(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂封止型半導体装置において素子とリードとの接続部の低背化と信頼性の向上をはかる方法を提供する。【解決手段】相対向する第１および第２主面を有し、第１主面に素子電極を有する半導体素子１と、前記半導体素子１の第２主面が当接するように前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載部としてのダイパッド２と、このダイパッド２から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子３と、素子電極とリード端子３とを電気的に接続する接続導体Ｃと、半導体素子１、接続導体Ｃおよびリード端子３の一部を覆うとともに、リード端子３の一部を外部に露出する封止樹脂７とからなり、前記接続導体Ｃが、素子電極とリード端子３との接続領域であるリード第１先端部３ａ、リード第２先端部３ｂを除く少なくとも半導体素子１側の面が、絶縁被覆された帯状体５で構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向する第１および第２主面を有し、前記第１主面に素子電極を有する半導体素子と、前記半導体素子の第２主面が当接するように前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載部と、前記半導体素子搭載部から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子と、前記素子電極と前記リード端子とを電気的に接続する接続導体と、前記半導体素子、前記接続導体および前記リード端子の一部を覆うとともに、前記リード端子の一部を外部に露出する封止樹脂とからなり、
前記接続導体が、前記素子電極と前記リード端子との接続領域を除く少なくとも前記半導体素子側の面が、絶縁被覆された帯状体で構成された半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記接続導体は、板状の金属体と前記金属体の一方の面に貼着された絶縁体とで構成された半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
前記接続導体は、両面が絶縁体で被覆された板状の金属体で構成された半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記接続導体は、金属箔と絶縁性フィルムとの積層体で構成された半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記接続導体は可撓性を有する半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
半導体素子搭載部と、前記半導体素子搭載部から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子とを有するリードフレームを用意する工程と、
相対向する第１および第２主面を有し、前記第１主面に素子電極を有する半導体素子を、前記半導体素子の第２主面が当接するように、前記半導体素子搭載部に搭載する半導体素子搭載工程と、
前記素子電極と、前記リード端子との間を、前記半導体素子側の面が絶縁被覆された帯状体で電気的に接続する接続工程と、
前記半導体素子、前記接続導体および前記リード端子の一部を覆うとともに、前記リード端子の一部を外部に露出するように封止する樹脂封止工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記接続する工程は、前記半導体素子側の面を絶縁被覆した帯状体を、接続領域で絶縁を剥離して所望の長さに切断しながら、前記素子電極と、前記リード端子との間を、電気的に接続する工程である半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記接続する工程は、一方の面を絶縁被覆し、所定の間隔で絶縁部材を剥離し帯状体がリード端子側に露呈する接続領域を備えた帯状体を用意する工程と、
前記素子電極と、前記リード端子との間を、前記半導体素子側の面を絶縁被覆した帯状体を、前記接続領域で、電気的に接続する工程であ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、半導体装置およびその製造方法に掛かり、特に樹脂封止型半導体装置において、小型化、薄型化を企図した、半導体素子とリードフレームとの接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子装置の小型化、薄型化、軽量化への要求に応えて、電子装置に組み込まれる半導体装置においては高密度実装がなされており、小型化、薄型化、軽量化および低価格化への要求が強くなっている。なかでも半導体素子とリードフレームとの接続においては、限られた領域の中でより微細な接続が求められている。
【０００３】
従来、半導体素子とリードフレームとの接続方法は金属細線を使用したワイヤボンディングが主流である。このワイヤボンディング技術には、金属細線の変形などに起因する断線、接触、短絡等の技術的課題がある。また、接続に高さ方向の領域を必要とするため、小型化、薄型化に対して課題がある。
【０００４】
このような技術的課題の一つの解決方法として、特許文献１に示されているように、構成材料の中で金属細線が接触する恐れがある部分に樹脂などの絶縁材料をコーティングする技術が提案されている。
図７は特許文献１の説明図である。金属細線１０２が変形により接触する恐れがある部分に絶縁性樹脂１０１を形成することにより、接触による短絡を防止している。
【０００５】
また、もう一つの解決方法として、特許文献２に示されているような、金属細線を絶縁性樹脂などでコーティングすることで強度の向上をはかり、さらに接触しても短絡しない構成にする技術も提案されている。
【０００６】
図８は特許文献２の説明図である。金属細線１０３を絶縁性樹脂１０４でコーティングすることにより、金属細線の強度の向上、半導体素子やリードフレームと接触することによる短絡を防止している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４３３５６号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の構成では、接触による短絡は防止することが出来るが、金属細線の変形という重要な課題に対しての対策が出来ていない。変形が生じると、接触や短絡以外に、断線という問題がある。
一方、特許文献２の構成では、金属細線に樹脂をコーティングして強度を向上させることで変形を防止している。しかし、金属細線の形成と樹脂のコーティングという二つの工程が必要である。また、金属細線を用いてワイヤボンディングを行った後に樹脂で完全にコーティングする必要があり、この工程は非常に困難である。さらに、この方法では、樹脂でコーティングする前に金属細線を形成するので、金属細線の形成時には接触、短絡を防止するために、接続に十分な高さを確保する必要がある。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので低背化が可能で、断線、短絡などのおそれがなく信頼性の高い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】
【０００９】
そこで本発明では、少なくとも素子搭載面側を、電気的接続領域を除いて絶縁被覆した板状体を用いて、半導体素子の素子電極（ボンディングパッド）と、リードフレームのリード端子とを接続するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体装置は、相対向する第１および第２主面を有し、前記第１主面に素子電極を有する半導体素子と、前記半導体素子の第２主面が当接するように前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載部と、前記半導体素子搭載部から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子と、前記素子電極と前記リード端子とを電気的に接続する接続導体と、前記半導体素子、前記接続導体および前記リード端子の一部を覆うとともに、前記リード端子の一部を外部に露出する封止樹脂とからなり、前記接続導体が、前記素子電極と前記リード端子との接続領域を除く少なくとも前記半導体素子側の面が、絶縁被覆された帯状体で構成されたことを特徴とする。
この構成により、半導体素子の素子電極とリードフレームとを電気的に接続するに、前記素子電極と前記リード端子との接続領域を除く少なくとも前記半導体素子側の面が、絶縁被覆された帯状体を用いているため、変形による断線、短絡の課題を解決する事ができる。また、平型であることと、半導体素子側の面が絶縁被覆されていることから、金属細線を用いて接続する場合に必要となっていた高さよりも大幅に低背化することができ、半導体装置の小型化、薄型化が可能となる。
【００１１】
また、本発明は、上記半導体装置において、前記接続導体は、板状の金属体と前記金属体の一方の面に貼着された絶縁体とで構成されたものを含む。
この構成により、導電路が板状の金属体で構成されるため、大電流用の場合には、金属体の幅を大きくすることで解決でき、薄型で信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は、上記半導体装置において、前記接続導体は、両面が絶縁体で被覆された板状の金属体で構成されたものを含む。
この構成により、接続導体同士が重なったり近づいたりした場合にも短絡のおそれがない。
【００１３】
また、本発明は、上記半導体装置において、前記接続導体は、金属箔と絶縁性フィルムとの積層体で構成されたものを含む。
この構成により、極めて簡単な構成で、可撓性に優れかつ大電流用にも適用可能な接続導体を得ることが出来る。この金属箔はアルミニウム箔などが望ましい。
【００１４】
また、本発明は、上記半導体装置において、前記接続導体は可撓性を有する。
この構成により、接続性が容易となる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子搭載部と、前記半導体素子搭載部から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子とを有するリードフレームを用意する工程と、相対向する第１および第２主面を有し、前記第１主面に素子電極を有する半導体素子を、前記半導体素子の第２主面が当接するように、前記半導体素子搭載部に搭載する半導体素子搭載工程と、前記素子電極と、前記リード端子との間を、前記半導体素子側の面が、絶縁被覆された帯状体で電気的に接続する接続工程と、前記半導体素子、前記接続導体および前記リード端子の一部を覆うとともに、前記リード端子の一部を外部に露出するように封止する樹脂封止工程とを含むことを特徴とする。
この構成により、作業性よく、薄型の半導体装置を形成することが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記接続する工程は、前記半導体素子側の面を絶縁被覆した帯状体を、接続領域で絶縁を剥離して所望の長さに切断しながら、前記素子電極と、前記リード端子との間を、電気的に接続する工程である。
この構成により、リードフレームや半導体素子のパッドサイズに依存することなく、汎用型の接続体を用いて実装可能である。
【００１７】
また、本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記接続する工程は、一方の面を絶縁被覆し、所定の間隔で絶縁部材を剥離し帯状体がリード端子側に露呈する接続領域を備えた帯状体を用意する工程と、前記素子電極と、前記リード端子との間を、前記半導体素子側の面を、絶縁被覆した帯状体を、前記接続領域で、電気的に接続する工程であるものを含む。
この構成によれば、あらかじめ接続領域を露呈させた帯状体を用いて実装するようにしているため、作業性よく実装可能であり、また接続領域以外は絶縁被覆されているため、わずかな位置ずれが生じても短絡のおそれはなく、信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明してきたように、本発明の半導体装置によれば、半導体素子側を絶縁被覆された帯状体を用いて、半導体素子の素子電極とリードフレームのリード端子とを電気的に接続するため、変形による断線、短絡の課題を解決する事ができる。また、金属細線を用いて接続する場合に必要となっていた高さを必要としないため半導体装置の小型化、薄型化、高密度化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置を図１および図２に示す。図１は、本発明の樹脂封止型半導体装置における実施の形態の断面図、図２は上面図である。ここで図１は図２のＡ−Ａ断面図に相当する。この樹脂封止型半導体装置において、１は半導体素子、２はダイパッド、２ｂはリード端子、３はリード端子、３ａはリード第１先端部、３ｂはリード第２先端部、４は導電性接着剤、５は金属製の帯状体、６は絶縁性樹脂、７は封止樹脂をそれぞれ示している。この樹脂封止型半導体装置は、相対向する第１および第２主面を有し、第１主面に素子電極（図示せず）を有する半導体素子１と、前記半導体素子１の第２主面が当接するように前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載部としてのダイパッド２と、このダイパッド２から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子３と、素子電極（図示せず）とリード端子３とを電気的に接続する接続導体Ｃと、半導体素子１、接続導体Ｃおよびリード端子３の一部を覆うとともに、リード端子３の一部を外部に露出する封止樹脂７とからなり、前記接続導体Ｃが、素子電極とリード端子３との接続領域であるリード第１先端部３ａ、リード第２先端部３ｂを除く少なくとも半導体素子１側の面が、絶縁被覆された帯状体５で構成されたことを特徴とする。ここでは絶縁性樹脂６によって帯状体５の両面が被覆されている。
【００２０】
この半導体装置は、図１に示すように、その第一主面に素子電極（図示せず）を有する半導体素子１と、その第一主面に半導体素子１が電気的に接続されたダイパッド２と、ダイパッド２と一体成形されており、ダイパッド２の一部から半導体装置の外部へと成形されたリード端子２ｂと、リード端子３と、前記素子電極とリード端子３のリード第１先端部３ａとを導電性接続材料４を介して電気的に接続する導電性の帯状体５と、前記帯状体５の両面を覆う絶縁性樹脂６と、前記リード端子２ｂおよび前記リード第２先端部３ｂを露出するように半導体素子１の周囲を封止する封止樹脂７とを備えている。
【００２１】
半導体素子１は、たとえば、シリコン基板上にトランジスタなどの電子回路を構成する素子領域が形成されており、半導体素子１とダイパッド２の第一主面とは、はんだ材、熱硬化性樹脂、導電性接着剤等を用いて接合されている。ダイパッド２は、たとえば、金属材料により形成されており、その一部に半導体装置の外部へと成形されたリード端子２ｂを有している。
【００２２】
リード端子３は、たとえば、金属材料から形成されており、リード第２先端部３ｂは半導体装置の外部に露出する形で、リード端子２ｂと相対する位置に設置されている。
【００２３】
また、素子電極とリード端子３のリード第１先端部３ａとを電気的に接続する接続導体Ｃを構成する導電性の帯状体５は、たとえば、銅などの金属材料から形成されており、この帯状体５の両面を覆う絶縁性樹脂６は、たとえば、ポリイミドなどの樹脂から形成されている。ここで導電性の帯状体５および絶縁性樹脂６には柔軟性を有するものを用いる。接続に使用されている導電性接着剤４は、たとえば、はんだ材、熱硬化性樹脂、導電性接着剤等から形成されている。例えば、導電性の帯状体として銅または銅合金を用いた場合、幅は５０μｍから３ｍｍ、厚さは２０μｍから０．５ｍｍ程度、絶縁性樹脂６としてのポリイミド樹脂の厚さは２０μｍであった。
【００２４】
封止樹脂７は、リード端子２ｂ及びリード第１先端部３ｂをその相対向する辺側に導出する形で形成されており、たとえば、エポキシ樹脂等のモールド樹脂により形成されている。
【００２５】
次に、この樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、ダイパッド３と２本のリード２とを備えたリードフレームを用意し、ダイパッド３上に半導体素子１を搭載する。
そして、図３（ｂ）に示すように、この半導体素子１の第１主面の素子電極に、接続領域を残して絶縁性樹脂６で被覆された帯状体５の一端を、当接させて、熱圧着により固着するとともに、他端をリード端子２に当接させて、熱圧着により固着する。
この後、モールド金型にこのリードフレームをセットして樹脂封止を行い、硬化により封止樹脂７で被覆された構造体を形成する。そして最後に、リード端子２，３をサイドバー(図示せず)から切断するとともに、タイバー(図示せず)を切除し、図１および２に示した樹脂封止型半導体装置を完成する。 
【００２６】
かかる構成によれば、接続材料として絶縁性樹脂で被覆された柔軟性を有する導電性の帯状体を使用するので、形成する際の接触による短絡の問題が無く、接続が極めて容易である。また、その接続に高さ方向の領域を必要しないため、小型化、薄型化された半導体装置を提供することができる。接続導体Ｃによる接続部の高さは２０〜５０μｍとなり、ワイヤボンディングを用いた場合のループ高さ１５０〜２５０μｍに比べて大きく低減される。また柔軟性を有するものを用いることにより、熱などにより生じる接続部への応力を緩和することが可能となる。
【００２７】
（実施の形態２）
なお、前記実施の形態では、所定の長さに切断した帯状体を用いたが、図４（ａ）および（ｂ）にその接続工程を示すように一端を熱圧着した後、他端をリード端子上にセットし、熱圧着しながら切断するようにしてもよい。
すなわち、図３（ａ）に示したのと同様に、ダイパッド３と２本のリード２とを備えたリードフレームを用意し、ダイパッド３上に半導体素子１を搭載する。
【００２８】
そして、図４（ａ）に示すように、帯状体５を連続体のまま用意し、この半導体素子１の第１主面の素子電極に、接続領域を残して絶縁性樹脂６で被覆された帯状体５の一端を、当接させて、熱圧着により固着する。
この後、図４（ｂ）に示すように、他端をリード端子２に当接させて、熱圧着しながら切断する。
【００２９】
そして最後は前記実施の形態１と同様、モールド金型にこのリードフレームをセットして樹脂封止を行い、硬化により封止樹脂７で被覆された構造体を形成し、リード端子２、３からサイドバー(図示せず)やタイバー(図示せず)を切除し、図１および２に示した樹脂封止型半導体装置を完成する。 
【００３０】
この方法によれば、接続導体をあらかじめ寸法を決定し切断しておく必要がなく、素子電極とリード端子との距離にあわせて切断できるため、作業性が向上する。
【００３１】
この工程において、図５に示すように、あらかじめ帯状体５の一部が露呈するように絶縁性樹脂６を剥離した領域を形成した接続導体Ｃを用いるようにしてもよいが、図６に示すように、全体を絶縁性樹脂６で被覆された接続導体Ｃを用い、半導体素子上で絶縁性樹脂を剥離しながら固着するようにしてもよい。
【００３２】
なお、本発明の樹脂封止型半導体装置は、前記実施の形態に限られたものではなく、半導体素子の素子電極とリード端子とを接続する接続材料として、絶縁性樹脂に覆われた柔軟性を有する導電性の帯状体を用いることを特徴としており、この特徴を満たしていれば
良い。
【００３３】
接続導体Ｃとしては、金属製の帯状体を溶融樹脂に浸漬し、硬化させることで、周囲全体を絶縁性樹脂で被覆したもの、ポリイミドテープなどの絶縁性テープと金属製の帯状体との積層体など適宜構成可能である。また、接続領域の絶縁性樹脂を剥離し、導電性の帯状体の露呈した領域に導電性接着剤を配したものなども有効である。
さらにまた、さらに大電流用途としては複数の接続導体Ｃを同一のパッドに接続するようにしてもよい。
【００３４】
また接続導体と素子電極あるいはリード端子との接続については導電性ペーストなど接着剤を用いて接合する他、超音波接合などを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上説明してきたように、本発明の半導体装置は、大電流化にも対応可能であり、パッケージの薄型化にも対応可能であることから、パワー用トランジスタあるいはＬＳＩなどにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体装置の上面図
【図３】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程図
【図５】本発明の実施の形態で用いられる接続導体を示す図
【図６】本発明の実施の形態で用いられる接続導体を示す図
【図７】従来例の半導体装置の断面図
【図８】従来例の半導体装置の断面図
【符号の説明】
【００３７】
１    半導体素子
２    ダイパッド
２ｂ  リード端子
３    リード端子
３ａ  リード第１先端部
３ｂ  リード第２先端部
４    導電性接着剤
５    導電性帯状体
６    絶縁性樹脂
７    封止樹脂
１０１  絶縁性樹脂
１０２  金属細線
１０３  金属細線
１０４  絶縁性樹脂
【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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