(57)【要約】【課題】大型の樹脂パッケージの採用時における反りの発生を低コストに低減できるようにする。【解決手段】本発明の半導体装置１は、配線パターン３が形成されたリジッド基板２と、該リジッド基板２の表面にボンディングされるとともに配線パターン３に電気的に接続された半導体素子５と、該半導体素子５を該リジッド基板２の表面に封止する樹脂パッケージ６とを備えている。そして、半導体素子５周囲におけるリジッド基板２の表面と樹脂パッケージ６との間に弾性材料からなる弾性層７を設けたことを特徴としている。【選択図】      図１
2005032993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線が形成されたリジッド基板と、該リジッド基板の表面にボンディングされるとともに前記配線に電気的に接続された半導体素子と、該半導体素子を該リジッド基板の表面に封止する樹脂パッケージとを備えた半導体装置において、
前記半導体素子周囲における前記リジッド基板の表面と樹脂パッケージとの間に弾性材料からなる弾性層を設けたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子がリジッド基板の表面に樹脂パッケージで封止されてなる表面実装形パッケージの半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表面実装形パッケージの半導体装置は、図４又は図５に示すように、配線パターン５２が形成されたリジッド基板５１と、該リジッド基板５１の表面にボンディングされるとともに配線パターン５２に電気的に接続された半導体素子５３と、該半導体素子５３を該リジッド基板５１の表面に封止する樹脂パッケージ５４とを備えている。この半導体装置の製造時には、効率を向上するため、複数の半導体装置用の領域を有する一体リジッド基板５７上に複数分の半導体装置を同時に製造し、その後に各半導体装置に分割する方法が採用されている。半導体装置は、この製造時における樹脂パッケージのモールド方法によって、図４に示す個別モールドタイプと、図５に示す一括モールドタイプとに分類される。
【０００３】
個別モールドタイプは、図４（ａ）に示すように、一体リジッド基板５７上の各半導体装置用の領域ごとに樹脂パッケージ５４をモールドしておき、その後一体リジッド基板５７を同図中の二点鎖線で分割することにより、図４（ｂ）に示す半導体装置を製造する方法である。これに対し、一括モールドタイプは、図５（ａ）に示すように、一体リジッド基板５７上に複数の半導体装置の樹脂パッケージ５４を一括してモールドし、その一体樹脂パッケージ５８及び一体リジッド基板５７を同図中の二点鎖線で分割することにより、図５（ｂ）に示す半導体装置を製造する方法である。個別モールドタイプでは、半導体素子５３等の構成に応じて樹脂パッケージ５４の型を個々に用意する必要があるのに対し、一括モールドタイプでは、例えば半導体素子５３等の構成が異なる半導体装置の樹脂パッケージ５４を一体樹脂パッケージ５８として一括成形しておき、その後各半導体装置に応じた大きさに分割することもでき、半導体素子５３等の構成ごとに型を用意する必要がないので、製造コストを大幅に低減することができるという長所がある。
【０００４】
しかし、一括モールドタイプでは、図５に示すようにリジッド基板５１の表面全体が樹脂パッケージ５４で覆われているため、個別モールドタイプと比較して、樹脂パッケージ５４とリジッド基板５１の収縮率差により両者の接合部に発生する剪断応力が大きい。このため、半導体装置に反りが発生し、半導体装置内部の半導体素子５３にストレスがかかったり、半導体装置の実装基板への実装が困難になったりするという問題がある。例えば、図６に示すように、モールド成形（例えば金型温度は約１８０°）が完了した後、成形品を金型から開放し（同図（ａ）参照）、冷却すると、樹脂パッケージ５４とリジッド基板５１の収縮率差により剪断応力が生じ、半導体装置に反りが発生するのである（同図（ｂ）参照）。この他に、半導体装置の実装時の温度変化や、稼動中における温度変化によっても同様に反りが発生する。そして、この反りの発生が、樹脂パッケージ５４の大型化を困難にしている。
【０００５】
そこで、この反りの発生を低減するために、例えば、特許文献１ではリジッド基板としてのプリント配線板の両面に同一厚みのガラス布基材熱硬化性樹脂プリプレグを重ねて加圧、加熱の下に積層成形することにより、プリント配線板を補強した半導体装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２８６３６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１記載の半導体装置を製造するには、前記プリプレグを積層成形する工程に加え、ボンディング用端子の表面の一部、及びはんだボール接続用パッド表面の一部のガラス布、熱硬化性樹脂を除去する工程が必要となり、材料及び製造工程が増えるので、コストが大幅に増大するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決し、大型の樹脂パッケージの採用時における反りの発生を低コストに低減できる半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、配線が形成されたリジッド基板と、該リジッド基板の表面にボンディングされるとともに前記配線に電気的に接続された半導体素子と、該半導体素子を該リジッド基板の表面に封止する樹脂パッケージとを備えた半導体装置において、前記半導体素子周囲における前記リジッド基板の表面と樹脂パッケージとの間に弾性材料からなる弾性層を設けたことを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、半導体素子のパッケージング時、半導体装置の実装時、稼働中時等における温度変化により、樹脂パッケージとリジッド基板との間に発生する剪断応力を、弾性層が緩和し、半導体装置の反りの発生を低減するとともに、その内部の半導体素子にかかるストレスを低減することができる。
【００１１】
前記弾性材料としては、特に限定されないが、半導体材料として不純物精製した弾性材料であることが好ましく、シリコーンエラストマーを例示する。
【００１２】
前記弾性層の厚さとしては、特に限定されないが、少なくとも、前記リジッド基板の表面の凹凸の大きさよりも大きくなるように設定することが好ましい。一般に前記リジッド基板の表面には凹凸があり、この凹凸が接合面にアンカー効果をもたらし、前記弾性層による剪断応力の緩和を阻害するからである。また、前記弾性層の厚さは、前記リジッド基板と前記樹脂パッケージとの収縮率が大きいほど、前記リジッド基板の表面と前記樹脂パッケージとが接合する面積が広いほど、また、前記樹脂パッケージの厚さが厚いほど、厚く形成することが好ましい。これは、前記リジッド基板と前記樹脂パッケージとの収縮率が大きいほど、前記リジッド基板の表面と前記樹脂パッケージとが接合する面積が広いほど、また、前記樹脂パッケージの厚さが厚いほど、前記樹脂パッケージと前記リジッド基板との接合部に発生する剪断応力が大きくなるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明を具体化した一実施形態の半導体装置１を示している。この半導体装置１は、一括モールドタイプであり、配線パターン３が形成されたリジッド基板２と、該リジッド基板２の表面に接着されるとともに配線パターン３にボンディングワイヤ４で電気的に接続された半導体素子５と、該半導体素子５及びボンディングワイヤ４をリジッド基板２の表面に封止する樹脂パッケージ６とを備えている。そして、半導体素子５周囲におけるリジッド基板２の表面と樹脂パッケージ６との間には弾性層７が設けられている。
【００１４】
リジッド基板２の表面には、配線パターン３及びボンディング電極１１が形成されている。このボンディング電極１１は、半導体素子５が搭載される略中央部の周辺に列設されている。また、リジッド基板２の裏面には、マトリクス状に配設された接続用電極１２と配線パターン（図示略）とが形成されており、各接続用電極１２には略球形のハンダボール１３が形成されている。リジッド基板２両面の配線パターン３は、レジスト１４で覆われている。また、リジッド基板２両面の配線パターン３、ボンディング電極１１、及び接続用電極１２は、図示しない配線パターンやスルーホール等を介して電気的に接続されている。
【００１５】
弾性層７は、弾性材料からなっており、リジッド基板２の表面におけるボンディング電極１１よりも外縁側に配設されている。この弾性層７は、温度変化によって樹脂パッケージ６とリジッド基板２との接合部に発生する剪断応力を緩和するためのものである。本例では、弾性材料としてシリコーンエラストマーを採用している。この弾性層７は、樹脂パッケージ６により半導体素子５及びボンディングワイヤ４をパッケージングする前に、リジッド基板２上に形成される。この弾性層７の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、リジッド基板２の表面に２０μｍ程度の凹凸があるとすると、該凹凸の影響を無くすためには弾性層７の厚さを５０μｍ以上に設定することが好ましく、５０〜１００μｍに設定することを例示する。弾性層７の形成方法としては、図２（ａ）に示すように、一体リジッド基板１７の表面にスクリーン印刷、シルク印刷、ポッティング等により弾性材料を付着させるとともに、オーブン硬化により硬化させたり、一体リジッド基板１７の表面に弾性材料からなるシート品を貼り付けたりすることにより形成する方法を例示する。
【００１６】
半導体素子５は、リジッド基板２の表面の略中央部に接着されるとともに、その電極５ａがボンディングワイヤ４を介してリジッド基板２のボンディング電極１１に電気的に接続されている。
【００１７】
樹脂パッケージ６は、公知の封止樹脂からなっており、一括モールドによってリジッド基板２表面全体を覆うように形成され、半導体素子５、ボンディング電極１１、及びボンディングワイヤ４をリジッド基板２の表面に封止している。
【００１８】
以上のように構成された本発明の半導体装置１によれば、半導体素子５周囲におけるリジッド基板２の表面と樹脂パッケージ６との間に弾性材料からなる弾性層７を設けているので、半導体素子５のパッケージング時、半導体装置１の実装時、稼働中時等における温度変化により、樹脂パッケージ６とリジッド基板２との接合部に発生する剪断応力を、図３に示すように弾性層７が弾性変形することにより緩和し、半導体装置１の反りの発生を低減するとともに、その内部の半導体素子５にかかるストレスを低減することができる。
【００１９】
また、この弾性層７の形成は、弾性材料の印刷及びオーブン硬化工程の追加、又は弾性材料からなるシート品の貼り付け工程の追加で対応できるので、低コストで実施できる。
【００２０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る半導体装置によれば、大型の樹脂パッケージの採用時における反りの発生を低コストに低減できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施形態に係る半導体装置における樹脂パッケージの一部を破断した状態を示す斜視図である。
【図２】同半導体装置を示す図であり、（ａ）は各半導体装置に分割される前の製造途中の状態を示す一部破断平面図、（ｂ）は完成品の側断面図である。
【図３】同半導体装置の弾性層の作用を示す側面図である。
【図４】従来の個別モールドタイプの半導体装置を示す図であり、（ａ）は各半導体装置に分割される前の製造途中の状態を示す平面図、（ｂ）は完成品の側断面図である。
【図５】従来の一括モールドタイプの半導体装置を示す図であり、（ａ）は各半導体装置に分割される前の製造途中の状態を示す平面図、（ｂ）は完成品の側断面図である。
【図６】従来の一括モールドタイプの半導体装置における反りの発生の様子を示す図である。
【符号の説明】
１    半導体装置
２    リジッド基板
３    配線パターン
４    ボンディングワイヤ
５    半導体素子
５ａ  電極
６    樹脂パッケージ
７    弾性層
１１    ボンディング電極
１２    接続用電極
１３    ハンダボール
１４    レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005032993.tif 000005
【図４】
2005032993.tif 000006
【図５】
2005032993.tif 000007
【図６】
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