JP2003264267A - 半導体チップを使用した半導体装置 - Google Patents

半導体チップを使用した半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁基板２の表面に金属膜による矩形のダ
イパッド部３を形成し、このダイパッド部の表面に、矩
形の発光ダイオードチップ７等の半導体チップを、ダイ
ボンディング剤１０にてダイボンディングし、この半導
体チップを、合成樹脂製のモールド部９にてパッケージ
して成る半導体装置において、その小型・軽量化を図
る。 【解決手段】 前記ダイパッド部３の矩形における長さ
寸法Ｌ１及び幅寸法Ｗ１を、前記半導体チップの矩形に
おける長さ寸法Ｌ０及び幅寸法Ｗ０の０．５０〜１．５
０倍にすることにより、前記ダイボンディング剤の表面
張力により、前記半導体チップを、その各側面がダイパ
ッド部における各側面と平行又は略平行になる姿勢の向
きに自動的に修正するとともに、ダイパッド部における
中心に正確に位置するように自動的に修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを使
用した半導体装置のうち、前記半導体チップを、絶縁基
板の表面に形成した金属膜によるダイパッド部に対して
ダイボンディングし、更に、この半導体チップを合成樹
脂製のモールド部にてパッケージして成る半導体装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の半導体装置において、
その半導体チップを、絶縁基板の表面に形成した金属膜
によるダイパッド部に対してダイボンディングするに際
しては、半田ペースト等の加熱溶融性のダイボンディン
グ剤を使用し、このダイボンディング剤の適宜量を、前
記絶縁基板におけるダイパッド部の表面に塗着し、この
ダイボンディング剤の上に、半導体チップを載せ、この
状態で、前記ダイボンディング剤を、加熱にて一旦溶融
したのち凝固するという方法を採用している。
【０００３】この場合において、従来は、前記絶縁基板
における金属膜によるダイパッド部を、これにダイボン
ディングする半導体チップにおける矩形と相似の矩形に
しているものの、その大きを、前記半導体チップより遥
かに大きくしていることにより、以下に述べるような問
題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、前記ダイパ
ッド部の表面に塗着したダイボンディング剤は、当該ダ
イボンディング剤を加熱にて溶融したとき、前記ダイパ
ッド部の表面を四方に大きく広がり、この溶融ダイボン
ディング剤に載っている半導体チップも、前記溶融ダイ
ボンディング剤の四方への広がりに伴って、前記ダイパ
ッド部の表面に沿って中心からずれるように移動し、こ
の中心からずれ移動した位置において、前記溶融ダイボ
ンディング剤の凝固にてダイパッド部に対して固定され
ることになる。
【０００５】また、前記ダイパッド部に対して半導体チ
ップが、当該半導体チップにおける各側面が前記ダイパ
ッド部における矩形の各側面と非平行の傾いた姿勢で供
給された場合に、この傾いた姿勢は修正されることなく
前記傾いた姿勢のままでダイパッド部に固定されること
になる。
【０００６】従って、絶縁基板におけるダイパッド部に
ダイボンディングした半導体チップを、合成樹脂製のモ
ールド部にてパッケージする場合には、このモールド部
における大きさを、当該モールド部にてパッケージする
半導体チップが前記したように中心からずれ移動するこ
と、及びその各側面がダイパッド部の各側面と非平行の
傾いた姿勢になることを見込み、このいずれの場合にお
いても、当該モールド部にて完全にパッケージできるよ
うに、大きくしなければならないから、半導体装置の大
型化及び重量のアップを招来するのである。
【０００７】特に、前記半導体装置が、半導体チップを
発光ダイオードチップにし、且つ、モールド部を透明合
成樹脂製にしたチップ型ＬＥＤである場合には、前記し
た中心からずれ移動すること、及びその各側面がダイパ
ッド部の各側面と非平行の傾いた姿勢になることによ
り、発光ダイオードチップからの光の指向性が変化する
から、光の指向性のバラ付きが大きくなるのである。
【０００８】本発明は、これらの問題を解消することを
技術的課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の請求項１は、「絶縁基板の表面に金属膜
による矩形のダイパッド部を形成し、このダイパッド部
の表面に、矩形の半導体チップを、ダイボンディング剤
にてダイボンディングし、この半導体チップを、合成樹
脂製のモールド部にてパッケージして成る半導体装置に
おいて、前記ダイパッド部の矩形における長さ寸法及び
幅寸法を、前記半導体チップの矩形における長さ寸法及
び幅寸法の０．５０〜１．５０倍にする。」ことを特徴
としている。
【００１０】また、本発明の請求項２は、「前記請求項
１の記載において、前記ダイパッド部の周囲に、当該ダ
イパッド部から一体的に外向きに延びる細幅の延長部を
部分的に設ける。」ことを特徴としている。
【００１１】更にまた、本発明の請求項３は、「前記請
求項１又は２の記載において、前記ダイパッド部に、凹
み部を、当該凹み部内に前記半導体チップが嵌まること
がない大きさにして設ける。」ことを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用・効果】このように、絶縁基板の表面に形
成したダイパッド部において、その矩形における長さ寸
法及び幅寸法を、半導体チップの矩形における長さ寸法
及び幅寸法の０．５０〜１．５０倍にしたことにより、
前記半導体チップを、前記ダイパッド部に対して、当該
半導体チップにおける各側面がダイパッド部における各
側面に対して非平行の向き姿勢で載せられているか、或
いは、半導体チップが前記ダイパッド部の中心からずれ
た位置に載せられている場合に、溶融したダイボンディ
ング剤の表面張力が半導体チップ及びダイパッド部の各
側面に同時に作用するから、以下において詳しく述べる
ように、この表面張力によるセルフアライメントにて、
前記矩形の半導体チップは、その各側面が矩形のダイパ
ッド部における各側面と平行又は略平行になる姿勢の向
きに自動的に修正されるとともに、当該半導体チップを
ダイパッド部における中心に正確に位置するように自動
的に修正されることになる。
【００１３】絶縁基板におけるダイパッド部に対する半
導体チップのダイボンディングに際して、ダイボンディ
ング剤の表面張力によるセルフアライメントにて、半導
体チップにおけるダイパッド部の中心からのずれを小さ
くすることができるとともに、半導体チップにおける各
側面をダイパッド部における各側面に対して平行又は平
行に近づけることができるから、この半導体チップをパ
ッケージするモールド部を、従来の場合よりも小さく、
ひいては、半導体装置を小型・軽量化できるのである。
【００１４】特に、半導体装置が、その半導体チップを
発光ダイオードチップにしたチップ型ＬＥＤである場合
には、その小型・軽量化できるとともに、光の指向性の
バラ付きを小さくできるのである。
【００１５】ところで、このように、ダイパッド部にお
ける矩形の長さ寸法及び幅寸法を、半導体チップの矩形
における長さ寸法及び幅寸法の０．５０〜１．５０倍に
するという構成にした場合、このダイパッド部に塗着し
たダイボンディング剤の盛り上がり高さが、前記ダイパ
ッド部を前記したように構成しない場合よりも高くなる
から、前記半導体チップにおけるダイパッド部からの高
さ位置が、高くなるとともに、この高さ位置が不揃いに
なるばかりか、ダイボンディング剤の盛り上り高さが高
くなることで、これに対する半導体チップのめり込み深
さが深くなることで、半導体チップに電気的なショート
を発生したり、半導体チップが発光ダイオードチップで
ある場合には、当該発光ダイオードチップからの発光量
を減少したりする。
【００１６】これに対して、本発明は、請求項２又は請
求項３の構成にすることを提案する。
【００１７】すなわち、請求項２は、前記ダイパッド部
の周囲に、当該ダイパッド部から一体的に外向きに延び
る細幅の延長部を部分的に設けるという構成にしたので
あり、これにより、前記ダイパッド部の表面に塗着した
ダイボンディング剤の一部は、前記細幅の延長部の表面
に広がり、この広がりによって、前記ダイパッド部の表
面におけるダイボンディング剤の盛り上がり高さを、当
該ダイボンディング剤によるセルフアライメントを確保
した状態のもとで、低くできるから、半導体チップにお
けるダイパッド部からの浮き上がり高さを低くできると
ともに、高さの不揃いを低減でき、しかも、ダイボンデ
ィング剤に対する半導体チップのめり込み深さが浅くな
って、半導体チップに電気的ショートが発生することを
低減でき、且つ、半導体チップが発光ダイオードチップ
である場合には、当該発光ダイオードチップからの発光
量が低下することを回避できるのである。
【００１８】また、請求項３は、前記ダイパッド部に、
凹み部を、当該凹み部内に前記半導体チップが嵌まるこ
とがない大きさにして設けるという構成にしたものであ
り、これにより、前記ダイパッド部の表面に塗着したダ
イボンディング剤の一部は、前記凹み部に入って、前記
ダイパッド部の表面におけるダイボンディング剤の盛り
上がり高さを、当該ダイボンディング剤によるセルフア
ライメントを確保した状態のもとで、低くできるから、
半導体チップにおけるダイパッド部からの浮き上がり高
さを低くできるとともに、高さの不揃いを低減でき、し
かも、ダイボンディング剤に対する半導体チップのめり
込み深さが浅くなって、半導体チップに電気的ショート
が発生することを低減でき、且つ、半導体チップが発光
ダイオードチップである場合には、当該発光ダイオード
チップからの発光量が低下することを回避できるのであ
る。
【００１９】もちろん、請求項２による構成と請求項３
による構成とを組み合わせた形態にしても良いことはい
うまでもない。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、チ
ップ型ＬＥＤに適用した場合の図面について説明する。
【００２１】図１〜図６は、第１の実施の形態を示す。
【００２２】この図において、符号１は、チップ型ＬＥ
Ｄを示し、このチップ型ＬＥＤ１は、チップ型の絶縁基
板２を備え、この絶縁基板２の上面には、金属膜による
矩形のダイパッド部３と、同じく金属膜による左右一対
の端子電極４，５とが形成されているとともに、一方の
端子電極４と前記ダイパッド部３とを電気的に接続する
金属膜による細幅の配線パターン６が形成されている。
【００２３】更に、前記チップ型ＬＥＤ１は、前記ダイ
パッド部３の上面にダイボンディングした発光ダイオー
ドチップ７と、この発光ダイオードチップ７と前記他方
の端子電極５との間をワイヤボンディングした細い金属
線８と、前記発光ダイオードチップ６及び配線パターン
６の部分をパッケージする透明合成樹脂製のモールド部
９とを備えている。
【００２４】なお、前記両端子電極４，５は、絶縁基板
２の上面から端面及び下面にわたるように延びている。
【００２５】そして、前記絶縁基板２上面におけるダイ
パッド部３に対して発光ダイオードチップ７をダイボン
ディングするに際しては、以下に述べるように構成す
る。
【００２６】前記発光ダイオードチップ７は、一般的に
言って、長さ寸法Ｌ０で幅寸法Ｗ０の矩形であるから、
前記ダイパッド部３を、その長さ寸法Ｌ１及び幅寸法Ｗ
１を、前記発光ダイオードチップ７の矩形における長さ
寸法Ｌ０及び幅寸法Ｗ０と等しいか、略等しくした合同
又は略合同の矩形して、このダイパッド部３の上面に、
図３に示すように、半田ペースト１０の適宜量を塗着
し、次いで、この半田ペースト１０の上に、図４に示す
ように、前記発光ダイオードチップ７を載せ、この状態
で、半田の溶融点以上の温度に加熱したのち冷却して半
田を凝固するというようにする。
【００２７】このように構成することにより、前記矩形
の発光ダイオードチップ７を、前記矩形のダイパッド部
３に対して、図５に二点鎖線で示すように、当該発光ダ
イオードチップ７における各側面がダイパッド部３にお
ける各側面に対して非平行の向き姿勢で載せられている
か、或いは、発光ダイオードチップ７が前記ダイパッド
部３の中心からずれた位置に載せられている場合に、加
熱溶融した半田における表面張力が発光ダイオードチッ
プ７及びダイパッド部３の各側面に同時に作用するか
ら、この表面張力によるセルフアライメントにて、前記
矩形の発光ダイオードチップ７は、その各側面が矩形の
ダイパッド部３における各側面と平行又は略平行になる
姿勢の向きに自動的に修正されるとともに、当該発光ダ
イオードチップ７がダイパッド部３における中心に正確
に位置するように自動的に修正されることになる。
【００２８】そして、前記発光ダイオードチップ７は、
前記のように修正された姿勢のままで、溶融半田の凝固
にて固定される。
【００２９】この場合において、本発明者達の実験によ
ると、加熱溶融した半田における表面張力のセルフアラ
イメントによる前記した自動的な修正は、前記ダイパッ
ド３における矩形の長さ寸法Ｌ１及び幅寸法Ｗ１を、前
記発光ダイオードチップ７における矩形の長さ寸法Ｌ０
及び幅寸法Ｗ０の０．５０〜１．５０倍の範囲内にした
場合において確実に達成できるのであり、好ましくは、
０．６５〜１．３５倍の範囲内で、最も好ましいのは、
０．７５〜１．２５倍の範囲内であった。また、導電性
ペースト等の半田ペースト以外のダイボンディング剤に
ついても同様であった。
【００３０】つまり、このように構成することにより、
絶縁基板２におけるダイパッド部３に対する発光ダイオ
ードチップ７のダイボンディングに際して、ダイボンデ
ィング剤のセルフアライメントにより、発光ダイオード
チップ７におけるダイパッド部３の中心からのずれを小
さくすることができるとともに、発光ダイオードチップ
７における各側面をダイパッド部３における各側面に対
して平行又は平行に近づけることができるから、この発
光ダイオードチップ７をパッケージするモールド部９及
び絶縁基板における幅寸法を、従来の場合よりも小さく
でき、ひいては、チップ型ＬＥＤ１を小型・軽量化でき
るとともに、発光ダイオードチップ６からの発射される
光の指向性のバラ付きを小さくできる。
【００３１】なお、本実施の形態においては、前記ダイ
パッド部３と一方の端子電極４とを電気的に接続する配
線パターン６を、図２に二点鎖線Ａで示すように、真っ
直ぐな直線な直線にすることなく、実線で示すように、
斜めに傾斜することにより、この配線パターン６の長さ
を長くし、これをパッケージするモールド部９との密着
面積を増大するようにして、この配線パターン６を伝っ
て大気中の湿度等が侵入することを確実に低減できるよ
うに構成している。この場合、前記配線パターンは、一
本にすることに限らず、図７に実線で示す配線パターン
６と、二点鎖線で示す配線パターン６′との二本にして
も良い。
【００３２】次に、図８は、第２の実施の形態を示す。
【００３３】この第２の実施の形態は、前記絶縁基板２
における上面に矩形に形成したダイバッド部３における
各隅角部に、当該ダイパッド部３から一体的に外向きに
延びる細幅の延長部３ａを設けたものである。
【００３４】このように、ダイパッド部３に、当該ダイ
パッド部３から一体的に外向きに延びる細幅の延長部３
ａを部分的に設けることにより、このダイパッド部３の
表面に塗着した半田ペースト１０を、これに発光ダイオ
ードチップ７を載せたのち加熱溶融したとき、この溶融
半田の一部が、前記細幅の延長部３ａの表面に広がくこ
とになるから、この広がりによって、前記ダイパッド部
３の表面における溶融半田の盛り上がり高さを、当該溶
融半田の表面張力によるセルフアライメントを確保した
状態のもとで、低くできるのである。
【００３５】この場合、第２の実施の形態の変形例とし
ては、前記ダイパッド部３に対する細幅の延長部３ａ
を、図９に示すように、前記ダイパッド部３における各
側面の部分に設けるという構成しても良く、また、図１
０に示すように、前記細幅の延長部３ａの複数本を、ダ
イパッド部３における一つの側面に設け、この各延長部
３ａを、前記配線パターン６と兼用にしても良いのであ
る。
【００３６】そして、図１１及び図１２は、第３の実施
の形態を示す。
【００３７】この第３の実施の形態は、前記絶縁基板２
における上面に矩形に形成したダイバッド部３に、凹み
部１１を、当該凹み部１１内に前記発光ダイオードチッ
プ７が嵌まることがない大きさにして設けるものであ
る。
【００３８】このように構成することにより、前記ダイ
パッド部３の表面に塗着した半田ペースト１０を、これ
に発光ダイオードチップ７を載せたのち加熱溶融したと
き、この溶融半田の一部が、前記凹み部１１に入ること
になるから、これによって、前記ダイパッド部３の表面
における溶融半田の盛り上がり高さを、当該溶融半田の
表面張力によるセルフアライメントを確保した状態のも
とで、低くできるのである。
【００３９】前記実施の形態は、発光ダイオードチップ
を使用したチップ型ＬＥＤに適用した場合であったが、
本発明は、このチップ型ＬＥＤに限らず、ダイオード又
はトランジスター等の他の半導体装置に適用できること
はいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態によるチップ型ＬＥＤを示す
縦断正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】前記第１の実施の形態によるチップ型ＬＥＤを
示す斜視図である。
【図４】前記第１の実施の形態における分解斜視図であ
る。
【図５】図４のＶ−Ｖ視断面図である。
【図６】前記第１の実施の形態において絶縁基板に発光
ダイオードチップをダイボンディングした状態を示す縦
断正面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】第２の実施の形態における絶縁基板を示す斜視
図である。
【図９】第２の実施の形態における別の絶縁基板を示す
斜視図である。
【図１０】第２の実施の形態における更に別の絶縁基板
を示す斜視図である。
【図１１】第３の実施の形態における絶縁基板を示す斜
視図である。
【図１２】図１１のXII −XII 視断面図である。
【符号の説明】
１ チップ型ＬＥＤ ２ 絶縁基板 ３ ダイパッド部 ３ａ 延長部 ４，５ 端子電極 ６ 配線パターン ７ 発光ダイオードチップ ８ 金属線 ９ モールド部 １０ 半田ペースト（ダイボンディ
ング剤）

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絶縁基板の表面に金属膜による矩形のダイ
    パッド部を形成し、このダイパッド部の表面に、矩形の
    半導体チップを、ダイボンディング剤にてダイボンディ
    ングし、この半導体チップを、合成樹脂製のモールド部
    にてパッケージして成る半導体装置において、 前記ダイパッド部の矩形における長さ寸法及び幅寸法
    を、前記半導体チップの矩形における長さ寸法及び幅寸
    法の０．５０〜１．５０倍にすることを特徴とする半導
    体チップを使用した半導体装置。
  2. 【請求項２】前記請求項１の記載において、前記ダイパ
    ッド部の周囲に、当該ダイパッド部から一体的に外向き
    に延びる細幅の延長部を部分的に設けることを特徴とす
    る半導体チップを使用した半導体装置。
  3. 【請求項３】前記請求項１又は２の記載において、前記
    ダイパッド部に、凹み部を、当該凹み部内に前記半導体
    チップが嵌まることがない大きさにして設けることを特
    徴とする半導体チップを使用した半導体装置。
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