JP2006228932A

JP2006228932A - 半導体パッケージ

Info

Publication number: JP2006228932A
Application number: JP2005040293A
Authority: JP
Inventors: Takashi Noda; 隆司埜田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】薄型化された半導体パッケージに、ソリが発生したり強度不足による破損や実装不良が発生したりすることを防止する。
【解決手段】半導体パッケージを形成する際、有機基板２上における半導体素子１が実装される面に、半導体素子１を取り囲むように補強部材４を配置し、この補強部材４を半導体素子１と共に封止樹脂３で封止する。前記構成を採用することにより、パッケージのソリを防止し、かつ外的ストレスに対し強度的に信頼性の高い半導体パッケージが実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体パッケージの構造に係り、特に薄型化したパッケージのソリを防止し、かつ外的ストレスに対する強度的な信頼性を向上させる技術に関するものである。

現在、多くの電子機器に半導体パッケージが実装されているが、特に携帯電話やモバイル用機器などの進展により、半導体パッケージには今まで以上に高密度実装の要求が高まっている。その要求に応えるために半導体パッケージはますます薄型化しているのが現状である。

しかしながら、その一方で、半導体素子の集積度の増加で基板サイズは大型化する傾向にあり、今後もその傾向は続くと予想される。

以下、図７を参照して従来の半導体パッケージの構造について説明する。

図７において、半導体パッケージは、電気的な信号の処理を行う電子回路を構成する半導体素子１が、この半導体素子１を電気的に接続する有機基板２上に配置され、低熱膨張性の封止樹脂３により封止された構成となっている。

前記有機基板２は、銅箔をエッチィングすることなどによりパターンが形成され（図示せず）、また前記半導体素子１はペーストなどにより有機基板２に接着され、ワイヤボンディングなどの接合技術により有機基板２に電気的に接続される。その後、トランスファーモールドなどにより有機基板２に接続された前記半導体素子１は低熱膨張性の樹脂により封止される。

薄型の半導体パッケージの製造は、通常よりも半導体素子１を薄く研磨し、封止樹脂３の厚みを低く抑えたり、有機基板２を薄くしたりすることで行われる。有機基板２が薄くなればソリが発生しやすくなり、また、半導体パッケージの厚みが薄くなればなるほどパッケージの強度は低下し、破損や実装不良が増してくる。

前記ソリに対応する従来の構造の一例として、例えば特許文献１に記載された半導体パッケージの構造を挙げることができる。
特開平１１−３５４６６４号公報

しかしながら、前記従来の半導体パッケージの構造では、半導体パッケージに使用されるインターポーザーの厚みが薄くなったり、半導体パッケージの厚みが薄くなった場合、ねじりなどの外的ストレスに対し補強部材が剥がれたり、半導体素子そのものの強度が低下して破壊してしまうおそれがある。

本願発明は、前記従来の問題点を解決するものであり、その目的とするところは、パッケージのソリを防止し、かつ外的ストレスに対し強度的に信頼性の高い半導体パッケージを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明に係る半導体パッケージは、電気的な信号の処理を行う電子回路を構成する半導体素子と、この半導体素子を電気的に接続する基板と、前記半導体素子を封止する低熱膨張性の封止樹脂とを具備する半導体パッケージであって、前記基板上における前記半導体素子が実装される面に、前記半導体素子を取り囲むように補強部材を配置し、この補強部材を前記封止樹脂にて半導体素子と共に封止したものである。

また、前記補強部材により複数の前記半導体素子を取り囲んでなるものである。

また、前記補強部材の高さ方向の寸法を、その幅方向の寸法よりも大きくしたものである。

本発明の半導体パッケージによれば、半導体パッケージを形成する際に、半導体素子を取り囲むように補強部材を配置し、補強部材全体が封止樹脂内に半導体素子と共に封止されるようにしたことにより、パッケージのソリを防止することができ、かつ外的ストレスに対し強度的に信頼性の高い半導体パッケージの提供を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態における半導体パッケージの一例を示す斜視図、図２はその半導体パッケージの断面図である。なお、図７において説明した構成部材に対応し、実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示す。また、以下の実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術範囲を限定するものではない。

図１，図２において、半導体パッケージは、電気的な信号の処理を行う電子回路を構成する半導体素子１と、半導体素子１を電気的に接続する有機基板２と、半導体素子１を封止する低熱膨張性の封止樹脂３とにより構成され、有機基板２上の半導体素子１が実装される面に、半導体素子１を取り囲むように補強部材４を配置し、補強部材４の全体が封止樹脂３内に半導体素子１と共に封止されている。

半導体素子１が実装される有機基板２は、図３に示すように、ある所定のサイズのフレーム５の中にマトリックス状に配置されている。有機基板２は、銅箔をエッチィングすることなどによりパターンが形成され（図示せず）、そのパターン上の接合部表面には金メッキが施されており、電気的な接続が可能になっている。また接合部以外は、ソルダーレジストにより表面が保護されている。薄型の半導体パッケージに使用される有機基板２は、通常使用される基板よりも薄く、０.２mm以下の厚みに加工されている。本実施形態では、０.１５mmの厚みの有機基板２を使用した。

次に、薄型半導体パッケージの製造方法について順を追って説明する。

薄型の半導体パッケージに使用される有機基板２は、通常使用される基板よりも薄く加工されているため、基板単体でのソリも大きく、かつ湾曲しやすい。そのため、半導体実装設備上を安定して搬送させるために、まず、補強部材４を有機基板２上の所定位置に絶縁ペーストなどを使用し接着する。これにより、薄い基板であっても発生していたソリが補強部材４により矯正され、安定して搬送できるようになる。この際、補強部材４は、次工程で半導体素子１を実装するエリアの周りを囲むように配置する。

次に、半導体素子１を有機基板２上に設けられた所定位置に、あらかじめペースト材等を使用し接着した後、例えばＡｕ線でワイヤボンディングされ有機基板２と電気的に接続される。

本実施形態では、半導体素子１の有機基板２への接続は、ワイヤボンディングにて実施したが、半導体素子１の接続においては、フリップチップ工法による接続によってもよい。すなわち、あらかじめ半導体素子１の表面の所定位置にバンプを形成し、バンプ部分をＡＣＦなどの接合材を使用して有機基板２へ実装する方法によるものでもよい。

半導体素子１を有機基板２へ電気的に接続した後、低熱膨張性の封止樹脂３を使用し、トランスファーモールドによりフレーム５を一括封止した。この封止の際、補強部材４の全体が封止樹脂３内に半導体素子１と共に封止されるようにする。最後に各個片の大きさに切断して半導体パッケージを完成させる。

このような製造工程を経ることにより、パッケージのソリを防止し、かつ外的ストレスに対し強度的に信頼性の高い半導体パッケージの提供を実現することができる。

以上の工程説明は、実装される半導体素子１が一つの場合であるが、図４に示すように、有機基板２上に実装され、補強部材４で囲まれ封止される半導体素子１は複数個にしてもよい。これら複数個の半導体素子１が異なる接続方法で有機基板２上へ実装される構成であってもよい。すなわち、ある半導体素子１はワイヤボンディングで実装され、またある半導体素子１はフリップチップで実装されているような構成であってもよい。

また図４に示す例では、複数の半導体素子１が共に有機基板２上へ配置されているが、複数の半導体素子を高さ方向に積み重ねた形態であってもよい。

さらに、補強部材４は、その高さ方向寸法を幅方向寸法よりも大きくしている。このことにより、トランスファーモールド後の半導体パッケージ表面の平滑性を確保することができるようになる。

さらに、本実施形態では、図５に示す補強部材４の構成例のように、補強部材４の形状を櫛歯状にするなど、トランスファーモールド時の樹脂の流れを極力妨げることがないように形状的な配慮がしてある。

なお、本実施形態において、補強部材４にはステンレス製の部材を使用したが、他の金属部材を使用してもよい。あるいは半導体素子１を封止する際に使用する封止樹脂３と同じ材料の樹脂を使用するなど、補強部材４を樹脂で構成してもよい。

また、図６に示す本実施形態の変形では、まず、有機基板２上に補強部材４を接着した後、半導体素子１を有機基板２へワイヤボンディングにて電気的に接続した。この際も、補強部材４は半導体素子１の周りを囲むように配置してある。その後、低熱膨張性の封止樹脂３を半導体素子１および補強部材４が完全に覆われるように滴下することにより封止を実施した。

そして、前記樹脂による封止後、加熱炉で封止樹脂３を加熱硬化させ、最後に各個片の大きさに切断して半導体パッケージを完成させる。本例の場合も、半導体パッケージに発生するソリは補強部材４により防止されることに変わりない。

また、本発明の構成は、特にその厚さが０.７mm以下の薄型半導体パッケージに適用して有効である。

本発明は、薄型化したパッケージのソリを防止し、かつ外的ストレスに対する強度的な信頼性を向上させることが要求される半導体パッケージに適用され、特に携帯電話あるいはモバイル機器など、実装部品に薄型部品が搭載される機器用のものに有用である。

本発明の実施形態における半導体パッケージの一例を示す斜視図本実施形態の半導体パッケージの断面図本実施形態における有機基板が配列されたフレームを示す斜視図本実施形態に係る半導体素子を複数個設けてなる半導体パッケージの断面図本実施形態における補強部材を示す斜視図本実施形態の半導体パッケージにおける変形例の断面図従来の半導体パッケージの断面図

符号の説明

１半導体素子
２有機基板
３封止樹脂
４補強部材

Claims

電気的な信号の処理を行う電子回路を構成する半導体素子と、この半導体素子を電気的に接続する基板と、前記半導体素子を封止する低熱膨張性の封止樹脂とを具備する半導体パッケージであって、
前記基板上における前記半導体素子が実装される面に、前記半導体素子を取り囲むように補強部材を配置し、この補強部材を前記封止樹脂にて半導体素子と共に封止したことを特徴とする半導体パッケージ。
前記補強部材により複数の前記半導体素子を取り囲んでなることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
前記補強部材の高さ方向の寸法を、その幅方向の寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項１または２記載の半導体パッケージ。
前記半導体パッケージの厚さを０.７mm以下に設定したことを特徴とする請求項１，２または３記載の半導体パッケージ。