(57)【要約】【課題】半田ボールを介してランド端子をプリント配線基板に接続した半導体装置において、熱膨張差により生じる応力によって半導体素子の外端角部の直下に位置するランド端子と半田ボールとの半田接合部が破壊されるのを防止する。【解決手段】インターポーザー配線基板３の一方の面に半導体素子２が搭載されるとともに他方の面に複数のランド９，２３が設けられ、各ランド９，２３は、配線基板３上に形成されたランド端子１０，２４と、ランド端子１０，２４上に形成された半田ボール１１，２５とで構成され、半導体素子２の外端角部Ｂの直下に位置する第１のランド２３のサイズをその他のランド９のサイズよりも大きくした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、
配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、
前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記半導体素子の外端角部の直下に位置する第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１のランドの隣りに位置する第２のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、
配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、
前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記半導体素子の外端角部の直下に位置する第１のランドとその両隣りに位置する第２のランドとを一体に接合して、その他のランドのサイズよりも大きなサイズの大型ランドを形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、
配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、
前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下に位置する複数の第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、
配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、
前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下に位置する複数の第１のランドを隣り同士で一体に接合して、その他のランドのサイズよりも大きなサイズの大型ランドを形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、
配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、
前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下よりも内側寄りに位置する複数の第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、
配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、
前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、
前記半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下よりも外側寄りに位置する複数の第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
配線基板は半導体素子よりも大きなものであり、
配線基板の最外コーナー部に位置する第３のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
第３のランドの隣りに位置する第４のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
配線基板は有機樹脂を材質とする有機基板であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
配線基板の厚みが０．６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
第１のランドと第２のランドと大型ランドとの少なくともいずれかのランドは半導体素子と電気的に断絶されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報通信機器、事務用電子機器等の高機能化・小型化を容易にする半導体装置に関するものであって、基板裏面に複数の半田ボールを備えた構成（例えばＢＧＡ／ＣＳＰ等）を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置は、半導体素子を半導体パッケージにより、保護された構造となっている。主な製造工程を述べると、まず半導体素子の表面には、微細なピッチにて電極端子（パッド）を形成しておく。次に、半導体素子をリードフレームや多層配線されたインターポーザー配線基板上に実装する。そして、半導体素子の電極端子パッドをリードフレームやインターポーザー配線基板上の電極ランド部と電気的に接続する。このための方法としては、金細線を用いた、ワイヤボンディング法（以下ＷＢ法と略記）や電極パッドに金バンプを形成し、この金バンプと配線ランド部を直接接合するフリップチップ法（以下ＦＣ法と略記）と呼ばれる方法が用いられる。
【０００３】
また、チップの固定法については、次の２通りがある。ＷＢ法の場合、チップとリードフレームは接着ペーストや接着テープで接続されることになる。またＦＣ法の場合、チップとインターポーザー配線基板とは、アンダーフィル材にて封止固定される。そして、最後にチップとリードフレームやインターポーザー配線基板などを、熱硬化性エポキシ封止樹脂にて覆い、固化する。これにより、ＷＢ法を用いた場合の金ワイヤ部や、チップ部や、接続部等を保護し、半導体パッケージが構成される。
【０００４】
このようにして製造された半導体装置は、他の電子部品とともに、電気製品の電子回路基板を構成する。すなわち、半導体装置等をプリント配線基板へハンダ付けにより電気的に接続して、電子回路基板を形成する。このため、半導体装置には、はんだ付け用の接続用端子が多数用意されている。
【０００５】
初期の半導体パッケージでは、周辺四片に外部電極を配していたが、近年、半導体製品の多電極化とともに一層高密度な実装が求められるようになった。その結果、配線基板（インターポーザー配線基板）の一面側に半導体素子を搭載し、その裏面側に円形の電極（ランドと呼ぶ）を、碁盤の面のように複数配列した半導体装置が開発された。これはＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）と呼ばれるタイプの半導体パッケージである。さらにはこれら電極ランドに半田ボールを形成し、プリント配線基板との接続用ランドとしたパッケージタイプをＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）と呼んでいる。このようなエリアアレイ状の電極配置を特徴とする従来の半導体装置を図２２に示す。
【０００６】
図２２（ａ）は半導体装置１の正面断面構造を示したものであり、図２２（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視を示したものである。チップ状の半導体素子２が、インターポーザー配線基板３の表面側に、接続樹脂４を介して接着されている。半導体素子２に形成された電子回路の表面とインターポーザー配線基板３とは、金線などのボンディングワイヤ５で接続されている。半導体素子２と露出したボンディングワイヤ５とはモールド封止樹脂６で封止されている。モールド封止樹脂６は、エポキシ樹脂などを材質としており、半導体素子２を外部の影響から保護する機能を有している。
【０００７】
また、インターポーザー基板３の裏面側には、プリント配線基板（電子機器の回路基板）へのはんだ付けのために用いられる複数の外部接続用のランド９が縦横に配列されて形成されている。これらランド９は、インターポーザー基板３の裏面側に形成された丸型のランド端子１０と、ランド端子１０の表面に形成された球状の半田ボール１１とで構成されている。尚、各ランド端子１０と各半田ボール１１とはそれぞれ均一なサイズに統一されている。また、各半田ボール１１は、半導体装置１とプリント配線基板とをはんだ接続する２次実装のために使用される。
【０００８】
次に、半導体装置１の製造方法についての概略を述べる。
先ず、インターポーザー配線基板３上に接続樹脂４を塗布あるいは貼付する。そして半導体素子２をインターポーザー配線基板３上に搭載し、樹脂４を硬化させ、実装が完了する。その後、ＷＢ法により、半導体素子２に形成された電子回路の表面パッドとインターポーザー配線基板３の表面のパッドとをボンディングワイヤ５で接続する。尚、半導体素子がさらに重ね合わされ、複数搭載されることもある。最後に、トランスファーモールド法などにより、半導体素子２をインターポーザー配線基板３上に封止成型する。
【０００９】
しかしながら、上記のような近年増加しているＢＧＡタイプの半導体装置１の構造では、インターポーザー配線基板３とプリント配線基板との熱膨張差によって生じる応力により、ランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部が破壊するという問題があった。
【００１０】
すなわち、前記熱膨張差によって生じる歪εは下記の式１にて概略的に表現できる。
ε∝（α１−α２）×△Ｔ×Ｌ・・・式１
ここで、α１はインターポーザー配線基板３の熱膨張係数、α２はプリント配線基板の熱膨張係数、△Ｔは試験又は使用時の温度変化、Ｌは半導体装置１（インターポーザー配線基板３又は半導体素子２）の大きさである。
【００１１】
半導体装置１においては、モールド封止樹脂６とインターポーザー配線基板３はプリント回路基板に比べて熱膨張係数の差があり、半田接合部に応力（＝ヤング率×歪み量）が発生する。通常、熱膨張係数は、プリント回路基板が約１６〜２５ｐｐｍであるのに対し、モールド封止樹脂６は約１０〜４０ｐｐｍ、インターポーザー配線基板３は約１１〜１８ｐｐｍである。このようにプリント回路基板と半導体装置１との間に、熱膨張係数の差（α１−α２）があれば、材料によって異なるが、半田接合部には前記式１で示される歪εが生じる。この値は、半導体装置１の大きさＬが最も大きい箇所、すなわちインターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａの近傍で最大となり、この部分で半田接合部の破壊が起きる。
【００１２】
図２３のグラフＧ１（点線）は、半導体装置１の中心からの距離と半田接合部の応力との関係を示しており、インターポーザー配線基板３の材質としてセラミックを用いている。これによると、半導体装置１のコーナー部すなわちインターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａにおいて半田接合部に作用する応力が最大となり、インターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａのランド端子１０ａと半田ボール１１ａとの半田接合部が先ず最初に破壊した。
【００１３】
上記のような問題の対策として、図２４に示すように、インターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａに位置するランド９ａ（すなわちランド端子１０ａと半田ボール１１ａ）のサイズを大きくした構成が提案されている。例えば、前記最外コーナー部Ａのランド９ａは２×２列の４個分のランド９を１個の円形に合体したものである。
【００１４】
これによると、図２３のグラフＧ２（実線）で示すように、半導体装置１のコーナー部すなわちインターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａにおいて半田接合部に作用する応力が低減し、これにより、最外コーナー部Ａの半田接合部の破壊が防止される。
【００１５】
下記特許文献１には、基板の最外コーナー部に位置するボールランドと半田ボールとのサイズを大きくした構成が開示されている。
また、下記特許文献２には、半導体チップにバンプ付きランド端子が複数形成され、外周側のランド端子のサイズを内周側のランド端子のサイズよりも大きくした構成が開示されている。
【００１６】
また、下記特許文献３には、配線板の最外コーナー部に位置するランド端子のサイズと低融点バンプのサイズとを大きくした構成が開示されている。しかしながら、これは、熱疲労ではなく、溶融金属の表面張力を利用したセルフアライメント機能を利用する目的で設計されており、セルフアライメント機能により、多くのバンプを所定の位置に合わせることができる。このため、熱膨張によるコーナー部の応力集中を考慮したものではなく、また低融点半田を用いているため熱疲労の点では劣化してしまう。
【００１７】
さらに、下記特許文献４には、パッケージ基板の最外コーナー部に位置する端子のサイズと半田ペーストのサイズとを大きくした構成が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２６６３７
【特許文献２】特開２０００−１００８５１
【特許文献３】特開平１１−３１７４６８
【特許文献４】特開平１１−１５４７１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
一般に、半導体素子２（チップ）はシリコン結晶基板上に薄膜回路を形成して製作されている。シリコンの熱膨張係数は約３ｐｐｍ程度と非常に小さく、したがって、半導体装置１の半導体素子２とプリント配線基板との熱膨張係数の差は大きかった。
【００１９】
従来、半導体素子２を搭載しているインターポーザー配線基板３の厚みは比較的厚かったため、半導体装置１をプリント配線基板に接続した状態で、硬い半導体素子２の影響がランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部へ及ぶことは少なかった。その結果、半導体素子２の近くにおけるランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部の破壊は少なかった。
【００２０】
ところが、最近では、コスト面から、インターポーザー配線基板３の材質はセラミック製から樹脂製の基板が多用されてきており、尚且つ、電子機器をさらに薄型・軽量化するために、インターポーザー配線基板３の厚みを薄型化しており、その結果、半導体装置１をプリント配線基板に接続した状態で、ランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部が半導体素子２の影響を受けて破壊するといった問題が次第に発生してきた。
【００２１】
図２５（ａ）は、半導体素子２のサイズがインターポーザー配線基板３のサイズよりも小さい半導体装置１の正面断面図を示し、図２５（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図を示しており、この場合、半導体素子２の端部の直下にあるランド９とインターポーザー配線基板３の端部にあるランド９とは異なった箇所にある。
【００２２】
図２６のグラフは、図２５に示した半導体装置１において、セラミック製のインターポーザー配線基板３を用いた場合の半導体装置１の中心からの距離と半田接合部の応力との関係を示している。これによると、半導体素子２の外端角部Ｂでは、半田接合部の応力は大きく変わることがない。ただし、端面の応力特異性のため、インターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａでは、半田接合部の応力が高くなっている。
【００２３】
これに対して、図２７のグラフは、インターポーザー配線基板３を硬度の高いセラミック製から柔らかい樹脂製へ変更した場合のものである。これによると、半導体素子２の外端角部Ｂの直下に位置する半田接合部の応力が顕著に高くなる。この現象は、セラミック製のインターポーザー配線基板３の厚みを薄くしていっても、同様に発生する。
【００２４】
尚、図２６および図２７のグラフＧ１（点線）はそれぞれインターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａのランド９ａをその他のランド９と同サイズにした場合を示し、グラフＧ２（実線）はそれぞれ前記最外コーナー部Ａのランド９ａをその他のランド９よりも大型サイズにした場合を示している。
【００２５】
図２７のグラフで示したように、半導体素子２の外端角部Ｂの直下に位置する半田接合部の応力が高くなった場合、半導体素子２の外端角部Ｂの直下に位置するランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部が破壊するといった問題がある。
【００２６】
本発明は、半田ボールを介してランド端子を電子機器の回路基板（プリント配線基板）に接続した状態において、熱膨張差により生じる応力によって半導体素子の外端角部の直下に位置するランド端子と半田ボールとの半田接合部が破壊されるのを防止することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記の目的を達成するために、本第１発明は、配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、前記半導体素子の外端角部の直下に位置する第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたものである。
【００２８】
これによると、第１のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、半導体装置と電子機器の回路基板との熱膨張差によって前記第１のランドの半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、半導体素子の外端角部の直下における第１のランドの半田接合部の破壊を防止することができ、寿命を延ばすことができる。
【００２９】
本第２発明は、第１のランドの隣りに位置する第２のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたものである。
これによると、第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことにより、第１のランドのサイズとその近隣にあるランドのサイズとがアンバランスになり、第１のランドの近隣にあるランドに応力が集中し、近隣のランドの半田接合部が破壊されてしまうといった新たな懸念がある。これに対して、前記本第２発明のように第１のランドの隣りに位置する第２のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくすることで、第２のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、第１のランドの隣りにある第２のランドに応力が集中しても、第２のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。
【００３０】
本第３発明は、配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、前記半導体素子の外端角部の直下に位置する第１のランドとその両隣りに位置する第２のランドとを一体に接合して、その他のランドのサイズよりも大きなサイズの大型ランドを形成したものである。
【００３１】
これによると、第１のランドと第２のランドとを一体に接合して大型ランドを形成することにより、前記大型ランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、半導体装置と電子機器の回路基板との熱膨張差によって前記大型ランドの半田接合部に作用する応力が低減する。
【００３２】
また、大型ランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部において、熱疲労によって亀裂が進展する際の経路距離を長く確保することができるため、破壊に至るまでの破断疲労サイクル数が向上し、破壊に至るまでの時間が延長される。これらのことにより、半導体素子の外端角部の直下における大型ランドの半田接合部の破壊を防止することができ、寿命を延ばすことができる。
【００３３】
本第４発明は、配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、前記半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下に位置する複数の第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたものである。
【００３４】
これによると、第１のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、半導体装置と電子機器の回路基板との熱膨張差によって前記第１のランドの半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、半導体素子の外端角部の直下における第１のランドの半田接合部の破壊を防止することができ、さらには、半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下における第１のランドの半田接合部の破壊も防止することができるため、寿命を延ばすことができる。
【００３５】
本第５発明は、配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、前記半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下に位置する複数の第１のランドを隣り同士で一体に接合して、その他のランドのサイズよりも大きなサイズの大型ランドを形成したものである。
【００３６】
これによると、第１のランドを隣り同士で一体に接合して大型ランドを形成することにより、前記大型ランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、半導体装置と電子機器の回路基板との熱膨張差によって前記大型ランドの半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、半導体素子の外端角部の直下における大型ランドの半田接合部の破壊を防止することができる。
【００３７】
本第６発明は、配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、前記半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下よりも内側寄りに位置する複数の第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたものである。
【００３８】
これによると、第１のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、半導体装置と電子機器の回路基板との熱膨張差によって前記第１のランドの半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、半導体素子の外端角部の直下における第１のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。
【００３９】
本第７発明は、配線基板の表裏いずれか一方の面に半導体素子が搭載され、配線基板の他方の面に複数の外部接続用のランドが設けられ、前記各ランドが、配線基板上に形成されたランド端子と、ランド端子上に形成された球状の半田ボールとで構成された半導体装置であって、前記半導体素子の外端縁部のライン沿いの直下よりも外側寄りに位置する複数の第１のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたものである。
【００４０】
これによると、第１のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、半導体装置と電子機器の回路基板との熱膨張差によって前記第１のランドの半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、半導体素子の外端角部の直下における第１のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。
【００４１】
本第８発明は、配線基板は半導体素子よりも大きなものであり、配線基板の最外コーナー部に位置する第３のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたものである。
【００４２】
これによると、第３のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、半導体装置と電子機器の回路基板との熱膨張差によって前記第３のランドの半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、配線基板の最外コーナー部における第３のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。
【００４３】
本第９発明は、第３のランドの隣りに位置する第４のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたものである。
これによると、第３のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくしたことにより、第３のランドのサイズとその近隣にあるランドのサイズとがアンバランスになり、第３のランドの近隣にあるランドに応力が集中し、近隣のランドの半田接合部が破壊されてしまうといった新たな懸念がある。これに対して、前記本第９発明のように第３のランドの隣りに位置する第４のランドのサイズをその他のランドのサイズよりも大きくすることで、第４のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）がその他のランドのランド端子と半田ボールとの半田接合部の断面積（接合面積）よりも広くなるため、第３のランドの隣りにある第４のランドに応力が集中しても、第４のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。
【００４４】
本第１０発明は、配線基板は有機樹脂を材質とする有機基板であるものである。
本第１１発明は、配線基板の厚みが０．６ｍｍ以下であるものである。
本第１２発明は、第１のランドと第２のランドと大型ランドとの少なくともいずれかのランドは半導体素子と電気的に断絶されているものである。
【００４５】
これによると、第１のランドと半導体素子とを電気的に断絶した場合、万一、過大な応力が第１のランドに作用して第１のランドが破損しても、電気回路の動作に支障を来たすことはない。同様に、第２のランドと半導体素子とを電気的に断絶した場合、万一、過大な応力が第２のランドに作用して第２のランドが破損しても、電気回路の動作に支障を来たすことはない。同様に、大型ランドと半導体素子とを電気的に断絶した場合、万一、過大な応力が大型ランドに作用して大型ランドが破損しても、電気回路の動作に支障を来たすことはない。
【発明の効果】
【００４６】
以上のように、本発明によると、半導体素子の外端角部の直下における第１のランドの半田接合部の破壊を防止することができ、寿命を延ばすことができる。また、第１のランドの隣りにある第２のランドに応力が集中しても、第２のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。さらに、半導体素子の外端縁部のライン沿いにおける第１のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。
【００４７】
また、配線基板の最外コーナー部における第３のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。また、第３のランドの隣りにある第４のランドに応力が集中しても、第４のランドの半田接合部の破壊を防止することができる。
【００４８】
さらに、万一、過大な応力が第１又は第２のランドや大型ランドに作用して第１又は第２のランドや大型ランドが破損しても、電気回路の動作に支障を来たすことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。尚、先述した従来の半導体装置と同じ構成の部材については同一の符号を付記して説明を省略する。
（実施の形態１）
実施の形態１は請求項１に対応するものであり、図１（ａ）は半導体装置２０の正面断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図であり、図２は半導体装置２０をプリント配線基板２１に搭載して接続した図である。
【００５０】
インターポーザー配線基板３の表裏いずれか一方の面には半導体素子２が搭載されており、インターポーザー配線基板３は半導体素子２よりも大きなサイズを有している。また、インターポーザー配線基板３の他方の面には複数の外部接続用のランド９，２３が設けられている。これら各ランド９，２３はそれぞれ、インターポーザー配線基板３上に形成されたランド端子１０，２４と、ランド端子１０，２４上に形成された球状の半田ボール１１，２５とで構成されている。
【００５１】
このうち、半導体素子２の４箇所の外端角部Ｂの直下に位置する第１のランド２３のサイズがその他のランド９のサイズよりも大きく形成されている。具体的には、第１のランド２３のランド端子２４の径がその他のランド９のランド端子１０の径よりも大きく、さらに、第１のランド２３の半田ボール２５の径と高さがその他のランド９の半田ボール１１の径と高さよりも大きく形成されている。
【００５２】
以下、上記構成における作用を説明する。
第１のランド２３のランド端子２４と半田ボール２５との半田接合部の断面積（インターポーザー配線基板３の他方の面に平行な断面の面積であり、接合面積に相当する）がその他のランド９のランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部の断面積よりも広くなる。このため、半導体装置２０とプリント配線基板２１との熱膨張差によって第１のランド２３の半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、半導体素子２の各外端角部Ｂの直下における第１のランド２３の半田接合部の破壊を防止することができ、寿命を延ばすことができる。
【００５３】
尚、図３のグラフＧ１（実線）は半導体装置２０の中心からの距離と半田接合部の応力との関係を示しており、従来（図２７のグラフ参照）に比べて、半導体素子２の外端角部Ｂの直下に位置する半田接合部の応力が低減している。
【００５４】
前記実施の形態１では、第１のランド２３を電気的に半導体素子２に接続しているが、電気的に断絶してもよい（すなわち第１のランド２３を電気的に半導体素子２に接続しない）。これによると、万一、過大な応力が第１のランド２３に作用して第１のランド２３が破損しても、電気回路の機能は維持される。
（実施の形態２）
実施の形態２は請求項２に対応するものであり、図４は半導体装置２８のインターポーザー配線基板３を他方の面（裏面）から見た図である。
【００５５】
第１のランド２３のサイズに加えて第１のランド２３の両隣りに位置する第２のランド２９のサイズがそれぞれ、その他のランド９のサイズよりも大きく形成されている。具体的には、第２のランド２９のランド端子３０の径がその他のランド９のランド端子１０の径よりも大きく、さらに、第２のランド２９の半田ボール３１の径と高さがその他のランド９の半田ボール１１の径と高さよりも大きく形成されている。
【００５６】
これによると、先述の実施の形態１において図１に示したものでは、第１のランド２３のサイズをその他のランド９のサイズよりも大きくしたことにより、第１のランド２３のサイズとその近隣にあるランド９のサイズとがアンバランスになり、第１のランド２３の近隣にあるランド９に応力が集中し、近隣のランド９の半田接合部が破壊されてしまうといった新たな懸念がある。
【００５７】
これに対して、図４に示すように、第１のランド２３の隣りに位置する第２のランド２９のサイズをその他のランド９のサイズよりも大きくすることで、第２のランド２９のランド端子３０と半田ボール３１との半田接合部の断面積がその他のランド９のランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部の断面積よりも広くなるため、第１のランド２３の隣りにある第２のランド２９に応力が集中しても、第２のランド２９の半田接合部の破壊を防止することができる。
【００５８】
前記実施の形態２では、第１および第２のランド２３，２９をそれぞれ電気的に半導体素子２に接続しているが、電気的に断絶してもよい（すなわち第１および第２のランド２３，２９を電気的に半導体素子２に接続しない）。これによると、万一、過大な応力が第１のランド２３や第２のランド２９に作用して第１のランド２３や第２のランド２９が破損しても、電気回路の機能は維持される。また、第１のランド２３と第２のランド２９とのいずれか一方のみを電気的に断絶してもよい。
（実施の形態３）
実施の形態３は請求項３に対応するものであり、図５は半導体装置３４のインターポーザー配線基板３を他方の面から見た図である。
【００５９】
半導体素子２の４箇所の外端角部Ｂの直下に位置する第１のランド２３と各第１のランド２３の両隣りに位置する第２のランド２９とが一体に接合されて、図５に示すようなＬ形状（鍵形状）の大型ランド３５が形成されている。これら大型ランド３５のサイズはその他のランド９のサイズよりも大きく形成されている。具体的には、大型ランド３５のランド端子３６は、Ｌ形状に形成されており、その他のランド９のランド端子１０よりも大きな面積を有している。また、大型ランド３５の半田ボール３７は、Ｌ形状に形成されており、その他のランド９の半田ボール１１よりも大きなサイズを有している。
【００６０】
これによると、大型ランド３５のランド端子３６と半田ボール３７との半田接合部の断面積がその他のランド９のランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部の断面積よりも広くなるため、半導体装置３４とプリント配線基板２１との熱膨張差によって大型ランド３５の半田接合部に作用する応力が低減する。
【００６１】
また、大型ランド３５のランド端子３６と半田ボール３７との半田接合部において、外周側から進行する熱疲労によって亀裂が進展する際の経路距離Ｄを長く確保することができるため、破壊に至るまでの破断疲労サイクル数が向上し、破壊に至るまでの時間が延長される。これらのことにより、半導体素子３４の外端角部Ｂの直下における大型ランド３５の半田接合部の破壊を防止することができ、寿命を延ばすことができる。
【００６２】
前記実施の形態３では、大型ランド３５を電気的に半導体素子２に接続しているが、電気的に断絶してもよい（すなわち大型ランド３５を電気的に半導体素子２に接続しない）。これによると、万一、過大な応力が大型ランド３５に作用して大型ランド３５が破損しても、電気回路の機能は維持される。
（実施の形態４）
実施の形態４は請求項４に対応するものであり、図６は半導体装置４０のインターポーザー配線基板３を他方の面から見た図である。
【００６３】
半導体素子２の４辺の外端縁部のラインＣ沿いの直下に位置する複数の第１のランド４１のサイズがその他のランド９のサイズよりも大きく形成されている。具体的には、第１のランド４１のランド端子４２の径がその他のランド９のランド端子１０の径よりも大きく、さらに、第１のランド４１の半田ボール４３の径と高さがその他のランド９の半田ボール１１の径と高さよりも大きく形成されている。
【００６４】
これによると、第１のランド４１のランド端子４２と半田ボール４３との半田接合部の断面積がその他のランド９のランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部の断面積よりも広くなるため、半導体装置４０とプリント配線基板２１との熱膨張差によって第１のランド４１の半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、半導体素子２の外端角部Ｂの直下における第１のランド４１の半田接合部の破壊を防止することができ、さらには、前記ラインＣ沿いの直下における第１のランド４１の半田接合部の破壊も防止することができるため、寿命を延ばすことができる。
【００６５】
前記実施の形態４では、第１のランド４１を電気的に半導体素子２に接続しているが、電気的に断絶してもよい（すなわち第１のランド４１を電気的に半導体素子２に接続しない）。これによると、万一、過大な応力が第１のランド４１に作用して第１のランド４１が破損しても、電気回路の機能は維持される。
（実施の形態５）
実施の形態５は請求項４に対応するものであり、図７は半導体装置４０のインターポーザー配線基板３を他方の面から見た図である。
【００６６】
半導体素子２の４辺の外端縁部のラインＣ沿いの直下に位置する複数の第１のランド４１，４１ａのサイズがその他のランド９のサイズよりも大きく形成されている。尚、複数の第１のランド４１，４１ａのうち、第１のランド４１ａは半導体素子２の外端角部Ｂの直下に位置するものであり、残りの第１のランド４１は両第１のランド４１ａ間に位置するものである。第１のランド４１のサイズは、その他のランド９のサイズよりも大きく、且つ、第１のランド４１ａのサイズよりも小さく形成されている。
【００６７】
具体的には、第１のランド４１のランド端子４２の径が、その他のランド９のランド端子１０の径よりも大きく、且つ、第１のランド４１ａのランド端子４２ａの径よりも小さく形成されている。さらに、第１のランド４１の半田ボール４３の径と高さが、その他のランド９の半田ボール１１の径と高さよりも大きく、且つ、第１のランド４１ａの半田ボール４３ａの径と高さよりも小さく形成されている。
【００６８】
前記実施の形態５では、第１のランド４１，４１ａを電気的に半導体素子２に接続しているが、電気的に断絶してもよい（すなわち第１のランド４１，４１ａを電気的に半導体素子２に接続しない）。これによると、万一、過大な応力が第１のランド４１，４１ａに作用して第１のランド４１，４１ａが破損しても、電気回路の機能は維持される。また、第１のランド４１と第１のランド４１ａとのいずれか一方のみを電気的に断絶してもよい。
（実施の形態６）
実施の形態６は請求項５に対応するものであり、図８（ａ）は半導体装置４６の正面断面図であり、図８（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【００６９】
半導体素子２の４辺の外端縁部のラインＣのうちの相対向する２辺のラインＣ沿いの直下に位置する複数の第１のランド４１が隣り同士で一体に接合されて、図８（ｂ）に示すような長円形状の大型ランド４７が形成されている。これら大型ランド４７のサイズはその他のランド９のサイズよりも大きく形成されている。具体的には、大型ランド４７のランド端子４８は、長円形状に形成されており、その他のランド９のランド端子１０よりも大きな面積を有している。また、大型ランド４７の半田ボール４９は、長円形状に形成されており、その他のランド９の半田ボール１１よりも大きなサイズを有している。
【００７０】
これによると、大型ランド４７のランド端子４８と半田ボール４９との半田接合部の断面積がその他のランド９のランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部の断面積よりも広くなるため、半導体装置４６とプリント配線基板２１との熱膨張差によって大型ランド４７の半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、半導体素子２の外端角部Ｂの直下における大型ランド４７の半田接合部の破壊を防止することができる。
【００７１】
前記実施の形態６では、大型ランド４７を電気的に半導体素子２に接続しているが、電気的に断絶してもよい（すなわち大型ランド４７を電気的に半導体素子２に接続しない）。これによると、万一、過大な応力が大型ランド４７に作用して大型ランド４７が破損しても、電気回路の機能は維持される。
【００７２】
前記実施の形態６では、２個分のランドを一体に接合して１個の大型ランド４７を形成しているが、３個以上のランドを一体に接合して１個の大型ランド４７を形成してもよい。
（実施の形態７）
実施の形態７は請求項６に対応するものであり、図９は半導体装置５２のインターポーザー配線基板３を他方の面から見た図である。
【００７３】
実施の形態７の半導体装置５２では、先述した実施の形態１（図１参照）と同じ第１のランド２３が半導体素子２の外端縁部のラインＣ沿いの直下よりも内寄りに位置している。
【００７４】
これによると、半導体素子２の外端角部Ｂの直下における第１のランド２３の半田接合部の破壊を防止することができる。
（実施の形態８〜１１）
実施の形態８〜１１は請求項６に対応するものであり、図１０〜図１３に示すように、先述した各実施の形態２〜５と同じ第１のランド２３，４１，４１ａと第２のランド２９と大型ランド３５とがそれぞれ半導体素子２の外端縁部のラインＣ沿いの直下よりも内寄りに位置している。
（実施の形態１２）
実施の形態１２は請求項７に対応するものであり、図１４は半導体装置５３のインターポーザー配線基板３を他方の面から見た図である。
【００７５】
実施の形態１２の半導体装置５３では、先述した実施の形態１（図１参照）と同じ第１のランド２３が半導体素子２の外端縁部のラインＣ沿いの直下よりも外寄りに位置している。
【００７６】
これによると、半導体素子２の外端角部Ｂの直下における第１のランド２３の半田接合部の破壊を防止することができる。
（実施の形態１３〜１６）
実施の形態１３〜１６は請求項７に対応するものであり、図１５〜図１８に示すように、先述した各実施の形態２〜５と同じ第１のランド２３，４１，４１ａと第２のランド２９と大型ランド３５とがそれぞれ半導体素子２の外端縁部のラインＣ沿いの直下よりも外寄りに位置している。
（実施の形態１７）
実施の形態１７は請求項８に対応するものであり、図１９（ａ）は半導体装置５４の正面断面図であり、図１９（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【００７７】
実施の形態１７の半導体装置５４では、インターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａに位置する第３のランド５５のサイズがその他のランド９のサイズよりも大きく形成されている。具体的には、第３のランド５５のランド端子５６の径がその他のランド９のランド端子１０の径よりも大きく、さらに、第３のランド５５の半田ボール５７の径と高さがその他のランド９の半田ボール１１の径と高さよりも大きく形成されている。
【００７８】
尚、その他の構成は先述した実施の形態１（図１参照）のものと同じである。
これによると、第３のランド５５のランド端子５６と半田ボール５７との半田接合部の断面積がその他のランド９のランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部の断面積よりも広くなるため、半導体装置５４とプリント配線基板２１との熱膨張差によって第３のランド５５の半田接合部に作用する応力が低減する。これにより、インターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａにおける第３のランド５５の半田接合部の破壊を防止することができる。
【００７９】
尚、図３のグラフＧ２（点線）は半導体装置５４の中心からの距離と半田接合部の応力との関係を示しており、実施の形態１に該当するグラフＧ１（実線）に比べて、インターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａに位置する半田接合部の応力が低減している。
【００８０】
尚、実施の形態１７では、先述した実施の形態１（図１参照）におけるインターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａの位置に、サイズの大きな第３のランド５５を形成しているが、同様に、先述した実施の形態２〜１６におけるインターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａの位置に、サイズの大きな第３のランド５５を形成してもよい。
（実施の形態１８）
実施の形態１８は請求項９に対応するものであり、図２０は半導体装置５９のインターポーザー配線基板３を他方の面から見た図である。
【００８１】
実施の形態１８の半導体装置５９では、第３のランド５５の隣りに位置する第４のランド６０のサイズがその他のランド９のサイズよりも大きく形成されている。具体的には、第４のランド６０のランド端子６１の径がその他のランド９のランド端子１０の径よりも大きく、さらに、第４のランド６０の半田ボール６２の径と高さがその他のランド９の半田ボール１１の径と高さよりも大きく形成されている。
【００８２】
尚、その他の構成は先述した実施の形態１７（図１９参照）のものと同じである。
これによると、先述した実施の形態１７では、第３のランド５５のサイズをその他のランド９のサイズよりも大きくしたことにより、第３のランド５５のサイズとその近隣にあるランド９のサイズとがアンバランスになり、第３のランド５５の近隣にあるランド９に応力が集中し、近隣のランド９の半田接合部が破壊されてしまうといった新たな懸念がある。これに対して、本実施の形態１８では、図２０に示すように、第３のランド５５の両隣りに位置する第４のランド６０のサイズをその他のランド９のサイズよりも大きくすることで、第４のランド６０のランド端子６１と半田ボール６２との半田接合部の断面積がその他のランド９のランド端子１０と半田ボール１１との半田接合部の断面積よりも広くなるため、第３のランド５５の隣りにある第４のランド６０に応力が集中しても、第４のランド６０の半田接合部の破壊を防止することができる。
【００８３】
尚、実施の形態１８では、先述した実施の形態１（図１参照）におけるインターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａの位置に、サイズの大きな第３のランド５５を形成し、その両隣りに、サイズの大きな第４のランド６０を形成しているが、同様に、先述した各実施の形態２〜１６におけるインターポーザー配線基板３の最外コーナー部Ａの位置に第３のランド５５を形成し、その両隣りに第４のランド６０を形成してもよい。
（実施の形態１９）
インターポーザー配線基板３は有機樹脂を材質とする有機基板であり、具体的には、ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたものや、ガラス不織布のもの、或いはアラミド繊維を使ったもの等である。
【００８４】
これによると、上記のような有機基板は柔らかい基材であるため、従来においては特に半導体素子２の各外端角部Ｂの直下における半田接合部が破壊する懸念が強かった。しかしながら、前記各実施の形態１〜１８の構成により、有機基板のインターポーザー配線基板３を使用しても、半導体素子２の各外端角部Ｂの直下における半田接合部の破壊を十分に防止することができる。
（実施の形態２０）
インターポーザー配線基板３の厚みが０．６ｍｍ以下である。
【００８５】
これによると、インターポーザー配線基板３の厚みが０．６ｍｍ以下に薄くなるほど、剛性が高く且つ熱膨張係数の小さな半導体素子２の影響が強く現れるため、従来においては特に半導体素子２の各外端角部Ｂの直下における半田接合部が破壊する懸念が強かった。しかしながら、前記各実施の形態１〜１８の構成により、厚みが０．６ｍｍ以下のインターポーザー配線基板３を使用しても、半導体素子２の各外端角部Ｂの直下における半田接合部の破壊を十分に防止することができる。
（実施の形態２１）
前記各実施の形態１〜２０は、ＷＢ法によって半導体素子２とインターポーザー配線基板３とを電気的に接続しているが、本実施の形態２１では、図２１に示すように、ＦＣ法によって半導体素子２とインターポーザー配線基板３とを電気的に接続している。
【００８６】
すなわち、半導体素子２の複数の電極端子パッドにそれぞれ金バンプ６５が形成され、各金バンプ６５がインターポーザー配線基板３の電極ランド部６６に接合されている。また、半導体素子２とインターポーザー配線基板３との間にはアンダーフィル樹脂６７が充填されており、これによって、半導体素子２がインターポーザー配線基板３の一方の面に固定されている。
【００８７】
尚、前記のようにＦＣ法によって半導体素子２とインターポーザー配線基板３とを電気的に接続した構成は各実施の形態１〜２０に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、半導体素子をパッケージ化し、狭ピッチ化・高密度配線回路を実現しつつ、所望の半田接合部の信頼性を確保した半導体装置を提供する手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図
【図２】同、半導体装置をプリント配線基板に接続した図
【図３】同、半導体装置の中心からの距離と半田接合部の応力との関係を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態２における半導体装置の図
【図５】本発明の実施の形態３における半導体装置の図
【図６】本発明の実施の形態４における半導体装置の図
【図７】本発明の実施の形態５における半導体装置の図
【図８】本発明の実施の形態６における半導体装置の図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図
【図９】本発明の実施の形態７における半導体装置の図
【図１０】本発明の実施の形態８における半導体装置の図
【図１１】本発明の実施の形態９における半導体装置の図
【図１２】本発明の実施の形態１０における半導体装置の図
【図１３】本発明の実施の形態１１における半導体装置の図
【図１４】本発明の実施の形態１２における半導体装置の図
【図１５】本発明の実施の形態１３における半導体装置の図
【図１６】本発明の実施の形態１４における半導体装置の図
【図１７】本発明の実施の形態１５における半導体装置の図
【図１８】本発明の実施の形態１６における半導体装置の図
【図１９】本発明の実施の形態１７における半導体装置の図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図
【図２０】本発明の実施の形態１８における半導体装置の図
【図２１】本発明の実施の形態２１における半導体装置の図
【図２２】ランドのサイズを均一にした従来の半導体装置の図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図
【図２３】同、従来の半導体装置の中心からの距離と半田接合部の応力との関係を示すグラフ
【図２４】インターポーザー配線基板の最外コーナー部のランドのサイズを大きくした従来の半導体装置の図
【図２５】半導体素子のサイズがインターポーザー配線基板のサイズよりも小さい従来の半導体装置の図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図
【図２６】同、セラミック製のインターポーザー配線基板を用いた従来の半導体装置の中心からの距離と半田接合部の応力との関係を示すグラフ
【図２７】同、樹脂製のインターポーザー配線基板を用いた従来の半導体装置の中心からの距離と半田接合部の応力との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００９０】
２      半導体素子
３      インターポーザー配線基板
９      ランド
１０    ランド端子
１１    半田ボール
２０    半導体装置
２３    第１のランド
２８    半導体装置
２９    第２のランド
３４    半導体装置
３５    大型ランド
４０    半導体装置
４１    第１のランド
４１ａ  第１のランド
４６    半導体装置
４７    大型ランド
５２〜５４  半導体装置
５５    第３のランド
５９    半導体装置
６０    第４のランド
Ａ      インターポーザー配線基板の最外コーナー部
Ｂ      半導体素子の外端角部
Ｃ      半導体素子の外端縁部のライン
【図１】
2007165420.tif 000003
【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】
2007165420.tif 000009
【図８】
2007165420.tif 000010
【図９】
2007165420.tif 000011
【図１０】
2007165420.tif 000012
【図１１】
2007165420.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2007165420.tif 000015
【図１４】
2007165420.tif 000016
【図１５】
2007165420.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2007165420.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2007165420.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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