JP2005101659A - ディスクモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 ハードディスクの中には、読み書き増幅用ＩＣが固着されたＦＣＡが実装されている。しかし、読み書き増幅用ＩＣの放熱性が悪いため、この読み書き増幅用ＩＣの温度が上昇し、読み書きスピードが大きく低下してしまう。そして、ハードディスク自身の特性に大きく影響を与えてしまう。
【解決手段】 Ａｌから成る放熱基板１３Ａの上にＣｕメッキから成る第１の金属被膜１４を形成し、半導体装置１０の裏面に露出したアイランド１５を固着する。その際、半導体装置１０の裏面は、当接領域ＣＴに当接させ、それ以外の第１の開口部ＯＰは、半導体装置１０の配置領域よりも大きく開口する。
よって、半導体装置１０の周囲から顔を出している第１の開口部ＯＰを介して洗浄が可能となり、しかも半導体素子１６から発生した熱は、アイランド１５から第２の支持部材１３Ａを介して良好に放出できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置および半導体モジュールに関し、特に半導体素子からの熱を良好に放出できる構造に関するものである。

近年、半導体装置は携帯機器や小型・高密度実装機器への採用が進み、軽薄短小でしかも放熱性が求められている。しかも半導体装置は、色々な基板に実装され、この基板も含めた半導体モジュールとして、色々な機器に実装されている。基板は、セラミック基板、プリント基板、フレキシブルシート、金属基板またはガラス基板等が考えられ、ここではフレキシブルシートに実装された半導体モジュールとして以下にその一例を述べる。尚、実施の形態に於いて、これらの基板が採用できることは、言うまでもない。

図２５に、フレキシブルシートを使った半導体モジュールがハードディスク１００に実装されたものを示した。このハードディスク１００は、例えば、日経エレクトロニクス １９９７年６月１６日（Ｎｏ．６９１）Ｐ９２〜に詳しく述べられている。

このハードディスク１００は、金属から成る箱体１０１に実装されて成り、複数枚の記録ディスク１０２がスピンドルモータ１０３に一体で取り付けられ、それぞれの記録ディスク１０２の表面には、磁気ヘッド１０４がほんの隙間を介して配置されている。この磁気ヘッド１０４は、アーム１０５の先に固定されたサスペンション１０６の先端に取り付けられている。そして磁気ヘッド１０４、サスペンション１０６、アーム１０５が一体となり、この一体物が、アクチュエータ１０７に取り付けられている。

記録ディスク１０２は、この磁気ヘッド１０４を介して書き込み、読み出しを行うため、読み書き増幅用ＩＣ１０８と電気的に接続される必要がある。そのため、フレキシブルシート１０９にこの読み書き増幅用ＩＣ１０８が実装された半導体モジュール１１０が用いられ、フレキシブルシート１１０の上に設けられた配線が最終的には、磁気ヘッド１０４と電気的に接続される。この半導体モジュール１１０は、フレキシブル・サーキット・アッセンブリと呼ばれ、一般にＦＣＡと略称される。

そして箱体１０１の裏面には、半導体モジュール１１０に取り付けられたコネクタ１１１が顔を出し、このコネクタ（オス型またはメス型）１１１とメインボード１１２に取り付けられたコネクタ（メス型またはオス型）が接続される。またこのメインボード１１２には、配線が設けられ、スピンドルモータ１０３の駆動用ＩＣ、バッファーメモリ、その他駆動のためのＩＣ、例えばＡＳＩＣ等が実装されている。

例えば、記録ディスク１０２は、スピンドルモータ１０３を介して４５００ｒｐｍで回転し、磁気ヘッド１０４は、アクチュエータ１０７により、その位置が決定される。この回転機構は、箱体１０１に設けられる蓋体で密閉されるため、どうしても熱がこもり、読み書き増幅用ＩＣ１０８が温度上昇する。それ故、読み書き増幅用ＩＣ１０８は、アクチュエータ１０７、箱体１０１等の熱伝導が優れた部分に取り付けられる。またスピンドルモータ１０３の回転は、５４００、７２００、１００００ｒｐｍと高速傾向にあり、この放熱が益々重要となる。

前述したＦＣＡを更に説明するため、その構造を図２６に示す。図２６Ａがその平面図であり、図２６Ｂは断面図であり、先端に設けられた読み書き増幅用ＩＣ１０８の部分をＡ−Ａ線で切ったものである。このＦＣＡ１１０は、折り曲げられて箱体１０１内の一部に取り付けられるため、折り曲げ加工しやすい平面形状を取った第１のフレキシブルシート１０９が採用される。

このＦＣＡ１１０の左端には、コネクタ１１１が取り付けられ、第１の接続部となる。このコネクタ１１１と電気的に接続された第１の配線１２１が、第１のフレキシブルシート１０９上に貼り合わされ右端まで延在されている。そして前記第１の配線１２１が、読み書き増幅用ＩＣ１０８と電気的に接続される。また、磁気ヘッド１０４と接続される増幅用ＩＣ１０８のリード１２２は、第２の配線１２３と接続され、この第２の配線１２３は、アーム１０５、サスペンション１０６の上設けられた第２のフレキシブルシート１２４上の第３の配線１２６と電気的に接続される。つまり第１のフレキシブルシート１０９の右端は、第２の接続部１２７と成り、ここで第２のフレキシブルシート１２４と接続される。尚、第１のフレキシブルシート１０９と第２のフレキシブルシート１２４は、一体で設けられても良い。この場合、第２の配線１２３と第３の配線１２６は、一体で設けられる。

また読み書き増幅用ＩＣ１０８が設けられる第１のフレキシブルシート１０９の裏面には、支持部材１２８が設けられる。この支持部材１２８は、セラミック基板、Ａｌ基板が用いられる。この支持部材１２８を介して、箱体１０１内部に露出する金属と熱的に結合され、読み書き増幅用ＩＣ１０８の熱が外部に放出される。

続いて図２６Ｂを参照して、読み書き増幅用ＩＣ１０８と第１のフレキシブルシート１０９の接続構造を説明する。

このフレキシブルシート１０９は、下層から第１のポリイミドシート１３０（以下第１のＰＩシートと呼ぶ。）、第１の接着層１３１、導電パターン１３２、第２の接着層１３３および第２のポリイミドシート１３４（以下第２のＰＩシートと呼ぶ）が積層され、第１、第２のＰＩシート１３０、１３４に導電パターン１３２がサンドウィッチされている。

また読み書き増幅用ＩＣ１０８が接続されるために、所望の箇所の第２のＰＩシート１３４と第２の接着層１３３が取り除かれ、開口部１３５が形成され、そこには導電パターン１３２が露出される。そして図に示すように、リード１２２を介して読み書き増幅用ＩＣ１０８が電気的に接続される。このようなハードディスクは、例えば、日経エレクトロニクス １９９７年６月１６日（Ｎｏ．６９１）Ｐ９２〜に詳しく述べられている。
日経エレクトロニクス （１９９７年６月１６日（Ｎｏ．６９１）Ｐ９２〜）

図２６Ｂに於いて、絶縁性樹脂１３６でパッケージされた半導体装置は、矢印で示した放熱経路で外部に放出され、特に、絶縁性樹脂１３６が熱抵抗となり、トータルで見ると読み書き増幅用ＩＣ１０８から発生する熱を効率良く外部に放出できない構造であった。

更にハードディスクで説明する。このハードディスクの読み書き転送レートは、５００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ、更にはそれ以上の周波数が求められ、読み書き増幅用ＩＣ１０８の読み書きスピードを高速にしなければならない。そのためには、読み書き増幅用ＩＣ１０８と接続されるフレキシブルシート上の配線の経路を短くし、読み書き増幅用ＩＣ１０８の温度上昇を防止しなければならない。

特に記録ディスク１０２が高速で回転し、しかも箱体１０１と蓋体で密閉された空間となるため、内部は、７０度〜８０度程度に温度が上昇する。一方、一般のＩＣの動作許容温度は、約１２５度であり、読み書き増幅用ＩＣ１０８は、内部温度８０度から約４５度の温度上昇が許される。しかし図に示すように、半導体装置自身の熱抵抗、ＦＣＡの熱抵抗が大きいと、読み書き増幅用ＩＣ１０８は、すぐに動作許容温度を超えてしまい、本来の能力を出し切れない。そのため、放熱性の優れた半導体装置、ＦＣＡが求められている。

しかも動作周波数が、今後更に高まるため、読み書き増幅用ＩＣ１０８自身も、演算処理により発生する熱で、温度上昇してしまう問題があった。常温では、目的の動作周波数を実現できるにもかかわらず、ハードディスクの内部では、その温度上昇のために、動作周波数を低下させなければならなかった。

以上、今後の動作周波数の増加に伴い、半導体装置、半導体モジュール（ＦＣＡ）は、より放熱性が求められていた。

一方、アクチュエータ１０７自身、またこれに取り付けられるアーム１０５、サスペンション１０６および磁気ヘッド１０４は、慣性モーメントを少なくするために、出来るだけ軽くしなければならない。特に、図２５に示すように、読み書き増幅用ＩＣ１０８をアクチュエータ１０７またはアームの表面に実装される場合、このＩＣ１０８の軽量化、ＦＣＡ１１０の軽量化も求められていた。

更には、図２７に示すように、読み書き増幅用ＩＣ１０８のアイランド１３７が絶縁性樹脂１０８から露出し、アイランド１３７の裏面とリード１２２の当接面が面位置に成った半導体装置がある。この場合、リード１２２と導電パターン１３２との間に形成される半田等の接続手段は、非常に薄く形成され、アイランド１３７と第２のＰＩシート１３４との隙間が非常に狭く、この隙間を洗浄する事が難しい問題があった。

本発明は、前述した課題に鑑みて成され、第１に、第２の絶縁シートには、パッド電極が露出し、半導体装置の裏面よりも大きな開口部が設けられ、前記開口部には、前記絶縁性樹脂の裏面の少なくとも３カ所と当接する当接領域が設けられることで解決するものである。

当接領域の厚みを約４０〜５０μｍ以上とすることにより、半導体装置裏面と第１の絶縁シートとの間に隙間を形成でき、洗浄が可能となる。

第２に、前記当接領域を前記第２の絶縁シートから成すことで解決するものである。図１や図４のように、第２の絶縁シートをスペーサとして代用すれば、半導体装置の裏面に隙間を形成することができる。

第３に、前記当接領域を、前記第２の絶縁シートと一体で形成することで解決するものである。

第４に、前記当接領域を、前記第２の絶縁シートと別の材料から成すことで解決するものである。

第５に、第２の絶縁シートに、前記パッド電極が露出し、半導体装置の裏面よりも大きな第１の開口部を設け、前記第１の絶縁シートに、前記第１の絶縁シートの裏面から前記アイランドが露出する第２の開口部を設け、
前記第１の開口部と前記第２の開口部の間には、前記絶縁性樹脂の裏面の少なくとも３カ所と当接する当接領域が設けられることで解決するものである。

フレキシブルシートの裏面には、半導体装置のアイランドが露出しているため、熱伝導性良好な部材と直接固着することが可能となる。しかも当接領域がスペーサとなり、半導体装置の裏面に隙間を形成でき、この隙間の洗浄を可能とすることが出来る。

第６に、当接領域は、第２の絶縁シートから成ることで解決するものである。

第７に、当接領域は、前記第２の絶縁シートと一体で形成されることで解決するものである。

第８に、当接領域は、前記第２の絶縁シートと別材料から成ることで解決するものである。

第９に、前記第２の開口部を塞ぐように前記第１の絶縁シートの裏面に放熱基板が貼り合わされ、前記放熱基板と前記アイランドが熱的に結合されることで解決するものである。

アイランドと半導体素子は、半田等で熱的に結合されているため、半導体素子から発生する熱を放熱基板へ伝えることが出来る。

第１０に、前記放熱基板の第１の面には、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｕを主材料とし、メッキから形成された第１の金属被膜が最上層に形成され、前記第１の金属被膜と前記アイランドが、ロウ材、導電ペーストまたは熱伝導性に優れた固着材で固着（または当接）されることで解決するものである。

放熱基板としてＡｌが採用された場合、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｕのメッキ膜を最表面に形成すれば、放熱基板とアイランドをロウ材を介して固着することができる。

第１１に、前記放熱基板の第１の面と前記アイランドが、ロウ材、導電ペーストまたは熱伝導性に優れた固着材で固着（または当接）されることで解決するものである。

第１２に、前記第２の開口部を塞ぐように前記第１の絶縁シートの裏面に放熱基板が貼り合わされ、前記放熱基板と前記アイランドとの間に、Ｃｕを主成分とする金属板が固着されることで解決するものである。

裏面電極とパッド電極を固着すると、アイランドと放熱基板との間には、導電パターンの厚みと第１の絶縁シートの厚み分だけ隙間を形成する。しかしこの隙間と同程度の金属板が挿入されれば、アイランドから放熱基板までを良好に熱的に結合させることが出来る。

第１３に、アイランドと前記金属板は、同一材料で形成されることで解決するものである。

アイランドに飛び出しを形成すれば、金属板を別途採用すること無く放熱基板と熱的に結合させることが出来る。

第１４に、放熱基板と前記金属板は、同一材料で一体に形成することで解決するものである。

放熱基板にプレス等の加工を施すことにより、飛び出しを形成すれば、金属板を別途採用すること無くアイランドと熱的に結合させることが出来る。

第１５に、半導体素子がフェイスアップまたはフェイスダウンで絶縁性樹脂と一体に封止され、その裏面には、前記半導体素子のボンディング電極と電気的に接続される裏面電極が前記絶縁性樹脂の裏面と面位置に、または裏面よりも凹んで露出し、前記半導体素子の下面に設けられたアイランドが前記絶縁性樹脂の裏面と面位置に、または裏面よりも凹んで露出した半導体装置と、
複数の導電パターンと、前記導電パターンの端部に設けられ、前記裏面電極と電極的に接続されるパッド電極が支持される第１の絶縁シートと、前記導電パターンを被覆する第２の絶縁シートを少なくとも有するフレキシブルシートとを有する半導体モジュールに於いて、
前記第２の絶縁シートには、前記パッド電極が露出し、前記半導体装置の裏面よりも大きな第１の開口部が設けられ、前記第１の絶縁シート裏面には、前記アイランドに対応する領域に貼り合わされた放熱基板が露出する第２の開口部が設けられ、
前記第１の開口部と前記第２の開口部の間には、前記絶縁性樹脂の裏面の少なくとも３カ所と当接する当接領域が設けられ、前記当接領域が前記絶縁性樹脂の裏面と当接し、前記アイランドと前記放熱基板が熱的に結合されることで解決するものである。

第１６に、前記裏面電極の側面と前記裏面電極の側面から延在される前記絶縁性樹脂の裏面は、同一曲面を描くことで解決するものである。

第１７に、半導体素子は、ハードディスクの読み書き増幅用ＩＣとして採用することで解決するものである。

第１８に、半導体素子が絶縁性樹脂で一体に封止され、その裏面には、前記半導体素子と電気的に接続される裏面電極と半導体素子の下方に設けられたアイランドが露出した半導体装置と、
複数の導電パターン、前記導電パターンの端部に設けられ、前記裏面電極と電極的に接続されるパッド電極および前記アイランドと固着される島状の電極とが支持される第１の絶縁シートと、前記導電パターンを被覆する第２の絶縁シートを少なくとも有し、前記第２の絶縁シートには、前記パッド電極および前記島状の電極が露出し、前記半導体装置の裏面よりも大きな開口部が設けられたフレキシブルシートとを用意し、
前記パッド電極と前記裏面電極を電気的に接続すると共に、前記半導体装置の下方に設けられたスペーサを介して前記半導体装置を実装し、
前記半導体装置の周囲から露出した前記開口部を介して、前記スペーサにより形成された隙間を洗浄することで解決するものである。

隙間に洗浄液を浸透させることが可能となり、この隙間に配置された電気的接合部分の劣化、不良を防止することが出来る。

第１９に、半導体素子が絶縁性樹脂で一体に封止され、その裏面には、前記半導体素子と電気的に接続される裏面電極が露出した半導体装置と、
複数の導電パターンと、前記導電パターンの端部に設けられ、前記裏面電極と電極的に接続されるパッド電極が支持される第１の絶縁シートと、前記導電パターンを被覆する第２の絶縁シートを少なくとも有し、前記第２の絶縁シートには、前記パッド電極が露出し、前記半導体装置の裏面よりも大きな開口部が設けられたフレキシブルシートとを用意し、
前記パッド電極と前記裏面電極が電気的に接続されると共に、前記第１の絶縁シートと一体で設けられた当接領域を介して裏面に隙間を設けて前記半導体装置を実装し、
前記半導体装置の周囲に露出した前記開口部を介して、前記半導体装置の裏面の隙間を洗浄することで解決するものである。

第２０に、半導体素子が絶縁性樹脂で一体に封止され、半導体素子の下方に設けられたアイランドと、前記半導体素子と電気的に接続される裏面電極が露出した半導体装置と、
複数の導電パターンと、前記導電パターンの端部に設けられ、前記裏面電極と電極的に接続されるパッド電極が支持され、裏面に貼り合わされた放熱基板が露出される第１の絶縁シートと、前記導電パターンを被覆する第２の絶縁シートを少なくとも有し、前記第２の絶縁シートには、前記パッド電極および前記放熱基板が露出し、前記半導体装置の裏面よりも大きな開口部が設けられたフレキシブルシートとを用意し、
前記パッド電極と前記裏面電極が電気的に接続されると共に前記アイランドと前記放熱基板が熱的に結合され、前記前記絶縁性樹脂の裏面の少なくとも３カ所に設けられた当接領域を介して裏面に隙間を設けて前記半導体装置を実装し、
前記半導体装置の周囲から露出した前記開口部を介して、前記半導体装置の裏面を洗浄することで解決するものである。

第２１に、前記洗浄の後で、半導体装置の裏面にアンダーフィルを充填したことで解決するものである。

以上の説明から明らかなように、本発明による放熱基板は、Ａｌを主成分とする放熱基板上に、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｕを主材料とする第１の金属被膜を形成することで、放熱性の優れた特徴を持つものである。

Ａｌを主材料とする放熱基板は、酸化膜の成長が少ないため、その分パーティクルの発生も少なく、内部に実装された電子機器の誤動作も少ない。しかもＡｌの表面には、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｕを主材料とする第１の金属被膜を形成することが可能であり、半導体装置の裏面に露出する金属体（例えばアイランドや放熱用の電極）を導電性固着材を介して熱的に結合させることが出来る。よってパーティクルが少なく熱伝導性の優れた放熱基板として機能させることが出来る。

また、前記第１の金属被膜をメッキにより形成でき、熱抵抗の少ない放熱基板を実現できる。

またパッケージの裏面に露出した金属体に金属板を固着し、外部接続電極またはパッドの裏面よりも金属板が突出した半導体装置を提供することにより、ＦＣＡへの実装が容易になるメリットを有する。

また、ＦＣＡに開口部を設け、このＦＣＡの裏面と前記半導体装置の放熱用の電極が面位置に成ることで、第２の支持部材との当接が容易になる特徴を有する。

また第２の支持部材としてＡｌを用い、ここにＣｕから成る第１の金属被膜を形成し、この金属被膜に放熱用の電極、または金属板を固着することにより、半導体素子から発生する熱を第２の支持部材を介して外部に放出することが出来る。

更には、半導体装置の裏面を当接領域に当接させることにより、半田の厚みを確保すると同時に、第１の開口部の一部を半導体装置の配置領域よりも外側に配置させたので、半導体装置の裏面に設けられた隙間の洗浄が可能となる。またアンダーフィル材の充填も可能となり、半田ボールの接続箇所の信頼性が向上する。

よって、半導体素子の温度上昇を防止でき、本来の能力に近い性能を引き出せる。特にハードディスクの中に実装されたＦＣＡは、その熱を効率よく外部に放出できるため、ハードディスクの読み書き速度をアップさせることが出来る。

本発明は、高放熱性で且つ軽薄短小の半導体装置を提供すると同時に、この半導体装置を実装した半導体モジュール、例えば、放熱基板に半導体装置が固着（または当接）された半導体モジュール、フレキシブルシートの上に半導体装置が実装され、フレキシブルシートの裏面には放熱基板が固着（または当接）された半導体モジュール（以下ＦＣＡと呼ぶ）を提供し、この半導体モジュールが実装された精密機器、例えばハードディスクの特性改善を実現するものである。

まず半導体モジュールが実装される機器の一例として、ハードディスク１００を図２５で参照し、半導体モジュールを、図１〜図４、図９、図１３、図２４に示す。またこの半導体モジュールに実装される半導体装置を図６〜図８、図１０〜図１２、図１４および図１５に示し、製造方法を図１６〜図１２３に示す。

半導体モジュールが実装される機器を説明する第１の実施の形態
この機器として、従来の技術の欄で説明した図２５のハードディスク１００を再度説明する。

ハードディスク１００は、コンピュータ等に実装されるため、必要によってメインボード１１２に実装される。このメインボード１１２は、メス型（またはオス型）のコネクタが実装される。そしてＦＣＡに実装され、箱体１０１の裏面から露出したオス型（またはメス型）のコネクタ１１１と前記メインボード１１２上のコネクタが接続される。また箱体１０１の中には、記録媒体である記録ディスク１０２がその容量に従い複数枚積層されている。磁気ヘッド１０４は、２０〜３０ｎｍ前後で記録ディスク１０２の上を浮上し、走査されるため、記録ディスク１０２間の間隔は、この走査に問題が発生しない間隔に設定される。そしてこの間隔でスピンドルモータ１０３に取り付けられる。尚、このスピンドルモータ１０３は、実装用基板に取り付けられ、実装基板の裏面に配置されたコネクタが箱体１０１の裏面から顔を出している。そしてこのコネクタもメインボード１１２のコネクタと接続される。よってメインボード１１２には、磁気ヘッド１０４の読み書き増幅用ＩＣ１０８を駆動するＩＣ、スピンドルモータ１０３を駆動するＩＣ、アクチュエータを駆動するＩＣ、データを一時保管するバッファーメモリ、メーカー独自の駆動を実現するＡＳＩＣ等が実装される。当然、その他の受動素子、能動素子が実装されても良い。

そして磁気ヘッド１０４と読み書き増幅用ＩＣ１０８とをつなぐ配線ができる限り短くなるように考慮され、読み書き増幅用ＩＣ１０８は、アクチュエータ１０７に配置される。しかしこれから説明する本発明の半導体装置は、非常に薄型で且つ軽量であるので、アクチュエータ以外にも、アーム１０５やサスペンション１０６の上に実装されても良い。この場合、図１Ａに示すように、半導体装置１０の裏面が第１の支持部材（フレキシブルシート）１１の開口部１３から露出されるので、半導体装置１０の裏面がアーム１０５またはサスペンション１０６と熱的に結合でき、半導体装置１０の熱がアーム１０５、箱体１０１を介して外部に放出される。

図２５の様に、アクチュエータ１０７に実装される場合、読み書き増幅用ＩＣ１０８は、複数の磁気センサが読み書き出来るように、各チャンネルの読み書き用の回路が全て１チップで形成されている。しかし、このサスペンション１０６毎に取り付けられた磁気ヘッド１０４専用の読み書き用回路がそれぞれのサスペンションまたはアームに実装されてもよい。この様にすれば、磁気ヘッド１０４と読み書き増幅用ＩＣ１０８との配線距離を図２５の構造よりも遙かに短くでき、その分インピーダンスの低下が実現でき、読み書き速度の向上が可能となる。

また磁気ヘッド１０４は、２０〜３０ｎｍ前後で記録ディスク１０２の上を浮上し、走査されるため、パーティクルを非常に嫌う。つまり高精密な電子機器は、駆動部、摺動部を有するため、放熱基板１３Ａとして軽量でそのパーティクルの発生が少ないＡｌ基板が採用される。

Ａｌは、軽量で熱伝導性に優れ、しかも表面に形成される酸化膜は、薄く緻密な膜である。この緻密な酸化膜が一端形成されると、酸素は、Ａｌに到達しにくくなり、その酸化膜の成長は、殆ど停止する。つまり前述した精密機器では、前記酸化膜が成長するもの程、例えばＣｕは酸化膜が成長しやすく、そこから発生するパーティクルの量が多くなり、誤動作の原因となるが、Ａｌやステンレスを主材料とするものは、この酸化膜の成長が少ないため、その分パーティクルの発生も少なく、記録ディスクの破損、誤動作も少ない。

一方、Ａｌまたはその表面に形成される酸化物は、導電性固着材（半田等のロウ材、Ａｇ、Ａｕ等の導電ペースト）と親和性がない。しかし、Ａｌの表面にＣｕ、ＡｇまたはＡｕを主材料とする第１の金属被膜１４を形成することが可能である。これを図５に示す。よってこの第１の金属被膜１４をＡｌの放熱基板１３Ａに形成することにより、半導体装置１０の裏面に露出するアイランド１５を導電性固着材（ロウ材、導電ペースト、異方性導電性樹脂等）を介して熱的に結合させることが出来る。よってパーティクルが少なく熱伝導性の優れた放熱基板１３Ａとして機能させることが出来る。

放熱基板１３Ａを説明する第２の実施の形態
Ａｌを主材料とする放熱基板１３Ａは、その表面に酸化Ａｌが形成されることも手伝い、その表面には、半田等のロウ材や導電ペースト等を介して金属が固着できないと認識されている。従って、Ａｌ基板と半導体装置１０の裏面に露出したアイランド１５は、接着剤、熱伝導の良い絶縁性接着手段を介して固着する以外にないと考えられていた。

しかしＡｌには、メッキを使ってＣｕ、ＡｇまたはＡｕをメッキすることが可能であり、図５の如くこのメッキ膜が第１の金属被膜１４として形成されれば、この上に、ロウ材を介してアイランド、金属板等の金属部材１５を固着することが可能となる。

しかもアイランド１５と放熱基板１３Ａとの間には、絶縁材料が介在しないために、熱抵抗も非常に小さく、半導体素子１６から発生する熱を電子機器を構成する金属部材から外部に放出することが出来る。

では、Ａｌ基板の上にＣｕから成る金属被膜を形成する方法を説明する。

第１に、Ａｌ基板を過硫酸アンモニウムでライトエッチングし、更に硫酸等の酸に浸漬する。硫酸濃度は、１００ｍｌ／ｌ、室温で約１分の間浸漬する。尚ｌは、リットルを示す。

第２に、Ａｌ基板の酸化膜や汚れを取り除いた後に、触媒となるＰｄ１４Ａを配置する。特にＰｄ１４Ａは、一領域に集中して析出されるため、このＰｄ１４Ａを分散させて配置させる処理を行う。

第３に、このＰｄ１４Ａを触媒として無電解のＣｕメッキ法で、約０．２μｍ程度のＣｕ膜１４Ｂを生成させる。ここではＰｄ１４Ａが核となり、Ａｌ基板１３ＡにＣｕ膜１４Ｂが生成される。そしてＣｕ膜１４Ｂを硫酸で洗浄し、続けて硫酸銅で室温６０分の電解メッキを行う。これにより約２０μｍのＣｕ膜１４を成長させる。

以上の工程により、Ａｌ基板の最表面に、Ｃｕのメッキ膜１４が約２０μｍ程度の膜厚で形成される。このＣｕのメッキ膜１４は、ロウ材を介してＣｕを主材料とするアイランド１５と固着できるため、熱伝導が優れ、パーティクルの発生の少ない放熱基板１３Ａとして提供することが出来る。

よって第１の面１８には、半導体装置が固着でき、第２の面１９には、電子機器を構成する構成要素１７、例えば図９の如き箱体内部、アクチュエータ、アームと当接させることが出来る。

またＡｌ基板１３Ａの一領域に前記第１の金属被膜１４を形成した後、この一領域を除いた領域は、再度酸化膜２０が成長する。

また以下の方法でも良い。

一つ目は、ジンケート処理と呼ばれる工程によりＮｉまたはＣｕがメッキできる。第１に、Ａｌ基板１３Ａをアルカリ脱脂し、アルカリエッチングを経た後に、ジンケート処理を施す。これは、Ｚｎの膜を０．１〜０．２μｍ程度形成し、その後で無電解または電解メッキによりＣｕまたはＮｉを形成するものである。

二つ目は、Ａｌ基板１３Ａをアルカリ脱脂し、アルカリエッチングを経た後に、無電解でＮｉを形成し、その後Ａｕをメッキするものである。この様に、Ａｌ基板の上に直接、ＣｕやＡｕを付けるのではなく、間に極薄い膜（Ｚｎ、Ｐｄ等）を形成し、その後に、ＣｕまたはＡｕを形成するような処理を施すことで、放熱基板の上飯田付け可能な膜を形成することが出来る。しかも全ての膜が熱伝導性に優れているため、その放熱性は非常に優れる。尚、ここでは３種類のＣｕ被膜形成方法を示したが、最表面に、ロウ材、導電ペースト等が固着できる材料を被覆できればこの限りでない。尚、図５Ｂは、第１の金属被膜の上に金属板が固着されたものであり、図５Ｃは、この凸状形状をプレスで形成したものである。これを採用すれば、図７に示すように半導体装置の裏面を凸状にすることはない。

半導体装置を説明する第３の実施の形態
図１に示す半導体モジュールは、フェイスダウン型の半導体装置１０をフレキシブルシート１１に実装したものであり、半導体装置１０の具体的構造は、図６〜図８に示した。

図６に示す半導体装置１０Ａは、ボンディングパッド（裏面電極に相当する）２１とアイランド１５が実質同一面に配置されているものであり、ここに示されるロウ材２２が直接放熱基板１３Ａ、または放熱基板１３Ａ上の第１の金属被膜１４に固着されるものである。図７Ａに示す半導体装置１０Ｂは、アイランド１５に金属板２３がロウ材２２を介して固着され、ボンディングパッド２１の裏面よりも突出しているものである。図７Ｂの半導体装置１０Ｃは、アイランド１５と金属板２３が一体で形成されるものであり、やはり裏面はボンディングパッド２１よりも突出しているものである。図８Ａの半導体装置１０Ｄは、アイランド１５を省略したものであり、半導体素子１６の裏面とボンディングパッド２１の裏面が実質一致しているものである。また図８Ｂに示す半導体装置１０Ｅは、半導体素子１６の裏面に直接ロウ材２２を介して金属板２３を固着し、金属板２３の裏面を突出させるものである。最後に図８Ｃに示す半導体装置１０Ｆは、半導体素子１６の裏面に形成された導電膜２４と金属板２３が直接固着され、ボンディングパッド２１の裏面よりも突出するものである。

では、本発明の半導体装置１０Ａについて図６を参照しながら説明する。尚、図６Ａは、半導体装置の平面図であり、図６Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図である。

図６には、絶縁性樹脂２５に以下の構成要素が埋め込まれている。つまりボンディングパッド２１…と、このボンディングパッド２１に囲まれた領域に設けられたアイランド１５と、このアイランド１５の上に設けられた半導体素子１６が埋め込まれている。尚、半導体素子１６は、フェイスアップで実装されるため、金属細線２６を介して半導体素子１６のボンディング電極２７とボンディングパッド２１が電気的に接続されている。

またアイランド１５と半導体素子１６が電気的に接続される場合は、導電材料で固着される。またアイランド１５と半導体素子１６が電気的に接続される必要がない場合は絶縁性接着手段を介して固着される。この絶縁性接着手段は、熱抵抗の原因となるため、フィラー入りの熱抵抗の小さいものが好ましい。ここでは、半導体素子の裏面にＡｕが被覆され、アイランドの表面にはＡｇが形成され、両者を半田２８（またはＡｇペースト）で固着している。

また前記ボンディングパッド２１の裏面は、絶縁性樹脂２５から露出し、そのまま外部接続電極２９Ａとなり、ボンディングパッド２１…の側面は、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るため湾曲構造を有し、この湾曲構造によりアンカー効果を発生している。尚、材料としてＡｌを採用すれば、異方性エッチングも可能となり、Ｃｕよりも微細パターンが可能となる。どちらにしても数あるエッチング加工方法から選択し、側面にアンカー効果を発生させることが望ましい。

本構造は、半導体素子１６と、複数の導電パターン２１、１５と、金属細線２６、半導体素子とアイランド１５の固着手段２８、これらを埋め込む絶縁性樹脂２５で構成される。

固着手段２８としては、半田等のロウ材、導電ペースト、導電性樹脂、絶縁材料から成る接着剤、接着性の絶縁シートが好ましい。

絶縁性樹脂２５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。またボンディングパッド２１やアイランド１５を構成する導電パターンとしては、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、Ａｌ−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、耐屈曲性、導電率、熱伝導性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。

本発明では、絶縁性樹脂２５および固着材２８が分離溝３０にも充填されているために、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、ボンディングパッド２１…の側面を湾曲構造とし、アンカー効果を発生させることもできる。その結果、導電パターン１５、２１が絶縁性樹脂２５から抜けない構造を実現できる。

しかもアイランド１５の裏面は、パッケージの裏面から露出している。よって、アイランド１５の裏面は、図７Ａの金属板２３、図１の第２の支持部材（放熱基板）１３Ａと当接または固着でき、または第２の支持部材１３Ａに被覆された第１の金属被膜１４と当接または固着できる構造となる。よってこの構造により、半導体素子１６から発生する熱は、放熱でき、半導体素子１６の温度上昇を防止でき、その分半導体素子１６の駆動電流や駆動周波数を増大させることができる。ここで当接と表現したのは、酸化膜のみが表面に生成されたＡｌ基板であっても、半田等の固着手段は、当接が可能であるからである。

また本半導体装置１０Ａは、ボンディングパッド２１、アイランド１５を封止樹脂である絶縁性樹脂２５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。従来の半導体装置の導電路は、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、しかも材料費が抑制できるために安価となる特徴を有する。

また、パッケージの裏面は、ボンディングパッド２１、アイランド１５が露出している。この領域に例えば半田等のロウ材を被覆すると、アイランド１５の方が面積が広いため、ロウ材の膜厚が異なって濡れる。ここでは、このロウ材の膜厚を均一にするため、半導体装置１０Ａの裏面に絶縁被膜３１を形成している。図６Ａで示した矩形の点線３２は、絶縁被膜３１から露出した露出部を示し、ここでは、ボンディングパッド２１の裏面が矩形で露出されているため、これと同一サイズが絶縁被膜３１から露出されている。尚、形状は、円形、楕円等の色々な形状が選択できることは言うまでもない。

よってロウ材の濡れる部分が実質同一サイズであるため、ここに形成されたロウ材の厚みは実質同一になる。これは、半田印刷後、リフロー後でも同様である。またＡｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ等の導電ペーストでも同様のことが言える。この構造により、次の説明で出てくる金属板２３の裏面がボンディングパッド２１の裏面よりもどれだけ突出するか精度良く計算できる。また図６Ｂの如く、半田ボール２２が形成されていると、全半田ボールの下端がフレキシブルシートの導電路と当接出来るため、半田不良を無くすこともできる。

またアイランド１５の露出部３２は、半導体素子の放熱性が考慮され、ボンディングパッド２１の露出サイズよりも大きく形成されても良いし、アイランド１５の全領域を絶縁被膜３１から露出させても良い。この場合、絶縁被膜３１の被覆は、省略も可能である。

また絶縁被膜３１を設けることにより、第１の支持部材（フレキシブルシート）１１に設けられる導電パターン３３を本半導体装置１０Ａの裏面に、裸のままで延在させることができる。一般に、第１の支持部材（フレキシブルシート）１１側に設けられた導電パターン３３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３１の形成により迂回せずに配置できる。しかも絶縁性樹脂２５が導電パターンよりも飛び出しているため、第１の支持部材（フレキシブルシート）１１側の配線との間に隙間が形成でき、短絡の防止、洗浄を容易にする等のメリットを有する。

半導体装置を説明する第４の実施の形態
図７Ａに示す半導体装置１０Ｂは、図６に示す半導体装置１０Ａに金属板２３を固着したものである。従って、金属板２３以外は、図６とほぼ同一であるため、異なる部分を説明する。

符号２８は、固着手段であり、後に述べる製造方法から判るが、ボンディングパッド２１、アイランド１５よりも突出している。そして金属板２３裏面の突出量は、金属板２３の厚みにより簡単に調整できる。例えばロウ材２２が溶融している時に、金属板２３を固着手段２８の裏面に押しつけることで、金属板２３とアイランド１５の間の半田厚を固着手段２８の突出量に決定することが出来る。

従って、金属板２３の厚みが決定されれば、金属板２３の裏面が外部接続電極２９Ａの裏面（または半田ボール４０の最下端）からどれだけ突出しているか計算可能となる。

よって、図１Ａに示すように、放熱基板１３Ａの表面が、第１の支持基板（フレキシブルシート）１１の実装面よりも下方に位置される場合、前記突出量を正確に算出することで、金属板２３の裏面と放熱基板１３を当接させることが出来る。

半導体装置を説明する第５の実施の形態
続いて図７Ｂを説明する。この半導体装置１０Ｃは、アイランド１５と金属板２３が一体で形成されるものである。尚、後でこの製造方法を図２１〜図２３で説明する。

アイランド１５と金属板２３は、同一の導電箔からエッチングにより加工できるので、図７Ａの様に、金属板２３を貼り合わせる必要が全くなくなる。これもエッチングの量をコントロールすることで、金属板２３の裏面をボンディングパッド２１の裏面（または半田ボール４０の下端）からどれだけ突出させるか、精度高くコントロールできる。従って、図７Ａと同様に、放熱基板１３Ａの表面が、第１の支持基板（フレキシブルシート）１１の実装面よりも下方に形成される場合、前記突出量を正確に算出して形成することで、金属板２３の裏面と放熱基板１３を当接させることが出来る。

半導体装置を説明する第６の実施の形態
図８Ａに示す半導体装置１０Ｄは、図６、図７に示すアイランド１５を省略したものである。図１７の工程に於いて、アイランド１５と成る領域も取り除いてしまえば、半導体素子１６の裏面が絶縁性樹脂２５から露出し、半導体素子１６の裏面とボンディングパッド２１の裏面が実質面位置で成る構造となる。

この場合、半導体素子１６の表面を、図６、図７で示した半導体素子１６の表面よりも下方に配置させることが出来る。よって金属細線２６の最頂部を下方に位置させることができ、その分絶縁性樹脂２５の厚みを薄くでき、全体のサイズを薄くできる特徴を持つ。

この特徴を除いて図６と実質同じであるため、以下の説明は省略する。

半導体装置を説明する第７の実施の形態
図８Ｂの半導体装置１０Ｅは、図８Ａの半導体装置に金属板２３を取り付けたものである。金属板２３を取り付ける理由は、図７Ａと同じであり、金属板２３の裏面をボンディングパッド２１の裏面よりも突出させるものである。半導体装置１０Ｅを当接させる放熱基板１３Ａが、ボンディングパッド２１（または半田ボール４０の下端）よりも下方に配置される場合、この突出部である金属板２３を介して当接させることが出来る。

半導体装置を説明する第８の実施の形態
図８Ｃに示す半導体装置１０Ｆは、図２１の製造方法に於いて、アイランド１５と成る部分もハーフエッチングし、半導体装置１６の裏面を分離溝に当接固着させ、図２２の工程に於いて、半導体素子１６の裏面に位置する導電箔７０を裏面側に突出させて形成できるものである。半導体装置１０Ｆを当接させる放熱基板１３Ａが、ボンディングパッド２１（または半田ボール４０の下端）よりも下方に配置される場合、この突出部である金属板２３を介して放熱基板１３Ａと当接させることが出来る。

以上図６〜図８Ｃで説明された半導体素子が内蔵されたフェイスダウン型の半導体装置は、図１の様に、第１の支持基板（フレキシブルシート）１１の導電パターン３３と電気的に接続されると同時に、半導体装置のアイランドが、第２の支持部材１３Ａの上に形成された第１の金属被膜１４に固着される。また半導体装置裏面に形成された金属板２３が第２の支持部材１３Ａの上に形成された第１の金属被膜１４に固着される。特に第１の金属被膜１４がＣｕを主材料とする被膜、Ａｕを主材料とする被膜、またはＡｇを主材料とする被膜であるため、図６、図８Ａでは、半田等のロウ材から成るボール２２が第１の金属被膜１４と固着でき、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ｂ、図８Ｃでは、金属板２３がロウ材、導電ペーストを介して、第１の金属被膜１４と固着できる。

尚、放熱基板として、表面に酸化膜が形成されたＡｌ基板の場合、前記ボールを溶かし、当接させるだけでも良い。

その結果、半導体素子１６の裏面は、放熱基板１３まで熱的に良好に結合されるため、半導体素子から発生する熱は、放熱基板１３から電子機器を構成する金属部材へ放出でき、半導体素子の駆動能力をより向上させることが出来る。

更に、本発明の特徴を詳述する。フレキシブルシート１１は、ポリイミド等の絶縁材料から成るシートで導電パターンをサンドウィッチしている。またものによっては、多層構造を採用している。ここでは、説明の都合から一層配線のフレキシブルシートで説明するが、パッド電極ＰＥが露出し、パッド電極ＰＥの内側には、放熱基板１３Ａが露出するように２つの開口部が設けられる。

図１のフレキシブルシート１１は、第１の絶縁シートＰ１、導電パターン３３および第２の絶縁シートＰ２で主に構成される。第１の絶縁シートＰ１は、接着剤を介して導電パターンが貼り合わされ、支持基板として機能し、第２の絶縁シートＰ２は、この導電パターン３３の保護フィルムとして機能する。尚、導電パターン３３と第２の絶縁シートＰ２の間にも接着剤が設けられている。そして第２の絶縁シートＰ２には、パッド電極ＰＥが露出する様に第１の開口部ＯＰが形成される。また放熱基板１３の表面が露出するように第１の絶縁シートＰ１には、第２の開口部１３が形成される。またパッド電極ＰＥが露出するには、第１の開口部ＯＰを第２の開口部１３よりも大きく開口する必要がある。また第２の開口部１３は、アイランド１５が露出できるサイズ、または金属板２３が露出できるサイズである。

本発明の特徴は、第１の開口部ＯＰに半導体装置裏面、特に絶縁性樹脂２５が当接できる当接領域ＣＴを形成すると同時に、少なくとも１つの側辺Ｌが半導体装置１０の配置領域よりも外側に配置されることにある。

この部分の拡大図を図２に示す。尚、図２Ａは、平面図、図２Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図、図２Ｃは、Ｂ−Ｂ線の断面図である。

この構造は、半導体装置１０の半田ボール２２の厚みを確保して、固着強度を増強させると同時に、半導体装置１０の裏面の洗浄を可能とするものである。

まず、発明者は、第２の絶縁シートＰ２と接着剤ＡＨでトータル４０〜６０μｍ程度の厚みを持つため、絶縁性樹脂２５の裏面を第１の絶縁シートＰ１に当接させ、半田２２の厚みを確保した。しかし半導体装置１０裏面の全周囲が第１の絶縁シートＰ１と当接しているため、半導体装置１０の裏面洗浄が不可能だった。

そこで図２Ａ、図２Ｃに示すように、当接領域ＣＴを除いた第１の開口部１３を半導体装置１０の配置領域よりも外側に位置させることにより、矢印で示す部分から洗浄液を浸透させることが可能となった。この構造は、半田の劣化、断線を防止するために、アンダーフィル材を充填するにも好都合の構成である。

例えば、半田ボール２２を介して裏面電極ＰＥとパッド電極ＰＤを接続した後、フラックス等の不純物が、半導体装置１０とフレキシブルシートとの隙間に発生する。しかし矢印で示した開口部を介して洗浄が可能となる。しかもアンダーフィル材を注入させることも可能になるため、半田２２の固着強度、信頼性を向上させることが出来る。

図３は、当接領域ＣＴの変形例を示すものである。図２では、第１の開口部ＯＰの角部に内側にアールを描く当接領域ＣＴを形成したが、図３では第１の開口部ＯＰの４側辺から絶縁性樹脂２５の裏面と当接出来る突出部ＣＴを設けた。

図４も当接領域ＣＴの変形例を示すものである。ここでは、半導体装置１０の裏面に当接手段としてスペーサＳＰを配置したものである。これは、色々な方法で形成できる。

まず第１に、図４Ａの如く、スペーサをフレキシブルシート側、または半導体装置の裏面に固着しておけばよい。ここでは第１の絶縁シートＰ１をアイランド状に残し、スペーサＳＰとした。また図４Ｃ、図４Ｄは、裏面電極ＰＥを形成する際、一緒に作り込むものである。裏面電極ＰＥよりも突出させることでスペーサとして機能させることが出来る。尚、図４Ｃは、フレキシブルシート上に形成されたパッド電極ＰＤにスペーサが当接されるものであり、図４Ｄは、開口部の底面、つまり第１の絶縁シートＰ１またはこの上の絶縁性接着材の上に当接させたものである。

尚、全ての半導体モジュールに言えることであるが、当接領域ＣＴまたはスペーサＳＰは、少なくとも３点有れば良い。

続いて図１に示す半導体モジュールと若干異なる半導体モジュールを図９に示す。これは、図１０〜図１２で示すようにフェイスダウン型の半導体素子１６を使っている。尚、このフェイスダウン型の半導体素子１６を除いて殆どが同一であるため、簡単な説明で留める。また第２の支持基板１３Ａとして採用する放熱基板は、第２の実施の形態と同一であり、その説明は省略する。

図９では、半導体素子１６がフェイスダウンで実装され、裏面電極ＰＥと半導体素子１６のボンディング電極２７が半田等のロウ材またはバンプ電極を介して接続されるため、図６の金属細線２６を採用する構造よりも、パッケージの厚みを薄くできる。また図６の半導体素子１６の裏面がアイランド１５と熱的に結合しているのに対し、これから説明する半導体素子１６は、絶縁性接着手段５０で固着されているため、熱抵抗の点で劣る。しかしこの熱抵抗は、絶縁性接着手段５０にフィラーを混入させる事で低下でき、しかもボンディング電極２７とパッド２１のインピーダンスは、パスが短い分、フェイスアップ型よりも低く設定できるメリットがある。

半導体装置を説明する第９の実施の形態
まず本発明の半導体装置について図１０を参照しながら説明する。尚、図１０Ａは、半導体装置の平面図であり、図１０Ｂは、Ａ−Ａ線の断面図である。

図１０には、絶縁性樹脂２５に以下の構成要素が埋め込まれている。つまり裏面電極２１…と、この裏面電極２１に囲まれた領域に設けられた放熱用の電極１５Ａと、この放熱用の電極１５Ａの上に設けられた半導体素子１６が埋め込まれている。尚、放熱用の電極１５Ａは、図６のアイランド１５に相当するものである。半導体素子１６は、フェイスダウンで実装されるため、絶縁性接着手段５０を介して前記放熱用の電極１５Ａと固着され、接着性が考慮されて４分割されている。この４分割により形成される分離溝が符号２９で示されている。尚、符号３０は、裏面電極２１と放熱用の電極１５Ａの間に形成された分離溝である。また放熱用の電極１５Ａは、複数に分割されず図６の様に一体でも良い。

また半導体素子１６と放熱用の電極１５Ａの隙間が狭く、絶縁性接着手段５０が浸入しにくい場合は、５１のように、前記分離溝２９、３０よりも浅い溝を放熱用の電極１５Ａの表面に形成しても良い。

また半導体素子１６のボンディング電極２７と裏面電極２１は、半田等のロウ材を介して電気的に接続されている。尚、半田の代わりにＡｕ等のスタッドバンプを使用しても良い。例えば、半導体素子のボンディング電極２７にバンプを付け、このバンプを超音波や圧接により接続しても良い。また、圧接されたバンプの周囲に、半田、導電ペースト、異方性導電性粒子を設け、更に接続抵抗の低下、固着強度の向上を図っても良い。

また裏面電極２１の裏面は、絶縁性樹脂２５から露出し、そのまま外部接続電極２９Ａとなり、裏面電極２１…の側面は、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るため湾曲構造を有し、この湾曲構造によりアンカー効果を発生している。

また半導体素子１６の配置領域に於いて、放熱用の電極１５Ａの上、パッド２１の上およびその間には、前記絶縁性接着手段５０が形成され、特にエッチングにより形成された分離溝２９に前記絶縁性接着手段５０が設けられ、絶縁性接着手段の裏面が半導体装置１０Ｇの裏面から露出されている。またこれらが絶縁性樹脂２５で封止されている。そして絶縁性樹脂２５、絶縁性接着手段５０により前記裏面電極２１…、放熱用の電極１５Ａ、半導体素子１６が支持されている。

絶縁性接着手段５０としては、絶縁材料から成る接着剤、または浸透性の高いアンダーフィル材が好ましい。接着剤の場合は、予め半導体素子１６の表面に塗布し、半田５２の代わりにＡｕバンプを用い裏面電極２１を接続する際に圧接固着すればよい。またアンダーフィル材を用いる場合は、半田５２（またはバンプ）と裏面電極２１を接続した後、その隙間へ浸透させればよい。

絶縁性樹脂、導電パターンは、前実施例と同様であるので説明は省略する。

本発明でも、前実施の形態と同様に、絶縁性樹脂２５および絶縁性接着手段５０が前記分離溝２９にも充填されているために、導電パターンの抜けを防止できる特徴を有する。また導電パターンの側面を湾曲構造とし、アンカー効果を発生させることもできる。その結果、裏面電極２１、放熱用の電極１５Ａが絶縁性樹脂１３から抜けない構造を実現できる。

また放熱用の電極１５Ａの裏面は、パッケージの裏面に露出している。よって、放熱用の電極１５Ａの裏面は、第２の支持部材１３Ａまたは第２の支持部材１３Ａ上の第１の金属被膜１４と半田や導電ペーストを介して固着できる構造となる。よってこの構造により、半導体素子１６から発生する熱を放熱でき、半導体素子１６の温度上昇を防止でき、その分半導体素子１６の駆動電流や駆動周波数を増大させることができる。

本半導体装置１０Ｇは、前実施の形態と同様に、支持基板を不要としているため、薄型・軽量となり、ハードディスクのアームやサスペンションにも実装可能となる。

また、絶縁被膜３１から露出した露出部３２は、パッド２１の裏面と実質同一に設定しているので、形成されたロウ材の厚みは実質同一になる。

半導体装置１０Ｈを説明する第１０の実施の形態
図１１Ａに半導体装置１０Ｈの断面図を示す。切断方向は、図１０のＡ−Ａ線に対応する部分である。尚、半導体装置１０Ｈは、図１０の構造に金属板２３を取り付けたものであり、ここでは異なった部分のみを説明する。

符号５０は、絶縁性接着手段であり、後に述べる製造方法から判るが、裏面電極２１、放熱用の電極１５Ａよりも突出している。よって金属板２３の突出量を精度高くコントロールする必要がある場合、ロウ材２２が溶融している時に、金属板２３を絶縁性接着手段５０の凸部に押しつけることで、放熱用の電極１５Ａと金属板２３の間の半田厚を一定に保つことが出来る。

従って、金属板２３の厚みが決定されれば、金属板２３の裏面が外部接続電極２９Ａの裏面（または半田ボール４０の最下端）からどれだけ突出しているか計算可能となる。

よって、図９に示すように、放熱基板１３Ａの表面が、第１の支持基板１１の実装面よりも下方に形成される場合、前記下方配置の量を正確に算出することで、金属板２３の裏面と放熱基板１３Ａを当接させることが出来る。

半導体装置１０Ｉを説明する第１１の実施の形態
続いて図１１Ｂを説明する。この半導体装置１０Ｉは、放熱用の電極１５Ａと金属板２３が一体で形成されるものである。尚、この製造方法を図２１〜図２３で後述する。

放熱用の電極１５Ａと金属板２３は、同一の導電箔からエッチングにより加工できる。よって図１１Ａの様に、金属板２３を貼り合わせる必要が全くなくなる。これもエッチングの量をコントロールすることで、金属板２３の裏面を裏面電極２１の裏面（または半田ボール４０の下端）からどれだけ突出させるか、精度高くコントロールできる。従って、図７Ａと同様に、放熱基板１３Ａの表面が、第１の支持基板１１の実装面よりも下方に形成される場合、前記突出量を正確に算出して形成することで、金属板２３の裏面と放熱基板１３Ａを当接させることが出来る。

続いて図１２に示されている３つの半導体装置について若干の説明を加える。この３つの半導体装置１０Ｊ〜１０Ｌは、図１０、図１１に示す半導体装置と実質同一の構造であり、異なる点は、放熱用の電極１５Ａの表面が裏面電極２１の表面よりも上に配置されていることである。これにより、ボンディング電極２７とパッド２１との間に所定の間隔を持たせている。

半導体装置１０Ｊを説明する第１２の実施の形態
図１２Ａの半導体装置１０Ｊは、図１０と実質同一であり、異なる点は、放熱用の電極１５Ａの表面が裏面電極２１の表面よりも上に配置されていることである。ここではこの異なる点について説明を加える。

本発明は、放熱用の電極１５Ａの表面を裏面電極２１の表面よりも突出させることに特徴を有する。

裏面電極２１とボンディング電極２７を接続する手段としてＡｕバンプや半田ボールが考えられる。Ａｕバンプは、Ａｕの固まりが少なくとも一段形成され、その厚みは、一段で４０μｍ程度、二段で７０〜８０μｍの厚みとなる。一般には、図１０Ｂの如く、放熱用の電極１５Ａの表面とパッド２１の表面の高さは一致しているので、半導体素子１６と放熱用の電極１５Ａの隙間ｄは、バンプの厚みで実質決定される。よって図１０Ｂの場合は、これ以上、前記隙間ｄを狭くすることができず、この隙間によって発生する熱抵抗を下げることができない。しかし図１２Ａに示すように、放熱用の電極１５Ａの表面を裏面電極２１の表面よりも、実質バンプの厚み程度突出させておけば、この隙間ｄを限りなく狭くすることができ、半導体素子１６と放熱用の電極１５Ａの熱抵抗を下げることができる。

また半田バンプ、半田ボールの厚みは、５０〜７０μｍ程度であり、これも同様な考えで、隙間ｄを狭くすることが出来る。しかも半田等のロウ材は、裏面電極２１との濡れ性が良いため、溶融時に裏面電極２１の全域に広がり、その厚みが薄くなる。しかしボンディング電極２７と裏面電極２１の隙間は、放熱用の電極１５Ａの突出量で決定されるため、ロウ材の厚みは、この突出量で決定され、前述した半田の流れも防止できる。従ってロウ材の厚みを厚く取れる分だけ、半田に加わる応力の分散が可能となり、ヒートサイクルによる劣化を抑制できる。またこの突出量を調整することにより、この隙間に洗浄液を浸入させることもできる。

図１０では、半田の流れを防止するために、流れ防止膜ＤＭを形成し、半田の厚みを制御している。一方、図１２では、半田の流れを防止出来るので、省略している。しかし流れ防止膜ＤＭを設けても良い。

尚、この放熱用の電極１５の突出構造は、以下に述べる半導体装置１０Ｋ、１０Ｌにも応用されている。


半導体装置１０Ｋを説明する第１３の実施の形態
図１２Ｂに示す半導体装置１０Ｋは、図１２Ａの半導体装置１０Ｊに金属板２３を取り付けたものである。図７Ａ、図１１Ａと全く同じ発想であり、金属板２３の裏面を外部接続電極３０の裏面（または半田ボール４０の下端）よりも下方に突出させることにある。これによって図９に示す放熱基板１３Ａと当接できるようにしている。詳細は、図７Ａ、図１１Ａの説明を参照されたい。

半導体装置１０Ｌを説明する第１４の実施の形態
図１２Ｃに示す半導体装置１０Ｌは、図１２Ｂの半導体装置１０Ｋに設けられた放熱用の電極１５Ａと金属板２３を一体にしたものである。図７Ｂ、図１１Ｂと全く同じ発想であり、金属板２３の裏面を外部接続電極３０の裏面（または半田ボール４０の下端）よりも下方に突出させることにある。これによって図９に示す放熱基板１３Ａと当接できるようにしている。詳細は、図７Ｂ、図１１Ｂの説明を参照されたい。

半導体モジュールを説明する第１５の実施の形態
続いて、図１３を用いて半導体装置としてリードフレームを採用した半導体モジュールを説明する。半導体装置以外は、図１、図９と同様であるので、ここではその異なる点を説明する。

ここで採用される半導体装置は、図１４、図１５に示す半導体装置１０Ｍ、１０Ｎである。

アイランド６０の周囲には、リード６１が配置され、アイランド６０とリード６１は、タブ吊りリード、タイバーと称される支持リードにより支えられたリードフレームで構成され、半導体素子１６が実装され、ワイヤーボンディングされた後にトランスファーモールドで封止され、この後で前記支持リードが切断されて完了するものである。尚、矢印で示した部分でリード６１がカットされたものもある。

図１４の半導体装置１０Ｍは、アイランド６０の裏面とリード６１の裏面が実質的に面位置に配置され、少なくともアイランド６０の裏面がパッケージの裏面から露出するものである。そしてフレキシブルシート１１上のパッド電極ＰＤとリード６１が接続され、更にはアイランド６０の裏面と放熱基板１３Ａ、またはアイランド６０の裏面と放熱基板１３Ａ上の第１の金属被膜１４が第１の開口部１３を介して固着されるものである。固着材としては、半田等のロウ材、導電ペースト等が好ましい。

尚、第１の金属被膜１４が形成されていない第２の支持部材１３Ａに前記半導体装置１０のアイランドを直接当接しても良い。

一方、図１５の半導体装置１０Ｎは、アイランド６０に金属板２３が固着され、金属板２３の裏面がリード６１の裏面よりも突出しているものである。よって、導電パターン３３の形成面よりも第１の金属被膜１４が下端に配置される場合、この下方に配置される長さ分だけ金属板２３の裏面を突出させ、金属板２３と第１の金属被膜１４を固着しやすくしたものである。

尚、第１の金属被膜１４が形成されていない放熱基板１３Ａに前記半導体装置１０のアイランドを直接当接しても良い。またアイランド６０と金属板２３を一体で形成しても良い。

半導体装置の製造方法を説明する第１６の実施の形態
本製造方法は、半導体素子をフェイスアップにするか、フェイスダウンにするかで若干工程が異なるが、殆どが実質同じである。

ここでは、図６の半導体装置１０Ａを使ってその製造方法を説明する。

まず図１６の様に導電箔７０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７０の表面に、耐エッチングマスクとして導電被膜７１またはホトレジストを形成する。尚、このパターンは、図６Ａのボンディングパッド２１…、アイランド１５と同一パターンである。また導電被膜７１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、少なくともボンディング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る。これは、ボンディングを可能とするために設けられるものである。（以上図１６を参照）
続いて、前記導電被膜７１またはホトレジストを介して導電箔７０をハーフエッチングする。エッチング深さは、導電箔７０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。

そしてハーフエッチングすることにより、ボンディングパッド２１、アイランド１５が導電箔７０の表面に凸状に現れる。尚、導電箔７０は、前述したように、ここでは圧延で形成された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。

尚、図１２のように放熱用の電極を上に突出させたい場合は、最初に放熱用の電極に対応する部分をハーフエッチングし、続いて放熱用の電極をホトレジストでカバーし、再度ボンディングパッドに対応する部分をハーフエッチングすればよい。（以上図１７を参照）
そしてアイランド１５に相当する部分に、導電性の固着手段２８または絶縁性接着手段が設けられ、半導体素子１６を固着し、半導体素子１６のボンディング電極２７とボンディングパッド２１を電気的に接続する。図面では、半導体素子１６がフェィスアップで実装されるため、接続手段として金属細線２６が採用される。またフェイスダウンの場合は、半田ボールやバンプが採用される。（以上図１８を参照）
そしてハーフエッチングされて形成されたボンディングパッド２７、半導体素子１６、および金属細線２６を覆うように絶縁性樹脂２５が形成される。絶縁性樹脂としては、熱可塑性、熱硬化性のどちらでも良い。

本実施の形態では、絶縁性樹脂の厚さは、金属細線２６の頂部から上に約１００μｍが被覆されるように調整されている。この厚みは、半導体装置の強度を考慮して厚くすることも、薄くすることも可能である。

尚、樹脂注入に於いて、ボンディングパッド２１、アイランド１５は、シート状の導電箔７０と一体で成るため、導電箔７０のずれが無い限り、これら銅箔パターンの位置ずれは全くない。しかも樹脂バリが全くない。

以上、絶縁性樹脂２５には、凸部として形成されたボンディングパッド２１、アイランド１５、半導体素子１６が埋め込まれ、凸部よりも下方の導電箔７０が裏面から露出されている。（以上図１９を参照）
続いて、前記絶縁性樹脂２５の裏面に露出している導電箔７０を取り除き、ボンディングパッド２１、アイランド１５を個々に分離する。

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も分離しても良い。また、両方を採用しても良い。

また半導体装置１０Ａと成る１ユニットが複数一体で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。

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。

ここでは、Ｃｕのパターンを分離した後、分離され裏面に露出したボンディングパッド２１、アイランド１５に絶縁被膜３１を形成し、図６Ａの点線で示した部分が露出されるように絶縁被膜３１がパターニングされる。そしてこの後、矢印で示す部分でダイシングされ半導体装置１０Ａとして切り出される。

尚、半田２２は、ダイシングされる前、またはダイシングされた後に形成されても良い。

以上の製造方法によりボンディングパッド、アイランド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。

続いて、金属板２３とアイランド１５が一体となった半導体装置の製造方法を図２１〜、図２３で説明する。尚、図１９までは同一の製造方法であるため、ここまでの説明は、省略する。

図１９は、導電箔７０の上に絶縁性樹脂２５が被覆された状態を示し、アイランド１５に対応する部分にホトレジストＰＲを被覆している。このホトレジストＰＲを介して導電箔７０をエッチングすれば、図２２に示すように、アイランド１５は、ボンディングパッド２１の裏面よりも突出した構造にできる。尚、ホトレジストＰＲの代わりに、Ａｇ、Ａｕ等の導電被膜を選択的に形成し、これをマスクとしても良い。この被膜は、酸化防止膜としても機能する。

そして図２３に示す如く、ボンディングパッド２１、アイランド１５が完全に分離された後、絶縁被膜３１が被覆され、ロウ材２２が配置される部分が露出される。そしてロウ材２２が固着された後、矢印で示す部分でダイシングされる。

そしてここに分離された半導体装置は、図１の如く、第１の支持部材１１に実装される。そして前にも述べたように、アイランド１５が突出しているので、第１の金属被膜１４とも簡単に半田等を介して接合できる。

尚、全ての実施の形態で説明した半導体装置に於いて、アイランド１５（または放熱用の電極）のサイズを小さくし、ボンディングパッド２１（またはパッド）から一体で形成された配線を半導体素子１６の裏面へ延在させ、そこに新たな外部接続電気を設けても良い。このパターンは、ＢＧＡ等に用いられる再配線と同様な考えである。この再配線により各接続部の応力を緩和できるメリットを持つ。また半導体素子の裏面に配線や外部接続電極が設けられるので、固着手段５０は、絶縁材料である必要がある。また再配線の裏面は絶縁被膜３１でカバーされる。

半導体モジュールを説明する第１７の実施の形態
以上、全てのモジュールは、放熱基板が露出されるように第２の開口部１３が形成されていた。しかし図２４のように放熱性を犠牲にして、第２の開口部１３が形成されないモジュールでも応用が可能である。第１の絶縁シートＰ１上にランドＬを形成し、これに半導体装置１０のアイランド１５、または金属板を当接または固着しても良い。尚、ここの半導体装置は、今まで述べた全ての半導体装置を採用できる。また裏面に放熱基板１３を貼り合わせても、または省略しても良い。

本発明の半導体モジュールを説明する図である。 図１の要部の拡大図である。 図２の変形例を示す図である。 図２の変形例を示す図である。 放熱基板、この上に形成される金属被膜を説明する図である。 本発明の半導体装置を説明する図である。 本発明の半導体装置を説明する図である。 本発明の半導体装置を説明する図である。 本発明の半導体モジュールを説明する図である。 本発明の半導体装置を説明する図である。 本発明の半導体装置を説明する図である。 本発明の半導体装置を説明する図である。 本発明の半導体モジュールを説明する図である。 本発明の半導体装置を説明する図である。 本発明の半導体装置を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体モジュールを説明する図である。 ハードディスクを説明する図である。 図２５に採用される従来の半導体モジュールを説明する図である。 従来の半導体モジュールを説明する図である。

符号の説明

１０ 半導体装置
１１ 第１の支持部材（フレキシブルシート）
１２ 開口部
１３Ａ 第２の支持部材（放熱基板）
１４ 第１の金属被膜
１５ アイランド
１６ 半導体素子

ＯＰ 第１の開口部
１３ 第２の開口部
ＣＴ 当接領域

Claims (3)

1. 金属からなる箱体と、
   前記箱体に設けられた記録ディスクと、
   前記箱体に設けられ、前記記憶ディスク上を走査するヘッドと、
   前記ヘッドが先端に取り付けられたアームと、
   前記アームを移動させるアクチュエータと、
   前記ベッドの読み書き用ＩＣとを少なくとも有するディスクモジュールであり、
   前記ＩＣを構成する半導体素子は、フェイスダウンでフレキシブルシート上の配線と電気的に接続されて実装され、
   前記半導体素子上のボンディング電極からのパスを短くして、インピーダンスを低下させたことを特徴としたディスクモジュール。
2. 前記フレキシブルシートの下面には、前記半導体素子と熱的に結合される金属から成る放熱板が設けられ、
   前記放熱板は、酸化膜の成長が少ないＡｌまたはステンレスを主材料とすることにより、パーティクルの発生を防止し、
   前記記憶ディスクの誤動作を防止することを特徴とする請求項１記載のディスクモジュール。
3. 前記半導体素子は、その下面に設けられたパッドと電気的に接続され、
   前記パッドと一体で前記半導体素子の下面に延在された配線を介して設けられた外部接続電極と、
   前記パッド、配線、半導体素子を封止する絶縁樹脂と、
   前記配線の裏面に設けられた絶縁被膜とから成る半導体装置が、前記フレキシブルシート上に実装され、
   前記配線により電気的接続部の応力の緩和をすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディスクモジュール。

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