(57)【要約】【課題】半導体パッケージの実装構造において、半導体パッケージの熱収縮、熱膨張率の差から発生する反りの発生を抑制する。【解決手段】プリント基板２の主面２ａに半導体素子１が実装された半導体パッケージ２０と、プリント基板２の主面２ａ側から半導体パッケージ２０を覆う第一封止部６及びプリント基板２の裏面２ｂ側から半導体パッケージ２０を覆う第二封止部７で半導体パッケージ２０を挟む封止材８と、封止材８の第二封止部７に設けられ、接続対象と半導体パッケージ２０とを電気的に接続させる複数の球状接続部４と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板の主面に半導体素子が実装された半導体パッケージと、
前記プリント基板の主面側から前記半導体パッケージを覆う第一封止部及び前記プリント基板の裏面側から前記半導体パッケージを覆う第二封止部で前記半導体パッケージを挟む封止材と、
前記封止材の第二封止部に設けられ、接続対象と前記半導体パッケージとを電気的に接続させる複数の球状接続部と、を備えることを特徴とする半導体パッケージの実装構造。
【請求項２】
前記プリント基板と前記球状接続部とは、前記第二封止部に形成された貫通ビアで電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージの実装構造。
【請求項３】
前記球状接続部は、半球状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体パッケージの実装構造。
【請求項４】
前記第一封止部及び前記第二封止部は、同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の半導体パッケージの実装構造。
【請求項５】
前記第一封止部及び前記第二封止部は、異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の半導体パッケージの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱応力による半導体パッケージの反りを低減した半導体パッケージの実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板上に半導体素子が実装された半導体パッケージに用いられている、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）は、プリント基板の主面に半導体素子（ＩＣチップ）を実装（マウント）し、プリント基板の両側に設けた配線部と半導体素子の電極部とをワイヤーボンデイングにより接続し、半導体素子とワイヤーとを樹脂材料によって封止し、プリント基板の主面の裏面に設けた配線部に、マザー基板との配線部あるいは電極部となるはんだボールを設けている。
【０００３】
しかるに、かかるＢＧＡにおいては、図３に示すように、プリント基板０２の主面０２ａに半導体素子０１が実装され、この半導体素子０１をエポキシ樹脂等からなる封止材０３で覆ってプリント基板０２上に固定している。
そして、プリント基板０２の主面０２ａの裏側には、はんだボール０４が設けられており、マザー基板０１０に溶融接続されている。なお、半導体素子０１とプリント基板０２との間には、不図示のワイヤーが設けられている（例えば下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８８９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術においては、プリント基板０２の主面０２ａ側のみから半導体パッケージを封止材０３で覆っていることで、プリント基板０２を基準にすると封止材０３の配置が厚さ方向に対して非対称となる。このため、半導体パッケージの成形後、または、半導体パッケージの実装時のリフロー処理（錫めっき後の皮膜を加熱して一旦溶融して急冷する処理）において、プリント基板０２と封止材０３との熱収縮・熱膨張率の差から、図４に示すように、両端が下方に曲がる反りが発生してしまって熱応力が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる上述した事情を鑑みてなされたものであり、半導体パッケージの実装構造において、半導体パッケージの熱収縮、熱膨張率の差から発生する反りの発生及びこれに伴う熱応力の発生を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る半導体パッケージの実装構造は、プリント基板の主面に半導体素子が実装された半導体パッケージと、前記プリント基板の主面側から前記半導体パッケージを覆う第一封止部及び前記プリント基板の裏面側から前記半導体パッケージを覆う第二封止部で前記半導体パッケージを挟む封止材と、前記封止材の第二封止部に設けられ、接続対象と前記半導体パッケージとを電気的に接続させる複数の球状接続部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、主面側から半導体パッケージを覆う第一封止部及び前記主面の裏面側から半導体パッケージを覆う第二封止部で半導体パッケージを挟むので、半導体パッケージの主面及び裏面の両面が封止材で覆われる。これにより、第一封止部と共に第二封止部も熱伸縮することとなり、プリント基板の反りが抑制されて熱応力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態を示す半導体パッケージの実装構造の要部断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示す半導体パッケージの成形前の状態を示す断面図である。
【図３】関連する技術にかかる半導体パッケージの実装構造の組立て断面図である。
【図４】関連する技術にかかる半導体パッケージの反りの状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る半導体パッケージの実装構造Ｓの要部断面図、図２は半導体パッケージの実装構造Ｓの成形前の状態を示す断面図である。
【００１１】
図１に示す、半導体パッケージの実装構造Ｓは、半導体パッケージ２０と、半導体パッケージ２０を挟む封止材８と、接続対象となるマザー基板１０と半導体パッケージ２０とを電気的に接続させる複数のはんだボール（球状接続部）４とを備えている。
【００１２】
半導体パッケージ２０は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）構造で、インターポーザ（プリント基板）２の主面２ａ上に半導体素子１が実装されている。
半導体素子１が実装されたインターポーザ２からなる半導体パッケージ２０においては、インターポーザ２の両側に設けた配線部２ｃと半導体素子１の電極部とがワイヤーボンデイング（いずれも図示省略）によって接続されている。
また、インターポーザ２の裏面２ｂ側に形成された配線部２ｃには、封止材８を介して、はんだボール４に接続されている。
【００１３】
封止材８は、エポキシ樹脂（熱膨張率＝６．０〜８．０×１０−５）からなり、半導体パッケージ２０の周囲に配設されている。この封止材８は、インターポーザ２の主面２ａ側から半導体パッケージ２０を覆う第一封止部６と、インターポーザ２の主面２ａと対をなす裏面２ｂ側から半導体パッケージ２０を覆う第二封止部７とで半導体パッケージ２０を挟んでいる。
【００１４】
第二封止部７には、内面７ａから外面７ｂまで第二封止部７の厚さ方向に貫通する貫通ビア５が複数個形成されている。各貫通ビア５の内部は、銅メッキされており、インターポーザ２の裏面２ｂ側に形成された配線部２ｃとはんだボール４とが電気的に接続されている。
貫通ビア５は、所謂マイクロビアと称されるものであり、孔径が数十μｍ〜数百μｍと比較的に小さく形成されている。この貫通ビア５は、例えばレーザー・ビアで良好に形成することができる。
この貫通ビア５は、比較的に高密度（換言すれば孔間隔が狭い）に形成されており、多数の配線部２ｃと多数のはんだボールとを電気的に接続している。
なお、図１においては、理解容易のために、貫通ビア５を拡大して図示している。
【００１５】
はんだボール（球状接続部）４は、半球状に形成されており、平面部を外面７ｂに当接させていると共に、頂点を封止材８から離間させている。このはんだボール４は、マザー基板１０に溶着固定されている。
【００１６】
図２は、半導体パッケージ２０の成形前の状態を示す断面図である。
図２において、それぞれ別体となった第一封止部６と第二封止部７とが加熱溶着されて形成されている。具体的には、第一封止部６の内面６ａを半導体パッケージ２０の一面２０ａに、第二封止部７の内面７ａを半導体パッケージ２０の他面２０ｂに接触させた状態で、加熱することにより、半導体パッケージ２０の端部で対向する第一封止部６の対向面３ａと第二封止部７の対向面３ｂとを溶着させる。
【００１７】
次に上述した半導体パッケージの実装構造Ｓの作用について説明する。
半導体パッケージ２０のリフロー処理において、半導体パッケージ２０が加熱されると、第一封止部６が熱膨張すると共に、第二封止部７が第一封止部６と同様の熱膨張をする。例えば、図１においては、図面左右方向における第一封止部６の熱伸び量と、第二封止部７の熱伸び量との差分が小さくなる。
そうすると、半導体パッケージ２０の一面２０ａを拘束する第一封止部６と、半導体パッケージ２０の他面２０ｂを拘束する第二封止部７とが、同様に伸長することから半導体パッケージ２０の反りが抑制される。
なお、第二封止部７よりも第一封止部６が熱膨張した場合には、第二封止部７が半導体パッケージ２０を支持することにより、半導体パッケージ２０の反りが抑止される。
【００１８】
以上説明したように、本発明の半導体パッケージの実装構造Ｓによれば、プリント基板２の主面２ａ側から半導体パッケージ２０を覆う第一封止部６、及び、プリント基板２の裏面２ｂ側から半導体パッケージ２０を覆う第二封止部７とで半導体パッケージ２０を挟むので、半導体パッケージ２０の主面２０ａ及び裏面２０ｂの両面が封止材８で覆われる。これにより、第一封止部６と共に第二封止部７も熱伸縮することとなって、プリント基板２の反りが抑制されて熱応力を低減することができる。
【００１９】
また、第二封止部７に比較的に小径の貫通ビア５を形成しているので、ある程度、高密度に貫通ビア５が形成されていたとしても第二封止部７の物性に与える影響が僅かなものとなる。従って、第一封止部６と第二封止部７との間での熱膨張・熱伸縮差を僅かなものとすることができる。
【００２０】
また、第一封止部６と第二封止部７とを、同一材質で一体に構成したので、第一封止部６と第二封止部７とを同様の大きさにした場合において、異材質を用いることに起因する熱応力の発生を抑制することができる。
【００２１】
また、球状接続部として半球状のはんだボール４を用いているので、半導体パッケージ２０の反りを抑制するために封止材８に第二封止部７を形成したとしても、半導体パッケージ２０全体の厚さを薄くすることが可能となる。
【００２２】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施形態においては、球状接続部として半球状のはんだボール４を用いる構成としたが球状であってもよい。
【００２３】
また、上述した実施形態においては、第一封止部６と第二封止部７とを、同一の材料であるエポキシ樹脂で形成したが、他の絶縁材料で形成してもよい。
また、上述した実施形態においては、第一封止部６と第二封止部７とを、同一の材料であるエポキシ樹脂で形成したが、異なる材料で形成してもよい。この構成においては、第一封止部６と第二封止部７とのそれぞれ厚さが大幅に異なるものであっても、第一封止部６と第二封止部７とを異なる材料で形成することにより、熱膨張の程度を同程度に調整することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１…半導体素子
２…インターポーザ（プリント基板）
２ａ…主面
２ｂ…裏面
３ａ…対向面
３ｂ…対向面
４…はんだボール
５…貫通ビア
６…第一封止部
７…第二封止部
８…封止材
１０…マザー基板
２０…半導体パッケージ
２０ａ…一面
２０ｂ…他面
Ｓ…実装構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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