JP2001160629A - チップ型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ型半導体装置において、生産効率を低
下させることなく封止体の容積を小さくして、装置の小
型・軽量化を図る。また封止体からの吸湿を抑えて、封
止体と電極との密着性の低下を防止する。 【解決手段】 封止用樹脂により形成された封止体の側
面の少なくとも一部を、端子部を備えていない側のチッ
プ基板側面と同一平面をなすようにし、かつチップ基板
側面と同一平面をなす封止体の側面の面積を封止体の最
大たて断面積の１０〜５０％の範囲とする。このとき、
封止用樹脂をキャビティへより円滑に圧入させる観点か
ら、封止体の前記側面の全面を前記チップ基板側面と同
一平面をなすようにするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はチップ型半導体装置
に関し、より詳細には従来のものよりも小型・軽量で、
しかも吸湿性が抑えられたチップ型半導体装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型・軽量化傾向に伴
って、回路基板へ表面実装が可能な電子部品、即ちチッ
プ型半導体装置の需要が急速に増加している。チップ型
半導体装置（以下、チップ型装置と記すことがある）は
直方体ブロックに近い形を通常はしており、その底面ま
たは底面に近い側面に端子電極が形成されている。この
端子電極と回路基板上の配線パターンとが接触するよう
にチップ型装置を回路基板上に配設し、クリーム半田な
どの導電性接着剤を用いてチップ型装置を基板上に固着
している。

【０００３】従来の代表的なチップ型装置の形態を図５
に示す。平面視長矩形状をしたチップ基板１の上面長手
方向両端部にはそれぞれ端子電極２，２’が形成されて
いる。そして基板１の表面には、端子電極２に導通する
第１の導電パターン９が端子電極２と一体に形成され、
同様に端子電極２’に導通する第２の導電パターン１０
が端子電極２’と一体に形成されている。第１の導電パ
ターン９には半導体素子（この図ではＬＥＤチップ）５
が導電性接着剤で固着され、また第２の導電パターン１
０にはワイヤボンディング部（不図示）が形成され、半
導体素子５の上面電極（不図示）とボンディングワイヤ
６によって結線されている。そして、半導体素子５およ
びボンディングワイヤ６、第１及び第２の導電パターン
９，１０を覆うように封止用樹脂（この図では透明また
は半透明の樹脂）からなる封止体７が形成されている。

【０００４】このような従来のチップ型装置は、効率的
な製造を行うために大略次のようにして製造される。ま
ず、ガラスエポキシ等からなるチップ基板１の表面に、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕなどの導電膜を印刷や蒸着などにより
形成し、不要部分をエッチングなどにより除去して電極
被膜２，２’および導電パターン９，１０となる部分を
形成する。次に図６に示すように複数本のスリット６１
をチップ基板１に設けて複数本の桟６２を形成する。こ
のときこの桟６２の両側縁部には、端子部となる電極被
膜２，２’が相互対向状に形成され、第１電極被膜２か
ら桟６２の幅方向に延びる複数の第１導体パターン９は
等間隔に形成されるとともに、第２電極被膜２’から桟
６２の幅方向に延びる複数の第２導体パターン１０も等
間隔に形成される。そしてスリット６１の内周面には電
極被膜（不図示）が形成され、さらにチップ基板の裏
側、すなわち各桟６２の裏側には三次電極（不図示）が
形成される。

【０００５】上記のようなチップ基板に対し、各桟６２
の第１電極被膜２に導通する第１導体パターン９上に
は、それぞれ半導体素子（この図ではＬＥＤチップ）５
がボンディングされる。そうして、各半導体素子５の上
面パッド（不図示）と第２導体パターン１０との間は、
ボンディングワイヤによって結線される。各桟６２にそ
の長手方向に並ぶ各チップボンディング部の全てに半導
体素子５をボンディングし、かつ所定のワイヤボンディ
ングがなされると、各桟６２の上面をその長手方向に一
連に覆う封止体７が、たとえばトランスファモールド法
によって形成される。

【０００６】封止用樹脂による封止は例えば次のように
して行われる。図６の桟６２の長手方向の断面図（Ｂ−
Ｂ線断面図）を図７に示す。図７（ａ）〜（ｃ）に示す
ように、まず桟６２の長手方向上面を、半導体素子５の
上面に固着されたボンディングワイヤを完全に覆う程度
の深さの溝が桟６２の長手方向に形成された樹脂型６３
で覆い、当該桟６２と樹脂型６３とで密閉空間（キャビ
ティ）を作る。そこへエポキシ樹脂などの封止用樹脂を
圧入して所定温度で硬化させて封止体７を形成する（図
７（ｃ））。封止体７を形成した後の桟６２の斜視図を
図８に示す。そして図７（ｃ）および図８の破線で示す
ように一定長さごとに桟６２をダイシングなどで切断し
て、図５に示した従来のチップ型装置を得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記封止体
は、半導体素子および第１及び第２の導電パターンなど
を保護するために設けられるものであり、本来これらを
封止さえすればよいのであるが、前記の製造方法によれ
ば、各桟の長手方向上面に直方体状に形成された封止体
をダイシングで切断するためチップ型装置の両側面は必
然的に垂直面となる。このため必要以上に封止体の容積
が大きくなり、小型・軽量化という要望に十分には応じ
られていない。

【０００８】またダイシングで切断した封止体の切断面
は表面が粗く、外気との接触面積が広くなるため水分を
吸収しやすい。このためチップ型装置を長時間使用する
と、大気中の水分をエポキシ樹脂などの封止用樹脂が吸
収し、封止用樹脂と電極との密着性が低下して、ボンデ
ィングワイヤが切れたり、あるいは電極から剥離すると
いう問題が生じる。

【０００９】一方、封止体の容積を小さくすることのみ
を実現するためには、たとえば図９に示すような方法に
よればよい。すなわち各半導体素子５に対応するよう
に、封止すべき部分を囲む孔６５を形成した枠体６４を
桟６２の表面に固着する。そしてこの孔６５内に封止用
樹脂を注ぎ込み、所定温度で硬化させて各半導体素子５
ごとに個別の封止体７を形成し、図９（ｃ）の破線で示
す部分をダイシングなどで切断する。この方法によれば
確かに、必要な部分だけを封止したチップ型装置が製造
できる。しかしこの製造方法では、それぞれの孔６５に
個別に封止用樹脂を充填しなければならず、生産効率が
低下するおそれがある。

【００１０】本発明はこのような従来の問題に鑑みなさ
れたものであり、その目的は、生産効率を低下させるこ
となく封止体の容積を小さくして、装置の小型・軽量化
を図ることにある。また本発明の目的は、封止体からの
吸湿を抑えて、封止体と電極との密着性の低下を防止す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明では、両端に端子部を備えたチップ基板の表面に
導電パターンを形成し、該導電パターン上に半導体素子
を固着し、該半導体素子を含めたチップ基板表面の少な
くとも一部を封止用樹脂で封止したチップ型半導体装置
において、前記封止用樹脂により形成された封止体の側
面の少なくとも一部が、端子部を備えていない側のチッ
プ基板側面と同一平面をなし、かつ該チップ基板側面と
同一平面をなす封止体の側面の面積が前記封止体の最大
たて断面積の１０〜５０％の範囲とした。

【００１２】このとき封止用樹脂をキャビティへより円
滑に圧入させる観点から、封止体の前記側面の全面が、
前記チップ基板側面と同一平面をなすようにするのが好
ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者は、チップ基板の表面に
形成される封止体の容積を小さくして、チップ型装置の
小型・軽量化を図ると共に、封止体からの吸湿を抑える
ことを課題として鋭意検討した結果、封止体の側面の少
なくとも一部を、端子部を備えていない側のチップ基板
側面と同一平面をなすようにし、かつ該チップ基板側面
と同一平面をなす封止体の側面の面積を特定範囲とする
ことにより上記課題を解決し得ることを見出し本発明を
なすに至った。

【００１４】すなわち、本発明のチップ型装置では、封
止体の側面の少なくとも一部を、端子部を備えていない
側のチップ基板側面と同一平面をなすようにしたこと
で、従来と同じように生産効率の高いトランスファーモ
ールド法によって封止体を形成できるようになった。ま
たチップ基板側面と同一平面をなす封止体の側面の面積
を封止体の最大たて断面積の１０〜５０％の範囲とした
ことで、封止体容積を小さくすることができ、チップ型
装置の小型・軽量化を図ることができた。同時にダイシ
ングなどにより形成される切断面からの吸湿をも抑える
ことができた。

【００１５】図１に本発明のチップ型半導体装置の一実
施態様を示す。なお、図１に示すチップ型装置でも、図
５に示す従来のチップ型装置と同様に、チップ基板１の
表面には端子電極２，２’が形成され、そして半導体素
子を固着した第１の導電パターンおよびワイヤボンディ
ング部を有する第２の導電パターンがこれら端子電極
２，２’にそれぞれ導通するようにそれぞれ形成されて
いるが、封止体７の内部構成はここでは省略し封止体の
構造について以下説明する。

【００１６】半導体素子および第１，第２の導電パター
ン、端子電極の一部を覆う封止体７は、四角錐の上部を
一定高さで水平に切断した形状を有すると共に、端子電
極２，２’が形成されていない側のチップ基板１の側面
と同一平面をなす面７１を有している。

【００１７】本発明のチップ型装置の製造過程を図３に
示す。図３は、図６に示す複数の桟６２の長手方向の断
面図である。まず、半導体素子５を完全に覆い且つ図に
おいて半導体素子５を中心として左右方向に浅くなるよ
うな断面台形状の切り込み６７が、固着された半導体素
子５に対応するように連続して形成された樹脂型６６
を、桟６２の長手方向上面に固定し、桟６２と樹脂型６
６との間に密閉空間（キャビティ）を作る。そこへエポ
キシ樹脂などの封止用樹脂を圧入して所定温度で硬化さ
せて封止体７を形成する（図３（ｂ））。そして桟６２
を、図３（ｃ）の破線で示すように一定長さごとにダイ
シングなどで切断すると、図１に示したチップ型装置が
得られる。

【００１８】つまり、本発明において、封止体の側面の
一部が、端子部を備えていない側のチップ基板側面と同
一平面をなすとは、前記チップ型装置の封止体の形成工
程において、前記桟の長手方向に封止用樹脂を流すため
に必要な通路部分がダイシングなどで切断されたことを
意味する。ここで、チップ基板の側面と同一平面をなす
封止体の側面の面積、すなわち通路部分の断面積は、封
止体の最大たて断面積の１０〜５０％の範囲であること
が必要である。封止体の前記側面の面積が最大たて断面
積の１０％より小さいと、封止用樹脂をキャビティに十
分に供給することが困難となり、封止体が未完全なチッ
プ型装置ができる。一方、封止体の前記側面の面積が最
大たて断面積の５０％より大きいと、封止用樹脂の充填
には優れるが、装置の小型・軽量化および切断面からの
吸湿の抑制という本発明の目的が達成できない。より好
ましい封止体の前記側面の面積は、最大たて断面積の１
０〜２０％の範囲である。なお、本発明における封止体
の最大たて断面積とは、封止体のたて断面積の中で最大
面積を意味する。どの断面が最大面積となるかは封止体
の形状によって変わる。例えば図１に示すチップ型装置
の封止体では、Ａ−Ａ線断面が最大のたて断面積とな
る。Ａ−Ａ線断面図を図２に示す。図２における斜線部
面積が封止体の最大たて断面図である。

【００１９】封止体の前記側面は、少なくともその一部
がチップ基板側面と同一平面をなしていればよい。図４
に本発明のチップ型装置の実施態様を示す。もちろん本
発明はこれら実施態様に何ら限定されるものではない。
図４（ａ）は、封止体の前記側面の全面を前記のチップ
基板側面と同一平面をなすようにし、且つ封止体の正面
形状を逆Ｔ字状としたものである。図４（ｂ）は、図４
（ａ）と同じ正面形状で、封止体の前記側面の一部のみ
を前記のチップ基板側面と同一平面をなすようにしたも
のである。この中でも、封止用樹脂をキャビティへより
円滑に圧入させる観点からは、図４（ａ）のような、封
止体の前記側面の全面を前記チップ基板側面と同一平面
をなすようにしたものが望ましい。

【００２０】また、封止体の前記側面は、その面積が前
記範囲であれば、その形状に特に限定はなく四角形や三
角形、上半円などいずれの形状であってもよい。

【００２１】また封止体は全体形状は、半導体素子を含
めたチップ基板表面の少なくとも一部を覆うものであれ
ば特に限定はなく、本発明のチップ型装置が用いられる
器具や部品の形状などから適宜決定すればよい。

【００２２】本発明で使用する封止用樹脂としては特に
限定はなく、例えばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル
樹脂、シリコーン樹脂、ユリア・メラミン樹脂などが挙
げられ、この中でも半導体素子として半導体発光素子を
使用する場合には、透光性などの点からエポキシ樹脂が
より好適に使用できる。エポキシ樹脂としては、一分子
中に２個以上のエポキシ基を有するものでエポキシ樹脂
成形材料として使用されるものであれば制限はなく、フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルクレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂を代表するフェノール類とアル
デヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビス
フェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、
水添ビスフェノールＡなどのジグリシジルエーテル、フ
タル酸、ダイマー酸などの多塩基酸とエピクロルヒドリ
ンの反応により得られるジグリシジルエステル型エポキ
シ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸な
どのポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得ら
れるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合
を過酢酸などの過酸により、酸化して得られる綿状脂肪
族エポキシ樹脂、および脂環族エポキシ樹脂などを挙げ
ることができ、これらを単独であるいは２以上の混合物
として使用することができる。これらのエポキシ樹脂は
十分に精製されたもので、常温で液状であっても固形で
あってもよいが、液化時の外観ができる限り透明なもの
を使用するのが好ましい。

【００２３】本発明のチップ型装置の製造方法として
は、図３および図６で示したような型により成形するも
のであれば特に限定はなく、圧縮成形やトランスファー
成形、射出成形など従来公知の成形法を用いることがで
きる。この中でも樹脂の充てん性の点で、トランスファ
ー成形が特に好ましい。トランスファー成形の成形条件
は通常、成形温度１４０〜１６０℃、圧力４００〜１，
２００Ｎ／ｃｍ²、成形時間１〜５ｍｉｎの範囲であ
る。

【００２４】また本発明の半導体素子としては特に限定
はなく、例えば発光素子や受光素子、複合素子など従来
公知の半導体素子を使用することができる。

【００２５】本発明のチップ型装置の回路基板などへの
装着は、例えば回路基板上の配線パターンと当該チップ
型半導体装置の端子電極とを接触するように回路基板上
に配設した後、クリーム半田などの導電性接着剤を端子
電極および配線パターンに塗布し、リフロー炉で加熱し
てクリーム半田を溶融させることにより行われる。

【００２６】

【発明の効果】本発明のチップ型半導体装置では、封止
体の側面の少なくとも一部を端子部を備えていない側の
チップ基板側面と同一平面をなすようにし、かつチップ
基板側面と同一平面をなす封止体の側面の面積を前記封
止体の最大たて断面積の１０〜５０％の範囲としたの
で、トランスファー成形などの生産効率の高い製法で製
造することができ、しかも封止体の容積を小さくして、
装置の小型・軽量化を図ることができた。

【００２７】またダイシングなどによる切断面が従来品
に比べ小さくなるので、封止体からの吸湿を抑えること
ができ、封止体と電極との密着性の低下を防止できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のチップ型半導体装置の一実施態様を
示す斜視図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 図１のチップ型半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図４】 本発明のチップ型半導体装置の他の実施態様
を示す斜視図である。

【図５】 従来のチップ型半導体装置の斜視図である。

【図６】 チップ型半導体装置の製造中間体の平面図で
ある。

【図７】 従来のチップ型半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図８】 従来のチップ型半導体装置の中間製品の斜視
図である。

【図９】 従来のチップ型半導体装置の他の製造工程を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ チップ基板 ２、２’ 端子電極（端子部） ５ 半導体素子 ７ 封止体 ９ 第１の導電パターン １０ 第２の導電パターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に端子部を備えたチップ基板の表面
   に導電パターンを形成し、該導電パターン上に半導体素
   子を固着し、該半導体素子を含めたチップ基板表面の少
   なくとも一部を封止用樹脂で封止したチップ型半導体装
   置において、 前記封止用樹脂により形成された封止体の側面の少なく
   とも一部が、端子部を備えていない側のチップ基板側面
   と同一平面をなし、かつ該チップ基板側面と同一平面を
   なす封止体の側面の面積が前記封止体の最大たて断面積
   の１０〜５０％の範囲であることを特徴とするチップ型
   半導体装置。
2. 【請求項２】 封止体の前記側面の全面が、前記チップ
   基板側面と同一平面をなす請求項１記載のチップ型半導
   体装置。