JP2019102467A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リードの表面からの樹脂の剥離を抑制する。【解決手段】 半導体装置であって、電極を有する半導体チップと、リードと、前記電極と前記リードとを接続するワイヤーと、前記半導体チップと前記ワイヤーと前記リードを封止する樹脂を備えている。前記リードが、表面と側面を備えている。前記ワイヤーが、前記表面に接続されている。前記側面が、前記表面の端部よりも前記表面の中心側に位置する退避面を有している。前記退避面が、粗化領域を有している。前記粗化領域が、前記樹脂に接している。【選択図】図３

Description

本明細書に開示の技術は、半導体装置に関する。

特許文献１に開示の半導体装置は、半導体チップと、リードと、ワイヤーと、樹脂を有している。半導体チップの表面に、電極が設けられている。ワイヤーは、半導体チップの電極とリードとを接続している。樹脂は、半導体チップとワイヤーとリードを封止している。リードは、表面と裏面を有する。リードの表面に、ワイヤーが接続されている。リードの裏面に、粗化領域が設けられている。粗化領域は、樹脂と接している。粗化領域の表面は細かい凹凸を有しているので、粗化領域に樹脂を接触させることで、樹脂を粗化領域に強く接続することができる。これによって、樹脂がリードから剥離することを抑制することができる。

特開２０１７−０５５０４４号公報

リードの表面側で樹脂がリードから剥離すると、樹脂と共にワイヤーがリードから剥離し、半導体チップへの電気的接続が切断される。特許文献１の半導体装置では、リードの裏面に粗化領域が設けられているので、リードの裏面からの樹脂の剥離を抑制することができるが、リードの表面からの樹脂の剥離を十分に抑制することができない。このため、ワイヤーのリードから剥離を十分に抑制することができない。

本明細書が開示する半導体装置は、電極を有する半導体チップと、リードと、前記電極と前記リードとを接続するワイヤーと、前記半導体チップと前記ワイヤーと前記リードを封止する樹脂を備えている。前記リードが、表面と側面を備えている。前記ワイヤーが、前記表面に接続されている。前記側面が、前記表面の端部よりも前記表面の中心側に位置する退避面を有している。前記退避面が、粗化領域を有している。前記粗化領域が、前記樹脂に接している。

この半導体装置では、リードの側面に粗化領域が設けられている。したがって、樹脂が側面から剥離し難い。裏面よりも表面に近い側面に粗化領域が設けられているので、樹脂の表面からの剥離も抑制することができる。また、レーザ照射によってリードに粗化領域を形成するときには、その周辺に異物（酸化物等）が飛散する。この半導体装置では、リードの側面に、リードの表面の端部よりも前記表面の中心側に位置する退避面が設けられており、その退避面に粗化領域が設けられている。このため、レーザ照射によって粗化領域を形成するときに、粗化領域の周囲に飛散する異物が、リードの表面側に飛散し難い。このため、リードの表面に異物が付着し難い。したがって、リードの表面に対するボンディング性が異物によって低下することを抑制することができる。したがって、ワイヤーをリードの表面に適切に接続することができる。

半導体装置１０の平面図。 半導体装置１０の縦断面図。 図１、２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図。 半導体装置１０の製造方法の説明図。 半導体装置１０の製造方法の説明図。 半導体装置１０の製造方法の説明図。 変形例の半導体装置の図３に対応する断面図。 変形例の半導体装置の製造方法の説明図。 変形例の半導体装置の製造方法の説明図。

図１、２は、実施形態の半導体装置１０を示している。図１、２に示すように、半導体装置１０は、半導体チップ１２が樹脂４２で封止された構造を備えている。なお、図１では、樹脂４２を、ハッチングによって示している。

半導体チップ１２は、半導体基板２０を有している。半導体基板２０は、シリコン等の半導体によって構成されている。図１に示すように、半導体基板２０の表面には、２つの主電極１４と複数の小信号パッド１６が設けられている。図２に示すように、半導体基板２０の裏面には、裏面電極１８が設けられている。なお、主電極１４は、図示しない配線部材に接続されている。

半導体装置１０は、リードフレームを備えている。リードフレームは、金属板をプレスによって加工した部材である。図１、２に示すように、リードフレームは、チップ搭載部３２と複数のインナーリード３４を有している。

チップ搭載部３２は、大面積を有する板状の部分である。チップ搭載部３２上に、半導体チップ１２が搭載されている。半導体チップ１２の裏面電極１８は、チップ搭載部３２の表面に対して、はんだによって接続されている。

各インナーリード３４は、線状に伸びる部分である。複数のインナーリード３４は、互いに平行に伸びている。各インナーリード３４は、チップ搭載部３２の側方に配置されている。図１に示すように、半導体装置１０は、複数のワイヤー５０を有している。各インナーリード３４は、対応するワイヤー５０によって対応する小信号パッド１６に接続されている。図２、３に示すように、各インナーリード３４は、表面３４ａ、裏面３４ｂ及び側面３４ｃを有している。ワイヤー５０は、インナーリード３４の表面３４ａに接続されている。

図３に示すように、各インナーリード３４の各側面３４ｃには、凹部３６が設けられている。各凹部３６は、表面側傾斜面３６ａ、底面３６ｂ、裏面側傾斜面３６ｃを有している。表面側傾斜面３６ａは、表面３４ａ側から裏面３４ｂ側に向かうにしたがってインナーリード３４の幅が細くなるように傾斜している。底面３６ｂは、インナーリード３４の厚み方向と平行に伸びている。裏面側傾斜面３６ｃは、表面３４ａ側から裏面３４ｂ側に向かうにしたがってインナーリード３４の幅が広くなるように傾斜している。このように凹部３６が設けられているので、側面３４ｃの全体が、表面３４ａの端部３８よりも、表面３４ａの中心３９側に位置している。

図３に示すように、側面３４ｃに、粗化領域４０（図３において、グレーのハッチングがされた領域）が設けられている。粗化領域４０は、インナーリード３４の表面３４ａに比べて表面粗さが粗い領域である。粗化領域４０は、表面３４ａのワイヤー５０がボンディングされる領域の近傍の側面３４ｃに設けられている。粗化領域４０は、粗化領域４０の外部の側面３４ｃよりも表面粗さが粗い。粗化領域４０は、表面側傾斜面３６ａ、底面３６ｂ及び裏面側傾斜面３６ｃに跨って分布している。

図１に示すように、樹脂４２は、半導体チップ１２、チップ搭載部３２、ワイヤー５０、及び、インナーリード３４を覆っている。より詳細には、樹脂４２は、半導体チップ１２、チップ搭載部３２及びワイヤー５０の全体を覆っており、各インナーリード３４のワイヤー５０が接続されている部分（各インナーリード３４の半導体チップ１２側の端部）を覆っている。各インナーリード３４は、樹脂４２の内部から外部まで伸びている。また、図示していないが、チップ搭載部３２には、樹脂４２の外部まで伸びる端子が接続されている。

図３に示すように、樹脂４２は、各インナーリード３４の表面３４ａ、裏面３４ｂ及び側面３４ｃに密着している。側面３４ｃに粗化領域４０が設けられているので、樹脂４２は側面３４ｃに対して強固に接続されている。

半導体装置１０の使用時には、半導体装置１０が繰り返し発熱する。したがって、樹脂４２は、膨張と収縮を繰り返す。樹脂４２が膨張と収縮を繰り返すと、樹脂４２とインナーリード３４との界面に繰り返し応力が加わる。粗化領域４０が設けられていることで樹脂４２が側面３４ｃに強固に接続されているので、繰り返し応力が加わっても、樹脂４２が側面３４ｃから剥離し難い。また、表面３４ａの周囲の側面３４ｃから樹脂４２が剥離し難いので、表面３４ａからも樹脂４２が剥離し難い。このため、表面３４ａからワイヤー５０が剥離し難い。したがって、この半導体装置１０では、ワイヤー５０のインナーリード３４からの剥離に起因する断線が生じ難い。

次に、半導体装置１０の製造方法について説明する。最初に、金属板をプレス加工することによって、リードフレームを形成する。この段階では、チップ搭載部３２と各インナーリード３４は、図示しない位置で互いに繋がっている。また、この段階では、図４に示すように、複数のインナーリード３４は、ワイヤー５０が接続される位置において、互いに繋がっている。

次に、図４に示すように、インナーリード３４の表面３４ａ及び裏面３４ｂに間隔を開けてマスク６０を形成し、マスク６０の開口部内をエッチングする。これによって、図４に示すように繋がっているインナーリード３４を、図５に示すように互いから分離させる。このようにインナーリード３４を分離させると、各インナーリード３４の側面３４ｃに凹部３６が形成される。その後に、マスク６０を除去する。なお、この段階では、図５に示す位置では各インナーリード３４は分離されるが、図示しない位置で各インナーリード３４は互いに繋がっている。また、この段階では、図示しない位置において、各インナーリード３４はチップ搭載部３２と繋がっている。

次に、図６に示す階段形状の治具７０を、各インナーリード３４の裏面３４ｂに当接させる。ここでは、治具７０の各ステップを異なるインナーリード３４に接触させることによって、各インナーリード３４をしならせて、各側面３４ｃを露出させる。次に、ミラー７２に向かってレーザ７４を照射し、ミラー７２で反射させたレーザ７４を各インナーリード３４の側面３４ｃに照射する。これによって、側面３４ｃ（すなわち、凹部３６の内面）に粗化領域４０を形成する。粗化領域４０を形成するときに、粗化領域４０から酸化物等の異物が周囲に飛散する。本実施形態では、図５に示すように、側面３４ｃ（すなわち、凹部３６の内面）が、表面３４ａの端部３８よりも表面３４ａの中心３９側に位置しているので、側面３４ｃから飛散する異物が表面３４ａにほとんど付着しない。このように、図６の工程によれば、表面３４ａへの異物の付着を抑制することができる。一方の側面３４ｃに粗化領域４０を形成したら、治具７０の向きを変更して同様のレーザ照射を行い、他方の側面３４ｃにも粗化領域４０を形成する。

次に、チップ搭載部３２上に半導体チップ１２を実装する。すなわち、はんだを介して、裏面電極１８をチップ搭載部３２の表面に固定する。また、同時に、半導体チップ１２の主電極１４を図示しない配線部材に接続する。

次に、ワイヤーボンディングを実施する。すなわち、ワイヤー５０を用いて各小信号パッド１６を対応するインナーリード３４に接続する。インナーリード３４の表面３４ａに異物が付着していないので、ワイヤー５０を表面３４ａに強固に接続することができる。

次に、射出成型によって、図１〜３に示すように、半導体チップ１２、チップ搭載部３２、ワイヤー５０、及び、インナーリード３４を覆う樹脂４２を形成する。このとき、樹脂４２がインナーリード３４の側面３４ｃの粗化領域４０に密着する。したがって、樹脂４２が、各インナーリード３４から剥離し難い。

その後、図示しない位置でリードフレームのタイバーをカットし、各インナーリード３４を互いから分離させるとともに、各インナーリード３４をチップ搭載部３２から分離させる。以上の工程によって、図１〜３に示す半導体装置１０が完成する。

以上に説明したように、実施形態の半導体装置１０によれば、レーザ照射によって粗化領域４０を形成するときに、各インナーリード３４の表面３４ａへの異物の付着を抑制することができる。これによって、ワイヤー５０の表面３４ａへの接続強度を確保することができる。また、側面３４ｃに粗化領域４０を形成することで、樹脂４２の側面３４ｃからの剥離を抑制することができるので、樹脂４２の表面３４ａからの剥離も抑制することができる。その結果、ワイヤー５０の表面３４ａからの剥離を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、インナーリード３４の側面３４ｃに凹部３６が設けられていた。しかしながら、図７に示すように、側面３４ｃの全体が、表面３４ａから裏面３４ｂ側に向かうにしたがってインナーリード３４の幅が細くなるように傾斜した傾斜面によって構成されていてもよい。この構成でも、側面３４ｃが、表面３４ａの端部３８よりも表面３４ａの中心３９側に位置している。したがって、側面３４ｃにレーザを照射して粗化領域４０を形成するときに、表面３４ａに異物が飛散し難い。特に、側面３４ｃ全体が上述した傾斜面となっていることで、側面３４ｃにレーザを照射するときに、異物が下方向に向かって飛散し易くなり、表面３４ａに異物がより付着し難くなる。

なお、図７に示す側面３４ｃ（傾斜面）は、インナーリード３４をプレス加工することで形成することができる。また、図８、９に示すエッチング加工によっても、図７に示す側面３４ｃ（傾斜面）を形成することができる。図８、９は、図４、５に相当するエッチング工程を示している。図８に示すように、裏面３４ｂ側で表面３４ａ側よりもマスク６０の開口部の幅を広くした状態でエッチングを行うことで、図９に示すように、傾斜面によって構成された側面３４ｃを形成することができる。

なお、上述した図３の実施形態では、インナーリード３４の厚み方向全体において、側面３４ｃに凹部３６が設けられていた。しかしながら、インナーリード３４の厚み方向の一部において、側面３４ｃに凹部３６が設けられていてもよい。

また、上述した図３、７の実施形態では、インナーリード３４の厚み方向全体において、側面３４ｃに粗化領域４０が設けられていた。しかしながら、インナーリード３４の厚み方向の一部において、側面３４ｃに粗化領域４０が設けられていてもよい。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１０：半導体装置
１２：半導体チップ
１４：主電極
１６：小信号パッド
１８：裏面電極
２０：半導体基板
３２：チップ搭載部
３４：インナーリード
３６：凹部
３８：端部
３９：中心
４０：粗化領域
５０：ワイヤー

Claims (1)

1. 半導体装置であって、
   電極を有する半導体チップと、
   リードと、
   前記電極と前記リードとを接続するワイヤーと、
   前記半導体チップと前記ワイヤーと前記リードを封止する樹脂、
   を備えており、
   前記リードが、表面と側面を備えており、
   前記ワイヤーが、前記表面に接続されており、
   前記側面が、前記表面の端部よりも前記表面の中心側に位置する退避面を有しており、
   前記退避面が、粗化領域を有しており、
   前記粗化領域が、前記樹脂に接している、
   半導体装置。

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