JP3993302B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、適宜の回路基板などに面実装可能とされた樹脂パッケージ型の半導体装置、とくに光センサの発光部または受光部として好適に使用される半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より採用されている樹脂パッケージ型の半導体装置の一例を図１８および図１９に示す。この半導体装置Ｘは、金属板を打ち抜き形成することによって得られるフレームから製造された、いわゆるフレームタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）として構成されたものである。具体的には、それぞれの一端部１ａ，２ａどうしが対峙するようにして一対のリード端子１，２が設けられており、一方のリード端子１の一端部１ａには半導体チップ３（発光素子）が実装されており、この発光素子３の上面３０と他方のリード端子２の一端部２ａとがワイヤＷを介して電気的に導通接続されている。そして、上記発光素子３およびワイヤＷを封入するようにして、かつ平面視において上記発光素子３が中心部に位置するようにしてエポキシ樹脂などの透明な樹脂パッケージ４が形成されている。このような樹脂パッケージ４が形成された発光ダイオードＸでは、上記各リード端子１，２のうちの樹脂パッケージ４に封入された部位がそれぞれ内部リード１０，２０とされている。一方、上記各リード端子１，２のうちの樹脂パッケージ４から延出する部位は、それぞれ屈曲形成されて先端側１１ａ，２１ａが上記樹脂パッケージの底面と同等高さ位置において所定長さ水平に延びる外部リード（外部端子）１１，２１とされている。
【０００３】
このように構成された発光ダイオードＸは、適宜の回路基板５などに面実装されて各種の光源、たとえば光センサの発光部などとして使用される。上記発光ダイオードＸを回路基板５に実装する場合には、いわゆるハンダリフローの手法が一般的に採用されている。このハンダリフローの手法では、上記発光ダイオード５の外部リード１１，２１の裏面側または回路基板５の端子パッド５０にクリームハンダを予め塗布しておき、上記外部リード１１，２１と上記端子パッド５０とを対応させて発光ダイオードＸを上記回路基板５に載置した状態でリフロー炉に搬入することによって発光ダイオードＸが回路基板５に実装される。このリフロー炉では、ハンダペーストが２００℃程度にまで加熱されて再溶融させられるが、発光ダイオードＸが実装された回路基板５をリフロー炉から搬出して溶融ハンダを固化させれば上記発光ダイオードＸが上記回路基板５に実装固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記発光ダイオードＸをリフロー炉内で加熱した場合には、上記樹脂パッケージ４が全体的に膨張してしまう。この樹脂パッケージ４は、エポキシ樹脂などによって形成されており、上記発光ダイオードＸなどの受発光に関係する半導体装置では上記樹脂パッケージ４の透明性を確保すべくフィラなどが添加されていない。このため、透明な樹脂パッケージ４が形成された発光ダイオードＸでは、全体的な熱膨張量が大きく、この熱膨張量は上記樹脂パッケージ４の外側ほど大きい。したがって、平面視における上記樹脂パッケージ４の中心部に上記発光素子３が設けられた発光ダイオードＸでは、ワイヤＷと他方のリード端子１の一端部１ａとの接続部位（セカンドボンディング部位）が上記樹脂パッケージ４の中心から比較的に離れた部位に設けられているため、このセカンドボンディング部位に大きな応力が作用することになる。とくに、セカンドボンディングは、熱や超音波を付与してワイヤＷを圧着した後にワイヤＷをキャピラリの先端部によって圧しちぎることによって行われるので、ワイヤＷの先端部を溶融させてボール状とし、これを熱や超音波を付与して圧着させるファーストボンディングと比較すればセカンドボンディング部位におけるワイヤＷの接続力が弱い。このため、発光ダイオードＸの実装工程における上記樹脂パッケージ４の熱膨張によってセカンドボンディング部位に大きな応力が作用したならば、ワイヤが断線してしまうことがある。
【０００５】
また、ハンダペーストがたとえば１８３℃程度で固化するのに対して、上記発光ダイオードＸの樹脂パッケージ４はガラス転移温度以上（たとえばフィラの混入されていないエポキシ樹脂では１２０℃以上）において高弾性で、しかも温度低下にともなって熱収縮する状態とされている。すなわち、樹脂パッケージ４のガラス転移温度以上でハンダペーストの固化温度以下の温度では、上記発光ダイオードＸにおける各リード端子１，２が回路基板５に固定された状態であるにもかかわらず、樹脂パッケージ４が温度低下によってどんどん硬化収縮してしまう。樹脂パッケージ４の熱収縮率は、リード端子１，２（金属）のそれよりも大きく、しかもリード端子１，２の端部（外部リード１１，２１）が固定されているため、樹脂パッケージ４の収縮に追従してリード端子１，２が収縮することができない。このため、上記発光ダイオードＸがリフロー炉から搬出されて、上記樹脂パッケージ４が熱収縮する場合にも、セカンドボンディング部位に大きな応力が作用し、セカンドボンディング部位においてワイヤが断線しまいかねない。
【０００６】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ハンダリフローの手法を用いて回路基板などに半導体装置を実装する場合に、樹脂パッケージ内においてワイヤが断線してしまわないようにすることをその課題としている。
【０００７】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
すなわち、本願発明により提供される半導体装置は、半導体チップが搭載されるダイボンディング領域を上面に有する第１の内部リードと、上記半導体チップとワイヤを介して導通接続されるワイヤボンディング領域を上面に有する第２の内部リードと、上記半導体チップないし第２の内部リードを封入するようにして所定厚みを有する平面視矩形状の形態に形成された樹脂パッケージと、上記第１の内部リードに連続するとともに上記樹脂パッケージの外部に形成された第１の外部端子と、上記第２の内部リードに連続するとともに上記樹脂パッケージの外部に形成された第２の外部端子と、を備えた半導体装置であって、上記半導体チップは、受光素子または発光素子であり、上記ダイボンディング領域およびこれに搭載される半導体チップは、平面視における上記樹脂パッケージの中心から変移した位置に設けられており、上記第２の内部リード上の上記ワイヤボンディング領域における上記ワイヤとのセカンドボンディングによる接続部位は、平面視において、上記樹脂パッケージの中央部に位置させられている一方、上記樹脂パッケージは、上方側に突出する凸レンズ部を有しており、この凸レンズ部は、その頂部が上記半導体チップの直上となるように設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このような半導体装置は、回路基板などに実装されてたとえば光センサの発光部あるいは受光部などとして使用されるのであるが、この実装には従来例において述べたようにハンダリフローの手法などが採用される。従来の半導体装置（発光ダイオード）では、半導体装置の実装工程における樹脂パッケージの熱膨張あるいは熱収縮によって、セカンドボンディング部位（ワイヤボンディング領域におけるワイヤとの接続部位）に大きな応力が作用していたのは既に述べた通りである。
【００１０】
これに対して、上記半導体装置では、上記ワイヤボンディング領域におけるワイヤの接続部位（セカンドボンディング部位）が平面視における上記樹脂パッケージの中央部に形成されているため、セカンドボンディング部位に作用する応力が極力低減されている。すなわち、加熱・冷却時における上記樹脂パッケージの熱膨張量あるいは熱収縮量は、上記樹脂パッケージの中央部において最小であり、中央部から離れるほど大きくなるから、上記樹脂パッケージの平面視における中央部は、同一平面におけるその周囲と比較すれば熱膨張または熱収縮量は小さい。このため、加熱・冷却時における熱膨張または熱収縮量が小さい領域に上記セカンドボンディング部位が設けられた上記半導体装置では、セカンドボンディング部位に作用する応力が格段に低減されており、半導体装置の実装時にワイヤがセカンドボンディング部位において断線してしまうこともない。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、上記第１の内部リードおよび第２の内部リードは、金属板を打ち抜くことによって得られたリードフレームから形成されている。すなわち、上記半導体装置は、いわゆるフレームタイプの半導体装置と構成されており、この場合には、上記第１の外部端子および第２の外部端子は、それぞれの基端部が上記樹脂パッケージの第１の側面に沿うようにして、かつ下方に延びるようにして形成し、上記樹脂パッケージの底面にまで連続するのが好ましい。
【００１２】
上記構成では、上記樹脂パッケージの第１の側面に沿って形成された第１の外部端子の一部および第２の外部端子の一部が、それぞれ面実装用の外部端子部として形成されており、樹脂パッケージの底面にも上記各内部リードと導通する実装用の外部端子部がそれぞれ形成されている。このため、上記半導体装置では、上記第１の側面を回路基板などの実装対象に対する実装面として上記半導体装置を実装することがでるとともに、底面を実装面とすることができ、半導体装置の種類や用途あるいは回路基板における配置に応じて実装面を使い分けることができる。
【００１３】
たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）として構成された半導体装置では、上記半導体チップ（発光素子）の上面が発光面とされている場合を考えれば、樹脂パッケージの第１の側面を実装面とすれば発光面が回路基板などの実装対象に対して起立状とされ、回路基板などの表面に対して平行に光を発するようにすることができる。一方、上記樹脂パッケージの底面を実装面とすれば、発光面が回路基板などの実装対象の表面に対して平行となり、回路基板などの表面に対して垂直に光を発するようにすることができる。もちろん、フォトダイオードとして構成された半導体装置においては、実装面を適宜選択すれば、実装対象となる回路基板などに対して平行に進行してくる光を受光するようにも、回路基板などに向けて垂直に進行してくる光を受光するようにも構成することができる。
【００１４】
このように、上記半導体装置では、回路基板などの実装対象に平行となる光を発し、あるいは平行な光を受光できる半導体装置や、垂直光を発光でき、あるいは受光できる半導体装置を種類などに応じて使い分ける必要がなく、便利である。
【００１５】
もちろん、上記半導体装置を、上記第１の内部リードに連続するとともに上記第１の側面に対向する第２の側面側に形成された第３の外部端子と、上記第２の内部リードに連続するとともに上記第２の側面側に形成された第４の外部端子とをさらに有するものとしてもよい。この場合には、上記第３の外部端子および第４の外部端子を、それぞれの基端部が上記第２の側面に沿うようにしてそれぞれ形成するとともに、上記樹脂パッケージの底面にまで連続して形成するのが好ましい。
【００１６】
上記構成では、上記樹脂パッケージの第２の側面にも各内部リードとそれそれ導通する面実装用の外部端子部が形成されるので、上記第２の側面をも実装面とすることができる。また、樹脂パッケージの底面においては、第１の内部リードと導通する面実装用の外部端子部および第２の内部リードと導通する面実装用の外部端子部がそれぞれ２個づつ形成され、計４個の面実装用の外部端子部が形成されている。このため、樹脂パッケージの底面を実装面とすれば、実装対象との接続箇所が４ヵ所となり、実装対象に対して良好に確実かつ良好に実装することができる。
【００１７】
しかも、各実装用端子部を樹脂パッケージの底面における四隅部にそれぞれ離散的に形成すれば、上記半導体装置を実装する際に使用されハンダペーストの再溶融時におけるセルフアライメント効果を期待でき、上記半導体装置の実装精度を向上させることができる。
【００１８】
なお、上記第１ないし第４の外部端子の構成は、従来例において説明したような構成であってもよい。すなわち、各外部端子が上記樹脂パッケージ４の各側面や底面に沿うようにして形成されたものではなく、その先端部が上記樹脂パッケージの底面と同等高さ位置において水平に延びるようなものであってもよい。
【００１９】
また、上記第１の外部端子および第３の外部端子を、上記樹脂パッケージの底面からさらに連続して上記第１の側面および第２の側面のそれぞれに連続する第３の側面にまで連続して形成し、上記第２の外部端子および第４の外部端子を、上記樹脂パッケージの底面からさらに連続して上記第３の側面に対向する第４の側面にまで形成してもよい。
【００２０】
上記構成では、樹脂パッケージの底面側の４つの角部を囲むようにして上記第１の外部端子ないし第４の外部端子が形成されているため、上記半導体装置の底面側の角部が補強されることになる。樹脂パッケージにおける角部は、半導体装置を取り扱う際に他の部材など干渉して欠けやすい部位であるが、このようにして樹脂パッケージの角部が補強されていれば、樹脂パッケージが欠けにくいといった利点が得られる。
【００２１】
好ましい実施の形態においてはまた、上記第１の内部リードおよび第２の内部リードは、絶縁性基板の表面に形成されている。すなわち、上記半導体装置は、基板タイプとして構成されており、たとえばポリイミドフィルムなどの絶縁性基板の表面に銅などの被膜を形成し、この被膜をエッチィング処理するなどして上記第１および第２の内部リードが形成されている。この構成の半導体装置においても、セカンドボンディング部位を平面視における上記樹脂パッケージの中心またはその近傍に設けることによって、上記樹脂パッケージの膨張・収縮時におけるワイヤの断線が回避される。
【００２３】
なお、上記凸レンズ部は、たとえば半球状に形成されるが、上記半導体装置が発光ダイオードのように発光素子を有し、光を発する装置として構成される場合には、上記凸レンズ部によって上記発光素子から発せられる光が四方に散乱しないようになされる。一方、上記半導体装置がフォトダイオードのように受光素子を有し、光を受光する装置として構成される場合には、上記半導体装置に向けて進行してくる光が上記受光素子上に良好に集められる。
【００２４】
また、本願発明に係る半導体装置では、上記凸レンズ部が、その頂部が上記半導体チップの直上となるようにして設けられているが、平面視における樹脂パッケージの中心から変移した部位に上記半導体チップが設けられていることから、上記凸レンズ部も平面視における樹脂パッケージの中心から変移した部位に設けられていることになる。このため、上記樹脂パッケージの上面においては、上記凸レンズ部が形成されていない平坦面のスペースが大きく確保される。したがって、上記半導体装置を回路基板へ実装するためにマウンタによって半導体装置を載置する場合に、球状表面（凸レンズ部）を吸着して半導体装置を搬送・載置する必要はなく、上記凸レンジ部に横に形成された平坦面のスペースを利用して半導体装置を吸着し回路基板などに載置することができる。このことは、上記半導体装置をマウンタを用いて回路基板などに載置する場合に、球状表面（凸レンズ部）を吸着できる特殊な吸着コレットを使用せずとも、通常用いられている吸着コレットを使用できることを意味している。
【００２５】
また、上記凸レンズ部を上記樹脂パッケージにおける中心からずらすことによって、半導体チップの極性（陽極と陰極）の区別が容易となるといった利点も得られる。たとえば、上記半導体チップが搭載される第１の内部リードに連続する第１の外部端子が上記樹脂パッケージの第１の側面側に形成されており、第２の内部リードに連続する第２の外部端子が上記第１の側面に対向する第２の側面側に形成されている場合を考えてみる。この場合、上記第１の外部端子が陰極とされ、第２の外部端子が陽極とされるが、上記半導体チップが上記第１の側面側に変移して設けられることから、上記凸レンズ部は第１の側面側にすれた部位に形成されることになる。すなわち、上記凸レンズ部に近い側面（第１の側面）に形成されている外部端子が陰極となることから、上記凸レンズ部の位置を確認すれば容易に極性が判断できる。
【００２６】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２８】
図１は、本願発明に係る半導体装置の一例を表す全体斜視図、図２は、図１のII−II線に沿う断面に相当する図、図３は、上記半導体装置の平面透視図、図４は、上記半導体装置の底面図である。なお、これらの図において、従来例の半導体装置を説明するために参照した図面に表された部材および要素などと同等なものには同一の符号を付してある。
【００２９】
図１および図２に示すように、上記半導体装置Ｘは、金属板を打ち抜き形成するなどして得られるリードフレームから製造された、いわゆるフレームタイプの半導体装置Ｘとして構成されたものであり、本実施形態では発光ダイオードとして構成された半導体装置Ｘについて説明する。具体的には、上記半導体装置Ｘは、半導体チップとしての発光素子３が実装される第１リード端子１と、上記発光素子３の上面３０とワイヤＷを介して電気的に導通される第２のリード端子２と、上記発光素子３およびワイヤＷを封入するようにして直方体状に形成された樹脂パッケージ４と、を備えて大略構成されている。
【００３０】
図１ないし図４に良く表れているように、上記第１のリード端子１は、上記樹脂パッケージ４内に封入された第１の内部リード１０と、上記樹脂パッケージ４の外部において屈曲形成された第１および第３の外部リード（外部端子）１１，１２とを有している。
【００３１】
上記第１の内部リード１０は、上記樹脂パッケージ４の第１の側面４０および第２の側面４１間において上記樹脂パッケージ４の底面４５に対して平行に延びる内部リード本体部１０ａを有しており、この内部リード本体部１０ａの中央部から上記樹脂パッケージ４の中心側に向けて突出するようにして小耳片部１０ｂが形成されている。この小耳片部１０ｂと上記内部リード本体部１０ａの一部領域とによってダイボンディング領域が構成されており、このダイボンディング領域は、平面視において上記樹脂パッケージ４の第３の側面４３側に変移した位置に設けられている。上記ダイボンディング領域には、上記発光素子３が実装されるのであるが、上記ダイボンディング領域が平面視において上記樹脂パッケージ４の第３の側面４３側に変移した位置に設けられていることから、上記発光素子３も上記第３の側面４３側に変移した位置に設けられることになる。
【００３２】
上記第１および第３の外部リード１１，１２は、上記第１の内部リード１０の両端部からそれぞれ連続して形成されており、第１および第３の外部リード１１，１２の基端部は、上記樹脂パッケージ４の第１の側面４１および第２の側面４２にそれぞれ沿うようして下方に延びる第１外部端子部１１ａ，１２ａとされている。そして、さらに連続して上記樹脂パッケージ４の底面４５にまで上記第１および第３の外部リードが形成されてそれぞれ第２外部端子部１１ｂ，１２ｂとされており、第１および第３の外部リード１１，１２の先端部は、上記樹脂パッケージ４の第３の側面４３に沿うようにして上方に延びる第３外部端子部１１ｃ，１２ｃとされている。すなわち、上記第１および第３の外部リード１１，１２によって、上記樹脂パッケージ４の底面４５側の角部のうちの２つが囲まれた恰好とされている。
【００３３】
図１ないし図４に良く表れているように、上記第２の端子リード２は、上記樹脂パッケージ４内に封入された第２の内部リード２０と、上記樹脂パッケージ４の外部において屈曲形成された第１および第３の外部リード（外部端子）２１，２２とを有している。
【００３４】
上記第２の内部リード２０は、上記樹脂パッケージ４の第１の側面４０および第２の側面４１間において上記樹脂パッケージ４の底面４５に対して平行に延びるようにして、かつ上記第１の内部リード１０と平行とされた内部リード本体部２０ａを有している。この内部リード本体部２０ａの中央部からは、上記第１の内部リード１０側に突出するようにして大耳片部２０ｂが形成されているが、この大耳片部２０ｂは、ワイヤＷを介して上記発光素子３の上面と繋げられてワイヤボンディング領域とされている。このワイヤボンディング領域は、平面視における上記樹脂パッケージ４の中央部に位置するようにして設けられている。このため、上記ワイヤＷと上記大耳片部２０ｂとの接続部位は、平面視における上記樹脂パッケージ４の中央部に位置することとなる。
【００３５】
上記第２および第４の外部リード２１，２２は、上記第２の内部リード２０の両端部から連続して形成されており、第２よび第４の外部リード２１，２２の基端部は、上記樹脂パッケージ４の第１の側面４１および第２の側面４２にそれぞれ沿うようして下方に延びる第１外部端子部２１ａ，２２ａとされている。そして、さらに連続して上記樹脂パッケージ４の底面４５および第３の側面４３に沿うようにして第２外部端子部２１ｂ，２２ｂおよび第３外部端子部２１ｃ，２２ｃがそれぞれ形成されている。このように、上記第２および第４の外部リード２１，２２によって、上記樹脂パッケージ４の底面側の角部のうちの残りの２つが囲まれた恰好とされており、結局、上記各外部リード１１，１２，２１，２２によって上記樹脂パッケージ４における底面４５側の各角部が実質的に保護されている。
【００３６】
上記樹脂パッケージ４は、後述する金型成形などによって形成されており、上方に突出する半球状の凸レンズ部４６を有しているが、全体形状としては直方体状とされている。上記凸レンズ部４６は、その頂部が上記発光素子３の直上に位置するようにして形成されており、発光素子３から発せられた光が四方に拡散しないようになされている。ところで、上記発光素子３は、平面視における上記樹脂パッケージ４中心から変移した第３の側面側に形成されている。このため、上記発光素子３の直上に設けられた凸レンズ部４６もまた、平面視において上記樹脂パッケージ４の第３の側面側に変移した部位に形成されており、上記樹脂パッケージ４の上面における第４の側面側に、比較的に大きな平坦面とされたスペースが確保されている。
【００３７】
このように構成された半導体装置Ｘでは、図１に良く表れているように、上記樹脂パッケージ４の第１の側面４１には、第１の内部リード１０に導通する第１の外部リード１１の第１外部端子部１１ａが形成されているとともに、第２の内部リード２０に導通する第２の外部リード２１の第１外部端子部２１ａが形成されている。このため、上記第１の側面４１を回路基板などの実装対象に対する実装面とすることができる。また、図３および図４に良く表れているように、上記樹脂パッケージ４の第２の側面４２にも、第１および第２の内部リード１０，２０のそれぞれと導通する第３の外部リード１２の第１外部端子部１２ａおよび第４の外部リード２２の第１外部端子部２２ａがそれぞれ形成されているため、第２の側面を実装面とすることができる。さらに、図４に良く表れているように、上記樹脂パッケージ４の底面４５には、上記第１および第３の外部リード１１，１２の第２外部端子部１１ｂ，１２ｂがそれぞれ形成されているとともに、上記第２および第４の外部リード２１，２２の第２外部端子部２１ｂ，２２ｂがそれぞれ形成されているため、底面４５をも実装面とすることができる。
【００３８】
次に上記構成の半導体装置Ｘの製造方法について図５ないし図９を参照しつつ簡単に説明するが、便宜上、この製造方法に使用されるリードフレーム６について図５を参照しつつ先に説明する。
【００３９】
上記リードフレーム６は、銅や鉄あるいはニッケル合金などの金属板を打ち抜くなどして得られるものであり、図５に示すように、平行に延びる一対のサイドフレーム６０，６０を有している。これらのサイドフレーム６０，６０を掛け渡すようにして２つのクロスフレーム６１ａ，６１ｂからなるクロスフレーム対６１が等間隔毎に形成されており、各クロスフレーム対６１を構成するクロスフレーム６１ａ，６１ｂは上記各サイドフレーム６０，６０よりの部位においてサポートフレーム６２，６２によって連結されている。また、各クロスフレーム対６１の一方のクロスフレーム６１ａは、隣合うクロスフレーム対６１の他方のクロスフレーム６１ｂと２つのタイバー６３，６３によってそれぞれ連結されている。上記クロスフレーム対６１および上記各サポートフレーム６２，６２によって囲まれる矩形領域には、一方のクロスフレーム６１ａ側から他方のクロスフレーム６１ｂ側に突出するようにして小耳片部１０ｂが、この小耳片部１０ｂに対峙するようにして他方のクロスフレーム６１ｂ側から一方のクロスフレーム６１ａ側に突出する大耳片部２０ｂがそれぞれ打ち抜き形成されている。
【００４０】
このように構成されたリードフレーム６においては、まず、上記小耳片部１０ｂを含む２点鎖線で囲んだ領域Ｈに半導体チップ３が実装される。上記したように上記半導体装置Ｘが発光ダイオードとして構成される場合には、半導体チップ３としては発光ダイオードチップなどの発光素子が使用されるが、上記半導体装置Ｘがフォトダイオードとして構成される場合には上記半導体チップ３としてはフォトダイオードチップなどの受光素子などが使用される。もちろん、用途に応じて例示したもの以外の半導体チップを適宜実装してもよい。
【００４１】
次いで、上記半導体チップ３の上面３０と他方のクロスフレーム６１ｂとをワイヤＷによって接続する。このワイヤＷによる接続は、上記半導体チップ３の上面３０について行われるファーストボンディングと他方のクロスフレーム６１ｂについて行われるセカンドボンディングとからなる。
【００４２】
図６に示すように、ファーストボンディングは、キャピラリ７の先端部からワイヤＷの先端部を突出させておき、この部位を溶融させてボール状とし、これを上記半導体チップ３の上面に圧し付けることによっておこなわれる。セカンドボンディングは、上記キャピラリ７の先端部からワイヤＷを引き出しつつ他方のクロスフレーム６１ｂの大耳片部２０ｂ（ワイヤボンディング領域）にまで上記キャピラリ７を移動させ、ワイヤＷを圧着することによって行われる。なお、ワイヤボンディングを行うのに際して、上記リードフレーム６を支持台８などによって加熱してもよく、またセカンドボンディングを行う際に超音波を供給してもよい。
【００４３】
続いて、所定の金型を用いて上記リードフレーム６において仮想線で囲まれた領域Ｐに樹脂パッケージ４を形成する、この工程はたとえば以下のようにして行われる。すなわち、図７に示すように、まず、上下の各金型９Ａ，９Ｂによって形成されるキャビティ空間９０内に上記半導体チップ３を収容した状態で上記リードフレーム６の所定領域を挟持するようにして金型を型締めする。そして、上記キャビティ空間９０に溶融したエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を注入し、注入樹脂が硬化した後に金型を型開きすることによって樹脂パッケージ４が形成される。このとき、凸レンズ部４６も同時に形成される。
【００４４】
上記半導体装置Ｘが発光ダイオードとして構成される場合には、上記樹脂パッケージ４を形成する材料としては透明性の高い樹脂、たとえばエポキシ樹脂などが好適に採用される。もちろん、半導体チップ３としてフォトダイオードチップやフォトトランジスタチップなどの受光素子を採用する場合にも、上記樹脂パッケージ４を形成する材料としては、透明性の高いエポキシ樹脂などが好適に採用されるが、発光や受光を行う半導体装置Ｘとは異なる半導体装置として構成する場合には、必ずしも透明性の高い樹脂によって上記樹脂パッケージ４を形成する必要はなく、上記凸レンズ部４６を設ける必要もない。また、受光素子として赤外光を選択的に受光できるものを使用する場合には、赤外光を選択的に透過させる黒色の樹脂によって上記樹脂パッケージ４を形成するのが好ましい。
【００４５】
このようにして樹脂パッケージ４が形成された後に、リードフレーム６における一点鎖線で示したラインに沿って切断することによって、図８に示すような半導体装置の中間品Ｙが得られる。この中間品Ｙは、上記樹脂パッケージ４の第１の側面４１および第２の側面４２から外部リード１１，１２，２１，２２となるべき部位１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２ＡがそれぞれＬ字状に突出したような形状をなしており、上記各Ｌ字状の部位１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａが折り曲げられて図１に示したような半導体装置Ｘとされる。
【００４６】
具体的には、まず、図９に示すように、上記各Ｌ字状の部位１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａを下方に折り曲げて、これらの各部位１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａの基端部が上記樹脂パッケージ４の第１および第２の側面４１，４２に沿うようにする。これにより、各外部リード１１，１２，２１，２２の第１外部端子部１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａが形成される。
【００４７】
次に、図１０に示すように、上記各部位１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａを上記樹脂パッケージ４の底面４５に沿うようにしてさらに折り曲げて、各外部リード１１，１２，２１，２２の第２外部端子部１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂを形成する。このとき、各部位１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａの先端部は、平面視において上記樹脂パッケージ４の側方にはみ出したような恰好とされている。
【００４８】
続いて、図１１に示すように、上記樹脂パッケージ４からはみ出した各部位１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａの先端部を上方に向けて折り曲げて上記第３または第４の側面４３，４４に沿うようにする。これにより、上記各部位１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａの先端部が上記各外部リード１１，１２，２１，２２の第２外部端子部１１ｂ，１２ｃ，２１ｃ，２２ｃとされ、図１に示したような半導体装置Ｘとされる。
【００４９】
このようにして製造された半導体装置Ｘは、回路基板などに実装されて使用されるが、上記半導体チップ３として発光素子が採用された半導体装置Ｘでは、この半導体装置Ｘを各種の光源、たとえば光センサの発光部として使用することができる。上記半導体チップでは、適宜の実装面（本実施形態では、樹脂パッケージ４の第１の側面４１、第２の側面４２、および底面４５のいずれか）を選択することによって、回路基板などの実装対象に垂直に光を発するような実装状態と、実装対象に対して平行に光を発するような実装状態とを選択することができるようになる。たとえば、発光ダイオードとして構成された半導体装置Ｘにおいて、発光素子３の上面３０が発光面となされている場合には、図１２に示すように、上記樹脂パッケージ４の底面４５を実装面とすれば、実装対象５に垂直に光を発するように構成することができ、第１または第２の側面４１，４２を実装面とすれば実装対象に対して平行に光を発するように構成することができる。なお、上記半導体チップ３として受光素子を用いた場合には、光センサの受光部などとして使用することができる。
【００５０】
上記半導体装置Ｘの実装には、たとえばハンダリフローの手法が好適に採用される。このハンダリフローの手法では、予め上記半導体装置Ｘの外部リード１１，１２，２１，２２の表面に、あるいは回路基板などの実装対象５に形成された端子パッド５０，５０の表面にクリームハンダを塗布しておき、上記外部リード１１，１２，２１，２２と上記端子パッド５０，５０とを対応させて半導体装置Ｘを上記回路基板５に載置した状態でリフロー炉に搬入して加熱される。そして、ハンダペーストを２００℃程度にまで加熱して再溶融させた後に、リフロー炉から搬出してハンダペーストを冷却固化させることによってする発光ダイオードＸが回路基板５に実装される。
【００５１】
上記回路基板５に対して半導体装置Ｘを載置する場合には、たとえば適宜のトレイなどに複数個の半導体装置Ｘを収容しておき、これをマウンタなどを用いて自動的に行うことができる。図２に良く表れているように、上記半導体装置Ｘでは、上記樹脂パッケージ４の上方に突出するようにして球状表面とされた凸レンズ部４６が形成されているが、上記樹脂パッケージ４の上面における第４の側面４４側に領域には比較的に大きな平坦面の領域が確保されているのは上述の通りである。したがって、上記半導体装置Ｘをマウンタなどを用いて移動・載置させる場合には、通常に用いられているコレット９０を使用することができ、球状表面を吸着できる特殊なコレットを使用する必要はなく、便利である。
【００５２】
ところで、従来においては、半導体装置の実装工程における樹脂パッケージの熱膨張あるいは熱収縮によって、セカンドボンディング部位（ワイヤボンディング領域におけるワイヤとの接続部位）に大きな応力が作用していたのは既に述べた通りである。
【００５３】
これに対して、上記半導体装置Ｘでは、上記ワイヤボンディング領域が平面視における上記樹脂パッケージ４の中心部に形成されているため、セカンドボンディング部位に作用する応力が極力低減されている。すなわち、加熱・冷却時における上記樹脂パッケージ４の熱膨張量あるいは熱収縮量は、上記樹脂パッケージ４の中心部において最小であり、中心から離れるほど大きくなるから、上記樹脂パッケージ４の平面視における中心部は、同一平面におけるその周囲と比較すれば熱膨張または熱収縮量は小さい。このため、加熱・冷却時における熱膨張または熱収縮量が小さい領域に上記セカンドボンディング部位が設けられた上記半導体装置Ｘでは、セカンドボンディング部位に作用する応力が格段に低減されており、半導体装置Ｘの実装時にワイヤＷがセカンドボンディング部位において断線してしまうこともない。
【００５４】
なお、上記実施形態においては、上記樹脂パッケージ４の第１の側面４１側に第１の外部リード１１および第２の外部リード２１が形成され、第２の側面４２側第３の外部リード１２および第４の外部リード２２が形成されていたが、図１３に示すように、上記第１および第２の外部リード１１，２１のみが形成された半導体装置Ｘも本願発明の適用範囲であるのはいうまでもない。
【００５５】
また、上記第１ないし第４の外部リード１１，１２，２１，２２が、従来例の半導体装置Ｘのような構成とされたものであってもよい。すなわち、図１４に示すように、各外部リード１１，１２，２１，２２の先端部１１ｄ，１２ｄ，２１ｄ，２２ｄが屈曲形成されて、上記樹脂パッケージ４の底面４５と同等高さ位置において水平に延びるようにして形成されたものであってもよい。
【００５６】
もちろん、図１５に示すように、第１および第２の外部リード１１，２１のみが形成され、これらの外部リード１１，２１の先端部が屈曲形成されて、上記樹脂パッケージ４の底面４５と同等高さ位置において水平に延びるようにして形成されたものも本願発明の適用範囲である。
【００５７】
次に、本願発明に係る半導体装置Ｘの第２の実施形態について図１６および図１７を参照しつつ説明する。なお、図１６は、本願発明に係る半導体装置の第２の実施形態を表す全体斜視図、図１７は、図１６のXVII−XVII線に沿う断面図であり、これらの図に示された部材や要素などのうち、上述した第１の実施形態において説明したものと同等なものには同一の符号を付してあり、これらのものについての説明は省略する。
【００５８】
本実施形態の半導体装置Ｘは、いわゆる基板タイプとして構成されたものである。上記半導体装置Ｘは、ポリイミドなどの絶縁性フィルムなどによって形成された長矩形状の基板８５を有しており、この基板８５の表面には第１および第２のリード端子１，２が形成されている。これらのリード端子１，２は、それぞれの一端部１０ａ，２０ａが対峙するようにして形成されており、それぞの他端部が上記基板８５の端縁にまで至っている。なお、これらのリード端子１，２は、たとえば上記基板８５の表面に銅被膜を形成した後に、エッチング処理を施すなどして形成されている。
【００５９】
上記第１のリード端子１の一端部１ａには、発光素子など半導体チップ３が実装されている。一方、上記第２のリード端子２の一端部２ａは、上記基板８５における中央部に位置するようにして形成されており、上記半導体チップ３の上面と上記第２のリード端子の一端部２ａとがワイヤＷを介して電気的に導通接続されている。そして、上記発光素子３およびワイヤ３を封入するようにして、上記基板８５の両端部がはみ出すようにしてエポキシ樹脂などの透明な樹脂パッケージ４が形成されており、この樹脂パッケージ４には、その頂部が上記発光素子３の直上に位置するようにして半球状の凸レンズ部４６が形成されている。
【００６０】
このようにして樹脂パッケージ４が形成された半導体装置Ｘにおいては、上記第１および第２のリード端子１，２のうちの上記樹脂パッケージ４によって封入された部位が第１の内部リード１０および第２の内部リード２０とされ、上記樹脂パッケージ４によって封入されていない部位が第１の外部リード１１および第２の外部リード２１とされている。
【００６１】
上記基板８５における上記樹脂パッケージ４からはみ出した部位８５Ａ，８５Ｂには、貫通孔８５ａ，８５ｂがそれぞれ形成されており、これらの貫通孔８５ａ，８５ｂの内部にまで上記各リード端子１，２が形成されている。そして、上記各貫通孔８５ａ，８５ｂに形成された各リード端子１，２と接触するようにしてハンダボール１１ｅ，２１ｅがそれぞれ形成されている。
【００６２】
このように形成された半導体装置Ｘにおいても、リフロー炉などにおいて上記ハンダボール１１ｅ，２１ｅを再溶融させて回路基板などに面実装可能とされている。また、上記半導体装置Ｘにおいても、第２のリード端子２の一端部、すなわちワイヤＷのセカンドボンディング部位が平面視における上記樹脂パッケージ４の中央部に形成されていることから、実装工程における加熱・冷却によってワイヤＷが断線してしまうといった事態が回避される。さらに、上記凸レンズ部４６が一方向に変移した部位に設けられていることから、上記半導体装置Ｘにおける極性（陽極および陰極）の判断が容易となるとともに、通常に使用されている平坦面用の吸着コレットを使用できるといった利点を享受することもできる。
【００６３】
なお、上記基板８５が上記樹脂パッケージ４の底面サイズと略同一とされて上記各外部リード１１，２１が形成されておらず、ハンダボールが上記樹脂パッケージ４の直下に形成されたものも本願発明の適用範囲であるのはいうまでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る半導体装置の第１の実施形態を表す全体斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面に相当する図である。
【図３】上記半導体装置の平面透視図である。
【図４】上記半導体装置の底面図である。
【図５】上記半導体装置の製造に用いられるリードフレームの平面図である。
【図６】ワイヤボンディング工程を説明するための図である。
【図７】樹脂パッケージング工程を説明するための断面図である。
【図８】上記半導体装置の外部リードをフォーミングしていない中間品の状態を表す全体斜視図である。
【図９】図８の半導体装置の外部リードとなるべき部位を下方に折り曲げた状態を表す全体斜視図である。
【図１０】図９の半導体装置の外部リードとなるべき部位をさらにもう一度折り曲げた状態を表す全体斜視図である。
【図１１】図１０の半導体装置の外部リードとなるべき部位をさらにもう一度折り曲げた状態を表す全体斜視図である。
【図１２】図１の半導体装置を回路基板に実装した状態を表す側面図である。
【図１３】本願発明に係る半導体装置の変形例を表す透視平面図である。
【図１４】本願発明に係る半導体装置のその他の変形例を表す透視平面図である。
【図１５】本願発明に係る半導体装置のさらにその他の変形例を表す透視平面図である。
【図１６】本願発明に係る半導体装置の第２の実施形態を表す全体斜視図である。
【図１７】図１６のXVII−XVII線に沿う断面図である。
【図１８】従来の半導体装置の一例を表す全体斜視図である。
【図１９】従来例の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
Ｘ 半導体装置
３ 半導体チップ（受光素子）
４ 樹脂パッケージ
５ 回路基板（実装対象としての）
１０ 第１の内部リード
１１ 第１の外部リード（第１の外部端子）
１２ 第３の外部リード（第３の外部端子）
２０ 第２の内部リード
２１ 第２の外部リード（第２の外部端子）
２２ 第４の外部リード（第４の外部端子）
４１ 第１の側面（樹脂パッケージの）
４２ 第２の側面（樹脂パッケージの）
４３ 第３の側面（樹脂パッケージの）
４４ 第４の側面（樹脂パッケージの）
４５ 底面（樹脂パッケージの）
４６ 凸レンズ部

Claims (7)

  1. 半導体チップが搭載されるダイボンディング領域を上面に有する第１の内部リードと、上記半導体チップとワイヤを介して導通接続されるワイヤボンディング領域を上面に有する第２の内部リードと、上記半導体チップないし第２の内部リードを封入するようにして所定厚みを有する平面視矩形状の形態に形成された樹脂パッケージと、上記第１の内部リードに連続するとともに上記樹脂パッケージの外部に形成された第１の外部端子と、上記第２の内部リードに連続するとともに上記樹脂パッケージの外部に形成された第２の外部端子と、を備えた半導体装置であって、
    上記半導体チップは、受光素子または発光素子であり、
    上記ダイボンディング領域およびこれに搭載される半導体チップは、平面視における上記樹脂パッケージの中心から変移した位置に設けられており、
    上記第２の内部リード上の上記ワイヤボンディング領域における上記ワイヤとのセカンドボンディングによる接続部位は、平面視において、上記樹脂パッケージの中央部に位置させられている一方、
    上記樹脂パッケージは、上方側に突出する凸レンズ部を有しており、この凸レンズ部は、その頂部が上記半導体チップの直上となるように設けられていることを特徴とする、半導体装置。
  2. 上記第１の内部リードおよび第２の内部リードは、金属板を打ち抜くことによって得られたリードフレームから形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 上記第１の外部端子および第２の外部端子は、それぞれの基端部が上記樹脂パッケージの第１の側面に沿うようにして、かつ下方に延びるようにして形成されているとともに、上記樹脂パッケージの底面にまで連続して形成されている、請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 上記第１の内部リードに連続するとともに上記第１の側面に対向する第２の側面側に形成された第３の外部端子と、上記第２の内部リードに連続するとともに上記第２の側面側に形成された第４の外部端子とをさらに有している、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 上記第３の外部端子および第４の外部端子は、それぞれの基端部が上記第２の側面に沿うようにして、かつ下方に延びるようにして形成されているとともに、上記樹脂パッケージの底面にまで連続して形成されている、請求項４に記載の半導体装置。
  6. 上記第１の外部端子および第３の外部端子は、上記樹脂パッケージの
    底面からさらに連続して上記第１の側面および第２の側面のそれぞれに連続する第３の側面にまで連続して形成されており、上記第２の外部端子および第４の外部端子は、上記樹脂パッケージの底面からさらに連続して上記第３の側面に対向する第４の側面にまで形成されている、請求項５に記載の半導体装置。
  7. 上記第１の内部リードおよび第２の内部リードは、絶縁性基板の表面に形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
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