JP5390494B2

JP5390494B2 - 半導体装置

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Publication number: JP5390494B2
Application number: JP2010205840A
Authority: JP
Inventors: 祐子佐藤
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: JP2012064664A

Description

本発明は、シールドパターンを有する半導体装置に関する。

パッケージ構造を有する半導体装置について、その信頼性等の向上を図る技術が検討されてきた。そのような技術として、例えば特許文献１及び２に記載のものがある。特許文献１に記載の技術は、パッケージ基板上にダミーパターンを形成するというものである。これによりパッケージ基板上の導体パターンの密度を高め、パッケージ基板の反り等を抑制することができると記載されている。また特許文献２に記載の技術は、回路基板上に形成された複数の配線パターンの間隔を、互いにほぼ等しくするというものである。

特開２００４−１７２６４７号公報特開２００２−２８９７３３号公報

半導体パッケージにおいて、その配線基板上に、周辺ノイズの影響を受けやすい信号配線が設けられている場合がある。この場合、パッケージの信号品質の低減を抑制するため、信号配線の周囲にシールドパターンを形成する必要がある。この場合において、発明者は以下の問題を見いだした。

半導体パッケージでは、金型を利用して、半導体チップをモールド樹脂で封止する場合がある。この場合において、配線基板上に設けられたシールドパターンとめっき引き出し線が、モールド樹脂の外周部と交差することがある。シールドパターンの幅はめっき引き出し線の幅よりも大きく、金型の圧力はシールドパターン上に集中する。このため、モールド樹脂による封止時において、配線基板にかかる金型の圧力が不均一となってしまう。この場合、樹脂漏れやクラックが発生し、半導体装置の品質の低下を招いてしまう。

本発明によれば、配線基板と、
前記配線基板に搭載された半導体チップと、
平面視で前記配線基板の内側に形成され、前記半導体チップを封止するモールド樹脂と、
前記配線基板のうち前記半導体チップが搭載されている面に設けられ、前記半導体チップと接続する配線と、
前記モールド樹脂の外周部と交差するように形成されためっき引き出し線と、
前記配線の周囲に形成されたシールドパターンと、
を備え、
前記シールドパターンは、
前記モールド樹脂の外周部と交差するように形成されており、
前記モールド樹脂の外周部との交差部分において、前記モールド樹脂の外周に沿うように２以上の部分に分離している半導体装置が提供される。

本発明によれば、シールドパターンは、モールド樹脂の外周部との交差部分において、モールド樹脂の外周に沿うように２以上の部分に分離している。このため、モールド樹脂の外周部において、シールドパターンの幅とめっき引き出し線の幅の差が低減される。よって、モールド樹脂による封止時において、配線基板にかかる金型の圧力を均一とすることができる。従って、信号品質を確保しつつ、品質の高い半導体装置を実現することができる。

本発明によれば、信号品質を確保しつつ、品質の高い半導体装置を実現することができる。

第１の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。図１に示す半導体装置を示す平面図である。図１に示す半導体装置を示す断面図である。図１に示す半導体装置を示す断面図である。比較例に係る半導体装置を示す平面図である。図５に示す半導体装置を示す断面図である。第２の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。図７に示す半導体装置を示す断面図である。第３の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。図９に示す半導体装置を示す断面図である。第４の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。図１１に示す半導体装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、第１の実施形態に係る半導体装置１００を示す平面図である。半導体装置１００は、配線基板１０と、半導体チップ１２と、モールド樹脂１４と、配線２２、２４と、めっき引き出し線３２、３４と、シールドパターン６０と、を備えている。半導体装置１００は、個片封止型のパッケージを構成する。また半導体装置１００は、例えばＢＧＡパッケージ、ＬＧＡパッケージ、又はＰＧＡパッケージである。なお、図１、及び後述する図２、５、７、９、並びに１１に記載される破線は、モールド樹脂１４の外周部の位置を示している。

半導体チップ１２は、配線基板１０に搭載されている。モールド樹脂１４は、平面視で配線基板１０の内側に形成されている。またモールド樹脂１４は、半導体チップ１２を封止する。配線２２、２４は、配線基板１０のうち半導体チップ１２が搭載されている面に設けられている。また配線２２、２４は、半導体チップ１２と接続する。めっき引き出し線３２、３４は、モールド樹脂１４の外周部と交差するように形成されている。シールドパターン６０は、配線２２の周囲に形成されている。またシールドパターン６０は、モールド樹脂１４の外周部と交差するように形成されている。さらにシールドパターン６０は、モールド樹脂１４の外周部との交差部分において、モールド樹脂１４の外周に沿うように２以上の部分に分離している。以下図１〜図４を用いて、半導体装置１００の構成について詳細に説明する。

配線基板１０は、半導体チップ１２を搭載しない裏面側に後述するはんだバンプ７０を有している。配線２２、２４は、配線基板１０上の半導体チップ１２を搭載する領域側から外側に向けて、放射状に形成されている。また配線２２、２４は、後述するビア４２、４４を介して半導体チップ１２と外部接続端子を接続している。配線２２は、周辺ノイズからの影響を受けやすい信号配線である。そこで配線２２は、シールドパターン６０によって囲われ、周辺ノイズから保護されている。また配線２４は、シールドパターン６０によって囲われていない。配線２２、２４は、平面視でモールド樹脂１４の内側に位置している。

めっき引き出し線３２、３４は、配線基板１０のうち半導体チップ１２が搭載されている面に設けられている。まためっき引き出し線３２、３４は、それぞれ後述するビア４２、４４から外側に延びている。めっき引き出し線３２は、シールドパターン６０に囲われた領域の内側において、シールドパターン６０がモールド樹脂１４の外周部との交差部分に有する分離した二つの部分の間を通過するように形成されている。そしてめっき引き出し線３４は、シールドパターン６０に囲われた領域の外側に形成されている。

図２は、図１に示す半導体装置１００を示す平面図である。図２は、半導体装置１００のうちシールドパターン６０が設けられている部分を示している。図２に示すように、半導体装置１００は、ボンディングワイヤ１６と、ランド５２、５４と、ビア４２、４４、４６と、をさらに備えている。ボンディングワイヤ１６は、半導体チップ１２上に設けられた電極パッド（図示せず）と、配線基板１０上に設けられたランド５２、５４を接続している。ランド５２から延びた配線２２は、ビア４２を介して配線基板１０の裏面側と接続している。またランド５４から延びた配線２４は、ビア４４を介して配線基板１０の裏面側と接続している。シールドパターン６０は、ビア４６を介して接地されている。

図３は、図１に示す半導体装置１００を示す断面図である。図３は、半導体装置１００のうちシールドパターン６０が設けられている部分を示している。図３に示すように、半導体装置１００は、レジスト７２をさらに備えている。レジスト７２は、配線基板１０上に設けられている。めっき引き出し線３２、３４、シールドパターン６０は、レジスト７２によって覆われている。また配線２２、２４は、レジスト７２によって覆われている（図示せず）。

シールドパターン６０がモールド樹脂１４の外周部との交差部分において有する分離した二つの部分それぞれの幅は、めっき引き出し線３２、３４の幅の０．８倍以上１０倍以下であり、好ましくは１倍以上５倍以下である。平面視でモールド樹脂１４の外周部と重なる位置において、めっき引き出し線３２と、シールドパターン６０がモールド樹脂１４の外周部との交差部分において有する分離した二つの部分のうち、隣り合う二つが構成する間隔の最大値Ｌ１は、最小値Ｌ２の１倍以上６倍以下である。

図４は、図１に示す半導体装置１００を示す断面図である。図４に示すように、半導体装置１００は、はんだバンプ７０をさらに備えている。はんだバンプ７０は、配線基板１０のうち半導体チップ１２が搭載されていない面に形成されている。このはんだバンプ７０を介して、半導体装置１００は、例えばプリント配線基板に実装される。

次に、半導体装置１００の製造方法を説明する。まず配線基板１０上に、接続ペースト（図示せず）を介して半導体チップ１２を搭載する。次に半導体チップ１２と配線基板１０を、ボンディングワイヤ１６を介して接続する。半導体チップ１２を搭載した配線基板１０を、樹脂封入金型にセットする。そして半導体チップ１２をモールド樹脂１４により封止する。次いで、配線基板１０のうち半導体チップ１２が搭載されていない面にはんだバンプ７０を形成する。これにより半導体装置１００が形成される。

次に、本実施形態の効果を説明する。図５は、比較例に係る半導体装置１１０を示す平面図である。図６は、図５に係る半導体装置１１０を示す断面図である。図５及び図６は、半導体装置１１０のうちシールドパターン６０が設けられている部分を示している。図５及び図６に示すように、半導体装置１１０では、シールドパターン６０がモールド樹脂１４の外周部との交差部分において分離していない。このため、シールドパターン６０の幅とめっき引き出し線３４の幅の差は大きくなる。この場合、モールド樹脂１４による封止時において金型の圧力はシールドパターン６０上に集中し、配線基板１０にかかる金型の圧力は不均一となってしまう。

これに対し、本実施形態に係る半導体装置１００では、シールドパターン６０は、モールド樹脂１４の外周部との交差部分において、モールド樹脂１４の外周に沿うように二つの部分に分離している。このため、モールド樹脂１４の外周部において、シールドパターン６０の幅とめっき引き出し線３４の幅の差が低減される。よって、モールド樹脂１４による封止時において、配線基板１０にかかる金型の圧力を均一とすることができる。従って、信号品質を確保しつつ、品質の高い半導体装置を実現することができる。

まためっき引き出し線３２は、シールドパターン６０がモールド樹脂１４の外周部との交差部分において有する分離した二つの部分の間を通過するように形成されている。このため、平面視でモールド樹脂１４の外周部と重なる位置において、めっき引き出し線３２、３４とシールドパターン６０を均等な間隔をもって配置することができる。よって、モールド樹脂１４による封止時において、配線基板１０にかかる金型の圧力をさらに均一とすることができ、さらに品質の高い半導体装置を実現することができる。

図７は、第２の実施形態に係る半導体装置１０２を示す平面図であり、第１の実施形態に係る図２に対応している。また図８は、図７に示す半導体装置１０２を示す断面図であり、第１の実施形態に係る図３に対応している。本実施形態に係る半導体装置１０２は、シールドパターン６０の形状を除いて、半導体装置１００と同様である。

図７に示すように、めっき引き出し線３２は、配線基板１０のうち半導体チップ１２が搭載されていない面に形成されている（図示せず）。そしてシールドパターン６０は、モールド樹脂１４の外周部との交差部分を含む部分において櫛歯形状を有している。これにより、シールドパターン６０は、図８に示すようにモールド樹脂１４の外周部との交差部分において分離した２以上の部分を形成する。なお上記櫛歯形状は、シールドパターン６０においてモールド樹脂１４の外部から内部に向けて形成されている。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態に係る半導体装置１０２では、シールドパターン６０が櫛歯形状を有している。このためシールドパターン６０を、モールド樹脂１４の外周部との交差部分において任意の幅、及び間隔をもった複数の部分を有するものとすることができる。よってさらに品質の高い半導体装置を実現することができる。

図９は、第３の実施形態に係る半導体装置１０４を示す平面図であり、第１の実施形態に係る図２に対応している。また図１０は、図９に示す半導体装置１０４を示す断面図であり、第１の実施形態に係る図３に対応している。本実施形態に係る半導体装置１０４は、シールドパターン６０の形状を除いて、半導体装置１００と同様である。

図９に示すように、めっき引き出し線３２は、配線基板１０のうち半導体チップ１２が搭載されていない面に形成されている（図示せず）。ビア４６は、平面視でモールド樹脂１４の内側に位置している。シールドパターン６０は、モールド樹脂１４の外周部との交差部分を含む部分において櫛歯形状を有している。これにより、シールドパターン６０は、図１０に示すようにモールド樹脂１４の外周部との交差部分において分離した２以上の部分を形成する。なお上記櫛歯形状は、シールドパターン６０においてモールド樹脂１４の内部から外部に向けて形成されている。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態に係る半導体装置１０４では、シールドパターン６０が櫛歯形状を有している。このためシールドパターン６０を、モールド樹脂１４の外周部との交差部分において任意の幅、及び間隔をもった複数の部分を有するものとすることができる。よってさらに品質の高い半導体装置を実現することができる。

図１１は、第４の実施形態に係る半導体装置１０６を示す平面図であり、第１の実施形態に係る図２に対応している。また図１２は、図１１に示す半導体装置１０６を示す断面図であり、第１の実施形態に係る図３に対応している。本実施形態に係る半導体装置１０６は、シールドパターン６０の形状を除いて、半導体装置１００と同様である。

図１１に示すように、めっき引き出し線３２は、配線基板１０のうち半導体チップ１２が搭載されていない面に形成されている（図示せず）。シールドパターン６０は、モールド樹脂１４の外周部との交差部分を含む部分において複数の開口８０を有する。これにより、シールドパターン６０は、図１２に示すようにモールド樹脂１４の外周部との交差部分において分離した２以上の部分を形成する。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態に係る半導体装置１０６では、シールドパターン６０が少なくとも一つの開口８０を有している。このためシールドパターン６０を、モールド樹脂１４の外周部との交差部分において任意の幅、及び間隔をもった複数の部分を有するものとすることができる。よってさらに品質の高い半導体装置を実現することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、参考形態の例を付記する。
１．配線基板と、
前記配線基板に搭載された半導体チップと、
平面視で前記配線基板の内側に形成され、前記半導体チップを封止するモールド樹脂と、
前記配線基板のうち前記半導体チップが搭載されている面に設けられ、前記半導体チップと接続する配線と、
前記モールド樹脂の外周部と交差するように形成されためっき引き出し線と、
前記配線の周囲に形成されたシールドパターンと、
を備え、
前記シールドパターンは、
前記モールド樹脂の外周部と交差するように形成されており、
前記モールド樹脂の外周部との交差部分において、前記モールド樹脂の外周に沿うように２以上の部分に分離している半導体装置。
２．１．に記載の半導体装置において、
前記シールドパターンが前記交差部分において有する分離した前記２以上の部分それぞれの幅は、前記めっき引き出し線の幅の０．８倍以上１０倍以下である半導体装置。
３．１．または２．に記載の半導体装置において、
平面視で前記モールド樹脂の外周部と重なる位置において、前記シールドパターンに挟まれた前記めっき引き出し線と、前記シールドパターンが前記交差部分において有する分離した前記２以上の部分のうち、隣り合う二つが構成する間隔の最大値は、最小値の１倍以上６倍以下である半導体装置。
４．１．ないし３．いずれか１項に記載の半導体装置において、
前記めっき引き出し線は、前記シールドパターンが前記交差部分において有する分離した前記２以上の部分の間を通過するように形成されている半導体装置。
５．１．ないし４．いずれか１項に記載の半導体装置において、
前記シールドパターンは、前記交差部分を含む部分において櫛歯形状を有することにより、前記交差部分において分離した前記２以上の部分を形成している半導体装置。
６．１．ないし４．いずれか１項に記載の半導体装置において、
前記シールドパターンは、前記交差部分を含む部分において開口を有することにより、前記交差部分において分離した前記２以上の部分を形成している半導体装置。
７．１．ないし６．いずれか１項に記載の半導体装置において、
前記半導体装置はＢＧＡパッケージである半導体装置。

１０配線基板
１２半導体チップ
１４モールド樹脂
１６ボンディングワイヤ
２０配線
２２配線
２４配線
３２めっき引き出し線
３４めっき引き出し線
４２ビア
４４ビア
４６ビア
５２ランド
５４ランド
６０シールドパターン
７０はんだバンプ
７２レジスト
８０開口
１００半導体装置
１０２半導体装置
１０４半導体装置
１０６半導体装置
１１０半導体装置

Claims

配線基板と、
前記配線基板に搭載された半導体チップと、
平面視で前記配線基板の内側に形成され、前記半導体チップを封止するモールド樹脂と、
前記配線基板のうち前記半導体チップが搭載されている面に設けられ、前記半導体チップと接続する配線と、
前記モールド樹脂の外周部と交差するように形成されためっき引き出し線と、
前記配線の周囲に形成されたシールドパターンと、
を備え、
前記シールドパターンは、
前記モールド樹脂の外周部と交差するように形成されており、かつ
前記モールド樹脂の外周部との交差部分において、前記モールド樹脂の外周に沿うように２以上の部分に分離しており、
前記シールドパターンは、前記交差部分を含む部分において櫛歯形状を有することにより、前記交差部分において分離した前記２以上の部分を形成している半導体装置。
配線基板と、
前記配線基板に搭載された半導体チップと、
平面視で前記配線基板の内側に形成され、前記半導体チップを封止するモールド樹脂と、
前記配線基板のうち前記半導体チップが搭載されている面に設けられ、前記半導体チップと接続する配線と、
前記モールド樹脂の外周部と交差するように形成されためっき引き出し線と、
前記配線の周囲に形成されたシールドパターンと、
を備え、
前記シールドパターンは、
前記モールド樹脂の外周部と交差するように形成されており、かつ
前記モールド樹脂の外周部との交差部分において、前記モールド樹脂の外周に沿うように２以上の部分に分離しており、
前記シールドパターンは、前記交差部分を含む部分において開口を有することにより、前記交差部分において分離した前記２以上の部分を形成している半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記シールドパターンが前記交差部分において有する分離した前記２以上の部分それぞれの幅は、前記めっき引き出し線の幅の０．８倍以上１０倍以下である半導体装置。
請求項１ないし３いずれか１項に記載の半導体装置において、
平面視で前記モールド樹脂の外周部と重なる位置において、前記シールドパターンに挟まれた前記めっき引き出し線と、前記シールドパターンが前記交差部分において有する分離した前記２以上の部分のうち、隣り合う二つが構成する間隔の最大値は、最小値の１倍以上６倍以下である半導体装置。
請求項１ないし４いずれか１項に記載の半導体装置において、
前記めっき引き出し線は、前記シールドパターンが前記交差部分において有する分離した前記２以上の部分の間を通過するように形成されている半導体装置。
請求項１ないし５いずれか１項に記載の半導体装置において、
前記半導体装置はＢＧＡパッケージである半導体装置。