JP5872320B2

JP5872320B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP5872320B2
Application number: JP2012038596A
Authority: JP
Inventors: 清志三田; 祐二梅谷; 俊哉奥津
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP2013175551A

Description

本発明は、プリフォーム材がアイランド上から流れ出すことを防止する半導体装置に関する。

従来の半導体装置の一実施例として、下記の構造が知られている。

図５（Ａ）は、リードフレーム３１を示すが、プリフォーム材３２が、リードフレーム３１のアイランド部３３上面に塗布される。複数のアース用のリード端子３４が、アイランド部３３と一体に形成され、複数のリード端子３５が、アイランド部３３の近傍に離間して形成される。そして、アイランド部３３近傍のリード端子３４には、アイランド部３３側へと隆起する隆起部３６が形成される。

図５（Ｂ）は、樹脂モールド後のリードフレーム３１を示すが、アイランド部３３上面には、半導体チップ３７がプリフォーム材３２により固定され、半導体チップ３７とリード端子３５とは金属線３８により電気的に接続される。そして、一点鎖線にて示す樹脂パッケージ３９は、アイランド部３３、リード端子３４、３５等を含むように形成される。このとき、隆起部３６により、プリフォーム材３２が、アイランド部３３側からリード端子３４側へと流れ出さない構造となる（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来の回路装置の一実施例として、下記の構造が知られている。

図６（Ａ）は、樹脂モールド後の回路装置４１を示すが、回路装置４１の樹脂パッケージ４２は、例えば、ダイシングにより切断され、樹脂パッケージ４２の４つの側面４３は、切断面となる。そして、樹脂パッケージ４２の側面４３からはリード４４が露出する。

図６（Ｂ）は、樹脂パッケージ４２の裏面４５側からの斜視図を示すが、その裏面４５には、アイランド４６及びリード４４が露出する。そして、アイランド４６は、裏面４５の中央領域に配置され、リード４４はアイランド４６を囲むように配置される（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４−２００５６１号公報（第４−５頁、第４−５図）特開２００９−１８８１４９号公報（第４−５頁、第１−２図）

図５（Ａ）に示すリードフレーム３１は、アイランド部３３近傍のリード端子３４に隆起部３６を有することで、半導体チップ３７をアイランド部３３に固着する際に、プリフォーム材３２が、リード端子３４側へと流れ出すことを防止する。しかしながら、隆起部３６は、切削刃物によりリード端子３４の一部を切り削ぐことで形成されるため、リード端子３４間のピッチが狭いパターン配置では、その加工が困難であるという問題がある。また、図６（Ｂ）に示す回路装置４１のように、リード４４が、アイランド４６周囲の狭い領域に密集して配置され、そのリード４４の長さが短い構造では、リード４４に対して図５の隆起部３６を形成することが難しいという問題がある。つまり、図５に示す隆起部３６の構造を採用するためには、リードフレーム３１のパターン配置やパッケージサイズ等が制約されるという問題もある。

また、図６（Ａ）に示すように、樹脂パッケージ４２では、その小型化に伴い、アイランド４６とリード４４の離間距離も最小幅に設計され、流れ出したプリフォーム材（図示せず）によりリード４４同士がショートし易く、あるいは、アイランド４６とリード４４とがショートし易いという問題がある。更に、微細型の樹脂パッケージ内に、半導体チップを複数配置する場合には、アイランドの配置を工夫する必要性が生じる。そして、例えば、アイランドが、樹脂パッケージの側面側に配置される場合には、樹脂パッケージ外部へとプリフォーム材が流れ出す恐れがあるという問題もある。また、アイランドと樹脂パッケージの境界面から水分が浸入し易くなる恐れや、剥離が発生し易くなる恐れがあるという問題もある。

前述した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の半導体装置は、アイランドと、前記アイランドの近傍に配置されるリードと、前記アイランドの一主面上に固着材を介して配置される半導体チップと、前記アイランド、前記リード及び前記半導体チップを被覆する樹脂封止体とを有し、前記アイランドの一主面側には、少なくとも前記半導体チップの固着領域と前記樹脂封止体の一側面との間に溝が形成され、前記溝は、前記アイランドの一主面と対向する他の主面まで貫通しない溝であり、前記アイランドは前記樹脂封止体の一側面から露出し、前記半導体チップの端部は、前記樹脂封止体の一側面から露出する前記リードの前記樹脂封止体内側の端部よりも前記樹脂封止体の一側面側へと配置されることを特徴とする。

本発明では、半導体チップの固着領域の外側のアイランドに、アイランドを貫通しない溝が形成されることで、プリフォーム材が、アイランドから流出することが防止される。

また、本発明では、アイランドに溝が配置されることで、樹脂パッケージの近傍まで半導体チップを配置することが実現され、更に、アイランドを介して樹脂パッケージ内への水分の浸入を防止し、剥離も防止できる。

また、本発明では、樹脂パッケージの側面から露出するアイランドの形状が、リード形状となることで、ダイシングブレードの片減りが防止される。

また、本発明では、樹脂パッケージの側面から露出するアイランドが、リード端子として用いることができる。

また、本発明では、アイランドに溝が配置されることで、１パッケージ内に複数の半導体チップが効率的に配置される。

本発明の実施の形態における半導体装置を説明するための（Ａ）斜視図、（Ｂ）平面図である。本発明の実施の形態における半導体装置を説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）平面図である。本発明の実施の形態における半導体装置を説明するための（Ａ）断面図、（Ｂ）断面図である。本発明の実施の形態における半導体装置を説明するための平面図である。従来の実施の形態における半導体装置を説明するための（Ａ）斜視図、（Ｂ）斜視図である。従来の実施の形態における半導体装置を説明するための（Ａ）斜視図、（Ｂ）斜視図である。

以下に、本発明の実施の形態である半導体装置について説明する。図１（Ａ）は、半導体装置の表面側からの斜視図である。図１（Ｂ）は、半導体装置の内部構造を説明するための平面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）は、アイランド上に半導体チップを固着する状況を説明する平面図である。図３（Ａ）は、図１（Ｂ）に示すＡ−Ａ線方向の断面図である。図３（Ｂ）は、図１（Ｂ）に示すＢ−Ｂ線方向の断面図である。図４は、ダイシング領域を説明するための平面図である。尚、図１（Ｂ）の平面図は、実際には樹脂パッケージの樹脂により見えない構造であるが、その内部構造を図示している。

図１（Ａ）に示す如く、半導体装置１は、例えば、ＭＡＰ（ＭａｔｒｉｘＡｒｒａｙＰａｃｋａｇｉｎｇｍｅｔｏｄ）型の樹脂パッケージ２から成る。リードフレームの複数の搭載部を一括して封止した後、ダイシングにより個片化するため、樹脂パッケージ２の側面３、４から複数のリード５が露出する。そして、露出するリード５は、樹脂パッケージ２の側面３、４とほぼ同一面を形成する。詳細は後述するが、樹脂パッケージ２の側面３からは、アイランド９（図１（Ｂ）参照）の先端領域６が露出し、その先端領域６は、例えば、リード５と同等な間隔にて区分して露出する。

図１（Ｂ）の一点鎖線１９は、樹脂パッケージ２の外形を示し、樹脂パッケージ２内には、２つのアイランド９、１０が配置され、アイランド９、１０は、樹脂パッケージ２の中央領域にて離間する。

アイランド９は、紙面Ｙ軸方向では、リード５に挟まれるように、樹脂パッケージ２の中央領域に配置される。一方、紙面Ｘ軸方向では、アイランド９の先端領域６が、樹脂パッケージ２の側面３から露出するように配置される。そして、半導体チップ１１は、例えば、パワー系のディスクリート型の半導体チップであり、Ａｇペースト、半田等のプリフォーム材２０（図２（Ａ）参照）によりアイランド９上に固着される。

図示したように、アイランド９には、半導体チップ１１の外周側の側辺に沿って溝１３、１４、１５が形成される。溝１３〜１５は、アイランド９を貫通しない程度の深さであり、プリフォーム材２０が、アイランド９外部へと流れ出すことを防止する。尚、アイランド９には、少なくとも樹脂パッケージ２の側面３近傍の溝１３が配置されていれば良く、任意の設計変更が可能である。

アイランド１０は、紙面Ｙ軸方向及び紙面Ｘ軸方向においても、その周囲にリード５またはアイランド９が配置され、アイランド１０は、樹脂パッケージ２から露出しない構造である。そして、半導体チップ１２は、半導体チップ１１を制御するためのＬＳＩ素子が内蔵された半導体チップであり、プリフォーム材によりアイランド１０上に固着される。

複数のリード５は、樹脂パッケージ２の側面３、４、７、８に露出するように、アイランド９、１０の周囲に配置される。そして、吊りリード１６、１７が、アイランド９、１０のコーナー部から樹脂パッケージ２のコーナー部へと延在するように配置される。図示したように、金属細線１８により、半導体チップ１１、１２間や半導体チップ１１、１２とリード５間が電気的に接続される。

図２（Ａ）は、アイランド９上にプリフォーム材２０が塗布された状態を示し、点線２１にて表示した領域が、半導体チップ１１の固着領域である。そして、アイランド９の先端領域６は、樹脂パッケージ２（一点鎖線１９にて表示）の側面３から露出し、先端領域６近傍のアイランド９には、樹脂パッケージ２の側面３に沿って溝１３が形成される。溝１３は、半導体チップ１１の固着領域よりも広い領域に渡り配置される。

また、先端領域６側のアイランド９には、溝１３よりも外側に凹部２２が形成され、凹部２２はアイランド９を貫通して形成される。詳細は図４を用いて後述するが、凹部２２間の離間距離Ｌ１は、リード５間の離間距離と同じ距離、あるいは、それに近い距離とすることで、ダイシングブレードの片減りが防止される。

図２（Ｂ）は、アイランド９上に半導体チップ１１が固着された状況を示す。

リード５とアイランド９とがショートしない構造とするため、パターン設計上、両者間の離間距離Ｌ２は、一定の距離が必要となる。そして、二点鎖線２３は、リード５が露出し、その内側にアイランド９が配置される構造の場合における仮想のアイランドの外周端部の位置を示す。

図示したように、本実施の形態では、アイランド９は、樹脂パッケージ２の側面３側まで配置され、半導体チップ１１は、二点鎖線２３よりも側面３側まで配置される。例えば、半導体チップ１１の端部が、リード５の長さよりも樹脂パッケージ２の側面３に近い位置に配置されることも可能である。この構造により、リード５の配置領域が、アイランド９の配置領域として利用でき、樹脂パッケージ２サイズの増大を抑えつつ、１つの樹脂パッケージ２内に２つの半導体チップ１１、１２（図１（Ｂ）参照）を内蔵することが実現される。

その一方、半導体チップ１１の固着領域が、リード５の配置ラインまで配置され、樹脂パッケージ２の側面３に近づくことで、プリフォーム材２０が、側面３から流れ出すという問題も考えられる。特に、プリフォーム材２０の塗布箇所が、側面３側へとずれた場合には、側面３側へと流れるプリフォーム材２０の量も多くなる。例えば、本来であれば、リード５の配置領域となるアイランド９の領域に溝１３が配置されることで、プリフォーム材２０は、溝１３内へと流れ込み、樹脂パッケージ２の側面３側へと流れ出すことが防止される。

図３（Ａ）は、樹脂パッケージ２のＡ−Ａ線方向（図１（Ｂ）参照）の断面を示すが、半導体チップ１１は、アイランド９上にプリフォーム材２０により固着され、半導体チップ１２は、アイランド１０上にプリフォーム材２０により固着される。

アイランド９等が形成されるフレームとしては、一般には銅を主材料とするフレームやＦｅを主材料とするフレームが用いられる。フレームの厚みは、例えば、２００μｍである。そして、アイランド９の表面側から、例えば、エッチング加工することで、溝１３が形成され、溝１３は、１００〜１５０μｍの深さを有し、アイランド９の裏面側まで貫通しない凹部となる。この構造により、アイランド９の裏面は、樹脂パッケージ２の裏面から露出する構造であるが、溝１３内に流れ込んだプリフォーム材２０が、樹脂パッケージ２の裏面側から流れ出すことが防止される。

また、アイランド９が樹脂パッケージ２の側面３から中央領域まで配置される構造のため、丸印２４に示す樹脂パッケージ２とアイランド９との境界領域から樹脂パッケージ２内へと水分が浸入し易いという問題が考えられる。また、両者２、９の境界面から剥離が発生し、同様に、樹脂パッケージ２内へと剥離が進行し易い問題が考えられる。

しかしながら、樹脂パッケージ２の樹脂が、溝１３内を充填することで、水分は、溝１３内を経路とするため、アイランド９の固着領域側まで浸入し難い構造となる。また、樹脂パッケージ２が、溝１３内へと食い込むことで、アンカー効果が得られ、剥離し難い構造となる。

尚、溝１３により、半導体チップ１１がアイランド９の紙面左側へと配置され、半導体チップ１１の端部が半導体チップ１２端部及びアイランド１０の端部から離間されることで、アイランド９、１０間の離間距離Ｌ３が、縮小された場合でも、半導体チップ１１、１２同士がショートし難い構造となる。また、アイランド１０側のアイランド９に上記した溝を形成する場合でも良い。また、半導体チップ１１の周囲に環状の上記溝が配置される場合でも良い。

図３（Ｂ）は、樹脂パッケージ２のＢ−Ｂ線方向（図１（Ｂ）参照）の断面を示すが、アイランド９には、半導体チップ１１の両側に溝１４、１５が形成される。溝１４、１５は、溝１３の構造と同様であり、アイランド９の裏面側まで貫通しない凹部となる。そして、溝１４、１５内に樹脂パッケージ２の樹脂が充填されることで、アンカー効果も得られる。尚、アイランド９とリード５間の離間距離Ｌ４、Ｌ５は、パターン設計上必要とされる距離であり、例えば、溝１４、１５を形成しない構造でも良く、この場合には、溝１４、１５の形成領域分だけアイランド９の幅を狭めることができ、樹脂パッケージ２の小型化が実現される。

図４は、リードフレームの各搭載部間のダイシング領域を示し、一点鎖線１９は、各樹脂パッケージ２の外周端部のラインである。

ダイシング領域２６、２７は、各搭載部間を格子状（紙面Ｘ軸方向及び紙面Ｙ軸方向）に配置される。ダイシング領域２６、２７には、リード５、アイランド９及び吊りリード１６、１７の端部側が配置され、樹脂パッケージ２の切断工程の際に、リード５等も樹脂と一緒に切断される。

図示したように、ダイシング領域２７周辺のアイランド９には、複数の貫通孔２８が形成されることで、ダイシング領域２７のアイランド９は、リード５幅の複数の領域に区分される。つまり、アイランド９の加工形状が、ダイシング領域２７を介して対峙する隣の搭載部のリード５と同じ形状となる。このフレーム構造に対して、ダイシング領域２６、２７をダイシングし、左右のダイシング面積を等しくすることで、ダイシングブレードの片減りが防止される。

尚、本実施の形態では、アイランド９の先端領域６が樹脂パッケージ２の側面３から露出させるが、特に、端子として用いない場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、側面３から露出するアイランド９の先端領域６が、ＧＮＤ用の端子として用いられる場合でもよい。

また、樹脂パッケージ２内に２つのアイランド９、１０が配置される場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、樹脂パッケージ２内に１つのアイランドが配置され、そのアイランドの一部が樹脂パッケージの側面から露出する場合にも、上述した溝１３の構造を採用することができる。同様に、樹脂パッケージ２内に３つ以上のアイランドが配置される場合にも、樹脂パッケージの側面から露出するアイランドに対して、上述した溝１３の構造を採用することができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

１半導体装置
２樹脂パッケージ
３側面
５リード
６アイランドの端部領域
９アイランド
１１半導体チップ
１３溝
２０プリフォーム材
２２凹部
２６ダイシング領域
２８貫通孔

Claims

アイランドと、
前記アイランドの近傍に配置されるリードと、
前記アイランドの一主面上に固着材を介して配置される半導体チップと、
前記アイランド、前記リード及び前記半導体チップを被覆する樹脂封止体とを有し、
前記アイランドの一主面側には、少なくとも前記半導体チップの固着領域と前記樹脂封止体の一側面との間に溝が形成され、前記溝は、前記アイランドの一主面と対向する他の主面まで貫通しない溝であり、前記アイランドは前記樹脂封止体の一側面から露出し、
前記半導体チップの端部は、前記樹脂封止体の一側面から露出する前記リードの前記樹脂封止体内側の端部よりも前記樹脂封止体の一側面側へと配置されることを特徴とする半導体装置。
前記溝よりも前記樹脂封止体の一側面側の前記アイランドは、前記一側面に対して凹凸形状に加工されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
前記凹凸形状に加工され、前記樹脂封止体の一側面から露出するアイランドは、リードとして用いられることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
前記アイランドは、それぞれ分離した複数の搭載領域に区分され、前記樹脂封止体の側面から露出する前記搭載領域には、前記溝が形成されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体装置。