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JP2001291792A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JP2001291792A
JP2001291792A JP2000104339A JP2000104339A JP2001291792A JP 2001291792 A JP2001291792 A JP 2001291792A JP 2000104339 A JP2000104339 A JP 2000104339A JP 2000104339 A JP2000104339 A JP 2000104339A JP 2001291792 A JP2001291792 A JP 2001291792A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
semiconductor element
cut
recess
counterbore
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000104339A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Kawahara
健一 川▲原▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2000104339A priority Critical patent/JP2001291792A/ja
Publication of JP2001291792A publication Critical patent/JP2001291792A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H10W74/127
    • H10W72/884
    • H10W90/734
    • H10W90/754

Landscapes

  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子と誘電体基板の間の熱的膨張圧力
による剥離を防止し、半導体装置の信頼性を高める。 【解決手段】 多層配線基板の第2金属層111が露出
させる凹部108を形成しその凹部の底面にテーパ角の
ついたザグリ114を形成する。半導体素子106をは
んだ等の接着剤107を用いてマウントしポッティング
樹脂5にて凹部を充填する。それによりテーパ角のつい
たザグリ114中にもポッティング樹脂5が充填され
て、半導体素子の剥離を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に多層配線基板に形成された凹部内に半導体素子
を搭載した実装構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の実装構造の薄型化のため
に、誘電体基板に凹部を形成しその中に半導体素子を搭
載する方式が用いられている。この実装構造は、CIB
(chip in board )構造と呼ばれるが、この構造の半導
体装置では、半導体素子はポッティング樹脂などを用い
て凹部内に封止される。
【0003】図9は、CIB構造の半導体装置に用いら
れる多層配線基板の一例を示す斜視図である。同図に示
されるように、第1金属層210、第2金属層211、
第3金属層212、第4金属層213が、第1誘電体層
201、第2誘電体層202および第3誘電体層203
を挟んで積層されている。第3誘電体層203、第2誘
電体層202には、半導体素子を搭載するための凹部2
08が、第2金属層211の表面を露出させるように、
ザグリ加工等により形成されている。
【0004】図10は、従来のCIB構造の半導体装置
の半導体素子の搭載部の部分を示す断面図である。通
常、第1金属層210と第3金属層212はグランド層
として用いられ、第2金属層211は電源層として用い
られる。そして、第4金属層213が信号配線層として
用いられる。第2金属層211、第3金属層212、第
4金属層213には、必要に応じてマイクロストリップ
線路または電源層が形成される。各層の金属層間はスル
ーホールを介して接続されている。凹部内に露出した第
2金属層211には、半導体素子を搭載するダイパッド
とワイヤを接続するためのボンディングパッドが形成さ
れている。
【0005】この多層配線基板を用いて、半導体装置は
以下のように組み立てられる。第2金属層211に形成
されたダイパッド上にはんだ等の接着剤207を用いて
半導体素子206を固着する(ダイボンド)。そして、
ボンディングワイヤ204を用いて、半導体素子206
の電極とボンディングパッド間を接続する。次に、搭載
された半導体素子206が外部からの機械的な衝撃やゴ
ミ、湿気の影響を受けないようにするために、ポッティ
ング樹脂205を凹部208内に充填することにより半
導体素子206を封止する。その後、第4金属層213
上に、チップコンデンサ、チップ抵抗、チップインダク
タ等の部品がはんだペースト等の接着剤を介して載置さ
れ、リフロー炉等を経由することにより、チップ部品を
第4金属層213上に固着される。これにより、一つの
有機的な電子回路が構成される。なお、このようにして
組み立てられたCIB構造の半導体装置の外部回路との
接続は、多層配線基板の周辺に引き出された配線に接続
された外部端子またはスルーホール内に取り付けられた
外部端子を用いて行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のCIB
構造の半導体装置の製造工程において、第4金属層21
3上にチップ部品を搭載するためにリフロー炉により加
熱された場合、半導体素子206を固着する接着剤20
7に含まれる空気が膨張する。その際、接着剤207の
周囲はポッティング樹脂205が充填されているため、
膨張した空気は逃げ道がなく、第2金属層211−半導
体素子206間、および、第2、第3誘電体層202、
203−ポッティング樹脂205間を剥離させる力が生
じる。しかし、従来構造では、ポッティング樹脂205
が、凹部に搭載されている半導体素子206を埋め込む
ように充填してあるだけで、特に剥離に耐え得る構造は
備えていない。そのため、接着剤207に含まれる空気
が加熱により膨張すると、ポッティング樹脂205およ
び半導体素子206は、膨張力に抗しきれず剥離してし
まう可能性が高かった。本発明の課題は、上述した従来
技術の問題点を解決することであって、その目的は、配
線基板からの半導体素子の剥離および配線基板からのポ
ッティング樹脂の剥離を防止するための配線基板構造を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、多層配線基板に形成された凹部内
に封止樹脂にて封止された半導体素子が搭載されている
半導体装置において、前記凹部の底面、および/また
は、側面には前記封止樹脂の剥離を防止する切り込みが
形成されていることを特徴とする半導体装置、が提供さ
れる。
【0008】そして、好ましくは、前記切り込みは、少
なくとも前記半導体素子の対向する2辺を挟むように、
前記半導体素子に対し対称的に形成される。また、好ま
しくは、前記半導体素子の辺に沿って連続的に若しくは
不連続的に形成される。さらに、一層好ましくは、前記
切り込みは、ザグリ加工によって形成される。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1(a)は、本発明の第
1の実施の形態を示す断面図であり、図1(b)は、図
1(a)の部分拡大図である。図1において、図9、図
10に示した従来例の部分と同等の部分には下2桁が共
通する参照番号が付せられているので重複する説明は省
略する。本実施の形態の図10に示した従来例と相違す
る点は、本実施の形態においては、凹部108の底面
の、半導体素子106の搭載部とボンディングパッドと
の間に、テーパ角のついたザグリ114が形成されてい
る点である。そして、このザグリ114の内部にもポッ
ティング樹脂105が充填されている。このように構成
された半導体装置においては、リフロー炉等においては
んだ等の接着剤107が加熱されこの中に含まれる空気
が膨張して半導体素子106を剥離しようとしても、ポ
ッティング樹脂105が第1誘電体層101(または第
2金属層111を埋め込むように形成された第2誘電体
層)内に食い込んでいるため、ポッティング樹脂105
は剥離することがなく、半導体素子106を押さえ込
み、その剥離を防止する。
【0010】図1(b)に示すように、テーパ角のつい
たザグリ114は、基板の平面に対してθのテーパ角を
有している。このテーパ角θは、45°≦θ<90°の
範囲で任意に設定される。また、反対側のザグリのテー
パ角θは、90°<θ≦135°に設定される。このよ
うなクサビ形の形状にすることにより、ポッティング樹
脂105の上方向のズレに対して強度が増し、半導体素
子106の金属層から剥離を効果的に防止することがで
きる。図1には、ザグリ114は第2金属層111にか
からないように形成されているが、ボンディングパッド
やダイパッドの第2金属層をザグリ形成領域にまで引き
延ばし、第2金属層111にザグリを入れるようにして
もよい。また、ザグリは、第1誘電体層101を貫通す
る深さにまで形成してもよいが、第1金属層110は貫
通しない深さとする。
【0011】図2は、本発明の第2の実施の形態を示す
断面図である。本実施の形態の図1に示した第1の実施
の形態と相違する点は、テーパ角のついたザグリの形状
が異なる点である。つまり、前記図1のクサビ形の形状
に対して、外側に向いたザグリが入れられている。強度
的にはクサビ形とほとんど差異がなく、また工程的にも
単純であり、作業時間を短縮することが可能である。
【0012】図3は、本発明の第3の実施の形態を示す
断面図である。本実施の形態の図2に示した第2の実施
の形態と相違する点は、テーパ角のついたザグリの向き
が反対に内側になっている点である。第2、第3の実施
の形態において、ザグリ角の基板表面とのなす角度は、
第1の実施の形態と同様に設定される。
【0013】図4は、本発明の第1から第3の実施の形
態の半導体装置基板のザグリの位置を明確にするための
図である。前記ザグリの位置は、図4のようにザグリ1
17と118あるいはザグリ119と122のように、
相対向する位置に形成してもよいし、ザグリ117〜1
20のように半導体素子106を囲むようにその4辺に
形成してもよい。また、ザグリの形状は例えば飛び飛び
の穴状であってもよくあるいは連続した溝状であっても
よい。ザグリの位置と個数等の構成については、強度と
作業性の兼ね合いにより決定される。
【0014】図5は、本発明の第4の実施の形態を示す
断面図である。本実施の形態の図1から図3に示した実
施の形態と相違する点は、第3誘電体層103の基板面
方向にザグリを入れ、そこにポッティング樹脂105を
充填した点である。この方法によれば、ザグリを第2金
属層111の形成面に開設しないため、該第2金属層1
11に形成するパターンの制約を回避でき、しかもボン
ディングパッドの搭載位置の制約がゆるくなるという利
点がある。
【0015】図6は、本発明の第5の実施の形態を示す
断面図である。本実施の形態の図5に示した第4の実施
の形態と相違する点は、凹部を形成する過程で、逆テー
パ形に凹部を形成して、そこにポッティング樹脂105
を充填した点である。この方法によれば、図5の第4の
実施の形態で説明した利点以外に、基板面方向のザグリ
を省略でき、工程的に有利となる。
【0016】図7、図8は、それぞれ本発明の第6、第
7の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態の図
5に示した第4の実施の形態と相違する点は、第3誘電
体層103、第2誘電体層102に入れたザグリの断面
形状が三角形になっている点である。これら第4、第
6、第7の実施の形態を組み合わせて、凹部の一側面に
複数のザグリを入れるようにすることができる。なお、
第4〜第7の実施の形態においても、ザグリを飛び飛び
に穴状に形成するようにしてもよく、また溝状に連続し
て形成するようにしてもよい。また、これらの実施の形
態においても、ザグリは、凹部の相対向する2つの側面
または4つの側面に入れることができる。
【0017】以上好ましい実施の形態について説明した
が、本発明は、これら実施の形態に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を変更しない範囲内において適宜の
変更が可能なものである。例えば、実施の形態では、凹
部や凹部内の切り込みはザグリによって形成していた
が、必ずしもこのようにする必要はなく、多層配線基板
をモールド法などにより形成してもよい。また、本発明
は、樹脂製基板に対しても無機製の配線基板に対しても
適用が可能なものである。また、樹脂と基板との密着強
度を一層向上させるために、凹部の底面に形成した切り
込みと側面に形成した切り込みとを併用することもでき
る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置は、半導体素子を搭載し、ポッティング樹脂を充填す
る凹部に切り込みを設けたものであるので、基板とポッ
ティング樹脂との間の密着性を向上させることができ
る。従って、本発明によれば、はんだ等の接着剤のリフ
ロー時に基板と半導体素子の間のはんだ等の接着剤に含
まれる空気が膨張しようとしても、ポッティング樹脂は
この膨張圧力に抗してこれを押さえ込むことができる。
そのため、ポッティング樹脂および半導体素子の基板か
らの剥離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態を説明するための
半導体装置基板の断面図。
【図2】 本発明の第2の実施の形態を説明するための
半導体装置基板の断面図。
【図3】 本発明の第3の実施の形態を説明するための
半導体装置基板の断面図。
【図4】 本発明の第1から第3の実施の形態のザグリ
の配置を表す図。
【図5】 本発明の第4の実施の形態を説明するための
半導体装置基板の断面図。
【図6】 本発明の第5の実施の形態を説明するための
半導体装置基板の断面図。
【図7】 本発明の第6の実施の形態を説明するための
半導体装置基板の断面図。
【図8】 本発明の第7の実施の形態を説明するための
半導体装置基板の断面図。
【図9】 従来の多層配線基板の斜視図。
【図10】 従来例の断面図。
【符号の説明】
101、201 第1誘電体層 102、202 第2誘電体層 103、203 第3誘電体層 104、204 ボンディングワイヤ 105、205 ポッティング樹脂 106、206 半導体素子 107、207 接着剤 108、208 凹部 110、210 第1金属層 111、211 第2金属層 112、212 第3金属層 113、213 第4金属層 114、115、116、117、118、119、1
20、121、122テーパ角のついたザグリ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層配線基板に形成された凹部内に封止
    樹脂にて封止された半導体素子が搭載されている半導体
    装置において、前記凹部の底面、および/または、側面
    には前記封止樹脂の剥離を防止する切り込みが形成され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記切り込みは、少なくとも前記半導体
    素子の対向する2辺を挟むように前記半導体素子に対し
    対称的に形成されていることを特徴とする請求項1記載
    の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記切り込みは、前記半導体素子の辺に
    沿って連続的に若しくは不連続的に形成されていること
    を特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記凹部の前記側面に形成された切り込
    みの断面形状は、四角形または三角形であることを特徴
    とする請求項1〜3の何れかに記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記凹部の前記側面に形成された切り込
    みの断面形状は、三角形であって該切り込みは前記凹部
    の側面の全深さに渡って形成されていることを特徴とす
    る請求項1〜3の何れかに記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記凹部の底面には、前記半導体素子を
    搭載する半導体素子搭載部とワイヤがボンディングされ
    るボンディングパッドとが形成されており、前記凹部底
    面に形成された前記切り込みが、前記半導体素子搭載部
    と前記ボンディングパッドとの間に形成されていること
    を特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の半導体装
    置。
  7. 【請求項7】 前記凹部の底面に形成された前記切り込
    みの基板表面とのなす角度θは、45°≦θ<90°ま
    たは90°<θ≦135°であることを特徴とする請求
    項1〜3または6の何れかに記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記切り込みが、ザグリ加工によって形
    成されたものであることを特徴とする請求項1〜7の何
    れかに記載の半導体装置。
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