(57)【要約】      （修正有）【課題】携帯電話や移動式携帯端末等の小型電子機器の普及に伴い、製造時間短縮と費用の省力化をめざした、表面実装型のパッケージ技術により製造する小型の半導体装置を提供する。【解決手段】第１の面１１ａと第１の面１１ａに対向する第２の面１１ｂとを有し、第１の面１１ａから第２の面１１ｂに至る貫通孔が形成された絶縁基板１１と、貫通孔の周りに形成され、絶縁基板１１を貫通する導電体１３と、第１の面１１ａ上に形成され、導電体１３の一端に接続された第１外部電極１４と、第２の面１１ｂ上に形成され、導電体１３の他端に接続された第２外部電極１５と、第１の面１１ａ側の上面に電極２３を有し、側面が樹脂２２を介して貫通孔１２の側面に固着された半導体チップ２１と、第１外部電極１４と電極２３とを電気的接続する接続導体２５と、を具備する。【選択図】図２
2011108973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面に至る貫通孔が形成された絶縁基板と、
前記貫通孔の周りに形成され、前記絶縁基板を貫通する導電体と、
前記第１の面上に形成され、前記導電体の一端に接続された第１外部電極と、
前記第２の面上に形成され、前記導電体の他端に接続された第２外部電極と、
を具備することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面に至る貫通孔が形成された絶縁基板と、
前記貫通孔の周りに形成され、前記絶縁基板を貫通する導電体と、
前記第１の面上に形成され、前記導電体の一端に接続された第１外部電極と、
前記第２の面上に形成され、前記導電体の他端に接続された第２外部電極と、
前記第１の面側の上面に電極を有し、側面が樹脂を介して前記貫通孔の側面に固着された半導体チップと、
前記第１外部電極と前記電極とを電気的接続する接続導体と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップと、前記第１外部電極と、前記接続導体とを覆うように、前記絶縁基板の前記第１の面側に形成された樹脂を具備することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面に至る貫通孔が形成された絶縁基板と、前記貫通孔の周りに形成され、前記絶縁基板を貫通する導電体と、前記第１の面上に形成され、前記導電体の一端に接続された第１外部電極と、前記第２の面上に形成され、前記導電体の他端に接続された第２外部電極とを備えた半導体パッケージに対して、
前記貫通孔の前記第２の面側を、粘着性を有するシートで塞ぐ工程と、
前記第１の面側から前記貫通孔に、液状樹脂を滴下する工程と、
前記貫通孔に、前記第１の面側の上面に電極を有する半導体チップを挿入する工程と、
前記半導体チップと前記シートとの隙間に残留した前記液状樹脂、および前記半導体チップの側面と前記貫通孔の側面との隙間に這い上がった前記液状樹脂を硬化させる工程と、
前記第１外部電極と前記電極とを接続導体により電気的接続する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記液状樹脂の滴下量は、前記半導体チップと前記シートとの隙間の体積と、前記半導体チップと前記貫通孔との隙間の体積との和に略等しいことを特徴とする請求項４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、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や移動式携帯端末に代表される各種の小型電子機器の普及に伴い、樹脂封止型の半導体装置では、電極リードが基板に直接ハンダ付けできる表面実装型のパッケージが主流になってきている。
【０００３】
従来、リードフレームのマウントベッドに半導体チップを載置し、ワイヤを介して半導体チップとリード端子とを接続し、半導体チップおよびワイヤを樹脂でモールドして製造される半導体装置では、ワイヤがループを巻くため半導体装置の高さを低くすることが難しいという問題がある。
【０００４】
これに対して、ワイヤを用いずに、高さを低くした半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この半導体装置では、少なくとも一つの誘電層と少なくとも一つの再配線層を含む多層薄膜層と、再配線層と電気的に接続されて多層薄膜層に実装される少なくとも一つの半導体チップと、再配線層と電気的に接続されて多層薄膜層の一面において柱形態に形成された導電性構造物と、多層薄膜層上に形成されて導電性構造物と半導体チップを少なくとも部分的にカバーするモールディング部と、モールディング部に形成されて、導電性構造物と電気的に接続される外部接続用バンプとを有している。
【０００６】
然しながら、この半導体装置では、導電性構造物および半導体チップをカバーした樹脂の上面を研削してモールディング部を形成しているので、製造工程が増加し、且つ複雑になるという問題がある。その結果、半導体装置の製造に長い時間と多大な費用を要するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１６７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、小型の半導体パッケージ、半導体装置、およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様の半導体パッケージは、第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面に至る貫通孔が形成された絶縁基板と、前記貫通孔の周りに形成され、前記絶縁基板を貫通する導電体と、前記第１の面上に形成され、前記導電体の一端に接続された第１外部電極と、前記第２の面上に形成され、前記導電体の他端に接続された第２外部電極と、を具備することを特徴としている。
【００１０】
本発明の一態様の半導体装置は、第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面に至る貫通孔が形成された絶縁基板と、前記貫通孔の周りに形成され、前記絶縁基板を貫通する導電体と、前記第１の面上に形成され、前記導電体の一端に接続された第１外部電極と、前記第２の面上に形成され、前記導電体の他端に接続された第２外部電極と、前記第１の面側の上面に電極を有し、側面が樹脂を介して前記貫通孔の側面に固着された半導体チップと、前記第１外部電極と前記電極とを電気的接続する接続導体と、を具備することを特徴としている。
【００１１】
本発明の一態様の半導体装置の製造方法は、第１の面と前記第１の面に対向する第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面に至る貫通孔が形成された絶縁基板と、前記貫通孔の周りに形成され、前記絶縁基板を貫通する導電体と、前記第１の面上に形成され、前記導電体の一端に接続された第１外部電極と、前記第２の面上に形成され、前記導電体の他端に接続された第２外部電極とを備えた半導体パッケージに対して、前記貫通孔の前記第２の面側を、粘着性を有するシートで塞ぐ工程と、前記第１の面側から前記貫通孔に、液状樹脂を滴下する工程と、前記貫通孔に、前記第１の面側の上面に電極を有する半導体チップを挿入する工程と、前記半導体チップと前記シートとの隙間に残留した前記液状樹脂、および前記半導体チップの側面と前記貫通孔の側面との隙間に這い上がった前記液状樹脂を硬化させる工程と、前記第１外部電極と前記電極とを接続導体により電気的接続する工程と、を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型の半導体パッケージ、半導体装置、およびその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体パッケージを示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置を示す図で、図２（ａ）は一部が切り欠きされたその平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体装置の特性を比較例と対比して示す図で、図３（ａ）が本実施例の半導体装置の特性を示す図、図３（ｂ）が比較例の半導体装置の特性を示す図。
【図４】本発明の実施例１に係る半導体パッケージの製造工程を順に示す断面図。
【図５】本発明の実施例１に係る半導体パッケージの製造工程を順に示す断面図。
【図６】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造工程を順に示す断面図。
【図７】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造工程を順に示す断面図。
【図８】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造工程を順に示す断面図。
【図９】本発明の実施例１に係る半導体装置が基板に実装された状態を示す断面図。
【図１０】本発明の実施例１に係る別の半導体装置を示す断面図。
【図１１】本発明の実施例２に係る半導体パッケージを示す図で、図１１（ａ）はその平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図。
【図１２】本発明の実施例２に係る半導体装置の製造工程の要部を順に示す断面図。
【図１３】本発明の実施例３に係る半導体装置を示す断面図。
【図１４】本発明の実施例３に係る半導体装置の製造工程の要部を順に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１について、図１および図２を参照して説明する。図１は本実施例に係る半導体パッケージを示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図、図２は本実施例に係る半導体装置を示す図で、図２（ａ）は一部が切り欠きされたその平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図である。
【００１６】
本実施例は、プレーナ型のダイオードや、トランジスタなどを有する半導体チップを表面実装するための半導体パッケージ、およびそのパッケージに樹脂封止された半導体装置の例である。
【００１７】
始に、半導体パッケージについて説明する。図１に示すように、本実施例の半導体パッケージ１０では、第１の面１１ａと第１の面１１ａに対向する第２の面１１ｂとを有する絶縁基板１１に、第１の面１１ａから第２の面１１ｂに至る貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２は、半導体チップ（図示せず）を格納するためのものである。
【００１８】
絶縁基板１１は、例えばガラス繊維製の布（クロス）を重ねたものにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板である。絶縁基板１１のサイズは、幅が２乃至５ｍｍ程度、厚さＨ０は、貫通孔１２に格納される半導体チップと略同じ厚さであり、例えば０．２乃至１ｍｍ程度である。
【００１９】
貫通孔１２の周りには、第１の面１１ａから第２の面１１ｂに至り、基板１１を貫通する導電体１３が複数形成されている。導電体１３は、例えば基板１１に形成された貫通孔の側面に銅（Ｃｕ）をメッキして得られるスルーホールである。
【００２０】
第１の面１１ａ上には、導電体１３の一端を覆うように第１外部電極１４が形成され、第１外部電極１４は導電体１３の一端に接触している。第１外部電極１４は、例えばメッキされた厚さ数ミクロン程度のＣｕ膜である。
【００２１】
同様に、第２の面１１ｂ上には、導電体１３の他端を覆うように第２外部電極１５が形成され、第２外部電極１５は導電体１３の他端に接触している。第２外部電極１５は、例えばメッキされた厚さ数ミクロン程度のＣｕ膜である。
【００２２】
第１外部電極１４を除く第１の面１１ａ上には、絶縁膜１６として、例えばレジスト膜またはポリイミド膜が形成されている。絶縁膜１６は、絶縁基板１１の第１の面１１ａを保護するとともに、第１の面１１ａを平坦化するために形成されている。
【００２３】
同様に、第２外部電極１５を除く第２の面１１ｂ上には、絶縁膜１７として、例えばレジスト膜またはポリイミド膜が形成されている。絶縁膜１７は、基板１１の第２の面１１ｂを保護するとともに、第２の面１１ｂを平坦化するために形成されている。
【００２４】
この半導体パッケージ１０は、半導体チップを貫通孔１２内に格納し、半導体チップの上面および下面を樹脂で覆うことにより、半導体チップがパッケージングされるように構成されている。
【００２５】
次に、半導体装置について説明する。図２に示すように、本実施例の半導体装置２０では、絶縁基板１１の貫通孔１２内に半導体チップ２１が格納されている。
【００２６】
半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間には樹脂２２、例えばエポキシ樹脂が充填されている。半導体チップ２１は、樹脂２２を介して貫通孔１２の側面に固着されている。
【００２７】
樹脂２２は、半導体チップ２１の第２の面１１ｂ側の下面にも、第２外部電極１５と同じ高さになるように形成されている。
【００２８】
半導体チップ２１には、第１の面１１ａ側の上面に電極２３が形成されている。半導体チップ２１の電極２３を除く上面には、保護膜２４として、例えばポリイミド膜が形成されている。
【００２９】
保護膜２４は、半導体チップ２１の上面を保護するとともに、上面を平坦化するために形成されている。
【００３０】
電極２３は、接続導体２５を介して第１外部電極１４に電気的接続されている。接続導体２５は導電板、例えばＣｕ板で、両端が電極２３および第１外部電極１４にそれぞれ超音波接合されている。
【００３１】
更に、半導体チップ２１、第１外部電極１４、接続導体２５を覆うように、絶縁基板１１の第１の面１１ａ側に封止用の樹脂２６、例えばエポキシ樹脂が形成されている。
【００３２】
これにより、半導体チップ２１は、上面が樹脂２６で覆われ、下面が樹脂２２で覆われ、半導体パッケージ１０にパッケージングされている。その結果、半導体装置２０の高さＨ１は、絶縁基板１１の厚さＨ０に、樹脂２２の厚さおよび樹脂２６の厚さを加算した厚さになる。
【００３３】
絶縁基板１１の厚さＨ０が０．２ｍｍ、樹脂２２の厚さが第２外部電極１５と同じ数ミクロン程度、樹脂２６の厚さが、接続導体２５（厚さ３０μｍ程度）をカバーできる厚さ、例えば５０μｍ程度とすると、半導体装置２０の高さＨ１は、略２６０μｍ程度となり、非常に薄い半導体装置が得られる。
【００３４】
図３は半導体装置の特性を比較例と対比して示す図で、図３（ａ）が本実施例の半導体装置の特性を示す図、図３（ｂ）が比較例の半導体装置の特性を示す図である。ここで、比較例とは、半導体チップがワイヤを介して電極リードに接続された半導体装置のことである。始めに、比較例について説明する。
【００３５】
図３（ｂ）に示すように、比較例の半導体装置３０では、半導体チップ３１がリードフレーム３２のマウントベッド３２ａに接着層３３を介して固着されている。半導体チップ３１は、電極３４がワイヤ３５を介してリード端子３２ｂに接続されている。半導体チップ３１およびワイヤ３５は、樹脂３６で一体にモールドされている。
【００３６】
半導体装置３０では、ワイヤ３５が半導体チップ３１とリード端子３２ｂとの離間距離に応じてループを描くので、それに応じて樹脂３６の高さＨ２が高くなってしまう。
【００３７】
また、ワイヤ３５は、表面積が小さく、且つ熱伝導率の小さい樹脂３６に取り囲まれているので、ワイヤ３５からの放熱３７は小さい。
【００３８】
更に、ワイヤ３５の断面積も小さいので、熱がワイヤ３５を伝わりにくく、リード端子３２ｂからの放熱も少ない。
【００３９】
一方、図３（ａ）に示すように、本実施例の半導体装置２０では、樹脂２６の厚さは接続導体２５の上面が露出しない程度の厚さであればよいので、半導体装置２０の高さＨ１を比較例の半導体装置３０の高さＨ２より十分低くすることができる。
【００４０】
また、接続導体２５の幅は、隣接する接続導体と接触しない範囲で自由に設定できるので、ワイヤ３５に比べて表面積が大きくなり、且つ封止樹脂２６が薄いので、接続導体２５からの放熱３８を大きくすることができる。
【００４１】
更に、接続導体２５の断面積はワイヤ３５の断面積に比べて大きいので、熱が接続導体２５を伝わりやすくなり、第１外部電極１４および導電体１３を介して第２外部電極１５からの放熱も大きくすることができる。
【００４２】
従って、本実施例の半導体装置２０では、高さＨ１が比較例の半導体装置３０の高さＨ２より小さくなるとともに、放熱量Ｑ１が比較例の半導体装置３０の放熱量Ｑ２より大きくなるので、小型化と、高い放熱性が得られる。
【００４３】
次に、半導体パッケージの製造方法について説明する。図４および図５は半導体装パッケージ１０の製造工程を順に示す断面図である。
【００４４】
始に、図４（ａ）に示すように、絶縁基板１１となるガラスエポキシ基板４０を用意する。次に、図４（ｂ）に示すように、ガラスエポキシ基板４０に、例えばドリルで穴あけして、導電体１３を形成するための複数の貫通孔４１を形成する。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示すように、ガラスエポキシ基板４０の両面に、レジスト膜４２を形成し、フォトリソグラフィー法により、第１外部電極１４および第２外部電極１５を形成するための開口４２ａを貫通孔４１と同心状にパターニングする。
【００４６】
レジスト膜４２の厚さは、第１外部電極１４および第２外部電極１５の厚さに等しい数ミクロン程度に設定する。
【００４７】
次に、図５（ａ）に示すように、ガラスエポキシ基板４０の両面に、Ｃｕ膜を電解メッキ法により形成する。その後、レジスト膜４２は残置し、絶縁膜１６、１７とする。
【００４８】
ここで、貫通孔４１の側面、第１の面１１ａ側の開口４２ａに露出する第１の面１１ａおよび第２の面１１ｂ側の開口４２ａに露出する第２の面１１ｂには、予め無電解メッキ法により下地メッキを施しておく。
【００４９】
貫通孔４１の側面にメッキされたＣｕ膜が、スルーホールの導電体１３になる。第１の面１１ａ側の開口４２ａに露出した第１の面１１ａにメッキされたＣｕ膜が、導電体１３の一端に接続された第１外部電極１４になる。同様に、第２の面１１ｂ側の開口４２ａに露出した第２の面１１ｂにメッキされたＣｕ膜が、導電体１３の他端に接続された第２外部電極１５になる。
【００５０】
次に、図５（ｂ）に示すように、ガラスエポキシ基板４０の導電体１３に囲まれた領域を、例えばレーザ加工機で切断、またはドリルで穴あけすることにより、貫通孔１２を形成する。
【００５１】
これにより、貫通孔１２を有する絶縁基板１１と、貫通孔１２の周りに形成された導電体１３と、導電体１３の一端に接続された第１外部電極１４と導電体１３の他端に接続された第２外部電極１５とを備えた半導体パッケージ１０が得られる。
【００５２】
次に、半導体装置２０の製造方法について説明する。図６乃至図８は半導体装置の製造工程を順に示す断面図である。
【００５３】
始に、図６（ａ）に示すように、半導体パッケージ１０を用意する。次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁基板１１の第２の面１１ｂ側を、表面が粘着層になっているポリイミドシート５０に対向させて、半導体パッケージ１０をポリイミドシート５０に貼り付ける。これにより、貫通孔１２の第２の面１１ｂ側が、ポリイミドシート５０で塞がれる。
【００５４】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１の面１１ａ側から、貫通孔１２に、ディスペンサ５１を用いて液状樹脂５２、例えばエポキシ樹脂を滴下する。貫通孔１２の第２の面１１ｂ側はポリイミドシート５０で塞がれているので、滴下された液状樹脂５３は、漏れ落ちることなく、貫通孔１２内に貯留される。
【００５５】
次に、図７（ａ）に示すように、第１の面１１ａ側から貫通孔１２に、半導体チップ２１を挿入する。このとき、半導体チップ２１は、液状樹脂５３中に沈下せず、表面張力により液状樹脂５３上に浮いた状態になる。
【００５６】
次に、図７（ｂ）に示すように、スタンパ５４により、半導体チップ２１を押し下げる。その結果、一部の液状樹脂５３は、半導体チップ２１の下面とポリイミドシート５０の上面との隙間に残留し、それ以外の液状樹脂５３は、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間を這い上がる。
【００５７】
半導体チップ２１の下面とポリイミドシート５０の上面との隙間に残留した液状樹脂５３を液状樹脂５３ａと記し、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間を這い上がった液状樹脂５３を液状樹脂５３と記している。
【００５８】
これにより、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間に液状樹脂５３ｂが充填されるとともに、第２の面１１ｂから第１外部電極１４までの高さと、第２の面１１ｂから電極２３までの高さとが等しくなる。換言すれば、第１外部電極１４と電極２３は同一平面上に配置される。
【００５９】
このとき、液状樹脂５２の滴下量は、予め液状樹脂５３ｂが絶縁基板１１の上面から溢れ出さない量に設定しておくことが必要である。これは、液状樹脂５３ｂが基板１１から溢れ出した場合、溢れた樹脂を除去するためのむだな工程が追加されるのを未然に防止するためである。
【００６０】
従って、液状樹脂５２の滴下量は、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間の体積と、半導体チップ２１の下面とポリイミドシート５０の上面との隙間の体積との和に略等しいことが必要である。
【００６１】
本明細書において、略等しいとは数学的に等しいだけでなく、上述した目的を達成する範囲内であれば、各体積の和より増加または減少している場合も含んでいる。
【００６２】
次に、図７（ｃ）に示すように、半導体チップ２１の下面とポリイミドシート５０の上面との隙間に残留した液状樹脂５３ａ、および半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間に充填された液状樹脂５３ｂを、例えばヒータ５５で加熱して硬化させる。
【００６３】
これにより、半導体チップ２１の側面が、樹脂２２を介して貫通孔１２の側面に固着されるとともに、半導体チップ２１の下面が樹脂２２で覆われる。
【００６４】
次に、図８（ａ）に示すように、接続導体２５の両端を、第１外部電極１４と電極２３とに、超音波接合する。
【００６５】
次に、図８（ｂ）に示すように、半導体チップ２１、第１外部電極１４、接続導体２５を覆うように、絶縁基板１１の第１の面１１ａ側を樹脂２６、例えばエポキシ樹脂で封止する。
【００６６】
次に、図８（ｃ）に示すように、例えば樹脂２６の上面を吸着固定し、ポリイミドシート５０を巻き取るようにして、半導体パッケージ１０をポリイミドシート５０から剥離する。これにより、図１に示す半導体装置２０が得られる。
【００６７】
図９は半導体装置２０が基板に表面実装された状態を示す断面図である。図９に示すように、半導体装置２０は、配線基板６０上に形成された配線パターン６１の一端に設けられた接続端子６３に第２外部電極１５が当接し、配線パターン６２の一端に設けられた接続端子６４に別の第２外部電極１５が当接するように載置される。
【００６８】
配線基板６０は、例えばガラスエポキシ基板である。配線パターン６１、６２は、例えば厚さ２０μｍ程度の接着材（図示せず）で貼り付けられた厚さ２０μｍ程度の銅箔である。接続端子６３、６４は、例えば１００μｍ角程度のはんだ（ペースト）である。
【００６９】
配線基板６０上に半導体装置２０を載置して加熱することにより、第２外部電極１５が接続端子６３、６４にハンダ付けされ、半導体装置２０が配線基板６０にマウントされる。
【００７０】
以上説明したように、本実施例では、半導体チップ２１を、半導体チップと略同じ厚さを有する絶縁基板１１の貫通孔１２内に格納し、板状の接続導体２５、第１外部電極および導電体１３を介して第２外部電極１５に接続している。更に、半導体チップ２１の上面を樹脂２６で覆い、半導体チップ２１の下面を樹脂２２で覆っている。
【００７１】
その結果、半導体チップ２１を外部に接続するためのワイヤ、および半導体チップ２１を載置するための基台となるリードフレームが不要になり、半導体装置２０の高さを十分低くするとともに、十分な放熱性を得ることができる。従って、小型の半導体パッケージ、半導体装置、およびその製造方法が得られる。
【００７２】
本実施例によれば、例えば長さおよび幅が２乃至５ｍｍ、高さが０．２乃至１ｍｍ程度の半導体装置が得られる。
【００７３】
ここでは、絶縁基板１１がガラスエポキシ基板である場合について説明したが、その他の絶縁基板、例えばベークライト基板、熱硬化性の樹脂基板などでも構わない。
【００７４】
ベークライト基板では、貫通孔１２および貫通孔４１をプレス機による打ち抜き加工により形成できる利点かある。熱硬化性の樹脂基板では、金型を用いてトランスファーモールド法により、貫通孔１２および貫通孔４１を樹脂基板と同時に形成できる利点がある。
【００７５】
貫通孔１２の側面は、凹凸を有する粗面であることが望ましい。半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との間に這い上がって硬化した樹脂２２が貫通孔１２の側面の凹凸に喰い込んで、樹脂２２と貫通孔１２の側面との密着性がより向上するためである。
【００７６】
導電体１３がスルーホールである場合について説明したが、貫通孔４１内に導電材が埋め込まれたビアとすることもできる。導電材としては、例えば導電性ペースト、または、厚く電解メッキされた膜を用いることができる。ビアとすることにより、スルーホールより導通抵抗が低減できる利点がある。
【００７７】
接続導体２５を超音波接合する場合について説明したが、ハンダ接合とすることもできる。接続導体２５が導電板である場合について説明したが、メッキ配線、銀ペースト配線とすることもできる。接続導体２５が銀ペースト配線の場合、銀ペーストをスクリーン印刷またはディスペンサ等により塗布することができる。第１外部電極１４と電極２３が、同一平面上に配置されているからである。
【００７８】
液状樹脂５２を貫通孔１２に滴下した後に、半導体チップ２１を貫通孔１２に挿入する場合について説明したが、先に半導体チップ２１を貫通孔１２に挿入し、その後に半導体チップ２１と貫通孔１２との隙間に液状樹脂５２を滴下することも可能である。半導体チップ２１と貫通孔１２との隙間が比較的広い場合に適した方法である。
【００７９】
また、隙間が狭い場合は、ニードルを用いて半導体チップ２１と貫通孔１２との隙間に液状樹脂５２を注入することも可能である。液状樹脂５２は、表面張力により半導体チップ２１と貫通孔１２との隙間に侵入することができる。
【００８０】
半導体チップ２１が絶縁基板１１に形成された貫通孔１２内に格納する場合について説明したが、絶縁基板に形成された凹部に格納することも可能である。図１０は半導体チップを絶縁基板に形成された凹部内に格納する別の半導体装置を示す断面図である。
【００８１】
図１０に示すように、半導体装置７０では、絶縁基板７１に第１の面７１ａ側から図示されない凹部が形成されている。凹部の深さは、絶縁基板１１の厚さＨ０に略等しく設定されている。
【００８２】
半導体チップ２１は、半導体チップ２１の下面と凹部の底板７２との隙間に残留した樹脂２２ａと、半導体チップ２１の側面と凹部の側面との隙間に充填された樹脂２２ｂからなる樹脂２２を介して凹部の側面および底板７２（凹部の底面）に固着されている。
【００８３】
これにより、絶縁基板７１の厚さは、絶縁基板１１の厚さＨ０より底板７１の厚さＨ７１だけ厚くなり、半導体装置７０の高さＨ３は、半導体装置２０の高さＨ１より底板７１の厚さＨ７１だけ高くなる。
【００８４】
然し、半導体チップ２１が凹部の側面および底板７２の両方に固着され、半導体チップ２１の下面が底板７２で囲われる形になるので、支持が安定して機械的信頼性および、外部環境、例えば樹脂２２を透過して進入する湿気などに対する信頼性がともに向上する利点がある。
【００８５】
更に、製造工程において、図６（ａ）に示すポリイミドシート５０で貫通孔１２の第２の面１１ｂ側を塞ぐ工程を省略することができる利点がある。
【実施例２】
【００８６】
本発明の実施例２について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１は本発明の実施例２に係る半導体パッケージを示す図で、図１１（ａ）はその平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図、図１２は半導体装置の製造工程の要部を順に示す断面図である。
【００８７】
本実施例において上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、絶縁基板の第１の面に貫通孔に連接した窪みが形成されていることにある。
【００８８】
即ち、図１１に示すように、本実施例の半導体パッケージ８０では、絶縁基板８１の第１の面８１ａに、貫通孔１２の上端部に連接した窪み８２が形成されている。
【００８９】
窪み８２は、貫通孔１２の周りに複数形成されている。窪み８２は、例えば絶縁基板８１の第１の面８１ａをドリルでさらうことにより形成する。
【００９０】
窪み８２は、半導体チップ２１を貫通孔１２内に挿入するときに、万一液状樹脂５３ｂが溢れ出た場合、溢れた液状樹脂５３ｂを貯留するための貯留槽として機能する。
【００９１】
図１２（ａ）に示すように、窪み８２を有する絶縁基板８１の第２の面８１ｂ側をポリイミドシート５０に対向させて、半導体パッケージ８０をポリイミドシート５０に貼り付け、貫通孔１２の第２の面８１ｂ側をポリイミドシート５０で塞いだ後、第１の面８１ａ側から、貫通孔１２に、ディスペンサ５１を用いて液状樹脂５２を滴下する。
【００９２】
このとき、半導体チップ２１のサイズのばらつきなどにより、滴下された液状樹脂８３が適正量より過剰になる場合がある。
【００９３】
次に、図１２（ｂ）に示すように、第１の面８１ａ側から貫通孔１２に、半導体チップ２１を挿入すると、半導体チップ２１は、表面張力により液状樹脂８３上に浮いた状態になる。
【００９４】
次に、図１２（ｃ）に示すように、スタンパ５４により、半導体チップ２１を押し下げると、一部の液状樹脂８３ａは、半導体チップ２１の下面とポリイミドシート５０の上面との隙間に残留し、それ以外の液状樹脂８３ｂは、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間を這い上がる。
【００９５】
このとき、液状樹脂８３が適正量より過剰であると、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間に這い上がった液状樹脂８３ｂが貫通孔１２の上端より溢れ出し、溢れた液状樹脂８４は窪み８２に貯留される。その結果、溢れた樹脂８４を除去する必要がなく、むだな工程は生じない。
【００９６】
次に、図７（ｃ）と同様にして、半導体チップ２１の下面とポリイミドシート５０の上面との隙間に残留した液状樹脂８３ａ、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間に這い上がった液状樹脂８３ｂ、および窪み８２に貯留された液状樹脂８４を硬化させる。
【００９７】
次に、図８（ａ）乃至図８（ｃ）と同様にして、接続導体２５を第１外部電極１４と電極２３に接続し、半導体チップ２１、第１外部電極１４、接続導体２５を覆うように、絶縁基板８１の第１の面８１ａ側を樹脂２６で封止し、ポリイミドシート５０を剥離する。
【００９８】
これにより、液状樹脂８４は、最終的に樹脂２６と合体するので、製造工程および得られた半導体装置の特性に何ら支障を及ぼすことはない。
【００９９】
以上説明したように、本実施例の半導体パッケージ８０では、絶縁基板８１の第１の面８１ａに、貫通孔１２と連接した窪み８２が形成されている。
【０１００】
その結果、半導体チップ２１のサイズのばらつき等により、滴下された液状樹脂８３が適正量より過剰になった場合、半導体チップ２１を貫通孔１２内に挿入するときに溢れ出た液状樹脂８４を窪み８２に貯留することができる。
【０１０１】
これにより、万一樹脂が溢れても、溢れた樹脂を除去する必要がなく、むだな工程を生じないので、スムーズに流品できる利点が得られる。
【０１０２】
ところで、滴下された液状樹脂８３が適正量より不足した場合、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間に這い上がる液状樹脂８３ｂが半導体チップ２１の上部まで到達しなくなる。
【０１０３】
その結果、半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との接触面積が減少し、機械的強度が低下して信頼性に支障をきたす恐れがある。
【０１０４】
そのような場合に備えて、液状樹脂５２の滴下量を、予め多目に設定しておけば、上述した恐れを解消することができる利点がある。万一液状樹脂８３ｂが溢れても何ら問題を生じないためである。
【０１０５】
ここで、窪み８２のサイズ、および形成する個数などは、特に制限はないので、目的に応じて自由に設定することができる。
【実施例３】
【０１０６】
本発明の実施例３について、図１３および図１４を参照して説明する。図１３は本発明の実施例３に係る半導体装置を示す断面図、図１４は半導体装置の製造工程の要部を示す断面図である。
【０１０７】
本実施例において上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、半導体チップを上面および下面に電極を有する縦型の半導体チップとしたことにある。
【０１０８】
即ち、図１３に示すように、本実施例の半導体装置９０では、半導体チップ９１は上面に電極２３が形成され、上面に対向する下面に電極９２が形成されている縦型の半導体チップ、例えば縦型ダイオード、縦型ＭＯＳトランジスタなどである。
【０１０９】
半導体チップ９１は、半導体チップ９１の側面と貫通孔１２の側面との隙間に充填された樹脂９３を介して、貫通孔１２の側面に固着されている。
【０１１０】
電極９２は、半導体チップ９１の第２の面１１ｂ側の全面に形成されている。電極９２の厚さは、第２外部電極１５の厚さと略同じに設定されている。これにより、電極９２の表面は、第２外部電極１５の表面と略同一平面上にあり、半導体装置９０の表面に露出している。
【０１１１】
図１４（ａ）に示すように、絶縁基板１１の貫通孔１２の第２の面１１ｂ側をポリイミドシート５０で塞いだ後、第１の面１１ａ側から、貫通孔１２に、ディスペンサ５１を用いて液状樹脂５２を滴下する。
【０１１２】
このとき、液状樹脂５２の滴下量は、半導体チップ９１の側面と貫通孔１２の側面との隙間の体積に略等しい量になるように設定する。
【０１１３】
次に、図１４（ｂ）に示すように、第１の面１１ａ側から貫通孔１２に、半導体チップ９１を挿入すると、半導体チップ９１は、表面張力により液状樹脂９４上に浮いた状態になる。
【０１１４】
次に、図１４（ｃ）に示すように、スタンパ５４により、半導体チップ９１を押し下げ、電極９２をポリイミドシート５０に密着させる。その結果、電極９２とポリイミドシート５０との隙間がなくなるので、ほとんどの液状樹脂９４が半導体チップ２１の側面と貫通孔１２の側面との隙間を這い上がる。
【０１１５】
次に、図７（ｃ）と同様にして、半導体チップ９１の側面と貫通孔１２の側面との隙間に充填された液状樹脂９４を硬化させる。
【０１１６】
次に、図８（ａ）乃至図８（ｃ）と同様にして、接続導体２５を第１外部電極１４と電極２３に接続し、半導体チップ２１、第１外部電極１４、接続導体２５を覆うように、絶縁基板１１の第１の面１１ａ側を樹脂２６で封止し、ポリイミドシート５０を剥離する。
【０１１７】
ポリイミドシート５０を剥離した後、電極９２上に樹脂が薄く残っていた場合、電極９２上の樹脂は酸洗浄などにより、容易に除去することができる。
【０１１８】
以上説明したように、本実施例では、電極９２をポリイミドシート５０に密着させて、電極９２とポリイミドシート５０との隙間をなくしている。その結果、電極９２の表面は樹脂９３で覆われることなく、半導体装置９０の表面に電極９２を露出させることができる。
【０１１９】
これにより、半導体パッケージ１０に、上面および下面に電極２３、９２を有する縦型の半導体チップ９１がパッケージングされた半導体装置９０が得られる利点がある。
【０１２０】
ここでは、貫通孔１２に先に液状樹脂５２を注入し、次に半導体チップ９１を挿入する場合について説明したが、先に半導体チップ９１を挿入し、次に半導体チップ９１の側面と貫通孔１２の側面の隙間に液状樹脂５２を注入することも可能である。その場合は、ディスペンサ５１のニードルの先端を細くし、真空状態で液状樹脂５２を注入する。
【０１２１】
これによれば、電極９２に樹脂が薄く残ることはないので、樹脂を酸洗浄などにより除去する工程を削減することができる利点がある。隙間が比較的広い場合に適した方法である。
【０１２２】
また、図１１に示す窪み８２を有する半導体パッケージ８０を用いる場合、窪み８２に液状樹脂５２を滴下し、毛細管現象により半導体チップ９１の側面と貫通孔１２の側面の隙間に液状樹脂５２を注入することも可能である。隙間が比較的狭く、液状樹脂５２の粘性が比較的低い場合に適した方法である。
【０１２３】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  前記絶縁基板の前記貫通孔の第２の面側が底板で塞がれている請求項１に記載の半導体パッケージ。
【０１２４】
（付記２）  前記絶縁基板の前記第１の面に、前記貫通孔と連接する窪みが形成されている請求項１に記載の半導体パッケージ。
【０１２５】
（付記３）  前記半導体チップが前記上面に対向する下面に電極を有し、前記下面の電極が表面に露出している請求項２に記載の半導体装置。
【符号の説明】
【０１２６】
１０、８０  半導体パッケージ
１１、７１、８１  絶縁基板
１１ａ、１１ｂ  第１、第２の面
１２、４１  貫通孔
１３  導電体
１４、１５  第１、第２外部電極
１６、１７  絶縁膜
２０、３０、７０、９０  半導体装置
２１、３１、９１  半導体チップ
２２、２６、３６、２２ａ、２２ｂ、９３  樹脂
２３、３４、９２  電極
２４  保護膜
２５  接続導体
３２  リードフレーム
３２ａ  マウントベッド
３２ｂ  リード端子
３３  接着層
３５  ワイヤ
３７、３８  放熱
４０  ガラスエポキシ基板（絶縁基板）
４２  レジスト膜
４２ａ  開口
５０  ポリイミドシート
５１  ディスペンサ
５２、５３、５３ａ、５３ｂ、８３、８３ａ、８３ｂ、８４、９４  液状樹脂
５４  スタンパ
５５  ヒータ
６０  配線基板
６１、６２  配線パターン
６３、６４  接続端子
７２  底板
８２  窪み
【図１】
2011108973.tif 000003
【図２】
2011108973.tif 000004
【図３】
2011108973.tif 000005
【図４】
2011108973.tif 000006
【図５】
2011108973.tif 000007
【図６】
2011108973.tif 000008
【図７】
2011108973.tif 000009
【図８】
2011108973.tif 000010
【図９】
2011108973.tif 000011
【図１０】
2011108973.tif 000012
【図１１】
2011108973.tif 000013
【図１２】
2011108973.tif 000014
【図１３】
2011108973.tif 000015
【図１４】
2011108973.tif 000016