JP2000277665A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型化、高密度実装可能な半導体装置を提供
する。 【解決手段】 半導体装置の構造が、表面に電極を有す
る半導体素子１と、表面から裏面に達する貫通孔を有す
る配線基板２と、半導体素子１の電極と配線基板２の配
線とを接続する金属ワイヤ３と、半導体素子１の表面を
封止し、半導体素子１の側面と貫通孔の内壁面とを固着
する樹脂４とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に薄型化、高密度実装可能な半導
体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来における半導体装置は、配線基板上
に接着剤により半導体素子が固着され、半導体素子と配
線基板は金属ワイヤによって電気的接続され、半導体素
子と金属ワイヤを保護するために樹脂で封止されてい
る。
【０００３】また、その製造方法は、配線基板上に接着
剤にて半導体素子を配線基板と固着し、半導体素子と配
線基板とを金属ワイヤによって電気的に接続して、半導
体素子と配線基板とを覆うように樹脂で封止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下の問題がある。半導体素子と固
着用の接着剤とが半導体装置の厚さの一部となり、半導
体装置を薄型にするのが困難である。
【０００５】また、接着剤の塗布面積は半導体素子の面
積より大きい上に、半導体素子を固着時に圧力が加わる
ので不安定な形状で拡大するので、配線基板側での配線
位置を半導体素子からある程度、例えば０．８mm以上離
す必要があり、半導体装置を高密度実装するのが困難で
ある。
【０００６】本発明の目的は、薄型化、高密度実装可能
な半導体装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願に開示される発明のうち代表的なものを説明す
ると、半導体装置の構造が、表面に電極を有する半導体
素子と、表面から裏面に達する貫通孔を有する配線基板
と、電極と配線基板の配線とを接続する導体と、半導体
素子の表面を封止し、半導体素子の側面と貫通孔の内壁
面とを固着する樹脂とからなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 第１の実施の形態 図１は本発明の第１の実施の形態における半導体装置の
断面図を示す図である。図１において、１は半導体素
子、２は配線基板、３は金属ワイヤ、４は樹脂、５は金
属ワイヤの高さ、６は樹脂厚、７は配線基板の裏面から
半導体素子の裏面までの距離である。
【０００９】本実施の形態の半導体装置の構造は、表面
から裏面にかけて貫通孔が形成された配線基板２の貫通
孔に表面に電極を有する半導体素子１が挿入され、半導
体素子１の電極と配線基板２の配線とが金属ワイヤ３に
よって電気的に接続されている。また、樹脂４は半導体
素子１と金属ワイヤ３を封止し、かつ半導体素子１と配
線基板２とを固着している。樹脂４は半導体素子１の側
面と配線基板３の貫通孔の内壁面との間まで入り込んで
いる。
【００１０】図１において、金属ワイヤの高さ５は１５
０〜２５０μmであるので、樹脂厚６は約１７０〜２７
０μmとなり、樹脂厚６は最大で２７０μmである。
【００１１】また、半導体素子１の側面と配線基板２の
貫通孔の内壁面との間から樹脂４が、半導体素子１の裏
面へ回り込むことを考慮して、配線基板の裏面から半導
体素子の裏面までの距離７は５０μm以上あける必要が
ある。ここで、半導体素子１の裏面に回り込んだ樹脂４
を除去するなら、距離７を５０μm以上あける必要はな
い。
【００１２】以上、本実施の形態によれば、配線基板２
の貫通孔に半導体素子１を挿入したので、樹脂厚６は金
属ワイヤの高さ５のみにほぼ依存し、従来より樹脂厚６
は小さくなり、全体として半導体装置を薄型化すること
ができる。
【００１３】また、配線基板２の貫通孔に半導体素子１
を挿入したので、金属ワイヤ３の長さを短くすることが
でき、配線抵抗を低くすることもができる。
【００１４】さらに、配線基板２の貫通孔に半導体素子
１を挿入したので、半導体素子１と配線基板２との段差
が少なくなるので、樹脂を充填する際に段差により未充
填となることが少なくなる。
【００１５】また、従来のように、半導体素子１と配線
基板２とを固着するのに接着剤を用いていなので、配線
基板２上で接着剤の面積を考慮する必要がなく、配線基
板２への金属ワイヤ３の配線が半導体素子１から約０．
３mmの位置で行える。従って、樹脂面積を小さくするこ
とができるので、半導体装置を小さくでき、高密度実装
が行える。
【００１６】さらに、半導体素子１と配線基板２とを固
着するのに接着剤を用いないので、接着剤が熱などの衝
撃より収縮して、樹脂４と配線基板２とが剥離して金属
ワイヤ３が配線基板２より断線することがない。
【００１７】本実施の形態において、半導体素子１と配
線基板２とを電気的に接続するのに金属ワイヤ３を用い
ているが、導電配線が形成されたテープや、導線性ペー
ストを用いてもよい。
【００１８】導電配線が形成されたテープを用いた場
合、テープの厚みは６０〜２００μmであるので、樹脂
厚６は約８０〜２２０μmとなり、さらに半導体装置の
薄型化をはかれる。
【００１９】導電性ペーストを用いた場合、導電性ペー
ストの高さは３０〜２００μmであるので、樹脂厚６は
約５０〜２２０μmとなり、さらに半導体装置の薄型化
をはかれる。また、配線基板２との接合面積が大きいの
で配線基板２からの剥離が生じにくくなる。
【００２０】次に、本実施の形態における半導体装置の
製造方法について説明する。図２は第１の実施の形態に
おける半導体装置の製造方法の一例を示す図である。図
において、８は接着テープ、９は突起形状のあるステー
ジであり、その他の図１と同様のものついては同一の符
号をつけてある。
【００２１】図２（ａ）に示すように、配線基板２の裏
面には、接着層が形成された接着テープ８が貼られてい
る。また、配線基板２の貫通孔には半導体素子１が挿入
され、接着テープ８で固着されている。
【００２２】図２（ｂ）に示すように、突起形状のある
ステージ９の突起が配線基板２の貫通孔に挿入して、半
導体素子１を押し上げる。このとき、半導体素子１やス
テージ９の寸法誤差を考慮すると、半導体素子１は配線
基板３の表面より上下１５０μm範囲に位置する。
【００２３】図２（ｃ）に示すように、金属ワイヤ３に
よって、半導体素子１の電極と配線基板２の配線との接
続を行う。
【００２４】図２（ｄ）に示すように、半導体素子１お
よび金属ワイヤ３を覆うように樹脂４を塗布する。この
とき、半導体素子１の側面と配線基板２の貫通孔の内壁
面との間にも樹脂４が入り込む。
【００２５】最後に、図２（ｅ）に示すように、配線基
板２から接着テープ８及び突起形状のあるステージ９を
除去する。
【００２６】図３は第１の実施の形態における半導体装
置の製造方法の他の例を示す図である。図において、１
０は突起形状のあるステージであり、その他の図１と同
様のものついては同一の符号をつけてある。突起形状の
あるステージ１０の突起には、空気穴が形成されてい
る。
【００２７】図３（ａ）に示すように、突起形状のある
ステージ１０の突起が配線基板２の貫通孔に挿入されて
いる。また、半導体素子１は配線基板２の貫通孔に挿入
され、突起形状の上に位置する。このとき、半導体素子
１やステージ１０の寸法誤差を考慮すると、半導体素子
１は配線基板３の表面より上下１５０μm範囲に位置す
る。
【００２８】図３（ｂ）に示すように、金属ワイヤ３に
よって、半導体素子１の電極と配線基板２の配線との接
続を行う。このとき、突起形状に形成された空気穴に負
圧をかけ、半導体素子１を突起形状のあるステージ１０
に固定している。
【００２９】図３（ｃ）に示すように、半導体素子１お
よび金属ワイヤ３を覆うように樹脂４を塗布する。この
とき、半導体素子１の側面と配線基板２の貫通孔の内壁
面との間にも樹脂４が入り込む。
【００３０】最後に、図３（ｄ）に示すように、配線基
板２から突起形状のあるステージ１０を除去する。
【００３１】以上に説明した第１の実施の形態における
半導体装置の製造方法では、半導体素子１と配線基板２
とを電気的に接続するのに金属ワイヤ３を用いている
が、導電配線が形成されたテープや、導電性ペーストを
用いてもよい。
【００３２】以下、半導体素子１と配線基板２とを電気
的に接続するのに導電性ペーストを用いる場合における
導電性ペーストによる配線の形成方法について述べる。
【００３３】図４は、導電性ペーストによる配線の形成
方法の一例を示す図である。図において、１１は導電性
ペーストよりなる配線、１２はノズルであり、その他の
図３と同様のものついては同一の符号をつけてある。
【００３４】図４に示すように、導電性ペーストが充填
されたノズル１２で塗布することで、半導体素子１と配
線基板２とを接続する配線１１を形成する。
【００３５】図５は、導電性ペーストによる配線の形成
方法の一例を示す図である。図において、１３は半導体
素子と配線基板とを接続する配線のパターンが開孔部と
して形成されたマスク、１４はスキージであり、その他
の図４と同様のものについては同一の符号をつけてあ
る。
【００３６】図５（ａ）に示すように。半導体素子１と
配線基板２との配線を形成する位置にマスク１３の開孔
部を合わせるように、配線基板２上にマスク１３を配置
する。
【００３７】次に、図５（ｂ）に示すように、マスク１
３上に導電性ペーストの固まりを乗せる。
【００３８】最後に、図５（ｃ）に示すように、スキー
ジ１４を右から左方向（図面で矢印の方向）にマスク１
３に沿って動かすことにより、マスク１３上に乗せられ
た導電性ペーストをマスク１３の開孔部より塗布するこ
とで、半導体素子１と配線基板２とを接続する配線１１
を形成する。
【００３９】図５に示した導電性ペーストによる配線の
形成方法によれば、配線１１の高さはマスク１３の高さ
によってほぼ一定な高さに規定することができ、マスク
１３の厚みを変更すれば、配線１１の厚みも変更でき
る。
【００４０】図６は、導電性ペーストによる配線の形成
方法の一例を示す図である。図において、１５は転写ロ
ーラ、１６は転写する配線となる導電性ペーストが形成
された凸版であり、その他の図４と同様のものについて
は同一の符号をつけてある。
【００４１】図６（ａ）に示すように、凸版１６を右か
ら左方向（図面で矢印の方向）へ転写ローラ１５に沿っ
て動かし、転写ローラ１５を回転させながら、転写ロー
ラ１５の面上に配線となる導電性ペーストを転写する。
【００４２】図６（ｂ）に示すように、半導体素子１が
貫通孔内に挿入された配線基板２を凸版１６とは反対方
向の左から右方向（図面で矢印の方向）へ転写ローラ１
５に沿って動かす。
【００４３】図６（ｃ）に示すように、転写ローラ１５
の面上に転写された配線となる導電性ペーストを荷重を
加えながら半導体素子１及び配線基板２上に転写してい
く。
【００４４】図６（ｄ）に示すように、転写ローラ１５
から半導体素子１及び配線基板２上に配線となる導電性
ペーストが転写され、半導体素子１と配線基板２とを接
続する導電性ペーストによりなる配線１１が形成され
る。
【００４５】図６に示した導電性ペーストによる配線の
形成方法によれば、導電性ペーストを転写ローラ１５に
より荷重を加えながら転写することにより、半導体素子
１及び配線基板２とより安定した接合強度で配線１１を
形成することができる。
【００４６】第２の実施の形態 図７は本発明の第２の実施の形態における半導体装置の
断面図を示す図である。図７において、第１の実施の形
態と同様なものには同一の符号がつけてある。
【００４７】本実施の形態の半導体装置の構造は、表面
から裏面にかけて貫通孔が形成された配線基板２の貫通
孔に２つの表面に電極を有する半導体素子１が挿入され
ている。ここで、２つの半導体素子１は電極が形成され
ている面と反対側の面が対向するように配線基板２の貫
通孔内に挿入されている。半導体素子１の電極と配線基
板２の配線とが金属ワイヤ３によってそれぞれ電気的に
接続されている。また、樹脂４は半導体素子１と金属ワ
イヤ３をそれぞれ封止し、かつ半導体素子１と配線基板
２とを固着している。樹脂４は半導体素子１の側面と配
線基板３の貫通孔の内壁面との間まで入り込んでいる。
【００４８】図７において、金属ワイヤの高さ５は１５
０〜２５０μmであるので、樹脂厚６は約１７０〜２７
０μmとなり、樹脂厚６は最大で２７０μmである。
【００４９】なお、半導体素子１と配線基板３との電気
的接続は、第１の実施の形態と同様に導電配線が形成さ
れたテープや、導線性ペーストを用いてもよい。また、
導電性ペーストによる配線の形成方法は、第１の実施の
形態で説明した通りである。
【００５０】また、本実施の形態の半導体装置の製造方
法は、まず、第１の実施の形態で説明したように、１つ
の半導体素子１を配線基板２の貫通孔に挿入して樹脂４
より片面を封止する。次に、配線基板２を反転して、半
導体素子１を配線基板２の貫通孔に挿入して、金属ワイ
ヤ３で半導体素子１と配線基板２とを電気的に接続し、
樹脂により封止する。
【００５１】以上、本実施の形態によれば、上述した第
１の実施の形態と同様に薄型化、高密度実装可能である
等の効果が得られることに加えて、２つの半導体素子１
を配線基板２の貫通孔内に挿入しているので、より多機
能な半導体装置を実現できる。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面から裏面にかけて貫通孔が形成された配線基板の貫
通孔に半導体素子を挿入して実装したので、半導体装置
を薄型化することができる。また、半導体素子と配線基
板を固着するのに接着剤を用いていないので、配線基板
上で接着剤の面積を考慮する必要がなく、配線基板への
配線が半導体素子のより近くで行え、半導体装置の面積
を小さくでき、高密度実装が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置
の断面図を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における半導体装置の製造方
法の一例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における半導体装置の製造方
法の他の例を示す図である。
【図４】導電性ペーストによる配線の形成方法の一例を
示す図である。
【図５】導電性ペーストによる配線の形成方法の一例を
示す図である。
【図６】導電性ペーストによる配線の形成方法の一例を
示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における半導体装置
の断面図を示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子 ２ 配線基板 ３ 金属ワイヤ ４ 樹脂 ５ 金属ワイヤの高さ ６ 樹脂厚 ７ 配線基板の裏面から半導体素子の裏面までの距離 ８ 接着テープ ９、１０ 突起形状のあるステージ １１ 導電性ペーストよりなる配線 １２ ノズル １３ マスク １４ スキージ １５ 転写ローラ １６ 凸版

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に電極を有する半導体素子と、 表面から裏面に達する貫通孔を有する配線基板と、 前記電極と前記配線基板の配線とを接続する導体と、 前記半導体素子の表面を封止し、該半導体素子の側面と
    前記貫通孔の内壁面とを固着する樹脂とを有することを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記半導体素子の表面は前記配線基板の
    表面と略同一の高さであることを特徴とする請求項１記
    載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記導体はテープの表面に形成されてい
    る配線であることを特徴とする請求項１記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項４】 前記導体は導電性ペーストよりなること
    を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 表面に電極を有する半導体素子と、 表面から裏面に達する貫通孔を有する配線基板と、 前記電極と前記配線基板表面の配線とを接続する導体
    と、 前記半導体素子の表面を封止し、該半導体素子の側面と
    前記貫通孔の内壁面とを固着する樹脂とを有しており、 前記半導体素子の裏面が前記配線基板の裏面より所定距
    離だけ前記貫通孔内に位置することを特徴とする半導体
    装置。
  6. 【請求項６】 前記半導体素子の表面は前記配線基板の
    表面と略同一の高さであることを特徴とする請求項５記
    載の半導体装置。
  7. 【請求項７】 前記所定距離は５０μm以上であること
    を特徴とする請求項５記載の半導体装置。
  8. 【請求項８】 前記導体はテープの表面に形成されてい
    る配線であることを特徴とする請求項５記載の半導体装
    置。
  9. 【請求項９】 前記導体は導電性ペーストよりなること
    を特徴とする請求項５記載の半導体装置。
  10. 【請求項１０】 表面に電極を有する第１の半導体素子
    と、表面から裏面に達する貫通孔を有する配線基板と、 前記第１の半導体素子の電極と前記配線基板表面の配線
    とを接続する第１の導体と、 前記第１の半導体素子と略同一形状であり、表面に電極
    をする第２の半導体素子と、 前記第２の半導体素子の電極と前記配線基板裏面の配線
    とを接続する第２の導体と、 前記第１及び第２の半導体素子の表面を封止し、該第１
    及び第２の半導体素子の側面と前記貫通孔の内壁面とを
    各々固着する樹脂とを有することを特徴とする半導体装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記第１の半導体素子の表面と前記配
    線基板の表面、又は前記第２の半導体素子の表面と前記
    配線基板の裏面、との少なくともいずれか一方が略同一
    の高さであることを特徴とする請求項１０記載の半導体
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１及び第２の導体はテープの表
    面に形成されている配線であることを特徴とする請求項
    １０記載の半導体装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１及び第２の導体は導電性ペー
    ストよりなることを特徴とする請求項１０記載の半導体
    装置。
  14. 【請求項１４】 表面から裏面に達する貫通孔を有する
    配線基板の該裏面に接着テープを貼付ける工程と、 表面に電極を有する半導体素子を前記貫通孔に収納し、
    該貫通孔に露出した前記接着テープに該半導体素子を固
    着する工程と、 凸部を有する台座を用いて、該凸部を前記貫通孔に挿入
    して前記半導体素子を前記配線基板の裏面より所定距離
    だけ押上げる工程と、前記電極と前記配線基板の配線と
    を導体で接続する工程と、 前記半導体素子及び前記導体とを樹脂で封止するととも
    に、該半導体素子の側面と前記貫通孔の側面とを該樹脂
    で固着する工程と、 前記樹脂で封止し、固着する工程後、前記配線基板の裏
    面に貼付けられた前記接着テープを除去する工程とを有
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記電極と前記配線基板とを導体で接
    続する工程は、導電性ペーストが充填されたノズルによ
    り塗布することを特徴とする請求項１４記載の半導体装
    置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記電極と前記配線基板とを導体で接
    続する工程は、 前記電極と前記配線基板とを接続する前記導体のパター
    ンが開孔部として形成されたマスクを所定の位置に配置
    する工程と、 前記マスクの開孔部に導電性ペーストを塗布する工程
    と、 からなることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置
    の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記電極と前記配線基板とを導体で接
    続する工程は、導電性ペーストよりなる前記導体のパタ
    ーンを転写することにより行うことを特徴とする請求項
    １４記載の半導体装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 凸部を有し、該凸部の主面に空気孔が
    設けられ台座を準備し、表面から裏面に達する貫通孔を
    有する配線基板を該貫通孔が該凸部に嵌合するように台
    座上に配置する工程と、 表面に電極を有する半導体素子を前記貫通孔内の前記凸
    部主面上に配置する工程と、 前記空気孔から吸引することにより前記半導体素子を前
    記凸部主面上に固定する工程と、 前記半導体素子を前記凸部主面上に固定する工程後、前
    記電極と前記配線基板の配線とを導体で接続する工程
    と、 前記半導体素子及び前記導体とを樹脂で封止するととも
    に、該半導体素子の側面と前記貫通孔の側面とを該樹脂
    で固着する工程とを有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記電極と前記配線基板とを導体で接
    続する工程は、導電性ペーストが充填されたノズルによ
    り塗布することを特徴とする請求項１８記載の半導体装
    置の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記電極と前記配線基板とを導体で接
    続する工程は、 前記電極と前記配線基板とを接続する前記導体のパター
    ンが開孔部として形成されたマスクを所定の位置に配置
    する工程と、 前記マスクの開孔部に導電性ペーストを塗布する工程
    と、からなることを特徴とする請求項１８記載の半導体
    装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記電極と前記配線基板とを導体で接
    続する工程は、導電性ペーストよりなる前記導体のパタ
    ーンを転写することにより行うことを特徴とする請求項
    １８記載の半導体装置の製造方法。
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