JP2004349730A - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】
熱拡散板を有する樹脂封止型半導体装置の電気的信頼性が低下する。また、熱拡散板を有する樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性が低下する。
【解決手段】
（１）熱拡散板１を有する樹脂封止型半導体装置であって、絶縁層２の一部を熱拡散板１の周縁部からその外側に引き出す。（２）熱拡散板１を有する樹脂封止型半導体装置であって、熱拡散板１、絶縁層２の夫々に貫通孔３を形成し、この貫通孔３を塞ぐように、絶縁層２の表面に接着層５を介在して半導体チップ４を固定する。（３）熱拡散板１を有する樹脂封止型半導体装置であって、熱拡散板１のチップ搭載面と対向するその裏面を０．４５以上の算術平均粗さＲａに設定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、熱拡散板(ヒートスプレッダ)を有する樹脂封止型半導体装置及びその製造に使用されるリードフレームに適用して有効な技術に関するものである。
樹脂封止型半導体装置は、熱伝導性が低い樹脂封止体で半導体チップを封止しているので、半導体チップから発生した熱を樹脂封止体の外部に放出する放熱性が低い。一方、半導体チップから発生する発熱量は、それに搭載される回路システムの高性能化(高速化及び多機能化)による消費電力の増加によって年々増大している。このため、発熱量が大きい半導体チップを樹脂封止体で封止する樹脂封止型半導体装置においては、如何にして放熱性を高めるかが技術的な課題となっている。
そこで、熱伝導性が高い金属材からなる熱拡散板を内蔵した樹脂封止型半導体装置が開発されている。この樹脂封止型半導体装置は、熱拡散板のチップ搭載面の中央領域上に半導体チップを搭載し、この半導体チップの外周囲の外側に複数本のインナーリードを配置している。複数本のインナーリードの夫々は、半導体チップの主面(素子形成面)に配置された複数個の外部端子(ボンディングパッド)の夫々にワイヤを介して電気的に接続されている。この複数本のインナーリードの夫々は、一部分が熱拡散板のチップ搭載面の周辺領域に絶縁層を介在して固定され、他部分が熱拡散板の周縁部からその外側に引き出されている。熱拡散板、半導体チップ、インナーリード及びワイヤ等は樹脂封止体で封止され、この樹脂封止体の外周囲の外側には複数本のアウターリードが配置されている。複数本のアウターリードの夫々は、樹脂封止体で封止された複数本のインナーリードの夫々と一体化されている。絶縁層は例えばポリイミド系の熱可塑性樹脂で形成され、樹脂封止体は例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂で形成されている。熱拡散板、インナーリード及びアウターリードは、熱伝導性が高い金属材、例えば銅(Ｃｕ)材又は銅系の合金材で形成されている。
このように構成された樹脂封止型半導体装置の場合、半導体チップから発生した熱は熱拡散板を経由してインナーリードに伝達され、インナーリードに伝達された熱はアウターリードに伝達されるので、半導体チップから発生した熱を樹脂封止体の外部に放出する放熱性が高い。
なお、前述の熱拡散板を内蔵した樹脂封止型半導体装置については、例えば特開平７−１６９９００号公報に記載されている。
特開平７−１６９９００号公報
本発明者等は、前述の熱拡散板を内蔵した樹脂封止型半導体装置について検討した結果、以下の問題点を見出した。
（１）前記樹脂封止型半導体装置において、インナーリードの一部分が熱拡散板のチップ搭載面の周辺領域に絶縁層を介在して固定され、インナーリードの他部分が熱拡散板の周縁部からその外側に引き出され、更に、絶縁層の周縁部が熱拡散板の周縁部上に位置しているので、絶縁層と樹脂封止体の樹脂との界面を介して熱拡散板、インナーリードの夫々を連結するパス経路が熱拡散板とインナーリードとの間に存在する。このようなパス経路が熱拡散板とインナーリードとの間に存在する場合、動作時において、熱拡散板とインナーリードとの間に生じる電界がパス経路に集中し、マイグレーションによるインナーリードの金属原子がパス経路に析出し、熱拡散板とインナーリードとの間で短絡が生じる。この現象は、熱拡散板と他のインナーリードとの間のパス経路においても同様に生じる。このため、インナーリードと他のインナーリードとが熱拡散板を介して短絡する場合があるので、樹脂封止型半導体装置の電気的信頼性が低下する。
（２）前記樹脂封止型半導体装置において、半導体チップは、熱拡散板のチップ搭載面上に形成された絶縁層の表面に接着層を介在して固定されている。絶縁層は例えば熱可塑性樹脂で形成され、接着層は例えば熱硬化性樹脂で形成されている。このため、絶縁層及び接着層に含まれている水分が絶縁層と接着層との界面に溜り易く、樹脂封止型半導体装置の製品完成後の環境試験である温度サイクル試験時の熱や実装基板の実装面上に樹脂封止型半導体装置を実装する実装時の熱によって溜った水分が気化膨張し、樹脂封止体に亀裂が生じる場合があるので、樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性が低下する。
（３）前記樹脂封止型半導体装置において、熱拡散板のチップ搭載面と対向するその裏面は樹脂封止体の樹脂で被覆されている。このため、樹脂封止体の樹脂に含まれている水分が熱拡散板の裏面に溜り易く、樹脂封止型半導体装置の製品完成後の環境試験である温度サイクル試験時の熱や実装基板の実装面上に樹脂封止型半導体装置を実装する実装時の熱によって溜った水分が気化膨張し、樹脂封止体に亀裂が生じる場合があるので、樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性が著しく低下する。
本発明の目的は、熱拡散板を有する半導体装置の電気的信頼性を高めることが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、熱拡散板を有する半導体装置の熱に対する信頼性を高めることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）熱拡散板と、前記熱拡散板に固定された半導体チップと、前記半導体チップの外部端子に電気的に接続され、一部分が前記熱拡散板に絶縁層を介在して固定され、他部分が前記熱拡散板の周縁部からその外側に引き出されたインナーリードと、前記熱拡散板、前記半導体チップ、前記インナーリードの夫々を封止する樹脂封止体とを有する樹脂封止型半導体装置であって、前記絶縁層の一部を前記熱拡散板の周縁部からその外側に引き出す。
（２）熱拡散板と、前記熱拡散板に絶縁層を介在して固定された半導体チップと、前記半導体チップの外部端子に電気的に接続されたインナーリードと、前記熱拡散板、前記半導体チップ、前記インナーリードの夫々を封止する樹脂封止体とを有する樹脂封止型半導体装置であって、前記熱拡散板、前記絶縁層の夫々に貫通孔を形成し、この貫通孔を塞ぐように、前記絶縁層の表面に接着層を介在して前記半導体チップを固定する。
上述した手段（１）によれば、絶縁層と樹脂封止体の樹脂との界面を通して熱拡散板、インナーリードの夫々を連結するパス経路が熱拡散板とインナーリードとの間の外側に位置し、このパス経路には熱拡散板とインナーリードとの間に生じる電界が集中しないので、インナーリードの金属原子がマイグレーションによって析出することはない。同様に、熱拡散板と他のインナーリードとの間のパス経路においても析出することはない。この結果、インナーリードと他のインナーリードとの熱拡散板を介した短絡を防止できるので、熱拡散板を有する樹脂封止型半導体装置の電気的信頼性を高めることができる。
上述した手段（２）によれば、貫通孔の面積に相当する分、絶縁層と接着層との界面の面積を縮小することができるので、樹脂封止型半導体装置の製品完成後の環境試験である温度サイクル試験時の熱や実装基板の実装面上に樹脂封止型半導体装置を実装する実装時の熱によって絶縁層と接着層との界面に生じる水分の気化膨張を抑制し、樹脂封止体に生じる亀裂を抑制できる。この結果、熱拡散板を有する樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性を高めることができる。
また、貫通孔の面積に相当する分、接着層の量を節約することができる。
また、貫通孔の面積に相当する分、熱拡散板のチップ搭載面と対向するその裏面と樹脂封止体の樹脂との界面の面積を縮小することができるので、樹脂封止型半導体装置の製品完成後の環境試験である温度サイクル試験時の熱や実装基板の実装面上に樹脂封止型半導体装置を実装する実装時の熱によって熱拡散板と樹脂封止体の樹脂との界面に生じる水分の気化膨張を抑制し、樹脂封止体に生じる亀裂を抑制できる。この結果、熱拡散板を有する樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性を高めることができる。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、熱拡散板を有する樹脂封止型半導体装置の信頼性を高めることができる。
また、本発明によれば、熱拡散板を有する樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性を高めることができる。
以下、本発明の構成について、樹脂封止型半導体装置に本発明を適用した実施の形態とともに説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１である樹脂封止型半導体装置の概略構成を図１（樹脂封止体の上部を除去した状態の平面図）及び図２（図１に示すＡ−Ａ線の位置で切った断面図）に示す。
図１及び図２に示すように、樹脂封止型半導体装置は、熱拡散板１のチップ搭載面の中央領域上に半導体チップ４を搭載し、この半導体チップ４の外周囲の外側に複数本のリード６を配置している。複数本のリード６の夫々は、インナーリード６Ａ及びこのインナーリード６Ａと一体化されたアウターリード６Ｂで構成されている。
前記半導体チップ４は、例えば平面が方形状で形成された単結晶珪素基板を主体に構成されている。半導体チップ４には、例えば論理回路システム、或は論理回路と記憶回路との混合回路システムが搭載されている。また、半導体チップ４の主面(素子形成面)には複数個の外部端子４Ａが配置されている。複数個の外部端子４Ａの夫々は、半導体チップ４の各辺に沿って配列され、半導体チップ４に搭載された回路システムに電気的に接続されている。
前記複数本のインナーリード６Ａの夫々は、半導体チップ４の各辺に沿って配列され、半導体チップ４の主面に配置された複数個の外部端子４Ａの夫々とワイヤ７を介して電気的に接続されている。ワイヤ７としては、例えば金(Ａｕ)ワイヤを使用する。また、ワイヤ７としては、アルミニウム(Ａｌ)ワイヤ、銅(Ｃｕ)ワイヤ、又は金属ワイヤの表面に絶縁性樹脂を被覆した被覆ワイヤを使用してもよい。ワイヤ７は、例えば熱圧着に超音波振動を併用したボンディング法によりボンディングされる。
前記熱拡散板１は例えば平面が方形状で形成されている。この熱拡散板１は、熱伝導率が高い金属材、例えば銅(Ｃｕ)材又は銅系の合金材で形成されている。
前記熱拡散板１、半導体チップ４、インナーリード６Ａ及びワイヤ７等は樹脂封止体８で封止されている。樹脂封止体８は、低応力化を図る目的として、例えば、フェノール系硬化剤、シリコーンゴム及びフィラー等が添加されたビフェニール系の樹脂で形成されている。この樹脂封止体８は例えばトランスファモールド法で形成される。
前記樹脂封止体８は例えば平面が方形状で形成されている。この樹脂封止体８の各辺の外側には、複数本のアウターリード６Ｂが配置されている。複数本のアウターリード６Ｂの夫々は、樹脂封止体８の各辺に沿って配列され、例えばガルウィング形状に成形されている。即ち、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、多ピン化に好適なＱＦＰ(Ｑuad Ｆlat Ｐackage)構造で構成されている。
前記複数本のアウターリード６Ｂのうち、動作電位用アウターリード６Ｂには外部から動作電位(例えば５［Ｖ］電位)が印加され、基準電位用アウターリード６Ｂには外部から基準電位(例えば０［Ｖ］電位)が印加され、入力信号用アウターリード６Ｂには外部から入力信号が印加され、出力信号用アウターリード６Ｂには半導体チップ４に搭載された回路システムから出力信号が印加される。
前記熱拡散板１のチップ搭載面は、これに限定されないが、図３(図２の要部
断面図)に示すように、絶縁層２で被覆されている。絶縁層２は例えばポリイミ
ド系の熱硬化性樹脂で形成されている。
前記熱拡散板１、絶縁層２の夫々の中央領域には貫通孔３が形成され、この貫通孔３を塞ぐように、絶縁層２の表面に接着層５を介在して半導体チップ４が接着固定されている。接着層５は例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂で形成されている。貫通孔３は、図４(熱拡散板の平面図)に示すように、半導体チップ４の平面サイズ４Ｂよりも小さい平面サイズで形成され、その平面形状は例えば円形状で形成されている。このように、熱拡散板１、絶縁層２の夫々に貫通孔３を形成し、この貫通孔３を塞ぐように、絶縁層２の表面に接着層５を介在して半導体チップ４を接着固定することにより、貫通孔３の面積に相当する分、絶縁層２と接着層５との界面の面積を縮小することができる。また、貫通孔３の面積に相当する分、熱拡散板１のチップ搭載面１Ａと対向するその裏面１Ｂと樹脂封止体８の樹脂との界面の面積を縮小することができる。
前記複数本のインナーリード６Ａの夫々は、図５(図２の要部拡大断面図)に示すように、一部分が熱拡散板１のチップ搭載面１Ａの周辺領域に絶縁層２を介在して固定され、他部分が熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に引き出されている。つまり、インナーリード６Ａは、半導体チップ４と同一の平面上に位置している。
前記絶縁層２の一部２Ａは、熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に引き出され、熱拡散板１の周縁部１Ｃは、なだらかな形状になっている。本実施形態の絶縁層２の一部２Ａは熱拡散板１の側面を覆うように引き出されている。このように、絶縁層２の一部２Ａを熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に引き出すことにより、絶縁層２と樹脂封止体８の樹脂との界面を介して熱拡散板１、インナーリード６Ａの夫々を連結するパス経路が熱拡散板１とインナーリード６Ａとの間の外側に位置し、動作時において、このパス経路には熱拡散板１とインナーリード６Ａとの間に生じる電界が集中しないので、インナーリード６Ａの金属原子がマイグレーションによって析出することはない。
前記熱拡散板１は、インナーリード６Ａの厚さに比べて薄い厚さで形成されている。熱拡散板１は例えば０．１［ｍｍ］程度の厚さで形成され、インナーリード６Ａは例えば０．１５［ｍｍ］程度の厚さで形成されている。
前記半導体チップ４の裏面のうち、貫通孔３と対向する領域は、貫通孔３内に充填された樹脂封止体８の樹脂で被覆されている。半導体チップ４の裏面はゲッタリング効果を高める目的として、熱拡散板１の裏面に比べて粗くなっているので、樹脂封止体８の樹脂との密着力が熱拡散板１の裏面に比べて高い。
次に、前記樹脂封止型半導体装置の製造に使用されるリードフレームについて、図６(要部平面図)を用いて説明する。
図６に示すように、リードフレームＬ１は、枠体６Ｄで規定された領域内に、複数本のリード６及び熱拡散板１を配置している。複数本のリード６の夫々は、枠体６Ｄに一体化され、タイバー６Ｄを介して互いに連結されている。また、複数本のリード６の夫々はインナーリード６Ａ及びこのインナーリード６Ａに一体化されたアウターリード６Ｂとで構成されている。熱拡散板１は複数本のインナーリード６Ａの夫々に貼り付けられている。
前記リードフレームＬ１は、熱伝導性が高い金属材、例えば銅(Ｃｕ)材又は銅系の合金材からなる金属板にエッチング加工又はプレス加工を施し、所定のリードパターンを形成した後、インナーリード６Ａに熱拡散板１を貼り付けることにより形成される。
図７(図６に示すＢ−Ｂ線の位置で切った要部断面図)に示すように、前記熱拡散板１のチップ搭載面１Ａは、これに限定されないが、例えばポリイミド系の熱可塑性樹脂からなる絶縁層２で被覆されている。熱拡散板１、絶縁層２の夫々の中央領域、即ち半導体チップ４が固定される領域には貫通孔３が形成されている。貫通孔３は、半導体チップ４の平面サイズよりも小さい平面サイズで形成され、その平面形状は例えば円形状で形成されている。
前記複数本のインナーリード６Ａの夫々は、一部分が熱拡散板１のチップ搭載面１Ａの周辺領域に絶縁層２を介在して固定され、他部分が熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に引き出されている。絶縁層２の一部２Ａは、熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に引き出され、熱拡散板１の周縁部１Ｃは、なだらかな形状になっている。本実施形態の絶縁層２の一部２Ａは、熱拡散板１の側面を覆うように引き出されている。
前記熱拡散板１は、チップ搭載面が絶縁層２で被覆された金属板にプレス加工を施すことにより形成される。このプレス加工時に貫通孔３も同時に形成される。また、プレス加工の速度を調整することにより、熱拡散板１の側面を覆うように、熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に絶縁層２の一部２Ａを引き出すことができ、更に、熱拡散板１の周縁部１Ｃをなだらかな形状にすることができる。
このように構成された樹脂封止型半導体装置の場合、半導体チップ４から発生した熱は熱拡散板１を経由してインナーリード６Ａに伝達され、インナーリード６Ａに伝達された熱はアウターリード６Ｂに伝達されるので、半導体チップ４から発生した熱を樹脂封止体８の外部に放出する放熱性が高い。
次に、前記樹脂封止型半導体装置の製造方法について、図８（製造方法を説明するための断面図）を用いて説明する。
まず、図６に示すリードフレームＬ１を準備する。
次に、図８(Ａ)に示すように、前記リードフレームＬ１の熱拡散板１をヒートステージ１０に装着し、熱拡散板１の中央領域上の絶縁層２の表面に例えばエポキシ系の熱硬化樹脂からなる接着層５を介在して半導体チップ４を接着固定する。半導体チップ４の接着固定は、絶縁層２の表面に例えば多点塗布法で接着層５を塗布し、その後、絶縁層２の表面に貫通孔３を塞ぐように半導体チップ４を熱圧着することにより行なわれる。この工程において、熱拡散板１、絶縁層２の夫々の中央領域、即ち半導体チップ４が固定される領域に貫通孔３が形成されているので、接着層５の塗布量を節約することができる。
次に、図８(Ｂ)に示すように、前記熱拡散板１をヒートステージ１１に装着し、インナーリード６Ａをウインドクランパ１２で押圧固定した後、半導体チップ４の外部端子４Ａとインナーリード６Ａとをワイヤ７で電気的に接続する。ワイヤ７の接続は、ヒートステージ１１で熱拡散板１を加熱した状態にて行なわれる。この工程において、インナーリード６Ａの一部分が熱拡散板１を介在してヒートステージ１１に支持され、インナーリード６Ａの他部分がヒートステージ１１から離間された状態で、インナーリード６Ａの他部分がウインドクランパ１２で押圧されるため、熱拡散板１の周縁部１Ｃにウインドクランパ１２の押圧力が集中するが、熱拡散板１の周縁部１Ｃの形状がなだらかな形状になっているため、熱拡散板１の周縁部１Ｃにおける絶縁層２の膜ぎれを防止できる。特に、絶縁層２を熱可塑性樹脂で形成した場合、絶縁層２は熱によって軟らかくなるので、熱拡散板１の周縁部１Ｃをなだらかな形状にすることは効果が大きい。また、ウインドクランパ１２の押圧力によってインナーリード６Ａに反りや変形が生じても、熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に絶縁層２の一部２Ａが引き出されているので、熱拡散板１の周縁部１Ｃとインナーリード６Ａとの短絡を防止できる。特に、絶縁層２を熱可塑性樹脂で形成した場合、絶縁層２は熱によって軟らかくなるので、熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に絶縁層２の一部２Ａを引き出すことは効果が大きい。
次に、図８(Ｂ)に示すように、前記熱拡散板１、半導体チップ４、インナーリード６Ａ及びワイヤ７等を樹脂封止体１で封止する。樹脂封止体１はトランスファモールド法で形成される。
次に、前記リードフレームＬ１の枠体６Ｄからアウターリード６Ｂを切断すると共に、タイバー６Ｃを切断し、その後、アウターリード６Ｂをガルウィング形状に成形することにより、図１、図２に示す樹脂封止型半導体装置がほぼ完成する。
この後、樹脂封止型半導体装置は、製品完成後の環境試験である温度サイクル試験が施され、製品として出荷される。製品として出荷された樹脂封止型半導体装置は実装基板の実装面上に実装される。
このように、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）絶縁層２の一部を熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に引き出すことにより、絶縁層２と樹脂封止体８の樹脂との界面を通して熱拡散板１、インナーリード６Ａの夫々を連結するパス経路が熱拡散板１とインナーリード６Ａとの間の外側に位置し、動作時において、このパス経路には熱拡散板１とインナーリード６Ａとの間に生じる電界が集中しないので、インナーリード６Ａの金属原子がマイグレーションによって析出することはない。同様に、熱拡散板１と他のインナーリード６Ａとの間のパス経路においても析出することはない。この結果、インナーリード６Ａと他のインナーリード６Ａとの熱拡散板１を介した短絡を防止できるので、熱拡散板１を有する樹脂封止型半導体装置の電気的信頼性を高めることができる。
また、ワイヤボンディング工程において、ウインドクランパ１２の押圧力によってインナーリード６Ａに反りや変形が生じても、熱拡散板１の周縁部１Ｃからその外側に絶縁層２の一部２Ａが引き出されているので、熱拡散板１の周縁部１Ｃとインナーリード６Ａとの短絡を防止できる。
（２）熱拡散板１の周縁部１Ｃをなだらかな形成にすることにより、ワイヤボンディング工程において、熱拡散板１の周縁部１Ｃにウインドクランパ１２の押圧力が集中しても、熱拡散板１の周縁部１Ｃの形状がなだらかな形状になっているため、熱拡散板１の周縁部１Ｃにおける絶縁層２の膜ぎれを防止できる。
（３）熱拡散板１、絶縁層２の夫々に貫通孔３を形成し、この貫通孔３を塞ぐように、絶縁層２の表面に接着層５を介在して半導体チップ４を固定することにより、貫通孔３の面積に相当する分、絶縁層２と接着層５との界面の面積を縮小することができるので、樹脂封止型半導体装置の製品完成後の環境試験である温度サイクル試験時の熱や実装基板の実装面上に樹脂封止型半導体装置を実装する実装時の熱によって絶縁層２と接着層５との界面に生じる水分の気化膨張を抑制し、樹脂封止体８に生じる亀裂を抑制できる。この結果、熱拡散板１を有する樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性を高めることができる。
また、貫通孔３の面積に相当する分、接着層５の量を節約することができる。
また、貫通孔３の面積に相当する分、熱拡散板１のチップ搭載面１Ａと対向するその裏面１Ｂと樹脂封止体８の樹脂との界面の面積を縮小することができるので、樹脂封止型半導体装置の製品完成後の環境試験である温度サイクル試験時の熱や実装基板の実装面上に樹脂封止型半導体装置を実装する実装時の熱によって熱拡散板１と樹脂封止体８の樹脂との界面に生じる水分の気化膨張を抑制し、樹脂封止体に生じる亀裂を抑制できる。この結果、熱拡散板を有する樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性を高めることができる。
なお、本実施形態においては、絶縁層２の一部を熱拡散板１の側面に沿うように引き出した例について説明したが、図９(要断面図)に示すように、絶縁層２の一部をインナーリード６Ａに沿うように引き出してもよい。この場合においても、前述の実施形態１と同様の効果が得られる。
また、本実施形態においては、貫通孔３の平面形状を円形状で形成した例について説明したが、貫通孔３の平面形状を半導体チップ４の平面形状と相似する形状で形成してもよい。
（実施形態２）
本発明の実施形態２である樹脂封止型半導体装置の概略構成を図１０（樹脂封止体の上部を除去した状態の平面図）及び図１１（図１に示すＣ−Ｃ線の位置で切った断面図）に示す。
図１０及び図１１に示すように、樹脂封止型半導体装置は、熱拡散板１のチップ搭載面の中央領域上に半導体チップ４を搭載し、この半導体チップ４の外周囲の外側に複数本のリード６を配置している。複数本のリード６の夫々は、インナーリード６Ａ及びこのインナーリード６Ａと一体化されたアウターリード６Ｂで構成されている。
前記複数本のインナーリード６Ａの夫々は、半導体チップ４の各辺に沿って配列され、半導体チップ４の主面に配置された複数個の外部端子４Ａの夫々とワイヤ７を介して電気的に接続されている。
前記熱拡散板１は例えば平面が方形状で形成されている。この熱拡散板１は、熱伝導率が高い金属材、例えば銅(Ｃｕ)材又は銅系の合金材で形成されている。
前記熱拡散板１、半導体チップ４、インナーリード６Ａ及びワイヤ７等は樹脂封止体８で封止されている。樹脂封止体８は、低応力化を図る目的として、例えば、フェノール系硬化剤、シリコーンゴム及びフィラー等が添加されたエポキシ系の樹脂で形成されている。このエポキシ系の樹脂は熱拡散板１に対する密着力がビフェニール系の樹脂及びオルソクレゾールノボラックス系の樹脂に比べて低い。樹脂封止体８は例えばトランスファモールド法で形成される。
前記熱拡散板１のチップ搭載面は、これに限定されないが、絶縁層２で被覆されている。絶縁層２は例えばポリイミド系の熱硬化性樹脂で形成されている。
前記樹脂封止体８は例えば平面が方形状で形成されている。この樹脂封止体８の各辺の外側には、複数本のアウターリード６Ｂが配置されている。複数本のアウターリード６Ｂの夫々は、樹脂封止体８の各辺に沿って配列され、例えばガルウィング形状に成形されている。即ち、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、多ピン化に好適なＱＦＰ(Ｑuad Ｆlat Ｐackage)構造で構成されている。
前記半導体チップ４は、熱拡散板１のチップ搭載面の中央領域上の絶縁層２の表面に接着層５を介在して接着固定されている。接着層５は例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂で形成されている。本実施形態は、熱拡散板１、接着層２の夫々に貫通孔３が形成されていない。
前記熱拡散板１の裏面１Ｂには、その面を粗くする表面処理が施されている。この表面処理は、熱拡散板１の裏面に金属粒をメッキする無電界メッキ法によって行なわれている。このように、熱拡散板１の裏面１Ｂを粗くすることにより、熱拡散板１の裏面１Ｂと樹脂封止体８の樹脂との密着力(アンカー効果)を高めることができる。
このように構成された樹脂封止型半導体装置は、図１２(要部平面図)に示すリードフレームＬ２を用いた製造プロセスで形成される。
前記樹脂封止型半導体装置において、熱拡散板１の裏面１Ｂの算術平均粗さＲａと樹脂封止体８の樹脂(エポキシ系の樹脂)に対するピール強度との関係を図１３に示す。熱拡散板１の裏面１Ｂの算術平均粗さが０．３［μｍ］の場合、ピール強度は０［ｇ／ｃｍ］程度であり、熱拡散板１の裏面１Ｂの算術平均粗さが０．４５［μｍ］の場合、ピール強度は２００［ｇ／ｃｍ］程度であり、熱拡散板１の裏面１Ｂの算術平均粗さが０．７［μｍ］の場合、ピール強度は２２０［ｇ／ｃｍ］程度であった。すなわち、熱拡散板１の裏面１Ｂの算術平均粗さが０．４５［μｍ］を堺にして急激にピール強度が低くなるので、熱拡散板１の裏面１Ｂの算術平均粗さを０．４５［μｍ］以上に設定すれば、熱拡散板１の裏面１Ｂと樹脂封止体８の樹脂との密着力(アンカー効果)を高めることができるので、樹脂封止型半導体装置の製品完成後の環境試験である温度サイクル試験時の熱応力や実装基板の実装面上に樹脂封止型半導体装置を実装する実装時の熱応力によって熱拡散板１の裏面１Ｂと樹脂封止体８の樹脂との界面に生じる剥離を抑制することができる。この結果、熱拡散板１の裏面１Ｂと樹脂封止体８の樹脂との界面に樹脂封止体８の樹脂に含まれている水分が溜らなくなるので、溜った水分の気化膨張による樹脂封止体８の亀裂を防止でき、熱拡散板１を有する樹脂封止型半導体装置の熱に対する信頼性を高めることができる。
なお、本実施形態においては、熱拡散板１の裏面１Ｂについて説明したが、同様に、熱拡散板１のチップ搭載面１Ａを０．４５［μｍ］以上の算術平均粗さに設定してもよい。この場合、熱拡散板１のチップ搭載面１Ａと絶縁層２との密着力を高めることができる。
また、本実施形態においては、熱拡散板１の表面１Ａを絶縁層２で被覆した例について説明したが、インナーリード６Ａが固定される領域に絶縁層２を形成し、その他の領域は絶縁層２を形成しなくてもよい。この場合、熱拡散板１のチップ搭載面１Ａのその他の領域と樹脂封止体８の樹脂とが接触するので、熱拡散板１のチップ搭載面１Ａを０．４５［μｍ］以上の算術平均粗さに設定することにより、熱拡散板１のチップ搭載面１Ａと樹脂封止体８の樹脂との密着力を高めることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
本発明の実施形態１である樹脂封止型半導体装置の樹脂封止体の上部を除去した状態の平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線の位置で切った断面図である。 図２の要部拡大断面図である。 前記樹脂封止型半導体装置に内蔵された熱拡散板の平面図である。 図３の要部拡大断面図である。 前記樹脂封止型半導体装置の製造に使用されるリードフレームの要部平面図である。 図６に示すＢ−Ｂ線の位置で切った要部断面図である。 前記樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態の変形例を示す樹脂封止型半導体装置の要部断面図である。 本発明の実施形態２である樹脂封止型半導体装置の樹脂封止体の上部を除去した状態の平面図である。 図９に示すＣ−Ｃ線の位置で切った要部拡大断面図である。 前記樹脂封止型半導体装置の製造で使用されるリードフレームの要部平面図である。 算術平均粗さとピール強度との相関図である。
符号の説明
１…熱拡散板、２…絶縁層、３…貫通孔、４…半導体チップ、４Ａ…外部端子、５…接着層、Ｌ１，Ｌ２…リードフレーム、６…リード、６Ａ…インナーリード、６Ｂ…アウターリード、６Ｃ…タイバー、６Ｄ…枠体、７…ワイヤ、８…樹脂封止体、１０，１１…ヒートスデージ、１２…ウインドクランパ。

Claims (4)

  1. 半導体チップを固定し、更に前記半導体チップの外部端子に電気的に接続されるインナーリードの一部を絶縁層を介在して固定する板状物と、
    前記半導体チップ、前記インナーリード、前記板状物の夫々を封止する樹脂封止体とを有し、
    更に、前記板状物に貫通孔が形成され、この貫通孔は、前記樹脂封止体により塞がれていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 前記板状物の厚さは、前記インナーリードの厚さに比べて薄い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. 前記絶縁層は、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置。
  4. チップ搭載面が絶縁層で被覆され、貫通孔が選択的に形成された板状物と、
    一部分が前記板状物の周辺領域に前記絶縁層を介在して固定され、他部分が前記板状物の周縁部からその外側に引き出されたインナーリードと、
    前記インナーリードに一体化されたアウターリードとを有するリードフレームを準備する工程と、
    前記板状物の中央領域に前記絶縁層を介在して半導体チップを固定する工程と、
    前記半導体チップの外部端子と前記インナーリードとをワイヤで電気的に接続する工程と、
    前記板状物、前記インナーリード、前記半導体チップ、前記ワイヤの夫々を樹脂封止体で封止する工程とを備えた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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