JP3947292B2 - Manufacturing method of resin-encapsulated semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子を搭載した樹脂封止型の半導体装置とそれに用いられる回路部材および樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置は、高集積化や小型化技術の進歩、電気機器の高性能化と軽薄短小化の傾向(時流)から、LSIのASICに代表されるように、ますます高集積化、高機能化が進んできている。このように高集積化、高機能化された半導体装置においては、信号の高速処理を行うために、チップの発熱、および、パッケージ内のインダクタンスが無視できない状況になってきている。このため、サーマルビアを配設してチップの熱をパッケージ外に逃がしたり、電源、グランドの接続端子数を多くして実質的なインダクタンスを下げ、パッケージ内のインダクタンスを低減することで対応がなされている。このように、半導体装置の高集積化、高機能化は、外部端子(ピン)の総和の増加を来すとともに、更なる多端子(ピン)化が要請されている。
【0003】
上記のような多端子(ピン)化の要請に応えるものとして、多端子(ピン)IC、特にゲートアレイやスタンダードセルに体表されるASIC、あるいは、DSP(Digital Signal Processor)等の半導体装置の製造においてリードフレームを用いたものがある。具体的には、QFP(Quad Flat Package)等の表面実装型パッケージがあり、QFPでは、300ピンクラスのものまで実用化されている。
【0004】
しかし、近年の半導体素子の信号処理の高速化および高性能(機能)化は、更に多くの端子を必要としている。QFPでは、外部端子ピッチを狭めることにより更なる多端子化に対応できるが、外部端子を狭ピッチ化した場合、外部端子自体の幅も狭める必要があり、外部端子強度の低下を来すことになる。その結果、端子形成(ガルウイング化)の位置精度あるいは平坦精度において問題を生じることになる。また、QFPでは、外部端子のピッチが0.3〜0.4mmへと更に狭くなるにつれて、実装工程が難しくなり、高度なボード実装技術を実現する必要がある等の障害(問題)を生じている。
【0005】
また、リードフレームを用いた封止型の半導体装置に対する小型化・薄型化の要請から、その開発のトレンドが、QFPやSOJ(Small Outline J−Leaded Package)のような表面実装型のパッケージを経て、TSOP(Thin Small Outline Package)の開発による薄型化を主軸としたパッケージの小型化へ、さらにはパッケージ内部の3次元化によるチップ収納効率向上を目的としたLOC(Lead On Chip)の構造へと進展してきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のパッケージにおいても半導体素子外周部分のリードの引き回しがあるため、パッケージの小型化に限界が見えてきた。また、TSOP等の小型パッケージにおいては、リードの引き回し、ピンピッチの点で、多ピン化に対しても限界が見えてきた。一方で、リードフレームを用いた樹脂封止型の半導体装置パッケージには、より高集積化、高機能化が求められており、これに伴い更なる多ピン化、薄型化、小型化に加え、パッケージの高放熱特性、パッケージ内のリードインダクタンスの低減が求められている。
【0007】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、半導体素子の占有率が高く小型化が可能で、回路基板への実装密度を向上させることができ、さらに、多ピン化への対応が可能で、かつ、高放熱特性、低インダクタンスを兼ね備えた高速化対応が可能な樹脂封止型半導体装置と、これに用いられる回路部材、および、樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、表面側に内部端子と裏面側に外部端子を表裏一体的に有する複数の端子部を一平面内に二次元的に互いに電気的に独立して配置し、端子部の内部端子と半導体素子の端子とをワイヤにて電気的に接続し、各端子部の外部端子の一部を外部に露出させるように全体を樹脂封止した樹脂封止型半導体装置の製造方法において、(A)導電性基板をエッチングして、表面側に内部端子を裏面側に外部端子を表裏一体的に有する複数の端子部と、表面に内部端子を裏面に外部端子を一体的に備えた複数のダイパッド小片が相互に離間して配置されたダイパッドと、前記各端子部が相互に独立して接続リードを介して一体的に連結され、かつ、各ダイパッド小片が相互に独立して接続リードを介して一体的に連結された外枠部材と、を備えた回路部材を作成する回路部材作成工程と、(B)ダイパッドに半導体素子を電気的に絶縁して固着することにより搭載する半導体素子搭載工程と、(C)半導体素子の端子と回路部材の内部端子とをワイヤで電気的に接続するワイヤボンディング工程と、(D)各外部端子の一部を外部に露出させるように全体を樹脂封止する樹脂封止工程と、(E)回路部材の各接続リードを切断し、外枠部材を除去する外枠部材分離除去工程と、を備えるような構成とした。
【0015】
そして、上記の樹脂封止型半導体装置の製造方法において、外部に露出した外部端子面に半田からなる外部電極を形成する半田外部電極形成工程を有するような構成とした。
【0016】
このような本発明では、ダイパッドの裏面に一体的に設けられた外部端子が、半導体素子の回路形成面で発生した熱を外部に逃がす放熱経路としての作用、および、グランド用端子の作用をなし、また、ダイパッドが複数のダイパッド小片に分割されている場合、各ダイパッド小片の裏面に一体的に設けられた外部端子が、上記の作用に加えて電源用端子の作用をなし、さらに、外部端子に外部電極を形成することにより、BGA(Ball Grid Array)タイプの半導体装置が可能となり取扱性、ショート防止性が向上する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
樹脂封止型半導体装置の第1の発明
図1は樹脂封止型半導体装置の第1の発明の一実施形態を示す斜視図、図2は図1に示される半導体装置のA−A線における縦断面図、図3は図1に示される半導体装置の裏面側からの斜視図である。尚、半導体装置の構成を理解しやすくするために、図1および図3では後述する封止部材9を省略し、図2では封止部材9を仮想線(2点鎖線)で示している。また、図2の断面形状は、実際のエッチング特性を考慮した形状となっている。
【0018】
図1乃至図3において、本発明の樹脂封止型半導体装置1は、表面形状が長方形であるダイパッド2の表面側に電気絶縁性の両面接着テープ7を介して半導体素子6がその端子面と反対の面を固着され搭載されている。搭載される半導体素子6の端子6aは、半導体素子6の端子面の一対の辺の略中心部線(図1に示される鎖線L)上に沿って配置されている。また、ダイパッド2の長辺方向に沿ってダイパッドを挟むように、複数の端子部4が略一平面内に二次元的に互いに電気的に独立して配設されている。すなわち、端子部4は、半導体素子6の端子面の上記中心部線(L)を挟むように対向する上記一対の各辺に沿って配設されている。
【0019】
ダイパッド2は、表面(半導体素子6の搭載面)に複数の内部端子3Aを一体的に備え、また、裏面に複数の外部端子3Bを一体的に備えている。図示例では、内部端子3A上に銀めっき層5が設けられている。尚、図示例では、ダイパッド2の裏面に一体的に設けられた外部端子3Bは2行、2列の計4個であるが、これに限定されるものではない。
【0020】
端子部4は、表面側に内部端子4Aを裏面側に外部端子4Bを表裏一体的に有している。図示例では、内部端子4A上に銀めっき層5が設けられており、各内部端子4A面は、ダイパッド2の内部端子3A面を含めて、略一平面上に位置している。
【0021】
また、ダイパッド2に搭載されている半導体素子6の各端子6aは、ダイパッド2の内部端子3A(銀めっき層5)および端子部4の内部端子4A(銀めっき層5)に、ワイヤ8によって接続されている。
【0022】
そして、各外部端子4Bの一部を外部に露出させるように、ダイパッド2、端子部4、半導体素子6およびワイヤ8が封止部材9により封止されている。封止部材9は、封止型半導体装置に使用されている公知の樹脂材料を用いて形成することができる。図2に示される例では、外部に露出している外部端子4Bに、半田からなる外部電極10が設けられている。これにより、BGA(Ball Grid Array)タイプの半導体装置となっている。
【0023】
このような半導体装置1では、半導体素子6で発生した熱は熱伝導率の高いダイパッド2へ伝わり、その後、ダイパッド2の外部端子3Bから効率よく除去されるので、半導体装置1は放熱性が極めて良好なものとなる。また、ダイパッド2が複数の外部端子3Bを備えるので、グランドの接続端子数を増やすことができ、半導体装置1のリードインダクタンスの低減が可能となる。
【0024】
尚、上述の樹脂封止型半導体装置1における端子数、端子配列等は例示であり、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、半導体素子6の端子6aを、その四辺に沿って二次元的に配置し、かつ、端子部4を半導体素子6(ダイパッド2)の周囲に沿って二次元的に配置することにより、樹脂封止型半導体装置1の更なる多ピン化が可能となる。
樹脂封止型半導体装置の第2の発明
図4は樹脂封止型半導体装置の第2の発明の一実施形態を示す斜視図、図5は図4に示される半導体装置のB−B線における縦断面図、図6は図4に示される半導体装置の裏面側からの斜視図である。尚、半導体装置の構成を理解しやすくするために、図4および図6では後述する封止部材19を省略し、図5では封止部材19を仮想線(2点鎖線)で示している。また、図5の断面形状は、実際のエッチング特性を考慮した形状となっている。
【0025】
図4乃至図6において、本発明の樹脂封止型半導体装置11は、表面形状が長方形である複数(図示例では4個)のダイパッド小片12aが電気的に独立して配設されたダイパッド12の表面側に電気絶縁性の両面接着テープ17を介して半導体素子16がその端子面と反対の面を固着され搭載されている。搭載される半導体素子16の端子16aは、半導体素子16の端子面の一対の辺の略中心部線(図4に示される鎖線L)上に沿って配置されている。また、ダイパッド12の長辺方向に沿ってダイパッドを挟むように、複数の端子部14が略一平面内に二次元的に互いに電気的に独立して配設されている。すなわち、端子部14は、半導体素子16の端子面の上記中心部線(L)を挟むように対向する上記一対の各辺に沿って配設されている。
【0026】
ダイパッド12を構成する各ダイパッド小片12aは、表面(半導体素子16の搭載面)に内部端子13Aを一体的に備え、また、裏面に外部端子13Bを一体的に備えている。図示例では、内部端子13A上に銀めっき層15が設けられている。尚、図示例では、ダイパッド12を構成する各ダイパッド小片12aは2行、2列の計4個であるが、これに限定されるものではない。
【0027】
端子部14は、表面側に内部端子14Aを裏面側に外部端子14Bを表裏一体的に有している。図示例では、内部端子14A上に銀めっき層15が設けられており、各内部端子14A面は、ダイパッド12の内部端子13A面を含めて、略一平面上に位置している。
【0028】
また、ダイパッド12に搭載されている半導体素子16の各端子16aは、ダイパッド小片12aの内部端子13A(銀めっき層15)および端子部14の内部端子14A(銀めっき層15)に、ワイヤ18によって接続されている。
【0029】
そして、各外部端子14Bの一部を外部に露出させるように、ダイパッド12、端子部14、半導体素子16およびワイヤ18が封止部材19により封止されている。封止部材19は、封止型半導体装置に使用されている公知の樹脂材料を用いて形成することができる。図5に示される例では、外部に露出している外部端子14Bに、半田からなる外部電極20が設けられている。これにより、BGA(Ball Grid Array)タイプの半導体装置となっている。
【0030】
このような半導体装置11では、半導体素子16で発生した熱は熱伝導率の高い各ダイパッド小片12aへ伝わり、その後、ダイパッド小片12aの外部端子13Bから効率よく除去されるので、半導体装置11は放熱性が極めて良好なものとなる。また、ダイパッド12が複数の外部端子13Bを備えるので、グランドおよび電源の接続端子数を増やすことができ、半導体装置11の高速化への対応が可能となる。
【0031】
尚、上述の樹脂封止型半導体装置11における端子数、端子配列等は例示であり、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、半導体素子16の端子16aを、その四辺に沿って二次元的に配置し、かつ、端子部14を半導体素子16(ダイパッド12)の周囲に沿って二次元的に配置することにより、樹脂封止型半導体装置11の更なる多ピン化が可能となる。
回路部材の第1の発明
図7は回路部材の第1の発明の一実施形態を示す平面図、図8は図7に示される回路部材の裏面側を示す平面図、図9は図7に示される回路部材のC−C線における縦断面図である。尚、図7および図8中の鎖線で囲まれた領域は、半導体装置の製造に用いられる回路部材の領域を示している。
【0032】
図7乃至図9において、本発明の回路部材21は、外枠部材22と、この外枠部材22から接続リード23を介して相互に独立して配設された複数の端子部24と、外枠部材22から接続リード25を介して配設されたダイパッド26とを備えるものである。
【0033】
外枠部材22は、外形形状および内側開口形状が矩形であり、各接続リード23は外枠部材22の内側開口の対向する一対の辺から同一平面内に突設されている。また、外枠部材22の内側開口の対向する他の一対の辺からは、接続リード25が同一平面内に突設されている。
【0034】
端子部24は、接続リード23の先端に設けられ、表面側に内部端子24Aを裏面側に外部端子24Bを表裏一体的に有している。図示例では、内部端子24A上に銀めっき層29が設けられており、各内部端子24A面は同一平面上に位置している。
【0035】
ダイパッド26は、外枠部材22の内側開口の対向する一対の辺から延設された2本の接続リード25に支持されている。そして、このダイパッド26は表面側に内部端子27Aを裏面側に外部端子27Bを一体的に有している。図示例では、内部端子27A上に銀めっき層29が設けられており、各内部端子27A面は、上記の内部端子24A面がなす平面と同じ平面上に位置している。
【0036】
このような回路部材21の材質は、42合金(Ni42%のFe合金)、銅、銅合金等とすることができる。
【0037】
また、本発明の回路部材21は、ダイパッド26の表面側に電気絶縁性の両面接着テープを設けたものであってもよい。使用する両面接着テープとしては、電気絶縁性のベースフィルムの両面に接着剤層を備えたもの、例えば、ユーピレックス(宇部興産(株)製の電気絶縁性のベースフィルム)の両面にRXF((株)巴川製紙所製の接着剤)層を備えたUXIW((株)巴川製紙所製)のような両面接着テープを挙げることができる。
【0038】
上記のような回路部材21は、後述する本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法において使用することにより、上述の樹脂封止型半導体装置1を製造することができる。
【0039】
尚、上述の回路部材21における端子数、端子配列等は例示であり、本発明がこれに限定されないことは勿論である。
回路部材の第2の発明
図10は回路部材の第2の発明の一実施形態を示す平面図、図11は図10に示される回路部材の裏面側を示す平面図、図12は図10に示される回路部材のD−D線における縦断面図である。尚、図10および図11中の鎖線で囲まれた領域は、半導体装置の製造に用いられる回路部材の領域を示している。
【0040】
図10乃至図12において、本発明の回路部材31は、外枠部材32と、この外枠部材32から接続リード33を介して相互に独立して配設された複数の端子部34と、外枠部材32から接続リード35を介して相互に離間して配設された複数のダイパッド小片36aからなるダイパッド36とを備えるものである。
【0041】
外枠部材32は、外形形状および内側開口形状が矩形であり、各接続リード33は外枠部材32の内側開口の対向する一対の辺から同一平面内に突設されている。また、外枠部材32の内側開口の対向する他の一対の辺からは、接続リード35が同一平面内に突設されている。
【0042】
端子部34は、接続リード33の先端に設けられ、表面側に内部端子34Aを裏面側に外部端子34Bを表裏一体的に有している。図示例では、内部端子34A上に銀めっき層39が設けられており、各内部端子34A面は同一平面上に位置している。
【0043】
ダイパッド36は、外枠部材32の内側開口の対向する一対の辺から延設された4本の接続リード25の各々に支持された4個のダイパッド小片36aからなっている。そして、各ダイパッド小片36aは表面側に内部端子37Aを裏面側に外部端子37Bを一体的に有している。図示例では、内部端子37A上に銀めっき層39が設けられており、各内部端子37A面は、上記の内部端子34A面がなす平面と同じ平面上に位置している。
【0044】
このような回路部材31の材質は、42合金(Ni42%のFe合金)、銅、銅合金等とすることができる。
【0045】
また、本発明の回路部材31は、ダイパッド36を構成する各ダイパッド小片36aの表面側に電気絶縁性の両面接着テープを設けたものであってもよい。使用する両面接着テープとしては、電気絶縁性のベースフィルムの両面に接着剤層を備えたもの、例えば、ユーピレックス(宇部興産(株)製の電気絶縁性のベースフィルム)の両面にRXF((株)巴川製紙所製の接着剤)層を備えたUXIW((株)巴川製紙所製)のような両面接着テープを挙げることができる。
【0046】
上記のような回路部材31は、後述する本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法において使用することにより、上述の樹脂封止型半導体装置11を製造することができる。
【0047】
尚、上述の回路部材31における端子数、端子配列等は例示であり、本発明がこれに限定されないことは勿論である。
樹脂封止型半導体装置の製造方法の第1の発明
次に、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。
【0048】
図13および図14は、図1乃至図3に示される樹脂封止型半導体装置1を例とした本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。各工程は、上記の図2に対応する樹脂封止型半導体装置の縦断面図で示してある。
【0049】
まず、導電性基板41の表裏に感光性レジストを塗布、乾燥して感光性レジスト層42を形成し(図13(A))、これを所望のフォトマスクを介して露光した後、現像してレジストパターン42A,42Bを形成する(図13(B))。導電性基板41としては、上述のように42合金(Ni42%のFe合金)、銅、銅合金等の金属基板(厚み100〜250μm)を使用することができ、この導電性基板41は、両面を脱脂等を行い洗浄処理を施したものを使用することが好ましい。また、感光性レジストとしては、従来公知のものを使用することができる。
【0050】
次に、レジストパターン42A,42Bを耐腐蝕膜として導電性基板41に腐蝕液でエッチングを行う(図13(C))。腐蝕液は、通常、塩化第二鉄水溶液を使用し、導電性基板41の両面からスプレーエッチングにて行う。このエッチング工程におけるエッチング量を加減することにより、薄肉部41aの厚さを調整することができる。
【0051】
次いで、レジストパターン42A,42Bを剥離して除去することにより、端子部24とダイパッド26がそれぞれ接続リード23と接続リード25(図示せず)により外枠部材22に一体的に連結された本発明の回路部材21が得られる(図13(D))。この回路部材21では、図から明らかなように、端子部24の内部端子24A面とダイパッド26の内部端子27A面とは、同一平面内にある。
【0052】
次に、上述のように製造した本発明の回路部材21の端子部24の内部端子24Aの位置、および、ダイパッド26の内部端子27Aの位置に、銀めっき層29(5)を形成し、さらに、ダイパッド26の表面側に電気絶縁性の両面接着テープ7を貼付する(図14(A))。
【0053】
次いで、ダイパッド26の表面側に、半導体素子6の回路形成面と反対側を電気絶縁性の両面接着テープ7を介して固着することにより、半導体素子6を搭載する。そして、搭載した半導体素子6の端子6aと、回路部材21の端子部24の内部端子24Aの銀めっき層29(5)、および、ダイパッド26の内部端子27Aの銀めっき層29(5)とを、ワイヤ8で電気的に接続する(図14(B))。
【0054】
次いで、外部端子24Bおよび外部端子27Bの一部を外部に露出させるようにして、端子部24、ダイパッド26、半導体素子6およびワイヤ8を封止部材9で封止する(図14(C))。
【0055】
次に、回路部材21の各接続リードを切断し外枠部材22を除去して、本発明の半導体装置1とする(図14(D))。また、外部に露出している外部端子4Bおよび外部端子3Bに半田からなる外部電極10を形成することができる。
樹脂封止型半導体装置の製造方法の第2の発明
図15および図16は、図4乃至図6に示される樹脂封止型半導体装置11を例とした本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。各工程は、上記の図5に対応する樹脂封止型半導体装置の縦断面図で示してある。
【0056】
まず、導電性基板51の表裏に感光性レジストを塗布、乾燥して感光性レジスト層52を形成し(図15(A))、これを所望のフォトマスクを介して露光した後、現像してレジストパターン52A,52Bを形成する(図15(B))。導電性基板51としては、上述のように42合金(Ni42%のFe合金)、銅、銅合金等の金属基板(厚み100〜250μm)を使用することができ、この導電性基板51は、両面を脱脂等を行い洗浄処理を施したものを使用することが好ましい。また、感光性レジストとしては、従来公知のものを使用することができる。
【0057】
次に、レジストパターン52A,52Bを耐腐蝕膜として導電性基板51に腐蝕液でエッチングを行う(図15(C))。腐蝕液は、通常、塩化第二鉄水溶液を使用し、導電性基板51の両面からスプレーエッチングにて行う。このエッチング工程におけるエッチング量を加減することにより、薄肉部51aの厚さを調整することができる。
【0058】
次いで、レジストパターン52A,52Bを剥離して除去することにより、端子部34とダイパッド36がそれぞれ接続リード33と接続リード35(図示せず)により外枠部材32に一体的に連結された本発明の回路部材31が得られる(図15(D))。この回路部材31では、ダイパッド36は、外枠部材32から接続リード35を介して相互に離間して配設された複数のダイパッド小片36aからなる。そして、端子部34の内部端子34A面と各ダイパッド小片36aの内部端子37A面とは、同一平面内にある。
【0059】
次に、上述のように製造した本発明の回路部材31の端子部34の内部端子34Aの位置、および、ダイパッド36を構成するダイパッド36aの内部端子37Aの位置に、銀めっき層39(15)を形成し、さらに、各ダイパッド小片36aの表面側に電気絶縁性の両面接着テープ17を貼付する(図16(A))。
【0060】
次いで、ダイパッド36の表面側に、半導体素子16の回路形成面と反対側を電気絶縁性の両面接着テープ17を介して固着することにより、半導体素子16を搭載する。そして、搭載した半導体素子16の端子16aと、回路部材31の端子部34の内部端子34Aの銀めっき層39(15)、および、ダイパッド36の内部端子37Aの銀めっき層39(15)とを、ワイヤ18で電気的に接続する(図16(B))。
【0061】
次いで、外部端子34Bおよび外部端子37Bの一部を外部に露出させるようにして、端子部34、ダイパッド36、半導体素子16およびワイヤ18を封止部材19で封止する(図16(C))。
【0062】
次に、回路部材31の各接続リードを切断し外枠部材32を除去して、本発明の半導体装置31とする(図16(D))。また、外部に露出している外部端子14Bおよび13Bに半田からなる外部電極20を形成することができる。
【0063】
【実施例】
次に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
(回路部材の作製)
導電性基板として厚み0.15mmの銅板(古河電気工業(株)製EFTEC64T−1/2H)を準備し、脱脂処理、洗浄処理を行った後、この銅板の両面に紫外線硬化型レジスト(東京応化工業(株)製OFPR1305)を掛け流し法により塗布して乾燥した。次いで、表面側および裏面側のレジスト層をそれぞれ所定のフォトマスクを介して露光した後、現像してレジストパターンを形成した。その後、銅板の両面から塩化第二鉄水溶液を使用してスプレーエッチングを行い、洗浄後、有機アルカリ溶液を用いてレジストパターンを剥離除去した。これにより、ダイパッドの裏面に4個の外部端子が一体的に設けられた回路部材が得られた。
【0064】
次に、ダイパッドの内部端子面および端子部の内部端子面とに、銀めっき層(厚み約5μm)を形成した後、このダイパッドの表面側の所定部位に電気絶縁性の両面接着テープ(巴川製紙所(株)製UH1W)を貼り付けた。
(半導体装置の作製)
上記の回路部材のダイパッド表面側の両面接着テープに半導体素子(厚み約0.25mm)の回路形成面の反対側を圧着して加熱(140℃)することにより固着して半導体素子を搭載した。次いで、回路部材のダイパッドの内部端子上の銀めっき層、および、端子部の内部端子上の銀めっき層と、搭載した半導体素子の端子とを金線により結線した。その後、外部端子の一部を外部に露出させるようにして、端子部、ダイパッド、半導体素子および金線を樹脂材料(日東電工(株)製MP−7400)で封止した。
【0065】
次に、回路部材の各接続リードを切断して外枠部材を除去し、外部に露出している外部端子に半田からなるボールを接着して外部電極を形成した。
【0066】
このようにして作製した樹脂封止型半導体装置は外部端子数が48ピン(内、ダイパッド裏面の外部端子数は4ピン)であり、その外形寸法は6mm四方と小型であり、かつ、厚みが0.8mmであり非常に薄いものであった。また、この樹脂封止型半導体装置のリードインダクタンスは5〜7nHであった。
【0067】
比較として、ダイパッドの裏面に外部端子を備えていない回路部材を、上記の回路部材と同様にして作製し、この回路部材を用いて外部端子数が44ピンの樹脂封止型半導体装置を作製した。この樹脂封止型半導体装置のリードインダクタンスを測定した結果、7〜9nHであり、上記の本発明の樹脂封止型半導体装置に比べ大きなものであった。
【0068】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば半導体素子の占有率が高くなり小型化が可能となって回路基板への実装密度を向上させることができ、また、ダイパッドの裏面に一体的に設けられた外部端子が放熱経路として作用するので半導体装置の放熱性が極めて良好なものとなり、かつ、上記の外部端子によりグランドの接続端子数を増やせるのでパッケージ内のリードインダクタンスの低減が可能となり、さらに、ダイパッドが複数のダイパッド小片に分割されている場合、各ダイパッド小片の裏面に一体的に設けられた外部端子により電源の接続端子数も増やせるので高速化への対応が可能となる。また、外部端子に半田電極を形成することにより、BGA(Ball Grid Array)タイプの半導体装置が可能となり、実装作業性、ショート防止性が向上するとともにさらに、多ピン化への対応が可能となり、本発明の回路部材を使用することにより、上記のような効果を奏する樹脂封止型半導体装置を容易に作製することができ、このような樹脂封止型半導体装置は、本発明の製造方法により簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】樹脂封止型半導体装置の第1の発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1に示される樹脂封止型半導体装置のA−A線における縦断面図である。
【図3】図1に示される樹脂封止型半導体装置の裏面側からの斜視図である。
【図4】樹脂封止型半導体装置の第2の発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図5】図4に示される樹脂封止型半導体装置のB−B線における縦断面図である。
【図6】図4に示される樹脂封止型半導体装置の裏面側からの斜視図である。
【図7】回路部材の第1の発明の一実施形態を示す平面図である。
【図8】図7に示される回路部材の裏面側を示す平面図である。
【図9】図7に示される回路部材のC−C線における縦断面図である。
【図10】回路部材の第2の発明の一実施形態を示す平面図である。
【図11】図10に示される回路部材の裏面側を示す平面図である。
【図12】図10に示される回路部材のD−D線における縦断面図である。
【図13】樹脂封止型半導体装置の製造方法の第1の発明の一実施形態を示す工程図である。
【図14】樹脂封止型半導体装置の製造方法の第1の発明の一実施形態を示す工程図である。
【図15】樹脂封止型半導体装置の製造方法の第2の発明の一実施形態を示す工程図である。
【図16】樹脂封止型半導体装置の製造方法の第2の発明の一実施形態を示す工程図である。
【符号の説明】
1,11…樹脂封止型半導体装置
2,12…ダイパッド
12a…ダイパッド小片
3A,13A…内部端子
3B,13B…外部端子
4,14…端子部
4A,14A…内部端子
4B,14B…外部端子
6,16…半導体素子
6a,16a…端子
8,18…ワイヤ
9,19…封止部材
10,20…外部電極
21,31…回路部材
22,32…外枠部材
23,25,33,35…接続リード
24,34…端子部
24A,34A…内部端子
24B,34B…外部端子
26,36…ダイパッド
36a…ダイパッド小片
27A,37A…内部端子
27B,37B…外部端子
41,51…導電性基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device on which a semiconductor element is mounted, a circuit member used therefor, and a method for manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, semiconductor devices are becoming increasingly integrated and highly integrated, as represented by LSI ASICs, due to the progress of high integration and miniaturization technologies, and the trend of high-performance and light and thin electronic devices (current). Functionalization is progressing. In such highly integrated and highly functional semiconductor devices, the heat generation of the chip and the inductance in the package cannot be ignored in order to perform high-speed signal processing. For this reason, thermal vias are arranged to release the heat of the chip outside the package, or the number of connection terminals of the power supply and ground is increased to reduce the substantial inductance, thereby reducing the inductance in the package. ing. As described above, higher integration and higher functionality of a semiconductor device increase the total number of external terminals (pins), and further demand for more terminals (pins).
[0003]
In order to meet the demand for multi-terminals (pins) as described above, multi-terminal (pin) ICs, particularly ASICs represented in gate arrays and standard cells, or DSPs (Digital Signal Processors) and other semiconductor devices Some manufactures use lead frames. Specifically, there is a surface mount type package such as QFP (Quad Flat Package), and the QFP has been put into practical use up to the 300 pin class.
[0004]
However, the recent increase in signal processing speed and performance (function) of semiconductor elements requires more terminals. QFP can cope with further multi-terminal by narrowing the external terminal pitch, but when the external terminal is narrowed, it is necessary to narrow the width of the external terminal itself, resulting in a decrease in strength of the external terminal. Become. As a result, a problem arises in the positional accuracy or flatness accuracy of terminal formation (gullwing). Also, in QFP, as the pitch of the external terminals is further reduced to 0.3 to 0.4 mm, the mounting process becomes difficult, resulting in problems (problems) such as the need to realize advanced board mounting technology. Yes.
[0005]
Also, due to the demand for miniaturization and thinning of encapsulated semiconductor devices using lead frames, the development trend has passed through surface mount type packages such as QFP and SOJ (Small Outline J-Leaded Package). , TSOP (Thin Small Outline Package) development to reduce the size of the package with the main axis being thin, and further to the LOC (Lead On Chip) structure for the purpose of improving chip storage efficiency by making the inside of the package three-dimensional Has progressed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the above-described conventional package, there is a limit in reducing the size of the package because there is a lead around the outer periphery of the semiconductor element. In addition, in a small package such as TSOP, there is a limit to increase the number of pins in terms of lead routing and pin pitch. On the other hand, resin-encapsulated semiconductor device packages that use lead frames are required to have higher integration and higher functionality, and in addition to this, in addition to further increasing the number of pins, making them thinner, and making them smaller, There is a demand for high heat dissipation characteristics of the package and reduction of lead inductance in the package.
[0007]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, has a high occupation ratio of semiconductor elements, can be miniaturized, can improve the mounting density on a circuit board, and further increase the number of pins. A resin-encapsulated semiconductor device capable of high-speed operation with high heat dissipation characteristics and low inductance, a circuit member used therefor, and a method for manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention includes a plurality of terminal portions integrally having an inner terminal on the front surface side and an outer terminal on the back surface side.In one planeAre arranged two-dimensionally and electrically independent from each other, electrically connect the internal terminals of the terminal portion and the terminals of the semiconductor element with wires, and expose a part of the external terminals of each terminal portion to the outside. In the method of manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device in which the whole is resin-sealed, (A) a plurality of terminals having an internal terminal on the front surface side and an external terminal on the back surface side integrated with the front and back surfaces by etching the conductive substrate A plurality of die pads each having a plurality of die pad pieces integrally provided with an internal terminal on the front surface and an external terminal on the back surface, and the terminal portions independently from each other via connection leads A circuit member creating step for creating a circuit member comprising: an outer frame member that is integrally connected to each other, and each die pad piece is integrally connected to each other independently via a connection lead; and (B) a die pad The semiconductor element is electrically insulated and fixed. A semiconductor element mounting step to be mounted, (C) a wire bonding step of electrically connecting the terminal of the semiconductor element and the internal terminal of the circuit member with a wire, and (D) a part of each external terminal to the outside A resin sealing process for resin-sealing the whole so as to be exposed, and (E) an outer frame member separation / removal process for cutting each connection lead of the circuit member and removing the outer frame member. .
[0015]
In the method for manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device described above, a solder external electrode forming step of forming an external electrode made of solder on the external terminal surface exposed to the outside is adopted.
[0016]
In the present invention, the external terminal integrally provided on the back surface of the die pad functions as a heat dissipation path for releasing the heat generated on the circuit formation surface of the semiconductor element to the outside, and also functions as a ground terminal. In addition, when the die pad is divided into a plurality of die pad pieces, the external terminals integrally provided on the back surface of each die pad piece serve as a power supply terminal in addition to the above-described actions. By forming an external electrode on the BGA, a BGA (Ball Grid Array) type semiconductor device becomes possible, and handling and short-circuit prevention are improved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First invention of resin-encapsulated semiconductor device
1 is a perspective view showing an embodiment of a first invention of a resin-encapsulated semiconductor device, FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line AA of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. It is a perspective view from the back side of a semiconductor device. In order to facilitate understanding of the configuration of the semiconductor device, a sealing
[0018]
1 to 3, a resin-encapsulated semiconductor device 1 according to the present invention has a
[0019]
The die
[0020]
The
[0021]
Further, each terminal 6a of the
[0022]
The
[0023]
In such a semiconductor device 1, the heat generated in the
[0024]
It should be noted that the number of terminals, the terminal arrangement, and the like in the above-described resin-encapsulated semiconductor device 1 are examples, and the present invention is of course not limited thereto. For example, the terminals 6a of the
Second invention of resin-encapsulated semiconductor device
4 is a perspective view showing an embodiment of the second invention of the resin-encapsulated semiconductor device, FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line BB of the semiconductor device shown in FIG. 4, and FIG. 6 is shown in FIG. It is a perspective view from the back side of a semiconductor device. In order to facilitate understanding of the configuration of the semiconductor device, a sealing
[0025]
4 to 6, the resin-encapsulated
[0026]
Each die pad piece 12a constituting the
[0027]
The
[0028]
Further, each terminal 16a of the
[0029]
And the
[0030]
In such a
[0031]
It should be noted that the number of terminals, the terminal arrangement, and the like in the above-described resin-encapsulated
1st invention of a circuit member
7 is a plan view showing an embodiment of the first invention of the circuit member, FIG. 8 is a plan view showing the back side of the circuit member shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a C- of the circuit member shown in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view in the C line. 7 and 8, the region surrounded by the chain line indicates the region of the circuit member used for manufacturing the semiconductor device.
[0032]
7 to 9, the
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The material of the
[0037]
The
[0038]
By using the
[0039]
In addition, the number of terminals, the terminal arrangement, and the like in the
Second invention of circuit member
FIG. 10 is a plan view showing an embodiment of the second invention of the circuit member, FIG. 11 is a plan view showing the back side of the circuit member shown in FIG. 10, and FIG. 12 is a D- of the circuit member shown in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view in the D line. 10 and 11, the region surrounded by the chain line indicates the region of the circuit member used for manufacturing the semiconductor device.
[0040]
10 to 12, a
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The material of the
[0045]
Further, the
[0046]
By using the
[0047]
In addition, the number of terminals, the terminal arrangement, and the like in the
First invention of manufacturing method of resin-encapsulated semiconductor device
Next, a method for manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention will be described.
[0048]
13 and 14 are process diagrams showing an embodiment of a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, taking the resin-encapsulated semiconductor device 1 shown in FIGS. 1 to 3 as an example. Each step is shown in a longitudinal sectional view of the resin-encapsulated semiconductor device corresponding to FIG.
[0049]
First, a photosensitive resist is applied to the front and back of the
[0050]
Next, the resist
[0051]
Next, the resist
[0052]
Next, a silver plating layer 29 (5) is formed at the position of the
[0053]
Next, the
[0054]
Next, the
[0055]
Next, each connection lead of the
Second invention of manufacturing method of resin-encapsulated semiconductor device
15 and 16 are process diagrams showing an embodiment of a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, taking the resin-encapsulated
[0056]
First, a photosensitive resist is applied to the front and back of the
[0057]
Next, the resist
[0058]
Next, the resist
[0059]
Next, the silver plating layer 39 (15) is provided at the position of the
[0060]
Next, the
[0061]
Next, the
[0062]
Next, each connection lead of the
[0063]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with specific examples.
(Production of circuit members)
A 0.15 mm thick copper plate (EFTEC64T-1 / 2H manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.) was prepared as a conductive substrate, and after degreasing and cleaning, an ultraviolet curable resist (Tokyo Ohka Kogyo) was applied to both sides of the copper plate. Kogyo Co., Ltd. OFPR1305) was applied by a pouring method and dried. Subsequently, after exposing the resist layer of the surface side and the back surface side through a predetermined photomask, it developed and formed the resist pattern. Thereafter, spray etching was performed from both sides of the copper plate using an aqueous ferric chloride solution, and after cleaning, the resist pattern was peeled and removed using an organic alkali solution. As a result, a circuit member in which four external terminals were integrally provided on the back surface of the die pad was obtained.
[0064]
Next, after a silver plating layer (thickness of about 5 μm) is formed on the internal terminal surface of the die pad and the internal terminal surface of the terminal portion, an electrically insulating double-sided adhesive tape (Yodogawa Paper) is applied to a predetermined portion on the surface side of the die pad. UH1W manufactured by Tokoro Co., Ltd.
(Fabrication of semiconductor devices)
The opposite side of the circuit forming surface of the semiconductor element (thickness: about 0.25 mm) was pressed on the double-sided adhesive tape on the die pad surface side of the circuit member and heated (140 ° C.) to fix and mount the semiconductor element. Subsequently, the silver plating layer on the internal terminal of the die pad of the circuit member, the silver plating layer on the internal terminal of the terminal portion, and the terminal of the mounted semiconductor element were connected by a gold wire. Then, the terminal part, the die pad, the semiconductor element, and the gold wire were sealed with a resin material (MP-7400 manufactured by Nitto Denko Corporation) so that a part of the external terminal was exposed to the outside.
[0065]
Next, each connection lead of the circuit member was cut to remove the outer frame member, and a ball made of solder was bonded to the external terminal exposed to the outside to form an external electrode.
[0066]
The resin-encapsulated semiconductor device fabricated in this way has 48 external terminals (including 4 external terminals on the back side of the die pad), its external dimensions are as small as 6 mm square, and the thickness is small. It was 0.8 mm and very thin. Moreover, the lead inductance of this resin-encapsulated semiconductor device was 5 to 7 nH.
[0067]
As a comparison, a circuit member having no external terminals on the back surface of the die pad was produced in the same manner as the above circuit member, and a resin-sealed semiconductor device having 44 pins of external terminals was produced using this circuit member. . As a result of measuring the lead inductance of this resin-encapsulated semiconductor device, it was 7 to 9 nH, which was larger than the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention.
[0068]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the occupation ratio of the semiconductor element is increased, the size can be reduced, and the mounting density on the circuit board can be improved. Since the external terminals act as heat dissipation paths, the heat dissipation of the semiconductor device is extremely good, and the number of ground connection terminals can be increased by the above external terminals, so that the lead inductance in the package can be reduced. When the die pad is divided into a plurality of die pad pieces, the number of connection terminals of the power supply can be increased by external terminals integrally provided on the back surface of each die pad piece. In addition, by forming solder electrodes on the external terminals, a BGA (Ball Grid Array) type semiconductor device can be realized, and mounting workability and short circuit prevention can be improved. By using the circuit member of the present invention, it is possible to easily produce a resin-encapsulated semiconductor device that exhibits the above-described effects. It can be easily manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a first invention of a resin-encapsulated semiconductor device.
2 is a longitudinal sectional view taken along line AA of the resin-encapsulated semiconductor device shown in FIG.
3 is a perspective view from the back side of the resin-encapsulated semiconductor device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of a second invention of a resin-encapsulated semiconductor device.
5 is a longitudinal sectional view taken along line BB of the resin-encapsulated semiconductor device shown in FIG.
6 is a perspective view from the back side of the resin-encapsulated semiconductor device shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 7 is a plan view showing an embodiment of the first invention of the circuit member.
8 is a plan view showing a back surface side of the circuit member shown in FIG. 7. FIG.
9 is a longitudinal sectional view taken along line CC of the circuit member shown in FIG.
FIG. 10 is a plan view showing an embodiment of the second invention of the circuit member.
11 is a plan view showing the back side of the circuit member shown in FIG.
12 is a longitudinal sectional view taken along line DD of the circuit member shown in FIG.
FIG. 13 is a process diagram showing one embodiment of the first invention of a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device.
FIG. 14 is a process diagram showing one embodiment of the first invention of a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device.
FIG. 15 is a process diagram showing an embodiment of a second invention of a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device.
FIG. 16 is a process diagram showing one embodiment of a second invention of a method for producing a resin-encapsulated semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1,11 ... Resin-sealed semiconductor device
2,12 ... Die pad
12a ... Die pad piece
3A, 13A ... internal terminals
3B, 13B ... External terminal
4,14 ... Terminal part
4A, 14A ... Internal terminals
4B, 14B ... External terminal
6, 16 ... Semiconductor element
6a, 16a ... terminals
8, 18 ... Wire
9, 19 ... Sealing member
10, 20 ... External electrode
21, 31 ... Circuit members
22, 32 ... Outer frame member
23, 25, 33, 35 ... connection leads
24, 34 ... terminal portion
24A, 34A ... internal terminals
24B, 34B ... External terminal
26, 36 ... Die pad
36a ... Die pad piece
27A, 37A ... internal terminals
27B, 37B ... External terminal
41, 51 ... conductive substrate
Claims (2)
(A)導電性基板をエッチングして、表面側に内部端子を裏面側に外部端子を表裏一体的に有する複数の端子部と、表面に内部端子を裏面に外部端子を一体的に備えた複数のダイパッド小片が相互に離間して配置されたダイパッドと、前記各端子部が相互に独立して接続リードを介して一体的に連結され、かつ、各ダイパッド小片が相互に独立して接続リードを介して一体的に連結された外枠部材と、を備えた回路部材を作成する回路部材作成工程と、(B)ダイパッドに半導体素子を電気的に絶縁して固着することにより搭載する半導体素子搭載工程と、(C)半導体素子の端子と回路部材の内部端子とをワイヤで電気的に接続するワイヤボンディング工程と、(D)各外部端子の一部を外部に露出させるように全体を樹脂封止する樹脂封止工程と、(E)回路部材の各接続リードを切断し、外枠部材を除去する外枠部材分離除去工程と、を備えることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。A plurality of terminal parts having internal terminals on the front side and external terminals on the back side are arranged two-dimensionally and electrically independent from each other in one plane, and the internal terminals of the terminal parts and the terminals of the semiconductor element In a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device in which the whole is resin-sealed so that a part of the external terminals of each terminal portion is exposed to the outside,
(A) A plurality of terminal portions that have an internal terminal on the front surface side and an external terminal on the back surface side integrated with the front surface and the back surface, and a plurality of integrated internal terminals on the front surface and external terminals on the back surface. The die pad pieces are spaced apart from each other, and the terminal portions are integrally connected to each other through connection leads, and the die pad pieces are connected to each other independently. A circuit member creating step for creating a circuit member comprising an outer frame member integrally connected to each other, and (B) mounting a semiconductor element by electrically insulating and fixing the semiconductor element to the die pad A process, (C) a wire bonding process in which the terminals of the semiconductor element and the internal terminals of the circuit member are electrically connected by wires, and (D) a resin-sealed whole so that a part of each external terminal is exposed to the outside. Resin seal to stop Process and, (E) cutting the respective connection leads of the circuit members, the production method of the resin-sealed semiconductor device for an outer frame member separating and removing step, further comprising a removing the outer frame member.
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