專利名稱：半導(dǎo)體封裝體及半導(dǎo)體封裝模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含半導(dǎo)體芯片的管芯且倒裝在安裝用基板上的半導(dǎo)體封裝體及由 該半導(dǎo)體封裝體和安裝用基板構(gòu)成的半導(dǎo)體封裝模塊。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，將半導(dǎo)體芯片的管芯(Die)倒裝在安裝用基板上而成的CSP封裝模塊在各 種領(lǐng)域中得到廣泛的利用。如CSP封裝模塊那樣的半導(dǎo)體封裝模塊，一般來說如專利文獻1中所示，在管芯 (晶片)的一個主面上排列形成焊盤，并以露出該焊盤的方式形成有鈍化膜。進而，在鈍 化膜的表面形成有聚酰亞胺等的保護膜。此外，為了使形成于這些鈍化膜及保護膜的外側(cè) 的焊盤與外部的電路基板連接，在每個焊盤中形成UBM(Under Bump Metal 凸點底部金屬 層)，在這些UBM的表面形成有焊料凸起。圖7是用于更詳細地說明以往的半導(dǎo)體封裝模塊IK的構(gòu)成的圖，圖7(A)是表示 半導(dǎo)體封裝模塊IK中所用的半導(dǎo)體封裝體IOK的構(gòu)成的側(cè)面剖視圖，圖7(B)是表示半導(dǎo) 體封裝模塊IK的構(gòu)成的側(cè)面剖視圖。而且，圖7中，作為半導(dǎo)體封裝模塊IK對于用于與外 部電路基板連接的安裝用的凸臺及焊料凸起省略了圖示。如圖7㈧所示，以往的半導(dǎo)體封裝體IOK具備半導(dǎo)體IC的管芯11，在管芯11的 安裝面IlF上二維地排列形成有焊盤12。在管芯11的安裝面IlF上，以各焊盤12的中央 部開口的方式形成有鈍化膜13。此外，以覆蓋該鈍化膜13的方式，并且以露出各焊盤12的 中央部的方式，形成有保護膜14。在各焊盤12的表面，形成有UBM15K，各UBM15K以向保護膜14的外部側(cè)表面露出 的方式形成。此時，通常的全部UBM15K以相同直徑形成。即，管芯11的中央位置的UBM15KC的 直徑(PC也與管芯11的端部的UBM15KE的直徑q>e相同地形成。這里，所謂UBM的直徑是表 示從與管芯11的安裝面IlF垂直的方向看UBM15K時的直徑，更具體來說，表示由與焊盤12 接合的保護膜14包圍的位置的直徑。此外，在這樣形成為相同形狀的各UBM15K的表面上，形成有焊料凸起16。這樣形成的半導(dǎo)體封裝體IOK被倒裝在安裝用基板20上。即，半導(dǎo)體封裝體IOK 被配置成，安裝面IlF側(cè)朝向安裝用基板20側(cè)，并且各焊料凸起16與安裝用基板20的各 安裝用凸臺21相對置。此后，通過執(zhí)行回流處理等，并利用焊料凸起16，將半導(dǎo)體封裝體 IOK的UBM15K與安裝用基板20的安裝用凸臺21電連接。專利文獻1日本特開平11-274374號公報如上所述的以往的結(jié)構(gòu)中，因安裝用基板20與管芯11的熱膨脹系數(shù)的差，而使半 導(dǎo)體封裝體IOK的焊盤12(UBM15K)與安裝用基板20的安裝用凸臺21之間的位置關(guān)系發(fā) 生變化，焊料凸起16有可能因該變化所引起的應(yīng)力而發(fā)生斷裂。另外，當作為CSP封裝模塊IK從外部被施加彎曲等應(yīng)力時，因安裝用基板20與管芯11之間的彎曲度的差，而使半導(dǎo)體封裝體10的焊盤12(UBM15K)與安裝用基板20的安 裝用凸臺21之間的位置關(guān)系發(fā)生變化，焊料凸起16有可能因該變形所引起的應(yīng)力而發(fā)生 斷裂。以往的結(jié)構(gòu)中，為了防止這種焊料凸起16的斷裂，以覆蓋由焊料凸起16形成的連 接部的方式，實施樹脂密封30，來緩解在半導(dǎo)體封裝體IOK與安裝用基板20之間的上述連 接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力。但是，這種以往的結(jié)構(gòu)中，在進行了功能性連接(安裝)處理后，必須直接地進行 與功能性連接沒有關(guān)系的樹脂密封，而使工序負荷增加。另外，因使用樹脂而使構(gòu)成材料增 加。因此，由在功能上沒有直接必要的構(gòu)件，導(dǎo)致半導(dǎo)體封裝模塊價格升高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)如下的可靠性優(yōu)異的半導(dǎo)體封裝體及半導(dǎo)體封裝模塊， 即即使是功能上所需的最小限度的構(gòu)成，也能夠抑制由半導(dǎo)體封裝體的管芯與安裝用基 板之間的熱膨脹系數(shù)的差引起的焊料凸起的斷裂以及由外部應(yīng)力引起的焊料凸起的斷裂。本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝體，其具備形成有規(guī)定的電子電路的平板狀的半導(dǎo) 體的管芯、在該管芯的安裝面上排列形成的多個焊盤、在該多個焊盤的表面分別形成且由 沿垂直于該表面的方向延伸的形狀構(gòu)成的UBM。該半導(dǎo)體封裝體中，在管芯的角部的焊盤所 形成的UBM相對于在管芯的大致中央位置的焊盤所形成的UBM來說，以彈簧系數(shù)低的結(jié)構(gòu) 形成。另外，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝體，其具備形成有規(guī)定的電子電路的平板狀的 半導(dǎo)體的管芯、在該管芯的安裝面上排列形成的多個焊盤、在該多個焊盤的表面分別形成 且由沿垂直于該表面的方向延伸的形狀構(gòu)成的UBM。該半導(dǎo)體封裝體中，在管芯的外周邊部 的焊盤所形成的UBM相對于在管芯的大致中央位置的焊盤所形成的UBM來說，以彈簧系數(shù) 低的結(jié)構(gòu)形成。這些構(gòu)成中，著眼于如下的情況，S卩在借助于在各UBM處所形成的焊料凸起，將 半導(dǎo)體封裝體與安裝用基板接合而形成半導(dǎo)體封裝模塊的情況下，在該半導(dǎo)體封裝模塊從 外部受到應(yīng)力時，與半導(dǎo)體封裝體的管芯的大致中央位置相比，靠近角部或外周邊部的部 分更容易受到來自外部的應(yīng)力的影響而使焊料凸起破損。這樣，使半導(dǎo)體封裝體的管芯的角部或周邊部的UBM的彈簧系數(shù)低于管芯的大致 中央位置的UBM的彈簧系數(shù)，從而在從外部受到應(yīng)力時，容易受到應(yīng)力的影響的角部或周 邊部的UBM容易因應(yīng)力而變形。由于利用這種UBM的變形，使來自外部的對于角部或周邊 部的應(yīng)力均勻地分配到各焊料凸起，因此對于角部或周邊部的焊料凸起施加的應(yīng)力得到減 輕。從而，即使不像以往那樣進行樹脂密封，也可以使對于焊料凸起的應(yīng)力得到減少，且使 該焊料凸起的斷裂得到抑制。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體中的彈簧系數(shù)低的結(jié)構(gòu)的UBM的直徑被制成小于在 管芯的大致中央位置的焊盤所形成的UBM的直徑。該構(gòu)成中，利用如下的情況，即由金屬制成的UBM的彈簧系數(shù)依賴于與焊盤的接 合面積，即依賴于UBM的直徑，通過使角部或周邊部的UBM的直徑小于大致中央位置的UBM 的直徑，而能夠降低應(yīng)當減小彈簧系數(shù)的角部或周邊部的UBM的彈簧系數(shù)。這樣，能夠用簡單且容易的結(jié)構(gòu)來形成彈簧系數(shù)低的UBM。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體的UBM由與焊盤連接的部分、和在該與焊盤連接的 部分的頭端形成且形成有焊料凸起的部分構(gòu)成。此外，彈簧系數(shù)低的結(jié)構(gòu)的UBM的與焊盤 連接的部分的直徑被制成小于在管芯的大致中央位置的焊盤所形成的UBM的與焊盤連接 的部分的直徑。該構(gòu)成中，示出了更具體的UBM的形狀，將UBM由與焊盤連接的部分和形成有焊料 凸起的部分形成。此外，為了降低彈簧系數(shù)，減小與焊盤連接的部分的直徑。這樣，無需減小 可形成的焊料凸起的形狀就能夠降低彈簧系數(shù)。另外，由于與焊盤連接的部分與形成有焊 料凸起的部分相比，在垂直于焊盤的表面的方向上的長度更長，因此容易緩解應(yīng)力。從而， 能夠形成更有效地緩解應(yīng)力的UBM。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體具備保護膜，其將各個焊盤局部地覆蓋，并由將UBM 的與焊盤連接的部分包圍的形狀構(gòu)成，且具有規(guī)定的彈性。該構(gòu)成中，示出了更具體的半導(dǎo)體封裝體的構(gòu)成，通過將具有規(guī)定的彈性的保護 膜以包圍UBM的與焊盤連接的部分的方式形成，而能夠進一步提高應(yīng)力的緩解能力。另外，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝體，其具備形成有規(guī)定的電子電路的平板狀的 半導(dǎo)體的管芯、在該管芯的安裝面上排列形成的多個焊盤、在該多個焊盤的表面分別形成 且由沿垂直于該表面的方向延伸的形狀構(gòu)成的UBM。該半導(dǎo)體封裝體中，在各焊盤所形成 的UBM以如下的結(jié)構(gòu)形成，即彈簧系數(shù)與自形成于管芯的大致中央位置的焊盤UBM的距離 對應(yīng)地降低。該構(gòu)成中，各UBM的彈簧系數(shù)被設(shè)定為，自管芯的大致中央位置的距離越遠則越 低。如上所述，這樣設(shè)定利用的是從管芯的大致中央位置起越靠近外周邊部及角部，則越容 易受到應(yīng)力的情況。這樣，通過設(shè)為這種構(gòu)成，不僅是角部或外周邊部，對于在管芯的各焊 盤所形成的每個UBM，都可以適當?shù)鼐徑鈶?yīng)力。由此，在所有的UBM處，只會施加被減少的大 致均勻的應(yīng)力，在半導(dǎo)體封裝體的整個區(qū)域中能夠有效地抑制焊料凸起的斷裂。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體的各焊盤所形成的UBM的直徑被制成與自形成于管 芯的大致中央位置的焊盤的UBM的距離對應(yīng)地變小。該構(gòu)成中，示出了彈簧系數(shù)的設(shè)定方法的一例，將UBM的直徑與自管芯的大致中 央位置的距離對應(yīng)地減小。通過設(shè)為該構(gòu)成，能夠用簡單且容易的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)與自管芯的 大致中央位置的距離對應(yīng)的彈簧系數(shù)的設(shè)定。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝模塊具備上述的半導(dǎo)體封裝體、具有安裝用凸臺的安 裝用基板，該安裝用凸臺形成在與該半導(dǎo)體封裝體的各焊料凸起相對置的位置上，各UBM 利用各自的焊料凸起與安裝用凸臺接合。該構(gòu)成中，通過使用上述的各構(gòu)成的半導(dǎo)體封裝體來形成半導(dǎo)體封裝模塊，焊料 凸起的斷裂得到抑制，能夠形成可靠性高的半導(dǎo)體封裝模塊。根據(jù)本發(fā)明，即使對于半導(dǎo)體封裝模塊，施加由物理性彎曲或熱膨脹系數(shù)的差異 引起的應(yīng)力，也能夠僅利用作為半導(dǎo)體封裝模塊的功能上的最小限度的構(gòu)成要素，來緩解 該應(yīng)力集中地施加在特定的凸起的情況，抑制焊料凸起的斷裂。這樣，能夠用簡單的構(gòu)成且 廉價地實現(xiàn)可靠性優(yōu)異的半導(dǎo)體封裝體及半導(dǎo)體封裝模塊。


圖1是從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的第一實施方式的半導(dǎo)體封裝體10的外觀 立體圖、以及從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的該半導(dǎo)體封裝體10的平面圖。圖2是第一實施方式的半導(dǎo)體封裝體10的側(cè)面剖視圖、將管芯11的大致中央位 置的UBM15C及管芯11的角部的UBM15E放大后的側(cè)面剖視圖、以及半導(dǎo)體封裝模塊1的側(cè) 面剖視圖。圖3是示意性地表示對第一實施方式的半導(dǎo)體封裝模塊1施加了由彎曲引起的外 部應(yīng)力時的變化的側(cè)面剖視圖。圖4是示意性地表示對第一實施方式的半導(dǎo)體封裝模塊1施加了高溫時的變化的 側(cè)面剖視圖。圖5是從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的第二實施方式的半導(dǎo)體封裝體IOA的外 觀立體圖以及從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的該半導(dǎo)體封裝體IOA的平面圖。圖6是從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的第三實施方式的半導(dǎo)體封裝體IOB的平 面圖。圖7是用于更具體地說明以往的CSP封裝模塊IK的構(gòu)成的圖。其中附圖標記說明如下1、1K...半導(dǎo)體封裝模塊，10、10Κ...半導(dǎo)體封裝體，11...管芯，IlF...安裝面， 12...焊盤，13...鈍化膜，14...保護膜，15、15C、15E、15K、15KC、15KE、15N1、15N2. . . UBM， 16...焊料凸起，20...安裝用基板，21...安裝用凸臺，30...樹脂密封，Z(15C)...中央?yún)^(qū) 域，Z(15N1)···第一中間區(qū)域，Z(15N2)...第二中間區(qū)域，Z (15N3)...周邊區(qū)域。
具體實施例方式參照附圖，對本發(fā)明的第一實施方式涉及的半導(dǎo)體封裝模塊及構(gòu)成該半導(dǎo)體封裝 模塊的半導(dǎo)體封裝體進行說明。圖1㈧是從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的本實施方式的半導(dǎo)體封裝體10的外 觀立體圖。圖I(B)是從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的該半導(dǎo)體封裝體10的平面圖。圖2(A)是將本實施方式的半導(dǎo)體封裝體10沿著對角線切開的側(cè)面剖視圖。圖 2(B)是將管芯11的大致中央位置的UBM15C及管芯11的角部的UBM15E放大后的側(cè)面剖視 圖。圖2(C)是將本實施方式的封裝模塊1沿對角線切開的側(cè)面剖視圖。本實施方式的半導(dǎo)體封裝體10具備俯視下的形狀為大致正方形且以規(guī)定厚度制 成的半導(dǎo)體的管芯11。在管芯11上，預(yù)先形成有規(guī)定的電子電路元件或電子電路圖案，在 安裝面IlF側(cè)，形成有多個焊盤12。多個焊盤12遍及管芯11的安裝面IlF的整個面地被二維地排列。例如，圖1、圖 2的例子中，在管芯11的安裝面IlF上，大致等間隔地形成有9X9個焊盤12。而且，焊盤 12的個數(shù)并不限于該個數(shù)，只要與規(guī)格對應(yīng)地適當?shù)卦O(shè)定即可。在管芯11的安裝面IlF上，以在各焊盤12的中央?yún)^(qū)域分別開口的形狀，來形成有 鈍化膜13。鈍化膜13使用聚酰亞胺等絕緣性材料，通過在利用涂布或CVD等工藝在安裝面 IlF的整個面上形成膜后進行圖案形成處理，從而成形為具有上述的開口的形狀。進而，以覆蓋管芯11的安裝面IlF的鈍化膜13的方式，形成有保護膜14。此時，
6保護膜14以覆蓋鈍化膜13覆蓋的同時，在之后形成UBM15的各焊盤12的中央?yún)^(qū)域開口的 方式形成。另外，保護膜14由具有規(guī)定的彈性的絕緣性材料，如聚酰亞胺制成。此外，保護 膜14也與鈍化膜13相同，通過在進行向安裝面IlF上的整個面形成膜后進行圖案形成處 理而成形為具有開口的形狀。在各焊盤12的上述的被開口的區(qū)域中，分別形成有UBM15。UBM15通過將多種不 同種類的金屬形成膜而形成，例如利用Cr及Cu的復(fù)合物、Ni/Au層疊膜來形成。各UBM15形成為頸部分151和頭部分152這2個部分一體形成的形狀。UBM15的 頸部分151與焊盤12接合，并形成為向垂直于焊盤12的表面的方向延伸的形狀，且其周圍 被保護膜14包圍。UBM15的頭部分152處于頸部分151的與焊盤12相反一側(cè)的端部，并形 成為在保護膜14的表面露出的形狀。此外，頭部分152形成為俯視下的面積比頸部分151 大的形狀，即俯視的狀態(tài)下的直徑大且厚度薄的形狀。此外，所有的UBM15的頭部分152無論在管芯11中的位置如何都是相同的結(jié)構(gòu)， 相對于此，各UBM15的頸部分151形成為根據(jù)在管芯11中的各個UBM15的位置的不同，俯視 的狀態(tài)下的直徑不同。具體來說，本實施方式的半導(dǎo)體封裝體10中，相對于在管芯11的中 央位置形成的UBM15C，在管芯11的角部形成的UBM15E形成為更小的直徑。即，管芯11的 中央位置的UBM15C的直徑與管芯Ii的角部UBMiiE的直徑<pe構(gòu)成φΟφε的關(guān)系。另 外，管芯11的角部的UBM15E以外的UBM15以與中央位置的UBM15C相同的直徑來形成。這里，由金屬制成的UBM15的彈簧系數(shù)k是以k = f ( α，S/L)給出的。該式子中， f(*)表示是*的函數(shù)，α是基于UBM15的材料的系數(shù)，S是與UBM15的焊盤12的接合面積， 即與直徑的平方成比例的值，L是UBM15的長度(與焊盤12的表面垂直的方向上的長度)。 這樣，UBM15如果使用相同的材質(zhì)，則直徑越小，或者長度越長，則彈簧系數(shù)k就越低。從而，通過使管芯11的角部UBM15E的直徑與中央位置的UBM15C或其他的UBM15 的直徑相比較小，而能夠降低該UBM15E的彈簧系數(shù)。由此，管芯11的角部的UBM15E與其 他的UBM15相比，形成為容易相對于外部應(yīng)力進行伸縮的結(jié)構(gòu)。在由這種結(jié)構(gòu)形成的各UBM15的頭部分152的表面上，形成有焊料凸起16。此時， 由于UBM15E只是將頸部分151的直徑減小，而將頭部分152形成為與其他的UBM15相同的 形狀，因此能夠在所有的UBM15中形成相同的焊料凸起16。即，對于后述的安裝用基板20 的安裝用凸臺21而言，能夠獲得相同的接合強度。利用如上所述的構(gòu)成，形成本實施方式的半導(dǎo)體封裝體10。這種半導(dǎo)體封裝體10利用焊料凸起16被安裝在安裝用基板20上。在安裝用基 板20上，在與半導(dǎo)體封裝體10的各焊料凸起16對應(yīng)的位置上，排列形成有安裝用凸臺21。 這樣，通過將焊料凸起16焊接在安裝用凸臺21上，半導(dǎo)體封裝體10與安裝用基板20電氣 性地且機械性地連接，而形成半導(dǎo)體封裝模塊1。此外，具有由如上所述的構(gòu)成的半導(dǎo)體封裝體10的半導(dǎo)體封裝模塊1具有如下所 示的特征。首先，對向半導(dǎo)體封裝模塊1施加了外部應(yīng)力時的焊料凸起16的斷裂的抑制效果 進行說明。圖3是示意性地表示對本實施方式的半導(dǎo)體封裝模塊1施加了由彎曲引起的外部 應(yīng)力時的變化的側(cè)面剖視圖，圖3(A)表示未施加應(yīng)力的通常狀態(tài)，圖3(B)表示安裝用基板20向半導(dǎo)體封裝體10側(cè)翹曲的狀態(tài)，圖3(C)表示安裝用基板20向與半導(dǎo)體封裝體10相 反一側(cè)翹曲的狀態(tài)。如圖3㈧所示，在未施加外部應(yīng)力的狀態(tài)下，中央位置的UBM15C的長度(高度) HcO與角部的UBM15E的長度(高度)HeO —致。其次，如圖3(B)所示，當安裝用基板20因外部應(yīng)力而向半導(dǎo)體封裝體10側(cè)翹曲 時，雖然在中央位置處半導(dǎo)體封裝體10與安裝用基板20的間隔基本上沒有變化，然而在端 部處半導(dǎo)體封裝體10與安裝用基板20的間隔變窄。特別是在角部，容易受到翹曲的影響， 半導(dǎo)體封裝體10與安裝用基板20的間隔變得更窄。這種狀況下，由于在中央位置處間隔沒有變化，因此中央位置的UBM15C的長度 (高度)Hcu相對于通常的UBM15C的長度(高度)HcO而言沒有變化，對于焊料凸起16也基 本上未施加應(yīng)力。此外，雖然在角部處間隔發(fā)生變化，然而通過將UBM15E的彈簧系數(shù)設(shè)定得較低， 與該間隔對應(yīng)地，UBM15E的長度Heu變得比通常的UBM15E的長度(高度)HeO短(Heu < HeO)。此時，由于保護膜14也具有規(guī)定的彈性，因此與UBM15E的形狀對應(yīng)地產(chǎn)生變形。 這樣，在由焊料凸起16、UBM15E形成的連接部上產(chǎn)生的翹曲所引起的應(yīng)力作用于UBM15E的 變形及保護膜14的變形，從而施加在角部的焊料凸起16上的應(yīng)力得到抑制。這樣，由該翹 曲引起的向角部的焊料凸起16的應(yīng)力集中得到緩解，從而能夠抑制該角部的焊料凸起16 的斷裂。然后，如圖3(C)所示，當安裝用基板20因外部應(yīng)力而向與半導(dǎo)體封裝體10相反 一側(cè)翹曲時，雖然在中央位置處半導(dǎo)體封裝體10與安裝用基板20的間隔基本上沒有變化， 然而在端部處半導(dǎo)體封裝體10與安裝用基板20的間隔變大。特別是在角部，容易受到翹 曲的影響，半導(dǎo)體封裝體10與安裝用基板20的間隔變得更大。這種狀態(tài)下，由于在中央位置處間隔沒有變化，因此中央位置的UBM15C的長度 (高度)Hcd相對于通常的UBM15C的長度(高度)HcO而言沒有變化，對于焊料凸起16也基 本上未施加應(yīng)力。此外，雖然在角部處間隔發(fā)生變化，然而通過將UBM15E的彈簧系數(shù)設(shè)定得較低， 與該間隔對應(yīng)地，UBM15E的長度Hed變得比通常的UBM15E的長度(高度)HeO長(Hed > HeO)。此時，由于保護膜14也具有規(guī)定的彈性，因此與UBM15E的形狀對應(yīng)地產(chǎn)生變形。這 樣，在由焊料凸起16、UBM15E構(gòu)成的連接部中產(chǎn)生的翹曲所引起的應(yīng)力作用于UBM15E的變 形及保護膜14的變形，從而施加在焊料凸起16上的應(yīng)力得到抑制。這樣，能夠抑制由該翹 曲引起的焊料凸起16的斷裂。下面，對由半導(dǎo)體封裝體10的管芯11與安裝用基板20之間的熱膨脹系數(shù)的差引 起的斷裂的抑制進行說明。圖4是示意性地表示對本實施方式的半導(dǎo)體封裝模塊1施加了高溫時的變化的側(cè) 面剖視圖，圖4(A)表示未施加高溫的平溫狀態(tài)(通常狀態(tài))，圖4(B)表示施加了高溫的狀 態(tài)。而且，圖4中，Ln表示平溫狀態(tài)下的從中央位置的UBM15C的中心到安裝用基板20的 側(cè)面為止的距離，Ln’表示施加了高溫的狀態(tài)下的從中央位置的UBM15C的中心到安裝用基 板20的側(cè)面為止的距離。如圖4(A)所示，在未施加高溫的狀態(tài)下，UBM15的間隔與安裝用凸臺21的間隔
8相同，無論是中央位置的UBM15C還是角部的UBM15E，都與對應(yīng)于各自的位置的安裝用凸臺 21，在俯視的狀態(tài)下大致相同的位置上相對置。因此，無論是中央位置的UBM15C還是角部 的UBMl5E都不會產(chǎn)生變形，也不會施加應(yīng)力。其次，當對半導(dǎo)體封裝模塊1施加高溫時，由相對于作為半導(dǎo)體的管芯11來說熱 膨脹系數(shù)高的電介質(zhì)材料制成的安裝用基板20如圖4(B)所示，形成為與管芯11相比在平 面上伸長的形狀。這樣，不會使UBM15的間隔與安裝用凸臺21的間隔一致，在受伸長的影 響尤其大的角部處，UBM15E和與之對應(yīng)的安裝用凸臺21的平面上的位置關(guān)系發(fā)生錯移。但 是，由于UBM15E是彈簧系數(shù)低的結(jié)構(gòu)，因此會與安裝用凸臺21的錯移對應(yīng)地，在伸長的同 時產(chǎn)生變形。此時，保護膜14也與UBM15E的變形對應(yīng)地變形。即，在由熱引起的變形下產(chǎn) 生的應(yīng)力作用于UBM15E的變形及保護膜14的變形，能夠抑制焊料凸起16的斷裂。如上所述，通過使用本實施方式的構(gòu)成，即使對半導(dǎo)體封裝模塊1施加外部應(yīng)力 或施加熱，而使安裝用基板20發(fā)生變形，也能夠抑制焊料凸起16的斷裂。此外，這種構(gòu)成 中，朝向角部的焊料凸起16的應(yīng)力集中得到緩解，按照將應(yīng)力向形成于整個半導(dǎo)體封裝模 塊1中的焊料凸起16組平均化的方式分散，從這一點考慮，也能夠抑制焊料凸起16的斷 裂。此時，由于不需要如以往那樣實施應(yīng)力緩解用的樹脂密封，因此僅由在功能上所需的構(gòu) 成來能夠抑制由變形引起的焊料凸起16的斷裂。下面，參照附圖，對第二實施方式的半導(dǎo)體封裝模塊進行說明。圖5㈧是從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的本實施方式的半導(dǎo)體封裝體IOA的外 觀立體圖。圖5(B)是從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的該半導(dǎo)體封裝體IOA的平面圖。本實施方式的半導(dǎo)體封裝體IOA相對于上述的第一實施方式的半導(dǎo)體封裝體10 來說，不僅是角部的UBM15E，而且包括該角部的UBM15E的外周邊部的UBM15S的直徑CpS都 比中央位置的UBM15C的直徑<PC小，其他的構(gòu)成與第一實施方式的半導(dǎo)體封裝體10相同。 而且，除去外周邊部的UBM15S以外的UBM15N是與中央位置的UBM15C相同的結(jié)構(gòu)。所謂外周邊部的UBM15S是表示在管芯11的安裝面IlF上二維地排列的UBM15組 中的最外周的UBM15組，表示沿著管芯11的側(cè)邊形成于最接近該側(cè)邊的位置的UBM15組。這樣接近管芯11的側(cè)邊的位置的UBM15組以及形成于它們上的焊料凸起16也與 上述的第一實施方式中所示的角部的UBM15E相同，容易受到外部應(yīng)力的影響。從而，通過 減小這些外周邊部的UBM15S的直徑，利用外周邊部的UBM15S的伸縮來緩解利用外周邊部 的UBM15S的連接部中的外部應(yīng)力，從而能夠抑制焊料凸起16的斷裂。而且，雖然在本實施方式中，示出了將外周邊部的全部UBM15S設(shè)為相同直徑<PS的 例子，然而也可以使角部UBM15E的直徑q>e比外周邊部的UBM15S的直徑更小。下面，參照附圖對第三實施方式涉及的半導(dǎo)體封裝模塊進行說明。圖6是從管芯11的安裝面IlF側(cè)看到的本實施方式的半導(dǎo)體封裝體IOB的平面 圖。本實施方式的半導(dǎo)體封裝體IOB在每個UBM15的位置直徑不同，其他的構(gòu)成與第 一實施方式中所示的半導(dǎo)體封裝體10相同。本實施方式的半導(dǎo)體封裝體IOB中，以中央的UBM15C作為基準，將二維地排列的 多個UBMl5區(qū)分為每個距離范圍的4個區(qū)域Z (15C)、Z (15N1)、Z (15N2)、Z (15N3)，并按每個 區(qū)域設(shè)定UBM15的直徑。
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首先，作為中央?yún)^(qū)域Z(15C)，將與中央位置的UBM15C相距距離Rl的整個范圍 內(nèi)的UBM15以與中央位置的UBM15C相同的結(jié)構(gòu)(直徑CpC )形成。其次，作為第一中 間區(qū)域Z(15N1)，將從距離Rl到距離R2的整個范圍內(nèi)的UBM15W的直徑φη 設(shè)為比中 央位置的UBM15C的直徑q>C小。再次，作為第二中間區(qū)域Z(15N2)，將從距離R2到距離 R3的整個范圍內(nèi)的UBM15N2的直徑φη2設(shè)為第一中間區(qū)域Z(15N1)的UBM15W的直徑 φη 小。此外，作為周邊區(qū)域Ζ(15Ν3)，將從距離R3到距離R4(角部)的整個范圍內(nèi)的 UBM15N3的直徑φη3設(shè)為第二區(qū)域Z(15N2)的UBM15N2的直徑φη2小。S卩，針對各區(qū)域 的直徑<pc、φη 、φη2、φη3，以構(gòu)成φε>φη1>φη2>φιι3的關(guān)系的方式來形成 UBM15。此時，對于第一中間區(qū)域Z(15m)的UBM15N1的直徑φη 、第二中間區(qū)域Z(15N2) 的UBM15N2的直徑φη2、周邊區(qū)域Z(15N3)的UBM15N3的直徑φη3與中央?yún)^(qū)域Z(15C)的 UBM15C的直徑q>C的比，例如可以基于距離R2、R3、R4與自中央位置的距離Rl的比的倒數(shù) 來設(shè)定。通過采用這種構(gòu)成，與自中央位置的距離對應(yīng)地設(shè)定各UBM15的彈簧系數(shù)，越是 自中央位置的距離遠的區(qū)域的UBM15，將彈簧系數(shù)設(shè)定得越低。這樣，越是靠近容易受到應(yīng) 力的影響的外周邊部或角部，越是容易緩解應(yīng)力，能夠遍及半導(dǎo)體封裝體IOB的整個面地 有效地抑制焊料凸起16的斷裂。而且，雖然在本實施方式中，示出了將UBM15區(qū)分為4個區(qū)域的例子，然而區(qū)分數(shù) 并不限定于此，只要區(qū)分為任意的多個區(qū)域，并按每個區(qū)域來設(shè)定UBM15的直徑即可。進 而，也可以將這種利用區(qū)域區(qū)分的UBM的直徑的設(shè)定和上述的角部或外周邊部的UBM的直 徑的設(shè)定兼用。另外，也可以按每個UBM15分別與自中央位置的距離對應(yīng)地設(shè)定直徑。另外，雖然在上述的各實施方式中，示出了將UBM以奇數(shù)X奇數(shù)排列形成，且在管 芯11的中央位置有UBM15C的半導(dǎo)體封裝體10，然而即使如排列方向的至少一方為偶數(shù)的 情況等，在管芯11的正中央位置沒有UBM15的情況下，也只要以管芯11的中央位置或中央 位置附近的UBM為基準，決定各UBM的直徑即可。另外，雖然在上述的各實施方式中，示出了通過減小UBM的直徑來降低UBM的彈簧 系數(shù)的例子，然而也可以通過對每個UBM改變材質(zhì)或以不對接合引起影響的程度改變UBM 的長度，來設(shè)定彈簧系數(shù)。另外，雖然在上述的各實施方式中，示出了還追加了利用保護膜的應(yīng)力緩解的例 子，然而也可以是不使用保護膜而僅用UBM的頸部分來緩解應(yīng)力的構(gòu)成。
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權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體封裝體，具備形成有規(guī)定的電子電路的平板狀的半導(dǎo)體的管芯、在該管芯的安裝面上排列形成的多個焊盤、在該多個焊盤的表面分別形成且由沿垂直于該表面的方向延伸的形狀構(gòu)成的UBM，其中，在上述管芯的角部的焊盤所形成的UBM相對于在上述管芯的大致中央位置的焊盤所形成的UBM而言，以彈簧系數(shù)低的結(jié)構(gòu)形成。
2.一種半導(dǎo)體封裝體，具備形成有規(guī)定的電子電路的平板狀的半導(dǎo)體的管芯、在該 管芯的安裝面上排列形成的多個焊盤、在該多個焊盤的表面分別形成且由沿垂直于該表面 的方向延伸的形狀構(gòu)成的UBM，其中，在上述管芯的外周邊部的焊盤所形成的UBM相對于在上述管芯的大致中央位置的焊 盤所形成的UBM而言，以彈簧系數(shù)低的結(jié)構(gòu)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體封裝體，其中，上述彈簧系數(shù)低的結(jié)構(gòu)的UBM的直 徑被制成小于在上述管芯的大致中央位置的焊盤所形成的UBM的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝體，其中，上述UBM由與上述焊盤連接的部分、和 在該與上述焊盤連接的部分的頭端形成且形成有焊料凸起的部分構(gòu)成，上述彈簧系數(shù)低的結(jié)構(gòu)的UBM的與上述焊盤連接的部分的直徑被制成小于在上述管 芯的大致中央位置的焊盤所形成的UBM的與上述焊盤連接的部分的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體封裝體，其中，具備保護膜，其將上述各個焊盤局部地 覆蓋，并由將上述UBM的與上述焊盤連接的部分包圍的形狀構(gòu)成，且具有規(guī)定的彈性。
6.一種半導(dǎo)體封裝體，具備形成有規(guī)定的電子電路的平板狀的半導(dǎo)體的管芯、在該 管芯的安裝面上排列形成的多個焊盤、在該多個焊盤的表面分別形成且由沿垂直于該表面 的方向延伸的形狀構(gòu)成的UBM，其中，在各焊盤所形成的UBM形成為如下結(jié)構(gòu)，即彈簧系數(shù)與自形成于上述管芯的大致中央 位置的焊盤的UBM的距離對應(yīng)地變低。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體封裝體，其中，在上述各焊盤所形成的UBM的直徑被制 成為與自形成于上述管芯的大致中央位置的焊盤的UBM的距離對應(yīng)地變小。
8.一種半導(dǎo)體封裝模塊，具備權(quán)利要求1 7中任意一項所述的半導(dǎo)體封裝體；具有安裝用凸臺的安裝用基板，該安裝用凸臺形成于與該半導(dǎo)體封裝體的各焊料凸起 相對置的位置，各UBM通過各自的焊料凸起與上述安裝用凸臺接合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝模塊，即使施加由物理性彎曲或熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力，也能夠僅利用在功能上最小限度的構(gòu)成要素，來緩解應(yīng)力向特定的凸起的集中，并抑制焊料凸起的斷裂。半導(dǎo)體封裝體(10)具有平板形狀的管芯(11)，在管芯的安裝面(11F)上排列形成有多個焊盤(12)。在安裝面(11F)上，以在焊盤的中央?yún)^(qū)域開口的方式形成有鈍化膜(13)和保護膜(14)。在該開口部，形成有與焊盤接合的UBM(15)，在各UBM(15)的表面形成有焊料凸起(16)。此時，管芯(11)的角部所形成的UBM(15E)形成為小于在管芯(11)的中央位置所形成的UBM(15C)的直徑，且其彈簧系數(shù)被設(shè)定得較低。
文檔編號H01L23/485GK101964334SQ20101023564
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者加藤登, 山田浩輔 申請人:株式會社村田制作所