JP5264797B2

JP5264797B2 - 半導体装置

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Publication number: JP5264797B2
Application number: JP2010026664A
Authority: JP
Inventors: 雅秀前田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2020-05-15
Also published as: JP2010103577A

Description

本願発明は、樹脂パッケージ型の半導体装置に関する。

従来の半導体装置の具体例としては、本願出願人が提案したものとして、特開平１１−３４５９１７号公報に記載のものがあり、その構成を本願の図１０に示す。同図に示す半導体装置Ｂは、半導体チップ９０と、一対の導体９１Ａ，９１Ｂと、これらを封止する樹脂パッケージ９２とを具備して構成されている。導体９１Ａは、半導体チップ９０を支持しており、この導体９１Ａと半導体チップ９０の下面の電極（図示略）とは導通している。半導体チップ９０の上面の電極（図示略）と導体９１Ｂとは、ワイヤＷを介して導通している。これら一対の導体９１Ａ，９１Ｂは、たとえば一定の厚みを有する金属板からなり、その一部分に折り曲げ加工が施されていることにより、樹脂パッケージ９２の内方から底面９２ｅに向けて延びる一対の立ち下がり部９３と、それらの先端に繋がった一対の水平部９４とを有している。各水平部９４は、樹脂パッケージ９２の外部に露出しており、かつこの樹脂パッケージ９２の底面９２ｅに重なっている。

この半導体装置Ｂは、リードフレームと称される製造用フレーム、すなわち金属プレートに打ち抜き加工などを施すことによって一対の導体９１Ａ，９１Ｂの原型となる複数のリード部が形成されているフレームを利用して製造することができる。この半導体装置Ｂにおいては、一対の導体９１Ａ，９１Ｂの各水平部９４が面実装用の端子部であり、この半導体装置Ｂは、ハンダリフローの手法を用いて所望の個所に面実装することができる。一対の導体９１Ａ，９１Ｂは、樹脂パッケージ９２の外部に大きな寸法で突出していないために、半導体装置Ｂの全体のサイズを小さくし、その実装密度を高めるのにも好適となる。リードフレームを用いて製造される従来の伝統的な半導体装置は、たとえば図１１に示すように、一対の導体９１Ｃ，９１Ｄの一部が樹脂パッケージ９５の外部に大きく突出しており、この突出部分の先端部９６が面実装用の端子部とされている。このような構成を有する半導体装置と比較すると、図１０に示した半導体装置Ｂはその全体の幅を小さくすることができ、実装密度を高めるのに有利となる。

上記従来の半導体装置Ｂにおいては、導体９１Ａ，９１Ｂの一部を樹脂パッケージ９２の外部に露出させる手段として、これらの導体９１Ａ，９１Ｂに折り曲げ加工を施している。したがって、上記従来の半導体装置Ｂを製造用フレームを利用して製造する場合には、この製造用フレームの各リード部に折り曲げ加工を施す必要がある。しかしながら、製造用フレームは、多数の半導体装置を能率良く一括して製造することができるように、多数のリード部を有しているのが一般的であり、それら多数のリード部に対して上記したような折り曲げ加工を一括して施すことは難しく、その作業が煩雑となっていた。

また、従来においては、導体９１Ａ，９１Ｂに立ち下がり部９３を形成する必要があるために、これら導体９１Ａ，９１Ｂの高さは、立ち下がり部９３の高さＳの分だけ嵩張ったものとなる。したがって、半導体装置全体の厚みも、それに伴って大きくなっていた。

特開平１１−３４５９１７号公報

本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、製造が容易であるとともに、全体の薄型化を図ることができる面実装可能な半導体装置を提供することをその課題としている。

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。

本願発明によって提供される半導体装置は、下面電極と２つの上面電極とを有する半導体チップと、上記半導体チップがその下面電極を接するように上面に搭載され、かつ上記下面電極と電気的に直接接続された１つの第１導体と、上記半導体チップの上記２つの上面電極にワイヤを介して電気的に接続された２つの第２導体と、上記半導体チップ、上記第１導体および上記第２導体を、長手方向一方側に上記第１導体および上記半導体チップが位置し、長手方向他方側に上記２つの第２導体が短手方向に並んで位置するようにして封止する平面視長矩形状の樹脂パッケージと、を含み、上記第１導体は、上記樹脂パッケージの短手方向に離間した、相対的に厚みが厚く、上記樹脂パッケージの底面から露出する２つの第１厚肉部と、相対的に厚みが薄く、上面が上記厚肉部の上面と連続する第１薄肉部と、を有するとともに、上記第１薄肉部は、上記２つの第１厚肉部をつなぐ連結部と、上記２つの第１厚肉部からそれらの樹脂パッケージの短手方向の幅と同幅で延出し、端面が上記樹脂パッケージの長手方向一方側の側面にそれぞれ露出する２つの第１延出部と、端面が上記樹脂パッケージの短手方向の一方側および他方側にそれぞれ露出する２つの第２延出部と、を含んでおり、上記２つの第２導体は、それぞれ、相対的に厚みが厚く、上記樹脂パッケージの底面から露出し、互いに上記樹脂パッケージの短手方向に離間して位置する第２厚肉部と、相対的に厚みが薄く、上面が上記第２厚肉部の上面と連続する第２薄肉部と、を有するとともに、上記第２薄肉部は、上記各第２厚肉部からそれらの樹脂パッケージの短手方向の幅と同幅で延出し、端面が上記樹脂パッケージの長手方向他方側の側面にそれぞれ露出する第３延出部と、上記各第２厚肉部から上記樹脂パッケージの短手方向に他方の上記第２厚肉部に向かってそれぞれ延出する第４延出部と、を含んでおり、かつ、上記第２延出部の幅は、上記第１延出部の幅より狭幅であるとともに、平面視において、上記２つの第１厚肉部が占める面積は、上記半導体チップが占める面積より大であることを特徴とする。

好ましい実施形態では、上記ワイヤは上記第２厚肉部に接続されている。

好ましい実施形態では、上記樹脂パッケージの側面から露出する上記各端面は、上記樹脂パッケージの底面から間隔を隔てた高さに位置する。

好ましい実施形態では、上記樹脂パッケージの側面から露出する上記各端面は、上記樹脂パッケージの側面と同面とされている。

本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本願発明に係る半導体装置の一例を示す断面図である。図１に示す半導体装置の樹脂パッケージを透視した状態の平面図である。図１および図２に示す半導体装置の導体の厚肉部を示す平面説明図である。図１および図２に示す半導体装置の底面図である。本願発明に係る半導体装置を製造するための製造用フレームの一例を示す要部平面図である。図５に示す半導体装置製造用フレームの厚肉部と薄肉部とを示す要部説明図である。半導体装置の製造過程を示す要部平面図である。図１ないし図４に示す半導体装置との対比例を示す要部断面図である。本願発明に係る半導体装置の他の例を示す断面図である。従来技術の一例を示す断面図である。従来技術の他の例を示す断面図である。

以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１〜図４は、本願発明に係る半導体装置の一例を示している。図１および図２によく表われているように、本実施形態の半導体装置Ａは、半導体チップ１、３つの導体２Ａ〜２Ｃ、および樹脂パッケージ３を具備して構成されている。

半導体チップ１は、その上下面のそれぞれに電極を有するものであり、これら複数の電極に電圧印加がなされると所望の機能を発揮するものである。本願発明でいう半導体チップとしては、種々のものを用いることが可能であり、その具体的な機能や内部の回路構成などは一切限定されるものではない。樹脂パッケージ３は、たとえばエポキシ樹脂からなり、半導体チップ１、これに接続された２本のワイヤＷ、および導体２Ａ〜２Ｃを一纏めにして覆う直方体状である。

導体２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、銅板などの金属板からなり、これらは後述するように、所定形状の半導体装置製造用フレームを加工することにより形成される。導体２Ａは、その上面に半導体チップ１を搭載しており、半導体チップ１の下面の電極（図示略）と導通している。導体２Ｂ，２Ｃは、半導体チップ１の上面の２つの電極１０とワイヤＷを介して導通接続されている。これらの導体２Ａ〜２Ｃは、いずれも樹脂パッケージ３内の底面３ｅ寄りに配置されている。これらの導体２Ａ〜２Ｃは、その上面が面一状の平面とされているのに対し、それらの下面には段差が形成されるように、その厚みは不均一とされている。

より具体的には、導体２Ａは、図２によく表われているように、半導体チップ１の搭載領域の周辺部から樹脂パッケージ３の側面３ａ〜３ｃに向けて延びた複数の端部２０ａ〜２０ｃを有している。これらの端部２０ａ〜２０ｃの端面２０a'〜２０c'は、側面３ａ〜３ｃとそれぞれ略同面である。導体２Ａのうち、端部２０ａ〜２０ｃを除く箇所の一部は、矩形状を有する２つの厚肉部２１Ａとして形成されている。導体２Ａの他の部分は、各厚肉部２１Ａよりも厚みが小さい薄肉部とされている。導体２Ｂ，２Ｃのそれぞれは、ワイヤＷの一端がボンディングされる部分の周辺部から樹脂パッケージ３の側面３ｄに向けて延びた端部２０ｄを有しており、この端部２０ｄの端面２０d'は、側面３ｄと略同面である。導体２Ｂ，２Ｃのそれぞれのうち、端部２０ｄを除く箇所の一部は、矩形状を有する厚肉部２１Ｂ，２１Ｃとして形成されている。導体２Ｂ，２Ｃの他の部分は、厚肉部２１Ｂ，２１Ｃよりも厚みが小さい薄肉部とされている。図３のクロスハッチングで示す部分が、厚肉部２１Ａ〜２１Ｃに相当する部分である。

厚肉部２１Ａ〜２１Ｃのそれぞれは、図１によく表われているように、導体２Ａ〜２Ｃの他の部分（薄肉部）よりも適当な寸法Ｓａだけ下方に突出した凸部２２を有している。各凸部２２の底面２２ａは、本願発明でいう面実装用の端子部の一例に相当する部分であり、樹脂パッケージ３の底面３ｅと面一または略面一とされ、かつ樹脂パッケージ３の外部に露出している（図４も参照）。各凸部２２の全周囲は樹脂パッケージ３の樹脂によって囲まれており、各凸部２２の複数の起立状の側面２２ｂは、いずれも樹脂パッケージ３の樹脂と密着している。導体２Ａ〜２Ｃの端部２０ａ〜２０ｄは、いずれも薄肉部とされていることにより、それらの端面２０a'〜２０d'の下端は樹脂パッケージ３の底面３ｅから適当な高さＨだけ上方に位置している。

次に、半導体装置Ａの製造に用いられる半導体装置製造用フレーム、およびこれを用いた半導体装置Ａの製造方法の具体例について説明する。

図５は、半導体装置製造用フレームの一例を示している。図示されたフレーム４は、一定の厚みを有する長尺帯状または矩形状などの銅板を所定形状に打ち抜きプレスするとともに、その銅板にエッチング処理を施すことにより、所定部分を薄肉にし、各部に薄肉部と厚肉部とを形成して製造されたものである。

より具体的には、このフレーム４には、同図の左右横方向に一連に繋がった所定形状の孔部４０，４１のそれぞれが１列または複数列に設けられていることにより、細幅状の複数対のリード部２B'，２C'と、半導体チップを搭載可能な複数の幅広状のリード部２A'とが縦横の複数列に並ぶようにして形成されている。各リード部２B'，２C'は、半導体装置Ａの導体２Ｂ，２Ｃの原型となる部分であるのに対し、各リード部２A'は、導体２Ａの原型となる部分であり、これら各リード部２B'，２C'と各リード部２A'とはフレーム４の縦方向に交互に並んでいる。孔部４０によってかたち取られた最上列のリード部２B'，２C'は、孔部４０の上縁部４０ａに繋がっているのに対し、孔部４１によってかたち取られた他の列のリード部２B'，２C'は、リード部２A'に繋がって形成されている。複数列のリード部２A'のうち、最下列に位置するリード部２A'（２A") については、リード部２B'，２C'を繋げて形成する必要はない。したがって、最下列のリード部２A'（２A") については、フレーム４に２種類の矩形状の孔部４２ａ，４２ｂを設けることによってその外形がかたち取られている。

このフレーム４の裏面には、このフレーム４の所定箇所を薄肉にするためのエッチング処理が施されており、このフレーム４にはエッチングがなされていない厚肉部と、エッチングがなされた薄肉部とが設けられている。図６のクロスハッチングで示す部分が厚肉部であり、リード部２A'〜２C'には、厚肉部２１Ａ〜２１Ｃが形成されている。各厚肉部の厚みは、フレーム４の元の厚みのままである。フレーム４のエッチング方法としては、フレーム４の所定箇所をレジストで覆ってから、フレーム４をエッチング液に浸漬させる一般的な方法を用いることができる。

半導体装置Ａを製造するには、まず図７に示すように、複数の半導体チップ１をフレーム４の各リード部２A'上に搭載し、各半導体チップ１の電極とリード部２B'，２C'とをワイヤＷを用いて接続する。次いで、各半導体チップ１や各ワイヤＷを覆うようにフレーム４の全体または略全体を、たとえばエポキシ樹脂（図示略）を用いて樹脂封止する。この樹脂封止作業は、金型を用いたトランスファモールド成形法により、あるいは所望の樹脂をフレーム４上に印刷することにより行うことができる。ただし、この樹脂封止に際しては、フレーム４の裏面のうち、半導体チップ１の導体２Ａ〜２Ｃの各端子部に相当する箇所（各凸部２２の底面２２ａに相当する箇所）が、樹脂によって覆われないようにする。樹脂封止作業が終了した後には、封止樹脂およびフレーム４を図７の仮想線Ｎａ，Ｎｂで示す箇所で切断する。これにより、図１〜図４に示した半導体装置Ａが一括して複数得られることとなる。フレーム４の各切断面が、導体２Ａ〜２Ｃの端面２０a'〜２０d'となる。

以上の製造方法から理解されるように、本実施形態の半導体装置Ａの製造に際しては、フレーム４の複数のリード部２A'〜２C'のそれぞれに曲げ加工を施す必要はない。フレーム４には、所定の箇所を薄肉にするためのエッチング処理を施す必要はあるものの、この処理はフレーム４の各所に対して一括して行うことができる。したがって、半導体装置製造用フレームの複数箇所に曲げ加工を施すことにより製造されていた従来の半導体装置と比較すると、本実施形態の半導体装置Ａの製造は容易となり、その製造コストを廉価にすることができる。

次に、半導体装置Ａの使用例ならびに作用について説明する。

図１に示したように、この半導体装置Ａは、導体２Ａ〜２Ｃの各凸部２２の底面２２ａを利用して所望の基板５に面実装可能である。より具体的には、この半導体装置Ａは、ハンダリフローの手法を採用することにより、導体２Ａ〜２Ｃの各底面２２ａをハンダ６０を介して基板５の各導体パッド５０に電気的および機械的に接続することができる。各底面２２ａは、樹脂パッケージ３の底面３ｅと面一または略面一であるために、樹脂パッケージ３の底面３ｅが基板５の表面から大きく浮き上がらないようにして、半導体装置Ａを安定した姿勢で基板５に実装することができる。

半導体装置Ａを基板５に実装する場合、ハンダ６０の一部が各凸部２２と各導体パッド５０との間からはみ出す場合がある。これに対し、この半導体装置Ａにおいては、導体２Ａ〜２Ｃの端面２０a'〜２０d'の下端が樹脂パッケージ３の底面３ｅよりも適当な高さＨだけ上方に位置しているために、上記のようにはみ出したハンダ６０が端面２０a'〜２０d'に付着する虞れを少なくすることができる。たとえば、図８に示すように、導体２Ａの凸部２２が樹脂パッケージ３の側面３ａまで延びていることにより、導体２Ａの端面２０a'の下端が樹脂パッケージ３の底面３ｅと同一高さにあると、ハンダ６０の一部が端面２０a'に付着する虞れが大きい。端面２０a'にハンダ６０が付着したのでは、半導体装置を他の半導体装置に接近させて基板５に面実装する場合に、ハンダ６０の一部分が他の半導体装置に接触する虞れがあり、半導体装置の実装密度を高めるのに好ましくない場合がある。ところが、本実施形態の半導体装置Ａによれば、端面２０a'〜２０d'にハンダ６０が付着する虞れを少なくすることができるため、そのような不具合を解消することができる。

この半導体装置Ａにおいては、導体２Ａ〜２Ｃの端部２０ａ〜２０ｄが薄肉部とされていることによって、端面２０a'〜２０d'のそれぞれが樹脂パッケージ３の底面３ｅよりも上方に配置されている。したがって、端面２０a'〜２０d'のそれぞれを樹脂パッケージ３の底面３ｅよりも上方に離隔させる手段として、導体２Ａ〜２Ｃを傾斜させたり、あるいはそれらに折り曲げ加工を施すような必要もない。また、端部２０ａ〜２０ｄが薄肉部とされている分だけ、端面２０a'〜２０d'の面積は小さくなるため、これら端面２０a'〜２０d'にハンダ６０がより付着し難くなる。

導体２Ａ〜２Ｃのうち、各凸部２２以外の箇所は薄肉部とされており、この薄肉部の各部の下方には樹脂パッケージ３の樹脂が存在している。したがって、導体２Ａ〜２Ｃを樹脂パッケージ３内に確実かつ適切に固定させることができ、導体２Ａ〜２Ｃと樹脂パッケージ３との相対移動に起因するワイヤＷの断線などを適切に防止することができる。とくに、各凸部２２の複数の側面２２ｂの全周囲が樹脂パッケージ３の樹脂によって囲まれているために、導体２Ａ〜２Ｃの固定がより確実なものとなる。また、この半導体装置Ａにおいては、導体２Ａ〜２Ｃに折り曲げ加工を施しておらず、各凸部２２の底面２２ａを面実装用の端子部としているために、導体に折り曲げ加工を施すことによって面実装用の端子部を形成していた従来のものと比較すると、導体２Ａ〜２Ｃに折り曲げ加工を施していない分だけ、導体２Ａ〜２Ｃの全体の高さを小さくすることができる。したがって、半導体装置Ａの薄型化をも図ることができる。

本願発明は、上述の実施形態に限定されない。

上述の実施形態においては、導体２Ａ〜２Ｃのそれぞれに厚肉部と薄肉部とを形成し、これらの導体を２種類の厚みを有するものとしているが、本願発明はこれに限定されない。本願発明においては、たとえば厚肉部や薄肉部に加えて、これら厚肉部と薄肉部との中間の厚みを有する部分がさらに設けられていてもかまわない。要は、導体の厚みが不均一とされていることにより、樹脂パッケージの底面方向に突出する凸部が導体の一部に形成されていればよい。

本願発明においては、たとえば図９に示すように、半導体チップ１の裏面に電極が形成されていない場合には、半導体チップ１が搭載された導体２Ｄの一部を樹脂パッケージ３の底面３ｅから露出させる必要はなく、半導体チップ１の上面の複数の電極とワイヤＷを介して電気的に接続されている導体２Ｅ，２Ｆのそれぞれの一部を凸部２２として、その一部を樹脂パッケージ３の底面３ｅから露出させればよい。このように、本願発明においては、半導体チップの電極に導通していない導体が樹脂パッケージ内に設けられていてもかまわず、このような導体については凸部２２を形成する必要はない。本願発明に係る半導体装置の導体の数は、半導体チップの電極の数に対応して種々に増減変更されるものであり、その具体的な数値は限定されない。

その他、本願発明に係る半導体装置および半導体装置製造用フレームの各部の具体的な構成は種々に設計変更自在である。樹脂パッケージやフレームの具体的な材質などもとくに限定されるものではない。

Ａ半導体装置
１半導体チップ
２（２Ａ〜２Ｃ）導体
３樹脂パッケージ
３ａ〜３ｄ側面（樹脂パッケージの）
３ｅ底面（樹脂パッケージの）
２０ａ〜２０ｄ端部
２０a'〜２０d' 端面
２２凸部
２２ａ底面（凸部の）

Claims

下面電極と２つの上面電極とを有する半導体チップと、
上記半導体チップがその下面電極を接するように上面に搭載され、かつ上記下面電極と電気的に直接接続された１つの第１導体と、
上記半導体チップの上記２つの上面電極にワイヤを介して電気的に接続された２つの第２導体と、
上記半導体チップ、上記第１導体および上記第２導体を、長手方向一方側に上記第１導体および上記半導体チップが位置し、長手方向他方側に上記２つの第２導体が短手方向に並んで位置するようにして封止する平面視長矩形状の樹脂パッケージと、を含み、
上記第１導体は、上記樹脂パッケージの短手方向に離間した、相対的に厚みが厚く、上記樹脂パッケージの底面から露出する２つの第１厚肉部と、相対的に厚みが薄く、上面が上記厚肉部の上面と連続する第１薄肉部と、を有するとともに、上記第１薄肉部は、上記２つの第１厚肉部をつなぐ連結部と、上記２つの第１厚肉部からそれらの樹脂パッケージの短手方向の幅と同幅で延出し、端面が上記樹脂パッケージの長手方向一方側の側面にそれぞれ露出する２つの第１延出部と、端面が上記樹脂パッケージの短手方向の一方側および他方側にそれぞれ露出する２つの第２延出部と、を含んでおり、
上記２つの第２導体は、それぞれ、相対的に厚みが厚く、上記樹脂パッケージの底面から露出し、互いに上記樹脂パッケージの短手方向に離間して位置する第２厚肉部と、相対的に厚みが薄く、上面が上記第２厚肉部の上面と連続する第２薄肉部と、を有するとともに、上記第２薄肉部は、上記各第２厚肉部からそれらの樹脂パッケージの短手方向の幅と同幅で延出し、端面が上記樹脂パッケージの長手方向他方側の側面にそれぞれ露出する第３延出部と、上記各第２厚肉部から上記樹脂パッケージの短手方向に他方の上記第２厚肉部に向かってそれぞれ延出する第４延出部と、を含んでおり、かつ、
上記第２延出部の幅は、上記第１延出部の幅より狭幅であるとともに、平面視において、上記２つの第１厚肉部が占める面積は、上記半導体チップが占める面積より大であることを特徴とする、半導体装置。
上記ワイヤは上記第２厚肉部に接続されている、請求項１に記載の半導体装置。
上記樹脂パッケージの側面から露出する上記各端面は、上記樹脂パッケージの底面から間隔を隔てた高さに位置する、請求項１または２に記載の半導体装置。
上記樹脂パッケージの側面から露出する上記各端面は、上記樹脂パッケージの側面と同面とされている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体装置。