JP2006294899A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置及びその製造方法、特に、車載用DVD、DTV等で用いられている高消費電力の半導体装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a high power consumption semiconductor device used in an in-vehicle DVD, a DTV and the like and a manufacturing method thereof.
近年、電子機器の多機能化、小型化、高密度化に対応するために半導体装置などの半導体部品の高密度、高機能化、システム化が要求され、それに伴って半導体部品の消費電力が増大してきているのが現状であり、これらの消費電力増大により発生する熱を発散させるため、一般的な半導体装置にあってはその放熱性を向上させるためのダイパッドを露出するか、放熱板を内蔵あるいは露出させる構造を有している。 In recent years, there has been a demand for higher density, higher functionality, and systematization of semiconductor components such as semiconductor devices in order to cope with multifunctionalization, miniaturization, and higher density of electronic devices, and the power consumption of semiconductor components has increased accordingly. Currently, in order to dissipate the heat generated by the increase in power consumption, a general semiconductor device exposes a die pad to improve its heat dissipation or incorporates a heat sink Or it has the structure to expose.
以下、このような放熱手段を有する従来の半導体装置について説明する。 Hereinafter, a conventional semiconductor device having such a heat dissipation means will be described.
図9は従来の放熱板内蔵の半導体装置を示す構成図であり、図9(a)は透過平面図、図9(b)は断面図、図9(c)は一部拡大透過平面図である。図10は図9に示す半導体装置の発熱による変化の説明図であり図10(a)は一部平面図、図10(b)は発熱による内部応力の説明図、図10(c)は変形の説明図である。 9A and 9B are configuration diagrams showing a conventional semiconductor device with a built-in heat sink. FIG. 9A is a transmission plan view, FIG. 9B is a cross-sectional view, and FIG. 9C is a partially enlarged transmission plan view. is there. FIG. 10 is an explanatory diagram of changes due to heat generation of the semiconductor device shown in FIG. 9, FIG. 10 (a) is a partial plan view, FIG. 10 (b) is an explanatory diagram of internal stress due to heat generation, and FIG. It is explanatory drawing of.
各図において、1は半導体装置、2はワイヤー、3はリード、3iはインナーリード、3oはアウターリード、4は半導体素子、9は収縮応力の強さを表した矢印、10は封止樹脂体、11はダイパッド等の放熱板である。 In each figure, 1 is a semiconductor device, 2 is a wire, 3 is a lead, 3i is an inner lead, 3o is an outer lead, 4 is a semiconductor element, 9 is an arrow indicating the strength of shrinkage stress, and 10 is a sealing resin body , 11 is a heat sink such as a die pad.
図9から明らかなように半導体素子4には放熱板11が接合され、これらを封止樹脂10で封止した構成になっており、このような構成はダイパッドあるいは放熱板11を露出させたものに比べ基板設計への制約も少なく安価であるため取り扱いが容易であり、更に、インナーリード3iと接着剤を介して直接放熱板11と接続しているため放熱性も良い。
しかしながら、上記従来の半導体装置は図10(b)に示すように発熱による収縮応力は矢印9で示すように上下の樹脂厚が異なるため上層部で強く、下層部で弱く(矢印の太さは収縮応力の強さを表す)なり、図10(c)に示すように樹脂と放熱板との収縮応力差により半導体装置全体に大きな反りが発生し、カスタマでの実装不良を多発させている。その対策として樹脂厚のバランスをよくするための構造も考えられるが放熱板内蔵ということもあり、加工が非常に困難であるという問題点があった。 However, in the conventional semiconductor device, as shown in FIG. 10B, the shrinkage stress due to heat generation is strong at the upper layer portion and weak at the lower layer portion because the upper and lower resin thicknesses are different as shown by the arrow 9 (the thickness of the arrow is As shown in FIG. 10C, a large warp is generated in the entire semiconductor device due to a difference in contraction stress between the resin and the heat sink, resulting in frequent mounting failures by customers. As a countermeasure, a structure for improving the balance of the resin thickness is conceivable. However, there is a problem that processing is very difficult due to the built-in heat sink.
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、放熱特性を充分に確保し、実装信頼性を向上させることができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can sufficiently secure heat dissipation characteristics and improve mounting reliability.
本発明の半導体装置は、切り欠きを少なくとも1箇所以上設けた放熱板と、複数本のインナーリードからなるリードフレームと、前記放熱板上に搭載された半導体素子及び前記半導体素子上に設けられたボンディングパッドと、前記インナーリードを電気的に接続するワイヤーを封止する樹脂を備えたものである。また、本発明の半導体装置の製造方法は、インナーリードと放熱板を粘着テープで接着する工程と、前記放熱板の中央部の孔と吊りリードを挟むように切り欠きを各コーナーに金型で打ち抜く工程を備えたものである。 The semiconductor device according to the present invention is provided with a heat sink having at least one notch, a lead frame including a plurality of inner leads, a semiconductor element mounted on the heat sink, and the semiconductor element. A bonding pad and a resin that seals a wire that electrically connects the inner leads are provided. In addition, the semiconductor device manufacturing method of the present invention includes a step of bonding the inner lead and the heat sink with an adhesive tape, and a notch at each corner with a mold so as to sandwich the hole in the center of the heat sink and the suspension lead. It is equipped with a punching process.
以上のように、本発明によれば、放熱板に切り欠きを設けることにより樹脂と放熱板との収縮応力差を小さくすることができると共に応力バランスを均等にすることが可能であり、このように応力差を小さくすることで、反りを低減することができ、実装信頼性を充分確保できる品質の優れた半導体装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the difference in shrinkage stress between the resin and the heat sink by providing a notch in the heat sink and to equalize the stress balance. Further, by reducing the stress difference, it is possible to provide a semiconductor device with excellent quality that can reduce warpage and sufficiently ensure mounting reliability.
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、前記従来のものと同一の部分については同一符号を用いるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be used about the same part as the said conventional thing.
(実施の形態1)
図1は本発明半導体装置の実施の形態1における構成図を示し、図1(a)は透過平面図、図1(b)は断面図、図1(c)は切り欠き部の拡大透過平面図、図2は本発明半導体装置の実施の形態1における切り欠きを示す放熱板の平面図、図3は本発明半導体装置の実施の形態1におけるダイボンディング工程の前工程の説明図、図4は本発明半導体装置の実施の形態1におけるダイボンディング工程の説明図、図5は本発明半導体装置の実施の形態1における樹脂封止工程の説明図、図6は図1に示す半導体装置の発熱による変化の説明図であり図6(a)は一部平面図、図6(b)は発熱による内部応力の説明図、図6(c)は変形の説明図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a transmission plan view, FIG. 1 (b) is a sectional view, and FIG. 1 (c) is an enlarged transmission plane of a notch. 2 is a plan view of a heat sink showing a notch in the first embodiment of the semiconductor device of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram of a pre-process of the die bonding process in the first embodiment of the semiconductor device of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of a die bonding process in the first embodiment of the semiconductor device of the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram of a resin sealing process in the first embodiment of the semiconductor device of the present invention, and FIG. 6 is a heat generation of the semiconductor device shown in FIG. 6A is a partial plan view, FIG. 6B is an explanatory view of internal stress due to heat generation, and FIG. 6C is an explanatory view of deformation.
各図において、1は半導体装置、2はワイヤー、3はリード、3iはインナーリード、3oはアウターリード、4は半導体素子、5aは切り欠きで細くて長い形状をしている。6は吊りリード、7はボンディングパッド、9は収縮応力の強さを表した矢印、10は封止樹脂体、11はダイパッド等の放熱板、12は接着剤である。 In each figure, 1 is a semiconductor device, 2 is a wire, 3 is a lead, 3i is an inner lead, 3o is an outer lead, 4 is a semiconductor element, and 5a is a notch and has a thin and long shape. 6 is a suspension lead, 7 is a bonding pad, 9 is an arrow indicating the strength of contraction stress, 10 is a sealing resin body, 11 is a heat sink such as a die pad, and 12 is an adhesive.
この構成は、各コーナーに切り欠き5aを有する放熱板11に接着剤12を塗布して、その上に半導体素子4を固着する。その半導体素子4と放熱板11の周辺にある複数本のインナーリード3iとそれぞれ電気的に接続されたワイヤー2と各インナーリード3iと一体的に連結された各アウターリード3oは封止樹脂体10から導出され、これら放熱板11、接着剤12、半導体素子4、ワイヤー2及びインナーリード3iは封止樹脂体10で封止されている。また、封止樹脂体10は4辺形の平板状に成形されると共に、アウターリード3oは封止樹脂体10の4辺からそれぞれ引き出されている。
In this configuration, the
次にその製造工程について説明する。まず、インナーリード3iと、これにそれぞれ連結された各アウターリード3oをエッチングあるいはプレスで加工する第1の工程と、これらインナーリード3iを粘着性のポリイミドテープで直接放熱板11に接続する第2の工程と、第2の工程を経た放熱板11に孔と、吊りリード6に挟まれる位置に切り欠き5aを金型で打ち抜く第3の工程により放熱板11を整形し、次に、図3(a)に示すような半導体素子ボンディング装置(全容は図示せず)のステージ16上において、この放熱板11上に半導体素子4を固着するための接着剤12を塗布する。接着剤12の塗布はディスペンサ17を用いて接着剤12を滴下することにより行う。また、接着剤12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Agペーストからなる。
Next, the manufacturing process will be described. First, a first step of processing the
次に、図3(b)に示すように、接着剤12を塗布した放熱板11上にコレット18を用いて半導体素子4を搭載した後、別途設けられたヒートステージ上で加熱し、接着剤12を硬化させる。一例として、半導体素子4は外形寸法が6mm角、厚さが0.2〜0.4mm程度のシリコン単結晶である。また、加熱条件は180〜250℃、30秒から60秒程度である。なお、接着剤12の硬化はキュア炉を用いても良い。
Next, as shown in FIG.3 (b), after mounting the
次に、図4(a)に示すようにボンディングパッド7上にボールボンド実施する。ワイヤーボンド装置(全容は図示せず)のヒートステージ19は無加工のフラットな状態で、インナーリード3iのワイヤーボンディング領域外周部を固定治具(図示せず)によって固定しながらキャピラリー13により行われる。一例として、ワイヤーは、直径20〜35μmのAuワイヤーを用いる。
Next, ball bonding is performed on the
次に、図4(b)及び図4(c)に示すように放熱板11に固着された半導体素子4のボンディングパッド7とインナーリード3iとをワイヤー2を用いてキャピラリー13により電気的に接続する。
Next, as shown in FIGS. 4B and 4C, the
このようにして、各単位のインナーリード3iとアウターリード3oより形成される各単位のリードフレーム15はこの単位毎にダイボンディング、ワイヤーボンディングされた後、これら単位リードフレーム群は一括して樹脂封止され、封止樹脂体10が同時成形される。
In this way, each
次に、樹脂封止工程を図5を参照しながら説明する。 Next, the resin sealing step will be described with reference to FIG.
図5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21と下型22とを備えており、キャビティー上部23とキャビティー下部24とで、キャビティー単体を形成するように、それぞれ複数組み埋設されている。上型21の合わせ面にはポット25が開設されており、ポット25にはシリンダ装置(図示せず)により進退されるプランジャー26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22の合わせ面にはカル27がポット25と対向位置に配されて埋設されていると共に、ランナー28がポット27とそれぞれ接続されている。更に各ランナー28の他端部はキャビティー下部24にそれぞれ接続されており、その接続部にはゲート29が樹脂をキャビティー内に注入し得るよう形成されている。また、下型22の合わせ面には、単位リードフレーム15の集合体であるリードフレーム重合体20におけるリードフレーム15の厚み分を逃げ得るように、逃がし部30がその外形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成形されている。
FIG. 5 shows a transfer molding apparatus, which includes a pair of
このように構成されているトランスファ成形装置を用い、樹脂封止は以下の方法で行われる。 Using the transfer molding apparatus configured as described above, resin sealing is performed by the following method.
即ち、180℃程度に加熱された前記トランスファ装置の封止金型の逃がし部30にリードフレーム重合体20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25に挿入し、プランジャー26により樹脂がカル27、ランナー28、ゲート29を通じて各キャビティーに圧入される。注入後、樹脂が熱硬化されて封止樹脂体10が形成されると、上型21及び下型22は型開きされるとともに、エジェクタ・ピン(図示せず)により封止樹脂体10群が離型され、樹脂成形されたリードフレーム重合体20はトランスファ成形装置から脱装される。
That is, the
このようにして、樹脂成形された封止樹脂体10の内部には、放熱板11、接着剤12、半導体素子4、ワイヤー3、インナーリード3iが樹脂封止されることになる。
Thus, the
次に、樹脂成形されたリードフレーム重合体20の封止樹脂体10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場合は、半田外装めっきは必要としない。
Next, solder exterior plating is applied to portions of the resin-molded
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20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(図示せず)を切断する。 A dam bar (not shown) is sequentially applied to each unit lead frame by the cutting device (not shown) after the solder outer plating or before the resin outer plating is performed. Disconnect.
次に、リード成形装置(図示せず)によって、アウターリード14に先端と内枠の一部を切断した後、アウターリード3oをガルウイング形状に屈曲成形し、内枠の一部を切断して半導体装置を外枠から切り離すことにより、半導体装置1が完成する。 Next, after cutting the tip of the outer lead 14 and a part of the inner frame with a lead molding device (not shown), the outer lead 3o is bent and formed into a gull wing shape, and a part of the inner frame is cut. The semiconductor device 1 is completed by separating the device from the outer frame.
このようにして製造された半導体装置1は図6に示すようにダイパット11の四隅に切り欠き5aが形成されているので半導体装置1の発熱に伴い樹脂厚の厚い上層部で強くなっていた収縮応力を図6(b)示すように吸収し、略上下層部でバランスがとれた状態(矢印の太さは収縮応力の強さを表す)となり、図6(c)示すように従来のものに比し半導体装置全体の反りを大幅に軽減することができ、カスタマでの実装不良を防ぐことが可能となる。
The semiconductor device 1 manufactured in this way has
以上のように、本実施の形態によれば放熱板に切り欠きを設けることにより樹脂と放熱板との収縮応力差を小さくすることができると共に応力バランスを均等にすることも可能であり、反りを低減することができ、実装信頼性を充分確保できる品質の優れた半導体装置を提供することができる。なお、本実施の形態で示したリードフレームの成型にあたっては既存のリードフレームと同一プロセスで実施可能となるため、安定したコスト変動も無い製造が可能であり、さらに、ダイボンド、ワイヤーボンド工程も既存と同じステージを準備するだけで既存設備を活用し、安定した効率の良い製造が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, by providing a notch in the heat sink, it is possible to reduce the shrinkage stress difference between the resin and the heat sink, and also to equalize the stress balance and warp. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device with excellent quality that can sufficiently secure mounting reliability. In addition, since the lead frame shown in the present embodiment can be molded by the same process as that of the existing lead frame, it is possible to manufacture without stable cost fluctuation, and the die bond and wire bond processes are also existing. Just by preparing the same stage, it is possible to utilize the existing equipment and make stable and efficient production.
(実施の形態2)
図7は本発明半導体装置の実施の形態2における構成図を示し、図7(a)は透過平面図、図7(b)は断面図、図7(c)は切り欠き部の拡大透過平面図、図8は本発明半導体装置の実施の形態2における切り欠きを示す放熱板の平面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a configuration diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 (a) is a transmission plan view, FIG. 7 (b) is a cross-sectional view, and FIG. 7 (c) is an enlarged transmission plane of a notch. 8 and 8 are plan views of the heat sink showing the notches in the second embodiment of the semiconductor device of the present invention.
本実施の形態は前記実施の形態1における切り欠きの形状を変更したものであり、その他の部分は実施の形態1と同様であるので同一部分には同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。 In the present embodiment, the shape of the notch in the first embodiment is changed, and the other parts are the same as those in the first embodiment, so the same reference numerals are used for the same parts and the detailed description thereof is omitted. To do.
本実施の形態においては図8に示すように放熱板11に設けられた切り欠き5bの形状は幅が広く短くなっており、長さが吊りリードの1/3〜1/2に設定されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the shape of the
以上のように、本実施の形態によれば幅が広く短い切り欠きを設けることにより樹脂と放熱板との収縮応力差を小さくすることができると共に応力バランスを均等にすることも可能であり、反りを低減することができる。この切り欠きの形状は前記実施の形態1の切り欠きよりも機械的強度大である。このように実施の形態1と同様、実装信頼性を充分確保できる品質の優れた半導体装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the difference in shrinkage stress between the resin and the heat sink by providing a wide and short notch, and to equalize the stress balance, Warpage can be reduced. The shape of this notch is greater in mechanical strength than the notch of the first embodiment. As described above, similarly to the first embodiment, it is possible to provide a semiconductor device with excellent quality that can sufficiently ensure mounting reliability.
本発明の切り欠きを施した放熱板を含む半導体装置及び製造方法は、放熱性を損なわず実装信頼性を向上させ、半導体装置の安定生産に有用である。 The semiconductor device and the manufacturing method including the notched heat sink of the present invention improve the mounting reliability without impairing the heat dissipation, and are useful for stable production of the semiconductor device.
1 半導体装置
2 ワイヤー
3 リード
3i インナーリード
3o アウターリード
4 半導体素子
5a 切り欠き
5b 切り欠き
6 吊りリード
7 ボンディングパッド
9 矢印
10 封止樹脂体
11 放熱板
15 リードフレーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
Priority Applications (1)
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JP2005114338A JP2006294899A (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Semiconductor device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005114338A JP2006294899A (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Semiconductor device and its manufacturing method |
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Family
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Family Applications (1)
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JP2005114338A Pending JP2006294899A (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Semiconductor device and its manufacturing method |
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2005
- 2005-04-12 JP JP2005114338A patent/JP2006294899A/en active Pending
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