(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、半導体チップの搭載部であるアイランドと成る凸状パターン、前記半導体チップと電気的に接続されるリード端子と成る凸状パターンが１ユニットとしてマトリックス状に形成された形状を、ハーフエッチングすることにより形成された前記金属薄板を用意し、
前記アイランドと成る凸状パターンに半導体チップを固着するとともに、前記半導体チップと前記リード端子と成る凸状パターンを電気的に接続し、
前記半導体チップを封止するように、前記金属薄板を樹脂で封止し、
前記封止を目的として設けられた前記樹脂の裏側に位置する前記金属薄板を取り除き、前記樹脂の裏側から前記アイランドと成る凸状パターンと前記リード端子となる凸状パターンが目視できるようにし、
前記アイランドと成る凸状パターンと前記リード端子となる凸状パターンから成るユニットを囲む領域で、個別半導体装置として分離する事を特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属薄板は、帯状または矩形状の銅より成る請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記アイランドには、複数の半導体チップが固着される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体チップは、３端子型のトランジスタ、縦型のパワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＨＢＴ、ＢＩＰ型の集積回路またはＭＯＳ型の集積回路である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体チップは、電流経路が垂直方向である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に関し、特に、実装面積を縮小して実装効率を向上できる半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ディスクリート素子等の半導体装置は、図６（Ａ）に示すような封止技術が用いられる。１はシリコン基板、２はシリコン半導体チップ１が固着されるアイランド、３はリード端子、４はボンディングワイヤ、５は封止用の樹脂である。
【０００３】
例えばＮＰＮ型トランジスタ素子を形成した半導体チップ１は、アイランド２の上に半田等のろう材６を介して固着され、半導体チップ１の周辺に配置したリード端子３とトランジスタ素子のベース電極、エミッタ電極とがそれぞれボンディングワイヤー４で電気的に接続されている。アイランド２がコレクタ電極となる。
【０００４】
半導体チップ１をアイランド上に実装した後、エポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂４によりトランスファーモールドによって、半導体チップ１とリード端子３の一部を完全に被覆保護し、３端子構造の半導体装置が提供される。樹脂５の外部に導出されたリード端子３はＺ字型に折り曲げられる。
上記の半導体装置の製造工程にあっては、アイランド２とリード端子３は、銅素材または鉄素材からなるフープ状あるいは短冊状のリードフレームの状態で供給され、該リードフレームには例えば半導体装置２０個分のアイランド２とリード端子３が形成されている。
【０００５】
そして、図６（Ｂ）を参照して、上金型７及び下金型８によって個々の半導体装置の外形形状に合致した空間であるキャビティ９を構成し、該キャビティの内部にダイボンド及びワイヤボンドを施したリードフレームを設置し、この状態でキャビティ９内に樹脂を注入することによりトランスファーモールドが行われる。更に、樹脂封止した後に前記リードフレームからリード部分他を切断することで半導体装置を個々の素子に分離している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第１の課題：
樹脂モールドされた半導体装置は、通常、ガラスエポキシ基板等のプリント基板に実装され、同じくプリント基板上に実装された他の素子と電気的に接続することにより、所望の回路網を構成する。この時、リード端子３が樹脂５の外部に導出された半導体装置では、リード端子３の先端から先端までの距離１０を実装面積として占有するので、実装面積が大きいという欠点がある。
【０００７】
第２の課題：
トランスファーモールド技術は、上下金型が形成する空間（キャビティ）内に樹脂を注入することによって半導体チップを封止する技術であるが、従来は製造する半導体装置１個毎にキャビティを設け、該キャビティ毎に前記樹脂を注入するための通路を前記金型表面に設けている。封止は、キャビティ及び樹脂を注入する通路を樹脂で充満した状態で樹脂を硬化させることにより行われる。通常の封止技術に用いられるエポキシ樹脂は熱硬化性であり、再利用が不可能であるので、前記樹脂を注入する通路等に残ったままで硬化した樹脂は製品として使用されることなく廃棄処分となる。その為、特に小型化したパッケージの製造においては、半導体製品となる樹脂の量よりは前記廃棄処分になる樹脂の量が多く、その利用効率が悪いという欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の欠点に鑑み成されたもので、素子搭載部を多数有する共通基板上に半導体チップを搭載する工程と、全体を共通の樹脂層で被覆する工程と、共通の樹脂層の上部を平坦面に加工する工程と、前記樹脂層を素子搭載部毎に、共通基板と共に切断する工程と、を具備するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の製造方法を詳細に説明する。
第１工程：図１
先ず、共通基板３０を準備し、半導体チップのダイボンドとワイヤボンドを行う。第１の形態として金属製リードフレームを示した。図１（Ａ）は共通基板３０の平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡＡ断面図である。
【００１０】
本発明で用いた共通基板３０は、半導体チップを搭載するための多数の素子搭載部３１、３１Ａ．．．．が行・列方向（又はそれらの一方方向にのみ）に複数個繰り返しパターンで配置されており、該多数個の素子搭載部３１は、それらの周囲を取り囲む様に配置した枠体部３２によって保持されている。
素子搭載部３１は、半導体チップを固着するアイランド３３と、外部接続用電極となる複数のリード端子３４を少なくとも具備する。この時、特定のアイランド３３に対しては、その隣に隣接するアイランド３３Ａに連結するリード端子３４が対応して１つの素子搭載部３１を構成する。アイランド３３とリード端子３４との連結部分近傍のリード端子３４には、部分的に線幅を細く加工した凹部３６を形成している。この様に素子搭載部３１を行・列方向に複数配置することで、１本の短冊状の共通基板３０に例えば１００個の素子搭載部３１を配置する。図中Ｄ１〜Ｄ６は後の工程でダイシングする切断ラインを示し、該切断ラインで囲まれた領域が素子搭載部３１である。
【００１１】
上記の共通基板３０は、例えば、約０．４ｍｍ厚の銅系の金属材料で形成された帯状あるいは矩形状のリードフレーム用金属薄板を用意し、このリードフレーム用金属薄板を０．２ｍｍ程掘り下げるようにエッチングすることによって得ることができる。裏面側のエッチングされていない箇所を裏板５０と定義する。また、１枚の板状材料を裏板５０として別に準備し、図１（Ａ）に図示したのと同様のパターンに開口したリードフレームとを張り合わせて形成しても良い。
【００１２】
次に、ダイボンド工程とワイヤボンド工程を行う。各アイランド３３、３３Ａの一主面上にＡｇペースト、半田等の導電ペーストを塗布し、その導電ペーストを介して各アイランド３３、３３Ａ上に半導体チップ３９を固着する。更に、半導体チップ３９の表面に形成されたボンディングパッドと、これに対応するリード端子３４とをワイヤ４０でワイヤボンディングする。ワイヤ４０は例えば直径が２０μの金線から成る。ここで、ワイヤ４０は各アイランド３３上に固着した半導体チップ３９の表面電極と、その隣に隣接した他のアイランド３３Ａから延在するリード端子３４とを接続する。
【００１３】
半導体チップ３９が固着されたアイランド３３の裏面は、係る半導体チップ３９の外部接続用の電極として用いることができる。アイランド３３の裏面を接続用端子の１つとして用いる形態は、半導体チップ３９として例えばトランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の、電流経路が垂直方向になる半導体デバイス素子に適している。
【００１４】
第２工程：図２（Ａ）（Ｂ）
次に、全体を樹脂モールドする。ダイボンドとワイヤボンドを終了した共通基板３０を作業台上に設置し、基板３０上方からディスペンサー５１により所定量の液体樹脂５２を滴下（ポッティング）する。樹脂５２として例えばＣＶ５７６ＡＮ（松下電工製）を用いた。滴下した液体樹脂５２は表面張力を有しているので、基板３０全体を被覆するように供給すると、その表面が図２（Ｂ）に示すように湾曲面を構成する。樹脂５２は、各半導体チップ３９．．．を個別にパッケージングするものではなく、全ての半導体チップ３９を共通に被うように形成する。尚、図２（Ｃ）に示すように、共通基板３０の枠体部３２に高さ数ｍｍ、幅数ｍｍの環状のダム５３を形成しておき、該ダム５３で囲まれた領域を満たすように液状の樹脂５２を充填するような方法も考えられる。
【００１５】
この様にして半導体チップ３９を封止した後に、１００〜２００度、数時間の熱処理（キュア）にて樹脂５２を硬化させる。
第３工程：図２（Ｄ）
次に、樹脂５２の湾曲した表面を削って平坦面を形成する。ダイシング装置を用い、ダイシングブレード５４によって樹脂５２の表面が共通基板３０から一定の高さに揃うように、樹脂５２を削る。平坦面は、少なくとも最も外側に位置する半導体チップ３９を個別半導体装置に分離したときに、規格化したパッケージサイズの樹脂外形を構成できるように、その端部まで拡張する。前記ブレードには様々な板厚のものが準備されており、用いるブレードの板厚に応じて、複数回繰り返すことで全体を平坦面に形成する。尚、ダイシングブレードの他に砥石による研磨等でも平坦面を形成することが可能である。
【００１６】
第４工程：図２（Ｅ）
次に、素子搭載部３１毎に樹脂５２を切断して各々の素子Ａ、素子Ｂ、素子Ｃ．．．．を分離する。分離に先立ち、図１に示したリードフレームの場合は、あらかじめ裏板５０を除去する。裏板５０が張り合わせの場合は裏板５０を剥がし、一枚の板状材料からハーフエッチングによって形成したものでは、裏板５０に相当する箇所を削って、アイランド３３とリード端子３４のパターンが裏面側からも目視できる状態に形成する。裏板５０を削る手法としては、第３工程と同様にダイシングブレードによるダイシングや、他にもエッチング、砥石研磨等があげられる。
【００１７】
そして、アイランド３３とこの上に固着された半導体チップ３９に接続されたリード端子３４を囲む領域で分離するような切断ラインＤ１〜Ｄ６で切断することにより、素子搭載部３１毎に分割した半導体装置を形成する。切断にはダイシング装置が用いられ、ダイシング装置のブレードによって樹脂５２と共通基板３０とを同時に切断する。また、切断したリード端子３４の他方はアイランド３３に連続する突起部として残存する。切断されたリード端子３４及び突起部の切断面は、樹脂５２の切断面と同一平面を形成し、該同一平面に露出する。ダイシング工程においては裏面側にブルーシート（たとえば、商品名：ＵＶシート、リンテック株式会社製）を貼り付け、前記ダイシングブレードがブルーシートの表面に到達するような切削深さで切断する。この時に、枠体３２にあらかじめ形成した合わせマーク３７をダイシング装置側で自動認識し、これを位置基準として用いてダイシングする。更に、ダイシングブレードがリード端子３３の凹部３６上を通過するようにダイシングした。これで、切断後のリード端子３３の先端部が先細りの形状となり、樹脂５２から容易には抜け落ちない形状に加工できる。
【００１８】
図３は斯かる製造方法によって形成した完成後の半導体装置を裏面側からみたときの斜視図である。半導体チップ３９とボンディングワイヤ４０を含めて、アイランド３３とリード端子３４が樹脂５２でモールドされて、大略直方体のパッケージ形状を形成する。樹脂４１の外形寸法は、縦×横×高さが、約０．７ｍｍ×１．０ｍｍ×０．６ｍｍである。直方体のパッケージ外形を形成する６面のうち、少なくとも４つの側面は樹脂５２を切断した（第４工程参照）切断面で構成される。該切断面に沿ってリード端子３４の切断面３４ａが露出する。アイランド３３には切断されたリード端子３４の名残である突起部３３ａを有し、これらの突起部の切断面も露出する。リード端子３４とアイランド３３の裏面側は、樹脂５２の表面に露出する。
【００１９】
そして、この半導体装置はプリント基板上に半田付けされて実装される。自動実装（チップマウンター）においては、個別に切断した半導体装置を真空吸着コレットにて吸着し、該吸着した半導体装置をプリント基板上の所望箇所に設置するという作業を行う。この時、半導体装置の上側表面（アイランドが露出する面とは反対の表面）が、上記真空吸着コレットの表面に当接するような形で吸着される。そのため、吸着される側の半導体装置には規格化された寸法と精度を維持することが望まれる。本発明では、ポッティングよって湾曲した樹脂５２の表面を平坦化する工程（第３工程）を具備するので、吸着される樹脂５２表面の寸法と精度を維持でき、自動実装に関してその作業性を損なうことがない。
【００２０】
プリント基板上に実装した状態を図４に示す。実装基板２４上に形成した素子間接続用のプリント配線２５に対して裏面に露出したリード端子３４とアイランド３３の突起部３３ａを位置合わせし、半田２６等によって両者を接続する。
以下に本発明の第２の実施の形態を説明する。先の実施の形態では支持基板として金属製リードフレームを用いたが、本実施の形態では支持基板としてセラミックやガラスエポキシような絶縁性基板を用いた。
【００２１】
図５（Ａ）は、あらかじめ用意した共通基板３０の表面に半導体チップ３９をダイボンド、ワイヤボンドした状態を示す平面図である。共通基板３０の表面には金メッキからなる導電パターンが形成されており、図中Ｄ１〜Ｄ７はダイシングによって分離する切断ラインを示している。切断ラインＤ１〜Ｄ７で囲まれた矩形エリアが素子搭載部３１となる。
【００２２】
金メッキのパターンは、半導体チップ３９を搭載する為のアイランド部６０と、ボンディングワイヤ４０のセカンドボンドエリアとなるリード部６１とを有しており、素子搭載部３１内のアイランド部６０とリード部６１は連続せず、切断ラインＤ１〜Ｄ７で分離される箇所ではアイランド部６０とリード部６１とが連続している。更に、切断ラインＤ１〜Ｄ７の交差する箇所（素子搭載部の４隅に相当する）には共通基板３０を貫通するスルーホール６２が形成され、共通基板３０の裏面に形成した、後に表面電極となる導電パターンに接続されている。これにより、アイランド部６０とリード部６１が各々裏面側の表面電極に電気的に接続される。
【００２３】
斯かる共通基板３０に対して、ポッティングにより全ての半導体チップ３９を樹脂５２で被覆する工程、樹脂５２の表面を平坦化する工程、素子毎に樹脂５２と共通基板とを同時に切断する工程、を経ることにより図５（Ｂ）に示したような半導体装置を得る。同図は完成後の半導体装置を示す断面図であり、同じ箇所に同じ符号を伏して説明を省略する。尚、スルーホールを通して共通基板３０の表面側のアイランド部６０及びリード部６１と共通基板３０裏面側の表面電極６３とが接続されている。表面電極６３は金メッキからなる導電パターンである。プリント基板上への実装は、先の実施の形態と同様である。
【００２４】
以上の方法によって製造された半導体装置は、以下のメリットを有する。
本発明の製造方法によって製造した半導体装置は、金属製リード端子がパッケージから突出しないので、実装面積を半導体装置のパッケージの大きさと同じ程度の大きさにすることができる。従って、半導体装置の実装面積に対する能動部分（半導体チップ３９のチップサイズを意味する）の比である実装有効面積を、図６のものに比べて大幅に増大し、電子機器の軽薄短小化に寄与することができる。
【００２５】
トランスファーモールド技術を用いて個々にパッケージングする場合に比べて、無駄にする樹脂を少なくすることができ、材料費の低減につながる。
パッケージの外形をダイシング装置のブレードで切断することにより構成したので、パッケージ外形の寸法精度を向上でき、これによって小型パッケージを精度良く生産することができる。このことは、共通基板３０としてリードフレームを用いた場合、アイランド３３の面積を増大できることを意味する。即ち、トランスファーモールド技術によるモールド金型とリードフレームとの合わせ精度がプラス・マイナス５０μ程度であるのに対して、ダイシング装置によるダイシングブレードとリードフレームとの合わせ精度はプラス・マイナス１０μ程度に小さくできる。合わせ精度を小さくできることは、アイランド３３の面積を増大して、搭載可能な半導体チップ３９のチップ面積を増大できることを意味し、これも上記有効実装面積効率を向上させる。
【００２６】
尚、上述した実施形態では、３端子型の半導体装置について説明をしたが、リード端子を３本以上具備するような装置にも適用が可能である。
また、上述した実施の形態では、各アイランドに１つの半導体チップ３９を固着したが、１つのアイランドに、例えばトランジスタを複数個固着すること、及び、トタンジスタと縦型パワーＭＯＳＦＥＴ等の他の素子との複合固着も可能である。
【００２７】
さらに、上述した実施の形態では、半導体チップ３９にトランジスタを形成したが、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＨＢＴ等のデバイスを形成した半導体チップであっても、本発明に応用できることは説明するまでもない。加えて、リード端子の本数を増大することでＢＩＰ、ＭＯＳ型等の集積回路等にも応用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リード端子３４がパッケージから突出しない半導体装置を得ることができる。従って、半導体装置を実装したときのデッドスペースを削減し、高密度実装に適した半導体装置を得ることができる。
パッケージの外形をダイシングブレードによる切断面で構成することにより、アイランド３３と樹脂５２の端面との寸法精度を向上できる。従って、アイランド３３の面積を増大して、収納可能な半導体チップ３９のチップサイズを増大できる。
【００２９】
トランスファーモールド技術を用いて個々にパッケージングする場合に比べて、無駄にする樹脂を少なくすることができ、材料費の低減につながる。
ポッティング技術によって被覆した樹脂５２の歪曲表面を平坦化する加工を行った後にダイシングして個々の半導体装置に切り出すので、パッケージ外形の寸法精度を維持することができる。そのため、自動実装に適した半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法を説明する為の（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。
【図２】本発明の製造方法を説明する為の断面図である。
【図３】本発明の製造方法を説明する為の斜視図である。
【図４】本発明の製造方法を説明する為の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を説明する為の（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。
【図６】従来の半導体装置を説明する図である。
【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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