JP2003007924A - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線基板に半導体素子が接着された樹脂封止
体を実装基板に実装し、配線基板の裏面の外部端子部と
実装基板の上面の配線電極とを半田を介して電気的に接
続する場合、配線基板と実装基板との間の空隙がほとん
どないために、半田による電気的ショートという不具合
が発生していた。 【解決手段】 貫通穴７と溝９が形成された配線基板３
に、半導体素子２が接着剤４を介して接着され、封止樹
脂６が溝９から貫通穴７を通過することで、配線基板３
の裏面に樹脂突出部８が形成されている。樹脂突出部８
によって、配線基板３と実装基板との間に空隙を確保す
ることができるため、半田による電気的なショートを抑
制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板上に半導
体素子が搭載され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り、特に、半導体装置を実装基
板に搭載した際に、配線基板と実装基板との安定した電
気的接続を実現する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、それに伴って
半導体装置の小型、薄型化狭ピッチ化が進んでいる。
【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。
【０００４】図９は、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａ
ｒｒａｙ）タイプの樹脂封止型半導体装置の断面図であ
る。
【０００５】図９に示すように、半導体素子１０１は接
着剤１０２を介して配線基板１０３の上面に接着されて
いる。配線基板１０３の上面には配線パターン１０３ａ
が形成され、配線基板１０３の底面には外部接続端子部
（ランド）１０３ｂが形成されている。配線パターン１
０３ａおよび外部接続端子部（ランド）１０３ｂは、ス
ルーホール１０３ｃの内面に形成された導体１０４で電
気的に接続されている。半導体素子１０１の上面に形成
された電極パッド１０５と配線基板１０３の上面に形成
された配線パターン１０３ａとは金属細線１０６で電気
的に接続されている。この金属細線１０６による電気的
接続をする場所以外の配線パターン１０３ａの表面は、
ソルダーレジスト１０７で被覆されている。配線基板１
０３の上方で、半導体素子１０１および金属細線１０６
は封止樹脂１０８により封止され保護されている。そし
て、配線基板１０３の裏面の外部接続端子部（ランド）
１０３ｂの表面も一部を除いて、ソルダーレジスト１０
７で被覆されている。
【０００６】以上、ＬＧＡタイプの樹脂封止型半導体装
置は、半導体素子が接着された配線基板の裏面で、ソル
ダーレジストから突出する外部端子（ランド）の突出長
さは小さい。また、外部端子部（ランド）が密集した範
囲では、外部端子部（ランド）どうしの距離が小さくな
っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の樹脂封
止型半導体装置は、下記の課題を有している。
【０００８】すなわち、配線基板上で樹脂封止された半
導体装置を実装基板に実装する際、外部端子部（ラン
ド）の突出長さが小さく、配線基板と実装基板との空隙
がほとんどないために、半導体装置を構成する配線基板
の裏面の外部電極部（ランド）と、実装基板の上面の配
線パターンとを電気的に接続する半田が、リフロー工程
で加熱されて溶融してショートしてしまい、本来ならば
絶縁されるべき外部端子部（ランド）どうし間が電気的
にショートしてしまうという課題があった。特に、近年
の狭ピッチ化の傾向に伴い、外部端子部（ランド）どう
しの距離が密接している場合は、外部端子部（ランド）
どうし間が半田を介して電気的ショートすることを防止
することが困難になってきた。
【０００９】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
であり、配線基板の裏面における外部端子部（ランド）
どうしの電気的ショートを防止する樹脂封止型半導体装
置およびその製造方法を提供するものである。
【００１０】
【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、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体素
子と、前記半導体素子が搭載される配線基板と、前記半
導体素子の電極と前記配線基板の上面に形成された配線
パターンとを電気的に接続する金属細線と、前記配線基
板の上方で前記半導体素子および前記金属細線を封止す
る封止樹脂とからなる半導体装置であって、前記配線基
板に貫通穴が形成され、前記貫通穴の内部に充填された
前記封止樹脂が前記配線基板の裏面から突出して樹脂突
出部が形成されている。
【００１１】このように、配線基板の裏面に樹脂突出部
が形成されているので、半導体素子が搭載された配線基
板が実装基板に搭載され、配線基板の裏面の外部端子部
と実装基板の上面の配線基板とを、半田を溶融させるこ
とで電気的に接続する際、半田による電気的なショート
を防止できるものである。
【００１２】また、配線基板に形成された貫通穴は半導
体素子の下方に形成され、前記配線基板の上面におい
て、前記貫通穴から前記半導体素子の周辺の外側まで溝
が形成されている。
【００１３】これにより、配線基板の上面に形成された
溝に封止樹脂が充填されることで、溝に接続した貫通穴
に封止樹脂が充填されるので、配線基板の裏面に貫通穴
から突出した樹脂突出部が形成される。
【００１４】また、配線基板が搭載される実装基板と前
記配線基板との接続を補強するために、前記配線基板の
裏面に金属層からなる補強ランドが形成され、樹脂突出
部は前記補強ランドから突出して形成されている。
【００１５】これにより、多ピン化を図ることが可能と
なり、配線基板の高温時の反りに影響されにくく実装信
頼性の高い樹脂封止型半導体装置を提供することができ
る。
【００１６】また、貫通穴および樹脂突出部は配線基板
の側面に形成されている。
【００１７】したがって、配線基板の裏面の中央部にも
外部端子部を形成することができるので、配線基板の裏
面に形成できる外部端子を多ピン化することができる。
【００１８】また、樹脂突出部は、直径が０．２〜２
[ｍｍ]の円柱である。
【００１９】また、樹脂突出部の高さは０．０１〜０．
１[ｍｍ]である。
【００２０】これにより、実装基板に対する配線基板の
実装性の最適化を図ることができる。
【００２１】また、樹脂突出部は、配線基板の角部近傍
に形成されている。
【００２２】したがって、配線基板と実装基板との間で
高信頼性の電気的接続を実現することができる。
【００２３】また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製
造方法は、貫通穴を有する配線基板の上面と半導体素子
の裏面とを接着する工程と、前記半導体素子の電極と前
記配線基板の上面に形成された配線パターンとを金属細
線により電気的に接続する工程と、前記配線基板の裏面
に封止用フィルムを貼り付ける工程と、前記配線基板の
上方で前記半導体素子および前記金属細線とを封止樹脂
により封止し、前記封止樹脂を前記配線基板に形成され
た貫通穴に供給して前記配線基板の裏面に樹脂突出部を
形成する工程とからなる。
【００２４】これにより、樹脂突出部が形成されるの
で、配線基板または実装基板の上面における半田の電気
的ショートを抑制でき、また、封止用フィルムを配線基
板の裏面に貼りつけ樹脂封止することにより配線基板に
有した貫通穴部に封止樹脂が充填され突出して形成して
いるため、封止樹脂漏れのない安定した樹脂封止型半導
体装置の製造方法を提供できる。
【００２５】また、封止樹脂を配線基板に形成された貫
通穴に供給して前記配線基板の裏面に樹脂突出部を形成
する工程の後、ブレードにより、配線基板に接着された
半導体素子単位ごとに樹脂封止体を切断する。
【００２６】したがって、生産性の高い製造方法を実現
できる。
【００２７】また、封止用フィルムの接着面は接着剤を
有し、前記接着剤の厚みを適宜選択することにより、樹
脂突出部の高さを調整する。
【００２８】これにより、あらかじめ封止用フィルムに
接着した接着剤の厚さを適切に選択し貼り付けた配線基
板に半導体素子を搭載し、封止用フィルムを封止金型の
キャビティ凹部の対面の封止金型面に押圧し、配線基板
の貫通穴に封止樹脂を充填させて突出させて、所望する
樹脂突出部（スタンドオフ）を容易に形成することがで
きる。
【００２９】また、配線基板の裏面に封止用フィルムを
貼り付ける工程は、第１の封止用フィルムに形成された
穴を貫通穴に合わせるようにして、前記第１の封止用フ
ィルムを前記配線基板の裏面に貼り付け、前記第１の封
止用フィルムに第２の封止用フィルムを貼り付ける。
【００３０】これにより、配線基板の裏面に穴を有する
第１の封止用フィルムを貼り付け、その第１の封止用フ
ィルムに穴を有しない第２の封止用フィルムを貼り付け
るために、第１の封止用フィルムの穴にも封止樹脂が充
填され、樹脂突出部の高さを確保することができる。
【００３１】また、配線基板の上方で半導体素子および
金属細線とを封止樹脂により封止し、前記封止樹脂を前
記配線基板に形成された貫通穴に供給して前記配線基板
の裏面に樹脂突出部を形成する工程は、前記配線基板の
上方で前記半導体素子および前記金属細線とが封止樹脂
により封止された樹脂封止体の複数個を、封止金型のキ
ャビティ凹部に設置する。
【００３２】したがって、１回の封止工程で同時に複数
個の半導体装置を製造することができる。
【００３３】また、配線基板の上方で半導体素子および
金属細線とを封止樹脂により封止し、前記封止樹脂を前
記配線基板に形成された貫通穴に供給して前記配線基板
の裏面に樹脂突出部を形成する工程は、窪みを有する封
止金型内に前記半導体素子が接着された前記配線基板を
設置し、前記封止金型内に前記封止樹脂を注入すること
により、前記封止金型の窪みの部分に前記封止樹脂が注
入されて前記配線基板の裏面から突出した樹脂突出部を
形成する。
【００３４】これにより、あらかじめ封止用フィルムを
貼り付けた配線基板に半導体素子を搭載し、裏面に封止
用フィルムを貼り付けた配線基板を、内部に窪みを加工
した封止金型に設置し、封止金型に封止樹脂を注入して
封止することで、配線基板に有した貫通穴に封止樹脂が
充填されるとともに封止金型の窪みにも充填され、配線
基板の裏面から突出した樹脂突出部（スタンドオフ）を
形成するため、樹脂突出部の形状精度が安定する。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の樹脂封止型半導体
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。
【００３６】まず、本実施形態の半導体装置について説
明する。
【００３７】最初に、第１の実施形態について説明す
る。
【００３８】図１（ａ）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り、図１（ｂ）は図１（ａ）の
裏面から見た平面図であり、図１（ｃ）は本実施形態に
おける樹脂突出部の近傍を拡大して示した断面図であ
る。
【００３９】図１（ａ）および図１（ｂ）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
１を有する半導体素子２と、半導体素子２と配線基板３
とを接着する接着剤４と、半導体素子２の電極パッド１
と配線パターン３ａとを電気的に接続する金属細線５
と、半導体素子２および金属細線５を封止する封止樹脂
６とからなる。また、配線基板３は絶縁ベース基板の上
面に、配線パターン３ａと半導体素子１を接着するラン
ド部（図示せず）が形成され、絶縁ベース基板の裏面に
外部接続端子部３ｂが形成されており、配線パターン３
ａと外部接続端子部３ｂとは、配線基板３の内部に形成
され、導電性樹脂が内部に形成されたスルーホール（図
示せず）によって電気的に接続されている。さらに、耐
湿性向上と封止樹脂６との密着性向上等を目的として、
配線基板３の両面は、一部を除いてレジスト（図示せ
ず）により覆われている。なお、レジストの厚さは非常
に薄く、５〜２０[μｍ]であり、外部接続端子部３ｂと
実装基板の接続には影響しない。配線基板３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
れた材質からなる。
【００４０】そして、本実施形態の特徴的構成は、配線
基板３の上面および裏面を貫通する複数の貫通穴７が形
成され、貫通穴７の内部は、配線基板３の上方を封止し
ている封止樹脂６と同一の材料の封止樹脂６で充填され
ており、この貫通穴７から配線基板３の裏面に突出した
樹脂突起部８が形成されている。この貫通穴７は、配線
基板３の上面および裏面においてそれぞれ、配線パター
ン３ａ、外部接続端子部３ｂが形成されている部分を除
く部分に形成されている。なお、スルーホールおよび貫
通穴７は、機械的加工により形成されるものであり、そ
れぞれの配置および直径は適宜選択して形成される。そ
して、配線基板の上面には貫通穴７から半導体素子２の
周囲の外側まで溝９が形成されている。この溝９に封止
樹脂６が充填されることで、貫通穴７に封止樹脂が注入
されて、半導体素子３の裏面に樹脂突出部８が形成され
る。
【００４１】なお、樹脂突出部は少なくとも１つあっ
て、複数の樹脂突出部を形成することにより、配線基板
と実装基板との空隙を安定して保つことができる。特
に、３つ以上の同一の高さの樹脂突出部を形成すること
で、配線基板と実装基板との距離を均一にすることが可
能となる。
【００４２】このように、配線基板の裏面に貫通穴から
突出した樹脂突出部が形成されていることで、半導体素
子を搭載した配線基板を実装基板に実装する時に、配線
基板と実装基板との間に空隙を確保することができる。
なお、この空隙の距離は樹脂突出部の高さと同一であ
り、０．０１〜０．１[μｍ]である。
【００４３】したがって、樹脂封止型半導体装置を実装
基板に実装する際に、実装用半田が適切な状態に保た
れ、従来発生していた半田の近接した電極パターンどう
し間のショート不良を抑制することができる。また、配
線基板の裏面の電極パターンにボール電極が形成されな
いＬＧＡタイプの半導体装置においても、配線基板と実
装基板との間に一定距離の空隙を確保することができる
ので、配線基板の裏面の配線パターンどうしが半田によ
って電気的にショートすることを抑制できる。
【００４４】さらに、配線基板の裏面から樹脂突出部が
突出する、いわゆるスタンドオフ効果により、配線基板
と実装基板との空隙が比較的均一に保たれるため、実装
後に配線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半田接合部に加わる応力に対する耐
性が向上し、半田による配線基板と実装基板との接続部
が剥離する等の電気的接続不良の発生を抑制することが
できるものである。
【００４５】次に、図１（ｃ）および図１（ｄ）に示す
ように、樹脂突出部８（スタンドオフ）は、外部接続端
子部３ｂの高さより高く形成しても、低く形成してもよ
い。これは、実装基板のランドの高さや、所定の位置に
実装用半田を搭載する時に使用するマスクの厚み等の相
関関係により決まる。
【００４６】なお、本実施形態では、前記したように、
配線基板の上面において、配線基板に形成された貫通穴
から半導体素子の周囲の外側まで溝が形成されており、
溝に封止樹脂が充填されることで貫通穴に封止樹脂が供
給され、樹脂突出部が形成されている。なお、溝の数は
少なくとも１本あって、特に限定されるものではない。
また、溝の形成領域は、貫通穴から半導体素子の周囲の
外側に向けて形成されていればよく、複数の溝が配線基
板の上面に十字状、放射状に形成されてもよく、特に限
定されるものではない。
【００４７】次に、第２の実施形態について説明する。
【００４８】なお、以下の実施形態については、第１の
実施形態と同様な内容については省略し、同一の構成要
件については同一の符号を付す。
【００４９】図２（ａ）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り、図２（ｂ）は図２（ａ）
を裏面側から見た平面図である。
【００５０】図２（ａ）および図２（ｂ）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
１を有する半導体素子２と、半導体素子２と配線基板３
とを接着する接着剤４と、半導体素子２の電極パッド１
と配線パターン３ａとを電気的に接続する金属細線５
と、半導体素子１を封止する封止樹脂６とからなり、配
線基板３は絶縁ベース基板の上面に、配線パターン３ａ
と半導体素子１を接着するランド部が形成され、裏面に
は外部接続端子部３ｂが形成されており配線パターン３
ａと外部接続端子部３ｂとは、配線基板３の内部に形成
されたスルーホールにより電気的に接続されている。
【００５１】本実施形態の特徴的構成は、配線基板３を
貫通する貫通穴７に、配線基板３の上方を封止している
封止樹脂６と同一の封止樹脂６が充填され、その充填さ
れた封止樹脂６の配線基板３の裏面から突出した樹脂突
出部８が、配線基板３の裏面に形成された補強ランド部
１０に形成されていることである。すなわち、貫通穴７
が、補強ランド部１０あるいはその近傍に設けられてい
る。この補強ランド部１０は、配線基板３と実装基板
（図示せず）とを半田を介して、補強して接続させるた
めの、配線基板３の裏面に形成されるランドのことであ
る。
【００５２】以上、本実施形態の半導体装置は、樹脂封
止型半導体装置の補強ランドおよびその近傍に樹脂突出
部（スタンドオフ）が形成され、樹脂突出部により、実
装時に配線基板と配線基板との空隙を確保できるため、
実装用半田が適切な状態に保たれ、リフロー等により半
田を加熱溶融して配線基板と実装基板とを接続する際
に、配線基板の裏面の外部接続端子どうしが、溶融した
半田によって電気的ショートすることを抑制することが
できる。
【００５３】また、樹脂封止型半導体装置を実装基板に
実装した後は、配線基板の補強ランド部と実装基板のラ
ンドとを半田等の接続部材により接続することで、配線
基板と実装基板との接続を強固にし、配線基板と実装基
板との電気的接続部に加わる種々の応力が発生しても、
電気的接続部における破断等の機械的不具合を抑制する
ことができる。
【００５４】なお、補強ランドは、配線基板の裏面に形
成された個々の外部接続端子部のサイズより大きなサイ
ズにすることにより応力に耐えられ、剥離等の電気的接
続不良等を抑制できる。また、樹脂突出部（スタンドオ
フ）の形成により、配線基板と実装基板との空隙を確保
できるため、樹脂封止型半導体装置を配線基板に実装
後、配線基板に加わる機械的または熱的繰り返しストレ
スに対する耐性が向上する。
【００５５】次に、第３の実施形態の樹脂封止型半導体
装置について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】図３（ａ）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り、図３（ｂ）は、図３
（ａ）を裏面側から見た平面図である。
【００５７】図３（ａ）および図３（ｂ）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
１を有する半導体素子２と、半導体素子２と配線基板３
とを接着する接着剤４と、半導体素子２の電極パッド１
と配線パターン３ａとを電気的に接続する金属細線５
と、半導体素子２を封止する封止樹脂６とからなり、配
線基板３は絶縁ベース基板の上面に、配線パターン３ａ
と半導体素子１を接着するランド部（図示せず）が形成
され、裏面には外部電極端子部３ｂが形成されており、
配線基板３の内部に形成されたスルーホールにより、配
線パターン３ａと外部接続端子部３ｂとは電気的に接続
されている。
【００５８】また、耐湿性向上、配線基板３と封止樹脂
６との密着性向上等を目的として、配線基板３の上面の
一部を除き、配線基板３の上面および底面をレジストで
覆っている。レジストの厚さは、非常に薄く、外部接続
端子部３ｂと実装基板との接続には影響しない。また、
配線基板３の裏面は、レジストで覆わなくてもよい。そ
して、貫通穴７を樹脂封止型半導体装置の側面に設け
る。なお、この貫通穴７は、穴の円弧の一部が切断さ
れ、切断面において開口したものである。
【００５９】すなわち、樹脂封止工程の後、切断機（ブ
レード）により配線基板に搭載された半導体素子単位ご
とに樹脂封止型半導体装置間が切断され、貫通穴７から
配線基板３の裏面に突出した樹脂突出部８（スタンドオ
フ）が形成されている。この貫通穴７から突出した樹脂
突出部８が形成された樹脂封止体は、封止金型のキャビ
ティの凹部に複数個の樹脂封止体を設置する製造方法に
より容易に生産することができる。
【００６０】本発明の特徴的構成は、樹脂封止型半導体
装置の樹脂切断面に貫通穴を設けることで、外部端子部
の数を減少させることなく、多ピン化が可能である。ま
た、外部端子間に樹脂突出部を配さないため、樹脂突出
部（スタンドオフ）の形状を大きくすることも可能であ
る。なお、本実施形態の貫通穴は、樹脂封止体の角部に
設けてもよい。
【００６１】以上、本実施形態の半導体装置は、前記し
た実施形態と同様に、樹脂封止型半導体装置を実装基板
に実装する際に、樹脂突出部（スタンドオフ）を設ける
ことにより、樹脂封止体の配線基板と実装基板との間に
一定の空隙を設けることができるので、リフロー等によ
り加熱溶融する際に接続の不良が少ない。
【００６２】また、配線基板に加わる機械的、熱的繰り
返しストレスによる影響で半田を介在した接着部に加わ
る応力に対する耐性が向上し、半田による接続部が剥離
する等の電気的接続不良の発生を抑制できる。
【００６３】次に、第４の実施形態について説明する。
【００６４】図４（ａ）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り、図４（ｂ）は図４（ａ）
を裏面側から見た平面図である。
【００６５】図４（ａ）および図４（ｂ）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
１を有する半導体素子２と、半導体素子２と配線基板３
とを接着する接着剤４と、半導体素子２の電極パッド１
と配線パターン３ａとを電気的に接続する金属細線５
と、配線基板３の上方で半導体素子２および金属細線５
を封止する封止樹脂６とからなる。また、配線基板３は
絶縁ベース基板の上面に、配線パターン３ａと半導体素
子２を接着するランド部が形成され、配線基板３の裏面
には外部接続端子部３ｂが形成されており、配線パター
ン３ａと外部接続端子部３ｂは、配線基板３の内部に形
成されたスルーホールによって電気的に接続されてい
る。
【００６６】また、配線基板３の耐湿性向上と、配線基
板３と封止樹脂６との密着性向上等を目的として、レジ
ストで配線基板の所定の部分を覆っている。なお、レジ
ストの厚さは、非常に薄く外部接続端子部３ｂと実装基
板の接続には影響せず、配線基板３の裏面はレジストで
覆わなくてもよい。
【００６７】そして、外部接続端子部３ｂ側から配線パ
ターン３ａ側に達する貫通穴７の直径をおおよそ、０．
２〜２．０[ｍｍ]とし、突出する樹脂突出部８は、貫通
穴７の直径により決められる。樹脂突出部８のサイズ
は、半導体装置のサイズ、配線パターンの数、高さ、配
線基板３の厚さ、実装要求特性等により決定される。
【００６８】本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、外
部接続端子部３ｂ、配線パターン３ａを除く領域に貫通
穴７を形成し、樹脂成型時に溶融した封止樹脂６が配線
基板３の貫通穴７にも注入されるため、貫通穴７の直径
により突出部の外形が一義的に決定され、樹脂突出部８
（スタンドオフ）が形成されることで、樹脂封止型半導
体装置を実装基板に実装する際に、配線基板３と実装基
板との間に適切な空隙を維持するため、リフロー等によ
り加熱溶融した半田を介した電気的なショート等の不具
合の発生を抑制することができる。
【００６９】次に、第５の実施形態について説明する。
【００７０】図５（ａ）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り、図５（ｂ）は図５（ａ）
を裏面側から見た平面図である。
【００７１】図５（ａ）および図５（ｂ）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
１を有する半導体素子２と、半導体素子２と配線基板３
とを接着する接着剤４と、半導体素子２の電極パッド１
と配線パターン３ａとを電気的に接続する金属細線５
と、半導体素子２を封止する封止樹脂６とからなり、配
線基板３は絶縁ベース基板の上面に、配線パターン３ａ
と半導体素子２を接着するランド部が形成され、裏面に
は外部接続端子部３ｂが形成されており配線パターン３
ａと外部接続端子部３ｂは、配線基板内部に形成された
スルーホールにより電気的に接続されている。
【００７２】そして、外部接続端子部３ｂ側から配線パ
ターン３ａ側に達する貫通穴７を半導体装置のコーナー
部に設ける。すなわち、樹脂封止型半導体装置の外部接
続端子部３ｂ、配線パターン３ａを除く角部に複数の貫
通穴７を配し、樹脂成型時に溶融した封止樹脂６が配線
基板３の貫通穴７にも注入され、配線基板３の裏面から
突出した樹脂突出部８（スタンドオフ）を得られる。
【００７３】本実施形態の特徴は、樹脂封止型半導体装
置のコーナー部に貫通穴７を配することにより外部接続
端子部３ｂの数を減ずることなく高密度化に影響を与え
ず、多ピン化が可能であり、大型の半導体装置に適して
いる。
【００７４】したがって、樹脂封止型半導体装置を配線
基板に実装する際に、樹脂突出部（スタンドオフ）によ
り、配線基板と実装基板との間に一定距離の空隙を確保
することができるため、実装用半田が適切な状態に保た
れリフロー等により加熱溶融して接続する際に接続の不
良が少なくなる。
【００７５】また、樹脂突出部（スタンドオフ）が設け
られることで、配線基板３と実装基板との空隙が比較的
均一に保たれるため、半田の厚みを大きく設定すること
もでき、実装後に配線基板に加わる機械的、熱的繰り返
しストレスに起因した半田接着部に加わる応力に対する
耐性が特に向上し、半田による接続部が剥離する等の電
気的接続不良の発生を抑制する。
【００７６】次に、第６の実施形態について説明する。
【００７７】図６は、本実施形態の樹脂封止型半導体装
置を示す図である。
【００７８】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、電極パッド１を有する半導体素子２
と、半導体素子２と配線基板３とを接着する接着剤４
と、半導体素子２の電極パッド１と配線パターン３ａと
を電気的に接続する金属細線５と、半導体素子２および
金属細線５を封止する封止樹脂６とからなり、配線基板
３は絶縁ベース基板の片面に、配線パターン３ａと半導
体素子２を接着するランド部が形成され、他方の面には
外部接続端子部３ｂが形成されており、配線パターン３
ａと外部接続端子部３ｂとは電気的に接続されている。
また、レジストで配線基板３の耐湿性向上と封止樹脂６
との密着性向上等を目的として接着剤４との接続部を除
き覆っている。その厚さは、非常に薄く外部接続端子部
３ｂと実装基板の接続には影響しない、また、下面はレ
ジスト４で覆わなくても良い。そして外部接続端子部３
ｂ側から配線パターン３ａ側に達する貫通穴７を突出さ
せ樹脂突出部８（スタンドオフ）を０．０３〜０．１
[ｍｍ]に形成する。配線基板３に適切に貫通穴７を形成
し、貫通穴７に封止樹脂を充填するとともに、配線基板
３の裏面から突出した樹脂突出部８（スタンドオフ）を
形成することにより、ＢＧＡに比してＬＧＡでは劣ると
いわれた実装性を大幅に改善し安価に提供することが可
能になった。
【００７９】本実施形態の特徴は、樹脂突出部（スタン
ドオフ）を実装に適した高さに形成することにより実装
基板との接着後半導体装置に加わる機械的、熱的な各種
の応力を緩和し実装信頼性を飛躍的に向上させたこと
と、実装性をＬＧＡで向上することによりＬＧＡの狭ピ
ッチ化を可能にし、従来困難であった０．５[ｍｍ]ピッ
チ以下のＬＧＡの実装を可能にし、高密度で安価な多端
子の樹脂封止型半導体装置の実装の可能性を拡大したこ
とにある。
【００８０】次に、本実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００８１】まず、本実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法の第１の実施形態について説明する。
【００８２】図７は、本実施形態の樹脂封止型半導体装
置の製造方法の各工程を示す断面図である。なお、前記
した実施形態と同一の内容については省略し、同一の構
成要件については同一の符号を付す。
【００８３】まず、図７（ａ）に示すように、上面に配
線パターン３ａが形成され、裏面に外部接続端子３ｂが
形成され、内部に形成されたスルーホールによって、配
線パターン３ａと外部接続端子とが電気的に接続された
配線基板３を用意する。配線基板３は、ガラスエポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂等を材料としている。配線基板３
には複数の貫通穴が形成されている。図示していない
が、配線基板３の上面には、貫通穴から半導体素子の周
囲の外側まで溝が形成されており、半導体素子および金
属細線を封止する際に、溝に封止樹脂が充填されること
により貫通穴に封止樹脂が供給され、配線基板３の裏面
に樹脂突出部が形成される。なお、溝の数は少なくとも
１本であって、特に限定されるものではない。また、溝
の形成領域は、貫通穴から半導体素子の周囲の外側に向
けて形成されていればよく、複数の溝が配線基板の上面
に十字状、放射状に形成されてもよく、特に限定される
ものではない。本実施形態では、配線基板３の半導体素
子が搭載された部分に貫通穴を設け、この貫通穴に封止
樹脂を供給するために、封止樹脂の供給経路である溝が
必要であるが、貫通穴が半導体素子の下方以外の部分に
設けられる場合は、配線基板の上面に溝はなくてもよ
い。
【００８４】次に、図７（ｂ）に示すように、半導体素
子２を配線基板３上に接着剤４を介して接着する。
【００８５】次に、図７（ｃ）に示すように、配線基板
３上に接着した半導体素子２の電極と配線パターン３ａ
とを金属細線５により電気的に接着する。
【００８６】次に、図７（ｄ）に示すように、配線基板
３の裏面に封止用フィルム１３を貼り付ける。封止用フ
ィルム１３を配線基板３の裏面に貼り付け、配線基板３
に形成された貫通穴に封止樹脂を押圧することにより、
貫通穴から配線基板３の裏面に封止樹脂が突出した状態
を形成できる。また、封止用フィルム１３は、配線基板
３の裏面全体に密着するものであり、貫通穴に押圧され
た封止樹脂が、配線基板３の裏面に漏れて拡大すること
を抑制する。なお、封止用フィルム１３はポリイミド、
ポリカーポ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はがすことがで
き、封止工程における加熱状態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
ルムを用い、厚みは５０〜１００[μｍ]とした。また、
接着剤付きの封止用フィルムを使用してもよく、樹脂バ
リが発生するのを防止する性能が高い。また、接着剤の
厚さにより、樹脂突出部（スタンドオフ）の高さを調整
することが可能である。
【００８７】次に、図７（ｅ）に示すように、半導体素
子２が搭載された配線基板３を、封止金型の上金型１１
ａのキャビティ凹部１２を下金型に位置合わせし、キャ
ビティ凹部１２内に、半導体素子２が搭載された配線基
板３を搭載し、封止樹脂６により樹脂封止を行う。この
時、配線基板３の上面に形成された溝にも封止樹脂６が
充填されることで、溝に接続した貫通穴に封止樹脂が供
給される。
【００８８】また、本実施形態の樹脂封止用の製造に用
いる封止金型は、上金型１１ａと下金型１１ｂとにより
構成され、上金型１１ａあるいは下金型１５ｂには、半
導体素子２が搭載された配線基板３を搭載できるキャビ
ティ凹部１２が設けられている。また、下金型１１ｂに
は凹部１４が形成され、この凹部１４に封止樹脂６を流
入させて樹脂突出部８を形成する。
【００８９】本実施形態は、配線基板３に搭載された前
後、左右の複数個の被成形品を一つずつのキャビティ凹
部１２に搭載する構成とした実施形態を説明する。ここ
では、上金型１１ａにキャビティ凹部１２が設けられる
構成とした。
【００９０】ここで、本実施形態の半導体装置の製造方
法は、封止用フィルム１３を配線基板３に貼り付け、キ
ャビティ凹部１２内に半導体素子２が搭載された配線基
板３を下金型１１ｂに位置合わせして載置する。この
際、配線基板３に貼り付けられた封止用フィルム１３
が、パーティング面で挟圧され貫通穴をふさぎ、樹脂バ
リを防止し、整形圧力により樹脂突出部を形成する。そ
して、上金型１１ａと下金型１１ｂを閉じ、加熱するこ
とにより溶融した封止樹脂６をキャビティ凹部１２に注
入し、樹脂封止型半導体装置を製造する。
【００９１】この後、封止金型の熱により軟化し、配線
基板３の裏面に密着した封止用フィルム１３が封止樹脂
６のバリ発生を防止し、貫通穴から突出した樹脂突起部
８を形成する。樹脂突出部８は、実装時の実装基板と配
線基板３との空隙を保ち、はんだボールを必要としない
ランドグリッドタイプの樹脂封止型半導体装置にも活用
できる。
【００９２】最後に、図７（ｆ）に示すように、配線基
板３の裏面に貼り付けた封止用フィルムをピールオフ、
またはケミカルにより除去し、半導体素子２の単位毎
に、ブレードにより半導体素子２が搭載された樹脂封止
体を切断する。
【００９３】次に、樹脂突出部の形成方法の別の実施形
態について説明する。
【００９４】なお、前記した実施形態と同一の内容につ
いては省略する。
【００９５】まず、封止用フィルムの接着面は接着剤を
有し、接着剤の厚みを変更することにより、樹脂突出部
の高さを調整する。すなわち、樹脂突出部の高さを大き
くする場合は、封止用フィルムの表面の接着剤の厚みを
大きくし、逆に、樹脂突出部の高さを小さくする場合
は、封止用フィルムの表面の接着剤の厚みを小さくす
る。
【００９６】また、半導体素子が接着された配線基板の
裏面に、穴が形成された第１の封止用フィルムを貼り付
ける。この時、配線基板に形成された貫通穴に第１の封
止用フィルムの穴を合わせて貼り付ける。さらに、第１
の封止用フィルムに穴が形成されていない第２の封止フ
ィルムを貼り付ける。このように、第１のフィルムの穴
の部分を配線基板の貫通穴に合わせることで、樹脂突出
部の高さが、第１の封止用フィルムの厚み分だけ大きく
なる。そして、封止用フィルムが貼り付けられた配線基
板を封止金型に設置し、封止金型内に封止樹脂を注入す
ることにより、配線基板の裏面から突出した樹脂突出部
が形成される。なお、穴が形成された封止用フィルムは
１枚だけでなく２枚以上貼り付けてもよく、穴が形成さ
れた封止用フィルムの貼り付けられる枚数が多いほど、
樹脂突出部の高さが高くなる。
【００９７】次に、樹脂封止型半導体装置の製造方法の
第２の実施形態について、図面を参照しながら説明す
る。
【００９８】図８は、本実施形態の半導体装置の製造方
法の各工程を示す断面図である。
【００９９】まず、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す
ように、裏面に封止用フィルム１３が貼り付けられた配
線基板３を用意する。配線基板３には貫通穴が形成さ
れ、配線基板３は、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂等耐熱性等からなる。この配線基板３は前後、左右に
複数個半導体素子２を搭載している。そして、半導体素
子２を配線基板３上に接着剤４により接着する。
【０１００】次に、図８（ｃ）に示すように、配線基板
３上に接着した半導体素子２の電極と配線パターン部３
ａとを金属細線５により電気的に接続する。
【０１０１】次に、図８（ｄ）および図８（ｅ）に示す
ように、半導体素子２が搭載された配線基板３を封止金
型内に設置する。すなわち、配線基板３を、キャビティ
凹部１２が設けられた上金型１１ａを下金型１１ｂに位
置合わせして搭載し、キャビティ凹部１２内に半導体素
子２が接着された配線基板３を搭載し封止樹脂６により
樹脂封止を行う。本実施形態では、樹脂封止用の金型は
上金型１１ａと下金型１１ｂとにより構成され、上金型
１１ａあるいは下金型１１ｂには半導体素子２を複数搭
載できるキャビティ凹部１２が設けられており、半導体
素子２が搭載された配線基板３の複数個を前後、左右に
並べてキャビティ凹部１２に搭載する。本実施形態で
は、上金型１１ａにキャビティ凹部１２が設けられる構
成とした。したがって、従来のように半導体装置ごとに
キャビティ凹部１２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、エアーベント等を多数設け
る必要がないとともに、金型構造が簡案化されるため、
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。
【０１０２】本実施形態の半導体装置の製造方法の特徴
は、封止用フィルム１３を配線基板３に貼り付け、キャ
ビティ凹部１２内に半導体素子２が搭載された配線基板
３を下金型１１ｂに位置合わせし、配線基板３に貼り付
けられた封止用フィルム１３が、配線基板３とともにキ
ャビティ凹部１２のパーティング面で挟圧される。そし
て、樹脂圧力により貫通穴に封止樹脂が充填され、封止
用フィルム１３の表面に形成された接着剤に食い込ませ
ることにより、樹脂突出部８を形成する。また、封止用
フィルム１３を配線基板３に貼り付けることにより、樹
脂バリを防止する。
【０１０３】ここで、配線基板３の裏面側の封止用フィ
ルム１３を配線基板３とともに上金型１１ａと下金型１
１ｂを閉じて押圧することで、配線基板３は封止金型の
周辺部のパーティング面で封止用フィルムとともに押圧
される。そして、溶融した封止樹脂６を注入し封止して
樹脂封止型半導体装置を製造する。
【０１０４】また、封止用フィルム１３は、下金型１１
ｂにセットされた配線基板３に型締め時に接着しても良
く、この場合はリール供給が可能で生産性も向上する。
そして、樹脂封止金型の熱により軟化し、配線基板３の
裏面に密着した封止用フィルム１３が貫通穴のストッパ
ーの役割をし、封止樹脂６の圧力で封止用フィルム１３
の接着剤を変形させ、封止樹脂６で形成される樹脂突出
部８を形成し、かつ、封止樹脂６のバリの発生を防止す
ることになる。したがって、封止用フィルム１３に形成
された接着剤の厚さにより、樹脂突出部８の高さを決め
ることができる。
【０１０５】この突出樹脂部８より、実装時に半導体装
置と実装基板との空隙を保つことができるため、はんだ
ボールを必要としないランドグリッドタイプの樹脂封止
型半導体装置としても使用できる。
【０１０６】そして、配線基板３の裏面に貼り付けた封
止用フィルム１３をピールオフ、またはケミカルにより
除去し、そして配線基板３と封止樹脂６の側面とを同一
面にし、ブレード等の切断機により切断して半導体素子
３単位ごとの樹脂封止体に分離する。したがって、従来
のように、樹脂封止体を切断金型によって切断する場合
の課題であった切断金型摩耗による封止樹脂６と配線基
板３間のダメージによる密着不良がなくなった。
【０１０７】また、本実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法では、配線基板に封止樹脂の流入口であるラ
ンナーが、搭載された半導体素子単位ごとの半導体装置
間に配置されていないため、半導体装置間を狭く設計で
き、切断機により一度の切断で半導体素子単位ごとの半
導体装置間を分離することが可能で、効率的で安価な生
産が可能になった。
【０１０８】また、サイズの異なる樹脂封止型半導体装
置の樹脂突起部（スタンドオフ）の窪みを封止金型に加
工することにより、貫通穴が形成される部分以外の配線
基板の下に窪み加工がされていても樹脂が他の窪み部に
流入することがないため金型の共用が可能で生産性のよ
い金型を供給できる。
【０１０９】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。例えば、多層のポリイミド基板にお
いても有効であり、半導体素子は金属細線を使用せずに
はんだバンプ等を使用して配線パターンと接続し、半導
体素子と配線基板との間に封止樹脂を充填し、配線基板
の貫通部に封止樹脂を充填して樹脂突出部（スタンドオ
フ）を形成することもでき、実装後の耐湿性および機械
的、熱的応力耐性が向上する。
【０１１０】
【発明の効果】本発明の樹脂封止型半導体装置およびそ
の製造方法は、半導体素子が搭載される配線基板に貫通
穴が形成され、貫通穴に充填された封止樹脂が配線基板
の裏面から突出して樹脂突起部が形成されているので、
配線基板に半導体素子が搭載された樹脂封止体が実装基
板に搭載される際、配線基板の裏面の外部端子部どうし
が半田によって電気的にショートするという不具合を抑
制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す図
【図２】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す図
【図３】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す図
【図４】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を
示す図
【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
示す図
【図７】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の
製造方法の各工程を示す断面図
【図８】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の
製造方法の各工程を示す断面図
【図９】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 電極パッド ２ 半導体素子 ３ 配線基板 ３ａ 配線パターン ３ｂ 外部接続端子部 ４ 接着剤 ５ 金属細線 ６ 封止樹脂 ７ 貫通穴 ８ 樹脂突起部 ９ 溝 １０ 補強ランド部 １１ａ 上金型 １１ｂ 下金型 １２ キャビティ凹部 １０１ 半導体素子 １０２ 接着剤 １０３ 配線基板 １０３ａ 配線パターン １０３ｂ 外部接続端子部（ランド） １０３ｃ スルーホール １０４ 導体 １０５ 電極パッド １０６ 金属細線 １０７ ソルダーレジスト １０８ 封止樹脂 １０９ 半田ボール

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子と、前記半導体素子が搭載さ
    れる配線基板と、前記半導体素子の電極と前記配線基板
    の上面に形成された配線パターンとを電気的に接続する
    金属細線と、前記配線基板の上方で前記半導体素子およ
    び前記金属細線を封止する封止樹脂とからなる半導体装
    置であって、前記配線基板に貫通穴が形成され、前記貫
    通穴の内部に充填された前記封止樹脂が前記配線基板の
    裏面から突出して樹脂突出部が形成されていることを特
    徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 【請求項２】 配線基板に形成された貫通穴は半導体素
    子の下方に形成され、前記配線基板の上面において、前
    記貫通穴から前記半導体素子の周辺の外側まで溝が形成
    されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止
    型半導体装置。
  3. 【請求項３】 配線基板が搭載される実装基板と前記配
    線基板との接続を補強するために、前記配線基板の裏面
    に金属層からなる補強ランドが形成され、樹脂突出部は
    前記補強ランドから突出して形成されていることを特徴
    とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
  4. 【請求項４】 貫通穴および樹脂突出部は配線基板の側
    面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
    樹脂封止型半導体装置。
  5. 【請求項５】 樹脂突出部は、直径が０．２〜２[ｍｍ]
    の円柱であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封
    止型半導体装置。
  6. 【請求項６】 樹脂突出部の高さは０．０１〜０．１
    [ｍｍ]であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封
    止型半導体装置。
  7. 【請求項７】 樹脂突出部は、配線基板の角部近傍に形
    成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封
    止型半導体装置。
  8. 【請求項８】 貫通穴を有する配線基板の上面と半導体
    素子の裏面とを接着する工程と、前記半導体素子の電極
    と前記配線基板の上面に形成された配線パターンとを金
    属細線により電気的に接続する工程と、前記配線基板の
    裏面に封止用フィルムを貼り付ける工程と、前記配線基
    板の上方で前記半導体素子および前記金属細線とを封止
    樹脂により封止し、前記封止樹脂を前記配線基板に形成
    された貫通穴に供給して前記配線基板の裏面に樹脂突出
    部を形成する工程とからなることを特徴とする樹脂封止
    型半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 封止樹脂を配線基板に形成された貫通穴
    に供給して前記配線基板の裏面に樹脂突出部を形成する
    工程の後、ブレードにより前記配線基板に接着された半
    導体素子単位ごとに樹脂封止体を切断することを特徴と
    する請求項８に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 封止用フィルムの接着面は接着剤を有
    し、前記接着剤の厚みを適宜選択することにより、樹脂
    突出部の高さを調整することを特徴とする請求項８に記
    載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】 配線基板の裏面に封止用フィルムを貼
    り付ける工程は、第１の封止用フィルムに形成された穴
    を貫通穴に合わせるようにして、前記第１の封止用フィ
    ルムを前記配線基板の裏面に貼り付け、前記第１の封止
    用フィルムに第２の封止用フィルムを貼り付けることを
    特徴とする請求項８に記載の樹脂封止型半導体装置の製
    造方法。
  12. 【請求項１２】 配線基板の上方で半導体素子および金
    属細線とを封止樹脂により封止し、前記封止樹脂を前記
    配線基板に形成された貫通穴に供給して前記配線基板の
    裏面に樹脂突出部を形成する工程は、前記配線基板の上
    方で前記半導体素子および前記金属細線とが封止樹脂に
    より封止された樹脂封止体の複数個を、封止金型のキャ
    ビティ凹部に設置することを特徴とする請求項８に記載
    の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 配線基板の上方で半導体素子および金
    属細線とを封止樹脂により封止し、前記封止樹脂を前記
    配線基板に形成された貫通穴に供給して前記配線基板の
    裏面に樹脂突出部を形成する工程は、窪みを有する封止
    金型内に前記半導体素子が接着された前記配線基板を設
    置し、前記封止金型内に前記封止樹脂を注入することに
    より、前記封止金型の窪みの部分に前記封止樹脂が注入
    されて前記配線基板の裏面から突出した樹脂突出部を形
    成することを特徴とする請求項８に記載の樹脂封止型半
    導体装置の製造方法。
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US7952179B2 (en) * 2007-06-28 2011-05-31 Sandisk Corporation Semiconductor package having through holes for molding back side of package
JP2012151223A (ja) * 2011-01-18 2012-08-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 収容ケース、電子部品モジュール及び電子機器

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