JP4840305B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にリードフレームを配線基材として用いた半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device using a lead frame as a wiring substrate.
半導体チップの高集積化に伴い、面状に外部リードが配置されるボールグリッドアレイ(Ball Grid Array以下、BGAという)型半導体装置が多く用いられるようになってきている。通常、BGA型半導体装置には、プリント基板を配線基材としたものが多く使用されるが、高価なため、安価なリードフレームを配線基材として用いられるBGA型半導体装置が実用化されている。 With the high integration of semiconductor chips, ball grid array (BALL Grid Array, hereinafter referred to as BGA) type semiconductor devices in which external leads are arranged in a planar shape are often used. Usually, a BGA type semiconductor device is often used with a printed circuit board as a wiring base material. However, since it is expensive, a BGA type semiconductor device using an inexpensive lead frame as a wiring base material has been put into practical use. .
以下、従来のリードフレームを配線基材として用いた半導体装置について図を参照して説明する。図11(a)は例えば特開平11−74404号公報に示された従来のBGA型半導体装置の構成を示す断面図、図11(b)は図11(a)の底面図である。図12(a)は単列に配置された従来のBGA型半導体装置に使用されるリードフレームを示す平面図、図12(b)は図12(a)の矢視XIIb−XIIb線から見た断面図、図12(c)は図12(a)の矢視XIIc−XIIc線から見た断面図である。 Hereinafter, a semiconductor device using a conventional lead frame as a wiring substrate will be described with reference to the drawings. FIG. 11A is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional BGA type semiconductor device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-74404, and FIG. 11B is a bottom view of FIG. FIG. 12A is a plan view showing a lead frame used in a conventional BGA type semiconductor device arranged in a single row, and FIG. 12B is a view taken along line XIIb-XIIb in FIG. 12A. Sectional drawing and FIG.12 (c) are sectional drawings seen from the arrow XIIc-XIIc line | wire of Fig.12 (a).
図11(a),図11(b),図12(a),図12(b),図12(c)において、従来のBGA型半導体装置はリードフレーム50を配線基材として使用し、パッド電極を備えた半導体チップ1がダイパッド2上に接合部材3を介して搭載され、半田ボール取り付け部(以下、外部電極部という)4を有し、その内側先端部がダイパッド2の周囲に配置されているリード電極5と半導体チップ1のパッド電極とが接続リード6により接続されている。半導体チップ1と接続リード6とは封止樹脂層7で封止されていて、リード電極5の裏側に連なる外部電極部4を除く部位4a,4bはエッチングで薄く構成されている。このため封止樹脂層7の下面と同一面にはダイパッド2と外部電極部4、およびダイパッド2を支える吊りリード8が露出している。この外部電極部4に半田ボール9が取り付けられ、最終的にリード電極5と吊りリード8の端部は樹脂封止ライン7aに沿って切断さている。
11 (a), 11 (b), 12 (a), 12 (b), and 12 (c), a conventional BGA type semiconductor device uses a
次に、製造方法を、図11〜図13を用いて説明する。図13は従来のBGA型半導体装置の製造方法を示す説明図で、その(a)が図12に示すリードフレームの断面図、その(b)が封止樹脂層で封止するときに金型を取り付けた状態を示す断面図、その(c)が半田ボールを取り付ける前までの組み立て工程が完了した断面図を示す。 Next, a manufacturing method is demonstrated using FIGS. 13A and 13B are explanatory views showing a conventional method for manufacturing a BGA type semiconductor device. FIG. 13A is a cross-sectional view of the lead frame shown in FIG. 12, and FIG. 13B is a mold when sealing with a sealing resin layer. Sectional drawing which shows the state which attached | subjected, (c) shows sectional drawing which completed the assembly process until it attaches a solder ball.
先ず、図12(a),図12(b),図12(c)に示すようなリードフレーム50を製造する。 即ち、リードフレーム50の上面50aおよび下面50bに、図示されないレジスト膜を形成して図12(a)に示すようなパターニングをした後、上面50aおよび下面50bからエッチングを施すことにより、ダイパッド2、外部電極部4、リード電極5、吊りリード8およびダムバー50cが、開口部50d,50eで隔てられて互いに連接するように形成する。その後、リード電極5の裏側の部位4a,4bを除くリードフレーム50の下面50b側に、図示されないレジスト膜を形成した後、ハーフエッチングを施すことにより、部位4a,4bを形成する。
First, a
次に、ダイパッド2上に接合部材3を塗布してパッド電極を備えた半導体チップ1を搭載する。その後、半導体チップ1のパッド電極とリード電極5の内側先端部とを接続リード6にて接続する。次に、図13(b)に示すように、下金型10をダイパッド2と外部電極部4とに接して取り付けた後、上金型11を樹脂封止ライン7aに位置合わせしてリードフレーム50の上面に取り付ける。次に、両金型10,11を締め付けた後、トランスファモールド法により半導体チップ1、ダイパッド2、リード電極5および接続リード6を封止樹脂層7にて封止する。その後、上金型11と下金型10とを取り外すと、図13(c)に示すように、半田ボール9を取り付ける前のノンリード型半導体装置が得られる。
Next, the
次に、外部電極部4に半田ペーストを施し半田ボール9を外部電極部4に取り付ける。その後、樹脂封止ライン7aより外側に突出しているリード電極5と、ハーフエッチングで薄く形成されたリード電極5の裏側の部位4a、4bに回り込んだ封止樹脂層7とを、樹脂封止ライン7aに沿って切断装置を用いて切断すると、図11に示す従来のBGA型半導体装置が得られる。
Next, a solder paste is applied to the
このような従来のリードフレームを配線基材として用いた型半導体装置では、ダイパッド2、外部電極部4、リード電極5、吊りリード8およびダムバー50cが、開口部50d,50eで隔てられて互いに連接するように形成されているので、両金型10,11を取り付け後、封止樹脂層7にて封止すると、低粘度に溶融した封止樹脂層7が、開口部50dにも形成される。このため、ダイパッド2、外部電極部4および吊りリード8と下金型10とが接触しているわずかな接触面の隙間に、低粘度に溶融した樹脂が侵入して薄い樹脂の膜(以後、薄バリという)を形成するという問題点があった。
In the type semiconductor device using such a conventional lead frame as a wiring substrate, the
外部電極部4と下金型10との間の接触圧力が大きければ、外部電極部4と下金型10との間に形成される薄バリの発生を抑止出来る。しかし、リード電極5がエッチングで薄く形成されているとともに、樹脂封止ライン7aの位置で下金型10と上金型11とで挟み込まれた部分で、片持梁のように支持されているに過ぎないので、外部電極部4が下金型10で押さえつけられると、その力によってリード電極5が変形し、薄バリの発生を抑止し得るだけの接触圧力を外部電極部4と下金型10との間に確保することができなかった。
If the contact pressure between the
また、ダイパッド2および外部電極部4とが下金型10と接触する面の、各々の表面仕上げ粗さの度合い(以後、面粗度という)によって薄バリの発生度合いが変化する。通常、薄バリは面粗度のよい金型に付着しなくて、面粗度の悪いダイパッド2、外部電極部4等に付着するため、例えば外部電極部4に付着した薄バリを取り除く作業が必要であった。薄バリを除去するため、水圧バリ取り、ケミカルバリ取り、ケミカル水圧バリ取り等が行われ、薄バリを除去した後に、洗浄、乾燥等の工程を必要とし、このため、製造費用が高くなっていた。
The degree of occurrence of thin burrs varies depending on the degree of surface finish roughness (hereinafter referred to as surface roughness) of the surface where the
また、樹脂封止ライン7aより外側に突出しているリード電極5およびハーフエッチングで薄く形成された部位4a,4bに回り込んだ封止樹脂層7並びに吊りリード8を、樹脂封止ライン7aに沿って切断装置を用いて切断しているので、部位4bまで回り込んだ封止樹脂層7の切断部に欠けが生じやすくなり、このため、樹脂封止ライン7aは直線にならず複雑な破砕形状になり不良品となるという問題点があった。
In addition, the
また、半導体装置を構成する半導体チップ1、ダイパッド2、接合部材3、リード電極5、封止樹脂層7の線膨張係数が異なるので、半導体装置の製造時に熱変形による反りが生じる。 このため、ノンリード型半導体装置を他のボードに取り付けるときに、外部電極部が傾き、他のボードとの電気的な接続において良好な接触面が得られないという問題点があった。
Further, since the linear expansion coefficients of the
この発明は、上述のような課題を解決する為になされたもので、下金型と接触する面例えばダイパッド、外部電極部と下金型との間に、薄バリの発生を防止することができる半導体装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to prevent the occurrence of thin burrs between the surface that comes into contact with the lower mold, for example, the die pad, the external electrode portion, and the lower mold. It is to provide a semiconductor device that can be used.
また、半導体装置の封止樹脂層の切り離し部が、複雑な破砕形状になることを防止することができる半導体装置を提供することである。 It is another object of the present invention to provide a semiconductor device that can prevent the separation portion of the sealing resin layer of the semiconductor device from having a complicated crushing shape.
さらにまた、半導体装置に熱変形による反りが発生した場合でも、半導体装置を他のボードに取付けるときに、外部電極部と他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる半導体装置を提供することである。 Furthermore, even when the semiconductor device is warped due to thermal deformation, when the semiconductor device is mounted on another board, a good contact surface can be obtained in the electrical connection between the external electrode portion and the other board. It is to provide a semiconductor device that can be used.
この発明の半導体装置の製造方法は、
凹凸状の上面と、平坦な下面を備えた領域を複数有する板状体からなり、
この板状体の複数の領域のそれぞれは、
複数のパッド電極を備えた第1の半導体チップを搭載するための肉厚の第1の部分と、
この第1の部分の外側に上記第1の半導体チップのパッド電極に対応して配置された各々の外部電極部を構成するために設けられた複数の第1の肉厚部と、
複数のパッド電極を備えた第2の半導体チップを搭載するための肉薄の第2の部分と、
この第2の部分の外側に上記第2の半導体チップのパッド電極に対応して配置された各々の外部電極部を構成するために設けられた複数の第2の肉厚部と、
この複数の第1の肉厚部および複数の第2の肉厚部のそれぞれを囲繞するように設けられた肉薄部とを備えてなるリードフレームを用い、
上記第1の部分に搭載した上記第1の半導体チップの複数のパッド電極と、上記複数の第1の肉厚部との間を第1の接続手段で電気的に接続し、
さらに上記第2の部分に搭載した上記第2の半導体チップの複数のパッド電極と、上記複数の第2の肉厚部との間を第2の接続手段で電気的に接続した後、
上記第1および第2の半導体チップ、上記複数の第1の肉厚部の上面、上記複数の第2の肉厚部の上面、上記肉薄部の上面、および上記接続手段を、封止樹脂層により一体に封止し、
上記肉薄部及び上記肉薄の第2の部分をエッチングで除去することにより、上記複数の第1の肉厚部を外部への接続部位を構成する外部電極部として互いに電気的に分離し、上記複数の第2の肉厚部を、外部への接続部位を構成する外部電極部として互いに電気的に分離することを特徴とするものである。
The manufacturing method of the semiconductor device of this invention is as follows:
Consists of a plate-like body having a plurality of regions with an uneven upper surface and a flat lower surface,
Each of the plurality of regions of the plate-like body
A thick first portion for mounting a first semiconductor chip having a plurality of pad electrodes;
A plurality of first thick portions provided to form each external electrode portion arranged corresponding to the pad electrode of the first semiconductor chip outside the first portion;
A thin second portion for mounting a second semiconductor chip having a plurality of pad electrodes;
A plurality of second thick portions provided to form each external electrode portion arranged corresponding to the pad electrode of the second semiconductor chip outside the second portion;
Using a lead frame comprising a thin portion provided so as to surround each of the plurality of first thick portions and the plurality of second thick portions,
Electrically connecting the plurality of pad electrodes of the first semiconductor chip mounted on the first portion and the plurality of first thick portions with a first connecting means;
Furthermore, after electrically connecting the plurality of pad electrodes of the second semiconductor chip mounted on the second portion and the plurality of second thick portions by the second connecting means,
The first and second semiconductor chips, the top surfaces of the plurality of first thick portions, the top surfaces of the plurality of second thick portions, the top surfaces of the thin portions, and the connecting means are encapsulated resin layers Sealed together,
By removing the thin portion and the thin second portion by etching, the plurality of first thick portions are electrically separated from each other as external electrode portions constituting a connection portion to the outside, and the plurality The second thick part is electrically separated from each other as an external electrode part constituting a connection part to the outside.
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。 Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
この発明半導体装置の製造方法によれば、凹凸状の上面と、平坦な下面を備えた板状体からなるリードフレームに形成された第1、2および3の肉薄部を、エッチングで除去することによって、複数のリード電極が、各々、上面側で接続手段との接続部位を有する肉薄の内部リード部と、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部とからなるよう形成し、封止樹脂層は、その裏面が、リード電極の内部リード部の下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部が下側へ突出するよう形成することにより、半導体装置の下面側は、封止樹脂層裏面から外部電極部が下側へ突出するよう構成しているので、半導体装置の構成部品の有する熱膨張係数に起因する反りが発生しても、外部電極部と他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first, second, and third thin portions formed on the lead frame made of a plate-like body having an uneven upper surface and a flat lower surface are removed by etching. Accordingly, each of the plurality of lead electrodes includes a thin internal lead portion having a connection portion with a connection means on the upper surface side, and a thick external electrode portion that protrudes toward the lower surface and constitutes a connection portion to the outside. The sealing resin layer is formed so that the back surface thereof constitutes substantially the same surface as the bottom surface of the internal lead portion of the lead electrode, and the external electrode portion protrudes downward from the back surface of the sealing resin layer. As a result, the lower surface side of the semiconductor device is configured such that the external electrode portion protrudes downward from the back surface of the sealing resin layer, so that warpage due to the thermal expansion coefficient of the component parts of the semiconductor device occurs. Even external electrode part and other boards In the electrical connection, it is possible to obtain a good contact surface.
また、第1、2および3の肉薄部でリードフレームの上面に凹部を形成することができる。そして、第1、2および3の肉薄部を、エッチングで除去することにより、該凹部の外周部と、該凹部に設けられた半導体チップ、リード電極、封止樹脂層等から構成される半導体装置の外周部とが連なった状態になる。この状態で、リードフレームの下面側から半導体装置を押し出すことにより、切断装置を用いることなく、容易にリードフレームと半導体装置とを切り離すことができ、また、リードフレームと半導体装置との切り離し部が複雑な破砕形状になることを防止することが可能となる。 Further, the first, second and third thin portions can form a recess on the upper surface of the lead frame. Then, by removing the first, second, and third thin portions by etching, a semiconductor device including the outer peripheral portion of the concave portion and the semiconductor chip, lead electrode, sealing resin layer, etc. provided in the concave portion It will be in the state where the outer peripheral part was continued. In this state, by extruding the semiconductor device from the lower surface side of the lead frame, the lead frame and the semiconductor device can be easily separated without using a cutting device, and the lead frame and the semiconductor device are separated from each other. It becomes possible to prevent a complicated crushing shape.
好ましくは、第1、2および3の肉薄部が略同一厚みを有することにより、リードフレームの下面側が第1、2および3の肉薄部で一体物とすることができる。このため、リードフレームの下面側が下金型と全面的に接触し、封止樹脂層で封止するとき、封止樹脂層が第1、2および3の肉薄部で遮られるため、リードフレームの下面と下金型とが接触している面には、封止樹脂層が流入しないので、薄バリの発生を防止することができる。 Preferably, since the first, second and third thin portions have substantially the same thickness, the lower surface side of the lead frame can be integrated with the first, second and third thin portions. For this reason, when the lower surface side of the lead frame is in full contact with the lower mold and sealed with the sealing resin layer, the sealing resin layer is blocked by the first, second, and third thin portions. Since the sealing resin layer does not flow into the surface where the lower surface and the lower mold are in contact with each other, generation of thin burrs can be prevented.
また、好ましくは、凹凸状の上面と、平坦な下面を備えた板状体からなるリードフレームに形成された第1、2、3および4の肉薄部を、エッチングで除去することによって、複数のリード電極が、各々、上面側で接続手段との接続部位を有する肉薄の内部リード部と、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部とからなるよう形成し、封止樹脂層は、その裏面が、リード電極の内部リード部および補助電極の下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部が下側へ突出するよう形成することにより、半導体装置の下面側は、封止樹脂層裏面から外部電極部が下側へ突出するよう構成しているので、半導体装置の構成部品の有する熱膨張係数に起因する反りが発生しても、外部電極部と他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる。 Preferably, a plurality of thin portions of the first, second, third, and fourth portions formed on the lead frame made of a plate-like body having a concavo-convex upper surface and a flat lower surface are removed by etching. Each of the lead electrodes is formed to have a thin internal lead portion having a connection portion with a connection means on the upper surface side, and a thick external electrode portion that protrudes toward the lower surface and constitutes a connection portion to the outside, The sealing resin layer is formed such that the back surface forms substantially the same surface as the internal lead portion of the lead electrode and the bottom surface of the auxiliary electrode, and the external electrode portion protrudes downward from the back surface of the sealing resin layer. Thus, the lower surface side of the semiconductor device is configured such that the external electrode portion protrudes downward from the back surface of the sealing resin layer, so that even if warpage due to the thermal expansion coefficient of the component parts of the semiconductor device occurs , With external electrode part and other board In the electrical connection, it is possible to obtain a good contact surface.
また、第1、2および3の肉薄部でリードフレームの上面側に凹部を形成することができ、補助電極を構成するために設けられた第2の肉厚部を該凹部の周囲に配置することができる。そして、第1、2、3および4の肉薄部をエッチングで除去することにより、該凹部の周囲に設けられた補助電極および該凹部に設けられた半導体チップ、リード電極、封止樹脂層等から構成される半導体装置は、この半導体装置の外周部のところで、リードフレームと分離される。このため、半導体装置をリードフレームから自動的に切り離すことができ、また、半導体装置とリードフレームとを、切断装置を用いることなく、容易に切り離しが可能となり、半導体装置とリードフレームとの切り離し部が複雑な破砕形状になることを防止することができる。 Further, the first, second and third thin portions can form a concave portion on the upper surface side of the lead frame, and the second thick portion provided for constituting the auxiliary electrode is arranged around the concave portion. be able to. Then, by removing the first, second, third and fourth thin portions by etching, from the auxiliary electrode provided around the concave portion and the semiconductor chip, lead electrode, sealing resin layer, etc. provided in the concave portion The constructed semiconductor device is separated from the lead frame at the outer peripheral portion of the semiconductor device. For this reason, the semiconductor device can be automatically separated from the lead frame, and the semiconductor device and the lead frame can be easily separated without using a cutting device. Can be prevented from becoming a complicated crushing shape.
さらに好ましくは、第1、2、3および4の肉薄部が略同一厚みを有することにより、リードフレームの下面側が第1、2、3および4の肉薄部で一体物とすることができる。このため、このリードフレームを配線基材として用いた半導体装置の製造において、リードフレームの下面側が第1、2、3および4の肉薄部で一体物とすることができる。このため、このリードフレームを配線基材として用いた半導体装置の製造において、リードフレームの下面側が下金型と全面的に接触し、封止樹脂層で封止するとき、封止樹脂層が第1、2、3および4の肉薄部で遮られるため、リードフレームの下面と下金型とが接触している面には、封止樹脂層が流入しないので、薄バリの発生を防止することができる。 More preferably, since the first, second, third and fourth thin portions have substantially the same thickness, the lower surface side of the lead frame can be integrated with the first, second, third and fourth thin portions. For this reason, in manufacturing a semiconductor device using this lead frame as a wiring substrate, the lower surface side of the lead frame can be integrated with the first, second, third and fourth thin portions. Therefore, in the manufacture of a semiconductor device using this lead frame as a wiring substrate, when the lower surface side of the lead frame is in full contact with the lower mold and is sealed with the sealing resin layer, the sealing resin layer is Since the sealing resin layer does not flow into the surface where the lower surface of the lead frame is in contact with the lower mold because it is blocked by the thin portions of 1, 2, 3, and 4, prevent the occurrence of thin burrs. Can do.
実施の形態1.
図1(a)は半導体装置の構成を示す断面図、図1(b)は図1(a)の底面図である。図2(a)は単列に配置されたこの実施の形態1の配線基材として用いられるリードフレームの平面図、図2(b)は図2(a)における矢視IIb−IIb線から見た断面図、図2(c)は図2(a)における矢視IIc−IIc線から見た断面図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor device, and FIG. 1B is a bottom view of FIG. FIG. 2A is a plan view of a lead frame used as the wiring substrate of the first embodiment arranged in a single row, and FIG. 2B is a view taken along line IIb-IIb in FIG. 2A. FIG. 2C is a sectional view taken along the line IIc-IIc in FIG. 2A.
先ず、リードフレーム60の形状を説明する。図2(a),図2(b),図2(c)に示すように、リードフレーム60は、凹凸状の上面60aと、平坦な下面60bを備えた銅等の導電性を有する板状体からなる。この板状体は、複数の図示されないパッド電極を備えた半導体チップ21を搭載するための第1の肉薄部60cと、この第1の肉薄部60cの周囲に半導体チップ21のパッド電極に対応して配置された各々のリード電極23を構成するために設けられた複数の第1の肉厚部60dと、この複数の第1の肉厚部60dの間に設けられた第2の肉薄部60eと、同じくこの複数の第1の肉厚部60dを囲繞するように設けられた第3の肉薄部60fと、この第3の肉薄部60fの周囲に設けられた第2の肉厚部60gを備えている。尚、第1の肉薄部60c、第2の肉薄部60eおよび第3の肉薄部60fは、略同一厚さを有し、これら肉薄部60c,60e,60fにより外周部60iを有する凹部60hが形成され、また、肉厚部60d,60gにより凸部が形成されている。
First, the shape of the
このようなリードフレーム60を用い、図1(a),図1(b)に示すような半導体装置20を得る。半導体装置20は、上面21aおよび下面21bを備え、図示されない複数のパッド電極を有する半導体チップ21を、図示されないリードフレーム60の第1の肉薄部60cに接合部材22を介して搭載し、半導体チップ21の下面21b側で外周方向へ延びる複数のリード電極23が複数のパッド電極に対応して配置され、複数のパッド電極と複数のリード電極23との間を接続手段である接続リード24で接続している。複数のリード電極23は、各々、上面側で接続リード24との接続部位を有する肉薄の内部リード部23aと、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部23bとからなっている。
Using such a
そして、半導体チップ21、リード電極23および接続リード24を封止樹脂層25で一体に封止している。この封止樹脂層25は、その裏面が、リード電極23の内部リード部23aの下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部23bが下側へ突出するよう構成している。外部電極部23bには、導電性ボール26を取り付けている。 尚、図示されないリードフレーム60は後述するように、リードフレームの肉薄部がエッチングで除去され、最終的に、リードフレーム60の凹部60hの外周部60iに沿ってリードフレーム60を分離して図1(a),図1(b)に示す半導体装置20を得ている。
The
次に、半導体装置の製造方法を図1〜図3を用いて説明する。図3は実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を示す説明図で、その(a)が肉薄部とリード電極とが形成されたリードフレームに搭載された半導体チップとリード電極とが電気的に接続された状態を示す断面図、その(b)が上金型と下金型とを取り付けて封止樹脂層で封止した状態を示す断面図、その(c)が外部電極部を形成するためにエッチング用レジスト膜を取り付けた状態を示す断面図、その(d)がエッチングで外部電極部を突出させた状態を示す断面図、その(e)が外部電極部に導電性ボールを取り付けた状態を示す断面図である。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an explanatory view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 3A shows an electrical connection between a semiconductor chip and a lead electrode mounted on a lead frame in which a thin portion and a lead electrode are formed. Sectional drawing which shows the state connected to A, the sectional view which shows the state where (b) attached the upper metallic mold and the lower metallic mold, and was sealed with the sealing resin layer, (c) formed the external electrode part Sectional view showing a state in which an etching resist film is attached for the purpose, (d) is a sectional view showing a state in which the external electrode portion is protruded by etching, and (e) is for attaching a conductive ball to the external electrode portion It is sectional drawing which shows the state.
先ず、板状体からなるリードフレーム60の上面60aに、図示されないレジスト膜を形成して図2(a)に示すようなパターニングをした後、ハーフエッチングを施すことにより、断面が図2(b),図2(c)で示すような凹凸状の上面60aと、平坦な下面60bを備えた板状体に形成される。即ち、複数の図示されないパッド電極を備えた半導体チップ21を搭載するための第1の肉薄部60cと、この第1の肉薄部60cの周囲に上記半導体チップ21のパッド電極に対応して配置された各々のリード電極23を構成するために設けられた複数の第1の肉厚部60dと、この複数の第1の肉厚部60dの間に設けられた第2の肉薄部60eと、同じくこの複数の第1の肉厚部60dを囲繞するように設けられた第3の肉薄部60fと、この第3の肉薄部60fの周囲に設けられた第2の肉厚部60gとが形成される。
First, after forming a resist film (not shown) on the
尚、第1の肉薄部60c、第2の肉薄部60eおよび第3の肉薄部60fは、略同一厚さを有し、これら肉薄部60c,60e,60fにより凹部60hが形成され、また、肉厚部60d,60gにより凸部が形成されて凹凸状の上面60aと、平坦な下面60bを備えた板状体に形成される。 エッチングにて形成される凹部60hの外周部60iの板厚方向の断面形状は、エッチング特有のサイドエッチングにより、第3の肉薄部60fからリードフレームの上面60aに向けて少し広がるように、滑らかな抜き勾配が自然に形成される。このため、後述する封止樹脂層25の外周部25bとリードフレーム60の凹部60hの外周部60iとの切り離しが容易になる。 外周部60iは、後述する上金型31の位置合わせをし易いように樹脂封止ライン25aより大きく、例えば凹部60hの深さ程度分だけ大きくなるように形成するか、あるいは樹脂封止ライン25aと合致させてもよい。
The first thin portion 60c, the second
次に、図3(a)に示すように、第1の肉薄部60cの中央部に例えばエポキシ樹脂、銀入りエポキシ樹脂、接着テープ、半田等からなる接合部材22を塗布して半導体チップ21を接合する(接合工程)。 その後、例えば金線、アルミニウム線等からなる接続リード24を用いて半導体チップ21とリード電極23とを接続する(接続工程)。
Next, as shown in FIG. 3A, a
次に、図3(b)に示すように、接合工程および接続工程まで完了したリードフレーム60の下面60bを、下金型30の上に取り付けた後、上金型31を樹脂封止ライン25aに位置あわせしてリードフレーム60の上面60aに取り付ける。次に、両金型30,31を締め付けた後、トランスファモールド法により、例えば、エポキシ系樹脂、フエノール系樹脂等からなる熱硬化性の封止樹脂層25を液状の低粘度にして高い圧力で注入する(封止工程)。 このとき、リードフレーム60の下面60b側が肉薄部60c,60e,60fで一体物となって下金型30と全面的に接触し、封止樹脂層25が肉薄部60c,60e,60fで遮られるため、リードフレーム60の下面60bと下金型30とが接触している面には、封止樹脂層25が流入しない。このため、薄バリの発生を防止することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, after the
封止工程の後、両金型30,31を取り除き、図3(c)に示すように、リードフレーム60の下面60b側に、外部電極部23bが形成される部位および凹部60hの外周部60iの外側を囲繞するような部位に、レジスト膜32でマスキングを施し、ハーフエッチングで封止樹脂層25の下面と同一面になるまで除去する。この結果、図3(d)に示すように、接合部材22を露出するとともに、複数のリード電極23は、各々、リード電極23の裏面に、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部23bが形成される(外部電極部の形成工程)。
After the sealing step, both
即ち、半導体チップ21、リード電極23および接続リード24が封止樹脂層25で一体に封止され、この封止樹脂層25は、その裏面が、リード電極23の内部リード部23aの下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部23bが下側へ突出するよう構成している。また、リードフレーム60と半導体装置20とは、封止樹脂層25の外周部25bとリードフレーム60の凹部60hの外周部60iとのところで連なった状態になる。
That is, the
この状態で、図3(d)に示す矢視(イ)の方向から半導体装置20を押し出すことにより、半導体装置20がリードフレーム60から切り離される(切り離し工程)。このため、半導体装置20とリードフレーム60とを、切断装置を用いることなく、容易に切り離しが可能となり、半導体装置20の封止樹脂層25の切り離し部が複雑な破砕形状になることを防止することができる。 また、上金型31とリードフレーム60との間の隙間に薄バリが形成されていたとしても、この切り離し工程で該薄バリを除去することができる。
In this state, the
尚、この切り離し工程後の状態の半導体装置は、ノンリード型半導体装置として、例えば携帯電話機等の薄い小型装置に組み込むことができる。 また、切り離し工程の前に、図3(e)に示すように、外部電極部23bに図示されない半田ペーストを施し、導電性ボール例えば半田ボール26を接続する。その後、半導体装置20とリードフレーム60の外周部60iとが連なった部分を、矢視(イ)の方向から半導体装置20を押し出すことにより、半導体装置20がリードフレーム60から切り離されるので、図1に示すようなBGA型半導体装置を得ることができる。
Note that the semiconductor device in a state after the separation step can be incorporated into a thin small device such as a mobile phone as a non-lead type semiconductor device. Prior to the separation step, as shown in FIG. 3E, a solder paste (not shown) is applied to the
即ち、リードフレーム60を配線基材として用いることにより、ノンリード型半導体装置を得るための切り離し工程を行う前に、導電性ボールの取り付け工程を加えて、BGA型半導体装置の実現が可能であり、ノンリード型半導体装置とBGA型半導体装置との製造工程の共用化ができ、効率のよい製造ライン構築が可能となる。
That is, by using the
また、半導体装置20の下面側は、封止樹脂層裏面から外部電極部23bが下側へ突出するよう構成しているので、半導体装置の構成部品の有する熱膨張係数に起因する反りが発生しても、外部電極部23bと他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる。 尚、半導体装置20自体に生じる反りに加えて他のボードに反りがあったとしても、必ず外部電極部23bが他のボードに確実に接触して浮き上がることが無い。このため、携帯電話等の小型化が要求される半導体装置にはノンリード型半導体装置で用いると、例えば半田ボールの直径0.45mm分の寸法を薄くできる。
Further, since the lower surface side of the
実施の形態1では、図2(a),図2(b)に示すような短冊状に形成されたリードフレーム60を配線基材として用いた半導体装置を説明したが、連続してフープ状に形成されたリードフレームを用いてもよく、上記と同様の作用効果を奏する。
In the first embodiment, the semiconductor device using the
また、リードフレーム60に1個の半導体チップ21を搭載し、その周囲にリード電極25を配置したものを単列に複数個構成した例を示したが、製造効率化のために、例えば、図4(a),図4(b)に示すように半導体チップ21を複数の行および複数の列に、複数個搭載できるように構成してもよく、上記と同様の作用効果を奏する。 また、同機能、同発熱量を有する2個の半導体チップを、同時に1つの樹脂で封止する、いわゆるマルチチップパッケージと呼ばれる半導体装置を得るために、例えば図4(a)に1点鎖線で示すように凹部外周60iを設け、図4(c)に示すような断面を有するリードフレームを用いてもよく、上記と同様の作用効果を奏する。
In addition, an example in which one
また、発熱量の多い電力用半導体チップと発熱量の少ない半導体チップを、一緒に樹脂で封止したマルチチップパッケージと呼ばれる半導体装置を得るために、図5(a)および図5(b)に示すように、発熱量の多い電力用半導体チップが搭載される領域に、放熱板61を設けもよく、上記と同様の作用効果を奏する。 尚、図4,図5で示した符号のうち、図1,図2で示した符号と同一のものは、同じまたは相当品を示し、その説明を省略している。
Further, in order to obtain a semiconductor device called a multi-chip package in which a power semiconductor chip having a large amount of heat generation and a semiconductor chip having a small amount of heat generation are sealed together with a resin, FIG. 5A and FIG. As shown, a
また、半導体チップ21とリード電極23との電気的に接続する接続リード24を金線、アルミニウム線等で説明したが、図6に示すように、半導体チップ21の表面を下向きにして、金バンプ(Au Bump)、半田バンプ(Solder Bump)等のインナーバンプ(Inner Bump)と呼ばれる接続部材27を介して、半導体チップ21とリード電極23とを接続してもよく、上記と同様の作用効果を奏する。この場合、半導体チップ21を接合する接合部材22を省略できるので、線膨張係数の異なる材料によって生じる半導体装置の反りが少なくなる。 また、半導体チップ21の発熱量が多い場合、図7に示すように、放熱板61を接合部材22に取り付けてもよく、上記と同様の作用効果を奏する。
In addition, the connection leads 24 that electrically connect the
実施の形態2.
図8(a)はこの発明の実施の形態2の半導体装置の構成を示す断面図、図8(b)は図8(a)の底面図である。図9(a)はこの実施の形態2の配線基材として用いられるリードフレームの平面図、図9(b)は図9(a)における矢視IXb-IXb線から見た断面図、図9(c)は図9(a)における矢視IXc-IXc線から見た断面図である。
FIG. 8A is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a bottom view of FIG. 8A. 9A is a plan view of a lead frame used as the wiring substrate of the second embodiment, FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line IXb-IXb in FIG. 9A, and FIG. (C) is sectional drawing seen from the arrow IXc-IXc line | wire in Fig.9 (a).
先ず、リードフレーム70の形状を説明する。図9(a),図9(b),図9(c)に示すように、リードフレーム70は、凹凸状の上面70aと、平坦な下面70bを備えた板状体からなる。この板状体は、複数のパッド電極を備えた半導体チップ31を搭載するための第1の肉薄部70cと、この第1の肉薄部70cの周囲に半導体チップ31のパッド電極に対応して配置された各々のリード電極23を構成するために設けられた複数の第1の肉厚部70dと、この複数の第1の肉厚部70dの間に設けられた第2の肉薄部70eと、同じくこの複数の第1の肉厚部70dを囲繞するように設けられた第3の肉薄部70fと、この第3の肉薄部70fの周囲に設けられ、補助電極36を構成するために設けられた第2の肉厚部70gと、この第2の肉厚部70gの周囲に設けられた第4の肉薄部70hと、この第4の肉薄部70hの周囲に設けられた第3の肉厚部70iを備えている。
First, the shape of the
尚、第1の肉薄部70c、第2の肉薄部70e、第3の肉薄部70fおよび第4の肉薄部70hは、略同一厚さを有し、これら肉薄部70c,70e,70f,70hにより外周部70kを有する凹部70jが形成され、また、肉厚部70d,70g,70iにより凸部が形成されている。
The first
このようなリードフレーム70を用い、図8(a),図8(b)に示すような半導体装置30を得る。半導体装置30は、上面31aおよび下面31bを備え、図示されない複数のパッド電極を有する半導体チップ31を、図示されないリードフレーム70の第1の肉薄部70cに接合部材32を介して搭載し、半導体チップ31の下面31b側で外周方向へ延びる複数のリード電極33が複数のパッド電極に対応して配置され、複数のパッド電極と複数のリード電極33との間を接続手段である接続リード34で接続している。複数のリード電極33は、各々、上面側で接続リード34との接続部位を有する肉薄の内部リード部33aと、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部33bとからなっている。複数のリード電極33の周囲に設けられた補助電極36は、図示されない接続部材でリード電極33、または、パッド電極に接続されている。この補助電極36は、必要に応じて電源層、接地層、ニュートラル層などに使用されるものである。
Using such a
そして、半導体チップ31、リード電極33、接続リード34および補助電極36を封止樹脂層35で一体に封止している。この封止樹脂層35は、その裏面が、リード電極33の内部リード部33aおよび補助電極36の下面と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部33bが下側へ突出するよう構成している。また、BGA型半導体装置の場合は、外部電極部33bに、図示されない導電性ボールが取り付けられている。 尚、図示されないリードフレーム70は後述するように、リードフレームの肉薄部がエッチングで除去され、最終的に、補助電極36を構成するために設けられた第2の肉厚部70gの外周部70lのところで、リードフレーム70を切り離して図8(a),図8(b)に示す半導体装置30を得ている。
The
次に、半導体装置の製造方法を図8〜図10を用いて説明する。図10は実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を示す説明図で、その(a)が肉薄部とリード電極と補助電極とが形成されたリードフレームに搭載された半導体チップとリード電極とが電気的に接続された状態を示す断面図、その(b)が上金型と下金型とを取り付けて封止樹脂層で封止した状態を示す断面図、その(c)が外部電極部を形成するためにエッチング用レジスト膜を形成した状態を示す断面図、その(d)がエッチングで外部電極部を突出させた状態を示す断面図である。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is an explanatory view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, in which (a) shows a semiconductor chip and a lead electrode mounted on a lead frame in which a thin portion, a lead electrode and an auxiliary electrode are formed. Sectional drawing which shows the state which was electrically connected, The sectional view which shows the state which the (b) attached the upper metal mold | die and the lower metal mold | die, and sealed with the sealing resin layer, The (c) is an external electrode FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which an etching resist film is formed to form a portion, and (d) is a cross-sectional view showing a state in which an external electrode portion is projected by etching.
先ず、リードフレーム70の上面70aに、図示されないレジスト膜を形成して図9(a)に示すようなパターニングをした後、ハーフエッチングを施すことにより断面が図9(b),図9(c)に示すような凹凸状の上面70aと、平坦な下面70bを備えた板状体に形成される。即ち、複数の図示されないパッド電極を備えた半導体チップ31を搭載するための第1の肉薄部70cと、この第1の肉薄部70cの周囲に上記半導体チップ31のパッド電極に対応して配置された各々のリード電極33を構成するために設けられた複数の第1の肉厚部70dと、この複数の第1の肉厚部70dの間に設けられた第2の肉薄部70eと、同じくこの複数の第1の肉厚部70dを囲繞するように設けられた第3の肉薄部70fと、この第3の肉薄部70fの周囲に設けられ、補助電極36を構成するために設けられた第2の肉厚部70gと、この第2の肉厚部70gの周囲に設けられた第4の肉薄部70hと、この第4の肉薄部70hの周囲に設けられた第3の肉厚部70iが形成される。
First, a resist film (not shown) is formed on the
尚、第1の肉薄部70c、第2の肉薄部70e、第3の肉薄部70fおよび第4の肉薄部70hは、略同一厚さを有し、これら肉薄部70c,70e,70fにより凹部70jが形成され、また、肉厚部70d,70g,70iにより凸部が形成されて凹凸状の上面70aと、平坦な下面70bを備えた板状体に形成される。 補助電極36の外周36aは、後述する上金型41の位置合わせをし易いように樹脂封止ライン35aより大きく、例えば凹部70jの深さ程度分だけ大きくなるように形成するか、あるいは樹脂封止ライン35aと合致させてもよい。
The first
次に、図10(a)に示すように、第1の肉薄部70cの中央部に例えばエポキシ樹脂、銀入りエポキシ樹脂、接着テープ、半田等からなる接合部材32を塗布して半導体チップ31を接合する(接合工程)。 その後、例えば金線、アルミニウム線等からなる接続リード34を用いて半導体チップ31とリード電極33とを接続する(接続工程)。
Next, as shown in FIG. 10A, a
次に、図10(b)に示すように、接合工程および接続工程まで完了したリードフレーム70の下面70bを、下金型40の上に取り付けた後、上金型41を樹脂封止ライン35aに位置あわせしてリードフレーム70の上面70aに取り付ける。次に、両金型40,41を締め付けた後、トランスファモールド法により、例えば、エポキシ系樹脂、フエノール系樹脂等からなる熱硬化性の封止樹脂層35を液状の低粘度にして高い圧力で注入する(封止工程)。 このとき、リードフレーム70の下面70b側が肉薄部70c,70e,70f,70hで一体物となって下金型40と全面的に接触し、封止樹脂層35が肉薄部70c,70e,70f,70hで遮られるため、リードフレーム70の下面70bと下金型40とが接触している面には、封止樹脂層35が流入しない。このため、薄バリの発生を防止することができる。
Next, as shown in FIG. 10B, after the lower surface 70b of the
封止工程の後、両金型40,41を取り除き、図10(c)に示すように、リードフレーム70の下面70b側に、外部電極部33bが形成される部位および第4の肉薄部70hの外側を囲繞するような部位に、レジスト膜42でマスキングを施し、ハーフエッチングで封止樹脂層35の下面と同一面になるまで除去する。この結果、図10(d)に示すように、接合部材32を露出するとともに、複数のリード電極33は、各々、リード電極33の裏面に、下面方向へ突出して外部への接続部位を構成する肉厚の外部電極部33bが形成される(外部電極部の形成工程)。
After the sealing step, both
即ち、半導体チップ31、リード電極33および接続リード34が封止樹脂層35で一体に封止され、この封止樹脂層35は、その裏面が、リード電極33の内部リード部33aの下面および補助電極36と略同一の面を構成し、この封止樹脂層裏面から外部電極部33bが下側へ突出するよう構成している。また、リードフレーム70と半導体装置30とは、補助電極36の外周部36aのところで分離されるので、半導体装置30がリードフレーム70から自動的に切り離される(切り離し工程)。 このため、半導体装置30とリードフレーム70とを、切断装置を用いることなく、容易に切り離しが可能となり、半導体装置30の封止樹脂層35の切り離し部が複雑な破砕形状になることを防止することができる。
That is, the
尚、上金型41の樹脂封止ライン35aから補助電極36の表面に、封止樹脂層35が漏れて薄バリができたとしても、補助電極36の外周部36aのところでそれ以上の流出を制限され、該薄バリは脱落することが無いので品質の良い半導体装置を得ることができるとともに、補助電極36が半導体装置30の下面の外周を保護することが可能となる。
Even if the sealing
尚、この切り離し工程後の状態の半導体装置は、ノンリード型半導体装置として、例えば携帯電話機等の薄い小型装置に組み込むことができる。 また、切り離し工程の前に、外部電極部33bに図示されない半田ペーストを施し、図示されない導電性ボール例えば半田ボールを接続する。その後、半導体装置30とリードフレーム70とが補助電極36の外周部36aのところで分離され、半導体装置30がリードフレーム70から切り離されるので、BGA型半導体装置を得ることもできる。
Note that the semiconductor device in a state after the separation step can be incorporated into a thin small device such as a mobile phone as a non-lead type semiconductor device. Further, before the separation step, a solder paste (not shown) is applied to the
また、半導体装置30の下面側は、封止樹脂層裏面から外部電極部33bが下側へ突出するよう構成しているので、半導体装置の構成部品の有する熱膨張係数に起因する反りが発生しても、外部電極部33bと他のボードとの電気的な接続において、良好な接触面を得ることができる。 尚、半導体装置30自体に生じる反りに加えて他のボードに反りがあったとしても、必ず外部電極部33bが他のボードの接続部位に確実に接触して浮き上がることが無い。
Further, since the lower surface side of the
21,31 半導体チップ 21a,31a 上面 21b,31b 下面 23,33 リード電極 23a,33a 内部リード部 23b,33b 外部電極部 24,34 接続手段 25,35 封止樹脂層 36 補助電極 60,70 リードフレーム 60a,70a 上面 60b,70b 下面 60c,70c 第1の肉薄部 60d,70d 第1の肉厚部 60e,70e 第2の肉薄部 60f,70f 第3の肉薄部 60g,70g 第2の肉厚部 70h 第4の肉薄部 70i 第3の肉厚部
21, 31 Semiconductor chip 21a, 31a Upper surface 21b,
Claims (1)
この板状体の複数の領域のそれぞれは、
複数のパッド電極を備えた第1の半導体チップを搭載するための肉厚の第1の部分と、
この第1の部分の外側に上記第1の半導体チップのパッド電極に対応して配置された各々の外部電極部を構成するために設けられた複数の第1の肉厚部と、
複数のパッド電極を備えた第2の半導体チップを搭載するための肉薄の第2の部分と、
この第2の部分の外側に上記第2の半導体チップのパッド電極に対応して配置された各々の外部電極部を構成するために設けられた複数の第2の肉厚部と、
この複数の第1の肉厚部および複数の第2の肉厚部のそれぞれを囲繞するように設けられた肉薄部とを備えてなるリードフレームを用い、
上記第1の部分に搭載した上記第1の半導体チップの複数のパッド電極と、上記複数の第1の肉厚部との間を第1の接続手段で電気的に接続し、
さらに上記第2の部分に搭載した上記第2の半導体チップの複数のパッド電極と、上記複数の第2の肉厚部との間を第2の接続手段で電気的に接続した後、
上記第1および第2の半導体チップ、上記複数の第1の肉厚部の上面、上記複数の第2の肉厚部の上面、上記肉薄部の上面、および上記接続手段を、封止樹脂層により一体に封止し、
上記肉薄部及び上記肉薄の第2の部分をエッチングで除去することにより、上記複数の第1の肉厚部を外部への接続部位を構成する外部電極部として互いに電気的に分離し、上記複数の第2の肉厚部を、外部への接続部位を構成する外部電極部として互いに電気的に分離することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Consists of a plate-like body having a plurality of regions with an uneven upper surface and a flat lower surface,
Each of the plurality of regions of the plate-like body
A thick first portion for mounting a first semiconductor chip having a plurality of pad electrodes;
A plurality of first thick portions provided to form each external electrode portion arranged corresponding to the pad electrode of the first semiconductor chip outside the first portion;
A thin second portion for mounting a second semiconductor chip having a plurality of pad electrodes;
A plurality of second thick portions provided to form each external electrode portion arranged corresponding to the pad electrode of the second semiconductor chip outside the second portion;
Using a lead frame comprising a thin portion provided so as to surround each of the plurality of first thick portions and the plurality of second thick portions,
Electrically connecting the plurality of pad electrodes of the first semiconductor chip mounted on the first portion and the plurality of first thick portions with a first connecting means;
Furthermore, after electrically connecting the plurality of pad electrodes of the second semiconductor chip mounted on the second portion and the plurality of second thick portions by the second connecting means,
The first and second semiconductor chips, the top surfaces of the plurality of first thick portions, the top surfaces of the plurality of second thick portions, the top surfaces of the thin portions, and the connecting means are encapsulated resin layers Sealed together,
By removing the thin portion and the thin second portion by etching, the plurality of first thick portions are electrically separated from each other as external electrode portions constituting a connection portion to the outside, and the plurality The second thick portion is electrically isolated from each other as an external electrode portion constituting a connection portion to the outside.
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