JP2018195648A - Semiconductor device - Google Patents

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磨永 藤井
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Abstract

To provide a semiconductor device having high joint reliability in solder joint.SOLUTION: In a semiconductor device including a die pad 11 having one surface 11a and another surface 11b, leads 12 and a mold resin 16 which partially covers the die pad and the leads, the mod resin 16 is formed vertically asymmetrically with each other in a normal direction with respect to the one surface. When assuming that a direction from the one surface toward the other surface out of the normal direction is an upper direction and the opposite direction to the upper direction is a lower direction, the mold resin has a thickness larger in the lower direction from inner leads 121 than a thickness in the upper direction from the inner leads; and each of outer leads 122 is formed in the shape folded to a part in the lower direction. This achieves the long outer leads while inhibiting warpage of the semiconductor device to reduce force caused by the warpage or thermal stress even when the force is applied to the outer leads thereby to achieve high joint reliability when the outer leads are solder jointed to other components.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体材料によりなる発熱体を備え、当該発熱体から生じる熱を当該発熱体が搭載された面の背面から放熱する構造の半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having a heating element made of a semiconductor material and configured to radiate heat generated from the heating element from the back surface of the surface on which the heating element is mounted.

従来より、ダイパッドとリードとを備えるリードフレームと、ダイパッド上に搭載され、ワイヤを介してリードと電気的に接続された半導体チップと、これらの一部を覆う封止部材とを備える半導体装置として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。   Conventionally, as a semiconductor device including a lead frame including a die pad and a lead, a semiconductor chip mounted on the die pad and electrically connected to the lead via a wire, and a sealing member covering a part of the semiconductor chip For example, the thing of patent document 1 is known.

特許文献1に記載の半導体装置は、半導体チップと、半導体チップを搭載するダイパッドとリードとを備えるリードフレームと、半導体チップとリードとを電気的に接続するワイヤと、半導体チップ、リードフレームの一部を封止する樹脂部材とを備える。具体的には、特許文献1に記載の半導体装置は、樹脂部材がインナーリードおよびダイパッドを封止した構造、いわゆるフルモールド構造とされている。   A semiconductor device described in Patent Document 1 includes a semiconductor chip, a lead frame including a die pad on which the semiconductor chip is mounted, a lead, a wire that electrically connects the semiconductor chip and the lead, a semiconductor chip, and a lead frame. And a resin member for sealing the part. Specifically, the semiconductor device described in Patent Document 1 has a structure in which a resin member seals an inner lead and a die pad, a so-called full mold structure.

このような構成において、リードのうち樹脂部材に覆われたインナーリードは、ダイパッドと同一平面上に配置されている。樹脂部材は、平面視での外郭領域にて、インナーリードと重なる領域でその一部が凹んだ形状の切り込み部が形成されている。そして、リードのうち樹脂部材から露出したアウターリードは、切り込み部に入り込むように折り曲げられ、断面視にてインナーリードと樹脂部材を隔てて向き合うJの字形状とされている。   In such a configuration, the inner lead covered with the resin member among the leads is arranged on the same plane as the die pad. The resin member is formed with a cut portion having a concave shape in a region overlapping with the inner lead in an outer region in a plan view. Out of the leads, the outer lead exposed from the resin member is bent so as to enter the cut portion, and has a J-shape facing the inner lead and the resin member in a sectional view.

すなわち、リードフレームのうちダイパッドとインナーリードとが同一平面上に配置され、アウターリードが樹脂部材の切れ込み部に入り込むように折り曲げられた構造とされることで、小型化および低背化された半導体装置となる。   In other words, the die pad and the inner lead of the lead frame are arranged on the same plane, and the outer lead is bent so as to enter the cut portion of the resin member, thereby reducing the size and height of the semiconductor. It becomes a device.

特開2000−133761号公報JP 2000-133761 A

ところで、リードフレーム、半導体チップおよびこれらの一部を覆う樹脂部材を備える半導体装置では、半導体チップを駆動させた際に生じる熱を効率良く放熱させ、半導体チップを冷却することが重要である。特許文献1に記載の半導体装置は、小型化および低背化されるものの、フルモールド構造の装置とされているため、放熱性を高くすることが難しい。   By the way, in a semiconductor device including a lead frame, a semiconductor chip, and a resin member that covers a part thereof, it is important to efficiently dissipate heat generated when the semiconductor chip is driven to cool the semiconductor chip. Although the semiconductor device described in Patent Document 1 is reduced in size and height, it is difficult to increase heat dissipation because it is a full-molded device.

一方、半導体装置を低背化、すなわち薄型化しつつ、放熱性を高める構造としては、リードフレームのうち半導体チップが搭載された部分の当該半導体チップを搭載した面の反対側が樹脂部材から露出した、いわゆるハーフモールド構造が知られている。   On the other hand, as a structure for reducing the height of the semiconductor device, that is, reducing the thickness while improving the heat dissipation, the opposite side of the surface of the lead frame where the semiconductor chip is mounted is exposed from the resin member. A so-called half mold structure is known.

ハーフモールド構造の半導体装置は、例えば、配線基板とアウターリードとのはんだ接合により配線基板上に搭載されると共に、半導体チップが搭載された面の反対面(以下「背面」という)が熱伝導率の高い材料によりなる放熱部材に接続されて用いられる。具体的には、ハーフモールド構造の半導体装置は、アウターリードが半導体チップの搭載された側の方向に伸びると共に、配線基板とはんだを介して接合され、背面と放熱基板とが接合材により接合されている。つまり、上記の例では、ハーフモールド構造の半導体装置は、配線基板と放熱部材とに挟まれた状態とされている。このように、ハーフモールド構造の半導体装置は、半導体チップの駆動により生じる熱を背面から放熱できる構造であるため、フルモールド構造に比べて半導体チップの冷却効率が高い。   For example, a semiconductor device having a half mold structure is mounted on a wiring substrate by solder bonding between the wiring substrate and an outer lead, and the surface opposite to the surface on which the semiconductor chip is mounted (hereinafter referred to as “rear surface”) has a thermal conductivity. It is used by being connected to a heat radiating member made of a high material. Specifically, in the semiconductor device having a half mold structure, the outer lead extends in the direction of the side where the semiconductor chip is mounted, and is bonded to the wiring substrate via solder, and the back surface and the heat dissipation substrate are bonded to each other by a bonding material. ing. In other words, in the above example, the half-molded semiconductor device is sandwiched between the wiring board and the heat dissipation member. As described above, the semiconductor device having the half mold structure has a structure capable of dissipating heat generated by driving the semiconductor chip from the back surface, and thus has a higher cooling efficiency of the semiconductor chip than the full mold structure.

そこで、特許文献1に記載の半導体装置をハーフモールド構造として放熱性を高めることが考えられるが、インナーリードとダイパッドとが同一平面上に配置する必要があり、ハーフモールド構造ではインナーリードが樹脂部材から剥離するおそれがある。そのため、特許文献1に記載の半導体装置は、ハーフモールド構造を採用した場合、剥離に対する信頼性が著しく低下してしまう。   Therefore, it is conceivable that the semiconductor device described in Patent Document 1 has a half mold structure to improve heat dissipation, but the inner lead and the die pad need to be arranged on the same plane. In the half mold structure, the inner lead is a resin member. There is a risk of peeling. Therefore, when the semiconductor device described in Patent Document 1 adopts the half mold structure, the reliability with respect to peeling is significantly reduced.

ここで、ハーフモールド構造の半導体装置では、リードフレームを押し出し加工することでダイパッドがリードから突き出した構造とされる。また、この押し出し加工においては、ダイパッドとリードとを繋ぐ吊りピンが切れたり、破損したりしないようにダイパッドの押し出し量を少なくすることが一般的であるため、ハーフモールド構造の半導体装置は、薄型化される傾向にある。   Here, the semiconductor device having a half mold structure has a structure in which the die pad protrudes from the lead by extruding the lead frame. Also, in this extrusion process, it is common to reduce the extrusion amount of the die pad so that the hanging pin connecting the die pad and the lead is not cut or damaged, so the semiconductor device of the half mold structure is thin. There is a tendency to become.

また、近年、ハーフモールド構造の半導体装置は、高集積化などのニーズから、さらに薄型化が検討されている。本発明者らが薄型化されたハーフモールド構造の半導体装置を鋭意検討した結果、単に薄膜化しただけの構成ではアウターリードにおけるはんだ接合の信頼性が確保できないことが判明した。   In recent years, further reduction in thickness of semiconductor devices having a half mold structure has been studied in view of needs such as higher integration. As a result of intensive studies of the thin-molded semiconductor device by the present inventors, it has been found that the reliability of solder joints in the outer leads cannot be ensured with a structure that is simply made thin.

具体的には、薄型化されたハーフモールド構造の半導体装置は、半導体チップの駆動による発熱により反りやすく、アウターリードが薄型化に伴って短くされているため、半導体装置の反りがアウターリードのはんだ接合部に伝わり易い。その結果、半導体チップの駆動による発熱で生じる半導体装置の反りや熱応力がはんだ接合部にかかり、はんだにクラックが生じることではんだ接合の信頼性が低下し得ることが判明した。   Specifically, a thin semiconductor device having a half mold structure is likely to warp due to heat generated by driving a semiconductor chip, and the outer leads are shortened as the thickness is reduced. Easy to be transmitted to the joint. As a result, it has been found that the warpage or thermal stress of the semiconductor device caused by the heat generated by driving the semiconductor chip is applied to the solder joint, and the solder joint reliability can be lowered by cracking the solder.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも薄型化された背面放熱型の構造とされつつ、アウターリードにかかる熱応力などを緩和でき、はんだ接合の信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and can reduce the thermal stress applied to the outer lead while having a backside heat radiation type structure that is thinner than the conventional one, and has high solder joint reliability. An object is to provide a semiconductor device.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の半導体装置は、表裏の関係にある一面(11a)と他面(11b)とを有するダイパッド(11)と、リード(12)とを備えるリードフレーム(10)と、一面上に搭載された半導体チップ(14)と、リードの一部と半導体チップとを電気的に接続するワイヤ(15)と、ダイパッドの一面、半導体チップ、ワイヤおよびリードの一部を覆うモールド樹脂(16)と、を備える。そして、ダイパッドは、リードのうちモールド樹脂に覆われた部分であるインナーリード(121)のなす平面と異なる平面上に配置されており、一面に対する法線方向のうち一面から他面へ向かう方向を上方向とし、他面から一面へ向かう方向を下方向として、モールド樹脂のうちインナーリードよりも下方向の部分であるモールド下部(162)の法線方向における厚みは、モールド樹脂のうちインナーリードよりも上方向の部分であるモールド上部(161)の法線方向における厚みよりも厚くされており、アウターリードは、モールド下部側に折り曲げられた形状とされている。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claim 1 includes a die pad (11) having one surface (11a) and the other surface (11b) in a front / back relationship, and a lead (12). (10), a semiconductor chip (14) mounted on one surface, a wire (15) for electrically connecting a part of the lead and the semiconductor chip, one surface of the die pad, one of the semiconductor chip, the wire and the lead A mold resin (16) covering the portion. The die pad is arranged on a plane different from the plane formed by the inner lead (121) which is a portion covered with the mold resin in the lead, and the direction from one surface to the other surface in the normal direction to the one surface is set. The thickness in the normal direction of the mold lower part (162), which is the lower part of the mold resin than the inner lead, is the upper direction, and the direction from the other surface to the one surface is the lower direction. Also, the thickness is larger than the thickness in the normal direction of the upper part (161) of the mold, which is the upper part, and the outer lead is bent to the lower part of the mold.

これにより、モールド樹脂がインナーリードを基準位置としてインナーリードよりも下方向の部分であるモールド下部の厚みが、インナーリードよりも上方向の部分であるモールド上部の厚みよりも厚い非対称体とされた半導体装置となる。そして、アウターリードがモールド上部よりも厚いモールド下部側に折り曲げられた配置とされ、アウターリードの上下方向における長さを確保できる構造となる。これにより、薄型化されつつも半導体チップを駆動させた際に生じる熱の影響により半導体装置が反ることが抑制されると共に、熱応力がアウターリードのうちモールド樹脂の反対側に伝わりにくく、他の部材へ搭載した際の安定性が高い半導体装置となる。   As a result, the mold resin has an asymmetrical body in which the thickness of the lower part of the mold, which is the lower part of the inner lead with the inner lead as the reference position, is thicker than the thickness of the upper part of the mold, which is the upper part of the inner lead. It becomes a semiconductor device. The outer leads are arranged to be bent to the mold lower side thicker than the mold upper part, and the length of the outer leads in the vertical direction can be ensured. As a result, the semiconductor device is prevented from warping due to the effect of heat generated when the semiconductor chip is driven while being thinned, and the thermal stress is difficult to be transmitted to the opposite side of the mold resin in the outer lead. The semiconductor device is highly stable when mounted on the member.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第1実施形態の半導体装置を示す上面レイアウト図である。1 is a top layout view illustrating a semiconductor device according to a first embodiment; 図1中の破線で示すII−II間の断面図である。It is sectional drawing between II-II shown with the broken line in FIG. (a)は、基板上に搭載された従来の半導体装置を示す断面図であり、(b)は、(a)中の破線で示す領域R1における当該半導体装置の反りや熱応力による力の作用およびこれによるはんだのクラックの発生の様子について示す拡大断面図である。(A) is sectional drawing which shows the conventional semiconductor device mounted on the board | substrate, (b) is the effect | action of the force by the curvature or the thermal stress of the said semiconductor device in area | region R1 shown with the broken line in (a). It is an expanded sectional view shown about the mode of occurrence of a crack of solder by this. 第1実施形態の半導体装置が基板上に搭載された状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state with which the semiconductor device of 1st Embodiment was mounted on the board | substrate. 図4中の破線で示す領域R2を拡大したものであって、基板上に搭載された第1実施形態の半導体装置の反りや熱応力による力の作用およびこれによるはんだのクラック発生が抑制される様子について示す拡大断面図である。4 is an enlarged view of a region R2 indicated by a broken line in FIG. 4, and the action of the warp of the semiconductor device according to the first embodiment mounted on the substrate and the action of force due to thermal stress and the occurrence of solder cracks due to this are suppressed. It is an expanded sectional view shown about a mode. 従来の半導体装置と第1実施形態の半導体装置における半導体チップとダイパッドとの接合界面に作用する応力についてのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result about the stress which acts on the junction interface of the semiconductor chip and die pad in the conventional semiconductor device and the semiconductor device of 1st Embodiment. 第2実施形態の半導体装置について示す断面図である。It is sectional drawing shown about the semiconductor device of 2nd Embodiment. 他の実施形態の半導体装置におけるアウターリードと基板とのはんだ接合について示す図である。It is a figure shown about the solder joint of the outer lead and board | substrate in the semiconductor device of other embodiment. 他の実施形態の半導体装置について示す断面図である。It is sectional drawing shown about the semiconductor device of other embodiment. 他の実施形態の半導体装置について示す断面図である。It is sectional drawing shown about the semiconductor device of other embodiment. 他の実施形態の半導体装置について示す断面図である。It is sectional drawing shown about the semiconductor device of other embodiment.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態の半導体装置について、図1〜図6を参照して述べる。本実施形態の半導体装置は、例えば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。
(First embodiment)
The semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor device of this embodiment is mounted on a vehicle such as an automobile, and is applied as a device for driving various electronic devices for the vehicle.

図1では、図2に示す後述するダイパッド11の他面11b側から見た本実施形態の半導体装置の上面レイアウトを示しており、モールド樹脂16の外郭線を二点鎖線で示している。また、図1では、他面11b側から見てダイパッド11もしくはインナーリード121により隠される部分である半導体チップ14やワイヤ15の一部については、破線で示している。図2では、モールド樹脂16の構成の説明のため便宜的に、後述するインナーリード121の表面のなす平面およびモールド樹脂16の表面のうち一部のなす平面の延長線を一点鎖線で示している。   FIG. 1 shows an upper surface layout of the semiconductor device of this embodiment viewed from the other surface 11b side of a die pad 11 to be described later shown in FIG. 2, and an outline of the mold resin 16 is indicated by a two-dot chain line. Further, in FIG. 1, a part of the semiconductor chip 14 or the wire 15 that is hidden by the die pad 11 or the inner lead 121 when viewed from the other surface 11 b side is indicated by a broken line. In FIG. 2, for convenience of description of the configuration of the mold resin 16, a plane formed by the surface of the inner lead 121 described later and an extended line of a plane formed by a part of the surface of the mold resin 16 are indicated by alternate long and short dash lines. .

本実施形態の半導体装置は、図1もしくは図2に示すように、ダイパッド11とリード12とを有するリードフレーム10と、ダイパッド11の一面11a上に搭載された半導体チップ14と、ワイヤ15と、これらの一部を覆うモールド樹脂16とを有してなる。   As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the semiconductor device of this embodiment includes a lead frame 10 having a die pad 11 and leads 12, a semiconductor chip 14 mounted on one surface 11a of the die pad 11, wires 15, And a mold resin 16 covering a part of these.

本実施形態の半導体装置は、図1に示すように、ダイパッド11の他面11b側から見て略四角形状とされたモールド樹脂16の四辺からリード12の一部が突き出して露出した形状のQFP(Quad Flat Packageの略)として構成されている。なお、本実施形態の半導体装置は、QFPに限られず、SOP(Small Outline Packageの略)などの他のパッケージ形状とされてもよい。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment has a QFP having a shape in which a part of the lead 12 protrudes and is exposed from four sides of the mold resin 16 which is substantially rectangular when viewed from the other surface 11b side of the die pad 11. (Abbreviation for Quad Flat Package). Note that the semiconductor device of the present embodiment is not limited to the QFP, and may be other package shapes such as SOP (abbreviation of Small Outline Package).

リードフレーム10は、例えばCuやFeなどの金属材料によりなり、図2に示すように、一面11aと他面11bとを備えるダイパッド11と、ダイパッド11と異なる平面上に配置されるリード12とを有してなる。リードフレーム10は、例えば、1枚の金属板をプレス打ち抜きなどでダイパッド11およびリード12となる領域を形成した後、押し出し加工にてダイパッド11となる領域を押し出すことで形成される。リードフレーム10は、ワイヤボンディング性の向上などの観点から、必要に応じて、Ag、Auなどの貴金属メッキなどが施されていてもよい。   The lead frame 10 is made of a metal material such as Cu or Fe, for example. As shown in FIG. 2, the lead frame 10 includes a die pad 11 having one surface 11 a and another surface 11 b and leads 12 arranged on a different plane from the die pad 11. Have. The lead frame 10 is formed, for example, by forming an area to be the die pad 11 and the lead 12 by press punching a single metal plate and then extruding the area to be the die pad 11 by extrusion processing. The lead frame 10 may be subjected to noble metal plating such as Ag or Au as necessary from the viewpoint of improving wire bonding.

ダイパッド11は、例えば、図1に示すように表裏の関係にある一面11aと他面11bとを有し、四角形板状とされる。ダイパッド11は、例えば上述の押し出し加工により一枚の金属板から押し出された結果、リード12と異なる平面上に配置される。なお、ダイパッド11は、押し出し加工時においては図1に示す吊りリード17を介してリード12が形成された金属板と接続されているが、モールド樹脂16の形成後に打ち抜き加工された結果、リード12と分断されている。   For example, as shown in FIG. 1, the die pad 11 has one surface 11 a and another surface 11 b that are in a front-back relationship, and has a rectangular plate shape. The die pad 11 is disposed on a different plane from the leads 12 as a result of being extruded from a single metal plate, for example, by the extrusion process described above. The die pad 11 is connected to the metal plate on which the leads 12 are formed via the suspension leads 17 shown in FIG. 1 at the time of extrusion processing. However, as a result of being punched after the molding resin 16 is formed, the leads 12 It is divided.

ダイパッド11は、図2に示すように、一面11a上に接合材13を介して例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistorの略)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistorの略)などを備える半導体チップ14が搭載されている。   As shown in FIG. 2, the die pad 11 is a semiconductor having, for example, a MOSFET (abbreviation of Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) or IGBT (abbreviation of Insulated Gate Bipolar Transistor) via a bonding material 13 on one surface 11a. A chip 14 is mounted.

接合材13は、例えば、はんだやダイボンド材などの任意の接合材料であり、半導体チップ14とダイパッド11とを熱的に接続している。   The bonding material 13 is an arbitrary bonding material such as solder or a die bonding material, and thermally connects the semiconductor chip 14 and the die pad 11.

リード12は、図2に示すように、一部がモールド樹脂16に覆われており、モールド樹脂16に覆われたインナーリード121と、モールド樹脂16から露出した残部であるアウターリード122とにより構成されている。   As shown in FIG. 2, the lead 12 is partially covered with the mold resin 16, and is constituted by an inner lead 121 covered with the mold resin 16 and an outer lead 122 that is a remaining part exposed from the mold resin 16. Has been.

インナーリード121は、例えば、Alなどの金属材料によりなるワイヤ15がワイヤボンディングされることにより、ワイヤ15を介して半導体チップ14と電気的に接続されている。インナーリード121は、上述のリードフレーム10の押し出し加工の結果、ダイパッド11と異なる平面上に配置されている。   The inner lead 121 is electrically connected to the semiconductor chip 14 via the wire 15 by wire bonding of a wire 15 made of a metal material such as Al, for example. The inner lead 121 is arranged on a different plane from the die pad 11 as a result of the above-described extrusion processing of the lead frame 10.

アウターリード122は、図2に示すように、ダイパッド11の一面11aに対する法線方向Y1のうち一方向側に折り曲げられつつ、当該一方向側へ伸びるように延設されている。具体的には、法線方向Y1のうちダイパッド11の一面11aから他面11bに向かう方向を上方向とし、上方向の反対方向を下方向として、アウターリード122は、下方向側へ折り曲げられた形状とされている。その結果、アウターリード122は、モールド樹脂16から突出すると共に、下方向側へ折り曲げられ、下方向側に延設された形状とされている。   As shown in FIG. 2, the outer lead 122 is extended to extend in one direction while being bent in one direction in the normal direction Y <b> 1 with respect to the one surface 11 a of the die pad 11. Specifically, out of the normal direction Y1, the direction from the one surface 11a to the other surface 11b of the die pad 11 is the upward direction, the opposite direction of the upward direction is the downward direction, and the outer lead 122 is bent downward. It is a shape. As a result, the outer lead 122 protrudes from the mold resin 16, is bent downward, and has a shape extending downward.

アウターリード122のうちモールド樹脂16の反対側の一端122aは、はんだ接合などにより配線基板などに搭載されるために用いられる。アウターリード122は、図2に示すように、モールド樹脂16の表面のうち半導体チップ14を隔ててダイパッド11の一面11aと向き合う面を底面16aとして、少なくとも底面16aまで延設されることが好ましい。これは、アウターリード122の一端122aをはんだ付けにより他の部材へ接合した際に、当該接合した部分の信頼性を高めることができるためである。この詳細については、後ほど説明する。   One end 122a of the outer lead 122 opposite to the mold resin 16 is used to be mounted on a wiring board or the like by solder bonding or the like. As shown in FIG. 2, the outer lead 122 is preferably extended to at least the bottom surface 16a, with the surface of the mold resin 16 facing the one surface 11a of the die pad 11 with the semiconductor chip 14 therebetween as the bottom surface 16a. This is because when one end 122a of the outer lead 122 is joined to another member by soldering, the reliability of the joined portion can be improved. Details of this will be described later.

モールド樹脂16は、本実施形態では、図2に示すように、ダイパッド11のうち他面11bと異なる部分、リード12の一部、接合材13、半導体チップ14およびワイヤ15を覆う封止部材であり、例えばエポキシ樹脂などの樹脂材料により構成される。   In the present embodiment, the mold resin 16 is a sealing member that covers a portion of the die pad 11 different from the other surface 11b, a part of the lead 12, the bonding material 13, the semiconductor chip 14, and the wire 15, as shown in FIG. For example, it is made of a resin material such as an epoxy resin.

モールド樹脂16は、図2に示すように、インナーリード121の表面を基準位置とした場合、法線方向Y1において非対称体とされている。具体的には、モールド樹脂16のうちインナーリード121よりも上方向における部分をモールド上部161とし、モールド樹脂16のうちインナーリード121よりも下方向における部分をモールド下部162とする。このとき、モールド下部162の法線方向Y1における厚みは、モールド上部161の法線方向Y1における厚みよりも厚くされている。   As shown in FIG. 2, the mold resin 16 is an asymmetric body in the normal direction Y1 when the surface of the inner lead 121 is used as a reference position. Specifically, a portion of the mold resin 16 in the upward direction from the inner lead 121 is a mold upper portion 161, and a portion of the mold resin 16 in the downward direction from the inner lead 121 is a mold lower portion 162. At this time, the thickness of the mold lower part 162 in the normal direction Y1 is made thicker than the thickness of the mold upper part 161 in the normal direction Y1.

言い換えると、インナーリードを基準位置とした場合にモールド樹脂が法線方向Y1において対称体となる従来の半導体装置と異なり、本実施形態の半導体装置では、モールド樹脂16は法線方向Y1において非対称体とされている。   In other words, unlike the conventional semiconductor device in which the mold resin is a symmetric body in the normal direction Y1 when the inner lead is the reference position, in the semiconductor device of this embodiment, the mold resin 16 is an asymmetric body in the normal direction Y1. It is said that.

これは、半導体チップ14を駆動させた際の発熱に起因するモールド樹脂16全体の反りを低減すると共に、アウターリード122の長さを確保するためである。この詳細については、後ほど詳しく説明する。   This is to reduce the warpage of the entire mold resin 16 due to heat generation when the semiconductor chip 14 is driven and to secure the length of the outer lead 122. This will be described in detail later.

なお、本実施形態の半導体装置は、ダイパッド11およびこれに搭載された半導体チップ14がモールド上部161側に配置され、ダイパッド11の他面11bがモールド樹脂16から露出した構成とされている。これにより、半導体チップ14から生じる熱がダイパッド11の他面11b、すなわち背面から放熱される背面放熱型の半導体装置となる。   In the semiconductor device of this embodiment, the die pad 11 and the semiconductor chip 14 mounted on the die pad 11 are arranged on the mold upper part 161 side, and the other surface 11b of the die pad 11 is exposed from the mold resin 16. As a result, a heat radiating type semiconductor device is formed in which heat generated from the semiconductor chip 14 is radiated from the other surface 11b of the die pad 11, that is, from the back surface.

以上が、本実施形態の半導体装置の基本的な構成である。次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。   The above is the basic configuration of the semiconductor device of this embodiment. Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described.

Cuなどによりなる1枚の金属板をプレス打ち抜き加工をし、ダイパッド11およびリード12となる領域を形成した後に、押し出し加工によりダイパッド11となる領域を押し出すことでリードフレーム10を作製する。なお、既にダイパッド11がリード12と異なる平面上に配置されたリードフレーム10を用意し、これを用いてもよい。また、必要に応じてリードフレーム10の表面に貴金属メッキなどを施してもよい。   One metal plate made of Cu or the like is subjected to press punching to form a region to be the die pad 11 and the lead 12, and then the region to be the die pad 11 is extruded by extrusion processing, thereby producing the lead frame 10. A lead frame 10 in which the die pad 11 is already arranged on a different plane from the lead 12 may be prepared and used. Further, noble metal plating or the like may be applied to the surface of the lead frame 10 as necessary.

次いで、任意の製造方法により製造された半導体チップ14を用意し、例えば任意のダイボンド材によりなる接合材13を介してダイパッド11の一面11a上に半導体チップ14を搭載する。そして、ワイヤボンディングによりリード12と半導体チップ14とをAlなどによりなるワイヤ15を介して電気的に接続する。   Next, the semiconductor chip 14 manufactured by an arbitrary manufacturing method is prepared, and the semiconductor chip 14 is mounted on the one surface 11a of the die pad 11 via the bonding material 13 made of an arbitrary die bonding material, for example. Then, the lead 12 and the semiconductor chip 14 are electrically connected via a wire 15 made of Al or the like by wire bonding.

続けて、図示しない上型と下型とによりなる金型を用意し、半導体チップ14が搭載され、かつワイヤボンディングがされたリードフレーム10を下型にセットし、上型と下型とを型合わせする。そして、モールド樹脂16となるエポキシ樹脂などの樹脂材料を金型に流し込み、当該樹脂材料を加熱硬化させる。   Subsequently, a mold composed of an upper mold and a lower mold (not shown) is prepared, the lead frame 10 on which the semiconductor chip 14 is mounted and wire-bonded is set in the lower mold, and the upper mold and the lower mold are molded. Match. Then, a resin material such as an epoxy resin that becomes the mold resin 16 is poured into a mold, and the resin material is heated and cured.

なお、この場合、例えば上型のキャビティがリードフレーム10をセットする下型のキャビティよりも深く凹んだ形状とされており、この金型は、半導体チップ14の搭載側の反対側の樹脂厚みが半導体チップ14の搭載側の樹脂厚みより厚くなる仕様とされる。   In this case, for example, the upper mold cavity is recessed deeper than the lower mold cavity in which the lead frame 10 is set, and this mold has a resin thickness opposite to the mounting side of the semiconductor chip 14. The specification is larger than the resin thickness on the mounting side of the semiconductor chip 14.

モールド樹脂16を形成後、金型からワークを取出し、プレス打ち抜きにより不要な部分を切断除去することで、本実施形態の半導体装置を製造することができる。   After forming the mold resin 16, the workpiece is taken out of the mold, and unnecessary portions are cut and removed by press punching, whereby the semiconductor device of this embodiment can be manufactured.

次に、本実施形態の半導体装置を他の部材にはんだ付けにより搭載した後のはんだクラックを抑制する効果について、図3〜図5を参照して説明する。   Next, the effect of suppressing solder cracks after mounting the semiconductor device of this embodiment on another member by soldering will be described with reference to FIGS.

まず、従来の半導体装置を他の部材にはんだ付けにより搭載した場合について、図3を参照して説明する。   First, a case where a conventional semiconductor device is mounted on another member by soldering will be described with reference to FIG.

従来の半導体装置は、図3(a)に示すように、一面111aおよび他面111bを有するダイパッド111とリード112とを備えるリードフレーム110と、半導体チップ114と、ワイヤ115とこれらの一部を覆うモールド樹脂116とを有してなる。   As shown in FIG. 3A, a conventional semiconductor device includes a lead frame 110 including a die pad 111 having one surface 111a and another surface 111b and a lead 112, a semiconductor chip 114, a wire 115, and a part of them. And a molding resin 116 to be covered.

このような構成において、ダイパッド111は、リード112のうちモールド樹脂116に覆われたインナーリード1121と異なる平面上に配置されている。半導体チップ114は、接合材113を介してダイパッド111の一面111a上に搭載され、ワイヤ115を介してリード112のうちモールド樹脂116に覆われた部分であるインナーリード1121と電気的に接続されている。リード112のうちモールド樹脂116から露出した部分であるアウターリード1122は、ダイパッド111の反対側に折り曲げられた形状とされている。   In such a configuration, the die pad 111 is disposed on a different plane from the inner leads 1121 covered with the mold resin 116 of the leads 112. The semiconductor chip 114 is mounted on the one surface 111a of the die pad 111 via the bonding material 113, and is electrically connected to the inner lead 1121 that is a portion of the lead 112 covered with the mold resin 116 via the wire 115. Yes. Outer leads 1122, which are portions of the leads 112 exposed from the mold resin 116, are bent to the opposite side of the die pad 111.

モールド樹脂116は、図3(a)に示すように、インナーリード1121をダイパッド111の一面111aに対する法線方向Y2における基準とした場合、法線方向Y2において対称体とされている。具体的には、法線方向Y2のうち一面111aから他面111bに向かう方向を上方向とし、上方向の反対方向を下方向とする。このとき、モールド樹脂116のうちインナーリード1121よりも上方向の部分は、モールド樹脂116のうちインナーリード1121よりも下方向の部分と法線方向Y2における厚みが同じとされている。   As shown in FIG. 3A, the mold resin 116 is symmetric in the normal direction Y2 when the inner lead 1121 is used as a reference in the normal direction Y2 with respect to the one surface 111a of the die pad 111. Specifically, a direction from one surface 111a to the other surface 111b in the normal direction Y2 is defined as an upward direction, and a direction opposite to the upward direction is defined as a downward direction. At this time, the portion of the mold resin 116 above the inner lead 1121 has the same thickness in the normal direction Y2 as the portion of the mold resin 116 below the inner lead 1121.

図3(a)では、上記構成の従来の半導体装置を薄型化したものが基板20の表面20a上に搭載され、アウターリード1122のうちモールド樹脂116の反対側の一端1122aが表面20a上に形成されたパッド21にはんだ接合された状態を示している。   In FIG. 3A, a thinned conventional semiconductor device having the above configuration is mounted on the surface 20a of the substrate 20, and one end 1122a of the outer lead 1122 opposite to the mold resin 116 is formed on the surface 20a. The state where it was soldered to the prepared pad 21 is shown.

なお、ここでいう「薄型化」とは、半導体装置を構成するモールド樹脂の厚みを1mm以上2mm以下の範囲内の構成とすることをいう。また、従来の半導体装置については、構成要素であるモールド樹脂の厚みが2mmよりも大きい構成とされ、本実施形態の半導体装置は、従来の半導体装置よりも全体的に薄くされている。   Here, “thinning” means that the thickness of the mold resin constituting the semiconductor device is in the range of 1 mm to 2 mm. In addition, the conventional semiconductor device has a configuration in which the thickness of the molding resin as a component is larger than 2 mm, and the semiconductor device of this embodiment is thinner than the conventional semiconductor device as a whole.

また、基板20は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性材料などによりなり、Alなどの金属材料などにより構成されたパッド21が形成されている。   The substrate 20 is made of, for example, an insulating material such as glass epoxy resin, and is formed with a pad 21 made of a metal material such as Al.

ここで、本発明者らが検討した結果、このような従来の半導体装置の構造のままで単に薄型化したものを他部材にはんだ付けで搭載した場合、図3(b)に示すように、はんだクラックの不具合が生じることを判明した。   Here, as a result of the study by the present inventors, when the thinned semiconductor device having such a conventional semiconductor device structure is mounted on another member by soldering, as shown in FIG. It has been found that solder crack defects occur.

具体的には、図3(a)に示すように、アウターリード1122の表面のうち上方向の部分とアウターリード1122の一端1122aとの法線方向Y2における距離をアウターリード1122の高さH1とする。   Specifically, as shown in FIG. 3A, the distance in the normal direction Y2 between the upper portion of the surface of the outer lead 1122 and one end 1122a of the outer lead 1122 is defined as the height H1 of the outer lead 1122. To do.

このとき、アウターリード1122の高さH1は、モールド樹脂116の法線方向Y2における厚みを薄く、すなわち半導体装置を薄くするほど小さくなる。また、半導体装置を薄型化するほど、半導体チップの発熱による半導体装置の反りやモールド樹脂116とリード112との線膨張係数差に起因する熱応力による力がアウターリード1122に及ぼす影響が大きくなる。   At this time, the height H1 of the outer lead 1122 decreases as the thickness of the mold resin 116 in the normal direction Y2 decreases, that is, as the semiconductor device decreases. Further, as the semiconductor device is made thinner, the influence of the warp of the semiconductor device due to heat generation of the semiconductor chip and the force due to the thermal stress caused by the difference in the linear expansion coefficient between the mold resin 116 and the lead 112 on the outer lead 1122 increases.

より具体的には、図3(b)の白抜き矢印で示すように、半導体チップ114の発熱による半導体装置の反りや冷熱サイクルなどの環境変化によりモールド樹脂116とリード112との間に生じる熱応力等に起因した力F1がアウターリード1122に作用する。このとき、半導体装置の薄型化に伴い、アウターリード1122の高さH1が、薄型化されていない構成の半導体装置におけるそれに比べて小さくなっている。言い換えると、アウターリード1122の長さは、従来の半導体装置のそれよりも短くなっている。   More specifically, as indicated by the white arrow in FIG. 3B, heat generated between the mold resin 116 and the lead 112 due to environmental changes such as warpage of the semiconductor device due to heat generation of the semiconductor chip 114 and a cooling cycle. A force F 1 resulting from stress or the like acts on the outer lead 1122. At this time, with the thinning of the semiconductor device, the height H1 of the outer lead 1122 is smaller than that in the semiconductor device having a structure that is not thinned. In other words, the length of the outer lead 1122 is shorter than that of the conventional semiconductor device.

そして、従来の半導体装置を単に薄型化したものをはんだ30を介して基板20に設けられたパッド21に接合した場合、図3(b)に示すように、アウターリード1122に力F1が作用することとなる。しかし、図3(b)に示すように、アウターリード1122の長さが短くなると、力F1を緩和する作用が小さくなるため、力F1の影響により、はんだ30とパッド21との間にはんだクラック301が生じ得る。   When a conventional semiconductor device simply thinned is joined to the pad 21 provided on the substrate 20 via the solder 30, a force F1 acts on the outer lead 1122, as shown in FIG. It will be. However, as shown in FIG. 3 (b), when the length of the outer lead 1122 is shortened, the action of relaxing the force F1 is reduced, so that the solder crack between the solder 30 and the pad 21 due to the influence of the force F1. 301 can occur.

このような不具合は、例えば車載用途などの信頼性の要求が厳しい分野に適用する場合には、特に問題となることが予想される。   Such a problem is expected to be a problem particularly when applied to a field where the requirement for reliability is severe such as in-vehicle use.

そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、薄型化しつつも半導体チップ14の発熱による反りや環境変化などに起因する熱応力によるアウターリード122への影響を低減できる半導体装置を発明するに至った。その一例として、本実施形態の半導体装置を他部材にはんだ付けにより搭載した場合について、図4、図5を参照して説明する。   Thus, as a result of intensive studies, the present inventors have invented a semiconductor device that can reduce the influence on the outer lead 122 due to thermal stress caused by warpage or environmental change due to heat generation of the semiconductor chip 14 while being thinned. It was. As an example, a case where the semiconductor device of this embodiment is mounted on another member by soldering will be described with reference to FIGS.

本実施形態の半導体装置を表面20aにパッド21を備える基板20に搭載した場合、図5に示すように、アウターリード122には、半導体チップ14の発熱による半導体装置の反りや環境変化などに起因する熱応力などによる力F2が作用することとなる。このとき、アウターリード122に作用する力F2は、従来の半導体装置を単に薄型化したもののアウターリード1122に作用する力F1よりも小さくなる。   When the semiconductor device of this embodiment is mounted on the substrate 20 having the pad 21 on the surface 20a, the outer leads 122 are caused by warpage of the semiconductor device due to heat generation of the semiconductor chip 14 or environmental changes as shown in FIG. The force F2 due to the thermal stress or the like acting will act. At this time, the force F2 acting on the outer lead 122 is smaller than the force F1 acting on the outer lead 1122 although the conventional semiconductor device is simply made thinner.

具体的には、アウターリード122の表面のうち上方向の部分とアウターリード122の一端122aとの法線方向Y1における距離をアウターリード122の高さH2とする。本実施形態の半導体装置では、上述したように、モールド上部161よりも法線方向Y1における厚みが厚いモールド下部162側にアウターリード122が折り曲げられて延設された形状とされている。   Specifically, the distance in the normal direction Y1 between the upper portion of the surface of the outer lead 122 and the one end 122a of the outer lead 122 is defined as the height H2 of the outer lead 122. In the semiconductor device of the present embodiment, as described above, the outer lead 122 is bent and extended to the mold lower portion 162 side that is thicker in the normal direction Y1 than the mold upper portion 161.

そのため、モールド樹脂の法線方向Y1における厚みが同じであっても、アウターリード122の高さH2は、従来の半導体装置を単に薄型化したものにおけるアウターリード1122の高さH1に比べて大きくなる。言い換えると、アウターリード122の長さは、アウターリード1122の長さよりも長くなる。つまり、アウターリード122は、半導体装置の反りなどに起因する力を緩和する作用がアウターリード1122のそれに比べて大きい構成とされる。   Therefore, even if the thickness of the mold resin in the normal direction Y1 is the same, the height H2 of the outer lead 122 is larger than the height H1 of the outer lead 1122 in a conventional thinned semiconductor device. . In other words, the length of the outer lead 122 is longer than the length of the outer lead 1122. In other words, the outer lead 122 is configured to have a greater effect than the outer lead 1122 in reducing the force caused by the warp of the semiconductor device.

また、本実施形態の半導体装置は、モールド樹脂16のうち半導体チップよりも下方向における部分の厚みが従来の半導体装置のそれよりも厚いため、従来の半導体装置に比べて半導体装置全体の反りが小さくなる構成とされている。   Further, in the semiconductor device of this embodiment, since the thickness of the portion of the mold resin 16 in the lower direction than the semiconductor chip is thicker than that of the conventional semiconductor device, the warpage of the entire semiconductor device is larger than that of the conventional semiconductor device. It is set as the structure which becomes small.

さらに、本実施形態の半導体装置では、モールド下部162がモールド上部161よりも厚くされているため、基板20などの他の部材に搭載する際にモールド下部162がこの搭載時に本実施形態の半導体装置にかかる荷重を受ける役割を果たす。そのため、他の部材への搭載時にアウターリード122が塑性変形しにくく、アウターリード122のうちはんだ接合に用いる部分の面積を安定して確保できる効果も期待される。   Furthermore, in the semiconductor device of this embodiment, since the mold lower part 162 is thicker than the mold upper part 161, when the mold lower part 162 is mounted on another member such as the substrate 20, the semiconductor device of this embodiment is mounted at the time of mounting. It plays the role of receiving the load applied to. Therefore, the outer lead 122 is less likely to be plastically deformed when mounted on another member, and an effect that the area of the outer lead 122 used for solder bonding can be stably secured is also expected.

上記のように、H2>H1とされつつ、半導体装置全体が反りにくいモールド樹脂16の構成とされることで、アウターリード122に作用する力F2は、力F1よりも小さくなる。その結果、図5に示すように、はんだ30とパッド21との間にはんだクラックが発生することを抑制することができる半導体装置となる。   As described above, the force F2 acting on the outer lead 122 is smaller than the force F1 by setting the mold resin 16 so that the entire semiconductor device is hardly warped while H2> H1. As a result, as shown in FIG. 5, a semiconductor device capable of suppressing the occurrence of solder cracks between the solder 30 and the pad 21 is obtained.

次に、本実施形態の半導体装置のうち半導体チップ14とダイパッド11とが接合された部分(以下、単に「接合部」という)における応力低減の効果について、図6を参照して説明する。   Next, an effect of stress reduction in a portion where the semiconductor chip 14 and the die pad 11 are joined (hereinafter simply referred to as “joint portion”) in the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図6では、接合部にかかる応力振幅をシミュレートにより算出した結果であって、従来の半導体装置を単に薄型化したものおよび本実施形態の半導体装置にて得られた結果を比較したものである。   FIG. 6 shows the result of calculation of the stress amplitude applied to the joint, by comparing the results obtained by simply thinning the conventional semiconductor device and the semiconductor device of the present embodiment. .

なお、図6の横軸における「従来」とは、従来の半導体装置を単に薄型化したものを指し、「第1実施形態」とは、本実施形態の半導体装置を指す。図6の縦軸における「接合部の応力振幅」では、従来の半導体装置のシミュレーション結果で得られた応力振幅を100(基準)としている。また、シミュレーションにおいては、2D解析にて実施し、図2に示すような断面状態での応力解析を行った。そして、従来の半導体装置を単に薄型化したものおよび本実施形態の半導体装置は、モールド樹脂の外郭寸法を20mm(幅)×1.4mmt(高さ)とし、ダイパッドの外郭寸法を13mm(幅)×0.15mmt(高さ)とした。また、半導体チップの外郭寸法を9mm(幅)とし、接合部の面積を半導体チップの外郭寸法と同じとした。そして、−65℃の条件において、上記の各半導体装置の接合部にかかる応力振幅を算出した。   Note that “conventional” on the horizontal axis in FIG. 6 refers to a thinned conventional semiconductor device, and “first embodiment” refers to the semiconductor device of the present embodiment. In the “stress amplitude at the joint” on the vertical axis in FIG. 6, the stress amplitude obtained from the simulation result of the conventional semiconductor device is 100 (reference). Moreover, in simulation, it implemented by 2D analysis and performed the stress analysis in a cross-sectional state as shown in FIG. Then, the conventional semiconductor device simply thinned and the semiconductor device of this embodiment have an outer dimension of the mold resin of 20 mm (width) × 1.4 mmt (height) and an outer dimension of the die pad of 13 mm (width). X0.15 mmt (height). Further, the outer dimension of the semiconductor chip was set to 9 mm (width), and the area of the bonding portion was the same as the outer dimension of the semiconductor chip. And the stress amplitude concerning the junction part of said each semiconductor device was computed on the conditions of -65 degreeC.

また、図6のシミュレーションについては、一般的に用いられる公知の応力計算のシミュレーションソフト(例えばアンシス・ジャパン社製のANSYS AIM)を用いて行った。このシミュレーションにより得られる応力振幅が小さいほど、接合部にかかる応力が小さく、接合の信頼性が高くなることを示している。このシミュレーションにより得られる応力振幅の大小の傾向は、経験上、実際の半導体装置における接合部の信頼性の高低とおよそ同じ傾向となることがわかっている。   Further, the simulation of FIG. 6 was performed by using commonly used simulation software for stress calculation (for example, ANSYS AIM manufactured by Ansys Japan). It shows that the smaller the stress amplitude obtained by this simulation, the smaller the stress applied to the joint and the higher the reliability of the joint. From the experience, it is known from experience that the magnitude of the magnitude of the stress amplitude obtained by this simulation is almost the same as the reliability of the junction in an actual semiconductor device.

図6に示すように、従来の半導体装置を単に薄型化したものにおける接合部にかかる応力振幅を100とした場合、本実施形態の半導体装置における接合部にかかる応力振幅は88であった。言い換えると、本実施形態の半導体装置は、接合部にかかる応力振幅が従来の半導体装置を単に薄型化したもののそれに比べて12%低減されており、接合部における接合信頼性が従来に比べて高い構成となる。   As shown in FIG. 6, when the stress amplitude applied to the junction in the conventional semiconductor device simply thinned is 100, the stress amplitude applied to the junction in the semiconductor device of this embodiment is 88. In other words, in the semiconductor device of this embodiment, the stress amplitude applied to the joint is reduced by 12% compared to the conventional semiconductor device that is simply made thinner, and the joint reliability at the joint is higher than that of the conventional device. It becomes composition.

本実施形態によれば、薄型化されつつも、半導体チップの発熱による半導体装置全体の反りを抑制し、反りや熱応力などによる力がアウターリードに作用してもこれを緩和できる半導体装置となる。そのため、他部材へはんだ付けにより搭載した場合、はんだにクラックが発生することを抑制でき、従来の半導体装置に比べて、他部材へのはんだ接合の信頼性の高い半導体装置となる。また、ダイパッドと半導体チップとの接合部にかかる応力についても、従来の半導体装置に比べて緩和される構成の半導体装置となる。   According to the present embodiment, the semiconductor device can be reduced in thickness while suppressing warpage of the entire semiconductor device due to heat generation of the semiconductor chip, and can be mitigated even if force due to warpage or thermal stress acts on the outer lead. . For this reason, when mounted on another member by soldering, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the solder, resulting in a semiconductor device with higher reliability of solder bonding to the other member than a conventional semiconductor device. Further, the stress applied to the joint between the die pad and the semiconductor chip can be reduced as compared with the conventional semiconductor device.

(第2実施形態)
第2実施形態の半導体装置について、図7を参照して述べる。図7に示すパッケージ部100は、リードフレーム10、接合材13、半導体チップ14、ワイヤ15およびモールド樹脂16により構成された上記第1実施形態の半導体装置に相当する部分である。
(Second Embodiment)
A semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The package unit 100 shown in FIG. 7 is a part corresponding to the semiconductor device of the first embodiment, which is configured by the lead frame 10, the bonding material 13, the semiconductor chip 14, the wire 15, and the mold resin 16.

本実施形態の半導体装置は、図7に示すように、パッド21を備える基板20上にパッケージ部100が搭載され、ダイパッド11の他面11b上に半導体チップ14から生じる熱を放熱するための放熱ゲル40が配置されている。そして、本実施形態の半導体装置は、放熱ゲル40を介して放熱部材50に接続された構成とされている点で上記第1実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。   In the semiconductor device of this embodiment, as shown in FIG. 7, a package unit 100 is mounted on a substrate 20 including a pad 21, and heat dissipation for dissipating heat generated from the semiconductor chip 14 on the other surface 11 b of the die pad 11. A gel 40 is arranged. The semiconductor device of this embodiment is different from the first embodiment in that it is configured to be connected to the heat dissipation member 50 via the heat dissipation gel 40. In the present embodiment, this difference will be mainly described.

放熱ゲル40は、半導体チップ14から生じる熱を放熱する効率を高めるために用いられ、例えばシリコンゲルなどにより構成される。放熱ゲル40は、放熱の効率向上の観点から、熱伝導率が3W/m・K以上の材料が用いられることが好ましい。放熱ゲル40は、放熱の効率向上の観点から、他面11bの一部に接するように形成されてもよいが、他面11bの全部を覆うように形成されることが好ましい。   The heat dissipating gel 40 is used to increase the efficiency of dissipating heat generated from the semiconductor chip 14, and is made of, for example, silicon gel. The heat dissipating gel 40 is preferably made of a material having a thermal conductivity of 3 W / m · K or more from the viewpoint of improving heat dissipation efficiency. The heat dissipation gel 40 may be formed so as to be in contact with a part of the other surface 11b from the viewpoint of improving the efficiency of heat dissipation, but is preferably formed so as to cover the entire other surface 11b.

放熱ゲル40は、基板20上に搭載されたパッケージ部100のうちダイパッド11の他面11b上に放熱ゲル40となる材料を例えばディスペンサーなどで塗布した後、放熱部材50を当該塗布した材料上に載せることにより形成される。   The heat radiating gel 40 is formed by applying a material that becomes the heat radiating gel 40 on the other surface 11b of the die pad 11 of the package unit 100 mounted on the substrate 20 with, for example, a dispenser, and then applying the heat radiating member 50 onto the applied material. It is formed by placing.

放熱部材50は、放熱ゲル40を介して半導体チップ14と熱的に接続され、放熱の効率向上のために用いられる部材であり、例えばAlなどの熱伝導率の高い金属材料により構成される。   The heat dissipating member 50 is a member that is thermally connected to the semiconductor chip 14 via the heat dissipating gel 40 and is used for improving the heat dissipating efficiency, and is made of a metal material having high thermal conductivity such as Al.

放熱部材50は、図7に示すように、例えば断面視にて四角形板状とされているが、放熱効率が向上できればよく、任意の冷却フィンなどのように、放熱部材50の表面のうち放熱ゲル40と反対の面に凹凸形状や溝などが設けられた形状とされていてもよい。放熱部材50は、パッケージ部100もしくはパッケージ部100および基板20などの他の部材などを覆う筐体とされていてもよい。このように放熱部材50は、必要に応じて、任意の形状とされるが、放熱の効率向上の観点から、面積や体積が大きくされた、すなわち熱容量の大きい形状とされることが好ましい。   As shown in FIG. 7, the heat dissipating member 50 has a rectangular plate shape, for example, in cross-sectional view. However, it is only necessary to improve heat dissipating efficiency. The surface opposite to the gel 40 may have a concavo-convex shape, a groove, or the like. The heat dissipation member 50 may be a housing that covers the package unit 100 or other members such as the package unit 100 and the substrate 20. As described above, the heat radiating member 50 has an arbitrary shape as necessary. However, from the viewpoint of improving the efficiency of heat dissipation, it is preferable that the area and volume are increased, that is, the heat capacity is large.

本実施形態によれば、半導体チップ14から生じる熱がダイパッド11の他面11bから放熱ゲル40を介して熱容量の大きい放熱部材50へと拡散し、放熱の効率の高い背面放熱型の半導体装置となる。   According to this embodiment, the heat generated from the semiconductor chip 14 diffuses from the other surface 11b of the die pad 11 to the heat radiating member 50 having a large heat capacity through the heat radiating gel 40, and the heat radiation efficiency of the rear heat radiation type semiconductor device is high. Become.

また、上記第1実施形態と同様に、パッケージ部100のうちモールド下部162がモールド上部161よりも厚くされ、かつ、アウターリード122の長さが長くされた構成とされている。そのため、本実施形態の半導体装置は、パッケージ部100が薄型化されつつも、アウターリード122のはんだ接合における接合信頼性の高い半導体装置となる。   Similarly to the first embodiment, the mold lower portion 162 of the package unit 100 is thicker than the mold upper portion 161 and the length of the outer lead 122 is increased. Therefore, the semiconductor device according to the present embodiment is a semiconductor device with high bonding reliability in the solder bonding of the outer leads 122 while the package unit 100 is thinned.

(他の実施形態)
なお、上記した各実施形態に示した半導体装置は、本発明の半導体装置の一例を示したものであり、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The semiconductor device described in each of the above embodiments is an example of the semiconductor device of the present invention, and is not limited to each of the above embodiments, but within the scope described in the claims. Can be changed as appropriate.

(1)例えば、上記各実施形態の半導体装置において、図8に示すように、アウターリード122のうち一端122a側、すなわち基板20上のパッド21などとの接合に用いる部分の長さが長くされた構造とされてもよい。これにより、はんだ30を介してアウターリード122がパッド21と接合された部分の面積が多くなり、半導体装置の反りや熱応力に起因する力が一端122aに作用してもはんだ30にクラックが生じることを抑制できる接合構造となる。   (1) For example, in the semiconductor device of each of the above embodiments, as shown in FIG. 8, the length of the outer lead 122 used for joining to the one end 122 a side, that is, the pad 21 on the substrate 20 is increased. The structure may be different. As a result, the area of the portion where the outer lead 122 is joined to the pad 21 via the solder 30 is increased, and a crack is generated in the solder 30 even if a force due to warpage or thermal stress of the semiconductor device acts on the one end 122a. It becomes a joining structure which can suppress this.

(2)上記各実施形態の半導体装置は、モールド樹脂16のうち底面16aと反対側の面を上面として、上面とダイパッド11の他面11bとが同一平面に配置された構造とされた例について説明した。しかし、ダイパッド11の他面11bがモールド樹脂16から露出した構造とされる場合には、他面11bがモールド樹脂16から露出していればよく、上面が他面11bよりも上方向に配置される構造とされてもよい。   (2) The semiconductor device of each of the above embodiments is an example in which the surface of the mold resin 16 opposite to the bottom surface 16a is the top surface and the top surface and the other surface 11b of the die pad 11 are arranged on the same plane. explained. However, in the case where the other surface 11b of the die pad 11 is exposed from the mold resin 16, the other surface 11b only needs to be exposed from the mold resin 16, and the upper surface is disposed above the other surface 11b. It may be a structure.

例えば、図9に示すように、他面11bの一部もしくは全部がモールド樹脂16から露出するように、断面視にてモールド樹脂16の上面16bに他面11bに達する凹部16cが形成された構造の半導体装置とされてもよい。なお、放熱ゲル40を他面11b上に配置する場合、放熱ゲル40は、凹部16c内に収まるように設けられてもよいし、上面16bから上方向へはみ出るように設けられてもよい。   For example, as shown in FIG. 9, a structure in which a recess 16 c reaching the other surface 11 b is formed on the upper surface 16 b of the mold resin 16 in a cross-sectional view so that a part or all of the other surface 11 b is exposed from the mold resin 16. It may be a semiconductor device. In addition, when arrange | positioning the thermal radiation gel 40 on the other surface 11b, the thermal radiation gel 40 may be provided so that it may be settled in the recessed part 16c, and may be provided so that it may protrude from the upper surface 16b upward.

(3)上記各実施形態の半導体装置は、ダイパッド11がインナーリード121よりも上方向に配置された例について説明した。しかし、背面放熱型の構造とされていればよいため、ダイパッド11がインナーリード121よりも下方向に配置された構造とされてもよい。   (3) In the semiconductor device of each of the embodiments described above, the example in which the die pad 11 is arranged above the inner lead 121 has been described. However, since the backside heat dissipation type structure may be used, the die pad 11 may be arranged below the inner lead 121.

この場合、図10に示すように、ダイパッド11がインナーリード121よりも下方向に配置されつつ、モールド樹脂16の上面16bに形成された凹部16cが形成され、他面11bが凹部16cにおいてモールド樹脂16から露出した構造とされる。このような構造とされた場合であっても、薄型化、放熱性および接合信頼性の高い半導体装置となる。   In this case, as shown in FIG. 10, while the die pad 11 is disposed below the inner lead 121, the recess 16c formed on the upper surface 16b of the mold resin 16 is formed, and the other surface 11b is the mold resin in the recess 16c. 16 is exposed from the structure. Even in the case of such a structure, the semiconductor device can be thinned, radiated, and has high bonding reliability.

(4)上記各実施形態の半導体装置は、ダイパッド11の他面11bがモールド樹脂16から露出した、いわゆるExposedパッケージの構造とされた例について説明した。しかし、本発明の半導体装置は、Exposedパッケージの構造に限られず、図11に示すように、ダイパッド11の他面11bもモールド樹脂16に覆われた、いわゆるフルモールド構造とされていてもよい。フルモールド構造とされた半導体装置は、ダイパッド11と当該半導体装置以外の部材との絶縁性を確保しつつ、背面放熱型の半導体装置となる。この際、ダイパッド11の他面11b上に放熱ゲル40を配置してもよいし、放熱ゲル40を介して放熱部材50等の他の部材と熱的に接続されていてもよい。   (4) The semiconductor device according to each of the above embodiments has been described with respect to the example in which the other surface 11b of the die pad 11 is exposed from the mold resin 16 and has a so-called exposed package structure. However, the semiconductor device of the present invention is not limited to the structure of the exposed package, and may have a so-called full mold structure in which the other surface 11b of the die pad 11 is covered with the mold resin 16 as shown in FIG. The semiconductor device having a full mold structure is a backside heat radiation type semiconductor device while ensuring insulation between the die pad 11 and members other than the semiconductor device. At this time, the heat radiating gel 40 may be disposed on the other surface 11 b of the die pad 11, or may be thermally connected to other members such as the heat radiating member 50 via the heat radiating gel 40.

(5)上記各実施形態の半導体装置は、リードフレーム10の厚み、特にアウターリード122の厚みが、従来の半導体装置におけるアウターリード1122の厚みに比べて薄い構成とされていてもよい。これにより、薄くされたアウターリード122が撓むことで、アウターリード122と接合されたはんだ30にかかる応力が緩和され、はんだ接合における接合信頼性の高い半導体装置となる。   (5) The semiconductor device of each of the above embodiments may be configured such that the thickness of the lead frame 10, particularly the thickness of the outer lead 122, is thinner than the thickness of the outer lead 1122 in the conventional semiconductor device. As a result, the thinned outer lead 122 is bent, so that the stress applied to the solder 30 joined to the outer lead 122 is relieved, and a semiconductor device having high joining reliability in solder joining is obtained.

(6)上記各実施形態の半導体装置は、モールド樹脂16が、当該樹脂中にアルミナやシリカ等のフィラーが含有された構成とされてもよい。モールド樹脂16は、フィラーを含んだ構成とされる場合、モールド樹脂16全体の線膨張係数を上記各実施形態の半導体装置を搭載する基板20や他の部材の線膨張係数と同じかそれに近い構成とされることが好ましい。これにより、冷熱サイクルなどにおけるモールド樹脂16の熱伸縮と当該半導体装置がはんだ30を介して搭載された基板20や他の部材の熱伸縮との差が少なくなり、はんだ30にかかる応力を緩和し、はんだ接合における接合信頼性の高い半導体装置となる。   (6) The semiconductor device of each of the above embodiments may be configured such that the mold resin 16 contains a filler such as alumina or silica in the resin. When the mold resin 16 includes a filler, the linear expansion coefficient of the entire mold resin 16 is the same as or close to the linear expansion coefficient of the substrate 20 or other member on which the semiconductor device of each of the above embodiments is mounted. It is preferable that As a result, the difference between the thermal expansion and contraction of the mold resin 16 in the cold cycle and the thermal expansion and contraction of the substrate 20 and other members on which the semiconductor device is mounted via the solder 30 is reduced, and the stress applied to the solder 30 is reduced. Thus, a semiconductor device with high bonding reliability in solder bonding is obtained.

11 ダイパッド
12 リード
121 インナーリード
122 アウターリード
13 接合材
14 半導体チップ
16 モールド樹脂
30 はんだ
40 放熱ゲル
50 放熱部材
11 Die Pad 12 Lead 121 Inner Lead 122 Outer Lead 13 Bonding Material 14 Semiconductor Chip 16 Mold Resin 30 Solder 40 Heat Dissipation Gel 50 Heat Dissipation Member

Claims (6)

表裏の関係にある一面(11a)と他面(11b)とを有するダイパッド(11)と、リード(12)とを備えるリードフレーム(10)と、
前記一面上に搭載された半導体チップ(14)と、
前記リードの一部と前記半導体チップとを電気的に接続するワイヤ(15)と、
前記ダイパッドの前記一面、前記半導体チップ、前記ワイヤおよび前記リードの一部を覆うモールド樹脂(16)と、を備え、
前記ダイパッドは、前記リードのうち前記モールド樹脂に覆われた部分であるインナーリード(121)のなす平面と異なる平面上に配置されており、
前記一面に対する法線方向のうち前記一面から前記他面へ向かう方向を上方向とし、前記他面から前記一面へ向かう方向を下方向として、前記モールド樹脂のうち前記インナーリードよりも前記下方向の部分であるモールド下部(162)の前記法線方向における厚みは、前記モールド樹脂のうち前記インナーリードよりも前記上方向の部分であるモールド上部(161)の前記法線方向における厚みよりも厚くされており、
前記アウターリードは、前記モールド下部側に折り曲げられた形状とされている半導体装置。
A lead frame (10) comprising a die pad (11) having one surface (11a) and the other surface (11b) in a front-back relationship, and a lead (12);
A semiconductor chip (14) mounted on the one surface;
A wire (15) for electrically connecting a part of the lead and the semiconductor chip;
A mold resin (16) that covers the one surface of the die pad, the semiconductor chip, the wire, and a part of the lead;
The die pad is arranged on a plane different from the plane formed by the inner lead (121) which is a portion covered with the mold resin in the lead,
Of the normal direction to the one surface, the direction from the one surface to the other surface is the upward direction, the direction from the other surface to the one surface is the downward direction, the mold resin in the lower direction than the inner lead The thickness in the normal direction of the mold lower portion (162) which is a portion is made thicker than the thickness in the normal direction of the mold upper portion (161) which is the portion in the upper direction than the inner lead in the mold resin. And
The semiconductor device, wherein the outer lead is bent to the mold lower side.
前記モールド樹脂の表面のうち前記半導体チップを隔てて前記一面と向き合う面を底面(16a)として、前記アウターリードは、少なくとも前記底面まで延設されている請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a surface of the surface of the mold resin that faces the one surface across the semiconductor chip is a bottom surface (16 a), and the outer lead extends at least to the bottom surface. 前記他面のうち一部もしくは全部は、前記モールド樹脂から露出している請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a part or all of the other surface is exposed from the mold resin. 前記他面上には、前記半導体チップから生じる熱を拡散させる放熱ゲル(40)が配置されている請求項3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 3, wherein a heat radiating gel (40) for diffusing heat generated from the semiconductor chip is disposed on the other surface. 表面(20a)を有する基板(20)と、
放熱部材(50)と、をさらに備え、
前記アウターリードは、はんだ(30)を介して前記表面上に接続されており、
前記放熱ゲルは、前記放熱部材と接続されると共に、前記半導体チップと前記放熱部材とを熱的に接続している請求項4に記載の半導体装置。
A substrate (20) having a surface (20a);
A heat dissipating member (50),
The outer lead is connected to the surface via solder (30),
The semiconductor device according to claim 4, wherein the heat dissipation gel is connected to the heat dissipation member and thermally connects the semiconductor chip and the heat dissipation member.
前記モールド樹脂の前記法線方向における厚みは、1mm〜2mmの範囲内である請求項1ないし5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the mold resin in the normal direction is in a range of 1 mm to 2 mm.
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