JP2014183142A - 半導体装置、半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置、半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】封止部材上にシールド効果を有する導体層を容易に形成できる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の端子と、第1の端子よりも厚みの薄い第2の端子とがマウント部の周囲に離間して配置されたリードフレームのマウント部上に半導体チップを載置する工程と、半導体チップ及びリードフレームを樹脂で封止する工程と、底面が第1の端子の上面と第2の端子の上面との間に位置する溝を樹脂に形成する工程と、溝を充填するとともに、樹脂の表面を被覆し、第1の端子とは電気的に導通し第2の端子とは電気的に絶縁される様に導体層を形成する工程と、溝に充填された導体層の断面が露出するように樹脂を厚み方向に切断する工程と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
従来の半導体装置には、できるだけ外部からのノイズを入れない、もしくはできるだけ外部へノイズを出さない(以下、シールド効果と記載する)ために半導体チップを封止する樹脂等の封止部材を金属材料で覆ったものがある。十分なシールド効果を得るためには、金属材料を接地する必要がある。このため、リードフレームの端子とは別に、金属材料を接地するための端子を半導体装置の底面の角(パッケージコーナー部)に設けることが提案されている(例えば、特許文献1)。
また、TSOP(Thin small outline package)やQFP(quad flat package)のように封止部材の側面から端子が露出する構造の半導体装置の場合、封止部材の側面まで金属材料で覆うと、金属材料と端子とが導通してしまう。このため、金属材料で覆うことのできる面積が狭くなる。この結果、十分なシールド効果を得ることができない虞が生じる。
特開2002−33444号公報(図4)
本発明は、封止部材上にシールド効果を有する導体層を容易に形成できる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の端子と、第1の端子よりも厚みの薄い第2の端子とがマウント部の周囲に離間して配置されたリードフレームのマウント部上に半導体チップを載置する工程と、半導体チップ及びリードフレームを樹脂で封止する工程と、底面が第1の端子の上面と第2の端子の上面との間に位置する溝を樹脂に形成する工程と、溝を充填するとともに、樹脂の表面を被覆し、第1の端子とは電気的に導通し第2の端子とは電気的に絶縁される様に導体層を形成する工程と、溝に充填された導体層の断面が露出するように樹脂を厚み方向に切断する工程と、を有する。
第1の実施形態に係る半導体装置の構成図である。 第1の実施形態に係る半導体装置の製造途中の平面図である。 第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程図である。 第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程図である。 第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程図である。 第2の実施形態に係る半導体装置の構成図である。 第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程図である。 第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程図である。
以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置100の構成図である。図1(a)は、半導体装置100の俯瞰図、図1(b)は、図1(a)の線分X−Xにおける半導体装置100の断面図である。図1に示すように、半導体装置100は、リード端子が封止部材から突出していないQFP(quad flat non-lead package)型の半導体装置である。以下、図1を参照して半導体装置100の構成について説明する。
半導体装置100は、リードフレーム101と、半導体チップ102と、ボンディングワイヤ103と、封止部材104と、導体層105とを備える。リードフレーム101は、半導体チップ102をマウントするためのマウント部101aと、接地(GND)用端子(第1の端子)101bと、他の端子、例えば、シグナル用端子などの第2の端子101cとを備える。
第1,第2の端子101b,101cは、マウント部101aの周囲に離間して配置されている。第2の端子101cの先端部は、エッチングやコイニング等により薄化されている。このため、第1の端子101bの厚みD1は、他の端子である第2の端子101cの先端部の厚みD2よりも厚い。逆に言うと、第2の端子101cの先端部の厚みD2は、第1の端子101bの厚みD1よりも薄い。第1の端子101bの厚みD1は、例えば、200μm±10μmである。第2の端子101cの先端部の厚みD2は、例えば、100μm±25μmである。なお、第1,第2の端子101b,101cの裏面R1,R2は、封止部材104から露出している。
半導体チップ102は、マウント部101a上にダイボンド材を用いて接着されている。半導体チップ102の外部接続用のパッド(不図示)とリードフレーム101の第1,第2の端子とが、ボンディングワイヤ103により電気的に接合されている。
封止部材104は、エポキシ樹脂を主成分とし、シリカ充填材等を加えた熱硬化性成形材料で構成される。封止部材104は、半導体チップ102及びリードフレーム101を封止する。なお、第1,第2の端子101b,101cは、裏面R1,R2が露出するようにして封止部材104により封止される。
封止部材104の端面104aには、第1の端子101bの上面T1と第2の端子101cの低いほうの上面T2(以下、単に上面T2と記載する)との間の位置に段差104bが形成されている。封止部材104の底面104c又は第2の端子101cの裏面R2から段差104bまでの高さ(厚み)D3は、第1の端子101bの厚みD1よりも薄く、第2の端子101cの厚みD2よりも厚い。つまり、厚みD1〜D3は、以下の(1)式を満たしている。
D1>D3>D2・・・(1)
なお、封止部材104の底面104cから段差104bまでの高さ(厚み)D3は、第1の端子101bの厚みD1よりも20μm程度薄い(低い)ことが好ましい。後述する導体層105と、第1の端子101bとを確実に導通、つまり電気的につながっている状態とさせるためである。また、封止部材104の底面104cから段差104bまでの高さ(厚み)D3は、第2の端子101cの厚みD2よりも35μm程度厚い(高い)ことが好ましい。後述する導体層105と、第2の端子101cとが導通しないようにするためである。
導体層105は、段差104bより上側の封止部材104を被覆する。導体層105は、封止部材104の端面104aの段差104bにおいて、第1の端子101bと直接接している。導体層105は、電気導電性を有する材料で形成されている。このため、導体層105は、第1の端子101bと電気的に直接接続される。導体層105は、導電性ペーストを塗布後に焼結または硬化することで形成したり、無電解めっきにより形成することができる。
図2は、リードフレーム101及び半導体チップ102を封止部材104で封止した状態の平面図である。図2に示すように、半導体装置の製造では、複数の半導体チップを一度に封止している。なお、図2は、第1のダイシングライン(ハーフカット)を実線で、第2のダイシングライン(フルカット)を破線で示している。
図3〜図5は、図2の線分Y−Yにおける断面図である。以下、図3〜図5を参照して半導体装置100の製造方法について説明する。なお、半導体チップ102及びリードフレーム101が封止部材104で封止された状態から半導体装置100の製造方法について説明する(図3(a)参照)。
初めに、ブレードBを使用して、図2に示した第1のダイシングライン(実線)に沿ってハーフカットを行う(図3(b)参照)。ここでは、図4(a)に示すように、封止部材104の底面104cからブレードBの下端までの高さD3が、第1の端子101bの厚みD1よりも薄く、第2の端子101cの厚みD2よりも厚くなるように、ブレードBの高さを調整してハーフカットを行う。該ハーフカットにより、封止部材104の104の両端に溝Gが形成される(図4(b)参照)。図4(b)に示すように、溝Gの底面S1は、第1の端子101bの上面T1と、第2の端子101cの低いほうの上面T2との間に位置する。
なお、すでに述べたように、封止部材104の底面104cからからブレードBの下端までの高さD3は、第1の端子101bの厚みD1よりも20μm程度低いことが好ましい。20μm程度低くすることで、第1の端子101bを確実に露出させることができる。この結果、第1の端子101bと導体層105とが確実に導通する。また、封止部材104の底面104cからからブレードBの下端までの高さD3は、第2の端子101cの厚みD2よりも35μm程度厚い(高い)ことが好ましい。導体層105と、第2の端子101cとが導通しないようにするためである。
次に、封止部材104の表面に印刷法により導電性ペーストを塗布する。この際、溝G内にも導体ペーストが充填される。次に、導体ペーストを焼結または硬化して導体層105を得る(図4(c)参照)。導体ペーストは、例えば、銀(Ag)や銅(Cu)等の導電性の高い粉末を熱硬化樹脂中に分散させたものである。なお、導体層105は、溝G内を含む封止部材104の表面に無電解めっき触媒(例えば、パラジウム(Pa))を塗布した後、無電解銅めっきを行い形成してもよい。
次に、ブレードBを使用して、図2に示した第2のダイシングライン(破線)に沿ってフルカットを行う(図5(a)参照)。該フルカットにより、リードフレーム101が切断され、導体層105の断面が露出した個片化された半導体装置100を得ることができる(図5(b)参照)。
以上のように、半導体装置100では、リードフレーム101の接地(GND)端子101bの厚みD1を、その他の端子である第2の端子101cの厚みD2よりも厚くし、封止部材104をハーフカットすることで、第1の端子101bのみを露出させる溝Gを形成している。その後、溝Gを充填するようにして導体層105を形成している。
このため、封止部材104上にシールド効果を有する導体層105を容易に形成することができる。また、封止部材104の端面104aまで導体層105で覆われているため、導体層105によるシールド効果が向上する。さらに、従来の半導体装置のように、導体層105を接地するために、別途端子等を設ける必要がなく、工程数の増加を抑制することができる。この結果、導体層105を備える半導体装置100の製造コストを抑制することができる。
(第2の実施形態)
図6は、第2の実施形態に係る半導体装置200の構成図である。図6(a)は、半導体装置200の俯瞰図、図6(b)は、図6(a)の線分Z−Zにおける半導体装置200の断面図である。半導体装置200は、リード端子が封止部材から突出していないQFP(quad flat non-lead package)型の半導体装置である。以下、図6を参照して半導体装置200の構成について説明する。なお、図1〜図5を参照して説明した半導体装置100と同じ構成には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
半導体装置200は、リードフレーム201と、半導体チップ102と、ボンディングワイヤ103と、封止部材204と、導体層105とを備える。リードフレーム201は、半導体チップ102をマウントするためのマウント部201aと、接地(GND)端子(第1の端子)201bと、シグナル用端子等の他の端子(第2の端子)201cとを備える。
第1,第2の端子201b,201cは、マウント部201aの周囲に離間して配置されている。第2の実施形態では、第2の端子201cの先端部が薄化されておらず、第1の端子201bの厚みD4と第2の端子201cの厚みD5がほぼ同じとなっている。
このため、この半導体装置200では、封止部材204に、第1の端子201bの上面T1を露出させる孔Hを形成し、該孔H内を導体層205で充填することで、接地(GND)端子である第1の端子201bと、導体層105とを導通させている。なお、孔Hは、第1の端子201bごとに形成してもよい。また、十分な導通を得られる場合は、孔Hの数は、第1の端子201bの数よりも少なくてもよい。
封止部材204は、エポキシ樹脂を主成分とし、シリカ充填材等を加えた熱硬化性成形材料であり、半導体チップ102及びリードフレーム201を封止する。また、封止部材204の端面204aには、段差204bが形成されている。この実施形態では、段差204bは、導体層105と第2の端子201cが導通しないように、第2の端子201cの上面T2よりも高い位置に経営されている。
図7,図8は、半導体装置200の製造工程図である。以下、図6に示す半導体装置200の製造方法について図2,図7,図8を参照して説明する。なお、半導体チップ102及びリードフレーム201が封止部材204で封止された状態から半導体装置200の製造方法について説明する(図7(a)参照)。
初めに、ブレードBを使用して、図2に示した第1のダイシングライン(実線)に沿ってハーフカットを行う(図7(b)参照)。該ハーフカットにより、封止部材204の両端に溝Gが形成される(図7(c)参照)。また、レーザを用いて、封止部材204に、第1の端子201bの上面T1を露出させる孔Hを形成する(図7(c)参照)。
なお、ブレードBの下端の位置は、第2の端子201cの上面T2から35μm程度高いことが好ましい。導体層105と、第2の端子201cとが導通しないようにするためである。
次に、封止部材204の表面に印刷法により導電性ペーストを塗布する。この際、封止部材204に形成された溝G内及び孔H内にも導体ペーストが充填される。次に、導体ペーストを焼結または硬化して導体層105を得る(図8(a)参照)。なお、導体層105は、溝G及び孔H内を含む封止部材204の表面に無電解めっき触媒(例えば、パラジウム(Pa))を塗布した後、無電解銅めっきを行い形成してもよい。
次に、ブレードBを使用して、図2に示した第2のダイシングライン(破線)に沿ってフルカットを行う(図8(b)参照)。該フルカットにより、リードフレーム201が切断され、導体層105の断面が露出した個片化された半導体装置200を得ることができる(図8(c)参照)。
以上のように、半導体装置200では、封止部材204に、接地(GND)端子である第1の端子201bの上面T1を露出させる孔Hをレーザにより形成した後、該孔H内を充填するようにして導体層105を形成している。
このため、接地(GND)端子である第1の端子201bの厚みD4と、その他の端子である第2の端子201cの厚みD5とがほぼ同じである場合にも、封止部材204上にシールド効果を有する導体層105を容易に形成することができる。その他の効果は、第1の実施形態に係る半導体装置100の効果と同じである。
(実施形態の変形例)
上記第1の実施形態に係る半導体装置100及び第2の実施形態に係る半導体装置200の製造工程では、第1のダイシングライン(ハーフカット)と、第2のダイシングライン(フルカット)が異なる位置となっているが、第1,第2のダイシングラインを同一としてもよい。この場合、封止部材104,204の側面にも導体層105を形成するため、一回目(ハーフカット時)に使用するブレードの厚みを、二回目(フルカット時)に使用するブレードの厚みよりも厚くしておくことが好ましい。また、リード端子が封止部材から突出していないQFP(quad flat non-lead package)型の半導体装置について説明したが、その他の半導体装置、例えば、TSOP型の半導体装置についても適用することができる。
さらに、第2の実施形態に係る半導体装置200では、接地(GND)端子(第1の端子201b)の厚みと、それ以外の端子(第2の端子201c)の厚みがほぼ同じ場合について説明した。しかしながら、第1の実施形態に係る半導体装置100において、第1の端子101bと導体層105との導通をより確実にするために、レーザを用いて、封止部材104に、第1の端子101bの上面T1を露出させる孔Hを形成するようにしてもよい。
(その他の実施形態)
以上のように、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を変更しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形が、発明の範囲や要旨に含まれるのと同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
100,200…半導体装置、101,201…リードフレーム、101a,201a…マウント部、101b,201b…第1の端子、101c,201c…第2の端子、102…半導体チップ、103…ボンディングワイヤ、104,204…封止部材、104a,204a…端面、104b,204b…段差、104c,204c…底面、105,205…導体層。

Claims (6)

  1. 第1の端子と、前記第1の端子よりも厚みの薄い第2の端子とがマウント部の周囲に離間して配置されたリードフレームの前記マウント部上に半導体チップを載置する工程と、
    前記半導体チップ及び前記リードフレームを樹脂で封止する工程と、
    底面が前記第1の端子の上面と前記第2の端子の上面との間に位置する溝を前記樹脂に形成する工程と、
    前記溝を充填するとともに、前記樹脂の表面を被覆し、前記第1の端子とは電気的に導通し前記第2の端子とは電気的に絶縁される様に導体層を形成する工程と、
    前記溝に充填された導体層の断面が露出するように前記樹脂を厚み方向に切断する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 第1の端子と、前記第1の端子よりも厚みの薄い第2の端子とがマウント部の周囲に離間して配置されたリードフレームと、
    前記マウント部にマウントされた半導体チップと、
    前記半導体チップ及び前記リードフレームを封止し、端面の前記第1の端子の上面と前記第2の端子の上面との間の位置に形成された段差を有する封止部材と、
    前記段差において前記第1の端子の上面と接触し、前記封止部材を被覆する導体層と、
    を備える半導体装置。
  3. 第1の端子と、前記第1の端子よりも厚みの薄い第2の端子とがマウント部の周囲に離間して配置されたリードフレームと、
    前記マウント部にマウントされた半導体チップと、
    前記半導体チップ及び前記リードフレームを封止し、上面に前記第1の端子を露出させる孔と、端面に形成された段差とを有する封止部材と、
    前記孔内に充填され、前記段差から上側の前記封止部材を被覆する導体層と、
    を備える半導体装置。
  4. 前記第1,第2の端子の裏面は、前記封止部材から露出している請求項2又は請求項3に記載の半導体装置。
  5. 前記端面は、ダイシングブレードによる切断面である請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置。
  6. 第1の端子と第2の端子とがマウント部の周囲に離間して配置されたリードフレームの前記マウント部上に半導体チップを載置する工程と、
    前記半導体チップ及び前記リードフレームを樹脂で封止する工程と、
    底面が前記第1の端子の上面と前記第2の端子の上面が露出しない位置に溝を前記樹脂に形成する工程と、
    前記第1の端子の上面が露出する位置に前記樹脂に開口を形成する工程と、
    前記溝と開口とを充填するとともに、前記樹脂の表面を被覆し、前記第1の端子とは電気的に導通し前記第2の端子とは電気的に絶縁される様に導体層を形成する工程と、
    前記溝に充填された導体層の断面が露出するように前記樹脂を厚み方向に切断する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
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