JP5271949B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置及びその製造技術に関し、特に、半導体装置の小型化・薄型化に適用して有効な技術に関する。
特許文献1(特開平11−251504号公報)には、リードフレームからなる電極部材に電子部品本体の電極が熱圧着や半田付けにより接続された構造が開示されている。
特許文献2(特開平3−94460号公報)には、金属層からなる回路パターンが形成された転写フィルムの前記回路パターンのボンディング部に、バンプを介して半導体チップがフリップチップ接続された構造及びその製造方法が開示されている。
特開平11−251504号公報 特開平3−94460号公報
薄板状の金属板からなるリードフレームを用いて組み立てられる樹脂封止型の小型の半導体装置は、ワイヤボンディング接続構造が多く用いられており、近年、更なる小型化・薄型化の要求が高まっている。
しかし、ワイヤボンディング接続構造の半導体装置で小型化を図ろうとした場合、以下の課題が発生する。
ワイヤボンディング接続構造の半導体装置の小型化は、図60の比較例に示すように半導体チップ52を搭載するダイパッド53の外形を半導体チップ52の外形よりも小さくし、ダイパッド53の周囲に配置される複数のリード(リード端子)54の一端部を半導体チップ52(もしくはダイパッド53)に可能な限り近づけることになる。これにより、リード54から半導体チップ52のチップ端(エッジ)までの距離が短くなるので、半導体装置51の各辺の長さは短くなり、半導体装置51を小さくすることができる。
次に、半導体チップ52の主面52a上に設けられ複数の電極パッド(端子)52bと複数のリード54とをそれぞれ複数の導電性のワイヤ55で電気的に接続するワイヤボンディングを実施する。このワイヤボンディングは、ボンディングツールであるキャピラリ56を用いてワイヤ55のループ形成を行うが、この時前述のように半導体チップ52のチップ端からリード54までの距離は極めて短くなっているので、ループ形成時にキャピラリ56の先端部と半導体チップ52のチップ端とが干渉し、ワイヤボンディングが実施できないという現象(課題)が発生する。
そのため、リード54はワイヤボンディング時にキャピラリ56が半導体チップ52のチップ端に干渉しない程度までしかその一端部を半導体チップ52に近づけることができなくなるので、半導体装置51の小型化に対して制約が発生することになる。
また一方では、半導体装置51を小型化した際の特有の課題もある。例えば、端子(外部端子)そのものの大きさが小さくなるので、封止体と端子表面の接触(接着)面積が減少し、端子が半導体装置本体から脱落し易くなる。さらに、端子間距離も短くなるので、実装基板へ半田実装した時に、端子間で半田ブリッジが発生し易くなる。これら半導体装置51を小型化した際の課題は、半導体装置の信頼性低下にも関わるものである。
なお、前記特許文献1(特開平11−251504号公報)や前記特許文献2(特開平3−94460号公報)には、半導体装置の小型化を実現しつつ、端子の脱落や端子間の半田ブリッジ等の課題にも対応(対策)できる技術についての開示はない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体装置の小型化・薄型化を図ることができる技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
すなわち、本発明は、複数の端子が形成された主面を備えた半導体チップと、前記半導体チップが搭載された上面と、前記上面とは反対側の下面と、を備え、前記半導体チップの前記複数の端子とそれぞれ電気的に接続された複数のリード端子と、主面と前記主面とは反対側の裏面とを備え、前記半導体チップ及び前記複数のリード端子それぞれの一部を封止する封止体と、を有し、前記複数のリード端子それぞれの前記下面は、前記封止体の前記裏面に露出する第1下面と、前記複数のリード端子それぞれの前記上面と前記第1下面との間に位置し、前記封止体内に配置された第2下面と、を有し、平面視において、前記複数のリード端子それぞれの前記第1下面間の距離は、前記上面間の距離よりも長いものである。
また、本発明は、(a)半導体チップを搭載可能な上面と、前記上面とは反対側の下面と、をそれぞれに備え、さらに前記下面が、第1下面と、前記上面と前記第1下面との間に位置する第2下面と、を有する複数のリード端子が、平面視において、前記第1下面間の距離が、前記上面間の距離よりも長くなるように形成された薄板状のフレームを準備する工程と、(b)前記フレームの前記複数のリード端子それぞれの前記上面上に前記半導体チップを配置し、その後、前記半導体チップの複数の端子と前記複数のリード端子それぞれの前記上面とを電気的に接続する工程と、(c)前記半導体チップ及び前記複数のリード端子それぞれの一部を封止するとともに、前記複数のリード端子それぞれの前記第1下面が封止体の裏面に露出するように前記封止体を形成する工程と、を有し、平面視において、前記複数のリード端子それぞれの前記第1下面間の距離が、前記上面間の距離よりも長くなるように前記封止体を形成するものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
実装基板等への半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができ、半導体装置の小型化・薄型化を図りつつ、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
また、封止体の厚さ方向に対するリード端子の抜けを防止することができ、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
本発明の実施の形態1の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図1に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図1に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図1に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図1に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。 図5のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図5のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図1に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図である。 図1に示す半導体装置のフリップチップ接続部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。 図1に示す半導体装置に搭載された半導体チップにおけるピン機能の一例を示す平面図である。 図1に示す半導体装置に搭載された変形例の半導体チップにおけるピン機能を示す平面図である。 本発明の実施の形態2の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図12に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図12に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図12に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図12に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。 図16のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図16のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図12に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図である。 図12に示す半導体装置の実装構造の一例を示す側面図である。 図20に示す半導体装置の実装構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態3の半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図である。 図22の半導体装置の組み立てにおけるスタッドバンプボンディング後の構造の一例を示す平面図である。 図22の半導体装置の組み立てにおけるウェハダイシング後の構造の一例を示す平面図である。 図22の半導体装置の組み立てにおけるフレームテープ貼付け後の構造の一例を示す平面図である。 図25のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図22の半導体装置の組み立てにおけるフリップチップボンディング後の構造の一例を示す平面図である。 図27のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図22の半導体装置の組み立てにおけるレジンモールド後の構造の一例を示す平面図である。 図29のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図22の半導体装置の組み立てにおけるテープ剥離後の構造の一例を示す平面図である。 図31のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図22の半導体装置の組み立てにおけるPKGダイシング時の状態の一例を示す斜視図である。 図33に示すPKGダイシング時の詳細構造の一例を示す断面図である。 図34に示すPKGダイシング後の構造の一例を示す平面図である。 図22の半導体装置の組み立てにおけるテスト及びテーピング後の構造の一例を示す平面図である。 図36のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態3の半導体装置の組み立てのスタッドバンプボンディングにおけるイニシャルボール形成時の構造を示す断面図である。 図38のスタッドバンプボンディングにおけるスタッドバンプ形成時の構造を示す断面図である。 図38のスタッドバンプボンディングにおけるダイシング後の構造を示す断面図である。 図38のスタッドバンプボンディングにおけるフリップチップボンディング後の構造を示す拡大部分断面図である。 比較例のキャピラリによるスタッドバンプボンディングにおけるスタッドバンプ形成時の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態4の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図43に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図43に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図43に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図43に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。 図47のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図47のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態4の変形例の半導体装置の構造を示す平面図である。 図50に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図50に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図50に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図50に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。 図54のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図54のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態5の半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図57のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図57のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 比較例の半導体装置のワイヤボンディング時のキャピラリの動作を示す断面図である。 電鋳フレームの製作フローの詳細を示す図である。 図61のそれぞれのステップの詳細を示す図であり、(a)は図61のステップSt1の詳細を示す図、(b)は図61のステップSt2の詳細を示す図であり、(c)は図61のステップSt3の詳細を示す図であり、(d)は図61のステップSt4の詳細を示す図であり、(e)は図61のステップSt5の詳細を示す図であり、(f)は図61のステップSt6の詳細を示す図であり、(g)は図61のステップSt7の詳細を示す図である。 本発明の実施の形態6の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図63に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図63に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図63に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図63に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。 図67のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図67のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図63に示す半導体装置のリード端子におけるオーバーハング部の領域の一例を示す平面図である。 図63に示す半導体装置のフリップチップ接続部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態6の半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図である。 図72の半導体装置の組み立てにおけるSUS剥離後の構造の一例を示す平面図である。 図73のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 PKGダイシング時の詳細構造の一例を示す断面図である。 図75に示すPKGダイシング後の構造の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態7の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図77に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図77に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図77に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図77に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。 図81のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図81のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図77に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態7の第1変形例の半導体装置の構造を示す平面図である。 図85に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図85に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図85に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図85に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。 図89のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図89のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図85に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態7の第2変形例の半導体装置の構造を示す平面図である。 図93に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図93に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図である。 図93に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。 図93に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。 図97のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図97のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。 図93に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図である。
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値及び範囲についても同様である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図2は図1に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図、図3は図1に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図、図4は図1に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。また、図5は図1に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図、図6は図5のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図7は図5のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図8は図1に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図、図9は図1に示す半導体装置のフリップチップ接続部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。さらに、図10は図1に示す半導体装置に搭載された半導体チップにおけるピン機能の一例を示す平面図、図11は図1に示す半導体装置に搭載された変形例の半導体チップにおけるピン機能を示す平面図である。
本実施の形態1の半導体装置は、リードフレームを用いて組み立てられる樹脂封止形の小型の半導体パッケージ6を採用しており、その封止体4の裏面4bには、複数の外部端子が配置されている。本実施の形態1で説明する半導体パッケージ6のサイズは、例えば、1.0mm×1.0mm×0.35mm(厚さ)である。
図1〜図7を用いて本実施の形態1の半導体パッケージ6の詳細構成について説明する。半導体パッケージ6は、複数の電極パッド(端子)1cが形成された主面1aと、この主面1aとは反対側の裏面1bと、を備えた半導体チップ1と、半導体チップ1が搭載された上面2aと、この上面2aとは反対側の下面2bとを備えた複数のリード端子2と、
主面4aと、この主面4aとは反対側の裏面4bと、を備えた封止体4とを有している。
なお、本実施の形態1の半導体パッケージ6は、図4及び図5に示すように4本のリード端子2を有している場合であり、4本のリード端子2は、図6及び図7に示すようにそれぞれの上面2aが半導体チップ1のそれぞれに対応する電極パッド1cとバンプを介して電気的に接続されている。換言すると、半導体チップ1は4つの電極パッド1cを有し、それら電極パッド1cはそれぞれ4本のリード端子2にバンプを介してフリップチップ接続されている。ここでバンプの主材料は、例えば金である。したがって、半導体チップ1は、金バンプ5を介して4本のリード端子2にフリップチップ接続されている。
また、4本のリード端子2それぞれの下面2bは、図6及び図7に示すように封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cと、4本のリード端子2それぞれの上面2aと第1下面2cとの間に位置し、かつ封止体4内に配置された第2下面2dと、を有している。なお、上面2aから第2下面2dまでの距離(リード厚)は、上面2aから第1下面2cまでの距離(リード厚)よりも短い(薄い)。半導体パッケージ6では、4本のリード端子2それぞれの第1下面2cが封止体4の裏面4bに露出しており、これら4本のリード端
子2それぞれの第1下面2cが、本実施の形態1の半導体装置の外部端子となっている。
一方、4本のリード端子2それぞれの第2下面2dは、それぞれのリード端子2の裏面側がハーフエッチング加工されたことによって形成されたものである。換言すると、図6及び図7に示すように、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られたことにより、第2下面2dは形成されたものである。図8は裏面4b側から封止体4を透過して各リード端子2のハーフエッチング領域を示したものであり、図8中、斜線部がハーフエッチングされた領域であるハーフエッチング部2hを示している。したがって、それぞれのリード端子2において、このハーフエッチング部2hでは、リード端子2の厚さが薄くなっており、各リード端子2の厚さが薄くなった領域の封止体4の裏面4b側を向いた面が図6及び図7に示す第2下面2dである。
さらに、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工されていることにより、各リード端子2において、半導体チップ1がフリップチップ接続された上面2aの面積より、封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cの面積の方が小さい(上面2aの面積>第1下面2cの面積)。
したがって、半導体パッケージ6では、その平面視において、図6及び図7に示すように、4本のリード端子2それぞれの隣り合った第1下面2c間の距離Pは、隣り合った上面2a間の距離Qよりも長くなっている(P>Q)。なお、図6及び図7に示す本実施の形態1の半導体装置の距離Pは0.24mm程度であり、距離Qは0.14〜0.16mm程度である。また、4本のリード端子2それぞれの第1下面2c間の距離P、及び上面2a間の距離Qは、4本のリード端子2の配列方向に沿った方向の距離であるが、4本のリード端子2の対角線方向の距離においても前記P>Qの関係は成立している。
また、4本のリード端子2それぞれは、上面2aと第2下面2dとに連なる側面2eをそれぞれ2つずつ有しており、図2及び図3に示すように、合計8つの側面2eが封止体4の4つの側面4cにそれぞれ2つずつ露出している。
なお、封止体4の各側面4cにおいて、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、その周囲に封止体4の側面4cの一部が配置されている。すなわち、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られて凹んだ形状となっており、その凹んだ部分(第2下面2d)を覆うようにモールドレジンが充填されていることにより、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、封止体4の側面4cの一部によって囲まれている。
さらに、封止体4の各側面4cにおいて、図5に示すように4本のリード端子2それぞれの側面2e間の距離Mは、上面2a間の距離Lより長くなっている(M>L)。なお、本実施の形態1の半導体装置の距離Mは0.24mm程度であり、距離Lは0.14〜0.16mm程度である。
次に、半導体パッケージ6に搭載された半導体チップ1について説明する。図10に示す半導体チップ1は、例えば、ボルテージレギュレータの場合であり、その主面1aに形成された4つの電極パッド(端子)1cの機能は、VOUT(出力)、VIN(入力:電源)、CE(チップイネーブル)、GND(グランド:接地)である。
また、図11に示す変形例の半導体チップ7は、例えば、ボルテージディテクタの場合であり、その主面7aに形成された4つの電極パッド(端子)7cの機能は、CD(遅延容量接続端子)、VIN(入力:電源)、GND(グランド:接地)、OUT(出力)である。
次に、半導体パッケージ6においてフリップチップ接続が行われた半導体チップ1の主面1aとリード端子2の上面2aとの距離について説明する。半導体チップ1の主面1aとリード端子2の上面2aとの距離は、いわゆる図9に示す金バンプ5を介してリード端子2にフリップチップ接続された半導体チップ1の主面1aとリード端子2の上面2aとの距離Dであり、フリップチップ接続後の金バンプ5の高さ(スタンドオフ)である。本実施の形態1の半導体パッケージ6では、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離D、半導体チップ1とリード端子2との間にモールドレジン(封止用樹脂)を充填するのに十分な距離Dが確保されており、ここでは20μm以上を確保している。
その結果、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間に、モールドレジンによって形成された封止体4の一部が充填されている。
また、半導体パッケージ6では、各リード端子2は、例えば、銅合金によって形成されている。さらに、各リード端子2それぞれの表面には全面パラジウム(Pd)メッキが施されている。詳細には、リード端子2の表面から上層に向けてニッケル(Ni)/パラジウム(Pd)/金(Au)のメッキが施されている。
なお、各リード端子2へのメッキとしては、全面パラジウム(Pd)メッキに変えて、例えば、部分Agメッキ等を用いてもよい。例えば、各リード端子2の上面2aの半導体チップ1と重なる領域(フリップチップ接続領域)にのみAgメッキを施すことにより、リード端子2の外部に露出する箇所にはAgメッキは形成されないので、Agマイグレーションの発生を防ぐことができる。
また、封止体4は、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂等のモールドレジン(封止用樹脂)から構成されるものであり、半導体チップ1、4つの金バンプ5、さらに4本のリード端子2それぞれの一部を樹脂封止している。換言すると、封止体4はその裏面4bからリード端子2の第1下面2cが露出するように、半導体チップ1及び金バンプ5を樹脂封止している。
以上、本実施の形態1の半導体装置(半導体パッケージ6)に関し、主な特徴を説明してきたが、これらの特徴から得られる効果は下記の通りである。
本実施の形態1の半導体装置(半導体パッケージ6)では、封止体4の裏面4bに露出する4本のリード端子2の第1下面2c間の距離は、上面2a間の距離よりも長い。つまり、本実施の形態1の半導体装置のように□1.0mm程度まで小型化されたものは、外部端子(リード端子2の第1下面2c)同士も極めて近接した(端子間ピッチが非常に狭くなった)構造なので、半導体装置を実装基板に半田実装する際、端子間で半田ブリッジ(電気的短絡、電気的ショート)が発生する危険性が上がる。そのため、外部端子となる4本のリード端子2の第1下面2c間の距離(距離M)を可能な限り長くすることで、半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができる。
逆に4本のリード端子2のそれぞれの上面2a間の距離(距離L)は、封止体4の裏面4b側の第1下面2c間の距離よりも小さい(短い)。このような構造にしているのは、上面2a上に様々なチップサイズ(外形寸法)の半導体チップ1を搭載できるようにするためである。つまり、上面2a間の距離Lを不用意に広げてしまうと、辺の長さが距離Lよりも小さい半導体チップ1が搭載できなくなり、搭載可能なチップサイズの範囲を狭めてしまう結果となる。そのため、上面2a間の距離(距離L)を可能な限り短くしておくことは、様々なチップサイズの半導体チップ1を搭載しようとする上で有効である。
このようなことから、封止体4の裏面4bに露出する4本のリード端子2の第1下面2c間の距離は、上面2a間の距離よりも長い(4本のリード端子2のそれぞれの上面2a間の距離は、封止体4の裏面4b側の第1下面2c間の距離よりも短い)は、半導体装置の半田実装時の半田ブリッジ発生の抑制と、半導体チップの搭載可能サイズの拡大の2つの事項を満足することができる。
また、第1下面2c間の距離と上面2a間との距離が異なる構造は、各リード端子2にハーフエッチング加工が施されている(ハーフエッチング部2hを有する)ことによるものであるが、このハーフエッチング部2hに形成された第2下面2dが封止体4内に配置されることで、封止体4の厚さ方向に対するリード端子2の抜けを防止することができる。
また、封止体4の各側面4cにおいて、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、その周囲全体が封止体4の側面4cの一部(封止用樹脂、レジン)によって囲まれている。これにより、封止体4の水平方向(横方向)に対しても、リード端子2の抜けを防止することができる。さらに、封止体4の各側面4cにおいて、4本のリード端子2それぞれの側面2e間の距離Mが、上面2a間の距離Lより長くなっているため、これについても前記同様、封止体4の水平方向(横方向)に対するリード端子2の抜けを防止する効果を生み出している。
本実施の形態1の半導体装置のように□1.0mm程度まで小型化された半導体パッケージ6では、リード端子2と封止体4とが接している面積も極めて小さくなり、封止体4の封止用樹脂のリード端子2に対する接着力も低減する。そのため、前述のいくつかの特徴は、封止体4からリード端子2の抜けを防止する上において有効である。
また、本実施の形態1の半導体パッケージ6は、フリップチップ接続構造を採用している。フリップチップ接続構造は、ワイヤループを形成しないので、ワイヤボンディング接続構造に比べて、ワイヤループ高さ(ワイヤ高さ)分、半導体パッケージ6の厚さを薄くすることができる。さらに、フリップチップ接続構造は、半導体チップと平面的に重なる領域内でその下のリードとバンプを介して接続するので、ワイヤボンディング接続構造のように半導体チップの周囲にワイヤとリード端子2とを接続する領域を必要としない。そのため、フリップチップ接続構造は、ワイヤボンディング接続構造と比べて、半導体パッケージ6の平面サイズ(面積)も小さくすることができる。また、ワイヤボンディング接続構造の逆ボンディング方式と比較した場合においても、フリップチップ接続構造は以下の点で優位である。つまり、ワイヤボンディング接続構造の逆ボンディング方式は、ワイヤループ高さは低く抑えることができるので、正ボンディング方式に比べて半導体装置の厚さを薄くし易い。しかしながら、半導体装置の平面方向において、小型化のためにリードをチップに近づけると、前述の課題のところで説明したようにワイヤループの形成時に、図60の比較例のようにキャピラリ56とチップエッジとが干渉し始め、ワイヤボンディングができなくなる。そのため、ある程度のところからリードをチップに近づけることができなくなり、半導体装置51の小型化に対して制約が発生する。
このような理由から、フリップチップ接続構造はワイヤボンディング接続構造よりも半導体パッケージの小型化を図る上で有利な構造である。
また、本実施の形態1の半導体パッケージ6は図9に示すように、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離Dは20μm以上確保されており、半導体チップ1とリード端子2との間にモールドレジン(封止用樹脂)が充填されている。本発明者が検討した結果、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離Dが20μmよりも短くなってしまうと、その隙間に封止用樹脂が十分行き渡らず、レジンボイド(気泡)が発生する場合があることが分かった。このレジンボイドは、パッケージクラックの発生に繋がる危険性が高い。このレジンボイドの中に水分が溜まり、半導体装置(半導体パッケージ6)を実装基板に半田実装した時に、半田リフローの熱によりボイド内の水分が体積膨張を起こし、その力で封止体4が割れてしまうことがパッケージクラックの発生メカニズムである。そのため、半導体チップ1とリード端子2との間は、モールドレジンを隙間無く充填させておく必要がある。なお、半導体チップ1とリード端子2との間を埋める材料としてモールドレジンなどと同じ熱硬化性のエポキシ系樹脂のアンダーフィル(液状レジン)を用いてもよい。アンダーフィルを用いることにより、距離Dが20μmより狭くなっても、モールドレジンよりも流動性が高いので、半導体チップ1とリード端子2との間を隙間無く充填させることが可能である。
しかしながら、アンダーフィルの材料コスト及び封止体4の形成工程とは別にアンダーフィルを塗布する工程が必要になることを考慮すると、半導体装置全体のコストを下げるためには、アンダーフィルは採用せず、封止体4を形成するモールドレジンで封止体4の形成と同時に半導体チップ1とリード端子2との間を埋めてしまう方が有利である。このような理由から、本実施の形態1の半導体装置(半導体パッケージ6)は、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離Dを20μm以上確保し、モールドレジンで半導体チップ1とリード端子2との間を埋めた構造を採用している。
以上、これまで説明してきた主な特徴は、半導体パッケージ6の小型化・薄型化を図りつつ、半導体パッケージ6の信頼性の向上を図ることができるものである。
(実施の形態2)
図12は本発明の実施の形態2の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図13は図12に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図、図14は図12に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図、図15は図12に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図、図16は図12に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図である。また、図17は図16のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図18は図16のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図19は図12に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図、図20は図12に示す半導体装置の実装構造の一例を示す側面図、図21は図20に示す半導体装置の実装構造の一例を示す断面図である。
本実施の形態2の半導体装置は、実施の形態1の半導体パッケージ6と同様に、リードフレームを用いて組み立てられる樹脂封止形の小型の半導体パッケージ8であり、実施の形態1の半導体パッケージ6と略同様の構造のものであるが、半導体パッケージ6より更に小型化を図ったものである。本実施の形態2で説明する半導体パッケージ8のサイズは、例えば、0.8mm×0.8mm×0.35mm(厚さ)である。
図12〜図18を用いて本実施の形態2の半導体パッケージ8の詳細構成について説明すると、複数の電極パッド(端子)1cが形成された主面1aとこの主面1aとは反対側の裏面1bとを備えた半導体チップ1と、半導体チップ1が搭載された上面2aとこの上面2aとは反対側の下面2bとを備えた複数のリード端子2と、主面4aとこの主面4aとは反対側の裏面4bとを備えた封止体4とを有している。
なお、半導体パッケージ8も、図15及び図16に示すように4本のリード端子2を有している場合であり、4本のリード端子2は、図17及び図18に示すようにそれぞれの上面2aが半導体チップ1のそれぞれに対応する電極パッド1cとバンプを介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップ1は、4本のリード端子2に複数のバンプを介してフリップチップ接続されている。ここで、バンプの主材料は、例えば、金であり、したがって、半導体チップ1は、金バンプ5を介して4本のリード端子2にフリップチップ接続されている。
また、4本のリード端子2それぞれの下面2bは、図17及び図18に示すように封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cと、4本のリード端子2それぞれの上面2aと第1下面2cとの間に位置し、かつ封止体4内に配置された第2下面2dと、を有している。なお、上面2aから第2下面2dまでの距離(リード厚)は、上面2aから第1下面2cまでの距離(リード厚)よりも短い(薄い)。
すなわち、半導体パッケージ8においても、4本のリード端子2それぞれの第1下面2cが封止体4の裏面4bに露出しており、これら4本のリード端子2それぞれの第1下面2cが、本実施の形態2の半導体装置の外部端子となっている。
一方、4本のリード端子2それぞれの第2下面2dは、それぞれのリード端子2の裏面側がハーフエッチング加工されたことによって形成されたものであり、図17及び図18に示すように、第2下面2dは、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られたことにより形成されたものである。図19は裏面4b側から封止体4を透過して各リード端子2のハーフエッチング領域を示したものであり、図19中、斜線部がハーフエッチングされた領域であるハーフエッチング部2hを示している。したがって、それぞれのリード端子2において、このハーフエッチング部2hでは、リード端子2の厚さが薄くなっており、各リード端子2の厚さが薄くなった領域の封止体4の裏面4b側を向いた面が第2下面2dである。
さらに、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工されているため、各リード端子2において、半導体チップ1がフリップチップ接続された上面2aの面積より、封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cの面積の方が小さい(上面2aの面積>第1下面2cの面積)。
したがって、本実施の形態2の半導体パッケージ8においても、その平面視において、図17及び図18に示すように、4本のリード端子2それぞれの隣り合った第1下面2c間の距離Pは、隣り合った上面2a間の距離Qよりも長くなっている(P>Q)。なお、図17及び図18に示す本実施の形態1の半導体装置の距離Pは0.20mm程度であり、距離Qは0.10〜0.12mm程度である。また、4本のリード端子2それぞれの第1下面2c間の距離P、及び上面2a間の距離Qは、4本のリード端子2の配列方向に沿った方向の距離であるが、4本のリード端子2の対角線方向の距離においても前記P>Qの関係は成立している。
また、半導体パッケージ8では、4本のリード端子2それぞれは、図13に示すように、上面2aと第1下面2cとに連なる第1側面2fを含む2つの側面2eを備えている。さらに、封止体4は、主面4aと裏面4bとに連なる2つの第1側面4dを含む4つの側面4cを備えており、図13及び図15に示すように、封止体4の第1側面4d及び裏面4bにおいて、4つのリード端子2それぞれの第1側面2fと第1下面2cとが繋がった状態で露出している。
また、4本のリード端子2それぞれは、図14に示すように上面2aと第2下面2dとに連なる第2側面2gを備えている。さらに、封止体4は、主面4aと裏面4bとに連なり、かつ第1側面4dと交差する2つの第2側面4eを備えており、4本のリード端子2それぞれの第2側面2gは、封止体4の2つの第2側面4eに露出している。
なお、封止体4の第2側面4eにおいて、4本のリード端子2それぞれの第2側面2gの両側を含む周囲に封止体4の第2側面4eの一部が配置されている。すなわち、封止体4の2つの第2側面4eにおいては、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られて凹んだ形状となっており、その凹んだ部分(第2下面2d)を覆うようにモールドレジンが充填されていることにより、各リード端子2それぞれの露出した第2側面2gは、その周囲が封止体4の第2側面4eの一部(モールドレジン)によって囲まれている。
また、半導体パッケージ8では、封止体4の第1側面4dにおいて、図13及び図16に示すように、リード端子2それぞれの第1側面2f間の距離Kが、上面2a間の距離Jより長くなっている(K>J)。なお、本実施の形態2の半導体装置の距離Kは0.20mm程度であり、距離Jは0.10mm程度である。
一方、図14及び図16に示すように封止体4の第2側面4eでは、リード端子2それぞれの第2側面2g間の距離Mと、上面2a間の距離Lとが同じ長さとなっている(L=M)。なお、本実施の形態2の半導体装置の距離M及び距離Lは0.12mm程度である。
本実施の形態2の半導体パッケージ8は、実施の形態1の半導体パッケージ6をさらに小型化したものである。したがって、封止体4の裏面4bに露出する外部端子である4本のリード端子2の第1下面2cの面積もそれぞれ小さくなり、半導体パッケージ8を実装基板に半田実装した際に半田との接続強度が低くなる虞がある。したがって、半田との接続強度を確保するための対策として、封止体4の裏面4bから第1側面4dにかけてリード端子2の第1下面2cと第1側面2fとが連なった状態で露出している。
このような構造にすることにより、図20及び図21に示すように、実装基板10に半導体パッケージ8を半田実装した際に、第1側面2fの高さまで半田フィレット9が形成されるので、半導体パッケージ8の実装強度を向上させることができる。これは、例え半導体パッケージ8が小型化されても、半導体パッケージの側面から裏面にかけて、端子の側面2eと裏面(下面2b)とを連なった状態で露出させることで、半田接続に寄与する端子面積を大きくすることができる。その結果、半田との接続面積を大きく確保することができるので、半導体パッケージ8の実装強度を向上させることができる。
また、封止体4の第1側面4dにおいて、リード端子2それぞれの第1側面2fの両側に封止体4の第1側面4dの一部が配置されていることにより、封止体4の水平方向(横方向)に対するリード端子2の抜けを防止することができる。
さらに、封止体4の第2側面4eにおいては、リード端子2それぞれの第2側面2gの周囲に封止体4の第2側面4eの一部が配置されている。つまり、リード端子2の第2側面2gの周囲が封止体4のモールドレジン(封止用樹脂)によって囲まれているため、封止体4の水平方向(横方向)及び高さ方向の両方向に対してリード端子2の抜けを防止することができる。その結果、半導体パッケージ8の信頼性の向上を図ることができる。
本実施の形態2の半導体パッケージ8のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1の半導体パッケージ6のものと同様であるため、その説明は省略する。
(実施の形態3)
図22は本発明の実施の形態3の半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図、図23は図22の半導体装置の組み立てにおけるスタッドバンプボンディング後の構造の一例を示す平面図、図24は図22の半導体装置の組み立てにおけるウェハダイシング後の構造の一例を示す平面図、図25は図22の半導体装置の組み立てにおけるフレームテープ貼付け後の構造の一例を示す平面図である。また、図26は図25のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図27は図22の半導体装置の組み立てにおけるフリップチップボンディング後の構造の一例を示す平面図、図28は図27のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図29は図22の半導体装置の組み立てにおけるレジンモールド後の構造の一例を示す平面図、図30は図29のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。さらに、図31は図22の半導体装置の組み立てにおけるテープ剥離後の構造の一例を示す平面図、図32は図31のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図33は図22の半導体装置の組み立てにおけるPKGダイシング時の状態の一例を示す斜視図、図34は図33に示すPKGダイシング時の詳細構造の一例を示す断面図、図35は図34に示すPKGダイシング後の構造の一例を示す平面図である。また、図36は図22の半導体装置の組み立てにおけるテスト及びテーピング後の構造の一例を示す平面図、図37は図36のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
本実施の形態3は、実施の形態1の半導体パッケージ6の組み立て方法について説明するものであり、図22の製造フローに沿って説明する。
まず、図22のステップS1に示すスタッドバンプボンディング(SBB)を行う。ここでは、図23に示すようなそれぞれに半導体集積回路が形成された複数のチップ領域11aを有する半導体ウェハ11を準備し、この半導体ウェハ11の各チップ領域11aのパッドに金バンプ5を形成する。なお、金バンプ5はスタッドバンプボンディングを行う専用装置(スタッドバンプボンダ)を用いることで形成される。スタッドバンプボンダは、ボンディングツールであるキャピラリを有し、そのキャピラリ内に金ワイヤが通されている。金バンプ5は、最初にキャピラリの先端から露出した金ワイヤに高電圧スパークを飛ばして金ボール(イニシャルボール)を形成し、それを各チップ領域11aのパッドに熱と超音波を併用して金属接合させ、最後に金ワイヤを引きちぎることにより形成される。
その後、図22のステップS2に示すウェハダイシング(DG)を行う。ここでは図23に示す半導体ウェハ11をダイシングによって図24に示す各半導体チップ1に個片化する。このとき、各半導体チップ1のパッドには金バンプ5が設けられた状態になっている。
その後、図22のステップS3に示すフレームテープ貼り付けを行う。フレームテープ貼り付け工程は、最初に個々のパッケージ領域に、半導体チップ1を搭載可能な上面2aと、上面2aとは反対側の下面2bとを備えた薄板状のリードフレーム12を準備する。なお、リードフレーム12は、例えば、銅合金をエッチング加工することによって形成されたものである。また、リードフレーム12では、下面2bが、図6及び図7に示す第1下面2cと、上面2aと第1下面2cとの間に位置する第2下面2dとを有しており、平面視において第1下面2c間の距離Pが、上面2a間の距離Qよりも長くなるように、複数のリード端子2が形成されている(P>Q)。
次に図25及び図26に示すように、リードフレーム12の下面2b側にフレームテープ13を貼り付ける。なお、本実施の形態3では、半導体パッケージ6の組み立てとして、リードフレーム12の4つのパッケージに相当する領域を代表的に取り上げて説明するが、1枚のリードフレーム12には更に多数のパッケージに相当する領域が形成されている。
また、リードフレーム12に貼り付けるフレームテープ13は、例えば、耐熱性の高い(例えば、耐熱性温度220℃程度)ポリイミドテープ等である。後述するフリップチップボンディングは、このフレームテープ13を真空吸着することによりリードフレーム12全体を吸着固定し、実施される。さらに、フレームテープ13は、樹脂モールディング時にレジン(封止用樹脂)漏れを防ぐ役割も有する。
その後、図22のステップS4に示すフリップチップボンディング(FCB)を行う。リードフレーム12の複数のリード端子2それぞれの上面2a上に半導体チップ1を配置し、その後、半導体チップ1の複数の電極パッド1cと複数のリード端子2それぞれの上面2aとを電気的に接続する。本実施の形態3では、図27及び図28に示すように半導体チップ1の複数の電極パッド1cと、複数のリード端子2の上面2aそれぞれとを、金バンプ(スタッドバンプ)5を介して電気的に接続する(フリップチップボンディングする)。なお、リード端子2と金バンプ5との金属接合は、超音波と熱とを併用する。フリップチップボンディング時のフレーム温度は、例えば、70〜100℃であり、1つの半導体チップ当たり50〜200g程度の荷重を付与してフリップチップボンディングを行う(ただし、これは4ピンの半導体チップ1の場合の一例であり、フリップチップボンディング時の荷重は半導体チップ1のピン数に応じて種々変わることは言うまでもない)。さらに、半導体チップ1のフリップチップボンディングは、前述の実施の形態1で説明したように、フリップチップ接続された半導体チップ1とリード端子2との間にモールレジン(封止用樹脂)を隙間無く充填させる必要があるため、図9に示すフリップチップ接続後の半導体チップ1の主面1aとリード端子2の上面2aとの距離Dが20μm以上確保されるように行う。前述の荷重条件は、このことに対応した条件となっている。
また、フリップチップボンディング時には、ポーラス状のボンディングステージを用いてステージ側からフレームテープ13を全面的に吸着するように行うとよい。このようにすることでボンディングステージにリードフレーム全体が確実に吸着固定されるので、ボンディング時に超音波が逃げることが無くなり、安定してフリップチップボンディングを行うことができる。
その後、図22のステップS5に示すレジンモールドを行う。ここでは、図29及び図30に示すように複数の半導体チップ1と、複数のリード端子2とを一括してモールドレジン(封止用樹脂)で覆い、一括封止体14を形成する。
なお、モールドレジン充填の際には、半導体チップ1及び複数のリード端子2それぞれの一部を封止するとともに、図6及び図7に示すように複数のリード端子2それぞれの第1下面2cが封止体4の裏面4bに露出するように封止体4を形成し、半導体パッケージ6の平面視において、複数のリード端子2それぞれの第1下面2c間の距離Pが、上面2a間の距離Qよりも長くなる(P>Q)ように封止体4を形成する。
封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cは、半導体装置の外部端子面であり、実装基板に実装された時に実装基板上に設けられた端子と半田で電気的に接続される面である。そのため、リード端子2の第1下面2c上に異物が付着すると、半田が濡れなくなり、半導体装置の実装不良を引き起こす危険性が高くなる。そのため、組立時のリード端子2の第1下面2c上の汚染には注意を払う必要がある。図30に示すように、リードフレーム12(図28参照)の第1下面2c上にはフレームテープ13が貼り付けられているので、モールドレジン樹脂を充填する時に樹脂漏れが発生することはない。したがって、第1下面2c上にモールドレジン樹脂が付着することを防止できる。
なお、フリップチップボンディング工程で半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離Dを20μm以上確保しているので、半導体チップ1とリード端子2との間にモールドレジン(封止用樹脂)を隙間無く充填することができる。封止用樹脂のフィラー径は、例えば、平均10μm程度である。レジンモールドの際、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間が20μm以上確保されており、それよりも小さいフィラーが引っ掛かることはない。このようなことから、モールドレジン(封止用樹脂)の充填時にモールドレジンボイドが発生することを防止することができる。
その後、図22のステップS6に示すテープ剥離を行う。ここでは、図31及び図32に示すように、一括封止体14の裏面側(リード端子2の下面側)に貼り付けられた図30に示すフレームテープ13を剥離する。
その後、図22のステップS7に示すポストキュアベークを行う。レジン(封止用樹脂
)によって形成された一括封止体14をベーク処理し、封止用樹脂の硬化を促進させる。
その後、図22のステップS8に示すレーザマークを行って一括封止体14の表面に所望のマークを付す。
その後、図22のステップS9に示すPKGダイシング(P−DG)を行う。ここでは、図33〜図35に示すように、ダイシングテープ16を介してウェハリング15に固定された一括封止体14を、ダイシングブレード17によって切断して各半導体パッケージ6に個片化する。
その後、図22のステップS10に示すテストを行う。ここでは、図36及び図37に示す個片化された半導体パッケージ6の電気的特性検査を行う。
その後、図22のステップS11に示すテーピングを行って半導体パッケージ6の出荷となる。
以上により、半導体パッケージ6の組み立てを完了する。
次に、本実施の形態3の図22のステップS1に示すスタッドバンプボンディング工程について詳しく説明する。
図38は本発明の実施の形態3の半導体装置の組み立てのスタッドバンプボンディングにおけるイニシャルボール形成時の構造を示す断面図、図39は図38のスタッドバンプボンディングにおけるスタッドバンプ形成時の構造を示す断面図、図40は図38のスタッドバンプボンディングにおけるダイシング後の構造を示す断面図、図41は図38のスタッドバンプボンディングにおけるフリップチップボンディング後の構造を示す拡大部分断面図、図42は比較例のキャピラリによるスタッドバンプボンディングにおけるスタッドバンプ形成時の構造を示す断面図である。
半導体チップ1は、主面1aのパッド(端子)の周囲にメタル配線が配置されているものもあり、その場合、スタッドバンプ(金バンプ5)がパッドからはみ出してしまうと電気的に短絡(ショート)する虞がある。そのため、スタッドバンプはパッド内に収まるようにパッド上に形成しなければならない。
図39に示すように、スタッドバンプは、半導体チップ1の主面1aのパッド(端子)に接続される台座5bと、台座5b上のチャンファ部5aと、チャンファ部5a上の金ワイヤ部5cとで構成される。図38に示すように、最初にキャピラリ18の先端に金ボール(ボール、イニシャルボール)5dを形成し、これを半導体チップ1の主面1aのパッド(端子)にボンディングする。台座5bはこの時にキャピラリ18とパッドとの間で潰されて形成された部分であり、チャンファ部5aは、キャピラリ18のインサイドチャンファ18aによって形成された部分である。
例えば、パッドサイズが□80μm程度のパッドの場合、スタッドバンプのサイズは、位置ズレも考慮した上で、バンプ径が約70μm程度、バンプ厚R(図39に示す台座5bの厚さS+チャンファ部5aの厚さT)で約30μm程度となる。
本発明者が検討した結果によると、リードにフリップチップ実装した後のチップ表面からリード表面までの距離(図41に示す距離Vであり、以降、この距離をスタンドオフ値ともいう)を20μm以上確保するためには、バンプ厚として最低25μm以上必要であり、約30μm程度確保されていれば、十分であることが分かった。そして、スタンドオフ値を最低20μm確保できれば、前述の実施の形態1で説明した通り、モールドレジンの充填性を確保することができる。
しかしながら、スタンドオフ値を最低20μmは確保できないと、モールドレジンをチップ表面〜リード表面間の空間に隙間無く充填することができなくなってしまい、モールドボイドが発生する。モールドボイドが形成され、ボイド内に水分が溜まった状態で半田リフローにかけるとリフロークラック(パッケージクラック)が発生する。また、ボイドがバンプに接触しているとモールド(封止体)の方へ応力が分散せず、接続部(パッドとスタッドバンプとの界面及びスタッドバンプとリード端子との界面)に応力が集中するようになるので、接続部が破断する恐れが高くなる。これらのことから、半導体装置の信頼性が低下する。
また、パッドサイズが□80μm程度よりも小さい□70μm程度になった場合、パッドからスタッドバンプがはみ出さないようにするためには、イニシャルボールを小さくする、つまり金の体積を小さくすることになる。
しかし、この方法では使用する金量(金の体積)を減らすので、バンプ厚(台座の厚さ+チャンファ部の厚さ)の最低値25μmを確保することができなくなる。バンプ厚を最低でも25μm以上確保できなければ、前述のフリップチップ後のスタンドオフの最低値20μmも確保できなくなり、モールドレジンの充填性は下がってしまう。
そのため、金の体積を確保しつつ、パッドからスタッドバンプがはみ出さないようにスタッドバンプを形成する必要がある。当然のことながら、スタッドバンプのパッドに対する接合強度確保の課題もクリアしなければならない。
そこで、本実施の形態3では、パッドからスタッドバンプがはみ出さないようにキャピラリのインサイドチャンファで金の保管量(体積)を確保しつつ、安定した接合強度を確保可能なキャピラリを用いてスタッドバンプを形成している。
本実施の形態3で用いられるキャピラリの形状を図38と図39に示す。本実施の形態3ではパッドサイズが70μmである。最初に図38に示すように直径Pが約55μm前後のイニシャルボール(金ボール5d)を形成する。そしてキャピラリは、スタッドバンプ(金バンプ5)のチャンファ部(金線と台座に挟まれた部分)5aに荷重が掛かる領域(インサイドチャンファ18aの領域)を長くし、超音波と荷重を印加している間、スタッドバンプがパッドにしっかり押え付けられるような形状となっている。
図39に示すように、キャピラリ18のインサイドチャンファ(ボール保管部)18aによって形成されるスタッドバンプ(金バンプ5)のチャンファ部5aは、台座5bと金ワイヤ部5cの間の部分の領域であり、距離Tの領域である。ここで直径約55μm前後の金ボール5dがキャピラリ18によって押圧されて形成された台座5bの直径Qは例えば約60μm程度となり、□70μmのパッドからはみ出すことはない。さらに、その際の台座5bの厚さSは約10μm程度、チャンファ部5aの厚さTは約15μm程度であり、インサイドチャンファ18aに金(の体積)をより多く保管させようとした結果、チャンファ部5aの厚さは、台座5bの厚さよりも厚くなっている。さらに台座5bの厚さがチャンファ部5aの厚さよりも薄いことは、キャピラリからの超音波も確実に伝わるので接合強度の向上もでき、横方向に広がる金の体積も少ないので小さなパッドからバンプがはみ出す危険性も低減することができる。なお、バンプ厚Rは、台座の厚さとチャンファ部の厚さの合計となるので、約25μm程度となっている。
本実施の形態3では、金バンプ5のチャンファ部5aの厚さが厚くなるようにキャピラリ18の先端の凹状のインサイドチャンファ18aの深さを深くして、金ボール5dに対して荷重がかかる領域を長くするとともに、インサイドチャンファ18aへの金ボール5dの保管量(体積)が増えるようなキャピラリ形状とした。
図42は、比較例のキャピラリ56の形状とそれによって形成された金バンプ(スタッドバンプ)57の形状を示すものである。この金バンプ57の形状は、本発明者が検討した際にパッドとの接合強度が確保できず、剥がれが多発した形状である。比較例のキャピラリ56によって形成された金バンプ57の台座57bの厚さWは約25μm程度、チャンファ部57aの厚さXは約5μm程度、これにより、バンプ厚Y(台座の厚さ+チャンファ部の厚さ)は、約30μm程度となっている。
ここで、図39に示す本実施の形態3のキャピラリ18と図42に示す比較例のキャピラリ56とで、それぞれのインサイドチャンファ18a,56aの体積(容積)を比較すると、本実施の形態3のキャピラリ18のインサイドチャンファ18aの体積(容積)は、4.79×10-5mm3 /ボールであり、一方、比較例のキャピラリ56のインサイドチャンファ56aの体積(容積)は、1.59×10-5mm3 /ボールとなり、本実施の形態3のキャピラリ18の方が約3倍程度インサイドチャンファ18aの体積(容積)が大きい。
このことから、図42に示す比較例のキャピラリ56を用いるよりも、本実施の形態3のキャピラリ18を用いた場合の方が、金ボール(ボール)5dの押圧時に図39に示すインサイドチャンファ18aにより多くの金が入り込むことがわかる。その結果、パッドサイズが小さくなってもフリップチップボンディング後の目標のスタンドオフ値を達成するだけの金の体積を確保することができる。さらにインサイドチャンファ18aの体積(容積)が大きくなっていることは、キャピラリ内面と金バンプ表面との接触面積も増えているので、ボンディング時にキャピラリ18を介して金バンプ5に超音波と荷重をしっかりと伝達することができる。
したがって、図41に示すようにフリップチップボンディング後のスタンドオフ値(V)の20μmを確保することができる。フリップチップボンディング後の金バンプ5の直径(U)は、約70μmである。
以上を纏めると、金バンプ(スタッドバンプ)5を形成する際に、先端に凹状のインサイドチャンファ(ボール保管部)18aが形成された本実施の形態3のキャピラリ18を用いることで、インサイドチャンファ18aに金ボール5dの一部を保管しつつ押圧して、押圧後、チャンファ部5aの厚さ>台座5bの厚さとなるような金バンプ5を形成することができる。本実施の形態3では、一例として、金バンプ5のチャンファ部5aの厚さは約15μm程度、台座5bの厚さは約10μm程度である。
また、別の言い方をすると、本実施の形態3のキャピラリ18によって、押圧後のチャンファ部5aの厚さが、台座5bの厚さの1.5倍程度となるような金バンプ5を形成することができる。
本実施の形態3のキャピラリ18を用いて金バンプ(スタッドバンプ)5を形成することにより、キャピラリ18のインサイドチャンファ18aの深さが深いため、押圧時に金ボール5dに対して荷重がかかる領域が長く(荷重がかかる面積が大きく)なり、フリップチップボンディング時の金バンプ5のパッドに対する接合強度を高くすることができる。
また、金バンプ5の体積を確保することができるため、実装後のスタンドオフ値を20μm以上確保することができる。その結果、レジンモールド時にモールドレジン(封止用樹脂)を安定して隙間無く充填することができる。
さらに、モールドレジン1種類で充填することが可能となり、アンダーフィル等の液状レジンを浸透させて充填する必要が無くなるので、アンダーフィルの材料コスト・塗布工程を削減し、半導体装置全体としてコストを低減することができる。
(実施の形態4)
図43は本発明の実施の形態4の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図44は図43に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図、図45は図43に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図、図46は図43に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。また、図47は図43に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図、図48は図47のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図49は図47のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
本実施の形態4の半導体装置は、実施の形態1の半導体パッケージ6と同様に、リードフレームを用いて組み立てられる樹脂封止形の小型の半導体装置であり、実施の形態1の半導体パッケージ6と略同様の構造のものであるが、実施の形態1の半導体パッケージ6が4ピン(4端子)のものであったのに対して、本実施の形態4の半導体装置は、4ピンを越えるピン数のものであり、ここでは、その一例として、6ピンのSON(Small Outline Non-leaded package) 19を取り上げて説明する。
図43〜図49を用いて本実施の形態4のSON19の詳細構成について説明すると、複数の電極パッド1c(図47参照)が形成された主面1aとこの主面1aとは反対側の裏面1bとを備えた半導体チップ1と、半導体チップ1が搭載された上面2aとこの上面2aとは反対側の下面2bとを備えた複数のリード端子2と、主面4aとこの主面4aとは反対側の裏面4bとを備えた封止体4とを有している。
SON19は、図46及び図47に示すように6本のリード端子2を有している場合であり、6本のリード端子2は、図48及び図49に示すようにそれぞれの上面2aが半導体チップ1のそれぞれに対応する電極パッド1cとバンプを介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップ1は、6本のリード端子2に複数のバンプを介してフリップチップ接続されている。ここで、バンプの主材料は、例えば、金であり、したがって、半導体チップ1は、金バンプ5を介して6本のリード端子2にフリップチップ接続されている。
また、6本のリード端子2それぞれの下面2bは、図48及び図49に示すように封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cと、6本のリード端子2それぞれの上面2aと第1下面2cとの間に位置し、かつ封止体4内に配置された第2下面2dと、を有している。なお、上面2aから第2下面2dまでの距離(リード厚)は、上面2aから第1下面2cまでの距離(リード厚)よりも短い(薄い)。
SON19では、6本のリード端子2それぞれの第1下面2cが封止体4の裏面4bに露出しており、これら6本のリード端子2それぞれの第1下面2cが、本実施の形態4の半導体装置の外部端子となっている。
一方、6本のリード端子2それぞれの第2下面2dは、それぞれのリード端子2の裏面側がハーフエッチング加工されたことによって形成されたものである。つまり、図48及び図49に示すように、第2下面2dは、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られたことにより形成されたものである。
また、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工されているため、各リード端子2において、半導体チップ1がフリップチップ接続された上面2aの面積より、封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cの面積の方が小さくなっている(上面2aの面積>第1下面2cの面積)。
したがって、本実施の形態4のSON19においても、その平面視において、図48及び図49に示すように、6本のリード端子2それぞれの隣り合った第1下面2c間の距離Pは、隣り合った上面2a間の距離Qよりも長くなっている(P>Q)。なお、6本のリード端子2それぞれの第1下面2c間の距離P、及び上面2a間の距離Qは、6本のリード端子2の配列方向に沿った方向の距離であるが、6本のリード端子2の対角線方向の距離においても前記P>Qの関係は成立している。
また、6本のリード端子2それぞれは、上面2aと第2下面2dとに連なる側面2eをそれぞれ2つずつ有しており、図44及び図45に示すように、合計10個の側面2eが封止体4の4つの側面4cに露出している。
なお、封止体4の各側面4cにおいて、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、その周囲に封止体4の側面4cの一部が配置されている。すなわち、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られて凹んだ形状となっており、その凹んだ部分(第2下面2d)を覆うようにモールドレジンが充填されていることにより、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、封止体4の側面4cの一部によって囲まれている。
さらに、封止体4の各側面4cにおいて、図47に示すように6本のリード端子2それぞれの側面2e間の距離Mは、上面2a間の距離Lより長くなっている(M>L)。
本実施の形態4のSON19によれば、封止体4の裏面4bに露出する6本のリード端子2の第1下面2c間の距離を上面2a間の距離より長くすることにより、実装基板等への半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができる。
すなわち、小型化された半導体装置では、外部端子のピッチが狭いと半田実装の際に半田ブリッジを発生させてしまうが、本実施の形態4のSON19では、外部端子となる6本のリード端子2の第1下面2c間の距離を長くすることで、半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができる。
その結果、SON19の小型化・薄型化を図りつつ、SON19の信頼性の向上を図ることができる。
本実施の形態4のSON19のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1の半導体パッケージ6のものと同様であるため、その説明は省略する。
次に、本実施の形態4の変形例の半導体装置について説明する。
図50は本発明の実施の形態4の変形例の半導体装置の構造を示す平面図、図51は図50に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図、図52は図50に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図、図53は図50に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。また、図54は図50に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図、図55は図54のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図56は図54のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
本実施の形態4の変形例の半導体装置は、SON19と同様の6ピンのフリップチップ接続構造のQFN(Quad Flat Non-leaded Package) 20の場合である。
図50〜図56を用いて変形例のQFN20の詳細構成について説明すると、複数の電極パッド1c(図55参照)が形成された主面1aとこの主面1aとは反対側の裏面1bとを備えた半導体チップ1と、半導体チップ1が搭載された上面2aとこの上面2aとは反対側の下面2bとを備えた複数のリード端子2と、主面4aとこの主面4aとは反対側の裏面4bとを備えた封止体4とを有している。
QFN20についても、SON19と同様に、図53及び図54に示すように6本のリード端子2を有しており、これら6本のリード端子2は、図55及び図56に示すようにそれぞれの上面2aが半導体チップ1のそれぞれに対応する電極パッド1cとバンプを介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップ1は、金バンプ5を介して6本のリード端子2にフリップチップ接続されている。
また、6本のリード端子2それぞれの下面2bは、図55及び図56に示すように封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cと、6本のリード端子2それぞれの上面2aと第1下面2cとの間に位置し、かつ封止体4内に配置された第2下面2dと、を有している。
QFN20においても、6本のリード端子2それぞれの第1下面2cが封止体4の裏面4bに露出しており、これら6本のリード端子2それぞれの第1下面2cが、本実施の形態4の変形例の半導体装置の外部端子となっている。
一方、6本のリード端子2それぞれの第2下面2dは、それぞれのリード端子2の裏面側がハーフエッチング加工されたことによって形成されたものである。つまり、図55及び図56に示すように、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られたことにより第2下面2dは形成されたものである。
また、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工されているため、各リード端子2において、半導体チップ1がフリップチップ接続された上面2aの面積より、封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cの面積の方が小さくなっている(上面2aの面積>第1下面2cの面積)。
したがって、変形例のQFN20においても、その平面視において、図55及び図56に示すように、6本のリード端子2それぞれの隣り合った第1下面2c間の距離Pは、隣り合った上面2a間の距離Qよりも長くなっている(P>Q)。なお、6本のリード端子2それぞれの第1下面2c間の距離(P)、及び上面2a間の距離(Q)は、6本のリード端子2の配列方向に沿った方向の距離であるが、6本のリード端子2の対角線方向の距離においても前記P>Qの関係は成立している。
また、6本のリード端子2それぞれは、上面2aと第2下面2dとに連なる側面2eをそれぞれ2つずつ有しており、図51及び図52に示すように、合計10個の側面2eが封止体4の4つの側面4cに露出している。
なお、封止体4の各側面4cにおいて、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、その周囲に封止体4の側面4cの一部が配置されている。すなわち、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られて凹んだ形状となっており、その凹んだ部分(第2下面2d)を覆うようにモールドレジンが充填されていることにより、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、封止体4の側面4cの一部によって囲まれている。
本実施の形態4の変形例のQFN20においても、封止体4の裏面4bに露出する6本のリード端子2の第1下面2c間の距離を上面2a間の距離より長くすることにより、実装基板等への半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができる。
すなわち、小型化された半導体装置では、外部端子のピッチが狭いと半田実装の際に半田ブリッジを発生させてしまうが、本実施の形態4のQFN20においても、外部端子となる6本のリード端子2の第1下面2c間の距離を長くすることで、半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができる。
その結果、QFN20の小型化・薄型化を図りつつ、QFN20の信頼性の向上を図ることができる。
本実施の形態4の変形例のQFN20のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1の半導体パッケージ6のものと同様であるため、その説明は省略する。
(実施の形態5)
図57は本発明の実施の形態5の半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図、図58は図57のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図59は図57のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。
本実施の形態5の半導体装置は、フリップチップ接続構造ではなく、ワイヤボンディング接続構造を採用している。本実施の形態5では、その一例として、実施の形態1の半導体パッケージ6と同様の4ピンの半導体パッケージ21について説明する。
本実施の形態5の半導体パッケージ21の実施の形態1の半導体パッケージ6との主な相違点は、フリップチップ接続構造をワイヤボンディング接続構造になっている点であり、それ以外の構造は、基本的に実施の形態1の半導体パッケージ6と同様である。
図58及び図59に示すように、半導体チップ1はその主面1aを上方に向けて各リード端子2の上面2a上に搭載されており、半導体チップ1の主面1aに形成された各電極パッド1cがリード端子2の上面2aと金線等のワイヤ22を介して電気的に接続されている。
また、実施の形態1の半導体パッケージ6と同様に、各リード端子2の一部と各ワイヤ22、及び半導体チップ1が封止用樹脂(レジン)によって形成された封止体4によって樹脂封止されている。
その際、図57に示すように、封止体4の裏面4bにおいても、各リード端子2の第1下面2cが露出している。
つまり、本実施の形態5の半導体パッケージ21においても、実施の形態1の半導体パッケージ6と同様に、4本のリード端子2それぞれの下面2bは、図58及び図59に示すように封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cと、4本のリード端子2それぞれの上面2aと第1下面2cとの間に位置し、かつ封止体4内に配置された第2下面2dと、を有している。
したがって、半導体パッケージ21においても、図57に示すように、4本のリード端子2それぞれの第1下面2cが封止体4の裏面4bに露出しており、これら4本のリード
端子2それぞれの第1下面2cが本実施の形態5の半導体装置の外部端子となっている。
本実施の形態5の半導体パッケージ21においても、その平面視において、図58及び図59に示すように、4本のリード端子2それぞれの隣り合った第1下面2c間の距離Pは、隣り合った上面2a間の距離Qよりも長くなっている(P>Q)。なお、4本のリード端子2それぞれの第1下面2c間の距離P、及び上面2a間の距離Qは、4本のリード端子2の配列方向に沿った方向の距離であるが、4本のリード端子2の対角線方向の距離においても前記P>Qの関係は成立している。
また、4本のリード端子2それぞれは、上面2aと第2下面2dとに連なる側面2eを有しており、合計8つの側面2eが封止体4の4つの側面4cに露出している。
本実施の形態5の半導体パッケージ21においても、封止体4の裏面4bに露出する4本のリード端子2の第1下面2c間の距離を上面2a間の距離より長くすることにより、実装基板等への半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができる。
すなわち、小型化された半導体装置では、外部端子のピッチが狭いと半田実装の際に半田ブリッジを発生させてしまうが、本実施の形態5の半導体パッケージ21においても、外部端子となる4本のリード端子2の第1下面2c間の距離を長くすることで、半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができる。
その結果、半導体パッケージ21の小型化・薄型化を図りつつ、半導体パッケージ21の信頼性の向上を図ることができる。
また、これまで説明してきたように、リード端子2に関する主な特徴は、フリップチップ接続構造に限定されるものではなく、キャピラリとチップエッジとの干渉が発生しない範囲のパッケージサイズであれば、ワイヤボンディング接続構造にも適用できる。
本実施の形態5の半導体パッケージ21のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1の半導体パッケージ6のものと同様であるため、その説明は省略する。
(実施の形態6)
実施の形態1〜5まで、エッチングフレームを用いて組み立てられる樹脂封止形の小型の半導体装置について説明してきたが、本実施の形態6では電鋳フレームを用いて組み立てられる半導体装置について説明する。
最初に電鋳フレームについて説明する。電鋳フレームは以下の方法で製造される。
図61は、電鋳フレームの製作フロー、図62は図61のそれぞれのステップの詳細を示す図である。
最初に図61のステップSt1に示すレジスト貼付け〜露光を行う。図62(a)は、図61のステップSt1の詳細を示す図である。ここでは、SUS(ステンレス鋼)58の表裏面にフィルム状のレジスト59を貼り付け、さらにレジスト59上にフィルムマスク60を配置する。フィルムマスク60には、後のメッキ工程でSUS58上にメッキを付けたい箇所に相当する部分が予め開口されている。そして、フィルムマスク60上に紫外線66を照射することで、フィルムマスク60が開口されている下の部分のレジストにのみ紫外線66が当たる。
次に図61のステップSt2に示す現像を行う。図62(b)は、図61のステップSt2の詳細を示す図である。ここでは、レジスト59上に配置されたフィルムマスク60を取り外し、現像液を用いてステップSt1で紫外線66が当たった部分のレジスト59を溶出させ、除去する。これにより、レジスト59が除去された部分には、ベースとなっているSUS58の表裏面の一部が露出する。
次に図61のステップSt3に示すAuめっきを行う。図62(c)は、図61のステップSt3の詳細を示す図である。ここでは、SUS58の裏面側のレジスト59上に保護フィルム61を貼り付け、ステップSt2でレジスト59が除去された部分に露出したSUS58上にAuめっき62を施す。Auめっき62のめっき厚は、約0.2μm程度である。
次に図61のステップSt4に示すNiめっきを行う。図62(d)は、図61のステップSt4の詳細を示す図である。ここでは、ステップSt3で施したAuめっき62上にNiめっき63を施す。Niめっき63のめっき厚は、約60μm前後である。なお、Niめっき63はレジスト59の厚さよりも厚く、レジスト59の開口寸法よりも平面視において大きくなるようにめっきされている。そのため、Niめっき63の断面形状は、マッシュルーム(きのこ)形状になっている(図62(g)に示すオーバーハング部2iを有している)。このような形状にしている理由については、後述する。
次に図61のステップSt5に示すAgめっきを行う。図62(e)は、図61のステップSt5の詳細を示す図である。ここでは、ステップSt4で施したNiめっき63上にAgめっき64を施す。Agめっき64のめっき厚は、約2.5μm程度である。
次に図61のステップSt6に示すフレームエッチングを行う。図62(f)は、図61のステップSt6の詳細を示す図である。ここでは、最初にSUS58の裏面側のレジスト59上に貼り付けられた保護フィルム61を除去し、レジスト59の開口からさらに薬液でSUS58をエッチングし、フレームの外枠(外形)を形成する。
最後に図61のステップSt7に示すレジスト除去を行う。図62(g)は、図61のステップSt7の詳細を示す図である。ここでは、SUS58の表裏面に残ったレジスト59を除去する。これにより、SUS58上に下からAuめっき62、Niめっき63、及びAgめっき64が積み上がった電鋳フレームが完成する。
図63は本発明の実施の形態6の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図64は図63に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図、図65は図63に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図、図66は図63に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。また、図67は図63に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図、図68は図67のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図69は図67のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図70は図63に示す半導体装置のリード端子におけるオーバーハング部の一例を示す平面図、図71は図63に示す半導体装置のフリップチップ接続部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
図63〜図71を用いて本実施の形態6の電鋳フレーム構造の半導体装置65の詳細構成について説明すると、半導体装置65は、複数の電極パッド1c(図68参照)が形成された主面1aとこの主面1aとは反対側の裏面1bとを備えた半導体チップ1と、半導体チップ1が搭載された上面2aとこの上面2aとは反対側の下面2bとを備えた複数のリード端子2と、主面4aとこの主面4aとは反対側の裏面4bとを備えた封止体4とを有している。
半導体装置65は、図66及び図67に示すように4本のリード端子2を有している場合であり、4本のリード端子2は、図68及び図69に示すようにそれぞれの上面2aが半導体チップ1のそれぞれに対応する電極パッド1cとバンプを介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップ1は、4本のリード端子2に複数のバンプを介してフリップチップ接続されている。ここで、バンプの主材料は、例えば、金であり、したがって、半導体チップ1は、金バンプ5を介して4本のリード端子2にフリップチップ接続されている。
また、4本のリード端子2それぞれの下面2bは、図68及び図69に示すように封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cと、4本のリード端子2それぞれの上面2aと第1下面2cとの間に位置し、かつ封止体4内に配置された第2下面2dと、を有している。なお、上面2aから第2下面2dまでの距離(リード厚)は、上面2aから第1下面2cまでの距離(リード厚)よりも短い(薄い)。
半導体装置65は、4本のリード端子2それぞれの第1下面2cが封止体4の裏面4bに露出しており、これら4本のリード端子2それぞれの第1下面2cが、本実施の形態6の半導体装置65の外部端子となっている。
一方、4本のリード端子2それぞれの第2下面2dは、前述の電鋳フレームの製造方法で説明したように、Niめっき63をレジスト59の開口寸法よりも平面視において大きくなるようにめっきしたことにより形成されたものである(図70に示す斜線部のオーバーハング部2i)。そのため、各リード端子2において、半導体チップ1がフリップチップ接続された上面2aの面積より、封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cの面積の方が小さくなっている(上面2aの面積>第1下面2cの面積)。
したがって、本実施の形態6の半導体装置65においても、その平面視において、図68及び図69に示すように、4本のリード端子2それぞれの隣り合った第1下面2c間の距離Pは、隣り合った上面2a間の距離Qよりも長くなっている(P>Q)。なお、4本のリード端子2それぞれの第1下面2c間の距離P、及び上面2a間の距離Qは、4本のリード端子2の配列方向に沿った方向の距離であるが、4本のリード端子2の対角線方向の距離においても前記P>Qの関係は成立している。
このように、本実施の形態6の半導体装置65も、封止体4の裏面4bに露出する4本のリード端子2の第1下面2c間の距離を上面2a間の距離より長くすることにより、実装基板等への半田実装時の半田ブリッジの発生を抑制することができる。
また、それぞれのリード端子2はオーバーハング部2iを有しており、そのオーバーハング部2iの下面、つまり第2下面2dの部分が封止体4に食い込んでいる。このような構造にしているのは、リード端子2の抜けを防止するためであり、前述の図61のステップSt4及び図62(d)で説明したNiめっき63の断面形状を、マッシュルーム(きのこ)形状にするのも、このためである。
以上の結果、半導体装置65の小型化・薄型化を図りつつ、半導体装置65の信頼性の向上を図ることができる。
本実施の形態6の半導体装置65のその他の構造とその他の効果については、実施の形態1の半導体パッケージ6のものと同様であるため、その説明は省略する。
次に本実施の形態6の半導体装置65の製造方法について説明する。本実施の形態6の半導体装置65の基本的な製造方法は、前述の実施の形態3で説明したものと同じである。図72に本発明の実施の形態6の半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図を示す。図22の製造フロー図と異なる点は以下の3つである。
1つ目は、図72の製造フローは、図22のステップS3のフレームテープ貼り付けの工程が削除されている。これは、エッチングフレームから電鋳フレームになったことによる効果の1つであり、SUS58がフレームテープ13の役割を果たすようになるので、フレームテープ13を不要にすることができる。
2つ目は、図22のステップS6のテープ剥離の工程が、図72のステップS6aのSUS剥離工程に変わっている。図73は図72の半導体装置の組み立てにおけるSUS剥離後の構造の一例を示す平面図、図74は図73のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図である。図73及び図74に示すように、一括封止体14の裏面側(リード端子2の下面側)に貼り付けられたSUS58を剥離する。
3つ目は、図22のステップS9のPKGダイシング(P−DG)の工程が、一括封止体14とリード端子2との2材料を切断していたのに対し、図72のステップS9aのダイシング(P−DG)は、一括封止体14の1材料のみを切断するようになっている。図75はPKGダイシング時の詳細構造の一例を示す断面図、図76は図75に示すPKGダイシング後の構造の一例を示す平面図である。本実施の形態6の半導体装置65は、電鋳フレームを用いており、各リード端子2は上記で説明したようにめっきで個々に積み上げて形成されているので、エッチングフレームのように各パッケージ(半導体装置)間を跨る(連結された)部分が無い。したがって、PKGダイシングでリード端子2を切断することが無くなる。このように、電鋳フレームを用いることにより、リード端子を切断することが無くなり、一括封止体14のみを切断するようになるので、エッチングフレームを用いる場合に比べて、ダイシング時のブレードの進行スピードを上げることができる。また、一括封止体14よりも硬いリード端子を切断することが無くなるので、ブレードの耐久性を向上させることができる。なお、これらは、PKGダイシング工程の工程時間短縮、及び治工具費用の低減に繋がるものであって、半導体装置全体のコスト低減に有効である。
(実施の形態7)
図77は本発明の実施の形態7の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図78は図77に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図、図79は図77に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図、図80は図77に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。また、図81は図77に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図、図82は図81のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図83は図81のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図84は図77に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図である。
図77〜図84に示す本実施の形態7の半導体装置は、実施の形態1の半導体パッケージ6と同様に、リードフレームを用いて組み立てられる樹脂封止形の小型の半導体パッケージ67である。
本実施の形態7の半導体パッケージ67は、実施の形態1の半導体パッケージ6に比べて、リード端子2における封止体4の対向する一方の側面4cである第1側面4dに沿った方向の幅を広げたものである。
これは、フリップチップ接続における半導体チップ1の電極パッド1cのパッド配列の自由度を高める(フリップチップ接続時のフレキシビリティ性を向上させる)ために、リード端子2の幅を広げたものである。ここでは、実施の形態1の半導体パッケージ6の各リード端子2に比べて、0.06mm程度幅を広げてフリップチップ接続領域を拡大している。なお、リード端子2はその端部付近を、パッケージ個片化のためのダイシング時のストレス低減、ダイシング時のめっきバリ低減、及びリード端子2の引き抜き強度の向上、のために封止体4の内側に埋め込むオフセット部(ハーフエッチング部2h)を有している。そこで、リード端子2の幅を広げると、元々、半導体チップ1に比べて密着度が高くない金属製のリード端子2と樹脂とが接する箇所の直線長さが更に長くなって、リード端子2と樹脂との密着度が更に悪化し、その結果、オフセット部(ハーフエッチング部2h)における樹脂の保持力(リード端子2と樹脂の密着力)が弱まる。
この状態でパッケージダイシングを行うと、ダイシング時のストレスでリード端子2と樹脂の界面で剥離が発生する場合がある。
図77〜図84に示す本実施の形態7の半導体パッケージ67は、ダイシング時のリード端子2と樹脂の剥離を低減することが可能な構造を有するものである。
なお、本実施の形態7の半導体パッケージ67の基本的な構造については、実施の形態1の半導体パッケージ6と同様である。
図77〜図84を用いて本実施の形態7の半導体パッケージ67の構成について説明すると、複数の電極パッド(端子)1cが形成された主面1aとこの主面1aとは反対側の裏面1bとを備えた半導体チップ1と、半導体チップ1が搭載された上面2aとこの上面2aとは反対側の下面2bとを備えた複数のリード端子2と、主面4aとこの主面4aとは反対側の裏面4bとを備えた封止体4とを有している。
半導体パッケージ67は、4本のリード端子2を有しており、これら4本のリード端子2は、図82及び図83に示すようにそれぞれの上面2aが半導体チップ1のそれぞれに対応する電極パッド1cと金バンプ5を介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップ1は、4本のリード端子2に複数の金バンプ5を介してフリップチップ接続されている。
また、4本のリード端子2それぞれの下面2bは、図82及び図83に示すように封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cと、4本のリード端子2それぞれの上面2aと第1下面2cとの間に位置し、かつ封止体4内に配置された第2下面2dと、を有している。なお、上面2aから第2下面2dまでの距離(リード厚)は、上面2aから第1下面2cまでの距離(リード厚)よりも短い(薄い)。
すなわち、図80に示すように4本のリード端子2それぞれの第1下面2cが封止体4の裏面4bに露出しており、これら4本のリード端子2それぞれの第1下面2cが、本実施の形態7の半導体装置の外部端子となっている。
一方、4本のリード端子2それぞれの第2下面2dは、それぞれのリード端子2の裏面側がハーフエッチング加工されたことによって形成されたものであり、図82及び図83に示すように、第2下面2dは、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られたことにより形成されたものである。図84は裏面4b側から封止体4を透過して各リード端子2のハーフエッチング領域を示したものであり、図84中、斜線部がハーフエッチングされた領域であるハーフエッチング部2hを示している。したがって、それぞれのリード端子2において、このハーフエッチング部2hでは、リード端子2の厚さが薄くなっており、各リード端子2の厚さが薄くなった領域の封止体4の裏面4b側を向いた面が第2下面2dである。
さらに、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工されているため、各リード端子2において、半導体チップ1がフリップチップ接続された上面2aの面積より、封止体4の裏面4bに露出する第1下面2cの面積の方が小さい(上面2aの面積>第1下面2cの面積)。
したがって、半導体パッケージ67の平面視において、図82及び図83に示すように、4本のリード端子2それぞれの隣り合った第1下面2c間の距離Pは、隣り合った上面2a間の距離Qよりも長くなっている(P>Q)。なお、4本のリード端子2それぞれの第1下面2c間の距離P、及び上面2a間の距離Qは、4本のリード端子2の配列方向に沿った方向の距離であるが、4本のリード端子2の対角線方向の距離においても前記P>Qの関係は成立している。
また、4本のリード端子2それぞれは、上面2aと第2下面2dとに連なる側面2eをそれぞれ2つずつ有しており、図78及び図79に示すように、合計8つの側面2eが封止体4の4つの側面4c(2つの第1側面4dと2つの第2側面4e)にそれぞれ2つずつ露出している。
なお、封止体4の各側面4cにおいて、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、その周囲に封止体4の側面4cの一部が配置されている。すなわち、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、それぞれのリード端子2の裏面側の周縁部がハーフエッチング加工で削られて凹んだ形状となっており、その凹んだ部分(第2下面2d)を覆うようにモールドレジンが充填されていることで、各リード端子2それぞれの露出した側面2eは、封止体4の側面4cの一部によって囲まれている。つまり、オフセット部(ハーフエッチング部2h)となっている。
さらに、封止体4の各側面4c(対向する一方の一組の第1側面4dと、これら一組の第1側面4dと交差し、かつ同じく対向する他方の一組の第2側面4e)において、図81に示すように4本のリード端子2それぞれの側面2e間の距離Mは、上面2a間の距離Lより長くなっている(M>L)。
次に、本実施の形態7の半導体パッケージ67の特徴(実施の形態1の半導体パッケージ6と異なる部分)について説明する。
半導体パッケージ67では、図78に示す封止体4の側面4cに露出するリード端子2の側面側第1辺である第1辺2jの長さEが、図80に示す封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cの、前記側面側第1辺(第1辺2j)と同一方向の下面側第1辺である第1辺2kの長さFより短く形成されている(E<F)。
詳細には、図81に示すように、半導体パッケージ67の4つのリード端子2において、封止体4の4つの側面4cのうちの対向する一方の一組の第1側面4dに露出するリード端子2の側面2eを有する端部2mの幅を基部2pの幅より狭くしたものである。換言すると、それぞれのリード端子2の端部2mの両側の角部を切り欠いて端部2mの先端部の幅を基部2pより狭くした形状となっている。
これにより、図78に示すように封止体4の第1側面4dに露出するリード端子2の側面2eの第1辺(側面側第1辺)2jの長さEが、図80に示すように封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cの、前記第1辺2jと同一方向の第1辺(下面側第1辺)2kの長さFより短くなっている。
なお、ここでは、図81に示すように、封止体4の4つの側面4cのうちの対向する他方の一組の第2側面4eに露出するリード端子2の側面2eを有する端部2nの幅は狭くなっていない。換言すると、それぞれのリード端子2の他方の端部2nにおいては、その両側の角部は切り欠いていない。
なお、封止体4の4つの側面4cのうちの対向する一方の一組の第1側面4dに露出するリード端子2の側面2eを有する端部2mの幅を基部2pの幅より狭くしたことで、オフセット部(ハーフエッチング部2h)においてリード端子2と樹脂とが接する箇所の直線長さを短くすることができる。
次に、本実施の形態7の半導体パッケージ67の組み立て方法については、実施の形態3で説明した半導体パッケージ6の組み立て方法と同じであり、その重複説明は省略するが、複数のリード端子2が、図81に示す平面視において、図82に示す第1下面2c間の距離が、上面2a間の距離よりも長くなる(P>Q)ように形成され、かつ各リード端子2の一部の端部2mの幅が基部2pよりも狭くなるように形成された薄板状のリードフレーム12(図26参照)を準備し、前記リードフレーム12を用いて組み立てを行う。組み立ての際には、図78に示す封止体4の側面4c(第1側面4d)に露出するリード端子2の側面2eの第1辺2j(側面側第1辺)の長さEが、図80に示す封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cの、前記第1辺2jと同一方向の第1辺2kの長さFより短くなるように形成する(E<F)。
本実施の形態7の半導体パッケージ67及びその組み立て方法によれば、実施の形態1の半導体パッケージ6と同様の効果を得ることができる。すなわち、封止体4の裏面4bに露出する4本のリード端子2の第1下面2c間の距離が、リード端子2の上面2a間の距離よりも長い(4本のリード端子2のそれぞれの上面2a間の距離は、封止体4の裏面4b側の第1下面2c間の距離よりも短い)ことは、半導体装置の半田実装時の半田ブリッジ発生の抑制と、半導体チップの搭載可能サイズの拡大の2つの事項を満足することができる。これにより、半導体パッケージ67の小型化・薄型化を図りつつ、半導体パッケージ67の信頼性の向上を図ることができる。
さらに、本実施の形態7の半導体パッケージ67では、封止体4の第1側面4d(側面4c)に露出するリード端子2の側面2eの第1辺2jの長さEを、封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cの第1辺2kの長さFより短くしたことにより、リード端子2のオフセット部(ハーフエッチング部2h)の樹脂によって囲まれる箇所が増えるため、リード端子2の引き抜き強度を更に向上させることができる。
また、半導体パッケージ67の組み立てによれば、オフセット部(ハーフエッチング部2h)においてリード端子2と樹脂とが接する箇所の直線長さが短くなることにより、リード端子2と樹脂の密着度の低下を抑制することができ、ダイシング時にダイシングブレード17(図34参照)との摩擦等によってストレスが発生した際にもリード端子2と樹脂とが剥離することを低減できる。
さらに、封止体4の第1側面4dに露出するリード端子2の側面2eの第1辺2jの長さEを、封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cの第1辺2kの長さFより短くしたことにより、ダイシングするリード端子2の断面積を減らすことができ、ダイシング時に発生するストレスを低減することができる。
その結果、ダイシング時におけるリード端子2と樹脂との剥離発生を低減することができる。
また、ダイシング時に前記ダイシングブレード17で切断するリード端子2の量を少なくすることができるため、前記ダイシングブレード17の寿命を向上させることができる。
本実施の形態7の半導体パッケージ67のその他の構造とその他の効果、及び半導体パッケージ67の組み立て方法によって得られるその他の効果については、実施の形態1の半導体パッケージ6及びその組み立て方法のものと同様であるため、その説明は省略する。
次に、本実施の形態7の変形例について説明する。
図85は本発明の実施の形態7の第1変形例の半導体装置の構造を示す平面図、図86は図85に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図、図87は図85に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図、図88は図85に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。さらに、図89は図85に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図、図90は図89のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図91は図89のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図92は図85に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図である。
図85〜図92に示す第1変形例の半導体装置は、半導体パッケージ67とほぼ同様の半導体パッケージ68であるが、半導体パッケージ67との相違点は、図89に示すように、各リード端子2の樹脂内に埋め込まれた基部2pの両側の角部に外側に向かったR形状(円弧状)2qを形成したことである。
このようにリード端子2の基部2pの両側の角部に外側に向かったR形状(円弧状)2qを形成したことにより、オフセット部(ハーフエッチング部2h)においてリード端子2と樹脂とが接する箇所の直線長さを更に短くすることができる。
なお、各リード端子2の基部2pの両側に外側に向かったR形状2qを形成したことで、図88に示すように、封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cの角部にもR形状2qが形成される。
以上のように第1変形例の半導体パッケージ68では、リード端子2の樹脂内に埋め込まれた基部2pの両側の角部に外側に向かったR形状2qを形成したことにより、フリップチップの接続部の面積を確保しつつ、オフセット部(ハーフエッチング部2h)においてリード端子2と樹脂とが接する箇所の直線長さを、半導体パッケージ67の場合に比較して更に短くできるため、リード端子2と樹脂の密着度の低下を更に抑制することができる。
したがって、半導体パッケージ68の組み立てにおいて、ダイシング時に前記ダイシングブレード17(図34参照)との摩擦等によってストレスが発生した際にもリード端子2と樹脂とが剥離することを更に低減できる。
第1変形例の半導体パッケージ68のその他の構造とその他の効果、及び半導体パッケージ68の組み立て方法並びにその組み立て方法によって得られる効果については、実施の形態7の半導体パッケージ67及びその組み立て方法のものと同様であるため、その説明は省略する。
次に、図93は本発明の実施の形態7の第2変形例の半導体装置の構造を示す平面図、図94は図93に示す半導体装置のAから眺めた構造の一例を示す側面図、図95は図93に示す半導体装置のBから眺めた構造の一例を示す側面図、図96は図93に示す半導体装置の裏面側の構造の一例を示す裏面図である。さらに、図97は図93に示す半導体装置の構造の一例を封止体と半導体チップを透過して示す平面図、図98は図97のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図99は図97のB−B線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図100は図93に示す半導体装置のリード端子におけるハーフエッチング領域の一例を示す平面図である。
図93〜図100に示す第2変形例の半導体装置は、半導体パッケージ67とほぼ同様の半導体パッケージ69であるが、半導体パッケージ67との相違点は、図97に示すように、4つのリード端子2において、封止体4の4つの側面4cのうちの対向する一組の第1側面4dに露出するリード端子2の端部2mに切り欠き部2rが形成されているものである。
すなわち、封止体4の第1側面4dに露出するリード端子2の端部2mに、図97に示すように平面視で半円状を成す切り欠き部2rが形成され、この切り欠き部2rは、オフセット部(ハーフエッチング部2h)において、図99に示すように、リード端子2の上面2a側と封止体4の裏面4b側とに貫通しており、この切り欠き部2rに埋め込まれる樹脂(封止体4の一部)を介して上面2a側の樹脂と下面2b側の樹脂とが繋がった構造となっている。
したがって、図94に示すように、封止体4の第1側面4dにおいては、切り欠き部2rに埋め込まれた樹脂(封止体4の一部)がリード端子2の側面2eを左右に分断する形となって第1側面4dに露出した状態となっている。
つまり、分断されて短くなった2つの第1辺2jそれぞれの長さεの和(ε+ε)をEとすると、前記和Eは、図96に示すように封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cの、前記第1辺2jと同一方向の第1辺(下面側第1辺)2kの長さFより短くなっている(E<F)。
なお、ここでは、第2変形例の半導体パッケージ69においては、切り欠き部2rは、図97に示すように、封止体4の対向する他の一組の第2側面4eに露出する端部2nには形成されていないが、これに限定されない。切り欠き部を第2側面4eに露出する端部2nに形成してもよい。
以上のように第2変形例の半導体パッケージ69によれば、封止体4の第1側面4dに露出するリード端子2の端部2mに切り欠き部2rを形成したことで、切り欠き部2rに埋め込まれた樹脂がリード端子2の側面2eを分断する形で上面2a側の樹脂と下面2b側の樹脂とを繋ぐ構造となり、その結果、分断されたリード端子2の端部2mを樹脂によって囲むことができる。
これにより、半導体パッケージ69のリード端子2の引き抜き強度を半導体パッケージ67に比べて更に向上させることができる。
また、半導体パッケージ69の組み立てにおいて、ダイシングするリード端子2の断面積を半導体パッケージ67の場合に比較して更に減らすことができ、ダイシング時に発生するストレスを更に低減することができる。
その結果、ダイシング時のリード端子2と樹脂との剥離発生をさらに低減することができる。
さらに、ダイシング時に前記ダイシングブレード17(図34参照)で切断するリード端子2の量を半導体パッケージ67の場合に比較して更に少なくすることができるため、前記ダイシングブレード17の寿命を更に向上させることができる。
なお、本実施の形態7の半導体パッケージ67,68及び69においては、リード端子2の基部2pより幅が狭くなった端部2mを設けることや、端部2mに切り欠き部2rを設けることが、封止体4の対向する一方の一組の第1側面4dに露出する端部2m(4箇所)のみに施されている場合を説明したが、これに限定されるものではなく、封止体4の対向する他方の一組の第2側面4eに露出する端部2nに施されていてもよい。
例えば、半導体パッケージ67の場合、図79に示す封止体4の第2側面4eに露出するリード端子2の側面2eの第2辺(側面側第2辺)2sの長さを、図80に示す封止体4の裏面4bに露出するリード端子2の第1下面2cの、前記第2辺2sと同一方向の第2辺(下面側第2辺)2tの長さより短くする。あるいは、端部2nの幅をその両側を切り欠いて狭くしたり、端部2nに切り欠き部2rを設けてもよい。
さらに、リード端子2の端部2mと端部2nの両者に施されていてもよい。
また、本実施の形態7の半導体パッケージ67,68及び69におけるリード端子2の基部2pより幅が狭くなった端部2mを設けることや、端部2mに切り欠き部2rを設けることを、実施の形態1〜6における半導体装置6,8,19〜21及び65に対して適用することも可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態1〜6では、半導体装置のピン数が4本や6本の場合について説明したが、前記半導体装置のピン数は4本や6本に限定されることはなく、6本を越える本数であってもよい。
また、前述の実施の形態1〜4、及び6における金バンプ(バンプ、スタッドバンプ)5は、例えば銅(Cu)のスタッドバンプでもよい。さらに、前記実施の形態5におけるワイヤ22も、金線ではなく銅線でもよい。いずれも、材質を金から銅にすることで材料コストを低減できる。なお、ここで言う「金」は「金合金」を含み、「銅」は「銅合金」を含む。
また、前述の実施の形態1〜4、及び6におけるスタッドバンプは、金、もしくは銅のめっきバンプでもよい。めっきバンプは、ウエハプロセスで一括形成するので、1バンプ毎に形成するスタッドバンプに比べて、1バンプ当たりの加工コストを抑えることができる。さらに、Sn−Pb系の高融点半田やSn−Ag系の鉛フリー半田を用いた半田バンプでもよい。半田バンプは、前述のめっきで形成したものでもよいし、半田ペーストを印刷・リフローして形成したものでもよい。半田バンプはフラックスを介してリード端子に複数個搭載し、纏めてリフローすることにより、電気的接続を得ることができる。したがって、スタッドバンプに比べて1チップ当たりの加工コストを抑えることができる。
また、前述の実施の形態3で使用するリードフレーム12は、プレス加工により形成されたリードフレームでもよい。このとき、リード端子2それぞれの第2下面2dは、コイニング加工により形成するとよい。プレス加工やコイニング加工は、エッチング加工に比べて、リードフレーム1枚当たりの加工速度が速いので、リードフレームのコストを抑えることができる。
また、前述の実施の形態1〜4、及び6〜7で説明したフリップチップ接続構造は、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離Dを20μm以上確保し、モールドレジン(封止用樹脂)を充填する構造としたが、モールドレジンなどと同じ熱硬化性のエポキシ系樹脂のアンダーフィル(液状レジン)を用いてもよい。アンダーフィルレジンは、モールドレジンよりも流動性が高いので、半導体チップ1とリード端子2との間を隙間無く充填させることが可能である。そのため、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離Dを20μmよりも狭くすることができるので、モールドレジンで充填させる構造に比べて、半導体装置の厚さをさらに薄くすることができる。
また、半導体チップは、ボルテージレギュレータやボルテージディテクタに限定されるものではなく、例えばダイオードや各種センサにも適用可能である。
また、前述の実施の形態1〜4、及び6〜7で説明したフリップチップ接続構造は、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離Dを20μm以上確保し、モールドレジン(封止用樹脂)を充填する構造としたが、これに限定されない。例えば、レジン中のフィラー径を小径化し、流動性や充填性に問題が無ければ、半導体チップ1の主面1aと4本のリード端子2それぞれの上面2aとの間の距離Dが20μm以下の構造にすることができる。
本発明は、小型の電子装置に好適である。
1 半導体チップ
1a 主面
1b 裏面
1c 電極パッド(端子)
2 リード端子
2a 上面
2b 下面
2c 第1下面
2d 第2下面
2e 側面
2f 第1側面
2g 第2側面
2h ハーフエッチング部
2i オーバーハング部
2j 第1辺(側面側第1辺)
2k 第1辺(下面側第1辺)
2m,2n 端部
2p 基部
2q R形状
2r 切り欠き部
2s 第2辺
2t 第2辺
4 封止体
4a 主面
4b 裏面
4c 側面
4d 第1側面
4e 第2側面
5 金バンプ(バンプ、スタッドバンプ)
5a チャンファ部
5b 台座
5c 金ワイヤ部
5d 金ボール(ボール)
6 半導体パッケージ(半導体装置)
7 半導体チップ
7a 主面
7c 電極パッド(端子)
8 半導体パッケージ(半導体装置)
9 半田フィレット
10 実装基板
11 半導体ウェハ
11a チップ領域
12 リードフレーム
13 フレームテープ
14 一括封止体
15 ウェハリング
16 ダイシングテープ
17 ダイシングブレード
18 キャピラリ
18a インサイドチャンファ(ボール保管部)
19 SON(半導体装置)
20 QFN(半導体装置)
21 半導体パッケージ(半導体装置)
22 ワイヤ
51 半導体装置
52 半導体チップ
52a 主面
52b 電極パッド(端子)
53 ダイパッド
54 リード(リード端子)
55 ワイヤ
56 キャピラリ
56a インサイドチャンファ
57 金バンプ
57a チャンファ部
57b 台座
58 SUS
59 レジスト
60 フィルムマスク
61 保護フィルム
62 Auめっき
63 Niめっき
64 Agめっき
65 半導体パッケージ(半導体装置)
66 紫外線
67,68,69 半導体パッケージ(半導体装置)

Claims (10)

  1. 複数の電極パッドが形成された主面を備えた半導体チップと、
    前記半導体チップが搭載された上面と、前記上面とは反対側の下面と、を備え、前記半導体チップの前記複数の電極パッドとそれぞれ電気的に接続された複数のリード端子と、
    上面、前記上面とは反対側の下面、前記上面と下面とに連なる第1側面、および前記上面と前記下面とに連なり、前記第1側面と交差する第2側面を備え、前記半導体チップおよび前記複数のリード端子それぞれの一部を封止する封止体と、を有し、
    前記複数のリード端子それぞれの前記下面は、前記封止体の前記下面から露出する第1下面と、前記複数のリード端子それぞれの前記上面と前記第1下面との間に位置し、前記封止体内に配置された第2下面と、を有し、
    さらに、前記複数のリード端子のそれぞれは、前記上面と前記第1下面とに連なる第1側面と、前記上面と前記第2下面とに連なる第2側面と、を有し、
    平面視において、前記複数のリード端子それぞれの前記第1下面間の距離は、前記上面間の距離よりも長く、
    前記封止体の前記第1側面および前記下面において、前記複数のリード端子のそれぞれの前記第1側面と前記第1下面とは繋がった状態で露出し、
    前記複数のリード端子のそれぞれの前記第2側面の一部は、前記封止体の前記第2側面から露出している半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記封止体の前記第2側面において、前記複数のリード端子それぞれの前記第2側面の周囲は、前記封止体により囲まれている半導体装置。
  3. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記複数のリード端子それぞれの前記第2下面は、ハーフエッチング加工によって形成されている半導体装置。
  4. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記複数のリード端子それぞれの前記第2側面間の距離は、前記上面間の距離と同等以上である半導体装置。
  5. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記半導体チップの前記複数の電極パッドと、前記複数のリード端子の前記上面それぞれとが、バンプを介して電気的に接続されている半導体装置。
  6. 請求項5に記載の半導体装置において、
    前記バンプの主材料は金である半導体装置。
  7. 請求項6に記載の半導体装置において、
    前記複数のリード端子それぞれの前記上面には全面パラジウム(Pd)メッキが施されている半導体装置。
  8. 請求項5に記載の半導体装置において、
    前記半導体チップの前記主面と前記複数のリード端子それぞれの前記上面との間の距離は20μm以上である半導体装置。
  9. 請求項8に記載の半導体装置において、
    前記半導体チップの前記主面と前記複数のリード端子それぞれの前記上面との間に、前記封止体の一部が充填されている半導体装置。
  10. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記複数のリード端子それぞれの前記第1下面間の距離、および前記上面間の距離は、前記複数のリード端子の配列方向に沿った方向における距離である半導体装置。
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