JP6164536B2 - 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係り、とりわけ半導体装置の小型化を図るとともに半導体素子の多ピン化に対応することが可能な、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。具体的には、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。

特開平１１−１６３０２４号公報

このような従来の半導体装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。すなわち、特許文献１には、高信頼性を維持し、高密度化を低コストで行える半導体装置と、これを組立てるリードフレームやダウンサイジング化に好適の半導体装置の製造方法とを提供するものである。この半導体装置は、封止樹脂に形成された開口部を介して、半田ボールが他の基板と接合可能に露出している。

特許文献１記載の半導体装置は、ベースのＣｕ材を全てエッチングにより除去して、半田ボール付けを行ったＦａｎ−ｏｕｔ構造（端子部を半導体素子の周縁方向外方に配置した構造）からなるＢＧＡであるが、更に小型化および多ピン化を図るため、Ｆａｎ−ｉｎ／ｏｕｔ構造（端子部を半導体素子の周縁方向内方および外方に配置した構造）のパッケージを作製することは、その構造上困難であると考えられる。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、半導体装置の小型化を図るとともに半導体素子の多ピン化に対応することが可能な、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、ダイパッドとダイパッド周囲に配置されたリード部とを有するリードフレームと、リードフレームのダイパッド上に載置され、複数の端子部を有する半導体素子と、リードフレームのリード部と半導体素子の各端子部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、リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する中継部分とを含み、半導体素子の各端子部は、導電部により放射状部分または中継部分に接続され、放射状部分または中継部分の裏面に、ハーフエッチング部を形成し、放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部が設けられていることを特徴とする半導体装置である。

本発明において、ダイパッドは、半導体素子を支持する複数のダイパッド支持部からなることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、各ダイパッド支持部の裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部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、各ダイパッド支持部に、ダイパッド支持部から外方に向けて放射状に延びる放射状部分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、複数の中継部分のうち少なくとも一つは、リードフレームの全厚に対応する厚みを有する外部中継部分からなることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、複数の外部中継部分が設けられ、各外部中継部分は平面円形状をもち、各外部中継部分の中心は、それぞれ平面から見て同心円上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、複数の中継部分のうち少なくとも一つは、ハーフエッチングにより形成されるとともにリードフレームの全厚より薄い内部中継部分からなることを特徴とする半導体装置である。

本発明は、複数の内部中継部分が設けられ、各内部中継部分は平面円弧形状をもち、各内部中継部分を構成する円弧は、それぞれ平面から見て同心円上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、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、封止樹脂部の周縁領域内部に、周縁領域を補強する複数の補強部材が埋設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、封止樹脂部に複数の補強部材が埋設され、各補強部材は、封止樹脂部の周縁部においてそれぞれ封止樹脂部の裏面側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、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、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、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ハーフ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工程であって、リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する中継部分とを含み、かつ放射状部分または中継部分の裏面にハーフエッチング部が形成される、工程と、放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部を設ける工程とを備えた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、リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する中継部分とを含み、半導体素子の各端子部は、導電部により放射状部分または中継部分に接続され、放射状部分または中継部分の裏面に、ハーフエッチング部を形成し、放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部を設けている。これにより、基板側端子と接続するための接続端子部を、半導体素子の周縁方向内方および外方に分散して配置することができる（Ｆａｎ−ｉｎ／ｏｕｔ構造）。また、半導体素子の複数の端子部をまとめて一つの中継部分に接続し、この中継部分を介して、複数の端子部を１つの基板側端子に接続することができる。この結果、半導体装置を小型化するとともに、半導体素子の多ピン化に対応することができる。

本発明の一実施の形態による半導体装置を示す平面図であって、リードフレーム表面側の封止樹脂部を取り除いた状態を示す図。 本発明の一実施の形態による半導体装置を示す部分断面図（図１のＡ−Ａ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部分斜視図（図１のＢ方向から見た図）。 本発明の一実施の形態による半導体装置を示す外観斜視図。 本発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示す部分断面図（図２に対応する図）。 本発明の一実施の形態による半導体装置の製造方法を示す部分断面図（図２に対応する図）。 本発明の変形例による半導体装置を示す部分断面図（図２に対応する図）。 本発明の変形例による半導体装置を示す部分断面図（図２に対応する図）。 本発明の他の変形例による半導体装置を示す部分断面図（図２に対応する図）。 図９に示す半導体装置を示す外観斜視図（図４に対応する図）。 本発明の他の変形例による半導体装置を示す部分断面図（図２に対応する図）。 図１１に示す半導体装置を示す外観斜視図（図４に対応する図）。 本発明の他の変形例による半導体装置を示す部分断面図（図２に対応する図）。 本発明の他の変形例による半導体装置を示す部分断面図（図２に対応する図）。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図１４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３に示すように、本実施の形態による半導体装置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、複数の端子部２１ａを有する半導体素子２１とを備えている。

このうちリードフレーム１０のリード部１６と、半導体素子２１の端子部２１ａとは、ボンディングワイヤ（導電部）２２により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。

なお、図４に示すように、半導体装置２０は、平面から見て矩形形状を有しており、全体としてハット形状（帽子形状）を有している。

図１乃至図３において、リードフレーム１０は、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。

また、ダイパッド１５は、半導体素子２１を支持する複数（本実施の形態では４個）のダイパッド支持部１５ａからなっている。各ダイパッド支持部１５ａの表面は、半導体素子２１の載置面となっており、封止樹脂部２３によって完全に覆われている。各ダイパッド支持部１５ａの裏面は、後述するように、封止樹脂部２３から外方に露出するとともに、はんだ部２９が設けられている。

一方、図３および図４に示すように、リード部１６は、ダイパッド１５側から半導体素子２１の周縁方向外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分４１、４２と、放射状部分４１、４２周囲に位置する中継部分４３、４４とを含んでいる。

このうち複数の放射状部分４１、４２は、第１の放射状部分４１と、第２の放射状部分４２とからなっている。

各第１の放射状部分４１は、それぞれダイパッド支持部１５ａに連結されるとともに、各ダイパッド支持部１５ａから半導体素子２１の外方に向けて直線状に延びている。また、各第１の放射状部分４１は、半導体素子２１の周縁方向外方において、外部中継部分４３（後述）に連結されている。

第２の放射状部分４２は、半導体素子２１の周縁方向内方に位置する外部中継部分４３（後述）に連結されるとともに、この外部中継部分４３から半導体素子２１の外方に向けて直線状に延びている。半導体素子２１の周縁方向外方において、各第２の放射状部分４２の先端にボンディングワイヤ２２が接続されている。

一方、複数の中継部分４３、４４は、主に実装基板４５の基板側端子５１（図２）に接続するための外部中継部分４３と、主に端子部２１ａ同士または端子部２１ａと外部中継部分４３との接続を図るための内部中継部分４４とを含んでいる。この場合、外部中継部分４３と内部中継部分４４とは、それぞれ複数設けられている。

図１に示すように、各外部中継部分４３は、それぞれ平面円形状をもっている。この場合、各外部中継部分４３の中心は、それぞれ平面から見て同心円上に配置されている。外部中継部分４３の径は、例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。

すなわち、各外部中継部分４３の中心は、５つの円周Ｃ_１〜Ｃ_５のうちいずれか一つの円周上に配置されている。５つの円周Ｃ_１〜Ｃ_５は、互いに同心円の関係にあり、その径は、円周Ｃ_１から円周Ｃ_５に向かうにつれて徐々に大きくなっている。また、最も中心の円周Ｃ_１は、半導体素子２１の周縁方向内方に位置している。

一方、内部中継部分４４は、それぞれ平面円弧形状をもち、各内部中継部分４４を構成する円弧は、それぞれ平面から見て同心円上に配置されている。内部中継部分４４の幅は、例えば０．５ｍｍ〜１．２ｍｍとすることができ、内部中継部分４４の長さは、例えば１．０ｍｍ〜２．５ｍｍとすることができる。

すなわち、各内部中継部分４４は、上述した５つの円周Ｃ_１〜Ｃ_５のうちいずれか一つ（とりわけ円周Ｃ_３およびＣ_５）の円周上に配置され、各円周Ｃ_１〜Ｃ_５の一部を構成している。なお、内部中継部分４４の形状は、平面円弧形状に限られるものではなく、例えば各外部中継部分４３間を縫うように、平面鉤形状または平面クランク形状を有していても良い。

一方、半導体素子２１の各端子部２１ａは、ボンディングワイヤ２２により放射状部分４１、４２または中継部分（外部中継部分４３、内部中継部分４４）のいずれかに接続されている。

すなわち、図１に示すように、半導体素子２１の複数の端子部２１ａのうち一部の端子部２１ａは、ボンディングワイヤ２２により、外部中継部分４３に接続されている。また、他の一部の端子部２１ａは、ボンディングワイヤ２２により、内部中継部分４４に接続されている。さらに、他の一部の端子部２１ａは、ボンディングワイヤ２２により、第２の放射状部分４２に接続されている。

また、複数の内部中継部分４４のうち一部の内部中継部分４４は、ボンディングワイヤ２２により、半導体素子２１の端子部２１ａおよび外部中継部分４３に接続されている。
また、他の一部の内部中継部分４４は、ボンディングワイヤ２２により、複数の端子部２１ａに接続されている。

このように、複数の端子部２１ａをまとめて一つの内部中継部分４４に接続し、さらにこの内部中継部分４４を一つの外部中継部分４３に接続することにより、外部中継部分４３の数を全体の減らすことができる。このことにより、半導体装置２０内のスペースを効率良く利用することができ、半導体装置を小型化するとともに、半導体素子２１の多ピン化に対応することができる。なお、このように一つの内部中継部分４４にまとめて接続される端子としては、ＧＮＤ（グランド）端子や電源端子等を挙げることができる。

ところで、図２に示すように、リード部１６のうち、所望の放射状部分（第１の放射状部分４１、第２の放射状部分４２）または所望の中継部分（外部中継部分４３、内部中継部分４４）の裏面に、リードフレーム１０の全厚より薄いハーフエッチング部１７が形成されている。

すなわち、本実施の形態において、リード部１６のうち、内部中継部分４４、第１の放射状部分４１、および第２の放射状部分４２に、それぞれハーフエッチング部１７が形成されており、リードフレーム１０の全厚より薄く形成されている。これに対して各外部中継部分４３にはハーフエッチングが施されておらず、それぞれリードフレーム１０の全厚に対応する厚みを有している。

なお、リードフレーム１０の全厚は、半導体装置２０の構成にもよるが、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。また、ハーフエッチング部１７の厚みは、０．０２５ｍｍ〜０．２５ｍｍとすることが好ましい。

また、図２に示すように、所望の放射状部分（第１の放射状部分４１、第２の放射状部分４２）、所望の中継部分（外部中継部分４３、内部中継部分４４）、またはダイパッド１５のうちいずれかの裏面に、基板側端子５１と接続可能なはんだ部（接続端子部）２９が設けられている。

すなわち、本実施の形態において、各外部中継部分４３の裏面と、各ダイパッド支持部１５ａの裏面とに、それぞれはんだ部２９が設けられている。このはんだ部２９は、それぞれ封止樹脂部２３の裏面から外方に突出している。

一方、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、例えばダイボンディングペーストからなる固着剤２６により、ダイパッド１５のダイパッド支持部１５ａならびに半導体素子２１の内方に位置する外部中継部分４３、第１の放射状部分４１、および第２の放射状部分４２に固定されている。

また、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っている。

さらに、図２に示すように、リードフレーム１０の表面および裏面に、めっき層１９が形成されている。このめっき層１９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。

一方、図２および図４およびに示すように、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、平坦面からなっている。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４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、周縁方向外側に向けて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。

さらに、図１および図２に示すように、封止樹脂部２３の周縁領域２５の内部に、周縁領域２５を補強する複数の補強部材２７が埋設されている。各補強部材２７は、リードフレーム１０の一部から構成されており、それぞれ中央領域２４から外方に向けて放射状に延びている。これにより、封止樹脂部２３の角部における強度を向上させることができる。

この場合、図２に示すように、補強部材２７の表面は封止樹脂部２３（周縁領域２５）の薄い層によって覆われている。他方、図４に示すように、各補強部材２７は、周縁領域２５の側面から外方に露出している。さらに各補強部材２７の裏面外縁には切欠２８が形成されており、これにより、ダイシング時におけるブレード３８（後述）の摩耗を軽減することができる。

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５（ａ）−（ｆ）および図６（ａ）−（ｇ）を用いて説明する。

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。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１９を形成する。めっき層１９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１９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１９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、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））。

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からなる固着剤２６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））。この場合、ボンディングワイヤ２２は、リード部対応部分５６のうち、放射状部分４１、４２または中継部分（外部中継部分４３、内部中継部分４４）に対応する箇所にそれぞれ接続される。

次に、図示しない截頭円錐形の金型を用いて、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。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。

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１９を耐腐蝕膜として、腐蝕液により金属基板１１の裏面側のみをハーフエッチングする。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）。

このとき、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。この際、リード部１６を構成する複数の放射状部分４１、４２と中継部分（外部中継部分４３、内部中継部分４４）とが形成される。

また同時に、放射状部分４１、４２および内部中継部分４４の裏面に、ハーフエッチング部１７が形成される。さらに、ハーフエッチングにより、封止樹脂部２３の周縁領域２５内部に複数の補強部材２７が形成され、各補強部材２７の裏面に切欠２８が形成される。

次に、半導体装置２０の外縁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間のリードフレーム１０および封止樹脂部２３を切断する。

その後、外部中継部分４３およびダイパッド支持部１５ａの裏面に、はんだ部２９を設ける。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））。

なお、上記においては１枚の金属基板１１から複数の半導体装置２０を製造する方法について説明してきたが、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。

本実施の形態の作用効果
本実施の形態によれば、リード部１６は、ダイパッド１５側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分４１、４２と、放射状部分４１、４２周囲に位置する中継部分（外部中継部分４３、内部中継部分４４）とを含んでいる。また、半導体素子２１の各端子部２１ａは、ボンディングワイヤ２２により第２の放射状部分４２、外部中継部分４３、および内部中継部分４４に接続されている。さらに、放射状部分４１、４２および内部中継部分４４の裏面にハーフエッチング部１７を形成し、外部中継部分４３およびダイパッド支持部１５ａの裏面に、基板側端子５１と接続可能なはんだ部２９を設けている。

このことにより、基板側端子５１と接続するためのはんだ部２９を、半導体素子２１の周縁方向内方および外方に分散して配置することができる（Ｆａｎ−ｉｎ／ｏｕｔ構造）。

また、本実施の形態によれば、ボンディングワイヤ２２により、半導体素子２１の複数の端子部２１ａをまとめて一つの内部中継部分４４に接続し、この内部中継部分４４を介して複数の端子部２１ａを基板側端子５１に接続することができる。

この結果、半導体装置２０を小型化することができるとともに、半導体素子２１の多ピン化に対応することができる。

また、本実施の形態によれば、ダイパッド１５は、半導体素子２１を支持する複数のダイパッド支持部１５ａからなり、各ダイパッド支持部１５ａの裏面に、それぞれ基板側端子５１と接続可能なはんだ部２９が設けられている。このことにより、ダイパッド１５の裏面に複数のはんだ部２９を配置することができ、ダイパッド１５の裏面のスペースを有効に利用することができる。

さらに、本実施の形態によれば、各ダイパッド支持部１５ａに、ダイパッド支持部１５ａから外方に向けて放射状に延びる第１の放射状部分４１が連結されているので、ダイパッド支持部１５ａと、半導体素子２１の端子部２１ａとを容易に接続することができる。

ところで、半導体装置２０には、実装基板４５（図２）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２９が破損してしまうおそれがある。

本実施の形態によれば、各外部中継部分４３は平面円形状をもち、各外部中継部分４３の中心は、それぞれ平面から見て同心円上に配置されているので、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、各外部中継部分４３に設けられたはんだ部２９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２９が破損することを防止することができる。

さらに、本実施の形態によれば、各内部中継部分４４は平面円弧形状をもち、各内部中継部分４４を構成する円弧は、それぞれ平面から見て同心円上に配置されているので、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が周方向に均等に分散するようになっている。

また一般に、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。

さらに、本実施の形態によれば、封止樹脂部２３の中央領域２４は截頭円錐形状からなり、中央領域２４の側面をテーパー形状としている。このことにより、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。

半導体装置の変形例
なお、図１乃至図６に示す実施の形態においては、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

すなわち上述した実施の形態においては、リード部１６のうち、内部中継部分４４、第１の放射状部分４１、および第２の放射状部分４２には、それぞれハーフエッチング部１７が形成されており、リードフレーム１０の全厚より薄く形成されている。これに対して各外部中継部分４３には、ハーフエッチングが施されておらず、それぞれリードフレーム１０の全厚に対応する厚みを有している。

しかしながら、これに限らず、ハーフエッチング部１７は、必要に応じて第１の放射状部分４１、第２の放射状部分４２、外部中継部分４３、および内部中継部分４４のうちいずれの部分に形成しても良い。

例えば、図７の変形例に示すように、ハーフエッチングにより、少なくとも１つの外部中継部分４３をリードフレーム１０の全厚より薄く形成するとともに、少なくとも１つの内部中継部分４４に対してはハーフエッチングを行わず、リードフレーム１０の全厚に対応する厚みを有するようにしても良い。

この場合、はんだ部２９は、リードフレーム１０の全厚に対応する厚みを有する、内部中継部分４４、外部中継部分４３、およびダイパッド支持部１５ａに設けても良い。

また、図１乃至図６に示す実施の形態においては、外部中継部分４３の裏面と、ダイパッド支持部１５ａの裏面とに、それぞれはんだ部２９を設けている。

しかしながら、これに限らず、はんだ部２９は、必要に応じて第１の放射状部分４１、第２の放射状部分４２、外部中継部分４３、内部中継部分４４、およびダイパッド支持部１５ａのいずれの部分に形成しても良い。

例えば、図８の変形例に示すように、外部中継部分４３の裏面にのみはんだ部２９を設け、ダイパッド支持部１５ａの裏面には、はんだ部２９を設けなくても良い。

図９および図１０は、他の変形例による半導体装置２０Ａを示している。図９および図１０に示す半導体装置２０Ａは、一括樹脂モールドタイプの半導体パッケージからなっている。この半導体装置２０Ａにおいて、封止樹脂部２３は直方体形状を有している。

このような半導体装置２０Ａ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、截頭円錐形の金型を用いることなく、複数の半導体素子２１を一括封止する。この場合、専用の金型を用いる必要がないので、半導体装置２０Ａの製造が容易となり、半導体装置２０Ａの製造コストを削減することができる。

図１１および図１２は、さらに他の変形例による半導体装置２０Ｂを示している。図１１および図１２に示す半導体装置２０Ｂにおいて、図９に示す半導体装置２０Ａと異なり、各補強部材２７は、封止樹脂部２３の周縁部においてそれぞれ封止樹脂部２３の裏面側まで延びている。すなわち、各補強部材２７は、封止樹脂部２３の周縁部においてリードフレーム１０の全厚に対応する厚みを有している。他方、各補強部材２７のうち、封止樹脂部２３の周縁部に対応する領域以外は、ハーフエッチングにより薄肉に形成されている。

図１１および図１２に示すように、各補強部材２７の周縁部の裏面には、めっき層１９を介してはんだ部２９が設けられている。このように、封止樹脂部２３の周縁にはんだ部２９を設けたことにより、半導体装置２０Ｂを実装基板４５に実装する際、はんだの有無を半導体装置２０Ｂの側面から確認することができる。この他の構成は、図９に示す形態と略同様である。

図１３は、さらに他の変形例による半導体装置２０Ｃを示している。図１３に示す半導体装置２０Ｃにおいて、図９に示す半導体装置２０Ａ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２０Ｃ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２０Ｃ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２０Ｃ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２０Ｃ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。この他の構成は、図９に示す形態と略同様である。

図１４は、さらに他の変形例による半導体装置２０Ｄを示している。すなわち図１４は、半導体装置２０Ｄの部分断面図（図２に対応する図）である。

図１４に示す半導体装置２０Ｄ（変形例）において、複数の外部中継部分４３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（中央領域２４）に形成された開口部２３ａから露出し形成され、半導体装置２０Ｄ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が外部中継部分４３の上面に形成されることにより、図１４に示すように、下方の半導体装置２０Ｄの外部突出端子６５を、上方の半導体装置２０Ｄの外部中継部分４３に接続することができる。これにより、複数の半導体装置２０Ｄを上下に積層することが可能となる。なお、外部突出端子６５は、外部中継部分４３に限らず、第２の放射状部分４２または内部中継部分４４の上面に設けても良い。

なお、図７乃至図１４において、図１乃至図６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。

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合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
１１ 金属基板
１５ ダイパッド
１５ａ ダイパッド支持部
１６ リード部
１７ ハーフエッチング部
１９ めっき層
２０、２０Ａ−２０Ｄ 半導体装置
２１ 半導体素子
２１ａ 端子部
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
２６ 固着剤
２７ 補強部材
２８ 切欠
２９ はんだ部（接続端子部）
４１ 第１の放射状部分
４２ 第２の放射状部分
４３ 外部中継部分（中継部分）
４４ 内部中継部分（中継部分）
４５ 実装基板
５１ 基板側端子

Claims (8)

1. ダイパッドとダイパッド周囲に配置されたリード部とを有するリードフレームと、
   リードフレームのダイパッド上に載置され、複数の端子部を有する半導体素子と、
   リードフレームのリード部と半導体素子の各端子部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、
   リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する複数の中継部分とを含み、
   半導体素子の各端子部は、導電部により放射状部分または中継部分に接続され、
   放射状部分または中継部分の裏面に、ハーフエッチング部を形成し、
   放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部が設けられ、
   複数の中継部分は、リードフレームの全厚より薄い内部中継部分と、基板側端子に接続される外部中継部分とを含み、
   複数の内部中継部分が設けられ、各内部中継部分は平面円弧形状をもち、各内部中継部分を構成する円弧は、それぞれ平面から見て同心円上に配置され、かつ複数の外部中継部分が平面から見て同心円上に配置されることを特徴とする半導体装置。
2. 内部中継部分と外部中継部分とが、平面から見て同心円上に配置されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. ダイパッドとダイパッド周囲に配置されたリード部とを有するリードフレームと、
   リードフレームのダイパッド上に載置され、複数の端子部を有する半導体素子と、
   リードフレームのリード部と半導体素子の各端子部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、
   リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する複数の中継部分とを含み、
   半導体素子の各端子部は、導電部により放射状部分または中継部分に接続され、
   放射状部分または中継部分の裏面に、ハーフエッチング部を形成し、
   放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部が設けられ、
   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く、
   封止樹脂部の周縁領域内部に、周縁領域を補強する複数の補強部材が埋設され、
   補強部材は、中央領域から外方に向けて放射状に延び、
   複数の中継部分は、基板側端子に接続される外部中継部分を含み、
   各外部中継部分は平面円形状をもち、各外部中継部分の中心は、それぞれ平面から見て同心円上に配置されていることを特徴とする半導体装置。
4. ダイパッドとダイパッド周囲に配置されたリード部とを有するリードフレームと、
   リードフレームのダイパッド上に載置され、複数の端子部を有する半導体素子と、
   リードフレームのリード部と半導体素子の各端子部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、
   リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する複数の中継部分とを含み、
   半導体素子の各端子部は、導電部により放射状部分または中継部分に接続され、
   放射状部分または中継部分の裏面に、ハーフエッチング部を形成し、
   放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部が設けられ、
   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く、
   封止樹脂部の周縁領域内部に、周縁領域を補強する複数の補強部材が埋設され、
   補強部材の表面は、周縁領域の層によって全面的に覆われ、
   複数の中継部分は、基板側端子に接続される外部中継部分を含み、
   各外部中継部分は平面円形状をもち、各外部中継部分の中心は、それぞれ平面から見て同心円上に配置されていることを特徴とする半導体装置。
5. 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ハーフ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工程であって、リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する複数の中継部分とを含み、かつ放射状部分または中継部分の裏面にハーフエッチング部が形成される、工程と、
   放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部を設ける工程とを備え、
   複数の中継部分は、ハーフエッチングにより形成されるとともにリードフレームの全厚より薄い内部中継部分と、基板側端子に接続される外部中継部分とを含み、
   複数の内部中継部分が設けられ、各内部中継部分は平面円弧形状をもち、各内部中継部分を構成する円弧は、それぞれ平面から見て同心円上に配置され、かつ複数の外部中継部分が平面から見て同心円上に配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 内部中継部分と外部中継部分とが、平面から見て同心円上に配置されることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 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ハーフ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工程であって、リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する複数の中継部分とを含み、かつ放射状部分または中継部分の裏面にハーフエッチング部が形成される、工程と、
   放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部を設ける工程とを備え、
   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く、
   封止樹脂部の周縁領域内部に、周縁領域を補強する複数の補強部材が埋設され、補強部材は、中央領域から外方に向けて放射状に延び、
   複数の中継部分は、基板側端子に接続される外部中継部分を含み、
   各外部中継部分は平面円形状をもち、各外部中継部分の中心は、それぞれ平面から見て同心円上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。
8. 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ハーフ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工程であって、リード部は、ダイパッド側から外方に向けて放射状に延びる複数の放射状部分と、放射状部分周囲に位置する複数の中継部分とを含み、かつ放射状部分または中継部分の裏面にハーフエッチング部が形成される、工程と、
   放射状部分、中継部分、またはダイパッドのうちいずれかの裏面に、基板側端子と接続可能な接続端子部を設ける工程とを備え、
   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く、
   封止樹脂部の周縁領域内部に、周縁領域を補強する複数の補強部材が埋設され、
   補強部材の表面は、周縁領域の層によって全面的に覆われ、
   複数の中継部分は、基板側端子に接続される外部中継部分を含み、
   各外部中継部分は平面円形状をもち、各外部中継部分の中心は、それぞれ平面から見て同心円上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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