JP2013225638A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数個の半導体パッケージ等を積層する場合に、上下間での接続不良及び位置ずれの防止に寄与する。
【解決手段】樹脂封止された半導体装置であって、配線媒体１１上に搭載された半導体チップ１３と、配線媒体１１上に設けられ、外部機器との接続に供される複数の接続用導電体１２と、配線媒体１１、前記半導体チップ１３、及び接続用導電体１２を被覆するように設けられ、且つ各接続用導電体１２の上部を露出させる複数の凹部１１０を有する被覆部材１５と、を具備している。被覆部材１５の凹部１１０は、中心から側壁までの距離が短い部分と、中心から側壁までの距離が長い部分を有する構造である。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、樹脂封止された半導体装置に関する。

近年、樹脂封止された半導体パッケージ（半導体装置）を複数個積層することにより、パッケージ・オン・パッケージ（ＰｏＰ）を作製することが注目されている。このＰｏＰを作製する場合、次のようにしている。

第１の半導体パッケージとして、配線基板上に半導体チップと外部接続のための接続用導電体を設けておき、樹脂封止後に、接続用導電体の上面を露出させるように樹脂に円形の凹部を設ける。第２の半導体パッケージの下面の半田ボールを第１の半導体パッケージの上面の凹部に合わせて第１のパッケージ上に搭載する。そして、半田ボールをリフローすることにより、ＰｏＰが完成することになる。

しかし、この種の装置にあっては次のような問題があった。即ち、半導体パッケージの凹部の開口が小さいと、第１の半導体パッケージに第２の半導体パッケージを積層してリフロー炉に通した時に、接続用導電体と半田ボールの周辺から発生したガスが、半田ボールの下から抜けず、接続用導電体と半田ボールの接合不良が生じる場合があった。

接続用導電体と半田ボールの周辺から発生するガスを抜くために、凹部の開口を大きくすると、製造設備の振動等で、半田ボールの位置がずれ、第１及び第２の半導体パッケージが相互にずれた状態で接続されてしまう場合があった。特に、多段積層する場合に、半導体パッケージの相互の位置ずれが問題となった。

このように、ＰｏＰを作製する場合、接続用導電体と半田ボールの接合不良、及び上段と下段の半導体パッケージの位置ずれの両方の問題を解決することは難しかった。

米国特許出願公開第2010/0283140号明細書

発明が解決しようとする課題は、複数個を積層する場合に、上下間での接続不良及び位置ずれの防止に寄与し得る半導体装置を提供することである。

実施形態の半導体装置は、配線媒体上に搭載された半導体チップと、前記配線媒体上に設けられ、外部との接続に供される複数の接続用導電体と、前記配線媒体、前記半導体チップ、及び前記接続用導電体を被覆するように設けられ、且つ前記各接続用導電体の上部を露出させる複数の凹部を有する被覆部材と、を具備している。そして、前記被覆部材の凹部は、中心から側壁までの距離が短い部分と、中心から側壁までの距離が長い部分を有する形状である。

第１の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を示す平面図と断面図。 図１の半導体パッケージを用いてＰｏＰを製造する工程を示す断面図。 第１の実施形態の変形例を説明するためのもので、接続用導電体を露出させるための凹部の形状を示す平面図。 第１の実施形態の変形例を説明するためのもので、接続用導電体を露出させるための凹部の形状を示す断面図。 第２の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を示す平面図と断面図。 図５の半導体パッケージを用いてＰｏＰを構成した例を示す断面図。 第３の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を示す平面図と断面図。 図７の半導体パッケージを用いてＰｏＰを構成した例を示す断面図。 第３の実施形態の変形例を説明するためのもので、接続用導電体を露出させるための凹部の形状を示す断面図。 第４の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を示す平面図と断面図。 図１０の半導体パッケージを用いてＰｏＰを製造する工程を示す断面図。 第５の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を示す平面図と断面図。 図１２の半導体パッケージを用いてＰｏＰを構成した例を示す断面図。 第５の実施形態の変形例を示す平面図と断面図。 図１４の半導体パッケージを用いてＰｏＰを構成した例を示す断面図。 第５の実施形態の別の変形例を示す平面図と断面図。 図１６の半導体パッケージを用いてＰｏＰを構成した例を示す断面図。 第５の実施形態の更に別の変形例を説明するためのもので、接続用導電体を露出させるための凹部の形状を示す断面図。 第６の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を示す平面図と断面図。 図１９の半導体パッケージの製造工程を示す断面図。 図１９の半導体パッケージを積層した状態を示す断面図。 第７の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を示す平面図と断面図。 図２２の半導体パッケージを用いてＰｏＰを製造する工程を示す断面図。 図２３のＰｏＰを実装基板に実装する工程を示す断面図。 第７の実施形態の半導体パッケージの変形例を示す平面図。 第８の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を示す平面図と断面図。 図２６の半導体パッケージを用いてＰｏＰを製造する工程を示す断面図。 図２７のＰｏＰを実装基板に実装する工程を示す断面図。

以下、実施形態の半導体装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を説明するためのもので、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。

本実施形態の半導体パッケージ１０は、配線媒体１１、接続用導電体１２、半導体チップ１３、ワイヤ１４、封止材（被覆部材）１５、及び接続端子１６等で構成されている。

配線媒体１１上の周辺部に接続用導電体１２が接合され、配線媒体１１上の中央部に半導体チップ１３が１個若しくは複数個搭載されている。配線媒体１１と半導体チップ１３はワイヤ１４で接続され、配線媒体１１と接続用導電体１２及び半導体チップ１３は電気的に接続されている。配線媒体１１としては、例えばプリント配線基板やフレキシブル配線基板を用いることができる。接続用導電体１２は、例えば半田や錫や銅などを用い、形状は球形状、方形状、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状など任意の形状でよい。

配線媒体１１の一方の面、接続用導電体１２、及び半導体チップ１３は、樹脂製の封止材１５で封止されている。配線媒体１１の他方の面に接続端子１６が接合され、半導体パッケージ１０と外部回路を電気的に接続できる。接続端子１６としては、例えば半田ボールを用いることができる。

半導体パッケージ１０の接続用導電体１２が配置されている部分の封止材１５の上部を除去して凹部１１０を形成することにより、接続用導電体１２の一部又は全部が露出されている。封止材１５の除去方法としては、例えばレーザ加工、ドライエッチング、ウェットエッチング、又は切削加工などを用いればよい。

一方、本実施形態の半導体パッケージ（第１の半導体パッケージ）１０の上に搭載する別の半導体パッケージ（第２の半導体パッケージ）８０は、図２（ａ）に示すように、半導体パッケージ１０の構成において接続用導電体１２及び凹部１１０が無いものに相当しており、下面に接続端子８６が形成されている。接続端子８６は、例えば半田ボールであり、半導体パッケージ１０の接続用導電体１２と位置が合うように設けられる。

図２（ａ）に示すように、半導体パッケージ１０の接続用導電体１２と、半導体パッケージ８０の接続端子８６の位置が合うように、半導体パッケージ８０を半導体パッケージ１０の上に搭載し、接続端子８６を凹部１１０内に挿入する。そして、例えばリフロー炉に通すことにより接続端子８６をリフローする。これにより、図２（ｂ）に示すように、接続用導電体１２と接続端子８６が接合して一体の接続部８７となり、半導体パッケージ１０と半導体パッケージ８０が接続され、ＰｏＰ構造が完成することになる。

本実施形態では、半導体パッケージ１０の凹部１１０の開口形状を、図１に示すように四角形（正方形）としているので、四角形の一辺の長さを半導体パッケージ８０の接続端子８６の直径よりも僅かに長くしておくことにより、凹部１１０の側壁面で、接続端子８６の位置を規定することができる。このため、半導体パッケージ１０と半導体パッケージ８０が相互にずれて接続されるのを防止することができる。

また、凹部１１０の開口形状が四角形であることから、凹部１１０は中心から側壁までの距離が短い部分と、中心から側壁までの距離が長い部分を有する。即ち、凹部１１０内にパッケージ８０の接続端子８６を挿入した状態においても、凹部１１０の側壁の角部と接続端子８６との間に必ず隙間ができる。このため、接続用導電体１２と接続端子８６を高温で溶融接合する時に、接続用導電体１２と接続端子８６の周辺から生じるガスが、接続端子８６の下から凹部１１０の側壁角部の隙間を通って上方に抜ける。これにより、接続用導電体１２と接続端子８６の接合不良を防止することができる。なお、封止材１５は吸湿性であるため、接続端子８６を高温溶融する際に封止材１５からガスが発生するのは避けられない。

凹部１１０の形状は四角形に限るものではなく、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、三角形、多角形、十字形、星形、花形など、封止材１５と接続端子８６の間にガスが抜ける隙間ができ、且つ接続端子８６の位置ずれを抑制する形状であればよい。

接続端子８６の位置ずれを防止するためには、凹部１１０の側壁と接続端子８６のクリアランスは小さい方がよいが、クリアランスが小さいと凹部１１０に接続端子８６を挿入する時に高い精度が必要となり、挿入が難しい。そこで、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、凹部１１０の開口寸法を、上部は接続端子８６の外形より大きくし、下部は接続端子８６の形状に合わせて小さくしてもよい。なお、図４（ａ）〜（ｃ）に示す寸法（ｍｍ）は一例である。

図４（ａ）（ｂ）では凹部１１０の側壁面を階段状にし、図４（ｃ）では凹部１１０の側壁面を傾斜させている。何れも、凹部１１０の図４における上方向とした場合における上部の寸法を、上部は接続端子８６の外形より大きくし、下部は接続端子８６の形状に合わせて小さくした例である。凹部１１０の上部の寸法が、接続端子８６の外形に対し大きくなっているので、接続端子８６を凹部１１０に挿入し易くなる。そして、凹部１１０の下部の寸法が、接続端子８６の形状に合わせて小さくなっているので、接続端子８６の位置ずれを防止することができる。

半導体パッケージの積層段数は、図２に示すような２段だけでなく、３段、４段、それ以上と多段積層してもよい。また、積層するものは半導体パッケージだけでなく、半導体パッケージ以外のものでもよく、半導体パッケージと半導体パッケージ以外のものを積層してモジュール部品を構成してもよい。

このように本実施形態によれば、半導体パッケージ１０の接続用導電体１２の一部を露出させるために封止材１５に設ける凹部１１０の開口形状を、円形ではなく四角形又は図３に示すような形状にしている。このため、凹部１１０の開口寸法を大きくしなくても、接続端子８６と凹部１１０の側壁面との間に常に隙間を形成することができる。従って、複数個を積層する場合に、上下パッケージ間での接続不良を防止できると共に、位置ずれを防止することができる。

（第２の実施形態）
図５（ａ）（ｂ）は第２の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を説明するためのもので、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、封止材１５に設ける凹部の形状である。即ち本実施形態では、半導体パッケージ２０の接続用導電体１２が配置されている部分の封止材１５の上部を、接続用導電体１２の配列に沿って溝状に開口し、図６に示すように、半導体パッケージ（第１の半導体パッケージ）２０の凹部１２０と別の半導体パッケージ（第２の半導体パッケージ）８０の接続端子８６とが嵌り合う構造とした。

凹部１２０を連続した溝状にしているので、接続端子８６の周囲の一方向は開放されている。従って、リフロー時に接続用導電体１２と接続端子８６の周辺から生じるガスが開放部分から抜けるため、導電体１２と接続端子８６の接続不良を防止できる。

また、凹部１２０の側壁面で半導体パッケージ８０の接続端子８６の位置を決めるようにしているので、半導体パッケージ２０と半導体パッケージ８０の相互の位置ずれを防止することができる。即ち、凹部１２０のＸ方向に沿った側壁面で半導体パッケージ８０のＹ方向の位置を規定し、凹部１２０のＹ方向に沿った側壁面で半導体パッケージ８０のＸ方向の位置を規定することができる。

また、凹部１２０の断面形状（Ｙ方向に沿った部分ではＸ方向に切った断面形状、Ｘ方向に沿った部分ではＹ方向に切った断面形状）は、第１の実施形態で述べたように、上部は接続端子８６の外形より大きくして接続端子８６を凹部１２０内に挿入し易くし、下部は接続端子８６の形状に合わせて小さくして接続端子８６の位置ずれを防止するようにしてもよい。半導体パッケージの積層段数も２段だけでなく、多段積層してもよい。さらに、積層するものは半導体パッケージだけでなく、半導体パッケージ以外のものでもよい。

このような構成であっても、凹部１２０の形状により上下パッケージの位置決めとガス抜きを行うことができ、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（第３の実施形態）
図７（ａ）（ｂ）は第３の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を説明するためのもので、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先の第１の実施形態と異なる点は、封止材に設ける凹部の形状である。即ち本実施形態では、半導体パッケージ３０の接続用導電体１２が配置されている部分より外側の外周部の封止材１５の上部を除去し、図８に示すように、半導体パッケージ（第１の半導体パッケージ）３０の除去部１３１と半導体パッケージ（第２の半導体パッケージ）８０の接続端子８６とが嵌り合う構造とした。

除去部１３１は、半導体パッケージ３０の上面より下がった構造になっているので、接続端子８６の周囲（パッケージ外側方向）は開放されており、接続用導電体１２と接続端子８６の周辺から生じるガスが抜け、導電体１２と接続端子８６の接続不良を防止できる。

また、除去部１３１の側面１３２で半導体パッケージ８０の接続端子８６の位置を決めるようにしているので、半導体パッケージ３０と半導体パッケージ８０の相互の位置ずれを防止できる。

さらに、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、除去部１３１は、側面上部は接続端子８６より離れる形状にして接続端子８６を除去部１３１に挿入し易くし、側面下部は接続端子８６の形状に合わせて接続端子８６に接近する形状にして、接続端子８６の位置ずれを防止するようにしてもよい。なお、図９（ａ）〜（ｃ）に示す寸法は一例である。

図９（ａ）（ｂ）では除去部１３１の側面を階段状にして、図９（ｃ）では除去部１３１の側面を傾斜させて、側面上部は接続端子８６と離れるように、側面下部は接続端子８６の形状に合わせて接続端子８６に接近するようにした。除去部１３１の上部は接続端子８６と離れるようにしているので、接続端子８６を除去部１３１に挿入し易くなる。そして、除去部１３１の下部は接続端子８６の形状に合わせて接続端子８６に接近するようにしているので、接続端子８６の位置ずれを防止することができる。

半導体パッケージの積層段数も２段だけでなく、多段積層してもよい。また、積層するものは半導体パッケージだけでなく、半導体パッケージ以外のものでもよい。

このような構成であっても、除去部１３１の形成により上下パッケージの位置決めとガス抜きを行うことができ、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、除去部１３０が外周側面に通ずる形状としたので、パッケージ側面に充填材を塗布する際に、除去部１３を介してパッケージ３０，８０間に充填材を充填できる利点もある。

（第４の実施形態）
図１０（ａ）（ｂ）は第４の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を説明するためのもので、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先の第１の実施形態と異なる点は、接続用導電体を周辺部ではなく中央部に配置したことである。

配線媒体１１に半導体チップ１３が１個若しくは複数個搭載され、接続用導電体１２が接合された再配線媒体１７が最上段の半導体チップ上に搭載されている。配線媒体１１と半導体チップ１３と再配線媒体１７はワイヤ１４で接続され、配線媒体１１と接続用導電体１２と半導体チップ１３と再配線媒体１７は電気的に接続されている。配線媒体１１としては、例えばプリント配線基板やフレキシブル配線基板を用いることができる。接続用導電体１２は、例えば半田や錫や銅などを用い、形状は球形状、方形状、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状など任意の形状でよい。また、再配線媒体１７としては、例えばプリント配線基板や半導体チップ上に形成された再配線層を用いることができる。

配線媒体１１の一方の面、接続用導電体１２、再配線媒体１７、及び半導体チップ１３は、封止材１５で封止されている。配線媒体１１の下部に接続端子１６が接合され、半導体パッケージと外部回路を電気的に接続できる構成となっている。接続端子１６は、例えば半田ボールを用いる。

半導体パッケージ４０の接続用導電体１２が配置されている部分の封止材１５の上部を除去して凹部１４０を形成し、接続用導電体１２の一部又は全部を露出させる。封止材１５の除去方法としては、例えばレーザ加工、ドライエッチング、ウェットエッチング、又は切削加工などがある。

一方、本実施形態の半導体パッケージ（第１の半導体パッケージ）４０の上に搭載する別の半導体パッケージ（第２の半導体パッケージ）９０は、図１１（ａ）に示すように、半導体パッケージ４０の構成において接続用導電体１２，再配線媒体１７及び凹部１４０が無いものに相当しており、下面に接続端子９６が形成されている。接続端子９６は、例えば半田ボールであり、半導体パッケージ４０の接続用導電体１２と位置が合うように設けられる。

図１１（ａ）に示すように、半導体パッケージ４０の接続用導電体１２と、半導体パッケージ９０の接続端子９６の位置が合うように、半導体パッケージ９０を半導体パッケージ４０の上に搭載する。その後、例えばリフロー炉に通すと、図１１（ｂ）に示すように、接続用導電体１２と接続端子９６が接合して一体の接続部９７となり、半導体パッケージ４０と半導体パッケージ９０が接続され、ＰｏＰ構造が完成することになる。

本実施形態では、半導体パッケージ４０の凹部１４０の形状を、図１０に示すように四角形としているので、凹部１４０の角部において、封止材１５と接続端子９６との間に隙間ができる。従って、接続用導電体１２と接続端子９６を高温で溶融接合する時に、接続用導電体１２と接続端子９６の周辺から生じるガスが、接続端子９６の下から凹部１４０の角部の隙間を通って上方に抜け、接続用導電体１２と接続端子９６の接合不良を防止できる。

また、凹部１４０の側面で、接続端子９６の位置を決めるようにしているので、半導体パッケージ４０と半導体パッケージ９０が相互にずれて接続されることを防止できる。

凹部１４０の形状は四角形だけでなく、前記図３に示したように、三角形、多角形、十字形、星形、花形など、封止材５と接続端子６６の間にガスが抜ける隙間ができ、且つ接続端子９６の位置ずれを抑制する形状であればよい。

このように本実施形態によれば、凹部１４０の形状により上下パッケージの位置決めとガス抜きを行うことができ、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（第５の実施形態）
図１２（ａ）（ｂ）は第５の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を説明するためのもので、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先の４の実施形態と異なる点は、凹部を個別に設けるのではなく、連続して設けたことである。即ち、凹部１５０は、全ての接続用導電体１２を包括するように開口されている。そして、図１３に示すように、半導体パッケージ５０の凹部１５０と半導体パッケージ９０の接続端子９６とが嵌り合う構造となっている。

この場合、半導体パッケージ９０の接続端子９６の周囲は開放されているため、リフロー時に生じるガスは開放部分から抜け易くなり、導電体１２と接続端子９６の接続不良を防止することができる。また、凹部１５０のＸ方向に沿った側壁面で半導体パッケージ９０のＹ方向の位置を規定し、凹部１５０のＹ方向に沿った側壁面で半導体パッケージ９０のＸ方向の位置を規定することができる。

図１４（ａ）（ｂ）は、凹部１６０を接続用導電体１２を一定の数毎に開口した例であり、図１５に示すように、半導体パッケージ５０’の凹部１６０と半導体パッケージ９０の接続端子９６が嵌り合う構造となっている。

図１６（ａ）（ｂ）は、凹部１７０を接続用導電体１２毎に開口する部分と接続用導電体１２をある数毎に開口する部分とを混在させた例であり、図１７に示すように、半導体パッケージ５０”の凹部１７０と接続端子９６が嵌り合う構造となっている。

第１の実施形態で述べたように、接続端子９６を凹部１５０，１６０，１７０に挿入し易くし、且つ接続端子９６の位置ずれを防止するために、凹部１５０，１６０，１７０の開口寸法を、上部は接続端子９６の外形より大きくし、下部は接続端子９６の形状に合わせて小さくしてもよい。図１８（ａ）（ｂ）では、凹部１５０の側面を階段状にして、図１８（ｃ）では凹部１５０の側面を傾斜させて、凹部１５０の開口寸法を、上部は接続端子９６の外形より大きくし、下部は接続端子９６の形状に合わせて小さくした例である。凹部１５０の上部の開口寸法が接続端子９６の外形より大きくなっているので、接続端子９６を凹部１５０に挿入し易くなる。そして、凹部１５０の下部が、接続端子９６の形状に合わせて小さくなっているので、接続端子９６の位置ずれを防止することができる。

半導体パッケージの積層段数も２段だけでなく、多段積層してもよい。また、積層するものは半導体パッケージだけでなく、半導体パッケージ以外のものでもよい。

このように本実施形態によれば、凹部１５０，１６０，１７０形状を工夫することにより、上下パッケージの位置決めとガス抜きを行うことができ、従って先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（第６の実施形態）
図１９（ａ）（ｂ）は第６の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を説明するためのもので、図１９（ａ）は平面図、図１９（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態の半導体パッケージ６０は、前記図１０で示した半導体パッケージ４０の接続端子１６を除去し、接続用導電体１２の部分に接続端子２６を形成したものである。

図２０（ａ）に示すように、接続用導電体１２毎に封止材１５の上部を除去して凹部１４０を形成する。続いて、図２０（ｂ）に示すように、凹部１４０の接続用導電体１２の上に接続用導電体２２を搭載する。接続用導電体２２としては例えば半田ボールを用いる。そして、例えばリフロー炉に通して、接続用導電体１２と接続用導電体２２を溶融接合し、図１９のように接続端子２６を形成する。

本実施形態では、半導体パッケージ６０の凹部１４０の開口形状を四角形としているので、凹部１４０の角部において、封止材１５と接続用導電体２６との間に隙間ができる。従って、接続用導電体１２と接続用導電体２２を高温で溶融接合する時に、接続用導電体１２と接続用導電体２２の周辺から生じるガスが、接続用導電体２２の下から凹部１４０の角部の隙間を通って上方に抜け、接続用導電体１２と接続用導電体２２の接合不良を防止できる。

また、凹部１４０の側壁面で、接続用導電体２２の位置を決めるようにしているので、接続用導電体１２と接続用導電体２２が相互にずれて接合されることを防止できる。さらに、凹部１４０の形状は四角形だけでなく、前記図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、三角形、多角形、十字形、星形、花形など、封止材１５と接続用導電体２２との間にガスが抜ける隙間ができ、且つ接続用導電体２２の位置ずれを抑制する形状であればよい。

また、第１の実施形態で述べたように、接続用導電体２２を凹部１４０に挿入し易くし、且つ接続用導電体２２の位置ずれを防止するため、前記図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、凹部１４０の開口寸法を、上部は接続用導電体２２の外形より大きくし、下部は接続用導電体２合わせて小さくしてもよい。

また、半導体パッケージ６０は単体で使用してもよいし、図２１（ａ）（ｂ）に示すように積層してもよい。図２１（ａ）は、図１９の半導体パッケージ６０を積層した例である。図２１（ｂ）は、図１９の半導体パッケージ６０を上下逆にし、配線媒体１１の上に接続端子１６を接合し、前記図２０（ｂ）の半導体パッケージ６０’を上下逆にして積層した例である。

このように本実施形態によれば、上面側に突出した接続端子２６を有する半導体パッケージを作製することができる。そしてこの場合、凹部１４０の形状を工夫することにより、接続端子２６を形成する際に、位置ずれや接続不良が生じるのを防止することができる。また、これを積層した積層パッケージを作製しやすい利点もある。

（第７の実施形態）
図２２（ａ）（ｂ）は第７の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を説明するためのもので、図２２（ａ）は平面図、図２２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、封止材１５に設けた凹部１１０を封止材１５の側面につなげたことである。即ち、凹部１１０は、凹部１１０と同じ深さの溝２１０により封止材１５の側面に開口している。

一方、本実施形態の半導体パッケージ（第１の半導体パッケージ）１０の上に搭載する別の半導体パッケージ（第２の半導体パッケージ）８０は、第１の実施形態で用いた半導体パッケージと同じである。

図２３（ａ）に示すように、半導体パッケージ１０の接続用導電体１２と、半導体パッケージ８０の接続端子８６の位置が合うように、半導体パッケージ８０を半導体パッケージ１０の上に搭載し、接続端子８６を凹部１１０内に挿入する。そして、例えばリフロー炉に通すことにより接続端子８６をリフローする。これにより、図２３（ｂ）に示すように、接続用導電体１２と接続端子８６が接合して一体の接続部８７となり、半導体パッケージ１０と半導体パッケージ８０が接続され、ＰｏＰ構造が完成することになる。ここで、部品の小型化の要求から積層状態での高さ寸法を最小にするため、半導体パッケージ１０と半導体パッケージ８０との間は、隙間が無い（又はごく小さい、以下同じ）状態となっている。

ここで、ＰｏＰ構造の半導体装置において、衝撃、振動、及び熱サイクルストレスに対する信頼性を向上させるため、半導体装置の接合部に充填材を充填する場合がある。このような場合、半導体パッケージ間に隙間が無いと、半導体装置の周囲に充填材を塗布しても、パッケージ間には充填材が充填されないという問題が生じることがある。これに対し本実施形態では、溝を設けることによりこの問題を解決している。

本実施形態では、図２４（ａ）に示すように、ＰｏＰ構造の半導体装置１００を、実装基板２００上に実装し、図２４（ｂ）に示すように、充填材３００を半導体装置１００の周囲に塗布する。充填材３００は、半導体パッケージ１０と実装基板２００の接続部、及び半導体パッケージ１０と半導体パッケージ８０との接続部の周囲に充填させて硬化する。

ここで、本実施形態では、半導体パッケージ１０の凹部１１０が溝２１０により外周側面と通じているので、充填材３００が半導体パッケージ１０の外部から、溝２１０を通って、半導体パッケージ１０と半導体パッケージ８０の接続部の周囲に充填される。よって、半導体パッケージ１０と半導体パッケージ８０が隙間なく積層されていても、接続部の周囲を充填材３００で充填することができ、半導体装置１００の信頼性向上と薄厚化の両立が可能となる。

半導体装置１００の積層段数は、図２３に示すような２段だけでなく、３段、４段、それ以上と多段積層してもよい。また、積層するものは半導体パッケージだけでなく、半導体パッケージ以外のものでもよく、半導体パッケージと半導体パッケージ以外のものを積層してモジュール部品を構成してもよい。

なお、本実施形態では、封止材１５の側面に連通する溝を有することから、凹部の形状は四角形でなくてもガス抜きは可能である。従って、図２５に示すように、凹部と溝を一体化した切り欠き構造１８０を設けるようにしても良い。この場合も、位置決め及びガス抜きができるのは勿論のこと、実装基板に実装した際に充填材を効率良く充填することが可能である。

このように本実施形態においては、先の第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、半導体パッケージ同士を隙間無く積層しても、充填材３００が外周側面から溝２１０を通って、半導体パッケージ同士の接続部まで充填され、信頼性の向上と半導体装置の薄厚化の両立が可能になる。また、凹部１１０が外周側面に通ずる形状としたので、充填材３００が半導体パッケージの中央部まで確実に充填でき、半導体パッケージ同士の接続部の位置の制限が少なくなる。このため、半導体パッケージの設計自由度が向上する利点もある。

（第８の実施形態）
図２６（ａ）（ｂ）は第８の実施形態に係わる半導体パッケージの概略構成を説明するためのもので、図２６（ａ）は平面図、図２６（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１２（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先に説明した第５の実施形態と異なる点は、封止材１５に設けた凹部１５０の一部を溝２３０により封止材１５の側面につなげたことである。即ち、凹部１５０は、封止材１５の表面部に凹部１５０と同じ深さに設けた４つの溝２３０により封止材１５の４つの側面に開口している。

一方、本実施形態の半導体パッケージ（第１の半導体パッケージ）５０の上に搭載する別の半導体パッケージ（第２の半導体パッケージ）９０は、第４の実施形態に用いた半導体パッケージと同じである。

図２７（ａ）に示すように、半導体パッケージ５０の接続用導電体１２と、半導体パッケージ９０の接続端子９６の位置が合うように、半導体パッケージ９０を半導体パッケージ５０の上に搭載する。その後、例えばリフロー炉に通すと、図２７（ｂ）に示すように、接続用導電体１２と接続端子９６が接合して一体の接続部９７となり、半導体パッケージ４０と半導体パッケージ９０が接続され、ＰｏＰ構造が完成することになる。ここで、積層状態での高さ寸法を最小にするため、半導体パッケージ５０と半導体パッケージ９０との間は、隙間が無い状態となっている。

そして、図２８（ａ）に示すように、ＰｏＰ構造の半導体装置５００を、実装基板２００上に実装し、図２８（ｂ）に示すように、充填材３００を半導体装置５００の周囲に塗布する。充填材３００は、半導体パッケージ５０と実装基板２００の接続部、及び半導体発ケージ５０と半導体パッケージ９０との接続部の周囲に充填させて硬化する。

ここで、本実施形態では、半導体パッケージ５０の凹部１５０が溝２３０により外周側面と通じているので、充填材３００が半導体パッケージ５０の外部から、溝２３０を通って、半導体パッケージ５０と半導体パッケージ９０の接続部の周囲に充填される。よって、半導体パッケージ５０と半導体パッケージ９０が隙間なく積層されていても、接続部の周囲を充填材３００で充填することができ、半導体装置５００の信頼性向上と薄厚化の両立が可能となる。

なお、半導体装置の積層段数も２段だけでなく、多段積層してもよい。さらに、積層するものは半導体パッケージだけでなく、半導体パッケージ以外のものでもよい。また、本実施形態は前記図１２の構成に限らず、前記図５に示す構成に適用することも可能である。即ち、図５の凹部１２０の一部を封止材１５の外周側面に開口するための溝を設けるようにしても良い。

このように本実施形態においては、先の第５の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、半導体パッケージ同士を隙間無く積層しても、充填材３００が外周側面から溝２３０を通って、半導体パッケージ同士の接続部まで充填され、信頼性の向上と半導体装置の薄厚化の両立が可能になる。また、凹部１５０が外周側面に通ずる形状としたので、充填材３００が半導体パッケージの中央部まで確実に充填でき、半導体パッケージ同士の接続部の位置の制限が少なくなる。このため、半導体パッケージの設計自由度が向上する利点もある。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。

被覆部材に設ける接続用導電体毎の凹部の開口形状は、四角形や前記図３に示した形状に限定されるものではなく、位置規定するための中心から側壁までの距離が短い部分と、ガス抜きのための中心から側壁までの距離が長い部分を有する構造であればよい。

さらに、凹部の形成方法としては、被覆部材の形成後にレーザ加工やエッチング等により一部を除去するのではなく、被覆部材の形成時に凹部を除く領域に被覆部材を充填することにより、最初から凹部を有する被覆部材を形成するようにしてもよい。

また、必ずしも複数の半導体パッケージを積層するのに限らず、半導体パッケージ上に半導体以外の部品を積層することも可能である。

本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０，２０，３０，４０，５０，６０…第１の半導体パッケージ
８０，９０…第２の半導体パッケージ
１１…配線媒体
１２，２６…接続用導電体
１３…半導体チップ
１４…ワイヤ
１５…封止材（被覆部材）
１６，２２…接続端子
１７…再配線媒体
１００，５００…ＰＯＰ構造の半導体装置
１１０，１２０，１４０，１５０，１６０，１７０…凹部
１３１…除去部
１３２…除去部側面
１８０…切り欠き構造
２００…実装基板
２１０，２３０…溝
３００…充填材

Claims (8)

1. 配線媒体上に搭載された半導体チップと、
   前記配線媒体上に設けられ、外部との接続に供される複数の接続用導電体と、
   前記配線媒体、前記半導体チップ、及び前記接続用導電体を被覆するように設けられ、且つ前記各接続用導電体の上部を露出させる複数の凹部を有する被覆部材と、
   を具備し、
   前記被覆部材の凹部は、中心から側壁までの距離が短い部分と、中心から側壁までの距離が長い部分を有する形状であり、
   前記被覆部材の凹部は、上部は前記接続用導電体の外形よりも大きく形成され、下部は前記接続用導電体の形状に合わせて小さく形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 配線媒体上に搭載された半導体チップと、
   前記配線媒体上に設けられ、外部との接続に供される複数の接続用導電体と、
   前記配線媒体、前記半導体チップ、及び前記接続用導電体を被覆するように設けられ、且つ前記各接続用導電体の上部を露出させる複数の凹部を有する被覆部材と、
   を具備し、
   前記被覆部材の凹部は、中心から側壁までの距離が短い部分と、中心から側壁までの距離が長い部分を有する形状であることを特徴とする半導体装置。
3. 前記被覆部材の表面部に、前記各凹部を前記被覆部材の側面にそれぞれ連通させる溝が更に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体装置。
4. 配線媒体上に搭載された半導体チップと、
   前記配線媒体上に該媒体の周辺に沿って設けられ、外部との接続に供される複数の接続用導電体と、
   前記配線媒体、前記半導体チップ、及び前記接続用導電体を被覆するように設けられ、且つ前記各接続用導電体の上部を露出させるように前記配線媒体の周辺に沿って連続して設けられた凹部を有する被覆部材と、
   を具備したことを特徴とする半導体装置。
5. 配線媒体上に搭載された半導体チップと、
   前記配線媒体上に該媒体の周辺に沿って設けられ、外部との接続に供される複数の接続用導電体と、
   前記配線媒体、前記半導体チップ、及び前記接続用導電体を被覆するように設けられ、且つ前記各接続用導電体の上部を露出させるように周辺部を低くした段差を有する被覆部材と、
   を具備したことを特徴とする半導体装置。
6. 配線媒体上に搭載された半導体チップと、
   前記半導体チップ上に又は前記半導体チップ上に別の配線媒体を介して設けられ、外部との接続に供される複数の接続用導電体と、
   前記配線媒体、前記半導体チップ及び、前記接続用導電体を被覆するように設けられ、且つ前記各接続用導電体の上部を露出させるように複数の接続用導電体に跨って設けられた凹部を有する被覆部材と、
   を具備したことを特徴とする半導体装置。
7. 前記被覆部材の表面部に、前記凹部の一部を前記被覆部材の側面に連通させる溝が更に形成されていることを特徴とする、請求項４又は６に記載の半導体装置。
8. 請求項３，５，又は７に記載の構成を有する第１の半導体パッケージと、
   前記第１の半導体パッケージ上に積層された第２の半導体パッケージと、
   前記第２の半導体パッケージが積層された前記第１の半導体パッケージがマウントされる実装基板と、
   前記第１の半導体パッケージの側面に形成され、且つ前記第１及び第２の半導体パッケージの接続部に充填された充填材と、
   を具備したことを特徴とする半導体装置。

Images