JP4598316B2 - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に外部端子部としての突出部が形成されたリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法に関するものであり、特に、リードフレームの突出部が外部端子として樹脂封止型半導体装置の樹脂封止面から露出することで、積層型の樹脂封止型半導体装置の実現を可能にするリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高密度化に対応するために、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実装が要求され、それに伴って、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。半導体装置の周辺に外部端子が存在するペリフェラルパッケージから半導体装置の実装面に格子状に外部端子が存在するエリアアレイパッケージに移行しつつある。また、小型で薄型でありながら、多ピン化も進行してきている。
【０００３】
以下、従来の樹脂封止型半導体装置について説明する。
【０００４】
図１１は、従来の樹脂封止型半導体装置を示す図である。図１１（ａ）は周辺に外部端子が存在するペリフェラルパッケージであるＳＯＮ（スモールアウトラインパッケージ）を示す断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）を底面から見た平面図であり、図１１（ｃ）は実装面に格子状に外部端子が存在するエリアアレイパッケージであるＢＧＡ（ボールグリッドアレイパッケージ）を示す断面図であり、図１１（ｄ）は図１１（ｃ）を底面から見た平面図である。
【０００５】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、従来の樹脂封止型半導体装置は、ダイパッド１８上に搭載された半導体素子９と、その半導体素子９の上面の電極とリード７とを電気的に接続した金属細線１７と、ダイパッド１８の下部と半導体素子９の上面とを含む半導体素子９を電気的に接続した金属細線１７と、前記半導体素子９の上面とを含む半導体素子９の外囲領域を封止した封止樹脂１２と、封止樹脂１２の底面領域に配列され、リード７とリード７の対向面である外部端子８とより構成されている。本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子を搭載するダイパッド１８が半導体装置の中央部を占めるので半導体装置周辺にのみ外部端子を配列できる構造の表面実装タイプのＳＯＮ（スモールアウトラインパッケージ）である。
【０００６】
次に、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示すように、樹脂封止型半導体装置は、ガラエポ樹脂からなる配線基板１６ａ中央付近に搭載された半導体素子９と、その半導体素子９上面の電極と半導体素子９の周辺のガラエポ基板１６ａ上にパターンニングされた導電パターン１５ａとを電気的に接続した金属細線１７と、導電パターン１５よりガラエポ基板１６ａ断面方向に埋設され、導電パターン１５は半導体素子搭載側の対向面となるガラエポ基板反対面の格子状に配列された外部端子１５ｂに接続され、外部端子１５ｂに半田ボール１５ｃが取り付けられる。また、半導体素子９を電気的に接続した金属細線１７、前記半導体素子９の上面とを含む半導体素子９の外囲領域は、封止樹脂１２で覆われる。この樹脂封止型半導体装置は、半導体素子９を搭載するガラエポ基板１６ａが複数層の配線パターンの引き回しが可能なため、半導体装置底面に格子状に外部端子１５ｂを配列できる構造の表面実装タイプのＢＧＡ（ボールグリッドアレイパッケージ）である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の樹脂封止型半導体装置の構造では、樹脂封止型半導体装置を小型化、高密度化しようとすると、外部端子を半導体装置周辺に配列するペリフェラル型のＳＯＮのような半導体装置から、更に高密度化が進展し、半導体装置底面に外部端子を格子状に配列したエリアアレイ型のＢＧＡのような半導体装置が使用されるようになってきた。しかしながら、実装される基板のラインアンドスペース（配線パターンのデザイン）の加工できるの制限や、半田クリームを使用したリフロー工法の実装方法では、ＳＯＮのようなペリフェラル型の半導体装置で外部端子、０．４[[ｍｍ]]ピッチ、ＢＧＡのようなエリアアレイ型の半導体装置で外部端子０．６５[[ｍｍ]]ピッチが、これら半導体装置を基板に実装できる、最小外部端子ピッチとなり、それ以上の小型化、高密度化はできないという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記した従来の課題および今後の半導体装置の動向に対応できるリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法を提供するものであり、さらなる高密度実装を実現するため、積み上げ型の樹脂封止型半導体装置の実現を目指すものであり、外部端子を樹脂封止型半導体装置の表裏両面に露出させる構成とすることで、異なったピン数の半導体装置や抵抗などの機能部品の半導体装置を垂直方向に積み上げることを可能とした構造のリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のリードフレームは、フレーム枠と、一端が前記フレーム枠に接続され、他端が前記フレーム枠の開口部の内側に向けて延在し、先端部がランド部であるリードとからなる構成を１単位としたリードフレームであって、前記リードの表面から突出した突起部が形成されている。
【００１０】
したがって、突起部が外部端子となって、本リードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置を積層し、突起部の先端とリードの底面とを接触させることで、複数の樹脂封止型半導体装置を積層した積層型の樹脂封止型半導体装置を実現することが可能となる。
【００１１】
また、ランド部の表面のサイズは、前記ランド部の裏面のサイズよりも大きい。
【００１２】
また、ランド部の表面に凸部または凹部が形成されている。
【００１３】
これにより、半導体素子の電極に形成されたバンプとリードのバンプとの接合力が向上し、安定した電気的接続を確保することができる。
【００１４】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子と、先端がランド部であるリードと、前記半導体素子の電極と前記ランド部の表面とを電気的に接続するバンプと、前記リードの表面から突出した突起部と、前記ダイパッド部の上方で前記半導体素子を封止する封止樹脂とからなる。
【００１５】
また、突起部の高さは半導体素子の厚みよりも大きい。
【００１６】
また、突起部の先端は、封止樹脂の外面に露出している。
【００１７】
また、突起部の先端は、封止樹脂の外面から突出している。
【００１８】
これにより、封止樹脂の外面から露出または突出した突起部の先端とリードの底面とを接触させることで、複数の樹脂封止型半導体装置を積層した積層型の樹脂封止型半導体装置を実現することが可能となる。
【００１９】
また、樹脂封止面に導体パターンが形成され、前記導体パターンはリードフレームの表面から突出した突起部と電気的に接続されている。
【００２０】
また、導体パターンの端子間に抵抗体が形成されている。
【００２１】
したがって、半導体素子のみでは実現できない高密度な配線の形成を樹脂封止型半導体装置として実現することができる。
【００２２】
また、導体パターンまたは抵抗体は、印刷法により形成されている。
【００２３】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、フレーム枠と、一端が前記フレーム枠に接続され、他端が前記フレーム枠の開口部の内側に向けて延在し、先端部がランド部であるリードとからなる構成を１単位としたリードフレームを用意する工程と、半導体素子の電極と前記ランド部とをバンプにより電気的に接続する工程と、前記ダイパッド部の上方で封止樹脂により前記半導体素子を封止するとともに、前記突起部を前記封止樹脂の外面に露出させる工程とからなる。
【００２４】
したがって、突起部が外部端子となって、本リードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置を積層し、突起部の先端とリードの底面とを接触させることで、複数の樹脂封止型半導体装置を積層した積層型の樹脂封止型半導体装置を実現することが可能となる。
【００２５】
また、突起部を封止樹脂の外面に露出させる工程の後、前記封止樹脂の外面に導電パターンを形成し、前記導電パターンを前記突起部に電気的に接続する工程を設ける。
【００２６】
これにより、半導体素子のみでは実現できない高密度な配線の形成を樹脂封止型半導体装置として実現することができる。
【００２７】
また、半導体素子の電極とランド部とをバンプにより電気的に接続する工程では、複数の前記半導体素子の電極と前記ランド部とを前記バンプにより電気的に接続し、突起部を封止樹脂の外面に露出させる工程の後、ブレードにより樹脂封止体を切断して前記半導体素子単位ごとに分割する。
【００２８】
したがって、複数の樹脂封止型半導体装置の製造を低コスト、高能率で実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、本実施形態のリードフレームについて説明する。
【００３１】
図１および図２は、本実施形態のリードフレームを示す平面図である。
【００３２】
図１に示すように、リードフレーム１の短手方向の両端に複数の位置決め穴（丸穴）２と位置決め穴（長穴）３を有したリードフレーム１の位置決め穴の内側領域に樹脂封止領域４が存在し、その更に内側領域に格子状に配列された複数の樹脂封止型半導体装置領域５がある。
【００３３】
ここで、本実施形態のリードフレーム１は樹脂封止領域４の内側に格子状に複数の樹脂封止型半導体装置領域５が配列されている。配列される樹脂封止型半導体装置領域５の配列数は半導体装置のサイズにより決定され、また、樹脂封止型半導体装置の内部の、外部端子数（ピン数）、デザインは搭載される半導体素子のサイズおよび出入力端子数などにより仕様が変わる。
【００３４】
本実施形態のリードフレーム１のサイズは、短手方向が３０〜８０[ｍｍ]、長手方向が５０〜２６０[ｍｍ]、厚みが０．１〜０．４[ｍｍ]の範囲で使用される。また、リードフレーム１の材質はＦｅ_Ｎｉ材やＣｕ合金などが使用される。配列される樹脂封止型半導体装置のサイズは３．０×３．０[ｍｍ]〜２０．０×２０．０[ｍｍ]の範囲が主となる。
【００３５】
図２は、図１を拡大した図である。図２（ａ）は、リードフレームの側面図であり、図２（ｂ）はリードフレームの平面図である。なお、樹脂封止半導体装置の分割ライン６を一点鎖線で示した。
【００３６】
本実施形態のリードフレーム１の樹脂封止領域４の内側領域に樹脂封止半導体装置が配列され、隣接する樹脂封止半導体装置とは対称の位置となるリードどうしは、分割ライン６内に位置する連結バーによって保持されている。半導体装置内領域にはリードが等間隔で載置され、リードの先端は半導体素子の電極の位置に呼応するランドであり、可能な限り広い領域が確保されている。また、そのリード先端の設計上、ランドの表面で、半導体素子のバンプ付き電極の中心と接合する位置には凹部または凸部が形成されている。図示していないが、リードの対向面となる側は半導体装置の外部端子となり、外部端子の形状は４角形状で、リードと異なる形状である。これらの形状の違いはリードフレーム１の断面方向でテーパや段差加工などにより調整している。なお、ランド部の表面のサイズは、ランド部の裏面のサイズよりも大きい。
【００３７】
ここで、本実施形態のリードフレーム１の材質であるＦｅ_Ｎｉ材やＣｕ合金などには半導体素子との接合や実装に必要なめっきが施される。めっき材質は、ＡｇめっきやＡｕめっきまたはＮｉ_Ｐｄめっきなどが使用される。ただし、特にＡｇめっきの場合はリードのみにＡｇめっきを施し、半導体装置の後工程でリード７の対向面の外部端子８となる部分にＳｎ_ＰｂめっきやＳｎ_Ｂｉめっきが必要となる。リードフレーム１に施されるめっきの厚みはＡｕめっき、Ｐｄめっきでは１[μｍ]以下、Ａｇめっきで数[μｍ]以下である。
【００３８】
図示していないが、半導体装置の組立工程を安定して行うためリードフレーム１の半導体素子を接合する側の対向面に熱耐熱性のポリイミドやアルミ箔のような基材を仮貼付する場合もある。
【００３９】
図３は、本実施形態の一実施形態のリードフレーム１の半導体装置部となるリードを示す断面図である。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）はバンプ１０付半導体素子９との組み合わせを示す断面部、図３（ｄ）は異方性導電膜１１付半導体素子９との組み合わせを示す断面図を示している。
【００４０】
図３（ａ）は本実施形態のリード７断面を図示したものであり、リード先端部より離れた領域に４角、もしくは楕円、もしくは円筒形のリード７幅と同じ幅か、幅より狭い突起部７ｂを有し、リード７先端が外部端子８となるリードの幅よりも広くなった領域を持つ。予め半導体素子９の電極となる部分にバンプ１０を形成した半導体素子９と、このバンプ１０の位置に呼応し、前記リード７先端の広域部の平面上に、平面上より高い円形の台形状の凸部７ａａとバンプ１０の接合部を示す。また、バンプ１０付きの半導体素子がリード先端の凸部７ａａに接合される前と接合された後の断面図を示す。
【００４１】
図３（ｂ）は本実施形態のリード７の断面を図示したものであり、リード先端部より離れた領域に４角、もしくは楕円、もしくは円筒形のリード７幅と同じ幅か、幅より狭い突起部７ｂを有し、リード７の先端が外部端子８となるリードの幅よりも広くなった領域を持つ。予め半導体素子９の電極となる部分にバンプ１０を形成した半導体素子９と、このバンプ１０位置に呼応し、前記リード７先端の広域部の平面上に、平面上より高い円形の凹形突部７ａｂとバンプ１０の接合部を示す。また、バンプ１０付きの半導体素子がリード先端の凹形突部７ａｂに接合される前と接合された後の断面図を示す。
【００４２】
図３（ｃ）は、本実施形態のリード７の断面を図示したものであり、品種毎に変化する半導体素子９のサイズに対応するため、外部端子８の長さＬ８は固定のまま、リード先端部分に段差ｈ７ａを設け、樹脂封止後にはこの段差ｈ７ａが露出しない構造とした。
【００４３】
ここで、本実施形態のランド部の裏面の封止樹脂の外面から突出する外部端子８の長さは０．２〜１．０[ｍｍ]、リード７長さは０．５〜２．０[ｍｍ]、幅は０．１〜０．４０[ｍｍ]、リード７の厚みが０．１〜０．５[ｍｍ]、また、リード７先端より離れた凸部を含むと０．２５〜１．２[ｍｍ]、この厚みはほぼ樹脂封止型半導体装置５の樹脂厚みの範囲である。また、リード７先端の凹凸の突起物７ａａの高さは０．０２〜０．１[ｍｍ]、サイズはφ０．０３〜０．１[ｍｍ]程度である。また半導体素子９のサイズは１．０×１．０[ｍｍ]〜１２．０×１２．０[ｍｍ]の範囲が主となり、半導体素子９の厚みは０．１０〜０．３０[ｍｍ]程度である。図３（ｃ）のリード段差ｈ７ａの高さは０．０２〜０．１[ｍｍ]程度となる。
【００４４】
半導体素子９の電極に形成されるバンプ１０のサイズはφ０．０５〜０．１[ｍｍ]程度、高さは０．０２〜０．１[ｍｍ]程度である。半導体素子９は、単結晶シリコン基材の半導体素子表面に回路形成した後、３０[ｎｍ]〜１０００[ｎｍ]厚のＣｕ配線パターンニングを行い、任意の電極に接続される。電極はリード先端との接合時の超音波、荷重や熱などの衝撃や組み立てられた後の接合信頼性を保つため、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮなどで導通された複数層（３〜４層）のＡＬＣｕ層を設け、電極の最表面にＣＶＤ法などによりＡＬ、もしくはＰｄ、Ａｕなどを被覆形成する。バンプの材質はめっき法ではＳｎＰｂ、機械的な方法ではスタッドバンプと呼ばれる、純度９９．９９[％]以上のＡｕなどが用いられる。バンプ１０にＡｕを用いた場合は接合性を確実にするためリード７先端の接合時にＡｇＰｄペーストなどの導電性ペーストなどを用いる場合もある。
【００４５】
図３（ｄ）は本実施形態のリード７断面と、リード７先端の広域部の平面上に、平面上より高い円形または台形状の凸部７ａａと予め少なくとも電極に貼付られた異方性導電膜１１付き半導体素子９の拡大部を図示している。また、異方性導電膜１１付きの半導体素子９がリード先端の円形または台形状の凸部７ａａに接合される前と接合された後の断面図を示す。
【００４６】
図３（ｄ）に示すように、リード７先端の円形または台形状の凸部７ａａが異方性導電膜１１付き半導体素子９の電極９ａに接合され電気的に導通される。接合時に異方性導電膜１１中の棒状導電体１１ａが電極９ａとリード７先端の円形の台形状の凸部７ａａ円形に圧接される、異方性導電膜１１中の棒状導電体１１ａは特に縦方向の圧接された部分にのみ電気的導通を得るので隣接した電極９ａや半導体素子９表面の回路への電気リークを回避でき高信頼性の接合部を得ることが可能である。
【００４７】
ここで、本実施形態の異方性導電膜１１の厚みは０．０５〜０．１[ｍｍ]程度であり、異方性導電膜１１中の棒状導電体は高さ数[μｍ]以下で、１[ｍｍ2]当たり数本から数十本存在する。
【００４８】
図４は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の断面構造を示す図であり、リード７の先端が外部端子８となるリードの幅よりも広くなった領域に半導体素子の電極９ａの位置となる部分に呼応し、リード７の平面上より低い尖状凸部を有する円形凹部７ａｃを有した部分に、半導体素子９のバンプ１０を接合して、リード７とバンプ１０の接合された部分と半導体素子９の周囲を囲むようにして封止された封止樹脂１２と、封止樹脂１２より露出されたリード対向面の外部端子８を示す。また、必要に応じて利用されるリード先端部より離れた領域の４角、もしくは楕円、もしくは円筒形のリード７幅と同じ幅か、幅より狭い突起部７ｂの有り、無しを図示する。
【００４９】
図４に示すように、リード７の表面上より低い尖状凸部を有する円形凹部７ａｃはバンプと接合される際、円形凹部中央の尖状凸がバンプにくさび状にくい込むことが特徴である。また、樹脂封止型半導体装置の表面にリード先端部より離れた領域の４角、もしくは楕円、もしくは円筒形のリード７幅と同じ幅か、幅より狭い突起部７ｂの最上面を露出する必要が無い場合の断面構造を示した。
【００５０】
図５は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の斜視図であり、図４の樹脂封止型半導体装置を３つ積み重ねた図である。
【００５１】
図５に示すように、下の樹脂封止型半導体装置の表面に、リードから突出した突起部７ｂが封止樹脂の外面から露出または突出することで、突起部７ｂと、突起部７ｂを有する下の樹脂封止型半導体装置の上部に、同様の構成の樹脂封止型半導体装置を積層し、下の樹脂封止型半導体装置の突起部７ｂと上の樹脂封止型半導体装置の外部端子８とを接触させることで、互いに電気的導通を取ることができ、外部端子位置に対応した半導体装置を複数積み上げることが可能である。
【００５２】
図６は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の図であり、一部理解しやすいように断面構造図を示すことにした。
【００５３】
図５で説明したと異なる点は、図６に示すように樹脂封止型半導体装置の表面で、露出したリード突起部７ｂに電気的に接続するように、印刷方法で導体パターンが形成されていることである。指定された電子部品１４の実装外部端子１５ａを形成し、電子部品１４を実装可能に出来る。また印刷材質を変更することで任意の２端子間に所望の抵抗値の抵抗１３を形成することも可能である。
【００５４】
図７は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す図であり、図７（ａ）はリードフレームの樹脂封止型半導体装置５の部分の平面拡大図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ―Ａ’断面図であり、リードフレームを準備する工程、図７（ｃ）は半導体素子９のマウント工程、図７（ｄ）は半導体素子９とリードフレーム１のリード部７を封止樹脂により樹脂封止する工程、図７（ｅ）は樹脂封止型半導体装置の樹脂表面に導体パターンおよび抵抗体を印刷形成する工程、図７（ｆ）は隣接した樹脂封止型半導体装置を分割ライン６に沿って分割する工程を示す。
【００５５】
図７（ｄ）に示すように、半導体素子９とリードフレーム１のリード部７を封止樹脂１２により樹脂封止する工程では、樹脂封止金型内に半導体素子９接合済みのリードフレームを載置し、隣接して格子状に配列された樹脂封止型半導体装置をブロック状に樹脂封止する。ここで、リードフレームの外部端子部８と、リードの先端より離れた位置にある突起部７ｂの最表面は樹脂表面に露出する。樹脂封止の樹脂は熱硬化性のエポキシ樹脂を使用し、樹脂成形温度は１５０〜２５０[℃]の範囲で行われる。
【００５６】
次に、図７（ｅ）の樹脂封止型半導体装置５の樹脂表面に配線パターンおよび抵抗体を印刷形成する工程では、印刷工法により、配線パターンが形成されたメタルマスクを、格子状に配列された複数の樹脂封止型半導体装置５に位置あわせし、メタルマスク上から、樹脂表面に導電性材料を配線パターン形状に転写し１００〜２５０[℃]で硬化する。
【００５７】
次に、図７（ｆ）に示すように、隣接した樹脂封止型半導体装置を分割ラインに沿って分割する工程は、樹脂封止型半導体装置の総厚が０．２[ｍｍ]以下であればレーザーカットが使用できるが、それ以上の厚みとなると分割時間（インデックス）問題や品質面でも、レーザー分割面の金属溶融のドロスの処理が問題になり、ソーを使用した分割方法の選択となる。
【００５８】
なお、ここで本実施形態の配線パターンの厚みは０．００１〜０．１０[ｍｍ]程度である。
【００５９】
図８は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の断面構造を示す図であり、特に図６と違う点のみ説明する。図６と異なる点は、樹脂封止型半導体装置の樹脂表面の、露出したリード突起部の最上面に、予め準備した導体基板１６の導体パターン１５が接続するように導体基板１６を樹脂半導体表面に貼付接合し、任意の配線パターン１５を得る、樹脂封止型半導体装置５である。
【００６０】
図８に示すように、この工法では導体パターン１５のより複雑な引き回しが可能であり、必要な部分のみ導体部分を露出させ、配線パターンで形成した外部端子１５ｂなども形成できるため、より高密度に適した、高信頼性の樹脂封止型半導体装置が得られる。また既にＩＥＣ（国際標準規格）やＪＥＩＴＡ（日本電子技術産業協会規格）で標準化されている規格に準拠して外部端子デザインを合わせておくことで、市販の電子部品や、半導体装置を本樹脂封止型半導体装置上に実装することも可能となる。
【００６１】
なお、ここで本実施形態の導体基板の厚みは基板材質や配線の総数に比例する２層のフレキシブル基板を使用した場合がおおよそ０．４〜１．００[ｍｍ]程度配線パターンの厚みは０．００１〜０．１０[ｍｍ]程度である。
【００６２】
図９は、本実施形態、図８の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す図であり、特に図７と違う点のみ説明する。図８（ａ）〜図８（ｄ）は、図７と同一工程であり、図７（ｅ）の工程で予め準備した配線基板を樹脂封止型半導体装置の樹脂表面の、露出したリード突起部の先端に、予め準備した配線基板１６の配線パターン１５が接続するように配線基板１６を樹脂半導体表面に貼付接合し、任意の配線パターン１５を得る工程である。
【００６３】
図１０は、本実施形態を示す図であり、図８の樹脂封止型半導体装置の製造工程の一部を示す図で、既に樹脂封止領域４が樹脂成形され、配線基板１６の貼付が行われた半導体装置を理解しやすい分解構造図として示した。
【００６４】
図１０に示すように、リードフレームの平面図９（ｅ）の工程の分解構造図である。基板１６の配線パターン１５の一部が基板１６内部に存在する様子を示している。
【００６５】
【発明の効果】
本発明のリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法は、樹脂封止型半導体装置の上下面に外部端子を持つことができ、リード先端の表面から突起部を形成し、突起部表面を半導体装置表面に露出させ、封止樹脂表面上の配線パターンと導通させ、半導体装置の上に電子部品や抵抗、ピン数の異なる樹脂封止型半導体装置などを自由に積み重ね、樹脂封止型半導体装置の高密度実装化を実現することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のリードフレームを示す平面図
【図２】本発明の一実施形態のリードフレームを示す図
【図３】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図４】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図５】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す斜視図
【図６】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す図
【図７】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図
【図８】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す図
【図９】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図
【図１０】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図
【図１１】従来の樹脂封止型半導体装置を示す図
【符号の説明】
１ リードフレーム
２ 位置決め穴（丸穴）
３ 位置決め穴（長穴）
４ 樹脂封止領域
５ 樹脂封止型半導体装置領域
６ 分割ライン
７ リード
７ａａ リード先端の台形凸部
７ａｂ リード先端の凹形凸部
７ａｃ リード先端の尖状凸部を有する円形凹部
７ｂ 突起部
８ 外部端子
９ 半導体素子
１０ バンプ
１１ 異方性導電膜
１１ａ 棒状導電体
１２ 封止樹脂
１３ 印刷抵抗
１４ 電子部品
１５ 導体パターン
１５ａ 導体パターン
１５ｂ 外部端子
１５ｃ 半田ボール
１６ 配線基板
１６ａ ガラエポ基板
１７ 金属細線
１８ ダイパッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に外部端子部としての突出部が形成されたリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法に関するものであり、特に、リードフレームの突出部が外部端子として樹脂封止型半導体装置の樹脂封止面から露出することで、積層型の樹脂封止型半導体装置の実現を可能にするリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高密度化に対応するために、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実装が要求され、それに伴って、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。半導体装置の周辺に外部端子が存在するペリフェラルパッケージから半導体装置の実装面に格子状に外部端子が存在するエリアアレイパッケージに移行しつつある。また、小型で薄型でありながら、多ピン化も進行してきている。
【０００３】
以下、従来の樹脂封止型半導体装置について説明する。
【０００４】
図１１は、従来の樹脂封止型半導体装置を示す図である。図１１（ａ）は周辺に外部端子が存在するペリフェラルパッケージであるＳＯＮ（スモールアウトラインパッケージ）を示す断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）を底面から見た平面図であり、図１１（ｃ）は実装面に格子状に外部端子が存在するエリアアレイパッケージであるＢＧＡ（ボールグリッドアレイパッケージ）を示す断面図であり、図１１（ｄ）は図１１（ｃ）を底面から見た平面図である。
【０００５】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、従来の樹脂封止型半導体装置は、ダイパッド１８上に搭載された半導体素子９と、その半導体素子９の上面の電極とリード７とを電気的に接続した金属細線１７と、ダイパッド１８の下部と半導体素子９の上面とを含む半導体素子９を電気的に接続した金属細線１７と、前記半導体素子９の上面とを含む半導体素子９の外囲領域を封止した封止樹脂１２と、封止樹脂１２の底面領域に配列され、リード７とリード７の対向面である外部端子８とより構成されている。本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子を搭載するダイパッド１８が半導体装置の中央部を占めるので半導体装置周辺にのみ外部端子を配列できる構造の表面実装タイプのＳＯＮ（スモールアウトラインパッケージ）である。
【０００６】
次に、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示すように、樹脂封止型半導体装置は、ガラエポ樹脂からなる配線基板１６ａ中央付近に搭載された半導体素子９と、その半導体素子９上面の電極と半導体素子９の周辺のガラエポ基板１６ａ上にパターンニングされた導電パターン１５ａとを電気的に接続した金属細線１７と、導電パターン１５よりガラエポ基板１６ａ断面方向に埋設され、導電パターン１５は半導体素子搭載側の対向面となるガラエポ基板反対面の格子状に配列された外部端子１５ｂに接続され、外部端子１５ｂに半田ボール１５ｃが取り付けられる。また、半導体素子９を電気的に接続した金属細線１７、前記半導体素子９の上面とを含む半導体素子９の外囲領域は、封止樹脂１２で覆われる。この樹脂封止型半導体装置は、半導体素子９を搭載するガラエポ基板１６ａが複数層の配線パターンの引き回しが可能なため、半導体装置底面に格子状に外部端子１５ｂを配列できる構造の表面実装タイプのＢＧＡ（ボールグリッドアレイパッケージ）である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の樹脂封止型半導体装置の構造では、樹脂封止型半導体装置を小型化、高密度化しようとすると、外部端子を半導体装置周辺に配列するペリフェラル型のＳＯＮのような半導体装置から、更に高密度化が進展し、半導体装置底面に外部端子を格子状に配列したエリアアレイ型のＢＧＡのような半導体装置が使用されるようになってきた。しかしながら、実装される基板のラインアンドスペース（配線パターンのデザイン）の加工できるの制限や、半田クリームを使用したリフロー工法の実装方法では、ＳＯＮのようなペリフェラル型の半導体装置で外部端子、０．４[[ｍｍ]]ピッチ、ＢＧＡのようなエリアアレイ型の半導体装置で外部端子０．６５[[ｍｍ]]ピッチが、これら半導体装置を基板に実装できる、最小外部端子ピッチとなり、それ以上の小型化、高密度化はできないという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記した従来の課題および今後の半導体装置の動向に対応できるリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法を提供するものであり、さらなる高密度実装を実現するため、積み上げ型の樹脂封止型半導体装置の実現を目指すものであり、外部端子を樹脂封止型半導体装置の表裏両面に露出させる構成とすることで、異なったピン数の半導体装置や抵抗などの機能部品の半導体装置を垂直方向に積み上げることを可能とした構造のリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のリードフレームは、フレーム枠と、一端が前記フレーム枠に接続され、他端が前記フレーム枠の開口部の内側に向けて延在し、先端部がランド部であるリードとからなる構成を１単位としたリードフレームであって、前記リードの表面から突出した突起部が形成されている。
【００１０】
したがって、突起部が外部端子となって、本リードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置を積層し、突起部の先端とリードの底面とを接触させることで、複数の樹脂封止型半導体装置を積層した積層型の樹脂封止型半導体装置を実現することが可能となる。
【００１１】
また、ランド部の表面のサイズは、前記ランド部の裏面のサイズよりも大きい。
【００１２】
また、ランド部の表面に凸部または凹部が形成されている。
【００１３】
これにより、半導体素子の電極に形成されたバンプとリードのバンプとの接合力が向上し、安定した電気的接続を確保することができる。
【００１４】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子と、先端がランド部であるリードと、前記半導体素子の電極と前記ランド部の表面とを電気的に接続するバンプと、前記リードの表面から突出した突起部と、前記ダイパッド部の上方で前記半導体素子を封止する封止樹脂とからなる。
【００１５】
また、突起部の高さは半導体素子の厚みよりも大きい。
【００１６】
また、突起部の先端は、封止樹脂の外面に露出している。
【００１７】
また、突起部の先端は、封止樹脂の外面から突出している。
【００１８】
これにより、封止樹脂の外面から露出または突出した突起部の先端とリードの底面とを接触させることで、複数の樹脂封止型半導体装置を積層した積層型の樹脂封止型半導体装置を実現することが可能となる。
【００１９】
また、樹脂封止面に導体パターンが形成され、前記導体パターンはリードフレームの表面から突出した突起部と電気的に接続されている。
【００２０】
また、導体パターンの端子間に抵抗体が形成されている。
【００２１】
したがって、半導体素子のみでは実現できない高密度な配線の形成を樹脂封止型半導体装置として実現することができる。
【００２２】
また、導体パターンまたは抵抗体は、印刷法により形成されている。
【００２３】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、フレーム枠と、一端が前記フレーム枠に接続され、他端が前記フレーム枠の開口部の内側に向けて延在し、先端部がランド部であるリードとからなる構成を１単位としたリードフレームを用意する工程と、半導体素子の電極と前記ランド部とをバンプにより電気的に接続する工程と、前記ダイパッド部の上方で封止樹脂により前記半導体素子を封止するとともに、前記突起部を前記封止樹脂の外面に露出させる工程とからなる。
【００２４】
したがって、突起部が外部端子となって、本リードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置を積層し、突起部の先端とリードの底面とを接触させることで、複数の樹脂封止型半導体装置を積層した積層型の樹脂封止型半導体装置を実現することが可能となる。
【００２５】
また、突起部を封止樹脂の外面に露出させる工程の後、前記封止樹脂の外面に導電パターンを形成し、前記導電パターンを前記突起部に電気的に接続する工程を設ける。
【００２６】
これにより、半導体素子のみでは実現できない高密度な配線の形成を樹脂封止型半導体装置として実現することができる。
【００２７】
また、半導体素子の電極とランド部とをバンプにより電気的に接続する工程では、複数の前記半導体素子の電極と前記ランド部とを前記バンプにより電気的に接続し、突起部を封止樹脂の外面に露出させる工程の後、ブレードにより樹脂封止体を切断して前記半導体素子単位ごとに分割する。
【００２８】
したがって、複数の樹脂封止型半導体装置の製造を低コスト、高能率で実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態のリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、本実施形態のリードフレームについて説明する。
【００３１】
図１および図２は、本実施形態のリードフレームを示す平面図である。
【００３２】
図１に示すように、リードフレーム１の短手方向の両端に複数の位置決め穴（丸穴）２と位置決め穴（長穴）３を有したリードフレーム１の位置決め穴の内側領域に樹脂封止領域４が存在し、その更に内側領域に格子状に配列された複数の樹脂封止型半導体装置領域５がある。
【００３３】
ここで、本実施形態のリードフレーム１は樹脂封止領域４の内側に格子状に複数の樹脂封止型半導体装置領域５が配列されている。配列される樹脂封止型半導体装置領域５の配列数は半導体装置のサイズにより決定され、また、樹脂封止型半導体装置の内部の、外部端子数（ピン数）、デザインは搭載される半導体素子のサイズおよび出入力端子数などにより仕様が変わる。
【００３４】
本実施形態のリードフレーム１のサイズは、短手方向が３０〜８０[ｍｍ]、長手方向が５０〜２６０[ｍｍ]、厚みが０．１〜０．４[ｍｍ]の範囲で使用される。また、リードフレーム１の材質はＦｅ_Ｎｉ材やＣｕ合金などが使用される。配列される樹脂封止型半導体装置のサイズは３．０×３．０[ｍｍ]〜２０．０×２０．０[ｍｍ]の範囲が主となる。
【００３５】
図２は、図１を拡大した図である。図２（ａ）は、リードフレームの側面図であり、図２（ｂ）はリードフレームの平面図である。なお、樹脂封止半導体装置の分割ライン６を一点鎖線で示した。
【００３６】
本実施形態のリードフレーム１の樹脂封止領域４の内側領域に樹脂封止半導体装置が配列され、隣接する樹脂封止半導体装置とは対称の位置となるリードどうしは、分割ライン６内に位置する連結バーによって保持されている。半導体装置内領域にはリードが等間隔で載置され、リードの先端は半導体素子の電極の位置に呼応するランドであり、可能な限り広い領域が確保されている。また、そのリード先端の設計上、ランドの表面で、半導体素子のバンプ付き電極の中心と接合する位置には凹部または凸部が形成されている。図示していないが、リードの対向面となる側は半導体装置の外部端子となり、外部端子の形状は４角形状で、リードと異なる形状である。これらの形状の違いはリードフレーム１の断面方向でテーパや段差加工などにより調整している。なお、ランド部の表面のサイズは、ランド部の裏面のサイズよりも大きい。
【００３７】
ここで、本実施形態のリードフレーム１の材質であるＦｅ_Ｎｉ材やＣｕ合金などには半導体素子との接合や実装に必要なめっきが施される。めっき材質は、ＡｇめっきやＡｕめっきまたはＮｉ_Ｐｄめっきなどが使用される。ただし、特にＡｇめっきの場合はリードのみにＡｇめっきを施し、半導体装置の後工程でリード７の対向面の外部端子８となる部分にＳｎ_ＰｂめっきやＳｎ_Ｂｉめっきが必要となる。リードフレーム１に施されるめっきの厚みはＡｕめっき、Ｐｄめっきでは１[μｍ]以下、Ａｇめっきで数[μｍ]以下である。
【００３８】
図示していないが、半導体装置の組立工程を安定して行うためリードフレーム１の半導体素子を接合する側の対向面に熱耐熱性のポリイミドやアルミ箔のような基材を仮貼付する場合もある。
【００３９】
図３は、本実施形態の一実施形態のリードフレーム１の半導体装置部となるリードを示す断面図である。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）はバンプ１０付半導体素子９との組み合わせを示す断面部、図３（ｄ）は異方性導電膜１１付半導体素子９との組み合わせを示す断面図を示している。
【００４０】
図３（ａ）は本実施形態のリード７断面を図示したものであり、リード先端部より離れた領域に４角、もしくは楕円、もしくは円筒形のリード７幅と同じ幅か、幅より狭い突起部７ｂを有し、リード７先端が外部端子８となるリードの幅よりも広くなった領域を持つ。予め半導体素子９の電極となる部分にバンプ１０を形成した半導体素子９と、このバンプ１０の位置に呼応し、前記リード７先端の広域部の平面上に、平面上より高い円形の台形状の凸部７ａａとバンプ１０の接合部を示す。また、バンプ１０付きの半導体素子がリード先端の凸部７ａａに接合される前と接合された後の断面図を示す。
【００４１】
図３（ｂ）は本実施形態のリード７の断面を図示したものであり、リード先端部より離れた領域に４角、もしくは楕円、もしくは円筒形のリード７幅と同じ幅か、幅より狭い突起部７ｂを有し、リード７の先端が外部端子８となるリードの幅よりも広くなった領域を持つ。予め半導体素子９の電極となる部分にバンプ１０を形成した半導体素子９と、このバンプ１０位置に呼応し、前記リード７先端の広域部の平面上に、平面上より高い円形の凹形突部７ａｂとバンプ１０の接合部を示す。また、バンプ１０付きの半導体素子がリード先端の凹形突部７ａｂに接合される前と接合された後の断面図を示す。
【００４２】
図３（ｃ）は、本実施形態のリード７の断面を図示したものであり、品種毎に変化する半導体素子９のサイズに対応するため、外部端子８の長さＬ８は固定のまま、リード先端部分に段差ｈ７ａを設け、樹脂封止後にはこの段差ｈ７ａが露出しない構造とした。
【００４３】
ここで、本実施形態のランド部の裏面の封止樹脂の外面から突出する外部端子８の長さは０．２〜１．０[ｍｍ]、リード７長さは０．５〜２．０[ｍｍ]、幅は０．１〜０．４０[ｍｍ]、リード７の厚みが０．１〜０．５[ｍｍ]、また、リード７先端より離れた凸部を含むと０．２５〜１．２[ｍｍ]、この厚みはほぼ樹脂封止型半導体装置５の樹脂厚みの範囲である。また、リード７先端の凹凸の突起物７ａａの高さは０．０２〜０．１[ｍｍ]、サイズはφ０．０３〜０．１[ｍｍ]程度である。また半導体素子９のサイズは１．０×１．０[ｍｍ]〜１２．０×１２．０[ｍｍ]の範囲が主となり、半導体素子９の厚みは０．１０〜０．３０[ｍｍ]程度である。図３（ｃ）のリード段差ｈ７ａの高さは０．０２〜０．１[ｍｍ]程度となる。
【００４４】
半導体素子９の電極に形成されるバンプ１０のサイズはφ０．０５〜０．１[ｍｍ]程度、高さは０．０２〜０．１[ｍｍ]程度である。半導体素子９は、単結晶シリコン基材の半導体素子表面に回路形成した後、３０[ｎｍ]〜１０００[ｎｍ]厚のＣｕ配線パターンニングを行い、任意の電極に接続される。電極はリード先端との接合時の超音波、荷重や熱などの衝撃や組み立てられた後の接合信頼性を保つため、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮなどで導通された複数層（３〜４層）のＡＬＣｕ層を設け、電極の最表面にＣＶＤ法などによりＡＬ、もしくはＰｄ、Ａｕなどを被覆形成する。バンプの材質はめっき法ではＳｎＰｂ、機械的な方法ではスタッドバンプと呼ばれる、純度９９．９９[％]以上のＡｕなどが用いられる。バンプ１０にＡｕを用いた場合は接合性を確実にするためリード７先端の接合時にＡｇＰｄペーストなどの導電性ペーストなどを用いる場合もある。
【００４５】
図３（ｄ）は本実施形態のリード７断面と、リード７先端の広域部の平面上に、平面上より高い円形または台形状の凸部７ａａと予め少なくとも電極に貼付られた異方性導電膜１１付き半導体素子９の拡大部を図示している。また、異方性導電膜１１付きの半導体素子９がリード先端の円形または台形状の凸部７ａａに接合される前と接合された後の断面図を示す。
【００４６】
図３（ｄ）に示すように、リード７先端の円形または台形状の凸部７ａａが異方性導電膜１１付き半導体素子９の電極９ａに接合され電気的に導通される。接合時に異方性導電膜１１中の棒状導電体１１ａが電極９ａとリード７先端の円形の台形状の凸部７ａａ円形に圧接される、異方性導電膜１１中の棒状導電体１１ａは特に縦方向の圧接された部分にのみ電気的導通を得るので隣接した電極９ａや半導体素子９表面の回路への電気リークを回避でき高信頼性の接合部を得ることが可能である。
【００４７】
ここで、本実施形態の異方性導電膜１１の厚みは０．０５〜０．１[ｍｍ]程度であり、異方性導電膜１１中の棒状導電体は高さ数[μｍ]以下で、１[ｍｍ2]当たり数本から数十本存在する。
【００４８】
図４は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の断面構造を示す図であり、リード７の先端が外部端子８となるリードの幅よりも広くなった領域に半導体素子の電極９ａの位置となる部分に呼応し、リード７の平面上より低い尖状凸部を有する円形凹部７ａｃを有した部分に、半導体素子９のバンプ１０を接合して、リード７とバンプ１０の接合された部分と半導体素子９の周囲を囲むようにして封止された封止樹脂１２と、封止樹脂１２より露出されたリード対向面の外部端子８を示す。また、必要に応じて利用されるリード先端部より離れた領域の４角、もしくは楕円、もしくは円筒形のリード７幅と同じ幅か、幅より狭い突起部７ｂの有り、無しを図示する。
【００４９】
図４に示すように、リード７の表面上より低い尖状凸部を有する円形凹部７ａｃはバンプと接合される際、円形凹部中央の尖状凸がバンプにくさび状にくい込むことが特徴である。また、樹脂封止型半導体装置の表面にリード先端部より離れた領域の４角、もしくは楕円、もしくは円筒形のリード７幅と同じ幅か、幅より狭い突起部７ｂの最上面を露出する必要が無い場合の断面構造を示した。
【００５０】
図５は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の斜視図であり、図４の樹脂封止型半導体装置を３つ積み重ねた図である。
【００５１】
図５に示すように、下の樹脂封止型半導体装置の表面に、リードから突出した突起部７ｂが封止樹脂の外面から露出または突出することで、突起部７ｂと、突起部７ｂを有する下の樹脂封止型半導体装置の上部に、同様の構成の樹脂封止型半導体装置を積層し、下の樹脂封止型半導体装置の突起部７ｂと上の樹脂封止型半導体装置の外部端子８とを接触させることで、互いに電気的導通を取ることができ、外部端子位置に対応した半導体装置を複数積み上げることが可能である。
【００５２】
図６は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の図であり、一部理解しやすいように断面構造図を示すことにした。
【００５３】
図５で説明したと異なる点は、図６に示すように樹脂封止型半導体装置の表面で、露出したリード突起部７ｂに電気的に接続するように、印刷方法で導体パターンが形成されていることである。指定された電子部品１４の実装外部端子１５ａを形成し、電子部品１４を実装可能に出来る。また印刷材質を変更することで任意の２端子間に所望の抵抗値の抵抗１３を形成することも可能である。
【００５４】
図７は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す図であり、図７（ａ）はリードフレームの樹脂封止型半導体装置５の部分の平面拡大図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ―Ａ’断面図であり、リードフレームを準備する工程、図７（ｃ）は半導体素子９のマウント工程、図７（ｄ）は半導体素子９とリードフレーム１のリード部７を封止樹脂により樹脂封止する工程、図７（ｅ）は樹脂封止型半導体装置の樹脂表面に導体パターンおよび抵抗体を印刷形成する工程、図７（ｆ）は隣接した樹脂封止型半導体装置を分割ライン６に沿って分割する工程を示す。
【００５５】
図７（ｄ）に示すように、半導体素子９とリードフレーム１のリード部７を封止樹脂１２により樹脂封止する工程では、樹脂封止金型内に半導体素子９接合済みのリードフレームを載置し、隣接して格子状に配列された樹脂封止型半導体装置をブロック状に樹脂封止する。ここで、リードフレームの外部端子部８と、リードの先端より離れた位置にある突起部７ｂの最表面は樹脂表面に露出する。樹脂封止の樹脂は熱硬化性のエポキシ樹脂を使用し、樹脂成形温度は１５０〜２５０[℃]の範囲で行われる。
【００５６】
次に、図７（ｅ）の樹脂封止型半導体装置５の樹脂表面に配線パターンおよび抵抗体を印刷形成する工程では、印刷工法により、配線パターンが形成されたメタルマスクを、格子状に配列された複数の樹脂封止型半導体装置５に位置あわせし、メタルマスク上から、樹脂表面に導電性材料を配線パターン形状に転写し１００〜２５０[℃]で硬化する。
【００５７】
次に、図７（ｆ）に示すように、隣接した樹脂封止型半導体装置を分割ラインに沿って分割する工程は、樹脂封止型半導体装置の総厚が０．２[ｍｍ]以下であればレーザーカットが使用できるが、それ以上の厚みとなると分割時間（インデックス）問題や品質面でも、レーザー分割面の金属溶融のドロスの処理が問題になり、ソーを使用した分割方法の選択となる。
【００５８】
なお、ここで本実施形態の配線パターンの厚みは０．００１〜０．１０[ｍｍ]程度である。
【００５９】
図８は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の断面構造を示す図であり、特に図６と違う点のみ説明する。図６と異なる点は、樹脂封止型半導体装置の樹脂表面の、露出したリード突起部の最上面に、予め準備した導体基板１６の導体パターン１５が接続するように導体基板１６を樹脂半導体表面に貼付接合し、任意の配線パターン１５を得る、樹脂封止型半導体装置５である。
【００６０】
図８に示すように、この工法では導体パターン１５のより複雑な引き回しが可能であり、必要な部分のみ導体部分を露出させ、配線パターンで形成した外部端子１５ｂなども形成できるため、より高密度に適した、高信頼性の樹脂封止型半導体装置が得られる。また既にＩＥＣ（国際標準規格）やＪＥＩＴＡ（日本電子技術産業協会規格）で標準化されている規格に準拠して外部端子デザインを合わせておくことで、市販の電子部品や、半導体装置を本樹脂封止型半導体装置上に実装することも可能となる。
【００６１】
なお、ここで本実施形態の導体基板の厚みは基板材質や配線の総数に比例する２層のフレキシブル基板を使用した場合がおおよそ０．４〜１．００[ｍｍ]程度配線パターンの厚みは０．００１〜０．１０[ｍｍ]程度である。
【００６２】
図９は、本実施形態、図８の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す図であり、特に図７と違う点のみ説明する。図８（ａ）〜図８（ｄ）は、図７と同一工程であり、図７（ｅ）の工程で予め準備した配線基板を樹脂封止型半導体装置の樹脂表面の、露出したリード突起部の先端に、予め準備した配線基板１６の配線パターン１５が接続するように配線基板１６を樹脂半導体表面に貼付接合し、任意の配線パターン１５を得る工程である。
【００６３】
図１０は、本実施形態を示す図であり、図８の樹脂封止型半導体装置の製造工程の一部を示す図で、既に樹脂封止領域４が樹脂成形され、配線基板１６の貼付が行われた半導体装置を理解しやすい分解構造図として示した。
【００６４】
図１０に示すように、リードフレームの平面図９（ｅ）の工程の分解構造図である。基板１６の配線パターン１５の一部が基板１６内部に存在する様子を示している。
【００６５】
【発明の効果】
本発明のリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置ならびにその製造方法は、樹脂封止型半導体装置の上下面に外部端子を持つことができ、リード先端の表面から突起部を形成し、突起部表面を半導体装置表面に露出させ、封止樹脂表面上の配線パターンと導通させ、半導体装置の上に電子部品や抵抗、ピン数の異なる樹脂封止型半導体装置などを自由に積み重ね、樹脂封止型半導体装置の高密度実装化を実現することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のリードフレームを示す平面図
【図２】本発明の一実施形態のリードフレームを示す図
【図３】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図４】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図５】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す斜視図
【図６】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す図
【図７】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図
【図８】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す図
【図９】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図
【図１０】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図
【図１１】従来の樹脂封止型半導体装置を示す図
【符号の説明】
１ リードフレーム
２ 位置決め穴（丸穴）
３ 位置決め穴（長穴）
４ 樹脂封止領域
５ 樹脂封止型半導体装置領域
６ 分割ライン
７ リード
７ａａ リード先端の台形凸部
７ａｂ リード先端の凹形凸部
７ａｃ リード先端の尖状凸部を有する円形凹部
７ｂ 突起部
８ 外部端子
９ 半導体素子
１０ バンプ
１１ 異方性導電膜
１１ａ 棒状導電体
１２ 封止樹脂
１３ 印刷抵抗
１４ 電子部品
１５ 導体パターン
１５ａ 導体パターン
１５ｂ 外部端子
１５ｃ 半田ボール
１６ 配線基板
１６ａ ガラエポ基板
１７ 金属細線
１８ ダイパッド
Claims (10)
- 半導体素子と、
ランド部を有するリードと、
前記半導体素子の電極と前記ランド部の表面とを電気的に接続するバンプと、
前記半導体素子の上方で前記半導体素子を封止する封止樹脂とを備え、
前記リードは、前記ランド部の表面から突出した突起部を有し、前記突起部の先端は半導体装置の上面の外部端子となり、
前記ランド部の表面のバンプ接続部には、凸部または凹部が形成され、
前記凸部または凹部が形成された前記ランド部の表面の幅は、前記突起部の幅よりも大きいことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 - 前記突起部の高さは前記半導体素子の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の樹脂型半導体装置。
- 前記突起部の先端は、前記封止樹脂の外面に露出していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂型半導体装置。
- 前記突起部の先端は、前記封止樹脂の外面から突出していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂型半導体装置。
- 樹脂封止面に導体パターンが形成され、前記導体パターンは前記リードの表面から突出した前記突起部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂型半導体装置。
- 前記導体パターンの端子間に抵抗体が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の樹脂型半導体装置。
- 前記導体パターンまたは前記抵抗体は、印刷法により形成されていることを特徴とする請求項６に記載の樹脂型半導体装置。
- フレーム枠と、一端が前記フレーム枠に接続され、他端が前記フレーム枠に開口部の内側に向けて延在し、ランド部及び該ランドの表面から突出した突起部を有するリードとからなる構成単位を１単位としたリードフレームを用意する工程と、
半導体素子の電極と前記ランド部とをバンプにより電気的に接続する工程と、
前記半導体素子の上方で封止樹脂により前記半導体素子を封止するとともに、前記突起部を前記封止樹脂の外面に露出させる工程とを備え、
前記ランド部の表面のバンプ接続部には、凸部または凹部が形成され、
前記凸部または凹部が形成された前記ランド部の表面の幅は、前記突起部の幅よりも大きいことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 - 前記突起部を前記封止樹脂の外面に露出させる工程の後に、
導電パターンを前記突起部に電気的に接続する工程を設けることを特徴とする請求項８に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。 - 前記半導体素子の電極と前記ランド部とを前記バンプにより電気的に接続する工程では、複数の前記半導体素子の電極と前記ランド部とを前記バンプにより電気的に接続し、
前記突起部を前記封止樹脂の外面に露出させる工程の後に、ブレードにより前記封止樹脂を切断して前記半導体素子単位ごとに分割することを特徴とする請求項８に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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