JP4836854B2

JP4836854B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP4836854B2
Application number: JP2007090686A
Authority: JP
Inventors: 正博富家; 大輔高尾
Original assignee: Aoi Electronics Co Ltd
Current assignee: Aoi Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008251795A

Description

本発明は、半導体素子を樹脂封止した半導体装置に関する。

一方の面に半導体素子を載置し、載置部の他方の面を露出するように樹脂封止する半導体装置において、露出する載置部の外周側の封止材を額縁状に形成した半導体装置が従来技術として知られている（たとえば、特許文献１）。
特開平６−２０９０５４号公報

特許文献１に記載されているような従来の半導体装置では、リードをめっき処理する工程やリードを曲げる工程などで半導体素子の載置部の端面近傍を封止している樹脂材よりクラックが発生する。また、半導体装置をリフロー炉に通して半田付けするときも、リフローストレスにより同様のクラックが発生するという問題点がある。

（１）請求項１の発明は、半導体素子と、半導体素子を接合するダイパッドおよび半導体素子の表面の電極とワイヤによって接合するリードを有するリードフレームと、
半導体素子、ワイヤおよびリードフレームを封止する封止材とを備え、リードの先端側が封止材の側面から突出し、該突き出した部分が底面側に屈曲された半導体装置において、ダイパッドの半導体素子と接合していない面全体が半導体装置の底面に露出するとともに、封止材は、リードの下面側を覆う部分におけるダイパッドの露出面の全周囲または周囲の一部に、ダイパッドの露出面の外周端より離間してダイパッドの露出面よりも外部に突き出す凸部を備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、ダイパッドは複数であり、凸部は、複数のダイパッドの露出面の全てを囲うように設けられることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、半導体素子と、受光素子または撮像素子からなる電子部品と、半導体素子を一方の面に、電子部品を他方の面に接合するダイパッドおよび半導体素子の表面の電極とワイヤによって接合するリードを有するリードフレームと、半導体素子、電子部品、ワイヤおよびリードフレームを封止する封止材とを備え、リードの先端側が封止材の側面から突出し、該突き出した部分が底面側に屈曲された半導体装置において、電子部品におけるダイパッドの接合面と反対側の面全体が半導体装置の底面に露出するとともに、封止材は、リードの下面側を覆う部分における電子部品の露出面の全周囲または周囲の一部に、電子部品の露出面の外周端より離間して電子部品の露出面よりも外部に突き出す凸部を備えることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載の半導体装置において、電子部品は複数であり、凸部は、複数の電子部品の露出面の全てを囲うように設けられることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
半導体素子はリード上に、チップオンリードにより実装されていることを特徴とする。

本発明によれば、ダイパッドの露出面の全周囲または周囲の一部に、または電子部品の露出面の全周囲または周囲の一部に、露出面の外周端より離間して凸部を備えるようにした。したがって、リードをめっき処理する工程やリードを曲げる工程、リフロー炉に通して半田付けする工程などにおけるクラックの発生を防止することができる。

−第１の実施形態−
本発明の第１の実施形態の半導体装置について図１を参照して説明する。図１（ａ）は、第１の実施形態の半導体装置１Ａの底面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。第１の実施形態の半導体装置１Ａはリードフレームタイプである。

図１（ｂ）に示すように、半導体装置１Ａは、リードフレーム３Ａ，４Ａに搭載した半導体素子２Ａを樹脂６Ａで封止したものである。半導体素子２Ａは、リードフレームのダイパッド４Ａにダイボンディングされ、リードフレームのリード３Ａとワイヤ５Ａでワイヤボンディングされる。半導体装置１Ａの底面１１Ａには、ダイパッド４Ａの底面（半導体素子２Ａがダイボンディングされていない面）全体が露出している。露出しているダイパッド４Ａの周囲には、半導体素子２Ａを封止している樹脂６Ａからなる額縁状の凸部６１Ａが形成されている。凸部６１Ａとダイパッド４Ａの外周端４１Ａとは所定長だけ離れている。凸部６１Ａの上端の幅は約０．３ｍｍであり、突起部６１Ａの底面１１Ａに対する高さは３０μｍである。

次に、上述した半導体装置１Ａの製造方法について、図２を参照して説明する。半導体装置１Ａの製造方法は、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程、モールド工程、外装処理工程、リード成形工程およびマーク工程を備える。予めリードフレーム３Ａ，４Ａが作製されているものとして説明する。

（１）ダイボンディング工程
ダイボンディング工程では、不図示のダイボンディング材をダイパッド４Ａに塗布した後、図２（ａ）に示すように、ダイパッド４Ａに半導体素子２Ａを搭載する。

（２）ワイヤボンディング工程
ワイヤボンディング工程では、図２（ｂ）に示すように、半導体素子２Ａの表面上の電極とリード３Ａとをワイヤ５Ａで接続する。

（３）モールド工程
モールド工程では、まず、図２（ｃ）に示すように、半導体素子２Ａを搭載したリードフレーム３Ａ，４Ａを予備加熱された金型１０１Ａ，１０２Ａに設置する。下金型１０２Ａは、ダイパッド４Ａの底面全体と接触するので、ダイパッド４Ａの底面は樹脂に覆われない。また、下金型１０２Ａには、凹部１０３Ａが形成されている。これにより、半導体装置１Ａの底面１１Ａに凸部６１Ａを形成することができる。次に、金型１０１Ａ，１０２Ａを加熱し、金型１０１Ａ，１０２Ａ内に樹脂６Ａを投入する。樹脂６Ａには、フィラを混合したエポキシ樹脂が使用される。金型１０１Ａ，１０２Ａ内に樹脂６Ａが充填した状態で数分間保持し、樹脂を硬化させる。そして、図２（ｄ）に示すように、金型１０１Ａ，１０２Ａから樹脂封止したもの（以下、樹脂封止体１０４Ａと呼ぶ）を取り出す。取り出した樹脂封止体１０４Ａは、数時間、高温（１６０〜１８０℃）加熱される。

（４）外装処理工程
外装処理工程では、半導体装置１Ａを基板に半田実装しやすくするためとリードの耐食性を向上させるために、リード３Ａにめっきを施す。

（５）リード成形工程
リード成形工程では、樹脂封止体１０４Ａのリード３Ａを曲げ、図２（ｅ）に示すように、ガルウィング形状にする。

（６）マーク工程
マーク工程では、樹脂封止体１０４Ａの表面に、商標、製品名、ロット番号、識別マークなどを印字する。印字は、インクによる捺印またはレーザ加工による刻印により行う。

以上のようにして、半導体装置１Ａが作製される。

以上の実施形態による半導体装置１Ａは次のような作用効果を奏する。
（１）ダイパッド４Ａを全域露出させ、その露出面の全周囲に、ダイパッド４Ａの露出面の外周端４１Ａより離間して凸部６１を半導体装置１Ａに備えるようにした。したがって、リードをめっき処理する工程やリードを曲げる工程などで発生するクラック（ダイパッド４Ａと樹脂６Ａとの境界から発生するクラックなど）を防止することができる。また、リフローストレスによる同様のクラックの発生も防止することができる。

（２）半導体装置１Ａの底面１１Ａの凸部６１Ａによってダイパッド４Ａの露出面に傷が入るのを防止することができる。また、作製した複数の半導体装置１Ａは重ねられ、一時的にトレーに収納される。このとき、半導体装置１Ａの表面の印字部分と他の半導体装置１Ａのダイパッド４Ａの底面とが擦り接触して、ダイパッド４Ａの底面を被覆しているめっきが半導体装置１Ａの表面に付着して、印字が読み取れなくなることがあった。しかし、半導体装置１Ａの底面１１Ａに形成した凸部６１Ａによって、このような印字が読み取れなくなることを防止することができる。

−第２の実施形態−
本発明の第２の実施形態の半導体装置について図２を参照して説明する。図３（ａ）は、第２の実施形態の半導体装置１Ｂの底面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。第２の実施形態の半導体装置１Ｂもリードフレームタイプである。

図３（ｂ）に示すように、半導体装置１Ｂは、リードフレーム３Ｂ，４Ｂに搭載した半導体素子２Ｂと受光素子７Ｂとを樹脂６Ｂで封止したものである。半導体素子２Ｂは、リードフレームのダイパッド４Ｂの一方の面（以下、表面と呼ぶ）にダイボンディングされ、受光素子７Ｂはリードフレームのダイパッド４Ｂの他方の面（以下、底面と呼ぶ）にダイボンディングされる。半導体素子２Ｂは、リードフレームのリード３Ｂとワイヤ５Ｂでワイヤボンディングされる。半導体装置１Ｂの底面１１Ｂには、受光素子７Ｂの受光面（受光素子７Ｂのダイボンディングされた面の反対の面）全体が露出している。受光素子７Ｂの受光部を保護するため、受光素子７Ｂの受光面にはガラス基板またはプラスチック基板が設けられている。露出している受光素子７Ｂの周囲には、半導体素子２Ｂおよび受光素子７Ｂを封止している樹脂６Ｂからなる額縁状の凸部６１Ｂが形成されている。凸部６１Ｂと受光素子７Ｂの露出面の外周端７１Ｂとは所定長だけ離間している。凸部６１Ｂの上端の幅は約０．３ｍｍであり、突起部６１Ｂの底面１１Ｂに対する高さは３０μｍである。

次に、上述した半導体装置１Ｂの製造方法について、図４を参照して説明する。半導体装置１Ｂの製造方法は、半導体素子ダイボンディング工程、受光素子ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程、モールド工程、外装処理工程、リード成形工程およびマーク工程を備える。予めリードフレーム３Ｂ，４Ｂが作製されているものとして説明する。

（１）半導体素子ダイボンディング工程
半導体素子ダイボンディング工程では、不図示のダイボンディング材をダイパッド４Ｂの表面に塗布した後、図４（ａ）に示すように、ダイパッド４Ｂの表面に半導体素子２Ｂを搭載する。

（２）受光素子ダイボンディング工程
受光素子ダイボンディング工程では、不図示のダイボンディング材をダイパッド４Ｂの裏面に塗布した後、図４（ｂ）に示すように、ダイパッド４Ｂの裏面に受光素子７Ｂを搭載する。

（３）ワイヤボンディング工程
ワイヤボンディング工程では、図４（ｃ）に示すように、半導体素子２Ｂの表面上の電極とリード３Ｂとをワイヤ５Ｂで接続する。

（４）モールド工程
モールド工程では、まず、図４（ｄ）に示すように、半導体素子２Ｂおよび受光素子７Ｂを搭載したリードフレーム３Ｂ，４Ｂを予備加熱された金型１０１Ｂ，１０２Ｂに設置する。下金型１０２Ｂは、受光素子７Ｂの受光面全体と接触するので、受光素子７Ｂの受光面は樹脂に覆われない。また、下金型１０２Ｂには、凹部１０３Ｂが形成されているので、半導体装置１Ｂの底面１１Ｂに凸部６１Ｂを形成することができる。次に、金型１０１Ｂ，１０２Ｂを加熱し、金型１０１Ｂ，１０２Ｂ内に樹脂６Ｂを投入する。樹脂６Ｂにも、フィラを混合したエポキシ樹脂が使用される。金型１０１Ｂ，１０２Ｂ内に樹脂８Ｂが充填した状態で数分間保持し、樹脂を硬化させる。そして、図４（ｅ）に示すように、金型１０１Ｂ，１０２Ｂから樹脂封止したもの（以下、樹脂封止体１０４Ｂと呼ぶ）を取り出す。取り出した樹脂封止体１０４Ｂは、数時間、高温（１６０〜１８０℃）加熱される。

（５）外装処理工程
外装処理工程では、半導体装置１Ｂを基板に半田実装しやすくするためとリードの耐食性を向上させるために、リード３Ｂにめっきを施す。

（６）リード成形工程
リード成形工程では、樹脂封止体１０４Ｂのリード３Ｂを曲げ、図４（ｆ）に示すように、コの字形状にする。

（７）マーク工程
マーク工程では、樹脂封止体１０４Ｂの表面に、商標、製品名、ロット番号、識別マークなどを印字する。印字は、インクによる捺印またはレーザ加工による刻印により行う。

以上のようにして、半導体装置１Ｂが作製される。

以上の実施形態による半導体装置１Ｂは次のような作用効果を奏する。
（１）電子部品７Ｂの露出面の全周囲に、電子部品７Ｂの露出面の外周端７１Ｂより離間して凸部６１Ｂを半導体装置１Ｂに備えるようにした。したがって、第１の実施形態と同様にリードをめっき処理する工程やリードを曲げる工程、リフローストレスなどで発生するクラックを防止することができる。

（２）半導体装置１Ｂの底面１１Ｂの凸部６１Ｂによって、受光素子７Ｂの露出面である受光面に傷が入るのを防止することができる。

以上の実施形態の半導体装置１Ａ，１Ｂを次のように変形することができる。
（１）半導体装置１Ａ，１Ｂの底面１１Ａ，１１Ｂにおいて、半導体装置１Ａ，１Ｂの突起部６１Ａ，６１Ｂは、露出しているダイパッド４Ａや受光素子７Ｂの受光面の周囲全部に設けられた。しかし、半導体装置１Ａ，１Ｂの突起部６１Ａ，６１Ｂを露出しているダイパッド４Ａや受光素子７Ｂの受光面の周囲の一部に設けるようにしてもよい。たとえば、図５（ａ）に示す半導体装置１Ｃのように、突起部６１Ｃをコの字形状とし、受光素子７Ｂの表面の周囲の一部に設けるようにしてもよい。また、図５（ｂ）に示す半導体装置１Ｄのように、一の字形状の突起部６１Ｄを受光素子７Ｂの受光面の外周に沿って設けるようにしてもよい。このようにしても、第１の実施形態および第２の実施形態と同様にリードをめっき処理する工程やリードを曲げる工程などで発生するクラックを防止することができる。また、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に、ダイパッド４Ａや受光素子７Ｂの露出面に傷が入るのを防止することができる。

（２）半導体装置１Ｂにおいて、半導体素子２Ｂとともに搭載する電子部品は受光素子７Ｂに限定されない。たとえば、撮光素子や撮像素子でもよい。撮光素子の撮光部や撮像素子の撮像部を覆っているガラス基板やプラスチック基板を保護することができる。

（３）半導体装置１Ａ，１Ｂは、ダイパッド４Ａ，４Ｂに半導体素子２Ａ，２Ｂを搭載するリードフレームタイプの半導体装置に限定されない。たとえば、図６に示す半導体装置１Ｅのように、リード３Ｅに半導体素子２Ａを搭載するもの（チップオンリード（ＣＯＬ）タイプ）でもよい。この場合、ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）をリード３Ｅに貼り付け、半導体素子２Ａを搭載する。

（４）半導体装置１Ａの底面１１Ａに露出するダイパッド４Ａの数は複数でもよい。たとえば、図７に示す半導体装置１Ｆのように、２つのダイパッド４Ｃ，４Ｄが半導体装置１Ｆの底面１１Ｆに露出するようにしてもよい。この場合、半導体装置１Ｆの突起部６１Ｆは、複数のダイパッド４Ｃ，４Ｄの全てを囲うように設けられる。また、半導体装置１Ｂの底面１１Ｂに露出する電子部品７Ｂの数は複数でもよい。たとえば、図８に示す半導体装置１Ｇのように、２つの電子部品７Ｃ，７Ｄの表面が半導体装置１Ｇの底面１１Ｇに露出するようにしてもよい。この場合、半導体装置１Ｇの突起部６１Ｇは、複数の電子部品７Ｃ，７Ｄの露出面の全てを囲うように設けられる。これらの場合もクラックや複数の露出面に発生する傷などを防止することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。

本発明の第１の実施形態の半導体装置の構成を説明するための図である。本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。本発明の第２の実施形態の半導体装置の構成を説明するための図である。本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。本発明の第２の実施形態の半導体装置の突起部における変形例を説明するための図である。本発明の第２の実施形態の半導体装置をチップオンリードタイプに変形したときの変形例を説明するための図である。本発明の第１の実施形態の半導体装置のダイパッドを２つにしたときの変形例を説明するための図である。本発明の第２の実施形態の半導体装置の内蔵電子部品を２つにしたときの変形例を説明するための図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｇ半導体装置
２Ａ〜２Ｄ半導体素子
３Ａ，３Ｂリード
４Ａ〜４Ｃダイパッド
５Ａ，５Ｂ，５Ｆワイヤ
６Ａ，６Ｂ，６Ｅ〜６Ｇ樹脂
７Ｂ〜７Ｄ電子部品
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｅ〜１１Ｇ半導体装置の裏面
６１Ａ〜６１Ｇ突起部

Claims

半導体素子と、
前記半導体素子を接合するダイパッドおよび前記半導体素子の表面の電極とワイヤによって接合するリードを有するリードフレームと、
前記半導体素子、前記ワイヤおよび前記リードフレームを封止する封止材とを備え、前記リードの先端側が前記封止材の側面から突出し、該突き出した部分が底面側に屈曲された半導体装置において、
前記ダイパッドの前記半導体素子と接合していない面全体が前記半導体装置の底面に露出するとともに、前記封止材は、前記リードの下面側を覆う部分における前記ダイパッドの露出面の全周囲または周囲の一部に、前記ダイパッドの露出面の外周端より離間して前記ダイパッドの露出面よりも外部に突き出す凸部を備えることを特徴とする半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置において、
前記ダイパッドは複数であり、
前記凸部は、前記複数のダイパッドの露出面の全てを囲うように設けられることを特徴とする半導体装置。
半導体素子と、
受光素子または撮像素子からなる電子部品と、
前記半導体素子を一方の面に、前記電子部品を他方の面に接合するダイパッドおよび前記半導体素子の表面の電極とワイヤによって接合するリードを有するリードフレームと、
前記半導体素子、前記電子部品、前記ワイヤおよび前記リードフレームを封止する封止材とを備え、前記リードの先端側が前記封止材の側面から突出し、該突き出した部分が底面側に屈曲された半導体装置において、
前記電子部品における前記ダイパッドの接合面と反対側の面全体が前記半導体装置の底面に露出するとともに、前記封止材は、前記リードの下面側を覆う部分における前記電子部品の露出面の全周囲または周囲の一部に、前記電子部品の露出面の外周端より離間して前記電子部品の露出面よりも外部に突き出す凸部を備えることを特徴とする半導体装置。
請求項３に記載の半導体装置において、
前記電子部品は複数であり、
前記凸部は、前記複数の電子部品の露出面の全てを囲うように設けられることを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記半導体素子は前記リード上に、チップオンリードにより実装されていることを特徴とする半導体装置。