米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 株式会社東芝

発明の名称 半導体装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−12818(P2007−12818A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−190690(P2005−190690)
出願日 平成17年6月29日(2005.6.29)
代理人 【識別番号】100109900
【弁理士】
【氏名又は名称】堀口 浩
発明者 土肥 雅之
要約 課題
半導体パッケージを積層接続する半導体装置において、配線基板実装における配線基板上部への樹脂のはい上がりを防ぐことにより、歩留まり低下を防ぐことができる。

解決手段
間隔をおいて積層された複数の配線基板10a、10b、10cと、相対向する配線基板10a、10b、10cの一方に搭載された半導体チップ40と、相対向する配線基板10a、10b、10c間の間隙を樹脂封止する封止樹脂61と、最下層より上層の配線基板10b、10cの封止樹脂61の廻り込み部に位置する上面に設けられた、封止樹脂61の廻りこみを防ぐための廻り込み防止手段90を有する。
特許請求の範囲
【請求項1】
間隔をおいて積層された複数の配線基板と、
前記相対向する配線基板の一方に搭載された半導体チップと、
前記相対向する配線基板間の間隙を樹脂封止する樹脂と、
最下層より上層の前記配線基板の前記樹脂の廻り込み部に位置する上面に設けられた、前記樹脂の廻りこみを防ぐための廻り込み防止手段と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記廻り込み防止手段、段差部であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項3】
前記廻り込み防止手段、凹部であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項4】
前記廻り込み防止手段、凸部であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項5】
前記凸部は、ソルダーレジストからなることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置、特に積層された複数の配線基板の一方に半導体チップを搭載し、配線基板間の間隙を樹脂で封止したマルチチップパッケージタイプの半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、LSIなどの半導体チップは、1チップを想定して設計、製造されていた。しかし、近年の半導体装置の高機能化、小型化などに伴い、1チップ内に占める半導体回路の面積の増大やプロセスの頓雑さなど様々な問題を生じてきた。そこで、この要求に応えるため、機能やプロセスごとに半導体チップを分割して製造し、複数の半導体チップを積層させ、モールド樹脂などで封止して1つのパッケージに収納したマルチチップパッケージタイプの半導体装置が知られている。
【0003】
しかし、このような半導体チップを積み重ねて、モールド樹脂などで封止する構造は、各半導体チップが同じパッケージに封止されているため、1つの半導体チップに不良が生じた場合に、同じパッケージに封止された他の半導体チップも使い物にならなくなり、半導体チップ数の増大による占有面積の増大を招くという問題点があった。
【0004】
このような問題点を解決するために、半導体チップを搭載した配線基板を3次元的に積層し、電気的に接続した占有面積を抑えた構造のマルチチップパッケージタイプの半導体装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
即ち、このマルチチップパッケージタイプの半導体装置では、第1の配線基板上に、下面に半導体チップを搭載した第2及び第3の配線基板が積層され、第1乃至第3の配線基板相互間が接続バンプで電気的に接続され、配線基板間の間隙が樹脂で封止されている。
【0006】
上記マルチチップパッケージタイプの半導体装置の製造方法は、まず、第1の配線基板上に樹脂を充填し、第2の配線基板の下面に半導体チップ及び接続バンプを設けた後、マウントツールを用いて第1の配線基板上に第2の配線基板を積層して圧着させた状態で加熱処理して、第1及び第2の配線基板相互間を接続バンプで電気的に接続するとともに樹脂を硬化させることにより第1及び第2の配線基板間の間隙を封止する。
【0007】
続いて、第2の配線基板上面に樹脂を充填し、第3の配線基板の下面に半導体チップ及び接続バンプを設けた後、上記と同様にしてマウントツールを用いて第2の配線基板上に第3の配線基板を積層し、圧着、加熱処理して第2及び第3の配線基板間の間隙を封止する。
【0008】
しかし、上記従来のマルチチップパッケージタイプの半導体装置においては、配線基板上に樹脂を充填し、マウントツールで第2及び第3の配線基板をそれぞれ積層させる場合、圧着により樹脂が配線基板からはみ出し、第2及び第3の配線基板の上面に樹脂が廻り込むという問題点がある。
【0009】
その結果、第2及び第3の配線基板上面の接続バンプの接続面を汚染したり、マウントツールに付着し、次に積層される配線基板の接続バンプの接続面の汚染を引き起こす。また、マウントツールに付着し、且つ硬化した樹脂により、製品を傷つけたり、ツールの平行度を狂わせたりする。これら問題点は、半導体装置の不良を引き起こし、歩留まり低下の原因を引き起こす。
【特許文献1】特開平11−145381号公報(第8頁、図7)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、配線基板上面への樹脂の廻り込みを防止することにより、歩留まり低下を防ぐことができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体装置は、間隔をおいて積層された複数の配線基板と、前記相対向する配線基板の一方に搭載された半導体チップと、前記相対向する配線基板間の間隙を樹脂封止する樹脂と、最下層より上層の前記配線基板の前記樹脂の廻り込み部に位置する上面に設けられた、前記樹脂の廻りこみを防ぐための廻り込み防止手段と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、配線基板上面への樹脂の廻り込み防止しすることにより、歩留まり低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例では、マルチチップパケージタイプの半導体装置の例を示す。
【実施例1】
【0014】
図1に本発明の実施例1にかかるマルチチップパケージタイプの半導体装置の断面図を示す。
【0015】
図1に示すように、本実施例のマルチチップパケージタイプの半導体装置では、複数、例えば3個の第1、第2、第3の配線基板10a、10b、10cが所定の間隔をおいて積層されている。
【0016】
第1の配線基板10a及び第2の配線基板10bの表面と裏面には、配線パターン20が敷設されている。そして、第1の配線基板10a及び第2の配線基板10bの表面と裏面に設けられた配線パターン20は、第1の配線基板10a及び第2の配線基板10bを貫通するビアプラグ30により電気的に接続されている。また、第3の配線基板10cの裏面には、配線パターン20が敷設されている。相対向する配線基板10a、10の一方、及び配線基板10b、10cの一方には、それぞれ半導体チップ40a、40bが搭載されている。ここでは、半導体チップ40a、40bは、相対向する配線基板10a、10b及び10b、10cのうち、上層に配置される第2の配線基板10b及び第3の配線基板10cのそれぞれ裏面に搭載されている。
【0017】
半導体チップ40a、40bの表面には、それぞれバンプ電極50が形成されており、その半導体チップ40a、40bは、第2の配線基板10b及び第3の配線基板10cの裏面にそれぞれ樹脂60を介して、バンプ電極50が配線パターン20に電気的に接続されている。
【0018】
さらに相対向する第1、第2の配線基板10a、10b及び第2、第3の配線基板10b、10cのビアプラグ30上の配線パターン20部分間には、接続バンプ70が設けられ、この接続バンプ70とビアプラグ30とが固着材、例えば、はんだ80により、ロー付けされ、半導体チップ40からの信号を上層若しくは下層の配線基板に伝えるようになっている。
【0019】
また、相対向する第1の配線基板10aと第2の配線基板10bの間隙及び第2の配線基板10bと第3の配線基板20cの間隙には、液状のエポキシ樹脂などの封止樹脂61が充填され、硬化されてなる。この樹脂封止61としては、液状のエポキシ樹脂の代わりに、フィルム状の樹脂を用いてもかまわない。
【0020】
そして、本実施例では、第1乃至第3の配線基板10a、10b、10cのうち、最下層の配線基板10aを除いて、上層の第2、第3の配線基板10b、10cの基板端部には、樹脂の廻る込みを防止するための廻り込み防止手段としての段差部90が設けられている。ここで、第2、第3の配線基板10b、10c端部に設けた段差部90は、一段であるが、複数段形成していてもかまわない。
【0021】
図2、図3に本発明の実施例1にかかるマルチチップパケージタイプの半導体装置の製造方法の工程断面図を示す。以下、図2、図3の工程断面図を参照して、実施例1のマルチチップパケージタイプの半導体装置の製造方法を説明する。
【0022】
まず、図2(a)に示すように、表裏面に配線パターン20が敷設され、表裏面の配線パターン20を相互接続するビアプラグ30が形成された第1の配線基板10aと、表裏面に配線パターン20が敷設され、表裏面の配線パターン20を相互接続するビアプラグ30が形成され、端部表面に段差部90が設けられた第2の配線基板10bと、裏面に配線パターン20が敷設され、端部表面に段差部90が設けられた第3の配線基板10cを用意する。
【0023】
そして、予めビアプラグ30上の配線パターン20上にはんだ80が設けられた第1の配線基板10aの表面に封止樹脂61を充填する。
【0024】
また、第2の配線基板10bの裏面に、前もって半導体チップ40aを搭載し、バンプ電極50を配線パターン20に電気的に接続し、半導体チップ40aと第2の配線基板10bの裏面との間隙を樹脂60で封止すると共に、ビアプラグ30上の配線パターン20部分に接続バンプ70を取り付ける。
【0025】
次に、図2(b)に示すように、マウントツール100を用いて、第1の配線基板10aのはんだ80と第2の配線基板10bの接続バンプ70とが正対するように、第1の配線基板10a上に第2の配線基板10bを積層する。
【0026】
次に、図2(c)に示すように、第1の配線基板10aに第2の配線基板10bを加圧した状態で、加熱処理を行い、接続バンプ70とはんだ80とをロー付けすることにより、第1の配線基板10aと第2の配線基板10bとを電気的に接続すると共に、封止樹脂61を硬化させて、第1の配線基板10aと第2の配線基板10b間の間隙を樹脂封止する。
【0027】
ここで、第1の配線基板10aに第2の配線基板10bを加圧した時、この配線基板10a、10b間の封止樹脂61は、第2の配線基板10bの端部から上面に向かってはい上がってくるが、段差部90により上面端部の表面張力が発生する箇所が増えるため、はい上がってきた封止樹脂61の第2の配線基板10b上面への廻り込みが防止される。また、段差部90がはい上がってきた封止樹脂61の溜まり場となるので、さらに封止樹脂61の上面への廻り込みが防止される。
【0028】
その後、マウントツール100を第2の配線基板10bから取り外し、さらに熱処理を行うことにより封止樹脂61を完全に硬化させ、1層目の第2の配線基板10bの積層(実装)を完了する。
【0029】
2層目以降の配線基板の積層工程は、上記した工程と同様に、図2(a)に戻り、同じ工程を繰り返せばよい。即ち、図3(a)に示すように、第2の配線基板10b上面に封止樹脂61、はんだ80を設ける。次に、第3の配線基板10cの裏面の配線パターン20に接続バンプ70を設け、マウントツール100を用いて、第2の配線基板10bのはんだ80と第3の配線基板10cの接続バンプ70とが正対するように、第2の配線基板10b上に第3の配線基板10cを積層する。
【0030】
その後、図4(b)に示すように、第2の配線基板10bに第3の配線基板10cを加圧し、接続バンプ70とはんだ80とをロー付けすることにより、第2の配線基板10bと第3の配線基板10cが電気的に接続される。その後、熱処理を行うことにより封止樹脂61を硬化させて、第2の配線基板10bと第3の配線基板10c間の間隙を樹脂封止する。
【0031】
このとき、一層目の第2の配線基板10bの第1の配線基板10aへの加圧のときと同様、封止樹脂61が第3の配線基板10c端部から上面へはい上がってくるが、段差部90により上面端部の表面張力が発生する箇所が増えるため、はい上がってきた封止樹脂61の第2の配線基板10b上面への廻り込みが防止される。また、段差部90がはい上がってきた封止樹脂61の溜まり場となるので、さらに封止樹脂61の上面への廻り込みが防止される。
【0032】
以上の実施例1においては、上層の第2及び第3の配線基板10b、10cの端部上面に段差部90を形成し、配線基板端部に表面張力が発生する箇所を増やすことによって、第1及び第2の配線基板10a、10b間並びに第2及び第3の配線基板10b、10c間の間隙を樹脂封止する際の封止樹脂61のはい上がりによる第2及び第3の配線基板10b、10c上面への封止樹脂61の廻り込みを防止することができる。また、この段差部90で封止樹脂61を溜めることができるので、さらに第2及び第3の配線基板10b、10c上面への封止樹脂61の廻り込みを防止することができる。
【0033】
従って、第2及び第3の配線基板10b、10c上面の接続バンプ70の接続面の汚染を防ぐことができ、マウントツール100への封止樹脂61の付着を防ぐことができることから半導体装置の不良を防ぐことができ、歩留まり低下を防ぐことができる。
【実施例2】
【0034】
図4は本発明の実施例2にかかるマルチチップパケージタイプの半導体装置の断面図を示す。本実施例と上記実施例1との違いは、第2及び第3の配線基板10b、10cの端部上面への封止樹脂61の廻り込みを防止するための手段として、段差部90に代えて凹部91を設けた構造にある。
【0035】
このマルチチップパケージタイプの半導体装置の製造方法は、上記実施例1と同様であるので説明は省略する。
【0036】
以上の実施例2においても、第2及び第3の配線基板10b、10cの端部上面に凹部91を形成し、配線基板端部に表面張力が発生する箇所を増やすことによって、上記実施例1と同様に、第1及び第2の配線基板10a、10b間並びに第2及び第3の配線基板10b、10c間の間隙を樹脂封止する際の封止樹脂61のはい上がりによる第2及び第3の配線基板10b、10c上面への封止樹脂61の廻り込みを防止することができる。また、この凹部91で封止樹脂61を溜めることができるので、さらに第2及び第3の配線基板10b、10c上面への封止樹脂61の廻り込みを防止することができる。
【0037】
従って、第2及び第3の配線基板10b、10c上面の接続バンプ70の接続面の汚染を防ぐことができ、マウントツール100への封止樹脂61の付着を防ぐことができることから半導体装置の不良を防ぐことができ、歩留まり低下を防ぐことができる。
【実施例3】
【0038】
図5は本発明の実施例3にかかるマルチチップパケージタイプの半導体装置の断面図を示す。本実施例と上記実施例1との違いは、第2及び第3の配線基板10b、10cの端部上面への封止樹脂61の廻り込みを防止するための手段として、段差部90に代えて第2及び第3の配線基板10b、10c上面に凸部92となるソルダーレジストを設けた構造にある。ここで、凸部23にソルダーレジストを用いているが、ソルダーレジストにはエポキシ樹脂を用いることが望ましい。
【0039】
このマルチチップパケージタイプの半導体装置の製造方法は、上記実施例1と同様であるので説明は省略する。
【0040】
以上の実施例3においても、第2及び第3の配線基板10b、10cの端部上面に凸部92を形成し、配線基板端部に表面張力が発生する箇所を増やすことができ、さらに封止樹脂61の侵入を防ぐ壁とすることができるので、上記実施例1と同様に、第1及び第2の配線基板10a、10b間並びに第2及び第3の配線基板10b、10c間の間隙を樹脂封止する際の封止樹脂61のはい上がりによる第2及び第3の配線基板10b、10c上面への封止樹脂61の廻り込みを防止することができる。
【0041】
従って、第2及び第3の配線基板10b、10c上面の接続バンプ70の接続面の汚染を防ぐことができ、マウントツール100への封止樹脂61の付着を防ぐことができることから半導体装置の不良を防ぐことができ、歩留まり低下を防ぐことができる。
【0042】
なお、本発明は、上述したような各実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【0043】
例えば、各実施例では、半導体チップ40を相対向する配線基板10a、10b及び10b、10cの上層の第2、第3の配線基板10b、10cの裏面に搭載したが、下層の第1、第2の配線基板10a、10bの表面に搭載してもかまわない。この場合には、第2、第3の配線基板10b、10cの裏面にエポキシ樹脂61及びはんだ80を設け、接続バンプ70を第1及び第2の配線基板10a、10bの表面に設ければよい。
【0044】
また、各実施例では、配線基板間の封止樹脂61に液状のエポキシ樹脂を用いたが、フィルム状のエポキシ樹脂を用いてもかまわない。また、接続バンプ70には、Au/Sn接続やはんだ接続、Au−Au接続などを用いることができる。
【0045】
また、本発明は、上述したように配線基板が3層構造の場合に限らず、配線基板が3層以上の場合も、また配線基板が2層にも適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明の実施例1に係る半導体装置の構造を示す断面図。
【図2】本発明の実施例1にかかる半導体装置の製造方法の工程断面図。
【図3】本発明の実施例1にかかる半導体装置の製造方法の工程断面図。
【図4】本発明の実施例2に係る半導体装置の構造を示す断面図。
【図5】本発明の実施例3に係る半導体装置の構造を示す断面図。
【符号の説明】
【0047】
10a、10b、10c 配線基板
20 配線パターン
30 ビアプラグ
40a、40b 半導体チップ
50 バンプ電極
60 樹脂
61 封止樹脂
70 接続バンプ
80 はんだ
90 段差部
91 凹部
92 凸部(ソルダーレジスト)
100 マウントツール




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013