JP6334342B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

実施形態の発明は、半導体装置に関する。

コンピュータ等の情報機器と周辺機器とを接続する際の接続規格の一つとしてＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ：ＵＳＢ）が知られている。例えば、オスコネクタ（プラグともいう）およびメスコネクタ（レセプタクルともいう）からなるＵＳＢコネクタにより情報機器と周辺機器とを接続することにより、データの転送が可能になるだけでなく、例えば情報機器から周辺機器の動作に必要な電源を得ることや、ＵＳＢハブを介して複数の機器を接続することもできる。

ＵＳＢ規格の一つであるＵＳＢ３．０では、ＵＳＢ２．０との互換性を保ちながら、ＵＳＢ２．０の１０倍以上の転送速度を有する高速転送を行うことが可能である。ＵＳＢ３．０のＵＳＢコネクタでは、ＵＳＢ２．０のＵＳＢコネクタに設けられた４つの接続端子に加え、５つの接続端子が必要になる。接続端子の数が増えると、例えばプラグを具備する半導体装置において、配線基板自体に接続端子の形成スペースを確保することが困難となる。そこで、ＵＳＢ３．０のプラグを具備する半導体装置では、例えば配線基板に接続端子の一部を接合させ、残部を配線基板上に突出させた３次元構造が考えられる。

接続端子の一部を配線基板に接合する場合やプラグ自体を配線基板に接合する場合、例えばＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＳＭＴ）等のはんだ接合により接合が行われる。しかしながら、ＳＭＴ等のはんだ接合は、コストが高いため、はんだ接合箇所が増えるとその分製造コストが高くなってしまう。このように、ＵＳＢによるデータ転送が可能な半導体装置では、はんだ接合箇所を可能な限り少なくし、安価に製造が可能な構造が求められている。

特開２０１４−１６４８８７号公報

実施形態の発明が解決しようとする課題は、ＵＳＢによるデータ転送が可能な半導体装置において、はんだ接合箇所の増加を抑制することである。

実施形態の半導体装置は、レセプタクルと接続することによりＵＳＢによるデータ転送が可能な半導体装置であって、開口部を有する筐体と、開口部に挿入され、レセプタクルとの接続が可能な第１の外部接続端子を含む複数の接続パッドを有する配線基板と、配線基板に搭載された半導体チップとを備える回路基板と、開口部の内壁に固着された固着部と、固着部と同一面に設けられレセプタクルとの接続が可能なレセプタクル接続部と、固着部の反対面に設けられ複数の接続パッドの少なくとも一つに電気的に接続された第１のパッド接続部および第２のパッド接続部とを有する第２の外部接続端子と、を具備する。第２の外部接続端子は、突起をさらに有し、突起が埋め込まれるように筐体に固着される。

半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置とレセプタクルとの接続例を示す図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の製造方法例を説明するための図である。 半導体装置の製造方法例を説明するための図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の構造例を示す図である。 半導体装置の製造方法例を説明するための図である。 半導体装置の製造方法例を説明するための図である。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、レセプタクルと接続することによりＵＳＢ３．０によるデータ転送が可能なプラグ一体型の半導体装置の構造例を示す図である。なお、同様の信号を用いる規格であれば、他のＵＳＢ規格によるデータ転送が可能な半導体装置として用いてもよい。図１に示す半導体装置１は、筐体１１と、筐体１１内に設けられた４つの外部接続端子１２５を有する回路基板１２と、５つの外部接続端子１３と、を具備する。図１において、便宜のため、筐体１１の一部を点線で示し、実線部と点線部との境界を波線で示す。

外部接続端子１２５としては、電源端子（ＶＢＵＳ）、差動信号である通常転送用のデータ信号のための信号端子（Ｄ＋、Ｄ−）、およびグランド端子（ＧＮＤ）等のＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．０によるデータ転送に必要な外部接続端子が設けられる。

外部接続端子１３としては、グランド端子（ＧＮＤ）、差動信号である高速転送用の送信データ信号のための信号端子（ＳＳＴＸ＋、ＳＳＴＸ−）、差動信号である高速転送用の受信データ信号のための信号端子（ＳＳＲＸ＋、ＳＳＲＸ−）等のＵＳＢ３．０による高速転送に必要な外部接続端子等が設けられる。

さらに、半導体装置１の構造例について図２を参照して説明する。図２は、半導体装置の構造例を示す図である。図２では、一例としてＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ａ Ｐａｃｋａｇｅ：ＳｉＰ）である回路基板を具備する半導体装置を図示している。

筐体１１は、非貫通穴である開口部１１０を備える。開口部１１０の内壁には、凸部１１１が設けられているが、必ずしも設けなくてもよい。筐体１１は、絶縁性を有し、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂等により形成される。例えば、合成樹脂からなり、溝部を有する複数の筐体部材を溝部が対向するように貼り合わせることにより開口部１１０を有する筐体１１を形成してもよい。

回路基板１２は、開口部１１０に挿入されて固定されている。このとき、回路基板１２は、筐体１１に接して固定されていてもよい。回路基板１２は、例えば互いに対向する第１の面および第２の面を有する配線基板１２１と、配線基板１２１の第１の面に搭載されたメモリチップ１２２と、配線基板１２１の第１の面に搭載され、配線基板１２１を介してメモリチップ１２２に電気的に接続されたコントローラチップ１２３と、メモリチップ１２２およびコントローラチップ１２３を封止する封止樹脂層１２４と、を具備する。なお、メモリチップ１２２およびコントローラチップ１２３に限定されず、他の半導体チップであってもよい。

配線基板１２１の第１の面は、図２における配線基板１２１の下面に相当し、第２の面は、図２における配線基板１２１の上面に相当する。配線基板１２１は、第１の面に設けられた複数の接続パッドを有し、接続パッドを介してメモリチップ１２２とコントローラチップ１２３とが電気的に接続される。また、配線基板１２１は、第２の面に設けられた外部接続端子１２５、接続パッド１２６ａ、および接続パッド１２６ｂを少なくとも含む複数の接続パッドを有する。なお、必ずしも接続パッド１２６ｂを設けなくてもよい。第１の面の接続パッドは、例えば配線基板１２１を貫通するビアを介して第２の面の接続パッドに電気的に接続することができる。配線基板１２１としては、例えば表面に設けられた接続パッドを備える配線層を有する、ガラスエポキシ等の樹脂基板等を用いることができる。また、メモリチップ１２２とコントローラチップ１２３の位置は逆であってもよい。

外部接続端子１２５は、レセプタクルとの接続が可能な外部接続端子である。外部接続端子１２５としては、図１に示すＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．０によるデータ転送に必要な４つの外部接続端子を有する。

接続パッド１２６ａおよび接続パッド１２６ｂは、回路基板１２と外部接続端子１３とを電気的に接続するための接続パッドである。

メモリチップ１２２は、例えば複数の半導体チップの積層を有し、複数の半導体チップは、接着層を挟んで一部が重畳するように互いに接着される。複数の半導体チップは、ワイヤボンディングによりそれぞれの半導体チップに設けられた電極を接続することにより電気的に接続される。半導体チップとしては、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ等の記憶素子を有するメモリチップ等を用いることができる。このとき、半導体チップは、メモリセルに加え、デコーダ等を備えていてもよい。

コントローラチップ１２３は、メモリチップ１２２に対するデータの書き込みおよびデータの読み出し等の動作を制御する。コントローラチップ１２３は、半導体チップにより構成され、例えばワイヤボンディングにより半導体チップに設けられた電極パッドと配線基板１２１に設けられた接続パッドとを接続することにより配線基板１２１に電気的に接続される。

メモリチップ１２２およびコントローラチップ１２３と配線基板１２１との接続方法としては、ワイヤボンディングに限定されず、フリップチップボンディングやテープオートメーテッドボンディング等のワイヤレスボンディングを用いてもよい。また、配線基板１２１の第１の面にメモリチップ１２２とコントローラチップ１２３とを積層させたＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ：ＴＳＶ）方式等の３次元実装構造を用いてもよい。

封止樹脂層１２４は、例えば無機充填材（例えばＳｉＯ_２）を含有する。封止樹脂層１２４は、例えば上記無機充填材を有機樹脂等と混合した封止樹脂を用いてトランスファモールド法、コンプレッションモールド法、インジェクションモールド法等のモールド法により形成される。

外部接続端子１３としては、ＵＳＢ３．０による高速転送に必要な５つの外部接続端子を有する。外部接続端子１３は、凸部１１１に固着された固着部１３ａと、レセプタクルに接続可能なレセプタクル接続部１３ｂと、接続パッド１２６ａに電気的に接続されたパッド接続部１３ｃと、接続パッド１２６ｂに電気的に接続されたパッド接続部１３ｄと、を有する。外部接続端子１３は、固着部１３ａの両側に延在する。

固着部１３ａは、例えば、インサート成形により筐体１１に固着される。インサート成形とは、金型内に挿入した金属部品の周りに樹脂を注入して金属と樹脂を一体化する成形方法である。固着部１３ａは、突起を有し、突起が凸部１１１に埋め込まれるように筐体１１に固着されることが好ましい。これにより、固着面積を増やすことができるため、固着強度を向上させることができる。

レセプタクル接続部１３ｂは、固着部１３ａと同一面に設けられる。レセプタクル接続部１３ｂは、上側が凸となる湾曲面を有することが好ましい。また、レセプタクル接続部１３ｂは、ばね性を有することが好ましい。さらに、配線基板１２１の第２の面を底面としたとき、レセプタクル接続部１３ｂの高さは、パッド接続部１３ｃおよびパッド接続部１３ｄよりも高いことが好ましい。外部接続端子１３とレセプタクルとの電気的接続は、外部接続端子１３の上面で行われるため、上記構造により、レセプタクルに半導体装置１を挿入した際に、外部接続端子１３が押し込まれ、ばね性により元に戻ろうとする力がレセプタの接続端子に向かって加わるため、外部接続端子１３との接触強度を高めることができる。

パッド接続部１３ｃおよびパッド接続部１３ｄは、固着部１３ａの反対面に設けられる。パッド接続部１３ｃは、固着部１３ａよりも開口部１１０の浅い位置に設けられ、パッド接続部１３ｄは、固着部１３ａよりも開口部１１０の深い位置に設けられる。すなわち、固着部１３ａの両側に回路基板１２と電気的に接続するパッド接続部が設けられる。このとき、筐体１１の開口部１１０の側壁に凸部１１１を設けることにより、パッド接続部１３ｄは、筐体１１および回路基板１２により封止される。よって、半導体装置１には、パッド接続部１３ｄを封止する封止領域１５が形成される。封止領域１５にパッド接続部１３ｄを設けることにより、異物による接続不良が起きにくくなる。なお、パッド接続部１３ｃおよびパッド接続部１３ｄのそれぞれは、少なくとも一つの接続パッドに電気的に接続されていればよい。

外部接続端子１３としては、例えば銅合金（例えばベリリウム銅、リン青銅、コバルト銅）やニッケル合金（例えばベリリウムニッケル）等のばね性を付与することが可能な材料を用いることができる。

図２に示す半導体装置とレセプタクルとを接続する例を図３に示す。図３において、レセプタクル４は、筐体１６と、配線基体１７と、配線基体１７に設けられた接続端子１８と、接続端子１９と、を具備する。接続端子１８としては、ＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．０によるデータ転送に必要な４つの外部接続端子を有する。接続端子１９としては、ＵＳＢ３．０による高速転送に必要な外部接続端子を有する。

図３に示すように、図２に示す半導体装置１をレセプタクル４に挿入すると、接続端子１８は外部接続端子１２５に接触し、接続端子１９は外部接続端子１３のレセプタクル接続部１３ｂに接触する。これにより、図２に示すプラグ一体型の半導体装置１と、レセプタクル４を具備する情報機器との間でＵＳＢによるデータ転送を行うことができる。

以上のように、本実施形態の半導体装置では、筐体の開口部の内壁に外部接続端子を固着させるため、ＳＭＴ等のはんだ接合により回路基板と外部接続端子との接合箇所を少なくすることができる。よって、はんだ接合箇所の増加が抑制され、例えば製造コストを低減することができる。

筐体に外部接続端子を固着させる場合、レセプタクルとの接続時に外部接続端子や回路基板に力が加わると外部接続端子がずれやすくなるため、外部接続端子と回路基板との接触不良の蓋然性が高まりやすい。これに対し、本実施形態実施形態の半導体装置では、外部接続端子と回路基板との接続箇所を複数設けることにより、接続不良の発生を抑制することができる。なお、図２では、接続端子と回路基板との接続箇所が２箇所であるが、３箇所以上接続箇所を設けてもよい。

外部接続端子１３の構造は、図２に限定されない。半導体装置１の他の構造例を図４に示す。図４に示す半導体装置１は、図２に示す半導体装置１と比較して外部接続端子１３の形状が異なる。なお、図４において、図２に示す半導体装置１と同じ構成要素について図２の説明を適宜援用することができる。

図４において、パッド接続部１３ｃは、レセプタクル接続部１３ｂよりも開口部１１０の深い位置に設けられ、パッド接続部１３ｄは、レセプタクル接続部１３ｂよりも開口部１１０の浅い位置に設けられる。すなわち、パッド接続部１３ｃとパッド接続部１３ｄとの間にレセプタクル接続部１３ｂが設けられる。パッド接続部１３ｃおよびパッド接続部１３ｄは、一つの接続パッド１２６ａに電気的に接続される。このとき、接続パッド１２６ｂを設けなくてもよい。図４に示すように、一つの接続パッドに接続端子との複数の接続箇所を設ける場合であっても、接続強度を高めることができるため、接続不良の発生を抑制することができる。

また、回路基板１２の構造は、図２に限定されない。半導体装置の他の構造例を図５に示す。図５では、一例としてＰＣＢＡ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＰＣＢＡ）である回路基板１２を有する半導体装置を図示している。図５に示す半導体装置は、図２に示す半導体装置１と比較して、配線基板１２１の上面が第１の面であり、配線基板１２１の第１の面に、外部接続端子１２５、接続パッド１２６ａが設けられ、さらにメモリチップ１２２およびコントローラチップ１２３の代わりに配線基板１２１の第１の面に搭載された半導体パッケージ１２７を具備する点が異なる。なお、図５において、図２に示す半導体装置１と同じ構成要素については図２の説明を適宜援用することができる。また、図５に示す半導体装置１において、図４に示す外部接続端子１３を設け、接続パッド１２６ｂを省略してもよい。

半導体パッケージ１２７は、リードフレームが配線基板１２１の第１の面に設けられた接続パッドに電気的に接続される。半導体パッケージ１２７には、例えばメモリおよびメモリコントローラ等の半導体チップを設けてもよい。図５に示すように、半導体チップとしてリードフレームを具備する半導体パッケージを用い、半導体パッケージ上に封止樹脂層を形成しなくてもよい。また、必ずしもメモリチップおよびコントローラチップを設けなくてもよい。

次に、半導体装置の製造方法例について図６および図７を参照して説明する。図６は、半導体装置の製造方法例を説明するための図であり、図６（Ａ）は平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における線分Ｘ−Ｙの断面図である。図７は、半導体装置の製造方法例を説明するための図である。なお、ここでは、図２に示す半導体装置の製造方法例を説明するが、図４および図５に示す半導体装置の製造方法例としても適宜援用することができる。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、突起１３ｅを有する櫛歯状の外部接続端子１３を、インサート成形により突起１３ｅが埋め込まれるように固着させた筐体部材１１ａを形成する。突起１３ｅは、例えばバーリング加工を施すことにより形成される。バーリング加工とは、開口を形成し、開口の周縁を立ち上げることで突起を形成する加工方法である。なお、突起１３ｅとして、複数の突起を設けてもよい。突起１３ｅを設けることにより、筐体部材１１ａとの固着面積が大きくなり、筐体部材１１ａと外部接続端子１３との固着強度を向上させることができる。

次に、プレス等により外部接続端子１３の連結部分を分離することにより、櫛歯の歯ごとに外部接続端子１３を分離させる。このとき、分離される側の固着部から外部接続端子１３の一端までの長さを固着部から外部接続端子１３の他端までの長さよりも長くすることにより分離が容易になる。以上の工程により、固着部において外部接続端子１３が固着された筐体部材１１ａを形成することができる。

次に、図７に示すように、配線基板上に半導体チップが形成された回路基板１２を準備する。さらに、筐体部材１１ａと、所望の形状の筐体部材１１ｂとで回路基板１２を挟み込みかつ開口部が形成されるように筐体部材１１ａと筐体部材１１ｂとを貼り合わせ、外部接続端子１３と回路基板１２の接続パッドとを電気的に接続させ固定する。例えば、接着剤等を用いて筐体部材１１ａと筐体部材１１ｂとを貼り合わせてもよい。上記工程により、半導体装置を製造することができる。

上記製造方法では、筐体に外部接続端子を固着させるため、ＳＭＴ等のはんだ接合により回路基板と外部接続端子との接合箇所を少なくすることができる。よって、はんだ接合箇所の増加が抑制され、例えば製造コストを低減することができる。

（第２の実施形態）
図８および図９は、レセプタクルと接続することによりＵＳＢによるデータ転送が可能なプラグ組合せ型の半導体装置の構造例を示す図である。図８は側面方向から見た模式図であり、図９は上面方向から見た模式図である。なお、図８および図９において、便宜のため、一部の構成要素を図示していない。

図８および図９に示す半導体装置２は、筐体２１と、回路基板２２と、プラグ２３と、を具備する。なお、筐体２１および回路基板２２の説明として図２に示す筐体１１および回路基板１２の説明を適宜援用することができる。

筐体２１は、開口部２１０を備える。開口部２１０の内壁には、差込穴２４ａおよび溝部２４ｂを有する。差込穴２４ａおよび溝部２４ｂの平面形状は矩形状であるが、これに限定されない。なお、差込穴２４ａは、貫通穴であってもよい。筐体２１は、例えば筐体１１に適用可能な材料により形成される。例えば、合成樹脂からなり、溝部を有する複数の筐体部材を溝部を対向させて貼り合わせることにより開口部２１０を有する筐体２１を形成してもよい。

回路基板２２は、開口部２１０に挿入されて固定されている。このとき、差込穴２４ａの全てに重畳しないように回路基板２２を挿入する。なお、回路基板２２は、筐体２１に接して固定されていてもよい。回路基板１２は、例えば互いに対向する第１の面および第２の面を有する配線基板２２１と、配線基板２２１の第１の面に搭載されたメモリチップ２２２と、配線基板２２１の第１の面に搭載され、配線基板２２１を介してメモリチップ２２２に電気的に接続されたコントローラチップ２２３と、メモリチップ２２２およびコントローラチップ２２３を封止する封止樹脂層２２４と、を具備する。なお、メモリチップ２２２およびコントローラチップ２２３に限定されず、他の半導体チップであってもよい。メモリチップ２２２、コントローラチップ２２３、および封止樹脂層２２４は、それぞれ図２に示すメモリチップ１２２、コントローラチップ１２３、および封止樹脂層１２４に相当するため、メモリチップ２２２、コントローラチップ２２３、および封止樹脂層２２４の説明として、メモリチップ１２２、コントローラチップ１２３、および封止樹脂層１２４の説明を適宜援用することができる。また、メモリチップ２２２とコントローラチップ２２３の位置は逆であってもよい。

配線基板２２１は、第１の面に設けられた複数の接続パッドと、第２の面に設けられた接続パッド２２５を少なくとも含む複数の接続パッドと、を有する。接続パッド２２５は、回路基板２２とプラグ２３とを電気的に接続するための接続パッドである。配線基板２２１の第１の面に設けられた接続パッドを介してメモリチップ２２２とコントローラチップ２２３とが電気的に接続される。また、第１の面の接続パッドは、例えば配線基板２２１を貫通するビアを介して第２の面の接続パッドに電気的に接続することができる。配線基板２２１としては、例えば表面に設けられた接続パッドを備える配線層を有する、ガラスエポキシ等の樹脂基板等を用いることができる。

プラグ２３は、固定用突起２３１ａを含む筐体２３１と、接続端子２３２と、を有する。プラグ２３としては、例えばＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．０のコネクタを構成するプラグを用いることができ、筐体２３１に開口部を設け、開口部にＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．０によるデータ転送に必要な４つの外部接続端子や、ＵＳＢ３．０による高速転送に必要な５つの外部接続端子等の外部接続端子を設けることができる。このとき、プラグ２３に回路基板２２とは別の基板を設け、当該基板または筐体に外部接続端子を形成してもよい。なお、プラグ２３として複数のプラグを設けてもよい。プラグ２３を例えば図３に示すレセプタクル４に挿入することにより、半導体装置３と、レセプタクル４を具備する情報機器との間でＵＳＢによるデータ転送を行うことができる。なお、これに限定されず他のＵＳＢ規格のプラグを用いてもよい。

固定用突起２３１ａは、筐体２３１の対向する２つの側面の端部にそれぞれ設けられ、開口部２１０の内壁に設けられた差込穴２４ａに挿入される。これにより、プラグ２３が筐体２１に嵌合して固定される。このとき、差込穴２４ａの側壁と固定用突起２３１ａが接していてもよい。

接続端子２３２は、プラグ２３の外部接続端子と配線基板２２１の複数の接続パッドの一つである接続パッド２２５とを電気的に接続する。接続端子２３２としては、例えば銅等を用いることができる。接続端子２３２の一端は、プラグ２３の外部接続端子に電気的に接続されるようにプラグ２３内の基板に接合されており、他端を接続パッド２２５に接合することにより、外部接続端子と接続パッド２２５とを電気的に接続することができる。

図８および図９に示す半導体装置２では、筐体に差込穴を設け、プラグの固定用突起を差込穴に嵌合させることにより、プラグ、回路基板、および筐体を固定する。仮に、回路基板とプラグとを固定する場合、固定強度を高めるためにＳＭＴによるはんだ接合で回路基板とプラグとを接合することが必要となる。また、封止樹脂層に差込穴を形成する場合、封止状態が悪化する等の問題がある。よって、プラグの固定用突起を筐体の差込穴に嵌合させてプラグ、回路基板、および筐体を固定することにより、ＳＭＴによるはんだ接合箇所の増加を抑制しつつ、プラグを固定することができる。よって、例えば製造コストを低減することができる。また、回路基板に差込穴を設ける必要がないため、封止状態が保持され、また回路基板を小さくすることができる。

半導体装置２の構造は、図８および図９に限定されない。図１０および図１１は、半導体装置の他の構造例を示す図である。図１０は、側面方向から見た模式図であり、図１１は、上面方向から見た模式図である。なお、図１０および図１１において、便宜のため、一部の構成要素を図示していない。

図１０および図１１に示す半導体装置２は、図８および図９に示す半導体装置２と比較して差込穴２４ａおよび溝部２４ｂの代わりに差込穴２４ｃを有する点が異なる。その他の構成において、図８および図９に示す半導体装置２と同じ部分については、図８および図９の説明を適宜援用することができる。

差込穴２４ｃは、開口部２１０の側壁に設けられる。差込穴２４ｃは、開口部２１０の側壁に設けられる溝部の一部である。筐体２１の溝部と回路基板２２との隙間が差込穴２４ｃとなる。プラグ２３の固定用突起２３１ａは、差込穴２４ｃに嵌合される。

図１０および図１１に示すように、筐体の側壁に設けられた溝部と回路基板との隙間を差込穴として、差込穴にプラグの固定用突起を嵌合させることにより、プラグ、回路基板、および筐体を固定することができる。よって、ＳＭＴ等によるはんだ接合箇所の増加を抑制しつつ、プラグを固定することができ、例えば製造コストを低減することができる。

（第３の実施形態）
図１２は、レセプタクルと接続することによりＵＳＢ３．０によるデータ転送が可能な半導体装置の構造例を示す図である。なお、同様の信号を用いる規格であれば、他のＵＳＢ規格によるデータ転送が可能な半導体装置として用いてもよい。図１２に示す半導体装置３は、筐体３１と、回路基板３２と、外部接続端子３３と、を具備する。なお、筐体３１、回路基板３２、および外部接続端子３３の説明として図２に示す筐体１１、回路基板１２、および外部接続端子１３の説明を適宜援用することができる。

筐体３１は、開口部３１０を備える。開口部３１０の内壁には、凸部３１１が設けられる。筐体３１は、例えば筐体１１に適用可能な材料により形成される。例えば、合成樹脂からなり、溝部を有する複数の筐体部材を溝部が対向するように貼り合わせることにより開口部３１０を有する筐体３１を形成してもよい。

回路基板３２は、開口部３１０に挿入されて固定されている。このとき、回路基板３２は、筐体３１に接して固定されていてもよい。回路基板３２は、例えば互いに対向する第１の面および第２の面を有する配線基板３２１と、配線基板３２１の第１の面に搭載されたメモリチップ３２２と、コントローラチップ３２３と、メモリチップ３２２およびコントローラチップ３２３を封止する封止樹脂層３２４と、を具備する。なお、メモリチップ３２２およびコントローラチップ３２３に限定されず、他の半導体チップであってもよい。メモリチップ３２２、コントローラチップ３２３、および封止樹脂層３２４は、それぞれ図２に示すメモリチップ１２２、コントローラチップ１２３、および封止樹脂層１２４に相当するため、メモリチップ３２２、コントローラチップ３２３、および封止樹脂層３２４の説明として、メモリチップ１２２、コントローラチップ１２３、および封止樹脂層１２４の説明を適宜援用することができる。また、メモリチップ３２２とコントローラチップ３２３の位置は逆であってもよい。

配線基板３２１は、第１の面に設けられた複数の接続パッドを有し、第１の面に設けられた接続パッドを介してメモリチップ３２２とコントローラチップ３２３とが電気的に接続される。また、配線基板３２１は、第２の面に設けられたレセプタクルと接続が可能な外部接続端子３２５と、接続パッド３２６を少なくとも含む複数の接続パッドを有する。第１の面の接続パッドは、例えば配線基板３２１を貫通するビアを介して第２の面の接続パッドに電気的に接続することができる。配線基板３２１としては、例えば表面に設けられた接続パッドを備える配線層を有する、ガラスエポキシ等の樹脂基板等を用いることができる。

外部接続端子３２５は、レセプタクルとの接続が可能な外部接続端子である。外部接続端子３２５としては、例えば図１に示すＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．０によるデータ転送に必要な４つの外部接続端子を有する。

接続パッド３２６は、回路基板３２と外部接続端子３３とを電気的に接続するための接続パッドである。外部接続端子３２５としては、ＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．０によるデータ転送に必要な４つの外部接続端子を有する。なお、同様の信号を用いる規格であれば、他のＵＳＢ規格の外部接続端子として用いてもよい。

外部接続端子３３は、筐体３１に埋め込まれた埋没部３３ａと、レセプタクルに接続可能なレセプタクル接続部３３ｂと、接続パッド３２６に電気的に接続されたパッド接続部３３ｃと、凸部３１１に支持された被支持部３３ｄと、を有する。外部接続端子３３としては、ＵＳＢ３．０による高速転送に必要な５つの外部接続端子を有する。外部接続端子３３は、外部接続端子１３に適用可能な材料を用いて形成される。なお、同様の信号を用いる規格であれば、他のＵＳＢ規格の外部接続端子として用いてもよい。

埋没部３３ａは、外部接続端子３３の端部に設けられる。埋没部３３ａは、例えば筐体３１を形成する際に外部接続端子３３の一端を筐体３１に埋没させることにより形成される。埋没部３３ａを設けることにより、筐体３１と外部接続端子３３との固着強度を向上させることができる。埋没部３３ａにおいて、外部接続端子３３の埋没方向は、回路基板３２の挿入方向に略平行であることが好ましい。略平行とは、平行方向だけでなく、平行方向から±１０度以内の状態も含む。

レセプタクル接続部３３ｂは、上側が凸となる湾曲面を有することが好ましい。また、レセプタクル接続部３３ｂは、ばね性を有することが好ましい。さらに、配線基板３２１の第２の面を底面としたとき、レセプタクル接続部３３ｂの高さは、パッド接続部３３ｃよりも高いことが好ましい。外部接続端子３３とレセプタクルとの電気的接続は、外部接続端子３３の上面で行われるため、上記構造により、レセプタクルに半導体装置３を挿入した際に、レセプタクルと外部接続端子３３との接触強度を高めることができる。

パッド接続部３３ｃは、レセプタクル接続部３３ｂの反対面に設けられる。パッド接続部３３ｃよりも開口部１１０の浅い位置にレセプタクル接続部３３ｂが設けられ、パッド接続部３３ｃよりも開口部１１０の深い位置に埋没部３３ａが設けられる。このとき、パッド接続部３３ｃは、筐体３１および回路基板３２により封止されていてもよい。

被支持部３３ｄは、パッド接続部３３ｃに重畳するように、パッド接続部３３ｃの反対面に設けられる。被支持部３３ｄは、凸部３１１により支持されている。これにより、パッド接続部３３ｃに接続パッド３２６に向かって力が加えられている。よって、パッド接続部３３ｃの接触強度を向上させることができる。

図１２に示す半導体装置３を図３に示すレセプタクル４に挿入すると、接続端子１８は外部接続端子３２５に接触し、接続端子１９は外部接続端子３３のレセプタクル接続部３３ｂに接触する。これにより、図１２に示す半導体装置３と、レセプタクルを具備する情報機器との間でＵＳＢによるデータ転送を行うことができる。

以上のように、本実施形態の半導体装置では、筐体に外部接続端子を埋没させるため、ＳＭＴ等のはんだ接合により回路基板と外部接続端子との接合箇所を少なくすることができる。よって、はんだ接合箇所の増加が抑制され、例えば製造コストを低減することができる。

半導体装置３の構造は、図１２に限定されない。半導体装置の他の構造例を図１３に示す。図１３に示す半導体装置３は、図１２に示す半導体装置３と比較して筐体３１の代わりに筐体３１ａおよび筐体３１ｂを有する点が少なくとも異なる。なお、図１３において、図１２に示す半導体装置３と同じ構成要素について図１２の説明を適宜援用することができる。

図１３において、筐体３１ａは、開口部３１０を有する。なお、筐体３１ａの側壁に凸部を設けてもよい。筐体３１ｂおよび回路基板３２は、開口部３１０に挿入されて固定される。なお、筐体３１ｂおよび回路基板３２は、筐体３１ａに接して固定されていてもよい。また、回路基板３２は、筐体３１ｂに接して固定されていてもよい。筐体３１ａは、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂またはアルミニウム等の金属材料等により形成される。また、筐体３１ｂは、例えば筐体１１に適用可能な材料により形成される。

外部接続端子３３の埋没部３３ａと回路基板３２との間には筐体３１ｂの一部が挟まれている。すなわち、埋没部３３ａは、回路基板３２と離間している。

なお、第１の実施形態と同様に、図１２および図１３に示す半導体装置において、外部接続端子３３と回路基板３２との接続箇所を複数設けてもよい。また、図５と同様に、配線基板３２１の第１の面に半導体パッケージを搭載してもよい。

次に、半導体装置の製造方法例について図１４および図１５を参照して説明する。図１４および図１５は、半導体装置の製造方法例を説明するための図である。なお、ここでは、図１２に示す半導体装置の製造方法例を説明するが、図１３に示す半導体装置の製造方法例としても適宜援用することができる。

インサート成形により、５つの接続端子が連結する外部接続端子３３を筐体部材３１ｂ１と同じ材料の筐体部材に埋め込むことで成形部材３１ｂ２を形成し、プレス等により外部接続端子３３の連結部分を分離し、櫛歯の歯ごとに外部接続端子３３を分離させる。その後、筐体部材３１ｂ１に成形部材３１ｂ２を嵌め込み固定することにより、筐体３１ｂを形成する。このとき、成形部材３１ｂ２は、筐体３１ｂの一部とみなすことができる。

次に、図１４に示すように、筐体３１ｂを筐体３１ａの開口部３１０に挿入して固定する。なお、図１４において、挿入方向を横方向としているが、開口部３１０を上向きに配置し、縦方向に筐体３１ｂを挿入してもよい。

次に、図１５に示すように、配線基板上に半導体チップが形成された回路基板３２を開口部３１０に挿入し、外部接続端子３３と回路基板３２の接続パッドとを電気的に接続させ固定する。なお、図１３に示すように外部接続端子３３の埋没部３３ａと回路基板３２とを離間させた構造の場合、筐体部材３１ｂ１を成形部材３１ｂ２に固定する前に回路基板３２を筐体３１ａに挿入してもよい。なお、図１５において、挿入方向を横方向としているが、開口部３１０を上向きに配置し、縦方向に回路基板３２を挿入してもよい。例えば、接着剤等を用いて筐体３１ａと筐体３１ｂとを貼り合わせてもよい。上記工程により、半導体装置を製造することができる。

外部接続端子と筐体とを固着させる場合、筐体構造や回路基板の組み立て方法に制約が生じるため、筐体に回路基板を挿入した際に外部接続端子と回路基板との接続が不十分になりやすい。また、筐体構造の制約により、筐体成形時の部品点数が多くなりやすく、筐体成形が複雑になりやすい。

これに対し、上記製造方法では、外部接続端子が埋めこめられた成形部材を別途形成し、その後成形部材と筐体部材とを嵌合して固定することで筐体を形成する。これにより、筐体に直接外部接続端子を固着させる場合よりも筐体成形時の形状の自由度が高くなるため、外部接続端子と回路基板との接続強度を考慮して設計しやすくすることができる。

また、連結する複数の外部接続端子を分離する場合、外部接続端子が埋め込まれた成形部材を形成することで、別の筐体部材に固定する前に外部接続端子を分離することができる。これにより、分離が容易になり、同時に５つの外部接続端子を形成することができるため、部品点数の増加が抑制される。さらに、筐体に回路基板を挿入した後に外部接続端子が埋めこめられた成形部材を筐体部材に固定することが可能であるため、製造時において、外部接続端子に対するダメージを軽減することができる。

なお、各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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、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共に、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。

１…半導体装置、２…半導体装置、３…半導体装置、４…レセプタクル、１１…筐体、１１ａ…筐体部材、１１ｂ…筐体部材、１２…回路基板、１３…外部接続端子、１３ａ…固着部、１３ｂ…レセプタクル接続部、１３ｃ…パッド接続部、１３ｄ…パッド接続部、１３ｅ…突起、１５…封止領域、１６…筐体、１７…配線基体、１８…接続端子、１９…接続端子、２１…筐体、２２…回路基板、２３…プラグ、２４ａ…差込穴、２４ｂ…溝部、２４ｃ…差込穴、３１…筐体、３１ａ…筐体、３１ｂ…筐体、３１ｂ１…筐体部材、３１ｂ２…成形部材、３２…回路基板、３３…外部接続端子、３３ａ…埋没部、３３ｂ…レセプタクル接続部、３３ｃ…パッド接続部、３３ｄ…被支持部、１１０…開口部、１１１…凸部、１２１…配線基板、１２２…メモリチップ、１２３…コントローラチップ、１２４…封止樹脂層、１２５…外部接続端子、１２６ａ…接続パッド、１２６ｂ…接続パッド、１２７…半導体パッケージ、２１０…開口部、２２１…配線基板、２２２…メモリチップ、２２３…コントローラチップ、２２４…封止樹脂層、２２５…接続パッド、２３１…筐体、２３１ａ…固定用突起、２３２…接続端子、３１０…開口部、３１１…凸部、３２１…配線基板、３２２…メモリチップ、３２３…コントローラチップ、３２４…封止樹脂層、３２５…外部接続端子、３２６…接続パッド。

Claims (3)

1. レセプタクルと接続することによりＵＳＢによるデータ転送が可能な半導体装置であっ
   て、
   開口部を有する筐体と、
   前記開口部に挿入され、前記レセプタクルとの接続が可能な第１の外部接続端子を含む
   複数の接続パッドを有する配線基板と、前記配線基板に搭載された半導体チップとを備え
   る回路基板と、
   前記開口部の内壁に固着された固着部と、前記固着部と同一面に設けられ前記レセプタ
   クルとの接続が可能なレセプタクル接続部と、前記固着部の反対面に設けられ、かつ、前
   記固着部よりも開口部に対して浅い位置に設けられ、前記回路基板の第１の接続パッドに
   電気的に接続された第１のパッド接続部および前記固着部の反対面に設けられ、かつ、前
   記固着部よりも開口部に対して深い位置に設けられ、前記回路基板の第２の接続パッドに
   電気的に接続された第２のパッド接続部とを有する第２の外部接続端子と、を具備し、
   前記第２の外部接続端子は、突起をさらに有し、前記突起が埋め込まれるように前記筐
   体に固着される、半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記筐体は、前記開口部の内壁に凸部を有し、
   前記固着部は、前記凸部に固着され、
   前記第２のパッド接続部は、前記筐体および前記回路基板により封止される、半導体装
   置。
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、
   前記第２の外部接続端子は、前記固着部に前記突起を有し、インサート成形により前記
   突起が埋め込まれるように前記筐体に固着される、半導体装置。

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