JP4743764B2 - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ＩＣチップ等の半導体素子が内部に封止された半導体パッケージの製造方法に関するものである。
従来より、ＩＣチップ等の半導体素子を内部に封止した半導体パッケージとして、様々なものが提供されている。通常、半導体素子は、リードフレーム等の外部接続端子と電気的に接続された状態で、周囲をエポキシ樹脂等の樹脂材料（モールド樹脂）により封止されている。ところが、ＩＣチップ等の半導体素子は、発熱するため、その熱が内部に篭ってしまい性能に悪影響を与える恐れがあった。
そこで、半導体素子の放熱性を高めるため、各種の放熱対策が考えられている。その１つとして、図３９に示す半導体パッケージ６０が知られている。この半導体パッケージ６０は、ＩＣチップ等の半導体素子６１がダイパッド等の導電部材６２上に接着剤６３を介して接着されており、該導電部材６２の下面が樹脂材料（モールド樹脂）６４の表面に露出するように構成されている。なお、半導体素子６１は、外部接続端子であるリードフレーム６５にボンディングワイヤ６６を介して電気的に接続されている。
この半導体パッケージ６０においては、半導体素子６１から発生した熱が、導電部材６２の下面から放熱されるので、半導体素子６１の温度上昇を抑えることができる。
しかしながら、図３９に示した半導体パッケージ６０では、半導体素子６１の下面以外の領域、例えば、上面側が樹脂材料６４に覆われているので、半導体素子６１から発生した熱が十分に放熱されないものであった。そのため、発熱の多い半導体素子６１を搭載することが困難である等の制限を受けるものであった。また、仮に、ヒートシンクの役割を果たす導電部材６２の露出面積を大きくして放熱効果を高めたとしても、パッケージサイズが大きくなってしまい小型化が困難になる不都合があった。
そこで、これらの問題を解決しつつ、放熱対策を行ったものとして、半導体素子、ボンディングワイヤ及びインナーリードの一部の表面を、ポリイミド等の被覆材で被覆し、その後、被覆材の周囲をＢｉ（ビスマス）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（錫）、Ｐｂ（鉛）等の低融点金属で封止した半導体装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。
この半導体装置によれば、半導体素子から発生した熱は、被覆材を介して低融点金属に伝導され、例えば、インナーリードを介して放熱されたり、直接的に大気に放熱されたりする。特に、半導体素子から発生した熱は、あらゆる方向に拡散して金属層に伝導して放熱されるので、より効果的に放熱を行うことができる。
特開平４−１５９４２号公報
しかしながら、上記特許文献１記載の半導体装置では、以下の課題が残されている。
即ち、低融点金属を使用しているので、半導体装置を基板等にはんだ付けする際、はんだ付けの温度（ピーク温度２３０℃〜２６０℃）により低融点金属が再溶解（溶ける）する恐れがあった。若しくは、再溶解まではいかなくとも、再度融点近傍の温度に近づくので劣化等が生じ易いものであった。そのため、品質劣化等の信頼性低下のリスクが高まるものであった。
また、低融点金属は、一般的に熱伝導率が高いものではないので、半導体素子から発生した熱を効率良く伝導して放熱することが困難なものであった。
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、はんだ付けの際にも影響を受けず、小型でより効率的に半導体素子から発生する熱を外部に放熱することができる半導体パッケージの製造方法を提供することである。
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、半導体素子に電気接続部を介して電気的に接続された外部接続端子と、半導体素子及び電気接続部の周囲を薄膜状に被膜すると共に、少なくとも電気接続部近傍の前記外部接続端子の周囲を薄膜状に被覆して半導体素子を内部に封止する絶縁層と、該絶縁層のうち、半導体素子、電気接続部及び外部接続端子を被覆している部分を内部に埋没させると共に、メッキにより所定の外形形状を有するように成長させられた金属層とを備えた半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法であって、前記外部接続端子と前記半導体素子とを電気接続部により電気的に接続する電気接続工程と、該電気接続工程後、前記電気接続部近傍以外の領域において外部接続端子をマスク材でマスキングした後に、絶縁性物質を全体に塗布及び硬化させて、前記半導体素子、前記電気接続部、外部接続端子及びマスク材上に前記絶縁層を薄膜状に被膜させる被膜工程と、該被膜工程後、前記マスク材で囲まれた前記絶縁層のうち、前記半導体素子、前記電気接続部及び前記外部接続端子を被覆している部分を内部に埋没させるようにメッキにより前記金属層を成長させて該金属層を形成する金属層形成工程と、該金属層形成工程後、前記マスク材を取り外し、前記電気接続部近傍以外の領域において前記外部接続端子を露出させるマスク材除去工程と、を備え、前記金属層形成工程の際、前記マスク材で囲まれた領域に電極板を密着させた後、全体を所定のメッキ液に浸漬させて電気メッキによる電鋳法により前記金属層を形成すると共に、低融点金属よりも融点が高い高融点金属材料により前記金属層を形成することを特徴とする。
本発明に係る半導体パッケージの製造方法においては、まず、電気接続工程により外部接続端子と半導体素子とをワイヤやバンプ等の電気接続部により電気的に接続させる電気接続工程を行う。
この電気接続工程後、電気接続部近傍以外の領域において外部接続端子をマスク材でマスキングして、エポキシ樹脂や水ガラス等の絶縁性物質をスプレーコート等により薄く均一に塗布する。この際、マスキングされていない、半導体素子、電気接続部及び該電気接続部近傍の外部接続端子の表面が絶縁性物質によりコーティングされる。そして、絶縁性物質を塗布した後、該絶縁性物質を硬化させて絶縁層を薄膜状に被膜させる。これにより、半導体素子は、絶縁層に封止された状態となる。
この被膜工程を行った後、マスク材で囲まれた絶縁層を内部に埋没させるように絶縁層の周囲を覆って金属層を形成する金属層形成工程を行う。この際、電気メッキによる電鋳法、無電解メッキ法や銀ナノペーストを塗布する等して金属層を形成させる。
金属層の形成後、マスク材を取り外すマスク材除去工程を行う。これにより、外部接続端子は、電気接続部が接続された近傍においてのみ絶縁層及び金属層が形成され、それ以外の領域においては表面が外部に露出した状態となる。よって、外部接続端子を介して基板等に電気接続することが可能となる。
このように、半導体素子はその周囲が絶縁層に囲まれているので、半導体素子から発生した熱は絶縁層を介して金属層に伝導する。この際、半導体素子からあらゆる方向に向けて熱が伝導する。そして、金属層に伝導した熱は、直接大気に放熱されたり、再度絶縁層から外部接続端子に伝導した後、該外部接続端子を介して基板等に放熱されたり、絶縁層を介さずに直接外部接続端子を介して基板等に放熱されたりする。
また、金属層は、熱伝導率の良い高融点金属材料により形成されているので、効率良く熱を外部に伝導でき、放熱性（高放熱）を高めることができる。なお、絶縁層は薄膜状であるので、半導体素子から発生した熱は絶縁層の伝導率の影響を受け難く、効率良く金属層に伝導する。
更に、金属層は、一般的に融点が４５０℃以下の温度である低融点金属よりも融点が高い高融点金属材料であるので、外部接続端子を基板等にはんだ付け（リフロー）したとしても、従来のように、金属層が再溶解（溶ける）したり、再度融点近傍の温度に近づくことはなく、はんだ付けによる影響を受け難い。よって、品質劣化等をなくすことができ信頼性の向上化を図ることができる。
また、従来のダイパッド等の専用の伝導部材が不要であるので、その設置スペースを省略して小型化を図ることができる。また、所定の外形形状を有するように金属層を形成するので、設計の自由度を向上することができる。
また、電気メッキによる電鋳法により金属層を確実且つ容易に形成することができる。特に、従来のモールド樹脂形成時のように、金属材料を一旦溶解させた状態で型枠内に流し込んで金属層を形成するのではなく、比較的低温状態で金属材料を成長させることができるので、半導体素子に対する熱の影響を極力抑えることができる。よって、半導体素子の信頼性がより向上する。また、金属層を高温状態にしないので、耐熱性を有しない絶縁性物質も利用できる。よって、絶縁性物質の選択の幅が広がり、設計の自由度が向上する。
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、上記本発明の半導体パッケージの製造方法において、前記金属層形成工程が、前記電極板を密着させる前に、前記絶縁層上に一層の金属薄膜、若しくは、異なる金属材料を積層した多層の金属薄膜を被膜させる金属被膜工程を行い、前記金属薄膜の被膜後、前記電極板を密着させたまま前記電気メッキを行って、該金属薄膜を成長させて前記金属層を形成することを特徴とするものである。
この発明に係る半導体パッケージの製造方法においては、金属薄膜を成長させる方法であるので、メッキレートが速い。そのため、金属層形成にかける時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。また、金属薄膜を成長させるので、絶縁層と金属層とのなじみが良く、密着性が高まる。そのため、金属層が剥離し難く、メッキ途中でのボイドの巻き込みも防止することができる。その結果、高品質化を図ることができる。
また、電気メッキ工程を行う際に、電極板も合わせて利用するので、金属層が電極板上と金属薄膜との両方から成長することになる。よって、金属層をより短時間で成長させることができ、製造時間を短縮して生産性をさらに高めることができる。
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、上記本発明の半導体パッケージの製造方法において、前記金属層形成工程が、前記電極板を密着させる前に、前記絶縁層上に無電解メッキ用の触媒を塗布する触媒塗布工程と、該触媒塗布工程後、前記触媒を介して無電解メッキを行って、前記絶縁層上に金属薄膜を被膜させる金属被膜工程と、の両工程を行い、前記金属薄膜の被膜後、前記電極板を密着させたまま前記電気メッキを行って、該金属薄膜を成長させて前記金属層を形成することを特徴とするものである。
この発明に係る半導体パッケージの製造方法においては、電気メッキを行う際に、無電解メッキで形成した金属薄膜を成長させる方法であるので、メッキレートが速い。そのため、金属層形成にかける時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。また、金属薄膜を成長させるので、絶縁層と金属層とのなじみが良く、密着性が高まる。そのため、金属層が剥離し難く、メッキ途中でのボイドの巻き込みも防止することができる。その結果、高品質化を図ることができる。
また、電気メッキ工程を行う際に、電極板も合わせて利用するので、金属層が電極板上と金属薄膜との両方から成長することになる。よって、金属層をより短時間で成長させることができ、製造時間を短縮して生産性をさらに高めることができる。
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、上記本発明のいずれかの半導体パッケージの製造方法において、前記被膜工程後、前記絶縁層の表面に凹凸を形成する粗加工工程、又は、絶縁層の表面を清浄する清浄工程のうち、少なくともいずれか一方の工程を行うことを特徴とするものである。
この発明に係る半導体パッケージの製造方法においては、被膜工程後、絶縁層に対して粗加工工程若しくは清浄工程のうち、少なくともいずれか一方の工程を行う。例えば、化学エッチングや物理的エッチングを行って、絶縁層の表面に凹凸を形成する粗加工工程を行う。この工程を行うことで、金属層が密着する表面積が増加するので、金属層の密着性を向上することができる。また、アンカー効果も期待できることからも、密着性を向上できる。よって、高品質化を図ることができる。また、異物の除去も行える。
一方、絶縁層の表面を、洗浄や光触媒等に浸漬する清浄工程を行うことで、表面の活性度を高めることができる。これにより、密着界面での密着力を増加できるので、やはり金属層の密着性を向上させて、高品質化を図ることができる。なお、両工程を共に行うことで、密着性をより高めることができる。
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、上記本発明のいずれかの半導体パッケージの製造方法において、前記金属層形成工程中、又は、前記金属層形成工程後、前記金属層の表面を凹凸状に加工する凹凸加工工程を備えていることを特徴とするものである。
この発明に係る半導体パッケージの製造方法においては、例えば、金属層形成工程中に、表面に積極的に凹凸ができるように金属層を形成したり、金属層形成工程後、物理的エッチングを行ったりして、表面に凹凸を形成する凹凸加工工程を行う。このように金属層の表面を凹凸状にすることで、表面積が増加するので、対流や輻射等による放熱を期待することができる。そのため、放熱性を高めることができる。
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、上記本発明のいずれかの半導体パッケージの製造方法において、複数の前記半導体素子にそれぞれ電気的接続可能な複数の前記外部接続端子がフレーム枠に連結されたリードフレームを利用して前記各工程を行い、全ての工程を終了した後、各外部接続端子を切断してフレーム枠から切り離す切断工程を行うことを特徴とするものである。
この発明に係る半導体パッケージの製造方法においては、リードフレームを利用して複数の半導体素子に対して一度にそれぞれ金属層を形成して各半導体素子を内部に封止することができ、その後、切断工程により、複数の半導体パッケージを効率良く生産することができる。よって、短時間で効率良く高放熱な半導体パッケージを得ることができる。
また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、上記本発明のいずれかの半導体パッケージの製造方法において、前記金属層形成工程の際、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ〜２５００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内であり、且つ、融点が４５０℃〜３６００℃の範囲内である金属材料により前記金属層を形成することを特徴とするものである。
この発明に係る半導体パッケージの製造方法においては、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ〜２５００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内で、且つ、融点が４５０℃〜３６００℃の範囲内である金属材料を使用するので、効率良く半導体素子から発生した熱を金属層に伝導することができると共に、はんだ付けの際の再融解や品質劣化等を確実に抑えることができる。
本発明に係る半導体パッケージの製造方法によれば、金属層が低融点金属よりも融点が高い高融点金属材料により形成されているので、外部接続端子を基板等にはんだ付け（リフロー）したとしても、金属層が再溶解（溶ける）したり、再度融点近傍の温度に近づくことはなく、はんだ付けによる影響を受け難い。従って、品質劣化等をなくすことができ、信頼性の向上を図ることができる。また、熱伝導率の良い高融点金属材料を使用しているので、効率良く熱を外部に伝導でき、放熱性（高放熱）を高めることができる。また、従来の伝導部材が不要であるので、その設置スペースを省略して小型化を図ることができる。また、所定の外形形状を有するように金属層を形成するので、設計の自由度を向上することができる。
以下、本発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法の第１実施形態を、図１から図１０を参照して説明する。
本実施形態の半導体パッケージ１は、図１に示すように、ＩＣチップ（半導体素子）２にワイヤ（電気接続部）３を介して電気的に接続されたインナーリード（外部接続端子）４と、ＩＣチップ２及びワイヤ３の周囲を薄膜状に被膜すると共に、少なくともワイヤ３近傍のインナーリード４の周囲を薄膜状に被膜してＩＣチップ２を内部に封止する絶縁層５と、該絶縁層５を内部に埋没させるように絶縁層５の周囲を覆うと共に、所定の外形形状を有するように設けられた金属層６とを備えている。
また、金属層６は、低融点金属よりも融点が高い高融点金属材料から形成されている。
即ち、金属層６は、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ〜２５００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内であり、且つ、融点が４５０℃〜３６００℃の範囲内である金属材料からなっている。
なお、本実施形態においては、金属材料として銅（０℃の際の熱伝導率が４０３Ｗ／ｍ・Ｋ、融点が１０８３℃）を採用した場合を例にして説明する。
また、金属層６は、断面視した際に、下面６ａ側が水平で、上面６ｂ側が上方に向けて滑らかに膨らむような形状になるよう形成されている。また、ＩＣチップ２は、ダイパッド上に接着剤８により接着された状態で載置されている。また、インナーリード４は、ダイパッド７から外方に向かう途中で略９０度づつ２回折り曲げられ、断面視Ｚ型になるように形成されている。
また、インナーリード４及びダイパッド７は、図２に示すように、リードフレーム９のフレーム枠１０に連結されていたものである。即ち、リードフレーム９は、金属材料により平板状に形成され、フレーム枠１０と、フレーム枠１０の内側にそれぞれ連結されてＩＣチップ２を搭載可能な複数のダイパッド７と、フレーム枠１０の内側に連結されたインナーリード４とを備えている。なお、この状態においては、インナーリード４は平板状とされている。
次いで、このリードフレーム９を利用して上述したように構成された半導体パッケージ１を一度に複数製造する場合について以下に説明する。
本実施形態の半導体パッケージの製造方法は、インナーリード４とＩＣチップ２とをワイヤ３により電気的に接続する電気接続工程と、該電気接続工程後、ワイヤ３近傍以外の領域においてインナーリード４をマスク材１５でマスキングした後に絶縁性物質を全体に塗布及び硬化させて、ＩＣチップ２、ワイヤ３、インナーリード４及びマスク材１５に絶縁層５を薄膜状に被膜させる被膜工程と、該被膜工程後、マスク材１５で囲まれた絶縁層５を内部に埋没させるように絶縁層５の周囲を覆って金属層６を形成する金属層形成工程と、該金属層形成工程後、マスク材１５を取り外し、ワイヤ３近傍以外の領域においてインナーリード４を露出させるマスク材除去工程とを備えている。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
まず、図３に示すように、リードフレーム９の各ダイパッド７上にＡｇ（銀）ペーストや絶縁性接着剤はんだ、Ａｌ−Ａｕろう材等の接着剤８を塗布する。なお、図３においては、製造工程順に従って各工程を１つの図面に図示したものである。
上記接着剤８を塗布した後、ＩＣチップ２を載置してダイパッド７と該ＩＣチップ２との接着を行う。次いで、図３及び図４に示すように、ＩＣチップ２とインナーリード４とをワイヤ３により電気的に接続する上記電気接続工程を行う。
電気接続工程後、図５に示すように、ワイヤ３が接続されたインナーリード４近傍以外の領域をマスク材１５で覆い（マスキング）、その後、スプレーコートやディッピングにより、エポキシ樹脂や水ガラス等の絶縁性物質を薄く均一に塗布する。この際、マスキングされていない、ＩＣチップ２、ワイヤ３及びワイヤ３近傍のインナーリード４の表面が絶縁性物質によりコーティングされる。そして、絶縁性物質を塗布した後、加熱硬化等の所定の方法で絶縁性物質を硬化させて絶縁層５を薄膜状に被膜させる。これにより、ＩＣチップ２は、絶縁層５に封止された状態となる。
なお、絶縁性物質として、エポキシ樹脂や水ガラスを採用したが、これに限られず、例えば、熱硬化樹脂、熱可塑樹脂、セラミック（アルミナ、窒化アルミ等）、ガラス、ＳｉＮ等でも構わない。特に、極力薄く形成可能で、熱伝導率の良いものを採用することが好ましい。また、浮遊容量に重点をおく場合には、極力誘電率が低いものを採用すると良い。
また、絶縁性物質をスプレーコートやディッピングにより塗布したが、これに限られず、例えば、成型（インジェクションやトランスファーモールド等）、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ（化学気相成長法）等により塗布しても構わない。
絶縁層５を被膜した後、上記金属層形成工程を行う。即ち、本実施形態では、マスク材１５で囲まれた領域に電極板１６を密着させた後、全体を所定のメッキ液に浸漬させて電気メッキによる電鋳法により金属層６の形成を行う。
まず、図６に示すように、マスク材１５の下側に電極板１６を密着させる。この状態で、全体を図示しないメッキ液に浸漬させる。そして、電極板１６に陰極を印加すると共に、メッキ液内に配置された図示しない電極に正極を印加する。これにより、図７に示すように、メッキ液中の銅イオンが移動して電極板１６上に金属層６が成長し始め、マスク材１５で囲まれた領域に金属層６がマスク材１５の上面６ｂに盛り上がるように形成される。これにより、絶縁層５が内部に埋没された状態で該絶縁層５の周囲に金属層６が確実に形成された状態となる。
この金属層６の形成後、電極板１６及びマスク材１５を取り除く上記マスク材除去工程を行う。これにより、図３及び図８に示すように、インナーリード４は、ワイヤ３が接続された近傍においてのみ絶縁層５及び金属層６が形成され、それ以外の領域においては、表面が外部に露出した状態となる。
そして、最後にリードフレーム９のフレーム枠１０からインナーリード４を所定の形状（断面視Ｚ型）になるように、フォーミングしながら打ち抜いて切断することで、図１に示す半導体パッケージ１を一度の製造工程で複数製造することができる。
このように製造された半導体パッケージ１においては、ＩＣチップ２の周囲が絶縁層５に囲まれているので、ＩＣチップ２から発生した熱は絶縁層５を介してあらゆる方向に向けて熱が拡散し金属層６に伝導する。そして、金属層６に伝導した熱は、直接大気に放熱されたり、再度絶縁層５からインナーリード４に伝導した後、該インナーリード４を介して基板等に放熱されたりする。特に、金属層６は、熱伝導率が高い金属材料である銅からなるので、効率良く熱を外部に伝導でき、放熱性（高放熱）を高めることができる。
また、絶縁層５は薄膜状であるので、ＩＣチップ２から発生した熱は絶縁層５の伝導率の影響を受け難く、効率良く金属層６に伝導する。
また、金属層６は、高融点金属材料である銅からなるので、インナーリード４を基板等にはんだ付け（リフロー）したとしても、従来のように、金属層６が再溶解（溶ける）したり、再度融点近傍の温度に近づくことはなく、はんだ付けによる影響を受けることはない。よって、品質劣化等をなくすことができ、信頼性の向上化を図ることができる。
また、従来使用していた放熱用の伝導部材が不要であるので、その設置スペースを省略でき、小型化を図ることができる。また、所定の外形形状を有するように金属層６を形成するので、設計の自由度を向上することができる。
また、本実施形態においては、電気メッキによる電鋳法により金属層６を確実且つ容易に形成することができる。この際、従来のモールド樹脂形成時のように、金属材料を一旦溶解させた状態で型枠内に流し込んで金属層６を形成するのではなく、比較的低温状態（例えば、温度範囲２０℃〜２５℃の常温状態）で金属材料を容易に成長させることができるので、ＩＣチップ２に与える熱影響を極力抑えることができる。よって、さらなる信頼性の向上を図ることができる。また、金属層６を高温状態にする必要がないので、耐熱性を有しない絶縁性物質も利用することができる。その結果、絶縁性物質の選択の幅が広がり、設計の自由度を向上することができる。
また、リードフレーム９を利用することで、一度に複数の半導体パッケージ１を効率良く生産することかでき、生産効率が良く、製造にかける低コスト化を図ることができる。
なお、上記第１実施形態では、電鋳法により金属層６を成長させたので、断面視したときに、上面６ｂが滑らかに膨らむような形状に金属層６が形成されたが、例えば、図９に示すように、金属層６が成長した後にマスク材１５から上方に飛び出した部分を研磨しても構わない。こうすることで、図１０に示すように、上面６ｂ及び下面６ａが共に水平に形成された金属層６を得ることができる。このように、金属層６の外形形状を自由に形成することができ、設計の自由度を向上することができる。
また、金属層６を成長させる際に、上面６ｂ及び下面６ａを水平ではなく、例えば、順次凹凸を繰り返す形状になるように形成しても構わない。こうすることで、金属層６の表面面積がさらに増加するので、よりＩＣチップ２から伝導してきた熱が大気に放熱され易い。よって、さらに高放熱な半導体パッケージを得ることができる。
具体的に、図１１を参照して説明する。
この半導体パッケージ１８は、図１１に示すように、金属層６の外面６ｂに複数の割れ目６ｃが形成されており、これにより表面がざらついた凹凸状に形成されている。
このような半導体パッケージ１８を製造する場合には、金属層形成工程中、又は、金属層形成工程後に、金属層６の外面６ｂを凹凸状に加工する凹凸加工工程を行う。例えば、金属層形成工程中に行う場合には、電気メッキによって金属層６がワイヤ３を完全に覆う状態まで成長した時点で、電気メッキの電流値を最適値よりも大きな値（過電流）なるようにメッキ条件を変更する。こうすることで、それ以降の金属層６を、部分的に成長させて、意図的にポーラス状にすることができる。その結果、図１１に示すように、金属層６の外面６ｂを凹凸状に加工することができる。
また、金属層６がワイヤ３を完全に覆う状態まで成長した時点で、金属層６の外面６ｂに、部分的に図示しないマスク材を被せても構わない。こうすることで、それ以降の金属層６は、マスク材が被さっていない領域だけ成長する。その結果、同様に金属層６の外面６ｂを凹凸状に加工することができる。
一方、金属層形成工程後に行う場合には、金属層６の外面６ｂに対してサンドブラスト等の物理的エッチングを行って、凹凸状に加工しても構わない。また、メッキが溶解する溶液（例えば、酸やアルカリ等の溶液）中に所定時間浸漬して、メッキの粒界剥離を生じさせる化学的エッチングを行うことで、金属層６の外面６ｂを凹凸状に加工しても構わない。
このように、金属層６の外面６ｂを凹凸状に加工することで、表面積が増加するので、対流や輻射等による放熱を期待できる。そのため、上述したように放熱性を高めて、高放熱な半導体パッケージを得ることができる。
次に、本発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法の第２実施形態について、図１２から図１７を参照して説明する。なお、第２実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、金属層６を電気メッキによる電鋳法により形成したが、第２実施形態では、金属層６を無電解メッキにより形成する点である。また、第１実施形態では、金属層６が絶縁層５により電気的に浮いている状態であったのに対し、第２実施形態では、金属層６の電位が所定の電位に調整される点である。
即ち、本実施形態の半導体パッケージ２０は、図１２に示すように、金属層６の電位を任意の電位に調整する電位調整手段２１を備えている。この電位調整手段２１は、絶縁層５に少なくとも１つ形成されて金属層６とＩＣチップ２とを電気的に接続する貫通孔２２を有し、インナーリード４を介して金属層６の電位を調整するようになっている。
なお、ダイパッド７には、貫通孔２２内の領域においてＩＣチップ２と電気的に接続された図示しない電極が形成されている。この電極を通じて金属層６とＩＣチップ２とが電気的に接続されるようになっている。
次に、このように構成された上記半導体パッケージ２０の製造方法について以下に説明する。
本実施形態の金属層形成工程は、マスク材１５上に被膜された絶縁層５上に無電解メッキの触媒２３が付着し難い第２のマスク材２４をマスキングするマスキング工程と、該マスキング工程後、全体に触媒２３を塗布する触媒塗布工程と、該触媒塗布工程後、触媒２３を介して無電解メッキにより金属層６を形成するメッキ工程と、該メッキ工程後、第２のマスク材２４を除去する第２のマスク材除去工程とを備えている。これら各工程について以下に詳細に説明する。
まず、図１３に示すように、電気接続工程の際に、貫通孔２２を形成したいダイパッド７の裏面側の位置にマスク材２５でマスキングを行う。この状態で、例えば、スプレーコートにより絶縁性物質Ｗを全体に薄く均一に塗布する。そして、図１４に示すように、絶縁性物質Ｗを所定の方法で硬化させて、絶縁層５を被膜させる。
この被膜工程が終了した後、図１５に示すように、ダイパッド７裏面側にマスキングしたマスク材２５を除去すると共に、第２のマスク材２４をマスク材１５上に被膜された絶縁層５上に被せてマスキングする上記マスキング工程を行う。なお、ダイパッド７裏面側からマスク材２５を除去することで、絶縁層５に貫通孔２２が形成される。
そして、このマスキング工程後、全体にパラジウム等の触媒２３を塗布する。これにより、第２のマスク材２４がマスキングされていないＩＣチップ２、ワイヤ３及び該ワイヤ３近傍のインナーリード４に被膜された絶縁層５上に触媒２３が塗布される。また、ダイパッド７の裏面側に形成された貫通孔２２内にも触媒２３が塗布される。
上記触媒塗布工程後、図１６に示すように、無電解メッキを行って、触媒２３を塗布した上に金属層６を成長させる上記メッキ工程を行う。この際、金属層６は、貫通孔２２内にも成長するので、該金属層６とダイパッド７とが接触し、ダイパッド７の貫通孔２２内に設けられた図示しない電極によって金属層６とＩＣチップ２とが電気的に接続された状態、即ち、金属層６とリードフレーム９とが電気的に接続された状態となる。
なお、このメッキ工程の際に、リードフレーム９に所定の電圧を印加させることで、インナーリード４を介して金属層６に電圧を印加させることも可能であるので、電解メッキを同時に行って、金属層６の成長をさらに促進させることができる。
金属層６の形成後、第２のマスク材２４及びマスク材１５を取り除く第２のマスク材除去工程を行う。これにより、インナーリード４は、図１７に示すように、ワイヤ３が接続された近傍においてのみ、絶縁層５及び金属層６が形成され、それ以外の領域においては表面が外部に露出した状態となる。
そして、最後に切断工程によりインナーリード４を、リードフレーム９のフレーム枠１０からフォーミングしながら打ち抜いて切断することで、図１２に示す半導体パッケージ２０を一度の製造工程で複数製造することができる。
このように製造された半導体パッケージ２０においては、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。特に、電位調整手段２１により貫通孔２２を通じて金属層６の電位をインナーリード４を介して任意の電位に調整できるので、金属層６に電荷が貯まることを防止することができる。即ち、静電シールドの役割を果たし、静電界の影響による電位の変化を防止することができる。よって、ノイズの発生を防止することができ、ＩＣチップ２の信頼性を向上することができる。
次に、本発明に係る半導体パッケージの製造方法の第３実施形態について、図１８及び図１９を参照して説明する。なお、第３実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、金属層６を、電極板１６を利用した電気メッキにより形成したが、第３実施形態では、電極板１６を用いずに電気メッキにより形成する点である。
即ち、本実施形態の半導体パッケージの製造方法は、金属層形成工程の際に、絶縁層５上に一層の金属薄膜３０、若しくは、異なる金属材料を積層した多層の金属薄膜３０を被膜させる金属被膜工程と、該金属被膜工程後、全体を所定のメッキ液に浸漬させて電気メッキを行い、金属薄膜３０を成長させて金属層６を形成する電気メッキ工程とを行うものである。以下に詳細に説明する。
まず、被膜工程まで終了（図５に示す状態）した後、図１８に示すように、絶縁層５上にスパッタや蒸着等により、金（Ａｕ）からなる金属薄膜３０を被膜させる。この際、金属薄膜３０としては、Ａｕに限られず、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、ＣｕやＡｇ等の金属材料を用いても構わない。また、一層ではなく、例えば、Ｃｒ−ＡｕやＴｉ−Ｐｔ等のように異なる金属材料を積層しても構わない。次いで、この金属薄膜３０を電極として利用して、電気メッキ工程を行うと共に、該金属薄膜３０を成長させることで、金属層６を形成する。
本実施形態の製造方法においては、金属薄膜３０を成長させる方法であるので、メッキレートを速くすることができる（例えば、第２実施形態の無電解メッキ方法に比べ、約５〜１０倍メッキ速度が向上する）。そのため、金属層形成にかける時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。また、金属薄膜３０を成長させるので、絶縁層５と金属層６とのなじみが良く、密着性が高まる。そのため、金属層６が剥離し難く、メッキ途中でのボイドの巻き込みも防止することができる。その結果、高品質化を図ることができる。
なお、本実施形態において、電気メッキ工程を行う前に、図１９に示すように、第１形態形態と同様に、マスク材で囲まれた領域に電極板１６を密着させ、その後、電極板１６を密着させたまま電気メッキ工程を行っても構わない。
こうすることで、電気メッキ工程を行う際に、電極板１６も合わせて利用できるので、電極板１６上と金属薄膜３０との両方から金属層６を成長させることができる。よって、金属層６をより短時間で成長させることができ、製造時間を短縮して生産性をさらに高めることができる。
なお、このように電極板１６と金属薄膜３０を共に利用して電気メッキを行う場合において、電極板１６又は金属薄膜３０のいずれかを、必要な領域だけに設置又は被膜させても良い。こうすることで、金属層６の成長を部分的に促進することができるので、金属層６の形状コントロールを行い易くなり、所望する形状に作製し易くなる。
また、上記実施形態では、絶縁層５上に金属薄膜３０を被膜させる際に、スパッタ等により直接金属材料を被膜させたが、この場合に限られるものではなく、第２実施形態の無電解メッキ方法を利用して金属薄膜３０を被膜させても構わない。
即ち、まず、第２実施形態と同様に絶縁層５上に無電解メッキ用の触媒２３を塗布する触媒塗布工程を行う（図１５に示す状態）。次いで、短い時間の無電解メッキを行って、触媒２３上に金属薄膜３０を成長させる金属被膜工程を行う。つまり、第２実施形態のように、無電解メッキを長時間行って、金属層６を成長させ続けるのではなく、短時間だけ無電解メッキを行って、金属薄膜３０を形成させる。その結果、図１８に示した状態と同じ状態になる。
このように、無電解メッキ方法を利用して金属薄膜３０を被膜させても構わない。この場合においても、同様の作用効果を奏することができる。
次に、本発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法の第４実施形態について、図２０から図２４を参照して説明する。なお、第４実施形態において第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。但し、この第４実施形態は、本発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法の参考例である。
第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、ＩＣチップ２をインナーリード４にワイヤ３を介して電気的に接続されていたが、第４実施形態では、ＩＣチップ２が中継基板であるインターポーザ基板（外部接続端子）４１にフリップチップ実装されている点である。






即ち、本実施形態の半導体パッケージ４０は、図２０に示すように、ＩＣチップ２がバンプ（電気接続部）４２を介してインターポーザ基板４１（ガラエポ基板やＦＰＣ等）の表面に電気的に接続された状態で実装されている。また、ＩＣチップ２は、インターポーザ基板４１上に実装された状態で、絶縁層５及び金属層６によってパッケージングされている。
なお、インターポーザ基板４１の表面には、図示しない配線パターンがパターニングされており、該配線パターンにバンプ４２を介してＩＣチップ２が電気的に接続されている。また、インターポーザ基板４１の裏面側にも、配線パターンがパターニングされており、図示しない回路基板等に電気的に接続されて使用されるようになっている。
また、インターポーザ基板４１の下面には、外部接続用電極としてバンプが形成される場合もある。
次に、このように構成された半導体パッケージ４０を、一度に複数製造する場合について、以下に説明する。
即ち、本実施形態の半導体パッケージの製造方法は、インターポーザ基板４１と複数のＩＣチップ２とを、バンプ４２を介してそれぞれ電気的に接続する電気接続工程と、該電気接続工程後、ＩＣチップ２、バンプ４２及びインターポーザ基板４１上に絶縁層５を被膜させる被膜工程と、該被膜工程後、絶縁層５上に金属層６を形成する金属層形成工程と、これらの工程が終了した後、各ＩＣチップ２を切り分けるようにインターポーザ基板４１を切断する切断工程とで行う方法である。
これら各工程について、以下に詳細に説明する。なお、表面側と裏面側の配線パターンは、例えば図示しないスルーホールを通じて互いに電気的に接続されている。
まず、図２１に示すように、複数のＩＣチップ２を裏返しにした状態でインターポーザ基板４１上に並べて載置すると共に、バンプ４２を介して該インターポーザ基板４１の配線パターンに電気的に接合する。この際、電気接続方法としては、半田、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ａｕ等の各種の方法で接続する。
次いで、例えば、液状の絶縁性樹脂を塗布すると共に硬化させる被膜工程を行う。これにより、図２２に示すように、ＩＣチップ２、バンプ４２及びインターポーザ基板４１上に絶縁層５が被膜される。これにより、バンプ４２が保護されると共にＩＣチップ２が固定されるので、信頼性の向上に繋がる。特に、この絶縁層５のうち、バンプ４２近傍の部分はアンダーフィル部５ａとなっている。
なお、上記被膜工程を行う際、以下のように行っても構わない。
例えば、ＩＣチップ２を電気的に接続させた後、まず、先にアンダーフィル部５ａのみを被膜させる。即ち、液状の絶縁性樹脂をバンプ４２の近傍に塗布し、その後、硬化させる。これにより、アンダーフィル部５ａのみが先に形成される。この際、アンダーフィル部５ａとなる絶縁性樹脂の塗布の仕方としては、ＩＣチップ２の横にディスペンスして、毛細管現象で狭い隙間（ＩＣチップ２とインターポーザ基板４１との間等）に注入させても良いし、ＩＣチップ２をインターポーザ基板４１上に載置する前に、インターポーザ基板４１上にディスペンスや印刷等により塗布しても構わない。このように塗布方法は、状況に応じて適宜選択して構わない。
次いで、アンダーフィル部５ａを被膜させた後、絶縁層５となる絶縁性樹脂を全体的に塗布させる。この際の塗布方法も、各種の方法を採用して構わない。例えば、スプレーコート等により行う。そして、絶縁性樹脂の塗布が終了した後、硬化させる。これにより、絶縁層５を被膜させることができる。
上述したように、先にアンダーフィル部５ａを形成することで、バンプ４２をより確実に保護することができる。また、絶縁性樹脂の種類をそれぞれ最適なものに変えて、使い分けを行うことも可能である。
なお、アンダーフィル部５ａとなる絶縁性樹脂を塗布した後、引き続き絶縁層５となる絶縁性樹脂を塗布し、その後、両絶縁性樹脂を一括して硬化させても構わない。
次に、上記金属層形成工程を行う。本実施形態では、金属層形成工程を、第３実施形態と同様に、絶縁層５上に金属薄膜３０を形成する金属被膜工程と、該金属被膜工程後、電気メッキを行って金属薄膜３０を成長させて金属層６を形成する電気メッキ工程とで行う。即ち、図２２に示すように、スパッタや蒸着等により絶縁層５上に金属薄膜３０を被膜させる。そして、電気メッキを行って、図２３に示すように金属層６を形成する。
なお、金属層形成工程は、この場合に限られず、第２実施形態のように、触媒２３を利用した無電解メッキにより金属層６を形成しても構わない。
この金属層形成工程を行うことで、複数のＩＣチップ２は、インターポーザ基板４１上でそれぞれパッケージングされた状態となる。その後、図２４に示すように、図示しないブレード等によりダイシングを行ってインターポーザ基板４１を格子状に切断する上記切断工程を行う。この切断工程を行うことで、各ＩＣチップ２は切り離され、図２０に示す半導体パッケージ４０が複数製造される。
このように、フリップチップタイプの半導体パッケージ４０を、一度に効率良く複数製造することができる。特に、外部接続端子が、インターポーザ基板４１であるので、さらなる小型化を図ることができる。
なお、上記実施機形態において、各ＩＣチップ２間に亘って、インターポーザ基板４１の表面に配線パターンがパターニングされている場合には、電気メッキ工程を行う前に、各ＩＣチップ２間をマスク材４５でマスキングするマスキング工程を行っても構わない。
即ち、金属被膜工程が終了（図２２に示した状態）した後、図２５に示すように、各ＩＣチップ２間をマスク材４５でマスキングする。そして、この状態のまま、電気メッキ工程を行う。これにより、図２６に示すように、マスク材４５を除く領域だけに、金属層６が形成される。その後、図２７に示すように、マスク材４５を除去する。そして、マスク材４５を除去した後、図２８に示すように、切断工程によりインターポーザ基板４１を切断して、半導体パッケージ４０を製造する。
特に、マスク材４５によるマスキング工程を行うことで、配線パターン上に金属層６が形成されてしまうことを防止することができる。つまり、所望する位置にのみ金属層６を形成することができ、設計の自由度を向上することができる。
次に、本発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法の第５実施形態について、図２９から図３２を参照して説明する。なお、第５実施形態において第４実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。但し、この第５実施形態は、本発明に係る半導体パッケージの製造方法の参考例である。
第５実施形態と第４実施形態との異なる点は、第４実施形態では、金属層６が絶縁層５によって電気的に浮いている状態であったのに対し、第５実施形態では、第２実施形態のように金属層６の電位が所定の電位に調整される点である。






即ち、本実施形態の半導体パッケージ５０は、図２９（ａ）に示すように、金属層６の電位を任意の電位に調整する電位調整手段５１を備えている。この電位調整手段５１は、図２９（ｂ）に示すように、金属層６とＩＣチップ２とを電気的に接続する貫通孔５２を有し、バンプ４２及びインターポーザ基板４１を介して金属層６の電位を調整できるようになっている。
このように構成された半導体パッケージ５０を製造する場合には、まず、図３０に示すように、貫通孔５２を空けた状態で絶縁層５を被膜させる。この際、貫通孔５２のために、絶縁層５はバンプ４２の周囲だけに被膜された状態、即ち、アンダーフィル状態となっている。また、ＩＣチップ２は、貫通孔５２から突出した状態となっている。
次いで、図３１に示すように、金属薄膜３０を被膜させる。これにより、金属薄膜３０とＩＣチップ２とが、貫通孔５２を通じて電気的に接続された状態となる。次いで、電気メッキにより金属薄膜３０を成長させ、図３２に示すように金属層６を形成する。その後、切断工程を行ってインターポーザ基板４１を切断する。これにより、金属層６とＩＣチップ２とが電気的に接続された状態の半導体パッケージ５０を製造することができる。
この半導体パッケージ５０によれば、電位調整手段５１により貫通孔５２を通じて、金属層６の電位を、インターポーザ基板４１を介して任意の電位に調整できるので、金属層６に電荷が溜まることを防止することができる。よって、ノイズの発生を防止することができ、ＩＣチップ２の信頼性を向上することができる。
なお、本実施形態においても、第４実施形態と同様に、各ＩＣチップ２間に亘って、インターポーザ基板４１の表面に配線パターンがパターニングされている場合には、電気メッキ工程を行う前に、各ＩＣチップ２間をマスク材４５でマスキングするマスキング工程を行っても構わない。
即ち、金属被膜工程が終了（図３１に示した状態）した後、図３３に示すように、各ＩＣチップ２間をマスク材４５でマスキングする。そして、この状態のまま、電気メッキ工程を行う。これにより、図３４に示すように、マスク材４５を除く領域だけに、金属層６が形成される。その後、図３５に示すように、マスク材４５を除去する。そして、マスク材４５を除去した後、図３６に示すように、切断工程によりインターポーザ基板４１を切断して、半導体パッケージ５０を製造する。
特に、マスク材４５によるマスキング工程を行うことで、配線パターン上に金属層６が形成されてしまうことを防止することができる。つまり、所望する位置にのみ金属層６を形成することができ、設計の自由度を向上することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態においては、金属層６を銅で形成したが、銅に限られず、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ〜２５００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内で、且つ、融点が４５０℃〜２５００℃の範囲内にある高融点金属材料であれば構わない。
より、好ましくは、熱伝導率が８５Ｗ／ｍ・Ｋ〜４５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内で、且つ、融点が５００℃〜１６００℃の範囲内である高融点金属材料を採用すると良い。例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ等の金属材料やこれらの合金等である。また、これらの金属材料を多層に形成しても構わない。
更に、高融点金属材料（特に、銅の場合）に、微量添加元素Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｇ等を単独又は複数で、１００ｐｐｍ〜数％添加しても構わない。
また、上記各実施形態では、金属層形成工程の際、金属層６を電気メッキによる電鋳法や無電解メッキ法により形成したが、この方法に限定されるものではない。例えば、ＭＩＭ（メタルインジェクションモード）、銀ナノペーストの塗布や焼結等により金属層６を形成しても構わない。
また、半導体素子として、ＩＣチップ２を例にしたが、ＩＣチップに限定されるものではない。
また、図３７に示すように、金属層６の周囲を、さらにトランスファーモールド法や印刷法等により樹脂モールド５５で覆っても構わない。こうすることで、外形形状がより均一になり易く、より使い易くなる。なお、この場合には、金属層６の表面からの放熱特性は若干低下するが、金属層６からワイヤ３を介してインナーリード４に熱が伝導するので、該経路での放熱が主となる場合には、放熱性に影響を与え難い。
また、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、ダイパッド７上にＩＣチップ２を搭載した状態で、ＩＣチップ２とインナーリード４とをワイヤ３により電気的接続したが、この構成に限らず、例えば、図３８に示す半導体パッケージ５６のように、ＩＣチップ２をバンプ（電気接続部）５７を介して直接インナーリード４に電気的接続しても構わない。この場合の作用効果は、上記各実施形態と同様であることに加え、より小型化を図ることができる。特に、ＩＣチップ２の下面側に電極や配線等のパターン面が形成されている場合には、有効である。
また、上記各実施形態において、被膜工程後、絶縁層５の表面に凹凸を形成する粗加工工程、又は、絶縁層５の表面を清浄する清浄工程のうち、いずれか一方の工程を行うと良い。例えば、酸等による化学的エッチング、Ａｒや酸素プラズマ等による物理的エッチングや研磨等を行って、絶縁層５の表面に凹凸を形成する粗加工工程を行う。この工程を行うことで、金属層６が密着する表面積が増加するので、金属層６の密着性を向上することができる。また、アンカー効果も期待できることからも、密着性を向上できる。よって、高品質化を図ることができる。また、異物の除去も行える。
一方、絶縁層５の表面を、洗浄や光触媒等に浸漬する清浄工程を行うことで、表面の活性度を高めることができる。これにより、密着界面での密着力を増加できるので、やはり金属層６の密着性を向上させて、高品質化を図ることができる。なお、両工程を同時に行うことで、密着性をよさらに高めることができる。
本発明に係る半導体パッケージの第１実施形態を示す断面図である。 図１に示す半導体パッケージのダイパッド及びインナーリードを有するリードフレームを示す斜視図である。 図２に示すリードフレームを利用して、図１に示す半導体パッケージを製造するための各製造工程を示した斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、インナーリードとＩＣチップとをワイヤにより電気的に接続した状態を示す断面図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図４に示す状態から、インナーリードの所定位置にマスク材を被せ、その後、全体に絶縁層を被膜させた状態を示す断面図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図５に示す状態から、マスク材の下面に、電気メッキを行うために電極板を密着させた状態を示す断面図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図６に示す状態から、電気メッキによる電鋳法により、電極板上に金属層を成長させた状態を示す断面図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図７に示す状態から、マスク材及び電極板を取り除いた状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの変形例を示す図であって、図７に示す状態の際に、マスク材から上方に飛び出た金属層を研磨して金属層の上面を水平に加工した状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの変形例を示す図であって、図９に示す状態から、マスク材及び電極板を取り除いた状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの変形例を示す図であって、金属層の外面に複数の割れ目が形成されて、外面が凹凸状になった半導体パッケージの断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの第２実施形態を示す断面図である。 図１２に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、インナーリードとＩＣチップとをワイヤにより電気的に接続した後、インナーリードの所定位置及びダイパッド下面側の貫通孔を形成する位置をマスクして、スプレーコートにより絶縁性物質を塗布している状態を示す断面図である。 図１２に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図１３に示す状態から、塗布された絶縁性物質を硬化させて薄膜状の絶縁層を形成した状態を示す断面図である。 図１２に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図１４に示す状態から、所定位置に第２のマスク材を被せた後、全体に無電解メッキのための触媒を塗布した状態を示す断面図である。 図１２に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図１５に示す状態から、無電解メッキにより触媒を塗布した位置から金属層を成長させた状態を示す断面図である。 図１２に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図１６に示す状態から、第２のマスク材及びマスク材を除去した状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの製造方法の第３実施形態を示す一工程図であって、絶縁層上に金属薄膜を被膜させた状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの製造方法の、第３実施形態の変形例を示す一工程図であって、図１８に示し状態の後、電極板を密着させた状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの第４実施形態を示す断面図である。 図２０に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、インターポーザ基板である外部接続端子上に複数のＩＣチップを並べて載置すると共に、バンプを介して電気的に接続した状態を示す断面図である。 図２０に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図２１に示す状態の後、絶縁層を被膜させると共に、該絶縁層上に金属薄膜を被膜させた状態を示す断面図である。 図２０に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図２２に示す状態の後、電気メッキにより金属薄膜を成長させて、金属層を形成した状態を示す断面図である。 図２０に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図２３に示す状態の後、外部接続端子を切断して、個々の半導体パッケージを切り分けた状態を示す断面図である。 図２０に示す半導体パッケージの製造方法の他の例を示した工程図であって、図２２に示す状態の後、マスク材を被せた状態を示す断面図である。 図２０に示す半導体パッケージの製造方法の他の例を示した工程図であって、図２５に示す状態の後、電気メッキにより金属薄膜を成長させて、金属層を形成した状態を示す断面図である。 図２０に示す半導体パッケージの製造方法の他の例を示した工程図であって、図２６に示す状態の後、マスク材を除去した状態を示す断面図である。 図２０に示す半導体パッケージの製造方法の他の例を示した工程図であって、図２７に示す状態の後、外部接続端子を切断して、個々の半導体パッケージを切り分けた状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの第５実施形態を示す図であって、（ａ）は全体断面図であり、（ｂ）は絶縁層の斜視図である。 図２９（ａ）に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、インターポーザ基板である外部接続端子上に複数のＩＣチップを並べて載置すると共に、バンプを介して電気的に接続し、その後、貫通孔を空けた状態で絶縁層を被膜させた状態を示す断面図である。 図２９（ａ）に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図３０に示す状態の後、絶縁層上に金属薄膜を被膜させた状態を示す断面図である。 図２９（ａ）に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図３１に示す状態の後、電気メッキにより金属薄膜を成長させて、金属層を形成した状態を示す断面図である。 図２９（ａ）に示す半導体パッケージの製造方法の他の例を示した工程図であって、図３１に示す状態の後、マスク材を被せた状態を示す断面図である。 図２９（ａ）に示す半導体パッケージの製造方法の他の例を示した工程図であって、図３３に示す状態の後、電気メッキにより金属薄膜を成長させて、金属層を形成した状態を示す断面図である。 図２９（ａ）に示す半導体パッケージの製造方法の他の例を示した工程図であって、図３４に示す状態の後、マスク材を除去した状態を示す断面図である。 図２９（ａ）に示す半導体パッケージの製造方法の他の例を示した工程図であって、図３５に示す状態の後、外部接続端子を切断して、個々の半導体パッケージを切り分けた状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの変形例を示す図であって、図１に示す半導体パッケージの金属層の周囲を樹脂モールドで覆った半導体パッケージを示す断面図である。 本発明に係る半導体パッケージの変形例を示す図であって、ＩＣチップをはんだバンプを介してインナーリードに直接取り付けた半導体パッケージを示す断面図である。 従来の半導体パッケージの一例を示す断面図である。
符号の説明
１、１８、２０、４０、５０、５６ 半導体パッケージ
２ ＩＣチップ（半導体素子）
３ ワイヤ（電気接続部）
４ インナーリード（外部接続端子）
５ 絶縁層
６ 金属層
９ リードフレーム
１０ フレーム枠
１５、４５ マスク材
１６ 電極板
２１、５１ 電位調整手段
２２、５２ 貫通孔
２３ 触媒
２４ 第２のマスク材
３０ 金属薄膜
４２、５７ バンプ（電気接続部）
４１ インターポーザ基板（外部接続端子）


Claims (7)

  1. 半導体素子に電気接続部を介して電気的に接続された外部接続端子と、半導体素子及び電気接続部の周囲を薄膜状に被膜すると共に、少なくとも電気接続部近傍の前記外部接続端子の周囲を薄膜状に被覆して半導体素子を内部に封止する絶縁層と、該絶縁層のうち、半導体素子、電気接続部及び外部接続端子を被覆している部分を内部に埋没させると共に、メッキにより所定の外形形状を有するように成長させられた金属層とを備えた半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法であって、
    前記外部接続端子と前記半導体素子とを電気接続部により電気的に接続する電気接続工程と、
    該電気接続工程後、前記電気接続部近傍以外の領域において外部接続端子をマスク材でマスキングした後に、絶縁性物質を全体に塗布及び硬化させて、前記半導体素子、前記電気接続部、外部接続端子及びマスク材上に前記絶縁層を薄膜状に被膜させる被膜工程と、
    該被膜工程後、前記マスク材で囲まれた前記絶縁層のうち、前記半導体素子、前記電気接続部及び前記外部接続端子を被覆している部分を内部に埋没させるようにメッキにより前記金属層を成長させて該金属層を形成する金属層形成工程と、
    該金属層形成工程後、前記マスク材を取り外し、前記電気接続部近傍以外の領域において前記外部接続端子を露出させるマスク材除去工程と、を備え、
    前記金属層形成工程の際、前記マスク材で囲まれた領域に電極板を密着させた後、全体を所定のメッキ液に浸漬させて電気メッキによる電鋳法により前記金属層を形成すると共に、低融点金属よりも融点が高い高融点金属材料により前記金属層を形成することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  2. 請求項１記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記金属層形成工程は、
    前記電極板を密着させる前に、前記絶縁層上に一層の金属薄膜、若しくは、異なる金属材料を積層した多層の金属薄膜を被膜させる金属被膜工程を行い、
    前記金属薄膜の被膜後、前記電極板を密着させたまま前記電気メッキを行って、該金属薄膜を成長させて前記金属層を形成することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  3. 請求項１記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記金属層形成工程は、
    前記電極板を密着させる前に、前記絶縁層上に無電解メッキ用の触媒を塗布する触媒塗布工程と、該触媒塗布工程後、前記触媒を介して無電解メッキを行って、前記絶縁層上に金属薄膜を被膜させる金属被膜工程と、の両工程を行い、
    前記金属薄膜の被膜後、前記電極板を密着させたまま前記電気メッキを行って、該金属薄膜を成長させて前記金属層を形成することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記被膜工程後、前記絶縁層の表面に凹凸を形成する粗加工工程、又は、絶縁層の表面を清浄する清浄工程のうち、少なくともいずれか一方の工程を行うことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記金属層形成工程中、又は、前記金属層形成工程後、前記金属層の表面を凹凸状に加工する凹凸加工工程を備えていることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体パッケージの製造方法において、
    複数の前記半導体素子にそれぞれ電気的接続可能な複数の前記外部接続端子がフレーム枠に連結されたリードフレームを利用して前記各工程を行い、全ての工程を終了した後、各外部接続端子を切断してフレーム枠から切り離す切断工程を行うことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記金属層形成工程の際、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ〜２５００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内であり、且つ、融点が４５０℃〜３６００℃の範囲内である金属材料により前記金属層を形成することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
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