(57)【要約】【課題】本発明は、基板上における部品実装密度を高めることが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、厚み方向の一方面５ａに実装端子６Ａが設けられ、他方面５ｂに外部接続用の接続端子１１が設けられた基板５と、実装端子６Ａに対向するパッド１２が実装端子６Ａに接続されることにより基板５の一方面５ａ上に実装された半導体チップ７と、半導体チップ７の基板５と反対側の面に固定された補強板８Ａとを備えている。補強板８Ａは、半導体チップ７上に納まっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向の一方面に実装端子が設けられ、他方面に外部接続用の接続端子が設けられた基板と、前記実装端子に対向するパッドが前記実装端子に接続されることにより前記基板の一方面上に実装された半導体チップと、前記半導体チップの前記基板と反対側の面に固定された補強板と、を備え、
前記補強板は、前記半導体チップ上に納まっている、半導体装置。
【請求項２】
前記補強板を挟んで前記半導体チップと反対側に配置された電子部品をさらに備え、
前記実装端子は、前記半導体チップのパッドと電気的に接続される第１実装端子と、この第１実装端子で構成される端子群の外側に配置された第２実装端子とを含み、
前記電子部品の電極は、前記第２実装端子と電気的に接続されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
厚み方向の一方面に実装端子が設けられ、他方面に外部接続用の接続端子が設けられた基板と、前記実装端子に対向するパッドが前記実装端子に接続されることにより前記基板の一方面上に実装された半導体チップと、前記半導体チップの前記基板と反対側の面に固定された補強板と、前記補強板を挟んで前記半導体チップと反対側に配置された電子部品と、を備え、
前記実装端子は、前記半導体チップのパッドと電気的に接続される第１実装端子と、この第１実装端子で構成される端子群の外側に配置された第２実装端子とを含み、
前記電子部品の電極は、前記第２実装端子と電気的に接続されている、半導体装置。
【請求項４】
前記補強板は、前記半導体チップ上に納まっている、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２実装端子は、前記端子群を取り囲むように当該端子群の周囲に配置されており、
前記電子部品は前記半導体チップよりも大きなものであり、前記電子部品の周縁部は全周に亘って前記補強板から張り出しており、前記電子部品の電極は、当該電子部品の周縁部に設けられた、前記第２実装端子と対向するパッドで構成されており、
前記第２実装端子と前記電子部品のパッドとは、前記半導体チップおよび前記補強板の側方でこれらの厚み方向に延びる柱状バンプを介して電気的に接続されている、請求項２または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記電子部品は、前記補強板の前記半導体チップと反対側の面に固着されている、請求項２、４または５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記電子部品は、第２の半導体チップである、請求項２、４、５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体チップおよび前記補強板は、平面視で矩形状の形状を有している、請求項１、２、４、５、６または７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体チップは、平面視で矩形状の形状を有しており、前記補強板は、平面視で前記半導体チップの輪郭から各辺の中央部分を内側に控えさせた形状を有している、請求項１、２、４、５、６または７に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体チップは、平面視で正方形状をなしており、前記補強板は、平面視で前記半導体チップの対角を結ぶ略十字状をなしている、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記半導体チップは、平面視で正方形状をなしており、前記補強板は、平面視で前記半導体チップの対角を結ぶ略十字形の星状をなしている、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記補強板は、金属板である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体装置と、この半導体装置が実装されたマザー基板と、を備える、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器のマザー基板上に実装される半導体装置は、図７に示すように、基板１と、この基板１上に実装された半導体チップ２と、基板１との間に半導体チップ２を挟む補強板３とを備えている（例えば、特許文献１参照）。半導体チップ２は、基板１の一方面（図７では上面）に設けられた実装端子１ａと対向するパッド２ａを有しており、このパッド２ａが実装端子１ａとバンプで接続されることにより基板１の一方面上に実装されている。また、基板１の他方面（図７では下面）には、外部接続用の接続端子１ｂが設けられていて、この接続端子１ｂがはんだなどでマザー基板の実装端子に接続されることにより、半導体装置がマザー基板上に実装される。
【０００３】
補強板３は、マザー基板上に半導体装置を実装する際の熱的環境（例えばはんだ付け）により半導体チップ２が湾曲し、それによってパッド２ａと実装端子１ａとの電気的接続状態が不安定となるのを抑制するためのものであり、半導体チップ２の基板１と反対側の面に固定されている。また、補強板３の大きさは、半導体チップ２よりも十分に大きく設定されており、半導体チップ２から張り出す周縁部が外枠４などを介して基板１に固定されている。
【特許文献１】特開２００１−１３５７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の半導体装置では、基板１に他の電子部品を実装する場合、補強板３が半導体チップ２から大きく張り出しているために、半導体チップ２の周囲のスペースを他の電子部品の実装のために使用することができず、その結果、基板１上における部品実装密度をあまり高くすることができなかった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、基板上における部品実装密度を高めることが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、厚み方向の一方面に実装端子が設けられ、他方面に外部接続用の接続端子が設けられた基板と、前記実装端子に対向するパッドが前記実装端子に接続されることにより前記基板の一方面上に実装された半導体チップと、前記半導体チップの前記基板と反対側の面に固定された補強板と、を備え、前記補強板は、前記半導体チップ上に納まっている、半導体装置を提供する。
【０００７】
ここで、「補強板が半導体チップ上に納まっている」とは、補強板が完全に半導体チップ上に納まっていることだけでなく、補強板が実質的に半導体チップ上に納まっていることを含む概念であり、補強板が半導体チップから僅かに（例えば、１００μｍ程度）張り出していてもよい。
【０００８】
また、本発明は、別の側面から、厚み方向の一方面に実装端子が設けられ、他方面に外部接続用の接続端子が設けられた基板と、前記実装端子に対向するパッドが前記実装端子に接続されることにより前記基板の一方面上に実装された半導体チップと、前記半導体チップの前記基板と反対側の面に固定された補強板と、前記補強板を挟んで前記半導体チップと反対側に配置された電子部品と、を備え、前記実装端子は、前記半導体チップのパッドと電気的に接続される第１実装端子と、この第１実装端子で構成される端子群の外側に配置された第２実装端子とを含み、前記電子部品の電極は、前記第２実装端子と電気的に接続されている、半導体装置を提供する。
【０００９】
さらに、本発明は、これらの半導体装置のどちらか一方と、この半導体装置が実装されたマザー基板と、を備える、電子機器を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の第１の構成によれば、補強板が半導体チップ上に納まっているので、半導体チップの周囲のスペースを利用して基板に他の電子部品を実装することができる。また、上記の第２の構成によれば、基板上に半導体チップと電子部品とが重なり合うように配置されているので、基板上におけるそれらの占有面積を小さくすることができる。
【００１１】
従って、本発明によれば、どちらの構成であっても、基板上における部品実装密度を高めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、基板５と、基板５上に実装された第１の半導体チップ７と、第１の半導体チップ７を補強する補強板８Ａと、補強板８Ａを挟んで第１の半導体チップ７と反対側に配置された第２の半導体チップ（本発明の電子部品の一例）９とを備えている。なお、本明細書では、説明の便宜のために、基板１の厚み方向のうち図１の上側を上方、下側を下方という。
【００１４】
基板５は、平面視で矩形状の形状を有している（図３参照）。基板５の上面（厚み方向の一方面）５ａには、第１の半導体チップ７用の第１端子群を構成する複数の第１実装端子６Ａと、第２の半導体チップ９用の第２端子群を構成する複数の第２実装端子６Ｂとが設けられている。第１実装端子６Ａは、枠状に配置されており、第２実装端子６Ｂは、第１端子群を所定間隔を隔てて取り囲むように、第１端子群の周囲に、第１実装端子６Ａよりも一回り大きな枠状に配置されている。
【００１５】
また、基板１の下面（厚み方向の他方面）５ｂには、外部接続用の複数の接続端子１１が適所に設けられている。接続端子１１のそれぞれには、半導体装置を電子機器のマザー基板（図示せず）に実装するためのバンプ１０が設けられており、接続端子１１がバンプ１０によってマザー基板の実装端子に接続されることにより、半導体装置がマザー基板上に実装される。
【００１６】
第１の半導体チップ７は、平面視で矩形状の形状を有している（図３参照）。この第１の半導体チップ７は、下面７ｂに、各々が第１実装端子６Ａのそれぞれと対向する複数のパッド（電極）１２を有している。そして、第１の半導体チップ７は、それぞれのパッド１２が対応する第１実装端子６Ａとバンプ１３で接続されることにより、パッド１２と第１実装端子６Ａとがバンプ１３を介して電気的に接続された状態で基板５の上面５ａ上に実装されている。なお、第１の半導体チップ７の下面７ｂは、パッド１２を除く部分を表面保護層２０で覆われている。また、第１の半導体チップ７と基板５との間の隙間は、補強用の樹脂１４で埋められており、この樹脂１４によっても基板５への第１の半導体チップ７の固定が図られている。
【００１７】
補強板８Ａは、本実施形態では平面視で第１の半導体チップ７と同一の矩形状の形状を有している（図３参照）。そして、補強板８Ａは、第１の半導体チップ７の上面７ａに接着剤１５によって固定されることにより、第１の半導体チップ７上に納まっている。なお、本発明の補強板は平面視で第１の半導体チップ７と同一の形状を有している必要はなく、補強板の大きさが第１の半導体チップ７の大きさと略同じであるかそれよりも小さければよい。
【００１８】
第２の半導体チップ９は、平面視で第１の半導体チップ７よりも一回り大きな矩形状の形状を有している。この第２の半導体チップ９は、周縁部が全周に亘って補強板８Ａから張り出す状態で配置されている。
【００１９】
より詳しくは、第２の半導体チップ９は、補強板８Ａから張り出す周縁部の下面９１に、各々が第２実装端子６Ｂのそれぞれと対向する複数のパッド（電極）１８を有している。一方、第２実装端子６Ｂのそれぞれには、当該第２実装端子６Ｂから対応するパッド１８に向って延びる、すなわち第１の半導体チップ７および補強板８Ａの側方でこれらの厚み方向（上下方向）に延びる柱状バンプ１６が立設されている。そして、第２の半導体チップ９は、それぞれのパッド１８が対応する柱状バンプ１６とバンプ１７で接続されることにより、パッド１８と第２実装端子６Ｂとが柱状バンプ１６およびバンプ１７を介して電気的に接続された状態で基板５の上面５ａ上に実装されている。なお、第２の半導体チップ９の下面は、パッド１８を除く部分を表面保護層２１で覆われている。また、第２の半導体チップ９と補強板８Ａとの間には接着剤１９が介在しており、この接着剤１９によって第２の半導体チップ９が補強板８Ａの上面に固着されている。
【００２０】
このように、本実施形態の半導体装置では、補強板８Ａが第１の半導体チップ７上に納まっているので、基板５上の第１の半導体チップ７の周囲には、上方に開放されたスペースが存在している。そして、本実施形態では、このスペースを利用して基板５と第１の半導体チップ７の上に配置した第２の半導体チップ９とを電気的に接続するようにしている。すなわち、本実施形態では、基板５の第２実装端子６Ｂと第２の半導体チップ９のパッド１８との導通を図る柱状バンプ１６を第１の半導体チップ９の近傍に配置することができ、これにより、基板５上における部品実装密度が高くなっている。
【００２１】
ここで、基板５上への第１の半導体チップ７の実装について説明する。この実装の前に、第１の半導体チップ７のパッド１２に例えば金またははんだなどでバンプ１３を形成する。また、第１の半導体チップ７の上面７ａには、補強板８Ａをそれらの輪郭を合致させた状態で接着剤１５で接着して固定する。
【００２２】
まず、基板５の上面５ａ上に、樹脂１４を例えば第１実装端子６Ａで囲まれる領域を満たすように塗布する（盛る）。次に、基板５上に第１の半導体チップ７を第１実装端子６Ａの位置とパッド１２の位置とが一致するように配置する。その後、補強板８Ａの上から熱と圧力をかけることにより、樹脂１４を第１の半導体チップ７で押し広げながら、基板５上に第１の半導体チップ７を実装する。勿論、このときの第１の半導体チップ７の押し下げにより、そのパッド１２はバンプ１３を介して基板５上の第１実装端子６Ａに当接し、これにより両者は電気的に接続される。
【００２３】
このような熱と圧力をかけての補強板８Ａの押し下げのためにも、補強板８ＡはＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉなどの熱伝導性の良好な金属で構成されていることが好ましい。また、この補強板８Ａと第１の半導体チップ７とを接着する接着剤１５も熱伝導率の高い熱伝導物質（例えばセラミックフィラや金属粒）を含んだものとすることが好ましい。
【００２４】
そして補強板８Ａの押し下げにより、樹脂１４は押し広げられ、最終的には図３のごとく一部が第２実装端子６Ｂ上にかかるまで広がる場合もある。
【００２５】
図２は、補強板８Ａが固定されていない第１の半導体チップ７の上から熱と圧力をかけて当該第１の半導体チップ７を基板５側に押し下げて基板５上に実装し、その後補強板８Ａを第１の半導体チップ７の上面７ａに接着剤１５で接着して固定する例を示している。
【００２６】
図１の場合も、図２の場合も、図３のごとく樹脂１４は押し広げられ、最終的には図３のごとく一部が第２実装端子６Ｂ上にかかるまで広がる場合があるが、第２実装端子６Ｂの一部分だけを覆う状態なので、この第２実装端子６Ｂへの柱状バンプ１６の電気的な接続が不良となることは極めて少ない。
【００２７】
ただし、使用する樹脂１４の種類などにより第２実装端子６Ｂ上に大きく広がるおそれがあるときには、図４および図６に示すように、補強板を、平面視で第１の半導体チップ７の輪郭から各辺の中央部分を内側に控えさせた形状、換言すれば第１の半導体チップ７の頂点と対応する４つの頂点の間に内向きに窪む４つの逃がし部８１を有した形状とすることが好ましい。
【００２８】
図４に示す例では、第１の半導体チップ７が平面視で正方形状をなしており、補強板８Ｂは、平面視で第１の半導体チップ７の対角を結ぶ略十字状をなしている。すなわち、補強板８Ｂの各逃がし部８１は、平面視で第１の半導体チップ７の頂点と対応する４つの頂点を結ぶ線の中央部分が直角二等辺三角形状に窪む形状となっている。
【００２９】
このように正方形状の第１の半導体チップ７の対角を結ぶ略十字状に形成された補強板８Ｂを用いると、補強板８Ｂの上からの加熱時に、熱が補強板８Ｂを通じて第１の半導体チップ７に対角線に沿って重点的に伝達されるようになる。その結果、図３では広がりにくかった第１の半導体チップ７の対角線方向にも樹脂１４が広がりやすくなり、それにより樹脂１４は、図５のごとく第１の半導体チップ７の外周に均一的に広がるようになる。これにより、図３とは異なり、樹脂１４が第２実装端子６Ｂ上に大きく広がることが効果的に抑制され、第２実装端子６Ｂと柱状バンプ１６の電気的接続不良を防ぐことができる。
【００３０】
図６に示す例では、第１の半導体チップ７が平面視で正方形状をなしており、補強板８Ｃは、第１の半導体チップ７の対角を結ぶ略十字形の星状をなしている。すなわち、補強板８Ｃの各逃がし部８１は、平面視で第１の半導体チップ７の頂点と対応する４つの頂点から緩やかな角度で直線状に窪む形状となっている。そして、この場合も、図５と同じように樹脂１４が第２実装端子６Ｂ上に大きく広がることが効果的に抑制され、第２実装端子６Ｂと柱状バンプ１６の電気的接続不良を防ぐことができる。
【００３１】
なお、図４および図６に示す例では、補強板８Ｂ，８Ｃの各逃がし部８１が平面視で２本の直線を呈するようになっているが、補強板８Ｂ，８Ｃの各逃がし部８１は、例えば平面視で曲線を呈するような形状になっていてもよい。また、第１の半導体チップ７の形状は、平面視で正方形状である必要はなく、長方形状であってもよい。
【００３２】
第２の半導体チップ９の基板５への実装については、まず基板５の第２実装端子６Ｂ上に例えばはんだなどで柱状バンプ１６を形成する。ついで、第１の半導体チップ７と同様に、パッド１８に例えば金またははんだなどでバンプ１７が形成された第２の半導体チップ９を、接着剤１９を塗布した補強板８Ａの上面上に重ね、第２の半導体チップ９の上から熱と圧力をかけてパッド１８と柱状バンプ１６とをバンプ１７によって接続する。
【００３３】
なお、前記実施形態では、第２の半導体チップ９を第１の半導体チップ７の上に配置した形態を示したが、本発明は、第２の半導体チップ９を第１の半導体チップ７の横に配置する場合にも適用可能である。この場合でも、補強板８Ａ（または８Ｂ，８Ｃ）が第１の半導体チップ７上に納まっているので、第２の半導体チップ９を第１の半導体チップ７の近傍に配置することができ、部品実装密度を高めることができる。
【００３４】
また、基板５には第１の半導体チップ７のみを実装するようにしてもよいが、前記実施形態のように第１の半導体チップ７の上に第２の半導体チップ９を配置すれば、基板５上におけるそれらの占有面積を小さくすることができ、基板５上における部品実装密度を高めることができる。この場合、補強板８Ａの大きさを第１の半導体チップ７よりも十分に大きくして、第１の半導体チップ７を取り囲む外枠などで補強板８Ａの周縁部を基板５に固定し、その外側で第２の半導体チップ９と基板５とを電気的に接続することも可能である。
【００３５】
さらに、第２の半導体チップ９に代えて、例えば抵抗、コンデンサー、ダイオードなどの受動部品を実装したプリント配線板などの他の電子部品を基板５上に実装してもよい。
【００３６】
さらに、第１の半導体チップ７の上に配置する電子部品（第２の半導体チップ９または他の電子部品）は、第１の半導体チップ７よりも大きなものである必要はない。例えば、第１の半導体チップ７よりも小さく、下面にパッドを有する電子部品を第１の半導体チップ７の上に配置する場合は、電子部品を第１の半導体チップ７に対してずらして配置することによってパッドを第２実装端子６Ｂに対向させるようにしてもよい。また、第１の半導体チップ７の上に配置する電子部品の電極は、下面に設けられたパッドである必要はなく、例えば、上面または側面に設けられたパッドであってもよいし、リード電極であってもよい。そして、その電子部品の電極と第２実装端子６Ｂとをワイヤボンディングで電気的に接続してもよい。
【００３７】
また、第２実装端子６Ｂは、第１端子群の周囲に配置されている必要はなく、第１端子群の外側に配置されていればよく、例えば、第１端子群を一方向から挟み込むように配置されていてもよいし、第１端子群の横の一箇所にまとめて配置されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のごとく本発明は、基板上における部品実装密度を高めることが可能な半導体装置を提供するものであるので、この半導体装置を搭載する各種電子機器の小型化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】図１の半導体装置の製造方法を説明する説明図である。
【図３】補強板が固定された第１の半導体チップを実装した基板を示す平面図である。
【図４】変形例の補強板が固定された第１の半導体チップを示す平面図である。
【図５】図４の第１の半導体チップを実装した基板を示す平面図である。
【図６】他の変形例の補強板が固定された第１の半導体チップを示す平面図である。
【図７】従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
５    基板
５ａ  上面（一方面）
５ｂ  下面（他方面）
６Ａ  第１実装端子
６Ｂ  第２実装端子
７    第１の半導体チップ
８Ａ〜８Ｃ  補強板
９    第２の半導体チップ（本発明の電子部品の一例）
１０，１３，１７  バンプ
１１  接続端子
１２，１８  パッド
１４  樹脂
１５，１９  接着剤
１６  柱状バンプ
２０，２１  表面保護層
【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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