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TWI861547B - 半導體裝置 - Google Patents

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TWI861547B
TWI861547B TW111132076A TW111132076A TWI861547B TW I861547 B TWI861547 B TW I861547B TW 111132076 A TW111132076 A TW 111132076A TW 111132076 A TW111132076 A TW 111132076A TW I861547 B TWI861547 B TW I861547B
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大平和哉
古山英人
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日商東芝股份有限公司
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Abstract

本發明的課題是在於提供一種不使用插座可進行封裝零件的更換之半導體裝置。 其解決手段，半導體裝置是具備： 具有零件配置部的保持構件； 背板； 具有與前述保持構件相向的安裝面及位於前述安裝面的相反側而與前述背板相向的背面之基板； 被配置於前述安裝面之複數的安裝墊； 具有與前述安裝面相向的端子配置面之封裝零件；及 被配置於前述端子配置面之複數的封裝端子， 前述基板是被夾於前述保持構件與前述背板之間而保持， 前述封裝零件是被配置於前述零件配置部，且被夾於前述保持構件與前述基板之間而保持， 前述封裝端子是與前述安裝墊直接接觸。

Description

半導體裝置
本發明的實施形態是關於半導體裝置。
作為半導體積體電路的封裝，LGA(Land Grid array)封裝是藉由使用插座(socket)等，可不使用焊錫安裝於安裝基板，作為對於安裝基板可卸下及再安裝的可修復(repairable)封裝使用。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-281300號公報
(發明所欲解決的課題)
本發明的實施形態是以提供一種不使用插座可進行封裝零件的更換之半導體裝置為目的。 (用以解決課題的手段)
若根據本發明的實施形態，則半導體裝置是具備： 具有零件配置部的保持構件； 背板； 具有與前述保持構件相向的安裝面及位於前述安裝面的相反側而與前述背板相向的背面之基板； 被配置於前述安裝面之複數的安裝墊； 具有與前述安裝面相向的端子配置面之封裝零件；及 被配置於前述端子配置面之複數的封裝端子， 前述基板是被夾於前述保持構件與前述背板之間而保持， 前述封裝零件是被配置於前述零件配置部，且被夾於前述保持構件與前述基板之間而保持， 前述封裝端子是與前述安裝墊直接接觸。
以下，邊參照圖面變說明有關各實施形態。 圖面是模式性或概念性者，各部分的厚度與寬度的關係、部分間的大小的比率等是不一定與現實者相同。即使是表示相同部分的情況，也會有依圖面而彼此的尺寸或比率不同來表示的情況。 並且，對於相同或同樣的要素附上相同的符號。
[第1實施形態] 如圖1(a)所示般，第1實施形態的半導體裝置1是具備保持構件10、基板20、背板30及封裝零件40。
基板20是具有： 與保持構件10相向的安裝面20a；及 在基板20的厚度方向，位於安裝面20a的相反側，與背板30相向的背面20b。 安裝面20a是擴展於X方向及Y方向。基板20的厚度方向是沿著與X方向及Y方向交叉的Z方向。X方向、Y方向及Z方向是彼此交叉，例如正交。基板20是由絕緣性的材料所組成。例如可使用樹脂、陶瓷，作為基板20的材料。
封裝零件40是具有與基板20的安裝面20a相向的端子配置面40a。封裝零件40是例如光傳送模組。半導體裝置1是更具備被連接至封裝零件40的光纖51。在光纖51中，在與封裝零件40的連接部是設有透鏡52。例如，可將複數條的光纖51連接至封裝零件40。光纖51是延伸於Y方向。
封裝零件40是具有： 與光纖51光連接的光元件42；及 與光元件42電性連接的半導體元件41。 光元件42是將來自光纖51的光訊號變換成電訊號而傳送至半導體元件41的受光元件。或，光元件42是將來自半導體元件41的電訊號變換成光訊號而傳送至光纖51的發光元件。半導體元件41是例如IC(Integrated Circuit)晶片。
保持構件10是具有配置封裝零件40的零件配置部13。保持構件10是具有第1保持部11及第2保持部12。例如，零件配置部13是被形成為貫通第1保持部11的厚度方向(Z方向)的貫通部。在X方向及Y方向，第1保持部11會包圍被配置於零件配置部13的封裝零件40的周圍。光纖51是從第1保持部11的側方通過第1保持部11內，被連接至被配置於零件配置部13的封裝零件40。第1保持部11的材料，例如可使用金屬或陶瓷。第2保持部12的材料，例如可使用金屬。另外，第1保持部11與第2保持部12是亦可被一體構成。
背板30是重疊於基板20的背面20b。例如可使用金屬或陶瓷，作為背板30的材料。
如圖1(b)所示般，半導體裝置1是更具備： 被配置於基板20的安裝面20a之複數的安裝墊25；及 被配置於封裝零件40的端子配置面40a之複數的封裝端子45。 安裝墊25是與被形成於基板20的配線電性連接。封裝端子45是與半導體元件41電性連接。
第1保持部11是對於背板30固定。例如，螺絲71會貫通第1保持部11及基板20而被鎖進至背板30。藉由螺絲71所致的鎖緊力，基板20會被夾於第1保持部11與背板30之間而保持。只要螺絲71嵌合於被設在背板30的穴或孔的內部所被切出的溝，就可使用任意的螺絲頭的形狀或全螺絲･半螺絲。在第1保持部11及基板20的孔不設溝，藉由將孔的內徑設為比在螺紋的前端計測的螺絲71的外形更大，螺絲71會被強力鎖緊於背板30。
第2保持部12是對於第1保持部11固定，將封裝零件40朝向基板20推壓。例如，螺絲72會貫通第2保持部12而被鎖進至第1保持部11。封裝零件40的厚度是比第1保持部11的厚度更厚。在此的厚度是指Z方向的長度，但亦可為以最短距離連結基板20與第2保持部12的方向的厚度。亦即，在將第1保持部11與封裝零件40載置於基板20的安裝面20a上的狀態，封裝零件40的上面40b會位於比第1保持部11的上面更稍微上方。
對於第1保持部11例如以螺絲72的鎖緊力來固定的第2保持部12的下面會接觸於封裝零件40的上面40b，而將封裝零件40朝向基板20推壓。藉此，封裝零件40是被夾於第2保持部12與基板20之間而保持。如圖1(b)所示般，封裝端子45是與安裝墊25直接接觸。封裝零件40之朝基板20上的安裝位置會藉由被形成於保持構件10的零件配置部13來定位。藉此，封裝端子45及安裝墊25會被定位。
若根據本實施形態，則不使用插座，藉由保持構件10來將封裝零件40直接推壓於基板20，藉此確保封裝端子45與安裝墊25的接觸壓力。不需要插座與基板20的接觸機構。不受插座的大小的限制，可將複數的封裝零件40以微細間距來安裝於基板20上。由於對基板20推壓的封裝零件40的正下面是被支撐於背板30，因此即使是薄或軟的基板20也可不使產生彎曲，將封裝零件40推壓於基板20。藉由抑制基板20的彎曲，可確保封裝端子45與安裝墊25的高的對位精度。
藉由將第2保持部12從第1保持部11卸下，可將封裝零件40從零件配置部13卸下，更換。例如，藉由將螺絲72鬆開卸下，可簡單地將第2保持部12從第1保持部11卸下。在封裝零件40的更換時，即使將第2保持部12從第1保持部11卸下，也會因為基板20是被維持夾於第1保持部11與背板30之間而保持的狀態，所以被形成於第1保持部11的零件配置部13與安裝墊25的位置是不偏離地被維持。因此，再度將封裝零件40配置於零件配置部13而安裝於基板20上時，可確保封裝端子45與安裝墊25的高的對位精度。
又，半導體裝置1是可更具備將基板20貫通於厚度方向的導熱孔(thermal via)61。可使封裝零件40的熱經由導熱孔61及背板30來放熱。
[第2實施形態] 圖3所示的第2實施形態的半導體裝置2是上述第1實施形態的半導體裝置1的構成之外，更具備異方導電性薄板80。
異方導電性薄板80是被配置於封裝零件40的端子配置面40a與基板20的安裝面20a之間。封裝零件40藉由第2保持部12來推壓於基板20下，異方導電性薄板80會被夾於端子配置面40a與安裝面20a之間而保持。藉此，被配置於端子配置面40a的封裝端子45及被配置於安裝面20a的安裝墊25會被異方導電性薄板80推壓，封裝端子45經由異方導電性薄板80來與安裝墊25電性連接。
異方導電性薄板80是例如包含矽酮樹脂等的絕緣構件及將絕緣構件的上下面貫通連接的複數的導電芯線。藉由對於封裝端子45與安裝墊25的電連接方向(在圖1(a)及(b)Z方向)傾斜地形成導電芯線，可實現對異方導電性薄板80之封裝端子45及安裝墊25的推壓所致的彈性變形的容許與電連接性的維持。
異方導電性薄板80是在第1保持部11與基板20之間也被配置。例如，藉由以螺絲71所致的鎖緊力來將基板20夾入於第1保持部11與背板30之間，第1保持部11與基板20之間的異方導電性薄板80會被壓縮。藉此，第1保持部11與基板20之間的異方導電性薄板80的厚度是比封裝零件40與基板20之間的異方導電性薄板80的厚度更薄。此情況，即使不將封裝零件40的厚度設為比第1保持部11的厚度更厚，封裝零件40的上面40b也會位於比第1保持部11的上面更上方，在第2保持部12的下面可將封裝零件40的上面40b朝向基板20推壓。
[第3實施形態] 圖4所示的第3實施形態的半導體裝置3是第2實施形態的半導體裝置2的構成之外，更具備被配置於第1保持部11與基板20之間的間隔件(spacer)91。
間隔件91是例如環形狀的金屬構件。螺絲71會貫通環形狀的間隔件91。在螺絲71的周邊，間隔件91是被夾入至第1保持部11與基板20之間。藉由間隔件91，可將第1保持部11的下面與基板20的距離維持於一定。藉此，調整第1保持部11的上面與封裝零件40的上面40b的上面之間的階差，可調整封裝零件40從第2保持部12接受的推壓力。
[第4實施形態] 如圖5所示的第4實施形態的半導體裝置4般，藉由將第1保持部11的厚度設為比封裝零件40的厚度更薄，可提高在第2保持部12的下面將封裝零件40的上面40b朝向基板20推壓的推壓力。
[第5實施形態] 圖6所示的第5實施形態的半導體裝置5是具備被配置於第1保持部11的上面的暫時保持板92。暫時保持板92是例如藉由螺絲71來固定於第1保持部11的上面。暫時保持板92的一部分92a是位於零件配置部13的上方。暫時保持板92是亦可為與第1保持部11一體。
在將封裝零件40配置於零件配置部13時，藉由將封裝零件40的一部分夾入至暫時保持板92的一部分92a與基板20之間，可在第2保持部12對於基板20推壓封裝零件40之前的狀態，將封裝零件40暫時固定於零件配置部13。藉由進行暫時固定，可防止封裝零件40浮起於Z方向。藉此，在將第2保持部12安裝於第1保持部11時，可抑制封裝零件40例如被光纖51拖拉等而位置偏離。此結果，可確保封裝端子45與安裝墊25的高的對位精度。
[第6實施形態] 圖7～圖9所示的第6實施形態的半導體裝置6～8是具備保持被配置於第1保持部11的上面的第2保持部12之保持構造11a。第2保持部12的一部分會藉由保持構造11a來插入至第1保持部11的一部分。保持構造11a是位於零件配置部13的上方。保持構造11a是連續具有延伸於Y方向的部分及以第2保持部12的厚度以上的長度來延伸於Z方向的部分。Y方向的第2保持部12的一方的端部12a會位於保持構造11a的延伸於Y方向的部分與第1保持部11之間。在第2保持部12的端部12a側的邊被插入至第1保持部11與保持構造11a之間，第2保持部12的一方的端部12a接觸於第1保持部11而被固定的狀態下，將第2保持部12的Y方向的另一方的端部的附近以螺絲72來鎖緊於第1保持部11。藉此，封裝零件40會被夾於第2保持部12與基板20之間而保持。藉由保持構造11a，可減少為了以螺絲72來將封裝零件40朝向基板20推壓之螺絲72的根數，可減少更換時的作業數。
保持構造11a是如圖7般，亦可為第1保持部11的一部分突起的形狀。又，如圖8般，亦可為增加第1保持部11的Z方向的厚度的形狀。藉由設為圖8的構造，可提高突起部分的強度。又，如圖9所示般，保持構造11a是亦可作為與第1保持部11不同構件，例如藉由螺絲71來被固定於第1保持部11的上面。圖9所示的保持構造11a是例如可藉由延伸於Y方向且被螺絲71固定的部分、以第2保持部12的厚度以上的長度來延伸於Z方向的部分及延伸於Y方向且在Z方向與第2保持部12重疊的部分所連續的構造來實現。藉由設為如此般，不須按照第2保持部12的厚度，改變第1保持部11的全體，僅保持構造11a的變更便可對應。又，保持構造11a變形時的更換也變容易。
說明了本發明的幾個的實施形態，但該等的實施形態是作為例子提示者，不是意圖限定發明的範圍。該等新穎的實施形態是可在其他的各種的形態被實施，可在不脫離發明的主旨的範圍進行各種的省略、置換、變更。該等實施形態或其變形為發明的範圍或主旨所包含，且為申請專利範圍記載的發明及其均等的範圍所包含。
1～8:半導體裝置 10:保持構件 11:第1保持部 11a:保持構造 12:第2保持部 13:零件配置部 20:基板 20a:安裝面 20b:背面 25:安裝墊 30:背板 40:封裝零件 40a:端子配置面 41:半導體元件 42:光元件 45:封裝端子 51:光纖 61:導熱孔 80:異方導電性薄板 91:間隔件
[圖1](a)是第1實施形態的半導體裝置的模式剖面圖，(b)是封裝零件與安裝基板的電性連接部的擴大模式剖面圖。 [圖2]是(a)是第1實施形態的半導體裝置的模式上面圖，(b)是卸下第2保持部的第1實施形態的半導體裝置的模式上面圖。 [圖3]是第2實施形態的半導體裝置的模式剖面圖。 [圖4]是第3實施形態的半導體裝置的模式剖面圖。 [圖5]是第4實施形態的半導體裝置的模式剖面圖。 [圖6]是第5實施形態的半導體裝置的模式剖面圖。 [圖7]是第6實施形態的半導體裝置的模式剖面圖。 [圖8]是第6實施形態的半導體裝置的模式剖面圖。 [圖9]是第6實施形態的半導體裝置的模式剖面圖。
10:保持構件
11:第1保持部
12:第2保持部
13:零件配置部
20:基板
20a:安裝面
20b:背面
25:安裝墊
30:背板
40:封裝零件
40a:端子配置面
40b:上面
41:半導體元件
42:光元件
45:封裝端子
51:光纖
52:透鏡
61:導熱孔
71,72:螺絲

Claims (10)

  1. 一種半導體裝置，其特徵為具備：具有零件配置部的保持構件；背板；具有與前述保持構件相向的安裝面及位於前述安裝面的相反側且接觸於前述背板的背面之基板；被配置於前述安裝面之複數的安裝墊；具有與前述安裝面相向的端子配置面之封裝零件；及被配置於前述端子配置面之複數的封裝端子，前述基板是被夾於前述保持構件與前述背板之間而保持，前述封裝零件是被配置於前述零件配置部，且被夾於前述保持構件與前述基板之間而保持，前述封裝端子是與前述安裝墊直接接觸，在前述封裝零件的前述端子配置面的正下面，前述基板的前述背面與前述背板接觸。
  2. 一種半導體裝置，其特徵為具備：具有零件配置部的保持構件；背板；具有與前述保持構件相向的安裝面及位於前述安裝面的相反側且接觸於前述背板的背面之基板；被配置於前述安裝面之複數的安裝墊；具有與前述安裝面相向的端子配置面之封裝零件；被配置於前述端子配置面之複數的封裝端子；及 被配置於前述封裝零件的前述端子配置面與前述基板的前述安裝面之間的異方導電性薄板，前述基板是被夾於前述保持構件與前述背板之間而保持，前述封裝零件被配置於前述零件配置部，且被夾於前述保持構件與前述基板之間而保持，前述封裝端子是經由前述異方導電性薄板來與前述安裝墊電性連接，在前述封裝零件的前述端子配置面的正下面，前述基板的前述背面與前述背板接觸。
  3. 如請求項2記載的半導體裝置，其中，前述異方導電性薄板是在前述保持構件與前述基板之間也被配置，前述保持構件與前述基板之間的前述異方導電性薄板的厚度是比前述封裝零件與前述基板之間的前述異方導電性薄板的厚度更薄。
  4. 如請求項2或3記載的半導體裝置，其中，更具備被配置於前述保持構件與前述基板之間的間隔件。
  5. 如請求項1~3的任一項記載的半導體裝置，其中，更具備貫通前述基板的導熱孔。
  6. 如請求項1~3的任一項記載的半導體裝置，其中，前述保持構件是具有：對於前述背板固定的第1保持部；及 對於前述第1保持部固定，將前述封裝零件朝向前述基板推壓的第2保持部。
  7. 如請求項6記載的半導體裝置，其中，前述第1保持部的厚度是比前述封裝零件的厚度更薄。
  8. 如請求項6記載的半導體裝置，其中，藉由前述第2保持部的一部分被插入至前述第1保持部的一部分，前述第2保持部被固定於前述第1保持部。
  9. 如請求項1~3的任一項記載的半導體裝置，其中，更具備被連接至前述封裝零件的光纖，前述封裝零件是具有：與前述光纖光連接的光元件；及與前述光元件電性連接的半導體元件。
  10. 一種半導體裝置，其特徵為具備：具有零件配置部的保持構件；背板；具有與前述保持構件相向的安裝面及位於前述安裝面的相反側且接觸於前述背板的背面之基板；被配置於前述安裝面之複數的安裝墊；具有與前述安裝面相向的端子配置面之封裝零件；被配置於前述端子配置面之複數的封裝端子；及被連接至前述封裝零件的光纖，前述基板是被夾於前述保持構件與前述背板之間而保持，前述封裝零件是具有： 與前述光纖光連接的光元件；及與前述光元件電性連接的半導體元件，前述封裝零件是被配置於前述零件配置部，且被夾於前述保持構件與前述基板之間而保持，前述封裝端子是與前述安裝墊直接接觸，前述光纖是沿著前述基板的前述安裝面延伸，連接至前述光元件的與前述基板的前述安裝面交叉的面。
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