JP3793752B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイパッドに、ダイパッドよりも外形寸法の大きい半導体素子を搭載する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、樹脂封止型の半導体パッケージでは、封止樹脂とダイパッドとの剥離が問題とされていた。この封止樹脂とダイパッドとの剥離を防ぐ対策としては、ダイパッドの外形寸法を、その上に搭載する半導体素子の外形寸法よりも小さくする技術が提案されている。このような技術は、例えば、特開平6−216303号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ダイパッドに半導体素子が搭載されたリードフレームは、ヒートステージ上に配置されてワイヤボンディングが施される。このワイヤボンディング工程において、ダイパッドを支持するダイパッドサポートが熱膨張により伸びを生じた場合、ダイパッドがリードフレームの厚み方向に変位してしまうことがある。ダイパッドが厚み方向に変位した場合、樹脂封止工程における樹脂注入時に、チップやボンディングワイヤなどが封止樹脂表面から露出してしまい、不良品となってしまう不具合がある。
【0004】
本発明では、ダイパッドサポートの熱膨張によるダイパッドの厚み方向への変位を抑制することのできる半導体装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本願発明の半導体装置では、上記課題を解決するために、ダイパッドと、このダイパッドを支持するダイパッドサポートと、ダイパッドの周囲に先端が配置される複数のインナーリードと、ダイパッドに搭載された、ダイパッドの外形寸法よりも大きい外形寸法を有する半導体素子と、を備えており、ダイパッドサポートの形状として、ダイパッドとインナーリードの先端との間に位置する領域に応力緩和部を有し、半導体素子が応力緩和部上に配置されるように構成される。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図1および図2を用いて本発明の第1の実施形態について説明する。
【0007】
図1は本願発明の第1の実施形態のリードフレームの平面図であり、図2は図1におけるA−A’断面図であり、図1に示されるリードフレームに半導体素子が搭載され、樹脂で封止された状態が模式的に示される。
【0008】
図1において、リードフレーム1の中央にはダイパッド2が形成されている。ダイパッド2は、4本のダイパッドサポート3により4方向から支持されている。4本のダイパッドサポートは互いに90度の角度を持って形成されている。また、ダイパッド2の外形寸法は、搭載される半導体素子11の外形寸法よりも小さく形成されている。
【0009】
ダイパッド2の周囲には複数のインナーリード4がダイパッド2を取り囲むように配置されている。このインナーリード4はダムバー5に接続されている。ダムバー5は、樹脂封止する際に樹脂の流れ止めとなる部分である。インナーリード4の先端は銀などのめっき6が施されている。
【0010】
ダイパッドサポート3には、応力緩和部7が設けられている。応力緩和部7は、ワイヤボンディングを行う際にリードフレームがヒートステージ上に搭載されることにより、ダイパッドサポート3が熱膨張により伸びを生じた場合に、この伸びを吸収できる形状になっている。応力緩和部7は、ダイパッド2とインナーリード4の先端との間に設けられる。応力緩和部7の形状は、ダイパッドサポート3の一部に凸部8が設けられ、この凸部8に対応するダイパッドサポート部分に切り欠き部9が設けられた形状となっている。この応力緩和部7は、ダイパッドサポート3の長さ方向に対する伸びを吸収するバネとしての機能を持つ。
【0011】
これらダイパッド2、ダイパッドサポート3、インナーリード4などは、42アロイや銅などの薄板を打ち抜き加工あるいはエッチング加工することにより形成されるが、応力緩和部もこの打ち抜き加工あるいはエッチング加工により同時に形成される。従って、応力緩和部は、ダイパッドサポート3と同一面内に形成される。
【0012】
また、ダイパッドサポート3は隣り合う1対のインナーリード4と平行に設けられており、インナーリード4に挟まれた領域10でダウンセット加工されている。
【0013】
ダイパッド2上には、半導体素子11が搭載される。図2には、半導体素子11が接着剤12によりダイパッド2に固着された状態が示される。接着剤としては例えば銀ペーストが用いられる。半導体素子11は応力緩和部7上に位置するように配置される。また、応力緩和部7がバネとしての機能を果たすために、応力緩和部7上には接着剤12は塗布されない。
【0014】
ダイパッド2に半導体素子11を固着した後に、半導体素子11の表面に形成されている図示しない電極パッドとインナーリード4の先端部分とがワイヤ13により接続される。ワイヤ13をボンディングする際には、リードフレームは図示しないヒートステージ上にウインドクランパで固定され、半導体素子の裏面がヒートステージに設けられた吸着部により吸着される。
【0015】
その後、ダムバー5により囲まれた領域が封止樹脂14により封止される。半導体素子11の表面から封止樹脂14の表面までの間隔d1と半導体素子11の下面から封止樹脂14の表面までの間隔d3とが、実質的に等しくなるように封止される。ダイパッドが半導体素子よりも大きい従来の半導体装置では、半導体素子から封止樹脂の表面までの間隔d1とダイパッドの下面から封止樹脂の表面までの間隔d2とが等しくなるように設計されることが多かった。しかしながら、ダイパッド2が小さくなることにより、封止樹脂内の半導体素子11が占める比率が増大し、樹脂封止時の樹脂の流れや、樹脂が個化する際の収縮応力において、半導体素子11による影響が大きくなるため、d1とd3とを等しくすることが好ましい。このため、半導体素子よりも外形寸法の小さいダイパッドを用いる場合は、半導体素子を基準に封止樹脂の上下の厚さを設定することが好ましい。
【0016】
第1の実施形態で用いられるリードフレーム1は、例えばプレスによる打ち抜き加工により形成される。打ち抜き加工のあるいはエッチング加工の際の精度には限界があり、多ピン化にともない加工が困難になる。本実施形態では、応力緩和部7をインナーリード4の先端とダイパッド2との間に配置しているため、応力緩和部7を設けるためにインナーリード4間の間隔を狭める必要がない。
【0017】
また、ダイパッド2の外形寸法が半導体素子11の外形寸法よりも小さく形成されているリードフレームを用いる場合、インナーリード4の先端を長めに形成しておき、搭載される半導体素子11の大きさに応じてインナーリード4の先端を切断して用いることができる。すなわち、比較的高コストのインナーリードを打ち抜くためのプレス型は1種類で済み、比較的低コストのインナーリードの先端を打ち抜くためのプレス型を複数種類用意することで異なる外形寸法の複数種類の半導体素子に対応することが可能となる。この場合、応力緩和部7は、切断前のインナーリードの先端よりも内側に配置されるように形成される必要がある。また、半導体素子は、ワイヤの長さを必要以上に長くしないように、インナーリードの先端から数ミリの間隔で配置する必要がある。このため、応力緩和部7は、半導体素子の下側に配置されるように設けられることが望ましい。
【0018】
応力緩和部の形状としては、図3に示されるように、ダイパッドサポート3の一部に「S」字形状となるような応力緩和部20としてもよい。この場合、ダイパッドサポート3の形成される平面内の横方向に対して対象に凸部21と切り欠き部22が形成されているため、ダイパッドサポート3の伸びに対して上下方向の変位を抑制できるとともに、横方向の変位も抑制することができる。
【0019】
図4には応力緩和部についての他の形状が示される。図4では、応力緩和部の形状として、ダイパッドサポート3に開口部41が形成されている。開口部41に対応するダイパッドサポート部分は他よりも横方向に広がっている。
【0020】
開口部が設けられるダイパッドサポート3の形状としては、図5に示されるように、ダイパッドサポート3の一部に開口部41を設け、この開口部41を設けた部分を応力緩和部40とすることもできる。図5に示される応力緩和部50はダイパッドサポート3の他の部分と同じ幅を有している。
【0021】
次に、図6および図7を用いて本発明の第2の実施形態について説明する。
【0022】
図6は本願発明の第2の実施形態のリードフレームの平面図である。
【0023】
図7(a)は図6におけるリードフレームをワイヤボンディングする際のヒートステージに搭載した状態を示す平面図であり、図7(b)は図7(a)におけるA−A’断面図であり、ワイヤボンディングが施された状態が示される。
【0024】
なお、図1および図2に示される第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0025】
第2の実施形態では、ダイパッドサポートの形状が第1の実施形態と異なっている。
【0026】
第2の実施形態におけるダイパッドサポート60は、インナーリード4間にインナーリード4と平行に設けられている第1のダイパッドサポート部分61と、ダイパッド2を囲むように配置されている枠部62と、枠部62とダイパッド2とを接続する第2のダイパッドサポート部分63とから構成される。
【0027】
ダイパッド2は半導体素子11よりも小さい外形寸法を有する円形の形状である。枠部62は矩形形状であり、そのコーナー部が第1のダイパッドサポート部分61により4方向からそれぞれ支持される。第2のダイパッドサポート63は枠部62のそれぞれの辺部分の中央からダイパッド2を支持している。
【0028】
枠部62の各辺はインナーリード4の先端と実質的に平行に配置されている。
【0029】
これら第1のダイパッドサポート部分61、枠部62、第2のダイパッドサポート部分は、ダイパッド2、インナーリード4が形成される際に、同時に形成される。形成方法としては、例えば、42アロイや銅などの薄板をプレス加工することにより形成される。
【0030】
ダイパッドサポート60は、プレス加工された後に、インナーリード4に挟まれた領域10でダウンセット加工される。
【0031】
ダウンセット加工されたリードフレーム1におけるダイパッド2に半導体素子11を固着した後に、図7に示すように、半導体素子11の表面に形成されている図示しない電極パッドとインナーリードの先端部分4とがワイヤ13により接続される。
【0032】
ワイヤ13をボンディングする際には、リードフレームはヒートステージ70上にウインドクランパ71で固定される。
【0033】
ヒートステージ70には、ダイパッド2およびダイパッドサポート60のダウンセットされた部分に対応する領域に溝72が設けられている。溝の深さは、領域10によるダウンセットされた厚さと銀ペースト12の厚さを加えた厚さよりも深くする。
【0034】
また、枠部62と第2のダイパッドサポート部分63とにより囲まれた領域には、吸着部73が設けられている。吸着部73にはバキューム穴74が設けられている。半導体素子11はバキューム穴74からの吸引により吸着部73に固定される。
【0035】
リードフレーム1がウインドクランパ71によりヒートステージに固定され、半導体素子11が吸着部73に真空吸着された状態で、半導体素子11上の図示しない電極パッドとインナーリード4の先端部分とがワイヤ13により接続される。
【0036】
その後、ダムバー5により囲まれた領域が図示しない封止樹脂により封止される。半導体素子11の表面から封止樹脂の表面までの間隔とダイパッド2から封止樹脂の表面までの間隔とは、実質的に等しくなるように封止される。
【0037】
第2の実施形態では、枠部62をインナーリード4の先端とダイパッド2との間に配置している。このため、第1のダイパッドサポート部分61がワイヤボンディング時の熱膨張により伸びた場合でも、枠部62および第2のダイパッドサポート部分63とに応力が分散され、ダイパッド2に対して直接応力が加わらない。このため、ワイヤボンディング時にヒートステージ上に搭載した時でも、ダイパッド2の上下の変位を抑制することができる。
【0038】
また、第1のダイパッドサポート部分61が枠部62の角部を支持し、枠部62の辺部分によりダイパッド2を支持する構成としたため、枠部62および第2のダイパッドサポート部分63とで囲まれた、ほぼ正方形の領域にバキューム穴74を配置することができる。このため、バキューム穴74の径を大きくとることが可能となる。また、半導体素子11がダイパッド2よりもわずかに大きいだけであっても、半導体素子11の対角線上にバキューム穴74が配置されているため、半導体素子11を確実にバキューム穴74上に搭載することが可能となる。
【0039】
また、ダイパッド2の外形寸法が半導体素子11の外形寸法よりも小さく形成されているリードフレームを用いる場合、インナーリード4の先端を長めに形成しておき、搭載される半導体素子11の大きさに応じてインナーリード4の先端を切断して用いることができる。すなわち、比較的高コストのインナーリードを打ち抜くためのプレス型は1種類で済み、比較的低コストのインナーリードの先端を打ち抜くためのプレス型を複数種類用意することで異なる外形寸法の複数種類の半導体素子に対応することが可能となる。この場合、枠部62は、切断前のインナーリードの先端よりも内側に配置されるように形成される必要がある。また、半導体素子は、ワイヤの長さを必要以上に長くしないように、インナーリードの先端から数ミリの間隔で配置する必要がある。このため、枠部62は、半導体素子の下側に配置されるように設けられることが望ましい。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置では、ダイパッドサポートに応力緩和部を設けている。このため、ワイヤボンディングを施す際にリードフレームをヒートステージ上に搭載することによるダイパッドサポートの熱膨張による伸びによって引き起こるダイパッドの上下方向の変位を抑制することができる。
【0041】
また、ダイパッドサポートの形状として、枠部を用いることで第1のダイパッドサポート部分と第2のダイパッドサポート部分とが一直線に配置されないようにしているため、ダイパッドサポートの熱膨張による伸びを吸収できるとともに、ワイヤボンディングする際に半導体素子を吸引するバキューム穴を十分に大きくとることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるリードフレームの平面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態における半導体素子の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態におけるリードフレームの変形例の平面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態におけるリードフレームの変形例の平面図である。
【図5】本発明の第1の実施形態におけるリードフレームの変形例の平面図である。
【図6】本発明の第2の実施形態におけるリードフレームの平面図である。
【図7】本発明の第2の実施形態におけるワイヤボンディング工程を示す平面図および断面図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム
2 ダイパッド
3 ダイパッドサポート
4 インナーリード
5 ダムバー
6 めっき部
7 応力緩和部
8 凸部
9 切り欠き部
10 折り曲げ部
11 半導体素子
Claims (3)
- ダイパッドと、
前記ダイパッドを支持する複数のダイパッドサポートと、
前記ダイパッドの周囲に先端が配置された複数のインナーリードと、
前記ダイパッドに搭載された、前記ダイパッドの外形寸法よりも大きい外形寸法を有する半導体素子と、を備え、
前記ダイパッドサポートの各々は、隣り合う前記インナーリードに沿って延在する第1の部分と、前記ダイパッドと前記インナーリードの先端との間に位置する第2の部分と、該第1の部分と該第2の部分との間に位置し、前記インナーリードの延在方向とは異なる方向へ突出するように屈曲した屈曲部とを有するとともに、
前記屈曲部の各々は、前記第2の部分に隣接する側に設けられ、前記ダイパッドから前記第1の部分に向かって延在する前記第2の部分の延在方向に対して特定の側に突出した第1の突出を有し、
前記半導体素子は前記ダイパッド及び前記屈曲部上に配置され、該半導体素子は接着剤により該ダイパッドに固定され、該半導体素子と該屈曲部との間には接着剤が設けられていないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、前記屈曲部の各々は、前記第1の部分に隣接する側に設けられ、前記第2の部分の延在方向に対して前記特定の側とは反対側に突出する第2の突出を有することを特徴とする半導体装置。
- 請求項1または請求項2記載の半導体装置において、前記第1の部分にダウンセット部を有することを特徴とする半導体装置。
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