JP2005109225A - 回路装置 - Google Patents

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conductive pattern
opening
conductive
circuit device
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English (en)
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Atsushi Nakano
敦史 中野
Atsushi Kato
敦史 加藤
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】 回路素子と他の構成要素との密着性を向上させた回路装置を提供する
【解決手段】 本形態の回路装置１０Ａは、導電パターン１２と、第1の開口部１１Ａを除いて導電パターン１２を被覆する被覆樹脂１４と、導電ペースト９を介して第1の開口部１１Ａから露出する導電パターン１２に電気的に接続された半導体素子１３Ａとを有し、第1の開口部１１Ａの大きさは半導体素子１３Ａよりも小さく形成され、導電ペースト９は第1の開口部１１Ａから露出する導電パターン１２および被覆樹脂１４の両方に接触する構成となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は回路装置に関し、特に、回路素子と他の構成要素との密着性を向上させた回路装置に関するものである。
図９を参照して、従来型の半導体装置１００の構成について説明する。図９（Ａ）は半導体装置１００の平面図であり、図９（Ｂ）はその断面図である（特許文献１参照）。
図９（Ａ）を参照して、半導体装置１００の中央部には導電材料から成るランド１０２が形成され、ランド１０２の周囲には多数個のリード１０１の一端が接近している。リード１０１の一端は金属細線１０５を介して半導体素子１０４と電気的に接続され、他端は封止樹脂１０３から露出している。封止樹脂１０３は、半導体素子１０４、ランド１０２およびリード１０１を封止して一体に支持する働きを有する。
特開平１１−３４０２５７号公報
しかしながら、上述した装置では、メッキ膜がその表面に形成されたランド１０２の表面に半導体素子１０４が実装される。このことから、銀ペースト等の密着性が低い接着剤を介して半導体素子１０４をランド１０２に実装した場合、半導体素子１０４とランド１０２との密着性が不足して、接触不良を起こしてしまう問題があった。更に、半導体素子１０４とランド１０２とを接着させる接着剤が、ランド１０２から流出してしまう問題もあった。
本発明は上述した問題点を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、回路素子と他の構成要素との密着性を向上させた回路装置を提供することにある。
本発明は、導電パターンと、開口部を除いて前記導電パターンを被覆する被覆樹脂と、導電ペーストを介して前記開口部から露出する前記導電パターンに電気的に接続された半導体素子とを有し、前記開口部の大きさは前記半導体素子よりも小さく形成され、前記導電ペーストは前記開口部から露出する前記導電パターンおよび前記被覆樹脂の両方に接触することを特徴とする。
更に本発明は、前記導電ペーストは、銀ペーストであることを特徴とする。
更に本発明は、前記開口部から露出する前記導電パターンの表面には、メッキ膜が形成されることを特徴とする。
更に本発明は、前記開口部を前記半導体素子の各辺の中間部に沿って設け、前記半導体素子の角部は、前記導電ペーストを介して前記被覆樹脂に接着されることを特徴とする。
更に本発明は、前記回路素子を封止するように封止樹脂が形成されることを特徴とする。
更に本発明は、前記導電パターンは、複数層の配線構造を有することを特徴とする。
本発明の回路装置によれば、導電パターンとそれを被覆する被覆樹脂の両方に、半導体素子の接着を行う導電ペーストが接触することで、被覆樹脂を介して半導体素子と導電パターンとの密着を向上させることができる。更に、被覆樹脂から導電パターンが露出する開口部を半導体素子の各辺の中間部に沿って設けることで、導電ペーストの過度な広がりを抑止している。
図１を参照して、本形態の回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は回路装置１０Ａの平面図であり、図１（Ｂ）はその断面図である。
図１（Ａ）を参照して、本形態の回路装置１０Ａは、導電パターン１２と、第1の開口部１１Ａを除いて導電パターン１２を被覆する被覆樹脂１４と、導電ペースト９を介して第1の開口部１１Ａから露出する導電パターン１２に電気的に接続された半導体素子１３Ａとを有し、第1の開口部１１Ａの大きさは半導体素子１３Ａよりも小さく形成され、導電ペースト９は第1の開口部１１Ａから露出する導電パターン１２および被覆樹脂１４の両方に接触する構成となっている。以下にて各要素の詳細および関連構成を説明する。
導電パターン１２は銅等の金属から成り、これらの導電パターン１２は、エッチングにより形成されている。ここでは、導電パターン１２は、半導体素子１３Ａの下方にランド状に形成される第1の導電パターン１２Ａを構成している。更に、導電パターン１２は、導電パターン１２Ａを囲むように配置される第２の導電パターン１２Ｂを形成している。この第２の導電パターン１２Ｂは、金属細線１５が接続するボンディングパッド部を構成している。
図１（Ｂ）を参照して、第1の配線層２０および第２の配線層２１から成る多層の配線構造が構成されている。更に、３層以上の多層配線構造を構成することもできる。上述した第1の導電パターン１２Ａおよび第２の導電パターン１２Ｂは、第1の配線層２０に形成されている。また、これらの導電パターン１２同士を接続する配線部が形成されても良い。第２の配線層２１は、外部電極を付着させるためのパッド部を形成している。また、電気回路を交差させるための配線部を第２の配線層２１に形成しても良い。第1の配線層２０と第２の配線層２１とは、樹脂から成る絶縁層３２を介して積層され、接続部２３により所望の箇所で電気的に接続されている。
第1の導電パターン１２Ａは、上述したように半導体素子の下方に設けられている。そして、第１の導電パターン１２Ａの平面的な大きさは、半導体素子１３Ａよりも大きいランド状に形成されても良い。第１の導電パターン１２Ａは被覆樹脂１４によりその表面は被覆されており、第1の開口部１１Ａからその表面が部分的に露出している。露出する部分の第１の導電パターン１２Ａは、導電ペースト９を介して半導体素子の裏面と電気的に接続される。また、第１の導電パターン１２Ａは、接続部２３を介して、下層の第２の配線層２１と接続されても良い。更に、外部電極１７を介して、実装する側の実装基板等に接続されても良い。
第２の導電パターン１２Ｂは、上述したランド状の第1の導電パターンを囲むように配置されておいる。そして、第２の導電パターン１２Ｂの表面は、被覆樹脂１４に設けた第２の開口部１１Ｂから露出している。第２の導電パターン１２Ｂは、金属細線１５を介して半導体素子１３Ａと電気的に接続されている。
回路素子１３は、ここでは、半導体素子１３Ａが採用されている。また、ＬＳＩチップ、ベアのトランジスタチップ、ダイオード等の能動素子を回路素子１３として採用することができる。更にまた、チップ抵抗、チップコンデンサ、または、インダクタ等の受動素子を回路素子１３として採用することもできる。そして、これらの複数個の回路素子１３を内蔵させて内部で電気的に接続させることもできる。具体的な接続構造としては、半導体素子１３Ａは、その裏面が導電パターン１２に導電ペースト９を介して固着されている。そして、半導体素子１３Ａの表面の電極と導電パターン１２から成るボンディングパッドとは、金属細線１５を介して電気的に接続されている。また、半導体素子１３Ａはフェイスダウンで接続することも可能である。チップ素子は、その両端の電極が、半田等のロウ材を介して導電パターン１２に固着される。
封止樹脂１８は、インジェクションモールドにより形成される熱可塑性樹脂、または、トランスファーモールドより形成される熱硬化性樹脂からなる。そして、封止樹脂１８は装置全体を封止する働きを有すると同時に、装置全体を機械的に支持する機能も有する。
第２の配線層２１は、樹脂から成るレジスト１６により被覆される。そして、レジスト１６に設けられた開口部から露出する第２の配線層２１の表面に、半田等のロウ材から成る外部電極１７が形成される。
第１の開口部１１Ａは、第1の導電パターン１２を被覆する被覆樹脂１４を部分的に除去した領域であり、この領域から第1の導電パターン１２が部分的に露出している。第２の開口部１１Ｂは、第２の導電パターン１３を被覆する被覆樹脂１４を部分的に除去した領域である。このように、電気的に回路素子１３と接続される箇所の導電パターン１２は、開口部から露出している。これら開口部の具体的な構成に関しては、図２を参照して詳述する。また、開口部から露出する箇所の導電パターン１２の表面には、メッキ膜が形成されている。ここで、メッキ膜としては、銀、または、金から成るメッキ膜を採用することができる。
半導体素子１３Ａと第1の導電パターン１２Ａとの関連構成を説明する。半導体素子１３Ａは、銀ペースト等の導電ペースト９を用いて、被覆樹脂１４の表面に固着される。ここで、半導体素子１３の載置領域には第1の開口部１１Ａ形成されており、この第1の開口部１１Ａの平面的な大きさは、半導体素子１３Ａよりも小さい。そして、導電ペースト９は、半導体素子１３Ａの裏面全域に付着される。従って、導電ペースト９は、第1の開口部１１Ａから露出する第1の導電パターン１１Ａの表面と、被覆樹脂１４の両方に接触することになる。
導電ペースト９が第1の導電パターン１１Ａの表面に接触することによって、半導体素子１３Ａの裏面と第１の導電パターン１２Ａとを電気的に接続することができる。従って、半導体素子１３ＡがＩＣの場合は、半導体素子１３Ａの裏面と接地電位を接続することができる。または、接地電位以外の電気信号が通過する半導体素子１３Ａの電極と第１の導電パターン１２Ａとを電気的に接続することもできる。
更に、導電ペースト９が被覆樹脂１４に接触することによって、半導体素子１３Ａの固定強度を向上させることができる。上述したように、第1の開口部１１Ａから露出する第1の導電パターン１２Ａの表面にはメッキ膜が形成されている。このことから、このメッキ膜と導電ペースト９との付着強度は非常に弱い。そこで、本発明では、導電ペースト９を被覆樹脂１４にも接触させることにより、半導体素子１３Ａの接続強度を確保している。樹脂成分を含む導電ペースト９と、被覆樹脂１４との密着強度は大きいので、半導体素子１３Ａの固着強度を向上させることができる。
図２を参照して、第1の開口部１１Ａの具体的構成を中心に説明する。図２（Ａ）の平面図および図２（Ｂ）の断面図は、金属細線等を省いて図示している。
図２（Ａ）を参照して、第1の開口部１１Ａは矩形の平面的な形状を有している。そして、同図で点線で示される半導体素子１３Ａの周辺部に沿って、４つの第1の開口部１１Ａが設けられている。また、個々の第1の開口部１１Ａは、半導体素子１３Ａの辺の中間部に沿って設けられている。更に、長方形の平面的形状を有する第1の開口部１１Ａの長手方向は半導体素子１３Ａの辺の方向に沿って延在している。そして、第1の開口部１１Ａの短手方向は、半導体素子１３Ａの下方から、半導体素子１３Ａの外部まで延在している。
半導体素子１３Ａの角部（隅部）の下方には、第1の開口部１１Ａは設けられていない。これは、応力解析により半導体素子１２Ａの角部と導電ペースト９との間には大きな応力が作用して、この箇所の接続は、半導体素子１３Ａの固着を行ううえで重要であるからである。従って、この箇所で導電ペースト９と被覆樹脂１４とを接着させることにより、半導体素子１３Ａの固着構造をより強固なものにすることができる。
即ち、半導体素子１３Ａの下方に於いて、第１の導電パターン１２Ａが設けられていない領域では、導電ペースト９と被覆樹脂１４とが強固に密着する。図２（Ａ）を参照して、導電ペースト９と被覆樹脂１４とが密着する領域を固着領域Ａ１で示している。即ち、半導体素子１３Ａの中央部および隅部に、この固着領域Ａ１が延在している。換言すると、半導体素子１３Ａ周辺部の、各辺の中間部を除いた領域に、固着領域Ａ１が延在している。
図２（Ｂ）を参照して、第1の開口部１１Ａの更なる効果を説明する。第1の開口部１１Ａは、導電ペースト９の広がりを抑止する働きを有する。具体的には、第1の開口部１１Ａを設けることにより、被覆樹脂１４の厚みに対応した段差を形成することができる。そして、この段差により導電ペースト９の広がりを抑止して、導電ペースト９が他の導電パターン１２とショートしてしまうのを防止することができる。また、半導体素子１３Ａの周辺部に対する導電ペースト９の広がりは、半導体素子１３Ａの角部よりも半導体素子１３Ａの辺の中間部付近の方が大きい。従って、半導体素子１３Ａの辺の中間部に対応する箇所に第1の開口部１１Ａを設けることにより、この中間部での導電ペースト９の過度の広がりを抑止することができる。更に、導電ペースト９の広がりを抑止できることで、導電ペースト９を介して接続される導電パターン１２と、他の導電パターンとの間隔を接近させることもできる。
図３を参照して他の形態の回路装置１０Ｂの構成を説明する。回路装置１０Ｂの基本的は構成は、図１に示した半導体装置１０Ａと同一であり、相違点は、単層の配線構造を有している点にある。ここでの導電パターン１２同士は、分離溝１９に充填された被覆樹脂２４により分離されている。そして、導電パターン１２の裏面は、被覆樹脂２４から下方に露出している。そして他の構成は、回路装置１０Ａと同様である。また、導電パターン１２の裏面は、外部電極１７と電気的に接続されている。
図４を参照して、他の形態の回路装置１０Ｃの構成を説明する。同図に断面を示す回路装置１０Ｃの基本的な構成は、図１に示した回路装置１０Ａと同様であり、相違点は支持基板３１を有している点にある。この支持基板３１としては、ガラスエポキシ基板等の樹脂製の基板、セラミック基板、金属基板、等の周知の基板を用いることができる。
以下に図５から図８を参照して、図１に示した回路装置１０Ａの製造方法を説明する。
先ず、図５（Ａ）を参照して、第１の導電箔３３および第２の導電箔３４が絶縁層３２を介して積層された積層シートを用意する。
次に、図５（Ｂ）を参照して、第1の導電箔３３の表面にレジストＰＲを積層させ、そのパターンニングを行う。具体的には、形成予定の接続部に対応する箇所のレジストＰＲを開口させる。
図５（Ｃ）を参照して、パターンニングされたレジストＰＲを介して第1の導電箔３３のエッチングを行う。このエッチングにより、接続部が形成予定の領域の第1の導電箔３３を部分的に除去して、貫通孔３５を形成することができる。
図５（Ｄ）を参照して、貫通孔３５が形成された後は、レジストＰＲは除去される。続いて、貫通孔３５の下方に位置する絶縁層３２を除去することにより、貫通孔３５を第２の導電箔３４の表面まで到達させる。この絶縁層３２の除去は、炭酸ガスレーザーを用いて行うことが出来る。
そして、図６（Ａ）を参照して、銅等の金属から成るメッキ膜を構成することにより、接続部２３を貫通孔３５に形成して、第1の導電箔３３と第２の導電箔３４とを電気的に接続する。続いて、図６（Ｂ）を参照して、第1の導電箔３３の上面および第２の導電箔３４の下面を、レジストＰＲで被覆する。そして、この両レジストＰＲのパターンニングを行う。更に、レジストＰＲを用いて、両導電箔をエッチングする。
図６（Ｃ）を参照して、レジストＰＲをエッチングマスクとして、第1の導電箔３３および第２の導電箔３４をエッチングする。この結果、第1の配線層２０および第２の配線層２１が形成される。このエッチングが終了した後に、図６（Ｄ）に示すように、レジストＰＲは剥離される。そして、第1の配線層２０は被覆樹脂１４で被覆され、所望の箇所の導電パターンが露出するように、開口部１１が形成される。
図７（Ａ）の断面図および図７（Ｂ）の平面図を参照して、第1の開口部１１Ａは、載置予定の半導体素子１３Ａの周辺部に形成されている。そして、金属細線が接続するボンディングパッドとなる領域は、第２の開口部１１Ｂが形成されている。被覆樹脂１４を部分的に除去することにより、開口部１１は形成される。具体的には、被覆樹脂１４の部分的な除去は、レーザー等を用いることにより行うことができる。更には、被覆樹脂１４の部分的な除去は、リソグラフィ工程で行うことも出来る。
次に、図８（Ａ）の断面図および図８（Ｂ）の平面図を参照して、導電ペースト９を介して、半導体素子１３Ａと第1の導電パターン１２Ａとを電気的に接続する。この工程では、第1の開口部１１Ａから露出する第1の導電パターン１２Ａに導電ペースト９が接触することで、半導体素子１３Ａの裏面と第1の導電パターン１２Ａとの導通が確保されている。そして、導電ペースト９が被覆樹脂１４に密着することで、半導体素子１３Ａの固定強度が確保されている。具体的には、先ず、導電ペースト９を被覆樹脂１４の上部に塗布して、導電ペースト９に半導体素子１３Ａを載置することで、半導体素子１３Ａの固着は行われる。そして、第1の開口部１１Ａは、導電ペースト９の過度の広がりを阻止する阻止領域として機能している。従って、図８（Ｂ）に点線で示す半導体素子１３Ａの載置領域から、導電ペースト９が過度にはみ出すのを抑止することができるので、導電パターン１２同士のショートを防止することができる。上記工程の後は、半導体素子１３Ａと第２の導電パターン１２Ｂとを接続する金属細線１５を形成して、半導体素子１３Ａが被覆されるように封止樹脂１８を形成することで、図１に示すような回路装置１０Ａが製造される。
また、上記の導電ペーストに替えて絶縁性の接着剤を使用することも可能である。この場合でも、第1の開口部の作用により絶縁性の接着剤の過度の拡散を抑止することができる。
本発明の回路装置を示す平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 本発明の回路装置を示す平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 本発明の回路装置を示す断面図である。 本発明の回路装置を示す断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を示す断面図（Ａ）−（Ｄ）である。 本発明の回路装置の製造方法を示す断面図（Ａ）−（Ｄ）である。 本発明の回路装置の製造方法を示す断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。 本発明の回路装置の製造方法を示す断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。 従来の回路装置を示す平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
符号の説明
１０Ａ、１０Ｂ 回路装置
１２Ａ 第１の導電パターン
１２Ｂ 第２の導電パターン
２０ 第１の配線層
２１ 第２の配線層
１３Ａ 半導体素子
１４ 被覆層
１１Ａ 第1の開口部
１１Ｂ 第２の開口部

Claims (6)

  1. 導電パターンと、
    開口部を除いて前記導電パターンを被覆する被覆樹脂と、
    導電ペーストを介して前記開口部から露出する前記導電パターンに電気的に接続された半導体素子とを有し、
    前記開口部の大きさは前記半導体素子よりも小さく形成され、
    前記導電ペーストは前記開口部から露出する前記導電パターンおよび前記被覆樹脂の両方に接触することを特徴とする回路装置。
  2. 前記導電ペーストは、銀ペーストであることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
  3. 前記開口部から露出する前記導電パターンの表面には、メッキ膜が形成されることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
  4. 前記開口部を前記半導体素子の各辺の中間部に沿って設け、
    前記半導体素子の角部は、前記導電ペーストを介して前記被覆樹脂に接着されることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
  5. 前記回路素子を封止するように封止樹脂が形成されることを特徴とする請求項１記載の回路装置。
  6. 前記導電パターンは、複数層の配線構造を有することを特徴とする請求項1記載の回路装置。
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