JP4386763B2

JP4386763B2 - 半導体装置

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Publication number: JP4386763B2
Application number: JP2004061740A
Authority: JP
Inventors: 博隆中野; 泰正糟谷
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: JP2005252047A

Description

本発明は、薄型で高放熱性パッケージを有する半導体装置に関するものである。

半導体装置は、家電用機器、情報機器、自動車などの輸送機器などのきわめて広範な分野において電子機器の小型化、薄型化に資するものとして、データ処理の高速化、高機能化、大容量化と共に小型化に向けて開発が進められている。
一例として、外径寸法を半導体チップ（素子）サイズと同等あるいはわずかに大きい半導体パッケージとしていわゆるチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）が知られている。これは半導体ウエハ上に多数の半導体チップを形成し、その半導体ウエハの上部を樹脂で封止し、その後ダイシングにより個々の半導体装置に分割して完成したものである。

図２１は、このような従来のＣＳＰによる半導体装置の一例を示す断面図である。この半導体装置では、半導体チップを支持する支持基板として軟質樹脂又は熱可塑性樹脂フィルム８１を採用しその薄型化を図ったものである。この半導体装置は、軟質樹脂又は熱可塑性樹脂フィルム８１を挟んで上下にそれぞれ電極となる導電箔を熱圧着して構成した支持基板を形成し、この導電箔をエッチングして固着電極８４と取出し電極８５とを形成して第１の電極となし、前記固着電極８４の上に導電ペースト８９を介して半導体チップ８８が配置されている。また、前記軟質樹脂又は熱可塑性樹脂フィルム８１の両側の導電箔は、前記軟質樹脂又は熱可塑性樹脂フィルム８１に熱圧着で一体化して支持基板を形成する際に軟質樹脂又は熱可塑性樹脂フィルム８１に形成した貫通穴に設けた導電材８７で電気的に接続されており、半導体チップ８８と前記取出し電極８５とは導電性ワイヤ９１でボンディングされ、これらを絶縁樹脂９２で封止している（特許文献１参照）。

また、半導体装置の薄型を図ったものとして、特に、製造工程中に前記支持基板を廃したものも知られている。例えば、図２２に示された半導体装置では、複数の端子部１０３が配置されるとともに、これらの端子部１０３の配列の略中央にダイパッド１０２が配置され、端子部１０３の外部端子面１０３ｃとダイパッド１０２の外部表面１０２ｃが同一平面をなすように配置されている。
ダイパッド１０２の内部表面１０２ｂ上には、電気絶縁性材料１０６を介して半導体素子１０５がその素子面と反対側の面を固着されて搭載されている。この半導体素子１０５の素子面に形成した端子１０５ａは、端子部１０３の内部端子面１０３ｂにワイヤ７によって接続されており、かつ、端子部１０３の外部端子面１０３ｃと、ダイパッド１０２の外部表面１０２ｃを外部に露出させるように、端子部１０３、ダイパッド１０２、半導体素子１０５、ワイヤ１０７が樹脂部材１０８により封止されている。また、端子部１０３の外部に露出している外部端子面１０３ｃには、半田ボール１０９が取り付けられている。

この半導体装置の製造に当たっては、図示しない導電性基板、又は表面に導電性層を備えた絶縁性基板上の半導体素子１０５、ワイヤ１０７等を樹脂封止した後、樹脂封止された半導体装置を導電性基板から剥離するが、前記剥離工程において前記基板からの半導体装置の剥離を容易に行うため、（１）サンドブラストによるブラスト処理により、導電性基板の表面に凹凸を形成する処理を施す。（２）導電性基板の表面に酸化膜を形成する。（３）基板上にめっきなどにより溶解可能な金属面（例えば銅）を予め形成しておく、のいずれかの方法を採用するものである（特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１に記載された半導体装置用の回路部材では、支持基板は軟質樹脂又は熱可塑性樹脂フィルム８１で構成されているため、固着電極８４と半導体チップ８８のダイボンディングのはんだ接続時、取出し電極のワイヤボンディング時、樹脂封止時等の熱工程で変形し、電極の位置がずれることがあるという問題がある。
また、半導体チップ８８が高機能化するに伴ってその発熱量も大きくなるが、第２の電極８６は、プリント基板へはんだ付けされる接続電極として用いており、該接続電極はプリント基板にはんだ付けされる際にブリッジが形成されないように離間して配置することが必要であることから、対応する固着電極や取出し電極よりも小さく形成されている。つまり、固着電極下の第２電極（接続電極）は、半導体素子と大きさで対応が取れておらず、従って、半導体装置を回路基板に実装したときにその放熱が十分に行えないという問題がある。
更に、熱可塑性樹脂フィルムは強度等の制約から同文献１に記載されているように約５０μmの厚みは必要であり、それ以上薄型化することは困難である。

前記特許文献２の半導体装置では、前記支持基板を廃したことから薄型化は可能であるが、半導体素子が内部端子上に電気絶縁材料１０６を介して搭載されているため、そもそも半導体素子で発生した熱の放熱性が良好ではなく、また、その製造工程において、導電性基板上に形成され樹脂封止してなる半導体装置を前記導電性基板から容易に剥離するための前記方法のうち、（１）の方法では、凹凸処理すると実際には逆に導電性基板から回路部が剥離し難くなり、（２）の方法では、予め表面を酸化処理しておく前処理が必要であり、（３）の方法では、めっき処理が必要となるだけでなく、導電性基板が金属でありかつその上に銅層が形成されている場合には、銅層のみを溶解させることは困難である等の製作上の問題がある。

更に、剥離性が良好でないことに起因して、半導体装置を導電性基板から剥離する際、加わる力によって封止用樹脂部分と回路部が剥離したり、回路部にクラックが入り易いことから、特許文献２の半導体装置では回路部の基板接触面と反対側の表面の周囲に突起部を形成しているが、横方向の突起部を設けることで面積が大きくなり、ファインピッチ、多ピン対応製品には向かず、しかも、横方向の突起部を厚膜レジストの高さより多くめっきすることにより形成していたため、突起部の面積の制御が難しく製造は容易ではないという本半導体装置固有の問題もある。
特開２００２−１７６１２１号公報特開２００２−２８９７３９号公報

本発明は、これら従来技術が有する問題を解決すべくなされたものであって、その目的は放熱性が良好であると共に薄型化でき、しかも製造工程中の熱の影響を受け難く、かつ簡易に製造できるようにしてコスト面でも有利な半導体装置を提供することである。

請求項１の発明は、絶縁フィルムの一面側に、固着電極と、取出し電極と、前記固着電極上の導電層を介して配置された半導体素子と、前記半導体素子の電極と前記取出し電極を接続するワイヤと、これらを被覆する絶縁樹脂とを設け、かつ絶縁フィルムの他面側に、それぞれ前記取出し電極及び前記固着電極に対応して接続電極及び放熱板を設けた半導体装置であって、前記放熱板は一端側が前記絶縁フィルムの一端部まで延在して当該端部で露出し、前記固着電極と前記放熱板が前記絶縁フィルムを通して貫通する貫通穴を有し、かつ、前記固着電極上の導電層が前記貫通穴に充填された導電性材料と連続的に形成されたものであることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された半導体装置において、前記貫通穴に充填された導電性材料が、前記固着電極と半導体素子とを固定する導電層物質及びはんだバンプを形成する物質、又は、導電層物質若しくははんだバンプを形成する物質を主とすることを特徴とする。

本発明の半導体装置は、以下のような効果を奏することができる。
（１）絶縁フィルムの固着電極に対応する裏面側に大気に露出した放熱板を設けており、かつ放熱板は大きさについての自由度があるため、高発熱量の高性能な半導体素子に対応した大きさの放熱板を設けることができる。
（２）前記固着電極と前記放熱板とが、貫通穴に充填された導電性材料で接続されているので、前記固着電極、前記放熱板及び絶縁フィルムが一体的に強固に固着され、絶縁フィルムからその一側面側の固着電極、取出し電極、封止用の絶縁樹脂、また他側面側の放熱板及び接着電極が剥離するおそれが無く、また、半導体素子で発生した熱は、前記貫通穴内の高融点はんだあるいはスルーホール銅めっき等の導電性材料を介して裏面側の放熱板に伝導するから高い放熱性が得られる。
（４）絶縁フィルムの両面に銅箔を積層し、貫通孔をドリルやプレス等で空けることができるので、製造コストを大幅に低下させることができる。

本発明の半導体装置の実施の形態の１例について図面を参照して説明する。
図１(Ａ）は本発明の第一の実施の形態に係る半導体装置の断面図であり、図１(Ｂ)は平面図である。
図１(Ａ）に示すように、絶縁フィルム６１の一側面には、積層した銅箔をエッチングして形成した中央に貫通穴を有する固着電極６４と、この固着電極６４を囲むように配置された多数の中央に貫通穴を有する取出し電極６５が設けられ、かつ絶縁フィルム６１の他側面には、積層した銅箔をエッチングして形成した中央に貫通穴を有する放熱板６６と中央に貫通穴を有する接続電極７５が設けられている。接続電極７５は、図１（Ｂ）に示すように、放熱板６６を囲むように配置され、その中央に貫通穴を有している。

取出し電極６５と接続電極７５、及び固着電極６４と放熱板６６は絶縁フィルム６１を挟んで対応配置され、それぞれに形成された小孔を一致させて相互に連通した貫通穴を形成している。取出し電極６５と接続電極７５及び固着電極６４と放熱板６６には、はんだ付け及び金ワイヤボンディングが可能なめっき層、例えばニッケル／金膜７１ａが形成されており、かつ各貫通穴には結合強度が大きくかつ伝熱性の良好な高融点はんだ６９が充填されている。
半導体素子７０は、導電層をなす高融点はんだ６９及びニッケル／金膜７１ａを挟んで銅箔製の固着電極６４と一体に積層され、さらに銅箔製の固着電極６４と銅箔製の放熱板６６は、絶縁フィルム６１を挟んで積層されている。
半導体素子７０上の電極７０ａと取出し電極６５間は金ワイヤ６８で接続され、かつこれら絶縁フィルム上の各要素は、エポキシ樹脂７３によって樹脂封止されている。
他方、絶縁フィルム６１の反対側に配置された放熱板６６と接続電極７５は外部に露出し、各貫通穴ははんだバンプ１０２で塞いだ構成となっている。

本実施の形態の半導体装置は以上の構成であるため、例えば絶縁フィルム６１の両面に銅箔を積層してドリルやプレスで貫通穴を形成した支持基板を作り、エッチングすることで固着電極６４と放熱板６６と取出し電極６５と接続電極７５とを一度に形成することができる。しかも、固着電極６４と放熱板６６、及び取出し電極６５と接続電極７５は、貫通穴に充填する導電性材料により強固に連結することができる。

この構成では、固着電極６４と放熱板６６とは、該貫通穴を充填している高融点はんだ６９で強固に連結されているので、その接続強度が大きく確保でき、かつ絶縁フィルム６１から固着電極６４と取出し電極６５と封止用の絶縁樹脂７３との剥離、また反対側の放熱板６６と接続電極７５の剥離が生じることはなく、薄型で付着力が大きい半導体装置が得られる。同時に、半導体素子７０で発生する熱は高融点はんだ６９を介して固着電極６４に伝導され、さらに、高融点はんだ６９を介して放熱板６６に伝導されるため効率よく放熱が行われる。

更に、半導体素子７０から金ワイヤ６８を介して取出し電極６５に伝わる熱も、高融点はんだ６９を介して接続電極７５に伝導され放熱が行われる。
なお、絶縁フィルム６１は、アラミド不織布エポキシ樹脂フィルムを採用することが好ましい。このフィルムは、耐熱性であるアラミド不織布に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を浸潤させたものであるので、熱が作用する工程でも形状が安定しており、電極位置のずれが生じないという利点がある。
また、はんだバンプ１０２は、半導体装置を回路基板に実装する際に、回路基板の回路とこれらの電極６４、６５とを接続するためのもので、例えばＳｎ、Ａｇ、Ｃｕから成るＰｂフリーはんだでできている。なお、はんだバンプ１０２は各実施の形態において、側面視で半球状をなすものとして図示されているが、放熱板６６下のはんだバンプ１０２は必ずしも半球状である必要はなく、例えば横に拡がった略台形状のものでもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の実施の形態を図２を参照して説明する。
この半導体装置も、第１の実施の形態に係る半導体装置と同様に、半導体素子７０と銅箔製の固着電極６４とが導電層をなす高融点はんだ６９及びニッケル／金膜７１ａを挟んで一体に積層され、さらに銅箔製の固着電極６４と銅箔製の放熱板６６とが絶縁フィルム６１を挟んで積層されている。また、固着電極６４と絶縁フィルム６１と放熱板６６にそれぞれ設けた小孔が同心状に配置されて貫通穴が確保されている点、及び、取出し電極６５と絶縁フィルム６１と接着電極７５にそれぞれ設けた小孔が一致していて貫通穴が確保されている点でも相違しない。

第１の実施の形態に係る半導体装置との相違点は、各貫通穴の固着電極６４側、取出し電極６５側から内部中途まで高融点はんだ６９を充填し、残りの部分、即ち、各貫通穴の放熱板６６側、接着電極７５側の内部ははんだバンプ１０２を形成するはんだが充填されるようにした点である。
この構成では、各貫通穴に対して、高融点はんだ６９とはんだバンプ１０２を両側から充填させて溶接しているので、接続強度が確保されると共に伝熱が良好に行われる。このため、半導体素子７０で発生する熱は、高融点はんだ６９を介して固着電極６４に伝導し、さらに、各貫通穴の高融点はんだ６９を介してはんだバンプ１０２、放熱板６６へと伝導されて高効率に放熱が行われる。
また、半導体素子７０で発生し金ワイヤ６８を介して取出し電極６５に伝わる熱も、各貫通穴の高融点はんだ６９を介してはんだバンプ１０２、接続電極７５に伝導されて放熱される。
尚、この場合の高融点はんだ６９とはんだバンプ１０２との界面は互いの成分が拡散し合金相を形成合っており、図示したような明確なものではないことは勿論である。

本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の実施の形態を図３を参照して説明する。
この半導体装置も、第１の実施の形態に係る半導体装置と同様に、半導体素子７０と銅箔製の固着電極６４とが高融点はんだ６９及びニッケル／金膜７１ａを挟んで一体に積層され、さらに銅箔製の固着電極６４と銅箔製の放熱板６６とが絶縁フィルム６１を挟んで積層されている。また、固着電極６４と絶縁フィルム６１と放熱板６６及び、取出し電極６５と絶縁フィルム６１と接着電極７５それぞれ設けた小孔を同心状に配置して貫通穴を確保している点でも相違しない。
相違点は、各貫通穴に高融点はんだ６９を充填させているだけで図１に示すようなはんだバンプ１０２を備えていない点である。
この構成では、各貫通穴に対して、高融点はんだ６９が露出側近くまで充填されて固着電極６４と放熱板６６、及び取出し電極６５と接着電極７５とを溶接しているので、接続強度が確保されると共に熱伝導が良好に行われる。

半導体素子７０で発生する熱は、高融点はんだ６９を介して固着電極６４に伝導され、さらに、各貫通穴の高融点はんだ６９を介して放熱板６６に伝導されて効率よく放熱が行われる。また、半導体素子７０で発生し金ワイヤ６８を介して取出し電極６５に伝わる熱も、各貫通穴の高融点はんだ６９を介して接続電極７５に伝わり放熱が行われる。

本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の実施の形態を図４を参照して説明する。
この半導体装置は、絶縁フィルム６１の一側面に、積層した銅箔をエッチングして形成した中央に貫通穴を有する固着電極６４と、固着電極６４を囲むように中央に貫通穴を有する多数の取出し電極６５が設けられ、又、絶縁フィルム６１の他側面に、積層した銅箔をエッチングして形成し、中央に貫通穴を有する放熱板６６と、この放熱板６６を囲むように中央に貫通穴を有する多数の接続電極７５が形成されている。
即ち、固着電極６４と放熱板６６と及び取出し電極６５と接続電極７５とは、それぞれの小孔が同心状に対向配置されることで貫通穴となり、これら貫通穴の内面には、前記の固着電極６４と放熱板６６と取出し電極６５と接続電極７５を形成するための銅箔積層を行うと同時に形成されるスルーホール銅めっき８５が施されている。

固着電極６４と放熱板６６と取出し電極６５と接続電極７５とスルーホール銅めっき８５に対して、はんだ付け及び金ワイヤボンディングが可能なめっき層、例えばニッケル／金膜７１ａが形成され、さらに各貫通穴に高融点はんだ６９が充填されている。
半導体素子７０は、高融点はんだ層６９を介して固着電極６４のニッケル／金膜７１ａ上に取り付けられ、その電極７０ａと取出し電極６５間を金ワイヤ６８で接続し、これら絶縁フィルム上の各要素をエポキシ樹脂７３によって樹脂封止している。他方、放熱板６６と接続電極７５が外部に露出して、各貫通穴の露出側をはんだバンプ１０２で塞いでいる。

製作に当たっては、絶縁フィルム６１の両面に銅箔を積層してドリルやプレスで貫通穴を形成し、エッチングにより固着電極６４と放熱板６６と取出し電極６５と接続電極７５とを一度に形成し、固着電極６４と放熱板６６と取出し電極６５と接続電極７５とを形成した後に、スルーホール銅めっき８５を形成することができる。
この構成によれば、該スルーホール銅めっき８５及び高融点はんだ６９によって、それぞれ固着電極６４と放熱板６６及び取出し電極６５と接続電極７５とを強固に連結でき、効率良く放熱を行うことができる。

半導体素子７０で発生する熱は、高融点はんだ６９を介して固着電極６４に伝導され、かつ各貫通穴に形成されるスルーホール銅めっき８５と高融点はんだ６９を介して放熱板６６から効率よく放熱が行われる。また、半導体素子７０から金ワイヤ６８を介して取出し電極６５に伝導される熱も、各貫通穴に形成されるスルーホール銅めっき８５と高融点はんだ６９を介して接続電極７５に伝導されて効率よく放熱される。

図６Ａ、図６Ｂは、本発明の半導体装置の別の実施の形態を示す図である。図６Ａは同装置の断面図、図６Ｂは平面図である。
この半導体装置では、絶縁フィルム６１の一方（図示例では左側面方向）には取出し電極６５を設けずに空けておき、絶縁フィルム６１のこの部分の反対側全面に放熱板６６を設けている。
この実施の形態の放熱板６６の面積は、以上で説明した各実施の形態の半導体装置の放熱板６６よりも広いため、放熱板６６の回路基板との接触面積の増加と共にヒートシンクとしての機能も向上する結果、放熱性は一層良好である。

実施例１：本発明に係る第一の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。
（１）銅貼り積層板の準備：
図７は、本発明の実施に用いる銅貼り積層板の構造を示す断面図である。図示のように、銅貼り積層板６０として、例えばアラミド不織布エポキシフィルムからなる絶縁フィルム６１の両面に、銅箔６２ａ、６２ｂを貼り合わせてなる３層構造のものを使用する。ここで、アラミド不織布エポキシフィルムとは、アラミド不織布にエポキシ樹脂を含浸させた後、熱間プレスしフィルム状にしたものであり、アラミド不織布エポキシフィルムの膜厚は例えば５０μｍであり、かつ銅箔６２は電解銅箔で例えば厚さ１８μｍのものを用いる。

（２）穴開け工程：
図８に示すように、銅貼り積層板６０の所定の位置に、ドリルにより貫通穴１０１を開ける。穴径は例えば０．３ｍｍφとする。プレスにより金型を用いて貫通穴１０１を打ち抜き形成しても良い。

（３）デスミア処理工程：
穴開け工程により形成されて貫通穴１０１を清掃する工程である。清掃するのはアラミド不織布エポキシフィルムのエポキシ樹脂成分が主である。先ずエポキシ樹脂成分を膨潤させるため３５℃のコンディショナーに液に３分間漬け、その後水洗する。次いでエポキシ樹脂成分を溶解エッチングするため、７５℃の過マンガン酸を主とした溶液に７分間漬け、その後水洗する。次いで貫通穴１０１内に残存する過マンガン酸や反応副生成物を除去・清掃するため、還元処理液、硫酸酸、及び純水からなる４３℃の溶液に５間漬け、その後水洗する。次いで８０℃で１５分間乾燥する。

（４）ドライフィルムレジストの貼り合せ工程：
図９に示すように、準備した銅貼り積層板６０の上下より、貼り合わせ装置を用いてドライフィルムレジスト６３ａ、６３ｂを貼り合わせる。
この工程で使用するドライフィルムレジストとしては、例えば厚さ６μｍのものを用い、貼り合せ装置として、ホットロール式ラミネータを用いる。貼り合わせ温度は５０℃、貼り合せ速度は１．５ｍ／ｍｉｎ、エアシリンダの圧力は０．４Ｍｐａとし、貼り合せ後、室温で１時間保持するエージングを行う。

（５）露光工程：
この工程では、ドライフィルムレジストに対しそれぞれ所望のパターンを有するネガ型のマスクを用いて上下より露光を行う。この工程で使用する露光装置として、例えば平行光線露光装置を用い、使用する露光方式はプロキシ露光方式であり、露光量は８０ｍＪ／ｃｍ^２である。

（６）現像工程：
露光工程を終了した中間製品をコンベア式スプレー現像機を用い現像する。使用する現像液は１％炭酸ナトリウム溶液で、液温３０℃で、２００秒現像した後、水洗、乾燥されて現像済み製品をコンベアより排出する。
図１０は現像工程を終了した状態の中間品の断面図を示す。図示のように、銅箔６２ａ及び６２ｂ上にはそれぞれ所望のパターンを有するドライフィルムレジスト６３ａ、６３ｂが形成されている。

（７）エッチング工程：
本工程では、現像工程を終了した中間品をコンベア・スプレー式エッチング装置を用いエッチングを行う。即ち、現像済みの中間製品を塩化第二鉄を主成分とした塩酸を含むエッチング液（５０℃）に約２分通す。これによりドライフィルムレジスト６３ａ、６３ｂ下の部分の銅箔を残し、ドライフィルムレジスト６３ａ、６３ｂに覆われていない部分の銅箔はエッチングされる。続いて室温で塩酸５％の槽を通した後、水洗、乾燥する。

（８）剥離工程：
この工程では、絶縁フィルム６１からドライフィルムレジスト６３ａ、６３ｂを剥離除去する。
即ち、３％苛性ソーダ剥離液を用い、液温６０℃で、８０秒間浸漬することでドライフィルムレジスト６３ａ、６３ｂを剥離する。
図１１はこのようにして剥離した中間製品の断面図である。図示のように、絶縁フィルム６１の一方側には銅箔よりなる固着電極６４及び取出し電極６５が、絶縁フィルム６１の他方側には放熱板６６及び接続電極７５が形成される。なお、取出し電極６５は図１Ｂに示すように固着電極６４の周りを囲むように多数設けられる。接続電極７５も取出し電極６５に対応して多数設けられる。

（９）めっき工程：
この工程では、絶縁フィルム６１の両側の銅箔をエッチングして形成した固着電極６４、取出し電極６５、放熱板６６、及び接続電極７５の表面に、例えば厚さ４μｍのニッケルと厚さ０．５μｍの金から成るめっき膜を形成する。ここではメッキ方法は無電解めっき法を用いる。めっき膜の形成は、先ず脱脂を行い、過硫酸ナトリウムで銅箔の表面のソフトエッチングを行う。次に希硫酸でスマットを除去し、水洗後希塩酸にプリディップし、続いて活性化処理を行い、希塩酸にポストディップする。その後、８０℃で１０分間無電解ニッケルめっき行い、厚さ約４μｍのニッケルめっき膜を形成する。水洗後希硫酸で活性化処理を行い、更に置換金めっきを行う。置換金メッキを行った後水洗し、中性無電解金めっき液を用いて６０℃で２０分間金めっきを行い厚さ０．５μｍの金めっき膜を形成する。続いて水洗、乾燥を行う。
図１２はこのようにしてめっきを施した中間製品の断面図である。図示するように、絶縁フィルム６１の両側の固着電極６４、取出し電極６５、放熱板６６、及び接続電極７５の表面にニッケル／金膜７１ａ、７１ｂが形成される。

（１０）ダイボンディング、取りだし電極貫通穴の塞ぎ工程：
この工程では、高融点はんだ６９により半導体素子７０をダイボンディングするとともに、高融点はんだ６９により取りだし電極６５の貫通穴を埋める。ここでは、Ｓｎ−Ｐｂ系（例えば、Ｓｎ１０％−Ｐｂ９０％）の高融点はんだを用いて、これをその融点以上（例えば３００℃）の温度に加熱し、固着電極６４と取りだし電極６５の上に高融点はんだを適量配置し固着電極６４の上に半導体素子７０を搭載する。すると、固着電極６４と半導体素子７０とが高融点はんだ６９介して接着しかつ高融点はんだ６９が貫通穴に侵入して埋め、固着電極６４と放熱板６６を接続する。また、高融点はんだ６９が取りだし電極６５の貫通穴に侵入して取りだし電極６５と接続電極７５を接続する。
図１３はダイボンディング、取りだし電極貫通穴の塞ぎ工程を終えた中間製品の断面図である。

（１１）ワイヤボンディング工程：
半導体素子７０上のパッド電極７０ａと、取出し電極６５を金ワイヤ６８で結合する。このワイヤボンディング方法は例えば超音波併用熱圧着法を用いる。即ち、例えばφ３０μｍの金ワイヤ６８を、温度１５０℃〜２５０℃の範囲（例えば２３０℃）で超音波を作用させて前記パッドと取出し電極６５に接合する。
図１４は、ワイヤボンディングを施した中間製品の断面図である。

（１２）樹脂モールド工程：
この工程では回路形成面全体を樹脂封止する。即ち、図１５に示すように、印刷法またはトランスファー法にて、回路形成面全体を絶縁樹脂７３で封止する。使用した樹脂は、半導体封止用のエポキシ樹脂であり、印刷法によるときは、真空脱泡（例えば真空度１０^−３Ｔｏｒｒ）を実施後、スキージを用い、均一の厚さに印刷する。印刷後、１２５℃〜１５０℃でキュアを実施してエポキシ樹脂６７を固める。トランスファー法によるときは、１５０℃〜１８０℃で、トランスファー成形し、１３０℃〜１８０℃でキュアを実施して樹脂７３を固める。貫通穴は事前に塞がれているので樹脂７３は漏れ出ることはない。

（１３）はんだバンプの形成工程：
図１６に示すように、放熱板６６と接続電極７５の各貫通穴内に形成された高融点はんだ６９に接続するはんだバンプ１０２の形成を行う。はんだバンプ１０２のはんだの材質はＰｂが含まれているものを用いてもよいが、本実施例ではＳｎ−３％Ａｇ−０．５％ＣｕのＰｂフリーはんだを用いた。
はんだ接続並びにはんだバンプ１０２の形成は次のように行う。即ち、真空チャックではんだボールを治具に吸着し、固着電極６４並びに取出し電極６５の開口部６７の所定の位置に配置する。次に、２６０℃、１０秒間の条件ではんだリフローを行う。
本リフロー工程で、はんだが、放熱板６６と接続電極７５の各貫通穴の周りのニッケル／金めっき膜７１ｂ上で溶けて付着して、貫通穴内の高融点はんだ６９、６９に金属接続するはんだバンプ１０２が形成される。半導体素子７０で発生した熱は、金属導体を伝わり放熱板６６と接続電極７５から容易に放熱される。

（１４）ダイシング工程：
最後に、以上のようにして形成された支持基板上の複数の半導体装置を図１Ｂに示すものを単位とした半導体装置１個ずつに切り出して半導体装置を得る。

実施例２：本発明に係る第２の実施の形態に係る図２に示す半導体装置の製造方法について説明する。
図２に示す半導体装置の製造方法の場合には、実施例１の前記工程（９）「ダイボンディング、取りだし電極貫通穴の塞ぎ工程」において、高融点はんだ６９，６９の量を少なくして固着電極６４並びに取出し電極６５の貫通穴を塞ぐことに止めて、前記工程（１２）の「はんだバンプの形成工程」において、貫通穴内に深く入り込んで高融点はんだ６９、６９に金属接続するはんだバンプ１０２を形成する。その他は、実施例１の製造工程と同一である。

実施例３：本発明に係る第３の実施の形態に係る図３に示す半導体装置の製造方法について説明する。
図３に示す半導体装置の製造方法の場合には、実施例１の工程（１２）の「はんだバンプの形成工程」を省略し、その他は、実施例１の製造工程である。

実施例４：本発明に係る第４の実施の形態に係る図４に示す半導体装置の製造方法について説明する。
この実施例は、固着電極６４と放熱板６６とを、取出し電極６５と接続電極７５とを、予めスルーホール銅めっきにより接続する。既に説明した工程（３）の「デスミア処理工程」と、工程（４）の「ドライフィルムレジストの貼り合せ工程」との間に、以下に説明するスルーホール銅めっきを形成する工程を加える。

スルーホール銅めっき形成工程：
（ａ）アラミド不織布エポキシフィルムからなる絶縁フィルム６１の両面に、銅箔６２ａ、６２ｂを貼り合わせてなる３層構造の支持基板を用意し、図１７に示すように、デスミア処理工程の最後の乾燥処理工程を経ない状態で該支持基板を脱脂液に浸漬し支持基板の表面を脱脂し、次いで水洗する。
脱脂液として、弱アルカリであるクリーナーを５％含む５４℃の溶液を用いた。脱脂液に浸漬する時間は４０秒間とした。
（ｂ）カーボン処理剤７８％含む溶液を３４℃の温度にして約３５秒浸漬し、エアナイフで乾燥させた後、水洗する。
（ｃ）弱アルカリのクリーナーコンディショナーを２．５％含む２５℃の溶液に、約４０秒間浸漬した後、水洗する。
（ｄ）（ｂ）の工程をもう一度行う。すると、図１８に示すように、貫通穴の内面も含めて全面にカーボンブラック２０１が吸着する。
（ｅ）次に、銅表面の吸着しているカーボンブラックをエッチング法により除去する。このエッチング液として、純水に硫酸銅五水塩を２５.０ｇ/Ｌ、９８％硫酸を８．５容量％、硫酸過水タイプのエッチャントを３容量％、３５％過酸化水素水を４．５容量％、含む４０℃のエッチング溶液に、約３分浸漬し、水洗する。すると、図１９に示すように、絶縁フィルム６１の端面部のみにカーボンブラック２０１が残る。銅箔６２ａ、６２ｂの表面の吸着していたカーボンブラックは、該銅箔６２ａ、６２ｂが約１μｍエッチングされることにより除去される。
（ｆ）防錆液にて２５℃で防錆処理を行う。この工程は省略しても良い。
（ｇ）室温で、硫酸銅溶液中で、例えば２Ａ/ｄｍ２の電流密度で３０分間電気銅めっきを行う。すると、図２０に示すように、銅箔６２ａ、６２ｂの表面に銅めっき８４が形成され、貫通穴にもスルーホール銅めっき８５が形成され、銅箔６２ａ、６２ｂが導通接続状態になる。

実施例５：本発明に係る第３の実施の形態にかかる図５に示す半導体装置の製造方法について説明する。
図５に示す半導体装置の製造方法の場合には、前記行程（１２）の「はんだバンプの形成工程」を省略し、その他は、実施例４の製造工程と同一に行う。この製造方法で、高融点はんだ６９をほぼ貫通穴の露出側端に到達させる。

実施例６：本発明に係る第４の実施の形態にかかる図６Ａ、図６Ｂに示す半導体装置の製造方法について説明する。
この実施例は、放熱性向上のため、放熱板を延長させたものである。
即ち、実施例１の製造工程において、放熱板６６を半導体素子７０の固着電極６４の直下の位置だけではなく、例えば図６Ａに示すように図中左側に延長して形成する。半導体装置の製造方法そのものは、実施例１と同一である。この構成では、放熱板６６の面積が第１の実施例よりも大きく放熱効果が一層向上する。

上述した本発明の実施の形態では、Ｎｉ／Ａｕめっきが放熱板６６の表面全面を覆うように示したが、めっき時にマスクを用い、はんだボール７２が接続される部分に形成されるようにし、他の部分ははんだめっき、またはすずめっきを施すようにしてもよい。
また、絶縁フィルムがアラミド不織布エポキシの場合につき詳述したが、ポリイミドなどを用いても良い。
また、本発明の実施例では、固着電極と前記放熱板、取り出し電極と接続電極の両方に貫通穴を有する場合につき詳述したが、いずれかの一組が、貫通穴を有しており、他方の組合せが貫通穴を有せず、例えばレーザーなどで絶縁フィルム６１の穴開けを行い、固着電極または取り出し電極とはんだバンプ接続をしていても本発明は適用できる。
また、本発明の実施例では、貫通穴１０１の穴径が例えば０．３ｍｍとしたが、穴径は接続が取れていれば任意であり、特に半導体素子７０下のは大きくとも良いし、半導体素子７０よりもやや小さい角型でもよい。

本発明の半導体装置の第１の実施の形態に係り、図１Ａはその断面図、図１Ｂはその平面図である。本発明の半導体装置の第２の実施の形態に係る断面図である。本発明の半導体装置の第３の実施の形態に係る断面図である。本発明の半導体装置の第４の実施の形態に係る断面図である。本発明の半導体装置の第５の実施の形態に係る断面図である。本発明の半導体装置の第６の実施の形態に係り、図６Ａはその断面図、図６Ｂはその平面図である。本発明に用いる銅貼り積層板の断面図である。本発明の半導体装置製造の穴開け工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の半導体装置製造のドライフィルムレジストの貼り合わせ工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の半導体装置製造の現像工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の半導体装置製造のエッチング工程を終えて剥離工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の半導体装置製造のめっき工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の半導体装置製造のダイボンディング、取りだし電極貫通穴の塞ぎ工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の半導体装置製造のワイヤボンディング工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の樹脂モールド工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の半導体装置のはんだバンプの形成工程で得られる中間製品の断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程の一つである、スルーホール銅めっき形成工程を詳しく説明するための図であり、用意する支持基板の断面図である。図１７の、支持基板をカーボン処理剤に浸漬して全面にカーボンブラックを吸着させた状態を示す拡大断面図である。図１８の、全面にカーボンブラックを吸着させた支持基板をエッチング法で処理して貫通穴の絶縁フィルム部のみにカーボンブラックが残し状態を示す拡大断面図である。図１９の、絶縁フィルムの端面部のみにカーボンブラックが残した支持基板に電気銅めっきし、貫通穴にスルーホール銅めっきを形成した状態を示す拡大断面図である。従来の半導体装置の断面図である。従来の他の半導体装置の断面図である。

符号の説明

６０・・・支持基板、６１・・・絶縁フィルム、６２ａ、６２ｂ・・・銅箔、６３ａ、６３ｂ・・・ドライフィルムレジスト、６４・・・固着電極、６５・・・取出し電極、６６・・・放熱板、６７・・・開口部、６８・・・金ワイヤ、６９・・・高融点はんだ、７０・・・半導体素子、７１ａ、７１ｂ・・・ニッケル／金膜、７２・・・はんだボール、７３・・・封止樹脂、７５・・・接続電極、８５・・・スルーホール銅めっき。

Claims

絶縁フィルムの一面側に、固着電極と、取出し電極と、前記固着電極上の導電層を介して配置された半導体素子と、前記半導体素子の電極と前記取出し電極を接続するワイヤと、これらを被覆する絶縁樹脂とを設け、かつ絶縁フィルムの他面側に、それぞれ前記取出し電極及び前記固着電極に対応して接続電極及び放熱板を設けた半導体装置であって、
前記放熱板は一端側が前記絶縁フィルムの一端部まで延在して当該端部で露出し、
前記固着電極と前記放熱板が前記絶縁フィルムを通して貫通する貫通穴を有し、かつ、前記固着電極上の導電層が前記貫通穴に充填された導電性材料と連続的に形成されたものであることを特徴とする半導体装置。
請求項１に記載された半導体装置において、
前記貫通穴に充填された導電性材料が、前記固着電極と半導体素子とを固定する導電層物質及びはんだバンプを形成する物質、又は、導電層物質若しくははんだバンプを形成する物質を主とすることを特徴とする半導体装置。