(57)【要約】      （修正有）【課題】プリント基板への実装時及び半導体素子の動作時に発生する熱によるストレスを緩和し、半導体素子や基台に破損が生じることを防止することが可能な半導体素子用基台とその集合基板および半導体装置を提供する。【解決手段】第一主面に露出する第一のリードフレーム１と、第二主面に露出する第二のリードフレーム２と、前記第一のリードフレーム１と前記第二のリードフレーム２とを電気的に接続する接合用突起４と、前記第一のリードフレーム１と前記第二のリードフレーム２との間の間隙を満たすとともに双方を隔てる樹脂３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一主面に露出する第一のリードフレームと、第二主面に露出する第二のリードフレームと、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとを電気的に接続する接合用突起と、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとの間の間隙を満たすとともに双方を隔てる樹脂とを備えることを特徴とする半導体素子用基台。
【請求項２】
前記接合用突起は前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームの何れか一方のリードフレームの複数箇所に立設し、前記接合用突起の頂部を他方のリードフレームに接合固定したことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子用基台。
【請求項３】
前記樹脂は前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとの間隙から周辺に延在して実質的に方形体をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子用基台。
【請求項４】
前記第一のリードフレームは半導体素子を搭載するための配線パターンを有し、前記第二のリードフレームは実装対象の回路基板に対応するための配線パターンを有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体素子用基台。
【請求項５】
前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームは、配線パターンの形態に応じて分割した複数部分からなり、前記第一のリードフレームの所定部分と前記第二のリードフレームの所定部分とが相互間に配した前記接合用突起を介して電気的に一体な導通体をなすことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体素子用基台。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の半導体素子用基台の複数をマトリクス状に配置してなり、半導体素子用基台の相互間を前記第一のリードフレームおよび前記第二のリードフレームの枠体で相互に連結固定したことを特徴とする半導体素子用基台の集合板。
【請求項７】
請求項１から５の何れか１項に記載の半導体素子用基台の前記第一のリードフレームに半導体素子を搭載し、前記半導体素子を包含する樹脂で前記半導体素子用基台の第一主面を覆ったことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を搭載するための基台とその集合基板および半導体装置に関し、より特定的には樹脂を主体として形成する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や各種のモジュールを実装するための基台及び集合基板としては、例えば特許文献１に記載するものがある。これは、図８に示すようなもので、図８（ａ）は半導体素子実装面側から見た斜視図、図８（ｂ）は外部接続面側から見た斜視図、図８（ｃ）は基台を貫通するビアホールを示す断面を示す斜視図であり、図８中において、１０９は半導体素子実装用金属板、１１０は外部接続用金属板、１１１はセラミック焼結体、１１２はビアホールを各々示している。
【０００３】
図８において、基台はセラミック焼結体１１１の表裏面にそれぞれ半導体素子実装用金属板１０９もしくは外部接続用金属板１１０を備えている。セラミック焼結体１１１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする平坦な板状体である。半導体素子実装用金属板１０９と外部接続用金属板１１０は、銅あるいはアルミ等の金属板をセラミック焼結体１１１の表裏面にＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｃｏｐｐｅｒ）法や活性金属法等により接合し、エッチング等により所定の形状に加工した後に、めっき等の表面処理を行って形成したものである。
【０００４】
基台にはビアホール１１２が形成してあり、ビアホール１１２はレーザー加工等により貫通穴を開けて金属ロッドを埋め込んだもので、表裏面の半導体素子実装用金属板１０９と外部接続用金属板１１０との金属板同士を電気的に接続している。
【０００５】
これによれば、セラミック焼結体１１１の互いに表裏をなす一方の主面と他方の主面とに、それぞれに最適でかつ異なる形状の半導体素子実装用金属板１０９と外部接続用金属板１１０とを個別に、かつ電気的には一体のものとして形成している。
【０００６】
また、表裏面の金属板同士の接続には導電性ペーストを充填する場合もあり、放熱性や高強度が必要な場合には、セラミック焼結体１１１としてアルミナに代えて窒化アルミ（ＡｌＮ）を用いることもある。
【特許文献１】特開２００３−２５８４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の構成では、基台はセラミック焼結体１１１にアルミナを用いているので、例えばガラスエポキシを主体とする回路基板等（図示せず）に基台を実装すると、熱膨張係数の相違に起因して実装時の熱による熱膨張がセラミック焼結体１１１、金属板１０９、１１０、半導体素子（図示せず）、回路基板（図示せず）の夫々において異なるものとなる。この熱膨張の差に因って曲げ応力が働き、半導体素子（図示せず）や基台が破損する恐れがあるという課題を有していた。
【０００８】
また、半導体素子の動作熱を効率良く外部に逃がそうとする場合に、セラミック焼結体１１１のアルミナは金属板１０９、１１０の銅やアルミ等の金属に比べて熱伝導率が低いので、セラミック焼結体１１１のそれ自体を薄くするか、セラミック焼結体１１１の表裏面の金属板１０９、１１０を厚くする必要がある。
【０００９】
しかしながら、セラミック焼結体１１１、金属板１０９、１１０は、上述した曲げ応力の関係から厚みを薄くすることについては制約を受けており、基台は熱膨張に因る曲げ応力に対する機械強度と熱伝導率とを共に満足させることが困難であると言う課題を有していた。
【００１０】
更に、一般的にセラミックは樹脂や金属に比べて高価であるので、コスト高の要因の一つになるということも課題のひとつとしてあげられる。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、プリント基板への実装時及び半導体素子の動作時に発生する熱によるストレスを緩和し、半導体素子や基台に破損が生じることを防止可能な半導体素子用基台とその集合基板および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】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体素子用基台は、第一主面に露出する第一のリードフレームと、第二主面に露出する第二のリードフレームと、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとを電気的に接続する接合用突起と、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとの間の間隙を満たすとともに双方を隔てる樹脂とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の半導体素子用基台において、前記接合用突起は前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームの何れか一方のリードフレームの複数箇所に立設し、前記接合用突起の頂部を他方のリードフレームに接合固定したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の半導体素子用基台において、前記樹脂は前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームとの間隙から周辺に延在して実質的に方形体をなすことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の半導体素子用基台において、前記第一のリードフレームは半導体素子を搭載するための配線パターンを有し、前記第二のリードフレームは実装対象の回路基板に対応するための配線パターンを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の半導体素子用基台において、前記第一のリードフレームと前記第二のリードフレームは、配線パターンの形態に応じて分割した複数部分からなり、前記第一のリードフレームの所定部分と前記第二のリードフレームの所定部分とが相互間に配した前記接合用突起を介して電気的に一体な導通体をなすことを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体素子用基台の集合板は、上述した何れかの半導体素子用基台の複数をマトリクス状に配置してなり、半導体素子用基台の相互間を前記第一のリードフレームおよび前記第二のリードフレームの枠体で相互に連結固定したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体装置は、上述した何れかの半導体素子用基台の前記第一のリードフレームに半導体素子を搭載し、前記半導体素子を包含する樹脂で前記半導体素子用基台の第一主面を覆ったことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の半導体素子用基台によれば、はんだ実装する際に第二のリードフレームに曲げ応力が発生しても、第一のリードフレームと第二のリードフレームが接合用突起で部分的に接合することで、第二のリードフレームの反りが直接的に第一のリードフレームに伝わることがなく、第一のリードフレームと第二のリードフレームとの間の樹脂の層がその弾性変形により第二のリードフレームの変位を吸収することで、第一のリードフレームに曲げ応力および変形が生じることを抑制でき、第二主面側の変形の影響が第一主面側に及ぶことを抑制して半導体素子用基台のそれ自体に生じる曲げ応力および第一主面に搭載する半導体素子に生じる曲げ応力を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１における半導体素子用基台を示すもので、図１（ａ）は第一主面側から見た平面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）に示す面に隣接する面側から見た側面図、図１（ｄ）は第一主面と表裏をなす反対面である第二主面側から見た背面図、図１（ｅ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ａ）は第一主面側から見た斜視図、図２（ｂ）は第二主面側から見た斜視図であり、図中において、１は第一のリードフレーム、２は第二のリードフレーム、３は樹脂、４は接合用突起を各々示している。
【００２０】
図１および図２において、半導体素子用基台は実質的に方形体をなすものであり、第一主面には半導体素子実装用リードフレームをなす第一のリードフレーム１を配置し、第一主面と表裏をなす第二主面には外部接続用リードフレームをなす第二のリードフレーム２を配置しており、第一のリードフレーム１および第二のリードフレーム２は銅または鉄を主成分とする金属からなる。
【００２１】
第二のリードフレーム２には随所に複数の接合用突起４が立設してあり、接合用突起４はリードフレーム寸法に対して充分に小さい形状をなす。第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２とは接合用突起４を介して表裏に重ね合わさっており、第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２との間には接合用突起４に相当する間隙が形成されている。接合用突起４はその頂部が第一のリードフレーム１と導電性ペーストや熔接や圧接等の方法で接合固定してある。
【００２２】
第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２は互いに異なる配線パターンを有しており、第一のリードフレーム１は半導体素子（図示せず）を搭載するための配線パターンを有し、第二のリードフレーム２は基台を実装する対象の回路基板（図示せず）に対応した配線パターンを有している。
【００２３】
第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２との間の間隙には樹脂３が充填してあり、樹脂３は第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２との間隙から周辺に延在し、半導体素子用基台の第一主面において第一のリードフレーム１が樹脂３から露出し、第二主面において第二のリードフレーム２が樹脂３から露出している。
【００２４】
第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２は、配線パターンの形態によりそれぞれ二つの部分１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂに分割してあり、第一のリードフレーム１における一方部分１ａと第二のリードフレーム２における一方部分２ａとは対応する接合用突起４を介して電気的に一体の導通体をなし、第一のリードフレーム１における他方部分１ｂと第二のリードフレーム２における他方部分２ｂとは対応する接合用突起４を介して電気的に一体の導通体をなしている。
【００２５】
以上の構成において、半導体素子（図示せず）を搭載した半導体素子用基台を回路基板（図示せず）にはんだ実装する際に、半導体素子用基台の第二主面側（回路基板対応側）に熱ストレスが発生する場合には、回路基板（図示せず）と第二のリードフレーム２との熱膨張差に起因して第二のリードフレーム２に曲げ応力が発生し、第二のリードフレーム２に反りが生じる。
【００２６】
しかしながら、第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２は接合用突起４にて部分的に接合しているだけなので、第二のリードフレーム２の反りが直接的に第一のリードフレーム１に伝わることはなく、第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２との間の間隙には第一のリードフレーム１および第二のリードフレーム２に比べて柔軟な樹脂３の層が存在するので、樹脂３の層がその弾性変形により第二のリードフレーム２の変位を吸収することで、第一のリードフレーム１に曲げ応力および変形が生じることを抑制できる。
【００２７】
すなわち、本発明は、第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２とが接合用突起４のみで部分的に接合して両者間に間隙を有し、その間隙に柔軟な樹脂３の層を配置することで、半導体素子用基台の第二主面側に生じる応力が第一主面側へ伝わることを樹脂３の層の弾性にて緩和し、第二主面側の変形の影響が第一主面側に及ぶことを抑制でき、半導体素子用基台のそれ自体に生じる曲げ応力および第一主面に搭載する半導体素子（図示せず）に生じる曲げ応力を抑制できる。
【００２８】
従って、半導体素子用基台を回路基板（図示せず）へはんだ実装する際に、半導体素子（図示せず）や半導体素子用基台が破損することを防止できるので、半導体素子用基台の信頼性が向上する。
【００２９】
また、上述の接合用突起４の突出量を少なくして樹脂３の肉厚を薄くすることや、樹脂３をシリカ等のフィラーを含むものとすることで、半導体素子用基台のそれ自体の熱伝導率を向上させて半導体素子（図示せず）の動作熱の放熱性を向上させることが可能である。
【００３０】
また、一般的に樹脂や金属よりも高価なセラミックを構成部材として含まないので、従来のものよりも安価なものにできる。
なお、本実施の形態において第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２の導通体は、一方部分１ａ、２ａと他方部分１ｂ、２ｂとの２つの部分として説明したが、導通体の数は本実施の形態に限定されるものではなく、搭載する半導体素子が有する電極の数に応じて、あるいは複数の半導体素子を搭載する場合には夫々の半導体素子に対応する数の導通体を配置することが可能である。
【００３１】
また、接合用突起４は第二のリードフレーム２に立設して説明したが、これに限定されるものではなく、第一のリードフレーム１に立設しても良く、第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２との両方に立設しても良い。また、必要に応じてめっき処理を施せば良い。
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２を示すものであり、半導体素子用基台の主な製造過程のフローに沿った流れ図である。図３において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を用いてその説明を省略する。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２とは、各々配線パターンの形態に応じて二つの部分１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂからなり、各導通体の各部分１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは枠体１ｃ、２ｃに囲まれてタイバー１ｄ、２ｄにより枠体１ｃ、２ｃに繋がって固定されている。また、第二のリードフレーム２の片側主面には随所に接合用突起４が立設してある。
【００３３】
図３（ｂ）に示すように、第一のリードフレーム１および第二のリードフレーム２には表面処理としてめっき５を施す。めっき５は、耐蝕性を考慮し、あるいは対応するロー材や金属との接合性等を考慮して、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ等の単層または多層のめっきとする。
【００３４】
図３（ｃ）に示すように、接合用突起４を内側に配置して第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２とを所定の位置に重ね合わせ、接合用突起４の頂部と第一のリードフレーム１とを導電性ペーストや熔接や圧接等の方法で接合する。
【００３５】
図３（ｄ）に示すように、第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２とを接合したものを成形用金型のキャビティーに挟持し、樹脂３を充填して樹脂成形する。この樹脂成形において、樹脂３の層は第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２との間隙から周辺に延在し、第一主面と第二主面においてそれぞれ第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２の配線パターンが樹脂３から露出する。これにより、実施の形態１で説明した図１の半導体素子用基台を製造することが出来る。
（実施の形態３）
図４および図５は、本発明の実施の形態３を示すものであり、図４は本発明の半導体素子用基台を用いた半導体装置を示す斜視図、図５（ａ）は半導体素子用基台の第一主面側から見た上面図、図５（ｂ）は側面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）に示す面に隣接する面側から見た側面図、図５（ｄ）は第一主面と表裏をなす反対面である第二主面側から見た半導体素子用基台の背面図である。
【００３６】
図４および図５において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を用いてその説明を省略する。図４および図５において、６は半導体素子、７はワイヤー、８は透光性樹脂を各々示している。
【００３７】
図４および図５において、半導体装置は半導体素子用基台における第一主面の第一のリードフレーム１に半導体素子６を搭載しており、半導体素子６は一方部分１ａに導電性ペーストやはんだ付け等にて固着し、半導体素子６の外部電極と他方部分１ｂとの間をＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ等からなるワイヤー７にてワイヤーボンドし、半導体素子６およびワイヤー７を包含して半導体素子用基台の第一主面上を透光性樹脂８で覆っている。
【００３８】
これによれば、半導体装置を回路基板等の実装用基板へはんだ実装する際に、図１および図２で説明したことと同様の理由により、すなわち、半導体素子用基台の第二主面側に生じる応力が第一主面側へ伝わることを樹脂３の層の弾性にて緩和し、第二主面側の変形の影響が第一主面側に及ぶことを抑制でき、半導体素子用基台のそれ自体に生じる曲げ応力および第一主面に搭載する半導体素子（図示せず）に生じる曲げ応力を抑制でき、半導体素子６や半導体素子用基台が破損することを防止できるので、半導体装置の信頼性が向上する。
【００３９】
本実施の形態において、半導体素子用基台の第一主面を覆う樹脂は透光性樹脂８なので半導体素子６をＬＥＤ等の光半導体素子とすれば、半導体装置は光半導体装置を構成することになる。なお、半導体素子６に光半導体素子を用いない場合には、必ずしも半導体素子用基台の第一主面を覆う樹脂を透光性とする必要は無い。
（実施の形態４）
図６および図７は、本発明の実施の形態４における半導体素子用基台の集合板を示すものである。
【００４０】
個々の半導体素子用基台は枠体１ｃ、２ｃを介して第一のリードフレーム１の外枠１Ａおよび第二のリードフレーム２の外枠２Ａと一体的にマトリクス状に配置してある。個々の半導体素子用基台の構成は、図１および図２に示した本発明の実施の形態１と同じであり、第一のリードフレーム１の二つの部分１ａ、１ｂと第二のリードフレーム２の二つの部分２ａ、２ｂからなり、各部分１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは枠体１ｃ、２ｃで相互に連結固定してあり、接合用突起４を介して所定の位置に重ね合わせている。
【００４１】
第二のリードフレーム２は、その外枠２Ａで囲む面積が第一のリードフレーム１の外枠１Ａで囲む面積よりも広い形状をなし、第一のリードフレーム１よりも縦横の外形寸法が大きくなり、第二のリードフレーム２の外枠２Ａの上には第一のリードフレーム１が重ならない領域が存在する。
【００４２】
図７に示すように、成形用金型を用いてインサート成形する際には、上述の外枠２Ａの領域を樹脂成形用金型の上型１１と下型１２とで挟持するとともに、上型１１と下型１２で第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２とを囲む。そして、上型１１と下型１２の内側の領域に形成されるキャビティーに熔融樹脂を充填して、第一のリードフレーム１と第二のリードフレーム２との間隙およびその周辺に延在する樹脂３の層を形成し、第一主面に第一のリードフレーム１の配線パターンが露出し、第二主面に第二のリードフレーム２の配線パターンが露出する半導体素子用基台の集合板を形成する。
【００４３】
かかる構成によれば、半導体素子用基台の集合板に、連続あるいは一括してＬＥＤ素子（図示省略）の搭載とワイヤーボンド（図示省略）を施し、さらにＬＥＤ素子を包含して第一主面を覆う透光性樹脂（図示省略）を形成し、例えばダイシングソーを用いて縦横に切断して個片化することで半導体装置を製造できるので、量産性および面積当りの半導体装置の取れ率（収率）が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、半導体素子用基台として有用であり、特に半導体素子に対する回路基板へのはんだ実装時の熱ストレスを緩和させるものに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体素子用基台を示し、（ａ）は第一主面側から見た平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）に示す面に隣接する面側から見た側面図、（ｄ）は第一主面と表裏をなす反対面である第二主面側から見た背面図、（ｅ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図２】同実施の形態１における半導体素子用基台を示し、（ａ）は第一主面側から見た斜視図、（ｂ）は第二主面側から見た斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における半導体素子用基台の製造過程を示す流れ図
【図４】本発明の実施の形態３における半導体素子用基台を用いた半導体装置を示す斜視図
【図５】同実施の形態３における半導体素子用基台を用いた半導体装置を示し、（ａ）は半導体素子用基台の第一主面側から見た上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）に示す面に隣接する面側から見た側面図、（ｄ）は第一主面と表裏をなす反対面である第二主面側から見た半導体素子用基台の背面図
【図６】本発明の実施の形態４における半導体素子用基台の集合板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図７】同実施の形態４における半導体素子用基台の集合板の製造方法を示す断面図
【図８】従来の半導体素子用基台を示し、（ａ）は半導体素子実装面側から見た斜視図、（ｂ）は外部接続面側から見た斜視図、（ｃ）は基台を貫通するビアホールを示す断面を示す斜視図
【符号の説明】
【００４６】
１  第一のリードフレーム
１Ａ  外枠
１ａ、１ｂ  第一のリードフレームの部分
１ｃ  枠体
１ｄ  タイバー
２  第二のリードフレーム
２Ａ  外枠
２ａ、２ｂ  第二のリードフレームの部分
２ｃ  枠体
２ｄ  タイバー
３  樹脂
４  接合用突起
５  めっき
６  半導体素子
７  ワイヤー
８  透光性樹脂
１１  樹脂成形金型の上型
１２  樹脂成形金型の下型
１０９  半導体素子実装用金属板
１１０  外部接続用金属板
１１１  セラミック焼結体
１１２  ビアホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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