專利名稱:半導(dǎo)體裝置與半導(dǎo)體裝置制造用基板及半導(dǎo)體裝置制造用基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面安裝型半導(dǎo)體裝置，具體而言，涉及具有無引線結(jié)構(gòu)的表面安裝型半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
一般，半導(dǎo)體裝置用金屬制引線框作為其構(gòu)件之一，但是為了實(shí)現(xiàn)多引腳化，要求引線框中引線間距微細(xì)化。但是，引線本身的寬度隨之變小，引線的強(qiáng)度下降，產(chǎn)生了引線彎曲引起的短路現(xiàn)象。因此，為了確保導(dǎo)線的間距，無奈只好使封裝大型化。這樣，采用引線框的半導(dǎo)體裝置，封裝尺寸增大且變厚。因此，提出了沒有引線框影響的所謂無引線結(jié)構(gòu)的表面安裝型半導(dǎo)體裝置。
專利文獻(xiàn)1特開9-252014號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2001-210743號(hào)公報(bào)圖9(a)(b)示出在專利文獻(xiàn)1中記載的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置的制造方法，首先，在基材101上貼上金屬箔，對(duì)該金屬箔進(jìn)行蝕刻，使之在規(guī)定部分留下金屬箔后，使用粘接劑104將半導(dǎo)體元件102固定在與半導(dǎo)體元件102同等大小的金屬箔103a(管芯墊)上，另外，用金屬絲105進(jìn)行半導(dǎo)體元件102和金屬箔103b的電氣連接，用金屬模具以密封樹脂106進(jìn)行傳遞模塑(圖9(a))。最后，將成型后的密封樹脂106從基材101分離，從而完成半導(dǎo)體元件的封裝(圖9(b))。但是，按該制造方法得到的半導(dǎo)體裝置，由于伴隨地存在粘接劑104及金屬箔103a(管芯墊)，基于要求小而薄的半導(dǎo)體裝置的考慮，仍舊存在問題。
專利文獻(xiàn)2上所記載的半導(dǎo)體裝置示于圖10(a)(b)。該半導(dǎo)體裝置用如下方法制造。首先，制得在作為基材的金屬板上形成棋盤狀凹槽201a的金屬板201。接著，用粘接劑203將半導(dǎo)體元件202固定在金屬板201上，其后，在設(shè)計(jì)上需要的位置上，進(jìn)行金屬絲焊接，形成金屬絲204，用密封樹脂205進(jìn)行傳遞模塑(圖10(a))。接著，研磨金屬板201及粘接劑203，另外，按符合的設(shè)計(jì)尺寸連同密封樹脂205一起切割金屬板201，得到半導(dǎo)體裝置(圖10(b))。但是，即使用這個(gè)制造方法，所得到的半導(dǎo)體裝置，半導(dǎo)體元件202的下面伴隨地存在粘接劑層203和金屬板201，所以難以得到產(chǎn)業(yè)界所希望的薄型化半導(dǎo)體裝置。
這樣，用傳統(tǒng)的制造方法難以得到薄型化的半導(dǎo)體裝置。因此，為了得到薄型化的半導(dǎo)體裝置，必須將半導(dǎo)體元件(芯片)本身磨得更薄，在該制造工序容易發(fā)生半導(dǎo)體元件的裂紋和缺口，致使成本上升。
但是，這樣的單面密封型半導(dǎo)體裝置，將半導(dǎo)體元件裝載在管芯墊上，在該管芯墊上進(jìn)行接地焊接。在這種情況下，有與半導(dǎo)體元件下面處于同一平面上的焊接部分。由于半導(dǎo)體元件、基板和密封樹脂各自的熱膨脹不同，半導(dǎo)體元件下面從外周部分沿著密封樹脂和基板的界面發(fā)生剝離時(shí)，最終使處于同一平面內(nèi)的接地焊接部分的金屬絲也同時(shí)剝離，存在造成電氣上開路的問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決這樣的問題，其目的在于，提供一種具有能以低成本實(shí)現(xiàn)的薄型化的無引線結(jié)構(gòu)的、可靠性高的表面安裝型半導(dǎo)體裝置，同時(shí)提供用于其制造的半導(dǎo)體裝置制造用基板及其制造方法。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，設(shè)有管芯墊；搭載在管芯墊上的、具有電極的半導(dǎo)體元件；配置在管芯墊周圍的多個(gè)導(dǎo)電部；連接半導(dǎo)體元件的電極和導(dǎo)電部的金屬絲；至少密封半導(dǎo)體元件、導(dǎo)電部以及金屬絲的密封樹脂，導(dǎo)電部具有金屬箔和設(shè)置在金屬箔上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層，管芯墊具有設(shè)置在導(dǎo)電部下側(cè)與導(dǎo)電部鍍層處于同一平面的管芯墊鍍層，導(dǎo)電部下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層和管芯墊的管芯墊鍍層，其背面露出于密封樹脂之外。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，管芯墊具有其內(nèi)部形成凹部的壩部，該壩部具有分別與導(dǎo)電部金屬箔和上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層設(shè)在同一平面的金屬箔和上下兩側(cè)的鍍層，同時(shí)壩部下側(cè)的鍍層與管芯墊鍍層一體地形成，半導(dǎo)體元件配置在壩部的凹部內(nèi)，用增補(bǔ)金屬絲連接半導(dǎo)體元件的電極和壩部。
本發(fā)明是半導(dǎo)體裝置，其特征在于，半導(dǎo)體元件的電極，用金屬絲與導(dǎo)電部上側(cè)的導(dǎo)電部的鍍層連接，而且用增補(bǔ)金屬絲和壩部上側(cè)的鍍層連接。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，導(dǎo)電部上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層具有包含各貴金屬鍍層的多層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，導(dǎo)電部以及壩部中央的金屬箔相對(duì)于上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層成細(xì)腰狀。
本發(fā)明是半導(dǎo)體裝置，其特征在于，導(dǎo)電部下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層、壩部下側(cè)的鍍層和管芯墊鍍層中的任意一個(gè)都突出于密封樹脂之外。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在壩部設(shè)有密封樹脂通過用的通路。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，在制造半導(dǎo)體裝置用的基板中，設(shè)有具有基材層和基材層上的粘接劑層的粘接板、設(shè)置在粘接板的粘接劑層上的管芯墊，以及配置在管芯墊周圍的多個(gè)導(dǎo)電部，導(dǎo)電部具有金屬箔和設(shè)置金屬箔上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層，管芯墊具有設(shè)在與導(dǎo)電部下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層同一平面的管芯墊鍍層。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，管芯墊具有其內(nèi)部形成凹部的壩部，該壩部具有分別與導(dǎo)電部的金屬箔以及在上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層設(shè)在同一平面上的金屬箔以及上下兩側(cè)的鍍層，壩部的凹部是半導(dǎo)體元件用的凹部。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，導(dǎo)電部上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層具有包含各貴金屬鍍層的多層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，導(dǎo)電部以及壩部中央的金屬箔相對(duì)于上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層成細(xì)腰狀。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，壩部設(shè)有密封樹脂通過用的通路。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，粘接板的基材層為金屬制。
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體裝置用基板的制造方法，其特征在于，半導(dǎo)體裝置制造用基板的制造方法中設(shè)有以下工序準(zhǔn)備金屬箔的工序；在對(duì)應(yīng)于金屬箔導(dǎo)電部的部分和對(duì)應(yīng)于金屬箔管芯墊的部分設(shè)置各自的部分鍍層的工序；將設(shè)置了部分鍍層的金屬箔下側(cè)貼在具有基材層和粘接劑層的粘接板的粘接劑層側(cè)的工序；以部分鍍層作為抗蝕劑蝕刻金屬箔，從而形成具有金屬箔和設(shè)在金屬箔上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層的導(dǎo)電部，同時(shí)形成具有與導(dǎo)電部下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層設(shè)在同一平面的管芯墊鍍層的管芯墊的工序；以及對(duì)粘接板進(jìn)行加工以確定粘接板外形的工序。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是不使用引線框的無引線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在半導(dǎo)體元件之下只存在管芯墊鍍層的薄型化。此外接地焊接部分處于比較其平面高的位置，所以即使產(chǎn)生從半導(dǎo)體元件下面剝離也不影響接地焊接部分，起到可防止在電氣上成為開路、提高可靠性的效果。
圖1是以縱剖面表示本發(fā)明的一例半導(dǎo)體裝置的概要結(jié)構(gòu)圖；圖2是省略了金屬絲以透視狀態(tài)平面地表示圖1的半導(dǎo)體裝置的說明圖；圖3(a)-(d)是表示圖1所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序圖；圖4(a)-(c)是舉例說明將通路設(shè)置在管芯墊的壩部的情況的說明圖；圖5(a)-(e)是表示基板制作順序的工序圖；圖6是圖5(b)的部分放大圖；圖7是以縱剖面表示本發(fā)明的另一例半導(dǎo)體裝置的概要結(jié)構(gòu)圖；圖8是在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置制造方法中的基板制作工序上在粘接板上形成了導(dǎo)電部的狀態(tài)的頂視圖；圖9(a)(b)是表示做成無引線結(jié)構(gòu)的一例傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置的說明圖；而圖10(a)(b)是表示做成無引線結(jié)構(gòu)的另一例傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置的說明圖。
具體實(shí)施方式以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是以縱剖面表示本發(fā)明的一例半導(dǎo)體裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。另外，圖2是省略了金屬絲以透視狀態(tài)平面地表示圖1的半導(dǎo)體裝置的說明圖，圖2的A-A剖面對(duì)應(yīng)于圖1。
如圖1所示，半導(dǎo)體裝置P設(shè)有管芯墊20；裝載在管芯墊20上并具有電極30a的半導(dǎo)體元件30；配置在管芯墊20周圍的多個(gè)導(dǎo)電部10；連接半導(dǎo)體元件30的電極30a和導(dǎo)電部10的金屬絲3；以及至少將半導(dǎo)體元件30、導(dǎo)電部10以及金屬絲3密封的密封樹脂40。
其中導(dǎo)電部10具有由銅或銅合金構(gòu)成的金屬箔1和設(shè)在該金屬箔1上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2、2。另外，管芯墊20具有與導(dǎo)電部10下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2設(shè)在同一平面上的管芯墊鍍層2b，該管芯墊鍍層2b上裝載半導(dǎo)體元件30。
就是說，管芯墊20具有其內(nèi)部形成裝入半導(dǎo)體元件30的凹部22的壩部21，壩部21具有與導(dǎo)電部10的金屬箔1設(shè)在同一平面的金屬箔1a和設(shè)在金屬箔1a上下兩側(cè)的與導(dǎo)電部10的導(dǎo)電部鍍層2、2同一平面的鍍層2a、2a。
導(dǎo)電部10的金屬箔1如上所述，由銅或銅合金構(gòu)成，壩部21的金屬箔1a由與導(dǎo)電部10的金屬箔1相同的材料構(gòu)成。
另外，壩部21的上下兩側(cè)的鍍層2a、2a，由與導(dǎo)電部10上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2、2相同的材料構(gòu)成。
這樣，管芯墊20壩部21的層結(jié)構(gòu)2a、1a、2a，也就與導(dǎo)電部10的層結(jié)構(gòu)2、1、2大致相同。
另外，管芯墊20的壩部21的下側(cè)鍍層2a，與管芯墊鍍層2b一體地形成。
半導(dǎo)體元件30，裝入被管芯墊20壩部21包圍的凹部22內(nèi)，半導(dǎo)體元件30的電極30a用金屬絲3在電氣上和導(dǎo)電部10上側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2連接，半導(dǎo)體元件30的電極30a用金屬絲(追加金屬絲)4在電氣上和管芯墊20的壩部21上側(cè)的鍍層2a連接，進(jìn)行接地焊接。
另外，半導(dǎo)體元件30、導(dǎo)電部10和金屬絲3、4用密封樹脂40密封。管芯墊20的管芯墊鍍層2b、壩部21下側(cè)的鍍層2a和導(dǎo)電部10下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2，從密封樹脂40向外露出其底面，同時(shí)管芯墊20的管芯墊鍍層2b、壩部21下側(cè)的鍍層2a和導(dǎo)電部10下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2，從密封樹脂40只突出其厚度。
再有，導(dǎo)電部10上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2、2、壩部21上下兩側(cè)的鍍層2a、2a以及管芯墊鍍層2b，都具有包含貴金屬鍍層的多層結(jié)構(gòu)。
該無引線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置P，在半導(dǎo)體元件30下面，只存在管芯墊鍍層2b，故可提供可薄型化的、高可靠性的半導(dǎo)體裝置。然后，如圖所示，導(dǎo)電部10及管芯墊20的壩部21，中央的金屬箔1，1a相對(duì)于導(dǎo)電部鍍層2和鍍層2a成細(xì)腰狀，同時(shí)導(dǎo)電部鍍層2及鍍層2a成為突出狀態(tài)。該突出的部分2、2a起到在密封樹脂40中的錨固效果，所以導(dǎo)電部10及管芯墊20與密封樹脂40的接合強(qiáng)度高。另外，導(dǎo)電部10的導(dǎo)電部鍍層2、管芯墊20的壩部21的鍍層2a以及管芯墊鍍層2b，處于從背面?zhèn)韧怀龅臓顟B(tài)，就是說，由于變?yōu)榇_保Stand off的狀態(tài)，半導(dǎo)體裝置P安裝時(shí)，可以防止安裝基板上的凹凸和異物造成的導(dǎo)電部(端子)上浮，提高安裝的可靠性。另外，還有防止因焊錫膏擠出而造成短路的效果。
圖3(a)-(d)是表示在圖1所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序圖，以下參照這些圖說明制造順序。
首先，如圖3(a)所示，準(zhǔn)備具有基材層51和設(shè)在基材層51上的粘接劑層52的粘接板50，在該粘接板50中的粘接劑層52上形成多個(gè)導(dǎo)電部10，以及具有形成了凹部22的壩部21的管芯墊20，制作基板B。如圖所示，導(dǎo)電部10及管芯墊20的壩部21，上下具有各自突出的部分2、2a，關(guān)于形成這樣的導(dǎo)電部10和管芯墊20的基板制作工序?qū)⒑笫觥?br> 接著，如圖3(b)所示，將半導(dǎo)體元件30設(shè)置在管芯墊20的凹部22內(nèi)，用銀漿、管芯粘附薄膜等商售管芯粘附材料將半導(dǎo)體元件30固定在管芯墊20的管芯墊鍍層2b上之后，用金屬絲4對(duì)壩部21的上面和半導(dǎo)體元件30的電極30a進(jìn)行接地焊接，用金屬絲3在電氣上連接導(dǎo)電部10的上面和半導(dǎo)體元件30的電極30a。這樣，半導(dǎo)體元件30固定在管芯墊鍍層2b上，所以與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置比較，可以實(shí)現(xiàn)100～200微米厚的薄型化。
接著，如圖3(c)所示，用密封樹脂40密封半導(dǎo)體元件30、金屬絲3、4、導(dǎo)電部10及管芯墊20，在粘接板50上形成半導(dǎo)體裝置。密封樹脂40的密封，用通常的傳遞模塑法使用金屬模具進(jìn)行。模塑時(shí)，在管芯墊20的凹部22中為了改善密封樹脂40的流動(dòng)，在壩部21中宜設(shè)置像圖2所示的通路21a。具體地說，像圖4(a)那樣，對(duì)于傳遞樹脂的流動(dòng)方向X的直角方向的壩部21上設(shè)置通路21a，或者像圖4(b)那樣除去直角方向的壩部21本身，或者像圖4(c)那樣在流動(dòng)方向X和直角方向兩方面的壩部21設(shè)置多個(gè)通路21a，從而可以改善密封樹脂40的流動(dòng)。在這些圖4(a)～(c)中，右側(cè)和下側(cè)的圖表示從各自的方向看的側(cè)面圖。再有，在模塑后，根據(jù)需要對(duì)密封樹脂40進(jìn)行后固化加熱。后固化加熱可以在粘接板50的分離之前，也可以在其之后進(jìn)行。接著，如圖3(d)所示，將粘接板50從密封樹脂40分離，得到在圖1所示的半導(dǎo)體裝置P。
上述的基板制作工序，也就是在粘接板50中粘接劑層52上形成多個(gè)導(dǎo)電部10和管芯墊20的順序如圖5(a)-(e)所示。這些工序說明如下。
作為導(dǎo)電部及管芯墊的原料，準(zhǔn)備由銅或銅合金構(gòu)成的金屬箔。作為該金屬箔60，從強(qiáng)度上考慮，使用0.01～0.1Mm的厚度。然后，首先在金屬箔的兩面粘貼干膜抗蝕劑，如圖5(a)所示，用光刻法以與導(dǎo)電部及管芯墊的形狀相反的圖案，分別使金屬箔60兩面的干膜抗蝕劑61形成圖案。
接著，如圖5(b)所示，以干膜抗蝕劑61為掩模，在與導(dǎo)電部10對(duì)應(yīng)的金屬箔60的上下兩側(cè)設(shè)置部分鍍層62，另外，在對(duì)應(yīng)于管芯墊形狀的金屬箔60上下兩側(cè)設(shè)置部分鍍層62，如圖5(c)所示，除去干膜抗蝕劑61。該部分鍍層62，如圖6放大所示那樣，由具有作為銅擴(kuò)散阻擋層63的鎳鍍膜和設(shè)置該擴(kuò)散阻擋層63上的貴金屬鍍層64的多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這里，作為用于貴金屬鍍層64的貴金屬至少為Au、Ag、Pt、Pd中的任何一種。再有，貴金屬鍍層64可以構(gòu)成為1層，也可以構(gòu)成為2層以上。
作為部分鍍層62的具體例，可以舉出在作為擴(kuò)散阻擋層63的鍍膜厚5微米的鎳鍍膜上，重疊作為貴金屬鍍層64的鍍膜厚0.1微米的鈀鍍膜、鍍膜厚0.05微米的金鍍層而形成的形態(tài)。當(dāng)然，不限于此，可以根據(jù)制造的半導(dǎo)體裝置的要求而形成各種各樣的組合和厚度，但是作為部分鍍層62的總厚度宜為0.1～50μm左右。
接著，如圖5(d)所示，一邊將對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電部10及管芯墊20在其表面和背面部分地形成了部分鍍層62的金屬箔60加壓貼在粘接板50的粘接劑層52側(cè)，使之處于將部分鍍層62埋入粘接劑層52的狀態(tài)。然后，在該貼合的狀態(tài)下，如圖5(e)所示，以部分鍍層62為抗蝕劑，蝕刻金屬箔60，形成由金屬箔1和設(shè)在該金屬箔1上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2、2構(gòu)成的導(dǎo)電部10、由金屬箔1a和設(shè)在該金屬箔1a上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2a、2a構(gòu)成的壩部21和管芯墊鍍層2b的管芯墊20。在這種情況下，由于金屬箔60的側(cè)面也被蝕刻，形成如圖所示的設(shè)置了由金屬箔60上下的部分鍍層62構(gòu)成的突出部分的形狀。在這樣結(jié)束了金屬箔60的蝕刻工序后，用沖壓機(jī)加工等切割手段進(jìn)行粘接板50的外形加工，得到半導(dǎo)體裝置制造用基板B。
圖7是以縱剖面表示本發(fā)明的另一例半導(dǎo)體裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。圖7所示的半導(dǎo)體裝置P，與圖1的半導(dǎo)體裝置P相比，省略了管芯墊20的壩部21，接地焊接4或電源焊接3連接到獨(dú)立于管芯墊20的導(dǎo)電部10。采用這樣的結(jié)構(gòu)，也可以提供與圖1半導(dǎo)體裝置P相同的可薄型化且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
再有，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置制造方法是實(shí)用的，可集合多個(gè)半導(dǎo)體裝置一起制造。圖8表示其示例。圖8是示意表示半導(dǎo)體裝置制造用基板B的平面圖的說明圖，在粘接板50上面將1個(gè)管芯墊20和在其周圍形成的導(dǎo)電部10作為1個(gè)塊70表示，該塊70可以多個(gè)地形成棋盤狀。在圖8中，例如，粘接板50的寬度(W)為65mm，經(jīng)過預(yù)定的工序在粘接板50上形成多個(gè)塊70，制作連續(xù)的成卷基材。這樣得到的寬度65mm的半導(dǎo)體裝置制造用基板B，在下一道半導(dǎo)體元件裝載工序中適當(dāng)切割成樹脂密封工序所需的塊數(shù)使用。這樣，在多個(gè)半導(dǎo)體元件一起進(jìn)行樹脂密封時(shí)，樹脂密封后與粘接板分離后，用切片機(jī)或沖壓機(jī)切割成預(yù)定的尺寸，進(jìn)行單片化，于是得到半導(dǎo)體裝置。
用于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置制造方法的粘接板50，最好用到完成樹脂密封工序?yàn)橹?，可靠地固定半?dǎo)體元件30和導(dǎo)電部20，且在從半導(dǎo)體裝置P分離時(shí)可容易剝離。這樣的粘接板50，具有如上所述的基材層51和粘接劑層52。對(duì)于基材層51的厚度并無特別限制，但通常為12～200μm左右，最好為50～150μm。另外，對(duì)粘接劑層52的厚度也無特別限制，但通常是1～50μm左右，最好是5～20μm。
另外，作為粘接板50，基材層51在200℃下的彈性模量是1.0GPa以上，最好使用200℃下彈性模量為0.1MPa以上的粘接劑層52。另外，彈性模量的測(cè)定采用在實(shí)施例中詳細(xì)記載的方法。
在進(jìn)行金屬絲焊接等的半導(dǎo)體元件裝載工序中，溫度大致為150～200℃左右的高溫條件。因此，在粘接板50的基材層51及粘接劑層52中要求能耐受這些的耐熱性?；谶@樣的觀點(diǎn)，作為基材層51，適合采用200℃下1.0GPa以上的彈性模量，優(yōu)選10Gpa以上。基材層51的彈性模量通常優(yōu)選1.0GPa～1000GPa左右。另外，作為粘接劑層52，適合采用0.1MPa以上的彈性模量，優(yōu)選0.5M Pa以上，更優(yōu)選1MPa以上。粘接劑層52的彈性模量，通常最好是0.1～100MPa左右。具有這樣的彈性模量的粘接劑層52，在半導(dǎo)體元件裝載工序等不易軟化、流動(dòng)，可較穩(wěn)定地接線。
另外，通過采用彈性模量高的粘接劑層52，經(jīng)圖5(d)所示的工序加壓粘貼，將導(dǎo)電部鍍層62的部分埋入粘接劑層52，在圖3(d)所示的最終階段，在導(dǎo)電部10和管芯墊20的下側(cè)，可設(shè)置成導(dǎo)電部鍍層2、鍍層2a及管芯墊鍍層2b從密封樹脂40的表面突出的被稱為Standoff的狀態(tài)，具有提高半導(dǎo)體裝置安裝時(shí)的可靠性的效果。
粘接板50的基材層51可以是有機(jī)物，也可以是無機(jī)物，考慮到搬運(yùn)時(shí)的操作性、模塑時(shí)的翹曲等，最好使用金屬箔。作為這樣的金屬箔，可以舉出SUS箔、Ni箔、Al箔、銅箔、銅合金箔等，但是從可以廉價(jià)獲得和種類豐富考慮，最好選擇銅、銅合金。另外，作為這樣的基材層51的金屬箔，為了確保與粘接劑層52的錨固性，最好進(jìn)行單面粗糙化處理。作為粗糙化處理的方法，可以采用公知的噴砂等物理粗糙化方法或者蝕刻、鍍膜等化學(xué)粗糙化方法中的任意一種。
作為形成粘接板50粘接劑層52的粘接劑，沒有特別限制，但是最好使用環(huán)氧樹脂、環(huán)氧固化劑、含有彈性體的熱固化性粘接劑。在熱固化性粘接劑的情況下，通常在使基材貼合而未固化的所謂B階段狀態(tài)下，就是說，可以用150℃以下的較低溫度下進(jìn)行貼合，并在貼合后固化，從而可以提高彈性模量并改善耐熱性。
作為環(huán)氧樹脂，可以舉出環(huán)氧縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂、線型酚醛型環(huán)氧樹脂、甲酚-線型型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、萘型環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、雜環(huán)環(huán)氧樹脂、含有螺環(huán)的環(huán)氧樹脂、鹵素化環(huán)氧樹脂等，它們可以單獨(dú)或2種以上混合使用。作為環(huán)氧固化劑，可以舉出各種咪唑系化合物及其衍生物、胺系化合物、雙氰胺、聯(lián)氨化合物、酚醛樹脂等，它們可以單獨(dú)或2種以上混合使用。另外，作為彈性體，可以舉出丙烯樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯氧基樹脂、聚酰胺樹脂等，它們可以單獨(dú)或2種以上混合使用。
另外，粘接劑層52對(duì)試驗(yàn)用金屬箔的粘結(jié)力宜為0.1～15N/20mm。最好是0.3～15N/20mm。在這里，粘結(jié)力可以按導(dǎo)電部的大小在上述范圍內(nèi)適當(dāng)選擇。就是說，導(dǎo)電部的尺寸大時(shí)，粘結(jié)力比較小，導(dǎo)電部的尺寸小時(shí)粘結(jié)力最好設(shè)定得大。具有該粘結(jié)力的粘接板，具有適度的粘結(jié)力，在基板制作工序～半導(dǎo)體元件裝載工序中固定在粘接劑層的導(dǎo)電部不易發(fā)生偏移。此外在片分離工序中，粘接板從半導(dǎo)體裝置分離性良好，可以減小對(duì)半導(dǎo)體裝置的損壞。另外，粘結(jié)力的測(cè)定采用在實(shí)施例中詳細(xì)記載的方法。
在粘接板50中，可以根據(jù)需要賦予防靜電功能。賦予粘接板50防靜電功能時(shí)，有將靜電防止劑、導(dǎo)電性填充料混合在粘接劑層中的方法。另外，還有在基材層51和粘接劑層52的界面和在基材層51的底面涂敷靜電防止劑的方法。通過賦予該防靜電功能，可以抑制粘接板從半導(dǎo)體裝置分離時(shí)發(fā)生的靜電。
作為靜電防止劑，只要是具有防靜電功能的，沒有特別限制。作為具體的示例，例如，可以使用丙烯系兩性、丙烯系陰離子、無水馬來酸-乙烯系陽離子等表面活性劑等。作為防靜電層用的材料，具體地說，可以舉出ボンディツプPA、ボンディツプPX、ボンディツプP(コニシ社制)等材料。另外，作為導(dǎo)電性填充料，可使用常用的例如Ni、Fe、Cr、Co、Al、Sb、Mo、Cu、Ag、Pt、Au等金屬以及它們的合金或氧化物、炭黑等石墨等。它們可以單獨(dú)或2種以上組合使用。導(dǎo)電性填充料也可以是粉狀、纖維狀中的任何一種。其他，可以在粘接板中添加防老化劑、顏料、增塑劑、填充劑、粘性附加劑等公知的各種添加物。
實(shí)施例1粘接板的制作雙酚A型環(huán)氧樹脂(Japan epoxy resin Co.制，環(huán)氧樹脂1002)100份重量、丙烯腈丁二烯共聚物(日本ゼオン社制，ニツポ一ル1072J)35份重量、酚醛樹脂(荒川化學(xué)社制，P-180)4份重量、咪唑(四國ファィン社制，C11Z)2份重量，溶解于350份重量的甲基乙基酮，得到粘接劑溶液。在厚度為100μm的單面粗糙化的銅合金箔51(ジャパンェナジ一社制，BHY-13B-7025)上涂敷后，在150℃下干燥3分鐘，從而形成厚度15μm的粘接劑層，得到粘接板50。該粘接板50上的粘接劑層52的固化前在100℃下的彈性模量為2.5×10-3pa，固化后在200℃下彈性模量為4.3MPa，對(duì)銅箔的粘結(jié)力為12N/20mm。另外，用作基材層51的銅箔在200℃下的彈性模量為130GPa。
半導(dǎo)體裝置制造用基板的制作首先，在厚度為40μm的銅箔(Olin7025)60的兩面上層壓干膜抗蝕劑61(東京応化制，オ-ディルAR330)。然后，用光刻法使干膜抗蝕劑形成與導(dǎo)電部和管芯墊相反的圖案。接著，以形成了圖案的干膜抗蝕劑作為掩模，依次在銅箔兩面上施加鎳鍍膜和Au鍍膜，形成導(dǎo)電部鍍層62后，除去干膜抗蝕劑。接著，經(jīng)由粘接劑層52將部分地配置了鍍鎳層和Au鍍層的層疊物的銅箔60一邊加壓一邊貼附在粘接板50上。然后，充分加熱加壓，使鍍膜部分和粘接劑層沒有間隙。接著，在該貼附的狀態(tài)下，以Au鍍層為抗蝕劑蝕刻銅箔60而形成導(dǎo)電部10和管芯墊20。在該蝕刻加工時(shí)，也蝕刻銅箔60的側(cè)面，從而在銅箔的上下設(shè)置由Au和鎳構(gòu)成的突出部分62。最后，用沖壓機(jī)加工出粘接板的外形。
然后，按圖8的示例(W為65mm)中所示的圖案在粘接板50上形成導(dǎo)電部和管芯墊。在一個(gè)塊70中，以圖2所示的圖案在粘接板50上形成導(dǎo)電部10和管芯墊20。
半導(dǎo)體元件的裝載將試驗(yàn)用的鋁蒸鍍硅芯片(6mm×6mm)30固定在上述粘接板50的管芯墊20的凹部22內(nèi)。具體地說，用給料器將管芯粘附劑涂敷在管芯墊上之后，其上搭載硅芯片30，充分加壓使管芯粘附劑中不殘留氣泡，之后在150℃下加熱加壓1小時(shí)。接著，采用直徑為25μm的金絲，在硅芯片30的電極30a和管芯墊20的壩部21之間和硅芯片30的電極30a和導(dǎo)電部10之間進(jìn)行焊接。
關(guān)于上述1個(gè)單元(4個(gè)×4個(gè))的10單元，亦即，對(duì)160個(gè)鋁蒸鍍芯片進(jìn)行金屬絲焊接。金屬絲焊接成功率為100％。接著，用傳遞成型模塑密封樹脂40(日東電工制，HC-100)。樹脂模塑后，在室溫下剝離粘接板。另外，在175℃下5小時(shí)，在干燥機(jī)中進(jìn)行后固化。其后，用切片機(jī)以1塊為單位進(jìn)行切割而得到半導(dǎo)體裝置P。
用軟X射線裝置(Micro Focus X射線電視透視裝置島津制作所制，SMX-100))對(duì)該半導(dǎo)體裝置P進(jìn)行內(nèi)部觀察的結(jié)果是，確認(rèn)得到了導(dǎo)電部10和密封樹脂的接合強(qiáng)度非常高的半導(dǎo)體裝置P，其中沒有金屬絲變形和芯片偏移等，而且導(dǎo)電部10的突出部分2處于埋入密封樹脂中的狀態(tài)。
再有，金屬絲焊接條件、傳遞模塑條件、彈性模量測(cè)定方法、粘結(jié)力測(cè)定方法、金屬絲焊接成功率如下。
金屬絲焊接條件裝置株式會(huì)社新川制「UTC-300BI SUPER」超聲波頻率115KHz超聲波輸出時(shí)間15毫秒超聲波輸出120mW焊接載荷1018N搜索載荷1037N傳遞模塑條件裝置TOWA成型機(jī)成型溫度175℃時(shí)間90秒夾緊壓力200KN傳遞速度3mm/秒傳遞壓5KN彈性模量測(cè)定方法基材層、粘接劑層均采用測(cè)評(píng)儀器シオメトリツクス社制的粘彈性頻譜儀「ARES」升溫速度5℃/min頻率1Hz測(cè)定方式張拉方式粘結(jié)力測(cè)定方法寬度20mm，長度50mm的粘接板50在120℃×0.5MPa×0.5m/min的條件下，在35μm銅箔(ジャパンェナジ一制，C7025)上層壓后，在150℃的熱風(fēng)爐中放置1小時(shí)后，在溫度23℃、濕度65％RH的氣氛條件下，張拉速度300mm/min，在180°方向張拉35μm銅箔，以其中心值作為接合強(qiáng)度。
金屬絲焊接成功率用株式會(huì)社レスカ制的焊接測(cè)試機(jī)「PTR-30」，在測(cè)定方式張拉試驗(yàn)、測(cè)定速度0.5mm/sec下測(cè)定金屬絲焊接的張拉強(qiáng)度。張拉強(qiáng)度在0.04N以上時(shí)設(shè)為成功，小于0.04N時(shí)設(shè)為失敗。金屬絲焊接成功率是從它們的測(cè)定結(jié)果算出的成功比率。
實(shí)施例2在實(shí)施例1中，除使用18μm銅-鎳合金箔(ジャパンェナジ一制，C7025)作為金屬箔外，其余與實(shí)施例1相同，制造半導(dǎo)體裝置。金屬絲焊接成功率為100％。對(duì)半導(dǎo)體裝置內(nèi)部進(jìn)行觀察的結(jié)果是，確認(rèn)得到了沒有金屬絲變形和芯片偏移，導(dǎo)電部和密封樹脂的接合強(qiáng)度非常高的半導(dǎo)體裝置。
以上就本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是按照本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法不受上述實(shí)施例中的任何限定，在不脫離本發(fā)明意圖的范圍內(nèi)顯然可以作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，設(shè)有管芯墊；裝載在管芯墊上并具有電極的半導(dǎo)體元件；配置在管芯墊周圍的多個(gè)導(dǎo)電部；將半導(dǎo)體元件的電極與導(dǎo)電部連接的金屬絲；以及至少將半導(dǎo)體元件、導(dǎo)電部及金屬絲密封的密封樹脂，導(dǎo)電部具有金屬箔和設(shè)在金屬箔上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層，管芯墊具有與導(dǎo)電部下側(cè)導(dǎo)電部鍍層設(shè)在同一平面的管芯墊鍍層，導(dǎo)電部下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層和管芯墊的管芯墊鍍層的背面露出于密封樹脂之外。
2.權(quán)利要求
1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，管芯墊具有在內(nèi)部形成凹部的壩部，該壩部具有分別與導(dǎo)電部的金屬箔和上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層設(shè)在同一平面的金屬箔和上下兩側(cè)的鍍層，同時(shí)壩部下側(cè)的鍍層與管芯墊鍍層一體地形成，半導(dǎo)體元件配置在壩部的凹部內(nèi)，用添補(bǔ)金屬絲連接半導(dǎo)體元件的電極和壩部。
3.權(quán)利要求
2記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，半導(dǎo)體元件的電極，用金屬絲與導(dǎo)電部的上側(cè)的導(dǎo)電部鍍層連接，并用添補(bǔ)金屬絲與壩部上側(cè)的鍍層連接。
4.權(quán)利要求
2記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，導(dǎo)電部上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層，具有包含各貴金屬鍍層的多層構(gòu)造。
5.權(quán)利要求
2記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，導(dǎo)電部及壩部中央的金屬箔，相對(duì)于上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層成細(xì)腰狀。
6.權(quán)利要求
2記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，導(dǎo)電部下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層、壩部下側(cè)的鍍層和管芯墊鍍層均從密封樹脂向外突出。
7.權(quán)利要求
2記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，壩部中設(shè)有密封樹脂通過用的通路。
8.一種半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，在制造半導(dǎo)體裝置用的半導(dǎo)體裝置制造用基板中設(shè)有具有基材層和基材層上的粘接劑層的粘接板；以及設(shè)在粘接板的粘接劑層上的管芯墊及配置在管芯墊周圍的多個(gè)導(dǎo)電部，導(dǎo)電部具有金屬箔和設(shè)在金屬箔上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層，管芯墊具有與導(dǎo)電部下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層設(shè)在同一平面的管芯墊鍍層。
9.權(quán)利要求
8記載的半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，管芯墊具有內(nèi)部形成凹部的壩部，該壩部具有分別與導(dǎo)電部的金屬箔和上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層設(shè)在同一平面的金屬箔和上下兩側(cè)的鍍層，壩部的凹部是半導(dǎo)體元件用的凹部。
10.權(quán)利要求
9記載的半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，導(dǎo)電部上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層，具有包含各貴金屬鍍層的多層構(gòu)造。
11.權(quán)利要求
9記載的半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，導(dǎo)電部及壩部中央的金屬箔，相對(duì)于上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層成細(xì)腰狀。
12.權(quán)利要求
9記載的半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，壩部中設(shè)有密封樹脂通過用的通路。
13.權(quán)利要求
8記載的半導(dǎo)體裝置制造用基板，其特征在于，粘接板的基材層為金屬制。
14.一種半導(dǎo)體裝置用基板的制造方法，其特征在于，在半導(dǎo)體裝置制造用基板的制造方法中設(shè)有以下工序準(zhǔn)備金屬箔的工序；在金屬箔的對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電部的部分和金屬箔的對(duì)應(yīng)于管芯墊的部分，各自設(shè)置部分鍍層的工序；將設(shè)置了部分鍍層的金屬箔下側(cè)貼附在具有基材層和粘接劑層的粘接板的粘接劑層側(cè)的工序；以部分鍍層作為抗蝕劑來蝕刻金屬箔，從而形成具有設(shè)在金屬箔的上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層的導(dǎo)電部，同時(shí)形成具有與導(dǎo)電部下側(cè)的導(dǎo)電部鍍層設(shè)在同一平面上的管芯墊鍍層的管芯墊的工序；以及對(duì)粘接板進(jìn)行加工來確定粘接板外形的工序。
專利摘要
半導(dǎo)體裝置P設(shè)有管芯墊20、搭載在管芯墊20上的半導(dǎo)體元件30及密封樹脂40。在管芯墊20周圍配置了多個(gè)導(dǎo)電部10，它們具有由銅或銅合金構(gòu)成的金屬箔1和設(shè)在該金屬箔1上下兩側(cè)的導(dǎo)電部鍍層2構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)。管芯墊20具有下側(cè)的管芯墊鍍層2b，由該管芯墊鍍層2b構(gòu)成的管芯墊20上載有半導(dǎo)體元件30。位于半導(dǎo)體元件30上側(cè)的電極30a分別用金屬絲3與導(dǎo)電部10的上側(cè)電氣連接。位于導(dǎo)電部10和管芯墊20下側(cè)的導(dǎo)電部的鍍層2和管芯墊鍍層2b的背面從密封樹脂40向外露出。
文檔編號(hào)H01L23/12GK1998076SQ200580023588
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年7月13日
發(fā)明者池永知加雄, 關(guān)謙太朗, 細(xì)川和人, 桶結(jié)卓司, 吉川桂介, 池村和弘 申請(qǐng)人:大日本印刷株式會(huì)社, 日東電工株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan