JP2016134604A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイパッド裏面にフラッシュバリの無い半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップと、半導体チップを接着剤を介して固定するダイパッド３と、複数のリード６ｂと、ボンディングワイヤと、封止樹脂８とを備えた半導体装置において、半導体チップを固定するダイパッド３の裏面に複数の円弧溝１０ａを部分的に重畳するように少しずつずらして連続形成し、フラッシュバリ９の形成を防ぎ、その裏面を封止樹脂８から露出させる。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置とその製造方法に関するものである。

近年における電子デバイスは、電力消費の削減や環境負荷低減の為の低消費電流動作、又、車載製品に代表される高温環境下での安定した高信頼動作が要求されている。電子デバイスの主たる構成を担う半導体デバイスも一種の抵抗と見なすことができ、電流が流れると、オン抵抗（電気を流したときの内部抵抗）に応じた熱を発生することになる。発生した熱は、半導体デバイスそのものに対してはもちろん、それを組み込んだ電子機器にもさまざまな影響を及ぼすことから、こうした熱による影響を回避するために、半導体パッケージの熱対策が不可欠となっている。

半導体デバイスにおける熱は熱源となる半導体チップから最終的な熱の放出先となる空気へ放熱されるが、放熱される熱の大半は外部端子からプリント基板に熱伝導し、空気へと伝達する経路を通っている。従って、半導体デバイスからプリント基板への伝導を促す構造が重要である。放熱性の高い半導体装置として、ダイパッドの裏面を封止樹脂から露出させたものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１９９６３９号公報

しかしながら、特許文献１に示した半導体装置では、樹脂封止する際にダイパッド裏面と金型との間に樹脂が流れ込み、フラッシュバリと呼ばれる薄いバリが容易に形成されてしまう。

図５と図６は、従来構造の半導体装置の樹脂封止工程を図示している。図５は樹脂封止後のダイパッド裏面を示す図である。ダイパッド３の底面に溝１０ｂを設けた裏面形状としているが、フラッシュバリ９が封止樹脂８からダイパッド３にかけて形成されたところを示している。図６（ａ）はフラッシュバリ９領域の要部拡大平面図、（ｂ）は要部拡大断面図である。フラッシュバリ９はダイパッド３に設けられた溝１０ｂを越えて溝１０ｂの内側のダイパッド領域にもフラッシュバリ９を形成している。図６（ｂ）からも明らかなように、金型１３とダイパッド裏面の基準面１１との間の隙間に樹脂が侵入し、溝１０ｂを埋めてしまうため、その内側の領域にも樹脂が入り込んでフラッシュバリ９が形成されることになる。

このフラッシュバリが放熱性を低下させることになるが、これを除去するためには電解バリ浮かしやアルカリ無電解浸漬など複雑な工程を付加する必要がある。
本発明は、上記課題に鑑み成されたもので、放熱性の高い半導体装置を得ることを目的とするものである。

上述の課題を解決するための手段は以下の通りである。
まず、半導体チップと、接着剤を介して前記半導体チップを固定するダイパッドと、前記ダイパッドの辺に向かって延在する複数のリードと、前記半導体チップと前記リードとを接続するボンディングワイヤと、前記半導体チップを封止する樹脂とを備えた半導体装置において、前記半導体チップを搭載するダイパッドが前記半導体チップを搭載するダイパッドの裏面に、円弧溝が連続して設けられていることを特徴とする半導体装置とした。

また、前記円弧溝の側端に、ダイパッド裏面の基準面よりも盛り上がっているダムを有することを特徴とする半導体装置とした。
また、前記円弧溝が楕円形状であることを特徴とする半導体装置とした。

また、リードフレームを成形する工程と、半導体チップをダイパッドに固定するダイボンド工程と、前記半導体チップと前記リードとをワイヤを介して接続するワイヤボンド工程と、前記半導体チップを樹脂封止する工程とを備える半導体装置の製造方法において、前記リードフレームを成形する工程において、リードフレームの裏面に円弧溝を連続して設けることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。

また、前記円弧溝を形成するとともに、前記円弧溝の側端にダムを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
また、前記円弧溝はプレス加工またはレーザー加工で形成することを特徴とする半導体装置の製造方法とした。

上記手段を用いることで、半導体装置のダイパッド裏面にはフラッシュバリが付着せず、良好な放熱性を有する半導体装置とすることができる。

本発明の半導体装置の平面図である。 本発明の半導体装置のダイパッド裏面を示す平面図である。 本発明の半導体装置の要部拡大図である。 本発明の半導体装置の製造フローである。 従来構造の半導体装置のダイパッド裏面を示す平面図である。 従来構造の半導体装置の要部拡大図である。

本発明の実施形態を、図を用いて説明する。
図１に示すように、樹脂封止型の半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２を固定するダイパッド３と、ダイパッド３の周辺から外側に延在されたリード６とを備えている。半導体チップ２は、例えば、半導体基板と、半導体基板上に設けられた配線層などで構成されるものであり、ダイパッド３に接着固定されている。ダイパッド３及びリード部６は、導電性を有するものであり、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＣｕ合金等の金属で形成されている。ダイパッドの周囲には複数のリードインナー部６ａがあり、本実施形態においては、ダイパッド３の一辺側に４本、対向する他辺側に４本、計８本配置されている。そして、これらのリードインナー部６ａが近接する上記２辺と異なる他の２辺には吊りリード基部５ａがダイパッド３に固定され、吊りリード基部５ａから吊りリードアウター部５ｂが延伸している。リードインナー部６ａが導電性を有するボンディングワイヤ７を介して半導体チップ２上のパッドと電気的に接続されている。なお、ボンディングワイヤ７には、金線や銅線が用いられる。

図２は、ダイパッドの裏面構造を示す平面図である。ダイパッド３の裏面は封止樹脂８により覆われてなく、外部へ露出している。樹脂封止による封止時にはフラッシュバリ９がダイパッド３の裏面外周部から中心に向けて流れ込むことがあり、図２はそのような状態を表している。樹脂封止により覆われていないダイパッド３の裏面の周囲にはフラッシュバリ９を堰き止める円弧溝１０ａが設けられている。円弧溝１０ａの溝は円の円弧部分からなる溝であって、複数の円弧溝が部分的に重畳するように少しずつずらして連続形成されている。即ち、円弧溝１０ａにおいては複数の円あるいは弧からなる溝が部分的に重畳するように連続して形成されている。図２では個々の溝は円であり、円形の溝が部分的に重畳して連続して形成されている。円弧溝１０ａは裏面外周部に沿って全体に設けられており、一周している。

図３は、本発明の半導体装置の要部拡大図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図３（ａ）に示す通り、ダイパッド３の裏面に設けられたフラッシュバリ９を堰き止める円弧溝１０ａは円弧形状で且つ、連続的に形成されている。又、図３（ｂ）に示す通り、フラッシュバリ９を堰き止める円弧溝１０ａはその側端にダイパッド３の裏面における基準面１１よりも高く盛り上がったダム１２を有している。これにより封止樹脂８が外周部からダイパッド３の中心部へ流れ込んでも、基準面１１よりも高いダム１２を有するため樹脂を堰き止める。加えて、その形状は円弧状に連続形成されることにより円弧溝１０ａは封止樹脂８の流入経路上に幾重にも重なりを有し、封入樹脂８が円弧溝１０ａで確実に堰き止められる。フラッシュバリ９は連続した円弧溝１０ａが配置されないダイパッドの内側には形成されない。

なお、図３では真円からなる円弧溝１０ａを図示しているが、楕円形状としても良い。真円あるいは楕円の場合に、かならずしも真円あるいは楕円の全体が形成されなくとも良く、真円あるいは楕円の一部である弧の形状の溝をダイパッドの外周部に沿って重畳して配置することも可能である。レーザー加工で楕円形状を形成するには、レーザーの光軸をリードフレーム面に対し傾ければ良い。

図４には、本発明の半導体装置の製造フローを示した。まず、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＣｕ合金からなる平板の金属板を準備し、これを打ち抜き及びプレス加工を施してリードフレームを成形する。なお、円弧溝１０ａはリードフレームを金型によるプレス加工やレーザー加工することによって形成できる。円弧溝１０ａの側端のダム１２はプレス加工やレーザー加工時に溝の側端が盛り上げることで形成できる。（Ｓ１）。次いで、ダイパッド上にダイボンディングペーストを介して半導体チップを載置する（Ｓ２）。続くワイヤボンド工程Ｓ３は半導体チップ上の電極とリードフレームのリードとをワイヤで接続する工程である。

組立検査工程Ｓ４にて外観検査をした後、ダイパッド上の半導体チップを樹脂で被覆（Ｓ５）する。このとき、図３（ｂ）に示すように、ダム１２の突端は金型１３と接触して樹脂の流れ込みを堰き止める役目を果たす。そして、その後、余分な樹脂バリ取りを行う（Ｓ６）。従来の半導体装置であれば、この後にフラッシュバリ９を除去する工程になるが、本発明の半導体装置の製造工程においてはその工程は不要であり、リードメッキ工程Ｓ７とリード切断工程Ｓ８を経て本発明の半導体装置が完成する。

上記では、工程Ｓ１で円弧溝をリードフレームに設けたが、樹脂封止工程よりも前、すなわちＳ４工程以前に溝形成されれば良い。
尚、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１ 半導体装置
２ 半導体チップ
２ａ 半導体チップ底面
２ｂ 半導体チップ総厚
３ ダイパッド
３ａ ダイパッド底面
５ 吊りリード
５ａ 吊りリード基部
５ｂ 吊りリードアウター部
６ リード
６ａ リードインナー部
６ｂ リードアウター部
７ ボンディングワイヤ
８ 封止樹脂
９ フラッシュバリ
１０ａ 円弧溝
１０ｂ 溝
１１ 基準面
１２ ダム
１３ 金型
Ｓ１ リードフレーム成形工程
Ｓ２ ダイボンド工程
Ｓ３ ワイヤボンド工程
Ｓ４ 組立検査工程
Ｓ５ 樹脂封止工程
Ｓ６ 樹脂バリ取り工程
Ｓ７ リードメッキ工程
Ｓ８ リード切断工程

Claims (6)

1. 半導体チップと、接着剤を介して表面に前記半導体チップを固定するダイパッドと、前記ダイパッドの周辺から延在された複数のリードと、前記半導体チップと前記リードとを接続するボンディングワイヤと、前記半導体チップを封止する封止樹脂と、
   を備えた半導体装置において、
   前記ダイパッドの裏面は前記封止樹脂に覆われておらず、露出しており、
   前記封止樹脂に覆われていない前記裏面の周囲に、複数の円あるいは円の一部である円弧が部分的に重畳するように連続して設けられた円弧溝が形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記円弧溝の側端に、ダイパッド裏面の基準面よりも盛り上がっているダムを有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記円弧溝を構成する複数の円あるいは円の一部である円弧が楕円形状であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置。
4. リードフレームを成形する工程と、半導体チップをダイパッドに固定するダイボンド工程と、前記半導体チップとリードとをワイヤを介して接続するワイヤボンド工程と、前記半導体チップを封止樹脂により封止する工程とを備える半導体装置の製造方法であって、
   前記リードフレームを成形する工程において、前記リードフレームの裏面に複数の円あるいは円の一部である円弧が部分的に重畳するように連続して設けられた円弧溝を設けることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記円弧溝を形成するとともに、前記円弧溝の側端にダムを形成することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記円弧溝はプレス加工またはレーザー加工で形成することを特徴とする請求項４または請求項５記載の半導体装置の製造方法。

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