JP2007048858A - 半導体装置、および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用材料の種類や部品点数が増加してコストアップを招くことなく、製造工程数を増加することなく、しかも絶縁基板の熱収縮を小さく保持して接続精度を確保しながら、半導体の放熱効果を高めた半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 可撓性絶縁基板２６の表面に、プリント配線技術によって形成した導体パターン３０に接続し、フリップチップ実装して絶縁基板上に半導体４２を搭載する半導体装置４７である。そのような半導体装置において、半導体の搭載位置に絶縁基板の表裏を貫通する貫通孔３８をあけ、その貫通孔に注入した高熱伝導性の封止樹脂４６を用いて、半導体を封止するとともに、その半導体を、絶縁基板２６の裏面に設ける放熱板３７に連結し、半導体の熱を放熱板に伝達してその放熱板を介して大気に放熱する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば可撓性を有する絶縁基板の表面にプリント配線技術によって導体パターンを形成し、その導体パターンに接続し、好ましくはフリップチップ実装することにより、絶縁基板上に半導体を搭載する半導体装置に関する。および、そのような半導体装置を製造する製造方法に関する。

今日、電子機器の軽薄短小化、高機能化、高密度化がますます進んでいる。例えば、液晶パネルについても、大型化、高精細化、高コントラスト化が進み、それにともない液晶ドライバの多ピン化、ファインピッチ化が進んでいる。このような背景の下、例えば液晶ドライバなどの実装方式として、狭く複雑な空間に実装するのに有利なＣＯＦ（chip on film）実装方式が多く採用されている。

図１５（Ａ）ないし（Ｅ）には、そのようなＣＯＦ実装方式を採用する従来の半導体装置の製造工程を示す。

この製造工程では、フィルム状の絶縁基板１の表面に導電体２を有する基材３を用い、まず図１５（Ａ）に示すように、両縁に沿ってパーフォレーション４を形成し、次いで導電体２をエッチングすることにより絶縁基板１の表面に同一の導体パターン５を長さ方向に繰り返し形成する。ここで、従来の絶縁基板１には、熱伝導率が０．１２〜０．２９Ｗ／ｍ・Ｋ程度と比較的小さいポリイミドを用いていた。それから、（Ｂ）に示すように、加熱ステージ６上に載せてボンディングツール７で加熱かつ加圧し、各導体パターン５に接続してフリップチップ実装し、絶縁基板１上に半導体８を搭載する。

次に、図１５（Ｃ）に示すように、塗布用ノズル９を用いて絶縁基板１の表側から封止樹脂１０を塗布し、毛細管現象により注入して絶縁基板１と半導体８との間に充填することにより、（Ｄ）に示すように、半導体８を樹脂封止していた。従来は、絶縁基板１の熱伝導率が小さく、封止樹脂１０の熱伝導率を大きくしても意味がないので、封止樹脂１０の熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度以下のものが一般的であった。その後、（Ｅ）に示すように、金型を用いて単位導体パターン５ごとに打ち抜き、半導体装置１１を形成していた。

そして、このような半導体装置１１を使用するときには、例えば図１６に示すように、絶縁基板1の表側を内側として半導体装置１１を湾曲し、その導体パターン５の一部端子を接続して液晶パネル１２に連結し、他部端子を接続してプリント配線板１３に連結するようにして組み付けていた。

ところで、このような半導体装置１１では、使用により半導体８が熱を発生する。発生した熱は、直接まわりの空気に放熱し、または接続する導体パターン５や封止樹脂１０を介して、もしくはまたさらにそれらに接続する部品を順に介して、まわりの空気に放熱していた。

しかしながら、半導体８は小さいから、直接まわりの空気に放熱する放熱効果はそれほど望めなかった。また、昨今の液晶画面の高密度化や高精細化にともない導体パターン５は細線化されて厚さも薄くなっており、導体パターン５を介しての放熱も悪くなる傾向にある。さらに、上述したとおり、封止樹脂１０および絶縁基板１の熱伝導率も小さいから、それらを介しての放熱効果も期待できなかった。

この結果、上述したような従来の半導体装置１１では、放熱効果が悪く半導体８の温度が上昇する傾向にあり、半導体８の動作スピードが遅くなったり、半導体８の信頼性が低下したりするなどの問題が発生している。

このような問題を解消すべく、従来の半導体装置の中には、例えば図１７に示すように、絶縁基板の半導体搭載位置に多数の貫通孔をあけ、それらの貫通孔を介して半導体の熱を絶縁基板の裏側の放熱板に伝達してその放熱板を介して周囲の空気に放熱するものがある。

すなわち、絶縁基板１４の半導体搭載位置に貫通孔として多数のサーマルビアホール１５を形成するとともに、その半導体搭載位置に、銀ペーストなどのボンディング剤１６を介して半導体１７を実装する。半導体１７は、絶縁基板１４の表面に形成した導体パターン１８とワイヤボンディング接続して絶縁基板１４上に搭載し、封止樹脂１９で樹脂封止してなる。

一方、サーマルビアホール１５の内周面には、金属めっきしてめっきスルーホールを形成し、半導体１７の熱をボンディング剤１６からめっきスルーホールを介して絶縁基板１４の裏側に伝達していた。そして、絶縁基板１４の裏側に充填材２０を介して設ける、放熱板である下パネル２１に伝達してその下パネル２１の表面から大気中に放熱していた。サーマルビアホール１５内には、めっきを行わず、樹脂を充填して穴埋めすることや、銅ペーストなどの高熱伝導性材料を充填することなども提案されている。

特開平９‐５５４５９号公報

ところが、このような従来の半導体装置では、基板単体時にサーマルビアホール１５に高熱伝導性材料を充填するものであり、その後に半導体１７を実装するときに銀ペーストなどのボンディング剤１６を必要とし、またサーマルビアホール１５内に充填した高熱伝導性材料の熱を絶縁基板１４の裏側で、放熱板である下パネル２１に伝達するための充填材２０を必要とする。したがって、封止樹脂１９とは別にさらにボンディング剤１６や充填材２０を必要とするから、使用材料の種類が増え、材料コストが増大するとともに、それらの材料を塗布する工程が増加して、製造工程が複雑化する問題があった。また、サーマルビアホール１５の内周面に金属めっきを行う場合は、ＣＯＦテープの実装方式を採用するとき、通常このようなめっきを行う工程を必要としないことから、新たな工程が必要となり、工程数が増加する問題があった。

他方、めっきを行わず、サーマルビアホール１５に樹脂を充填したり、銅ペーストなどの高熱伝導性材料を充填したりする場合も、新たな工程が必要となり、同様に工程数が増加してコストアップとなる問題があった。さらには、高熱伝導材料を硬化させるために２００〜３００℃程度の熱を加える必要があることから、その加熱時に絶縁基板１４が熱収縮するおそれがあるなどの問題があった。そして、この熱収縮が大きくなると、例えば図１６に示すように液晶パネルやプリント配線板に接続して半導体装置を使用する際に位置ずれを生ずる問題があった。

そこで、この発明の目的は、使用材料の種類や部品点数が増加してコストアップを招くことなく、かつ製造工程数を増加することなく、しかも絶縁基板の熱収縮を小さく保持して接続精度を確保しながら、半導体の放熱効果を高めた半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、この発明の第１の態様は、例えば可撓性を有する絶縁基板の表面にプリント配線技術によって導体パターンを形成し、その導体パターンに接続して、好ましくはフリップチップ実装し、絶縁基板上に半導体を搭載する半導体装置において、
半導体の搭載位置に絶縁基板の表裏を貫通する貫通孔をあけ、その貫通孔に注入した高熱伝導性の封止樹脂を用いて、半導体を封止するとともに、その半導体を、絶縁基板の裏面に設ける放熱板に連結するものである。

そして、半導体の熱を封止樹脂を用い、貫通孔を通して絶縁基板の裏側の放熱板に伝達し、放熱板を介してまわりの空気に放熱する。

放熱板は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの材料を使用して形成し、接着剤を用いて絶縁基板の裏面に貼着する。接着剤として、前記封止樹脂を用いることもできる。また、この放熱板は、絶縁基板の裏面の導電体をエッチングすることにより形成してもよい。さらには、前記封止樹脂とは別部材ではなく、前記封止樹脂そのもので絶縁基板の裏面に放熱板を形成してもよい。

上述した第２の目的を達成すべく、この発明の第２の態様は、
例えば可撓性を有する絶縁基板の表面に導体パターンをプリント配線技術により形成してから、
半導体搭載位置に絶縁基板の表裏を貫通する貫通孔をあけ、
導体パターンに接続し、好ましくはフリップチップ実装して絶縁基板上に半導体を搭載して後、
貫通孔に高熱伝導性の封止樹脂を注入して半導体を封止するとともに、その半導体を、絶縁基板の裏面に設ける放熱板に連結する、
ことを特徴とする、半導体装置の製造方法である。

この発明によれば、貫通孔に注入した１種類の高熱伝導性の封止樹脂で、半導体を封止するだけでなく、その半導体を放熱板に連結する構成とし、半導体の熱を封止樹脂を用い、貫通孔を通して絶縁基板の裏側の放熱板に伝達し、その放熱板を介して周囲の空気に放熱するので、高熱伝導性の封止樹脂で熱を伝えて大きな放熱板で放熱し、半導体の放熱効果を高めて、温度上昇により半導体の動作スピードが低下したり、半導体の信頼性が低下したりするおそれを解消することができる。

熱伝導材料として、半導体を封止する封止樹脂を用いるから、別途の材料を使用することにより使用材料の種類を増やすことなく、部品点数を増加してコストアップを招くことなく、かつ製造工程数を増加することもない。しかも、高熱伝導材料を硬化させるために１５０℃で０．５〜１．０時間程度の処理を行うだけでよいから、絶縁基板の熱収縮が大きくなるようなこともなく、液晶パネルや他のプリント配線板などとの接続位置精度を確保しながら、半導体の放熱効果を高めることができる。

絶縁基板の表面の導体パターンに接続してフリップチップ実装し、絶縁基板上に半導体を搭載すると、貫通孔に注入した封止樹脂により半導体と導体パターンの接続部を直ちに被って半導体の樹脂封止を容易とすることができる。また、放熱板を、接着剤を用いて絶縁基板の裏面に貼着すると、絶縁基板に重ねて大型化することなく大きな放熱板を絶縁基板の裏面に貼着することができる。その接着剤として前記封止樹脂を用いると、別途接着剤を準備する必要なく、さらに使用材料の種類を少なくしてコストダウンを図り、かつ製造工程数を少なくすることができる。

そして、放熱板の材質として、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金を使用すると、製作容易にして、高熱伝導率で放熱効果の高い放熱板とすることができる。ちなみに、銅の熱伝導率は３９５Ｗ／ｍ・Ｋ程度、銅合金である黄銅の熱伝導率は成分比率により変わるが１０６Ｗ／ｍ・Ｋ程度、アルミニウムの熱伝導率は２４０Ｗ／ｍ・Ｋ程度、そしてアルミニウム合金の熱伝導率はこれも成分比率により変わるが１６５Ｗ／ｍ・Ｋ程度とそれぞれ高い。

放熱板は、この他にも、絶縁基板の裏面の導電体をエッチングすることにより簡単に形成することができるし、封止樹脂自体で形成することにより、独立の放熱板やそれを絶縁基板に貼着する接着剤などを不要とし、さらに部品点数を削減してコストダウンを図り、かつ製造工程数を少なくすることができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態について説明する。
図１（Ａ）ないし（Ｉ）には、ＣＯＦ実装方式を採用するこの発明による半導体装置の製造工程を示す。

この発明による製造工程では、図１（Ａ）に示すような基材２５を使用する。基材２５は、２層構造で、可撓性を有する長尺プラスチックフィルム製の絶縁基板２６の表面に、配線形成用の導電体２７をベタに設けてなる。絶縁基板２６としては、一般には、厚さが１２．５〜５０μｍのポリイミドを使用する。例えば、宇部興産（株）製の商品名「ユーピレックス」や、東レ・デュポン（株）製の商品名「カプトン」などを用いる。そして、そのような絶縁基板２６の片面上に、スパッタ法や電解めっき法を用いて導電体２７を形成した、住友金属鉱山（株）製の商品名「エスパーフレックス」などを使用する。

この他にも、基材２５としては、導電体２７を構成する銅箔にポリイミド前駆体樹脂溶液を塗布して後、乾燥・硬化した、新日鉄化学（株）製の商品名「エスパネックス」などを用いることができる。なお、絶縁基板２６としては、上述したポリイミドに代えて、ポリエチレン、ポリエステルなどを用いることもできる。

そして、以上のように形成した基材２５には、金型で打ち抜いて、図１（Ａ）に示すように両縁に沿って長さ方向に一定間隔置きにパーフォレーション２８を形成する。パーフォレーション２８は、後述の説明で用いる図２に示すように、基材２５の両縁に左右対応して設ける。

次に、パーフォレーション２８を用いて基材２５を搬送するとともに順次位置決めしながら、導電体２７の表面にフォトレジストを一様に塗布して後、露光してから現像を行う。その後、エッチングすることにより、プリント配線技術を用い、図１（Ｂ）に示すように絶縁基板２６の表面に単位ごとの同一の導体パターン３０を長さ方向に順に繰り返し形成する。そして、エッチング後に不要となったフォトレジストを、アルカリ処理液にて除去する。

それから、図示は省略するが、後述するごとく搭載する半導体との接続目的や、絶縁基板２６上の導体パターン３０の防錆目的で、導体パターン３０の表面にすずめっきや金めっきを行う。このとき、導体パターン３０を保護すべく、ソルダーレジストが必要な場合は、導体パターン３０上に印刷などにより可撓性に優れたソルダーレジストを塗布する。このソルダーレジスト塗布工程は、めっき工程の前に行ってもよく、また後に行ってもよい。

その後、図１（Ｃ）に示すように、基材２５を反転して同様にパーフォレーション２８を用いて搬送位置決めしながら、１００℃〜２００℃に加熱された加熱ステージ３２上に順にセットする。他方、このとき同時にエポキシ系接着剤３３を塗布した金属テープ３４を搬送位置決めしながら、金型のダイ３５とポンチ３６とで打ち抜き、放熱板３７を形成する。そして、その放熱板３７をポンチ３６により基材２５の裏面に押し付け、加熱ステージ３２の熱で接着剤３３を軟化して図１（Ｄ）に示すように基材２５の裏面に仮圧着する。

図２には、図１（Ｄ）の状態における基材２５を裏面側から見て示す。この図２に示すとおり、放熱板３７は、基材２５の裏面に長さ方向に連続して所定間隔置きに仮圧着する。放熱板３７は、大きいほど放熱効果も大きくなり好ましいが、後述する基材２５を曲げるときに湾曲する領域（図２中ａで示す領域）には入り込まないようにする。

さて、この例においては、放熱板３７を形成するために用いる金属テープ３４は、その材質として、例えば熱伝導率の高い銅を用い、電磁波による熱放射の効率を上げるため、その表面には黒化処理を行っている。

次いで、図１（Ｅ）に示すように、基材２５を再び反転して元に戻し、パーフォレーション２８を用いて搬送するとともに順次位置決めしながら、金型を用いて絶縁基板２６および放熱板３７を続けて打ち抜いて半導体の搭載位置に、絶縁基材２６の表裏を貫通する貫通孔３８をあける。図３には、図１（Ｅ）の状態における基材２５を裏面側から見て示す。貫通孔３８は、図示例のような矩形に限らず、円形その他の孔であってもよく、この図３に示すとおり放熱板３７をはみ出さない程度に比較的大きな孔を、長さ方向に連続して所定間隔置きに形成する。

それから、図１（Ｆ）に示すように、引き続きパーフォレーション２８を用いて搬送位置決めしながら、１００℃〜１５０℃に設定された第２の加熱ステージ４０上に順次セットする。そして、半導体４２の金バンプ４３と導体パターン３０の端子とを対向して、４００℃〜５００℃に加熱したボンディングツール４４を用いて熱と圧力とを加える。例えば、ボンディングツール４４の温度を４５０℃に設定し、フリップチップボンダーを用いて接続時間１．２秒で処理を行った。これにより、例えば金バンプ４３と、すずめっきされた導体パターン３０とをＡｕ−Ｓｎ共晶接合して導体パターン３０に接続し、フリップチップ実装して絶縁基板２６上に半導体４２を搭載する。

その後、図１（Ｇ）に示すように、基材２５を再度反転してパーフォレーション２８を用いて搬送するとともに順次位置決めしながら、塗布用ノズル４５から吐出する封止樹脂４６を逐次貫通孔３８内に流し込み、毛細管現象により浸透して半導体４２と絶縁基板２６との間に充填する。それから、放熱板３７の上で、貫通孔３８のまわりを縁取るように描画する。ここで用いる封止樹脂４６は、できるだけ熱伝導性の高いものを用いることが好ましく、例えば熱伝導率が２．５Ｗ／ｍ・Ｋの、日本ペルノックス（株）製の商品名「ＸＭ−５９４１」を用いる。

ところで、この封止樹脂４６は、粘度が高いため、常温では毛細管現象により半導体４２と絶縁基板２６との間に浸透しにくく、途中までしか浸透しない場合もある。しかし、次工程において、１５０℃で０．５〜１．０時間程度の処理を行うことにより、封止樹脂４６の粘度が低くなって半導体４２と絶縁基板２６間に封止樹脂４６を充填し、その後図１（Ｈ）に示すように封止樹脂４６を熱硬化することができる。エポキシ系接着剤３３は、この封止樹脂４６を熱硬化するときに、硬化反応が完了するものを用いることが好ましい。これにより、貫通孔３８に高熱伝導性の封止樹脂４６を注入して半導体４２を封止するとともに、その半導体４２を、絶縁基板２６の裏面に設ける放熱板３７に連結する。

それから、図１（Ｉ）に示すように、単位導体パターン３０ごとに打ち抜いて半導体装置４７を形成する。これにより、半導体装置４７は、絶縁基板２６の表面に形成した導体パターン３０に接続してフリップチップ実装し、絶縁基板２６上に半導体４２を搭載し、その半導体４２の搭載位置に絶縁基板２６の表裏を貫通する貫通孔３８をあけ、その貫通孔３８に注入した高熱伝導性の封止樹脂４６で、半導体４２を封止するとともに、その半導体４２を、絶縁基板２６の裏面に設ける放熱板３７に連結してなる。

そして、この半導体装置４７を使用するときには、例えば図４に示すように、絶縁基板２６の表側を内側として半導体装置４７を湾曲し、その導体パターン３０の一部端子を接続して液晶パネル４８に連結し、他部端子を接続してプリント配線板４９に連結するようにして組み付けてなる。

この発明によれば、上述した図示例のごとく、貫通孔３８に注入した１種類の高熱伝導性の封止樹脂４６で、半導体４２を封止するとともに、その半導体４２を放熱板３７に連結する構成とし、半導体４２の熱を、半導体４２を樹脂封止する封止樹脂４６を用いて、貫通孔３８を通して絶縁基板２６の裏側に設ける比較的大きな放熱板３７に伝達し、その放熱板３７を介して周囲の空気に放熱するので、半導体４２の放熱効果を高めて、温度上昇により半導体４２の動作スピードが低下したり、半導体４２の信頼性が低下したりするおそれを解消することができる。

ここで、封止樹脂４６として、日本ペルノックス（株）製の商品名「ＸＭ−５９４１」を用いると、その熱伝導率は２．５Ｗ／ｍ・Ｋであり、放熱板３７として、銅を用いると、その熱伝導率は３９５Ｗ／ｍ・Ｋと高く、絶縁基板として用いるカプトン材の熱伝導率０．１２〜０．２９Ｗ／ｍ・Ｋに比べると、それぞれ８倍以上、または１３００倍以上であるから、封止樹脂を介しての半導体４２の放熱効果を大きく高めることができる。

加えて、この発明によれば、上述した図示例のごとく、熱伝導材料として、半導体４２を封止する封止樹脂４６を用いるから、別途材料を使用することにより使用材料の種類や部品点数を増加してコストアップを招くことなく、かつ製造工程数を増加することなく、しかも高熱伝導材料を硬化させるために１５０℃で０．５〜１．０時間程度の処理を行うだけでよいから、絶縁基板２６の熱収縮が大きくなるようなことなく、液晶パネル４８や他のプリント配線板４９などとの接続精度を確保しながら、半導体４２の放熱効果を高めることができる。

また、上述した図示例では、封止樹脂４６を絶縁基板２６の裏側から充填し、樹脂を充填する方向が半導体４２の中心から外周に向かう方向となるから、絶縁基板２６と半導体４２間の空気をまわりに押し出すように封止樹脂４６を充填することとなり、絶縁基板２６と半導体４２間に空気を閉じ込めて気泡が残る問題の発生をなくすことができる。そして、絶縁基板２６の表面の導体パターン３０に接続してフリップチップ実装し、絶縁基板２６上に半導体４２を搭載するので、貫通孔３８に注入した封止樹脂４６により半導体４２と導体パターン３０の接続部を直ちに被い、半導体４２の樹脂封止を容易とすることができる。また、放熱板３７を、接着剤３３を用いて絶縁基板２６の裏面に貼着するので、絶縁基板２６に沿わせて設け、大型化することなく、大きな放熱板３７を絶縁基板２６の裏面に貼着することができる。

図５（Ａ）ないし（Ｇ）には、この発明による半導体装置のまた別の製造工程を示す。
この例の製造工程では、同様に絶縁基板２６とその表面の導電体２７とからなる２層構造の基材２５を使用し、（Ａ）に示すようにパーフォレーション２８を形成し、（Ｂ）に示すように導体パターン３０を形成する。しかし、続けて図１（Ｃ）および（Ｄ）に示すように放熱板３７を貼着することなく、（Ｃ）に示すように貫通孔３８をあける。

そして、（Ｄ）に示すように半導体４２を搭載して後、基材２５を反転してパーフォレーション２８を用いて搬送するとともに順次位置決めしながら、（Ｅ）に示すように塗布用ノズル４５から吐出する封止樹脂４６を逐次貫通孔３８内に流し込み、毛細管現象により浸透して半導体４２と絶縁基板２６との間に充填し、貫通孔３８のまわりを縁取るように描画して封止樹脂４６を塗布する。

その後、（Ｆ）に示すように、封止樹脂４６の上に放熱板３７を載せて１５０℃で０．５〜１．０時間程度の処理を行い、封止樹脂４６を熱硬化するとともに、放熱板３７を接着固定する。すなわち、接着剤として封止樹脂４６を用いて、放熱板３７を絶縁基板２６の裏面に貼着する。そして、（Ｇ）に示すように、単位導体パターン３０ごとに打ち抜いて半導体装置４７を形成する。

これにより、半導体装置４７は、絶縁基板２６の表面に形成した導体パターン３０に接続して絶縁基板２６上に半導体４２を搭載し、その半導体４２の搭載位置に絶縁基板２６の表裏を貫通する貫通孔３８をあけ、その貫通孔３８に注入した高熱伝導性の封止樹脂４６を用い、半導体４２を封止するとともに、その半導体４２を、絶縁基板２６の裏面に設ける放熱板３７に連結し、半導体４２の熱を封止樹脂４６を介して放熱板３７に伝達する構成とする。

そして、この半導体装置４７を使用するときには、同様に、例えば図６に示すように、絶縁基板２６の表側を内側として半導体装置４７を湾曲し、その導体パターン３０の一部端子を接続して液晶パネル４８に連結し、他部端子を接続してプリント配線板４９に連結するようにして組み付けてなる。

この例によれば、接着剤として封止樹脂４６を用いて、放熱板３７を絶縁基板２６の裏面に貼着するので、図１に示す例の接着剤３３を不要とし、さらに使用材料の種類を少なくしてコストダウンを図り、かつ製造工程数を少なくすることができる。

図７（Ａ）ないし（Ｈ）には、この発明による半導体装置の、さらに別の製造工程を示す。

この例の製造工程では、図７（Ａ）に示すような３層構造の基材５０を使用する。基材５０は、可撓性を有する長尺プラスチックフィルム製の絶縁基板２６の表面に配線形成用の導電体２７を、裏面に放熱板形成用の導電体５１を、ともにスパッタ法や電解めっき法を用いてベタに設けてなる。

そして、そのような基材５０には、金型で打ち抜いて、（Ａ）に示すように両縁に沿って長さ方向に一定間隔置きにパーフォレーション２８を左右対応して形成する。それから、同様にパーフォレーション２８を用いて搬送するとともに順次位置決めしながら、裏面の導電体５１にフォトレジストを塗布して後、露光してから現像を行い、表面の導電体２７にエッチングレジスト樹脂を塗布する。それから、エッチングを行うことにより、プリント配線技術を用い、（Ｂ）に示すように絶縁基板２６の裏面に放熱板３７を形成する。そして、エッチング後に不要となったフォトレジストおよびエッチングレジスト樹脂を、アルカリ性の液で除去する。

図８には、図７（Ｂ）の状態における基材５０を裏面側から見て示す。この図８に示すとおり、放熱板３７は、基材５０の裏面に長さ方向に連続して所定間隔置きに形成する。放熱板３７は、大きいほど放熱効果が大きくなり好ましいが、後述する基材５０を曲げるときに湾曲する領域（図８中ｂで示す領域）には入り込まないようにする。

次に、同様にパーフォレーション２８を用いて搬送するとともに順次位置決めしながら、絶縁基板２６の表面の導電体２７にフォトレジストを塗布して後、露光してから現像を行い、裏面の導電体５１にエッチングレジスト樹脂を塗布する。そして、エッチングを行うことにより、プリント配線技術を用い、図７（Ｃ）に示すように絶縁基板２６の表面に単位ごとに同一の導体パターン３０を長さ方向に順に繰り返し形成する。そして、エッチング後に不要となったフォトレジストとエッチングレジスト樹脂を、アルカリ処理液にて除去する。

次いで、引き続きパーフォレーション２８を用いて基材５０を搬送するとともに順次位置決めしながら、図７（Ｄ）に示すように、金型を用いて絶縁基板２６および放熱板３７を続けて打ち抜いて半導体の搭載位置に、絶縁基材２６の表裏を貫通する貫通孔３８をあける。図９には、図７（Ｄ）の状態における基材５０を裏面側から見て示す。貫通孔３８は、図示例のような矩形に限らず、円形その他の孔であってもよく、この図９に示すとおり放熱板３７をはみ出さない程度に比較的大きな孔を、長さ方向に連続して所定間隔置きに形成する。

そして、導体パターン３０および放熱板３７の表面には、後述するごとき搭載する半導体４２との接続目的や、導体パターン３０および放熱板３７の防錆目的で、図示しないすずめっきや金めっきを行う。このとき、導体パターン３０を保護すべく、ソルダーレジストが必要な場合は、導体パターン３０上に印刷などにより可撓性に優れたソルダーレジストを塗布する。このソルダーレジスト塗布工程は、めっき工程の前に行っても後に行ってもよい。

それから、再びパーフォレーション２８を用いて搬送位置決めしながら、図７（Ｅ）に示すように、１００℃〜１５０℃に設定された加熱ステージ４０上に順次セットする。そして、半導体４２の金バンプ４３と導体パターン３０の端子とを対向して、４００℃〜５００℃に加熱したボンディングツール４４を用いて熱と圧力とを加える。これにより、例えば金バンプ４３と、すずめっきされた導体パターン３０とをＡｕ−Ｓｎ共晶接合して導体パターン３０に接続し、フリップチップ実装して絶縁基板２６上に半導体４２を搭載する。

その後、基材５０を反転してパーフォレーション２８を用いて搬送するとともに順次位置決めしながら、図７（Ｆ）に示すように、塗布用ノズル４５から吐出する封止樹脂４６を逐次貫通孔３８内に流し込み、毛細管現象により浸透して半導体４２と絶縁基板２６との間に充填する。それから、放熱板３７の上で、貫通孔３８のまわりを縁取るように描画して封止樹脂４６を塗布する。

次に、１５０℃で０．５〜１．０時間程度の処理を行い、図７（Ｇ）に示すように封止樹脂４６を熱硬化する。これにより、貫通孔３８に高熱伝導性の封止樹脂４６をムラなく注入して半導体４２を封止するとともに、その半導体４２を、絶縁基板２６の裏面に設ける放熱板３７に連結し、半導体４２の熱を封止樹脂４６を介して放熱板３７に伝達可能とする。

それから、図７（Ｈ）に示すように、単位導体パターン３０ごとに打ち抜いて半導体装置４７を形成する。これにより、半導体装置４７は、絶縁基板２６の表面に形成した導体パターン３０に接続してフリップチップ実装し、絶縁基板２６上に半導体４２を搭載し、その半導体４２の搭載位置に絶縁基板２６の表裏を貫通する貫通孔３８をあけ、その貫通孔３８に注入した高熱伝導性の封止樹脂４６で、半導体４２を封止するとともに、その半導体４２を、絶縁基板２６の裏面に設ける放熱板３７に連結してなる。

そして、この半導体装置４７を使用するときには、例えば図１０に示すように、絶縁基板２６の表側を内側として半導体装置４７を湾曲し、その導体パターン３０の一部端子を接続して液晶パネル４８に連結し、他部端子を接続してプリント配線板４９に連結するようにして組み付けてなる。

この例によれば、放熱板３７を、絶縁基板２６の裏面の導電体５１をエッチングすることにより簡単に形成することができる。また、放熱板３７を絶縁基板２６に貼り付ける接着剤を不要とし、使用材料の種類を少なくしてコストダウンを図り、かつ製造工程数を少なくすることができる。

図１１（Ａ）ないし（Ｈ）には、この発明による半導体装置のまたさらに別の製造工程を示す。

この例の製造工程では、前例の図７の（Ｆ）の製造工程において、封止樹脂４６を塗布して直後に封止樹脂４６の上に第２の放熱板５３を載せ、図７（Ｇ）の製造工程において、封止樹脂４６を熱硬化するとき、その封止樹脂４６を用いて絶縁基板２６上に第２の放熱板５３を接着固定する。すなわち、図１１（Ｇ）に示すように絶縁基板２６の裏面の導電体５１をエッチングすることにより放熱板３７を形成するとともに、接着剤として封止樹脂４６を用いて、第２の放熱板５３を絶縁基板２６の裏面に貼着する。そして、（Ｈ）に示すように、単位導体パターン３０ごとに打ち抜いて半導体装置４７を形成する。

このようにしても、半導体装置４７は、絶縁基板２６の表面に形成した導体パターン３０に接続して絶縁基板２６上に半導体４２を搭載し、その半導体４２の搭載位置に絶縁基板２６の表裏を貫通する貫通孔３８をあけ、その貫通孔３８に注入した高熱伝導性の封止樹脂４６を用い、半導体４２を封止するとともに、その半導体４２を、絶縁基板２６の裏面に設ける放熱板３７・５３に連結し、半導体４２の熱を封止樹脂４６を介して２つの放熱板３７・５３に伝達する構成とすることができる。

そして、この半導体装置４７を使用するときにも、例えば図１２に示すように、絶縁基板２６の表側を内側として半導体装置４７を湾曲し、その導体パターン３０の一部端子を接続して液晶パネル４８に連結し、他部端子を接続してプリント配線板４９に連結するようにして組み付けてなる。

この例によれば、絶縁基板２６の裏面に放熱板を２段に備え、放熱板３７とともに第２の放熱板５３を設けるので、放熱面積を広くして放熱効果を高めることができる。なお、図１１および図１２において、図７ないし図１０の構成部分と対応する部分には、同一の符号を付す。

ところで、図１に示す例では、接着剤３３を用いて絶縁基板２６の裏面に貼着して放熱板３７を形成した。図５に示す例では、接着剤として封止樹脂４６を利用して絶縁基板２６の裏面に貼着して放熱板３７を形成した。図７に示す例では、絶縁基板２６の裏面の導電体５１をエッチングすることにより放熱板３７を形成した。そして、図１１に示す例では、絶縁基板２６の裏面の導電体５１をエッチングすることにより放熱板３７を形成するとともに、接着剤として封止樹脂４６を用いて絶縁基板２６の裏面に貼着して第２の放熱板５３を形成した。

図１３（Ａ）ないし（Ｇ）には、この発明による半導体装置のまたさらに別の製造工程を示す。

この例の製造工程では、図５に示す製造工程と同様に絶縁基板２６とその表面の導電体２７とからなる２層構造の基材２５を使用し、（Ａ）に示すようにパーフォレーション２８を形成し、（Ｂ）に示すように導体パターン３０を形成し、（Ｃ）に示すように貫通孔３８をあける。

それから、（Ｄ）に示すように半導体４２を搭載して後、（Ｅ）に示すように塗布用ノズル４５から吐出する封止樹脂４６を逐次貫通孔３８内に流し込み、毛細管現象により浸透して半導体４２と絶縁基板２６との間に充填し、貫通孔３８のまわりを縁取るように描画して封止樹脂４６を塗布する。

しかし、このとき図５に示す製造工程とは相違し、別に用意した放熱板３７を接着することなく、封止樹脂４６それ自体で放熱板３７を形成する。もちろん、ここで用いる封止樹脂４６も、できるだけ熱伝導性の高いものを用いることが好ましく、図５に示す製造工程と同様に、例えば熱伝導率が２．５Ｗ／ｍ・Ｋの、日本ペルノックス（株）製の商品名「ＸＭ−５９４１」を用いる。

その後、（Ｆ）に示すように、１５０℃で０．５〜１．０時間程度の処理を行い、封止樹脂４６を熱硬化する。そして、（Ｇ）に示すように、単位導体パターン３０ごとに打ち抜いて半導体装置４７を形成する。打ち抜いた半導体装置４７を使用するときには、同様に、例えば図１４に示すように、絶縁基板２６の表側を内側として半導体装置４７を湾曲し、その導体パターン３０の一部端子を接続して液晶パネル４８に連結し、他部端子を接続してプリント配線板４９に連結するようにして組み付けてなる。

したがって、この例によれば、放熱板３７を封止樹脂４６自体で形成することにより、独立の放熱板３７やそれを絶縁基板２６に貼着する接着剤３３などを不要とし、さらに部品点数を削減してコストダウンを図り、かつ製造工程数を少なくすることができる。

（Ａ）ないし（Ｉ）には、ＣＯＦ実装方式を採用するこの発明による半導体装置の製造工程図である。 図１（Ｄ）の状態における基材の裏面図である。 図１（Ｅ）の状態における基材の裏面図である。 図１の製造工程により製造した半導体装置の使用状態図である。 この発明による半導体装置の別の製造工程図である。 図５の製造工程により製造した半導体装置の使用状態図である。 この発明による半導体装置のさらに別の製造工程図である。 図７（Ｂ）の状態における基材の裏面図である。 図７（Ｄ）の状態における基材の裏面図である。 図７の製造工程により製造した半導体装置の使用状態図である。 この発明による半導体装置のまたさらに別の製造工程図である。 図１１の製造工程により製造した半導体装置の使用状態図である。 この発明による半導体装置のまたさらに別の製造工程図である。 図１３の製造工程により製造した半導体装置の使用状態図である。 従来の半導体装置の製造工程図である。 その製造工程により製造した従来の半導体装置の使用状態図である。 従来の半導体装置の別の使用状態図である。

符号の説明

２６ 絶縁基板
３０ 導体パターン
３７ 放熱板
３８ 貫通孔
４２ 半導体
４６ 封止樹脂
４７ 半導体装置
５１ 導電体
５３ 第２の放熱板

Claims (8)

1. 絶縁基板の表面に形成した導体パターンに接続して前記絶縁基板上に半導体を搭載する半導体装置において、
   前記半導体の搭載位置に前記絶縁基板の表裏を貫通する貫通孔をあけ、その貫通孔に注入した高熱伝導性の封止樹脂で、前記半導体を封止するとともに、その半導体を、前記絶縁基板の裏面に設ける放熱板に連結することを特徴とする、半導体装置。
2. 前記絶縁基板の表面の導体パターンに接続してフリップチップ実装し、前記絶縁基板上に前記半導体を搭載することを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記放熱板を、接着剤を用いて前記絶縁基板の裏面に貼着することを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記接着剤として前記封止樹脂を用いて、前記放熱板を前記絶縁基板の裏面に貼着することを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記放熱板を、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれか１つで形成することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
6. 前記放熱板を、前記絶縁基板の裏面の導電体をエッチングすることにより形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体装置。
7. 前記放熱板を、前記封止樹脂自体で形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体装置。
8. 絶縁基板の表面に導体パターンを形成してから、
   半導体搭載位置に前記絶縁基板の表裏を貫通する貫通孔をあけ、
   前記導体パターンに接続して前記絶縁基板上に半導体を搭載して後、
   前記貫通孔に高熱伝導性の封止樹脂を注入して前記半導体を封止するとともに、その半導体を、前記絶縁基板の裏面に設ける放熱板に連結する、
   ことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
   

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