半導体装置およびその製造方法

【課題】モールド樹脂の剥離を抑制可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体チップ２０と、一面１０ａを有すると共に一面１０ａに導電性部材搭載領域を有し、導電性部材搭載領域に半導体チップ２０が導電性部材３０を介して搭載される搭載部材１０と、搭載部材１０の少なくとも一部および半導体チップ２０を封止するモールド樹脂４０と、を有し、搭載部材１０の一面１０ａのうちモールド樹脂４０と接する部位が凹凸形状とされている半導体装置において、搭載部材１０のうちモールド樹脂４０と接する部位の表面に水酸化物１３を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搭載部材の一面上に半導体チップを搭載し、搭載部材および半導体チップをモールド樹脂にて封止してなる半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、特許文献１には、搭載部材の一面上にはんだを介して半導体チップを搭載し、搭載部材および半導体チップをモールド樹脂にて封止してなる半導体装置が開示されている。具体的には、この半導体装置では、搭載部材はモールド樹脂と接する部位は凹凸形状とされている。
【０００３】
これによれば、搭載部材はモールド樹脂と接する部位が凹凸形状とされているため、アンカー効果等によって搭載部材とモールド樹脂との密着性を向上させることができ、モールド樹脂が剥離することを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０１０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記半導体装置は、搭載部材の凹凸形状によってモールド樹脂との密着性を向上させているものの、高温環境下と低温環境下との間で繰り返し使用される場合には、モールド樹脂の剥離が生じる可能性がある。このため、最近では、さらにモールド樹脂の剥離が抑制可能な半導体装置が望まれている。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、モールド樹脂の剥離を抑制可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明者らは、ヒートシンクの一面にニッケルメッキ膜が形成されてなる搭載部材を用い、搭載部材のうちニッケルメッキ膜が形成されている一面に半導体チップが搭載されていると共に当該搭載部材におけるニッケルメッキ膜のうちモールド樹脂と接する部位が凹凸形状とされている半導体装置に対して、せん断接着強度（ＭＰａ）に関する実験を行った。そして、モールド樹脂の化学的な結合力を利用することにより、さらにモールド樹脂の剥離が抑制できることを見出した。図１３は、せん断接着強度と、搭載部材の一面との関係を示す図である。なお、ニッケルメッキ膜ははんだ濡れ性を向上させるための膜であり、本実験ではヒートシンクの一面全面に形成されている。
【０００８】
図１３に示されるように、ヒートシンクにニッケルメッキ膜を形成し、当該ニッケルメッキ膜を平坦とした場合には、せん断接着強度は５ＭＰａであった。また、ニッケルメッキ膜のうちモールド樹脂と接する部位を凹凸形状とした場合には、せん断接着強度の平均は１０ＭＰａであった。そして、ニッケルメッキ膜のうちモールド樹脂と接する部位を凹凸形状とすると共に表面に水酸化物としての水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２）を形成した場合には、せん断接着強度の平均は約１５ＭＰａであった。
【０００９】
すなわち、ニッケルメッキ膜のうちモールド樹脂と接する部位を凹凸形状とすると共に表面に水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２）を形成した場合には、ニッケルメッキ膜のうちモールド樹脂と接する部位を凹凸形状とした半導体装置と比較して、せん断接着強度の平均を約１．５倍高くすることができた。この理由については未だ完全に解明されていないが、本発明者らは、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２）に含まれるＯＨ基がニッケルやニッケルメッキ膜の表面に形成される自然酸化膜と比較してモールド樹脂（エポキシ環）と結合しやすく、化学結合力によって密着性が向上するためであると考えている。
【００１０】
このため、請求項１に記載の発明では、搭載部材（１０）のうちモールド樹脂（４０）と接する部位の表面には、水酸化物（１３）が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
このような半導体装置では、搭載部材（１０）のうちモールド樹脂（４０）と接する部位の表面に水酸化物（１３）が形成されているため、ＯＨ基によるモールド樹脂（４０）との化学結合力によってモールド樹脂（４０）の剥離を抑制することができる。
【００１２】
例えば、請求項２に記載の発明のように、搭載部材（１０）は、板状のヒートシンク（１１）と、ヒートシンク（１１）とモールド樹脂（４０）との間に形成され、表面が凹凸形状とされたニッケルメッキ膜（１２）と、を備え、ニッケルメッキ膜（１２）の表面に水酸化物（１３）としてのニッケル水酸化物が形成されているものとすることができる。そして、請求項３に記載の発明のように、ニッケル水酸化物を水酸化ニッケルとすることができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明のように、導電性部材（３０）をはんだとし、搭載部材（１０）の導電性部材搭載領域に、搭載部材（１０）のうちモールド樹脂（４０）と接する部位よりもはんだ濡れ性が高いはんだ接合膜（１１０）を形成することができる。
【００１４】
この場合、請求項５に記載の発明のように、はんだ接合膜（１１０）を金メッキ膜とすることができる。また、請求項６に記載の発明のように、はんだ接合膜（１１０）を凹凸形状とされたニッケルメッキ膜とすることができる。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明では、搭載部材（１０）を用意する工程と、搭載部材（１０）の一面（１０ａ）に導電性部材（３０）を介して半導体チップ（２０）を搭載する搭載工程と、搭載部材（１０）にウェットブラストを行い、搭載部材（１０）のうちモールド樹脂（４０）と接する部位の表面を凹凸形状にすると共に当該表面に水酸化物（１３）を形成する粗化工程と、搭載部材（１０）の少なくとも一部および半導体チップ（２０）をモールド樹脂（４０）にて封止する封止工程と、を行うことを特徴としている。
【００１６】
このように、搭載部材（１０）にウェットブラストを行って水酸化物（１３）を形成することにより、モールド樹脂（４０）の剥離を抑制することができる。
【００１７】
この場合、請求項８に記載の発明のように、搭載部材（１０）を用意する工程は、一面を有する板状のヒートシンク（１１）にニッケルメッキ膜（１２）が備えられたものを用意し、粗化工程では水酸化物（１３）としてニッケル水酸化物を形成することができる。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明のように、粗化工程は、搭載工定の後に行い、搭載部材（１０）の一面（１０ａ）をウェットブラストする際には、半導体チップ（２０）をマスクとしてウェットブラストすることができる。これによれば、半導体チップ（２０）をマスクとしているため、搭載部材（１０）の一面（１０ａ）のうち導電性部材（３０）と接触する導電性部材接触領域と、ウェットブラストされた粗化領域との間に非粗化領域が形成されることを抑制することができる。
【００１９】
そして、請求項１０に記載の発明のように、粗化工程は、導電性部材搭載領域にマスク（８０）を配置して行い、搭載工程は、粗化工程の後に行い、導電性部材搭載領域に導電性部材（３０）としてのはんだを配置し、スパンカ（１１０）によってはんだを導電性部材搭載領域の全面に広げた後に当該はんだを介して搭載部材（１０）に半導体チップ（２０）を搭載することができる。
【００２０】
これによれば、スパンカ（１１０）によってはんだを導電性部材搭載領域の全面に広げているため、はんだ引けやはんだ乗り上げが発生することを抑制することができる。
【００２１】
さらに、請求項１１に記載の発明のように、搭載部材（１０）を用意する工程は、導電性部材搭載領域に、搭載部材（１０）のうちモールド樹脂（４０）と接する部位よりもはんだ濡れ性が高いはんだ接合膜（１１０）が形成されたものを用意し、搭載工程は、導電性部材（３０）としてのはんだを介してはんだ接合膜（１１０）に半導体チップ（２０）を搭載することができる。
【００２２】
この場合、請求項１２に記載の発明のように、搭載部材（１０）を用意する工程は、導電性部材搭載領域を含む領域にはんだ接合膜（１１０）が形成されたものを用意し、粗化工程は、搭載部材（１０）のうちモールド樹脂（４０）と接する部位に形成されたはんだ接合膜（１１０）を除去しつつ、モールド樹脂（４０）と接する部位の表面を凹凸形状にすると共に当該表面に水酸化物（１３）を形成し、搭載工程は、粗化工程の後に行うことができる。
【００２３】
また、請求項１３に記載の発明のように、搭載部材（１０）を用意する工程は、導電性部材搭載領域に、無電界メッキにて形成され、表面が凹凸形状とされたニッケルメッキ膜（１２）を有するものを用意し、搭載工程は、粗化工程の後に行うことができる。
【００２４】
これら請求項１１ないし１３に記載のように、搭載部材（１０）のうちモールド樹脂（４０）と接する部位よりもはんだ濡れ性が高いはんだ接合膜（１１０）にはんだを介して半導体チップ（２０）を搭載することにより、はんだが濡れ広がりやすくなるため、はんだ引けやはんだ乗り上げが発生することを抑制することができる。
【００２５】
また、請求項１４に記載の発明のように、粗化工程は、搭載部材（１０）の一面（１０ａ）および一面（１０ａ）と反対側の他面（１０ｂ）側から同時にウェットブラストを行うことができる。
【００２６】
このように、搭載部材（１０）一面（１０ａ）側および他面（１０ｂ）側から同時にウェットブラストを行うことにより、搭載部材（１０）が反ることを抑制することができる。
【００２７】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態における半導体装置の断面構成を示す図である。
【図２】図１中の領域Ａの拡大図である。
【図３】図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である
【図４】（ａ）は搭載部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）中の領域Ｂの拡大図である。
【図５】ニッケルメッキ膜におけるはんだ接触領域と粗化領域との間の距離と、モールド樹脂の剥離の有無を調べた結果である。
【図６】本発明の第２実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】搭載部材の平面図である。
【図９】スパンカによってはんだを押圧している際の断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態における半導体装置の断面構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１３】せん断接着強度と搭載部材の一面との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態における半導体装置の断面構成を示す図であり、図２は、図１中の領域Ａの拡大図である。
【００３０】
図１に示されるように、半導体装置は、搭載部材１０に半導体チップ２０が本発明の導電性部材に相当するはんだ３０を介して搭載され、これら搭載部材１０および半導体チップ２０がモールド樹脂４０にて封止されて構成されている。
【００３１】
搭載部材１０は、一面１０ａおよび当該一面１０ａと反対側の他面１０ｂを有し、板状のヒートシンク１１がニッケルメッキ膜１２に覆われて構成されている。ヒートシンク１１は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、４２アロイ、コバール等の放熱性に優れた金属材料で構成されており、一面１０ａ側から他面１０ｂ側に向かって面積が小さくなるテーパ形状の板状とされている。特に限定されるものではないが、本実施形態のヒートシンク１１は、一面１０ａ側が一辺が２０ｍｍとされた正方形状とされ、厚さが２ｍｍとされている。また、ヒートシンク１１は、所定の一辺に図１中紙面右側方向へ突出する端子部１１ａを備えており、端子部１１ａを介して外部と電気的な接続が図られるようになっている。
【００３２】
半導体チップ２０は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）素子等のパワー素子が形成されてチップの表裏面の間に電流を流すものであり、一辺が１０ｍｍの正方形状とされていると共に厚さが０．２ｍｍとされている。以下では、半導体チップ２０の裏面をコレクタ面とし、半導体チップ２０の表面をエミッタ面として説明する。
【００３３】
半導体チップ２０は、裏面が搭載部材１０の一面１０ａと対向するように、搭載部材１０の一面１０ａの略中央部にはんだ３０を介して搭載されており、搭載部材１０と電気的および熱的に接続されている。すなわち、半導体チップ２０のコレクタ面が搭載部材１０と電気的に接続されている。
【００３４】
また、搭載部材１０の外側には、接続端子部５０が備えられている。接続端子部５０は、金属性の棒状部材５１がニッケルメッキ膜１２に覆われて構成されている。本実施形態では、搭載部材１０を挟んで端子部１１ａと反対側に２本の接続端子部５０が備えられているが、接続端子部５０は、例えば、端子部１１ａ側に備えられていてもよい。そして、これら接続端子部５０は、半導体チップ２０のエミッタ面に形成されたゲートパッドおよびエミッタパッドとボンディングワイヤ６０を介して結線されて電気的に接続されている。なお、図１では、エミッタパッドと電気的に接続される接続端子部、およびエミッタパッドと接続端子部とを結線するボンディングワイヤを省略して示してある。
【００３５】
そして、これら搭載部材１０、半導体チップ２０、接続端子部５０、およびボンディングワイヤ６０は、端子部１１ａの一部および接続端子部５０の一部がアウターリードとして露出するように、モールド樹脂４０によって封止されている。
【００３６】
なお、モールド樹脂４０は、エポキシ系樹脂にシリカ、アルミナ、窒化ボロン（ＢＮ）等のフィラーが混在され、ヒートシンク１１の熱膨張係数に近づけたものを用いることが好ましい。
【００３７】
そして、図２に示されるように、搭載部材１０の一面１０ａにおけるニッケルメッキ膜１２のうちモールド樹脂４０と接する部位は凹凸形状とされていると共に表面にニッケル水酸化物１３としての水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２）が形成されている。本実施形態では、ニッケルメッキ膜１２は７μｍ程度形成されており、ニッケル水酸化物１３が５ｎｍ程度形成されている。
【００３８】
以上説明した半導体装置は、次の製造方法により製造される。図３は、図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００３９】
まず、図３（ａ）に示されるように、ヒートシンク１１および棒状部材５１が図示しないフレーム部によって一体化されたリードフレーム７０を用意し、リードフレーム７０の表面全面に無電界メッキ等によってニッケルメッキ膜１２を７μｍ程度形成する。そして、搭載部材１０の一面１０ａのうちはんだ搭載領域にＳＵＳ等で構成されるマスク８０を配置する。なお、はんだ搭載領域とは、搭載部材１０と半導体チップ２０とを接続するはんだ３０が搭載される領域のことであり、本発明の導電性部材搭載領域に相当している。
【００４０】
その後、搭載部材１０の一面１０ａがブラストガン９０と対向するようにリードフレーム７０を配置し、ブラストガン９０から水と研磨材からなるスラリーを吹き付けることによってウェットブラストを行う。これによって、図３（ａ）中では図示しないが、図２に示されるように、搭載部材１０の一面１０ａにおけるニッケルメッキ膜１２のうちマスク８０が配置されていない部位、すなわちはんだ３０が搭載されずにモールド樹脂４０と接する部位は、スラリーによって凹凸形状となると共に表面にニッケル水酸化物１３としての水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２）が形成される。
【００４１】
特に限定されるものではないが、ウェットブラストは、例えば、研磨材として粒子径が４〜４０μｍ程度であるアルミナを用いることができ、０．２〜０．３ＭＰａの圧力でブラストガン９０からスラリーを吹き付けることによって行うことができる。この条件でウェットブラストを行うことにより、ニッケルメッキ膜１２を７μｍ形成した場合には、最も凹まされた部分の最大深さを７μｍ以下とすることができ、リードフレーム７０がニッケルメッキ膜１２から露出しないようにすることができると共に、ニッケルメッキ膜１２の表面に１ｎｍ程度のニッケル水酸化物１３を形成することができる。
【００４２】
続いて、図３（ｂ）に示されるように、リードフレーム７０からマスク８０を除去した後、はんだ搭載領域にはんだ３０を配置すると共に半導体チップ２０を配置する。そして、真空リフローによって、搭載部材１０に半導体チップ２０をはんだ３０を介して接合する。このリフロー工程は、はんだ３０のボイド率を低減させるために還元雰囲気にて行うことが好ましい。
【００４３】
なお、ニッケル水酸化物１３としての水酸化ニッケルは、還元雰囲気下においてもはんだ濡れ性が低いため、リフロー工程の際に、はんだ搭載領域に配置されたはんだ３０が必要以上に濡れ広がることを抑制することができる。すなわち、はんだ３０がはんだ搭載領域からはみ出すことを抑制することができる。
【００４４】
次に、図３（ｃ）に示されるように、半導体チップ２０と接続端子部５０とをボンディングワイヤ６０を介して結線して電気的に接続する。続いて、上記のように、シリカ等を混在させて熱膨張係数をヒートシンク１１に近づけたモールド樹脂４０によって、端子部１１ａおよび接続端子部５０の一部が露出するように、搭載部材１０、半導体チップ２０、はんだ３０、ボンディングワイヤ６０を封止し、図示しないフレーム部を切断して搭載部材１０と接続端子部５０とを分離することにより、図１に示す半導体装置が製造される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、搭載部材１０の一面１０ａにおけるニッケルメッキ膜１２のうちモールド樹脂４０と接する部位は、凹凸形状とされていると共に表面にニッケル水酸化物１３が形成されている。このため、凹凸形状により、アンカー効果によってモールド樹脂４０の剥離を抑制することができる。また、ニッケル水酸化物１３に含まれるＯＨ基によるモールド樹脂４０との化学結合力によって、さらにモールド樹脂４０の剥離を抑制することができる。
【００４６】
なお、上記では、搭載部材１０の一面１０ａにおけるニッケルメッキ膜１２のうちモールド樹脂４０と接する部位が凹凸形状とされていると共に表面にニッケル水酸化物１３が形成されている例について説明した。しかしながら、搭載部材１０の側面や他面１０ｂに形成されたニッケルメッキ膜１２についても、凹凸形状とされていると共に表面にニッケル水酸化物１３が形成されていてもよく、この場合はさらにモールド樹脂４０の剥離を抑制することができる。なお、このように搭載部材１０の側面や他面１０ｂに形成されたニッケルメッキ膜１２を凹凸形状にすると共に表面にニッケル水酸化物１３を形成する場合には、例えば、図３（ａ）の工程において、リードフレーム７０の配置を変更しながらウェットブラストを行えばよい。
【００４７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、搭載部材１０にマスク８０を配置してウェットブラストを行っているが、マスク８０を配置する際や半導体チップ２０を搭載する際に位置ズレが生じることがある。この場合、ニッケルメッキ膜１２のうちはんだ３０と接触するはんだ接触領域と、ニッケルメッキ膜１２のうちウェットブラストされた粗化領域（以下では、単に粗化領域という）との間に非粗化領域が形成される場合がある。すなわち、マスク８０が配置されるはんだ搭載領域と、実際にはんだ３０が接触するはんだ接触領域とが異なる可能性があり、この場合には次の問題が発生する。
【００４８】
図４（ａ）は搭載部材１０の平面図であり、ニッケルメッキ膜１２のうちはんだ接触領域と粗化領域との間に非粗化領域が形成されるように半導体チップ２０を搭載して半導体装置を構成したときのものであって半導体チップ２０は省略して示してある。また、図４（ｂ）は図４（ａ）中の領域Ｂの拡大図である。図５は、ニッケルメッキ膜１２におけるはんだ接触領域と粗化領域との間の距離と、モールド樹脂４０の剥離の有無を調べた結果である。なお、図５は、ヒートシンク１１として熱膨張係数が１７ｐｐｍ／℃であるＣｕを用い、モールド樹脂４０として熱膨張係数が１４ｐｐｍ／℃になるようにエポキシ系樹脂にシリカを混在させたものを用い、外部温度を−４０℃から１５０℃の温度範囲で１０００回繰り返し変化させたときの結果である。
【００４９】
図４に示されるように、ニッケルメッキ膜１２のうちはんだ接触領域１２ａと粗化領域１２ｂとの間の距離、すなわち非粗化領域１２ｃの幅をｄとする。この場合、図５に示されるように、はんだ接触領域１２ａと粗化領域１２ｂとの間の距離が１ｍｍ以下である場合には、モールド樹脂４０の剥離は観察されなかったが、はんだ接触領域１２ａと粗化領域１２ｂとの間の距離が１．２ｍｍ以上である場合にはモールド樹脂４０の剥離が観察された。なお、図５中では、モールド樹脂４０の剥離が生じなかった場合を○、剥離が生じた場合を×として示してある。
【００５０】
すなわち、上記第１実施形態の半導体装置では、ヒートシンク１１として熱膨張係数が１７ｐｐｍ／℃であるＣｕを用い、モールド樹脂４０として熱膨張係数が１４ｐｐｍ／℃になるようにエポキシ系樹脂にシリカを混在させたものを用いた場合には、マスク８０の位置ズレや半導体チップ２０を搭載する際の位置ズレが発生し、ニッケルメッキ膜１２のうちはんだ接触領域１２ａと粗化領域１２ｂとの間の距離が１ｍｍより大きくなると、ニッケル水酸化物１３によってモールド樹脂４０の剥離を抑制することができるものの、最終的にはモールド樹脂４０が剥離することになる。
【００５１】
また、マスク８０や半導体チップ２０の位置ズレが発生すると、はんだ搭載領域のうち端部まではんだ３０が行き渡らずにはんだ引けが発生したり、はんだ搭載領域を超えてはんだが広がるはんだ乗り上げが発生したりする。この場合、はんだ引けが発生した部分では接続不良が発生する可能性がある。また、はんだ乗り上げが発生した部分では、粗化領域は水酸化物によってはんだ濡れ性が低くなるため、ボイドが発生しやすく接続不良が発生する可能性がある。
【００５２】
このため、本実施形態は第１実施形態に対してウェットブラストを行う際のマスク８０を変更し、ニッケルメッキ膜１２におけるはんだ接触領域１２ａと粗化領域１２ｂとの間の距離が１ｍｍ以下となるようにしたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図６は、本実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００５３】
まず、図６（ａ）に示されるように、図２（ａ）と同様に、リードフレーム７０を用意し、リードフレーム７０の表面全面にニッケルメッキ膜１２を形成する。そして、搭載部材１０の一面１０ａのうちはんだ搭載領域にはんだ３０を配置すると共に半導体チップ２０を配置し、リフロー工程を行って搭載部材１０に半導体チップ２０をはんだ３０を介して接合する。
【００５４】
続いて、図６（ｂ）に示されるように、搭載部材１０の一面１０ａがブラストガン９０と対向するように、半導体チップ２０を搭載したリードフレーム７０を配置し、半導体チップ２０をマスクとしてウェットブラストを行う。これにより、搭載部材１０の一面１０ａにおけるニッケルメッキ膜１２のうち、はんだ３０と接触するはんだ接触領域以外の領域はウェットブラストされることになる。このため、ニッケルメッキ膜１２のうちはんだ接触領域１２ａと粗化領域１２ｂとの間に非粗化領域１２ｃが形成されることを抑制することができ、はんだ接触領域１２ａと非粗化領域１２ｃとの間の距離をほぼ無くすことができる。すなわち、本実施形態では、はんだ搭載領域とはんだ接触領域とが完全に等しくなる。
【００５５】
その後は、図６（ｃ）に示されるように、上記図２（ｃ）と同様に、モールド樹脂４０によって、端子部１１ａおよび接続端子部５０の一部が露出するように、搭載部材１０、半導体チップ２０、はんだ３０、ボンディングワイヤ６０を封止する。
【００５６】
このような製造方法では、搭載部材１０に半導体チップ２０を搭載した後にウェットブラストを行っている。このため、ニッケルメッキ膜１２のうちはんだ接触領域１２ａと粗化領域１２ｂとの間に非粗化領域１２ｃが形成されることを抑制することができ、モールド樹脂４０が剥離することを抑制することができる。
【００５７】
また、搭載部材１０に半導体チップ２０を搭載した後にウェットブラストを行うため、はんだ引けやはんだ乗り上げが発生することも抑制することができる。
【００５８】
さらに、図６では、はんだ３０を簡易化して示してあるが、実際には搭載部材１０の一面１０ａ側から視たとき、はんだ３０は半導体チップ２０からわずかにはみ出している。このため、半導体チップ２０からはみ出しているはんだ３０にも凹凸形状が形成されることになる。したがって、はんだ３０とモールド樹脂４０との密着性を向上させることもできる。
【００５９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。上記第１実施形態では、はんだ引けやはんだ乗り上げが発生してしまう可能性があり、上記第２実施形態では半導体チップ２０をマスクとするために半導体チップ２０にスラリーによってダメージが印加されて素子不良が発生する可能性がある。このため、本実施形態では、半導体チップ２０を搭載する際にスパンカによってはんだ３０を広げる工程を行うものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図７は、本実施形態における半導体装置の製造工程を示す図である。
【００６０】
まず、上記図２（ａ）と同様に、リードフレーム７０を用意し、リードフレーム７０の表面全面にニッケルメッキ膜１２を形成する。そして、搭載部材１０の一面１０ａのうちはんだ搭載領域にマスク８０を配置してウェットブラストを行う。
【００６１】
次に、図７（ｂ）に示されるように、搭載部材１０のうちはんだ搭載領域にはんだ３０を塗布する。続いて、図７（ｃ）に示されるように、はんだ３０を所定形状に整形するスパンカ１００によってはんだ３０を押圧し、はんだ３０をはんだ搭載領域の端部まで押圧して広げる。
【００６２】
ここで、本実施形態のスパンカ１００について説明する。本実施形態のスパンカ１００は、はんだ３０を押圧する底面１００ａと、底面の外縁に沿って設けられた側面１００ｂとを有している。底面１００ａは、はんだ搭載領域に対応する形状とされており、正方形状とされている。側面１００ｂは、底面１００ａとのなす内角θが鈍角とされており、本実施形態では１２０°となるテーパ形状とされている。そして、このスパンカ１００によってはんだ３０を押圧することにより、はんだ３０をはんだ搭載領域の全域に行き渡らせている。
【００６３】
図８は、搭載部材１０の平面図であり、マスク８０の位置ズレが生じたときのものである。図９は、スパンカ１００によってはんだ３０を押圧している際の断面図であり、（ａ）の搭載部材１０は図８中のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）の搭載部材１０は図８中のＤ―Ｄ断面図に相当している。なお、図９では、ニッケル水酸化物１３は省略して示してある。
【００６４】
例えば、図８に示されるように、はんだ搭載予定領域（図８中点線）に対してマスク８０が紙面右側にずれてしまい、実際のはんだ搭載領域（図８中実線）が紙面右側にずれてしまう場合がある。この場合、スパンカ１００をはんだ搭載予定領域と底面１００ａとが対向する状態で配置し、はんだ３０を押圧すると、側面１００ｂは底面１００ａとの成す内角θが鈍角となるテーパとされているため、図９（ａ）に示されるように、はんだ搭載予定領域に対して内側にズレた領域では、はんだ３０が濡れ広がるときにニッケル水酸化物１３および側面１００ｂによりはんだ３０の濡れ広がりが止まる。また、図９（ｂ）に示されるように、はんだ搭載予定領域に対して外側にズレた領域では、スパンカ１００の側面によってはんだ３０が粗化領域まで濡れ広がる。
【００６５】
なお、ここでは、スパンカ１００の底面１００ａがはんだ搭載予定領域と対応する形状とされたものについて説明したが、例えば、スパンカ１００の底面１００ａがはんだ搭載領域より大きくされていてもよい。この場合であっても、はんだ３０をスパンカ１００によって押圧することにより、はんだ３０は、ニッケル水酸化物１３が形成された領域では濡れ広がりが止まって濡れ広がっていない領域に濡れ広がろうとするため、はんだ搭載領域の端部まで濡れ広がることになる。
【００６６】
その後は、図７（ｄ）に示されるように、上記図２（ｂ）と同様に、搭載部材１０に半導体チップ２０を搭載し、図７（ｅ）に示されるように、上記図２（ｃ）と同様に、モールド樹脂４０によって、端子部１１ａおよび接続端子部５０の一部が露出するように、搭載部材１０、半導体チップ２０、はんだ３０、ボンディングワイヤ６０を封止する。
【００６７】
このような製造方法では、スパンカ１００によってはんだ３０を押圧してはんだ搭載領域の全域に行き渡らせた後、搭載部材１０に半導体チップ２０を搭載している。このため、半導体チップ２０にダメージを印加することなく、はんだ引けが発生したり、はんだ乗り上げが発生したりすることを抑制することができる。
【００６８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。上記第１〜第３実施形態では、搭載部材１０の一面１０ａ側からウェットブラストを行う方法を説明したが、ウェットブラストはスラリーを衝突させるために搭載部材１０（リードフレーム７０）に反りが発生する可能性がある。このため、本実施形態は、搭載部材１０の一面１０ａ側および他面１０ｂ側から同時にウェットブラストを行うものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図１０は、本実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【００６９】
まず、図１０(ａ)に示されるように、リードフレーム７０を用意し、リードフレーム７０の表面全面にニッケルメッキ膜１２を形成する。そして、搭載部材１０の一面１０ａのうちはんだ搭載領域にマスク８０を配置する。その後、搭載部材１０の一面１０ａおよび他面１０ｂがブラストガン９０と対向するようにリードフレーム７０を配置し、搭載部材１０の一面１０ａ側に配置されているブラストガン９０および他面１０ｂ側に配置されているブラストガン９０からスラリーを吹き付けて同時にウェットブラストを行う。
【００７０】
なお、ウェットブラストは、搭載部材１０の一面１０ａ側に配置されているブラストガン９０および他面１０ｂ側に配置されているブラストガン９０から同じスラリーを同じ圧力で吹き付け、搭載部材１０の一面１０ａ側および他面１０ｂ側に同じ力が印加されるようにする。
【００７１】
その後は、図１０（ｂ）に示されるように、上記図２（ｂ）と同様に、搭載部材１０に半導体チップ２０を搭載し、図１０（ｃ）に示されるように、上記図２（ｃ）と同様に、モールド樹脂４０によって、端子部１１ａおよび接続端子部５０の一部が露出するように、搭載部材１０、半導体チップ２０、はんだ３０、ボンディングワイヤ６０を封止する。
【００７２】
このような製造方法では、搭載部材１０の一面１０ａ側および他面１０ｂ側から同時にウェットブラストを行うため、搭載部材１０が沿ってしまうことを抑制することができる。また、搭載部材１０における側面および他面１０ｂのニッケルメッキ膜１２もウェットブラストされるため、さらにモールド樹脂４０の剥離を抑制することができる。
【００７３】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して搭載部材１０のはんだ搭載領域に、搭載部材１０のうちモールド樹脂４０と接する部位よりもはんだ濡れ性が高いはんだ接合膜１１０を配置したものであり、その他に関しては上記第４実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図１１は、本実施形態における半導体装置の断面構成を示す図である。
【００７４】
図１１に示されるように、搭載部材１０の一面１０ａのうち、はんだ搭載領域には、ニッケルメッキ膜１２よりもはんだ濡れ性の高いはんだ接合膜１１０としての金メッキ膜が１μｍ程度形成されている。そして、この金メッキ膜上に半導体チップ２０がはんだ３０を介して搭載されている。
【００７５】
図１２は、本実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。まず、図１２（ａ）に示されるように、リードフレーム７０を用意し、リードフレーム７０の全面にニッケルメッキ膜１２を形成する。その後、ニッケルメッキ膜１２の全面にはんだ接合膜１１０としての金メッキ膜を１μｍ程度形成する。そして、搭載部材１０の一面１０ａのうちはんだ搭載領域にマスク８０を配置する。
【００７６】
続いて、搭載部材１０の一面１０ａおよび他面１０ｂがブラストガン９０と対向するようにリードフレーム７０を配置し、ウェットブラストを行う。ウェットブラストは、マスク８０が配置されていない部分のはんだ接合膜１１０が除去されてニッケルメッキ膜１２が露出し、露出したニッケルメッキ膜１２に凹凸形状が形成されると共に表面にニッケル水酸化物１３が形成されるまで行う。特に限定されるものではないが、例えば、金メッキ膜を１μｍ形成した場合には、粒子を粒子径が１０μｍ程度であるアルミナを用い、圧力を０．２Ｍｐａとしてウェットブラストを行うことで金メッキ膜を除去すると共にニッケルメッキ膜１２の表面に凹凸形状を形成することができ、表面にニッケル水酸化物１３を形成することができる。
【００７７】
その後は、図１２（ｂ）に示されるように、上記図２（ｂ）と同様に、搭載部材１０に半導体チップ２０を搭載し、図１２（ｃ）に示されるように、上記図２（ｃ）と同様に、モールド樹脂４０によって、端子部１１ａおよび接続端子部５０の一部が露出するように、搭載部材１０、半導体チップ２０、はんだ３０、ボンディングワイヤ６０を封止する。
【００７８】
このように、はんだ搭載領域にニッケルメッキ膜１２よりはんだ濡れ性の高いはんだ接合膜１１０を形成することにより、リフロー工程の際にはんだ３０がはんだ搭載領域の端部まで濡れ広がりやすくなるため、接続不良が発生することを抑制することができる。また、上記第３実施形態のようにスパンカ１００を用いる必要もないため、製造工程を簡略化することもできる。
【００７９】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、導電性部材としてはんだ３０を例に挙げて説明したが、例えば、導電性部材として銀ペーストや導電性接着剤等を用いることもできる。
【００８０】
また、上記各実施形態では、搭載部材１０が完全にモールド樹脂４０に封止されている例について説明したが、例えば、搭載部材１０の他面１０ｂがモールド樹脂４０から露出するハーフモールド構造とされていてもよい。すなわち、搭載部材１０は少なくとも一部がモールド樹脂４０によって封止されていればよい。
【００８１】
さらに、上記各実施形態では、ヒートシンク１１がテーパ形状であるものについて説明したが、ヒートシンク１１はテーパ形状とされておらず、直方体状のものとされていてもよい。
【００８２】
また、上記各実施形態では、端子部１１ａはヒートシンク１１に備えられた例について説明したが、例えば、端子部１１ａは、ヒートシンク１１と分離されており、はんだ等を介してヒートシンク１１に接合されることでヒートシンク１１と電気的に接続されるようになっていてもよい。
【００８３】
そして、上記各実施形態では、搭載部材１０はヒートシンク１１がニッケルメッキ膜１２によって覆われてなるものについて説明したが、搭載部材１０をヒートシンク１１のみで構成することもできる。この場合もウェットブラストを行うことによって、モールド樹脂４０と接する部位が凹凸形状になると共に表面に水酸化物が形成されるため、本発明の効果を得ることができる。
【００８４】
さらに、上記第５実施形態では、はんだ接合膜１１０として金メッキ膜を例に挙げて説明したが、はんだ接合膜１１０として次のものを用いることができる。例えば、はんだ接合膜１１０として、はんだ搭載領域のニッケルメッキ膜１２を凹凸形状とし、平坦なニッケルメッキ膜よりはんだ濡れ性を向上させたものとすることができる。このように、はんだ接合膜１１０を凹凸形状を有するニッケルメッキ膜１２とする場合には、メッキ条件を適宜変更することによりヒートシンク１１の全面に凹凸形状を有するニッケルメッキ膜１２を形成するようにしてもよいし、ヒートシンク１１のうちはんだ搭載領域となるニッケルメッキ膜１２のみ凹凸形状となるようにしてもよい。また、ヒートシンク１１の全面にニッケルメッキ膜１２を形成し、はんだ搭載領域が開口しているマスクを搭載部材１０に配置した後、ドライブラスト等によってはんだ搭載領域のニッケルメッキ膜１２に凹凸形状を形成してもよい。なお、ニッケルメッキ膜１２のうちモールド樹脂４０と接する部位は、ウェットブラストされることによって凹凸形状になるもののニッケル水酸化物１３が形成されるため、はんだ接合膜１１０よりはんだ濡れ性は低くなる。
【符号の説明】
【００８５】
１０搭載部材
１１ヒートシンク
１１ａ端子部
１２ニッケルメッキ膜
１３ニッケル水酸化物
２０半導体チップ
３０はんだ
４０モールド樹脂
５０接続端子部
６０ボンディングワイヤ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ（２０）と、
一面（１０ａ）を有すると共に前記一面（１０ａ）に導電性部材搭載領域を有し、前記導電性部材搭載領域に前記半導体チップ（２０）が導電性部材（３０）を介して搭載される搭載部材（１０）と、
前記搭載部材（１０）の少なくとも一部および前記半導体チップ（２０）を封止するモールド樹脂（４０）と、を有し、
前記搭載部材（１０）のうち前記モールド樹脂（４０）と接する部位が凹凸形状とされている半導体装置において、
前記搭載部材（１０）のうち前記モールド樹脂（４０）と接する部位の表面には、水酸化物（１３）が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記搭載部材（１０）は、板状のヒートシンク（１１）と、前記ヒートシンク（１１）と前記モールド樹脂（４０）との間に形成され、表面が凹凸形状とされたニッケルメッキ膜（１２）と、を備え、
前記ニッケルメッキ膜（１２）の表面に前記水酸化物（１３）としてのニッケル水酸化物が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ニッケル水酸化物は、水酸化ニッケルであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導電性部材（３０）は、はんだであり、
前記搭載部材（１０）の前記導電性部材搭載領域には、前記搭載部材（１０）のうち前記モールド樹脂（４０）と接する部位よりもはんだ濡れ性が高いはんだ接合膜（１１０）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記はんだ接合膜（１１０）は、金メッキ膜であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記はんだ接合膜（１１０）は、凹凸形状とされたニッケルメッキ膜であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
導電性部材搭載領域を有する一面（１０ａ）を備えた搭載部材（１０）の前記一面（１０ａ）に半導体チップ（２０）が導電性部材（３０）を介して搭載されており、前記搭載部材（１０）の少なくとも一部および前記半導体チップ（２０）がモールド樹脂（４０）に封止されてなる半導体装置の製造方法において、
搭載部材（１０）を用意する工程と、
前記搭載部材（１０）の前記一面（１０ａ）に導電性部材（３０）を介して半導体チップ（２０）を搭載する搭載工程と、
前記搭載部材（１０）にウェットブラストを行い、前記搭載部材（１０）のうちモールド樹脂（４０）と接する部位の表面を凹凸形状にすると共に当該表面に水酸化物（１３）を形成する粗化工程と、
前記搭載部材（１０）の少なくとも一部および前記半導体チップ（２０）を前記モールド樹脂（４０）にて封止する封止工程と、を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記搭載部材（１０）を用意する工程は、板状のヒートシンク（１１）にニッケルメッキ膜（１２）が備えられたものを用意し、
前記粗化工程では前記水酸化物（１３）としてニッケル水酸化物を形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記粗化工程は、前記搭載工定の後に行い、前記搭載部材（１０）の前記一面（１０ａ）をウェットブラストする際には、前記半導体チップ（２０）をマスクとしてウェットブラストすることを特徴とする請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記粗化工程は、前記導電性部材搭載領域にマスク（８０）を配置して行い、
前記搭載工程は、前記粗化工程の後に行い、前記導電性部材搭載領域に前記導電性部材（３０）としてのはんだを配置し、スパンカ（１１０）によって前記はんだを前記導電性部材搭載領域の全面に広げた後に当該はんだを介して前記搭載部材（１０）に前記半導体チップ（２０）を搭載することを特徴とする請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記搭載部材（１０）を用意する工程は、前記導電性部材搭載領域に、前記搭載部材（１０）のうち前記モールド樹脂（４０）と接する部位よりもはんだ濡れ性が高いはんだ接合膜（１１０）が形成されたものを用意し、
前記搭載工程は、前記導電性部材（３０）としてのはんだを介して前記はんだ接合膜（１１０）に前記半導体チップ（２０）を搭載することを特徴とする請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記搭載部材（１０）を用意する工程は、前記導電性部材搭載領域を含む領域に前記はんだ接合膜（１１０）が形成されたものを用意し、
前記粗化工程は、前記搭載部材（１０）のうち前記モールド樹脂（４０）と接する部位に形成されたはんだ接合膜（１１０）を除去しつつ、前記モールド樹脂（４０）と接する部位の表面を凹凸形状にすると共に当該表面に前記水酸化物（１３）を形成し、
前記搭載工程は、前記粗化工程の後に行うことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記搭載部材（１０）を用意する工程は、前記導電性部材搭載領域に、無電界メッキにて形成され、表面が凹凸形状とされたニッケルメッキ膜（１２）を有するものを用意し、
前記搭載工程は、前記粗化工程の後に行うことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記粗化工程は、前記搭載部材（１０）の前記一面（１０ａ）および前記一面（１０ａ）と反対側の他面（１０ｂ）側から同時にウェットブラストを行うことを特徴とする請求項７ないし１３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。

【図１】