JPH10321754A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH10321754A
JPH10321754A JP14317197A JP14317197A JPH10321754A JP H10321754 A JPH10321754 A JP H10321754A JP 14317197 A JP14317197 A JP 14317197A JP 14317197 A JP14317197 A JP 14317197A JP H10321754 A JPH10321754 A JP H10321754A
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JP
Japan
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metal substrate
semiconductor element
semiconductor device
substrate
resin
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Pending
Application number
JP14317197A
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English (en)
Inventor
Saburo Tanabe
三郎 田辺
Kenji Katsuki
謙治 香月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui High Tec Inc
Original Assignee
Mitsui High Tec Inc
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/293Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29338Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29339Silver [Ag] as principal constituent

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱導電性の金属基板に半導体素子を搭載して
なるキャビティダウン型の半導体装置において、前記金
属基板とTAB基板固着のための接着剤やマーキングイ
ンクとの密着性を損なうことのない表面処理を行うこと
により、信頼性の高い半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体装置を搭載する熱導電性の金属基
板2の全面にコーティング樹脂13によりコーティング
を行い、当該金属基板2上にAgペースト4により半導
体素子3を、また接着剤7により表面に導体パターン6
を配設した絶縁性テープ5を固着する。更に必要な場
合、半導体素子搭載面の裏面にアクセサリーパターン1
2を印字する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特に外部接続用端子をマトリクス状に配置してなるSB
C(ソルダーボールコネクト)法を用いた半導体装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体装置は、実装基
板上の回路パターンに半田等を用いて接続されている。
近年、素子の微細化及び装置の小型化に対応して、外部
接続端子として半田ボールを用いて実装基板上に半導体
装置を接続する、SBC法と指称される実装方法が提案
されている。この方法によれば、実装基板の回路パター
ンに位置決めを行い、半導体装置を載置して過熱し固着
すればよく、実装が容易であるという利点がある。この
ような半導体装置のうち、金属基板のほぼ中央に半導体
素子を搭載し、当該半導体素子搭載領域周辺に外部接続
用端子を設けた、いわゆるキャビティダウン型の半導体
装置がある。これによれば、半導体素子を搭載する金属
基板を放熱板として用いることができ、半導体装置の熱
放散性を向上させることができる。
【0003】図7にキャビティダウン型の半導体装置の
従来例を示す。半導体装置は、図7(b)に示すよう
に、ほぼ中央の半導体素子搭載領域に凹部1を形成した
Cu材、SUS材などからなる熱導電性の金属基板2の
前記凹部1に半導体素子3がAgペースト4などにより
搭載されており、この凹部1周縁の平坦部に絶縁性テー
プ5の片面に導体パターン6を配設したTAB基板の絶
縁性テープ5側を接着剤7にて固着し、更にこのTAB
基板の導体パターン6形成面側に、孔Hを形成した絶縁
膜8を被覆し、この絶縁膜8の裏面側に、孔Hを介して
表面側の前記導体パターン6に接続するように外部接続
端子として機能する半田ボール9が配設されている。
【0004】なお、半導体素子3の電極14と導体パタ
ーン6とはボンディングワイヤ10により電気的に接続
され、半導体素子3とその周辺のボンディングワイヤ1
0及び導体パターン6が露出する領域は樹脂11により
封止されている。
【0005】ところで、前記金属基板2には、特に当該
基板がCu材の場合には、腐食防止のためその表面全面
にNiメッキが施されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに金属基板2表面にNiメッキを施すと、メッキ表面
は非常に滑らかであるため、アンカー効果などによる結
合力向上が期待できず、金属基板2とTAB基板固着用
の接着剤7や半導体素子3を取りつける際使用するAg
ペースト4との密着力が弱くなってしまい、その結果、
パッケージクラックや、TABテープの剥離ショートが
発生するなど、半導体装置の信頼性を損ねる原因となっ
ていた。
【0007】また、図7(a)に示すように、金属基板
2の半導体素子搭載面の裏面には、各半導体装置を区別
するため品名、商標などのアクセサリーパターン12を
マーキングインクにより印字するが、このマーキングイ
ンクの密着性も同様に悪くなってしまい、良好に印字す
ることができないという欠点があった。本発明はかかる
実情に鑑みてなされたものであり、TAB基板の接着剤
やAgペースト、更にはマーキングインクとの密着力を
損ねることなく金属基板にコーティングを施した信頼性
の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、半導体装置の金属基板の全面を樹脂に
よりコーティングするようにしている。
【0009】また、第2の発明によれば、金属基板の全
面を酸化処理し、かつ少なくとも外部に露出する部分を
樹脂によりコーティングするようにしている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置及びそ
の製造方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は本発明の半導体装置を示す図である。半導体装置
の構成としては従来例とほぼ同様である。
【0011】すなわち半導体装置は、ほぼ中央の半導体
素子搭載領域に凹部1を形成したCu材などからなる熱
導電性の金属基板2の前記凹部1に半導体素子3がAg
ペースト4などにより搭載されており、この凹部1周辺
の平坦部に絶縁性テープ5の片面に導体パターン6を配
設したTAB基板の絶縁性テープ5側を接着剤7にて固
着し、更にこのTAB基板の導体パターン6形成面側
に、孔Hを形成した絶縁膜8を被覆し、この絶縁膜8の
裏面側に、孔Hを介して表面側の前記導体パターン6に
接続するように外部接続端子として機能する半田ボール
9が配設されている。ただし、本発明においては前記金
属基板2の表面全面がエポキシなどからなるコーティン
グ樹脂13によりコーティングされている。
【0012】なお、半導体素子3と導体パターン6とは
ボンディングワイヤ10により電気的に接続され、半導
体素子3とその周辺の少なくともボンディングワイヤ1
0及び導体パターン6が露出する領域は領域は封止樹脂
11により封止されている。
【0013】次にこの半導体装置の製造工程について説
明する。まず、ディプレス加工によりほぼ中央の半導体
素子搭載領域に凹部1を形成したCu材からなる金属基
板2の表面全面に、エポキシなどからなるコーティング
樹脂13を、15μm前後の厚さとなるようにスクリー
ン印刷、コーター、吹き付けなどによりコーティング
し、図3に示すような金属基板2を形成する。
【0014】次に、膜厚50μmのポリイミド樹脂から
なる絶縁性テープ5の半導体素子搭載領域に対応する部
分に開口を形成すると共に、厚さ18μmの銅箔を貼着
し、この銅箔をフォトリソグラフィによりパターニング
して導体パターン6を有するTAB基板を形成する。な
お、前記銅箔には金、ニッケルなどによりメッキ層を形
成してもよい。
【0015】そして図2(a)に示すように、このTA
B基板を、前記金属基板2の半導体素子搭載領域に形成
された凹部1周辺の平坦部に、ポリイミド樹脂などから
なる絶縁性の接着剤7を介して固着する。それから前記
TAB基板の導体パターン面上にドライフィルムなどか
らなる絶縁膜8を被覆し、これにフォトリソグラフィに
より、面全体に格子状をなすようにピッチ1.27m
m、孔径0.65mmの孔Hを形成する。
【0016】その後、図2(b)に示すように金属基板
2に形成された凹部1に半導体素子3をAgペースト4
により固着する。そしてワイヤボンディングマシンによ
り、半導体素子3の電極パッド14と前記導体パターン
6とを金線などからなるボンディングワイヤ10を介し
て電気的に接続する。それから半導体素子3、ボンディ
ングワイヤ10及び導体パターン6の少なくとも露出部
分をエポキシなどからなる封止樹脂11により封止す
る。
【0017】そして、図2(c)に示すようにドライフ
ィルムなどからなる絶縁膜8に形成した孔H内にフラッ
クスを印刷し、外部接続端子として機能するPb10
%、Sn90%の半田からなる直径0.7mmの半田ボ
ール9を供給し、320℃10秒間(ピーク温度維持時
間)の加熱工程を経て、表面を導体パターン6に固着す
る。そして最後に必要に応じて、イソプロピルアルコー
ル(IPA)や、その他炭化水素系洗浄液などに浸漬し
て超音波洗浄を行い、余剰のフラックスを除去する。
【0018】このようにして形成された半導体装置によ
れば、金属基板2の全面をコーティング樹脂13により
コーティングしているので、これにより金属基板2の腐
食防止等の外部環境からの保護という効果に加え、金属
基板2とTAB基板固着のための接着剤7や半導体素子
3を取りつける際使用するAgペースト4との接着はコ
ーティング樹脂13を介して行われることになるため、
両者の密着力が強固となり、半導体装置の信頼性が飛躍
的に向上する。
【0019】また、金属基板2の半導体素子搭載面の裏
面側に、各半導体装置を区別するため品名、商標などの
アクセサリーパターン12をマーキングインクにより印
字する場合でも、金属基板2裏面のマーキング領域はコ
ーティング樹脂13によりコーティングされているの
で、マーキングインクとの密着性が向上し、極めて良好
に印字することができる。
【0020】続いて、第2の発明の実施形態について説
明する。本実施形態においては、Cu材などからなる金
属基板2を液温60℃から80℃程度の強アルカリ性の
溶液中に約2分以上浸漬し、これを揺動することにより
金属基板2表面全面に針状結晶からなる酸化皮膜15を
形成し、図6(a)に示すような金属基板2を得る。そ
の後エポキシなどのコーティング樹脂13を、少なくと
も金属基板2の外部に露出する部分にコーティングし、
図6(b)に示すような金属基板2を得るようにしてい
る。その他は第1の実施形態と同様である。
【0021】本実施形態によれば、金属基板2の全面を
酸化処理し、酸化皮膜15を形成した後、少なくとも外
部に露出する部分にエポキシなどのコーティング樹脂1
3をコーティングするようにしているので、金属基板2
とコーティング樹脂13との密着を更に強固にすること
ができるとともに、金属基板2とTAB基板固着のため
の接着剤7や半導体素子3を取りつける際使用するAg
ペースト4との接着面にも酸化皮膜15が形成されてい
るため、これらとの密着力も強固となり、また、この部
分にはコーティング樹脂13はコーティングされていな
いので、半導体素子3より発生する熱は、金属基板2、
半田ボール9を介して良好に外部に逃がすことができ、
放熱効果を損ねることもない。
【0022】また、金属基板2の半導体素子搭載面の裏
面側に、各半導体装置を区別するため品名、商標などの
アクセサリーパターン12をマーキングインクにより印
字する場合でも、第1の実施形態同様金属基板2裏面の
マーキング領域はコーティング樹脂13によりコーティ
ングされることになるので、マーキングインクとの密着
性が向上し、極めて良好に印字することができる。
【0023】なお、本実施形態においては金属基板2の
表面全面を酸化処理し、かつ少なくとも外部に露出する
部分をコーティング樹脂13によりコーティングするよ
うにしたが、酸化処理後、金属基板2の表面全面をコー
ティング樹脂13によりコーティングするようにしても
よい。また、酸化処理方法についても前記方法に限定さ
れず、例えば陽極酸化や加熱酸化によって酸化皮膜15
を形成するようにしてもよい。
【0024】なお、本実施形態においては、金属基板2
として中央に凹部1を設けたものを用いたが、これに限
定されることなく、例えば図4(a)、(b)、(c)
として示すような、凹部を有しない平板状のものや、金
属基板が上方へ窪んだ形状のもの、もしくはプレス加工
により半抜き状態に形成したものを用いても良い。ま
た、金属基板2の材質もCu材に限定されず、例えばC
u合金材やSUS材、あるいはアルミ材等を使用しても
よい。更に、凹部1の形成をディプレスにより行った
が、これはエッチングにより行ってもよいし、その他絞
り加工やフライス加工により形成してもよい。
【0025】また、孔Hのピッチや孔径は前記実施形態
に限定されることなく適宜変更可能であり、例えば格子
ピッチが1mmであれば孔径は0.55mm、格子ピッ
チが1.5mmであれば孔径は0.75mmというよう
に適宜変更可能である。更に半田ボール9の組成につい
ても適宜選択可能であり、例えばPb37%、Sn63
%の共晶半田を用いてもよく、この場合は固着工程での
加熱温度は230℃程度で良い。
【0026】更にまた、前記実施形態においては半導体
素子3と導体パターン6との電気的接続方法としてワイ
ヤボンディングを用いた例について説明したが、これは
例えばダイレクトボンディングを用いても良い。この場
合、図5に示すようにTAB基板の導体パターン6は半
導体素子3の電極パッド14上まで伸長されるとともに
導体パターン6の先端にはバンプ(図示せず)が形成さ
れており、当該バンプを前記半導体素子3の電極パッド
14に直接接合することにより電気的に接続されること
となる。
【0027】また、金属基板としてCu材を使用した
が、これに限定されることなく、例えばCu合金材やS
US材、あるいはアルミ材なども使用できることはもち
ろんである。
【0028】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、半導体装置の金属基板はその表面全面を樹脂により
コーティングされているので、金属基板とTAB基板固
着のための接着剤や半導体装置を取り付ける際使用する
Agペーストとの密着力が強化され、半導体装置の信頼
性が向上するとともに、金属基板の半導体素子搭載面の
裏面側にアクセサリーパターンを印字する場合にも、印
字領域は樹脂によりコーティングされているため、マー
キングインクとの密着性が向上し、良好に印字すること
ができる。
【0029】また第2の発明によれば、金属基板の表面
全面を酸化処理し、その後少なくとも金属基板の外部に
露出する部分を樹脂によりコーティングしているので、
金属基板と樹脂との密着を強固とすることができる等の
効果がある。
【0030】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置の構成を示
す断面図。
【図2】本発明の半導体装置の製造工程を示す図。
【図3】本発明の第1の実施例に係る金属基板の断面
図。
【図4】本発明に係る金属基板の他の実施例を示す図。
【図5】本発明の第1の実施例の変形例を示す図。
【図6】本発明の第2の実施例に係る金属基板を示す
図。
【図7】従来の半導体装置を示す平面図及び断面図。
【符号の説明】
1 凹部 2 金属基板 3 半導体素子 4 Agペースト 5 絶縁性テープ 6 導体パターン 7 接着剤 8 絶縁膜 9 半田ボール 10 ボンディングワイヤ 11 封止樹脂 12 アクセサリーパターン 13 コーティング樹脂 14 電極パッド 15 酸化皮膜 H 孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱導電性の金属基板の第1の面のほぼ中
    央に半導体素子が搭載され、当該第1の面には前記半導
    体素子と電気的に接続される導体パターンを有するTA
    B基板が固着されており、この導体パターンに外部接続
    用端子が接続されてなる半導体装置において、前記金属
    基板は、全面を樹脂によりコーティングされていること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 熱導電性の金属基板の第1の面のほぼ中
    央に半導体素子が搭載され、当該第1の面には前記半導
    体素子と電気的に接続される導体パターンを有するTA
    B基板が固着されており、この導電パターンに外部接続
    用端子が接続されてなる半導体装置において、前記金属
    基板は、全面を酸化処理されており、かつ少なくとも外
    部に露出する部分を樹脂によりコーティングされてなる
    ことを特徴とする半導体装置。
JP14317197A 1997-05-15 1997-05-15 半導体装置 Pending JPH10321754A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008050582A1 (fr) * 2006-10-26 2008-05-02 Sharp Kabushiki Kaisha Dispositif semi-conducteur, dispositif d'affichage et dispositif électronique
KR101102214B1 (ko) * 2007-09-28 2012-01-05 헤레우스 머티어리얼즈 테크놀로지 게엠베하 운트 코 카게 금속 표면의 접촉을 위한 방법 및 페이스트
KR101119259B1 (ko) 2010-01-12 2012-03-20 삼성전기주식회사 하이브리드형 방열기판 및 그 제조방법

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