(57)【要約】【課題】熱応力による、はんだの破断耐性の向上を図る半導体パッケージ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態に係る半導体パッケージは、第１の面に集積回路が配置されているチップを備え、前記第１の面とは異なる第２の面に前記チップと電気的に接続されている電極パッドを備える、基板と、前記電極パッド上に設置される、はんだと、前記基板の前記第２の面に、前記はんだの一部が露出するように設置される、絶縁材料と、を備える。【選択図】図１
2017103390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に集積回路が配置されているチップを備え、前記第１の面とは異なる第２の面に前記チップと電気的に接続されている電極パッドを備える、基板と、
前記電極パッド上に設置される、はんだと、
前記基板の前記第２の面に、前記はんだの一部が露出するように設置される、絶縁材料と、
を備える半導体パッケージ。
【請求項２】
前記第１の面に、前記電極パッドと電気的に接続される、基板電極を備え、
前記チップに配置されている集積回路と前記基板電極とを電気的に接続する、導線をさらに備え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。
【請求項３】
前記第１の面は、樹脂により覆われていることを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記はんだの露出している一部と前記絶縁材料の表面は同一の平面上にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記はんだは、前記第２の面に設置されている前記絶縁材料の表面から突出していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
前記絶縁材料は、硬化した絶縁材料であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
前記はんだは、Ｓｎを主成分とし、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｂ及びＣｕのうち少なくとも１種以上の金属からなる添加成分を含んでいることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
第１の面に集積回路が配置されているチップを備え、前記第１の面とは異なる第２の面に前記チップと電気的に接続されている電極パッドを備える、基板と、
前記電極パッド上に設置される、パッケージ側はんだと、
前記基板の前記第２の面に、前記パッケージ側はんだの一部が露出するように設置される、絶縁材料と、
を備える半導体パッケージと、
前記パッケージ側はんだと接続する基板側はんだを備え、前記パッケージ側はんだと前記基板側はんだの接続箇所以外の部分において、前記絶縁材料との間に空間が設けられている、プリント配線基板と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
第１の面に集積回路が配置されているチップを備え、前記第１の面とは異なる第２の面に前記チップと電気的に接続されている電極パッドを備える、基板の前記電極パッド上にはんだを設置するステップと、
前記基板の前記第２の面に絶縁材料を充填して硬化し、前記はんだの一部を露出させるステップと、
を備えることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁材料を充填して硬化し、前記はんだの一部を露出させるステップは、
前記電極パッド上に設置された前記はんだを前記絶縁材料で覆うステップと、
前記絶縁材料を硬化するステップと、
前記絶縁材料を、前記はんだの一部が露出するまで研磨するステップと、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁材料を充填して硬化し、前記はんだの一部を露出させるステップは、
前記電極パッド上に設置された前記はんだの上方にマスクを設置するステップと、
前記マスクの上方からペースト状の絶縁材料を塗布するステップと、
前記マスクを除去するステップと、
前記絶縁材料を硬化するステップと、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体パッケージ、半導体装置及び半導体パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートホンやＳＳＤ（Solid State Drive）等の普及に伴い、ストレージの大容量化や高速化が要求されている。また、この大容量化の要求により、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、ＣＴＲＬ（Controller）などの多岐にわたるＭＣＰ（Multi Chip Package：複数チップ内蔵パッケージ）の各パッケージに搭載される半導体の数は、増加する傾向にある。このため、これらのメモリやストレージの大容量化を達成するように、半導体の微細化が現在においても行われている。
【０００３】
一方で、特にＳＤＲＡＭに見られるように、動作性能の高速化においても、半導体に関する技術は、著しく発展している。スマートホンや携帯電話に内蔵されるメモリ製品は、その動作周波数の観点から、数年前まではＤＤＲ（Double Data Rate）ＳＤＲＡＭであったものが、現在では、ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭやＤＤＲ３ＳＤＲＡＭへ、すなわち、より高速な動作周波数で動作可能であるＳＤＲＡＭへと変化してきている。
【０００４】
このため、ＳＤＲＡＭの信号ピン数が増加するとともに、所謂ＢＧＡ（Ball Grid Array）と呼ばれる半導体パッケージへファンアウトされるはんだボール数も増加し、かつ、これらのはんだボール配置のデザインが非対称であるものも出てきている。はんだボール配置のデザインは、パッケージがプリント基板（Printed Writing Board：ＰＷＢ）へ実装された後の信頼性である実装信頼性に大きく影響を及ぼす。半導体パッケージは、内部に半導体チップを搭載していることから、プリント基板と半導体パッケージの熱による収縮量には、差異が生じる。このため、温度サイクル試験においては、この熱収縮差による応力が発生し、この応力による負担は、はんだで吸収されることとなる。結果的に、半導体パッケージ外周部に配置されたはんだには、最も大きい応力が掛かることとなり、これら外周部に配置されたはんだは、破断しやすい状態にある。そこで、破断を防ぐために、半導体パッケージ外周部には動作に全く関係の無いダミーのはんだボールを設けるなど、実装信頼性を高めるためのデザイン的な対策がとられている。
【０００５】
しかし、上述したように、大容量化及び高速化の要求により半導体パッケージのはんだボール数及びピン数が多くなっていることから、半導体パッケージ外周部にあるはんだボールの全てをダミーのはんだボールとすることは、困難となってきている。さらに、現在では、はんだボール配置のデザインは、非対称であったり、歪な配置であったりするような複雑なデザインも出てきているため、ダミーのはんだボールを設けることによる実装信頼性の向上も困難になってきている。このため、実装信頼性を高めるための様々な工夫が必要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３３５６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の実施形態は、熱応力によるはんだの破断耐性の向上を図る半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係る半導体パッケージは、
第１の面に集積回路が配置されているチップを備え、前記第１の面とは異なる第２の面に前記チップと電気的に接続されている電極パッドを備える、基板と、
前記電極パッド上に設置される、はんだと、
前記基板の前記第２の面に、前記はんだの一部が露出するように設置される、絶縁材料と、
を備える。
【０００９】
また、本発明の実施形態に係る半導体装置は、
第１の面に集積回路が配置されているチップを備え、前記第１の面とは異なる第２の面に前記チップと電気的に接続されている電極パッドを備える、基板と、
前記電極パッド上に設置される、パッケージ側はんだと、
前記基板の前記第２の面に、前記パッケージ側はんだの一部が露出するように設置される、絶縁材料と、
を備える半導体パッケージと、
前記パッケージ側はんだと接続する基板側はんだを備え、前記パッケージ側はんだと前記基板側はんだの接続箇所以外の部分において、前記絶縁材料との間に空間が設けられている、プリント配線基板と、
を備える。
【００１０】
さらに、本発明の実施形態に係る半導体パッケージの製造方法は、
第１の面に集積回路が配置されているチップを備え、前記第１の面とは異なる第２の面に前記チップと電気的に接続されている電極パッドを備える、基板の前記電極パッド上にはんだを設置するステップと、
前記基板の前記第２の面に絶縁材料を充填して硬化し、前記はんだの一部を露出させるステップと、
を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る半導体装置の断面図を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る半導体パッケージの製作過程の断面図を模式的に示す図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る半導体パッケージの製作過程の断面図を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１３】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る半導体パッケージは、プリント基板との接続をする面において、はんだボールの周辺に硬化した絶縁材料を充填し、平坦化したはんだボールの上面と、硬化した絶縁材料の表面がほぼ平面上となるように設計されており、プリント基板への実装後において、はんだの破断を抑制しようとするものである。より詳しくを、以下に説明する。
【００１４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態に係る半導体パッケージ１０の断面図を模式的に表した図である。より具体的には、図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る半導体装置１を構成する半導体パッケージ１０とプリント基板３０の断面図を模式的に表した図であり、図１（ｂ）は、半導体パッケージ１０をプリント基板３０へと実装した後の断面図を模式的に表した図である。図１（ａ）に示すように、半導体装置１は、半導体パッケージ１０とプリント基板３０とを備えて構成される。
【００１５】
半導体パッケージ１０は、その内部に実装されている様々な集積回路の機能を利用するための基板でパッケージであり、パッケージ基板１２と、チップ１４と、基板電極１６と、導線１８と、パッケージ保護材２０と、電極パッド２２と、はんだボール２４と、絶縁材料２６とを備えて構成される。一方のプリント基板３０は、半導体パッケージ１０と電気的に接続するためのプリント基板側はんだ３２がその上に備えられている。
【００１６】
パッケージ基板１２は、半導体パッケージ１０の各構成要素を設置するための基板であり、一方の表面である第１の面１２ａと、パッケージ基板１２の他方の表面である第２の面１２ｂと、を備えている。
【００１７】
チップ１４は、例えば、シリコンから構成されるシリコンチップであり、パッケージ基板１２の第１の面１２ａ上に備えられており、このチップ１４上に、半導体パッケージ１０の機能を発揮するための様々な集積回路が配線されている。チップ１４上に配線されている集積回路は、パッケージ基板１２の第１の面１２ａ上に備えられている基板電極１６を介して半導体パッケージ１０の外部と接続される。
【００１８】
この基板電極１６は、チップ１４上に配線されている集積回路及び半導体パッケージ１０の外部と電気的に接続され、半導体パッケージ１０の内部と外部を接続するための電極である。導線１８は、チップ１４上に配線されている集積回路とこの基板電極１６を電気的に接続するための導線であり、一般的には、金線により構成されている。すなわち、第１の面１２ａは、基板電極１６を備え、半導体パッケージ１０は、チップ１４に配線されている集積回路と基板電極１６とを電気的に接続する導線１８を備える。
【００１９】
パッケージ保護材２０は、例えば、樹脂から構成され、パッケージ基板１２の第１の面１２ａに備えられている上記の構成を覆うように設けられる。すなわち、パッケージ保護材２０は、パッケージ基板１２の第１の面１２ａに搭載されている上述したチップ１４、基板電極１６、そして導線１８等を保護するためにパッケージ基板１２の第１の面１２ａ上に設置される。
【００２０】
一方で、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂには、電極パッド２２と、電極パッド２２上に設置されたはんだボール２４と、第２の面１２ｂに充填される絶縁材料２６とを備えている。
【００２１】
電極パッド２２は、パッケージ基板１２内に備えられている図示しない電気的接続手段を介して基板電極１６と電気的に接続される。この電極パッド２２により、外部にある半導体パッケージ１０以外の半導体基板と、半導体パッケージ１０内部のチップ１４上に配線されている集積回路とを接続することが可能となる。
【００２２】
はんだボール２４は、例えばプリント基板３０といった他の半導体基板と、電極パッド２２との接続をするための外部端子として半導体パッケージ１０の電極パッド２２上に備えられる。このはんだボール２４は、電極パッド２２と他の半導体基板の接続端子との接続をする。例えば、電極パッドが０．５ｍｍピッチであり、はんだボール２４の上面から見て一番大きい箇所における大きさが０．３ｍｍである時には、はんだボール２４同士は、０．２ｍｍの距離が離されて設置されることになる。はんだボールに使用されるはんだの一例としては、Ｓｎを主成分とし、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｂ及びＣｕのうち少なくとも１種以上の金属からなる添加成分を含んでいるものが挙げられる。
【００２３】
パッケージ基板１２の第２の面１２ｂ上のはんだボール２４同士の間及びはんだボール２４が設置されている領域の外側には、絶縁材料２６から構成される、硬化した絶縁材料２６が充填され、すなわち設置されている。本実施形態においては、はんだボール２４の上面は平坦化されており、充填されている絶縁材料２６の表面と同一の平面上にはんだボール２４の平坦化された上面がある。
【００２４】
この絶縁材料２６としては、熱硬化性樹脂である樹脂、例えば、エポキシ系樹脂や、アクリル系樹脂が使用される。エポキシ系樹脂は、分子中にエポキシ基を有する化合物であって、硬化反応はエポキシ基の消費により進行する。同様にアクリル系樹脂は、アクリル基を有する化合物である。
【００２５】
樹脂の硬化度合いは、ＦＴＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy：フーリエ変換赤外分光法）に代表される赤外分光法や、ＤＳＣ（Differential Scanning Calorimetry：示差走査熱量測定）に代表される熱分析法を用いることにより測定することが可能である。赤外分光法は、物質に赤外光を照射し、透過又は反射した光を測定することにより試料の構造解析や定量を行う分析方法である。ＦＴＩＲによれば、試料のスペクトルが出力されるので、ある波長のピーク強度変化を比較して硬化度を判断することが可能となる。このＦＴＩＲでは、１００ｕｍ程度の領域から測定が可能となる。
【００２６】
一方の熱分析法は、一定の熱を与えながら基準物質と試料の温度を測定して試料の熱物性を温度差としてとらえ、試料の状態変化による吸熱反応や発熱反応を測定する。試料が硬化する際には、反応熱量と硬化度に相関関係が存在することから硬化度の測定が可能である。例えば、ＤＳＣであれば、ＦＴＩＲに比べて分析精度は高いが、一方で数ｍｇのサンプル量が必要となる。
【００２７】
例えば、ＦＴＩＲ分析を行った場合、エポキシ系樹脂であれば、９２５ｃｍ−１から８９９ｃｍ−１付近のスペクトルにおいてＣ−Ｏ伸縮振動が変化する。アクリル系樹脂であれば、１６３５ｃｍ−１から８１０ｃｍ−１付近のスペクトルにおいてアクリル基由来のピークがあり、これらのピークの変動を計測することにより、判断をすることができる。上記の例として挙げたエポキシ系樹脂であれば、ＦＴＩＲ分析を行うことにより、エポキシ基の波長ピークが大きいと未硬化であり、逆にエポキシ基の波長ピークが小さいと硬化している状態であると判断することができる。同様にアクリル系樹脂は、アクリル基の波長ピークの強度差に基づいて硬化度合いを判断することが可能である。これらの硬化度合いを見ることにより、樹脂が硬化している状態であるか、又は、半硬化の状態であるかを判断することができる。
【００２８】
また、硬化と半硬化を差別化できる指標としては、例えば、ガラス転移温度（Ｔｇ）を指標にすることが考えられる。一般的に、架橋密度が高いほどＴｇも高くなり、硬化している状態のＴｇが示されているので、ＤＳＣ等の方法でＴｇを測定することによって、硬化している状態であるか、半硬化の状態であるかを測定することが可能となる。
【００２９】
半導体パッケージ１０の構造についてまとめると、半導体パッケージ１０は、その表面である第１の面１２ａに集積回路が配線されているチップ１４を備え、第１の面１２ａとは異なる面となる他方の表面である第２の面１２ｂにチップ１４に配線されている集積回路と電気的に接続されている電極パッド２２を備えるパッケージ基板１２を備えている。さらに、半導体パッケージ１０は、電極パッド２２上に設置されるはんだボール２４から構成されるはんだと、第２の面１２ｂには、はんだの一部が露出するように充填されている硬化した絶縁材料２６を備えている。そして、このはんだは、下面が平坦化されており、かつ、その平坦化された上面は、第２の面１２ｂに充填されている絶縁材料２６の表面と同一の平面上にある。
【００３０】
次に、本実施形態に係る半導体パッケージ１０の作用について説明する。半導体パッケージ１０とプリント基板３０は、プリント基板３０上に設置されているプリント基板側はんだ３２と半導体パッケージ１０に設置されているはんだボール２４とを熱処理を行うことにより電気的に接続することにより実装される。
【００３１】
プリント基板３０は、プリント基板側はんだ３２とはんだボール２４によって電気的に半導体パッケージ１０の電極パッド２２と電気的に接続され、基板電極１６及び導線１８を介してチップ１４上に実装されている集積回路と電気的に接続される。このように実装されることにより、プリント基板３０は、チップ１４上に配線されている集積回路の機能を利用することが可能となる。
【００３２】
このチップ１４上に配線されている集積回路は、非常に微細な構造をしており、繊細であるので、水分や光、磁気といった外的要因により動作しなくなったり、誤作動を起こしたりする可能性がある。この誤作動等からチップ１４を保護するのが、パッケージ保護材２０である。チップ１４や基板電極１６、導線１８をパッケージ保護材２０により覆うことにより、水分その他の外的要因から集積回路を保護するとともに、放熱性に優れた樹脂を用いることによりパッケージ保護材２０を構成することにより、チップ１４等の熱の放熱を促す効果もある。
【００３３】
一般的には、はんだの破断を防ぐために、プリント基板３０上に半導体パッケージ１０が実装された後にプリント基板３０と半導体パッケージ１０の基板同士を固定するように、その基板間に樹脂を流し込み硬化させる。そして、このようにすることにより、実装後に破断しやすいはんだの付け根部分を補強する。故に、プリント基板３０と半導体パッケージ１０との間は隙間無く樹脂が充填されている。一方で、本実施形態に係る半導体パッケージ１０においては、プリント基板３０に半導体パッケージ１０が実装された後に、破断しやすい半導体パッケージ１０側のはんだボール２４の付け根部分は、絶縁材料２６で充填され、破断し難い構成となっているため、実装後にプリント基板３０に半導体パッケージ１０を実装する際には樹脂を充填させる必要が無い。この結果、その実装後の基板間では、図１（ｂ）に示すように、実装時にプリント基板側はんだ３２と半導体パッケージ１０側のはんだとの接触箇所以外の部分においてプリント基板３０側に所定の空間が設けられる。
【００３４】
次に、本実施形態に係る半導体パッケージ１０の製造方法について図を参照して説明する。図２（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係る半導体パッケージ１０の製造方法を示す断面図である。半導体パッケージ１０は、一般的なパッケージまでの実装までは終了した状態である。すなわち、パッケージ基板１２の第１の面１２ａには、チップ１４等必要であるものが実装され、パッケージ保護材２０によって覆われている。
【００３５】
この状態において、図２（ａ）に示すように、最初に、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂの電極パッド２２上にはんだボール２４を設置する。次に、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂの上方から、絶縁材料シート２８をはんだボール２４が覆われるように貼り付ける。図２においては、複数の半導体パッケージを製作する場合を想定し、個片化する前の状態を示している。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、絶縁シート２８をパッケージ基板１２に貼り付ける。この図２（ｂ）においては、絶縁材料シート２８は、はんだボール２４と、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂを隙間無く完全に覆うように貼り付けられる。この貼り付け手段としては、例えば熱圧着が考えられる。絶縁材料シート２８は、特に、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂとはんだボール２４との接続部分、すなわち、はんだボール２４の付け根部分を保護するように貼り付けられる必要がある。一方で、はんだボール２４の上方部分においては、この図２（ｂ）のように完全に覆われる必要は無く、絶縁材料２６の高さ及び量が十分な状態であるのであれば、貼り付けた絶縁材料シート２８の表面からはんだボール２４が突出していてもよい。
【００３７】
その後に、貼り付けられた絶縁材料シート２８を、例えば熱処理することや紫外光を照射することにより硬化させ、硬化した絶縁材料をパッケージ基板１２の第２の面１２ｂに充填する。硬化手段は、使用する絶縁材料によって異なるが、半導体パッケージ１０に搭載されている各要素を破壊すること無く、半導体パッケージ１０を正常に動作させることができる手段であればどのような手段でもよい。
【００３８】
次に、図２（ｃ）に示すように、貼り付けられた絶縁材料シート２８を研磨し、絶縁材料２６の状態にする。この図２（ｃ）は研磨された後の状態を示す図である。パッケージ基板１２の第２の面１２ｂに貼り付けられた絶縁材料シート２８は、その表面からはんだボール２４とともに、はんだボール２４の一部が露出するまで研磨される。研磨されることにより、絶縁材料２６と、はんだボール２４の研磨された表面は平坦化され、絶縁材料２６の表面とはんだボールの平坦化された表面はほぼ同一平面上に存在することとなる。この研磨作業は、はんだボール２４が必要な範囲で露出するまで行う。例えば、はんだボール２４の露出した面の面積がほぼ最大となるまで研磨することが考えられる。なお、この図２（ｃ）においては、完全に平面状となっているが、この形状はこの限りではなく、はんだボール２４の研磨された上面は、多少の凹凸を持っていてもよい。
【００３９】
最後に、図２（ｄ）に示すように、作成された基板を個片化することにより半導体パッケージ１０が提供される。
【００４０】
すなわち、半導体パッケージ１０は、パッケージ基板１２の第１の面１２ａに集積回路が配置されているチップ１４を備え、第１の面１２ａとは異なる面である第２の面１２ｂにチップ１４と電気的に接続されている電極パッド２２を備える基板の電極パッド２２状にはんだボール２４を設置するステップと、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂに絶縁材料を充填して硬化し、はんだの一部を露出するステップとを備えて製造される。このパッケージ基板１２の第２の面１２ｂに絶縁材料を充填して硬化し、はんだの一部を露出するステップは、電極パッド２２上に設置されたはんだボール２４を、絶縁材料シート２８で覆うステップと、絶縁材料シート２８を硬化するステップと、絶縁材料シート２８の上面をはんだボール２４の一部が露出するまで研磨し、絶縁材料２６を成型するステップとを備える。また、このステップは、電極パッド２２上に設置されたはんだボール２４の全てが覆われるように絶縁材料シート２８を第２の面１２ｂに熱圧着するするステップと、絶縁材料シート２８を硬化するステップと、第２の面１２ｂに充填された絶縁材料シート２８の上面をはんだボール２４の一部が露出するまで研磨し、絶縁材料２６を成型するステップとを備えることとしても良い。
【００４１】
上述したように、本実施形態に係る半導体パッケージ１０によればはんだボール２４と、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂとの間が、硬化した絶縁材料２６によって充填されるため、プリント基板３０に実装した後に、プリント基板３０と半導体パッケージ１０の熱応力によるはんだの破断を抑制することが可能となる。また、従来から存在している半導体パッケージの実装面にはんだボールが完全に覆われるように半硬化絶縁材料が充填されている製品と比較すると、図１（ｂ）に示すように、プリント基板３０への実装時において絶縁材料２６とプリント基板３０との間に隙間が設けられるため、不必要となった容積の分だけ絶縁材料が充填されることなく、軽量化を図ることができる。絶縁材料２６とプリント基板３０との間に空気の層があることにより放熱性の面においても優れている。この隙間に放熱性の優れた物質を充填することも考えられる。
【００４２】
さらに、従来の半硬化の絶縁材料を用いた半導体パッケージにおいては、プリント基板への実装後にその絶縁材料を硬化するステップを踏む必要があったが、本実施形態による半導体パッケージ１０によればそのステップが不必要となり、実装時間を減らすことができる。同様に、半硬化の絶縁材料を用いていない場合においても、はんだの破断を抑制するために、プリント基板のはんだと半導体パッケージのはんだを接続した後に、その基板間に絶縁材料を充填し、硬化させる必要があったが、この硬化ステップが不必要となり実装時間を減らすことが可能となる。また、従来製品においては半硬化状態の絶縁材料がはんだボールを完全に覆っているため、プリント基板への実装時にプリント基板側のはんだと半導体パッケージ側とのはんだの間に絶縁材料が入り込み接触不良となる可能性があったが、本実施形態に係る半導体パッケージ１０によれば、プリント基板側のはんだとパッケージ側のはんだが実装時において直接的に接続をするので、上記の原因による接触不良を防ぐことが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、充填されている絶縁材料２６は、硬化したものとして説明したが、これに限られず、この絶縁材料２６は、半硬化の絶縁材料を用いることも可能である。この場合、プリント基板へ半導体パッケージを実装する際に、半硬化の絶縁材料を硬化するステップを含むこととなる。
【００４４】
（第２実施形態）
上述した第１実施形態においては、絶縁材料シート２８とはんだボール２４を研磨することにより絶縁材料２６を成型する半導体パッケージ１０の製造方法について説明したが、本実施形態においては、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂ上にはんだボールの上から印刷法を用いることにより絶縁材料２６を充填する半導体パッケージ１０の製造方法について説明する。以下、その違いについて詳しく説明する。
【００４５】
図３（ａ）乃至図３（ｃ）は、本実施形態に係る半導体パッケージ１０及びその製造方法を示す断面図である。この図３（ａ）乃至図３（ｃ）に示すように、半導体パッケージ１０の形状は、第１実施形態に係る半導体パッケージ１０の形状とは若干異なるものとなっている。すなわち、はんだボール２４の形状は、上面が平坦化されている状態ではなく、かつ、その上面は、絶縁材料と同一平面内にあるものでもない。なお、図中において、前述した実施形態と同じ構成要素には、同じ符号が付せられている。
【００４６】
図３（ａ）は、個片化する前の半導体パッケージ１０において、電極パッド２２上にはんだボール２４が設置されている状態である。ここまでの製造過程は、第１実施形態と同じである。本実施形態では、このパッケージ基板１２の電極パッド２２上にはんだボール２４が設置された状態において、はんだボール２４の上方にマスク３４を設置する。このマスク３４は、はんだボール２４上に絶縁材料が塗布されないようにするためのマスクである。マスク３４の上から、スキージ３６等により、ペースト状の絶縁材料２６を塗布する。絶縁材料２６が塗布された後にマスク３４は除去され、絶縁材料２６の硬化過程を経て絶縁材料２６が成型される。
【００４７】
図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係る製造方法によると、硬化した絶縁材料２６の表面から、あらかじめはんだボール２４の上部が突出するように半導体パッケージが製造される。図３（ｃ）に示すように、この後は、前述した実施形態と同様に、個片化することにより半導体パッケージ１０が製造される。
【００４８】
すなわち、本実施形態の半導体パッケージ１０は、パッケージ基板１２の第１の面１２ａに集積回路が配線されているチップ１４を備え、第１の面１２ａとは異なる面である第２の面１２ｂにチップ１４に配線されている集積回路と電気的に接続されている電極パッド２２を備える基板の電極パッド２２状にはんだボール２４を設置するステップと、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂに絶縁材料を充填して硬化し、はんだの一部を露出するステップとを備えて製造される。このパッケージ基板１２の第２の面１２ｂに絶縁材料を充填して硬化し、はんだの一部を露出するステップは、電極パッド２２上に設置されたはんだボール２４の上方にマスク３４を設置するステップと、マスク３４の上方からペースト状の絶縁材料を塗布するステップと、マスク３４を除去するステップと、絶縁材料を硬化するステップとを備える。
【００４９】
以上のように、本実施形態によっても、はんだボール２４と、パッケージ基板１２の第２の面１２ｂとの間が、硬化した絶縁材料２６によって充填されるため、プリント基板３０に実装した後に、プリント基板３０と半導体パッケージ１０の熱応力によるはんだの破断を抑制することが可能となる。また、従来から存在している半導体パッケージの実装面にはんだボールが完全に覆われるように半硬化絶縁材料が充填されている製品と比較すると、プリント基板３０への実装時において絶縁材料２６とプリント基板３０との間に隙間が設けられるため、不必要となった容積の分だけ絶縁材料が充填されることなく、軽量化を図ることができる。絶縁材料２６とプリント基板３０との間に空気の層があることにより放熱性の面においても優れている。この隙間に放熱性の優れた物質を充填することも考えられる。
【００５０】
さらに、本実施形態に係る半導体パッケージ１０によれば、はんだボール２４を研磨することがないので、半導体パッケージ１０に搭載されているはんだの量は、従来の製品と変化しないという特徴がある。このことにより、従来通りのプリント基板３０へそのまま半導体パッケージ１０を実装することが可能となる。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として呈示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１：半導体装置、１０：半導体パッケージ、１２：パッケージ基板、１２ａ、１２ｂ：パッケージ基板の面、１４：チップ、１６：基板電極、１８：導線、２０：パッケージ保護材、２２：電極パッド、２４：はんだボール、２６：絶縁材料、２８：絶縁材料シート、３０：プリント基板、３２：プリント基板側はんだ、３４：マスク、３６：スキージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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