JP6048050B2 - 半導体パッケージおよび半導体装置 - Google Patents
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Description
また、チップは発熱するため、インターポーザ等の配線基板には優れた放熱性が要求されている。
繊維基材を含む基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記配線基板に接合され、前記配線基板よりも熱膨張係数の小さい金属製の補強部材と、
前記補強部材の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた、絶縁層と、
を有し、
前記絶縁層は、絶縁性樹脂層あるいは、セラミックス層である半導体パッケージが提供される。
ここで熱膨張係数とは、50℃〜150℃における面方向の平均線膨張係数を意味する。
さらに、本発明においては、金属製の補強部材の表面に絶縁層が設けられている。絶縁層は、樹脂層あるいはセラミックス層であり、金属製の補強部材に比べて熱放射性に優れているため、補強部材に伝達された熱を、絶縁層を介して効率よく放熱することができる。配線基板の熱を補強部材、絶縁層を介して放熱することができ、配線基板に発生する反りを抑制することができる。これにより、接続信頼性に優れた半導体パッケージとすることができる。
(半導体パッケージ)
まず、半導体パッケージを説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体パッケージを模式的に示す断面図、図2は、図1に示す半導体パッケージを示す上面図、図3は、図1に示す半導体パッケージを示す下面図、図4は、図1に示す半導体パッケージの製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図1ないし4では、それぞれ、説明の便宜上、半導体パッケージの各部が誇張して描かれている。
本実施形態の半導体パッケージ1は、図1に示すように、基板21と、基板21の一方の面側に設けられた第1導体パターン221と、基板21の他方の面側に設けられ、第1導体パターン221と電気的に接続された第2導体パターン224とを備える配線基板2と、基板21の一方の面に接合され、第1導体パターン221に電気的に接続される半導体素子3と、前記配線基板2に接合され、前記配線基板2よりも熱膨張係数の小さい金属製の補強部材4、5と、補強部材4の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた絶縁性樹脂層(絶縁層)61と、補強部材5の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた絶縁性樹脂層(絶縁層)62と、を有する。
ここで、本明細書において、熱膨張係数とは、50℃〜150℃における面方向の平均線膨張係数を意味する。
前述したように、図1に示すように、半導体パッケージ1は、配線基板2と、この配線基板2上に搭載された半導体素子3と、第1補強部材4と、第2補強部材5と、第1補強部材4上に設けられた絶縁層61と、第2補強部材5上に設けられた絶縁層62とを有する。
[配線基板]
配線基板2は、半導体素子3を支持する基板(第1配線基板)であり、例えば、その搭載した半導体素子3と後述するようなマザーボード200との電気的接続を中継する中継基板(インターポーザ)である。また、配線基板2は、その平面視形状は、通常、正方形、長方形等の四角形とされる。
無機フィラー(無機充填材)としては、例えば、シリカ、アルミナ、ケイ藻土、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属フェライト等の酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、炭酸カルシウム(軽質、重質)、炭酸マグネシウム、ドロマイト、ドーソナイト等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、タルク、マイカ、クレー、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト、ベントナイト等のケイ酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素、その他鉄粉、銅粉、アルミニウム粉、亜鉛華、硫化モリブデン、ボロン繊維、チタン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛が挙げられる。これらのうち、いずれか1種以上を使用できる。
絶縁層251,252としては、例えば、エポキシ樹脂を主材料とする熱硬化性レジスト等を用いることができる。また、例えば、PSR4000/AUS308、AUS703(太陽インキ製造製)およびSR−7200G(日立化成工業製)の商品名で市販されているものを用いることもできる。さらには、絶縁層251,252として、後述する絶縁層61,62と同様の材料を使用することができる。
絶縁層251の複数の開口部251Aは、補強部材4の開口部40の内側に位置している。
基板面側からの平面視において、絶縁層252に形成された各開口部252Aの外周縁を取り囲むように、補強部材5の各開口部51が形成されている。そして、絶縁層252に形成された開口部252Aの径は、補強部材5に形成された開口部51の径(絶縁層62で被覆された開口部51の内径)よりも小さい。これにより、導体パターン224と補強部材5との接触を抑制することができる。また、絶縁層252が導体パターン224を被覆し、保護するソルダーレジストとしての役割を果たすため、補強部材5をソルダーレジストとして機能させなくてよく、開口部51の径を大きくできるので、金属バンプ71を配置しやすい。
配線基板2の基板21には、その厚さ方向の全域に亘って貫通する複数のビアホールが形成され、その各ビアホールに前記伝熱ポスト24が設けられている。
伝熱ポスト24の上端面は、基板21の上面と面一であり、伝熱ポスト24の下端面は、基板21の下面と面一である。
なお、伝熱ポスト24と、接続部261,262とで伝熱部が構成される。
また、伝熱ポストを介して、配線基板2にたまった熱を第1補強部材4、第2補強部材5に伝達することもできる。
半導体素子(第1半導体素子)3は、例えば、集積回路素子(IC)であり、より具体的には、例えば、ロジックIC、メモリおよび受発光素子等のいずれかである。
第1補強部材(スティフナー)4は、前述した配線基板2の基板21の上面(一方の面)の、半導体素子3が接合されていない部分に接合されている。
なお、詳しくは後述するが、貫通孔42の内周面全面が、絶縁層61で被覆されている。
開口部40は、本実施形態では、平面視にて、四角形となっているが、これに限られるものではない。
ただし、貫通孔42、開口部40はその貫通方向に沿って径が変化せずに均一であることが好ましい。このような単純な形状とすることで、貫通孔42、開口部40を簡単に形成することができる。
第2補強部材(スティフナー)5は、配線基板2の基板21の下面(他方の面)に接合されている。
ここで、本実施形態では、開口部51は、図3に示すように、配線基板2の基板面側からの平面視において、マトリクス状に配置されている。
絶縁材81は、金属バンプ71の導体パターン224側の基部側面を取り囲み、金属バンプ71に接触している。ここで、金属バンプ71は、略球状であり、湾曲した球面を有している。そして、この金属バンプ71は、補強部材5よりも、配線基板と反対側に突出している。絶縁材81は、金属バンプ71の周面を構成する球面(湾曲面)に沿って、金属バンプ71に接触しており、絶縁材81中に金属バンプ71の一部が埋め込まれた状態となっている。また、絶縁材81は、金属バンプ71の周面側から、導体パターン224側に向けて末広がりとなる形状となっている。すなわち、絶縁材81は、配線基板厚み方向から直交する方向からの側面視において、台形形状となっている。これにより、絶縁材81により、金属バンプ71が補強される。なお、絶縁材81は半導体パッケージにおいて半硬化の状態であってもよく、完全硬化した状態であってもよい。
なお、金属バンプ71としては、前述した金属バンプ31と同様の材料を使用することができる。
ただし、絶縁材81の形状は、これに限られるものではない。
たとえば、半田接合用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、フラックス活性化合物と、イミダゾール等の硬化促進剤とを含むものであってもよい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂(不飽和ポリエステル樹脂)、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂(ポリイミド前駆体樹脂)、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。特に、エポキシ樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、シアネート樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐湿性の観点からエポキシ樹脂を使用することが好ましい。
また、フラックス活性化合物としては、フェノール性水酸基および/またはカルボキシル基を有する化合物が好ましい。フェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、2,6−キシレノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−エチルフェノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、m−エチルフェノール、2,3−キシレノール、メジトール、3,5−キシレノール、p−tert−ブチルフェノール、カテコール、p−tert−アミルフェノール、レゾルシノール、p−オクチルフェノール、p−フェニルフェノール、ビスフェノールF、ビスフェノールAF、ビフェノール、ジアリルビスフェノールF、ジアリルビスフェノールA、トリスフェノール、テトラキスフェノールなどのフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールFノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂などのフェノール性水酸基を含有する樹脂が挙げられる。
これらのうち、いずれか1種以上を使用することができる。
さらには、カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物としては、サリチル酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)などの安息香酸誘導体;1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸などのナフトエ酸誘導体;フェノールフタリン;ジフェノール酸などが挙げられる。中でも、フェノールフタリン、ゲンチジン酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸が好ましく、フェノールフタリン、ゲンチジン酸が特に好ましい。これらのうち、いずれか1種以上を使用することができる。
絶縁層61は、第1補強部材4上に設けられ、また、絶縁層62は、第2補強部材5上に設けられている。
同様に、基板21の厚さ方向に沿った断面視において、貫通孔42の対向する内周面を被覆する絶縁層61間には空隙が形成されている。
一般に樹脂層の熱放射率は金属層よりも高いため、第1補強部材4に伝達された熱を、絶縁層61を介して効率よく熱放射することができる。これにより、半導体パッケージの放熱性を高めることができる。特に、図1に示すように、半導体パッケージ1の基板21の厚さ方向に沿った断面において、第1補強部材4の開口部40、貫通孔42で挟まれた領域では、基板21と反対側の表面および両側面(開口部40の内周面、貫通孔42の内周面)の3つの面が絶縁層61で被覆されることとなるので、放熱性を確実に高めることができる。
また、絶縁層61は第1補強部材4の基板21側の面上には形成されていない。すなわち、本実施形態では、第1補強部材4は、配線基板2に直接接触している。これにより、配線基板2からの熱を第1補強部材4に直接伝熱させることができる。
なお、第1補強部材4の基板21側の面上に接着剤が設けられ、第1補強部材4と、配線基板のソルダーレジストとを接着してもよい。この場合、第1補強部材4の基板21側の面には、絶縁層61は設けられず、絶縁層61とは異なる組成の接着剤が設けられることとなる。
さらに、第1補強部材4の基板21とは反対側の面上、内周面41上および各貫通孔42の内周面が絶縁層61で被覆されているため、半導体装置に半導体パッケージを組み込んだ際に、半導体パッケージ以外の他の部材と第1補強部材4とが不本意に短絡してしまうことを防止できる。
また、絶縁層62は第2補強部材5の基板21側の面上には形成されていない。すなわち、本実施形態では、第2補強部材5は、配線基板2に直接接触している。これにより、配線基板2からの熱を第2補強部材5に直接伝熱させることができる。
なお、第2補強部材5の基板21側の面上に接着剤が設けられ、第2補強部材5と、配線基板のソルダーレジストとを接着してもよい。この場合、第2補強部材5の基板21側の面には、絶縁層61は設けられず、絶縁層61とは異なる組成の接着剤が設けられることとなる。
さらには、開口部51の内周面上に絶縁層62を設けることで、第2補強部材5の開口部51内周面と金属バンプ71との短絡を防止できる。
なお、絶縁層62は、第2補強部材5の少なくとも一部を被覆するように、設けられていればよい。同様に、絶縁層61は、第1補強部材4の少なくとも一部を被覆するように、設けられていればよい。
また、本実施形態では、第1補強部材4、第2補強部材5の双方を絶縁層で被覆しているため、半導体パッケージの放熱性を確実に高めることができる。
絶縁層61、62は、放熱性の観点から、樹脂成分を10wt%〜80wt%、フィラーを20wt%〜90wt%含むことが好ましい。
以上説明したような半導体パッケージ1は、例えば、以下のようにして製造することができる。なお、半導体パッケージ1の製造方法は、これに限定されるものではない。
[A1]
まず、図4(a)に示すように、導体パターン221〜224、導体ポスト231〜233、伝熱ポスト24が設けられた基板21を用意する。
具体的には、一方の面側に導体パターン223となる金属層が貼り付けられ、他方の面側に導体パターン222となる金属層が貼り付けられた絶縁層212を用意する。そして、導体ポスト232が形成される貫通孔を形成して、導体ポスト232をめっき等により充填する。そして、前述した各金属層をエッチングして、導体パターン222,223を形成する。次に、導体パターン221となる金属層が貼り付けられた絶縁層211を用意する。また、導体パターン224となる金属層が貼り付けられた絶縁層213を用意する。
そして、絶縁層211を、導体パターン222を被覆するように絶縁層212の一方の面側に配置する。同様に、絶縁層213を、導体パターン223を被覆するように、絶縁層212の他方の面側に配置する。次に、絶縁層211に導体ポスト231用の貫通孔を形成し、さらに、絶縁層213に導体ポスト233用の貫通孔を形成する。導体ポスト231,233をめっき等により充填する。そして、前記金属層をエッチングして、導体パターン221,224を形成する。
その後、絶縁層211〜213を貫通する貫通孔を形成し、伝熱ポスト24を充填する。
次に、図4(b)に示すように、第1補強部材4を形成するためのシート状部材104を用意し、そして、基板21の上面に、シート状部材104を接着剤106を介して接合する。
なお、接続部261(262)を、樹脂材料で構成する場合には、絶縁層251(252)の伝熱ポスト24上の部分に開口部を形成しておき、この開口部内に樹脂材料を配置する。その後、樹脂材料と、シート状部材104(105)とが接触するように、シート状部材104(105)を樹脂材料上に配置すればよい。
次に、シート状部材104の一部を選択的に除去することにより、図4(c)に示すように、第1補強部材4を形成する。同様に、シート状部材105の一部を選択的に除去することにより、第2補強部材5を形成する。
次に、図4(d)に示すように、第1補強部材4上に絶縁層61を形成するとともに、第2補強部材5上に絶縁層62を形成する。
本実施形態では、絶縁層61は、第1補強部材4の開口部40の内周面および貫通孔42の内周面を被覆するように塗布されるが、開口部40の内部、貫通孔42の内部を完全に埋め込まないように塗布する。ただし、開口部40、貫通孔42内の絶縁層251上を絶縁層61が被覆してもよい。
同様に、絶縁層62は、第2補強部材5の開口部51の内周面を被覆するように塗布されるが、開口部51の内部を完全に埋め込まないように塗布する。ただし、開口部51内の絶縁層252上を絶縁層62が被覆してもよい。
前述したように、絶縁層61,62は、絶縁層251,252同様、熱硬化性の樹脂組成物で構成されており、この工程では、絶縁層61,62は未硬化、半硬化の状態である。
次に、図8に示すように各開口部51内に絶縁材81を配置する。この絶縁材81は、未硬化(あるいは半硬化)の状態である。その後、図4(e)に示すように、金属バンプ71を開口部51内に配置する。金属バンプ71を開口部51内に挿入することで、絶縁材81が金属バンプ71に押しよけられて、金属バンプ71を取り囲むように配置されることとなる。この際、絶縁材81は、開口部51の内面と金属バンプ71との間でメニスカスを形成する。
また、絶縁層252は前述したように、未硬化あるいは半硬化であるため、金属バンプ71が絶縁層252に食い込むように配置して、金属バンプ71と導体パターン224とを接触させる。なお、開口部51内の絶縁層252上に絶縁層62が塗布されている場合には、絶縁層62および絶縁層252に金属バンプ71を食い込ませる。これにより、開口部252Aが形成されることとなる。その後、リフローを行い、金属バンプ71と導電パターン224とを半田接合する。
アンダーフィル材として前述した絶縁材81と同じようなフラックス活性のある樹脂を用いる。また、半導体素子3を搭載し、フラックスあるいは半田ペースト等を用いてリフローにより半導体素子3を配線基板2に接合させた後、通常のキャピラリーアンダーフィル材を配線基板2と半導体素子3との間に充填・硬化させることもできる。
その後、必要に応じて適宜加熱工程を実施することで、絶縁材81、絶縁層251,252、絶縁層61,62の硬化度を調整する。
以上のようにして半導体パッケージ1が得られる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
絶縁層62Aは、金属バンプ71の周囲を取り囲むとともに、金属バンプ71の周面の湾曲面に沿って金属バンプ71に接触している。換言すると、絶縁層62Aは、開口部51内部の金属バンプ71と、開口部51内周面との間の隙間を充填している。本実施形態では、金属バンプ71を補強するための硬化性材料と、第2補強部材5を被覆する絶縁層とが一体化して、絶縁層62Aを構成している。
そして、金属バンプ71は、絶縁層62Aから基板21と反対側に突出している。
以上説明したような半導体パッケージ1Aは、例えば、以下のようにして製造することができる。なお、半導体パッケージ1Aの製造方法は、これに限定されるものではない。
[B1]
まず、図6(a)に示すように、前記実施形態と同様に、導体パターン221〜224、伝熱ポスト24が設けられた基板21を用意する。
次に、前記実施形態と同様に、図6(b)に示すように、第1補強部材4を形成するためのシート状部材104を用意し、そして、基板21の上面に、シート状部材104を接着剤106を介して接合する。
また、前記実施形態と同様に、第2補強部材5を形成するための、シート状部材を用意して、基板21上に、接着剤107を介して接合する。
次に、前記実施形態と同様、シート状部材104の一部を除去することにより、図6(c)に示すように、第1補強部材4を形成する。同様に、シート状部材105の一部を除去することにより、第2補強部材5を形成する。
次に、図6(d)に示すように、第1補強部材4上に絶縁層61Aを形成するとともに、第2補強部材5上に絶縁層62Aを形成する。
一方で、絶縁層62Aを構成する樹脂材料は、第2補強部材5の開口部51内部を完全に埋め込むように、塗布する。より具体的には、絶縁層62Aを構成する樹脂材料により、開口部51内部が埋め込まれるとともに、第2補強部材5の基板21と反対側の表面が被覆されるように、前記樹脂材料を塗布する。
次に、図6(e)に示すように、開口部51内部に金属バンプ71を配置する。絶縁層62Aは、未硬化あるいは半硬化の状態であるため、金属バンプ71を絶縁層62Aに食い込ませることで、金属バンプ71が開口部51の内側に配置されることとなる。
また、絶縁層252は前述したように、未硬化あるいは半硬化であるため、金属バンプ71が絶縁層252に食い込むように金属バンプ71を配置して、金属バンプ71と導体パターン224とを接触させる。これにより、開口部252Aが形成されることとなる。その後、リフローを行い、金属バンプ71と導電パターン224とを半田接合する。
また、図6(e)に示すように、第一実施形態と同様、配線基板2の上面に、アンダーフィル材を塗布した後、半導体素子3を、金属バンプ31を介して半田リフローにより接合する。
その後、必要に応じて適宜加熱工程を実施することで、絶縁層251,252、絶縁層61A,62Aの硬化度を調整する。
以上のようにして半導体パッケージ1Aが得られる。
次に、本発明の半導体装置について好適な実施形態に基づいて説明する。
ここでは、第1実施形態の半導体パッケージ1を有する半導体装置100について説明するが、半導体パッケージ1にかえて第2実施形態の半導体パッケージ1Aを使用してもよい。
図7に示すように、半導体装置100は、マザーボード(基板)200と、このマザーボード200に搭載された半導体パッケージ1とを有している。
また、前記実施形態では、補強部材4,5を、基板21に取り付けた後、補強部材4,5にそれぞれ開口部40、開口部51を形成し、その後、それぞれの補強部材4,5に絶縁層61,62を設けたが、半導体パッケージの製造方法は、これに限られるものではない。あらかじめ、補強部材4に開口部40を形成するとともに、補強部材5に開口部51を形成してから、基板21に取り付けてもよい。ただし、前記実施形態のように、補強部材4,5を、基板21に取り付けた後、補強部材4,5に開口部40、開口部51を形成する方が、開口部40と導体パターン221との位置あわせ、開口部51と導体パターン224との位置あわせが容易となる。
(1)基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記基板の前記一方の面および前記他方の面のうちの少なくとも一方の面に接合され、前記基板よりも熱膨張係数の小さい補強部材と、
前記補強部材の表面の少なくとも一部を覆うように設けられ、絶縁性を有する絶縁層と
を有することを特徴とする半導体パッケージ。
(2)前記第2導体パターンの前記基板とは反対の面には、複数の金属バンプが接合され、
前記補強部材は、前記基板の前記他方の面に接合され、前記各金属バンプに非接触で前記金属バンプ同士の間に位置する部分を有する(1)に記載の半導体パッケージ。
(3)前記補強部材は、複数の開口部を有し、前記補強部材の前記開口部同士の間の部分が前記金属バンプ同士の間に位置する(2)に記載の半導体パッケージ。
(4)前記絶縁層は、少なくとも前記開口部同士の間の部分上に設けられている(3)に記載の半導体パッケージ。
(5)前記絶縁層は、前記基板よりも高い熱伝導性を有する(1)ないし(4)のいずれかに記載の半導体パッケージ。
(6)前記絶縁層は、樹脂材料および伝熱性フィラーを含んで構成されている(1)ないし(5)のいずれかに記載の半導体パッケージ。
(7)前記補強部材は、金属材料で構成されている(1)ないし(6)のいずれかに記載の半導体パッケージ。
(8)前記金属材料は、Fe−Ni系合金である(7)に記載の半導体パッケージ。
(9)(1)ないし(8)のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。
また、以下、参考形態の例を付記する。
1.
繊維基材を含む基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記配線基板に接合され、前記配線基板よりも熱膨張係数の小さい金属製の補強部材と、
前記補強部材の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた絶縁層と、
を有し、
前記絶縁層は、絶縁性樹脂層あるいは、セラミックス層であることを特徴とする半導体パッケージ。
2.
1.に記載の半導体パッケージにおいて、
当該半導体パッケージは、前記補強部材として、前記配線基板の第1導体パターン側に配置された第一補強部材と、前記配線基板の第2導体パターン側に配置された第二補強部材とを備え、
前記第一補強部材および前記第二補強部材は、それぞれ前記絶縁層に被覆され、
前記第一補強部材には、前記半導体素子を配置するための開口部が形成されており、
前記第二補強部材には、金属バンプを配置するための開口部が形成されている半導体パッケージ。
3.
2.に記載の半導体パッケージにおいて、
複数の前記金属バンプが離間配置されており、
前記第二補強部材には、各前記金属バンプを配置するための複数の開口部が形成されており、
各前記開口部の内周面、および、前記配線基板と反対側の面であり、隣接する開口部間に位置する部分が、前記絶縁層で被覆されている半導体パッケージ。
4.
1.乃至3.のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記第2導体パターンに接合され、第2導体パターンとは反対側に向かって凸状に湾曲した複数の金属バンプが離間配置されており、
前記補強部材として、前記配線基板の第2導体パターン側に配置された第二補強部材を備え、
この第二補強部材には、複数の前記金属バンプをそれぞれ配置するための複数の開口部が形成されており、
各開口部の内周面および、前記配線基板と反対側の面のうち、隣接する開口部間に位置する部分が前記絶縁層で被覆され、
前記開口部内側には、前記金属バンプの周囲を取り囲むとともに、前記金属バンプの周囲面を構成する湾曲面に沿って前記金属バンプに接触する絶縁性の硬化性材料が配置されている半導体パッケージ。
5.
4.に記載の半導体パッケージにおいて、
前記硬化性材料は、前記絶縁層を構成する樹脂組成物と同じ樹脂組成物で構成されており、
前記硬化性材料と前記絶縁層とは一体的に構成されている半導体パッケージ。
6.
5.に記載の半導体パッケージにおいて、
前記硬化性材料および前記絶縁層は、フラックス活性化合物を含んだ樹脂組成物を硬化したものである半導体パッケージ。
7. 1.乃至6.のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記絶縁層は、樹脂材料および伝熱性フィラーを含んで構成されている半導体パッケージ。
8. 1.乃至7.のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記配線基板は、前記第2導体パターンを被覆するとともに、前記第2導体パターンの一部を露出する貫通孔が形成されたソルダーレジスト層を有し、
前記補強部材には、金属バンプを配置するための開口部が形成されており、
前記ソルダーレジスト層の貫通孔および前記補強部材の開口部内に前記第2導体パターンに接合された前記金属バンプが配置されている半導体パッケージ。
9. 8.に記載の半導体パッケージにおいて、
前記補強部材の開口部の周縁の内側に、前記ソルダーレジスト層の貫通孔の周縁が位置する半導体パッケージ。
10. 1.乃至9.のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記絶縁層は、絶縁性樹脂層であり、前記補強部材の開口部の内周面および前記補強部材の前記配線基板と反対側の面を被覆し、
前記補強部材の前記配線基板側の面は、前記絶縁層には被覆されておらず、前記配線基板に直接接触している半導体パッケージ。
11.
1.乃至10.のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記配線基板には、当該配線基板を貫通する熱伝導性の伝熱部が形成されており、
前記補強部材の前記配線基板側の面は、前記配線基板の前記伝熱部に接触している半導体パッケージ。
12.
1.乃至11.のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記補強部材として、前記配線基板の第1導体パターン側に配置された第一補強部材を備え、
前記第一補強部材には、前記半導体素子を配置するための開口部と、この開口部とは異なる他の開口部とが形成されており、
前記絶縁層は、前記第一補強部材の前記配線基板と反対側の表面、前記開口部の内周面および前記他の開口部の内周面を被覆している半導体パッケージ。
13.
前記絶縁層は、前記基板よりも高い熱伝導性を有する1.乃至12.のいずれかに記載の半導体パッケージ。
14. 前記補強部材を構成する金属材料は、Fe−Ni系合金である1.乃至13.のいずれかに記載の半導体パッケージ。
15. 1.乃至14.のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。
この出願は、2011年10月13日に出願された日本特許出願2011−226022を基礎とする優先権を主張し、その開示をすべてここに取り込む。
1A 半導体パッケージ
2 配線基板
3 半導体素子
4,5 補強部材
21 基板
24 伝熱ポスト
31 金属バンプ
32 接着層
33 外周面
40 開口部
41 内周面
42 貫通孔
51 開口部
52 部分
53 部分
61,62 絶縁層
61A,62A 絶縁層
71 金属バンプ
81 絶縁材
100 半導体装置
104 シート状部材
105 シート状部材
106 接着剤
107 接着剤
200 マザーボード
201 端子
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
221,222,223,224 導体パターン
221a 端子
231 導体ポスト
232 導体ポスト
233 導体ポスト
251A 開口部
251,252 絶縁層
252A 開口部
261,262 接続部
Claims (14)
- 繊維基材を含む基板と、前記基板の一方の面側に設けられた第1導体パターンと、前記基板の他方の面側に設けられ、前記第1導体パターンと電気的に接続された第2導体パターンとを備える配線基板と、
前記基板の前記一方の面に接合され、前記第1導体パターンに電気的に接続される半導体素子と、
前記配線基板に接合され、前記配線基板よりも熱膨張係数の小さい金属製の補強部材と、
前記補強部材の表面の少なくとも一部を覆うように設けられた絶縁層と、
を有し、
前記絶縁層は、絶縁性樹脂層あるいは、セラミックス層であり、
前記第2導体パターンに接合され、前記第2導体パターンとは反対側に向かって凸状に湾曲した複数の金属バンプが離間配置されており、
前記補強部材として、前記配線基板の第2導体パターン側に配置された第二補強部材を備え、
この第二補強部材には、複数の前記金属バンプをそれぞれ配置するための複数の開口部が形成されており、
各開口部の内周面および、前記配線基板と反対側の面のうち、隣接する開口部間に位置する部分が前記絶縁層で被覆され、
前記開口部内側には、前記金属バンプの周囲を取り囲むとともに、前記金属バンプの周囲面を構成する湾曲面に沿って前記金属バンプに接触する絶縁性の硬化性材料が配置されている半導体パッケージ。 - 請求項1に記載の半導体パッケージにおいて、
当該半導体パッケージは、前記補強部材として、前記配線基板の第1導体パターン側に配置された第一補強部材と、前記配線基板の第2導体パターン側に配置された第二補強部材とを備え、
前記第一補強部材および前記第二補強部材は、それぞれ前記絶縁層に被覆され、
前記第一補強部材には、前記半導体素子を配置するための開口部が形成されており、
前記第二補強部材には、金属バンプを配置するための開口部が形成されている半導体パッケージ。 - 請求項2に記載の半導体パッケージにおいて、
複数の前記金属バンプが離間配置されており、
前記第二補強部材には、各前記金属バンプを配置するための複数の開口部が形成されており、
各前記開口部の内周面、および、前記配線基板と反対側の面であり、隣接する開口部間に位置する部分が、前記絶縁層で被覆されている半導体パッケージ。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記硬化性材料は、前記絶縁層を構成する樹脂組成物と同じ樹脂組成物で構成されており、
前記硬化性材料と前記絶縁層とは一体的に構成されている半導体パッケージ。 - 請求項1乃至4のいずれかにに記載の半導体パッケージにおいて、
前記硬化性材料および前記絶縁層は、フラックス活性化合物を含んだ樹脂組成物を硬化したものである半導体パッケージ。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記絶縁層は、樹脂材料および伝熱性フィラーを含んで構成されている半導体パッケージ。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記配線基板は、前記第2導体パターンを被覆するとともに、前記第2導体パターンの一部を露出する貫通孔が形成されたソルダーレジスト層を有し、
前記補強部材には、金属バンプを配置するための開口部が形成されており、
前記ソルダーレジスト層の貫通孔および前記補強部材の開口部内に前記第2導体パターンに接合された前記金属バンプが配置されている半導体パッケージ。 - 請求項7に記載の半導体パッケージにおいて、
前記補強部材の開口部の周縁の内側に、前記ソルダーレジスト層の貫通孔の周縁が位置する半導体パッケージ。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記絶縁層は、絶縁性樹脂層であり、前記補強部材の開口部の内周面および前記補強部材の前記配線基板と反対側の面を被覆し、
前記補強部材の前記配線基板側の面は、前記絶縁層には被覆されておらず、前記配線基板に直接接触している半導体パッケージ。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記配線基板には、当該配線基板を貫通する熱伝導性の伝熱部が形成されており、
前記補強部材の前記配線基板側の面は、前記配線基板の前記伝熱部に接触している半導体パッケージ。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の半導体パッケージにおいて、
前記補強部材として、前記配線基板の第1導体パターン側に配置された第一補強部材を備え、
前記第一補強部材には、前記半導体素子を配置するための開口部と、この開口部とは異なる他の開口部とが形成されており、
前記絶縁層は、前記第一補強部材の前記配線基板と反対側の表面、前記開口部の内周面および前記他の開口部の内周面を被覆している半導体パッケージ。 - 前記絶縁層は、前記基板よりも高い熱伝導性を有する請求項1乃至11のいずれかに記載の半導体パッケージ。
- 前記補強部材を構成する金属材料は、Fe−Ni系合金である請求項1乃至12のいずれかに記載の半導体パッケージ。
- 請求項1乃至13のいずれかに記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする半導体装置。
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