JP2986661B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子のパッケ−ジ
ング技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子のパッケ−ジング技術
は、これらが搭載される電子機器の変化に対応して大き
く変化しつつある。電子機器は小型軽量化とともにデジ
タル化が大きく進んできているために、パッケ−ジ技術
もさらなる小型、高密度化が望まれている。
【0003】以下図面を参照しながら、上記した従来の
パッケ−ジング技術の一例について説明する。
【0004】図2は従来のパッケ−ジング技術の1例を
示すものである。図2において、21はリ−ドフレ−ム
であり、このリ−ドフレ−ム21の中央部に半導体素子
22はダイボンド樹脂23によって固定されている。半
導体素子22の表面に形成されたAL電極24は、Au
またはアルミのワイヤ−25で各リ−ドに電気的な接続
がなされている。そしてこれ全体をモ−ルド樹脂26に
よって封止する。
【0005】以上のような構造が半導体素子の一般的な
パッケ−ジング方法であるが、最近では、上記したよう
な理由で図3に示すようなパッケ−ジがでてきている。
【0006】図3において、樹脂によって作られた多層
配線基板31の中央部に、少なくとも1つ以上の半導体
素子22が搭載され、半導体素子22の表面に形成され
たAL電極24は、Auまたはアルミのワイヤ−25に
よって、多層配線基板31上に形成された配線電極32
に電気的に接続されている。そして半導体素子22が複
数個搭載された多層配線基板31の外周部に形成された
外部電極33と、リ−ドフレ−ム34とを接続して外部
リ−ドとする。そして半導体素子22が搭載された面だ
けに保護用樹脂35を形成する。
【0007】このパッケ−ジの特徴としては以下のこと
が上げられる。 (1) パッケ−ジ内部に配線層を持っているために、複数
個の半導体素子を搭載して相互間で結線することができ
るため、容易にマルチチップモジュ−ル化することがで
きる。
【0008】(2) 各パッケ−ジングされた複数個の半導
体素子を用いてモジュ−ルを形成するより大幅に実装面
積を低減することができるとともに、信号の高速性を向
上させることができる。
【0009】さて、図3に示したパッケ−ジ多層配線基
板31の外周部に形成された外部電極33とリ−ドフレ
−ム34の接続方法についてもう少し詳しく図4を用い
て説明する。
【0010】多層配線基板31の外周部に形成された外
部電極33は、銅電極41上にニッケル42、金43が
めっきされた構造となっている。
【0011】またリ−ドフレ−ム34は、42アロイも
しくは銅で作られているが、一般的には42アロイが用
いられており、表面には錫金44がコ−ティングされて
いる。
【0012】このような材料構成のもとで両者を位置合
わせし、パルスヒ−トツ−ル45によって少なくとも1
辺以上を同時に加熱、加圧して接合する。接合は、両者
の界面にAu−Sn共晶結合を形成せしめる接合であ
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな接合方法では以下に示すような問題点がある。
【0014】リ−ド45と外部電極33とを良好なAu
−Sn共晶接合を行う場合には、その接合部の温度を少
なくとも350℃以上に上げる必要がある。
【0015】しかしながら、リ−ドフレ−ム34の材料
に用いられている42アロイは、金属材料のなかでも熱
伝導率が悪い。
【0016】また、本構成のような使い方をする場合に
は、約150μm程度の厚みの42アロイ材を用いる。
【0017】このためパルスヒ−トツ−ル45から供給
された熱量は、すべてそのまま接合部には到達しない。
よって接合部を350℃以上に上げるには、その温度以
上にパルスヒ−トツ−ル45の温度を上げる必要があ
る。
【0018】しかしながら多層配線基板31は樹脂で形
成されているために耐熱温度が低く、パルスヒ−トツ−
ル45の温度をそれほど高くすることはできない。
【0019】よって上記のよう構成でAu−Sn共晶接
合を行う場合には、接合条件は極めて狭く、かつどうし
ても多層配線基板31の耐熱性を考えて接合温度を低く
設定するために、良好なAu−Sn共晶接合はできてお
らず、接合安定性、接合信頼性は低い。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の半導体装置の製造方法は、有機材料からな
る多層配線基板の周辺に形成された最表面が金よりなる
配線電極と前記配線電極に対応した位置に母材が42ア
ロイからなり前記母材の表面が高熱伝導率材料、錫の順
で覆われたリードを有するリードフレームとを位置合わ
せする工程と、次に少なくとも1辺以上を同時にパルス
ヒートで加熱、加圧し、前記配線電極とリードフレーム
とを接合する工程と、次に前記多層配線基板の中央部に
1個以上の半導体素子を搭載し、前記半導体素子の電極
と前記配線電極から延在した配線とを電気的に接続する
工程とを備えたものである。
【0021】
【作用】本発明は上記した構成によってパルスヒ−トツ
−ル45から供給される熱は高熱伝導率材料によって効
率よく接合部に供給される。これによってパルスヒ−ト
ツ−ル45の設定温度と接合部温度とをほぼ同一にする
ことができるために多層配線基板31に損傷を与えるこ
となく良好なAu−Sn共晶接合を行うことが可能とな
る。
【0022】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を参照しなが
ら説明する。図1は、本発明の一実施例における多層配
線基板31とリ−ドフレ−ム34の接合状態を示すもの
である。
【0023】多層配線基板31の外周部に形成された外
部電極33は、銅電極41上にニッケル42、金43が
めっきされた構造となっている。
【0024】銅電極は厚み約35μmであり、ニッケル
めっきは約10〜20μm、金めっきは1〜2μm程度
が形成されており、電極全体の大きさとしては200〜
300μm幅である。
【0025】また、リ−ドフレ−ム34の材質には42
アロイが用いられており、その表面にはまず銅11が約
1〜3μm程度めっきされ、つぎに錫めっき44が約
0.5〜1.5μm程度めっきされた構成になってい
る。
【0026】このような材料構成のもとで両者を位置合
わせし、パルスヒ−トツ−ル45によって、少なくとも
1辺以上を同時に加熱、加圧して接合する。接合として
はAu−Sn共晶接合である。
【0027】この場合、リ−ドフレ−ム34は42アロ
イと熱伝導率が悪いが、その表面にめっきされている銅
めっき11は熱伝導率がよい(両者の熱伝導率は約30
倍程度の差があり、銅のほうがよい)。
【0028】このため、パルスヒ−トツ−ル45から供
給される熱は銅めっき11を伝わって効率よく接合部に
供給される。そして供給された熱で接合部ではAu−S
n共晶合金12を形成して接合される。
【0029】即ちパルスヒ−トツ−ル45からの熱は、
効率よく接合部に供給されることになり、接合部に加え
る温度以上にパルスヒ−トツ−ル45を加熱する必要は
なく、多層配線基板31に損傷を与えることなく良好な
Au−Sn共晶合金を形成することができる。
【0030】具体的には接合条件を設定温度で380〜
420℃、接合時間で0.1〜0.5secで行うと最
も良好な接合を得ることができる。
【0031】以上より明かな様に、本発明によれば、接
合条件の範囲も広がるとともに接合安定性、接合信頼性
を大幅に向上させることが可能となる。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明は接合部に熱伝導率
のよい材料を一層設けることにより、パルスヒ−トツ−
ルから供給する熱を効率よく接合部に供給することがで
きる。これにより以下に示す効果がある。
【0033】1.パルスヒ−トツ−ルの温度を接合部に
良好なAu−Sn共晶合金を形成するのに必要な温度以
上に上げる必要はないため、多層配線基板に損傷を与え
ることなく接合することができる。
【0034】2.多層配線基板に損傷を与えることがな
いため接合安定性が大幅に向上する。
【0035】3.また、良好なAu−Sn共晶合金を効
率よく形成することが可能なため、接合信頼性を大幅に
向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるP−QFPの接合断
面図
【図2】従来における半導体素子のパッケ−ジ構造の断
面図
【図3】従来における半導体素子のパッケ−ジの一種類
であるP−QFPの構造断面図
【図4】従来におけるP−QFPの接合断面図
【符号の説明】
11 銅めっき 12 Au−Sn共晶合金 21 リ−ドフレ−ム 22 半導体素子 23 ダイボンド樹脂 24 AL電極 25 ワイヤ 26 モ−ルド樹脂 31 多層配線基板 32 配線電極 33 外部電極 35 保護樹脂 41 銅電極 42 ニッケルめっき 43 金めっき 44 錫めっき 45 パルスヒ−トツ−ル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/50 H01L 23/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機材料からなる多層配線基板の周辺に
    形成された最表面が金よりなる配線電極と前記配線電極
    に対応した位置に母材が42アロイからなり前記母材の
    表面が高熱伝導率材料、錫の順で覆われたリードを有す
    るリードフレームとを位置合わせする工程と、次に少な
    くとも1辺以上を同時にパルスヒートで加熱、加圧し、
    前記配線電極とリードフレームとを接合する工程と、次
    に前記多層配線基板の中央部に1個以上の半導体素子を
    搭載し、前記半導体素子の電極と前記配線電極から延在
    した配線とを電気的に接続する工程とを備えたことを特
    徴とした半導体装置の製造方法。
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