(57)【要約】【課題】  ＱＦＮ（クワッド・フラット・ノンリーデッド・パッケージ）型の半導体装置において、モールド樹脂内部の剥離の抑制と、アイランドの下面およびリード端子の外部接続面への樹脂ばりの発生の抑制とを両立させる。【解決手段】  アイランド１１上にダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と、半導体素子４０に電気接続されたリード端子１２とが、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように、モールド樹脂６０で封止されてなり、モールド樹脂６０内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間にヒートシンク２０を介在設定し、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載し、ヒートシンク２０の表面に、樹脂との密着性を高めるための粗化処理を施し、アイランド１１およびリード端子１２の表面は粗化処理を施さず平滑面とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイランド（１１）と、
前記アイランド（１１）上に樹脂よりなるダイマウント材（３０）を介して搭載された半導体素子（４０）と、
前記アイランド（１１）の周囲に位置し前記半導体素子（４０）と電気的に接続されたリード端子（１２）と、
前記アイランド（１１）の下面および前記リード端子（１２）の外部接続面（１２ａ）が露出するように、前記アイランド（１１）、前記リード端子（１２）および前記半導体素子（４０）を封止するモールド樹脂（６０）とを備える半導体装置において、
前記モールド樹脂（６０）の内部にて前記半導体素子（４０）と前記アイランド（１１）の上面との間には、ヒートシンク（２０）が介在設定されており、
前記ヒートシンク（２０）の上面に前記ダイマウント材（３０）を介して前記半導体素子（４０）が搭載されており、
前記ヒートシンク（２０）の表面には、樹脂との密着性を高めるための粗化処理が施されており、
前記アイランド（１１）および前記リード端子（１２）の表面には、前記粗化処理が施されていないことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ヒートシンク（２０）は、熱膨張係数が前記アイランド（１１）と同等であるか、または、前記半導体素子（４０）と前記アイランド（１１）との間の大きさであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記アイランド（１１）は前記ヒートシンク（２０）よりも小さいものであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ヒートシンク（２０）は矩形板状であり、
前記アイランド（１１）は、前記ヒートシンク（２０）の角部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記リード端子（１２）の一部が、前記ヒートシンク（２０）の下面にまで延びて前記アイランド（１１）として構成されており、
このアイランドとしての前記リード端子（１２）の一部と前記ヒートシンク（２０）とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ヒートシンク（２０）は、前記アイランド（１１）の上面から側面に渡る部位を覆う形状となっていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ヒートシンク（２０）と前記アイランド（１１）とは、かしめにより固定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記リード端子（１２）のうち前記モールド樹脂（６０）の内部に位置する面には、前記リード端子（１２）に積層され固定された積層部材（７０）が設けられており、
前記積層部材（７０）における前記モールド樹脂（６０）と接触する面には、前記粗化処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレームのアイランド上にダイマウント材を介して半導体素子を搭載し、これらをリードフレームのアイランド下面およびリード端子の外部接続面が露出するように樹脂にてハーフモールドしてなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の半導体装置は、アイランドおよびリード端子を有するリードフレームと、アイランドの上面に樹脂よりなるダイマウント材を介して搭載されリード端子と電気的に接続された半導体素子とを備え、これらを、アイランドの下面およびリード端子の外部接続面が露出するようにモールド樹脂にて封止することにより構成されている。
【０００３】
このような半導体装置としては、たとえば、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−Ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）が提案されている。
【０００４】
このＱＦＮは、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）などに設けられているガルウイング形状のアウターリード部を無くし、リード部の下面を外部接続面として、モールド樹脂から露出させた構造となっており、電子機器の小型化要求に対応した小型のモールドパッケージとして構成されている。
【０００５】
図１１は、従来のこの種の半導体装置としての一般的なＱＦＮパッケージの概略断面構成を示す図である。
【０００６】
図１１に示される半導体装置において、リードフレーム１０は、プレスやエッチング加工などにより分離形成されたアイランド１１とリード端子１２とを有する。アイランド１１上にはＡｇペーストや導電性接着剤などの樹脂よりなるダイマウント材３０を介して半導体素子４０が搭載され、接着されている。
【０００７】
そして、半導体素子４０とその周囲に位置するリード端子１２の上面とは、ボンディングワイヤ５０を介して結線され電気的に接続されている。そして、アイランド１１、リード端子１２および半導体素子４０がモールド樹脂６０により包み込まれるように封止されている。
【０００８】
ここで、リード端子１２の外部接続面１２ａがモールド樹脂６０から露出している。特に、ＱＦＮパッケージにおいては、リード端子１２はモールド樹脂６０の側面から突出するアウターリードは無い構成となっており、リード端子１２の下面１２ａが外部接続面１２ａとしてモールド樹脂６０の下面から露出している。
【０００９】
この半導体装置は、プリント基板（ＰＣＢ）などに搭載され、このリード端子１２の外部接続面１２ａにてはんだなどにより接続されることで実装される。
【００１０】
また、アイランド１１の下面がモールド樹脂６０の下面から露出しており、半導体素子４０にて発生する熱を、アイランド１１から外部へ放熱できるようになっている。また、この露出するアイランド１１の下面にて、上記プリント基板などとはんだなどによる接続を行うこともある。
【００１１】
このようなＱＦＮに代表されるハーフモールドタイプの半導体装置においては、熱応力により熱膨張係数の差などによって、モールド樹脂６０の内部における剥離、すなわちリードフレーム１０とモールド樹脂６０との界面やアイランド１１とダイマウント材３０との界面における剥離が発生しやすいという問題がある。
【００１２】
具体的に言うならば、ＱＦＮパッケージにおいては、アイランド１１の下面やリード端子１２の外部接続面１２ａが、モールド樹脂６０から露出しているため、その部分がモールド樹脂６０から剥離すると、外部から経路が形成され、水分の侵入などにより故障につながる。
【００１３】
これに対して、リードフレーム１０の表面すなわちアイランド１１やリード端子１２の表面に粗化処理を施して表面粗度を上げることにより、ダイマウント材３０やモールド樹脂６０を構成する樹脂との密着力を向上させ、モールド樹脂６０の内部における剥離を防止する、という技術が提案されている。
【００１４】
このような粗化処理の技術としては、たとえば、樹脂モールドパッケージタイプの半導体装置におけるリードフレームとモールド樹脂との密着性を高めるために、リードフレームのめっき表面を粗化する技術が提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１５】
このめっき表面を粗化する技術は、リードフレームのめっき表面を粗化することによって、（１）リードフレームにおけるダイマウント材やモールド樹脂との接着面積が大きくなる、（２）樹脂が粗化されためっき膜の凹凸に食いつきやすくなる、などの効果（つまり、アンカー効果）を期待するものである。
【特許文献１】特開平６−２９４３９号公報
【特許文献２】特開平１０−２７８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ここで、図１２は、従来の粗化処理技術を用いた半導体装置としてのＱＦＮパッケージの概略断面構成を示す図、具体的には、上記図１１に示される半導体装置に対して従来の粗化処理を行った構成を示す図である。なお、図１２においては、リードフレーム１０における粗化処理された部分、すなわち粗化処理部１０ａは太線にて示してある。
【００１７】
図１２に示されるように、従来においては、リードフレーム１０の表面全体が粗化されており、モールド樹脂６０に覆われず露出しているアイランド１１の下面やリード端子１２の外部接続面１２ａまで粗化処理が施されている。
【００１８】
このような表面全体が粗化されたリードフレーム１０を用いてモールド成型を行う場合、粗化によって発生するリードフレーム１０表面の微細な突起により、リードフレーム１０と金型との間に微細な隙間ができ、この隙間から樹脂がしみ出す。
【００１９】
すると、モールド樹脂６０から露出する面であるリードフレーム１０のアイランド１１の下面やリード端子１２の外部接続面１２ａに樹脂ばりが発生しやすくなる。ここで、モールド成型後においてウォータージェットなどによって上記樹脂ばりを除去する方法もあるが、上記粗化処理により樹脂の密着性が向上しているために、樹脂ばりの除去も難しくなる。
【００２０】
上述したように、リード端子１２の外部接続面１２ａやアイランド１１の下面は、半導体装置をプリント基板（ＰＣＢ）などにはんだ実装する際のはんだ付け面となるため、これらの面面に樹脂ばりが存在すると、半導体装置のはんだ付け性を阻害し、電気的な接続が困難になる。特に、リード端子１２の外部接続面１２ａは比較的面積が小さく樹脂ばりの影響を受けやすい。
【００２１】
さらに、アイランド１１の下面に樹脂ばりが発生すると、モールド樹脂６０から露出するアイランド１１の下面から熱が逃げにくくなり、半導体装置の放熱性能が低下してしまうという問題も生じ、好ましくない。
【００２２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アイランド上にダイマウント材を介して半導体素子を搭載し、これらをアイランドの下面およびリード端子の外部接続面が露出するように樹脂にてハーフモールドしてなる半導体装置において、モールド樹脂内部の剥離の抑制と、アイランドの下面およびリード端子の外部接続面への樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、アイランド（１１）と、アイランド（１１）上に樹脂よりなるダイマウント材（３０）を介して搭載された半導体素子（４０）と、アイランド（１１）の周囲に位置し半導体素子（４０）と電気的に接続されたリード端子（１２）と、アイランド（１１）の下面およびリード端子（１２）の外部接続面（１２ａ）が露出するように、アイランド（１１）、リード端子（１２）および半導体素子（４０）を封止するモールド樹脂（６０）とを備える半導体装置において、次のような点を特徴としている。
【００２４】
すなわち、モールド樹脂（６０）の内部にて半導体素子（４０）とアイランド（１１）の上面との間には、ヒートシンク（２０）が介在設定されており、ヒートシンク（２０）の上面にダイマウント材（３０）を介して半導体素子（４０）が搭載されており、ヒートシンク（２０）の表面には、樹脂との密着性を高めるための粗化処理が施されており、アイランド（１１）およびリード端子（１２）の表面には、前記粗化処理が施されていないことを特徴としている。
【００２５】
それによれば、アイランド（１１）およびリード端子（１２）の表面は粗化処理が施されず平滑な面とできるため、アイランド（１１）の下面およびリード端子（１２）の外部接続面（１２ａ）をモールド樹脂（６０）から露出させた場合、平滑面が露出することになり、粗化処理された面に比べて樹脂ばりが発生しにくくなる。
【００２６】
また、半導体素子（４０）が搭載されているヒートシンク（２０）の表面は、粗化処理が施されているため、ヒートシンク（２０）とダイマウント材（３０）との密着性や、半導体素子（４０）の周辺部におけるヒートシンク（２０）とモールド樹脂（６０）との密着性を十分に確保することができる。
【００２７】
よって、本発明によれば、アイランド（１１）上にダイマウント材（３０）を介して半導体素子（４０）を搭載し、これらをアイランド（１１）の下面およびリード端子（１２）の外部接続面（１２ａ）が露出するように樹脂にてハーフモールドしてなる半導体装置において、モールド樹脂（６０）内部の剥離の抑制と、アイランド（１１）の下面およびリード端子（１２）の外部接続面（１２ａ）への樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、半導体素子（４０）とアイランド（１１）との間にヒートシンク（２０）を介在させているため、このヒートシンク（２０）よる放熱性の向上がなされ、好ましい。
【００２９】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体装置において、ヒートシンク（２０）は、熱膨張係数がアイランド（１１）と同等であるか、または、半導体素子（４０）とアイランド（１１）との間の大きさであることを特徴としている。
【００３０】
それによれば、半導体素子（４０）、ヒートシンク（２０）、アイランド（１１）と積層された構成において、隣り合う各部材間の熱膨張係数差が小さくなるため、樹脂の剥離防止のためには好ましい。
【００３１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、アイランド（１１）はヒートシンク（２０）よりも小さいものであることを特徴としている。
【００３２】
それによれば、アイランド（１１）上にて、ヒートシンク（２０）はアイランド（１１）からはみ出すことになるため、粗化された表面を持つヒートシンク（２０）とモールド樹脂（６０）との接触面積を大きくすることができ、剥離防止の効果を向上させることができる。
【００３３】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の半導体装置において、ヒートシンク（２０）は矩形板状であり、アイランド（１１）は、ヒートシンク（２０）の角部に配置されていることを特徴としている。
【００３４】
ヒートシンク（２０）が矩形板状である場合、ヒートシンク（２０）の角部に接するモールド樹脂（６０）には応力が集中しやすく、樹脂クラックが発生しやすい。
【００３５】
その点、本発明では、樹脂クラックの発生しやすいヒートシンク（２０）の角部の下にアイランド（１１）を配置することで、当該角部の下にはモールド樹脂（６０）が存在しない構成とできる。そのため、モールド樹脂（６０）のクラックの発生を抑制することができ、好ましい。
【００３６】
また、請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の半導体装置において、リード端子（１２）の一部が、ヒートシンク（２０）の下面にまで延びてアイランド（１１）として構成されており、このアイランドとしてのリード端子（１２）の一部とヒートシンク（２０）とが電気的に接続されていることを特徴としている。
【００３７】
それによれば、アイランド（１１）となるリード端子（１２）を用いて半導体素子（４０）の接地をとることができ、好ましい。
【００３８】
また、請求項６に記載の発明では、請求項３に記載の半導体装置において、ヒートシンク（２０）は、アイランド（１１）の上面から側面に渡る部位を覆う形状となっていることを特徴としている。
【００３９】
それによれば、粗化されていないアイランド（１１）とモールド樹脂（６０）とが接触する部分が少なくなるため、剥離抑制のためには好ましい。
【００４０】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６に記載の半導体装置において、ヒートシンク（２０）とアイランド（１１）とは、かしめにより固定されていることを特徴としている。
【００４１】
それによれば、接着剤などを介することなくヒートシンク（２０）とアイランド（１１）とを固定することができ、ヒートシンク（２０）とアイランド（１１）との熱伝導性が向上し、放熱性の向上が図れる。
【００４２】
また、請求項８に記載の発明では、請求項１〜請求項７に記載の半導体装置において、リード端子（１２）のうちモールド樹脂（６０）の内部に位置する面には、リード端子（１２）に積層され固定された積層部材（７０）が設けられており、積層部材（７０）におけるモールド樹脂（６０）と接触する面には、前記粗化処理が施されていることを特徴としている。
【００４３】
それによれば、積層部材（７０）を介してリード端子（１２）とモールド樹脂（６０）との密着性を向上させることができ、剥離防止のためには好ましい。
【００４４】
なお、上記各手段における上下とは、後述する実施形態に記載されている断面図における上下の方向に対応したものであり、必ずしも天地方向を意味するものではない。
【００４５】
また、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００４７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置１００の概略断面構成を示す図である。なお、図１および以下の実施形態に示される各図において、ヒートシンク２０における粗化処理された部分、すなわち粗化処理部２０ａは太線にて示してある。
【００４８】
［構成等］
図１に示される半導体装置１００は、大きくは、アイランド１１と、アイランド１１上に搭載されたヒートシンク２０と、ヒートシンク２０上に樹脂よりなるダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と、アイランド１１の周囲に位置し半導体素子４０とボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されたリード端子１２と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するようにアイランド１１、リード端子１２、ヒートシンク２０および半導体素子４０を封止するモールド樹脂６０とを備えている。
【００４９】
本実施形態では、アイランド１１とリード端子１２とは、１枚のリードフレーム１０から分離形成されたものである。このリードフレーム１０は、Ｃｕや４２アロイなどの通常のリードフレーム材料からなるものであり、１枚のリードフレーム１０をプレスやエッチング加工することによってアイランド１１とリード部１２とが分離されている。
【００５０】
また、リード端子１２は、アイランド１１の周囲に配置されている。通常は、リード端子１２は、アイランド１１の周囲に複数本設けられ、アイランド１１からその外方へ向かって延びる形状をなすものである。
【００５１】
また、アイランド１１の上面には、図示しない、はんだや導電性接着剤などの導電性接合部材を介してヒートシンク２０が搭載され、固定されている。
【００５２】
このヒートシンク２０は、Ｃｕ（銅）やモリブデン（Ｍｏ）などの熱伝導性に優れた金属などの材料からなるもので、たとえば、矩形板状をなすものである。ここでは、アイランド１１の方がヒートシンク２０よりも一回り大きいサイズを有している。
【００５３】
そして、ヒートシンク２０の上面には、Ａｇ（銀）ペーストや樹脂に導電性フィラーを混合してなる導電性接着剤などの樹脂よりなるダイマウント材３０を介して半導体素子４０が搭載され、接着されている。
【００５４】
この半導体素子４０は、シリコン半導体などの半導体基板を用いて半導体プロセスにより形成されたＩＣチップなどである。
【００５５】
そして、図１に示されるように、半導体素子４０の上面と各リード端子１２の上面とは、ボンディングワイヤ５０を介して結線され電気的に接続されている。このボンディングワイヤ５０は、Ａｕやアルミニウムなどからなるもので、通常のワイヤボンディング法により形成可能なものである。
【００５６】
そして、リードフレーム１０（アイランド１１およびリード端子１２）、ヒートシンク２０、半導体素子４０およびボンディングワイヤ５０が、モールド樹脂６０により包み込まれるように封止されている。このモールド樹脂６０は、エポキシ系樹脂などの通常のモールド材料を用いてトランスファーモールド法により形成できるものである。
【００５７】
ここで、図１に示されるように、ＱＦＮパッケージとしての本半導体装置１００においては、リード端子１２は、ＳＯＰパッケージやＱＦＰパッケージのようなモールド樹脂６０の側面から突出するアウターリードは無い構成となっており、リード端子１２の下面１２ａが外部接続面１２ａとしてモールド樹脂６０の下面から露出している。
【００５８】
さらに、図１に示されるように、本半導体装置１００においては、アイランド１１の下面もモールド樹脂６０から露出している。この半導体装置１００は、プリント基板（ＰＣＢ）などの外部基板などに搭載され、本例では、リード端子１２の外部接続面１２ａおよびアイランド１１の下面にてはんだなどにより接続されることで実装される。
【００５９】
このように半導体装置１００においては、モールド樹脂６０の内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間にヒートシンク２０が介在設定され、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０が搭載されているが、さらに、図１に示されるように、ヒートシンク２０の表面には、樹脂との密着性を高めるための粗化処理が施され粗化処理部２０ａとなっており、さらに、アイランド１１およびリード端子１２の表面には、粗化処理が施されていない独自の構成を有している。
【００６０】
つまり、本実施形態の半導体装置１００では、ヒートシンク２０においてダイマウント材３０と接する面およびモールド樹脂６０と接する面には、上記の粗化処理が施されており、アイランド１１およびリード端子１２においては、モールド樹脂６０と接する面およびモールド樹脂６０から露出する面のいずれも、上記粗化処理が施されず、平滑面となっている。
【００６１】
この粗化処理は、Ｃｕやモリブデンなどの金属からなるヒートシンク材の表面粗度を高くするための表面処理であり、メッキ等により表面粗度の高い金属膜を素材表面に付着させる方法や、薬液処理やサンドブラストやレーザ照射などによって素材の表面を荒らして素材そのものの表面粗度を上げる方法などがある。
【００６２】
メッキによる粗化処理としては、電気メッキや無電解メッキなどによるものがあり、たとえばＮｉメッキ金属膜を表面粗度の高い金属膜として形成するものである。このような粗化されたメッキ膜の形成は、当業者ならば、メッキ条件や薬液成分を調整することにより実現できる。
【００６３】
たとえば、ヒートシンク２０がＣｕ材からなるときに電気メッキにより粗化処理を行う場合には、ヒートシンク２０の表面には下地側から、粗化Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキが施されるものとなる。
【００６４】
ここで、それぞれのメッキ膜厚としては、たとえば、粗化Ｎｉ膜が０．３〜０．８μｍ、Ｐｄ膜が０．０１〜０．０３μｍ、Ａｕ膜が０．０１μｍ程度であるものにできる。また、粗化Ｎｉメッキ膜表面の粗度を示す比表面積は、たとえば１．６〜２．０程度とすることができる。
【００６５】
また、サンドブラストやレーザ照射による粗化処理方法として、たとえば、サンドブラストにおいては、アルミナなどの研磨材を用い、また、レーザ照射においては、被処理面を溶かして荒らすためにＹＡＧレーザなどを用いることができる。
【００６６】
また、本実施形態において、ヒートシンク２０は、熱膨張係数（熱膨張率）がアイランド１１と同等であるか、または、半導体素子４０とアイランド１１との間の大きさであることが好ましい。つまり、ヒートシンク２０の熱膨張係数は、リードフレーム１０の熱膨張係数と同等またはそれ以下であって半導体素子４０の熱膨張係数よりも大きいものであることが好ましい。
【００６７】
ヒートシンク２０の材料には放熱性を向上させたい場合は、Ｃｕ材（熱膨張係数：１７ｐｐｍ）などの熱伝導率が優れているものが好ましいが、特に信頼性を向上させたい場合は、半導体素子４０、ヒートシンク２０、アイランド１１の各材料の熱膨張係数を段階的に変えるとよい。
【００６８】
たとえば、半導体素子４０（通常シリコン半導体）の熱膨張係数を４ｐｐｍ、Ｃｕ合金からなるリードフレーム１０すなわちアイランド１０の熱膨張係数を１７ｐｐｍとした場合には、ヒートシンク２０としては、その中間の熱膨張係数（熱膨張率）の材料を用いるとよい。このようなヒートシンク材料としては、たとえば、鉄（熱膨張係数：１２ｐｐｍ）やモリブデン（熱膨張係数：５ｐｐｍ）などが挙げられる。
【００６９】
［製造方法等］
この図１に示される半導体装置１００の製造方法について、述べる。
【００７０】
まず、通常のリードフレームの形成方法と同様に、板材をエッチングもしくはパンチングすることにより、リード端子１２およびアイランド１１など、所望のパターンを形成したリードフレーム１０を用意する。
【００７１】
なお、通常は、リードフレーム１０は多連の状態で製造工程に供され最終的に個片化される。また、必要であればモールド成型性を向上させるために、リードフレーム１０の下面すなわちモールド樹脂６０から露出すべき面の全面にポリイミドなどの樹脂フィルムからなるバックテープ（図示せず）を貼り付けてもよい。
【００７２】
また、表面が粗化処理部２０ａとなったヒートシンク２０を用意する。ヒートシンク２０の表面の粗化処理方法については、上述したとおりであり、メッキによる方法や、薬液処理やサンドブラストやレーザ照射などによる方法などにより、当業者であれば実現可能である。
【００７３】
次に、アイランド１１の上面に、はんだや導電性接着剤などを介してヒートシンク２０を搭載し、固定する。さらに、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載して固定する。
【００７４】
なお、アイランド１１の上に、ヒートシンク２０および半導体素子４０を搭載するにあたっては、アイランド１１の上に、ヒートシンク２０を搭載した後、その上に半導体素子４０を搭載してもよいし、ヒートシンク２０と半導体素子４０とをあらかじめ一体化させたものを、アイランド１１の上に搭載してもよい。
【００７５】
このようにして、半導体素子４０は、ヒートシンク２０を介してはいるが、ダイマウント材３０を介してアイランド１１の上面に搭載、固定される。
【００７６】
その後は、半導体素子４０とリード端子１２とを、Ａｕなどからなるボンディングワイヤ５０にて接続し、次に、金型を用いたトランスファーモールド法にてモールド成型を行い、モールド樹脂６０による封止を行う。
【００７７】
そして、場合によっては上記バックテープを除去した後、ダイシングなどにより各パッケージを個片化する。こうして、図１に示される本実施形態の半導体装置１００ができあがる。
【００７８】
［効果等］
ところで、本実施形態によれば、アイランド１１と、アイランド１１上に樹脂よりなるダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と、アイランド１１の周囲に位置し半導体素子４０と電気的に接続されたリード端子１２と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように、アイランド１１、リード端子１２および半導体素子４０を封止するモールド樹脂６０とを備える半導体装置において、モールド樹脂６０の内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間には、ヒートシンク２０が介在設定されており、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０が搭載されており、ヒートシンク２０の表面には、樹脂との密着性を高めるための粗化処理が施されており、アイランド１１およびリード端子１２の表面には、粗化処理が施されていないことを特徴とする半導体装置１００が提供される。
【００７９】
それによれば、アイランド１１およびリード端子１２の表面は粗化処理が施されず平滑な面とできるため、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａをモールド樹脂６０から露出させた場合、平滑面が露出することになり、粗化処理された面に比べて樹脂ばりが発生しにくくなる。
【００８０】
つまり、リード端子１２の外部接続面１２ａは平滑面であるため、モールド成型を行う場合に、リード端子１２の外部接続面１２ａと金型との間にてほぼ隙間なく密着させることが可能になり、樹脂のしみ出しがなくなり、樹脂バリが抑制される。
【００８１】
また、リード端子１２の外部接続面１２ａに樹脂バリが発生したとしても、樹脂バリの量が少なく、その密着力も強くないため、通常のウォータージェットなどにより樹脂バリを容易に除去することができる。
【００８２】
また、半導体素子４０が搭載されているヒートシンク２０の表面は、粗化処理が施されているため、ヒートシンク２０とダイマウント材３０との密着性や、半導体素子４０の周辺部におけるヒートシンク２０とモールド樹脂６０との密着性を十分に確保することができる。
【００８３】
よって、本実施形態によれば、アイランド１１上にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載し、これらをアイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように樹脂にてハーフモールドしてなる半導体装置において、モールド樹脂６０内部の剥離の抑制と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａへの樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることができる。
【００８４】
そして、本実施形態によれば、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａを介したはんだ付けなどが容易に行われ、半導体装置１００の電気的な接続性を向上させることができる。また、アイランド１１の下面から熱を逃げやすくすることができ、半導体装置１００の放熱性能が向上する。
【００８５】
また、従来のこの種の半導体装置では、上記図１１に示されるように、アイランド１１の上に直接ダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載している。
【００８６】
ここで、ＱＦＮなどのアイランド１１はリードフレームの制約により厚みが決定するため、あまり厚くすることができず、放熱性はあまり期待できない。また、リードフレーム材料はＣｕ合金などを使用しているため、一般的にヒートシンクとして使用されているＣｕなどと比較して熱伝導率も悪い。
【００８７】
それに対して、本実施形態の半導体装置１００によれば、半導体素子４０とアイランド１１との間にヒートシンク２０を介在させているため、このヒートシンク２０よる放熱性の向上がなされ、好ましい。
【００８８】
また、本実施形態の半導体装置１００においては、ヒートシンク１１の熱膨張係数がアイランド１１と同等であるか、または、半導体素子４０とアイランド１１との間の大きさであることも特徴のひとつである。
【００８９】
それによれば、半導体素子４０、ヒートシンク２０、アイランド１１と積層された構成において、隣り合う各部材間の熱膨張係数差が小さくなり、ダイマウント材３０やモールド樹脂６０といった樹脂に生じる熱応力も小さくなる。
【００９０】
本実施形態では、アイランド１１およびリード端子１２すなわちリードフレーム１０には、粗化処理を施しておらずリードフレーム１０の表面は平滑面であるが、このようにヒートシンク２０の熱膨張係数を調整することにより、リードフレーム１０と樹脂との剥離防止がなされ、好ましい。
【００９１】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置２００の概略断面構成を示す図であり、図３は、図２に示される半導体装置２００におけるリードフレーム１０の上視平面図である。なお、図３および以下の平面図においては、識別を容易にするためにリードフレーム１０に表面に便宜上、点ハッチングを施すことにする。
【００９２】
ここで、図３では、ヒートシンク２０の外形を破線にて示してある。また、図２は、図３中のＡ−Ａ一点鎖線に沿った断面にて本半導体装置２００を示す概略断面図である。ここでは、上記第１実施形態と比べて相違点を中心に述べ、同一部分は簡略的に述べることとする。
【００９３】
図２および図３に示されるように、本実施形態の半導体装置２００も、アイランド１１上にダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と上記リード端子１２とが、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように、モールド樹脂６０で封止されてなることは、上記実施形態と同様である。
【００９４】
そして、本半導体装置２００においても、モールド樹脂６０の内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間に、ヒートシンク２０を介在設定し、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載し、ヒートシンク２０の表面に粗化処理を施し、アイランド１１およびリード端子１２の表面に粗化処理を施さないことも、上記実施形態と同様である。
【００９５】
ここにおいて、上記第１実施形態では、上記図１に示されるように、アイランド１１はヒートシンク２０よりも一回り大きいものであったが、本実施形態の半導体装置２００では、図２および図３に示されるように、アイランド１１はヒートシンク２０よりも小さいものとして構成されていることが相違している。
【００９６】
図３においては、リードフレーム１０の単体状態においてアイランド１１を外枠に連結していた吊りリード１３が示されている。本例では、アイランド１１は、ヒートシンク２０よりも小さい矩形板状をなしており、ヒートシンク２０の周辺部は、アイランド１１の端部からはみ出している。
【００９７】
このように、本実施形態の半導体装置２００によれば、アイランド１１はヒートシンク２０よりも小さいものとして構成されていることが、独自の特徴点である。
【００９８】
それによれば、アイランド１１上にて、ヒートシンク２０はアイランド１１からはみ出すことになり、そのはみ出している分、粗化された表面を持つヒートシンク２０とモールド樹脂６０との接触面積を大きくすることができ、剥離防止の効果を向上させることができる。
【００９９】
また、本実施形態においても、モールド樹脂６０内部の剥離の抑制と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａへの樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることができることは上記同様である。
【０１００】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置３００の概略断面構成を示す図であり、図５は、図４に示される半導体装置３００におけるリードフレーム１０の上視平面図である。
【０１０１】
なお、図５では、ヒートシンク２０の外形を破線にて示してある。また、図４は、図５中のＢ−Ｂ一点鎖線に沿った断面にて本半導体装置３００を示す概略断面図である。ここでは、上記実施形態と比べたときの相違点を中心に述べ、同一部分は簡略的に述べることとする。
【０１０２】
図４および図５に示されるように、本実施形態の半導体装置３００も、アイランド１１上にダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と上記リード端子１２とが、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように、モールド樹脂６０で封止されてなることは、上記実施形態と同様である。
【０１０３】
そして、本半導体装置３００においても、モールド樹脂６０の内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間に、ヒートシンク２０を介在設定し、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載し、ヒートシンク２０の表面に粗化処理を施し、アイランド１１およびリード端子１２の表面に粗化処理を施さないことも、上記実施形態と同様である。
【０１０４】
また、本半導体装置３００においても、図４および図５に示されるように、アイランド１１はヒートシンク２０よりも小さいものであり、ヒートシンク２０がアイランド１１からはみ出す分、ヒートシンク２０とモールド樹脂６０との接触面積を大きくすることができ、剥離防止の効果を向上させることができる。
【０１０５】
ここにおいて、本実施形態の半導体装置３００では、図４および図５に示されるように、ヒートシンク２０は矩形板状であり、アイランド１１は、ヒートシンク２０の角部に配置されている独自の構成を採用としている。なお、図５においても、吊りリード１３が示されている。
【０１０６】
このように、ヒートシンク２０が矩形板状である場合、ヒートシンク２０の角部に接するモールド樹脂６０には応力が集中しやすく、樹脂クラックが発生しやすい。
【０１０７】
その点、本実施形態では、樹脂クラックの発生しやすいヒートシンク２０の角部の下にアイランド１１を配置することで、当該角部の下にはモールド樹脂６０が存在しない構成とできる。そのため、モールド樹脂６０のクラックの発生を抑制することができ、好ましい。
【０１０８】
なお、図４および図５に示される例では、ヒートシンク２０の角部のみにアイランド１１を設けた構造としているが、アイランド１１はヒートシンク２０よりも小さいものであるならば、ヒートシンク２０の角部以外の部位にてヒートシンク２０の下に設けられていてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態においても、モールド樹脂６０内部の剥離の抑制と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａへの樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることができることは上記同様である。
【０１１０】
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置４００の概略断面構成を示す図であり、図７は、図６に示される半導体装置４００におけるリードフレーム１０の上視平面図である。
【０１１１】
なお、図７では、ヒートシンク２０の外形を破線にて示してある。また、図７は、図６中のＣ−Ｃ一点鎖線に沿った断面にて本半導体装置４００を示す概略断面図である。ここでは、上記実施形態と比べたときの相違点を中心に述べ、同一部分は簡略的に述べることとする。
【０１１２】
図６および図７に示されるように、本実施形態の半導体装置４００も、アイランド１１上にダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と上記リード端子１２とが、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように、モールド樹脂６０で封止されてなることは、上記実施形態と同様である。
【０１１３】
そして、本半導体装置４００においても、モールド樹脂６０の内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間に、ヒートシンク２０を介在設定し、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載し、ヒートシンク２０の表面に粗化処理を施し、アイランド１１およびリード端子１２の表面に粗化処理を施さないことも、上記実施形態と同様である。
【０１１４】
また、本半導体装置４００においても、図６および図７に示されるように、アイランド１１はヒートシンク２０よりも小さいものであり、ヒートシンク２０がアイランド１１からはみ出す分、ヒートシンク２０とモールド樹脂６０との接触面積を大きくすることができ、剥離防止の効果を向上させることができる。
【０１１５】
ここにおいて、本実施形態の半導体装置４００では、図６および図７に示されるように、リード端子１２の一部が、ヒートシンク２０の下面にまで延びてヒートシンク２０を搭載して支持するアイランド１１として構成されている。図示例では、２本のリード端子１２がアイランド１１として構成されている。
【０１１６】
そして、このアイランド１１としてのリード端子１２の一部とヒートシンク２０とが電気的に接続されている。具体的には、上記実施形態と同じように、はんだや導電性接着剤などの導電性接合部材により、アイランド１１とヒートシンク２０とが電気的に接続されている。
【０１１７】
このように、リード端子１２の一部をアイランド１１として構成し、これをヒートシンク２０と電気的に導通させることにより、結果的に、アイランド１１と半導体素子４０との導通をとることができる。そのため、アイランド１１となるリード端子１２を用いて半導体素子４０の接地をとることができ、好ましい。
【０１１８】
また、本実施形態においても、モールド樹脂６０内部の剥離の抑制と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａへの樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることができることは上記同様である。
【０１１９】
（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置５００の概略断面構成を示す図である。ここでは、上記実施形態と比べたときの相違点を中心に述べ、同一部分は簡略的に述べることとする。
【０１２０】
図８に示されるように、本実施形態の半導体装置５００も、アイランド１１上にダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と上記リード端子１２とが、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように、モールド樹脂６０で封止されてなることは、上記実施形態と同様である。
【０１２１】
そして、本半導体装置５００においても、モールド樹脂６０の内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間に、ヒートシンク２０を介在設定し、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載し、ヒートシンク２０の表面に粗化処理を施し、アイランド１１およびリード端子１２の表面に粗化処理を施さないことも、上記実施形態と同様である。
【０１２２】
ここにおいて、本実施形態の半導体装置５００では、図８に示されるように、ヒートシンク２０とアイランド１１とが、かしめによって固定されている独自の構成を採用している。図８では、ヒートシンク２０の突起２１をアイランド１１の孔に挿入し、この部分をかしめている。
【０１２３】
上記実施形態では、ヒートシンク２０とアイランド１１とは、導電性接合部材を介して固定されていたが、本実施形態では、このような導電性接合部材が不要となる。つまり、導電性接合部材として熱伝導率の悪い導電性接着剤などを用いることなく、ヒートシンク２０とアイランド１１とを固定することができ、ヒートシンク２０とアイランド１１との熱伝導性が向上し、放熱性の向上が図れる。
【０１２４】
また、本実施形態においても、モールド樹脂６０内部の剥離の抑制と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａへの樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることができることは上記同様である。
【０１２５】
（第６実施形態）
図９は、本発明の第６実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置６００の概略断面構成を示す図である。ここでは、上記実施形態と比べたときの相違点を中心に述べ、同一部分は簡略的に述べることとする。
【０１２６】
図９に示されるように、本実施形態の半導体装置６００も、アイランド１１上にダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と上記リード端子１２とが、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように、モールド樹脂６０で封止されてなることは、上記実施形態と同様である。
【０１２７】
そして、本半導体装置６００においても、モールド樹脂６０の内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間に、ヒートシンク２０を介在設定し、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載し、ヒートシンク２０の表面に粗化処理を施し、アイランド１１およびリード端子１２の表面に粗化処理を施さないことも、上記実施形態と同様である。
【０１２８】
また、本半導体装置６００においても、図９に示されるように、アイランド１１はヒートシンク２０よりも小さいものとしている。さらに、本半導体装置６００では、ヒートシンク２０は、アイランド１１の上面から側面に渡る部位を覆う形状となっている独自の構成を採用している。
【０１２９】
図９に示される例では、ヒートシンク２０を、その中央部にアイランド１１の大きさに対応した凹部を形成してなる断面コの字型のものとしている。そして、このヒートシンク１１の凹部にアイランド１１が収納されている。そのため、アイランド１１の側面も、ヒートシンク２０により被覆されている。
【０１３０】
それによれば、粗化されていないアイランド１１とモールド樹脂６０とが接触する部分が少なくなるため、モールド樹脂６０の剥離を抑制するためには好ましい。
【０１３１】
また、本実施形態においても、モールド樹脂６０内部の剥離の抑制と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａへの樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることができることは上記同様である。
【０１３２】
（第７実施形態）
図１０は、本発明の第７実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置７００の概略断面構成を示す図である。ここでは、上記実施形態と比べたときの相違点を中心に述べ、同一部分は簡略的に述べることとする。
【０１３３】
図１０に示されるように、本実施形態の半導体装置７００も、アイランド１１上にダイマウント材３０を介して搭載された半導体素子４０と上記リード端子１２とが、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａが露出するように、モールド樹脂６０で封止されてなることは、上記実施形態と同様である。
【０１３４】
そして、本半導体装置７００においても、モールド樹脂６０の内部にて半導体素子４０とアイランド１１の上面との間に、ヒートシンク２０を介在設定し、ヒートシンク２０の上面にダイマウント材３０を介して半導体素子４０を搭載し、ヒートシンク２０の表面に粗化処理を施し、アイランド１１およびリード端子１２の表面に粗化処理を施さないことも、上記実施形態と同様である。
【０１３５】
ここにおいて、本実施形態の半導体装置７００においては、図１０に示されるように、リード端子１２のうちモールド樹脂６０の内部に位置する面に、リード端子１２に積層され固定された積層部材７０を設け、この積層部材７０におけるモールド樹脂６０と接触する面に、上記粗化処理を施した独自の構成を採用している。
【０１３６】
図１０に示される例では、リード端子１２の上面に積層部材７０を積層している。なお、図１０において、積層部材７０における粗化処理された部分、すなわち粗化処理部７０ａは太線にて示してある。
【０１３７】
この積層部材７０としては、たとえばヒートシンク２０と同じＣｕなどからなるものを採用することができ、その表面の粗化処理方法も同様のものにできる。具体的には、たとえばリードフレーム１０となる板材の上に、積層部材７０となる粗化処理が施された板材を、接着剤などを介して積層し固定する。
【０１３８】
それにより、２枚の板材が積層固定された金属合板が形成される。ここで、２枚の板材は電気的に接合されている。そして、この合板に対して、プレスやエッチング加工を行うことにより、アイランド１１やリード端子１２のパターンを形成する。
【０１３９】
こうして、図１０に示されるように、アイランド１１の上には粗化処理が施されたヒートシンク２０が積層固定され、リード端子１２の上には粗化処理が施された積層部材７０が積層固定された構成が形成される。
【０１４０】
ここにおいて、図１０に示されるように、半導体素子４０と積層部材７０とがボンディングワイヤ５０を介して結線されており、半導体素子４０は、ボンディングワイヤ５０、積層部材７０を介してリード端子１２と電気的に接続されている。
【０１４１】
このような本実施形態独自の構成によれば、積層部材７０を介してリード端子１２とモールド樹脂６０との密着性を向上させることができ、リード端子１２とモールド樹脂６０との剥離を防止するためには好ましい。
【０１４２】
また、本実施形態においても、モールド樹脂６０内部の剥離の抑制と、アイランド１１の下面およびリード端子１２の外部接続面１２ａへの樹脂ばりの発生の抑制とを両立させることができることは上記同様である。
【０１４３】
（他の実施形態）
なお、半導体素子４０とリード端子１２との電気的な接続方法は、上記のボンディングワイヤ５０を介した結線によるもの以外にも、その他の配線部材などを用いたものであってもよい。
【０１４４】
また、本発明は、上記ＱＦＮパッケージ構造に限定されるものではない。たとえば、ＱＦＮパッケージのようにリード端子の下面が外部接続面となっているもの以外にも、ＳＯＰやＱＦＰのように、リード端子の一部が、モールド樹脂の側面から突出しているアウターリードを有するものでもよい。
【０１４５】
要するに、本発明は、アイラン上に樹脂よりなるダイマウント材を介して半導体素子を搭載し、半導体素子とリード端子とを電気的に接続し、アイランドの下面およびリード端子の外部接続面が露出するように、アイランド、リード端子および半導体素子を封止するモールド樹脂とを備える半導体装置において、モールド樹脂内部にて半導体素子とアイランドの上面との間に、ヒートシンクを介在設定し、ヒートシンクの上面にダイマウント材を介して半導体素子を搭載し、ヒートシンクの表面に上記粗化処理を施し、アイランドおよびリード端子の表面には上記粗化処理を施さないことを要部とするものであり、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置の概略断面図である。
【図３】図２に示される半導体装置におけるリードフレームの上視平面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置の概略断面図である。
【図５】図４に示される半導体装置におけるリードフレームの上視平面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置の概略断面図である。
【図７】図６に示される半導体装置におけるリードフレームの上視平面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置の概略断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置の概略断面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係るリードフレームを用いたＱＦＮ構造を有する半導体装置の概略断面図である。
【図１１】従来の半導体装置としての一般的なＱＦＮパッケージの概略断面構成を示す図である。
【図１２】従来の粗化処理技術を用いた半導体装置としてのＱＦＮパッケージの概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１０…リードフレーム、１１…アイランド、１２…リード端子、１２ａ…リード端子の外部接続面、２０…ヒートシンク、３０…ダイマウント材、４０…半導体素子、５０…ボンディングワイヤ、６０…モールド樹脂、７０…積層部材。
【図１】
2006147918.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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