JP2017157638A - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の信頼性を損なうことなく、設備投資及び製作コストを抑えることが可能となり、小型化の要求にも応えることができるようにする。
【解決手段】複数の第１リードフレーム１を配置した第１集合リードフレームと、複数の第２リードフレーム２を配置した第２集合リードフレームとを設け、この第１集合リードフレームに半導体素子４、スペーサ７を搭載した後、第１集合リードフレームに第２集合リードフレームを重ね合わせて樹脂封止し、個片化することにより、第１リードフレーム１に、パッケージ裏面に露出する電極１ａとパッケージ端のリード部１ｂが設けられ、第２リードフレーム２にも、パッケージ表面に露出する電極２ａとパッケージ端のリード部２ｂが設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイオード装置や抵抗装置等のような電子部品に適用され、リードフレームにより表裏に放熱経路を設けた半導体パッケージ及びその製造方法に関する。

従来から、ダイオードや抵抗等の電子部品（半導体素子等）を電気回路に実装する場合、例えば表面実装タイプパッケージのようにリードがあるタイプのパッケージや、リードがないタイプのパッケージ等が多く使用されている。

近年、回路実装技術が向上し、高密度実装品が増えているが、ハンダ実装や溶接実装において小型化の要求が強く、熱ストレスによるダメージが入らないように、リードを有するタイプの小型パッケージを用いることが要請されている。また、ダイオードや抵抗等の電子部品自体の仕様範囲も広がり、これに伴い回路パッケージのサイズも大小様々なものが必要になっている。

更に、ダイオードや抵抗等の高出力化に伴い、小型・高放熱化の要求が強くなっており、下記特許文献１又は２に示されるように、パッケージの表裏面に封止樹脂から露出させた部分を有するパッケージも製作されている。

特開２０１１−９７０９０号公報 特開２０１５−１６０１６３号公報 特開平１０−２０００２４号公報 特開２０１５−１７７０８０号公報

ところで、上記特許文献１では、半導体（ＦＥＴ）パッケージにおいて、その表面にドレインクリツプの主表面、裏面にソースリード構造の主表面を露出させ、また裏面側の端部にソースリードとドレインリード等を設ける構造が採用されている。
しかし、この特許文献１に示すパッケージは、その表面に配置される主表面や電極等を切断金型で作製する工程と、上記主表面や電極等を半導体チップ表面やリード部へマウントする工程が必要であり、これら工程の追加によるコストアップが生じ、切断金型を作製する設備投資も必要である。
また、リードと半導体表面の両方に半田を接続する必要があるため、半田厚が安定せず、そのため、冷熱サイクルによる半田クラック問題等、信頼性への影響が懸念される。

このため、特許文献２に示されるように、半導体チップの表面に突起状電極（バンプ）によりリードを接合し、このリードの一部をパッケージ表面から露出させ、リードの端部をリード部としてパッケージ裏面に露出させることも提案されている。
しかし、このような構造の場合、半導体チップの表面との接合時の位置バラツキ等によりリード部の位置が不安定となるため、このリード部を押えなければならず、特許文献３のようなリードがあるタイプの表面実装パッケージで作製することが必要となる。

しかしながら、リードがあるタイプの表面実装パッケージでは、小型化の要求に対応できず、かつモールド金型や切断金型といった高額の投資が必要となる。また、パッケージ表面側の電極形状が変わる度に、モールド金型や切断金型を変更しなければならず、ピン数違いといった展開が難しくなる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体装置の信頼性を損なうことなく、設備投資及び製作コストを抑えることが可能となり、小型化の要求にも応えることができる半導体パッケージ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、半導体素子の表裏の一方側に接合された第１リードフレームと、上記半導体素子の表裏の他方側に接合された第２リードフレームとを有し、該半導体素子が樹脂封止される半導体パッケージであって、上記第１リードフレームは、パッケージ裏面に露出する露出部とパッケージ端に一部を露出するリード部とを有し、上記第２リードフレームは、パッケージ表面に露出する露出部とパッケージ端に一部を露出するリード部とを有することを特徴とする。
請求項２の発明は、上記第１リードフレーム又は第２リードフレームのいずれか一方のリードフレームを途中で折り曲げることにより上記リード部を他方のリードフレーム側へ配置し、上記第１リードフレーム及び第２リードフレームの両方のリード部をパッケージの表面側又は裏面側のいずれか一方のパッケージ端に一部を露出するように配置したことを特徴とする。
請求項３の発明に係る上記リード部は、上下面を露出し、側面部をモールド樹脂形成することを特徴とする。

請求項４の発明に係る半導体パッケージの製造方法は、複数の第１リードフレームを配置した第１集合リードフレームと、複数の第２リードフレームを配置した第２集合リードフレームとを形成し、かつこれら第１及び第２の集合リードフレームには、位置合わせのための位置決め部を設け、上記第１集合リードフレーム又は第２集合リードフレームのいずれか一方のリードフレームに半導体素子を搭載し、上記一方の集合リードフレームに、上記の位置決め部を用いて、上記半導体素子を間に挟むように他方の集合リードフレームを重ね合わせ、パッケージ裏面に上記第１リードフレームの露出部を露出しかつパッケージ端にリード部の一部を露出し、パッケージ表面に上記第２リードフレームの露出部を露出しかつパッケージ端にリード部の一部を露出する状態としてモールド樹脂により封止し、この樹脂封止した重ね合せの集合リードフレームを個片化して回路パッケージを製作することを特徴とする。
請求項５の発明の半導体パッケージの製造方法は、上記第１リードフレーム又は第２リードフレームのいずれか一方のリードフレームを途中で折り曲げ、上記リード部を他方のリード部側へ配置し、モールド樹脂により封止することを特徴とする。
請求項６の発明の半導体パッケージの製造方法は、上記モールド樹脂封止の際に、上記リードフレームのリード部をモールド金型で押えることにより、上下面を露出させた上記リード部を形成することを特徴とする。

上記の構成によれば、複数の第１リードフレームを配置した第１集合リードフレームと、複数の第２リードフレームを配置した第２集合リードフレームとが形成され、例えば第１集合リードフレームにパッケージ単位で半導体素子を搭載した後、この第１集合リードフレームに第２集合リードフレームを重ね合わせて樹脂封止し、個片化することにより、パッケージ裏面に第１リードフレームの露出部を露出し、かつパッケージ端にリード部の一部を露出し、パッケージ表面に第２リードフレームの露出部を露出し、かつパッケージ端にリード部の一部を露出する半導体パッケージが得られる。

本発明の構成によれば、半導体装置の信頼性を損なうことなく、設備投資及び製作コストを抑えることが可能となり、小型化の要求にも応えることができる。即ち、半導体素子毎に電極をマウントするのではなく、２つのリードフレームを重ね合わせて製造するので、製造コストが抑えられ、またモールド樹脂封止した後に、ブレードダイシングにより切断するため、切断金型で個片化した電極をマウントするタイプのように、切断金型を必要とせず、製造コストを抑制することができる。

また、低投資で小型・高放熱化を実現できる半導体パッケージ構造をベースとし、半導体素子の表裏面に半田等により接続された電極等が配置され、表裏からの熱放散が可能な構造となるため、更なる小型化と高放熱化の要求に応えることが可能となる。
更に、金型によりリード部を押えて行うモールド封止工法を採用すれば、リード部の上下のバラツキを抑制することができるという効果がある。

本発明に係る実施例の半導体パッケージの構成（樹脂を透視したもの）を示し、図（Ａ）は上面図、図（Ｂ）は正面図（断面の斜線等省略）、図（Ｃ）は側面図（断面の斜線等省略）である。 実施例の半導体パッケージを示し、図（Ａ）は表面図、図（Ｂ）は裏面図である。 実施例の半導体パッケージの製造で用いられるリードフレームの構成を示し、図（Ａ）は第１集合リードフレームの図、図（Ｂ）は第２集合リードフレームの図、両集合リードフレームを重ねたときの図である。 実施例の半導体パッケージにおいてモールド樹脂成形前の構成を示す上面図である。 実施例の半導体パッケージの製造における樹脂封止工程のリード部を示す図である。

図１及び図２に、実施例の半導体パッケージの構成が示されており、図１において、符号の１ａは第１リードフレーム（１）の露出部で、パッケージ裏面の電極、１ｂは第１リードフレームのリード部（リード）で、パッケージの右側面（図の右側）に２箇所、左側面（図の左側）に３箇所設けられる。２ａは、第２リードフレーム（２）の露出部で、パッケージ表面の電極、２ｂは第２リードフレームのリード部（リード）で、パッケージの右側面の中央に１箇所設けられる。このリード部（リード）２ｂは、途中で折り曲げられ、第１リードフレームのリード部（リード）１ｂと同じ高さに形成される。
４は、第１リードフレームの電極１ａの上に、導電性接着剤（半田、金属ペースト）５を介して接続された半導体素子、６は半導体素子４の電極４ａとリード部１ｂを接続するワイヤ、７は半導体素子４の上に導電性接着剤５を介して設けられたスペーサ（銅板等）、８は封止後の樹脂である。

図２（Ａ）は、実施例のパッケージの表面であり、この表面には、第２リードフレーム（２）の電極２ａが露出し、一段下がった右端の中央に、第２リードフレーム（２）のリード部２ｂが１箇所露出し、一段下がった左右端両方に、第１リードフレーム（１）のリード部１ｂが５箇所露出する。
図２（Ｂ）は、パッケージの裏面であり、この裏面には、第１リードフレーム（１）の電極（１ａ）が露出し、左右端に第１リードフレーム（１）の５箇所のリード部１ｂが露出し、右端に第２リードフレーム（２）の１箇所のリード部２ｂが露出することになる。

図３には、第１及び第２の集合リードフレームの構成（一部）が示されており、実施例では、多数の回路パッケージを製作するために、パッケージ単位（切断線１００で区切られた領域）のリードフレームを多数集合配置させた集合リードフレームが用いられる。
図３（Ａ）の第１集合リードフレーム１０は、フレーム基板にエッチング等で空隙部を開けることで、切断線１００にて区切られるパッケージ単位の第１リードフレーム１が複数、配列・形成されたもので、図３（Ｂ）の第２集合リードフレーム２０も、フレーム基板に空隙（孔）を開けることで、切断線１００にて区切られるパッケージ単位の第２リードフレーム２が複数、配列・形成されたものである。

また、上記第１集合リードフレーム１０と第２集合リードフレーム２０には、これらを重ね合わせて位置決めするために、所定の位置に位置決め孔（位置決め部に相当する）１２が形成されており、半導体素子４等を搭載した後、この半導体素子４を間に挟む形で、図３（Ｃ）に示されるように、この位置決め孔１２によって、第１集合リードフレーム１０と第２集合リードフレーム２０、即ち第１リードフレーム１と第２リードフレーム２が重ね合わされる。

実施例の半導体パッケージでは、図１に示されるように、第１リードフレーム１の電極１ａに導電性接着剤５を介して半導体素子４の裏面を接続すると共に、この半導体素子４の電極４ａをリード部１ｂにワイヤボンディングし、その後、半導体素子４の表面に導電性接着剤５によりスペーサ７を接続し、このスペーサ７の上に導電性接着剤５を介して第２リードフレーム２の電極２ａを接続する。即ち、スペーサ７上に導電性接着剤５を塗布した後、図３（Ｃ）のように、第２集合リードフレーム２０を位置決め孔１２によって第１集合リードフレーム１０に重ね合わせることで、個々のパッケージでは図４に示される状態となる。

そして、図４の状態からモールド金型を用いて樹脂を供給することでパッケージが封止され、図３（Ｃ）の鎖線の切断線１００に沿ってブレードダイシングを行い、個片化することで、個々のパッケージが製作される。
このモールド樹脂封止では、図５に示されるように、金型１５の突起部１６によって、リード部（例えば１ｂ，２ｂ）が押えられ、これによって、上下面が露出し、側面に樹脂が充填されるリード部１ｂ，２ｂを得ることができ、リード部１ｂ，２ｂの上下のバラツキを抑制することも可能となる。

以上のように、実施例では、第１リードフレーム１の電極１ａと第２リードフレーム２の電極２ａがパッケージの表裏面から露出しており、これによって放熱経路が形成され、高い放熱効果が得られる。また、第１リードフレーム１と第２リードフレーム２の両方にリード部１ａ，１ｂがセットで設けられ、半導体素子４の表裏の両方から配置されるリードとして利用することができる。

実施例では、導電性接着剤（半田等）により搭載される半導体素子４の厚さが比較的薄いため、銅板等のスペーサ７を配置したが、このスペーサ７は必須のものではなく、またスペーサ７により半導体素子４を半田接合していない領域において、例えば金線や銅線等の金属ワイヤ６により、半導体素子４をリード部１ｂに結線するようにしたが、このようなワイヤ接続も必須ではない。更に、上記第１リードフレーム１と第２リードフレーム２は、半導体素子４の電気的な経路として使用することもできる。

実施例では、半導体素子４の裏面側に第１リードフレーム１を配置し、表面側に第２リードフレーム２を配置したが、この関係は逆としてもよく、またリード部１ｂをパッケージの左右に設けたが、パッケージの左側のリード部１ｂを配置しない構成としてもよい。

１…第１リードフレーム、 ２…第２リードフレーム、
１ａ，２ａ…電極（露出部）、 １ｂ，２ｂ…リード、
４…半導体素子、 ４ａ…電極、
５…導電性接着剤、 ６…ワイヤ、
７…スペーサ（銅板）、 ８…樹脂、
１０…第１集合リードフレーム、２０…第２集合リードフレーム、
１２…位置決め孔、 １５…金型、
１００…切断線。

Claims (6)

1. 半導体素子の表裏の一方側に接合された第１リードフレームと、
   上記半導体素子の表裏の他方側に接合された第２リードフレームとを有し、該半導体素子が樹脂封止される半導体パッケージであって、
   上記第１リードフレームは、パッケージ裏面に露出する露出部とパッケージ端に一部を露出するリード部とを有し、
   上記第２リードフレームは、パッケージ表面に露出する露出部とパッケージ端に一部を露出するリード部とを有する半導体パッケージ。
2. 上記第１リードフレーム又は第２リードフレームのいずれか一方のリードフレームを途中で折り曲げることにより上記リード部を他方のリードフレーム側へ配置し、上記第１リードフレーム及び第２リードフレームの両方のリード部をパッケージの表面側又は裏面側のいずれか一方のパッケージ端に一部を露出するように配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。
3. 上記リード部は、上下面を露出し、側面部をモールド樹脂形成することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体パッケージ。
4. 複数の第１リードフレームを配置した第１集合リードフレームと、複数の第２リードフレームを配置した第２集合リードフレームとを形成し、かつこれら第１及び第２の集合リードフレームには、位置合わせのための位置決め部を設け、
   上記第１集合リードフレーム又は第２集合リードフレームのいずれか一方のリードフレームに半導体素子を搭載し、
   上記一方の集合リードフレームに、上記の位置決め部を用いて、上記半導体素子を間に挟むように他方の集合リードフレームを重ね合わせ、パッケージ裏面に上記第１リードフレームの露出部を露出しかつパッケージ端にリード部の一部を露出し、パッケージ表面に上記第２リードフレームの露出部を露出しかつパッケージ端にリード部の一部を露出する状態としてモールド樹脂により封止し、
   この樹脂封止した重ね合せの集合リードフレームを個片化して回路パッケージを製作する半導体パッケージの製造方法。
5. 上記第１リードフレーム又は第２リードフレームのいずれか一方のリードフレームを途中で折り曲げ、上記リード部を他方のリード部側へ配置し、モールド樹脂により封止することを特徴とする請求項４記載の半導体パッケージの製造方法。
6. 上記モールド樹脂封止の際に、上記リードフレームのリード部をモールド金型で押えることにより、上下面を露出させた上記リード部を形成することを特徴とする請求項４又は５記載の半導体パッケージの製造方法。

Images