JP2000124237A - 半導体素子搭載用基板とそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体素子搭載用基板とそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法

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JP2000124237A JP28908698A JP28908698A JP2000124237A JP 2000124237 A JP2000124237 A JP 2000124237A JP 28908698 A JP28908698 A JP 28908698A JP 28908698 A JP28908698 A JP 28908698A JP 2000124237 A JP2000124237 A JP 2000124237A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の半導体装置では小型、薄型化には限界
があった。 【解決手段】 基板上にランナー部13、ゲート部14
が設けられ、各コーナー部にはエアーベンド部15が設
けられている半導体素子搭載用基板12を用いて半導体
装置を構成することにより、基板内に樹脂充填部を有
し、モールド金型によりボイドの少ない成形が可能とな
り、また、搭載用基板12の厚み内に半導体素子、金属
細線等の接続部材が搭載されるため、小型・薄型の半導
体装置を構成できるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子が搭載
された小型、薄型、軽量化を目的とした電極底面露出型
の樹脂封止半導体装置に用いる半導体素子搭載用基板と
それを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化に対応するため
に、半導体部品の高密度実装が要求され、それにともな
って半導体装置の小型、薄型化が進んでいる。
【0003】以下、従来の樹脂封止型半導体装置とその
製造方法について順次説明する。半導体部品の高密度実
装の要請に応えるパッケージとしてFBGA(ファイン
ピッチ・ボール・グリッド・アレイ)パッケージが開発
されている。
【0004】図13は従来の樹脂封止型半導体装置とし
て、FBGAパッケージを示す図であり、その断面図を
示すものである。
【0005】図13において、半導体素子1は接着剤2
を介して両面プリント配線基板3上に接着・搭載され
る。両面プリント配線基板3の上下面には配線パターン
4a,4bが形成され、上下の配線パターン4a,4b
は、スルーホール5の表面に形成される導体6で電気的
に接続されている。半導体素子1の上面に形成された電
極パッド7と配線パターン4aとは金属細線8で電気的
に接続される。この金属細線8による電気的接続をする
場所以外の配線パターン4aの表面は、ソルダーレジス
ト9で被覆されている。そして半導体素子1、金属細線
8、両面プリント配線基板3は封止樹脂10によりモー
ルドされ保護されている。
【0006】両面プリント配線基板3の下面の配線パタ
ーン4bの表面も一部を除いて、ソルダーレジスト9で
被覆され、ソルダーレジスト9で被覆されていない配線
パターン4bの表面には半田ボール11が形成される。
半田ボール11は、両面プリント配線基板3の下面で、
格子状に2次元的に配置されている。そして、FBGA
パッケージ方式で実装された半導体装置をプリント基板
等の実装基板に実装する場合の電気的接続は半田ボール
11を介して行われるものである。
【0007】また、図14に示すような従来の樹脂封止
型半導体装置の場合は、半導体素子1は接着剤2を介し
て両面プリント配線基板3の上に接着・搭載される。両
面プリント配線基板3の上面には配線パターン4が形成
され、配線パターン4は、側面に有するスルーホール5
の表面に形成される導体6で電気的に接続され、外部端
子の役目を果たしている。半導体素子1の上面に形成さ
れた電極パッド7と配線パターン4とは金属細線8で電
気的に接続される。この金属細線8による電気的接続を
する場所以外の配線パターン4の表面は、ソルダーレジ
スト9で被覆されている。半導体素子1、金属細線8、
両面プリント配線基板3はポッテングによる封止樹脂1
0により封止され保護されている。そしてスルーホール
5の部分は、この半導体装置間を接続している側面のス
ルーホール5を半円状にカットして分離し、実装基板と
の接続用端子部となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の樹脂封止型半導体装置は、下記のような種々の課題を
それぞれ有している。
【0009】図13に示したFBGAパッケージ方式の
樹脂封止型半導体装置は、半導体装置の下面に2次元的
に外部電極端子(半田ボール)を配列することにより、
同一パッケージサイズでQFPパッケージよりも端子数
を多くすることができるという特徴がある。しかし、そ
の反面、QFPパッケージに比べて劣る点もある。すな
わち、FBGAパッケージでは、(1)両面プリント配
線基板の片面に封止樹脂部が突出しており薄型化できな
い。(2)FBGAパッケージを製造する際、従来のQ
FPパッケージの製造設備以外の新規製造設備の導入が
不可欠であり、設備投資によるコストアップとなる。さ
らに、FBGAパッケージ方式では、通常、両面プリン
ト配線基板としてガラス・エポキシ樹脂基板を使用す
る。このため半導体素子の樹脂封止することによる基板
自体の反り対策、樹脂の注入封止口であるランナー部の
基板面への破損を防止するための金メッキ処理が必要、
基板の反りが発生した場合の複数の半田ボールの水平面
の高さの均一性を確保する必要がある、等の製造技術上
解決すべき多くの課題がある。また、パッケージの信頼
性、特に耐湿性の保証も重要な検討課題である。例え
ば、ガラス・エポキシ樹脂とモールド樹脂との界面の密
着力が弱いと、高温高湿試験・プレッシャ・クッカー試
験等の環境試験において品質保証が困難になる。
【0010】一方、図14に示したような樹脂封止型半
導体装置では、ポッティングによって樹脂封止する場合
は、封止樹脂が硬化する時間が長く量産性が悪い、また
樹脂を注入する場合に空気を巻き込みやすく、樹脂ボイ
ドが発生しやすいという課題がある。また、樹脂成型時
に成形圧力を印加しないために樹脂ボイドを小さくする
ことができず、実装時にその樹脂ボイドが膨張して、封
止樹脂部にクラックが発生するなどの課題がある。
【0011】本発明の目的は、前記従来の課題を解決す
るものであり、薄型化を実現しながら小型で信頼性の高
い樹脂封止型半導体装置を提供するものであり、そのた
めの半導体素子搭載用基板とそれを用いた樹脂封止型半
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。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために本発明の半導体素子搭載用基板は、少なくとも
絶縁ベース基板と、配線パターンと、前記配線パターン
と電気的に接続される外部接続端子部と、半導体素子を
接着する搭載部とよりなる搭載用基板において、樹脂導
入部であるランナー部と、ゲート部を有していることを
特徴とする半導体素子搭載用基板である。
【0013】また、少なくとも絶縁ベース基板と、配線
パターンと、前記配線パターンと電気的に接続される外
部接続端子部と、半導体素子を接着する搭載部が片側面
に配されている搭載用基板において、樹脂導入部である
ランナー部と、ゲート部を片側面側に有していることを
特徴とする半導体素子搭載用基板である。
【0014】本発明の樹脂封止型半導体装置は、少なく
とも半導体素子搭載用基板と、電極パッドを有する半導
体素子と、前記半導体素子と前記搭載用基板とを接着す
る接着剤と、前記半導体素子の電極パッドと配線パター
ンとを電気的に接続する接続部材と、半導体素子と接続
部材とを封止する封止樹脂とにより成る半導体装置であ
って、 前記搭載用基板の表面より樹脂面が凹型のゲート
部と樹脂充填部を有していることを特徴とする樹脂封止
型半導体装置である。
【0015】また、少なくとも半導体素子搭載用基板
と、電極パッドを有する半導体素子と、前記半導体素子
と前記搭載用基板とを接着する接着剤と、前記半導体素
子の電極パッドと配線パターンとを電気的に接続する接
続部材と、半導体素子と接続部材を封止する封止樹脂と
により成る半導体装置であって、 前記搭載用基板の表面
より樹脂面が凹型のゲート部と樹脂充填部を有し、前記
凹型のゲート部が半導体装置のコーナー部に位置してい
ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置である。
【0016】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法
は、少なくとも電極パッドを有する半導体素子と、前記
半導体素子を接着する搭載部と、前記半導体素子の電極
パッドと配線パターン部とを電気的に接続する接続部材
と、前記搭載部、前記半導体素子、前記配線パターン
部、前記接続部材を樹脂封止するモールド金型による樹
脂封止型半導体装置の製造方法において、搭載用基板を
封止フィルムで被覆し、クランプすることにより、押圧
し、搭載用基板に有するランナー部、ゲート部より樹脂
を充填して封止することを特徴とする樹脂封止型半導体
装置の製造方法である。
【0017】本発明の代表的な作用は以下の通りであ
る。本発明の半導体素子搭載用基板においては、配線パ
ターンと、配線パターンと電気的に接続される外部接続
端子部と、半導体素子を接着する搭載部が配されている
搭載用基板面に樹脂導入部であるランナー部と、ゲート
部を配することによりモールド封止を可能にし生産性、
品質、実装信頼性のよい樹脂封止型半導体装置に適した
特徴ある半導体素子搭載用基板を供給することができ
る。
【0018】また、本発明の半導体素子搭載用基板にお
いては、配線パターンと、配線パターンと電気的に接続
される外部接続端子部と、半導体素子を接着する搭載部
が配されている側の搭載用基板面に樹脂導入部であるラ
ンナー部と、ゲート部を配することによりモールド封止
を可能にし生産性、品質、実装信頼性のよい安価な樹脂
封止型半導体装置に適した特徴ある半導体素子搭載用基
板を供給することができる。
【0019】また、本発明の樹脂封止型半導体装置にお
いては、半導体素子搭載用基板に樹脂導入部であるゲー
ト部を有し封止樹脂が充填され搭載用基板の表面部より
樹脂面が凹型を有する小型、薄型で信頼性、実装性、生
産性のよい樹脂封止型半導体装置を提供することができ
る。
【0020】また、本発明の樹脂封止型半導体装置にお
いては、半導体素子搭載用基板に樹脂導入部であるゲー
ト部をコーナー部に有し封止樹脂が充填され、搭載用基
板の表面部より樹脂面が凹型を有する多端子に適した小
型、薄型で信頼性、実装性、生産性のよい樹脂封止型半
導体装置を提供することができる。
【0021】また、樹脂封止型半導体装置の製造方法に
おいては、搭載用基板のランナー部、ゲート部の樹脂注
入面を封止フィルムで被覆し、クランプ押圧し樹脂を充
填して封止することにより搭載用基板面より凹型に樹脂
面を成形でき実装信頼性、生産性のよいモールド金型に
よる電極底面露出型の樹脂封止型半導体装置の樹脂封止
方法である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体搭載用基板
とそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方
法の一実施形態について、図面を参照しながら説明す
る。
【0023】まず本実施形態の半導体搭載用基板につい
て説明する。図1は、本実施形態の半導体素子搭載用基
板を示す平面図である。
【0024】図1に示すように本実施形態の半導体素子
搭載用基板12は、基板上に封止樹脂の通り道であるラ
ンナー部13、ゲート部14が設けられている。また各
コーナー部にはエアーベンド部15が設けられているも
のである。図1に示すように半導体素子の搭載部間にラ
ンナー部13を配し、配線パターンをさけた領域にゲー
ト部14を配することにより、樹脂成型時に溶融した封
止樹脂を注入する注入口となる。このため本実施形態で
は、従来の基板のようにランナー部13に金メッキが施
されることが多く、高価であったが、金メッキを不要に
することができるものである。また本実施形態の半導体
素子搭載用基板内に樹脂充填部を有し、しかもモールド
金型によりボイドの少ない成形が可能であり、封止樹脂
は半導体チップ、接続部材を有する開口部、ゲート部1
4、エアーベンド部15に充填される。ランナー部13
は半導体チップ、接続部材を有する開口部に樹脂を注入
してゲート部14にも封止樹脂を充填する働きをする。
【0025】次に本実施形態の半導体素子搭載用基板に
ついてその詳細な構造を図2に示す。図2は半導体素子
搭載用基板のA−A1箇所の断面図である。
【0026】本実施形態の半導体素子搭載用基板は、絶
縁ベース基板16の上下面には配線パターン17が形成
され、上下の配線パターン17は、スルーホール18の
表面に形成される導体で電気的に接続されている。そし
て半導体素子搭載用基板12の上下面の配線パターン1
7の表面は一部を除いて、ソルダーレジスト19で被覆
されている。ソルダーレジスト19で被覆されていない
配線パターン17の表面は実装基板と接続する外部接続
端子として格子状に露出している。また絶縁ベース基板
16の上面には、半導体素子を接着する搭載部20が形
成され、開口部21を形成している。
【0027】また、ソルダーレジスト19は耐湿性向上
と封止樹脂との密着性向上等を目的として設けられてい
る。その厚さは、非常に薄く外部端子部となる配線パタ
ーン17と実装基板の接続には影響しない程度の厚みで
ある。また、本実施形態の半導体素子搭載用基板12の
ベースである絶縁ベース基板16は、ガラスエポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、電気特性に優れた材質
が選択されて用いられるものである。
【0028】なお、半導体素子搭載用基板の厚さは0.
6[mm]、ランナー部13の深さは0.3[mm]、
幅は2.0[mm]とした。エアーベンド部15も幅、
深さとも大きめに適宜配し、成形性をよくすると共に切
断機により分離後はその一部を残すエアーベンド部15
の構造にすることにより、半導体素子搭載用基板と封止
樹脂の接着性をよくする役目をさせた。
【0029】また、開口部21は半導体素子搭載用基板
内に彫り込み加工をすることにより、封止樹脂を充填
し、薄型の樹脂封止型半導体装置が提供できるものであ
る。また、開口部21はテーパー状にして配線パターン
17に接続する外部端子部の加工性の向上を図ること
も、スルーホール18で接続することも可能で半導体素
子搭載用基板の生産性が向上する。
【0030】次に図3,図4は本発明の半導体素子搭載
用基板の別の実施形態を示す図であり、図3は平面図、
図4は図3のB−B1箇所の断面図である。
【0031】図3に示すように、半導体素子搭載用基板
12は、基板上に封止樹脂の通り道であるランナー部1
3、ゲート部14が設けられている。また各コーナー部
にはエアーベンド部15が設けられているものである。
図3に示すように半導体素子の搭載部間にランナー部1
3を配し、配線パターンをさけた領域にゲート部14を
配することにより、樹脂成型時に溶融した封止樹脂を注
入する注入口となる。
【0032】次に図4に示すように、本実施形態の半導
体素子搭載用基板12においては、絶縁ベース基板16
の片面に、配線パターン17aと半導体素子を接着する
搭載部20、外部端子部17bが形成されており配線パ
ターン17aと外部端子部17bは電気的に接続されて
いる。また、ソルダーレジスト19で絶縁ベース基板1
6の耐湿性向上と封止樹脂との密着性向上等を目的とし
て必要部を除き、被覆している。その厚さは非常に薄
く、外部端子部17bと実装基板の接続には影響しない
程度の厚さである。本実施形態の半導体素子搭載用基板
12はガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等耐熱性、
電気特性に優れた材質が選択される。
【0033】そして配線パターン17a側にランナー部
13、ゲート部14を設ける。すなわち樹脂封止型半導
体装置の配線パターン17aをさけた領域にゲート部1
4を配し、樹脂成型時に溶融した樹脂を開口部21に注
入する注入口となる。樹脂は半導体素子、接続部材を有
する開口部21、ゲート部14、エアーベンド部15に
充填され、半導体素子搭載用基板12自体との接合力を
向上させる。
【0034】半導体素子、接続部材を有する開口部21
に封止樹脂を注入して、ゲート部14にも樹脂を充填す
る。半導体素子搭載用基板の厚さは0.6[mm]、ラ
ンナー部13の深さは0.3[mm]、幅は2.0[m
m]とした。エアーベンド部15も幅、深さとも大きめ
に適宜配し、成形性をよくすると共に切断機により分離
後はその一部を残すエアーベンド部の形状にすることに
より、半導体素子搭載用基板と封止樹脂の接着性をよく
する役目をさせた。
【0035】また、開口部21は半導体素子搭載用基板
内に彫り込み加工されており、封止樹脂を充填すること
により、薄型の樹脂封止型半導体装置が提供できる。ま
た、開口部21の端部はテーパー状にして配線パターン
17aに接続する外部端子部17bの加工性の向上を図
ることも、スルーホールで接続することも可能で半導体
搭載用基板の生産性が向上する。また、上面の外部端子
部17bを千鳥状に配して外部端子部17bのピッチを
狭くすることにより、多端子化が可能であり、この場合
はスルーホールで接続するよりも無電解メッキ等で狭ピ
ッチ化を図ることが多い。
【0036】次に本発明の樹脂封止型半導体装置の一実
施形態について説明する。図5,図6は本実施形態の半
導体素子搭載用基板を用いた樹脂封止型半導体装置を示
す図であり、図5は断面図、図6は斜視図である。
【0037】図5,図6に示すように本実施形態の樹脂
封止型半導体装置は、表面に電極パッドを有する半導体
素子22と、その半導体素子22と搭載用基板23とを
接着する接着剤24と、半導体素子22の電極パッドと
搭載用基板23の配線パターン25とを電気的に接続す
る金属細線等の接続部材26と、半導体素子22の外囲
を封止する封止樹脂27とにより構成される樹脂封止型
半導体装置であって、搭載用基板23は絶縁ベース基板
の片面に配線パターン25と、半導体素子22を接着す
る搭載部28が形成され、配線パターン25と電気的に
接続された外部接続端子部29が形成されている。ま
た、ソルダーレジスト30で搭載用基板23の耐湿性向
上と封止樹脂27との密着性向上を目的として、必要部
分を除き被覆している。
【0038】本発明の特徴は、半導体素子22を搭載し
ている搭載用基板23の配線パターン25、外部接続端
子部29と、その接続部をさけた位置に樹脂封止用のゲ
ート部31を適切に配することにより、搭載用基板23
の厚さ内に封止樹脂を充填した薄型のモールド成型によ
る樹脂封止型半導体装置である。
【0039】また、ゲート部31、エアーベンド部3
2、開口部33と金型面との間に封止フィルムを密着さ
せ、封止樹脂27を充填しゲート部31、エアーベンド
部32にも充填されるため封止フィルムの働きにより樹
脂面が上面の外部端子面より凹む構造にすることがで
き、半導体装置を図7に示すようにスタック接続して提
供することが可能になった。また本実施形態の樹脂封止
型半導体装置は、基板の上面の外部接続端子部29と下
面の外部接続端子部29とを基板内部に設けたスルーホ
ール34で接続した構造である。また、搭載用基板23
内の開口部33、ゲート部31、エアーベンド部32に
封止樹脂27が充填され、接合力を向上させることがで
き薄型の半導体装置にも関わらず耐湿性を改善したこと
である。
【0040】この効果によりIRリフロー工程や樹脂封
止型半導体装置をプリント配線基板にはんだ実装する際
にポッティング樹脂の成型の種々の従来の課題を解決
し、絶縁ベース基板、半導体素子の接着剤の界面付近に
トラップされた水に起因されるふくれや剥がれ、あるい
は、封止樹脂のクラックなどの発生を抑止し、半導体素
子と配線パターンとの接続部が剥離して電気的接続不良
が発生するのを防止できるものである。さらに、プリン
ト配線基板との実装後に搭載用基板23に加わる機械
的、あるいは熱的繰り返しストレスによる影響で搭載用
基板23と封止樹脂27界面の応力に対する耐性が向上
するものである。
【0041】本発明は、封止樹脂27が搭載用基板23
の厚み内にあるため、温度変化に対する半導体装置自体
の反りが従来に比べて非常に少なく、安定した薄型の樹
脂封止型半導体装置が提供できる。また、半導体素子2
2と配線パターン25との接続部が剥離して電気的接続
不良が発生するのを防止できる。したがって実装時の半
導体装置の反りも少なく、外部接続端子部29に半田ボ
ールを使用する必要性が少なく、ランド・グリッド・ア
レー、あるいはランド電極として提供することが可能に
なった。
【0042】なお、本実施形態において、半導体装置の
大きさ、配線パターン25(外部接続端子部29)の数
等により、搭載用基板23の厚さは0.6[mm]とし
た。
【0043】次に本発明の樹脂封止型半導体装置の別の
実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0044】図8は本実施形態の樹脂封止型半導体装置
を示す断面図である。図8に示すように本実施形態の樹
脂封止型半導体装置は、電極パッドを有する半導体素子
22と、その半導体素子22と搭載用基板23とを接着
する接着剤24と、半導体素子22の電極パッドと搭載
用基板23の配線パターン25とを電気的に接続する金
属細線等の接続部材26と、半導体素子22の外囲を封
止する封止樹脂27とにより構成される樹脂封止型半導
体装置であって、搭載用基板23は絶縁ベース基板の片
面に配線パターン25と半導体素子22を接着する搭載
部28、外部接続端子部29が形成されており、配線パ
ターン25と外部接続端子部29とは電気的に接続され
ている。また、レジスト30で搭載用基板23の耐湿性
向上と封止樹脂27との密着性向上を目的として必要部
分を除き被覆している。その厚さは、非常に薄く外部接
続端子部29と実装基板との接続には影響しない程度の
厚みである。
【0045】そして配線パターン25側にゲート部を設
ける。すなわち樹脂封止型半導体装置の配線パターン2
5をさけたコーナー部にゲート部を配し、樹脂成型時に
溶融した樹脂を注入する注入口となる。基板の上面の半
導体素子22、接続部材26を有する開口部33に封止
樹脂27を注入してゲート部にも樹脂を充填する。すな
わち封止樹脂27は搭載用基板23の開口部33、ゲー
ト部31、エアーベンド部32に充填させる。端子数の
少ない半導体装置では成形性に適した位置にゲート部を
配し生産性を向上することが可能で、たとえばゲート部
により数個の半導体装置間を接続して装置間の配列を短
縮して生産性を向上できる。
【0046】本発明の特徴は、片面に配線パターンが配
されているため、スルーホールが不要で配線間隔を狭く
することができる。そのため多ピン化に適し、搭載用基
板23のコーナー部にゲート部を適切に配することによ
り、良好な成形性を確保し、外部接続端子部の端子配列
に影響のないモールド封止法により搭載用基板23の厚
さ内に樹脂を充填した薄型の樹脂封止型半導体装置であ
る。
【0047】また、開口部に封止樹脂を充填し、ゲート
部、エアーベンド部にも充填されるため搭載用基板23
との接合力を向上させることができ、薄型の半導体装置
にも関わらずモールド成形が可能になり耐湿性を改善し
たことである。この効果によりIRリフロー工程や樹脂
封止型半導体装置をプリント配線基板にはんだ実装する
際に、絶縁ベース基板、接着剤界面付近にトラップされ
た水に起因されるふくれや剥がれ、あるいは、封止樹脂
のクラックなどの発生を抑止し、半導体素子と配線パタ
ーンとの接続部が剥離して電気的接続不良が発生するの
を防止する。また、プリント配線基板との実装後に搭載
用基板に加わる機械的、あるいは熱的繰り返しストレス
による影響で搭載用基板と封止樹脂界面の応力に対する
耐性が向上する。
【0048】本発明は、封止樹脂と搭載用基板が搭載基
板の厚み内にあるため温度変化に対する半導体装置の反
りが従来に比べて非常に少なく、薄型の樹脂封止型半導
体装置が提供できる。また、半導体素子と配線パターン
との接続部が剥離して電気的接続不良が発生するのを防
止する。したがって実装時の半導体装置の反りも少なく
外部端子部にはんだボールを使用する必要性が少なく、
ランドグリッドアレーあるいはランド電極として薄型の
樹脂封止型半導体装置を提供することが可能である。ま
た、半導体装置の大きさ、配線パターンの数等により、
搭載用基板の厚さは0.6[mm]とした。
【0049】次に図9,図10は本発明の樹脂封止型半
導体装置の別の実施形態を示す図であり、図9は断面
図、図10は斜視図である。
【0050】図9,図10に示すように本実施形態の樹
脂封止型半導体装置は、電極パッドを有する半導体素子
22と、その半導体素子22と搭載用基板23とを接着
する接着剤24と、半導体素子22の電極パッドと搭載
用基板23の配線パターン25とを電気的に接続する金
属細線等の接続部材26と、半導体素子22の外囲を封
止する封止樹脂27とにより構成される樹脂封止型半導
体装置であって、搭載用基板23は絶縁ベース基板の片
面(裏面)に配線パターン25と半導体素子22を接着
する搭載部28、外部接続端子部29が形成されてい
る。そして搭載用基板23の上面の配線パターン25と
裏面の外部接続端子部29とはスルーホール34により
接続されている。また、ソルダーレジスト30で搭載用
基板23の耐湿性向上と封止樹脂27との密着性向上を
目的として必要部分を除き被覆している。その厚さは、
非常に薄く配線パターン25と実装基板との接続には影
響しない程度の厚みである。なお、スルーホール34は
導電性物質で埋められており貫通して形成してもよい。
【0051】本発明の特徴は、半導体素子22を搭載し
ている搭載用基板23の配線パターン25、外部接続端
子部29と、その接続部をさけた位置に樹脂封止用のゲ
ート部31を適切に配することにより、搭載用基板23
の厚さ内に封止樹脂を充填した薄型のモールド成型によ
る樹脂封止型半導体装置である。また、開口部33、ゲ
ート部31、エアーベンド部32に樹脂を充填させ接合
力を向上させることができ薄型の半導体装置にも関わら
ず耐湿性を改善したことである。
【0052】また、外部接続端子部29は、半導体素子
22の電極パッドと基板の上面に形成した配線パターン
25とを電気的に接続する接続部材24の接続点の近傍
からスルーホール34を通して外部端子部に接続される
ため、半導体装置が小型化され、薄型の半導体装置とす
ることができる。また、スルーホール34、外部接続端
子部29を配さない側面に貫通穴として安価な半導体装
置としてもよい。
【0053】この効果によりIRリフロー工程や樹脂封
止型半導体装置をプリント配線基板にはんだ実装する際
にポッティング樹脂の成型の種々の課題を解決し、搭載
用基板23のベースである絶縁ベース基板、接着剤24
界面付近にトラップされた水に起因されるふくれや剥が
れ、あるいは、封止樹脂のクラックなどの発生を抑止
し、半導体素子22と配線パターン25との接続部が剥
離して電気的接続不良が発生するのを防止する。また、
プリント配線基板との実装後に搭載用基板23に加わる
機械的、あるいは熱的繰り返しストレスによる影響で搭
載用基板23と封止樹脂27界面との応力に対する耐性
が向上する。
【0054】本発明は、封止樹脂27が搭載用基板23
の厚み内にあるため温度変化に対する半導体装置の反り
が従来に比べて非常に少なく、半導体素子22と配線パ
ターン25との接続部が剥離して電気的接続不良が発生
するのを防止する。したがって外部接続端子部29上に
はんだボールを使用する必要性が少なく、また、外部接
続端子部29が半導体装置の下方に配され小型の信頼性
のあるランドグリッドアレーとして提供することが可能
になった。また、半導体装置の大きさ、外部接続端子部
29の数等により、搭載用基板23の厚さは0.6[m
m]とした。なお、本発明の要旨を越えない限り種々の
変形実施が可能であることは言うまでもない。
【0055】これらの樹脂封止型半導体装置は本発明の
モールド封止法により容易に生産することができる。
【0056】次に本発明の樹脂封止型半導体装置の製造
方法について説明する。ここでは本実施形態の樹脂封止
型半導体装置の製造方法として、モールド樹脂封止方法
およびそれに使用する金型構造の一実施形態について、
図面を参照しながら説明する。
【0057】図11は本実施形態のモールド樹脂封止方
法を示す断面図である。図11に示すように、配線パタ
ーン25と、外部接続端子部29と、ソルダーレジスト
30と、半導体素子22を支持する絶縁ベース基板を有
し、ランナー部、ゲート部が配された搭載用基板23
に、半導体素子22を接着剤24により接合し、半導体
素子22の電極と配線パターン25とを接続部材26に
より電気的に接合したのち金型に位置合わせして搭載す
る。
【0058】そして、半導体素子22が接合された搭載
用基板23の上面側に対して、封止フィルム35を供給
する。図示するように封止フィルム35は、搭載用基板
23の半導体素子22が接合された搭載用基板23側に
密着させる。密着させる封止フィルム35はポリイミ
ド、ポリカーボネートなどを主成分とする樹脂をベース
としたフィルムであり、樹脂封止後は容易に剥がすこと
ができ、封止の高温に耐性があるものであればよい。本
実施形態ではポリイミドを主成分としたフィルムを使
い、その厚みは80[μm]とした。
【0059】次に、半導体素子22が接合され配線パタ
ーン部25とを接続部材26により電気的に接合し、そ
の開口部側に封止フィルム35を貼り付けた搭載用基板
23をモールド金型の上金型18aと下金型18bとで
封止フィルム35とともに押圧し、溶融した封止樹脂2
7を搭載用基板23に設けたランナー部、ゲート部より
開口部33に注入して樹脂封止を行う。またこの時、エ
アーベンド部にも充填されるものである。なお、封止フ
ィルム35はあらかじめ搭載用基板23の上面に密着さ
せても良い。
【0060】図12は、樹脂封止型半導体装置の樹脂封
止用の金型を示す断面図である。図示するように、封止
フィルム35面を搭載用基板23とともに上金型18a
と下金型18bとを閉じ、上下金型18a,18bに対
して押圧して、溶融した封止樹脂を注入し封止して樹脂
封止型半導体装置を製造するものである。
【0061】図12に示す通り、本発明のモールド封止
に用いる半導体装置の樹脂封止用の金型は上金型18a
と下金型18bとにより構成され、下金型18bには半
導体素子が搭載された搭載用基板23を搭載し、下金型
18bを型締めした後、タブレット36をプランジャー
37で押し上げ、金型の温度で溶融させながら搭載用基
板23に配したランナー部、ゲート部より開口部他に充
填する。なお、封止フィルム35は封止フィルムの供給
装置38,巻き取り装置39により搭載用基板23の上
面に配置され、上金型18aにより密着されるものであ
る。
【0062】本実施形態では搭載用基板23の厚み内に
半導体素子、金属細線等の接続部材が搭載されるため、
上金型18aと下金型18b、共にキャビティ凹部がな
い簡単な構造とすることができる。
【0063】また、封止フィルム35の役割は、搭載用
基板23と金型との間に配することによりゲート部、開
口部、エアーベンド部に封止樹脂を充填した際に、搭載
用基板23に対して凹部を形成する働きと、樹脂封止時
にゲート部とランナー部を通過する封止樹脂27が搭載
用基板23上にはみださないようにするストッパー的な
役割である。つまり、搭載用基板23に配したゲート
部、エアーベンド部と封止フィルム35により実質的な
樹脂流入口を作ることである。また、基板の寸法のばら
つきの影響による成形不良も防いでいる。
【0064】本発明の特徴は、搭載用基板23を下金型
18bに位置合わせして搭載し、搭載用基板23に封止
フィルム35を密着し、モールド金型を封止フィルム3
5、搭載用基板23とともに型締めし挟圧され、搭載用
基板23に設けたゲート部、ランナー部の上部をふさぎ
食い込ますことによりランナー部、ゲート部を形成させ
安定した樹脂封止を可能にしたことにある。 また、樹
脂封止の金型の熱により軟化し、押圧力により搭載用基
板23のランナー部、ゲート部、開口部内側に少し入り
込み段差を形成することになり、封止フィルム35が封
止樹脂27のはみ出しを防止し、したがって、外部端子
部は開口部、ランナー部、ゲート部に対して封止樹脂の
面から突出した構造となり樹脂封止型半導体装置が完成
する。さらに封止フィルム35の厚みによりランナー
部、ゲート部、開口部の段差量を調整できる。
【0065】このため、開口部側の外部端子部はそのま
ま実装基板との接続に用いることができるためはんだボ
ールを必要としないランドグリッドタイプ等の樹脂封止
型半導体装置として使用することができる。また、前記
した図7に示した構造のようにスタック可能な薄型の樹
脂封止型半導体装置の生産が可能となる。
【0066】最後に、搭載用基板23に密着させた封止
フィルム35をピールオフにより除去し、そして搭載用
基板23を切断機で切断し、前記した図5〜図10に示
したような品質の樹脂封止型半導体装置が完成する。そ
の結果、パッケージの信頼性、特に重要な検討課題の耐
湿性の保証もガラス・エポキシ樹脂とモールド樹脂との
界面の密着力が開口部内に樹脂充填部を設けること等に
より強化され品質保証が可能になった。
【0067】また、ポッティング樹脂封止の課題であっ
た樹脂が硬化する時間が長く、量産性が悪い、また注入
する場合に空気を巻き込みやすい、樹脂ボイドが発生し
やすいという課題をゲート部、ランナー部を基板に配す
る製造方法を可能にすることにより解決することができ
るものである。また、樹脂成型時に成形圧力をかけない
ために樹脂ボイドを小さくすることができ、実装時に樹
脂ボイド内の空気が膨張してクラックが発生するという
課題も解決できる。
【0068】また、従来のように半導体装置ごとに金型
にキャビテー凹部を構成する必要がなく、金型設計に際
して、エジェクターピン、エアーベンド等、を多数設け
る必要がないとともに、パーティング面を設けなくても
よく、金型構造がきわめて簡素化されるため、金型の設
計、製造が容易になり、製造時間の短縮や小型の半導体
装置ほど高くなる金型の製造コストの低減が達成でき
る。
【0069】以上、本実施形態で用いる半導体装置の樹
脂封止用の金型は上金型18aと下金型18bとにより
構成され、下金型18bあるいは上金型18aにはキャ
ビティ凹部が設けられていない。
【0070】また、本実施形態の製造方法による搭載用
基板23は、封止樹脂の流入口であるランナー部が半導
体装置間に配置されているため、必然的にランナー部、
ゲート部と樹脂充填部が合一材質になり樹脂の流れが安
定し成形不良が少なくなる効果がある。また従来は搭載
用基板表面のランナー部、ゲート部には金メッキ等を施
し、ランナー部、ゲート部に成形後、残るカル部を除去
しやすくしているが、基板が高価になる課題があった
が、本実施形態はランナー部、ゲート部を搭載用基板2
3内に彫り込むため金型に配する必要がなく、金型構造
が簡素化でき、金メッキ等を広く樹脂導入部に施す必要
もなくなった。また、成形後、切断機により半導体装置
間を分離することが可能で、薄型化を実現しながら小型
で信頼性の高い樹脂封止型半導体装置および効率的で安
価な製造方法を提供することが可能になった。
【0071】
【発明の効果】以上、本発明は半導体素子が接合された
搭載用基板に対して、封止金型内で封止フィルムを介在
させて樹脂封止する樹脂封止型半導体装置の製造方法で
あって、封止フィルムを、搭載用基板内に配したゲート
部、ランナー部に密着させて樹脂を開口部に充填し、安
価な金型で樹脂封止を可能にした。提供される電極底面
露出型の樹脂封止型半導体装置は耐湿性に優れた小型、
薄型で品質の良い樹脂封止型半導体装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の半導体素子搭載用基板を
示す平面図
【図2】本発明の一実施形態の半導体素子搭載用基板を
示す断面図
【図3】本発明の一実施形態の半導体素子搭載用基板を
示す平面図
【図4】本発明の一実施形態の半導体素子搭載用基板を
示す断面図
【図5】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す断面図
【図6】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す斜視図
【図7】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す斜視図
【図8】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す断面図
【図9】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す断面図
【図10】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
を示す斜視図
【図11】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図12】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法で用いる金型を示す断面図
【図13】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図14】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【符号の説明】
1 半導体素子 2 接着剤 3 両面プリント配線基板 4 配線パターン 5 スルーホール 6 導体 7 電極パッド 8 金属細線 9 ソルダーレジスト 10 封止樹脂 11 半田ボール 12 半導体素子搭載用基板 13 ランナー部 14 ゲート部 15 エアーベンド部 16 絶縁ベース基板 17a 配線パターン 17b 外部端子部 18 スルーホール 19 ソルダーレジスト 20 搭載部 21 開口部 22 半導体素子 23 搭載用基板 24 接着剤 25 配線パターン 26 接続部材 27 封止樹脂 28 搭載部 29 外部接続端子部 30 ソルダーレジスト 31 ゲート部 32 エアーベンド部 33 開口部 34 スルーホール 35 封止フィルム 36 タブレット 37 プランジャー 38 供給装置 39 巻き取り装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも絶縁ベース基板と、配線パタ
    ーンと、前記配線パターンと電気的に接続される外部接
    続端子部と、半導体素子を接着する搭載部とよりなる半
    導体素子搭載用基板において、樹脂導入部であるランナ
    ー部と、ゲート部を有していることを特徴とする半導体
    素子搭載用基板。
  2. 【請求項2】 少なくとも絶縁ベース基板と、配線パタ
    ーンと、前記配線パターンと電気的に接続される外部接
    続端子部と、半導体素子を接着する搭載部が片側面に配
    されている半導体素子搭載用基板において、樹脂導入部
    であるランナー部と、ゲート部を片側面側に有している
    ことを特徴とする半導体素子搭載用基板。
  3. 【請求項3】 少なくとも半導体素子搭載用基板と、電
    極パッドを有する半導体素子と、前記半導体素子と前記
    搭載用基板とを接着する接着剤と、前記半導体素子の電
    極パッドと配線パターンとを電気的に接続する接続部材
    と、半導体素子と接続部材とを封止する封止樹脂とによ
    り成る半導体装置であって、 前記搭載用基板の表面より
    樹脂面が凹型のゲート部と樹脂充填部を有していること
    を特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  4. 【請求項4】 少なくとも半導体素子搭載用基板と、電
    極パッドを有する半導体素子と、前記半導体素子と前記
    搭載用基板とを接着する接着剤と、前記半導体素子の電
    極パッドと配線パターンとを電気的に接続する接続部材
    と、半導体素子と接続部材を封止する封止樹脂とにより
    成る半導体装置であって、 前記搭載用基板の表面より樹
    脂面が凹型のゲート部と樹脂充填部を有し、前記凹型の
    ゲート部が半導体装置のコーナー部に位置していること
    を特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  5. 【請求項5】 少なくとも電極パッドを有する半導体素
    子と、前記半導体素子を接着する搭載部と、前記半導体
    素子の電極パッドと配線パターン部とを電気的に接続す
    る接続部材と、前記搭載部、前記半導体素子、前記配線
    パターン部、前記接続部材を樹脂封止するモールド金型
    による樹脂封止型半導体装置の製造方法において、搭載
    用基板を封止フィルムで被覆し、クランプすることによ
    り、押圧し、搭載用基板に有するランナー部、ゲート部
    より樹脂を充填して封止することを特徴とする樹脂封止
    型半導体装置の製造方法。
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JP2015050419A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法
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