JP6489615B2 - 半導体素子搭載用基板、半導体装置及びそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
従来、半導体装置は、導電性基板をエッチング加工又はプレス加工してリードフレームを作製し、このリードフレームに半導体素子を搭載し、ワイヤボンディング等による接続を行い、その後、封止樹脂で全体を覆い半導体装置を作製していた。
ところが、小型化、軽量化を目的に、導電性基板を最終的に除去するタイプの半導体装置が提案されている。
そして、形成した半導体素子搭載用基板に半導体素子を搭載、ワイヤボンディングした後に樹脂封止を行い、裏面側のめっき層をマスクとして所定の箇所の導電性基板を除去して、ダイパッド部及びリード部を分離した半導体装置が開発されてきた。
また、これら半導体装置を小型化、薄型化と同時に高密度実装化を進めた特許文献2では、上述の配線層を封止樹脂で樹脂封止後、基板を除去する等の方法を用いて、ダイパッド部下側にも外部端子を配置するFan−In型の半導体装置を開示している。
(記)
(1)導電性基板を用意する導電性基板準備工程。
(2)前記導電性基板の両面を、第1のレジストで覆う第1のレジスト被覆工程。
(3)所定パターンを、露光・現像して開口部を有するめっきマスクを形成する第1の露光・現像工程。
(4)前記開口部を有するめっきマスクを用いて、前記開口部にめっきを行い、所定の表面めっき層及び所定の裏面めっき層を形成した後、前記めっきマスクを除去するめっき・第1のレジスト除去工程。
(5)めっき・第1のレジスト除去工程後、導電性基板の両面を、第2のレジストで覆う第2のレジスト被覆工程。
(6)所定パターンを、露光・現像して開口部を有するエッチングマスクを形成する第2の露光・現像工程。
(7)導電性基板の裏面を、前記エッチングマスクを用いたエッチング加工により窪み領域を形成するエッチング工程。
(8)前記エッチングマスクを除去する第2のレジスト除去工程。
(記)
(1)導電性基板を用意する導電性基板準備工程。
(2)前記導電性基板の両面を、第1のレジストで覆う第1のレジスト被覆工程。
(3)所定パターンを、露光・現像して開口部を有するめっきマスクを形成する第1の露光・現像工程。
(4)前記開口部を有するめっきマスクを用いて、前記開口部にめっきを行い、所定の表面めっき層及び所定の裏面めっき層を形成した後、前記めっきマスクを除去するめっき・第1のレジスト除去工程。
(5)めっき・第1のレジスト除去工程後、導電性基板の両面を、第2のレジストで覆う第2のレジスト被覆工程。
(6)所定パターンを、露光・現像して開口部を有するエッチングマスクを形成する第2の露光・現像工程。
(7)導電性基板の裏面を、前記エッチングマスクを用いたエッチング加工により窪み領域を形成するエッチング工程。
(8)前記エッチングマスクを除去する第2のレジスト除去工程。
(記)
(A)半導体素子搭載用基板の半導体素子搭載領域に半導体素子を搭載する半導体素子搭載工程。
(B)半導体素子の電極部と内部端子表面めっき層とを、ボンディングワイヤを用いて電気的に接続するワイヤボンディング工程。
(C)半導体素子、ボンディングワイヤ、所定の表面めっき層を含めた半導体素子搭載用基板の表面が第1の封止樹脂により樹脂封止される第1の樹脂封止工程。
(D)半導体搭載用基板の裏面側よりエッチングを行い、所定の金属部を個別に分割して電気的接続以外は独立状態にする樹脂封止後のエッチング工程。
(E)前記所定の金属部を、第2の封止樹脂で樹脂封止して前記第2の封止樹脂の表面に少なくとも外部端子裏面めっき層が露出した形態とする第2の樹脂封止工程。
また、外部端子裏面めっき層をエッチングマスクとしているが、外部端子金属部側面よりエッチングが開始されるため、この部分にめっきバリが起きづらく、めっきバリ不具合を防止することが出来る。
また、内部端子部と外部端子部を配線表面めっき層で連結しているため、エッチング加工による配線ピッチに比べ、めっき加工による配線ピッチの方がより小さくでき、外部端子の配列が複数列化になるに従い、外部端子間にそれに対応する配線部を形成する必要があり、より多ピン品あるいは外部端子の多配列化が可能となる。
さらに、上記効果を有することにより、半導体素子搭載用基板に半導体素子を搭載し樹脂封止後に、裏面からのエッチング加工により、ダイパッド部、内部端子部、外部端子部、及び配線部が分離した半導体装置において、小型化、薄型化、高密度実装が可能な半導体素子搭載用基板、及び半導体装置を提供できる。
1.半導体素子搭載用基板
以下、図面を参照して、本発明に係る第1の実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体素子搭載用基板(以下、リードフレームとも称す)の一例を示す図である。なお図1においては、配線部30に沿った断面ではなく、配線部30と交わるようなラインで切断した断面を示す断面図である。
図1に示すように、第1の実施形態の半導体素子搭載用基板100aは、導電性基板10と、半導体素子搭載領域110としてのダイパッド部50と、半導体素子の電極部と接続するための内部端子20と、外部機器(図示せず)と接続するための外部端子40と、内部端子20と外部端子40とを電気的に接続する配線部30と、から構成される。
内部端子表面めっき層21の最上面は、半導体素子の電極部とワイヤボンディングして接続する内部電極部を含むため、ボンディングワイヤの接続に適しためっき金属を選定する。例えば、Auワイヤの場合は、Agめっき、Auめっき、Pdめっき等が良い。
この外部端子裏面めっき層43は、外部機器と接続する外部電極部を含むため、外部機器と接続に適しためっき金属を選定する。外部機器との接続は一般的にはんだボール等のはんだ系合金が多いため、はんだ濡れ性が良く、はんだとの接合性が良いAu(金)めっき、Pdめっき等がよい。
また、表面めっき層1と裏面めっき層3のめっきの種類が違ってもよい。例えば、表面はボンディング性が良好なAgめっきとし、裏面ははんだ濡れ性がよいNi、Pd、Auの順に積層する積層めっきでもよい。
なお、内部端子表面めっき層21及び配線表面めっき層31の裏面側には外部端子裏面めっき層43のようなめっき層は形成しない。
この窪み部4を形成することにより、内部端子金属部22、外部端子金属部42、配線金属部32、ダイパッド金属部52が形成される。また、導電性基板の表面側はエッチング加工されず窪みが形成されないので、材料面全体で連結されている表面連結金属部11が形成される。
なお、内部端子金属部22、外部端子金属部42、配線金属部32及び表面連結部金属部11は、半導体素子を搭載し樹脂封止後、エッチング加工により内部端子金属部、外部端子金属部、配線金属部、ダイパッド金属部の側面、並びに表面連結金属部の相当部(窪み部4の先端に位置する範囲)をエッチング加工し、各々を独立させる。
窪みの深さが板厚の1/2未満だと、樹脂封止後のエッチング加工の量が多くなり、エッチング時間が長くなり、エッチング液がめっき層の一部をエッチングしてしまう不具合発生しやすくなる。板厚の1/2から板厚−0.03mmを超える場合、形成した表面連結金属部が薄くなってしまい、搬送中に変形不具合が発生する可能性がある。
好ましくは、板厚−0.05mmから板厚−0.03mmである。
また、表面連結金属部11と同様に外部端子金属部42の側面は、樹脂封止後エッチング加工されるため、同じようにエッチングされる量だけ大きくする。
さらに内部端子金属部22、配線金属部32の各めっき層との接合面は、特に制限はないが、各表面めっき層の金属部との接合面を包含する大きさで、各めっき層の外周部から0.03mmから0.05mm程の間隔で大きい外周部としてもよい。
次に、上記半導体素子搭載用基板をリードフレームとして使用した半導体装置について、図2を参照して説明する。
なお、図2においては、配線部30に沿った断面ではなく、配線部30と交わるようなラインで切断した断面図が示されている。
図2においては、ダイパッド部を形成し、そこに半導体素子を搭載する事例について説明する。なお、半導体搭載領域を確保して、半導体素子の下面に外部端子を配置するFan−Inタイプ等の半導体装置もある。
さらに半導体素子、ボンディングワイヤ、内部端子表面めっき層、外部端子表面めっき層、及び配線表面めっき層は、第1の封止樹脂102で封止されている。
このエッチング加工では、図1のリードフレームにおける、表面連結金属部11と、外部端子金属部42の側面、内部端子金属部22の側面、配線金属部32の側面等をエッチング加工することで各端子を分離独立する。また、このエッチング加工は、裏面めっき層をマスクとして加工するため、外部端子裏面めっき層43を有する外部端子40は裏面側からエッチングされないが、内部端子20、配線部30は、裏面めっき層が形成されないため、裏面よりエッチングされ薄肉部となる。ダイパッド部50は、裏面めっき層を形成した場合は外部端子と同様になり、裏面めっき層を形成しない場合は、内部端子と同様に薄肉部となる。図2は裏面めっき層を備えた場合を示している。
さらに外部端子裏面めっき層をエッチングマスクとしており、裏面よりエッチング加工が開始され、裏面めっき層に比べ導電性基板の方のエッチングが早く、エッチング時間が長くなるに従い、裏面めっき層周辺の導電性基板がエッチングされて、裏面めっき層が庇形状になり、これがバリとなる不具合が発生していた。
外部端子裏面めっき層43は、エッチング用のマスクとしているが、外部端子側面から主にエッチングされるため、外部端子裏面めっき層43のバリの発生が防止できる。また、リードフレーム製作段階で窪み量を調整することで、封止後のエッチング量を必要最低限にできる。
また、外部端子の垂直方向の断面である縦断面は、リードフレーム時のエッチング方向と樹脂封止してからのエッチング方向が同一であるため、裏面から表面方向に広がる緩やかな曲線あるいはテーパー形状となっている。このため、第2の樹脂封止を行った後、外部端子の封止樹脂からの抜け止めとなっている。
内部端子金属部22、配線金属部32は、前述の通り薄肉部となっており第2の封止樹脂部103からは露出し難く、外部機器との接触のリスクはない。さらに、特許文献2に開示される半導体装置では、外部端子金属部の側面の一部は封止樹脂部より露出しており、かつめっきを施されていないために変色等不具合が発生しやすいが、本発明では第2の封止樹脂部内にあるため同様の不具合の発生はない。
第1の封止樹脂102と第2の封止樹脂103は同種類でも良いし、異なっても良い。一般的には同種であるが、例えば、光半導体装置である場合、第1の封止樹脂102を透明樹脂で封止し、第2の封止樹脂103は、光を反射する樹脂で封止する等、異なった樹脂を使用してもよい。
1.半導体搭載用基板
次に第2の実施形態について、図3及び図4を用いて説明する。図3、4において、20a、30aは各々金属部を持たない内部端子と配線部である。
第2の実施形態における半導体搭載用基板100bは、第1の実施形態の半導体搭載用基板100aにおいて、内部端子金属部22、配線金属部32を有しない形態であって、内部端子表面めっき層21及び配線表面めっき層31を、表面連結金属部11上に形成して金属部を持たない内部端子20a、及び金属部を持たない配線部30aを構成している。
即ち、図8に示す本発明に係る第4の実施形態の半導体装置IVのように、外部端子の配列が複数列化になるに従い、外部端子間にそれに対応する配線部を形成する必要があり、多ピン品あるいは外部端子の配列が複数列品には、第2の実施形態の配線表面めっき層のみで作製した方が有利である。なお、第1の実施形態の半導体装置Iに関しては、内部端子、外部端子、配線部が金属部で連結されており、大電流を流す仕様の物には有利ある。また、半導体装置製造工程内あるいは搬送等での変形等の防止にも有利である。
1.半導体素子搭載用基板
次に第3の実施形態について、図5及び図6を用いて説明する。図5、6において、6は半導体素子搭載領域となる凹部、100cは半導体素子搭載用基板の第3の実施形態、IIIは半導体装置の第3の実施形態である。
図5は本発明に係る半導体素子搭載用基板の第3の実施形態を示す図で、第2の実施形態の半導体搭載用基板100bにおいて、ダイパッド表面めっき層51を形成せず、第3の実施形態の半導体素子搭載用基板100cでは、半導体素子搭載領域110として、表面側より凹部6を形成したものである。
図6は本発明に係る半導体装置の第3の実施形態を示す図で、図6にあるように、半導体素子101は図5の半導体素子搭載用基板の示す凹部6の半導体素子搭載領域110に、絶縁性接着剤60等の絶縁性の方法で固着されている。
第2の実施形態に比べ、半導体素子搭載領域が凹部となっており、半導体素子の搭載位置をより低くすることが出来、半導体装置全体の厚みを低くすることを可能としている。なお、この第3の実施形態は、第1の実施形態にも適用が可能である。
次に第4の実施形態について、図7、図8及び図9を用いて説明する。
これまで示してきた実施形態は、ダイパッド部や凹部に設けた半導体素子搭載領域に半導体素子を搭載し、外部端子は、半導体素子搭載領域の外側に配置するFan−Out型の事例である。
このFan−Out型に対して、第4の実施形態は、半導体素子搭載領域110を確保して、半導体素子の下面にも外部端子を配置する図9に示すようなFan−In型の事例である。図9において、(a)はFan−In型半導体装置の平面図、(b)は(a)の破線で囲まれたA部の部分拡大図で、110は半導体素子搭載領域、71はFI外部端子(半導体素子の下側に配置された外部端子)表面めっき層である。
図7はFan−In型の半導体素子搭載用基板の一例を示す断面図で、100dはFan−In型の半導体素子搭載用基板、70は半導体素子の下側に配置されたFI外部端子部、71はFI外部端子表面めっき層、72はFI外部端子金属部、73はFI外部端子裏面めっき層である。
本発明の第4の実施形態に係る半導体素子搭載用基板100dは、ダイパッド部や凹部等の専用の半導体素子搭載領域を持たずに、表裏面めっき層を備える複数のFI外部端子部70を用い、その複数のFI外部端子表面めっき層71上に跨って半導体素子101を搭載し、FI外部端子裏面めっき層73は、外部端子40の場合と同様に外部機器との接続に使用され、その他の形態は、第1の実施形態に係る半導体素子搭載用基板100aと同様の構造を採用している。
図8はFan−In型の半導体装置の一例を示す断面図で、IVはFan−In型の第4の実施形態の半導体装置、60は絶縁性接着剤である。
図8に示す第4の実施形態に係る半導体装置IVは、半導体素子搭載領域(図7、符号110参照)に、表裏面めっき層を備えるFI外部端子部70を複数備え、その複数のFI外部端子部のFI外部端子表面めっき層71に跨った形で、絶縁性接着剤60等を用いて半導体素子101を搭載、固着した構造を採り、半導体素子電極部(図示せず)が内部端子20の内部端子表面めっき層21と接続され、第1の封止樹脂、第2の封止樹脂で封止された構造で、外部機器との接続を担う部位(外部端子裏面めっき層)を半導体素子の直下にも備えていることから半導体装置の小型化、高密度実装化に対応した構造である。
なお、第4の実施形態に係る半導体素子搭載用基板100dの構造は、第2の実施形態の半導体素子搭載用基板100bへの適用も可能である。
次に、本発明に係る半導体素子搭載用基板の製造方法として、第2の実施形態の半導体素子搭載用基板100bについて、図10−1から図10−2に続く(a)〜(h)を用いて説明する。
本実施形態に係る半導体装置100bは、Fan−Out型の半導体装置であり、半導体素子を搭載するダイパッド部を形成し、かつダイパッド部の裏面めっき層が第2の封止樹脂より露出する事例について説明するが、これに限定さえることなく、半導体素子搭載領域を確保できれば、Fan−Inタイプのように半導体素子の下面に外部端子を配置すること等も可能で有る。
なお、以後の説明において、今まで説明した構成要素と同様の構成要素には、今までの説明と同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
[導電性基板準備工程]
図10−1(a)は、導電性基板を用意する準備工程の一例を示す図である。
導電性基板の準備工程においては、導電性基板10を準備する。
この導電性基板10の材質は、導電性が得られるものであれば特に限定はないが、一般的にCu合金が用いられる。
図10−1(b)は、第1のレジスト被覆工程の一例を示す図である。
第1のレジスト被覆工程においては、導電性基板10の両面を、レジスト160、161で被覆する。用いるレジスト160、161としては、ドライフィルムレジストをラミネートや液状レジストを導電性基板10の両面に塗布する等、従来の方法を用いることができる。
図10−1(c)は、第1の露光・現像工程の一例を示す図である。
第1の露光工程においては、露光装置(図示せず)内において、露光マスク(図示せず)を、第1のレジストの上下に設置し、紫外光(図示せず)を照射して露光を行う。なお、露光マスクのパターンは、表面に内部端子表面めっき層、外部端子表面めっき層、配線表面めっき層、ダイパッド表面めっき層、及び裏面に外部端子裏面めっき層、ダイパッド裏面めっき層が形成されるようにパターンを作製する。これにより、レジスト160に未露光部が形成される。
なお、ダイパッドを形成せず、半導体素子搭載領域の下に外部端子等を配置する場合は、外部端子表面めっき層等配置したマスクパターンを作製する。また、半導体素子搭載領域に凹部を形成する場合は、ダイパッド部の表面めっき層は形成しないパターンとする。
図10−1(d)は、めっき・第1のレジスト除去工程の一例を示す図である。
図10−1(c)に示された、第1の現像工程で形成したレジスト160及びレジスト161をめっきマスクとして用い、マスクに覆われていない開口部にめっきを行い、内部端子表面めっき層21、外部端子表面めっき層41、配線表面めっき層31、ダイパッド表面めっき層51、及び裏面に外部端子裏面めっき層43、ダイパッド裏面めっき層53等を形成する。
図10−2(e)は、第2のレジスト被覆工程の一例を示す図である。
第2のレジスト被覆工程においては、導電性基板10に表面めっき層、裏面めっき層が形成された状態で、導電性基板10の両面をレジスト165、166で被う。レジスト165、166としては、図10−1(b)で説明した第1のレジスト被覆工程と同様、ドライフィルムレジストをラミネートや液状レジストを塗布する等、従来の方法を用いることができる。
図10−2(f)は、第2の露光・現像工程の一例を示す図である。
第2の露光工程では、露光装置(図示せず)内において、露光マスク(図示せず)を、レジスト165、166の上下に設置し、紫外光(図示せず)にて露光を行う。第2の露光工程で使用する露光マスクは、導電性基板10の表面めっき層が形成されている表面全面を覆い、裏面は、外部端子裏面めっき層43、ダイパッド裏面めっき層53がマスクで覆うようにパターンを形成する。
これは、樹脂封止後のエッチング加工でほぼ同時にエッチング加工が完了するためである。なお、内部端子金属部、配線金属部を形成する場合は、外部端子と同様に内部端子表面めっき層、配線表面めっき層の位置に相当する裏面側にマスクが覆う様に配置する。マスクの大きさについては特に限定はないが、外部端子の設定以内にすることが望ましい。
図10−2(g)は、裏面からエッチング加工するエッチング工程の一例を示す図である。
エッチング工程においては、導電性基板10の裏面を、図10−2(f)で形成したレジストをエッチング用マスクに用い、エッチング液にてエッチング加工して窪み部4を形成する。また、これにより、外部端子金属部42、ダイパッド金属部52、表面連結金属部11が形成される。
図10−2(h)は、第2のレジストを除去する工程である。なお、第2のレジスト剥離は、例えば、液状のレジスト剥離剤を用いて行われてもよい。この後、必要に応じて所定の寸法にシート状に切断しても良い。
以上の製造方法により、本発明の第2の実施形態に係る半導体素子搭載用基板100bが完成する。
次に、形態の異なる半導体素子搭載用基板100a(第1の実施形態)の製造方法について説明する。
半導体素子搭載用基板100a(第1の実施形態)の製造方法は、先に説明した「半導体素子搭載用基板100b」の製造方法の「第2のレジスト被覆工程:図10−2(e)」まで同じ工程が実施される。ここでは、図11を使ってその工程以降の製造工程について説明する。
図11(a)は、第2の露光・現像工程の一例を示す図である。
第2の露光工程では、露光装置(図示せず)内において、露光マスク(図示せず)をレジスト165、166の上下に設置し、紫外光(図示せず)にて露光を行う。
この第2の露光工程で使用する露光マスクは、導電性基板10の各表面めっき層21、31、41、51が形成されている表面の全面を覆い、裏面は、外部端子裏面めっき層43、ダイパッド裏面めっき層53がマスクで覆われると共に、内部端子表面めっき層、配線表面めっき層の位置に相当する部分もマスクで覆われるようにし、後工程のエッチング工程で、裏面から窪みを形成できる開口部168の位置が未露光となるようなパターンを形成する。
これは、樹脂封止後のエッチング加工でほぼ同時にエッチング加工が完了するためである。また、内部端子金属部、配線金属部を形成する場合のマスクの大きさについては特に限定はないが、外部端子の設定以内にすることが望ましい。
図11(b)は、エッチング加工により裏面から窪み領域を形成する工程の一例を示す図である。
エッチング工程においては、導電性基板10の裏面を、図11(a)で作製したレジストによるエッチング用マスクを用い、エッチング液にてエッチング加工して窪み部4形成する。また、これにより、外部端子金属部42、内部端子金属部22、ダイパッド金属部52、配線金属部32、表面連結金属部11が形成される。
図11(c)は、第2のレジストを除去する工程である。なお、第2のレジスト剥離は、例えば、液状のレジスト剥離剤を用いて行われてもよい。この後、必要に応じて所定の寸法にシート状に切断しても良い。
以上の製造方法により、本発明の第2の実施形態に係る半導体素子搭載用基板100aが完成する。
次に、本発明の半導体素子搭載用基板を使用した半導体装置の製造方法を、図12−1、図12−2、図13を用いて説明する。
図12−1、図12−2は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す図で、図4に示した半導体装置IIの製造方法である。
図13は、本発明の実施形態に係る他の半導体装置の製造方法の一連の工程を示す図で、先に図2で説明した半導体装置Iに関する製造方法である。
[半導体素子搭載工程]
図12(a)は、半導体素子搭載工程の一例を示す図である。
この半導体素子搭載工程においては、半導体素子搭載用基板100bの半導体素子領域110に半導体素子101を搭載する。ここで、ダイパッド部がある場合は、Agペースト等を用いて半導体素子を搭載する。
一方、半導体素子の下に外部端子を配置する場合や、ダイパッド部に凹部を作製した場合は、絶縁性の接着層、例えば絶縁性ペーストやダイアタッチフィルム等を介して、半導体素子を搭載する。
なお、半導体素子領域110に外部端子40及び配線部30が配置された場合は、その上に半導体素子101を搭載する。なお、符号11は表面連結金属部である。
図12(b)は、ワイヤボンディング工程の一例を示す図である。ワイヤボンディング工程においては、半導体素子101の電極部(図示せず)と内部端子20の内部端子表面めっき層21とを、ボンディングワイヤ5等を用いて電気的に接続する。
図12(c)は、第1の樹脂封止工程の一例を示す図である。
第1の樹脂封止工程においては、半導体素子101、ボンディングワイヤ5、内部端子表面めっき層21、外部端子表面めっき層41、配線表面めっき層31、ダイパッド表面めっき層51を含めて表面連結金属部11の表面が、第1の封止樹脂102により樹脂封止される。
図12(d)は、樹脂封止後のエッチング工程の一例を示す図である。
樹脂封止後のエッチング工程においては、樹脂封止されていない金属部の方向より、エッチングを行い、外部端子金属部42側面、表面連結金属部(図12(c)、符号11参照)、ダイパッド金属部52側面を同時にエッチングする。この際、外部端子金属部52の縦断面形状が、外部端子部裏面から表面方向に広がる緩やかな曲線、あるいはテーパー形状となるように行う。
これにより、端子毎に個別に分割され、それぞれ独立した状態になる。
そのエッチング量は、図10−2(g)でそれぞれ同量になるように設定しており、最小限の時間で同時にエッチング完了することが望ましい。
図12(e)は、第2の樹脂封止工程の一例を示す図である。
第2の樹脂封止工程においては、外部端子40、ダイパッド部50等を第2の封止樹脂103で樹脂封止し、第2の封止樹脂103より外部端子裏面めっき層43、ダイパッド裏面めっき層53を露出される。
半導体装置IIの場合と同様に、「半導体素子搭載工程」、「ワイヤボンディング工程」を経た半導体装置IIの中間製品に対して、下記工程を行うことにより、図2の半導体装置Iを作製した。
図13(a)は、第1の樹脂封止工程の一例を示す図である。
第1の樹脂封止工程においては、半導体素子101、ボンディングワイヤ5、内部端子表面めっき層21、外部端子表面めっき層41、配線表面めっき層31、ダイパッド表面めっき層51を含めて導電性基板の一部である表面連結金属部11の表面が、第1の封止樹脂102により樹脂封止される。
図13(b)は、樹脂封止後のエッチング工程の一例を示す図である。
樹脂封止後のエッチング工程においては、半導体素子搭載用基板の裏面側の窪み部4より、エッチングを行い、内部端子金属部22の側面、外部端子金属部42の側面、配線金属部32の側面、表面連結金属部11、ダイパッド金属部52の側面を同時にエッチングする。これにより、各端子毎に個別に分割され、それぞれ独立した状態になる。
そのエッチング量は、半導体素子搭載用基板の製造時に、それぞれ同量になるように設定しており、最小限の時間で同時にエッチング完了することが望ましい。
また、内部端子金属部、配線金属部、或いはダイパッド部に裏面めっき層がなくダイパッド金属部がある場合は、これらは、各側面と同時に、裏面側の面をエッチングされ薄肉部となる。
図13(c)は、第2の樹脂封止工程の一例を示す図である。
第2の樹脂封止工程においては、外部端子40、ダイパッド部50等を第2の封止樹脂103で樹脂封止し、第2の封止樹脂103より外部端子裏面めっき層43、ダイパッド裏面めっき層53を露出される。
また、内部端子金属部、配線金属部、或いはダイパッド部に裏面めっき層がなくダイパッド金属部がある場合は、図13(b)のエッチングにより薄肉部となっているため、第2の封止樹脂部からの露出はなく樹脂内にあり、外部機器との接触のリスクはない。
切断は、切断箇所に金属部はなく、全て樹脂であり、切断負荷が軽減されている。
この場合は、図10−1(b)から図10−1(d)の工程を表面めっき層側、裏面めっき層側の2回行うことで製作できる。
[導電積基板準備工程]
導電性基板として板厚0.2mmのCu板(古河電気工業株式会社製:EFTEC64−T)を幅140mmの長尺板状に加工した。
[第1のレジスト被覆工程]
次に、厚み0.025mmの感光性ドライフィルムレジストを、この導電性基板の両面に貼り付けた。
[第1の露光・現像工程]
次に、表面に内部端子表面めっき層、外部端子表面めっき層、配線表面めっき層、ダイパッド表面めっき層を、裏面に外部端子裏面めっき層、ダイパッド裏面めっき層の所望のパターンを形成したガラスマスク(露光マスク)をパターン位置合わせした状態で表裏面上に被せ、この両面にガラスマスクを介して、紫外光で露光した。
その後、ドライフィルムレジストを炭酸ナトリウム溶液にて、紫外光の照射が遮られて感光しなかった未硬化のドライフィルムレジストを溶かす現像処理を行って開口部を形成した。
次にドライフィルムが溶解され導電性基板の金属表面が露出した開口部にめっきを行った。めっきは、Niめっきを3.0μm、Pdめっきを0.1μm、Auめっきを約0.04μmの順に積層して形成した。
その後、水酸化ナトリウム溶液でドライフィルムレジストを剥離した。これにより、導電性基板の表裏面にめっき層を形成した。
次に厚み0.025mmの感光性ドライフィルムレジストを、上記表裏面にめっき層を形成した導電性基板の両面に貼り付けた。
レジストの被覆後、表面は表面めっき層を含み全面を覆い、裏面は、外部端子裏面めっき層及びダイパッド裏面めっき層の外周より全周に渡って0.05mmの間隔で大きく包含するように、所望のパターンを形成したガラスマスクを露光マスクとして用い、ドライフィルムレジストの上に被せ、紫外光で露光した。
その後、ドライフィルムレジストを炭酸ナトリウム溶液にて、紫外光の照射が遮られて感光しなかった未硬化のドライフィルムレジストを溶かす現像処理を行った。
次に、作製したレジストでマスクし、塩化第二鉄液で、裏面側より選択的エッチングを行い、導電性基板に深さ0.15mmの窪み部を作製した。このエッチング加工により、外部端子金属部、ダイパッド金属部、表面連結金属部が形成された。
その後、所定寸法に切断することにより、本発明に係る半導体素子搭載用基板が得られた。
実施例1に係る半導体素子搭載用基板を使用し、半導体素子搭載用基板のダイパッド表面めっき層にAgペーストを使用して半導体素子を搭載し、半導体素子の電極部と内部端子表面めっき層をワイヤボンディングで接続した。
その後、半導体素子が搭載されている面を第1の封止樹脂で樹脂封止し、外部端子裏面めっき層、ダイパッド裏面めっき層をマスクとして、表面連結金属部、外部端子金属部側面、ダイパッド金属部側面を、同時にエッチング加工を行い、外部端子金属部を各々独立させた。
その後、外部端子金属部を第2の封止樹脂で樹脂封止した。第1の封止樹脂と第2の封止樹脂は同種の樹脂を使用した。最後に、所定の半導体装置の寸法になるように切断し、半導体装置を完成させた。
実施例3に係る半導体素子搭載用基板は、実施例1における「第1の露光・現像工程」及び「第2の露光・現像工程」において、内部端子金属部、配線金属部が形成されるようなパターンの露光マスクを用いて図1に示す半導体素子搭載用基板100aを作製したものである。
作製した半導体素子搭載用基板100aを用い、本発明の製造方法に則って図2に示す半導体装置Iを作製した。
さらに、半導体装置の製造では、第1の封止樹脂を樹脂封止後のエッチングでは、内部端子金属部、配線金属部の側面及び、裏面をエッチング加工して、各部位を分割して独立し、その後、第2の封止樹脂で封止した。その他の製造条件は、実施例1及び2と同じである。
実施例4に係る半導体素子搭載用基板は、実施例1における「第1の露光・現像工程」及び「第2の露光・現像工程」において、ダイパッド表面めっき層を形成せず、ダイパッド部に導電性基板の表面側より半導体素子搭載領域となる凹部を形成するようなパターンの露光マスクを用いて図5に示す半導体素子搭載用基板100cを作製したものである。
作製した半導体素子搭載用基板100cを用い、本発明の製造方法に則って図6に示す半導体装置IIIを作製した。
さらに、半導体装置の製造では、半導体素子搭載工程において、絶縁性接着剤により半導体素子を搭載、固着した。
その他製造条件は、実施例1及び2と同じである。
実施例5に係る半導体素子搭載用基板は、実施例3おける「第1の露光・現像工程」及び「第2の露光・現像工程」において、ダイパッド部を形成せず、半導体素子搭載領域となる位置の直下に、表裏面めっき層を持つ外部端子を配置するようなパターンの露光マスクを用いて図7に示す半導体素子搭載用基板100dを作製したものである。
作製した半導体素子搭載用基板100dを用い、本発明の製造方法に則って図8に示す半導体装置IVを作製した。
さらに、半導体装置の製造では、半導体素子搭載工程において、絶縁性接着剤を用いて半導体素子搭載領域直下にある複数の外部端子の外部端子表面めっき層上に半導体素子を搭載、固着した。
その他製造条件は、実施例1及び2と同じである。
実施例2から5で作製した半導体装置に関して、外部端子裏面めっき層に「めっき剥がれ」や「めっきバリ」等が発生しているか顕微鏡により観察を行った。
実施例2から5で作製した半導体装置には、外部端子裏面めっき層に「めっき剥がれ」や「めっきバリ」等の発生がなく良好であることを確認した。
2 金属部
3 裏面めっき層
4 窪み部
5 ボンディングワイヤ
6 半導体搭載領域に設けられた凹部
10 導電性基板
11 表面連結金属部
20 内部端子部
20a 金属部を持たない内部端子
21 内部端子表面めっき層
22 内部端子金属部
30 配線部
30a 金属部を持たない配線部
31 配線表面めっき層
32 配線金属部
40 外部端子部
41 外部端子表面めっき層
42 外部端子金属部
43 外部端子裏面めっき層
50 ダイパッド部
51 ダイパッド表面めっき層
52 ダイパッド金属部
53 ダイパッド裏面めっき層
60 絶縁性接着剤
70 FI外部端子部
71 FI外部端子表面めっき層
72 FI外部端子金属部
73 FI外部端子裏面めっき層
100a 第1の実施形態の半導体素子搭載用基板
100b 第2の実施形態の半導体素子搭載用基板
100c 第3の実施形態の半導体素子搭載用基板
100d 第4の実施形態の半導体素子搭載用基板
101 半導体素子
102 第1の封止樹脂
103 第2の封止樹脂
110 半導体素子搭載領域
160、161 導電性基板10の両面に設けられた第1のレジスト
163 第1のレジストの開口部
165、166 第2のレジスト
168 第2のレジストの開口部
I 第1の実施形態の半導体装置
II 第2の実施形態の半導体装置
III 第3の実施形態の半導体装置
IV 第4の実施形態の半導体装置
Claims (13)
- 半導体素子を所定の半導体素子搭載領域に搭載可能な半導体素子搭載用基板であって、
導電性基板の表面に、
半導体素子搭載領域と、
前記半導体素子搭載領域の周囲に配置され、前記半導体素子搭載領域に搭載された半導体素子の電極部と電気的に接続する内部端子表面めっき層と、
前記内部端子より前記半導体素子搭載領域から離れた周囲に配置される外部端子表面めっき層と、
前記内部端子表面めっき層と外部端子表面めっき層の間に配置され、前記内部端子表面めっき層と外部端子表面めっき層を電気的に接続する配線表面めっき層を有し、
前記導電性基板の裏面に、前記外部端子表面めっき層と前記導電性基板を介して対向した位置に、外部機器と電気的に接続する外部端子裏面めっき層を備え、
且つ、少なくとも前記導電性基板の裏面側から表面に向かって、前記内部端子表面めっき層、配線表面めっき層、外部端子表裏面めっき層の略平面形状に沿って導電性基板の一部から内部端子金属部、配線金属部、及び外部端子金属部を形成する非貫通の窪み領域を備え、
且つ、前記外部端子金属部の外部端子裏面めっき層側の横断面の形状が、前記外部端子裏面めっき層の形状を包含する大きさであることを特徴とする半導体素子搭載用基板。 - 前記非貫通の窪み領域の一部が、前記半導体素子搭載領域、前記内部端子表面めっき層、及び前記配線表面めっき層の前記導電性基板裏面側の領域を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体素子搭載用基板。
- 前記導電性基板の表面に設けられた前記半導体素子搭載領域が、前記導電性基板の表面側から裏面側に向かう窪み領域であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体素子搭載用基板。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体素子搭載用基板の半導体素子搭載領域に搭載される半導体素子と、
前記半導体素子の周囲に配置されて前記半導体素子の電極部と電気的に接続可能な内部端子表面めっき層を有する内部端子と、
前記内部端子よりも前記半導体素子の周囲から離れて配置され、外部機器との電気的に接続する外部端子裏面めっき層を有する外部端子と、
前記内部端子と前記外部端子とを電気的に接続する配線表面めっき層を有する配線部と、
前記半導体素子の電極部と前記内部端子の内部端子表面めっき層とを電気的に接続するボンディングワイヤと、
前記内部端子表面めっき層、前記外部端子表面めっき層及び前記配線表面めっき層の各表面と、前記ボンディングワイヤと前記半導体素子とを封止する第1の封止樹脂と、少なくとも外部端子金属部の側面及び外部端子裏面めっき層の側面を封止する第2の封止樹脂とを備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記内部端子、前記外部端子、及び配線部が、少なくとも内部端子表面めっき層、外部端子表面めっき層、配線表面めっき層で連結されていることを特徴とする請求項4の半導体装置。
- 少なくとも外部端子裏面めっき層が、前記第2の封止樹脂から露出していることを特徴とする請求項4又は5に記載に半導体装置。
- 前記外部端子金属部の縦断面の形状が、裏面から表面方向に広がる緩やかな曲線あるいはテーパー形状であることを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1の封止樹脂と第2の封止樹脂が、同一の樹脂であることを特徴とする請求項4から7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体素子搭載領域の直下に複数の外部端子が配置されていることを特徴とする請求項4から8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体素子の底面が、前記内部端子めっき層の底面より低い位置に配置されていることを特徴とする請求項4から8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 下記(1)から(8)の工程を順に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
(記)
(1)導電性基板を用意する導電性基板準備工程。
(2)前記導電性基板の両面を、第1のレジストで覆う第1のレジスト被覆工程。
(3)所定パターンを、露光・現像して開口部を有するめっきマスクを形成する第1の露光・現像工程。
(4)前記開口部を有するめっきマスクを用いて、前記開口部にめっきを行い、所定の表面めっき層及び所定の裏面めっき層を形成した後、前記めっきマスクを除去するめっき・第1のレジスト除去工程。
(5)めっき・第1のレジスト除去工程後、導電性基板の両面を、第2のレジストで覆う第2のレジスト被覆工程。
(6)所定パターンを、露光・現像して開口部を有するエッチングマスクを形成する第2の露光・現像工程。
(7)導電性基板の裏面を、前記エッチングマスクを用いたエッチング加工により窪み領域を形成するエッチング工程。
(8)前記エッチングマスクを除去する第2のレジスト除去工程。 - 下記(1)から(8)の工程を順に含むことを特徴とする請求項3に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法であって、
下記(3)の第1の露光・現像工程における下記めっきマスクの所定パターンが、導電性基板表面の半導体素子搭載領域が第1のレジストに覆われ、ダイパッド表面めっき層を形成しないパターンで、
且つ、下記(6)の第2の露光・現像工程における所定パターンが、前記導電性基板表面の半導体素子搭載領域に開口部を形成するパターンであることを特徴とする半導体素子搭載用基板の製造方法。
(記)
(1)導電性基板を用意する導電性基板準備工程。
(2)前記導電性基板の両面を、第1のレジストで覆う第1のレジスト被覆工程。
(3)所定パターンを、露光・現像して開口部を有するめっきマスクを形成する第1の露光・現像工程。
(4)前記開口部を有するめっきマスクを用いて、前記開口部にめっきを行い、所定の表面めっき層及び所定の裏面めっき層を形成した後、前記めっきマスクを除去するめっき・第1のレジスト除去工程。
(5)めっき・第1のレジスト除去工程後、導電性基板の両面を、第2のレジストで覆う第2のレジスト被覆工程。
(6)所定パターンを、露光・現像して開口部を有するエッチングマスクを形成する第2の露光・現像工程。
(7)導電性基板の裏面を、前記エッチングマスクを用いたエッチング加工により窪み領域を形成するエッチング工程。
(8)前記エッチングマスクを除去する第2のレジスト除去工程。 - 下記(A)から(E)の工程を順に含むことを特徴とする請求項4乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(記)
(A)半導体素子搭載用基板の半導体素子搭載領域に半導体素子を搭載する半導体素子搭載工程。
(B)半導体素子の電極部と内部端子表面めっき層とを、ボンディングワイヤを用いて電気的に接続するワイヤボンディング工程。
(C)半導体素子、ボンディングワイヤ、所定の表面めっき層を含めた半導体素子搭載用基板の表面が第1の封止樹脂により樹脂封止される第1の樹脂封止工程。
(D)半導体搭載用基板の裏面側よりエッチングを行い、所定の金属部を個別に分割して電気的接続以外は独立状態にする樹脂封止後のエッチング工程。
(E)所定の金属部を、第2の封止樹脂で樹脂封止して前記第2の封止樹脂の表面に少なくとも外部端子裏面めっき層が露出した形態とする第2の樹脂封止工程。
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