(57)【要約】【課題】封止樹脂により半導体チップの電極形成面が封止され、再配線基板と実装基板との対向領域に封止樹脂が充填された半導体装置を、安価で提供すること。【解決手段】再配線基板は、第１ランド及び第２ランドを同一面に有するとともに、これらランドの形成面が半導体チップの一面に対向配置されている。第２ランドは、半導体チップとの対向領域を取り囲む外周領域内であって、半導体チップとの距離が第１ランドよりも遠い位置に設けられている。実装基板は、半導体チップに対して再配線基板と反対側に配置されており、第３ランドは、半導体チップとの対向面において、半導体チップとの対向領域を取り囲む外周領域内に設けられている。そして、封止樹脂は、再配線基板と実装基板との対向領域に充填されて、再配線基板と実装基板の両方に接触しつつ、半導体チップの電極形成面を封止している。【選択図】図１
2013069942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面及び該一面の裏面のうち、少なくとも前記一面に電極を有する半導体チップと、
外部接続用のランドを有する基板としての再配線基板及び実装基板と、
前記半導体チップの電極形成面を封止するように設けられるとともに、前記再配線基板と前記実装基板との対向領域に充填された封止樹脂と、を備え、
前記半導体チップの一面に形成された電極と前記再配線基板の第１ランドとが電気的に接続されるとともに、前記再配線基板の第２ランドと前記実装基板の第３ランドとが電気的に接続された半導体装置であって、
前記再配線基板は、前記第１ランド及び前記第２ランドを同一面に有するとともに、これらランドの形成面が前記半導体チップの一面又は該一面の裏面と対向するように配置され、前記半導体チップとの対向領域を取り囲む外周領域内であって、前記半導体チップとの距離が前記第１ランドよりも遠い位置に前記第２ランドを有しており、
前記実装基板は、前記半導体チップに対して前記再配線基板と反対側に配置されており、前記半導体チップとの対向面において、前記半導体チップとの対向領域を取り囲む外周領域内に前記第３ランドを有し、
前記封止樹脂は、前記再配線基板と前記実装基板との対向領域に充填されて、前記再配線基板と前記実装基板の両方に接触しつつ、前記半導体チップの電極形成面を封止していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記封止樹脂により、前記半導体チップ全体が封止されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記封止樹脂は、前記半導体チップの厚さ方向に垂直な方向において、前記再配線基板と前記実装基板との対向領域内のみに配置されており、
前記再配線基板及び前記実装基板の少なくとも一方は、前記垂直な方向において、前記封止樹脂とオーバーラップする位置であって前記半導体チップとの対向面に形成されたランドとは異なる位置に貫通孔を有し、該貫通孔として、前記再配線基板と前記実装基板との対向領域内に前記封止樹脂を充填するための充填用の貫通孔を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記充填用の貫通孔は、前記垂直な方向において、前記半導体チップとオーバーラップする位置に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップは、前記充填用の貫通孔を有する基板との対向面に、前記電極を複数有し、該複数の電極は環状に配置されており、
前記充填用の貫通孔は、前記半導体チップにおいて、環状に配置された前記電極よりも内側の領域とオーバーラップしていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップの一面及び裏面には、それぞれ前記電極が複数設けられるとともに環状に配置され、
前記実装基板は、前記半導体チップの電極と電気的に接続された第４ランドを、前記半導体チップとの対向面であって前記半導体チップとの対向領域内に有し、
前記再配線基板及び前記実装基板のうちの一方に、前記充填用の貫通孔が形成され、他方に、前記貫通孔としてエア抜き用の貫通孔が形成され、
前記エア抜き用の貫通孔は、前記半導体チップにおいて、環状に配置された前記電極よりも内側の領域とオーバーラップしていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップは、前記一面のみに電極を有し、
前記充填用の貫通孔は、前記再配線基板及び前記実装基板のうちの前記半導体チップの一面と対向する基板に形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記充填用の貫通孔は、前記垂直な方向において、前記半導体チップとの対向領域を取り囲む外周領域に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記再配線基板と前記実装基板との対向領域において、前記再配線基板と前記実装基板の両方に接触し、前記半導体チップを取り囲むように設けられたダム部を有し、
前記充填用の貫通孔は、前記垂直な方向において、前記ダム部の内側に位置することを特徴とする請求項３〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記ダム部は、環状に設けられており、
前記貫通孔として、エア抜き用の貫通孔を含み、
前記エア抜き用の貫通孔は、前記垂直な方向において、前記ダム部の内側に位置することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記ダム部は、前記半導体チップの一面に垂直な側面の周方向において、複数に分割されており、
隣り合う前記ダム部の間に隙間を有することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記ダム部は、前記再配線基板及び前記実装基板に固定されていることを特徴とする請求項９〜１１いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記再配線基板及び前記実装基板は、前記ダム部の固定位置にダム部用の第５ランドをそれぞれ有し、
前記ダム部は、少なくともはんだを含み、前記再配線基板及び前記実装基板の第５ランドに接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記ダム部は、前記垂直な方向において、前記半導体チップと前記第２ランドとの間に設けられており、
前記第２ランドと前記第３ランドとの接続部は、前記ダム部の外に位置していることを特徴とする請求項９〜１３いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記ダム部は、前記垂直な方向において、前記第２ランドと前記再配線基板の外周端との間に設けられており、
前記第２ランドと前記第３ランドとの接続部は、前記封止樹脂により封止されていることを特徴とする請求項９〜１３いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記再配線基板と前記実装基板の間に前記半導体チップを配置し、対応する前記電極と前記ランドとの電気的接続、及び、対応する前記ランド間の電気的接続を行った後、
前記再配線基板と前記実装基板の両方に接触するとともに、前記半導体チップにおける少なくとも一面を封止するように、前記再配線基板と前記実装基板との対向領域に、前記封止樹脂を充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体チップ全体を封止するように、前記封止樹脂を充填することを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記再配線基板及び前記実装基板の少なくとも一方の、前記垂直な方向において、前記封止樹脂とオーバーラップする位置であって前記半導体チップとの対向面に形成されたランドとは異なる位置に、貫通孔を設けておき、
前記貫通孔を通じて、前記再配線基板と前記実装基板との対向領域に、前記封止樹脂を充填することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記封止樹脂を充填する前に、前記再配線基板と前記実装基板との対向領域に、前記再配線基板と前記実装基板の両方に接触しつつ前記半導体チップを取り囲むようダム部を設け、
前記垂直な方向において、前記ダム部の内側に位置するように、前記貫通孔を設けることを特徴とする請求項１８に記載の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、半導体チップの一面に形成された電極と再配線基板の第１ランドとが電気的に接続されるとともに、再配線基板の第２ランドと実装基板の第３ランドとが電気的に接続され、封止樹脂が、半導体チップの電極形成面を封止するように設けられるとともに、再配線基板と実装基板との対向領域に充填された半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１，２に示されるように、半導体チップの一面に形成された電極と再配線基板の第１ランドとが電気的に接続されるとともに、再配線基板の第２ランドと実装基板の第３ランドとが電気的に接続され、封止樹脂が、半導体チップの一面（電極形成面）を封止するように設けられるとともに、再配線基板と実装基板との対向領域に充填された半導体装置及びその製造方法が知られている。
【０００３】
特許文献１（特許文献１の例えば図１（ｄ）参照）では、半導体搭載用基板（再配線基板）の一面上に、片面電極構造の半導体チップが搭載され、該チップの電極が、再配線基板の一面に形成されたランド（第１ランド）にボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。また、再配線基板における一面と反対の裏面には、第１の導電性パッド（第２ランド）が形成されており、この第２ランドは、実装基板に形成された第２の導電性パッド（第３ランド）と、半田ボールを介して電気的に接続されている。そして、半導体チップの電極形成面が封止樹脂により封止され、再配線基板と実装基板との対向領域には、アンダーフィル材（封止樹脂）が充填されている。
【０００４】
特許文献２（特許文献２の図２参照）には、特許文献１に示される半導体装置とほぼ同じ構造の半導体装置が示されている。異なる点は、インターポーザ（再配線基板）の一面に形成された第１ランドに対し、半導体チップの電極が、Ａｕバンプを介して接続されており、半導体チップの電極形成面がアンダーフィル（封止樹脂）により封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６１９８号公報
【特許文献２】特開２００９−１７６８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体チップの電極は、一般的にアルミニウム系材料からなる。このため、電極の腐食などを防ぐために、半導体チップの電極形成面を封止樹脂にて封止することが好ましい。
【０００７】
また、再配線基板の第２ランドと実装基板の第３ランドとの接続部には、例えば両基板の線膨張係数の差に基づいて生じる応力が作用する。このような応力により、上記接続部の接続信頼性が低下するのを抑制するために、再配線基板と実装基板との対向領域に封止樹脂を充填することが好ましい。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、再配線基板上に半導体チップを搭載し、ボンディングワイヤにて半導体チップの電極と再配線基板の第１ランドとを電気的に接続した後、例えばトランスファモールド法を用い、電極形成面を含んで半導体チップを封止樹脂にて封止する。すなわち、半導体パッケージを先に形成する。そして、再配線基板の裏面における第２ランド上に半田ボールを形成し、リフローにより、再配線基板の第２ランドと実装基板の第３ランドを接続する。次いで、再配線基板と実装基板との対向領域に、封止樹脂を充填することで半導体装置を得ることができる。このように、半導体チップの電極形成面の封止と、再配線基板と実装基板との対向領域への封止樹脂の充填とを、異なる製造工程（異なるタイミング）、異なる製造方法で行わなければならない。このため、製品コストが高いという問題がある。
【０００９】
一方、特許文献２では、半導体チップを再配線基板にフリップチップ接続して半導体部品を形成し、この半導体部品を実装配線板（実装基板）に半田バンプを介して接続した後、再配線基板と実装基板との対向領域に封止樹脂を充填することで半導体装置を得ることができる。特許文献２では、封止樹脂を充填する際に、再配線基板と実装基板との対向領域側から、再配線基板の側面を通じて半導体チップ側に封止樹脂を流動させることで、半導体チップの電極形成面も封止するようにしている（特許文献２の段落［００５１］参照）。このため、半導体チップの電極形成面の封止と、再配線基板と実装基板との対向領域への充填が完了するのに時間がかかる。また、再配線基板の側面を通じて、封止樹脂を半導体チップ側に流動しやすくするためには、再配線基板の側面などに界面活性剤を塗布しておくことが好ましく、部品点数と製造工程が多くなる。このように、封止樹脂の配置に時間がかかり、且つ、部品点数と製造工程も増えるため、特許文献２も、製造コストが高いという問題がある。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、封止樹脂により半導体チップの電極形成面が封止され、再配線基板と実装基板との対向領域に封止樹脂が充填された半導体装置を、安価で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の半導体装置は、
一面及び該一面の裏面のうち、少なくとも一面に電極を有する半導体チップと、
外部接続用のランドを有する基板としての再配線基板及び実装基板と、
半導体チップの電極形成面を封止するように設けられるとともに、再配線基板と実装基板との対向領域に充填された封止樹脂と、を備え、
半導体チップの一面に形成された電極と再配線基板の第１ランドとが電気的に接続されるとともに、再配線基板の第２ランドと実装基板の第３ランドとが電気的に接続されている。
【００１２】
そして、再配線基板は、第１ランド及び第２ランドを同一面に有するとともに、これらランドの形成面が半導体チップの一面又は該一面の裏面と対向するように配置され、半導体チップとの対向領域を取り囲む外周領域内であって、半導体チップとの距離が第１ランドよりも遠い位置に第２ランドを有しており、
実装基板は、半導体チップに対して再配線基板と反対側に配置されており、半導体チップとの対向面において、半導体チップとの対向領域を取り囲む外周領域内に第３ランドを有し、
封止樹脂は、再配線基板と実装基板との対向領域に充填されて、再配線基板と実装基板の両方に接触しつつ、半導体チップの電極形成面を封止していることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、半導体チップの電極形成面が封止樹脂により封止されるため、電極の腐食などを防ぐことができる。また、再配線基板と実装基板との対向領域（以下、単に対向領域と示す）に、封止樹脂が充填されるため、再配線基板と実装基板の線膨張係数差に基づいて生じる応力などを緩和し、ひいては、第２ランド及び第３ランドの接続部（以下、単に接続部と示す）の接続信頼性低下を抑制することができる。
【００１４】
また本発明では、再配線基板と実装基板の間に、半導体チップを配置している。このため、封止樹脂を対向領域に充填しつつ、封止樹脂により、半導体チップの電極形成面を封止することができる。言うなれば、対向領域と半導体チップの電極形成面とを、封止樹脂により一括で封止することができる。したがって、封止樹脂により半導体チップの電極形成面が封止され、対向領域に封止樹脂が充填された半導体装置を、安価で提供することができる。
【００１５】
なお、封止樹脂は、対向領域に充填されて、少なくとも、再配線基板と実装基板の両方に接触しつつ半導体チップの電極形成面を封止するように設けられれば良い。接続部の接続信頼性低下を抑制する効果は、封止樹脂と再配線基板や実装基板との接触面積に比例し、接触面積が大きいほど、抑制効果は高くなる。しかしながら、その反面、充填量と充填時間が増加し、コストが高くなる。
【００１６】
請求項２に記載のように、
封止樹脂により、半導体チップ全体が封止された構成としても良い。
【００１７】
これによれば、封止樹脂により、半導体チップ全体を保護することができる。
【００１８】
請求項３に記載のように、
封止樹脂は、半導体チップの厚さ方向に垂直な方向において、再配線基板と実装基板との対向領域内のみに配置されており、
再配線基板及び実装基板の少なくとも一方は、垂直な方向において、封止樹脂とオーバーラップする位置であって半導体チップとの対向面に形成されたランドとは異なる位置に貫通孔を有し、該貫通孔として、対向領域内に封止樹脂を充填するための充填用の貫通孔を含む構成とすると良い。
【００１９】
本発明によれば、基板に設けた充填用の貫通孔を通じて、対向領域内に封止樹脂を充填することができるため、対向領域に対し、上記垂直な方向から封止樹脂を充填する構成に較べて、半導体チップの電極形成面を封止しやすい。これにより、対向領域内のみに封止樹脂を配置することができる。すなわち、対向領域よりも外側の部分に、封止樹脂によるサイドフィレットが形成されないため、その分、実装基板において電子部品を実装するエリアを確保することができる。これにより、実装エリアが同じであれば実装基板の体格、ひいては半導体装置の体格、を小さくすることができる。
【００２０】
請求項４に記載のように、
充填用の貫通孔は、垂直な方向において、半導体チップとオーバーラップする位置に形成されると良い。
【００２１】
これによれば、封止樹脂が、充填用の貫通孔を通じて、半導体チップに直接的に接触する。したがって、半導体チップの電極形成面を充填開始から早い段階で封止することができるため、接続信頼性を確保すべく再配線基板と実装基板の両方に接触し、且つ、半導体チップの電極形成面を封止するのに必要な充填量を少なくすることができる。また、充填時間も短縮することができる。すなわち、製品コストをより低減することができる。
【００２２】
請求項５に記載のように、
半導体チップは、充填用の貫通孔を有する基板との対向面に、電極を複数有し、該複数の電極は環状に配置されており、
充填用の貫通孔は、半導体チップにおいて、環状に配置された電極よりも内側の領域とオーバーラップすると良い。
【００２３】
例えば環状に配置された電極よりも外側に、充填用の貫通孔を設けると、封止樹脂は半導体チップと基板との対向間隔の狭い、電極と基板のランドとの接続部を濡れ広がり、その後、環状に配置された電極よりも内側の領域に流れ込む。このため、内側の領域にボイドが発生する虞がある。これに対し、本発明によれば、先ず内側の領域に封止樹脂が接触するため、内側の領域にボイドが発生するのを抑制することができる。
【００２４】
請求項６に記載のように、
半導体チップの一面及び裏面には、それぞれ電極が複数設けられるとともに環状に配置され、
実装基板は、半導体チップの電極と電気的に接続された第４ランドを、半導体チップとの対向面であって半導体チップとの対向領域内に有し、
再配線基板及び実装基板のうちの一方に、充填用の貫通孔が形成され、他方に、貫通孔としてエア抜き用の貫通孔が形成され、
エア抜き用の貫通孔は、半導体チップにおいて、環状に配置された電極よりも内側の領域とオーバーラップすると良い。
【００２５】
両面ともに複数の電極が環状に設けられた半導体チップを用い、再配線基板及び実装基板のうちの一方に充填用の貫通孔が形成された構成では、充填用の貫通孔を有さない基板と対向する半導体チップの電極形成面を封止樹脂が封止する際、半導体チップと基板との対向間隔の狭い、電極と基板のランドとの接続部を濡れ広がる。そして、その後、環状に配置された電極よりも内側の領域に、封止樹脂が流れ込む。このため、内側の領域にボイドが発生する虞がある。これに対し、本発明によれば、エア抜き用の貫通孔により空気を抜くことができるので、内側の領域にボイドが発生するのを抑制することができる。
【００２６】
請求項７に記載のように、
半導体チップは、一面のみに電極を有し、
充填用の貫通孔は、再配線基板及び実装基板のうちの半導体チップの一面と対向する基板に形成された構成としても良い。
【００２７】
このように片面電極構造の半導体チップを採用する場合も、充填用の貫通孔を通じて、半導体チップの電極形成面を封止し、且つ、再配線基板と実装基板の両方に接触して接続部の接続信頼性低下を抑制することができる。
【００２８】
請求項８に記載のように、
充填用の貫通孔は、垂直な方向において、半導体チップとの対向領域を取り囲む外周領域に形成されても良い。
【００２９】
これによれば、充填用の貫通孔を通じて対向領域に封止樹脂を充填しながらも、半導体チップに封止樹脂が直接的に接触するのを抑制することができる。すなわち、封止樹脂の充填により半導体チップに作用する応力を低減することができる。このため、例えば加圧充填することもできる。これによれば、充填時間を短縮することができる。
【００３０】
請求項９に記載のように、
再配線基板と実装基板との対向領域において、再配線基板と実装基板の両方に接触し、半導体チップを取り囲むように設けられたダム部を有し、
充填用の貫通孔は、垂直な方向において、ダム部の内側に位置すると良い。
【００３１】
これによれば、ダム部より外側に封止樹脂が流動するのを抑制することができる。すなわち、ダム部を有さない構成に較べて、封止樹脂の配置領域を規定することができる。例えば、ダム部を有さない構成に較べて、対向領域内に封止樹脂をより確実に留めることができる。また接続信頼性を確保すべく再配線基板と実装基板の両方に接触し、且つ、半導体チップの電極形成面を封止するのに必要な充填量を、より少なくすることもできる。
【００３２】
請求項１０に記載のように、
ダム部は、環状に設けられており、
貫通孔として、エア抜き用の貫通孔を含み、
エア抜き用の貫通孔は、垂直な方向において、ダム部の内側に位置すると良い。
【００３３】
これによれば、ダム部より外側に封止樹脂が流動するのを、より効果的に抑制することができる。また、エア抜き用の貫通孔を有するため、環状のダム部を採用しつつ、ボイドが発生するのを抑制することができる。
【００３４】
請求項１１に記載のように、
ダム部は、半導体チップの一面に垂直な側面の周方向において、複数に分割されており、
隣り合うダム部の間に隙間を有するようにしても良い。
【００３５】
これによれば、隣り合うダム部間の隙間を空気が抜けるため、エア抜き用の貫通孔を有さずとも、ボイドの発生を抑制することができる。
【００３６】
請求項１２に記載のように、
ダム部は、再配線基板及び実装基板に固定されていると良い。これによれば、封止樹脂充填の圧力などによりダム部が位置ずれするのを抑制することができるため、より確実に、所望の位置に封止樹脂を配置することができる。
【００３７】
例えば請求項１３に記載のように、
再配線基板及び実装基板は、ダム部の固定位置にダム部用の第５ランドをそれぞれ有し、
ダム部は、少なくともはんだを含み、再配線基板及び実装基板の第５ランドに接続された構成を採用することができる。
【００３８】
請求項１４に記載のように、
ダム部は、垂直な方向において、半導体チップと第２ランドとの間に設けられており、
第２ランドと第３ランドとの接続部は、ダム部の外に位置する構成としても良い。
【００３９】
これによれば、封止樹脂の充填量を少なくし、充填時間を短縮することができる。すなわち、製品コストをより低減することができる。
【００４０】
一方、請求項１５に記載のように、
ダム部は、垂直な方向において、第２ランドと再配線基板の外周端との間に設けられており、
第２ランドと第３ランドとの接続部は、封止樹脂により封止された構成としても良い。
【００４１】
これによれば、封止樹脂により、接続部を保護することができる。
【００４２】
次に、請求項１６に記載の発明は、
請求項１〜１５いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
再配線基板と実装基板の間に半導体チップを配置し、対応する電極とランドとの電気的接続、及び、対応するランド間の電気的接続を行った後、
再配線基板と実装基板の両方に接触するとともに、半導体チップにおける少なくとも一面を封止するように、再配線基板と実装基板との対向領域に、封止樹脂を充填することを特徴とする。
【００４３】
本発明の作用効果は、請求項１に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。
【００４４】
請求項１７に記載の発明の作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。
【００４５】
請求項１８に記載の発明の作用効果は、請求項３に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。
【００４６】
請求項１９に記載の発明の作用効果は、請求項９に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。この断面図は、図２のＩ−Ｉ線に対応している。
【図２】図１に示す半導体装置を、実装基板側から見た平面図であり、実装基板及び封止樹脂を省略している。
【図３】再配線基板を対向面側から見た平面図である。
【図４】実装基板を対向面側から見た平面図である。
【図５】半導体装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）〜（ｅ）は実装工程を示し、（ｆ）は充填工程を示す。
【図６】ダム部の形成を説明するための断面図であり、（ａ）はリフロー前、（ｂ）がリフロー後の状態を示す。
【図７】充填用貫通孔の配置による効果を説明するための平面図である。この平面図は、封止樹脂注入前の半導体装置を、再配線基板側から見た平面図であり、再配線基板を省略している。
【図８】ダム部の変形例を示す断面図である。
【図９】ダム部の変形例を示す断面図である。
【図１０】貫通孔の変形例を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図であり、図１に対応している。
【図１２】エア抜き用貫通孔の配置による効果を説明するための平面図である。この平面図は、半導体装置を、再配線基板側から見た平面図であり、再配線基板、半導体チップ、充填途中の封止樹脂を省略している。
【図１３】第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図であり、図１に対応している。
【図１４】第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図であり、図１に対応している。
【図１５】第５実施形態に係る半導体装置のうち、特徴部分であるダム部の構成を示す平面図であり、図２に対応している。
【図１６】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図１７】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図１８】充填用貫通孔の変形例を示す平面図である。
【図１９】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２０】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２１】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２２】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２３】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２４】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２５】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２６】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２７】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【図２８】半導体装置のその他変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、半導体チップの厚み方向を単に厚さ方向と示し、該厚さ方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。また、平面図（図２〜４、図７、図１２、図１５）において、便宜上、一部ハッチングを施している。
【００４９】
（第１実施形態）
図１〜図４に示すように、半導体装置１０は、少なくとも一面２０ａに電極２１を有する半導体チップ２０と、銅などからなる外部接続用のランドを有する基板としての、再配線基板３０及び実装基板４０と、封止樹脂７０と、ダム部８０と、を備える。
【００５０】
半導体チップ２０は、単結晶シリコンなどの半導体基板に素子が構成され、半導体基板上に配線層や外部接続用の電極が形成されたものである。半導体チップ２０には、ＩＧＢＴなどのパワー素子などが素子単独で形成されても良いし、論理回路、記憶回路、Ａ／Ｄ変換回路、増幅回路、或いはこれらの混合回路等が構成されても良い。この半導体チップ２０は、垂直方向に沿う平面が矩形状の所謂ベアチップであり、その厚さ方向に垂直な両面のうち、少なくとも一面２０ａに、外部接続用の電極２１を有している。このような電極２１は、アルミニウム系材料を用いて形成されおり、ポリイミド等からなる保護膜から露出されて、外部との電気的な接続が可能となっている。
【００５１】
本実施形態では、半導体チップ２０の一面２０ａと、該一面２０ａと反対の裏面２０ｂの両面に、電極２１が形成されている。また、電極２１は各面２０ａ，２０ｂにおいて複数設けられるとともに、複数の電極２１が、各面２０ａ，２０ｂの外形輪郭に沿って矩形環状に配置されている。
【００５２】
再配線基板３０は、所謂インターポーザであり、ベアチップである半導体チップ２０の電極２１の挟ピッチを、再配線基板３０の図示しない配線にて再配線し、ピッチ間を広げて、実装基板４０に電気的に接続する機能を果たす。このため、図３に示すように、再配線基板３０は、半導体チップ２０の一面２０ａに設けられた複数の電極２１の少なくとも一部と、電気的に接続される第１ランド３１を複数有している。また、実装基板４０の後述する第３ランド４１と電気的に接続される第２ランド３２を複数有している。これら、第１ランド３１及び第２ランド３２は、半導体チップ２０との対向面３０ａにそれぞれ形成されている。すなわち、第１ランド３１及び第２ランド３２は、同一面に形成されている。本実施形態では、周知の多層配線基板（多層プリント基板）を採用している。
【００５３】
第１ランド３１及び第２ランド３２のうち、第２ランド３２は、対向面３０ａにおいて半導体チップ２０とオーバーラップする重なり領域３３ａ内ではなく、重なり領域３３ａを取り囲む外周領域３３ｂに形成される。一方、第１ランド３１は、半導体チップ２０の実装形態に応じて、重なり領域３３ａ及び外周領域３３ｂのいずれかに形成される。
【００５４】
本実施形態において、複数の第２ランド３２は、外周領域３３ｂのうち、外周端近傍に、対向面３０ａの外形輪郭に沿って矩形環状に配置されている。また、再配線基板３０は、半導体チップ２０の一面２０ａと対向しており、第１ランド３１は、半導体チップ２０の一面２０ａに形成された電極２１に対応して形成されている。すなわち、第１ランド３１は、重なり領域３３ａ内に形成されており、電極２１同様、複数の第１ランド３１が矩形環状に配置されている。
【００５５】
また、本実施形態では、重なり領域３３ａと第２ランド３２の間に、第５ランド３４が形成されている。この第５ランド３４は、後述するダム部８０を再配線基板３０に固定する（接続する）ためのものである。本実施形態では、図３に示すように、１つの第５ランド３４が、隙間なく環状に設けられている。また、第５ランド３４は、重なり領域３３ａを取り囲むように、ほぼ矩形状をなしており、各隅部が丸みを帯びて各辺部が連結されている。
【００５６】
実装基板４０は、半導体チップ２０が接続された再配線基板３０を搭載するための基板であり、再配線基板３０との対向面４０ａに、上記した第２ランド３２に対応して形成された第３ランド４１を有している。また、上記対向面４０ａは、半導体チップ２０との対向面ともなっている。本実施形態では、半導体チップ２０の裏面２０ｂに対向している。このような実装基板４０としては、周知の配線基板（プリント基板）を採用することができる。
【００５７】
第３ランド４１は、対向面４０ａにおいて半導体チップ２０とオーバーラップする重なり領域４２ａ内ではなく、重なり領域４２ａを取り囲む外周領域４２ｂであって再配線基板３０との対向領域４２ｃ内に形成される。本実施形態において、複数の第３ランド４１は、再配線基板３０との対向領域４２ｃのうち、外周端近傍に矩形環状に配置されている。
【００５８】
また、本実施形態では、半導体チップ２０の裏面２０ｂに形成された電極２１に対応して形成された第４ランド４３を有する。すなわち、第４ランド４３は、実装基板４０の対向面４０ａにおける半導体チップ２０との重なり領域４２ａ内に形成されており、電極２１同様、複数の第４ランド４３が矩形環状に配置されている。
【００５９】
また、実装基板４０にも、重なり領域４２ａと第３ランド４１の間に、第５ランド４４が形成されている。この第５ランド４４は、後述するダム部８０を実装基板４０に固定する（接続する）ためのものである。本実施形態では、再配線基板３０に形成された第５ランド３４に対応して形成されている。すなわち、図４に示すように、１つの第５ランド４４が、隙間なく環状に設けられている。また、第５ランド４４は、重なり領域４２ａを取り囲むように、ほぼ矩形状をなしており、各隅部が丸みを帯びて各辺部が連結されている。
【００６０】
このように構成される半導体チップ２０、再配線基板３０、及び実装基板４０は、電気的且つ機械的に接続されて、一体化されている。図１に示すように、半導体チップ２０の一面２０ａに形成された電極２１は、はんだからなる接続部５０により、再配線基板３０の対向面３０ａに形成された第１ランド３１と電気的に接続されている。また、半導体チップ２０の裏面２０ｂに形成された電極２１は、はんだからなる接続部５１により、実装基板４０の対向面４０ａに形成された第４ランド４３と電気的に接続されている。また、再配線基板３０の対向面３０ａに形成された第２ランド３２と実装基板４０の対向面４０ａに形成された第３ランド４１とは、はんだからなる接続部５２により電気的に接続されている。このように、厚さ方向において、再配線基板３０と実装基板４０との間に半導体チップ２０が配置され、２つの基板３０，４０に挟まれる形で、半導体チップ２０が各基板３０，４０と接続され、基板３０，４０同士が接続されている。
【００６１】
また、再配線基板３０及び実装基板４０の少なくとも一方には、厚さ方向において基板を貫通する貫通孔６０が形成されている。この貫通孔６０は、垂直方向において、封止樹脂７０とオーバーラップする位置であって、形成される基板においてランドや配線とオーバーラップしない位置に形成される。また、貫通孔６０は、再配線基板３０と実装基板４０との対向領域Ｓ１に、後述する封止樹脂７０を充填するための充填用貫通孔６１を少なくとも有する。充填用貫通孔６１の個数は特に限定されるものではない。また、形成される位置も、対向領域Ｓ１に封止樹脂７０を充填できる位置、すなわち、形成される基板においてランドや配線とオーバーラップしない位置、具体的には再配線基板３０の対向面３０ａ及び後述する実装基板４０の４０ａに形成されたランドと異なる位置、であれば良い。
【００６２】
本実施形態では、再配線基板３０及び実装基板４０のうち、再配線基板３０のみに貫通孔６０が形成されている。すなわち、貫通孔６０は、その一端が再配線基板３０の対向面３０ａに開口し、他端が対向面３０ａと反対の裏面３０ｂに開口している。また、再配線基板３０における対向面３０ａの重なり領域３３ａ内であって、矩形環状に設けられた複数の第１ランド３１の配置領域よりも内側に、充填用貫通孔６１が１つ形成されている。換言すれば、充填用貫通孔６１が、垂直方向において、半導体チップ２０とオーバーラップする位置であって、一面２０ａに矩形環状に設けられた複数の電極２１の配置領域よりも内側の領域とオーバーラップする位置に形成されている。より詳しくは、垂直方向において、半導体チップ２０の中心位置と、再配線基板３０の中心位置が一致し、この中心位置を含むように充填用貫通孔６１が形成されている。
【００６３】
また、貫通孔６０として、充填用貫通孔６１だけでなく、対向領域Ｓ１からエアを抜くためのエア抜き用貫通孔６２も有している。エア抜き用貫通孔６２の個数は特に限定されるものではない。また、形成される位置も、形成される基板においてランドや配線とオーバーラップしない位置、具体的には再配線基板３０の対向面３０ａ及び後述する実装基板４０の４０ａに形成されたランドと異なる位置、であれば良い。本実施形態では、図３に示すように、再配線基板３０の対向面３０ａにおいて、外周領域３３ｂ内であって、第５ランド３４よりも内側の領域に位置するように、形成されている。より詳しくは、２つのエア抜き用貫通孔６２が、矩形の外周輪郭を有する重なり領域３３ａに対し、互いに対角の関係にある２隅の近傍にそれぞれ形成されている。
【００６４】
充填用貫通孔６１及びエア抜き用貫通孔６２の垂直方向に沿う断面積（開口面積）は、特に限定されるものではない。本実施形態では、封止樹脂７０を対向領域Ｓ１に充填しやすくするために、充填用貫通孔６１の断面積のほうが、エア抜き用貫通孔６２の断面積よりも大きくなっている。なお、図１において、充填用貫通孔６１付近の白抜き矢印は、封止樹脂７０の充填方向を示し、エア抜き用貫通孔６２付近の白抜き矢印は、対向領域Ｓ１から空気を抜く方向を示す。
【００６５】
封止樹脂７０は、再配線基板３０と実装基板４０との対向領域Ｓ１に充填されて再配線基板３０及び実装基板４０と接触するとともに、半導体チップ２０の少なくとも電極形成面を封止するものである。このように配置されることで、封止樹脂７０は、腐食などから半導体チップ２０の電極２１を保護する。また、再配線基板３０と実装基板４０との線膨張係数差に基づく応力、半導体チップ２０と再配線基板３０や実装基板４０との線膨張係数差に基づく応力などが、第２ランド３２と第３ランド４１との接続部、例えば第２ランド３２と接続部５２との接合界面、第３ランド４１と接続部５２との接合界面に作用し、接続信頼性が低下するのを抑制する。
【００６６】
このような封止樹脂７０としては、使用環境に応じた耐性（耐熱性、耐薬品性など）を有する硬化性樹脂を採用することができ、本実施形態では、エポキシ樹脂を採用している。また、図１に示すように、両面電極構造を有する半導体チップ２０の両面２０ａ，２０ｂを封止するとともに、両面２０ａ，２０ｂに対して垂直な側面も全周にわたって封止している。詳しくは、後述するダム部８０より内側の領域において、半導体チップ２０と再配線基板３０との対向領域、半導体チップ２０と実装基板との対向領域、及び再配線基板と実装基板４０との対向領域Ｓ１に封止樹脂７０が充填されている。このように、半導体チップ２０の全体が、封止樹脂７０によって封止されている。
【００６７】
ダム部８０は、再配線基板３０の対向面３０ａと実装基板４０の対向面４０ａの両方に接触しつつ、半導体チップ２０を取り囲むように設けられ、再配線基板３０と実装基板４０の対向領域Ｓ１において液状（硬化前）の封止樹脂７０を所定位置に保持する（貯留させる）ためのものである。このような堰き止め機能を発揮できるものであれば、ダム部８０の形態は特に限定されるものではない。
【００６８】
本実施形態では、Ａｇ−Ｓｎなどのはんだからなるダム部８０が、再配線基板３０及び実装基板４０の第５ランド３４，４４と接続されている。すなわち、厚さ方向において、ダム部８０の一端が再配線基板３０に固定され、他端が実装基板４０に固定されている。また、ダム部８０は、第５ランド３４，４４同様、環状に設けられている。
【００６９】
次に、このように構成される半導体装置１０の製造方法の一例を説明する。
【００７０】
先ず、図示しないが、半導体チップ２０、再配線基板３０、及び実装基板４０を準備する。例えば半導体チップ２０として、一辺が５ｍｍ程度の平面正方形、厚さ９０μｍ程度、電極２１のピッチが２００μｍ程度のものを用いる。また、再配線基板３０として、一辺が１５ｍｍ程度の平面正方形、厚さ６００μｍ程度、第１ランド３１のピッチが２００μｍ程度、第２ランド３２のピッチが５００μｍ程度のものを用いる。この再配線基板３０には、レーザ加工、ドリルなどの機械加工により、貫通孔６０が形成されている。また、実装基板４０として、再配線基板３０の対向面３０ａ全面と対向しつつ再配線基板３０よりも大きく、厚さ１．６ｍｍ程度、第３ランド４１のピッチが５００μｍ程度、第４ランド４３のピッチが２００μｍ程度のものを用いる。
【００７１】
次いで、実装工程を実施する。この実装工程は、図１に示す半導体装置１０において、封止樹脂７０を除いた状態まで形成する工程である。すなわち、厚さ方向において、再配線基板３０と実装基板４０との間に半導体チップ２０が配置され、２つの基板３０，４０に挟まれる形で、半導体チップ２０が各基板３０，４０と接続され、基板３０，４０同士が接続された状態とするまでの工程である。
【００７２】
具体的には、図５（ａ）に示すように、実装基板４０の各ランド４１，４３，４４（図４参照、図５では省略）上に、スクリーン印刷などによって、はんだペースト４５を塗布する。このはんだペースト４５は、はんだ粉末（例えばＡｇとＳｎの混合粒子）を、溶剤にて所定粘度に調整したものである。なお、図５（ａ）において、符号４５ａは、第３ランド４１上のはんだペースト、符号４５ｂは、第４ランド４３上のはんだペースト、符号４５ｃは、第５ランド４４上のはんだペーストである。
【００７３】
次に、図５（ｂ）に示すように、図示しないボールマウンタにて、ボール状のはんだバンプ５３，５４を、対応するランド４１，４４上に配置する。第３ランド４１上には、ランド４１ごとにはんだバンプ５３が配置される。一方、第５ランド４４上には、所定ピッチで、例えば第３ランド４１上に配置されるはんだバンプ５３と同じピッチで、はんだバンプ５３が配置される。はんだバンプ５３としては、はんだペースト４５と同じ構成材料のはんだ粉末を用いると良い。なお、はんだバンプ５３，５４は、直径が２５０μｍ程度である。
【００７４】
次に、電極２１上に、ボール状のはんだバンプ５５，５６を配置した半導体チップ２０を、実装基板４０上に位置決め載置する。これにより、半導体チップ２０の裏面２０ｂに形成された電極２１上のはんだバンプ５５が、実装基板４０の第４ランド４３上のはんだペースト４５ｂに接触する。なお、はんだバンプ５５，５６は、その直径が８０μｍ程度である。
【００７５】
次に、再配線基板３０を実装基板４０上に位置決め載置する。これにより、半導体チップ２０の一面２０ａに形成された電極２１上のはんだバンプ５６が、再配線基板３０の第１ランド３１に接触する。また、はんだバンプ５３が、再配線基板３０の第２ランド３２と接触し、はんだバンプ５４が、再配線基板３０の第５ランド３４と接触する。
【００７６】
次に、はんだのリフローを実施する。これにより、はんだペースト４５、はんだバンプ５３〜５６中のはんだ粉末、具体的にはＳｎ粒子、が溶融する。そして、冷却固化した状態で、図５（ｅ）に示すように、半導体チップ２０の電極２１と再配線基板３０の第１ランド３１が、はんだからなる接続部５０を介して、電気的に接続される。また、半導体チップ２０の電極２１と実装基板４０の第４ランド４３が、はんだからなる接続部５１を介して、電気的に接続される。また、再配線基板３０の第２ランド３２と実装基板４０の第３ランド４１が、はんだからなる接続部５２を介して、電気的に接続される。この状態で、再配線基板３０と実装基板４０との対向領域Ｓ１の高さ、すなわち対向面３０ａ，４０ａ間の距離、は２５０μｍ程度となる。
【００７７】
さらに、本実施形態では、環状の第５ランド４４上に、図６（ａ）に示すように所定ピッチで配置されたはんだバンプ５４が、はんだペースト４５ｃのはんだ粉末とともに溶融して第５ランド３４，４４上を濡れ広がり、冷却固化した状態で、図２及び図６（ｂ）に示すように、半導体チップ２０を取り囲む環状のダム部８０となる。
【００７８】
次に、充填用貫通孔６１を通じて、再配線基板３０と実装基板４０との対向領域Ｓ１、より詳しくは、ダム部８０によって囲まれた対向領域Ｓ１内に、液状（硬化前）の封止樹脂７０を注入する。そして、対向領域Ｓ１内に封止樹脂７０を充填した後、硬化処理を経ることで、図５（ｆ）及び図１に示す半導体装置１０を得ることができる。
【００７９】
なお、上記した製造方法は一例にすぎない。重要なのは、半導体チップ２０、再配線基板３０、実装基板４０を電気的に接続した後に、封止樹脂７０を充填する点である。
【００８０】
次に、本実施形態に係る半導体装置１０及びその製造方法のうち、特徴部分の効果について説明する。
【００８１】
本実施形態では、半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂが封止樹脂７０により封止されるため、電極２１の腐食などを防ぐことができる。また、再配線基板３０と実装基板４０との対向領域Ｓ１に、封止樹脂７０が充填されるため、再配線基板３０と実装基板４０の線膨張係数差などに基づいて生じる応力を緩和し、ひいては、第２ランド３２及び第３ランド４１の接続部（接続部５２との界面）の接続信頼性低下を抑制することができる。
【００８２】
また、再配線基板３０と実装基板４０の間に、半導体チップ２０を配置している。このため、封止樹脂７０を、対向領域Ｓ１に充填しつつ、封止樹脂７０により、半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂを封止することができる。言うなれば、対向領域Ｓ１と半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂとを、封止樹脂７０により一括で封止することができる。したがって、封止樹脂７０により半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂが封止され、対向領域Ｓ１に封止樹脂７０が充填された半導体装置１０を、安価で提供することができる。
【００８３】
特に本実施形態では、封止樹脂７０により、半導体チップ２０全体を封止するため、半導体チップ２０全体を保護することができる。
【００８４】
なお、封止樹脂７０は、対向領域Ｓ１に充填されて、少なくとも、再配線基板３０と実装基板４０の両方に接触しつつ半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂを封止するように設けられれば良い。第２ランド３２及び第３ランド４１の接続部の接続信頼性低下を抑制する効果は、封止樹脂７０と基板（再配線基板３０及び実装基板４０）との接触面積に比例し、接触面積が大きいほど、抑制効果は高くなる。しかしながら、その反面、充填量と充填時間が増加し、コストが高くなる。
【００８５】
これに対し、本実施形態では、充填用貫通孔６１を通じて、対向領域Ｓ１内に封止樹脂７０を充填することができるため、対向領域Ｓ１に対して垂直方向から封止樹脂７０を充填する構成に較べて、半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂを充填開始から短時間で封止しやすい。再配線基板３０の外周端側からでなく、外周端によりも再配線基板３０の中心に近い位置に封止樹脂７０を供給する。これにより、対向領域Ｓ１内のみに封止樹脂７０を配置することができる。すなわち、対向領域Ｓ１よりも外側の部分に、封止樹脂７０によるサイドフィレットが形成されないため、その分、実装基板４０において電子部品を実装するエリアを確保することができる。これにより、実装エリアが同じであれば実装基板４０の体格、ひいては半導体装置１０の体格、を小さくすることができる。
【００８６】
また、本実施形態では、充填用貫通孔６１を、垂直方向において、半導体チップ２０とオーバーラップする位置に形成している。このため、封止樹脂７０が、充填用貫通孔６１を通じて、半導体チップ２０に直接的に接触する。したがって、半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂ（特に一面２０ａ）を充填開始から早い段階で封止することができるため、接続信頼性を確保すべく再配線基板３０と実装基板４０の両方に接触し、且つ、半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂを封止するのに必要な充填量を少なくすることができる。また、充填時間も短縮することができる。すなわち、製品コストをより低減することができる。
【００８７】
特に本実施形態では、充填用貫通孔６１を、半導体チップ２０において、環状に配置された電極２１よりも内側の領域とオーバーラップするように設けている。例えば環状に配置された電極２１よりも外側に、充填用貫通孔６１を設けると、封止樹脂７０は半導体チップ２０と再配線基板３０との対向間隔の狭い、電極２１と第１ランド３１との接続部を濡れ広がり、その後、環状に配置された電極２１よりも内側の領域に流れ込む。このため、内側の領域に空気が残り、ボイドが発生する虞がある。これに対し、本実施形態によれば、先ず内側の領域に封止樹脂７０が接触するため、図７に示すように、内側の領域の接触部分から放射状に外側、すなわち電極２１側に封止樹脂７０が広がる。したがって、内側の領域に空気が閉じ込められてボイドが発生するのを抑制することができる。
【００８８】
また、本実施形態では、ダム部８０を設けるため、ダム部８０より外側に封止樹脂７０が流動するのを抑制することができる。すなわち、ダム部８０を有さない構成に較べて、封止樹脂７０の配置領域を規定することができる。例えば、ダム部８０を有さない構成に較べて、対向領域Ｓ１内に封止樹脂をより確実に留めることができる。また接続信頼性を確保すべく再配線基板３０と実装基板４０の両方に接触し、且つ、半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂを封止するのに必要な充填量を、より少なくすることもできる。
【００８９】
特に本実施形態では、ダム部８０が環状に設けられているため、ダム部８０より外側に封止樹脂７０が流動するのを、より効果的に抑制することができる。また、エア抜き用貫通孔６２を有するため、環状のダム部８０を採用しつつ、ボイドが発生するのを抑制することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、ダム部８０が再配線基板３０及び実装基板４０に固定されている。これにより、封止樹脂７０を充填する際の圧力などによりダム部８０が位置ずれするのを抑制することができる。したがって、より確実に、所望の位置に封止樹脂７０を配置することができる。
【００９１】
また、本実施形態では、ダム部８０が、垂直方向において、半導体チップ２０と第２ランド３２との間に設けられており、第２ランド３２と第３ランド４１との接続部は、ダム部８０の外に位置する。このように、第２ランド３２と第３ランド４１との接続部を封止しないため、封止樹脂７０の充填量を少なくし、且つ、充填時間を短縮することができる。すなわち、製品コストをより低減することができる。
【００９２】
（変形例）
上記実施形態では、充填用貫通孔６１とエア抜き用貫通孔６２とで径を異ならせたが、同じ断面形状及び同じ断面積の貫通孔６０を複数設け、その一部を充填用貫通孔６１、残りをエア抜き用貫通孔６２としても良い。
【００９３】
上記実施形態では、充填用貫通孔６１を、半導体チップ２０において、環状に配置された電極２１よりも内側の領域とオーバーラップするように設ける例を示した。しかしながら、半導体チップ２０とオーバーラップする位置としては、上記例に限定されるものではなく、半導体チップ２０における電極２１よりも外側の領域とオーバーラップするように、充填用貫通孔６１を設けても良い。
【００９４】
上記実施形態では、はんだ粉末を溶剤で所定粘度に調整してなるはんだペースト４５とはんだバンプ５４により、ダム部８０を構成する例を示した。しかしながら、ダム部８０は上記例に限定されるものではない。例えばはんだペースト４５ｃとして、溶剤以外にもベース樹脂や活性剤などの添加剤を含むフラックスを用い、図８に示すように、はんだからなる本体部８０ａと、該本体部８０ａに周囲に形成されるフラックス残渣８０ｂとを備えるダム部８０を採用することもできる。また、図９に示すように、平板状の部材８０ｃを、接着部材８０ｄにて再配線基板３０及び実装基板４０に固定してなるダム部８０を採用することもできる。例えば平板状の部材８０ｃとして銅などの金属板を用いる場合、接着部材８０ｄとしてはんだペーストを採用すると良い。また、平板状の部材８０ｃとして樹脂板を採用する場合には、接着部材８０ｄとして、熱硬化性樹脂を採用すると良い。
【００９５】
さらには、再配線基板３０及び実装基板４０の間に、リフローで溶融しない材料からなる所定厚さのダム部８０をスペーサとして配置し、厚さ方向において加圧状態でリフローを実施することで、再配線基板３０及び実装基板４０によりダム部８０が狭持された構成を採用することもできる。
【００９６】
上記実施形態では、貫通孔６０を再配線基板３０に設ける例を示した。しかしながら、図１０に示すように、実装基板４０のみに設けても良い。この場合、貫通孔６０は、その一端が実装基板４０の対向面４０ａに開口し、他端が対向面４０ａと反対の裏面４０ｂに開口している。また、再配線基板３０と実装基板４０の両方に貫通孔６０を設けても良い。
【００９７】
（第２実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、エア抜き用貫通孔６２が、充填用貫通孔６１と同じ再配線基板３０であって、再配線基板３０の外周領域３３ｂ内に位置するように形成される例を示した。
【００９８】
これに対し、本実施形態では、図１１及び図１２に示すように、実装基板４０における対向面４０ａの重なり領域４２ａ内であって、矩形環状に設けられた複数の第４ランド４３の配置領域よりも内側に、エア抜き用貫通孔６２が１つ形成されている。換言すれば、エア抜き用貫通孔６２が、垂直方向において、半導体チップ２０とオーバーラップする位置であって、裏面２０ｂに矩形環状に設けられた複数の電極２１の配置領域よりも内側の領域とオーバーラップする位置に形成されている。より詳しくは、垂直方向において、半導体チップ２０の中心位置を含むようにエア抜き用貫通孔６２が形成されている。それ以外の構成については、第１実施形態に示した図１と同じである。
【００９９】
ここで、第１実施形態の図１に示すように、両面２０ａ，２０ｂともに、環状に配置された複数の電極２１を有し、充填用貫通孔６１が、再配線基板３０及び実装基板４０のうちの一方のみに設けられる構成について、封止樹脂７０の充填を考える。この場合、充填用貫通孔６１を有さない基板と半導体チップ２０との対向領域を封止樹脂７０が濡れ広がる際に、半導体チップ２０と基板との対向間隔の狭い、電極２１と基板のランド（例えば第４ランド４３）との接続部を濡れ広がる。そして、その後、環状に配置された電極２１よりも内側の領域に、封止樹脂７０が流れ込む。このため、内側の領域にボイドが発生する虞がある。
【０１００】
これに対し、本実施形態では、再配線基板３０の充填用貫通孔６１を設け、実装基板４０における電極２１（第４ランド４３）よりも内側の領域に、エア抜き用貫通孔６２を設けている。このため、エア抜き用貫通孔により空気を抜くことができるので、充填用貫通孔６１を有さない基板と半導体チップ２０との対向領域、特に電極２１よりも内側の領域、にボイドが発生するのを抑制することができる。
【０１０１】
（第３実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、充填用貫通孔６１が、垂直方向において半導体チップ２０とオーバーラップするように設けられる例を示した。
【０１０２】
これに対し、本実施形態では、図１３に示すように、充填用貫通孔６１が、再配線基板３０において、半導体チップ２０との重なり領域３３ａを取り囲む外周領域３３ｂに形成されている点を特徴とする。換言すれば、半導体チップ２０とオーバーラップしない位置に設けられている点を特徴とする。
【０１０３】
このような位置に充填用貫通孔６１を設けると、充填用貫通孔６１を通じて、対向領域Ｓ１に封止樹脂７０を充填しながらも、半導体チップ２０に封止樹脂７０が直接的に接触するのを抑制することができる。すなわち、封止樹脂７０の充填により半導体チップ２０に作用する応力を低減することができる。このため、例えば加圧充填することもできる。これによれば、充填時間を短縮することができる。
【０１０４】
なお、図１３においては、充填用貫通孔６１を再配線基板３０に設けたが、実装基板４０においても同様である。
【０１０５】
（第４実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、ダム部８０が、垂直方向において、半導体チップ２０と第２ランド３２（又は第３ランド４１）との間に設けられる例を示した。
【０１０６】
これに対し、本実施形態では、図１４に示すように、ダム部８０が、第２ランド３２と再配線基板３０の外周端との間に設けられており、第２ランド３２と第３ランド４１との接続部（接続部５２）は、封止樹脂７０により封止されている点を特徴とする。
【０１０７】
このような構成を採用すると、第１実施形態に示した構成に較べて、封止樹脂７０により、第２ランド３２と第３ランド４１との接続部（接続部５２）を保護することができる。
【０１０８】
（第５実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、ダム部８０が、半導体チップ２０を取り囲むように、環状に設けられる例を示した。
【０１０９】
これに対し、本実施形態では、図１５に示すように、ダム部８０は、半導体チップ２０の側面の周方向において、複数に分割されている。図１５に示す例では、２つのダム部８１に分割されている。そして、隣り合うダム部８１の間に隙間８２を有している点を特徴とする。
【０１１０】
このような構成を採用すると、隣り合うダム部８１間の隙間８２を空気が抜けるため、エア抜き用貫通孔６２を有さずとも、封止樹脂７０に空気が残って、ボイドが発生するのを抑制することができる。
【０１１１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【０１１２】
上記実施形態では、半導体装置１０がダム部８０を有する例を示した。しかしながら、図１６に示すように、ダム部８０を有さない半導体装置１０を採用することもできる。このようにダム部８０を有さないと、空気が垂直方向において対向領域Ｓ１の外側に逃げることができるので、エア抜き用貫通孔６２を不要とすることができる。図１６に示す例は、ダム部８０及びエア抜き用貫通孔６２を有さない点を除けば、第１実施形態の図１と同じである。
【０１１３】
上記実施形態では、半導体装置１０が貫通孔６０を有する例を示した。しかしながら、図１７に示すように、ダム部８０とともに貫通孔６０（充填用貫通孔６１）を有さない半導体装置１０を採用することもできる。このような半導体装置１０を採用すると、第１実施形態に示したように、封止樹脂７０を、対向領域Ｓ１に充填しつつ、封止樹脂７０により、半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂを封止することができる。言うなれば、対向領域Ｓ１と半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂとを、封止樹脂７０により一括で封止することができる。したがって、封止樹脂７０により半導体チップ２０の電極形成面２０ａ，２０ｂが封止され、対向領域Ｓ１に封止樹脂７０が充填された半導体装置１０を、安価で提供することができる。
【０１１４】
上記実施形態では、充填用貫通孔６１の垂直方向に沿う形状（平面形状）について特に言及しなかった。例えば図３に示されるように、上記実施形態では、充填用貫通孔６１が平面円形状であった。充填用貫通孔６１の平面形状は特に限定されるものではない。例えば、Ｌ字状としても良いし、図１８に示すように、４つの辺部が隣接する辺部同士で直交する位置関係をなしつつ、全体でほぼ矩形環状をなす形状としても良い。図１８では充填用貫通孔６１のうち、封止樹脂７０の充填開始位置を始点６１ａ、充填終了位置を終点６１ｅ、始点６１ａから終点６１ｅに向けて、各コーナーを順に、第１コーナー６１ｂ、第２コーナー６１ｃ、第３コーナー６１ｄとする。封止樹脂７０の充填は始点６１ａから始まり、始点６１ａから第１コーナー６１ｂまで充填装置を走査したあと、所定時間待機する。そして、待機した後で、第１コーナー６１ｂから終点６１ｅまで連続的に走査する。このようにすると、始点６１ａから終点６１ｅまで連続的に走査する場合に比べて、電極２１よりも内側の領域に空気が残ってボイドが生じるのを抑制することができる。
【０１１５】
上記実施形態では、半導体チップ２０の全体は、封止樹脂７０により封止される例を示した。しかしながら、図１９に示すように、再配線基板３０と実装基板４０との対向領域Ｓ１に充填された封止樹脂７０により、半導体チップ２０は、その電極形成面（図１９では一面２０ａ及び裏面２０ｂ）が封止されれば良い。図１９では、側面の一部が封止樹脂７０から外部に露出されている。
【０１１６】
上記実施形態では、両面電極構造の半導体チップ２０の例として、両面２０ａ，２０ｂに複数の電極２１をそれぞれ有する例を示した。しかしながら、裏面２０ｂについては、複数の電極２１に限定されるものではない。例えば図２０に示すように、半導体チップ２０の裏面全域に１つの電極（例えばＩＧＢＴのコレクタ電極）２１が形成され、半導体チップ２０の裏面２０ｂと実装基板４０の対向面４０ａとの対向領域全域に、はんだなどの接続部材５７が配置された構成の半導体装置１０を採用することもできる。この場合も、図１９に示すように、裏面２０ｂを封止すべく、接続部材５７の周囲に封止樹脂７０を配置することが好ましい。
【０１１７】
また、図示しないが、半導体チップの裏面２０ｂの電極２１と実装基板４０の第４ランド４３との接続形態は上記実施形態に示す例（はんだ接合）に限定されるものではない。例えば電極２１としてＡｕなどからなるスタッドバンプを用いても良いし、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）を用いても良い。
【０１１８】
上記実施形態では、両面電極構造の半導体チップ２０の例を示したが、片面電極構造の半導体チップ２０についても、上記実施形態の構成を採用することができる。例えば図２１では、ダイボンド材５８に裏面２０ｂを当接させて、半導体チップ２０が実装基板４０の対向面４０ａに固定されている。それ以外の構成は、第１実施形態に示した図１と同じである。なお、ダイボンド材５８として、フィルム状のものを採用すると、実装基板４０の対向面４０ａに対する半導体チップ２０の高さを制御しやすい。
【０１１９】
上記実施形態では、半導体チップ２０の電極２１が、該電極２１の形成された面に対向する基板（再配線基板３０又は実装基板４０）のランド（第１ランド３１又は第４ランド４３）のみと電気的に接続される例を示した。しかしながら、片面電極構造の半導体チップ２０において、例えば図２２に示すように、電極２１の形成された面である一面２０ａに対向する基板（再配線基板３０）だけでなく、反対の基板（実装基板４０）にも、電極２１が電気的に接続された構成としても良い。図２２では、一面２０ａに形成された電極２１の一部が接続部５０を介して再配線基板３０の第１ランド３１に電気的に接続され、残りの電極２１が、ボンディングワイヤ５９を介して実装基板４０の第４ランド４３と電気的に接続されている。なお、図２２と逆の構成としても良い。すなわち、図２３に示すように、半導体チップ２０の一面２０ａが実装基板４０と対向し、一面２０ａに形成された電極２１のうち、一部が接続部５１を介して実装基板４０の第４ランド４３と電気的に接続され、残りの電極２１が、ボンディングワイヤ５９を介して再配線基板３０の第１ランド３１に電気的に接続された構成としても良い。図２２では、第４ランド４３が、垂直方向において半導体チップ２０との重なり領域４２ａを取り囲む外周領域４２ｂに位置し（図４参照）、図２３では、第１ランド３１が、垂直方向において半導体チップ２０との重なり領域３３ａを取り囲む外周領域３３ｂに位置している（図３参照）。
【０１２０】
上記実施形態では、再配線基板３０として周知の配線基板（プリント基板）を採用する例を示した。しかしながら、例えば図２４に示すように、リード３５と、該リード３５に接着固定された樹脂部３６と、を備える再配線基板３０を採用することもできる。リード３５は、その一部に折曲部を有し、一端が半導体チップ２０の一面２０ａに形成された電極２１と、例えばはんだを介して電気的に接続され、他端が実装基板４０の第３ランド４１と、例えばはんだを介して電気的に接続されている。樹脂部３６は、各電極２１に接続された複数本のリード３５のそれぞれに接着して、リード３５を一体的に保持している。また、樹脂部３６は、実装基板４０の対向面４０ａに対して略平行となるように対向配置された平板状の基部３６ａを有する。基部３６ａは、実装基板４０との間に対向領域Ｓ１を形成する部分である。そして、基部３６ａには、貫通孔６０として少なくとも充填用貫通孔６１が形成されている。図２４では、垂直方向において半導体チップ２０とオーバーラップする位置に充填用貫通孔６１が形成されている。
【０１２１】
また、上記した各実施形態は、図２５〜２８に示すように、さらに種々変形して実施することが可能である。図２５では、再配線基板３０の裏面３０ｂ上に、貫通孔６０を塞がないように電子部品９０（ディスクリート部品）が配置されている。この電子部品９０は、例えば上記したリフローにより、再配線基板３０に接続される。このように、再配線基板３０の裏面３０ｂに電子部品９０が実装された構成としても良い。
【０１２２】
図２６では、再配線基板３０と実装基板４０との対向領域Ｓ１内に、複数の半導体チップ２０が配置され、これら半導体チップ２０の電極形成面が封止樹脂７０により封止されている。このように、複数の半導体チップ２０が一括で封止された構成としても良い。
【０１２３】
図２７では、再配線基板３０の裏面３０ｂに、例えばアルミニウムなどの金属材料からなるケース１００が、放熱ゲルなどの接続部材１０１を介して、熱的に接続されている。これによれば、半導体チップ２０の動作により生じる熱を、接続部材１０１を介してケース１００に放熱させることができる。なお、図２７では、接続部材１０１を介しているが、ケース１００を再配線基板３０に直接接触させても良い。さらには、実装基板４０における対向面４０ａと反対の裏面４０ｂにケース１００を配置しても良い。
【０１２４】
図２８では、実装基板４０の両面側に、再配線基板３０が配置され、対向領域Ｓ１の両方に、半導体チップ２０がそれぞれ配置されている。また、紙面上方の再配線基板３０における裏面３０ｂ上には、図２５同様、電子部品９０が実装されている。また、紙面上方の再配線基板３０には、貫通孔６０として、充填用貫通孔６１とエア抜き用貫通孔６２が形成され、紙面下方の再配線基板３０には、エア抜き用貫通孔６２が形成されている。さらに、実装基板４０には、２つの対向領域Ｓ１を繋ぎ、封止樹脂７０を紙面上方の対向領域Ｓ１から紙面下方の対向領域Ｓ１へ流入させるための連結用貫通孔６３が形成されている。このような半導体投資１０は、例えば、図２８に示すように再配線基板３０、半導体チップ２０、実装基板４０、半導体チップ２０、再配線基板３０の順に配置して、リフローにより一括で相互に接続し、その後、封止樹脂７０を注入することで得ることができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０・・・半導体装置
２０・・・半導体チップ
２０ａ・・・一面
２０ｂ・・・裏面
２１・・・電極
３０・・・再配線基板
３１・・・第１ランド
３２・・・第２ランド
４０・・・実装基板
４１・・・第３ランド
５０〜５２・・・接続部
６０・・・貫通孔
６１・・・充填用貫通孔
６２・・・エア抜き用貫通孔
７０・・・封止樹脂
８０，８１・・・ダム部
【図１】
2013069942.tif 000003
【図２】
2013069942.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013069942.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2013069942.tif 000009
【図８】
2013069942.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2013069942.tif 000019
【図１８】
2013069942.tif 000020
【図１９】
2013069942.tif 000021
【図２０】
2013069942.tif 000022
【図２１】
2013069942.tif 000023
【図２２】
2013069942.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2013069942.tif 000027
【図２６】
2013069942.tif 000028
【図２７】
2013069942.tif 000029
【図２８】
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