JP2004165429A - 半導体装置及びその製造方法、受動素子及びその集積体、並びにリードフレーム - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで生産効率の高い半導体装置及びその製造方法、その製造に用いて好適な受動素子及びその集積体、並びにリードフレームを提供する。
【解決手段】リードフレーム3は、通常のリードフレーム製造工程で安価に作製する。インダクタ素子2は、コスト高の導電体パターン12形成工程で作製するが、大きさを極小化することで単価を抑える。インダクタ素子2は、導電性フレーム11を設けることで、半導体チップと同様に扱える形状とする。半導体製造の技術と設備を用いることで、インダクタ素子2を効率よく多量に作製し、低コストで、リードフレーム3上に固定し、その電極15と半導体チップ1の電極7及び/又はインナーリード5との間に所望の電気的接続を形成し、インダクタ内蔵半導体装置を作製する。インダクタ素子固定部6aは、インダクタ素子2の固定に必要な部分以外を除去し、インダクタ素子2との間に生じる電気容量を極小化する。
【選択図】 図1
【解決手段】リードフレーム3は、通常のリードフレーム製造工程で安価に作製する。インダクタ素子2は、コスト高の導電体パターン12形成工程で作製するが、大きさを極小化することで単価を抑える。インダクタ素子2は、導電性フレーム11を設けることで、半導体チップと同様に扱える形状とする。半導体製造の技術と設備を用いることで、インダクタ素子2を効率よく多量に作製し、低コストで、リードフレーム3上に固定し、その電極15と半導体チップ1の電極7及び/又はインナーリード5との間に所望の電気的接続を形成し、インダクタ内蔵半導体装置を作製する。インダクタ素子固定部6aは、インダクタ素子2の固定に必要な部分以外を除去し、インダクタ素子2との間に生じる電気容量を極小化する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、受動素子及びその集積体、並びにリードフレームに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯端末をはじめとする携帯用小型電子機器の普及と発展にともない、電子機器の携帯利便性や高性能化等が求められ、それらに使用される半導体装置も小型軽量化、あるいは多機能化や低コスト化が求められている。
【0003】
このため、小型、高密度実装技術を使用したモジュール製品への要求が強くなり、各種基板材料を用い、半導体チップ及び受動素子等を混載したモジュール製品が多数開発されている。
【0004】
これらモジュール製品に内蔵される各種受動素子は、機器の小型化の観点から、可能な限り半導体チップ回路に取り込まれることが望ましい。しかしながら、例えばインダクタの場合、半導体チップ上に形成すると、半導体チップの構成及び材質に基づく制約から、配線抵抗や寄生容量等を低減するのに限界がある。そのため、高性能なインダクタを半導体チップ上に形成することは、特に難しい。
【0005】
このように、モノリシック化が困難なものに適用できる方法として、複数の素子を既存のIC(Integrated Circuit)パッケージ内に集積するMCP(Multi Chip Package)技術と呼ばれる新しい方法が開発されている。
【0006】
本出願人は、MCP技術について鋭意検討した結果、先に、インナーリードの内側に、ダイパッドにかえて配線膜を設けたリードフレームを提案した(特開2001−168259号公報)。
【0007】
この配線膜は、絶縁膜とそれに支持された配線パターンとからなり、少なくとも配線パターンの一部がインナーリードと接合して形成されるため、リードフレームと一体化されている。配線パターン上には、金属ワイヤのボンディングや半導体チップのダイボンディングができる領域が設けられ、半導体チップは、ワイヤボンディングやフリップチップ接合によって配線パターンと電気的に接続される。
【0008】
以下、1例として、特開2001−168259号公報に係る発明に基づく方法によって、2つの半導体チップ1を載置する配線膜51を有するリードフレーム3及びそれを用いた半導体装置を作製する工程を、図8及び9を参照しながら工程順に説明する。
【0009】
図8(a)〜(c)は、配線パターンの形成工程を示す概略断面図である。
【0010】
まず、図8(a)に示すように、最終的にはリードフレーム3に成形される金属ベース材21を用意する。金属ベース材21としては、例えば銅又は銅合金を用いる。金属ベース材21の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜31を形成する。レジスト膜31の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望の配線パターンに対応してパターニングされたレジスト膜31を得る。
【0011】
次に、図8(b)に示すように、レジスト膜31をマスクとする選択的めっき法により、配線パターンを形成する。例えば、金属ベース材21のエッチング時にエッチングストッパ層として働き、また、超音波ボンディング時に超音波振動受け層として働くニッケル層22をまず形成し、次に配線本体をなす銅層23を形成する。
【0012】
次に、図8(c)に示すように、レジスト膜31を除去する。
【0013】
図8(d)〜(e)は、絶縁膜24の作製工程を示す概略断面図である。
【0014】
まず、金属めっき層22及び23も含めた金属ベース材21の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、例えばポリイミドからなる絶縁膜(厚さは、例えば25μm)24を形成する。
【0015】
次に、絶縁膜24上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けによりレジスト膜32を形成する。このレジスト膜32の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望の絶縁膜24の形状に対応してパターニングされたレジスト膜32を得る(図8(d))。
【0016】
次に、レジスト膜32をマスクとする選択的エッチング法により、絶縁膜24を所望の形状にパターニングした後、レジスト膜32を除去する(図8(e))。これで、配線膜51がほぼ形成されたことになる。
【0017】
なお、パターニングされた絶縁膜24は、金属めっき層22及び23も含めた金属ベース材21の表面上に、印刷法等によって塗布して形成してもよい。
【0018】
絶縁膜24は、後述するように金属ベース材21をエッチングして素子載置面30を形成したとき、金属めっき層22及び23からなる配線パターンを安定に保持し、衝撃から保護する支持体として機能する。
【0019】
図8(f)〜図9(g)は、リードフレーム3の外形を形成する工程を示す概略断面図である。
【0020】
まず、配線膜51を含む金属ベース材21全体の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜33を形成する。このレジスト膜33の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望のリードフレーム3の外形形状に対応してパターニングされたレジスト膜33を得る(図8(f))。
【0021】
次に、レジスト膜33をマスクとして金属ベース材21を両面から選択的にエッチングして、リードフレーム3の外形、例えばスリット28を形成する。このエッチング工程で、リード部の主たる形状が形成されるほか、リードフレーム3を正確に送るためのガイド孔等も形成される。
【0022】
なお、リードフレーム3の外形を形成するとはいっても、リードを支持するために必要な部分は削り残されている。外部リードの完全な形状は、樹脂封止後のリードカットフォーミングにより形成される。
【0023】
次に、図9(g)に示すように、レジスト膜33を除去する。
【0024】
図9(h)〜図9(k)は、素子載置面30を形成して配線膜51を完成し、リードフレーム3をほぼ完成する工程を示す概略断面図である。
【0025】
まず、図8(f)と同様に、配線膜51を含む金属ベース材21全体の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜34を形成する。レジスト膜34の一部をマスクして露光した後、現像することによって、素子載置面30の形状に対応してパターニングされたレジスト膜34を得る(図9(h))。
【0026】
次に、レジスト膜34をマスクとして金属ベース材21を裏面からエッチングすることにより、素子載置面30を覆っている金属ベース材21を選択的に除去し、素子載置面30(ニッケル層22及び銅層23からなる配線パターンが形成された絶縁膜24の裏面)を露出させる。この時、内部リードと金属めっき層22及び23とが接合する領域等の形状も整形する。これで、リードフレーム3が、ほぼ完成する。
【0027】
このエッチング工程において、ニッケル層22がエッチングストッパ層として機能し、銅層23がエッチングされるのを防止する。
【0028】
次に、レジスト膜34を除去した後(図9(i))、電解めっきによりニッケル層22の上に金層25を形成して、配線パターン及び配線膜51を完成する(図9(j))。
【0029】
図9(k)は、リードフレーム3を上下逆向きにして、素子載置面30を上向きにした状態を示す。この後、2個の半導体チップ1を載置して、ワイヤボンディング等を施し、外部リードを除くパッケージ全体をモールド樹脂10で樹脂封止し、リードカットフォーミングにより外部リードの形状を整えて、半導体装置を完成する(図9(l))。
【0030】
上記の方法は、マルチチップパッケージ(MCP)を実現する優れた方法であるが、最近、この方法を応用して配線パターンの一部にインダクタ回路パターン部を形成し、このインダクタ回路パターンを高インダクタンス値、且つ高Q(quality factor)値の高性能インダクタとして活用するMCPが提案され、注目されている(非特許文献1参照。)。
【0031】
ここで、Q値とは、強制振動における共鳴の鋭さを表す量で、インダクタを、純粋なインダクタンスLに配線による内部抵抗Rが直列に接続され、これに寄生容量Cが並列に接続されている回路と等価である見なすと、インダクタのQ値は、
Q=(L/C)1/2・(1/R)
で与えられる。Lが大きくCとRが小さいほどQは大きくなる。
【0032】
図10は、非特許文献1においてデジタルテレビチューナパッケージとして提案された、高性能インダクタタ内蔵MCPの拡大写真である。このパッケージでは、QFP(Quad Flat Package)型のリードフレームの内側にインダクタンスLが形成された配線膜が設けられ、そのダイボンドエリアにダイボンド材によってチューナ用ICとコントローラ用ICと可変容量ダイオードとが載置されている。
【0033】
【非特許文献1】
西山和夫,「「システム・イン・パッケージ」の実像に挑む・・・応用事例(1)ディジタル民生機器向けシステム・イン・パッケージの取り組み」,第32回日経マイクロデバイス・セミナーテキスト,2000年10月5
日
【0034】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このインダクタ内蔵MCPには、製造コストが高く、また生産効率が低いという問題点がある。
【0035】
図11は、非特許文献1で提案されたインダクタタ内蔵MCPの問題点を説明するためにモデル化したMCPの概略平面図(a)とC−C部概略断面図(b)とその作製に用いられるリードフレーム材の平面図(c)である。
【0036】
このMCPでは、インナーリード5の内側にインダクタ回路パターン部53が形成された配線膜51が設けられ、そのダイボンドエリア56に接着材9によって半導体チップ1が固定され、半導体チップ1の電極7と配線パターン52上のボンディングエリア55とが金属ワイヤ8によりワイヤボンディングされ、外部リードを除くパッケージ全体がモールド樹脂10によって封止されている。なお、このMCPでは、チップ下にも配線パターン57を配してある。これにより、例えば、特性維持のため接地を強化したり、熱抵抗を下げたりするために、チップ裏面を接地することができる。
【0037】
図11(a)に示した配線膜51上の配線パターン52をみると、大部分はダイボンドエリア56や単なる接続回路パターン部54で占められ、インダクタ回路パターン部53はそのごく一部分を占めるにすぎない。それにもかかわらず、配線パターン52全体が、高精度を要求されコスト高になるインダクタ形成用のプロセスで作られる。
【0038】
しかも、配線膜51がリードフレーム3と一体化しているため、図11(c)に示したリードフレーム材全体にインダクタ形成用のプロセスが適用される。
【0039】
インダクタ回路パターン部53を作製する側から見れば、インダクタ形成と無関係なリードフレーム材までインダクタ形成プロセスに持ち込まれることになり、その分だけ生産設備が大型化し、生産効率が低下する。即ち、単位処理面積から作製されるインダクタ回路パターン部53の個数が少なくなる。
【0040】
逆に、リードフレーム3を作製する側から見れば、高精度を要求されるインダクタ形成プロセスが余分に必要になるため、リードフレーム3は、通常のリードフレームに比べて非常にコスト高になる。
【0041】
このように上記のインダクタ内蔵MCPは非常にコスト高になる。その原因は、インダクタ形成と無関係な部分、即ち、リードフレーム3、並びにダイボンドエリア56及び接続回路パターン部54等が、インダクタ回路パターン部53と不用意に一体化して作製されていることにある。
【0042】
本発明の目的は、上記のような実情に鑑み、低コストで生産効率の高い半導体装置及びその製造方法、その製造に用いて好適な受動素子及びその集積体、並びにリードフレームを提供することにある。
【0043】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、リードフレーム上に少なくとも半導体チップと受動素子とが固定された半導体装置において、前記リードフレームとは別に作製された前記受動素子が前記リードフレーム上に固定されたことを特徴とする半導体装置に係わり、リードフレームを作製する工程と、前記リードフレームとは別に受動素子を作製する工程と、前記リードフレーム上に少なくとも半導体チップと前記受動素子とを固定する工程とを有する半導体装置の製造方法に係わるものである。
【0044】
また、本発明は、少なくともその一部が絶縁体上に形成された通電パターンと、前記通電パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなる受動素子に係わり、少なくともその一部が絶縁体上に形成された通電パターンと、前記通電パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなる受動素子の複数個が、前記導電性フレームを介して連接されてなる受動素子集積体に係わり、更に、一部分が選択的に除去され、この除去部分の外側のリードフレーム部分が受動素子の固定に用いられるリードフレームに係わる。
【0045】
本発明によれば、前記リードフレームと前記受動素子とを別個に作製するため、それぞれをそれぞれにとって最良の方法で作製することができる。このため、品質を保ちながら、両者を一体化して作製する場合に比べて、安価に半導体装置を製造することができる。
【0046】
本発明に係わる受動素子は、前記半導体装置を製造するのに好適な部品である。前記導電性フレームによって前記受動素子を半導体チップと同様に取り扱うことが可能になるので、前記受動素子の作製と前記リードフレームへの固定を、半導体製造の技術と設備を用いて行うことが可能になり、結果として、受動素子を内蔵した前記半導体装置を低コストで効率よく製造することが可能になる。
【0047】
また、前記導電性フレームを接地すれば、前記通電パターンが発揮する回路的機能が外部と干渉するのを抑えることができる。
【0048】
本発明に係わる受動素子集積体は、これを前記導電性フレームの部分で切断すれば、前記受動素子を低コストで効率よく製造することを可能にする。
【0049】
本発明に係わるリードフレームは、前記受動素子を固定して前記半導体装置を作製するのに好適な部品であり、前記受動素子との間の電気容量を最小に抑え、前記通電パターンの性能が損なわれることを防止することができる。
【0050】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記受動素子が前記リードフレームのアウターリード部以外に位置し、前記アウターリード部以外が封止されているのがよい。例えば、インダクタ素子が固定されているのがよい。
【0051】
前記インダクタ素子をダイパッドの一部に固定する場合には、前記ダイパッドにおいて、前記インダクタ素子の保持に必要な部分以外を選択的に除去するのがよい。これにより、前記リードフレームと前記インダクタ素子との間に発生する電気容量をできるだけ抑制し、Q値などのインダクタ特性を劣化させないようにすることができる。
【0052】
前記インダクタ素子は、少なくともその一部が絶縁体上に形成された導電体パターンと、前記導電体パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなり、更に前記導電性フレームが接地されているのがよい。前記導電性フレームを接地することで、隣り合うインダクタ間の相互インダクタンスを低減でき、他の回路素子との相互干渉を抑えることができる。
【0053】
前記導電性フレームを接地するには、例えばワイヤボンディングによって前記リードフレームと電気的に接続するのがよい。
【0054】
前記導電体パターンが少なくともインダクタ回路パターンを形成しているのがよい。インダクタを前記導電体パターンによって形成することで、前記インダクタ素子を効率よく、低コストで作製できる。そして、前記インダクタ回路パターンの端子電極が、例えばワイヤボンディングによって、前記リードフレーム及び/又は前記半導体チップに電気的に接続されているのがよい。
【0055】
前記導電体パターンは、前記インダクタ回路パターンの周囲を取り囲み、前記導電性フレームに電気的に導通しているシールドパターン部を有するのがよい。これにより、前記導電性フレームを接地した場合、その効果を高めることができる。
【0056】
また、前記導電体パターンが金属めっき層からなるのがよい。
【0057】
前記半導体チップは、少なくとも1つの能動素子を含む、単数又は複数の半導体チップであるのがよい。
【0058】
前記受動素子及び前記受動素子集積体の前記通電パターンが導電体パターンをなしたインダクタ素子として構成されているのがよい。また、前記通電パターンが金属めっき層からなるのがよい。
【0059】
前記受動素子集積体は、前記導電性フレームの位置で切断して、各受動素子に分離可能となっているのがよい。これにより、一度に多数の前記受動素子を効率よく作製できる。
【0060】
前記リードフレームの前記受動素子の固定部は、半導体チップを固定するダイパッドに連接されているのがよい。また、前記受動素子の固定部に対向してインナーリード部が配置されているのがよい。
【0061】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的に説明する。
【0062】
実施の形態1
<半導体装置>
図1は、本発明の実施の形態1に基づく半導体装置の概略平面図(a)、インダクタ素子の拡大概略平面図(b)及びA−A部概略断面図である。
【0063】
図1(a)の半導体装置では、能動素子として半導体チップ1がインナーリード5の内側のダイパッド6上に載置され、受動素子としてインダクタ素子2がインダクタ素子固定部6aに載置され、それぞれ、接着材9によって固定されている。そして、半導体チップ1の電極7及びインダクタ素子2の電極15(例えば、導電体パターン上のボンディングエリア等の電極)が、相互に又はインナーリード5に対して、金属ワイヤ8によりワイヤボンディングされた後、アウターリード4を除くパッケージ全体がモールド樹脂10によって封止されている。
【0064】
パッケージの大部分の面積を占めるリードフレーム3は、公知の安価なリードフレーム作製工程で、インダクタ素子2とは別個に製造され、その材料としては、例えば銅又は銅合金が用いられる。
【0065】
インダクタ素子2は、パッケージ内に載置できるものであれば、何であってもよい。ただし、次に述べる本実施の形態に基づくインダクタ素子2を用いるのが、より好ましい。
【0066】
また、インダクタ素子2は、パッケージ内のどこに載置しても、かまわない。図1(a)では、ダイパッド6に隣接する位置に載置しているが、それに限るものではなく、例えばインナーリード5上にインダクタ素子2を固定してもよい。
【0067】
ただし、リードフレーム3とインダクタとの間に発生する電気容量をできるだけ抑制し、Q値などのインダクタ特性を劣化させないようにする。具体的には、インダクタ固定部6aは、インダクタ素子2の固定に必要な部分のみを残し、他の部分は切り欠き状または空孔状に除去する等である。
【0068】
導電性フレーム11及びシールドパターン部16は接地されている。これにより、隣り合うインダクタ間の相互インダクタンスを低減でき、他の回路素子との相互干渉を抑えることができる。
【0069】
<インダクタ素子>
図1(b)に示すインダクタ素子2は、導電性フレーム11、絶縁膜24、及び絶縁膜24に支持された導電体パターン12からなり、導電体パターン12のシールドパターン部16が導電性フレーム11と接合して形成されているため、全体が一体化されている。
【0070】
導電体パターン12は、例えば銅層を主たる導電層として用い、その上にニッケル層と金層を積層して、所望の位置に電極15としてボンディング領域を形成し、例えばワイヤボンディングによって半導体チップ1及びインナーリード5と電気的に接続できるようになっている。
【0071】
導電体パターン12は、インダクタ回路パターン部13及び14とそれを取り囲むように配置されたシールドパターン部16とからなる。インダクタ回路パターン部は、少なくとも1個のインダクタを形成し、その形状はスパイラル形13、ミアンダ形14などを必要に応じて選択する。
【0072】
インダクタ素子2の構成は、インダクタを形成できる必要最小限の構成とし、インダクタ素子2のサイズを極小化して、図2に示すように、1枚の金属ベース材上にできるだけ多数のインダクタ素子2を形成できるようにする。即ち、単位処理面積から作製されるインダクタ素子2の個数を最大限に多くする。
【0073】
このようにすることによって、インダクタ素子2の製造プロセスは非常にコスト高の工程であるにもかかわらず、素子1個あたりの製造コストを低く抑えることができる。その効果は、図2のインダクタ素子集積体を、従来例である図11(c)のリードフレーム材と比べてみれば、明らかである。
【0074】
導電性フレーム11の材料は、導電性材料であれば原理的には何であってもよいが、加工のしやすさ等を考えると、金属、例えば、銅又は銅合金等がよい。必要に応じて、表面に銀めっきなどを施し、ワイヤボンディング可能なようにする。インダクタ回路パターン部13及び/又は14の周囲のシールドパターン部16は、導電性フレーム11と電気的に導通している。導電性フレーム11及びシールドパターン部16を接地することで、隣り合うインダクタ間の相互インダクタンスを低減でき、他の回路素子との相互干渉を抑えることができる。
【0075】
導電性フレーム11は、また、インダクタ素子2を通常の半導体チップと同様な形態とし、半導体チップと同様にハンドリングできるようにする機能を持つ。これによって、図2のようなインダクタ素子集積体を形成し、導電性フレーム11の部分で切断して、個片化したインダクタ素子2を大量に効率よく製造することが可能になる。
【0076】
また、インダクタ素子2のリードフレーム3上への載置、接着材9による固定、ワイヤボンディング等による電極15等と半導体チップ1の電極7や内部リード5との電気的接続等の組立工程を、半導体製造の技術と設備を用いて行うことが可能になる。
【0077】
インダクタ素子2とリードフレーム3とを個別化した場合、インダクタ素子2をパッケージ内に実装するコストが別途必要になるが、本実施の形態のインダクタ素子2は、半導体製造の技術と設備を使用できるため、実装にかかるコストを最小限に抑えることができる。
【0078】
このように、本実施の形態のインダクタ素子は、素子単価の低減と実装コストの抑制により、全体として高性能インダクタ内蔵半導体装置を安価に製造することを可能にする。
【0079】
<インダクタ素子の作製>
次に、作製方法の1例として、特開2001−168259号公報に係る発明に基づく方法を用いてインダクタ素子を作製する工程を、図3及び4を参照しながら工程順に説明する。
【0080】
ここでは、1枚の金属ベース材21の上に多数のインダクタ素子が形成されたインダクタ素子集積体(図2)を作製した後、これを切断して個片化したインダクタ素子2を作製するものとする。
【0081】
図3(a)〜(c)は、導電体パターン12の形成工程を示す概略断面図である。
【0082】
まず、図3(a)に示すように、最終的には導電性フレーム11に成形される金属ベース材21を用意する。金属ベース材21としては、例えば銅又は銅合金を用いる。この金属ベース材21の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜31を形成する。このレジスト膜31の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望の導電体パターン12に対応してパターニングされたレジスト膜31を得る。
【0083】
次に、図3(b)に示すように、レジスト膜31をマスクとする選択的メッキ法により、導電体パターン12を形成する。例えば、金属ベース材21のエッチング時にエッチングストッパ層として働き、また、超音波ボンディング時に超音波振動受け層として働くニッケル層22をまず形成し、次に配線本体をなす銅層23を形成する。
【0084】
次に、図3(c)に示すように、レジスト膜31を除去する。
【0085】
ここで用いた選択的メッキ法のかわりに、金属ベース材21の全面にニッケル層22及び銅層23のめっきを行い、その後選択的にエッチングを行って、導電体パターン12を形成してもよい。
【0086】
図3(d)〜図4(e)は、絶縁膜24の形成工程を示す概略断面図である。
【0087】
まず、金属めっき層22及び23も含めた金属ベース材21の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、例えばポリイミドからなる絶縁膜(厚さは、例えば25μm)24を形成する。
【0088】
次に、絶縁膜24上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けによりレジスト膜32を形成する。このレジスト膜32の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望の絶縁膜24の形状に対応してパターニングされたレジスト膜32を得る(図3(d))。
【0089】
次に、レジスト膜32をマスクとする選択的エッチング法により、絶縁膜24を所望の形状にパターニングした後、レジスト膜32を除去する(図4(e))。
【0090】
なお、図4(e)のようにパターニングされた絶縁膜24は、図3(c)に示した、ニッケル層22及び銅層23も含めた金属ベース材21の表面上に印刷法等によって塗布して形成してもよい。
【0091】
絶縁膜24は、後述するように金属ベース材21をエッチングして電極形成面18及び導電性フレーム11を形成したとき、金属めっき層22及び23からなる導電体パターンを安定に保持し、衝撃から保護する支持体として機能する。
【0092】
図4(f)〜図4(h)は、インダクタ素子2を完成する工程を示す概略断面図である。
【0093】
まず、金属ベース材21全体の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜34を形成する。このレジスト膜34の一部をマスクして露光した後、現像することによって、導電性フレーム11の形状に対応してパターニングされたレジスト膜34を得る(図4(f))。
【0094】
次に、レジスト膜34をマスクとして金属ベース材21を裏面から選択的にエッチングする。導電性フレーム11以外の金属ベース材21を除去し、電極形成面18(ニッケル層22及び銅層23からなる導電体パターン12が形成された絶縁膜24の裏面)を露出させる。この時、導電体パターン12のシールドパターン部16と導電性フレーム11とが接合する領域等の形状も整形する。これで、インダクタ素子2が、ほぼ完成する。
【0095】
このエッチング工程において、ニッケル層22がエッチングストッパ層として機能し、銅層23がエッチングされるのを防止する。
【0096】
次に、レジスト膜34を除去した後(図4(g))、電解めっきによりニッケル層22の上に金層25を形成して、導電体パターン12を完成する(図4(h))。
【0097】
以上の工程で、作製されたインダクタ素子集積体を導電性フレーム11の部分で切断して、個片化したインダクタ素子2を作製する。
【0098】
1枚の金属ベース材21の上に多数のインダクタ素子を同時に形成する上記の方法は、1枚のウェハ上に多数の半導体チップを作製する方法と類似しており、インダクタ素子2を大量に効率よく低コストで作製できるとともに、半導体製造用の設備と技術をそのまま利用できる利点がある。
【0099】
<半導体装置の作製>
図5及び6は、上記のインダクタ素子2を載置した半導体装置を作製する工程を工程順に示す概略平面図である。以下、図5及び6を参照しながら、その組立工程の要点を説明する。
【0100】
まず、図5(a)に示すように、公知の方法でリードフレーム3を複数集積したリードフレーム材を形成する。内部リードの内側にダイパッド6とインダクタ素子固定部6aを設ける。インダクタ素子固定部6aは、インダクタ素子2の固定に必要な部分のみを残し、インダクタに正対する部分等を切り欠いた形状6bとする。
【0101】
リードフレーム3の材料としては、例えば銅又は銅合金を用いる。
【0102】
リードフレーム3とは別に、前述した工程でインダクタ素子2を作製する。
【0103】
次に、図5(c)に示すように、リードフレーム材の各リードフレーム3のダイパッド6上及びインダクタ素子固定部6a上に、半導体チップ1及びインダクタ素子2を載置し、接着材9で固定する。
【0104】
次に、図6(d)に示すように、半導体チップ1の電極7及びインダクタ素子2の電極15(例えば、導電体パターン上のボンディングエリア等の電極)及びインナーリード5の間にワイヤボンディング等を施し、所定の電気的接続を形成する。
【0105】
金属ワイヤ8としては金ワイヤを用い、電極上のボンディング性の良い金属(例えば、金層25)と超音波ボンディング等により接合する。この時、インダクタ素子2の電極15では、金層25の下のニッケル層22が超音波振動受け層として働き、接合を確実なものとする。ここで、インダクタ素子2の導電性フレーム11は、接地端子に接続する。
【0106】
次に、アウターリード4を除くパッケージ全体をモールド樹脂10によって封止する。封止後、各半導体装置を個片に切り分け、リードカットフォーミングにより外部リードの形状を整えて、半導体装置を完成する(図6(e))。
【0107】
本実施の形態のインダクタ内蔵半導体装置は、非特許文献1で提案された比較例のインダクタ内蔵MCPと比べると、次の1〜4の特徴を有する。
【0108】
<1.低コストである。>
本実施の形態のインダクタ内蔵半導体装置では、リードフレーム3の製造工程とインダクタ素子2の製造工程とを、完全に分離する。これによって、リードフレーム3とインダクタ素子2とを、それぞれの最良の方法で製造することができる。
【0109】
即ち、リードフレーム3は、通常のリードフレーム製造工程で安価に作製する。一方、インダクタ素子2は、コスト高になるインダクタ回路パターン作製工程で作製するが、その大きさを極小化して単位処理面積から作製できるインダクタ素子2の個数を最大限に多くすることにより、素子1個あたりの製造コストを低く抑えることができる。
【0110】
本実施の形態のインダクタ素子2は、通常の半導体チップと同様にハンドリングすることができる。これによって、半導体製造の技術と設備を用いて、1枚の金属ベース材21から、個片化したインダクタ素子2を大量に効率よく製造することができる。
【0111】
また、インダクタ素子2とリードフレーム3とを個別化した場合、インダクタ素子2をパッケージ内に実装する工程が別途必要になるが、本実施の形態のインダクタ素子2は、半導体製造の技術と設備を使用できるため、実装にかかるコストを最小限に抑えることができる。
【0112】
このように、本実施の形態のインダクタ素子2は、素子単価の低減と実装コストの抑制により、全体として高性能インダクタ内蔵半導体装置を低コストで生産効率よく製造することを可能にする。
【0113】
<2.モールド樹脂成形不良を低減できる。>
比較例のMCPは、図11(a)のように配線パターン52と絶縁膜24からなる配線膜51によって、パッケージ内部の大部分の面積が覆われる。また、配線パターン52があるため絶縁膜24にスリット等の貫通穴も設けにくい。このため、トランスファー・モールド封入法等によってパッケージを樹脂封止する際、配線膜51がモールド樹脂10の流動性に悪影響を与え、配線膜51を境にしてパッケージ上部と下部とでモールド樹脂10の充填スピードが異なり、未充填やボイド等の樹脂成形不良を発生させることがあった。
【0114】
これに対し、本実施の形態では、図1(a)からわかるように、小さなインダクタ素子2がモールド樹脂10の流動性に悪影響を与えることはなく、通常のパッケージと同様に樹脂封止することができる。
【0115】
<3.はんだ耐熱性が改善できる。>
2.と同様、比較例のMCPは、配線パターン52と絶縁膜24からなる配線膜51によって、パッケージ内部の大部分の面積が覆われてしまうため、はんだ時の熱で絶縁膜24や配線パターン52とモールド樹脂10との界面に剥離が発生しやすく、パッケージクラックやふくれに至ることがる。
【0116】
特に配線パターン52上には、半導体チップ1や金属ワイヤ8のボンディングのため、金めっき25を施すことが多いが、この金めっき25とモールド樹脂10との密着性が悪いため、剥離が発生し、最悪の場合、半導体チップ1はがれ、金属ワイヤ8の断線に至る可能性がある。
【0117】
しかし、本実施の形態によれば、必要最小限のインダクタ素子2があるのみなので、通常のパッケージと同様なはんだ耐熱性が期待できる。
【0118】
<4.半導体チップが発生する熱を外部に放出させやすい。>
本実施の形態に基づく半導体装置では、通常のリードフレームを用いるパッケージと同様、半導体チップ1で発生した熱は、ダイパッド6を経由して外部へ逃すことができる。例えば、ダイパッド6をアウターリード3と短絡するか、または、ダイパッド6そのものをパッケージ外部へ露出させるか、すればよく、熱抵抗低減のための対策をとりやすい。
【0119】
しかし、比較例のMCPでは、半導体チップ1は配線膜51上に載置され、絶縁膜24は熱抵抗が大きく、配線パターン52を通じての熱伝達にも限界があり、半導体チップが発生する熱を外部に放出させるのが難しい。
【0120】
特に、インダクタ素子2とリードフレーム3とを別個に作ることによる利点は、リードフレームの形状や具体的な配線形成方法やパッケージの形態とは無関係であるから、これらは何ら制限されるものではない。従って種々の変形例が考えられるが、そのいくつかの例を下記に説明する。
【0121】
<変形例1>
変形例1は、リードフレームとしてアウターリードの無いリードフレームを用い、パッケージにおいて端子のみがモールド樹脂の中から露出している、所謂リードレス型のパッケージの例である。これは高密度実装に適したパッケージの形態である。
【0122】
<変形例2>
これまでインナーリード内部にダイパッドが存在する通常の例を考えてきたが、前述した特開2001−168259号公報に係わる発明のように、ダイパッドにかえて、例えばポリイミド上に形成された配線膜を設けたリードフレームを用いてもよい。これは、半導体チップが複数あるマルチチップの半導体装置に適した形態である。ただし、この配線膜上に高コストになるインダクタ回路パターンは形成せず、インダクタ素子は別個に作製したものを用いる。
【0123】
<変形例3>
変形例3として、ビームリード形のインナーリード上に半導体チップをフェイスダウンで固定する例が考えられる。これはパッケージの高さを低くしたいときなどに有効な形態である。
【0124】
<変形例4>
変形例3と同様の目的で、ポリイミドテープ上に載置された半導体チップをTAB(Tape Automated Bonding)方式で取り付ける例が考えられる。
【0125】
<変形例5>
変形例5として、半導体チップをダイボンディングによりフェイスダウンで固定し、モールド樹脂を使わずに最小限の被覆を行う、所謂モールドレス型のパッケージが考えられる。これはより高密度実装を実現するパッケージの形態である。また、熱等による変形の心配のないパッケージの形態でもある。
【0126】
実施の形態2
図7は、本発明の実施の形態2に基づく半導体装置の概略平面図(a)及びB−B部分概略断面図である。
【0127】
図7(a)の半導体装置が、実施の形態1の図1(a)の半導体装置と異なる点は、パッケージ内へのインダクタ素子の実装方法の相違であり、インダクタ素子が半導体チップ上へダイボンド材を介して直接ダイボンドされている点にある。
【0128】
このようなスタック構造とすることで、実施の形態1のような平置き構造よりも、パッケージの実装面積を低減する効果を期待できる。ただし、このようなスタック構造では、半導体チップとインダクタ素子との電気的な干渉に十分注意する必要がある。
【0129】
他の点は実施の形態1とかわりはないので、実施の形態1について説明した実施の形態1の特徴を、実施の形態2も有していることは、言うまでもない。即ち、リードフレーム3とインダクタ素子2とを別個に製造するため、それぞれを最良の方法で製造することができ、製造コストを低く抑えることができる。また、インダクタ素子2は、通常の半導体チップと同様にハンドリングすることができ、半導体製造の技術と設備を用いて、作製とパッケージへの実装を行うことができる。そのため、素子単価の低減と実装コストの抑制により、全体として高性能インダクタ内蔵半導体装置を低コストで効率よく製造できる。
【0130】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0131】
【発明の作用効果】
本発明によれば、リードフレームと受動素子とを別個に作製するため、それぞれをそれぞれにとって最良の方法で作製することができる。このため、品質を保ちながら、両者を一体化して作製する場合に比べて、安価に受動素子を内蔵した半導体装置を製造することができる。
【0132】
本発明に係わる受動素子は、半導体装置を製造するのに好適な部品である。受動素子の導電性フレームによって受動素子を半導体チップと同様に取り扱うことが可能になるので、受動素子の作製とリードフレームへの固定を、半導体製造の技術と設備を用いて行うことが可能になり、結果として、半導体装置を低コストで効率よく製造することが可能になる。
【0133】
本発明に係わるリードフレームは、受動素子を固定して半導体装置を作製するのに好適な部品であり、受動素子との間の電気容量を最小に抑え、通電パターンの性能が損なわれることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に基づく半導体装置の概略平面図(a)、インダクタ素子の概略平面図(b)及びA−A部概略断面図(c)である。
【図2】同、インダクタ素子集積体の概略平面図である。
【図3】同、インダクタ素子の作製工程を工程順に示す概略断面図である。
【図4】同、インダクタ素子の作製工程を工程順に示す概略断面図である。
【図5】同、半導体装置を作製する工程を工程順に示す概略断面図である。
【図6】同、半導体装置を作製する工程を工程順に示す概略断面図である。
【図7】本発明の実施の形態2に基づく半導体装置の概略平面図(a)及びB−B部概略断面図(b)である。
【図8】特開2001−168259号公報に係る発明に基づく方法で、リードフレームを作製する工程を工程順に示す概略断面図である。
【図9】同、リードフレームを作製する工程を工程順に示す概略断面図である。
【図10】非特許文献1において提案された高性能インダクタ内蔵MCPの拡大写真である。
【図11】非特許文献1において提案されたインダクタ内蔵MCPをモデル化したMCPの概略平面図(a)とC−C部概略断面図(b)、及びリードフレーム材の平面図(c)である。
【符号の説明】
1…半導体チップ、2…インダクタ素子、3…リードフレーム、
4…アウターリード、5…インナーリード、6…ダイパッド、
6a…インダクタ素子固定部、7…電極、8…金属ワイヤ、9…接着材、
10…モールド樹脂、11…導電性フレーム、12…導電体パターン、
13…インダクタ回路パターン部(スパイラル形)、
14…インダクタ回路パターン部(ミアンダ形)、15…電極、
16…シールドパターン部、18…電極形成面、21…金属ベース材、
22…ニッケル層、23…銅層、24…絶縁膜、25…金層、
27…スリット形成部、28…スリット、29…素子載置面形成エッチング部、
30…素子載置面、31〜34…レジスト、51…配線膜、
52…配線パターン、53…インダクタ回路パターン部、
54…接続回路パターン部、55…ボンディングエリア、
56…ダイボンドエリア、57…チップ下配線パターン
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、受動素子及びその集積体、並びにリードフレームに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯端末をはじめとする携帯用小型電子機器の普及と発展にともない、電子機器の携帯利便性や高性能化等が求められ、それらに使用される半導体装置も小型軽量化、あるいは多機能化や低コスト化が求められている。
【0003】
このため、小型、高密度実装技術を使用したモジュール製品への要求が強くなり、各種基板材料を用い、半導体チップ及び受動素子等を混載したモジュール製品が多数開発されている。
【0004】
これらモジュール製品に内蔵される各種受動素子は、機器の小型化の観点から、可能な限り半導体チップ回路に取り込まれることが望ましい。しかしながら、例えばインダクタの場合、半導体チップ上に形成すると、半導体チップの構成及び材質に基づく制約から、配線抵抗や寄生容量等を低減するのに限界がある。そのため、高性能なインダクタを半導体チップ上に形成することは、特に難しい。
【0005】
このように、モノリシック化が困難なものに適用できる方法として、複数の素子を既存のIC(Integrated Circuit)パッケージ内に集積するMCP(Multi Chip Package)技術と呼ばれる新しい方法が開発されている。
【0006】
本出願人は、MCP技術について鋭意検討した結果、先に、インナーリードの内側に、ダイパッドにかえて配線膜を設けたリードフレームを提案した(特開2001−168259号公報)。
【0007】
この配線膜は、絶縁膜とそれに支持された配線パターンとからなり、少なくとも配線パターンの一部がインナーリードと接合して形成されるため、リードフレームと一体化されている。配線パターン上には、金属ワイヤのボンディングや半導体チップのダイボンディングができる領域が設けられ、半導体チップは、ワイヤボンディングやフリップチップ接合によって配線パターンと電気的に接続される。
【0008】
以下、1例として、特開2001−168259号公報に係る発明に基づく方法によって、2つの半導体チップ1を載置する配線膜51を有するリードフレーム3及びそれを用いた半導体装置を作製する工程を、図8及び9を参照しながら工程順に説明する。
【0009】
図8(a)〜(c)は、配線パターンの形成工程を示す概略断面図である。
【0010】
まず、図8(a)に示すように、最終的にはリードフレーム3に成形される金属ベース材21を用意する。金属ベース材21としては、例えば銅又は銅合金を用いる。金属ベース材21の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜31を形成する。レジスト膜31の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望の配線パターンに対応してパターニングされたレジスト膜31を得る。
【0011】
次に、図8(b)に示すように、レジスト膜31をマスクとする選択的めっき法により、配線パターンを形成する。例えば、金属ベース材21のエッチング時にエッチングストッパ層として働き、また、超音波ボンディング時に超音波振動受け層として働くニッケル層22をまず形成し、次に配線本体をなす銅層23を形成する。
【0012】
次に、図8(c)に示すように、レジスト膜31を除去する。
【0013】
図8(d)〜(e)は、絶縁膜24の作製工程を示す概略断面図である。
【0014】
まず、金属めっき層22及び23も含めた金属ベース材21の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、例えばポリイミドからなる絶縁膜(厚さは、例えば25μm)24を形成する。
【0015】
次に、絶縁膜24上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けによりレジスト膜32を形成する。このレジスト膜32の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望の絶縁膜24の形状に対応してパターニングされたレジスト膜32を得る(図8(d))。
【0016】
次に、レジスト膜32をマスクとする選択的エッチング法により、絶縁膜24を所望の形状にパターニングした後、レジスト膜32を除去する(図8(e))。これで、配線膜51がほぼ形成されたことになる。
【0017】
なお、パターニングされた絶縁膜24は、金属めっき層22及び23も含めた金属ベース材21の表面上に、印刷法等によって塗布して形成してもよい。
【0018】
絶縁膜24は、後述するように金属ベース材21をエッチングして素子載置面30を形成したとき、金属めっき層22及び23からなる配線パターンを安定に保持し、衝撃から保護する支持体として機能する。
【0019】
図8(f)〜図9(g)は、リードフレーム3の外形を形成する工程を示す概略断面図である。
【0020】
まず、配線膜51を含む金属ベース材21全体の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜33を形成する。このレジスト膜33の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望のリードフレーム3の外形形状に対応してパターニングされたレジスト膜33を得る(図8(f))。
【0021】
次に、レジスト膜33をマスクとして金属ベース材21を両面から選択的にエッチングして、リードフレーム3の外形、例えばスリット28を形成する。このエッチング工程で、リード部の主たる形状が形成されるほか、リードフレーム3を正確に送るためのガイド孔等も形成される。
【0022】
なお、リードフレーム3の外形を形成するとはいっても、リードを支持するために必要な部分は削り残されている。外部リードの完全な形状は、樹脂封止後のリードカットフォーミングにより形成される。
【0023】
次に、図9(g)に示すように、レジスト膜33を除去する。
【0024】
図9(h)〜図9(k)は、素子載置面30を形成して配線膜51を完成し、リードフレーム3をほぼ完成する工程を示す概略断面図である。
【0025】
まず、図8(f)と同様に、配線膜51を含む金属ベース材21全体の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜34を形成する。レジスト膜34の一部をマスクして露光した後、現像することによって、素子載置面30の形状に対応してパターニングされたレジスト膜34を得る(図9(h))。
【0026】
次に、レジスト膜34をマスクとして金属ベース材21を裏面からエッチングすることにより、素子載置面30を覆っている金属ベース材21を選択的に除去し、素子載置面30(ニッケル層22及び銅層23からなる配線パターンが形成された絶縁膜24の裏面)を露出させる。この時、内部リードと金属めっき層22及び23とが接合する領域等の形状も整形する。これで、リードフレーム3が、ほぼ完成する。
【0027】
このエッチング工程において、ニッケル層22がエッチングストッパ層として機能し、銅層23がエッチングされるのを防止する。
【0028】
次に、レジスト膜34を除去した後(図9(i))、電解めっきによりニッケル層22の上に金層25を形成して、配線パターン及び配線膜51を完成する(図9(j))。
【0029】
図9(k)は、リードフレーム3を上下逆向きにして、素子載置面30を上向きにした状態を示す。この後、2個の半導体チップ1を載置して、ワイヤボンディング等を施し、外部リードを除くパッケージ全体をモールド樹脂10で樹脂封止し、リードカットフォーミングにより外部リードの形状を整えて、半導体装置を完成する(図9(l))。
【0030】
上記の方法は、マルチチップパッケージ(MCP)を実現する優れた方法であるが、最近、この方法を応用して配線パターンの一部にインダクタ回路パターン部を形成し、このインダクタ回路パターンを高インダクタンス値、且つ高Q(quality factor)値の高性能インダクタとして活用するMCPが提案され、注目されている(非特許文献1参照。)。
【0031】
ここで、Q値とは、強制振動における共鳴の鋭さを表す量で、インダクタを、純粋なインダクタンスLに配線による内部抵抗Rが直列に接続され、これに寄生容量Cが並列に接続されている回路と等価である見なすと、インダクタのQ値は、
Q=(L/C)1/2・(1/R)
で与えられる。Lが大きくCとRが小さいほどQは大きくなる。
【0032】
図10は、非特許文献1においてデジタルテレビチューナパッケージとして提案された、高性能インダクタタ内蔵MCPの拡大写真である。このパッケージでは、QFP(Quad Flat Package)型のリードフレームの内側にインダクタンスLが形成された配線膜が設けられ、そのダイボンドエリアにダイボンド材によってチューナ用ICとコントローラ用ICと可変容量ダイオードとが載置されている。
【0033】
【非特許文献1】
西山和夫,「「システム・イン・パッケージ」の実像に挑む・・・応用事例(1)ディジタル民生機器向けシステム・イン・パッケージの取り組み」,第32回日経マイクロデバイス・セミナーテキスト,2000年10月5
日
【0034】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このインダクタ内蔵MCPには、製造コストが高く、また生産効率が低いという問題点がある。
【0035】
図11は、非特許文献1で提案されたインダクタタ内蔵MCPの問題点を説明するためにモデル化したMCPの概略平面図(a)とC−C部概略断面図(b)とその作製に用いられるリードフレーム材の平面図(c)である。
【0036】
このMCPでは、インナーリード5の内側にインダクタ回路パターン部53が形成された配線膜51が設けられ、そのダイボンドエリア56に接着材9によって半導体チップ1が固定され、半導体チップ1の電極7と配線パターン52上のボンディングエリア55とが金属ワイヤ8によりワイヤボンディングされ、外部リードを除くパッケージ全体がモールド樹脂10によって封止されている。なお、このMCPでは、チップ下にも配線パターン57を配してある。これにより、例えば、特性維持のため接地を強化したり、熱抵抗を下げたりするために、チップ裏面を接地することができる。
【0037】
図11(a)に示した配線膜51上の配線パターン52をみると、大部分はダイボンドエリア56や単なる接続回路パターン部54で占められ、インダクタ回路パターン部53はそのごく一部分を占めるにすぎない。それにもかかわらず、配線パターン52全体が、高精度を要求されコスト高になるインダクタ形成用のプロセスで作られる。
【0038】
しかも、配線膜51がリードフレーム3と一体化しているため、図11(c)に示したリードフレーム材全体にインダクタ形成用のプロセスが適用される。
【0039】
インダクタ回路パターン部53を作製する側から見れば、インダクタ形成と無関係なリードフレーム材までインダクタ形成プロセスに持ち込まれることになり、その分だけ生産設備が大型化し、生産効率が低下する。即ち、単位処理面積から作製されるインダクタ回路パターン部53の個数が少なくなる。
【0040】
逆に、リードフレーム3を作製する側から見れば、高精度を要求されるインダクタ形成プロセスが余分に必要になるため、リードフレーム3は、通常のリードフレームに比べて非常にコスト高になる。
【0041】
このように上記のインダクタ内蔵MCPは非常にコスト高になる。その原因は、インダクタ形成と無関係な部分、即ち、リードフレーム3、並びにダイボンドエリア56及び接続回路パターン部54等が、インダクタ回路パターン部53と不用意に一体化して作製されていることにある。
【0042】
本発明の目的は、上記のような実情に鑑み、低コストで生産効率の高い半導体装置及びその製造方法、その製造に用いて好適な受動素子及びその集積体、並びにリードフレームを提供することにある。
【0043】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、リードフレーム上に少なくとも半導体チップと受動素子とが固定された半導体装置において、前記リードフレームとは別に作製された前記受動素子が前記リードフレーム上に固定されたことを特徴とする半導体装置に係わり、リードフレームを作製する工程と、前記リードフレームとは別に受動素子を作製する工程と、前記リードフレーム上に少なくとも半導体チップと前記受動素子とを固定する工程とを有する半導体装置の製造方法に係わるものである。
【0044】
また、本発明は、少なくともその一部が絶縁体上に形成された通電パターンと、前記通電パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなる受動素子に係わり、少なくともその一部が絶縁体上に形成された通電パターンと、前記通電パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなる受動素子の複数個が、前記導電性フレームを介して連接されてなる受動素子集積体に係わり、更に、一部分が選択的に除去され、この除去部分の外側のリードフレーム部分が受動素子の固定に用いられるリードフレームに係わる。
【0045】
本発明によれば、前記リードフレームと前記受動素子とを別個に作製するため、それぞれをそれぞれにとって最良の方法で作製することができる。このため、品質を保ちながら、両者を一体化して作製する場合に比べて、安価に半導体装置を製造することができる。
【0046】
本発明に係わる受動素子は、前記半導体装置を製造するのに好適な部品である。前記導電性フレームによって前記受動素子を半導体チップと同様に取り扱うことが可能になるので、前記受動素子の作製と前記リードフレームへの固定を、半導体製造の技術と設備を用いて行うことが可能になり、結果として、受動素子を内蔵した前記半導体装置を低コストで効率よく製造することが可能になる。
【0047】
また、前記導電性フレームを接地すれば、前記通電パターンが発揮する回路的機能が外部と干渉するのを抑えることができる。
【0048】
本発明に係わる受動素子集積体は、これを前記導電性フレームの部分で切断すれば、前記受動素子を低コストで効率よく製造することを可能にする。
【0049】
本発明に係わるリードフレームは、前記受動素子を固定して前記半導体装置を作製するのに好適な部品であり、前記受動素子との間の電気容量を最小に抑え、前記通電パターンの性能が損なわれることを防止することができる。
【0050】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記受動素子が前記リードフレームのアウターリード部以外に位置し、前記アウターリード部以外が封止されているのがよい。例えば、インダクタ素子が固定されているのがよい。
【0051】
前記インダクタ素子をダイパッドの一部に固定する場合には、前記ダイパッドにおいて、前記インダクタ素子の保持に必要な部分以外を選択的に除去するのがよい。これにより、前記リードフレームと前記インダクタ素子との間に発生する電気容量をできるだけ抑制し、Q値などのインダクタ特性を劣化させないようにすることができる。
【0052】
前記インダクタ素子は、少なくともその一部が絶縁体上に形成された導電体パターンと、前記導電体パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなり、更に前記導電性フレームが接地されているのがよい。前記導電性フレームを接地することで、隣り合うインダクタ間の相互インダクタンスを低減でき、他の回路素子との相互干渉を抑えることができる。
【0053】
前記導電性フレームを接地するには、例えばワイヤボンディングによって前記リードフレームと電気的に接続するのがよい。
【0054】
前記導電体パターンが少なくともインダクタ回路パターンを形成しているのがよい。インダクタを前記導電体パターンによって形成することで、前記インダクタ素子を効率よく、低コストで作製できる。そして、前記インダクタ回路パターンの端子電極が、例えばワイヤボンディングによって、前記リードフレーム及び/又は前記半導体チップに電気的に接続されているのがよい。
【0055】
前記導電体パターンは、前記インダクタ回路パターンの周囲を取り囲み、前記導電性フレームに電気的に導通しているシールドパターン部を有するのがよい。これにより、前記導電性フレームを接地した場合、その効果を高めることができる。
【0056】
また、前記導電体パターンが金属めっき層からなるのがよい。
【0057】
前記半導体チップは、少なくとも1つの能動素子を含む、単数又は複数の半導体チップであるのがよい。
【0058】
前記受動素子及び前記受動素子集積体の前記通電パターンが導電体パターンをなしたインダクタ素子として構成されているのがよい。また、前記通電パターンが金属めっき層からなるのがよい。
【0059】
前記受動素子集積体は、前記導電性フレームの位置で切断して、各受動素子に分離可能となっているのがよい。これにより、一度に多数の前記受動素子を効率よく作製できる。
【0060】
前記リードフレームの前記受動素子の固定部は、半導体チップを固定するダイパッドに連接されているのがよい。また、前記受動素子の固定部に対向してインナーリード部が配置されているのがよい。
【0061】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的に説明する。
【0062】
実施の形態1
<半導体装置>
図1は、本発明の実施の形態1に基づく半導体装置の概略平面図(a)、インダクタ素子の拡大概略平面図(b)及びA−A部概略断面図である。
【0063】
図1(a)の半導体装置では、能動素子として半導体チップ1がインナーリード5の内側のダイパッド6上に載置され、受動素子としてインダクタ素子2がインダクタ素子固定部6aに載置され、それぞれ、接着材9によって固定されている。そして、半導体チップ1の電極7及びインダクタ素子2の電極15(例えば、導電体パターン上のボンディングエリア等の電極)が、相互に又はインナーリード5に対して、金属ワイヤ8によりワイヤボンディングされた後、アウターリード4を除くパッケージ全体がモールド樹脂10によって封止されている。
【0064】
パッケージの大部分の面積を占めるリードフレーム3は、公知の安価なリードフレーム作製工程で、インダクタ素子2とは別個に製造され、その材料としては、例えば銅又は銅合金が用いられる。
【0065】
インダクタ素子2は、パッケージ内に載置できるものであれば、何であってもよい。ただし、次に述べる本実施の形態に基づくインダクタ素子2を用いるのが、より好ましい。
【0066】
また、インダクタ素子2は、パッケージ内のどこに載置しても、かまわない。図1(a)では、ダイパッド6に隣接する位置に載置しているが、それに限るものではなく、例えばインナーリード5上にインダクタ素子2を固定してもよい。
【0067】
ただし、リードフレーム3とインダクタとの間に発生する電気容量をできるだけ抑制し、Q値などのインダクタ特性を劣化させないようにする。具体的には、インダクタ固定部6aは、インダクタ素子2の固定に必要な部分のみを残し、他の部分は切り欠き状または空孔状に除去する等である。
【0068】
導電性フレーム11及びシールドパターン部16は接地されている。これにより、隣り合うインダクタ間の相互インダクタンスを低減でき、他の回路素子との相互干渉を抑えることができる。
【0069】
<インダクタ素子>
図1(b)に示すインダクタ素子2は、導電性フレーム11、絶縁膜24、及び絶縁膜24に支持された導電体パターン12からなり、導電体パターン12のシールドパターン部16が導電性フレーム11と接合して形成されているため、全体が一体化されている。
【0070】
導電体パターン12は、例えば銅層を主たる導電層として用い、その上にニッケル層と金層を積層して、所望の位置に電極15としてボンディング領域を形成し、例えばワイヤボンディングによって半導体チップ1及びインナーリード5と電気的に接続できるようになっている。
【0071】
導電体パターン12は、インダクタ回路パターン部13及び14とそれを取り囲むように配置されたシールドパターン部16とからなる。インダクタ回路パターン部は、少なくとも1個のインダクタを形成し、その形状はスパイラル形13、ミアンダ形14などを必要に応じて選択する。
【0072】
インダクタ素子2の構成は、インダクタを形成できる必要最小限の構成とし、インダクタ素子2のサイズを極小化して、図2に示すように、1枚の金属ベース材上にできるだけ多数のインダクタ素子2を形成できるようにする。即ち、単位処理面積から作製されるインダクタ素子2の個数を最大限に多くする。
【0073】
このようにすることによって、インダクタ素子2の製造プロセスは非常にコスト高の工程であるにもかかわらず、素子1個あたりの製造コストを低く抑えることができる。その効果は、図2のインダクタ素子集積体を、従来例である図11(c)のリードフレーム材と比べてみれば、明らかである。
【0074】
導電性フレーム11の材料は、導電性材料であれば原理的には何であってもよいが、加工のしやすさ等を考えると、金属、例えば、銅又は銅合金等がよい。必要に応じて、表面に銀めっきなどを施し、ワイヤボンディング可能なようにする。インダクタ回路パターン部13及び/又は14の周囲のシールドパターン部16は、導電性フレーム11と電気的に導通している。導電性フレーム11及びシールドパターン部16を接地することで、隣り合うインダクタ間の相互インダクタンスを低減でき、他の回路素子との相互干渉を抑えることができる。
【0075】
導電性フレーム11は、また、インダクタ素子2を通常の半導体チップと同様な形態とし、半導体チップと同様にハンドリングできるようにする機能を持つ。これによって、図2のようなインダクタ素子集積体を形成し、導電性フレーム11の部分で切断して、個片化したインダクタ素子2を大量に効率よく製造することが可能になる。
【0076】
また、インダクタ素子2のリードフレーム3上への載置、接着材9による固定、ワイヤボンディング等による電極15等と半導体チップ1の電極7や内部リード5との電気的接続等の組立工程を、半導体製造の技術と設備を用いて行うことが可能になる。
【0077】
インダクタ素子2とリードフレーム3とを個別化した場合、インダクタ素子2をパッケージ内に実装するコストが別途必要になるが、本実施の形態のインダクタ素子2は、半導体製造の技術と設備を使用できるため、実装にかかるコストを最小限に抑えることができる。
【0078】
このように、本実施の形態のインダクタ素子は、素子単価の低減と実装コストの抑制により、全体として高性能インダクタ内蔵半導体装置を安価に製造することを可能にする。
【0079】
<インダクタ素子の作製>
次に、作製方法の1例として、特開2001−168259号公報に係る発明に基づく方法を用いてインダクタ素子を作製する工程を、図3及び4を参照しながら工程順に説明する。
【0080】
ここでは、1枚の金属ベース材21の上に多数のインダクタ素子が形成されたインダクタ素子集積体(図2)を作製した後、これを切断して個片化したインダクタ素子2を作製するものとする。
【0081】
図3(a)〜(c)は、導電体パターン12の形成工程を示す概略断面図である。
【0082】
まず、図3(a)に示すように、最終的には導電性フレーム11に成形される金属ベース材21を用意する。金属ベース材21としては、例えば銅又は銅合金を用いる。この金属ベース材21の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜31を形成する。このレジスト膜31の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望の導電体パターン12に対応してパターニングされたレジスト膜31を得る。
【0083】
次に、図3(b)に示すように、レジスト膜31をマスクとする選択的メッキ法により、導電体パターン12を形成する。例えば、金属ベース材21のエッチング時にエッチングストッパ層として働き、また、超音波ボンディング時に超音波振動受け層として働くニッケル層22をまず形成し、次に配線本体をなす銅層23を形成する。
【0084】
次に、図3(c)に示すように、レジスト膜31を除去する。
【0085】
ここで用いた選択的メッキ法のかわりに、金属ベース材21の全面にニッケル層22及び銅層23のめっきを行い、その後選択的にエッチングを行って、導電体パターン12を形成してもよい。
【0086】
図3(d)〜図4(e)は、絶縁膜24の形成工程を示す概略断面図である。
【0087】
まず、金属めっき層22及び23も含めた金属ベース材21の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、例えばポリイミドからなる絶縁膜(厚さは、例えば25μm)24を形成する。
【0088】
次に、絶縁膜24上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けによりレジスト膜32を形成する。このレジスト膜32の一部をマスクして露光した後、現像することによって、所望の絶縁膜24の形状に対応してパターニングされたレジスト膜32を得る(図3(d))。
【0089】
次に、レジスト膜32をマスクとする選択的エッチング法により、絶縁膜24を所望の形状にパターニングした後、レジスト膜32を除去する(図4(e))。
【0090】
なお、図4(e)のようにパターニングされた絶縁膜24は、図3(c)に示した、ニッケル層22及び銅層23も含めた金属ベース材21の表面上に印刷法等によって塗布して形成してもよい。
【0091】
絶縁膜24は、後述するように金属ベース材21をエッチングして電極形成面18及び導電性フレーム11を形成したとき、金属めっき層22及び23からなる導電体パターンを安定に保持し、衝撃から保護する支持体として機能する。
【0092】
図4(f)〜図4(h)は、インダクタ素子2を完成する工程を示す概略断面図である。
【0093】
まず、金属ベース材21全体の表面上に、塗布又はドライフィルムの貼り付けにより、レジスト膜34を形成する。このレジスト膜34の一部をマスクして露光した後、現像することによって、導電性フレーム11の形状に対応してパターニングされたレジスト膜34を得る(図4(f))。
【0094】
次に、レジスト膜34をマスクとして金属ベース材21を裏面から選択的にエッチングする。導電性フレーム11以外の金属ベース材21を除去し、電極形成面18(ニッケル層22及び銅層23からなる導電体パターン12が形成された絶縁膜24の裏面)を露出させる。この時、導電体パターン12のシールドパターン部16と導電性フレーム11とが接合する領域等の形状も整形する。これで、インダクタ素子2が、ほぼ完成する。
【0095】
このエッチング工程において、ニッケル層22がエッチングストッパ層として機能し、銅層23がエッチングされるのを防止する。
【0096】
次に、レジスト膜34を除去した後(図4(g))、電解めっきによりニッケル層22の上に金層25を形成して、導電体パターン12を完成する(図4(h))。
【0097】
以上の工程で、作製されたインダクタ素子集積体を導電性フレーム11の部分で切断して、個片化したインダクタ素子2を作製する。
【0098】
1枚の金属ベース材21の上に多数のインダクタ素子を同時に形成する上記の方法は、1枚のウェハ上に多数の半導体チップを作製する方法と類似しており、インダクタ素子2を大量に効率よく低コストで作製できるとともに、半導体製造用の設備と技術をそのまま利用できる利点がある。
【0099】
<半導体装置の作製>
図5及び6は、上記のインダクタ素子2を載置した半導体装置を作製する工程を工程順に示す概略平面図である。以下、図5及び6を参照しながら、その組立工程の要点を説明する。
【0100】
まず、図5(a)に示すように、公知の方法でリードフレーム3を複数集積したリードフレーム材を形成する。内部リードの内側にダイパッド6とインダクタ素子固定部6aを設ける。インダクタ素子固定部6aは、インダクタ素子2の固定に必要な部分のみを残し、インダクタに正対する部分等を切り欠いた形状6bとする。
【0101】
リードフレーム3の材料としては、例えば銅又は銅合金を用いる。
【0102】
リードフレーム3とは別に、前述した工程でインダクタ素子2を作製する。
【0103】
次に、図5(c)に示すように、リードフレーム材の各リードフレーム3のダイパッド6上及びインダクタ素子固定部6a上に、半導体チップ1及びインダクタ素子2を載置し、接着材9で固定する。
【0104】
次に、図6(d)に示すように、半導体チップ1の電極7及びインダクタ素子2の電極15(例えば、導電体パターン上のボンディングエリア等の電極)及びインナーリード5の間にワイヤボンディング等を施し、所定の電気的接続を形成する。
【0105】
金属ワイヤ8としては金ワイヤを用い、電極上のボンディング性の良い金属(例えば、金層25)と超音波ボンディング等により接合する。この時、インダクタ素子2の電極15では、金層25の下のニッケル層22が超音波振動受け層として働き、接合を確実なものとする。ここで、インダクタ素子2の導電性フレーム11は、接地端子に接続する。
【0106】
次に、アウターリード4を除くパッケージ全体をモールド樹脂10によって封止する。封止後、各半導体装置を個片に切り分け、リードカットフォーミングにより外部リードの形状を整えて、半導体装置を完成する(図6(e))。
【0107】
本実施の形態のインダクタ内蔵半導体装置は、非特許文献1で提案された比較例のインダクタ内蔵MCPと比べると、次の1〜4の特徴を有する。
【0108】
<1.低コストである。>
本実施の形態のインダクタ内蔵半導体装置では、リードフレーム3の製造工程とインダクタ素子2の製造工程とを、完全に分離する。これによって、リードフレーム3とインダクタ素子2とを、それぞれの最良の方法で製造することができる。
【0109】
即ち、リードフレーム3は、通常のリードフレーム製造工程で安価に作製する。一方、インダクタ素子2は、コスト高になるインダクタ回路パターン作製工程で作製するが、その大きさを極小化して単位処理面積から作製できるインダクタ素子2の個数を最大限に多くすることにより、素子1個あたりの製造コストを低く抑えることができる。
【0110】
本実施の形態のインダクタ素子2は、通常の半導体チップと同様にハンドリングすることができる。これによって、半導体製造の技術と設備を用いて、1枚の金属ベース材21から、個片化したインダクタ素子2を大量に効率よく製造することができる。
【0111】
また、インダクタ素子2とリードフレーム3とを個別化した場合、インダクタ素子2をパッケージ内に実装する工程が別途必要になるが、本実施の形態のインダクタ素子2は、半導体製造の技術と設備を使用できるため、実装にかかるコストを最小限に抑えることができる。
【0112】
このように、本実施の形態のインダクタ素子2は、素子単価の低減と実装コストの抑制により、全体として高性能インダクタ内蔵半導体装置を低コストで生産効率よく製造することを可能にする。
【0113】
<2.モールド樹脂成形不良を低減できる。>
比較例のMCPは、図11(a)のように配線パターン52と絶縁膜24からなる配線膜51によって、パッケージ内部の大部分の面積が覆われる。また、配線パターン52があるため絶縁膜24にスリット等の貫通穴も設けにくい。このため、トランスファー・モールド封入法等によってパッケージを樹脂封止する際、配線膜51がモールド樹脂10の流動性に悪影響を与え、配線膜51を境にしてパッケージ上部と下部とでモールド樹脂10の充填スピードが異なり、未充填やボイド等の樹脂成形不良を発生させることがあった。
【0114】
これに対し、本実施の形態では、図1(a)からわかるように、小さなインダクタ素子2がモールド樹脂10の流動性に悪影響を与えることはなく、通常のパッケージと同様に樹脂封止することができる。
【0115】
<3.はんだ耐熱性が改善できる。>
2.と同様、比較例のMCPは、配線パターン52と絶縁膜24からなる配線膜51によって、パッケージ内部の大部分の面積が覆われてしまうため、はんだ時の熱で絶縁膜24や配線パターン52とモールド樹脂10との界面に剥離が発生しやすく、パッケージクラックやふくれに至ることがる。
【0116】
特に配線パターン52上には、半導体チップ1や金属ワイヤ8のボンディングのため、金めっき25を施すことが多いが、この金めっき25とモールド樹脂10との密着性が悪いため、剥離が発生し、最悪の場合、半導体チップ1はがれ、金属ワイヤ8の断線に至る可能性がある。
【0117】
しかし、本実施の形態によれば、必要最小限のインダクタ素子2があるのみなので、通常のパッケージと同様なはんだ耐熱性が期待できる。
【0118】
<4.半導体チップが発生する熱を外部に放出させやすい。>
本実施の形態に基づく半導体装置では、通常のリードフレームを用いるパッケージと同様、半導体チップ1で発生した熱は、ダイパッド6を経由して外部へ逃すことができる。例えば、ダイパッド6をアウターリード3と短絡するか、または、ダイパッド6そのものをパッケージ外部へ露出させるか、すればよく、熱抵抗低減のための対策をとりやすい。
【0119】
しかし、比較例のMCPでは、半導体チップ1は配線膜51上に載置され、絶縁膜24は熱抵抗が大きく、配線パターン52を通じての熱伝達にも限界があり、半導体チップが発生する熱を外部に放出させるのが難しい。
【0120】
特に、インダクタ素子2とリードフレーム3とを別個に作ることによる利点は、リードフレームの形状や具体的な配線形成方法やパッケージの形態とは無関係であるから、これらは何ら制限されるものではない。従って種々の変形例が考えられるが、そのいくつかの例を下記に説明する。
【0121】
<変形例1>
変形例1は、リードフレームとしてアウターリードの無いリードフレームを用い、パッケージにおいて端子のみがモールド樹脂の中から露出している、所謂リードレス型のパッケージの例である。これは高密度実装に適したパッケージの形態である。
【0122】
<変形例2>
これまでインナーリード内部にダイパッドが存在する通常の例を考えてきたが、前述した特開2001−168259号公報に係わる発明のように、ダイパッドにかえて、例えばポリイミド上に形成された配線膜を設けたリードフレームを用いてもよい。これは、半導体チップが複数あるマルチチップの半導体装置に適した形態である。ただし、この配線膜上に高コストになるインダクタ回路パターンは形成せず、インダクタ素子は別個に作製したものを用いる。
【0123】
<変形例3>
変形例3として、ビームリード形のインナーリード上に半導体チップをフェイスダウンで固定する例が考えられる。これはパッケージの高さを低くしたいときなどに有効な形態である。
【0124】
<変形例4>
変形例3と同様の目的で、ポリイミドテープ上に載置された半導体チップをTAB(Tape Automated Bonding)方式で取り付ける例が考えられる。
【0125】
<変形例5>
変形例5として、半導体チップをダイボンディングによりフェイスダウンで固定し、モールド樹脂を使わずに最小限の被覆を行う、所謂モールドレス型のパッケージが考えられる。これはより高密度実装を実現するパッケージの形態である。また、熱等による変形の心配のないパッケージの形態でもある。
【0126】
実施の形態2
図7は、本発明の実施の形態2に基づく半導体装置の概略平面図(a)及びB−B部分概略断面図である。
【0127】
図7(a)の半導体装置が、実施の形態1の図1(a)の半導体装置と異なる点は、パッケージ内へのインダクタ素子の実装方法の相違であり、インダクタ素子が半導体チップ上へダイボンド材を介して直接ダイボンドされている点にある。
【0128】
このようなスタック構造とすることで、実施の形態1のような平置き構造よりも、パッケージの実装面積を低減する効果を期待できる。ただし、このようなスタック構造では、半導体チップとインダクタ素子との電気的な干渉に十分注意する必要がある。
【0129】
他の点は実施の形態1とかわりはないので、実施の形態1について説明した実施の形態1の特徴を、実施の形態2も有していることは、言うまでもない。即ち、リードフレーム3とインダクタ素子2とを別個に製造するため、それぞれを最良の方法で製造することができ、製造コストを低く抑えることができる。また、インダクタ素子2は、通常の半導体チップと同様にハンドリングすることができ、半導体製造の技術と設備を用いて、作製とパッケージへの実装を行うことができる。そのため、素子単価の低減と実装コストの抑制により、全体として高性能インダクタ内蔵半導体装置を低コストで効率よく製造できる。
【0130】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0131】
【発明の作用効果】
本発明によれば、リードフレームと受動素子とを別個に作製するため、それぞれをそれぞれにとって最良の方法で作製することができる。このため、品質を保ちながら、両者を一体化して作製する場合に比べて、安価に受動素子を内蔵した半導体装置を製造することができる。
【0132】
本発明に係わる受動素子は、半導体装置を製造するのに好適な部品である。受動素子の導電性フレームによって受動素子を半導体チップと同様に取り扱うことが可能になるので、受動素子の作製とリードフレームへの固定を、半導体製造の技術と設備を用いて行うことが可能になり、結果として、半導体装置を低コストで効率よく製造することが可能になる。
【0133】
本発明に係わるリードフレームは、受動素子を固定して半導体装置を作製するのに好適な部品であり、受動素子との間の電気容量を最小に抑え、通電パターンの性能が損なわれることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に基づく半導体装置の概略平面図(a)、インダクタ素子の概略平面図(b)及びA−A部概略断面図(c)である。
【図2】同、インダクタ素子集積体の概略平面図である。
【図3】同、インダクタ素子の作製工程を工程順に示す概略断面図である。
【図4】同、インダクタ素子の作製工程を工程順に示す概略断面図である。
【図5】同、半導体装置を作製する工程を工程順に示す概略断面図である。
【図6】同、半導体装置を作製する工程を工程順に示す概略断面図である。
【図7】本発明の実施の形態2に基づく半導体装置の概略平面図(a)及びB−B部概略断面図(b)である。
【図8】特開2001−168259号公報に係る発明に基づく方法で、リードフレームを作製する工程を工程順に示す概略断面図である。
【図9】同、リードフレームを作製する工程を工程順に示す概略断面図である。
【図10】非特許文献1において提案された高性能インダクタ内蔵MCPの拡大写真である。
【図11】非特許文献1において提案されたインダクタ内蔵MCPをモデル化したMCPの概略平面図(a)とC−C部概略断面図(b)、及びリードフレーム材の平面図(c)である。
【符号の説明】
1…半導体チップ、2…インダクタ素子、3…リードフレーム、
4…アウターリード、5…インナーリード、6…ダイパッド、
6a…インダクタ素子固定部、7…電極、8…金属ワイヤ、9…接着材、
10…モールド樹脂、11…導電性フレーム、12…導電体パターン、
13…インダクタ回路パターン部(スパイラル形)、
14…インダクタ回路パターン部(ミアンダ形)、15…電極、
16…シールドパターン部、18…電極形成面、21…金属ベース材、
22…ニッケル層、23…銅層、24…絶縁膜、25…金層、
27…スリット形成部、28…スリット、29…素子載置面形成エッチング部、
30…素子載置面、31〜34…レジスト、51…配線膜、
52…配線パターン、53…インダクタ回路パターン部、
54…接続回路パターン部、55…ボンディングエリア、
56…ダイボンドエリア、57…チップ下配線パターン
Claims (36)
- リードフレーム上に少なくとも半導体チップと受動素子とが固定された半導体装置において、前記リードフレームとは別に作製された前記受動素子が前記リードフレーム上に固定されたことを特徴とする、半導体装置。
- 前記受動素子が前記リードフレームのアウターリード部以外に位置し、前記リードフレームの前記アウターリード部以外が封止されている、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記リードフレームのアウターリード部以外にインダクタ素子が固定されている、請求項2に記載した半導体装置。
- 前記半導体チップを固定するダイパッドにおいて、前記インダクタ素子の固定部分以外が選択的に除去されている、請求項3に記載した半導体装置。
- 前記インダクタ素子は、少なくともその一部が絶縁体上に形成された導電体パターンと、前記導電体パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなる、請求項3に記載した半導体装置。
- 前記導電性フレームが接地されている、請求項5に記載した半導体装置。
- 前記導電性フレームが前記リードフレームとワイヤボンディングによって電気的に接続されている、請求項6に記載した半導体装置。
- 前記導電体パターンが少なくともインダクタ回路パターンを形成している、請求項5に記載した半導体装置。
- 前記インダクタ回路パターンの端子電極がワイヤボンディングによって前記リードフレーム及び/又は前記半導体チップに電気的に接続されている、請求項8に記載した半導体装置。
- 前記導電体パターンは、前記インダクタ回路パターンの周囲を取り囲み、前記導電性フレームに電気的に導通したシールドパターン部を有する、請求項8に記載した半導体装置。
- 前記導電体パターンが金属めっき層からなる、請求項5に記載した半導体装置。
- 前記半導体チップは、少なくとも1つの能動素子を含む、単数又は複数の半導体チップである、請求項1に記載した半導体装置。
- リードフレームを作製する工程と、前記リードフレームとは別に受動素子を作製する工程と、前記リードフレーム上に少なくとも半導体チップと前記受動素子とを固定する工程とを有する、半導体装置の製造方法。
- 前記受動素子を前記リードフレームのアウターリード部以外に位置させ、そのアウターリード部以外を封止する、請求項13に記載した半導体装置。
- 前記リードフレームのアウターリード部以外にインダクタ素子を固定する、請求項14に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記半導体チップを固定するダイパッドにおいて、前記インダクタ素子の固定部分以外を選択的に除去する、請求項15に記載した半導体装置の製造方法。
- 絶縁体上に少なくともその一部が形成されるように導電体パターンを形成し、前記導電体パターンを取り囲んで保持する導電性フレームを形成して、前記インダクタ素子を作製する、請求項15に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記導電性フレームを接地する、請求項17に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記導電性フレームを前記リードフレームとワイヤボンディングによって電気的に接続する、請求項18に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記導電体パターンによって少なくともインダクタ回路パターンを形成する、請求項17に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記インダクタ回路パターンの端子電極をワイヤボンディングによって前記リードフレーム及び/又は前記半導体チップに電気的に接続する、請求項20に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記インダクタ回路パターンの周囲を取り囲むように前記導電体パターンを形成し、前記導電性フレームに電気的に導通するシールドパターン部を形成する、請求項20に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記導電体パターンを金属めっき層によって形成する、請求項17に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記半導体チップとして、少なくとも1つの能動素子を含む、単数又は複数の半導体チップを用いる、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 少なくともその一部が絶縁体上に形成された通電パターンと、前記通電パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなる受動素子。
- 前記通電パターンが導電体パターンをなしたインダクタ素子として構成されている、請求項25に記載した受動素子。
- 前記導電体パターンは、前記インダクタ回路パターンの周囲を取り囲み、前記導電性フレームに電気的に導通したシールドパターン部を有する、請求項26に記載した受動素子。
- 前記通電パターンが金属めっき層からなる、請求項25に記載した受動素子。
- 少なくともその一部が絶縁体上に形成された通電パターンと、前記通電パターンを取り囲んで保持する導電性フレームとからなる受動素子の複数個が、前記導電性フレームを介して連接されてなる、受動素子集積体。
- 前記導電性フレームの位置で切断して、各受動素子に分離可能となっている、請求項29に記載した受動素子集積体。
- 前記通電パターンが導電体パターンをなしたインダクタ素子として構成されている、請求項29に記載した受動素子集積体。
- 前記導電体パターンは、前記インダクタ回路パターンの周囲を取り囲み、前記導電性フレームに電気的に導通したシールドパターン部を有する、請求項31に記載した受動素子集積体。
- 前記通電パターンが金属めっき層からなる、請求項29に記載した受動素子集積体。
- 一部分が選択的に除去され、この除去部分の外側のリードフレーム部分が受動素子の固定に用いられる、リードフレーム。
- 前記受動素子の固定は、半導体チップを固定するダイパッドに連接されている、請求項34に記載したリードフレーム。
- 前記受動素子の固定部に対向してインナーリード部が配置されている、請求項34に記載したリードフレーム。
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