JP2007080889A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、ノンリード型の半導体装置に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a non-lead type semiconductor device.
パッケージ本体から互いに平行に突設された複数の外部端子を備える面実装型の半導体装置において、外部端子の下面に溝部を設け、かつ、外部端子には上面から下面に貫通して溝部に連通する孔を設ける構造の技術がある(例えば、特許文献1参照)。 In a surface-mount type semiconductor device having a plurality of external terminals protruding in parallel with each other from a package body, a groove is provided on the lower surface of the external terminal, and the external terminal penetrates from the upper surface to the lower surface and communicates with the groove. There is a technique of providing a hole (for example, see Patent Document 1).
リードフレームにおいて、複数のリードには、リードフレームの厚さ方向に貫通する貫通孔が形成され、前記各リードを電気的に独立させるための切断線Aが、前記貫通孔を通過することを特徴とする技術がある(例えば、特許文献2参照)。
QFN(Quad Flat Non-leaded Package) やSON(Small Outline Non-leaded package) などの半導体装置は、各リードの一部が外部端子として封止体の裏面に露出しており、このような構造の半導体装置は、ノンリード型の半導体パッケージと呼ばれている。 In semiconductor devices such as QFN (Quad Flat Non-leaded Package) and SON (Small Outline Non-leaded package), a part of each lead is exposed as an external terminal on the back side of the sealing body. The semiconductor device is called a non-lead type semiconductor package.
ノンリード型の半導体装置では、元々封止体の裏面に露出しているリード部分の面積が小さいため、半導体装置の実装基板への半田実装時の実装強度が弱い。そこで、上記特許文献1,2のように、リードに単に孔や溝等を形成して半田のぬれ面積を高めて実装強度を強くすることが考えられるが、リードに孔や溝等を形成すると、リード自体の機械的強度(曲げ、反り等)の低下を招く。
In a non-lead type semiconductor device, since the area of the lead portion originally exposed on the back surface of the sealing body is small, the mounting strength at the time of solder mounting on the mounting substrate of the semiconductor device is weak. Therefore, as in
また、パッケージ組み立て後の温度サイクル試験では、図12の比較例に示すように、製品(半導体装置)、実装基板7とも高温で膨張し、低温で収縮するが、その割合が半導体装置より実装基板7の方が大きいため、実装基板7に反り10が生じ、さらに、リード1aと実装基板7の半田接続部に応力が集中し、その結果、図13の比較例に示すように半田接続部にクラック11が形成されることが問題である。
In the temperature cycle test after assembling the package, as shown in the comparative example of FIG. 12, both the product (semiconductor device) and the
したがって、各リードの強度を維持しつつ、半田実装の際の実装強度も高めなければならない。 Therefore, it is necessary to increase the mounting strength during solder mounting while maintaining the strength of each lead.
また、図12に示すように、リード下に半田8を多量に塗布してリード自体の強度を弱めることなく実装強度を強くすることも考えられるが、この場合、半田8がパッケージの内部(半導体装置の裏面下)に広がり、隣り合ったリード間で半田ショートを引き起こすことが問題である。この半田ショートの問題は、次の2つの原因により生じる。1つ目の原因は、半導体装置の小型化に伴い、向かい合うリードの間隔が短く(狭く)なったことである。2つ目の原因は、リード下に塗布された半田8は、熱処理工程により半導体装置の外側から硬化が始まることである。これは、半導体装置の裏面は半導体装置の外側に比べ熱処理工程により発生した熱がこもりやすい。言い換えると、温まった半田8が冷却され難いために硬化するまで時間がかかり、半導体装置の裏面下に半田8が広がる。
In addition, as shown in FIG. 12, it is conceivable to increase the mounting strength without reducing the strength of the lead itself by applying a large amount of
なお、前記特許文献1(特開2002−359336号公報)には、リードに孔と溝部を設ける構造が開示されているが、孔と溝部の両者を設けているため、リードの機械的強度が弱くなることが問題である。さらに、幅が狭いリードに対してドリル加工、レーザ加工やプレス加工等で貫通したストレート孔を形成するのは非常に困難だと思われる。 In addition, although the structure which provides a hole and a groove part is disclosed in the said patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-359336), since both a hole and a groove part are provided, the mechanical strength of a lead | read | reed is sufficient. The problem is weakening. Furthermore, it seems to be very difficult to form a straight hole penetrating a narrow lead by drilling, laser processing or pressing.
また、前記特許文献2(特開2004−319996号公報)には、リード先端の切断面に半円形の孔が形成される構造が開示されているが、温度サイクル試験における実装基板の熱膨張・熱収縮の課題は記載されていない。仮に、このリード構造で半田接続を行って温度サイクル試験にかけた場合、熱膨張時には、半円形の孔に形成される半田がくさびとなって有効であるが、熱収縮時には、リードが半田のくさびから離れる方向に収縮するため、その結果、半田接続部に応力がかかってクラックが形成されるものと思われる。 Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-319996) discloses a structure in which a semicircular hole is formed in the cut surface of the lead tip. The problem of heat shrinkage is not described. If this lead structure is used for solder connection and subjected to a temperature cycle test, the solder formed in the semi-circular hole is effective as a wedge during thermal expansion, but the lead becomes a solder wedge during thermal contraction. As a result, the solder connection portion is stressed and cracks are formed.
さらに、リードの先端に形成される孔が、半円形であるため、周囲全体が内壁に囲まれた貫通孔に比較して、半田のぬれ面積が減り(半分になる)、実装強度が十分に高められないという問題がある。 In addition, since the hole formed at the tip of the lead is semicircular, the area of the solder is reduced (halved) and the mounting strength is sufficient compared to the through hole whose entire periphery is surrounded by the inner wall. There is a problem that it cannot be raised.
本発明の目的は、実装強度を高めることができる半導体装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of increasing the mounting strength.
また、本発明の他の目的は、温度サイクル性を向上させることができる半導体装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving temperature cycle performance.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明は、半導体チップと、この半導体チップを封止する封止体と、半導体チップの表面電極と電気的に接続されて半導体チップの周囲に配置され、かつ封止体の裏面にそれぞれの一部が露出する複数のリードとを有し、複数のリードそれぞれは、リードの上面及び実装面に開口する貫通孔を有しており、貫通孔は上面及び実装面の両面側からハーフエッチング加工によって形成された孔である。 That is, the present invention provides a semiconductor chip, a sealing body that seals the semiconductor chip, a surface electrode of the semiconductor chip that is electrically connected to the periphery of the semiconductor chip, and the back surface of the sealing body. And a plurality of leads, each of which has a through hole that opens to the upper surface and the mounting surface of the lead, and the through hole is half-etched from both sides of the upper surface and the mounting surface. It is a hole formed by processing.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
半導体装置において複数のリード各々は、リードの上面及び実装面に開口し、かつ上面及び実装面の両面側からハーフエッチング加工によって形成された貫通孔を有していることにより、半田を貫通孔に通してリード上面に回り込ませることができ、その結果、半導体装置の実装強度を高めることができる。また、温度サイクル試験で熱膨張・熱収縮による応力が発生して実装基板に反りが形成されても、貫通孔内に配置された半田の柱によってリードと半田とがロックされるため、半田にクラックが形成されることを防止でき、その結果、半導体装置の実装強度を向上できるとともに、温度サイクル性を向上させることができる。 In the semiconductor device, each of the plurality of leads has a through hole formed in the upper surface and the mounting surface of the lead and formed by half-etching from both sides of the upper surface and the mounting surface, so that the solder is formed into the through hole. As a result, the mounting strength of the semiconductor device can be increased. In addition, even if stress due to thermal expansion or contraction occurs in the temperature cycle test and the warping is formed on the mounting board, the lead and solder are locked by the solder pillars arranged in the through holes. The formation of cracks can be prevented, and as a result, the mounting strength of the semiconductor device can be improved and the temperature cycle performance can be improved.
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。 Further, in the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.
また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。 Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and it may be more or less than the specific number.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す斜視図、図2は図1に示す半導体装置の構造を示す平面図、図3は図1に示す半導体装置の構造を示す裏面図、図4は図1に示す半導体装置のリードにおける貫通孔の形状の一例を示す拡大部分断面図、図5は図1に示す半導体装置のリードの幅方向の貫通孔の形状の一例を示す拡大部分断面図、図6は図1に示す半導体装置のリードの貫通孔の位置の一例を示す拡大部分平面図である。また、図7は図1に示す半導体装置の実装構造の一例を示す断面図、図8は図1に示す半導体装置の変形例の実装構造を示す断面図、図9は本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す平面図、図10は図9に示す変形例の半導体装置の構造を示す側面図、図11は図9に示す変形例の半導体装置の構造を示す裏面図である。さらに、図12は比較例の半導体装置の実装構造を示す断面図、図13は図12に示す比較例の実装構造でのクラックの発生状態を示す断面図である。また、図14は図1に示す半導体装置のリードへの外装めっき形成後の構造の一例を示す拡大部分断面図、図15は図1に示す半導体装置のリードにおける貫通孔の形状の比較例(a)と変形例(b),(c)を示す拡大部分断面図である。
(Embodiment)
1 is a perspective view showing an example of the structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the structure of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows the structure of the semiconductor device shown in FIG. 4 is an enlarged partial sectional view showing an example of the shape of the through hole in the lead of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is an example of the shape of the through hole in the width direction of the lead of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 6 is an enlarged partial plan view showing an example of the position of the through hole of the lead of the semiconductor device shown in FIG. 7 is a sectional view showing an example of the mounting structure of the semiconductor device shown in FIG. 1, FIG. 8 is a sectional view showing a mounting structure of a modification of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 9 is an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a side view showing the structure of the semiconductor device of the modification shown in FIG. 9, and FIG. 11 is a back view showing the structure of the semiconductor device of the modification shown in FIG. It is. 12 is a cross-sectional view showing the mounting structure of the semiconductor device of the comparative example, and FIG. 13 is a cross-sectional view showing the occurrence of cracks in the mounting structure of the comparative example shown in FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view showing an example of the structure after exterior plating is formed on the lead of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 15 is a comparative example of the shape of the through hole in the lead of the semiconductor device shown in FIG. It is an expanded partial sectional view which shows a) and modification (b), (c).
図1〜図3に示す本実施の形態の半導体装置は、樹脂封止型で、かつ小型の半導体パッケージであり、図3に示すように、封止体3の裏面3aの周縁部に複数のリード1aそれぞれの実装面1cが露出して並べて配置されたノンリード型のものである。本実施の形態では、前記半導体装置の一例として、QFN5を取り上げて説明する。
The semiconductor device of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is a resin-sealed and small-sized semiconductor package. As shown in FIG. 3, a plurality of semiconductor devices are provided on the periphery of the
QFN5では、封止体3の裏面3aは四角形に形成されており、この裏面3aの周縁部の4辺それぞれに沿って複数のリード1aが配列されている。
In the
QFN5の構成について説明すると、その主面2bに半導体素子及び複数のパッド(表面電極)2aを有する半導体チップ2と、半導体チップ2を搭載するタブ(チップ搭載部)1hと、半導体チップ2及びタブ1hを樹脂封止する封止体3と、半導体チップ2のパッド2aと電気的に接続されて半導体チップ2の周囲に配置され、かつ封止体3の裏面3aにそれぞれの実装面(一部)1cが露出する複数のリード1aとを有している。
The configuration of the
さらに、半導体チップ2の複数のパッド2aとこれに対応する複数のリード1aとをそれぞれ電気的に接続する複数の導電性ワイヤであるワイヤ4を有しており、複数のワイヤ4も封止体3によって樹脂封止されている。
Furthermore, it has the wire 4 which is the some conductive wire which each electrically connects the some
また、QFN5の複数のリード1aそれぞれは、図4に示すようにリード1aの上面1b及び実装面1cに開口する貫通孔1dを、図2に示すようにそれぞれの先端部付近に有しており、各貫通孔1dは上面1b及び実装面1cの両面側からハーフエッチング加工によって形成された孔である。さらに、複数のリード1aの先端部(半導体チップ2から遠い端部)は封止体3から露出している。また、隣り合うリード1aの間には封止体3が形成されている。
Further, each of the plurality of leads 1a of the
さらに、QFN5は、図7に示すように、タブ1hが封止体3の内部に埋め込まれたタブ埋め込み型の半導体パッケージであり、したがって、タブ1hが高い位置に配置されているため、各リード1aもこれに合わせて各リード1aのチップ側の端部付近が、上方へ曲げ加工され、これにより段差部1gが形成されており、ワイヤ4は各リード1aの段差部1gに接続されている。
Further, as shown in FIG. 7, the
なお、半導体チップ2は、例えば、シリコン等からなり、その裏面2cがダイボンド材6を介してタブ1hに固着されている。
The
また、各リード1aやタブ1hは、例えば、薄板状の銅合金等からなる。
Each lead 1a and
さらに、ワイヤ4は、例えば、金線等である。また、封止体3を形成する封止用樹脂は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂等である。
Furthermore, the wire 4 is, for example, a gold wire. The sealing resin forming the sealing
本実施の形態のQFN5は、各リード1aの外側の先端付近に、その上面1b及び実装面1cの両面側からハーフエッチング加工によって形成された貫通孔1dが形成されている。図7に示すように、リード1aと実装基板7の端子7aとの間に配置された半田8が貫通孔1dを介してリード 1aの上面1b側に半田8をまわり込むことにより、実装基板7への半田実装後の温度サイクル試験等で熱膨張・熱収縮より半田接続部に応力がかかった際の実装強度を高めるものである。熱膨張、熱収縮によるクラック11の問題は、リードフレームの材料に銅合金を使用したことも原因の一つである。半導体装置の高速化のためには、電気的な信号の伝達経路となるリード1aの抵抗を低くしたい。そこで、本実施の形態では、鉄(Fe)とニッケル(Ni)から成るアロイ合金よりも抵抗成分の低い銅合金を用いている。しかしながら、銅合金の熱膨張係数は鉄合金の熱膨張係数よりも高い。そのため、温度サイクル試験において、リード1a自体の膨張・収縮が起こるため、半田接合部に応力が集中し、クラック11が形成される。しかしながら、本実施の形態のように、その上面1b及び実装面1cの両面側からハーフエッチング加工によって形成された貫通孔1dを複数のリード1aそれぞれに形成することで、リードフレームの材料に銅合金を用いた場合でも、クラック11の問題を抑制することができる。
In the
その際、貫通孔1dは、リード曲げやリード反りに対するリード自体の機械的強度を維持可能なように可能な限り孔径を小さく形成することが好ましい。ただし、QFN5のような小型で、かつノンリード型の半導体パッケージでは、リード1aの幅は、例えば、0.28mmと非常に狭いため、ドリル加工、レーザ加工やプレス加工によってリード1aに孔径が小さい貫通孔1dを形成するのは非常に困難である。
At this time, the through
そこで、エッチング加工で貫通孔1dを形成するのであるが、単にリード1aの片方の面側からエッチング加工で削って貫通孔1dを形成しようとすると、孔を貫通させるのにメタル部分を大幅に抉り取らなければならずリード1aの機械的強度が弱くなってしまう。
Therefore, the through
したがって、本実施の形態では、図4に示すように、リード1aの両面側からハーフエッチング加工により内部に向かって削っていって貫通孔1dを形成することにより、上面1b及び実装面1cにおいて、それぞれの開口部1e,1fよりも内部の実際の貫通孔1dを小さくすることができる。すなわち、所定のエッチング条件でリード1aの両面側からハーフエッチング加工によりそれぞれ所望の深さを削っていき、両面からの削り加工が貫通した時点で貫通孔1dが形成される。その結果、孔径の小さな貫通孔1dを形成することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, by forming the through-
このようにリード1aの両面側からハーフエッチング加工により削って貫通孔1dを形成することにより、リード自体の機械的強度を維持可能なようになるべく小さな貫通孔1dを形成してメタル部分を多く残すことが可能となる。貫通孔がストレート形状の場合、開口径の内側の領域にはメタル部分が残存しない。これに対し、本実施の形態の場合、リード1aの両面側からハーフエッチング加工を行い、貫通した時点でエッチング加工を止めるため、図5に示すように、開口径の内側の領域にメタル部分を残存することができる。すなわち、このメタル部分の残存した分だけ、貫通孔をストレート形状に形成する場合よりも、リード1aの機械的強度を向上することができる。
By forming the through
その際、本実施の形態では、図4に示すように、貫通孔1dにおけるリード1aの上面1bの開口部1eの孔径(A)と、実装面1cの開口部1fの孔径(B)とが異なっている(A≠B)。これは、上面1b側と実装面1c側とで開口部1e,1fの孔径を同じ(A=B)にすると、両面側から同じ削れ量で深さ方向に削れてきて貫通孔1dが形成された際に必要以上にその孔径(C)が大きくなってしまい、リード自体の機械的強度が低下するためである。したがって、これを避けるためにリード1aの上面1b側と実装面1c側とで開口部1e,1fの孔径が変わる(A≠B)ようなエッチング条件でハーフエッチング加工を行う。つまり、上面1b側と実装面1c側とで、エッチング時間やエッチング液を流す速度等のエッチング条件を変えてハーフエッチング加工を行う。
At this time, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the hole diameter (A) of the opening 1e of the upper surface 1b of the lead 1a in the through
そこで、図5に示すように、貫通孔1dの上面1bの開口部1eの孔径(A)は、実装面1cの開口部1fの孔径(B)より大きく形成することが好ましい(A>B)。
Therefore, as shown in FIG. 5, the hole diameter (A) of the opening 1e on the upper surface 1b of the through
これは、リード1aの幅方向の断面形状(図5)に示すように、リード1aの側面1iをエッチング加工する際のエッチング条件では、実装面1c側からのエッチングの削れ量の方が上面1b側からより多くなるようにしており、リード1aの上面1bの幅(G)が実装面1cの幅(H)より大きくなるように形成している(G>H)。すなわち、リード1aの幅方向の断面形状が、図5に示すように逆台形となるように、リード1aの上面1b側と実装面1c側とでエッチング条件を変えてハーフエッチング加工を行っており、これによって、リード1aの封止体3の裏面3aにおける脱落(リード抜け)防止を図っている。
As shown in the cross-sectional shape in the width direction of the lead 1a (FIG. 5), under the etching conditions when etching the side surface 1i of the lead 1a, the etching scraping amount from the mounting
したがって、リード1aの上面1b及び実装面1cそれぞれの幅方向の大きさに応じて上面1bの開口部1eの孔径(A)を、実装面1cの開口部1fの孔径(B)より大きく形成することが適当である。
Therefore, the hole diameter (A) of the opening 1e of the upper surface 1b is formed larger than the hole diameter (B) of the
例えば、リード幅を0.28mm、リード厚さを0.125mmとし、図5に示すA(上面1bの開口部1eの孔径)=0.17mm、B(実装面1cの開口部1fの孔径)=0.1mmとすると、C(貫通孔1dの径)=0.03mmで形成することができる。
For example, assuming that the lead width is 0.28 mm and the lead thickness is 0.125 mm, A (hole diameter of the opening 1e on the upper surface 1b) = 0.17 mm, B (hole diameter of the
なお、リード1aに施す外装めっき12として、Sn−Biめっきを採用する場合、図14に示すように、本実施の形態ではSn−Biめっきの膜厚は0.01mmで形成しているため、貫通孔1dにおいて最も狭まった箇所の孔径(C)を、20μm(0.02mm)より大きく形成することにより、貫通孔1dがSn−Biめっきの膜で塞がることを防止できる。
In addition, when Sn-Bi plating is adopted as the exterior plating 12 applied to the lead 1a, as shown in FIG. 14, in this embodiment, the film thickness of Sn-Bi plating is 0.01 mm. By forming the diameter (C) of the narrowest portion of the through
以上のことから、貫通孔1dは図15(b)に示すように、外装めっき12の厚さの2倍よりも大きく、かつ開口部1eの孔径(A)よりも小さくすることで、貫通孔1dが外装めっき12で塞がらずに、かつ図15(a)のようなストレート形状に場合に比べ、開口部1eの内側の領域にメタル部分を残存部20の分だけ多く確保することができる。これにより、リード1aの機械的強度の向上と、温度サイクル試験による実装強度を向上することができる。更に好ましくは、図15(c)に示すように、外装めっき12の厚さの2倍よりも大きく、かつ開口部1fの孔径(B)よりも小さくすることで、図15(b)よりも開口部1eの内側の領域にメタル部分を残存部21の分だけ多く確保することができる。これにより、図15(b)の場合よりも、リード1aの機械的強度の向上と、温度サイクル試験による実装強度を向上することができる。
From the above, the through
次に、図6は、リード1aの上面1bにおける貫通孔1dの好ましい形成位置を説明するものであり、封止体3の縁部から貫通孔1dまでの距離(D)が、貫通孔1dからリード1aの先端までの距離(F)より長くなるような位置に形成することが好ましい(D>F)。
Next, FIG. 6 illustrates a preferable formation position of the through
これは、貫通孔1dにレジンバリが形成されると、後の外装めっき12が形成されなくなるが、本実施の形態のようにすることで、樹脂封止時に樹脂成形金型のキャビティ(図示せず)から流出した封止用樹脂によるレジンバリが、リード1aの上面1bにおいて貫通孔1dに到達して貫通孔1dを塞いでしまうという不具合を防止するものである。
This is because when the resin burr is formed in the through-
したがって、前記D>Fとなるような位置に貫通孔1dを形成することにより、孔が全周内壁で囲まれた貫通孔1dとすることができるとともに、距離(D)を長く取ることにより、レジンバリが貫通孔1dに入り込んで貫通孔1dを塞ぐという不具合の発生を防止することができる。
Therefore, by forming the through
具体的には、レジンバリの封止体3の縁部からの流出長さは10数μm程度であるため、リードそれぞれの上面1bにおける封止体3の縁部から貫通孔1dまでの距離(D)を、20μm(0.02mm)以上にすることにより、レジンバリが貫通孔1dに入り込んで実装不良を引き起こすことを防止できる。
Specifically, since the outflow length of the resin burr from the edge of the sealing
本実施の形態のQFN5においては、複数のリードそれぞれが、リード1aの上面1b及び実装面1cに開口し、かつ上面1b及び実装面1cの両面側からハーフエッチング加工によって形成された貫通孔1dを有していることにより、リード自体の機械的強度は維持して小さな貫通孔1dを形成することができる。
In the
その結果、図7に示すように、QFN5のリード1aと実装基板7の端子7aとの間に半田8を介在させてQFN5を半田接続によって実装基板7に実装した際に、半田8を貫通孔1dに通してリード1aの上面1bに回り込ませることができる。これにより、QFN5の実装強度を高めることができる。なお、実装基板7の表面には端子7aとこれを囲む絶縁膜であるソルダレジスト膜7bが形成されている。
As a result, as shown in FIG. 7, when the
また、リード1aに形成された貫通孔1d内に半田8が配置され、この半田8がリード1aの上面1bまで回り込むため、温度サイクル試験で熱膨張・熱収縮による応力が発生して実装基板7に反り10が形成されても、貫通孔1d内に配置された半田8の柱によってリード1aと半田8とがロックされるため、半田8に図13の比較例に示すようなクラック11が形成されることを防止できる。その結果、QFN5の実装強度を向上できるとともに、温度サイクル性を向上させることができる。
Further, since the
また、QFN5を半田接続によって実装基板7に実装する際に、図8に示すように、複数のリード1aそれぞれが、各々の延在方向の中央より外側に配置された半田8を介して実装基板7に実装されていることにより、リード1a下の半田8の量が低減されるため、半田8が溶融された際にも隣のリード1aまで半田8が到達することはなく、半田8によるリード間ブリッジの形成を防ぐことができる。
Further, when the
すなわち、QFN5のリード1aと実装基板7の端子7aとの間に半田8を配置する際に、リード1aの貫通孔1dが形成された先端部付近にのみ半田8を介在させて実装するものである。なお、実装後にはリード1aと端子7aの間の半田8を目視にて検査するため、目視による確認が可能なように、リード1aの外側の先端部付近のみに半田8を配置することが好ましい。
That is, when the
このようにQFN5の複数のリード1aそれぞれが、各々の延在方向の中央より外側に配置された半田8を介して実装基板7の端子7aと半田接続していることにより、半田8によるリード間ブリッジの形成を防いで半田ショートの発生を防ぐことができる。その結果、QFN5の実装信頼性を向上させることができる。
Thus, each of the plurality of leads 1a of the
次に、図9〜図11に示す変形例について説明する。図9〜図11に示す変形例の半導体装置は、四角形の封止体3の裏面3aの周縁部の4辺のうちの対向する2辺に沿って複数のリード1aが配列されているSON9である。
Next, modified examples shown in FIGS. 9 to 11 will be described. The semiconductor device of the modification shown in FIGS. 9 to 11 is a
このようなSON9においても、複数のリードそれぞれが、リード1aの上面1b及び実装面1cに開口し、かつ上面1b及び実装面1cの両面側からハーフエッチング加工によって形成された貫通孔1dを有していることにより、リード自体の機械的強度は維持して小さな貫通孔1dを形成することができ、前記QFN5と同様に、SON9の実装強度を高めることができる。さらに、QFN5と同様に、SON9の温度サイクル性を向上させることができる。
Also in such a
次に、本実施の形態のQFN5(半導体装置)の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the QFN 5 (semiconductor device) of the present embodiment will be described.
まず、複数のデバイス領域を有し、かつそれぞれの前記デバイス領域における複数のリード1aそれぞれに貫通孔1dが形成された図示しないリードフレームを準備する。
First, a lead frame (not shown) having a plurality of device regions and having through
なお、各リード1aの貫通孔1dは、リード1aの上面1b側からと実装面1c側からそれぞれ異なったエッチング条件のハーフエッチング加工で形成されたものである。例えば、上面1b側と実装面1c側とで、図5に示すように開口部1e,1fの孔径が変わる(A≠B)ようなエッチング条件でハーフエッチング加工が行われたものである。すなわち、上面1b側と実装面1c側とで、エッチング時間やエッチング液を流す速度等のエッチング条件を変えてハーフエッチング加工が行われたものである。
The through-
さらに、各リード1aの幅方向の断面形状が図5に示すように逆台形(G>H)となるように、リード1aの上面1b側と実装面1c側とでエッチング条件を変えてハーフエッチング加工を行っており、これによって、パッケージの組み立て後に封止体3の裏面3aにおけるリード1aの脱落(リード抜け)を防止することができる。
Further, half etching is performed by changing the etching conditions on the upper surface 1b side and the mounting
その後、ダイボンディングを行う。すなわち、各タブ1h上にダイボンド材6を介して半導体チップ2を搭載し、半導体チップ2を固着する。
Thereafter, die bonding is performed. That is, the
ダイボンディング後、ワイヤボンディングを行う。すなわち、半導体チップ2のパッド2aとこれに対応するリード1aの段差部1gとをワイヤ4で電気的に接続する。
Wire bonding is performed after die bonding. That is, the
ワイヤボンディング後、樹脂モールディングを行う。本実施の形態のQFN5は、タブ埋め込み型の半導体パッケージであるため、ここでは、図3に示すように、封止体3の裏面3aの周縁部に複数のリード1aそれぞれの実装面1cが露出し、かつタブ1hが露出しないように半導体チップ2とタブ1hと複数のワイヤ4を樹脂封止して封止体3を形成する。
Resin molding is performed after wire bonding. Since the
その際、各リード1aにおいて、図6に示すように封止体3の縁部から貫通孔1dまでの距離(D)が、貫通孔1dからリード1aの先端までの距離(F)より長くなるような位置(D>F)で、かつ距離(D)が20μm以上に形成されていることにより、樹脂封止時に樹脂成形金型のキャビティから封止用樹脂が流出して形成されるレジンバリが貫通孔1dに入り込んで貫通孔1dを塞ぐという不具合の発生を防止することができる。
At that time, in each lead 1a, as shown in FIG. 6, the distance (D) from the edge of the sealing
樹脂封止後、リードフレームから複数のリード1aそれぞれを分離して個片化を行い、これにより、図1に示すQFN5の組み立て完了となる。
After the resin sealing, each of the leads 1a is separated from the lead frame and separated into individual pieces, thereby completing the assembly of the
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
例えば、前記実施の形態では、QFN5がタブ埋め込み型の半導体パッケージの場合を説明したが、QFN5は、タブ1hを封止体3の裏面3aに露出させるタブ露出型の半導体パッケージであってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the case where the
本発明は、半田実装を行う電子装置に好適である。 The present invention is suitable for an electronic device that performs solder mounting.
1a リード
1b 上面
1c 実装面(一部)
1d 貫通孔
1e,1f 開口部
1g 段差部
1h タブ
1i 側面
2 半導体チップ
2a パッド(表面電極)
2b 主面
2c 裏面
3 封止体
3a 裏面
4 ワイヤ
5 QFN(半導体装置)
6 ダイボンド材
7 実装基板
7a 端子
7b ソルダレジスト膜
8 半田
9 SON(半導体装置)
10 反り
11 クラック
12 外装めっき
20,21 残存部
1a Lead
1d Through
6
10
Claims (13)
前記半導体チップを封止する封止体と、
前記半導体チップの表面電極と電気的に接続されて前記半導体チップの周囲に配置され、かつ前記封止体の裏面にそれぞれの一部が露出する複数のリードとを有し、
前記複数のリードそれぞれは、前記リードの上面及び実装面に開口する貫通孔を有しており、前記貫通孔は前記上面及び実装面の両面側からハーフエッチング加工によって形成された孔であることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip having a plurality of surface electrodes formed on the main surface;
A sealing body for sealing the semiconductor chip;
A plurality of leads electrically connected to the front surface electrode of the semiconductor chip and disposed around the semiconductor chip, and each of which is exposed on the back surface of the sealing body;
Each of the plurality of leads has a through hole that opens to the upper surface and the mounting surface of the lead, and the through hole is a hole formed by half-etching from both sides of the upper surface and the mounting surface. A featured semiconductor device.
部の孔径と、前記実装面の開口部の孔径とが異なっていることを特徴とする半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a hole diameter of the opening on the upper surface of the lead in the through hole is different from a hole diameter of the opening on the mounting surface.
前記半導体チップを封止する封止体と、
前記半導体チップの表面電極と電気的に接続されて前記半導体チップの周囲に配置され、かつ前記封止体の裏面にそれぞれの一部が露出する複数のリードとを有し、
前記複数のリードそれぞれは、前記リードの上面及び実装面に開口する貫通孔を有しており、前記貫通孔は前記上面及び実装面の両面側からハーフエッチング加工によって形成された孔であり、
前記複数のリードは、それぞれの延在方向の中央より外側に配置された半田を介して実装基板に実装されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip having a plurality of surface electrodes formed on the main surface;
A sealing body for sealing the semiconductor chip;
A plurality of leads electrically connected to the front surface electrode of the semiconductor chip and disposed around the semiconductor chip, and each of which is exposed on the back surface of the sealing body;
Each of the plurality of leads has a through hole that opens to the upper surface and the mounting surface of the lead, and the through hole is a hole formed by half-etching from both sides of the upper surface and the mounting surface,
The semiconductor device is characterized in that the plurality of leads are mounted on a mounting substrate via solder disposed outside the center in the extending direction.
部の孔径と、前記実装面の開口部の孔径とが異なっていることを特徴とする半導体装置。 10. The semiconductor device according to claim 9, wherein a hole diameter of the opening on the upper surface of the lead in the through hole is different from a hole diameter of the opening on the mounting surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005263132A JP2007080889A (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Semiconductor device |
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JP2011192820A (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Sanken Electric Co Ltd | Method of manufacturing mold package, and the mold package |
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- 2005-09-12 JP JP2005263132A patent/JP2007080889A/en active Pending
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