(57)【要約】【課題】装置サイズを維持しつつ、樹脂封止部の剥離を防止することで高い信頼性を確保することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、絶縁性基板２１に配線パターン２２が形成された配線基板２と、配線基板２に搭載された半導体素子３と、半導体素子３を封止する樹脂封止部４とを備えている。配線パターン２２としては、搭載面Ｆ側に形成されたワイヤ接続電極２２ｂと、裏面Ｒ側に形成された外部端子２２ｃと、絶縁性基板２１を貫通して、ワイヤ接続電極２２ｂおよび外部端子２２ｃを接続するスルーホール電極２２ｄとが設けられている。そして、スルーホール電極２２ｄ上には、樹脂封止部４との接合面積を増加させるために金属製の突起部２３が設けられている。突起部２３はスタッドバンプで形成するのが望ましい。【選択図】図１
2010040902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板に配線パターンが形成された配線基板と、
前記配線基板に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する樹脂封止部とを備えた半導体装置において、
前記配線基板には、前記配線パターン上に、金属製の突起部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記突起部は、前記絶縁性基板を貫通し、開口が金属薄膜により形成された蓋部により閉鎖されたスルーホール電極上に設けられている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記突起部は、バンプである請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記バンプは、スタッドバンプである請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子は、前記配線パターンと金属細線により形成されたワイヤにより接続されている請求項４記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性基板に配線パターンが形成された配線基板と、配線基板に搭載された半導体素子と、半導体素子を封止する樹脂封止部とを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板に半導体素子が搭載され、半導体素子が樹脂封止部により封止された従来の半導体装置（図９参照）が知られている。この従来の半導体装置１００は、絶縁性基板２１に配線パターン２２が形成された配線基板２に搭載された半導体素子３が樹脂封止部４で封止されている。配線基板２の搭載面Ｆにワイヤ５で半導体素子３と接続するワイヤ接続電極２２ｂが形成され、搭載面Ｆとは反対側となる裏面Ｒに実装基板の端子と接続するための外部端子２２ｃが形成されている。そして、外部端子２２ｃとワイヤ接続電極２２ｂと導通を図るために、絶縁性基板２１を貫通するスルーホール電極２２ｄが形成されている。このスルーホール電極２２ｄには、内部に樹脂が充填されている。スルーホール電極２２ｄの両端の開口部分は、ワイヤ接続電極２２ｂと外部端子２２ｃとの基部からこの樹脂上にかけてメッキ処理により塞がれることで、蓋部２２ｄｘが形成されている。
【０００３】
このような従来の半導体装置１００においては、金属メッキされた蓋部２２ｄｘと樹脂封止部４との密着性が低いため、温度環境が半田リフローを行ったときのような高温高湿状態となると、樹脂封止部の膨張収縮により、比較的面積の広いスルーホール電極２２ｄの蓋部２２ｄｘから界面剥離が発生することがある。対策として蓋部２２ｄｘの面積を小さくすることも考えられるが、スルーホール電極２２ｄそのものを極小径とするためには、穴あけの加工精度に限界がある。またスルーホール電極２２ｄの開口とメッキするためのエッチングマスクとのずれを考慮すると、スルーホールの露出を防ぐため、ある程度の蓋部２２ｄｘのランド面積は確保する必要がある。このように樹脂封止部４の膨張収縮に対する対策は、半導体装置の高い信頼性を確保する上では重要な課題である。
【０００４】
このような樹脂封止部の膨張収縮に対して対策を施した半導体装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の樹脂封止型半導体装置は、上面側配線と下面側配線との電気的接続のために設けられている配線用貫通穴としてのスルーホールとは別に、チップ搭載用基板の上面から下面に達する封止用貫通穴が設けられている。この封止用貫通穴に、樹脂成型時の溶融した樹脂が注入されることで、封止樹脂のアンカー効果により封止樹脂とチップ搭載基板との接合力を高めることができる。
【特許文献１】特開２０００−１２４３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の樹脂封止型半導体装置では、接合力を高めるためには、配線用貫通穴以外に封止用貫通穴を設ける必要があるので、封止用貫通穴を設けるための面積をチップ搭載用基板に確保する必要があり、加工工数もかかる。半導体装置は小型化、ローコスト化が望まれている中で、特許文献１に記載の樹脂封止型半導体装置のチップ搭載用基板のように、封止用貫通穴を基板の周縁部全体に設けたり、４つの角部に設けたりする余裕がないのが現状である。
【０００６】
そこで本発明は、樹脂封止部の剥離の防止を図りつつ、装置サイズを維持することができ、かつローコスト化を図ることができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、絶縁性基板に配線パターンが形成された配線基板と、前記配線基板に搭載された半導体素子と、前記半導体装置を封止する樹脂封止部とを備えた半導体装置において、配線基板には、前記配線パターン上に、金属製の突起部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、配線パターン上に突起部を設けることで、アンカー（絡み合い）効果により樹脂封止部を形成する樹脂の密着強度を増加させることができるので、樹脂封止部の界面剥離を防止することができる。また、配線パターン上に突起部を設けるだけなので、他の貫通孔を設ける必要がなく、かつ配線基板の大きさを大きくする必要がない。従って、本発明は、樹脂封止部の剥離の防止を図りつつ、装置サイズを維持することができ、かつローコスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本願の第１の発明は、絶縁性基板に配線パターンが形成された配線基板と、配線基板に搭載された半導体素子と、半導体素子を封止する樹脂封止部とを備えた半導体装置において、配線基板には、配線パターン上に、金属製の突起部が設けられていることを特徴としたものである。
【００１０】
本発明の半導体装置は、配線パターン上に金属製の突起部を設けているので、配線基板と樹脂封止部との接合面を増加させることができる。従って、アンカー（絡み合い）効果により接合強度を増加させることができるので、樹脂封止部の界面剥離を防止することができる。また、配線パターン上に突起部を設けるだけなので、他の貫通孔を設けることや、配線基板の大きさを大きくする必要がない。
【００１１】
本願の第２の発明は、第１の発明において、突起部は、絶縁性基板を貫通し、開口が金属薄膜により形成された蓋部により閉鎖されたスルーホール電極上に設けられていることを特徴としたものである。
【００１２】
第２の発明においては、スルーホール電極の開口を広くしても、突起部をスルーホール電極の開口を塞ぐ蓋部上に設けることで、蓋部の位置から界面剥離が発生することを防止することができる。
【００１３】
本願の第３の発明は、第１または第２の発明において、突起部は、バンプであることを特徴としたものである。
【００１４】
第３の発明においては、突起部をバンプとすることで蓋部と一体的に出っ張りを形成することができる。
【００１５】
本願の第４の発明は、第３の発明において、バンプは、スタッドバンプであることを特徴としたものである。
【００１６】
第４の発明においては、バンプをスタッドバンプとすることで、容易に突起部を形成することができる。
【００１７】
本願の第５の発明は、第４の発明において、半導体素子は、配線パターンと金属細線により形成されたワイヤにより接続されていることを特徴としたものである。
【００１８】
第５の発明においては、半導体素子が、金属細線により形成されたワイヤにより配線パターンと接続されていることで、ワイヤを形成する工程内で突起部として機能するスタッドバンプを形成すれば、突起部を形成する特別な工程を追加することなく形成することができる。
【００１９】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る半導体装置を図１から図３に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図２は、図１に示す半導体装置の平面図である。図３は、図１に示す半導体装置の背面図である。
【００２０】
図１から図３に示す半導体装置１は、光ディスクドライブ装置に搭載されるフォトＩＣである。半導体装置１は、配線基板２と、半導体素子３と、樹脂封止部４とを備えている。
【００２１】
配線基板２は、矩形状の絶縁性基板２１と、所定形状に形成された配線パターン２２と、配線パターン２２上に形成された突起部２３と、ソルダレジスト樹脂で形成されたレジスト部２４とを備えている。
【００２２】
配線パターン２２は、絶縁性基板２１の搭載面Ｆおよび裏面Ｒの両面に形成されている。搭載面Ｆ側には、略正方形状のダイボンド部２２ａと、半導体素子３の接続端子３ａとワイヤ５により導通接続されるワイヤ接続電極２２ｂとが形成されている。搭載面Ｆとは反対側となる裏面Ｒには、この半導体装置１と外部との電源および信号の接続端子となる外部端子２２ｃが形成されている。また、配線パターン２２としては、絶縁性基板２１を貫通するスルーホール電極２２ｄが形成されている。
【００２３】
ダイボンド部２２ａは、半導体素子３を搭載するためのパターンである。
【００２４】
ワイヤ接続電極２２ｂは、半導体素子３を挟んだ絶縁性基板２１の両側に配列されている。ワイヤ接続電極２２ｂは、スルーホール電極２２ｄの一側の開口が基部に位置し、ワイヤ５がボンドされるワイヤ接続部２２ｂｘが中央に形成され、電解メッキ製造時に隣接する他の半導体装置の配線パターンとの導通を図るためにワイヤ接続部２２ｂｘより狭幅に形成された連絡部２２ｂｙが先部に形成されている。
【００２５】
外部端子２２ｃは、この半導体装置１が実装される実装基板（図示せず）との導通を図るための電極である。外部端子２２ｃは、スルーホール電極２２ｄの他側の開口が基部に位置し、実装基板との接続のための矩形状の半田実装電極２２ｃｘが先部に形成されている。
【００２６】
スルーホール電極２２ｄは、ワイヤ接続電極２２ｂと外部端子２２ｃとを導通接続するための電極である。スルーホール電極２２ｄの内部には、銅メッキが腐食することを防止するためにエポキシ系樹脂が充填されている。更にスルーホール電極２２ｄの両端の開口部分は、メッキ処理により蓋部２２ｄｘとなって塞がれている。
【００２７】
突起部２３は、スタッドバンプで形成された金属製の凸状体である。この突起部２３は、全部のスルーホール電極２２ｄ上に設けられている。
【００２８】
レジスト部２４は、搭載面Ｆ側に設けられた第１レジスト部２４ａおよび第２レジスト部２４ｂと、裏面Ｒ側に設けられた第３レジスト部２４ｃとを備えている。第１レジスト部２４ａは、それぞれのワイヤ接続電極２２ｂの連絡部２２ｂｙを跨るように形成されている。この第１レジスト部２４ａは、樹脂封止部４を形成する際の金型との密着性を向上させることで、連絡部２２ｂｙの表面に沿って水分が樹脂封止部４内に浸入するのを防止するために設けられている。第２レジスト部２４ｂは、搭載面Ｆ側に設けられた略楕円形状の極性表示である。第３レジスト部２４ｃは、外部端子２２ｃが設けられた縁部を除く残余に設けられ、極性表示を示す円形状の切欠部２４ｃｘが設けられている。
【００２９】
半導体素子３は、上面の中央部に円形状に配置された受光部３ｂにより受光した光信号を電気信号として出力するフォトＩＣである。電源端子および信号端子などの接続端子３ａが、受光部３ｂを挟んで両側に列状に配置されている。
【００３０】
樹脂封止部４は、半透明のエポキシ樹脂により形成されている。
【００３１】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法および使用状態を、図面に基づいて説明する。図４は、配線基板２となる原基板を示す斜視図である。図５は、図４に示す原基板に貫通孔を設けた状態を示す斜視図である。図６（Ａ）から同図（Ｄ）は、配線基板を形成する工程を説明するための部分断面図である。図７は、配線パターンを形成した状態の原基板を示す平面図である。図８は、半導体素子を搭載した原基板を樹脂封止した状態を示す平面図である。
【００３２】
最初に、配線基板２を形成する工程を説明する。
【００３３】
まず、絶縁性基板２１の搭載面Ｆおよび裏面Ｒの全面に銅箔層２０１が形成された複数の配線基板２となる原基板２００を準備する（図４参照）。次に、スルーホール電極２２ｄ（図１参照）が形成される所定位置に貫通孔２０２を形成する（図５参照）。
【００３４】
図６（Ａ）に示すように、貫通孔２０２を形成すると銅メッキを施す。そうすることで貫通孔２０２の内周面と銅箔層２０１上に第１銅メッキ層２０３が形成される。次に、図６（Ｂ）に示すように、貫通孔２０２内に樹脂２０４を充填する。図６（Ｃ）に示すように、樹脂２０４を充填し、平面度を確保するために樹脂２０４の両端を研磨した後、再度銅メッキを施して第２銅メッキ層２０５を形成することで、貫通孔２０２の開口を覆う蓋部２２ｄｘが形成される。次に、原基板２００の搭載面側をダイボンド部２２ａおよびワイヤ接続電極２２ｂの形状に、裏面Ｒを外部端子２２ｃの形状に、エッチングすることで残余が図６（Ｄ）および図７に示すような形状の銅メッキ層が形成される。
【００３５】
次に、レジスト部２４を形成するレジスト工程を行う。レジスト工程では、配線パターン２２が形成された原基板２００の搭載面Ｆおよび裏面Ｒの全面にレジスト膜を形成し、所定形状にエッチングすることで、残余が第１〜第３レジスト部２４ａ〜２４ｃとなるレジスト部２４を形成することができる。
【００３６】
次に、エッチングにより形成された銅メッキ層に下地として電解ニッケルメッキを施し、最後に金メッキ処理を施すことで、ダイボンド部２２ａと、ワイヤ接続電極２２ｂと、外部端子２２ｃとの表面に金メッキ層が形成されて各配線パターン２２となる。
【００３７】
次に、半導体素子３をダイボンド部２２ａに搭載する搭載工程を行う。まず、ダイボンド部２２ａに接着部材である銀ペーストを塗布する。次に、銀ペースト上に半導体素子３を載置する。そして加熱することで銀ペーストが硬化して半導体素子３がダイボンド部２２ａ上に固着する。
【００３８】
次に、半導体素子３を導通配線する配線工程を行う。配線工程は、最初に、スルーホール電極２２ｄの蓋部２２ｄｘ上に、突起部２３となるスタッドバンプを形成する。このスタッドバンプは、放電により金線の先端部にボールを作り、蓋部２２ｄｘ上に超音波圧着させた後、ウェッジボンドを打たずに途中で切断することで形成することができる。次に、半導体素子３の各接続端子３ａと、ワイヤ接続電極２２ｂとをワイヤ５により接続する。このときの状態を図８に示す。
【００３９】
本実施の形態では、最初に突起部２３を形成してからワイヤ５を配線しているが、反対にワイヤ５を配線してから突起部２３を形成してもよい。しかし、突起部２３は、ワイヤ５を先に配線すると突起部２３となるスタットバンプを形成する際に、ワイヤ５が邪魔になってスタッドバンプを形成しにくい場合もあるので、突起部２３をワイヤ５より先に形成するのが望ましい。
【００４０】
このように、半導体素子３の接続端子３ａとワイヤ接続電極２２ｂとは、もともとワイヤボンディング方式により接続しているので、スタッドバンプにより形成された突起部２３を形成する場合でも、特別な加工工程を付加することなく形成することができる。また、スタッドバンプにより突起部２３を形成することで、突起部２３の大きさを容易に変えることができる。
【００４１】
配線工程が完了すると、上金型および下金型を用いて型締めしてトランスファー成型法にて、樹脂封止部４を形成する封止工程を行う。ここで形成される樹脂封止部４は、原基板２００上に連続して形成されたものである。つまり、隣接する半導体装置１同士が一体的に形成された状態である。
【００４２】
最後に、これらを個片とする切断工程を行う。ダイシングソーにより縦列および横列に樹脂封止部４と共に原基板２００を切断することで、図１から図３に示す個々の半導体装置１を得ることができる。
【００４３】
個片となった半導体装置１は、リフロー処理により実装基板に実装される。このとき、環境状態が高温高湿となることで、樹脂封止部４内の水分が膨張するポップコーン現象が発生したとしても、配線基板２と樹脂封止部４との接合面は金属製の突起部２３によりくさびの形状となっていることで、増加した接合面のアンカー効果により接合強度を増加させることができるので、樹脂封止部４の界面剥離を防止することができる。また、蓋部２２ｄｘ上に突起部２３を設けるだけなので、余計な貫通孔を設けたり、配線基板２の大きさを大きくしたりする必要がない。従って、半導体装置１の装置サイズを維持しつつ、ローコスト化を図ることができ、樹脂封止部４の剥離を防止することができるので、高い信頼性を確保することが可能である。
【００４４】
特に、突起部２３が蓋部２２ｄｘ上に設けられていることで、スルーホール電極２２ｄの開口とメッキするためのエッチングマスクとのずれ等による制約のために、スルーホール電極２２ｄの開口が小さくできない場合でも、蓋部２２ｄｘの位置から界面剥離が発生することを防止することができる。つまり、スルーホール電極２２ｄに限らずある程度の面積を有する金メッキ処理された配線パターンが形成された半導体装置の場合には、樹脂封止部との界面剥離が心配されるが、配線パターン上に突起部を設けることにより界面剥離を防止することができるので、フォトＩＣに限らず他の半導体装置でも有効な手段である。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、突起部２３をスタッドバンプにより形成されているが、突起部をバンプ形状とする以外に、ボールボンド−ウェッジボンドからなる通常のワイヤ配線などにより形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、装置サイズを維持しつつ、樹脂封止部の剥離を防止することで高い信頼性を確保することが可能なので、絶縁性基板に配線パターンが形成された配線基板と、配線基板に搭載された半導体素子と、半導体装置を封止する樹脂封止部とを備えた半導体装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図
【図２】図１に示す半導体装置の平面図
【図３】図１に示す半導体装置の背面図
【図４】配線基板となる原基板を示す斜視図
【図５】図４に示す原基板に貫通孔を設けた状態を示す斜視図
【図６】（Ａ）から（Ｄ）は、配線基板を形成する工程を説明するための部分断面図
【図７】配線パターンを形成した状態の原基板を示す平面図
【図８】半導体素子を搭載した原基板を樹脂封止した状態を示す平面図
【図９】従来の半導体装置を示す断面図
【符号の説明】
【００４８】
１  半導体装置
２  配線基板
３  半導体素子
３ａ  接続端子
３ｂ  受光部
４  樹脂封止部
５  ワイヤ
２１  絶縁性基板
２２  配線パターン
２２ａ  ダイボンド部
２２ｂ  ワイヤ接続電極
２２ｂｘ  ワイヤ接続部
２２ｂｙ  連絡部
２２ｃ  外部端子
２２ｃｘ  半田実装電極
２２ｄ  スルーホール電極
２２ｄｘ  蓋部
２３  突起部
２４  レジスト部
２４ａ  第１レジスト部
２４ｂ  第２レジスト部
２４ｃ  第３レジスト部
２４ｃｘ  切欠部
２００  原基板
２０１  銅箔層
２０２  貫通孔
２０３  第１銅メッキ層
２０４  樹脂
２０５  第２銅メッキ層
【図１】
2010040902.tif 000003
【図２】
2010040902.tif 000004
【図３】
2010040902.tif 000005
【図４】
2010040902.tif 000006
【図５】
2010040902.tif 000007
【図６】
2010040902.tif 000008
【図７】
2010040902.tif 000009
【図８】
2010040902.tif 000010
【図９】
2010040902.tif 000011