(57)【要約】【課題】温度サイクル試験を行った際、外部端子とはんだめっきとの界面にクラックが生じることを防止し、実装信頼性を高めることが可能な樹脂封止型半導体装置を提供する。【解決手段】樹脂封止型半導体装置２０は、半導体素子２１と、半導体素子２１の周囲に配置されたリード部１６と、リード部１６と半導体素子２１と接続するボンディングワイヤ（接続部）２２とを備えている。リード部１６、半導体素子２１およびボンディングワイヤ２２は、封止樹脂部２３によって封止され、リード部１６は、その裏面に設けられた外部端子１８が封止樹脂部２３から外方に露出している。リード部１６の外部端子１８は、表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂封止型半導体装置において、
半導体素子と、
半導体素子の周囲に配置されたリード部と、
リード部と半導体素子と接続する接続部と、
リード部、半導体素子および接続部を封止する封止樹脂部とを備え、
リード部は、その裏面が封止樹脂部から外方に露出し、
リード部の裏面は、表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面となっていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
少なくともリード部の裏面に、プリフラックス層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項３】
リード部裏面の平滑面は、平滑層により形成されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項４】
少なくとも平滑層のうち封止樹脂部から外方に露出する面に、プリフラックス層が設けられていることを特徴とする請求項３記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項５】
平滑層は、蒸着された金属層からなることを特徴とする請求項３または４記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項６】
平滑層は、光焼成により形成された金属層からなることを特徴とする請求項３または４記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項７】
リードフレームにおいて、
半導体素子に接続される表面と、配線基板に接続される裏面とを有するリード部を備え、
リード部の裏面は、表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面となっていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項８】
請求項１記載の樹脂封止型半導体装置と、
基板本体と基板本体上に設けられた基板側端子とを有する配線基板とを備え、
樹脂封止型半導体装置のリード部と配線基板の基板側端子とが、はんだにより接続されていることを特徴とする半導体装置付き配線基板。
【請求項９】
半導体装置付き配線基板の製造方法において、
請求項１記載の樹脂封止型半導体装置を作製する工程と、
基板本体と基板本体上に設けられた基板側端子とを有する配線基板を準備する工程と、
はんだにより、樹脂封止型半導体装置のリード部と、配線基板の基板側端子とを接続する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法。
【請求項１０】
樹脂封止型半導体装置を作製する工程は、リード部の裏面を表面粗さＲｚが１μｍ以下となるように平滑化する工程を含むことを特徴とする請求項９記載の半導体装置付き配線基板の製造方法。
【請求項１１】
リード部の裏面を平滑化する工程は、リード部の裏面を化学研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の半導体装置付き配線基板の製造方法。
【請求項１２】
リード部の裏面を平滑化する工程は、リード部の裏面を機械研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の半導体装置付き配線基板の製造方法。
【請求項１３】
リード部の裏面を平滑化する工程の後、リード部の裏面にプリフラックス層を設ける工程が設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項記載の半導体装置付き配線基板の製造方法。
【請求項１４】
樹脂封止型半導体装置を作製する工程は、リード部の裏面を表面粗さＲｚが１μｍ以下となるように平滑化する工程と、リード部の裏面に平滑層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項９記載の半導体装置付き配線基板の製造方法。
【請求項１５】
リード部の裏面を平滑化する工程は、リード部を化学研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の半導体装置付き配線基板の製造方法。
【請求項１６】
リード部の裏面に平滑層を形成する工程は、リード部の裏面に金属を蒸着する工程を含むことを特徴とする請求項１４または１５記載の半導体装置付き配線基板の製造方法。
【請求項１７】
リード部の裏面に平滑層を形成する工程は、リード部の裏面に金属を光焼成する工程を含むことを特徴とする請求項１４または１５記載の半導体装置付き配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止型半導体装置、リードフレーム、樹脂封止型半導体装置を備えた半導体装置付き配線基板、および半導体装置付き配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は、高集積化や小型化技術の進歩、電子機器の高性能化と軽薄短小化の傾向から、ＬＳＩのＡＳＩＣに代表されるように、ますます高集積化、高機能化が進んできている。このように高集積化、高機能化された半導体装置においては、外部端子（ピン）の総和の増加や更なる多端子（ピン）化が要請されている。
【０００３】
このような半導体装置としては、リードフレームにＩＣチップ、ＬＳＩチップなどの半導体素子が搭載され、絶縁性樹脂で封止された構造をもつ半導体パッケージがある。具体的には、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）やＳＯＮ（Small Outline Non-leaded Package）などの薄型で実装面積の小さいタイプのものが知られている。また半田ボールをパッケージの外部端子として備えた表面実装型パッケージであるＢＧＡ（Ball Grid Array）と呼ばれる樹脂封止型の半導体装置が量産されている。さらに、ＢＧＡの半田ボールに代えてマトリックス状の平面電極からなる外部端子が設けられた表面実装型パッケージとして、ＬＧＡ（Land Grid Array）と呼ばれる半導体装置が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１００５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、このような半導体装置において、半導体装置に熱ストレスが加わった際の実装信頼性を更に向上させることが求められている。とりわけ、自動車等、高温および低温となる環境下で使用される場合に、半導体装置の信頼性を向上させることが望まれている。例えば、自動車用半導体装置の場合、半導体装置を高温（１２５℃）および低温（−４０℃）の環境下に繰り返し晒す温度サイクル試験において、３０００サイクル以上の耐久性が求められている。
【０００６】
ところで、一般に半導体装置のリードフレームは圧延銅から作製されており、この圧延銅からなるリードフレームの外部端子に、はんだめっき処理を施している。しかしながら、圧延銅の表面には、圧延時に生じた微小なキズ等が存在する場合がある。また、外部端子にはんだめっきを施す前の前処理工程において、外部端子に微小な凹み（ピット）が生じる場合もある。このため、外部端子に直接はんだめっきを施した場合、外部端子表面のキズや凹みは、外部端子とはんだめっきとの界面（厳密には、外部端子とはんだめっきとの間に形成された合金層と、はんだめっきとの界面）にボイドとなって残存する。この場合、温度サイクル試験で３０００サイクル以上繰り返した際、外部端子とはんだめっきとの界面のボイドが拡大し、クラックが生じてしまうおそれがある。
【０００７】
これに対して、半導体装置を真空加熱する方法や、真空状態で半導体装置をリフローめっき処理する方法も存在するが、上述したようなクラックの発生を完全に防ぐことは困難である。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、温度サイクル試験を行った際、外部端子とはんだめっきとの界面にクラックが生じることを防止し、実装信頼性を高めることが可能な、樹脂封止型半導体装置、リードフレーム、半導体装置付き配線基板および半導体装置付き配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、樹脂封止型半導体装置において、半導体素子と、半導体素子の周囲に配置されたリード部と、リード部と半導体素子と接続する接続部と、リード部、半導体素子および接続部を封止する封止樹脂部とを備え、リード部は、その裏面が封止樹脂部から外方に露出し、リード部の裏面は、表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面となっていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
【００１０】
本発明は、少なくともリード部の裏面に、プリフラックス層が設けられていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
【００１１】
本発明は、リード部裏面の平滑面は、平滑層により形成されていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
【００１２】
本発明は、少なくとも平滑層のうち封止樹脂部から外方に露出する面に、プリフラックス層が設けられていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
【００１３】
本発明は、平滑層は、蒸着された金属層からなることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
【００１４】
本発明は、平滑層は、光焼成により形成された金属層からなることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
【００１５】
本発明は、リードフレームにおいて、半導体素子に接続される表面と、配線基板に接続される裏面とを有するリード部を備え、リード部の裏面は、表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面となっていることを特徴とするリードフレームである。
【００１６】
本発明は、樹脂封止型半導体装置と、基板本体と基板本体上に設けられた基板側端子とを有する配線基板とを備え、樹脂封止型半導体装置のリード部と配線基板の基板側端子とが、はんだにより接続されていることを特徴とする半導体装置付き配線基板である。
【００１７】
本発明は、半導体装置付き配線基板の製造方法において、樹脂封止型半導体装置を作製する工程と、基板本体と基板本体上に設けられた基板側端子とを有する配線基板を準備する工程と、はんだにより、樹脂封止型半導体装置のリード部と、配線基板の基板側端子とを接続する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【００１８】
本発明は、樹脂封止型半導体装置を作製する工程は、リード部の裏面を表面粗さＲｚが１μｍ以下となるように平滑化する工程を含むことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【００１９】
本発明は、リード部の裏面を平滑化する工程は、リード部の裏面を化学研磨する工程を含むことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【００２０】
本発明は、リード部の裏面を平滑化する工程は、リード部の裏面を機械研磨する工程を含むことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【００２１】
本発明は、リード部の裏面を平滑化する工程の後、リード部の裏面にプリフラックス層を設ける工程が設けられていることを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【００２２】
本発明は、樹脂封止型半導体装置を作製する工程は、リード部の裏面を表面粗さＲｚが１μｍ以下となるように平滑化する工程と、リード部の裏面に平滑層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【００２３】
本発明は、リード部の裏面を平滑化する工程は、リード部を化学研磨する工程を含むことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【００２４】
本発明は、リード部の裏面に平滑層を形成する工程は、リード部の裏面に金属を蒸着する工程を含むことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【００２５】
本発明は、リード部の裏面に平滑層を形成する工程は、リード部の裏面に金属を光焼成する工程を含むことを特徴とする半導体装置付き配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、リード部の裏面は、表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面となっている。これにより、外部端子とはんだめっきとの界面にボイドが発生することを防止し、温度サイクル試験を行った際、外部端子とはんだめっきとの界面にクラックが生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による半導体装置の第１の実施の形態を示す概略断面図。
【図２】本発明による半導体装置の第１の実施の形態の変形例を示す概略断面図。
【図３】本発明による半導体装置の第１の実施の形態の変形例を示す概略断面図。
【図４】本発明による半導体装置の第１の実施の形態の変形例を示す概略断面図。
【図５】本発明による半導体装置の第１の実施の形態の変形例を示す概略断面図。
【図６】本発明による半導体装置付き配線基板の第１の実施の形態を示す概略断面図。
【図７】本発明による半導体装置付き配線基板の製造方法の第１の実施の形態を示す概略断面図。
【図８】本発明による半導体装置付き配線基板の製造方法の第１の実施の形態を示す概略断面図。
【図９】本発明による半導体装置付き配線基板の製造方法の第１の実施の形態の変形例を示す概略断面図。
【図１０】本発明による半導体装置の第２の実施の形態を示す概略断面図。
【図１１】本発明による半導体装置付き配線基板の第２の実施の形態を示す概略断面図。
【図１２】本発明による半導体装置付き配線基板の製造方法の第２の実施の形態を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
第１の実施の形態
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図９を参照して説明する。
【００２９】
樹脂封止型半導体装置の構成
まず、図１により、本発明の第１の実施の形態による樹脂封止型半導体装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による樹脂封止型半導体装置（ＱＦＮタイプ）を示す概略断面図である。
【００３０】
図１に示すように、半導体装置（半導体パッケージ）２０は、ダイパッド１５とダイパッド１５の周囲に配置された複数のリード部１６とを有するリードフレーム１０と、リードフレーム１０のダイパッド１５上に載置された半導体素子２１と、リードフレーム１０のリード部１６と半導体素子２１とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ（接続部）２２とを備えている。また、リードフレーム１０、半導体素子２１、およびボンディングワイヤ２２は、封止樹脂部２３によって樹脂封止されている。
【００３１】
このうちリードフレーム１０は、全体として銅、銅合金、４２合金（Ｎｉ４２％のＦｅ合金）等の金属材料からなっている。リードフレーム１０のダイパッド１５およびリード部１６は、上述した金属材料からなる１枚の金属基板１１（後述）を用いて、例えばエッチング加工により各々形成されたものである。なお、リードフレーム１０の厚みは、７５μｍ〜２５０μｍ程度とすることができる。
【００３２】
ダイパッド１５は、表面１５ａと裏面１５ｂとを有しており、このうち裏面１５ｂは、その全体が封止樹脂部２３の外方に露出している。この場合、ダイパッド１５の裏面１５ｂは、封止樹脂部２３の裏面と同一平面上に位置している。一方、ダイパッド１５の表面１５ａは、半導体素子２１の載置面となっており、封止樹脂部２３内に完全に覆われている。
【００３３】
また、隣接するリード部１６同士は、互いに電気的に絶縁されている。各リード部１６の表面側には、ボンディングワイヤ２２が接続される内部端子１７が設けられている。さらに、各リード部１６は、その裏面が封止樹脂部２３から外方に露出しており、この裏面は外部端子１８を構成している。この場合、各リード部１６の外部端子１８は、封止樹脂部２３の裏面と同一平面上に位置している。後述するように、これら各外部端子１８には、それぞれはんだ部４１を設けることができ、これにより半導体装置２０を配線基板５０（図６参照）に実装することができる。
【００３４】
本実施の形態において、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の裏面（外部端子１８）は、それぞれ表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面となっている。ここで、表面粗さＲｚとは、十点平均粗さのことであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１に基づいて測定される。なお、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８を平滑面とする方法としては、例えば化学研磨および機械研磨を挙げることができる（詳細は後述する）。
【００３５】
さらに、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８に、プリフラックス層１９が設けられている。プリフラックス層１９は、例えば銅からなるダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８の酸化を防止し、はんだ付け性を保持するために塗布されるものである。プリフラックス層１９の材料としては、可塑性樹脂を有機溶剤に溶解したもの等、従来公知のものを用いることができる。この場合、プリフラックス層１９の厚みは、例えば０．１〜０．５μｍとすることができる。本実施の形態において、半導体素子２１に接続される表面（内部端子１７）と、配線基板５０（図６参照）に接続される裏面（外部端子１８）とを有するリード部１６を備えたリードフレーム１０も提供する。
【００３６】
また、半導体素子２１としては、従来一般に用いられている各種半導体素子を使用することが可能であり、特に限定されないが、例えば集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等を用いることができる。この半導体素子２１は、各々ボンディングワイヤ２２が取り付けられる複数の端子部２１ａを有している。また、半導体素子２１は、例えばダイボンディングペーストにより、ダイパッド１５の表面１５ａに固定されている。
【００３７】
各ボンディングワイヤ２２は、例えば金等の導電性の良い材料からなり、それぞれその一端が半導体素子２１の端子部２１ａに接続されるとともに、その他端が各リード部１６の内部端子１７に接続されている。
【００３８】
封止樹脂部２３としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはＰＰＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。封止樹脂部２３全体の厚みは、１００μｍ〜１５００μｍ程度とすることができる。
【００３９】
樹脂封止型半導体装置の変形例
樹脂封止型半導体装置としては、上述したＱＦＮタイプのものに限られるものではなく、裏面側に外部端子が設けられたもの（下面実装型半導体装置）であれば良い。例えば、図２乃至図５に示す形態のものであっても良い。図２乃至図５において、図１に示す実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４０】
図２に示す半導体装置２０Ａは、ＬＧＡタイプのものであり、有機基板または無機基板からなる非導電性基板６１と、非導電性基板６１の表面側に設けられ、半導体素子２１が載置された半導体素子搭載部６５と、非導電性基板６１の表面側であって、半導体素子搭載部６５の周囲に配置された複数の内部端子１７と、非導電性基板６１の裏面側に設けられ、それぞれ少なくとも１つの内部端子１７に電気的に接続された複数のリード部１６とを備えている。各リード部１６の裏面は、外部端子１８を構成している。なお、図２において、半導体素子搭載部６５は、必ずしも設けられていなくても良い。
【００４１】
図３に示す半導体装置２０Ｂは、バックエッチングタイプのものであり、ダイパッド１５およびリード部１６は、それぞれ封止樹脂部２３から裏面側に向けて突出している。各リード部１６は、ボンディングワイヤ２２が接続される内部端子１７と、裏面外方へ露出する外部端子１８とを有している。内部端子１７は、リード部１６の表面側に形成されており、外部端子１８は、各リード部１６の裏面側に形成されている。このようなダイパッド１５およびリード部１６は、一枚の金属基板を表裏それぞれからエッチングすることにより形成される。
【００４２】
図４に示す半導体装置２０Ｃは、図１に示す半導体装置２０において、ハーフエッチングにより裏面側からダイパッド１５の厚みを薄くしたものである。このように、ダイパッド１５の裏面１５ｂは、封止樹脂部２３の外方に露出していなくてもよい。
【００４３】
図５に示す半導体装置２０Ｄは、フリップチップタイプのものであり、半導体素子２１は、はんだ部（接続部）２９を介してリード部１６に支持されている。この場合、各リード部１６の表面側には内部端子１７が設けられ、裏面側には外部端子１８が設けられている。また、はんだ部２９は、半導体素子２１の端子部２１ａと内部端子１７とを接続している。このように、ダイパッド１５は必ずしも設けなくてもよい。
【００４４】
なお、図２乃至図５において、図１に示す実施の形態と同様、各リード部１６の裏面は、表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面とされている。
【００４５】
このほか、半導体装置は、リード付き半導体パッケージ（ＱＦＰタイプ、ＳＯＰタイプ、ＤＩＰタイプ等）、ＢＧＡタイプ、ＱＦＪタイプ、ＭＥＭＳ、ＬＥＤパッケージ、センサーパッケージ、チップ部品、微小部品等の各種パッケージからなっていても良い。
【００４６】
半導体装置付き配線基板
次に、図６により、本実施の形態による半導体装置付き配線基板について説明する。図６は、本発実施の形態による半導体装置付き配線基板を示す概略断面図である。図６において、図１に示す実施の形態と同一部分は同一符号を付してある。
【００４７】
図６に示すように、本実施の形態による半導体装置付き配線基板３０は、配線基板５０と、配線基板５０上に配置され、図１に示す構成からなる半導体装置２０とを備えている。このうち配線基板５０は、略平板状の基板本体４３と、基板本体４３上に設けられた基板側端子４４、４５とを有している。なお、基板本体４３は、例えばガラスエポキシ樹脂等の非導電性材料からなっていても良い。また、基板側端子４４、４５は、例えば電解銅めっきにより構成されている。このほか、基板本体４３上には、電子回路や電子部品等が設けられていても良いが、ここでは図示を省略する。
【００４８】
図６において、各リード部１６の外部端子１８と配線基板５０の各基板側端子４４とが、はんだ部４１によって接続され、ダイパッド１５の裏面１５ｂと配線基板５０の基板側端子４５とが、はんだ部４２によって接続されている。これにより、半導体装置２０が配線基板５０に対して固定実装されている。なお、はんだ部４２は、ダイパッド１５の裏面１５ｂ全面にはんだ付けしても良く、あるいは、はんだ部４１とほぼ同量のはんだドットをダイパッド１５の裏面１５ｂの中心から放射状に、また円周状に配列して実装しても良い。
【００４９】
なお、図６において、半導体装置付き配線基板３０に用いられる半導体装置としては、図１に示す半導体装置２０に限られず、例えば図２乃至図５に示すもの等、下面実装型半導体装置であれば良い。
【００５０】
半導体装置付き配線基板の製造方法
次に、図６に示す半導体装置付き配線基板３０の製造方法について、図７（ａ）−（ｆ）および図８（ａ）−（ｅ）を用いて説明する。図７（ａ）−（ｆ）は、本実施の形態による半導体装置付き配線基板３０の製造方法（前半）を示す概略断面図であり、図８（ａ）−（ｅ）は、本実施の形態による半導体装置付き配線基板３０の製造方法（後半）を示す概略断面図である。なお、以下では、半導体装置付き配線基板３０に含まれる半導体装置として、図１に示す半導体装置２０を用いる場合を例にとって説明するが、これに限らず、例えば図２乃至図５に示すものであっても良い。
【００５１】
まず、図７（ａ）に示すように、平板状の金属基板１１を準備する。この金属基板１１としては、例えば、銅、銅合金、４２合金（Ｎｉ４２％のＦｅ合金）等からなる圧延基板からなっており、その表面に微小なロールキズ等が生じている。
【００５２】
次に、金属基板１１の表裏からエッチングを施すことにより、ダイパッド１５とダイパッド１５の周囲に配置された複数のリード部１６とを有するリードフレーム１０を作製する（図７（ｂ））。なお、エッチングによりリードフレーム１０を作製する方法については、従来公知の方法を用いることができる。
【００５３】
次に、リードフレーム１０のダイパッド１５の表面１５ａ上に、半導体素子２１を搭載する。この場合、例えばダイボンディングペーストを用いて、半導体素子２１をダイパッド１５の表面１５ａ上に載置して固定する（ダイアタッチ工程）（図７（ｃ））。
【００５４】
次に、半導体素子２１の各端子部２１ａと、各リード部１６の内部端子１７とを、ボンディングワイヤ２２によって互いに電気的に接続する（ワイヤボンディング工程）（図７（ｄ））。
【００５５】
次に、リードフレーム１０に対して熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を射出成形またはトランスファ成形することにより、封止樹脂部２３を形成する（図７（ｅ））。これにより、リードフレーム１０、半導体素子２１、およびボンディングワイヤ２２を封止する。このとき、ダイパッド１５の裏面１５ｂとリード部１６の外部端子１８とが、封止樹脂部２３の裏面から外方に露出する。
【００５６】
次に、各半導体素子２１間のリードフレーム１０および封止樹脂部２３をダイシングすることにより、リードフレーム１０および封止樹脂部２３を各半導体素子２１毎に分離する（図７（ｆ））。
【００５７】
ところで、上述したように、圧延基板からなる金属基板１１の表面には、微小なロールキズや凹み（ピット）等が生じており、このため、ダイパッド１５の裏面１５ｂと外部端子１８にも微小なロールキズや凹み（ピット）等が生じている可能性がある。
【００５８】
これに対して本実施の形態においては、リードフレーム１０および封止樹脂部２３を各半導体素子２１毎に分離した後（図７（ｆ））、ダイパッド１５の裏面１５ｂとリード部１６の外部端子１８とを、表面粗さＲｚが１μｍ以下となるように平滑化するようになっている（図８（ａ））。
【００５９】
具体的には、図８（ａ）に示すように、例えばグラインダのグラインディングホイール３９（またはこれに準ずるグラインディング装置）を用いて、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８を機械研磨する。これにより、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８が平滑化され、その表面粗さＲｚが１μｍ以下とする。この場合、封止樹脂部２３も含めて、半導体装置２０の裏面全域を機械研磨しているが、必ずしも封止樹脂部２３の裏面は研磨されなくても良い。また、このように機械研磨することにより、半導体装置２０の全体厚みが０．１μｍ〜０．５μｍ程度薄くなる。このように、機械研磨を用いた場合、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよび外部端子１８を平滑化する工程を、安価に実現することができる。
【００６０】
続いて、半導体装置２０の裏面にプリフラックスを塗布し、少なくともダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８に対してプリフラックス層１９を形成する。これにより、平滑化されたダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８が、プリフラックス層１９によって覆われ、図１に示す半導体装置２０が得られる（図８（ｂ））。この場合、プリフラックス層１９の厚みは、例えば０．１〜０．５μｍとすることができる。プリフラックスを塗布する方法としては、スプレー法、ロールコート法、縦型ホットエアレベラー法、水平型ホットエアレベラー法、粉体塗装法等などがあげられる。
【００６１】
本実施の形態において、上述した図７（ａ）−（ｆ）および図８（ａ）−（ｂ）に示す工程が、樹脂封止型半導体装置を作製する工程に対応する。
【００６２】
次に、基板本体４３と、基板本体４３上に例えば電解銅めっきにより設けられた基板側端子４４、４５とを有する配線基板５０を準備する。なお、このような配線基板５０を作製する方法は、従来公知の方法を用いることができるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６３】
次いで、配線基板５０の基板側端子４４、４５上にクリームはんだを印刷することにより、基板側端子４４、４５上にそれぞれはんだ部４１、４２を形成する（図８（ｃ））。
【００６４】
次に、半導体装置２０を配線基板５０に実装する（図８（ｄ））。このときリード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂが、それぞれ配線基板５０の基板側端子４４、４５上にくるようにする。
【００６５】
続いて、半導体装置２０および配線基板５０を加熱することにより、はんだ部４１、４２を溶融し、その後冷却する（リフローはんだ付け方式）。これにより、リード部１６の外部端子１８と配線基板５０の基板側端子４４とがはんだ部４１によって接続され、ダイパッド１５の裏面１５ｂと配線基板５０の基板側端子４５とがはんだ部４２によって接続される（図８（ｅ））。このとき、プリフラックス層１９は熱によって溶解し、はんだの溶剤内に溶け込んで除去される。
【００６６】
なお、半導体装置２０と配線基板５０とをリフローはんだにより接合する際、その周囲を真空状態にしても良い（真空リフロー方式）。この場合、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂと、はんだ部４１、４２との界面にボイドが生じる不具合をより確実に防止することができる。
【００６７】
このようにして、半導体装置２０と配線基板５０とを備えた半導体装置付き配線基板３０が得られる（図８（ｆ））。
【００６８】
半導体装置付き配線基板の製造方法の変形例
半導体装置付き配線基板の製造方法としては、図７（ａ）−（ｆ）および図８（ａ）−（ｅ）に示す方法に限られるものではない。
【００６９】
例えば、上述した工程では、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂを機械研磨することにより、それらの表面粗さＲｚが１μｍ以下となるように平滑化している（図８（ａ））。しかしながら、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂを平滑化する方法はこれに限られるものではない。
【００７０】
例えば、図９（ａ）−（ｅ）に示すように、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂを化学研磨することにより、これらを平滑化しても良い。
【００７１】
すなわち、図９（ａ）において、化学研磨液を用いて、外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂを選択的に研磨する。これにより、外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂが平滑化され、その表面粗さＲｚが１μｍ以下となる。リードフレーム１０が銅からなる場合、化学研磨液としては、例えば塩化第二鉄等を挙げることができる。また、化学研磨の方法としては、例えば過酸化水素、硫酸などの化学薬品による研磨等を挙げることができる。
【００７２】
このように化学研磨を施すことにより、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂがそれぞれ選択的に削られ、封止樹脂部２３の裏面からわずかに内方に凹む。そしてリフローはんだ付けを行った際（図９（ｅ））、この凹みの内部にはんだ部４１、４２が進入し、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂが、それぞれ基板側端子４４、４５に接続される。このように、化学研磨を用いた場合、界面の平滑化を図ることができるという効果が得られる。
【００７３】
このほか、図９（ｂ）−（ｅ）に示す各工程は、それぞれ図８（ｂ）−（ｅ）に示す各工程と略同一である。
【００７４】
あるいは、上述した各形態と異なり、封止樹脂部２３によって半導体素子２１を封止する前に、予めダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８を平滑化しておいても良い。例えば、金属基板１１にエッチングを施す（図７（ｂ））前に、金属基板１１の裏面を平滑化し、その表面粗さＲｚが１μｍ以下となるようにしても良い。この場合、界面の平滑化を図ることができるという効果が得られる。
【００７５】
本実施の形態の作用効果
以上説明したように本実施の形態によれば、リード部１６の外部端子１８とダイパッド１５の裏面１５ｂとは、表面粗さＲｚが１μｍ以下となる平滑面となっている。これにより、外部端子１８とダイパッド１５の裏面１５ｂからは、微小なキズや凹み（ピット）等が除去されている。このことにより、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂと、はんだ部４１、４２との界面にボイドが生じることを防ぐことができる。したがって、温度サイクル試験で３０００サイクル以上繰り返した場合であっても、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂと、はんだ部４１、４２との界面にクラックが生じることがない。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂに、それぞれプリフラックス層１９が設けられているので、実装する前にリード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂが酸化する不具合を防止することができる。
【００７７】
第２の実施の形態
次に、図１０乃至図１２を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図１０は、本実施の形態による樹脂封止型半導体装置を示す図であり、図１１は、本実施の形態による半導体装置付き配線基板を示す図であり、図１２（ａ）−（ｆ）は、本実施の形態による半導体装置付き配線基板の製造方法を示す図である。図１０乃至図１２に示す第２の実施の形態は、リード部１６の裏面（外部端子１８）およびダイパッド１５の裏面１５ｂに、それぞれ平滑層２７が形成されている点が異なるものであり、他の構成は上述した第１の実施の形態と略同一である。図１０乃至図１２において、図１乃至図９に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７８】
図１０に示すように、本実施の形態による半導体装置２０Ｅにおいて、リード部１６の裏面（外部端子１８）およびダイパッド１５の裏面１５ｂは、例えば化学研磨によって平滑化され、その表面粗さＲｚが１μｍ以下となっている。リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂは、それぞれ封止樹脂部２３の裏面からわずかに内方に凹んでいる。
【００７９】
本実施の形態において、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂには、それぞれ平滑層２７が形成されており、これら平滑層２７は、上述した封止樹脂部２３の裏面から凹んだ部分に充填されている。図１０において、平滑層２７の裏面と封止樹脂部２３の裏面とは同一平面上に位置しているが、これに限らず、平滑層２７の裏面が封止樹脂部２３の裏面より外方に突出しても良く、あるいは内方に引っ込んでいても良い。平滑層２７は、例えば蒸着あるいは光焼成により形成された金属層、例えば銅または銅合金の層からなっていてもよい。この場合、平滑層２７の裏面もまた、その表面粗さＲｚが１μｍ以下とされている。なお、平滑層２７の厚みは、例えば０．１μｍ〜０．５μｍとすることができる。
【００８０】
図１１は、本実施の形態による半導体装置付き配線基板３０Ａを示している。この半導体装置付き配線基板３０Ａは、図１０に示す半導体装置２０Ｅと、半導体装置２０Ｅが実装された配線基板５０とを備えている。また、リード部１６の外部端子１８に設けられた平滑層２７と、配線基板５０の基板側端子４４とが、はんだ部４１により接続されている。さらに、ダイパッド１５の裏面１５ｂに設けられた平滑層２７と、配線基板５０の基板側端子４５とが、はんだ部４２によって接続されている。なお、図１１において、配線基板５０の構成は、図６に示す構成と同一である。
【００８１】
図１２（ａ）−（ｆ）は、本実施の形態による半導体装置付き配線基板３０Ａの製造方法を示している。この場合、図９（ａ）−（ｅ）に示す形態と異なり、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂに対して、それぞれ平滑層２７を形成する工程が設けられている（図１２（ｂ））。すなわち、まずリード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂを化学研磨することにより、これらの面を表面粗さＲｚが１μｍ以下となるように平滑化し（図１２（ａ））、その後、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂにそれぞれ平滑層２７を形成している（図１２（ｂ））。なお、化学研磨の方法は、上述した方法（図９（ａ））と略同一である。
【００８２】
このように、平滑層２７を形成する工程において（図１２（ｂ））、例えば蒸着法により、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂに、それぞれ銅などの金属を所定の厚みとなるよう析出させても良い。このように、蒸着法を用いた場合、界面の平滑化を図ることができるという効果が得られる。
【００８３】
あるいは、平滑層２７を形成する工程において（図１２（ｂ））、例えば光焼成法により、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂに、銅などの金属をそれぞれ所定の厚みとなるよう形成しても良い。この場合、まず銅などの金属粉末を含む導電性インクを、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂ上に印刷する。その後、この導電性インクに対してフラッシュランプを光照射することにより焼成し、所定の厚みを有する平滑層２７を形成する。このように、光焼成法を用いた場合、界面の平滑化を図ることができるという効果が得られる。
【００８４】
このように平滑層２７を形成した後、半導体装置２０の裏面にプリフラックスを塗布し、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８に対してプリフラックス層１９を形成する（図１２（ｃ））。
【００８５】
このほか、図１２（ｄ）−（ｆ）に示す各工程は、それぞれ図９（ｃ）−（ｅ）に示す各工程と略同一である。
【００８６】
本実施の形態によれば、リード部１６の外部端子１８およびダイパッド１５の裏面１５ｂに、それぞれ平滑層２７が形成されていることにより、上述した第１の実施の形態における効果に加え、ボイドの発生を抑制できるという効果が得られる。
【００８７】
なお、本実施の形態において、半導体装置２０Ｅとしては、ＱＦＮタイプのもの（図１参照）を例にとって説明したが、これに限られるものではなく、例えば図２乃至図５に示すもの等、下面実装型半導体装置であれば良い。
【実施例】
【００８８】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【００８９】
（実施例）
まず、図７（ａ）−（ｆ）および図８（ａ）−（ｅ）に示す工程により、半導体装置２０と配線基板５０とを備えた半導体装置付き配線基板３０を作製した。
【００９０】
具体的には、厚さ２００μｍの圧延銅からなる金属基板１１を用い、これをエッチング加工することによりリードフレーム１０を作製した（図７（ａ）−（ｂ））。次に、リードフレーム１０のダイパッド１５に半導体素子２１を搭載し、半導体素子２１の各端子部２１ａと、各リード部１６の内部端子１７とをボンディングワイヤ２２によって接続した（図７（ｃ）−（ｄ））。続いて、リードフレーム１０、半導体素子２１、およびボンディングワイヤ２２を封止樹脂部２３によって封止し、封止樹脂部２３をダイシングして、リードフレーム１０および封止樹脂部２３を各半導体素子２１毎に分離した（図７（ｅ）−（ｆ））。
【００９１】
次に、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８を、その表面粗さＲｚが１μｍ以下となるように平滑化した。この場合、半導体装置２０の裏面全域を機械研磨した。これにより、ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８の表面粗さＲｚは、０．７μｍとなった（図８（ａ））。
【００９２】
次に、半導体装置２０の裏面にプリフラックス層１９を０．２μｍの厚みで形成した（図８（ｂ））。次いで、半導体装置２０を配線基板５０に実装し、真空リフロー方式により、半導体装置２０と配線基板５０とをはんだ接合し、半導体装置付き配線基板３０を得た（図８（ｃ）−（ｅ））。
【００９３】
（比較例）
ダイパッド１５の裏面１５ｂおよびリード部１６の外部端子１８を平滑化しなかった（すなわち図８（ａ）の工程を設けなかった）こと、以外は上記実施例と同様にして、半導体装置と配線基板とを備えた半導体装置付き配線基板を作製した。
【００９４】
（温度サイクル試験）
次に、本実施例による半導体装置付き配線基板３０と、比較例による半導体装置付き配線基板とに対して、それぞれ温度サイクル試験を実施した。具体的には、各半導体装置付き配線基板に対して加熱（１２５℃）および冷却（−４０℃）を交互に繰り返し行う試験を行った。
【００９５】
この結果、比較例による半導体装置付き配線基板は、加熱および冷却を１０００サイクル繰り返した時点で、外部端子とはんだ部との界面にクラックが発生してしまった。一方、本実施例による半導体装置付き配線基板３０は、加熱および冷却を３５００サイクル繰り返した時点でも、外部端子１８とはんだ部４１との界面にクラックが発生することがなく、高い実装信頼性を有していた。
【符号の説明】
【００９６】
１０        リードフレーム
１５        ダイパッド
１６        リード部
１７        内部端子
１８        外部端子
１９        プリフラックス層
２０、２０Ａ〜２０Ｅ  半導体装置
２１        半導体素子
２２        ボンディングワイヤ（接続部）
２３        封止樹脂部
２７        平滑層
３０        半導体装置付き配線基板
４１、４２  はんだ部
４３        基板本体
４４、４５  基板側端子
５０        配線基板
【図１】
2013153005.tif 000003
【図２】
2013153005.tif 000004
【図３】
2013153005.tif 000005
【図４】
2013153005.tif 000006
【図５】
2013153005.tif 000007
【図６】
2013153005.tif 000008
【図７】
2013153005.tif 000009
【図８】
2013153005.tif 000010
【図９】
2013153005.tif 000011
【図１０】
2013153005.tif 000012
【図１１】
2013153005.tif 000013
【図１２】
2013153005.tif 000014