JP2006190771A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体装置の小型化を図る。
【解決手段】 主面３ａに形成された複数の端子３ｍと、裏面３ｂに形成された複数のランド３ｄと、レーザ加工によって複数のランド３ｄそれぞれの上部に形成されたスルーホール３ｅと、スルーホール３ｅ内に配置され、かつ端子３ｍとランド３ｄを電気的に接続するメッキ膜３ｇとを有するパッケージ基板３と、パッケージ基板３の主面３ａに搭載された半導体チップ１と、半導体チップ１のパッド１ｃとパッケージ基板３とを接続する導電性ワイヤ４と、パッケージ基板３のランド３ｄに設けられた複数の半田バンプ８とからなり、スルーホール３ｅがレーザ加工で形成されたことにより、スルーホール３ｅの開口部３ｊが小さいため、スルーホール３ｅの直下に半田バンプ８を配置することが可能になり、ＣＳＰ７（半導体装置）の小型化を図ることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体装置の狭ピッチ化、多ピン化および小型化に適用して有効な技術に関する。

ＢＧＡ（Ball Grid Array）型や、ＣＳＰ（Chip Size Package）型等の半導体装置は、回路基板のＩＣチップの固着側に、ＩＣチップサイズより小さいダイパターンとＩＣチップサイズより大きいソルダーレジストを全面に、また回路基板のＩＣチップの固着側の反対側に、ＩＣチップ固着側とほぼ同面積の金属パターンおよびソルダーレジストを設け、ＩＣチップの周囲に電源パターンを設け、この電源パターンとＩＣチップが導電性接着剤で固着され、かつ電源パターンとダイパターンが配線パターンで接続されている（例えば、特許文献１参照）。

また、プラスチックパッケージ（半導体装置）では、スルーホールの穴埋めは、壁面に無電解Ｃｕめっきおよび電解ＣｕめっきからなるＣｕめっき層が形成されたスルーホールの内部に導電性ペーストを充填することによって行われ、しかも、半田ボール接続パッドは、導電性ペーストの露出面およびその周囲に形成された配線パターンの一部からなり、更に、半田ボール接続パッドにはＮｉめっき及びＡｕめっきが施されている（例えば、特許文献２参照）。

また、複数の半導体チップを実装した短冊基板の裏面を、前記金型の下型に真空吸着させた状態で、前記複数の半導体チップを一括して樹脂封止することにより封止部材を成形する。その後、前記金型から離形された前記短冊基板および封止部材を切断して複数の半導体装置を得る（例えば、特許文献３参照）。
特開平８−２８８３１６号公報（図１） 特開２００１−２３７３３７号公報（図１） 特開２００２−１９０４８８号公報

配線基板の裏面に半田バンプなどの外部端子が設けられた半導体装置では、配線基板に、その主面側と裏面側を電気的に接続する複数のスルーホール（貫通孔）が形成されている。このスルーホールはドリルによって形成され、スルーホールの内壁にメッキ膜が配置されて主面側と裏面側とが電気的に接続されている。

この構造では、スルーホール内においてメッキ膜のさらに内側は中空となるため、この中空部分にソルダレジストなどの絶縁膜を埋め込んでいる。

しかしながら、半田バンプとソルダレジストの密着性は極めて低く、実質接合しないため、配線基板の裏面におけるスルーホールと隣接した位置にバンプランドを配置し、このバンプランドに外部端子である半田バンプを接続している。すなわち、スルーホールとバンプランド（半田バンプ）とがずれて配置されている（例えば、特許文献３図１１、図１２参照）。

その結果、配線基板では、その裏面の配線レイアウトにおいて１つのバンプランドに対してバンプランドとスルーホールの両方の領域が必要となる。これにより、限られた配線領域にバンプランドとスルーホールをレイアウトする場合は、各バンプランド間のスペースが極端に狭くなり、バンプランド間に給電線等の配線をレイアウトする際、各バンプランド間にレイアウトできる配線数が少なくなる等の制約が発生する。また、レイアウトスペースに制限がない場合であっても、配線レイアウトの効率が悪く、配線基板を小さくすることができない。これにより、半導体装置の狭ピッチ化、多ピン化および小型化が図れないことが問題となる。

さらに、ＢＧＡ型やＣＳＰ型の半導体装置は、半導体チップから発生する熱をワイヤ、配線基板上の電極パッド、スルーホール及び半田バンプを介して実装基板側に放熱する。しかしながら、上記特許文献１および２のように、半田バンプはスルーホールから隣接して形成されるバンプランドに設けられているため、スルーホールから半田バンプまでの配線経路が配線を引き回す分だけ長くなる。このため、放熱性を向上できないことが問題となる。

本発明の目的は、半導体装置の小型化を図ることができる技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、半導体装置の狭ピッチ化を図ることができる技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、半導体装置の多ピン化を図ることができる技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、半導体装置の放熱性の向上を図ることができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

すなわち、本発明は、主面と、前記主面に対向する裏面と、前記主面に形成された複数の端子と、前記裏面に形成された複数のランドと、レーザ加工によって形成された貫通孔と、前記貫通孔内に配置され、かつ前記端子と前記ランドを接続する導体部とを有する配線基板と、前記配線基板の前記主面に搭載された半導体チップと、前記半導体チップの電極と前記配線基板の前記端子とを電気的に接続する導電性部材と、前記配線基板の前記裏面の前記複数のランドに設けられた外部端子とを有し、前記貫通孔は、前記ランドおよび前記外部端子と平面的に重なる位置に形成されているものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

配線基板の複数の貫通孔（スルーホール）がレーザ加工によって形成されているため、貫通孔の開口部を小さくすることができる。これにより、半導体装置において貫通孔の直下に外部端子を配置できるため、配線基板を小さくすることができ、その結果、半導体装置の小型化を図ることができる。また、貫通孔と、外部端子を接続するランドとを同じ位置に配置することが可能になるため、貫通孔から外部端子までの配線経路を短くすることができ、半導体装置の放熱性の向上を図ることができる。

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図２は図１に示す半導体装置において封止体と半導体チップを透過して配線基板の主面側の導体パターンの一例を示す平面図、図３は図１に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図、図４は図３に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図５は図１に示す半導体装置に組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図、図６は図５に示す配線基板の構造の一例を示す断面図、図７は図６に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図８は図１に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂モールドまでの組み立ての一例を示す製造プロセスフロー図、図９は図１に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂モールド後の組み立ての一例を示す製造プロセスフロー図、図１０は本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図、図１１は図１０に示す配線基板の構造を示す断面図、図１２は図１１に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図１３は本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の構造を示す断面図、図１４は図１３に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図１５は本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の構造を示す断面図、図１６は図１５に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図１７は本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図、図１８は本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図、図１９は図１８に示す配線基板の構造を示す断面図、図２０は図１９に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。

本実施の形態１の半導体装置は、配線基板上に半導体チップ１が搭載された樹脂封止型の小型の半導体パッケージであり、本実施の形態１ではその一例として、図１〜図４に示すようなＣＳＰ（Chip Scale Package) ７を取り上げて説明する。

なお、ＣＳＰ７は、配線基板の裏面３ｂに複数の外部端子である半田バンプ８が格子状に配置されて取り付けられており、したがって、ＣＳＰ７は、ＢＧＡ（Ball Grid Array)型の半導体パッケージである。

図１〜図４を用いてＣＳＰ７の構造について説明すると、主面３ａと、主面３ａに対向する裏面３ｂと、主面３ａに形成された複数の端子３ｍと、裏面３ｂに形成された複数のランド３ｄと、レーザ加工によって形成され、かつ複数のランド３ｄそれぞれの上部に配置されたスルーホール（貫通孔）３ｅと、スルーホール３ｅ内に配置され、かつ端子３ｍとランド３ｄを電気的に接続するメッキ膜（導体部、導体膜、導体パターン）３ｇとを有する配線基板であるパッケージ基板３と、パッケージ基板３の主面３ａに搭載され、かつ集積回路を有する半導体チップ１と、半導体チップ１の電極であるパッド１ｃとパッケージ基板３のボンディング用端子３ｐとを電気的に接続する導電性部材である導電性ワイヤ４と、パッケージ基板３の裏面３ｂの複数のランド３ｄに設けられた複数の外部端子である半田バンプ８と、半導体チップ１および複数の導電性ワイヤ４を樹脂封止する封止体６とからなり、パッケージ基板３に形成されたスルーホール３ｅの下部に半田バンプ８が配置されている。また、パッケージ基板３におけるその厚さと交差する平面形状は方形状であり、本実施の形態１では正方形である。

すなわち、図４に示すように、パッケージ基板３の平面方向３ｉに対してパッケージ基板３のスルーホール３ｅと同位置に半田バンプ８が配置されている。

本実施の形態１のＣＳＰ７では、パッケージ基板３の複数のスルーホール３ｅそれぞれが、レーザ加工によって形成されたものである。レーザ加工では、基板に貫通孔を形成する場合、ドリルで貫通孔を形成する場合に比較して貫通孔の孔径を非常に小さくすることができる。さらに、貫通孔におけるレーザの進行方向の前側の開口部３ｊと後ろ側の開口部３ｋとではその大きさが異なる（図４参照）。

レーザ加工においては、レーザの中心が強度が最も高く、中心から離れて外周に向かうにつれてレーザの強度が低くなる。したがって、レーザの中心は強度が高いことにより、基板を貫通するが、これに比べて外周は強度が低いため貫通までは至らず、結果として図４に示すように、スルーホール３ｅにおける基板の厚さ方向３ｈに沿った断面の形状は、台形（正台形）になる。つまり、スルーホール３ｅの内壁３ｆが基板の厚さ方向３ｈ（レーザの進行方向）に対して傾斜して形成される。

図４に示すパッケージ基板３の場合には、レーザの進行方向の前側の開口部３ｊは、その形状が、例えば、直径0.０２〜0.０３ｍｍ程度の円形であり、一方、レーザの進行方向の後ろ側の開口部３ｋは、その形状が、例えば、直径0.０５〜0.０７ｍｍ程度の円形である。さらに、半田バンプ８は、パッケージ基板３の裏面３ｂ側に取り付けるため、裏面３ｂ側の開口部３ｊをより小さくする方が好ましい。すなわち、スルーホール３ｅにおいて、裏面３ｂに開口する開口部３ｊの面積は、主面３ａに開口する開口部３ｋの面積より小さい。なお、スルーホール３ｅにおいて、基板の平面方向３ｉに沿って切断した断面の形状は円形である。

また、図４に示すように、スルーホール３ｅの内壁３ｆには、導体部であるメッキ膜３ｇが配置されており、このメッキ膜３ｇによってパッケージ基板３の主面３ａ側の端子３ｍと、裏面３ｂ側のランド３ｄとが電気的に接続されている。なお、メッキ膜３ｇは、例えば、銅合金からなる銅めっきなどであり、その厚さは、例えば、0.０２ｍｍ程度である。

したがって、スルーホール３ｅにおける開口が小さい方の開口部３ｊは、直径0.０２〜0.０３ｍｍ程度の円形であるため、スルーホール３ｅの内壁３ｆにメッキ膜３ｇを配置することにより、メッキ膜３ｇの厚みによってこの開口部３ｊを塞ぐことができる。

これにより、ＣＳＰ７においては、スルーホール３ｅの直下のランド３ｄに半田バンプ８を接続することができる。さらにはソルダレジストのような絶縁膜ではなく、メッキ膜３ｇがランド３ｄの一部として開口部３ｊを塞いでいるため、ランド３ｄと半田バンプ８との接続強度も確保できる。このため、半田バンプ８は、パッケージ基板３の裏面３ｂ側に取り付けることから、その孔径が開口部３ｋよりも小さい開口部３ｊは、パッケージ基板３の裏面３ｂ側に形成することが好ましい。

このように本実施の形態１のＣＳＰ７では、パッケージ基板３の複数のスルーホール３ｅがレーザ加工によって形成されており、これにより、スルーホール３ｅの開口部３ｊを小さくすることができるため、ＣＳＰ７においてスルーホール３ｅの直下に半田バンプ８を配置できる。その結果、スルーホール３ｅと、半田バンプ８を接続するランド３ｄとを同じ位置に配置することが可能になり、したがって、パッケージ基板３の裏面３ｂにおいて配線を効率良くレイアウトすることができる。

これにより、パッケージ基板３を小さくすることができ、ＣＳＰ７の更なる狭ピッチ化および小型化を図ることができる。

さらに、一方の面（主面３a）から他方の面（裏面３ｂ）に向ってレーザ加工によってスルーホール３ｅを形成したことにより、スルーホール３ｅの孔径を小さくすることができ、基板における配線部の占有面積を大きくすることができる。その結果、ＣＳＰ７の更なる多ピン化を図ることができる。

また、スルーホール３ｅと、半田バンプ８を接続するランド３ｄとを同じ位置に配置することが可能になるため、スルーホール３ｅから半田バンプ８までの配線経路を短くすることができ、その結果、ＣＳＰ７の放熱性の向上を図ることができる。

なお、半導体チップ１は、例えば、シリコンなどによって形成され、その主面１ａには集積回路が形成されている。また、半導体チップ１におけるその厚さと交差する平面形状は方形状であり、本実施の形態１では正方形である。さらに、図１に示すように主面１ａの周縁部には集積回路と電気的に接続される複数の電極（以下、パッドという）１ｃが形成されている。また、このパッド１ｃと、パッケージ基板３の主面３ａの周縁部に配置されたボンディング用端子３ｐとが導電性ワイヤ（導電性部材）４によってそれぞれ電気的に接続されている。その際、図２および図４に示すように半導体チップ１のパッド１ｃは、パッケージ基板３の主面３ａの端子３ｍと配線３ｎによって接続されたボンディング用端子３ｐと導電性ワイヤ４によって電気的に接続されている。この導電性ワイヤ４は、例えば、金線などである。

また、半導体チップ１は、図４に示すように、その裏面１ｂが、接着剤２を介してパッケージ基板３に固着され、主面１ａを上方に向けた状態でパッケージ基板３に搭載されている。

さらに、半導体チップ１や導電性ワイヤ４を樹脂封止する封止体６は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂などによって形成されている。

また、本実施の形態１のＣＳＰ７は、図２に示すように、パッケージ基板３の主面３ａの全面に亘って複数の円形の端子３ｍが所定の間隔で格子状に配置されており、各端子３ｍの裏面３ｂ側にはスルーホール３ｅを介してランド３ｄが配置されている。さらに、各ランド３ｄに半田バンプ８が接続されている。したがって、複数の半田バンプ８も端子３ｍと全く同じ間隔で格子状に配列されている。すなわち、ＣＳＰ７は、フルグリッドタイプの半導体パッケージである。

ただし、図５に示すように、パッケージ基板３の主面３ａ上に格子状に配置された複数の端子３ｍのうち、周縁部のボンディング用端子３ｐと配線３ｎを介して接続されているのは、外側から２列目までの端子３ｍである。したがって、図３のＤ部に示す外側から３列目を含んでそれより内側に配置された半田バンプ８は、半導体チップ１からの熱を実装基板に伝えるための熱伝導向上用のバンプであるとともに、基板実装時の接続補強のためのバンプである。

このように半田バンプ８をパッケージ基板３の裏面３ｂの全面に亘って格子状配列で設け、かつ複数の半田バンプ８のうちの一部を熱伝導向上用のバンプ（サーマルバンプ）とすることにより、ＣＳＰ７の放熱性をさらに向上させることができる。

また、パッケージ基板３の主面３ａに形成されたボンディング用端子３ｐ、配線３ｎ、端子３ｍおよびメッキ膜３ｇは、図５に示す主面３ａの周縁部に形成された給電線３ｒを介して給電が行われて形成されたものである。すなわち、電解メッキ方法によって形成されたものである。

また、パッケージ基板３は、その基材３ｃにレーザ加工によって複数のスルーホール３ｅが形成されたものである。図７に示すように、主面３ａ側は、ボンディング用端子３ｐのみ露出してそれ以外の給電線３ｒ、配線３ｎ、端子３ｍおよびメッキ膜３ｇは、絶縁膜であるソルダレジスト膜３ｑによって覆われている。一方、裏面３ｂ側も各ランド３ｄのみが露出しており、各ランド３ｄ以外の領域は、ソルダレジスト膜３ｑによって覆われている。給電線３ｒ、配線３ｎ、端子３ｍおよびメッキ膜３ｇなどは電解メッキ膜で形成されている。これら電解メッキ膜をソルダレジスト膜３ｑによって覆わない状態で樹脂封止すると、封止体６と金属めっき膜が直接接触してしまう。ソルダレジスト膜３ｑと封止体６の密着性は電解めっき膜と封止体６の密着性よりも高いため、封止体６がパッケージ基板３から剥離、又は湿気が封止体６内進入するような不具合を抑制することができる。

さらに、本実施の形態１のＣＳＰ７のパッケージ基板３では、図６および図７に示すように、複数のランド３ｄそれぞれに対して複数のスルーホール３ｅが配置されている。ここでは、図５に示すように１つの端子３ｍ（ランド３ｄ）に対して３つのスルーホール３ｅが接続している。その際、３つのスルーホール３ｅは、各端子３ｍ（各ランド３ｄ）の外周部に沿って配置されている。

このように、各ランド３ｄ（各端子３ｍ）それぞれに対して複数のスルーホール３ｅが設けられていることにより、熱伝達を向上させることができ、ＣＳＰ７の放熱性をさらに向上させることができる。さらに、１つのスルーホール内の配線が断線した場合であっても、他のスルーホール配線により配線基板の表裏面同士の導通を確保することができる。これにより、半導体装置の信頼性を向上できる。

また、各スルーホール３ｅにおいては、その内壁３ｆにメッキ膜３ｇが配置されているが、メッキ膜３ｇはほぼ均一の厚さに形成されているため、図７に示すようにスルーホール３ｅの主面３ａ側の開口部３ｋ付近にはメッキ膜３ｇによる窪み３ｓが形成されている。したがって、スルーホール３ｅの主面３ａ側の開口部３ｋ付近のメッキ膜３ｇによる窪み３ｓには、ソルダレジスト膜３ｑが埋め込まれている。

次に、本実施の形態１のＣＳＰ７の製造方法を、図８および図９に示す製造プロセスフロー図を用いて説明する。

まず、図８のステップＳ１に示す基板準備を行う。ここでは、複数のパッケージ基板３を形成する領域が区画配置された多数個取り基板９を準備する。また、前記パッケージ基板３を形成する領域には、上記で説明したスルーホール３eが形成されているものを準備する。

その後、ステップＳ２に示すダイボンディングを行って多数個取り基板９上に図４に示す接着剤２を介して半導体チップ１を固着する。

その後、ステップＳ３に示すワイヤボンディングを行う。ここでは、図４に示すように、半導体チップ１の主面１ａのパッド１ｃと、これに対応する多数個取り基板９のパッケージ基板３のボンディング用端子３ｐとを金線などの導電性ワイヤ４によって電気的に接続する。

その後、ステップＳ４に示す樹脂モールドを行う。ここでは、多数個取り基板９上において、複数の半導体チップ１や複数の導電性ワイヤ４を一括して樹脂封止して一括封止体５を形成する。なお、一括封止体５を形成する封止用樹脂は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂などである。

その後、図９のステップＳ５に示すボールマウントを行って図４に示すように各ランド３ｄに半田バンプ８を接続する。このとき、半田バンプ８はスルーホール３ｅと平面的に重なる位置に配置される。

その後、ステップＳ６に示すマークを行う。ここではレーザマーキング法などでマーキング１０を行って一括封止体５にマークを付す。なお、マーキング１０は、例えば、インクマーキング法などで行ってもよい。

その後、ステップＳ７に示す個片化を行う。ここでは、一括封止体５の表面にダイシングテープ１２を貼り、ダイシングテープ１２で固定した状態でダイシングブレード１１によって切断して各ＣＳＰ７に個片化する。

これにより、ステップＳ８に示すようにＣＳＰ７の組み立てを完了して製品完成となる。

次に、本実施の形態１の変形例について説明する。

図１０〜図１２に示す変形例は、パッケージ基板３のスルーホール３ｅ内に、図１２に示すようにメッキによって形成された導体部であるメッキ膜３ｇが完全に埋め込まれているものであり、したがって、各端子３ｍにおいて図７に示すような窪み３ｓに相当するものは形成されていない。すなわち、各端子３ｍに図７に示すような窪み３ｓが形成されないように、スルーホール３ｅ内にメッキ膜３ｇを完全に埋め込むように形成するものである。

これは、図１０および図１２に示す給電線３ｒを介して電解メッキ法によってメッキ膜３ｇを形成する際に、メッキ形成の時間を長くすることによって実現できる。

このようにスルーホール３ｅ内にメッキ膜３ｇが完全に埋め込まれていることにより、図４に示すようなＣＳＰ７の放熱性をさらに向上させることができる。

図１３および図１４に示す変形例は、スルーホール３ｅにおける小さい面積の開口部３ｊを主面３ａ側に配置し、大きい面積の開口部３ｋを裏面３ｂ側に配置したものであり、図１２に示す変形例と同様に、スルーホール３ｅ内にメッキ膜３ｇを完全に埋め込むように形成することにより、大きい面積の開口部３ｋを裏面３ｂ側に配置することも可能である。図１４に示す構造においても図４に示すようなＣＳＰ７の放熱性をさらに向上させることができる。また、半田バンプ８が接合されるメッキ膜３ｇとパッケージ基板３の基材３ｃとの接着面積が広いため半田バンプ８の接続強度が上がり、温度サイクル性が向上される。さらに、端子３ｍの有効面積が広くとれるため、端子３ｍへのダブルボンディング、トリプルボンディングが可能となる。

したがって、スルーホール３ｅ内にメッキ膜３ｇを完全に埋め込むように形成する場合には、開口部３ｊ，３ｋは主面３ａおよび裏面３ｂのいずれに配置されていてもよい。

図１５および図１６に示す変形例は、各端子３ｍ（各ランド３ｄ）内に配置されるスルーホール３ｅの数を１つにしたものであり、かつスルーホール３ｅ内にメッキ膜３ｇを完全に埋め込むように形成したものである。

すなわち、各端子３ｍ（各ランド３ｄ）内に配置されるスルーホール３ｅの数は、１つであってもよいし、また複数であってもよい。

図１７に示す変形例は、無電解メッキ方法によって主面３ａの各導体パターンを形成したパッケージ基板３を示しており、格子状に配置された複数の端子３ｍのうち、ボンディング用端子３ｐと配線３ｎを介して電気的に接続されているのは、外側から２列目までの端子３ｍである。すなわち、外側から３列目を含んでそれより内側に配置された端子３ｍは、半導体チップ１（図４参照）からの熱を実装基板に伝えるための熱伝導向上用の端子３ｍであるとともに、基板実装時の接続補強のための端子３ｍである。パッケージ基板３における中心側の端子３ｍと接続する給電線３ｒの引き回しが不要となるため、実施の形態１に比べ製造プロセスを簡素化できる。また、複数の端子３ｍの内、隣り合う端子３ｍの間には給電線３ｒが配置されていないため、隣接する端子３ｍの間隔が広がり、接触不良を抑制できる。また、端子３ｍ間に配置される給電線３ｒの数を実施の形態１に比べ低減できるため、端子３ｍの間隔を短くできるので、半導体装置の小型化が実現できる。

図１８〜図２０に示す変形例は、パッケージ基板３の主面３ａに、図１７に示すような端子３ｍが設けられていない構造であり、ボンディング用端子３ｐと各スルーホール３ｅとが配線３ｎを介して直接接続されている。

すなわち、裏面３ｂの各ランド３ｄ上にそれぞれ３つのスルーホール３ｅが形成され、さらに、図１８に示すように主面３ａにおいてボンディング用端子３ｐとスルーホール３ｅとが配線３ｎで直接接続されている。

また、主面３ａ側の表面には、図１６に示すような絶縁膜であるソルダレジスト膜３ｑが配置されていない。つまり、ソルダレジスト膜３ｑは、図２０に示すように裏面３ｂ側のみに配置されている。

このようにパッケージ基板３の表面に絶縁膜であるソルダレジスト膜３ｑが形成されていないことにより、ソルダレジスト膜３ｑでパッケージ基板３の表面を覆う場合に比べ熱伝導の効率を向上させることができ、これにより、半導体装置の放熱性をさらに向上させることができる。

なお、各ボンディング用端子３ｐの外側には図１０に示すような給電線３ｒが配置されていない。すなわち、図１８に示すパッケージ基板３の導体パターンは、無電解メッキ方法によって形成されたものである。

（実施の形態２）
図２１は本発明の実施の形態２の半導体装置において封止体と半導体チップを透過して配線基板の主面側の導体パターンの一例を示す平面図、図２２は図２１に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図、図２３は図２２に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図２４は図２１に示す半導体装置に組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図、図２５は図２４に示す配線基板の構造の一例を示す断面図、図２６は図２５に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図２７は本発明の実施の形態２の変形例の半導体装置において封止体と半導体チップを透過して配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図、図２８は図２７に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図、図２９は図２８に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。

図２１〜図２３に示す本実施の形態２の半導体装置は、実施の形態１の図１〜図４に示すＣＳＰ７と同様に、配線基板上に半導体チップ１が搭載された樹脂封止型の小型のＣＳＰ１３である。

なお、ＣＳＰ１３の前記ＣＳＰ７との相違点は、前記ＣＳＰ７が、半田バンプ８がパッケージ基板３の全面に亘って所定の間隔で格子状に配置されているのに対して、ＣＳＰ１３では、パッケージ基板３の裏面３ｂの外周部に沿って２列に半田バンプ８が配置されている。

すなわち、ＣＳＰ１３では、図２４に示すようにパッケージ基板３の主面３ａにおいて、複数の端子３ｍが、パッケージ基板３の外周部に沿って２列で配置されており、したがって、裏面３ｂ側のランド３ｄも端子３ｍに１対１で対応しているため、外周部に沿って２列のみに配置され、さらに、これらのランド３ｄに半田バンプ８が接続されているため、ＣＳＰ１３では、パッケージ基板３の裏面３ｂのチップ下に対応した中央付近には半田バンプ８は配置されていない。つまり、ＣＳＰ１３では、パッケージ基板３の裏面３ｂのチップ下の領域を除いて、その外側の領域においてパッケージ基板３の外周部に沿って２列に半田バンプ８が配置されている。

図２４〜図２６に示すように、ＣＳＰ１３のパッケージ基板３も、前記ＣＳＰ７のパッケージ基板３と同様に、各端子３ｍの下部にランド３ｄがそれぞれ配置され、これら端子３ｍとランド３ｄとが複数のスルーホール３ｅのメッキ膜３ｇによって電気的に接続されている。

本実施の形態２のＣＳＰ１３のその他の構造と、ＣＳＰ１３によって得られる効果については、実施の形態１のＣＳＰ７と同様であるため、その重複説明は省略する。

次に、図２７〜図２９に示す本実施の形態２の変形例の半導体装置は、図２１〜図２３に示すＣＳＰ１３と同様に、配線基板上に半導体チップ１が搭載された樹脂封止型の小型のＣＳＰ１４であり、前記ＣＳＰ１３との相違点は、ＣＳＰ１４の外部端子が、図２９に示すようにランド３ｄからなることである。

すなわち、ＣＳＰ７やＣＳＰ１３の外部端子が半田バンプ８であるのに対して、ＣＳＰ１４の外部端子はパッケージ基板３の裏面３ｂに設けられたランド３ｄがそのまま外部端子となっている。したがって、ＣＳＰ１４は、ＬＧＡ（Land Grid Array)型の半導体パッケージである。

なお、ＣＳＰ１４のその他の構造と、ＣＳＰ１４によって得られる効果については、前記ＣＳＰ１３と同様であるため、その重複説明は省略する。

（実施の形態３）
図３０は本発明の実施の形態３の半導体装置において封止体と半導体チップを透過して配線基板の主面側の導体パターンの一例を示す平面図、図３１は図３０に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図、図３２は図３１に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図３３は図３０に示す半導体装置に組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図、図３４は図３３に示す配線基板の構造の一例を示す断面図、図３５は図３４に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図、図３６は本発明の実施の形態３の変形例の配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図である。

図３０〜図３２に示す本実施の形態３の半導体装置は、実施の形態１の図１〜図４に示すＣＳＰ７と同様に、配線基板上に半導体チップ１が搭載された樹脂封止型の小型のＣＳＰ１５である。

なお、ＣＳＰ１５の前記ＣＳＰ７との相違点は、前記ＣＳＰ７が、ボンディング用端子３ｐがパッケージ基板３の外周部に配置されているのに対して、ＣＳＰ１５では、パッケージ基板３の主面３ａに設けられた端子３ｍに対して直接導電性ワイヤ４を接続している。

すなわち、ＣＳＰ１５では、図３０および図３１に示すように半導体チップ１のパッド１ｃと、パッケージ基板３の主面３ａの端子３ｍとが金線などの導電性ワイヤ４によって直接電気的に接続されている。

なお、図３３に示すようにパッケージ基板３の主面３ａには、複数の端子３ｍが格子状に配置されており、各端子３ｍの裏面３ｂ側には図３４および図３５に示すようにランド３ｄが設けられている。そして、端子３ｍとランド３ｄとが複数のスルーホール３ｅ内のメッキ膜３ｇによって電気的に接続されている。また、主面３ａに形成された導体パターンは、無電解メッキ法によって形成されたものである。

さらに、ＣＳＰ１５は、実施の形態１のＣＳＰ７と同様に、フルグリッドタイプの半導体パッケージである。ただし、図３０に示すように、パッケージ基板３の主面３ａ上に格子状に配置された複数の端子３ｍのうち、導電性ワイヤ４と接続されているのは、外側から２列目までの端子３ｍである。したがって、図３１のＤ部に示す外側から３列目を含んでそれより内側に配置された半田バンプ８は、半導体チップ１からの熱を実装基板に伝えるための熱伝導向上用のバンプであるとともに、基板実装時の接続補強のためのバンプである。

本実施の形態３のＣＳＰ１５では、そのパッケージ基板３の表裏両面のいずれを端子３ｍあるいはランド３ｄにしてもよい。これにより、必要に応じて、半導体チップ１（半田バンプ８）を搭載する面を選択でき、またパッケージ基板３のコント数を低減することができる。なお、図１３および図１４に示した変形例のように、スルーホール３ｅにおける小さい面積の開口部３ｊを主面３ａ側に配置し、大きい面積の開口部３ｋを裏面３ｂ側に配置する場合、半田バンプ８が接合されるメッキ膜３ｇとパッケージ基板３の基材３ｃとの接着面積が広いため半田バンプ８の接続強度が上がり、温度サイクル性が向上される。さらに、端子３ｍの有効面積が広くとれるため、端子３ｍへのダブルボンディング、トリプルボンディングが可能となる。

本実施の形態３のＣＳＰ１５のその他の構造と、ＣＳＰ１５によって得られる効果については、実施の形態１のＣＳＰ７と同様であるため、その重複説明は省略する。

次に、図３６に示す本実施の形態３の変形例は、パッケージ基板３の主面３ａ上に形成された導体パターンである端子３ｍそれぞれに給電線３ｒが接続されており、この給電線３ｒを介して電解メッキ方法によって給電が行われて主面３ａの導体パターンが形成されたものである。

図３６に示すパッケージ基板３を用いた場合であっても、実施の形態１のＣＳＰ７と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前記実施の形態１，２および３では、パッケージ基板３の主面３ａに設けられた複数の端子３ｍそれぞれが円形の場合を説明したが、端子３ｍの形状は円形に限らず、例えば、四角形などの多角形であってもよい。

本発明は、基板を有した電子装置および半導体装置に好適である。

本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図１に示す半導体装置において封止体と半導体チップを透過して配線基板の主面側の導体パターンの一例を示す平面図である。 図１に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図である。 図３に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 図１に示す半導体装置に組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図である。 図５に示す配線基板の構造の一例を示す断面図である。 図６に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 図１に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂モールドまでの組み立ての一例を示す製造プロセスフロー図である。 図１に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂モールド後の組み立ての一例を示す製造プロセスフロー図である。 本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図である。 図１０に示す配線基板の構造を示す断面図である。 図１１に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の構造を示す断面図である。 図１３に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の構造を示す断面図である。 図１５に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図である。 本発明の実施の形態１の変形例の配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図である。 図１８に示す配線基板の構造を示す断面図である。 図１９に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態２の半導体装置において封止体と半導体チップを透過して配線基板の主面側の導体パターンの一例を示す平面図である。 図２１に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図である。 図２２に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 図２１に示す半導体装置に組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図である。 図２４に示す配線基板の構造の一例を示す断面図である。 図２５に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例の半導体装置において封止体と半導体チップを透過して配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図である。 図２７に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図である。 図２８に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態３の半導体装置において封止体と半導体チップを透過して配線基板の主面側の導体パターンの一例を示す平面図である。 図３０に示す半導体装置の構造の一例を示す断面図である。 図３１に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 図３０に示す半導体装置に組み込まれる配線基板の構造の一例を示す平面図である。 図３３に示す配線基板の構造の一例を示す断面図である。 図３４に示すＡ部の構造を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態３の変形例の配線基板の主面側の導体パターンを示す平面図である。

符号の説明

１ 半導体チップ
１ａ 主面
１ｂ 裏面
１ｃ パッド（電極）
２ 接着剤
３ パッケージ基板（配線基板）
３ａ 主面
３ｂ 裏面
３ｃ 基材
３ｄ ランド
３ｅ スルーホール（貫通孔）
３ｆ 内壁
３ｇ メッキ膜（導体部）
３ｈ 厚さ方向
３ｉ 平面方向
３ｊ，３ｋ 開口部
３ｍ 端子
３ｎ 配線
３ｐ ボンディング用端子
３ｑ ソルダレジスト膜（絶縁膜）
３ｒ 給電線
３ｓ 窪み
４ 導電性ワイヤ（導電性部材）
５ 一括封止体
６ 封止体
７ ＣＳＰ（半導体装置）
８ 半田バンプ（外部端子）
９ 多数個取り基板
１０ マーキング
１１ ダイシングブレード
１２ ダイシングテープ
１３，１４，１５ ＣＳＰ（半導体装置）

Claims (19)

1. 主面と、前記主面に対向する裏面と、前記主面に形成された複数の端子と、前記裏面に形成された複数のランドと、レーザ加工によって形成された貫通孔と、前記貫通孔内に配置され、かつ前記端子と前記ランドを接続する導体部とを有する配線基板と、
   前記配線基板の前記主面に搭載された半導体チップと、
   前記半導体チップの電極と前記配線基板の前記端子とを電気的に接続する導電性部材と、
   前記配線基板の前記裏面の前記複数のランドそれぞれに設けられた外部端子とを有し、
   前記貫通孔は、前記ランドおよび前記外部端子と平面的に重なる位置に形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、前記貫通孔は前記主面から前記裏面に向って前記レーザ加工によって形成されていることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１記載の半導体装置において、前記複数のランドそれぞれに対して複数の前記貫通孔が配置されていることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１記載の半導体装置において、前記貫通孔の基板厚さ方向に沿って切断した断面の形状は台形であり、かつ基板平面方向に沿って切断した断面の形状は円形であることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項４記載の半導体装置において、前記貫通孔の前記裏面に開口する開口部の面積は、前記主面に開口する開口部の面積より小さいことを特徴とする半導体装置。
6. 請求項４記載の半導体装置において、前記貫通孔の前記主面および前記裏面に開口する開口部はそれぞれ円形であり、前記主面と前記裏面の前記開口部のうち、面積が小さい方の前記開口部は、直径0.０２〜0.０３ｍｍの円形であることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１記載の半導体装置において、前記貫通孔の内壁に、前記導体部であるメッキ膜が配置されていることを特徴とする半導体装置。
8. 請求項７記載の半導体装置において、前記メッキ膜は、銅合金からなることを特徴とする半導体装置。
9. 請求項１記載の半導体装置において、前記貫通孔内に、メッキによって形成された前記導体部が埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
10. 請求項９記載の半導体装置において、前記配線基板の前記裏面における前記複数のランド以外の部分には絶縁膜が配置されていることを特徴とする半導体装置。
11. 請求項１０記載の半導体装置において、前記配線基板の前記裏面のみに絶縁膜が配置されていることを特徴とする半導体装置。
12. 請求項１記載の半導体装置において、前記貫通孔は、前記配線基板の全面に亘って複数個配置されていることを特徴とする半導体装置。
13. 請求項１２記載の半導体装置において、前記複数の端子は、所定の間隔で格子状に配置されていることを特徴とする半導体装置。
14. 請求項１記載の半導体装置において、前記複数の端子は、前記配線基板の外周部に沿って配置されていることを特徴とする半導体装置。
15. 請求項１記載の半導体装置において、前記導電性部材は導電性ワイヤであり、前記半導体チップの前記電極と、前記配線基板の前記主面の前記端子とが前記導電性ワイヤによって電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
16. 請求項１記載の半導体装置において、前記導電性部材は導電性ワイヤであり、前記半導体チップの前記電極と、前記配線基板の前記主面の前記端子と配線によって接続されたボンディング用端子とが前記導電性ワイヤによって電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
17. 請求項１記載の半導体装置において、前記貫通孔は前記裏面から前記主面に向って前記レーザ加工によって形成されていることを特徴とする半導体装置。
18. 表面と、前記表面と対向する裏面と、前記表面に形成された複数の端子と、前記裏面に形成された複数のランドと、前記表面から前記裏面に向ってレーザ加工によって形成された貫通孔と、前記貫通孔の内壁上に形成され、かつ前記端子と前記ランドを接続する導体膜を有する配線基板と、
    主面と、前記主面に形成された集積回路と、前記集積回路と電気的に接続された複数の電極を有し、かつ前記配線基板の主面上に搭載された半導体チップと、
    前記半導体チップの前記電極と前記配線基板の前記端子を電気的に接続する導電性ワイヤと、
    前記配線基板の裏面における前記複数のランドそれぞれに設けられた外部端子とを有し、
    前記貫通孔は、前記ランドに対して複数個形成され、
    前記貫通孔は、前記ランドおよび前記外部端子と平面的に重なる位置に形成され、
    前記貫通孔は、前記裏面側に形成された開口部の径が前記主面側に形成された開口部の径よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
19. 請求項１記載の半導体装置において、前記貫通孔の内部は導体膜で埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。

Images