将于2017年4月26日提交的、包括说明书、附图、以及摘要的日本专利申请no.2017-087300的公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种半导体器件技术，并且涉及一种用于应用例如包括凸块电极的半导体器件技术的有效技术。
背景技术
例如，日本未审专利申请公开no.2009-302227以及日本未审专利申请公开no.2010-93109描述了这样一种结构，即安装在布线基板上的半导体芯片的电极通过布置在布线基板的安装表面上的凸块电极而被引出到外部。
日本未审专利申请公开no.2009-302227公开了一种贯通布线基板的过孔与形成有凸块电极的焊区(land)直接相连的焊区过孔结构、焊区包含在形成于布线基板的安装表面之上的阻焊剂的开口部之中的nsmd(非焊料掩模限定)结构、以及其周边部分被形成于布线基板的安装表面之上的阻焊剂所覆盖的smd(焊料掩模限定)结构。
此外，日本未审专利申请公开no.2010-93109公开了这样一种结构，即在布线基板的安装表面上提供了布置在布线基板的安装表面的外周侧的以多行循环的一组焊球以及布置在布线基板的安装表面的中心侧的以多行循环的一组焊球。
技术实现要素：
顺便说一下，存在许多用于诸如bga(球栅阵列)型或lga(焊区栅格阵列)型这样的半导体器件的布线基板的焊区(用作外部端子的焊料材料所结合到的部分)的结构。
例如，在nsmd结构中(参见日本未审专利申请公开no.2009-302227的图10和11)，焊区的周边部分不被绝缘膜(阻焊膜)所覆盖，并且焊区及与焊区相连的布线(引出布线)的一部分从形成于绝缘膜中的开口部露出。此外，例如，在smd结构中(参见日本未审专利申请公开no.2009-302227的图12和13)，焊区的周边部分及与焊区相连的布线被绝缘膜(阻焊膜)所覆盖。在nsmd结构和smd结构中，在与焊区不重叠的位置处形成了布线基板的通孔。此外，例如，如日本未审专利申请公开no.2009-302227的图18和19所示，存在这样的焊区，即该焊区具有焊区的周边部分不被绝缘膜所覆盖的nsmd结构以及在与焊区重叠的位置处形成了布线基板的通孔(过孔)的所谓焊区通孔结构(焊区过孔结构)，或者存在这样的焊区，即该焊区具有焊区的周边部分被绝缘膜所覆盖的smd结构以及在与焊区重叠的位置处形成了布线基板的通孔的所谓焊区通孔结构。
在这里，在焊区过孔结构的情况下，因为在与焊区相同的层中不存在与焊区相连的布线，因此，接合到焊区的焊料材料不但可与焊区的上表面相接触，而且还可与和上表面相交的焊区的侧表面相接触。因而，在上述结构提议当中焊区过孔结构在抗热应力方面是最优的。然而，根据发明人的研究，发明人发现如果所有焊区都采用焊区过孔结构，则很难将用于使布置在布线基板的上表面(半导体芯片的加载表面)上的多个引线(接合引线或接合指)相连的多个布线布设到布置在布线基板的下表面(安装表面)上的多个焊区。
从对说明书和附图的描述中将显而易见地得知其它问题和新颖特征。
在根据一个实施例的半导体器件中，在布线基板的安装表面的外周侧的在透视平面图中与布置在布线基板的芯片装载面上的多个引线不重叠的位置处布置具有nsmd结构和焊区通孔结构的焊区。另一方面，在比具有布置在布线基板的安装表面上的焊区通孔结构的一组焊区更靠内侧的在透视平面图中与布置在布线基板的芯片装载面上的引线重叠的位置处布置具有nsmd结构且与引出布线部相连的焊区部。
此外，在根据一个实施例的半导体器件中，在布线基板的安装表面的外周侧的在透视平面图中与布置在布线基板的芯片装载面上的多个线不重叠的第一区域中布置具有nsmd结构的焊区以及焊区通孔结构。另一方面，在比布线基板的安装表面的第一区域更靠内侧的在透视平面图中与布置在布线基板的芯片装载面上的引线重叠的第二区域中布置具有nsmd结构且与引出布线部相连的焊区部。
根据一个实施例可以改善配置半导体器件的布线基板的布线设计的自由度。
附图说明
图1是第一实施例的半导体器件的安装表面的平面图。
图2是沿着图1中的线i-i所截取的横截面图。
图3是被图2的虚线所包围的区域a1的放大横截面图。
图4是配置图1的半导体器件的布线基板的芯片装载面的主要部分的放大平面图。
图5是布置在图4的芯片装载面上的多个引线的放大平面图。
图6是通过除去图1的半导体器件的安装表面的焊球所示出的平面图。
图7是被图6的虚线所包围的区域a2的放大平面图。
图8的左侧是具有smd结构的焊区的平面图，并且图8的右侧是沿着图8左侧的线ii-ii所截取的局部横截面图。
图9的左侧是具有nsmd结构的焊区的平面图，并且图9的右侧是沿着图9左侧的线iii-iii所截取的局部横截面图。
图10的左侧是具有nsmd结构以及焊区通孔结构(焊区过孔结构)的焊区的平面图，并且图10的右侧是沿着图10左侧的线iv-iv所截取的局部横截面图。
图11是示出了布线基板的芯片装载面的引线以及彼此重叠的布线基板的安装表面的焊区的局部平面图。
图12是示出了图6的半导体器件的安装表面的周边区域和中心区域的平面图。
图13是沿着图12的线v-v所截取的横截面图。
图14是图12的半导体器件的布线基板的安装表面上的主要部分的放大平面图。
图15是图12的半导体器件的布线基板的芯片装载面上的主要部分的放大平面图。
图16的左侧是布置在图1的半导体器件的安装表面的中心区域中的焊区的主要部分的平面图，并且图16的右侧是布置在图1的半导体器件的安装表面的周边区域中的焊区的主要部分的平面图。
图17的左侧是沿着图16的左侧的线vi-vi所截取的横截面图，并且图17的右侧是沿着图16的右侧的线vii-vii所截取的横截面图。
图18的左侧示出了通孔布线的修改例并且是与图16的左侧的线vi-vi相对应的部分的横截面图，并且图18的右侧示出了通孔布线的修改例并且是与图16的右侧的线vii-vii相对应的部分的横截面图。
图19是示出了图1的半导体器件的制造工艺的流程图。
图20是在图1的半导体器件的制造工艺中的背研磨工艺期间的晶片的横截面图。
图21是在图20的工艺之后的切割工艺期间的晶片的横截面图。
图22是在图21的工艺之后的管芯接合工艺期间的芯片和布线基板的横截面图。
图23是在图22的工艺之后的导线接合工艺期间芯片和布线基板的横截面图。
图24是在图23的工艺之后的整体模制工艺期间的半导体器件的横截面图。
图25是在图24的工艺之后的焊料印刷工艺期间的半导体器件的横截面图。
图26是在图25的工艺之后的半导体器件的横截面图。
图27是在图26的工艺之后的回流工艺之后的半导体器件的横截面图。
图28是在图27的工艺之后的封装切割工艺期间的半导体器件的横截面图。
图29是图1的半导体器件的主要部分以及安装半导体器件的母板的横截面图。
图30是通过个别模制方法所制造的半导体器件的示例的主要部分以及安装半导体器件的母板的横截面图。
图31是图1的半导体器件的主要部分以及安装半导体器件的母板的横截面图。
图32是示出了图6的半导体器件的安装表面上的周边区域、第一中心区域、以及第二中心区域的平面图。
图33是沿着图32的线viii-viii所截取的横截面图。
图34是图33的半导体器件的主要部分的放大横截面图。
图35是图32的半导体器件上的布线基板的芯片装载面的主要部分的放大平面图。
具体实施方式
为了方便起见利用在必要时划分成多个部分或实施例的以下实施例来对本发明进行描述。然而，除了特别指定的情况之外，这些部分或实施例彼此不是无关的，而是一个具有作为另一个的修改例、细节、或者补充解释的一部分或全部这样的关系。
此外，当说明书在以下实施例中提到要素的数目(包括件的数目、数值、数量、范围等等)时，所述数目不局限于特定数目，而是可以小于或大于特定数目，但特别指定的情况或者在原理上明显限于特定数目的情况除外。
此外，很明显的是在以下实施例中构成要素(包括要素步骤等等)不一定是必不可少的，但特别指定的情况或者在原理上明显是必不可少的情况除外。
类似地，当在以下实施例中当说明书涉及构成要素的形状及位置关系时，本发明包括基本上近似或类似于这些形状等等的构成要素，但特别指定的情况或者在原理上明显被认为是不相近或相似的情况除外。这同样也适用于数目和范围。
此外，在用于对实施例进行说明的所有附图中在原理上相同构件后跟相同标记，并且将省略对其的重复说明。应当注意的是在一些情况下即使在平面图的情况下也将添加阴影以便容易查看示图。
(第一实施例)
<半导体器件>
图1是第一实施例的半导体器件的安装表面的平面图，图2是沿着图1的线i-i所截取的横截面图，并且图3是被图2的虚线所包围的区域a1的放大横截面图。另外，图4是配置图1的半导体器件的布线基板的芯片装载面的主要部分的放大平面图。并且图5是布置在图4的芯片装载面上的多个引线的放大平面图。此外，图6是通过除去图1的半导体器件的安装表面的焊球而示出的平面图，并且图7是由图6的虚线所包围的区域a2的放大平面图。
第一实施例的半导体器件1是通过例如map(模制阵列封装)方法所形成的bga(球栅阵列)封装结构的半导体器件，并且包括布线基板wcb以及安装在几乎位于布线基板wcb的芯片装载面的中心处的芯片安装区域上的半导体芯片(以下简称为芯片)chp。
布线基板wcb是其中形成了用于将芯片chp的集成电路的电极引出到外部的布线的结构。例如，布线基板wcb在平面图中形成为四边形形状，并且将其外部尺寸设置为例如20×20mm或更大，特别是25×25mm。
配置布线基板wcb的基板sb是通过利用例如在平面图中形成为四边形形状的绝缘薄板而形成的，并且具有芯片装载面(第一表面)、位于相反侧的安装表面(第二表面)、以及层叠在其之间的多个绝缘层if。每个绝缘层if例如是由环氧树脂形成的。应当注意的是布线基板wcb(或基板sb)的四边形形状包括多边形形状或者通过在布线基板wcb(或基板sb)的每个角处形成锥形等等而具有圆角的四边形形状。
如图3和4所示，在基板sb的芯片装载面上布置多个引线(接合指和接合引线)la、多个通孔焊区tla、以及通过其它们彼此电连接的多个布线部wa。通过使用例如诸如铜(cu)等等这样的金属使引线la、通孔焊区tla、以及布线部wa一体成形。
沿着芯片chp的外周并排布置引线la以便包围芯片chp。在这里，如图4所示，沿着芯片chp的外周(四侧)将引线la布置成处于例如布置两行引线的状态。以z字形方式布置彼此分离的两行引线la(la1和la2)。也就是说，两行引线la(la1和la2)被布置成处于其位置沿着芯片chp的外周移动的状态。如图5所示，每个引线la的宽度lw约为85μm。例如，引线la之间的最小距离ld约为50μm。例如，引线la的最小间距lp约为370μm。
如图4所示，在平面图中通孔焊区tla形成为基本上圆形的图案，同时其宽度宽于引线la和布线部wa中的每一个。通孔焊区tla的直径例如约为300μm，并且通孔焊区tla的最小间距例如约为370μm。
此外，在基板sb的芯片装载面上形成了阻焊剂(第一绝缘膜)sr1以便覆盖通孔焊区tla和布线部wa。阻焊剂sr1是由例如环氧树脂和丙烯酸树脂的混合树脂形成的。如图4所示，在阻焊剂sr1的一部分处形成了布线部wa的一些从其露出的开口部ka。从开口部ka露出的布线部wa的一些是引线la。应当注意的是在图4中用阴影线表示阻焊剂sr1以便于容易查看示图。
此外，如图2和3所示，在芯片chp的主表面(第三表面)面朝上并且芯片chp的背表面(第四表面)与基板sb的芯片装载面相面对的状态下通过管芯接合材料db和阻焊剂sr1将芯片chp安装在基板sb(布线基板wcb)的芯片装载面上。应当注意的是管芯接合材料db例如是由膏状物料、薄膜材料等形成的。
例如，在平面图中芯片chp形成为四边形形状并且其外部尺寸被设置为例如约7×7mm。如图4所示，在芯片chp的主表面的外周(四侧)附近沿着芯片chp的外周(四侧)并排地布置多个焊盘(电极)pd。如图3所示焊盘pd与芯片chp的集成电路电连接并且通过接合导线(以下简称为导线)bw与布线基板wcb的引线la电连接。
此外，如图3所示，在基板sb的芯片装载面上形成树脂密封体md以便覆盖芯片chp、导线bw、引线la、以及阻焊剂sr1。树脂密封体md例如是由热固性环氧树脂形成的。树脂密封体md的侧表面与布线基板wcb的侧表面相吻合并且形成为几乎与布线基板wcb的芯片装载面相垂直。
另一方面，如图3和6所示，在基板sb的安装表面上布置了多个焊区(凸块焊区、焊盘、以及端子)ld(ld1、ld2、以及ld3)、多个通孔焊区tlb、以及布线部wb。焊区ld(ld1、ld2、ld3)、通孔焊区tlb、以及布线部wb例如是由诸如铜(cu)等等这样的金属形成的。
沿着基板sb的外周(四侧：边缘)将焊区(第一焊区)ld1布置成处于布置了两行焊区ld1这样的状态。此外，还沿着基板sb的外周(四侧：边缘)将焊区ld1组所包围的内焊区(第二焊区)ld2和ld3布置成处于布置了两行焊区ld2和两行焊区ld3这样的状态。将焊区ld1组与焊区ld2组之间的距离(最短距离)以及焊区ld2组与焊区ld3组之间的距离(最短距离)设置为等于或大于一行焊区ld(与一个焊区ld相对应)。因此，可以容易地在安装半导体器件1的母板侧布设导线。
例如，在平面图中每个焊区ld(ld1至ld3)形成为圆形形状并且其直径例如约为400μm。此外，如图7所示，相邻焊区ld(ld1至ld3)之间的间距dp例如约为800μm。
此外，如图2和3所示，焊球(焊料凸块、外部端子、以及突起电极)be被接合到相应焊区ld(ld1至ld3)。焊球be例如由诸如锡(sn)-银(ag)-铜(cu)合金等等这样的无铅合金形成的。
如图3所示，在芯片装载区域中布置通孔焊区tlb。通孔焊区tlb形成为其宽度大于布线部wb且直径小于焊区ld(ld1至ld3)的基本圆形图案。通孔焊区tlb的直径例如约为300μm，并且相邻通孔焊区tlb之间的最小间距例如约为370μm。
布线部wb是用于使焊区ld2和ld3的每一个与通孔焊区tlb电连接的引出布线部，并且与焊区ld2和ld3以及通孔焊区tlb一体成形。布线部wb的宽度例如约为300μm。
此外，在基板sb的安装表面上形成阻焊剂(第二绝缘膜)sr2以便覆盖布线部wb的一部分以及通孔焊区tlb。阻焊剂sr2例如是由环氧树脂和丙烯酸树脂的混合树脂形成的。在阻焊剂sr2的一部分中形成了用于使焊区ld(ld1至ld3)以及布线部wb的一部分露出的多个开口部kb。
开口部kb在平面图中形成为直径大于焊区ld(ld1至ld3)的圆形形状，并且被布置成包括每个焊区ld(ld1至ld3)的整个。也就是说，实施例中的半导体器件1的安装表面的所有焊区ld是具有nsmd(非焊料掩模限定)结构的焊区ld。开口部kb的直径例如约为520μm。随后将对焊区结构进行描述。
此外，如图2和3所示，在基板sb的芯片装载面与安装表面之间形成多个布线层，并且在每个布线层中形成内层布线wi。内层布线wi例如是由诸如铜(cu)这样的金属形成的。布线层的数目例如是2、4、或更多。应当注意的是在具有两个布线层的两层基板的情况下基板sb与核心材料相对应并且在具有四个或更多个布线层的多层基板的情况下与夹在阻焊剂sr1与sr2之间的所有绝缘层if的组件相对应。也就是说，这里提到的“基板”是利用绝缘层if来配置的。
此外，如图3所示，在基板sb中形成了贯通位于其背侧的芯片装载面和安装表面的几乎与芯片装载面和安装表面相垂直的多个通孔th1和th2。在通孔th(th1和th2)内分别提供了通孔布线wt(wt1和wt2)。每个通孔th(th1和th2)的直径例如约为150μm。
在平面图中在与基板sb的芯片装载面的外周侧的通孔焊区tla以及基板sb的安装表面的外周侧的焊区ld1重叠的位置处布置了一个通孔(第一通孔)th1。因此，基板sb的芯片装载面的外周侧的通孔焊区tla以及基板sb的安装表面的外周侧的焊区ld1通过通孔布线(第一通孔布线)wt1彼此电连接。也就是说，基板sb的芯片装载面的外周侧的通孔焊区tla与基板sb的安装表面的外周侧的焊区ld1通过通孔布线wt1直接电连接。
在平面图中在与布置在基板sb的芯片装载面的中心侧(在芯片装载区域中)的通孔焊区tla以及布置在基板sb的安装表面的中心侧(在芯片装载区域中)的通孔焊区tlb重叠的位置处布置了另一通孔(第二通孔)th2。因此，布置在基板sb的芯片装载面的中心侧(在芯片装载区域中)的通孔焊区tla和布置在基板sb的安装表面的中心侧(在芯片装载区域中)的通孔焊区tlb通过通孔布线(第二通孔布线)wt2彼此电连接。也就是说，基板sb的芯片装载面的通孔焊区tla与基板sb的安装表面的通孔焊区tlb通过通孔布线wt2电连接，并且进一步通过与通孔焊区tlb一体成形(连接)的布线部wb与焊区ld2和ld3电连接。
接下来，将描述发明人所发现的与布置在半导体器件的安装表面上的焊区结构有关的问题。
图8的左侧是具有smd结构的焊区的平面图，并且图8的右侧是沿着图8的左侧的线ii-ii所截取的局部横截面图。在smd(焊料掩模限定)结构的情况下，形成于阻焊剂sr2之中的开口部kc的直径小于焊区ld的直径，并且开口部kc被包括在焊区ld的上表面(与母板相面对的表面)之中。因此，焊区ld的上表面的外周附近的整个圆周被阻焊剂sr2所覆盖。在这种情况下，焊球be与焊区ld之间的接触表面是平坦的(线性的)，并且焊球be与焊区ld之间的接合区域小于具有nsmd结构的焊区ld。因此，在诸如温度循环试验等等这样的伴随有热量的试验中，很可能在阻焊剂sr2的开口部kc的内周附近的焊球be中产生裂纹ck。也就是说，在smd结构的情况下，存在焊球be与焊区ld之间的接合可靠性劣化这样的问题。
另一方面，图9的左侧是具有msmd结构的焊区的平面图，并且图9的右侧是沿着图9左侧的线iii-iii所截取的局部横截面图。在nsmd结构的情况下，形成于阻焊剂sr2之中的开口部kb的直径大于焊区ld的直径，并且开口部kb包括焊区ld。因此，在nsmd结构的情况下，焊区ld的上表面以及与其相交的侧表面从阻焊剂sr2的开口部kb露出。因此，因为焊球be被接合到焊区ld的上表面和侧表面，因此在焊球be和焊区ld之间的接合可靠性方面具有nsmd结构的焊区ld高于具有smd结构的焊区ld。。然而，即使在nsmd结构的情况下，也存在从岸焊区ld的外周的一部分向外延伸的布线部wb，并且开口部kb的外周与布线部wb重叠。因此，在诸如温度循环试验等等这样的伴随有热量的试验中，应力集中在与与开口部kb的外周重叠的布线部wb上，并且在焊球be中产生裂纹ck。也就是说，即使在nsmd结构的情况下，也存在在引出布线部相连的情况下焊球be与焊区ld之间的接合可靠性劣化这样的问题。根据本发明人的研究，即使在使用具有nsmd结构的焊区的情况下，当引出布线部与焊区相连时，例如当将布线基板wcb的外部尺寸设置为20×20mm或更大时，在热应力相对高的布线基板wcb的外周侧的焊球be中产生裂纹ck的问题变得显著。
接下来，图10的左侧是具有msmd结构以及焊区通孔结构(焊区过孔结构)的焊区的平面图，并且图10的右侧是沿着图10左侧的线ⅳ-ⅳ所截取的局部横截面图。第一实施例的焊区具有焊区通孔结构(焊区过孔结构)和nsmd结构。也就是说，形成于阻焊剂sr2之中的开口部kb的直径大于焊区ld的直径，并且布置了包括焊区ld的开口部kb。然而，在焊区通孔结构的情况下，在平面图中通孔th与焊区ld重叠，在与焊区ld相同的层中不存在与焊区ld相连的布线部。因此，因为焊球be被接合到焊区ld的上表面以及整周的侧表面，因此焊球be的接合强度提高了，并且在焊球be中几乎不产生裂纹。因此，在上述焊区结构中焊区通孔结构在抗热应力方面是最优的。
然而，根据该研究，发明人发现当布线基板wcb的安装表面中的所有焊区ld采用焊区通孔结构时难以将用于使布置在布线基板wcb的芯片装载面上的引线la相连的布线布设到布置在布线基板wcb的安装表面上的焊区ld。图11是示出了彼此重叠的布线基板的芯片装载面的引线以及布线基板的安装表面的焊区的局部平面图。因为导线bw(参见图3)与引线la相连，因此引线la是根据芯片chp的焊盘pd的尺寸(间距或相邻距离)而形成的。因此，以窄的相邻距离来紧密地布置引线la。另一方面，从确保与焊球be的接合可靠性的观点来看不能使焊区ld太小，并且从与母板的焊区(端子和电极)相连的观点来看不能以更窄的距离来布置焊区ld。因而，如果在布置有引线la的区域(透视平面图中的重叠区域)中布置具有焊区通孔结构的焊区ld，则难以布置引线la并且难以布设用于使引线la与焊区ld相连的布线。因此，很难设计布线基板wcb的布线的布局，并且开发布线基板wcb需要花费时间。另外，半导体器件1的成本增大了。此外，难以对布线进行布局，并且因而存在布线基板wcb的尺寸增大这样的情况。
因此，在本实施例的半导体器件1中，如图3等等所示，下述每个焊区ld1采用nsmd结构以及引出布线部与焊区ld1不相连的焊区通孔结构，所述每个焊区ld1被布置在布线基板wcb的安装表面的外周侧的在透视平面图中与引线la不重叠的位置处。另一方面，布线基板wcb的安装表面的中心侧的在透视平面图中与引线la重叠的每个焊区ld2采用nsmd结构以及引出布线部wb相连的焊区结构而不是采用焊区通孔结构。
具体地，例如按照以下方式示出上述结构。图12是示出了图6的半导体器件的安装表面的周边区域和中心区域的平面图，图13是沿着图12的线v-v所截取的横截面图，图14是图12的半导体器件的布线基板的安装表面上的主要部分的放大平面图，并且图15是图12的半导体器件的布线基板的芯片装载面上的主要部分的放大平面图。应当注意的是在图12中也以透视的方式示出了布置在布线基板wcb的安装表面上的芯片chp和引线la。另外，为了便于查看示图，在图15中用阴影线表示阻焊剂sr1。
在第一实施例中，如图12和13所示，在布线的布局设计中将布线基板wcb的安装表面划分为周边区域(第一区域)pa以及在周边区域内的中心区域(第二区域)ca。应当注意的是在图12中用阴影线表示周边区域pa和中心区域ca以便容易地查看示图。
周边区域pa是布置有具有nsmd结构以及引出布线部wb不相连的焊区通孔结构的焊区的区域，并且被布置成具有从布线基板wcb的外周朝着中心方向的宽度。布置在布线基板wcb的芯片装载面中的引线la被布置在在透视平面图中与周边区域pa不重叠的位置处。也就是说，布置在布线基板wcb的芯片装载面中的引线la在透视平面图中与布置在布线基板wcb的安装表面的外周侧的焊区ld1不重叠。应当注意的是随后将对具有布置在周边区域pa中的焊区通孔结构的焊区的具体示例进行描述。
另一方面，中心区域ca是布置有具有nsmd结构且与引出布线部相连的焊区的区域并且被布置在比周边区域pa更靠内的且被周边区域pa所包围的内侧。布线基板wcb的芯片装载面中的引线la被布置在在透视平面图中与中心区域ca重叠的位置处。也就是说，布置在布线基板wcb的芯片装载面上的引线la在透视平面图中与布置在布线基板wcb的安装表面的中心侧的焊区ld2重叠。随后将对具有布置在中心区域ca中的且与引出布线部相连的nsmd结构的焊区的具体示例进行描述。
此外，如图12至15所示，在周边区域pa与中心区域ca之间布置空区域fa。空区域fa不属于周边区域pa或中心区域ca。空区域fa的距离(周边区域pa的内周与中心区域ca的外周之间的最短距离：第三距离)fd比焊区ld(ld1和ld2)的直径大。
此外，空区域fa的距离fd比焊区ld之间的距离dd(沿着布线基板wcb的边缘所布置的焊区ld1之间的距离dd1或者沿着布线基板wcb的边缘所布置的焊区ld2之间的距离dd2)要大。应当注意的是距离dd1和dd2是相等的。
此外，空区域fa的距离fd大于焊区ld之间的相邻间距dp(沿着布线基板wcb的边缘所布置的焊区ld1之间的相邻间距dp1或者沿着布线基板wcb的边缘所布置的焊区ld2之间的相邻间距dp2)。应当注意的是相邻间距dp1和dp2是相等的。
此外，例如，在以下方式中有如下的不同观点。也就是说，在焊区ld1和ld2当中的最近位置处被布置成彼此相邻的焊区(第一基准焊区与第二基准焊区)ld1和ld2之间的距离(第一距离)dsd大于焊区ld之间的距离dd(沿着布线基板wcb的外周方向的相邻的两个焊区ld1之间的距离dd1或者沿着布线基板wcb的外周方向的相邻的两个焊区ld2之间的距离dd2)。
此外，焊区ld1和ld2之间的距离dsd大于每个焊区ld(ld1和ld2)的直径。此外，焊区ld1与ld2之间的距离dsd大于焊区ld之间的相邻间距dp(沿着布线基板wcb的外周方向的相邻的两个焊区ld1之间的相邻间距dp1或者沿着所述布线基板wcb的外周方向的相邻的两个焊区ld2之间的相邻间距dp2)。
在这里，参考图15对中心区域ca的外周位置(范围设置)进行描述。如上所述，如果具有焊区通孔结构的焊区ld1(参见图14)被布置在在透视平面图中与引线la重叠的位置处，则难以布设布线。从这个观点出发，可以想到的是可以将具有焊区通孔结构的焊区ld1布置在在透视平面图中与引线la不重叠的位置处，即比引线la1(la)更靠外侧(布线基板wcb的外周侧：图15的右侧)。然而，实际上，比引线la1更靠外侧的布线部wa也被密集地布置。如果具有焊区通孔结构的焊区ld1被布置成在透视平面图中与布线部wa的密集区域重叠，则难以与引线la的布置区域相似地布设布线基板wcb的布线。
因此，在该实施例中，中心区域ca延伸到比引线la1更靠外侧的布线部wa的布置区域的一部分。也就是说，中心区域ca的外周位置被设置在通过将长度rc2添加到从芯片chp的中心位置x0到引线la1的最外端的位置x1的长度rc1而获得的位置x2处。长度rc2等于或大于例如每个焊区ld(ld1和ld2)的直径。长度rc2的条件可被设置为与对距离fd所述相同的长度条件。通过如上所述进行配置，在比引线la1更靠外侧的布线部wa的密集区域也可被用作具有nsmd结构并与引出布线部相连的焊区ld2和ld3的布置区域。因而，可容易地布设布线基板wcb的布线。
另一方面，出于与上述相同的原因，如果周边区域pa(即布置有具有焊区通孔结构的焊区ld1的区域)进入布线基板wcb的芯片装载面侧的布线部wa的密集区域，则难以布设布线基板wcb的布线。
因此，在该实施例中，周边区域pa的内周被限定为布置在距中心区域ca的外周的位置x2仅距离fd的位置x3处。也就是说，周边区域pa被设置在从布线基板wcb的外周的位置x4到中心区域ca的外周的位置x2的长度rc3中减去距离fd所得到的位置x3处。通过如上所述进行配置，在比引线la更靠外侧的布线部wa的密集区域中未布置具有焊区通孔结构的焊区ld1。因而，可容易地布设布线基板wcb的布线。应当注意的是在上面的示例中当设置周边区域pa和中心区域ca的边界(外周和内周)位置时芯片chp的中心被用作基准。然而，本发明并不局限于此。例如，布线基板wcb的中心的位置、布线基板wcb的外周的位置、或者周边区域pa或中心区域ca的已确定的边界位置可以用作基准。
接下来，将描述布置在第一实施例中的半导体器件1的安装表面的中心区域ca和周边区域pa中的焊区ld(ld1至ld3)的结构示例。图16的左侧是布置在半导体器件的安装表面的中心区域中的焊区的主要部分的平面图，图16的右侧是布置在半导体器件的安装表面的周边区域中的焊区的主要部分的平面图，图17的左侧是沿着图16左侧的线vi-vi所截取的横截面图，并且图17的右侧是沿着图16右侧的线vii-vii所截取的横截面图。应当注意的是在图16中用阴影线表示阻焊剂sr2以便容易查看示图。
如图16和17的左侧所示，具有nsmd结构的并与引出布线部wb相连的焊区ld2和ld3布置在半导体器件1的布线基板wcb的中心区域ca中。也就是说，在阻焊剂sr2中形成了具有大于焊区ld2和ld3的直径并且包括焊区ld2和ld3的开口部(第二开口部)kb2(kb)。另外，焊区ld2和ld3以及与其相连的布线部wb的一部分从开口部kb2露出。开口部kb2的直径与开口部kb和kb1相同。
焊区ld2和ld3通过形成于基板sb的安装表面上的引出布线部wb与形成于基板sb的安装表面上的通孔焊区tlb电连接。通孔焊区tlb通过通孔布线wt2与形成于基板sb的芯片装载面上的通孔焊区tla电连接。通孔布线wt2中的每一个形成于在基板sb中所钻的通孔th2的整个内壁表面中，同时被诸如铜(cu)等等这样的导电膜所覆盖。通孔th2中的通孔布线wt2的导电膜内填充有绝缘膜fi。绝缘膜fi例如是由树脂形成的。
如上所述，在布线基板wcb的中心区域ca布置具有nsmd结构且与引出布线部wb相连的焊区ld。因而，引线la和焊区ld可以令人满意地彼此连接而不会使布线的布设混乱。因此，可提高布置有高密度布线的布线基板wcb的布线设计的自由度。因此，可以缩短半导体器件1的开发周期。此外，因为可密集地布置布线基板wcb的布线，因此可以促进半导体器件1的小型化。此外，可降低半导体器件1的成本。
接下来，如图16和17的右侧所示，在半导体器件1的布线基板wcb的周边区域pa中布置具有nsmd结构以及引出布线部wb与焊区不相连的焊区通孔结构的焊区ld1。也就是说，在阻焊剂sr2.中形成直径大于焊区ld1且包括焊区ld1的开口部(第一开口部)kb1(kb)。因为引出布线部wb与焊区ld1不相连，因此焊区ld1的上表面和整个侧表面从开口部kb1露出。
此外，形成于基板sb的安装表面上的焊区ld1通过通孔布线wt1与形成于基板sb的芯片装载面上的通孔焊区tla电连接。通孔布线wt1的每一个还形成于在基板sb中所钻的通孔th1的整个内壁表面中，同时被诸如铜(cu)等等这样的导电膜所覆盖。此外，在这种情况下，通孔th1中的通孔布线wt1的导电膜内也填充有由树脂等等所形成的绝缘膜fi。
如上所述，在布线基板wcb中施加相对大热应力的周边区域pa中布置具有nsmd结构以及引出布线部wb不相连的焊区通孔结构的焊区ld1。因此，可以提高布线基板wcb的安装面的外周侧的焊区ld1与焊球be之间的接合强度，并且因而可抑制或防止在焊球be中发生裂纹。因此，可提高半导体器件1与母板之间的连接可靠性。
然而，通孔布线wt的结构不局限于上述结构。图18的左侧示出了通孔布线的修改例并且是与图16的左侧的线vi-vi相对应的部分的横截面图。图18的右侧示出了通孔布线的修改例并且是与图16的右侧的线vii-vii相对应的部分的横截面图。在这里，通孔th1和th2未填充有绝缘膜fi，而是填充有例如诸如铜(cu)这样的金属膜。也就是说，图18中的通孔布线wt1和wt2是通过仅将金属膜嵌入到通孔th1和th2中而形成的。
<半导体器件的制造方法>
接下来，将沿着图19的流程图参考图20至图28对用于制造第一实施例的半导体器件1的map方法(整体模制的方法)的示例进行描述。
1.背研磨
首先，如图20所示通过使用通常的半导体制造技术对具有下述芯片区域和多层布线的半导体晶片(在下文中简称为晶片wf)的背表面进行研磨(背研磨：图19中的s101)，在所述芯片区域中通过形成诸如晶体管(misfet(金属绝缘体半导体场效应晶体管)等等这样的集成电路元件而形成了集成电路。也就是说，在晶片wf的元件形成表面(顶表面)被保护带pt覆盖之后，将晶片wf布置在载台(stage)上，同时使晶片wf的元件形成表面(顶表面)的相反侧的背表面朝上。接下来，通过研磨机g对晶片wf的背表面进行研磨以减小晶片wf的厚度。因此，晶片wf被研磨。
2.晶片切割
之后，如图21所示，对晶片wf进行切割以划分成芯片(图19中的s102)。也就是说，首先，允许切割带dt粘附到同心切割框dfm，并且此后将晶片wf布置在切割带dt上。接下来，通过使用旋转的切割刀片ds沿着切割线切割晶片wf，以便将晶片wf划分成芯片。
3.管芯接合
接下来，如图22所示，将划分的芯片chp安装在布线基板wcb上(管芯接合：图19中的s103)。也就是说，在每个芯片chp在被夹套(collet)c1吸附之后，通过管芯结合材料db将芯片chp安装在布线基板wcb上。此时，布线基板wcb被集成以便形成多个半导体器件，并且将每个芯片chp安装在获得每个半导体器件的区域中。之后，执行热处理(烘烤)以增大芯片chp与布线基板wcb之间的粘附强度。
4.等离子体清洗
接下来，对安装有芯片chp的布线基板wcb的表面(芯片装载面)执行等离子体清洗(图19中的s104)。执行等离子体清洗以便在随后的模制工艺中提高树脂与布线基板wcb之间的粘附性。应当注意的是在使用与布线基板wcb的粘附性极优(高)的树脂的情况下可以省略等离子体清洗工艺。
5.导线接合
之后，如图23所示，形成于布线基板wcb上的引线与芯片chp的焊盘通过例如由金制成的导线bw彼此相连(图19中的s105)。具体地说，在利用毛细管c2将导线bw第一次接合到芯片chp的焊盘之后，移动毛细管c2以便将导线bw第二次接合到布线基板wcb的引线。因此，布线基板wcb的引线与芯片chp的焊盘通过导线bw彼此电连接。应当注意的是要使用的导线bw可以是由不包含金(au)但是包含铜(cu)作为主要成分的材料制成的导线。
6.模制
接下来，如图24所示，用树脂m密封布线基板wcb的整个芯片装载面(图19中的s106)。具体地说，其上安装有芯片chp的布线基板wcb夹在从上下方向的上模具uk与下模具bk之间以便安装在布线基板wcb上的芯片chp位于形成于下模具bk之中的一个腔体(凹部)中，并且从插入到下模具bk的模具空间之内的插入口注入树脂m。因此，布线基板wcb上的芯片chp被树脂m整体密封。此后，为了固化树脂m，对布线基板wcb执行热处理(烘烤)。应当注意的是代替下模具bk，提供于上模具uk中的模制管芯可以用作上述空腔。
7.焊料印刷
接下来，如图25所示，通过焊料印刷将焊膏sp涂敷在布线基板wcb的背表面(图19中的s107)。具体地说，在布线基板wcb的背表面布置金属掩模msk，并且用刮板s1将焊膏sp印刷在金属掩模msk上。因此，如图26所示，在布线基板wcb的焊区ld(焊区ld1至ld3：参考图3等等)上形成了焊膏sp。之后，如图27所示，通过使布线基板wcb回流而将形成于布线基板wcb的背表面上的焊膏sp制成半球形焊球be。如上所述，在布线基板wcb的背表面上形成了利用焊球be所配置的外部连接端子。应当注意的是形成外部连接端子(焊球be)的方法不局限于上述焊料印刷方法，而是可以采用所谓的球供给方法，在该方法中将形成为球形形状的焊球供给到焊区之上并且通过加热而融化以与焊区相连。
8.封装切割
之后，如图28所示，对布线基板wcb进行切割(封装切割：图19中的s108)。也就是说，首先，在切割带dt被允许粘附到同心切割框dfm之后，将整体模制之后的布线基板wcb布置在切割带dt上。接下来，通过使用高速旋转的切割刀片ds来切割布线基板wcb而获得每个半导体器件1。如上所述，可制造具有如图1、图2等等所示的bga封装结构的半导体器件1。用利用树脂m所配置的树脂密封体md来密封半导体器件1的布线基板wcb的芯片装载面。另一方面，在布线基板wcb的芯片装载面的相反侧的安装表面上形成了利用焊球be所配置的外部连接端子。之后，具有bga封装结构的半导体器件1被包装并被运送。
<半导体器件的安装结构的示例>
接着，参考图29对如上所述所制造的半导体器件1的安装示例进行描述。图29是图1的半导体器件的主要部分以及安装半导体器件的母板的横截面图。
首先，在形成于母板mcb之上的焊区mld上形成焊膏(焊接焊料)。例如，母板mcb侧的焊区结构具有例如如图8所示的smd结构。也就是说，在形成于母板mcb的器件装载面之上的阻焊剂sr3中形成了小于母板mcb的焊区mld的直径的开口部kc，同时被包括在焊区mld之中。
接下来，在半导体器件1的安装表面与母板mcb相面对的状态下半导体器件1的安装表面的焊球be与母板mcb的焊区mld通过焊膏彼此相连。之后，通过使母板mcb和半导体器件1回流(热处理)而使半导体器件1的焊球be和母板mcb的焊区mld上的焊膏成一体，以便将半导体器件1安装在母板mcb上。
在这样的安装工艺之后，对半导体器件1进行温度循环试验等。温度循环试验是在例如在-55℃(或-40℃)至125℃的范围内进行2000次循环的条件下进行的。此时，在本实施例的半导体器件1中热应力相对较大的半导体器件1的安装表面的外周侧的焊区结构采用焊区通孔结构，并且因而本发明可充分地应对温度循环试验的温度环境。也就是说，因为在第一实施例的半导体器件1中可抑制或防止半导体器件1的安装表面的外周侧的焊球be的裂纹，因此可改善半导体器件1的焊球be与母板mcb的焊区mld之间的接合强度。因此，可提高半导体器件1的成品率。
此外，如上所述，在本实施例中在半导体器件1的安装表面的焊区ld1与焊区ld2之间以及焊区ld2与焊区ld3之间提供了空间。因此，与母板mcb的焊区mld相连的布线部wd可引出到与母板mcb中的半导体器件1的焊区ld1与焊区ld2之间以及焊区ld2与焊区ld3之间的距离相面对的区域(位置)。因此，可提高在母板mcb侧布设布线的自由度。在这里，在与母板mcb中的半导体器件1的焊区ld1与焊区ld2之间以及焊区ld2与焊区ld3之间的距离相面对的区域(位置)中布置与母板mcb的上下表面相正交的通孔mth以及形成于其中的通孔布线mwt。
在这里，第一实施例的配置还可应用于通过例如个别模制方法所制造的半导体器件。然而，如图30所示，在个别模制方法中在树脂密封体md0未形成为半导体器件1的布线基板wcb的安装表面中的外部焊球be的情况下，在温度循环试验等时施加到布线基板wcb的外周侧的应力小于通过map模制方法所制造的半导体器件。在通过图30所示的个别模制方法所制造的半导体器件的情况下，即使在布线基板wcb的外周侧施加了热应力，也存在如箭头p1所示的相对于热应力的逃逸部位。另一方面，在通过图31所示的map模制方法所制造的半导体器件1中，因为布线基板wcb的芯片装载面的整个区域被树脂密封体md覆盖，因此相对于热应力的逃逸小并且热应力集中在焊球be上。因而，第一实施例的配置还可应用于通过个别模制方法所制造的半导体器件上，但在通过map模制方法所制造的半导体器件1中特别地展现出效果。
此外，第一实施例的配置还可应用于具有例如lga(焊区格栅阵列)封装结构的半导体器件。在lga的情况下，焊区ld的表面被比焊球更薄的焊料材料所覆盖。然而，特别是在具有bga封装结构的半导体器件中，焊球的接合缺陷是严重问题。因此，第一实施例的配置还可应用于具有lga封装结构的半导体器件，但是在具有bga封装结构的半导体器件中特别地展现出效果。
(第二实施例)
图32是示出了图6的半导体器件的安装表面上的周边区域、第一中心区域、以及第二中心区域的平面图，图33是沿着图32的线viii-viii所截取的横截面图，图34是图33的半导体器件的主要部分的放大横截面图，并且图35是图32的半导体器件的布线基板的芯片装载面的主要部分放大平面图。
在第二实施例中，如图32和33所示，在布线的布局设计中将布线基板wcb的安装表面划分成周边区域(第一区域)pa、在周边区域内的第一中心区域(第二区域)ca1、以及在第一中心区域内的第二中心区域(第三区域)ca2。应当注意的是在图32中还以透视的方式示出了布置在布线基板wcb的安装表面上的芯片chp和多个引线la。此外，为了便于查看示图，在图32中用阴影表示周边区域pa、第一中心区域ca1、以及第二中心区域ca2。此外，因为周边区域pa与在第一实施例中所说明的相同，因此将省略其说明。
第一中心区域ca1是布置有具有nsmd结构且与引出布线部wb相连的焊区ld2的区域，并且被布置在周边区域pa之内，同时被周边区域pa包围。第一中心区域ca1布置在周边区域pa与第二中心区域ca2之间。布线基板wcb的芯片装载面中的引线la被布置在在透视平面图中与第一中心区域ca1重叠的位置处。也就是说，布置在布线基板wcb的芯片装载面中的引线la在透视平面图中与布置在布线基板wcb的安装表面上的焊区ld2重叠。布置在第一中心区域ca1中的每个焊区的结构与在图16至18的每一个的左侧所例示的结构相对应。
应当注意的是在第一中心区域ca1与周边区域pa之间布置空区域fa1。然而，空区域fa1及其距离fd1与第一实施例中的空区域fa及其距离fd相同，并且因而将省略其说明。此外，布置在焊区ld1和ld2当中的彼此最接近的位置处的焊区(第一基准焊区与第二基准焊区)ld1与ld2之间的距离dsd(参见图14)也与第一实施例相同，并且因而将省略其说明。此外，对第一中心区域ca1的外周位置的限定与第一实施例的中心区域ca的外周位置相同，并且因而将省略其说明。
第二中心区域ca2被布置在第一中心区域ca1之内，同时被第一中心区域ca1包围。第二中心区域ca2比芯片chp的平面区域稍大，并且被布置成在透视平面图中包括芯片chp。布线基板wcb的芯片装载面中的引线la在透视平面图中与第二中心区域ca2不重叠。也就是说，布置在布线基板wcb的芯片装载面中的引线la在透视平面图与布置在布线基板wcb的安装表面的第二中心区域ca2中的多个焊区(第三焊区)ld4不重叠。因此，布置在第二中心区域ca2中的焊区ld4可以具有nsmd结构和焊区通孔结构、nsmd结构和引出布线部wb相连的焊区结构、或者这两者。在这种情况下，如图34所示，布置在第二中心区域ca2中的焊区ld4具有例如nsmd结构和焊区通孔结构。
也就是说，在阻焊剂sr2中形成直径大于焊区ld4且包括焊区ld4的开口部(第三开口部)kb3(kb)。因为引出布线部wb与焊区ld4不相连，因此焊区ld4的上表面和整个侧表面从开口部kb3露出。此外，焊区ld4通过形成于通孔(第三通孔)th3(th)中的通孔布线(第三通孔布线)wt3(wt)而与形成于基板sb的芯片装载面上的通孔焊区tla电连接。应当注意的是焊区ld4的具体结构与图16至18每一个的右侧所例示的结构相同。此外，开口部kb3的直径与开口部kb(kb1和kb2)相同。此外，通孔th3的直径与通孔th(th1和th2)相同。
除了在第一实施例中所获得的效果之外，在第二实施例中可获得以下效果。也就是说，因为通过使用具有焊区通孔结构的焊区ld4以及布置在芯片chp正下方的通孔布线wt3以作为信号布线可缩短信号布线的布线长度，因此可提高半导体器件1的操作速度。此外，具有焊区通孔结构的焊区ld4以及布置在芯片chp正下方的通孔布线wt3可以用作电源布线(高电势侧的电源布线以及基准电势侧的电源(例如在gnd为0v))。因此，因为可缩短电源布线的布线长度，因此可向芯片chp的集成电路供给稳定的电源电势。因此，可提高半导体器件1的操作可靠性。此外，因为通过允许布置在芯片chp正下方的通孔布线wt3具有图18所示的金属填充结构可改善在半导体器件1的操作期间在芯片chp中所产生的热量的消散，因此可提高半导体器件1的操作可靠性。
此外，甚至在第二中心区域ca2与第一中心区域ca1之间布置空区域fa2。空区域fa2的距离(第四距离)fd2与第一实施例中的空区域fa的距离fd相同，并且因而省略其说明。布置在第一中心区域ca1的焊区ld2和第二中心区域ca2的焊区ld4当中的彼此最接近的位置处的焊区(第三基准焊区和第四基准焊区)ld2和ld4之间的距离(第二距离)与在第一实施例中所描述的焊区ld1与ld2之间的距离dsd(参见图14)相同，并且因而将省略其说明。
在这里，参考图35对第一中心区域ca的内周位置(范围设置)进行描述。应当注意的是在图35中用阴影表示阻焊剂sr1以便于查看示图。
与上述类似，可以想象到具有焊区通孔结构的焊区可以布置在比引线la2(la)更靠内侧(布线基板wcb的中心侧：图35的左侧)。然而，实际上，比引线la2更靠内侧的布线部wa也被密集地布置。因而，如果具有焊区通孔结构的焊区被布置成与在透视平面图中与布线部wa的密集区域重叠，则难以将布线基板wcb的布线布设成与引线la的布置区域相似。
因此，在第二实施例中，第一中心区域ca1的内周侧延伸到比引线la2更靠内侧的布线部wa的布置区域的一部分。也就是说，第一中心区域ca1的内周位置被设置在通过从芯片chp的中心位置x0到引线la2的最内端的长度rc4中减去长度rc5所获得的位置x6处。长度rc5等于或大于例如每个焊区ld(ld1至ld4)的直径。长度rc5的条件可被设置为与对第一实施例的距离fd所描述的相同长度条件。通过如上所述进行配置，比引线la2更靠内侧的布线部wa的密集区域也可用作具有nsmd结构且与引出布线部wb相连的焊区ld2的布置区域。因而，可容易地布设布线基板wcb的布线。
另一方面，在第二中心区域ca2中布置具有焊区通孔结构的焊区ld4。因而，出于与上述相同的原因，如果第二中心区域ca2进入布线基板wcb的芯片装载面上的布线部wa的密集区域，则难以布设布线基板wcb的布线。
因此，在第二实施例中，第二中心区域ca2的外周被限定为布置在距第一中心区域ca1的内周的位置x6仅距离fd2的位置x7处。也就是说，第二中心区域ca2被设置在通过从芯片chp的中心位置x0到第一中心区域ca1的内周的位置x6的长度rc6中仅减去距离fd2而获得的位置x7处。通过如上所述进行配置，在比引线la2更靠内侧的布线部wa的密集区域中不布置具有焊区通孔结构的焊区ld4。因而，可容易地布设布线基板wcb的布线。应当注意的是在上面的示例中当设置第一中心区域ca1和第二中心区域ca2的边界(外周和内周)位置时芯片chp的中心用作基准。然而，本发明不局限于此。例如，布线基板wcb的中心的位置、布线基板wcb的外周的位置、或者周边区域pa，第一中心区域ca1，或第二中心区域ca2的已确定的边界位置可以用作基准。
上面已根据实施例对本发明人所做出的发明进行了具体描述。然而，很显然的是本发明并不局限于上述实施例，并且可在不脱离其主旨的情况下做出各种变化。