JP2006191143A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータドライバ用、音声増幅用などの発熱量の大きな半導体素子を搭載するのに適応した半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device adapted for mounting a semiconductor element having a large calorific value, such as a motor driver and a sound amplifier.
近年の電子機器の多機能化、小型・薄型化に伴い、半導体装置においては、薄型で良好な放熱性が要望されてきている。そこで、このような薄型の半導体装置として、特許文献1には、次のようなものが提案されている。
2. Description of the Related Art As electronic devices have become more multifunctional and smaller and thinner in recent years, semiconductor devices have been required to be thin and have good heat dissipation. Therefore, as such a thin semiconductor device,
以下、従来の半導体装置について説明する。図12は、従来の半導体装置を示す図であり、図12(a)は半導体装置の要部断面図であり、図12(b)はその背面図である。 A conventional semiconductor device will be described below. FIG. 12 is a view showing a conventional semiconductor device, FIG. 12 (a) is a cross-sectional view of an essential part of the semiconductor device, and FIG. 12 (b) is a rear view thereof.
図12に示すように、従来の半導体装置は、ダイパッド1に接着剤2を塗布して、その上に半導体素子3を固着している。その半導体素子3には金属細線4が接続され、ダイパッド1周辺にある複数本のインナーリード5aとそれぞれ電気的に接続されている。各インナーリード5aと一体的に連結された各アウターリード6は封止樹脂体7から導出され、ダイパッド1,接着剤2,半導体素子3,金属細線4およびインナーリード5aは封止樹脂体7で封止されている。また、封止樹脂体7は4辺形の平板状に成形されているとともに、アウターリード6は封止樹脂体7の4辺からそれぞれ引き出されている。そして、ダイパッド1の露出面(半導体素子3を搭載した面と反対側の面)は封止樹脂体7から露出している。
As shown in FIG. 12, in the conventional semiconductor device, an
この半導体装置は、通常は、封止樹脂体7から露出したダイパッド1の露出面はプリント基板(図示せず)に接するように実装される。発熱源である半導体素子3を搭載したダイパッド1が封止樹脂体7より露出されているため、外気に直接放熱することができ、高い放熱性を保つことができる。
しかしながら、従来の半導体装置は、ダイパッド1と封止樹脂体7との密着力だけで耐湿性を確保しているので、プリント基板に半田付けする時、封止樹脂体7内に貯まった湿気が急激な熱膨張を起こし、ダイパッド1を変形させる。その為、ダイパッド1と封止樹脂体7との間に隙間が生じ易く、プリント基板に実装後の耐湿性を悪化しやすい。単に、プリント基板に接触させた状態よりも更に放熱性を高めるために、ダイパッド1の露出面をプリント基板に半田付けした場合、更に急激な湿気の熱膨張が起こり、ダイパッド1が封止樹脂体7から剥離して、耐湿性を損なうという問題があった。そのため、半導体装置単品の耐湿性だけでなく、プリント基板に実装後の耐湿性を確保する必要がある。
However, since the conventional semiconductor device ensures moisture resistance only by the adhesion between the
また、ダイパッド1の裏面を封止金型(図示せず)に押し当てて樹脂封止する際、樹脂を注入する時の注入圧力によって、樹脂がダイパッド1と封止金型との間に流れ出し、ダイパッド1の裏面側に薄バリが発生する。この薄バリを放置すると、ダイパッド1の裏面からの放熱を妨げるため、薬品やウォータージェットなどで薄バリを除去する必要がある。しかし、上記の耐湿性に問題があることから、薬品やウォータージェットなどで薄バリを除去する際に、水分や薬品が封止樹脂体7内部に浸透して、信頼性に支障を来すという問題があった。
Further, when the resin pad is pressed by pressing the back surface of the
本発明の目的は、従来の上記問題点を解決するもので、プリント基板に実装後の耐湿性を確保できる放熱効果の高い半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to provide a semiconductor device having a high heat dissipation effect that can secure moisture resistance after being mounted on a printed circuit board and a method for manufacturing the same.
本発明の半導体装置は、長方形のダイパッド上に搭載された半導体素子と、前記ダイパッドの側面に設けられ前記半導体素子の搭載面側に屈曲した複数の突起部と、前記ダイパッドの短辺に設けられ前記ダイパッドを支持する支持リードと、前記半導体素子に金属細線でそれぞれ電気的に接続された複数本のインナーリードと、各インナーリードにそれぞれ一体的に連結された各アウターリードと、前記搭載面、前記半導体素子、前記複数の突起部、前記金属細線、および前記インナーリード群を樹脂封止する長方形の平板状に成形された封止樹脂体とを備え、前記複数本のアウターリードを封止樹脂体の長辺からそれぞれ引き出し、前記ダイパッドの露出面を前記封止樹脂体から露出させた構成である。 A semiconductor device according to the present invention is provided on a semiconductor element mounted on a rectangular die pad, a plurality of protrusions provided on a side surface of the die pad and bent toward a mounting surface side of the semiconductor element, and provided on a short side of the die pad. A support lead that supports the die pad, a plurality of inner leads that are electrically connected to the semiconductor element by thin metal wires, outer leads that are integrally connected to the inner leads, and the mounting surface; A sealing resin body formed into a rectangular flat plate for resin-sealing the semiconductor element, the plurality of protrusions, the fine metal wires, and the inner lead group, and sealing the plurality of outer leads. It is the structure which pulled out from the long side of the body, respectively, and exposed the exposed surface of the die pad from the sealing resin body.
この構成により、半導体素子を搭載したダイパッドの露出部から直接外部に放熱されるため、放熱効果が極めて良い。また、ダイパッドの側面に複数の突起部を設けているため、封止樹脂体との噛み合いが良く密着性が改善される。また、封止樹脂体内に蓄積された湿気が半田付け時に熱膨張する際には、ほど良い通気性があって蒸気を逃がすことから、ダイパッドの変形が少なくなり、ダイパッドが封止樹脂体から剥離することを防止できる。 With this configuration, heat is radiated directly from the exposed portion of the die pad on which the semiconductor element is mounted, so that the heat radiation effect is extremely good. In addition, since the plurality of protrusions are provided on the side surface of the die pad, the engagement with the sealing resin body is good and the adhesion is improved. In addition, when the moisture accumulated in the sealing resin body thermally expands during soldering, it has adequate air permeability and escapes steam, so that the deformation of the die pad is reduced and the die pad is peeled off from the sealing resin body. Can be prevented.
更に、ダイパッド側面に設けられた複数の突起部の先端をT字型にすると、封止樹脂体と突起部との噛み合いが更に良くなり、密着性が更に改善される。また、隣同士の突起部を先端で互いに連結すると、封止樹脂体との噛み合いが更に良くなる。 Furthermore, if the tips of the plurality of protrusions provided on the side surface of the die pad are T-shaped, the engagement between the sealing resin body and the protrusions is further improved, and the adhesion is further improved. Further, when the adjacent protrusions are connected to each other at the tip, the engagement with the sealing resin body is further improved.
また、ダイパッドの裏面の周縁に沿ってリング状の溝を設けると、樹脂封止時に、封止金型とダイパッドの露出面との間に樹脂が回り込むのを溝で防止し、ダイパッドの露出面にできる薄バリの大きさを制約することができる。このリング状の溝を二重に設けると、より確実に薄バリを防止できる。 Also, if a ring-shaped groove is provided along the periphery of the back surface of the die pad, the resin prevents the resin from flowing between the sealing mold and the exposed surface of the die pad during resin sealing, and the exposed surface of the die pad The size of the thin burr that can be reduced can be restricted. If this ring-shaped groove is provided twice, thin burr can be prevented more reliably.
また、ダイパッドの長辺とインナーリードを接続した第2の支持リードが前記ダイパッドの長辺に付加されると、樹脂封止する際の封止金型への押さえ圧力を強くする一方、ダイパッドの面方向の変形が少なくなり、薄バリの発生が少なくなるだけでなく、この半導体装置を実装する際には、ダイパッドに接続されたインナーリードとダイパッドの露出面の双方からの放熱が可能になり、半田付けし難いダイパッド露出面を半田付けしなくてもかなりの放熱効果が期待できる。 Further, when the second support lead connecting the long side of the die pad and the inner lead is added to the long side of the die pad, the pressing pressure to the sealing mold when the resin is sealed is increased, while the die pad In addition to reducing the deformation in the surface direction and reducing the occurrence of thin burrs, it is possible to dissipate heat from both the inner leads connected to the die pad and the exposed surface of the die pad when mounting this semiconductor device. Even if the exposed surface of the die pad, which is difficult to solder, is not soldered, a considerable heat dissipation effect can be expected.
それに加えて、第1または第2の支持リードの幅をインナーリード幅の2倍以上に広くすると、樹脂封止時の押さえ圧力が強くなり、ダイパッドの露出面にできる薄バリを小さくできる。 In addition, if the width of the first or second support lead is made more than twice the width of the inner lead, the pressing pressure at the time of resin sealing is increased, and the thin burr formed on the exposed surface of the die pad can be reduced.
以上、本発明の半導体装置は、ダイパッドの各側面に複数の突起部を有し、その突起部が半導体素子の搭載面側に折り曲げ成形されたリードフレームを用いて半導体素子をパッケージングするから、この突起部が封止樹脂体との密着性を良好にし、耐湿性を改善できる。また、半田ディップ時にパッケージ内に貯まった湿気が熱膨張する際に、その湿気が逃げ易く、ダイパッドの変形や捲れを防止することができ、プリント基板に実装後も耐湿性を維持することができる。しかも、ダイパッドの露出面からプリント基板に直接放熱することができ、放熱性が良好であり、品質の優れた半導体装置である。 As described above, the semiconductor device of the present invention has a plurality of protrusions on each side surface of the die pad, and the protrusions package the semiconductor element using a lead frame that is bent on the mounting surface side of the semiconductor element. This protrusion can improve the adhesion to the sealing resin body and improve the moisture resistance. Also, when the moisture accumulated in the package during solder dipping thermally expands, the moisture can easily escape, can prevent deformation and dripping of the die pad, and can maintain moisture resistance even after mounting on a printed circuit board. . Moreover, it is possible to directly radiate heat from the exposed surface of the die pad to the printed circuit board, and the semiconductor device has excellent heat dissipation and excellent quality.
また、ダイパッドの周縁部に沿って溝を設けると、樹脂封止を行う時の封止圧力が溝に沿って逃がされ、もしも樹脂が回り込んだ時には、その樹脂を溝で止めることができ、樹脂バリを最小限にすることができる。 Also, if a groove is provided along the periphery of the die pad, the sealing pressure when resin sealing is performed is released along the groove, and if the resin wraps around, the resin can be stopped by the groove. Resin burr can be minimized.
以下、本発明による半導体装置の実施形態について説明する。図1は第1の実施形態の半導体装置に用いるリードフレームを示す平面図であり、封止樹脂体の形状を破線で示している。また、図2は第1の実施形態による半導体装置を説明するための図であり、図2(a)は半導体装置の要部断面構造を示す断面図、図2(b)は長手方向の断面図であり、図2(c)は背面図である。 Embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view showing a lead frame used in the semiconductor device of the first embodiment, and the shape of the sealing resin body is indicated by a broken line. FIG. 2 is a diagram for explaining the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2A is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a main part of the semiconductor device, and FIG. FIG. 2 (c) is a rear view.
図1および図2に示すように、第1の実施形態による半導体装置は、ダイパッド1に接着剤2を塗布して、その上に半導体素子3を固着している。その半導体素子3には金属細線4が接続され、ダイパッド1周辺にある複数本のインナーリード5aとそれぞれ電気的に接続されている。各インナーリード5aと一体的に連結された各アウターリード6は封止樹脂体7から導出され、ダイパッド1,接着剤2,半導体素子3,金属細線4およびインナーリード5aは封止樹脂体7で封止されている。また、封止樹脂体7は平面形状が略長方形となるように成形されているとともに、アウターリード6は封止樹脂体7の各長辺からそれぞれ引き出されている。そして、ダイパッド1の露出面は封止樹脂体7から露出されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the semiconductor device according to the first embodiment, an
平面形状が略長方形のダイパッド1の各短辺には、それぞれインナーリード5aのリード幅の2倍以上の幅広になる支持リード10が連結されている。その支持リード10は、1枚の金属板を型抜きしてリードフレームに成形した後、リードフレームが単独の時でもダイパッド1を支持して周辺のインナーリード5a等と共に一体化した状態を維持するものであるが、その他の機能もある。支持リード10は、ダイパッド1から離れた箇所はインナーリード5aの高さと同じ高さになっており、ダイパッド1に近い2カ所で屈曲させてあり、ダイパッド1をインナーリード5aより低い位置に固定している。言い換えるとダウンセットしている。これは、封止樹脂体7の成形時に樹脂封止金型(図示せず)の底部にダイパッド1を押さえ付ける力をダイパッド1に与えるためにも使われる。
A
なお、支持リード10のリード幅は、小信号用の半導体装置を製作する場合には0.3mm〜0.6mmのものを使用すれば良いし、大電力用の半導体装置を製作する場合には、支持リード10を放熱器に連結させる構成も考えられるが、この場合は必要に応じて更に幅広くすれば良い。
Note that the lead width of the
ダイパッド1の各側面には、先端がT字型に形成された複数の突起部8を有し、かつ、突起部8は半導体素子3の搭載面側に屈曲されている。その突起部8は、封止樹脂体7に埋設されるので、封止樹脂体7との噛み合いが良く、ダイパッド1と封止樹脂体7との密着性を向上し、半導体装置の耐湿性を確保できる。その一方で、封止樹脂体7内に蓄積した湿気が半田付け時に熱膨張する際には、複数の突起部8同士の間にほど良い通気性があり、内部の蒸気を容易に逃がすことができ、ダイパッド1の変形を小さくして、実装後の耐湿性を改善できる。
Each side surface of the
また、ダイパッド1の半導体素子3搭載面と反対側の露出面には、リング状の溝16を形成している。この溝16によって、樹脂封止時の樹脂注入圧力を逃がすと共に、樹脂の流れをせき止めることができ、薄バリを一定の範囲内に抑えることができる。従って、露出面の実効的な面積を確実に確保でき、露出面の半田付けを可能にして、さらに高い放熱効果を高めることができる。
A ring-shaped
次に、第2の実施形態による半導体装置について、図3を用いて説明する。図3は第2の実施形態による半導体装置を説明するための図であり、図3(a)は第2の実施形態に用いるリードフレームの平面図であり、図中の破線は樹脂封止体の形状を示しており、図3(b)は半導体装置の要部断面図である。 Next, the semiconductor device according to the second embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 3 is a view for explaining the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 3A is a plan view of a lead frame used in the second embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor device.
図3に示すように、第2の実施形態による半導体装置は、ダイパッド1に接着剤2を塗布して、その上に半導体素子3を固着している。その半導体素子3には金属細線4が接続され、ダイパッド1周辺にある複数本のインナーリード5aとそれぞれ電気的に接続されている。各インナーリード5aと一体的に連結された各アウターリード6は封止樹脂体7から導出され、ダイパッド1,接着剤2,半導体素子3,金属細線4およびインナーリード5aは封止樹脂体7で封止されている。また、封止樹脂体7は平面形状が略長方形となるように成形されているとともに、アウターリード6は封止樹脂体7の各長辺からそれぞれ引き出されている。そして、ダイパッド1の露出面は封止樹脂体7から露出されている。
As shown in FIG. 3, in the semiconductor device according to the second embodiment, an adhesive 2 is applied to a
平面形状が略長方形のダイパッド1の各短辺に連結された支持リード10は、リドフレームを一体成形した後でも一体化した状態を維持するために、ダイパッド1を支持するものであるが、ダイパッド1に近い2カ所を屈曲させて、ダイパッド1をインナーリード5aより低い位置にダウンセットしている。このような構成のアウターリード6及び支持リード10を樹脂封止金型に型締めすると、支持リード10の剛性力によって、ダイパッド1は樹脂封止金型(図示せず)の底部に押し付けることができる。
The
ダイパッド1の各側面には、複数の突起部9を有し、それら複数の突起部9の間には突起部9の先端を連結する部分(連結部分)を有しており、その突起部9は半導体素子3の搭載面側に屈曲されている。その複数の突起部9およびそれらの連結部分は、封止樹脂体7に埋設されるので、上記第1の実施形態よりも封止樹脂体7との噛み合いが良く、ダイパッド1と封止樹脂体7との密着性をより向上させ、より良い耐湿性を確保することができる。しかも、その連結部分とダイパッド1との間にダイパッド1の周縁に沿ったスリット状の穴が存在することになり、封止樹脂体7内に蓄積した湿気が半田付け時に熱膨張する際には、そのスリット状の穴がほど良い通気性を確保して、内部の蒸気を容易に逃がすことができ、ダイパッド1の変形を小さくして、実装後の耐湿性を改善できる。
Each side surface of the
また、ダイパッド1の半導体素子3搭載面と反対側の露出面には、リング状の溝16を形成している。この溝16によって、樹脂封止時の樹脂注入圧力を逃がすと共に、樹脂の流れをせき止めることができ、薄バリを一定の範囲内に抑えることができる。従って、露出面の実効的な面積を確実に確保でき、露出面の半田付けを可能にして、さらに高い放熱効果を高めることができる。
A ring-shaped
次に、第3の実施形態による半導体装置について図4を用いて説明する。図4は第3の実施形態による半導体装置を説明するための図であり、図4(a)は第3の実施形態に用いるリードフレームの平面図であり、図中の破線は封止樹脂体の形状を示しており、図4(b)は要部断面図である。 Next, the semiconductor device according to the third embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 4 is a view for explaining the semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 4A is a plan view of a lead frame used in the third embodiment. A broken line in the figure indicates a sealing resin body. FIG. 4B is a cross-sectional view of the main part.
図4に示す第3の実施形態は、前述の第2の実施形態と殆ど変わらないので、第2の実施形態との相違点を中心に説明する。 Since the third embodiment shown in FIG. 4 is almost the same as the second embodiment described above, the description will focus on the differences from the second embodiment.
ダイパッド1を支持する支持リード(短辺に設けられた第1の支持リード)10以外に、ダイパッド1の長辺の中央部近傍に在るインナーリード5aをダイパッド1に接続して、インナーリード5aを支持リード(第2の支持リード)として機能させることができる。このような構成にすると、ダイパッド1が四方から支持されるため、ダイパッド1の形状が変形したり、取り付け方向が変わったりし難くなり、ダイパッド1を封止金型に押し付ける際の力の配分が均一になって、安定に押し付けることができる。また、支持リード(10及び5a)による四方からの押し付けによって、ダイパッド1を封止金型に押し付ける力を強めることもでき、これらの相乗効果によって、ダイパッド1の露出面にでき易い封止樹脂の薄バリを更に少なくできる。なお、ダイパッド1の露出面を半田付けすると、放熱効果が良くなることは前述したが、露出面は配線基板に密着して実装されるのが一般的であり、露出面の周囲が封止樹脂で囲まれているため、半田付けすることが困難であるが、露出面を無理に直接半田付けしなくても、半田付けをしたアウターリードと、それに連設されたインナーリード5aとを通じて、ダイパッド1の熱を放熱することができ、ダイパッド1の露出面を直接半田付けした場合に及ばないもののかなりの放熱効果を期待できる。
In addition to the support lead (first support lead provided on the short side) 10 that supports the
なお、インナーリード5bを支持リードとして活用する場合には、ダイパッド1に連結するインナーリード5bのリード幅をその他のインナーリード5aのリード幅の2倍〜5倍にして、本来の支持リード10の幅を細くしても良いし、インナーリード5bと支持リード10の両方を幅広にしても良い。
When the inner lead 5b is used as a support lead, the lead width of the inner lead 5b connected to the
次に、図4に図示した半導体装置を製造する方法を一例にして、第4の実施形態としての半導体装置の製造方法を、図5〜図10に基づいて説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device as the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 10 by taking the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 4 as an example.
図5は、半導体装置の製造に使用するリードフレームを示す構成図であり、図5(a)はリードフレームの平面図、図5(b)は要部断面図であり、(c)は長手方向の断面図である。 5A and 5B are configuration diagrams showing a lead frame used for manufacturing a semiconductor device. FIG. 5A is a plan view of the lead frame, FIG. 5B is a cross-sectional view of the main part, and FIG. It is sectional drawing of a direction.
リードフレームの素材としては、熱伝導が良好で比較的機械強度の大きい鉄、鉄合金、銅または銅合金の薄板を使用する。そして、図5に示すように、その薄板をエッチング加工あるいはプレス加工により、ダイパッド1、インナーリード5a、インナーリード5b、アウターリード6、ダイパッド1の4つの側面に先端を連結した複数の突起部9、支持リード10、ダムバー11、外枠12、内枠13及び、ガイド孔14を一体成形する。図5に示すリードフレーム15は、外枠によって多連に構成されているリードフレーム15の一単位を図示したものである。
As the lead frame material, a thin plate of iron, iron alloy, copper or copper alloy having good heat conduction and relatively high mechanical strength is used. Then, as shown in FIG. 5, the thin plate is etched or pressed to form a plurality of
リードフレーム15の表面のワイヤーボンディング領域(図示せず)にAgめっき、あるいは全体にNi,Pd,Auの3層めっきを施す。この場合、最外層にAuフラッシュを施すことで、Agめっきを施したものより封止樹脂との密着性が向上し、良好な耐湿性を得ることができる。また、樹脂封止前に外装めっきが施されているので、樹脂封止時のダイパッド露出部に薄バリが発生しても、外装めっきの障害という問題が発生しないので、Ni,Pd,Auの3層めっきを施すことが望ましい。
Ag plating is performed on a wire bonding region (not shown) on the surface of the
次に、樹脂封止時にダイパッド1の露出面に発生する樹脂の薄バリをせき止めるために、ダイパッド1の半導体素子3の搭載面と反対側になる露出面にリング状の溝16を形成する。
Next, a ring-shaped
この際、溝16の切削加工により、リードフレーム材料が伸びるため、ダイパッド1の溝16より外側の部分が半導体素子3搭載面側に数〜数十μm反り上がってしまうことがある。この場合は、ダイパッド1の半導体素子3の搭載面側にも溝16とほぼ同じ形の溝(図示せず)を施すことで、材料の伸びを相殺し、反り上がりを防止することができる。ダイパッド1の搭載面側に設ける溝(図示せず)は、溝16のように薄バリをせき止めるためのものではないので、リング状に閉じなくても良い。
At this time, since the lead frame material is stretched by cutting the
また、薄バリは樹脂が注入される部分に多く発生し易い。これは、ダイパッドを封止金型に押さえ付ける充填圧力が加わる前に、封止樹脂がダイパッド1と封止金型との間に回り込んでしまうためである。この場合、少なくとも封止樹脂が注入される方向に合致したダイパッド1の部分に溝を2重に形成することで、薄バリをせき止めることができる。
Further, many thin burrs are likely to occur in the portion where the resin is injected. This is because the sealing resin wraps around between the
次に、支持リード10のダイパッド1に近い2箇所を折り曲げて、ダイパッド1をインナーリード5aより低い位置にダウンセットさせるダウンセット加工と、ダイパッド1の4つの側面に設けられた互いの先端が連結された突起部9を半導体素子3の搭載面側に折り曲げる突起部折り曲げ加工とを行う。
Next, two places near the
このようなダウンセット加工を行う際、屈曲用金型を1回だけ用いて行うのではなく、2つの折り曲げ箇所のちょうど中間位置で第1段階の屈曲成形を行い、第2段階では、第1段階で折り曲げた箇所を直線状に戻す成形を行いながら、最終的な所定の折り曲げ箇所で折り曲げ加工を行う。これは、折り曲げ加工の箇所では金属を引き延ばす応力が加えられるため、1回の折り曲げ加工で一気にダウンセットすると、金属疲労が大きくなり、支持リード10の屈曲部に亀裂が生じることから、第1段階と第2段階とに分けて、異なる位置を折り曲げ成形することによって、支持リード10の金属疲労を低減している。
When such a downset process is performed, the first-stage bending is performed at an intermediate position between the two bent portions, rather than using the bending die only once. In the second stage, Bending is performed at the final predetermined folding position while forming the portion bent at the stage into a straight line. This is because the stress that stretches the metal is applied at the location of the bending process, so that if the metal is downset at once, the metal fatigue increases and the bent portion of the
一例として、樹脂封止体の厚みが約1mm、平面形状が約6mm×17mmの面実装パッケージを0.15mm厚の銅合金板で作製する事例を説明する。この場合、ダイパッド1の平面形状は約3mm×6mm、複数の突起部9は長さ0.5mm程度で半導体素子3の搭載面側に45度程度の角度で折り曲げる。折り曲げた突起部9の先端は、金属細線に接触しないように、インナーリード5aよりも下に位置するように成形される。支持リード10を折り曲げてダイパッド1をインナーリード5aの位置より低く設定(ダウンセット)するが、そのダウンセット量(ダイパッド1とインナーリード5aとの段差)は0.47mm程度に設定する。結果として、封止金型による位置規制が無ければ封止金型の底部よりダイパッド1の位置が0.02〜0.2mmの範囲で下がるように、ダウンセット量を設定する。また、ダイパッド1の溝16の深さは0.01mm程度であれば、リードフレームを工程内で移動させる場合にひっかかりが生じるような問題は発生しない。
As an example, a case will be described in which a surface mount package having a resin sealing body thickness of about 1 mm and a planar shape of about 6 mm × 17 mm is made of a 0.15 mm thick copper alloy plate. In this case, the planar shape of the
このように構成されている多連リードフレーム15は、半導体素子3をダイパッド1に固着する半導体素子ボンディング工程および、半導体素子3とインナーリード5aを電気的に接続するワイヤーボンディング工程が、各単位リードフレーム毎に実施される。これらのボンディング作業は横方向にピッチ送りされることにより、各単位当たりのリードフレーム毎に順次実施される。
The multiple
次に、ダイボンディング工程およびワイヤーボンディング工程について説明する。図6はダイボンディングの前工程を説明するための工程断面図、図7はダイボンディング工程を説明するための工程断面図であり、図8はワイヤーボンディング工程を説明するための工程断面図である。 Next, the die bonding process and the wire bonding process will be described. 6 is a process cross-sectional view for explaining the pre-process of die bonding, FIG. 7 is a process cross-sectional view for explaining the die bonding process, and FIG. 8 is a process cross-sectional view for explaining the wire bonding process. .
まず、図6に示すように、半導体素子ボンディング装置(図示せず)のステージ17上において、ダイパッド1上に半導体素子3を固着するための接着剤2を塗布する。接着剤の塗布はディスペンサ18を用いて、接着剤2を滴下することにより行う。接着剤2は、一例として熱硬化性のエポキシ樹脂にAg粉を混合させた銀ペーストからなる。
First, as shown in FIG. 6, an adhesive 2 for fixing the
次に、図7に示すように、接着剤2を塗布したダイパッド1上にコレット19を用いて半導体素子3を搭載した後、ヒートステージ(図示せず)上で加熱し、接着剤2を硬化させる。一例として、半導体素子3は、外形寸法は平面形状が2mm×3mm、厚さが0.3mm程度のシリコン単結晶である。また、加熱条件は200〜250℃、30秒から1分程度である。なお、接着剤2の硬化はオーブンを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 7, the
次に、図8に示すように、ダイパッド1上に固着された半導体素子3のボンディングパッド21と、インナーリード5aとを金属細線4を用いて電気的に接続する。ワイヤーボンド装置のヒートステージ20には、ダイパッド1、支持リード10およびインナーリード5bの一部とダイパッド1を入れる逃がし部が形成されており、インナーリード5aのワイヤーボンド領域外周部を固定治具22によって固定しながら行う。一例として、金属細線は、直径20〜35μmのAuワイヤーを用いる。
Next, as shown in FIG. 8, the
このようにして、各単位リードフレーム毎にダイボンディング、ワイヤーボンディングが施された後、単位リードフレーム群を一括して樹脂封止して複数の封止樹脂体7を同時に成形する。
Thus, after die bonding and wire bonding are performed for each unit lead frame, the unit lead frame group is collectively resin-sealed to form a plurality of sealing
次に、樹脂封止工程を説明するための工程断面図である図9を参照しながら、樹脂封止工程について説明する。 Next, the resin sealing step will be described with reference to FIG. 9 which is a process cross-sectional view for explaining the resin sealing step.
図9は、トランスファ成形装置を示しており、シリンダ装置(図示せず)によって型締めされる一対の上型24と下型25とを備えており、上型24と下型25との合わせ面には上型キャビティー26aと下型キャビティー26bとで、キャビティー26を形成するように、それぞれ複数組み埋設されている。上型24の合わせ面にはポット27が開設されており、ポット27にはシリンダ装置(図示しない)により進退されるプランジャー28が成形材料としての樹脂を送給し得るように挿入されている。下型25の合わせ面にはカル29がポット27と対向位置に配されて埋設されているとともに、ランナー30がポット27とにそれぞれ接続されている。さらに各ランナー30の他端部は下型キャビティー26bにそれぞれ接続されており、その接続部にはゲート31が樹脂をキャビティー26内に注入し得るように形成されている。また、下型25の合わせ面には、逃がし部32がリードフレーム重合体23におけるリードフレーム15の厚み分を逃げ得るように、その外形よりも若干大きめの長方形で、その厚さよりも若干浅い深さに形成されている。このような構成のトランスファ成形装置を用いて、樹脂封止は以下の方法で行われる。
FIG. 9 shows a transfer molding apparatus, which includes a pair of an
180℃程度に加熱された上記トランスファ装置の封止金型の逃がし部32に、リードフレーム重合体23を装着し封止金型を型締めする。次に、円錐形に打錠された樹脂(図示せず)をポット27に挿入し、プランジャー28により樹脂がカル29、ランナー30、ゲート31を通じて各キャビティー26に圧入される。注入後、樹脂が熱硬化されて封止樹脂体7が形成されると、上型24および下型25は型開きされるとともに、エジェクタ・ピン(図示しない)により封止樹脂体7群が離型され、樹脂成形されたリードフレーム重合体23はトランスファ成形装置から脱装される。
The
このようにして、樹脂成形された樹脂封止体の内部には、ダイパッド1、接着剤2、半導体素子3、金属細線4、インナーリード5a、インナーリード5b、突起部9、および支持リード10が樹脂封止されることになる。この際、下型25による位置規制が無ければ、下型25の底部の深さより0.02〜0.2mm低い位置に固定されるようにダウンセットされたダイパッド1を有したリードフレームを封止金型で型締めした時、半導体素子3の搭載面と反対側の露出面が下型25に押し付けられ、ダイパッド1の下側(露出面側)に樹脂が回り込むのを防止するため、ダイパッド1の露出面を封止樹脂体7より露出させるように樹脂封止することができる。
Thus, the
なお、通常に使用される封止金型のキャビティー部分は基板実装に認識し易いくするためにナシ地加工が施され表面が荒らされているが、少なくともダイパッドが当接する部分に鏡面加工を施す(図示せず)ことによって、ダイパッド1と封止金型との隙間を無くすことができるので、薄バリの発生をさらに抑制することができる。さらに、下型25のダイパッド1が当接する部分にダイパッド1を吸着する機構(図示せず)をもたせることによって、さらに薄バリの発生を抑制することができる。
Note that the cavity part of the normally used sealing mold is pear-finished and roughened to make it easier to recognize for board mounting, but at least the part where the die pad contacts is mirror-finished. By applying (not shown), the gap between the
図10は樹脂封止後の半導体装置の背面図であり、ダイパッドの露出面に形成される薄バリを説明するための図である。 FIG. 10 is a rear view of the semiconductor device after resin sealing, and is a view for explaining a thin burr formed on the exposed surface of the die pad.
図10に示すように、ダイパッド1の露出面は、ダイパッド1の外周部から樹脂注入圧力によって樹脂の薄バリ33が漏れだして付着するが、ダイパッド1に施されているリング状に形成された溝16で薄バリが止まり、溝16の内側に実効的な露出面を一定面積以上に確保することができ、ダイパッド1の露出面をプリント基板(図示せず)に半田付け実装することが可能になる。また、リング状の溝16は、図10に示すように一重で設けるより、二重に設ける方がより確実に薄バリの発生を防止できる。
As shown in FIG. 10, the exposed surface of the
次に、樹脂成形されたリードフレーム重合体23の、リードフレーム15のボンディング領域にAgめっきが施されたものの場合は、リードフレーム重合体23の封止樹脂体7以外の部分に、半田外装めっきを施す(図示せず)。リードフレーム15の少なくとも半導体装置の完成品となる部分にPdめっきが施されているものの場合は、半田外装めっきは必要としない。
Next, in the case where the resin-molded
次に、図11に示すように、半田外装めっきを経た後、あるいは半田外装めっきされる前の樹脂成形されたリードフレーム重合体23を、切断装置(図示せず)によって、各単位リードフレーム毎に順次、ダムバー11を切断する。
Next, as shown in FIG. 11, the resin-molded
次に、リード成形装置(図示せず)によって、アウターリード6の先端と内枠13の一部を切断した後、アウターリード6をガルウイング形状に屈曲成形し、内枠13の一部を切断し、半導体装置を外枠12から切り離す。
Next, the tip of the
以上のようにして、図3に示す半導体装置を完成することができる。 As described above, the semiconductor device illustrated in FIG. 3 can be completed.
本発明の半導体装置は、電子機器の高放熱化を実現する手段として有用である。 The semiconductor device of the present invention is useful as a means for realizing high heat dissipation of electronic equipment.
1 ダイパッド
2 接着剤
3 半導体素子
4 金属細線
5a インナーリード
5b インナーリード(第2の支持リード)
6 アウターリード
7 封止樹脂体
8 突起部
9 突起部
10 支持リード(第1の支持リード)
11 ダムバー
12 外枠
13 内枠
14 ガイド孔
15 リードフレーム
16 溝
17 ステージ
18 ディスペンサ
19 コレット
20 ヒートステージ
21 ボンディングパッド
22 固定治具
23 リードフレーム重合体
24 上型
25 下型
26a キャビティー上
26b キャビティー下
27 ポット
28 プランジャー
29 カル
30 ランナー
31 ゲート
32 逃がし部
33 薄バリ
DESCRIPTION OF
6
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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