JP2006165411A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂パッケージからリードが伸びないで、外部接続用電極が樹脂パッケージから露出する構造の、いわゆるリードレスパッケージタイプの半導体装置およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、高密度化実装に適した封止樹脂の外形より外部接続用電極が内側に形成されながら、実装基板にハンダ付けした場合にハンダフィレットが形成され、ハンダ付け性を容易に確認することができる構造の半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a so-called leadless package type semiconductor device having a structure in which leads are not extended from a resin package and an external connection electrode is exposed from the resin package, and a method of manufacturing the same. More specifically, a solder fillet is formed when soldering to the mounting board while the external connection electrode is formed on the inside from the outer shape of the sealing resin suitable for high-density mounting, and solderability is easily confirmed. The present invention relates to a semiconductor device having such a structure and a method for manufacturing the same.
PDA、携帯電話機などの高機能化に伴い、半導体装置を含む電子部品の高密度実装化が大きく要望されている。この電子部品の高密度実装化に当り、半導体装置はQFPに代表されるリードタイプパッケージからQFNに代表されるリードレスパッケージ化に移りつつある。このようなリードレスパッケージの半導体装置は、たとえば図4に示されるような構造になっている。 With higher functionality of PDAs, mobile phones, and the like, there is a great demand for high-density mounting of electronic components including semiconductor devices. In order to achieve high-density mounting of electronic components, semiconductor devices are shifting from lead type packages represented by QFP to leadless packages represented by QFN. Such a leadless package semiconductor device has a structure as shown in FIG. 4, for example.
すなわち、ダイパッド4(半導体素子載置部)上に半導体素子(チップ)1がダイボンディングされ、半導体素子1の電極が外部接続用電極3と金線などのワイヤ2により接続され、半導体素子1がダイボンディングされた表面側周囲が封止樹脂5により被覆されている。外部接続用電極3およびダイパッド4の裏面(露出面)には、Ni薄膜層と金や金合金などのハンダの乗りやすい接着用金属膜6が設けられており、実装基板9などに直接ハンダ7により接続することができるように形成されている。その結果、リードやハンダ材などが半導体装置の外形から外側に形成されることがなく、非常に高密度に実装することができる(たとえば特許文献1参照)。
前述のような構成では、複数個の半導体装置用のダイパッド4および外部接続用電極3が形成されたリードフレーム等の実装用基材上に半導体素子1を複数個マウントし、複数個の半導体素子1の全体を封止樹脂5で被覆してから切断して各半導体装置が製造されるため、外部接続用電極3の側面には接着剤、たとえばハンダの乗りやすい接着用金属膜が形成されておらず、外部接続用電極3の側面にはハンダが乗らず、いわゆるハンダフィレットが形成されない。したがって、実装基板9にハンダ付けした後に接着状態をチェックする場合に、接着部分が実装基板と外部接続用電極との接触面だけになるため、接着状態の視認性が悪く、検査が困難であるという問題がある。
In the configuration as described above, a plurality of
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、実装基板への接着状態を簡単に確認することができるように、外部接続用電極の側面にハンダフィレットを形成し得るようにしながら、ハンダフィレット部が半導体装置の樹脂パッケージ(封止樹脂)の外形より内側に形成されるようにして、小型で高密度実装化の妨げとならないような構造の半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and enables solder fillets to be formed on the side surfaces of the external connection electrodes so that the state of adhesion to the mounting substrate can be easily confirmed. However, the semiconductor fillet portion is formed inside the outer shape of the resin package (sealing resin) of the semiconductor device, and a semiconductor device having a structure that is small and does not hinder high-density mounting and a method for manufacturing the same are provided. The purpose is to do.
本発明による半導体装置は、半導体素子載置部の一面に載置された半導体素子と、該半導体素子の電極と電気的に接続する外部接続用電極と、前記一面に載置された前記半導体素子を被覆する封止樹脂部とを具備し、前記外部接続用電極の外側側面を含めた露出面に接着用金属膜が設けられ、かつ、前記外側側面部が前記封止樹脂部の側面より内側に位置することを特徴とする。 The semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element mounted on one surface of a semiconductor element mounting portion, an external connection electrode electrically connected to an electrode of the semiconductor element, and the semiconductor element mounted on the one surface. And an adhesive metal film is provided on the exposed surface including the outer side surface of the external connection electrode, and the outer side surface portion is on the inner side of the side surface of the sealing resin portion. It is located in.
ここに「外部接続用電極の外側側面」とは、外部接続用電極が半導体装置の外周側を向いた側面(外部接続用電極の厚さ方向の面)を意味し、また、「封止樹脂部の側面より内側」とは、封止樹脂の外周側面よりも半導体装置の中心側であることを意味し、さらに「接着用金属膜が設けられる」とは、ハンダ等の接着剤がなじんで表面に乗りやすい金属膜が少なくとも表面に設けられることを意味し、その間に中間金属層など他の金属膜が設けられることを排除するものではない。 Here, the “outer side surface of the external connection electrode” means the side surface (surface in the thickness direction of the external connection electrode) in which the external connection electrode faces the outer peripheral side of the semiconductor device. "Inside from the side surface of the part" means that it is closer to the center side of the semiconductor device than the outer peripheral side surface of the sealing resin, and further "to be provided with an adhesive metal film" means that an adhesive such as solder is familiar. This means that a metal film that is easy to ride on the surface is provided on at least the surface, and it does not exclude that another metal film such as an intermediate metal layer is provided therebetween.
本発明による半導体装置の製造方法は、複数個の半導体素子載置部および外部接続用電極を、隣接する半導体装置の外部接続用電極が連続するように配置した実装用基材を作製し、該実装用基材の前記半導体素子載置部に、それぞれ半導体素子を載置し、該半導体素子の電極を前記外部接続用電極に電気的に接続し、前記実装用基材の前記半導体素子を載置した一面を封止樹脂により被覆し、前記実装用基材の他面側から、前記封止樹脂を残し、前記連続する外部接続用電極を切断し、該切断により露出した側面部を含めた前記外部接続用電極の露出面に接着用金属膜を設け、前記封止樹脂を前記切断の切断幅より狭い幅で切断し、前記外部接続用電極の外側側面部が封止樹脂部の側面より内側に位置するように個片化することを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a mounting substrate in which a plurality of semiconductor element mounting portions and external connection electrodes are arranged so that external connection electrodes of adjacent semiconductor devices are continuous, A semiconductor element is mounted on the semiconductor element mounting portion of the mounting substrate, the electrodes of the semiconductor element are electrically connected to the external connection electrodes, and the semiconductor element of the mounting substrate is mounted. The placed one surface was covered with a sealing resin, and from the other surface side of the mounting substrate, the sealing resin was left, the continuous external connection electrodes were cut, and the side portions exposed by the cutting were included. An adhesive metal film is provided on the exposed surface of the external connection electrode, the sealing resin is cut with a width narrower than the cutting width of the cutting, and the outer side surface portion of the external connection electrode is from the side surface of the sealing resin portion. It is divided into pieces so as to be located inside
ここに「外部接続用電極を切断し」とは、外部接続用電極のみを正確に切断することに限定されず、その厚さを越えて封止樹脂の一部を切断してもよいことを意味し、また「切断幅より狭い幅で切断し」とは、個片化のための封止樹脂部を切断する場合の溝幅が、外部接続用電極を切断する場合の溝幅より狭いことを意味し、たとえばダイシングブレードで切断する場合には、そのブレードの厚さの薄いものを用いることにより狭く形成することができる。 Here, “cutting the external connection electrode” is not limited to accurately cutting only the external connection electrode, but may cut a part of the sealing resin beyond its thickness. It means that the groove width when cutting the sealing resin part for singulation is narrower than the groove width when cutting the electrode for external connection. For example, in the case of cutting with a dicing blade, it can be formed narrow by using a thin blade.
本発明の半導体装置によれば、接着用金属膜が外部接続用電極の外側側面にも設けられているため、実装基板などにハンダ付けする場合でも、外部接続用電極の外側側面にハンダがはい上がり、ハンダフィレットが形成される。しかも、その側面は封止樹脂の側面よりも内側に形成されているため、ハンダフィレットが形成されても封止樹脂の側面より外側にはみ出すことはない。その結果、実装基板などへの接着強度を強くすることができるとともに、その接着性をチェックする場合でも、ハンダフィレットが形成されていれば接着剤がよく流れていることを意味し、一目でその接着状態を確認することができるとともに、そのハンダフィレットは封止樹脂のパッケージより内側に形成されているため、半導体装置を実装基板などに高密度実装化する場合でも、隣接する電子部品とのショートなどの問題を全く生じさせることはなく、高密度実装化になんらの支障を来たさない。 According to the semiconductor device of the present invention, the adhesive metal film is also provided on the outer side surface of the external connection electrode. Therefore, even when soldering to a mounting board or the like, solder is applied to the outer side surface of the external connection electrode. The solder fillet is formed. And since the side surface is formed inside the side surface of sealing resin, even if a solder fillet is formed, it does not protrude outside the side surface of sealing resin. As a result, the adhesive strength to the mounting substrate can be increased, and even when checking the adhesiveness, it means that if the solder fillet is formed, the adhesive flows well. The adhesion state can be confirmed, and the solder fillet is formed on the inner side of the sealing resin package. Therefore, even when a semiconductor device is mounted on a mounting board or the like at high density, it is short-circuited with an adjacent electronic component. This does not cause any problems such as high density mounting.
さらに、本発明の製造方法によれば、外部接続用電極を切断することによりその側面を露出させ、接着用金属膜を無電解メッキなどにより設けた後に、その切断幅よりも幅の狭い切断方法で封止樹脂部を切断して個片化しているため、外部接続用電極の側面を封止樹脂の側面よりも内側にしながらその側面に接着用金属膜を、非常に簡単な方法で設けることができる。その結果、高密度実装化に適した半導体装置で、かつ、接着性の検査を非常に容易に行うことができる半導体装置を簡単に製造することができる。 Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, the external connection electrode is cut to expose its side surface, and the adhesive metal film is provided by electroless plating or the like, and then the cutting method is narrower than the cutting width. Since the sealing resin part is cut and separated into individual pieces, the side surface of the electrode for external connection is made inward of the side surface of the sealing resin, and an adhesive metal film is provided on the side surface by a very simple method. Can do. As a result, it is possible to easily manufacture a semiconductor device that is suitable for high-density mounting and that can perform an adhesion test very easily.
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体装置について説明をする。本発明による半導体装置は、図1にその一実施形態である半導体装置を実装基板にマウントした状態を示す断面説明図が示されるように、たとえばリードフレームからなる実装用基材に形成されたダイパッド4(半導体素子載置部)の一面に半導体素子(チップ)1がダイボンディングされ、その半導体素子1の図示しない電極と外部接続用電極3とが、たとえば金線などのワイヤ2により電気的に接続され、そのダイパッド4および外部接続用電極3の半導体素子1側が封止樹脂5により被覆されている。本発明では、外部接続用電極3の外側側面を含めた露出面に接着用金属膜6が設けられるとともに、外部接続用電極3の外側側面が封止樹脂5の側面より内側に位置するように形成されていることに特徴がある。
Next, the semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. A semiconductor device according to the present invention has a die pad formed on a mounting substrate made of a lead frame, for example, as shown in FIG. 1 which is a cross-sectional explanatory view showing a state in which the semiconductor device according to the embodiment is mounted on a mounting substrate. A semiconductor element (chip) 1 is die-bonded on one surface of 4 (semiconductor element mounting portion), and an electrode (not shown) of the
半導体素子1は、たとえば通常のシリコン基板などに電子回路が形成され、四角形状にチップ化されたものが用いられるが、これに限定されるものではない。一般的には、この半導体素子1の表面の対向する2辺側または周囲の4辺側に図示しない電極が形成され、たとえば四角形状のダイパッド4上にダイボンディングされている。
As the
ダイパッド4は、外部接続用電極3とともに、たとえば銅またはニッケルなどからなり、0.1〜0.2mm程度厚のリードフレームの枠体に接続して一体的に形成され、複数個の半導体装置用のものが連続して形成されている。外部接続用電極3は、ダイパッド4の周囲に設けられて、ダイパッド4の対向する2辺側に引き出されていてもよいし、ダイパッド4の4辺と垂直方向に延出される構造でもよい。しかし、リードフレームで複数のダイパッド4が並ぶ方向に延出される外部接続用電極3は、隣接する半導体装置用の外部接続用電極3と連続して形成され、個片化の際に切断分離される。このダイパッド4および外部接続用電極は、リードフレームから形成されなくても、たとえば金属板などの支持体上に金属層で形成され、その後に支持体が除去されたものでもよい。また、ダイパッド4と外部接続用電極3とは、同一面に形成されていてもよいし、たとえばダイパッドが外部接続用電極3よりも高く形成され、ダイパッド4はその裏面も封止樹脂5により被覆される構造でもよい。
The
図1に示される例では、ダイパッド4の裏面と、外部接続用電極3の裏面および外側に面する側面とに、接着用金属膜6が設けられている。この接着用金属膜6は、たとえば無電解メッキにより形成され、接着剤がハンダの場合、ニッケル膜と金膜とにより形成される。すなわち、最表面にはハンダがなじみやすいAuやSnまたはこれらを含む合金などの金属膜が設けられるが、その下側にはそのAuやSnなどを被着させやすい中間層が設けられてもよい。
In the example shown in FIG. 1, an
半導体素子1の電極と外部接続用電極3との電気的接続は、一般的には図1に示されるように、金線などのワイヤ2によりワイヤボンディングされるが、ワイヤによる接続には限定されない。このダイパッド4上の半導体素子1やワイヤ2の部分を被覆するように、たとえばエポキシ樹脂などからなる封止樹脂5が設けられている。この封止樹脂5の外形は、電子部品の小型化要請に応じ最小限の大きさに形成され、本発明でも従来と同じ最小限の大きさに形成されているが、本発明では、外部接続用電極3の外側側面3a、すなわち半導体装置の外周側の側面が、この封止樹脂5の側面5aよりも内側(半導体装置の中心側)に位置するように形成されている。
The electrical connection between the electrode of the
このような半導体装置は、図1に示されるように、図示しない配線が形成された実装基板9の配線上に、接着剤としてハンダ材7が塗布されて載置され、加熱することにより実装基板9にハンダ付けされる。この際、図1に示されるように、外部接続用電極3の外側側面3aにも接着用金属膜6が設けられているため、ハンダ材7がはい上がり、ハンダフィレット7aが形成される。しかも、外部接続用電極3の外側側面3aが封止樹脂5の側面5aよりも内側になるように形成されているため、ハンダフィレット7aは封止樹脂5の側面5aすなわち樹脂パッケージの内側に形成される。その結果、高密度実装化ができ、しかも接着性の検査を簡単で確実に行うことができる。
As shown in FIG. 1, such a semiconductor device is mounted on a wiring of a mounting
この外部接続用電極3の外側側面3a(接着用金属膜6の表面)を封止樹脂5の側面5aよりも内側に形成するには、たとえば後述する製造方法で述べるように、あらかじめ厚いダイシングブレードにより、隣接する半導体装置に連続している外部接続用電極3を切断し、その後に薄いダイシングブレードで封止樹脂を切断して個片化することにより、簡単に形成することができる。
In order to form the
つぎに、図2〜3を参照しながら、この半導体装置の製造方法について説明をする。まず、図2(a)に示されるように、金属板に複数個の半導体装置用のダイパッド4および外部接続用電極3を、隣接する半導体装置用の外部接続用電極3が連続するように形成したリードフレームを作製し、そのリードフレームの各ダイパッド4の一面にそれぞれ半導体素子1をダイボンディングする。そして、その半導体素子1のそれぞれの電極(図示せず)を外部接続用電極3と、たとえば金線などのワイヤ2により電気的に接続する。
Next, a method for manufacturing this semiconductor device will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, a plurality of
つぎに、図2(b)に示されるように、前記リードフレームの一面側である前記半導体素子1側を全面的に封止樹脂5により被覆する。全面的にとは、図2(b)に示されるように、複数個の半導体装置用を一体的に被覆することを意味する。この封止樹脂5による被覆は、通常の半導体装置の製造と同様に、たとえばトランスファモールドなどで行うことができる。
Next, as shown in FIG. 2B, the
その後、図2(c)に示されるように、封止樹脂5の表面に保持用テープ8を貼付する。この保持用テープ8は、外部接続用電極3を切断する際に、その機械的強度を保つとともに、個片化した場合にも各半導体装置がバラバラにならないように保持する機能を有しているが、たとえば紫外線硬化型または熱硬化型の粘着テープを用いることが好ましい。紫外線の照射または加熱処理により接着強度を上げることができ、ダイシングの際の保持強度を保つことができるからである。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the holding
つぎに、図3(d)に示されるように、リードフレームの他面側から半導体装置の境界部の外部接続用電極3を切断する。この切断は、外部接続用電極3の外側の側面を露出させて接着用金属膜6を被膜形成できるようにするとともに、その側面3aが封止樹脂5の側面5aより内側に位置するようにするため、たとえば、溝幅が0.3〜0.4mm程度と後述する個片化のための切断の溝幅よりも広くなるように行う。
Next, as shown in FIG. 3D, the
その後、脱脂工程で表面の汚れや不純物を取り除き、図3(e)に示されるように、たとえば亜硫酸金ナトリウムからなる無電解メッキ液10に浸漬し、金からなる接着用金属膜6を0.03μm程度の厚さでリードフレームの露出面に形成する。これにより、ダイパッド4の裏面、外部接続用電極3の裏面および前述の切断により露出する外部接続用電極3の外側側面に接着用金属膜6が形成される。
Thereafter, dirt and impurities on the surface are removed in a degreasing step, and as shown in FIG. 3 (e), the metal film for
最後に、封止樹脂5の部分を切断して各半導体装置に個片化する。この切断も、ダイシングブレードによりダイシングすることにより行うことができ、薄いダイシングブレードを用いることにより、前述の切断の幅より狭い幅で切断する。その結果、外部接続用電極3の外側側面3aが、封止樹脂の側面5aよりも内側に位置するように形成される。なお切断工程は、ダイシングブレードを用いる代わりに、レーザ光を照射して行うことができる。
Finally, the portion of the sealing
この方法で製造することにより、非常に簡単な製造工程で、外部接続用電極3の外側側面3aを封止樹脂5の側面5aよりも内側にしながら、その側面3aにも接着用金属膜6を形成することができる。その結果、前述のように、高密度化実装に適した小型の半導体装置でありながら、実装基板9への接着状態の検査を容易に行うことができる半導体装置が得られる。
By manufacturing by this method, the
1 半導体素子
2 ワイヤ
3 外部接続用電極
4 ダイパッド
5 封止樹脂
6 接着用金属膜
7 ハンダ材
8 保持用テープ
9 実装基板
10 メッキ液
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