(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
開口部を有し、前記開口部を塞ぐように前記半導体素子を搭載するダイパッドと、
前記半導体素子にワイヤにより電気的に接続されている外部電極と、
前記半導体素子、前記ワイヤ、前記ダイパッドおよび前記外部電極を覆う樹脂とを備え、
前記ダイパッドおよび前記外部電極は、それぞれ、電鋳によって形成された異なる材料からなる複数の金属層で形成され、
前記ダイパッドと前記外部電極の底面は、それぞれ、前記樹脂の底面と同一面の位置で前記樹脂から露出され、
前記半導体素子は、前記開口部から底面を露出した状態で前記ダイパッドの上面にダイボンディング材により接着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記ダイボンディング材はＡｇペースト、または絶縁ペーストであることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記開口部の形状は、略十字型であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体素子と、
開口部を有し、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、
前記開口部を塞ぐように前記ダイパッドに貼付され、前記ダイパッドに半導体素子を貼着する接着フィルムと、
前記半導体素子にワイヤにより電気的に接続されている外部電極と、
前記半導体素子、前記ワイヤ、前記ダイパッドおよび前記外部電極を覆う樹脂とを備え、
前記ダイパッドおよび前記外部電極は、それぞれ、電鋳によって形成された異なる材料からなる複数の金属層で形成され、
前記ダイパッドと前記外部電極の底面は、それぞれ、前記樹脂の底面と同一面の位置で前記樹脂から露出され、
前記接着フィルムが前記開口部において露出されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
可撓性シートに、それぞれ、異なる材料からなる複数の金属層を電鋳により積層することにより、開口部を有するダイパッドと、前記ダイパッドの外側に配設される外部電極とからなる一組の金属パターンを複数組、隣接配置して形成する金属層形成工程と、
前記開口部を塞ぐように、前記各ダイパッドにそれぞれ半導体素子を接着材により接着し、前記各半導体素子を、それぞれ、対応する複数の前記外部電極に電気的に接続する半導体素子実装工程と、
前記複数組の金属パターンにおける前記各ダイパッドおよび前記各外部電極並びに前記各ダイパッドに接着された前記各半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、
前記可撓性シートを剥離して、前記各ダイパッドおよび前記各外部電極の底面に同一面の底面を有し、前記各開口部から前記各半導体素子の底面または前記接着剤が露出された樹脂を有する樹脂封止体を得る剥離工程と、
前記樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記分割工程は、前記各金属パターンにおける前記各外部電極の外周側の側面が前記樹脂封止体の前記樹脂により覆われるように切断する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記金属層形成工程は、前記可撓性シートの一面に前記ダイパッドおよび前記外部電極が形成される部分が除去され、前記ダイパッドの開口部を含む他の領域にレジストが残されたレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンが除去された部分の前記可撓性シートに電鋳により前記複数の金属層を形成する工程を含むことを特徴とする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する。
【背景技術】
【０００２】
はんだリフロー時のパッケージクラック、剥離、ふくれ発生などの不良発生を防止するために、半導体チップを搭載する絶縁性基板に貫通孔を設ける半導体パッケージが従来技術として知られている（たとえば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−２２３７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載されているような従来の半導体パッケージでは、パッケージクラックなどの不良発生を防止するための貫通孔を設けるには、ドリル加工やパンチングなどの機械加工、エキシマレーザや炭酸ガスレーザなどのレーザ加工などを行わなくてはならず、貫通孔の形成が面倒であるという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載の半導体装置に係る発明は、半導体素子と、開口部を有し、開口部を塞ぐように半導体素子を搭載するダイパッドと、半導体素子にワイヤにより電気的に接続されている外部電極と、半導体素子、ワイヤ、ダイパッドおよび外部電極を覆う樹脂とを備え、ダイパッドおよび外部電極は、それぞれ、電鋳によって形成された異なる材料からなる複数の金属層で形成され、ダイパッドと外部電極の底面は、それぞれ、樹脂の底面と同一面の位置で前記樹脂から露出され、半導体素子は、開口部から底面を露出した状態で前記ダイパッドの上面にダイボンディング材により接着されていることを特徴とする。
請求項４に記載の半導体装置に係る発明は、半導体素子と、開口部を有し、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、開口部を塞ぐようにダイパッドに貼付され、ダイパッドに半導体素子を貼着する接着フィルムと、半導体素子にワイヤにより電気的に接続されている外部電極と、半導体素子、ワイヤ、ダイパッドおよび外部電極を覆う樹脂とを備え、ダイパッドおよび外部電極は、それぞれ、電鋳によって形成された異なる材料からなる複数の金属層で形成され、ダイパッドと外部電極の底面は、それぞれ、樹脂の底面と同一面の位置で前記樹脂から露出され、接着フィルムが前記開口部において露出されていることを特徴とする。
請求項５に記載の半導体装置の製造方法に係る発明は、可撓性シートに、それぞれ、異なる材料からなる複数の金属層を電鋳により積層することにより、開口部を有するダイパッドと、ダイパッドの外側に配設される外部電極とからなる一組の金属パターンを複数組、隣接配置して形成する金属層形成工程と、開口部を塞ぐように、各ダイパッドにそれぞれ半導体素子を接着材により接着し、各半導体素子を、それぞれ、対応する複数の前記外部電極に電気的に接続する半導体素子実装工程と、複数組の金属パターンにおける各ダイパッドおよび各外部電極並びに各ダイパッドに接着された各半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、可撓性シートを剥離して、各ダイパッドおよび各外部電極の底面に同一面の底面を有し、各開口部から各半導体素子の底面または接着剤が露出された樹脂を有する樹脂封止体を得る剥離工程と、樹脂封止体を切断して、個々の半導体装置に分割する分割工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、半導体素子を搭載するダイパッドを電鋳によって開口部を設けて形成したので、貫通孔を形成するために別段の工程を設ける必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施形態の半導体装置について図１を参照して説明する。図１（ａ）は半導体装置１Ａの裏面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【０００７】
図１において、符号１Ａは平面視矩形形状の半導体装置、２はＡｇペーストから成るダイボンディング材５によりダイパッド４ｂの上面に実装された半導体素子である。ダイパッド４ｂには開口部６が設けられており、半導体素子２の底面が露出している。ダイパッド４ｂの外側には外部電極３ｂが配設されている。また、半導体装置１Ａの４隅には補強パッド９ｂが配設されている。
【０００８】
外部電極３ｂ、ダイパッド４ｂおよび補強パッド９ｂの各上面にはＡｇ層３ａ，４ａ，９ａが、外部電極３ｂ、ダイパッド４ｂおよび補強パッド９ｂの各下面にはＡｕ層３ｃ，４ｃ，９ｃがそれぞれ形成されている。図１（ａ）には全てのＡｕ層３ｃ，４ｃおよび９ｃが示されている。以下、本発明の実施形態による半導体装置１Ａを詳細に説明する。
【０００９】
外部電極３ｂおよびダイパッド４ｂはニッケル電鋳（Ｎｉ電鋳）から成り、半導体装置１Ａの底面に設けられている。したがって、この半導体装置１Ａはいわゆるリードフレームレスタイプである。ここで、外部電極３ｂとは、半導体素子２と半導体装置１Ａを実装する回路基板との電気的接続をとるための電極である。ダイパッド４ｂは半導体素子２を搭載するための電極である。外部電極３ｂおよびダイパッド４ｂの上面側には、Ａｇ層３ａ，４ａが形成される。外部電極３ｂの上面側のＡｇ層３ａはワイヤボインディングの接続性改善のために設けられたものであり、ダイパッド４ｂの上面側のＡｇ層４ａは、外部電極３ｂの上面側のＡｇ層３ａを形成する際に一緒に設けられたものである。一方、外部電極３ｂおよびダイパッド４ｂの下面側には、Ａｕ層３ｃ，４ｃが形成される。Ａｕ層は半田濡れ性改善のために設けられる。
【００１０】
半導体装置１Ａの底面には、その四隅に、外部電極３ｂのほかに補強パッド９ｂが設けられている。補強パッド９ｂは、回路基板に対する半導体装置１Ａの接着強度を上げるための電極であり、補強パッド９ｂは回路基板と半田を介して接続する。外部電極３ｂと同様に、補強パッド９ｂの上面側にはＡｇ層９ａが形成され、下面側にはＡｕ層９ｃが形成されている。したがって、半導体装置１Ａの底面ではＡｕ層９ｃが露出している。
【００１１】
図１（ｂ）に示すように、半導体素子２と外部電極３ｂとはＡｕのワイヤ７によって電気的に接続している。半導体素子２、ワイヤ７、外部電極３ｂ、ダイパッド４ｂおよび補強パッド９ｂは、エポキシ樹脂などからなる樹脂８によって封止される。このような半導体装置１Ａは、その底面を半田ペーストが塗布された回路基板上に配設し、リフロー炉で半田をリフローすることにより、Ａｕ層３ｃ，４ｃ，９ｃを介して半田により回路基板上に接合して実装される。
【００１２】
次に、上述した半導体装置１Ａの製造方法について、図２〜図４を参照して説明する。この製造方法は、金属層形成工程と、半導体素子実装工程と、樹脂封止工程と、金属板剥離工程と、分割工程とを含み、１つの金属板上に複数の半導体装置１Ａを同時に作製する。以下、各工程を工程順に説明する。
【００１３】
（イ）金属層形成工程  
金属層形成工程について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
図２（ａ）に示すように、可撓性を有する金属板２１の両面にレジスト２２を塗布またはラミネートする。金属板２１は、厚さ約０．１ｍｍの平板状のＪＩＳ規格のＳＵＳステンレス鋼板またはＣｕ板などの金属薄板からなる。次に、アクリルフィルムベースのパターンマスクフィルムを密着させ、紫外線により露光する。そして、現像し、図２（ｂ）に示すように、外部電極３ｂ、ダイパッド４ｂおよび補強パッド９ｂを形成する部分のレジスト２２を除去する。ここで、ダイパッド４ｂの開口部６が形成される部分のレジスト２２−６は残される。金属板２１の一方の面には金属層を形成しないので、レジスト２２によって全面が覆われる。
【００１４】
次に、金属板２１をＡｕメッキ溶液に浸漬して金属板２１に電力を供給して電鋳を行い、金属板２１上にＡｕ層２３を形成する。次にＡｕ層２３を形成した金属板２１をＮｉめっき溶液に浸漬して電鋳を行い、Ｎｉ層２４を形成する。さらに、Ａｇめっき溶液に金属板２１を浸漬して金属板２１に電力を供給することにより、Ｎｉ層２４の上にＡｇ層２５を形成する。このようにして、図２（ｃ）に示すように、金属板２１に金属層として、パターニングされたＡｕ層２３とＮｉ層２４とＡｇ層２５とを形成する。金属層を形成後、図２（ｄ）に示すように、レジスト２２を金属板２１から剥離する。
【００１５】
（ロ）半導体素子実装工程
半導体素子実装工程について、図２（ｅ），（ｆ）を参照して説明する。
図２（ｅ）に示すように、ダイパッド４ｂのＡｇ層４ａに相当するＡｇ層２５にダイボンディング材５を塗布する。ダイボンディング材５はＡｇペーストから成る。そして図２（ｆ）に示すように、ダイパッド４ｂの開口部６を塞ぐように半導体素子２を搭載する。図２では省略しているが、金属板２１には、パターニングされたＮｉ層２４が複数並列配置されており、それぞれのパターンニングされたＮｉ層２４上に半導体素子２が隣接して搭載される。半導体素子２を搭載した後、ダイボンディング材５を加熱処理する。そして、ワイヤボンディングによって、半導体素子２の周縁領域に設けられた端子と、外部電極３ｂのＡｇ層３ａに相当するＡｇ層２５とをワイヤ７によって接続する。
【００１６】
（ハ）樹脂封止工程
樹脂封止工程について、図３（ａ）および図４を参照して説明する。
樹脂封止工程では、図３（ａ）に示すように半導体素子２、ワイヤ７、Ａｕ層２３、Ｎｉ層２４およびＡｇ層２５を樹脂８によって封止する。樹脂封止は次のようにして行う。図４に示すように、金属板２１の半導体素子２が実装されている面に金型４１を被せる。そして、樹脂８を金型４１内に注入し、金属板２１に実装された複数の半導体素子２などを一括に封止する。この樹脂封止工程では、金型４１は上型の役割を果たし、金属板２１は下型の役割を果たす。開口部６は半導体素子２によって塞がれているので、開口部６には樹脂８は浸入しない。
【００１７】
（ニ）金属板剥離工程
金属板剥離工程について、図３（ｂ）を参照して説明する。
樹脂８による封止が完了した後は、図３（ｂ）に示すように、Ｎｉ層２４や樹脂８から金属板２１を剥離する。金属板２１は可撓性を有するので、容易に剥離することができる。開口部６には、樹脂８は侵入しないので、金属板２１を剥離すると、半導体素子２の底面のＡｕ層２３が露出する。この金属板２１を剥離したものを以下、樹脂封止体３０Ａと呼ぶ。
【００１８】
（ホ）分割工程
分割工程について、図３（ｂ），（ｃ）を参照して説明する。
図３（ｂ）の点線３４に沿って、ダイヤモンドブレード・ダイシング法で樹脂封止体３０Ａをダイシングする。そして、図３（ｃ）に示すように、一つの樹脂封止体３０Ａが分割され、半導体装置１Ａが完成する。
【００１９】
以上の本発明の第１の実施形態による半導体装置１Ａは次のような作用効果を奏する。
（１）半導体素子２が搭載されるダイパッド４ｂに開口部６を設け、リフロー時の不良発生を防止するための貫通孔とした。したがって、貫通孔を形成するために、新たに別の工程、たとえば、機械加工やレーザ加工の工程が必要ない。
【００２０】
（２）電鋳によってダイパッド４ｂを形成するようにしたので、電鋳作製時のマスクを変更してダイパッド４ｂの開口部６の大きさや形状を自由に変えることができる。したがって、はんだリフロー時のパッケージクラック、剥離、ふくれ発生などの不良発生を効果的に防止するように開口部６の形状を適宜選択することができる。ダイパッド４ｂによる半導体素子２の放熱性の観点から見ると、開口部６の面積は小さければ小さいほどよい。
【００２１】
（３）ダイボンディング材５にＡｇペーストを使用するので、半導体素子２から発生する熱をダイパッド４ｂに速やかに伝導させることができる。
【００２２】
（４）開口部６を塞ぐように半導体素子２をダイパッド４ｂに搭載するようにしたので、樹脂封止工程で樹脂８が開口部６に侵入しない。したがって、樹脂８が開口部６に侵入しないようにする部材を別途設ける必要がない。
【００２３】
以上の実施の形態の半導体装置１Ａを次のように変形することができる。
（１）半導体装置１Ａにおけるダイパッド４ｂの開口部６の形状は実施形態に限定されない。たとえば、図５に示すように半導体装置１Ｂにおけるダイパッド４ｂの開口部６の形状を略十字型にしてもよい。開口部６の形状を略十字型にし、図６に示すようにダイボンディング材５を４箇所塗布することによって、開口部６の形状を円形にした場合に比べて、ダイボンディング材５が開口部６にはみ出にくくすることができる。
【００２４】
（２）半導体装置１Ａにおけるダイパッド４ｂの開口部６の数は実施形態のように１に限定されない。たとえば、図７に示すように半導体装置１Ｃにおけるダイパッド４ｂの開口部６の数を４つにしてもよい。
【００２５】
（３）外部電極３ｂはＮｉより形成したが、導電性を有する金属であればＮｉに限定されない。たとえば、電鋳で形成したＣｕ電極やＮｉ・Ｃｏ合金電極であってもよい。
【００２６】
（４）ワイヤ接続用の金属層や半田接続用の金属層をめっき法によって形成したが、真空蒸着法やＣＶＤ法によって形成してもよい。
【００２７】
（５）外部電極３ｂの上面側にＡｇ層３ａを形成しているが、ワイヤ７と外部電極３ｂとを接続できるようにするためのものであれば、Ａｇ層に限定されない。たとえば、Ａｕ層を形成してもよい。また、ワイヤ７を直接外部電極３ｂに接続できる場合は、Ａｇ層を形成しなくてもよい。
【００２８】
（６）金属層形成工程においてＡｕ層２３を形成したが、外部電極４ｂと半田とを接合するための金属層であればＡｕ層２３に限定されず、たとえば、Ｓｎ層、Ｓｎ−Ａｇ層、Ｓｎ−Ｃｕ層、Ｓｎ−Ｂｉ層またはＳｎ−Ｐｂ層を形成してもよい。また、直接外部電極４ｂと半田とを接合する場合は、Ｎｉ層２４の下面側に金属層を設けなくてもよい。
【００２９】
（７）以上の実施の形態では、可撓性を有する金属板２１にＮｉ層２４やレジスト２２などを形成したが、可撓性を有し、導電性を有する導電性基板であればＳＵＳステンレス鋼板やＣｕ板に限定されない。たとえば、ＳＵＳステンレス鋼板やＣｕ板以外の金属薄板を使用してもよいし、導電性樹脂を使用してもよい。また、表面に導電膜を形成した基板を使用してもよい。
【００３０】
（８）ダイボンディング材５は、はんだリフロー時のパッケージクラック、剥離、ふくれ発生などの不良発生を防止する効果を妨げるほど開口部６を塞がなければ、開口部６よりはみ出てもよい。
【００３１】
（９）ダイボンディング材５としてＡｇペーストを使用したが、Ａｇペーストのほかに絶縁ペーストを使用してもよい。
【００３２】
（１０）ダイボンディング材５としてＡｇペーストを使用したが、Ａｇペーストに代えてＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）などの接着フィルムを使用してもよい。ダイボンディング材５として接着フィルム５Ａを使用したときの半導体装置１Ｄを図８に示す。図８（ａ）は半導体装置１Ｄの裏面図であり、図８（ｂ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図である。この場合、接着フィルム５Ａはダイパッド４ｂの開口部６を塞ぐように貼り付けられ、その上に半導体素子２が接着される。したがって、図８（ｂ）に示すように開口部６より半導体素子２の底面が露出せず、接着フィルム５Ａが露出することになる。しかし、接着フィルム５Ａを通して水分などが開放されるので、はんだリフロー時のパッケージクラック、剥離、ふくれ発生などの不良発生を防止することができる。
【００３３】
本発明は、その特徴的構成を有していれば、以上説明した実施の形態になんら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の半導体装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における樹脂の封止を説明するための図である。
【図５】開口部の形状を十字型にした半導体装置を説明するための図である。
【図６】開口部の形状を十字型にした半導体装置のダイボンディング材の塗布を説明するための図である。
【図７】複数の開口部を備えた半導体装置を説明するための図である。
【図８】ダイボンディング材として接着フィルムを使用したときの半導体装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  半導体装置
２  半導体素子
３ａ，４ａ，９ａ，２５  Ａｇ層
３ｂ  外部電極
３ｃ，４ｃ，９ｃ，２３  Ａｕ層
４ｂ  ダイパッド
５  ダイボンディング材
５Ａ  接着フィルム
６  開口部
７  ワイヤ
８  樹脂
９ｂ  補強パッド
２１  金属板
２２  レジスト
２４  Ｎｉ層
３０Ａ  樹脂封止体
４１  金型
【図１】
0004549318.tif 000002
【図２】
0004549318.tif 000003
【図３】
0004549318.tif 000004
【図４】
0004549318.tif 000005
【図５】
0004549318.tif 000006
【図６】
0004549318.tif 000007
【図７】
0004549318.tif 000008
【図８】
0004549318.tif 000009