JP2000156434A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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治雄 兵藤
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隆生 渋谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装面積を縮小した小型のパッケージを得る
と共に、電極の極性表示マークを設け、該極性表示の刻
印が薄形化を阻害しない半導体装置を提供する。 【解決手段】 基板２１を準備する。各搭載部２０には
アイランド部２４とリード部２５を形成し、スルーホー
ルを介して裏面側の外部電極３０と接続する。アイラン
ド部２４上に半導体チップ２６を固定し、電極パッド２
７とリード部２５とをボンディングワイヤ２８で接続す
る。基板２１上を樹脂層３２で被覆して半導体チップ２
６を封止する。裏面電極３０は左右（上下）に対象の配
置とする。ボンディングワイヤ２８が通過しない部分の
樹脂層３２表面に、外部電極３０の極性を示す刻印４０
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特にパッケージ外形を縮小し、実装面積を低
減しコストダウンが可能な半導体装置の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、ウェハか
らダイシングして分離した半導体チップをリードフレー
ムに固着し、金型と樹脂注入によるトランスファーモー
ルドによってリードフレーム上に固着された半導体チッ
プを封止し、封止された半導体チップを個々の半導体装
置毎に分離するという工程が行われている。このリード
フレームには短冊状あるいはフープ状のフレームが用い
られており、いずれにしろ１回の封止工程で複数個の半
導体装置が同時に封止されている。
【０００３】図５は、トランスファーモールド工程の状
況を示す図である。トランスファーモールド工程では、
ダイボンド、ワイヤボンドにより半導体チップ１が固着
されたリードフレーム２を、上下金型３Ａ、３Ｂで形成
したキャビティ４の内部に設置し、キャビティ４内にエ
ポキシ樹脂を注入することにより、半導体チップ１の封
止が行われる。このようなトランスファーモールド工程
の後、リードフレーム２を各半導体チップ１毎に切断し
て、個別の半導体装置が製造される（例えば特開平０５
−１２９４７３号）。
【０００４】この時、図６に示すように、金型３Ｂの表
面には多数個のキャビティ４ａ〜４ｆと、樹脂を注入す
るための樹脂源５と、ランナー６、及びランナー６から
各キャビティ４ａ〜４ｆに樹脂を流し込むためのゲート
７とが設けられている。これらは全て金型３Ｂ表面に設
けた溝である。短冊状のリードフレームであれば、１本
のリードフレームに例えば１０個の半導体チップ１が搭
載されており、１本のリードフレームに対応して、１０
個のキャビティ４と１０本のゲート７、及び１本のラン
ナー６が設けられる。そして、金型３表面には例えばリ
ードフレーム２０本分のキャビティ４が設けられる。
【０００５】図７は、上記のトランスファーモールドに
よって製造した半導体装置を示す図である。トランジス
タ等の素子が形成された半導体チップ１がリードフレー
ムのアイランド８上に半田等のろう材９によって固着実
装され、半導体チップ１の電極パッドとリード１０とが
ワイヤ１１で接続され、半導体チップ１の周辺部分が上
記キャビティの形状に合致した樹脂１２で被覆され、樹
脂１２の外部にリード端子１０の先端部分が導出された
ものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のパッケージで
は、外部接続用のリード端子１０を樹脂１２から突出さ
せるので、リード端子１０の先端部までの距離を実装面
積として考慮しなくてはならず、樹脂１２の外形寸法よ
り実装面積の方が遥かに大きくなるという欠点がある。
【０００７】また、従来のトランスファーモールド技術
では、圧力をかけ続けた状態で硬化させることから、ラ
ンナー６とゲート７においても樹脂が硬化し、このラン
ナー６等に残った樹脂は廃棄処分となる。そのため、上
記のリードフレームを用いた手法では、製造すべき半導
体装置個々にゲート７を設けるので、樹脂の利用効率が
悪く、樹脂の量に対して製造できる半導体装置の個数が
少ないという欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した各事
情に鑑みて成されたものであり、絶縁基板の上にアイラ
ンド部とリード部とを形成し、前記アイランド部の上に
半導体チップを固着し、前記半導体チップの電極パッド
と前記リード部とをボンディングワイヤで接続し、前記
絶縁基板に裏面側に、前記アイランド部又は前記リード
部に電気的に接続された外部電極を、左右対称になるよ
うに配置し、前記半導体素子を被覆するように前記絶縁
基板の上を樹脂層で被覆した半導体装置であって、前記
樹脂層の表面に、前記外部電極の極性を示す極性表示マ
ークを形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【００１０】図１は、本発明の半導体装置を示す（Ａ）
平面図（Ｂ）断面図である。基板２１は、セラミックや
ガラスエポキシ等からなる絶縁基板であり、それらが１
枚あるいは数枚重ね合わされて、合計の板厚が２００〜
３５０μｍと製造工程における機械的強度を維持し得る
板厚を有している。以下は、第１の絶縁基板２２（板
厚：約１００μｍ）の上に第２の絶縁基板２３（板厚：
約１００μｍ）を重ね合わせた例を説明する。
【００１１】基板２１の表面には、金メッキなどの導電
パターンによってアイランド部２４とリード部２５とが
形成されている。アイランド部２４の上に銀ペーストな
どの接着剤によって半導体チップ２６が固定されてい
る。半導体チップ２６は、バイポーラトランジスタ、パ
ワーＭＯＳＦＥＴなどの３端子の能動素子である。半導
体チップ２６の表面には外部接続用の電極パッド２７が
形成されている。電極パッド２７とリード部２５とが金
線等のボンディングワイヤ２８によって各々接続されて
いる。
【００１２】第２の絶縁基板２３の裏面側には、金メッ
キなどの導電パターンによって外部接続用の外部電極３
０が形成されている。第１と第２の絶縁基板２２、２３
にはこれらを貫通するスルーホール３１が設けられ、該
スルーホール３１を介してアイランド部２４と外部電極
３０とが、及びリード部２５と外部電極３０とが各々接
続される。
【００１３】第２の絶縁基板２３は、第１の絶縁基板の
アイランド部２４に対して高さの差を与える。この高さ
の差が、ワイヤボンド時のボンダビリティを改善する。
また、第２の絶縁基板２３の板厚が、製造工程における
機械的強度を維持する役割を果たす。但し第２の絶縁基
板２３が半導体チップ２６の全周を囲むとパッケージサ
イズが大型化するので、パッケージの１側辺に沿う様に
一部に設けている。これに伴って、アイランド部２４は
パッケージの中心ではなく左右どちらか一方に偏在した
位置に形成され、リード部２５はその反対側の偏在した
位置に形成されている。
【００１４】図２に、外部電極３０のパターンを示し
た。外部電極３０は、第１の絶縁基板２２の裏面側の４
隅に、０．２×０．３ｍｍ程度の大きさで配置されてお
り、中心線３３に対しても、中心線３４に対しても左右
対称となるパターンで配置されている。また、各外部電
極３０の端は、パッケージの端からは０．０５ｍｍ程度
後退されている。３端子素子としてバイポーラ素子を搭
載した場合、アイランド部２４に接続された外部電極３
０ａ、３０ｂがコレクタ端子であり、リード部２５に各
々接続された外部電極３０ｃ、３０ｄがベース・エミッ
タ電極となる。
【００１５】再び図１を参照して、この半導体装置は、
縦×横×高さが、例えば、１．０ｍｍ×０．６ｍｍ×
０．５ｍｍのごとき、極めて小さい大きさを有してい
る。第１の絶縁基板２３の上には０．５ｍｍ程度の樹脂
層３２が被覆して（図示ｔ１）、半導体チップ２６を封
止している。半導体チップ２６は約１５０μｍ程度の厚
みを有する。ボンディングワイヤ２８は、最も高い箇所
で半導体チップ２６の表面から約１５０μｍの高さまで
上昇したループを描く。この様な寸法設計下において
は、ボンディングワイヤ２８の上方には約１００μｍの
樹脂層３２が被覆するだけとなる（図示ｔ２）。
【００１６】この様にサイズの小さなパッケージでは、
実装基板上に半田付けする際に、溶融半田が持つ張力に
よって、例えばパッケージを直立させる（マンハッタン
現象）、パッケージを水平方向に回転させる（θずれ）
等の、実装時の障害が発生する場合がある。本発明の外
部電極３０のパターンでは、導電パターンがパッケージ
の裏面表面にだけ存在し、パッケージの側面には存在し
ないので、溶融半田がパッケージ側面を包み込むことに
よって生じるマンハッタン現象を防止できるし、左右
（上下）対象の配置とすることにより溶融半田によりよ
る吸着力が四方八方に均等に加わるので、θずれをも防
止することができる。
【００１７】そして、樹脂層３２の表面には、この半導
体素子の機種名などを表示する数字又はアルファベット
などからなる刻印４０が、レーザーマーキング手法によ
って形成されている。レーザーマーキング手法は樹脂層
３２の表面を５０μｍ程度掘り下げることで（図示ｔ
３）視認可能な文字等を形成するものである。斯かる刻
印４０は、極性表示マークとして半導体チップ２６側に
配置されており、アイランド部２４に接続されたコレク
タ端子を示すことになる。尚、刻印４０は単なるマーク
でも良い。また、少なくともボンディングワイヤ２８が
延在する箇所の上部の樹脂層３２表面は、レーザマーキ
ングを行わない平坦面とする。
【００１８】斯かる構成で有れば、樹脂層３２の残り膜
厚が少ない第２の絶縁基板２３の上部とボンディングワ
イヤ２８の上部を避け、残り膜厚が十分に存在する箇所
に配置したことによって、ボンディングワイヤ２８のル
ープ上を避けるように配置する事ができる。この様な配
置によって、マーキングとワイヤとの干渉を防止し、半
導体装置の薄形化を推進することができる。しかも外部
端子３０の極性表示の機能を持たせているので、左右
（上下）対象な外部電極３０の極性判別を誤ることなく
実装することが可能となる。
【００１９】以下に、図１の半導体装置の製造方法を説
明する。
【００２０】第１工程： 図３参照 まず、図３に示したような、１個の半導体装置に対応す
る搭載部２０を複数個分、例えば１００個分を縦横に配
置した、大判の共通基板２１を準備する。共通基板２１
は、セラミックやガラスエポキシ等からなる絶縁基板で
あり、それらが１枚あるいは数枚重ね合わされて、合計
の板厚が２００〜３５０μｍと製造工程における機械的
強度を維持し得る板厚を有している。以下は、第１の絶
縁基板２２（板厚：約１００μｍ）の上に第２の絶縁基
板２３（板厚：約１００μｍ）を重ね合わせて、大判の
共通基板２１を形成した例を説明する。第２の絶縁基板
２３には、半導体チップ２６を搭載すべき箇所に開口部
が設けられている。
【００２１】共通基板２１の各搭載部２０の表面には、
タングステン等の金属ペーストの印刷と、金の電解メッ
キによる導電パターンが形成されている。導電パターン
は、第１の絶縁基板２２の表面にアイランド部２４を形
成し、第２の絶縁基板２３の表面にリード部２５を形成
する。また、第１の絶縁基板２２の裏面側には外部電極
３０を形成する。
【００２２】点線で囲んだ各搭載部２０は、例えば長辺
×短辺が１．０ｍｍ×０．８ｍｍの矩形形状を有してお
り、これらは互いに２０〜５０μｍの間隔を隔てて縦横
に配置されている。前記間隔は後の工程でのダイシング
ラインとなる。 第２工程：図４（Ａ）参照 斯様に重ね合わせて形成した共通基板２１の各搭載部２
０毎に、半導体チップ２６をダイボンド、ワイヤボンド
する。半導体チップ２６はアイランド部２４表面にＡｇ
ペーストなどの接着剤によって固定し、半導体チップ２
６の電極パッド２７とリード部２５とを各々ワイヤ２８
で接続する。
【００２３】第３工程：図４（Ｂ）参照 共通基板２１の上方に移送したディスペンサから所定量
のエポキシ系液体樹脂を滴下（ポッティング）し、すべ
ての半導体チップ２６を共通の樹脂層３２で被覆する。
例えば一枚の共通基板２１に１００個の半導体チップ２
６を搭載した場合は、１００個全ての半導体チップ２６
を一括して被覆する。前記液体樹脂として例えばＣＶ５
７６ＡＮ（松下電工製）を用いた。滴下した液体樹脂は
比較的粘性が高く、表面張力を有しているので、その表
面が湾曲する。
【００２４】第４工程：図４（Ｃ）参照 樹脂層３２の湾曲した表面を、平坦面に加工する。加工
するには、樹脂が硬化する前に平坦な成形部材を押圧し
て平坦面に加工する手法と、滴下した樹脂層３２を１０
０〜２００度、数時間の熱処理（キュア）にて硬化させ
た後に、湾曲面を研削することによって平坦面に加工す
る手法とが考えられる。研削にはダイシング装置を用
い、ダイシングブレードによって樹脂層３２の表面が共
通基板２１から一定の高さに揃うように、樹脂層３２表
面を削る。この工程では、樹脂層３２の膜厚を０．３〜
１．０ｍｍに成形する。平坦面は、少なくとも最も外側
に位置する半導体チップ２６を個別半導体装置に分離し
たときに、規格化したパッケージサイズの樹脂外形を構
成できるように、その端部まで拡張する。前記ブレード
には様々な板厚のものが準備されており、比較的厚めの
ブレードを用いて、切削を複数回繰り返すことで全体を
平坦面に形成する。
【００２５】その後、レーザーマーキングによって各搭
載部２０毎に、極性判別用の刻印４０を形成する。
【００２６】第５工程：図４（Ｄ）参照 次に、搭載部２０毎に樹脂層３２を切断して各々の半導
体装置に分離する。切断にはダイシング装置を用い、ダ
イシングブレード４２によってダイシングライン４３に
沿って樹脂層３２と共通基板２１とを同時に切断するこ
とにより、搭載部２０毎に分割した半導体装置を形成す
る。ダイシング工程においては共通基板２１の裏面側に
ブルーシート（たとえば、商品名：ＵＶシート、リンテ
ック株式会社製）を貼り付け、前記ダイシングブレード
がブルーシートの表面に到達するような切削深さで切断
する。この時には、共通基板２１の表面にあらかじめ形
成した合わせマークをダイシング装置側で自動認識し、
これを位置基準として用いてダイシングする。
【００２７】斯かる手法によって形成した半導体装置
は、以下の効果を有する。
【００２８】多数個の素子をまとめて樹脂でパッケージ
ングするので、個々にパッケージングする場合に比べ
て、無駄にする樹脂材料を少なくでき、材料費の低減に
つながる。
【００２９】リードフレームを用いないので、従来のト
ランスファーモールド手法に比べて、パッケージ外形を
大幅に小型化することができる。
【００３０】外部接続用の端子が共通基板２１の裏面に
形成され、パッケージの外形から突出しないので、装置
の実装面積を大幅に小型化できる。
【００３１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、リードフレームを用いた半導体装置よりも更に小型
化できるパッケージ構造を提供できる利点を有する。こ
のとき、リード端子が突出しない構造であるので、実装
したときの占有面積を低減し、高密度実装を実現でき
る。
【００３２】さらに、小型化した装置の実装を考慮して
裏面電極３０を左右（上下）対象に配置したときに、樹
脂層３２表面に極性判別マークを形成することによっ
て、実装時における極性判別を容易に行うことができ
る。
【００３３】更に、樹脂層３２を削る刻印４０を、半導
体チップ２６の上方に配置することによって、ボンディ
ングワイヤ２８との干渉を防止する事ができ、パッケー
ジの薄形化を阻害しない利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための（Ａ）平面図（Ｂ）断
面図である。
【図２】本発明を説明するための斜視図である。
【図３】本発明を説明するための斜視図である。
【図４】本発明を説明するための断面図である。
【図５】従来例を説明するための断面図である。
【図６】従来例を説明するための平面図である。
【図７】従来例を説明するための断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 隆生 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4M109 AA01 BA03 CA05 DA07 GA08 GA10 5F044 AA05 AA20 JJ01 JJ03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁基板の上にアイランド部とリード部
    とを形成し、 前記アイランド部の上に半導体チップを固着し、 前記半導体チップの電極パッドと前記リード部とをボン
    ディングワイヤで接続し、 前記絶縁基板に裏面側に、前記アイランド部又は前記リ
    ード部に電気的に接続された外部電極を、左右対称にな
    るように配置し、 前記半導体素子を被覆するように前記絶縁基板の上を樹
    脂層で被覆した半導体装置であって、 前記樹脂層の表面に、前記外部電極の極性を示す極性表
    示マークを形成したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記極性表示マークがレーザマーキング
    によるものであることを特徴とする請求項１記載の半導
    体装置。
  3. 【請求項３】 前記半導体チップが前記絶縁基板の左右
    どちらかに偏在しており、前記ボンディングワイヤが前
    記偏在した位置から遠ざかるようにワイヤループを描き
    ながら延在し、 前記極性表示マークが前記ボンディングワイヤと干渉し
    ない様に前記半導体チップの上方に位置することを特徴
    とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記半導体チップが３端子素子であり、
    前記外部電極が４個であり、前記極性表示マークが前記
    アイランドに接続された外部電極を示すものであること
    を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
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