JP2002134677A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 侵入する水分による樹脂パッケージの剥離を
防止して、信頼性の高い半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体チップ1と、この半導体チップ1
を搭載しかつ第1ワイヤ11を介して半導体チップ1に
電気的に接続された平面視略矩形状のアイランド2と、
半導体チップ1に複数本の第2ワイヤ12を介してそれ
ぞれ電気的に接続された複数のインナーリード3とを備
え、アイランド2の下面を露出した状態で半導体チップ
1がパッケージング樹脂によって樹脂パッケージされた
半導体装置Sであって、アイランド2の周縁近傍に、そ
の下面2b側が切り欠かれて他の部分より厚み方向に薄
肉とされた薄肉部5が形成され、薄肉部5には、その厚
み方向に貫通するスリット9が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、いわゆるQFN
(Quad Flat Non-lead)タイプの半導体装置およびその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、LSI等の半導体チップを樹
脂封止した半導体装置では、たとえばガルウィング状の
アウターリードを有するものが一般的である。最近で
は、アウターリードに相当する部分をなくし、インナー
リードの一部分を樹脂パッケージ部の底面に露出させ
た、いわゆるQFNタイプの半導体装置が提案されてい
る。
【0003】図6は、このQFNタイプの半導体装置を
例示した平面透視図である。図7は、図6のVII−VII方
向に見た断面図である。この半導体装置Sは、半導体チ
ップ31と、この半導体チップ31を搭載しかつ第1ワ
イヤ41を介して半導体チップ31に接続された平面視
略矩形状のアイランド32と、半導体チップ31に複数
本の第2ワイヤ42を介してそれぞれ接続された複数の
インナーリード33と、アイランド32の下面32bを
露出した状態で、半導体チップ31等を一体的に樹脂封
止した樹脂パッケージ部34とを備えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の半導体装置
Sでは、アイランド32の下面32bが外部に露出され
ているため、図8に示すように、アイランド32と樹脂
パッケージ部34との界面から水分が侵入し(矢印A参
照)、それがアイランド32の上面32aに至ることが
ある。そして、半導体装置Sを実装基板等に実装するた
めにリフロー処理を行うとき、アイランド32の上面3
2aに水分が存在した状態で、アイランド32に対して
熱が加えられると、アイランド32から樹脂パッケージ
部34が矢印Bに示す方向に剥離する。そのため、第1
ワイヤ41に対して樹脂パッケージ部34による応力が
かかり、第1ワイヤ41が切断するおそれがあった。
【0005】
【発明の開示】本願発明は、上記した事情のもとで考え
出されたものであって、侵入する水分による樹脂パッケ
ージの剥離を防止して、信頼性の高い半導体装置を提供
することを、その課題とする。
【0006】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。
【0007】本願発明の第1の側面によって提供される
半導体装置は、半導体チップと、この半導体チップを搭
載しかつ第1ワイヤを介して半導体チップに電気的に接
続された略平板状のアイランドと、半導体チップに複数
本の第2ワイヤを介してそれぞれ電気的に接続された複
数のインナーリードとを備え、アイランドの下面を露出
した状態で半導体チップがパッケージング樹脂によって
樹脂パッケージされた半導体装置であって、アイランド
の周縁近傍に、その下面側が切り欠かれて他の部分より
厚み方向に薄肉とされた薄肉部が形成され、薄肉部に
は、その厚み方向に貫通するスリットが形成されたこと
を特徴としている。
【0008】この構成によれば、アイランドの周縁近傍
に薄肉部が形成されているため、半導体装置の下面から
アイランドおよび樹脂パッケージ部の界面を伝って水分
が侵入したとしても、薄肉部の略水平方向に延びる下面
によってその進行を妨げることができる。そのため、水
分は、アイランドの上面には到達せず、たとえばアイラ
ンドの上面に水分がある場合、リフロー処理によって生
じることのある樹脂パッケージ部の剥離を防止すること
ができる。したがって、樹脂パッケージ部の剥離による
第1ワイヤの断線をなくし、信頼性の高い半導体装置を
提供することができる。
【0009】本願発明の好ましい実施の形態によれば、
樹脂パッケージ部は、スリットの開口が外部に露出しな
いように、薄肉部の下方に回り込むように形成されてい
る。この構成によれば、薄肉部の下方に回り込むパッケ
ージング樹脂によって、アイランドおよび樹脂パッケー
ジ部の接合部において、いわゆるアンカー効果を発揮す
ることができる。そのため、アイランドおよび樹脂パッ
ケージ部の密着性を高め、たとえば樹脂パッケージ部か
らアイランドが脱落することを防止することができる。
また、薄肉部の下方に回り込むパッケージング樹脂によ
って、薄肉部に形成された上記スリットの開口を塞ぐこ
とができ、スリットを通じて侵入しようとする水分を阻
止することができる。
【0010】本願発明の他の好ましい実施の形態によれ
ば、スリットは、略平板状の上記半導体チップの側面に
沿ってかつ平面視で半導体チップを囲むように形成され
る。この構成によれば、たとえばアイランドと樹脂パッ
ケージ部との界面から水分が侵入してしまい、アイラン
ド上の半導体チップ近傍において樹脂パッケージ部の剥
離が生じたとしても、アイランドの周縁側に向かう剥離
の進行は、半導体チップの周囲に形成されているスリッ
トによって阻止されることになる。そのため、剥離の広
がりを防止することができる。
【0011】本願発明の他の好ましい実施の形態によれ
ば、第1ワイヤは、一端が半導体チップに接続され、他
端がアイランド上においてスリットの形成位置より周縁
側の部位に接続されている。上記のように剥離の広がり
は、スリットにより阻止されるので、スリットより周縁
側の部位にある、第1ワイヤのアイランドとの接合部に
は影響を及ぼさず、すなわち、第1ワイヤの、アイラン
ドに対するボンディング状態を確保することができる。
【0012】本願発明の第2の側面によって提供される
半導体装置の製造方法は、長尺状の導体フレームに対し
て打ち抜き加工を施すことによりアイランドを適宜数形
成する工程と、アイランドの上面に半導体チップを搭載
する工程と、半導体チップとアイランドとをワイヤボン
ディングする工程と、所定の金型を用いてアイランドの
下面が露出するように半導体チップをパッケージング樹
脂により樹脂パッケージする工程とを有し、導体フレー
ムを打ち抜き加工してアイランドを形成する工程では、
アイランドの周縁近傍にその厚み方向に貫通するスリッ
トを形成し、エッチングによってアイランドの周縁近傍
の下面側を除去することにより他の部分より厚み方向に
薄肉とされた薄肉部を形成することを特徴としている。
【0013】本願発明に第2の側面に係る半導体装置の
製造方法によれば、第1の側面によって提供される半導
体装置を製造することができるとともに、上記第1の側
面によって得られる作用効果と同様の作用効果を得るこ
とができる。
【0014】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【0016】図1は、本願発明に係る半導体装置の平面
透視図、図2は、図1のII−II方向に見た断面図であ
る。この半導体装置Sは、半導体チップ1と、この半導
体チップ1を搭載するためのアイランド2と、半導体チ
ップ1およびアイランド2を電気的に接続する第1ワイ
ヤ11と、アイランド2の周囲に並設された複数のイン
ナーリード3と、半導体チップ1および複数のインナー
リード3を電気的に接続する複数本の第2ワイヤ12
と、これらを一体的にパッケージング樹脂によって樹脂
封止する樹脂パッケージ部4とによって構成されてい
る。
【0017】半導体チップ1は、たとえばLSIチッ
プ、あるいは他のICチップとして構成され、シリコン
チップの片面上に所望の電子回路を集積させて一体的に
形成されたものである。半導体チップ1の上面1aに
は、図示しないパッド状電極が複数設けられ、パッド状
電極は、それらの導電接続性を良好とするために、たと
えば半導体チップ1の上面1aに形成されたアルミニウ
ム製の平坦な電極の表面に金メッキを施すことによって
形成される。
【0018】半導体チップ1のパッド状電極には、金線
等からなる第1ワイヤ11の一端がボンディングされ、
この第1ワイヤ11の他端は、アイランド2の上面2a
に接続されている(このような接続を「グランドボンデ
ィング」という)。なお、通常、この半導体装置Sが図
示しない実装基板上に表面実装されるとき、アイランド
2の下面2bは、実装基板に形成されたグランドパター
ンに接続される。また、半導体チップ1の他のパッド状
電極には、金線等からなる複数本の第2ワイヤ12の一
端がボンディングされ、これらの第2ワイヤ12の他端
は、複数のインナーリード3の上面3aにそれぞれ接続
されている。
【0019】アイランド2は、半導体チップ1の外形よ
り大の略平板状に形成されており、所定の厚みを有する
銅等の金属板からなる。アイランド2の上面2a中央部
には、接着剤を介して半導体チップ1が接合される。ア
イランド2は、周縁近傍の下面2bが切り欠かれ、その
周縁近傍が他の部分より厚み方向に薄肉とされた薄肉部
5が形成されている。
【0020】上記薄肉部5は、アイランド2の下面2b
に形成される段差6によって形成される。すなわち、段
差6は、アイランド2の下面2bと、それに対して略直
交方向に延びる側壁面部7と、側壁面部7に対して略直
交方向に延び、かつ薄肉部5の下面に相当する水平面部
8とによって形成される。なお、薄肉部5の厚みは、他
の部分の厚みに対して約1/2となるように設定されて
いる。また、薄肉部5には、その厚み方向に貫通する複
数のスリット9が形成されている。このスリット9は、
半導体チップ1の各側面1bに沿って平面視で半導体チ
ップ1を囲むようにしてそれぞれ延び、各スリット9同
士は、互いに独立して形成されている。
【0021】上記した第1ワイヤ11の他端は、アイラ
ンド2の上面2aに接続されるが、より詳細には、アイ
ランド2上においてスリット9の形成位置より周縁側の
部位に接続される。そのため、第1ワイヤ11は、スリ
ット9を跨ぐような状態に配される。
【0022】インナーリード3は、上記アイランド2と
同様に、銅等の薄肉金属板によって形成されたものであ
り、アイランド2に対して、半導体チップ1の各側面1
bに沿って並列に配されている。
【0023】樹脂パッケージ部4は、たとえば熱硬化性
を有するエポキシ樹脂からなり、半導体チップ1の周辺
部、第1および第2ワイヤ11,12のボンディング位
置、アイランド2、インナーリード3の一部等を覆うよ
うに成形されている。この半導体装置Sが樹脂パッケー
ジ部4によって樹脂封止されると、アイランド2の下面
2b、インナーリード3の下面3bおよび側面3cは、
それぞれ外部に露出される。
【0024】また、樹脂パッケージ部4は、樹脂封止す
る際、薄肉部5の下方にパッケージング樹脂が回り込む
ように形成される。そのため、この樹脂パッケージ部4
によって、薄肉部5の厚み方向に形成されたスリット9
の開口9aが外部に露出しないようにされる。
【0025】この半導体装置Sが図示しない実装基板に
表面実装されるときには、ハンダペーストが塗布された
実装基板のグランドパターンを含む配線パターンに、ア
イランド2の下面2bおよびインナーリード3の下面3
aを接触させるようにこの半導体装置Sを載置した後、
ハンダペーストを加熱してハンダリフロー処理を行う。
これにより、この半導体装置Sを実装基板に実装するこ
とができ、アイランド2およびインナーリード3と、実
装基板とがそれぞれ電気的に接続される。
【0026】以上の構成によれば、この半導体装置Sで
は、アイランド2および樹脂パッケージ部4の界面であ
る側壁面部7を伝って水分が侵入することがあるが、ア
イランド2の周縁近傍の下面2b側が切り欠かれて薄肉
部5が形成され、その薄肉部5の下面である水平面部8
によってその進行が妨げられる。そのため、水分は、第
1ワイヤ11が接続されるアイランド2の上面2aには
到達せず、アイランド2の上面2aに水分がある状態で
リフロー処理することにより生じる樹脂パッケージ部4
の剥離の発生を防止することができる。したがって、樹
脂パッケージ部4の剥離による第1ワイヤ11の断線を
なくし、信頼性の高い半導体装置を提供することができ
る。
【0027】また、上記薄肉部5によって、樹脂パッケ
ージ部4は、薄肉部5の下方に回り込むように形成され
る。そのため、アイランド2および樹脂パッケージ部4
の接合部によって、いわゆるアンカー効果を発揮するこ
とができ、これにより、アイランド2および樹脂パッケ
ージ部4の密着性を高め、たとえば樹脂パッケージ部4
からアイランド2が脱落することを防止することができ
る。また、樹脂パッケージ部4は、薄肉部5の下方に回
り込むように形成されるため、その薄肉部5の厚み方向
に形成された上記スリット9の開口9aを塞ぐことがで
き、スリット9には、水分が侵入するおそれはない。
【0028】さらに、アイランド2には、その厚み方向
に貫通するスリット9が、半導体チップ1の周囲に形成
されている。そのため、たとえばアイランド2と樹脂パ
ッケージ部4との界面から水分が侵入してしまい、アイ
ランド2上の半導体チップ1の近傍において樹脂パッケ
ージ部4の剥離が生じたとしても、アイランド2の周縁
側に向かう剥離の進行は、半導体チップ1の周囲に形成
されているスリット9によって阻止されることになる。
したがって、上記スリット9によって剥離の広がりを防
止することができる。また、第1ワイヤ11は、アイラ
ンド2上においてスリット9の形成位置よりスリット9
の周縁側の部位に接続されているため、上記剥離の影響
を受けず、アイランド2に対するボンディング状態を良
好に確保することができる。
【0029】なお、上記スリット9のアイランド2にお
ける形成位置は、樹脂パッケージ部4の剥離を防止する
目的では、アイランド2の段差6の内方側に設けられて
もよいが、このようにアイランド2を形成すれば、水分
がスリット9の内面を伝ってアイランド2の上面2aに
達する可能性があるので、スリット9は、薄肉部5の厚
み方向に貫通するように形成されることがより望まし
い。
【0030】また、上記スリット9に代わり、アイラン
ド2上に凹部を形成するようにしてもよいが、凹部で
は、その深さによっては樹脂パッケージ部4の剥離の広
がりを阻止することが困難である場合がある。よって、
アイランド2上には、上記スリット9を形成することが
より望ましい。
【0031】図3は、上記半導体装置Sの変形例を示す
断面図である。この変形例によれば、側壁面部7の構成
が上記した半導体装置Sとは異なり、側壁面部7が半導
体チップ1の中心に向かって斜め上方に傾斜されて形成
されている。換言すれば、側壁面部7がアイランド2の
内方に食い込むように形成されている。その他の構成に
ついては、上記した実施の形態の構成と略同様である。
【0032】この構成により、樹脂パッケージ部4を形
成するパッケージング樹脂は、アイランド2の内方に食
い込むように充填されるので、アイランド2と樹脂パッ
ケージ部4との密着性をより高めることができる。な
お、側壁面部7の形状は、アイランド2と樹脂パッケー
ジ部4との密着性を維持できるものであれば、これらの
形状に限定されるものではない。
【0033】次に、この半導体装置Sの製造方法につい
て説明する。まず、一定方向に延びる長尺状の導体フレ
ーム15を準備し、導体フレーム15に対して、図4に
示すように、打ち抜きプレス加工を施す。具体的には、
この導体フレーム15に対して、多数の送り孔16が一
定間隔で穿設された2条の側縁部17の間に、半導体チ
ップ1を搭載するためのアイランド2がその長手方向に
一定間隔で複数個形成されるように形成する。そして、
上記アイランド2には、その角にアイランド2を支持す
るサポートリード18を形成し、その周縁近傍に複数の
スリット9を形成する。また、アイランド2から離反し
た位置には、複数条のインナーリード3を設ける。
【0034】次いで、アイランド2の下面2bの周縁近
傍をエッチングにより除去することにより、薄肉部5を
形成する。この場合、たとえばウェットエッチングによ
って、アイランド2の厚みが約1/2になる程度に周縁
近傍を除去する。なお、薄肉部5は、他の部分の厚みが
所定値以上の厚みを有するときには、上記した打ち抜き
プレス加工において他の形状を成形する際に同時に形成
するようにしてもよい。あるいは、図4に示す導体フレ
ーム15の形状を、エッチングによって形成するように
してもよい。
【0035】その後、アイランド2の表面中央部に半導
体チップ1をダイボンディングする。そして、半導体チ
ップ1のパッド状電極とアイランド2の上面2aとの間
に、第1ワイヤ11をボンディングする。この場合、第
1ワイヤ11の他端は、アイランド2上のスリット9よ
り周縁近傍の部位にボンディングされる。また、半導体
チップ1の他のパッド状電極と各インナーリード3との
間に、第2ワイヤ12をそれぞれボンディングする。
【0036】次いで、図5に示すように、導体フレーム
15を上金型21と下金型22との間に挟み込み、閉空
間23に、溶融したエポキシ樹脂等のパッケージング樹
脂を充填し、固化させる。この場合、アイランド2の下
面2bおよびインナーリード3の下面3bを、下金型2
2に密着するように載置し、樹脂パッケージ部4を形成
する。そして、樹脂の固化後、樹脂封止された半導体装
置Sを上金型21と下金型22との間から取り出し、イ
ンナーリード3等の不要部分を切除することにより、樹
脂封止型の半導体装置Sが得られる。このとき、インナ
ーリード3と下金型22との間、およびアイランド2と
下金型22との間には隙間が生じていないので、それら
の間に樹脂が浸透することはない。一方、薄肉部5の下
方には、薄肉部5を回り込むように、パッケージング樹
脂が充填される。そのため、アイランド2と樹脂パッケ
ージ部4との界面に水分が侵入したとしても、アイラン
ド2の上面2aに達することはない。
【0037】もちろん、この発明の範囲は上述した実施
の形態に限定されるものではない。たとえば、半導体チ
ップ1の構成やアイランド2の材質、形状、大きさ等
は、上記した実施形態に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係る半導体装置の平面透視図であ
る。
【図2】図1の半導体装置のII−II方向に見た断面図で
ある。
【図3】半導体装置の変形例である。
【図4】半導体装置の製造方法を示す図である。
【図5】半導体装置の製造方法を示す図である。
【図6】従来の半導体装置の平面透視図である。
【図7】図6の半導体装置のVII−VII方向に見た断面図
である。
【図8】パッケージ樹脂の剥離を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 アイランド 3 インナーリード 5 薄肉部 9 スリット 11 第1ワイヤ 12 第2ワイヤ S 半導体装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップと、この半導体チップを搭
    載しかつ第1ワイヤを介して上記半導体チップに電気的
    に接続された略平板状のアイランドと、上記半導体チッ
    プに複数本の第2ワイヤを介してそれぞれ電気的に接続
    された複数のインナーリードとを備え、上記アイランド
    の下面を露出した状態で上記半導体チップがパッケージ
    ング樹脂によって樹脂パッケージされた半導体装置であ
    って、 上記アイランドの周縁近傍に、その下面側が切り欠かれ
    て他の部分より厚み方向に薄肉とされた薄肉部が形成さ
    れ、 上記薄肉部には、その厚み方向に貫通するスリットが形
    成されたことを特徴とする、半導体装置。
  2. 【請求項2】 上記樹脂パッケージ部は、上記スリット
    の開口が外部に露出しないように、上記薄肉部の下方に
    回り込むように形成された、請求項1に記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 上記スリットは、略平板状の上記半導体
    チップの側面に沿ってかつ平面視で上記半導体チップを
    囲むように形成された、請求項1または2に記載の半導
    体装置。
  4. 【請求項4】 上記第1ワイヤは、一端が上記半導体チ
    ップに接続され、他端が上記アイランド上において上記
    スリットの形成位置より周縁側の部位に接続された、請
    求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 長尺状の導体フレームに対して打ち抜き
    加工を施すことによりアイランドを適宜数形成する工程
    と、 上記アイランドの上面に半導体チップを搭載する工程
    と、 上記半導体チップと上記アイランドとをワイヤボンディ
    ングする工程と、 所定の金型を用いて上記アイランドの下面が露出するよ
    うに半導体チップをパッケージング樹脂により樹脂パッ
    ケージする工程とを有し、 上記導体フレームを打ち抜き加工してアイランドを形成
    する工程では、上記アイランドの周縁近傍にその厚み方
    向に貫通するスリットを形成し、エッチングによってア
    イランドの周縁近傍の下面側を除去することにより他の
    部分より厚み方向に薄肉とされた薄肉部を形成すること
    を特徴とする、半導体装置の製造方法。
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