JPS63222450A - 半導体装置およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体素子を搭載した半導体装置およびその製
造法に関する。

（従来の技術） 従来、半導体素子はパッケージを介して搭載する方法が
一般的である。パッケージとしては、デュアル・インラ
イン・パッケージ（以下ＤＩＰとする）、フラットパッ
ケージ、チップキャリア。

プラグインパッケージ等がある。

（発明が解決しようとする問題点） これらのパッケージのうちプラグインパッケージは高集
積化された半導体素子の搭載に適している。

しかしこのパッケージは素材にセラミックスを使用しな
ければならないため高価であり、また誘電率が高いとい
う欠点がある。他のＤＩＰ、フラントパッケージ、チッ
プキアリア等のパッケージは。

セラミックス以外にセラミックスに比較し価格の安い樹
脂などが使用可能であるが、樹脂はセラミックスに比較
し放散性が悪く、消費電力が多くなるという欠点を有す
る。またＤＩＰ、フラットパッケージ、チンプキアリア
等のパッケージは９通常側面にピンを設ける構造のパッ
ケージであるため、半導体素子の高集積化に伴いピンの
数が約７０本を越えるとパッケージの面積を大きくしな
ければならず、高密度実装には不適であるという欠点が
ある。

本発明は上記の欠点に鑑み、パッケージを改良して上記
のような欠点のない半導体装置およびその製造法を提供
することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は基板のほぼ中央部に設けられた貫通孔に半導体
素子を搭載した金属体が固着され、かつ基板の表面には
フレキシブル基板のほぼ中央部に設けられた大賞通孔、
大貫通孔の周辺のフレキシブル基板の表面に形成された
配線回路および配線回路と導通する部分に設けられた小
貫通孔、小貫通内に挿入固着されたピンからなるフレキ
シブル配線板が固着され、また半導体素子と配線回路と
をワイヤーで接続し、ピンの先端を残し、他の部分を合
成樹脂で被覆してなる半導体装置並びに基板のほぼ中央
部に貫通孔を形成し、この貫通孔に半導体素子を搭載し
た金属体を固着した後、前記基板の表面にフレキシブル
基板のほぼ中央部に大賞通孔、大貫通孔の周辺に配線回
路および配線回路と導通する部分に小貫通孔を形成し、
かつ小貫通孔にピンを挿入して固着したフレキシブル配
線板を固着し、さらに半導体素子と配線回路とをワイヤ
ーで接続し、ピンの先端を残し、他の部分を合成樹脂で
被覆する半導体装置の製造法に関する。

本発明におけるフレキシブル配線板とは、ポリイミドフ
ィルム、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム等
のフレキシブル基板に、小貫通孔。

大賀通孔、配線回路および小貫通孔内に挿入固着された
ピンとからなるものを示す。

本発明において用いられる金属体は、特に制限はないが
、銅、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属を用いる
ことが好ましい。また金属体の形についても制限はない
が２円柱状のものを用いることが好ましく、また基板の
貫通孔の断面形状を１字形とし、これに合わせて金属体
の断面形状も１字形とすれば基板との接着面積が大きく
なり。

さらに好ましい。

金属体と基板との固着は樹脂を用いて固着することが好
ましい。適用される樹脂としては、シリコン樹脂、ポリ
イミド樹脂、エポキシ樹脂環、耐熱性に優れた熱硬化性
樹脂が用途、使用条件に応じ選択され用いられる。

金属体を基板に固着したとき、金属体の高さは基板より
０．１〜０．６ａｎ＊好ましくは０．３〜０．５閤低く
すれば半導体素子と７レキシプル配線板忙形成した配線
回路とをワイヤーで接続する工程がより容易になるので
好ましい。

ピンとフレキシブル基板との固着は、半田、銀ろう等を
用いて固着することが好ましい。

ピンを固着したフレキシブル配線板と金属体を固着した
基板との固着は、ワイヤーボンディング性、耐熱性など
に優れたシリコン樹脂、エポキシ樹脂等を用いて固着す
ることが好ましい。

ピンは、特殊な材質は必要とせず、コパール。

４２合金、５２合金等が用いられ、その長さは被覆する
合成樹脂の上面より突出させるため、挿入固着するフレ
キシブル配線板と被覆する合成樹脂とを合わせた厚さよ
シ長いものを用いることが好ましく、突出長さは１ｍｍ
以上あることが好ましい。

半導体素子と７レキシプル配線板に形成した配線回路と
の接続は、超音波ワイヤーボンディング。

熱圧着ワイヤーボンディング等の方法で行なうことが好
ましい。

基板に用いられる材料は、シリコン樹脂、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂等、耐熱性に優れた熱硬化性樹脂を用
いてもよく、ガラスエポキシ基板。

フェノール基板、ポリイミド基板等のプリント配線板材
料を用いてもよく、用途、ｆｉ！用条件に応じ適した材
料が用いちれる。

被覆する合成樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコン樹
脂等、半導体素子と樹脂との熱膨張係数の差が小さい樹
脂を用いることが好ましい。

（作用） 本発明になる半導体装置は、金属体に半導体素子を搭載
するので熱伝導率および放熱効果が優れる。

また、フレキシブル配線板にポリイミドフィルム、ポリ
エステルフィルム、ポリアミドフィルム等を用いるため
、誘電率がセラミック配線板に比較して低く、ガラスエ
ポキシ配線板とほぼ同一のものが得られる。

（実施例） 以下本発明の詳細な説明する。

実施例１ 直径が１０閣の円柱状の鋼材を第１図に示すように上部
の寸法が８Ｘ８ｍｍ、下部の寸法が５Ｘ５■および高さ
が７＝に切削加工して断面形状が１字形の銅体１を得、
ついで銅体１の上面に第２図に示すように半導体素子３
を金−シリコン共晶法により接合した。

一方エボキシ樹脂（住友ベークライト製、商品名ＥＭＥ
−５０００）を成形して第３図の（ａ）および（ｂ）に
示すようにほぼ中央部に断面形状が１字形の貫通孔４を
設け、かつ寸法が２５Ｘ２５ｍｍで厚さが４ｍｍの基板
２を得た。この後第４図に示すように。

前記で得た銅体１を基板２に設けた貫通孔４内に挿入し
２両者をシリコーンゴム（信越化学工業表。

商品名ＫＥ４５Ｗ）で固着した。

一方寸法２０Ｘ２０−で厚さ０．２５４ｍｍのポリイミ
ドフィルムの片面に厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせ、
銅箔の上面にレジスト膜を形成し、エツチング、レジス
ト膜の剥離を行ない、第５図に示すような配線回路６お
よび中央部（寸法７×７ＭＲ）を除い九部分に直径０．
６　ｍｍのランド７を形成し、ついで各ランド７の部分
に直径０．５　ａｎの小貫通孔８を２０個および中央部
（寸法７　Ｘ　７　ｍｍ　）に大貫通孔９を打ち抜き加
工法により形成してフレキシブル配線板１０を得た。な
お第５図において５はボリイ、ミドフィルム製の７レキ
シプル基板である。

次に第６図に示すように直径が０．４８−で一方の端部
に近い部分につば部１４を形成した長さ６閣の５２合金
のピン１１をフレキシブル基板５に形成した小貫通孔８
に挿入し、他の一方の端部を上面に露出させた後ランド
７とピン１１のつば部１４とをＳｎ　：ｐｂ＝ｓ　３　
：　３７の半田で固着した。

ついでピン１１ｆ：固着した７レキシプル配線板１０と
銅体１を固着した基板２とを、シリコーンゴム（信越化
学工業製、商品名ＫＥ４５Ｗ）で固着し。

その後半導体素子３と配線回路６とを直径３８μｍのワ
イヤー１３を使用して接続した。次に、第７図に示すよ
うにフレキシブル配線板１０．半導体素子３およびワイ
ヤー１３をエポキシ樹脂（住友ベークライト製、商品名
ＥＭＥ−５０００）１２で封止し、第７図に示す半導体
装置を得た。

得られた半導体装置について熱伝導率を測定したところ
、半導体素子を搭載した部分の熱伝導率は０．６　ｃａ
ｌ　／ｃｍ　・秒・℃であった。

また誘電率を測定したところ、５．２でセラミックスを
用いたパッケージに比較し、１／２〜１／３と小さかっ
た。なお熱伝導率、誘電率の測定は。

ＪＩＳ　　Ｃ２１４１に準じて行なった。

実施例２ エポキシ樹脂（住友ベークライト製、商品名ＥＭＥ−５
０００’）を成形し、そのほぼ中央部に断面形状が１字
形の貫通孔を設け、かつ寸法が３０×３０１１［ｌＩ［
ｌで厚さが４ｍｍの基板を得た。この後実施例１で得た
銅体を基板に設けた貫通孔内に挿入し。

両者をシリコーンゴム（信越化学工業製、商品名ＫＥ４
５Ｗ）で固着した。

一方寸法２０Ｘ２０−で厚さ０．２５４ｍｍのポリイミ
ドフィルムの片面に厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせ、
銅箔の上面にレジスト膜を形成し。

エツチング、レジスト膜の剥離を行ない、配線回路およ
び中央部（寸法９×９ｆｆ＋［［ｌ）′５ｒ除いた部分
に直径０．６ｍのランドを形成し、ついで各ランドの部
分に直径０．５　ｍｍの小貫通孔を１２０個および中央
部（寸法９Ｘ９ｍｍ）に大貫通孔を打ち抜き加工法によ
り形成し７レキシプル配線板を得た。

以下実施例１と同様の材料を使用し、かつ実施例１と同
様の方法でランドとピンとを固着し、さらにフレキシブ
ル配線板と銅体とを固着した後。

半導体素子と配線回路とを直径３８μｍのワイヤーを使
用して接続した。次にフレキシブル配線板。

半導体素子およびワイヤをエポキシ樹脂（日立化成工業
製、商品名スタンドライトＣＥＬ７０７ＢＫ）で封止し
て半導体装置を得た。

得られた半導体装置について実施例１と同様の方法で熱
伝導率および誘電率を測定したところ。

熱伝導率は０．６５　ｃａｌ／ｃｍ・秒・℃であった。

また誘電率は５．２でセラミックスを用い念パッケージ
に比較し、１／２〜１／３と小さく２価格もセラミック
スを用いたパッケージに比較し、１１５〜１／６と安価
に製造することができた。

さらに従来公知の方法で製造したピンの数が１２０本の
樹脂製のＤＩＰと本発明の半導体装置との実装面積を比
較した結果、樹脂製のＤＩＰの実装面積が４０５０ａｎ
”であるのに対し９本発明の半導体装置は９００ｗ＆で
あり、樹脂製のＤＩＰの実装面積に比較し約１／４〜１
１５小さくするととができた。

（発明の効果） 本発明になる半導体装置は、熱伝導率、誘電率。

放熱効果に優れ、多ピン化に適しており、従来のセラミ
ックスを用いたパンケージに比較し、安価に製造できる
などの効果を奏する半導体装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる半導体装置に用いられ
る銅体の断面図、第２図は銅体の上面に半導体素子を固
着した状態を示す断面図、第３図の（ａ）は基板の平面
図、（ｂ）はその断面図、第４図は基板に設けた貫通孔
に第２図に示す銅体を固着した状態を示す断面図、第５
図はフレキシブル配線板の平面図、第６図および第７図
は本発明の一実施例における半導体装置の製造作業状態
を示す断面図である。 符号の説明 １・・・銅体　　　　　　　２・・・基板３・・・半導
体素子　　　　４・・・貫通孔５・・・フレキシブル基
板　６・・・配線回路７・・・ランド　　　　　　８・
・・小貫通孔９・・・大貫通孔 １０・・・フレキシブル配線板 １１・・・ピン　　　　　　１２・・・エポキシ樹脂１
３・・・ワイヤー　　　　１４・・・つば部、こ、７Ｔ
ゝ１．。 代理人　弁理士　若　林　邦　彦　　　′）′こノ 第２図　　　　　茅３図 第６囚　　　　　　　第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板のほぼ中央部に設けられた貫通孔に半導体素子
   を搭載した金属体が固着され、かつ基板の表面にはフレ
   キシブル基板のほぼ中央部に設けられた大貫通孔、大貫
   通の周辺のフレキシブル基板の表面に形成された配線回
   路および配線回路と導通する部分に設けられた小貫通孔
   、小貫通孔内に挿入固着されたピンからなるフレキシブ
   ル配線板が固着され、また半導体素子と配線回路とをワ
   イヤーで接続し、ピンの先端を残し、他の部分を合成樹
   脂で被覆してなる半導体装置。 ２、基板のほぼ中央部に貫通孔を形成し、この貫通孔に
   半導体素子を搭載した金属体を固着した後、前記基板の
   表面にフレキシブル基板のほぼ中央部に大貫通孔、大貫
   通孔の周辺に配線回路および配線回路と導通する部分に
   小貫通孔を形成し、かつ小貫通孔にピンを挿入して固着
   したフレキシブル配線板を固着し、さらに半導体素子と
   配線回路とをワイヤーで接続し、ピンの先端を残し、他
   の部分を合成樹脂で被覆することを特徴とする半導体装
   置の製造法。