(57)【要約】【課題】本発明は、二次実装信頼性を向上させた半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】リード部２ａとベッド部２ｂとからなるリードフレーム２と、少なくとも、該リードフレーム２の空間部分を半導体素子６の搭載面側から覆う有機材層１０と、ボンディングワイヤ３と接続されるリード部分の有機材層に設けられた開口部９と、ベッド部２ｂ上に搭載された半導体素子６と、前記開口部９のリード部と半導体素子６の電極４とを電気的に接続するボンディングワイヤ３と、前記有機材層１０、ボンディングワイヤ３及び半導体素子６を樹脂封止する封止樹脂５と、を有する半導体装置。【選択図】図１
2018056165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード部とベッド部とからなるリードフレームと、
少なくとも、該リードフレームの空間部分を半導体素子搭載面側から覆う有機材層と、
ボンディングワイヤと接続されるリード部分の有機材層に設けられた開口部と、
ベッド部上に搭載された半導体素子と、
前記開口部のリード部と半導体素子の電極とを電気的に接続するボンディングワイヤと、
前記有機材層、ボンディングワイヤ及び半導体素子を樹脂封止する封止樹脂と、
を有する半導体装置。
【請求項２】
前記有機材層はベッド部の半導体素子搭載位置にも形成されており、半導体素子はこの半導体素子搭載位置の有機材層上に搭載されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記有機材層はベッド部の半導体素子搭載位置にも開口部を有し、半導体素子はこの半導体素子搭載位置の開口部においてベッド部上に搭載されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体素子が複数個であり、ベッド部に形成された有機材層上に搭載されている半導体素子と、有機材層に形成された開口部においてベッド部上に搭載されている半導体素子とを有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ベッド部の周縁部及び／又はリード部の周縁部の少なくとも一部は、段差を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
ベッド部及びリード部を有するリードフレームの半導体素子搭載面側に有機材層を形成する工程と、
リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層に開口部Ａを形成する工程と、
ベッド部の半導体素子搭載位置の有機材層に開口部Ｂを形成する工程と、
前記リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層の開口部Ａにめっき膜を形成する工程と、
ベッド部の前記開口部においてベッド部に半導体素子を接着剤により固定する工程と、
前記半導体素子の電極とリード部の前記めっき膜とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程と、
前記半導体素子、ボンディングワイヤ及び有機材層を封止樹脂により樹脂封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層に開口部Ａを形成する工程と、ベッド部の半導体素子搭載位置の有機材層に開口部Ｂを形成する工程とを同時に行う、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
ベッド部及びリード部を有するリードフレームの半導体素子搭載面側に有機材層を形成する工程と、
リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層に開口部Ａを形成する工程と、
ベッド部の複数の半導体素子搭載位置の少なくとも一つに開口部Ｂを形成する工程と、
前記開口部Ａにめっき膜を形成する工程と、
有機材層を有する半導体素子搭載位置には有機材層上に半導体素子を接着剤により固定し、開口部Ｂを有する半導体素子搭載位置にはベッド部上に半導体素子を接着剤により固定する工程と、
前記半導体素子の電極とリード部の前記めっき膜とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程と、
前記半導体素子、ボンディングワイヤ及び有機材層を封止樹脂により樹脂封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層に開口部Ａを形成する工程と、ベッド部の半導体素子搭載位置の少なくとも一つに開口部Ｂを形成する工程とを同時に行う、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化に対応するために、電子機器に搭載される半導体部品を高密度に実装することが要求され、それにともなって、半導体部品の小型化、薄型化が進んでいる。このため更なる薄型化を廉価に達成できる樹脂封止型半導体装置を含むパッケージが求められている。
【０００３】
半導体パッケージにはその形状、材質および対応する実装の方式によって多くの種類がある。半導体パッケージは大きく分けると、パッケージのリードをプリント配線基板などのスルーホールに挿入してはんだ実装するリード挿入型と、配線基板の表面に平面的に直接はんだ付実装する表面実装型とがある。
なかでも表面実装型のＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）と呼ばれる、樹脂封止体の側面ではなく、底面にリードが露出するように形成されたタイプの半導体装置が注目されている。
【０００４】
図６に従来の一般的なＱＦＮの構成を示す。
半導体装置１は、ベッド部(半導体素子搭載部)２ｂとその周囲にその先端が延設されている複数のリード部２ａとを有するリードフレーム２と、ベッド部２ｂの上に載置されている半導体素子６と、半導体素子６の電極４と各リード部２ａとを連結するボンディングワイヤ３と、リードフレーム２の半導体素子搭載側、半導体素子６及びボンディングワイヤ３を密閉する封止樹脂５とを有している。
この半導体装置１は樹脂封止を行う際にモールド工程時の樹脂漏れを防止するためバックテープを用いており、樹脂封止工程後にバックテープは除去される。
【０００５】
しかしながら、バックテープを用いると、以下のような問題が生じる。
・樹脂面がリードフレームと同一面になるため、図７Ａに示すように、はんだ１１による接続がリード部２ａ及びベッド部２ｂの表面のみとなり、二次実装信頼性を向上させることが難しい。
・バックテープ１２の密着が悪いと図７Ｂに示すようにモールド樹脂バリ５ａが発生し、また、密着が良すぎると剥離時にバックテープ１２の糊残り１２ａが発生し、どちらの場合も信頼性を低下させる要因となる。
・リードフレーム２は基材が金属であるため、基材の表面に粗面化等の改善を加えても、有機材料であるモールド樹脂との密着が悪い。信頼性保証期間を確定するための加速環境下での評価を行ったところ、繰り返し応力によるダメージ、高温による熱的ダメージ、加湿による化学的ダメージ、などにより、一定期間経過後に図７Ｃに示すように内部剥離１３が発生した。
【０００６】
特許文献１には、ＱＦＮの製造工程において、樹脂封止前に、前記リードの露出面に金属めっきを施し、樹脂封止後、前記金属めっきを化学的に除去することにより、前記リード露出面に生じた樹脂バリをも同時に除去するようにした半導体装置の製造方法が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、図８に示すようにリードフレーム２１のベッド部２２上に搭載された半導体素子２４と、該半導体素子２４の電極とリードフレームのリード部２３とを電気的に接続するボンディングワイヤ２５と、半導体素子２４、ボンディングワイヤ２５及びリード部２３を封止する封止樹脂２６と、リードフレーム２１の開口部の一方の面側に、リードフレーム２１の厚さよりも所定の厚さｄだけ薄い厚さで充填された樹脂２７とを備えた半導体装置２０が示されている。この半導体装置は、半導体装置２０の裏面からリード部２３及びベッド部２２を均一な高さで突出させることにより半導体装置２０の実装時の信頼性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１-１５６２３３号公報
【特許文献２】特開２００２−９３９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、樹脂封止の際に、従来のように、リードフレームの半導体素子搭載面の反対側にバックテープを設けるという方法を用いないようにすることにより、二次実装信頼性を向上させた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】
【００１０】
すなわち、本発明は以下に記載する通りのものである。
（１）リード部及びベッド部とからなるリードフレームと、
少なくとも、該リードフレームの空間部分を半導体素子搭載面側から覆う有機材層と、
ボンディングワイヤと接続されるリード部分の有機材層に設けられた開口部と、
ベッド部上に搭載された半導体素子と、
前記開口部のリード部と半導体素子の電極とを電気的に接続するボンディングワイヤと、
前記有機材層、ボンディングワイヤ及び半導体素子を樹脂封止する封止樹脂と、
を有する半導体装置。
（２）前記有機材層はベッド部の半導体素子搭載位置にも形成されており、半導体素子はこの半導体搭載位置の有機材層上に搭載されている上記（１）に記載の半導体装置。
（３）前記有機材層はベッド部の半導体素子搭載位置にも開口部を有し、半導体素子はこの半導体素子搭載位置の開口部においてベッド部上に搭載されている上記（１）に記載の半導体装置。
（４）半導体素子が複数個であり、ベッド部に形成された有機材層上に搭載されている半導体素子と、有機材層に形成された開口部においてベッド部上に搭載されている半導体素子とを有する上記（１）に記載の半導体装置。
（５）前記ベッド部の周縁部及び／又はリード部の周縁部の少なくとも一部は、段差を有する上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の半導体装置。
（６）ベッド部及びリード部を有するリードフレームの半導体素子搭載面側に有機材層を形成する工程と、
リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層に開口部Ａを形成する工程と、
ベッド部の半導体素子搭載位置の有機材層に開口部Ｂを形成する工程と、
前記リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層の開口部Ａにめっき膜を形成する工程と、
ベッド部の前記開口部においてベッド部に半導体素子を接着剤により固定する工程と、
前記半導体素子の電極とリード部の前記めっき膜とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程と、
前記半導体素子、ボンディングワイヤ及び有機材層を封止樹脂により樹脂封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
（７）前記リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層に開口部Ａを形成する工程と、ベッド部の半導体素子搭載位置の有機材層に開口部Ｂを形成する工程とを同時に行う、上記（６）に記載の半導体装置の製造方法。
（８）ベッド部及びリード部を有するリードフレームの半導体素子搭載面側に有機材層を形成する工程と、
リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層に開口部Ａを形成する工程と、
ベッド部の複数の半導体素子搭載位置の少なくとも一つに開口部Ｂを形成する工程と、
前記開口部Ａにめっき膜を形成する工程と、
有機材層を有する半導体素子搭載位置には有機材層上に半導体素子を接着剤により固定し、開口部Ｂを有する半導体素子搭載位置にはベッド部上に半導体素子を接着剤により固定する工程と、
前記半導体素子の電極とリード部の前記めっき膜とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程と、
前記半導体素子、ボンディングワイヤ及び有機材層を封止樹脂により樹脂封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
（９）前記リード部のボンディングワイヤとの接続部分に形成されている有機材層に開口部Ａを形成する工程と、ベッド部の半導体素子搭載位置の少なくとも一つに開口部Ｂを形成する工程とを同時に行う、上記（８）に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置を用いることにより半導体装置の二次実装信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す図である。
【図２−１】図２−１は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す図である。
【図２−２】図２−２は図２−１に示した半導体装置におけるリードフレームの構造を示す図である。
【図３−１】図３−１は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置を示す図である。
【図３−２】図３−２は図３−１に示した半導体装置におけるリードフレーム及び有機材層を示す図である。
【図４】図４は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置を示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｅは本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。各図の（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。  図５Ａはリードフレームを示す図である。  図５Ｂはリードフレームの表面に有機材層を形成した状態を示す図である。  図５Ｃはリードフレームのリード部上の有機材層にワイヤ接続部用の開口部を形成した状態を示す図である。  図５Ｄはワイヤ接続部用の開口部にメッキ膜を形成した状態を示す図である。  図５Ｅはリードフレームの半導体素子搭載部上の有機材層に半導体素子を搭載した状態を示す図である。
【図６】図６は従来の半導体装置の断面を示す図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは従来の半導体装置の断面を示す図である。  図７Ａはリードフレームにはんだを付けた図である。  図７Ｂは半導体装置からバックテープを剥がしている状態を示す図である。  図７Ｃは半導体装置内で封止樹脂の内部剥離が生じている状態を示す図である。
【図８】図８は従来の半導体装置の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における実施の形態の例を例示するものであって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１４】
（第１の実施形態）
本実施形態の半導体装置を図１に示す。
図１に示した半導体装置１は、リード部２ａとベッド部２ｂとからなるリードフレーム２と、リードフレーム２の半導体素子搭載面側を覆い、かつ開口部９を有する有機材層１０と、半導体素子搭載部２ｂ上に有機材層１０及び接着剤層７を介して搭載された半導体素子６と、前記開口部９のリード部２ａに形成されためっき膜８と、半導体素子６の電極４と前記めっき膜８とを電気的に接続するボンディングワイヤ３と、半導体素子６を樹脂封止する封止樹脂５と、からなっている。
【００１５】
本実施形態の半導体装置は、有機材層１０がリードフレーム２の空間部を覆っているため、樹脂封止を行う際にモールド樹脂がリードフレーム２の端子面に回り込むことがないため、リード部２ａの底面に加えてリード部２の側面２ｃも実装面として確保することができる。
これにより、リード部２ａ及びベッド部２ｂ共に全方向にフィレットが形成されるため、二次実装信頼性が向上する。
【００１６】
また、本実施形態の半導体装置は、樹脂封止を行う際に、樹脂漏れ防止のバックテープ（モールドテープ）に代えて、半導体装置の構成部材として有機材層１０を用いているため、バックテープを剥離する必要がなく、糊残りが発生することがない。また、コストダウン効果が期待できる。
有機材層１０の材料としては、モールドの注入圧に対して耐久性を有するものが好ましく、ドライフィルムや、住友ベークライト株式会社製の高Ｔｇ材であるＬαＺなどが使用できる。
【００１７】
本実施形態の半導体装置は、リード部２ａ上に形成された有機材層１０の一部に開口部９を設けて、この開口部９のリード部２ａの表面をめっき処理している。このため、半導体素子搭載面側のリードフレーム２の金属暴露面積を最小化することができ、これにより、有機材層１０と封止樹脂５との高密着化が期待でき、各種信頼性評価における剥離抑制の効果が期待できる。
【００１８】
第１の実施形態の半導体装置の製造方法について図５Ａ〜図５Ｅを参照して説明する。
半導体装置は複数の単位リードフレームがタイバーを用いて連結して形成されてなるリードフレームを用いて多数の半導体装置を一括して製造し、最後に個々の半導体装置に個片化することによって作製される。
単位リードフレーム２は、中央部に形成されたベッド部２ｂと、ベッド部の周囲にベッド部と間隔を置いて形成されたリード部とからなる。以下では単位リードフレームを単に「リードフレーム」ということがある。
各図における左側の図（ａ）は半導体装置の製造工程におけるリードフレーム及び半製品の一部の領域の平面図であり、右側の図（ｂ）は単位リードフレーム及び単位半導体装置の半製品の断面図である。
【００１９】
＜リードフレームの準備工程（図５Ａ参照）＞
ベッド部２ｂ及びその周囲のリード部２ａを備えた単位リードフレーム２が複数個連結されたシート状のリードフレームを準備する。
リードフレームは、鉄系合金、或いは銅系合金等の良導体である金属薄板をエッチング処理して複数の単位リードフレームを形成することによって得られる。
以下では、リードフレームの半導体素子を搭載する側を表側といい、半導体素子を搭載する側と反対側を裏側という。
【００２０】
＜有機材層形成工程（図５Ｂ参照）＞
リードフレーム２の表側の表面に有機材層１０を形成する。
リードフレーム２の表側の表面に有機材層１０を形成することによってリードフレーム２におけるリード部２ａとベッド部２ｂとの間の空間が有機材層１０によって蓋をされた状態となる。
【００２１】
＜ボンディングワイヤ接続部開口形成工程（図５Ｃ参照）＞
リード部２ａのボンディングワイヤ接続部上に形成されている有機材層１０に開口部９を形成する。この穴開け加工はＣＯ２レーザやＹＡＧレーザによって行うことができる。
【００２２】
＜めっき処理工程（図５Ｄ参照）＞
リード部２ａの開口部９に電解めっきによって導電性金属からなるめっき膜８を形成する。このめっき膜８はリード部２ａとのボンディングワイヤとの電気的接続状態を良好にするために設ける。めっき膜８の厚さは１．０μｍ〜１０．０μｍが好ましい。
【００２３】
＜半導体素子搭載工程（図５Ｅ参照）＞
リードフレーム２のベッド部２ｂ上に半導体素子６を接着剤層７を介して固定する。接着剤７としては銀ペースト等の接着剤や接着テープを用いることができる。
【００２４】
以降の工程（ワイヤボンディング工程、樹脂封止工程、個片化工程）は従来の方法と同様に行うことができるが、一応、下記に以降の工程について示す。
【００２５】
＜ワイヤボンディング工程＞
半導体素子６の電極パッド４とこれに対応するリード部２ａのめっき膜８とを接続部材であるボンディングワイヤ３によって接続する。
【００２６】
＜樹脂封止工程＞
半導体素子６を封止樹脂５によって樹脂封止する。
樹脂封止工程においては、リードフレーム２の表側の表面に有機材層１０が形成されているため、リード部２ａ及びベッド部２ｂの側面が封止樹脂に覆われることがない。このため、リード部２ａ及びベッド部２ｂの側面も実装面として確保することでき、リードフレームのリード部２ａ及びベッド部２ｂとも全方向にフィレットが形成されるため、二次実装信頼性が向上する。
また、樹脂封止に際してバックテープを用いないため、樹脂バリが発生したり、バックテープの剥離時にバックテープの糊残りが発生したりすることがないため、二次実装信頼性が向上する。
【００２７】
＜半導体素子の個片化工程＞
リードフレーム上の複数の単位フレーム毎に形成された複数の半導体装置を個々の半導体装置に個片化する。
【００２８】
（第２の実施形態）
本実施形態の半導体装置を図２−１に示す。
本実施形態の半導体装置は実施形態１の半導体装置において、リード部２の周囲部分及びベッド部２ｂの周囲部分の厚さを薄くして段差部ｓを設けたものである。
図２−２に実施形態２の半導体装置のリードフレーム２の形状を示す。リードフレームのリード部２ａの周囲部分及びベッド部２ｂの周囲部分を所定の厚さｄだけエッチングにより除去して段差部ｓを設ける。この段差部ｓは有機材層１０とリードフレーム２との密着性を向上させることができる。
段差部ｓはリード部２ａ及びベッド部２ｂの周囲部分の一部に設けても良い。
【００２９】
（第３の実施形態）
本実施形態の半導体装置を図３−１に示す。
本実施形態の半導体装置は実施形態１の半導体装置において、図３−２に示すようにベッド部２ｂ上に形成した有機材層１０の半導体素子搭載領域にも開口部１４を設けて、半導体素子６を接着剤層７を介してベッド部２ｂに接着し固定したものである。
このように、半導体素子６をベッド部２ｂに直接固定することにより、半導体素子の稼働によって発生した熱を効率よく外部に放出することが可能となる。
開口部９と開口部１４とは同時に形成しても良いし、開口部９を形成する工程と開口部１４を形成する工程を別にしても良い。
【００３０】
開口部９と開口部１４とは同時に形成する場合には、めっき膜８を形成する工程において、開口部１４をめっきマスクで覆って、めっき膜８を形成する方法を採用することができる。
開口部９を形成する工程と開口部１４を形成する工程を別に設ける場合には、まず、開口部９を形成してめっき膜８を形成した後に、開口部１４を形成する方法を採用することができる。
開口工程は一回で行うことが好ましいので、前者の方法を採用することが好ましい。
【００３１】
（第４の実施形態）
本実施形態の半導体装置を図４に示す。
ベッド部２ｂには半導体素子を複数個搭載しても良く、また、半導体素子の他に半導体部品を搭載しても良い。
本実施形態はベッド部２ｂに２個の半導体素子（６ａ、６ｂ）を搭載した例を示す。
本実施形態の半導体装置は実施形態１の半導体装置において、ベッド部２ｂ上に複数の半導体素子６ａ及び半導体素子６ｂを搭載したものである。
図４に示したものは、半導体素子６ａを有機材層１０を介してベッド部２ｂに搭載し、半導体素子６ｂを有機材層１０を介さずにベッド部２ｂ上に搭載した例を示したものである。
半導体素子６ａ、６ｂを有機材層１０を介してベッド部２ｂ上に搭載しても良いし、半導体素子６ａ、６ｂを有機材層１０を介さずにベッド部２ｂ上に搭載しても良い。
このような構造とすることにより、半導体装置の多機能化が可能となる。また、半導体素子の特性に応じて、有機材層１０を開口することにより、半導体素子の特性に合わせたパッケージ構造が実現可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体装置
２  リードフレーム
２ａ  リード部
２ｂ  ベッド部(半導体素子搭載部)
２ｃ  リードフレームの側面
３  ボンディングワイヤ
４  電極
５  封止樹脂
６、６ａ、６ｂ  半導体素子
７  接着剤層
８  めっき膜
９  開口部
１０  有機材層
１１  はんだ
１２  バックテープ
１２ａ  糊残り
１３  内部剥離
１４  開口部
２０  半導体装置
２１  リードフレーム
２２  ベッド部
２３  リード部
２４  半導体素子
２５  ボンディングワイヤ
２６  封止樹脂
２７  樹脂
ｄ  厚さ
ｓ  段差
【図１】
2018056165.tif 000003
【図２−１】
2018056165.tif 000004
【図２−２】
2018056165.tif 000005
【図３−１】
2018056165.tif 000006
【図３−２】
2018056165.tif 000007
【図４】
2018056165.tif 000008
【図５】
2018056165.tif 000009
【図６】
2018056165.tif 000010
【図７】
2018056165.tif 000011
【図８】
2018056165.tif 000012