JP2018120991A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
まず本実施の形態の第1例の半導体装置の構成を図1〜図3を用いて説明する。
第一に、本実施の形態においては、プリント基板11のサーマルバイア12の外周に隣接する領域がレジスト14で囲まれるように覆われている。このため、サーマルバイア12の周囲のレジスト14の撥水効果により、たとえサーマルバイア12の真上にはんだが侵入したとしても、そこからサーマルバイア12内へのはんだの流入を抑制することができる。基本的に、回路部品21のプリント基板11へのはんだ付け工程を行なう際にはサーマルバイア12の真上にははんだが配置されないよう考慮される。しかしリフロー工程においてはんだが高温になり溶融されると、そのはんだは濡れ広がりサーマルバイア12の真上の領域に向かう。しかしサーマルバイア12の外周のレジスト14によりはんだ31は弾かれ、サーマルバイア12内へのはんだ31の侵入を抑制することができる。
図16は、本実施の形態の半導体装置を構成するプリント基板の平面態様を示している。図17は図16のプリント基板に回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。まず本実施の形態の半導体装置の構成を図16〜図17を用いて説明する。
第一に、本実施の形態においては、シンボル印刷マーク15が実施の形態1よりも小さいドット形状とされる。これにより、必要最小限のシンボル印刷マーク15の大きさにより実施の形態1と同様の作用効果を得ることができる。
図21は、本実施の形態の第1例の半導体装置を構成するプリント基板の平面態様を示している。図22は図21のプリント基板に回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。まず本実施の形態の第1例の半導体装置の構成を図21〜図22を用いて説明する。
図26は、本実施の形態の第1例の半導体装置を構成するプリント基板の平面態様を示している。図27は図26のプリント基板に回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。まず本実施の形態の第1例の半導体装置の構成を図26〜図27を用いて説明する。
本実施の形態においては、回路部品21が載置される樹脂材料が、シンボル印刷により形成されたシンボル印刷マーク15と、ディスペンス塗布により形成された追加塗布樹脂18との2層積層されたものとされる。つまりシンボル印刷マーク15の上に追加で樹脂を塗布することにより、当該樹脂材料の厚みをより増加させ、任意の厚みとなるようはんだ厚みを管理することができる。特にはんだ31をより厚く形成したい場合に、シンボル印刷マーク15の上に絶縁性の樹脂を追加でディスペンス塗布する本実施の形態は実益がある。
図31は、本実施の形態の第1例の半導体装置を構成するプリント基板の平面態様を示している。図32は図31のプリント基板に回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。まず本実施の形態の第1例の半導体装置の構成を図31〜図32を用いて説明する。
本実施の形態においては、実施の形態1に比べて、シンボル印刷マーク15がドレイン端子用パッド13Dと重なる(図2のようにドレイン端子用パッド13Dの一部に食い込むように配置される場合も含む)の面積を小さくすることができる。実施の形態1においてはドレイン端子用パッド13Dの領域に重なる(または当該パッド13Dの外縁の一部に食い込む)シンボル印刷マーク15は2つあるのに対し、本実施の形態においてはそれが1つのみとなるためである。言い換えれば、半導体装置501においては、回路部品21の隣り合う1対の隅部のシンボル印刷マーク15はドレイン端子用パッド13Dの外側の領域に配置され、1つのシンボル印刷マーク15のみがドレイン端子用パッド13D内に配置される。このためその分だけ、ドレイン端子用パッド13Dと回路部品21とのはんだ付けされる面積を大きくすることができる。このためプリント基板11のS面11b側への放熱可能な領域の面積が大きくなり、その領域の熱抵抗をより小さくすることができる。
本実施の形態の半導体装置の構成を図37〜図52を用いて説明する。
本実施の形態においては、シンボル印刷マーク15を上記の半導体装置601〜608が示す態様とする。これにより、はんだ印刷時におけるメタルマスクMMKの削れ、破損、スキージ16へのクラック発生を抑制することができる。これによりメタルマスクMMKを使用したはんだ印刷可能な回数を増加させることができ、半導体装置601〜608の製造工程におけるメンテナンスおよび治具更新のサイクルを長期化することができ、消耗部品の低コスト化ができる。
図53の左側の図は実施の形態1(〜5)の半導体装置を構成するプリント基板の一部を示す概略断面図であり、図53の右側の図は実施の形態7の半導体装置を構成するプリント基板の一部を示す概略断面図である。また図54は、基本的に実施の形態7の半導体装置(回路部品21が実装されている)の構成を示す断面図である。
たとえば実施の形態1〜6のようなレジスト14上にシンボル印刷マーク15が形成される本実施の形態の半導体装置701は、回路部品21の最下部と、プリント基板機材11SのC面11aとの高さ方向の間隔を、レジスト14の厚みt14とシンボル印刷マーク15の厚みt15との総和(図1参照)となるように制御することができる。しかしレジスト14はその周囲の銅箔からなるパッド13を保護したり、パッド13との電気的絶縁性を確保したりする機能を確保する観点から、その厚みを大きくする必要があり、過度にレジスト14を薄くすることは適切でない場合がある。その点、シンボル印刷マーク15は単なる表示認識の機能をもたらすものであるため、その厚みを任意に制御することができる。
まず本実施の形態の半導体装置の構成を図55〜図57を用いて説明する。
まず本実施の形態の半導体装置の構成を図58〜図60を用いて説明する。
本実施の形態によれば、回路部品21の被載置部材として、シンボル印刷マーク15、および実施の形態8のレジスト14の代わりに、ボンディングワイヤ32が用いられる。したがってボンディングワイヤ32により、回路部品21のプリント基板11に対する高さを一意的に決めることができる。ボンディングワイヤ32が回路部品21およびパッド13の表面に接触するように回路部品21が実装されることにより、ボンディングワイヤ32の断面の径が、パッド13と回路部品21の最下部との隙間と等しくなるためである。これにより、他の実施の形態と同様に、上記隙間部分に配置されるはんだ31の厚み、および熱抵抗を安定に制御することができ、回路設計品質が向上する。
図67は本実施の形態の半導体装置の製造工程のうち回路部品が実装される前のプリント基板の平面態様を示している。図68は図67に対してはんだ印刷工程がなされた後のプリント基板の平面態様を示している。図69は図68に対して接着剤の塗布工程がなされた後のプリント基板の平面態様を示している。図70は図69に対して回路部品がリフロー工程によりプリント基板に接合され実装された後の半導体装置全体の構成を示す概略平面図である。すなわち図67〜図70は本実施の形態の半導体装置の製造工程を示し、図70は完成後の本実施の形態の半導体装置を示している。
本実施の形態においては、接着剤34により回路部品21とプリント基板11とが接合されるため、リフロー工程において回路部品21がプリント基板11から落下するなどの不具合を抑制し、両者を高精度に接合させることができる。
図71は図68に対して硬化性樹脂の塗布工程がなされた後のプリント基板の平面態様を示している。図72は図71に対して回路部品がリフロー工程によりプリント基板に接合され実装された後の半導体装置全体の構成を示す概略平面図である。すなわち図67、図68、図71および図72は本実施の形態の半導体装置の製造工程を示し、図72は完成後の本実施の形態の半導体装置を示している。
以上のように、被載置部材として、実施の形態10の接着剤34の代わりに硬化性樹脂35が設けられてもよい。このようにすれば、基本的に実施の形態10と同様に、リフロー工程における回路部品21のプリント基板11からの落下を抑制する作用効果が得られる。
図73は、本実施の形態の第1例の半導体装置を構成するプリント基板の平面態様を示している。図74は図73のプリント基板に回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。図75は、本実施の形態の第2例の半導体装置を構成するプリント基板の平面態様を示している。図76は図75のプリント基板に回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。まず本実施の形態の半導体装置の構成を図73〜図76を用いて説明する。
以上のように、被載置部材として樹脂シート36が設けられてもよい。本実施の形態においては、たとえば接着性および粘着性に優れた樹脂材料により形成された樹脂シート36により、回路部品21とプリント基板11とが接合される。このため、リフロー工程において回路部品21がプリント基板11から落下するなどの不具合を抑制し、両者を高精度に接合させることができる。
図77は、本実施の形態の第1例の半導体装置の製造工程のうち、特に実装される直前の回路部品の加工工程および回路部品が実装される工程を示している。図78および図79は、図77のうち特に実装される直前の回路部品の加工工程をより詳細に示している。図77を参照して、本実施の形態の第1例においては、実施の形態8の半導体装置801と基本的に同様の構成を有する半導体装置1301が、半導体装置801と基本的に同様の製造方法により形成される。また本実施の形態においても実施の形態1の半導体装置101と同様に、プリント基板11のC面11a上の導電性薄膜としてのパッド13が形成され、サーマルバイア12の外周に隣接する領域を囲みながら覆うレジスト14がパターニングされる。さらに本実施の形態の第1例の半導体装置1301の製造方法においても他の実施の形態と同様に、レジスト14と重なった状態でプリント基板11に実装される回路部品21が、プリント基板11と電気的に接合可能な金属部品としての電極23を含んでいる。さらに本実施の形態においても、サーマルバイア12の外周に隣接する領域において導電性薄膜であるパッド13を覆いかつサーマルバイア12の外周に隣接する領域を囲むレジスト14がパターニングされる。このため上記各実施の形態と重複する構成要素等についてはその説明を繰り返さない。
第一に、本実施の形態においては、たとえば半導体装置1301の製造方法のように、電極23に対し複数回の曲げ加工がなされる。これにより、電極23の図の上下方向すなわち半導体装置1301の高さ方向に延びる部分がたとえば長くなるように寸法調整することが可能となる。またヒートスプレッダ22の先端部が下方に湾曲するように加工することもできる。このため、たとえば図77の第3図が示すように、回路部品21のプリント基板11に対する高さを、他の各実施の形態よりも高くなるように制御することができる。これにより、たとえば図77の第3図に示すように、回路部品21の最下部がプリント基板11を構成する部材に載置されないように、言い換えれば回路部品21をプリント基板11に対して上方に浮かせるように、配置することができる。したがって本実施の形態においてはヒートスプレッダ22の最下面は実施の形態8におけるレジスト14などの被載置部材の上に載置されておらず、パッド13とヒートスプレッダ22の間の領域はその全体がはんだ31により充填されている。またレジスト14とヒートスプレッダ22の最下面との間にもはんだ31が配置されている。この点において本実施の形態の半導体装置1301は、被載置部材を有する他の実施の形態の半導体装置と構成上異なっている。
図81は、本実施の形態の半導体装置を構成する回路部品をプリント基板側すなわち裏面側から見た平面態様を示している。図82はプリント基板に図81の回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。まず本実施の形態の半導体装置の構成を図81〜図82を用いて説明する。
図85は、本実施の形態の半導体装置を構成する回路部品をプリント基板側すなわち裏面側から見た平面態様を示している。図86はプリント基板に図85の回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。まず本実施の形態の半導体装置の構成を図85〜図86を用いて説明する。
図87は、本実施の形態の半導体装置を構成する回路部品をプリント基板側すなわち裏面側から見た平面態様を示している。図88はプリント基板に図85の回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。まず本実施の形態の半導体装置の構成を図87〜図88を用いて説明する。
本実施の形態における被載置部材としての凸部37は、基本的に実施の形態14の接着剤34、および実施の形態15の硬化性樹脂35と同様の位置に配置され、同様の役割を有する。したがって本実施の形態においては実施の形態14と同様に、凸部37により回路部品21のプリント基板11に対する実装高さが決定されるとともに、サーマルバイア12周囲のレジスト14によりサーマルバイア12内へのはんだの流入を抑制することができる。また回路部品21に凸部37が形成されるため、プリント基板11上に接着剤34を供給する場合などに比べて、被載置部材を容易に形成することができ、プリント基板11に印刷されるはんだ量の管理及びメタルマスクの設計を容易にすることができる。
図91は、本実施の形態の半導体装置を構成する回路部品をプリント基板側すなわち裏面側から見た平面態様の第1例を示している。図92はプリント基板に図91の回路部品が実装された後の半導体装置全体の平面態様を示している。図93は、本実施の形態の半導体装置を構成する回路部品をプリント基板側すなわち裏面側から見た平面態様の第2例を示している。まず本実施の形態の半導体装置の構成を図91〜図93を用いて説明する。
Claims (21)
- プリント基板と、
前記プリント基板上に実装される回路部品とを備え、
前記プリント基板には一方の主表面から前記一方の主表面と反対側の他方の主表面まで前記プリント基板を貫通するサーマルバイアが形成されており、
前記回路部品ははんだにより前記サーマルバイアと平面的に重なるように前記プリント基板に実装され、
前記プリント基板の前記一方の主表面上において、前記サーマルバイアの外周に隣接する領域は絶縁被膜で囲まれるように覆われ、
前記回路部品は前記プリント基板の前記一方の主表面側に接する樹脂材料上に載置されるように実装されている、半導体装置。 - 前記回路部品および前記樹脂材料は矩形の平面形状を有し、
前記樹脂材料は前記回路部品の平面視における四隅部に配置され、
前記プリント基板の前記一方の主表面上には、前記絶縁被膜と同一の層を介して前記樹脂材料が載置されている、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記樹脂材料は直径が0.15mm以上0.8mm以下の円形の平面形状を有し、
前記樹脂材料は前記回路部品の平面視における四隅部に配置され、
前記プリント基板の前記一方の主表面上には、前記絶縁被膜と同一の層を介して前記樹脂材料が載置されている、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記樹脂材料は、前記回路部品の外縁の延在方向に対して斜め方向に延び、
前記樹脂材料の延在する方向の寸法は0.3mm以上、前記樹脂材料の前記延在する方向に交差する幅方向の寸法は0.15mm以上であり、
前記樹脂材料は前記回路部品の平面視における四隅部に配置され、
前記プリント基板の前記一方の主表面上には、前記絶縁被膜と同一の層を介して前記樹脂材料が載置されている、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記樹脂材料は、前記回路部品の互いに隣り合う1対の隅部のそれぞれ、および前記1対の隅部の中間を通り前記1対の隅部を結ぶ方向に交差する方向に延びる直線上の位置に配置され、前記1対の隅部および前記直線上の位置のそれぞれを結んで三角形が形成されるように配置され、
前記プリント基板の前記一方の主表面上には、前記絶縁被膜と同一の層を介して前記樹脂材料が載置されている、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記プリント基板には複数の前記サーマルバイアが互いに間隔をあけて配置され、
前記複数のサーマルバイアの全体の平面視における外側の領域の一部を囲むように前記樹脂材料が配置され、
前記プリント基板の前記一方の主表面上には、前記絶縁被膜と同一の層を介して前記樹脂材料が載置されている、請求項1に記載の半導体装置。 - プリント基板と、
前記プリント基板上に実装される回路部品とを備え、
前記プリント基板には一方の主表面から前記一方の主表面と反対側の他方の主表面まで前記プリント基板を貫通するサーマルバイアが形成されており、
前記回路部品ははんだにより前記サーマルバイアと平面的に重なるように前記プリント基板に実装され、
前記プリント基板の前記一方の主表面上において前記サーマルバイアの外周に隣接する領域は、導電性薄膜と、前記導電性薄膜を覆う絶縁被膜とで囲まれるように覆われ、
前記回路部品は前記プリント基板の前記一方の主表面側の前記導電性薄膜を覆う前記絶縁被膜の上方において、前記プリント基板の前記一方の主表面側に接する被載置部材上に載置されるように実装されている、半導体装置。 - 前記被載置部材は、前記サーマルバイアの外周に隣接する領域における前記導電性薄膜と前記導電性薄膜を覆う前記絶縁被膜とである、請求項7に記載の半導体装置。
- 前記被載置部材はボンディングワイヤである、請求項7に記載の半導体装置。
- 前記被載置部材は接着剤である、請求項7に記載の半導体装置。
- 前記被載置部材は硬化性樹脂である、請求項7に記載の半導体装置。
- 前記被載置部材は樹脂シートである、請求項7に記載の半導体装置。
- プリント基板を準備する工程と、
前記プリント基板の一方の主表面から前記一方の主表面と反対側の他方の主表面まで前記プリント基板を貫通するサーマルバイアを形成する工程と、
前記プリント基板の前記一方の主表面上に導電性薄膜を形成する工程と、
前記プリント基板の前記一方の主表面上に、前記サーマルバイアの外周に隣接する領域を囲みながら覆うように絶縁被膜をパターニングする工程と、
前記プリント基板における回路部品が載置されるべき領域に樹脂材料のパターンが形成される工程と、
前記回路部品が前記樹脂材料上に載置された状態で前記プリント基板に実装される工程とを備える、半導体装置の製造方法。 - 前記樹脂材料のパターンが形成される工程は、円形の平面形状を有する前記樹脂材料のパターンを形成する工程と、
前記樹脂材料のパターン上に追加で他の樹脂材料を塗布することにより前記樹脂材料のパターンの厚みを制御する工程とを含み、
前記樹脂材料は前記回路部品の平面視における四隅部に形成され、
前記プリント基板の前記一方の主表面上には、前記絶縁被膜と同一の層を介して前記樹脂材料が形成される、請求項13に記載の半導体装置の製造方法。 - プリント基板を準備する工程と、
前記プリント基板の一方の主表面から前記一方の主表面と反対側の他方の主表面まで前記プリント基板を貫通するサーマルバイアを形成する工程と、
前記プリント基板の前記一方の主表面上に、導電性薄膜と、前記サーマルバイアの外周に隣接する領域において前記導電性薄膜を覆いかつサーマルバイアの外周に隣接する領域を囲む絶縁被膜とをパターニングする工程と、
前記回路部品が前記プリント基板の前記一方の主表面側に接する被載置部材上に載置され、前記絶縁被膜の上方に配置されるように前記プリント基板に実装される工程とを備える、半導体装置の製造方法。 - 前記回路部品の前記プリント基板側の前記他方の主表面上に、前記プリント基板と接着する、前記被載置部材としての接着剤を供給する工程をさらに備える、請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記回路部品の前記プリント基板側の前記他方の主表面上に、前記プリント基板と接着する、前記被載置部材としての硬化性樹脂を供給する工程をさらに備える、請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記回路部品の前記プリント基板側の前記他方の主表面上に、前記プリント基板と接着する、前記被載置部材としての樹脂シートを貼り付ける工程をさらに備える、請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記回路部品の前記プリント基板側の前記他方の主表面上に、前記プリント基板と接触する、前記被載置部材としての凸部を形成する工程をさらに備える、請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
- プリント基板を準備する工程と、
前記プリント基板の一方の主表面から前記一方の主表面と反対側の他方の主表面まで前記プリント基板を貫通するサーマルバイアを形成する工程と、
前記プリント基板の前記一方の主表面上に導電性薄膜を形成する工程と、
前記プリント基板の前記一方の主表面上に、前記サーマルバイアの外周に隣接する領域を囲みながら覆うように絶縁被膜をパターニングする工程と、
前記回路部品が前記絶縁被膜と重なった状態で前記プリント基板に実装される工程とを備え、
前記回路部品は前記プリント基板と電気的に接合可能な金属部品を含み、
前記金属部品には前記回路部品を前記プリント基板に実装可能とするよう複数回の曲げ加工がなされる、半導体装置の製造方法。 - 前記実装される工程は、前記プリント基板に、メタルマスクを用いてはんだペーストを印刷する工程と、リフロー工程により前記プリント基板と前記回路部品とをはんだ接合する工程とを含み、
前記実装される工程の後、前記はんだ接合された部分を外観検査する工程をさらに備える、請求項13〜20のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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