JP2011108710A - Semiconductor package - Google Patents
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Abstract
【課題】
半導体パッケージの構成部材および組立工程数を減らすことにより半導体パッケージの組立費用を大幅に低減し、さらには半導体パッケージの厚さを薄化することが可能となり、10段重ねのPOPとした場合でも1ミリメートル以下の厚さを達成する半導体パッケージを提供できるようにする。
【解決手段】
従来の半導体パッケージの構成部材であるリードフレーム、サブストレート、および、ワイヤーと接着剤を不要とし、半導体パッケージの薄化を可能としたことを特徴とするものである。
【選択図】 図2【Task】
By reducing the number of components of the semiconductor package and the number of assembly steps, the assembly cost of the semiconductor package can be greatly reduced, and the thickness of the semiconductor package can be reduced. It is possible to provide a semiconductor package that achieves a thickness of a millimeter or less.
[Solution]
A lead frame, a substrate, a wire, and an adhesive, which are constituent members of a conventional semiconductor package, are unnecessary, and the semiconductor package can be thinned.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は半導体パッケージに関するものである。 The present invention relates to a semiconductor package.
従来、金属のリードフレームを外部電極に使用する半導体パッケージの構造として、
半導体チップの外部端子(パッド)と2次実装に使用される外部電極(リードフレーム)は金属のワイヤーで接続されており、外部電極を除いた部分は樹脂で覆われている。
Conventionally, as a structure of a semiconductor package using a metal lead frame as an external electrode,
An external terminal (pad) of the semiconductor chip and an external electrode (lead frame) used for secondary mounting are connected by a metal wire, and a portion excluding the external electrode is covered with a resin.
このように構成された半導体パッケージは単体でプリント基板に実装されて使用され、実装スペースは半導体パッケージの平面的面積が必要となり実装密度を高めることはできない。また、リードフレームを使用し金属ワイヤー接続を必要とすることからパッケージ組立て費用は高価となる。 The semiconductor package thus configured is used by being mounted on a printed circuit board as a single unit, and the mounting space requires a planar area of the semiconductor package, and the mounting density cannot be increased. Further, since a lead frame is used and a metal wire connection is required, the package assembly cost is high.
また、従来の半導体パッケージではパッケージを縦型に積み重ねて1つのシステムとするパッケージオンパッケージ(POP)の構造がある。POPに使用されるパッケージはボールグリッドアレイ(BGA)タイプが主流であるがその構造は、サブストレート(配線基板)の上に半導体チップを搭載しサブストレート上に被着された配線と半導体チップ上のパッドを金属ワイヤーで接続し樹脂で覆われている、なお、サブストレート上の配線からサブストレート下面に設けられたボール(半導体パッケージの外部電極)へ電気的に接続されている。 A conventional semiconductor package has a package on package (POP) structure in which packages are stacked vertically to form one system. The ball grid array (BGA) type is the mainstream package used for POPs, but the structure is such that the semiconductor chip is mounted on the substrate (wiring board) and the wiring is deposited on the substrate and the semiconductor chip. These pads are connected with a metal wire and covered with a resin. The wiring on the substrate is electrically connected to a ball (an external electrode of the semiconductor package) provided on the lower surface of the substrate.
このように構成された半導体パッケージは複数の高価な構成部材が必要であり、また、パッケージの厚さも複数の構成部材を使用するため厚くなる(0.5mm以上)ことからPOPとした場合でも2段重ねまでの構造が主流である。 The semiconductor package configured as described above requires a plurality of expensive components, and the thickness of the package becomes thick because a plurality of components are used (0.5 mm or more). The structure up to the stack is the mainstream.
前述のごとく従来の半導体パッケージでは複数の構成部材が必要であり、組立工程も複雑であることから高価なものとなっている。また従来の半導体パッケージを使用して実装密度を高めるためにはBGAを積み重ねたPOPの構造となるが、BGAのパッケージを2段に積み重ねるのが実用上の限界であり、期待されるほどの実装密度は達成されていない。本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、構成部材および組立工程数を減らすことにより半導体パッケージの組立費用を大幅に低減し、さらには半導体パッケージの厚さを薄化することが可能となり、10段重ねのPOPとした場合でも1ミリメートル以下の厚さを達成する半導体パッケージを提供することを目的とする。 As described above, the conventional semiconductor package requires a plurality of components and is complicated because the assembly process is complicated. In order to increase the mounting density using a conventional semiconductor package, a POP structure in which BGAs are stacked is used. However, stacking BGA packages in two stages is a practical limit and mounting as expected. Density has not been achieved. The present invention has been made in view of the above points, and by reducing the number of constituent members and the number of assembly steps, the assembly cost of the semiconductor package can be greatly reduced, and further the thickness of the semiconductor package can be reduced. An object of the present invention is to provide a semiconductor package that can achieve a thickness of 1 millimeter or less even when a 10-layer POP is formed.
本発明は、上記の課題を解決するために、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。請求項1の発明は、半導体パッケージにおいて半導体チップの周囲を電気的絶縁材料にてパッケージングする際に平面的に見て半導体チップの大きさよりも広範囲にパッケージングし、半導体チップの範囲外のパッケージ部にパッケージの表裏を貫通する孔を設け、当該孔の壁面に金属膜を被着しパッケージの表裏を孔の壁面によって電気的に導通し外部電極とする構造をもつことを要旨とする。従って従来の半導体パッケージ構造に使用されているリードフレーム又はサブストレートが不要となる。 The present invention is characterized by taking the following means in order to solve the above-mentioned problems. According to the first aspect of the present invention, when packaging the periphery of a semiconductor chip with an electrically insulating material in a semiconductor package, the package is packaged in a wider range than the size of the semiconductor chip in plan view, and the package is outside the range of the semiconductor chip. The gist of the present invention is to provide a structure in which a hole penetrating the front and back of the package is provided in the part, a metal film is attached to the wall surface of the hole, and the front and back of the package are electrically connected to each other by the wall surface of the hole. Therefore, the lead frame or substrate used in the conventional semiconductor package structure becomes unnecessary.
請求項2の発明は、半導体パッケージにおいて半導体チップの周囲を電気的絶縁材料にてパッケージングする際に平面的に見て半導体チップの大きさよりも広範囲にパッケージングし、半導体チップの範囲外のパッケージ部にパッケージの表裏を貫通する孔を設け、当該孔に導電性の材料を埋め込みパッケージの表裏を孔の内部に埋め込んだ導電性材料によって電気的に導通し外部電極とする構造をもつこと要旨とする。従って従来の半導体パッケージ構造に使用されているリードフレーム又はサブストレートが不要となる。 According to a second aspect of the present invention, when packaging the periphery of a semiconductor chip with an electrically insulating material in a semiconductor package, the package is packaged in a wider range than the size of the semiconductor chip in plan view, and the package is outside the range of the semiconductor chip. A hole that penetrates the front and back of the package in the part, and a conductive material is embedded in the hole, and the structure is electrically connected by the conductive material embedded in the front and back of the package to form an external electrode. To do. Therefore, the lead frame or substrate used in the conventional semiconductor package structure becomes unnecessary.
請求項3の発明は、半導体パッケージにおいて半導体チップ表面の電極パッドに導電性のポストを形成し当該ポストの一部をパッケージの表面に露出させ、当該露出部と請求項1および請求項2に記載された外部電極をパッケージの表面に被着された配線によって電気的に導通させたことを要旨とする。従って従来の半導体パッケージ構造に使用されている金属ワイヤーを使用しないため、半導体パッケージの部材数及び組立工程数を低減することが可能となり大幅にコストダウンすることができる。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor package, a conductive post is formed on the electrode pad on the surface of the semiconductor chip, a part of the post is exposed on the surface of the package, and the exposed portion and the first and second aspects are described. The gist is that the external electrodes thus made are electrically connected by wirings attached to the surface of the package. Therefore, since the metal wire used in the conventional semiconductor package structure is not used, the number of members of the semiconductor package and the number of assembly steps can be reduced, and the cost can be greatly reduced.
請求項4の発明は、半導体パッケージの表裏を貫通した孔の壁面に被着する金属膜を、イオンプレーティング法により形成したその金属膜の結晶状態が不定形(アモルファスなど)であることを要旨とする。イオンプレーティング法であれば貫通孔の壁面に金属膜を被着することが容易であり、被着した金属膜の密着強度は印刷法やメッキ法によって被着された金属膜よりも強力である。
The invention of
請求項5の発明は、半導体パッケージの表面に被着する配線材料をイオンプレーティング法により形成したその金属膜の結晶状態が不定形(アモルファスなど)であることを要旨とする。イオンプレーティング法であればパッケージの表面に金属膜を被着することが容易であり、被着した金属膜の密着強度は印刷法やメッキ法によって被着された金属膜よりも強力である。
The gist of the invention of
請求項1および請求項2に記載の発明によれば、半導体チップとパッケージの外縁部の間に2次実装用の外部電極を設けるため、パッケージの外側に突出する外部リードが不要となる。このために従来の半導体パッケージに必要であった金属リードフレームおよびサブストレートが不要となり、半導体パッケージを構成する部材数および組立工程数の低減がなされ大幅なコストダウンを達成する、とともにリードフレームおよびサブストレートを使用しないためパッケージ厚さの薄化(半導体パッケージ厚さ0.1ミリメートル以下)が可能となる。 According to the first and second aspects of the present invention, since the external electrode for secondary mounting is provided between the semiconductor chip and the outer edge of the package, the external lead protruding outside the package becomes unnecessary. This eliminates the need for the metal lead frame and substrate that were required for conventional semiconductor packages, reduces the number of members and assembly processes that make up the semiconductor package, and achieves significant cost reductions. Since the straight is not used, the package thickness can be reduced (the semiconductor package thickness is 0.1 mm or less).
請求項3に記載の発明によれば、従来の半導体パッケージの構成に不可欠であった金属ワイヤーが不要となる。このために従来の半導体パッケージに比較し、半導体パッケージを構成する部材数および組立工程数の低減がなされ大幅なコストダウンを達成する。
According to invention of
請求項4に記載の発明によれば、半導体パッケージの表裏を貫通した孔の壁面に金属膜をイオンプレーティング法によって被着するが、イオンプレーティング法により被着された金属膜の密着強度は、印刷法やメッキ法によって被着された金属膜よりも強力であり信頼性の高い半導体パッケージを提供することが可能となる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、パッケージの表面に被着する配線材料をイオンプレーティング法により被着するが、イオンプレーティング法により被着された金属膜の密着強度は、印刷法やメッキ法によって被着された金属膜よりも強力であり信頼性の高い半導体パッケージを提供することが可能となる。さらにはイオンプレーティング法であれば配線のラインアンドスペース(線幅と線間の距離)を、従来の印刷法に比較して微細化が可能となる。
According to the invention described in
本発明による半導体パッケージ1は、半導体チップ2、パッケージング樹脂3、表裏貫通孔4、孔壁面被着膜5、電極パッド6、ポスト7、配線8、外部電極9から構成される。
The
半導体チップ2に設けられた電極パッド6には導電性のポスト7が立てられており、半導体チップ2の回路のない背面が露出するようにパッケージング樹脂3によってパッケージされている、このときポスト7の一部はパッケージの表面から露出している。
A
パッケージング樹脂3は平面的に半導体チップ2の大きさよりも相当大きい範囲をパッケージしており、半導体チップ2とパッケージの端部との間には表裏貫通孔4が設けられ、当該貫通孔の内面には導電性材料により孔壁面被着膜5が被着されている。また、当該貫通孔に導電性材料を埋め込むことでも同じ効果が得られる。
The
表裏貫通孔4の表側の縁と裏側の縁には孔壁面被着膜5を介して電気的に導通するようになされた導電性の材料にて外部電極9を設けており、導電性材料を被着した配線8によってポスト7と外部電極9は電気的に結ばれている。
External electrodes 9 are provided on the front and back edges of the front and back through-
本発明による半導体パッケージ1の製造方法の1実施例としては、枠21に張力をもった状態(弛みのない状態)で粘着テープ22を貼り付けておき、粘着テープ22へ、ポスト7を形成し終え且つ個片化された半導体チップ2を搭載する。このとき半導体チップ2は粘着テープ22に接着固定されており、隣接するチップ同士の距離は少なくとも半導体パッケージ1の外形サイズより大きくする。
As one embodiment of the method of manufacturing the
さらに、半導体チップ2及びポスト7をパッケージング樹脂3で覆いつくし、樹脂の硬化後に枠21および粘着テープ22を取り去りポスト7の一部が露出するまで表面を削り取る。
Further, the
その後、外部電極9の位置にパッケージの表裏貫通孔4を設け、孔壁面被着膜5、配線8、外部電極9をイオンコーティングにて形成する。
Thereafter, the front and back through-
さらに、隣接する半導体チップ2の間にて各々を切り離すことにより半導体パッケージ1が完成する。
Further, the
本発明による半導体パッケージ1の構造は従来の半導体パッケージ(図4および図5)に比較してリードフレームやサブストレートが不要となるため構成部材が少なくなっており1/5以下への薄型化が可能となる、また、ワイヤーボンディングの工程が不要となり大幅なコストの低減と信頼性の向上を実現することができる。
The structure of the
1 本発明による半導体パッケージ
2 半導体チップ
3 パッケージング樹脂
4 表裏貫通孔
5 孔壁面被着膜
6 電極パッド
7 ポスト
8 配線
9 外部電極
10 リードフレーム
11 ワイヤー
12 ステージ
13 接着剤
14 サブストレート
15 実装用半田ボール
16 パッケージ範囲
17 個片化された本発明による半導体パッケージ
18 10段重ねPOP
19 2段重ねPOP
DESCRIPTION OF
19 Two-tiered POP
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