(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体素子と配線基板とを接続する接続材料を十分に保持することができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、半導体素子６の素子電極端子４と、配線基板５に設けられた配線電極端子３とを備え、配線電極端子３に素子電極端子４と配線電極端子３とを接続する突起電極２を２個以上設けているので、２個の突起電極間にゲル状の接着剤を保持できるようになり、安定した接着剤の量を確保できる。【選択図】図１
2013120806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子に設けられた素子電極端子と、
配線基板に設けられて前記素子電極端子と向かい合わせに配置された配線電極端子と、
前記素子電極端子と前記配線電極端子との間に形成され、前記素子電極端子と前記配線電極端子とを電気的に接続する接続材料とを備え、
前記素子電極端子と前記配線電極端子との少なくとも一方に前記素子電極端子と前記配線電極端子とを接続する突起電極を２個以上設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記配線電極端子に設けられた突起電極は、前記配線電極端子と同じ材料により形成され、
前記素子電極端子に設けられた突起電極は、前記素子電極端子と同じ材料により形成されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記接続材料は、ハンダ、導電性ペースト、樹脂、異方性導電フィルム、及びペーストのうちの少なくとも１つを含む請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体素子は、固体撮像素子を有している請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子に設けられた素子電極端子と、配線基板に設けられて素子電極端子と向かい合わせに配置された配線電極端子と、素子電極端子と配線電極端子とを接続する突起電極とを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子に設けられた素子電極端子と、配線基板に設けられて素子電極端子と向かい合わせに配置された配線電極端子と、素子電極端子と配線電極端子とを接続する突起電極とを備えた半導体装置が知られている。
【０００３】
この半導体装置において、接続信頼性を向上させる樹脂ボールを突起電極内に核として設けることで配線基板との実装の際における位置ズレの許容度を増大させる半導体素子と配線基板との接続構造が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
図５（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置の構成を説明するための模式図である。従来の半導体装置は、半導体素子６を備えている。半導体素子６の下面には、素子電極端子９４上に形成された突起電極９２と、素子電極端子９４上に形成されて、はんだ９０によって覆われた樹脂ボールにより構成される核９１とが設けられている。
【０００５】
半導体装置には、配線基板５が設けられている。配線基板５には、突起電極９２及び核９１と向かい合わせに配置された配線電極端子９３が形成されている。半導体素子６と配線基板５とは、樹脂ボールにより構成される核９１及び突起電極９２を介して接続されている。
【０００６】
図６（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。まず、図６（ａ）に示すように、配線基板５の上に形成された配線電極端子９３にはんだを印刷する。そして、図６（ｂ）に示すように、はんだ９０によって覆われた核９１及び突起電極９２を備えた半導体素子６を、はんだ印刷済みの配線基板５上に接地する。次に、図６（ｃ）に示すように、半導体素子６及び配線基板５を加熱し、配線電極端子９３に印刷したはんだを溶融させて半導体素子６と配線基板５とを接続する。
【０００７】
特許文献２及び３は、半導体素子に設けられた素子電極端子と、配線基板に設けられて素子電極端子と向かい合わせに配置された配線電極端子とを突起電極により接続する構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2002-151532号公報（2002年5月24日公開）
【特許文献２】特開2010-251538号公報（2010年11月4日公開）
【特許文献３】特開平11-288976号公報（1999年10月19日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図５及び図６に示す従来の技術では、はんだ９０によって覆われた核９１となる樹脂ボールを介して半導体素子６と配線基板５とを接続する構造であるため、リフロー炉を用いた実装方法では、位置ズレの許容度を増大させるに有効であるが、押圧しながら加熱する実装方法では、位置ズレの許容度を増大させる効果が得られにくいという問題があった。
【００１０】
また、樹脂ボールを核９１とし、その周囲をはんだ９０で覆うことにより突起電極を形成する構造のため、突起電極を形成するコストが増大してしまったり、また、半導体素子６と配線基板５とを接続する接続材料してのハンダの初期量が不足するおそれがあった。
【００１１】
特許文献２及び３に開示された構成では、半導体素子と配線基板とを接続する接続材料してのハンダの初期量が不足するおそれがあった。
【００１２】
本発明は上記問題点を解決するものであり、その目的は、半導体素子と配線基板とを接続する接続材料を十分に保持することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、半導体素子に設けられた素子電極端子と、配線基板に設けられて前記素子電極端子と向かい合わせに配置された配線電極端子と、前記素子電極端子と前記配線電極端子との間に形成され、前記素子電極端子と前記配線電極端子とを電気的に接続する接続材料とを備え、前記素子電極端子と前記配線電極端子との少なくとも一方に前記素子電極端子と前記配線電極端子とを接続する突起電極を２個以上設けたことを特徴とする。
【００１４】
この特徴により、素子電極端子と配線電極端子との少なくとも一方に突起電極を２個以上備えるので、突起電極を１個備える構成よりも両端子間の接触面積が増大するので、半導体素子と配線基板との接続強度が向上する。
【００１５】
そして、向かい合わせに配置された相手側の電極端子を支える突起電極を２個以上備えるので、素子電極端子と配線電極端子との間のスタンドオフ（空間）を傾くことなく保持することができるようになる。このため、半導体素子と回路基板とをはんだ付けで接続する場合、はんだを半導体素子と回路基板との間の空間にプール（保持）できるようになり、この結果、狭ピッチであっても隣接する電極端子とショートすることなく接続する事ができる。
【００１６】
さらに、電極端子上に突起電極を２個以上設けるので、ゲル状の接着剤を半導体素子と配線基板との間に塗布した場合に、２個の突起電極の間にゲル状の接着剤を保持できるようになり、その結果、安定した接着剤の量を確保できるようになり、半導体素子と配線基板とを接続する接続材料を十分に保持することができる半導体装置を提供することができる。
【００１７】
本発明に係る半導体装置では、前記配線電極端子に設けられた突起電極は、前記配線電極端子と同じ材料により形成され、前記素子電極端子に設けられた突起電極は、前記素子電極端子と同じ材料により形成されていることが好ましい。
【００１８】
上記構成により、電極端子と突起電極とを同じ材料により形成するので、突起電極付電極端子を容易に製造することができる。
【００１９】
本発明に係る半導体装置では、前記接続材料は、ハンダ、導電性ペースト、樹脂、異方性導電フィルム、及びペーストのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００２０】
上記構成により、半導体装置と回路基板との電気的接続をより確実にすることができる。
【００２１】
本発明に係る半導体装置では、前記半導体素子は、固体撮像素子を有していることが好ましい。
【００２２】
上記構成により、固体撮像素子を有する半導体素子を備えた半導体装置の実装構造の接続信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る半導体装置は、素子電極端子と配線電極端子との少なくとも一方に素子電極端子と配線電極端子とを接続する突起電極を２個以上設けたので、半導体素子と配線基板とを接続する接続材料を十分に保持することができる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す分解斜視図であり、（ｂ）は上記半導体装置の構成を示す断面図であり、（ｃ）は上記半導体装置に設けられる配線電極端子及び突起電極を説明するための斜視図である。
【図２】（ａ）は３個の突起電極を配線電極端子の上に形成した例の斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）はその正面図である。
【図３】（ａ）は３個の突起電極を配線電極端子の上に形成した他の例の斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）はその正面図である。
【図４】３個の突起電極を配線電極端子の上に形成したさらに他の例の斜視図である。
【図５】（ａ）は６個の突起電極を配線電極端子の上に形成した例の斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）はその正面図である。
【図６】（ａ）は４個の突起電極を配線電極端子の上に形成した例の斜視図であり、（ｂ）は５個の突起電極を配線電極端子の上に形成した例の斜視図であり、（ｃ）は４個の突起電極を配線電極端子の上に形成した他の例の斜視図であり、（ｄ）は５個の突起電極を配線電極端子の上に形成した他の例の斜視図であり、（ｅ）は６個の突起電極を配線電極端子の上に形成した他の例の斜視図であり、（ｆ）は４個の突起電極を配線電極端子の上に形成したさらに他の例の斜視図であり、（ｇ）は５個の突起電極を配線電極端子の上に形成したさらに他の例の斜視図であり、（ｈ）は６個の突起電極を配線電極端子の上に形成したさらに他の例の斜視図である。
【図７】（ａ）は３個の突起電極を配線電極端子の上に形成したさらに他の例の平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図８】（ａ）は３個の突起電極を配線電極端子の上に形成したさらに他の例の平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図９】（ａ）は６個の突起電極を配線電極端子の上に形成したさらに他の例の平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図１０】図７に示す３個の突起電極を配線電極端子の上に形成したさらに他の例の効果を説明するための図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２に係る半導体装置に設けられた突起電極付配線電極端子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２に係る半導体装置に設けられた突起電極付配線電極端子の他の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置の構成を説明するための模式図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の半導体装置に関する実施の一形態について図１〜図４に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００２６】
（実施の形態１）
（半導体装置１の構成）
図１（ａ）は実施の形態１に係る半導体装置１の構成を示す分解斜視図であり、（ｂ）は半導体装置１の構成を示す断面図であり、（ｃ）は半導体装置１に設けられる配線電極端子３及び突起電極２・２ａを説明するための斜視図である。
【００２７】
半導体装置１は、直方体形状をした半導体素子６を備えている。半導体素子６は、固体撮像素子を表面に有している。半導体素子６の裏面には、板状をした複数の素子電極端子４が形成されている。
【００２８】
半導体装置１には、配線基板５が設けられている。配線基板５には、各素子電極端子４と向かい合わせに配置された複数の配線電極端子３が形成されている。各配線電極端子３には、素子電極端子４と配線電極端子３とを接続する一対の突起電極２が形成されている。
【００２９】
半導体素子６と配線基板５との間には、素子電極端子４と配線電極端子３とを電気的に接続するための接続材料７が、素子電極端子４と配線電極端子３と突起電極２とを覆うように形成されている。接続材料７は、ハンダ、導電性ペースト、樹脂、異方性導電フィルム、及びペーストのうちの少なくとも１つを含む。突起電極２は、配線電極端子３と同じ材料により形成されている。
【００３０】
図１（ｃ）に示すように、従来は、配線電極端子３の上に突起電極２・２ａを１個形成していたが、本実施の形態では、配線電極端子３の上に２個の突起電極２・２ａを形成する。突起電極は、突起電極２のように直方体状に形成してもよいし、突起電極２ａのように円柱状に形成してもよい。
【００３１】
本実施の形態では、配線電極端子３の上に２個の突起電極２・２ａを形成する例を示すが、本発明はこれに限定されない。３個以上の突起電極を配線電極端子３の上に形成してもよい。
【００３２】
図２（ａ）は３個の突起電極２ａを配線電極端子３の上に形成した例の斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）はその正面図である。円柱形状をした突起電極２ａを配線電極端子３の上に３個一列に配置するように構成してもよい。
【００３３】
図３（ａ）は３個の突起電極２を配線電極端子３の上に形成した他の例の斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）はその正面図である。四角柱形状をした突起電極２を配線電極端子３の上に３個一列に配置するように構成してもよい。このように、３個までであれば、同一形状の突起電極を配置してもよい。
【００３４】
図４は、３個の突起電極２ｂ・２ｃを配線電極端子３の上に形成したさらに他の例の斜視図である。断面が二等辺三角形をした三角柱状の突起電極２ｂと、断面が直角三角形状の２個の突起電極２ｃとを図４に示すように配線電極端子３の上に形成してもよい。このように、形状の異なる突起電極を配置してもよい。
【００３５】
図５（ａ）は６個の突起電極２ａ・２ｄを配線電極端子３の上に形成した例の斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）はその正面図である。円柱状の２個の突起電極２ａと、断面半径が突起電極２ａよりも小さい円柱状の４個の突起電極２ｄとを、突起電極２ａの間に４個の突起電極２ｄが挟まれるように配線電極端子３の上に形成してもよい。
【００３６】
図６（ａ）は４個の突起電極２ａ・２ｄを配線電極端子３の上に形成した例の斜視図であり、（ｂ）は５個の突起電極２ａ・２ｄを配線電極端子３の上に形成した例の斜視図であり、（ｃ）は４個の突起電極２・２ｅを配線電極端子３の上に形成した他の例の斜視図であり、（ｄ）は５個の突起電極２・２ｆを配線電極端子３の上に形成した他の例の斜視図であり、（ｅ）は６個の突起電極２・２ｇを配線電極端子３の上に形成した他の例の斜視図であり、（ｆ）は４個の突起電極２ｈを配線電極端子３の上に形成したさらに他の例の斜視図であり、（ｇ）は５個の突起電極２ｉ・２ｊを配線電極端子３の上に形成したさらに他の例の斜視図であり、（ｈ）は６個の突起電極２ｉ・２ｋを配線電極端子３の上に形成したさらに他の例の斜視図である。
【００３７】
配置する突起電極が４個以上になると、突起電極の形状を変更して、接続材料をプールし易い形状の配置にすることが好ましい。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、突起電極２ａの間に２個の突起電極２ｄが挟まれるように配線電極端子３の上に形成してもよいし、図６（ｂ）に示すように、突起電極２ａの間に３個の突起電極２ｄが挟まれるように配線電極端子３の上に形成してもよい。
【００３９】
図６（ｃ）に示すように、突起電極２の間に２個の四角柱状の突起電極２ｅが挟まれるように配線電極端子３の上に形成してもよいし、図６（ｄ）に示すように、突起電極２の間に３個の四角柱状の突起電極２ｆが挟まれるように配線電極端子３の上に形成してもよいし、図６（ｅ）に示すように、突起電極２の間に２行２列の４個の四角柱状の突起電極２ｇが挟まれるように配線電極端子３の上に形成してもよい。
【００４０】
そして、図６（ｆ）に示すように、三角柱状の４個の突起電極２ｈを配線電極端子３の上に形成してもよく、図６（ｇ）に示すように、断面菱形の四角柱状の突起電極２ｊの周りに４個の三角柱状の突起電極２ｉを設けてもよい。また、図６（ｈ）に示すように、三角柱状の６個の突起電極２ｉ・２ｋを配線電極端子３の周縁に沿って形成してもよい。
【００４１】
このように、向かい合わせになる相手の突起電極との間に空間ができるように配置することが好ましい。
【００４２】
図７（ａ）は３個の突起電極２ａ・２ａａを配線電極端子３の上に形成したさらに他の例の平面図であり、（ｂ）はその正面図である。突起電極２ａの間に、突起電極２ａの高さを低くした突起電極２ａａを形成してもよい。
【００４３】
図８（ａ）は３個の突起電極２・２´を配線電極端子３の上に形成したさらに他の例の平面図であり、（ｂ）はその正面図である。突起電極２の間に、突起電極２の高さを低くした突起電極２´を形成してもよい。
【００４４】
図９（ａ）は６個の突起電極２ａ・２ｄｄを配線電極端子３の上に形成したさらに他の例の平面図であり、（ｂ）はその正面図である。突起電極２ａの間に、突起電極２ａの高さを低くして直径も小さくした４個の突起電極２ｄｄを形成してもよい。
【００４５】
このように、３個以上の突起電極を有する構造の場合、内側の突起電極を低くすることにより、接続材料を、より豊富にプールすることができるようになる。
【００４６】
図１０は、図７に示す３個の突起電極２ａ・２ａａを配線電極端子３の上に形成したさらに他の例の効果を説明するための図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【００４７】
半導体装置は、半導体素子６を備えている。半導体素子６の裏面には、板状をした素子電極端子４が形成されている。半導体装置には、配線基板５が設けられている。配線基板５には、素子電極端子４と向かい合わせに配置された配線電極端子３が形成されている。素子電極端子４には、素子電極端子４と配線電極端子３とを接続する一対の突起電極２ａ及び１個の突起電極２ａａが形成されている。半導体素子６と配線基板５との間には、素子電極端子４と配線電極端子３とを電気的に接続するための接続材料７が、素子電極端子４と配線電極端子３と突起電極２・２ａａとを覆うように形成されている。
【００４８】
３個の突起電極２ａ、２ａａを有する構造の場合、内側の突起電極２ａａの高さを外側の突起電極２ａの高さよりも低くすることにより、接続材料７をより豊富にプールすることができるようになる。
【００４９】
このように、配線電極端子３の上に複数の突起電極を形成すると、突起電極を１個備える構成よりも両端子間の接触面積が増大するので、半導体素子６と配線基板５との接続強度が向上する。
【００５０】
そして、向かい合わせに配置された相手側の電極端子を支える突起電極を２個以上備えるので、素子電極端子４と配線電極端子３との間のスタンドオフ（空間）を傾くことなく保持することができるようになる。このため、半導体素子６と回路基板５とをはんだ付けで接続する場合、はんだを半導体素子６と回路基板５との間の空間にプール（保持）できるようになり、この結果、狭ピッチであっても隣接する電極端子とショートすることなく接続する事ができる。
【００５１】
さらに、電極端子上に突起電極を２個以上設けるので、ゲル状の接着剤を半導体素子６と配線基板５との間に塗布した場合に、２個の突起電極２の間にゲル状の接着剤を保持できるようになり、その結果、安定した接着剤の量を確保できるようになり、半導体素子６と配線基板５とを接続する接続材料７を十分に保持することができる半導体装置を提供することができる。
【００５２】
なお、２個以上の突起電極２を配線電極端子３に形成する例を示したが、本発明はこれに限定されない。２個以上の突起電極２は、素子電極端子４に形成してもよいし、２個以上の突起電極２の一部を配線電極端子３に形成し、残りの一部を素子電極端子４に形成するように構成してもよい。
【００５３】
このように、電極端子上に２個以上の突起電極２を設置する事により、安定した実装性を得るとともに、半導体素子６と配線基板５との電極端子４・３間に適度な空間を作りその空間に接続材料７を充填することにより接続強度を向上させ、安価でより接続信頼性の高い固体撮像装置を含む半導体装置の実装構造を提供することができる。
【００５４】
よって、益々小型薄型化する通信機器をはじめとする携帯端末用に用いられる固体撮像装置を含む半導体装置の実装構造を高品質で安価に提供することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
（突起電極付配線電極端子の製造方法）
図２（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２に係る半導体装置に設けられた突起電極付配線電極端子の製造方法を説明するための断面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
【００５６】
まず、図２（ａ）に示す電極材料８を形成済みの配線基板５を用意する。そして、図２（ｂ）に示すように、マスク９により、電極材料８を突起電極の形状にマスキングする。次に、図２（ｃ）に示すように、エッチングにより、マスク９に沿って電極材料８に凹部１０を形成して突起を形成する。その後、図２（ｄ）に示すように、マスク９を除去すると、２個の突起電極２を有する配線電極端子３を備えた配線基板５が完成する。
【００５７】
（突起電極付配線電極端子の他の製造方法）
図３（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２に係る半導体装置に設けられた突起電極付配線電極端子の他の製造方法を説明するための断面図である。
【００５８】
まず、図３（ａ）に示す電極材料１１を形成済みの配線基板５を用意する。そして、図３（ｂ）に示すように、突起電極の形状をしたマスク１２を電極材料１１に載せる。次に、図３（ｃ）に示すように、印刷によりマスク１２に沿って突起電極２を形成する。その後、図３（ｄ）に示すように、印刷で形成した突起電極２を硬化させると、２個の突起電極２を有する配線電極端子３を備えた配線基板５が完成する。
【００５９】
（半導体装置の製造方法）
図４（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００６０】
まず、図４（ａ）に示すように、２個の突起電極２を有する配線電極端子３を備えた配線基板５を用意する。そして、図４（ｂ）に示すように、突起電極２を有する配線電極端子３に、接続材料７を塗布する。接続材料７は、ハンダ、導電性ペースト、樹脂、異方性導電フィルム、及びペーストのうちの少なくとも１つを含む。次に、図４（ｃ）に示すように、接続材料７を塗布した突起電極２を有する配線電極端子３を形成した配線基板５に、半導体素子６に形成した素子電極端子４を向かい合わせて押圧する。その後、図４（ｄ）に示すように、半導体素子６と配線基板５とを加熱して半導体素子６と配線基板５とを接続する。
【００６１】
図４（ｅ）に示すように、突起電極２により、半導体素子６と配線基板５との間に適度な空間が生まれる。このため、図４（ｆ）に示すように、素子電極端子４と配線電極端子３との位置ズレを吸収することができる。また、突起電極２を複数個設けることにより素子電極端子４との接続面積が増大するので、半導体素子６と配線基板５との接続強度を増大させることができる。
【００６２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、本発明は、半導体素子に設けられた素子電極端子と、配線基板に設けられて素子電極端子と向かい合わせに配置された配線電極端子とを備えた半導体装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  半導体装置
２  突起電極
３  配線電極端子
４  素子電極端子
５  配線基板
６  半導体素子
７  接続材料
８  電極材料
９  マスク
１０  凹部
１１  電極材料
１２  マスク
【図１】
2013120806.tif 000003
【図２】
2013120806.tif 000004
【図３】
2013120806.tif 000005
【図４】
2013120806.tif 000006
【図５】
2013120806.tif 000007
【図６】
2013120806.tif 000008
【図７】
2013120806.tif 000009
【図８】
2013120806.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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