JP2015138896A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージの内側に電極が存在する半導体装置において、パッケージの電気特性検査時に、半導体装置の電極とソケットの接触子が安定して接触できるパッケージ形状を提供する。
【解決手段】半導体チップを搭載し、その周囲を封止体１で覆った半導体パッケージからなる半導体装置である。封止体１の表面に半導体チップと接続された電極２が露出しており、封止体１における電極２の露出領域の周辺部は、周辺部の外側から電極との境界に向かって窪む方向の傾斜形状３を示す封止体傾斜部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体チップを封止した封止体（パッケージ）の実装面側において、複数の端子を露出させた半導体装置に関するものである。

近年、パッケージの小型化により、半導体装置の電極がパッケージの内側にあって外側に突出していないＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｎｏｎｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇｅ）型やＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇｅ）型のパッケージが使用されるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。

具体的に、特許文献１の図１には、アウターリードレスの樹脂封止半導体パッケージが開示されている。ここで、半導体チップが樹脂封止パッケージングされている樹脂封止半導体パッケージにおいて、インナーリードの下面及び側面はモールド樹脂部から露出しており、これら露出しているインナーリードの下面及び側面がハンダ層を介してプリント配線基板の配線パターンに接続されている。即ち、モールド樹脂部から露出しているインナーリードの下面及び側面が樹脂封止半導体パッケージの外部接続端子として機能している。

特開平１１−２９７９１７号公報

しかしながら、従来のＳＯＮ型やＱＦＮ型のパッケージにおいても、さらなる小型化が求められており、半導体装置の電極の面積、電極間のピッチが非常に小さくなってきている。

このようにパッケージが小型化すると、パッケージの電気特性検査時において、例えば、図２２（ａ）に示すように、検査装置（図示せず）側のソケット１１の接触子１１ａの先端部が円錐形であれば、半導体装置の電極２とソケット１１の接触子１１ａの先端部の円錐形の頂点との位置合わせが正常に行われた場合には、検査装置と半導体装置とは電気的に接続する。しかしながら図２２（ｂ）に示すように、ソケット１１の筐体１１ｆが位置ずれを起こす等により半導体装置の電極２とソケット１１の接触子１１ａの先端部の円錐形の頂点とが位置ずれを起こした場合には、半導体装置の電極２とソケット１１の接触子１１ａの先端部とは接触されないため、検査装置と半導体装置とは電気的に接続できず、検査不能になるという課題が発生する。

この課題に対し、ソケット１１の接触子１１ａの先端を平面形状にして、半導体装置の電極２とソケット１１の接触子１１ａの位置ずれに対する許容量を増やす方法も考えられるが、ソケット１１の接触子１１ａの表面が平面形状であると半導体装置の電極２とソケットの接触子１１ａとの間に異物を噛み込みやすくなり、接触不良を起こす可能性が大きくなる。

本発明は、上記課題に鑑みて、例えばＳＯＮ型やＱＦＮ型のパッケージに代表されるパッケージの内側に電極が存在する半導体装置においても、外側に電極が出ているＱＦＰ型パッケージと同様に、半導体装置の電極２とソケット１１の接触子が安定して接触できるパッケージ形状を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体チップを搭載し、その周囲を封止体で覆った半導体パッケージからなる半導体装置であって、前記封止体の表面に前記半導体チップと接続された電極が露出しており、前記封止体における前記電極の露出領域の周辺部は、前記周辺部の外側から前記電極との境界に向かって窪む方向の傾斜形状を示す封止体傾斜部を有する。

また、本発明の半導体装置において、前記封止体傾斜部の断面形状は直線形状であることが好ましい。

また、本発明の半導体装置において、前記封止体傾斜部の断面形状は前記封止体の内側に向かって凸型の曲線形状であることが好ましい。

また、本発明の半導体装置において、前記封止体傾斜部の断面形状は前記封止体の外側に向かって凸型の曲線形状であることが好ましい。

また、本発明の半導体装置において、前記封止体傾斜部の断面形状は階段形状であることが好ましい。

また、本発明の半導体装置において、前記電極の露出領域は、中央から前記封止体との境界に向かって窪む方向の傾斜形状を示す電極傾斜部を有することが好ましい。

また、本発明の半導体装置において、前記電極傾斜部の断面形状は直線形状であることが好ましい。

また、本発明の半導体装置において、前記電極傾斜部の断面形状は前記封止体の内側に向かって凸型の曲線形状であることが好ましい。

また、本発明の半導体装置において、前記電極傾斜部の断面形状は前記封止体の外側に向かって凸型の曲線形状であることが好ましい。

また、本発明の半導体装置において、前記電極傾斜部の断面形状は階段形状であることが好ましい。

本発明の半導体装置によれば、ソケットの接触子の遊びを利用することで、電極周辺に形成した封止体傾斜部に接触したソケットの接触子の先端が窪みの傾斜に沿って半導体装置の電極の方向へ誘導され、電極に接触することが可能となる。この結果、サイズの小さい半導体装置の電極に対してもソケットの接触子を安定して電極と接触することが容易となる。

本発明の実施の形態１に係る半導体装置の電極近傍の立体斜視図 同実施の形態１に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態１に係る半導体装置に関するＱＦＮ型パッケージの構造を示す断面図 同実施の形態１に係る半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図 同実施の形態１に係る第１の変形例に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態１の第２の変形例に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態１の第２の変形例に係る半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図 同実施の形態１の第３の変形例に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態１の第３の変形例に係る半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図 同実施の形態１の第４の変形例に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態１の第４の変形例に係る半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図 本発明の実施の形態２に係る半導体装置の電極近傍の立体斜視図 同実施の形態２に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態２に係る半導体装置の傾斜部を作製する方法を示す図 同実施の形態２に係る半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図 同実施の形態２の第１の変形例に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態２の第１の変形例に係る半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図 同実施の形態２の第２の変形例に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態２の第２の変形例に係る半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図 同実施の形態２の第３の変形例に係る半導体装置の電極近傍の側面図 同実施の形態２の第３の変形例に係る半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図 従来のＱＦＮ型半導体装置の電気特性検査時の電極とソケットの接触子との接続状況を示す図

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の電極２まわりの一部立体斜視図であり、図２は本実施の形態の半導体装置の電極２およびその近傍領域を、図１の側面Ａ方向から見た側面図である。

本実施の形態の一例として説明するＱＦＮ型パッケージは図３に示すように、ダイパッド１９上に接着剤層２０で搭載された半導体チップ１７がワイヤ２１によって半導体装置の電極２に接続され、封止体１によって覆われた半導体チップ１７より若干大きい程度のパッケージである。それは封止体１によって形成された半導体実装面（以降裏面と称する）内に、プリント基板などの実装基板の基板側端子と電気的に接続するための電極２が配置されたパッケージ形状を有している。

本実施の形態のＱＦＮ型パッケージの特徴は、図２に示すように、ＱＦＮ型パッケージの裏面に形成された電極２の周辺の封止体１を除去して溝部３を形成していることである。

ここで、電極２の周辺の封止体１を除去した後の封止体１の形状は、電極２と封止体１との境界部が一番深く、電極との境界部から離れるに従って直線状に浅くなる傾斜形状の溝部３を設けたものであって、半導体装置の電極２の側面が封止体１から露出した半導体パッケージ形状を示す。この溝部３は封止体１を形成する際に用いる金型の構造を変更することによって形成できる。

以下、本実施の形態の半導体装置に対して検査装置を用いて電気特性検査を行う際の、検査装置のソケット１１の接触子１１ａと半導体装置の電極２との接触に関して、図４（ａ）、図４（ｂ）を参照しながら説明する。

ここで、電極２については幅が０．２ｍｍ程度、長さが０．４ｍｍ程度、厚さが０．１５ｍｍ程度である。隣り合う電極の両端の間隔は０．４ｍｍであり、そのほぼ中間の位置に隣り合う溝部３の境界がある。

電極２は表面が半田もしくはＰｄメッキで覆われた銅合金よりなる。

また、ソケット１１の接触子１１ａは直径が０．１５ｍｍ程度、先端形状が円錐形の形状、先端角度は３０度程度である。ソケット１１の筐体１１ｆは接触子１１ａを保持し、接触子１１ａよりも０．０３ｍｍ程度大きい開口部を有している。すなわち、ソケット１１の筐体１１ｆは、接触子１１ａに対し若干の遊びを有している。

また、封止体１は、エポキシ樹脂よりなる。

従来技術での検査状況における図２２（ｂ）に示すような、半導体装置の電極２とソケット１１の接触子１１ａの先端部の円錐形の頂点とが位置ずれを起こした場合には、本実施の形態では、まず、図４（ａ）に示すように、ソケット１１の接触子１１ａの先端部の円錐形の頂点は半導体装置の電極２の周辺の封止体１と接触する。この封止体１との接触点は電極２の端部に向かう溝部３の面上にある。

その後、半導体装置と検査装置とをさらに近づけると、図４（ｂ）に示すようにソケット１１の接触子１１ａには遊びがあるため、ソケットの接触子１１ａと封止体１との接触点は溝部３の面上を半導体装置の電極２の方向へ移動し、最終的に電極２に接触することになる。

ここで、封止体１に電極配線２ａに向かう傾斜があるため、傾斜部に接触子１１ａの先端が当たれば、接触子１１ａの先端は電極配線２ａ側に誘導され、必ず、電極配線２ａと接触する。

この結果、サイズの小さい半導体装置の電極２に対してもソケット１１の接触子１１ａを安定して接触させることができ、半導体装置の電気特性検査を確実に行うことができる。

次に、溝部３の傾斜形状の変形例について、詳細を以下に説明する。

（第１の変形例）
第１の変形例に係る半導体装置についてその電極２近傍の形状は、図５に示すように、図２に示す溝部３の傾斜形状が直線状に浅くなる形状を維持しつつ、電極２との境界部において電極２の厚さ分よりも深い位置まで掘られた形状を示すものである。ここでは電極２の厚さ分より０．１ｍｍ程度深い位置まで掘られた溝部３が形成されている。

なお、半導体装置に係る封止体１や電極２等の材料や寸法、検査装置については上記実施の形態と同様である。

第１の変形例の半導体装置に対して検査装置を用いて電気特性検査を行う際の、検査装置のソケット１１の接触子１１ａと半導体装置の電極２との接触に関しては、図４（ａ）、図４（ｂ）と同様であるため、説明は省略する。このような形状とすることで、パッケージの実装強度をより向上させることができる。

この溝部３は封止体１を形成する際に用いる金型の構造を変更することによって形成できる。

（第２の変形例）
第２の変形例に係る半導体装置についてその電極２近傍の形状は、図６に示す形状であり、溝部４が図２に示す直線状の傾斜形状を有する溝部３よりも封止体１の内部側に湾曲した凹型の曲線形状に形成されているものである。

なお、半導体装置に係る封止体１や電極２等の材料や寸法については上記実施の形態と同様である。また、検査装置については、接触子１１ｃ先端の曲率半径が電極２の幅寸法の半分程度の寸法（例えば曲率半径が０．１〜０．１５ｍｍ程度）としている以外は上記実施の形態と同様である。

図６に示す形状とすることで、接触子１１ｃ先端の曲率半径が電極２の幅寸法の半分程度の寸法（例えば曲率半径が０．１〜０．１５ｍｍ程度）の太い接触子の場合、図７（ａ）に示すように接触子１１ｃの先端部の円錐形の頂点とが位置ずれをした時、接触子１１ｃの先端部の円錐形の頂点は電極２の付近の傾斜が緩く、離れるにしたがって傾斜がきつくなる傾斜形状の溝部４において、傾斜のきつい部分で接触する。

その後、半導体装置と検査装置とをさらに近づけると、図７（ｂ）に示すようにソケット１１の接触子１１ｃには遊びがあるため、ソケット１１の接触子１１ｃと封止体１との接触点は溝部４の面上を半導体装置の電極２の方向へ移動し、最終的に電極２に接触することになる。

その結果、接触子１１ｃが電極部２ａに接触する際の接触圧は図２の溝部３と比較して傾斜がきついため大きい接触圧となり、電気特性検査のための接触性を向上させる（接触抵抗を低減する）ことができる。

この溝部４は封止体１を形成する際に用いる金型の構造を変更することによって形成できる。

（第３の変形例）
第３の変形例に係る半導体装置についてその電極２近傍の形状は、図８に示す形状であり、傾斜形状の中央部分が図２に示す直線状の傾斜形状３よりも封止体１の外部側に湾曲した凸型の曲線形状５に形成されているものである。

なお、半導体装置に係る封止体１や電極２等の材料や寸法については上記実施の形態と同様である。また、検査装置については、接触子１１ｄ先端の曲率半径が電極２の幅寸法の１／４以下の寸法（例えば曲率半径が０．０５ｍｍ以下）としている以外は上記実施の形態と同様である。

図９（ａ）に示すように、接触子１１ｄ先端の曲率半径が電極２の幅寸法の１／４以下の寸法（例えば曲率半径が０．０５ｍｍ程度）の細い接触子の場合、接触子１１ｄの先端部の円錐形の頂点とが位置ずれをした時、接触子１１ｄの先端部の円錐形の頂点は電極２の付近の傾斜がきつく、離れるにしたがって傾斜が緩くなる溝部５において、電極２付近の傾斜のきつい部分で接触する。

その後、図９（ｂ）に示すように半導体装置と検査装置とをさらに近づけると、ソケット１１の接触子１１ｄには遊びがあるため、ソケット１１の接触子１１ｄと封止体１との接触点は溝部５の面上を半導体装置の電極２の方向へ移動し、最終的に電極２に接触することになる。

その結果、接触子１１ｄが電極部２ａに接触する際の接触圧は図２の傾斜形状３と比較して傾斜が大きいことから、より大きい接触圧となり、電気特性検査のための接触性を向上させる（接触抵抗を低減する）ことができる。

この凸型の溝部５は封止体１を形成する際に用いる金型の構造を変更することによって形成できる。

（第４の変形例）
第４の変形例は、図１０に示す形状であり、傾斜形状が電極２との境界部から離れるに従って階段形状の溝部６に浅くなるように形成されているものである。なお、溝部６の階段の幅は３０μｍ程度であり、階段の高さは３０μｍ程度である。

なお、半導体装置に係る封止体１や電極２等の材料や寸法については上記実施の形態と同様である。また、検査装置については、接触子１１ｅの直径寸法が上記実施の形態における接触子１１ａと同じであり、他の構成についても同じである。

図１１（ａ）に示すように、溝部６の間の角度Ａとソケット１１の接触子１１ｅの先端の頂点の角度Ｂが同じ場合（例えば接触子１１ｅの先端の角度が１２０〜１３０度程度）、図２の傾斜形状３では接触子１１ｅの先端部と傾斜形状３が面接触となり、面接触による摩擦によって溝部３の面上を接触子１１ｅが移動することが困難となる。一方、溝部６では点接触となるため、図１１（ｂ）に示すように容易に接触子１１ｅが階段形状６を移動することができる。

この階段形状６はレーザー照射による封止体１のパターニングで形成できる。

また、本実施の形態による派生効果として、本実施の形態では従来のＱＦＮ型パッケージと比較して、電極２の側面部分を露出させたことにより、プリント基板などの実装基板の基板側端子と接続する実装面積が拡がり、パッケージの実装強度を向上させることができる。

なお、上記実施の形態において、溝部３〜溝部６の寸法や電極２の長さや幅、厚さおよび封止体１の材料は上記に限定されない。例えば、封止体１の材料として例えばセラミックでもよい。

（実施の形態２）
図１２は本発明の実施の形態２に係る半導体装置の一部立体斜視図を示し、図１３は本実施の形態の図１２の半導体装置の電極およびその近傍領域を、側面Ａ方向から見た側面図である。

本実施の形態は、実施の形態１に示した封止体１に溝部３を設けた半導体装置に、さらに、電極２にも電極２と封止体１との境界部が一番深く、封止体１との境界部から離れるに従って直線状に浅くなる傾斜部７を設けたものであって、半導体装置の電極２の側面が封止体１から露出した半導体パッケージ形状を示す。この電極２の直線状の傾斜部７は、図１４に示すように、半導体装置の組立工程で用いられているダイシング設備のブレード１４によって半導体装置の電極２と封止体１の境界部分にブレード１４の刃の先端を当ててカットすることにより、容易に形成することが可能である。

以下、本実施の形態の半導体装置に対して検査装置を用いて電気特性検査を行う際の、検査装置のソケットの接触子１１ｂと半導体装置の電極２との接触に関して、図１５（ａ）、図１５（ｂ）を参照しながら説明する。

なお、半導体装置に係る封止体１や電極２等の材料や寸法、検査装置については第１の実施の形態と同様である。

従来技術での検査状況における図２２（ｂ）に示すような、半導体装置の電極２とソケット１１の接触子１１ａの先端部の円錐形の頂点とが位置ずれを起こした場合には、本実施の形態では、まず、図１５（ａ）に示すように、ソケット１１の接触子１１ｂの先端部の円錐形の頂点は半導体装置の電極２の周辺の封止体１と接触する。この封止体１との接触点は電極２の端部に向かう溝部３の面上にある。

その後、半導体装置と検査装置とをさらに近づけると、ソケット１１の接触子には遊びがあるため、ソケット１１の接触子１１ｂと封止体１との接触点は傾斜形状３の面上を半導体装置の電極２の方向へ移動し、最終的に電極２に接触することになる。

この結果、サイズの小さい半導体装置の電極２に対してもソケット１１の接触子１１ｂを安定して接触させることができ、半導体装置の電気特性検査を確実に行うことができる。

なお、図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示す傾斜形状３と傾斜形状７とによって作られる角度Ｃと、ソケット１１の接触子１１ｂの先端の角度Ｄの関係は

とすればよい。

次に、傾斜部７の変形例について詳細に説明する。

（第１の変形例）
第１の変形例は、図１６に示す形状であり、傾斜部７の中央部分が図１３に示す直線状の傾斜部７よりも電極２の内部側に湾曲した凹型の曲線形状を有する傾斜部８に形成されているものである。

なお、半導体装置に係る封止体１や電極２等の材料や寸法、検査装置については第１の実施の形態と同様である。

このような形状とすることで、図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示すように、接触子１１ｂは電極２に接触した時に点接触となるため、接触圧が高くなる。よって電気特性検査のための接触性を向上させる（接触抵抗を低減する）ことができる。

この凹型の曲線形状８は電極２を形成する際のエッチングによって形成できる。

（第２の変形例）
第２の変形例は、図１８に示す形状であり、傾斜部９の中央部分が図１３に示す直線状の傾斜部７よりも電極２の外部側に湾曲した凸型の曲線形状を有するようにに形成されているものである。

なお、半導体装置に係る封止体１や電極２等の材料や寸法、検査装置については第１の実施の形態の第２の変形例と同様である。

このような形状とすることで、図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、接触子１１ｂは電極２に接触した時に点接触となるため、接触圧が高くなる。よって電気特性検査のための接触性を向上させる（接触抵抗を低減する）ことができる。

この凸型の曲線形状９は電極２を形成する際のエッチングによって形成できる。

（第３の変形例）
第３の変形例は、図２０に示す形状であり、傾斜部１０が封止体１との境界部から離れるに従って階段形状に浅くなるように形成されているものである。

なお、半導体装置に係る封止体１や電極２等の材料や寸法、検査装置については第１の実施の形態の第２の変形例と同様である。

このような形状とすることで、図２１（ａ）、図２１（ｂ）に示すように、接触子１１ｂは電極２に接触した時に点接触となるため、接触圧が高くなる。よって電気特性検査のための接触性を向上させる（接触抵抗を低減する）ことができる。

この階段形状１０はレーザー照射による電極２のパターニングで形成できる。

なお、図４の溝部を除く実施の形態１に示した４種類の封止体１の溝部３〜溝部６と実施の形態２に示した４種類の電極２の傾斜部７〜傾斜部１０とはそれぞれ自由に組み合すことが可能である。

また、本実施の形態による派生効果として、本実施の形態では従来の半導体装置と比較して、電極２の側面部分を露出させたことにより、プリント基板などの実装基板の基板側端子と接続する実装面積が拡がり、パッケージの実装強度を向上させることができる。

なお、実施の形態１、２においてはＱＦＮ型パッケージを取り上げ、封止体に形成する傾斜部は封止体に溝部を形成することで作製する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、パッケージの電気特性検査時において、半導体装置の封止体における電極の周辺領域に検査装置のソケット１１の接触子１１ａの先端を誘導する傾斜形状を備えた傾斜部が存在すれば本発明の効果を発揮するものであり、本発明の範囲に含まれる。

なお、上記実施の形態１、２において、封止体１の材料としてエポキシ樹脂を用いたが、他にセラミックを用いることも可能である。

本発明の半導体装置は、半導体チップを内蔵する封止体パッケージからなる半導体装置の電気特性検査時において、半導体装置の電極とソケットの接触子が安定して接触できるものであり、特に、ＳＯＮ型やＱＦＮ型のパッケージに代表されるパッケージの内側に電極が存在する半導体装置において有用である。

１ 封止体
２ 電極
３〜６ 溝部
７〜１０ 傾斜部
１１ ソケット
１１ａ〜ｅ 接触子
１１ｆ 筐体
１４ ブレード
１７ 半導体チップ
１９ ダイパッド
２０ 接着剤層
２１ ワイヤ

Claims (10)

1. 半導体チップを搭載し、その周囲を封止体で覆った半導体パッケージからなる半導体装置であって、
   前記封止体の表面に前記半導体チップと接続された電極が露出しており、
   前記封止体における前記電極部の露出領域の周辺部は、前記周辺部の外側から前記電極部との境界に向かって窪む方向の傾斜形状を示す封止体傾斜部を有する半導体装置。
2. 前記封止体傾斜部の断面形状は直線形状である請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記封止体傾斜部の断面形状は前記封止体の内側に向かって凸型の曲線形状である請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記封止体傾斜部の断面形状は前記封止体の外側に向かって凸型の曲線形状である請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記封止体傾斜部の断面形状は階段形状である請求項１に記載の半導体装置。
6. 前記電極の露出領域は、中央から前記封止体との境界に向かって窪む方向の傾斜形状を示す電極傾斜部を有する請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記電極傾斜部の断面形状は直線形状である請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記電極傾斜部の断面形状は前記封止体の内側に向かって凸型の曲線形状である請求項６に記載の半導体装置。
9. 前記電極傾斜部の断面形状は前記封止体の外側に向かって凸型の曲線形状である請求項６に記載の半導体装置。
10. 前記電極傾斜部の断面形状は階段形状である請求項６に記載の半導体装置。

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