JP2018060908A

JP2018060908A - 半導体装置

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Publication number: JP2018060908A
Application number: JP2016197086A
Authority: JP
Inventors: 基治芳我; Motoharu Haga
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: JP6842270B2

Abstract

【課題】半導体素子に設けられた電極パッドにおけるボンディングワイヤの接続不良を防止し、信頼性の確保を図ることが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】電極パッド１１１ａが設けられた素子表面１１１を有する半導体素子１１と、素子表面１１１と同方向を向く第１パッド表面２１１を有する第１パッド部２１と、第１方向Ｘに対して傾斜し、かつ第１パッド部２１につながる第１中間部２３とを含む第１リード２と、素子表面１１１と同方向を向き、かつ半導体素子１１が搭載される第２パッド表面３１１を有する第２パッド部３１と、第１方向Ｘに対して傾斜し、かつ第２パッド部３１につながる第２中間部３３とを含む第２リード３と、半導体素子１１を覆う封止樹脂６と、を備え、第１中間部２３および第２中間部３３は、ともに封止樹脂６の内部に位置し、厚さ方向Ｚにおいて、第１パッド表面２１１の位置が第２パッド表面３１１の位置に等しい。【選択図】図４

Description

本発明は、Ａｌ層を含む電極パッドが設けられた半導体素子をリードに搭載した半導体装置に関する。

従来、電極パッドが設けられた半導体素子を、金属製のリードの一部であるパッドに搭載し、電極パッドおよび当該パッドが含まれるリードとは離間して配置されたリードを接続するボンディングワイヤを備えた半導体装置が普及している。このような半導体装置においては、特許文献１に開示されているように、電極パッドの表面はＡｌ層によって構成され、当該電極パッドにＡｕから構成されるボンディングワイヤが接続されることが比較的多い。

このように表面がＡｌ層によって構成された電極パッドにボンディングワイヤを接続したとき、特許文献１の図７に示すようなパッケージ構造である場合、電極パッドにおいてボンディングワイヤの接続不良が発生する場合があることを発明者によって確認された。特許文献１の図７に示すようなパッケージ構造は、リードの厚さ方向において、半導体素子が搭載されるパッド（チップ搭載部）の表面の位置と、ボンディングワイヤが接続されるリード（インナーリード）の表面の位置とが異なる構成となっている。また、表面がＡｌ層によって構成された電極パッドにボンディングワイヤを接続する場合、超音波で電極パッドを振動させて不動態膜を破壊しつつボンディングワイヤを接続する必要がある。

このようなパッケージ構造において超音波で電極パッドを振動させたとき、当該超音波が半導体素子を介してリードに伝達し、リードが大きく振動しやすくなる特性がある。ボンディングワイヤを形成する工程では、半導体素子が搭載されたリードをヒートブロックに配置して、当該リードを加熱しつつボンディングワイヤを形成することが一般的である。リードの厚さ方向において、各々のリードの表面の位置が異なると、ヒートブロックの加工が複雑となり、かつ工作精度が低下する。このため、当該リードとヒートブロックとの間に隙間が生じることによって、リードが大きく振動しやすくなる。リードが大きく振動すると半導体素子により大きな振動が発生し、電極パッドとボンディングワイヤとの間に空隙などが形成されやすくなることから、ボンディングワイヤの接続不良が発生するものと考えられる。したがって、ボンディングワイヤの接続不良により半導体装置の信頼性の確保が困難となることが懸念される。

特開２０１３−１８７３７３号公報

本発明は上記事情に鑑み、半導体素子に設けられた電極パッドにおけるボンディングワイヤの接続不良を防止し、信頼性の確保を図ることが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される半導体装置は、厚さ方向を向き、かつ電極パッドが設けられた素子表面を有する半導体素子と、前記半導体素子の前記素子表面と同方向を向く第１パッド表面を有する第１パッド部と、前記厚さ方向に直交する第１方向に延出する第１端子部と、前記第１方向に対して傾斜し、かつ前記第１パッド部および前記第１端子部を連結する第１中間部と、を含む第１リードと、前記半導体素子の前記素子表面と同方向を向き、かつ前記半導体素子が搭載される第２パッド表面を有する第２パッド部と、前記第１方向に延出する第２端子部と、前記第１方向に対して傾斜し、かつ前記第２パッド部および前記第２端子部を連結する第２中間部と、を含み、かつ前記厚さ方向および前記第１方向の双方に直交する第２方向に前記第１リードから離間して配置された第２リードと、前記電極パッドと前記第１パッド部の前記第１パッド表面とを接続する第１ボンディングワイヤと、前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、前記第１中間部および前記第２中間部は、ともに前記封止樹脂の内部に位置し、前記厚さ方向において、前記第１パッド部の前記第１パッド表面の位置が前記第２パッド部の前記第２パッド表面の位置に等しいことを特徴としている。

本発明の実施において好ましくは、前記電極パッドは、Ａｌ層を含む。

本発明の実施において好ましくは、前記第２パッド部には、前記第２パッド表面と同方向を向く突起表面を有し、かつ前記第２方向に延出する突起が形成され、前記厚さ方向において、前記突起表面の位置が前記第２パッド表面の位置に等しい。

本発明の実施において好ましくは、前記電極パッドと前記突起の前記突起表面とを接続する第２ボンディングワイヤを備える。

本発明の実施において好ましくは、前記突起は、前記半導体素子を挟んだ前記第２パッド部の両側にそれぞれ形成され、一方の前記突起に前記第２ボンディングワイヤが接続されている。

本発明の実施において好ましくは、前記第１パッド部の前記第１パッド表面と、前記第２パッド部の前記第２パッド表面と、前記突起の前記突起表面とを覆う内装めっき層を備える。

本発明の実施において好ましくは、前記内装めっき層は、Ａｇから構成される。

本発明の実施において好ましくは、前記第１リードおよび前記第２リードは、ともに同一の材料から構成される。

本発明の実施において好ましくは、前記第１リードおよび前記第２リードは、ともにＣｕを主成分とし、かつＮｉ、ＳｎおよびＰが含有された合金から構成される。

本発明の実施において好ましくは、前記第１リードは、一対の部材から構成され、かつ前記第２方向において前記第２端子部の両側に配置されている。

本発明の実施において好ましくは、前記半導体素子の前記素子表面と同方向を向く第３パッド表面を有する第３パッド部と、前記第１端子部が延出する方向とは反対方向に延出する第３端子部と、前記第１方向に対して傾斜し、かつ前記第３パッド部および前記第３端子部を連結する第３中間部と、を含み、かつ前記第１方向において、前記第２パッド部に対し各々の前記第１リードとは反対側に配置された一対の第３リードを備える。

本発明の実施において好ましくは、前記第３リードは、前記第１リードおよび前記第２リードと同一の材料から構成される。

本発明の実施において好ましくは、前記第３リードの形状は、前記第１リードの形状に等しい。

本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向において、前記第３パッド部の前記第３パッド表面の位置が前記第２パッド部の前記第２パッド表面の位置に等しい。

本発明の実施において好ましくは、前記第３中間部は、前記封止樹脂の内部に位置している。

本発明の実施において好ましくは、前記電極パッドと前記第３パッド部の前記第３パッド表面とを接続する第３ボンディングワイヤを備える。

本発明の実施において好ましくは、前記半導体素子に形成された回路には、オペアンプを含む。

本発明の実施において好ましくは、前記第１端子部および前記第２端子部は、ともに前記封止樹脂から外部に露出している。

本発明の実施において好ましくは、前記第１端子部は、前記第１パッド部の前記第１パッド表面と同方向を向く第１端子部表面を有し、前記第２端子部は、前記第２パッド部の前記第２パッド表面と同方向を向く第２端子部表面を有し、前記厚さ方向において、前記第１端子部表面の位置が前記第２端子部表面の位置に等しい。

本発明の実施において好ましくは、前記第１端子部は、前記第１端子部表面とは反対側を向く第１端子部裏面を有し、前記第２端子部は、前記第２端子部表面とは反対側を向く第２端子部裏面を有し、前記封止樹脂は、前記第１端子部裏面および前記第２端子部裏面と同方向を向く樹脂裏面を有し、前記厚さ方向において、前記第１端子部裏面および前記第１端子部裏面の位置がともに前記樹脂裏面の位置に等しい。

本発明の実施において好ましくは、外部に露出した前記第１端子部および前記第２端子部を覆う外装めっき層を備える。

本発明の実施において好ましくは、前記外装めっき層は、Ｓｎを主成分とする合金から構成される。

本発明の実施において好ましくは、前記封止樹脂は、電気絶縁性および熱硬化性を有する合成樹脂から構成される。

本発明の実施において好ましくは、前記封止樹脂は、エポキシ樹脂から構成される。

本発明にかかる半導体装置は、厚さ方向を向く素子表面に電極パッドが設けられた半導体素子と、素子表面と同方向を向く第１パッド表面を有する第１パッド部を含む第１リードとを備える。また、当該半導体装置は、半導体素子が搭載され、かつ素子表面と同方向を向く第２パッド表面を有する第２パッド部を含むとともに、第１リードから離間して配置された第２リードとを備える。厚さ方向Ｚにおいて、第１パッド部の第１パッド表面の位置が第２パッド部の第２パッド表面の位置に等しい構成となっている。このような構成をとることによって、第１ボンディングワイヤの形成の際、電極パッドに超音波を与えると第１パッド部および第２パッド部に発生する当該超音波に起因した振動が低減されるため、半導体素子に発生する振動が抑制される。よって、電極パッドに対して第１ボンディングワイヤを強固に接続し、電極パッドにおける第１ボンディングワイヤの接続不良を防止することができる。したがって、本発明にかかる半導体装置によれば、ボンディングワイヤの接続不良が防止され、信頼性の確保を図ることが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明にかかる半導体装置の平面図である。図１に示す半導体装置の斜視図（封止樹脂および外装めっき層を省略）である。図１に示す半導体装置の正面図である。図１に示す半導体装置の正面図（封止樹脂を透過）である。図１に示す半導体装置の底面図である。図１に示す半導体装置の右側面図である。図１に示す半導体装置の背面図である。図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図１のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図１のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。図１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。図１に示す半導体装置の製造時の状態を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について、添付図面に基づいて説明する。

図１〜図１２に基づき、本発明にかかる半導体装置Ａ１０について説明する。半導体装置Ａ１０は、半導体素子１１、接合層１２、第１リード２、第２リード３、第３リード４、複数のボンディングワイヤ５、封止樹脂６、内装めっき層７１および外装めっき層７２を備える。

図１は、半導体装置Ａ１０の平面図である。図２は、半導体装置Ａ１０の斜視図であり、理解の便宜上、封止樹脂６および外装めっき層７２を省略して示している。図３は、半導体装置Ａ１０の正面図である。図４は、半導体装置Ａ１０の正面図であり、理解の便宜上、封止樹脂６を透過して示している。図５は、半導体装置Ａ１０の底面図である。図６は、半導体装置Ａ１０の右側面図である。図７は、半導体装置Ａ１０の背面図である。図８は、図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図９は、図１のＩＸ−ＩＸ線（図１に示す一点鎖線）に沿う断面図である。図１０は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図１１は、図１のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。図１２は、図１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。なお、図４において、透過して示している封止樹脂６の外形を想像線（二点鎖線）で記載している。

これらの図に示す半導体装置Ａ１０は、スマートフォンやタブレットＰＣなどの電子機器の回路基板に表面実装される形式のものである。ここで、説明の便宜上、半導体装置Ａ１０の第１リード２、第２リード３および第３リード４の厚さ方向Ｚ（以下、単に「厚さ方向Ｚ」という。）に直交する方向を第１方向Ｘと、厚さ方向Ｚおよび第１方向Ｘの双方に直交する方向を第２方向Ｙと呼ぶ。たとえば図１および図２に示す平面図において、第１方向Ｘは平面図の上下方向、第２方向Ｙは平面図の左右方向である。本実施形態においては、封止樹脂６に覆われた半導体装置Ａ１０の部分の厚さ方向Ｚ視（以下「平面視」という。）の形状は矩形状である。

半導体素子１１は、半導体装置Ａ１０の機能の中枢となる部分である。図２に示すように、半導体素子１１の平面視の形状は矩形状である。本実施形態にかかる半導体素子１１に形成された回路には、オペアンプを含む。半導体素子１１は、素子表面１１１、電極パッド１１１ａおよび素子裏面１１２を有する。素子表面１１１は、厚さ方向Ｚにおいて後述する第２パッド部３１（第２リード３）の第２パッド表面３１１と同方向を向く面である。素子表面１１１に電極パッド１１１ａが複数設けられている。各々の電極パッド１１１ａは、半導体素子１１の内部に形成された回路に導通している。また、各々の電極パッド１１１ａには、複数のボンディングワイヤ５のうちいずれか１本が接続されている。電極パッド１１１ａは、Ａｌ層を含み、当該Ａｌ層が素子表面１１１から露出している。素子裏面１１２は、厚さ方向Ｚにおいて素子表面１１１とは反対側を向き、かつ第２パッド部３１の第２パッド表面３１１と対向する面である。素子裏面１１２に接合層１２が接している。なお、本実施形態においては、素子裏面１１２に電極パッド１１１ａが設けられていないため、素子裏面１１２は第２パッド部３１の第２パッド表面３１１に導通していない。

接合層１２は、図２、図４、図８および図１０〜図１２に示すように、半導体素子１１の素子裏面１１２と、第２パッド部３１（第２リード３）の第２パッド表面３１１との間に介在する部分である。接合層１２によって、半導体素子１１はダイボンディングにより第２パッド部３１の第２パッド表面３１１に搭載される。本実施形態にかかる接合層１２は、たとえばＡｇを含むエポキシ樹脂を主剤とした合成樹脂（いわゆるＡｇペースト）からなる。

第１リード２、第２リード３および第３リード４は、半導体装置Ａ１０が実装される回路基板に接続されることによって、半導体素子１１と当該回路基板との導電経路の一部を構成する導電部材である。第１リード２、第２リード３および第３リード４は、いずれも同一の材料から構成される。本実施形態にかかる当該材料は、Ｃｕを主成分とし、かつＮｉ、ＳｎおよびＰが含有された合金である。また、第１リード２、第２リード３および第３リード４は、半導体装置Ａ１０の製造においていずれも同一のリードフレームから構成される。

第１リード２は、図１および図２に示すように、第１パッド部２１、第１端子部２２および第１中間部２３を含む。本実施形態にかかる第１リード２は、一対の部材から構成され、かつ第２方向Ｙにおいて後述する第２端子部３２（第２リード３）の両側に配置されている。

図２、図９および図１０に示すように、第１パッド部２１は、平面視における形状が略矩形状であり、かつ封止樹脂６の内部に位置する部分である。第１パッド部２１は、半導体素子１１の素子表面１１１と同方向を向く第１パッド表面２１１を有する。第１パッド表面２１１に後述する第１ボンディングワイヤ５１が接続され、第１リード２は、第１ボンディングワイヤ５１を介して半導体素子１１に導通している。厚さ方向Ｚにおいて、各々の第１パッド表面２１１の位置はともに等しい。また、第１パッド表面２１１は、内装めっき層７１に覆われている。

図２、図６および図９に示すように、第１端子部２２は、第１方向Ｘに延出する部分である。第１端子部２２は、一部を除き封止樹脂６から外部に露出している。露出した第１端子部２２は、外装めっき層７２に覆われている。第１端子部２２は、半導体装置Ａ１０の実装において回路基板に接続される部分である。第１端子部２２は、第１端子部表面２２１および第１端子部裏面２２２を有する。第１端子部表面２２１は、第１パッド部２１の第１パッド表面２１１と同方向を向く面である。第１端子部表面２２１は、封止樹脂６に覆われている一部を除いて外装めっき層７２に覆われている。厚さ方向Ｚにおいて、各々の第１端子部表面２２１の位置はともに等しい。また、厚さ方向Ｚにおいて、第１端子部表面２２１は、第１パッド部２１の第１パッド表面２１１よりも後述する封止樹脂６の樹脂裏面６２の近傍に位置している。第１端子部裏面２２２は、第１端子部表面２２１とは反対側を向く面である。半導体装置Ａ１０の実装において、第１端子部裏面２２２は回路基板に対向する。第１端子部裏面２２２は、第１端子部表面２２１と異なり、全面が外装めっき層７２に覆われている。

図２および図９に示すように、第１中間部２３は、第１方向Ｘに対して傾斜し、かつ第１パッド部２１および第１端子部２２を連結する部分である。第１方向Ｘにおける第１中間部２３の両端は、ともに屈曲した形状となっている。第１中間部２３は、封止樹脂６の内部に位置する。

第２リード３は、図１および図２に示すように、第２パッド部３１、第２端子部３２および第２中間部３３を含む。

図２、図４、図８および図１０に示すように、第２パッド部３１は、平面視における形状が略矩形状であり、かつ封止樹脂６の内部に位置する部分である。第２パッド部３１は、半導体素子１１の素子表面１１１と同方向を向き、かつ半導体素子１１が搭載される第２パッド表面３１１を有する。このため、第２パッド表面３１１は、第１パッド部２１（第１リード２）の第１パッド表面２１１と同方向を向く。第２パッド表面３１１の面積は、第１パッド部２１の第１パッド表面２１１の面積よりも大である。また、厚さ方向Ｚにおいて、第１パッド表面２１１の位置が第１パッド部２１の第１パッド表面２１１の位置に等しい。第２パッド表面３１１は、内装めっき層７１に覆われている。

図２、図９および図１１に示すように、第２パッド部３１には、第２方向Ｙに延出する突起３１２が形成されている。本実施形態にかかる突起３１２は、第２方向Ｙにおいて半導体素子１１を挟んだ第２パッド部３１の両側にそれぞれ形成されている。各々の突起３１２は、第２パッド表面３１１と同方向を向く突起表面３１２ａを有する。厚さ方向Ｚにおいて、各々の突起表面３１２ａの位置が第２パッド表面３１１の位置に等しい。このため、突起表面３１２ａは、第２パッド表面３１１と面一である。また、突起表面３１２ａは、第２パッド表面３１１と同じく内装めっき層７１に覆われている。本実施形態においては、一方の突起３１２の突起表面３１２ａに後述する第２ボンディングワイヤ５２が接続され、第２リード３は、第２ボンディングワイヤ５２を介して半導体素子１１に導通している。

図２、図３、図５および図８に示すように、第２端子部３２は、第１方向Ｘに延出する部分である。第２端子部３２は、一部を除き封止樹脂６から露出している。露出した第２端子部３２は、外装めっき層７２に覆われている。第２端子部３２は、半導体装置Ａ１０の実装において回路基板に接続される部分である。第２端子部３２は、第２端子部表面３２１および第２端子部裏面３２２を有する。第２端子部表面３２１は、第２パッド部３１の第２パッド表面３１１と同方向を向く面である。第２端子部表面３２１は、封止樹脂６に覆われている一部を除いて外装めっき層７２に覆われている。厚さ方向Ｚにおいて、第２端子部表面３２１の位置が第１端子部２２（第１リード２）の第１端子部表面２２１の位置に等しい。第２端子部裏面３２２は、第２端子部表面３２１とは反対側を向く面である。半導体装置Ａ１０の実装において、第２端子部裏面３２２は回路基板に対向する。第２端子部裏面３２２は、第２端子部表面３２１と異なり、全面が外装めっき層７２に覆われている。また、厚さ方向Ｚにおいて、第２端子部裏面３２２の位置が第１端子部２２の第１端子部裏面２２２の位置に等しい。

図２および図８に示すように、第２中間部３３は、第１方向Ｘに対して傾斜し、かつ第２パッド部３１および第２端子部３２を連結する部分である。第１方向Ｘにおける第２中間部３３の両端は、ともに屈曲した形状となっている。第２中間部３３は、第１中間部２３（第１リード２）とともに封止樹脂６の内部に位置する。

第３リード４は、図１および図２に示すように、第３パッド部４１、第３端子部４２および第３中間部４３を含む。本実施形態にかかる第３リード４は、第１方向Ｘにおいて、第２パッド部３１（第２リード３）に対し各々の第１リード２とは反対側に配置された一対の部材から構成される。また、本実施形態にかかる第３リード４の形状は、第１リード２の形状に等しい。

図２、図９および図１２に示すように、第３パッド部４１は、平面視における形状が略矩形状であり、かつ封止樹脂６の内部に位置する部分である。第３パッド部４１の形状は、第１パッド部２１（第１リード２）の形状に等しい。第３パッド部４１は、半導体素子１１の素子表面１１１と同方向を向く第３パッド表面４１１を有する。このため、第３パッド表面４１１は、第１パッド部２１の第１パッド表面２１１と同方向を向く。第３パッド表面４１１に後述する第３ボンディングワイヤ５３が接続され、第３リード４は、第３ボンディングワイヤ５３を介して半導体素子１１に導通している。厚さ方向Ｚにおいて、各々の第３パッド表面４１１の位置が第２パッド部３１（第２リード３）の第２パッド表面３１１の位置に等しい。また、第３パッド表面４１１は、内装めっき層７１に覆われている。

図２、図６および図９に示すように、第３端子部４２は、第１端子部２２（第１リード２）および第２端子部３２（第２リード３）が延出する方向とは反対方向の第１方向Ｘに延出する部分である。第３端子部４２は、一部を除き封止樹脂６から外部に露出している。露出した第３端子部４２は、外装めっき層７２に覆われている。第３端子部４２は、半導体装置Ａ１０の実装において回路基板に接続される部分である。また、第３端子部４２の形状は、第１端子部２２の形状に等しい。第３端子部４２は、第３端子部表面４２１および第３端子部裏面４２２を有する。第３端子部表面４２１は、第３パッド部４１の第３パッド表面４１１と同方向を向く面である。第３端子部表面４２１は、封止樹脂６に覆われている一部を除いて外装めっき層７２に覆われている。厚さ方向Ｚにおいて、各々の第３端子部表面４２１の位置が第１端子部２２の第１端子部表面２２１の位置に等しい。第３端子部裏面４２２は、第３端子部表面４２１とは反対側を向く面である。半導体装置Ａ１０の実装において、第３端子部裏面４２２は回路基板に対向する。第３端子部裏面４２２は、第３端子部表面４２１と異なり、全面が外装めっき層７２に覆われている。

図２および図９に示すように、第３中間部４３は、第１方向Ｘに対して傾斜し、第３パッド部４１および第３端子部４２を連結する部分である。第３中間部４３の形状は、第１中間部２３（第１リード２）の形状に等しく、第１方向Ｘにおける第３中間部４３の両端は、ともに屈曲した形状となっている。第３中間部４３は、第１中間部２３および第２中間部３３（第２リード３）とともに封止樹脂６の内部に位置する。

複数のボンディングワイヤ５は、図２に示すように、半導体素子１１に設けられた電極パッド１１１ａと第１リード２、第２リード３および第３リード４とを接続する導電部材である。このため、複数のボンディングワイヤ５は、半導体素子１１と第１リード２、第２リード３および第３リード４との導電経路を構成している。複数のボンディングワイヤ５は、第１ボンディングワイヤ５１、第２ボンディングワイヤ５２および第３ボンディングワイヤ５３を含む。

図２、図４および図１０に示すように、第１ボンディングワイヤ５１は、電極パッド１１１ａと第１パッド部２１（第１リード２）の第１パッド表面２１１とを接続する。本実施形態にかかる第１ボンディングワイヤ５１の本数は２本である。図２、図４および図１１に示すように、第２ボンディングワイヤ５２は、電極パッド１１１ａと突起３１２（第２リード３）の突起表面３１２ａとを接続する。本実施形態にかかる第２ボンディングワイヤ５２の本数は１本である。図２および図４に示すように、第３ボンディングワイヤ５３は、電極パッド１１１ａと第３パッド部４１（第３リード４）の第３パッド表面４１１とを接続する。本実施形態にかかる第３ボンディングワイヤ５３の本数は２本である。また、本実施形態にかかる第１ボンディングワイヤ５１、第２ボンディングワイヤ５２および第３ボンディングワイヤ５３は、いずれもＡｕから構成される。なお、第１ボンディングワイヤ５１、第２ボンディングワイヤ５２および第３ボンディングワイヤ５３は、Ａｕ以外にも、Ｃｕ、Ａｌなどから構成されていてもよい。第１ボンディングワイヤ５１、第２ボンディングワイヤ５２および第３ボンディングワイヤ５３は、いずれも一般的なワイヤボンディングにより形成される。

封止樹脂６は、図１および図３〜図１２に示すように、第１リード２、第２リード３および第３リード４の各々一部ずつと、半導体素子１１および複数のボンディングワイヤ５とを覆う部材である。封止樹脂６は、電気絶縁性および熱硬化性を有する合成樹脂から構成される。本実施形態にかかる当該合成樹脂は、黒色のエポキシ樹脂である。封止樹脂６は、たとえば金型を用いたトランスファ成形により形成される。封止樹脂６は、樹脂表面６１、樹脂裏面６２、一対の樹脂第１側面６３１および一対の樹脂第２側面６３２を有する。

図１、図３および図７に示すように、樹脂表面６１は、第１端子部２２（第１リード２）の第１端子部表面２２１、第２端子部３２（第２リード３）の第２端子部表面３２１および第３端子部４２（第３リード４）の第３端子部表面４２１と同方向を向く面である。図５に示すように、樹脂裏面６２は、厚さ方向Ｚにおいて樹脂表面６１とは反対側を向き、かつ第１端子部２２の第１端子部裏面２２２、第２端子部３２の第２端子部裏面３２２および第３端子部４２の第３端子部裏面４２２と同方向を向く面である。樹脂裏面６２から第１端子部裏面２２２、第２端子部裏面３２２および第３端子部裏面４２２が露出している。図３、図６および図７に示すように、厚さ方向Ｚにおいて、第１端子部裏面２２２、第２端子部裏面３２２および第３端子部裏面４２２の位置のいずれもが樹脂裏面６２の位置に等しい。

図１、図３および図５〜図７に示すように、一対の樹脂第１側面６３１は、樹脂表面６１と樹脂裏面６２との間に位置するとともに、第１方向Ｘにおいて互いに離間し、かつ第１方向Ｘを向く面である。一方の樹脂第１側面６３１から半導体装置Ａ１０の外部に向かって、第１端子部２２（第１リード２）および第２端子部３２（第２リード３）が突出している。また、他方の樹脂第１側面６３１から半導体装置Ａ１０の外部に向かって、第３端子部４２（第３リード４）が突出している。

図１、図３および図５〜図７に示すように、一対の樹脂第２側面６３２は、樹脂表面６１と樹脂裏面６２との間に位置するとともに、第２方向Ｙにおいて互いに離間し、かつ第２方向Ｙを向く面である。各々の樹脂第２側面６３２の第１方向Ｘにおける両端は、一対の樹脂第１側面６３１につながっている。

内装めっき層７１は、図８〜図１２に示すように、第１パッド部２１（第１リード２）の第１パッド表面２１１と、第２パッド部３１（第２リード３）の第２パッド表面３１１と、第３パッド部４１（第３リード４）の第３パッド表面４１１とを覆う部分である。本実施形態においては、内装めっき層７１は、これらに加えて突起３１２（第２リード３）の突起表面３１２ａを覆っている。本実施形態にかかる内装めっき層７１は、Ａｇから構成される。内装めっき層７１は、電解めっきにより形成される。

外装めっき層７２は、図８および図９に示すように、封止樹脂６から半導体装置Ａ１０の外部に露出した、第１端子部２２（第１リード２）と、第２端子部３２（第２リード３）と、第３端子部４２（第３リード４）とを覆う部分である。本実施形態にかかる外装めっき層７２は、Ｓｎを主成分とする合金からなる。当該合金として具体的には、Ｓｎ−Ｓｂ系合金またはＳｎ−Ａｇ合金などの鉛フリーはんだである。外装めっき層７２は、電解めっきにより形成される。

次に、半導体装置Ａ１０の作用効果について説明する。

半導体装置Ａ１０は、厚さ方向Ｚを向く素子表面１１１に電極パッド１１１ａが設けられた半導体素子１１と、素子表面１１１と同方向を向く第１パッド表面２１１を有する第１パッド部２１を含む第１リード２とを備える。また、半導体装置Ａ１０は、半導体素子１１が搭載され、かつ素子表面１１１と同方向を向く第２パッド表面３１１を有する第２パッド部３１を含むとともに、第１リード２から離間して配置された第２リード３とを備える。厚さ方向Ｚにおいて、第１パッド部２１の第１パッド表面２１１の位置が第２パッド部３１の第２パッド表面３１１の位置に等しい構成となっている。

ここで、図１３は、半導体装置Ａ１０の製造において、第１ボンディングワイヤ５１を形成したときの状態を示す断面図である。第１リード２の第１パッド部２１および第２リード３の第２パッド部３１は、ともにヒートブロック８１に配置されている。ヒートブロック８１は、第１ボンディングワイヤ５１を形成する際に、第１リード２および第２リード３を加熱する。ヒートブロック８１は、厚さ方向Ｚに形成されたバキュームホール８１１を有し、バキュームホール８１１から空気を吸引することによって、第２パッド部３１がヒートブロック８１の一次接触面８１２に吸着されている。

第１リード２および第２リード３は、ともに同一のリードフレームから構成され、第１リード２および第２リード３は、当該リードフレームのタイバー（図示略）によって相互に連結されている。このため、第２パッド部３１がヒートブロック８１の一次接触面８１２に吸着されると、同時に第１パッド部２１がヒートブロック８１の二次接触面８１３に接触する。

半導体装置Ａ１０は、厚さ方向Ｚにおいて、第１パッド部２１の第１パッド表面２１１の位置が第２パッド部３１の第２パッド表面３１１の位置に等しい構成となっている。このため、厚さ方向Ｚおけるヒートブロック８１の一次接触面８１２および二次接触面８１３の位置を、ともに等しく揃えることができる。従来のリードの形状に対応するため、厚さ方向Ｚにおいて一次接触面８１２の位置と二次接触面８１３の位置とに所定の差を設けたヒートブロック８１の構成と比較して、工作精度などに起因したヒートブロック８１の寸法誤差を低く抑えることができる。また、当該リードフレームにおいて、第２リード３に対する第１リード２の曲げ加工の誤差を極力抑えることができる。よって、当該リードフレームをヒートブロック８１に配置してバキュームホール８１１から空気を吸引させたとき、一次接触面８１２に第２パッド部３１を、二次接触面８１３に第１パッド部２１を、それぞれ隙間なく密着させることができる。そして、第１ボンディングワイヤ５１の形成の際、電極パッド１１１ａに超音波を与えると第１パッド部２１および第２パッド部３１に発生する当該超音波に起因した振動が低減されるため、半導体素子１１に発生する振動が抑制される。よって、電極パッド１１１ａに対して第１ボンディングワイヤ５１を強固に接続し、電極パッド１１１ａにおける第１ボンディングワイヤ５１の接続不良を防止することができる。したがって、半導体装置Ａ１０によれば、ボンディングワイヤの接続不良が防止され、信頼性の確保を図ることが可能となる。

第２パッド部３１には、第２パッド表面３１１と同方向を向く突起表面３１２ａを有し、第２方向Ｙに延出する突起３１２が形成されている。厚さ方向Ｚにおいて、突起表面３１２ａの位置が第２パッド表面３１１の位置に等しい構成となっている。

このような構成をとることによって、図１３に示される第２パッド部３１が吸着されるヒートブロック８１の一次接触面８１２を、厚さ方向Ｚにおける位置が一定に設定された一様な平坦面とすることができる。また、突起３１２の形成にあたって、厚さ方向Ｚに対する第２パッド部３１の曲げ加工が不要となる。よって、一次接触面８１２に第２パッド部３１および突起３１２を、ともに隙間なく密着させることができる。そして、第２ボンディングワイヤ５２の形成の際、電極パッド１１１ａに超音波を与えると第２パッド部３１および突起３１２に発生する当該超音波に起因した振動が低減されるため、半導体素子１１に発生する振動が抑制される。したがって、電極パッド１１１ａに対して第２ボンディングワイヤ５２を強固に接続し、電極パッド１１１ａにおける第２ボンディングワイヤ５２の接続不良を防止することができる。

半導体装置Ａ１０は、半導体素子１１の素子表面１１１と同方向を向く第３パッド表面４１１を有する第３パッド部４１を含み、かつ第１方向Ｘにおいて、第２パッド部３１に対し第１リード２とは反対側に配置された第３リード４を備える。厚さ方向Ｚにおいて、第３パッド表面４１１の位置が第２パッド部３１の第２パッド表面３１１の位置に等しい構成となっている。

本実施形態にかかる第３リード４は、第１リード２と同一の形状である。また、第２リード３および第３リード４は、ともに同一のリードフレームから構成され、第３リード４は、タイバーおよびセクションバー（図示略）を介して第２リード３と相互に連結されている。このため、図１３に示す状態と同じく、第２パッド部３１がヒートブロック８１の一次接触面８１２に吸着されると、同時に第３パッド部４１がヒートブロック８１の二次接触面８１３に接触する。

厚さ方向Ｚにおいて、第３パッド部４１の第３パッド表面４１１の位置が第２パッド部３１の第２パッド表面３１１の位置に等しい構成とすることによって、第１リード２の第１パッド部２１の場合と同一の効果を得ることができる。すなわち、厚さ方向Ｚおけるヒートブロック８１の一次接触面８１２および二次接触面８１３の位置を、ともに等しく揃えることができる。また、当該リードフレームにおいて、第３リード４の曲げ加工の精度が第１リード２と同一に設定されるため、第２リード３に対する第３リード４の曲げ加工の誤差を極力抑えることができる。よって、一次接触面８１２に第２パッド部３１を、二次接触面８１３に第３パッド部４１を、それぞれ隙間なく密着させることができる。そして、第３ボンディングワイヤ５３の形成の際、電極パッド１１１ａに超音波を与えると第２パッド部３１および第３パッド部４１に発生する当該超音波に起因した振動が低減されるため、半導体素子１１に発生する振動が抑制される。したがって、電極パッド１１１ａに対して第３ボンディングワイヤ５３を強固に接続し、電極パッド１１１ａにおける第３ボンディングワイヤ５３の接続不良を防止することができる。

半導体装置Ａ１０は、第１パッド部２１の第１パッド表面２１１と、第２パッド部３１の第２パッド表面３１１と、突起３１２の突起表面３１２ａと、第３パッド部４１の第３パッド表面４１１とを覆う内装めっき層７１を備える。このような構成をとることによって、半導体素子１１の搭載時およびボンディングワイヤ５の接続時の熱衝撃から、第１パッド部２１、第２パッド部３１、突起３１２および第３パッド部４１を内装めっき層７１により保護することができる。

半導体装置Ａ１０は、封止樹脂６から露出した第１端子部２２、第２端子部３２および第３端子部４２の各々の部分を覆う外装めっき層７２を備える。たとえばリフローによるはんだ接合によって半導体装置Ａ１０を回路基板に表面実装させる際に、外装めっき層７２により第１端子部２２、第２端子部３２および第３端子部４２とはんだとの付着状態を良好にすることができる。あわせて、外装めっき層７２は、はんだ接合により第１端子部２２、第２端子部３２および第３端子部４２が侵食されることを防止する効果がある。

本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１０：半導体装置
１１：半導体素子
１１１：素子表面
１１１ａ：電極パッド
１１２：素子裏面
１２：接合層
２：第１リード
２１：第１パッド部
２１１：第１パッド表面
２２：第１端子部
２２１：第１端子部表面
２２２：第１端子部裏面
２３：第１中間部
３：第２リード
３１：第２パッド部
３１１：第２パッド表面
３１２：突起
３１２ａ：突起表面
３２：第２端子部
３２１：第２端子部表面
３２２：第２端子部裏面
３３：第２中間部
４：第３リード
４１：第３パッド部
４１１：第３パッド表面
４２：第３端子部
４２１：第３端子部表面
４２２：第３端子部裏面
４３：第３中間部
５：ボンディングワイヤ
５１：第１ボンディングワイヤ
５２：第２ボンディングワイヤ
５３：第３ボンディングワイヤ
６：封止樹脂
６１：樹脂表面
６２：樹脂裏面
６３１：樹脂第１側面
６３２：樹脂第２側面
７１：内装めっき層
７２：外装めっき層
８１：ヒートブロック
８１１：バキュームホール
８１２：一次接触面
８１３：二次接触面
Ｚ：厚さ方向
Ｘ：第１方向
Ｙ：第２方向

Claims

厚さ方向を向き、かつ電極パッドが設けられた素子表面を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記素子表面と同方向を向く第１パッド表面を有する第１パッド部と、前記厚さ方向に直交する第１方向に延出する第１端子部と、前記第１方向に対して傾斜し、かつ前記第１パッド部および前記第１端子部を連結する第１中間部と、を含む第１リードと、
前記半導体素子の前記素子表面と同方向を向き、かつ前記半導体素子が搭載される第２パッド表面を有する第２パッド部と、前記第１方向に延出する第２端子部と、前記第１方向に対して傾斜し、かつ前記第２パッド部および前記第２端子部を連結する第２中間部と、を含み、かつ前記厚さ方向および前記第１方向の双方に直交する第２方向に前記第１リードから離間して配置された第２リードと、
前記電極パッドと前記第１パッド部の前記第１パッド表面とを接続する第１ボンディングワイヤと、
前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記第１中間部および前記第２中間部は、ともに前記封止樹脂の内部に位置し、
前記厚さ方向において、前記第１パッド部の前記第１パッド表面の位置が前記第２パッド部の前記第２パッド表面の位置に等しいことを特徴とする、半導体装置。
前記電極パッドは、Ａｌ層を含む、請求項１に記載の半導体装置。
前記第２パッド部には、前記第２パッド表面と同方向を向く突起表面を有し、かつ前記第２方向に延出する突起が形成され、
前記厚さ方向において、前記突起表面の位置が前記第２パッド表面の位置に等しい、請求項２に記載の半導体装置。
前記電極パッドと前記突起の前記突起表面とを接続する第２ボンディングワイヤを備える、請求項３に記載の半導体装置。
前記突起は、前記半導体素子を挟んだ前記第２パッド部の両側にそれぞれ形成され、一方の前記突起に前記第２ボンディングワイヤが接続されている、請求項４に記載の半導体装置。
前記第１パッド部の前記第１パッド表面と、前記第２パッド部の前記第２パッド表面と、前記突起の前記突起表面とを覆う内装めっき層を備える、請求項４または５に記載の半導体装置。
前記内装めっき層は、Ａｇから構成される、請求項６に記載の半導体装置。
前記第１リードおよび前記第２リードは、ともに同一の材料から構成される、請求項２ないし７のいずれかに記載の半導体装置。
前記第１リードおよび前記第２リードは、ともにＣｕを主成分とし、かつＮｉ、ＳｎおよびＰが含有された合金から構成される、請求項８に記載の半導体装置。
前記第１リードは、一対の部材から構成され、かつ前記第２方向において前記第２端子部の両側に配置されている、請求項８または９に記載の半導体装置。
前記半導体素子の前記素子表面と同方向を向く第３パッド表面を有する第３パッド部と、前記第１端子部が延出する方向とは反対方向に延出する第３端子部と、前記第１方向に対して傾斜し、かつ前記第３パッド部および前記第３端子部を連結する第３中間部と、を含み、かつ前記第１方向において、前記第２パッド部に対し各々の前記第１リードとは反対側に配置された一対の第３リードを備える、請求項１０に記載の半導体装置。
前記第３リードは、前記第１リードおよび前記第２リードと同一の材料から構成される、請求項１１に記載の半導体装置。
前記第３リードの形状は、前記第１リードの形状に等しい、請求項１２に記載の半導体装置。
前記厚さ方向において、前記第３パッド部の前記第３パッド表面の位置が前記第２パッド部の前記第２パッド表面の位置に等しい、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の半導体装置。
前記第３中間部は、前記封止樹脂の内部に位置している、請求項１４に記載の半導体装置。
前記電極パッドと前記第３パッド部の前記第３パッド表面とを接続する第３ボンディングワイヤを備える、請求項１４または１５に記載の半導体装置。
前記半導体素子に形成された回路には、オペアンプを含む、請求項１６に記載の半導体装置。
前記第１端子部および前記第２端子部は、ともに前記封止樹脂から外部に露出している、請求項１ないし１７のいずれかに記載の半導体装置。
前記第１端子部は、前記第１パッド部の前記第１パッド表面と同方向を向く第１端子部表面を有し、
前記第２端子部は、前記第２パッド部の前記第２パッド表面と同方向を向く第２端子部表面を有し、
前記厚さ方向において、前記第１端子部表面の位置が前記第２端子部表面の位置に等しい、請求項１８に記載の半導体装置。
前記第１端子部は、前記第１端子部表面とは反対側を向く第１端子部裏面を有し、
前記第２端子部は、前記第２端子部表面とは反対側を向く第２端子部裏面を有し、
前記封止樹脂は、前記第１端子部裏面および前記第２端子部裏面と同方向を向く樹脂裏面を有し、
前記厚さ方向において、前記第１端子部裏面および前記第１端子部裏面の位置がともに前記樹脂裏面の位置に等しい、請求項１９に記載の半導体装置。
外部に露出した前記第１端子部および前記第２端子部を覆う外装めっき層を備える、請求項１８ないし２０のいずれかに記載の半導体装置。
前記外装めっき層は、Ｓｎを主成分とする合金から構成される、請求項２１に記載の半導体装置。
前記封止樹脂は、電気絶縁性および熱硬化性を有する合成樹脂から構成される、請求項１ないし２２のいずれかに記載の半導体装置。
前記封止樹脂は、エポキシ樹脂から構成される、請求項２３に記載の半導体装置。