(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
該半導体素子を封止する樹脂パッケージと、
該樹脂パッケージの実装側面に突出形成された複数の樹脂突起と、
該樹脂突起に配設された金属膜と、
前記半導体素子上の電極パッドと前記金属膜とを電気的に接続するワイヤとを具備してなる半導体装置において、
前記半導体素子と対向するよう配設され、前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱用部材を設け、
かつ、該放熱部材の前記実装面からの突出量が、前記金属膜を含んだ前記樹脂突起の突出量以下となるよう構成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記放熱用部材は、リードフレーム材料よりなる金属板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記載の半導体装置において、
前記半導体素子と前記放熱用部材との間に少なくとも一層の金属層を介装し、前記放熱用部材を該金属層に接着固定したことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体素子と、
該半導体素子を封止する樹脂パッケージと、
該樹脂パッケージの実装側面にペリフェラル状に突出形成された複数の樹脂突起と、
該樹脂突起に配設された金属膜と、
前記実装側面の前記樹脂突起が配設された位置の内側に突出するよう形成された背面端子と、
前記半導体素子上の電極パッドと前記金属膜とを電気的に接続するワイヤとを具備してなる半導体装置において、
前記半導体素子と前記背面端子との間に、放熱用部材を配設したことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置において、
前記半導体素子は、前記放熱用部材に載置された構成であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項２記載の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
リードフレーム材料よりなる基板を用意し、該基板の前記樹脂突起の形成位置と対応する位置に凹部を形成すると共に、該凹部内に前記金属膜を被膜することによりリードフレームを形成するリードフレーム形成工程と、
前記リードフレームに前記半導体素子を搭載すると共に、該半導体素子と前記金属膜とを前記ワイヤで電気的に接続する素子搭載工程と、
少なくとも前記半導体素子及び前記ワイヤを封止する前記樹脂パッケージを形成する封止工程と、
前記リードフレームの厚さが、前記金属膜を含んだ前記樹脂突起の前記実装面からの高さ寸法以下となるよう、前記リードフレームを除去する第１のリードフレーム除去工程と、
前記リードフレームの前記放熱用部材を形成する所定位置にレジスト材を配設した上で、該レジストが配設されていない前記リードフレームを除去し、前記放熱用部材を形成する第２のリードフレーム除去工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体装置と、
該半導体装置を封止する樹脂パッケージと、
該樹脂パッケージの実装面に突出形成された樹脂突起と、
該樹脂突起に配設された金属膜と、前記半導体素子上の電極パッドと前記金属膜とを電気的に接続する接続手段とを有する半導体装置を製造する際に用いるリードフレームであって、
基材の前記樹脂突起と対応する位置に形成されると共に前記金属膜が形成された凹部が、前記基材の両面に形成され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７記載のリードフレームにおいて、
前記金属膜を、内層よりはんだ層、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、金（Ａｕ）層の四層構造膜、または内層よりパラジウム（Ｐｄ）層、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、金（Ａｕ）層の四層構造膜としたことを特徴とするリードフレーム。
【請求項９】
請求項７または８記載のリードフレームにおいて、
前記基材を、それぞれ片面に前記凹部が形成された第１及び第２の基材半体により構成し、かつ、該第１及び第２の基材半体の前記凹部が形成されてない面同志を接合した構成としたことを特徴とするリードフレーム。
【請求項１０】
請求項７記載のリードフレームの製造方法であって、
基材の両面にエッチングレジストを塗付するレジスト塗布工程と、
前記エッチングレジストの前記凹部形成位置に対応する部位を除去して所定のレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記基材両面の前記凹部形成位置にレジストパターンをマスクとして凹部を形成するエッチング工程と、
該エッチング工程で形成された凹部内に、前記金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記エッチングレジストを除去するレジスト除去工程とを具備することを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載のリードフレームを用いた半導体装置の製造方法であって、
前記リードフレームに半導体素子を搭載する素子搭載工程と、
前記半導体素子に形成された電極パッドと、前記リードフレームに形成されている前記金属膜とを電気的に接続する接続工程と、
前記リードフレーム上に、前記半導体素子を封止する樹脂を形成し樹脂パッケージを形成する封止工程と、
前記リードフレームを前記第１の基材半体と第２の基材半体に分割する分割工程と、
前記第１及び第２の基材半体から前記樹脂パッケージを前記金属膜と共に分離する分離工程とを首する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
本発明は半導体装置及びその製造方法及びリードフレーム及びその製造方法及びリードフレームを用いた半導体装置の製造方法に係り、特にリードレス表面実装型でかつ樹脂封止型の半導体装置及びその製造方法及びリードフレーム及びその製造方法及びリードフレームを用いた半導体装置の製造方法に関する。
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、これら電子機器に配設される半導体装置も小型薄型化が急速に進んでいる。このように半導体装置が小型薄型化すると、半導体素子で発生する熱を効率よく放熱させることが困難となる。
よって、小型薄型化された半導体装置であっても、半導体素子で発生する熱を効率よく放熱する新たな構造が望まれている。
背景技術
図１及び図２は、従来の半導体装置１０Ａ，１０Ｂを示している。
各図に示す半導体装置１０Ａ，１０Ｂは、共に半導体素子１１，ワイヤ１２，端子１５，及び樹脂パッケージ１６等からなる極めて簡単な構成とされている。また、各半導体装置１０Ａ，１０Ｂは、パッケージ１６の実装面１６ａから下方に向け突出した樹脂突起１８が一体的に形成されている。そして、この樹脂突起１８に金属膜１９を被膜形成することにより端子１５を形成している。
また、図２に示す半導体装置１０Ｂは、パッケージ１６の実装面１６ａに背面端子１７が形成されている。この背面端子１７は金属膜１９と同様に導電性を有した金属膜であり、半導体装置１０Ｂを実装基板（図示せず）に実装する際、実装基板上のアース端子と電気的に接続される構成とされている。従って、実装状態において背面端子１７は半導体素子１１をシールドするシールド部材として機能し、半導体装置１０Ｂの電気的特性の向上を図っている。
上記構成とされた半導体装置１０Ａ，１０Ｂは、ＳＳＯＰのようなインナーリードやアウターリードが設けられていないため、インナーリードからアウターリードへの引き回しのための面積やアウターリード自身の面積が不要となり、半導体装置１０Ａ，１０Ｂの小型化を図ることができる。
また、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）のような半田ボールを形成するための搭載基板（インターポーザ）も不要となり、半導体装置１０Ａ，１０Ｂのコスト低減を図ることができる。更に、樹脂突起１８と金属膜１９から構成される端子１５は、協働して半田ボールと同等の機能を奏するため、ＢＧＡタイプの半導体装置と同様の実装性を得ることができる。
ところで、近年の半導体素子１１の高密度に伴い、半導体素子１１で発生する熱量は増大する傾向にある。しかしながら、樹脂封止型の半導体装置では、樹脂の熱伝導率が低いために放熱特性が不良となる。
また、図１及び図２で示した半導体装置１０Ａ，１０Ｂは、端子１５が樹脂突起１８に金属膜１９を被膜形成した構成であるため、半田ボールを実装端子とするＢＧＡや、リードを実装端子とするＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）のように実装端子からの放熱量も小さい。このため、図１及び図２に示した半導体装置１０Ａ，１０Ｂでは、上記した良好な特性を有するものの、放熱特性が十分でなく、発生する熱により半導体素子１１に動作不良が発生するおそれがあるという問題点があった。
発明の開示
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決する、改良された有用な半導体装置及びその製造方法及びリードフレーム及びその製造方法及びリードフレームを用いた半導体装置の製造方法を提供することを総括的な目的としている。
本発明のより詳細な目的は、半導体素子で発生する熱を効率よく放熱しうる半導体装置及びその製造方法及びリードフレーム及びその製造方法及びリードフレームを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明は、半導体素子と、該半導体素子を封止する樹脂パッケージと、該樹脂パッケージの実装側面に突出形成された複数の樹脂突起と、該樹脂突起に配設された金属膜と、前記半導体素子上の電極パッドと前記金属膜とを電気的に接続するワイヤとを具備してなる半導体装置において、前記半導体素子と対向するよう配設され、前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱用部材を設け、かつ、該放熱部材の前記実装面からの突出量が、前記金属膜を含んだ前記樹脂突起の突出量以下となるよう構成したことを特徴とするものである。
本発明によれば、半導体素子から発生する熱を放熱する放熱用部材を半導体素子と対向するよう配設したことにより、半導体素子で発生した熱は放熱用部材で放熱される。よって、半導体素子を効率よく冷却することができ、半導体素子に誤動作が発生することを防止することができる。
また、放熱用部材の実装面から突出量は、金属膜を含んだ樹脂突起の突出量以下とされているため、半導体装置の実装時において、放熱用部材が金属膜と実装基板との接合の邪魔になるようなことはない。
また本発明は、上記半導体装置において、前記放熱用部材をリードフレーム材料よりなる金属板としたことを特徴とするものである。
本発明によれば、放熱用部材をリードフレーム材料よりなる金属板としたことにより、リードフレーム材料は熱伝導率が高いため良好な放熱特性を得ることができる。
また本発明は、上記半導体装置において、前記半導体素子と前記放熱用部材との間に少なくとも一層の金属層を介装し、前記放熱用部材を該金属層に接着固定したことを特徴とするものである。
本発明によれば、半導体素子と放熱用部材との間に少なくとも一層の金属層を介装し、放熱用部材を金属層に接着固定したことにより、金属層として接着性の良好な材質を用いることができ、放熱用部材の固定を強固に行なうことができる。また、金属層自体も熱伝導性を有するため、半導体素子で発生した熱を放熱用部材に効率よく熱伝導させることができる。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、半導体素子と、この半導体素子を封止する樹脂パッケージと、この樹脂パッケージの実装側面にペリフェラル状に突出形成された複数の樹脂突起と、この樹脂突起に配設された金属膜と、前記実装側面の前記樹脂突起が配設された位置の内側に突出するよう形成された背面端子と、前記半導体素子上の電極パッドと前記金属膜とを電気的に接続するワイヤとを具備してなる半導体装置において、前記半導体素子と前記背面端子との間に、放熱用部材を配設したことを特徴とするものである。
本発明によれば、半導体素子と背面端子との間に、放熱用部材を配設したことにより、半導体素子で発生した熱は、まず放熱用部材に熱伝導し、その後に背面端子に熱伝導して外部に放出される。この際、背面端子は半導体素子が実装される実装基板に接合されるため、半導体素子で発生する熱は実装基板に熱伝導され、この実装基板においても放熱される。このように、半導体素子と背面端子との間に放熱用部材を配設することにより、放熱容積を増大することができ、効率のよい放熱処理を行なうことができる。
また本発明は、上記半導体装置において、前記半導体素子は、前記放熱用部材に載置された構成であることを特徴とするものである。
本発明によれば、半導体素子を放熱用部材の上部に載置した構成としたことにより、半導体素子で発生する熱を直接的に放熱用部材に放熱することができ、放熱効率の向上を図ることができる。また、半導体素子を搭載する基板として放熱用部材を用いることも可能となる。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、リードフレーム材料よりなる基板を用意し、該基板の前記樹脂突起の形成位置と対応する位置に凹部を形成すると共に、該凹部内に前記金属膜を被膜することによりリードフレームを形成するリードフレーム形成工程と、前記リードフレームに前記半導体素子を搭載すると共に、該半導体素子と前記金属膜とを前記ワイヤで電気的に接続する素子搭載工程と、少なくとも前記半導体素子及び前記ワイヤを封止する前記樹脂パッケージを形成する封止工程と、前記リードフレームの厚さが、前記金属膜を含んだ前記樹脂突起の前記実装面からの高さ寸法以下となるよう、前記リードフレームを除去する第１のリードフレーム除去工程と、前記リードフレームの前記放熱用部材を形成する所定位置にレジスト材を配設した上で、該レジストが配設されていない前記リードフレームを除去し、前記放熱用部材を形成する第２のリードフレーム除去工程とを有することを特徴とするものである。
本発明では、リードフレーム形成工程において形成されたリードフレームは、素子搭載工程及び封止工程が終了した後に除去される。この際、先ず第１のリードフレーム除去工程を実施することにより、リードフレームの厚さが金属膜を含んだ樹脂突起の実装面からの高さ寸法以下となるようリードフレームの除去処理を行なう。この除去処理が終了した時点で、金属膜はリードフレームと略面一或いはリードフレームから若干量と突出した状態となる。
次に、第２のリードフレーム除去工程を実施し、リードフレームの放熱用部材を形成する所定位置にレジスト材を配設した上で、このレジストが配設されていないリードフレームを除去する。これにより、リードフレームのレジスト材を配設した位置は、実装面に残存することとなり、この部位が放熱用部材となる。
このように、半導体装置を製造する際に用いるリードフレームを利用し、第１及び第２のリードフレーム除去工程においてリードフレームの一部を残存させ、これを放熱用部材とするため、リードフレームと別個の材料で放熱用部材を形成する方法に比べて製造工程の簡単化を図ることができる。また、放熱用部材を形成するための新たな製造設備も不要であり、よって設備コストが上昇してしまうこともない。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置と、該半導体装置を封止する樹脂パッケージと、該樹脂パッケージの実装面に突出形成された樹脂突起と、該樹脂突起に配設された金属膜と、前記半導体素子上の電極パッドと前記金属膜とを電気的に接続する接続手段とを有する半導体装置を製造する際に用いるリードフレームであって、基材の前記樹脂突起と対応する位置に形成されると共に前記金属膜が形成された凹部が、前記基材の両面に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明は上記リードフレームにおいて、前記金属膜を、内層よりはんだ層、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、金（Ａｕ）層の四層構造膜、または内層よりパラジウム（Ｐｄ）層、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、金（Ａｕ）層の四層構造膜としたことを特徴とするものである。
また、本発明は上記リードフレームにおいて、前記基材をそれぞれ片面に前記凹部が形成された第１及び第２の基材半体により構成し、かつ、該第１及び第２の基材半体の前記凹部が形成されてない面同志を接合した構成としたことを特徴とするものである。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記リードフレームの製造方法であって、基材の両面にエッチングレジストを塗付するレジスト塗布工程と、前記エッチングレジストの前記凹部形成位置に対応する部位を除去して所定のレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記基材両面の前記凹部形成位置にレジストパターンをマスクとして凹部を形成するエッチング工程と、該エッチング工程で形成された凹部内に、前記金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記エッチングレジストを除去するレジスト除去工程とを具備することを特徴とするものである。
更に、上記の目的を達成するため、本発明は、上記リードフレームを用いた半導体装置の製造方法であって、前記リードフレームに半導体素子を搭載する素子搭載工程と、前記半導体素子に形成された電極パッドと、前記リードフレームに形成されている前記金属膜とを電気的に接続する接続工程と、前記リードフレーム上に、前記半導体素子を封止する樹脂を形成し樹脂パッケージを形成する封止工程と、前記リードフレームを前記第１の基材半体と第２の基材半体に分割する分割工程と、前記第１及び第２の基材半体から前記樹脂パッケージを前記金属膜と共に分離する分離工程とを首することを特徴とするものである。
上記した各発明に係るリードフレーム、リードフレームの製造方法、及びリードフレームを用いた半導体装置の製造方法によれば、１個あたりの半導体装置の製造に要するリードフレームコストを低減することができ、よって製造コストの低減を図ることができる。また、一括して多数の半導体装置を製造することができるため、製造効率の向上を図ることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図３は、本発明の第１実施例である半導体装置２０Ａを示している。また、同図は、実装基板４０上に半導体装置２０Ａが実装された状態を示している。この半導体装置２０Ａは、大略すると半導体素子２１，樹脂パッケージ２６（以下、パッケージという），及び金属膜２９とから構成されている。
半導体素子２１はフェイスアップの状態で配設されており、その上面には複数の電極パッド（図示せず）が形成されている。また、半導体素子２１の下面には、後述するリードフレーム３１に搭載する際に用いた接着剤２４が存在している。
パッケージ２６は、例えばエポキシ樹脂をトランスファーモールド（ポッティングも可能である）することにより形成されるものであり、その実装面３８の所定位置には樹脂突起２８が一体的に形成されている。この樹脂突起２８は、パッケージ２６の実装面３８から下方に向け突出形成されている。
また、樹脂突起２８は実装面３８の外周に沿って配設されており、いわゆるペリフェラル状の配置とされている。従って、実装面３８の中央部分には、樹脂突起２８は形成されていない。尚、この樹脂突起２８の配設ピッチは、例えば０．８ｍｍ程度とすることが可能である。
金属膜２９は単層或いは複数の導電膜を積層した構造を有しており、パッケージ２６に形成された樹脂突起２８を覆うように形成されている。この金属膜２９と前記した半導体素子２１の電極パッドとの間にはワイヤ２２が配設されており、これにより金属膜２９と半導体素子２１は電気的に接続した構成となっている。
更に、実装面３８の中央位置には、半導体素子２１と対向するように放熱板３０Ａ（放熱用部材）が配設されている。前記したように、樹脂突起２８は実装面３８にペリフェラル状の配置とされており、よって実装面３８の中央部分には樹脂突起２８は形成されていない。放熱板３０Ａは、実装面３８の樹脂突起２８が形成されていないこの中央領域に配設されている。
放熱板３０Ａは金属板であり、後に詳述するようにリードフレーム材料（鉄合金，銅合金等）で形成されている。このリードフレーム材料は一般に熱伝導率が高いため、よって放熱板３０Ａは良好な放熱特性を示す。また、放熱板３０Ａの実装面３８からの突出量（図中、下方への突出量）は、端子２５の実装面３８からの突出量（金属膜２９を含んだ樹脂突起２８の突出量）と略等しいか、或いは若干量小さく設定されている。
上記構成とされた半導体装置２０Ａは、従来のＳＳＯＰのようなインナーリードやアウターリードが不要となり、インナーリードからアウターリードへの引き回しのための面積や、アウターリード自身の面積が不要となり、半導体装置２０Ａの小型化を図ることができる。
また、従来のＢＧＡのような半田ボールを形成するために搭載基板を用いる必要がなくなるため、半導体装置２０Ａのコスト低減を図ることができる。また、樹脂突起２８及び金属膜２９は、協働してＢＧＡタイプの半導体装置の半田バンプと同等の機能を奏するため、実装性を向上することができる。
続いて、半導体装置２０Ａを実装基板４０に実装した状態における、半導体装置２０Ａの放熱特性について説明する。
半導体装置２０Ａは、はんだ４２を用いて実装基板４０に実装される。実装基板４０には、予め接続端子４１Ａ，４１Ｂが形成されている。この内、接続端子４１Ａは半導体装置２０Ａに形成された端子２５の配設位置と対応する位置に形成されており、また接続端子４１Ｂは半導体装置２０Ａに配設された放熱板３０Ａと対向する位置に形成されている。
よって、実装基板４０の各接続端子４１Ａ，４１Ｂにはんだペーストを塗付した上で、端子２５が接続端子４１Ａ上に位置するよう、また放熱板３０Ａが接続端子４１Ｂ上に位置するよう位置決めし、半導体装置２０Ａを実装基板４０上に仮止めする。続いて、この半導体装置２０Ａがはんだペーストにより仮止めされた状態の実装基板４０をリフロー炉に流すことによりはんだを溶融させ、これによりはんだ４２を介して端子２５と接続端子４１、及び放熱板３０Ａと接続端子４１Ｂとが接合され、図３に示すように、半導体装置２０Ａは実装基板４０に実装された状態と成る。
尚、この実装の際、前記したように放熱板３０Ａの実装面３８から突出量は、端子２５の突出量以下とされているため、半導体装置２０Ａの実装時において、放熱板３０Ａが端子２５（金属膜２９）と実装基板４０との接合の邪魔になるようなことはない。
ところで、前記したように近年では、半導体素子２１の高密度に伴い、この半導体素子２１で発生する熱量は増大する傾向にある。また、樹脂封止型の半導体装置は、半導体素子を封止する樹脂製パッケージ２６の熱伝導率が低いために放熱特性が不良になりやすい。
しかしながら、本実施例に係る半導体装置２０Ａは、放熱板３０Ａを半導体素子２１と対向するよう配設しているため、半導体素子２１で発生した熱は接着剤２４を介して放熱板３０Ａに熱伝導し、更にはんだ４２，接続端子４１Ｂを介して実装基板４０に熱伝導する。そして、この熱伝導の過程において、半導体素子２１で発生した熱は外界に放熱される。また、放熱量は少ないが、端子２５を介しても半導体素子２１で発生した熱は放熱される。図３に示す矢印は、半導体素子２１で発生した熱の放熱経路を示している。
このように、半導体装置２０Ａは放熱板３０Ａを設けたことにより、従来のように端子２５のみで放熱が行なわれる構成に比べ、放熱面積を広くすることができる。よって、半導体素子２１を効率よく冷却することができ、半導体素子２１に誤動作が発生することを確実に防止することができる。また、放熱板３０Ａとして、熱伝導率が高いリードフレーム材料を用いたことにより、これによっても良好な放熱特性を得ることができる。
続いて、図４を用いて、上記した第１実施例に係る半導体装置２０Ａの製造方法について説明する。
半導体装置２０Ａは、リードフレーム形成工程，素子搭載工程，封止工程，リードフレーム除去工程の各工程を実施することにより製造される。また、一つのリードフレームから複数の半導体装置を同時に形成する場合には、上記各工程に加え、切断工程が追加される。
ここで、リードフレーム形成工程とは、樹脂突起２８の形成位置と対応する位置に凹部４４を形成すると共に、この凹部４４内に金属膜２９を被膜形成することによりリードフレーム３１Ａを形成する工程である。また、素子搭載工程とは、リードフレーム３１Ａに半導体素子２１を搭載すると共に、この半導体素子２１と金属膜２９とをワイヤ２２で電気的に接続する工程である。
また、封止工程とは、少なくとも半導体素子２１及びワイヤ２２を封止するパッケージ２６を形成する工程である。また、リードフレーム除去工程は、リードフレーム３１Ａを除去し半導体装置２０Ａを独立させる工程である。更に、切断工程とは、リードフレームが除去された連続した半導体装置の群を個々の半導体装置に分離し個片化する工程である。
本実施例に係る製造方法は、上記した各工程の内、リードフレーム除去工程に特徴を有し、他の工程は従来と同様の処理を行なうものである。このため、以下の説明においては、本実施例の特徴となるリードフレーム除去工程についてのみ説明するものとする。
図４（Ａ）は、リードフレーム形成工程，素子搭載工程，および封止工程が終了した状態を示している。この状態において、リードフレーム３１Ａに形成された複数の凹部４４内には、金属膜２９及び樹脂突起２８が形成された構成とされている。
また、金属膜２９はワイヤ２２により半導体素子２１と電気的に接続され、樹脂突起２８はパッケージ２６と一体的に形成されている。また、半導体素子２１は、接着剤２４によりリードフレーム３１Ａ上に固定されている。尚、このときのリードフレーム３１Ａの厚さＷ１（実装面３８からの突出量は、当然ではあるが凹部４４の深さよりも大きくなっている。
リードフレーム除去工程では、リードフレーム３１Ａをパッケージ２６から分離させる処理を行なう。具体的には、リードフレーム３１Ａにエッチング液を噴射させて溶解することにより、パッケージ２６をリードフレーム３１Ａから分離させる。本実施例では、このリードフレーム除去工程を第１のリードフレーム除去工程と、第２のリードフレーム除去工程との二つの工程を実施することにより実現している。
第１のリードフレーム除去工程では、リードフレーム３１Ａの全面に対しエッチング液を噴射し、リードフレーム３１Ａが全体にわたり均一の割合でエッチングされるようエッチング処理を行なう。このエッチング処理で用いられるエッチング液は、リードフレーム３１Ａのみを溶解し、金属膜２９は溶解しない性質を有するエッチング液が選定されている。
この第１のリードフレーム除去工程は、リードフレーム３１Ａの厚さが金属膜２９を含んだ樹脂突起２８の実装面３８からの高さ寸法（図４（Ｂ）に矢印Ｗ２で示す寸法）以下となるまで、換言すればリードフレーム３１Ａの厚さが端子２５の高さ寸法以下となるまで実施される。
図４（Ｂ）は、第１のリードフレーム除去工程が終了した状態を示している。この状態において、リードフレーム３１Ａは全体的にその厚さが上記したＷ２となっている。このため、金属膜２９の底部は、リードフレーム３１Ａと略面一であるか、或いはリードフレーム３１Ａから若干量突出した状態となっている。
上記した第１のリードフレーム除去工程が終了すると、続いて第２のリードフレーム除去工程が実施される。この第２のリードフレーム除去工程では、先ずリードフレーム３１Ａ上にレジスト２２を配設する。このレジスト２２は、放熱板３０Ａの形成位置と対応するよう配設位置が設定されている。
続いて、第１のリードフレーム除去工程と同様に、リードフレーム３１Ａの全面に対しエッチング液を噴射し、リードフレーム３１Ａのエッチング処理を行なう。この際、リードフレーム３１Ａのレジスト３２が形成された部位は、エッチング処理によっても除去されず、レジスト３２が形成されていない部位におけるリードフレーム３１Ａのみが選択的にエッチングされる。これにより、図４（Ｃ）に示されるように、放熱板３０Ａが形成される。そして、放熱板３０Ａ上に配設されているレジスト３２を除去することにより、図４（Ｄ）に示されるように半導体装置２０Ａが形成される。
このように本実施例では、半導体装置２０Ａを製造する際に用いるリードフレーム３１Ａを利用し、第１及び第２のリードフレーム除去工程においてリードフレーム３１Ａの一部を残存させ、これを放熱板３０Ａとしている。このため、リードフレーム３１Ａと別個の材料で放熱板を形成する方法に比べて製造工程の簡単化を図ることができる。また、放熱板３０Ａを形成するための新たな製造設備も不要であり、よって設備コストの低減を図ることができる。また、本実施例ではリードフレーム３１Ａを溶解することにより、パッケージ２６をリードフレーム３１Ａから分離する方法を用いているため、この分離処理を確実かつ容易に行なうことができ、歩留りを向上することができる。
尚、上記した実施例では、エッチング液を噴射させることによりリードフレーム３１Ａを除去する方法を示したが、リードフレーム３１Ａを除去する方法はこれに限定されるものではなく他のエッチング方法を用いることも可能である。具体的には、リードフレーム３１Ａをエッチング槽３１に装填されたエッチング液が満たされたエッチング液槽内に浸漬し、これによりエッチングを行なう方法等が考えられる。
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図５は、本発明の第２実施例である半導体装置２０Ｂを示している。尚、図５において、先に説明した図３及び図４に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。また、図６以降の各図においても同様とする。
図３に示した第１実施例に係る半導体装置２０Ａは、半導体素子２１の下部に接着剤２４を介して放熱板３０Ａを配設した構成とした。これに対し、本実施例に係る半導体装置２０Ｂは、半導体素子２１と放熱板３０Ｂとの間にメッキ層３５（金属層）を介装したことを特徴とするものである。このメッキ層３５は、半導体素子２１の下部に配置された接着剤層３３上にメッキ形成されている。また、放熱板３０Ｂは、メッキ層３５に接着層３４を介して接着されている。
このように、半導体素子２１と放熱板３０Ｂとの間に少なくとも一層のメッキ層３５を介装し、放熱板３０Ｂをメッキ層３５に接着固定する構成としたことにより、メッキ層３５及び接着剤３４の選定の自由度を広げることが可能となる。
よって、接着剤３４として放熱板３０Ｂとの接着性の良好なものを選定し、かつ、メッキ層３５として接着剤３４との接着性の良好なものを選定することにより、放熱板３０Ｂを半導体装置２０Ｂに強固に固定することができ、半導体装置２０Ｂの信頼性の向上を図ることができる。また、メッキ層３５自体も金属であるため高い熱伝導性を有するため、半導体素子２１で発生した熱を放熱板３０Ｂに効率よく熱伝導させることができる。
尚、本実施例では、メッキ層３５を１層のみ配設した構成を示しているが、メッキ層３５は１層に限定されるものではなく、複数層形成しても良い。
次に、本発明の第３及び第４実施例について説明する。
図６及び図７は、本発明の第３及び第４実施例である半導体装置２０Ｃ，２０Ｄを示している。各半導体装置２０Ｃ，２０Ｄは、それぞれ背面端子２７を有した構成とされている。この背面端子２７は導電性を有した金属膜であり、図示はされていないがワイヤ２２により半導体素子２１のグランド用電極パッドに接続された構成とされている。また、この背面端子２７は、半導体装置２０Ｃ，２０Ｄを実装基板（図示せず）に実装する際、実装基板上のアース端子と電気的に接続されるものである。従って、実装状態において背面端子２７は半導体素子２１のグランド用電極パッド及び実装基板上のアース端子の双方と接続した状態となり、よって半導体素子２１をシールドするシールド部材として機能するため、半導体装置２０Ｃ，２０Ｄの電気的特性の向上を図ることができる。
図６に示す第３実施例に係る半導体装置２０Ｃは、金属製の放熱板３０Ｃを背面端子２７と半導体素子２１との間に配設した構成とされている。この放熱板３０Ｃは、接着剤２４により背面端子２７に固定されている。また、半導体素子２１は、接着剤２４により放熱板３０Ｃの上部に搭載されている。
一方、第４実施例にかかる半導体装置２０Ｄは、樹脂製の放熱板３０Ｄを用いたことを特徴としている。この樹脂製の放熱板３０Ｄは、高い熱伝導性を有する樹脂内に金属粉を混入した構成とされており、全体として高い熱伝導性を有するよう構成されている。また、樹脂製の放熱板３０Ｄは、加熱することにより樹脂が接着剤と同様に接着性を持つため、半導体素子２１と放熱板３０Ｄ、及び背面端子２７と放熱板３０Ｄは、放熱板３０Ｄ自体が発生する接着力により直接固定された構成とされている。
上記構成とされた各半導体装置２０Ｃ，２０Ｄは、半導体素子２１と背面端子２７との間に放熱板３０Ｃ，３０Ｄを配設しているため、半導体素子２１で発生した熱は、まず放熱板３０Ｃ，３０Ｄに熱伝導し、その後に背面端子２７に熱伝導して外部に放出される。
この際、背面端子２７は、前記したように実装時に実装基板（図示せず）に接合されるため、半導体素子２１で発生した熱は背面端子２７で放熱されると共に、実装基板においも放熱される。このように、半導体素子２１と背面端子２７との間に放熱板３０Ｃ，３０Ｄを配設することにより、放熱容積を増大することができ、効率のよい放熱処理を行なうことが可能となる。
また、第４実施例にかかる半導体装置２０Ｄでは、半導体素子２１を放熱板３０Ｄの上部に直接載置した構成としたことにより、半導体素子２１で発生する熱を直接的に放熱板３０Ｄに放熱することができ、放熱効率の向上を図ることができる。
次に、本発明の第５実施例について説明する。
図８は、本発明の第５実施例である半導体装置２０Ｅを示している。本実施例に係る半導体装置２０Ｅは、放熱板３０Ｅを半導体素子２１の上部に配置したことを特徴とするものである。放熱板３０Ｅは金属製であり、板状部３６Ａと凸部３６Ｂとにより構成されている。
板状部３６Ａは、本実施例ではパッケージ２６の上面全面を覆うよう構成されている。しかしながら、板状部３６Ａは必ずしもパッケージ２６の上面全面を覆うよう構成する必要はなく、半導体素子２１の発熱量に応じてその面積を可変できるものである。
また、凸部３６Ｂは、板状部３６Ａから半導体素子２１に向け突出するよう形成されている。この凸部３６Ｂの先端面は、軟質接着剤３７により半導体素子２１の上面に接着されている。ここで、凸部３６Ｂと半導体素子２１の接着に軟質接着剤３７を用いたのは、半導体素子２１の上面には回路が形成されており、この回路の保護を図るためである。
続いて、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法について説明する。
図４を用いて説明した半導体装置の製造方法では、リードフレーム３１Ａの片面のみを利用して半導体装置２０Ａを形成する方法が取られていた。これに対し、本実施例に係る製造方法では、リードフレームの両面それぞれに半導体装置を製造することにより、生産性の向上を図ったものである。
図９及び図１０は、本実施例に係る製造方法で用いられるリードフレーム３１Ｂ，３１Ｃを示している。リードフレーム３１Ｂは、１枚の金属基材４５Ａの上面及び下面のそれぞれに凹部４４が形成されており、各凹部４４の内面には金属膜２９が形成されている。この凹部４４の形成位置は、半導体装置の端子２５の形成位置に対応するよう構成されている。
また、リードフレーム３１Ｃは、金属基材４５Ｂが第１及び第２の基材半体４６，４７から構成されている。各基材半体４６，４７の片側面には凹部４４が形成されており、各凹部４４の内面には金属膜２９が形成されている。また、各基材半体４６，４７の凹部４４が形成されていない面は、互いに対峙するよう配置され、基材接着剤４８により接合されている。これにより、第１及び第２の基材半体４６，４７は一体化し、リードフレーム３１Ｃを構成する。尚、第１及び第２の基材半体４６，４７を接合する方法は、上記のように基材接着剤４８を用いる方法に限定されるものではなく、例えば機械的に圧延加工を行なうことにより、各基材半体４６，４７を接合する方法を用いても良い。
上記構成とされたリードフレーム３１Ｂ，３１Ｃは、次のようにして製造される。尚、以下の説明においては、リードフレーム３１Ｃの製造方法を例に挙げて説明する。
リードフレーム３１Ｃを製造するには、先ず図１１に示すように、導電材料（例えば銅）よりなる平板状の第１及び第２の基材半体４６，４８を用意し、この一対の基材半体４６，４８を基材接着剤４８により接着することにより金属基材４５Ｂを形成する。続いて、図１２に示すように、この金属基材４５Ｂの上下両面にエッチングレジスト４９を塗布する（レジスト塗布工程）。このエッチングレジスト４９は、例えば感光性樹脂であり、スピナー等を用いて所定膜厚に塗布される。
続いて、エッチングレジスト４９に図示しないマスクを用いて露光処理を行い、その後に現像処理を行なうことにより、後に端子２５が形成される位置に開口部５０が形成されたレジストパターン４９ａを形成する（レジストパターン形成工程）。図１３は、開口部５０が形成されたレジストパターン４９ａを示している。
レジストパターン形成工程が終了すると、レジストパターン４９ａが形成された金属基材４５Ｂの両面に対しハーフエッチング処理が実施され、金属基材４５Ｂの両面には凹部４４が形成される（エッチング工程）。この凹部４４の深さは、後に形成される端子２５の高さと等価であり、例えば０．０５〜０．１０ｍｍの深さとなるよう形成される。この凹部４４の深さは、エッチング時間を制御することにより上記の所定深さとなるようにしている。尚、金属基材４５Ｂの材料として銅（Ｃｕ）を用いた場合には、エッチング液としては例えば塩化第２鉄等を用いることができる。図１４は、両面に所定深さの凹部４４が形成された金属基材４５Ｂを示している。
上記のようにエッチング工程が実施されると、続いて金属膜形成工程が実施され金属膜２９が形成される。この金属膜２９の形成方法としては、例えばメッキ法を用いることができる。また、本実施例に係る金属膜２９は内層よりはんだ層、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、金（Ａｕ）層を積層した四層構造膜とされている。このため、各層を順次メッキし積層することにより、金属膜２９を形成する。尚、金属膜２９の層構造は、上記の組み合わせに限定されるものではなく、例えば内層よりパラジウム（Ｐｄ）層、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、金（Ａｕ）層の四層構造膜としても良い。
上記の処理を実施することにより、図１５に示されるように、金属膜２９は金属基材４５Ｂに被膜形成される。しかしながら、後述するように分離工程においてパッケージ２６を各基材半体４６，４７から分離する際、金属膜２９も各基材半体４６，４７から離脱させる必要がある。このため、金属膜２９は各基材半体４６，４７に対しある程度の分離性も要求される。従って、金属膜２９を凹部４４に形成するに先立ち、上記分離性を確保するために、凹部４４内に導電性のペースト等の分離性を向上させる部材を塗布しておき、その上部に金属膜２９を形成する構成としてもよい。
尚、上記した金属膜形成工程では、メッキ法を用いて金属膜２９を形成する方法を説明したが、金属膜２９の形成はメッキ法に限定されるものではなく、例えば蒸着法，スパッタリング法等の他の膜形成技術を用いて形成する構成としてもよい。
上記のように金属膜形成工程において凹部４４内に金属膜２９が形成されると、続いてレジストパターン４９ａ（エッチングレジスト４９）を除去するレジスト除去工程、及び金属基材４５Ｂの表面平滑化工程が実施され、図１０に示されるリードフレーム３１Ｃが形成される。上記したリードフレーム３１Ｃの製造方法では、レジスト塗布，レジストパターン形成，エッチング，金属膜形成，及びレジスト除去等の簡単な工程によりリードフレーム３１Ｃを形成することができる。
続いて、上記のようにして製造されるリードフレーム３１Ｃを用いた半導体装置の製造方法について説明する。
半導体装置を製造するには、リードフレーム３１Ｃの所定素子搭載位置に接着剤２４を塗布すると共に、この接着剤２４上部に半導体素子２１を搭載する（素子搭載工程）。この素子搭載工程が終了すると、リードフレーム３１Ｃはワイヤボンディング装置に装着され、図１６に示されるように、半導体素子２１の上面に形成された電極パッドとリードフレーム３１Ｃに形成された金属膜２９との間にワイヤ２２を配設し、半導体素子２１と金属膜２９とを電気的に接続する（接続工程）。
上記した接続工程が終了すると、続いてリードフレーム３１Ｃ上に形成された複数の半導体素子２１を封止するパッケージ２６が形成される（封止工程）。図１７は、パッケージ２６が形成された状態を示している。図１７では、パッケージ２６をトランスファーモールドにより成形した例を図示しているが、このパッケージ２６は、ポッティング等の他の樹脂形成方法により形成することも可能である。トランスファーモールドを適用した場合には、低コストでかつ高い信頼性をもってパッケージ２６を形成することができ、またポッティングを適用した場合には、製造設備の簡単化，低コスト化を図ることができる。
上記した封止工程が終了すると、続いて第１の基材半体４６と第２の基材半体４７を分割する分割工程が実施される。この分割工程では、基材接着剤４８を化学的に溶解することにより、第１及び第２の基材半体４６，４７を分割する。これにより、第１及び第２の基材半体４６，４７を独立して取り扱うことが可能となる。図１８は、第１及び第２の基材半体４６，４７が分割された状態を示している。
尚、第１及び第２の基材半体４６，４７が分割する方法は、上記のように基材接着剤４８を化学的に溶解する方法に限定されるものではなく、例えば基材接着剤４８として加熱することにより軟化する樹脂（パッケージ２６を構成する樹脂よりも軟化点が低い必要がある）を用い、加熱処理することにより第１及び第２の基材半体４６，４７が分割する方法を用いることも可能である。
上記した分割工程が終了すると、続いてパッケージ２６を第１及び第２の基材半体４６，４７から分離する分離工程が実施される。図１９は分離工程を示しており、同図に示す例では第１及び第２の基材半体４６，４７の分割された面にエッチング液を噴射させて溶解することにより、パッケージ２６を第１及び第２の基材半体４６，４７から分離させる方法を示している。
この分離工程で用いられるエッチング液は、第１及び第２の基材半体４６，４７のみを溶解し、金属膜２９は溶解しない性質を有するエッチング液を選定している。従って、第１及び第２の基材半体４６，４７が完全に溶解されることによりパッケージ２６は第１及び第２の基材半体４６，４７から分離される。
このように、第１及び第２の基材半体４６，４７を溶解することによりパッケージ２６を分離独立させる方法を用いることにより、第１及び第２の基材半体４６，４７からパッケージ２６を分離する処理を確実かつ容易に行なうことができ、歩留りを向上することができる。
尚、パッケージ２６を第１及び第２の基材半体４６，４７から分離する方法は、上記した第１及び第２の基材半体４６，４７を溶解する方法に限定されるものではなく、例えばパッケージ２６を第１及び第２の基材半体４６，４７から引き剥がすことにより機械的に分離する方法を用いることも可能である。
この分離方法では、前記した実施例に係る方法に比べて、エッチング液が不要となりまた分離工程に要する時間を短縮することができる。しかるに、機械的にパッケージ２６を第１及び第２の基材半体４６，４７から分離するため、金属膜２９が各凹部４４から確実に樹脂突起２８に移動するかどうかに問題点がある。しかしながら、この点は前記した金属膜形成工程において、予め凹部４４内に金属膜２９の分離性を向上させる部材（薬剤）を配設した上で金属膜２９を形成することにより解決することができる。
上記の分離処理が終了すると、続いて切断工程が実施される。この切断工程では、複数個が連続状態とされたパッケージ２６を切断することにより、個々のパッケージ２６とする。本実施例では、図２０に示すように、樹脂封止体２７を切断する治具としてカットソー５１を用いている。このカットソー５１は、ウェーハを切断する時に用いるダイシングソーと同一構成とれさており、極めて狭い切断しろをもって高精度に切断処理を行なうことができる。尚、カットソー５１以外にも、例えばレーザ光，電子ビーム等を利用して分離処理を行なうことも可能である。
続いて、図２１に示すように、パッケージ２６の実装面３８に接着剤５２により放熱板３０Ｆが固定され（放熱板配設工程）、これにより半導体装置２０Ｆが形成される。以上説明してきた各工程を実施することにより、半導体装置２０Ｆが製造される。上記した製造方法によれば、リードフレーム３１Ｂ，３１Ｃの両面にそれぞれ半導体素子２１を搭載し加工ができる。このため、１個あたりの半導体装置２０Ｆの製造に要するリードフレームコストを半分にすることができ、よって製造コストの低減を図ることができる。また、一括して多数の半導体装置２０Ｆを製造することができるため、製造効率の向上を図ることができる。
以上、説明してきたように、本発明によれば、半導体素子で発生した熱は放熱用部材で放熱されるため、半導体素子を効率よく冷却することができ、半導体素子に誤動作が発生することを防止することができる。
また、放熱用部材の実装面から突出量は、金属膜を含んだ樹脂突起の突出量以下とされているため、半導体装置の実装時において、放熱用部材が金属膜と実装基板との接合の邪魔になるようなことはない。
また、本発明によれば、放熱用部材をリードフレーム材料よりなる金属板としたことにより、リードフレーム材料は熱伝導率が高いため良好な放熱特性を得ることができる。
また、本発明によれば、金属層として接着性の良好な材質を用いることができ、放熱用部材の固定を強固に行なうことができる。また、金属層自体も熱伝導性を有するため、半導体素子で発生した熱を放熱用部材に効率よく熱伝導させることができる。
また、本発明によれば、半導体素子と背面端子との間に放熱用部材を配設することにより、放熱容積を増大することができ、効率のよい放熱処理を行なうことができる。
また、本発明によれば、半導体素子で発生する熱を直接的に放熱用部材に放熱することができ、放熱効率の向上を図ることができる。また、半導体素子を搭載する基板として放熱用部材を用いることも可能となる。
また、本発明によれば、半導体装置を製造する際に用いるリードフレームを利用し、第１及び第２のリードフレーム除去工程においてリードフレームの一部を残存させ、これを放熱用部材とするため、リードフレームと別個の材料で放熱用部材を形成する方法に比べて製造工程の簡単化を図ることができる。また、放熱用部材を形成するための新たな製造設備も不要であり、よって設備コストが上昇してしまうこともない。
更に、本発明によれば、１個あたりの半導体装置の製造に要するリードフレームコストを低減することができ、よって製造コストの低減を図ることができる。また、一括して多数の半導体装置を製造することができるため、製造効率の向上を図ることができる。
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、クレームされた本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明をよむことにより一層明瞭となるであろう。
図１は、従来の一例である半導体装置を示す断面図である。
図２は、従来の一例である半導体装置を示す断面図である。
図３は、本発明の第１実施例である半導体装置の断面図である。
図４は、本発明の第１実施例である半導体装置の製造方法を説明するための図である。
図５は、本発明の第２実施例である半導体装置の断面図である。
図６は、本発明の第３実施例である半導体装置の断面図である。
図７は、本発明の第４実施例である半導体装置の断面図である。
図８は、本発明の第５実施例である半導体装置の断面図である。
図９は、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法に適用しうるリードフレームを示す図である。
図１０は、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法に適用しうるリードフレームを示す図である。
図１１は、リードフレームの製造方法の一実施例を説明するための図である（基材半体を接合する工程）。
図１２は、リードフレームの製造方法の一実施例を説明するための図である（レジスト塗布工程）。
図１３は、リードフレームの製造方法の一実施例を説明するための図である（レジストパターン形成工程）。
図１４は、リードフレームの製造方法の一実施例を説明するための図である（エッチング工程）。
図１５は、リードフレームの製造方法の一実施例を説明するための図である（金属膜形成工程）。
図１６は、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（素子搭載工程，接続工程）。
図１７は、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（封止工程）。
図１８は、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（分割工程）。
図１９は、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（分離工程）。
図２０は、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（切断工程）。
図２１は、本発明の第２実施例である半導体装置の製造方法を説明するための図である（放熱板を接合する工程）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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