説明

半導体装置

【課題】 電極の厚みを変えることなく、フリップチップ接合のバンプ位置ずれを防止することができる半導体装置を実現する。
【解決手段】 半導体素子側に設けられた電極パッド上の各バンプを、パッケージ基板側の電極に当接させることにより、前記半導体素子と前記パッケージ基板とをフリップチップ接合する半導体装置において、前記パッケージ基板の最表面をソルダレジストで覆うと共に、前記電極上の前記ソルダレジストを取り除くことにより、電極の厚みを変えることなく、フリップチップ接合のバンプ位置ずれを防止するように構成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関し、例えば一方の面に電子部品が実装される配線基板と、配線基板の一方の面に電子部品が実装されてなる半導体装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【0002】
実装技術の分野においては、電子機器の小型化・高機能化に伴い、高密度な実装が要求されている。その中で、半導体素子にバンプを設け、パッケージ基板の電極にフリップチップ実装して成る半導体装置が開発されている。
【0003】
特許文献1に開示された半導体装置について図5を参照して説明する。
【0004】
図5において、半導体装置1は、半導体素子2とパッケージ基板3を電気的及び機械的に接続し、半導体素子2とパッケージ基板3との間を封止して構成されている。半導体素子2の電極パッド21上には、例えば金からなるバンプ22が形成され、このバンプ22をパッケージ基板3の対応する各電極31に形成された凹部34にて受けた状態で、バンプ22と電極31を機械的及び電気的に接合することにより、半導体素子2とパッケージ基板3が機械的及び電気的に接続されている。また、封止樹脂4にて、バンプ22と電極31の接続部が保護されている。このように、パッケージ基板3の電極31に凹部34を形成し、その凹部34にてバンプ22を受けることで、バンプ22が電極31上を滑って位置ずれすることを防止する構成とされている。
【0005】
図6において、半導体装置1は、先ず、半導体素子2側に電極パッド21を実装し、電極パッド21上にバンプ22を形成している。一方、下の層のパターンである配線層33上に絶縁樹脂層32を形成している。そして、絶縁樹脂層32に半導体素子2側に設けられた電極パッド21上のバンプ22の位置に合わせて電極31を実装している。また、電極31に凹部34の加工をした構成になっている。また、バンプ22と電極31が接合する前の図である。
【0006】
図6に示すように、半導体装置1は、半導体素子2側に設けられた電極パッド21上のバンプ22から電極31を見た場合、バンプ22の中心が電極31の中心からずれて、バンプ22が電極31に接続される。
【0007】
次に、図7は、図6の構成と同様である。図7に示すように、バンプ22の中心が電極31の中心からずれても、電極31上の凹部34により、電極31からバンプ22がずれ落ちることなく、バンプ22と電極31は接続することができる。
【0008】
【特許文献1】特許第2006−210591号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、半導体装置のパッケージ基板側に設けられた電極上にくぼみを形成する構造では、くぼみ加工を行った部分の電極の厚みが薄くなってしまうことにより、場合によっては、パッケージ基板配線の電気特性に影響を及ぼすという問題がある。
【0010】
また、元々電極の厚みが薄い場合において、厚みの薄い電極にくぼみを形成する際の加工の制御が難しいという問題がある。
【0011】
また、フリップチップ接合と樹脂充填を同時に行う場合において、パッケージ基板側の電極内の充填樹脂の排出が妨げられることにより、バンプと電極の接合を阻害するという問題がある。
【0012】
本発明は、電極の厚みを変えることなく、フリップチップ接合のバンプ位置ずれを防止する構造を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項1では、半導体素子側に設けられた電極パッド上の各バンプを、パッケージ基板側の電極に当接させることにより、前記半導体素子と前記パッケージ基板とをフリップチップ接合する半導体装置において、前記パッケージ基板の最表面をソルダレジストで覆うと共に、前記電極上の前記ソルダレジストを取り除くことを特徴とする。
【0014】
請求項2では、請求項1の半導体装置において、前記電極上の前記ソルダレジストを取り除く形状は、円形であることを特徴とする。
【0015】
請求項3では、請求項1の半導体装置において、前記電極上の前記ソルダレジストの淵部は、テーパー状であることを特徴とする。
【0016】
請求項4では、請求項1乃至3いずれかの半導体装置において、前記電極上の前記ソルダレジストに、充填樹脂排出溝を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を説明すれば下記の通りである。
【0018】
すなわち、本発明に従うと、半導体素子とパッケージ基板がフリップチップ接合する半導体装置において、位置ずれを防止することができる。
【0019】
詳細には、パッケージ基板の電極には加工を施さずに、バンプと電極の位置ずれを防止することができる。
【0020】
また、電極の上のソルダレジスト層を取り除く形状が円形であり、かつ、電極の上のソルダレジスト層の淵部がテーパー状であり、かつ、電極の上のソルダレジスト層に充填樹脂排出溝を形成することにより、半導体素子とパッケージ基板の隙間に封止樹脂を充填する場合、封止樹脂を流れやすくすることができる。
【0021】
封止樹脂を流れやすくすることができることにより、フリップチップ接合と樹脂充填を同時に行う場合においても、バンプと電極の接合を阻害すること無く、バンプと電極の位置ずれを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、図面を用いて、本発明の半導体装置を説明する。
【実施例1】
【0023】
図1は本発明の半導体装置の実施の形態の中の一部分を示すものであり、(a)はパッケージ基板3側の電極31の上のソルダレジスト層35を取り除いた部分の一例を示す平面図、(b)は(a)のA−A'断面図である。図において、前記図5と同様のものは同一符号で示す。
【0024】
本願発明に係る第1の実施形態の半導体装置は、図1(a)、(b)に示すように、半導体装置1は、先ず、下の層のパターンである配線層33上に絶縁樹脂層32を形成している。この絶縁樹脂層32の上に電極31を形成し、この電極31の上、つまりパッケージ基板3の最表面をソルダレジスト(以下、ソルダレジスト層35とする)で覆っている。パッケージ基板3の最表面をソルダレジスト層35で覆った後、電極31の上のソルダレジスト層35を取り除いた(以下、ソルダレジスト開口部36という)状態である。また、ソルダレジスト開口部36は、一般的なフォトリソグラフィ法やソルダレジスト層35を硬化させた後にレーザ加工等の機械的な方法によって加工することもできる。
【0025】
本願発明に係る第1の実施形態の半導体装置1は、図2において、半導体装置1は、先ず、半導体素子2側に電極パッド21を実装し、電極パッド21上にバンプ22を形成している。一方、パッケージ基板3側では、下の層のパターンである配線層33上に絶縁樹脂層32を形成し、絶縁樹脂層32の上に電極31を実装し、パッケージ基板3側の最表面をソルダレジスト層35で覆っている。そして、半導体素子2側に設けられた電極パッド21上のバンプ22の位置に合わせて、パッケージ基板3側の電極31の上のソルダレジスト層35を取り除くことにより、ソルダレジスト開口部36が加工されている。また、ソルダレジスト開口部36は、フリップチップ接合時の半導体素子2側のバンプ22のガイドとなる。また、電極31の上のソルダレジスト層35を取り除く形状が円形、かつ、電極31の上のソルダレジスト層35の淵部がテーパー状に形成されている。また、バンプ22と電極31が接合する前の図である。
【0026】
図2に示すように、半導体装置1は、半導体素子2側に設けられた電極パッド21上のバンプ22から電極31を見た場合、バンプ22の中心が電極31の中心からずれる場合でも、バンプ22が電極31に接続される。
【0027】
次に、図3は、図2の構成と同様である。図3に示すように、バンプ22の中心が電極31の中心からずれる場合でも、電極31の上のソルダレジスト開口部36により、電極31からバンプ22がずれ落ちることなく、バンプ22と電極31は接続することができる。
つまり、電極31の上のソルダレジスト層35を取り除く形状が円形、かつ、電極31の上のソルダレジスト層35の淵部がテーパー状に形成されていることにより、ソルダレジスト開口部36にバンプ22を挿入しやすくなる。ソルダレジスト開口部36にバンプ22を挿入しやすくなることにより、電極31からバンプ22がずれ落ちることなく、バンプ22と電極31は接続することができる。
【0028】
すなわち、本発明に従うと、半導体素子2とパッケージ基板3がフリップチップ接合する半導体装置1において、位置ずれを防止することができる。
【0029】
詳細には、パッケージ基板3の電極31には加工を施さずに、バンプ22と電極31の位置ずれを防止することができる。
【0030】
なお、上記の説明では、電極31の上のソルダレジスト層35を取り除く形状が円形のものを例示したが、円形でなくても同様の効果を奏することができる。
【実施例2】
【0031】
図4は本発明の半導体装置の実施の形態の中の一部分を示すものであり、(a)はパッケージ基板3側の電極31の上のソルダレジスト層35を取り除いた部分と接合する充填樹脂排出溝37の一例を示す平面図、(b)は(a)のB−B'断面図である。図において、前記図5と同様のものは同一符号で示す。
【0032】
図4に示すように、実施例2では、実施例1の半導体装置に充填樹脂排出溝37を形成したものである。
【0033】
バンプ22と電極31を接合する際に、バンプ22と電極31がより強固に接合するように、樹脂を充填する。
【0034】
このように、フリップチップ接合と樹脂の充填を同時に行う場合、つまり電極31上のソルダレジスト層35を取り除いた(以下、ソルダレジスト開口部36という)部分に充填された樹脂があり、バンプ22と電極31とをフリップチップ接合する場合に、充填された樹脂の排出が妨げられることにより、バンプ22と電極31の接合を阻害する恐れがあった。
【0035】
そこで、電極31の上のソルダレジスト(以下、ソルダレジスト層35とする)に、充填樹脂排出溝37を形成している。
【0036】
また、充填された樹脂が充填樹脂排出溝37から流れて溜まる液溜まりも形成されている。
【0037】
電極31の上のソルダレジスト層35に充填樹脂排出溝37を形成すること、つまりソルダレジスト開口部36が充填樹脂排出溝37と接続していることにより、フリップチップ接合と樹脂の充填を同時に行う場合、ソルダレジスト開口部36内に充填された樹脂が充填樹脂排出溝37から排出されることにより、バンプと電極31の接合を阻害すること無く、バンプと電極31の位置ずれを防止することができる。
【0038】
すなわち、本発明に従うと、半導体素子とパッケージ基板3がフリップチップ接合をする半導体装置において、位置ずれを防止することができる。
【0039】
詳細には、パッケージ基板3の電極31には加工を施さずに、バンプと電極31の位置ずれを防止することができる。
【0040】
また、電極31の上のソルダレジスト層35を取り除く形状が円形であり、かつ、電極31の上のソルダレジスト層35の淵部がテーパー状であり、かつ、電極31の上のソルダレジスト層35に充填樹脂排出溝37を形成し、半導体素子とパッケージ基板3の隙間に封止樹脂を充填する場合、ソルダレジスト開口部36から封止樹脂を流れやすくすることができる。
【0041】
封止樹脂を流れやすくすることができることにより、フリップチップ接合と樹脂充填を同時に行う場合においても、バンプと電極31の接合を阻害すること無く、バンプと電極31の位置ずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】図1は本発明の半導体装置の一実施例を示す平面図および断面図である。
【図2】図2は本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図である。
【図3】図3は本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図である。
【図4】図4は本発明の半導体装置の他の実施例を示す平面図および断面図である。
【図5】図5は従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図6】図6は従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図7】図7は従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0043】
1 半導体装置
2 半導体素子
21 電極パッド
22 バンプ
3 パッケージ基板
31 電極
32 絶縁樹脂層
33 配線層
34 凹部
35 ソルダレジスト層
36 ソルダレジスト開口部
37 充填樹脂排出溝
4 封止樹脂

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体素子側に設けられた電極パッド上の各バンプを、パッケージ基板側の電極に当接させることにより、前記半導体素子と前記パッケージ基板とをフリップチップ接合する半導体装置において、
前記パッケージ基板の最表面をソルダレジストで覆うと共に、
前記電極上の前記ソルダレジストを取り除くことを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記電極上の前記ソルダレジストを取り除く形状は、円形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】
前記電極上の前記ソルダレジストの淵部は、テーパー状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】
前記電極上の前記ソルダレジストに、充填樹脂排出溝を形成することを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の半導体装置。

【図1】
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【図4】
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【図5】
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【図2】
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【図3】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2009−158686(P2009−158686A)
【公開日】平成21年7月16日(2009.7.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−334185(P2007−334185)
【出願日】平成19年12月26日(2007.12.26)
【出願人】(000006507)横河電機株式会社 (4,443)
【Fターム(参考)】