JP5699322B2

JP5699322B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP5699322B2
Application number: JP2010217494A
Authority: JP
Inventors: 田正親増; 田幸治冨; 本任史岡; 木博通鈴
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: JP2012074495A

Description

本発明は、半導体装置に係り、とりわけ実装信頼性を向上させることが可能な半導体装置に関する。

近年、半導体装置は、高集積化や小型化技術の進歩、電子機器の高性能化と軽薄短小化の傾向から、ＬＳＩのＡＳＩＣに代表されるように、ますます高集積化、高機能化が進んできている。このように高集積化、高機能化された半導体装置においては、外部端子（ピン）の総和の増加や更なる多端子（ピン）化が要請されている。

このような半導体装置としては、リードフレームにＩＣチップ、ＬＳＩチップなどの半導体チップが搭載され、絶縁性樹脂で封止された構造をもつ半導体パッケージがある。このような半導体装置としては、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）やＳＯＮ（Small Outline Non-leaded Package）などの薄型で実装面積の小さいタイプのものが知られている。また半田ボールをパッケージの外部端子として備えた表面実装型パッケージであるＢＧＡ（Ball Grid Array）と呼ばれる樹脂封止型の半導体装置が量産されている。さらに、ＢＧＡの半田ボールに代えてマトリックス状の平面電極からなる外部端子が設けられた表面実装型パッケージとして、ＬＧＡ（Land Grid Array）と呼ばれる半導体装置が存在する。

このような従来の半導体装置として、例えば特許文献１および特許文献２に記載されたものが知られている。

特許文献１には、リードフレーム外形を円形状にすると共にリードを中央部のダイパッドから放射状に拡げた半導体集積回路装置が開示されている。この特許文献１によれば、ガルウイングリードパッケージとしては高い実装信頼性を得られるが、近年求められているパッケージの薄型化や小型化に対応できていない。

また、特許文献２には、チップを６角形以上の多角形（又は円形）にしたものが記載されている。特許文献２によれば、チップを６角形以上の多角形（又は円形）にしているが、このような多角形や円形のチップを製作することは難しいと考えられる。

特開平８−２２７９６４号公報特開平８−１３８９８８号公報

ところで、近年、例えばリードフレームタイプの小型の半導体装置（ＱＦＮ、ＳＯＮ、ＬＧＡ等）において、その実装信頼性を更に向上させることが求められている。とりわけ、半導体装置の熱膨張係数を実装基板の熱膨張係数に近づけることにより、例えば自動車等の高温環境下で使用されて半導体装置に熱ストレスが加わった際の実装信頼性を更に向上させることが望まれている。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、半導体装置の熱膨張係数を実装基板の熱膨張係数に近づけることにより、熱ストレスが加わった際の信頼性を向上させることが可能な半導体装置を提供することを目的とする。

本発明は、ダイパッドと前記ダイパッド周囲に配置された複数のリード部とを有するリードフレームと、前記ダイパッド上に載置された半導体素子と、前記複数のリード部の各々と前記半導体素子とを電気的に接続する導電部と、前記リードフレーム、前記半導体素子、および前記導電部を封止する封止樹脂部とを備え、前記封止樹脂部は、前記半導体素子および前記半導体素子周囲に設けられた中央領域と、前記中央領域周縁に位置する周縁領域とを有し、前記中央領域の厚みは、前記周縁領域の厚みより厚く、前記複数のリード部の各々は、それぞれ外方へ露出する外部端子を有し、前記複数のリード部の前記外部端子は、平面から見て１つの円周上に配置されているか、又は平面から見て互いに同心円の関係にある複数の円周上に千鳥状に配置されていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記複数のリード部の各々は、前記ダイパッドから外方へ放射状に延びる帯形状を有することを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記複数のリード部の各々は２つの外部端子を有し、一方の外部端子は、前記複数のリード部の各々の表面側に設けられた上部端子からなり、他方の外部端子は、前記複数のリード部の各々の裏面側に設けられた下部端子からなることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記複数のリード部の各々の内部端子と下部端子との間に、段部が形成されていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、複数の前記上部端子の少なくとも１つに、はんだボールが設けられていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、複数の前記上部端子の少なくとも１つに、放熱フィンが搭載されていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、複数の前記上部端子の少なくとも１つに、電子部品が搭載されていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記封止樹脂部の前記周縁領域において、前記複数のリード部の各々が表面側に露出していることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記封止樹脂部の前記中央領域は、截頭円錐状、円柱状、多角柱状、截頭多角錐状、またはドーム状の形状からなることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記ダイパッドは、表面側から見て円形状となっていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記ダイパッドは、裏面側から見て円形状となっていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記ダイパッドの表面の形状と裏面の形状とが互いに異なることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記ダイパッドに、外部端子を有する吊りリードが連結されていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記吊りリードの表面および裏面に、それぞれ前記封止樹脂部が入り込む凹部が形成され、前記吊りリードの表面の凹部と裏面の凹部との配置位置は、平面から見て相違することを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記ダイパッドの裏面は、前記封止樹脂部の外方に露出していることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記ダイパッドの裏面は、前記封止樹脂部の外方に露出しないことを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記ダイパッドの表面は、前記複数のリード部の各々の表面より裏面側に位置することを特徴とする半導体装置である。

本発明は、前記ダイパッドの表面周縁に沿ってフランジが設けられていることを特徴とする半導体装置である。

本発明によれば、封止樹脂部の中央領域の厚みを周縁領域より厚くすることにより、周縁領域の厚みを薄くし、熱膨張係数が相対的に低い封止樹脂部の体積を減らしている。このことにより、半導体装置全体の熱膨張係数を実装基板の熱膨張係数に近づけることができ、半導体装置を実装する際あるいは半導体装置を実装した後、半導体装置に熱が加わった際における、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態による半導体装置を示す斜視図。本発明の一実施の形態による半導体装置を示す断面図（図１のII−II線断面図）。本発明の一実施の形態による半導体装置を示す平面図であって、リード部の表面より上側の部分を省略して示す図。本発明の一実施の形態による半導体装置を示す裏面図。本発明の一実施の形態による半導体装置を示す断面図。本発明の一実施の形態による半導体装置を示す断面図。リードフレームの製造方法を示す断面図。半導体装置の製造方法を示す断面図。本発明の一実施の形態による半導体装置が実装基板上に実装されている状態を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す斜視図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図（図１０のXI−XI線断面図）。本発明の変形例による半導体装置を示す斜視図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図（図１２のXIII−XIII線断面図）。本発明の変形例による半導体装置を示す斜視図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図（図１４のXV−XV線断面図）。本発明の変形例による半導体装置を示す斜視図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図（図１６のXVII−XVII線断面図）。本発明の変形例による半導体装置を示す斜視図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図（図１８のXIX−XIX線断面図）。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す平面図であって、リード部の表面より上側の部分を省略して示す図。本発明の変形例による半導体装置を示す平面図であって、リード部の表面より上側の部分を省略して示す図。本発明の変形例による半導体装置を示す平面図であって、リード部の表面より上側の部分を省略して示す図。吊りリードの変形例を示す平面図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。本発明の変形例による半導体装置を示す断面図。

以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図９を参照して説明する。

半導体装置の構成
まず、図１乃至図６により、本発明の一実施の形態について説明する。図１乃至図６は、本発明の一実施の形態による半導体装置を示す図である。なお、図１においては、便宜上、リード部の本数を実際より少なく表示している（図１０、図１２、図１４、図１６、および図１８についても同様）。

図１乃至図４に示すように、半導体装置２０は、ダイパッド１５とダイパッド１５の周囲に配置された複数のリード部１６とを有するリードフレーム１０と、リードフレーム１０のダイパッド１５上に載置された半導体素子２１と、リードフレーム１０のリード部１６と半導体素子２１とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ（導電部）２２とを備えている。また、リードフレーム１０、半導体素子２１、およびボンディングワイヤ２２は、封止樹脂部２３によって樹脂封止されている。なお、半導体装置２０は、平面から見て矩形形状を有している。

封止樹脂部２３は、半導体素子２１および半導体素子２１周囲に設けられた中央領域２４と、中央領域２４周縁に位置する周縁領域２５とを有している。このうち、中央領域２４は、周縁領域２５から見て表面側に突出しており、中央領域２４の厚みは、周縁領域２５の厚みより厚くなっている。一方、周縁領域２５の表面は、各リード部１６の表面１６ａと同一平面上にある。すなわち周縁領域２５において、各リード部１６が表面側に露出している。このように封止樹脂部２３は、全体としてハット状（帽子状）に形成されている。

また、図１に示すように、封止樹脂部２３の中央領域２４は、截頭円錐状からなっている。すなわち中央領域２４の表面（上面）は平坦面となっており、中央領域２４の側面は傾斜したテーパー形状となっている。このように中央領域２４の側面をテーパー形状とすることにより、中央領域２４と周縁領域２５との間に生じる熱膨張係数が徐々に変化していくため、中央領域２４と周縁領域２５との間で熱膨張係数が急激に変化することを緩和することができる。なお、封止樹脂部２３としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはＰＰＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。

一方、リードフレーム１０は、全体として銅、銅合金、４２合金（Ｎｉ４２％のＦｅ合金）等の金属材料からなっている。リードフレーム１０のダイパッド１５およびリード部１６は、上述した金属材料からなる１枚の金属基板を用いて、例えばエッチング加工により各々形成されたものである。

図１および図４に示すように、ダイパッド１５は、表面側から見て円形状となるとともに、裏面側から見ても円形状となっている。また、図２に示すように、ダイパッド１５の裏面１５ｂは、その全体が封止樹脂部２３の外方に露出している。一方、ダイパッド１５の表面１５ａは、半導体素子２１の載置面となっており、封止樹脂部２３の中央領域２４内に完全に覆われている。

また、各リード部１６は、ダイパッド１５から外方へ向けて放射状に延びる帯形状を有しており、隣接するリード部１６同士は互いに電気的に絶縁されている。また、各リード部１６は、ボンディングワイヤ２２が接続される内部端子１７と、内部端子１７の周方向外側に設けられ、それぞれ外方へ露出する外部端子１８とを有している。この場合、各リード部１６は、それぞれ外部端子１８を２つ有している。すなわち各リード部１６は、各リード部１６の表面側に設けられた上部端子１８ａと、各リード部１６の裏面側に設けられた下部端子１８ｂとを有している。

図５および図６に示すように、これら各外部端子１８（上部端子１８ａおよび下部端子１８ｂ）には、それぞれはんだボール４１を設けることができる。図５は、上部端子１８ａ上にはんだボール４１を設けた例を示しており、図６は、下部端子１８ｂ上にはんだボール４１を設けた例を示している。なお、図５のように、上部端子１８ａ上にはんだボール４１を設ける場合、各はんだボール４１の高さは、中央領域２４の高さ（リード部１６の表面１６ａからの高さ）より高くすることが好ましい。本実施の形態において、上述したように、封止樹脂部２３の中央領域２４の厚みが、周縁領域２５の厚みより厚くなっている。これにより、はんだボール４１を周縁領域２５上の上部端子１８ａに設けることができ、この結果、はんだボール４１を含めた半導体装置２０全体の厚みを薄くすることができる。

また、図３および図４に示すように、複数のリード部１６の外部端子１８（上部端子１８ａおよび下部端子１８ｂ）は、平面から見て円周上に配置されている。すなわち図３に示すように、各上部端子１８ａは、２つの円周Ｃ_１およびＣ_２のうちいずれか一方の円周上に配置されており、かつ複数の上部端子１８ａは千鳥状に配列されている。円周Ｃ_１およびＣ_２は、互いに同心円の関係にあり、その径は円周Ｃ_１の方が大きい。なお、多数の上部端子１８ａをより密に配置するため、各上部端子１８ａの形状は、それぞれ円周Ｃ_１およびＣ_２の中心に近づくにつれて幅が狭くなる形状とすることが好ましい。このような上部端子１８ａの形状としては、例えば図３のような台形形状を挙げることができる。また、同様の理由により、内側の円周Ｃ_２に配置される上部端子１８ａの大きさが、外側の円周Ｃ_１に配置される上部端子１８ａの大きさよりも小さいことが好ましい。

同様に、図４に示す半導体装置２０の裏面において、各下部端子１８ｂは、２つの円周Ｃ_３およびＣ_４のうちいずれか一方の円周上に配置されており、複数の下部端子１８ｂは千鳥状に配列されている。また円周Ｃ_３およびＣ_４は、互いに同心円の関係にあり、その径は円周Ｃ_３の方が大きい。各下部端子１８ｂの形状についても同様に、それぞれ円周Ｃ_３およびＣ_４の中心に近づくにつれて幅が狭くなる形状とすることが好ましく、内側の円周Ｃ_４に配置される下部端子１８ｂの大きさが、外側の円周Ｃ_３に配置される下部端子１８ｂの大きさよりも小さいことが好ましい。なお、外部端子１８（上部端子１８ａおよび下部端子１８ｂ）の配置位置はこれに限られるものでなく、例えば、外部端子１８（上部端子１８ａおよび下部端子１８ｂ）を１つまたは３つ以上の円周上に配置することも考えられる。

一方、図１および図３に示すように、ダイパッド１５には、外部端子２９を有する吊りリード１９が連結されている。この吊りリード１９は、ダイパッド１５の四隅にそれぞれ設けられており、ダイパッド１５から放射状に延びている。吊りリード１９の外部端子２９は、各吊りリード１９の表面側に設けられた上部端子２９ａ（図１および図３参照）と、各吊りリード１９の裏面側に設けられた下部端子２９ｂ（図４参照）とから構成されている。なお、この外部端子２９（上部端子２９ａおよび下部端子２９ｂ）は、例えばグランド（ＧＮＤ）端子として用いることができる。このように構成することにより、吊りリード１９および外部端子２９を有効に利用することができる。なお、吊りリード１９の本数は４本に限られるものではなく、４本以外の数、例えば２本であっても良い。

また図１および図２において、半導体素子２１としては、従来一般に用いられている各種半導体素子を使用することが可能である。この半導体素子２１は、各々ボンディングワイヤ２２が取り付けられる、複数の端子部２１ａを有している。また、半導体素子２１は、例えばダイボンディングペーストにより、ダイパッド１５の表面１５ａに固定されている。

各ボンディングワイヤ２２は、例えば金等の導電性の良い材料からなり、それぞれその一端が半導体素子２１の端子部２１ａに接続されるとともに、その他端がリード部１６の内部端子１７に接続されている。

半導体装置の製造方法
次に、図１乃至図４に示す半導体装置２０の製造方法について、図７（ａ）−（ｄ）および図８（ａ）−（ｆ）を用いて説明する。なお、以下においては、１枚の金属基板１１から複数の半導体装置２０を製造する工程について説明するが、これに限らず、１枚の金属基板１１から１つの半導体装置２０を製造することも可能である。

まず図７（ａ）に示すように、リードフレーム１０を構成する金属基板１１を準備する。この金属基板１１としては、上述のように銅、銅合金、４２合金（Ｎｉ４２％のＦｅ合金）等からなる基板を使用することができる。なお金属基板１１は、その両面に対して脱脂等を行い洗浄処理を施したものを使用することが好ましい。

次に、金属基板１１の表裏に感光性レジストを塗布、乾燥し、これを所望のフォトマスクを介して露光した後、現像してエッチング用レジスト層３２、３３を形成する（図７（ｂ））。なお感光性レジストとしては、従来公知のものを使用することができる。

次に、エッチング用レジスト層３２、３３を耐腐蝕膜として金属基板１１に腐蝕液でエッチングを施す（図７（ｃ））。腐蝕液は、使用する金属基板１１の材質に応じて適宜選択することができ、例えば、金属基板１１として銅を用いる場合、通常、塩化第二鉄水溶液を使用し、金属基板１１の両面からスプレーエッチングにて行うことができる。

次いで、エッチング用レジスト層３２、３３を剥離して除去する。このようにして、ダイパッド１５と、ダイパッド１５周囲に配置された複数のリード部１６とを有するリードフレーム１０が得られる（図７（ｄ））。

このようにして得られたリードフレーム１０は、複数のダイパッド１５と複数のリード部１６とを有する多面付リードフレームからなっている。複数のダイパッド１５および複数のリード部１６は、タイバー３４を介して互いに連結されている（図８（ａ））。

次に、リードフレーム１０のダイパッド１５の表面１５ａ上に、半導体素子２１を搭載する。この場合、ダイボンディングペーストを用いて、半導体素子２１をダイパッド１５の表面１５ａ上に載置して固定する（ダイアタッチ工程）（図８（ｂ））。

次に、半導体素子２１の各端子部２１ａと、各リード部１６の内部端子１７とを、ボンディングワイヤ２２によって互いに電気的に接続する（ワイヤボンディング工程）（図８（ｃ））。

次に、リードフレーム１０に対して熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を金型３５を用いて射出成形またはトランスファ成形することにより、封止樹脂部２３を形成する（図８（ｄ））。これにより、リードフレーム１０、半導体素子２１、およびボンディングワイヤ２２を封止する。このとき、半導体素子２１および半導体素子２１周囲に中央領域２４が形成され、中央領域２４周縁に周縁領域２５が形成される。

次に、各半導体素子２１間の封止樹脂部２３をダイシングすることにより、リードフレーム１０を各半導体素子２１毎に分離する（図８（ｅ））。この際、まずリードフレーム１０をダイシングテープ３７上に載置して固定し、その後、例えばダイヤモンド砥石からなるブレード３８を回転させながら、各半導体素子２１間のリードフレーム１０および封止樹脂部２３を切断する。

このようにして、図１乃至図４に示す半導体装置２０を得ることができる（図８（ｆ））。

本実施の形態の作用効果
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態による半導体装置が実装基板上に実装されている状態を示す断面図である。

すなわち図９に示すように、本実施の形態による半導体装置２０は、実装基板４５上に配置して実装される。この場合、半導体装置２０は、リード部１６の下部端子１８ｂに設けられたはんだボール４１と、ダイパッド１５の裏面１５ｂに設けられたはんだ部４２とにより、実装基板４５に対して固定実装される。なお、実装基板４５は、主としてガラスエポキシ樹脂からなっている。

ところで、半導体装置２０には、実装基板４５にはんだにより実装する際、あるいは実装基板４５に実装された後の使用環境により、様々な熱が加わることが考えられる。この場合、半導体装置２０全体の熱膨張係数が実装基板４５の熱膨張係数と異なると、半導体装置２０と実装基板４５との熱膨張率の違いによって熱応力が生じる。この結果、とりわけ半導体装置２０と実装基板４５との間に位置するはんだボール４１およびはんだ部４２が破損してしまうおそれがある。

一般に、リードフレーム１０の熱膨張係数は、実装基板４５の熱膨張係数に比較的近い。これに対して封止樹脂部２３の熱膨張係数は、リードフレーム１０の熱膨張係数より小さい。一例として、（これに限定されるものではないが）、銅からなるリードフレーム１０、主としてガラスエポキシ樹脂からなる実装基板４５、エポキシ樹脂からなる封止樹脂部２３の熱膨張係数は、それぞれ約１７×１０^−６（／Ｋ）、約１６×１０^−６（／Ｋ）、約１０×１０^−６（／Ｋ）である。またＳｉからなる半導体素子２１の熱膨張係数は、約３．５×１０^−６（／Ｋ）である。

したがって、半導体装置２０に占める封止樹脂部２３の割合が大きければ大きいほど、半導体装置２０全体の熱膨張係数が実装基板４５の熱膨張係数から乖離する傾向がある。これに対して本実施の形態においては、封止樹脂部２３の中央領域２４の厚みを周縁領域２５より厚くする（すなわち周縁領域２５を薄くする）ことにより、熱膨張係数が相対的に低い封止樹脂部２３の体積を減らしている。このことにより、半導体装置２０全体の熱膨張係数を実装基板４５の熱膨張係数に近づけることができるので、半導体装置２０に熱が加わった際の熱応力を軽減し、実装信頼性を向上させることができる。

また本実施の形態によれば、複数のリード部１６の外部端子１８（上部端子１８ａおよび下部端子１８ｂ）は、平面から見て円周上に配置されている。したがって、半導体装置２０と実装基板４５との熱膨張の相違により生じる熱応力は、各外部端子１８に設けられたはんだボール４１に対して均等に加わるようになっており、特定のはんだボール４１が破損することを防止することができる。

また本実施の形態によれば、ダイパッド１５の裏面１５ｂは、封止樹脂部２３の外方に露出しているので、この裏面１５ｂ全体にはんだ部４２を設けて、ダイパッド１５を実装基板４５に取り付けることができる。また、半導体素子２１からの熱をダイパッド１５の裏面１５ｂから放熱することができる。さらに、ダイパッド１５は円形状となっているので、半導体装置２０に熱が加わった際、半導体装置２０と実装基板４５との熱膨張係数の相違による熱応力は、周方向均一に分散する。したがって、ダイパッド１５の裏面１５ｂに設けられたはんだ部４２のうち特定の部分に熱応力が集中することがなく、はんだ部４２の破損を防止することができる。

さらに本実施の形態によれば、封止樹脂部２３の周縁領域２５において、各リード部１６が表面側に露出しており、各リード部１６の表面側にも上部端子１８ａが設けられている。このことにより、上部端子１８ａだけを用いて半導体装置２０の試験を行うことができ、半導体装置２０の試験を行う際に下部端子１８ｂを傷付けるおそれがない。さらに、リード部１６の表面側にもはんだボール４１を設けることができるので、半導体装置２０の実装方法が多様化する。さらに、はんだボール４１を含む半導体装置２０を薄型化することができる。

半導体装置の変形例
次に、図１０乃至図３２により、本発明による半導体装置の各種変形例について説明する。図１０乃至図３２において、図１乃至図９に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１０および図１１は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ａを示している。すなわち図１０は、半導体装置２０Ａの斜視図であり、図１１は、半導体装置２０Ａの断面図である。図１０および図１１に示す半導体装置２０Ａにおいて、図１乃至図９に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部２３の中央領域２４は、円柱状からなっている。すなわち中央領域２４の上面が平坦であるとともに、中央領域２４の側面はリード部１６の表面１６ａに対して垂直である。このように構成した場合であっても、上述した図１乃至図９に示す実施の形態の効果と略同様の効果を得ることができる。このほか、中央領域２４の形状を多角柱形状もしくは截頭多角錐状としても良い。なお、封止樹脂部２３のうち、中央領域２４と周縁領域２５との境界部にかかる部分を、テーパーもしくは丸み形状とすることが好ましい。中央領域２４と周縁領域２５との間に生じる熱膨張係数が徐々に変化していくため、中央領域２４と周縁領域２５との間で熱膨張係数が急激に変化することを緩和し、そりを防止すると共に歪の集中をさけることができるからである。

図１２および図１３は、他の変形例による半導体装置２０Ｂを示している。すなわち図１２は、半導体装置２０Ｂの斜視図であり、図１３は、半導体装置２０Ｂの断面図である。図１２および図１３に示す半導体装置２０Ｂにおいて、図１乃至図９に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部２３の中央領域２４は、ドーム状からなっている。すなわち中央領域２４の表面全体が曲面からなっている。この場合、中央領域２４の表面が球面の一部分であっても良い。このように構成した場合でも、上述した図１乃至図９に示す実施の形態の効果と略同様の効果を得ることができる。

一方、図１４乃至図１９は、他の変形例による半導体装置２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅを示している。すなわち図１４は、半導体装置２０Ｃの斜視図であり、図１５は、半導体装置２０Ｃの断面図である。また図１６は、半導体装置２０Ｄの斜視図であり、図１７は、半導体装置２０Ｄの断面図である。また図１８は、半導体装置２０Ｅの斜視図であり、図１９は、半導体装置２０Ｅの断面図である。

図１４乃至図１９において、図１乃至図９に示す実施の形態と異なり、各リード部１６の表面側には上部端子１８ａが設けられておらず、また吊りリード１９の表面側にも上部端子２９ａが設けられていない。さらに、図１４乃至図１９において、中央領域２４の直径は、半導体装置２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅの一辺の長さと同一であるか、または半導体装置２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅの一辺の長さよりわずかに小さくなっている。このように構成することにより、上述した図１乃至図９に示す実施の形態による効果のほか、半導体素子２１の大きさに対する半導体装置２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ全体の大きさをコンパクトに構成できるという効果が得られる。なお、中央領域２４の形状は、図１４および図１５に示すように截頭円錐状としても良く、図１６および図１７に示すように円柱状としても良く、あるいは、図１８および図１９に示すようにドーム状としても良い。

図２０は、さらに他の変形例による半導体装置２０Ｆを示している。図２０において、各リード部１６の上部端子１８ａに、接着層５１を介して平面環状のリングスティフナ５２が接着されている。さらに、このリングスティフナ５２上に接着層５３を介して放熱フィン５４が搭載されている。リングスティフナ５２は、例えば銅または４２合金から構成することができ、放熱フィン５４は、例えばアルミニウムから構成することができる。このような構成により、放熱フィン５４を介して半導体素子２１からの熱を逃がすことができるため、熱に対する半導体装置２０Ｆの信頼性を更に向上することができる。

図２１は、他の変形例による半導体装置２０Ｇを示している。図２１において、各リード部１６の上部端子１８ａに、はんだ部または導電ペースト部５６を介して電子部品５７、５８が搭載されている。このような電子部品５７、５８としては、コンデンサ、抵抗素子、およびリングインターポーザ等を挙げることができる。なお、電子部品５７、５８が同種の電子部品からなっても良く、異種の電子部品からなっても良い。このような構成により、周縁領域２５上の空間を利用して、電子部品５７、５８を配置することができ、半導体装置２０Ｇをコンパクトなものとすることができる。

図２２および図２３は、それぞれ本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｈ、２０Ｉを示す平面図であって、リード部１６の表面より上側の部分を省略して示す図（図３に対応する図）である。図２２および図２３に示す半導体装置２０Ｈ、２０Ｉにおいて、図１乃至図９に示す実施の形態と異なり、ダイパッド１５の表面１５ａの形状と裏面１５ｂの形状とが互いに異なっている。すなわち、図２２において、ダイパッド１５は、表面１５ａ側から見て円形状であるとともに、裏面１５ｂ側から見て矩形形状となっている。また、図２３において、ダイパッド１５は、表面１５ａ側から見て矩形形状であるとともに、裏面１５ｂ側から見て円形状となっている。このように図２２および図２３に示す構成とした場合、封止樹脂部２３がダイパッド１５の周囲から中心側に入り込むため、ダイパッド１５と封止樹脂部２３との密着性を高めることができる。

図２４は、他の変形例による半導体装置２０Ｊを示す平面図であって、リード部１６の表面より上側の部分を省略して示す図（図３に対応する図）である。図２４に示す半導体装置２０Ｊにおいて、図１乃至図９に示す実施の形態と異なり、各吊りリード１９は、それぞれダイパッド１５から半導体装置２０Ｊの４辺の中心に向けて延びている。また、各リード部１６の表面側には上部端子１８ａが設けられていない。各リード部１６の内部端子１７は、２つの円周Ｃ_５およびＣ_６のうちいずれか一方の円周上に配置されている。この場合、半導体装置２０Ｊの４つの角部に吊りリード１９を設けていないので、リード部１６の本数を増やすことができ、半導体装置２０Ｊの多ピン化を図ることができる。

図２５は、リードフレーム１０の吊りリード１９の変形例を示す平面図である。図２５において、吊りリード１９のうち、外部端子２９の表面および裏面に、それぞれ封止樹脂部２３が入り込む凹部６１、６２が形成されている。図２５に示すように、吊りリード１９の表面の凹部６１と裏面の凹部６２との配置位置は、平面から見て相違しており、互い違いとなっている。これら凹部６１、６２は、金属基板１１を用いてリードフレーム１０を作製する際（図７（ａ）−（ｄ）参照）、それぞれハーフエッチングにより形成される。このような構成により、封止樹脂部２３が凹部６１、６２内に入り込むようになるので、吊りリード１９と封止樹脂部２３との連結強度を高めることができる。

また、図２６および図２７は、それぞれ本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｋ、２０Ｌを示す断面図である。図２６および図２７において、図１乃至図９に示す実施の形態と異なり、ダイパッド１５の裏面１５ｂは封止樹脂部２３の外方に露出しておらず、封止樹脂部２３によって完全に覆われている。このようにダイパッド１５の裏面１５ｂを封止樹脂部２３外方に露出しないようにすることにより、ダイパッド１５と封止樹脂部２３との密着性を高めることができる。

図２８および図２９は、それぞれ他の変形例による半導体装置２０Ｍ、２０Ｎを示す断面図である。図２８および図２９において、図１乃至図９に示す実施の形態と比べて、ダイパッド１５の厚みが薄くなっている。すなわちダイパッド１５の表面１５ａは、各リード部１６の表面１６ａより裏面側（すなわち低位置）に位置している。一方、ダイパッド１５の裏面１５ｂは封止樹脂部２３の外方に露出している。このようにダイパッド１５の厚みを薄くし、ダイパッド１５の表面１５ａを裏面側に位置させることにより、半導体装置２０Ｍ、２０Ｎを薄型に構成することができる。

図３０および図３１は、それぞれ他の変形例による半導体装置２０Ｐ、２０Ｑを示す断面図である。図３０および図３１において、図１乃至図９に示す実施の形態と異なり、ダイパッド１５の表面１５ａ周縁に沿って環状のフランジ４７が設けられている。そして半導体素子２１は、環状のフランジ４７の内側に収容されている。このようにダイパッド１５の表面１５ａ周縁にフランジ４７を設けたことにより、ダイパッド１５のダレや変形を防止することができる。

図３２は、さらに他の変形例による半導体装置２０Ｒを示す断面図である。図３２において、各リード部１６の内部端子１７と下部端子１８ｂとの間に、段部４８が形成されている。このような段部４８は、下部端子１８ｂにおけるリード部１６の厚みより薄く、かつ内部端子１７におけるリード部１６の厚みより厚くなっており、各リード部１６を２段エッチングすることにより形成することができる。このことにより、下部端子１８ｂ近傍におけるリード部１６の厚みを厚くすることができ、下部端子１８ｂ近傍におけるリード部１６の強度を高めることができる。他方、内部端子１７近傍においてリード部１６の厚みが薄くなっていることにより、内部端子１７をファインピッチ化することができる。なお、図３２において、ダイパッド１５の表面１５ａは、各リード部１６の表面１６ａより裏面側（すなわち低位置）に位置しており、半導体装置２０Ｒの薄型化が図られている。

なお、上述した図２６、図２８、図３０、および図３２に示す半導体装置２０Ｋ、２０Ｍ、２０Ｐ、２０Ｒは、中央領域２４の構成が図１乃至図４に示す半導体装置２０に対応している。他方、図２７、図２９、および図３１に示す半導体装置２０Ｌ、２０Ｎ、２０Ｑは、中央領域２４の構成が図１０および図１１に示す半導体装置２０Ａに対応している。

上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組み合わせることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１０リードフレーム
１５ダイパッド
１６リード部
１７内部端子
１８外部端子
１８ａ上部端子
１８ｂ下部端子
１９吊りリード
２０、２０Ａ〜２０Ｒ半導体装置
２１半導体素子
２２ボンディングワイヤ（導電部）
２３封止樹脂部
２４中央領域
２５周縁領域
２９外部端子
２９ａ上部端子
２９ｂ下部端子
４１はんだボール
４２はんだ部
４５実装基板
４７フランジ
４８段部
５４放熱フィン
５７、５８電子部品
６１、６２凹部

Claims

ダイパッドと前記ダイパッド周囲に配置された複数のリード部とを有するリードフレームと、
前記ダイパッド上に載置された半導体素子と、
前記複数のリード部の各々と前記半導体素子とを電気的に接続する導電部と、
前記リードフレーム、前記半導体素子、および前記導電部を封止する封止樹脂部とを備え、
前記封止樹脂部は、前記半導体素子および前記半導体素子周囲に設けられた中央領域と、前記中央領域周縁に位置する周縁領域とを有し、
前記中央領域の厚みは、前記周縁領域の厚みより厚く、
前記複数のリード部の各々は、それぞれ外方へ露出する外部端子を有し、前記複数のリード部の前記外部端子は、平面から見て１つの円周上に配置されているか、又は平面から見て互いに同心円の関係にある複数の円周上に千鳥状に配置されていることを特徴とする半導体装置。
前記複数のリード部の各々は、前記ダイパッドから外方へ放射状に延びる帯形状を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記複数のリード部の各々は２つの外部端子を有し、一方の外部端子は、前記複数のリード部の各々の表面側に設けられた上部端子からなり、他方の外部端子は、前記複数のリード部の各々の裏面側に設けられた下部端子からなることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
前記複数のリード部の各々の内部端子と下部端子との間に、段部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
複数の前記上部端子の少なくとも１つに、はんだボールが設けられていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
複数の前記上部端子の少なくとも１つに、放熱フィンが搭載されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
複数の前記上部端子の少なくとも１つに、電子部品が搭載されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
前記封止樹脂部の前記周縁領域において、前記複数のリード部の各々が表面側に露出していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の半導体装置。
前記封止樹脂部の前記中央領域は、截頭円錐状、円柱状、多角柱状、截頭多角錐状、またはドーム状の形状からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の半導体装置。
前記ダイパッドは、表面側から見て円形状となっていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の半導体装置。
前記ダイパッドは、裏面側から見て円形状となっていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項記載の半導体装置。
前記ダイパッドの表面の形状と裏面の形状とが互いに異なることを特徴とする請求項１０または１１記載の半導体装置。
前記ダイパッドに、外部端子を有する吊りリードが連結されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項記載の半導体装置。
前記吊りリードの表面および裏面に、それぞれ前記封止樹脂部が入り込む凹部が形成され、前記吊りリードの表面の凹部と裏面の凹部との配置位置は、平面から見て相違することを特徴とする請求項１３記載の半導体装置。
前記ダイパッドの裏面は、前記封止樹脂部の外方に露出していることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項記載の半導体装置。
前記ダイパッドの裏面は、前記封止樹脂部の外方に露出しないことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項記載の半導体装置。
前記ダイパッドの表面は、前記複数のリード部の各々の表面より裏面側に位置することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項記載の半導体装置。
前記ダイパッドの表面周縁に沿ってフランジが設けられていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項記載の半導体装置。