(57)【要約】  【目的】  高放熱化、高信頼性化でき、しかも安価な構造の半導体装置および半導体装置の製造方法を実現する。  【構成】  半導体素子がダイパッドにダイアタッチされており、ワイヤーによってボンディングパッド基板上の配線パターンとを結線し、ダイパッド中にスルーホールを形成し、内装基板によって挟まれている放熱プレーンおよび基板裏面の放熱領域とダイパッドとが熱的に接続されている構造とした。スルーホールの中に銀ペーストなどの導電性ペーストを充填し、見かけの熱抵抗をさらに下げ、また絶縁性レジスト予めスルーホール内に塗布しておき、ダイアタッチ材の基板裏面へしみだしを防止する構造とした。【選択図】  図１
2004228603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板第一面上に形成された載置領域上に載置された半導体素子と、前記基板上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記基板と前記半導体素子と前記配線パターンの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記載置領域には前記基板を貫通し、前記基板の層間の電気的導通をはかるスルーホール、または前記基板中の特定層のみを貫通し、前記特定層間の電気的導通をはかるバイヤホールが形成され、前記載置領域と前記基板内部または前記基板の第二面上に載置された前記配線パターンと同一部材、同一工程で形成された放熱構造体、または板状部材で形成された放熱構造体とが前記スルーホールまたは前記バイヤホールによって接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記スルーホールの中には、レジストが存在することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記スルーホールまたは前記バイヤホールの中には、導電性ペーストが存在することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
基板と、前記基板第一面上に形成された載置領域上に載置された半導体素子と、前記基板上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記基板と前記半導体素子と前記配線パターンの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記載置領域には貫通穴が形成され、前記載置領域と前記基板内部または前記基板の第二面上に載置された放熱構造体とが前記貫通穴中の導電性ペーストによって接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
基板と、前記基板上に形成された載置領域上に載置された半導体素子と、前記基板上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記基板と前記半導体素子と前記配線パターンの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記載置領域上で前記半導体素子の外側に前記載置領域形成工程と同一工程、または前記載置領域形成工程の後の工程でマーキングが施されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記載置領域上で前記半導体素子の外側の一部がエッチングによってマーキングされていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
基板と、前記基板上に載置された半導体パッケージと、前記基板上に形成され前記半導体パッケージの接続リードと電気的に接続された配線パターンと、前記基板と前記半導体パッケージと前記接続リードと前記配線パターンの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記接続リードと前記配線パターンとが接続されている接続領域の前記配線パターン間、および接続領域の近傍の前記配線パターン上にのみ、レジストが存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
基板の上に半導体素子または半導体パッケージを載置する工程と、前記半導体素子または前記半導体パッケージと前記基板上に形成された配線パターンを接続する工程と、酸素もしくはアルゴンプラズマで前記半導体装置を処理する工程を有し、その後前記基板と前記半導体素子または半導体パッケージと前記配線パターンの少なくとも一部を樹脂で覆う工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
基板と、前記基板の上に載置された半導体素子または半導体パッケージと、前記基板上に形成された配線パターンと、前記配線パターンと電気的に接続されたリードフレームと、前記基板と前記半導体素子と前記配線パターンと前記リードフレームの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記リードフレームのフィンガーは前記配線パターンに一部が重なった状態で電気的な接続が得られていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記フィンガーと前記配線パターンの相対する接続面は各々メッキされており、前記メッキの金属相互拡散、または共晶によって接合していることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記フィンガーと前記配線パターンは異方性導電膜または導電接着剤によって接合していることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【請求項１２】
基板の上に半導体素子または半導体パッケージを載置する工程と、前記半導体素子または前記半導体パッケージと前記基板上に形成された配線パターンを接続する工程と、前記基板側方に配置されたリードフレームのフィンガーと前記配線パターンとを電気的に接合する工程とを有し、その後前記基板と前記半導体素子または半導体パッケージと前記配線パターンの少なくとも一部を樹脂で覆う工程を有する半導体装置の製造方法において、前記リードフレームのフィンガーと前記配線パターンとの電気的接合工程は直接接合工程によることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記直接接合による工程は前記フィンガーを一本ずつ前記配線パターンと超音波と圧力を加えて接合する工程であることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記直接接合による工程は複数の前記フィンガーを同時に前記配線パターンと熱と圧力を加えて接合する工程であることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
基板の上に半導体素子または半導体パッケージを載置する工程と、前記半導体素子または前記半導体パッケージと前記基板上に形成された配線パターンを接続する工程と、前記基板側方に配置されたリードフレームのフィンガーと前記配線パターンとを電気的に接合する工程と、その後前記基板と前記半導体素子または前記半導体パッケージと前記配線パターンの少なくとも一部を樹脂で覆う工程を有する半導体装置の製造方法において、前記リードフレームのフィンガーと前記配線パターンとの電気的な接合工程の前に、検査工程を有し、その後前記フィンガーと前記配線パターンとの電気的接続が行われる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記フィンガーと前記配線パターンとの電気的接続が行われる工程は、前記フィンガーが前記配線パターンに一部が重なった状態で電気的に接続する工程であることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記フィンガーと前記配線パターンとの電気的接続が行われる工程はワイヤーボンディングによる工程であることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記検査工程は、前記配線パターンにプロービングピンを接触させる電気的検査工程であることを特徴とする請求項１５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、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、とくにその高放熱化、高信頼性化、製造の簡易化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置としては、特開昭６３−２４４７４７号公報に見られるような基板の上面に半導体素子を載置し、基板とリードフレームをワイヤーで接続する構造が知られていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし近年、半導体装置にはより高放熱化、高信頼性化、反面で製造の簡易化によるコストダウンが求められているが、従来の半導体装置では基板の上面に直接半導体素子を載置しているので、発熱量の大きな半導体素子は基板の熱抵抗によって高温になってしまい、ＰＮ接合の許容温度を越えてしまうため半導体装置として機能しなくなるという課題を有していた。また、半導体装置の大型化にともなって高くなる応力に耐えるために、モールド樹脂の高い密着性が求められるようになってきたが、従来の半導体装置は半導体素子や、基板と樹脂の密着もあまり考慮されていなかったので、大型の半導体装置については信頼性が確保できなくなってきているという課題を有していた。さらに、従来の半導体装置は基板とリードフレームをワイヤーで接続する構造のため、多ピンになればワイヤーボンディングの接続時間が増え、ワイヤー代がかかり、半導体装置のコストが上昇してしまうという課題を有していた。
【０００４】
さらに、従来の半導体装置の製造方法では半導体素子を基板に実装し、基板をリードフレームに実装し、モールドが終了してから、検査工程を行っていたので、例え不良が発見されても、半導体装置の修正はできず、製造歩留まりが低下し、結局高価な半導体装置になってしまうという課題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、より高放熱化、高信頼性化でき、しかも安価な構造の半導体装置および半導体装置の製造方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置では、基板と、前記基板第一面上に形成された載置領域上に載置された半導体素子と、前記基板上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記基板と前記半導体素子と前記配線パターンの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記載置領域には前記基板を貫通し、前記基板の層間の電気的導通をはかるスルーホール、または前記基板中の特定層のみを貫通し、前記特定層間の電気的導通をはかるバイヤホールが形成され、前記載置領域と前記基板内部または前記基板の第二面上に載置された前記配線パターンと同一部材、同一工程で形成された放熱構造体、または板状部材で形成された放熱構造体とが前記スルーホールまたは前記バイヤホールによって接続されていることを特徴とする。
【０００７】
前記スルーホールの中には、レジストが存在することを特徴とする。
【０００８】
前記スルーホールまたは前記バイヤホールの中には、導電性ペーストが存在することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置では、基板と、前記基板第一面上に形成された載置領域上に載置された半導体素子と、前記基板上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記基板と前記半導体素子と前記配線パターンの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記載置領域には貫通穴が形成され、前記載置領域と前記基板内部または前記基板の第二面上に載置された放熱構造体とが前記貫通穴中の導電性ペーストによって接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また上記課題を解決するため、本発明の半導体装置では、基板と、前記基板上に形成された載置領域上に載置された半導体素子と、前記基板上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記基板と前記半導体素子と前記配線パターンの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記載置領域上で前記半導体素子の外側に前記載置領域形成工程と同一工程、または前記載置領域形成工程の後の工程でマーキングが施されていることを特徴とする。
【００１１】
前記載置領域上で前記半導体素子の外側の一部がエッチングによってマーキングされていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置では、基板と、前記基板上に載置された半導体パッケージと、前記基板上に形成され前記半導体パッケージの接続リードと電気的に接続された配線パターンと、前記基板と前記半導体パッケージと前記接続リードと前記配線パターンの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記接続リードと前記配線パターンとが接続されている接続領域の前記配線パターン間、および接続領域の近傍の前記配線パターン上にのみ、レジストが存在することを特徴とする。
【００１３】
また上記課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法では、基板の上に半導体素子または半導体パッケージを載置する工程と、前記半導体素子または前記半導体パッケージと前記基板上に形成された配線パターンを接続する工程と、酸素もしくはアルゴンプラズマで前記半導体装置を処理する工程を有し、その後前記基板と前記半導体素子または半導体パッケージと前記配線パターンの少なくとも一部を樹脂で覆う工程を有することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置では、基板と、前記基板の上に載置された半導体素子または半導体パッケージと、前記基板上に形成された配線パターンと、前記配線パターンと電気的に接続されたリードフレームと、前記基板と前記半導体素子と前記配線パターンと前記リードフレームの少なくとも一部が樹脂によって覆われている半導体装置において、前記リードフレームのフィンガーは前記配線パターンに一部が重なった状態で電気的な接続が得られていることを特徴とする。
【００１５】
前記フィンガーと前記配線パターンの相対する接続面は各々メッキされており、前記メッキの金属相互拡散、または共晶によって接合していることを特徴とする。  前記フィンガーと前記配線パターンは異方性導電膜または導電接着剤によって接合していることを特徴とする。
【００１６】
さらに上記課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法では、基板の上に半導体素子または半導体パッケージを載置する工程と、前記半導体素子または前記半導体パッケージと前記基板上に形成された配線パターンを接続する工程と、前記基板側方に配置されたリードフレームのフィンガーと前記配線パターンとを電気的に接合する工程とを有し、その後前記基板と前記半導体素子または半導体パッケージと前記配線パターンの少なくとも一部を樹脂で覆う工程を有する半導体装置の製造方法において、前記リードフレームのフィンガーと前記配線パターンとの電気的接合工程は直接接合工程によることを特徴とする。
【００１７】
前記直接接合による工程は前記フィンガーを一本ずつ前記配線パターンと超音波と圧力を加えて接合する工程であることを特徴とする。
【００１８】
前記直接接合による工程は複数の前記フィンガーを同時に前記配線パターンと熱と圧力を加えて接合する工程であることを特徴とする。
【００１９】
さらに上記課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法では、基板の上に半導体素子または半導体パッケージを載置する工程と、前記半導体素子または前記半導体パッケージと前記基板上に形成された配線パターンを接続する工程と、前記基板側方に配置されたリードフレームのフィンガーと前記配線パターンとを電気的に接合する工程と、その後前記基板と前記半導体素子または前記半導体パッケージと前記配線パターンの少なくとも一部を樹脂で覆う工程を有する半導体装置の製造方法において、前記リードフレームのフィンガーと前記配線パターンとの電気的な接合工程の前に、検査工程を有し、その後前記フィンガーと前記配線パターンとの電気的接続が行われる工程を有することを特徴とする。
【００２０】
前記フィンガーと前記配線パターンとの電気的接続が行われる工程は、前記フィンガーが前記配線パターンに一部が重なった状態で電気的に接続する工程であることを特徴とする。
【００２１】
前記フィンガーと前記配線パターンとの電気的接続が行われる工程はワイヤーボンディングによる工程であることを特徴とする。
【００２２】
前記検査工程は、前記配線パターンにプロービングピンを接触させる電気的検査工程であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の半導体装置によれば、半導体素子の載置領域と基板内部の放熱プレーン、基板裏面の放熱領域との間を、スルーホールまたはバイヤホールで接続する構造としたので半導体素子の発熱を簡単に放熱できる、高放熱構造を有する半導体装置を容易に得ることができるという効果を有する。
【００２４】
さらに、本発明の半導体装置によれば、スルーホールまたはバイヤホール中に導電性ペーストを存在させる構造としたのでさらに熱抵抗の低い半導体装置を容易に安価に得ることができるという効果を有する。
【００２５】
また、本発明の半導体装置によれば、載置領域と基板内部の放熱プレーン、基板裏面の放熱領域との間に、貫通穴を開けさらにそこ導電性ペーストを存在させる構造としたので、スルーホールやバイアホール形成をしない半導体装置でも、半導体素子の発熱を簡単に放熱できる、高放熱構造を有する半導体装置を容易に安価に得ることができるという効果を有する。
【００２６】
本発明の半導体装置によれば、半導体素子の載置領域と基板内部の放熱プレーン、基板裏面の放熱領域との間に設けたスルーホール中にレジストを存在させる構造としたので半導体素子を載置領域にダイアタッチするダイアタッチ材が基板裏面にシミ出さないので、基板裏面を汚さず製造歩留まりの高い半導体装置を得ることができるという効果を有する。
【００２７】
さらに、本発明の半導体装置によれば、半導体素子の外側の載置領域にマーキングする構造としたので、ダイアタッチ方向の確認が容易となり、ダイアタッチ方向を間違える製造ミスが減少するので、製造歩留まりの高い半導体装置を得ることができるという効果を有する。
【００２８】
本発明の半導体装置によれば、半導体パッケージの接続リードと配線パターンとが接続されている接続領域の配線パターン間、および接続領域の近傍の基板および配線パターン上にのみ、レジストが存在する構造としたので、その後のモールド工程でも、モールド材とレジストの接触面積を最小限にすることができ、モールド材の剥離の起こりにくい、信頼性の高い半導体装置を容易に得ることができるという効果を有する。
【００２９】
本発明の半導体装置の製造方法では、基板の上に半導体素子または半導体パッケージ実装した後、樹脂モールドする前に酸素もしくはアルゴンプラズマで半導体装置を処理する工程を入れたので、これらの部品をモールド樹脂で覆っても、モールド樹脂と部品表面との剥離は起こらず、水蒸気の侵入が抑えられ、リークモードの不良は発生しなくなり、高い信頼性の高い半導体装置を容易に得ることができるという効果を有する。
【００３０】
本発明の半導体装置の製造方法では、半導体素子を実装する基板の配線パターンとリードフレームのフィンガーとを、各々がメッキされた状態で相対する構造とするか、配線パターンとリードフレームのフィンガーとの間に異方性導電膜または導電接着剤を存在させる構造としたので、加熱加圧、超音波などのエネルギーを加えることによって、フィンガーと配線パターンとは電気的導通を保ったまま直接接合できるので、リードフレームと配線パターンの接続が非常に容易になるから、接続工数が下がり、安価な半導体装置を得ることができるという効果を有している。
【００３１】
加えて、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体素子を基板に実装した直後に検査工程を入れる製造方法としたので、不良の半導体素子、部品を交換でき、あるいは、半導体装置の付加価値を上げる前に工程投入を避けることができるため、半導体装置の歩留まりは向上するので、安価に信頼性の高い半導体装置を得ることができるという効果も有している。
【作用】
【００３２】
本発明では、半導体素子のダイパッドと放熱構造体とを基板のスルーホール、バイヤホールまたは貫通穴中の導電ペーストで接続する構造としたので、半導体素子からの発熱は一般的に熱の良導体である銅で形成されることの多いスルーホールまたはバイヤホール、一般的に熱の良導体である導電ペーストを通って放熱構造体へ伝熱するため、半導体素子のＰＮ接合温度を低下させることができるという作用を有する。さらに、本発明では、スルーホールまたはバイヤホール中に導電ペーストを存在させる構造としたので、スルーホールまたはバイヤホールのみかけの熱抵抗は、スルーホールまたはバイヤホール単独の時よりもさらに低下するという作用を有する。また、本発明ではダイパッド中のスルーホールの中にレジストを存在させる構造としたので、半導体素子とダイパッドのダイアタッチに通常用いられるダイアタッチ剤を、ダイパッドの上に塗ってもスルーホールを通して基板裏面にダイアタッチ剤がしみ出さないという作用を有する。
【００３３】
本発明では、ダイパッド上で半導体素子ダイアタッチ領域の外側にエッチング、インクなどで半導体素子を基板にダイアタッチする方向を明示する構造としたので、ダイアタッチ方向の認識が容易になるという作用を有する。
【００３４】
本発明では、半導体パッケージの接続リードと配線パターンを接続している近傍の配線パターン間、配線パターン上のみにレジストが存在する構造としたので、一般的にモールド樹脂と密着性の良くないレジストの面積を最小限にできるので半導体装置をモールド樹脂で覆っても、モールド樹脂とレジストとの剥離は発生したとしても最小限の部分にしか起こらず、水蒸気の侵入が抑えられ、接続リードと配線パターンを接続している近傍やその他の半導体装置内部に内在している不純物はイオン化しにくくなり、配線パターン間、基板層間のリークモードの不良は発生しにくくなるという作用を有する。
【００３５】
本発明では、基板の上に半導体素子または半導体パッケージ実装した後、樹脂モールドする前に酸素もしくはアルゴンプラズマで半導体装置を処理する工程を入れた。よって、一般的にモールド樹脂と密着性の良くない基板、レジスト、半導体パッケージなどの半導体装置を構成する部品の表面は、酸素もしくはアルゴンプラズマ環境に曝されるので、表面の汚れはスパッタによって取り除かれ、表面エネルギーの高い、活性の新生面が現れ、かつ酸素プラズマであれば表面が若干酸化され親水性になるので、これらの部品をモールド樹脂で覆っても、モールド樹脂と部品表面との剥離は発生したとしても最小限の部分にしか起こらず、水蒸気の侵入が抑えられ、接続リードと配線パターンを接続している近傍やその他の半導体装置内部に内在している不純物はイオン化しにくくなり、配線パターン間、基板層間のリークモードの不良は発生しにくくなるという作用を有する。
【００３６】
本発明では、半導体素子を実装する基板の配線パターンとリードフレームのフィンガーとを、各々がメッキされた状態で相対する構造としたので、加熱加圧、超音波などのエネルギーを加えることによって、メッキの金属相互拡散、または共晶が生じるため、フィンガーと配線パターンとは電気的導通を保ったまま直接接合できるという作用を有する。また本発明では、半導体素子を実装した基板の配線パターンとリードフレームのフィンガーとの間に異方性導電膜または導電接着剤を存在させる構造としたので、加熱加圧、紫外線などのエネルギーを加えることによって、配線パターンとリードフレームのフィンガーとの電気的導通を保った状態で接着剤が硬化するので、フィンガーと配線パターンとは電気的導通を保ったまま直接機械的にも接合できるという作用を有する。
【００３７】
さらに、本発明では半導体素子を基板に実装した直後に検査工程を入れる製造方法としたので、一般的に金属板を打ち抜くか、エッチングして作成するリードフレームが配線パターンに接続される、すなわち配線パターンがリードフレームによってショートする前に、基板上の配線パターンをプロービングすることで半導体装置を外部と接続することができるので、電気的な検査をすることができるという作用を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の半導体装置の断面構造図である。図１において、８は半導体素子であり、６のダイアタッチ材によって１２のダイパッドにダイアタッチされており、７のワイヤーによって半導体素子表面に形成されているボンディングパッド２０と基板１上に形成されている配線パターン５とが結線されている。半導体素子の実装されている面に複数の半導体素子実装されていることも多い。ワイヤーは金またはアルミニウムがよく用いられる。基板はセラミクス、ＦＲ−４等のエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、シリコン等がよく用いられる。配線パターンとしては、銅箔、導電ペースト、金属薄膜等が用いられることが多い。近年、半導体素子の動作速度は上昇し続けており、それに比例して消費電力も上昇しているので、この放熱対策は非常に重要であるが、基板も熱伝導率のよいセラミクス、シリコン等が用いられることが多く、有機基板であれば、半導体素子のダイパッドのみ熱伝導性のよい、銅、金メッキされた銅、タングステン系等の金属を用いたり、基板内層の金属を通して熱伝導性を上げたりすることが多い。さらに、本発明では、ダイパッド中にスルーホール１１を基板の製造プロセス中で作成し、内装基板２によって挟まれている放熱プレーン３および基板の裏面に形成されている放熱領域４とダイパッドとを熱的に接続している。ダイパッド、放熱プレーン、放熱領域は基板形成時に配線パターンと同一の材料、有機基板であれば銅箔、セラミクス基板であれば導電ペースト、薄膜金属、シリコンであれば薄膜金属で同時に形成することが多いが、熱伝導率の良い金属板、金属箔などのヒートスラッグを別の工程で形成し最終的にダイパッドと放熱プレーン、放熱領域をスルーホールで接続すればよい。スルーホールの形成は、既存の技術、例えば無電解メッキで銅メッキ後、電解メッキで銅メッキ厚を増やし、必要な部分のみをエッチングによって残すという工程を用いればよい。もちろん、要求される放熱量が少なければダイパッドと放熱プレーンのみ、またはダイパッドと放熱領域のみをスルーホールで接続する構造としてもよい。また要求される放熱量が多ければ放熱プレーン、または放熱領域の厚さを厚くして熱容量を稼ぐ構造としてもよいし、スルーホールを多くしてもよい。さらに、スルーホールではなく、基板表面と内層基板、内層基板と内層基板の間をバイヤホールで接続する構造としてもよい。さらにまた、スルーホールまたはバイヤホールの中に銀ペーストなどの導電性ペースト１０を充填すればスルーホール内の空間が熱伝導性のよい導電性ペーストで埋まるため、スルーホールの見かけの熱抵抗を下げることもできる。半導体素子をダイパッドにダイアタッチする時、ダイアタッチ材が基板裏面にスルーホールを通してしみだし、基板裏面を汚すことがよくあったが、その場合の対策としては、導電性ペーストや絶縁性の液レジストやソルダーレジスト等のレジストをダイアタッチの工程前に印刷、ディスペンスなどの方法で予めスルーホール内に塗布充填しておき、硬化または乾燥後ダイアタッチすればダイアタッチ材の基板裏面へのしみだしの問題は回避することができる。ダイパッドを印刷で形成する場合は、同時に印刷で予めスルーホール内に塗布充填しておいてもよい。また、スルーホール、バイヤホールを形成する工程を含まない基板、または形成したくない場合は、基板上のダイパッドに貫通穴を開けておき、そこに導電性ペーストを塗布して、放熱プレーン、または放熱領域と熱的に接続する構造としてもよい。半導体素子、ワイヤー、配線パターンの一部はモールド材９で覆われているが、もちろん半導体装置全体をトランスファーモールドする構成としてもかまわない。モールド材はエポキシ、シリコーン、ポリイミド等の樹脂であることが多い。さらに、モールド工程の前に半導体装置を酸素もしくはアルゴンプラズマで処理する工程を入れれば、一般的にモールド樹脂と密着性の良くない基板などの半導体装置を構成する部品の表面は、酸素もしくはアルゴンプラズマ環境に曝されるので、表面の汚れはスパッタによって取り除かれ、表面エネルギーの高い、活性の新生面が現れ、かつ酸素プラズマであれば表面が若干酸化され親水性になるので、これらの部品をモールド樹脂で覆っても、モールド樹脂と部品表面との剥離は起こらず、水蒸気の侵入が抑えられ、リークモードの不良は発生しにくくなり、半導体装置の信頼性が向上する。
【００３９】
図２は本発明の半導体装置の正面構造図である。図２において、８は半導体素子であり、１２のダイパッドにダイアタッチされており、７のワイヤーによって半導体素子表面に形成されているボンディングパッド２０と基板１上に形成されている配線パターン５とが結線されている。２２はダイパッドの切り欠き部であり、配線パターンの形成と同時の基板製造工程で形成され、半導体素子を基板にダイアタッチする時に半導体素子上に形成されているダイナンバー２３と位置を合わせることによって、ダイアタッチの方向を間違うといった製造工程のミスを防ぐ為に、位置合わせマークとして形成されている。ダイパッドの切り欠き部とダイナンバーは互いの位置関係を決めておけば、必ずしも図２の位置関係でなくてもよい。さらにダイパッドの切り欠き部は、基板製造時に予めダイパッドのマスクに形成された通りエッチング、印刷等の方法や、位置選択精度を上げたディスペンスなどによるインクの塗布などで形成してもよい。さらに、ダイパッドの切り欠き部は、位置合わせマークとして用いられるのであるから、エッチング、印刷などダイパッドの製造工程で、切り欠きに代わる代替えのマークを形成しておいてもよいし、インク、レジストなどの印刷などダイパッドの製造工程とは別工程で、何らかの位置合わせマークをマーキングしておいてもよい。さらに、図２の状態の半導体装置にモールド材で半導体素子実装領域を覆うことが多い。
【００４０】
図３は本発明による製造工程途中の半導体装置の正面構造図である。図３において、１は基板、５は配線パターンであり、４１は半田、銀ペーストなどの接合部材で、４２の接続リードを有するプラスチックパッケージ４３を、基板上に実装している。４０はソルダーレジストであり、基板上で、配線パターン間および接続リードの近傍にのみ存在している。ソルダーレジストは熱硬化性、ＵＶ硬化性のものが多く用いられており、印刷でパターンに形成されることが多い。この工程の状態まで実装した後、半導体装置の基板をモールド材でモールドする場合、一般的に基板全面にソルダーレジストを塗布すると、ソルダーレジストはモールド樹脂との密着性が通常悪いので、ソルダーレジストとモールド樹脂の間に剥離が起こり易く、水蒸気の侵入が起こり、接続リードと配線パターンを接続している近傍やその他の半導体装置内部に内在している不純物がイオン化し、配線パターン間、基板層間にリークモードの不良が発生し易くなる。そこで本発明のように、半導体パッケージの接続リードと配線パターンを接続している近傍の配線パターン間、配線パターン上のみにレジストが存在する構造とし、一般的にモールド樹脂と密着性の良くないレジストの面積を最小限にすると半導体装置をモールド樹脂で覆っても、モールド樹脂とレジストとの剥離は発生したとしても最小限の部分にしか起こらず、水蒸気の侵入が抑えられ、接続リードと配線パターンを接続している近傍やその他の半導体装置内部に内在している不純物はイオン化しにくくなり、配線パターン間、基板層間のリークモードの不良は発生しにくくなり、半導体装置の信頼性が向上する。さらに、プラスチックパッケージのボディにはシリコーンなどの離型材が含まれていることが多いため、やはり一般的にプラスチックパッケージのボディはモールド材との密着性が悪いことが知られている。そのため、前述したように、モールド工程の前に半導体装置を酸素もしくはアルゴンプラズマで処理する工程を入れれば、プラスチックパッケージのボディの表面は、酸素もしくはアルゴンプラズマ環境に曝されるので、表面の汚れはスパッタによって取り除かれ、表面エネルギーの高い、活性の新生面が現れ、かつ酸素プラズマであれば表面が若干酸化され親水性になるので、プラスチックパッケージのボディをモールド材で覆っても、モールド樹脂と部品表面との剥離は起こらず、水蒸気の侵入が抑えられ、リークモードの不良は発生しにくくなり、半導体装置の信頼性が向上する。さらにソルダーレジストも酸素もしくはアルゴンプラズマ環境に曝されるので、モールド材との密着性を向上させ、水蒸気の侵入を抑えることができるから、さらに半導体装置の信頼性が向上する。
【００４１】
図４は本発明の半導体装置の断面構造図である。図４において、８は半導体素子であり、６のダイアタッチ材によって基板１にダイアタッチされており、７のワイヤーによって半導体素子表面に形成されているボンディングパッドと基板上に形成されている配線パターン５とが結線されている。配線パターンとリードフレーム３０とが電気的に直接接合されている。基板はこの接合により機械的にもリードフレームと接合されている。リードフレームとしては４２アロイがよく用いられてきたが、近年の半導体素子の高発熱化に対応して銅も用いられるようになってきた。半導体装置の信頼性を向上させるため半導体素子とワイヤー、ボンディングパッド、基板、配線パターン、リードフレームの一部をモールド材４によって覆うことが多く、このため半導体装置は高い電気的な絶縁性が得られ、合わせて湿度環境から半導体素子を保護する構造を得ることができる。モールド材はエポキシ、シリコーン、ポリイミド樹脂であることが多く、図示しているように、ポッティングモールド等で少なくとも半導体素子、基板接合部などの重要な部分のみモールドすればよい。基板をリードフレームと接合する手段としては、基板上の配線パターンに金メッキを施しておき、リードフレーム上の配線パターンと少なくとも接合する部分に金メッキ、銀メッキ、錫メッキ、半田メッキなどのメッキを予め施し、接合部３１を位置合わせ後、加熱、加圧を加え接合する。
配線パターン側は金メッキに限らず、銀メッキ、錫メッキ、半田メッキなどのメッキを行っておいてもよいし、ワイヤーボンディング領域は金メッキを施し、接合部分とメッキの種類を変えるようにしてもよい。加熱、加圧を加え接合する際に、超音波を用いてもよいし、接合部を１本ずつシングルポイントボンディングで接合を行ってもよい。配線パターンの複数本、基板の一辺、二辺、全辺を同時に接合するようにすれば、さらに接合の効率は上がる。また、リードフレームと配線パターンの接合部に異方性導電膜、異方性導電接着剤を挟み込む構造としてもよい。予め、配線パターン上の接合部に異方性導電膜、異方性導電接着剤を仮圧着、または塗布しておきリードフレームと配線パターンを、互いに位置合わせ後、加熱、加圧を加え接合する。もちろんリードフレーム上の接合部に異方性導電膜、異方性導電接着剤を仮圧着、または塗布しておいてもよい。さらに、リードフレームが配線パターンと接合する部分のリードフレーム上で配線パターンに向き合う部分にハーフエッチングにて突起を形成し、前述の接合方法にて接合するようにしてもよい。なお、予め、配線パターンまたはリードフレーム上の接合部にＵＶ樹脂または熱硬化性樹脂を仮圧着、または塗布しておきリードフレームと配線パターンを、互いに位置合わせ後、ＵＶ光を照射または加熱、加圧を加え、樹脂の硬化収縮によって、配線パターンとリードフレームの電気的接触を保持し続けることで接合を達成してもよい。半導体素子は、基板上に複数配置されていることも多く、場合によっては他の電子部品、例えば前述のプラスチックパッケージなどと混在していることも多い。接合と半導体素子の実装が終了した時点で、さらにモールド工程の前に半導体装置を酸素もしくはアルゴンプラズマで処理する工程を入れれば、前述のように半導体装置の信頼性がさらに向上する。
【００４２】
さらに、図４で説明したポッティングタイプのモールド材のかわりに、図５のように一般的に架橋密度の高く信頼性に優れるトランスファーモールド材３４で半導体装置を覆えば、ポッティングタイプのモールド材で覆うよりも、半導体装置全体の信頼性を向上させることができる。もちろん、接合と半導体素子の実装が終了した時点で、さらにモールド工程の前に半導体装置を酸素もしくはアルゴンプラズマで処理する工程を入れれば、前述のように半導体装置の信頼性がさらに向上するのは、言うまでもない。
【００４３】
図６は図４、図５に示される構造の本発明の半導体装置の製造方法を示す図である。図６（ａ）において、１は基板、５は基板上に形成されている配線パターンである。ここに、図６（ｂ）に示すように半導体素子８を、ダイアタッチ材６によって基板にダイアタッチし、その後、７のワイヤーによって半導体素子表面に形成されているボンディングパッドと配線パターンとを結線する。このようにして、実装された状態の半導体装置は、リードフレームの接続されるべき部分を有しており、そこに図６（ｃ）に示すようにプローブピン３５を立て、配線パターンを通して半導体素子との電気的接続がとれるため、この状態でプローブピンから半導体装置の電気的な試験ができる。その結果、もし半導体素子に不良が発見された場合、その半導体装置を工程中から取り除くか、半導体素子を交換することができる。一般的にリードフレームは、金属板をエッチングまたは型抜きして製造されるので、全体的に電気的にはショートしているから、リードフレームと基板上の配線パターンとの電気的接続が終了してしまえば、最終工程であるリードフレームのトリミング、フォーミングが終了するまで基板の実装状態を電気的に検査することはできないが、本発明によって工程途中で、基板の実装状態を電気的に検査することができるようになった。その後、基板上の配線パターンとリードフレーム３０のお互いを位置合わせ後、３６の圧着ツールによって加熱、加圧を加え接合する。接合の方法については、前述の通りである。その後、前述の通り、必要があればプラズマ工程、モールド工程を行う。もちろん、電気的な検査の工程の他に、目視などによって外観検査を加えてもかまわないし、電気的な検査を必要としないほどの半導体装置であれば外観検査のみで検査を行い、モールド工程の前に、もし半導体素子に不良が発見された場合、その半導体装置を工程中から取り除くか、半導体素子を交換するようにしてもよい。交換できるように、半導体素子を再生性を有するダイアタッチ材で基板へダイアタッチするか、予めテープキャリアパッケージやプラスチックパッケージへ半導体素子を実装しておき、それは基板上へ半田付けや異方性導伝膜や導電ペーストで接続し、それを交換する構造としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の半導体装置の断面構造図である。
【図２】本発明の半導体装置の正面構造図である。
【図３】本発明による製造工程途中の半導体装置の正面構造図である。
【図４】本発明の半導体装置の断面構造図である。
【図５】本発明の半導体装置の断面構造図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    基板
２    内層基板
３    放熱プレーン
４    放熱領域
５    配線パターン
６    ダイアタッチ材
７    ワイヤー
８    半導体素子
９    モールド材
１０  導電性ペースト
１１  スルーホール
１２  ダイパッド
２０  ボンディングパッド
２２  ダイパッドの切り欠き部
２３  ダイナンバー
３０  リードフレーム
３１  接合部
３４  トランスファーモールド材
３５  プローブピン
３６  圧着ツール
４０  ソルダーレジスト
４１  接合部材
４２  接続リード
４３  プラスチックパッケージ
【図１】
2004228603.tif 000003
【図２】
2004228603.tif 000004
【図３】
2004228603.tif 000005
【図４】
2004228603.tif 000006
【図５】
2004228603.tif 000007
【図６】
2004228603.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月7日(2004.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と有機基板とを電気的に接続する工程と、
少なくとも前記有機基板の一部及び前記半導体素子を樹脂にて覆う工程と、を有し、
前記樹脂にて覆う工程の前に、少なくとも前記有機基板の一部及び前記半導体素子を酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝す工程を更に有してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝す工程は、前記樹脂にて覆う工程の直前に行われてなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記有機基板は、前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記配線パターン上に形成されたソルダーレジストと、を有し、
前記酸素プラズマ若しくアルゴンプラズマに曝す工程では、前記ソルダーレジストも前記酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝すことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
プラスチックパッケージと有機基板とを電気的に接続する工程と、
少なくとも前記プラスチックパッケージ及び前記有機基板の一部を樹脂にて封止する工程と、を有し、
前記樹脂にて覆う工程の前に、少なくとも前記プラスチックパッケージ及び前記有機基板の一部を酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝す工程を更に有してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝す工程は、前記樹脂にて覆う工程の直前に行われてなることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記プラスチックパッケージのボディには、離型材が含有されていることを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記有機基板は、前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記配線パターン上に形成されたソルダーレジストと、を有し、
前記酸素プラズマ若しくアルゴンプラズマに曝す工程では、前記ソルダーレジストも前記酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝すことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうちのいずれかに記載の半導体装置の製造方法において製造されてなることを特徴とする半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体素子と有機基板とを電気的に接続する工程と、少なくとも前記有機基板の一部及び前記半導体素子を樹脂にて覆う工程と、を有し、前記樹脂にて覆う工程の前に、少なくとも前記有機基板の一部及び前記半導体素子を酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝す工程を更に有してなることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝す工程は、前記樹脂にて覆う工程の直前に行われてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記有機基板は、前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記配線パターン上に形成されたソルダーレジストと、を有し、前記酸素プラズマ若しくアルゴンプラズマに曝す工程では、前記ソルダーレジストも前記酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、プラスチックパッケージと有機基板とを電気的に接続する工程と、少なくとも前記プラスチックパッケージ及び前記有機基板の一部を樹脂にて封止する工程と、を有し、前記樹脂にて覆う工程の前に、少なくとも前記プラスチックパッケージ及び前記有機基板の一部を酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝す工程を更に有してなることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝す工程は、前記樹脂にて覆う工程の直前に行われてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記プラスチックパッケージのボディには、離型材が含有されていてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記有機基板は、前記半導体素子と電気的に接続された配線パターンと、前記配線パターン上に形成されたソルダーレジストと、を有し、前記酸素プラズマ若しくアルゴンプラズマに曝す工程では、前記ソルダーレジストも前記酸素プラズマもしくはアルゴンプラズマに曝してもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明の半導体装置は上記の半導体装置の製造方法のうち、いずれかの方法で製造されてなることを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】