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
JP2015088519A (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2019054226A (ja) * 2017-09-15 2019-04-04 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． ファン−アウト半導体パッケージ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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