JP2007201251A - 半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造に手間やコストがかからず、薄型で放熱性に優れた高品質な半導体パッケージを提供すること。
【解決手段】外部電極２ａを有する半導体素子２と、該半導体素子を載置固定するパッド部３と、該パッド部を間に挟んだ状態で対向配置され、外部との電気的接続が可能なリード電極４と、半導体素子の上面全体を覆うと共にリード電極に端部が重なる大きさに形成されたフレキシブル基板５と、該フレキシブル基板の下面にパターニングされ、一端が外部電極に対してそれぞれ電気的に接続されると共に他端がリード電極に対してそれぞれ電気的に接続されて、フレキシブル基板と半導体素子とリード電極とを一体的に接合する基板電極６と、半導体素子を内部に埋没するように封止する絶縁性のモールド樹脂部７を備えている半導体パッケージ１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣチップ等の半導体素子を有する半導体パッケージ及び該半導体パッケージの製造方法に関するものである。

従来より、ＩＣチップ等の半導体素子を内部に封止した半導体パッケージとして、様々なものが提供されている。半導体素子のパッケージングには、多種多様のものが存在するが、構造が簡単で安価に作製できる点からリードフレームを用いたパッケージングが広く使用されている。

ここで、リードフレームを利用した一般的な半導体パッケージを、図２４を参照して簡単に説明する。半導体パッケージ５０は、図２４に示すように、ＩＣチップ等の半導体素子５１がリードフレームのダイパッド５２上にダイボンド剤５３を介して接着されており、半導体素子５１とリードフレームのリード電極５４とがボンディングワイヤ５５を介して電気的に接続されている。また、半導体素子５１、ダイパッド５２及びボンディングワイヤ５５を、エポキシ樹脂等からなるモールド樹脂部５６で内部に封止している。これにより、半導体素子５１、ダイパッド５２及びボンディングワイヤ５５が、外部に露出しない状態で確実に固定されて保護されている。

また、リードフレームを利用した他の半導体パッケージの一例として、ワイヤボンディングを用いないものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
この半導体パッケージは、半導体素子（半導体チップ）がリード配線を有するテープキャリアに支持されていると共に、リード配線に対して電気的に接続されている。即ち、ボンディングワイヤを用いずに、リード配線に直接電気的に接続されている。なお、このリード配線は、インナーリード及びアウターリードの両方の機能を兼ねるものであり、リードフレームの役割を担っている。

また、テープキャリアは、絶縁性接着剤を介して窒化アルミニウム基板に固定されている。また、この窒化アルミニウム基板の裏面側に、半導体素子が接合されている。つまり、半導体素子は、テープキャリアと窒化アルミニウム基板との間に固定されている状態となっている。更に、半導体素子はポッティング樹脂等によりテープキャリア側から封止されて保護されている。
特開平８−１５３７４９号公報

しかしながら、上述した従来の半導体パッケージには、以下の課題が残されている。
始めに、近年の半導体集積製造技術の飛躍的な進歩によって、半導体パッケージの高集積化が急速に進んでいる。また、それに伴い、半導体パッケージの放熱性の向上や薄型化が求められている。
ここで、半導体パッケージの一般的な熱の流れを、図２４を参照して説明する。半導体素子５１から発せられた熱は、３つのルートを経由して放熱されている。即ち、半導体素子５１から直接ダイパッド５２及びリード電極５４を介して回路基板等に放熱される第１のルートと、半導体素子５１からボンディングワイヤ５５及びリード電極５４を介して回路基板等に放熱される第２のルートと、半導体素子５１からモールド樹脂部５６を介して大気に放熱される第３のルートとからなる３つのルートである。

ところが、図２４に示す従来の半導体パッケージ５０は、線径が、例えばφ２５μｍと非常に細く、一般的に使用されているボンディングワイヤ５５を用いているので、放熱性が低く、上述した第２のルートからの放熱を期待することができないものであった。つまり、ボンディングワイヤ（例えば、銅等）５５自体の熱伝導率は優れているが、上述したように線径が細く断面積が非常に小さいので、熱抵抗が大きかった。そのため、第２のルート経由での放熱性が期待できなかった。

また、半導体素子５１の周囲は、広範囲に亘ってモールド樹脂部５６に覆われている。このモールド樹脂部５６は、一般的に熱伝導率が０．６〜０．７Ｗ／ｍｋと低く、高放熱タイプのモールド樹脂部を利用したとしても、熱伝導率が１〜２Ｗ／ｍｋ程度と依然低いものであった。そのため、上述した第３のルートからの放熱も期待できるものではなかった。
このように３つのルートのうち、２つのルートを経由した放熱に期待をすることができず、結果的に放熱性に優れたものではなかった。よって、半導体素子５１が発する熱が内部に篭る可能性があり、該半導体素子５１の性能に悪影響を与える恐れがあった。

更に、モールド樹脂部５６は、長さのあるボンディングワイヤ５５が外部に露出しないように封止する必要があるので、大きなサイズにならざるを得なかった。そのため、全体のサイズも大きくなってしまい、薄型化を図ることが困難であった。

一方、特許文献１等に記載されている半導体パッケージは、ボンディングワイヤを使用せずに、直接半導体素子とリード配線とを電気的に接続しているため、上述した第２のルート経由の放熱性の問題がない。つまり、半導体素子が発する熱を、直接リード配線及びテープキャリアを介して回路基板等に放熱できるので、放熱性に優れている。
また、半導体素子は、周囲が完全にモールド樹脂に覆われているのではなく、片面が窒化アルミニウム基板に接合されているので、第３のルートを経由する前に、窒化アルミニウム基板を介して積極的に大気に放熱することができる。特に、窒化アルミニウム基板は、熱導電率が優れているので、高放熱を期待することができる。

このように、ボンディングワイヤを使用せず、また、窒化アルミニウム基板を用いた、従来の半導体パッケージによれば、放熱性を高めることができる。特に、窒化アルミニウム基板を介した放熱ルートが、高い放熱性を実現している。
しかしながら、この窒化アルミニウム基板は、高い熱伝導率を有する反面、加工性が悪くて扱い難い上、製品コストが高く高価なものである。特に従来の半導体パッケージは、この窒化アルミニウム基板に半導体素子を固定する必要があるので、該窒化アルミニウム基板を必須の構成部材としている。そのため、半導体パッケージのコスト自体も高くなってしまう不都合があった。また、加工し難いので、製造に手間がかかってしまい、この点からも製造コストがかかる恐れがあった。
しかも半導体パッケージは、電子機器に必要不可欠なものである上、多量に使用されるものであるので、低コスト化は必須の条件とされている。従って、高価なアルミニウム基板を使用することは、現実的に難しいものであった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、製造に手間やコストがかからず、薄型で放熱性に優れた高品質な半導体パッケージ、及び、該半導体パッケージの製造方法を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明の半導体パッケージは、上面に複数の外部電極を有する半導体素子と、該半導体素子を、下面が面接触した状態で載置固定する板状のパッド部と、該パッド部を間に挟んだ状態で対向配置され、外部との電気的接続が可能な複数のリード電極と、前記半導体素子の上面全体を覆うと共に、前記複数のリード電極に端部が重なる大きさに形成されたフレキシブル基板と、該フレキシブル基板の下面にパターニングされ、一端が前記複数の外部電極に対してそれぞれ電気的に接続されると共に、他端が前記複数のリード電極に対してそれぞれ電気的に接続されて、フレキシブル基板と前記半導体素子と前記リード電極とを一体的に接合する複数の基板電極とを備え、前記半導体素子が、上面及び下面を除く領域が露出していることを特徴とするものである。

また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、上面に複数の外部電極を有する半導体素子と、該半導体素子を載置する板状のパッド部と、該パッド部を間に挟んだ状態で対向配置され、外部との電気的接続が可能な複数のリード電極と、複数の基板電極が下面にパターニングされ、半導体素子の上面全体を覆うと共に複数のリード電極に端部が重なる大きさに形成されたフレキシブル基板とを備えた半導体パッケージを製造する方法であって、前記半導体素子を、下面が面接触した状態で前記パッド部に載置固定する載置工程と、前記複数の外部電極と前記複数の基板電極の一端とをそれぞれ電気的に接続した状態で、半導体素子と前記フレキシブル基板とを接合する第１の接合工程と、前記載置工程及び前記第１の接合工程後、前記複数のリード電極と前記基板電極の他端とをそれぞれ電気的に接続した状態で、リード電極と前記フレキシブル基板とを接合する第２の接合工程とを備えていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法においては、まず、載置工程及び第１の接合工程を行って、半導体素子とパッド部とフレキシブル基板とを胃体的に接合する。なお、この際、載置工程を先に行っても構わないし、第１の接合工程を先に行っても構わない。載置工程を先に行う場合で説明すると、半導体素子の下面側をパッド部側に向けた状態で、該パッド部上に載置する。この際、ダイボンド剤等を利用して、パッド部と半導体素子とを接着する。これにより、半導体素子とパッド部とを載置固定する。

次に、第１の接合工程を行う。即ち、複数の外部電極を上にして載置固定されている半導体素子に対して、複数の基板電極がパターニングされている下面側を対向させてフレキシブル基板を被せる。この際、複数の基板電極の一端側が、外部電極上に重なるようにフレキシブル基板を被せる。なお、フレキシブル基板を被せた際に、該フレキシブル基板の端部は、パッド部を間に挟んだ状態で対向配置された複数のリード電極にも重なっている状態となっている。
そして、外部電極と基板電極の一端とを、例えば、はんだ接合等により電気的に接続する。これにより、半導体素子とフレキシブル基板とが電気的に接続されると共に、機械的に接合した状態となる。

上記、載置工程及び第１の接合工程が終了した後、リード電極とフレキシブル基板とを接合する第２の接合工程を行う。即ち、リード電極と基板電極の他端とを、例えば、はんだ接合等により電気的に接続する。これにより、リード電極に重なっているフレキシブル基板が、該リード電極と機械的に接合した状態となる。
上述した各工程の結果、半導体パッケージを製造することができる。また、この半導体パッケージは、リード電極を介して、例えば、回路基板等の外部部品に電気的に接続されて使用される。

このように製造された半導体パッケージは、ＩＣチップ等の半導体素子が発する熱の一部が、外部電極、フレキシブル基板の基板電極（例えば、銅等の金属膜からなる）及びリード電極を介して外部に放熱される。特に、従来のような細径のボンディングワイヤを経由するのではなく、フレキシブル基板の下面にパターニングされた基板電極を経由するので、より幅広の通路を介して熱を逃がすことができる。ここで、熱の移動は、断面積に比例し、線路長に反比例するので、仮に従来のボンディングワイヤと基板電極とが同じ長さだとしても、ボンディングワイヤより容易に幅広に形成できる基板電極を利用することで、熱を従来よりも効率良く放熱することができる。

また、半導体素子からフレキシブル基板の基板電極に伝わった熱は、該基板電極を介してリード電極に逃げるだけでなく、薄いシート状のフレキシブル基板からも放熱される。特に、半導体素子は、片面が露出しているフレキシブル基板の下面に略面接触している状態であるので、半導体素子の上面全体から発する熱が、速やかにフレキシブル基板に伝わって放熱される。また、半導体素子の下面は、パッド部に面接触した状態で載置されているで、下面全体から発する熱がパッド部に速やかに伝り、該パッド部を介して外部に放熱される。
このように、半導体素子の上下面は、従来のモールド樹脂部に覆われていた場合とは異なり、フレキシブル基板及びパッド部に面接触しているので、熱を効率良く放熱することができる。

更に、半導体素子の上下面を除く側面は、露出して状態となっている。よって、空気の対流が生じる大気内に置かれた状態となっている。よって、半導体素子の側面から発せられた熱を、効果的に大気に逃がし放熱させることができる。
上述したように半導体素子は、上下面がフレキシブル基板及びパッド部に面接触していると共に側面が露出しており、また、外部電極が従来のボンディングワイヤではなく、フレキシブル基板の基板電極を利用してリードフレームに電気的に接続されているので、熱を効果的に外部に放熱することができ、放熱性を高めることができる。

また、ボンディングワイヤを用いずに、薄いシート状のフレキシブル基板を利用して外部電極とリード電極とを電気的に接続しているので、ボンディングワイヤの高さを考慮する必要がない。よって、高さを最小限に抑えることができ、薄型化を容易に図ることができる。
更に、従来のように加工性が悪く、高価な窒化アルミニウム基板ではなく、可撓性を有する一般的なフレキシブル基板を利用しているので、扱い易く、設計の自由度を向上することができる上、低コスト化を図ることができる。

上述したように、本発明の半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法によれば、製造に手間やコストがかからず、薄型で放熱性を高めて高品質化を図ることができる。

また、本発明の半導体パッケージは、上記本発明の半導体パッケージにおいて、前記半導体素子を内部に埋没するように封止して、該半導体素子と前記フレキシブル基板と前記パッド部と前記リード電極とを一体的に固定する絶縁性のモールド樹脂部を備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の半導体パッケージは、上記本発明の半導体パッケージの製造方法において、前記第２の接合工程後、前記半導体素子を内部に埋没させるようにペースト状の樹脂を前記フレキシブル基板の下面側に流し込んだ後硬化させ、硬化したモールド樹脂部によりフレキシブル基板と半導体素子と前記パッド部と前記リード電極とを一体的に固定する封止工程を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法においては、第２の接合工程後、フレキシブル基板の下面側に金型等を利用してペースト状の樹脂を流し込み、一定時間経過させて該樹脂を硬化させ、モールド樹脂部を形成する封止工程を行う。この封止工程により、半導体素子は、モールド樹脂部内に封止される。
特に、このモールド樹脂部によって、半導体素子とフレキシブル基板とパッド部とリード電極とが一体的に固定されるので、全体が強固になり、製品の信頼性を向上することができる。また、半導体素子が、外気に触れることなく、モールド樹脂部内に封止されるので、腐食等の劣化を防止することができる。このことからも製品の信頼性を向上することができる。
なお、半導体素子の上下面は、フレキシブル基板及びパッド部に面接触している状態であるので、モールド樹脂部によって放熱性が損なわれる恐れはない。また、空気の対流が生じ難い場所に半導体素子を設置したとしても、空気よりは熱伝導率の良いモールド樹脂部を介して、半導体素子の側面から発する熱を放熱できるので、放熱性を向上することができる。

また、本発明の半導体パッケージは、上記本発明の半導体パッケージにおいて、前記複数の基板電極が、それぞれの間が絶縁した状態で、前記フレキシブル基板の下面全体に亘って形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージにおいては、複数の基板電極が、それぞれの間が絶縁した状態でフレキシブル基板の下面全体に亘る大きさで、即ち、パターニング可能な最大限の大きさで形成されているので、各基板電極をより幅広に形成することができる。よって、半導体素子から基板電極を介してリード電極に逃げる熱の移動量をより向上することができる。従って、放熱性をより高めることができる。

また、本発明の半導体パッケージは、上記本発明のいずれかの半導体パッケージにおいて、前記フレキシブル基板の上面には、金属材料からなる導電性膜が形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージにおいては、フレキシブル基板の上面、即ち、露出面に銅等の金属材料からなる導電性膜が形成されている。これにより、半導体素子からフレキシブル基板に伝わった熱を、熱導電率に優れた導電性膜を介して効率良く大気に放熱することができる。よって、放熱性をより高めることができる。

また、本発明の半導体パッケージは、上記本発明の半導体パッケージにおいて、前記導電性膜が、前記複数の基板電極に対してそれぞれ対向するように電気的に切り離された状態で複数に分割されており、前記フレキシブル基板には、分割された前記複数の導電性膜と該導電性膜に対向する前記基板電極との間に貫通孔が形成され、該貫通孔を介して導電性膜と基板電極とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージにおいては、分割された導電性膜と、分割された各導電成膜に対向する位置関係にある基板電極とがそれぞれ、貫通孔を介して電気的に接続されているので、半導体素子の外部電極から基板電極に伝わった熱を、リード電極に逃がすだけでなく、フレキシブル基板を通さずに導電性膜側に積極的に伝えて、効率良く大気に放熱することができる。よって、放熱性をさらに高めることができる。
特に、半導体素子の熱が発生し易い外部電極から、熱伝導率の高いルート、即ち、基板電極から導電性膜を経由するルートで放熱できるので、効果的な放熱を期待できる。

また、本発明の半導体パッケージは、上記本発明の半導体パッケージにおいて、前記導電性膜上に固定され、該導電性膜に伝わった熱を外部に放熱する放熱体を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージは、導電性膜にヒートシンク等の放熱体が固定されているので、導電性膜に伝わってきた熱を、大きな表面積を有するヒートシンク等の放熱体を介して放熱させることができる。よって、放熱性をさらに高めることができる。

また、本発明の半導体パッケージは、上記本発明のいずれかの半導体パッケージにおいて、前記パッド部が、前記モールド樹脂部の外方に突出するサイズに形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージにおいては、パッド部がモールド樹脂部を突き抜けて、外方に突出するサイズに形成されている。よって、半導体素子からパッド部に伝わった熱を、熱伝導率に劣るモールド樹脂部を極力介さずに直接大気に放熱することができる。そのため、放熱性をさらに高めることができる。

また、本発明の半導体パッケージは、上記本発明のいずれかの半導体パッケージにおいて、前記パッド部には、前記半導体素子の側面及び前記フレキジブル基板の下面に接する側壁が設けられていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージにおいては、パッド部には、半導体素子の側面及びフレキシブル基板の下面に接する側壁が形成されているので、半導体素子から発せられた熱を、熱伝導率に劣るモールド樹脂部を極力介さずに側壁から直接大気に放熱したり、フレキシブル基板に逃がしたりすることができる。そのため、放熱性をさらに高めることができる。

また、本発明の半導体パッケージの製造方法は、上記本発明の半導体パッケージの製造方法において、前記複数のリード電極及び前記パッド部がフレームに連結されたリードフレームを利用して前記各工程を行い、全ての工程が終了した後、各リード電極及びパッド部を切断してフレームからそれぞれ切り離す切断工程を備えていることを特徴とするものである。

この発明に係る半導体パッケージの製造方法によれば、リードフレームを利用することで、一度に複数の半導体素子をパッド部とフレキシブル基板との間に接合することができる。そして、切断工程により、フレームからリード電極及びパッド部をそれぞれ切り離すことで、複数の半導体パッケージを効率良く製造することができる。よって、短時間で効率良く半導体パッケージを製造することができる。

本発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法によれば、製造に手間やコストがかからず、薄型で放熱性を高めて高品質化を図ることができる。

以下、本発明に係る半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法の一実施形態を、図１から図１０を参照して説明する。
本実施形態の半導体パッケージ１は、図１及び図２に示すように、上面に４つ（複数）の外部電極２ａを有するＩＣチップ（半導体素子）２と、該ＩＣチップ２を載置固定するダイパッド（パッド部）３と、該ダイパッド３を間に挟んだ状態で対向配置され、外部との電気的接続が可能な複数のリード電極４と、ＩＣチップ２の上面全体を覆うと共に、複数のリード電極４に端部が重なる大きさに形成されたフレキシブル基板５と、該フレキシブル基板５の下面にパターニングされた基板電極６と、ＩＣチップ２を内部に埋没した状態で封止するモールド樹脂部７とを備えている。

上記ＩＣチップ２は、ダイパッド３上に下面が面接触した状態で、ダイボンド剤１０により接着されることで載置固定されている。また、リード電極４は、ダイパッド３を間に挟んだ状態で左右（紙面に対して左右方向）に配置されており、外部電極２ａの数に合わせて片側に２つずつ合計４つ配置されている。また、これらリード電極４は、ダイパッド３上にＩＣチップ２を載置したときに、該ＩＣチップ２の上面と略同じ高さになるように、厚みが設定されている。また、このリード電極４は、下面が図示しない回路基板上に載置されて、回路基板の配線パターンに電気的に接続することができるようになっている。

上述したダイパッド３及びリード電極４は、図３に示すように、リードフレーム１１のフレーム１２に連結されていたものである。即ち、このリードフレーム１１は、金属材料により略平板状に形成されたものであり、フレーム１２と、該フレーム１２の内側に吊りリード１３を介して連結されたダイパッド３と、フレーム１２の内側に連結されたリード電極４とから構成されている。

上記フレキシブル基板５は、図２に示すように、長方形状に形成されており、上述したようにＩＣチップ２の上面全体を覆うと共に、ＩＣチップ２の左右に配置されたリード電極４に端部が重なる大きさに形成されている。
そして、このフレキシブル基板５の下面に、銅等の金属材料からなる上記基板電極６がパターニングされている。この際、基板電極６は、外部電極２ａの数に合わせて４つパターニングされており、各外部電極２ａと各リード電極４とを最短距離の直線で結ぶように、幅広のライン状に形成されている。本実施形態では、例えば厚みが１８μｍ、パターン幅７５μｍでパターニングされている。

そして、基板電極６は、一端が各外部電極２ａにそれぞれ図示しない半田等により電気的に接続されており、他端が各リード電極４にそれぞれ図示しない半田等により電気的に接続されている。これにより、外部電極２ａと基板電極６とリード電極４とが、それぞれ電気的に接続された状態になっていると共に、ＩＣチップ２とリード電極４とフレキシブル基板５とが一体的に接合された状態となっている。

上記モールド樹脂部７は、図１に示すように、フレキシブル基板５の下面側に流し込まれたペースト状の樹脂が硬化したものであり、ＩＣチップ２を埋没させて内部に封止すると共に、フレキシブル基板５の下面、リード電極４の側面、ダイパッド３の上面及び側面に接触している。これにより、ＩＣチップ２とダイパッド３とフレキシブル基板５とリード電極４とが、一体的に固定された状態になっている。
なお、モールド樹脂部７は、ＩＣチップ２の上面、即ち、各外部電極２ａの隙間に入り込んでいるが、その厚みは非常に薄く無視できる範囲である。従って、実質的にＩＣチップ２の上面は、フレキシブル基板５の下面に面接触した状態となっている。

次に、上述したように構成された半導体パッケージ１を、リードフレーム１１を利用して一度に複数製造する場合について以下に説明する。
本実施形態の半導体パッケージ１の製造方法は、ＩＣチップ２を下面が面接触した状態でダイパッド３に載置固定する載置工程と、各外部電極２ａと各基板電極６の一端とをそれぞれ電気的に接続した状態で、ＩＣチップ２とフレキシブル基板５とを接合する第１の接合工程と、載置工程及び第１の接合工程後、各リード電極４と各基板電極６の他端とをそれぞれ電気的に接続した状態で、リード電極４とフレキシブル基板５とを接合する第２の接合工程と、該第２の接合工程後、ＩＣチップ２を内部に埋没させるようにペースト状の樹脂をフレキシブル基板５の下面側に流し込んだ後硬化させ、硬化したモールド樹脂部７によりフレキシブル基板５とＩＣチップ２とダイパッド３とリード電極４とを一体的に固定する封止工程と、これら各工程が終了した後、リード電極４及びダイパッド３を切断してフレーム１２からそれぞれ切り離す切断工程とを備えている。
なお、本実施形態では、第１の接合工程を行った後に、載置工程を行う場合について説明する。

まず、図４に示すように、ＩＣチップ２とフレキシブル基板５とを接合させる第１の接合工程を行う。即ち、基板電極６がパターニングされたフレキシブル基板５に対して、外部電極２ａをフレキシブル基板５側に向けた状態で載置する。この際、４つの外部電極２ａが４つの基板電極６の一端上に位置するように載置する。そして、この状態で外部電極２ａと基板電極６とを、例えば、半田接合により電気的に接続させる。なお、半田接合に限られず、ＵＳ、ＡＣＰ、ＡＣＦ等の方法により接合して構わない。これにより、図５に示すように、ＩＣチップ２とフレキシブル基板５とが、機械的にも接合した状態となる。
なお、リードフレーム１１のダイパッド３の数に合わせて、この第１の接合工程を行って、ＩＣチップ２とフレキシブル基板５とを接合したものを複数用意する。

次いで、上記載置工程を行う。まず、図６に示すように、リードフレーム１１の複数のダイパッド３上に、絶縁性接着剤等のダイボンド剤１０を塗布する。そして、フレキシブル基板５に接合されたＩＣチップ２を、図５に示す状態から裏返しにして、即ち、ＩＣチップ２の下面をダイパッド３側に向けた状態で該ダイパッド３上に載置して接着させる。これにより、図７に示すように、リードフレーム１１の各ダイパッド３上に、それぞれフレキシブル基板５に接合されたＩＣチップ２が載置固定される。

また、この際、ＩＣチップ２の上面と略同じ高さになるようにリード電極４の厚みが調整されているので、図７に示すように、フレキシブル基板５は平板状態でリード電極４上に重なった状態となる。また、図８に示すように、フレキシブル基板５にパターニングされた基板電極６の他端は、リード電極４上に重なった状態となっている。
この載置工程が終了した後、第２の接合工程を行う。即ち、図７に示す状態において、例えば、フレキシブル基板５の上面からヒータ等を当てて、基板電極６の他端とリード電極４とを半田接合により電気的に接続する。なお、半田接合に限られず、ＵＳ、ＡＣＰ、ＡＣＦ等の方法により接合して構わない。これにより、フレキシブル基板５とリード電極４とが、機械的にも接合した状態となる。

第２の接合工程終了後、フレキシブル基板５の下面側に図示しない金型等を利用して、ペースト状の樹脂を流し込む。そして、一定時間経過させて樹脂を硬化させた後、金型を取り外すことで、図９に示すように、モールド樹脂部７を形成することができる。この封止工程を行うことで、ＩＣチップ２は、モールド樹脂部７内に封止される。また、ＩＣチップ２とフレキシブル基板５とダイパッド３とリード電極４とが、一体的に接着により固定された状態となる。

そして、この封止工程後、リードフレーム１１のリード電極４、及び、ダイパッド３を連結している吊りリード１３を、モールド樹脂部７の近傍でそれぞれ切断する切断工程を行う。これにより、図１及び図２に示す半導体パッケージ１を、一度の製造工程で複数製造することができる。よって、短時間で効率良く複数の半導体パッケージ１を製造することができる。

上述した製造方法により製造された半導体パッケージ１においては、ＩＣチップ２の発する熱の一部が、外部電極２ａ、フレキシブル基板５の基板電極６及びリード電極４を経由して外部に放熱される。特に、従来のような細径のボンディングワイヤを経由するのではなく、基板電極６を経由するので、より幅広な通路を介して熱を逃がすことができる。ここで、熱の移動は、断面積に比例し、線路長に反比例するので、仮に従来のボンディングワイヤと基板電極６とが同じ長さだとしても、ボンディングワイヤより幅広に形成された基板電極６を利用することで、熱を従来よりも効率良く放熱することができる。

具体的には、従来のボンディングワイヤＷは、図１０に示すように、一般的に線径が２５μｍであるので、断面積は“約４９１×１０^−６ｍｍ^２”となる。一方、本実施形態の基板電極６は、厚みが１８μｍ、パターン幅が７５μｍであるので、断面積は“１３５０×１０^−６ｍｍ^２”となる。つまり、基板電極６の断面積は、ボンディングワイヤの断面積の約２．７５倍となる。熱の移動量もこれに比例するので、結果的に熱の移動量も２．７５倍向上したことになる。従って、従来と比較して効率良く放熱を行わせることができる。

また、ＩＣチップ２からフレキシブル基板５の基板電極６に伝わった熱は、該基板電極６を介してリード電極４に逃げるだけでなく、薄いシート状のフレキシブル基板５からも放熱される。特に、ＩＣチップ２は、片面が露出しているフレキシブル基板５の下面に略面接触している状態であるので、ＩＣチップ２の上面から発する熱が速やかにフレキシブル基板５に伝わり、大気に放熱される。加えてＩＣチップ２の下面も、ダイパッド３に面接触した状態で載置されているので、下面全体から発する熱がダイパッド３に速やかに伝わり、該ダイパッド３を介して外部に放熱される。
このように、ＩＣチップ２の上下面は、従来とは異なり、フレキシブル基板５及びダイパッド３に面接触しているので、熱を上下面から効果的に放熱することができる。その結果、放熱性を高めることができる。

特に、熱導電率が悪いモールド樹脂部７は、ＩＣチップ２の上下面に存在せず、ＩＣチップ２の側面付近にのみ設けられた状態となっている。このことからも、ＩＣチップ２からの熱を効率良く外部に放熱することができる。

また、本実施形態の半導体パッケージ１は、ボンディングワイヤを用いずに、薄いシート状のフレキシブル基板５を利用して外部電極２ａとリード電極４とを電気的に接続しているので、従来必要とされていたボンディングワイヤの保護スペース（例えば、０．２５〜０．５ｍｍ以上の空間）を、ＩＣチップ２上に確保する必要がない。よって、全体の高さを最小限に抑えることができ、薄型化を容易に図ることができる。
更に、従来のように加工性が悪く、高価な窒化アルミニウム基板ではなく、可撓性を有する一般的なフレキシブル基板５を利用しているので、扱い易く、設計の自由度を向上することができる上、低コスト化を図ることができる。

更に、モールド樹脂部７によって、ＩＣチップ２とフレキシブル基板５とダイパッド３とリード電極４とが一体的に固定されているので、全体が強固になり、製品の信頼性を向上することができる。加えて、ＩＣチップ２が外気に触れることなく、モールド樹脂部７内に封止されているので、腐食等の劣化を防止することができる。このことからも、製品の信頼性を向上することができる。

上述したように、本実施形態の半導体パッケージ１によれば、製造に手間やコストがかからず、薄型で放熱性を高めて高品質化を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、先に第１の接合工程を行って、その後、載置工程を行ったが、この場合に限定されず、先に載置工程を行って、その後、第１の接合工程を行っても構わない。また、第２の接合工程を行う際に、リード電極４に予め導電性接着剤等を塗布しておき、フレキシブル基板５をリード電極４に重ねたときに、基板電極６の他端とリード電極４とを電気的に接続しても構わない。こうすることで、製造時間の短縮化を図ることができる。

また、上記実施形態において、フレキシブル基板５の基板電極６を、図１１に示すように、それぞれの間が絶縁した状態でフレキシブル基板５の下面全体に亘ってパターニングしても構わない。即ち、各基板電極６を、パターニング可能な最大限の大きさで形成する。これにより、各基板電極６のパターニング幅をより幅広に形成することができ、断面積をさらに増加することができる。よって、ＩＣチップ２から基板電極６を介してリード電極４に逃げる熱の移動量を、より向上することができる。その結果、放熱性をさらに高めることができる。

また、上記実施形態において、図１２に示すように、フレキシブル基板５の上面、即ち、露出面に銅等の金属材料からなる導電性膜２０を形成しても構わない。これにより、ＩＣチップ２からフレキシブル基板５に伝わった熱を、熱導電率に優れた導電性膜２０を介して効率良く大気に放熱することができる。よって、放熱性をより高めることができる。

また、上記導電性膜２０を形成した場合において、該導電性膜２０を、図１３に示すように、４つの基板電極６に対してそれぞれ対向するように、電気的に切り離した状態で４つの領域２１に分割し、分割した各領域２１と対向する外部電極２ａとをスルーホール（貫通孔）２２を介して電気的に接続しても構わない。この際、フレキシブル基板５に形成するスルーホール２２は、図１３に示すように、１つの領域２１に複数形成しても構わないし、１つだけ形成しても構わない。

この場合においては、分割された導電性膜２０の各領域２１と基板電極６とがスルーホール２２を介して、電気的に接続されているので、ＩＣチップ２の外部電極２ａから基板電極６に伝わった熱を、フレキシブル基板５を通さずに導電性膜２０に積極的に伝えて、効率良く大気に放熱することができる。よって、放熱性をさらに高めることができる。特に、ＩＣチップ２の熱が発生し易い外部電極２ａから、熱導電率の高いルート、即ち、基板電極６から導電性膜２０を経由するルートで積極的に放熱できるので、効果的な放熱を期待できる。

更に、導電性膜２０を形成した場合において、図１４に示すように、該導電性膜２０上に固定され、導電性膜２０に伝わった熱を外部に放熱するヒートシンク（放熱体）２３を設けても構わない。こうすることで、導電性膜２０に伝わってきた熱を、大きな表面積を有するヒートシンク２３を介して放熱させることができる。よって、放熱性をさらに高めることができる。なお、放熱体としては、ヒートシンク２３に限られるものではない。

また、上記実施形態において、図１５に示すように、ダイパッド３をモールド樹脂部７の外方に突出するサイズに形成しても構わない。
この場合には、ダイパッド３がモールド樹脂部７を突き抜けて外方に突出しているので、ＩＣチップ２からダイパッド３に伝わった熱を、熱伝導率が劣るモールド樹脂部７を極力介さずに直接大気に放熱することができる。よって、放熱性をさらに高めることができる。

また、上記実施形態において、図１６に示すように、ダイパッド３に、ＩＣチップ２の側面及びフレキシブル基板５の下面に接する側壁３ａを設けても構わない。この側壁３ａは、図１７に示すように、ダイパッド３の端部を９０度折曲して形成しても構わないし、板状のダイパッド３に別途側壁３ａ部分を取り付けても構わない。
こうすることで、ＩＣチップ２から発せられた熱を、熱伝導率が劣るモールド樹脂部７を極力介さずに側壁３ａから直接大気に放熱したり、フレキシブル基板５に逃がしたりすることができる。そのため、放熱性をさらに高めることができる。

また、上記実施形態では、ＩＣチップ２の上面と略同じ厚みのリード電極４を用いた場合を説明したが、このような形状のリード電極４に限定されるものではない。
例えば、図１８に示すように、ダイパッド３と同じ厚みのリード電極３１を用いても構わない。また、このリード電極３１は、先端に向かう途中で略９０度ずつ２回折曲されて、断面視Ｚ型になるように最終的に形成されている。そして、先端が図示しない回路基板の配線パターン等に電気的に接続して使用されるようになっている。

このようにダイパッド３と同じ厚みのリード電極３１を使用して、半導体パッケージ３０を製造する場合について簡単に説明する。
まず、上述した製造方法と同様にＩＣチップ２とフレキシブル基板５とを接合する第１の接合工程を行った後、図１９に示すように、ＩＣチップ２を、下面を下にした状態でダイパッド３上に載置する。なお、この時点では、リード電極３１は断面視略Ｚ型にまだ形成されておらず、リードフレーム１１としては平板状である。

次いで、図２０に示すように、ＩＣチップ２をダイパッド３上にダイボンド剤１０により接着して載置固定した後、可撓性を有するフレキシブル基板５を、図２１に示すように屈曲させる。これにより、ＩＣチップ２の上面とリード電極３１の上面との高さが異なっていたとしても、フレキシブル基板５の外部電極２ａとリード電極３１とを確実に接触させることができる。
その後、第２の接合工程を行うと共に、図２２に示すように、封止工程を行ってモールド樹脂部７を形成する。そして、最後に、リードフレーム１１のフレーム１２から、リード電極３１を断面視略Ｚ型になるように、フォーミングしながら打ち抜いて切断する切断工程を行う。その結果、図１８に示す半導体パッケージ３０を製造することができる。

このように、可撓性を有した扱い易いフレキシブル基板５を利用しているので、様々な形状のリード電極３１を有する半導体パッケージ３０を容易に製造することができる。よって、設計の自由度を向上することができる。

また、上記実施形態では、第２の接合工程後、封止工程を行ってＩＣチップ２をモールド樹脂部７内に封止したが、図２３に示すようにモールド樹脂部７がない半導体パッケージ４０でも構わない。
この場合の半導体パッケージ４０のＩＣチップ２は、上面及び下面を除く領域が露出している状態になっている。つまり、ＩＣチップ２の側面は、空気の対流が生じている大気内に置かれた状態となっている。よって、この場合であっても、ＩＣチップ２の側面から発せられた熱を、空気の対流に乗せて効果的に大気に放熱することができ、高い放熱性を確保することができる。
なお、この場合の半導体パッケージ４０においては、全体の剛性を確保するため、ダイパッド３と各リード電極３１とを絶縁性の樹脂等で連結したり、若干厚みがあって剛性が高いフレキシブル基板５を用いたりすると良い。

また、上記実施形態では、外部電極を４つとして説明したが、４つに限られるものではない。例えば、外部電極を６つ有するＩＣチップを用いても構わない。この場合には、外部電極の数に応じて、基板電極を６つパターニングしたフレキシブル基板を使用すると共に、１つのダイパッドに対して６つのリード電極が配置されたリードフレームを使用すれば構わない。

本発明に係る半導体パッケージの一実施形態を示す断面図である。 図１に示す半導体パッケージの上面図である。 図１に示す半導体パッケージのリード電極及びダイパッドを有するインナーリードを示す斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、フレキシブル基板とＩＣチップとを接合する直前の状態を示す斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図４に示す状態の後、フレキシブル基板とＩＣチップとが接合した状態を示す斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図５でフレキシブル基板に接合したＩＣチップを裏返して、ダイボンド剤が塗布されたダイパッド上に載置させる直前の状態を示す斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図６に示す状態の後、ダイパッド上にＩＣチップを固定した状態を示す斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図７に示す状態において、基板電極の位置関係を示した斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図７に示す状態の後、ＩＣチップを内部に封止するようにモールド樹脂部を形成した状態を示す斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの基板電極の作用を説明するための比較図であり、ＩＣチップの外部電極とリード電極とをボンディングワイヤで電気的に接続した従来の接続図である。 図１に示す半導体パッケージの変形例を示した図であって、より幅広の基板電極を有する半導体パッケージの上面図である。 図１に示す半導体パッケージの変形例を示した図であって、上面に導電性膜が形成されたフレキシブル基板を利用して、製造を行っている最中の斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの変形例を示した図であって、図１２に示す導電性膜が基板電極に合わせて区分けされており、スルーホールを介して電気的に接続されたフレキシブル基板を利用して製造を行っている最中の斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの変形例を示した図であって、図１２に示す導電性膜上にヒートシンクが固定された半導体パッケージの断面図である。 図１に示す半導体パッケージの変形例を示した図であって、モールド樹脂部から外方に突出するサイズに形成されたダイパッドを利用して、製造を行っている最中の斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの変形例を示した図であって、側壁を有するダイパッドを利用して、製造を行っている最中の斜視図である。 図１６に示すダイパッドの斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの変形例を示した図であって、ダイパッドと同じ厚みのダイパッドを利用して製造された半導体パッケージの断面図である。 図１８に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図５でフレキシブル基板に接合したＩＣチップをダイボンド剤が塗布されたダイパッド上に載置させる直前の状態を示す斜視図である。 図１８に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図１９に示す状態の後、ダイパッド上にＩＣチップを固定した状態を示す斜視図である。 図１８に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図２０に示す状態の後、フレキシブル基板を屈曲させて、フレキシブル基板の下面をリード電極に接触させた状態を示す斜視図である。 図１８に示す半導体パッケージの製造方法を示した工程図であって、図２１に示す状態の後、ＩＣチップを内部に封止するようにモールド樹脂部を形成した状態を示す斜視図である。 図１に示す半導体パッケージの変形例を示した図であって、モールド樹脂部がない半導体パッケージの断面図である。 従来の半導体パッケージの一例を示す断面図である。

符号の説明

１、３０、４０ 半導体パッケージ
２ ＩＣチップ（半導体素子）
２ａ 外部電極
３ ダイパッド（パッド部）
３ａ 側壁
４、３１ リード電極
５ フレキシブル基板
６ 基板電極
７ モールド樹脂部
１１ リードフレーム
１２ フレーム
２０ 導電性膜
２２ スルーホール（貫通孔）
２３ ヒートシンク（放熱体）

Claims (11)

1. 上面に複数の外部電極を有する半導体素子と、
   該半導体素子を、下面が面接触した状態で載置固定する板状のパッド部と、
   該パッド部を間に挟んだ状態で対向配置され、外部との電気的接続が可能な複数のリード電極と、
   前記半導体素子の上面全体を覆うと共に、前記複数のリード電極に端部が重なる大きさに形成されたフレキシブル基板と、
   該フレキシブル基板の下面にパターニングされ、一端が前記複数の外部電極に対してそれぞれ電気的に接続されると共に、他端が前記複数のリード電極に対してそれぞれ電気的に接続されて、フレキシブル基板と前記半導体素子と前記リード電極とを一体的に接合する複数の基板電極とを備え、
   前記半導体素子は、上面及び下面を除く領域が露出していることを特徴とする半導体パッケージ。
2. 請求項１に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記半導体素子を内部に埋没するように封止して、該半導体素子と前記フレキシブル基板と前記パッド部と前記リード電極とを一体的に固定する絶縁性のモールド樹脂部を備えていることを特徴とする半導体パッケージ。
3. 請求項１又は２に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記複数の基板電極は、それぞれの間が絶縁した状態で、前記フレキシブル基板の下面全体に亘って形成されていることを特徴とする半導体パッケージ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記フレキシブル基板の上面には、金属材料からなる導電性膜が形成されていることを特徴とする半導体パッケージ。
5. 請求項４に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記導電性膜は、前記複数の基板電極に対してそれぞれ対向するように電気的に切り離された状態で複数に分割されており、
   前記フレキシブル基板には、分割された前記複数の導電性膜と該導電性膜に対向する前記基板電極との間に貫通孔が形成され、該貫通孔を介して導電性膜と基板電極とが電気的に接続されていることを特徴とする半導体パッケージ。
6. 請求項４又は５に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記導電性膜上に固定され、該導電性膜に伝わった熱を外部に放熱する放熱体を備えていることを特徴とする半導体パッケージ。
7. 請求項２から６のいずれか１項に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記パッド部は、前記モールド樹脂部の外方に突出するサイズに形成されていることを特徴とする半導体パッケージ。
8. 請求項２から７のいずれか１項に記載の半導体パッケージにおいて、
   前記パッド部には、前記半導体素子の側面及び前記フレキジブル基板の下面に接する側壁が設けられていることを特徴とする半導体パッケージ。
9. 上面に複数の外部電極を有する半導体素子と、該半導体素子を載置する板状のパッド部と、該パッド部を間に挟んだ状態で対向配置され、外部との電気的接続が可能な複数のリード電極と、複数の基板電極が下面にパターニングされ、半導体素子の上面全体を覆うと共に複数のリード電極に端部が重なる大きさに形成されたフレキシブル基板とを備えた半導体パッケージを製造する方法であって、
   前記半導体素子を、下面が面接触した状態で前記パッド部に載置固定する載置工程と、
   前記複数の外部電極と前記複数の基板電極の一端とをそれぞれ電気的に接続した状態で、半導体素子と前記フレキシブル基板とを接合する第１の接合工程と、
   前記載置工程及び前記第１の接合工程後、前記複数のリード電極と前記基板電極の他端とをそれぞれ電気的に接続した状態で、リード電極と前記フレキシブル基板とを接合する第２の接合工程とを備えていることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
10. 請求項９に記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記第２の接合工程後、前記半導体素子を内部に埋没させるようにペースト状の樹脂を前記フレキシブル基板の下面側に流し込んだ後硬化させ、硬化したモールド樹脂部によりフレキシブル基板と半導体素子と前記パッド部と前記リード電極とを一体的に固定する封止工程を備えていることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
11. 請求項９又は１０に記載の半導体パッケージの製造方法において、
    前記複数のリード電極及び前記パッド部がフレームに連結されたリードフレームを利用して前記各工程を行い、全ての工程が終了した後、各リード電極及びパッド部を切断してフレームからそれぞれ切り離す切断工程を備えていることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
    
    
    
    

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