(57)【要約】【課題】基板側辺の反りを抑え、基板断裂を防ぎ、チップの表面や側辺の損傷を避けることが可能な半導体パッケージとそれに用いる基板を提供する。【解決手段】半導体パッケージ２００の基板２１０は、複数の信号フィンガー２１１、ダミー金属パターン２１２及び基板２１０を通る少なくとも一つの周縁凹み溝２１３を有し、ダミー金属パターン２１２は周縁凹み溝の位置２１３まで延び、かつ信号フィンガー２１１と電気的に絶縁している。チップ２２０は基板２１０の上に設置されかつ複数のボンディングパッド２２１、２２２を有し、電気接続素子２３０を介してチップのボンディングパッドと基板の信号フィンガー２１１とを電気的に接続している。封止体２４０は電気接続素子２３０を密封して周縁凹み溝２１３に充填されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号フィンガー、ダミー金属パターン及び少なくとも一つの周縁凹み溝を有する基板であって、前記ダミー金属パターンは前記周縁凹み溝の位置まで延び、かつ前記信号フィンガーと電気的に絶縁している基板と、
前記基板の上に設置され、かつ複数のボンディングパッドを有するチップと、
前記チップの前記複数のボンディングパッドと前記基板の前記複数の信号フィンガーとをそれぞれ電気的に接続している複数の電気接続素子と、
前記複数の電気接続素子を密封し、かつ前記周縁凹み溝に充填されている封止体と、
を備えることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記電気接続素子は、そのうちの少なくとも２つが前記周縁凹み溝を通過し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。
【請求項３】
前記ダミー金属パターンは少なくとも２つの補強側縁部を有し、前記補強側縁部は前記周縁凹み溝の開口方向とほぼ垂直になっ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。
【請求項４】
前記ダミー金属パターンは、２つの前記補強側縁部を提供するために細長形状であることを特徴とする請求項３に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記ダミー金属パターンは、くし状に配列される複数の支持フィンガーを有す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６】
前記ダミー金属パターンと前記複数の信号フィンガーとは、前記基板の同一配線層に形成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。
【請求項７】
前記周縁凹み溝は閉鎖スロットとなっ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。
【請求項８】
前記基板は、さらに前記基板の隅に位置する複数のダミー孔を有し、前記封止体は前記複数のダミー孔に充填され、かつ前記基板の下表面に突起状に出ていることにより、複数の支持バンプを形成し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。
【請求項９】
前記ダミー金属パターンは基板半田マスク層に被覆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。
【請求項１０】
前記ダミー金属パターンはフィンガーと接続し、前記フィンガーは前記周縁凹み溝の一端に隣接し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。
【請求項１１】
複数の信号フィンガーと、
ダミー金属パターンと、
少なくとも一つの周縁凹み溝と、
を有し、
前記ダミー金属パターンは前記周縁凹み溝処まで延び、かつ前記信号フィンガーと電気的に絶縁していることを特徴とする半導体パッケージに用いる基板。
【請求項１２】
前記ダミー金属パターンは少なくとも２つの補強側縁部を有し、前記補強側縁部は前記周縁凹み溝の開口方向とほぼ垂直になっていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体パッケージに用いる基板。
【請求項１３】
前記ダミー金属パターンは２つの前記補強側縁部を提供するために細長形状であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージに用いる基板。
【請求項１４】
前記ダミー金属パターンはくし状に配列される複数の支持フィンガーを有することを特徴とする請求項１１に記載の半導体パッケージに用いる基板。
【請求項１５】
前記ダミー金属パターンと前記複数の信号フィンガーとは、前記基板において同一の配線層に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体パッケージに用いる基板。
【請求項１６】
前記周縁凹み溝は閉鎖スロットとなっていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体パッケージに用いる基板。
【請求項１７】
前記基板はさらに前記基板の隅に位置する複数のダミー孔を有し、前記ダミー孔には封止体が充填されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体パッケージに用いる基板。
【請求項１８】
前記ダミー金属パターンは、基板半田マスク層に被覆されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体パッケージに用いる基板。
【請求項１９】
前記ダミー金属パターンはフィンガーと接続し、前記フィンガーは前記周縁凹み溝の一端に隣接していることを特徴とする請求項１１に記載の半導体パッケージに用いる基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージに関し、特に周辺小ウインドーを持つ半導体パッケージとそれに用いる基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路実装の領域において、ウインドー型半導体パッケージ（Window type semiconductor package）は、チップを搭載する一つの回路基板にウインドーを形成し、金属ボンディングワイヤ或いは従来の電気接続素子をこのウインドーに通して基板とチップとを電気接続させる構造となる。従来のウインドーは基板中央に形成される細長いスロットであり、チップの複数の中央ボンディングパッドを露出させる。また、通常チップが有する周辺ボンディングパッドの数は中央ボンディングパッドの数よりも少なく、あるいは、周辺ボンディングパッドを持たなくてもよい。ゆえに、基板の周辺にあるウインドーの形状は長方形や正方形の孔にしてもよいが、周辺小ウインドーとしての長方形および正方形の孔は、モールド封止剤の収容体積が小さいので、モールド封止剤の溢れや隙間の発生といった問題が起き易くなる。以下、図面を参照しながら具体的に構造を説明する。
【０００３】
図１に示すように、周辺小ウインドーを持つ従来の半導体パッケージ１００は、基板１１０、チップ１２０、複数の電気接続素子１３０、例えばボンディングワイヤ、及び封止体１４０を含む。基板１１０は複数のフィンガー１１１、中央スロット１１７、及び基板１１０を通る複数の周辺小ウインドー１１３を有する。基板１１０の上表面１１４には、図２に示すようにチップ１２０の設置に用いるチップ配設領域１１４Ａを有し、基板１１０の下表面１１５には、外部との接合に用いる複数の外接パッド１１８を有する。また、図１及び図２に示すように、周辺小ウインドー１１３は基板１１０の側辺に形成された略長方形や正方形の孔であり、一個か複数個の周辺ボンディングパッド１２２を露出させる。電気接続素子１３０の多くは中央スロット１１７を通してチップ１２０の複数の中央ボンディングパッド１２１と基板１１０とを電気的に接続し、他の少数の電気接続素子１３０は周辺小ウインドー１１３を通してチップ１２０の少数の周辺ボンディングパッド１２２と基板１１０とを電気接続している。なお、複数の外接端子１５０、例えば従来のボンディングボールは、パッケージ全体が外部との電気接続用として外接パッド１１８に設置されうる。封止体１４０はチップ１２０を密封し、かつ電気接続素子１３０を密封するために、中央スロット１１７と周辺小ウインドー１１３とに充填されている。周辺小ウインドー１１３の形状は正方形や長方形となり、それらの寸法は中央スロット１１７よりも遥かに小さいため、チップ１２０の側辺の構造を弱くしすぎるものとはならないが、孔の成形が困難となりかつ基板の製造コストが高くなる。なお、封止体１４０を形成するモールド封止剤は周辺小ウインドー１１３に充填しにくいので、モールド封止剤の溢れ現象が起きる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ウインドーを有する構造の半導体パッケージとそれに用いる基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明では、次に述べる技術が提案されている。本発明による半導体パッケージは、基板、チップ、複数の電気接続素子、及び封止体を備える。この基板は複数の信号フィンガー、ダミー金属パターン、及び少なくとも一つの周縁凹み溝を有し、ダミー金属パターンは周縁凹み溝の位置まで延びており、かつ、信号フィンガーとは電気的に絶縁している。チップは基板の上に設置され、かつ、複数のボンディングパッドを有する。それぞれ電気接続素子を介して、チップのボンディングパッドと基板の信号フィンガーとは電気的に接続している。封止体は電気接続素子を密封し、かつ、周縁凹み溝にも充填されている。なお、本発明はさらに上記の半導体パッケージに用いる基板を開示している。
【０００６】
本発明の半導体パッケージにおいて、少なくとも２つの電気接続素子は周縁凹み溝を通過するものでありうる。
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー金属パターンは少なくとも２つの補強側縁部を有し、補強側縁部は周縁凹み溝の開口方向とほぼ垂直になったものでありうる。
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー金属パターンは２つの補強側縁部を提供するため、細長形状でありうる。
【０００７】
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー金属パターンはくしのように配列する複数の支持フィンガーを有してもよい。
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー金属パターンと信号フィンガーとは基板の同一配線層に形成されてもよい。
本発明の半導体パッケージにおいて、配線層は基板の下表面に位置するものでありうる。
【０００８】
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー金属パターンは基板の上表面に位置するものでありうる。
本発明の半導体パッケージにおいて、周縁凹み溝は閉鎖スロットとなっていてもよい。
本発明の半導体パッケージにおいて、基板はさらにその隅にダミー孔を複数有し、封止体は各ダミー孔にも充填され、かつ基板の下表面に突起状に出ていることにより、複数の支持バンプを形成したものでありうる。
【０００９】
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー孔は周縁凹み溝の両端向きに位置するものとされうる。
本発明の半導体パッケージにおいて、基板はさらに中央スロットを有してもよい。
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー金属パターンは基板半田マスク層に被覆されてもよい。
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー金属パターンは電源／接地フィンガーと接続してもよく、このとき電源／接地フィンガーは周縁凹み溝の一端に隣接している。
本発明の半導体パッケージにおいて、ダミー金属パターンは信号フィンガーと接続してもよく、このとき信号フィンガーは周縁凹み溝の一端に隣接している。
【００１０】
（発明の効果）
上述した本発明の半導体パッケージの構成によると、基板の周縁凹み溝は、モールド封止剤を充填し易く、かつ、複数の周辺小ウインドーと連通していることによりモールド封止剤の溢れ現象を防止する。また、ダミー金属パターンは周縁凹み溝まで延びているので、基板の反りを抑えることができ、さらに基板の断裂が生じることを防ぐ。かつ、この周縁凹み溝は、半導体パッケージの温度変化を繰り返す環境下での耐熱応力性を向上させるので、チップの表面や側辺の損傷を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による半導体パッケージとそれに用いる基板について図面を用いて説明する。
図３および図４に示すように、第１実施形態による半導体パッケージ構造２００は、基板２１０、チップ２２０、複数の電気接続素子２３０、及び封止体２４０を含む。基板２１０は、複数の信号フィンガー２１１、ダミー金属パターン２１２（dummy metal pattern）、及び基板２１０を通る孔である少なくとも一つの周縁凹み溝２１３を有する。ここで、ダミー金属パターン２１２は周縁凹み溝２１３よりも基板の平面上外側まで延びており、かつ短絡現象が起きないように信号フィンガー２１１とは電気的に絶縁している。また、基板２１０はチップ搭載に用いられるため単層或いは多層の配線構造となり、例えば、単層或いは多層のＰＣＢ（printed circuit board）である。本実施形態において、基板２１０はさらに中央スロット２１７を有する。この中央スロット２１７は、基板２１０の中央エリアに形成されて電気接続素子２３０をそれぞれ通し、封止体２４０の充填に利用されている。
【００１２】
図８に示すように、各周縁凹み溝２１３は、複数の周辺小ウインドー及び周辺小ウインドーに、ダミー連通溝が連続している溝である。ここで、周辺小ウインドーは、チップ２２０の周辺ボンディングパッド２２２を露出させる基板２１０の孔であり、図８に示した周縁凹み溝２１３の上下両端の位置をいう。また、ダミー連通溝は、この周辺小ウインドー同士を連通するための基板２１０の溝であり、図８に示した周縁凹み溝２１３においては、ボンディングパッドを露出している両端を除いた中央部分をいう。また、周縁凹み溝２１３は中央スロット２１７と同様の構成であるが、その長さは中央スロットに比べて短くてもよい。周縁凹み溝２１３によって、孔を開ける工程の複雑さと孔の数が低減され、モールド封止剤の充填に役立ち、かつモールド封止剤の溢れを防ぐことができる。しかしながら、基板２１０側辺の構造の強度は弱くなる。
【００１３】
ここで、図６に示すようにダミー金属パターン２１２を周縁凹み溝２１３の位置まで延びるように設ける方式により、基板２１０の周縁凹み溝２１３側辺の構造の強度を増強することが可能である。本実施形態において、ダミー金属パターン２１２と信号フィンガー２１１とは、図４に蔭をつけて示すように、基板２１０の同一配線層に形成される。配線層は基板２１０の下表面２１５に形成され、それにより、基板２１０の周縁凹み溝２１３側辺の反りを抑えることができ、さらに基板２１０の断裂の可能性を低下させ、かつ、周縁凹み溝２１３は温度サイクルの環境での耐熱応力性を向上させてチップ２２０の表面や側辺の損傷を避けることを可能にする。
【００１４】
図３及び図５に示すように、基板２１０の上表面２１４にチップ配設領域２１４Ａを定義する。配設領域２１４Ａはチップ２２０の設置に利用されている。チップ２２０は一方の面に複数の中央ボンディングパッド２２１と周辺ボンディングパッド２２２とを有する。中央ボンディングパッド２２１は、チップ２２０の一方の面の中心線に単列や多列の方式で配列され、周辺ボンディングパッド２２２はチップ２２０の中央ボンディングパッド２２１と同じ面の両側周辺に配列され、中央ボンディングパッド２２１よりもその数が少ない。なお、周辺ボンディングパッド２２２は周縁凹み溝２１３の両端に位置を合わせ、中央ボンディングパッド２２１は中央スロット２１７に位置を合わせることにより、後の電気的な接続の作業に便利である。また、ダイアタッチング材、例えば、Ｂ‐ステージ（B-stage）印刷剤層或いはＰＩ（polyimide）付きテープなどを用いてチップ２２０の上述した一方の面を基板２１０の上表面２１１に貼付している。
【００１５】
図３に示すように、複数の電気接続素子２３０の大部分は、中央スロット２１７を通してチップ２２０の中央ボンディングパッド２２１と基板２１０の信号フィンガー２１１とをそれぞれ電気接続させるのに利用されるが、少なくとも２つの電気接続素子２３０は、周縁凹み溝２１３を通してチップ２２０の周辺ボンディングパッド２２２と、基板２１０の信号フィンガー２１１或いは図６に示す電源／接地フィンガー２１９とを電気的に接続している。本実施形態において、電気接続素子２３０はワイヤーボンディング方式で形成されるボンディングワイヤである。
【００１６】
封止体２４０は、チップ２２０と電気接続素子２３０とを密封し、かつ、周縁凹み溝２１３と中央スロット２１７とに充填されることによって、実装における適切な保護効果を提供して電気的な短絡現象とゴミによる汚染を防止することができる。一般に、封止体２４０としては、ＥＭＣ（epoxy molding compound）を用いる。
具体的には、図４に示すように、基板２１０は複数の外接パッド２１８、例えば円形のボール置きパッドのような構成を有し、外接パッド２１８は基板２１０の下表面２１５に設置されている。図３に示すように、半導体パッケージ２００は、さらに外接パッド２１８に設置される複数の外接端子２５０を有し、外接端子２５０は半導体パッケージ２００の外部との入力／出力用として図示しない外部ＰＣＢと接続することができる。外接端子２５０としては金属ボール、ペースト（paste）、接触パッド、接触ピンなどを採用することができ、本実施形態においては、図３に示すように、外接端子２５０は半田ボールである。
【００１７】
図３及び図４に示すように、基板２１０はさらにその隅に位置する複数のダミー孔２１６を有することが好ましく、封止体２４０はダミー孔２１６に充填されかつ基板２１０の下表面２１５に突状に出ていることにより、図４に示すように バンプ形成領域２４１に位置しかつ下表面２１５に突出している複数の支持バンプを形成している。具体的に言えば、ダミー孔２１６は周縁凹み溝２１３の両端方向に位置するので、周縁凹み溝２１３内にあるモールドの流れる速度を緩めることができ、そして、モールド封止剤の溢れ現象を改善することもできる。また、ダミー金属パターン２１２をダイシングする時の固定に便利になるため、基板半田マスク層を用いてダミー金属パターン２１２を被覆しているとき、外接端子２５０の設置のため外接パッド２１８の一部または全部を露出することができる。
【００１８】
図６は、本発明で半導体パッケージに用いる基板の周縁凹み溝を示す部分拡大図であり、本実施例においては、ダミー金属パターン２１２は基板２１０の下表面２１５に位置して少なくとも２つの補強側縁部２１２Ａを有し、この２つの補強側縁部２１２Ａは、周縁凹み溝２１３の開口方向２１３Ａとほぼ垂直になっている。ダミー金属パターン２１２は通常銅で製作され、他に従来の高硬度金属を利用することもできる。なお、ダミー金属パターン２１２は、接地や電源伝送用として周縁凹み溝２１３の一端に隣接する電源／接地フィンガー２１９と接続可能である。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態において、ダミー金属パターン２１２は細長形状となって２つの補強側縁部２１２Ａを提供し、かつダミー金属パターン２１２の幅は７５μｍまたはそれ以上の大きさとなることで有効な基板支持力を提供している。さらに、周縁凹み溝２１３は温度変化、例えば、基板の加熱硬化、封止体の固体化、後の熱循環作業などによる温度上昇環境での熱応力を受ける時、その支持力を向上させることができ、周縁凹み溝２１３の断裂及び基板２１０の反りといった現象が起きないように改善し、かつ周縁凹み溝２１３と対応するチップ２２０の表面や側辺の損傷を防ぐことが可能である。
【００２０】
図７は、本発明の半導体パッケージが用いる基板の周縁凹み溝を形成する前の状態を示す部分拡大図である。周縁凹み溝２１３が形成される前に、ダミー金属パターン２１２は、基板２１０の周縁凹み溝２１３の所定領域まで延びて被覆し、ルーティング（routing）或いはパンチング（punching）の技術を用いて周縁凹み溝２１３を形成し、ここで、図７に示す上方のダミー金属パターン２１２は周縁凹み溝２１３と一致している。周縁凹み溝２１３は閉鎖スロットにすることが好ましく、それにより、周縁凹み溝２１３の両側と一致するダミー金属パターン２１２が設置されることで、基板が製造される時に周縁凹み溝２１３も効率よく形成することができ、中央スロット２１７と同一ステップで形成することができるので、基板に開口を作るためのコストを低減する効果がある。
【００２１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態において、第１実施形態と基本的な構成および効果において実質的に同等であり、第一実施形態の構成に代えて下記の構成を有する半導体パッケージを示す。本実施例の半導体パッケージは、基板、チップ、複数の電気接続素子及び封止体を備える。図９は本実施例の半導体パッケージに用いる基板の周縁凹み溝を示す部分拡大図である。基板３１０は複数の信号フィンガー３１１、ダミー金属パターン３１２及び基板３１０を通る少なくとも一つの周縁凹み溝３１３を有する。周縁凹み溝３１３は、基板３１０の一側縁部に隣接しかつチップの周辺ボンディングパッドを露出させる複数の周辺小ウインドーと周辺小ウインドーに連通するダミー溝を有する。ダミー金属パターン３１２は周縁凹み溝３１３の位置まで延び、かつ信号フィンガー３１１と電気的に絶縁している。他の構成は第１実施形態の対応する構成と同様であるので説明を省略する。図９に示すように、本実施形態において、ダミー金属パターン３１２は基板３１０の上表面３１４に設けることができ、くしのように配列される複数の支持フィンガー３１２Ｂを有し、それにより、少なくとも四つ或いはより数多くの補強側縁部３１２Ａを提供してダミー金属パターン３１２の耐反り強度を増強させる。なお、補強側縁部３１２Ａは周縁凹み溝３１３の開口方向３１３Ａとほぼ垂直になるので、熱応力をより有効に抑えて周縁凹み溝３１３の断裂及び基板３１０の反りという現象が起きないように改善している。さらに、周縁凹み溝３１３に位置するチップ３２０の表面や側辺の損傷を防止可能である。本実施形態において、ダミー金属パターン３１２は、信号フィンガー３１１或いは電源／接地フィンガー３１９と接続し、信号フィンガー３１１或いは電源／接地フィンガー３１９はボンディングワイヤと接続するため周縁凹み溝３１３の一端に隣接している。
【００２２】
図１０は本実施例の半導体パッケージに用いる基板の周縁凹み溝を形成する前の状態を示す部分拡大図である。ダミー金属パターン３１２にくしのように配列されている複数の支持フィンガー３１２Ｂは、ダイシングする前に周縁凹み溝３１３の所定の領域まで延びて被覆している。そして、ルーティング（routing）或いはパンチング（punching）の技術を用いて周縁凹み溝３１３を形成すると同時にダミー金属パターン３１２を周縁凹み溝３１３の位置まで延ばせることにより、支持フィンガー３１２Ｂがより容易に形成されて製造上では利便性がある。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は特許請求の範囲で限定されて、この保護範囲に基づいて、本発明の精神と範囲内における変更や修正を行うことは本発明の保護範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のＢＧＡパッケージを示す断面図である。
【図２】従来のＢＧＡパッケージが用いる基板の表面を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体パッケージを示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体パッケージが用いる基板の図３下側の表面を示す平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による半導体パッケージが用いる基板の図４上側の表面を示す平面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による半導体パッケージが用いる基板の周縁凹み溝を示す部分拡大図である。
【図７】本発明の第１実施形態による半導体パッケージが用いる基板の周縁凹み溝が形成される前の状態を示す部分拡大図である。
【図８】本発明の第１実施形態による半導体パッケージが用いる基板のダイアタッチング後の周縁凹み溝を示す部分拡大図である。
【図９】本発明の第２実施形態による半導体パッケージが用いる基板の周縁凹み溝を示す部分拡大図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による半導体パッケージが用いる基板の周縁凹み溝が形成される前の状態を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２４】
２００：半導体パッケージ、２１０：基板、２１１：信号フィンガー、２１２：ダミー金属パターン、２１２Ａ：補強側縁部、２１３：周縁凹み溝、２１３Ａ：開口方向、２１４：上表面、２１４Ａ：チップ配設領域、２１５：下表面、２１６：ダミー孔、２１７：中央スロット、２１８：外接パッド、２１９：電源／接地フィンガー、２２０：チップ、２２１：中央ボンディングパッド、２２２：周辺ボンディングパッド、２３０：電気接続素子、２４０：封止体、２４１：バンプ形成領域、２５０：外接端子、３１０：基板、３１１：信号フィンガー、３１４：上表面、３１９：電源／接地フィンガー、３１２：ダミー金属パターン、３１２Ａ：補強側縁部、３１２Ｂ：支持フィンガー、３１３：周縁凹み溝、３１３Ａ：開口方向
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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