けたことにより、半導体装置を実装基板にはんだ接合によって実装する際の接続用バンプと実装基板との離間間隔が一定間隔に規制され、これによってはんだ接合部が、接続用バンプに隣接して配置されている配線パターンと電気的に短絡することが防止でき、半導体装置を確実に実装することが可能となる。また、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、従来のＢＣＣタイプの半導体装置の製造方法を利用して容易に半導体装置を製造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】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面にしたがって詳細に説明する。
図１は、本発明に係る半導体装置の一実施形態の構成を示す説明図である。同図では、半導体装置２６を実装基板３０に実装する状態を示している。なお、半導体装置２６および実装基板３０の構成は、図７に示す従来の半導体装置２５および実装基板３０の構成と基本的に共通である。したがって、従来の半導体装置２５および実装基板３０と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００１２】
図１(a)は、実装基板３０に半導体装置２６を位置合わせしている状態を示す。半導体装置２６は、いわゆるＢＣＣタイプの半導体装置であり、樹脂成形部１８に半導体素子１６あるいはチップ抵抗等の電子部品が埋没して搭載され、樹脂成形部１８の実装面側の外面に接続用バンプ２０が突出して形成されている。接続用バンプ２０は半導体装置２６に搭載されている半導体素子１６等の電子部品と電気的に接続して設けられ、実装基板３０に形成されている接続電極３２に接合されて、実装基板３０と電気的に接続される。
【００１３】
本実施形態の半導体装置２６において特徴的な構成は、半導体装置２６の本体を構成する樹脂成形部１８の接続用バンプ２０が形成されている実装面に樹脂突起２８が設けられていることである。
この樹脂突起２８は半導体装置２６を実装基板３０にはんだ接合によって実装する際に、実装基板３０の表面に端面が当接して、半導体装置２６と実装基板３０との離間間隔を規定するために設けられているものである。半導体装置２６と実装基板３０との離間間隔とは、半導体装置２６を実装基板３０に実装する際の実装基板３０の表面と半導体装置２６の樹脂成形部１８の対向面との離間間隔であり、接続用バンプ２０についていえば、接続用バンプ２０と実装基板３０との離間間隔、あるいは接続用バンプ２０と接続電極３２との離間間隔となる。
【００１４】
従来のＢＣＣタイプの半導体装置２５の実装構造においては、単に、はんだリフロー等により、実装基板３０に半導体装置２５をのせてはんだ接合する。したがって、半導体装置２５の接続用バンプ２０は実装基板３０の接続電極３２に当接した状態で接合されることもあるし、接続電極３２とは若干離間した状態で接合されることもある。これに対し、本実施形態の半導体装置２６では、樹脂成形部１８の実装面に樹脂突起２８を設けているから、樹脂突起２８の高さ寸法によって規定された離間間隔で半導体装置２６が実装され、接続用バンプ２０と実装基板３０に設けられた接続電極３２との離間間隔が常に一定間隔で実装されることになる。
【００１５】
図１(b)は、実装基板３０に半導体装置２６を実装した状態を示す。樹脂突起２８は半導体装置２６と実装基板３０との離間間隔を規定するため、接続用バンプ２０のバンプ高さよりも高く形成されており、実装基板３０に位置合わせして半導体装置２６をのせることにより、樹脂突起２８の端面が実装基板３０の表面に当接し、接続用バンプ２０の外面が実装基板３０に形成された接続電極３２から僅かに離間して実装される。
図１(b)は、接続用バンプ２０の外面と接続電極３２とが離間した状態ではんだ３４によって接続用バンプ２０と接続電極３２とが接合されている状態を示す。
【００１６】
このように、接続用バンプ２０と接続電極３２との離間間隔を規定することにより、はんだ接合時のはんだ３４の盛り上がり（メニスカス部分の形状）を制御することが可能となり、接続用バンプ２０と接続電極３２とを接合するはんだ３４が接続用バンプ２０に隣接する配線パターンの位置まで張り出して、接続用バンプ２０と配線パターン１５とが電気的に短絡するといった問題を解消することが可能となる。
図２は、樹脂突起２８を設けたことによって、接続用バンプ２０と接続電極３２とを接合するはんだ３４が、接続用バンプ２０に隣接する配線パターン１５と接触しない状態になることを説明的に示している。接続用バンプ２０と接続電極３２とを接合するはんだ３４が接続用バンプ２０と接続電極３２との間にのみ介在し、隣接する配線パターン１５にまで張り出さないように制御されている。
【００１７】
図３は、半導体装置２６の樹脂成形部１８に設けられる樹脂突起２８の平面配置例を示す。同図で２０が接続用バンプであり、１５が配線パターンである。樹脂突起２８は、図のように接続用バンプ２０や配線パターン１５と干渉しない位置を選んで設ける。樹脂突起２８の配置数、配置位置は接続用バンプ２０および配線パターン１５等の配置に合わせて適宜選択することができる。樹脂突起２８は実装基板３０上で半導体装置２６を離間して支持するためのものであるから、実装基板３０上で半導体装置２６を安定して支持できるように配置する必要がある。樹脂突起２８の平面形状は細長の矩形状、三角形状、曲線状等、任意の形状とすることができる。
【００１８】
図４、５は本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を示す説明図である。
図４(a)は、樹脂突起２８を形成するための貫通孔４２を半導体装置を製造する際に使用する金属板１０に形成する工程を示す。金属板１０は後工程で化学的にエッチングして除去するもので、本実施形態では銅板を使用している。本製造方法では、樹脂突起２８の高さは金属板１０の厚さに一致する。したがって、金属板１０は接続用バンプ２０の高さに応じて決められる樹脂突起２８の高さに一致した厚さのものを使用する。
図４(a)で、４０は金属板１０の両面を被覆する感光性レジストであり、感光性レジスト４０を露光および現像し、金属板１０で樹脂突起２８を形成する部位を露出させ、感光性レジスト４０をマスクとして金属板１０をエッチングして貫通孔４２を形成する。
【００１９】
図４(b)は、接続用バンプ２０を形成するための凹部１２を金属板１０に形成する工程を示す。前工程で使用した感光性レジスト４０を除去した後、金属板１０の両面に再度感光性レジストを塗布し、露光および現像により金属板１０の片面側で接続用バンプ２０を形成する部位を露出させる。
図４(c)は、金属板１０をハーフエッチングして凹部１２を形成した状態を示す。ハーフエッチングによるエッチング量を制御することによって凹部１２の深さ、すなわち接続用バンプ２０の高さを調節することができる。
【００２０】
図４(d)は、次に、凹部１２の内面に接続用バンプ２０の金属被膜となる金めっき４６を施す工程を示す。後工程の樹脂封止工程で凹部１２に樹脂が充填され、接続用バンプ２０が成形される。金めっき４６は接続用バンプ２０の表面を金めっきにより被覆し、半導体装置を実装基板に実装する際に接続電極との濡れ性を良好にするために設ける。本実施形態では、貫通孔４２の内壁面にも金めっき４６を施している。
【００２１】
図４(e)、(f)は、次に、金属板１０に配線パターン１５を形成する工程を示す。図４(e)は、金属板１０の凹部１２を形成した一方の面に感光性レジストを塗布し、配線パターン１５を形成する部位を露出させるよう露光および現像して、レジストパターン４８を形成した状態を示す。金属板１０の他方の面は感光性レジスト４９により被覆する。
図４(f)は、レジストパターン４８をマスクとして、電解めっきにより配線パターン５０を形成した状態を示す。本実施形態ではパラジウムめっきおよびニッケルめっきをこの順に施して配線パターン５０を形成した。この電解めっきにより、凹部１２に形成されている金めっき４６と配線パターン５０とが電気的に接続される。なお、配線パターン５０を形成する電解めっきは、後工程で、銅からなる金属板１０をエッチングして除去するエッチング液によっては侵されない金属めっきを選択する。
【００２２】
図５は金属板１０に半導体素子１６を搭載し、樹脂封止して半導体装置２６を形成するまでの工程を示す。
図５(a)は、金属板１０に形成したレジストパターン４８と感光性レジスト４９を除去し、金属板１０に半導体素子１６を搭載した状態を示す。なお、本実施形態では電子部品として半導体素子１６を搭載しているが、チップコンデンサ等の他の電子部品を搭載する場合はこの工程で行う。本発明では電子部品を搭載せず、光学部品を搭載するといった場合も半導体装置ということにする。
図５(b)は、金属板１０の半導体素子１６を搭載した一方の面を樹脂封止する工程を示す。金属板１０を樹脂封止金型５２、５４によりクランプし、樹脂封止金型５２、５４によって形成されたキャビティ内に樹脂を充填して樹脂成形する。
【００２３】
図５(c)は、樹脂封止金型から成形品を取り出した状態を示す。金属板１０の片面側が樹脂成形され、樹脂成形部１８の内部に半導体素子１６等が封止され、接続用バンプ２０となる凹部１２、および樹脂突起２８となる貫通孔４２に樹脂が充填されていることを示す。
図５(d)は、図５(c)に示した状態で金属板１０をエッチングにより溶解して除去し、樹脂成形部１８を切断して個片の半導体装置２６を得た状態を示す。金属板１０をエッチングして溶解除去するエッチング液として、金めっき４６および配線パターン１５を形成するパラジウムめっきおよびニッケルめっきを侵さないエッチング液を使用し、金属板１０のみを選択的にエッチングする。
【００２４】
こうして、図１に示す、樹脂成形部１８と一体に接続用バンプ２０および樹脂突起２８が形成された半導体装置２６を得ることができる。樹脂成形部１８の実装面から突出する接続用バンプ２０の外表面には金めっき４６が被覆され、樹脂成形部１８の実装面には、接続用バンプ２０と実装基板との離間間隔を規定する樹脂突起２８が突出して形成されている。
なお、接続用バンプ２０の外表面を被覆する金属被膜として金めっき以外のめっきによることも可能であり、配線パターン１５を上記例以外のめっきによることももちろん可能である。
【００２５】
また、本実施形態では、樹脂突起２８の側面に金めっき４６を施したが、金めっき４６を施さずに、単に樹脂によって樹脂突起２８を形成することもできる。また、樹脂突起２８を形成するための貫通孔４２を形成する工程は金属板１０に凹部１２を形成した後に行うことも可能であり、エッチングによらずにドリル加工等の機械的加工によって金属板１０に貫通孔４２を形成することも可能である。また、樹脂突起２８は金属板１０に貫通孔４２を形成する方法の他に、金属板１０を片面側からハーフエッチングして形成することもできる。
また、樹脂突起２８は実装基板３０の表面を被覆するソルダーレジスト等の保護膜に端面を当接させて半導体装置２６と実装基板３０との離間間隔を規定するが、保護膜の厚さばらつきが離間間隔の精度に影響するような場合には、実装基板３０に樹脂突起２８が当接するダミーの電極を設けておき、ダミーの電極に樹脂突起２８を当接させることによって離間間隔の精度を向上させるようにすることも可能である。
【００２６】
また、本実施形態の製造方法によれば、金属板１０を支持体として任意のパターンに配線パターン１５を形成することができ、任意の位置に、また任意の高さに接続用バンプ２０および樹脂突起２８を形成することができる。また、樹脂成形部１８には半導体素子１６の他に任意の電子部品等を搭載することが可能であり、本発明方法は、種々用途の製品の製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る半導体装置を実装基板に実装する状態を示す説明図である。
【図２】半導体装置と実装基板との接合部を拡大して示す説明図である。
【図３】樹脂突起の平面配置を示す説明図である。
【図４】本発明に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図６】半導体装置の従来の製造方法を示す説明図である。
【図７】従来の半導体装置を実装基板に搭載した状態を示す説明図である。
【図８】実装基板と接続用バンプとの接合状態を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  金属板
１２  凹部
１５  配線パターン
１６  半導体素子
１８  樹脂成形部
２０  接続用バンプ
２５、２６  半導体装置
２８  樹脂突起
３０  実装基板
３２  接続電極
３４  はんだ
４０、４９  感光性レジスト
４２  貫通孔
４６  金めっき
４８  レジストパターン
５０  配線パターン
５２、５４  樹脂封止金型
【図１】
2005175205.tif 000003
【図２】
2005175205.tif 000004
【図３】
2005175205.tif 000005
【図４】
2005175205.tif 000006
【図５】
2005175205.tif 000007
【図６】
2005175205.tif 000008
【図７】
2005175205.tif 000009
【図８】
2005175205.tif 000010