JP2009147094A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄い半導体チップを用いても、ダイボンド時に接着剤がチップ表面に付着することがなく、変形が生じ難く、放熱性も確保できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体チップ1と、その半導体チップ1が搭載されておりチップ搭載領域の中心から外周に向かって延びた複数本の第1の溝8aが形成されているダイパッド2などの支持基板と、半導体チップ1をダイパッド2上に固着している接着剤3とを有した構造とする。半導体チップ1を固着する際に押し広げられる接着剤3は、第1の溝8a内に一部が流れ込み、半導体チップ1の周辺に溢れてチップ表面にまで這い上がることは抑止される。第1の溝8aどうしの間のダイパッド2の表面は平坦面であり、この平坦面に半導体チップ1の裏面の全域が固着されるので、半導体チップ1の変形は生じ難く、かつ、放熱性も確保できる。
【選択図】図1
【解決手段】半導体チップ1と、その半導体チップ1が搭載されておりチップ搭載領域の中心から外周に向かって延びた複数本の第1の溝8aが形成されているダイパッド2などの支持基板と、半導体チップ1をダイパッド2上に固着している接着剤3とを有した構造とする。半導体チップ1を固着する際に押し広げられる接着剤3は、第1の溝8a内に一部が流れ込み、半導体チップ1の周辺に溢れてチップ表面にまで這い上がることは抑止される。第1の溝8aどうしの間のダイパッド2の表面は平坦面であり、この平坦面に半導体チップ1の裏面の全域が固着されるので、半導体チップ1の変形は生じ難く、かつ、放熱性も確保できる。
【選択図】図1
Description
本発明は、小型・薄型の半導体装置に関するものである。
電子機器の軽薄短小化や高密度化に伴い、搭載される半導体装置に小型・薄型化が要求されている。一方で、プリント基板に対する半導体装置の実装の容易性も要求されている。これらの要求にこたえる半導体装置として、TQFP(Thin Quad Flat PKG)等、小型・薄型の半導体パッケージの開発が進展している。
例えば特許文献1に示されたQFPは、薄い半導体チップを用いてもダイボンド時に広がる接着剤がチップ表面に付着することのないパッケージ構造とされている。図3(a)(b)に示すように、リードフレームのダイパッド35に窪み33と貫通孔32とが形成されていて、半導体チップ36のダイボンド時に広がる接着剤39の一部は窪み33側へ流れ込み、半導体チップ36の周囲への溢れ出しが防止されるようになっている。
特開平6−232326号公報
しかし特許文献1に示されたQFPは、半導体チップ36がダイパッド35に固着されているのはチップ周縁部のみであるため、つまりチップ周縁部以外の背面は窪み33の上にあってダイパッド35に直接に固着されていないため、熱放散が悪く、許容電力損失が小さいだけでなく、半導体チップ36が薄い場合はモールド時に樹脂の注入圧力で変形が生じ、電気特性の低下が発生するという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑み、薄い半導体チップを用いても、ダイボンド時に広がる接着剤がチップ表面に付着することがなく、変形が生じ難く、放熱性も確保できるパッケージ構造の半導体装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体素子搭載領域の中心から外周に向かって延びる複数本の第1の溝が形成された支持基板上に半導体素子が接着剤によって固着されていることを特徴とする。
上記構成によれば、半導体素子を固着する際に半導体素子搭載領域上に押し広げられる接着剤は、第1の溝内に一部が流れ込み、半導体素子の周辺に溢れて半導体素子の表面にまで這い上がることは抑止されるので、半導体素子の電極に付着する等の不良は発生しにくい。第1の溝どうしの間の半導体素子搭載領域の表面は平坦面であり、この平坦面に半導体素子の裏面の全域が固着されるので半導体素子の変形は生じ難く、放熱性も確保できる。
第1の溝は、放射状に形成されていることが好ましい。また第1の溝は、半導体素子搭載領域の中心側の端部よりも外周側の端部が深いことが好ましい。いずれの構成でも、半導体素子を固着する際に押し広げられる接着剤は、第1の溝に沿って容易に半導体素子の裏面の全域に濡れ広げられることになり、半導体素子が確実に支持基板上に固着されるだけでなく、接着剤が広がる際の気泡の巻き込みが起こり難く、耐湿性などの信頼性向上や、放熱性の向上も図ることができる。
支持基板の半導体素子搭載領域の外側に半導体素子の外形に沿う第2の溝が形成され、この第2の溝に第1の溝が連続していることが好ましい。これによれば、半導体素子を固着する際に押し広げられる接着剤は、第1の溝を通じてあるいは直接に第2の溝に流入するため、半導体素子が非常に薄くてもその表面にまで這い上がることはない。
支持基板は金属板で形成されていることが好ましい。放熱性が高いことに加えて、第1の溝や第2の溝はプレスやエッチング等の方法で容易に加工できるからである。
第1及び第2の溝の内面の表面粗さが溝外の支持基板の表面粗さよりも大きいことが好ましい。接着剤の接着強度が大きくなるため、半導体素子を支持基板上に強固に固着することができ、ダイスボンドの信頼性が向上するからである。
第1及び第2の溝の内面の表面粗さが溝外の支持基板の表面粗さよりも大きいことが好ましい。接着剤の接着強度が大きくなるため、半導体素子を支持基板上に強固に固着することができ、ダイスボンドの信頼性が向上するからである。
本発明の半導体装置は、支持基板にその半導体素子搭載領域の中心から外周に向かって延びた第1の溝、さらには半導体素子搭載領域の外側に半導体素子の外形に沿う第2の溝を形成したことにより、半導体素子を支持基板に固着する際に広がる接着剤を溝内に収容し、半導体素子表面にまで這い上がって電極に付着する等の不良の発生を防止できるもので、ワイヤーボンディング工程における歩留まりは高い。半導体素子の裏面の全域が支持基板に固着される構造であるため、半導体素子の変形は生じ難く、かつ放熱性も確保できる。したがって、超薄型の半導体素子を用いて超薄型の半導体装置として構成することもでき、電子機器の小型・軽量化に寄与する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。各図は理解を容易にするために模式的に示したものであり、各部材の形状等については必ずしも正確に表していない。
図1は本発明の一実施形態の半導体装置の断面図である。この半導体装置は半導体パッケージ(QFP)として構成されており、半導体チップ1がダイパッド2の一主面に接着剤3により固着され、半導体チップ1の複数の電極4が対応するリード5の内端部に対してワイヤ6により電気的に接続され、半導体チップ1、ダイパッド2、ワイヤ6、リード5の内端部が封止樹脂7で覆われている。この半導体装置の大きな特徴は、ダイパッド2に溝8が形成されている点である。なおダイパッド2は請求項1に言う支持基板である。
図2はダイパッド2とその周辺部を示す。図2(a)は上面図、図2(b)は図2(a)におけるA−A'断面図である。
ダイパッド2の周囲に複数のリード5が各々の先端がダイパッド2の端辺に対向するように配列されている。ダイパッド2の溝8には、チップ搭載領域の中心から外周に向かって放射状に形成された複数本の第1の溝8a(以下単に溝8aという)と、チップ搭載領域の外側に半導体チップ1(図1参照)の外形に沿うように形成された第2の溝8b(以下単に溝8bという)とがある。複数本の溝8aは、溝8bに連続するとともに、各々の基端部で互いに連続している。9は吊りリードである。
ダイパッド2の周囲に複数のリード5が各々の先端がダイパッド2の端辺に対向するように配列されている。ダイパッド2の溝8には、チップ搭載領域の中心から外周に向かって放射状に形成された複数本の第1の溝8a(以下単に溝8aという)と、チップ搭載領域の外側に半導体チップ1(図1参照)の外形に沿うように形成された第2の溝8b(以下単に溝8bという)とがある。複数本の溝8aは、溝8bに連続するとともに、各々の基端部で互いに連続している。9は吊りリードである。
上記の半導体装置を製造するためにはまずリードフレームを準備する。リードフレームは、上述のダイパッド2とリード5と吊りリード9とフレーム(図示せず)とを1単位のパターンとして、複数のパターンをフレーム部分で連続させて短冊状等に形成したものである。各パターンにおいて、複数のリード5はフレームの内周に櫛歯状に形成されており、ダイパッド2は吊りリード9によってフレームの内周に連結されている。
かかるリードフレームは、金属板を金型により打ち抜くことで、あるいはエッチングすることでパターニングすることができる。金属板の材質はCu、Ni/Fe、Al等であり、厚みは50〜300μm程度である。エッチングする場合は、金属板の両面にフォトレジスト膜を選択的に形成し、金属板を両面から同時にエッチングする。金型により打ち抜く場合は、金属板を片面側から打ち抜く。ダイパッド2の溝8(8a,8b)は、レーザー加工、エッチング、切削プレス等の方法で形成することができる。これらの方法は容易であり、低コストにて加工できる。
溝8をレーザー加工で形成する場合は、リードフレームをパターニングした後に、各パターンのダイパッド2に炭酸ガスレーザー等を照射して所望の溝形状とする。必要な溝深さはレーザー発信機の出力を変えることで容易に実現できる。溝8をエッチングにて形成する場合は、リードフレームをパターニングする前の金属板の状態で、各パターンのダイパッド2となる部分にフォトマスクを用いて選択的にレジストを形成し、エッチング液に浸漬してエッチングする。溝8の深さを場所に応じて相違させるためには、レジスト形成とエッチングを複数回行う。このようにして形成した溝8の内面(底面及び側面)は、ダイパッド2の上面に比べて表面粗さが大きくなる。
溝8aの寸法は、チップ搭載部の中心付近で幅1.00〜1.50mm程度、深さ0〜0.10mm程度、チップ搭載部の外周部付近で幅0.15〜2.00mm程度、深さ0.10〜0.20mm程度である。溝8aの深さは、チップ搭載部の中心付近よりも外周部付近の方が深い。図中では連続的に深くなるように示しているが、階段状に深さが変化しても構わない。溝8bの寸法は、幅0.15〜3.00mm程度、深さ0.20〜0.25mm程度である。なおダイパッド2の幅、長さは、搭載する各種の半導体チップ1のサイズによって異なるが、最小サイズが1.00mm〜最大サイズ35.00mm程度である。
次に、準備したリードフレームのダイパッド2上、チップ搭載部の中央部に接着剤3を塗布する。接着剤3は、導電性樹脂、絶縁性樹脂のどちらでもよく、エポキシ系、ポリイミド系等を主成分としたものを用いる。塗布の方法は、ディスペンサにより点状に塗布する方法やライン状に塗布する方法等を用いる。スタンプを用いて転写する方法も用いても構わない。ディスペンサによる場合は、たとえば、一点1.13mm2程度の塗布で、ボンド時の厚みは0.04〜0.29mm程度となる。
次に、半導体チップ1を接着剤3に押しつけ、接着剤3を硬化させることで、半導体チップ1を接着剤3でダイパッド2上に固着する。その後に、半導体チップ1の電極4とリード5とをワイヤーボンディング工程にてワイヤ6で接続し、半導体チップ1、ダイパッド2、電極4、ワイヤ6、リード5の内端部をトランスファモールド法などで封止樹脂7にて封止する。最後に、リードフレームの不要部を切断し、リード5を所望形状に成形して、半導体装置(半導体パッケージ)の完成品を得る。
以上のようにして製造される半導体装置は、ダイパッド2に溝8が形成されていることにより次のような効果が得られる。
半導体チップ1をダイパッド2上に固着する際に半導体チップ1によって押し広げられる接着剤3は、チップ搭載領域上を外周部側へと広がり、その一部は複数本の溝8aに流れ込むので、接着剤3が半導体チップ1の周辺に溢れることはなく、半導体チップ1の表面にまで這い上がることは抑止される。よって、半導体チップ1の電極4への接着剤3の付着等の不良は発生せず、ワイヤーボンド工程における歩留まりは高い。溝8a間のチップ搭載領域の表面は平坦面であり、この平坦面に半導体チップ1の裏面の全域が固着されるので、樹脂モールド時などにも半導体チップ1の変形は生じ難く、放熱性も確保可能である。
半導体チップ1をダイパッド2上に固着する際に半導体チップ1によって押し広げられる接着剤3は、チップ搭載領域上を外周部側へと広がり、その一部は複数本の溝8aに流れ込むので、接着剤3が半導体チップ1の周辺に溢れることはなく、半導体チップ1の表面にまで這い上がることは抑止される。よって、半導体チップ1の電極4への接着剤3の付着等の不良は発生せず、ワイヤーボンド工程における歩留まりは高い。溝8a間のチップ搭載領域の表面は平坦面であり、この平坦面に半導体チップ1の裏面の全域が固着されるので、樹脂モールド時などにも半導体チップ1の変形は生じ難く、放熱性も確保可能である。
しかも溝8aは、放射状に形成されており、またチップ搭載領域の中心側の端部よりも外周側の端部が深くなるように形成されているため、接着剤3は溝8aに沿って容易に半導体チップ1の裏面の全域に濡れ広げられることになり、半導体チップ1が確実にダイパッド2上に固着されるだけでなく、接着剤3が広がる際の気泡の巻き込みが起こり難く、耐湿性などの信頼性向上や、放熱性の向上も図ることができる。放熱性の観点からはダイパッド2が金属板で形成されていることも有利である。
さらに、ダイパッド2のチップ搭載領域の外側に半導体チップ1の外形に沿う溝8bが形成されており、この溝8bに溝8aが連続しているため、接着剤3は、溝8aを通じて、あるいはチップ搭載領域上を通って直接に溝8bに流れ込むことができる。接着剤3がチップ搭載領域の外周部まで濡れ広げられたときには、半導体チップ1の側面に這い上がる前に溝8bに流れ込むことになり、半導体チップ1の表面にまで這い上がることは、より効果的に防止される。
また、溝8a,8bの内面の表面粗さが溝外のダイパッド2の表面粗さよりも大きいため、溝8a,8bがない場合に比べて接着面積が増大することもあって、接着剤3の接着強度が強くなる。このことによっても、半導体チップ1をダイパッド2上に強固に固着することが可能であり、ダイスボンドの信頼性が向上する。
なお、半導体装置(半導体パッケージ)の薄型化のためには、厚み10〜50μm程度の薄型の半導体チップ1の使用が必要となっている。上述の溝8a,8bをダイパッド2に備えると、このように非常に薄い半導体チップ1を用いる場合も接着剤3のチップ表面への這い上がりを防止することができ、超薄型半導体パッケージにも有効な構造である。
本発明の半導体装置は、小型化、薄型化、軽量化を実現し、高い信頼性を確保することができ、製造も生産性の高い方法を使用できるので、デジタルカメラや携帯電話等の分野に特に有用である。
1 半導体チップ
2 ダイパッド
3 接着剤
8a 第1の溝
8b 第2の溝
2 ダイパッド
3 接着剤
8a 第1の溝
8b 第2の溝
Claims (6)
- 半導体素子搭載領域の中心から外周に向かって延びる複数本の第1の溝が形成された支持基板上に半導体素子が接着剤によって固着されていることを特徴とする半導体装置。
- 第1の溝は、放射状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 第1の溝は、半導体素子搭載領域の中心側の端部よりも外周側の端部が深いことを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の半導体装置。
- 支持基板の半導体素子搭載領域の外側に半導体素子の外形に沿う第2の溝が形成され、この第2の溝に第1の溝が連続していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置。
- 支持基板が金属板で形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置。
- 第1及び第2の溝の内面の表面粗さが溝外の支持基板の表面粗さよりも大きいことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装置。
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JP2007322660A JP2009147094A (ja) | 2007-12-14 | 2007-12-14 | 半導体装置 |
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---|---|---|---|---|
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-
2007
- 2007-12-14 JP JP2007322660A patent/JP2009147094A/ja active Pending
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