JP5910909B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

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。

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。

特開平８−２２７９６４号公報

また近年、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、とりわけ半導体装置に熱ストレスが加わった際の実装信頼性を向上させることが求められている。

ところで一般に、半導体装置の熱膨張係数と実装基板の熱膨張係数とは異なっている。したがって、例えば製造時に熱が加えられたり、または自動車等の高温環境下で使用されたときに、半導体装置に対して熱ストレスが加わる。この場合、半導体装置の熱膨張係数と実装基板の熱膨張係数との相違により熱応力が生じ、この熱応力が特定の箇所に集中すると、その箇所から半導体装置が破損してしまうおそれがある。

例えばＱＦＮパッケージは、特許文献１に示すガルウイング端子をもつＱＦＰパッケージと比べた場合、基板実装時の熱歪みを吸収する量が少ないため、実装信頼性が低くなってしまう。このためＱＦＮパッケージにおいては、基板実装時の熱歪みにより、特にパッケージのコーナー部の外部端子に熱応力が集中しやすく、このことが実装信頼性を低下させる原因となっている。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、半導体装置と実装基板との熱膨張係数の相違により生じる熱応力を半導体装置内で均一に分散させることにより、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および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、半導体装置において、ダイパッドと、ダイパッドの周囲に配置された複数のリード部とを含むリードフレームと、リードフレームのダイパッド上に載置された半導体素子と、リードフレームのリード部と半導体素子とを電気的に接続する導電部と、リードフレーム、半導体素子および導電部を封止する封止樹脂部とを備え、各リード部は、封止樹脂部の裏面に露出する外部端子を有し、各リード部は、ダイパッドの周囲において平面から見て少なくとも１つの円周上に配置され、ダイパッドおよびリード部は、それぞれ封止樹脂部から裏面側に向けて突出しており、封止樹脂部の角部に、各リード部の外部端子より面積が広く、かつダイパッド側に向けて徐々に先細となる追加の外部端子が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、追加の外部端子は、封止樹脂部の角部側から各リード部が配置された円周上まで延びていることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、半導体装置において、ダイパッドと、ダイパッドの周囲に配置された複数のリード部とを含むリードフレームと、リードフレームのダイパッド上に載置された半導体素子と、リードフレームのリード部と半導体素子とを電気的に接続する導電部と、リードフレーム、半導体素子および導電部を封止する封止樹脂部とを備え、各リード部は、封止樹脂部の裏面に露出する外部端子を有し、ダイパッドおよびリード部は、それぞれ封止樹脂部から裏面側に向けて突出しており、前記複数のリード部の外部端子は、ダイパッドの周囲において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、各リード部は導電部が接続される内部端子を有し、各リード部の内部端子は、平面から見て、対応するリード部の外部端子と重なるよう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、封止樹脂部は、直方体形状を有していることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、封止樹脂部の断面形状は、台形形状を有していることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、封止樹脂部は、半導体素子および半導体素子周囲に設けられた中央領域と、中央領域周縁に位置する周縁領域とを有し、中央領域の厚みは、周縁領域の厚みより厚いことを特徴とする半導体装置である。

本発明は、封止樹脂部の中央領域は、截頭円錐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、放射状部分または中継部分の上面に、他の半導体装置の裏面に接続可能な外部突出端子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、半導体装置の製造方法において、金属基板を準備する工程と、金属基板の表面側からハーフエッチングを施すことにより、金属基板に、リードフレームのダイパッドに対応するダイパッド対応部分と、ダイパッド対応部分周囲に配置され、平面から見て少なくとも１つの円周上に配置されるリード部に対応するリード部対応部分とを形成する工程と、金属基板のうちダイパッド対応部分に、複数の端子部を有する半導体素子を載置する工程と、半導体素子の各端子部と金属基板のリード部対応部分とを、導電部により接続する工程と、金属基板の表面側、半導体素子、および導電部を封止樹脂部により封止する工程と、金属基板の裏面側からエッチングを施すことにより、ダイパッド対応部分およびリード部対応部分からそれぞれダイパッドおよびリード部を形成するとともに、ダイパッドおよびリード部をそれぞれ封止樹脂部から裏面側に向けて突出させる工程とを備え、封止樹脂部の角部に、各リード部の外部端子より面積が広く、かつダイパッド側に向けて徐々に先細となる追加の外部端子が配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
本発明は、半導体装置の製造方法において、金属基板を準備する工程と、金属基板の表面側からハーフエッチングを施すことにより、金属基板に、リードフレームのダイパッドに対応するダイパッド対応部分と、ダイパッド対応部分周囲に配置され、リード部に対応するリード部対応部分とを形成する工程と、金属基板のうちダイパッド対応部分に、複数の端子部を有する半導体素子を載置する工程と、半導体素子の各端子部と金属基板のリード部対応部分とを、導電部により接続する工程と、金属基板の表面側、半導体素子、および導電部を封止樹脂部により封止する工程と、金属基板の裏面側からエッチングを施すことにより、ダイパッド対応部分およびリード部対応部分からそれぞれダイパッドおよびリード部を形成するとともに、ダイパッドおよびリード部をそれぞれ封止樹脂部から裏面側に向けて突出させる工程とを備え、前記複数のリード部の外部端子は、ダイパッドの周囲において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の製造方法である。

本発明によれば、各リード部の外部端子は、ダイパッドの周囲において平面から見て少なくとも１つの円周上に配置されている。このことにより、半導体装置と実装基板との熱膨張の相違により生じる熱応力は、各外部端子に設けられたはんだ部に対して均等に加わり、特定のはんだ部が破損することを防止することができる。この結果、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場合における、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。 本発明の一実施の形態による半導体装置を示す裏面（底面）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（変形例１）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例１）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例２）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例２）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例３）による半導体装置を示す断面図。 本発明の変形例（変形例３）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例３）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例４）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例４）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例５）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例５）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例６）による半導体装置を示す断面図。 本発明の変形例（変形例６）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例６）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例７）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例７）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例８）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例８）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例９）による半導体装置を示す断面図。 本発明の変形例（変形例１０）による半導体装置を示す断面図。 本発明の変形例（変形例１１）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例１１）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例１２）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例１２）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例１３）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例１３）による半導体装置を示す裏面（底面）図。 本発明の変形例（変形例１４）による半導体装置を示す平面図。 本発明の変形例（変形例１４）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７を参照して説明する。

半導体装置の構成
まず、図１乃至図４により、本発明の一実施の形態による半導体装置の構成について説明する。図１乃至図４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。

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を備えている。

リードフレーム１０のダイパッド１５上には、半導体素子２１が載置されている。リードフレーム１０の各リード部１６と、半導体素子２１の各端子部２１ａとは、それぞれボンディングワイヤ（導電部）２２によって電気的に接続されている。

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。

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、後述するエッチング加工により各々形成されたものである。

ダイパッド１５は、表面側から見て円形状となるとともに（図３）、裏面側から見ても円形状となっている（図４）。また、図２に示すように、ダイパッド１５は、封止樹脂部２３から裏面側に向けて突出しており、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内に完全に覆われている。

また、各リード部１６は、封止樹脂部２３から裏面側に向けて突出している。また、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。

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、裏面外方へ露出する外部端子１８とを有している。内部端子１７は、リード部１６の表面側に形成されており、外部端子１８は、リード部１６の裏面側に形成されている。

図２に示すように、各内部端子１７および各外部端子１８上には、それぞれめっき層２７が形成されている。このめっき層２７としては、例えば銀（Ａｇ）めっきまたはパラジウム（Ｐｄ）めっきを挙げることができる。

図３および図４に示すように、各内部端子１７および各外部端子１８は、それぞれ平面長方形形状を有している。このほか、内部端子１７および外部端子１８の形状としては、多角形、台形、円形、楕円形等であってもよい。

本実施の形態において、各リード部１６は、平面から見て同一の円周上に配置されている。

すなわち図３および図４に示すように、各リード部１６は、ダイパッド１５の周囲において１つの円周Ｃ_１上に配置されている。この場合、表面側において、各内部端子１７は円周Ｃ_１上に配置されており、裏面側において、各外部端子１８は円周Ｃ_１上に配置されている。なお、各リード部１６が円周上に配置されているとは、各リード部１６の中心が円周上に配置されていることをいう。

また、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り、特に限定されないが、例えば集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等を用いることができる。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。

封止樹脂部２３は、直方体形状を有している。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。なお、図１および図３において、便宜上、封止樹脂部２３を透明なものとして表示しているが、黒色等の不透明なものが用いられても良い。

なお、図２において、ダイパッド１５およびリード部１６は、その厚みの約半分が封止樹脂部２３から突出しているが、ダイパッド１５およびリード部１６を封止樹脂部２３から突出させる程度については、これに限られるものではない。

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５（ａ）−（ｆ）および図６（ａ）−（ｇ）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５（ａ）に示すように、リードフレーム１０を構成する平板状の金属基板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、現像することにより、各々所望のパターンを有するめっき用レジスト層３０、３１を形成する（図５（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。

次いで、めっき用レジスト層３０、３１に覆われた金属基板１１の表裏に電解めっきを施す（図５（ｃ））。これにより金属基板１１のうちめっき用レジスト層３０、３１に覆われていない領域に金属（例えば銀）を析出させて、金属基板１１上にめっき層２７を形成する。めっき層２７が銀めっきからなる場合、電解めっき用めっき液としては、シアン化銀およびシアン化カリウムを主成分とした銀めっき液を用いることができる。なお、めっき層２７の厚みは、例えば０．５μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。

続いて、めっき用レジスト層３０、３１を除去する（図５（ｄ））。この場合、例えばレジスト剥離液を用いることにより、めっき用レジスト層３０、３１を剥離除去することができる。

次に、金属基板１１の裏面側に、裏面テープ３９を貼着する（図５（ｅ））。

その後、金属基板１１の表面側のめっき層２７を耐腐蝕膜として、腐蝕液により金属基板１１の表面側のみをハーフエッチングする（図５（ｆ））。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の表面からスプレーエッチングにて行うことができる。

このようにして、金属基板１１の表面側に、ダイパッド１５に対応するダイパッド対応部分５５と、ダイパッド対応部分５５周囲に配置され、平面から見て１つの円周Ｃ_１上に配置されるリード部１６に対応するリード部対応部分５６とが形成される（図５（ｆ））。さらに、ダイパッド対応部分５５とリード部対応部分５６との間に、薄肉化されたハーフエッチング部分５７が形成される。なお、ダイパッド１５の表面をハーフエッチングすることにより半導体装置２０の内部構造を薄くして、薄い半導体装置２０を作製しても良い。

次に、金属基板１１のダイパッド対応部分５５上に、半導体素子２１を搭載する。この場合、例えばダイボンディングペーストを用いて、半導体素子２１をダイパッド対応部分５５上に載置して固定する（ダイアタッチ工程）（図６（ａ））。

次に、半導体素子２１の各端子部２１ａと、リード部対応部分５６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６（ｂ））。

次に、図示しない金型を用いて、金属基板１１に対して熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を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６（ｃ））。これにより、金属基板１１の表面側、半導体素子２１、およびボンディングワイヤ２２を封止する。

続いて、金属基板１１の裏面側から裏面テープ３９を除去する（図６（ｄ））。

次いで、金属基板１１の裏面側のめっき層２７を耐腐蝕膜として、腐蝕液により金属基板１１の裏面側のみをエッチングする。腐蝕液としては、金属基板１１の表面側をハーフエッチングする際に用いたものと同一のものを用いることができる（図５（ｆ）参照）。

この際、ダイパッド対応部分５５からリードフレーム１０のダイパッド１５が形成され、リード部対応部分５６からリードフレーム１０のリード部１６が形成される。この場合、各リード部１６は、ダイパッド１５の周囲において平面から見て１つの円周Ｃ_１上に配置される。

また、金属基板１１の裏面側をエッチングしたことにより、ハーフエッチング部分５７が除去され、これによりダイパッド１５およびリード部１６が、それぞれ封止樹脂部２３から裏面側に向けて突出するようになる。

次に、半導体装置２０の外縁となる部分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６（ｆ））。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６（ｇ））。

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７を用いて説明する。図７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７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の外部端子１８に設けられたはんだ部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。なおはんだ部４２は、全面にはんだ付けあるいは、はんだ部４１とほぼ同量のはんだドットをダイパッド１５の中心から放射状に、また円周状に配列して実装しても良い。

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部４１およびはんだ部４２が破損あるいは界面剥離を起こ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のうち、相対的に大きな割合を占める封止樹脂部２３の影響により、半導体装置２０全体の熱膨張係数は、実装基板４５の熱膨張係数から乖離する傾向がある。

本実施の形態によれば、複数のリード部１６の外部端子１８は、平面から見て１つの円周Ｃ_１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部４１に対して均等に加わるようになっており、特定のはんだ部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を設けることにより、ダイパッド１５を実装基板４５に取り付けることができる。さらに、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。

本実施の形態において、ダイパッド１５の形状は特段に限定されるものではないが、その態様として、円形状（円盤状）となっていることが好ましい。ダイパッド１５の形状が円盤状であれば、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。

とりわけダイパッド１５は、半導体装置２０の中心に設けられており、かつ半導体装置２０全体の面積に占める割合が大きいので、はんだ部４２を用いてダイパッド１５と実装基板４５とをしっかりと連結することができる。このように、半導体装置２０の中心部でダイパッド１５を実装基板４５に対して強固に連結しているので、半導体装置２０に熱応力が加わった場合でも、ダイパッド１５周囲に設けられた外部端子１８のはんだ部４１に与える熱ストレスの影響を軽減することができる。

さらに本実施の形態によれば、ダイパッド１５およびリード部１６は、それぞれ封止樹脂部２３から裏面側に向けて突出しているので、封止樹脂部２３と実装基板４５との間に隙間が形成され、接合部に発生する熱応力の吸収量を増し、半導体装置２０の基板実装寿命が向上する効果が得られる。

半導体装置の変形例
次に、図８乃至図３５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８乃至図３５において、図１乃至図７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。

（変形例１）
図８および図９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８は、半導体装置２０Ａの平面図（図３に対応する図）であり、図９は、半導体装置２０Ａの裏面図（図４に対応する図）である。

図８および図９に示す半導体装置２０Ａ（変形例１）において、図１乃至図７に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部２３の４つの角部に、それぞれ平面略卵形状の外部端子７１（追加の外部端子）が配置されている。各外部端子７１は、半導体装置２０Ａの裏面側に露出し、各リード部１６と同様に、それぞれ封止樹脂部２３から裏面側に向けて突出している。また各外部端子７１は、それぞれ外部端子１８より面積が広く、かつダイパッド１５側に向けて徐々に先細となっている。

このような外部端子７１は、例えばグランド（ＧＮＤ）端子として用いることができる。また、このような比較的大型の外部端子７１を用いることにより、半導体装置２０Ａを実装基板４５に実装する際、はんだ部４１を用いて外部端子７１を実装基板４５に対して強固に連結することができ、半導体装置２０Ａに熱ストレスが加わった際の実装信頼性を更に向上することができる。

なお、外部端子７１は封止樹脂部２３の４つの角部全てに設ける必要はなく、その一部の角部のみに設けても良い。

（変形例２）
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２０Ｂを示している。すなわち図１０は、半導体装置２０Ｂの平面図（図３に対応する図）であり、図１１は、半導体装置２０Ｂの裏面図（図４に対応する図）である。

図１０および図１１に示す半導体装置２０Ｂ（変形例２）において、図１乃至図７に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部２３は円柱形状を有している。この場合、封止樹脂部２３の外面を構成する円と、円周Ｃ_１とは、互いに同心円からなっている。

このような半導体装置２０Ｂを製造する場合、封止樹脂部２３を形成する工程（図６（ｃ）参照）において、円柱形状の金型を用いることにより、このような円柱状の封止樹脂部２３を作製することができる。

この場合、封止樹脂部２３が平面から見て円形状からなっているので、半導体装置２０Ｂに熱が加わった際、半導体装置２０Ｂと実装基板４５との熱膨張係数の相違による熱応力を周方向均一に分散させることができ、半導体装置２０Ｂの実装信頼性を更に向上することができる。

（変形例３）
図１２乃至図１４は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｃを示している。すなわち図１２は、半導体装置２０Ｃの断面図（図２に対応する図）であり、図１３は、半導体装置２０Ｃの平面図（図３に対応する図）であり、図１４は、半導体装置２０Ｃの裏面図（図４に対応する図）である。

図１２乃至図１４に示す半導体装置２０Ｃ（変形例３）において、図１乃至図７に示す実施の形態と異なり、各リード部１６は、平面から見て複数（２つ）の円周Ｃ_１およびＣ_２のうちいずれかの円周上に配置されている。

すなわち図１３に示すように、各リード部１６の内部端子１７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。

同様に、図１４に示す半導体装置２０Ｃの裏面において、各リード部１６の外部端子１８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、かつ千鳥状に配列されている。

なお、内部端子１７および外部端子１８の面積および形状は、それらが配置されている円周毎に異ならせても良い。

このように各リード部１６を複数の円周Ｃ_１およびＣ_２上に配置したことにより、半導体装置２０Ｃに熱ストレスが加わった際、はんだ部４１の実装信頼性を向上させることができるとともに、半導体装置２０Ｃの裏面において外部端子１８を効率良く配置することができ、半導体素子２１の多ピン化に対応することができる。

（変形例４）
図１５および図１６は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｄを示している。すなわち図１５は、半導体装置２０Ｄの平面図（図３に対応する図）であり、図１６は、半導体装置２０Ｄの裏面図（図４に対応する図）である。

図１５および図１６に示す半導体装置２０Ｄ（変形例４）は、図８および図９に示す変形例１と、図１２乃至図１４に示す変形例３とを組合せたものである。

すなわち、図１５および図１６に示す半導体装置２０Ｄにおいて、封止樹脂部２３の４つの角部に、それぞれ平面略卵形状の外部端子７１（追加の外部端子）が配置されている。また、各リード部１６は、平面から見て２つの円周Ｃ_１およびＣ_２のうちいずれかの円周上に配置されている。

（変形例５）
図１７および図１８は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｅを示している。すなわち図１７は、半導体装置２０Ｅの平面図（図３に対応する図）であり、図１８は、半導体装置２０Ｅの裏面図（図４に対応する図）である。

図１７および図１８に示す半導体装置２０Ｅ（変形例５）は、図１０および図１１に示す変形例２と、図１２乃至図１４に示す変形例３とを組合せたものである。

すなわち、図１７および図１８に示す半導体装置２０Ｅにおいて、封止樹脂部２３は、円柱形状を有している。また、各リード部１６は、平面から見て２つの円周Ｃ_１およびＣ_２のうちいずれかの円周上に配置されている。

（変形例６）
図１９乃至図２１は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｆを示している。すなわち図１９は、半導体装置２０Ｆの断面図（図２に対応する図）であり、図２０は、半導体装置２０Ｆの平面図（図３に対応する図）であり、図２１は、半導体装置２０Ｆの裏面図（図４に対応する図）である。

図１９乃至図２１に示す半導体装置２０Ｆ（変形例６）において、図１乃至図７に示す実施の形態と異なり、各リード部１６は、平面から見て複数（３つ）の円周Ｃ_１、Ｃ_２およびＣ_３のうちいずれかの円周上に配置されている。

すなわち図２０に示すように、各リード部１６の内部端子１７は、３つの円周Ｃ_１、Ｃ_２およびＣ_３のうちいずれかの円周上に配置されており、かつ千鳥状に配列されている。円周Ｃ_１、Ｃ_２およびＣ_３は、互いに同心円の関係にあり、その径は円周Ｃ_３、Ｃ_２、Ｃ_１という順に大きくなっている。

同様に、図２１に示す半導体装置２０Ｆの裏面において、各リード部１６の外部端子１８は、３つの円周Ｃ_１、Ｃ_２およびＣ_３のうちいずれかの円周上に配置されており、かつ千鳥状に配列されている。

なお、内部端子１７および外部端子１８を４つ以上の円周上に配置することも考えられる。また、内部端子１７および外部端子１８の面積および形状は、それらが配置されている円周毎に異ならせても良い。

このように各リード部１６を複数の円周Ｃ_１、Ｃ_２およびＣ_３上に配置したことにより、半導体装置２０Ｆに熱ストレスが加わった際の実装信頼性を向上させることができるとともに、半導体装置２０Ｆの裏面において外部端子１８を効率良く配置することができ、半導体素子２１の多ピン化に対応することができる。

（変形例７）
図２２および図２３は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｇを示している。すなわち図２２は、半導体装置２０Ｇの平面図（図３に対応する図）であり、図２３は、半導体装置２０Ｇの裏面図（図４に対応する図）である。

図２２および図２３に示す半導体装置２０Ｇ（変形例７）は、図８および図９に示す変形例１と、図１９乃至図２１に示す変形例６とを組合せたものである。

すなわち、図２２および図２３に示す半導体装置２０Ｇにおいて、封止樹脂部２３の４つの角部に、それぞれ平面略卵形状の外部端子７１（追加の外部端子）が配置されている。また、各リード部１６は、平面から見て３つの円周Ｃ_１、Ｃ_２およびＣ_３のうちいずれかの円周上に配置されている。

（変形例８）
図２４および図２５は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｈを示している。すなわち図２４は、半導体装置２０Ｈの平面図（図３に対応する図）であり、図２５は、半導体装置２０Ｈの裏面図（図４に対応する図）である。

図２４および図２５に示す半導体装置２０Ｈ（変形例８）は、図１０および図１１に示す変形例２と、図１９乃至図２１に示す変形例６とを組合せたものである。

すなわち、図２４および図２５に示す半導体装置２０Ｈにおいて、封止樹脂部２３は、円柱形状を有している。また、各リード部１６は、平面から見て３つの円周Ｃ_１、Ｃ_２およびＣ_３のうちいずれかの円周上に配置されている。

（変形例９）
図２６は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｉを示している。すなわち図２６は、半導体装置２０Ｉの断面図（図２に対応する図）である。

図２６に示す半導体装置２０Ｉ（変形例９）において、図１乃至図７に示す実施の形態と異なり、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。

この場合、封止樹脂部２３の中央領域２４は、截頭円錐形状からなっており、中央領域２４の側面はテーパー形状となっている。また、周縁領域２５は、平面矩形形状からなっていてもよく、平面円形状または平面多角形形状からなっていても良い。なお、中央領域２４の形状は、截頭円錐形状に限らず、例えば円柱形状、ドーム形状または截頭多角錐形状としても良い。

このような半導体装置２０Ｉを製造する場合、封止樹脂部２３を形成する工程（図６（ｃ）参照）において、截頭円錐形状の金型を用いることにより、このような截頭円錐形状の封止樹脂部２３を作製することができる。

このほかの構成は、図１乃至図７に示す実施の形態と略同一である。

このように、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。

（変形例１０）
図２７は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｊを示している。図２７は、半導体装置２０Ｊの断面図（図２に対応する図）である。

図２７に示す半導体装置２０Ｊ（変形例１０）において、図１乃至図７に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部２３の断面形状は、台形形状を有している。このような半導体装置２０Ｊを製造する場合、封止樹脂部２３を形成する工程（図６（ｃ）参照）において、各半導体装置２０Ｊに対応する個々の金型を用いることにより、このような形状の封止樹脂部２３を作製することができる（個別モールドタイプ）。

このように、封止樹脂部２３の断面形状を台形形状にすることにより、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２０Ｊ全体の熱膨張係数を実装基板４５（図７参照）の熱膨張係数に近づけることができるので、半導体装置２０Ｊ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。

（変形例１１）
図２８および図２９は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｋを示している。すなわち図２８は、半導体装置２０Ｋの平面図（図３に対応する図）であり、図２９は、半導体装置２０Ｋの裏面図（図４に対応する図）である。

図２８および図２９に示す半導体装置２０Ｋ（変形例１１）は、図８および図９に示す変形例１において、外部端子７１（追加の外部端子）を、封止樹脂部２３の４つの角部側から、各リード部１６が配置された円周Ｃ_１上まで径方向内側に延ばしたものである。

このように、外部端子７１（追加の外部端子）がリード部１６近傍まで延びていることにより、リード部１６に対する実装ストレスをさらに緩和することができる。

（変形例１２）
図３０および図３１は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｌを示している。すなわち図３０は、半導体装置２０Ｌの平面図（図３に対応する図）であり、図３１は、半導体装置２０Ｌの裏面図（図４に対応する図）である。

図３０および図３１に示す半導体装置２０Ｌ（変形例１２）は、図１５および図１６に示す変形例４において、外部端子７１（追加の外部端子）を、封止樹脂部２３の４つの角部側から、各リード部１６が配置された円周のうち最も内側の円周Ｃ_２上まで径方向内側に延ばしたものである。

このように、外部端子７１（追加の外部端子）がリード部１６近傍まで延びていることにより、リード部１６に対する実装ストレスをさらに緩和することができる。

（変形例１３）
図３２および図３３は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｍを示している。すなわち図３２は、半導体装置２０Ｍの平面図（図３に対応する図）であり、図３３は、半導体装置２０Ｍの裏面図（図４に対応する図）である。

図３２および図３３に示す半導体装置２０Ｍ（変形例１３）は、図２２および図２３に示す変形例７において、外部端子７１（追加の外部端子）を、封止樹脂部２３の４つの角部側から、各リード部１６が配置された円周のうち最も内側の円周Ｃ_３上まで径方向内側に延ばしたものである。

このように、外部端子７１（追加の外部端子）がリード部１６近傍まで延びていることにより、リード部１６に対する実装ストレスをさらに緩和することができる。

（変形例１４）
図３４および図３５は、本実施の形態の一変形例による半導体装置２０Ｎを示している。すなわち図３４は、半導体装置２０Ｎの平面図（図３に対応する図）であり、図３５は、半導体装置２０Ｎの断面図（図２に対応する図）である。

図３４および図３５に示す半導体装置２０Ｎ（変形例１４）において、複数のリード部１６のうち少なくとも１つの上面に、外部突出端子６５が形成されている。外部突出端子６５は、封止樹脂部２３（周縁領域２５）に形成された開口部２３ａから露出し形成され、半導体装置２０Ｎの上面からの接続を可能としている。なお外部突出端子６５には、はんだやＡｇペーストなど一般的な接続材を用いることが可能である。

このように、外部突出端子６５がリード部１６の上面に形成されることにより、図３５に示すように、下方の半導体装置２０Ｎの外部突出端子６５を、上方の半導体装置２０Ｎの外部端子１８に接続することができる。これにより、複数の半導体装置２０Ｎを上下に積層することが可能となる。

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。

例えば、図８乃至図２５、図２８乃至図３３に示す各変形例１〜８、１１〜１３と図２６に示す変形例９とを組合せ、図８乃至図２５、図２８乃至図３３に示す各半導体装置２０Ａ〜２０Ｈ、２０Ｋ〜２０Ｍにおいて、封止樹脂部２３の中央領域２４の厚みを周縁領域２５より厚くしても良い。あるいは、図８乃至図２５、図２８乃至図３５に示す各変形例１〜８、１１〜１３と図２７に示す変形例１０とを組合せ、図８乃至図２５、図２８乃至図３５に示す各変形例において、封止樹脂部２３の断面形状を台形形状としても良い。

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
２０、２０Ａ〜２０Ｍ 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
２７ めっき層
４５ 実装基板
５５ ダイパッド対応部分
５６ リード部対応部分
５７ ハーフエッチング部

Claims (11)

1. 半導体装置において、
   ダイパッドと、ダイパッドの周囲に配置された複数のリード部とを含むリードフレームと、
   リードフレームのダイパッド上に載置された半導体素子と、
   リードフレームのリード部と半導体素子とを電気的に接続する導電部と、
   リードフレーム、半導体素子および導電部を封止する封止樹脂部とを備え、
   各リード部は、封止樹脂部の裏面に露出する外部端子を有し、
   各リード部は、ダイパッドの周囲において平面から見て少なくとも１つの円周上に配置され、
   ダイパッドおよびリード部は、それぞれ封止樹脂部から裏面側に向けて突出しており、 封止樹脂部の角部に、各リード部の外部端子より面積が広く、かつダイパッド側に向けて徐々に先細となる追加の外部端子が配置されていることを特徴とする半導体装置。
2. 追加の外部端子は、封止樹脂部の角部側から各リード部が配置された円周上まで延びていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 半導体装置において、
   ダイパッドと、ダイパッドの周囲に配置された複数のリード部とを含むリードフレームと、
   リードフレームのダイパッド上に載置された半導体素子と、
   リードフレームのリード部と半導体素子とを電気的に接続する導電部と、
   リードフレーム、半導体素子および導電部を封止する封止樹脂部とを備え、
   各リード部は、封止樹脂部の裏面に露出する外部端子を有し、
   ダイパッドおよびリード部は、それぞれ封止樹脂部から裏面側に向けて突出しており、 前記複数のリード部の外部端子は、ダイパッドの周囲において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。
4. 各リード部は導電部が接続される内部端子を有し、各リード部の内部端子は、平面から見て、対応するリード部の外部端子と重なるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 封止樹脂部は、直方体形状を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
6. 封止樹脂部の断面形状は、台形形状を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
7. 封止樹脂部は、半導体素子および半導体素子周囲に設けられた中央領域と、中央領域周縁に位置する周縁領域とを有し、中央領域の厚みは、周縁領域の厚みより厚いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置。
8. 封止樹脂部の中央領域は、截頭円錐形状からなることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
9. 少なくとも１つのリード部の上面に、他の半導体装置の裏面に接続可能な外部突出端子が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置。
10. 半導体装置の製造方法において、
    金属基板を準備する工程と、
    金属基板の表面側からハーフエッチングを施すことにより、金属基板に、リードフレームのダイパッドに対応するダイパッド対応部分と、ダイパッド対応部分周囲に配置され、平面から見て少なくとも１つの円周上に配置されるリード部に対応するリード部対応部分とを形成する工程と、
    金属基板のうちダイパッド対応部分に、複数の端子部を有する半導体素子を載置する工程と、
    半導体素子の各端子部と金属基板のリード部対応部分とを、導電部により接続する工程と、
    金属基板の表面側、半導体素子、および導電部を封止樹脂部により封止する工程と、
    金属基板の裏面側からエッチングを施すことにより、ダイパッド対応部分およびリード部対応部分からそれぞれダイパッドおよびリード部を形成するとともに、ダイパッドおよびリード部をそれぞれ封止樹脂部から裏面側に向けて突出させる工程とを備え、
    封止樹脂部の角部に、各リード部の外部端子より面積が広く、かつダイパッド側に向けて徐々に先細となる追加の外部端子が配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 半導体装置の製造方法において、
    金属基板を準備する工程と、
    金属基板の表面側からハーフエッチングを施すことにより、金属基板に、リードフレームのダイパッドに対応するダイパッド対応部分と、ダイパッド対応部分周囲に配置され、リード部に対応するリード部対応部分とを形成する工程と、
    金属基板のうちダイパッド対応部分に、複数の端子部を有する半導体素子を載置する工程と、
    半導体素子の各端子部と金属基板のリード部対応部分とを、導電部により接続する工程と、
    金属基板の表面側、半導体素子、および導電部を封止樹脂部により封止する工程と、
    金属基板の裏面側からエッチングを施すことにより、ダイパッド対応部分およびリード部対応部分からそれぞれダイパッドおよびリード部を形成するとともに、ダイパッドおよびリード部をそれぞれ封止樹脂部から裏面側に向けて突出させる工程とを備え、
    前記複数のリード部の外部端子は、ダイパッドの周囲において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の製造方法。

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