(57)【要約】【課題】半導体チップの損傷を防止し、半導体装置内部への水分の浸入を防止し、簡単かつ確実に基板フレームと封止樹脂等の密着性の向上等を図る。【解決手段】複数の貫通穴が穿設された第１の基板フレーム１２と、第１の基板１２に貼着される第２の基板フレーム１３とを備え、第１の基板１２及び第２の基板１３が互いに貼着されることにより、複数の凹部１１が形成される基板フレーム１４。また、基板フレーム１４の複数の凹部１１に、封止樹脂が導入された半導体装置。基板フレーム１４の複数の凹部１１に、基板フレーム１４に実装される電子部品または半導体チップ３のコーティング樹脂が導入された半導体装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通穴が穿設された第１の基板フレームと、
該第１の基板に貼着される第２の基板フレームとを備え、
該第１の基板及び第２の基板が互いに貼着されることにより、複数の凹部が形成されることを特徴とする基板フレーム。
【請求項２】
請求項１記載の基板フレームの前記複数の凹部に、封止樹脂が導入されることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の基板フレームの前記複数の凹部に、該基板フレームに実装される電子部品または半導体チップのコーティング樹脂が導入されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板フレーム及び半導体装置に関し、特に、基板フレームと封止樹脂との間の剥離等によって発生するデバイス内部への水分の浸入等を防止した基板フレーム及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の小型化、薄型化に伴い、図５（ａ）に示すＤＩＰ、ＱＦＰタイプから、図５（ｂ）に示すリードレス、ＱＦＮタイプへの移行が進み、封止形状も片面封止が主になってきている。また、半導体チップを搭載するフレームも、金属製リードフレームから基板フレームやポリイミドテープ（ＴＡＢテープ）等へ変化してきている。その中で、片面封止で半導体装置を形成する際には、従来より、基板フレームと封止樹脂との密着性を向上させることが重要な課題の一つとなっている。
【０００３】
図５（ａ）、（ｂ）に示す両面封止、片面封止半導体装置とも、リード（兼フレーム）３１または基板フレーム５９上に半導体チップ３３、５３を搭載した後、ワイヤーボンディング工法によりボンディングワイヤー３２、５２にてフレーム上のリード３１の端面または上方パターン５５と半導体チップ３３、５３とが電気的に接続され、次工程で樹脂封止され、図５（ａ）に示す半導体装置は、金型等で切断され、リード３１が成形された後、個片の半導体装置となる。また、図５（ｂ）に示す半導体装置は、基板フレーム５９上の片面を樹脂封止した後、ウエハーを切断する際に用いられるダイサー等によって切断され、個片の半導体装置となる。
【０００４】
しかしながら、片面封止半導体装置の場合には、図６に示すような構造であるため、両面封止半導体装置に比べ、裏面の封止樹脂が存在しない分だけ封止樹脂７４と基板フレーム７９との密着力が弱くなり、封止樹脂７４と基板フレーム７９との間に水分の侵入経路ができやすくなる。すなわち、図７に示すように、大気中に含まれる水分が水分浸入経路８６を通って半導体装置に侵入し、封止樹脂７４が膨れ、参照番号８７で示す箇所において剥離が発生するおそれがある。そのため、基板フレーム７９と封止樹脂７４の密着性をさらに向上させる必要がある。
【０００５】
また、基板フレーム７９の生産工程において、上面パターン７５と下面パターン７６を導通させるため、上面パターン７５と下面パターン７６を貫くように穴（ビア）７７を穿設し、その穴７７の側面に無電解銅メッキ等を用いて導電材の層を形成し、上面パターン７５と下面パターン７６を接続し、導電性の樹脂等を充填し、さらに、その表面を無電解Ｃｕ等にてメッキを施し、その後でパターン７５、７６の表面の酸化防止を目的として無電解金メッキ等を表面に施工することが多く、このため、無電解金メッキ等が施工されたパターン７５、７６を有する基板フレーム７９と封止樹脂７４との密着性がさらに損なわれるという問題があった。
【０００６】
そこで、基板フレームと封止樹脂の密着性を向上させる手段として、一般的には、紫外線（ＵＶ）を用いたフレーム洗浄方法や、特定ガス中で電荷を印加してプラズマを発生させ、電子イオンを利用したフレーム洗浄方法や、同プラズマを用いて基板フレームの表面に電子イオンを衝突させて基板フレームの表面を粗くし、基板フレームと封止樹脂の密着性を向上させる施策が採られていた。
【０００７】
また、基板フレームに凹部、溝部または貫通穴を形成し、封止樹脂をこれらに導入することにより、凹部等のアンカー効果によって基板フレームと封止樹脂との密着性を向上させる技術が存在する（例えば、特許文献１〜３）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−１９６１５３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平２−１３４８５７号公報（図１）
【００１０】
【特許文献３】
実開平５−４８３４３号公報（図３）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来工法で用いられている紫外線やプラズマを用いた方法では、基板フレームの洗浄を行った場合には、基板フレームの洗浄後、効果を得られる時間に制限があるため、制限時間内に使用しない場合には、再度洗浄しなくてはならなかった。
【００１２】
また、プラズマを用いて基板フレームの表面を粗面化する方法では、樹脂封止前の実施が効果的であるため、半導体チップを搭載した状態で行わなくてはならない。このため、半導体チップの表面も基板フレームの表面と同様に粗され、半導体チップの損傷を考慮する必要があった。しかも、基板フレームの洗浄に関しては、洗浄後にどの程度汚れを除去できたかを測定する簡易な手段が存在しないため、その都度、条件出し、確認評価等を行って適性な条件を見つける必要があった。
【００１３】
さらに、紫外線照射を行う場合には、オゾンが発生するため、排気設備のある場所で行う必要があり、プラズマを使用する場合には、特殊なガスを使用するため、配管設備並びに真空ポンプ等の付帯設備が使用可能な場所で実施しなければならないという問題があった。
【００１４】
また、基板フレームに凹部または溝部を形成する方法では、加工が煩雑であり、任意位置へ任意数量精度良く加工するのが困難であるという問題があった。
【００１５】
さらに、基板フレームに貫通孔を穿設した場合には、樹脂封止工程において、貫通孔に導入された封止樹脂が貫通孔の下方から漏れ、下方に位置する基板、電子部品等に付着するおそれがあり、そのような場合には、付着した封止樹脂を取り除く必要があるという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記従来の基板フレーム及び半導体装置における問題点に鑑みてなされたものであって、半導体チップの損傷を防止するとともに、半導体装置内部への水分の浸入を防止し、実装時並びに実装後の使用環境下における温度変化による水分の蒸発または再吸湿等における封止樹脂の膨れ、クラック等の発生を防止することができ、時間的制約、付帯設備の有無等に関係なく、簡単かつ確実に基板フレームと封止樹脂の密着性の向上等を図ることのできる基板フレーム及び半導体装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、基板フレームであって、複数の貫通穴が穿設された第１の基板フレームと、該第１の基板に貼着される第２の基板フレームとを備え、該第１の基板及び第２の基板が互いに貼着されることにより、複数の凹部が形成されることを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項１記載の発明によれば、第１の基板及び第２の基板が互いに貼着することによって形成された複数の凹部に封止樹脂やコーティング樹脂が導入されると、凹部のアンカー効果によって基板フレームと封止樹脂等との密着性を向上させることができる。この際、基板フレームそのものに直接凹部を形成するのではなく、複数の貫通穴が穿設された第１の基板フレームと、第２の基板フレームとを貼着させるだけで済むため、加工が容易であり、任意位置へ任意数量精度良く加工することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、半導体装置であって、請求項１記載の基板フレームの前記複数の凹部に、封止樹脂が導入されることを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、封止樹脂を基板フレームの複数の凹部に導入することにより、凹部のアンカー効果によって基板フレームと封止樹脂等との密着性を向上させることができる。そのため、従来のようなプラズマを用いる必要もないため、半導体チップの損傷を防止することができ、半導体装置内部への水分の浸入を防止し、実装時並びに実装後の使用環境下における温度変化による水分の蒸発または再吸湿等における封止樹脂の膨れ、クラック等の発生を防止することができる。さらに、基板フレームの洗浄後、樹脂封止するにあたって時間的な制限もなく、紫外線照射の場合のような特殊な付帯設備を必要とすることもない。
【００２１】
請求項３記載の発明は、半導体装置であって、請求項１記載の基板フレームの前記複数の凹部に、該基板フレームに実装される電子部品または半導体チップのコーティング樹脂が導入されることを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、コーティング樹脂を基板フレームの複数の凹部へ導入することにより、凹部のアンカー効果によって基板フレームとコーティング樹脂との密着性を向上させることができる。そのため、搭載される電子部品や半導体チップを簡単かつ確実に基板フレームに実装することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明にかかる半導体装置の一実施の形態を示し、この半導体装置は、片面封止を行う際に、上方基板フレーム１２と下方基板フレーム１３とを貼り合せて構成した複数個の凹部１１を有する基板フレーム１４を用いることを特徴としている。
【００２５】
この基板フレーム１４は、任意位置へ複数個の貫通穴を加工した上方基板フレーム１２と、下方基板フレーム１３とを接着材（シート）等を用いて貼り合わせることで製作され、従来工法を用いてパターンを形成し、上面の上方パターン５と下方パターン６とを貫く穴（ビア）７を穿設し、無電解銅メッキ等により上方パターン５と下方パターン６とを電気的に導通させ、穴７に導電性のビア充填樹脂１０を充填した後、さらに上方パターン５及び下方パターン６上に無電解Ｃｕメッキを施し、その上から各々のパターン５、６上に上方金メッキ８ａ、下方金メッキ８ｂを施工し、最後に封止樹脂４によって封止して半導体装置が完成する。
【００２６】
この基板フレーム１４は、上方基板フレーム１２と下方基板フレーム１３を貼り合せて製造するため、基板フレーム１４の任意位置へ複数個の凹部１１を設ける際に上方基板フレーム１２上に貫通穴として加工することができ、上面、下面のどちらからでも加工できるという加工性に優れる。また、図２に示すように、ストレート型１１ａ、上部広がり型１１ｂ、下部広がり型１１ｃ、段付き型１１ｄ等、凹部１１を簡単かつ確実に任意の形状で精度良く加工することができ、さらに任意位置へ任意数量加工することが可能となる。
【００２７】
従って、基板フレーム１４上には、一例として、図３に示す凹部配置エリア１５内に複数個の凹部１１を設けることができ、この凹部１１の配置位置、形状、数量に関しては、特に制限はなく、半導体装置の形状及び仕様に対して任意に設定することができる。
【００２８】
上述した半導体装置の製造工程において、任意位置へ配置された複数個の凹部１１を有する基板フレーム１４を用いて片面樹脂封止を行うことによって、凹部１１に封止樹脂４が流れ込み、流れ込んだ封止樹脂４は、その他の半導体装置を形成する封止樹脂４とともに硬化する。これにより、封止樹脂４は、抜け止め効果（アンカー効果）を得ることができ、基板フレーム１４と封止樹脂４との間の密着力を強化することができ、基板フレーム１４と封止樹脂４との密着性が向上する。
【００２９】
図４に示すように、水分浸入経路１６上に複数個の凹部１１に流れ込んだ封止樹脂４が存在することで、部分的に基板フレーム１４と封止樹脂４との間に剥離が生じたとしても、凹部１１に流れ込んだ封止樹脂４を迂回する分、水分浸入経路１６が長くなるため、半導体装置内への水分の浸入を防止することが可能となる。
【００３０】
尚、本発明によれば、基板フレーム１４と封止樹脂４との密着性を向上させるだけでなく、予め予期される半導体装置の温度変化による歪みや応力集中箇所等を考慮し、任意位置へ複数個の凹部１１を配置することで、密着力を部分的に制御し、半導体装置内での基板フレーム１４と封止樹脂４との間の剥離を最小限に留めることもできる。これによって、大気中に含まれる水分の浸入を防止し、半導体装置の実装時並びに実装後の使用環境下においても半導体装置内へ浸入した水分の温度変化による蒸発、水蒸気爆発による封止樹脂の膨れ、剥離、クラック等を効果的に防止することができる。
【００３１】
尚、上記実施の形態においては、半導体チップ３を搭載し、片面封止を行う半導体装置に関して基板フレーム１４と封止樹脂４との密着性を向上させる方法を記述したが、片面封止、両面封止に関わらず、また、上方基板フレーム１２と下方基板フレーム１３のいずれに複数個の凹部１１を設けても本発明の上述した効果は変わらない。
【００３２】
また、前記実施の形態では、本発明を半導体装置での基板フレーム１４と封止樹脂４との密着性の向上に用いたが、上記実施例以外にも、プリント基板上に搭載される電子部品の樹脂コーティングや、プリント基板上にべアチップにて搭載される半導体チップ３のポッティング樹脂によるコーティング部についても本発明を適用することができる。
【００３３】
本実施の形態では、予めコーティングを行う位置へ効果的に複数個の凹部１１を設けることで、コーティングした際にコーティング樹脂が前述した複数個の凹部１１に流れ込み、硬化することでコーティング樹脂とプリント基板との密着性を向上させることができ、前記実施例と同様の効果が得られる。本構成においても、対象となるプリント基板の任意位置への複数個の凹部１１の形成に際しては、前実施例と同様に、２枚のプリント基板を貼り合せて製作する必要がある。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体チップの損傷及び半導体装置内部への水分の浸入を防止し、実装時並びに実装後の使用環境下における温度変化による水分の蒸発または再吸湿等における封止樹脂の膨れ、クラック等の発生を防止し、時間的制約、付帯設備の有無等に関係なく、簡単かつ確実に基板フレームと封止樹脂の密着性の向上を図ることのできる基板フレーム及び半導体装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる半導体装置の基板フレームの一部断面図である。
【図２】本発明にかかる半導体装置の凹部（貫通孔）の断面形状の例を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる半導体装置の基板フレーム上の凹部の配置を示す平面図である。
【図４】本発明にかかる半導体装置における水分浸入仮想図である。
【図５】従来の半導体装置の一例を示す断面図であって、（ａ）はＤＩＰ、ＱＦＰタイプを、（ｂ）はリードレス、ＱＦＮタイプを示す。
【図６】従来の片面封止半導体装置の一例を示す断面図である。
【図７】従来の片面封止半導体装置における水分浸入仮想図である。
【符号の説明】
１            リード
２            ボンディングワイヤ一
３            半導体チップ
４            封止樹脂
５            上方パターン
６            下方パターン
７            穴
８ａ        上方金メッキ
８ｂ        下方金メッキ
９            基板フレーム
１０        ビア充填樹脂
１１        凹部
１１ａ    ストレート型（凹部）
１１ｂ    上部広がり型（凹部）
１１ｃ    下部広がり型（凹部）
１１ｄ    段付き型（凹部）
１２        上方基板フレーム
１３        下方基板フレーム
１４        基板フレーム
１５        凹部配置エリア
１６        水分侵入経路
【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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