(57)【要約】【課題】配線基板上に実装された半導体素子の熱を簡単な構成で確実に放熱できるようにする。【解決手段】プリント基板２５上にはＩＣチップ２６が搭載されている。このＩＣチップ２６は、絶縁性フィラー３０を含んだ封止樹脂２９で封止されており、絶縁性フィラー３０が介在した状態でＩＣチップ２６に搭載されている。これにより、ＩＣチップ２６とヒートシンク２７との間の絶縁状態を保つことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板に実装された半導体素子を封止樹脂でコーティングする半導体装置の製造方法において、
前記配線基板に実装された前記半導体素子を絶縁性フィラーが混入された封止樹脂でコーティングしてから、前記半導体素子上のボンディングワイヤから外れた部位にヒートシンクを載置した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、配線基板上に実装された半導体素子の熱を放熱する手段を改善した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の手段の一例として、特許文献１のものがある。このものは、配線基板に半導体素子を直接実装したＣＯＢ（Chip On Board ）実装に関し、図７に示すように配線基板１の表面上に半導体素子２が実装されている。また、配線基板１の裏面には放熱体３が形成されている。この放熱体３の表面は凹凸状に形成されており、その表面積の増大が図られていることから、半導体装置の放熱性を向上することができる。
【特許文献１】特開平８−７８７９５号公報
【特許文献２】特開平２−２８０３６４号公報
【特許文献３】特開平５−２１１２４７号公報
【特許文献４】特開平５−６３１１３号公報公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような構成では、配線基板１の表面には半導体素子２を実装できるものの、裏面には放熱体３が形成されていることから、配線基板１の裏面にチップ部品などを実装できなくなり、実装密度が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
一方、ＣＯＢ実装において、その半導体素子が大電力用である場合の放熱構造として、特許文献２のものが供されている。このものは、モールドＩＣの実施例を示しており、モールドパッケージの上面に熱伝導良好な放熱板を接着して放熱効果を高めるというものである。
【０００５】
しかしながら、このような構成では、通常の工程に、放熱板の接着という工程と、そのための設備（マウント機、接着剤塗布装置等）が必要となる。また、このような構成をＣＯＢ実装に適用した場合には、次のような問題もある。即ち、ＣＯＢ実装では、半導体素子に液状樹脂を塗布して封止するため、図８に示すように、封止樹脂４の表面形状は曲面になり、個々の製品の樹脂形状も異なるため、放熱板を封止樹脂に密着させて添設することは困難である。また、封止樹脂４が硬化しないうちに放熱板を載置するという手段も考えられるが、この場合も、放熱板が自重で沈み、ワイヤ５に接触するなどの問題が発生する虞があるため、例えば特許文献３に示すように放熱板をキャップ形状とするなど、ワイヤ５に当たらないように放熱板の形状を工夫する必要があり、コストアップとなる。
【０００６】
一方、ＣＯＢ実装において、半導体素子の熱を放熱させる構造として、半導体素子の下面を直接別部材（リードフレーム、ヒートシンク、配線基板上のＣｕパターン等）に接着して放熱する方法が一般的に採用されているものの、半導体装置の構造によっては半導体素子の下面からの放熱が不可能な場合がある。このような場合、半導体素子の上面から空気中に放熱させることが考えられるものの、半導体素子の上面にはその外周部にワイヤの接合部が位置しているため、他の部材を直接接着することは簡単ではなく、例えば特許文献２に示すように半導体素子の表面からワイヤの高さ以上に離した位置に放熱板を設けるようにしている。この場合、厚い樹脂層を通じての放熱となるので、十分な放熱効果を得ることはできない。
【０００７】
これを解決するため、例えば特許文献４に示すものでは、半導体素子の上面においてワイヤを避けた領域のみにヒートシンクを接着できるように、ヒートシンクを小さくしている。
しかしながら、このような構成の場合、ヒートシンク及びその下に介在させるポリイミドフィルムを接着してから樹脂形成するという手順を採用しており、従来工程に比較して複雑となっている。
【０００８】
そこで、ヒートシンクを用いた構成を簡単化するためには、ヒートシンクだけを配線基板上に載置する工程を採用することが望ましい。特に配線基板上に半導体素子を直接実装したＣＯＢ実装構造においては、樹脂封止または液状封止を塗布後硬化させる方法が一般的であるため、樹脂塗布と略同時にヒートシンクを配線基板上に載置すれば樹脂硬化と同時に接着もできるため、前述した構成を簡単に実現することができる。
【０００９】
つまり、ＣＯＢ実装はもともと樹脂モールド工程に比較して簡単な樹脂封止工程が特徴であるため、そのメリットを生かすためにはヒートシンクを配線基板上に載置するだけの簡単な工程が望まれる。
また、特許文献４のものでは、ヒートシンク材料としてアルミナのようなセラミック材料及びＣｕ系合金のような金属材料が示してあるが、コストが安い割に熱伝導率が高い金属材料の使用が当然望ましい。
【００１０】
しかしながら、以上の課題を満足しようとした場合、次のような問題を生じる。即ち、ヒートシンクを配線基板上に載置しただけでは、半導体素子の表面の電極との電気的な短絡の懸念、或いは、樹脂封止工程等でヒートシンクがずれてしまうことによるワイヤの電気的短絡の懸念がある。半導体素子の表面は一般に絶縁保護膜が形成されているものの、このような場合、絶縁信頼性の保証は困難である。さらに、ワイヤは絶縁性を有していないためヒートシンクとの短絡の虞が大きい。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、配線基板上に実装された半導体素子の熱を簡単な構成で確実に放熱することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明によれば、封止樹脂には絶縁性フィラーが混入されているので、配線基板上に実装された半導体素子を封止樹脂でコーティングしてから半導体素子上のボンディングワイヤから外れた部位にヒートシンクを載置すると、ヒートシンクと半導体素子との間に絶縁性フィラーが介在するので、ヒートシンクの半導体素子との接触面に絶縁被膜を形成することなく半導体素子上にヒートシンクを載置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図１を参照して説明する。
図１は半導体装置の断面構造を模式的に示している。この図１において、プリント基板（配線基板に相当）２５上に実装されたＩＣチップ（半導体素子に相当）２６上にはヒートシンク２７が搭載されている。このヒートシンク２７は外周面が絶縁被膜２７ａにより被覆されている。
【００１３】
このようにＩＣチップ２６上にヒートシンク２７を載置する工程としては、まず、プリント基板２５上にＩＣチップ２６を接着し、ワイヤ２８によりＩＣチップ２６上の電極とプリント基板２５上の回路パターンとを電気的に接続した後、ＩＣチップ２６上に外周全面を絶縁コートされた金属性のヒートシンク２７を載置する。このヒートシンク２７のサイズは、図１に示すようにワイヤ２８に接触しない程度に小さく、ワイヤ２８に接触しない位置に載置される。そして、ＩＣチップ２６全体は絶縁性フィラー（シリカ等の絶縁材料の粒子で、直径数十μｍ程度）３０（図１では強調して描かれている）を含んだ封止樹脂２９で封止されている。
【００１４】
ここで、ヒートシンク２７を絶縁被膜２７ａでコートする方法としては、例えばカゴの中に多くのヒートシンク材料を収納し、カゴごと液状の絶縁樹脂材料等に入れた後、引上げて乾燥する等、一括で大量の処理が行える手法を採用することにより、１個当りのコストを低く抑制することができる。この場合、絶縁材料として、ゴム系材料等弾力性とある程度（０．１ｍｍ程度）の厚さのある材料を採用すれば、ＩＣチップ２６やワイヤ２８へのダメージ低減及び封止樹脂後の樹脂の熱応力に対する吸収の役目もする。
尚、ヒートシンク２７を絶縁コートする他の方法としては、金属材料の表面を熱若しくは薬品により酸化、窒化等の変化を起こさせるという手法を用いてもよい。
【００１５】
この絶縁コートされたヒートシンク２７をＩＣチップ２６上に載置した後、液状樹脂をディスペンス塗布し、ＩＣチップ２６及びワイヤ２８を封止する。このとき、ヒートシンク２７も同時に接着される。ここで、図１に示すようにヒートシンク２７の上面が封止樹脂２９から露出するような塗布の仕方をすれば、放熱はより効果的に行われる。
【００１６】
このような実施の形態によれば、封止樹脂２９には絶縁性フィラー３０が含まれているため、ヒートシンク２７をプリント基板２５に樹脂塗布した直後に載置することによりヒートシンク２７とＩＣチップ２６との間に絶縁性フィラー３０を介在させることができ、ＩＣチップ２６とヒートシンク２７との間の絶縁状態を保つことができる。
尚、ヒートシンク２７として絶縁コートされたものを用いるようにしたので、ヒートシンク２７がＩＣチップ２６上の電極或いはワイヤ２８に接触するにしても電気的な短絡を生じることはない。
【００１７】
この場合、ヒートシンク２７は金属の外周面に絶縁被膜２７ａを形成しているから、コストの安い金属を使用しながら容易に絶縁を図ることができる。
このように絶縁性フィラーが混合された封止樹脂２９を使用する構成では、図２に示すようにヒートシンク３１としては側面のみに絶縁被膜３１ａをコーティングするようにしてもよい。この場合、ヒートシンク３１の側面にコーティングされた絶縁被膜３１ａによりワイヤ２８との絶縁性は保たれる。また、ヒートシンク３１の上面及び下面は金属面が露出しているものの、上記実施の形態と同様に、プリント基板２５への樹脂塗布の直後にヒートシンク３１をＩＣチップ２６上に載置することにより封止樹脂２９に含まれる絶縁性フィラー３０によりＩＣチップ２６とヒートシンク３１との絶縁を保つことができる。
【００１８】
このヒートシンク３１の製法としては、図３に示すように長尺円柱状または長尺角柱状の材料の外周面に絶縁被膜３１ａをコーティングしておき、後で薄くスライスするこにとより薄肉のヒートシンク３１を形成することにより、低コストで簡単に製作することができる。
【００１９】
尚、ヒートシンク３１としては、樹脂被覆された電線等をそのままスライスして形成するようにしてもよい。
また、ヒートシンクの形状としては、図４及び図５に示すようにヒートシンク３２の頭部を側方に膨出形成し、その頭部を封止樹脂２９の外部に露出させるようにしてもよい。この場合、ヒートシンク３２は樹脂塗布の後でＩＣチップ２６上に載置するもので、封止樹脂２９から外部に露出している頭部は側方に膨出形成されてその表面積が増大していることから、ヒートシンク３２の放熱効果を一層高めることができる。
また、ヒートシンクの形状としては、図６に示すようにきのこ形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態における半導体装置の断面の模式図
【図２】本発明の変形の形態を示す図１相当図
【図３】製造過程を示すためのヒートシンクの斜視図
【図４】本発明の変形の形態を示す図１相当図
【図５】ヒートシンクの斜視図
【図６】図５相当図
【図７】従来例における半導体装置の断面を示す模式図
【図８】他の従来例を示す図７相当図
【符号の説明】
【００２１】
図面中、２５はプリント基板（配線基板）、２６はＩＣチップ（半導体素子）、２７はヒートシンク、２７ａは絶縁被膜、２８はワイヤ、２９は封止樹脂、３０は絶縁性フィラー、３１，３２はヒートシンクである。
【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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【図８】
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