JP2013232622A - Semiconductor device and measurement instrument - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a measurement instrument, which achieve downsizing and reduction in wiring resistance.SOLUTION: A semiconductor device comprises: an electronic component which includes an oscillation element and a plurality of terminals on one surface; a semiconductor chip which is electrically connected with the electronic component and includes a plurality of terminals on one surface; a mounting substrate on which the terminals of the electronic component and the terminals of the semiconductor chip are mounted so as to run in the same direction; first bonding wires connected to the terminals of the semiconductor chip; second bonding wires which connect the terminals of the electronic component and the terminals of the semiconductor chip, respectively, and a topmost height of each is lower than the first bonding wire; and an encapsulation component for encapsulating the electronic component, the semiconductor chip, the mounting substrate, the first bonding wires, and the second bonding wires.

Description

本発明は、半導体装置及び計測機器に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a measuring instrument.
近年、積算電力量を計測する電力メータなどの計測機器において、時間帯別に積算電力量を計測する需要が高まっている。これに伴い、計測機器の内部に、発振子(電子部品)と半導体チップを備えた半導体装置を組み込んで、電力と時間を計測できるようにした計測機器がある。また、リードフレームの表面に半導体チップを搭載し、リードフレームの裏面に発振子(電子部品)を搭載した圧電発振器がある(例えば、特許文献1)。   In recent years, in measuring devices such as a power meter that measures an integrated power amount, a demand for measuring the integrated power amount for each time zone is increasing. Along with this, there is a measuring instrument that can measure power and time by incorporating a semiconductor device including an oscillator (electronic component) and a semiconductor chip inside the measuring instrument. In addition, there is a piezoelectric oscillator in which a semiconductor chip is mounted on the surface of a lead frame and an oscillator (electronic component) is mounted on the back surface of the lead frame (for example, Patent Document 1).
特許文献1の発明では、半導体チップと発振子(電子部品)とを電気的に接続するために配線をリードフレームの裏側へ引き回す必要があり、配線抵抗が高くなる虞がある。   In the invention of Patent Document 1, it is necessary to route the wiring to the back side of the lead frame in order to electrically connect the semiconductor chip and the oscillator (electronic component), which may increase the wiring resistance.
特開2007−234994号公報JP 2007-234994 A
本発明は、上記の事実を考慮し、小型化すると共に、配線抵抗を低減した半導体装置及び計測機器を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a measuring instrument that are reduced in size and reduced in wiring resistance in consideration of the above facts.
請求項1に記載の半導体装置は、発振素子を含み、一方の面に複数の端子を有する電子部品と、前記電子部品と電気的に接続されると共に、一方の面に複数の端子を有する半導体チップと、前記電子部品の端子と前記半導体チップの端子とが同一の方向を向くように夫々が搭載される搭載基材と、前記半導体チップの前記端子に接続された第1のボンディングワイヤと、前記電子部品の前記端子と前記半導体チップの前記端子とを接続すると共に前記第1のボンディングワイヤよりも頂点の低い第2のボンディングワイヤと、前記電子部品、前記半導体チップ、前記搭載基材、前記第1のボンディングワイヤ、及び前記第2のボンディングワイヤと、を封止する封止部材と、を備えている。   The semiconductor device according to claim 1 includes an oscillation element, an electronic component having a plurality of terminals on one surface, and a semiconductor electrically connected to the electronic component and having a plurality of terminals on one surface. A chip, a mounting substrate on which each of the electronic component terminal and the semiconductor chip terminal is mounted in the same direction, a first bonding wire connected to the terminal of the semiconductor chip; A second bonding wire that connects the terminal of the electronic component and the terminal of the semiconductor chip and has a lower apex than the first bonding wire, the electronic component, the semiconductor chip, the mounting base, And a sealing member for sealing the first bonding wire and the second bonding wire.
本発明は、上記の構成としたので、小型化すると共に、配線抵抗を低減した半導体装置及び計測機器を提供できる。   Since the present invention is configured as described above, it is possible to provide a semiconductor device and a measuring instrument that are reduced in size and reduced in wiring resistance.
第1実施形態に係る半導体装置を備えた積算電力量計の斜視図である。It is a perspective view of the integrating watt-hour meter provided with the semiconductor device concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。It is the partially broken view which looked at the semiconductor device concerning a 1st embodiment from the back. 図2の3−3線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2. 第1実施形態に係る発振子を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the resonator according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置のLSIを説明するためのブロック図である。1 is a block diagram for explaining an LSI of a semiconductor device according to a first embodiment. (a)〜(e)は、第1実施形態に係る半導体装置を製造する製造方法において発振子とLSIとをリードフレーム上に配置してワイヤボンディングする手順を示す説明図である。(A)-(e) is explanatory drawing which shows the procedure which arrange | positions an oscillator and LSI on a lead frame and wire-bonds in the manufacturing method which manufactures the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. (a)〜(d)は、第1実施形態に係る半導体装置を製造する製造方法においてリードフレームと発振子とLSIとを樹脂で封止する手順を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the procedure which seals a lead frame, an oscillator, and LSI with resin in the manufacturing method which manufactures the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の変形例を示す一部破断図である。It is a partially broken figure which shows the modification of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る第1周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 1st frequency correction process which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る第2周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 2nd frequency correction process which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置における温度と周波数偏差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature and frequency deviation in the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置のLSIを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating LSI of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. (a)は、第2実施形態に係る半導体装置の発振子のクロック値の一例を示す図であり、(b)は、第2実施形態に係る半導体装置の基準信号発振子のクロック値の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the clock value of the oscillator of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment, (b) is an example of the clock value of the reference signal oscillator of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. FIG. 第2実施形態に係る第1周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 1st frequency correction process which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る周波数誤差導出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the frequency error derivation process concerning 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る周波数誤差導出処理におけるタイミングチャートであり、(a)は、カウント開始時を示す図であり、(b)は、カウント停止時を示す図である。It is a timing chart in the frequency error derivation processing concerning a 2nd embodiment, (a) is a figure showing the time of a count start, and (b) is a figure showing the time of a count stop. 第2実施形態に係る第2周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 2nd frequency correction process which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置のLSIの別例を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating another example of LSI of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置のLSIの別例を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating another example of LSI of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。It is the partially broken figure which looked at the semiconductor device concerning a 3rd embodiment from the back. 図20の21−21線断面図である。It is a 21-21 line sectional view of Drawing 20. 第4実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。It is the partially broken figure which looked at the semiconductor device concerning a 4th embodiment from the back. 第4実施形態に係る半導体装置のリードフレームを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the lead frame of the semiconductor device which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。It is the partially broken figure which looked at the semiconductor device concerning a 5th embodiment from the back. 図24の14−14線断面図である。It is the 14-14 sectional view taken on the line of FIG. (a)〜(e)は、第5実施形態の半導体装置を製造する製造方法において発振子とLSIとをリードフレーム上に配置してワイヤボンディングする手順を示す説明図である。(A)-(e) is explanatory drawing which shows the procedure which arrange | positions an oscillator and LSI on a lead frame and wire-bonds in the manufacturing method which manufactures the semiconductor device of 5th Embodiment. (a)〜(d)は、第5実施形態に係る半導体装置を製造する製造方法においてリードフレームと発振子とLSIとを樹脂で封止する手順を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the procedure which seals a lead frame, an oscillator, and LSI with resin in the manufacturing method which manufactures the semiconductor device which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。It is the partially broken figure which looked at the semiconductor device concerning a 6th embodiment from the back. 図28の18−18線断面図である。FIG. 19 is a sectional view taken along line 18-18 in FIG. 28. 従来の計時機能が内蔵された半導体装置と発振子とが接続された状態の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the state with which the semiconductor device incorporating the conventional time measuring function, and the resonator were connected. 従来の計時機能が内蔵された半導体装置と発振子とが接続された状態の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the state with which the semiconductor device incorporating the conventional time measuring function, and the resonator were connected. 従来のパッケージ化された一般的な半導体装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the conventional packaged general semiconductor device.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る半導体装置について添付図面を用いて詳細に説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<構成> <Configuration>
図1に示すように、実施形態1の半導体装置を備える積算電力量計10は、住宅などの外壁100に固定された固定板102の上面に取付けられており、主として、本体部12と、本体部12を覆う透明のカバー14と、本体部12の下部に設けられた接続部16とで構成されている。   As shown in FIG. 1, an integrating watt-hour meter 10 including the semiconductor device of Embodiment 1 is attached to an upper surface of a fixed plate 102 fixed to an outer wall 100 such as a house. A transparent cover 14 covering the part 12 and a connection part 16 provided at the lower part of the main body part 12 are configured.
接続部16の下方からは、電源側配線18と負荷側配線20とが接続されており、積算電力量計10へ電流を供給している。本体部12は、平面視にて矩形状の箱体であり、本体部12の内部には、後述する半導体装置24、及び半導体装置24から出力された信号に応じて積算電力量を計測する計測手段としての電力量計測回路22が基板(不図示)上に実装されている。なお、図1において、説明の便宜上、電力量計測回路22、及び半導体装置24の大きさを誇張して描いている。   A power supply side wiring 18 and a load side wiring 20 are connected from below the connecting portion 16 to supply current to the integrated watt-hour meter 10. The main body 12 is a rectangular box in a plan view, and the main body 12 includes a semiconductor device 24 to be described later and a measurement for measuring an integrated power amount according to a signal output from the semiconductor device 24. An electric energy measuring circuit 22 as means is mounted on a substrate (not shown). In FIG. 1, for convenience of explanation, the sizes of the electric energy measuring circuit 22 and the semiconductor device 24 are exaggerated.
本体部12の正面には、横長の液晶ディスプレイ15が設けられている。液晶ディスプレイ15には、電力量計測回路22が計測した単位時間当たりの使用電力量や、時間帯別に使用した積算電力量などが表示されている。なお、本実施形態に係る積算電力量計10は、計測手段として電力量計測回路22を用いた電子式の電力量計であるが、これに限らず、例えば、円盤を回転させて電力量を計測する誘導型の電力量計でもよい。   A horizontally long liquid crystal display 15 is provided in front of the main body 12. The liquid crystal display 15 displays the amount of power used per unit time measured by the power amount measuring circuit 22, the amount of accumulated power used for each time zone, and the like. Note that the integrated watt-hour meter 10 according to the present embodiment is an electronic watt-hour meter using the power amount measurement circuit 22 as a measuring unit, but is not limited thereto, and for example, the amount of power is obtained by rotating a disk. An inductive watt-hour meter to be measured may be used.
次に、本実施形態に係る半導体装置24の詳細な構成を説明する。なお、以下の説明において、図2に示す半導体装置24の平面視における左右方向を矢印X方向とし、上下方向を矢印Y方向とし、図3に示す半導体装置24の断面図における高さ方向をZ方向として説明する。図2、及び図3に示すように、半導体装置24の外形形状は、平面視にて矩形状であり、骨格となる搭載基材としてのリードフレーム26と、リードフレーム26の表面(第1の面)に搭載された電子部品としての発振子28と、リードフレーム26の裏面(第2の面)に搭載された半導体チップとしてのLSI30と、封止部材となるモールド樹脂32と、を含んで構成されている。   Next, a detailed configuration of the semiconductor device 24 according to the present embodiment will be described. In the following description, the horizontal direction in the plan view of the semiconductor device 24 shown in FIG. 2 is the arrow X direction, the vertical direction is the arrow Y direction, and the height direction in the cross-sectional view of the semiconductor device 24 shown in FIG. This will be described as a direction. As shown in FIGS. 2 and 3, the outer shape of the semiconductor device 24 is a rectangular shape in a plan view, and a lead frame 26 as a mounting base material serving as a skeleton, and a surface of the lead frame 26 (first surface) Including an oscillator 28 as an electronic component mounted on the surface), an LSI 30 as a semiconductor chip mounted on the back surface (second surface) of the lead frame 26, and a mold resin 32 serving as a sealing member. It is configured.
リードフレーム26は、銅(Cu)や鉄(Fe)とニッケル(Ni)の合金などの金属からなる平板をプレス機で打ち抜いて形成された板材であり、中央部に設けられた搭載部としてのダイパッド26Aと、ダイパッド26Aから対角線上に外側へ延びる吊りリード26Bと、隣り合う吊りリード26Bの間に設けられた複数のリード(端子)38とを含んで構成されている。   The lead frame 26 is a plate material formed by punching a flat plate made of a metal such as copper (Cu) or an alloy of iron (Fe) and nickel (Ni) with a press, and serves as a mounting portion provided in the center portion. The die pad 26A includes a suspension lead 26B that extends diagonally outward from the die pad 26A, and a plurality of leads (terminals) 38 provided between adjacent suspension leads 26B.
リード38は、ダイパッド26Aの中央部へ向かって延びる細長の部材であり、ダイパッド26Aの周囲に所定の間隔で複数形成されている。本実施形態では、隣り合う吊りリード26Bの間に16本のリード38が形成されている。また、リード38は、ダイパッド26A側に位置するインナーリード38Aと、半導体装置24の外周端部側に位置するアウターリード38Bと、で構成されており、インナーリード38Aは、ダイパッド26Aより下方となるように、プレス機で押し下げられ、ダイパッド26Aと平行に延びている(図3参照)。また、ダイパッド26Aに最も近いインナーリード38Aの先端部は、めっき膜40で被覆されている。本実施形態では一例として、めっき膜40を銀(Ag)で形成しているが、これに限らず、例えば、金(Au)などの金属でめっき膜を形成してもよい。   The leads 38 are elongated members extending toward the center of the die pad 26A, and a plurality of leads 38 are formed around the die pad 26A at a predetermined interval. In the present embodiment, 16 leads 38 are formed between adjacent suspension leads 26B. The lead 38 includes an inner lead 38A located on the die pad 26A side and an outer lead 38B located on the outer peripheral end side of the semiconductor device 24. The inner lead 38A is located below the die pad 26A. Thus, it is pushed down by the press and extends parallel to the die pad 26A (see FIG. 3). The tip of the inner lead 38A closest to the die pad 26A is covered with the plating film 40. In the present embodiment, as an example, the plating film 40 is formed of silver (Ag). However, the present invention is not limited to this. For example, the plating film may be formed of a metal such as gold (Au).
アウターリード38Bは、モールド樹脂32から露出して下方へ屈曲され、先端部がインナーリード38Aと平行になっている。すなわち、ガルウィングリードとなっている。また、アウターリード38Bは、半田めっき膜により被覆されている。半田めっき膜の材質としては、錫(Sn)、錫(Sn)と鉛(Pb)の合金、又は錫(Sn)と銅(Cu)の合金などが用いられる。   The outer lead 38B is exposed from the mold resin 32 and bent downward, and the tip is parallel to the inner lead 38A. That is, it is a gull wing lead. The outer lead 38B is covered with a solder plating film. As a material of the solder plating film, tin (Sn), an alloy of tin (Sn) and lead (Pb), an alloy of tin (Sn) and copper (Cu), or the like is used.
リードフレーム26の中央部のダイパッド26Aは、平面視にて矩形状に形成された平板状の部材であり、ダイパッド26Aの中央部より右側には、ダイパッド26Aの厚み方向に貫通した2つの開口部26Cが形成されている。開口部26Cは、横長の矩形状に形成されており、後述する発振子28の外部電極34と対面するように設けられている(図4参照)。   The die pad 26A at the center of the lead frame 26 is a flat plate-like member formed in a rectangular shape in plan view, and two openings penetrating in the thickness direction of the die pad 26A are on the right side of the center of the die pad 26A. 26C is formed. The opening 26C is formed in a horizontally long rectangular shape, and is provided so as to face an external electrode 34 of an oscillator 28 described later (see FIG. 4).
2つの開口部26Cの間の領域は、左右方向に延びる発振子搭載領域としての発振子搭載用梁42となっており、リードフレーム26の表面の発振子搭載用梁42には、接着剤(不図示)を介して発振子28が搭載されている(図4参照)。換言すると、発振子搭載用梁42の両脇に開口部26Cがそれぞれ設けられている。発振子28は、上下方向を長手方向とした矩形状の電子部品であり、本実施形態では、一般的な電子機器に搭載される周波数が32.768kHzの汎用の半導体装置24に対して外付け可能な発振子28を用いている。   An area between the two openings 26C is an oscillator mounting beam 42 as an oscillator mounting area extending in the left-right direction. The oscillator mounting beam 42 on the surface of the lead frame 26 has an adhesive ( An oscillator 28 is mounted via a not shown) (see FIG. 4). In other words, the openings 26 </ b> C are provided on both sides of the oscillator mounting beam 42. The oscillator 28 is a rectangular electronic component whose longitudinal direction is the longitudinal direction. In this embodiment, the oscillator 28 is externally attached to a general-purpose semiconductor device 24 having a frequency of 32.768 kHz mounted on a general electronic device. A possible oscillator 28 is used.
図4に示すように、発振子28は、振動片44と、振動片44を収容するパッケージ本体46と、蓋体48と、を含んで構成されており、平面視において矩形形状をしている。振動片44は、人工水晶で形成された音叉型の水晶片の表面に励起電極44Aを成膜した水晶振動片であり、励起電極44Aに電流を流すと、圧電効果により振動片44が発振する。ここで、振動片44としては、音叉型に限らず、ATカットの水晶片を用いてもよい。また、水晶の他に、タンタル酸リチウム(LiTaO)やニオブ酸リチウム(LiNbO)で形成した振動片を用いてもよい。さらに、シリコンで形成されたMEMS振動片を用いてもよい。 As shown in FIG. 4, the oscillator 28 includes a vibrating piece 44, a package main body 46 that houses the vibrating piece 44, and a lid 48, and has a rectangular shape in plan view. . The resonator element 44 is a crystal resonator element in which an excitation electrode 44A is formed on the surface of a tuning-fork type crystal element made of artificial quartz. When a current is passed through the excitation electrode 44A, the resonator element 44 oscillates due to the piezoelectric effect. . Here, the vibrating piece 44 is not limited to a tuning fork type, and an AT-cut crystal piece may be used. In addition to quartz, a resonator element formed of lithium tantalate (LiTaO 3 ) or lithium niobate (LiNbO 3 ) may be used. Further, a MEMS vibrating piece made of silicon may be used.
パッケージ本体46は、上部が開口した箱体であり、長手方向一端側の底部には、振動片44が固定される台座47が形成されている。この台座47に振動片44の基部を固定して、振動可能とし、真空状態でパッケージ本体46と蓋体48とを接合することで、振動片44が気密封止される。また、パッケージ本体46の下面の両端には、振動片44の励起電極44Aと電気的に接続された端子としての外部電極34が所定の距離L1を離してそれぞれ形成されている。また、発振子搭載用梁42の幅L2は、外部電極34間の距離より狭幅に形成されている。   The package body 46 is a box having an open top, and a pedestal 47 to which the vibration piece 44 is fixed is formed at the bottom on one end side in the longitudinal direction. The base of the vibrating piece 44 is fixed to the pedestal 47 so that the vibrating piece 44 can vibrate, and the package body 46 and the lid 48 are joined in a vacuum state, whereby the vibrating piece 44 is hermetically sealed. In addition, external electrodes 34 as terminals electrically connected to the excitation electrode 44A of the resonator element 44 are formed on both ends of the lower surface of the package body 46 at a predetermined distance L1. Further, the width L2 of the oscillator mounting beam 42 is formed to be narrower than the distance between the external electrodes 34.
外部電極34は、パッケージ本体46の幅と同じ幅に形成されており、図2に示すように、外部電極34の大きさは、後述するLSI30に形成された電極パッド50、及び発振子用電極パッド54より大きくなっている。また、外部電極34よりダイパッド26Aの開口部26Cの方が大きく形成されている。   The external electrode 34 is formed to have the same width as the width of the package body 46. As shown in FIG. 2, the size of the external electrode 34 is set to an electrode pad 50 formed on an LSI 30 to be described later, and an oscillator electrode. It is larger than the pad 54. Further, the opening 26C of the die pad 26A is formed larger than the external electrode 34.
図2及び図3に示すように、リードフレーム26の裏面には、ダイパッド26Aの中央部に、接着材(不図示)を介して半導体チップとしてのLSI30が搭載されている。LSI30は、矩形状で薄肉の電子部品であり、LSI30の右側の端部は、開口部26Cを半分ほど覆っている。このため、平面視にて投影したとき、発振子28とLSI30とが重なるように配置されている。また、LSI30側からリードフレーム26を見ると、開口部26Cから発振子28の外部電極34が露出している。   As shown in FIGS. 2 and 3, an LSI 30 as a semiconductor chip is mounted on the back surface of the lead frame 26 at the center of the die pad 26 </ b> A via an adhesive (not shown). The LSI 30 is a rectangular and thin electronic component, and the right end of the LSI 30 covers about half of the opening 26C. For this reason, the oscillator 28 and the LSI 30 are arranged so as to overlap when projected in a plan view. Further, when the lead frame 26 is viewed from the LSI 30 side, the external electrode 34 of the oscillator 28 is exposed from the opening 26C.
矩形形状をなすLSI30の各辺に沿った下面の外周端部には、LSI30の内部の配線と電気的に接続された複数の電極パッド50が設けられている。電極パッド50は、アルミ(Al)や銅(Cu)などの金属で形成されており、LSI30の各辺に16個ずつ設けられている。なお、電極パッド50の数は、各辺で同じでもよいし、後述する発振子用電極パッド54が設けられる辺は少なくするまたは多くするなど、異なるようにしてもよい。また、電極パッド50はそれぞれ、ボンディングワイヤ52(第1のボンディングワイヤ)によりリードフレーム26のインナーリード38Aと接続されている。なお、本実施形態では、電極パッド50の数は、リード38の数と一致するようにLSI30の各辺に16個ずつ設けられていたが、これに限らず、リード38の数より多く設けて他の用途に使用してもよい。   A plurality of electrode pads 50 electrically connected to the wiring inside the LSI 30 are provided at the outer peripheral end of the lower surface along each side of the rectangular LSI 30. The electrode pads 50 are made of metal such as aluminum (Al) or copper (Cu), and 16 electrode pads 50 are provided on each side of the LSI 30. The number of electrode pads 50 may be the same on each side, or may be different, for example, by reducing or increasing the number of sides on which an oscillator electrode pad 54 described later is provided. The electrode pads 50 are connected to the inner leads 38A of the lead frame 26 by bonding wires 52 (first bonding wires). In the present embodiment, 16 electrode pads 50 are provided on each side of the LSI 30 so as to match the number of leads 38. However, the number of electrode pads 50 is not limited to this, and more than the number of leads 38 is provided. It may be used for other purposes.
LSI30の発振子28側の外周端部には、電極パッド50とは別に発振子用電極パッド54が設けられている。発振子用電極パッド54は、LSI30の上下方向の中央部に2個設けられており、電極パッド50の間に位置している。すなわち、中央部に発振子用電極パッド54配置領域(第1の領域)が形成され、この中央部から発振子用電極パッド54が設けられた辺の終端までの領域にそれぞれと、残りの三辺に電極パッド50配置領域(第2の領域)が形成されている。また、発振子電極パッド54は、開口部26Cを通じて、発振子28の外部電極34とボンディングワイヤ52(第2のボンディングワイヤ)で接続されている。なお、ボンディングワイヤは、金(Au)、銅(Cu)等の金属からなる線状の導電部材である。   In addition to the electrode pad 50, an oscillator electrode pad 54 is provided on the outer peripheral end of the LSI 30 on the oscillator 28 side. Two oscillator electrode pads 54 are provided in the center of the LSI 30 in the vertical direction, and are located between the electrode pads 50. That is, a region (first region) in which the oscillator electrode pad 54 is arranged is formed in the central portion, and each of the remaining three regions from the central portion to the end of the side where the resonator electrode pad 54 is provided. An electrode pad 50 arrangement region (second region) is formed on the side. The oscillator electrode pad 54 is connected to the external electrode 34 of the oscillator 28 through the opening 26C by a bonding wire 52 (second bonding wire). The bonding wire is a linear conductive member made of a metal such as gold (Au) or copper (Cu).
LSI30の上下方向の中央部に設けられた2つの発振子用電極パッド54は、同じ辺に設けられた電極パッド50から離して設けられている。換言すると、発振子用電極パッド54と、発振子用電極パッド54と隣接する電極パッド50との間の距離は、電極パッド50間の距離よりも長くなっている。   The two oscillator electrode pads 54 provided at the center in the vertical direction of the LSI 30 are provided apart from the electrode pads 50 provided on the same side. In other words, the distance between the oscillator electrode pad 54 and the electrode pad 50 adjacent to the oscillator electrode pad 54 is longer than the distance between the electrode pads 50.
なお、発振子用電極パッド54と隣接する電極パッド50の間の距離を電極パッド50間の距離と等しくしておき、発振子用電極パッド54と隣接する電極パッド50をワイヤボンディングしないことで、ワイヤボンディングされた電極パッド50と発振子用電極パッド54との間の距離を、ワイヤボンディングされた電極パッド50間の距離よりも長くするようにしてもよい。換言すると、LSI30の電極パッド50上においては、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52間の距離よりも、発振子電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52と電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52との距離のほうが長くなっている。   The distance between the electrode pad for the oscillator 54 and the adjacent electrode pad 50 is made equal to the distance between the electrode pads 50, and the electrode pad 50 adjacent to the oscillator electrode pad 54 is not wire-bonded. The distance between the wire-bonded electrode pad 50 and the oscillator electrode pad 54 may be longer than the distance between the wire-bonded electrode pads 50. In other words, on the electrode pad 50 of the LSI 30, the bonding wire 52 and the electrode that connect the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 rather than the distance between the bonding wire 52 that connects the electrode pad 50 and the inner lead 38 </ b> A. The distance between the pad 50 and the bonding wire 52 that connects the inner lead 38A is longer.
ここで、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ52と、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続しているボンディングワイヤ52は、立体交差しており、図3に示すように、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続しているボンディングワイヤ52(第1のボンディングワイヤ)は、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ52(第2のボンディングワイヤ)を跨ぐようにして形成されている。すなわち、ボンディングワイヤ52の短絡を防止するために、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ52(第2のボンディングワイヤ)の頂点は、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続しているボンディングワイヤ52(第1のボンディングワイヤ)の頂点より低くなるように形成されている。   Here, the bonding wire 52 connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 and the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A cross three-dimensionally, and FIG. As shown, the bonding wire 52 (first bonding wire) connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A is the bonding wire 52 (connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34). It is formed so as to straddle the second bonding wire. That is, in order to prevent the bonding wire 52 from being short-circuited, the apex of the bonding wire 52 (second bonding wire) connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 is the electrode pad 50 and the inner lead 38A. Are formed so as to be lower than the apex of the bonding wire 52 (first bonding wire).
なお、全ての電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さよりも、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さのほうが低くなるようしても良いし、発振子用電極パッド54と外部電極34との間にある電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さよりも低くするようにしてもよい。   Note that the height of the apex of the bonding wire 52 connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 is lower than the apex of the bonding wire 52 connecting all the electrode pads 50 and the inner leads 38A. Alternatively, the height may be lower than the height of the apex of the bonding wire 52 that connects the electrode pad 50 between the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 and the inner lead 38A. .
また、LSI30の中心と直方体形状の発振子28の中心CPとがX軸上で略一致するように平行に配置されている。すなわち、発振子28の中心CPのX軸からのY軸方向へのずれ幅は、中央部のY軸方向の幅よりもせまい。そのような配置状態において、LSI30の任意の一辺の中央付近に設けられた発振子用電極パッド54と、発振子28の長手方向の両端に離して配置した外部電極34とをボンディングワイヤ52で接続している。それと共に、発振子用電極パッド54を挟むように並べて配置された電極パッド50と、電極パッド50とY軸方向に平行に並んでいるインナーリード38Aとをボンディングワイヤ52で接続している。   Further, the LSI 30 and the rectangular parallelepiped oscillator 28 are arranged in parallel so that the center CP of the cuboid-shaped oscillator 28 substantially coincides with the X axis. That is, the deviation width of the center CP of the oscillator 28 from the X axis in the Y axis direction is smaller than the width in the Y axis direction of the central portion. In such an arrangement state, the oscillator electrode pad 54 provided near the center of any one side of the LSI 30 and the external electrodes 34 arranged at both ends in the longitudinal direction of the oscillator 28 are connected by the bonding wires 52. doing. At the same time, the electrode pads 50 arranged so as to sandwich the oscillator electrode pad 54 and the electrode pads 50 and the inner leads 38A arranged in parallel in the Y-axis direction are connected by a bonding wire 52.
さらに、発振子用電極パッド54が電極パッド50から離して設けられているため、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52(第1のボンディングワイヤ)は、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52(第2のボンディングワイヤ)の発振子28より低くなった部分を通過することとなる。すなわち、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52(第2のボンディングワイヤ)の頂点付近を通過して交差することを回避でき効率的に立体交差させることができる。さらに、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52(第1のボンディングワイヤ)の頂点の高さを低く抑えることができるため、パッケージの高さを低くすることも可能である。   Furthermore, since the oscillator electrode pad 54 is provided apart from the electrode pad 50, the bonding wire 52 (first bonding wire) that connects the electrode pad 50 and the inner lead 38A is the oscillator electrode pad 54. And a portion of the bonding wire 52 (second bonding wire) that connects the external electrode 34 and a portion that is lower than the oscillator 28. That is, it is possible to avoid crossing through the vicinity of the apex of the bonding wire 52 (second bonding wire) that connects the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34, and the three-dimensional intersection can be efficiently performed. Furthermore, the height of the apex of the bonding wire 52 (first bonding wire) connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A can be kept low, so that the height of the package can be reduced.
また、発振子28の外部電極34におけるボンディングワイヤ52の接続位置は、X軸方向においては、発振子28の中心位置よりインナーリード38A側にずれている。このように接続することで、ボンディングワイヤ52がLSI30の端部に接触することを低減することができる。一方X軸方向においては、外部電極34の中心より発振子28の中心方向にずれている。このように接続することで、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52との交差回数を減らすことが可能である。   Further, the connecting position of the bonding wire 52 on the external electrode 34 of the oscillator 28 is shifted from the center position of the oscillator 28 to the inner lead 38A side in the X-axis direction. By connecting in this way, it can reduce that the bonding wire 52 contacts the edge part of LSI30. On the other hand, in the X-axis direction, the center of the oscillator 28 is shifted from the center of the external electrode 34. By connecting in this way, it is possible to reduce the number of times of intersection between the electrode pad 50 and the bonding wire 52 that connects the inner lead 38A.
発振子28、LSI30、及びリードフレーム26は、封止部材としてのモールド樹脂32により封止されており、半導体装置24の外形が形成されている。モールド樹脂32は、内部に空隙を設けないように充填されており、モールド樹脂32の高さは、インナーリード38の高さの2倍以上の高さとなっている。換言すると、モールド樹脂32の発振子28搭載側の表面からインナーリード38の中心までの距離H1は、モールド樹脂32のLSI30搭載側の表面からインナーリード38の中心までの距離H2よりも長い。また、モールド樹脂32のLSI30搭載側の表面からダイパッド26の中心までの距離H3は、モールド樹脂32のLSI30搭載側の表面からインナーリード38までの距離H2よりも長い。なお、本実施形態では、モールド樹脂32として、シリカ系の充填材を含有した熱硬化性のエポキシ樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、熱可塑性の樹脂を用いてもよい。   The oscillator 28, the LSI 30, and the lead frame 26 are sealed with a mold resin 32 as a sealing member, and the outer shape of the semiconductor device 24 is formed. The mold resin 32 is filled so as not to provide a gap therein, and the height of the mold resin 32 is twice or more the height of the inner lead 38. In other words, the distance H1 from the surface of the mold resin 32 on the oscillator 28 mounting side to the center of the inner lead 38 is longer than the distance H2 from the surface of the mold resin 32 on the LSI 30 mounting side to the center of the inner lead 38. The distance H3 from the surface of the mold resin 32 on the LSI 30 mounting side to the center of the die pad 26 is longer than the distance H2 from the surface of the mold resin 32 on the LSI 30 mounting side to the inner lead 38. In the present embodiment, a thermosetting epoxy resin containing a silica-based filler is used as the mold resin 32. However, the present invention is not limited to this. For example, a thermoplastic resin may be used.
次に、LSI30の内部の構成について説明する。図5に示すように、LSI30には、発振回路51、分周回路53、計時回路56、温度センサ58、制御部60、及びレジスタ部70が内蔵されている。発振回路51は、発振子28と接続されており、発振子28を発振させる。分周回路53は、発振子28から出力された信号(本実施形態では、32.768kHzの周波数)を分周して、所定のクロック(例えば1Hz)にする。計時回路56は、分周回路53により分周された信号に基づいて時間を計測し、制御部60へ時間を伝達する。温度センサ58は、LSI30の温度を測定し、制御部60へ伝達する。なお、LSI30の近傍に同一リードフレームに配置させて、電気的にもLSI30と接続されている発振子28の温度はLSI30の温度と同一視することが可能である。すなわち、温度センサ58は、LSI30の周辺に配置された発振子28の温度を精度良く測定することが可能である。制御部60は、計時回路56が計測した時間に基づいて、電力量計測回路22が計測した単位時間当たりの積算電力量などを液晶ディスプレイ15へ表示させる(図1参照)。また、制御部60は、後述するように、発振子28の発振周波数を補正する補正手段としても機能する。レジスタ部70は、発振子28の発振周波数を補正する際に使用される各種データを格納するための複数のレジスタから構成される。なお、当該複数のレジスタについては後述する発振周波数の補正の説明において詳細に説明する。また、LSI30には、この他にも演算を行う演算回路や、内部電源が内蔵されている。   Next, the internal configuration of the LSI 30 will be described. As shown in FIG. 5, the LSI 30 includes an oscillation circuit 51, a frequency dividing circuit 53, a time measuring circuit 56, a temperature sensor 58, a control unit 60, and a register unit 70. The oscillation circuit 51 is connected to the oscillator 28 and causes the oscillator 28 to oscillate. The frequency divider 53 divides the signal output from the oscillator 28 (in this embodiment, a frequency of 32.768 kHz) to obtain a predetermined clock (for example, 1 Hz). The time measuring circuit 56 measures time based on the signal divided by the frequency dividing circuit 53 and transmits the time to the control unit 60. The temperature sensor 58 measures the temperature of the LSI 30 and transmits it to the control unit 60. Note that the temperature of the oscillator 28 that is disposed on the same lead frame in the vicinity of the LSI 30 and is electrically connected to the LSI 30 can be regarded as the same as the temperature of the LSI 30. That is, the temperature sensor 58 can accurately measure the temperature of the oscillator 28 disposed around the LSI 30. Based on the time measured by the time measuring circuit 56, the controller 60 causes the liquid crystal display 15 to display the accumulated power amount per unit time measured by the power amount measuring circuit 22 (see FIG. 1). Further, as will be described later, the control unit 60 also functions as a correction unit that corrects the oscillation frequency of the oscillator 28. The register unit 70 includes a plurality of registers for storing various data used when correcting the oscillation frequency of the oscillator 28. The plurality of registers will be described in detail in the description of oscillation frequency correction described later. In addition to this, the LSI 30 incorporates an arithmetic circuit for performing arithmetic operations and an internal power supply.
<製造手順>
以下、半導体装置24の製造手順について説明する。
先ず、図6(a)に示すように、リードフレーム26を、リード38が下方に位置するように、ボンディング装置1の載置台2に載置する。なお、載置台2には、発振子28が第1の面に固定された状態でリードフレーム26を上下反転したときに発振子28を収容するための凹陥部3が形成されている。又、発振子28は、外部電極34を下方に向けた状態でテープ上のパッケージ29に封入されて搬送されてくる。なお、リードフレーム26には、予めプレス加工等によって開口部26Cを形成しておく。
<Manufacturing procedure>
Hereinafter, a manufacturing procedure of the semiconductor device 24 will be described.
First, as shown in FIG. 6A, the lead frame 26 is mounted on the mounting table 2 of the bonding apparatus 1 so that the leads 38 are positioned below. The mounting table 2 is provided with a recess 3 for receiving the oscillator 28 when the lead frame 26 is turned upside down with the oscillator 28 fixed to the first surface. The oscillator 28 is encapsulated and transported in a package 29 on the tape with the external electrode 34 facing downward. Note that the opening 26C is formed in advance in the lead frame 26 by pressing or the like.
次に、図6(b)に示すように、パッケージ29を開封し、ピッカー4で発振子28を取り出し、ダイパッド26Aの第1の面、即ち図6(b)における上方の面に、発振子28の外部端子34が開口部26Cに重なるように発振子28を配置し、接着剤でダイパッド26Aに固定する。なお、発振子28が、外部電極34を上方に向けた状態でパッケージ29に封入されているときは、ピッカー4として回転機構付きのものを用い、ピッカー4で発振子28を取り出した後、回転機構で発振子28を上下反転させ、外部端子34を下方に向けてからダイパッド26Aの第1の面に載置するのが好ましい。   Next, as shown in FIG. 6 (b), the package 29 is opened, the oscillator 28 is taken out by the picker 4, and the oscillator is placed on the first surface of the die pad 26A, that is, the upper surface in FIG. 6 (b). The oscillator 28 is arranged so that the 28 external terminals 34 overlap the opening 26C, and fixed to the die pad 26A with an adhesive. When the oscillator 28 is sealed in the package 29 with the external electrode 34 facing upward, the picker 4 having a rotating mechanism is used, and the oscillator 28 is taken out by the picker 4 and then rotated. It is preferable to place the oscillator 28 upside down by the mechanism and place the external terminal 34 downward on the first surface of the die pad 26A.
発振子28をダイパッド26Aの第1の面に固定したら、図6(c)に示すように、リードフレーム26を上下反転させて載置台2に載置する。これにより、リードフレームは、第1の面が下方を向いた状態で載置台2に載置される。このとき、発振子28は、載置台2の凹陥部3に収容される。   When the oscillator 28 is fixed to the first surface of the die pad 26A, the lead frame 26 is turned upside down and placed on the mounting table 2 as shown in FIG. 6C. As a result, the lead frame is placed on the mounting table 2 with the first surface facing downward. At this time, the oscillator 28 is accommodated in the recessed portion 3 of the mounting table 2.
リードフレーム26を上下反転させて載置台2に載置したら、図6(d)に示すように、ダイパッド26Aの第1の面とは反対側の第2の面における開口部26Cに隣接する部分にLSI30を固定する。なお、図6(d)において第2の面は、ダイパッド26Aの上方の面である。   When the lead frame 26 is turned upside down and placed on the mounting table 2, as shown in FIG. 6D, a portion adjacent to the opening 26C on the second surface opposite to the first surface of the die pad 26A. The LSI 30 is fixed to the board. In FIG. 6D, the second surface is an upper surface of the die pad 26A.
最後に、図6(e)に示すように、LSI30の電極パッド50とリード38とをボンディングワイヤ52(第1のボンディングワイヤ)で接続すると共に、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とをボンディングワイヤ52(第2のボンディングワイヤ)で接続して半導体装置24とする。その際に、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52(第2のボンディングワイヤ)の頂点の高さが、LSI30の電極パッド50とリード38とを接続するボンディングワイヤ52(第1のボンディングワイヤ)の頂点の高さよりも低くなるように接続する。また、先にLSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とをボンディングワイヤで接続した後に、そのボンディングワイヤ52の上を飛び越えるように、LSI30の電極パッド50とリード38とをボンディングワイヤ52で接続する。また、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52と、電極パッド50とリード38とを接続するボンディングワイヤ52とが立体交差するように接続を行う。その際に、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52の頂点からずれた位置で、LSI30の電極パッド50とリード38とを接続するボンディングワイヤ52が交差するように接続を行う。   Finally, as shown in FIG. 6E, the electrode pad 50 of the LSI 30 and the lead 38 are connected by the bonding wire 52 (first bonding wire), and the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 and the oscillator 28 are connected. The external electrode 34 is connected by a bonding wire 52 (second bonding wire) to form the semiconductor device 24. At that time, the height of the apex of the bonding wire 52 (second bonding wire) connecting the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28 is such that the electrode pad 50 and the lead 38 of the LSI 30 Are connected so as to be lower than the height of the apex of the bonding wire 52 (first bonding wire). In addition, after connecting the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28 with a bonding wire, the electrode pad 50 and the lead 38 of the LSI 30 are connected so as to jump over the bonding wire 52. Connection is made with a bonding wire 52. Further, the bonding wire 52 that connects the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28 and the bonding wire 52 that connects the electrode pad 50 and the lead 38 are three-dimensionally crossed. . At that time, the bonding wire 52 for connecting the electrode pad 50 of the LSI 30 and the lead 38 at a position shifted from the apex of the bonding wire 52 for connecting the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28. Make connections so that they intersect.
図6(a)〜図6(e)に示す手順で発振子28とLSI30とをリードフレーム26(ダイパッド26A)に固定し、LSI30と発振子28との接続を行うことにより、LSI30をダイパッド26Aにおいて発振子28が固定される第1の面とは反対側の第2の面に固定しているにもかかわらず、LSI30と発振子28との接続も、LSI30とリードフレームのリード38との接続と同様にダイパッド26Aの第2の面から行うことができ、能率的である。また、発振子28とLSI30とは、リードフレーム26を介さずにボンディングワイヤ32で直接に接続されるので、発振子28とLSI30とをリードフレーム26を介して接続する場合や、ボンディングワイヤをリードフレーム26の裏側に引き回して接続する場合と比較して配線抵抗を低減できる。   The oscillator 28 and the LSI 30 are fixed to the lead frame 26 (die pad 26A) by the procedure shown in FIGS. 6A to 6E, and the LSI 30 and the oscillator 28 are connected, whereby the LSI 30 is connected to the die pad 26A. Although the oscillator 28 is fixed to the second surface opposite to the first surface to which the oscillator 28 is fixed, the connection between the LSI 30 and the oscillator 28 is also between the LSI 30 and the lead 38 of the lead frame. As with the connection, it can be performed from the second surface of the die pad 26A, which is efficient. Since the oscillator 28 and the LSI 30 are directly connected by the bonding wire 32 without the lead frame 26, the oscillator 28 and the LSI 30 are connected via the lead frame 26, or the bonding wire is lead. The wiring resistance can be reduced as compared with the case of being connected to the back side of the frame 26.
次に、半導体装置24をモールド樹脂32で封止する手順について説明する。
先ず、図7(a)に示すように、半導体装置24を、リードフレーム26(ダイパッド26A)の第1の面、即ち発振子28が固定された側の面が上面となり、リードフレーム26(ダイパッド26A)の第2の面、即ちLSI30が固定された側の面が下面となるように金型5のキャビティ6内部に固定する。ここで、発振子28はLSI30よりも厚みが厚いため、半導体装置24は、リードフレーム26(ダイパッド26A)が金型5におけるキャビティ6の高さ方向の中心よりも下方に位置するようにキャビティ6内部に配置される。又、半導体装置24がキャビティ6内部に固定された状態でアウターリード38Bが金型5の外側に突出するようにする。
Next, a procedure for sealing the semiconductor device 24 with the mold resin 32 will be described.
First, as shown in FIG. 7A, the first surface of the lead frame 26 (die pad 26A), that is, the surface on which the oscillator 28 is fixed becomes the upper surface of the semiconductor device 24, and the lead frame 26 (die pad). 26A) is fixed inside the cavity 6 of the mold 5 so that the second surface, that is, the surface to which the LSI 30 is fixed becomes the lower surface. Here, since the oscillator 28 is thicker than the LSI 30, the semiconductor device 24 includes the cavity 6 so that the lead frame 26 (die pad 26 </ b> A) is positioned below the center of the mold 5 in the height direction of the cavity 6. Arranged inside. Further, the outer lead 38 </ b> B protrudes outside the mold 5 in a state where the semiconductor device 24 is fixed inside the cavity 6.
半導体装置24がキャビティ6内部に固定されたら、図7(b)において矢印aで示すように、リードフレーム26の下面に沿って設けられた注入口7からモールド樹脂32を注入する。ここで、前述のように、リードフレーム26(ダイパッド26A)は、金型5におけるキャビティ6の高さ方向の中心よりも下方に位置するように固定されているから、はじめ、モールド樹脂32は、リードフレーム26(ダイパッド26A)に沿って注入される。ここで、注入されたモールド樹脂32は、より広い空間があるほうに流れ込もうとする特性があるので、例えばリードフレーム26の後端とダイパッド26Aとの隙間などからリードフレーム26の上方に流れ込もうとするが、発振子28によって進路を遮られるから、図7(c)において矢印bで示すように、リードフレーム26の下方に回り込むように流れる。   When the semiconductor device 24 is fixed inside the cavity 6, the mold resin 32 is injected from the injection port 7 provided along the lower surface of the lead frame 26 as indicated by an arrow a in FIG. Here, as described above, the lead frame 26 (die pad 26A) is fixed so as to be positioned below the center in the height direction of the cavity 6 in the mold 5; Injection is performed along the lead frame 26 (die pad 26A). Here, since the injected mold resin 32 has a characteristic of flowing into a wider space, it flows above the lead frame 26 from, for example, a gap between the rear end of the lead frame 26 and the die pad 26A. However, since the path is blocked by the oscillator 28, the flow flows around the lead frame 26 as indicated by an arrow b in FIG. 7C.
その後、図7(d)において矢印cで示すように、モールド樹脂32は、リードフレーム26の上面側にも流れ込む。そして、リードフレーム26の下面側がモールド樹脂32で満たされると、リードフレーム26の上面側もモールド樹脂32で満たされる。   Thereafter, as indicated by an arrow c in FIG. 7D, the mold resin 32 also flows into the upper surface side of the lead frame 26. When the lower surface side of the lead frame 26 is filled with the mold resin 32, the upper surface side of the lead frame 26 is also filled with the mold resin 32.
リードフレーム26の両側がモールド樹脂32で満たされたら、金型5を加熱してモールド樹脂32を硬化させる。   When both sides of the lead frame 26 are filled with the mold resin 32, the mold 5 is heated to cure the mold resin 32.
半導体装置24においては、リードフレーム26(ダイパッド26A)の上面に発振子28が、下面にLSI30が固定されているから、半導体装置24をモールド樹脂32で封止する場合には、リードフレーム26が金型5のキャビティ6の高さ方向中心よりも下方に配置する必要がある。このようにリードフレーム26の上側に広い空間がある場合には、モールド樹脂32はリードフレーム26の上側に流れ込もうとする。   In the semiconductor device 24, the oscillator 28 is fixed to the upper surface of the lead frame 26 (die pad 26A) and the LSI 30 is fixed to the lower surface. Therefore, when the semiconductor device 24 is sealed with the mold resin 32, the lead frame 26 is It is necessary to arrange the mold 5 below the center in the height direction of the cavity 6. As described above, when there is a wide space above the lead frame 26, the mold resin 32 tends to flow into the upper side of the lead frame 26.
したがって、注入口7からキャビティ6に注入されたモールド樹脂32による圧力は、リードフレーム26の両面に均等には加わらず、リードフレーム26の上面により強く加わると考えられる。   Therefore, it is considered that the pressure by the mold resin 32 injected into the cavity 6 from the injection port 7 is not uniformly applied to both surfaces of the lead frame 26 but is more strongly applied to the upper surface of the lead frame 26.
しかしながら、発振子28を用いてモールド樹脂32の流路を調整し、モールド樹脂32を先にリードフレーム26の下方に流入させることにより、キャビティ6に注入されたモールド樹脂32によるリードフレーム26の下支えが期待できる。したがって、モールド樹脂32を注入中にキャビティ6内部においてリードフレーム26が上下方向に沿ってずれることが防止される。   However, the oscillator 28 is used to adjust the flow path of the mold resin 32, and the mold resin 32 is first introduced into the lower portion of the lead frame 26, thereby supporting the lead frame 26 by the mold resin 32 injected into the cavity 6. Can be expected. Accordingly, the lead frame 26 is prevented from being displaced in the vertical direction inside the cavity 6 during the injection of the mold resin 32.
<作用> <Action>
次に、本実施形態に係る半導体装置24、及び積算電力量計10の作用について説明する。本実施形態に係る半導体装置24では、発振子28とLSI30とがモールド樹脂32で封止されて一体となっており、LSI30は、発振回路51、分周回路53、及び計時回路56が内蔵されているので、図1に示す積算電力量計10の内部の基板に半導体装置24を実装するだけで、時間を計測できる。すなわち、発振子28や分周回路53などを別々に基板へ実装する必要がない。そのため、発振子28と半導体装置24との接続調整などの手間も不要となる。   Next, the operation of the semiconductor device 24 and the integrated watt-hour meter 10 according to the present embodiment will be described. In the semiconductor device 24 according to the present embodiment, the oscillator 28 and the LSI 30 are sealed and integrated with the mold resin 32, and the LSI 30 includes the oscillation circuit 51, the frequency dividing circuit 53, and the timing circuit 56. Therefore, the time can be measured only by mounting the semiconductor device 24 on the substrate inside the integrating watt-hour meter 10 shown in FIG. That is, it is not necessary to separately mount the oscillator 28, the frequency dividing circuit 53, and the like on the substrate. This eliminates the need for adjustment of the connection between the oscillator 28 and the semiconductor device 24.
また、LSI30には、温度センサ58が内蔵されているので、発振子28の周囲の温度を正確に測定できる。これにより、発振子28から出力される信号(周波数)が温度変化によって変動しても、高精度で周波数の補正を行うことができる。そのため高価な高精度発振子を用いることなく、安価な発振子であっても周波数を高精度とすることができる。   Further, since the temperature sensor 58 is built in the LSI 30, the temperature around the oscillator 28 can be accurately measured. Thereby, even if the signal (frequency) output from the oscillator 28 fluctuates due to a temperature change, the frequency can be corrected with high accuracy. Therefore, it is possible to make the frequency highly accurate even with an inexpensive oscillator without using an expensive highly accurate oscillator.
さらに、図2に示すように、発振子28の外部電極34とLSI30の発振子用電極パッド54とは、ボンディングワイヤ52によって開口部26Cを通じて直接接続されている。このため、リードフレーム26を介さずに最短距離で配線が可能となり、配線抵抗を低減できる。また、外部電極34と発振子用電極パッド54とを接続する2本のボンディングワイヤ52の長さが均一となっているので、ボンディングワイヤ52にかかる張力を等しくでき、ボンディングワイヤ52の破断やたわみによる接触を防止できる。また、リードフレーム26を介さずに配線できるので、ノイズの影響も受けにくいため、発振子28からLSI30へスムーズに信号を伝達できる。また、平行に形成されたボンディングワイヤ52の間には、ノイズが発生し易いが、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ52(第2のボンディングワイヤ)は、他のボンディングワイヤ52に対して、立体交差しているので、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52と他のボンディングワイヤ52間の干渉を低減することができ、特に他のボンディングワイヤ52から発振子28へのノイズの影響を低減できる。さらに、外部電極34は、発振子用電極パッド54より大きいので、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。   Further, as shown in FIG. 2, the external electrode 34 of the oscillator 28 and the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 are directly connected through the opening 26 </ b> C by the bonding wire 52. Therefore, wiring can be performed at the shortest distance without using the lead frame 26, and wiring resistance can be reduced. Further, since the lengths of the two bonding wires 52 connecting the external electrode 34 and the oscillator electrode pad 54 are uniform, the tension applied to the bonding wire 52 can be equalized, and the bonding wire 52 is broken or bent. Can prevent contact. Further, since the wiring can be performed without going through the lead frame 26, it is difficult to be affected by noise, so that a signal can be smoothly transmitted from the oscillator 28 to the LSI 30. Further, although noise is likely to occur between the bonding wires 52 formed in parallel, the bonding wire 52 (second bonding wire) connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 is as follows. Since the three-dimensional crossing with respect to the other bonding wires 52, interference between the bonding wires 52 connecting the oscillator electrode pads 54 and the external electrodes 34 and the other bonding wires 52 can be reduced. The influence of noise from the other bonding wires 52 to the oscillator 28 can be reduced. Furthermore, since the external electrode 34 is larger than the oscillator electrode pad 54, wire bonding can be easily performed.
また、発振子28とLSI30とは、リードフレーム26の表面と裏面に搭載されており、平面視にて投影したときに重なるように配置されているので、発振子28とLSI30とをリードフレーム26の片面に並べて搭載する場合と比べて、半導体装置24の縦横のサイズを小さくできる。   In addition, the oscillator 28 and the LSI 30 are mounted on the front and back surfaces of the lead frame 26 and are arranged so as to overlap when projected in a plan view. Therefore, the oscillator 28 and the LSI 30 are connected to the lead frame 26. The vertical and horizontal sizes of the semiconductor device 24 can be reduced compared to the case where the semiconductor devices 24 are mounted side by side.
また、LSI30は、ダイパッド26Aの中央部に位置しているので、電極パッド50とインナーリード38とを接続するボンディングワイヤ52の長さを一定にできる。これにより、ワイヤボンディングの作業が容易となり、歩留まりを向上できる。   Further, since the LSI 30 is located at the center of the die pad 26A, the length of the bonding wire 52 that connects the electrode pad 50 and the inner lead 38 can be made constant. As a result, wire bonding work is facilitated and yield can be improved.
なお、本実施形態では、全てのインナーリード38AがLSI30の電極パッド50へ接続されていたが、これに限らず、図6に示す変形例のように、任意のインナーリード38Aをボンディングワイヤ52でダイパッド26Aへ接続させて、アウターリード38Bをアースに接続することで、ダイパッド26Aを接地してもよい。この場合、ダイパッド26Aが帯電するのを抑制できる。また、リードフレームを挟むようにリードフレームの両面に分けてLSI30と発振子28とを配置しているので、LSI30から発振子28へのノイズをダイパッド26Aによって遮蔽することができる。   In the present embodiment, all the inner leads 38A are connected to the electrode pads 50 of the LSI 30. However, the present invention is not limited to this, and an arbitrary inner lead 38A can be connected with the bonding wires 52 as in the modification shown in FIG. The die pad 26A may be grounded by connecting to the die pad 26A and connecting the outer lead 38B to the ground. In this case, the die pad 26A can be prevented from being charged. Further, since the LSI 30 and the oscillator 28 are arranged on both sides of the lead frame so as to sandwich the lead frame, noise from the LSI 30 to the oscillator 28 can be shielded by the die pad 26A.
また、本変形例では、発振子用電極パッド54の近傍に発振回路51が配置されており、この発振回路51を囲むように、デジタル回路部55が配置されている。デジタル回路部55は、デジタル信号を処理する回路部であり、他の素子と比べてノイズが発生しにくい。このため、LSI30に内蔵された他の素子(特にアナログ回路部)から発振回路51が受けるノイズの影響を低減できる。なお、デジタル回路部55の一例としては、CPUなどがある。   In this modification, an oscillation circuit 51 is disposed in the vicinity of the oscillator electrode pad 54, and a digital circuit unit 55 is disposed so as to surround the oscillation circuit 51. The digital circuit unit 55 is a circuit unit that processes a digital signal, and is less likely to generate noise than other elements. For this reason, the influence of the noise which the oscillation circuit 51 receives from the other element (especially analog circuit part) incorporated in LSI30 can be reduced. An example of the digital circuit unit 55 is a CPU.
<発振周波数の補正> <Correction of oscillation frequency>
次に、本実施形態に係る半導体装置24における、発振子28の発振周波数の温度に依存する誤差を補正する周波数補正処理について説明する。   Next, frequency correction processing for correcting an error depending on the temperature of the oscillation frequency of the oscillator 28 in the semiconductor device 24 according to the present embodiment will be described.
半導体装置24は、例えば出荷時において、半導体装置24内部のLSI30の温度を常温(ここでは、25℃)とした場合、常温より温度が低い基準温度(以下、「低温」ともいう。)とした場合、及び常温より温度が高い基準温度(以下、「高温」ともいう。)とした場合の各々の状態で温度センサ58により温度を測定する。そして、半導体装置24は、例えば出荷後に、この測定で得られた温度をトリミングデータとして、温度センサ58の製造ばらつきにより発生する測定誤差を考慮して、発振子28の周波数誤差を補正する。   For example, when the temperature of the LSI 30 in the semiconductor device 24 is set to room temperature (here, 25 ° C.) at the time of shipment, the semiconductor device 24 is set to a reference temperature (hereinafter, also referred to as “low temperature”) lower than the room temperature. The temperature is measured by the temperature sensor 58 in each state when the temperature is set to a reference temperature higher than normal temperature (hereinafter also referred to as “high temperature”). Then, for example, after shipping, the semiconductor device 24 uses the temperature obtained by this measurement as trimming data and corrects the frequency error of the oscillator 28 in consideration of a measurement error caused by manufacturing variations of the temperature sensor 58.
上述したレジスタ部70(図5参照)は、温度センサ58により測定された温度を示すデータを格納する温度計測値レジスタ71、周辺温度を低温とした場合に温度センサ58により測定された温度を示すデータを格納する低温レジスタ72、周辺温度を常温とした場合に温度センサ58により測定された温度を示すデータを格納する常温レジスタ73、周辺温度を高温とした場合に温度センサ58により測定された温度を示すデータを格納する高温レジスタ74、及び、これらの温度を示すデータから導出される発振子28の発振周波数の補正値を格納するための周波数補正レジスタ75を有している。なお、各レジスタは制御部60にデータバス76を介して接続されており、制御部60はデータバス76を介して各レジスタに対して読み書きを行う。   The register unit 70 (see FIG. 5) described above stores a temperature measurement value register 71 that stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58, and indicates the temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is low. A low temperature register 72 for storing data, a normal temperature register 73 for storing data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is normal temperature, and a temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is high And a frequency correction register 75 for storing a correction value of the oscillation frequency of the oscillator 28 derived from the data indicating these temperatures. Each register is connected to the control unit 60 via the data bus 76, and the control unit 60 reads and writes each register via the data bus 76.
半導体装置24は、発振子28の周波数誤差を補正するために、半導体装置24の温度を低温とした場合、常温とした場合、及び高温とした場合の各々の状態で温度センサ58により温度を測定し、測定で得られた温度をトリミングデータとしてそれぞれ低温レジスタ72、常温レジスタ73、及び高温レジスタ74に格納する第1周波数補正処理を行う。   In order to correct the frequency error of the oscillator 28, the semiconductor device 24 measures the temperature by the temperature sensor 58 in each state when the temperature of the semiconductor device 24 is low, normal, and high. Then, a first frequency correction process is performed in which the temperature obtained by the measurement is stored as trimming data in the low temperature register 72, the normal temperature register 73, and the high temperature register 74, respectively.
試験者は、例えば出荷テスト時に、まず、槽内の温度が常温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置する。そして、ユーザは、半導体装置24に例えば温度センサ58による温度の計測を開始させるための計測動作信号を入力させることにより、半導体装置24に第1周波数補正処理を実行させる。この際、ユーザは、例えば半導体装置24のリード38に当該計測動作信号を出力する機器を接続することにより、半導体装置24に当該計測動作信号を入力させる。また、当該計測動作信号は、恒温槽に設定された温度が常温、高温、または低温の何れであるかを示す情報を含んでいる。   For example, at the time of a shipping test, the tester first places the semiconductor device 24 inside a thermostatic chamber in which the temperature in the bath is set to room temperature. Then, the user causes the semiconductor device 24 to execute the first frequency correction process by inputting, for example, a measurement operation signal for starting temperature measurement by the temperature sensor 58 to the semiconductor device 24. At this time, for example, the user connects the device that outputs the measurement operation signal to the lead 38 of the semiconductor device 24 to input the measurement operation signal to the semiconductor device 24. In addition, the measurement operation signal includes information indicating whether the temperature set in the thermostatic chamber is normal temperature, high temperature, or low temperature.
図9は、本実施形態に係る半導体装置24における第1周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。当該第1周波数補正処理を実行するプログラムは、上記計測動作信号が入力されたタイミングで実行されるプログラムであり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。なお、実行されるタイミングはこれに限定されない。   FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the first frequency correction process in the semiconductor device 24 according to the present embodiment. The program that executes the first frequency correction processing is a program that is executed at the timing when the measurement operation signal is input, and is stored in advance in a storage unit that the control unit 60 has. Note that the execution timing is not limited to this.
ステップS101において、制御部60は、計測動作信号が入力されてから所定時間(例えば、数時間)が経過したか否かを判定する。なお、当該所定時間は、半導体装置24の内部温度(LSI30の温度)が、恒温槽の温度と一致するために必要な時間とすると良い。   In step S101, the control unit 60 determines whether or not a predetermined time (for example, several hours) has elapsed since the measurement operation signal was input. Note that the predetermined time is preferably a time required for the internal temperature of the semiconductor device 24 (the temperature of the LSI 30) to coincide with the temperature of the thermostatic chamber.
ステップS101において所定時間が経過したと判定された場合、ステップS103において、制御部60は、温度センサ58による計測値を取得する。なお、温度センサ58による計測値は、温度計測値格納レジスタ71に格納される。また、温度センサ58によって計測値を取得する際には、所定時間(例えば、1分)経過毎に計測を行い、複数回の計測により得られた複数の計測値を平均した値を計測値として取得しても良い。   When it is determined in step S101 that the predetermined time has elapsed, in step S103, the control unit 60 acquires a measurement value obtained by the temperature sensor 58. Note that the measurement value obtained by the temperature sensor 58 is stored in the temperature measurement value storage register 71. Moreover, when acquiring a measured value with the temperature sensor 58, it measures every predetermined time (for example, 1 minute) progress, and uses the value which averaged the several measured value obtained by multiple times of measurement as a measured value. You may get it.
ステップS105において、制御部60は、取得した計測値を、恒温槽に設定された温度が常温(ここでは、25℃)である場合には、常温レジスタ73に格納し、恒温槽に設定された温度が高温である場合には、高温レジスタ74に格納し、恒温槽に設定された温度が低温である場合には、低温レジスタ72に格納し、第1周波数補正処理を終了する。なお、上記第1周波数補正処理は、ウェハ状態のときに予め行っても良い。   In step S105, the control unit 60 stores the acquired measurement value in the normal temperature register 73 when the temperature set in the thermostatic bath is normal temperature (here, 25 ° C.) and is set in the thermostatic bath. When the temperature is high, the temperature is stored in the high temperature register 74, and when the temperature set in the thermostat is low, the temperature is stored in the low temperature register 72, and the first frequency correction process is terminated. Note that the first frequency correction process may be performed in advance in the wafer state.
試験者は、槽内の温度が常温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態に加えて、槽内の温度が高温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態、及び槽内の温度が低温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態の各々において、半導体装置24にそれぞれ上記ステップS101乃至S105の処理を行わせる。これにより、常温レジスタ73、高温レジスタ74、低温レジスタ72にそれぞれ温度センサ58による計測値が格納される。   The tester arranges the semiconductor device 24 inside the thermostatic chamber in which the temperature in the bath is set to a high temperature, in addition to the state in which the semiconductor device 24 is arranged in the thermostatic bath in which the temperature in the bath is set to room temperature. In each of the above state and the state in which the semiconductor device 24 is disposed inside the thermostatic chamber in which the temperature in the bath is set to a low temperature, the semiconductor device 24 is caused to perform the processes of steps S101 to S105. Thereby, the measured values by the temperature sensor 58 are stored in the normal temperature register 73, the high temperature register 74, and the low temperature register 72, respectively.
本実施形態に係る半導体装置24は、上述した処理が行われた後に出荷され、出荷後の予め定められたタイミングで、後述する第2周波数補正処理が行われる。   The semiconductor device 24 according to the present embodiment is shipped after the above-described processing is performed, and a second frequency correction process described later is performed at a predetermined timing after the shipment.
ユーザは、例えば出荷後に、半導体装置24に例えば周波数補正値の導出を開始させるための導出動作信号を入力させることにより、半導体装置24に第2周波数補正処理を実行させる。この際、ユーザは、例えば半導体装置24のリード38に当該導出動作信号を出力する機器を接続することにより、当該導出動作信号を入力させる。または、半導体装置24が一定の間隔で第2周波数補正処理を実行するようにしても良い。   For example, after shipping, the user causes the semiconductor device 24 to execute a second frequency correction process by inputting, for example, a derivation operation signal for starting the derivation of the frequency correction value to the semiconductor device 24. At this time, the user inputs the derivation operation signal by connecting a device that outputs the derivation operation signal to the lead 38 of the semiconductor device 24, for example. Alternatively, the semiconductor device 24 may execute the second frequency correction process at regular intervals.
図10は、本実施形態に係る半導体装置24における第2周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。当該第2周波数補正処理を実行するプログラムは、半導体装置24の出荷後に、上記導出動作信号が入力されたタイミングで実行されるプログラムであり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。   FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the second frequency correction process in the semiconductor device 24 according to the present embodiment. The program that executes the second frequency correction processing is a program that is executed at the timing when the derivation operation signal is input after the semiconductor device 24 is shipped, and is stored in advance in a storage unit that the control unit 60 has.
ステップS201において、制御部60は、常温レジスタ73、高温レジスタ74、及び低温レジスタ72にそれぞれ格納されている計測値を取得する。   In step S <b> 201, the control unit 60 acquires measurement values stored in the normal temperature register 73, the high temperature register 74, and the low temperature register 72, respectively.
ステップS203において、制御部60は、ステップS201において取得した計測値を用いて、発振子28の発振周波数の補正値(以下、「周波数補正値」ともいう。)を導出する。   In step S <b> 203, the control unit 60 derives a correction value (hereinafter also referred to as “frequency correction value”) of the oscillation frequency of the oscillator 28 using the measurement value acquired in step S <b> 201.
図11は、本実施形態に係る半導体装置における温度と周波数偏差との関係を示す図である。なお、図11は、実際の温度環境で得られた周波数誤差ではなく、二次関数による計算によって得られる理論値を示している。上記二次関数は、下記(1)式で表される。なお、下記(1)式において、fは周波数偏差、aは二次温度係数、Tは測定された温度、Tは頂点温度、bは頂点誤差である。上記二次温度係数aは、発振子28の個体差に応じて予め定められた定数であり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。 FIG. 11 is a diagram showing a relationship between temperature and frequency deviation in the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 11 shows not a frequency error obtained in an actual temperature environment but a theoretical value obtained by calculation using a quadratic function. The quadratic function is expressed by the following equation (1). In the following formula (1), f is a frequency deviation, a is a secondary temperature coefficient, T is a measured temperature, T 0 is a vertex temperature, and b is a vertex error. The secondary temperature coefficient a is a constant determined in advance according to the individual difference of the oscillator 28 and is stored in advance in a storage unit included in the control unit 60.
…(1) ... (1)
第1実施形態では、周波数偏差fが未知であるが、既知である二次温度係数a、常温レジスタ73に格納されている常温での計測値、高温レジスタ74に格納されている高温での計測値、及び低温レジスタ72に格納されている低温での計測値から、頂点誤差bを導出することができる。そして、制御部60は、常温での温度T0において最も周波数偏差が小さくなるようにするために、頂点誤差bの値を周波数補正値とする。   In the first embodiment, the frequency deviation f is unknown, but the known secondary temperature coefficient a, the measured value at room temperature stored in the room temperature register 73, and the measurement at high temperature stored in the high temperature register 74. The vertex error b can be derived from the value and the measured value at the low temperature stored in the low temperature register 72. Then, the control unit 60 sets the value of the vertex error b as the frequency correction value so that the frequency deviation becomes the smallest at the temperature T0 at normal temperature.
なお、上記周波数補正値の導出において、例えば−10℃での測定環境下において、温度センサ58による計測値が−8℃であった場合には、+2℃に対応する補正が必要ということになる。出荷段階における製品は、常温、各レジスタに記憶されている高温及び低温の3ポイントの計測値をデータバス76を介して読み出し、読み出したデータをトリミングデータとして、実際の環境下の温度を導出する。温度センサ58による計測値が、各レジスタに記憶されていない値であった場合には、近接する二つのレジスタの値を用いて、実際の環境下の温度を導出すればよい。   In the derivation of the frequency correction value, for example, in a measurement environment at −10 ° C., when the value measured by the temperature sensor 58 is −8 ° C., correction corresponding to + 2 ° C. is necessary. . The product at the shipping stage reads out three-point measurement values of normal temperature, high temperature and low temperature stored in each register through the data bus 76, and derives the temperature in the actual environment using the read data as trimming data. . If the measured value by the temperature sensor 58 is a value that is not stored in each register, the temperature in the actual environment may be derived using the values of the two adjacent registers.
ステップS205において、制御部60は、ステップS203において導出した周波数補正値を示すデータを、周波数補正レジスタ75に格納する。そして、半導体装置24では、分周回路53が、周波数補正レジスタ75に格納されている周波数補正値を用いて、発振回路から入力した信号からクロック信号を生成することで、発振子28の発振周波数の補正が行われる。   In step S <b> 205, the control unit 60 stores data indicating the frequency correction value derived in step S <b> 203 in the frequency correction register 75. In the semiconductor device 24, the frequency dividing circuit 53 generates a clock signal from the signal input from the oscillation circuit using the frequency correction value stored in the frequency correction register 75, and thereby the oscillation frequency of the oscillator 28. Is corrected.
このように、第1実施形態に係る半導体装置24によると、出荷時に、半導体装置24の3ポイントの環境温度下での温度センサ58による計測値をトリミングデータとして準備しておき、当該トリミングデータを元に周波数補正値を導出することにより、半導体装置24の個体毎の温度センサ58の製造上のばらつきに依存せずに、高精度な温度情報に基づいた周波数補正値を得ることができる。   As described above, according to the semiconductor device 24 according to the first embodiment, at the time of shipment, the measurement value obtained by the temperature sensor 58 under the three-point environmental temperature of the semiconductor device 24 is prepared as trimming data. By deriving the frequency correction value based on the original, it is possible to obtain the frequency correction value based on highly accurate temperature information without depending on the manufacturing variation of the temperature sensor 58 for each individual semiconductor device 24.
従来のパッケージ化された半導体装置において、図32に示すように、当該半導体装置を駆動させる場合、半導体装置の周辺温度Ta(℃)、パッケージ表面温度Tc(℃)及びチップ表面温度Tj(℃)は各々異なってくる。例えば、チップ表面温度Tjは、パッケージ熱抵抗(ジャンクション及び雰囲気間)をθja、チップの消費電力(最大または平均)をPとすると、下記の(2)式で表される。   In the conventional packaged semiconductor device, as shown in FIG. 32, when the semiconductor device is driven, the ambient temperature Ta (° C.), the package surface temperature Tc (° C.), and the chip surface temperature Tj (° C.) of the semiconductor device. Are different. For example, the chip surface temperature Tj is expressed by the following equation (2), where θja is the package thermal resistance (between junction and atmosphere) and P is the power consumption (maximum or average) of the chip.
…(2) ... (2)
しかしながら、本実施形態に係る半導体装置24では、温度センサ58と発振子28とが一体に封止されていることにより、温度センサ58の周辺温度と発振子28の周辺温度とが同一となるため高精度に発振子28の温度をLSI30が有する温度センサ58で測定することができ、そのため発振子28及び温度センサ58間の温度差によって周波数補正の精度が低下することが防止される。   However, in the semiconductor device 24 according to this embodiment, since the temperature sensor 58 and the oscillator 28 are sealed together, the ambient temperature of the temperature sensor 58 and the ambient temperature of the oscillator 28 are the same. The temperature of the oscillator 28 can be measured with high accuracy by the temperature sensor 58 included in the LSI 30, and therefore the accuracy of frequency correction is prevented from being lowered due to the temperature difference between the oscillator 28 and the temperature sensor 58.
(第2実施形態) (Second Embodiment)
次に、本発明の第2実施形態に係る半導体装置24について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。   Next, a semiconductor device 24 according to a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図12に示すように、第2実施形態に係る半導体装置24には、LSI30Aに対して、発振子28の発振周波数の補正の際に基準とするクロック信号(以下、「基準クロック信号」ともいう。)を入力する、基準信号発振子80を備えたクロック発生装置が接続されている。また、第2実施形態に係る半導体装置24のLSI30Aは、第1実施形態に係る半導体装置24のLSI30の構成に加えて、測定カウンタ81、基準カウンタ82、及びクロック信号を発振回路57から外部へ出力する出力端子83を更に備えている。   As shown in FIG. 12, in the semiconductor device 24 according to the second embodiment, a clock signal (hereinafter also referred to as “reference clock signal”) that is used as a reference when correcting the oscillation frequency of the oscillator 28 with respect to the LSI 30A. .) Is connected to a clock generator provided with a reference signal oscillator 80. In addition to the configuration of the LSI 30 of the semiconductor device 24 according to the first embodiment, the LSI 30A of the semiconductor device 24 according to the second embodiment transmits the measurement counter 81, the reference counter 82, and the clock signal from the oscillation circuit 57 to the outside. An output terminal 83 for outputting is further provided.
図13(a)及び(b)に示すように、基準信号発振子80は、発振子28よりも発振周波数が高い水晶振動子などの発振子である。なお、第2実施形態では、発振子28の発振周波数が32.768KHzであり、基準信号発振子80の発振周波数が10MHzである。   As shown in FIGS. 13A and 13B, the reference signal oscillator 80 is an oscillator such as a crystal resonator having an oscillation frequency higher than that of the oscillator 28. In the second embodiment, the oscillation frequency of the oscillator 28 is 32.768 KHz, and the oscillation frequency of the reference signal oscillator 80 is 10 MHz.
測定カウンタ81は、発振回路51に接続されていて、制御部60の制御に基づいて、発振子28によるクロック信号(以下、「測定クロック信号」ともいう。)を発振回路51から受信して当該クロック信号のクロック数をカウントするカウンタである。基準カウンタ82は、基準信号発振子80を備えたクロック発生装置に接続されていて、制御部60の制御に基づいて、基準信号発振子80によるクロック信号を受信して当該クロック信号のクロック数をカウントする。なお、図13(a)及び(b)に示すように、基準カウンタ82と測定カウンタ81とは、相互に同期しながら略同時に同一時間内にクロック数のカウントを行う。なお、測定カウンタ81と基準カウンタ82は、動作信号に基づいて相互に同期しながら動作させてもよいし、同期カウンタを用いても良い。   The measurement counter 81 is connected to the oscillation circuit 51, and receives a clock signal (hereinafter also referred to as “measurement clock signal”) from the oscillator 28 from the oscillation circuit 51 based on the control of the control unit 60. It is a counter that counts the number of clocks of the clock signal. The reference counter 82 is connected to a clock generator provided with a reference signal oscillator 80, and receives a clock signal from the reference signal oscillator 80 based on the control of the control unit 60 and calculates the number of clocks of the clock signal. Count. As shown in FIGS. 13A and 13B, the reference counter 82 and the measurement counter 81 count the number of clocks within the same time at substantially the same time while synchronizing with each other. The measurement counter 81 and the reference counter 82 may be operated in synchronization with each other based on the operation signal, or a synchronization counter may be used.
また、第2実施形態では、レジスタ部70において、温度計測値レジスタ71に、温度センサ58により測定された温度を示すデータが格納され、低温レジスタ72に、周辺温度を常温(25℃)より低温の基準温度とした場合に温度センサ58により測定された温度及びその温度における周波数誤差を示すデータが格納され、常温レジスタ73に、周辺温度を常温(25℃)とした場合に温度センサ58により測定された温度及びその温度における周波数誤差を示すデータが格納され、高温レジスタ74に、周辺温度を常温(25℃)より高温の基準温度とした場合に温度センサ58により測定された温度及びその温度における周波数誤差を示すデータが格納され、周波数補正レジスタ75に、上述した周波数誤差を示すデータから導出される周波数補正値を示すデータが格納される。   In the second embodiment, in the register unit 70, data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58 is stored in the temperature measurement value register 71, and the ambient temperature is lower than room temperature (25 ° C.) in the low temperature register 72. The temperature measured by the temperature sensor 58 when the reference temperature is set and data indicating the frequency error at that temperature are stored. The room temperature register 73 is measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is the room temperature (25 ° C.). Data indicating the measured temperature and the frequency error at that temperature are stored, and when the ambient temperature is set to a reference temperature higher than room temperature (25 ° C.) in the high temperature register 74, the temperature measured by the temperature sensor 58 and the temperature Data indicating the frequency error is stored, and the frequency correction register 75 is derived from the data indicating the frequency error described above. That data indicating the frequency correction value is stored.
<発振周波数の補正> <Correction of oscillation frequency>
ユーザは、例えば出荷テスト時に、まず、槽内の温度が常温(ここでは、25℃)に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置する。そして、ユーザは、半導体装置24に例えば温度センサ58による温度の計測を開始させるための計測動作信号を入力させることにより、半導体装置24に第1周波数補正処理を実行させる。この際、ユーザは、例えば半導体装置24のリード38に当該計測動作信号を出力する機器を接続することにより、半導体装置24に当該計測動作信号を入力させる。また、当該計測動作信号には、恒温槽に設定された温度が常温、高温、または低温の何れであるかを示す情報を含んでいる。   For example, at the time of a shipping test, a user first places the semiconductor device 24 inside a thermostatic chamber in which the temperature in the bath is set to room temperature (here, 25 ° C.). Then, the user causes the semiconductor device 24 to execute the first frequency correction process by inputting, for example, a measurement operation signal for starting temperature measurement by the temperature sensor 58 to the semiconductor device 24. At this time, for example, the user connects the device that outputs the measurement operation signal to the lead 38 of the semiconductor device 24 to input the measurement operation signal to the semiconductor device 24. The measurement operation signal includes information indicating whether the temperature set in the thermostatic chamber is normal temperature, high temperature, or low temperature.
図14は、本実施形態に係る半導体装置24における第1周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。当該第1周波数補正処理を実行するプログラムは、半導体装置24の出荷時に、上記計測動作信号が入力されたタイミングで実行されるプログラムであり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。   FIG. 14 is a flowchart showing the flow of the first frequency correction process in the semiconductor device 24 according to the present embodiment. The program that executes the first frequency correction processing is a program that is executed at the timing when the measurement operation signal is input when the semiconductor device 24 is shipped, and is stored in advance in storage means included in the control unit 60.
ステップS301において、制御部60は、計測動作信号が入力してから所定時間(例えば、数時間)が経過したか否かを判定する。当該所定時間は、半導体装置24の内部温度(LSI30の温度)が、恒温槽の温度と一致するために必要な時間とすると良い。   In step S301, the control unit 60 determines whether or not a predetermined time (for example, several hours) has elapsed since the measurement operation signal was input. The predetermined time may be a time required for the internal temperature of the semiconductor device 24 (the temperature of the LSI 30) to coincide with the temperature of the thermostatic chamber.
ステップS301において所定時間が経過したと判定された場合、ステップS303において、制御部60は、温度センサ58による計測値を取得する。なお、温度センサ58による計測値は、温度計測値格納レジスタ71に格納される。また、温度センサ58は、試験により測定精度が予め定められた基準値以上であることが確認済みであり、温度センサ58により高精度に温度測定を行えることが保障されている。または温度センサ58による計測値を用いて補正を行うようにしても良い。   When it is determined in step S301 that the predetermined time has elapsed, in step S303, the control unit 60 acquires a measurement value obtained by the temperature sensor 58. Note that the measurement value obtained by the temperature sensor 58 is stored in the temperature measurement value storage register 71. The temperature sensor 58 has been confirmed by testing to have a measurement accuracy equal to or higher than a predetermined reference value, and it is guaranteed that the temperature sensor 58 can perform temperature measurement with high accuracy. Or you may make it correct | amend using the measured value by the temperature sensor 58. FIG.
ステップS305において、制御部60は、発振子28の発振周波数の誤差を導出する周波数誤差導出処理を行う。図15は、本実施形態に係る周波数誤差導出処理の流れを示すフローチャートである。また、図16は、本実施形態に係る周波数誤差導出処理におけるタイミングチャートであり、(a)は、カウント開始時を示す図であり、(b)は、カウント停止時を示す図である。   In step S305, the control unit 60 performs a frequency error derivation process for deriving an error in the oscillation frequency of the oscillator 28. FIG. 15 is a flowchart showing a flow of frequency error derivation processing according to the present embodiment. FIGS. 16A and 16B are timing charts in the frequency error derivation process according to the present embodiment. FIG. 16A is a diagram illustrating a count start time, and FIG. 16B is a diagram illustrating a count stop time.
ステップS401において、制御部60は、測定カウンタ81に対して補正動作信号を出力する。補正動作信号を入力した測定カウンタ81は、ステップS403において、動作を開始し、発振子28によるクロック信号のクロック値のカウントを開始すると共に、基準カウンタ82に対して開始信号を出力する。   In step S <b> 401, the control unit 60 outputs a correction operation signal to the measurement counter 81. The measurement counter 81 to which the correction operation signal is input starts the operation in step S403, starts counting the clock value of the clock signal by the oscillator 28, and outputs a start signal to the reference counter 82.
開始信号を受信した基準カウンタ83は、ステップS405において、基準信号発振子80によるクロック信号のクロック値のカウントを開始する。すなわち、図16(a)に示すように、補正動作信号がオンになると、測定カウンタ81がカウントを開始すると共に、基準カウンタ82も測定カウンタ81に同期してカウントを開始する。   The reference counter 83 that has received the start signal starts counting the clock value of the clock signal by the reference signal oscillator 80 in step S405. That is, as shown in FIG. 16A, when the correction operation signal is turned on, the measurement counter 81 starts counting, and the reference counter 82 also starts counting in synchronization with the measurement counter 81.
ステップS407において、測定カウンタ81は、測定カウンタのカウント値が予め定められた所定値(本実施形態では、1秒に相当する32.768)以上であるか否かを判定する。ステップS407において所定値以上でない場合は、測定カウンタ81はそのままカウントを継続する。   In step S407, the measurement counter 81 determines whether or not the count value of the measurement counter is equal to or greater than a predetermined value (32.768 corresponding to 1 second in the present embodiment). If it is not greater than or equal to the predetermined value in step S407, the measurement counter 81 continues counting.
ステップS407において所定値以上であると判定された場合は、ステップS409において、測定カウンタ81は、カウントを停止すると共に、基準カウンタ82に対して停止信号を出力する。   If it is determined in step S407 that the value is equal to or larger than the predetermined value, in step S409, the measurement counter 81 stops counting and outputs a stop signal to the reference counter 82.
停止信号を受信した基準カウンタ82は、ステップS411において、カウントを停止する。すなわち、図16(b)に示すように、補正動作信号がオフになると、測定カウンタ81がカウントを停止すると共に、基準カウンタ82も測定カウンタ81に同期してカウントを停止する。   The reference counter 82 that has received the stop signal stops counting in step S411. That is, as shown in FIG. 16B, when the correction operation signal is turned off, the measurement counter 81 stops counting, and the reference counter 82 also stops counting in synchronization with the measurement counter 81.
ステップS413において、制御部60は、基準カウンタ82のカウント値を取得する。   In step S413, the control unit 60 acquires the count value of the reference counter 82.
ステップS415において、制御部60は、ステップS413において取得した基準カウンタ82のカウント値から、発振子28の発振周波数の誤差を導出する。すなわち、制御部60は、発振子28による測定クロック信号において同一時間内に得られたカウント値(すなわち、32,768)を、発振子28よりも高精度に計時を行うことができる基準信号発振子80による基準クロック信号のカウント値と比較することにより、発振子28の発振周波数の誤差を導出する。   In step S415, the control unit 60 derives an error in the oscillation frequency of the oscillator 28 from the count value of the reference counter 82 acquired in step S413. That is, the control unit 60 can generate the reference signal oscillation that can count the count values (that is, 32,768) obtained in the same time in the measurement clock signal by the oscillator 28 with higher accuracy than the oscillator 28. By comparing with the count value of the reference clock signal by the child 80, the error of the oscillation frequency of the oscillator 28 is derived.
例えば、基準信号発振子80の発振周波数が10MHzであるため、基準カウンタ82のカウント値が”10000000(十進数)”であれば、発振子28により正確に1秒を計時できていると推測でき、発振周波数の誤差は0で補正する必要がなく、発振周波数の誤差(周波数補正値)を0とする。一方、例えば、基準カウンタ82のカウント値が”10000002(十進数)”であれば、発振子28の発振周波数が0.2ppmだけ遅くなっていると推測でき、発振子28の発振周波数をその誤差の分、すなわち0.2ppm早くなるように補正する必要があり、発振周波数の誤差(周波数補正値)を+0.2ppmとする。また、例えば、基準カウンタ82の値が”9999990(十進数)”であれば、発振子28の発振周波数が1.0ppmだけ早くなっているので、発振子28の発振周波数をその誤差の分、すなわち1.0ppm遅くする必要があり、発振周波数の誤差(周波数補正値)を−1.0ppmとする。   For example, since the oscillation frequency of the reference signal oscillator 80 is 10 MHz, if the count value of the reference counter 82 is “10000000 (decimal number)”, it can be estimated that the oscillator 28 can accurately measure 1 second. The oscillation frequency error need not be corrected by 0, and the oscillation frequency error (frequency correction value) is 0. On the other hand, for example, if the count value of the reference counter 82 is “10000002 (decimal number)”, it can be estimated that the oscillation frequency of the oscillator 28 is delayed by 0.2 ppm, and the oscillation frequency of the oscillator 28 is determined as an error. Therefore, it is necessary to make correction so as to be faster by 0.2 ppm, and an error of the oscillation frequency (frequency correction value) is set to +0.2 ppm. For example, if the value of the reference counter 82 is “9999999 (decimal number)”, the oscillation frequency of the oscillator 28 is increased by 1.0 ppm. That is, it is necessary to delay by 1.0 ppm, and the oscillation frequency error (frequency correction value) is set to -1.0 ppm.
ステップS417において、制御部60は、測定カウンタ81に対する補正動作信号の出力を停止し、周波数誤差導出処理プログラムを終了する。また、測定カウンタ81及び基準カウンタ82は、補正動作信号の入力が停止すると、動作を停止する。   In step S417, the control unit 60 stops outputting the correction operation signal to the measurement counter 81, and ends the frequency error derivation processing program. The measurement counter 81 and the reference counter 82 stop operating when the correction operation signal input stops.
ステップS307において、制御部60は、ステップS303において取得した温度の計測値と、ステップS415において導出された周波数誤差とを、恒温槽に設定された温度が常温である場合には、常温レジスタ73に、恒温槽に設定された温度が高温である場合には、高温レジスタ74に、恒温槽に設定された温度が低温である場合には、低温レジスタ72に格納して、第1周波数補正処理プログラムを終了する。   In step S307, the control unit 60 stores the temperature measurement value acquired in step S303 and the frequency error derived in step S415 in the room temperature register 73 when the temperature set in the thermostat is room temperature. When the temperature set in the constant temperature bath is high, the first frequency correction processing program is stored in the high temperature register 74, and when the temperature set in the constant temperature bath is low, the temperature is stored in the low temperature register 72. Exit.
ユーザは、槽内の温度が常温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態に加えて、槽内の温度が高温の基準温度に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態、及び槽内の温度が低温の基準温度に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態において、半導体装置24にそれぞれ上記ステップS301乃至S309の処理を行わせる。これにより、常温レジスタ73、高温レジスタ74、低温レジスタ72にそれぞれ温度センサ58による温度の計測値及び発振子28の発振周波数の誤差が格納される。   In addition to the state in which the semiconductor device 24 is disposed inside the thermostatic chamber in which the temperature in the bath is set to room temperature, the user places the semiconductor device 24 in the thermostatic bath in which the temperature in the bath is set to a high reference temperature. In the state in which the semiconductor device 24 is disposed, and in the state in which the semiconductor device 24 is disposed in the thermostatic chamber in which the temperature in the bath is set to a low reference temperature, the semiconductor device 24 is caused to perform the processes of steps S301 to S309. As a result, the temperature measurement value by the temperature sensor 58 and the error of the oscillation frequency of the oscillator 28 are stored in the room temperature register 73, the high temperature register 74, and the low temperature register 72, respectively.
本実施形態に係る半導体装置24は、上述した処理を行った後に出荷され、出荷後の予め定められたタイミングで、発振子28の発振周波数が周波数補正レジスタ75に格納された周波数補正値を示すデータを用いて上述した(1)式に基づいて補正される。なお、第2実施形態における二次温度係数a及び頂点誤差bは、各温度において導出された周波数誤差によって決定される。なお、周波数誤差を決定したい温度よりも高い温度のレジスタと低い温度のレジスタに格納された発振周波数の誤差の値の差分から直線近似によって求めるようにしても良い。そして、システムリセット時や定期的に、あるいは、リード38を介する所定の信号の入力に応じて、または上記(1)式を用いて発振子28の発振周波数を補正をする際に後述する第2周波数補正処理が行われる。   The semiconductor device 24 according to the present embodiment is shipped after the above-described processing is performed, and the oscillation frequency of the oscillator 28 indicates the frequency correction value stored in the frequency correction register 75 at a predetermined timing after shipment. Correction is performed based on the above-described equation (1) using the data. Note that the secondary temperature coefficient a and the apex error b in the second embodiment are determined by the frequency error derived at each temperature. Note that the frequency error may be obtained by linear approximation from the difference between the oscillation frequency error values stored in the higher temperature register and the lower temperature register. Then, when the system is reset, periodically, in response to the input of a predetermined signal via the lead 38, or when the oscillation frequency of the oscillator 28 is corrected using the above equation (1), the second described later. Frequency correction processing is performed.
ユーザは、半導体装置24に例えば周波数補正値の導出を開始させるための導出動作信号を入力させることにより、半導体装置24に第2周波数補正処理を実行させる。この際、ユーザは、例えば半導体装置24のリード38に当該計測動作信号を出力する機器を接続することにより、当該導出動作信号を入力させる。   The user causes the semiconductor device 24 to execute the second frequency correction process by inputting, for example, a derivation operation signal for starting the derivation of the frequency correction value to the semiconductor device 24. At this time, the user inputs the derived operation signal, for example, by connecting a device that outputs the measurement operation signal to the lead 38 of the semiconductor device 24.
図17は、本実施形態に係る半導体装置24における第2周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。当該第2周波数補正処理を実行するプログラムは、上記計測動作信号が入力されたタイミングで実行されるプログラムであり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。   FIG. 17 is a flowchart showing the flow of the second frequency correction process in the semiconductor device 24 according to the present embodiment. The program that executes the second frequency correction process is a program that is executed at the timing when the measurement operation signal is input, and is stored in advance in storage means included in the control unit 60.
ステップS503において、制御部60は、温度センサ58により現在の環境温度を計測し、その計測値を取得する。なお、温度センサ58による計測値は、温度計測値格納レジスタ71に格納される。   In step S503, the control unit 60 measures the current environmental temperature with the temperature sensor 58, and acquires the measured value. Note that the measurement value obtained by the temperature sensor 58 is stored in the temperature measurement value storage register 71.
ステップS505において、制御部60は、ステップS503において取得した温度が、恒温槽で計測された温度(例えばステップS303において取得された温度)と異なっているか否かを判定する。なお、この判定が不要な場合には、ステップS503の処理を行った後に、当該ステップS505の処理を行わずに、ステップS505に移行してもよい。   In step S505, the control unit 60 determines whether or not the temperature acquired in step S503 is different from the temperature measured in the thermostat (for example, the temperature acquired in step S303). If this determination is not necessary, the process may proceed to step S505 without performing the process of step S505 after performing the process of step S503.
ステップS505において温度が異なっていないと判定された場合は、制御部60は、周波数補正値を変更する必要がないと判断し、第2周波数補正処理を終了する。   If it is determined in step S505 that the temperatures are not different, the control unit 60 determines that there is no need to change the frequency correction value, and ends the second frequency correction process.
ステップS505において温度が異なっていると判定された場合は、制御部60は、ステップS507において、上述したステップS305と同様の処理を行うことで、周波数誤差を導出する。また、ステップS507において、制御部60は、レジスタ部70の各レジスタに記憶されているデータを、上述した(1)式に代入することにより、二次温度係数a及び頂点誤差bを導出する。   If it is determined in step S505 that the temperatures are different, the control unit 60 derives a frequency error by performing the same process as in step S305 described above in step S507. In step S507, the control unit 60 derives the secondary temperature coefficient a and the apex error b by substituting the data stored in each register of the register unit 70 into the above-described equation (1).
ステップS511において、制御部60は、周波数補正値を周波数補正レジスタ75に格納する。この際、ステップS505において温度が異なっていないと判定された場合は、低温レジスタ72、常温レジスタ73、及び高温レジスタ74に格納されている温度及び周波数誤差を用いて周波数補正値を導出して格納する。一方、ステップS505において温度が異なっていると判定された場合は、ステップS507において導出した周波数誤差を用いて周波数補正値を導出して格納する。   In step S <b> 511, the control unit 60 stores the frequency correction value in the frequency correction register 75. At this time, if it is determined in step S505 that the temperatures are not different, a frequency correction value is derived and stored using the temperature and frequency error stored in the low temperature register 72, the normal temperature register 73, and the high temperature register 74. To do. On the other hand, if it is determined in step S505 that the temperatures are different, a frequency correction value is derived and stored using the frequency error derived in step S507.
そして、半導体装置24では、分周回路53が、発振回路から入力した信号をこの周波数補正レジスタ75に格納されている周波数補正値に基づいて補正することで、発振子28の発振周波数の補正を行う。   In the semiconductor device 24, the frequency divider 53 corrects the signal input from the oscillator based on the frequency correction value stored in the frequency correction register 75, thereby correcting the oscillation frequency of the oscillator 28. Do.
以上のように、第2実施形態に係る半導体装置24によると、実温度での周波数誤差を測定することで、発振子28の製造ばらつきにより温度によって周波数偏差が異なっていても、常に安定した計時を刻むことが可能となる。   As described above, according to the semiconductor device 24 according to the second embodiment, by measuring the frequency error at the actual temperature, even if the frequency deviation varies depending on the temperature due to the manufacturing variation of the oscillator 28, the time measurement is always stable. Can be engraved.
また、第2実施形態に係る半導体装置24によると、半導体装置24のLSI30Aの内部に時間補正回路を内蔵させる事で、外部から供給されるクロック信号の周波数精度が低くても高精度に時間測定を行うことができる。   Further, according to the semiconductor device 24 according to the second embodiment, by incorporating a time correction circuit inside the LSI 30A of the semiconductor device 24, time measurement can be performed with high accuracy even when the frequency accuracy of the clock signal supplied from the outside is low. It can be performed.
また、第2実施形態に係る半導体装置24によると、発振子28を内蔵したことによる空き端子を別機能(例えばシリアル通信やI2Cの追加など)に置き換えることで、端子数が限られていても高機能化を実現することができる。   In addition, according to the semiconductor device 24 according to the second embodiment, even if the number of terminals is limited by replacing an empty terminal due to the built-in oscillator 28 with another function (for example, serial communication or addition of I2C). High functionality can be realized.
なお、本実施形態では、基準信号発振子80、測定カウンタ81及び基準カウンタ82を用いて発振子28の発振周波数の誤差を導出するが、誤差の導出方法はこれに限定されず、発振回路51から出力されるoscout端子から出力されるクロック信号における所定時間(本実施形態では、1秒(32,768CLK))の計時が、他の方法で正確に計時された当該所定時間と比較することにより、発振子28により当該所定時間の計時が実際にどれくらいかかっているかを測定しても良い。   In the present embodiment, the error of the oscillation frequency of the oscillator 28 is derived using the reference signal oscillator 80, the measurement counter 81, and the reference counter 82, but the method of deriving the error is not limited to this, and the oscillation circuit 51 By comparing the time of a predetermined time (in this embodiment, 1 second (32, 768 CLK)) in the clock signal output from the oscout terminal output from the time with the predetermined time accurately measured by another method The oscillator 28 may measure how long the predetermined time is actually measured.
また、第2実施形態に係る半導体装置24における発振子28の発振周波数の誤差の補正を行った上で、必要に応じて、第1実施形態に係る半導体装置24における温度センサ58の測定誤差を考慮した補正を行っても良い。   In addition, after correcting the oscillation frequency error of the oscillator 28 in the semiconductor device 24 according to the second embodiment, the measurement error of the temperature sensor 58 in the semiconductor device 24 according to the first embodiment is corrected as necessary. Correction may be performed in consideration.
図18及び図19は、本実施形態に係る半導体装置24のLSI30Aの電気的構成の別例を示すブロック図である。   18 and 19 are block diagrams showing another example of the electrical configuration of the LSI 30A of the semiconductor device 24 according to this embodiment.
図18に示すように、半導体装置24は、出力端子84を備えていて、制御部60により導出された発振子28の発振周波数の誤差(周波数補正値)が半導体装置24の外部に出力端子84を介して出力されるようにしても良い。これにより、基準クロック発生装置の特性劣化などを見つける為の定期校正を実施する事ができる。   As shown in FIG. 18, the semiconductor device 24 includes an output terminal 84, and an error (frequency correction value) in the oscillation frequency of the oscillator 28 derived by the control unit 60 is output to the outside of the semiconductor device 24. It may be output via. As a result, it is possible to carry out periodic calibration for finding characteristic deterioration of the reference clock generator.
また、図19に示すように、半導体装置24のLSI30Aは、測定カウンタ81に校正の基準になる高精度のクロック発生装置85を接続しても良い。この場合には、上述したステップS413において、制御部60は、測定カウンタ81のカウント値及び基準カウンタ82のカウント値を取得し、測定カウンタ81のカウント値と基準カウンタ82のカウント値とを比較する。例えば、測定カウンタ81のクロック信号の周波数を10MHz、基準カウンタ82に接続されたクロック発生装置85の周波数を10MHzとすると、基準信号発振子80を有するクロック発生装置と基準カウンタ82に接続されたクロック発生装置84とが同一の周波数のクロック信号を発生していれば、測定カウンタ81のカウント値と基準カウンタ82のカウント値とが同一の値になるが、基準信号発振子80の特性が変化している場合には、測定カウンタ81のカウント値と基準カウンタ82のカウント値とに差が生じる。測定カウンタ81のカウント値と基準カウンタ82のカウント値とに差が生じた場合には、その差を制御部60で、予め定められた許容誤差範囲内か否かを判断して、判断結果を8の出力端子84に出力する。これにより、基準信号発振子80を備えたクロック発生装置の特性劣化などを見つける為の定期校正を実施することができる。   Further, as shown in FIG. 19, the LSI 30 </ b> A of the semiconductor device 24 may be connected to the measurement counter 81 with a high-accuracy clock generator 85 that serves as a calibration reference. In this case, in step S413 described above, the control unit 60 acquires the count value of the measurement counter 81 and the count value of the reference counter 82, and compares the count value of the measurement counter 81 with the count value of the reference counter 82. . For example, when the frequency of the clock signal of the measurement counter 81 is 10 MHz and the frequency of the clock generator 85 connected to the reference counter 82 is 10 MHz, the clock generator having the reference signal oscillator 80 and the clock connected to the reference counter 82 are used. If the generator 84 generates a clock signal having the same frequency, the count value of the measurement counter 81 and the count value of the reference counter 82 become the same value, but the characteristics of the reference signal oscillator 80 change. If so, a difference occurs between the count value of the measurement counter 81 and the count value of the reference counter 82. When there is a difference between the count value of the measurement counter 81 and the count value of the reference counter 82, the control unit 60 determines whether the difference is within a predetermined allowable error range, and determines the determination result. 8 to the output terminal 84. As a result, it is possible to carry out periodic calibration for finding characteristic deterioration of the clock generator provided with the reference signal oscillator 80.
また、図19に示すように、半導体装置24のLSI30Aにクロック発生装置85が内蔵されている場合であっても、LSI30Aの内部に、発振回路51から出力されたクロック信号及びクロック発生装置85から出力されたクロック信号の何れか一方を選択的に入力し、測定カウンタ81に出力するセレクタ86を接続しても良い。図19に示す半導体装置24では、セレクタ86を接続することにより、図18に示す半導体装置24と同様に機能させることができる。   Further, as shown in FIG. 19, even when the LSI 30A of the semiconductor device 24 includes the clock generator 85, the clock signal output from the oscillation circuit 51 and the clock generator 85 are included in the LSI 30A. A selector 86 that selectively inputs one of the output clock signals and outputs it to the measurement counter 81 may be connected. The semiconductor device 24 shown in FIG. 19 can function in the same manner as the semiconductor device 24 shown in FIG. 18 by connecting the selector 86.
(第3実施形態) (Third embodiment)
次に、本発明の第3実施形態に係る半導体装置200について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図9及び図10に示すように、本実施形態に係る半導体装置200を構成するリードフレーム202の表面の発振子搭載用梁206には、接着剤を介して発振子28が搭載されており、リードフレーム202の裏面のダイパッド202Aには、接着剤を介してLSI30が搭載されている。   Next, a semiconductor device 200 according to a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. As shown in FIGS. 9 and 10, an oscillator 28 is mounted on an oscillator mounting beam 206 on the surface of a lead frame 202 constituting the semiconductor device 200 according to the present embodiment via an adhesive. The LSI 30 is mounted on the die pad 202A on the back surface of the lead frame 202 via an adhesive.
ここで、LSI30は、ダイパッド202Aの中央部より左側にずらして搭載されており、ダイパッド202Aに形成された開口部202Cと重ならないようになっている。このため、LSI30の全面がダイパッド202Aと接着している。   Here, the LSI 30 is mounted shifted to the left side from the center of the die pad 202A so as not to overlap the opening 202C formed in the die pad 202A. For this reason, the entire surface of the LSI 30 is bonded to the die pad 202A.
ダイパッド202Aの第1の面に発振子28を、第1の面とは反対側の第2の面にLSI30を固定し、LIS30のLSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34、およびLSI30の電極パッド50とインナーリード38Aとをボンディングワイヤ52で接続して半導体装置200とする手順は、実施形態1の半導体装置24と同様に図6(a)〜(e)に示すとおりである。半導体装置200をモールド樹脂32で封止する手順も、同様に図7(a)〜(d)に示すとおりである。   The oscillator 28 is fixed to the first surface of the die pad 202A, the LSI 30 is fixed to the second surface opposite to the first surface, the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 of the LIS 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28. The procedure of connecting the electrode pad 50 of the LSI 30 and the inner lead 38A with the bonding wire 52 to make the semiconductor device 200 is as shown in FIGS. 6A to 6E, as in the semiconductor device 24 of the first embodiment. It is. The procedure for sealing the semiconductor device 200 with the mold resin 32 is also as shown in FIGS.
本実施形態に係る半導体装置200では、第1実施形態に係る半導体装置24と比べて、LSI30の接着強度を向上できる。また、発振子28の外部電極34の全面が露出しているので、発振子用電極パッド54と外部電極34とをボンディングワイヤ52で容易に接続できる。   In the semiconductor device 200 according to the present embodiment, the adhesive strength of the LSI 30 can be improved as compared with the semiconductor device 24 according to the first embodiment. Further, since the entire surface of the external electrode 34 of the oscillator 28 is exposed, the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 can be easily connected by the bonding wire 52.
(第4実施形態) (Fourth embodiment)
次に、本発明の第4実施形態に係る半導体装置300について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図22、及び図23に示すように、本実施形態に係る半導体装置300を構成するリードフレーム302は、円形のダイパッド302Aと、ダイパッド302Aの外周側に設けられた外枠部302Bとを支持梁302C、及び発振子搭載梁302Dで架け渡した形状となっている。   Next, a semiconductor device 300 according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. As shown in FIGS. 22 and 23, the lead frame 302 constituting the semiconductor device 300 according to the present embodiment includes a circular die pad 302A and an outer frame portion 302B provided on the outer peripheral side of the die pad 302A as support beams. The shape spans between 302C and the resonator mounting beam 302D.
ダイパッド302Aは、リードフレーム302の中央部に位置しており、ダイパッド302Aの裏面に搭載されたLSI30より小さくなっている。支持梁302Cは、ダイパッド302Aの上下、及び左側へ延びており、発振子搭載梁302Dは、ダイパッド302Aの右側へ延びている。また、発振子搭載梁302Dは、支持梁302Cより広幅に形成されると共に、発振子搭載梁302Dの幅は、発振子28の外部電極34間の距離よりも狭くなるように形成されており、接着剤を介して発振子28が搭載されている。   The die pad 302A is located at the center of the lead frame 302 and is smaller than the LSI 30 mounted on the back surface of the die pad 302A. The support beam 302C extends to the top and bottom and the left side of the die pad 302A, and the oscillator mounting beam 302D extends to the right side of the die pad 302A. The oscillator mounting beam 302D is formed wider than the support beam 302C, and the width of the oscillator mounting beam 302D is formed to be narrower than the distance between the external electrodes 34 of the oscillator 28. An oscillator 28 is mounted via an adhesive.
ダイパッド302Aの第1の面に発振子28を、第1の面とは反対側の第2の面にLSI30を固定し、LIS30のLSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34、およびLSI30の電極パッド50とリード38とをボンディングワイヤ52で接続して半導体装置300とする手順は、実施形態1の半導体装置24と同様に図6(a)〜(e)に示すとおりである。半導体装置300をモールド樹脂32で封止する手順も、同様に図7(a)〜(d)に示すとおりである。   The oscillator 28 is fixed to the first surface of the die pad 302A, the LSI 30 is fixed to the second surface opposite to the first surface, the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 of the LIS 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28. The procedure for forming the semiconductor device 300 by connecting the electrode pads 50 of the LSI 30 and the leads 38 with the bonding wires 52 is as shown in FIGS. 6A to 6E, as in the semiconductor device 24 of the first embodiment. is there. The procedure for sealing the semiconductor device 300 with the mold resin 32 is also as shown in FIGS.
本実施形態に係る半導体装置300では、ダイパッド302Aをできるだけ小さく形成し、ダイパッド302Aの外側を打ち抜いているので、第1実施形態に係る半導体装置24と比べて、リードフレーム302にかかる材料費を削減することができる。   In the semiconductor device 300 according to the present embodiment, since the die pad 302A is formed as small as possible and the outside of the die pad 302A is punched out, the material cost for the lead frame 302 is reduced compared to the semiconductor device 24 according to the first embodiment. can do.
また、ダイパッド302Aを小さくしたことで、第1実施形態と比べて、モールド樹脂32とLSI30との接触面積が大きくなる。ここで、LSI30とモールド樹脂32の接着力は、LSI30とダイパッド302Aとの接着力より大きいため、モールド樹脂32とLSI30との接触面積が大きくなった分だけ、LSI30が剥離しにくくなる。特に、リフロー等で半導体装置300を基板に実装する際には、半導体装置300が加熱されるため、ダイパッド302Aとモールド樹脂32との密着力が低下する虞があるが、ダイパッド302Aを小さくし、モールド樹脂32とLSI30との接触面積を大きくすることで、加熱時にも密着力を確保できる。   Further, since the die pad 302A is made smaller, the contact area between the mold resin 32 and the LSI 30 becomes larger than in the first embodiment. Here, since the adhesive force between the LSI 30 and the mold resin 32 is greater than the adhesive force between the LSI 30 and the die pad 302A, the LSI 30 is less likely to be peeled off as much as the contact area between the mold resin 32 and the LSI 30 is increased. In particular, when the semiconductor device 300 is mounted on the substrate by reflow or the like, since the semiconductor device 300 is heated, there is a possibility that the adhesion between the die pad 302A and the mold resin 32 may be reduced, but the die pad 302A is reduced, By increasing the contact area between the mold resin 32 and the LSI 30, it is possible to ensure adhesion even during heating.
さらに、外枠部302Bの内側に、支持梁302C及び発振子搭載梁302Dを十字形状(格子状)に配置し、発振子28を発振子搭載梁302Dに対して垂直に交差させて搭載しているので、支持梁302Cと発振子28の外部電極34とが接触して短絡するのを抑制できる。なお、ダイパッド302Aを支持する支持梁302Cを除去し、片持ちとして、発振子搭載梁302Dのみで外枠部302Bとダイパッド302Aとを連結してもよい。   Further, the support beam 302C and the oscillator mounting beam 302D are arranged in a cross shape (lattice shape) inside the outer frame portion 302B, and the oscillator 28 is mounted so as to intersect the oscillator mounting beam 302D perpendicularly. Therefore, it is possible to suppress short circuit due to contact between the support beam 302C and the external electrode 34 of the oscillator 28. Alternatively, the support beam 302C that supports the die pad 302A may be removed, and the outer frame portion 302B and the die pad 302A may be connected to each other by only the oscillator mounting beam 302D.
(第5実施形態) (Fifth embodiment)
次に、本発明の第5実施形態に係る半導体装置400について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図24、及び図25に示すように、本実施形態に係るリードフレーム402の中央部に位置するダイパッド402Aには、段差部404が設けられている。段差部404は、ダイパッド402Aの上下方向に延びており、図14に示すように、左から右へ向かって上方に傾斜している。このため、ダイパッド402Aは、段差部404を境にして、下方に位置する第1搭載面402Bと、上方に位置する第2搭載面402Cとに分けられている。   Next, a semiconductor device 400 according to a fifth embodiment of the present invention is described. In addition, about the structure same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. As shown in FIGS. 24 and 25, a step portion 404 is provided on the die pad 402A located at the center of the lead frame 402 according to the present embodiment. The stepped portion 404 extends in the vertical direction of the die pad 402A and is inclined upward from left to right as shown in FIG. For this reason, the die pad 402A is divided into a first mounting surface 402B located below and a second mounting surface 402C located above, with the stepped portion 404 as a boundary.
第1搭載面402B、及び第2搭載面402Cは、リードフレーム402の裏面に連続して設けられており、インナーリード408Aと平行に形成されている。また、第1搭載面402Bには、接着剤を介してLSI30が搭載されており、LSI30の下面に設けられた電極パッド50とインナーリード408Aとがボンディングワイヤ412により電気的に接続されている。   The first mounting surface 402B and the second mounting surface 402C are continuously provided on the back surface of the lead frame 402, and are formed in parallel with the inner lead 408A. The LSI 30 is mounted on the first mounting surface 402B via an adhesive, and the electrode pad 50 provided on the lower surface of the LSI 30 and the inner lead 408A are electrically connected by a bonding wire 412.
第2搭載面402Cには、接着剤を介して発振子28が搭載されている。ここで、第2搭載面402Cは、半導体チップ30と発振子28との厚みの差分だけ第1搭載面402Bより上方に位置しており、LSI30の下面と発振子28の下面とが同じ高さとなっている。   The oscillator 28 is mounted on the second mounting surface 402C via an adhesive. Here, the second mounting surface 402C is positioned above the first mounting surface 402B by the difference in thickness between the semiconductor chip 30 and the oscillator 28, and the lower surface of the LSI 30 and the lower surface of the oscillator 28 have the same height. It has become.
図25に示すように、電極パッド50とインナーリード408Aとを接続しているボンディングワイヤ412(第1のボンディングワイヤ)は、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ412(第2のボンディングワイヤ)を跨ぐようにして形成されている。すなわち、ボンディングワイヤ412の短絡を防止するために、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ412(第2のボンディングワイヤ)の頂点は、電極パッド50とインナーリード408Aとを接続しているボンディングワイヤ412(第1のボンディングワイヤ)の頂点より低くなるように形成されている。   As shown in FIG. 25, the bonding wire 412 (first bonding wire) connecting the electrode pad 50 and the inner lead 408A is a bonding wire connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34. It is formed so as to straddle 412 (second bonding wire). That is, in order to prevent a short circuit of the bonding wire 412, the vertex of the bonding wire 412 (second bonding wire) connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 is the electrode pad 50 and the inner lead 408A. Are formed so as to be lower than the apex of the bonding wire 412 (first bonding wire).
<製造手順> <Manufacturing procedure>
以下、半導体装置400の製造手順について説明する。   Hereinafter, a manufacturing procedure of the semiconductor device 400 will be described.
先ず、図26(a)に示すように、リードフレーム402を、インナーリード408Aが上方に、ダイパッド402Aが下方に位置するように、ボンディング装置1の載置台2に載置する。なお、載置台2には、ダイパッド402Aにおける第2搭載面402Cが形成された部分を保持するための段差8が形成されている。この状態において、第1搭載面402Bおよび第2搭載面402Cは何れも上方を向いている。また、発振子28は、外部電極34を上方に向けた状態でテープ上のパッケージ29に封入されて搬送されてくる。なお、リードフレーム402には、予めプレス加工等によって段差部404を形成しておく。   First, as shown in FIG. 26A, the lead frame 402 is mounted on the mounting table 2 of the bonding apparatus 1 so that the inner lead 408A is positioned above and the die pad 402A is positioned below. The mounting table 2 is provided with a step 8 for holding the portion of the die pad 402A where the second mounting surface 402C is formed. In this state, both the first mounting surface 402B and the second mounting surface 402C face upward. The oscillator 28 is encapsulated and transported in a package 29 on the tape with the external electrode 34 facing upward. Note that a stepped portion 404 is formed in advance in the lead frame 402 by pressing or the like.
次に、図26(b)に示すように、パッケージ29を開封し、ピッカー4で発振子28を取り出し、図26(c)に示すように発振子28の外部電極34が上方を向くようにダイパッド402Aの第1搭載面402Bに発振子28を配置し、接着剤で第1搭載面402Bに固定する。なお、発振子28が、外部電極34を下方に向けた状態でパッケージ29に封入されているときは、ピッカー4として回転機構付きのものを用い、ピッカー4で発振子28を取り出した後、回転機構で発振子28を上下反転させ、外部電極34を上方に向けてからダイパッド26Aの第1の面に載置するのが好ましい。   Next, as shown in FIG. 26 (b), the package 29 is opened, the oscillator 28 is taken out by the picker 4, and the external electrode 34 of the oscillator 28 faces upward as shown in FIG. 26 (c). The oscillator 28 is disposed on the first mounting surface 402B of the die pad 402A, and is fixed to the first mounting surface 402B with an adhesive. When the oscillator 28 is enclosed in the package 29 with the external electrode 34 facing downward, the picker 4 having a rotating mechanism is used, and after the oscillator 28 is taken out by the picker 4, it is rotated. It is preferable to place the oscillator 28 upside down by the mechanism and place the external electrode 34 upward on the first surface of the die pad 26A.
発振子28を第1搭載面402Bに固定したら、図26(d)に示すように、ダイパッド402Aの第2搭載面402Cに、LSI30を、電極パッド50と発振子用電極パッド54とが上方を向くように接着剤で固定する。なお、第2搭載面402Cは第1搭載面402Bと平面視で重ならないように形成されているから、LSI30も平面視で発振子28に重ならないように固定される。また、LSI30と発振子28とはダイパッド402Aにおける同じ側の面に固定される。   When the oscillator 28 is fixed to the first mounting surface 402B, as shown in FIG. 26D, the LSI 30 is placed on the second mounting surface 402C of the die pad 402A with the electrode pad 50 and the oscillator electrode pad 54 facing upward. Fix with adhesive so that it faces. Since the second mounting surface 402C is formed so as not to overlap the first mounting surface 402B in plan view, the LSI 30 is also fixed so as not to overlap the oscillator 28 in plan view. The LSI 30 and the oscillator 28 are fixed to the same side surface of the die pad 402A.
LSI30を第2搭載面402Cに固定したら、図26(e)に示すように、LSI30の電極パッド50とリードフレーム402のインナーリード408Aとをボンディングワイヤ412で接続すると共に、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とをボンディングワイヤ412で接続する。   When the LSI 30 is fixed to the second mounting surface 402C, as shown in FIG. 26E, the electrode pads 50 of the LSI 30 and the inner leads 408A of the lead frame 402 are connected by bonding wires 412 and the oscillator electrodes of the LSI 30 are connected. The pad 54 and the external electrode 34 of the oscillator 28 are connected by a bonding wire 412.
次に、半導体装置400をモールド樹脂32で封止する手順について説明する。   Next, a procedure for sealing the semiconductor device 400 with the mold resin 32 will be described.
図27(a)に示すように、半導体装置400を図27(e)に示す状態から上下反転させた状態で金型5のキャビティ6内部に固定する。このとき、半導体装置400におけるLSI30が搭載された側が、発振子28が搭載された側よりも、金型5においてモールド樹脂32を注入する注入口7の近くに位置すると共に、ダイパッド402AにおけるLSI30が搭載された側の部分が、キャビティ6における高さ方向中心付近に位置するように、半導体装置400を配置することが好ましい。又、半導体装置400は、アウターリード408Bが金型5の外側に突出するように配置される。   As shown in FIG. 27A, the semiconductor device 400 is fixed inside the cavity 6 of the mold 5 while being inverted upside down from the state shown in FIG. At this time, the side on which the LSI 30 is mounted in the semiconductor device 400 is located closer to the injection port 7 for injecting the mold resin 32 in the mold 5 than the side on which the oscillator 28 is mounted, and the LSI 30 in the die pad 402A is located. It is preferable to arrange the semiconductor device 400 so that the mounted side portion is located in the vicinity of the center of the cavity 6 in the height direction. Further, the semiconductor device 400 is arranged such that the outer lead 408B protrudes outside the mold 5.
半導体装置400をキャビティ6内部に固定したら、図27(b)において矢印aで示すように、注入口7からキャビティ6内部にモールド樹脂32を注入する。   When the semiconductor device 400 is fixed inside the cavity 6, the mold resin 32 is injected into the cavity 6 from the injection port 7 as indicated by an arrow a in FIG.
図27(c)に示すように、注入口7から注入されたモールド樹脂32は、リードフレーム402(ダイパッド402A)におけるLSI30が固定されている部分においては、リードフレーム402の上方と下方とに均等に流れ込む。   As shown in FIG. 27 (c), the mold resin 32 injected from the injection port 7 is evenly distributed above and below the lead frame 402 in the portion where the LSI 30 is fixed in the lead frame 402 (die pad 402A). Flow into.
しかしながら、リードフレーム402(ダイパッド402A)には、板厚方向に段差404が形成され、ダイパッド402Aにおける発振子28が固定されている部分は、段差404を境としてLSI30が固定されている部分に対して図27(a)〜(d)における上方に屈曲している。   However, the lead frame 402 (die pad 402A) has a step 404 formed in the thickness direction, and the portion of the die pad 402A where the oscillator 28 is fixed is different from the portion where the LSI 30 is fixed with the step 404 as a boundary. 27 (a) to 27 (d) are bent upward.
したがって、図27(d)において矢印cに示すように、ダイパッド402Aの発振子28が固定されている部分においては、ダイパッド402A下方の流速がダイパッド402A上方の流速よりも低くなる。これによってダイパッド402Aの前記部分においては、モールド樹脂は下方に優先的に充填されるから、リードフレーム402(ダイパッド402A)は注入されたモールド樹脂32によって下方から支持される。   Therefore, as indicated by an arrow c in FIG. 27D, the flow velocity below the die pad 402A is lower than the flow velocity above the die pad 402A in the portion where the oscillator 28 of the die pad 402A is fixed. Accordingly, in the portion of the die pad 402A, the mold resin is preferentially filled downward, so that the lead frame 402 (die pad 402A) is supported from below by the injected mold resin 32.
リードフレーム402の両側がモールド樹脂32で満たされたら、金型5を加熱してモールド樹脂32を硬化させる。   When both sides of the lead frame 402 are filled with the mold resin 32, the mold 5 is heated to cure the mold resin 32.
本実施形態に係る半導体装置400では、発振子28とLSI30とがリードフレーム402の裏面に搭載されているので、発振子28とLSI30とを搭載する際に、リードフレーム402を反転させる必要がない。これにより、第1実施形態と比べて、半導体装置400の生産効率を向上できる。   In the semiconductor device 400 according to the present embodiment, since the oscillator 28 and the LSI 30 are mounted on the back surface of the lead frame 402, it is not necessary to invert the lead frame 402 when mounting the oscillator 28 and the LSI 30. . Thereby, the production efficiency of the semiconductor device 400 can be improved as compared with the first embodiment.
また、ボンディングワイヤ412が形成された面を上面とすると、第2搭載面402Cは、第1搭載面402Bより下方に位置しているので、発振子28を跨いでLSI30の電極パッド50とインナーリード408Aとをボンディングワイヤ412で接続する際に、発振子28がボンディングワイヤ412の妨げにならない。   If the surface on which the bonding wire 412 is formed is defined as the upper surface, the second mounting surface 402C is located below the first mounting surface 402B. Therefore, the electrode pad 50 and the inner lead of the LSI 30 straddle the oscillator 28. When connecting 408A to the bonding wire 412, the oscillator 28 does not interfere with the bonding wire 412.
なお、本実施形態では、第1搭載面402Bと第2搭載面402Cとは、リードフレーム402の裏面に設けられていたが、これに限らず、リードフレーム402の表面に設けてもよい。この場合においても、ボンディングワイヤ412が形成された面を上面として、第2搭載面402Cを第1搭載面402Bより下方に形成することで、発振子28がボンディングワイヤ412の妨げとならないようにできる。   In the present embodiment, the first mounting surface 402B and the second mounting surface 402C are provided on the back surface of the lead frame 402. However, the present invention is not limited to this, and may be provided on the surface of the lead frame 402. Even in this case, by forming the second mounting surface 402C below the first mounting surface 402B with the surface on which the bonding wire 412 is formed as the upper surface, the oscillator 28 can be prevented from obstructing the bonding wire 412. .
また、本実施形態では、第2搭載面402Cは、第1搭載面402Bに対して、LSI30と発振子28との厚みの差分だけ上方に設けられていたが、これに限らず、ボンディングワイヤ412の妨げにならない程度に段差がついていればよく、発振子28の下面がLSI30の下面より下方へ突出していてもよい。   In the present embodiment, the second mounting surface 402C is provided above the first mounting surface 402B by the difference in thickness between the LSI 30 and the oscillator 28. However, the present invention is not limited to this, and the bonding wire 412 is not limited thereto. As long as there is a level difference that does not interfere with the above, the lower surface of the oscillator 28 may protrude downward from the lower surface of the LSI 30.
(第6実施形態) (Sixth embodiment)
次に、本発明の第6実施形態に係る半導体装置500について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図28、及び図29に示すように、本実施形態に係るリードフレーム502の中央部に位置するダイパッド502Aには、第5実施形態と同様に、段差部504が形成されている。図29に示すように、段差部504は、左から右へ向かって上方に傾斜しており、ダイパッド502Aは、段差部504を境にして、下方に位置する第1搭載面502Bと、上方に位置する第2搭載面502Cとに分けられている。   Next, a semiconductor device 500 according to a sixth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the structure same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. As shown in FIGS. 28 and 29, a step 504 is formed in the die pad 502A located at the center of the lead frame 502 according to the present embodiment, as in the fifth embodiment. As shown in FIG. 29, the stepped portion 504 is inclined upward from left to right, and the die pad 502A has a first mounting surface 502B positioned below and the upper side of the stepped portion 504 as a boundary. The second mounting surface 502C is divided.
第1搭載面502B、及び第2搭載面502Cは、共にリードフレーム502の裏面に連続して設けられており、インナーリード508Aと平行になっている。また、第1搭載面502Bには、接着剤を介してLSI30が搭載されており、第2搭載面502Cには、接着剤を介して発振子28が搭載されている。ここで、図28に示すように、LSI30は、リードフレーム502の中央部に位置しており、LSI30の右端部は、発振子28の一部を覆っている。すなわち、平面視にて投影したとき、発振子28とLSI30とが重なるように配置されている。   Both the first mounting surface 502B and the second mounting surface 502C are continuously provided on the back surface of the lead frame 502, and are parallel to the inner lead 508A. Further, the LSI 30 is mounted on the first mounting surface 502B via an adhesive, and the oscillator 28 is mounted on the second mounting surface 502C via an adhesive. Here, as shown in FIG. 28, the LSI 30 is located at the center of the lead frame 502, and the right end of the LSI 30 covers a part of the oscillator 28. That is, the oscillator 28 and the LSI 30 are arranged so as to overlap when projected in a plan view.
ダイパッド502Aの第1搭載面502Bに発振子28を、第2搭載面502CにLSI30を固定し、LIS30のLSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34、およびLSI30の電極パッド50とリード38とをボンディングワイヤ512で接続して半導体装置500とする手順は、実施形態4の半導体装置400と同様に図26(a)〜(e)に示すとおりである。また、半導体装置500をモールド樹脂32で封止する手順も、同様に図27(a)〜(d)に示すとおりである。   The oscillator 28 is fixed to the first mounting surface 502B of the die pad 502A, and the LSI 30 is fixed to the second mounting surface 502C. The procedure of connecting the lead 38 and the lead 38 with the bonding wire 512 to form the semiconductor device 500 is as shown in FIGS. 26A to 26E, as in the semiconductor device 400 of the fourth embodiment. The procedure for sealing the semiconductor device 500 with the mold resin 32 is also as shown in FIGS.
本実施形態に係る半導体装置500では、LSI30がリードフレーム502の中央部に搭載されているので、LSI30の電極パッド50とインナーリード508Aとの距離をLSI30の各辺で一定にできる。これにより、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。その他の作用については、第5実施形態と同様である。   In the semiconductor device 500 according to the present embodiment, since the LSI 30 is mounted at the center of the lead frame 502, the distance between the electrode pad 50 of the LSI 30 and the inner lead 508A can be made constant on each side of the LSI 30. Thereby, wire bonding can be performed easily. Other operations are the same as in the fifth embodiment.
以上、本発明の第1〜第6実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、第1〜第6実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、発振子28として、発振回路51を内蔵した発振子を用いてもよい。また、図2の開口部26Cは、スリット状の孔でもよい。   The first to sixth embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such embodiments, and the first to sixth embodiments may be used in combination. Needless to say, the present invention can be implemented in various forms without departing from the scope of the invention. For example, an oscillator including an oscillation circuit 51 may be used as the oscillator 28. Further, the opening 26C in FIG. 2 may be a slit-shaped hole.
10 積算電力量計(計測機器)
22 電力量計測回路(計測手段)
24 半導体装置
26 リードフレーム(搭載基材)
28 発振子(電子部品)
30 LSI(半導体チップ)
32 モールド樹脂(封止部材)
34 外部電極(電子部品の端子)
44 振動片(発振素子)
50 電極パッド(半導体チップの端子)
51 発振回路
52 ボンディングワイヤ(第1のボンディングワイヤ、第2のボンディングワイヤ)
54 発振子用電極パッド(半導体チップの端子)
200 半導体装置
202 リードフレーム(搭載基材)
300 半導体装置
302 リードフレーム(搭載基材)
400 半導体装置
402 リードフレーム(搭載基材)
412 ボンディングワイヤ(第1のボンディングワイヤ、第2のボンディングワイヤ)
500 半導体装置
502 リードフレーム(搭載基材)
512 ボンディングワイヤ(第1のボンディングワイヤ、第2のボンディングワイヤ)
10 watt-hour meter (measuring equipment)
22 Electricity measurement circuit (measuring means)
24 Semiconductor Device 26 Lead Frame (Mounting Base)
28 Oscillator (electronic component)
30 LSI (semiconductor chip)
32 Mold resin (sealing material)
34 External electrode (Electronic component terminal)
44 Vibrating piece (oscillating element)
50 Electrode pads (semiconductor chip terminals)
51 Oscillator 52 Bonding wire (first bonding wire, second bonding wire)
54 Electrode pad for oscillator (terminal of semiconductor chip)
200 Semiconductor device 202 Lead frame (mounting substrate)
300 Semiconductor device 302 Lead frame (mounting substrate)
400 Semiconductor device 402 Lead frame (mounting substrate)
412 Bonding wire (first bonding wire, second bonding wire)
500 Semiconductor device 502 Lead frame (mounting substrate)
512 bonding wires (first bonding wire, second bonding wire)
請求項1に記載の半導体装置は、発振素子を含み、一方の面に複数の端子を有する電子部品と、前記電子部品と電気的に接続されると共に、一方の面に複数の端子を有する半導体チップと、前記電子部品の端子と前記半導体チップの端子とが同一の方向を向くように夫々が搭載される搭載基材と、前記半導体チップの前記端子と前記搭載基材とを接続する第1のボンディングワイヤと、前記電子部品の前記端子と前記半導体チップの前記端子とを接続する第2のボンディングワイヤと、前記電子部品、前記半導体チップ、前記搭載基材、前記第1のボンディングワイヤ、及び前記第2のボンディングワイヤと、を封止する封止部材と、を備え、前記第1のボンディングワイヤは、前記第2のボンディングワイヤを跨いでいるThe semiconductor device according to claim 1 includes an oscillation element, an electronic component having a plurality of terminals on one surface, and a semiconductor electrically connected to the electronic component and having a plurality of terminals on one surface. A chip, a mounting base on which the terminals of the electronic component and the terminals of the semiconductor chip are mounted in the same direction, and a first connecting the terminals of the semiconductor chip and the mounting base and bonding wire, and a second bonding wire that connects the said terminals of said terminal of the electronic component and the semiconductor chip, the electronic component, the semiconductor chip, said mounting base, said first bonding wire, And a sealing member that seals the second bonding wire, and the first bonding wire straddles the second bonding wire .

Claims (2)

  1. 発振素子を含み、一方の面に複数の端子を有する電子部品と、
    前記電子部品と電気的に接続されると共に、一方の面に複数の端子を有する半導体チップと、
    前記電子部品の端子と前記半導体チップの端子とが同一の方向を向くように夫々が搭載される搭載基材と、
    前記半導体チップの前記端子に接続された第1のボンディングワイヤと、
    前記電子部品の前記端子と前記半導体チップの前記端子とを接続すると共に前記第1のボンディングワイヤよりも頂点の低い第2のボンディングワイヤと、
    前記電子部品、前記半導体チップ、前記搭載基材、前記第1のボンディングワイヤ、及び前記第2のボンディングワイヤと、を封止する封止部材と、
    を備えた半導体装置。
    An electronic component including an oscillation element and having a plurality of terminals on one surface;
    A semiconductor chip electrically connected to the electronic component and having a plurality of terminals on one surface;
    A mounting substrate on which each of the terminals of the electronic component and the terminals of the semiconductor chip are mounted so as to face the same direction;
    A first bonding wire connected to the terminal of the semiconductor chip;
    A second bonding wire that connects the terminal of the electronic component and the terminal of the semiconductor chip and has a lower apex than the first bonding wire;
    A sealing member for sealing the electronic component, the semiconductor chip, the mounting substrate, the first bonding wire, and the second bonding wire;
    A semiconductor device comprising:
  2. 請求項1に記載の半導体装置と、
    前記半導体装置から出力された信号に応じて積算量を計測する計測手段と、
    を有する計測機器。
    A semiconductor device according to claim 1;
    Measuring means for measuring an integrated amount according to a signal output from the semiconductor device;
    Measuring instrument.
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