(57)【要約】【課題】フレキシブル基板を用いて、半導体素子で発生する熱に対して放熱機能を有し、素子搭載密度を向上させる半導体装置及び半導体装置製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子と、配線パターンを有し、半導体素子を搭載し、折り曲げてなるフレキシブル基板と、フレキシブル基板を接合する複数の放熱板と、放熱板を対向に接合する連結手段と、フレキシブル基板に接続するリードと、リードの他端および放熱板の裏面部を露出させ、半導体素子、フレキシブル基板を封止する封止体とを備える。【選択図】図１
2011077227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、配線パターンを有し、前記半導体素子を搭載し、折り曲げてなるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板を接合する複数の放熱板と、前記放熱板を対向に接合する連結手段と、前記フレキシブル基板に接続するリードと、前記リードの他端および前記放熱板の裏面部を露出させ、前記半導体素子、前記フレキシブル基板を封止する封止体と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体素子と、配線パターンを有し、前記半導体素子を搭載し、折り曲げてなるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板を接合する複数の放熱板と、前記放熱板を対向に接合する連結手段と、前記フレキシブル基板に接続するリードと、前記リードの他端および前記放熱板の裏面部を露出させ、前記半導体素子、前記フレキシブル基板を封止する封止体と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記リードは前記フレキシブル基板の折り曲げ部位以外から突出されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
所望の回路配線をパターンニングして、フレキシブル基板を用意する工程と、放熱板を用意する工程と、前記放熱板に前記フレキシブル基板を接合させる工程と、前記フレキシブル基板の配線パターン上に半導体素子を搭載し、リードを接続する工程と、前記フレキシブル基板を折り曲げ、前記放熱板を対向に連結させる工程と、前記リードと前記放熱板の一部を露出させ、前記半導体素子と前記フレキシブル基板を封止する工程と、前記リードの不要リード部を切断除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、フレキシブル基板を内蔵し、放熱板を有する樹脂封止型の半導体装置及び半導体装置製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージの一辺からリードを突出するＳＩＰ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）において、片面に放熱板を取り付ける大電流用のパッケージがある。内部では、もう一方の片面には半導体素子を実装している。
【０００３】
ＳＩＰパッケージでは、半導体素子の実装面積を増やすように、基板を折り曲げてパッケージ当たりの素子実装密度を向上させる手法がある。（例えば、特許文献1、図１、図２参照）
【０００４】
また、樹脂封止したパッケージをフレキシブル基板により重ね合わせる手法があることが従来技術として知られている。（例えば、特許文献２、図１４、図１５参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３０４２４７号公報
【特許文献２】特開平９−１０７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、厚みの有る金属板を折り曲げるので製造中に半導体素子に応力が加わり易く曲げの難度が高い。また、樹脂成形後の重ね合せによるパッケージでは放熱不良が発生し易いという課題がある。
【０００７】
従って、本発明は、フレキシブル基板を用いて、半導体素子で発生する熱に対して放熱機能を有し、素子搭載密度を向上させる半導体装置及び半導体装置製造方法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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、半導体素子と、配線パターンを有し、半導体素子を搭載し、折り曲げてなるフレキシブル基板と、フレキシブル基板を接合する複数の放熱板と、放熱板を対向に接合する連結手段と、フレキシブル基板に接続するリードと、リードの他端および放熱板の裏面部を露出させ、半導体素子、フレキシブル基板を封止する封止体とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、放熱板は段付き突起を有し、段付き突起は前記放熱板を対向させ、一定間隔を保ち接合することを特徴とする。
【００１０】
また、リードはフレキシブル基板の折り曲げ部位以外から突出されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の半導体装置製造方法は所望の回路配線をパターンニングして、フレキシブル基板を用意する工程と、放熱板を用意する工程と、放熱板にフレキシブル基板を接合させる工程と、フレキシブル基板の配線パターン上に半導体素子を搭載し、リードを接続する工程と、フレキシブル基板を折り曲げ、放熱板を対向に連結させる工程と、リードと放熱板の一部を露出させ、半導体素子とフレキシブル基板を封止する工程と、リードの不要リード部を切断除去する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フレキシブル基板を用いて、半導体素子で発生する熱に対して放熱機能を有し、素子搭載密度を向上させる半導体装置及び半導体装置製造方法を提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の要部断面図である。
【図２】図１に示した半導体装置の平面図である。
【図３】図１に示した半導体装置の樹脂封止前展開の平面図である。
【図４】図３に示した半導体装置の樹脂封止前展開の側面図である。
【図５】図４に示した半導体装置を折り曲げた側面図である。
【図６】図５に示した半導体装置を樹脂封止した側面図である。
【図７】図２に示した半導体装置の側面図である。
【図８】図４に示した段付き突起の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、寸法関係、厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な寸法や厚みは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の一例であるパワーパッケージは、図１の断面で示される。半導体装置１は、半導体素子２と、フレキシブル基板３と、複数の放熱板４、５と、リード６、７と、封止体８で構成されている。
【００１６】
フレキシブル基板３は、図３に示すように、2つの放熱板４と放熱板５に橋渡しするように置き、片面（上面）をほぼ覆っている面積を有している。裏面は放熱板４、５に接合されている。また、フレキシブル基板３は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）とも呼ばれ、柔軟性のある薄いシート状になっている。フィルム状の絶縁体と図示していないが、導体箔（一般的には銅材）により回路配線が形成されており、表面には回路配線の接合部であるパッドが露出しており、その他の回路配線上は絶縁体により絶縁処理を施してある。例えば、フレキシブル基板３の総厚さは０．１ｍｍであり、Ｕの字形に折り曲げることが可能である。また、折り曲げる位置はリード６、７に対向する位置であるが、横方向（図中上側、または、下側）のいずれであってもよい。フレキシブル基板３の一方の面にあるパッド上に半導体素子２、リード６、７を搭載接合する。フレキシブル基板３の他方の面は絶縁体のみであり、放熱板４、５を接合する。
【００１７】
半導体素子２は、半導体集積回路（ＩＣ）が用いられる。例えば、半導体素子２の厚さは０．４ｍｍであり、一般的にフリップチップ（ＦＣ）と呼ばれ、ＩＣチップ表面には半田等の材質で突起状の電極を形成したバンプが備わっている。フレキシブル基板３にフェイスダウンン方式にて搭載し、リフロー加熱により溶融接合される。複数の素子を搭載することも可能である。また、半導体素子２と併用されコンデンサ、抵抗、ダイオード、トランジスタ、コンデンサ、抵抗等の複数の半導体部品を搭載することも可能である。
【００１８】
リード６、７は、図３に示すように、銅（Ｃｕ）、銅合金、アロイ材（Ｆｅ−Ｎｉ）等のような金属薄板の表面に、パラジウム合金（Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ）、銀（Ａｇ）、及びニッケル（Ｎｉ）メッキが施された材料等が用いられる。例えば、リード６、７の厚さはそれぞれ０．５ｍｍである。リード６、７は図示していないが、エッチングやプレス加工により製造されるリードフレームと呼ばれ、リード６とリード７がそれぞれ連結され一体化した状態にある。このリード６、７の一方の端は個々に独立しており、フレキシブル基板３の回路配線に電気的、機械的に接合する。また、一部のリードは保持目的に機械的のみに接合させる場合もある。半導体素子２の電気的な外部出力端子としての役目を有する。接合には半導体素子２とフレキシブル基板３の接合と同様に導電性の接合材（図示せず）が使われる。例えば、半田ペーストである。リード６、７の他方の端はリードフレームの連結部に繋がっている。リード６、７の位置する方向はフレキシブル基板３の折り曲げ位置以外に配置することが可能である。
【００１９】
放熱板４、５は、図３、図４に示すように、ここでは２つの放熱板４、５がある。表面に、パラジウム合金（Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）メッキ等が施された銅（Ｃｕ）、銅合金、アロイ材（Ｆｅ−Ｎｉ）または、アルミ（ＡＬ）等のような金属厚板の材料等が用いられる。例えば、放熱板４、５のそれぞれの寸法は、縦２５ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さは０．５ｍｍである。半導体素子２による発熱を伝え、放熱板の裏面をパッケージより露出させ、熱を放出する役目を有する。また、表面にはフレキシブル基板３に接合材（図示せず）により接合する。基板接合材は例えば、熱伝導性粘着シートを使用することができる。また、放熱板４には、段付き突起９が備わっている。さらに放熱板５には、嵌合孔１２が備わっている。（図８を参照）
【００２０】
段付き突起９は、図８に示すように、エンボス加工により放熱板４の素材が押し出され、円筒形状に突起段差部１１を形成している。さらにその上に突起段差部１１より小径に突起挿入部１０が形成されている。突起の反対側は凹状の穴が開くが、この穴を利用して、放熱フィンを取り付けたり、基台の凸部に押し込み取り付けて実装することが可能である。また、パンチ加工により放熱板５には嵌合孔１２が開けられている。また、貫通穴であってもよい。放熱板４の突起挿入部１０と、放熱板５の嵌合孔７は対になっており、対向上に接合することができる。突起段差部１１は接合した時の放熱板間隔を一定に保つ役目を有する。これにより対向する半導体素子２同士が接触することを防いでいる。
【００２１】
封止体８は、図６に示すように、半導体素子２とフレキシブル基板３と放熱板４、５の一部（素子搭載側）とリード６、７の一方の端（フレキシブル基板３接合側）をトランスファーモールドによる樹脂封止をし、放熱板４、５の裏面とリード６、７の他方の端（アウターリード部）を露出させている。例えば、封止体８は熱硬化型のエポキシ樹脂が使われ、その寸法は、縦３０ｍｍ、横１５ｍｍ、厚さは４．５ｍｍである。
【００２２】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、図３から図８を参照しながら説明する。
【００２３】
（イ）まず、図３、図４に示すように、位置決めプレート（図示せず）を用意し、放熱板４と放熱板５を並べる。
【００２４】
（ロ）次に、放熱板上に接合材である、熱伝導性接着シートを貼付ける。
【００２５】
（ハ）次に、熱伝導性接着シートに所望の回路配線がパターニングされたフレキシブル基板３を熱圧着法により貼り付ける。
【００２６】
（二）次に、素子搭載装置のダイボンダー等により、フレキシブル基板３の表面に半導体素子２であるフリップチップを搭載配置する。ここでは、２個×２放熱板の計４個である。
【００２７】
（ホ）次に、接合材である、半田ペーストをフレキシブル基板３のパッドに塗布し、ダウンセット（折り曲げ）されたリードの一端を接続する。そして、リフロー装置により加熱し、半田付けを行う。これにより半導体素子２とリード６、７が電気的に接続される。
【００２８】
（へ）次に、図５に示すように、放熱板４、５を橋渡ししているフレキシブル基板３の中央部で、１８０°折り返して曲げ、放熱板の段付き突起９の突起挿入部１０と嵌合孔１２を勘合させる。折り返したリード６、７は互いの間に位置するように配置されている。ここでは段付き突起９は２箇所、放熱板４の一辺側と対向する辺側に配設している。
【００２９】
（ト）次に、図６、図７に示すように、トランスファーモールド金型に投入し、放熱板４、５の裏面を露出させ、また、リード６、７の一部を突出させて封止体８によって、封止する。放熱板４、５の裏面は、封止体８によって封止されないので、放熱機能を有する。そして、モールド樹脂を充填するランナーやリードの不要部をパンチプレス式の金型等により除去し、複数個の半導体装置が、装置単位毎に分割される。
【００３０】
以上の工程により、図１に示した実施の形態に係る半導体装置が完成する。
【００３１】
本発明の実施の形態に係る半導体装置によれば、素子から発熱した熱を伝導し放熱板から効率よくパッケージの外部に放出することができる。
【００３２】
また、本発明の実施の形態に係る半導体装置によれば、フレキシブル基板を用いて、２面に搭載された半導体素子を向かい合わせることにより、２倍の実装面積を確保することができる。したがって、素子搭載密度を向上させることができる。
【００３３】
また、本発明の実施の形態に係る半導体装置によれば、放熱板を対向する際に段付き突起部の高さにより、内部間隔を一定に確保できるので、モールド金型での挟み込み保持や外部からの圧力に対し、内部の保護機能を有する。さらに、外部出力となるリードをフレキシブル基板の折り曲げ部以外に配置することにより、多数ピン化とすることができる。
【００３４】
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００３５】
例えば、実施の形態において、フレキシブル基板３と半導体素子２を電気的に接続する方法としては、半導体素子をフェイスアップ搭載し、はんだ付け後、ワイヤーボンディング、端子板等による構成としても構わない。
【００３６】
また、リード６、７の表面処理において、封止体８との密着性を向上させる為、めっき等を施さなくてもよい。同様に、放熱板４、５で銅系材料を使用する場合、めっき等を施さなくてもよい。その場合、樹脂封止後に半田めっき等の処理することが可能である。
【００３７】
また、実施の形態における半導体装置製造方法において、表面保護材によって半導体素子２の表面を被覆する工程を更に含ませても構わない。
【００３８】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００３９】
１  半導体装置
２  半導体素子
３  フレキシブル基板
４  放熱板
５  放熱板
６  リード
７  リード
８  封止体
９  段付き突起
１０  突起挿入部
１１  突起段差部
１２  嵌合孔
【図１】
2011077227.tif 000003
【図２】
2011077227.tif 000004
【図３】
2011077227.tif 000005
【図４】
2011077227.tif 000006
【図５】
2011077227.tif 000007
【図６】
2011077227.tif 000008
【図７】
2011077227.tif 000009
【図８】
2011077227.tif 000010