JP5233341B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5233341B2 JP5233341B2 JP2008067252A JP2008067252A JP5233341B2 JP 5233341 B2 JP5233341 B2 JP 5233341B2 JP 2008067252 A JP2008067252 A JP 2008067252A JP 2008067252 A JP2008067252 A JP 2008067252A JP 5233341 B2 JP5233341 B2 JP 5233341B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive film
- semiconductor device
- electrically connected
- support substrate
- semiconductor element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/93—Batch processes
- H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4912—Layout
- H01L2224/49171—Fan-out arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/93—Batch processes
- H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01047—Silver [Ag]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01078—Platinum [Pt]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/30105—Capacitance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に複数の半導体素子を搭載したマルチチップモジュール型の半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a multichip module type semiconductor device having a plurality of semiconductor elements mounted thereon and a method for manufacturing the semiconductor device.
薄型テレビや携帯電話の小型・軽量化を実現させている要素技術の一つとして、マルチチップモジュールがある。
マルチチップモジュールは、複数の半導体素子を1つのパッケージ内に封入し、夫々の半導体素子間を配線により接続した構成をなし、システム性能の向上を図ることを特徴としている。
Multi-chip modules are one of the elemental technologies that make small TVs and mobile phones smaller and lighter.
The multi-chip module is characterized in that a plurality of semiconductor elements are enclosed in one package and each semiconductor element is connected by wiring to improve system performance.
中でも、パワー半導体素子や、制御用ICを、同じ支持基板上に2次元的に配置し、これらの素子間をボンディングワイヤで配線接続したマルチチップパワーデバイスが注目されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上記の先行例で開示されたデバイスに於いては、複数の素子間や、素子と配線間とを多数のボンディングワイヤにて接続している部分がある。
このようなボンディングワイヤ配線には、多大な時間を要し、当該デバイスの生産性が向上しないという問題点があった。
However, in the device disclosed in the preceding example, there are portions where a plurality of elements or elements and wirings are connected by a large number of bonding wires.
Such bonding wire wiring has a problem that it takes a lot of time and the productivity of the device is not improved.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、生産性の高い半導体装置(マルチチップパワーデバイス)及び当該半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a highly productive semiconductor device (multichip power device) and a method for manufacturing the semiconductor device.
本発明の一態様では上記課題を解決するために、複数のダイパッド並びに複数のリードフレームが選択的に配置された支持基板と、前記複数のダイパッドの何れかのダイパッド上に搭載された少なくとも一つの第1の半導体素子と、他のダイパッド上に搭載され、前記第1の半導体素子を制御する少なくとも一つの第2の半導体素子と、前記支持基板の主面に対向するように配置され、厚さが10μm〜50μmであって有機絶縁樹脂により構成される配線支持基材と、前記配線支持基材に支持された、第1の導電膜並びに第2の導電膜と、前記第1の導電膜に導通すると共に、前記複数のリードフレームの何れかのリードフレームに導通する第1の半田層と、前記第1の導電膜に導通すると共に、前記第1の半導体素子の主電極に導通する第2の半田層と、前記第2の導電膜に導通すると共に、他のリードフレームに導通する第3の半田層と、前記第2の導電膜に導通すると共に、前記第1の半導体素子の制御用電極に導通する第4の半田層と、前記ダイパッドと前記第1の半導体素子の他の主電極とを接合する第5の半田層と、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。
In one embodiment of the present invention, in order to solve the above problems, a support substrate on which a plurality of die pads and a plurality of lead frames are selectively arranged, and at least one of the plurality of die pads mounted on the die pad are provided. a first semiconductor element is mounted on the other of the die pad, and at least one second semiconductor element for controlling the first semiconductor element is disposed so as to face the main surface of the supporting substrate, the
また、上記の半導体装置を製造するために、本発明の一態様では、複数のダイパッド並びに複数のリードフレームが選択的に配置された支持基板を準備する工程と、前記複数のダイパッドの何れかのダイパッド上に、少なくとも一つの第2の半導体素子を搭載する工程と、第1の導電膜並びに第2の導電膜を支持し、前記第1の導電膜に第1の主電極、並びに前記第2の導電膜に制御用電極が電気的に接続された少なくとも一つの第1の半導体素子を配置し、厚さが10μm〜50μmであって有機絶縁樹脂により構成される配線支持基材を、前記第1の半導体素子の第2の主電極と他のダイパッドとが衝合するように、前記支持基板に対向させる工程と、前記第2の主電極と前記他のダイパッドとを第1の半田層を介して接合すると共に、前記第1の導電膜と前記複数のリードフレームの何れかのリードフレームとを第2の半田層を介して電気的に接続し、前記第2の導電膜と他のリードフレームとを第3の半田層を介して電気的に接続する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 In order to manufacture the semiconductor device described above, according to one embodiment of the present invention, a step of preparing a support substrate on which a plurality of die pads and a plurality of lead frames are selectively disposed, and any one of the plurality of die pads is provided. Mounting at least one second semiconductor element on the die pad, supporting the first conductive film and the second conductive film, the first conductive film on the first conductive film, and the second conductive film; At least one first semiconductor element having a control electrode electrically connected to the conductive film, and having a thickness of 10 μm to 50 μm and comprising an organic insulating resin , A step of facing the support substrate so that the second main electrode of one semiconductor element and another die pad are in contact with each other, and the second main electrode and the other die pad are bonded to the first solder layer. together joined via the front The first conductive film and any one of the plurality of lead frames are electrically connected via a second solder layer, and the second conductive film and another lead frame are connected to a third one. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of electrically connecting via a solder layer .
また、上記の半導体装置を製造するために、本発明の一態様では、複数のダイパッド並びに複数のリードフレームが選択的に配置された支持基板を準備する工程と、第1の導電膜、第2の導電膜並びに第3の導電膜を支持し、前記第1の導電膜に第1の主電極、並びに前記第2の導電膜に制御用電極が電気的に接続された少なくとも一つの第1の半導体素子と、前記第3の導電膜に電極が電気的に接続された少なくとも一つの第2の半導体素子とを配置し、厚さが10μm〜50μmであって有機絶縁樹脂により構成される配線支持基材を、前記第1の半導体素子の第2の主電極と前記複数のダイパッドの何れかのダイパッドと、前記第2の半導体素子と他のダイパッドと、が衝合するように、前記支持基板に対向させる工程と、前記第2の主電極と前記ダイパッド、並びに前記第2の半導体素子と前記他のダイパッドとを第1の半田層を介して接合すると共に、前記第1の導電膜と前記複数のリードフレームの何れかのリードフレームとを第2の半田層を介して電気的に接続し、前記第2の導電膜と他のリードフレームとを第3の半田層を介して電気的に接続し、前記第3の導電膜と更に他のリードフレームとを第4の半田層を介して電気的に接続する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
In order to manufacture the above semiconductor device, in one embodiment of the present invention, a step of preparing a support substrate on which a plurality of die pads and a plurality of lead frames are selectively arranged, a first conductive film, a second conductive film, And a third main conductive film, a first main electrode connected to the first conductive film, and a control electrode electrically connected to the second conductive film. A wiring support comprising a semiconductor element and at least one second semiconductor element having an electrode electrically connected to the third conductive film and having a thickness of 10 μm to 50 μm and made of an organic insulating resin The support substrate is arranged such that the second main electrode of the first semiconductor element and any one of the plurality of die pads collide with the second semiconductor element and another die pad. And a step of facing the second main The electrode, the die pad, the second semiconductor element, and the other die pad are joined via a first solder layer, and the first conductive film and any one of the plurality of lead frames, Are electrically connected via a second solder layer , the second conductive film and another lead frame are electrically connected via a third solder layer, and the third conductive film is further connected to the third conductive film. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of electrically connecting to another lead frame via a fourth solder layer .
本発明によれば、生産性の高い半導体装置を実現することができる。更に、薄型化・小型化形状の半導体装置を実現することができる。 According to the present invention, a highly productive semiconductor device can be realized. Furthermore, it is possible to realize a semiconductor device having a reduced thickness and size.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施の形態>
図1は第1の実施の形態に係る半導体装置の要部図である。ここで、図(A)には、第1の実施の形態に係る半導体装置1の上面が示され、図(B)には、図(A)のa−b位置に於ける半導体装置1の断面が示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a main part view of the semiconductor device according to the first embodiment. Here, FIG. (A) shows the upper surface of the
図示するように、半導体装置1は、パターニングされた支持基板(リードフレーム基板)10を基体としている。そして、当該支持基板10の所定の位置には、接着部材を介して、半導体素子20,21,22が搭載されている。
As shown in the figure, the
ここで、半導体素子20,21は、その上方に、平板状の配線支持基材(ベースフィルム)30(後述)が配置されている都合上、支持基板10と配線支持基材30との間隙に位置し、図(A)では、それらの透視外形が矩形状の点線で示されている。また、半導体素子22は、配線支持基材30中央に設けられた貫通孔30aから、その上面が表出している。このような貫通孔30aを設けることにより、半導体素子22に接続された金属ワイヤ(ボンディングワイヤ)23がループ形状を有していても、金属ワイヤ23と配線支持基材30とが接触しない形態になる。
Here, the
また、上述した半導体素子(第1の半導体素子)20,21に於いては、例えば、縦型のパワー半導体素子が適用される。具体的には、素子の一方の主面(上面側)に、主電極(例えば、ソース電極)と制御電極(ゲート電極)を配設し、他方の主面(下面側)に他の主電極(例えば、ドレイン電極)を配設したパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)素子が該当する。 Further, for example, a vertical power semiconductor element is applied to the semiconductor elements (first semiconductor elements) 20 and 21 described above. Specifically, a main electrode (for example, a source electrode) and a control electrode (gate electrode) are disposed on one main surface (upper surface side) of the element, and another main electrode is disposed on the other main surface (lower surface side). This corresponds to a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) element provided with a drain electrode (for example, a drain electrode).
或いは、当該パワーMOSFETに代わる素子として、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子を用いてもよい。
また、半導体素子20,21の間に位置する半導体素子(第2の半導体素子)22は、制御用ICチップであり、当該半導体素子22は、半導体素子20,21の少なくとも何れかのスイッチング制御等をする。
Alternatively, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) element may be used as an element instead of the power MOSFET.
A semiconductor element (second semiconductor element) 22 positioned between the
尚、半導体装置1に搭載する半導体素子の数に於いては、特に上記の数に限定されているものではない。即ち、少なくとも一つの半導体素子(例えば、パワーMOSFETまたはIGBT素子)と、当該パワー半導体素子を制御する少なくとも一つの制御ICチップが支持基板10上に配置されていればよい。
The number of semiconductor elements mounted on the
また、半導体装置1にあっては、支持基板10自体がリードフレームで構成された配線パターンを形成し(後述)、これらの配線が主回路、信号回路、電源用回路等に組み込まれる。このような支持基板10は、例えば、銅(Cu)を主たる成分により構成されている。
In the
また、半導体装置1にあっては、支持基板10の主面に対向するように、半導体素子20,21の上方に、所定の形状に加工された配線支持基材30を配置している。そして、当該配線支持基材30の主面と、支持基板10の主面とは、平行状態にある。
In the
このような配線支持基材30は、例えば、ポリイミド樹脂(PI)、液晶ポリマ樹脂(LCP)、エポキシ樹脂(EP)、ガラス−エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT)、ガラス−ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)の少なくとも一つを含む有機絶縁樹脂から構成されている。このような有機絶縁樹脂を主材とする配線支持基材30は、その主面に於いて歪曲可能であり、フレキシブルな配線支持基材として機能する。
Such a wiring
また、配線支持基材30の厚みは、10〜50μmである。その理由は、10μmより、小なる厚みでは、機械的強度や絶縁性が低下し、50μmより大なる厚みでは、半導体装置の小型化・薄型化を目的とした、本発明の課題に反するからである。
Moreover, the thickness of the wiring
また、半導体装置1にあっては、当該配線支持基材30上に、導電性金属膜(金属膜)41,42で構成された配線パターンを複数個、選択的に固着・配置している。例えば、導電性金属膜41に於いては、その平面形状を矩形状とし、導電性金属膜42に於いては、その平面形状をT字状としている。尚、このような平面形状は、特に上記のような形状に限ることはない。例えば、導電性金属膜41の平面形状がT字状で、導電性金属膜42の平面形状が矩形状であってもよい。そして、導電性金属膜41を通じて、半導体素子20,21の主電極(ソース電極)と、支持基板10とが電気的に接続されている。また、導電性金属膜42を通じて、半導体素子20,21の制御電極と支持基板10とが電気的に接続されている。
In the
また、このような導電性金属膜41,42は、例えば、銅を主たる成分により構成され、エポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂を含む接着部材(図示しない)を介し、配線支持基材30上に固着されている。また、その厚みは、25〜500μmである。そして、導電性金属膜41には、導電層である半田層41a,41bが導通した形態をなし(図(B)参照)、導電性金属膜42には、同じく導電層である半田層42a,42bが導通している。
Further, such
これらの導電性金属膜41,42、半田層41a,41b,42a,42bの配置により、半導体素子20,21に設けられた電極と、支持基板10を構成するリードフレームとが、当該導電性金属膜41,42を通じて、電気的に接続されている。
Due to the arrangement of the
また、半導体素子22に於いては、上述した如く、金属ワイヤ23を介して、リードフレームとの電気的な接続が確保されている。
尚、半導体素子20,21を、支持基板10上に搭載する接着部材としては、鉛フリー半田(例えば、錫(Sn)−銀(Ag)系半田)を含む半田材が適用される。
Further, in the
Note that a solder material containing lead-free solder (for example, tin (Sn) -silver (Ag) solder) is applied as an adhesive member for mounting the
更に、半導体装置1にあっては、夫々の支持基板10の端部まで電極端子10pを延出し、更に、これらの電極端子10pに、棒状の入出力端子50(材質は銅)を半田付けにて電気的に接続している。
Further, in the
そして、支持基板10、支持基板10上に搭載された半導体素子20,21,22、配線支持基材30並びに導電性金属膜41,42等は、エポキシ系の樹脂60により完全に封止されている。
The
尚、図(A)に於いては、半導体装置1の内部の構造を明確にするために、樹脂60の外枠を破線で表示している。
このような実施の形態により、半導体装置1は、コンパクト形状且つ低価格のマルチチップパワーデバイスとして機能する。
In FIG. 2A, the outer frame of the
According to such an embodiment, the
続いて、図1に示す半導体装置1の構造をより深く理解するために、半導体装置1の断面模式図を用いて、当該半導体装置1の構造を説明する。
尚、以下に示す全ての図に於いては、図1と同一の部材には、同一の符号を付し、その説明の詳細については省略する。
Next, in order to understand the structure of the
In all the drawings shown below, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図2は第1の実施の形態に係る半導体装置の要部断面模式図である。この図2には、入出力端子50等は、特に表示せず、半導体装置1の特徴的な形態を拡大させた図が示されている。また、この図2に示す素子としては、半導体素子20,22のみが示されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an essential part of the semiconductor device according to the first embodiment. In FIG. 2, the input /
上述したように、半導体装置1にあっては、支持基板10を基体としている。この支持基板10は、パターン形成された複数のリードフレーム10a,10b,10c,10d,10eを有している。このようなリードフレーム10a,10b,10c,10d,10eは、他の配線等を通じて、上述した入出力端子50との電気的接続が確保されている。
As described above, the
また、半導体装置1にあっては、リードフレーム10a(ダイパッド部)上に、鉛フリーの半田層11を介し半導体素子20を実装している。従って、半導体素子20のドレイン電極とリードフレーム10aとが、半田層11を介して電気的に接続されている。
In the
また、制御用ICチップである半導体素子22は、接着部材12を介し、リードフレーム(ダイパッド部)10d上に搭載されている。そして、半導体素子22の電極パッド22pと、リードフレーム10c,10eとは、金(Au)製の金属ワイヤ23を介して、電気的に接続されている。
Further, the
また、半導体装置1にあっては、支持基板10、半導体素子20の上方に、上述した配線支持基材30を配置している。
そして、配線支持基材30の上面に、導電性金属膜41,42が固着・配設されている(導電性金属膜42については、図2では不図示)。
In the
また、導電性金属膜41が配置されている配線支持基材30の主面とは反対側の主面に、半田層41a,41bが配設されている。
そして、半田層41aの一方の端は、配線支持基材30内に設けられた貫通孔(ビアホール)30taを通じて、導電性金属膜41に接合している。また、半田層41aのもう一方の端は、リードフレーム10bに接合している。従って、導電性金属膜41とリードフレーム10bとは、半田層41aを通じて、電気的に接続されている。
Solder layers 41a and 41b are disposed on the main surface opposite to the main surface of the
One end of the
また、半田層41bに於いては、その一方の端が配線支持基材30内に設けられた貫通孔(ビアホール)30tbを通じて、導電性金属膜41に接合している。また、半田層41bのもう一方の端は、半導体素子20の主電極(ソース電極)に導通する電極パッド20eに接合している。従って、導電性金属膜41と半導体素子20の主電極(ソース電極)とは、半田層41bを通じて、電気的に接続されている。
Also, one end of the
このような導電性金属膜41、半田層41a,41bの配置により、半導体素子20に設けられた電極パッド20eと、半導体素子20に隣接するリードフレーム10bとが、電気的に接続されている。
With the arrangement of the
また、半導体装置1にあっては、半田層41aの体積または高さを調節することにより導電性金属膜41と支持基板10とが平行状態になる。
また、導電性金属膜41が半田層41a,41bと当接する接触面には、鍍金膜を形成させてもよい(図示しない)。例えば、当該接触面に、その下層からニッケル(Ni)膜、金(Au)膜、またはニッケル(Ni)膜、錫(Sn)膜の順に、鍍金膜を形成させてもよい。
In the
Further, a plating film may be formed on the contact surface where the
<第1の実施の形態の製造方法>
次に、半導体装置1の製造方法について説明する。
図3乃至図13は第1の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する要部図である。
<Manufacturing method of the first embodiment>
Next, a method for manufacturing the
3 to 13 are main part views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.
先ず、図3に示すように、複数の導電性金属膜、貫通孔等が配置された配線支持基材30を準備する。ここで、図(A)には、配線支持基材30の主面(裏面側)が示され、図(B)には、図(A)のa−b位置に於ける断面が示されている。
First, as shown in FIG. 3, a
図示するように、帯状の配線支持基材30を準備した後、当該配線支持基材30の主面に、上述した導電性金属膜41,42を複数個、選択的に固着・配置する。ここで、図(A)では、配線支持基材30の裏面側が示されている都合上、導電性金属膜41,42の外周を投影させた形状が点線で示されている。
As shown in the figure, after preparing the belt-like wiring
このような導電性金属膜41,42は、銅(Cu)を主たる成分とする金属箔を、例えば、ラミネート法により配線支持基材30の裏面側に固着させた後、ドライ式またはウェット式のエッチング処理により、形成させる。
Such
尚、導電性金属膜41,42と配線支持基材30とを接合させる接着部材としては、エポキシ系またはシリコン系樹脂を含む接着材を用いる。
続いて、導電性金属膜41,42を配置させた領域の配線支持基材30の反対側の配線支持基材30の主面に、レーザー光を照射し、配線支持基材30内を貫通する貫通孔(ビアホール)30ta,30tbを複数個、選択的に形成する。ここで、形成した貫通孔30ta,30tbの径は異なり、例えば、貫通孔30taは、貫通孔30tbより大なる径を有している。また、導電性金属膜41を配置させた配線支持基材30の反対側の配線支持基材30には、小径の貫通孔30tbを格子状(例えば、3行3列)に複数個、形成する。尚、このような貫通孔形成は、上述したレーザー加工のほか、ドリル加工にて実施してもよい。
In addition, as an adhesive member for joining the
Subsequently, the main surface of the
このような貫通孔30ta,30tbの形成により、配線支持基材30の裏面側から導電性金属膜41,42の主面の一部が表出することになる。
更に、貫通孔30ta,30tbが形成されていない配線支持基材30の主面には、同様にレーザー加工にて、貫通孔30aを形成する。この貫通孔30aは、上述した半導体素子21の上面を表出させるためのものである。
By forming such through holes 30ta and 30tb, a part of the main surface of the
Furthermore, the through-
また、貫通孔30aとは別に、配線支持基材30には、貫通孔30hを形成する。この貫通孔30hは、後述する位置合わせ用のピンを挿通させるためのものである。
尚、この段階での配線支持基材30の形状は、横長に連なった帯状であり、当該連続した配線支持基材30に、上述した貫通孔30a,30h,30ta,30tbのパターンが周期的に形成されている。
In addition to the through
Note that the shape of the wiring
次に、配線支持基材30に設けた貫通孔30ta,30tb内に、上述した鉛フリーの半田材を、ディッピング法、印刷法、鍍金等のいずれかの手段により、充填する。特に、貫通孔30taに於いては、半田材が漏出または突出する程度に、過剰に充填する。続いて、当該半田材に、リフロー処理を施す(図示しない)。
Next, the lead-free solder material described above is filled into the through holes 30ta and 30tb provided in the wiring
このようなリフロー処理により、図4に示す如く、導電性金属膜41,42に導通する複数の半田ボール41ab,42ab並びに半田層(ビア)41bv,42bvが形成する。ここで、半田ボール41ab,42ab並びに半田層41bv,42bvは、後述するように導電層になる。また、半田ボール41ab,42abの径は、例えば、半導体素子20,21の厚み程度とする。このようなボール径は、貫通孔30taの口径、貫通孔30taへ供給する半田材の供給量等を調整することにより、半導体素子20,21の厚み程度に調整される。
By such a reflow process, as shown in FIG. 4, a plurality of solder balls 41ab and 42ab and solder layers (vias) 41bv and 42bv that are electrically connected to the
尚、この段階で作製した配線支持基材30、貫通孔30a,30h,30ta,30tb、導電性金属膜41,42、半田ボール41ab,42ab並びに半田層41bv,42bvを含む基板を、以下、配線基板31と称する。
A substrate including the
尚、このような半田ボール41ab,42abを配線基板31に配設した理由については後述する。
次に、図5に示すように、半導体素子20,21を配線基板31に固着・配置する。
The reason why such solder balls 41ab and 42ab are arranged on the
Next, as shown in FIG. 5, the
例えば、半導体素子20,21を配線支持基材30の所定の箇所に位置させ、半導体素子20,21の上面に配置されたソース電極に導通する電極パッド20e,21e、制御電極に導通する電極パッド20g,21gの夫々を、図4に示す半田層41bv,42bvに接触させた後、例えば、260℃、10秒のリフロー処理を施す。これにより、図5に示す如く、電極パッド20e,21eと導電性金属膜41とが、半田層41bを介して、電気的に接続される。更に、電極パッド20g,21gと導電性金属膜42とが、半田層42bを介して、電気的に接続される。
For example, the
次に、図6に示すように、支持基板10が連続した基板を準備する。図示する如く、各支持基板10には、リードフレームで構成された配線パターンが選択的に形成されている。
Next, as shown in FIG. 6, a substrate having a
例えば、支持基板10内には、半導体素子20,21,22をマウントするためのダイパッド部20d,21d,22dが設けられている。また、ダイパッド部20d,21d,22dが配置された領域以外に、複数のリードフレームがパターン形成されている。
For example, in the
尚、当該ダイパッド部20dは、図2に示すリードフレーム10aに対応し、ダイパッド部22dは、リードフレーム10dに対応している。
そして、夫々のダイパッド部20d,21d,22d、上記リードフレームからは、更に支持基板10の端部まで、外部接続用の電極端子10pが横一列になって延出されている。これらの電極端子10pは、ダイパッド部20d,21d,22d、または、上記リードフレームに導通している。
The
The
更に、支持基板10に於いては、これらの電極端子10p間を中継するために、ダイバ10Dが電極端子10pの中途に設けられている。
このような支持基板10の形態により、各リードフレームが架渡し材の機能を有し、支持基板10自体の機械的強度(曲げ剛性)を向上させている。これにより、後述する支持基板10上で行う素子のマウント、ワイヤボンディング、リフロー並びに樹脂封止等の工程に於いて、支持基板10の反り、位置ずれ等を未然に防止することかできる。
Further, in the
With such a form of the
尚、位置合わせ用のピンを備えた支持台上に、連続した支持基板10を載置・嵌合させるために、連続した支持基板10の中間位置には、予め、貫通孔10hを形成させておく。
In addition, in order to place and fit the
また、連続した支持基板10に於いては、横長に連続したタイプのものではなく、必要に応じて、縦・横方向に連続するマトリクス状の支持基板10を用いてもよい。
また、後述する樹脂封止装置に設置された金型の容量により、必要に応じて、連続する基板の個数を調節してもよい。
Further, the
In addition, the number of continuous substrates may be adjusted as necessary according to the capacity of a mold installed in a resin sealing device described later.
そして、支持基板10のダイパッド部22dの素子搭載領域(図中のダイパッド部22dの破線で示す領域)に、エポキシ系またはシリコン系の接着部材を塗布する(図示しない)。尚、当該接着部材に代えて、半田材を用いてもよい。
Then, an epoxy-based or silicon-based adhesive member is applied to the element mounting region of the
次に、図7に示すように、半導体素子22を支持基板10上に搭載(マウント)し、支持基板10上に、半導体素子22を固着する。更に、半導体素子22に配設された電極と、半導体素子21の周辺に位置するリードフレーム(支持基板10)とを、金製の金属ワイヤ23にて導通させる(ワイヤボンディング完了)。
Next, as shown in FIG. 7, the
次に、図8に示すように、位置あわせ用のピン70pを複数個、立設させた支持台70を準備する。続いて、支持基板10を支持台70上に対向させ、ピン70pの上方に、支持基板10の貫通孔10hが位置するように、支持基板10の位置合わせをする。そして、ピン70pが貫通孔10hに嵌合するように、支持基板10を支持台70に対し、降下せしめる。
Next, as shown in FIG. 8, a
尚、上述した半導体素子22の支持基板10へのマウント並びにワイヤボンディングは、支持台70に、支持基板10を載置した後に実施してもよい。
次に、図9に示すように、支持基板10上を支持台70上に載置した後、支持基板10上のダイパッド部20d,21dの素子搭載領域(図7中のダイパッド部20d,21dの破線で示す領域)に、ディスペンス法にてペースト状の半田材11aを配置する。尚、当該半田材11aの配置は、図6乃至8で示す何れかの製造工程中に実施してもよい。
Note that the mounting and wire bonding of the
Next, as shown in FIG. 9, after the
続いて、半導体素子20,21を装着した配線基板31を、支持基板10を載置した支持台70上に対向させる。続いて、ピン70pの上方に、配線基板31の貫通孔30hが位置するように、配線基板31の位置合わせをする。そして、ピン70pが貫通孔30hに嵌合するように、配線基板31を支持台70に対し、降下せしめる。
Subsequently, the
降下させた後には、半導体素子20,21のドレイン電極と、ダイパッド部20d,21dとが半田材11aを介して衝合し、支持基板10と配線基板31とが対向する(図示しない)。そして、半導体素子20,21を装着した配線基板31を、支持基板10上に載置した状態を維持し、支持基板10、配線基板31等を加熱炉内に設置する(図示しない)。そして、当該支持基板10、配線基板31等に、例えば、260℃、10秒のリフロー処理を施す。
After the lowering, the drain electrodes of the
この処理により、半田ボール41ab,42ab、半田材11aが溶融・固化し、図10に示す如く、導電性金属膜41,42と支持基板10との間に、半田層41a,42aが形成する。または、半導体素子20,21の下面と支持基板10との間に、半田層11が形成する。
By this process, the solder balls 41ab and 42ab and the
また、格子状に配列した半田層41bvに於いては、上記のリフロー処理により互いに結合する。そして、半導体素子20,21の電極パッド20e,21e上にて、バルク状の半田層41bが形成される。
Further, the solder layers 41bv arranged in a lattice form are coupled to each other by the above reflow process. Then, a
また、図10には、図示されていないが、半田ボール41abに於いても、隣接する半田ボール41ab同士が結合し、バルク状の半田層41aが形成している。
また、上記のリフロー処理の際には、半導体素子20,21の裏面側(ドレイン電極)と、その下地のダイパッド部20d,21dとが、図2に示す半田層11を介し、電気的に接続される。
Although not shown in FIG. 10, in the solder ball 41ab, adjacent solder balls 41ab are joined together to form a
In the above reflow process, the back surfaces (drain electrodes) of the
また、図11には、リフロー後の支持基板10、配線基板31を上方から眺めた状態が示されている。この図では、支持基板10下に位置する支持台70は、表示されていない。
FIG. 11 shows a state in which the
図示する如く、平板状の配線基板31に配設された、全ての導電性金属膜41,42が半導体素子20,21の電極または支持基板10に接合されているのが分る。
このような方法により、半導体素子20,21に配設された夫々の電極(ソース電極)と支持基板10とが、導電性金属膜41,42並びに半田層41a,41b,42a,42bを通じて一括して電気的に接続される。
As shown in the figure, it can be seen that all the
By such a method, the respective electrodes (source electrodes) disposed on the
特に、半導体素子20,21のソース電極と支持基板10との間には、バルク状の半田層41a,41b、導電性金属膜41で構成された通電経路が形成されている。従って、半導体素子20,21のソース電極に、導電性金属膜41並びに半田層41a,41bを経由し、大電流を安定して通電させることができる。
In particular, between the source electrodes of the
また、半田ボール41ab,42abの径を半導体素子20,21の厚み程度としている。これにより、リフロー後に於いて、半田層41a,42aの高さが半導体素子20,21の厚み程度となり、導電性金属膜41,42と、支持基板10とは、平行状態を維持する(図2,10参照)。
The diameters of the solder balls 41ab and 42ab are set to be approximately the thickness of the
尚、半田層41a,42aが支持基板10と接触する部分の支持基板10に、半導体素子20,21の厚み程度の凸部が形成されている場合には、このような肉厚の半田層41a,42aを形成させる必要はない。当該凸部の高さに応じて、半田層41a,42aの高さを調整すればよい。
In the case where convex portions of the thickness of the
次に、図12に示すように、支持基板10等を、樹脂封止装置に備えられた金型(図示しない)内に設置し、支持基板10、半導体素子20,21,22、配線支持基材30並びに導電性金属膜41,42等の少なくとも一つを樹脂60により封止する。
Next, as shown in FIG. 12, the
尚、このような樹脂封止は、トランスファモールド法、ポッティング法、ディッピング法、キャスティング法、流動浸漬手法のほか、圧縮成形モールド、または印刷成形法の何れか一つの手段にて実施する。また、このような樹脂60中には、アルミナ(Al2O3)や酸化シリコン(SiO2)を含む無機フィラーを含浸させてもよい。
Such resin sealing is performed by any one of a transfer molding method, a potting method, a dipping method, a casting method, a fluidized immersion method, a compression molding mold, and a printing molding method. Such a
そして、ダイバ10Dから更に遠方に突出された電極端子10p並びにダイバ10D自体をカッティングにより除去する(図示しない)。
次に、図13に示すように、支持基板10の主面の端部に配設された電極端子10pに、ダイバ50Dにより中継された棒状の入出力端子50を電気的に接続する。即ち、リフロー処理を施し、電極端子10pに、入出力端子50の端を半田付けする。
Then, the
Next, as shown in FIG. 13, the rod-like input /
そして、この後に於いては、連続した支持基板10、配線支持基材30並びに樹脂60をダイシングラインDLに沿って分割し、個片化を行う。また、ダイバ50D自体をカッティングにより除去し(図示しない)、棒状の入出力端子50を半導体装置に形成させる。尚、上述したダイバ10Dの除去に於いては、当該個片化後に実施してもよい。
Thereafter, the
このように、本実施の形態に於いては、複数のダイパッド部20d,21d,22d並びに複数のリードフレームが選択的に配置された支持基板10を準備し、ダイパッド部22d上に、少なくとも一つの制御用素子を搭載する。
Thus, in the present embodiment, a
次に、導電性金属膜41,42を支持し、導電性金属膜41にソース電極、並びに導電性金属膜42に制御用電極が電気的に接続された半導体素子20,21を配置する配線支持基材30を、半導体素子20,21のドレイン電極とダイパッド部20d,21dとが衝合するように、支持基板10に対向させる。
Next, the
そして、ドレイン電極とダイパッド部20d,21dとを接合すると共に、導電性金属膜41と何れかのリードフレームとを電気的に接続し、導電性金属膜42と他のリードフレームとを電気的に接続することを特徴としている。
Then, the drain electrode and the
また、支持基板10を準備する前または後に、導電性金属膜41,42を配線支持基材30上に選択的に配置し、導電性金属膜41,42が配置された領域の配線支持基材30内に、複数の貫通孔30ta,30tbを形成する。
In addition, before or after preparing the
そして、導電性金属膜41,42が配置された配線支持基材30の主面とは反対側の主面上に、半導体素子20,21を配置し、ソース電極と導電性金属膜41、並びに制御用電極と導電性金属膜42とを少なくとも一つの貫通孔30tbを通して、電気的に接続することを特徴としている。
Then, the
以上のような製造工程にて、図1に示されるような、半導体装置1(マルチチップモジュール)が形成する。
<第2の実施の形態>
図14は第2の実施の形態に係る半導体装置の要部図である。ここで、図(A)には、第2の実施の形態に係る半導体装置2の上面が示され、図(B)には、図(A)のa−b位置に於ける半導体装置2の断面が示されている。
The semiconductor device 1 (multichip module) as shown in FIG. 1 is formed by the manufacturing process as described above.
<Second Embodiment>
FIG. 14 is a main part view of a semiconductor device according to the second embodiment. Here, FIG. (A) shows the upper surface of the
図示するように、半導体装置2は、支持基板(支持基板)10を基体としている。そして、当該支持基板10の所定の位置には、接着部材を介して、半導体素子20,21,22が搭載されている。
As shown in the figure, the
ここで、半導体素子20,21,22は、その上方に、平板状の配線支持基材30が配置されている都合上、支持基板10と配線支持基材30との間隙に位置し、図(A)では、それらの透視外形が矩形状の点線で示されている。
Here, the
また、上述した半導体素子20,21に於いては、例えば、縦型のパワー半導体素子が適用される。具体的には、素子の一方の主面(上面側)に、主電極(例えば、ソース電極)と制御電極(ゲート電極)を配設し、他方の主面(下面側)に他の主電極(例えば、ドレイン電極)を配設したパワーMOSFET素子が該当する。
In addition, in the
或いは、当該パワーMOSFETに代わる素子として、IGBT素子を用いてもよい。
また、半導体素子20,21の間に位置する半導体素子22は、制御用ICチップであり、当該半導体素子22は、半導体素子20,21の少なくとも何れかのスイッチング制御等をする。
Alternatively, an IGBT element may be used as an element instead of the power MOSFET.
The
尚、半導体装置2に搭載する半導体素子の数に於いては、特に上記の数に限定されているものではない。即ち、少なくとも一つの半導体素子(例えば、パワーMOSFETまたはIGBT素子)と、当該パワー半導体素子を制御する少なくとも一つの制御ICチップが支持基板10上に配置されていればよい。
The number of semiconductor elements mounted on the
また、半導体装置2にあっては、支持基板10自体がリードフレームで構成された配線パターンを形成し、これらの配線が主回路、信号回路、電源用回路等に組み込まれる。このような支持基板10は、例えば、銅(Cu)を主たる成分により構成されている。
Further, in the
また、半導体装置2にあっては、支持基板10の主面に対向するように、半導体素子20,21,22の上方に、所定の形状に加工された配線支持基材30を配置している。そして、当該配線支持基材30の主面と、支持基板10の主面とは、平行状態にある。
In the
また、半導体装置2にあっては、当該配線支持基材30上に、導電性金属膜(金属膜)41,42,43で構成された配線を複数個、選択的に固着・配置している。そして、導電性金属膜41を通じて、半導体素子20,21の主電極(ソース電極)と、支持基板10とが電気的に接続されている。また、導電性金属膜42を通じて、半導体素子20,21の制御電極と支持基板10とが電気的に接続されている。更に、導電性金属膜43を通じて、半導体素子22の電極と支持基板10とが電気的に接続されている。
In the
また、このような導電性金属膜41,42,43は、例えば、銅を主たる成分により構成され、エポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂を含む接着部材(図示しない)を介し、配線支持基材30上に固着されている。また、その厚みは、25〜500μmである。そして、導電性金属膜41には、半田層41a,41bが導通した形態をなし(図(B)参照)、導電性金属膜42には、半田層42a,42bが導通している。更に、導電性金属膜43には、導電層である半田層43a,43bが導通している。
Further, such
これらの導電性金属膜41,42、半田層41a,41b,42a,42bの配置により、半導体素子20,21に設けられた電極と、支持基板10を構成するリードフレームとが、当該導電性金属膜41,42を通じて、電気的に接続されている。
Due to the arrangement of the
また、導電性金属膜43、半田層43a,43bの配置により、半導体素子22に設けられた電極と、支持基板10を構成するリードフレームとが、当該導電性金属膜43を通じて、電気的に接続されている。
Further, due to the arrangement of the
尚、半導体素子20,21を、支持基板10上に搭載する接着部材としては、鉛フリー半田(例えば、錫(Sn)−銀(Ag)系半田)を含む半田材が適用される。
更に、半導体装置2にあっては、夫々の支持基板10の端部まで電極端子10pを延出し、更に、これらの電極端子10pに、棒状の入出力端子50(材質は銅)を半田付けにて電気的に接続している。
Note that a solder material containing lead-free solder (for example, tin (Sn) -silver (Ag) solder) is applied as an adhesive member for mounting the
Further, in the
そして、支持基板10、支持基板10上に搭載された半導体素子20,21,22、配線支持基材30並びに導電性金属膜41,42,43等は、エポキシ系の樹脂60により完全に封止されている。
The
尚、図(A)に於いては、半導体装置2の内部の構造を明確にするために、樹脂60の外枠を破線で表示している。
このような実施の形態により、半導体装置2は、コンパクト形状且つ低価格のマルチチップパワーデバイスとして機能する。
In FIG. 2A, the outer frame of the
According to such an embodiment, the
続いて、図14に示す半導体装置2の構造をより深く理解するために、半導体装置2の断面模式図を用いて、当該半導体装置2の構造を説明する。
図15は第2の実施の形態に係る半導体装置の要部断面模式図である。この図15には、入出力端子50等は、特に表示せず、半導体装置2の特徴的な形態を拡大させた図が示されている。また、この図15に示す素子としては、半導体素子20,22のみが示されている。
Next, in order to understand the structure of the
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the relevant part of a semiconductor device according to the second embodiment. In FIG. 15, the input /
上述したように、半導体装置2にあっては、支持基板10を基体としている。この支持基板10は、パターン形成された複数のリードフレーム10a,10b,10c,10d,10eを有している。このようなリードフレーム10a,10b,10c,10d,10eは、他の配線等を通じて、上述した入出力端子50との電気的接続が確保されている。
As described above, the
また、半導体装置2にあっては、リードフレーム10a(ダイパッド部)上に、鉛フリーの半田層11を介し半導体素子20を実装している。従って、半導体素子20のドレイン電極とリードフレーム10aとが、半田層11を介して電気的に接続されている。
In the
また、制御用ICチップである半導体素子22は、接着部材12を介し、リードフレーム(ダイパッド部)10d上に搭載されている。
また、半導体装置2にあっては、支持基板10、半導体素子20の上方に、上述した配線支持基材30を配置している。
Further, the
In the
そして、配線支持基材30の上面に、導電性金属膜41,42,43が固着・配設されている(導電性金属膜42については、図2では不図示)。
また、導電性金属膜41,43が配置されている配線支持基材30の主面とは反対側の主面に、半田層41a,41b,43a,43bが配設されている。
そして、半田層41aの一方の端は、配線支持基材30内に設けられた貫通孔(ビアホール)30taを通じて、導電性金属膜41に接合している。また、半田層41aのもう一方の端は、リードフレーム10bに接合している。従って、導電性金属膜41とリードフレーム10bとは、半田層41aを通じて、電気的に接続されている。
One end of the
また、半田層41bに於いては、その一方の端が配線支持基材30内に設けられた貫通孔(ビアホール)30tbを通じて、導電性金属膜41に接合している。また、半田層41bのもう一方の端は、半導体素子20の主電極(ソース電極)に導通する電極パッド20eに接合している。従って、導電性金属膜41と半導体素子20の主電極(ソース電極)とは、半田層41bを通じて、電気的に接続されている。
Also, one end of the
このような導電性金属膜41、半田層41a,41bの配置により、半導体素子20に設けられた電極パッド20eと、半導体素子20に隣接するリードフレーム10bとが、電気的に接続されている。
With the arrangement of the
また、半田層43aの一方の端は、配線支持基材30内に設けられた他の貫通孔30taを通じて、導電性金属膜43に接合している。また、半田層43aのもう一方の端は、リードフレーム10c,10eに接合している。従って、導電性金属膜43とリードフレーム10c,10eとは、半田層43aを通じて、電気的に接続されている。
One end of the
また、半田層43bに於いては、その一方の端が配線支持基材30内に設けられた他の貫通孔30tbを通じて、導電性金属膜43に接合している。また、半田層43bのもう一方の端は、半導体素子22の電極に導通する電極パッド22pに接合している。従って、導電性金属膜43と半導体素子22の電極とは、半田層43bを通じて、電気的に接続されている。
In addition, one end of the
このような導電性金属膜43、半田層43a,43bの配置により、半導体素子22に設けられた電極パッド22pと、半導体素子22に隣接するリードフレーム10c,10eとが、電気的に接続されている。
With the arrangement of the
また、半導体装置2にあっては、半田層41a,43aの体積または高さを調節することにより導電性金属膜41,43と支持基板10とが平行状態になる。
また、導電性金属膜41,43が半田層41a,41b,43a,43bと当接する接触面には、鍍金膜を形成させてもよい(図示しない)。例えば、当該接触面に、その下層からニッケル(Ni)膜、金(Au)膜、またはニッケル(Ni)膜、錫(Sn)膜の順に、鍍金膜を形成させてもよい。
In the
Further, a plating film may be formed on the contact surface where the
<第2の実施の形態の製造方法>
次に、半導体装置2の製造方法について説明する。
図16乃至図22は第2の実施の形態の半導体装置の製造工程を説明する要部図である。
<Manufacturing method of the second embodiment>
Next, a method for manufacturing the
FIG. 16 to FIG. 22 are principal views for explaining the manufacturing process of the semiconductor device of the second embodiment.
先ず、図16に示すように、複数の導電性金属膜、貫通孔等が配置された配線支持基材30を準備する。ここで、図(A)には、配線支持基材30の主面(裏面側)が示され、図(B)には、図(A)のa−b位置に於ける断面が示されている。
First, as shown in FIG. 16, a
図示するように、帯状の配線支持基材30を準備した後、当該配線支持基材30の主面に、上述した導電性金属膜41,42,43を複数個、選択的に固着・配置する。ここで、図(A)では、配線支持基材30の裏面側が示されている都合上、導電性金属膜41,42,43の外周を投影させた形状が点線で示されている。
As shown in the drawing, after preparing the belt-like wiring
このような導電性金属膜41,42,43は、銅(Cu)を主成分とする金属箔を、例えば、ラミネート法により配線支持基材30の裏面側に固着させた後、ドライ式またはウェット式のエッチング処理により、形成させる。
Such
尚、導電性金属膜41,42,43と配線支持基材30とを接合させる接着部材としては、エポキシ系またはシリコン系樹脂を含む接着材を用いる。
続いて、導電性金属膜41,42,43を配置させた領域の配線支持基材30の反対側の配線支持基材30の主面に、レーザー光を照射し、配線支持基材30内を貫通する貫通孔(ビアホール)30ta,30tb,30tc,30tdを複数個、選択的に形成する。ここで、形成した貫通孔30ta,30tb,30tc,30tdの径は異なり、例えば、貫通孔30taは、貫通孔30tbより大なる径を有している。また、貫通孔30tcは、貫通孔30tdより大なる径を有している。
In addition, as an adhesive member for joining the
Subsequently, the main surface of the
尚、導電性金属膜41を配置させた配線支持基材30の反対側の配線支持基材30には、小径である貫通孔30tbが格子状(例えば、3行3列)に複数個、形成されている。更に、当該部分の配線支持基材30には、大径である2個の貫通孔30taが隣接するように形成されている。
A plurality of through holes 30tb having a small diameter are formed in a lattice shape (for example, 3 rows and 3 columns) in the
このような貫通孔30ta,30tb,30tc,30tdの形成により、配線支持基材30の裏面側から導電性金属膜41,42,43の主面の一部が表出することになる。
尚、貫通孔の形成は、上述したレーザー加工のほか、ドリル加工にて実施してもよい。
By forming such through holes 30ta, 30tb, 30tc, and 30td, a part of the main surface of the
The through hole may be formed by drilling in addition to the laser processing described above.
また、上述した貫通孔とは別に、配線支持基材30には、貫通孔30hを形成する。この貫通孔30hは、後述する位置合わせ用のピンを挿通させるためのものである。
尚、この段階での配線支持基材30の形状は、横長に連なった帯状であり、当該連続した配線支持基材30に、上述した貫通孔30ta,30tb,30tc,30td,30hのパターンが周期的に形成されている。
In addition to the above-described through holes, through
Note that the shape of the wiring
次に、配線支持基材30に設けた貫通孔30ta,30tb,30tc,30td内に、上述した鉛フリーの半田材を、ディッピング法、印刷法、鍍金等のいずれかの手段により、充填する。特に、貫通孔30ta,30tcに於いては、半田材が漏出または突出する程度に、過剰に充填する。続いて、当該半田材に、リフロー処理を施す(図示しない)。
Next, the lead-free solder material described above is filled into the through holes 30ta, 30tb, 30tc, and 30td provided in the
このようなリフロー処理により、図17に示す如く、導電性金属膜41,42,43に導通する複数の半田ボール41ab,42ab,43ab並びに半田層(ビア)41bv,42bv,43bvが形成する。ここで、半田ボール41ab,42ab,43ab並びに半田層41bv,42bv,43bvは、後述するように導電層になる。また、半田ボール41ab,42abの径は、例えば、半導体素子20,21の厚み程度とする。また、半田ボール43abの径は、例えば、半導体素子22の厚み程度とする。このようなボール径は、貫通孔30ta,30tcの口径、貫通孔30ta,30tcへ供給する半田材の供給量等を調整することにより、半導体素子20,21または半導体素子22の厚み程度に調整される。
By such a reflow process, as shown in FIG. 17, a plurality of solder balls 41ab, 42ab, 43ab and solder layers (vias) 41bv, 42bv, 43bv that are conductive to the
尚、この段階で作製した配線支持基材30、貫通孔30ta,30tb,30tc,30td、導電性金属膜41,42,43、半田ボール41ab,42ab,43ab並びに半田層41bv,42bv,43bvを含む基板を、以下、配線基板32と称する。
In addition, the wiring
次に、図18に示すように、半導体素子20,21並びに半導体素子22を配線基板32に固着・配置する。
例えば、半導体素子20,21の上面に配置されたソース電極に導通する電極パッド20e,21e、制御電極に導通する電極パッド20g,21gの夫々を、図17に示す半田層41bv,42bvに接触させた後、例えば、260℃、10秒のリフロー処理を施す。これにより、図18に示す如く、電極パッド20e,21eと導電性金属膜41とが、半田層41bを介して、電気的に接続される。更に、電極パッド20g,21gと導電性金属膜42とが、半田層42bを介して、電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 18, the
For example, the
また、半導体素子22の上面に配置された電極に導通する電極パッド22pを、図17に示す半田層43bvに接触させた後、例えば、260℃、10秒のリフロー処理を施す。これにより、図18に示す如く、電極パッド22pと導電性金属膜43とが、半田層43bを介して、電気的に接続される。
Further, after the
尚、この段階での上記2つのリフロー処理に於いては、同時に実施してもよい。
次に、図19に示すように、支持基板10が連続した基板を準備する。図示する如く、各支持基板10には、リードフレームで構成された配線パターンが選択的に形成されている。
The two reflow processes at this stage may be performed simultaneously.
Next, as shown in FIG. 19, a substrate having a
例えば、支持基板10内には、半導体素子20,21,22をマウントするためのダイパッド部20d,21d,22dが設けられている。また、ダイパッド部20d,21d,22dが配置された領域以外に、複数のリードフレームがパターン形成されている(図6参照。)。
For example, in the
尚、連続した支持基板10に於いては、横長に連続したタイプのものではなく、必要に応じて、縦・横方向に連続したマトリクス状の支持基板10を用いてもよい。
また、後述する樹脂封止装置に設置された金型の容量により、必要に応じて、連続する基板の個数を調節してもよい。
Note that the
In addition, the number of continuous substrates may be adjusted as necessary according to the capacity of a mold installed in a resin sealing device described later.
次に、図19に示すように、位置あわせ用のピン70pを複数個、立設させた支持台70を準備する。続いて、支持基板10を支持台70上に対向させ、ピン70pの上方に、支持基板10の貫通孔10hが位置するように、支持基板10の位置合わせをする。そして、ピン70pが貫通孔10hに嵌合するように、支持基板10を支持台70に対し、降下せしめる。
Next, as shown in FIG. 19, a
次に、図20に示すように、支持基板10上を支持台70上に載置した後、支持基板10上のダイパッド部20d,21dの素子搭載領域(例えば、図6中のダイパッド部20d,21dの破線で示す領域)に、ディスペンス法にてペースト状の半田材11aを配置する。
Next, as shown in FIG. 20, after the
更に、支持基板10のダイパッド部22dの素子搭載領域(例えば、図6中のダイパッド部22dの破線で示す領域)に、エポキシ系またはシリコン系の接着部材12を塗布する(図示しない)。尚、当該接着部材12の材質は、エポキシ系またはシリコン系の接着材に代えて、半田材を用いてもよい。
Further, an epoxy-based or silicon-based
尚、支持基板10のへの半田材11a、接着部材12の配置は、図16乃至18で示す何れかの製造工程中に実施してもよい。
続いて、半導体素子20,21,22を装着した配線基板32を、支持基板10を載置した支持台70上に対向させ、ピン70pの上方に、配線基板32の貫通孔30hが位置するように、配線基板32の位置合わせをする。そして、ピン70pが貫通孔30hに嵌合するように、配線基板32を支持台70に対し、降下せしめる。
Note that the placement of the
Subsequently, the
降下させた後は、半導体素子20,21のドレイン電極と、ダイパッド部20d,21dとが半田材11aを介して衝合する。また、半導体素子22の下面側と、ダイパッド部22dとが接着部材12を介して衝合する(図示しない)。これにより、支持基板10と配線基板32とが対向する(図示しない)。
After the lowering, the drain electrodes of the
続いて、半導体素子20,21,22を装着した配線基板32を、支持基板10上に載置した状態を維持し、支持基板10、配線基板32等を加熱炉内に設置する(図示しない)。そして、当該支持基板10、配線基板32等に、例えば、260℃、10秒のリフロー処理を施す。
Subsequently, the
この処理により、半田ボール41ab,42ab,43ab、半田材11aが溶融・固化し、図21に示す如く、導電性金属膜41,42と支持基板10との間に、半田層41a,42aが形成する。または、半導体素子20,21の下面と支持基板10との間に、半田層11が形成する。
By this processing, the solder balls 41ab, 42ab, 43ab and the
更に、図21には、図示されていないが、導電性金属膜43と支持基板10との間に、半田層43aが形成する。
また、格子状に配列した半田層41bvに於いては、上記のリフロー処理により互いに結合する。そして、半導体素子20,21の電極パッド20e,21e上にて、バルク状の半田層41bが形成される。
Further, although not shown in FIG. 21, a
Further, the solder layers 41bv arranged in a lattice form are coupled to each other by the above reflow process. Then, a
また、図21には、図示されていないが、半田ボール41abに於いても、隣接する半田ボール41ab同士が結合し、バルク状の半田層41aが形成している。
また、半導体素子20,21の裏面側(ドレイン電極)と、その下地のダイパッド部20d,21dとが、半田層11を介し、電気的に接続される。
Further, although not shown in FIG. 21, in the solder ball 41ab, adjacent solder balls 41ab are coupled to each other to form a
Further, the back surfaces (drain electrodes) of the
尚、上記の配線基板32の支持基板10上への載置によって、半導体素子22は、接着部材12を介して、支持基板10のダイパッド部22d上に搭載される。
また、図22には、リフロー後の支持基板10、配線基板32を上方から眺めた状態が示されている。この図では、支持基板10下に位置する支持台70は、表示されていない。
The
FIG. 22 shows a state in which the
図示する如く、平板状の配線基板32に配設された、全ての導電性金属膜41,42,43が半導体素子20,21,22の電極または支持基板10に接合されているのが分る。
As shown in the figure, it can be seen that all the
このような方法により、半導体素子20,21に配設された夫々の電極(ソース電極)と支持基板10とが、導電性金属膜41,42並びに半田層41a,41b,42a,42bを通じて一括して電気的に接続される。
By such a method, the respective electrodes (source electrodes) disposed on the
更に、半導体素子22に配設された夫々の電極と支持基板10とが、導電性金属膜43並びに半田層43a,43bを通じて一括して電気的に接続される。
特に、半導体素子20,21のソース電極と支持基板10との間には、バルク状の半田層41a,41b、導電性金属膜41で構成された通電経路が形成されている。従って、半導体素子20,21のソース電極に、導電性金属膜41並びに半田層41a,41bを経由し、大電流を安定して通電させることができる。
Further, the respective electrodes disposed on the
In particular, between the source electrodes of the
また、半田ボール41ab,42abの径を半導体素子20,21の厚み程度とし、更に、半田ボール43abの径を半導体素子22の厚み程度としている。これにより、リフロー後に於いて、夫々の半田層41a,42a,43aの高さが半導体素子20,21,22の厚み程度となり、導電性金属膜41,42,43と、支持基板10とは、平行状態を維持する(図14,15参照)。
Further, the diameter of the solder balls 41ab and 42ab is about the thickness of the
尚、半田層41a,42a,43aが支持基板10と接触する部分の支持基板10に、半導体素子20,21,22の厚み程度の凸部が形成されている場合には、このような肉厚の半田層41a,42a,43aを形成させる必要はない。当該凸部の高さに応じて、半田層41a,42a,43aの高さを調整すればよい。
It should be noted that when the convex portions of the thickness of the
そして、この後に於いては、図12を用いて説明したのと同様に、支持基板10等を、樹脂封止装置に備えられた金型(図示しない)内に設置し、支持基板10、半導体素子20,21,22、配線支持基材30並びに導電性金属膜41,42,43等の少なくとも一つを樹脂60により封止する。
Thereafter, in the same manner as described with reference to FIG. 12, the
尚、このような樹脂封止は、トランスファモールド法、ポッティング法、ディッピング法、キャスティング法、流動浸漬手法のほか、圧縮成形モールド、または印刷成形法の何れか一つの手段にて実施する。また、このような樹脂60中には、アルミナや酸化シリコンを含む無機フィラーを含浸させてもよい。
Such resin sealing is performed by any one of a transfer molding method, a potting method, a dipping method, a casting method, a fluidized immersion method, a compression molding mold, and a printing molding method. Such a
そして、ダイバ10Dから更に遠方に突出された電極端子10p並びにダイバ10D自体をカッティングにより除去する(図示しない)。
次に、図13を用いて説明したのと同様に、支持基板10の主面の端部に配設された電極端子10pに、ダイバ50Dにより中継された棒状の入出力端子50を電気的に接続する。即ち、リフロー処理を施し、電極端子10pに、入出力端子50の端を半田付けする。また、ダイバ50D自体をカッティングにより除去する。
Then, the
Next, as described with reference to FIG. 13, the rod-like input /
更に、この後に於いては、連続した支持基板10、配線支持基材30並びに樹脂60をダイシングラインDLに沿って分割し、個片化を行う。尚、上述したダイバ10Dの除去に於いては、当該個片化後に実施してもよい。
Further, after that, the
このように本実施の形態に於いては、複数のダイパッド部20d,21d,22d、並びに複数のリードフレームが選択的に配置された支持基板10を準備し、導電性金属膜41,42,43を支持し、導電性金属膜41にソース電極、並びに導電性金属膜42に制御用電極が電気的に接続された半導体素子20,21と、導電性金属膜43に電極が電気的に接続された半導体素子22とを配置する配線支持基材30を、半導体素子20,21のドレイン電極とダイパッド部20d,21dと、半導体素子22とダイパッド部22dと、が衝合するように、支持基板10に対向させる。
As described above, in the present embodiment, the
そして、ドレイン電極とダイパッド部20d,21d、半導体素子22の主面とダイパッド部22dとを接合すると共に、導電性金属膜41と何れかのリードフレームとを電気的に接続し、導電性金属膜42と他のリードフレームとを電気的に接続し、導電性金属膜43と更に他のリードフレームとを電気的に接続することを特徴としている。
Then, the drain electrode and the
また、支持基板10を準備する前または後に、導電性金属膜41,42,43を配線支持基材30に選択的に配置し、導電性金属膜41,42,43が配置された領域の配線支持基材30内に、複数の貫通孔30ta,30tb,30tc,30tdを形成する。
Further, before or after preparing the
次に、導電性金属膜41,42が配置された配線支持基材30の主面とは反対側の主面上に、半導体素子20,21を配置し、ソース電極と導電性金属膜41、並びに制御用電極と導電性金属膜42とを、少なくとも一つの貫通孔30tbを通して、電気的に接続すると共に、導電性金属膜43が配置された配線支持基材30の主面とは反対側の主面上に、半導体素子22を配置し、半導体素子22の電極と導電性金属膜43とを複数の貫通孔30tdを通して、電気的に接続することを特徴としている。
Next, the
以上のような製造工程にて、図14に示されるような、半導体装置2(マルチチップモジュール)が形成する。
このように、第1,2の実施の形態によれば、複数の導電性金属膜41,42または複数の導電性金属膜43にて、一括して、半導体素子20,21または半導体素子22に配設された電極と、支持基板10に形成されたリードフレームとを電気的に接続できる。その結果、マルチチップパワーデバイスなる半導体装置の生産性を格段に向上させることができる。
The semiconductor device 2 (multichip module) as shown in FIG. 14 is formed by the manufacturing process as described above.
As described above, according to the first and second embodiments, the plurality of
例えば、従来のアルミニウム配線を用いたワイヤボンディング法では、アルミニウム配線を1本ボンディングするのに、約1秒を要していた。従って、約20本のボンディングワイヤを搭載した1つのマルチチップモジュールでは、ワイヤボンディングを完了させるのに、約20秒を要していた。 For example, in the conventional wire bonding method using aluminum wiring, it takes about 1 second to bond one aluminum wiring. Therefore, it takes about 20 seconds to complete the wire bonding in one multichip module on which about 20 bonding wires are mounted.
従って、M個のマルチチップモジュールを作製する場合には、約20×M秒の時間が当該ワイヤボンディングに費やされる。
しかし、本実施の形態によれば、M個のマルチチップモジュールに含まれる全ての素子対し、僅か10秒のリフロー処理で、その配線を完了させることができる。
Therefore, when M multi-chip modules are manufactured, a time of about 20 × M seconds is spent for the wire bonding.
However, according to the present embodiment, it is possible to complete the wiring for all the elements included in the M multichip modules with a reflow process of only 10 seconds.
従って、本実施の形態によれば、従来のワイヤボンディング工程で要されていた時間を、約20×M分の10(10/(20×M))に短縮させることができる。
また、半導体装置1,2では、導電性金属膜41,42または導電性金属膜43を固着・支持させた配線基板31,32を、半導体素子20,21または半導体素子22の直上に配置している。これにより、半導体装置の薄型化・小型化を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the time required in the conventional wire bonding process can be shortened to 10 / (20 / (20 × M)) of about 20 × M.
Further, in the
また、半導体素子(第1の半導体素子)20a,20bと、半導体素子(第2の半導体素子)21の組み合わせについては、上述したパワー半導体素子、制御用ICチップに限ることはない。 Further, the combination of the semiconductor elements (first semiconductor elements) 20a and 20b and the semiconductor element (second semiconductor element) 21 is not limited to the power semiconductor element and the control IC chip described above.
例えば、第1の半導体素子としては、半導体メモリであってもよく、第2の半導体素子としては、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、或いは半導体メモリの何れかであってもよい。また、第1の半導体素子、第2の半導体素子が共に、アナログICチップであってもよい。 For example, the first semiconductor element may be a semiconductor memory, and the second semiconductor element may be a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or a semiconductor memory. Good. Further, both the first semiconductor element and the second semiconductor element may be analog IC chips.
1,2 半導体装置
10 支持基板
10a,10b,10c,10d,10e リードフレーム
10D,50D ダイバ
10h,30a,30ta,30tb,30tc,30td,30h 貫通孔
10p 電極端子
11,41a,41b,42a,42b,43a,43b,41bv,42bv,43bv 半田層
11a 半田材
12 接着部材
20,21,22 半導体素子
20d,21d,22d ダイパッド部
20e,20g,21e,21g,22p 電極パッド
23 金属ワイヤ
30 配線支持基材
31,32 配線基板
41,42,43 導電性金属膜
41ab,42ab,43ab 半田ボール
50 入出力端子
60 樹脂
70 支持台
70p ピン
1, 2
Claims (27)
前記複数のダイパッドの何れかのダイパッド上に搭載された少なくとも一つの第1の半導体素子と、
他のダイパッド上に搭載され、前記第1の半導体素子を制御する少なくとも一つの第2の半導体素子と、
前記支持基板の主面に対向するように配置され、厚さが10μm〜50μmであって有機絶縁樹脂により構成される配線支持基材と、
前記配線支持基材に支持された、第1の導電膜並びに第2の導電膜と、
前記第1の導電膜に導通すると共に、前記複数のリードフレームの何れかのリードフレームに導通する第1の半田層と、
前記第1の導電膜に導通すると共に、前記第1の半導体素子の主電極に導通する第2の半田層と、
前記第2の導電膜に導通すると共に、他のリードフレームに導通する第3の半田層と、
前記第2の導電膜に導通すると共に、前記第1の半導体素子の制御用電極に導通する第4の半田層と、
前記ダイパッドと前記第1の半導体素子の他の主電極とを接合する第5の半田層と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 A support substrate on which a plurality of die pads and a plurality of lead frames are selectively disposed;
At least one first semiconductor element mounted on any one of the plurality of die pads;
At least one second semiconductor element mounted on another die pad and controlling the first semiconductor element;
A wiring support substrate that is disposed so as to face the main surface of the support substrate and has a thickness of 10 μm to 50 μm and is made of an organic insulating resin ;
A first conductive film and a second conductive film supported by the wiring support base;
A first solder layer electrically connected to the first conductive film and electrically connected to any one of the plurality of lead frames;
A second solder layer conducting to the first conductive film and conducting to the main electrode of the first semiconductor element;
A third solder layer conducting to the second conductive film and conducting to another lead frame;
A fourth solder layer conducting to the second conductive film and conducting to the control electrode of the first semiconductor element;
A fifth solder layer joining the die pad and the other main electrode of the first semiconductor element;
A semiconductor device comprising:
前記配線支持基材の前記支持基板の前記主面と対向する面の反対側の主面にそれぞれ配置され、 Arranged on the main surface on the opposite side of the surface facing the main surface of the support substrate of the wiring support base,
前記配線支持基材の前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜の配置箇所にそれぞれ形成された貫通孔を通じて、前記第1の半田層及び前記第2の半田層と当接する、 Abutting with the first solder layer and the second solder layer through through-holes formed in the arrangement positions of the first conductive film and the second conductive film of the wiring support substrate,
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1.
前記第3の導電膜に導通すると共に、前記第2の半導体素子の前記電極に導通する第7の半田層と、を備えたことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。 A sixth solder layer conducting to the third conductive film and conducting to another lead frame;
The semiconductor device according to claim 4, further comprising: a seventh solder layer electrically connected to the third conductive film and electrically connected to the electrode of the second semiconductor element.
前記複数のダイパッドの何れかのダイパッド上に、少なくとも一つの第2の半導体素子を搭載する工程と、
第1の導電膜並びに第2の導電膜を支持し、前記第1の導電膜に第1の主電極、並びに前記第2の導電膜に制御用電極が電気的に接続された少なくとも一つの第1の半導体素子を配置し、厚さが10μm〜50μmであって有機絶縁樹脂により構成される配線支持基材を、前記第1の半導体素子の第2の主電極と他のダイパッドとが衝合するように、前記支持基板に対向させる工程と、
前記第2の主電極と前記他のダイパッドとを第1の半田層を介して接合すると共に、前記第1の導電膜と前記複数のリードフレームの何れかのリードフレームとを第2の半田層を介して電気的に接続し、前記第2の導電膜と他のリードフレームとを第3の半田層を介して電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Preparing a support substrate on which a plurality of die pads and a plurality of lead frames are selectively arranged;
Mounting at least one second semiconductor element on any one of the plurality of die pads;
At least one first electrode supporting a first conductive film and a second conductive film, wherein a first main electrode is electrically connected to the first conductive film, and a control electrode is electrically connected to the second conductive film. One semiconductor element is disposed, and a wiring support base having a thickness of 10 μm to 50 μm and made of an organic insulating resin is abutted between the second main electrode of the first semiconductor element and another die pad. So as to face the support substrate;
The second main electrode and the other die pad are bonded via a first solder layer, and the first conductive film and any one of the plurality of lead frames are connected to a second solder layer. And electrically connecting the second conductive film and another lead frame via a third solder layer ; and
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1の導電膜並びに前記第2の導電膜を前記配線支持基材上に選択的に配置する工程と、 Selectively disposing the first conductive film and the second conductive film on the wiring support base;
前記第1の導電膜並びに前記第2の導電膜が配置された領域の前記配線支持基材内に、複数の貫通孔を形成する工程と、 Forming a plurality of through holes in the wiring support base material in the region where the first conductive film and the second conductive film are disposed;
前記第1の導電膜並びに前記第2の導電膜が配置された前記配線支持基材の第1の主面とは反対側の第2の主面上に、前記第1の半導体素子を配置し、前記第1の主電極と前記第1の導電膜、並びに前記制御用電極と前記第2の導電膜とを、少なくとも一つの貫通孔を通して、電気的に接続する工程と、 The first semiconductor element is disposed on a second main surface opposite to the first main surface of the wiring support base on which the first conductive film and the second conductive film are disposed. Electrically connecting the first main electrode and the first conductive film, and the control electrode and the second conductive film through at least one through hole;
を有することを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方法。 14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, further comprising:
前記制御用電極と前記第2の導電膜とを、他の貫通孔内に充填した第5の半田層を介して電気的に接続することを特徴とする請求項15記載の半導体装置の製造方法。 16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the control electrode and the second conductive film are electrically connected through a fifth solder layer filled in another through hole. .
第1の導電膜、第2の導電膜並びに第3の導電膜を支持し、前記第1の導電膜に第1の主電極、並びに前記第2の導電膜に制御用電極が電気的に接続された少なくとも一つの第1の半導体素子と、前記第3の導電膜に電極が電気的に接続された少なくとも一つの第2の半導体素子とを配置し、厚さが10μm〜50μmであって有機絶縁樹脂により構成される配線支持基材を、前記第1の半導体素子の第2の主電極と前記複数のダイパッドの何れかのダイパッドと、前記第2の半導体素子と他のダイパッドと、が衝合するように、前記支持基板に対向させる工程と、 The first conductive film, the second conductive film, and the third conductive film are supported, and the first main electrode is electrically connected to the first conductive film, and the control electrode is electrically connected to the second conductive film. At least one first semiconductor element and at least one second semiconductor element having an electrode electrically connected to the third conductive film, and having a thickness of 10 μm to 50 μm and organic A wiring support substrate made of an insulating resin is made up of a second main electrode of the first semiconductor element, a die pad of any one of the plurality of die pads, and the second semiconductor element and another die pad. A step of facing the support substrate,
前記第2の主電極と前記ダイパッド、並びに前記第2の半導体素子と前記他のダイパッドとを第1の半田層を介して接合すると共に、前記第1の導電膜と前記複数のリードフレームの何れかのリードフレームとを第2の半田層を介して電気的に接続し、前記第2の導電膜と他のリードフレームとを第3の半田層を介して電気的に接続し、前記第3の導電膜と更に他のリードフレームとを第4の半田層を介して電気的に接続する工程と、 The second main electrode and the die pad, and the second semiconductor element and the other die pad are joined together via a first solder layer, and any of the first conductive film and the plurality of lead frames is joined. The lead frame is electrically connected via a second solder layer, the second conductive film and another lead frame are electrically connected via a third solder layer, and the third solder layer is electrically connected. Electrically connecting the conductive film and another lead frame through a fourth solder layer;
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1の導電膜、前記第2の導電膜並びに前記第3の導電膜を前記配線支持基材に選択的に配置する工程と、 Selectively disposing the first conductive film, the second conductive film, and the third conductive film on the wiring support base;
前記第1の導電膜、前記第2の導電膜並びに前記第3の導電膜が配置された領域の前記配線支持基材内に、複数の貫通孔を形成する工程と、 Forming a plurality of through holes in the wiring support base material in a region where the first conductive film, the second conductive film, and the third conductive film are disposed;
前記第1の導電膜並びに前記第2の導電膜が配置された前記配線支持基材の第1の主面とは反対側の第2の主面上に、前記第1の半導体素子を配置し、前記第1の主電極と前記第1の導電膜、並びに前記制御用電極と前記第2の導電膜とを、少なくとも一つの貫通孔を通して、電気的に接続すると共に、 The first semiconductor element is disposed on a second main surface opposite to the first main surface of the wiring support base on which the first conductive film and the second conductive film are disposed. Electrically connecting the first main electrode and the first conductive film, and the control electrode and the second conductive film through at least one through-hole,
前記第3の導電膜が配置された前記配線支持基材の前記第1の主面とは反対側の前記第2の主面上に、前記第2の半導体素子を配置し、前記第2の半導体素子の電極と前記第3の導電膜とを前記複数の貫通孔を通して、電気的に接続する工程と、 The second semiconductor element is disposed on the second main surface opposite to the first main surface of the wiring support substrate on which the third conductive film is disposed, and the second semiconductor element is disposed on the second main surface. Electrically connecting an electrode of a semiconductor element and the third conductive film through the plurality of through holes;
を有することを特徴とする請求項21記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 21, further comprising:
前記制御用電極と前記第2の導電膜とを、他の貫通孔内に充填した第6の半田層を介して電気的に接続し、 Electrically connecting the control electrode and the second conductive film via a sixth solder layer filled in another through hole;
前記第2の半導体素子の電極と前記第3の導電膜とを、更に他の貫通孔内に充填した第7の導電層を介して電気的に接続することを特徴とする請求項22記載の半導体装置の製造方法。 23. The electrode of the second semiconductor element and the third conductive film are electrically connected through a seventh conductive layer filled in another through hole. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008067252A JP5233341B2 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008067252A JP5233341B2 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009224550A JP2009224550A (en) | 2009-10-01 |
JP5233341B2 true JP5233341B2 (en) | 2013-07-10 |
Family
ID=41241026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008067252A Expired - Fee Related JP5233341B2 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5233341B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108701687A (en) * | 2016-02-03 | 2018-10-23 | 新电元工业株式会社 | The manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8304887B2 (en) | 2009-12-10 | 2012-11-06 | Texas Instruments Incorporated | Module package with embedded substrate and leadframe |
WO2017130381A1 (en) | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
JP6240343B1 (en) | 2016-02-03 | 2017-11-29 | 新電元工業株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
CN109119393B (en) * | 2018-09-10 | 2024-03-29 | 无锡豪帮高科股份有限公司 | MCM integrated circuit packaging structure integrating SMT |
CN114717613A (en) * | 2022-04-13 | 2022-07-08 | 长电科技管理有限公司 | Processing method for realizing leadless electroplating by using conductive film and substrate structure |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2582013B2 (en) * | 1991-02-08 | 1997-02-19 | 株式会社東芝 | Resin-sealed semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2708309B2 (en) * | 1992-01-06 | 1998-02-04 | 三菱電機株式会社 | Multi-chip type semiconductor device |
JP3448159B2 (en) * | 1996-06-20 | 2003-09-16 | 株式会社東芝 | Power semiconductor device |
KR100544033B1 (en) * | 1996-09-30 | 2006-01-23 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | Microelectronic component with a sandwich design |
JP2001291823A (en) * | 2000-04-05 | 2001-10-19 | Toshiba Digital Media Engineering Corp | Semiconductor device |
JP2001339041A (en) * | 2000-05-29 | 2001-12-07 | Toshiba Digital Media Engineering Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP3960230B2 (en) * | 2003-01-24 | 2007-08-15 | 富士電機ホールディングス株式会社 | Semiconductor module, method for manufacturing the same, and switching power supply device |
US7262444B2 (en) * | 2005-08-17 | 2007-08-28 | General Electric Company | Power semiconductor packaging method and structure |
US8183682B2 (en) * | 2005-11-01 | 2012-05-22 | Nxp B.V. | Methods of packaging a semiconductor die and package formed by the methods |
JP2007266435A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor device and semiconductor package |
-
2008
- 2008-03-17 JP JP2008067252A patent/JP5233341B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108701687A (en) * | 2016-02-03 | 2018-10-23 | 新电元工业株式会社 | The manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device |
CN108701687B (en) * | 2016-02-03 | 2021-07-09 | 新电元工业株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009224550A (en) | 2009-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8786102B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US20090127682A1 (en) | Chip package structure and method of fabricating the same | |
KR101609016B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing substrates for semiconductor elements | |
JP5233341B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP2010147070A (en) | Semiconductor device | |
US20050116322A1 (en) | Circuit module | |
TW579560B (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP3892259B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2010103161A (en) | Semiconductor device and electronic component | |
JP5326481B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP5233337B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
TWI430418B (en) | Leadframe and method of manufacuring the same | |
JP5233340B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP2005109088A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method, circuit substrate, and electronic equipment | |
JP2006202997A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP5233339B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP2009224529A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP5233336B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JP4159631B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor package | |
JP5233338B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JPH10154768A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP5838312B2 (en) | Interposer and manufacturing method thereof | |
JP2010238994A (en) | Semiconductor module and method of manufacturing the same | |
JP2003017624A (en) | Semiconductor device | |
KR101106927B1 (en) | Method for fabricating ultra-silm coreless flip-chip chip scale package |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20091112 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20091112 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091112 |
|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20110214 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110422 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121113 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130111 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130311 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160405 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |