(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージの半導体素子搭載領域の外周側に配設された、他のパッケージ搭載用の接続用パッドのうち、前記パッケージの対角線方向の２つの接続用パッドが他の接続用パッドと異なる平面形状を有する異型パッドに形成されていて、
該異型パッドは互いに異なる平面形状に形成されていると共に、前記パッケージの平面内における中心点に対して非対称となる位置に配設されていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記パッケージの位置を確認する目視用マークとして、前記接続用パッドの平面形状と異なる形状に形成された第２の異型パッドがさらに設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージどうしを積層する構造としていわゆるＰＯＰ（Package On Package）構造とよばれるものが知られている。近年、半導体パッケージの小型化が進み、半導体パッケージに形成される配線パターンおよび接続パッドが微細化し、配線パターン間や接続パッド間に、下側の被搭載側の半導体パッケージと上側の搭載側半導体パッケージを位置決めするためのアライメントマークを単独で配設することが非常に困難になっている。
現在までには、ＩＣチップ等をワイヤボンディング接続する際において、ボンディング位置を認識するために、特定のセカンドパッドの形状を他のセカンドパッドの形状と異なる形状に形成することで、セカンドパッドにアライメントマーク機能を持たせるといった提案が特許文献１においてなされている。
【特許文献１】実開平６−７９１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体パッケージに配設されているアライメントマークは、互いの離間距離を確保することにより位置精度を高めることができるため、半導体パッケージの平面対角線上に配設されていることが多い。このように、対角線上にアライメントマークを配設した場合においては、アライメントマークが形成された半導体パッケージが水平面内で１８０度回転してしまうと、アライメントマークどうしが重なり合って識別することができなくなる等の問題が生じるので、アライメントマークによる位置ずれの表示がなされず、積層したＰＯＰ構造の半導体パッケージが不良になってしまうことがある。
また、半導体パッケージに多数のアライメントマークを配設し、正確なアライメント処理を行うことも考えられるが、アライメントマークの確認作業に要する時間が長くなってしまうため現実的ではないという課題がある。
【０００４】
そこで本願発明は、半導体パッケージに配設するアライメントマークの離間距離を従来技術と同程度の離間距離となるように維持すると共に、アライメントマークの配設数を最小限に抑えつつも、アライメントマークが形成された半導体パッケージの水平面内における１８０度の回転の有無を確実に検出することができる半導体パッケージの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、パッケージの半導体素子搭載領域の外周側に配設された、他のパッケージ搭載用の接続用パッドのうち、前記パッケージの対角線方向の２つの接続用パッドが他の接続用パッドと異なる平面形状を有する異型パッドに形成されていて、該異型パッドは互いに異なる平面形状に形成されていると共に、前記パッケージの平面内における中心点に対して非対称となる位置に配設されていることを特徴とする半導体パッケージである。
【０００８】
また、前記パッケージの位置を確認する目視用マークとして、前記接続用パッドの平面形状と異なる形状に形成された第２異型パッドがさらに設けられていることを特徴とする。これにより、オペレータが直接目視で確認することもできるため、ダブルチェックが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる半導体パッケージによれば、半導体パッケージに配設するアライメントマークの数を最小限に抑えつつも、アライメントマークが形成された半導体パッケージが水平面内に１８０度回転したことを検出することが可能になる。すなわち、生産性に優れると共に、ＰＯＰ構造の半導体パッケージの歩留まりを向上させることができる半導体パッケージを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかる半導体パッケージおよびこれを用いたＰＯＰ構造の半導体パッケージの実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態におけるＰＯＰ構造の半導体パッケージにおける被搭載側半導体パッケージの正面側断面図と平面図である。図２は、第１実施形態におけるＰＯＰ構造の半導体パッケージにおける搭載側半導体パッケージの正面側断面図と底面図である。
本明細書内においては、ＰＯＰ構造の半導体パッケージ１０のうち、被搭載側半導体パッケージを下側パッケージ２０と記載し、搭載側半導体パッケージを上側パッケージ３０と記載する。
【００１１】
図１に示すように、下側パッケージ２０は、配線基板２２の上面に形成された半導体素子用パッド２３に半導体素子２４の電極２４Ｚ（金バンプやはんだバンプ等）をフリップチップ接続により接続したものである。配線基板２２の上面と半導体素子２４の下面との間（接合部分）にはアンダーフィル樹脂２５が封入されている。フリップチップ接続は公知の方法であるため、本明細書内では詳細な説明を省略する。
配線基板２２の上面（上側パッケージ３０を搭載する面）には、下側パッケージ２０と上側パッケージ３０との間を接続するための接続用パッド２６が形成されている。接続用パッド２６は、半導体素子２４の外周縁を囲む配置で二列に設けられている。接続用パッド２６のうち少なくとも２つの接続用パッド（２７，２７）は、他の接続用パッド２６の平面形状とは異なる平面形状に形成されている。本明細書においては、他の接続用パッド２６と異なる平面形状に形成された接続パッドのことを異型パッド２７ということにする。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態においては、接続用パッド２６の平面形状が円形に形成されているのに対し、異型パッド２７はそれぞれ四角形に形成されている。一方の異型パッド２７と他方の異型パッド２７とは、一方の異型パッド２７の配設位置を、下側パッケージ２０の中心点周りに１８０度回転させた際に、他の異型パッド２７の当初配設位置に完全一致しない配置となるように形成されている。
【００１３】
要は、一方の異型パッド２７と他方の異型パッド２７との平面配置位置関係が、一方の異型パッド２７の中心点と他方の異型パッド２７の中心点とを結んでなる直線が、下側パッケージ２０の中心点を通らない配置になっていればよいのである。すなわち、一方の異型パッド２７と他方の異型パッド２７との配設位置の位置関係は、一方の異型パッド２７を、下側パッケージ２０の中心点周りに１８０度回転させた際に、他の異型パッド２７と一部重複するような配置になったとしても、互いの異型パッド２７，２７の中心点どうしが偏位した配置となるように形成されていればよいのである。
【００１４】
接続用パッド２６および異型パッド２７は、配線基板２２の上側表面に銅等による配線パターンの形成、配線パターンの表面全体へのソルダーレジスト塗布、ソルダーレジスト表面へのフォトレジスト塗布、パターンマスクを介した露光、フォトレジストの現像のそれぞれを実行した後、フォトレジストの開口部分からソルダーレジストをエッチングにより除去することで同時に形成することができる。
したがってパターンマスクさえ形成してしまえば、従来技術を適用することができるので、接続用パッド２６と異型パッド２７とが混在していても製造コストの増大にはならない。図示しないが接続用パッド２６および異型パッド２７の露出面には金めっき等の表面処理をしておくことが好ましい。
また、配線基板２２の下面には、はんだボール等からなる外部接続端子２８が形成されている。外部接続端子２８は、図示しない実装基板等に対してＢＧＡ接続可能な配列に配設されている。
【００１５】
上側パッケージ３０は、図２に示すように、配線基板３２の上面に形成された半導体素子用パッド３３に第１の半導体素子３４Ａの電極３４Ｚ（金バンプやはんだバンプ等）をフリップチップ接続し、配線基板３２の上面と第１の半導体素子３４Ａとの間にアンダーフィル樹脂３５を封止した後、第１の半導体素子３４Ａの上に第２の半導体素子３４Ｂを接着剤により接着し、第２の半導体素子３４Ｂの上面に形成された電極３７から配線基板３２の上面に形成されたボンディング用パッド３１との間を金ワイヤ等のボンディングワイヤ４０によりワイヤボンディング接続した後、樹脂モールド成形して各半導体素子３４Ａ，３４Ｂとボンディングワイヤ４０を封止したものである。符号４１はモールド樹脂である。
フリップチップ接続およびワイヤボンディング接続の方法と、樹脂モールド成形の方法とは、それぞれ公知の方法であるため、詳細な説明は省略した。
【００１６】
また、図２に示すように、配線基板３２の下面（下側パッケージ２０に搭載される面）には、下側パッケージ２０と上側パッケージ３０との間を接続するためのはんだボール等からなる外部接続端子３８が形成されている。それぞれの外部接続端子３８は、下側パッケージ２０に配設されている接続用パッド２６および異型パッド２７の各々に対向する配置となるように設けられている。
【００１７】
なお、図２に示す上側パッケージ３０においては、半導体素子の積層構造としてフリップチップ接続とワイヤボンディング接続を併用した構造を採用しているが、第１の半導体素子３４Ａの上に第２の半導体素子３４Ｂを積層する際に、両方の半導体素子３４Ａ，３４Ｂを共にワイヤボンディング接続により接続する形態や、両方の半導体素子３４Ａ，３４Ｂを共にフリップチップ接続により接続した積層形態を採用することができるはもちろんである。
【００１８】
次に、下側パッケージ２０に上側パッケージ３０を積層接合するパッケージ接合方法について説明する。
まず、搬送装置の把持部が下側パッケージ収容部から下側パッケージ２０を取り出す。取り出された下側パッケージ２０は底面（下面）の外観状態をカメラにより撮影し、撮影した画像を制御部が画像データ処理することにより下側パッケージ２０の外部接続端子２８の配列状態等の外観状態の確認を行う。制御部は予め登録されている良品の画像データおよび、許容誤差を参照し、画像データを撮影した下側パッケージ２０の良否を判断する。制御部により不良品と判断された下側パッケージ２０は、不良品収容部（本実施形態においては下側パッケージ収容部の元の収容位置）に搬送する。制御部により良品と判断された下側パッケージ２０はキャリア上に向きをそろえた状態でセットされる。
【００１９】
次に、搬送装置の把持部が上側パッケージ収容部から上側パッケージ３０を取り出す。取り出された上側パッケージ３０も底面（下面）の外観状態をカメラにより撮影し、撮影した画像を制御部が画像データ処理することにより上側パッケージ３０の外部接続端子３８の配列状態等の外観状態の確認を行う。制御部は予め登録されている良品の画像データおよび、許容誤差を参照し、画像データを撮影した上側パッケージ３０の良否を判断する。制御部により不良品と判断された上側パッケージ３０は、不良品収容部（本実施形態においては上側パッケージ収容部の元の収容位置）に搬送する。制御部により良品と判断された上側パッケージ３０は、外部接続端子３８に図示しないフラックスを転写させた後、待機位置で待機する。
【００２０】
次に、キャリアにセットされた下側パッケージ２０の表面（上面）を固定点に配設されたカメラにより撮影し、制御部が撮影画像を画像データ処理して異型パッド２７の位置からキャリア上にセットされている下側パッケージ２０の位置データを算出する。制御部には異型パッド２７が基準位置にセットされた状態における基準画像データがあらかじめ登録されているので、撮影した下側パッケージ２０の画像データと基準画像データとの差分から、キャリアにセットされている下側パッケージ２０の基準位置に対する水平面内ずれ量および回転角度を算出することができる。このようにして算出した水平面内におけるずれ量および回転角度からなる位置ずれ量データ（位置データ）に基づいて、制御手段は搬送装置の把持部が自ら保持している上側パッケージ３０を、待機位置からキャリアにセットされている下側パッケージ２０に接近させ、接続パッド２６および異型パッド２７に、上側パッケージ３０の外部接続端子３８のそれぞれを位置合わせさせた状態で載置するように搬送装置の把持部の動作を制御する。
【００２１】
下側パッケージ２０の表面を撮影した画像の画像データをデータ処理する際において、異型パッド２７が検出されるべき位置に接続パッド２６が検出された場合には、キャリアにセットされている下側パッケージ２０の向きが１８０度回転していることになる。このような場合、制御部は搬送装置の把持部の動作を停止させ、下側ペッケージ２０に上側パッケージ３０を搭載しないようにする。また、必要に応じてエラーメッセージを発する。
【００２２】
キャリアにセットされている下側パッケージ２０に位置合わせして上側パッケージ３０が載置されると、搬送手段がキャリアをリフロー炉に搬送する。リフロー炉内では、外部接続端子３８を構成するはんだボールがフローして接続パッド２６および異型パッド２７部分で下側パッケージ２０と上側パッケージ３０とが接合され、図３に示すようなＰＯＰ構造の半導体パッケージ１０が得られる。
【００２３】
本実施形態においては、下側パッケージ２０に設けられた接続パッド２６のうち、２箇所のパッド形状を変更することにより異型パッド２７，２７に形成し、異型パッド２７，２７の配設位置を下側パッケージ２０の中心点と非対称の位置となるようにして配設しているので、異型パッド２７をアライメントマークとして用いた際に、２つの異型パッド２７の位置を確認するだけで、下側パッケージ２０がパッケージ平面内方向において１８０度回転しているか否かについて確実に判断することができる。これによりキャリアへの下側パッケージ２０の搭載状態の確認に要する時間を短縮することができるため、確実でかつ効率的なＰＯＰ構造の半導体パッケージ１０を製造することができる。
【００２４】
（第１参考実施形態）
本実施形態においては、一般的なアライメントマークの配設位置である、パッケージの対角線上に異型パッド２７Ａ，２７Ｂを配設した実施形態について説明する。
図４は、第１参考実施形態における下側パッケージを示す平面図である。
【００２５】
本実施形態においては、下側パッケージ２０に設けた２つの異型パッド２７Ａ，２７Ｂについて、異型パッド２７Ａ，２７Ｂの互いの形状もまた、それぞれ異なる形状に形成している点が特徴である。本実施形態においては、一方の異型パッド２７Ａを四角形状に形成し、他方の異型パッド２７Ｂを六角形状に形成している。このように異型パッド２７Ａ，２７Ｂどうしにおいてもそれぞれ形状を異ならせることにより、下側パッケージ２０の平面中心点における点対称位置に異型パッド２７Ａ，２７Ｂをそれぞれ配設しても、これら２つの異型パッド２７Ａ，２７Ｂのみを確認することにより下側パッケージ２０がパッケージの平面内において１８０度回転している状態を判別することができる。
【００２６】
具体的には、先の実施形態と同様に、下側パッケージ２０および上側パッケージ３０の外観状態をカメラにより撮影し、それぞれのパッケージの外観状態検査を終えた後、キャリアに搭載された下側パッケージ２０の表面（上面）をカメラにより撮影し、撮影画像の画像データと、制御部に予め登録されている正規な状態でキャリアに搭載されている下側パッケージ２０の表面の画像データとを用い、異型パッド２７Ａ，２７Ｂの部分における画像データの相違を観察すればよいことになる。
【００２７】
すなわち、キャリアに搭載されている下側パッケージ２０の向きが正しければ、異型パッド２７Ａの配設部分（図４中のＺ部分）の画像データは図５（Ａ）に示す状態となる。これに対して、キャリアに搭載されている下側パッケージの向きがパッケージ平面内において１８０度回転している場合には、図５（Ｂ）に示す状態となる。このように異型パッド２７Ａの配設部分における画像データの輪郭線パターンが明らかに異なり、キャリアに搭載されている下側パッケージ２０の向きが不良であることを容易に判断することができる。このように、異型パッド２７Ａ，２７Ｂの配設位置を下側パッケージ２０の中心点周りに１８０度回転させた際に、異型パッド２７Ａと異型パッド２７Ｂの中心点位置が一致しても、異型パッド２７Ａの外形線と、異型パッド２７Ｂの外形線とをそれぞれ異ならせておけばよいことになる。
また、異型パッド２７Ｂを基準にしても同様の判別方法により下側パッケージ２０の水平面内における１８０度の回転の有無を判別することができる。
【００２８】
下側パッケージ２０の水平面内の１８０度の回転の有無を判別した後は、異型パッド２７Ａ，２７Ｂをアライメントマークとして用いて第１実施形態と同様の手法により、下側パッケージ２０の水平面内ずれ量および回転角度からなる位置ずれ量データ（位置データ）を算出することができる。以降の処理は第１実施形態と同様であるため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００２９】
このように、本実施形態においても、下側パッケージ２０の表面の２箇所の異型パッド２７Ａ，２７Ｂを観察するだけで、キャリアに搭載されている下側パッケージ２０の向きの良否や、基準位置に対する下側パッケージ２０の水平面内ずれ量および回転角度からなる位置ずれ量データを算出することができる。
【００３０】
（第２参考実施形態）
図６は、第２参考実施形態における半導体パッケージを示す平面図である。第２参考実施形態は、第１参考実施形態の変形例である。
本実施形態においては、２つの異型パッド２７Ｃ，２７Ｄを下側パッケージ２０の平面対角線上に配設されている点は第１参考実施形態と同様であるが、異型パッド２７Ｃ，２７Ｄどうしの形状が等しい点で第１参考実施形態と異なっている。すなわち、一方の異型パッド２７Ｃの配設状態に対して他方の異型パッド２７Ｄは、下側パッケージ２０の平面内において所定角度回転させた状態（異型パッド２７Ｃ，２７Ｄの配向方向が互いに異なる配向方向となる状態）で配設されている。本実施形態においては、一方の異型パッド２７Ｃの配設状態に対して、他方の異型パッド２７Ｄを異型パッド２７Ｃの中心点周りに４５度回転させた状態で配設した。
【００３１】
図７は、図６中のＺ部分の拡大平面図である。図７（Ａ）はキャリアに下側パッケージが正規の状態でセットされている際の撮影画像であり、図７（Ｂ）はキャリアに下側パッケージが水平面内において１８０回転した状態でセットされている際の撮影画像である。
【００３２】
制御部には、下側パッケージ２０に配設されている異型パッド２７Ｃ，２７Ｄのそれぞれについて、下側パッケージ２０がキャリアに正規の状態でセットされている状態を撮影して得た基準画像データが予め登録されているので、実際にカメラで撮影した異型パッド２７Ｃまたは２７Ｄ部分の画像データと基準画像データとを比較することにより下側パッケージ２０のキャリアへの配設状態の良否（水平面内における１８０度の回転の有無および水平面内におけるＸ−Ｙ方向の位置ずれ量）を容易に判断することができる。
このような方法が適用できる異型パッドの形状は異型パッドの外形線が異型パッドの中心点から等しい距離のみにより規定される形状（円形）以外であれば適用することができる。
この後の処理方法は、第１実施形態および第１参考実施形態と同様であるため省略する。
【００３３】
以上に、実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態であっても本願発明の技術的範囲に属することがあるのはもちろんである。
例えば、以上の実施形態においては、下側パッケージ２０の接続用パッド２６のうち２つを異型パッド２７に形成して、異型パッド２７を含む周辺部分をカメラにより撮影し、制御部が画像データを基準画像データと比較することにより、下側パッケージ２０への上側パッケージ３０搭載状態の判断や、搬送装置の把持部によって上側パッケージ３０を下側パッケージ２０に積層させる際の位置ずれ量データ（位置データ）の算出に用いているが、図８に示すように、下側パッケージ２０のカメラ撮影範囲外に目視確認用の第２異型パッド２７Ｚを配設する形態とすることももちろん可能である。この形態を採用すれば、下側パッケージ２０のキャリアに対する配設状態の確認を制御部とオペレータとによるダブルチェックが可能になるため好都合である。
【００３４】
また、以上の実施形態においては、異型パッド２７の撮影画像の画像データと基準画像データとの差分により得られたパッケージ水平面内における位置ずれ量データ（位置データ）に基づいて、下側パッケージ２０に対して上側パッケージ３０を搬送装置の把持部によって接近させるように制御部が搬送装置の把持部の動作を制御している形態について説明しているが、制御部が位置ずれ量データに基づいて下側パッケージ２０がセットされているキャリアを移動させるように制御し、キャリアにセットされている下側パッケージ２０を正規位置に位置合わせして、搬送装置の把持部により上側パッケージ３０を単純に下降させることで下側パッケージ２０に積層させる形態とすることももちろん可能である。この形態を採用する場合には、キャリアは下側パッケージ２０のセット状態がずれないように吸着保持機構を具備していることが好ましい。
【００３５】
さらに、以上に説明した実施形態においては、下側パッケージ２０に本発明にかかる半導体パッケージを用いたＰＯＰ構造の半導体パッケージ１０の製造方法について説明しているが、本発明にかかる半導体パッケージを上側パッケージ３０に適用してＰＯＰ構造の半導体パッケージ１０を製造する方法であってもよいのはもちろんである。
【００３６】
また、第１実施形態における異型パッド２７，２７は、異型パッド２７，２７どうしを結んで形成される直線が、下側パッケージ２０の上面中心点を通過しない配置となるように設けられている形態について説明しているが、図９に示すように、一方の異型パッド２７Ｅと他方の異型パッド２７Ｆとを結んで形成される直線が下側パッケージ２０の上面中心点Ｏを通過する配置であったとしても、一方の異型パッド２７Ｅと下側パッケージ２０の上面中心点Ｏまでの距離Ｌ１と、他方の異型パッド２７Ｆと下側パッケージ２０の上面中心点Ｏまでの距離Ｌ２が異なる条件を満たす場合であれば、下側パッケージ２０の水平面内における１８０度の回転の有無を判断することができる。この構成を採用することにより、異型パッド２７Ｅ，２７Ｆの離間距離が長くなるため、位置ずれ量データの算出精度を向上させることができるので好都合である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態におけるＰＯＰ構造の半導体パッケージにおける被搭載側半導体パッケージの正面側断面図と平面図である。
【図２】第１実施形態におけるＰＯＰ構造の半導体パッケージにおける搭載側半導体パッケージの正面側断面図と底面図である。
【図３】第１実施形態におけるＰＯＰ構造の半導体パッケージの正面側断面図である。
【図４】第１参考実施形態における下側パッケージを示す平面図である。
【図５】第１参考実施形態における異型パッド部分の撮影画像を示す平面図である。
【図６】第２参考実施形態における半導体パッケージを示す平面図である。
【図７】接続パッドの配設範囲内に設けられた２箇所の異型パッドの撮影画像を示す平面図である。
【図８】他の実施形態の一例を示す下側パッケージの平面図である。
【図９】他の実施形態の一例を示す下側パッケージの平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ＰＯＰ構造の半導体パッケージ
２０  下側パッケージ（被搭載側半導体パッケージ）
２２  配線基板
２４  半導体素子
２４Ｚ  半導体素子の電極
２５  アンダーフィル樹脂
２６  接続用パッド
２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅ，２７Ｆ  異型パッド
２７Ｚ  第２異型パッド
２８  外部接続端子
３０  上側パッケージ（搭載側半導体パッケージ）
３１  ボンディング用パッド
３２  配線基板
３３  半導体素子用パッド
３４Ａ  第１の半導体素子
３４Ｂ  第２の半導体素子
３４Ｚ  第１の半導体素子の電極
３５  アンダーフィル樹脂
３７  電極
３８  外部接続端子
４０  ボンディングワイヤ
４１  モールド樹脂
Ｏ  下側パッケージの上面中心点
【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】
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【図８】
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【図９】
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