(57)【要約】【課題】半導体素子が配線基板から剥離してしまうことを抑止することで、高い信頼性を図ることができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、樹脂封止部４により封止された半導体素子３が、接着部材６を介在して配線基板２に形成されたダイパッド２２ａに搭載されている。配線基板２には、ダイパッド２２ａ側が開口した貫通孔２１ａによってできた空間部内に、樹脂部材２１ｂが充填された膨張緩和部が設けられている。この膨張緩和部としての貫通孔２１ａは、半導体素子３の中央部を囲む位置に８ヵ所配置されている。樹脂部材２１ｂとしては、ソルダーレジスト用の樹脂部材を使用するのが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂封止部により封止された半導体素子が、接着部材を介在して配線基板に形成されたダイパッドに搭載された半導体装置において、
前記配線基板には、前記ダイパッド側が開口した空間部内に樹脂部材が充填された膨張緩和部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記膨張緩和部は、前記半導体素子の中央部を囲む位置に配置されている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記樹脂部材は、ソルダーレジスト用の樹脂部材である請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記空間部は、絶縁性基板に設けられた貫通孔内の空間である請求項１から３のいずれかの項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子が搭載された前記配線基板の搭載面の反対側となる裏面側に、前記空間部の位置を含む範囲のレジスト膜が設けられている請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記空間部は、絶縁性基板に設けられた凹部内の空間である１から３のいずれかの項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、樹脂封止部により封止された半導体素子が、接着部材を介在して配線基板に形成されたダイパッドに搭載された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板に半導体素子が搭載され、半導体素子が樹脂封止部により封止された従来の半導体装置として特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載の半導体装置は、プリント配線基板上に、金属で表面がメッキされている金属配線をモールド樹脂の外側まで延びるように形成したものである。この従来の半導体装置は、内部に水分を含有したままの状態でリフローを実施しても、金属配線とモールド樹脂との接触界面が、半導体装置の内部の水分が半導体装置の外側に出る経路として機能するので、クラックや剥離の発生を極めて高い確率で防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４６０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の半導体装置では、一度水分が通り抜けることでできた経路が、反対に水分が浸入する経路としても機能してしまい、高温高湿の環境下においては信頼性低下の原因となってしまい、思った以上の効果が得られないことが心配される。
【０００６】
また、この特許文献１に記載の半導体装置では、接着部材であるマウント部材により半導体素子が配線パターンに固着されているので、この接着部材が吸湿することで半導体素子が配線パターンから剥離してしまうことが懸念される。これは、半導体素子の直下に位置する吸湿した部分の接着部材がリフローでの加熱により熱膨張することで、半導体素子を押し上げる応力として作用するからである。このような接着部材の膨張に起因する半導体素子の剥離は、信頼性の向上を図る上では阻害要因である。
【０００７】
そこで本発明は、半導体素子が配線基板から剥離してしまうことを抑止することで、高い信頼性を図ることができる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】
【０００８】
本発明は、樹脂封止部により封止された半導体素子が、接着部材を介在して配線基板に形成されたダイパッドに搭載された半導体装置において、前記配線基板には、前記ダイパッド側が開口した空間部内に樹脂部材が充填された膨張緩和部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体装置は、接着部材の膨張による応力を貫通孔側で吸収することで、半導体素子側へ加わらないようにしているので、接着部材の熱膨張による半導体素子の剥離を抑止することができる。従って、本発明の半導体装置は、半導体素子が配線基板から剥離してしまうことを抑止することで、高い信頼性を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面図
【図２】図１に示す半導体装置の平面図
【図３】図１に示す半導体装置の底面図
【図４】配線基板となる原基板を示す平面図
【図５】図４に示す原基板に貫通孔を設けた状態を示す平面図
【図６】配線パターンを形成した状態の原基板を示す平面図
【図７】半導体素子を搭載してワイヤを接続した原基板を樹脂封止した状態を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願の第１の発明は、樹脂封止部により封止された半導体素子が、接着部材を介在して配線基板に形成されたダイパッドに搭載された半導体装置において、配線基板には、ダイパッド側が開口した空間部内に樹脂部材が充填された膨張緩和部が設けられていることを特徴としたものである。
【００１２】
本発明の半導体装置がリフロー処理などで加熱されると、吸湿した部分の接着部材が熱膨張することがある。接着部材が熱膨張することでダイパッドが押圧される。このとき樹脂部材は加熱により軟化することで粘弾性を有するゴム状となるため、熱膨張することで部分的に体積が増加した接着部材の応力を、ダイパッドの変形と共に、空間部内に充填された樹脂部材が変形することで緩和する。つまり、接着部材の膨張による応力を貫通孔側で吸収することで、半導体素子側に加わらないようにする。そうすることで、接着部材の熱膨張による半導体素子の剥離を抑止することができる。
【００１３】
本願の第２の発明は、第１の発明において、膨張緩和部は、半導体素子の中央部を囲む位置に配置されていることを特徴としたものである。
【００１４】
第２の発明においては、膨張緩和部が、半導体素子の中央部を囲む位置に配置されているので、半導体素子の中央部は元より周縁部全体が浮き上がるように剥離してしまうことを抑止することができる。
【００１５】
本願の第３の発明は、第１または第２の発明において、樹脂部材は、ソルダーレジスト用の樹脂部材であることを特徴としたものである。
【００１６】
第３の発明においては、空間部に充填される樹脂部材をソルダーレジスト用の樹脂部材とすることで容易に調達することができる。
【００１７】
本願の第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、空間部は、絶縁性基板に設けられた貫通孔内の空間であることを特徴としたものである。
【００１８】
第４の発明は、空間部を絶縁性基板に設けられた貫通孔内の空間とすることで、膨張緩和部を絶縁性基板に形成するときには、所望とする位置にドリルで穿孔することで設けることができるので、貫通孔の位置決めや穿孔を容易に行うことができる。また、樹脂部材を充填するときには、半導体素子を搭載する搭載面側または、その反対側となる裏面側のいずれかからも充填することができる。
【００１９】
本願の第５の発明は、第４の発明において、半導体素子が搭載された配線基板の搭載面の反対側となる裏面側に、空間部の位置を含む範囲のレジスト膜が設けられていることを特徴としたものである。
【００２０】
第５の発明においては、配線基板の裏面側に、かつ空間部の位置を含む範囲に、レジスト膜が設けられていることで、このレジスト膜を形成する際の塗布に合わせて、膨張緩和部として穿孔された貫通孔の裏面側から、樹脂部材を充填することができる。従って、貫通孔内の空間に樹脂部材を充填するための特別な工程を追加することなく、膨張緩和部を形成することができる。
【００２１】
本願の第６の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、空間部は、絶縁性基板に設けられた凹部内の空間であることを特徴としたものである。
【００２２】
第６の発明は、空間を貫通孔内の空間とする以外に、絶縁性基板に設けられた凹部内の空間とすることも可能である。
【００２３】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る半導体装置を図１から図３に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図２は、図１に示す半導体装置の平面図である。図３は、図１に示す半導体装置の底面図である。
【００２４】
図１から図３に示す半導体装置１は、光ディスクドライブ装置に搭載されるフォトＩＣである。半導体装置１は、配線基板２と、半導体素子３と、樹脂封止部４とを備えている。
【００２５】
配線基板２は、矩形状の絶縁性基板２１と、所定形状に形成された配線パターン２２と、ソルダーレジスト用樹脂部材で形成されたレジスト部２４とを備えている。
【００２６】
絶縁性基板２１は、ガラスエポキシ樹脂で形成され、半導体素子３の中央部を囲う位置に所定間隔を開けて貫通孔２１ａが８ヵ所設けられている。
【００２７】
半導体装置１では、この貫通孔２１ａ内に樹脂部材２１ｂが充填されていることで膨張緩和部として機能させている。ここで貫通孔２１ａ内に充填された樹脂部材２１ｂについて詳細に説明する。
【００２８】
樹脂部材２１ｂは、調達が容易なソルダーレジスト用樹脂部材とすることができる。ソルダーレジスト用樹脂部材は、例えば、エポキシ系樹脂を用いた二液性のものを使用することができる。
【００２９】
このソルダーレジスト用樹脂部材は、ガラス転移点が１００℃程度であり、リフロー処理を行う際の温度が２６０℃前後であるため、リフロー処理により加熱で樹脂部材が軟化して粘弾性のゴム状に変化する特性を有している。
【００３０】
配線パターン２２は、半導体素子３が配置されるダイパッド２２ａと、半導体素子３を挟んだ両側の端部に列状に配置された外部端子２２ｂとを備えている。ダイパッド２２ａは、矩形状に形成され、半導体素子３が接着部材である銀ペーストを介在して搭載されている。外部端子２２ｂは、半導体素子３の接続端子３ａと接続するワイヤ５がボンディングされるワイヤ接続部２２ｂｘと、絶縁性基板２１の端部に断面コ字状に形成された端子部２２ｂｙとを備えている。
【００３１】
レジスト部２４は、搭載面Ｆ側に設けられた第１レジスト部２４ａと、裏面Ｒ側に設けられた第２レジスト部２４ｂとを備えている。第１レジスト部２４ａは、樹脂封止部４を形成する際の樹脂漏れを防止するためのもので、それぞれの外部端子２２ｂの端子部２２ｂｙ上を跨るように絶縁性基板２１の両端部に直線状に設けられている。第２レジスト部２４ｂは、端子部２２ｂｙが設けられた縁部を除く残余に設けられ、極性表示を示す円形状の切欠部２４ｂｘが設けられている。
【００３２】
半導体素子３は、上面の中央部に配置された受光部３ｂにより受光した光信号を電気信号として出力するフォトＩＣである。電源端子および信号端子などの接続端子３ａが、受光部３ｂを挟んで両側に列状に配置されている。この半導体素子３はダイパッド２２ａに接着部材６を介在して固着されている。
【００３３】
樹脂封止部４は、透明のエポキシ樹脂により形成されている。
【００３４】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法および使用状態を、図面に基づいて説明する。図４は、配線基板となる原基板を示す平面図である。図５は、図４に示す原基板に貫通孔を設けた状態を示す平面図である。図６は、配線パターンを形成した状態の原基板を示す平面図である。図７は、半導体素子を搭載してワイヤを接続した原基板を樹脂封止した状態を示す平面図である。
【００３５】
最初に、配線基板２を形成する工程を説明する。配線工程は、配線パターン形成工程とレジスト部２４形成工程とを備えている。
【００３６】
図４に示すように、まず、配線パターン形成工程は、半導体装置１（図１参照）を多数個取りするために、平行する長孔２０１が複数組み設けられた原基板２００を準備する。この原基板２００の表面および裏面全体には、銅箔層が形成されている。この平行する長孔２０１に挟まれた間が配線基板２となる。
【００３７】
次に、図５に示すように、原基板２００の所定の位置に、ドリルなどで貫通孔２１ａを穿孔する。樹脂部材２１ｂを充填する空間を貫通孔２１ａとすることで、貫通孔の位置決めや穿孔を容易に行うことができる。なお、本実施の形態では、樹脂部材２１ｂを充填する空間を貫通孔２１ａとしているが、凹部となるザグリ孔とすることもできる。樹脂部材２１ｂを充填する空間を凹部とする場合には、ダイパッド２２ａを形成する前に、樹脂部材を充填する必要がある。しかし、ザグリ孔の場合ダイパッド２２ａにより閉鎖された空間に隙間無く充填することが、樹脂部材２１ｂの表面張力により難しいので、空間を貫通孔２１ａとし、配線基板２の裏面Ｒ側から充填するのが望ましい。
【００３８】
次に、図６に示すように、エッチングにより搭載面Ｆ側のワイヤ接続部２２ｂｘおよび端子部２２ｂｙと、ダイパッド２２ａとを形成する。また、裏面Ｒ側の端子部２２ｂｙを形成する（図示せず）。そして、搭載面Ｆ側の端子部２２ｂｙと裏面Ｒ側の端子部２２ｂｙとを繋ぐ銅メッキを施すことで、断面コ字状の端子部２２ｂｙとする。
【００３９】
次に、第１レジスト部２４ａと第２レジスト部２４ｂとを形成するレジスト部２４形成工程を行う。
【００４０】
搭載面Ｆ全面に液状のソルダーレジスト用樹脂部材を塗布する。次に塗布したソルダーレジスト用樹脂部材を硬化させ、エッチングにより絶縁性基板２１の両端部を直線状に残して除去することで第１レジスト部２４ａを形成する。そして同様に裏面Ｒ全面にレジスト液を印刷法にて塗布する。この塗布により貫通孔２１ａ内に樹脂部材であるソルダーレジスト用樹脂部材が充填される。貫通孔２１ａ内へのソルダーレジスト用樹脂部材の充填を印刷法により行うことで、貫通孔２１ａ内の空間に隙間無く充填することができる。次に、裏面Ｒに塗布されたソルダーレジスト用樹脂部材を硬化させ、エッチングにより電極部分を残して除去することで、第２レジスト部２４ｂを形成する。
【００４１】
次に、半導体素子３をダイパッド２２ａに搭載する搭載工程を行う。まず、ダイパッド２２ａに接着部材６の一例である銀ペーストを塗布する。次に、銀ペースト上に半導体素子３を載置する。そして加熱することで銀ペーストが硬化して半導体素子３がダイパッド２２ａ上に固着する。
【００４２】
次に、半導体素子３を導通配線する配線工程を行う。配線工程は、半導体素子３の接続端子３ａと外部端子２２ｂのワイヤ接続部２２ｂｘとをワイヤ５によりそれぞれ接続する。配線工程を終えた原基板２００を図７に示す。
【００４３】
配線工程が完了すると、上金型および下金型を用いて型締めしてトランスファー成型法にて、樹脂封止部４を形成する封止工程を行う。ここで形成される樹脂封止部４は、原基板２００上に連続して形成されたものである。つまり、隣接する半導体装置１同士が一体的に形成された状態である。
【００４４】
最後に、これらを個片とする切断工程を行う。ダイシングサーにより横列に樹脂封止部４と共に原基板２００を切断することで、図１から図３に示す個々の半導体装置１を得ることができる。
【００４５】
この製造された半導体装置１は、リフロー処理により実装基板に実装される。このときの加熱により半導体素子３の下に位置する吸湿した接着部材６が膨張することがある。そうなると熱膨張によりダイパッド２２ａが押圧される。このとき樹脂部材２１ｂは加熱により軟化することでゴム状となるため、熱膨張することで部分的に体積が増加した接着部材６の応力を、空間部内に充填された樹脂部材２１ｂが変形することで緩和する。つまり、接着部材６の膨張による応力を貫通孔２１ａ側で吸収することで、半導体素子３側へ加わらないようにする。そうすることで、接着部材６の熱膨張による半導体素子３の剥離を抑止することができる。
【００４６】
特に、本実施の形態では、膨張緩和部として機能する貫通孔２１ａを半導体素子３の中央部を囲う周縁部の下方の位置に８ヵ所設けているので、半導体素子３の中央部は元より周縁部全体が浮き上がるように剥離してしまうことを抑止することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、半導体素子３を光ディスクドライブ装置に搭載されるフォトＩＣとしているが、本発明は、フォトＩＣに限らず他の半導体装置でも有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、装置サイズを維持しつつ、樹脂封止部の剥離を防止することで高い信頼性を確保することが可能なので、絶縁性基板に配線パターンが搭載されて配線基板と、配線基板に搭載された半導体素子と、半導体装置を封止する樹脂封止部とを備えた半導体装置に好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１  半導体装置
２  配線基板
３  半導体素子
３ａ  接続端子
３ｂ  受光部
４  樹脂封止部
５  ワイヤ
６  接着部材
２１  絶縁性基板
２１ａ  貫通孔
２１ｂ  樹脂部材
２２  配線パターン
２２ａ  ダイパッド
２２ｂ  外部端子
２２ｂｘ  ワイヤ接続部
２２ｂｙ  端子部
２４  レジスト部
２４ａ  第１レジスト部
２４ｂ  第２レジスト部
２４ｂｘ  切欠部
２００  原基板
２０１  長孔
【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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