JP2002158310A - 半導体装置および半導体モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板、セラミック基板、フレキシブ
ルシート等が支持基板として半導体素子が実装されたＢ
ＧＡ型の半導体装置がある。しかしこれらの支持基板
は、本来必要でなく余分な材料であり、支持基板の厚み
が、半導体装置を大型化にし、中に組み込まれた半導体
素子の熱が放熱されにくい構造となっている。更に、半
田電極がくびれを有する構造となり、このくびれの部分
に応力が集中しクラックが発生してしまう問題があっ
た。 【解決手段】 導電パターン１１Ａ〜１１Ｄが絶縁性樹
脂１０に埋め込まれて形成され、しかも導電箔２０がハ
ーフエッチングされて形成されるため、その厚みを薄く
形成できる。また放熱用の電極１１Ｄが設けられ、しか
も半導体素子１２の裏面側に放熱手段ＲＤが設けられる
ため、放熱性に優れた半導体装置およびモジュールが提
供できる。更に、外部接続電極がくびれない構造にする
ことにより、半田クラックの発生を防止することができ
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、半導体装置および
その製造方法に関し、特に半導体素子からの熱を良好に
放出でき、且つ半田電極に作用する応力を緩衝する半導
体装置および半導体モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣパッケージは携帯機器や小型
・高密度実装機器への採用が進み、従来のＩＣパッケー
ジとその実装概念が大きく変わろうとしている。詳細
は、例えば電子材料（１９９８年９月号２２頁〜）の特
集「ＣＳＰ技術とそれを支える実装材料・装置」で述べ
られている。

【０００３】図１７は、フレキシブルシート５０をイン
ターポーザー基板として採用するもので、このフレキシ
ブルシート５０の上には、接着剤を介して銅箔パターン
５１が貼り合わされ、更にＩＣチップ５２が固着されて
いる。そして、この導電パターン５１として、このＩＣ
チップ５２の周囲に形成されたボンディング用パッド５
３がある。またこのボンディング用パッド５３と一体で
形成される配線５１Ｂを介して半田ボール接続用パッド
５４が形成されている。

【０００４】そして半田ボール接続用パッド５４の裏側
は、フレキシブルシートが開口された開口部５６が設け
られており、この開口部５６を介して半田ボール５５が
形成されている。そしてフレキシブルシート５０を基板
にして全体が絶縁性樹脂５８で封止されている。尚、符
号５７は、金属細線である。

【０００５】一方、図１８に、ＩＣチップ５２をフェイ
スダウンで実装した半導体装置を示す。これは、金属細
線５７の代わりに半田ボール６０を採用し、半導体装置
全体の厚みを薄くしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＣチ
ップ５２の下方に設けられたフレキシブルシート５０は
非常に高価であり、コスト上昇を来す問題、パッケージ
の厚みが厚くなる問題、重量が増す等の問題があった。

【０００７】また支持基板は、金属以外の材料から成る
ため、ＩＣチップからパッケージの外部に渡る熱抵抗が
大きい問題があった。前記支持基板としては、フレキシ
ブルシート、セラミック基板またはプリント基板であ
る。また熱伝導良好な材料より成る熱伝導パスは、太線
矢印で示すように、銅箔パターン５１を介して半田ボー
ル５５に至るパスであり、ＩＣチップの熱を十分に放出
できない構造であった。よって、駆動時、ＩＣチップが
温度上昇し、駆動電流を十分流せない問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
に鑑みて成され、第１に、本発明の半導体装置は、半導
体素子のボンディング電極と対向して設けられたパッド
と、前記パッドと電気的に接続された配線に設けられた
外部接続電極と、前記パッドと電気的接続手段を介して
フェイスダウンで接続された前記半導体素子と、前記外
部接続電極の裏面を露出して一体化するように前記半導
体素子を封止する絶縁性樹脂とを有し、前記半導体素子
の裏面側に放熱手段を設けることで解決するものであ
る。

【０００９】第２に、本発明の半導体装置は、半導体素
子のボンディング電極と対向して設けられた複数のパッ
ドと、前記パッドと一体で設けられた配線の他端に設け
られた複数の外部接続電極と、前記複数の外部接続電極
に囲まれて設けられた放熱用の電極と、前記パッドと電
気的接続手段を介してフェイスダウンで接続され、前記
放熱用の電極上に設けられた絶縁性接着手段で固着され
た前記半導体素子と、前記外部接続電極の裏面を露出し
て一体化するように前記半導体素子を封止する絶縁性樹
脂とを有し、前記半導体素子の裏面側に放熱手段を設け
ることで解決するものである。

【００１０】第３に、本発明の半導体装置は、導電材よ
り成るパッドと、前記パッドと電気的接続手段を介して
フェイスダウンで接続された前記半導体素子と、前記パ
ッドの裏面を露出して一体化するように前記半導体素子
を封止する絶縁性樹脂とを有し、前記半導体素子の裏面
側に放熱手段を設けることで解決するものである。

【００１１】第４に、前記パッドで囲まれた領域で、半
導体素子の下に放熱用の電極が配置されることで解決す
るものである。

【００１２】第５に、前記半導体素子の裏面が絶縁性樹
脂から露出し、前記放熱手段は、半導体素子の裏面と直
接または絶縁されて取り付けられることで解決するもの
である。

【００１３】第６に、前記電気的接続手段は、ロウ材か
ら成ることで解決するものである。

【００１４】第７に、前記パッドには、前記ロウ材の流
れを防止する流れ防止膜が設けられることで解決するも
のである。

【００１５】第８に、前記流れ防止膜は、ロウ材と濡れ
性の悪い高分子膜またはＮｉであることで解決するもの
である。

【００１６】第９に、前記絶縁性接着手段は、アンダー
フィル材または接着剤であることをで解決するものであ
る。

【００１７】第１０に、前記パッドは、銅を主材料とし
たもの、アルミニウムを主材料としたもの、圧延により
形成されたＣｕまたはＡｌを主材料とするもの、または
鉄−ニッケルを主材料とした合金で構成されることで解
決するものである。

【００１８】第１１に、前記パッドの上面には、異なる
材料より成る導電被膜が設けられ、前記導電被膜から成
るひさしが設けられることで解決するものである。

【００１９】第１２に、前記導電被膜はニッケル、銀、
金またはパラジウムで構成されることで解決するもので
ある。

【００２０】第１３に、前記パッドの側面は、湾曲構造
で成ることで解決するものである。

【００２１】第１４に、本発明の半導体装置は、半導体
素子のボンディング電極と対応して設けられたボンディ
ングパッドと、前記ボンディングパッドの裏面に設けら
れた外部接続電極と、前記半導体素子の配置領域に設け
られたパッドと、前記パッドの裏面に設けられた応力緩
衝用の外部接続電極と、前記パッド上に設けられた接着
手段と、前記接着手段に固着され、前記ボンディングパ
ッドと電気的に接続された前記半導体素子と、前記パッ
ドの裏面、前記外部接続電極の裏面および前記接着手段
の裏面を露出して一体化するように前記半導体素子を封
止する絶縁性樹脂とを有し、前記応力緩衝用の外部接続
電極は、前記外部接続電極より充分に大きく形成され、
前記絶縁性樹脂の熱膨張による応力が、前記外部接続電
極に緩衝して伝わることで解決するものである。

【００２２】第１５に、前記パッドおよび前記応力緩衝
用の外部接続電極は、４つに分割されることで解決する
ものである。

【００２３】第１６に、本発明の半導体装置は、半導体
素子のボンディング電極と対応して設けられたボンディ
ングパッドと、前記ボンディングパッドの裏面に設けら
れた外部接続電極と、前記半導体素子の配置領域に設け
られたパッドと、前記パッド上に設けられた接着手段
と、前記接着手段に固着され、前記ボンディングパッド
と電気的に接続された前記半導体素子と、前記パッドの
裏面、前記外部接続電極の裏面および前記接着手段の裏
面を露出して一体化するように前記半導体素子を封止す
る絶縁性樹脂とを有し、前記外部接続電極は細長に形成
されることで解決するものである。

【００２４】第１７に、本発明の半導体装置は、半導体
素子のボンディング電極と対応して設けられたボンディ
ングパッドと、前記ボンディングパッドの裏面に設けら
れた外部接続電極と、前記半導体素子の配置領域に設け
られたパッドと、前記パッド上に設けられた接着手段
と、前記接着手段に固着され、前記ボンディングパッド
と電気的に接続された前記半導体素子と、前記パッドの
裏面、前記外部接続電極の裏面および前記接着手段の裏
面を露出して一体化するように前記半導体素子を封止す
る絶縁性樹脂とを有し、前記外部接続電極の側面が同一
の曲面を有することで解決するものである。

【００２５】第１８に、前記外部接続電極は半田電極で
あることで解決するものである。

【００２６】第１９に、本発明の半導体モジュールは、
半導体素子のボンディング電極と対向して設けられたパ
ッドと、前記パッドと電気的に接続された配線に設けら
れた外部接続電極と、前記パッドと電気的接続手段を介
してフェイスダウンで接続された前記半導体素子と、前
記外部接続電極の裏面を露出して一体化するように前記
半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有した半導体装置
と、前記外部接続電極と回路パターンが電気的に接続さ
れることにより前記半導体装置が実装された実装基板
と、前記半導体素子の裏面側に設けられた放熱手段とを
有することで解決するものである。

【００２７】第２０に、本発明の半導体モジュールは、
半導体素子のボンディング電極と対向して設けられたパ
ッドと、前記パッドと電気的に接続された配線に設けら
れた外部接続電極と、複数の前記外部接続電極に囲まれ
て設けられた放熱用の電極と、前記パッドと電気的接続
手段を介してフェイスダウンで接続された前記半導体素
子と、前記外部接続電極の裏面を露出して一体化するよ
うに前記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有した半
導体装置と、前記外部接続電極と第１の回路パターンが
電気的に接続されることにより前記半導体装置が実装さ
れた実装基板と、前記放熱用の電極が熱的に結合された
前記実装基板上の第２の回路パターンとを有することで
解決するものである。

【００２８】第２１に、前記半導体素子の裏面側に放熱
手段が設けられることで解決するものである。

【００２９】第２２に、本発明の半導体モジュールは、
導電材より成るパッドと、前記パッドと電気的接続手段
を介してフェイスダウンで接続された前記半導体素子
と、前記パッドの裏面を露出して一体化するように前記
半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有した半導体装置
と、前記パッドの裏面と回路パターンが電気的に接続さ
れることにより前記半導体装置が実装された実装基板
と、前記半導体素子の裏面側に設けられた放熱手段とを
有することで解決するものである。

【００３０】第２３に、本発明の半導体モジュールは、
導電材より成るパッドと、前記パッドに囲まれて設けら
れた放熱用の電極と、前記パッドと電気的接続手段を介
してフェイスダウンで接続された前記半導体素子と、前
記パッドの裏面を露出して一体化するように前記半導体
素子を封止する絶縁性樹脂とを有した半導体装置と、前
記パッドの裏面と第１の回路パターンが電気的に接続さ
れることにより前記半導体装置が実装された実装基板
と、前記放熱用の電極が熱的に結合された前記実装基板
上の第２の回路パターンとを有することで解決するもの
である。

【００３１】第２４に、前記半導体素子は、メモリ、マ
イコンまたはＣＰＵであることで解決するものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】半導体装置を説明する第１の実施
の形態 まず本発明の半導体装置について図１および図２を参照
しながら説明する。尚、図１は、放熱手段ＲＤが設けら
れた半導体モジュールを示し、図２Ａは、図１に用いら
れた半導体装置１５の平面図であり、図１Ｂは、Ａ−Ａ
線の断面図である。

【００３３】まず放熱手段ＲＤが取り付けられる半導体
装置１５を図２を参照しながら説明する。図に示す絶縁
性樹脂１０に以下の構成要素が埋め込まれている。つま
りパッド１１Ａ…と、このパッド１１Ａ…と一体の配線
１１Ｂ…と、配線１１Ｂ…と一体で成り、この配線１１
Ｂ…の他端に設けられた外部接続電極１１Ｃ…が埋め込
まれている。更にこの導電パターン１１Ａ〜１１Ｃに囲
まれた領域には、放熱用の電極１１Ｄが設けられ、この
放熱用の電極１１Ｄと、この上に設けられた半導体素子
１２とが埋め込まれている。尚、半導体素子１２は、絶
縁性接着手段、ここではアンダーフィル材ＡＦを介して
固着されている。尚、半導体素子１２は、図２Ａでは、
点線で示している。

【００３４】また半導体素子１２のボンディング電極１
３とパッド１１Ａは、半田等のロウ材、導電ペースト、
異方性導電性樹脂等の電気的接続手段ＳＤを介して電気
的に接続されている。

【００３５】また、電気的接続手段ＳＤの流れを防止す
るために、導電パターンには流れ防止膜ＤＭが設けられ
ている。例えば、電気的接続手段ＳＤとして半田を例に
あげれば、図２Ｂに示すように導電パターン１１Ａ〜１
１Ｃの少なくとも一部に流れ防止膜ＤＭを形成し、半田
の流れを阻止している。流れ防止膜としては、半田との
濡れ性が悪い膜、例えば高分子膜（半田レジスト）また
はＮｉ等である。

【００３６】この流れ防止膜の平面形状を、図８に示し
た。図８は、放熱用の電極１１Ｄが省略された別の実施
の形態であるが、導電パターン上への形成方法は、同一
であるので、この図を使って説明する。

【００３７】図８には、図面の都合からＡ〜Ｅの５つの
パターンが形成されているが、実際はこれらの一つが選
択され、全ての導電パターンに形成される。Ａに示すパ
ターンは、パッド１１Ａと配線１１Ｂの境界に流れ防止
膜ＤＭが設けられ、パッド１１Ａの実質全域に電気的接
続手段が形成されるものである。また配線１１Ｂの全域
または外部接続電極１１Ｃも含めて流れ防止膜ＤＭが形
成されても良い。Ｂは、パッドに流れ防止膜ＤＭが形成
され、電気的接続手段が設けられる部分に対応するパッ
ドが露出されたものである。Ｃは、タイプＢの形成領域
に加え配線１１Ｂ、外部接続電極１１Ｃにも流れ防止膜
ＤＭを形成したものである。Ｄは、タイプＣの開口部が
矩形から円形になったものである。更にＥは、パッドの
上に、リング状に流れ防止膜ＤＭが形成されたものであ
る。尚、パッド１１Ａは、矩形で示されているが、円形
でも良い。この流れ防止膜ＤＭは、半田等のロウ材、Ａ
ｇペースト等の導電ペースト、導電性樹脂の流れを防止
するものであり、これらの電気的接続手段に対して濡れ
性が悪いものである。例えば、半田がタイプＤに設けら
れた場合、半田が溶けた際、流れ防止膜ＤＭで堰き止め
られ、表面張力によりきれいな半球の半田が形成され
る。またこの半田が付く半導体素子のボンディング電極
１３の周囲は、パシベーション膜が形成されるため、ボ
ンディング電極だけに半田が濡れる。よって半導体素子
とパッドを半田を介して接続すると、半田は貝柱状に一
定の高さで維持される。また半田の量でこの高さも調整
可能なので、半導体素子と導電パターンの間に一定の隙
間を設けることができ、この間に洗浄液を浸入させた
り、また粘性の低い接着剤（ここではアンダーフィル
材）も浸入させることが可能となる。更に、接続領域以
外を全て流れ防止膜ＤＭで被覆することにより、絶縁性
接着手段ＡＦとの接着性を向上させることも可能とな
る。また流れ防止膜ＤＭとし絶縁材料を採用した場合、
図８の接続部を除いて導電箔２１の全域に流れ防止膜Ｄ
Ｍを形成しても良い。

【００３８】導電パターン１１Ａ〜１１Ｄの側面は、図
２に示すように、非異方性でエッチングされ、ここでは
ウェットエッチンクで形成され、湾曲構造を有し、この
湾曲構造によりアンカー効果を発生している。

【００３９】本構造は、半導体素子１２と、複数の導電
パターン１１Ａ〜１１Ｃ、放熱用の電極１１Ｄと、絶縁
性接着手段ＡＦ、これらを埋め込む絶縁性樹脂１０の４
つの材料で構成される。また前述したように半導体素子
１２の配置領域に於いて、導電パターン１１Ａ〜１１Ｄ
の上およびこれらの間には、前記絶縁性接着手段ＡＦが
充填され、特にエッチングにより形成された分離溝１４
に前記絶縁性接着手段ＡＦが充填され、これらを含む全
てが絶縁性樹脂１０で封止されている。そして絶縁性樹
脂１０や絶縁性接着手段ＡＦにより前記導電パターン１
１Ａ〜１１Ｄ、半導体素子１２が支持されている。

【００４０】絶縁性接着手段ＡＦとしては、絶縁材料か
ら成る接着剤、アンダーフィル材が好ましい。アンダー
フィル材は、半導体素子と導電パターンの隙間に浸透で
きる材料が好ましく、更にはスペーサとして機能するフ
ィラーが混入されても良い。

【００４１】また絶縁性樹脂１０としては、エポキシ樹
脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン
サルファイド等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
また絶縁性樹脂１０は、金型を用いて固める樹脂、ディ
ップ、塗布をして被覆できる樹脂であれば、全ての樹脂
が採用できる。また導電パターン１１Ａ〜１１Ｄとして
は、Ｃｕを主材料とした導電箔、Ａｌを主材料とした導
電箔、またはＦｅ−Ｎｉ合金、Ａｌ−Ｃｕの積層体、Ａ
ｌ−Ｃｕ−Ａｌの積層体等を用いることができる。もち
ろん、他の導電材料でも可能であり、特にエッチングで
きる導電材、レーザで蒸発する導電材が好ましい。また
ハーフエッチング性、メッキの形成性、熱応力を考慮す
ると圧延で形成されたＣｕを主材料とする導電材料が好
ましい。これは、結晶構造が、Ｚ軸方向よりもＸ、Ｙ軸
方向に大きく成長しているため、機械的強度、屈曲性、
外部からの汚染物質の浸入に対して優れるからである。
また配線１１Ｂが延在されるが、ここに加わる応力に対
して、圧延のＣｕ箔は強度を有し、しかもその配線抵抗
が小さくなるメリットも有する。

【００４２】本発明では、絶縁性樹脂１０および絶縁性
接着手段ＡＦが前記分離溝１４にも充填されているため
に、前記アンカー効果により導電パターンの抜けを防止
できる特徴を有する。またエッチングとしてドライエッ
チング、あるいはウェットエッチングを採用して非異方
性的なエッチングを施すことにより、パッド１１Ａ…の
側面を湾曲構造にできる。その結果、導電パターン１１
Ａ〜１１Ｄがパッケージから抜けない構造を実現でき
る。

【００４３】しかも導電パターン１１Ａ〜１１Ｄの裏面
は、絶縁性樹脂１０から露出している。特に、放熱用の
電極１１Ｄの裏面は、実装基板上の第２の回路パターン
１２Ｂと固着できる。この構造により、半導体素子１２
から発生する熱を実装基板上の第２の回路パターン１２
Ｂに放熱でき、半導体素子１２の温度上昇を防止でき、
その分半導体素子１２の駆動電流を増大させることがで
きる。尚、放熱性が考慮されない場合、放熱用の電極１
１Ｃを省略し、図８の様なパターンにしても良い。この
時は、実装基板の第２の回路パターンは、省略される。

【００４４】本半導体装置は、導電パターン１１Ａ〜１
１Ｄを封止樹脂である絶縁性樹脂１０や絶縁性接着手段
ＡＦで支持しているため、支持基板が不要となる。この
構成は、本発明の特徴である。従来の技術の欄でも説明
したように、従来の半導体装置の銅箔パターンは、支持
基板（フレキシブルシート、プリント基板またはセラミ
ック基板）で支持されていたり、リードフレームで支持
されているため、本来不要にしても良い構成が付加され
ている。しかし、本回路装置は、必要最小限の構成要素
で構成され、支持基板を不要としているため、薄型・軽
量となり、しかも材料費がかからないため安価となる特
徴を有する。

【００４５】また、絶縁性樹脂１０から露出している導
電パターン１１Ａ〜１１Ｄに半田等のロウ材を被覆する
と、放熱用の電極１１Ｄの面積の方が広いため、ロウ材
が厚く濡れる場合がある。そのため、実装基板１８上に
固着させる場合、外部接続電極１１Ｃ裏面のロウ材２３
が実装基板１８上の第１の回路パターン１９Ａに濡れ
ず、接続不良になってしまう事が想定される。

【００４６】これを解決するために、半導体装置１５の
裏面には絶縁被膜１６が形成されている。図２Ａの外部
接続電極、放熱用の電極に示した点線の○は、絶縁被膜
１６から露出した外部接続電極１１Ｃ…、放熱用の電極
１１Ｄを示すものである。つまりこの○以外は絶縁被膜
１６で覆われ、且つ○の部分のサイズを実質同一サイズ
とし、ここに形成されるロウ材の厚みを実質同一にして
いる。

【００４７】また放熱用の電極１１Ｄの露出部１７は、
半導体素子の放熱性が考慮され、外部接続電極１１Ｃの
露出サイズより大きく形成されても良い。

【００４８】また絶縁被膜１６を設けることにより、実
装基板に設けられる配線を本半導体装置の裏面に延在さ
せることができる。一般に、実装基板側に設けられた配
線は、前記半導体装置の固着領域を迂回して配置される
が、前記絶縁被膜１６の形成により迂回せずに配置でき
る。以上、半導体装置１５について説明した。

【００４９】従来は、図１７、図１８に示すように半田
ボール５５を介したパスが放熱に寄与していた。しかし
本半導体装置１５は、図１に示すように、外部接続電極
１１Ｃを介した第１の放熱パス、放熱手段ＲＤ介した第
２の放熱パスおよび／または放熱用の電極１１Ｄを介し
た第３の放熱パスを有し、これらにより半導体素子の駆
動能力をより向上できるものである。尚、第１の放熱パ
スは、二点鎖線の矢印で、第２の放熱パスは一点鎖線の
矢印で、第３の放熱パスは、実線の矢印で示した。

【００５０】図１に於いて、外部接続電極１１Ｃは、実
装基板１８に形成された第１の回路パターン１９Ａと電
気的に接続され、放熱用の電極１１Ｄは、実装基板１８
に形成された第２の回路パターン１９Ｂと接続されてい
る。ここでは外部接続手段２３としてロウ材を用いたた
め、放熱用の電極１１Ｄと第２の回路パターン１９Ｂ
は、ロウ材を介して熱的に結合されている。また放熱手
段ＲＤとして一般の放熱フィンを採用した。特に半導体
素子と放熱手段ＲＤとの間は、絶縁性樹脂１０の厚みを
コントロールでき、更にはこの絶縁性樹脂１０にフィラ
ーを混入させることもでき、半導体素子の熱を効率よく
放出することができる。また半導体素子の裏面を露出さ
せることもできる。この場合、放熱手段ＲＤと半導体素
子の絶縁が考慮され、その間に熱伝導の優れた絶縁材料
が設けられる。

【００５１】また図８に示した導電パターンＰＴＮのよ
うに、放熱用の電極１１Ｄを省略しても良い。 半導体装置の製造方法を説明する第２の実施の形態 本製造方法は、図２の半導体装置１５の製造方法を示す
ものであり、図３から図７は、図２ＡのＡ−Ａ線に対応
する断面図である。

【００５２】まず図３の様に導電箔２０を用意する。厚
さは、１０μｍ〜３００μｍ程度が好ましく、ここでは
７０μｍの圧延銅箔を採用した。続いてこの導電箔２０
の表面に、耐エッチングマスクとして導電被膜２１また
はホトレジストを形成する。尚、このパターンは、図２
Ａのパッド１１Ａ…、配線１１Ｂ…、外部接続電極１１
Ｃ…、放熱用の電極１１Ｄ…と同一パターンである。ま
た導電被膜２１の代わりにホトレジストを採用する場
合、ホトレジストの下層には、少なくともパッドに対応
する部分にＡｕ、Ａｇ、ＰｄまたはＮｉ等の導電被膜が
形成されてもよい。これは、Ｃｕの表面が酸化し易く、
半田不良を発生する可能性があるからである。これらの
膜は、Ｃｕの酸化を考えずに半田接続を可能とするもの
である。（以上図３を参照） 続いて、パターン化された導電被膜２１の上に流れ防止
膜ＤＭを形成し、ハーフエッチングをする。この場合、
パターニングされたホトレジストを介してエッチングさ
れ、エッチング深さは、導電箔２０の厚みよりも浅けれ
ばよい。尚、エッチングの深さが浅ければ浅いほど、微
細パターンの形成が可能である。また導電被膜２１をマ
スクにしてハーフエッチングし、この後に流れ防止膜Ｄ
Ｍを形成しても良い。

【００５３】そしてハーフエッチングすることにより、
導電パターン１１Ａ〜１１Ｄが導電箔２０の表面に凸状
に現れる。尚、導電箔２０は、前述したように、圧延で
形成されたＣｕを主材料とするＣｕ箔を採用した。しか
しＡｌから成る導電箔、Ｆｅ−Ｎｉ合金から成る導電
箔、Ｃｕ−Ａｌの積層体、Ａｌ−Ｃｕ−Ａｌの積層体で
も良い。特に、Ａｌ−Ｃｕ−Ａｌの積層体は、熱膨張係
数の差により発生する反りを防止できる。（以上、図４
を参照） 続いて半導体素子１２をフェイスダウンで固着し、半導
体素子１２のボンディング電極１３とパッド１１Ａを電
気的に接続し、その後アンダーフィル材ＡＦを設ける。
ここでは、流れ防止膜ＤＭが形成されるため、ロウ材Ｓ
Ｄの流れを防止することができる。特にロウ材を採用す
る場合、ロウ材と濡れ性の良くない流れ防止膜ＤＭを採
用すると、配線１１Ｂの方にロウ材が流れず、固着後も
半田の厚みを維持することができる。

【００５４】次に、半田の固着方法について説明する。
一般には、ボンディング電極１３側に半田ボールを付け
た半導体素子１２を用意し、パッド１１Ａ側に半田ペー
ストを設け、この半田ペーストの粘着力で半導体素子１
２を仮接着する。そして炉に入れて半田溶融させる。流
れ防止膜ＤＭが形成されているので、半田が流れず所望
の厚みで維持される。

【００５５】また流れ防止膜ＤＭが形成されているの
で、パッド１１Ａ側に半球状のロウ材を固着形成してか
ら、半田ボールの形成されていない半導体素子１２を搭
載し、固着しても良い。

【００５６】またこの逆も可能である。つまり半田ボー
ルの形成された半導体素子１５を用意し、炉に入れて半
田固着する方法である。

【００５７】この様に半田固着された後、半導体素子１
２と導電箔２０の間を洗浄し、前記アンダーフィル材Ａ
Ｆを塗布し、半導体素子１２と導電パターン１１Ａ〜１
１Ｄの間に浸透させる。半田ＳＤが所望の厚みに形成さ
れるため、前記洗浄液の浸透性が改善され、更にアンダ
ーフィル材の浸透性も間然される。これにより、半導体
素子１２の固着、パシベーションが可能となる。

【００５８】本工程のポイントは、支持基板を採用する
ことなく半導体素子を実装でき、しかもフェイスダウン
で実装でき、金属細線の持ち上がりが無い分、絶縁性樹
脂の厚さを薄くできるものである。（以上図５を参照） そして全体を覆うように絶縁性樹脂１０が形成される。
絶縁性樹脂１０としては、熱可塑性、熱硬化性のどちら
でも良い。

【００５９】また、トランスファーモールド、インジェ
クションモールド、ディッピングまたは塗布により実現
できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性
樹脂がトランスファーモールドで実現でき、液晶ポリマ
ー、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はイ
ンジェクションモールドで実現できる。

【００６０】特に、半田の厚みが調整でき、所望の厚み
に形成できる特徴から、半導体素子と導電パターンの間
に溶融された注入樹脂が入りやすくなり、空孔のない封
止が可能となる。

【００６１】本実施の形態では、絶縁性樹脂の厚さは、
半導体素子の裏面から上に約１００μｍが被覆されるよ
うに調整されている。この厚みは、半導体装置の強度や
放熱性を考慮して厚くすることも、薄くすることも可能
である。

【００６２】また半導体素子の裏面と金型を当接すれ
ば、半導体素子の裏面をパッケージから露出させること
も可能である。特に半導体素子の裏面に形成される絶縁
性樹脂１０を薄くしたり、または半導体素子の裏面を露
出させ、ここの部分に放熱板ＲＤを配置することによ
り、更に半導体素子の熱を放出できる構造が取れる。

【００６３】図６Ｂに於いて、半導体素子１５裏面の露
出方法を示した。Ｄ１は上金型、Ｄ２は下金型、ＳＨ
は、緩衝用のシートである。一般に、半導体素子１５が
実装された導電箔２０を金型に配置し、半導体素子１５
の裏面が上金型に当接されれば、半導体素子１５の裏面
が絶縁性樹脂１０から露出する。しかし裏面への樹脂の
浸入を防止するには、かなりの圧力が加わり、チップや
半田に外力が加わる恐れがある。よってここでは、緩衝
用のシートＳＨを半導体素子１５の裏面に配置し、外力
の緩和を実現している。

【００６４】尚、樹脂注入に於いて、導電パターン１１
Ａ〜１１Ｄは、シート状の導電箔２０と一体で成るた
め、導電箔２０のずれが無い限り、導電パターン１１Ａ
〜１１Ｄの位置ずれは全くない。

【００６５】以上、絶縁性樹脂１０には、凸部として形
成された導電パターン１１Ａ〜１１Ｄ、半導体素子１２
が埋め込まれ、凸部よりも下方の導電箔２０が裏面に露
出されている。（以上図６を参照） 続いて、前記絶縁性樹脂１０の裏面に露出している導電
箔２０を取り除き、導電パターン１１Ａ〜１１Ｄを個々
に分離する。

【００６６】ここの分離工程は、色々な方法が考えら
れ、裏面をエッチングにより取り除いて分離しても良い
し、研磨や研削で削り込んで分離しても良い。また、両
方を採用しても良い。例えば、絶縁性樹脂１０が露出す
るまで削り込んでいくと、導電箔２０の削りカスや外側
に薄くのばされたバリ状の金属が、絶縁性樹脂１０や絶
縁性接着手段ＡＦに食い込んでしまう問題がある。その
ため、絶縁性樹脂１０や絶縁性接着手段ＡＦが露出する
手前で、削り込みを停止し、その後、エッチングにより
パッド１１…を分離すれば、絶縁性樹脂１０や絶縁性接
着手段ＡＦの表面に導電箔２０の金属が食い込むことな
く形成できる。これにより、微細間隔の導電パターン１
１Ａ〜１１Ｄ同士の短絡を防止することができる。また
分離溝１４の底部よりも導電パターン裏面が内側になる
ようにエッチングすれば、分離溝１４に充填された樹脂
が飛び出し、その分延面距離を長く取れ、耐圧向上が可
能となる。

【００６７】また半導体装置１５と成る１ユニットが複
数形成されている場合は、この分離の工程の後に、ダイ
シング工程が追加される。

【００６８】ここではダイシング装置を採用して個々に
分離しているが、チョコレートブレークでも、プレスや
カットでも可能である。

【００６９】またここでは、分離され裏面に露出した導
電パターン１１Ａ〜１１Ｄに絶縁被膜１６を形成し、図
２Ａの点線の丸で示した部分が露出されるようにパター
ニングされ、この後、矢印で示す部分でダイシングされ
半導体装置となる。

【００７０】尚、半田２３は、ダイシングされる前、ま
たはダイシングされた後、どちらで形成しても良い。特
に、ダイシングする前に、スクリーン印刷でロウ材を形
成し、これを溶融するすれば、複数の半導体装置に一度
に半田を形成することがてきる。尚、外部接続手段２３
がロウ材ＳＤで接続される場合、電気的接続手段ＳＤの
融点を高くした方が良い。

【００７１】図７Ｂには、マトリックス状に半導体素子
１２が封止された一体物ＰＫを示す。図に示すように、
導電パターン１１Ａ〜１１Ｄが分離されても、複数の半
導体素子１２は絶縁性樹脂で一体となっている。そのた
め、絶縁被膜１６の形成、外部接続手段２３の形成がま
とめて形成でき、この後でダイシングすることにより半
導体装置１５が個別分離できる。尚、手間がかかるが、
ダイシング後に絶縁被膜１６、外部接続手段２３を形成
しても良い。

【００７２】以上の製造方法により導電パターン、半導
体素子が絶縁性樹脂に埋め込まれた軽薄短小のパッケー
ジが実現できる。次に、以上の製造方法により発生する
効果を説明する。

【００７３】まず第１に、導電パターンは、ハーフエッ
チングされ、導電箔と一体となって支持されているた
め、従来支持用に用いた支持基板を無くすことができ
る。

【００７４】第２に、導電箔には、ハーフエッチングさ
れて凸部となったパッドが形成されるため、パッドの微
細化が可能となる。従って幅、間隔を狭くすることがで
き、より平面サイズの小さいパッケージが形成できる。

【００７５】第３に、導電パターン、半導体素子、接続
手段および封止材で構成されるため、必要最小限で構成
でき、極力無駄な材料を無くすことができ、コストを大
幅に抑えた薄型の半導体装置が実現できる。

【００７６】第４に、パッドは、ハーフエッチングで凸
部と成って形成され、個別分離は封止の後に行われるた
め、タイバー、吊りリードは不要となる。よって、タイ
バー（吊りリード）の形成、タイバー（吊りリード）の
カットは、本発明では全く不要となる。

【００７７】第５に、凸部となった導電パターンが絶縁
性樹脂に埋め込まれた後、絶縁性樹脂の裏面から導電箔
を取り除いて、導電パターンを分離しているため、従来
のリードフレームのように、リードとリードの間に発生
する樹脂バリを無くすことができる。

【００７８】第６に、半導体素子１２の裏面が露出でき
たり、この裏面に薄く絶縁性樹脂１０が形成できる。そ
のため、半導体素子１２の裏面側に放熱フィン等の放熱
手段ＲＤを配置でき、半導体素子１２の熱を効率よく放
出することができる。

【００７９】第７に、半導体素子は、絶縁性接着手段を
介して放熱用の電極と固着され、この放熱用の電極が裏
面から露出する。よって図１に示す様に、実装基板１８
の第２の回路パターン１９Ｂと放熱用の電極１１Ｄが熱
的に固着でき、第２の回路パターン１９Ｂを介して熱を
放出することができる。更には、絶縁性接着手段にＳｉ
酸化膜や酸化アルミニウム等のフィラーが混入されるこ
とで更にその放熱性が向上される。またフィラーを混入
させ、実質そのサイズを統一させれば、スペーサとして
の機能を持たせることが出来る。 半導体モジュールを説明する第３の実施の形態 図９に半導体モジュールを示す。図１０Ａは、このモジ
ュールに実装される半導体装置４０の平面図であり、図
１０Ｂは、Ａ−Ａ線に於ける断面図である。

【００８０】図２では、パッド１１Ａには、配線１１
Ｂ、外部接続電極１１Ｃが一体で形成されていたが、こ
こではパッド１１Ａの裏面が外部接続電極と成ってい
る。

【００８１】またパッド１１Ａの裏面が矩形で成ってい
るため、絶縁被膜１６から露出するパターンも前記矩形
と同一パターンで形成されている。また絶縁性接着手段
ＡＦの固着性が考慮されて、放熱用の電極１１Ｄが複数
に分割されるように溝４３が形成されている。

【００８２】尚、放熱用の電極１１Ｄが省略されても良
いし、半導体素子１２の裏面が露出されても良い。また
製造方法は、前述した製造方法と実質同一であるため、
その説明は省略する。

【００８３】以上、放熱手段ＲＤおよび／または放熱用
の電極１１Ｄが採用されるため、半導体素子から発生す
る熱を外部に放出できる特徴を有する。よって、メモ
リ、マイコンまたはＣＰＵ等の発熱を嫌う半導体素子に
適用することにより、その能力を十分に発揮することが
できる。 半導体装置を説明する第４の実施の形態 本実施の形態に係る半導体装置を図１１に示す。図１１
Ａはその平面図であり、図１１Ｂは半導体装置５０を実
装基板４２に実装した際のＡ−Ａ線に於ける断面図であ
る。

【００８４】前述の説明では、半導体素子１２の領域の
裏面に設けられる電極は、放熱作用を高めるために設け
られていた。しかし、これらの電極は放熱作用を有する
と共に、半導体装置の周辺部に設けられた外部接続電極
１１Ｃに作用する応力を緩衝する働きも有する。

【００８５】図１１に示す如く、この半導体装置５０の
特徴は、外部接続電極１１Ｃに囲まれた電極１１Ｄの裏
面に、裏面全域を覆うように応力緩衝用の電極１１Ｅが
設けられていることである。つまり、外部接続電極１１
Ｃよりも大きいサイズの半田電極１１Ｅが設けられてい
る。また、このサイズは半導体素子と同等、あるいはそ
れ以上でも良い。また若干小さくても良い。このことに
よる作用を以下に説明する。なお、この１１Ｃは、半
田、半田バンプ、導電性接着剤、でも良い。

【００８６】本発明に係る半導体装置５０は、絶縁性樹
脂１０で装置全体が支持されている。実装基板４３と絶
縁性樹脂１０の熱膨張係数は違うことが多いので、なる
べくその差を小さくするが、同一にすることは非常に難
しいので両者の熱膨張係数はどうしても異なってしま
う。従って、半導体装置５０と実装基板４３の両方の温
度が上昇すると、両者を接続する半田電極１１Ｃに応力
が作用する。例えば、外部接続電極のみで半導体装置が
半田固着された図１８のような場合、この応力の大きさ
はパッケージサイズが大きくなる程、大きくなる。具体
的には、半導体素子の中央から半導体装置の周辺までの
距離に比例する。

【００８７】本願は、応力緩衝用の電極１１Ｅを半導体
素子１２と実質同等のサイズにすることで、前述した応
力の緩和が可能となる。応力緩衝用の電極１１Ｅによっ
てその領域は実装基板と強固に固定される。従って、外
部接続電極１１Ｃに作用する応力は、応力緩衝用の電極
１１Ｅ周辺から外部接続電極１１Ｃの中央までの距離に
比例することになる。応力シミュレーションの結果で
は、２５〜３０％程の外部接続電極１１Ｃに加わる最大
応力が低減される。よって、外部接続電極１１Ｃにクラ
ックが発生するのを防止することができる。尚、この応
力緩衝用の電極は、半導体素子１２よりも若干大きい
か、若干小さくても良い。

【００８８】図１６は、ヒートサイクル試験によるサイ
クル数（横軸）とクラック発生率（縦軸）の関係を示し
たグラフである。ここで、ヒートサイクル試験の手法を
説明する。先ず、半田電極を介して実装基板に実装した
半導体装置を気相に晒す。次に、その気相の温度を変化
させ、温度変化により半田電極にクラックが発生した半
導体装置の個数を計測する。以上の作業を行うことによ
り、半田電極の温度変化に対する寿命を評価することが
できる。なお、気相の温度変化の範囲は−４０℃〜１２
５℃であり、１サイクルの時間は、約１時間である。

【００８９】以下に図１６のケース１およびケース２の
構造について説明する。

【００９０】ケース１：図１０の半導体装置の裏面に設
けられた半田構造で、絶縁被膜を介して露出したボンデ
ィングパッド裏面と放熱用電極の大きさが同じものであ
る。従って、放熱用電極の露出部には、半田が多数設け
られ、この半田電極が実装基板に実装された構造にな
る。

【００９１】ケース２：ケース１に於いて、放熱用電極
の裏面が実質全域に渡り露出し、この放熱電極と実装基
板の電極が全面で固着されたものである。つまり、図１
１に示す実装構造である。

【００９２】ケース１の場合は、サイクル数が２５０回
を越えた時点からクラック発生率が上昇し、サイクル数
が４００回になった時点でクラック発生率が１００％に
なった。つまり、サイクル数が４００回になった時点で
全ての半導体装置の半田電極にクラックが発生したこと
になる。

【００９３】ケース２の場合は、サイクル数が４５０回
を越えた時点からクラック発生率が上昇し、サイクル数
が６００回になった時点でクラック発生率は１００％と
成った。

【００９４】このことから、ケース２の半導体装置がケ
ース１の半導体装置よりも半田クラックが発生しにくい
構造であると言える。従って、応力緩衝用の電極として
は、チップと実質同程度のサイズの大型の半田電極を用
いたほうが効果的である。これは、前述した様に半田電
極の離間距離が短縮されたからである。

【００９５】ここで半田電極は、半田材料から成るが、
ここの材料は、一般に言われるロウ材、Ａｇ、金等の導
電ペースト、導電性接着剤でも良い。また放熱用電極と
実装基板とを固着する材料は、放熱電極１１Ｄがチップ
裏面と電気的に接続されなければ、絶縁性接着剤でも良
い。 半導体装置を説明する第５の実施の形態 本実施の形態に係る半導体装置を図１２に示す。図１２
Ａはその平面図であり、図１２Ｂは半導体装置５１を実
装基板４３に実装した際のＡ−Ａ線に於ける断面図であ
る。

【００９６】図１２Ａおよび図１２Ｂに示す如く、この
半導体装置５１の特徴は、溝４４で分割された放熱用の
電極１１Ｄに、応力緩和用の電極１１Ｆが設けられてい
ることである。つまり、応力緩衝用の電極１１Ｆを介し
て半導体装置５１の裏面と実装基板４３が強固に結合さ
れる。従って、外部接続半田電極１１Ｃに作用する応力
は、応力緩衝用の電極１１Ｄの周辺から外部接続電極１
１Ｃの中央部までの距離に比例することにある。このこ
とから、半導体装置５１が熱膨張した際に、外部接続電
極１１Ｃに作用する応力を緩衝することができ、外部接
続電極１１Ｃにクラックが発生するのを防止することが
できる。

【００９７】更に、溝４４を設けることにより、絶縁性
接着手段ＡＤと放熱用の電極１１Ｄとの接着力を向上さ
せることができる。

【００９８】なお、この構造のサイクル試験は実施して
いないが、図１１の構造と同等の効果が発生すると思わ
れる。応力緩衝用の電極１１Ｆの分割数はせいぜい２〜
８分割程度である。この分割を行うことにより、全面ベ
タで固着される構造に比べ、塗布した半田の量（厚み）
が薄くなり、実装性が向上する。 半導体装置を説明する第６の実施の形態 本実施の形態に係る半導体装置を図１３に示す。図１３
Ａはその平面図であり、図１３Ｂは半導体装置５２を実
装基板４３に実装した際のＡ−Ａ線に於ける断面図であ
る。

【００９９】図１３Ａに示す如く、この半導体装置の特
徴は、外部接続電極１３Ｃが細長の形状を有しているこ
とである。ここでも応力の緩衝の原因は２つある。１つ
目は外部接続電極１１Ｃの接着面積が大きくなったこ
と、２つ目はクラックの発生箇所ＣＫが、半田の外周部
で且つ半導体素子側に発生するため、その発生箇所ＣＫ
の離間距離を短くしたことである。

【０１００】また、電極間の半田ブリッジの防止を考え
ると、放熱用の電極１１Ｄとボンディングパッド１１Ａ
との離間距離は０．３ｍ程度が必要である。また、図面
ではボンディングパッド１１Ａの数が少ないので、正方
形でも可能となるが、２００ピンを超えるボンディング
パッドが必要となる場合、ボンデイングパッドの幅が狭
くする必要がある。よってボンディングパッド１１Ａの
形状は必然的に細長の形状となる。

【０１０１】このことにより、接着面積が増加すると同
時にクラックの発生箇所が内側になり、クラックの発生
が抑制されることになる。 半導体装置を説明する第７の実施の形態 本実施の形態に係る半導体装置を図１４および図１５に
示す。図１４Ａはその平面図であり、図１４Ｂは半導体
装置５３を実装基板４３に実装した際のＡ−Ａ線に於け
る断面図である。図１５Ａ〜図１５Ｃは外部接続電極１
１Ｃの構造を示す。

【０１０２】図１５Ａ、Ｂに示す如く、半導体装置５３
の特徴は、外部接続電極１１Ｃの構造にある。問題とな
る点は、図１５Ｃに示すように、半田延面に絶縁性被膜
１６が当たり、くびれＮＫを形成しないことである。外
部接続電極１１ＣがくびれＮＫを有さない構造であれ
ば、図１５Ａ、図１５Ｂの如き構造でも良い。

【０１０３】このくびれＮＫは応力が集中し易く、従っ
てクラックも発生しやすいことが判った。また、厚さが
０．５ｍｍ以下の薄型パッケージでは、薄型故に半導体
装置の構成材料に対して絶縁性樹脂の構成比率が少な
く、極端ではあるが半導体素子１２を直づけにした様な
ものである。半導体素子１２の材料であるシリコンと、
実装基板の熱膨張率は大きく異なるので、両者を接続す
る半田電極１１Ｃに作用する応力は大きくなる。従っ
て、全ての発明の実施の形態で半田延面はくびれの無い
スムーズな曲面を有することが重要である。

【０１０４】次に、ヒートサイクル試験の結果を図１６
を用いて説明する。先ず、ケース３とケース４の試験に
用いた半導体装置の構造を説明する。

【０１０５】ケース３とケース４の両方の半導体装置の
外部接続電極も、くびれを有しない構造である。両者の
違いは、応力緩衝用の電極の構造にある。ケース３の半
導体装置の応力緩衝用の電極は、外部接続電極と同じ大
きさの電極が複数設けられている。ケース４の半導体装
置の応力緩衝用の電極は、半導体素子と同程度の大きさ
である。

【０１０６】ケース３の場合は、現在試験中であるが、
サイクル数が７５０回を超えても半田クラックは発生し
ていない。

【０１０７】ケース４の場合は、サイクル数が１４００
回になった時点でもクラック発生率は０％である。つま
り、サイクル数が１４００回になっても半田電極にクラ
ックが全く発生しないことになる。

【０１０８】次に、ケース１〜ケース４の構造の違いに
ついて説明する。

【０１０９】ケース１とケース２の構造の違いは、応力
緩衝用の電極の形状にある。ケース１の応力緩衝用の電
極は、外部接続電極１１Ｃと同じ大きさである。それに
対して、ケース２の応力緩衝用の電極は、半導体素子と
ほぼ同じ大きさを有している。つまり、ケース２の応力
緩衝用の電極の方がケース１のものよりも大きい。

【０１１０】ケース１とケース３の構造の違いは、外部
接続電極の形状にある。ケース１の外部接続電極は、円
形で且つくびれを有する構造である。それに対して、ケ
ース２の外部接続電極は、細長で且つくびれを有さない
構造である。

【０１１１】ケース２とケース４の構造の違いは、両者
ともに半導体素子とほぼ同等の大きさの応力緩衝用の電
極を有しているが、外部接続電極の形状にある。ケース
２の外部接続電極は、円形で且つくびれを有する構造で
ある。それに対して、ケース４の外部接続電極は、細長
で且つくびれを有さない構造である。

【０１１２】このことから、応力緩衝用の電極の形状の
特徴と、外部接続電極の形状の特徴の２つの特徴を組み
合わせることにより半田クラックを防止できることが判
る。つまり、応力緩衝用の電極の大きさを半導体素子と
同じ程度の大きさとし、外部接続電極の形状を細長に
し、且つくびれのない形状にすることである。

【０１１３】以上、説明したように、本発明の特徴は本
来放熱用の電極として有効であった放熱用電極１１Ｄ
が、半田を介して実装基板にベタ付けで強固に固着され
ることで、外部接続電極のクラック防止に有効であるこ
とが判った。

【０１１４】また、外部接続電極をくびれを有さない構
造にすることにより、外部接続電極の強度を向上させる
ことができることが判った。

【０１１５】それにより、薄型パッケージの実装性の著
しい向上を実現し、軽薄短小のパッケージの実用化に大
きく寄与する。

【０１１６】なお、上記した全ての実施例では、半導体
素子１２と放熱用の電極１１Ｄとの接着手段として絶縁
性接着手段ＡＤを用いた。しかし、この接着手段は絶縁
性のものに限られない。半導体装置の裏面電極がショー
トしなければ、導電性の接着手段をもちいてもよい。

【０１１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、半導体素子をフェイスダウンで実装し、放熱手段
や放熱用の電極を採用することにより、半導体素子の能
力を向上させることができる。

【０１１８】特に、放熱用の電極を実装基板の第２の回
路パターンに接続すれば、この第２の回路パターンを介
して放出できる。よって、半導体モジュール全体の熱も
低下でき、このモジュールに別途取り付けられている他
の素子の能力も向上できる。

【０１１９】また導電パターンの上に流れ防止膜を形成
することにより、電気的接続手段が導電パターンに沿っ
て流れず、電気的接続手段の形状、その厚みを制御する
ことができる。よって電気的接続手段を介して半導体素
子と導電パターンが接続された後、その間の洗浄が可能
となる。また隙間が狭くならないため、流動性を有する
絶縁性樹脂の浸入を可能とする。

【０１２０】また導電パターン、半導体素子および絶縁
性樹脂の必要最小限で構成され、資源に無駄のない回路
装置となる。よって完成するまで余分な構成要素が無
く、コストを大幅に低減できる半導体装置およびモジュ
ールが実現できる。

【０１２１】更に、本発明の半導体装置は、中央部のパ
ッドの裏面に、半導体素子と同等の大きさを有する応力
緩衝用の電極を設けることによって、外部接続電極に作
用するストレスを小さくすることができる。このことに
より、半田クラックが発生するのを防止することができ
る。

【０１２２】更に、本発明の半導体装置は、外部接続電
極を細長の形状にし、且つくびれを有さない構造にする
ことにより、半田電極に作用する応力を緩衝できると同
時に、半田電極自体の強度を向上させることができる。
従って、半田クラックを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体モジュールを説明する図であ
る。

【図２】図１に用いた半導体装置を説明する図である。

【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。

【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。

【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。

【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。

【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。

【図８】本発明の半導体装置に採用する導電パターンを
説明する図である。

【図９】本発明の半導体モジュールを説明する図であ
る。

【図１０】図９に用いた半導体装置を説明する図であ
る。

【図１１】本発明の半導体装置の実装構造を説明する図
である。

【図１２】本発明の半導体装置の実装構造を説明する図
である。

【図１３】本発明の半導体装置の実装構造を説明する図
である。

【図１４】本発明の半導体装置の実装構造を説明する図
である。

【図１５】本発明の半導体装置の外部接続電極の形状を
説明する図である。

【図１６】本発明の半導体装置を用いたヒートサイクル
の試験結果を説明する図である。

【図１７】従来の半導体装置を説明する図である。

【図１８】従来の半導体装置を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 絶縁性樹脂 １１Ａ パッド １１Ｂ 配線 １１Ｃ 外部接続電極 １１Ｄ 放熱用の電極 １２ 半導体素子 １３ ボンディング電極 １５ 半導体装置 １６ 絶縁被膜 １７ 露出部 １８ 実装基板 １９ 回路パターン ＡＦ 絶縁性接着手段 ＤＭ 流れ防止膜 ＳＤ 外部接続手段 ＲＤ 放熱手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪本 純次 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 岡田 幸夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 五十嵐 優助 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 前原 栄寿 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 高橋 幸嗣 群馬県伊勢崎市喜多町29番地 関東三洋電 子株式会社内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB01 BB21 BC06 BC33 BE01

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子のボンディング電極と対向し
   て設けられたパッドと、前記パッドと電気的に接続され
   た配線に設けられた外部接続電極と、前記パッドと電気
   的接続手段を介してフェイスダウンで接続された前記半
   導体素子と、前記外部接続電極の裏面を露出して一体化
   するように前記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有
   し、 前記半導体素子の裏面側に放熱手段を設けることを特徴
   とした半導体装置。
2. 【請求項２】 半導体素子のボンディング電極と対向し
   て設けられた複数のパッドと、前記パッドと一体で設け
   られた配線の他端に設けられた複数の外部接続電極と、
   前記複数の外部接続電極に囲まれて設けられた放熱用の
   電極と、前記パッドと電気的接続手段を介してフェイス
   ダウンで接続され、前記放熱用の電極上に設けられた絶
   縁性接着手段で固着された前記半導体素子と、前記外部
   接続電極の裏面を露出して一体化するように前記半導体
   素子を封止する絶縁性樹脂とを有し、 前記半導体素子の裏面側に放熱手段を設けることを特徴
   とした半導体装置。
3. 【請求項３】 導電材より成るパッドと、前記パッドと
   電気的接続手段を介してフェイスダウンで接続された前
   記半導体素子と、前記パッドの裏面を露出して一体化す
   るように前記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有
   し、 前記半導体素子の裏面側に放熱手段を設けることを特徴
   とした半導体装置。
4. 【請求項４】 前記パッドで囲まれた領域で、半導体素
   子の下に放熱用の電極が配置される請求項３に記載の半
   導体装置。
5. 【請求項５】 前記半導体素子の裏面が絶縁性樹脂から
   露出し、前記放熱手段は、半導体素子の裏面と直接また
   は絶縁されて取り付けられる請求項１から請求項４のい
   ずれかに記載の半導体装置。
6. 【請求項６】 前記電気的接続手段は、ロウ材から成る
   ことを特徴とした請求項１から請求項５のいずれかに記
   載の半導体装置。
7. 【請求項７】 前記パッドには、前記ロウ材の流れを防
   止する流れ防止膜が設けられることを特徴とした請求項
   ６に記載の半導体装置。
8. 【請求項８】 前記流れ防止膜は、ロウ材と濡れ性の悪
   い高分子膜またはＮｉであることを特徴とした請求項７
   に記載の半導体装置。
9. 【請求項９】 前記絶縁性接着手段は、アンダーフィル
   材または接着剤であることを特徴とした請求項２に記載
   の半導体装置。
10. 【請求項１０】 前記パッドは、銅を主材料としたも
    の、アルミニウムを主材料としたもの、圧延により形成
    されたＣｕまたはＡｌを主材料とするもの、または鉄−
    ニッケルを主材料とした合金で構成されることを特徴と
    する請求項１から請求項９のいずれかに記載された半導
    体装置。
11. 【請求項１１】 前記パッドの上面には、異なる材料よ
    り成る導電被膜が設けられ、前記導電被膜から成るひさ
    しが設けられることを特徴とする請求項１から請求項１
    ０のいずれかに記載された半導体装置。
12. 【請求項１２】 前記導電被膜はニッケル、銀、金また
    はパラジウムで構成される事を特徴とする請求項１１に
    記載された半導体装置。
13. 【請求項１３】 前記パッドの側面は、湾曲構造で成る
    ことを特徴とした請求項１から請求項１２のいずれかに
    記載の半導体装置。
14. 【請求項１４】 半導体素子のボンディング電極と対応
    して設けられたボンディングパッドと、前記ボンディン
    グパッドの裏面に設けられた外部接続電極と、前記半導
    体素子の配置領域に設けられたパッドと、前記パッドの
    裏面に設けられた応力緩衝用の外部接続電極と、前記パ
    ッド上に設けられた接着手段と、前記接着手段に固着さ
    れ、前記ボンディングパッドと電気的に接続された前記
    半導体素子と、前記パッドの裏面、前記外部接続電極の
    裏面および前記接着手段の裏面を露出して一体化するよ
    うに前記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有し、 前記応力緩衝用の外部接続電極は、前記外部接続電極よ
    り充分に大きく形成され、前記絶縁性樹脂の熱膨張によ
    る応力が、前記外部接続電極に緩衝して伝わることを特
    徴とした半導体装置。
15. 【請求項１５】 前記パッドおよび前記応力緩衝用の外
    部接続電極は、４つに分割されることを特徴とする請求
    項１４に記載された半導体装置。
16. 【請求項１６】 半導体素子のボンディング電極と対応
    して設けられたボンディングパッドと、前記ボンディン
    グパッドの裏面に設けられた外部接続電極と、前記半導
    体素子の配置領域に設けられたパッドと、前記パッド上
    に設けられた接着手段と、前記接着手段に固着され、前
    記ボンディングパッドと電気的に接続された前記半導体
    素子と、前記パッドの裏面、前記外部接続電極の裏面お
    よび前記接着手段の裏面を露出して一体化するように前
    記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有し、 前記外部接続電極は細長に形成されることを特徴とした
    半導体装置。
17. 【請求項１７】 半導体素子のボンディング電極と対応
    して設けられたボンディングパッドと、前記ボンディン
    グパッドの裏面に設けられた外部接続電極と、前記半導
    体素子の配置領域に設けられたパッドと、前記パッド上
    に設けられた接着手段と、前記接着手段に固着され、前
    記ボンディングパッドと電気的に接続された前記半導体
    素子と、前記パッドの裏面、前記外部接続電極の裏面お
    よび前記接着手段の裏面を露出して一体化するように前
    記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有し、 前記外部接続電極の側面が同一の曲面を有することを特
    徴とする半導体装置。
18. 【請求項１８】 前記外部接続電極は半田電極であるこ
    とを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれかに
    記載の半導体装置。
19. 【請求項１９】 半導体素子のボンディング電極と対向
    して設けられたパッドと、前記パッドと電気的に接続さ
    れた配線に設けられた外部接続電極と、前記パッドと電
    気的接続手段を介してフェイスダウンで接続された前記
    半導体素子と、前記外部接続電極の裏面を露出して一体
    化するように前記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを
    有した半導体装置と、 前記外部接続電極と回路パターンが電気的に接続される
    ことにより前記半導体装置が実装された実装基板と、 前記半導体素子の裏面側に設けられた放熱手段とを有す
    ることを特徴とした半導体モジュール。
20. 【請求項２０】 半導体素子のボンディング電極と対向
    して設けられたパッドと、前記パッドと電気的に接続さ
    れた配線に設けられた外部接続電極と、複数の前記外部
    接続電極に囲まれて設けられた放熱用の電極と、前記パ
    ッドと電気的接続手段を介してフェイスダウンで接続さ
    れた前記半導体素子と、前記外部接続電極の裏面を露出
    して一体化するように前記半導体素子を封止する絶縁性
    樹脂とを有した半導体装置と、 前記外部接続電極と第１の回路パターンが電気的に接続
    されることにより前記半導体装置が実装された実装基板
    と、 前記放熱用の電極が熱的に結合された前記実装基板上の
    第２の回路パターンとを有することを特徴とした半導体
    モジュール。
21. 【請求項２１】 前記半導体素子の裏面側に放熱手段が
    設けられることを特徴とした請求項１９または請求項２
    ０に記載の半導体モジュール。
22. 【請求項２２】 導電材より成るパッドと、前記パッド
    と電気的接続手段を介してフェイスダウンで接続された
    前記半導体素子と、前記パッドの裏面を露出して一体化
    するように前記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有
    した半導体装置と、 前記パッドの裏面と回路パターンが電気的に接続される
    ことにより前記半導体装置が実装された実装基板と、 前記半導体素子の裏面側に設けられた放熱手段とを有す
    ることを特徴とした半導体モジュール。
23. 【請求項２３】 導電材より成るパッドと、前記パッド
    に囲まれて設けられた放熱用の電極と、前記パッドと電
    気的接続手段を介してフェイスダウンで接続された前記
    半導体素子と、前記パッドの裏面を露出して一体化する
    ように前記半導体素子を封止する絶縁性樹脂とを有した
    半導体装置と、 前記パッドの裏面と第１の回路パターンが電気的に接続
    されることにより前記半導体装置が実装された実装基板
    と、 前記放熱用の電極が熱的に結合された前記実装基板上の
    第２の回路パターンとを有することを特徴とした半導体
    モジュール。
24. 【請求項２４】 前記半導体素子は、メモリ、マイコン
    またはＣＰＵである請求項１９から請求項２３のいずれ
    かに記載の半導体モジュール。