JP2008252058A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第1の表面5aに半導体素子の第1の電極5a1が配設され、第1の表面5aと対向する第2の表面5bに半導体素子の第2の電極5b1が配設された半導体チップ5と、第1の表面5aに接続された第1の導電性部材6aと、第2の表面5bに接続された第2の導電性部材6bと、第1の導電性部材6aと接続され、第1の導電性部材6aよりも大きな接続面積を有する第1の外部電極2aと、第2の導電性部材6bと接続され、第2の導電性部材6bよりも大きな接続面積を有する第2の外部電極2bと、第1及び第2の外部電極2b,2bの間において、加熱により溶融、硬化することで半導体チップ5、導電性部材6を封止する封止材3とを備える。
【選択図】図3
【解決手段】第1の表面5aに半導体素子の第1の電極5a1が配設され、第1の表面5aと対向する第2の表面5bに半導体素子の第2の電極5b1が配設された半導体チップ5と、第1の表面5aに接続された第1の導電性部材6aと、第2の表面5bに接続された第2の導電性部材6bと、第1の導電性部材6aと接続され、第1の導電性部材6aよりも大きな接続面積を有する第1の外部電極2aと、第2の導電性部材6bと接続され、第2の導電性部材6bよりも大きな接続面積を有する第2の外部電極2bと、第1及び第2の外部電極2b,2bの間において、加熱により溶融、硬化することで半導体チップ5、導電性部材6を封止する封止材3とを備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、半導体チップを組み込んだ半導体装置及びその製造方法に関する。
従来半導体装置は、以下の特許文献1に示されるように半導体チップと外部電極との間の電気的接続をボンディングワイヤを使用して行っていた。例えば、ワイヤボンディングを使用した半導体装置を簡易に示す図38を用いて説明すると、半導体装置1000は、その表面と裏面の両面にそれぞれ表面側電極1001aと裏面側電極1001bとを有する半導体チップ1001を備えている。この半導体チップ1001は、その裏面側電極1001bと図示しない導電性部材を介して外部電極1002が接続されるとともに、半導体チップ1001の表面側電極1001aは外部電極1003との間をボンディングワイヤ1004によって接続されている。この半導体装置1000は、封止樹脂1005によって気密に封止されている。半導体装置1000は、基板1006に設けられた配線パッド1007と外部電極1002及び1003とが図示しない導電性部材を介して接続されることで電気的に接続されている。
また、その他の半導体装置の形態としては、例えば、図39に示すような形態も挙げることができる。この半導体装置1010は、積層コンデンサ1011とその両端に接続された一対の外部電極1012,1012から構成されている。この外部電極1012,1012は積層コンデンサ1011と接続されている面を除く5つの面がそれぞれ電極となっている。そして基板1013上に設けられた配線パッド1014上に外部電極1012,1012が載置され、図39に示すように配線パッド1014から外部電極1012,1012にかけてはんだ1015が盛られ、これにより基板1013と半導体装置1010とは電気的に接続される。
特開2006−278520号公報
しかしながら、上述した特許文献1に開示された構成をもつボンディングワイヤを使用した半導体装置の場合、次のような問題点がある。
すなわち、携帯電話等、電子機器の普及に伴って、例えば、電子部品の電気特性の向上等が求められているが、このボンディングワイヤを使用した半導体装置では、ボンディングワイヤの部分で電気抵抗値が増加してしまうため電気特性の向上を図ることは難しい。また、図38にも示されているように、半導体チップ1001の表面側電極1001aから外部電極1003への接続は1対1であり、個々に接続を行うことになるため製造工程の削減及び製造時間の短縮を図ることができず、結果として生産性の向上を図れない。
また、図39に示すような半導体装置1010の場合、ボンディングワイヤを使用しない分ボンディングワイヤを使用した半導体装置1000に比べて電気特性の向上は図れるものの、積層コンデンサ1011の製造時にこの内部の素子が壊れてしまうといった問題が生じうる。すなわち、図39に示す積層コンデンサ1011は、硬い絶縁物質層を積層して素子を挟み込み熱圧着を行って製造するが、半導体チップを実装する場合は、熱圧着時に積層コンデンサ1011にかかる負荷によって半導体チップに損傷を与える場合があり、製造の歩留まりが悪くなってしまう。
また、半導体チップとその半導体チップを挟む部材との間で信頼性試験や落下による衝撃によって接着界面の剥離が生ずる可能性もある。このことも製造の歩留まりを悪くする一因となり得る。
さらに、図38または図39のいずれに示される半導体装置においても極性の表示が必要となるが、個々の半導体装置ごとにそれぞれ極性の表示を行わなければならないとすると生産性の向上を図ることができない。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することである。
本発明の実施の形態に係る第1の特徴は、半導体装置において、第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、第1の表面と対向する第2の表面に半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップと、半導体チップの第1の表面に接続された第1の導電性部材と、半導体チップの第2の表面に接続された第2の導電性部材と、第1の導電性部材と接続され、第1の導電性部材よりも大きな接続面積を有する第1の外部電極と、第2の導電性部材と接続され、第2の導電性部材よりも大きな接続面積を有する第2の外部電極と、第1の外部電極及び第2の外部電極の間において、加熱により溶融、硬化することで半導体チップ、第1の導電性部材及び第2の導電性部材を封止する封止材とを備える。
本発明の実施の形態に係る第2の特徴は、半導体装置の製造方法において、シート状封止材に貫通孔を形成する工程と、貫通孔が設けられたシート状封止材を第1の外部電極と第2の外部電極のそれぞれに接着する工程と、第1の外部電極に接着された第1のシート状封止材と第2の外部電極に接着された第2のシート状封止材のそれぞれの貫通孔に導電性材料を充填する工程と、第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、第1の表面と対向する第2の表面に半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップに、第1の電極には第1のシート状封止材の貫通孔に充填された導電性材料により形成された第1の導電性部材を、第2の電極には第2のシート状封止材の貫通孔に充填された導電性材料により形成された第2の導電性部材を接続する工程と、第1の外部電極及び第2の外部電極から第1の導電性部材及び第2の導電性部材に挟まれた半導体チップに向けて加圧しつつ加熱し、第1のシート状封止材及び第2のシート状封止材を溶融して半導体チップ、第1の導電性部材及び第2の導電性部材を封止する工程と、第1のシート状封止材及び第2のシート状封止材をさらに加熱して硬化させる工程とを備える。
本発明によれば、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置1の全体は、図1に示すような略直方体の形状をしている。半導体装置1には一対の外部電極2,2が設けられている。半導体装置1にはこれら一対の外部電極2,2に挟まれるようにシート状封止材3によって封止されている領域が設けられている。このシート状封止材3は、半導体装置1の内部に設けられている半導体チップ(図1では図示せず)を封止している。一対の外部電極2,2にはそれぞれめっき処理が施され、外部電極2がシート状封止材3と接する面以外の5面がめっき膜4に覆われ、5面電極を形成している。シート状封止材3の色は任意に変更可能であり、半導体チップを封止するにあたって色の異なるシート状封止材3を用いることで、半導体装置1の極性を表示させることも可能となる。なお、この半導体装置1は、上述した図39に示すような態様で用いられる。
本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置1の全体は、図1に示すような略直方体の形状をしている。半導体装置1には一対の外部電極2,2が設けられている。半導体装置1にはこれら一対の外部電極2,2に挟まれるようにシート状封止材3によって封止されている領域が設けられている。このシート状封止材3は、半導体装置1の内部に設けられている半導体チップ(図1では図示せず)を封止している。一対の外部電極2,2にはそれぞれめっき処理が施され、外部電極2がシート状封止材3と接する面以外の5面がめっき膜4に覆われ、5面電極を形成している。シート状封止材3の色は任意に変更可能であり、半導体チップを封止するにあたって色の異なるシート状封止材3を用いることで、半導体装置1の極性を表示させることも可能となる。なお、この半導体装置1は、上述した図39に示すような態様で用いられる。
図2は、このシート状封止材3を透明なものとしてシート状封止材3によって封止されている半導体チップ5を外部から視認可能に示した説明図である。半導体チップ5は、略直方体形状をしており、その短手方向が半導体装置1の長手方向と平行となるように配置されている。半導体チップ5は、第1の表面5aに半導体素子の第1の電極5a1が配設され、第1の表面5aと対向する第2の表面5bに半導体素子の第2の電極5b1が配設されている。
この半導体チップ5の第1の表面5aには第1の導電性部材6aが接続され、第2の表面5bには第2の導電性部材6bが接続される。さらに、この第1の導電性部材6a及び第2の導電性部材6bを挟むように第1の外部電極2aと第2の外部電極2bが接続されている。
半導体チップ5をこのように半導体装置1内に配置することにより、半導体チップ5において最大の表面積を有する面を外部電極2(導電性部材6)との接続面として導通面を大きく取ることができるため、電力特性の向上を図ることができる。電流は、外部電極2b、第2の導電性部材6b、第2の表面5b(第2の電極5b1)、第1の表面5a(第1の電極5a1)、第1の導電性部材6a、外部電極2aの順、或いはこの逆の方向に電流が流れることになる。
また、半導体チップ5の電極が設けられている第1の表面5a及び第2の表面5bの表面積及び第1の導電性部材6aと第2の導電性部材6bの表面積の大きさは、導電性部材6を介して接続される第1の外部電極2a及び第2の外部電極2bの表面積よりも小さく構成されている。半導体チップ5及び導電性部材6をこのような寸法にすることで、これらを半導体装置1の内部中央に配置させることができ、半導体チップ5及び導電性部材6の周囲をシート状封止材3によって覆い封止することができる。
図3は、図2に示す半導体装置1をA−A線で切断して表わしたA−A線断面図である。半導体チップ5は半導体装置1の長手方向略中央に位置し、導電性部材6を介して一対の外部電極2によって挟まれている。また、一対の外部電極2にはさらにシート状封止材3も挟まれ、その内部に半導体チップ5及び導電性部材6が封止されている。外部電極2の5面の表面にはめっき膜4が形成されている。なお、この図3においては、導電性部材6は半導体チップ5の電極面全面と接続するように、その接続面の面積は半導体チップ5の電極面の表面積の大きさと同じくされている。
次に、本発明の第1の実施の形態にかかる半導体装置1の製造方法について、図4ないし図6を用いて説明する。
まず、シート状に形成されたシート状封止材3を用意する。このシート状封止材3は、一旦特定の温度(例えば、130℃)まで加熱すると溶融し封止材全体が流動化するが、さらに加熱し、例えば175℃に達すると硬化するという特徴を有している。封止材が流動化したときに加圧することで、任意の形状に成形することも可能であり機械加工性に優れる。また、封止材の材料物性を変更することなく色のみを変更することも可能である。
このシート状封止材3の厚さT(図4参照)は、半導体チップ5を挟んで接続される導電性部材6の厚みに従って種々のものが選択され得る。このシート状封止材3の厚さは半導体装置1の外形寸法に影響を与える。
このシート状封止材3に、例えばレーザやドリルを使用して導電性部材6を充填するための複数の貫通孔3aを形成する(図4参照)。この貫通孔3aの口径Lは、その半導体装置1が求める電気特性によって任意に定めることが可能である。この口径Lが大きければそれだけこの貫通孔3aに充填される導電性部材6の大きさが大きくなり、また半導体チップ5の第1の表面5a及び第2の表面5bに設けられている第1の電極5a1及び第2の電極5b1との接続面積も大きくなる。そのため、導電性部材6の大きさによって半導体装置1の導路径を調節することができ、電気特性を調節することができる。なお、図4ないし図6では導電性部材6の表面積を半導体チップ5の表面積と同じ大きさにしているが、導電性部材6の大きさは、半導体チップ5の表面積より大きく形成されることはない。
貫通孔3aが形成されたシート状封止材3を外部電極2に、例えばラミネータを使用して仮圧着する。このシート状封止材3を仮圧着した外部電極2は半導体装置1において半導体チップ5を挟み込むために2つ必要となることから、少なくとも2以上の複数を作成しておく。
図4に示すように外部電極2に仮圧着されたシート状封止材3の貫通孔3aに導電性部材6を充填する。この導電性部材6には、例えば、銀(Ag)ペーストや銅(Cu)ペーストが好適に使用され、例えば、印刷法等の方法によって貫通孔3aに充填される。
そして、図5に示すように、半導体チップ5の第2の表面5bが第2の導電性部材6bと接触するように半導体チップ5をシート状封止材3が仮圧着された第2の外部電極2b上に載置する。一方、半導体チップ5の第1の表面5aに第1の導電性部材6aが接触するようにシート状封止材3が仮圧着された第1の外部電極2aを半導体チップ5上に載置する。このようにすることで、半導体チップ5がシート状封止材3が仮圧着された第1の外部電極2a、第2の外部電極2bによって挟まれた状態となる。
さらに、図6の矢印に示すように、半導体チップ5の電極面を挟み込む第1の外部電極2a及び第2の外部電極2bから半導体チップ5に向けて加圧しつつ加熱する。シート状封止材3は、上述したように、例えば130℃の熱によって溶融され、隣接する半導体チップ5,5の間に充填される。さらに加熱を続け、およそ175℃の温度で1時間程度放置するとこの封止材は硬化する。隣接する半導体チップ5,5の間に封止材が充填され硬化されることにより、半導体チップ5は導電性部材6と併せてシート状封止材3によって封止される。なお、シート状封止材3が硬化される際、半導体チップ5の電極と接触している導電性部材6も硬化される。
シート状封止材3及び導電性部材6が硬化されたのち、図6の点線で示すように、隣接する半導体チップ5,5の間を半導体チップ5,5の間隔より細かいブレードでダイシングすることで、図1に示すような個々の半導体装置1が形成される。その後第1の外部電極2a、第2の外部電極2bをめっき膜内に充填されためっき液に浸すことで、第1の外部電極2a、第2の外部電極2bの5面にめっき膜4を形成することができる。このめっき処理は、第1の外部電極2a、第2の外部電極2bの表面に単層でも良く、また、銀めっき、はんだめっき等を複数積層しても良い。特にはんだめっきを最も外側に使用することにより、半導体装置1を基板と接続する際に用いられるはんだとの濡れ性が良くなる。
このように半導体チップ5の周囲をシート状封止材3によって封止するとともに、半導体チップ5に設けられた電極面に導電性部材6を介して一対の外部電極2と電気的に接続された半導体装置1を形成することによって、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
すなわち、特定温度に加熱することで溶融するという特性を有するシート状封止材3を用いて半導体チップ5を封止するため、このシート状封止材3が有する柔軟さにより半導体装置1の製造時における半導体チップ5の損傷を回避することが可能となる。同時に、シート状封止材3に設けられた貫通孔3aに導電性部材6を設けるため、その貫通孔3aの大きさを調整することで導電性部材6による電流の導路径及び配線長の調節を行うことができ、電気特性の向上を図ることができる。また、一度に多くの半導体チップに対して導電性部材及び外部電極を一括して接続することができるため、製造時間を短縮しつつより多くの半導体装置を生産することが可能となり生産性の向上も図ることができる。
なお、本発明の実施の形態における半導体装置は5面電極を採用することにより、上述した効果の他に、半導体装置を基板に実装した場合にはんだの接合状態を視認することができる、外部電極と基板との間のはんだが十分なフィレットを形成することができるため衝撃等の外力による破損が少なくなる等、5面電極を採用することによる実装時における優位な効果も併せて備えている点は改めて言うまでもない。
(第2の実施の形態)
次に本発明における第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態において、上述の第1の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
次に本発明における第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態において、上述の第1の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
本発明の実施の形態における半導体装置において最も脆弱であると考えられる部分は、半導体チップと導電性部材との界面、及び導電性部材と外部電極との界面である。そのため、例えば、半導体装置の基板実装時に行われるシェア試験等の信頼性評価試験や製品使用時の熱による基板曲げによって上述した界面において破断が生ずることもあり得ないことではない。
図7は、本発明の第2の実施の形態における半導体装置11の断面を示す断面図である。上述した第1の実施の形態における半導体装置1では、半導体チップ5を第1の外部電極2a、第2の外部電極2bによって挟む構造を採用していた。これに対して第2の実施の形態における半導体装置11では、図7に示すように、半導体チップ5を第1の外部電極2a、第2の外部電極2bによって挟む構造ではなく、外部電極2が半導体装置11の長さの半分を超えて形成され、半導体チップ5が半導体装置11の一方領域に偏って配置されている構造を採用する。
半導体チップ5には、図7に示す外部電極2と導電性部材6と接続される面を第1の表面5aとすると、この第1の表面5aに第1の電極5a1が設けられている。第1の表面5aには、導電性部材6が接続され、さらにこの導電性部材6には外部電極2が接続され、外部電極2にはめっき処理によりめっき膜4が形成される。半導体チップ5及び第1の表面5aに接続する導電性部材6の周囲はシート状封止材3によって封止されている。なお、この図7においては、導電性部材6は半導体チップ5の第1の表面5aの全面と接続するように、導電性部材6の第1の表面5aとの接続面の面積は、半導体チップ5の第1の表面面積の大きさと同じくされている。
一方、半導体チップ5の第1の表面と対向する第2の表面5bには第2の電極5b1が設けられている。この第2の電極5b1には導電性部材6及び外部電極2は接続されず、第2の電極5b1及び半導体チップ5を封止するシート状封止材3を覆うように直接めっき処理が行われる。
このめっき処理によって半導体チップ5等に形成されるめっき膜14は、図7に示すように、導電性部材6及びシート状封止材3と外部電極2との接合面を超えて膜付けされる。導電性部材6と外部電極2との界面まで覆うようにめっきすることにより、めっき膜14によって半導体チップ5と導電性部材6との界面、及び導電性部材6と外部電極2との界面が保護される。
ところで、半導体チップ5を半導体装置11の長手方向の一方領域に偏らせて配置させる構成としては図8のような半導体装置11aも考えることができる。この半導体装置11aでは、図7に示す半導体装置11と同様、半導体チップ5が半導体装置11の長手方向の一方領域に偏って配置されているが、半導体チップ5の第1の表面5aと接続される導電性部材6xが半導体装置11aの中央領域を超えて大きく形成される。一方、外部電極2xは半導体装置11の外部電極2に比して小さく形成されている。なお、導電性部材6xを封止するシート状封止材3xも導電性部材6xの大きさに合わせて半導体装置11aの長手方向に大きく形成されている。
図8に示される半導体装置11aでは、外部電極2xに形成されるめっき膜4x、半導体チップ5の第2の表面5bを覆うめっき膜14xは、いずれも導電性部材6xと外部電極2xとの界面、及び半導体チップ5と導電性部材6xとの界面を覆うように膜付けされている。
次に、図9ないし図11を使用して、本発明の第2の実施の形態における半導体装置11の製造方法を説明する。
図9に示すように、まず複数の半導体チップ5をステージ17上に第2の表面5bに設けられた第2の電極5b1が接するように載置する。このとき隣接する複数の半導体チップ5の間は、後の工程において封止材が充填されることになるため離して載置される。この半導体チップ5間の距離は、所望の電気特性を得るために必要とされる封止材の量を考慮して任意に設定することができる。一方、この工程とは別の工程において図10に示すように、用意されたシート状封止材3に貫通孔3aが設けられ、このシート状封止材3が仮圧着された外部電極2が製造される。そしてこの貫通孔3aには導電性部材6が充填される。この外部電極2は、上述した第1の実施の形態における製造方法によって製造される外部電極2と同一である(図7参照)。
次いで、ステージ17上に載置された半導体チップ5の第1の表面5aに設けられた第1の電極5a1に接触するように図10に示す外部電極2上に設けられた導電性部材6を位置合わせし載置する。そして、図11に示すように、外部電極2及びステージ17から半導体チップ5に向けて加熱しつつ加圧する。加熱することによりシート状封止材3は溶融して隣接する半導体チップ5の間に充填され、さらに加熱することでシート状封止材3は硬化する。同時に導電性部材6も硬化する。
シート状封止材3が硬化した後、ステージ17を半導体チップ5の第2の表面5bから外し、図11に示すように隣接する半導体チップ5の間(図11の点線参照)において半導体チップの間隔より小さい幅のブレードを用いてダイシングを行い、個々の半導体装置11とする。そして、図示していないが、外部電極2側及び半導体チップ5の第2の表面5bを覆うようにめっき処理が行われる(図7及び図8参照)。このめっき処理によって、第1の実施の形態において説明したように、単層或いは複数層のめっき膜が形成されて5面電極が形成される。
このように半導体チップ5の周囲をシート状封止材3によって封止するとともに、半導体チップ5に設けられた電極面に導電性部材6を介して外部電極2と電気的に接続された半導体装置1を形成することによって、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
さらに第1の実施の形態において述べた効果を全て有するとともに、第2の実施の形態においては、半導体チップを半導体装置の長手方向の一方領域に偏って配置させている。このことによって、例えば、半導体装置の基板実装時に行われるシェア試験等の信頼性評価試験や製品使用時の熱による基板曲げによって半導体装置の中央付近に力が加えられたとしても半導体チップと導電性部材との界面、及び導電性部材と外部電極との界面において破断が生ずる等の半導体チップの破損を防止することができる。また、これらの界面を覆うようにめっき膜が成膜されていることも半導体チップの破損防止に寄与する。
(第3の実施の形態)
次に本発明における第3の実施の形態について説明する。なお、第3の実施の形態において、上述の第1または第2の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
次に本発明における第3の実施の形態について説明する。なお、第3の実施の形態において、上述の第1または第2の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
第3の実施の形態における半導体装置21は、図12に示すように略直方体の形状をしている。この半導体装置21が第1及び第2の実施の形態にかかる半導体装置1、半導体装置11と相違する点は、半導体チップ5と導電性部材6を介して接続される外部電極2がなく、導電性部材26が外部電極2の役割を果たす点にある。
図13は、図12に示す半導体装置21をB−B線で切断して示すB−B線断面図である。半導体装置21は、半導体装置21の略中央に位置する半導体チップ5とこの半導体チップ5の第1の電極5a1を有する第1の表面5aと第2の電極5b1を有する第2の表面5bとに接続する導電性部材26と、半導体チップ5を封止するシート状封止材23とから構成され、外部電極2は設けられない。
半導体装置21における導電性部材26は、半導体チップ5の第1の表面5a及び第2の表面5bに配設された第1及び第2の電極5b1と接する一端が半導体チップ5の第1の表面5a及び第2の表面5bの面積よりも小さな面積を有しており、他端が半導体チップ5の第1の表面5a及び第2の表面5bの面積よりも大きな面積を有している。すなわち、図13に示すように略T字形に形成され、略T字形の中央縦軸26aの一端が半導体チップ5の第1の表面5aと第2の表面5bと接続されている。この導電性部材26の他端は略T字形の横軸26bを形成しており、この横軸26bの面積は導電性部材26の一端である縦軸26aの第1の表面5a及び第2の表面5bとの接続面積より大きい。また、横軸26bは、その両端において縦軸26aよりもその長さが短い縦軸26cと接続される。これら横軸26b及び短い縦軸26cが半導体装置21の表面に露出し、この部分における導電性部材26が5面電極として機能する。
シート状封止材23は、図13に示すように、半導体チップ5の第1の表面5a及び第2の表面5bと、この第1の表面5a及び第2の表面5bと対向する横軸26bの面との間を封止するとともに、半導体チップ5の第1の表面に接続する導電性部材26の短い縦軸26cと半導体チップ5の第2の表面に接続する導電性部材26の短い縦軸26cとの対向する間を封止する。この短い縦軸26cのシート状封止材23に封止されずに露出する面とシート状封止材23とは同一平面を構成し、半導体装置21の外部表面を形成する。
次に、図14ないし図16を使用して、本発明の第3の実施の形態における半導体装置11の製造方法を説明する。
図14に示すように、シート状封止材23を例えば、ダイシングシート27に載置し、導電性部材26の短い縦軸26cを形成するための溝をダイシングによって一定の間隔をもって格子状に形成する。図14ではまず高さT1という長さを有する溝23aをダイシングブレードを使用して形成する。このT1の長さが導電性部材26の短い縦軸26cの長さに該当する。
次に、導電性部材26に設けられた隣接する溝23aと溝23aとから等距離にある点をその孔の口径の中心点とする貫通孔23bをドリルやレーザを用いてシート状封止材23に設ける(図14参照)。この貫通孔23bの長さTは導電性部材26の縦軸26aの長さに該当する。このシート状封止材23の高さTは、半導体装置21の大きさや電流の配線長を考慮して決定することができる。この状態では図14に示されるように、シート状封止材23には複数の凹状が形成されている。このようなシート状封止材23を複数製造する。
図15に示すように、これまでの工程で形成した溝23a及び貫通孔23bに導電性材料を充填するとともに、シート状封止材23のダイシングシート27と接しない面にも例えばT2の高さに揃えて導電性材料を塗布する。このT2の高さは、導電性部材26の横軸26bの厚みに該当する。その後この導電性材料を仮に硬化させて導電性部材26とする。そしてこのように形成されたシート状封止材23及び導電性部材26(以下、シート状封止材23及び導電性部材26から構成される部材を適宜「構成材」と言う。)からダイシングシート27を外す。このような状態の構成材を複数製造する。
そして、ダイシングシート27を外した構成材を反転してこれまでダイシングシート27と接していたシート状封止材23の面を上とし(これを「第2の構成材28b」とする)、貫通孔23bの位置に半導体チップ5を載置する。この貫通孔23bには導電性部材26の縦軸26aが形成され、縦軸26aと半導体チップ5の第2の表面5bとが接する。
さらに、この載置された半導体チップ5上に別の構成材(この構成材を「第1の構成材28a」とする。)を重ねる。つまり、第1の構成材28aにおける導電性部材26の縦軸26aが半導体チップ5の第1の表面5aに接触するように半導体チップ5上に載置する。このようにすることで、半導体チップ5を第1の構成材28a及び第2の構成材28bとで挟んだ状態となる。
次に半導体チップ5を挟む第1の構成材28a及び第2の構成材28bにを半導体チップ5に向けて圧力を加えつつ加熱し、シート状封止材23を溶融させる。このシート状封止材23が溶融して半導体チップ5が封止された状態を示す図が図16である。その後、シート状封止材23の溝23aの中心を通るように溝23aよりも細いブレードでダイシングし、個片化することで図13に示すような半導体装置21が製造される。
このように半導体チップ5の周囲をシート状封止材23によって封止するとともに、半導体チップ5に設けられた電極面に導電性部材26を電気的に接続した半導体装置21を形成することによって、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
さらに、導電性部材に外部電極の役割を担わせる構成とすることで、金属製の板を用いる外部電極を設けていないことから、金属(外部電極)と樹脂(シート状封止材)の組み合わせといった、一般的に困難とされている異種材料の一括ダイシングを行わずに済み、半導体装置の製造工程が容易となり、生産性の向上を図ることができる。
(第4の実施の形態)
次に本発明における第4の実施の形態について説明する。なお、第4の実施の形態において、上述の第1ないし第3の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
次に本発明における第4の実施の形態について説明する。なお、第4の実施の形態において、上述の第1ないし第3の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
第4の実施の形態における半導体装置31は、図17に示すように略直方体の形状をしており、シート状封止材33によって半導体チップ5(図17では図示せず)が封止され、半導体装置31の長手方向の両端には外部電極としての一対のめっき膜34,34が形成されている。
図18は、図17に示す半導体装置31をC−C線で切断したC−C線断面図である。第4の実施の形態における半導体装置31において上述した第1ないし第3の実施の形態に係る半導体装置と相違する点は、半導体装置31の長手方向に対する半導体チップ5の向きが相違するという点である。すなわち、図18に明らかなように、第4の実施の形態における半導体装置31では、半導体チップ5はその長手方向が半導体装置31の長手方向と平行となるような向きに封止されており、第1ないし第3の実施の形態における半導体チップ5とその向きが90度傾いている。
半導体チップ5には、第1の表面5aに第1の電極5a1が配設され第2の表面5bに第2の電極5b1が配設されている。そして半導体チップ5の周囲、すなわち第1の表面5a及び第2の表面5b以外の4つの面は封止材38によって封止されている。この封止材38は第1の表面5aと第2の表面5bとの間の長さと同じ長さをもって半導体チップ5を封止しており、後述する図20に示すように、封止材38の半導体チップ5と接する面と直角に構成される面は、半導体チップ5の第1の表面5aと第2の表面5bとそれぞれ同一平面を形成する。
半導体チップ5の第1の表面5a及び第2の表面5bにはそれぞれ導電性部材36が接続されている。より詳しくは、第1の導電性部材36aは第1の表面5aの全面と接続されるが、第1の導電性部材36aの一端部は第1の表面5aの一端部に合わせて接続される。すなわち、図18に示すように、第1の導電性部材36aの一端部36aaは第1の表面5aの一端部5aaを始点として第1の表面5aの全面と接続される。さらに第1の導電性部材36aは第1の表面5aの他端部5abを越えて半導体チップ5を封止する封止材38aの表面であって、この封止材38aの半導体チップ5と接する面に対向する面の端部(終端部38aaと表わす)まで延ばして形成されている(この第1の導電性部材36aの他端部を他端部36abと表わす)。
一方、第2の表面5bの全面と接続される第2の導電性部材36bは、第2の導電性部材36bの一端部が第2の表面5bの一端部に合わせて接続される。すなわち、図18に示すように、第2の導電性部材36bの一端部36baは第2の表面5bの一端部5baを始点として第2の表面5bの全面と接続される。ここで、この第2の表面5bの一端部5baは、第1の表面5aの一端部5aaと対角上に位置する。さらに第2の導電性部材36bは第2の表面5bの他端部5bbを越えて半導体チップ5を封止する封止材38bの表面であって、この封止材38bの半導体チップ5と接する面に対向する面の端部(終端部38baと表わす)まで延ばして形成されている(この第2の導電性部材36bの他端部を他端部36bbと表わす)。つまり、第1の導電性部材36aと第2の導電性部材36bとは、半導体チップ5を挟んで互い違いとなるように接続されている。
第1の導電性部材36a及び封止材38bにおいて第2の導電性部材36bに覆われる面に対向する面であって半導体チップ5の第1の表面5aと同一平面を形成する面は、第1のシート状封止材33aによって封止される。また、第2の導電性部材36b及び封止材38aにおいて第1の導電性部材36aに覆われる面に対向する面であって半導体チップ5の第2の表面5bと同一平面を形成する面は、第2のシート状封止材33bによって封止される。
第4の実施の形態における半導体装置31の製造方法については後述するが、複数の半導体装置が一括して製造され、ダイシングを行うことにより個片化される。この際、第1の導電性部材36aの他端部36abがダイシングにより形成された面に表出するようにダイシングが行われる。すなわち、ダイシングにより第1のシート状封止材33a、第1の導電性部材36aの他端部36ab、封止材38a及び第2のシート状封止材33bが同一平面を形成し、この同一平面上にめっき処理が行われて第1のめっき膜34aが形成される。
また、ダイシングにより第2のシート状封止材33b、第2の導電性部材36bの他端部36bb、封止材38b及び第1のシート状封止材33aも同一平面を形成し、この同一平面上にめっき処理が行われて第2のめっき膜34bが形成される。これにより、半導体装置31の長手方向両端の領域に第1のめっき膜34aと第2のめっき膜34bとが形成され、このめっき膜がはんだを介して基板と接続されることにより、半導体装置31が基板に実装される。そして、この半導体装置31では、例えば、めっき膜34aを介して第1の導電性部材36aの他端部36abから第1の導電性部材36aを流れた電流は、半導体チップ5を通って第2の導電性部材36bを流れ、第2の導電性部材36bの他端部36bb及びめっき膜34bへと流れる。
次に、図19ないし図22を使用して、本発明の第4の実施の形態における半導体装置31の製造方法を説明する。
複数の半導体チップ5が載置されたダイシングシート37を、例えば図19に示す矢印の方向に引っ張ると、隣接する半導体チップ5同士の間は離間する。この状態で封止材38を隣接する半導体チップ5の間にできた隙間に充填し、仮硬化させる。図20では半導体チップ5の上から封止材38を流し、半導体チップ5のダイシングシート37と接しない面をスキージすることにより半導体チップ5間の隙間に封止材38を充填する方法を示しているが、例えば印刷法等によって封止材38を充填しても良い。このスキージを行うことで、封止材38の厚み(高さ)は、半導体チップ5の厚み(高さ)と同一になる。
一方、図19及び図20で示した工程とは別の工程において、シート状封止材33上に導電性部材36を印刷法等により所定の間隔をおいて形成する。そして、この導電性部材36に半導体チップ5の表面が接続されるように図20で示した半導体チップ5及び封止材38からなるシート(事前にダイシングシート37を外しておく)を載置する(図21参照)。
半導体チップ5を第2の導電性部材36b上に載置する際には、半導体チップ5の第2の表面5bの全面に第2の導電性部材36bが接続され、かつ、封止材38と境界を接する半導体チップ5の一方の端部が第2の導電性部材36bの一端部36baと合うように位置あわせが行われる。このように載置されることにより、第2の導電性部材36b上には、半導体チップ5とともに、半導体チップ5の他方の端部と境界を接する封止材38の一部が接続されることになる。なお、半導体チップ5の他方の端部と境界を接する封止材38の第2の導電性部材36bと接続されない領域は第2のシート状封止材33bとの間で空間を生ぜしめることになるが、この空間は第2のシート状封止材33bが溶融し硬化することで第2のシート状封止材33bによって封止される。
次に、図21に示すように、半導体チップ5の第1の表面5a上に第1の導電性部材36aを載置し接続する。この接続の際も、上述した第2の表面5bと第2の導電性部材36bとの接続同様、半導体チップ5の第1の表面5aの全面に第1の導電性部材36aが接続され、かつ、封止材38と境界を接する半導体チップ5の一方の端部が第1の導電性部材36aの一端部36aaと合うように位置あわせが行われる。なお、ここでいう「半導体チップ5の一方の端部」は、上述した第2の表面5bと第2の導電性部材36bとの接続の説明における「半導体チップ5の他方の端部」を指す。このように第1の導電性部材36aを接続することにより、半導体チップ5を挟んで第1の導電性部材36aと第2の導電性部材36bが互い違いに第1の表面5aと第2の表面5bにそれぞれ接続されることになる。
そして、図22の矢印に示すように、半導体チップ5を封止する第1のシート状封止材33a、第2のシート状封止材33bから半導体チップ5に向けて加圧するとともに加熱し、シート状封止材33を溶融、硬化させる。その後、図22の点線に示すように、封止材38が充填されている部分であって第1の導電性部材36aの他端部36abと第2の導電性部材36bの他端部36bbとの間を通るようにダイシングする。
ダイシングは第1の導電性部材36aの他端部36abと第2の導電性部材36bの他端部36bbがダイシングされた面に露出するように行う。この導電性部材36の端部が露出していないとめっき処理を行ってめっき膜34をつけても導電性部材36の端部とめっき膜34が接触せず、電流の導通経路を確保することができないからである。ダイシングされ個片化された半導体装置31に、第1のシート状封止材33a、第2のシート状封止材33b、導電性部材36及び封止材38を覆うようにめっき処理を行い、めっき膜34を設ける。このようにすることで、図18に示すような半導体装置31を得ることができる。
このように半導体チップ5の周囲を封止材38によって封止するとともに、半導体チップ5に設けられた電極面に導電性部材36を電気的に接続した半導体装置31を形成することによって、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
さらに、半導体装置内において半導体チップをその長手方向が半導体装置の長手方向と平行となるような向きに封止することにより、例えば、半導体装置の基板実装時に行われるシェア試験等の信頼性評価試験や製品使用時の熱による基板曲げによって半導体装置の中央付近に力が加えられたとしても半導体チップと導電性部材との界面、及び導電性部材と外部電極との界面において破断が生ずる等の半導体チップの破損を防止することができる。
(第5の実施の形態)
次に本発明における第5の実施の形態について説明する。なお、第5の実施の形態において、上述の第1ないし第4の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
次に本発明における第5の実施の形態について説明する。なお、第5の実施の形態において、上述の第1ないし第4の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
第5の実施の形態における半導体装置41は、図23に示すように略直方体の形状をしており、シート状封止材43によって半導体チップ5(図23では図示せず)が封止され、半導体装置41の長手方向の両端には外部電極としての一対のめっき膜44,44が設けられている。
図24は、図23に示す半導体装置41をD−D線で切断したD−D線断面図である。第5の実施の形態における半導体装置41は、上述の第4の実施の形態における半導体装置31と同様の構造を有する。
一方、第4の実施の形態における半導体装置31と異なる点は、導電性部材が金属箔で構成される点である。第4の実施の形態における半導体装置31の製造工程において、半導体チップに導電性部材36を加圧しつつ接続する工程があるが(図21及び図22参照)、この加圧力が強すぎると導電性部材36が半導体チップ5に比して柔らかいこともあり、本来シート状封止材33が充填されるべき空間に導電性部材36がはみ出してしまうことが考えられる。このような弊害を防止しつつ電流の導通経路を確保するために、第5の実施の形態においては、導電性部材に変えて金属箔を用いている。
次に、図25ないし図29を使用して、本発明の第5の実施の形態における半導体装置41の製造方法を説明する。
まず、第3のシート状封止材43上に金属箔46を所定の間隔をおいて形成する。この金属箔46の形成は、例えば予め第3のシート状封止材48上の全面に金属箔を蒸着しその後所望の大きさにエッチングすることにより行われる。
一方、図25に示すように上述した工程とは別の工程において、ダイシングシート47上に第3のシート状封止材48を仮圧着し、半導体チップ5の大きさに合った貫通孔48aを形成する。
次に、上述した第2のシート状封止材43bに形成された第2の金属箔46b上に半導体チップ5が載置される位置に導電性接着材49を設ける。
上述した貫通孔48aが形成された第3のシート状封止材48をダイシングシート47から外し、第2のシート状封止材43bに形成された第2の金属箔46bと接するように載置する。すなわち、図26に示すように、第2の金属箔46bの一端面と第3のシート状封止材48の貫通孔48aの壁面が同一平面を形成するように第3のシート状封止材48を載置する。このように第3のシート状封止材48を載置することにより半導体チップ5を貫通孔48a内に載置したときに半導体チップ5の短手方向の面と第2の金属箔46bの一端面とが同一平面を形成することになる。また、このように第3のシート状封止材48を載置すると、導電性接着材49は貫通孔48aの中央付近に位置することになる。
その後、図27に示すように、半導体チップ5の第2の表面5bが第2の金属箔46bに接続されるように半導体チップ5を貫通孔48a内に載置する。半導体チップ5が載置される位置は、半導体チップ5の第2の表面5bの全面に第2の金属箔46bが接続され、かつ、第3のシート状封止材48と境界を接する半導体チップ5の一方の端部が第2の金属箔46bの一端部46baと合う位置である。このように載置されることにより、第2の金属箔46b上には、半導体チップ5とともに、半導体チップ5の他方の端部と境界を接する第3のシート状封止材48の一部が接続されることになる。なお、半導体チップ5の他方の端部と境界を接する第3のシート状封止材48の第2の金属箔46bと接続されない領域は第2のシート状封止材43bとの間で空間を生ぜしめることになるが、この空間は第2のシート状封止材43bが溶融し硬化することで第2のシート状封止材43bによって封止される。
さらに導電性接着材49が設けられた第1のシート状封止材43a及び第1の金属箔46aを導電性接着材49が半導体チップ5の第1の表面5aと接するように接続する。この接続の際も、上述した第2の表面5bと第2の金属箔46bとの接続同様、半導体チップ5の第1の表面5aの全面に第1の金属箔46aが接続され、かつ、第3のシート状封止材48と境界を接する半導体チップ5の一方の端部が第1の金属箔46aの一端部46aaと合うように位置あわせが行われる。なお、ここでいう「半導体チップ5の一方の端部」は、上述した第2の表面5bと第2の金属箔46bとの接続の説明における「半導体チップ5の他方の端部」を指す。このように第1の金属箔46aを接続することにより、図28に示すように半導体チップ5を挟んで第1の金属箔46aと第2の金属箔46bが互い違いに第1の表面5aと第2の表面5bにそれぞれ接続されることになる。
そして図29の矢印が示すように、第1のシート状封止材43aと第2のシート状封止材43bから半導体チップ5に向けて加熱しつつ加圧する。加熱されることにより、第1のシート状封止材43aと第2のシート状封止材43bが溶融し硬化する。その後、図29の点線に示すように、第3のシート状封止材48が充填されている部分であって第1の金属箔46aの他端部46abと第2の金属箔46bの他端部46bbとの間を通るようにダイシングする。
ダイシングは第1の金属箔46aの他端部46abと第2の金属箔46bの他端部46bbがダイシングされた面に露出するように行う。この金属箔46の端部が露出していないとめっき処理を行ってめっき膜44をつけても金属箔46の端部とめっき膜44が接触せず、電流の導通経路を確保することができないからである。ダイシングされ個片化された半導体装置41に、第1のシート状封止材43a、第2のシート状封止材43b、金属箔46及び第3のシート状封止材48を覆うようにめっき処理を行い、めっき膜44を設ける。このようにすることで、図24に示すような半導体装置41を得ることができる。
このように半導体チップ5の周囲を第1のシート状封止材43a、第2のシート状封止材43b及び第3のシート状封止材48によって封止するとともに、半導体チップ5に設けられた電極面に金属箔46を電気的に接続した半導体装置41を形成することによって、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
さらに、半導体装置内において半導体チップをその長手方向が半導体装置の長手方向と平行となるような向きに封止することにより、例えば、半導体装置の基板実装時に行われるシェア試験等の信頼性評価試験や製品使用時の熱による基板曲げによって半導体装置の中央付近に力が加えられたとしても半導体チップと導電性部材との界面、及び導電性部材と外部電極との界面において破断が生ずる等の半導体チップの破損を防止することができる。また、第5の実施の形態において説明した半導体装置の製造方法を採用することにより、その製造工程において半導体チップの周囲を封止する第3のシート状封止材を仮硬化させる工程を省くことができ、生産性の向上を図ることができる。
(第6の実施の形態)
次に本発明における第6の実施の形態について説明する。なお、第6の実施の形態において、上述の第1ないし第5の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
次に本発明における第6の実施の形態について説明する。なお、第6の実施の形態において、上述の第1ないし第5の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
第6の実施の形態における半導体装置51が例えば、上述した第1の実施の形態における半導体装置1と相違する点は、半導体チップ5と外部電極2とを接続するにあたって導電性部材6を用いていない点にある。
例えば、第1の実施の形態における半導体装置1では半導体チップ5と外部電極2との接続を行う際に、間に導電性部材6、例えば、銀(Ag)や銅(Cu)からなるペーストを充填、硬化させることで接続する。
この導電性部材6による接続は、半導体チップ5の電極と外部電極2との間を導電性部材6に含まれる樹脂バインダによる接着によって行われる。そのため、金属接合による接続に比して接着界面における強度が低く、基板実装時における信頼性試験や落下による衝撃等によって接着界面が剥離してしまう可能性がないとは言えない。また、界面の剥離という観点からすれば、導電性部材6の線膨張係数が半導体チップ5や外部電極2等、他の半導体装置を構成する部材の線膨張係数と比較して数倍以上大きいことも剥離を招来してしまう原因の1つとなる。
そこで、第6の実施の形態においては第1の電極5a1と外部電極52aとの間を導電性部材6を使用せずに金属間結合することによって、接着界面が剥離することを防止することとしている。
第6の実施の形態における半導体装置51は、図30に示すように略直方体の形状をしている。図30に示す半導体装置51では、中央に半導体チップ5(図30では図示せず)を封止するシート状封止材53が設けられ、このシート状封止材53を挟むように第1の樹脂基板56aと第2の樹脂基板56b(以下、適宜これらの総称として「樹脂基板56」を用いる。)が設けられている。さらに半導体装置51の両端部には図示されていない第1の外部電極52aと第2の外部電極52b(以下、適宜これらの総称として「外部電極52」を用いる。)が設けられている。これら外部電極52はさらにめっき膜54によってその5つの面が覆われ、いわゆる5面電極を形成している。
図31は、図30に示す半導体装置51をE−E線で切断して示すE−E線断面図である。半導体装置51の略中央には第1の表面5aに設けられた第1の電極5a1及び第2の表面5bに設けられた第2の電極5b1が設けられた半導体チップ5が、第1の表面5a及び第2の表面5bを除く4面をシート状封止材53によって封止されて配置されている。
第1の表面5a上に設けられている第1の電極5a1の領域には、第1の外部電極52aの一端が電気的に接続されている。第1の外部電極52aは、第1の樹脂基板56aに設けられた貫通孔56aaにめっき処理を施すことによって形成される。すなわち、第1の外部電極52aが貫通孔56aaにめっき処理によって形成されることによって第1の外部電極52aと第1の電極5a1との間で金属間接合が行われることになる。このめっき処理は電解めっき、無電解めっき等いずれのめっきの方法によって行われてもよく、第6の実施の形態においては銅(Cu)を外部電極として用いている。なお、めっきで形成される金属であれば、上述した銅(Cu)に限られず、金(Au)、ニッケル(Ni)、錫(Sn)も使用することが可能である。
第1の外部電極52aは、めっき処理により貫通孔56aaが充填されることによって、その一端が第1の電極5a1に接続される。一方、その他端は、貫通孔56aaに充填されためっきがさらに第1の樹脂基板56aの上面(第1の樹脂基板56aが半導体チップ5の表面5a及びシート状封止材53と接する面と対向する面)にも堆積することによって形成される。そのため、その他端の表面積は、一端の表面積及び第1の表面5aの表面積よりも大きな表面積を有することになり、図31に示されるように第1の外部電極52aは略T字状の形状を備える。
なお、以上は、第1の電極5a1、第1の外部電極52a、第1の樹脂基板56a、貫通孔56aaを取り上げて半導体装置51の態様を説明したが、半導体チップ5の第1の表面5aに対向する第2の表面5b側に形成される第2の電極5b1、第2の外部電極52b、第2の樹脂基板56b、貫通孔56baであっても同様である。
次に、図32ないし図33を使用して、本発明の第6の実施の形態における半導体装置51の製造方法を説明する。
まず、樹脂基板56を用意する。この樹脂基板56としては、例えばFR−4やBTレジン等を好適に使用することができる。なお、図31の半導体装置51の断面図に示すように、半導体装置51は半導体チップ5及びシート状封止材53を樹脂基板56によって挟み込む構造を採用しているため、この樹脂基板56は複数用意する必要がある。
第6の実施の形態において樹脂基板56を使用するのは、以下のような理由からである。すなわち、上述した例えば、第1の実施の形態においては、半導体装置1の製造工程においてシート状封止材3と半導体チップ5及び外部電極2を加熱、硬化して接続する際に、予めシート状封止材3に設けた貫通孔3aに導電性部材6を充填している。これは、貫通孔3aに何も充填せずに孔を空けたまま加熱すると、シート状封止材3が熱によって軟化する際に貫通孔3aも潰れてしまうからである。
第6の実施の形態においては、半導体チップの電極と外部電極との間における接着界面の剥離を防止するためにこれらの間を金属接合させる。そこでシート状封止材の使用を半導体チップの周囲のみとし、半導体チップの電極と接続する外部電極を形成する貫通孔は耐熱性のある樹脂基板に形成することとしたものである。
そして、これらの樹脂基板56b,樹脂基板56aに所定の間隔で貫通孔56ba,貫通孔56aaを形成する。貫通孔56ba,貫通孔56aaは、例えば、レーザやドリルを使用することにより形成することができる。形成される貫通孔56ba,貫通孔56aaの間隔は任意であり、例えば、後述するダイシングにおいて使用されるブレードの幅や半導体チップ5の位置等が考慮される。また、貫通孔56ba,貫通孔56aaの径は、半導体チップ5の表面5b,表面5aに形成される第2の電極5b1,第1の電極5a1と確実に接続することができた上で、半導体装置51の性能如何によってその径の大きさが決定される。
次に、図示はしていないが、シート状封止材53に例えば、レーザやドリルを使用して第2の樹脂基板56bに設けた貫通孔56baの間隔と等しいピッチで貫通孔53aを形成する。この貫通孔53aには半導体チップ5が第1の表面5a及び第2の表面5bを除く4面が貫通孔53aに接するように納まる。そして、第2の樹脂基板56bにシート状封止材53を載置する。これはあくまでも仮固定であって、例えば、ラミネータ等を使用して若干加熱、加圧して接続する。第2の樹脂基板56bとシート状封止材53の位置あわせは、第2の樹脂基板56bに形成された貫通孔56baの径の中心と、シート状封止材53に形成された貫通孔53aの径の中心とを合わせてることで行う。
その上で、シート状封止材53に形成された貫通孔53aに半導体チップ5を載置する。さらに、予め貫通孔56aaを形成しておいた第1の樹脂基板56aを位置あわせした後に半導体チップ5及びシート状封止材53を挟むように載置する。このような状態を示すのが図32である。この載置は第1の樹脂基板56aの貫通孔56aaと第2の樹脂基板56bの貫通孔56baの位置が半導体チップ5を挟んで互いに対向する位置となるように行う。第1の樹脂基板56a及び第2の樹脂基板56bから半導体チップ5及びシート状封止材53に向けて加圧するとともに加熱する。加熱によりシート状封止材53がおよそ130℃で溶融するとともにおよそ175℃で硬化する。この工程を経ることによって第1の樹脂基板56a,半導体チップ5,シート状封止材53,第2の樹脂基板56bが固定される。
このように接続することによって、この時点では、半導体チップ5の第1の表面5a,第2の表面5bに形成された第1の電極5a1,第2の電極5b1の領域は貫通孔56aa,貫通孔56baによって第1の樹脂基板56a及び第2の樹脂基板56bに塞がれずにある。
半導体チップ5及びシート状封止材53を挟み込むように第1の樹脂基板56a及び第2の樹脂基板56bを接続した後、めっき処理を施す。このめっき処理によって、図33に示すように、貫通孔56aa,貫通孔56ba及び第1の樹脂基板56aであって半導体チップ5及びシート状封止材53と接する面に対向する面、第2の樹脂基板56bであって半導体チップ5及びシート状封止材53と接する面に対向する面にもめっきが施されて外部電極52が形成される。この外部電極52は、めっき処理の方法により例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、錫(Sn)等を用いることができる。なお、外部電極52ははんだペーストを用いて形成するようにしても良い。
めっき処理後、図33の破線で示す切断線に沿ってダイシングを行って個片化することにより各半導体装置51となる。そして、各半導体装置51を図示しないめっき液に含浸させることにより、第1の外部電極52a及び第2の外部電極52bにめっき膜54を形成する。以上の工程を経ることによって図30或いは図31に示す半導体装置51が製造される。
このように半導体チップの周囲をシート状封止材によって封止するとともに、半導体チップに設けられた電極に外部電極を電気的に接続した半導体装置を形成することによって、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
特に、第6の実施形態において説明したように、外部電極をめっき処理等を行うことによって半導体チップに形成された電極と外部電極との接続を金属接合させることができる。そのため、例えば、半導体装置の基板実装時に行われるシェア試験等の信頼性評価試験や製品使用時の熱による基板曲げによって半導体装置の中央付近に力が加えられたとしてもその強固な接合力により、半導体チップと外部電極との界面において破断が生ずる等の半導体チップの破損を防止することができる。
また、例えば、シート状封止材の色は任意に変更可能であり、半導体チップを封止するにあたって色の異なるシート状封止材を用いることで、半導体装置の極性を表示させることも可能となることや、樹脂基板やシート状封止材の厚み、またはそれぞれに設けられる貫通孔の間隔や径の大きさ等を調整することにより、半導体装置の寸法を容易に所望の大きさに変更できる等、上述した各実施の形態において得られる効果をも備えることは言うまでもない。
(第7の実施の形態)
次に本発明における第7の実施の形態について説明する。なお、第7の実施の形態において、上述の第1ないし第6の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
次に本発明における第7の実施の形態について説明する。なお、第7の実施の形態において、上述の第1ないし第6の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
第7の実施の形態における半導体装置61は、第6の実施の形態における半導体装置51と比べて外部電極の形状が異なる点に特徴がある。
すなわち、第7の実施の形態における半導体装置61は、図34に示すように略直方体の形状をしている。図34に示す半導体装置61では、中央に半導体チップ5(図34では図示せず)を封止するシート状封止材63が設けられ、このシート状封止材63を挟むように第1の樹脂基板66aと第2の樹脂基板66b(以下、適宜これらの総称として「樹脂基板66」を用いる。)が設けられている。さらに半導体装置61の両端部には図示されていない第1の外部電極62aと第2の外部電極62b(以下、適宜これらの総称として「外部電極62」を用いる。)が設けられている。これら外部電極62はさらにめっき膜64によってその5つの面が覆われ、いわゆる5面電極を形成している。
第7の実施の形態における半導体装置61では、めっき膜64の厚み(半導体装置61の長手方向における長さ)が第6の実施の形態における半導体装置51のめっき膜54よりも厚い。これは外部電極62(第1の外部電極62aと第2の外部電極62bとの総称である。)形状が相違することに起因するものである。
第7の実施の形態における半導体装置61の基本的な構成は、図34に示す半導体装置61をF−F線で切断して示すF−F線断面図(図35参照)に示されているように、第6の実施の形態における半導体装置51と同様である。一方、外部電極62の形状は次に述べるような形状をしており、第6の実施の形態で説明した半導体装置51の外部電極52とその形状が相違する。なお、以下では第1の外部電極62aを例にとって説明する。
第1の外部電極62aは、第1の導通経路62a1と、第2の導通経路62a2と、第3の導通経路62a3とから構成され、略T字形に形成される。これに対して、第6の実施の形態における半導体装置51の外部電極52は、略T字形とはいってもいわゆる第3の導通経路の部分がない。なお、説明の都合上外部電極62を3つの導通経路に分けているが、後述するように外部電極62は例えば、めっき処理によって形成されることから、これら3つの導通経路は一体である。
第1の導通経路62a1は略T字形の中央の縦軸に該当し、その一端が半導体チップ5の第1の表面5aに形成された第1の電極5a1と接続されている。第1の導通経路62a1は、第1の樹脂基板66aに設けられた貫通孔66aaにめっき処理を施すことによって形成される。これによって第1の電極5a1との間で金属間接合が行われることになる。
第1の導通経路62a1の他端は、略T字形の横軸に該当する第2の導通経路62a2につながる。この第2の導通経路62a2は、外部電極62にめっき膜64が形成される前には半導体装置61の長手方向の端面を形成する。また、第2の導通経路62a2の面積は、半導体チップ5の第1の電極5a1と接続される第1の導通経路62a1の一端の面積よりも大きい。
第2の導通経路62a2はその周縁において第1の導通経路62a1の長さ(貫通孔66aaの深さ)よりもその長さが短い第3の導通経路62a3と接続されている。これら第2の導通経路62a2及び第3の導通経路62a3にめっき膜64が形成されることによっていわゆる5面電極となる。
次に、図36及び図37を使用して、本発明の第7の実施の形態における半導体装置61の製造方法を説明する。
まず、樹脂基板66を用意する。この樹脂基板66としては、例えばFR−4やBTレジン等を好適に使用することができる。なお、図35の半導体装置61の断面図に示すように、半導体装置61は半導体チップ5及びシート状封止材63を樹脂基板66によって挟み込む構造を採用しているため、この樹脂基板66は複数用意する必要がある。
第7の実施の形態において樹脂基板66を使用するのは、以下のような理由からである。すなわち、上述した例えば、第1の実施の形態においては、半導体装置1の製造工程においてシート状封止材3と半導体チップ5及び外部電極2を加熱、硬化して接続する際に、予めシート状封止材3に設けた貫通孔3aに導電性部材6を充填している。これは、貫通孔3aに何も充填せずに孔を空けたまま加熱すると、シート状封止材3が熱によって軟化する際に貫通孔3aも潰れてしまうからである。
第7の実施の形態においては、半導体チップの電極と外部電極との間における接着界面の剥離を防止するためにこれらの間を金属接合させる。そこでシート状封止材の使用を半導体チップの周囲のみとし、半導体チップの電極と接続する外部電極を形成する貫通孔は耐熱性のある樹脂基板に形成することとしたものである。
そして、これらの樹脂基板66b,樹脂基板66aに所定の間隔で貫通孔66ba,貫通孔66aaを形成する。貫通孔66ba,貫通孔66aaは、例えば、レーザやドリルを使用することにより形成することができる。形成される貫通孔66ba,貫通孔66aaの間隔は任意であり、例えば、後述するダイシングにおいて使用されるブレードの幅や半導体チップ5の位置等が考慮される。また、貫通孔66ba,貫通孔66aaの径は、半導体チップ5の表面5b,表面5aに形成される第2の電極5b1,第1の電極5a1と確実に接続することができた上で、半導体装置61の性能如何によってその径の大きさが決定される。
次に、図示はしていないが、シート状封止材63にも例えば、レーザやドリルを使用して第2の樹脂基板66bに設けた貫通孔66baの間隔と等しいピッチで貫通孔63aを形成する。この貫通孔63aには半導体チップ5が第1の表面5a及び第2の表面5bを除く4面が貫通孔63aに接するように納まる。そして、第2の樹脂基板66bにシート状封止材63を載置する。これはあくまでも仮固定であって、例えば、ラミネータ等を使用して若干加熱して接続する。第2の樹脂基板66bとシート状封止材63の位置あわせは、第2の樹脂基板66bに形成された貫通孔66baの径の中心と、シート状封止材63に形成された貫通孔63aの径の中心とを合わせてることで行う。
その上で、シート状封止材63に形成された貫通孔63aに半導体チップ5を載置する。さらに、予め貫通孔66aaを形成しておいた第1の樹脂基板66aを位置あわせした後に半導体チップ5及びシート状封止材63を挟むように載置する。このような状態を示すのが図36である。この載置は第1の樹脂基板66aの貫通孔66aaと第2の樹脂基板66bの貫通孔66baの位置が半導体チップ5を挟んで互いに対向する位置となるように行う。第1の樹脂基板66a及び第2の樹脂基板66bから半導体チップ5及びシート状封止材63に向けて加圧するとともに加熱する。加熱によりシート状封止材63がおよそ130℃で溶融するとともにおよそ175℃で硬化する。この工程を経ることによって第1の樹脂基板66a,半導体チップ5,シート状封止材63,第2の樹脂基板66bが固定される。
このように接続することによって、この時点では、半導体チップ5の第1の表面5a,第2の表面5bに形成された第1の電極5a1,第2の電極5b1の領域は貫通孔66aa,貫通孔66baによって第1の樹脂基板66a及び第2の樹脂基板66bに塞がれずにある。
さらに、図36に示すように、第1の樹脂基板66aを例に挙げて説明すれば、第1の樹脂基板66aに設けられた複数の貫通孔66aaのうち、それぞれ互いに隣接する貫通孔66aaの径の中心から等しい位置において第1の樹脂基板66aを貫通孔66aaの深さより浅くダイシングを行って溝66abを形成する。この溝の形成は第2の樹脂基板66bにおいても同じように行われる。
この溝66ab,66bbを設けた理由は5面電極を簡易に形成するためである。すなわち、めっき膜は金属部分にしか被覆されない。従って、例えば、第6の実施の形態に示す半導体装置51のように外部電極52が形成された後にめっき液に含浸させて外部電極52上にめっき膜54を被覆する方法は、めっき膜を形成する領域に合わせた細かな制御が必要となりその制御が難しい。そこで、より簡易に外部電極上にめっき膜を被覆することができるように、まず樹脂基板66に溝66ab,66bbを設けて第3の導通経路の形成を可能とし、めっき膜が被覆される領域を広げることとした。
この後、めっき処理を施す。このめっき処理によって、図37に示すように、貫通孔66aa,貫通孔66ba、溝66ab,溝66bb及び第1の樹脂基板66aであって半導体チップ5及びシート状封止材63と接する面に対向する面、第2の樹脂基板66bであって半導体チップ5及びシート状封止材63と接する面に対向する面にもめっき処理が施されて外部電極62が形成される。この外部電極62は、めっき処理の方法により例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、錫(Sn)等を用いることができる。なお、外部電極62ははんだペーストを用いて形成するようにしても良い。
めっき処理後、図37の破線で示すように溝66ab,溝66bbの中央部に沿ってダイシングを行って個片化することにより各半導体装置61となる。この状態では、外部電極62として半導体装置61の外部に第2の導通経路62a2,62b2と第3の導通経路62a3,62b3が露出している。
そして、各半導体装置61に対して図示してはいないがバレルめっきを施すことによって、第1の外部電極62a及び第2の外部電極62bにめっき膜を形成する。第7の実施の形態においては、第6の実施の形態でめっき膜を形成する際に用いためっき液に含浸させる方法を採用せず、バレルめっきという方法を採用する。この方法を採用することによりより簡易にめっき膜を外部電極に被覆させることができる。以上の工程を経ることによって図34或いは図35に示す半導体装置61が製造される。
このように半導体チップの周囲をシート状封止材によって封止するとともに、半導体チップに設けられた電極に外部電極を電気的に接続した半導体装置を形成することによって、ボンディングワイヤを使用しない構造を備えることで電気特性を向上させつつ高い信頼性を確保し、製造の歩留まりを上げて生産性の向上を図ることの可能な半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
また、外部電極をめっき処理等を行うことによって半導体チップに形成された電極と外部電極との接続を金属接合させることができる。そのため、例えば、半導体装置の基板実装時に行われるシェア試験等の信頼性評価試験や製品使用時の熱による基板曲げによって半導体装置の中央付近に力が加えられたとしても、その強固な結合力により半導体チップと外部電極との界面において破断が生ずる等の半導体チップの破損を防止することができる。
さらに、第7の実施の形態において説明したように、バレルめっきによるめっき膜の形成方法を採用することによって、例えば第6の実施の形態で説明したようなめっき液に半導体装置を含浸させる必要はなくなる。そのためより簡易にめっき膜を被覆させることができ、工程の簡略化を図ることができる。
また、例えば、シート状封止材の色は任意に変更可能であり、半導体チップを封止するにあたって色の異なるシート状封止材を用いることで、半導体装置の極性を表示させることも可能となることや、樹脂基板やシート状封止材の厚み、またはそれぞれに設けられる貫通孔の間隔や径の大きさ等を調整することにより、半導体装置の寸法を容易に所望の大きさに変更できる等、上述した各実施の形態において得られる効果をも備えることは言うまでもない。
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1…半導体装置、2…外部電極、3…シート状封止材、4…めっき膜、5…半導体チップ、第1の電極…5a1、第2の電極…5b1、6…導電性部材、11…半導体装置、14…めっき膜、21…半導体装置、23…シート状封止材、26…導電性部材、27…ダイシングシート、31…半導体装置、33…シート状封止材、34…めっき膜、36…導電性部材、37…ダイシングシート、38…封止材、41…半導体装置、43…シート状封止材、44…めっき膜、46…金属箔、47…ダイシングシート、48…第3のシート状封止材、49…導電性接着材、51…半導体装置、52…外部電極、53…シート状封止材、54…めっき膜、56…樹脂基板、61…半導体装置、62…外部電極、63…シート状封止材、64…めっき膜、66…樹脂基板。
Claims (28)
- 第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップと、
前記半導体チップの第1の表面に接続された第1の導電性部材と、
前記半導体チップの第2の表面に接続された第2の導電性部材と、
前記第1の導電性部材と接続され、前記第1の導電性部材よりも大きな接続面積を有する第1の外部電極と、
前記第2の導電性部材と接続され、前記第2の導電性部材よりも大きな接続面積を有する第2の外部電極と、
前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極の間において、加熱により溶融、硬化することで前記半導体チップ、前記第1の導電性部材及び前記第2の導電性部材を封止する封止材と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の外部電極及び第2の外部電極には、めっき処理がされていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップと、
前記半導体チップの第1の表面に接続された導電性部材と、
前記導電性部材と接続され、前記導電性部材よりも大きな接続面積を有する外部電極と、
加熱により溶融、硬化することで前記半導体チップ、前記導電性部材を封止する封止材と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記外部電極及び前記半導体チップの前記第2の表面にはめっき処理が施されめっき膜が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
- 前記封止材は、シート状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記半導体チップは、同一の性質を有するがその色が異なる複数のシート状封止材により封止されることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の半導体装置。
- シート状封止材に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔が設けられたシート状封止材を第1の外部電極と第2の外部電極のそれぞれに接着する工程と、
前記第1の外部電極に接着された第1のシート状封止材と前記第2の外部電極に接着された第2のシート状封止材のそれぞれの貫通孔に導電性材料を充填する工程と、
第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップに、前記第1の電極には前記第1のシート状封止材の貫通孔に充填された導電性材料により形成された第1の導電性部材を、前記第2の電極には前記第2のシート状封止材の貫通孔に充填された導電性材料により形成された第2の導電性部材を接続する工程と、
前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極から前記第1の導電性部材及び第2の導電性部材に挟まれた前記半導体チップに向けて加圧しつつ加熱し、前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材を溶融して前記半導体チップ、前記第1の導電性部材及び第2の導電性部材を封止する工程と、
前記第1のシート状封止材及び第2のシート状封止材をさらに加熱して硬化させる工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップと、
前記半導体チップの第1の表面に接続された第1の導電性部材と、
前記半導体チップの第2の表面に接続された第2の導電性部材と、
前記第1の導電性部材と第2の導電性部材との間において、加熱により溶融、硬化することで前記半導体チップを封止する封止材と、を備え、
前記第1の導電性部材と前記第2の導電性部材は、前記半導体チップの表面に配設された電極と接する一端が前記半導体チップの表面積よりも小さな面積を有しており、他端が前記半導体チップの表面積よりも大きな面積を有していることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の導電性部材と前記第2の導電性部材は、前記一端から前記他端に延びる電流の第1の導通経路と、この第1の導通経路と直角に接続して延びる前記他端を構成する第2の導通経路と、前記第2の導通経路と直角に接続し前記第1の導通経路と並行に延びる第3の導通経路とから構成されることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
- 前記第3の導通経路の長さは、前記第1の導通経路の長さより短いことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の半導体装置。
- 前記封止材は、前記半導体チップの第1の表面と前記第1の導電性部材の前記第2の導通経路との間、前記半導体チップの第2の表面と前記第2の導電性部材の前記第2の導通経路との間及び前記第1の導電性部材の前記第3の導通経路と前記第2の導電性部材の前記第3の導通経路とが対向する間とを封止することを特徴とする請求項8ないし請求項10のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記封止材は、シート状に形成されていることを特徴とする請求項8ないし請求項11のいずれかに記載の半導体装置。
- 第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップをステージに前記第2の電極5b1を接触させ等間隔に載置する工程と、
シート状封止材に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔が設けられたシート状封止材を外部電極に接着する工程と、
前記外部電極に接着された前記シート状封止材の貫通孔に導電性部材を充填する工程と、
前記半導体チップの第1の電極上に前記外部電極のシート状封止材に充填された導電性部材を接触させて前記外部電極を載置する工程と、
前記外部電極から前記ステージ及び外部電極に挟まれた前記半導体チップに向けて加圧しつつ加熱し、前記シート状封止材を溶融して前記半導体チップ及び前記導電性部材を封止する工程と、
前記シート状封止材をさらに加熱して硬化させる工程と、
前記ステージを前記半導体チップから外す工程と、
隣接する前記半導体チップの間でダイシングを行い、半導体装置を個片化する工程と、
前記半導体チップの前記第2の電極と前記シート状封止材にめっき処理を行い、めっき膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップと、
前記半導体チップの構成面のうち前記第1の表面と前記第2の表面を除く4つの面を封止し、前記第1の表面と前記第2の表面とそれぞれ同一平面を形成する封止材と、
前記第1の表面の全面と接続され、前記第1の表面の一端部から前記第1の表面の他端部を越えて前記第1の表面と同一平面を形成する前記封止材の終端部まで延ばして形成された第1の導電性部材と、
前記第2の表面の全面と接続され、前記第1の表面の他端部と同一平面を形成する前記第2の表面の一端部から前記第2の表面の他端部を越えて前記第2の表面と同一平面を形成する前記封止材の終端部まで延ばして形成された第2の導電性部材と、
前記第1の導電性部材及び前記半導体チップの第1の表面と同一平面を形成する前記封止材の表面であって前記第1の導電性部材に覆われない領域を封止する第1のシート状封止材と、
前記第2の導電性部材及び前記半導体チップの第2の表面と同一平面を形成する前記封止材の表面であって前記第2の導電性部材に覆われない領域を封止する第2のシート状封止材と、
同一平面を形成する前記第1のシート状封止材、前記第1の導電性部材、前記第1の導電性部材に覆われる封止材及び前記第2のシート状封止材の表面とこの表面との垂直面に形成される第1のめっき膜と、
同一平面を形成する前記第2のシート状封止材、前記第2の導電性部材、前記第2の導電性部材に覆われる封止材及び前記第1のシート状封止材の表面とこの表面との垂直面に形成される第2のめっき膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップと、
前記半導体チップの構成面のうち前記第1の表面と前記第2の表面を除く4つの面を封止し、前記第1の表面と前記第2の表面とそれぞれ同一平面を形成する封止材と、
前記第1の表面の全面と接続され、前記第1の表面の一端部から前記第1の表面の他端部を越えて前記第1の表面と同一平面を形成する前記封止材の終端部まで延ばして形成された第1の金属箔と、
前記第2の表面の全面と接続され、前記第1の表面の他端部と同一平面を形成する前記第2の表面の一端部から前記第2の表面の他端部を越えて前記第2の表面と同一平面を形成する前記封止材の終端部まで延ばして形成された第2の金属箔と、
前記第1の金属箔及び前記半導体チップの第1の表面と同一平面を形成する前記封止材の表面であって前記第1の金属箔に覆われない領域を封止する第1のシート状封止材と、
前記第2の金属箔及び前記半導体チップの第2の表面と同一平面を形成する前記封止材の表面であって前記第2の金属箔に覆われない領域を封止する第2のシート状封止材と、
同一平面を形成する前記第1のシート状封止材、前記第1の金属箔、前記第1の金属箔に覆われる封止材及び前記第2のシート状封止材の表面及びこの表面との垂直面に形成される第1のめっき膜と、
同一平面を形成する前記第2のシート状封止材、前記第2の金属箔、前記第2の金属箔に覆われる封止材及び前記第1のシート状封止材の表面及びこの表面との垂直面に形成される第2のめっき膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体チップの前記第1の表面及び前記第2の表面は、前記第1のめっき膜及び前記第2のめっき膜とに挟まれる前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材が形成する面と平行となるように封止されていることを特徴とする請求項14または請求項15に記載の半導体装置。
- 前記封止材は、シート状に形成されていることを特徴とする請求項14ないし請求項16のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1のシート状封止材と前記第2のシート状封止材は、同一の性質を有するがその色が異なることを特徴とする請求項14ないし請求項17のいずれかに記載の半導体装置。
- ダイシングシート上に設けられたシート状封止材に格子状に溝を形成する工程と、
隣接する前記溝と前記溝との間であって、いずれの前記孔からも等距離にある位置のシート状封止材に貫通孔を形成する工程と、
前記シート状封止材の前記溝及び前記貫通孔に導電性材料を充填するとともに、充填された前記導電性材料と前記シート状封止材との上にさらに導電性材料を塗布して平面を形成することで第1の導電性部材と前記第1のシート状封止材からなる第1の構成材及び第2の導電性部材と前記第2のシート状封止材からなる第2の構成材を形成する工程と、
前記第2の構成材の前記シート状封止材と接続するダイシングシートを外し、前記ダイシングシートと前記シート状封止材とが接していた接続面を上面とする工程と、
第1の表面に半導体素子の第1の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップの前記第2の電極に前記第2の構成材の前記貫通孔に充填された前記導電性材料であって、前記接続面上に現われた前記導電性材料を接続する工程と、
前記半導体チップの前記第1の電極に前記第1の構成材の前記貫通孔に充填された前記導電性材料であって、前記接続面上に現われた前記導電性材料を接続する工程と、
前記第1の構成材及び前記第2の構成材から前記第1の構成材及び第2の構成材に挟まれた前記半導体チップに向けて加圧しつつ加熱し、前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材を溶融して前記半導体チップを封止する工程と、
前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材をさらに加熱して硬化する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の表面に半導体素子の一方の電極が配設され、前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップを複数、シート上に前記第2の電極を接触させて載置する工程と、
前記シートを水平方向に延ばし前記シート上に載置された複数の前記半導体チップ間に隙間を設ける工程と、
前記半導体チップ間に設けられた隙間に、前記半導体チップの前記第1の表面と同一平面となる平面を有する封止材を充填する工程と、
第1のシート状封止材及び第2のシート状封止材上に第1の導電性部材及び第2の導電性部材を形成する工程と、
前記第1の導電性部材の一端面と前記半導体チップの前記封止材と接する面とを同一平面に形成して前記第1の電極に前記第1のシート状封止材上の前記第1の導電性部材を接続する工程と、
前記第2の導電性部材の一端面と前記第1の導電性部材とともに同一平面を形成する前記半導体チップの前記封止材と接する面に対向する面とを同一平面に形成して前記第2の電極5b1に前記第2のシート状封止材上の前記第2の導電性部材を接続する工程と、
前記第1のシート状封止材及び第2のシート状封止材から前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材に挟まれた前記半導体チップに向けて加圧しつつ加熱し、前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材を溶融して前記半導体チップを封止する工程と、
前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材をさらに加熱して硬化する工程と、
前記第1の導電性部材の他端面と隣接する他の半導体チップの前記第2の導電性部材との間でダイシングする工程と、
前記ダイシングにより現われた表面及びこの表面との垂直面にめっき処理によりめっき膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1のシート状封止材上に第1の金属箔を一定の間隔で形成するとともに、第2のシート状封止材上に第2の金属箔を一定の間隔で形成する工程と、
ダイシングシート上に設けられた第3のシート状封止材に、第1の表面に半導体素子の一方の電極が配設され前記第1の表面と対向する第2の表面に前記半導体素子の第2の電極が配設された半導体チップを充填する貫通孔を形成する工程と、
前記第1の金属箔上であって前記第1の電極が載置される位置に、前記第1の金属箔と前記第1の電極とを接続する第1の導電性接着剤を塗布する工程と、
前記第2の金属箔上であって前記第2の電極が載置される位置に、前記第2の金属箔と前記第2の電極とを接続する第2の導電性接着剤を塗布する工程と、
前記第2の金属箔上に塗布された前記第2の導電性接着剤が、前記第3のシート状封止材に形成された貫通孔の幅方向中央に配置されるように前記第3のシート状封止材を前記第2の金属箔上に載置する工程と、
前記貫通孔に前記半導体チップを充填し、前記第2の電極と前記第2の金属箔とを前記第2の導電性接着剤を介して接続する工程と、
前記半導体チップの第1の電極と前記第1の金属箔を前記第1の導電性接着剤を介して接続する工程と、
前記第1のシート状封止材及び第2のシート状封止材から前記第1の金属箔及び前記第2の金属箔に挟まれた前記半導体チップに向けて加圧しつつ加熱し、前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材を溶融して前記半導体チップを封止する工程と、
前記第1のシート状封止材及び前記第2のシート状封止材をさらに加熱して硬化する工程と、
前記半導体チップの前記第1の電極に接続する前記第1の金属箔であって前記第3のシート状封止材と接する一端面と、隣接する他の半導体チップの前記第2の電極に接続する前記第2の金属箔であって前記第3のシート状封止材と接する一端面との間でダイシングする工程と、
前記ダイシングにより現われた表面及びこの表面との垂直面にめっき処理によりめっき膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の表面に第1の電極が設けられ、前記第1の表面と対向する第2の表面に第2の電極が設けられた半導体チップと、
前記半導体チップの前記第1の表面及び前記第2の表面を除く4つの面を封止する封止材と、
前記封止材と接着され、前記半導体チップにおいて前記第1の電極が設けられた領域に該当する位置に貫通孔が設けられた第1の樹脂基板と、
前記封止材と接着され、前記第1の樹脂基板とともに前記半導体チップを挟み、前記半導体チップにおいて前記第2の電極が設けられた領域に該当する位置に貫通孔が設けられた第2の樹脂基板と、
前記第1の樹脂基板の前記貫通孔を充填しその一端が前記第1の電極に接続されるとともに、その他端の表面積は前記半導体チップにおける前記第1の表面の表面積よりも大きな表面積を有する第1の外部電極と、
前記第2の樹脂基板の前記貫通孔を充填しその一端が前記第2の電極に接続されるとともに、その他端の表面積は前記半導体チップにおける前記第2の表面の表面積よりも大きな表面積を有する第2の外部電極と、
前記第1の外部電極の他端を構成する5面及び前記第2の外部電極の他端を構成する5面をそれぞれ覆うめっき膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記封止材は、シート状に形成されていることを特徴とする請求項22に記載の半導体装置。
- 第1の樹脂基板と第2の樹脂基板に貫通孔を形成する工程と、
シート状封止材に貫通孔を形成する工程と、
前記第2の樹脂基板の貫通孔の径の中心に前記シート状封止材の前記貫通孔の径の中心を合わせて前記第2の樹脂基板に前記シート状封止材を載置する工程と、
前記シート状封止材の貫通孔に半導体チップの第1の電極が設けられた第1の表面及び第2の電極が設けられた第2の表面を除く4つの面が接するように載置する工程と、
前記シート状封止材の貫通孔の径の中心に前記第1の樹脂基板の貫通孔の径の中心を合わせて前記シート状封止材に前記第1の樹脂基板を載置する工程と、
前記第1の樹脂基板と前記第2の樹脂基板側から、前記半導体チップと前記シート状封止材に向けて加熱しつつ加圧し、前記シート状封止材を溶融して前記半導体チップの第1の表面及び第2の表面を除く4つの面を樹脂で封止する工程と、
前記シート状封止材をさらに加熱しつつ加圧して硬化させ、前記第1の樹脂基板及び前記第2の樹脂基板と前記シート状封止材とを接着する工程と、
前記第1の樹脂基板及び前記第2の樹脂基板に形成された前記貫通孔にめっきを施して第1の外部電極及び第2の外部電極を形成する工程と、
隣接する前記半導体チップの間をダイシングして半導体装置を個片化する工程と、
前記個片化された各半導体装置の前記第1の外部電極を構成する5面及び前記第2の外部電極を構成する5面をめっき液に含浸させてめっき膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の表面に第1の電極が設けられ、前記第1の表面と対向する第2の表面に第2の電極が設けられた半導体チップと、
前記半導体チップの前記第1の表面及び前記第2の表面を除く4つの面を封止する封止材と、
前記封止材と接着され、前記半導体チップにおいて前記第1の電極が設けられた領域に該当する位置に貫通孔が設けられた第1の樹脂基板と、
前記封止材と接着され、前記第1の樹脂基板とともに前記半導体チップを挟み、前記半導体チップにおいて前記第2の電極が設けられた領域に該当する位置に貫通孔が設けられた第2の樹脂基板と、
前記第1の樹脂基板の前記貫通孔を充填しその一端が前記第1の電極に接続される第1の導通経路と、前記第1の導通経路の他端と直角に接続して延びる第2の導通経路と、前記第2の導通経路と直角に接続し前記第1の導通経路と並行に延びる第3の導通経路とから構成される第1の外部電極と、
前記第2の樹脂基板の前記貫通孔を充填しその一端が前記第2の電極に接続される第1の導通経路と、前記第1の導通経路の他端と直角に接続して延びる第2の導通経路と、前記第2の導通経路と直角に接続し前記第1の導通経路と並行に延びる第3の導通経路とから構成される第2の外部電極と、
前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極のそれぞれ前記第2の導通経路及び前記第3の導通経路から構成される5面を覆うめっき膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記第3の導通経路の長さは、前記第1の導通経路の長さより短いことを特徴とする請求項25に記載の半導体装置。
- 前記封止材は、シート状に形成されていることを特徴とする請求項25または請求項26に記載の半導体装置。
- 第1の樹脂基板と第2の樹脂基板に貫通孔を形成する工程と、
シート状封止材に貫通孔を形成する工程と、
前記第2の樹脂基板の貫通孔の径の中心に前記シート状封止材の前記貫通孔の径の中心を合わせて前記第2の樹脂基板に前記シート状封止材を載置する工程と、
前記シート状封止材の貫通孔に半導体チップの第1の電極が設けられた第1の表面及び第2の電極が設けられた第2の表面を除く4つの面が接するように載置する工程と、
前記シート状封止材の貫通孔の径の中心に前記第1の樹脂基板の貫通孔の径の中心を合わせて前記シート状封止材に前記第1の樹脂基板を載置する工程と、
前記第1の樹脂基板と前記第2の樹脂基板側から、前記半導体チップと前記シート状封止材に向けて加熱しつつ加圧し、前記シート状封止材を溶融して前記半導体チップの第1の表面及び第2の表面を除く4つの面を樹脂で封止する工程と、
前記シート状封止材をさらに加熱しつつ加圧して硬化させ、前記第1の樹脂基板及び前記第2の樹脂基板と前記シート状封止材とを接着する工程と、
前記貫通孔のうち、互いに隣接する前記貫通孔の径の中心から等しい位置において前記第1の樹脂基板と前記第2の樹脂基板を前記貫通孔の深さより浅くダイシングを行って溝を形成する工程と、
前記第1の樹脂基板及び前記第2の樹脂基板に形成された前記貫通孔及び前記溝にめっきを施して第1の外部電極及び第2の外部電極を形成する工程と、
隣接する前記半導体チップの間をダイシングして半導体装置を個片化する工程と、
前記個片化された各半導体装置の前記第1の外部電極及び前記第2の外部電極のそれぞれ前記第2の導通経路及び前記第3の導通経路から構成される5面にバレルめっきを施すことによってめっき膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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