JP2004022862A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体チップ1と、この半導体チップ1の電極に電気的に接続された複数の導体2A,2Bと、これら複数の導体2A,2Bおよび半導体チップ1を封止する樹脂パッケージ3と、を有しており、導体2A,2Bは、厚みが相違する厚肉部21a,21bと薄肉部22a,22bとを有し、かつ厚肉部21a,21bの下面部が樹脂パッケージ3の底面から露出した面実装用の端子部23a,23bとされている、半導体装置Aであって、複数の導体2A,2Bのうちの少なくとも1つの厚肉部21a,21bは、その全体または一部の幅が不均一な非矩形状に形成されている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本願発明は、樹脂パッケージ型の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体装置の一例を図9に示す。図示された半導体装置は、半導体チップ9と、金属板からなる一対の導体8A,8Bと、これらを封止する樹脂パッケージ7とを具備して構成されている。導体8Aは、半導体チップ9を搭載しており、この導体8Aと半導体チップ9の下面の電極(図示略)とは導通している。半導体チップ9の上面の電極90と導体8Bとは、ワイヤWを介して導通している。一対の導体8A,8Bは、厚肉部81a,81bと薄肉部82a,82bとを有しており、厚肉部81a,81bの下面部は、樹脂パッケージ7の底面から露出した面実装用の端子部83a,83bとされている。これらの端子部83a,83bは、同図(b)に示すように、矩形状である。
【0003】
このような構成によれば、端子部83a,83bを利用することにより、半導体装置を所望箇所に面実装することができる。導体8A,8Bの上面部分のサイズは、端子部83a,83bの面積よりも大きいために、それらの部分に半導体チップ9やワイヤWのボンディングを適切に行なうこともできる。導体8A,8Bの薄肉部82a,82bについては、樹脂パッケージ7の内部に埋没していることにより、これら薄肉部82a,82bの下方には樹脂パッケージ7の構成樹脂の一部が存在するために、このことによって樹脂パッケージ7の導体8A,8Bに対する固定保持力を高めることも可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体装置においては、次のような不具合を生じていた。
【0005】
すなわち、この種の半導体装置の技術分野においては、全体の小型化が強く要請されることにより、半導体装置全体の縦横の寸法や高さを所定の寸法以下に設定しなければならない場合がある。このような要請に応えるべく半導体装置の小型化を図る場合、導体8Aについては半導体チップ9を搭載可能なサイズにする必要があることから、導体8Bの全体のサイズをあまり大きくとることができない場合がある。その一方、そのよう場合であっても、端子部83bについては、面実装を適切に行なうことができるようにある程度の大きさにしなければならない。
【0006】
端子部83bをある程度の大きさにする手段としては、図9(a)に示された厚肉部81bの寸法bを大きくすることが考えられる。ところが、このようにしたのでは、薄肉部82bの寸法aが小さくなり、この薄肉部82bの直下に存在する樹脂パッケージ7の樹脂量が少なくなる。これでは、樹脂パッケージ7の導体8Bに対する固定保持力が低くなり、薄肉部82bの下方の樹脂部分にクラックが生じ易くなる。
【0007】
また、上記とは異なり、図9(b)に示された厚肉部81bの幅cを大きくすることによって端子部83bの面積を大きくしようとすると、樹脂パッケージ7のうち、厚肉部81bの両側方部分の幅dが小さくなる。したがって、この部分にクラックを生じ易くなってしまう。とくに、上記の幅dが小さくなると、樹脂パッケージ7の樹脂成形時において、樹脂パッケージ7の隅部分に対する樹脂の充填性が悪くなるために、クラックが一層生じ易いものとなる。
【0008】
このように、従来においては、半導体装置全体の小型化を図る場合に、樹脂パッケージ7にクラックが発生し易くなる虞れがあり、これが半導体装置の小型化を促進する上で問題となっていた。なお、上記説明は、導体8Bのサイズを小さくする場合にその近傍にクラックが発生し易くなる場合を一例としているが、実際には上記したような不具合は導体8Aと樹脂パッケージ7との関係においても当てはまる場合があった。
【0009】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、全体の小型化を図る場合であっても、樹脂パッケージにクラックが発生する虞れが少なく、かつ所望箇所への面実装も適切に行なうことが可能な半導体装置を提供することをその課題としている。
【0010】
【発明の開示】
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。
【0011】
本願発明によって提供される半導体装置は、半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続された複数の導体と、これら複数の導体および半導体チップを封止する樹脂パッケージと、を有しており、上記各導体は、厚みが相違する厚肉部と薄肉部とを有し、かつ上記厚肉部の下面部が上記樹脂パッケージの底面から露出した面実装用の端子部とされている、半導体装置であって、上記複数の導体のうちの少なくとも1つの厚肉部は、その全体または一部の幅が不均一な非矩形状に形成されていることを特徴としている。
【0012】
本願発明によれば、上記非矩形状に形成された厚肉部は、その全体または一部の幅が不均一であるために、この厚肉部は、その幅が相対的に広い部分と狭い部分とを有するものとなる。導体は、厚肉部と薄肉部とを有しており、厚肉部の一部の幅を狭くすると、それに対応する分量だけ薄肉部のサイズを増加させることが可能となる。したがって、本願発明においては、導体全体のサイズをあまり大きくできない場合であっても、従来技術とは異なり、薄肉部の面積を極端に小さくするようなことなく、厚肉部およびこの厚肉部によって構成される面実装用の端子部を面実装に必要な大きさにすることが可能となる。その結果、本願発明によれば、半導体装置全体の小型化を図る場合に、樹脂パッケージにクラックが発生する虞れを少なくしつつ、所望箇所への面実装も適切に行なえるものにすることができ、半導体装置の小型化を好適に促進することができる。
【0013】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記樹脂パッケージは、x方向に間隔を隔てた一対の第1の側面と、x方向に直交するy方向に間隔を隔てた一対の第2の側面とを有しているとともに、上記複数の導体は、それらの端子部がx方向に間隔を隔てて対をなすように設けられており、かつ上記非矩形状に形成された厚肉部は、上記樹脂パッケージの中央寄りになるほどy方向の幅が小さくなる先細形状部を有している。この先細形状部は、略台形状、略三角形状、または略半円状である構成とすることができる。
【0014】
このような構成によれば、上記樹脂パッケージを金型を利用して成形するときに、上記先細形状部は、成形用の樹脂を上記樹脂パッケージの隅部(第1および第2の側面が互いに交差して繋がっている部分)に相当する箇所へスムーズに流れ込むようにガイドする役割を果たすこととなる。したがって、上記樹脂パッケージの隅部に樹脂の未充填部分が発生しないようにして、上記樹脂パッケージにクラックがより生じ難くすることが可能となる。
【0015】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記各導体は、上記第1の側面から露出した端部を有しており、かつこの端部には凹部が形成されている。
【0016】
このような構成によれば、半導体装置の面実装時に、ハンダを上記凹部に進入させることができ、これによって上記各導体とハンダとの接合面積を大きくして、半導体装置の実装強度を高めることが可能となる。
【0017】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0019】
図1は、本願発明に係る半導体装置の一例を示している。本実施形態の半導体装置Aは、半導体チップ1、一対の導体2A,2B、および樹脂パッケージ3を具備して構成されている。
【0020】
半導体チップ1は、上面の電極10aと下面の電極(図示略)とを有している。半導体チップ1としては、種々のものを用いることができ、その具体的な機能や内部の回路構成は一切限定されない。樹脂パッケージ3は、たとえばエポキシ樹脂からなり、半導体チップ1、一対の導体2A,2B、および後述するワイヤWを一纏めにして覆っている。この樹脂パッケージ3は、略直方体状であり、上面30a,底面30b、同図のx方向に間隔を隔てて位置する一対の第1の側面30c,30d、およびx方向に直交するy方向に間隔を隔てて位置する一対の第2の側面30e,30fを有している。
【0021】
一対の導体2A,2Bは、銅板などの金属板からなり、これらは後述する所定形状の半導体装置製造用のフレーム5から作製することができる。導体2Aの上面部には、半導体チップ1が搭載されており、この半導体チップ1の下面の電極と導体2Aとは導通している。導体2Bの上面部には、一端が半導体チップ1の電極10aにボンディングされたワイヤWの他端がボンディングされている。このように、導体2Aは半導体チップ1を搭載するものであるのに対し、導体2Bはワイヤボンディングを行なうものであるから、導体2Bは導体2Aよりも全体のサイズが小さくされている。これら一対の導体2A,2Bは、x方向に間隔を隔てるように配されている。
【0022】
導体2A,2Bは、半導体チップ1の搭載あるいはワイヤWのボンディングが適切に行なうことができるように、その上面部はフラットに形成されている。ただし、これらの導体2A,2Bは、それらの下面側に段差が形成されていることにより、厚肉部21a,21bと、これよりも肉厚が薄い薄肉部22a,22bとを有している。このような厚みの差は、導体2A,2Bにスタンピング(押しつぶし)を行なうことにより、あるいはそれらの下面側にエッチング処理を施すことにより得ることが可能である。
【0023】
厚肉部21a,21bの下面部は、樹脂パッケージ3の底面30bと略面一状とされてこの底面30bから露出しており、この部分が面実装用の端子部23a,23bとなっている。また、導体2A,2Bのx方向におけるそれぞれの一端部24a,24bも、樹脂パッケージ3の第1の側面30c,30dの側方に若干量露出している。それら一端部24a,24bの端面には凹部25a,25bが形成されており、これらの凹部25a,25bは、導体2A,2Bの厚み方向に延びている。
【0024】
同図(c)によく表われているように、厚肉部21a,21bは、線対称であり、いずれも先細形状部29を一部に含む形状とされている。より具体的には、厚肉部21a,21bは、一端部24a,24b寄りの一定長さs1の領域においてはその幅w1が一定であるのに対し、その部分よりも樹脂パッケージ3の中央寄りの一定長さs2の領域は、樹脂パッケージ3の中央寄りになるほど幅w2が徐々に小さくなる底面視略台形状の先細形状部29として形成されている。
【0025】
導体2A,2Bのうち、上記した厚肉部21a,21b以外の部分が薄肉部22a,22bである。同図(a)に示すように、これら薄肉部22a,22bは、その下面が樹脂パッケージ3の底面から露出するようなことなく樹脂パッケージ3内に埋没している。
【0026】
同図(b)によく表われているように、導体2Aのx方向に延びた両側縁部には一対の肩部26aが形成されている。導体2Aは、それらの肩部26aを境として、一端部24a寄り部分の幅w1よりも、樹脂パッケージ3の中央寄り部分の幅w3の方が大きくなっている。同様に、導体2Bの両側縁部にも一対の肩部26bが形成されており、導体2Bの一端部24b寄りの幅w1よりも樹脂パッケージ3の中央寄り部分の幅w3の方が大きくなっている。このような構成によれば、導体2A,2Bに矢印N1方向の抜け力が作用したときに、上記した肩部26a,26bが樹脂パッケージ3との引っ掛かりによって大きな抵抗力を発揮することとなり、導体2A,2Bの上記方向への抜けを防止するのに好ましいものとなる。また、上記したように、幅w1が小さくされていれば、樹脂パッケージ3の四隅部分31a〜31dの樹脂の幅(y方向の幅)を大きくして、それら四隅部分31a〜31dにクラックを発生し難くすることができる。
【0027】
上記した半導体装置Aは、たとえば次のようにして製造することができる。
【0028】
まず、図2に示すような製造用のフレーム5を作製する。このフレーム5は、一定の厚みを有する長尺帯状または矩形状などの銅板を所定形状に打ち抜きプレスしたものである。このフレーム5には、上記した半導体装置Aの導体2A,2Bに相当する複数ずつのリード2A’, 2B’が形成されている。リード2A’, 2B’には、スタンピングまたはエッチング処理を施すことによりその一部分の薄肉化を図り、このことによって上述した半導体装置Aの薄肉部22a,22bおよび厚肉部21a,21bにそれぞれ対応する部分も設けておく。リード2A’, 2B’には、貫通穴25a’,25b’も形成しておく。これらの貫通穴25a’,25b’も、後述するように半導体装置Aの樹脂パッケージ3にクラックが発生することを防止するのに役立つ。
【0029】
図3に示すように、フレーム5の複数のリード2A’上には、半導体チップ1を搭載してからワイヤWのボンディング作業を行なう。次いで、たとえばトランスファモールド成形法により、図4に示すように、複数の樹脂パッケージ3を成形する。その後は、同図の仮想線L1,L2で示す箇所において、複数のリード2A’, 2B’を切断する。この切断により、複数のリード2A’, 2B’の一部分が半導体装置Aの導体2A,2Bとして仕上げられる。上記切断は、貫通穴25a’,25b’を通過する位置で行なう。このようにすれば、貫通穴25a’,25b’が設けられている分だけ複数のリード2A’, 2B’の切断が容易化されるために、切断時の衝撃が小さくなり、その衝撃によって樹脂パッケージ3にクラックが発生する虞れを無くすことできる。また、リード2A’, 2B’の貫通穴25a’,25b’は、リード2A’, 2B’が切断されることにより、その一部分が半導体装置Aの凹部25a,25bとなる。上記した一連の工程によれば、複数の半導体装置Aを一括して効率良く製造することができる。
【0030】
次に、上記した半導体装置Aの作用について説明する。
【0031】
まず、図1(a)に示すように、この半導体装置Aは、導体2A,2Bの端子部23a,23bを利用して所望の基板6に面実装可能である。より具体的には、この半導体装置Aは、ハンダリフローの手法を用いることにより、端子部23a,23bをハンダ60を介して基板6の各導体パッド61に電気的および機械的に接続することができる。導体2A,2Bの一端部24a,24bに対しては、ハンダ60の一部分を凹部25a,25bに進入させるようにして付着させることができるために、このことによってハンダ60の接合面積を大きくし、半導体装置Aの実装強度を高めることも可能である。
【0032】
導体2Bは、導体2Aと比較するとサイズが小さいものの、半導体装置Aの実装を適切に行なうためには、端子部23bの面積をある程度の大きさにしてハンダ60を充分に付着可能にする必要がある。そのための手段としては、図1(c)に示す端子部23bのx方向の寸法s3を大きくすればよい。このように寸法s3を大きくすると、端子部23bの先端縁23b’から薄肉部22bの先端縁22b’までのはみ出し量s4が小さくなる。ところが、厚肉部21bは、先細形状部29を有しており、この先細形状部29は樹脂パッケージ3の中央寄りになるほどy方向の幅が徐々に狭くなっているために、厚肉部21bがそのような幅狭とされていることに対応する分量だけ薄肉部22bのy方向の有効幅を広げてその面積を大きくすることができる。したがって、薄肉部22bの下方には樹脂パッケージ3の構成樹脂を多く存在させることができる。その結果、導体2Bを樹脂パッケージ3の底面から下方に引き抜く方向の力が発生した場合に、樹脂パッケージ3の構成樹脂がそれに対する充分な抵抗力を発揮することとなって、上記力に起因して樹脂パッケージ3にクラックが発生する虞れが無くなり、あるいは少なくなる。
【0033】
導体2Aについては、導体2Bよりも大きなサイズであるために、薄肉部22aや端子部23aの面積を大きくとることは導体2Bと比べて比較的容易である。ただし、本実施形態とは異なり、半導体チップ1として小サイズのものが用いられるなどして、この導体2Aが導体2Bと略同様な小サイズとされる場合もある。これに対し、この導体2Aも、導体2Bと同様に先細形状部29を有する構成とされているために、導体2Bについて上述したのと同様な作用が得られることとなる。
【0034】
また、厚肉部21a,21bは、いずれも先細形状部29を有していることにより樹脂パッケージ3の中央寄りほど先細となっているために、厚肉部21a,21bと樹脂パッケージ3の第2の側面30e,30fとの間の寸法w4は、樹脂パッケージ3の四隅部分31a〜31dから中央部分に向かうに連れて徐々に大きくなっている。このような構成によれば、樹脂パッケージ3を金型を利用して成形するときに、成形用樹脂が四隅部分31a〜31dに流れ易くなる。したがって、それらの部分に成形用樹脂が適切に充填されなくなるといった不具合も解消し、それらの部分にもクラックを発生し難くすることが可能となる。
【0035】
図5ないし図8は、本願発明の他の例を示している。これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【0036】
図5に示す構成においては、厚肉部21a,21bのそれぞれの一部が略半円状の先細形状部29aとして形成している。このような構成においても、その基本的な構成は、図1に示した実施形態と同様であるから、上記実施形態と同様な作用が得られる。なお、先細形状部29aの側面が滑らかな円弧状とされているために、樹脂パッケージ3の樹脂成形時に成形用樹脂を四隅部分31a〜31dに円滑に導くことをより促進する効果も期待できる。同図においては、図1に示した半導体装置Aの凹部25a,25bに相当する手段が設けられていないが、本願発明はこのようにしてもかまわない。
【0037】
図6(a),(b)に示す構成においては、半導体チップ1の上面に2つの電極10aが形成されており、複数の導体としては、半導体チップ1を搭載した導体2Aと、2つの電極10aにワイヤ接続された2つの導体2B,2B’とを備えている。この実施形態においては、導体2Aと対をなす2つの導体2B,2B’を備えているために、これらの導体2B,2B’のそれぞれのサイズはより小さくなっている。これら導体2B,2B’の厚肉部21bの一部分は、樹脂パッケージ3の中央寄りになるほど幅狭となる略台形状または略三角形状の先細形状部29bとして形成されている。
【0038】
図7に示す構成においては、2つの導体2B,2B’の各厚肉部21bの一側面21b”が曲面状とされている。このことにより、それ2つの導体2B,2B’の一部分は、樹脂パッケージ3の中央寄りになるほど幅狭となる先細形状部29cとされている。
【0039】
これら図6および図7のいずれの構成においても、導体2B,2B’の各厚肉部21bのx方向の寸法を長くすることによって端子部23b, 23b’の面積をある程度の大きさにすることができる一方、各厚肉部21bに幅狭部分が設けられていることにより各薄肉部22bの面積も確保することが可能となる。このような実施形態から理解されるように、本願発明においては、導体の数は2つに限らず、3つ、あるいは3つ以上であってもかまわない。また、図6および図7に示した実施形態においては、2つの導体2B,2B’のそれぞれを半導体チップ1の電極と電気的に接続しているが、やはり本願発明はこれに限定されない。本願発明においては、たとえば半導体チップ1として上面に1つの電極10aのみを有するものを用いることによって、2つの導体2B,2B’のいずれか一方のみを電極10aとワイヤ接続し、かつ他方の導体をいわゆるダミー端子として形成することもできる。このダミー端子は、半導体チップとの電気的な接続はなされていないものの、ハンダを利用して半導体装置を所望箇所に面実装する場合に、ハンダ付けがなされるため、その実装強度を高めるのに役立つ。また、半導体チップとしては、下面に電極が設けられておらず、かつ上面のみに電極が設けられているものもあり、このような半導体チップを用いる場合には、半導体チップを搭載する導体(導体2A)をダミー端子として利用することもできる。
【0040】
図8は、2つの導体2A,2Bのうち、導体2Bには先細形状部29を形成しているのに対し、導体2Aにはそのような先細形状部は形成されておらず、その厚肉部21aは矩形状とされている。このように、本願発明においては、複数の導体のうち、少なくとも1つの導体の厚肉部が本願発明が意図する非矩形状に形成されていればよい。複数の導体のうちの1つでも本願発明が意図する非矩形状に形成されていれば、従来技術と比べて樹脂パッケージのクラック発生の虞れを少なくすることができるからである。
【0041】
本願発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本願発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【0042】
導体の厚肉部を非矩形状とする場合、上述した実施形態のように、樹脂パッケージの中央部寄りほど幅が狭くなる形状にすれば、樹脂パッケージの成形時に樹脂パッケージの隅部に対する成形用樹脂の流動性を良くすることができる利点が得られるが、本願発明はこれに限定されない。導体の厚肉部の全体または一部の幅が不均一な非矩形状とされていれば、その具体的な形状を問わず、本願発明の技術的範囲に包摂される。
【0043】
本願発明は、導体や樹脂パッケージの具体的な材質も問わない。既述したとおり、半導体チップについては、その種類や内部の回路構成を問わないのに加え、その個数も1個に限定されない。樹脂パッケージ内に複数の半導体チップが封止されている構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本願発明に係る半導体装置の一例を示す断面図であり、(b)は、(a)の透視平面図であり、(c)は、(a)の底面図である。
【図2】図1に示した半導体装置の製造に用いられるフレームの一例を示す要部平面図である。
【図3】図1に示した半導体装置の製造工程の一例を示す要部平面図である。
【図4】図1に示した半導体装置の製造工程の一例を示す要部平面図である。
【図5】本願発明に係る半導体装置の他の例を示す底面図である。
【図6】(a)は、本願発明に係る半導体装置の他の例を示す透視平面図であり、(b)は、(a)の底面図である。
【図7】本願発明に係る半導体装置の他の例を示す底面図である。
【図8】本願発明に係る半導体装置の他の例を示す底面図である。
【図9】(a)は、従来技術の一例を示す断面図であり、(b)は、(a)の底面図である。
【符号の説明】
A 半導体装置
1 半導体チップ
2A,2B,2B’ 導体
3 樹脂パッケージ
10a 電極
21a,21b 厚肉部
22a,22b 薄肉部
23a,23b 端子部
25a,25b 凹部
30b 底面(樹脂パッケージの)
30c,30d 第1の側面(樹脂パッケージの)
30e,30f 第2の側面(樹脂パッケージの)
Claims (4)
- 半導体チップと、この半導体チップの電極に電気的に接続された複数の導体と、これら複数の導体および半導体チップを封止する樹脂パッケージと、を有しており、
上記各導体は、厚みが相違する厚肉部と薄肉部とを有し、かつ上記厚肉部の下面部が上記樹脂パッケージの底面から露出した面実装用の端子部とされている、半導体装置であって、
上記複数の導体のうちの少なくとも1つの厚肉部は、その全体または一部の幅が不均一な非矩形状に形成されていることを特徴とする、半導体装置。 - 上記樹脂パッケージは、x方向に間隔を隔てた一対の第1の側面と、x方向に直交するy方向に間隔を隔てた一対の第2の側面とを有しているとともに、
上記複数の導体は、それらの端子部がx方向に間隔を隔てて対をなすように設けられており、かつ、
上記非矩形状に形成された厚肉部は、上記樹脂パッケージの中央寄りになるほどy方向の幅が小さくなる先細形状部を有している、請求項1に記載の半導体装置。 - 上記先細形状部は、略台形状、略三角形状、または略半円状である、請求項2に記載の半導体装置。
- 上記各導体は、上記第1の側面から露出した端部を有しており、かつこの端部には凹部が形成されている、請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
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