JP3585660B2 - 表面実装型半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体装置の技術分野に属し、特に、リードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置は、電子機器の高性能化と軽薄短小の傾向からＬＳＩはＡＳＩＣに代表されるように、ますます高集積化、高機能化の一途をたどってきている。
これに伴い、信号の高速処理には、パッケージ内部のスイッチングノイズが無視できない状況になってきて、特に、ＩＣの同時スイッチングノイズにはパッケージ内部配線の実効インダクタンスが大きく影響を与える為、主に、電源やグランドの本数を増やしてこれに対応してきた。
この結果、半導体装置の高集積化、高機能化は外部端子（ピン）総数の増加を招き、半導体装置の多端子化が求められるようになってきた。
多端子ＩＣ、特にゲートアレイやスタンダードセルに代表されるＡＳＩＣあるいは、マイコン、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等をコストパーフォーマンス高くユーザに提供するパッケージとしてリードフレームを用いたプラスチックＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）が主流となり、現在では３００ピンを超えるものまで実用化に至ってきている。
【０００３】
ＱＦＰは、図１０（ｂ）に示す単層リードフレーム１０１０を用いたもので、図１０（ａ）に示すように、ダイパッド１０１１上に半導体素子１０２０を搭載し、銀めっき等の表面処理がなされたインナーリード１０１２先端部と半導体素子１０２０の端子１０２１とをワイヤ１０３０にて結線し、封止用樹脂１０４０で封止を行い、この後、ダムバー部１０１４をカットし、アウターリード１０１３をガルウイング状に成形したものである。 このように、ＱＦＰは、パッケージの４方向に外部回路と電気的に接続するためのアウターリード１０１３を設けた構造で多端子化に対応できるものとして開発されてきた。
ここで用いられる単層リードフレーム１０１０は、通常、４２合金（４２％ニッケル−鉄合金）あるいは銅合金などの電気伝導率が高く，且つ機械的強度が大きい金属材を素材とし、フォトエッチング法かあるいはスタンピング法により、図１０（ｂ）に示すような形状に作製されていた。
尚、図１０（ｂ）（ロ）は、図１０（ｂ）（イ）のＦ１−Ｆ２における断面を示したものである。
【０００４】
しかし、半導体素子の信号処理の高速化、高機能化は、更に多くの端子数を必要とするようになってきた。
ＱＦＰでは外部端子ピッチを狭めることにより、パッケージサイズを大きくすることなく多端子化に対応してきたが、外部端子の狭いピッチ化に伴い、外部端子自体の幅が細くなり、外部端子の強度が低下するため、フォーミング等の後工程におけるアウターリードのスキュー対応やプラナリイティー（平坦性）維持が難しくなり、実装に際しては、パッケージ搭載精度維持が難しくなるという実装面での問題を抱えていた。
【０００５】
このようなＱＦＰの実装面での問題に対応するため、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）と呼ばれるプラスチックパッケージが開発されてきた。
このＢＧＡは、通常、両面基板の片面に半導体素子を搭載し、もう一方の面に球状の半田ボールをパッケージの外部端子として二次元的に配列し、スルーホールを通じて半導体素子と外部端子（半田ボール）との導通をとったもので、実装性の対応を図ったパッケージである。
ＢＧＡはパッケージの４辺に外部端子を設けたＱＦＰに比べ、同じ外部端子数でも外部端子間隔（ピッチ）を大きくとれるという利点があり、半導体装置の実装工程を難しくせず、入出力端子の増加に対応できた。
ＢＧＡは、一般に図７に示すような構造である。図７（ｂ）は図７（ａ）の裏面（基板）側からみた図で、図７（ｃ）はスルーホール７５０部を示したものである。このＢＧＡはＢＴレジン（ビスマレイミド樹脂）を代表とする耐熱性を有する平板（樹脂板）の基材７０２の片面に半導体素子７０１を搭載するダイパッド７０５と半導体素子７０１からボンディングワイヤ７０８により電気的に接続されるボンディングパッド７１０を持ち、もう一方の面に、外部回路と半導体装置との電気的、物理的接続を行う格子状あるいは千鳥状に配列された半ボールにより形成した外部接続端子７０６をもち、外部接続端子７０６とボンディングパッド７１０の間を配線７０４とスルーホール７５０、配線７０４Ａにより電気的に接続している構造である。
しかしながら、このＢＧＡは、搭載する半導体素子とワイヤの結線を行う回路と、半導体装置化した後にプリント基板に実装するための外部端子（半田ボール）とを基板７０２の両面に設け、これらをスルーホール７５０を介して電気的に接続していた複雑な構造であり、信号が通過する回路長が長くなり、その回路デザインも複雑化している。また、耐熱及び絶縁樹脂基材を用いて構成される従来型プラスチックＢＧＡ用の基板を製造するプロセスは、樹脂基材の孔開けや表裏回路の導通めっき処理及びソルダーレジスト印刷といった従来のプリント基板と同様の工程が必要であり、全体として長い工程にならざるをえない。これに加えて、高密度化を実現するための回路プロセスにおいての制約が多く存在し、低コストに製造することは難しい。そしてまた、樹脂の熱膨張の影響によりスルーホール５５０が断線を生じることもあり、作製上、信頼性の点で問題が多かった。
【０００６】
この為、作製プロセスの簡略化、信頼性の低下を回避するため、上記図７に示す構造のものの他に、リードフレームをコア材として回路を形成したＢＧＡも、近年、種々提案されてきた。
これらのリードフレームを使用するＢＧＡパッケージは、一般には、リードフレーム８１０の外部端子部８１４に対応する箇所に所定の孔をあけた、絶縁フィルム８６０上にリードフレーム８１０を固定して、樹脂封止した図８（ａ）に示すような構造、ないし図８（ｂ）に示すような構造をとっていた。
上記リードフレームを用いるＢＧＡパッケージに使われるリードフレーム８１０は、従来、図９に示すようなエッチング加工方法により作製されており、外部端子部８１４とインナーリード８１２ともリードフレーム素材の厚さに作製されていた。
尚、図８中、８２０は半導体素子、８２１は半導体素子の端子、８４０は封止用樹脂、８５０は外部端子電極（半田ボール）、８１１はダイパッドである。
ここで、図９に示すエッチング加工方法を簡単に説明しておく。
先ず、銅合金もしくは４２％ニッケル−鉄合金からなる厚さ０．２５ｍｍ程度の薄板（リードフレーム素材８１０）を十分洗浄（図８（ａ））した後、重クロム酸カリウムを感光剤とした水溶性カゼインレジスト等のフオトレジスト８２０を該薄板の両表面に均一に塗布する。（（図８（ｂ））
次いで、所定のパターンが形成されたマスクを介して高圧水銀灯でレジスト部を露光した後、所定の現像液で該感光性レジストを現像して（図８（ｃ））、レジストパターン８３０を形成し、硬膜処理、洗浄処理等を必要に応じて行い、塩化第二鉄水溶液を主たる成分とするエッチング液にて、スプレイにて該薄板（リードフレーム素材８１０）に吹き付け所定の寸法形状にエッチングし、貫通させる。（図８（ｄ））
次いで、レジスト膜を剥膜処理し（図８（ｅ））、洗浄後、所望のリードフレームを得て、エッチング加工工程を終了する。
このように、エッチング加工等によって作製されたリードフレームは、更に、所定のエリアに銀メッキ等が施される。次いで、洗浄、乾燥等の処理を経て、インナーリード部を固定用の接着剤付きポリイミドテープにてテーピング処理したり、必要に応じて所定の量タブ吊りバーを曲げ加工し、ダイパッド部をダウンセットする処理を行う。
しかし、エッチング液による腐蝕は被加工板の板厚方向の他に板幅（面）方向にも進むため、図８に示すようなエッチング加工方法においては、微細化加工に関して、加工される素材の板厚からくる限界があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、リードフレームをコア材として用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置においては、図１０（ｂ）に示す単層リードフレームを用いた半導体装置に比べ、同じ端子数で外部回路と接続するための外部端子ピッチを広くでき、半導体装置の実装工程を難しくしないで、入出力端子の増加に対応できたが、一層の多端子化、高密度化に対しては、インナーリードの狭ピッチ化、高密度配線が必須でその対応が求められていた。また、一層の多端子化、高密度化に伴う高放熱性が求められるようになってきた。
本発明は、これに対応するためのもので、一層の多端子化、高密度配線に対応でき、高放熱性を持ち、且つ、信頼性の高い、リードフレームをコア材としたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面実装型半導体装置の製造方法は、リードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、少なくとも、（Ａ）半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子と、外部端子に配線部（リード）により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠とを略平面的に設け、且つ、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないリードフレームで、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードの先端を含むインナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部をリードフレーム素材の厚さで形成しているリードフレームを用いて、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部を放熱板に接着材を介して固定する工程と、（Ｂ）リードフレームの、放熱板側全体を保持基板に接着材を介して貼り付ける工程と、（Ｃ）インナーリードのリードフレーム素材面側のダイパッド面上に半導体素子を搭載し、該半導体素子の端子（パッド）とインナーリード先端とをボンディングワイヤにて電気的に接続する工程と、（Ｄ）リードフレームの外枠部より内側の領域全体を、半導体素子側から、半導体素子全体とリードフレームとを封止用樹脂と保持基板にて密封するように、封止用樹脂にて封止する工程と、（Ｅ）封止用樹脂による封止後、保持基板を剥離する工程と、（Ｆ）リードフレームの外枠部を除去する工程と、（Ｇ）露出した外部端子の面上に半田ボールからなる外部電極を設ける工程とを有することを特徴とするものである。
そして、上記において、リードフレームの半導体素子搭載側のインナーリード先端のワイヤボンディング面、封止用樹脂より露出した外部端子の表面には、めっき処理がなされていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記において、保持基板は、基材がポリイミドで、接着剤がエポキシ系接着剤であり、加熱圧着されリードフレームおよび放熱板に貼り付けられることを特徴とするものである。
尚、基材としては、他にフッ素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、金属、セラミック等の無機材料が挙げられ、接着材としては、他にポリイミド系、アクリル系、フッ素系、シリコーン系、ポリアミド系のものが挙げられる。
【０００９】
本発明の表面実装型半導体装置の製造方法により作製される表面実装型半導体装置としては、リードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置であって、リードフレームは、少なくとも、放熱板と、半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子とを略平面的に設けたもので、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成しており、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部を接着材を介して放熱板に固定しており、半導体素子は、インナーリードのリードフレーム素材面側の放熱板上に搭載され、インナーリードのリードフレーム素材面とボンディングワイヤにて電気的に接続されており、且つ、該外部端子の外側面上に設けた半田ボールからなる外部電極を外部に突出させるようにして、リードフレームの両側から、半導体素子全体とリードフレーム部を樹脂封止していることを特徴とするものが挙げられる。
【００１０】
このような表面実装型半導体装置に供せられるリードフレーム部材としては、少なくとも、外形加工されたダイパッドを持たないリードフレームと、リードフレームとは別体で、半導体素子をその一面上に接着材（接合材）を介して搭載し、且つ半導体装置を作製した際に放熱機能を呈する放熱板と、前記リードフレームおよび放熱板を保持する保持基板とを備えたリードフレーム部材であって、リードフレームは、半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子と、外部端子に配線部（リード）により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠とを略平面的に設け、且つ、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないもので、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードの先端を含むインナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部をリードフレーム素材の厚さで形成しており、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部を放熱板に接着材を介して固定され、リードフレームの放熱板側において、リードフレームと放熱板を接着材を介して保持基板の一面に貼りつけてあることを特徴とするものが挙げられる。
【００１１】
【作用】
本発明の表面実装型半導体装置の製造方法は、上記のように構成することにより、一層の多端子化、高密度配線が可能なＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の作製を可能とするものであり、その作製方法は比較的簡単なもので、且つ量産性に適している。詳しくは、半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子と、外部端子に配線部（リード）により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠とを略平面的に設け、且つ、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないリードフレームで、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードの先端を含むインナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部をリードフレーム素材の厚さで形成しているリードフレームを用いていることより、図７に示す従来のプリント基板を用いたＢＧＡに比べ、構造が簡単で、一層の多端子化、高密度配線が可能なＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の作製を可能としている。
即ち、インナーリードをリードフレーム素材の厚さより薄肉とすることにより、微細加工を可能とし、多端子化に対応できるものとしており、且つ、高密度配線を可能としている。また、外部端子をリードフレーム素材の厚さとし、インナーリード部を薄肉としていることにより、樹脂封止の際には、インナーリードの両面から樹脂封止されることを可能としている。そしてまた、外枠部をリードフレーム素材の厚さにしていることより、樹脂封止の際には、保持基板を貼り合わせた状態でダムバーとして機能できるものとしており、樹脂封止の作業全体を簡単なものとしている。
そして、上記において、リードフレームの半導体素子搭載側のダイパッド表面、インナーリード先端のワイヤボンディング面、封止用樹脂より露出した外部端子の表面には、めっき処理がなされていることにより、半導体素子の搭載、ワイヤボンディング、半田ボールを外部端子に一体的に作製することをそれぞれ可能としている。
そしてまた、上記において、保持基板は、基材がポリイミドで、接着剤がエポキシ系接着剤であり、加熱圧着されリードフレームないし固定用テープに貼り付けられることにより、その作製を簡単なものとしている。
【００１２】
先に述べた表面実装型半導体装置の製造方法により作製される表面実装型半導体装置は、インナーリード先端を薄肉状にし、且つ、外部端子を二次元的に配列させたリードフレームを用いていることにより、構造を簡単として、且つ一層の多端子化、高密度配線を可能としている。
そして、放熱板上に半導体素子を搭載し、且つインナーリード先端部をも固定した構造であり、放熱性の良いものとしており、特に、放熱板を外部に露出する構造とした場合には、高い熱放散性を有するものとしている。
また、リードフレームの両面より封止用樹脂にて封止した構造で、図７に示す従来のプリント基板を用いたＢＧＡや、片面モールドの図８（ａ）に示す従来のリードフレームを用いたＢＧＡタイプのものに比べ、信頼性の面で優れる。信頼性の面でもＱＦＰに相当するものである。
【００１３】
尚、放熱板の形状は、図３（ｂ）に示すようなベタ状、もしくは、図５（ａ）に示すようなインナーリード先端部と近傍に貫通孔を設けた形状、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、ハーフエッチング加工をしたものも使用できる。
図５（ａ）に示すものは、リードフレームが先端カット仕様の時にも適用でき、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すものは、半導体装置作製の樹脂封止の際、モールド樹脂を放熱板裏面側に回りこませることができる。
図５（ｂ）（ロ）、図５（ｃ）（ロ）は、それぞれ図５（ｂ）（イ）のＤ１−Ｄ２における断面、図５（ｃ）（イ）のＤ３−Ｄ４における断面を示している。
また、少なくとも放熱板裏面は必要に応じ、Ｎｉめっき、パラジウムめっき、等の周知の表面処理を施す。
【００１４】
【実施例】
本発明の表面実装型半導体装置の製造方法の実施例を図にもとづいて説明する。
図１は実施例の表面実装型半導体装置の製造方法の工程を示した断面図であり、図２は本発明の表面実装型半導体装置の製造方法により作製される表面実装型半導体装置の参考実施例の断面図で、リードに沿った１断面を示している。
図４（ａ）は、図１、図２に使用されたリードフレームの概略平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の約１／４部分の拡大図である。尚、図４（ａ）は概略図で、全体を分かり易くするために図４（ｂ）に比べ、インナーリードの数、外部端子部の数は少なくして示してある。
図１、図２、図４中、１００は表面実装型半導体装置、１１０はリードフレーム、１１２インナーリード、１１２Ａはインナーリード先端部、１１２Ｓはリードフレーム素材面、１１３は外部端子、１１４は外枠部（ダムバー部）、１１５は配線部、１１６は吊りバー、１１７は第二の枠部（フレーム部）、１２０は放熱板、１３０は保持基板、１４０は半導体素子、１４１は端子（パッド）、１５０はボンディングワイヤ、１６０は金型、１６１はキヤビティー、１７０は封止用樹脂、１８０は外部電極、１９０、１９１は接着材である。
【００１５】
本実施例の表面実装型半導体装置の製造方法は、一層の多端子化、高密度配線を達成できるリードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法であり、以下、図１をもとにその工程を説明する。
先ず、一方をリードフレーム素材面とし、素材の厚さよりインナーリード１１２が薄肉に形成されているリードフレーム１１０（図１（ａ））を用いて、インナーリード１１２の素材面側でない面において、インナーリード先端部１１２Ａを放熱板１２０に接着材（接合層）１９０を介して固定し、その部分の厚さをほぼリードフレーム素材の厚さとした。（図１（ｂ））
リードフレーム１１０は、図４（ａ）に示すように、少なくとも、半導体素子の端子と電気的に接続をその先端で行うためのインナーリード１１２と、該インナーリード１１２と一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子１１３とを略平面的に設け、且つ、図１（ａ）に示すように、外部端子１１３をリードフレーム素材の厚さで、すなわちその両面（上面、下面）をリードフレーム素材面１１３Ｓとして、二次元的に配列し、インナーリード１１２は、その一方の面をリードフレーム素材面１１２Ｓとしてリードフレーム素材の厚さｔ0 よりも薄肉にしている。
尚、リードフレーム１１０は、リードフレーム素材として、厚さ０．１５ｍｍの銅合金（古河電工株式会社製、型番ＥＦＴＥＣ６４Ｔ−１／２Ｈ）を用い、エッチングにて作製した。エッチングにて外形加工した後、インナーリード１１２先端のワイヤボンディング面（リードフレーム素材面）、半田ボールを作製するための外部端子１１３の面に、それぞれ所望のめっきを施しておいた。
インナーリード１１２は薄肉でその厚さｔ1 は４０μｍ、外部端子はリードフレーム素材と同じ厚さｔ0 で０．１５ｍとなっている。
また、インナーリードピッチは０．１８ｍｍである。
尚、ここでは、図４に示すように、リードの半導体素子の端子とワイヤボンディングにて接続する側の先端部分から外部端子までの一体的に連結した部分までをインナーリード１１２と言い、外部端子１１３と外枠１１４とを一体的に連結する部分を配線部１１５としている。
ここでは、インナーリード１１２と配線部１１５を併せて、単にリードと言う。
一般には、インナーリード１１２とは、樹脂封止（モールド）して半導体装置を作製した際に、樹脂の内部の配線全体を総称して言っている。
放熱板１２０の素材はＣｕ系金属を用いたが、これに限るものではない。
接着材１９０はエポキシ系の材料を用いたが、エポキシ系に限るものでなく、ポリイミド系、アクリル系等、耐熱絶縁性が高いものが使用できる。
【００１６】
次いで、リードフレーム１１０の、放熱板１２０を貼り付けた側全体を保持基板１３０に接着材１９１を介して貼り付けた。（図１（ｃ））
保持基板１３０の構成は基材が厚さ５０μｍのポリイミドフィルムで、接着剤層が厚さ２０μｍのエポキシ系接着のものを用いた。
保持基板１３０の貼り付けの範囲は、リードフレーム１１０の外枠１１４の全ての辺にかかっているようにして、樹脂封止の際に、封止用樹脂が保持基板１３０とリードフレーム１１０の隙間から漏れ出さないようにする。
保持基板１３０の圧着条件は圧力３０ｋｇ／ｃｍ2 で１５０°Ｃにおいて４５分保持し、熱プレス装置にて行った。
この条件は、保持基板１３０の接着剤の種類により選び、適当な条件にて行う。
保持基板１３０を貼り付ける目的は、リードフレーム１１０の外部端子の、インナーリードの素材面側でない外部面に封止用樹脂が漏れるのを防ぎ、この面に半田ボールからなる外部電極を設け易くするためである。
【００１７】
次に、インナーリードのリードフレーム素材面側のダイパッド面上に半導体素子を搭載し、該半導体素子１４０の端子（パッド）１４１とインナーリード先端１１２Ａとをボンディングワイヤ１５０にて電気的に接続した。（図１（ｄ））
尚、ワイヤボンディング技術は周知ではあるが、条件は適当に選ぶ必要がある。
【００１８】
次いで、半導体素子１４０を保持しているリードフレーム１１０全体を、樹脂封止用（モールド成形用）の金型１６０にて所定の形状に形成されているキヤビティー１６１にセットし、樹脂封止を行い、所定形状にパッケージボディーを作成し（図１（ｅ））、リードフレーム１１０の外枠部１１４より内側の領域全体を、半導体素子側から、半導体素子全体とリードフレームとを封止用樹脂１７０と保持板にて密封するように、封止用樹脂１７０にて封止した。（図１（ｆ））
樹脂封止用の金型を用いた装置としては、従来のトランスファーモールドプレスで、封止用樹脂としてはビフェニールタイプエポキシ樹脂を採用した。
尚、半導体装置のパッケージは、通常、エポキシ樹脂成形等の樹脂にて成形されるがこれに限定されるものではない。
また、成形方法もトランスファーモールド方法に限定されることはなく、射出成形、ポッティング封止も採用可能である。
モールド加工時には、モールド樹脂は保持基板１３０と、インナーリード１１２、配線部１１５等リードとの空間に流れ込み、封止用樹脂１７０で全体を包み込む。
全体的に包み込む事により、図７に示す従来のプリント基板を用いたＢＧＡのようにプリント基板と封止樹脂（モールドレジン）７０３との大きな界面が存在せず、また、片面モールドの図８（ａ）に示す従来のリードフレームを用いたＢＧＡタイプのもののように、封止用樹脂８４０と絶縁フィルム８６０との大きな界面は存在せず、加熱時や加湿時に界面から生じ易い剥離や膨れを低減させる効果がある。
また、外部端子１１３の保持基板１３０側の面には、封止用樹脂１７０が流れ込むことはなく、半田ボールからなる外部電極を作成する際の作業を楽なものとしている。
【００１９】
樹脂封止後、保持基板１３０を剥がし、除去する。（図１（ｇ））
本実施例では、樹脂封止された半導体装置をホットプレート上にて２３０°Ｃにて加熱し、保持基板１３０の密着力を弱めた状態で剥離した。この工程の条件は、保持基板１３０に使用されている接着剤によって、好ましい条件を選ぶ。
前にも述べたように、保持基板１３０は外部電極１８０を形成するための外部端子１１４の面を、外部に露出するように形成し、外部電極１８０の形成を楽にするものであり、モールド加工時に封止用樹脂１７０が、外部端子１１４の外部電極１８０を形成する面に漏れ込むのを、保持基板１３０が防ぐ。
【００２０】
次いで、封止用樹脂１８０に覆われず外部へ露出した、リードフレーム１１０の外枠部１１４を金型により切断除去した。（図１（ｈ））
外枠部１１４の除去する方法としては、金型による方法に限定はされない、他にはレーザ等を用いる方法も可能である。
【００２１】
封止用樹脂１８０に覆われず外部へ露出した、外部端子１１４の面に半田ボールからなる外部電極１８０を形成した。（図１（ｉ））
外部電極１８０を形成する半田ボールは、錫、鉛を主体とした導電性金属で構成される。
本実施例では直径０．６ｍｍの共晶半田を用いた。
【００２２】
尚、上記工程に代え、リードフレームの半導体素子とワイヤボンディングする側のインナーリード先端部を、本来不要である連結部にて連結した状態でエッチング加工して、めっき処理等を施し、固定用テープを貼り付けた後に、連結部分を除去しても良い。
【００２３】
次に、本発明の表面実装型半導体装置の製造方法により作製される表面実装型半導体装置の参考実施例を図２にもとづいて説明する。
図２（ａ）は参考実施例の表面実装型半導体装置断面図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ１側からみた下面図である。
本参考実施例の表面実装型半導体装置は、上記実施例の表面実装型半導体装置の製造方法にて作製された、リードフレームを用いたＢＧＡタイプのものであり、図２（ａ）に示すように、特に、モールド樹脂（封止用樹脂）１７０は、リードフレーム１１０の両側から、半導体素子全体とリードフレーム１１０部を封止しているため、図７に示す従来のプリント基板を用いたＢＧＡのようにプリント基板と封止樹脂（モールドレジン）７０３との大きな界面が存在せず、また、片面モールドの図８（ａ）に示す従来のリードフレームを用いたＢＧＡタイプのもののように、封止用樹脂８４０と絶縁フィルム８６０との大きな界面は存在せず、加熱時や加湿時に界面から生じ易い剥離や膨れが発生しにくい構造である。
即ち、信頼性の面で優れた構造である。リードフレーム１１０の外部端子１１３の面上に、半田ボールからなる外部電極１８０が形成されており、且つ、図２（ｂ）に示すように、格子状に配列されている。
半導体素子１４０は、ダイパッドの、インナーリードのリードフレーム素材面側に搭載され、端子（パッド）１４１にて、リードフレーム素材面側のインナーリード１１２とワイヤ１５０と電気的に接続されている。
【００２４】
リードフレーム１１０としては、少なくとも、半導体素子を搭載するためのダイパッドをもたないもので、半導体素子１４０の端子（パッド）１４１にボンデイングワイヤ１５０にて電気的に接続するためのインナーリード１１２と、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子１１３とを略平面的に設けたもので、外部端子１１３をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリード１１２をその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成したものを用いている。
尚、インナーリード１１２をードフレーム素材の厚さより薄肉としていることにより、エッチング加工により微細化でき、一層の多端子化に対応できるものとしている。
また、インナーリード１１２全体をリードフレーム素材の厚さより薄肉としているのは、前述の面実装型半導体装置の製造方法において、インナーリードの両面から樹脂封止できるようにするためである。
そしてまた、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部をその部分の厚さが略リードフレーム素材の厚さ以下となるように、放熱板１２０に接着材１９０を介して接着固定されているが、これは、作製中におけるインナーリードの位置ずれを防止するとともに、前述の実施例製造方法において保持基板１３０がリードフレーム全体に貼り付き易くするためで、樹脂封止の際に漏れがでないようにするためである。
半導体素子を搭載するための放熱板１２０は、リードフレームとは別体のものである。
本実施例の場合は、放熱板１２０の接着材１９０を含めた厚さとインナーリード薄肉部の厚さとの総和がリードフレームの素材の厚さにほぼ等しく、放熱板１２０が外部に露出する構造となっている。
【００２５】
変形例としては、放熱板１２０の接着材１９０を含めた厚さとインナーリード薄肉部の厚さとの総和がリードフレームの素材の厚さより小として、放熱板１２０全体を封止用樹脂１７０に覆う構造のものも挙げられる。本実施例および前記変形例は、上記実施例の表面実装型半導体装置の製造方法により樹脂封止を行う際、封止用樹脂を不必要部分に漏らさないための構造である。
しかしながら、必ずしもインナーリード先端部が略リードフレームの素材の厚さ以下にする必要はない。
【００２６】
次に、上記参考実施例の表面実装型半導体装置に供されるリードフレーム部材について、参考実施例を挙げ、図３に基づいて簡単に説明する。
本参考実施例のリードフレーム部材１０５は、前記参考実施例の半導体装置に用いられたもので、外形加工されたリードフレーム１１０と、放熱板１２０と、これらを保持する絶縁性の樹脂からなる保持基板１３０とで形成されており、これらは互いに接着材を介して固定されている。
図３（ａ）は、本参考実施例のリードフレーム部材の断面図で、図３（ｂ）はその展開図である。尚、全体を分かり易くするため、インナーリード１１２、外部端子部１１３、配線部１１５は形状のみ分かるように、簡略して図示してあり、接着材も省略してある。
リードフレーム１１０は、リードフレーム素材として、厚さ０．１５ｍｍの銅合金（古河電工株式会社製、型番ＥＦＴＥＣ６４Ｔ−１／２Ｈ）を用い、図９に示すような形状にエッチングにて作製したが、形状、材質、板厚はこれに限定はされない。
本参考実施例においては、リードフレーム１１０は、半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリード１１２と、該インナーリード１１２に一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子１１３と、外部端子１１３に配線部（リード）１１５により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠部（ダムバー）１１４とを略平面的に設けており、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないものであり、外部端子１１３をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリード１１２をその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部１１４をリードフレーム素材の厚さで形成しており、インナーリード１１２の素材面側でない面において、インナーリード先端部を放熱板１２０に接着材を介して固定され、且つ、固定部での厚さをほぼリードフレーム素材の厚さとしてある。
そして、リードフレーム１１０の放熱板１２０側において、リードフレーム１１０と放熱板１２０を接着材を介して保持基板１３０の一面に貼りつけてある。
放熱板１２０の素材はＣｕ系金属を用いたが、これに限るものではない。
インナーリード先端部を放熱に固定する接着材はエポキシ系の材料を用いたが、エポキシ系に限るものでなく、ポリイミド系、アクリル系等、耐熱絶縁性が高いものが使用できる。
保持基板１３０の構成は基材が厚さ５０μｍのポリイミドフィルムで、接着剤層が厚さ２０μｍのエポキシ系接着のものを用いた。
【００２７】
本参考実施例のリードフレーム部材の製造は、上記実施例の半導体装置の製造方法における工程図１（ａ）、図１（ｂ）により作製される。
【００２８】
次に、上記図２に示す参考実施例の半導体装置１００、および図３に示すリードフレーム部材１０５に用いられたリードフレーム１１０の製造方法の１例を図６に基づいて説明する。
図６は、リードフレーム１１０のエッチング加工方法を説明するための工程断面図であり、図４（ｂ）のＢ１−Ｂ２部の断面部における製造工程図である。
図６中、６１０はリードフレーム素材、６２０Ａ、６２０Ｂはレジストパターン、６３０は第一の開口部、６４０は第二の開口部、６５０は第一の凹部、６６０は第二の凹部、６７０は平坦状面、６８０はエッチング抵抗層を示す。
また、１１２はインナーリード、１１３は外部端子部である。
先ず、銅合金からなり、厚みが０．１５ｍｍのリードフレーム素材６１０の両面に、重クロム酸カリウムを感光剤とした水溶性カゼインレジストを塗布した後、所定のパターン版を用いて、所定形状の第一の開口部６３０、第二の開口部６４０をもつレジストパターン６２０Ａ、６２０Ｂを形成する。（図６（ａ））
第一の開口部６３０は、後のエッチング加工において外部端子部の形状を形成するとともに、インナーリード形成領域におけるリードフレーム素材６１０をこの開口部からベタ状にリードフレーム素材よりも薄肉に腐蝕するためのもので、レジストの第二の開口部６４０は、インナーリード部および外部端子部の形状を形成するためのものである。
次いで、液温５０°Ｃ、濃度４６ボーメの塩化第二鉄溶液を用いて、スプレー圧２．５ｋｇ／ｃｍ2 にて、レジストパターンが形成されたリードフレーム素材６１０の両面をエッチングし、ベタ状（平坦状）に腐蝕された第一の凹部６５０の深さｈがリードフレーム部材の１／２に達した時点でエッチングを止める。（図６（ｂ））
上記第１回目のエッチングにおいては、リードフレーム素材６１０の両面から同時にエッチングを行ったが、必ずしも両面から同時にエッチングする必要はない。
少なくとも、インナーリード部形状を形成するための、所定形状の開口部をもつレジストパターン６２０Ｂが形成された面側から腐蝕液によるエッチング加工を行い、腐蝕されたインナーリード部形成領域において、所定量エッチング加工し止めることができれば良い。
次いで、第一の開口部６３０側の腐蝕された第一の凹部６５０にエッチング抵抗層６８０としての耐エッチング性のあるホットメルト型ワックスを、ダイコータを用いて、塗布し、ベタ状（平坦状）に腐蝕された第一の凹部６５０に埋め込んだ。
レジストパターン６２０Ａ上も該エッチング抵抗層６８０に塗布された状態とする。（図６（ｃ））
エッチング抵抗層６８０を、レジストパターン６２０Ａ上全面に塗布する必要はないが、第一の凹部６５０を含む一部にのみ塗布することは難しい為に、図６（ｃ）に示すように、第一の凹部６５０とともに、第一の開口部６３０側全面にエッチング抵抗層６８０を塗布する。
使用するエッチング抵抗層６８０は、アルカリ溶解型のワックスであるが、基本的にエッチング液に耐性があり、エッチング時にある程度の柔軟性のあるものが、好ましく、特に、上記ワックスに限定されず、ＵＶ硬化型のものでも良い。
このようにエッチング抵抗層６８０をインナーリード先端部の形状を形成するためのパターンが形成された面側の腐蝕された第一の凹部６５０に埋め込むことにより、後工程でのエッチング時に第一の凹部６５０が腐蝕されて大きくならないようにしているとともに、高精細なエッチング加工に対しての機械的な強度補強をしており、スプレー圧を高く（２．５ｋｇ／ｃｍ2 以上）することができ、これによりエッチングが深さ方向に進行し易くなる。この後、第２回目のエッチングを行い、凹状に腐蝕された第二の凹部６６０形成面側からリードフレーム素材６１０をエッチングし、貫通させ、インナーリード１１２および外部端子部１１３を形成する。（図６（ｄ））
第１回目のエッチング加工にて作製された、エッチング形成面６７０は平坦であるが、この面を挟む２面はインナーリード側にへこんだ凹状である。
次いで、洗浄、エッチング抵抗層６８０の除去、レジスト膜（レジストパターン６２０Ａ、６２０Ｂ）の除去を行い、インナーリード１１２および外部端子部１１３が加工された図１（ａ）や図４に示すリードフレーム１１０を得る。
エッチング抵抗層６８０とレジスト膜（レジストパターン６２０Ａ、６２０Ｂ）の除去は水酸化ナトリウム水溶液により溶解除去する。
上記図６に示すエッチング加工方法は、エッチングを２段階に分けて行うため、一般には２段エッチング方法と呼ばれており、加工精度上では有利な加工方法であるが、図６に示す方法の場合は、リードフレーム素材を薄くしながら外形加工をする方法が採られ、更に、微細加工を可能にしている。
また、図６（ｅ）に示すｔ0 に対するｔの割合を変えることにより、平坦性の良い所望のインナーリード幅Ｗ１、インナーリードピッチｐを得ることができる。
尚、図６に示す加工方法は、本実施例に用いられるリードフレームの製造方法の１例であり、これに限定されない。
【００２９】
【効果】
本発明の上記のように、一層の多端子化、高密度化、高放熱性に対応でき、且つ、簡単な構造のリードフレームをコア材としたＢＧＡタイプの表面実装型半導体装置の製造方法の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の表面実装型半導体装置の製造方法の工程図
【図２】参考実施例の表面実装型半導体装置の断面図および平面図
【図３】参考実施例のリードフレーム部材を示した図
【図４】実施例の表面実装型半導体装置の製造方法にて使用されたリードフレームの概略図
【図５】放熱板の形状を説明するための図
【図６】リードフレームの作製方法を説明するための図
【図７】従来のＢＧＡを説明するための図
【図８】従来のリードフレームをコア材としたＢＧＡを説明するための図
【図９】従来のリードフレームの製造方法
【図１０】従来の樹脂封止型半導体装置と単層リードフレームを説明するための図
【符号の説明】
１００ 表面実装型半導体装置
１０５ リードフレーム部材
１１０ リードフレーム
１１２ インナーリード
１１２Ａ インナーリード先端
１１２Ｓ リードフレーム素材面
１１３ 外部端子
１１３Ｓ リードフレーム素材面
１１４ 外枠部（ダムバー）
１１５ 配線部
１１６ 吊りバー
１１７ 第二の枠部（フレーム）
１２０ 放熱板
１３０ 保持基板
１４０ 半導体素子
１４１ 端子（バンプ）
１５０ ボンディングワイヤ
１６０ 金型
１６１ キヤビティー
１７０ 封止用樹脂
１８０ 外部電極
１９０、１９１ 接着材
６１０ リードフレーム素材
６２０Ａ、６２０Ｂ レジストパターン
６３０ 第一の開口部
６４０ 第二の開口部
６５０ 第一の凹部
６６０ 第二の凹部
６７０ 平坦状面
６８０ エッチング抵抗層
７０１ 半導体素子
７０２ 基材
７０３ モールドレジン
７０４、７０４Ａ 配線
７０５ ダイパッド
７０８ ボンデイングワイヤ
７０６ 外部接続端子
７１８ めっき部
７５０ スルーホール
７５１ 熱伝導ビア
８００、８００Ａ 半導体装置
８１０ リードフレーム
８１１ ダイパッド
８１２ インナーリード
８１４ 外部端子部
８２０ 半導体素子
８２１ 半導体素子の端子
８４０ 封止用樹脂
８５０ 外部端子電極（半田ボール）
８６０ 絶縁フィルム
９１０ リードフレーム素材
９２０ フオトレジスト
９３０ レジストパターン
９４０ インナーリード
１０００ 半導体装置
１０１０ （単層）リードフレーム
１０１１ ダイパッド
１０１２ インナーリード
１０１３ アウターリード
１０１４ ダムバー
１０１５ フレーム（枠）部
１０２０ 半導体素子
１０２１ 電極部（パッド）
１０３０ ワイヤ
１０４０ 封止樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体装置の技術分野に属し、特に、リードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置は、電子機器の高性能化と軽薄短小の傾向からＬＳＩはＡＳＩＣに代表されるように、ますます高集積化、高機能化の一途をたどってきている。
これに伴い、信号の高速処理には、パッケージ内部のスイッチングノイズが無視できない状況になってきて、特に、ＩＣの同時スイッチングノイズにはパッケージ内部配線の実効インダクタンスが大きく影響を与える為、主に、電源やグランドの本数を増やしてこれに対応してきた。
この結果、半導体装置の高集積化、高機能化は外部端子（ピン）総数の増加を招き、半導体装置の多端子化が求められるようになってきた。
多端子ＩＣ、特にゲートアレイやスタンダードセルに代表されるＡＳＩＣあるいは、マイコン、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等をコストパーフォーマンス高くユーザに提供するパッケージとしてリードフレームを用いたプラスチックＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）が主流となり、現在では３００ピンを超えるものまで実用化に至ってきている。
【０００３】
ＱＦＰは、図１０（ｂ）に示す単層リードフレーム１０１０を用いたもので、図１０（ａ）に示すように、ダイパッド１０１１上に半導体素子１０２０を搭載し、銀めっき等の表面処理がなされたインナーリード１０１２先端部と半導体素子１０２０の端子１０２１とをワイヤ１０３０にて結線し、封止用樹脂１０４０で封止を行い、この後、ダムバー部１０１４をカットし、アウターリード１０１３をガルウイング状に成形したものである。 このように、ＱＦＰは、パッケージの４方向に外部回路と電気的に接続するためのアウターリード１０１３を設けた構造で多端子化に対応できるものとして開発されてきた。
ここで用いられる単層リードフレーム１０１０は、通常、４２合金（４２％ニッケル−鉄合金）あるいは銅合金などの電気伝導率が高く，且つ機械的強度が大きい金属材を素材とし、フォトエッチング法かあるいはスタンピング法により、図１０（ｂ）に示すような形状に作製されていた。
尚、図１０（ｂ）（ロ）は、図１０（ｂ）（イ）のＦ１−Ｆ２における断面を示したものである。
【０００４】
しかし、半導体素子の信号処理の高速化、高機能化は、更に多くの端子数を必要とするようになってきた。
ＱＦＰでは外部端子ピッチを狭めることにより、パッケージサイズを大きくすることなく多端子化に対応してきたが、外部端子の狭いピッチ化に伴い、外部端子自体の幅が細くなり、外部端子の強度が低下するため、フォーミング等の後工程におけるアウターリードのスキュー対応やプラナリイティー（平坦性）維持が難しくなり、実装に際しては、パッケージ搭載精度維持が難しくなるという実装面での問題を抱えていた。
【０００５】
このようなＱＦＰの実装面での問題に対応するため、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）と呼ばれるプラスチックパッケージが開発されてきた。
このＢＧＡは、通常、両面基板の片面に半導体素子を搭載し、もう一方の面に球状の半田ボールをパッケージの外部端子として二次元的に配列し、スルーホールを通じて半導体素子と外部端子（半田ボール）との導通をとったもので、実装性の対応を図ったパッケージである。
ＢＧＡはパッケージの４辺に外部端子を設けたＱＦＰに比べ、同じ外部端子数でも外部端子間隔（ピッチ）を大きくとれるという利点があり、半導体装置の実装工程を難しくせず、入出力端子の増加に対応できた。
ＢＧＡは、一般に図７に示すような構造である。図７（ｂ）は図７（ａ）の裏面（基板）側からみた図で、図７（ｃ）はスルーホール７５０部を示したものである。このＢＧＡはＢＴレジン（ビスマレイミド樹脂）を代表とする耐熱性を有する平板（樹脂板）の基材７０２の片面に半導体素子７０１を搭載するダイパッド７０５と半導体素子７０１からボンディングワイヤ７０８により電気的に接続されるボンディングパッド７１０を持ち、もう一方の面に、外部回路と半導体装置との電気的、物理的接続を行う格子状あるいは千鳥状に配列された半ボールにより形成した外部接続端子７０６をもち、外部接続端子７０６とボンディングパッド７１０の間を配線７０４とスルーホール７５０、配線７０４Ａにより電気的に接続している構造である。
しかしながら、このＢＧＡは、搭載する半導体素子とワイヤの結線を行う回路と、半導体装置化した後にプリント基板に実装するための外部端子（半田ボール）とを基板７０２の両面に設け、これらをスルーホール７５０を介して電気的に接続していた複雑な構造であり、信号が通過する回路長が長くなり、その回路デザインも複雑化している。また、耐熱及び絶縁樹脂基材を用いて構成される従来型プラスチックＢＧＡ用の基板を製造するプロセスは、樹脂基材の孔開けや表裏回路の導通めっき処理及びソルダーレジスト印刷といった従来のプリント基板と同様の工程が必要であり、全体として長い工程にならざるをえない。これに加えて、高密度化を実現するための回路プロセスにおいての制約が多く存在し、低コストに製造することは難しい。そしてまた、樹脂の熱膨張の影響によりスルーホール５５０が断線を生じることもあり、作製上、信頼性の点で問題が多かった。
【０００６】
この為、作製プロセスの簡略化、信頼性の低下を回避するため、上記図７に示す構造のものの他に、リードフレームをコア材として回路を形成したＢＧＡも、近年、種々提案されてきた。
これらのリードフレームを使用するＢＧＡパッケージは、一般には、リードフレーム８１０の外部端子部８１４に対応する箇所に所定の孔をあけた、絶縁フィルム８６０上にリードフレーム８１０を固定して、樹脂封止した図８（ａ）に示すような構造、ないし図８（ｂ）に示すような構造をとっていた。
上記リードフレームを用いるＢＧＡパッケージに使われるリードフレーム８１０は、従来、図９に示すようなエッチング加工方法により作製されており、外部端子部８１４とインナーリード８１２ともリードフレーム素材の厚さに作製されていた。
尚、図８中、８２０は半導体素子、８２１は半導体素子の端子、８４０は封止用樹脂、８５０は外部端子電極（半田ボール）、８１１はダイパッドである。
ここで、図９に示すエッチング加工方法を簡単に説明しておく。
先ず、銅合金もしくは４２％ニッケル−鉄合金からなる厚さ０．２５ｍｍ程度の薄板（リードフレーム素材８１０）を十分洗浄（図８（ａ））した後、重クロム酸カリウムを感光剤とした水溶性カゼインレジスト等のフオトレジスト８２０を該薄板の両表面に均一に塗布する。（（図８（ｂ））
次いで、所定のパターンが形成されたマスクを介して高圧水銀灯でレジスト部を露光した後、所定の現像液で該感光性レジストを現像して（図８（ｃ））、レジストパターン８３０を形成し、硬膜処理、洗浄処理等を必要に応じて行い、塩化第二鉄水溶液を主たる成分とするエッチング液にて、スプレイにて該薄板（リードフレーム素材８１０）に吹き付け所定の寸法形状にエッチングし、貫通させる。（図８（ｄ））
次いで、レジスト膜を剥膜処理し（図８（ｅ））、洗浄後、所望のリードフレームを得て、エッチング加工工程を終了する。
このように、エッチング加工等によって作製されたリードフレームは、更に、所定のエリアに銀メッキ等が施される。次いで、洗浄、乾燥等の処理を経て、インナーリード部を固定用の接着剤付きポリイミドテープにてテーピング処理したり、必要に応じて所定の量タブ吊りバーを曲げ加工し、ダイパッド部をダウンセットする処理を行う。
しかし、エッチング液による腐蝕は被加工板の板厚方向の他に板幅（面）方向にも進むため、図８に示すようなエッチング加工方法においては、微細化加工に関して、加工される素材の板厚からくる限界があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、リードフレームをコア材として用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置においては、図１０（ｂ）に示す単層リードフレームを用いた半導体装置に比べ、同じ端子数で外部回路と接続するための外部端子ピッチを広くでき、半導体装置の実装工程を難しくしないで、入出力端子の増加に対応できたが、一層の多端子化、高密度化に対しては、インナーリードの狭ピッチ化、高密度配線が必須でその対応が求められていた。また、一層の多端子化、高密度化に伴う高放熱性が求められるようになってきた。
本発明は、これに対応するためのもので、一層の多端子化、高密度配線に対応でき、高放熱性を持ち、且つ、信頼性の高い、リードフレームをコア材としたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面実装型半導体装置の製造方法は、リードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、少なくとも、（Ａ）半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子と、外部端子に配線部（リード）により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠とを略平面的に設け、且つ、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないリードフレームで、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードの先端を含むインナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部をリードフレーム素材の厚さで形成しているリードフレームを用いて、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部を放熱板に接着材を介して固定する工程と、（Ｂ）リードフレームの、放熱板側全体を保持基板に接着材を介して貼り付ける工程と、（Ｃ）インナーリードのリードフレーム素材面側のダイパッド面上に半導体素子を搭載し、該半導体素子の端子（パッド）とインナーリード先端とをボンディングワイヤにて電気的に接続する工程と、（Ｄ）リードフレームの外枠部より内側の領域全体を、半導体素子側から、半導体素子全体とリードフレームとを封止用樹脂と保持基板にて密封するように、封止用樹脂にて封止する工程と、（Ｅ）封止用樹脂による封止後、保持基板を剥離する工程と、（Ｆ）リードフレームの外枠部を除去する工程と、（Ｇ）露出した外部端子の面上に半田ボールからなる外部電極を設ける工程とを有することを特徴とするものである。
そして、上記において、リードフレームの半導体素子搭載側のインナーリード先端のワイヤボンディング面、封止用樹脂より露出した外部端子の表面には、めっき処理がなされていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記において、保持基板は、基材がポリイミドで、接着剤がエポキシ系接着剤であり、加熱圧着されリードフレームおよび放熱板に貼り付けられることを特徴とするものである。
尚、基材としては、他にフッ素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、金属、セラミック等の無機材料が挙げられ、接着材としては、他にポリイミド系、アクリル系、フッ素系、シリコーン系、ポリアミド系のものが挙げられる。
【０００９】
本発明の表面実装型半導体装置の製造方法により作製される表面実装型半導体装置としては、リードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置であって、リードフレームは、少なくとも、放熱板と、半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子とを略平面的に設けたもので、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成しており、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部を接着材を介して放熱板に固定しており、半導体素子は、インナーリードのリードフレーム素材面側の放熱板上に搭載され、インナーリードのリードフレーム素材面とボンディングワイヤにて電気的に接続されており、且つ、該外部端子の外側面上に設けた半田ボールからなる外部電極を外部に突出させるようにして、リードフレームの両側から、半導体素子全体とリードフレーム部を樹脂封止していることを特徴とするものが挙げられる。
【００１０】
このような表面実装型半導体装置に供せられるリードフレーム部材としては、少なくとも、外形加工されたダイパッドを持たないリードフレームと、リードフレームとは別体で、半導体素子をその一面上に接着材（接合材）を介して搭載し、且つ半導体装置を作製した際に放熱機能を呈する放熱板と、前記リードフレームおよび放熱板を保持する保持基板とを備えたリードフレーム部材であって、リードフレームは、半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子と、外部端子に配線部（リード）により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠とを略平面的に設け、且つ、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないもので、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードの先端を含むインナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部をリードフレーム素材の厚さで形成しており、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部を放熱板に接着材を介して固定され、リードフレームの放熱板側において、リードフレームと放熱板を接着材を介して保持基板の一面に貼りつけてあることを特徴とするものが挙げられる。
【００１１】
【作用】
本発明の表面実装型半導体装置の製造方法は、上記のように構成することにより、一層の多端子化、高密度配線が可能なＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の作製を可能とするものであり、その作製方法は比較的簡単なもので、且つ量産性に適している。詳しくは、半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子と、外部端子に配線部（リード）により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠とを略平面的に設け、且つ、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないリードフレームで、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードの先端を含むインナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部をリードフレーム素材の厚さで形成しているリードフレームを用いていることより、図７に示す従来のプリント基板を用いたＢＧＡに比べ、構造が簡単で、一層の多端子化、高密度配線が可能なＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の作製を可能としている。
即ち、インナーリードをリードフレーム素材の厚さより薄肉とすることにより、微細加工を可能とし、多端子化に対応できるものとしており、且つ、高密度配線を可能としている。また、外部端子をリードフレーム素材の厚さとし、インナーリード部を薄肉としていることにより、樹脂封止の際には、インナーリードの両面から樹脂封止されることを可能としている。そしてまた、外枠部をリードフレーム素材の厚さにしていることより、樹脂封止の際には、保持基板を貼り合わせた状態でダムバーとして機能できるものとしており、樹脂封止の作業全体を簡単なものとしている。
そして、上記において、リードフレームの半導体素子搭載側のダイパッド表面、インナーリード先端のワイヤボンディング面、封止用樹脂より露出した外部端子の表面には、めっき処理がなされていることにより、半導体素子の搭載、ワイヤボンディング、半田ボールを外部端子に一体的に作製することをそれぞれ可能としている。
そしてまた、上記において、保持基板は、基材がポリイミドで、接着剤がエポキシ系接着剤であり、加熱圧着されリードフレームないし固定用テープに貼り付けられることにより、その作製を簡単なものとしている。
【００１２】
先に述べた表面実装型半導体装置の製造方法により作製される表面実装型半導体装置は、インナーリード先端を薄肉状にし、且つ、外部端子を二次元的に配列させたリードフレームを用いていることにより、構造を簡単として、且つ一層の多端子化、高密度配線を可能としている。
そして、放熱板上に半導体素子を搭載し、且つインナーリード先端部をも固定した構造であり、放熱性の良いものとしており、特に、放熱板を外部に露出する構造とした場合には、高い熱放散性を有するものとしている。
また、リードフレームの両面より封止用樹脂にて封止した構造で、図７に示す従来のプリント基板を用いたＢＧＡや、片面モールドの図８（ａ）に示す従来のリードフレームを用いたＢＧＡタイプのものに比べ、信頼性の面で優れる。信頼性の面でもＱＦＰに相当するものである。
【００１３】
尚、放熱板の形状は、図３（ｂ）に示すようなベタ状、もしくは、図５（ａ）に示すようなインナーリード先端部と近傍に貫通孔を設けた形状、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、ハーフエッチング加工をしたものも使用できる。
図５（ａ）に示すものは、リードフレームが先端カット仕様の時にも適用でき、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すものは、半導体装置作製の樹脂封止の際、モールド樹脂を放熱板裏面側に回りこませることができる。
図５（ｂ）（ロ）、図５（ｃ）（ロ）は、それぞれ図５（ｂ）（イ）のＤ１−Ｄ２における断面、図５（ｃ）（イ）のＤ３−Ｄ４における断面を示している。
また、少なくとも放熱板裏面は必要に応じ、Ｎｉめっき、パラジウムめっき、等の周知の表面処理を施す。
【００１４】
【実施例】
本発明の表面実装型半導体装置の製造方法の実施例を図にもとづいて説明する。
図１は実施例の表面実装型半導体装置の製造方法の工程を示した断面図であり、図２は本発明の表面実装型半導体装置の製造方法により作製される表面実装型半導体装置の参考実施例の断面図で、リードに沿った１断面を示している。
図４（ａ）は、図１、図２に使用されたリードフレームの概略平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の約１／４部分の拡大図である。尚、図４（ａ）は概略図で、全体を分かり易くするために図４（ｂ）に比べ、インナーリードの数、外部端子部の数は少なくして示してある。
図１、図２、図４中、１００は表面実装型半導体装置、１１０はリードフレーム、１１２インナーリード、１１２Ａはインナーリード先端部、１１２Ｓはリードフレーム素材面、１１３は外部端子、１１４は外枠部（ダムバー部）、１１５は配線部、１１６は吊りバー、１１７は第二の枠部（フレーム部）、１２０は放熱板、１３０は保持基板、１４０は半導体素子、１４１は端子（パッド）、１５０はボンディングワイヤ、１６０は金型、１６１はキヤビティー、１７０は封止用樹脂、１８０は外部電極、１９０、１９１は接着材である。
【００１５】
本実施例の表面実装型半導体装置の製造方法は、一層の多端子化、高密度配線を達成できるリードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法であり、以下、図１をもとにその工程を説明する。
先ず、一方をリードフレーム素材面とし、素材の厚さよりインナーリード１１２が薄肉に形成されているリードフレーム１１０（図１（ａ））を用いて、インナーリード１１２の素材面側でない面において、インナーリード先端部１１２Ａを放熱板１２０に接着材（接合層）１９０を介して固定し、その部分の厚さをほぼリードフレーム素材の厚さとした。（図１（ｂ））
リードフレーム１１０は、図４（ａ）に示すように、少なくとも、半導体素子の端子と電気的に接続をその先端で行うためのインナーリード１１２と、該インナーリード１１２と一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子１１３とを略平面的に設け、且つ、図１（ａ）に示すように、外部端子１１３をリードフレーム素材の厚さで、すなわちその両面（上面、下面）をリードフレーム素材面１１３Ｓとして、二次元的に配列し、インナーリード１１２は、その一方の面をリードフレーム素材面１１２Ｓとしてリードフレーム素材の厚さｔ0 よりも薄肉にしている。
尚、リードフレーム１１０は、リードフレーム素材として、厚さ０．１５ｍｍの銅合金（古河電工株式会社製、型番ＥＦＴＥＣ６４Ｔ−１／２Ｈ）を用い、エッチングにて作製した。エッチングにて外形加工した後、インナーリード１１２先端のワイヤボンディング面（リードフレーム素材面）、半田ボールを作製するための外部端子１１３の面に、それぞれ所望のめっきを施しておいた。
インナーリード１１２は薄肉でその厚さｔ1 は４０μｍ、外部端子はリードフレーム素材と同じ厚さｔ0 で０．１５ｍとなっている。
また、インナーリードピッチは０．１８ｍｍである。
尚、ここでは、図４に示すように、リードの半導体素子の端子とワイヤボンディングにて接続する側の先端部分から外部端子までの一体的に連結した部分までをインナーリード１１２と言い、外部端子１１３と外枠１１４とを一体的に連結する部分を配線部１１５としている。
ここでは、インナーリード１１２と配線部１１５を併せて、単にリードと言う。
一般には、インナーリード１１２とは、樹脂封止（モールド）して半導体装置を作製した際に、樹脂の内部の配線全体を総称して言っている。
放熱板１２０の素材はＣｕ系金属を用いたが、これに限るものではない。
接着材１９０はエポキシ系の材料を用いたが、エポキシ系に限るものでなく、ポリイミド系、アクリル系等、耐熱絶縁性が高いものが使用できる。
【００１６】
次いで、リードフレーム１１０の、放熱板１２０を貼り付けた側全体を保持基板１３０に接着材１９１を介して貼り付けた。（図１（ｃ））
保持基板１３０の構成は基材が厚さ５０μｍのポリイミドフィルムで、接着剤層が厚さ２０μｍのエポキシ系接着のものを用いた。
保持基板１３０の貼り付けの範囲は、リードフレーム１１０の外枠１１４の全ての辺にかかっているようにして、樹脂封止の際に、封止用樹脂が保持基板１３０とリードフレーム１１０の隙間から漏れ出さないようにする。
保持基板１３０の圧着条件は圧力３０ｋｇ／ｃｍ2 で１５０°Ｃにおいて４５分保持し、熱プレス装置にて行った。
この条件は、保持基板１３０の接着剤の種類により選び、適当な条件にて行う。
保持基板１３０を貼り付ける目的は、リードフレーム１１０の外部端子の、インナーリードの素材面側でない外部面に封止用樹脂が漏れるのを防ぎ、この面に半田ボールからなる外部電極を設け易くするためである。
【００１７】
次に、インナーリードのリードフレーム素材面側のダイパッド面上に半導体素子を搭載し、該半導体素子１４０の端子（パッド）１４１とインナーリード先端１１２Ａとをボンディングワイヤ１５０にて電気的に接続した。（図１（ｄ））
尚、ワイヤボンディング技術は周知ではあるが、条件は適当に選ぶ必要がある。
【００１８】
次いで、半導体素子１４０を保持しているリードフレーム１１０全体を、樹脂封止用（モールド成形用）の金型１６０にて所定の形状に形成されているキヤビティー１６１にセットし、樹脂封止を行い、所定形状にパッケージボディーを作成し（図１（ｅ））、リードフレーム１１０の外枠部１１４より内側の領域全体を、半導体素子側から、半導体素子全体とリードフレームとを封止用樹脂１７０と保持板にて密封するように、封止用樹脂１７０にて封止した。（図１（ｆ））
樹脂封止用の金型を用いた装置としては、従来のトランスファーモールドプレスで、封止用樹脂としてはビフェニールタイプエポキシ樹脂を採用した。
尚、半導体装置のパッケージは、通常、エポキシ樹脂成形等の樹脂にて成形されるがこれに限定されるものではない。
また、成形方法もトランスファーモールド方法に限定されることはなく、射出成形、ポッティング封止も採用可能である。
モールド加工時には、モールド樹脂は保持基板１３０と、インナーリード１１２、配線部１１５等リードとの空間に流れ込み、封止用樹脂１７０で全体を包み込む。
全体的に包み込む事により、図７に示す従来のプリント基板を用いたＢＧＡのようにプリント基板と封止樹脂（モールドレジン）７０３との大きな界面が存在せず、また、片面モールドの図８（ａ）に示す従来のリードフレームを用いたＢＧＡタイプのもののように、封止用樹脂８４０と絶縁フィルム８６０との大きな界面は存在せず、加熱時や加湿時に界面から生じ易い剥離や膨れを低減させる効果がある。
また、外部端子１１３の保持基板１３０側の面には、封止用樹脂１７０が流れ込むことはなく、半田ボールからなる外部電極を作成する際の作業を楽なものとしている。
【００１９】
樹脂封止後、保持基板１３０を剥がし、除去する。（図１（ｇ））
本実施例では、樹脂封止された半導体装置をホットプレート上にて２３０°Ｃにて加熱し、保持基板１３０の密着力を弱めた状態で剥離した。この工程の条件は、保持基板１３０に使用されている接着剤によって、好ましい条件を選ぶ。
前にも述べたように、保持基板１３０は外部電極１８０を形成するための外部端子１１４の面を、外部に露出するように形成し、外部電極１８０の形成を楽にするものであり、モールド加工時に封止用樹脂１７０が、外部端子１１４の外部電極１８０を形成する面に漏れ込むのを、保持基板１３０が防ぐ。
【００２０】
次いで、封止用樹脂１８０に覆われず外部へ露出した、リードフレーム１１０の外枠部１１４を金型により切断除去した。（図１（ｈ））
外枠部１１４の除去する方法としては、金型による方法に限定はされない、他にはレーザ等を用いる方法も可能である。
【００２１】
封止用樹脂１８０に覆われず外部へ露出した、外部端子１１４の面に半田ボールからなる外部電極１８０を形成した。（図１（ｉ））
外部電極１８０を形成する半田ボールは、錫、鉛を主体とした導電性金属で構成される。
本実施例では直径０．６ｍｍの共晶半田を用いた。
【００２２】
尚、上記工程に代え、リードフレームの半導体素子とワイヤボンディングする側のインナーリード先端部を、本来不要である連結部にて連結した状態でエッチング加工して、めっき処理等を施し、固定用テープを貼り付けた後に、連結部分を除去しても良い。
【００２３】
次に、本発明の表面実装型半導体装置の製造方法により作製される表面実装型半導体装置の参考実施例を図２にもとづいて説明する。
図２（ａ）は参考実施例の表面実装型半導体装置断面図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ１側からみた下面図である。
本参考実施例の表面実装型半導体装置は、上記実施例の表面実装型半導体装置の製造方法にて作製された、リードフレームを用いたＢＧＡタイプのものであり、図２（ａ）に示すように、特に、モールド樹脂（封止用樹脂）１７０は、リードフレーム１１０の両側から、半導体素子全体とリードフレーム１１０部を封止しているため、図７に示す従来のプリント基板を用いたＢＧＡのようにプリント基板と封止樹脂（モールドレジン）７０３との大きな界面が存在せず、また、片面モールドの図８（ａ）に示す従来のリードフレームを用いたＢＧＡタイプのもののように、封止用樹脂８４０と絶縁フィルム８６０との大きな界面は存在せず、加熱時や加湿時に界面から生じ易い剥離や膨れが発生しにくい構造である。
即ち、信頼性の面で優れた構造である。リードフレーム１１０の外部端子１１３の面上に、半田ボールからなる外部電極１８０が形成されており、且つ、図２（ｂ）に示すように、格子状に配列されている。
半導体素子１４０は、ダイパッドの、インナーリードのリードフレーム素材面側に搭載され、端子（パッド）１４１にて、リードフレーム素材面側のインナーリード１１２とワイヤ１５０と電気的に接続されている。
【００２４】
リードフレーム１１０としては、少なくとも、半導体素子を搭載するためのダイパッドをもたないもので、半導体素子１４０の端子（パッド）１４１にボンデイングワイヤ１５０にて電気的に接続するためのインナーリード１１２と、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子１１３とを略平面的に設けたもので、外部端子１１３をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリード１１２をその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成したものを用いている。
尚、インナーリード１１２をードフレーム素材の厚さより薄肉としていることにより、エッチング加工により微細化でき、一層の多端子化に対応できるものとしている。
また、インナーリード１１２全体をリードフレーム素材の厚さより薄肉としているのは、前述の面実装型半導体装置の製造方法において、インナーリードの両面から樹脂封止できるようにするためである。
そしてまた、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部をその部分の厚さが略リードフレーム素材の厚さ以下となるように、放熱板１２０に接着材１９０を介して接着固定されているが、これは、作製中におけるインナーリードの位置ずれを防止するとともに、前述の実施例製造方法において保持基板１３０がリードフレーム全体に貼り付き易くするためで、樹脂封止の際に漏れがでないようにするためである。
半導体素子を搭載するための放熱板１２０は、リードフレームとは別体のものである。
本実施例の場合は、放熱板１２０の接着材１９０を含めた厚さとインナーリード薄肉部の厚さとの総和がリードフレームの素材の厚さにほぼ等しく、放熱板１２０が外部に露出する構造となっている。
【００２５】
変形例としては、放熱板１２０の接着材１９０を含めた厚さとインナーリード薄肉部の厚さとの総和がリードフレームの素材の厚さより小として、放熱板１２０全体を封止用樹脂１７０に覆う構造のものも挙げられる。本実施例および前記変形例は、上記実施例の表面実装型半導体装置の製造方法により樹脂封止を行う際、封止用樹脂を不必要部分に漏らさないための構造である。
しかしながら、必ずしもインナーリード先端部が略リードフレームの素材の厚さ以下にする必要はない。
【００２６】
次に、上記参考実施例の表面実装型半導体装置に供されるリードフレーム部材について、参考実施例を挙げ、図３に基づいて簡単に説明する。
本参考実施例のリードフレーム部材１０５は、前記参考実施例の半導体装置に用いられたもので、外形加工されたリードフレーム１１０と、放熱板１２０と、これらを保持する絶縁性の樹脂からなる保持基板１３０とで形成されており、これらは互いに接着材を介して固定されている。
図３（ａ）は、本参考実施例のリードフレーム部材の断面図で、図３（ｂ）はその展開図である。尚、全体を分かり易くするため、インナーリード１１２、外部端子部１１３、配線部１１５は形状のみ分かるように、簡略して図示してあり、接着材も省略してある。
リードフレーム１１０は、リードフレーム素材として、厚さ０．１５ｍｍの銅合金（古河電工株式会社製、型番ＥＦＴＥＣ６４Ｔ−１／２Ｈ）を用い、図９に示すような形状にエッチングにて作製したが、形状、材質、板厚はこれに限定はされない。
本参考実施例においては、リードフレーム１１０は、半導体素子の端子（パッド）にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリード１１２と、該インナーリード１１２に一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子１１３と、外部端子１１３に配線部（リード）１１５により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠部（ダムバー）１１４とを略平面的に設けており、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないものであり、外部端子１１３をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリード１１２をその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部１１４をリードフレーム素材の厚さで形成しており、インナーリード１１２の素材面側でない面において、インナーリード先端部を放熱板１２０に接着材を介して固定され、且つ、固定部での厚さをほぼリードフレーム素材の厚さとしてある。
そして、リードフレーム１１０の放熱板１２０側において、リードフレーム１１０と放熱板１２０を接着材を介して保持基板１３０の一面に貼りつけてある。
放熱板１２０の素材はＣｕ系金属を用いたが、これに限るものではない。
インナーリード先端部を放熱に固定する接着材はエポキシ系の材料を用いたが、エポキシ系に限るものでなく、ポリイミド系、アクリル系等、耐熱絶縁性が高いものが使用できる。
保持基板１３０の構成は基材が厚さ５０μｍのポリイミドフィルムで、接着剤層が厚さ２０μｍのエポキシ系接着のものを用いた。
【００２７】
本参考実施例のリードフレーム部材の製造は、上記実施例の半導体装置の製造方法における工程図１（ａ）、図１（ｂ）により作製される。
【００２８】
次に、上記図２に示す参考実施例の半導体装置１００、および図３に示すリードフレーム部材１０５に用いられたリードフレーム１１０の製造方法の１例を図６に基づいて説明する。
図６は、リードフレーム１１０のエッチング加工方法を説明するための工程断面図であり、図４（ｂ）のＢ１−Ｂ２部の断面部における製造工程図である。
図６中、６１０はリードフレーム素材、６２０Ａ、６２０Ｂはレジストパターン、６３０は第一の開口部、６４０は第二の開口部、６５０は第一の凹部、６６０は第二の凹部、６７０は平坦状面、６８０はエッチング抵抗層を示す。
また、１１２はインナーリード、１１３は外部端子部である。
先ず、銅合金からなり、厚みが０．１５ｍｍのリードフレーム素材６１０の両面に、重クロム酸カリウムを感光剤とした水溶性カゼインレジストを塗布した後、所定のパターン版を用いて、所定形状の第一の開口部６３０、第二の開口部６４０をもつレジストパターン６２０Ａ、６２０Ｂを形成する。（図６（ａ））
第一の開口部６３０は、後のエッチング加工において外部端子部の形状を形成するとともに、インナーリード形成領域におけるリードフレーム素材６１０をこの開口部からベタ状にリードフレーム素材よりも薄肉に腐蝕するためのもので、レジストの第二の開口部６４０は、インナーリード部および外部端子部の形状を形成するためのものである。
次いで、液温５０°Ｃ、濃度４６ボーメの塩化第二鉄溶液を用いて、スプレー圧２．５ｋｇ／ｃｍ2 にて、レジストパターンが形成されたリードフレーム素材６１０の両面をエッチングし、ベタ状（平坦状）に腐蝕された第一の凹部６５０の深さｈがリードフレーム部材の１／２に達した時点でエッチングを止める。（図６（ｂ））
上記第１回目のエッチングにおいては、リードフレーム素材６１０の両面から同時にエッチングを行ったが、必ずしも両面から同時にエッチングする必要はない。
少なくとも、インナーリード部形状を形成するための、所定形状の開口部をもつレジストパターン６２０Ｂが形成された面側から腐蝕液によるエッチング加工を行い、腐蝕されたインナーリード部形成領域において、所定量エッチング加工し止めることができれば良い。
次いで、第一の開口部６３０側の腐蝕された第一の凹部６５０にエッチング抵抗層６８０としての耐エッチング性のあるホットメルト型ワックスを、ダイコータを用いて、塗布し、ベタ状（平坦状）に腐蝕された第一の凹部６５０に埋め込んだ。
レジストパターン６２０Ａ上も該エッチング抵抗層６８０に塗布された状態とする。（図６（ｃ））
エッチング抵抗層６８０を、レジストパターン６２０Ａ上全面に塗布する必要はないが、第一の凹部６５０を含む一部にのみ塗布することは難しい為に、図６（ｃ）に示すように、第一の凹部６５０とともに、第一の開口部６３０側全面にエッチング抵抗層６８０を塗布する。
使用するエッチング抵抗層６８０は、アルカリ溶解型のワックスであるが、基本的にエッチング液に耐性があり、エッチング時にある程度の柔軟性のあるものが、好ましく、特に、上記ワックスに限定されず、ＵＶ硬化型のものでも良い。
このようにエッチング抵抗層６８０をインナーリード先端部の形状を形成するためのパターンが形成された面側の腐蝕された第一の凹部６５０に埋め込むことにより、後工程でのエッチング時に第一の凹部６５０が腐蝕されて大きくならないようにしているとともに、高精細なエッチング加工に対しての機械的な強度補強をしており、スプレー圧を高く（２．５ｋｇ／ｃｍ2 以上）することができ、これによりエッチングが深さ方向に進行し易くなる。この後、第２回目のエッチングを行い、凹状に腐蝕された第二の凹部６６０形成面側からリードフレーム素材６１０をエッチングし、貫通させ、インナーリード１１２および外部端子部１１３を形成する。（図６（ｄ））
第１回目のエッチング加工にて作製された、エッチング形成面６７０は平坦であるが、この面を挟む２面はインナーリード側にへこんだ凹状である。
次いで、洗浄、エッチング抵抗層６８０の除去、レジスト膜（レジストパターン６２０Ａ、６２０Ｂ）の除去を行い、インナーリード１１２および外部端子部１１３が加工された図１（ａ）や図４に示すリードフレーム１１０を得る。
エッチング抵抗層６８０とレジスト膜（レジストパターン６２０Ａ、６２０Ｂ）の除去は水酸化ナトリウム水溶液により溶解除去する。
上記図６に示すエッチング加工方法は、エッチングを２段階に分けて行うため、一般には２段エッチング方法と呼ばれており、加工精度上では有利な加工方法であるが、図６に示す方法の場合は、リードフレーム素材を薄くしながら外形加工をする方法が採られ、更に、微細加工を可能にしている。
また、図６（ｅ）に示すｔ0 に対するｔの割合を変えることにより、平坦性の良い所望のインナーリード幅Ｗ１、インナーリードピッチｐを得ることができる。
尚、図６に示す加工方法は、本実施例に用いられるリードフレームの製造方法の１例であり、これに限定されない。
【００２９】
【効果】
本発明の上記のように、一層の多端子化、高密度化、高放熱性に対応でき、且つ、簡単な構造のリードフレームをコア材としたＢＧＡタイプの表面実装型半導体装置の製造方法の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の表面実装型半導体装置の製造方法の工程図
【図２】参考実施例の表面実装型半導体装置の断面図および平面図
【図３】参考実施例のリードフレーム部材を示した図
【図４】実施例の表面実装型半導体装置の製造方法にて使用されたリードフレームの概略図
【図５】放熱板の形状を説明するための図
【図６】リードフレームの作製方法を説明するための図
【図７】従来のＢＧＡを説明するための図
【図８】従来のリードフレームをコア材としたＢＧＡを説明するための図
【図９】従来のリードフレームの製造方法
【図１０】従来の樹脂封止型半導体装置と単層リードフレームを説明するための図
【符号の説明】
１００ 表面実装型半導体装置
１０５ リードフレーム部材
１１０ リードフレーム
１１２ インナーリード
１１２Ａ インナーリード先端
１１２Ｓ リードフレーム素材面
１１３ 外部端子
１１３Ｓ リードフレーム素材面
１１４ 外枠部（ダムバー）
１１５ 配線部
１１６ 吊りバー
１１７ 第二の枠部（フレーム）
１２０ 放熱板
１３０ 保持基板
１４０ 半導体素子
１４１ 端子（バンプ）
１５０ ボンディングワイヤ
１６０ 金型
１６１ キヤビティー
１７０ 封止用樹脂
１８０ 外部電極
１９０、１９１ 接着材
６１０ リードフレーム素材
６２０Ａ、６２０Ｂ レジストパターン
６３０ 第一の開口部
６４０ 第二の開口部
６５０ 第一の凹部
６６０ 第二の凹部
６７０ 平坦状面
６８０ エッチング抵抗層
７０１ 半導体素子
７０２ 基材
７０３ モールドレジン
７０４、７０４Ａ 配線
７０５ ダイパッド
７０８ ボンデイングワイヤ
７０６ 外部接続端子
７１８ めっき部
７５０ スルーホール
７５１ 熱伝導ビア
８００、８００Ａ 半導体装置
８１０ リードフレーム
８１１ ダイパッド
８１２ インナーリード
８１４ 外部端子部
８２０ 半導体素子
８２１ 半導体素子の端子
８４０ 封止用樹脂
８５０ 外部端子電極（半田ボール）
８６０ 絶縁フィルム
９１０ リードフレーム素材
９２０ フオトレジスト
９３０ レジストパターン
９４０ インナーリード
１０００ 半導体装置
１０１０ （単層）リードフレーム
１０１１ ダイパッド
１０１２ インナーリード
１０１３ アウターリード
１０１４ ダムバー
１０１５ フレーム（枠）部
１０２０ 半導体素子
１０２１ 電極部（パッド）
１０３０ ワイヤ
１０４０ 封止樹脂
Claims (3)
- リードフレームを用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、少なくとも、（Ａ）半導体素子の端子にボンデイングワイヤにて電気的に接続するためのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連結して外部回路と電気的接続を行うための外部端子と、外部端子に配線部により一体的に接続されてリードフレーム全体を固定する、樹脂封止の際のダムバーとなる外周部に設けた外枠とを略平面的に設け、且つ、半導体素子を搭載するためのダイパッドを持たないリードフレームで、外部端子をリードフレーム素材の厚さで、二次元的に配列し、インナーリードの先端を含むインナーリードをその一方の面をリードフレーム素材面としてリードフレーム素材の厚さよりも薄肉に形成し、外枠部をリードフレーム素材の厚さで形成しているリードフレームを用いて、インナーリードの素材面側でない面において、インナーリード先端部を放熱板に接着材を介して固定する工程と、（Ｂ）リードフレームの、放熱板側全体を保持基板に接着材を介して貼り付ける工程と、（Ｃ）インナーリードのリードフレーム素材面側のダイパッド面上に半導体素子を搭載し、該半導体素子の端子とインナーリード先端とをボンディングワイヤにて電気的に接続する工程と、（Ｄ）リードフレームの外枠部より内側の領域全体を、半導体素子側から、半導体素子全体とリードフレームとを封止用樹脂と保持基板にて密封するように、封止用樹脂にて封止する工程と、（Ｅ）封止用樹脂による封止後、保持基板を剥離する工程と、（Ｆ）リードフレームの外枠部を除去する工程と、（Ｇ）露出した外部端子の面上に半田ボールからなる外部電極を設ける工程とを有することを特徴とする表面実装型半導体装置の製造方法。
- 請求項１において、リードフレームの半導体素子搭載側のインナーリード先端のワイヤボンディング面、封止用樹脂より露出した外部端子の表面には、めっき処理がなされていることを特徴とする表面実装型半導体装置の製造方法。
- 請求項１ないし２において、保持基板は、基材がポリイミドで、接着剤がエポキシ系接着剤であり、加熱圧着されリードフレームおよび放熱板に貼り付けられることを特徴とする表面実装型半導体装置の製造方法。
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