CN101261970A - 半导体装置以及半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
具有:半导体元件(1);与上述半导体元件(1)的主面对向配置的热传导体(91);以及密封上述半导体元件(1)与上述热传导体(91)的至少一部分的密封树脂体(6),在上述热传导体(91)的上面的至少一部分上设置从上述密封树脂体(6)露出的露出部,并且在上述热传导体(91)的上述露出部上设置开口部(11),上述开口部(11)的周边形成作为向着与上述半导体元件(1)相反一侧突出的突出部的突出部(91b)。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于安装具有较大发热量的半导体元件的情况的半导体装置及其制造方法。
背景技术
伴随着近些年的电子设备的多功能化、小型化、薄型化,在半导体装置中,具有向小型化、薄型化发展的趋势,并且端子数量也不断增加。作为1种实现该目的的半导体装置,已知有:没有像过去的QFP(方形扁平封装)型封装那样的向侧方突出的外部引线、而在半导体装置的下面一侧呈矩阵状地配置作为用于进行电连接的外部电极的焊锡球的所谓的BGA(球栅阵列)型的封装;呈矩阵状地配置外部电极的LGA(盘栅阵列)型的封装;以及同样在半导体装置的下面一侧沿着外围配置外部电极的QFN(无引线方形扁平)型的封装等。
当在这样的树脂密封(BGA、LGA、QFN等)型的半导体装置中安装具有较大发热量的半导体元件时,必须进行考虑散热性的设计,在特开平8-139223号公报中,揭示了一种具有如下所述结构的半导体装置。
这里,参照附图来说明上述特开平8-139223号公报中所揭示的过去的半导体装置。
图12是表示过去的半导体装置的剖面图。另外,图13是表示图12中的半导体装置的热传导体的立体图。
如图12以及图13所示,过去的半导体装置100由绝缘性树脂构成,包括:在其两面上形成通过通路孔7互相电连接的布线图案2的基板3;在基板3的主面(半导体元件安装面)上利用粘接剂4而进行安装的半导体元件1;电连接半导体元件1与基板3的布线图案2的金属细线5;呈矩阵状地配置在基板3的与半导体元件1的安装面相反一侧的面上、并且与基板3的布线图案2电连接的球电极8;以及覆盖基板3上的半导体元件1的安装面一侧与半导体元件1、并且使其上面的全部或者一部分表面从密封树脂体6向外部露出的热传导体9。上述热传导体9可以在与基板3接触之后用粘接剂(未图示)等固定,另外也可以不一定固定,而只是使其接触来进行配置。
热传导体9由Cu、Cu合金、Al、Al合金、或者Fe-Ni合金等的热传导性良好的材料构成,在外周附近的设置倾斜的部分(倾斜部)9a上设置多个开口部10。
在上述半导体装置100的结构中,因为从半导体元件1产生的热量除了通过通路孔7以及球电极8进行散热,还通过热传导体9从半导体元件1的主面一侧(图12中的上面一侧)进行散热,所以半导体装置100具有优越的散热性。
另外,通过在热传导体9的从密封树脂体6露出的部分的上面设置例如散热器等(未图示),还更加能够提高从半导体元件1的主面一侧的散热效果。
而且,通过在热传导体9的倾斜部9a上设置多个开口部10,能够在进行树脂密封时比较容易地向热传导体9与半导体元件1的间隙中注入树脂,能够提高树脂的注入性。
接着,说明过去的半导体装置的制造方法。
如图14A所示,准备在两面形成布线图案2的基板3,如图14B所示,利用粘接剂4将半导体元件1粘接固定并安装在基板3的上面的各接合位置上。
然后,如图14C所示,利用金属细线5来电连接安装在基板3上的半导体元件1的电极焊盘(未图示)与设置在基板3的上面的布线图案2。
接着,如图14D所示,使热传导体9与基板3接触,以使其覆盖半导体元件1。热传导体9与基板3的接触部分可以用粘接剂(未图示)来固定,另外也可以不一定固定而只是接触。这里,热传导体9如图12、图13所示,是对大致矩形的板实施深冲加工等,在中央部分上设置棱柱形状部分,其顶部从密封树脂体6露出,成形为覆盖整个半导体元件1的盖子形状。另外,在外周附近的倾斜部9a上设置开口部10。
接着,如图14E所示,将安装了半导体元件1、用金属细线5进行电连接并且与热传导体9接触的基板3设置在密封金属模21的下金属模21A上,并且用密封金属模21的上金属模21B进行密封。这时,密封金属模21的上金属模21B的下面与热传导体9的上面成为相互接触的状态。在该状态下,从设置在密封金属模21的上金属模21B的水平方向上的注入口21s沿注入方向22s注入密封树脂体6。结果,用密封树脂体6覆盖基板3的上面的间隙,同时热传导体9的上面从密封树脂体6向外部露出。然后,在使密封树脂体6硬化以后,打开密封金属模21的上金属模21B与下金属模21A。
接着,如图14F所示,对于用密封树脂体6将上面密封后的基板3,利用旋转刀片(未图示)将其切断成以各半导体芯片为单位,从而实现单片化。
最后,通过在单片化后的基板3的底面的外部焊盘电极上设置焊锡球,以形成球电极8,构成外部端子,从而能够制造如图12所示的半导体装置100。
然而,在过去的半导体装置100中,通过使热传导体9的上面从密封树脂体6露出,虽然能够确保散热性,但是在树脂密封工序中,由于采用从设置在半导体装置100的侧面上的注入口21s注入树脂的方式(下面,称为侧面口方式),所以会发生如图15C所示的金属细线5的变形。
图15A是表示侧面口方式的进行树脂密封之前的剖面图,与图15B以及图15C中用点划线表示的A-A线的剖面图对应。另外,图15B是表示树脂注入前的金属细线5的形状的俯视图,图15C是表示树脂注入后的金属细线5的形状以及树脂的流动图案的俯视图。
如图15C所示,从注入口21s沿着注入方向22s所注入的树脂是呈现以注入口21s为中心的波纹来进行注入的。这里,虚线6a表示该时刻的树脂的到达位置。
金属细线5的变形量与[树脂的粘度]、[树脂的流速]、[树脂流动前端相对于金属细线的角度]等成比例。如图15B所示,金属细线5从半导体元件1的主面的中心侧呈放射状地包围。因此,如图15C所示,关于树脂注入完成后的形状,虽然注入口21s附近或者反注入口附近的对于流动前端几乎没有角度的金属细线5几乎没有变形,但是除此以外的金属细线5随着[树脂的流速]与[树脂流动前端相对于金属细线的角度]等而发生变形。
因此,在过去的侧面口方式的树脂密封中,伴随着小型化以及端子数的增加,在高密度地被金属细线5包围的半导体装置中,当相邻的金属细线5之间的间隔较小时,由于金属细线5的变形,而会发生金属细线5的短路等的不良情况。
为了抑制金属细线5的平面变形,如图16A~图16C所示,考虑采用从在半导体装置的上面部开口那样设置的注入口21t注入树脂的方式(下面,称为顶部口方式)。
图16A是表示顶部口方式的剖面图,相当于图16B以及图16C中用点划线所表示的B-B线的剖面图。另外,图16B是表示树脂注入前的金属细线5的形状的剖面图,图16C是表示树脂注入后的金属细线5的形状以及树脂的注入图案的俯视图。
如图16C所示,从注入口21t沿着注入方向22t所注入的树脂是呈现以注入口21t为中心的波纹来进行注入的。这里,虚线6a表示该时刻的树脂的到达位置。
如果将注入口21t配置在半导体元件1的中心的上方,则由于从半导体元件1的中心呈放射状地包围的金属细线5全部变为相对于流动前端几乎没有角度的状态,所以金属细线5不会发生变形,能够制造高质量的半导体装置。
但是,在过去的半导体装置100中,因为热传导体9覆盖半导体元件1的整个上面,而且从密封树脂体6向外部露出,所以很难在半导体元件1的上面配置树脂的注入口,不能够采用顶部口方式。
另外,过去的半导体装置100虽然设置了开口部10,但是因为配置热传导体9而使其盖住了整个半导体元件1的表面,所以在进行树脂密封时,热传导体9将妨碍进行,担心会发生树脂未填充等的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而设计的,其目的在于提供一种质量稳定的半导体装置及其制造方法,它能够在制造工序中不发生半导体装置的金属细线短路、或树脂未填充的情况下进行制造,而且散热性优越,并不会产生薄毛刺。
为了实现上述目的,本发明的权利要求1中所述的半导体装置,其特征在于,具有:半导体元件;与上述半导体元件的主面对向配置的热传导体;以及密封上述半导体元件与上述热传导体的至少一部分的密封树脂体,半导体装置在上述热传导体上面的至少一部分上具有从上述密封树脂体露出的露出部,在该半导体装置中,在上述热传导体的上述露出部上设置开口部,上述开口部的周边形成向与上述半导体元件相反一侧突出的突出部。
本发明的权利要求2中所述的半导体装置,其特征在于,包括在下面具有多个电极端子的基板,并且具有上述热传导体,以使其与固定在上述基板上面的上述半导体元件的主面对向。
本发明的权利要求3中所述的半导体装置,其特征在于,具有:半导体元件安装部;以及在上述半导体元件安装部周围、下面成为外部端子且上面成为内部端子的多个端子,并且具有上述热传导体,以使其与固定在上述半导体元件安装部上的上述半导体元件的主面对向。
本发明的权利要求4中所述的半导体装置,其特征在于,上述热传导体的上述突出部与上述热传导体的其它部分形成为一体。
本发明的权利要求5中所述的半导体装置,其特征在于,上述热传导体的上述突出部的一部分在与其它上述露出部大致平行的平面上形成平坦形状。
本发明的权利要求6中所述的半导体装置,其特征在于,利用固定在上述基板上的支持部来支持上述热传导体。
本发明的权利要求7中所述的半导体装置,其特征在于,利用固定在与上述半导体元件安装部连接的悬挂引线上的支持部来支持上述热传导体。
本发明的权利要求8中所述的半导体装置,其特征在于,将上述热传导体的一部分进行弯曲来形成上述支持部。
本发明的权利要求9中所述的半导体装置,其特征在于,将上述热传导体的一部分进行弯曲来形成上述支持部。
本发明的权利要求10中所述的半导体装置,其特征在于,对上述热传导体的埋设在上述密封树脂体中的部分的表面进行粗化。
本发明的权利要求11中所述的半导体装置,其特征在于,具有电连接上述基板与上述半导体元件的多根金属细线。
本发明的权利要求12中所述的半导体装置,其特征在于,具有电连接上述端子与上述半导体元件的多根金属细线。
本发明的权利要求13中所述的半导体装置,其特征在于,上述热传导体与接地端子连接。
本发明的权利要求14中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,准备具有开口部与在上述开口部周边向着上面方向突出的突出部的热传导体的工序,安装上述热传导体、以使得与上述突出部所突出的面相反的面和半导体元件的主面对向的工序,以及安装上述密封金属模、以使得上述突出部与密封金属模的内壁接触的工序,通过设置在上述密封金属模中的注入口以及上述开口部向上述密封金属模内注入树脂,来密封上述半导体元件以及上述热传导体,以使得上述突出部露出。
本发明的权利要求15中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,形成上述热传导体的上述开口部的直径大于上述密封金属模的上述注入口的直径,在注入树脂时,上述热传导体的形成在上述开口部周边的上述突出部的整个周边与上述密封金属模上的上述注入口的外周的内壁部分接触。
本发明的权利要求16中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,在上述热传导体的制造工序中,通过向上述热传导体的上述开口部中插入前端部比上述开口部小、且根部比上述开口部大的筒状的金属模,从而使上述热传导体的上述开口部的周边弯曲,以形成上述突出部。
本发明的权利要求17中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,在上述热传导体的制造工序中,通过用第1金属模来支持上述热传导体的上述开口部的周边,并且用第2金属模来支持上述热传导体上的比上述开口部的周边更靠近外周的部分,使上述第2金属模相对于上述第1金属模沿着上述热传导体的厚度方向移动,从而在上述热传导体的上述开口部的周边上形成上述突出部。
本发明的权利要求18中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,在上述热传导体的制造工序中,当形成上述突出部之后,在上述突出部的中心形成上述开口部。
本发明的权利要求19中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,在上述热传导体的制造工序中,通过利用使上述热传导体的上述开口部的周边突出的金属模来进行压力加工,从而形成上述突出部。
本发明的权利要求20中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,在上述热传导体的制造工序中,通过利用使上述热传导体的中心部突出的金属模来进行压力加工而形成上述突出部,在形成上述突出部之后,在上述突出部的中心形成上述开口部。
如果采用本发明的半导体装置及其制造方法,则在安装发热量较大的半导体元件的半导体装置中,因为设置向外部露出的热传导体而具有良好的散热性,同时通过在从密封树脂体向外部露出的上述热传导体上形成开口部,从而能够进行用顶部口方式进行的树脂密封,不发生上述半导体装置的金属细线短路及树脂的未填充的情况,能够稳定地进行树脂注入,所以能够使质量稳定。
而且,因为通过在上述开口部的周边设置突出部,当为了用密封金属模来进行树脂密封而进行合模时,上述突出部以良好的接触压力与上述密封金属模的内壁部进行接触,当进行树脂密封时,能够确实地防止密封树脂进入上述热传导体的上述开口部的周边与密封金属模的内壁面之间而产生薄毛刺的情况,能够稳定地进行树脂注入,所以能够得到质量稳定的半导体装置。
另外,通过只在上述热传导体的一部分上设置支持部,从而树脂的流动性好,能够防止未填充等的不良情况。
附图说明
图1是本发明第1实施例中的半导体装置的剖面图。
图2是该第1实施例中的半导体装置的热传导体的立体图。
图3A~图3F分别是表示该第1实施例中的半导体装置的制造工序的剖面图。
图4A~图4E分别是表示该第1实施例中的半导体装置的热传导体的制造方法的剖面图。
图5是本发明第2实施例中的半导体装置的剖面图。
图6是该第2实施例中的半导体装置的热传导体的立体图。
图7A~图7E分别是表示该第2实施例中的半导体装置的热传导体的第1制造方法的剖面图。
图8A~图8E分别是表示该第2实施例中的半导体装置的热传导体的第2制造方法的剖面图。
图9A~图9E分别是表示该第2实施例中的半导体装置的热传导体的第3制造方法的剖面图。
图10A~图10E分别是表示该第2实施例中的半导体装置的热传导体的第4制造方法的剖面图。
图11A以及图11B是本发明第3实施例中的半导体装置的剖面图以及底面图。
图12是过去的半导体装置的剖面图。
图13是该过去的半导体装置的热传导体的立体图。
图14A~图14F分别是表示该过去的半导体装置的制造工序的剖面图。
图15A~图15C是说明侧面口方式的金属细线的变形机理的图,图15A是正面剖面图,图15B以及图15C分别是俯视图。
图16A~图16C是说明顶部口方式的金属细线的变形机理的图,图16A是正面剖面图,图16B以及图16C分别是俯视图。
具体实施方式
下面,参照附图来说明本发明实施例中的半导体装置101、102、103。另外,为了便于理解,在下面的说明中,将基板上的半导体元件的安装面(权利要求的范围等中的其它面)一侧作为上方来进行说明。另外,在与过去的半导体装置100的功能大致相同的结构要素上标有相同的标号。
(第1实施例)
图1表示本发明第1实施例中的半导体装置101的剖面图。
如图1所示,本实施例的半导体装置101由绝缘性树脂构成,包括:基板3,在该基板3的两面上形成利用通路孔7而互相电连接的布线图案2;半导体元件1,在该半导体元件1的下面侧与上面侧分别具有多个电极(未图示),并且通过粘接剂4安装在基板3的主面即上面(是另一方的面,下面也称为半导体元件安装面)上;金属细线5,该金属细线5将半导体元件1与基板3的布线图案2进行电连接;球电极8,该球电极8矩阵状地配置在基板3的与半导体元件安装面相反侧的面即下面上,并且与基板3的布线图案2电连接;热传导体91,该热传导体91覆盖基板3的半导体元件安装面一侧,并且与上述半导体元件1的主面(是半导体元件1的电路面,半导体元件1的上面)对向那样配置,而且从侧面观察其剖面大致呈梯形形状;以及密封树脂6,该密封树脂6用于密封基板3的半导体元件安装面、半导体元件1以及热传导体91的一部分。
然后,特别在本实施例的半导体装置101中,如图1、图2所示,将热传导体91的与半导体元件1主面对向的面的相反一侧的面、即热传导体91的上面作为比密封树脂体6更向外部露出的露出部91f来进行配置,在向外部露出的热传导体91的露出部91f的一部分上,设置穿过板厚方向的开口部11。而且,在开口部11的周边上,设置从与配置半导体元件1一侧相反侧即露出部91f、向着与半导体元件1的主面对向的面的反面侧(与接近半导体元件1的方向相反的方向即离开方向(是更加向外露出的方向,图1中的上方一侧))突出的突出部91b。
另外,如图1、图2所示,在上述热传导体91中,在热传导体91上这样设置热传导体91的开口部11,从而使其位于与热传导体91的上面部大致平行的半导体元件1的主面的垂直方向上(即俯视观察,使得热传导体91的开口部11与半导体元件1的主面的中心重合)。另外,设置在热传导体91的周边上的突出部91b虽然形成为大致圆锥台形而突出的形状,但是不仅限于此,例如也可以是大致棱锥台形而突出的形状、以及其它形状。再者,对热传导体91的4个角部实施弯曲加工,从而形成向下面方向突出的支持部91a,支持部91a底面形成为与基板3接触的形状(当热传导体91俯视观察呈大致三角形时,也可以对3个角部实施弯曲加工,从而形成支持部91a)。
接着,参照图3A~图3F来说明上述半导体装置101的制造方法。另外,在图3E中,211表示密封金属模,21t表示注入口,22t表示密封树脂的注入方向。
本实施例中的半导体装置101的制造方法,首先如图3A所示,准备在两面上形成布线图案2的基板3,如图3B所示,利用粘接剂4将半导体元件1粘接固定并安装在基板3的上面的各接合位置上。另外,虽然未图示,但是从俯视观察,设置了半导体元件1的部分在纵向横向上设置了多个。
接着,如图3C所示,将安装在基板3上的半导体元件1的电极焊盘(未图示)与设置在基板3的上面的布线图案2利用金属细线5进行电连接。
到此为止的工序与过去的半导体装置100的制造方法相同。
接着,如图3D所示,使与半导体元件1对向的热传导体91和基板3接触。热传导体91与基板3的接触部分可以用粘接剂(未图示)等来固定,也可以不一定固定而只是接触。
这里,参照图4A~图4E来说明热传导体91的制造方法。
如图4A所示,通过对由Cu、Cu合金、Al、Al合金、或者Fe-Ni合金等的热传导性良好的材料构成的金属板进行刻蚀加工或者压力加工而一体加工成所希望的形状,从而制作成热传导体91。
另外,利用上述的加工方法,如图4B所示,在热传导体91的中心形成穿过板厚方向的开口部11。
该结构从为了防止在后面所进行的密封工序中由于树脂的流动而引起的金属细线5的变形、而能够以顶部口方式进行树脂注入的目的出发,是设置注入口21t位于半导体元件1的主面的中心的垂直方向上的结构。另外,为了在密封工序中防止在开口部11的周边上产生薄毛刺的情况,而将开口部11的内径形成得比注入口21t的外径要大。而且,在热传导体91的埋设在密封树脂体6中的部分的表面上,为了形成凹凸而实施压印加工等的粗化处理,从而提高它与密封树脂体6之间的紧密性。
接着,如图4C所示,在热传导体91的角部上实施弯曲加工,从而形成向下面方向突出的支持部91a。另外,对支持部91a的底面进行加工以使其与基板3接触。
这里,从使得在后面所进行的密封工序中的树脂流动性变好的目的出发,热传导体91的支持部91a只存在于热传导体91的角部。即,在过去的半导体装置100的热传导体9中,存在着将其外周附近设置为倾斜的部分,而在本实施例的半导体装置101的热传导体91中,不存在将其外周附近设置为倾斜的部分的大部分。因此,由于不存在妨碍树脂注入的障碍物,所以本实施例的半导体装置101具有良好的树脂流动性。
另外,从具有良好的散热性的目的出发,调整支持部91a的高度,来配置热传导体91,从而使得热传导体91的最上面变成从密封树脂体6向外部很好地露出的露出部91f,并且使得从热传导体91的最上面到基板3的最下面的高度比在后面所进行的密封工序中所使用的密封金属模211的腔室的深度要大。
这时,在后面所进行的密封工序中,当与上金属模211B接触时,在接触面保持为平坦的情况下,由于温度的影响以及密封金属模211的按压(接触压)不足等而在开口部11的周边上产生微小的间隙,会发生密封树脂体6漏出的情况,所以为了防止这种情况,如图4D所示,用加工金属模12从上下方向将开口部11的周边的外侧部分固定,将前端比开口部11(的直径)要小、下部比开口部11(的直径)要大的具有平缓的倾斜面的顶出用加工金属模13,一面从与半导体元件1对向的安装面一侧向着成为相反面的一侧插入热传导体91的开口部11,一面顶出而形成突出部91b,从而形成如图4E所示的热传导体91。
返回到对于本实施例中的半导体装置101的制造方法的说明。如图3E所示,安装半导体元件1,并用金属细线5进行电连接,并且将与热传导体91接触的基板3设置在密封金属模211的下金属模211A上,并用密封金属模211的上金属模211B进行密封。这时,密封金属模211的上金属模211B的下面与热传导体91的上面变成互相接触的状态,特别在热传导体91上,在图4E中所形成的突出部91b比其外周部分更早地与金属模211B的内壁面接触。
在该状态下,从设置在密封金属模211的上金属模211B的垂直方向上的注入口21t,沿着注入方向22t注入密封树脂体6。结果,基板3的上面空间部分用密封树脂体6覆盖,热传导体91的上面(露出部91f)从密封树脂体6向外部露出。然后,在密封树脂体6硬化以后,通过打开密封金属模211的上金属模211B与下金属模211A,以形成用密封树脂体6密封后的半导体装置的集合体。
接着,如图3F所示,对于用密封树脂体6密封上面(半导体元件安装面)一侧后的基板3,通过利用旋转刀片(未图示)切割成各个半导体芯片单元,从而实现单片化。
最后,在单片化后的基板3的底面(一方的面)的外部焊盘电极(电极端子)上设置焊锡球,以形成球电极8,构成外部端子,通过这样能够制造如图1所示的半导体装置101。
另外,热传导体91的形状不一定要加工成本实施例所示的四边形(俯视观察为矩形),也可以是圆形或者多边形。如果开口部11的形状也能够比注入口的外形要大,则不仅限于圆形,也可以是多边形。另外,如果能够露出热传导体91的上面,则热传导体91的支持部91a未必要与基板3接触,也可以与半导体元件1接触。而且,也未必要弯曲热传导体91的角部来制作支持部91a,如果能够露出热传导体91的上面以设置露出部91f,则也能够在热传导体91的角度粘接其它的构件来作为支持部。
下面,表示本实施例中的半导体装置101以及半导体装置101的制造方法所起的效果。
如上所述,本实施例中的半导体装置101,是对过去的半导体装置所具有的基板3、金属细线5、半导体元件1、以及密封树脂体6附加,具有由热传导性材料构成、其上面部即露出部91f从密封树脂体6向外部露出、并且在该露出部91f上设置穿过板厚方向的开口部11的热传导体91。通过这样,维持了过去的将由半导体装置101所产生的热量通过热传导体91的露出部91f向半导体装置101的外部放出的功能,同时能够从开口部11注入树脂,并且通过在热传导体91的露出部91f内设置开口部11而提高与密封树脂体6的紧密性。
另外,在该半导体装置101中,在制造工序中,因为在密封工序中能够采用在热传导体91的开口部11的上方设置注入口21t的顶部口方式,所以因树脂的流动而引起的金属细线5的变形量减少。总之,能够防止金属细线5的短路。因此,在与本发明相关的半导体装置101的制造方法中,因为能够在不发生电连接功能下降以及丧失的情况下来制造半导体装置101,所以能够制造出制造合格率高的半导体装置101。
另外,因为将该半导体装置101的热传导体91中的开口部11的内径形成得比注入口21t的外形要大,而且在热传导体91中,在开口部11的周边上形成从半导体元件1的安装面一侧向成为相反面的一侧突出的突出部91b,所以在密封工序中能够防止在开口部11的周边上产生薄毛刺的情况。即,当将半导体装置101的热传导体91中的开口部11的内径形成得比注入口21t的外形要小时,会发生密封树脂进入热传导体91的开口部11的周边、与密封金属模211的上金属模211B的上面之间而产生薄毛刺的情况,但是如果采用上述结构,则很难发生这样的情况,而且因为在热传导体91的开口部11的周边上形成突出部91b,所以当关闭密封金属模211的上金属模211B与下金属模211A来进行合模时,热传导体91的突出部91b紧紧地按住上金属模211B的平面状的下面部分(内壁面),并且在该状态下进行密封工序,通过这样能够确实地防止密封树脂进入热传导体91的开口部11的周边与密封金属模211的上金属模211B的上面之间,结果是在密封工序中能够更进一步地确实防止在开口部11的周边上产生薄毛刺。
另外,在该半导体装置101中,因为只在热传导体91的下面的角部上设置支持部91a,所以在密封工序中热传导体91不妨碍树脂流动,能够防止未填充等的不良情况。
而且,在该半导体装置101中,因为通过只在角部上设置热传导体91的支持部91a,从而热传导体91与基板3的接触面积减小,而且不会妨碍其它信号布线图案2,所以如果用导电性的材料来构成热传导体91,则也能够将热传导体91作为接地来使用。通过这样,能够提高高频特性。
总结上述情况,如果采用本实施例中的半导体装置101以及半导体装置101的制造方法,则能够得到的效果是,因为密封工序中的金属细线5的变形量小,所以能够防止由于金属细线5之间的短路而引起的不良情况,且树脂流动性好,从而不会引起未填充的情况,与密封树脂体6的紧密性高等,作为半导体装置101的性能好,制造合格率高,通过将热传导体91接地来使用,则提高高频特性,在这些方面优于过去的半导体装置100。而且,能够更加确实地防止在开口部11的周边上产生薄毛刺,能够制造出质量稳定的半导体装置101。
另外,热传导体91的形状不仅限于第1实施例的热传导体91的形状。
(第2实施例)
下面,采用图5等来说明作为第1实施例的变形例的第2实施例。这里,在第1实施例中的半导体装置101、与变形例即第2实施例中的半导体装置102中,只有热传导体92的形状与密封金属模211的形状是不同的。另外,下面在与上述第1实施例中的半导体装置101的结构要素对应的部分上标有相同的标号,并且省略其说明。
图5是表示本发明第2实施例中的半导体装置102的剖面图。另外,图6是该半导体装置102的热传导体92的立体图。
在设置于该第2实施例中的半导体装置102上的热传导体92中,如图5所示,在开口部11的周边上形成突出部92b,该突出部92b向与半导体元件1的主面对向的面的相反面的方向突出,并且具有位于比其周围的露出部92f高的位置的平坦部92c。另外,热传导体92的设置了突出部92b的平坦部92c的面积比突起部周边的露出部92f的面积要小。除此之外,与上述第1实施例中的半导体装置101是相同的。
另外,在树脂密封工序中,从设置在突出部92b上的平坦部92c与密封金属模212的上金属模212B接触,通过这样能够得到相同的效果。但是,平坦部92c的宽度最好尽可能要小。
该第2实施例中的半导体装置102的热传导体92的形成方法(制造方法)有好几种,按顺序采用图7A~图10E来进行说明。
首先,图7A~图7E是表示半导体装置102的第1制造方法的剖面图。
如图7A所示,通过对由Cu、Cu合金、Al、Al合金、或者Fe-Ni合金等的热传导性良好的材料构成的金属板进行刻蚀加工或者压力加工而加工成所希望的形状,从而制作成热传导体92。
另外,利用上述的加工方法,如图7B所示,在热传导体92的中心形成穿过板厚方向的开口部11。
该结构从为了防止在后面所进行的密封工序中由于树脂的流动而引起的金属细线5的变形、而能够以顶部口方式进行树脂注入的目的出发,是设置注入口21t(参照图3E)位于半导体元件1的主面的中心的垂直方向上的结构。另外,为了在密封工序中防止在开口部11的周边上产生薄毛刺的情况,而将开口部11的内径形成得比注入口21t的外径要大。而且,在热传导体92的埋设在密封树脂体6中的部分的表面上,为了形成凹凸而实施压印加工等的粗化处理,从而提高它与密封树脂体6之间的紧密性。
接着,如图7C所示,在热传导体92的角部上实施弯曲加工,从而形成向下面方向突出的支持部92a。另外,对支持部92a的底面进行加工以使其与基板3接触。
这里,从使得在后面所进行的密封工序中的树脂流动性变好的目的出发,热传导体92的支持部92a只存在于热传导体92的角部。即,在过去的半导体装置100的热传导体9中,存在着将其外周附近设置为倾斜的部分,而在本实施例的半导体装置102的热传导体92中,不存在将其外周附近设置为倾斜的部分的大部分。因此,由于不存在妨碍树脂注入的障碍物,所以本实施例的半导体装置102具有良好的树脂流动性。
另外,从具有良好的散热性的目的出发,调整支持部92a的高度,来配置热传导体92,从而使得热传导体92的最上面(露出部92f)从密封树脂体6向外部露出,并且使得从热传导体92的最上面到基板3的最下面的高度比在后面所进行的密封工序中所使用的密封金属模211的腔室的深度要大。
这时,在后面所进行的密封工序中,当与上金属模211B接触时,在接触面保持为平坦的情况下,由于温度的影响以及密封金属模211的按压(接触压)不足等而在开口部11的周边上产生微小的间隙,会发生密封树脂体6漏出的情况,所以为了防止这种情况,如图7D所示,用加工金属模14从上下方向夹住开口部11的周边,用加工金属模15从上下方向夹住突出部92b的周围,固定加工金属模14,最终使加工金属模15向着配置半导体元件1以及基板3的一侧(相对于加工金属模14向着下方)移动,最终在形成半导体装置102的状态下,形成向着与半导体元件1对向的面的相反面的方向突出的突出部92b,从而形成如图7E所示的热传导体92。
接着,图8A~图8E是表示本发明第2实施例中的半导体装置102的热传导体92的第2制造方法的剖面图。
在图7A~图7E所示的第1制造方法中,是在形成突出部92b之前,已经形成了开口部11,但是在图8A~图8E所示的第2制造方法中,具有在形成好突出部92b之后再形成开口部11的特点,其它与第1制造方法是相同的。
图9A~图9E是表示半导体装置102的热传导体92的第3制造方法的剖面图。
在图9A~图9E所示的第3制造方法中,与第1制造方法及第2制造方法不同,其特点在于:用加工金属模14在上下方向上夹住开口部11的周边,用加工金属模15在上下方向上夹住突出部92b的周围,固定加工金属模15,并且使加工金属模14向着与半导体元件1对向的面的相反侧移动,从而形成突出部92b,形成如图9E所示的热传导体92。其它与第1制造方法是相同的。
图10A~图10E是表示半导体装置102的热传导体92的第4制造方法的剖面图。
在图10A~图10E所示的第4制造方法中,具有在形成突出部92b之后再形成开口部11的特点,其它与第3制造方法是相同的。
即使根据该第2实施例中的半导体装置102,在制造工序中,也因为在密封工序中能够采用在热传导体92的开口部11的上方设置注入口21t的顶部口方式,所以能够减少由于树脂的流动而引起的金属细线5的变形量,以防止金属细线5的短路,并且能够制造出制造合格率高的半导体装置102。
另外,因为在该半导体装置102的热传导体92上的开口部11的周边上,形成从半导体元件1的安装面一侧向成为相反面的一侧突出的突出部92b,更详细地说是形成位于比其周围高的位置上的突出部92b的平坦部92c,所以当关闭密封金属模211的上金属模211B与下金属模211A时,热传导体92的突出部92b中的平坦部92c紧紧地按压上金属模211B的平面状的下面部分,并且在该状态下进行密封工序,通过这样能够确实地防止树脂进入热传导体92的开口部11的周边与密封金属模211的上金属模211B的上面之间,结果是在密封工序中能够确实地防止在开口部11的周边上产生薄毛刺。
另外,即使在该半导体装置102中,因为也通过只在角部设置热传导体92的支持部92a,从而热传导体92与基板3之间的接触面积小,而且不会妨碍其它信号布线图形2,所以如果用导电性的材料来构成热传导体92,则也能够将热传导体92接地来使用,能够提高高频特性。
总结上述情况,即使采用本实施例2中的半导体装置102以及半导体装置102的制造方法,则也能够得到的效果是,因为密封工序中的金属细线5的变形量小,所以能够防止由于金属细线5之间的短路而引起的不良情况,且树脂流动性好,从而不会引起未填充的情况,与密封树脂体6的紧密性高等,作为半导体装置102的性能好,制造合格率高,通过将热传导体92接地来使用,则提高高频特性,在这些方面优于过去的半导体装置100。而且,能够更加确实地防止在开口部11的周边上产生薄毛刺。
(第3实施例)
图11A以及图11B是表示本发明第3实施例中的半导体装置103的剖面图以及底面图。另外,图11A相当于在图11B中用点划线所表示的C-C线的剖面图。另外,下面在与上述第1实施例相关的半导体装置101对应的部分上标有相同的标号,并且省略其说明。
如图11A及图11B所示,该第3实施例的半导体装置103,代替与上述第1实施例相关的基板3,具有引线框架15,该引线框架15具有:安装上述半导体元件1的区域即半导体元件安装部15c;在上述半导体元件安装部15c的周围、下面成为外部端子15d而上面成为内部端子15a的多个端子;以及支持半导体元件安装部15c的悬挂引线15b,并形成一体。
然后,引线框架15的半导体元件安装部15c上用粘接剂4固定半导体元件1的主面,并且用金属细线5电连接半导体元件1的电极与引线框架15的上面内部端子15a。另外,热传导体91的支持部91a固定在位于半导体装置四角的悬挂引线15b上。密封树脂体6用树脂覆盖半导体元件1、金属细线5、热传导体91的半导体元件一侧与热传导体91的支持部91a、以及上面内部端子15a。这时,设置密封树脂体6,从而使热传导体91的上面部、以及裸芯片块15c的下面、引线的下面即外部端子15d向外部露出。
另外,设置热传导体91上的与半导体元件1的主面对向的面的相反侧的面、即热传导体91的上面部,以使其向外部露出,并且在该向外部露出的热传导体91的上面部的一部分上设置穿过板厚方向的开口部11。而且,在开口部11的周边上设置突出部91b,该突出部91b从与设置半导体元件1的一侧的相反的一侧、即露出部91f向着与半导体元件1的主面对向的面的相反侧突出。
即使采用该结构,也能够得到与上述第1实施例相同的作用、效果。
另外,本发明特别适用于安装发热量较大的半导体元件的半导体装置、及其制造方法,特别对于要求散热性好、且质量稳定的半导体装置的实施最有效。
Claims (20)
1.一种半导体装置,其特征在于,
具有:
半导体元件;
与所述半导体元件的主面对向配置的热传导体;以及
密封所述半导体元件与所述热传导体的至少一部分的密封树脂体,
半导体装置在所述热传导体上面的至少一部分上具有从所述密封树脂体露出的露出部,在该半导体装置中,
在所述热传导体的所述露出部上设置开口部,
所述开口部的周边形成向与所述半导体元件相反一侧突出的突出部。
2.如权利要求1中所述的半导体装置,其特征在于,
包括在下面具有多个电极端子的基板,
并且具有所述热传导体,以使其与固定在所述基板上面的所述半导体元件的主面对向。
3.如权利要求1中所述的半导体装置,其特征在于,
具有:半导体元件安装部;以及在所述半导体元件安装部周围、下面成为外部端子且上面成为内部端子的多个端子,
还具有所述热传导体,以使其与固定在所述半导体元件安装部上的所述半导体元件的主面对向。
4.如权利要求1中所述的半导体装置,其特征在于,
所述热传导体的所述突出部与所述热传导体的其它部分形成为一体。
5.如权利要求1中所述的半导体装置,其特征在于,
所述热传导体的所述突出部的一部分在与其它所述露出部大致平行的平面上形成平坦形状。
6.如权利要求2中所述的半导体装置,其特征在于,
利用固定在所述基板上的支持部来支持所述热传导体。
7.如权利要求3中所述的半导体装置,其特征在于,
利用固定在与所述半导体元件安装部连接的悬挂引线上的支持部来支持所述热传导体。
8.如权利要求6中所述的半导体装置,其特征在于,
将所述热传导体的一部分进行弯曲来形成所述支持部。
9.如权利要求7中所述的半导体装置,其特征在于,
将所述热传导体的一部分进行弯曲来形成所述支持部。
10.如权利要求1中所述的半导体装置,其特征在于,
对所述热传导体的埋设在所述密封树脂体中的部分的表面进行粗化。
11.如权利要求2中所述的半导体装置,其特征在于,
具有电连接所述基板与所述半导体元件的多根金属细线。
12.如权利要求3中所述的半导体装置,其特征在于,
具有电连接所述端子与所述半导体元件的多根金属细线。
13.如权利要求1中所述的半导体装置,其特征在于,
所述热传导体与接地端子连接。
14.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,
准备具有开口部与在所述开口部周边向着上面方向突出的突出部的热传导体的工序;
安装所述热传导体、以使得与所述突出部所突出的面相反的面和半导体元件的主面对向的工序;以及
安装所述密封金属模、以使得所述突出部与密封金属模的内壁接触的工序;
通过设置在所述密封金属模中的注入口以及所述开口部向所述密封金属模内注入树脂,来密封所述半导体元件以及所述热传导体,以使得所述突出部露出。
15.如权利要求14中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
形成所述热传导体的所述开口部的直径大于所述密封金属模的所述注入口的直径,在注入树脂时,所述热传导体的形成在所述开口部周边的所述突出部的整个周边比所述密封金属模上的所述注入口更多地与外周的内壁部分接触。
16.如权利要求14中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
在所述热传导体的制造工序中,通过向所述热传导体的所述开口部中插入前端部比所述开口部小、且根部比所述开口部大的筒状的金属模,从而使所述热传导体的所述开口部的周边弯曲,以形成所述突出部。
17.如权利要求14中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
在所述热传导体的制造工序中,通过用第1金属模来支持所述热传导体的所述开口部的周边,并且用第2金属模来支持所述热传导体上的比所述开口部的周边更靠近外周的部分,使所述第2金属模相对于所述第1金属模沿着所述热传导体的厚度方向移动,从而在所述热传导体的所述开口部的周边上形成所述突出部。
18.如权利要求14中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
在所述热传导体的制造工序中,当形成所述突出部之后,在所述突出部的中心形成所述开口部。
19.如权利要求14中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
在所述热传导体的制造工序中,通过利用使所述热传导体的所述开口部的周边突出的金属模来进行压力加工,从而形成所述突出部。
20.如权利要求14中所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
在所述热传导体的制造工序中,通过利用使所述热传导体的中心部突出的金属模来进行压力加工而形成所述突出部,在形成所述突出部之后,在所述突出部的中心形成所述开口部。
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