JP4207112B2

JP4207112B2 - 樹脂封止型半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP4207112B2
Application number: JP2002168130A
Authority: JP
Inventors: 修井川
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP2004014896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂封止型の半導体装置およびその製造方法であって、特に半導体素子が動作時に発する熱を効率よく放熱可能な樹脂封止型の半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂封止型の半導体装置としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワー半導体素子を金属絶縁基板に搭載し、樹脂製ケースに収納したものや樹脂封止したものがある。また、その形態として、１つのパッケージに１つのパワー半導体素子を樹脂封止したものや、１つのパッケージ内に複数のパワー半導体素子を収納したモジュール構成のもの、１つのパッケージ内にＩＧＢＴ等のパワー半導体素子とその保護回路や駆動回路などを収納したインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）などがある。
【０００３】
図７は従来の樹脂封止型半導体装置の構成を示した図である。
図において、２０は金属絶縁基板であって、アルミニウム板２１の一つの主面には絶縁樹脂層２２を介して銅箔の回路パターン２３が形成されている。金属絶縁基板２０は、アルミニウム板２１の表面にエポキシ等の液状の絶縁樹脂を塗布した後、該塗布面に銅箔を重ねて加圧，加熱することによって前記樹脂を硬化させ、アルミニウム板，銅箔を一体化させている。銅箔に液状エポキシを塗布した後アルミニウム板を重ねて加圧，加熱することもある。
【０００４】
しかる後、銅箔の表面に所望の回路パターンをパターニングした後、不要部分をエッチングで除去することによって銅箔の回路パターン２３を形成する。
回路パターン２３上に外部導出端子７をはんだ１０で固定し、パワー半導体素子としてＩＧＢＴ８をはんだ１０で固定する。次に、図７では図示していないがパワー半導体素子としてのＩＧＢＴＦと各外部導出端子間を接続する。パワー半導体素子と外部導出端子７との間の接続には、はんだバンプを用いる方法や、ワイヤボンディングによって接続する方法などがある。
【０００５】
図７は、１つのパッケージに１つのパワー半導体素子を搭載した例を示すものであるが、複数のパワー半導体素子を搭載する場合や、保護回路を形成する素子や駆動用ＩＣ等の複数種類の電子部品を搭載する場合も、同様に固定・接続される。
次に、外部導出端子７やＩＧＢＴ８が固定・接続された金属絶縁基板２０を樹脂製のケース２４に収納し、シリコンゲル２５等の充填材を充填した後、樹脂製の蓋２６を被せて樹脂封止型の半導体装置が形成される。
【０００６】
図８は、図７の如く樹脂製のケース２４に収納するかわりに、金属絶縁基板２０に搭載されたＩＧＢＴ８をトランスファモールドの手法を用い、エポキシ樹脂１１でモールドしたものである。外部導出端子７の露出部以外の部分がすべてエポキシ樹脂１１でモールドされている。
前記金属絶縁基板は、回路パターンの形成工程や、外部導出端子の固定工程等の工程数が多いため、前記金属絶縁基板に替えて、金属板をプレス打ち抜きあるいはエッチングによって回路パターンおよび外部導出端子を形成したリードフレームを用いる構成がある。リードフレームを用いると前述の工程が省略できる。
【０００７】
電子部品をリードフレームのアイランド部に固定したのち、ワイヤボンディングで各端子部と接続し、モールドして各端子を切り離して樹脂封止型半導体装置が形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
パワー半導体素子はその使用時に発熱するため、かかるパワー半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置において、パワー半導体素子から発せられる熱をいかに発散させるかが課題となる。
前述のとおり、樹脂製ケースに収納する場合および樹脂モールドする場合、金属絶縁基板やリードフレームは両面とも樹脂で覆われる。この構成は、工程が比較的簡単であり絶縁耐圧を得やすいので広く用いられるが、樹脂部分は熱抵抗が大きいため、放熱の観点では不利である。
【０００９】
そこで、樹脂部分の熱抵抗を小さくして放熱性を向上させる手法が種々提案されている。
（１）パッケージを大型化して放熱面積を大きくする。
この手法では、既存の技術で対応できるものの、パッケージが大型化することによって占有面積が大きくなってしまう。これは、小型化の要求に対して逆行するだけでなく、使用する樹脂量が増加してコストアップの要因となる。
【００１０】
（２）金属絶縁基板，リードフレームの裏面（電子部品が搭載されない面）の樹脂部分を薄くする。
この手法では、樹脂部分の熱抵抗を下げることができるものの、トランスファモールドで形成する場合、裏面に均一な樹脂を形成するためには最低でも４００μｍ程度の厚さが必要であり、底部を薄く形成することができない。
【００１１】
また、樹脂製ケースを用いる場合は、ケースの強度を得るためにやはり４００μｍ程度の厚さが必要となる。
よっていずれの構成においても十分な熱抵抗の低減ができない。
（３）モールド樹脂を熱伝導率の高いものにする。
モールドに用いる樹脂に熱伝導率の高い材料をフィラーとして混合することによって、熱伝導率を高くすることができる。
【００１２】
この手法は、特開平9-102580号公報で提案されている。これは、予め熱伝導率の高い樹脂で裏面を形成するか、裏面用の部材を形成してリードフレームに係合させ、リードフレームに電子部品を固定・接続後、上部も熱伝導率の高い樹脂でモールドするものである。
しかしながら、かかる熱伝導率の高い材料は高価である為、樹脂ケースや、装置全体のモールドに用いると大きなコストアップ要因となる。また、樹脂形成工程が複数回に分かれるので、製造工程が増加し、樹脂形成型も複数出塁要しなければならないという問題がある。
【００１３】
そこで、図９に示す例では、熱伝導率の高い樹脂で形成した絶縁シート２４を金属絶縁基板２０の裏面に貼付し、上部を通常のエポキシ樹脂１１でモールドするものがある。
しかしながら、図９に示す例においても、絶縁シートを貼付する工程が必要である。また、金属絶縁基板やリードフレームと裏面用部材や絶縁シートとの密着性に課題があり、十分に密着していないと熱抵抗が高くなるという課題がある。
【００１４】
（４）金属絶縁基板の裏面をパッケージの表面に露出させる。
図１０に記載したように金属絶縁基板の裏面をパッケージの裏面に露出させることによって良好な放熱性を得ることができる。
この手法では厚さが１〜３ｍｍ程度のアルミニウム板を用いており、パッケージの厚さが大きくなり、パッケージサイズが大型化してしまうという課題がある。また、厚さが１〜３ｍｍのアルミニウム板を用いることでコスト増の要因となっていた。
【００１５】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、良好な絶縁特性を保ち、良好な放熱特性を得るための樹脂封止型半導体装置とその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、金属箔の第１の面に絶縁樹脂膜を形成し、前記金属箔を選択的に除去して所定の回路パターンとして形成し、前記回路パターン上に電子部品を固定・接続して、前記絶縁樹脂膜の回路パターンが形成されていない面を少なくとも露出させて前記電子部品を樹脂封止する。
【００１７】
あるいは、第１の金属箔と第２の金属箔とを絶縁樹脂膜を介して密着させたのちに、前記第１の金属箔を選択的に除去して所定の回路パターンとして形成し、前記回路パターン上に電子部品を固定・接続すして前記第２の金属箔を少なくともとも露出させて前記電子部品を樹脂封止する。
なお、前記絶縁樹脂膜は、熱伝導性を有する無機材を含有する樹脂にて形成するとよく、無機材としてシリカ，アルミナ，窒化アルミ，窒化珪素，窒化ホウ素の少なくとも一種類を含むと好適である。
【００１８】
さらに、前記絶縁樹脂膜は、５０μｍ以上４００μｍ以下とするのが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１および図２は、第１の実施の形態である製造工程を示す図である。図１（イ）において、１は銅箔である。銅箔１は後に回路パターンとして形成されるため、その厚さは、搭載する電子部品に流れる電流の大きさに応じて選定される。回路パターンの電流容量は、回路パターンの配線の面積および厚さによって定まる。したがって、適切な厚みを有する銅箔を用いれば、回路パターンの面積の増大を抑制することができる。
【００２０】
本実施の形態では、パワー半導体素子としてＩＧＢＴ８を搭載する。この場合、回路パターンを形成する銅箔の厚さは１００μｍ程度でよい。
次に、前記銅箔１上に、高熱伝導率の充填材が添加された液状のエポキシ樹脂２を滴下し均一に塗布する（図１（ロ））。即ち、扁平な作業板３上に銅箔１を置き、その表面に高熱伝導率の充填材が添加された液状のエポキシ樹脂２を滴下する。続いて、２本のローラの間を通過させることによって、銅箔１上に均一に前記エポキシ樹脂２が広がる。２本のローラの間隔、あるいは前記作業板の厚みを変更することによって銅箔１上のエポキシ樹脂２の厚さを調整することができる。
【００２１】
液状のエポキシ樹脂を１回の塗布で所望の厚さに形成してもよいが、１度に多量のエポキシ樹脂を塗布するとボイドが発生しやすくなるので、塗布を複数回に分けて行うとよい。
また、液状のエポキシ樹脂は硬化する際に若干体積が縮小するため、所望の仕上がり厚さが得られるように、縮小分を見込んで塗布厚を決定する。
【００２２】
銅箔１上に塗布される高熱伝導率の充填材が添加された液状のエポキシ樹脂２は、絶縁性能だけでなく、良好な熱伝導率を有することが望まれる。そこで、エポキシ樹脂に熱伝導率の高い無機材料の充填材（フィラー）、具体的にはシリカ，アルミナ，窒化アルミ，窒化珪素，窒化ホウ素等を１種類若しくは複数種類を含有させている。前記充填材のうち、放熱特性が特に優れているのが窒化珪素や窒化ホウ素である。
【００２３】
また、前記充填材のエポキシ樹脂への充填量が多すぎると金属箔との密着性が落ちてしまい、充填材の材質によっては絶縁性にも影響を及ぼす。逆に充填量が少なすぎると熱伝導特性が落ちてしまう。そこで、充填材はエポキシ樹脂に対して６０〜８５重量％程度充填するのが好ましい。図１の例では、窒化珪素を主材として用いている。
【００２４】
ところで、エポキシ樹脂には、ボイドの抑制，金属箔との密着性を勘案して最低限必要な厚さ（以下最低膜厚という）がある。エポキシ樹脂の種類や、含有するフィラーの種類によって前記最低膜厚は異なるが、膜厚が薄すぎるボイドが発生しやすくなるので、硬化後の膜厚が５０μｍは必要である。
搭載する電子部品に印加される電圧が小さい場合は、絶縁樹脂膜に要求される絶縁耐圧も低い。よって、搭載する電子部品に印加される電圧に応じて絶縁樹脂膜の厚さを厚くする必要がない場合は、エポキシ樹脂の膜厚を前記最低膜厚とすればよい。エポキシ樹脂の膜厚を過剰に厚くすることがないので、良好な放熱特性が得られる。
【００２５】
ＩＧＢＴなどのパワー半導体素子を搭載した場合は、ＩＧＢＴに印加される電圧が大きいため、前記最低膜厚だけでは絶縁性能が不足する場合がある。この場合は、必要な絶縁耐圧が得られる膜厚にするため、前記最低膜厚に所望の厚さを加えた厚さを仕上がりの厚さとすればよい。
即ち、ＩＧＢＴに印加される電圧がＡＣ２．５ｋＶｒｍｓである場合、そのピーク電圧は３．５ｋＶとなり、安全のためにマージンを２０％見込むと４．２ｋＶの耐圧が必要となる。エポキシ樹脂の耐圧を１２５μｍあたり７．５ｋＶとすると、前記４．２ｋＶの耐圧を得るためには、７１μｍの絶縁膜が必要となる。
【００２６】
したがって、前記最低膜厚に対して２１μｍを加えて７１μｍのエポキシ樹脂層を形成すればよいことになる。前述のように、安全のためのマージンを見込んで絶縁樹脂膜の厚さを決定しているが、演算で求めた前記絶縁樹脂膜厚が確実に得られるように、製造工程の精度ばらつきを勘案して、７１μｍのエポキシ樹脂層が得られるように、例えば８０μｍ程度を設計値とすればよい。
【００２７】
なお、使用するエポキシ樹脂および含有するフィラーが異なると単位厚さあたりの耐圧が変化するので、材料に応じて膜厚を決定すればよい。
また、本発明によれば絶縁樹脂膜を過剰に厚くする必要がないので良好な放熱特性を得ることができる。電子部品に印加される電圧に応じて、絶縁樹脂脂膜の膜厚を変更する必要があることは勿論である。
【００２８】
前記絶縁樹脂膜は、液状の絶縁樹脂を繰り返し塗布することで均一な樹脂層を所望の膜厚とすることができる。膜厚の精度の観点からは、繰り返し塗布することが望ましいが、その厚さが４００μｍを超えるとトランスファモールド等で成形したほうがコスト面で有利となる。
次に、銅箔１上に塗布した高熱伝導率の充填材が添加された液状のエポキシ樹脂２を加熱して硬化させて、高熱伝導率の充填材が添加されたエポキシ樹脂膜４を得る（図１（ハ参照）。続いて、銅箔１のエポキシ樹脂膜４が形成されていない面にレジスト膜５を形成し（図１（ニ）参照）、所望の回路パターンをパターニングする（図２（ホ）参照）。
【００２９】
レジストパターンをマスクに銅箔１のエッチングを行い（図２（ヘ）参照）、レジストパターンを除去すればエポキシ樹脂膜上に所望の回路パターン６を得ることができる（図２（ト）参照）。
次に、外部導出端子７，ＩＧＢＴ６を回路パターン６ａ〜６ｃの所定の個所にはんだ１０によって固定する。回路パターン６ａは、ＩＧＢＴ８を固定する個所に形成されている。ＩＧＢＴ８を回路パターン６ａにはんだ付けすることにより、ＩＧＢＴ８の裏面電極と回路パターン６ａとの電気的な接続がなされる。さらに、回路パターン６ａを介して、放熱面となるエポキシ樹脂への熱的な接続がなされる。
【００３０】
ＩＰＭのように複数のパワー半導体素子や複数の駆動用ＩＣを搭載する場合も同様であり、所望の回路パターンに各電子部品を固定すればよい。特に、パワー半導体素子のような発熱を伴うデバイスを固定する場合、その部位に図２（ト）における回路パターン６ａのように、金属箔が残るようにパターニングすれば、電子部品の裏面電極との接続が容易となるだけでなく、放熱面となる絶縁樹脂との熱的な接続がなされ、良好な放熱特性が得られる。
【００３１】
図２（チ）に示すように、ＩＧＢＴ８と外部導出端子７との間をワイヤ９で接続する。ワイヤボンディングは、ＩＧＢＴ８と回路パターン６ｂ，６ｃとの間で行ってもよい。また、はんだバンプを用いて接続してもよい。
最後に、エポキシ樹脂膜４の回路パターンが形成されていない面（以下底面という）を露出させて回路パターン側を樹脂でモールドする。トランスファモールドで形成することができる。
【００３２】
ここで、金属箔に塗布し硬化させたエポキシ樹脂は、上述の高熱伝導率の充填材が添加されたエポキシ樹脂である。トランスファモールドによって回路パターン側をモールドする際にかかる高熱伝導率の充填材が添加されたエポキシ樹脂を使用することも可能である。
エポキシ樹脂のコストは、該エポキシ樹脂に添加する充填材の材質によって左右される。トランスファモールドに用いる樹脂には、安価な充填材を添加したエポキシ樹脂を用いればがコスト的に有利である。
【００３３】
本実施の形態では、底面に高熱伝導率の充填材が添加されたエポキシ樹脂を用いることで良好な放熱特性を得ている。充填材に高価な高熱伝導率のものを採用したとしても、その使用量はわずかでる。回路パターン側のモールドに用いる樹脂には安価な樹脂を用いることができるので、コストの上昇を抑え、良好な放熱特性を得ることができる。
【００３４】
図３は樹脂モールド後の断面図であって、図２（チ）のＡ−Ａに相当する。図３に示すように熱伝導率の高いエポキシ樹脂膜４の底面がパッケージの底面に露出している。よって、従来用いていた厚さ２ｍｍのアルミニウム板を使用せずに、良好な放熱特性を得ることができため、前記アルミニウム板をパッケージする必要がなく、パッケージ全体の厚みを薄くすることができる。
【００３５】
したがって、従来例に比べて放熱特性に優れるため、同一のチップサイズではより多くの電流を流すことが可能になり、同一の電流を流すのであればより小さなチップサイズにすることができる。
図３において、エポキシ樹脂１１は、回路パターン６、エポキシ樹脂膜４の側面も覆うようにモールドしている。図示の例では、回路パターン６、エポキシ樹脂膜４の側面が同一面に揃っているが、回路パターン６をエッチングする際に、回路パターン６の最外周領域でエポキシ樹脂膜４の上面の一部が露出するようにすれば、エポキシ樹脂１１とエポキシ樹脂膜４の接する面積が増加し密着性が向上する。
【００３６】
銅箔１に液状エポキシ樹脂２を塗布した後の工程では、エポキシ樹脂膜４およびその表面の回路パターン６には外部から様々な力が加わる。
例えば、製造工程の各工程間を移動する際や、回路パターン上に電子部品を固定する工程、外部導出端子を固定する工程、電子部品を回路パターン，外部導出端子に接続する工程において、外部より力が印加される。特にワイヤボンディングの際は局所的に圧力が印加される。
【００３７】
絶縁樹脂膜としてのエポキシ樹脂膜４の膜厚は、第１の実施の形態で示した例では７０〜８０μｍ程度である。回路パターンが形成される銅箔１の厚さは１００μｍであるが、不要部分がエッチングで除去されているため、回路パターンは、先に塗布・硬化した絶縁樹脂膜が支持する事になる。搬送や加工の工程では機械的な強度が不足する場合がある。
【００３８】
この様な場合、エポキシ樹脂膜４の回路パターンを形成していない側の面（底面）に、上記の工程に必要な強度を得るための補助板を設けるとよい。
図４は第２の実施の形態を示す図である。
図４において１２は補助板である。その厚さは、工程上必要な強度を得るために適宜選択すればよいが、数ｍｍ程度とすることで、可搬性に優れ、取り扱いも容易となる。
【００３９】
銅箔１をエッチングによって回路パターン６として形成した後、回路パターン６を上にしてエポキシ樹脂膜４を補助板１２に重ね、外部導出端子７やＩＧＢＴ８やはんだ付けやワイヤボンディングを行う。
補助板１２をエッチングに耐性のあるセラミック板などで形成すれば、エッチング工程から補助板を使用することができる。
【００４０】
トランスファモールド工程において、モールド型に装着する時点で補助板を外す。補助板は繰り返し用いることができる。
あるいは、液状のエポキシ樹脂２が完全に硬化する前に補助板を重ね、加圧，加熱してエポキシ樹脂を硬化させてもよい。この場合、エポキシ樹脂と補助板が一体化され、取り扱いがさらに容易になる。このとき、補助板のエポキシ樹脂膜と接する面の表面を荒らして梨地状に加工しておくと絶縁樹脂膜からの剥離が容易となる。
【００４１】
上記第２の実施の形態では補助板１２を剥離可能としたが、補助板１２に替えて第２の金属箔を樹脂膜に一体化させてもよい。
図５は第３の実施の形態を示す図であって、１３はアルミニウム箔である。
まず、後の工程でエッチングによって回路パターンが形成される銅箔１に高熱伝導率の充填材が添加された液状のエポキシ樹脂２を塗布する。次に前記エポキシ樹脂２の上に補助板として用いるアルミニウム箔１３を重ね、加圧，加熱して樹脂を硬化させると、銅箔１−高熱伝導率の充填材が添加されたエポキシ樹脂膜４−アルミニウム箔１３の３層構造を得る。液状のエポキシ樹脂２は、アルミニウム箔１３に塗布してもよい。
【００４２】
前記アルミニウム箔１３の厚さが１００μｍ程度であれば、第１の実施の形態と同様のＩＧＢＴと搭載する場合、回路パターンとして用いる銅箔が１００μｍ、高熱伝導率のエポキシ樹脂層が８０μｍであるので、一体化したときの合計の厚みは銅箔１が残っているところで２８０μｍとなって、電子部品や外部導出端子の固定や、ワイヤボンディングの際に必要な強度が得られる。従来例として説明したリードフレームの厚みは３００μｍ程度であるため、リードフレームの厚みと同等の厚さで回路パターンとその絶縁を行うことができる。
【００４３】
図５に示した第３の実施の形態では、第１の金属箔（銅箔１）上に液状のエポキシ樹脂２を塗布した後、第２の金属箔（アルミニウム箔１３）を重ねて、加圧，加熱している。前述したように、ボイドの発生を抑制するために、絶縁樹脂を所望の厚さに塗布するために、塗布工程を複数回に分けることがある。
第３の実施の形態において、上述のとおり、液状のエポキシ樹脂２を一方の金属箔のみに塗布し、その塗布工程を複数回に分けてもよいが、第１，第２の金属双方に液状のエポキシ樹脂２を塗布してもよい。
【００４４】
即ち、第１の金属箔に液状のエポキシ樹脂を塗布し、同様に第２の金属箔にも液状のエポキシ樹脂を塗布する。エポキシ樹脂面を対向ささせて両者を重ね合わせた後、加圧，加熱して樹脂を硬化させる。
ここで、従来例の如き金属板ではなく、金属箔を用いたのは、金属板を用いずとも所望の強度と絶縁性能並びに放熱特性を得ることができ、パッケージの薄型化を図ることができるからである。金属板を用いると、その厚さゆえにパッケージの厚みが増してしまうが、絶縁樹脂の硬化過程で金属箔を一体化させることにより必要な強度を得ることができる。
【００４５】
図６は第３の実施の形態の断面図である。
まず、銅箔１に高熱伝導率の充填材を添加した液状のエポキシ樹脂２を塗布する。アルミニウム箔１３にも同じエポキシ樹脂２を塗布する。このとき、硬化後の樹脂の厚さが所望の値となるよう、各金属箔に塗布する樹脂の厚さを半量ずつとすればよい。また、ボイドを抑制するために各金属箔への樹脂の塗布工程をそれぞれ複数回に分けてもよい。
【００４６】
エポキシ樹脂面を対向させて両者を重ねた後加圧，加熱して、銅箔１−高熱伝導率の充填材を添加した液状のエポキシ樹脂４−アルミニウム箔１３の３層構造を得る。
第２の金属箔として用いたアルミニウム箔の膜厚は、所望の強度に応じて決定されるのであるが、第１、第２の金属箔の厚さを揃えれば、塗布装置の連続使用が可能となって生産性が向上する。
【００４７】
第３の実施の形態において、銅箔１−高熱伝導率の充填材を添加した液状のエポキシ樹脂４−アルミニウム箔１３の３層構造形成後、両金属箔表面をレジストで覆う。第１の金属箔である銅箔１の表面に所望の回路パターンをパターニングした後、エッチングを行うことにより第１の金属箔を回路パターンとして形成する。
【００４８】
以後は、第１の実施の形態と同様に電子部品・外部導出端子をはんだ付けして固定した後、ワイヤボンディングで接続する。
次にトランスファモールドするのであるが、図６に示すように、第２に金属箔であるアルミニウム箔１３底部に露出するように樹脂封止する。封止に用いる樹脂には安価なものを用いることができることは前述のとおりである。
【００４９】
図３においても同様に、回路パターン６をエッチングする際に、回路パターン６の最外周領域でエポキシ樹脂膜４の上面の一部が露出するようにすれば、エポキシ樹脂１１とエポキシ樹脂膜４の接する面積が増加し密着性が向上する。
さらに、アルミニウム箔１３の最外周領域でもエポキシ樹脂膜４を露出するようにすれば、エポキシ樹脂１１とエポキシ樹脂膜４の接する面積が増加し密着性がさらに向上する。
【００５０】
なお、各実施の形態において、回路パターンを形成する金属箔に銅を用いたが、銅箔は安価であるとともに良好な導電性と熱伝導性を備えているためである。
また、第３，第４の実施の形態において、補助板としての金属箔にアルミニウム箔を用いた。その表面には薄い酸化アルミニウムの層が形成される。酸化アルミニウム層は安定しているので経年劣化を起こしにくい。したがって、樹脂封止型半導体装置のパッケージに露出する部分に用いる材質として好適である。
【００５１】
これまで説明した各実施の形態において、回路パターンを形成する金属箔として銅箔を例に説明したが、良導体であれば他の金属箔を用いることができる。例えば、アルミニウムやモリブデンなどの金属を用いることができる。
同様に、底面に補助板として用いる金属箔としてアルミニウム箔を例に説明したが、熱伝導率の高い材質であれば他の材料を用いることができる。例えば、銅やモリブデンなどの金属を用いることができる。あるいは、かかる金属箔に替えてカーボン箔を用いてもよい。
【００５２】
また、熱伝導率の高い充填材を含有する樹脂を、予め所望の厚さに延ばしておき、その表面に回路パターンをメッキあるいは蒸着によって形成してもよいし、その表面に金属箔を回路パターンに打ち抜いたものを重ねて熱圧着して形成してもよい。
封止樹脂としてエポキシ樹脂を例に説明したが、他の樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ樹脂）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ樹脂）なども適用可能である。
【００５３】
回路パターンを形成する金属箔に塗布する絶縁樹脂膜に、高熱伝導率の無機材を充填しているが、充填材としてシリカ，アルミナ，窒化アルミ，窒化珪素，窒化ホウ素の少なくとも一種類を用い、熱伝導率と誘電率を考慮して複数の充填材を混合して用いればよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、工程数を増やすことなく回路パターン下の絶縁樹脂膜を高熱伝導率の充填材を添加し樹脂で形成することができる。また、前記絶縁樹脂膜を薄くすることができるため、放熱特性に優れる。したがって、従来と同様のパッケージサイズ（チップサイズ）であればより多くの電流を流すことができる。また、従来と同様の電流を流すのであれば、パッケージサイズ（チップサイズ）を縮小することができ、いずれも、半導体装置のコストを低減することが可能となる。
【００５５】
絶縁樹脂層の下面に補助板を用いることにより、各工程での取り扱いが容易となる。補助板は樹脂層から剥離させて繰り返し用いることができる。
また、補助板に金属箔を用いて一体化させると、剥離させる工程が不要となる。金属箔を用いているのでパッケージの厚みが大型化することはなく、放熱効率を犠牲にせずに強度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態である製造工程を示す図
【図２】図１に続く製造工程を示す図
【図３】第１の実施の形態の断面図
【図４】第２の実施の形態を示す図
【図５】第３の実施の形態を示す図
【図６】第３の実施の形態の断面図
【図７】従来例を示す図
【図８】他の従来例を示す図
【図９】他の従来例を示す図
【図１０】他の従来例を示す図
【符号の説明】
１銅箔
２高熱伝導率の充填材が添加された液状のエポキシ樹脂
３作業板
４高熱伝導率の充填材が添加されたエポキシ樹脂膜
５レジスト
６回路パターン
７外部導出端子
８ＩＧＢＴ
９ワイヤ
１０はんだ
１１エポキシ樹脂
１２補助板
１３アルミニウム箔
２０金属絶縁基板

Claims

金属箔の第１の面に液状の第１の絶縁樹脂を塗布する工程と、
前記塗布した絶縁樹脂を硬化させて、前記金属箔の第１の面に絶縁樹脂膜を形成する工程と、
前記金属箔を所定の回路パターンとして形成すべく、前記金属箔を選択的に除去する工程と、
前記回路パターンとして形成した前記第１の金属箔の第２の面上に電子部品を固定・接続する工程と、
少なくとも前記絶縁樹脂膜の回路パターンが形成されている面を第２の絶縁樹脂で封止する工程とからなる樹脂封止型半導体装置の製造方法。
前記絶縁樹脂膜の厚さを５０μｍ以上４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
前記第１の樹脂は、熱伝導性を有する無機材を含有する絶縁樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
第１の金属箔上に液状の第１の絶縁樹脂を塗布し、第２の金属箔上に液状の前記第１の絶縁樹脂を塗布し、両者の樹脂面を重ね合わせて加圧加熱して樹脂を硬化させることにより、前記第１の金属箔と前記第２の金属箔とを熱伝導性を有する無機材を含有する第１の絶縁樹脂膜を介して密着する工程と、
前記第１の金属箔を所定の回路パターンとして形成すべく、前記金属箔を選択的に除去する工程と、
前記回路パターン上に電子部品を固定・接続する工程と、
少なくとも前記回路パターンが形成された面を第２の絶縁樹脂にて樹脂封止する工程と、からなる樹脂封止型半導体装置の製造方法。
金属箔の第１の面に第１の絶縁樹脂による絶縁樹脂膜を形成する工程と、
前記金属箔を所定の回路パターンとして形成すべく、前記金属箔を選択的に除去する工程と、
前記回路パターン上に電子部品を固定・接続する工程と、
少なくとも前記絶縁樹脂膜の回路パターンが形成されている面を第２の絶縁樹脂で封止する工程とを含む樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
少なくとも前記固定接続工程より前に、前記絶縁樹脂膜の前記回路パターンが形成される面とは反対の面に、該面に密接して前記絶縁樹脂膜の機械的強度を補う補助板を装着する工程を有し、
前記封止工程は、前記電子部品が固定・接続された回路パターンを封止型に装着する時点で、前記補助板を取り外す工程を含むことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
前記補助板を装着する工程は、前記絶縁樹脂が液状の状態から完全に硬化する前に行うことを特徴とする請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
前記補助板に、前記第１の樹脂と接する面の表面が梨地状に加工された補助板を用いることを特徴とする請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
前記補助板に、エッチング耐性を有する補助板を用い、
前記補助板を装着する工程を、前記金属箔を選択的に除去する工程よりも前に行うことを特徴とする請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
前記密着する工程は、前記絶縁樹脂が液状の状態から完全に硬化する前に行うことを特徴とする請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
前記補助板装着工程は、
前記金属箔上に液状の樹脂を塗布した後、当該樹脂上に前記補助板を載置する工程であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。