JP4840305B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にリードフレームを配線基材として用いた半導体装置の製造方法に関する。

半導体チップの高集積化に伴い、面状に外部リードが配置されるボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ以下、ＢＧＡという）型半導体装置が多く用いられるようになってきている。通常、ＢＧＡ型半導体装置には、プリント基板を配線基材としたものが多く使用されるが、高価なため、安価なリードフレームを配線基材として用いられるＢＧＡ型半導体装置が実用化されている。

以下、従来のリードフレームを配線基材として用いた半導体装置について図を参照して説明する。図１１（ａ）は例えば特開平１１−７４４０４号公報に示された従来のＢＧＡ型半導体装置の構成を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の底面図である。図１２（ａ）は単列に配置された従来のＢＧＡ型半導体装置に使用されるリードフレームを示す平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の矢視ＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線から見た断面図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）の矢視ＸＩＩｃ−ＸＩＩｃ線から見た断面図である。

図１１（ａ），図１１（ｂ），図１２（ａ），図１２（ｂ），図１２（ｃ）において、従来のＢＧＡ型半導体装置はリードフレーム５０を配線基材として使用し、パッド電極を備えた半導体チップ１がダイパッド２上に接合部材３を介して搭載され、半田ボール取り付け部（以下、外部電極部という）４を有し、その内側先端部がダイパッド２の周囲に配置されているリード電極５と半導体チップ１のパッド電極とが接続リード６により接続されている。半導体チップ１と接続リード６とは封止樹脂層７で封止されていて、リード電極５の裏側に連なる外部電極部４を除く部位４ａ，４ｂはエッチングで薄く構成されている。このため封止樹脂層７の下面と同一面にはダイパッド２と外部電極部４、およびダイパッド２を支える吊りリード８が露出している。この外部電極部４に半田ボール９が取り付けられ、最終的にリード電極５と吊りリード８の端部は樹脂封止ライン７ａに沿って切断さている。

次に、製造方法を、図１１〜図１３を用いて説明する。図１３は従来のＢＧＡ型半導体装置の製造方法を示す説明図で、その（ａ）が図１２に示すリードフレームの断面図、その（ｂ）が封止樹脂層で封止するときに金型を取り付けた状態を示す断面図、その（ｃ）が半田ボールを取り付ける前までの組み立て工程が完了した断面図を示す。

先ず、図１２（ａ），図１２（ｂ），図１２（ｃ）に示すようなリードフレーム５０を製造する。 即ち、リードフレーム５０の上面５０ａおよび下面５０ｂに、図示されないレジスト膜を形成して図１２（ａ）に示すようなパターニングをした後、上面５０ａおよび下面５０ｂからエッチングを施すことにより、ダイパッド２、外部電極部４、リード電極５、吊りリード８およびダムバー５０ｃが、開口部５０ｄ，５０ｅで隔てられて互いに連接するように形成する。その後、リード電極５の裏側の部位４ａ，４ｂを除くリードフレーム５０の下面５０ｂ側に、図示されないレジスト膜を形成した後、ハーフエッチングを施すことにより、部位４ａ，４ｂを形成する。

次に、ダイパッド２上に接合部材３を塗布してパッド電極を備えた半導体チップ１を搭載する。その後、半導体チップ１のパッド電極とリード電極５の内側先端部とを接続リード６にて接続する。次に、図１３（ｂ）に示すように、下金型１０をダイパッド２と外部電極部４とに接して取り付けた後、上金型１１を樹脂封止ライン７ａに位置合わせしてリードフレーム５０の上面に取り付ける。次に、両金型１０，１１を締め付けた後、トランスファモールド法により半導体チップ１、ダイパッド２、リード電極５および接続リード６を封止樹脂層７にて封止する。その後、上金型１１と下金型１０とを取り外すと、図１３（ｃ）に示すように、半田ボール９を取り付ける前のノンリード型半導体装置が得られる。

次に、外部電極部４に半田ペーストを施し半田ボール９を外部電極部４に取り付ける。その後、樹脂封止ライン７ａより外側に突出しているリード電極５と、ハーフエッチングで薄く形成されたリード電極５の裏側の部位４ａ、４ｂに回り込んだ封止樹脂層７とを、樹脂封止ライン７ａに沿って切断装置を用いて切断すると、図１１に示す従来のＢＧＡ型半導体装置が得られる。

特開平１１−０６８００６号公報 特開平１１−１７６９７５号公報 特開平１１−１７７０１２号公報

このような従来のリードフレームを配線基材として用いた型半導体装置では、ダイパッド２、外部電極部４、リード電極５、吊りリード８およびダムバー５０ｃが、開口部５０ｄ，５０ｅで隔てられて互いに連接するように形成されているので、両金型１０，１１を取り付け後、封止樹脂層７にて封止すると、低粘度に溶融した封止樹脂層７が、開口部５０ｄにも形成される。このため、ダイパッド２、外部電極部４および吊りリード８と下金型１０とが接触しているわずかな接触面の隙間に、低粘度に溶融した樹脂が侵入して薄い樹脂の膜（以後、薄バリという）を形成するという問題点があった。

外部電極部４と下金型１０との間の接触圧力が大きければ、外部電極部４と下金型１０との間に形成される薄バリの発生を抑止出来る。しかし、リード電極５がエッチングで薄く形成されているとともに、樹脂封止ライン７ａの位置で下金型１０と上金型１１とで挟み込まれた部分で、片持梁のように支持されているに過ぎないので、外部電極部４が下金型１０で押さえつけられると、その力によってリード電極５が変形し、薄バリの発生を抑止し得るだけの接触圧力を外部電極部４と下金型１０との間に確保することができなかった。

また、ダイパッド２および外部電極部４とが下金型１０と接触する面の、各々の表面仕上げ粗さの度合い（以後、面粗度という）によって薄バリの発生度合いが変化する。通常、薄バリは面粗度のよい金型に付着しなくて、面粗度の悪いダイパッド２、外部電極部４等に付着するため、例えば外部電極部４に付着した薄バリを取り除く作業が必要であった。薄バリを除去するため、水圧バリ取り、ケミカルバリ取り、ケミカル水圧バリ取り等が行われ、薄バリを除去した後に、洗浄、乾燥等の工程を必要とし、このため、製造費用が高くなっていた。

また、樹脂封止ライン７ａより外側に突出しているリード電極５およびハーフエッチングで薄く形成された部位４ａ，４ｂに回り込んだ封止樹脂層７並びに吊りリード８を、樹脂封止ライン７ａに沿って切断装置を用いて切断しているので、部位４ｂまで回り込んだ封止樹脂層７の切断部に欠けが生じやすくなり、このため、樹脂封止ライン７ａは直線にならず複雑な破砕形状になり不良品となるという問題点があった。

また、半導体装置を構成する半導体チップ１、ダイパッド２、接合部材３、リード電極５、封止樹脂層７の線膨張係数が異なるので、半導体装置の製造時に熱変形による反りが生じる。 このため、ノンリード型半導体装置を他のボードに取り付けるときに、外部電極部が傾き、他のボードとの電気的な接続において良好な接触面が得られないという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決する為になされたもので、下金型と接触する面例えばダイパッド、外部電極部と下金型との間に、薄バリの発生を防止することができる半導体装置を提供することである。

また、半導体装置の封止樹脂層の切り離し部が、複雑な破砕形状になることを防止することができる半導体装置を提供することである。

さらにまた、半導体装置に熱変形による反りが発生した場合でも、半導体装置を他のボードに取付けるときに、外部電極部と他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる半導体装置を提供することである。

この発明の半導体装置の製造方法は、
凹凸状の上面と、平坦な下面を備えた領域を複数有する板状体からなり、
この板状体の複数の領域のそれぞれは、
複数のパッド電極を備えた第１の半導体チップを搭載するための肉厚の第１の部分と、
この第１の部分の外側に上記第１の半導体チップのパッド電極に対応して配置された各々の外部電極部を構成するために設けられた複数の第１の肉厚部と、
複数のパッド電極を備えた第２の半導体チップを搭載するための肉薄の第２の部分と、
この第２の部分の外側に上記第２の半導体チップのパッド電極に対応して配置された各々の外部電極部を構成するために設けられた複数の第２の肉厚部と、
この複数の第１の肉厚部および複数の第２の肉厚部のそれぞれを囲繞するように設けられた肉薄部とを備えてなるリードフレームを用い、
上記第１の部分に搭載した上記第１の半導体チップの複数のパッド電極と、上記複数の第１の肉厚部との間を第１の接続手段で電気的に接続し、
さらに上記第２の部分に搭載した上記第２の半導体チップの複数のパッド電極と、上記複数の第２の肉厚部との間を第２の接続手段で電気的に接続した後、
上記第１および第２の半導体チップ、上記複数の第１の肉厚部の上面、上記複数の第２の肉厚部の上面、上記肉薄部の上面、および上記接続手段を、封止樹脂層により一体に封止し、
上記肉薄部及び上記肉薄の第２の部分をエッチングで除去することにより、上記複数の第１の肉厚部を外部への接続部位を構成する外部電極部として互いに電気的に分離し、上記複数の第２の肉厚部を、外部への接続部位を構成する外部電極部として互いに電気的に分離することを特徴とするものである。

この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。

この発明半導体装置の製造方法によれば、凹凸状の上面と、平坦な下面を備えた板状体からなるリードフレームに形成された第１、２および３の肉薄部を、エッチングで除去することによって、複数のリード電極が、各々、上面側で接続手段との接続部位を有する肉薄の内部リード部と、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部とからなるよう形成し、封止樹脂層は、その裏面が、リード電極の内部リード部の下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部が下側へ突出するよう形成することにより、半導体装置の下面側は、封止樹脂層裏面から外部電極部が下側へ突出するよう構成しているので、半導体装置の構成部品の有する熱膨張係数に起因する反りが発生しても、外部電極部と他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる。

また、第１、２および３の肉薄部でリードフレームの上面に凹部を形成することができる。そして、第１、２および３の肉薄部を、エッチングで除去することにより、該凹部の外周部と、該凹部に設けられた半導体チップ、リード電極、封止樹脂層等から構成される半導体装置の外周部とが連なった状態になる。この状態で、リードフレームの下面側から半導体装置を押し出すことにより、切断装置を用いることなく、容易にリードフレームと半導体装置とを切り離すことができ、また、リードフレームと半導体装置との切り離し部が複雑な破砕形状になることを防止することが可能となる。

好ましくは、第１、２および３の肉薄部が略同一厚みを有することにより、リードフレームの下面側が第１、２および３の肉薄部で一体物とすることができる。このため、リードフレームの下面側が下金型と全面的に接触し、封止樹脂層で封止するとき、封止樹脂層が第１、２および３の肉薄部で遮られるため、リードフレームの下面と下金型とが接触している面には、封止樹脂層が流入しないので、薄バリの発生を防止することができる。

また、好ましくは、凹凸状の上面と、平坦な下面を備えた板状体からなるリードフレームに形成された第１、２、３および４の肉薄部を、エッチングで除去することによって、複数のリード電極が、各々、上面側で接続手段との接続部位を有する肉薄の内部リード部と、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部とからなるよう形成し、封止樹脂層は、その裏面が、リード電極の内部リード部および補助電極の下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部が下側へ突出するよう形成することにより、半導体装置の下面側は、封止樹脂層裏面から外部電極部が下側へ突出するよう構成しているので、半導体装置の構成部品の有する熱膨張係数に起因する反りが発生しても、外部電極部と他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる。

また、第１、２および３の肉薄部でリードフレームの上面側に凹部を形成することができ、補助電極を構成するために設けられた第２の肉厚部を該凹部の周囲に配置することができる。そして、第１、２、３および４の肉薄部をエッチングで除去することにより、該凹部の周囲に設けられた補助電極および該凹部に設けられた半導体チップ、リード電極、封止樹脂層等から構成される半導体装置は、この半導体装置の外周部のところで、リードフレームと分離される。このため、半導体装置をリードフレームから自動的に切り離すことができ、また、半導体装置とリードフレームとを、切断装置を用いることなく、容易に切り離しが可能となり、半導体装置とリードフレームとの切り離し部が複雑な破砕形状になることを防止することができる。

さらに好ましくは、第１、２、３および４の肉薄部が略同一厚みを有することにより、リードフレームの下面側が第１、２、３および４の肉薄部で一体物とすることができる。このため、このリードフレームを配線基材として用いた半導体装置の製造において、リードフレームの下面側が第１、２、３および４の肉薄部で一体物とすることができる。このため、このリードフレームを配線基材として用いた半導体装置の製造において、リードフレームの下面側が下金型と全面的に接触し、封止樹脂層で封止するとき、封止樹脂層が第１、２、３および４の肉薄部で遮られるため、リードフレームの下面と下金型とが接触している面には、封止樹脂層が流入しないので、薄バリの発生を防止することができる。

実施の形態１．
図１（ａ）は半導体装置の構成を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の底面図である。図２（ａ）は単列に配置されたこの実施の形態１の配線基材として用いられるリードフレームの平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における矢視ＩＩｂ−ＩＩｂ線から見た断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）における矢視ＩＩｃ−ＩＩｃ線から見た断面図である。

先ず、リードフレーム６０の形状を説明する。図２（ａ），図２（ｂ），図２（ｃ）に示すように、リードフレーム６０は、凹凸状の上面６０ａと、平坦な下面６０ｂを備えた銅等の導電性を有する板状体からなる。この板状体は、複数の図示されないパッド電極を備えた半導体チップ２１を搭載するための第１の肉薄部６０ｃと、この第１の肉薄部６０ｃの周囲に半導体チップ２１のパッド電極に対応して配置された各々のリード電極２３を構成するために設けられた複数の第１の肉厚部６０ｄと、この複数の第１の肉厚部６０ｄの間に設けられた第２の肉薄部６０ｅと、同じくこの複数の第１の肉厚部６０ｄを囲繞するように設けられた第３の肉薄部６０ｆと、この第３の肉薄部６０ｆの周囲に設けられた第２の肉厚部６０ｇを備えている。尚、第１の肉薄部６０ｃ、第２の肉薄部６０ｅおよび第３の肉薄部６０ｆは、略同一厚さを有し、これら肉薄部６０ｃ，６０ｅ，６０ｆにより外周部６０ｉを有する凹部６０ｈが形成され、また、肉厚部６０ｄ，６０ｇにより凸部が形成されている。

このようなリードフレーム６０を用い、図１（ａ），図１（ｂ）に示すような半導体装置２０を得る。半導体装置２０は、上面２１ａおよび下面２１ｂを備え、図示されない複数のパッド電極を有する半導体チップ２１を、図示されないリードフレーム６０の第１の肉薄部６０ｃに接合部材２２を介して搭載し、半導体チップ２１の下面２１ｂ側で外周方向へ延びる複数のリード電極２３が複数のパッド電極に対応して配置され、複数のパッド電極と複数のリード電極２３との間を接続手段である接続リード２４で接続している。複数のリード電極２３は、各々、上面側で接続リード２４との接続部位を有する肉薄の内部リード部２３ａと、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部２３ｂとからなっている。

そして、半導体チップ２１、リード電極２３および接続リード２４を封止樹脂層２５で一体に封止している。この封止樹脂層２５は、その裏面が、リード電極２３の内部リード部２３ａの下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部２３ｂが下側へ突出するよう構成している。外部電極部２３ｂには、導電性ボール２６を取り付けている。 尚、図示されないリードフレーム６０は後述するように、リードフレームの肉薄部がエッチングで除去され、最終的に、リードフレーム６０の凹部６０ｈの外周部６０ｉに沿ってリードフレーム６０を分離して図１（ａ），図１（ｂ）に示す半導体装置２０を得ている。

次に、半導体装置の製造方法を図１〜図３を用いて説明する。図３は実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す説明図で、その（ａ）が肉薄部とリード電極とが形成されたリードフレームに搭載された半導体チップとリード電極とが電気的に接続された状態を示す断面図、その（ｂ）が上金型と下金型とを取り付けて封止樹脂層で封止した状態を示す断面図、その（ｃ）が外部電極部を形成するためにエッチング用レジスト膜を取り付けた状態を示す断面図、その（ｄ）がエッチングで外部電極部を突出させた状態を示す断面図、その（ｅ）が外部電極部に導電性ボールを取り付けた状態を示す断面図である。

先ず、板状体からなるリードフレーム６０の上面６０ａに、図示されないレジスト膜を形成して図２（ａ）に示すようなパターニングをした後、ハーフエッチングを施すことにより、断面が図２（ｂ），図２（ｃ）で示すような凹凸状の上面６０ａと、平坦な下面６０ｂを備えた板状体に形成される。即ち、複数の図示されないパッド電極を備えた半導体チップ２１を搭載するための第１の肉薄部６０ｃと、この第１の肉薄部６０ｃの周囲に上記半導体チップ２１のパッド電極に対応して配置された各々のリード電極２３を構成するために設けられた複数の第１の肉厚部６０ｄと、この複数の第１の肉厚部６０ｄの間に設けられた第２の肉薄部６０ｅと、同じくこの複数の第１の肉厚部６０ｄを囲繞するように設けられた第３の肉薄部６０ｆと、この第３の肉薄部６０ｆの周囲に設けられた第２の肉厚部６０ｇとが形成される。

尚、第１の肉薄部６０ｃ、第２の肉薄部６０ｅおよび第３の肉薄部６０ｆは、略同一厚さを有し、これら肉薄部６０ｃ，６０ｅ，６０ｆにより凹部６０ｈが形成され、また、肉厚部６０ｄ，６０ｇにより凸部が形成されて凹凸状の上面６０ａと、平坦な下面６０ｂを備えた板状体に形成される。 エッチングにて形成される凹部６０ｈの外周部６０ｉの板厚方向の断面形状は、エッチング特有のサイドエッチングにより、第３の肉薄部６０ｆからリードフレームの上面６０ａに向けて少し広がるように、滑らかな抜き勾配が自然に形成される。このため、後述する封止樹脂層２５の外周部２５ｂとリードフレーム６０の凹部６０ｈの外周部６０ｉとの切り離しが容易になる。 外周部６０ｉは、後述する上金型３１の位置合わせをし易いように樹脂封止ライン２５ａより大きく、例えば凹部６０ｈの深さ程度分だけ大きくなるように形成するか、あるいは樹脂封止ライン２５ａと合致させてもよい。

次に、図３（ａ）に示すように、第１の肉薄部６０ｃの中央部に例えばエポキシ樹脂、銀入りエポキシ樹脂、接着テープ、半田等からなる接合部材２２を塗布して半導体チップ２１を接合する（接合工程）。 その後、例えば金線、アルミニウム線等からなる接続リード２４を用いて半導体チップ２１とリード電極２３とを接続する（接続工程）。

次に、図３（ｂ）に示すように、接合工程および接続工程まで完了したリードフレーム６０の下面６０ｂを、下金型３０の上に取り付けた後、上金型３１を樹脂封止ライン２５ａに位置あわせしてリードフレーム６０の上面６０ａに取り付ける。次に、両金型３０，３１を締め付けた後、トランスファモールド法により、例えば、エポキシ系樹脂、フエノール系樹脂等からなる熱硬化性の封止樹脂層２５を液状の低粘度にして高い圧力で注入する（封止工程）。 このとき、リードフレーム６０の下面６０ｂ側が肉薄部６０ｃ，６０ｅ，６０ｆで一体物となって下金型３０と全面的に接触し、封止樹脂層２５が肉薄部６０ｃ，６０ｅ，６０ｆで遮られるため、リードフレーム６０の下面６０ｂと下金型３０とが接触している面には、封止樹脂層２５が流入しない。このため、薄バリの発生を防止することができる。

封止工程の後、両金型３０，３１を取り除き、図３（ｃ）に示すように、リードフレーム６０の下面６０ｂ側に、外部電極部２３ｂが形成される部位および凹部６０ｈの外周部６０ｉの外側を囲繞するような部位に、レジスト膜３２でマスキングを施し、ハーフエッチングで封止樹脂層２５の下面と同一面になるまで除去する。この結果、図３（ｄ）に示すように、接合部材２２を露出するとともに、複数のリード電極２３は、各々、リード電極２３の裏面に、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部２３ｂが形成される（外部電極部の形成工程）。

即ち、半導体チップ２１、リード電極２３および接続リード２４が封止樹脂層２５で一体に封止され、この封止樹脂層２５は、その裏面が、リード電極２３の内部リード部２３ａの下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部２３ｂが下側へ突出するよう構成している。また、リードフレーム６０と半導体装置２０とは、封止樹脂層２５の外周部２５ｂとリードフレーム６０の凹部６０ｈの外周部６０ｉとのところで連なった状態になる。

この状態で、図３（ｄ）に示す矢視（イ）の方向から半導体装置２０を押し出すことにより、半導体装置２０がリードフレーム６０から切り離される（切り離し工程）。このため、半導体装置２０とリードフレーム６０とを、切断装置を用いることなく、容易に切り離しが可能となり、半導体装置２０の封止樹脂層２５の切り離し部が複雑な破砕形状になることを防止することができる。 また、上金型３１とリードフレーム６０との間の隙間に薄バリが形成されていたとしても、この切り離し工程で該薄バリを除去することができる。

尚、この切り離し工程後の状態の半導体装置は、ノンリード型半導体装置として、例えば携帯電話機等の薄い小型装置に組み込むことができる。 また、切り離し工程の前に、図３（ｅ）に示すように、外部電極部２３ｂに図示されない半田ペーストを施し、導電性ボール例えば半田ボール２６を接続する。その後、半導体装置２０とリードフレーム６０の外周部６０ｉとが連なった部分を、矢視（イ）の方向から半導体装置２０を押し出すことにより、半導体装置２０がリードフレーム６０から切り離されるので、図１に示すようなＢＧＡ型半導体装置を得ることができる。

即ち、リードフレーム６０を配線基材として用いることにより、ノンリード型半導体装置を得るための切り離し工程を行う前に、導電性ボールの取り付け工程を加えて、ＢＧＡ型半導体装置の実現が可能であり、ノンリード型半導体装置とＢＧＡ型半導体装置との製造工程の共用化ができ、効率のよい製造ライン構築が可能となる。

また、半導体装置２０の下面側は、封止樹脂層裏面から外部電極部２３ｂが下側へ突出するよう構成しているので、半導体装置の構成部品の有する熱膨張係数に起因する反りが発生しても、外部電極部２３ｂと他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる。 尚、半導体装置２０自体に生じる反りに加えて他のボードに反りがあったとしても、必ず外部電極部２３ｂが他のボードに確実に接触して浮き上がることが無い。このため、携帯電話等の小型化が要求される半導体装置にはノンリード型半導体装置で用いると、例えば半田ボールの直径０．４５ｍｍ分の寸法を薄くできる。

実施の形態１では、図２（ａ），図２（ｂ）に示すような短冊状に形成されたリードフレーム６０を配線基材として用いた半導体装置を説明したが、連続してフープ状に形成されたリードフレームを用いてもよく、上記と同様の作用効果を奏する。

また、リードフレーム６０に１個の半導体チップ２１を搭載し、その周囲にリード電極２５を配置したものを単列に複数個構成した例を示したが、製造効率化のために、例えば、図４（ａ），図４（ｂ）に示すように半導体チップ２１を複数の行および複数の列に、複数個搭載できるように構成してもよく、上記と同様の作用効果を奏する。 また、同機能、同発熱量を有する２個の半導体チップを、同時に１つの樹脂で封止する、いわゆるマルチチップパッケージと呼ばれる半導体装置を得るために、例えば図４（ａ）に１点鎖線で示すように凹部外周６０ｉを設け、図４（ｃ）に示すような断面を有するリードフレームを用いてもよく、上記と同様の作用効果を奏する。

また、発熱量の多い電力用半導体チップと発熱量の少ない半導体チップを、一緒に樹脂で封止したマルチチップパッケージと呼ばれる半導体装置を得るために、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、発熱量の多い電力用半導体チップが搭載される領域に、放熱板６１を設けもよく、上記と同様の作用効果を奏する。 尚、図４，図５で示した符号のうち、図１，図２で示した符号と同一のものは、同じまたは相当品を示し、その説明を省略している。

また、半導体チップ２１とリード電極２３との電気的に接続する接続リード２４を金線、アルミニウム線等で説明したが、図６に示すように、半導体チップ２１の表面を下向きにして、金バンプ（Ａｕ Ｂｕｍｐ）、半田バンプ（Ｓｏｌｄｅｒ Ｂｕｍｐ）等のインナーバンプ（Ｉｎｎｅｒ Ｂｕｍｐ）と呼ばれる接続部材２７を介して、半導体チップ２１とリード電極２３とを接続してもよく、上記と同様の作用効果を奏する。この場合、半導体チップ２１を接合する接合部材２２を省略できるので、線膨張係数の異なる材料によって生じる半導体装置の反りが少なくなる。 また、半導体チップ２１の発熱量が多い場合、図７に示すように、放熱板６１を接合部材２２に取り付けてもよく、上記と同様の作用効果を奏する。

実施の形態２．
図８（ａ）はこの発明の実施の形態２の半導体装置の構成を示す断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の底面図である。図９（ａ）はこの実施の形態２の配線基材として用いられるリードフレームの平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）における矢視ＩＸｂ-ＩＸｂ線から見た断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）における矢視ＩＸｃ-ＩＸｃ線から見た断面図である。

先ず、リードフレーム７０の形状を説明する。図９（ａ），図９（ｂ），図９（ｃ）に示すように、リードフレーム７０は、凹凸状の上面７０ａと、平坦な下面７０ｂを備えた板状体からなる。この板状体は、複数のパッド電極を備えた半導体チップ３１を搭載するための第１の肉薄部７０ｃと、この第１の肉薄部７０ｃの周囲に半導体チップ３１のパッド電極に対応して配置された各々のリード電極２３を構成するために設けられた複数の第１の肉厚部７０ｄと、この複数の第１の肉厚部７０ｄの間に設けられた第２の肉薄部７０ｅと、同じくこの複数の第１の肉厚部７０ｄを囲繞するように設けられた第３の肉薄部７０ｆと、この第３の肉薄部７０ｆの周囲に設けられ、補助電極３６を構成するために設けられた第２の肉厚部７０ｇと、この第２の肉厚部７０ｇの周囲に設けられた第４の肉薄部７０ｈと、この第４の肉薄部７０ｈの周囲に設けられた第３の肉厚部７０ｉを備えている。

尚、第１の肉薄部７０ｃ、第２の肉薄部７０ｅ、第３の肉薄部７０ｆおよび第４の肉薄部７０ｈは、略同一厚さを有し、これら肉薄部７０ｃ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｈにより外周部７０ｋを有する凹部７０ｊが形成され、また、肉厚部７０ｄ，７０ｇ，７０ｉにより凸部が形成されている。

このようなリードフレーム７０を用い、図８（ａ），図８（ｂ）に示すような半導体装置３０を得る。半導体装置３０は、上面３１ａおよび下面３１ｂを備え、図示されない複数のパッド電極を有する半導体チップ３１を、図示されないリードフレーム７０の第１の肉薄部７０ｃに接合部材３２を介して搭載し、半導体チップ３１の下面３１ｂ側で外周方向へ延びる複数のリード電極３３が複数のパッド電極に対応して配置され、複数のパッド電極と複数のリード電極３３との間を接続手段である接続リード３４で接続している。複数のリード電極３３は、各々、上面側で接続リード３４との接続部位を有する肉薄の内部リード部３３ａと、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部３３ｂとからなっている。複数のリード電極３３の周囲に設けられた補助電極３６は、図示されない接続部材でリード電極３３、または、パッド電極に接続されている。この補助電極３６は、必要に応じて電源層、接地層、ニュートラル層などに使用されるものである。

そして、半導体チップ３１、リード電極３３、接続リード３４および補助電極３６を封止樹脂層３５で一体に封止している。この封止樹脂層３５は、その裏面が、リード電極３３の内部リード部３３ａおよび補助電極３６の下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部３３ｂが下側へ突出するよう構成している。また、ＢＧＡ型半導体装置の場合は、外部電極部３３ｂに、図示されない導電性ボールが取り付けられている。 尚、図示されないリードフレーム７０は後述するように、リードフレームの肉薄部がエッチングで除去され、最終的に、補助電極３６を構成するために設けられた第２の肉厚部７０ｇの外周部７０ｌのところで、リードフレーム７０を切り離して図８（ａ），図８（ｂ）に示す半導体装置３０を得ている。

次に、半導体装置の製造方法を図８〜図１０を用いて説明する。図１０は実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す説明図で、その（ａ）が肉薄部とリード電極と補助電極とが形成されたリードフレームに搭載された半導体チップとリード電極とが電気的に接続された状態を示す断面図、その（ｂ）が上金型と下金型とを取り付けて封止樹脂層で封止した状態を示す断面図、その（ｃ）が外部電極部を形成するためにエッチング用レジスト膜を形成した状態を示す断面図、その（ｄ）がエッチングで外部電極部を突出させた状態を示す断面図である。

先ず、リードフレーム７０の上面７０ａに、図示されないレジスト膜を形成して図９（ａ）に示すようなパターニングをした後、ハーフエッチングを施すことにより断面が図９（ｂ），図９（ｃ）に示すような凹凸状の上面７０ａと、平坦な下面７０ｂを備えた板状体に形成される。即ち、複数の図示されないパッド電極を備えた半導体チップ３１を搭載するための第１の肉薄部７０ｃと、この第１の肉薄部７０ｃの周囲に上記半導体チップ３１のパッド電極に対応して配置された各々のリード電極３３を構成するために設けられた複数の第１の肉厚部７０ｄと、この複数の第１の肉厚部７０ｄの間に設けられた第２の肉薄部７０ｅと、同じくこの複数の第１の肉厚部７０ｄを囲繞するように設けられた第３の肉薄部７０ｆと、この第３の肉薄部７０ｆの周囲に設けられ、補助電極３６を構成するために設けられた第２の肉厚部７０ｇと、この第２の肉厚部７０ｇの周囲に設けられた第４の肉薄部７０ｈと、この第４の肉薄部７０ｈの周囲に設けられた第３の肉厚部７０ｉが形成される。

尚、第１の肉薄部７０ｃ、第２の肉薄部７０ｅ、第３の肉薄部７０ｆおよび第４の肉薄部７０ｈは、略同一厚さを有し、これら肉薄部７０ｃ，７０ｅ，７０ｆにより凹部７０ｊが形成され、また、肉厚部７０ｄ，７０ｇ，７０ｉにより凸部が形成されて凹凸状の上面７０ａと、平坦な下面７０ｂを備えた板状体に形成される。 補助電極３６の外周３６ａは、後述する上金型４１の位置合わせをし易いように樹脂封止ライン３５ａより大きく、例えば凹部７０ｊの深さ程度分だけ大きくなるように形成するか、あるいは樹脂封止ライン３５ａと合致させてもよい。

次に、図１０（ａ）に示すように、第１の肉薄部７０ｃの中央部に例えばエポキシ樹脂、銀入りエポキシ樹脂、接着テープ、半田等からなる接合部材３２を塗布して半導体チップ３１を接合する（接合工程）。 その後、例えば金線、アルミニウム線等からなる接続リード３４を用いて半導体チップ３１とリード電極３３とを接続する（接続工程）。

次に、図１０（ｂ）に示すように、接合工程および接続工程まで完了したリードフレーム７０の下面７０ｂを、下金型４０の上に取り付けた後、上金型４１を樹脂封止ライン３５ａに位置あわせしてリードフレーム７０の上面７０ａに取り付ける。次に、両金型４０，４１を締め付けた後、トランスファモールド法により、例えば、エポキシ系樹脂、フエノール系樹脂等からなる熱硬化性の封止樹脂層３５を液状の低粘度にして高い圧力で注入する（封止工程）。 このとき、リードフレーム７０の下面７０ｂ側が肉薄部７０ｃ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｈで一体物となって下金型４０と全面的に接触し、封止樹脂層３５が肉薄部７０ｃ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｈで遮られるため、リードフレーム７０の下面７０ｂと下金型４０とが接触している面には、封止樹脂層３５が流入しない。このため、薄バリの発生を防止することができる。

封止工程の後、両金型４０，４１を取り除き、図１０（ｃ）に示すように、リードフレーム７０の下面７０ｂ側に、外部電極部３３ｂが形成される部位および第４の肉薄部７０ｈの外側を囲繞するような部位に、レジスト膜４２でマスキングを施し、ハーフエッチングで封止樹脂層３５の下面と同一面になるまで除去する。この結果、図１０（ｄ）に示すように、接合部材３２を露出するとともに、複数のリード電極３３は、各々、リード電極３３の裏面に、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部３３ｂが形成される（外部電極部の形成工程）。

即ち、半導体チップ３１、リード電極３３および接続リード３４が封止樹脂層３５で一体に封止され、この封止樹脂層３５は、その裏面が、リード電極３３の内部リード部３３ａの下面および補助電極３６と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部３３ｂが下側へ突出するよう構成している。また、リードフレーム７０と半導体装置３０とは、補助電極３６の外周部３６ａのところで分離されるので、半導体装置３０がリードフレーム７０から自動的に切り離される（切り離し工程）。 このため、半導体装置３０とリードフレーム７０とを、切断装置を用いることなく、容易に切り離しが可能となり、半導体装置３０の封止樹脂層３５の切り離し部が複雑な破砕形状になることを防止することができる。

尚、上金型４１の樹脂封止ライン３５ａから補助電極３６の表面に、封止樹脂層３５が漏れて薄バリができたとしても、補助電極３６の外周部３６ａのところでそれ以上の流出を制限され、該薄バリは脱落することが無いので品質の良い半導体装置を得ることができるとともに、補助電極３６が半導体装置３０の下面の外周を保護することが可能となる。

尚、この切り離し工程後の状態の半導体装置は、ノンリード型半導体装置として、例えば携帯電話機等の薄い小型装置に組み込むことができる。 また、切り離し工程の前に、外部電極部３３ｂに図示されない半田ペーストを施し、図示されない導電性ボール例えば半田ボールを接続する。その後、半導体装置３０とリードフレーム７０とが補助電極３６の外周部３６ａのところで分離され、半導体装置３０がリードフレーム７０から切り離されるので、ＢＧＡ型半導体装置を得ることもできる。

また、半導体装置３０の下面側は、封止樹脂層裏面から外部電極部３３ｂが下側へ突出するよう構成しているので、半導体装置の構成部品の有する熱膨張係数に起因する反りが発生しても、外部電極部３３ｂと他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる。 尚、半導体装置３０自体に生じる反りに加えて他のボードに反りがあったとしても、必ず外部電極部３３ｂが他のボードの接続部位に確実に接触して浮き上がることが無い。

図１（ａ）はこの発明の実施の形態１の半導体装置の構成を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の底面図である。 図２（ａ）は単列に配置されたこの実施の形態１の配線基材として用いられるリードフレームの平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）における矢視ＩＩｂ−ＩＩｂ線から見た断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す説明図で、図３（ａ）が肉薄部とリード電極とが形成されたリードフレームに搭載された半導体チップとリード電極とが電気的に接続された状態を示す断面図、図３（ｂ）が上金型と下金型とを取り付けて樹脂で封止した状態を示す断面図、図３（ｃ）が外部電極部を形成するためにエッチング用レジスト膜を取り付けた状態を示す断面図、図３（ｄ）がエッチングで外部電極部を突出させた状態を示す断面図、図３（ｅ）が外部電極部に導０００電性ボールを取り付けた状態を示す断面図である。 図４（ａ）はこの発明の実施の形態１における他の配線基材として用いられるリードフレームの平面図、図４（ｂ），図４（ｃ）は図４（ａ）における矢視ＩＶｂ−ＩＶｂ，矢視ＩＶｃ−ＩＶｃ線から見た断面図である。 図５（ａ）はこの発明の実施の形態１における他の配線基材として用いられるリードフレームの平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）における矢視Ｖｂ−Ｖｂ線から見た断面図である。この発明の実施の形態１を示す半導体装置の断面図である。 この発明の実施の形態１における他の半導体装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における他の半導体装置の構成を示す断面図である。 図８（ａ）はこの発明の実施の形態２の半導体装置の構成を示す断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の底面図である。 図９（ａ）は単列に配置されたこの実施の形態２の配線基材として用いられるリードフレームの平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）における矢視ＩＸｂ−ＩＸｂ線から見た断面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す説明図で、その（ａ）が肉薄部とリード電極と補助電極とが形成されたリードフレームに搭載された半導体チップとリード電極とが電気的に接続された状態を示す断面図、その（ｂ）が上金型と下金型とを取り付けて樹脂で封止した状態を示す断面図、その（ｃ）が外部電極部を形成するためにエッチング用レジスト膜を形成した状態を示す断面図、その（ｄ）がエッチングで外部電極部を突出させた状態を示す断面図である。 図１１（ａ）は従来の半導体装置の構成を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の底面図である。 図１２は単列に配置された従来のＢＧＡ型半導体装置に使用されるリードフレームを示す平面図である。 従来のＢＧＡ型半導体装置の製造方法を示す説明図で、その（ａ）が図１２（ｃ）の断面を示すリードフレームの断面図、その（ｂ）が樹脂で封止するときに封止金型を取り付けた状態を示す断面図、その（ｃ）が半田ボールを取り付ける前までの組み立て工程が完了した断面図を示す。

符号の説明

２１，３１ 半導体チップ ２１ａ，３１ａ 上面 ２１ｂ，３１ｂ 下面 ２３，３３ リード電極 ２３ａ，３３ａ 内部リード部 ２３ｂ，３３ｂ 外部電極部 ２４，３４ 接続手段 ２５，３５ 封止樹脂層 ３６ 補助電極 ６０，７０ リードフレーム ６０ａ，７０ａ 上面 ６０ｂ，７０ｂ 下面 ６０ｃ，７０ｃ 第１の肉薄部 ６０ｄ，７０ｄ 第１の肉厚部 ６０ｅ，７０ｅ 第２の肉薄部 ６０ｆ，７０ｆ 第３の肉薄部 ６０ｇ，７０ｇ 第２の肉厚部 ７０ｈ 第４の肉薄部 ７０ｉ 第３の肉厚部

Claims (1)

1. 凹凸状の上面と、平坦な下面を備えた領域を複数有する板状体からなり、
   この板状体の複数の領域のそれぞれは、
   複数のパッド電極を備えた第１の半導体チップを搭載するための肉厚の第１の部分と、
   この第１の部分の外側に上記第１の半導体チップのパッド電極に対応して配置された各々の外部電極部を構成するために設けられた複数の第１の肉厚部と、
   複数のパッド電極を備えた第２の半導体チップを搭載するための肉薄の第２の部分と、
   この第２の部分の外側に上記第２の半導体チップのパッド電極に対応して配置された各々の外部電極部を構成するために設けられた複数の第２の肉厚部と、
   この複数の第１の肉厚部および複数の第２の肉厚部のそれぞれを囲繞するように設けられた肉薄部とを備えてなるリードフレームを用い、
   上記第１の部分に搭載した上記第１の半導体チップの複数のパッド電極と、上記複数の第１の肉厚部との間を第１の接続手段で電気的に接続し、
   さらに上記第２の部分に搭載した上記第２の半導体チップの複数のパッド電極と、上記複数の第２の肉厚部との間を第２の接続手段で電気的に接続した後、
   上記第１および第２の半導体チップ、上記複数の第１の肉厚部の上面、上記複数の第２の肉厚部の上面、上記肉薄部の上面、および上記接続手段を、封止樹脂層により一体に封止し、
   上記肉薄部及び上記肉薄の第２の部分をエッチングで除去することにより、上記複数の第１の肉厚部を外部への接続部位を構成する外部電極部として互いに電気的に分離し、上記複数の第２の肉厚部を、外部への接続部位を構成する外部電極部として互いに電気的に分離することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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