JP3831109B2 - 半導体パッケージ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体パッケージの構造に係わり、更に詳しくは外部接続用の突起電極を有する半導体パッケージの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体パッケージの小型化、高密度化に伴いベア・チップを直接フェイスダウンで、基板上に実装するフリップチップボンディングが開発されている。カメラ一体型VTRや携帯電話機等の登場により、ベア・チップと略同じ寸法の小型パッケージ、所謂CSP(チップサイズ/スケール・パッケージ)を載せた携帯機器が相次いで登場してきている。最近CSPの開発は急速に進み、その市場要求が本格化している。
【0003】
図4は、従来の半導体パッケージの製造工程を示している。図4(a)の回路基板形成工程では、両面銅張り回路基板に上下面接続用スルーホール穴(図示せず)と作業穴12をあけた後、無電解銅メッキ及び電解銅メッキにより銅メッキ層を形成し、エッチングレジストをラミネートし、露光現像してパターンマスクを形成した後、エッチング液を用いてパターンエッチングを行うことにより、前記回路基板上の一方の面にIC接続電極パターン(図示せず)を、他方の面に外部接続電極パターン(図示せず)を形成する。次にソルダーレジスト処理を行い、所定の部分にレジスト膜を形成し、露呈したIC接続電極パターンと外部接続電極パターンに金メッキを行い、複数のパッケージ用パターンを形成した集合回路基板11が完成される。
【0004】
図4(b)に示すIC実装工程では、前記集合回路基板11上のIC接続電極パターン面にICチップ13を乗せ、前記IC接続電極パターン(図示せず)とICチップ13のボンディングパットを、ワイヤーボンディング法(図示せず)により接続する。
【0005】
図4(c)に示す封止工程では、前記集合回路基板11上に乗せたICチップ13を、封止樹脂14により保護する。
【0006】
図4(d)に示すボール付け工程では、作業穴12を基準にして外部接続電極パターンに半田ボールを乗せ、リフローすることで突起電極である外部電極半田ボール7が形成される。
【0007】
図4(e)に示す単個化工程は、作業穴12を基準にして、プレス抜き等により集合回路基板11より、単個の半導体パッケージ20を分離して、半導体パッケージを完成させる。分離する部分は、半導体パッケージ外周線Aで示した。
上述のIC実装工程の説明ではワイヤーボンディング法を使ったが、IC実装法はこの方式に限らず、フリップチップ法の場合もある。また、IC実装面と外部接続電極パターンは、反対面であったり、逆に同一面であったりする。
【0008】
図5は,図4(d)に示したボール付け工程の従来例を説明したものであり、(a)は平面図、(b)は半田ボール付けを示す断面図、(c)はリフロー後を示す断面図である。集合回路基板11は作業穴12を基準にしてボール付け治具に固定される。さらに、図5(b)のごとく作業穴12を基準にして、外部接続電極パターン3上に半田フラックスが塗布されて、半田ボール15が載置され、図5(c)のごとくリフローする事で突起電極の外部電極半田ボール7が形成される。
【0009】
図6は、単個化した半導体パッケージをマザーボードに実装する従来の製造工程を説明したものである。最初に、半導体パッケージの外部接続電極パターンに対応したマザーボードの電極部に半田ペーストが印刷される。対応した半導体パッケージは、回路基板の外形を基準として位置合わせされ、半田ペーストが印刷されたマザーボードへ載置される。その後マザーボードはリフローされ、半導体パッケージが接続される。最後に洗浄して終了する。
【0010】
しかしながら、前述したマザーボードへのパッケージ実装工程では、外部接続電極パターンのピッチが小さくなると、従来の半導体パッケージでは、半導体パッケージの外形基準に対する外部接続電極パターンの位置精度が充分でないため、外形基準による半導体パッケージの載置精度が悪く、正常に搭載できない問題が発生してきた。また外形基準のため、半導体パッケージ載置時、方向性の確認ができない問題もあった。
【0011】
図7は、前述したマザーボードへのパッケージ実装工程を改善した製造工程である。前述同様、マザーボードの電極部に半田ペーストが印刷される。半導体パッケージは、その全ての外部電極半田ボール7をパターン認識することで、その位置を確認し、半田ペーストの印刷されたマザーボードへ載置される。その後マザーボードはリフローされ、半導体パッケージが接続される。最後に洗浄して終了する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した半導体パッケージの構造には次のような問題点がある。即ち、小型パッケージであるCSPにおいては、従来の半導体パッケージ製造工程では、集合基板の作業穴に対する外部接続電極パターンの位置精度が一定のため、外部接続電極パターンピッチが小さくなるに連れ、作業穴に対する外部接続電極パターンの位置精度が不足して、突起電極である半田ボールが、正常に接続できない等の問題があった。また、半導体パッケージをマザーボード実装する時、半導体パッケージの外形基準で載置した場合も同様に、位置精度が不足して、正常な位置に載置できない。また、突起電極をパターン認識して載置した場合、パターン認識面が大きいため、パターン認識をもった実装装置が高価になる、サイクルタイムが長くなり生産性が低くなる、突起電極の配置によってはパッケージの方向性の認識ができない等の問題があった。
【0013】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、小型携帯機器等に搭載するCSP用半導体パッケージにおいて、半導体パッケージ製造に於いては、半田ボールの載置精度が良く、マザーボード実装に於いては、載置精度が良く、方向性の確認が容易にできる半導体パッケージを提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、回路基板の一方の面にICチップを実装し、他方の面にエリアアレイ状に外部接続電極パターンがある半導体パッケージにおいて、前記回路基板は、前記外部接続電極パターン用の位置合わせパターンを有しており、前記位置合わせパターンは、前記外部接続電極パターン面と同一面で且つ前記外部接続電極パターンの最外周パターンより内側にあってしかも前記外部接続電極パターンのグリッド位置に対してほぼハーフグリッドずれた位置に形成されており、前記外部接続電極パターン形成工程の中の銅パターン形成工程またはソルダーレジスト形成工程と同一工程で形成されたパターンを使うことを特徴とするものである。
【0015】
また、前記位置合わせパターンは、前記外部接続電極パターンより小さいパターンで形成されていることを特徴とするものである。
【0017】
また、前記位置合わせパターンは、2箇所あってその形状が互いに異なることを特徴とするものである。
【0019】
また、前記外部接続電極パターンは、一定のグリッド位置に配置されていて、突起電極で形成されていることを特徴とするものである。
【0022】
また、前記突起電極は、半田ボールであることを特徴とするものである。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明における半導体パッケージの構造について説明する。図1及び図2は本発明の実施の形態で、半導体パッケージ用基板の説明図である。図3は本発明の半導体用パッケージ基板をマザーボードに搭載する製造工程を示す説明図である。従来技術と同一部材は同一符号で示す。
【0024】
図1(a)は、本発明の半導体パッケージを外部接続電極パターン面から見たものである。外部接続電極パターン3は、半導体パッケージ基板1上のグリッド上に配置され、突起電極の間には、位置合わせパターン2a、2bの二つが配置されている。位置合わせパターン2aは四角形状で、位置合わせパターン2bは円形状であり、それぞれの形状が互いに異なっているため、この違いによって半導体パッケージの方向を確認することができるようになっている。
【0025】
図1(b)は、図1(a)の位置合わせパターン2a、2bの部分を示すA−A’断面図、外部接続電極パターン3のB−B’断面図及び外部接続電極パターン3に外部電極半田ボール7が接続された断面図である。位置合わせパターン2aは、ソルダーレジスト5に囲まれた銅パターンにより構成される。この場合外部接続電極パターン3は、ソルダーレジスト5に囲まれた銅パターン4により構成される。即ち、位置合わせパターン2a、2bと外部接続電極パターン3は基板製造工程の中の同一の銅パターン形成工程で構成されるため、両者の位置精度は正確であり、両者の位置ずれなどの問題は全く無いものである。
【0026】
本発明のボール付け工程では、作業穴12を使って回路基板を仮合わせし、その後、位置合わせパターン2a、2bをパターン認識して、外部接続電極パターン3上にフラックス及び半田ボール15を載置し、リフローして外部電極半田ボール7を接続する。位置合わせパターン2a、2bと外部接続電極パターン3の間には、外部接続電極パターンのピッチに依存する位置精度の問題はないため、容易に外部電極半田ボール7を外部接続電極パターン3へ接続できる。
【0027】
次に位置合わせパターンの他の実施形態を示す。図1(c)は、図1(a)の位置合わせパターン2a、2bのA−A’断面図、外部接続電極パターン3のB−B’断面図及び外部接続電極パターン3に外部電極半田ボール7が接続された断面図である。位置合わせパターン2a、2bは、銅パターン4上に印刷されたソルダーレジスト5の開口部により構成される。外部接続電極パターン3の形状とその位置は、銅パターン4の中心部を露呈するように開口したソルダーレジスト5により構成される。位置合わせパターン2a、2bと外部接続電極パターン3の位置は、基板製造工程中の同一のソルダーレジスト形成工程で構成されるため、両者の位置精度は正確であり、両者の位置ずれなどの問題は全く無いものである。
【0028】
前述の実施形態と同様に、本実施形態のボール付け工程(d)では、作業穴12を使って回路基板を仮合わせし、その後、位置合わせパターン2a、2bをパターン認識し、外部接続電極パターン3上にフラックス及び半田ボール15を載置し、リフローして外部電極半田ボール7を接続する。位置合わせパターン2と外部接続電極パターン3間には、外部接続電極パターンのピッチに依存する位置精度の問題はないため、容易に外部電極半田ボール7を外部接続電極パターン3へ接続できる。なお、図1(c)において、銅パターン4はなくても位置合わせパターンは形成できるものである。
【0029】
図2は、本発明の半導体パッケージにおける外部接続電極パターン3と位置合わせパターン2とスルーホール9の位置関係を説明したものである。外部接続電極パターン3は外部接続電極パターングリッド線8の交点上に配置される。スルーホール9は外部接続電極パターングリッド線よりほぼハーフグリッドずれたスルーホールグリッド線10の交点上に配置できる。例えば、外部接続電極パターングリッドが(n)グリッドある場合、外部接続電極パターンは(n×n)数できる。この場合、スルーホールグリッドは(n+1)グリッド可能となり、スルーホール可能数は((n+1)×(n+1))となる。IC搭載面と外部接続電極パターン面を電気的に接続するスルーホールの数は、外部接続電極パターンの数だけ必要なため、スルーホール形成可能な位置に形成できる位置合わせパターン2は(2n+1)箇所可能となる。これは最低でも3箇所可能なことを示している。位置合わせパターン2をパターン認識する場合、最低2箇所必要であり、さらに、これらの位置合わせパターン形状を変えることで、単純な位置合わせだけでなく、方向性の指示も可能となる。
【0030】
図3は、本発明の半導体パッケージをマザーボードに実装する製造法を説明したものである。最初に、突起電極付半導体パッケージの外部接続電極パターンに対応したマザーボードの電極部に半田ペーストが印刷される。従来法とは違い、対応した半導体パッケージは、外部接続電極パターン3面に形成された位置合わせパターン2をパターン認識し、位置合わせされ、半田ペーストが塗布されたマザーボードへ載置される。その後、マザーボードはリフローされ、半導体パッケージが、接続される。外部接続電極パターン3と位置合わせパターン2間は、外部接続電極パターンピッチに依存した位置精度の問題はなく、予め規定された位置に位置合わせパターン2があるため、装置は高価にならず、認識時間も短くできる。さらに、位置合わせパターン2を2箇所設け、そのパターンを変えることで、半導体パッケージをマザーボードに載置するときに、方向性の確認もできる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構造の半導体パッケージは、半導体パッケージ自体に外部接続電極パターンと同一工程で形成された位置合わせパターンがあるため、外部接続電極パターンと位置合わせパターンは外部接続電極パターンピッチに依存しないため、パッケージ製造工程で半田ボールの載置性及び生産性の優れたパッケージを提供でき、さらに半導体パッケージをマザーボードに接続するときに位置合わせパターンと外部接続電極パターンの位置精度が良いため、搭載性及び生産性の優れた半導体パッケージを提供することが可能である。
また位置合わせパターンは、外部接続電極パターン面と同一面で、且つスルーホール形成可能領域にあるので、位置合わせパターン用の特別な領域を確保する必要がない。
さらに位置合わせパターンは、その形状が互いに異なるので、パッケージの方向を認識することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わる半導体パッケージの外部接続電極パターン面の説明図である。
【図2】本発明の実施の形態に係わる半導体パッケージにおける外部接続電極パターンと位置合わせパターンの説明図である。
【図3】本発明の半導体パッケージのマザーボードへの搭載を示す説明図である。
【図4】半導体パッケージの製造工程で、回路基板形成工程、IC実装工程、封止工程、ボール付け工程、単個化工程を示す説明図である。
【図5】BGA半導体パッケージの製造工程で、回路基板形成工程、IC実装工程、樹脂封止工程を示す説明図である。
【図6】従来の半導体パッケージのマザーボードへの搭載を示す説明図である。
【図7】従来の半導体パッケージのマザーボードへの搭載を示す他の説明図である。
【符号の説明】
1 半導体パッケージ基板
2 位置合わせパターン
3 外部接続電極パターン
4 銅パターン
5 ソルダーレジスト
6 基材
7 外部電極半田ボール
8 外部接続電極パターングリッド線
9 スルーホール
10 スルーホールグリッド位置
11 集合回路基板
12 作業穴
13 IC
14 封止樹脂
15 半田ボール
20 半導体パッケージ
Claims (5)
- 回路基板の一方の面にICチップを実装し、他方の面にエリアアレイ状に外部接続電極パターンがある半導体パッケージにおいて、
前記回路基板は、前記外部接続電極パターン用の位置合わせパターンを有しており、
前記位置合わせパターンは、前記外部接続電極パターン面と同一面で且つ前記外部接続電極パターンの最外周パターンより内側にあってしかも前記外部接続電極パターンのグリッド位置に対してほぼハーフグリッドずれた位置に形成されており、前記外部接続電極パターン形成工程の中の銅パターン形成工程またはソルダーレジスト形成工程と同一工程で形成されたパターンを使うことを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記位置合わせパターンは、前記外部接続電極パターンより小さいパターンで形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
- 前記位置合わせパターンは、2箇所あってその形状が互いに異なることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体パッケージ。
- 前記外部接続電極パターンは、一定のグリッド位置に配置されていて、突起電極で形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の半導体パッケージ。
- 前記突起電極は、半田ボールであることを特徴とする請求項4記載の半導体パッケージ。
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