【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の半導体チップと配線基板の接着に際して有用な技術に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
半導体技術を応用した光センサ、熱センサ、化学センサ等は広い分野で利用されており、中でもＣＣＤやＣＭＯＳセンサを用いた半導体装置は監視、内視鏡等の産業用とデジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）等の民生用に広く用いられている。昨今、デジタルカメラ、携帯電話等の携帯機器用が急速に普及してきており、これに伴って半導体装置の小型薄型化が更に望まれている。
【０００２】
これら半導体装置の実装形態は、かつてはセラミックパッケージが主体であったが、内視鏡やＤＶＣの要求から小型薄型化が進められ、現在では開口部を有する配線基板に半導体チップをフリップチップ接続する方法が一般的になっている。
【０００３】
フリップチップ接続した半導体装置の代表例を図４及び図５を参照し、同一物には同一の符号を用いて説明する。
【０００４】
図４において、絶縁基板１の中央部に矩形状の透孔２が穿設されこの透孔の周縁部に配線３が形成された配線基板４と、主面中央部にセンサ部５を周縁部に突起電極６をそれぞれ形成した半導体チップ７とが、前記センサ部を前記透孔位置に配置して対向し、前記突起電極と前記配線によって電気的に接続され、前記半導体チップと前記配線基板の透孔の周縁部とが封止樹脂８にて接着されている。封止樹脂の樹脂材料としては電気的機械的接続を行う異方性導電性のものと機械的接続のみを目的としたものとがある。
【０００５】
以上の構成をとる半導体装置１７には、封止樹脂による配線基板と半導体チップの接着の際に、封止樹脂やそのアウトガス成分が半導体チップのセンサ部を覆うことがあり、覆われた部分のセンサが正常に機能しないと言う問題があった。センサ部が封止樹脂によって覆われている様子を図４のＹ−Ｙ縦断面図である図５に示す。
【０００６】
この問題に対し、図６のように絶縁基板１上にダム枠１４を形成して樹脂をせき止める方法（特許文献１参照）や、図７のように絶縁基板１に溝条１５を設けて樹脂流れを止める方法（特許文献２参照）が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３のように、構造上の対策をとらず紫外線硬化性樹脂の粘度の制御によって樹脂流れを防止する方法も開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３２０７３１９号公報（第６〜７頁、第２０図）
【特許文献２】
特開２０００−２２８５７３号公報（第２〜３頁、第２（ｂ）図）
【特許文献３】
特開平０９−１８６３０８公報（第３〜４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の半導体装置には下記のような残された課題があった。すなわち、特許文献１に記載のダム枠は、絶縁性ペーストのスクリーン印刷又はレジスト液を用いフォトエッチング法で形成されるため、また、特許文献２に記載の溝条は、酸化膜形成後、パターニング、エッチング、シリコンエッチングによって形成されるため、いずれも製造工程が増えコスト高となる。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載の紫外線硬化性樹脂の粘度の制御によって樹脂流れを防止する方法によると、紫外線照射のための装置や粘度制御のための装置があらたに必要となるとともに、樹脂流れを防止する目的で高粘度の樹脂を使用しているため、気泡が樹脂内に巻き込まれた際に抜けにくく、ボイドを形成し易い。
【００１１】
本発明の課題は、製造工程や製造装置が増えコスト高とならず、または、樹脂内にボイドが生ずることなく、半導体チップのセンサ部が封止樹脂やそのアウトガス成分によって覆われていない半導体装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、主面中央部にセンサ部を周縁部に突起電極をそれぞれ形成した半導体チップと、中央部に矩形状の透孔を穿設しこの透孔の周縁部に配線を形成した配線基板とを、前記センサ部を前記透孔位置に配置して対向させ、前記突起電極と前記配線とを電気的に接続し、前記半導体チップと前記配線基板の透孔の周縁部とを封止樹脂にて接着した半導体装置において、前記配線基板の透孔と配線の間の一部が配線形成面側に枠状に突出している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照し、同一物には同一の符号を用いて説明する。
【００１４】
（第１の実施形態） 本発明の第１の実施形態である半導体装置に用いる配線基板４は、図２に示すように、絶縁基板１に半導体チップ７のセンサ部５に対応する矩形状の透孔２と、その一主面に半導体チップの複数の突起電極６に対応する複数の配線３と、前記配線基板の透孔と配線の間の一部が配線形成面側に枠状に突出した凸状部９が形成されている。
【００１５】
本発明の第１の実施形態である半導体装置は、前記配線基板４の配線３と半導体チップ７の対応する突起電極６が電気的に接続され、配線基板４と半導体チップ７とが透孔２の周縁部で封止樹脂（図示省略）によって接着されている。
【００１６】
本実施形態によれば、図２のＸ−Ｘ縦断面図である図１に示すように、配線基板４の凸状部９によって封止樹脂８が半導体チップ７のセンサ部５を覆うことを防止できるため、全てのセンサが正常に機能する。
【００１７】
絶縁基板は、突起電極と配線との電気的接続時に、突起電極や配線の高さばらつきを吸収して変形し凸状部が半導体チップに密着でき、また、その変形によって半導体チップの電気的特性変化の原因となる歪みを生じないことから熱可塑性樹脂が好ましく、さらに、低吸水性、高周波特性、寸法安定性の理由から液晶ポリマが好適である。
【００１８】
絶縁基板の凸状部は、所定位置に凹部を形成した金型とホットプレスを用いて、絶縁基板の熱可塑性を利用し絶縁基板自体を熱変形させて形成する。従って、従来技術と異なり、あらたな絶縁性ペーストやレジスト液等の材料が不要で、スクリーン印刷やフォトエッチングを行う必要が無いため、多くの製造工程や製造装置を必要とせずに凸状部が形成できる。また、低粘度の封止樹脂が使用可能であるため、ボイドに起因する不具合が解消される。
【００１９】
凸状部の高さ（絶縁基板の厚さ）は、突起電極と配線との電気的接続開始時に半導体チップに接触し、電気的接続に伴って変形し半導体チップに密着するように設定する。
【００２０】
配線基板の透孔は、上記凸状部の形成ののち公知のプレス加工又はレーザ加工技術を用いて形成する。
【００２１】
封止樹脂は、市販の汎用封止樹脂で粘度３０Ｐａ・ｓ（０．５ｒｐｍ／２５℃）品を使用したが、これに限定されるものではなく、構成材料や製造条件に応じて適宜変更可能である。
【００２２】
樹脂封止はディスペンサを用い、半導体チップの４辺または４辺のほぼ中央の位置で供給する方法が好ましいが、この方法に限定されるものではない。また、樹脂封止は突起電極と配線の接続ののちに行う必要はなく、例えば、異方性導電材料を用いて電気的接続を兼ねて行っても良いし、異方性導電材料を用いた接続ののちさらにその外周を樹脂封止しても良い。
【００２３】
本発明の半導体装置は、透孔の一方が開口している状態までを説明しているが、図６で説明した従来の半導体装置のように、配線基板の半導体チップを搭載した面の裏面に、光学ガラス、フィルタ等の光学素子を接着し透孔を閉止しても良い。
【００２４】
また、本実施形態では光センサを例として説明したが、本発明は熱センサ、化学センサ等の光センサ以外の半導体センサにも適用できる。
【００２５】
（第２の実施形態） 本発明の第２の実施形態は、絶縁基板の凸状部と透孔を同時に形成するものである。
【００２６】
すなわち、ホットプレスで配線基板表面に凸状部を形成したのち連続して透孔を打ち抜くことにより、第１の実施形態で述べた凸状部形成とプレス加工又はレーザ加工による透孔形成とが同時に実施できる。
【００２７】
本発明の第２の実施形態である半導体装置の要部断面図を図３に示す。本実施形態では、金型によって凸状部を断面円弧状に形成したのち透孔形成を行っているが、配線形成面側に突出していれば凸状部の断面形状は自由に選定できる。凸状部の断面形状及び形成方法以外については、第１の実施形態と同様である。 本実施形態によれば、絶縁基板の凸状部と透孔を同時に形成できるため、第１の実施形態に比べさらに工数低減が可能である。また、第１の実施形態と同様に、低粘度の封止樹脂が使用可能であるため、ボイドに起因する不具合が解消される。
【００２８】
尚、本発明の半導体装置は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように、主面中央部にセンサ部を周縁部に突起電極をそれぞれ形成した半導体チップと、中央部に矩形状の透孔を穿設しこの透孔の周縁部に配線を形成した配線基板とを、前記センサ部を前記透孔位置に配置して対向させ、前記突起電極と前記配線とを電気的に接続し、前記半導体チップと前記配線基板の透孔の周縁部とを封止樹脂にて接着した半導体装置において、前記配線基板の透孔と配線の間の一部が配線形成面側に枠状に突出していることを特徴とする半導体装置によれば、製造工程や製造装置が増えコスト高とならず、または、樹脂内にボイドが生ずることなく、半導体チップのセンサ部が封止樹脂やそのアウトガス成分によって覆われていない半導体装置が提供できるという優れた産業上の効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体装置の実施形態を示す要部断面図。
【図２】本発明による半導体装置の実施形態を示す平面図。
【図３】本発明による半導体装置の第２の実施形態を示す要部断面図。
【図４】従来の半導体装置を示す平面図。
【図５】図４Ｙ−Ｙ断面図。
【図６】従来の樹脂流れを防止するダム枠を示す断面図。
【図７】従来の樹脂流れを防止する溝条を示す断面図。
【符号の説明】
１ 絶縁基板
２ 透孔
３ 配線
４ 配線基板
５ センサ部
６ 突起電極
７ 半導体チップ
８ 封止樹脂
９ 凸状部
１０ 凸状部
１１ 光学ガラス
１２ 接着剤
１３ 異方性導電材料
１４ ダム枠
１５ 溝条
１６ 酸化シリコン膜
１７ 半導体装置TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique useful for bonding a semiconductor chip of a semiconductor device to a wiring board.
[0001]
[Prior art]
Optical sensors, heat sensors, chemical sensors, and the like to which semiconductor technology is applied are used in a wide range of fields. Among them, semiconductor devices using CCD and CMOS sensors are used for industrial use such as monitoring and endoscopes and digital video cameras (DVC). It is widely used for consumer use. In recent years, portable devices such as digital cameras and mobile phones have rapidly become widespread, and accordingly, there is a further demand for smaller and thinner semiconductor devices.
[0002]
In the past, the mounting form of these semiconductor devices was mainly a ceramic package, but due to the demand for endoscopes and DVCs, the size has been reduced and the semiconductor chip is now flip-chip connected to a wiring board having an opening. The method is becoming more common.
[0003]
A representative example of a flip-chip connected semiconductor device will be described with reference to FIGS.
[0004]
In FIG. 4, a rectangular through-hole 2 is formed in the center of an insulating substrate 1 and a wiring board 4 in which a wiring 3 is formed at the periphery of the through-hole. And a semiconductor chip 7 on which a projection electrode 6 is formed, and the sensor section is disposed at the through-hole position to face each other, and is electrically connected to the projection electrode and the wiring. The periphery of the through hole is bonded with a sealing resin 8. As the resin material of the sealing resin, there are an anisotropic conductive material for performing electrical and mechanical connection and a resin material for only mechanical connection.
[0005]
In the semiconductor device 17 having the above configuration, when the wiring substrate and the semiconductor chip are bonded by the sealing resin, the sealing resin or an outgas component thereof may cover the sensor portion of the semiconductor chip. There was a problem that the sensor did not work properly. FIG. 5 is a vertical sectional view taken along the line YY of FIG. 4 showing how the sensor section is covered with the sealing resin.
[0006]
To solve this problem, a method of forming a dam frame 14 on the insulating substrate 1 to dam the resin as shown in FIG. 6 (see Patent Document 1), or providing a groove 15 in the insulating substrate 1 as shown in FIG. A method for stopping the flow (see Patent Document 2) is disclosed.
[0007]
Further, as disclosed in Patent Document 3, a method of preventing resin flow by controlling the viscosity of an ultraviolet curable resin without taking any structural measures is also disclosed.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3207319 (pages 6 to 7, FIG. 20)
[Patent Document 2]
JP-A-2000-228573 (pages 2-3, FIG. 2 (b))
[Patent Document 3]
JP 09-186308 A (pages 3 and 4, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described semiconductor device has the following remaining problems. That is, the dam frame described in Patent Literature 1 is formed by screen printing of an insulating paste or a photoetching method using a resist solution, and the groove described in Patent Literature 2 is patterned after an oxide film is formed. , Etching, and silicon etching, all of which increase the manufacturing process and increase the cost.
[0010]
Furthermore, according to the method of preventing the resin flow by controlling the viscosity of the ultraviolet curable resin described in Patent Document 3, a device for ultraviolet irradiation and a device for viscosity control are newly required, and the resin flow is reduced. Since a high-viscosity resin is used for the purpose of preventing the air bubbles, when air bubbles are caught in the resin, it is difficult for air bubbles to escape, and voids are easily formed.
[0011]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a sensor portion of a semiconductor chip is not covered with a sealing resin or an outgassing component thereof without increasing the number of manufacturing steps or manufacturing apparatuses, increasing costs, or generating voids in the resin. It is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor device of the present invention has a semiconductor chip in which a sensor portion is formed in a central portion of a main surface and a protruding electrode is formed in a peripheral portion, and a rectangular through-hole is formed in a central portion, and wiring is formed in a peripheral portion of the through-hole. The sensor portion is disposed at the through-hole position and opposed to each other, electrically connecting the protruding electrodes and the wiring, and connecting the semiconductor chip and the peripheral edge of the through-hole of the wiring substrate. In the semiconductor device bonded with the sealing resin, a part of the wiring substrate between the through hole and the wiring projects in a frame shape on the wiring forming surface side.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, using the same reference numerals for the same components.
[0014]
First Embodiment A wiring board 4 used in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention has a rectangular shape corresponding to a sensor unit 5 of a semiconductor chip 7 on an insulating substrate 1 as shown in FIG. The through hole 2, a plurality of wirings 3 corresponding to the plurality of protruding electrodes 6 of the semiconductor chip on one main surface thereof, and a portion between the through hole and the wiring of the wiring substrate projecting in a frame shape toward the wiring forming surface side. A convex portion 9 is formed.
[0015]
In the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the wiring 3 of the wiring board 4 and the corresponding protruding electrode 6 of the semiconductor chip 7 are electrically connected, and the wiring board 4 and the semiconductor chip 7 Are bonded by a sealing resin (not shown).
[0016]
According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, which is a vertical cross-sectional view taken along line XX of FIG. 2, the sealing resin 8 covers the sensor unit 5 of the semiconductor chip 7 with the convex portion 9 of the wiring board 4. All sensors function normally because they can be prevented.
[0017]
When electrically connecting the protruding electrode and the wiring, the insulating substrate is deformed by absorbing the height variation of the protruding electrode and the wiring, so that the convex portion can adhere to the semiconductor chip. Thermoplastic resins are preferred because they do not cause distortion that causes changes, and liquid crystal polymers are more preferred because of low water absorption, high frequency characteristics, and dimensional stability.
[0018]
The convex portion of the insulating substrate is formed by using a mold having a concave portion at a predetermined position and a hot press and thermally deforming the insulating substrate itself by utilizing the thermoplasticity of the insulating substrate. Therefore, unlike the prior art, there is no need for a new material such as an insulating paste or a resist solution, and there is no need to perform screen printing or photo-etching. Can be formed. In addition, since a low-viscosity sealing resin can be used, problems caused by voids are eliminated.
[0019]
The height of the protruding portion (the thickness of the insulating substrate) is set so as to come into contact with the semiconductor chip at the start of the electrical connection between the protruding electrode and the wiring, to be deformed with the electrical connection, and to adhere to the semiconductor chip.
[0020]
The through holes in the wiring board are formed by using a known press working or laser processing technique after the formation of the above-mentioned convex portions.
[0021]
As the sealing resin, a commercially available general-purpose sealing resin having a viscosity of 30 Pa · s (0.5 rpm / 25 ° C.) was used, but is not limited to this, and can be appropriately changed according to the constituent materials and manufacturing conditions. It is.
[0022]
The resin encapsulation is preferably performed by using a dispenser and supplied at four sides of the semiconductor chip or at a position substantially at the center of the four sides. However, the present invention is not limited to this method. Further, the resin sealing does not need to be performed after the connection between the protruding electrode and the wiring, and may be performed, for example, by using an anisotropic conductive material to serve as an electrical connection, or by using an anisotropic conductive material. After the connection, the outer periphery may be further sealed with resin.
[0023]
Although the semiconductor device of the present invention has been described up to the state where one of the through holes is open, as in the conventional semiconductor device described with reference to FIG. Alternatively, an optical element such as an optical glass or a filter may be bonded to close the through hole.
[0024]
In the present embodiment, an optical sensor has been described as an example. However, the present invention can also be applied to semiconductor sensors other than optical sensors such as heat sensors and chemical sensors.
[0025]
(Second Embodiment) In a second embodiment of the present invention, a convex portion and a through hole of an insulating substrate are simultaneously formed.
[0026]
That is, by forming the convex portion on the surface of the wiring board by hot pressing and subsequently punching out the through hole, the formation of the convex portion described in the first embodiment and the formation of the through hole by pressing or laser processing are performed. Can be implemented simultaneously.
[0027]
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the through holes are formed after the convex portions are formed in an arc shape in cross section by a mold, but the cross sectional shape of the convex portions can be freely selected as long as they protrude toward the wiring forming surface side. Except for the cross-sectional shape and forming method of the protruding portion, it is the same as the first embodiment. According to this embodiment, since the convex portion and the through hole of the insulating substrate can be formed simultaneously, the number of steps can be further reduced as compared with the first embodiment. Further, similarly to the first embodiment, since a low-viscosity sealing resin can be used, the problem caused by the void is eliminated.
[0028]
It should be noted that the semiconductor device of the present invention is not limited to the above embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, a semiconductor chip in which a sensor portion is formed in the central portion of the main surface and a protruding electrode is formed in the peripheral portion, and a rectangular through hole is formed in the central portion, and wiring is formed in the peripheral portion of the through hole. The sensor portion is disposed at the through-hole position and opposed to each other, electrically connecting the protruding electrodes and the wiring, and connecting the semiconductor chip and the peripheral edge of the through-hole of the wiring substrate. In the semiconductor device bonded with the sealing resin, according to the semiconductor device, a portion between the through hole of the wiring substrate and the wiring protrudes in a frame shape on the wiring forming surface side. An excellent industrial device that can provide a semiconductor device in which the sensor unit of a semiconductor chip is not covered with a sealing resin or an outgassing component thereof without increasing the number of manufacturing devices and increasing the cost or generating voids in the resin. It can be effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 3 is an essential part cross-sectional view showing a second embodiment of a semiconductor device according to the present invention;
FIG. 4 is a plan view showing a conventional semiconductor device.
FIG. 5 is a sectional view taken along line YY of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional dam frame for preventing resin flow.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional groove for preventing resin flow.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2 Through-hole 3 Wiring 4 Wiring board 5 Sensor part 6 Protruding electrode 7 Semiconductor chip 8 Sealing resin 9 Convex part 10 Convex part 11 Optical glass 12 Adhesive 13 Anisotropic conductive material 14 Dam frame 15 Groove 16 silicon oxide film 17 semiconductor device