JP2017191863A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ端子の引っ張りに対する強度を向上させることができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置１は、電子回路３が形成された基体と、電子回路３の入出力の端子であって基体に形成されたパッド部２６と、パッド部２６に接合された導電性部材６と、一方の端部が導電性部材６に接合され、長手方向の引っ張りによる導電性部材６からの剥がれを抑制するアンカー部７２を一方の端部に有するコネクタ端子としてのリードフレーム７と、基体、導電性部材６、及びリードフレーム７の一方の端部を覆って一体とする封止樹脂から形成された封止体９と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置に関する。

従来の技術として、半導体チップを内包したモールド部と、半導体チップと共にモールド部に内包され、その一部がモールド部の１つの面から露出したリード端子と、を備えた半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この半導体装置は、モールド部から露出したリード端子がコネクタなどと接続される接続端子となっている。この接続端子は、アンカー部がモールド部内に形成されている。このアンカー部は、接続端子が延びる方向に引っ張られた際、モールド部から抜けないように、引っ張られる方向に交差した方向に幅が広くされている。

特開２０１５−９５４８６号公報

しかし従来の半導体装置は、アンカー部の幅が広くされているのみなので引っ張りに対する強度が不足する可能性がある。

従って本発明の目的は、コネクタ端子の引っ張りに対する強度を向上させることができる半導体装置を提供することにある。

本発明の一態様は、電子回路が形成された基体と、電子回路の入出力の端子であって基体に形成されたパッド部と、パッド部に接合された導電性部材と、一方の端部が導電性部材に接合され、長手方向の引っ張りによる導電性部材からの剥がれを抑制するアンカー部を一方の端部に有するコネクタ端子と、基体、導電性部材、及びコネクタ端子の一方の端部を覆って一体とする封止樹脂から形成された封止体と、を備えた半導体装置を提供する。

本発明によれば、コネクタ端子の引っ張りに対する強度を向上させることができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る半導体装置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、アンカー部の一例を示す概略図であり、図１（ｃ）は、アンカー部の変形例を示す概略図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施の形態に係る半導体装置の製造工程の一例を示す概略図であり、図２（ｄ）は、パッド部とアンカー部の接合部分の一例を示す上面図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る半導体装置は、電子回路が形成された基体と、電子回路の入出力の端子であって基体に形成されたパッド部と、パッド部に接合された導電性部材と、一方の端部が導電性部材に接合され、長手方向の引っ張りによる導電性部材からの剥がれを抑制するアンカー部を一方の端部に有するコネクタ端子と、基体、導電性部材、及びコネクタ端子の一方の端部を覆って一体とする封止樹脂から形成された封止体と、を備えて概略構成されている。

この半導体装置は、コネクタ端子がワイヤを介してパッド部と電気的に接続される場合と比べて、コネクタ端子がパッド部に配置された導電性部材に接合され、接合の接触面積が大きくなると共にアンカー部が封止体からの抜け止めとなるので、コネクタ端子の引っ張りに対する強度を向上させることができる。

[実施の形態]
（半導体装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る半導体装置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、アンカー部の一例を示す概略図であり、図１（ｃ）は、アンカー部の変形例を示す概略図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施の形態に係る半導体装置の製造工程の一例を示す概略図であり、図２（ｄ）は、パッド部とアンカー部の接合部分の一例を示す上面図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１（ａ）のII-II線で切断した断面の一例を示している。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

この半導体装置１は、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、電子回路３が形成された基体と、電子回路３の入出力の端子であって基体に形成されたパッド部２６と、パッド部２６に接合された導電性部材６と、一方の端部が導電性部材６に接合され、長手方向の引っ張りによる導電性部材６からの剥がれを抑制するアンカー部７２を一方の端部に有するコネクタ端子としてのリードフレーム７と、基体、導電性部材６、及びリードフレーム７の一方の端部を覆って一体とする封止樹脂から形成された封止体９と、を備えて概略構成されている。

上述の基体は、一例として、矩形状を有する基板２であるがこれに限定されず、他の形状であっても良い。

（基板２の構成）
基板２は、例えば、プリント配線基板である。この基板２の表面２０には、電子回路３が形成されている。この電子回路３は、図１（ａ）に示すように、複数のパッド部２６及び半導体素子３０を有している。本実施の形態では、半導体素子３０の端子３２の数に合わせて３つのパッド部２６が並んで形成されている。

パッド部２６は、例えば、図１（ｂ）に示すように、矩形状の第１のパッド２４及び第２のパッド２５を連結した形状を有している。このパッド部２６は、例えば、金、銅などの導電性を有する材料を用いて形成されている。

本実施の形態のパッド部２６は、一例として、銅メッキによって形成されている。パッド部２６の第１のパッド２４には、半導体素子３０が電気的に接続される。第２のパッド２５には、リードフレーム７が電気的に接続される。

半導体素子３０は、一例として、検出した物理量を電気的な量に変換するセンサ、センサの出力を増幅するアンプなどを備えたチップである。このセンサは、一例として、検出対象の接近に伴う磁場の変化を電気的な量に変換する磁気センサを備えている。

半導体素子３０は、上部に複数の端子３２が露出している。この端子３２は、ワイヤ４を介して第１のパッド２４と電気的に接続されている。このワイヤ４は、細い金属線である。ワイヤ４は、例えば、金、アルミニウム、銅などの導電性を有する材料を用いて形成されている。

半導体素子３０は、一例として、パッド部２６、ワイヤ４及び端子３２を介して駆動電圧が入力され、端子３２、ワイヤ４及びパッド部２６を介して変換された電気的な量の信号である検出信号を出力する。

（導電性部材６の構成）
導電性部材６は、例えば、図２（ｂ）に示すように、導電性接着部材５を介して、パッド部２６の第２のパッド２５に接合されている。つまり導電性部材６は、例えば、半田又は導電性接着剤などの導電性接着部材５を介してパッド部２６と接合されている。本実施の形態の導電性部材６は、導電性接着部材５としての半田を用いて第２のパッド２５に接合されている。

導電性部材６は、例えば、アルミニウム、銅などの導電性を有する材料である。この導電性部材６は、第２のパッド２５の形状に応じた矩形状を有している。

（リードフレーム７の構成）
リードフレーム７は、例えば、打ち抜きやエッチングなどにより、基部７０が細長い板形状に形成されている。またリードフレーム７は、例えば、アルミニウム、銅などの導電性を有する金属材料、又は真鍮などの合金材料を用いて形成される。なおリードフレーム７は、例えば、錫、ニッケル、金、銀などの金属材料を用いたメッキ処理が表面に施されていても良い。

リードフレーム７の基部７０の一方の端部には、図１（ｂ）に示すように、接続部７１が形成されている。この接続部７１は、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、導電性部材６に接合されている。

またリードフレーム７の基部７０の他方の端部である端子部７３は、図１（ａ）に示すように、封止体９の一方の面から露出している。この端子部７３は、半導体装置１が接続されるコネクタのメス端子に挿入されるオス端子となる。そして端子部７３の先端は、先細り形状を有している。

本実施の形態の導電性部材６とリードフレーム７の接続部７１は、溶接によって接合されている。具体的には、導電性部材６と接続部７１は、溶接によって形成された溶融部８によって接合されている。なお導電性部材６とリードフレーム７の接合は、導電性接着剤による接合であっても良い。

この溶融部８は、溶接の際に溶融した導電性部材６と接続部７１によって形成された溶融池が冷えて形成される。溶融部８は、例えば、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、導電性部材６と接続部７１とが重なった部分に形成される。

この接続部７１には、アンカー部７２が形成されている。このアンカー部７２は、例えば、図２（ｄ）に示すように、リードフレーム７の終端部の幅が短手方向に長くされて形成されている。そしてアンカー部７２には、図１（ｂ）及び図２（ｄ）に示すように、基部７０の両側面部に段差７２０が形成される。

半導体装置１は、封止体９が形成されると、リードフレーム７の接続部７１上に封止体９が形成されると共に、段差７２０に封止体９が形成される。よってリードフレーム７は、接続部７１上の封止体９によって導電性部材６から剥がれ難くなると共に、段差７２０に形成された封止体９が抜け止めとなって封止体９から抜け難くなる。従ってリードフレーム７は、コネクタの抜き差しが行われてもパッド部２６との電気的な接続が保たれる。

なお変形例としてアンカー部７２は、図１（ｃ）に示すように、外形が円形となる貫通孔７２１として接続部７１に形成されても良い。この貫通孔７２１には、封止体９が形成される。従ってリードフレーム７は、コネクタの抜き差しが行われても剥がれや抜けが抑制され、パッド部２６との電気的な接続が保たれる。

また他の変形例として貫通孔７２１は、外形が矩形状であっても良い。貫通孔７２１が矩形状であった場合、図２（ｄ）に矢印で示す長手方向の引っ張りと共に、貫通孔７２１を中心としたリードフレーム７の回転が抑制される。

（封止体９の構成）
封止体９は、上述のように、基板２、導電性部材６及びリードフレーム７の接続部７１を封止樹脂で覆って一体とするようにモールド成形により形成される。この封止樹脂は、例えば、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）樹脂やエポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材などを加えた熱硬化性成形材料を用いて行われる。本実施の形態では、封止樹脂としてエポキシ樹脂が使用される。封止体９は、例えば、主に半導体素子３０などを光、熱及び湿度などの環境から保護している。

以下に半導体装置１の製造方法について各図を参照しながら説明する。

（半導体装置１の製造方法）
まず図２（ａ）に示すように、電子回路３が形成された基板２を準備する。この基板２は、ワイヤボンディング法によって半導体素子３０の端子３２とパッド部２６の第１のパッド２４との電気的な接続がなされている。

次に図２（ｂ）に示すように、導電性接着部材５を介して、導電性部材６を第２のパッド２５に接合する。

次に図２（ｃ）に示すように、溶接によって導電性部材６とリードフレーム７とを接合する。この際、導電性部材６とリードフレーム７には、溶融部８が形成される。

次にリードフレーム７が接合された基板２を金型に配置して封止樹脂を流し込み、モールド成形によって封止体９を形成して図１（ａ）に示す半導体装置１を得る。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る半導体装置１は、リードフレーム７の引っ張りに対する強度を向上させることができる。具体的には、半導体装置１は、リードフレームがワイヤを介してパッド部と電気的に接続される場合と比べて、リードフレーム７がパッド部２６に配置された導電性部材６に接合されて接合の接触面積が大きくなると共に、アンカー部７２の段差７２０に形成された封止体９が抜け止めとなり、リードフレーム７が封止体９から抜け難くなる。従って半導体装置１は、リードフレーム７の引っ張りに対する強度を向上させることができる。

またリードフレームとパッド部をワイヤによって接続する場合、ワイヤとリードフレームとの密着性を高めるため、金属めっき（例えばニッケルめっき）などを行う必要があり、コスト増加の一因となっていた。しかもこの金属メッキは、封止体９の封止樹脂との密着性が低く、リードフレームとパッド部の導通不良の原因となる可能性がある。しかし半導体装置１は、溶接や接着によって導電性部材６とリードフレーム７とを接合するので、密着性を高めるための金属めっきを行う必要がない。従って半導体装置１は、コネクタの抜き差しが繰り返されても電気的な接続が良好に保てて信頼性が高く、そして金属メッキの工程が必要ないので、工程数が減って低コストで製造される。このようにリードフレーム７は、導電性部材６に接合されたことで、引っ張りの強度が高く、電気的な接続に対する信頼性が高いので、コネクタ端子として好適に使用される。

半導体装置１は、ワイヤ４がコネクタの抜き差しによって力が加わるリードフレーム７に直接接続されていないので、ワイヤがコネクタ端子に直接接続される場合と比べて、コネクタの抜き差しによってワイヤ４が切断されたり、剥がれたりすることがなく、信頼性が高い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、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。

１…半導体装置、２…基板、３…電子回路、４…ワイヤ、５…導電性接着部材、６…導電性部材、７…リードフレーム、８…溶融部、９…封止体、２０…表面、２４…第１のパッド、２５…第２のパッド、２６…パッド部、３０…半導体素子、３２…端子、７０…基部、７１…接続部、７２…アンカー部、７３…端子部、７２０…段差、７２１…貫通孔

Claims (3)

1. 電子回路が形成された基体と、
   前記電子回路の入出力の端子であって前記基体に形成されたパッド部と、
   前記パッド部に接合された導電性部材と、
   一方の端部が前記導電性部材に接合され、長手方向の引っ張りによる前記導電性部材からの剥がれを抑制するアンカー部を前記一方の端部に有するコネクタ端子と、
   前記基体、前記導電性部材、及び前記コネクタ端子の前記一方の端部を覆って一体とする封止樹脂から形成された封止体と、
   を備えた半導体装置。
2. 前記導電性部材と前記コネクタ端子の前記一方の端部は、溶接によって形成された溶融部によって接合されている、
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記導電性部材は、半田又は導電性接着剤により前記パッド部と接合される、
   請求項１又は２に記載の半導体装置。

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