(57)【要約】【課題】ワイヤの信頼性が高く、放熱性の高い両面露出構造の半導体装置を実現する。【解決手段】板状のアイランド（１０）と、接合材（１３）と、半導体チップ（２０）と、リード端子（１４）と、半導体チップとリード端子とを電気的に接続するワイヤ（１５）と、半導体チップの上に該半導体チップと離れて向き合うように配置され、半導体チップのワイヤ接続部（２０ａ）よりも内側の部分と対向する貫通孔（３１）を有する第１の接続部材（３０）と、アイランドの一面側、リード端子の接合部（１４ａ）、ワイヤ、半導体チップ、第１の接続部材のうち半導体チップと向き合う面を封止するモールド樹脂（５０）と、を備え、モールド樹脂が半導体チップと第１の接続部材との隙間を含めて配置され、アイランドの他面および第１の接続部材のうち半導体チップと向き合う面の反対側の面がモールド樹脂から露出している半導体装置。【選択図】図１
2017208414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある板状のアイランド（１０）と、
前記アイランドの一面上に接合材（１３）を介して搭載された半導体チップ（２０）と、
前記半導体チップの周囲に配置されたリード端子（１４）と、
前記半導体チップとリード端子とを電気的に接続するワイヤ（１５）と、
前記半導体チップの上に該半導体チップと離れて向き合うように配置され、前記半導体チップのうち前記ワイヤが接続されたワイヤ接続部（２０ａ）よりも内側の部分と対向する貫通孔（３１）を有する第１の接続部材（３０）と、
前記アイランドの一面側、前記リード端子の接合部（１４ａ）、前記ワイヤ、前記半導体チップ、前記第１の接続部材のうち前記半導体チップと向き合う面を封止するモールド樹脂（５０）と、を備え、
前記モールド樹脂が前記半導体チップと前記第１の接続部材との隙間を含めて配置され、
前記アイランドの他面が前記モールド樹脂から露出しており、
前記第１の接続部材のうち前記半導体チップと向き合う面の反対側の面が前記モールド樹脂から露出している半導体装置。
【請求項２】
前記第１の接続部材の端面から前記モールド樹脂の断面に向かって伸び、前記モールド樹脂の断面から露出した部分を有する取付リード（３２）が備えられている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップと前記第１の接続部材との間に、前記半導体チップと前記第１の接続部材とを接続する第２の接続部材（４０）が配置されている請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の接続部材が、前記貫通孔を中心として放射状に複数配置されている請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の接続部材は、粘着性を有する弾性率１ＧＰａ相当以下の材料である請求項３または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２の接続部材は、前記第１の接続部材の前記貫通孔を中心として周方向寸法よりも径方向寸法が大きい請求項３ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップと前記第１の接続部材との隙間が０．２ｍｍ以上である請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１の接続部材の露出面に前記半導体チップの方向に凹んだ窪み部（３３）が形成されており、前記窪み部内に前記貫通孔が設けられている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記モールド樹脂のうち前記貫通孔の内側の部分は、前記半導体チップの方向に凹んだ形状とされている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１の接続部材のうち露出面に、実装基板（８０）との接続の下地となる薄膜（３４）が形成されている請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１１】
アイランド（１０）の一面（１１）上に接合材（１３）を介して半導体チップ（２０）を搭載することと、
ワイヤ（１５）を介して前記半導体チップとリード端子（１４）とを電気的に接続することと、
貫通孔（３１）を有する第１の接続部材（３０）を用意し、前記半導体チップから離れた位置で向き合うようにするとともに、前記貫通孔が前記半導体チップと対向するように前記第１の接続部材を配置することと、
樹脂（５１）を前記貫通孔から注入するためのゲート部を有する第１型（６０）と第１型に対応する第２型（６１）とを含む成形型を用意することと、
前記第１の接続部材のうち前記半導体チップの反対面が前記第１型に向くように前記第１の接続部材を配置するとともに、前記アイランドの他面が前記第２型に向くように前記アイランドを配置することと、
前記第１型のゲート部を通じて前記樹脂を前記貫通孔から注入することにより、前記貫通孔から放射方向に前記樹脂を流動させ、前記ワイヤを経て前記成形型内を前記樹脂で充填することでモールド樹脂（５０）を形成することと、を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の接続部材を用意することにおいては、窪み部（３３）と前記窪み部内に前記貫通孔を有する前記第１の接続部材を用意し、
前記第１の接続部材を配置することにおいては、前記窪み部が設けられた面と反対側の面が前記半導体チップに向くように配置する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記成形型を用意することにおいては、前記第１の接続部材の前記貫通孔の径よりも小さい外径のゲート部を備える前記第１型を用意し、
前記第１の接続部材を配置することにおいては、前記ゲート部と前記貫通孔の内部とが触れないように配置する請求項１１または１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の接続部材を配置することにおいては、端面に取付リード（３２）を備える前記第１の接続部材を配置し、
前記モールド樹脂を成形することにおいては、前記成形型を通して前記第１の接続部材を前記成形型によって押圧することにより、前記半導体チップと前記第１の接続部材との距離を調整する請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の接続部材を配置することにおいては、前記半導体チップと前記第１の接続部材との間に第２の接続部材（４０）を配置し、
前記モールド樹脂を成形することにおいては、前記成形型を通して前記第２の接続部材を前記半導体チップと前記第１の接続部材によって押圧することにより、前記半導体チップと前記第１の接続部材との距離を調整する請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の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、アイランドに半導体チップを搭載すると共に、半導体チップを挟んでアイランドの反対側に接続部材を配置し、アイランドおよび接続部材のうち半導体チップと反対側の面が露出するように、樹脂封止を行った半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一面と他面が表裏の関係にある板状のアイランドに実装した半導体チップをモールド樹脂で封止する半導体装置において、半導体チップで発生する熱を効率的に外部に放出するため、様々な検討が行われている。このような半導体装置として、例えば、特許文献１の半導体装置が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の半導体装置は、アイランド、アイランドの一面側に固定した半導体チップ、半導体チップとアイランドの周囲に配置されたリード端子、ワイヤ、半導体チップ上に接続された第１伝熱層、第２伝熱層、第３伝熱層及び樹脂層を有する。この構成において、ワイヤが半導体チップの四方にそれぞれ複数設置されており、半導体チップは、該半導体の周囲に配置されたリード端子と該ワイヤを介して電気的に接続されている。また、樹脂層によって、アイランドの一面側、該半導体チップ、リード端子の一部、ワイヤ、第１伝熱層及び第２伝熱層が封止されている。ただし、アイランドの他面側および第３伝熱層のうち半導体チップと反対側の面については樹脂から露出されている。すなわち、特許文献１に記載の半導体装置は、アイランドの他面側および第３伝熱層のうち一面を露出させた構造（以下「両面露出構造」という。）とされている。
【０００４】
この両面露出構造により、半導体チップで発生した熱を第１伝熱層から第３伝熱層まで伝搬させ、アイランドの他面側と第３伝熱層の両面から外部に熱を放出させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５１１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の半導体装置では、放熱性が高くなるものの、半導体チップの上に第３伝熱層が配置されているため、第３伝熱層の方向、すなわちアイランドの法線方向からの樹脂注入（以下「トップゲート注入」という。）ができない。そのため、アイランドの平面方向からの樹脂注入（以下「サイドゲート注入」という。）をせざるを得ない。そして、モールド樹脂をサイドゲート注入する場合、モールド樹脂がアイランドの平面方向に沿って流れるため、ワイヤがこのモールド樹脂に押され、隣接するワイヤ同士が近づくようなワイヤの流れが発生する。このようなワイヤの流れが発生すると、異なるワイヤ同士の接触による不良や電位の異なるワイヤ同士の距離が短くなることによる耐電圧低下などが発生し、ワイヤの信頼性が不安定となる。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、両面露出構造としつつも、モールド樹脂をトップゲート注入可能な構造とし、ワイヤの信頼性が高く、放熱性が高くできる半導体装置およびそ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】
【０００８】
請求項１に記載の半導体装置は、一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある板状のアイランド（１０）と、アイランドの一面上に接合材（１３）を介して搭載された半導体チップ（２０）と、半導体チップの周囲に配置されたリード端子（１４）と、半導体チップとリード端子とを電気的に接続するワイヤ（１５）と、半導体チップの上に該半導体チップと離れて向き合うように配置され、半導体チップのうちワイヤが接続されたワイヤ接続部（２０ａ）よりも内側の部分と対向する貫通孔（３１）を有する第１の接続部材（３０）と、アイランドの一面側、リード端子の接合部（１４ａ）、ワイヤ、半導体チップ、第１の接続部材のうち半導体チップと向き合う面を封止するモールド樹脂（５０）とを備える。モールド樹脂が半導体チップと第１の接続部材との隙間を含めて配置され、アイランドの他面がモールド樹脂から露出しており、第１の接続部材のうち半導体チップと向き合う面の反対側の面がモールド樹脂から露出している。
【０００９】
当該半導体装置は、アイランドの他面および第１の接続部材の他面の両面が露出する構造、すなわち両面露出構造であるため、半導体チップから発生する熱を逃がす方向が多く、放熱性に優れる。また、モールド樹脂を形成するための樹脂を導入する際の流れにより、隣接するワイヤ同士が適度に離れた構造となることから、ワイヤ同士の接触などのない信頼性の高い半導体装置となる。
【００１０】
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法は、アイランド（１０）の一面（１１）上に接合材（１３）を介して半導体チップ（２０）を搭載することと、ワイヤ（１５）を介して半導体チップとリード端子（１４）とを電気的に接続することと、貫通孔（３１）を有する第１の接続部材（３０）を用意し、半導体チップから離れた位置で向き合うようにするとともに、貫通孔が半導体チップと対向するように第１の接続部材を配置することと、樹脂（５１）を貫通孔から注入するためのゲート部を有する第１型（６０）と第１型に対応する第２型（６１）とを含む成形型を用意することと、第１の接続部材のうち半導体チップの反対面が第１型に向くように第１の接続部材を配置するとともに、アイランドの他面が第２型に向くようにアイランドを配置することと、第１型のゲート部を通じて樹脂を貫通孔から注入することにより、貫通孔から放射方向に樹脂を流動させ、ワイヤを経て成形型内を樹脂で充填することでモールド樹脂（５０）を形成することと、を含む。
【００１１】
硬化後にモールド樹脂となる樹脂を第１の接続部材の貫通孔を通じてトップゲート注入することにより、樹脂は貫通孔を中心として半導体チップのワイヤ接続部からリード端子の接合部に向かって放射状に流れる。そのため、上記のように流れる樹脂によって、ワイヤが該ワイヤの接続されたリード端子の接合部へ向かう方向、すなわち貫通孔を中心とした径方向に押されるため、隣接するワイヤ同士が近づくような周方向へのワイヤの流れは発生しづらい。この結果、隣接するワイヤ同士などの接触不良などが起きにくく、ワイヤの信頼性を高くできる。また、本製造方法により、モールド樹脂のトップゲート注入をした上で、アイランドの他面と第１の接続部材の他面とがモールド樹脂から露出した両面露出構造とできるため、ワイヤの信頼性が高く、放熱性の高い半導体装置を製造できる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の半導体装置の断面図である。
【図２】第１実施形態の半導体装置の上面レイアウト図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造工程を示す断面図である
【図４】第１の接続部材の貫通孔および窪み部の例を示す断面図である。
【図５】貫通孔内におけるモールド樹脂の形状を示す断面図である。
【図６】第１実施形態にかかる半導体装置と実装基板との接合を示す断面図である。
【図７】第２実施形態の半導体装置の断面図である。
【図８】第２実施形態の半導体装置の上面レイアウト図である。
【図９】第３実施形態の半導体装置の断面図である。
【図１０】第３実施形態の半導体装置の上面レイアウト図である。
【図１１】第２の接続部材の配置の一例を示す上面レイアウト図である。
【図１２】他の実施形態（２）の半導体装置の上面レイアウト図である。
【図１３】他の実施形態（２）の半導体装置の上面レイアウト図である。
【図１４】他の実施形態（３）の半導体装置の上面レイアウト図である。
【図１５】他の実施形態（３）の半導体装置の断面図である。
【図１６】他の実施形態（４）の半導体装置の断面図である。
【図１７】他の実施形態（５）の半導体装置の断面図である。
【図１８】他の実施形態（６）の半導体装置の断面図である。
【図１９】他の実施形態（７）の半導体装置の断面図である。
【図２０】他の実施形態（７）の半導体装置の上面レイアウト図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１５】
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１、図２を参照して述べる。図１は、図２に示した上面レイアウト図においてＩ―Ｉ面で半導体装置１００を切断した場合の断面を示している。また、図２中では、モールド樹脂５０の外形を一点鎖線で示し、モールド樹脂５０を透過してモールド樹脂５０の内部に位置する構成要素を実線にて示している。本実施形態にかかる半導体装置は、例えば、自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用される。
【００１６】
本実施形態の半導体装置１００は、図１に示すように、アイランド１０、接合材１３、半導体チップ２０、リード端子１４、ワイヤ１５、第１の接続部材３０を有した構成とされている。このような構成において、アイランド１０の一面１１に、半導体チップ２０が接合材１３を介して搭載されている。また、リード端子１４と半導体チップ２０とがワイヤ１５を介して電気的に接続されている。そして、アイランド１０の一面１１、半導体チップ２０、リード端子１４の接合部１４ａ、ワイヤ１５、第１の接続部材３０、第１の接続部材３０のうち半導体チップ２０と向き合う面（以下「第１の接続部材３０の一面」という。）をモールド樹脂５０で封止している。また、アイランド１０の他面１２と第１の接続部材３０のうち半導体チップ２０の反対側の面（以下「第１の接続部材３０の他面」という。）との両面がモールド樹脂５０から露出している。
【００１７】
アイランド１０は、Ｃｕ（銅）やＦｅ（鉄）あるいはこれらの合金等の金属よりなる板状をなすものである。図１、図２に示されるように、アイランド１０は、例えば平面矩形の板状である矩形板状とされているが、矩形以外の形状、例えば多角形板や円形板等のものであってもよい。また、このアイランド１０には、溝、スリットまたはホール等が設けられてもよい。
【００１８】
半導体チップ２０は、シリコン等の半導体を用いて半導体チップが形成されたものであって、板状をなす。ここでは半導体チップ２０は、アイランド１０側の板面を下面、当該下面とは反対側の板面を上面とする矩形板状とされているが、矩形以外の形状、例えば矩形以外の多角形板や円形板等のものであってもよい。また、半導体チップ２０は、リード端子１４と電気的に接続するためのワイヤ１５と接合した接合部２０ａを備える。なお、接合部２０ａは、半導体チップ２０の所望位置に形成されるが、本実施形態では半導体チップ２０の外縁に沿って形成されている。
【００１９】
さらに、半導体チップ２０をアイランド１０に搭載するための接合材１３は、半導体チップ２０を搭載でき、アイランド１０への熱伝導を妨げないものであれば何を用いてもよいが、例えば、Ａｇペースト、ダイアタッチフィルム、はんだなどが挙げられる。
【００２０】
また、図１、図２に示されるように、本実施形態の半導体装置１００においては、半導体チップ２０の外縁の外側に、半導体装置１００における外部接続用のリード端子１４が設けられている。ここでは、リード端子１４は、複数個のものが半導体チップ２０を取り巻くように放射状に設けられている。
【００２１】
このリード端子１４は、例えばタイバー成形機等によりアイランド１０とリード端子１４とが一体に連結されたリードフレーム素材より形成されるものであり、モールド樹脂５０による封止後に、リードカットを行うことで、アイランド１０と分離される。なお、リード端子１４とアイランド１０とは、もともと別体のものより形成されたものであってもよい。
【００２２】
このようなリード端子１４は、例えばアイランド１０と同様、ＣｕやＦｅ等の金属よりなる。そして、リード端子１４は、半導体チップ２０と電気的に接続するためのワイヤ１５と接合した接合部１４ａを備える。このワイヤ１５は、通常のワイヤボンディングにより形成されるもので、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等よりなる。
【００２３】
次に、第１の接続部材３０は、板状部材によって構成され、例えばＳｉ（シリコン）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）などの金属あるいはこれらの合金等の金属よりなるものである。第１の接続部材３０の一面は、図１、図２に示されるように、半導体チップ２０と対向して離れて配置され、他面はモールド樹脂５０から露出している。なお、第１の接続部材３０の露出面に、後述する図５に示す実装基板８０との接続のための下地層として、例えばＣｕやＳｎなどによる金属めっき層などを施したものを使用してもよい。
【００２４】
そして、第１の接続部材３０には、図３（ｄ）に示す後述の樹脂５１を注入するための貫通孔３１が設けられている。この樹脂５１は、モールド樹脂５０を形成するものである。この貫通孔３１は、図２において円柱状の穴とした例で示されているが、形状については特に制限はなく、他の形状、例えば楕円柱状や四角柱などの多角柱状であってもよい。
【００２５】
次に、モールド樹脂５０は、アイランド１０の一面１１、半導体チップ２０、リード端子１４の接合部１４ａ、ワイヤ１５および第１の接続部材３０の一面を封止するものである。このモールド樹脂５０は、金属製のアイランド１０の表裏両面をモールド樹脂で封止した構造、いわゆるフルモールドパッケージと同様、半導体チップ２０およびアイランド１０の積層方向を板厚方向として、アイランド１０よりも一回り大きい矩形板状をなしている。ここでは、モールド樹脂５０は、アイランド１０の他面１２側の板面を下表面、当該下表面とは反対側の板面を上表面とする矩形板状をなす。
【００２６】
また、モールド樹脂５０は、後述する製造方法において樹脂５１を硬化させて得られたものである。樹脂５１は、エポキシ樹脂等の通常のモールド材料よりなるものであればよいが、線膨張係数の調整等の目的で、アルミナやシリカ等の熱伝導性に優れたフィラーが含有された樹脂であることが好ましい。これは、モールド材料と半導体チップとの線膨張係数の差が大きいと、これらの界面に熱応力が発生して剥離やクラックの発生などの不具合が生じるためである。
【００２７】
次に、半導体装置１００の製造方法の一例について、図３を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように、例えばアイランド１０とリード端子１４とを用意し、アイランド１０の一面１１上に接合材１３を介して半導体チップ２０を搭載する。なお、アイランド１０とリード端子１４とが一体となったリードフレーム素材を用意してもよい。
【００２８】
次に、図３（ｂ）に示すように、ワイヤボンディング等により、半導体チップ２０とリード端子１４とをワイヤ１５にて接続する。
【００２９】
続けて、図３（ｃ）に示すように、モールド樹脂５０を注入するためのゲート部６１を有する第１型６０と第１型６０に対応する第２型６２からなる成形型を用意する。そして、第１接続部材３０の貫通孔３１内に第１型６０のゲート部６１が合わさるように配置し、アイランド１０の他面１２側を第２型６２に向けて配置する。その後、第１型６０と第２型６２とを合わせる際に、貫通孔３１が半導体チップ２０のうち接続部２０ａの内側の部分と対向するように配置する。なお、この際、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との間に隙間が設けられるようにする。
【００３０】
次に、図３（ｄ）に示すように、射出成形等により、第１型６０のゲート部６１を通じて、樹脂５１を第１の接続部材３０の貫通孔３１からトップゲート注入する。トップゲート注入された樹脂５１は、貫通孔３１を中心として放射状に広がり、ワイヤ１５を該ワイヤ１５が接続されたリード端子１４の接続部１４ａに向かう方向に押しながら成形型内に充填される。このように樹脂５１をトップゲート注入することで、樹脂５１の流れを、ワイヤ１５が貫通孔３１を中心とした場合の径方向へ押されるように調整できる。その結果、隣接するワイヤ１５同士と接触させるようなワイヤ１５の流れが小さくなり、ワイヤ１５同士が適切に離れた配置となる。
【００３１】
ここで、第１の接続部材３０の貫通孔３１の内径は、φ数ｍｍ、例えば２ｍｍ程度あれば十分であるが、少なくとも第１型６０のゲート部６１の外径よりも大きいことが好ましい。また、第１の接続部材３０の貫通孔３１の内径は、少なくとも該ゲート部の外径よりも大きければよいが、該ゲート部の外径よりも数ｍｍほど大きい程度に留めることがより好ましい。これは、モールド樹脂５０のトップゲート注入の際に、第１型６０のゲート部が第１の接続部材３０の貫通孔３１の内側に触れ、第１の接続部材３０に余計な損傷を与えないようにするためである。また、第１の接続部材３０の貫通孔３１の内径が成形型のゲートの外径に対して大きすぎると、モールド樹脂５０が余計な方向に流れるなどの不具合が発生するためである。
【００３２】
さらに、第１の接続部材３０に、図４に示すように、半導体チップ２０方向に凹んだ窪み部３３が形成され、該窪み部３３の内に貫通孔３１が設けられたものを使用することが好ましい。これは、貫通孔３１の周囲に第１の接続部材３０の他面側に飛び出るようなモールド樹脂５０のバリが発生することを防ぐためである。
【００３３】
図４は、樹脂５１をトップゲート注入する際の半導体チップ２０、第１の接続部材３０、貫通孔３１、窪み部３３、樹脂５１、第１型６０および第１型６０のゲート部６１の配置関係を示したものである。該ゲート部６１から貫通孔３１を通じて、樹脂５１をトップゲート注入する際に、樹脂５１の大部分は貫通孔３１を通じて半導体チップ２０の方向へ流れるが、その一部が第１型６０の方向へ逆流することがある。このような場合であっても、逆流した一部の樹脂５１を留まらせる窪み部３３を設けることで、逆流した樹脂５１は窪み部３３よりも上の面、すなわち第１の接続部材３０の他面側に飛び出しにくくなる。つまり、窪み部３３を設けることで、モールド樹脂５０のバリ発生を防止できる。
【００３４】
なお、このように、モールド樹脂５０のバリの発生を防止することで、バリの除去などの後工程が不要となり、後述する図６に示す実装基板８０への第１の接続部材３０を接合する場合における接合不良が生じにくくできる。また、図４に示した窪み部３３は、窪み部３３の形状が貫通孔３１の内径よりも大きい円柱状である場合を例示したものである。ただし、貫通孔３１の内径よりも大きい窪み部３３の底面に該貫通孔３１が備えられていればよく、窪み部３３は、例えば、半球状、円錐状、四角柱状などの形状であってもよい。
【００３５】
次に、樹脂５１のトップゲート注入後、例えば熱硬化などによる硬化処理を行い、樹脂５１を硬化させて封止する。この際、樹脂５１として線膨張係数の調整等の目的でフィラーを含むものを使用する場合には、例えば成形型の寸法調整により半導体チップ２０と第１の接続部材３０との隙間を該フィラーの粒径よりも広く調整することが好ましい。これは、半導体チップ２０が破損することを防止するためである。具体的に説明すると、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との隙間がフィラーの粒径未満となると、第１の接続部材３０からの押圧により該フィラーを半導体チップ２０に押し込んでしまい、半導体チップ２０が破損するおそれがある。そのため、上記の隙間調整はこれを防ぐために行う。
【００３６】
なお、上記のような樹脂５１に含まれるフィラーの粒径は、通常φ０．２ｍｍ未満である。そのため、半導体チップ２０が破損することを防ぐためには、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との隙間を０．２ｍｍ以上に調整することがより好ましい。
【００３７】
この封止後に、リード端子１４のカット成形などを行うが、封止前に成形を行っても良い。このようにして樹脂５１をトップゲート注入して硬化した後に、成形型を取り外すと、図３（ｅ）に示す両面露出構造の半導体装置１００が得られる。
【００３８】
なお、樹脂５１を硬化して得られたモールド樹脂５０については、トップゲート注入を行う際に前述のような樹脂５１の逆流が起きた場合には、図５に示すような貫通孔３１の内径よりも小さい凹み部５２が必然的に生じるが、特に支障はない。
【００３９】
本実施形態によれば、樹脂５１をトップゲート注入することにより、従来のサイドゲート注入において生じていた隣接するワイヤ１５同士が近づくような流れの発生を抑制できる。具体的には、樹脂５１を注入する前のあるワイヤ１５の位置と樹脂５１を注入した後の該ワイヤ１５の位置との距離（以下「ワイヤ流れ距離」という。）に着目する。本実施形態のように樹脂５１をサイドゲート注入した場合のワイヤ流れ距離は、従来のように樹脂５１をサイドゲート注入した場合のワイヤ流れ距離の５０％未満へと低減された。このように、本実施形態にかかる製造方法により、ワイヤ１５の接触不良のない半導体装置１００を製造でき、樹脂５１をサイドゲート注入した従来の両面露出構造の半導体装置の製造方法に比べて、歩留まりが向上する。
【００４０】
さらに、本実施形態によれば、アイランド１０の他面１２と第１の接続部材３０の他面との両面が露出しているため、半導体チップで生じる熱を逃がす方向が多く、放熱性がよいものとなる。
【００４１】
また、図６は第１の接続部材３０の他面およびリード端子１４と実装基板８０とを、接合材７０、例えばはんだなどを介して接合したものを示している。このように半導体装置１００のうち第１の接続部材３０の他面を実装基板８０と接合できるため、半導体チップ２０で発生する熱を実装基板８０の反対方向へ逃がすことが可能となり、放熱性の向上や適正化を図ることができる。また、必要に応じて、第１の接続部材３０の他面に、実装基板８０との接続の下地となる、例えばＣｕやＮｉなどからなる薄膜３４を設けてもよい。
【００４２】
なお、半導体チップ１００のうちアイランド１０の他面１２を実装基板８０と接合することもでき、仕様に合わせて実装基板８０との接合面を適宜変更できる。
【００４３】
（第２実施形態）
第２実施形態にかかる半導体装置について、図７、図８を参照して説明する。図７では、図８に示したＶＩＩ−ＶＩＩ面で半導体装置を切断した断面に現れるものを実線で、当該断面に現れないものを破線で示している。なお、図８の実線と一点鎖線の表記は、図２と同様である。本実施形態は、図７、図８に示したように、第１の接続部材３０の端面に取付リード３２が設けられているところが、上記第１実施形態と相違するものであり、この相違点を中心に述べることとする。
【００４４】
取付リード３２は、例えば第１の接続部材３０の四隅から放射状に伸びた形状とされている。また、取付リード３２は、半導体装置１００の製造工程において、モールド樹脂５０による封止が完了するまでの間、第１の接続部材３０を支え、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との間に隙間ができるように配置する役割を果たす。さらに、取付リード３２は、例えばリードフレームに接続して固定されるが、取付リード３２のうちリードフレームとの接続部はモールド樹脂５０の成形後には不要となるため、該接続部が半導体装置１００から切り離される。そのため、本実施形態にかかる半導体装置の構造は、最終的には図７に示すものとなる。なお、この取付リード３２は、第１の接続部材３０と同じ材料からなるものであっても、異なる材料からなるものであってもよい。
【００４５】
また、取付リード３２は、リードフレームからリード端子１４をダイバー成形等により成形したような場合には、当該リードフレームのリード端子１４以外の部分と接続して固定してもよい。接続方法は、例えばはんだや銀ペーストなどの接合材を用いたものでもよく、接合材を用いずに機械的に組み付ける方法であってもよい。さらに、図８については取付リード３２を第１の接続部材３０の四隅に４箇所設けた例を示しているが、取付リード３２の数は、例えば２箇所などの異なる数であってもよい。加えて、取付リード３２は、第１の接続部材３０からリードフレームとの接続部に至る直線状部材で構成され、図８では断面四角形状となっているが、他の形状、例えば断面円形状であってもよい。また、取付リード３２は、断面形状が例えばＵ字状やＶ字状のような湾曲した形状であってもよい。
【００４６】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法の一例について、上記第１実施形態との相違点について説明する。本実施形態の製造方法では、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との隙間を調整する工程（以下「隙間調整工程」という。）において、取付リード３２を変形させて調整することもできるところが、上記第１実施形態の製造方法と異なる。
【００４７】
具体的には、成形型により第１の接続部材３０に加えられる押圧力に基づいて、取付リード３２の形状を変化させ、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との隙間を調整する。なお、成形型による押圧力を受けて変形しやすい形状、例えば取付リード３２の幅を部分的に細くしたり、ホールが設けられた形状とすることもできる。
【００４８】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、両面露出構造としつつ、樹脂５１をトップゲート注入できる構造であるため、ワイヤ１５の信頼性が高く、放熱性の高い半導体装置となる。また、本実施形態は、第１の接続部材３０がリードフレームと接続している場合には、上記第１実施形態と異なり、第１の接続部材３０の他面に下地層を設けていないものを使用したとしても、封止後においても通電によるめっき処理などを行うことも可能な構造となる。
【００４９】
（第３実施形態）
第３実施形態にかかる半導体装置について、図９、図１０を参照して説明する。図９では、図１と同様に、図１０に示したＩＸ−ＩＸ面で半導体装置を切断した場合の断面を示している。なお、図１０の実線と一点鎖線の表記は、図２と同様であり、破線の表記は後述する第２の接続部材４０を示したものである。本実施形態の半導体装置は、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との間に、半導体チップ２０と第１の接続部材３０とを接続する第２の接続部材４０を配置したところが、上記第１、第２実施形態と相違しており、この相違点を中心に説明する。
【００５０】
第２の接続部材４０は、図９、図１０に示されるように、モールド樹脂５０による封止が完了するまでの間、第１の接続部材３０を支えつつ、半導体チップ２０と第１の接続部材３０とが位置ズレしないように固定する役割を果たす。第２の接続部材４０は、ダイボンド材として一般的に用いられている樹脂材料や接合に用いる金属含有材料などを用いてもよい。樹脂材料としては、例えば、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂またはこれらの混合物などの熱硬化性もしくは熱可塑性の接着剤が挙げられる。また、金属含有材料としては、Ａｇペースト、ダイアタッチフィルムやはんだなどが挙げられる。
【００５１】
また、第２の接続部材４０は、弾性率１ＧＰａ相当以下の材料を用いることが好ましい。第２の接続部材４０が弾性率１ＧＰａ相当を超える材料のような硬いものである場合、第２の接続部材４０が成形型による押圧力で十分に変形しない結果、半導体チップ２０や第１の接続部材３０が破損するおそれがあるためである。
次に、第２の接続部材４０の配置や形状について、図１１を参照して説明する。図１１では、第１の接続部材３０および第２の接続部材４０以外の構成要素を省略している。図１１において、第１の接続部材３０を実線で、第１の接続部材３０を透過して内部の構成要素である第２の接続部材４０については破線で示してある。
【００５２】
図１１は、４つの第２の接続部材４０を第１の接続部材３０の貫通孔３１を中心として放射状に広がるように配置し、それぞれの第２の接続部材４０と貫通孔３１との距離が等しい例を示したものである。第２の接続部材４０を複数配置する場合において、各第２の接続部材４０と貫通孔３１との距離を等しくすることが好ましい。これは、第２の接続部材４０を第１の接続部材３０の上に配置した際に第１の接続部材３０が傾くことを防ぎ、樹脂５１をトップゲート注入する際に、樹脂５１が貫通孔３１を中心として放射状に均等に広がりやすくするためである。
【００５３】
次に、本実施形態の製造方法の一例について、上記第１、第２実施形態との相違点を主に説明する。本実施形態の製造方法では、隙間調整工程の際に第２の接続部材４０を変形させることで半導体チップ２０と第１の接続部材３０との隙間を調整するところが、上記第１、第２実施形態の製造方法と異なる。
【００５４】
まず、半導体チップ２０の上に第２の接続部材４０を介して第１の接続部材３０を固定する。なお、半導体チップ２０の上に第２の接続部材４０を配置した後に、第１の接続部材３０を第２の接続部材４０の上に配置してもよいし、第１の接続部材３０に第２の接続部材４０を配置した後に、これらを半導体チップ２０の上に配置してもよい。
【００５５】
次に、上記第１、第２実施形態と同様に、樹脂５１を貫通孔３１からトップゲート注入するが、第２の接続部材４０は、トップゲート注入時に放射状に広がる樹脂５１によって、貫通孔３１を中心とした場合の径方向へ押される。そのため、第２の接続部材４０は、樹脂５１のトップゲート注入の際に、封止が完了するまで半導体チップ２０と第１の接続部材３０との位置がずれない程度に密着する材料、例えば粘着性のある樹脂材料やＡｇペースト、ダイアタッチフィルムなどを使用することが好ましい。
【００５６】
なお、第２の接続材料４０については、上記のようにトップゲート注入された樹脂５１によって貫通孔３１を中心として径方向へ押されるため、周方向寸法よりも径方向寸法が大きい形状に変形しうる。しかし、第２の接続材料４０は、少なくとも樹脂５１の硬化が完了するまでの間、半導体チップ２０と第１の接続部材３０とが位置ズレしない程度に接続していればよく、最終的にこのような形状となってもよい。
【００５７】
そして、第２の接続部材４０の変形量を材料の弾性率や初期の厚みなどにより調整する。フィラーを含有する樹脂を樹脂５１として使用する場合には、第１実施形態で述べたのと同様の理由により、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との隙間を該フィラーの粒径以上に調整することが好ましく、０．２ｍｍ以上に調整することがより好ましい。また、この際に、第２の接続部材４０を配置した直後の厚みに対する第１の接続部材３０による押圧後の厚み変化の割合（以下「変形率」という。）が１０％以上となるように調整することがさらに好ましい。これは、各部材の寸法公差を最終的に第２の接続部材４０で調整するとともに、第１の接続部材３０の他面側に余分な樹脂５１が回り込むことを防止するためである。
【００５８】
具体的には、第２の接続部材４０以外の部材の厚み方向の寸法誤差があった場合において、全ての部材の設計寸法が下限値であったときにも、第１の接続部材３０が第１型６０により確実に接するように、第２の接続部材４０の厚みを設定する。その後、フィラーを含有する樹脂５１をトップゲート注入する場合には、第２の接続部材４０については、半導体チップ２０と第１の接続部材３０との隙間が０．２ｍｍ以上となる程度にまで第１の接続材料３０による押圧により変形させると好ましい。
【００５９】
より具体的に説明すると、例えば第２の接続部材４０以外の寸法の関係上、第２の接続部材４０の厚みが０．２５ｍｍの際に、その上に配置された第１の接続部材３０が第１型６０に確実に接するとする。このような場合において、例えば第２の接続部材４０の配置した直後の厚みが０．３０ｍｍであったとすると、第２の接続部材４０が第１の接続部材３０により０．２５ｍｍまで押圧され、差分の０．０５ｍｍが厚みの変化となる。この際の変形率は、０．０５／０．３０×１００≒１６％となる。この場合には、半導体チップ２０や第１の接続部材３０が破損しないように、第２の接続部材４０が変形するものであって、押圧によって約１６％以上の変形率を許容できるものであればよい。この変形率は、成形型もしくは部材の寸法精度、仕様などにより変わるものの、少なくとも１０％以上となるように設計すればよい。また、このように第１型６０と第１の接続部材３０が確実に接するようにすることで、樹脂５１は第１型６０と第１の接続部材３０との隙間に入り込みにくくなる。
【００６０】
なお、第２の接続部材４０を変形させる際、単に成形型による押圧のみで変形させる場合や熱による材料の軟化と成形型による押圧との組み合わせで変形させる場合などが考えられるが、特に制限はなく、仕様などにより適宜変形させる手段を選択できる。
【００６１】
本実施形態によれば、上記第１、第２実施形態と同様、両面露出構造としつつ、樹脂５１をトップゲート注入できる構造であるため、ワイヤ１５の信頼性が高く、放熱性の高い半導体装置となる。
【００６２】
（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態にて示した半導体装置およびその製造方法は、本発明の半導体装置およびその製造方法の一例を示したものである。そのため、上記の各実施形態に限定されるものではなく、下記に示す例のように特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６３】
（１）例えば、半導体装置１００と外部の配線部材等との接続は、ワイヤ１５およびリード端子１４を介して行われるものであったが、これに限定されるものではない。
【００６４】
（２）第３実施形態で説明した第２接続部材４０を図１２のように６箇所に配置してもよい。さらに、第２の接続部材４０を図１３のように四角柱状としてもよい。すなわち、第２の接続部材４０については、上記の例に限られず様々な選択ができ、樹脂５１が放射状に広がる流れを遮らず、隙間調整工程の際に変形するものであれば、形状、数、配置、材質については適宜変更可能である。また、第２の接続部材４０に加えて、第２実施形態で説明した取付リード３２を含むものであってもよい。
【００６５】
（３）また、第２の接続部材４０を図１４、図１５のように一部材で構成し、第２の接続部材４０を樹脂５１のトップゲート注入時の流れが放射状に広がることを遮らない形状、例えばコイルバネのようなスパイラル形状とすることもできる。図１４では、図１５に示したＸＩＶ−ＸＩＶ面で半導体装置を切断した断面に現れるものを実線で、当該断面に現れないものを破線で示している。この場合、樹脂５１は、トップゲート注入された後、貫通孔３１を中心として放射状に広がり、スパイラル形状の第２の接続部材４０の隙間を抜けて流れることで、その流れを遮られることなく成形型内を充填できる。なお、このスパイラル形状の第２の接続部材４０については、バネのように伸縮可能であり、この伸縮に基づいて隙間調整工程を行うことができる。
【００６６】
（４）さらに、第２の接続部材４０を図１６のように気泡４１を含むものとすることもできる。この気泡４１の一部または全部が、成形型による押圧で潰されることによって、隙間調整工程を行うことができる。
【００６７】
（５）加えて、第２の接続部材４０を図１７のように穴あけ加工による穴４２が形成されたものとすることもできる。この穴４２が形成された第２の接続部材４０は、成形型による押圧で歪んで変形することによって、隙間調整工程を行うことができる。
【００６８】
なお、穴あけ加工による穴４２については、第２の接続部材４０が押圧によって変形しやすい形状の一例として示したものである。そのため、第２の接続部材４０を加工する場合、加工して設ける形状については、必ずしも穴でなくてもよく、他の形状、例えばスリット加工によるスリット形状などを設けてもよい。
【００６９】
（６）また、第２の接続部材４０を図１８のように例えばはんだのような金属含有材料とすることもできる。この第２の接続部材４０については、隙間調整工程の際に熱により溶融させて変形させることができる。この場合、必要に応じて、第１の接続部材３０もしくは半導体チップ２０またはその両方との接合に用いるランドパターンを第１の接続部材３０の一面側や半導体チップ２０の上面に設けてもよい。
【００７０】
（７）さらに、図１９、図２０で示すように、アイランド１０の四隅部からモールド樹脂５０の表面まで伸びる吊りリード１６を設けてもよい。図１９では、図２０に示したＸＩＸ―ＸＩＸ面で半導体装置を切断した断面に現れるものを実線で、当該断面に現れないものを破線で示している。なお、図２０の実線と一点鎖線の表記は、図２と同様である。
【００７１】
この吊りリード１６は、半導体装置１００の製造工程において、アイランド１０とリード端子１４をつなげて保持し、それらの位置関係を固定する役割を果たすものである。なお、吊りリード１６は、アイランド１０とリード端子１４とを別々に作製する場合には存在せず、必ずしも必要ではないが、アイランド１０をリード端子１４と一体のリードフレーム素材より形成する場合には、吊りリード１６を形成するのが好ましい。また、吊りリード１６の数は、必ずしも４本である必要はなく、例えば２本、３本など作製工程に支障がない程度に適宜変更できる。さらに、本実施形態の吊りリード１６は、第１ないし第３実施形態と組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０    アイランド
１４    リード端子
１５    ワイヤ
２０    半導体チップ
３０    第１の接続部材
３１    貫通孔
３２    取付リード
４０    第２の接続部材
５０    モールド樹脂
１００  半導体装置
【図１】
2017208414.tif 000003
【図２】
2017208414.tif 000004
【図３】
2017208414.tif 000005
【図４】
2017208414.tif 000006
【図５】
2017208414.tif 000007
【図６】
2017208414.tif 000008
【図７】
2017208414.tif 000009
【図８】
2017208414.tif 000010
【図９】
2017208414.tif 000011
【図１０】
2017208414.tif 000012
【図１１】
2017208414.tif 000013
【図１２】
2017208414.tif 000014
【図１３】
2017208414.tif 000015
【図１４】
2017208414.tif 000016
【図１５】
2017208414.tif 000017
【図１６】
2017208414.tif 000018
【図１７】
2017208414.tif 000019
【図１８】
2017208414.tif 000020
【図１９】
2017208414.tif 000021
【図２０】
2017208414.tif 000022