半導体装置および半導体装置の製造方法
【課題】
電鋳で形成した外部電極と半導体素子を樹脂封止して作製された半導体装置において、半導体素子の搭載パッドレスの半導体装置およびその半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】
半導体素子２と、この半導体素子２とが接続され、回路基板と接合される電鋳製の外部電極３ｂと、半導体素子２と外部電極３ｂとボンディングワイヤ５とを樹脂で封止した半導体装置１であって、外部電極用の電鋳が形成された金属板の上に半導体素子２を接着固定した状態でワイヤボンディングして樹脂によって封止する。そして、樹脂封止後に金属板を剥離して得られた樹脂封止体４０を個片化して一つの半導体装置１を得る。したがって、半導体素子２の搭載パッドは不要である。
電鋳で形成した外部電極と半導体素子を樹脂封止して作製された半導体装置において、半導体素子の搭載パッドレスの半導体装置およびその半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】
半導体素子２と、この半導体素子２とが接続され、回路基板と接合される電鋳製の外部電極３ｂと、半導体素子２と外部電極３ｂとボンディングワイヤ５とを樹脂で封止した半導体装置１であって、外部電極用の電鋳が形成された金属板の上に半導体素子２を接着固定した状態でワイヤボンディングして樹脂によって封止する。そして、樹脂封止後に金属板を剥離して得られた樹脂封止体４０を個片化して一つの半導体装置１を得る。したがって、半導体素子２の搭載パッドは不要である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電鋳フレームまたはリードフレームを用いたリードレスタイプの半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電鋳フレームを用いたリードレスタイプの半導体装置として、特許文献１の半導体装置が知られている。この半導体装置は、金属層に接着された半導体素子と、その半導体素子上の電極パッドと外部導出用の金属層とを電気的に接続するワイヤと、そのワイヤで配線を行った半導体素子を封止する樹脂パッケージとを備え、半導体素子が接着されている金属層裏面と外部導出用の金属層裏面とが樹脂パッケージ底面と同一平面である。
【０００３】
この特許文献１の半導体装置は、可撓性平板状の金属基板に、パターニングされた金属層を形成した電着フレームを形成する工程と、電着フレームのパターニングされた各金属層にそれぞれ半導体素子を搭載する工程と、パターニングされた金属層に搭載される各半導体素子間に形成された外部導出用の金属層に、隣接する各半導体素子の電極パッドをワイヤで所定間隔を設けて電気的に共通接続するワイヤボンディング工程と、電着フレームに搭載されて配線がなされた半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、金属基板を剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、半導体素子が複数封止された樹脂封止体を、パターニングされた金属層の切断マークで個々の半導体装置に切断する切り出し工程と、半導体装置を切断する切り出し工程後、樹脂封止体の裏面の金属層に電極用の金属層を成膜する成膜工程とにより製作される。
【特許文献１】特開２００２−１６１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示されている半導体装置では、搭載する半導体素子の大きさが大きくなるにしたがって、半導体素子が搭載される電着フレームの面積が大きくなる。ところで、電着フレームの厚みは中央部に向かうほど薄くなる。このため、電着フレームの面積が大きくなると厚みのばらつきが大きくなり、大きな半導体素子を搭載すると電着フレームと半導体素子との間に隙間が発生するという問題点がある。とくに、電着フレームの大きさが３×３ｍｍ以上の大きさになるとばらつきが顕著になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）請求項１の発明は、半導体素子と、この半導体素子と接続され、回路基板と接合される電鋳製の外部電極と、半導体素子と外部電極と結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、外部電極用の電鋳が形成された可撓性を有する導電性基板の上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤで両者を結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後に導電性基板を剥離し、個片化して成ることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、半導体素子の裏面に接着固定した材料が残留していないことを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、半導体素子の裏面に接着固定した材料が残留していることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、半導体素子と、この半導体素子と接続され、回路基板と接合されるリードフレームと、半導体素子とリードフレームと結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、リードフレームが貼り付けられているアセンブリテープの上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤで両者を結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後にアセンブリテープを剥離し、個片化して成ることを特徴とする。
（５）請求項５の発明の半導体装置の製造方法は、パターニングされた外部電極が形成されている可撓性平板状の導電性基板に複数の半導体素子をそれぞれ隣接して搭載し、半導体素子と外部電極とを電気的に接続する半導体素子実装工程と、外部電極および半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、導電性基板を剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、樹脂封止体を切断する前に樹脂封止体の導電性基板を剥離した剥離面に露出する外部電極に、半田接続用の金属層を形成することを特徴とする。
（７）請求項７の発明の半導体装置の製造方法は、パターニングされたリードフレームが貼り付けられているアセンブリテープに複数の半導体素子をそれぞれ隣接して搭載し、半導体素子とリードフレームとを電気的に接続する半導体素子実装工程と、リードフレームおよび半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、アセンブリテープを剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、外部電極用の電鋳が形成された可撓性を有する導電性基板の上に半導体素子を接着固定した状態で外部電極と半導体素子とを結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後に導電性基板を剥離するようにしたので、半導体素子を搭載する電鋳パッドが不要となり、半導体素子と電鋳パッドとの隙間の不均一性に起因して発生する各種不具合を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施形態の半導体装置について図１を参照して説明する。図１（ａ）は半導体装置１の裏面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【０００８】
図１において、符号１は平面視矩形形状の半導体装置、２は半導体素子である。半導体素子２の底面２ａは露呈している。半導体素子２の外周には外部電極３ｂが配設され、半導体装置１の４隅には補強パッド７ｂが配設されている。外部電極３ｂは回路基板と電気的接続をとるための電極であり、補強パッド７ｂは回路基板との固着強度を向上させるための電極である。外部電極３ｂと補強パッド７ｂの各上面にはＡｇ層３ａ，７ａが、各下面にはＳｎ層３ｃ，７ｃがそれぞれ形成されている。図１（ａ）には全てのＳｎ層３ｃおよび７ｃが示されている。以下、本発明の実施形態による半導体装置１を詳細に説明する。
【０００９】
外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂはニッケル電鋳（Ｎｉ電鋳）から成り、半導体装置１の底面に設けられている。したがって、この半導体装置１はいわゆるリードフレームレスタイプである。外部電極３ｂの上面側には、Ａｇ層３ａが形成される。Ａｇ層３ａはワイヤボインディングの接続性改善のために設けられる。一方、外部電極３ｂの下面側には、Ｓｎ層３ｃが形成される。Ｓｎ層は半田濡れ性改善のために設けられる。
【００１０】
外部電極３ｂの厚さは５０〜８０μｍであり、Ａｇ層３ａの厚さは約２．５μｍであり、Ｓｎ層３ｃ，４ｃの厚さは３〜２０μｍである。
【００１１】
半導体装置１の底面には、その四隅に、外部電極３ｂのほかに補強パッド７ｂが設けられている。外部電極３ｂと同様に、補強パッド７ｂの上面側にはＡｇ層７ａが形成され、下面側にはＳｎ層７ｃが形成されている。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、半導体素子２と外部電極３ｂとはＡｕのワイヤ５によって電気的に接続している。半導体素子２、ワイヤ５、外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂは、エポキシ樹脂などからなる樹脂６によって封止される。このような半導体装置１は、その底面を半田ペーストが塗布された回路基板上に配設し、リフロー炉で半田をリフローすることにより、Ｓｎ層３ｃ，７ｃを介して半田により回路基板上に接合して実装される。
【００１３】
次に、上述した半導体装置１の製造方法について、図２〜図４を参照して説明する。この製造方法は、第１金属層形成工程と、半導体素子実装工程と、樹脂封止工程と、金属板剥離工程と、第２金属層形成工程と、分割工程とを含み、１つの金属板上に複数の半導体装置１を同時に作製する。以下、各工程を工程順に説明する。
【００１４】
（イ）第１金属層形成工程
第１金属層形成工程について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
図２（ａ）に示すように、可撓性を有する金属板２１の両面にレジスト２２を塗布またはラミネートする。金属板２１は、厚さ約０．１ｍｍの平板状のＪＩＳ規格のＳＵＳステンレス鋼板またはＣｕ板などの金属薄板からなる。次に、アクリルフィルムベースのパターンマスクフィルムを密着させ、紫外線により露光する。そして、現像し、図２（ｂ）に示すように、外部電極用金属層を形成する部分のレジスト２２を除去する。金属板２１の一方の面には外部電極用金属層を形成しないので、レジスト２２によって全面を覆ったままとする。次に、Ｈ２ＳＯ４−Ｈ２Ｏ２やＮａ２Ｓ２Ｏ８などの酸化性溶液により、レジスト２２を除去した部分の金属板２１面のソフトエッチングを行う。そして、硫酸などの酸で酸洗いし、酸活性処理を行う。
【００１５】
次に、酸活性処理を行った金属板２１をＮｉめっき溶液に浸漬して金属板２１に電力を供給して電鋳を行い、Ｎｉ層２３を形成する。次に、Ａｇめっき溶液に金属板２１を浸漬して金属板２１に電力を供給することにより、Ａｇ層２４を形成する。このようにして、図２（ｃ）に示すように、金属板２１に外部電極用金属層として、パターニングされたＮｉ層２３とＡｇ層２４とを形成する。外部電極用金属層を形成後、レジスト２２を金属板２１から剥離する。
【００１６】
（ロ）半導体素子実装工程
半導体素子実装工程について、図２（ｄ），（ｅ）を参照して説明する。
図２（ｄ）に示すように、接着テープ２５を予め貼り付けてある半導体素子２を金属板２１に貼り付けて搭載する。図２では省略しているが、金属板２１には、複数の半導体素子２が隣接並列して搭載される。そして、図２（ｅ）に示すようにワイヤボンディングによって、Ａｇ層２４と半導体素子２とをワイヤ５で接続する。
【００１７】
（ハ）樹脂封止工程
樹脂封止工程について、図２（ｆ）および図３を参照して説明する。
樹脂封止工程では、図２（ｆ）に示すように半導体素子２、ワイヤ５、Ｎｉ層２３およびＡｇ層２４を樹脂６によって封止する。樹脂封止は次のようにして行う。図３に示すように、金属板２１の半導体素子２が実装などされている面に金型３１を被せる。そして、樹脂６を金型３１内に注入し、金属板２１に実装された複数の半導体素子２などを一括に封止する。この樹脂封止工程では、金型３１は上型の役割を果たし、金属板２１は下型の役割を果たす。
【００１８】
（ニ）金属板剥離工程
金属板剥離工程について、図４（ａ）を参照して説明する。
樹脂６による封止が完了した後は、図４（ａ）に示すように、Ｎｉ層２３や樹脂６などから金属板２１を剥離する。金属板２１は可撓性を有するので、容易に剥離することができる。また、接着テープ２５も半導体素子２から剥がす。そして、半導体素子２の底面２ａが露呈する。この金属板２１を剥離したものを以下、樹脂封止体４０と呼ぶ。
【００１９】
（ホ）第２金属層形成工程
第２金属層形成工程について、図４（ｂ）を参照して説明する。
樹脂封止体４０をＳｎめっき溶液に浸漬し、剥離面４１に電力を供給して、図４（ｂ）に示すように、樹脂封止体４０の剥離面４１にパターニングされたＳｎ層４２を形成する。
【００２０】
（ヘ）分割工程
分割工程について、図４（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。
図４（ｂ）の点線４３に沿って、ダイヤモンドブレード・ダイシング法で樹脂封止体４０をダイシングする。そして、図４（ｃ）に示すように、一つの樹脂封止体４０が分割され、半導体装置１が完成する。
【００２１】
以上の実施形態による半導体装置１によれば、次のような作用効果を奏することができる。
（１）外部電極用金属層が形成された可撓性を有する金属板２１の上に半導体素子２を接着固定した状態で外部電極３と半導体素子２とを結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後に金属板２１を剥離するようにしたので、半導体素子２を搭載する電鋳パッドが不要となり、半導体素子１と電鋳パッドとの隙間の不均一性に起因して発生する各種不具合を防止できる。すなわち、電鋳で形成した搭載パッドと樹脂との界面に樹脂が吸収した水分が溜まり、リフロー炉を通炉中にクラックが発生することがない。さらに、搭載パッドを設ける必要がないので、パッド作成用マスクパターンが不要となる。したがって、半導体素子２の大きさが変更になるたびに異なるマスクパターンを用いる煩雑さも解消され、コストが安くなる。
（２）半導体素子２の底面２ａが露呈しているので、半導体素子２の放熱性が向上する。
（３）搭載パッドを設けないので、半導体装置１の厚みを薄くすることができる。
【００２２】
以上の実施形態の半導体装置１を次のように変形することができる。
（１）外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂは電鋳Ｎｉであったが、導電性を有する金属であればＮｉに限定されない。たとえば、電鋳Ｃｕを用いてもよい。
【００２３】
（２）外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂの下面側にＳｎ層３ｃ，７ｃを形成しているが、半田と外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂとを接続できるようにするための金属層であれば、Ｓｎ層に限定されない。たとえば、Ａｕ層、Ｓｎ−Ｐｂ層、Ｓｎ−Ａｇ層、Ｓｎ−Ｃｕ層、Ｓｎ−Ｂｉ層などを形成してもよい。また、半田を直接、外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂに接続できる場合は、Ｓｎ層３ｃ，７ｃを形成しなくてもよい。
【００２４】
（３）外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂの上面側にＡｇ層３ａ，７ａを形成しているが、ワイヤ５と外部電極３ｂとを接続できるようにするための金属層であれば、Ａｇ層に限定されない。たとえば、Ａｕ層を形成してもよい。また、ワイヤ５を直接、外部電極３ｂに接続できる場合は、Ａｇ層３ａ，７ａを形成しなくてもよい。
【００２５】
（４）外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂの厚さは５０〜８０μｍであり、Ａｇ層３ａ，７ａの厚さは約２．５μｍであり、Ｓｎ層３ｃ，７ｃの厚さは３〜２０μｍであったが実施の形態には限定されない。
【００２６】
（５）可撓性を有する金属板２１にＮｉ層２３やレジスト２２などを形成したが、可撓性を有し、導電性を有する導電性基板であればＳＵＳステンレス鋼板やＣｕ板に限定されない。たとえば、ＳＵＳステンレス鋼板やＣｕ板以外の金属薄板を使用してもよいし、導電性樹脂を使用してもよい。また、表面に導電膜を形成した基板を使用してもよい。
【００２７】
（６）金属板２１を樹脂封止体４０から剥がす際、粘着テープ２５も剥がしたが、粘着テープが薄い場合は剥がさず半導体装置２にそのまま残しておいてもよい。粘着テープ２５が薄ければ、半導体素子２の放熱性にあまり影響を与えないからである。
【００２８】
（７）複数のチップを一括封止するものであれば、本発明の実施形態に限定されず、ＭＡＰ（Ｍｏｌｄｅｄ Ａｒｒａｙ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）方式で生産されたＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−Ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）に適用してもよい。この場合、図１の半導体装置１の外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂは、電鋳Ｎｉの代わりにリードフレームとなる。また、可撓性を有する金属板２１の代わりに粘着性を有する樹脂シートであるアセンブリシートを使用する。半導体素子２を直接アセンブリテープに貼り付けて搭載できる場合は、半導体素子２に予め粘着テープを貼り付ける必要はない。リードフレームの厚みは、面積が大きくなってもあまり不均一になることはないが、リードフレームの搭載パッドと樹脂との界面に樹脂が吸収した水分が溜まり、リフロー炉を通炉中にクラックが発生する。したがって、搭載パッドを設けないことによって、クラックの発生を防ぐことができる。また、本発明の実施形態と同様に、（ｉ）パッド作成用マスクパターンが不要となり、半導体素子２の大きさが変更になるたびに異なるマスクパターンを用いる煩雑さも解消され、コストが安くなる（ｉｉ）半導体素子２の底面２ａが露呈しているので、半導体素子２の放熱性が向上する（ｉｉｉ）搭載パッドを設けないので、半導体装置１の厚みを薄くすることができるという効果を奏する。
【００２９】
本発明による半導体装置は上記実施の形態や変形例に何ら限定されず、半導体素子と、この半導体素子と接続され、回路基板と接合される電鋳製の外部電極と、半導体素子と外部電極と結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、外部電極用の電鋳が形成された可撓性を有する導電性基板の上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤで両者を結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後に導電性基板を剥離し個別化して成る半導体装置、または、半導体素子と、この半導体素子と接続され、回路基板と接合されるリードフレームと、半導体素子とリードフレームと結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、リードフレームが貼り付けられたアセンブリテープの上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤで両者を結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後にアセンブリテープを剥離し個別化して成る半導体装置であれば、どのようなものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施形態の半導体装置の裏面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における樹脂の封止を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 半導体装置
２ 半導体素子
３ａ，７ａ，２４ Ａｇ層
３ｂ 外部電極
３ｃ，７ｃ，４２ Ｓｎ層
５ ワイヤ
６ 樹脂
７ｂ 補強パッド
２１ 金属板
２２ レジスト
２３ Ｎｉ層
３１ 金型
４０ 樹脂封止体
４１ 剥離面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電鋳フレームまたはリードフレームを用いたリードレスタイプの半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電鋳フレームを用いたリードレスタイプの半導体装置として、特許文献１の半導体装置が知られている。この半導体装置は、金属層に接着された半導体素子と、その半導体素子上の電極パッドと外部導出用の金属層とを電気的に接続するワイヤと、そのワイヤで配線を行った半導体素子を封止する樹脂パッケージとを備え、半導体素子が接着されている金属層裏面と外部導出用の金属層裏面とが樹脂パッケージ底面と同一平面である。
【０００３】
この特許文献１の半導体装置は、可撓性平板状の金属基板に、パターニングされた金属層を形成した電着フレームを形成する工程と、電着フレームのパターニングされた各金属層にそれぞれ半導体素子を搭載する工程と、パターニングされた金属層に搭載される各半導体素子間に形成された外部導出用の金属層に、隣接する各半導体素子の電極パッドをワイヤで所定間隔を設けて電気的に共通接続するワイヤボンディング工程と、電着フレームに搭載されて配線がなされた半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、金属基板を剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、半導体素子が複数封止された樹脂封止体を、パターニングされた金属層の切断マークで個々の半導体装置に切断する切り出し工程と、半導体装置を切断する切り出し工程後、樹脂封止体の裏面の金属層に電極用の金属層を成膜する成膜工程とにより製作される。
【特許文献１】特開２００２−１６１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示されている半導体装置では、搭載する半導体素子の大きさが大きくなるにしたがって、半導体素子が搭載される電着フレームの面積が大きくなる。ところで、電着フレームの厚みは中央部に向かうほど薄くなる。このため、電着フレームの面積が大きくなると厚みのばらつきが大きくなり、大きな半導体素子を搭載すると電着フレームと半導体素子との間に隙間が発生するという問題点がある。とくに、電着フレームの大きさが３×３ｍｍ以上の大きさになるとばらつきが顕著になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）請求項１の発明は、半導体素子と、この半導体素子と接続され、回路基板と接合される電鋳製の外部電極と、半導体素子と外部電極と結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、外部電極用の電鋳が形成された可撓性を有する導電性基板の上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤで両者を結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後に導電性基板を剥離し、個片化して成ることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、半導体素子の裏面に接着固定した材料が残留していないことを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、半導体素子の裏面に接着固定した材料が残留していることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、半導体素子と、この半導体素子と接続され、回路基板と接合されるリードフレームと、半導体素子とリードフレームと結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、リードフレームが貼り付けられているアセンブリテープの上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤで両者を結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後にアセンブリテープを剥離し、個片化して成ることを特徴とする。
（５）請求項５の発明の半導体装置の製造方法は、パターニングされた外部電極が形成されている可撓性平板状の導電性基板に複数の半導体素子をそれぞれ隣接して搭載し、半導体素子と外部電極とを電気的に接続する半導体素子実装工程と、外部電極および半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、導電性基板を剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、樹脂封止体を切断する前に樹脂封止体の導電性基板を剥離した剥離面に露出する外部電極に、半田接続用の金属層を形成することを特徴とする。
（７）請求項７の発明の半導体装置の製造方法は、パターニングされたリードフレームが貼り付けられているアセンブリテープに複数の半導体素子をそれぞれ隣接して搭載し、半導体素子とリードフレームとを電気的に接続する半導体素子実装工程と、リードフレームおよび半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、アセンブリテープを剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、外部電極用の電鋳が形成された可撓性を有する導電性基板の上に半導体素子を接着固定した状態で外部電極と半導体素子とを結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後に導電性基板を剥離するようにしたので、半導体素子を搭載する電鋳パッドが不要となり、半導体素子と電鋳パッドとの隙間の不均一性に起因して発生する各種不具合を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施形態の半導体装置について図１を参照して説明する。図１（ａ）は半導体装置１の裏面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【０００８】
図１において、符号１は平面視矩形形状の半導体装置、２は半導体素子である。半導体素子２の底面２ａは露呈している。半導体素子２の外周には外部電極３ｂが配設され、半導体装置１の４隅には補強パッド７ｂが配設されている。外部電極３ｂは回路基板と電気的接続をとるための電極であり、補強パッド７ｂは回路基板との固着強度を向上させるための電極である。外部電極３ｂと補強パッド７ｂの各上面にはＡｇ層３ａ，７ａが、各下面にはＳｎ層３ｃ，７ｃがそれぞれ形成されている。図１（ａ）には全てのＳｎ層３ｃおよび７ｃが示されている。以下、本発明の実施形態による半導体装置１を詳細に説明する。
【０００９】
外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂはニッケル電鋳（Ｎｉ電鋳）から成り、半導体装置１の底面に設けられている。したがって、この半導体装置１はいわゆるリードフレームレスタイプである。外部電極３ｂの上面側には、Ａｇ層３ａが形成される。Ａｇ層３ａはワイヤボインディングの接続性改善のために設けられる。一方、外部電極３ｂの下面側には、Ｓｎ層３ｃが形成される。Ｓｎ層は半田濡れ性改善のために設けられる。
【００１０】
外部電極３ｂの厚さは５０〜８０μｍであり、Ａｇ層３ａの厚さは約２．５μｍであり、Ｓｎ層３ｃ，４ｃの厚さは３〜２０μｍである。
【００１１】
半導体装置１の底面には、その四隅に、外部電極３ｂのほかに補強パッド７ｂが設けられている。外部電極３ｂと同様に、補強パッド７ｂの上面側にはＡｇ層７ａが形成され、下面側にはＳｎ層７ｃが形成されている。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、半導体素子２と外部電極３ｂとはＡｕのワイヤ５によって電気的に接続している。半導体素子２、ワイヤ５、外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂは、エポキシ樹脂などからなる樹脂６によって封止される。このような半導体装置１は、その底面を半田ペーストが塗布された回路基板上に配設し、リフロー炉で半田をリフローすることにより、Ｓｎ層３ｃ，７ｃを介して半田により回路基板上に接合して実装される。
【００１３】
次に、上述した半導体装置１の製造方法について、図２〜図４を参照して説明する。この製造方法は、第１金属層形成工程と、半導体素子実装工程と、樹脂封止工程と、金属板剥離工程と、第２金属層形成工程と、分割工程とを含み、１つの金属板上に複数の半導体装置１を同時に作製する。以下、各工程を工程順に説明する。
【００１４】
（イ）第１金属層形成工程
第１金属層形成工程について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
図２（ａ）に示すように、可撓性を有する金属板２１の両面にレジスト２２を塗布またはラミネートする。金属板２１は、厚さ約０．１ｍｍの平板状のＪＩＳ規格のＳＵＳステンレス鋼板またはＣｕ板などの金属薄板からなる。次に、アクリルフィルムベースのパターンマスクフィルムを密着させ、紫外線により露光する。そして、現像し、図２（ｂ）に示すように、外部電極用金属層を形成する部分のレジスト２２を除去する。金属板２１の一方の面には外部電極用金属層を形成しないので、レジスト２２によって全面を覆ったままとする。次に、Ｈ２ＳＯ４−Ｈ２Ｏ２やＮａ２Ｓ２Ｏ８などの酸化性溶液により、レジスト２２を除去した部分の金属板２１面のソフトエッチングを行う。そして、硫酸などの酸で酸洗いし、酸活性処理を行う。
【００１５】
次に、酸活性処理を行った金属板２１をＮｉめっき溶液に浸漬して金属板２１に電力を供給して電鋳を行い、Ｎｉ層２３を形成する。次に、Ａｇめっき溶液に金属板２１を浸漬して金属板２１に電力を供給することにより、Ａｇ層２４を形成する。このようにして、図２（ｃ）に示すように、金属板２１に外部電極用金属層として、パターニングされたＮｉ層２３とＡｇ層２４とを形成する。外部電極用金属層を形成後、レジスト２２を金属板２１から剥離する。
【００１６】
（ロ）半導体素子実装工程
半導体素子実装工程について、図２（ｄ），（ｅ）を参照して説明する。
図２（ｄ）に示すように、接着テープ２５を予め貼り付けてある半導体素子２を金属板２１に貼り付けて搭載する。図２では省略しているが、金属板２１には、複数の半導体素子２が隣接並列して搭載される。そして、図２（ｅ）に示すようにワイヤボンディングによって、Ａｇ層２４と半導体素子２とをワイヤ５で接続する。
【００１７】
（ハ）樹脂封止工程
樹脂封止工程について、図２（ｆ）および図３を参照して説明する。
樹脂封止工程では、図２（ｆ）に示すように半導体素子２、ワイヤ５、Ｎｉ層２３およびＡｇ層２４を樹脂６によって封止する。樹脂封止は次のようにして行う。図３に示すように、金属板２１の半導体素子２が実装などされている面に金型３１を被せる。そして、樹脂６を金型３１内に注入し、金属板２１に実装された複数の半導体素子２などを一括に封止する。この樹脂封止工程では、金型３１は上型の役割を果たし、金属板２１は下型の役割を果たす。
【００１８】
（ニ）金属板剥離工程
金属板剥離工程について、図４（ａ）を参照して説明する。
樹脂６による封止が完了した後は、図４（ａ）に示すように、Ｎｉ層２３や樹脂６などから金属板２１を剥離する。金属板２１は可撓性を有するので、容易に剥離することができる。また、接着テープ２５も半導体素子２から剥がす。そして、半導体素子２の底面２ａが露呈する。この金属板２１を剥離したものを以下、樹脂封止体４０と呼ぶ。
【００１９】
（ホ）第２金属層形成工程
第２金属層形成工程について、図４（ｂ）を参照して説明する。
樹脂封止体４０をＳｎめっき溶液に浸漬し、剥離面４１に電力を供給して、図４（ｂ）に示すように、樹脂封止体４０の剥離面４１にパターニングされたＳｎ層４２を形成する。
【００２０】
（ヘ）分割工程
分割工程について、図４（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。
図４（ｂ）の点線４３に沿って、ダイヤモンドブレード・ダイシング法で樹脂封止体４０をダイシングする。そして、図４（ｃ）に示すように、一つの樹脂封止体４０が分割され、半導体装置１が完成する。
【００２１】
以上の実施形態による半導体装置１によれば、次のような作用効果を奏することができる。
（１）外部電極用金属層が形成された可撓性を有する金属板２１の上に半導体素子２を接着固定した状態で外部電極３と半導体素子２とを結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後に金属板２１を剥離するようにしたので、半導体素子２を搭載する電鋳パッドが不要となり、半導体素子１と電鋳パッドとの隙間の不均一性に起因して発生する各種不具合を防止できる。すなわち、電鋳で形成した搭載パッドと樹脂との界面に樹脂が吸収した水分が溜まり、リフロー炉を通炉中にクラックが発生することがない。さらに、搭載パッドを設ける必要がないので、パッド作成用マスクパターンが不要となる。したがって、半導体素子２の大きさが変更になるたびに異なるマスクパターンを用いる煩雑さも解消され、コストが安くなる。
（２）半導体素子２の底面２ａが露呈しているので、半導体素子２の放熱性が向上する。
（３）搭載パッドを設けないので、半導体装置１の厚みを薄くすることができる。
【００２２】
以上の実施形態の半導体装置１を次のように変形することができる。
（１）外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂは電鋳Ｎｉであったが、導電性を有する金属であればＮｉに限定されない。たとえば、電鋳Ｃｕを用いてもよい。
【００２３】
（２）外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂの下面側にＳｎ層３ｃ，７ｃを形成しているが、半田と外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂとを接続できるようにするための金属層であれば、Ｓｎ層に限定されない。たとえば、Ａｕ層、Ｓｎ−Ｐｂ層、Ｓｎ−Ａｇ層、Ｓｎ−Ｃｕ層、Ｓｎ−Ｂｉ層などを形成してもよい。また、半田を直接、外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂに接続できる場合は、Ｓｎ層３ｃ，７ｃを形成しなくてもよい。
【００２４】
（３）外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂの上面側にＡｇ層３ａ，７ａを形成しているが、ワイヤ５と外部電極３ｂとを接続できるようにするための金属層であれば、Ａｇ層に限定されない。たとえば、Ａｕ層を形成してもよい。また、ワイヤ５を直接、外部電極３ｂに接続できる場合は、Ａｇ層３ａ，７ａを形成しなくてもよい。
【００２５】
（４）外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂの厚さは５０〜８０μｍであり、Ａｇ層３ａ，７ａの厚さは約２．５μｍであり、Ｓｎ層３ｃ，７ｃの厚さは３〜２０μｍであったが実施の形態には限定されない。
【００２６】
（５）可撓性を有する金属板２１にＮｉ層２３やレジスト２２などを形成したが、可撓性を有し、導電性を有する導電性基板であればＳＵＳステンレス鋼板やＣｕ板に限定されない。たとえば、ＳＵＳステンレス鋼板やＣｕ板以外の金属薄板を使用してもよいし、導電性樹脂を使用してもよい。また、表面に導電膜を形成した基板を使用してもよい。
【００２７】
（６）金属板２１を樹脂封止体４０から剥がす際、粘着テープ２５も剥がしたが、粘着テープが薄い場合は剥がさず半導体装置２にそのまま残しておいてもよい。粘着テープ２５が薄ければ、半導体素子２の放熱性にあまり影響を与えないからである。
【００２８】
（７）複数のチップを一括封止するものであれば、本発明の実施形態に限定されず、ＭＡＰ（Ｍｏｌｄｅｄ Ａｒｒａｙ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）方式で生産されたＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−Ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）に適用してもよい。この場合、図１の半導体装置１の外部電極３ｂおよび補強パッド７ｂは、電鋳Ｎｉの代わりにリードフレームとなる。また、可撓性を有する金属板２１の代わりに粘着性を有する樹脂シートであるアセンブリシートを使用する。半導体素子２を直接アセンブリテープに貼り付けて搭載できる場合は、半導体素子２に予め粘着テープを貼り付ける必要はない。リードフレームの厚みは、面積が大きくなってもあまり不均一になることはないが、リードフレームの搭載パッドと樹脂との界面に樹脂が吸収した水分が溜まり、リフロー炉を通炉中にクラックが発生する。したがって、搭載パッドを設けないことによって、クラックの発生を防ぐことができる。また、本発明の実施形態と同様に、（ｉ）パッド作成用マスクパターンが不要となり、半導体素子２の大きさが変更になるたびに異なるマスクパターンを用いる煩雑さも解消され、コストが安くなる（ｉｉ）半導体素子２の底面２ａが露呈しているので、半導体素子２の放熱性が向上する（ｉｉｉ）搭載パッドを設けないので、半導体装置１の厚みを薄くすることができるという効果を奏する。
【００２９】
本発明による半導体装置は上記実施の形態や変形例に何ら限定されず、半導体素子と、この半導体素子と接続され、回路基板と接合される電鋳製の外部電極と、半導体素子と外部電極と結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、外部電極用の電鋳が形成された可撓性を有する導電性基板の上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤで両者を結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後に導電性基板を剥離し個別化して成る半導体装置、または、半導体素子と、この半導体素子と接続され、回路基板と接合されるリードフレームと、半導体素子とリードフレームと結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、リードフレームが貼り付けられたアセンブリテープの上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤで両者を結線して樹脂によって封止し、樹脂封止後にアセンブリテープを剥離し個別化して成る半導体装置であれば、どのようなものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施形態の半導体装置の裏面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における樹脂の封止を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 半導体装置
２ 半導体素子
３ａ，７ａ，２４ Ａｇ層
３ｂ 外部電極
３ｃ，７ｃ，４２ Ｓｎ層
５ ワイヤ
６ 樹脂
７ｂ 補強パッド
２１ 金属板
２２ レジスト
２３ Ｎｉ層
３１ 金型
４０ 樹脂封止体
４１ 剥離面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
この半導体素子と接続され、回路基板と接合される電鋳製の外部電極と、
前記半導体素子と前記外部電極と結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、
前記外部電極用の電鋳が形成された可撓性を有する導電性基板の上に前記半導体素子を接着固定した状態で前記ワイヤで両者を結線して前記樹脂によって封止し、樹脂封止後に前記導電性基板を剥離し、個片化して成ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体素子の裏面に接着固定した材料が残留していないことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体素子の裏面に接着固定した材料が残留していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体素子と、
この半導体素子と接続され、回路基板と接合されるリードフレームと、
前記半導体素子と前記リードフレームと結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、
前記リードフレームが貼り付けられているアセンブリテープの上に前記半導体素子を接着固定した状態で前記ワイヤで両者を結線して前記樹脂によって封止し、樹脂封止後に前記アセンブリテープを剥離し、個片化して成ることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
パターニングされた外部電極が形成されている可撓性平板状の導電性基板に複数の半導体素子をそれぞれ隣接して搭載し、前記半導体素子と前記外部電極とを電気的に接続する半導体素子実装工程と、
前記外部電極および前記半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、
前記導電性基板を剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、
前記樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂封止体を切断する前に前記樹脂封止体の前記導電性基板を剥離した剥離面に露出する前記外部電極に、半田接続用の金属層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
パターニングされたリードフレームが貼り付けられているアセンブリテープに複数の半導体素子をそれぞれ隣接して搭載し、前記半導体素子と前記リードフレームとを電気的に接続する半導体素子実装工程と、
前記リードフレームおよび前記半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、
前記アセンブリテープを剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、
前記樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体素子と、
この半導体素子と接続され、回路基板と接合される電鋳製の外部電極と、
前記半導体素子と前記外部電極と結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、
前記外部電極用の電鋳が形成された可撓性を有する導電性基板の上に前記半導体素子を接着固定した状態で前記ワイヤで両者を結線して前記樹脂によって封止し、樹脂封止後に前記導電性基板を剥離し、個片化して成ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体素子の裏面に接着固定した材料が残留していないことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体素子の裏面に接着固定した材料が残留していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体素子と、
この半導体素子と接続され、回路基板と接合されるリードフレームと、
前記半導体素子と前記リードフレームと結線するワイヤとを樹脂で封止した半導体装置であって、
前記リードフレームが貼り付けられているアセンブリテープの上に前記半導体素子を接着固定した状態で前記ワイヤで両者を結線して前記樹脂によって封止し、樹脂封止後に前記アセンブリテープを剥離し、個片化して成ることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
パターニングされた外部電極が形成されている可撓性平板状の導電性基板に複数の半導体素子をそれぞれ隣接して搭載し、前記半導体素子と前記外部電極とを電気的に接続する半導体素子実装工程と、
前記外部電極および前記半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、
前記導電性基板を剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、
前記樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂封止体を切断する前に前記樹脂封止体の前記導電性基板を剥離した剥離面に露出する前記外部電極に、半田接続用の金属層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
パターニングされたリードフレームが貼り付けられているアセンブリテープに複数の半導体素子をそれぞれ隣接して搭載し、前記半導体素子と前記リードフレームとを電気的に接続する半導体素子実装工程と、
前記リードフレームおよび前記半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、
前記アセンブリテープを剥離して樹脂封止体を得る剥離工程と、
前記樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３５１８３５（Ｐ２００６−３５１８３５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７６１６９（Ｐ２００５−１７６１６９）
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３９００２２４７１）アオイ電子株式会社 (85)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３９００２２４７１）アオイ電子株式会社 (85)
【Ｆターム（参考）】
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