JPH0982840A

JPH0982840A - Ｐｂｇａ半導体装置

Info

Publication number: JPH0982840A
Application number: JP25953995A
Authority: JP
Inventors: Hideji Sagara; 秀次相楽; Chikamochi Taya; 周望田谷
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】リードフレームをコア材として、従来の両面
に回路を形成した耐熱性有機基板を用いたものよりも簡
単に製作でき、放熱性の良いＰＢＧＡを提供する。【解決手段】熱伝導性の高い金属板１３０上に半導体
素子１１０をダイボンディングにて搭載し、この半導体
素子１１０を囲むように、板状の絶縁性スペーサ１４０
とリードフレーム１２０とをこの順に積層し、このリー
ドフレーム上面に、インナーリード１２１の先端領域と
外部端子１２２の面を露出させてリード部材を有機絶縁
層１５０で封止する。インナーリード１２１と半導体素
子１１０の端子とはワイヤ１８０にて電気的に接続す
る。有機絶縁層１５０から露出したリードフレームの外
部端子１２２の面には半田ボールからなる外部電極１７
０がその一部を有機絶縁層１５０から露出するように形
成され、また半導体素子周辺部は、ワイヤ、インナーリ
ード先端領域を含めて封止用樹脂１９０にて封止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，リードフレームを用い
回路を形成したＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置
で、特に、放熱性に優れた樹脂封止形半導体装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置は、電子機器の高性能
化と軽薄短小の傾向からＬＳＩはＡＳＩＣに代表される
ように、ますます高集積化、高機能化の一途をたどって
きている。これに伴い、信号の高速処理には、パッケー
ジ内部のスイッチングノイズが無視できない状況になっ
てきて、特に、ＩＣの同時スイッチングノイズにはパッ
ケージ内部配線の実効インダクタンスが大きく影響を与
える為、主に、電源やグランドの本数を増やすしてこれ
に対応してきた。この結果、半導体装置の高集積化、高
機能化は外部端子（ピン）総数の増加を招き、半導体装
置の多端子化が求められるようになってきた。多端子Ｉ
Ｃ、特にゲートアレイやスタンダードセルに代表される
ＡＳＩＣあるいは、マイコン、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の半導体素子
搭載装置（半導体装置）にはＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａ
ｔＰａｃｋａｇｅ）等の半導体装置が用いられてお
り、ＱＦＰでは３００ピンクラスのものまでが実用化に
至ってきている。

【０００３】ＱＦＰは、図１１（ｂ）に示す単層リード
フレーム１１１０を用いたもので、図１１（ａ）に示す
ように、ダイパッド１１１１上に半導体素子１１２０を
搭載し、銀めっき等の表面処理がなされたインナーリー
ド１１１２の先端部１１１２Ａと半導体素子１１２０の
端子１１２１とをワイヤ１１３０にて結線し、封止用樹
脂１１４０で封止を行い、この後、ダムバー部１１１４
をカットし、アウターリード１１１３をガルウイング状
に成形したものである。このように、ＱＦＰは、パッケ
ージの４方向に外部回路と電気的に接続するためのアウ
ターリード１１１３を設けた構造で多端子化に対応でき
るものとして開発されてきた。ここで用いられる単層リ
ードフレーム１１１０は、通常、４２合金（４２％ニッ
ケル−鉄合金）あるいは銅合金などの電気伝導率が高
く，且つ機械的強度が大きい金属材を素材とし、フォト
エッチング法かあるいはスタンピング法により、図１１
（ｂ）に示すような形状に作製されていた。尚、図１１
（ｂ）（ロ）は図１１（ｂ）（イ）のＦ１−Ｆ２におけ
る断面図である。

【０００４】しかし、半導体素子の信号処理の高速化、
高性能（機能）化は、更に多くの端子数を必要とするよ
うになってきた。ＱＦＰでは、外部端子ピッチを狭める
ことにより、パッケージサイズを大きくすることなく多
端子化に対応してきたが、外部端子の狭ピッチ化に伴
い、外部端子自体の幅が細くなり、外部端子の強度が低
下するため、アウターリードのガルウィング化に際し、
アウターリードの位置精度や平坦性の確保が難しくな
り、０．４ｍｍから０．３ｍｍピッチへの狭ピッチ化に
ともない、実装に際し、パッケージ搭載精度維持が難し
くなり、更に高度なボード実装技術を実現しなければな
らないという実装面での問題を抱えていた。

【０００５】このような、ＱＦＰの実装効率、実装性で
の問題に対応するために、半田ボールを半導体素子搭載
装置（半導体装置）の外部端子とした、面実装型半導体
装置である、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａ
ｙ）が開発された。このＢＧＡには、セラミックを基板
とし半導体素子を不活性雰囲気の気体を充填した空間に
搭載しセラミック製の蓋をガラスで接着するＣＢＧＡ
（ＣｅｒａｍｉｃＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）
と、耐熱性のある有機材料の平板を基板とし樹脂で半導
体素子を封止するＰＢＧＡ（ＰｌａｓｔｉｃＢａｌｌ
ＧｒｉｄＡｒｒａｙ）があるが、いずれも、入出力
端子を増やすために、基板の片面に半導体素子を搭載
し、もう一方の面に球状の半田からなる外部端子を二次
元的に配列して設け、スルーホールにより半導体素子と
外部端子（半田ボール）との電気的導通をとっている。
このように、外部端子を二次元的に配置することで、パ
ッケージの４辺に外部端子を設けたＱＦＰに比べ、同じ
外部端子数でも外部端子間隔（ピッチ）を大きくとれる
という利点があり、半導体装置の実装工程を難しくせ
ず、入出力端子の増加に対応できた。

【０００６】しかし、ＣＢＧＡは、低熱膨張、高熱伝導
のセラミックを基材として用いるため、熱放散性が高
く、外部からの物理的、化学的影響から半導体素子を保
護する機能は高いものの、セラミック基板の材料費や製
造コストが高ことと、一般的に用いられる有機材料で構
成された配線基板に実装する際には、熱膨張の違いによ
る熱応力が、外部端子（半田ボール）に集中し、接続部
分の長期信頼性に問題があった。

【０００７】この為、ＣＢＧＡに比べコストが安い、耐
熱性のある有機基板を用いたＰＢＧＡが広く使用される
ようになってきた。ＰＢＧＡは、一般に図９に示すよう
な構造である。図９（ｂ）は図９（ａ）の裏面（基板）
側からみた図で、図９（ｃ）はスルーホール９５０部を
示したものである。このＢＧＡはＢＴレジン（ビスマレ
イミド樹脂）を代表とする耐熱性を有する平板（樹脂
板）の基材９０２の片面に半導体素子９０１を搭載する
ダイパッド９０５と半導体素子９０１からボンディング
ワイヤ９０８により電気的に接続されるボンディングパ
ッド９１０を持ち、もう一方の面に、外部回路と半導体
装置との電気的、物理的接続を行う格子状あるいは千鳥
状に配列された半ボールにより形成した外部接続端子９
０６をもち、外部接続端子９０６とボンディングパッド
９１０の間を配線９０４とスルーホール９５０、配線９
０４Ａにより電気的に接続している構造である。しかし
ながら、ＰＢＧＡは、搭載する半導体素子とワイヤの結
線を行う回路と、半導体装置化した後にプリント基板に
実装するための外部端子（半田ボール）とを基板９０２
の両面に設け、これらをスルーホール９５０を介して電
気的に接続していた複雑な構造であり、信号が通過する
回路長が長くなり、その回路デザインも複雑化するとい
う問題があった。また、耐熱及び絶縁樹脂基材を用いて
構成される基板を製造するＰＧＡのプロセスは、樹脂基
材の孔開けや表裏回路の導通めっき処理及びソルダーレ
ジスト印刷といった従来のプリント基板と同様の工程が
必要であり、全体として長い工程にならざるをえない。
これに加えて、高密度化を実現するための回路プロセス
においての制約が多く存在し、低コストに製造すること
は難しかった。そしてまた、樹脂の熱膨張の影響により
スルーホール９５０に断線を生じたり、樹脂封止後、回
路基板へ実装する際に、耐熱性基板と封止樹脂との接着
強度が低いため封止樹脂−耐熱性基板間の剥離を生じる
等問題があった。さらには、ＰＢＧＡは、耐熱性基板、
封止樹脂等の熱伝導率の低い材料で構成されているた
め、熱放散は低く、耐熱性基板にサーマルビアを形成す
ることで、熱放散性の向上が図られたが不十分であっ
た。このように、上記、図９に示す、従来のＰＢＧＡに
は、作製面、信頼性の面、熱放散性の面で問題があり、
その対応が求められていた。

【０００８】一方、作製プロセスの簡略化、信頼性の向
上を目指し、上記図９に示す構造のものの他に、リード
フレームをコア材として回路を形成したＰＢＧＡも、近
年、種々提案されてきた。これらのリードフレームを使
用するＢＧＡパッケージは、一般には、リードフレーム
１０１０の外部端子部１０１４に対応する箇所に所定の
孔をあけた、絶縁フィルム１０６０上にリードフレーム
１０１０を固定して、樹脂封止した図１０（ａ）に示す
ような構造、ないし図１０（ｂ）に示すような構造をと
っていた。上記リードフレームを用いるＢＧＡパッケー
ジに使われるリードフレーム１０１０は、従来、エッチ
ング加工方法により作製され、図１０に示すように外部
端子部１０１４とインナーリード１０１２ともリードフ
レーム素材の厚さに作製されていた。このリードフレー
ムをコア材として回路を形成したＰＢＧＡは、図９に示
す、両面に回路を形成した有機基板を用いたＰＢＧＡに
比べ、作製プロセスの簡略化は大きく、信頼性の向上も
ある程度達成できたが、熱放散性が不十分であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＰＢＧ
Ａにおいては、作製プロセスの簡略化、信頼性の向上、
且つ、熱放散性の改善が求められていた。本発明は、こ
れに対応するためのもので、図９示す、両面に回路を形
成した耐熱性有機基板を用いたＰＢＧＡに比べ、作製プ
ロセスの簡単なリードフレームをコア材としたＰＢＧＡ
において、熱放散性を向上させたものを提供しようとす
るものである。これにより、一層の多端子化、高密度配
線に対応できるＢＧＡタイプの樹脂封止型半導体装置を
提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のＰＢＧＡ半導体
装置は、半導体素子の端子（バンプ）と電気的に結線す
るためのインナーリードと、該インナーリードに一体的
に連結して外部回路と電気的に接続するための外部端子
とからなる組みを複数有し、且つ外部端子を二次元的に
配列させたリードフレーム用いたＢＧＡタイプの樹脂封
止型半導体装置であって、熱伝導性の高い金属板の一方
の面に、端子（バンプ）を上にして半導体素子を直接
（ダイボンディングにて）搭載し、少なくとも半導体素
子搭載箇所を含む領域を除いて半導体素子を囲むよう
に、板状の絶縁性材からなるスペーサとリードフレーム
とをこの順に積層し、かつ該リードフレーム上面に、イ
ンナーリードの先端領域と外部端子の面を露出させてリ
ードフレームを封止する有機絶縁層を設けており、前記
インナーリードの先端領域と半導体素子の端子（バン
プ）とはワイヤにて電気的に結線され、前記有機絶縁層
から露出されたリードフレームの外部端子の面には、こ
れに一体的に結合した半田ボールからなる外部電極がそ
の一部を有機絶縁層から外部に露出するように形成され
ており、且つ、半導体素子周辺部は、ワイヤ、有機絶縁
層から露出したインナーリード先端領域を含め封止用樹
脂にて封止されていることを特徴とするものである。そ
して、上記の金属板と絶縁性材からなるスペーサ、およ
び該スペーサとリードフレームはそれぞれ、接着剤を介
して接着固定されていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記において、インナーリードの、少なく
とも先端部を含む部分をリードフレーム素材の厚さより
も薄肉に形成してあることを特徴とするものである。そ
して、上記において、（ワイヤの接続がし易いようにな
いし、全体を薄肉のパッケージとするために、）金属板
の半導体素子搭載領域は凹状にへこんで形成され、凹ん
だ金属部に直接半導体素子をダイボンディングして搭載
してあることを特徴とするものである。尚、上記におけ
るリードフレームとは、半導体素子の端子と電気的に結
線するためのインナーリードと、該インナーリードに一
体的に連結して外部回路と電気的に接続するための外部
端子とからなる組みを複数有したものを言い、一般には
は、図６（ａ）に示す、連結部４２５や枠（フレーム）
部４２４を設けたリードフレーム４２０から、図６
（ｂ）に示す連結部４２５を除去したリードフレーム４
２０Ａを作製し、これを使用する。図６（ｂ）の枠（フ
レーム）部４２４は半導体装置作製の際に除去される。

【００１１】

【作用】本発明のＰＢＧＡ半導体装置は、上記のように
構成することにより、図９に示す従来の両面に回路を形
成したＰＢＧＡタイプに比べ、簡単な構造とし、作製プ
ロセスの簡略化を達成し、信頼性の向上させ、且つ、熱
放散性の改善ができるＰＢＧＡの提供を可能とするもの
である。詳しくは、熱伝導性の高い金属板の一方の面上
に、半導体素子を直接（ダイボンディングにて）搭載
し、半導体素子を囲むようにリードフレームをスペーサ
を介して搭載しており、且つ、リードフレームを有機絶
縁層で覆って封止し、半導体素子やワイヤを樹脂で封止
して、金属板の他方の面は外部に露出させていることよ
り、従来の図９に示すＰＢＧＡに比べ熱の放散性を向上
させており、板状の絶縁性材からなるスペーサを介して
金属板上にインナーリード、外部端子を設けていること
により、電気的ノイズにも強いものとできる。金属板の
一方の面にのみリードフレームからなる回路を配置し、
外部端子を二次元的に配列して設けていることにより、
配線の引き回しを簡単なものとし、且つ出力端子の数を
多くとれ、外部端子間のピッチを広く採れ、多端子化が
でき、実装性の良い半導体装置の作製を可能としてい
る。また、封止用樹脂によりワイヤと半導体素子を含
む、半導体素子周辺部のみを樹脂封止（モールド）すれ
ばよく、作製の際の樹脂封止（モールド）を簡単なもの
とできるようにしている。更に、インナーリードの、少
なくとも先端部を含む部分をリードフレーム素材の厚さ
よりも薄肉に形成していることより、この部分での一層
の微細加工を可能としており、従来のリードフレーム素
材のままの場合に比べ、一層の狭ピッチ化（多端子化）
と、高密度実装を可能としている。また、金属板の半導
体素子搭載領域は凹状にへこんで形成し、凹んだ金属部
に直接半導体素子をダイボンディングして搭載すること
より、凹部の深さを加減してワイヤの接続がし易いよう
に調整でき、また、半導体装置全体を薄肉のパッケージ
とすることを可能としている。

【００１２】

【実施例】本発明を実施例に基づいて説明する。先ず、
本発明のＰＢＧＡ半導体装置の実施例１を挙げる。図１
（ａ）は実施例１のＰＢＧＡ半導体装置の断面図で、図
１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２における切断面図で
あり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＢ１−Ｂ２に相当する
位置での断面を示している。図１（ｃ）はインナーリー
ドの先端と半導体素子の端子とをワイヤにて接続した状
態を示したもので、ほぼ点線から外側は有機絶縁層によ
り封止されており、点線より内側は封止用樹脂により封
止されている。図１中、１００は半導体装置、１１０は
半導体素子、１１１は端子、１２０はリードフレーム、
１２１はインナーリード、１２１Ａはインナーリード先
端部、１２２は外部端子（ランド）、１３０は金属板、
１４０はスペーサ、１５０は有機絶縁層、１５１、１５
２は接着材層、１６０１、１６２はめっき層、１７０は
外部電極（端子）、１８０はワイヤ、１９０は封止用樹
脂である。図１に示すように、本実施例のＰＢＧＡ半導
体装置は、半導体素子１１０の端子１１１と電気的に結
線するためのインナーリード１２１と、該インナーリー
ド１２１に一体的に連結して外部回路と電気的に接続す
るための外部端子１２２とからなる組みを複数有し、且
つ外部端子１２２を二次元的に配列させたリードフレー
ム１２０を用い、封止用樹脂１８０にて樹脂封止（モー
ルド）したＰＢＧＡである。そして、熱伝導性の高い銅
材からなる金属板１３０の一方の面に、端子１１１を上
にして半導体素子１１０を直接ダイボンディングにて搭
載し、該熱伝導性の高い銅材からなる金属板１３０の一
方の面上に、少なくとも半導体素子１１０搭載箇所を含
む領域を除き、半導体素子１１０を囲むように、ＢＴレ
ジンからなる板状のスペーサ１４０、４２合金（４２％
ニッケル−鉄合金）からなるリードフレーム１２０をこ
の順に、各間をそれぞれエポキシ系の接着剤（日本レッ
ク株式会社製ＮＲ−５００）１５１、１５２で接着固定
して積層し、更にこの上に、インナーリード先端部１２
１Ａと外部端子１２２の面を露出させ、且つ、インナー
リード１２１を封止するソルダーレジストからなる有機
絶縁層１５０を設けている。リードフレーム１２０の外
部端子１２２の面にはめっき層１６１が設けられ、これ
を介して、外部端子１２２に一体的に結合した半田ボー
ルからなる外部電極１７０をその一部が有機絶縁層１５
０から外部に露出するように設けている。インナーリー
ド先端部１２１Ａと半導体素子１１０の端子１１１とは
ワイヤ１８０にて電気的に結線され、金属板１３０の一
方の面上の半導体素子１１０の周辺部をワイヤ１８０、
半導体素子１１０全体を埋めるように封止用樹脂１９０
にて封止されているものである。尚、インナーリード先
端部１２１Ａにもワイヤボンディングのためのめっき層
１６２が設けられている。めっき層１６１、１６２はと
もに３μｍ厚の無電解ニッケルめっき層とこの上の０．
３μｍ厚の無電解金めっき層からなる。

【００１３】リードフレーム１２０は、０．１０ｍｍ厚
の４２合金（４２％ニッケル−鉄合金）からなるリード
フレーム素材をエッチング加工にて外形加工したもので
あり、半導体素子１１０端子１１１と電気的に結線する
ためのインナーリード１２１と該インナーリード１２１
に一体的に連結し、外部回路と電気的に接続するための
外部端子１２２からなる組みを複数個もち、且つ、外部
端子１２２を二次元的に配列させている。リードフレー
ム１２０は、図６（ａ）に示すように外形加工されたリ
ードフレーム４２０から、半導体作製の過程で、枠（フ
レーム）部４２４や連結部４２５を除いたものである。
図６（ａ）に示すリードフレーム４２０は、はじめ、連
結部４２５や枠（フレーム）４２４を設けて、これらに
インナーリード４２１や外部端子４２２、リード４２３
が支持されて外形加工される。図６（ｂ）に示すリード
フレーム４２０Ａは支持用のフィルム４１０を図６
（ａ）に示すリードフレーム４２０に貼り合わせた後
に、連結部４２５とこれに連結していた最終的に不要な
リードを切断除去したものである。リードフレーム１２
０は、図６（ｂ）に示すリードフレーム４２０Ａを用
い、半導体装置作製の過程で枠（フレーム）部４２４や
これに連結した不要なリード４２３の一部が除去された
ものである。

【００１４】次いで、本発明のＰＢＧＡ半導体装置の製
造方法を説明する。本実施例のＰＢＧＡ半導体装置の製
造は、簡単には、リードフレーム１２０とスペーサ１４
０の一方の面を接着固定した後に、スペーサ１４０の他
方の面と金属板とを接着固定して作製するものである
が、図４、図５に基づいて製造方法を説明する。先ず、
０．１ｍｍ厚の４２合金（４２％ニッケル−鉄合金）か
らなるリードフレーム素材からエッチング加工により、
図６（ａ）に示す形状のリードフレーム４２０を作製し
た後、リードフレーム４２０全体を支持用のフィルムで
貼り合わせ固定した状態で連結部４２５を除去して図６
（ｂ）に示す形状のリードフレーム４２０Ａを用意し
た。（図４（ａ）（イ））この段階では、リードフレーム４２０Ａにはフレーム
（枠）部４２４が、外部端子４２２に連結したリード４
２３を介して連結されている。そして、インナーリード
先端部４２１は、半導体素子１１０の位置する領域に相
当する箇所を囲むように設けられている。リードフレー
ムの外形加工にはエッチング加工の他にも、スタンピン
グによる加工が採られる場合もある。一方、図７に示す
ように、片面に膜厚４０μｍのエポキシ系接着剤（日本
レック株式会社製ＮＲ−５００）４３１がコーティング
してある、厚さ０．４ｍｍＢＴレジン（ビスマレイミド
樹脂、三菱ガス化学株式会社製）からなる絶縁性の平板
からスペーサ４３０を所定形状にプレスにより作製して
おいた。（図４（ａ）（ロ））尚、図７（ａ）はスペーサの断面図で、図７（ｂ）は平
面図であり、スペーサ４３０には、半導体素子１１０の
位置する領域に相当する箇所に、開口４３１が形成され
ている。また、厚さ０．５ｍｍの銅板からプレスにより
放熱板（金属板）４４０を形成した後、スペーサ４３０
と接着させる側の面に、スクリーン印刷によりエポキシ
接着剤（日本レック株式会社製ＮＲ−５００）を厚さ１
００μｍに塗布し、１５０°Ｃ３分間の熱処理を行い接
着剤層４４１を形成しておいた。（図４（ａ）（ハ））

【００１５】次に、リードフレーム４２０とスペーサ４
３０の接着剤４３１側面とを合わせ、温度１８０°Ｃ、
圧力２Ｋｇ／ｃｍ²、圧着時間５秒間熱圧着した後、１
００°Ｃ６０分間、１５０°Ｃ１８０分間の熱処理を行
い、接着固定した。（図４（ｂ））次いで、最終的には不要である支持用フィルム４１０を
除去した（図４（ｃ））後、リードフレーム４２０Ａの
フレーム（枠）部４２４を、切り離し、リードフレーム
４２０Ａ全体をスペーサ４３０に支持させた。（図４
（ｄ））次いで、リードフレーム４２０Ａのインナーリード４２
１や外部端子４２２部を封止するためのソルダーレジス
トからなる有機絶縁層４５０を所定の形状に設けた。
（図４（ｅ））ソルダーレジストとては、太陽インキ製造株式会社製の
ＰＳＲ−４０００を用い、リードフレーム４２０上にス
クリーン印刷で塗布した後、所定形状のマスクパターン
版を用いて、所定領域のみに選択的に露光を行い、現像
し、所定形状にした。ソルダーレジストの開口４５１は
外部端子（ランド）４２２部に相当する位置に設けら
れ、インナーリード４２１の先端部４５２もレジストか
ら露出した状態に形成される。この有機絶縁層４５０
は、ワイヤボンディングのためのめっき、半田からなる
外部端子（ランド）４２２との接続のためのめっきを施
す際のめっき用マスクになるものでもある。

【００１６】次いで、インナーリード４２１や外部端子
（ランド）４２２部に所定のめっきを施した。（４
（ｅ））めっきは、無電解ニッケルめっきにより厚さ３μｍのニ
ッケル層を形成した後に、無電解金めっきにより、厚さ
０．２μｍの金めっき層４６０、４６２を形成した。
（図５（ｆ））次に、上記、めっき後のリードフレーム４２０とスペー
サ４３０の一体となったものと、放熱板（金属板）４４
０とを、スペーサ４３０側の面で、放熱板（金属板）４
４０の接着剤４４１を介して、圧着温度１８０°Ｃ、圧
力４Ｋｇ／ｃｍ²、圧着時間５秒間の条件で熱圧着し
た。（図４（ｇ））この後、スペーサ４３０の開口４３１内の放熱板（金属
板）４４０上に、半導体素子４７０をダイボンディング
して、搭載した。（図５（ｈ））次いで、インナーリード４２１先端のめっきが施された
部分と半導体素子４７０の端子４７１とをワイヤ４８０
にて結線した。（図５（ｉ））次いで、半導体素子４７０とワイヤ４８０を埋めるよう
に、封止用樹脂４９０を半導体素子４７０の周辺部に充
填した。（図５（ｊ））封止用樹脂４９０の領域は、インナーリード４２１に結
線したワイヤ４８０を覆い、有機絶縁層４５０に掛かる
程度で良い。勿論、有機絶縁層４５０から露出している
外部端子４２２を覆ってはいけない。この後、有機絶縁
層４５０から露出している外部端子部４２２に半田ボー
ル（組成Ｓｎ−３７％Ｐｂ）を搭載し、２２０°Ｃ、４
０秒間の熱処理により半田ボールを溶融させ、外部端子
４２２と一体的にして、その一部を有機絶縁層から露出
させ、外部電極（端子）５００を形成し、ＰＢＧＡ半導
体装置５１０の作製を完了した。（図５（ｄ））

【００１７】次に、本発明のＰＢＧＡ半導体装置の実施
例２を挙げる。図２は、実施例２のＰＢＧＡ半導体装置
の断面面である。図２中、２００は半導体装置、２１０
は半導体素子、２１１は端子、２２０はリードフレー
ム、２３０は金属板（放熱板）、２４０はスペーサ、２
５０は有機絶縁層、２５１、２５２は接着材層、２６
１、２６２はめっき層、２７０は外部電極（端子）、２
８０はワイヤ、２９０は封止用樹脂である。本実施例
は、半導体素子２１０を金属板（放熱板）２３０の凹部
２３１に搭載したもので、凹部の深さを調整することに
より、半導体素子２１０の位置（高さ）を調整すること
ができるものである。この他の部分は実施例と同じであ
る。これにより、ワイヤボンディングのし易い半導体素
子の位置を選べるとともに、使用するスペーサ２４０等
の厚みの自由度も増す。

【００１８】次に、本発明のＰＢＧＡ半導体装置の実施
例３を挙げる。図３は、実施例１のＰＢＧＡ半導体装置
の平面面である。図３中、３００は半導体装置、３１０
は半導体素子、３１１は端子、３２０はリードフレー
ム、３３０は金属板（放熱板）、３４０はスペーサ、３
５０は有機絶縁層、３５１、３５２は接着材層、３６
１、３６２はめっき層、３７０は外部電極（端子）、３
８０はワイヤ、３９０は封止用樹脂である。本実施例
は、使用するリードフレーム３２０のインナーリード先
端部をリードフレーム素材（厚さ１００μｍ）に比べ、
薄肉（約４０μｍ厚）としたもので、これ以外は実施例
１と同じである。インナーリード先端部を薄肉にするこ
とにより、インナーリード先端部の外形加工を実施例１
や実施例２に使用のリードフレームのインナーリード比
べ、微細に外形加工できるものとしており、その結果、
実施例１や実施例２の半導体装置に比べ、多端子化、高
密度実装が可能となる。このような形状のリードフレー
ム外形加工は、例えば、エッチング加工にて、片面側か
らリードフレーム素材を薄肉化し、もう一方の面から外
形加工を行うハーフエッチング方法を用いてもできる。
尚、このハーフエッチング方法においては、所定形状を
得るため、エッチングを２段階に分け、１回目のエッチ
ングの後にエッチングされた側の腐蝕された凹部ないし
全面を耐熱性の樹脂等で覆い、他方の面から２回目のエ
ッチングを行う方法も知られている。

【００１９】

【効果】本発明のＰＢＧＡ半導体装置は、上記のよう
に、従来の図９に示すＰＢＧＡに比べ、簡単な構造で、
作製プロセスの簡略化、信頼性の向上、熱放散性の改善
を達成したＰＢＧＡ半導体装置の提供を可能にしてい
る。言うまでもなく、本発明のＰＢＧＡ半導体装置は、
ＱＦＰに比べ、より一層の多端子化、高密度化に対応で
きるもので、特に、実装性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のＰＢＧＡ半導体装置の概略図

【図２】実施例２のＰＢＧＡ半導体装置の概略図

【図３】実施例３のＰＢＧＡ半導体装置の概略図

【図４】本発明のＰＢＧＡ半導体装置の製造工程図

【図５】図４に続く、本発明のＰＢＧＡ半導体装置の製
造工程図

【図６】実施例１のＰＢＧＡ半導体装置に用いられるリ
ードフレームを説明するための図

【図７】実施例１のＰＢＧＡ半導体装置に用いられるス
ペーサを説明するための図

【図８】実施例１のＰＢＧＡ半導体装置に用いられる放
熱板（金属板）を説明するための図

【図９】従来のＰＢＧＡを説明するための図

【図１０】従来のリードフレームを用いたＰＢＧＡを説
明するための図

【図１１】ＱＦＰおよびそれに使用される単層リードフ
レームを説明するための図

【符号の説明】

１００、２００、３００半導体装置１１０、２１０、３１０半導体素子１１１、２１１、３１１端子１２０、２２０、３２０リードフレーム１２１インナーリード１２２外部端子（ランド）１３０、２３０、４３０金属板（放熱板）１４０、２４０、３４０スペーサ１５０、２５０、３５０有機絶縁層１５１、２５１、３５１接着剤層１５２、２５２、３５２接着剤層１６１、２６１、３６１めっき層１６２、２６２、３６２めっき層１７０、２７０、３７０外部電極（端子）１８０、２８０、３８０ワイヤ１９０、２９０、３９０封止用樹脂４１０支持用フィルム４２０、４２０Ａリードフレーム４２１インナーリード先端部４２２外部端子４２３リード４２４枠（フレーム）部４２５連結部４３０スペーサ４３１接着剤層４３２開口４４０放熱板（金属板）４４１接着剤層４５０有機絶縁層４５１レジスト開口４５２（インナーリードの）先
端部４６０、４６１めっき層４７０半導体素子４７１端子４８０ワイヤ４９０封止用樹脂５００外部電極（端子）５１０半導体装置９０１半導体素子９０２基材９０３モールドレジン９０４、９０４Ａ配線９０５ダイパッド９０８ボンデイングワイヤ９０６Ａ外部接続端子９１０ボンデイングパッド９１８めっき部９５０スルーホール９５１熱電対ビア１０００、１０００ＡＢＧＡパッケージ１００１、１００１Ａ半導体素子１００１ａＡ、１００１ａ端子１０１０、１０１０Ａリードフレーム１０１１、１０１１Ａダイパッド１０１２、１０１２Ａインナーリード１０１４、１０１４Ａ外部端子部１０１５、１０１５Ａリード１０２０、１０２０Ａ封止用樹脂１０３０、１０３０Ａ外部電極１０６０絶縁フィルム１２００半導体装置１１１０（単層）リードフレーム１１１１ダイパッド１１１２インナーリード１１１２Ａインナーリード先端部１１１３アウターリード１１１４ダムバー１１１５フレーム（枠）部１１２０半導体素子１１２１電極部（パッド）１１３０ワイヤ１１４０封止樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子の端子と電気的に結線するた
めのインナーリードと、該インナーリードに一体的に連
結して外部回路と電気的に接続するための外部端子とか
らなる組みを複数有し、且つ外部端子を二次元的に配列
させたリードフレーム用いたＢＧＡタイプの樹脂封止型
半導体装置であって、熱伝導性の高い金属板の一方の面
に、端子を上にして半導体素子を直接搭載し、少なくと
も半導体素子搭載箇所を含む領域を除いて半導体素子を
囲むように、板状の絶縁性材からなるスペーサとリード
フレームとをこの順に積層し、かつ該リードフレーム上
面に、インナーリードの先端領域と外部端子の面を露出
させてリードフレームを封止する有機絶縁層を設けてお
り、前記インナーリードの先端領域と半導体素子の端子
とはワイヤにて電気的に結線され、前記有機絶縁層から
露出されたリードフレームの外部端子の面には、これに
一体的に結合した半田ボールからなる外部電極がその一
部を有機絶縁層から外部に露出するように形成されてお
り、且つ、半導体素子周辺部は、ワイヤ、有機絶縁層か
ら露出したインナーリード先端領域を含め封止用樹脂に
て封止されていることを特徴とするＰＢＧＡ半導体装
置。
【請求項２】請求項１記載の金属板と絶縁性材からな
るスペーサ、および該スペーサとリードフレームはそれ
ぞれ、接着剤を介して接着固定されていることを特徴と
するＰＢＧＡ半導体装置。
【請求項３】請求項１ないし２において、インナーリ
ードの、少なくとも先端部を含む部分をリードフレーム
素材の厚さよりも薄肉に形成してあることを特徴とする
ＰＢＧＡ半導体装置。
【請求項４】請求項１ないし３において、金属板の半
導体素子搭載領域は凹状にへこんで形成され、凹んだ金
属部に直接半導体素子をダイボンディングして搭載して
あることを特徴とするＰＢＧＡ半導体装置。