JP2012146704A - 半導体装置、リードフレーム、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止樹脂の染み出しが少ない素子搭載部の裏面が露出した半導体装置を提供する。
【解決手段】この半導体装置は、半導体チップ１００と、リードフレーム２００と、封止樹脂５００と、を備えている。リードフレーム２００は、半導体チップ１００を搭載する素子搭載部２２０を有している。また、封止樹脂５００は、素子搭載部２２０の半導体チップ１００の搭載面（不図示）、及びリードフレーム２００のリード２６０を封止している。素子搭載部２２０は、周縁部の半導体チップ１００の搭載面に、素子搭載部２２０の裏面側に向けて傾斜した傾斜部２４０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置、リードフレーム、及び半導体装置の製造方法に関する。

近年、半導体装置において、リードフレームの半導体チップを搭載する素子搭載部の裏面を露出させた形態のパッケージが採用されている。

特許文献１（特開２００８−２７０６６１号公報）には、露出している素子搭載部の露出面周囲に突出壁を設けた半導体装置が記載されている。これにより、封止樹脂充填時に封止樹脂が素子搭載部の裏面とモールド金型との間に流れ込んで薄バリが発生するのを防止することができるとされている。

特開２００８−２７０６６１号公報

しかし、特許文献１では、プレス加工時に、大きい面積を有する素子搭載部の中心部分をダイに押圧し、突出壁を形成している。このため、素子搭載部に加工歪が残り、反りが発生しやすい。このように、素子搭載部に反りが発生した状態では、封止樹脂充填時において、金型と素子搭載部との間に隙間が生じ、封止樹脂が染み出してしまう可能性がある。

本発明によれば、
半導体チップと、
前記半導体チップを搭載する素子搭載部を有するリードフレームと、
前記半導体チップ、前記素子搭載部の前記半導体チップの搭載面、及び前記リードフレームのリードの一部を封止する封止樹脂と、
を備え、
前記素子搭載部は、周縁部の前記半導体チップの搭載面に、前記素子搭載部の裏面側に向けて傾斜した傾斜部を備える半導体装置、が提供される。

本発明によれば、
複数のリードと、
半導体チップを搭載するための素子搭載部と、
を備え、
前記素子搭載部は、周縁部の前記半導体チップの搭載面に、前記素子搭載部の裏面側に向けて傾斜した傾斜部を備えるリードフレーム、が提供される。

本発明によれば、
リードフレームの素子搭載部のうち、周縁部の半導体チップの搭載面に、前記素子搭載部の裏面側に向けて傾斜した傾斜部を形成する工程と、
前記素子搭載部に半導体チップを搭載する工程と、
前記半導体チップ、前記素子搭載部の前記半導体チップの搭載面、及び前記リードフレームのリードの一部を封止樹脂で封止する工程と、
を備える半導体装置の製造方法、が提供される。

本発明によれば、素子搭載部は、周縁部の半導体チップの搭載面に、素子搭載部の裏面側に向けて傾斜した傾斜部を備える。この半導体装置を金型により封止樹脂で封止する時には、素子搭載部の周縁部を金型に押し付ける方向に応力が働く。これにより、封止樹脂が素子搭載部の周縁部から染み出すことを抑制することができる。以上のように、封止樹脂の染み出しが少なく、素子搭載部の裏面が露出した半導体装置を提供することができる。

本発明によれば、封止樹脂の染み出しが少ない素子搭載部の裏面が露出した半導体装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 第４の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す図である。図１（ａ）は、第１の実施形態における半導体装置の金型成型時における上面図であり、図１（ｂ）は、点線Ａ部の断面図である。この半導体装置は、半導体チップ１００と、リードフレーム２００と、封止樹脂５００と、を備えている。リードフレーム２００は、半導体チップ１００を搭載する素子搭載部２２０を有している。また、封止樹脂５００は、素子搭載部２２０の半導体チップ１００の搭載面（不図示）、及びリードフレーム２００のリード２６０を封止している。素子搭載部２２０は、周縁部の半導体チップ１００の搭載面に、素子搭載部２２０の裏面側に向けて傾斜した傾斜部２４０を備えている。以下、詳細を説明する。

半導体チップ１００は、たとえば、シリコン基板（不図示）にＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（不図示）などを備えている。シリコン基板上には、多層配線層（不図示）が形成されている。また、多層配線層の最上層には、電極パッド（不図示）が形成されている。電極パッドは、多層配線中に形成された配線（不図示）、ビア（不図示）及びコンタクト（不図示）を介して、ＦＥＴ等に接続している。

図１（ａ）のように、リードフレーム２００は、素子搭載部２２０、複数のリード２６０、及び、タイバー２８０を有している。ここで、素子搭載部２２０の中央には、半導体チップ１００が搭載されている。

半導体チップ１００の電極パッド（不図示）は、ボンディングワイヤ４００を介して、リードフレーム２００のリード２６０に接続されている。

また、図１（ｂ）のように、封止樹脂５００は、半導体チップ１００、素子搭載部２２０の半導体チップ１００の搭載面、及びリードフレーム２００のリード２６０を封止している。このうち、素子搭載部２２０の裏面は、封止樹脂５００から露出している。

さらに、素子搭載部２２０は、周縁部の半導体チップ１００の搭載面に、素子搭載部２２０の裏面側に向けて傾斜した傾斜部２４０を備えている。後述するように、この傾斜部２４０は、プレス加工により、素子搭載部２２０の周縁部を裏面側に向けて屈曲させることにより形成されている。

このとき、傾斜部２４０の長さは、たとえば、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、高さは、たとえば５μｍ以上２０μｍ以下である。具体的には、傾斜部２４０の長さは０．４ｍｍであり、高さは１０μｍである。

また、素子搭載部２２０における中央部の厚さは、リード２６０の厚さと等しい。これは、後述するように、プレス加工時に、素子搭載部２２０の中央部を強く押圧しないためである。これにより、封止時において、素子搭載部２２０が反ることがない。

そのほか、第１の実施形態では、傾斜部２４０に加えて、周縁部に平坦部２４２が設けられている。このように、屈曲されている部分が多く設けられていることで、パッケージの強度を増すことができる。なお、この平坦部２４２は無くてもよい。

次に、第１の実施形態における半導体装置の製造方法について説明する。リードフレーム２００の素子搭載部２２０のうち、周縁部の半導体チップ１００の搭載面に、素子搭載部２２０の裏面側に向けて傾斜した傾斜部２４０を形成する。次いで、素子搭載部２２０に半導体チップ１００を搭載する。次いで、半導体チップ１００、素子搭載部２２０の半導体チップ１００の搭載面、及びリードフレーム２００のリード２６０の一部を封止樹脂５００で封止する。以下、詳細を説明する。

まず、打ち抜き加工されたリードフレーム２００を準備する。打ち抜き加工後のリードフレーム２００は、上記したように、素子搭載部２２０、複数のリード２６０、及び、タイバー２８０を有している。

次いで、プレス加工機において、素子搭載部２２０の部分に傾斜部２４０を有するプレス金型に、リードフレーム２００を設置し、プレス加工を行う。このとき、プレス金型は、素子搭載部２２０の周縁部のみを屈曲させる。一方、素子搭載部２２０の中央部を、強く押圧しないようにする。これにより、素子搭載部２２０の中央部に、加工歪みを生じさせることがない。この工程によって、リードフレーム２００の素子搭載部２２０のうち、周縁部の半導体チップ１００の搭載面に、素子搭載部２２０の裏面側に向けて傾斜した傾斜部２４０を形成する。

次いで、半導体チップ１００を、銀ペーストなどを用いて、素子搭載部２２０の中央部に搭載する。このとき、ワイヤーボンディング装置（不図示）を用いて、ボンディングワイヤ４００により、半導体チップ１００の電極パッド（不図示）をリードフレーム２００のリード２６０に接続する。

次いで、半導体チップ１００を搭載したリードフレーム２００を封止用の金型（不図示）内に投入する。次いで、金型内に封止樹脂５００を充填させ、半導体チップ１００、素子搭載部２２０の半導体チップ１００の搭載面、及びリードフレーム２００のリード２６０の一部を封止樹脂５００で封止する。次いで、加熱処理を行い、封止樹脂５００を硬化させる。

次いで、金型から封止されたリードフレーム２００を取り出し、封止樹脂５００の不要部分を除去し、リード２６０、タイバー２８０を切断する。以上により、第１の実施形態の半導体装置を得ることができる。

次に、第１の実施形態の効果について説明する。第１の実施形態によれば、素子搭載部２２０は、周縁部の半導体チップ１００の搭載面に、素子搭載部２２０の裏面側に向けて傾斜した傾斜部２４０を備える。この半導体装置を金型により封止樹脂５００で封止する時には、素子搭載部２２０の周縁部を金型に押し付ける方向に応力が働く。これにより、封止樹脂５００が素子搭載部２２０の周縁部から染み出すことを抑制することができる。

また、素子搭載部２２０の裏面にも傾斜部２４０が形成されている場合は、封止樹脂５００の染み出しが起きたとしても、傾斜部２４０によって封止樹脂５００が留まるため、素子搭載部２２０の中央部は汚染されることがない。これにより、半田付け性を悪化させたり、放熱性を低下させたりすることがない。

以上のように、第１の実施形態によれば、封止樹脂５００の染み出しが少ない素子搭載部２２０の裏面が露出した半導体装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図２は、図１（ａ）の点線Ａ部に相当する部分の断面図を示している。第２の実施形態は、素子搭載部２２０が、周縁部から素子搭載部２２０の中心方向に、交互に逆向きに屈曲している点を除いて、第１の実施形態と同様である。

図２のように、素子搭載部２２０は、周縁部から素子搭載部２２０の中心方向に、交互に逆向きに屈曲している。本実施形態では、傾斜部２４０は、周縁部から二箇所において、形成されている。このとき、素子搭載部２２０の周縁部から素子搭載面までの傾斜部２４０の長さは、たとえば、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、高さは、たとえば１０μｍ以上２０μｍ以下である。具体的には、傾斜部２４０の長さは０．４ｍｍであり、高さは１０μｍである。

第２の実施形態によれば、素子搭載部２２０の周縁部は、交互に逆向きに屈曲している。このようにバネのように複数回屈曲していることにより、この半導体装置を金型により封止樹脂５００で封止する時には、素子搭載部２２０の周縁部を金型に押し付ける方向に、さらに強い応力が働く。したがって、より確実に、封止樹脂５００が素子搭載部２２０の周縁部から染み出すことを抑制することができる。

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図３は、図１（ａ）の点線Ａ部に相当する部分の断面図を示している。第３の実施形態は、傾斜部２４０よりも素子搭載部２２０の中心側に溝部２４４を備えている点を除いて、第１の実施形態と同様である。

図３のように、素子搭載部２２０には、傾斜部２４０よりも素子搭載部２２０の中心側に、溝部２４４を備えている。溝部２４４は、断面形状がＶ字になるように形成されている。溝部２４４の深さは、たとえば、０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下である。具体的には、溝部２４４の深さは、０．１ｍｍである。

また、周縁部の傾斜部２４０は、溝部２４４で屈曲することにより形成されている。

また、第３の実施形態において、リードフレーム２００をプレス加工する工程は、以下のように行う。まず、プレス加工機において、素子搭載部２２０の周縁部のみを圧延して減厚加工する。次いで、所定のプレス金型にリードフレーム２００を設置し、プレス加工を行う。このとき、プレス金型の上金型は、Ｖ字の溝部２４４を形成する位置に、所定の形状の凹部を備え、下金型は、所定の凸部を備えている。このようにして、素子搭載部２２０に、傾斜部２４０と溝部２４４を形成する。他の工程は、第１の実施形態と同様である。

第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第３の実施形態によれば、封止樹脂５００の染み出しが起きたとしても、溝部２４４によって確実に封止樹脂５００が留まるため、素子搭載部２２０の中央部は汚染されることがない。

（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。なお、図４は、図１（ａ）の点線Ａ部に相当する部分の断面図を示している。第４の実施形態は、溝部２４６が素子搭載部２２０の板厚が減少することにより形成されている点を除いて、第３の実施形態と同様である。

図４のように、素子搭載部２２０には、傾斜部２４０よりも素子搭載部２２０の中心側に、Ｖノッチ形状の溝部２４６を備えている。Ｖノッチ形状の溝部２４６は、素子搭載部２２０の板厚が減少することにより形成されている。溝部２４６の深さは、たとえば、２０μｍ以上５０μｍ以下である。具体的には、溝部２４６の深さは、３０μｍである。

また、周縁部の傾斜部２４０は、Ｖノッチ形状の溝部２４６で屈曲することにより形成されている。

また、第４の実施形態において、リードフレーム２００をプレス加工する工程は、以下のように行う。まず、プレス加工機において、所定のプレス金型にリードフレーム２００を設置し、プレス加工を行う。このとき、プレス金型は、下金型のみにおいて、Ｖノッチ形状の溝部２４６を形成する位置に、所定の凸部を備えている。このようにして、素子搭載部２２０に、Ｖノッチ形状の溝部２４６を形成する。次いで、プレス加工により、溝部２４６よりも周縁部側を、素子搭載部２２０の裏面側に向けて屈曲させる。以上により、素子搭載部２２０に、傾斜部２４０と溝部２４６を形成する。他の工程は、第１の実施形態と同様である。

第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、このＶノッチ形状の溝部２４６は、予めエッチング加工などにより形成しておいてもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１００ 半導体チップ
２００ リードフレーム
２２０ 素子搭載部
２４０ 傾斜部
２４２ 平坦部
２４４ 溝部
２４６ 溝部
２６０ リード
２８０ タイバー
４００ ボンディングワイヤ
５００ 封止樹脂

Claims (7)

1. 半導体チップと、
   前記半導体チップを搭載する素子搭載部を有するリードフレームと、
   前記半導体チップ、前記素子搭載部の前記半導体チップの搭載面、及び前記リードフレームのリードの一部を封止する封止樹脂と、
   を備え、
   前記素子搭載部は、周縁部の前記半導体チップの搭載面に、前記素子搭載部の裏面側に向けて傾斜した傾斜部を備える半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記素子搭載部における中央部の厚さは、前記リードの厚さと等しい半導体装置。
3. 請求項１または２に記載の半導体装置において、
   前記素子搭載部は、前記周縁部から前記素子搭載部の中心方向に、交互に逆向きに屈曲している半導体装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置において、
   前記傾斜部よりも前記素子搭載部の中心側に溝部を備える半導体装置。
5. 請求項４に記載の半導体装置において、
   前記溝部は、前記素子搭載部の板厚が減少することにより形成されている半導体装置。
6. 複数のリードと、
   半導体チップを搭載するための素子搭載部と、
   を備え、
   前記素子搭載部は、周縁部の前記半導体チップの搭載面に、前記素子搭載部の裏面側に向けて傾斜した傾斜部を備えるリードフレーム。
7. リードフレームの素子搭載部のうち、周縁部の半導体チップの搭載面に、前記素子搭載部の裏面側に向けて傾斜した傾斜部を形成する工程と、
   前記素子搭載部に前記半導体チップを搭載する工程と、
   前記半導体チップ、前記素子搭載部の前記半導体チップの搭載面、及び前記リードフレームのリードの一部を封止樹脂で封止する工程と、
   を備える半導体装置の製造方法。

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