(57)【要約】【課題】  外形が半導体素子の外形と同じ大きさの小型の半導体装置を提供すること。【解決手段】  半導体装置は、一方主面の外周部に電極１ａが形成された板状の半導体素子１と、半導体素子１の一方主面の中央部に積層された、外周部に接続パッド４が形成されている第１の絶縁層３ａと、第１の絶縁層の中央部に積層された、表面に外部接続パッド５が形成されている第２の絶縁層３ｂと、電極１ａおよび接続パッド４を電気的に接続するボンディングワイヤ７と、第２の絶縁層３ｂの外部接続パッド５が形成された表面を露出させて一方主面を覆う封止用樹脂８とを具備している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面の外周部に電極が形成された板状の半導体素子と、該半導体素子の前記一方主面の中央部に積層された、外周部に接続パッドが形成されている第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の中央部に積層された、表面に外部接続パッドが形成されている第２の絶縁層と、前記電極および前記接続パッドを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記第２の絶縁層の前記外部接続パッドが形成された表面を露出させて前記一方主面を覆う封止用樹脂とを具備していることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を搭載した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を気密に封止してなる半導体装置は、上面に電子部品が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、搭載部から絶縁基体の下面等にかけて導出された配線導体とを具備する配線基板の搭載部に半導体素子を搭載し、蓋体や封止用樹脂で半導体素子を気密に封止した構成である。なお、配線基板には、半導体素子の他に容量素子等の受動素子が併せて搭載され実装される場合もある。
【０００３】
半導体素子は、一般に、シリコン基板等の板状の半導体基板の一方主面に電子回路を形成するとともに、その一方主面の外周部に複数の電極が並んで形成された構成である。半導体素子に形成された電子回路や電極は、外気に露出していると、外気中の塵埃が付着したり酸化腐食が進行したりして、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子として正常に機能しなくなるので、外気に接触しないように封止する必要がある。
【０００４】
また、従来の配線基板として一般的なものは、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る複数の絶縁層が積層されて成り、上面に電子部品が搭載される搭載部を有する絶縁基体と、絶縁層の表面に形成された配線導体とにより形成されている。上下の絶縁層の配線導体間を電気的に接続する場合、絶縁層を厚み方向に貫通する貫通孔を設けるとともに貫通孔内に導体を充填して成る貫通導体が形成される。
【０００５】
搭載部は、通常、絶縁基体の上面の中央部に形成されており、搭載部またはその周囲に配線導体の一部が露出している。この配線導体の露出部分は、半導体素子の一方主面の外周部に形成された電極を接続するための接続パッドとして機能し、電極と接続パッドとはボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【０００６】
また、配線導体のうち絶縁基体の下面側の導出端部には、外部接続用の接続パッドが形成されている。
【０００７】
そして、絶縁基体の上面中央の搭載部にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子を搭載するとともに、半導体素子の電極を配線導体の露出部分にボンディングワイヤを介して接続し、半導体素子を蓋体や封止樹脂等により覆って封止することにより半導体装置が構成される。
【０００８】
そして、接続パッドを半田あるいは導電性樹脂を介して外部回路基板の回路導体に接続することにより半導体装置が外部回路基板に実装され、半導体素子が外部電気回路と電気的に接続される。
【特許文献１】特開２００２−１１８２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の半導体装置においては、絶縁基体の上面の中央部に半導体素子が搭載される搭載部を有し、搭載部から絶縁基体の下面等にかけて配線導体を形成した配線基板の搭載部に半導体素子を搭載した構成であるため、絶縁基体に半導体素子を搭載するとともに蓋体や封止樹脂で封止するための面積を確保する必要があるので、半導体素子の外形よりも、配線基板の外形が小さくなることは無く、近時の半導体装置の小型化、特に半導体装置を平面視したときの小型化に限界があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、半導体装置の外形を半導体素子の外形と同じ大きさとした小型の半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体装置は、一方主面の外周部に電極が形成された板状の半導体素子と、該半導体素子の前記一方主面の中央部に積層された、外周部に接続パッドが形成されている第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の中央部に積層された、表面に外部接続パッドが形成されている第２の絶縁層と、前記電極および前記接続パッドを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記第２の絶縁層の前記外部接続パッドが形成された表面を露出させて前記一方主面を覆う封止用樹脂とを具備していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体装置によれば、一方主面の外周部に電極が形成された板状の半導体素子と、半導体素子の一方主面の中央部に積層された、外周部に接続パッドが形成されている第１の絶縁層と、第１の絶縁層の中央部に積層された、表面に外部接続パッドが形成されている第２の絶縁層と、電極および接続パッドを電気的に接続するボンディングワイヤと、第２の絶縁層の外部接続パッドが形成された表面を露出させて一方主面を覆う封止用樹脂とを具備していることから、半導体素子の外形よりも第１の絶縁層の外形が小さく、また第１の絶縁層の外形よりも第２の絶縁層の外形が小さい。そのため、半導体素子の電極は、半導体素子よりも外形の小さい第１の絶縁層に形成された接続パッドにボンディングワイヤを介して電気的に接続されるとともに、第１の絶縁層よりも外形の小さい第２の絶縁層に形成された外部接続パッドを介して外部に接続することができるので、半導体装置の外形を半導体素子の外形と同じ大きさまで小さくできる。
【００１３】
また、本発明の半導体装置によれば、第１の絶縁層と封止用樹脂とにより、半導体素子の一方主面の電子回路や電極を確実に封止することができるため、半導体素子の封止の信頼性を良好に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の半導体装置ついて図面に基づき以下に説明する。図１は、本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は半導体素子、３ａは第１の絶縁層、３ｂは第２の絶縁層、４は接続パッド、５は外部接続パッド、７はボンディングワイヤ、８は封止用樹脂である。これらの、半導体素子１，第１の絶縁層３ａ，第２の絶縁層３ｂ，接続パッド４，外部接続パッド５，ボンディングワイヤ７および封止用樹脂８により本発明の半導体装置９が基本的に構成される。
【００１５】
半導体素子１は、シリコン等の半導体から成る板状の基板の一方主面（図１の例では下面）の外周部に電極１ａが形成された形状であり、一方主面の中央部には、通常、集積回路等の電子回路が形成されている。
【００１６】
第１の絶縁層３ａは、外周部に接続パッド４が形成されており、この接続パッド４等を形成するための基体として機能する。この第１の絶縁層３ａの中央部には、第２の絶縁層３ｂが積層され、第２の絶縁層３ｂの表面には外部接続パッド５が形成されている。
【００１７】
なお、第１および第２の絶縁層３ａ，３ｂから構成される絶縁層は、半導体素子１の一方主面の中央部に形成されている電子回路等を封止する封止材の一部として機能し、平面視で半導体素子１よりも外形の小さい四角形状である。
【００１８】
この場合、第１の絶縁層３ａは、半導体素子１の一方主面を覆って封止する上では、電極１ａにかからない範囲で、外形が大きければ大きいほど好ましいが、後述する封止用樹脂８との接合面積を確保して接合強度を確保するために、半導体素子１の外形よりも、各辺で０．６ｍｍ以上小さい四角板状に形成することが好ましい。
【００１９】
第２の絶縁層３ｂは、接続パッド４にボンディングワイヤ７を接続するときの作業性や接続の信頼性を高くするために、接続パッド４が０．８ｍｍ以上の長さで露出するようにして形成することが好ましい。接続パッド４は、ボンディングワイヤ７を接続しやすくすること等のために、第１の絶縁層３ａの外周部分に形成されるので、第２の絶縁層３ｂは、各辺で第１の絶縁層３ａよりも０．８ｍｍ程度小さい四角板状になる。
【００２０】
外部接続パッド５は、半導体装置９を外部電気回路に電気的に接続するための接続用導体として機能する。この外部接続パッド５は、第２の絶縁層３ｂの内部に形成された配線導体６を介して電気的に接続されている。外部接続パッド５を外部の電気回路（図示せず）に半田等を介して電気的に接続することにより、半導体素子の電極１ａが、ボンディングワイヤ７，接続パッド４，配線導体６および外部接続パッド５を介して、外部の電気回路と電気的に接続される。
【００２１】
なお、配線導体６は、図１の例では第２の絶縁層３ｂを厚み方向に貫通する貫通導体の形態で形成しているが、第２の絶縁層３ｂの側面等に形成してもよい。
【００２２】
第１および第２の絶縁層３ａ，３ｂは、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等のセラミック焼結体や、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の樹脂、またはセラミック粉末を樹脂で結合して成る複合材料等の電気絶縁材料により形成されている。
【００２３】
第１および第２の絶縁層３ａ，３ｂは、生産性や両者の接合の信頼性を良好に確保するために、同じ材料で形成される。例えば、第１および第２の絶縁層３ａ，３ｂが酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には以下のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機樹脂バインダ，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用してシート状となすことによって、四角板状の複数のセラミックグリーンシート（セラミック生シートで、以下、グリーンシートともいう）を得る。しかる後、グリーンシートを所定の順に上下に積層して積層体と成す。この積層体を還元雰囲気中で約１６００℃の高温で焼成することによって、直方体状の第１および第２の絶縁層３ａ，３ｂから成る絶縁層が製作される。
【００２４】
なお、第１の絶縁層３ａと半導体素子１との接合は、樹脂接着剤やガラス等の電気絶縁性の接合材を介して行われる。
【００２５】
接続パッド４や外部接続パッド５，配線導体６は、タングステンやモリブデン，銅，銀等の金属材料から成る。このような金属材料は、メタライズ導体，金属箔，めっき層等の形態で絶縁層に形成することができ、例えば、タングステンのメタライズ導体から成る場合、タングステンの粉末に有機溶剤，樹脂バインダ等を添加混練して得た金属ペーストを、各絶縁層３ａ，３ｂとなるグリーンシートの表面に所定パターンに印刷しておくことにより形成される。この場合、配線導体６を、図１に示したような、絶縁層３ｂを厚み方向に貫通する貫通導体とするには、予め絶縁層３ｂとなるグリーンシートに貫通孔を打抜き形成しておき、この貫通孔内に金属ペーストを印刷し充填しておくこと等により形成される。
【００２６】
また、本発明の半導体装置は、第２の絶縁層３ｂの外部接続パッド５が形成された表面を露出させて半導体素子１の一方主面を覆う封止用樹脂８を具備している。封止用樹脂８は、半導体素子１の一方主面のうち絶縁層で覆われない部位を含めて覆い、半導体素子１の一方主面や電極１ａ，ボンディングワイヤ７等を覆い、半導体素子１を気密封止する機能を有する。
【００２７】
この場合、封止用樹脂８は、外部接続パッド５を露出させているので、外部接続パッド５を外部の電気回路に半田等を介して接続するときの妨げとなることはなく、半導体装置９の外部接続を容易かつ確実なものとすることができる。
【００２８】
このような封止用樹脂８は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂から成り、例えば、未硬化のエポキシ樹脂を、半導体素子１の一方主面に、外部接続パッド５が形成されている第２の絶縁層３ｂの主面を露出させるようにして塗布し、その後、加熱硬化させること等により形成される。
【００２９】
このように封止用樹脂８で半導体素子１を封止する際、封止用樹脂８の側面が半導体素子１の側面よりも外側に出てしまうと、半導体装置９の小型化ができなくなるので、封止用樹脂８は、その側面が半導体素子１の側面と同じ平面上に位置するか、または若干内側に、電極１ａが露出しない程度に位置するものとして形成する。また、電極１ａが多数配列形成されている場合、封止用樹脂８は、その側面が、電極１ａが形成されている部位では半導体素子１の側面と同じ平面上に位置するようにするとともに、電極１ａと電極１ａとの間の部位では内側に入り込ませるようにして形成してもよい。
【００３０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、外部接続パッド５の露出表面に、ニッケル，銅，金等のめっき層を被着させて外部電気回路への接続を強固なものとするとともに、酸化腐食を有効に防止するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・半導体素子
１ａ・・・電極
３ａ・・・第１の絶縁層
３ｂ・・・第２の絶縁層
４・・・接続パッド
５・・・外部接続パッド
６・・・配線導体
７・・・ボンディングワイヤ
８・・・封止用樹脂
９・・・配線基板
【図１】
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