JP6494723B2

JP6494723B2 - 半導体パッケージ

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Publication number: JP6494723B2
Application number: JP2017210620A
Authority: JP
Inventors: 浩之水谷; 石橋　秀則; 秀則石橋; 秀浩吉岡; 石田　清; 清石田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: JP2018056571A

Description

この発明は、電磁波を遮蔽する機能を有する半導体パッケージに関するものである。

ＩＣチップ等の電子部品を内蔵する半導体パッケージとして様々な構造のものが用いられている。このうち、ＩＣチップを固定し半導体パッケージの内部配線として使われる薄板の金属であるリードフレームを用いた半導体パッケージ（ＱＦＮ（ＱｕａｄＦｌａｔＮｏＬｅａｄ）パッケージ等）が広く用いられている。

ＱＦＮパッケージ等の半導体パッケージは、リードフレームを構成するダイパッドにＩＣチップを銀ペースト又ははんだ等で接着する。そして、リードフレームを構成する端子と、ＩＣチップとを、金ワイヤ又はアルミワイヤで電気的に接続する。その後、ＩＣチップ及びワイヤを、湿気、ほこり、外部からの応力から守るために、エポキシ樹脂等で封止する。以上の工程により、半導体パッケージが製造される。これらの半導体パッケージは、安価であり、また、ＩＣチップで発生した熱の放熱性に優れるという利点がある。

一方、電子機器には、電子部品間の不要な電磁的干渉を抑え、誤動作を防ぐことが求められている。上述した半導体パッケージでは、ＩＣチップに入力又は出力される信号の一部が、端子及びワイヤから電磁波として放射される。ここで、ＩＣチップはエポキシ樹脂等で覆われているが、金属等の導電性部材で覆われていないため、電磁波が半導体パッケージの外部に放射される。この電磁波が複数の半導体パッケージ間で干渉し合うと、電子機器の誤動作の原因となる。

パッケージ内部で発生する電磁波を遮蔽することが可能な半導体パッケージとして、例えば特許文献１に記載の構成がある。これは、表面が導電性材料で覆われたセラミック又は金属のキャップを用いてＩＣチップを覆い、キャップの側面に取付けられたフィン及びねじを介して、キャップを放熱板に取付けた半導体パッケージである。この半導体パッケージでは、キャップ、フィン、ねじ及び放熱板が金属等の導電性部材で構成され、且つ電気的に接続されているため、電磁波の遮蔽が可能となる。

また、例えば特許文献２のように、リードフレームの代わりにプリント基板上にＩＣチップを実装し、ワイヤボンド及び樹脂モールドを施した後、モールド樹脂の表面を電磁波遮蔽膜でコーティングする構造もある。

特開２００３−３１９８７号公報特開２００９−２９０２１７号公報

しかしながら、特許文献１に示される構成では、セラミックキャップが高価である。また、キャップの側面にフィン及びねじを取付けるスペースが必要であり、半導体パッケージのサイズが大きくなるという課題がある。

また、特許文献２に示される構成では、プリント基板上にＩＣチップを実装しているため、リードフレーム上に実装する場合に比べて放熱性が悪いという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来構成に対して小型及び低価格で放熱性がよく、且つ電磁波を遮蔽することができる半導体パッケージを提供することを目的としている。

この発明に係る半導体パッケージは、電子部品と、電子部品を固定するダイパッド、及び内部配線である複数の端子を有する金属薄板と、電子部品と端子とを接続するワイヤと、電子部品及びワイヤを封止するモールド樹脂とを備えた半導体パッケージにおいて、金属薄板は、パッケージ面において端子を囲むように離散的に配置され、接地可能な複数の第２の端子を有し、モールド樹脂を覆い、第２の端子に当接して電気的に接続された導電性部材を備え、第２の端子は側面がモールド樹脂で覆われたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、従来構成に対して小型及び低価格で放熱性がよく、且つ電磁波を遮蔽することができる。

この発明の実施の形態１に係る半導体パッケージの構成を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る半導体パッケージの製造工程を示す図である。この発明の実施の形態１に係る半導体パッケージの別の製造工程を示す図である。この発明の実施の形態２に係る半導体パッケージの構成を示す断面図である。この発明の実施の形態３に係る半導体パッケージの構成を示す断面図である。この発明の実施の形態３に係る半導体パッケージの製造工程を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る半導体パッケージの構成を示す断面図である。
半導体パッケージは、薄板の金属であるリードフレームを用い、ＩＣチップ（電子部品）１を内蔵したものである。リードフレームは、図１に示すように、ＩＣチップ１を固定するダイパッド２と、半導体パッケージの内部配線である端子３とを有している。ＩＣチップ１はダイパッド２の上面に配置されている。なお、ダイパッド２は、ＩＣチップ１を固定する用途の他、放熱にも用いられる。

端子３は、パッケージ面において、ダイパッド２を囲むように配置された端子である。この端子３は、信号又は電源の入出力に用いる端子である。図１では、２つの端子３ａ，３ｂを示している。この端子３の底面は外部に露出しており、半導体パッケージが実装されるプリント基板（不図示）上の信号端子又は電源端子に接続可能に構成されている。また、端子３のその他の面はモールド樹脂６で覆われている。なお、信号端子又は電源端子を多く必要とする場合等には、この端子３を２周以上で構成してもよい。

また、リードフレームは、パッケージ面において、端子３を囲むように配置された端子（第２の端子）４も有している。この端子４は、島状に離散的に配置されていてもよいし、一続きに繋がっていてもよい。図１の例では、２つの端子４ａ，４ｂを示している。この端子４の底面は外部に露出しており、上記プリント基板上のグランド端子に接続可能（接地可能）に構成されている。また、端子４の外側の側面（図１の例では、端子４ａの左側面、端子４ｂの右側面）は、外部に露出又は導体膜（導電性部材）７に当接している。また、端子４のその他の面はモールド樹脂６で覆われている。

また、ＩＣチップ１上の端子と端子３とは、ワイヤ５により電気的に接続されている。また、ＩＣチップ１及びワイヤ５は、湿気、ほこり、外部からの応力から守るため、モールド樹脂６により封止されている。

また、モールド樹脂６は、導体膜７により覆われている。図１の例では、導体膜７は、モールド樹脂６の上面及び側面、及び端子４の外側の側面を覆っている。また、導体膜７と端子４は電気的に接続されている。

次に、上記のように構成される半導体パッケージの製造工程について、図２を参照しながら簡単に説明する。
半導体パッケージの製造工程では、まず、リードフレーム材から、エッチング等により、ダイパッド２、当該ダイパッド２を囲む端子３、及び当該端子３を囲む端子４を、所定間隔で複数作成する。この際、図２（ａ）に示すように、隣接する半導体パッケージの端子４部分については、それぞれの端子４を一体で構成する。

次に、ダイパッド２の上面に、ＩＣチップ１を配置して、銀ペースト又ははんだ等で接着する。そして、端子３とＩＣチップ１上の端子とをワイヤ５で接続する。その後、モールド樹脂６によりリードフレーム材上を覆うことで、ＩＣチップ１及びワイヤ５を封止する。これにより、図２（ａ）に示すような複数連なったパッケージが得られる。

その後、隣接する半導体パッケージの端子４部分を切断して、図２（ｂ）に示すように個片化する。その後、図２（ｃ）に示すように、それぞれの半導体パッケージを、導体膜７で覆う。

図２では、複数連なったパッケージを個片化した後に導体膜７で覆う場合について示した。それに対して、図３に示すように、導体膜７で覆った後に個片化するようにしてもよい。
すなわち、図３（ａ）に示すような複数連なったパッケージに対し、図３（ｂ）に示すように、隣接する半導体パッケージの端子４部分を途中まで切断する。そして、図３（ｃ）に示すように、それぞれの半導体パッケージを、導体膜７で覆う。そして、隣接する半導体パッケージの端子４部分を完全に切断して、図３（ｄ）に示すように個片化する。

なお、導体膜７の形成には、導電性部材のめっき、噴霧、塗布、又は導電性フィルムの接着等、さまざまな方法が適用可能である。

その後、半導体パッケージは、例えばプリント基板にリフロー実装され、ダイパッド２及び端子３，４はそれぞれ、プリント基板上に形成された端子と接続される。すなわち、ダイパッド２はプリント基板上の放熱用端子と接続され、端子３はプリント基板上の信号端子又は電源端子と接続され、端子４はプリント基板上のグランド端子と接続される。

次に、上記のように構成された半導体パッケージの動作について説明する。
図１に示す半導体パッケージの動作では、一方の端子３ａから信号が入力され、ワイヤ５を介してＩＣチップ１に入力される。このＩＣチップ１に入力された信号は、ＩＣチップ１内で所定の動作を行った後、ワイヤ５を介して他方の端子３ｂから出力される。一方、半導体パッケージに入力された信号の一部は、端子３及びワイヤ５等から電磁波として放射される。

しかしながら、図１に示す半導体パッケージでは、端子４と導体膜７が電気的に接続され、この端子４が不図示のプリント基板上のグランド端子と接続されている。そのため、ＩＣチップ１、ワイヤ５及び端子３が、接地された端子４及び導体膜７で覆われている。よって、端子３及びワイヤ５等から放射される電磁波は、半導体パッケージの外部には漏洩しない。同様に、半導体パッケージの外部に存在する電磁波は、半導体パッケージの内部には侵入しない。

また、ＩＣチップ１で発生した熱は、ダイパッド２を介して放熱される。ここで、本発明の半導体パッケージでは、ダイパッド２がリードフレーム材（金属）で構成されているため、放熱性に優れている。
また、本発明では、従来構成のようにセラミックキャップを用いず、リードフレームを用いているため、半導体パッケージを安価に構成することができる。また、本発明の半導体パッケージをプリント基板等に実装する際に従来構成のようなフィン及びねじ等が不要なため、従来構成に対して半導体パッケージのサイズを小型化することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、リードフレームが、端子３を囲むように配置され、接地可能な端子４を有し、また、モールド樹脂６を覆い、端子４に電気的に接続された導体膜７を設けたので、従来構成に対して小型、低価格で放熱性がよく、且つ電磁波を遮蔽することができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る半導体パッケージの構成を示す断面図である。この図４に示す実施の形態２に係る半導体パッケージは、図１に示す実施の形態１に係る半導体パッケージの端子４を端子（第２の端子）８に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

端子８は、端子３を囲むように配置された端子である。この端子８は、島状に離散的に配置されていてもよいし、一続きに繋がっていてもよい。図４の例では、２つの端子８ａ，８ｂを示している。この端子８の底面は外部に露出しており、上記プリント基板上のグランド端子に接続可能（接地可能）に構成されている。また、端子８の上面は、導体膜７に当接している。また、端子８のその他の面はモールド樹脂６で覆われている。すなわち、この端子８は、実施の形態１の端子４とは異なり、パッケージ面に対して水平方向の面（外側の側面）が、導体膜７と当接していない。

なお、導体膜７は、モールド樹脂６の上面及び側面及び端子８の上面を覆うよう構成されている。そして、導体膜７と端子８は電気的に接続されている。なお、端子８が一続きに繋がっている場合には、導体膜７はモールド樹脂６の側面には形成されていなくてもよい。

図４に示す構成においても、半導体パッケージに入力された信号の一部は、端子３及びワイヤ５等から電磁波として放射される。
しかしながら、図４に示す半導体パッケージでは、端子８と導体膜７が電気的に接続され、この端子８が不図示のプリント基板上のグランド端子と接続されている。そのため、ＩＣチップ１、ワイヤ５及び端子３が、接地された端子８及び導体膜７で覆われている。よって、端子３及びワイヤ５等から放射される電磁波は、半導体パッケージの外部には漏洩しない。同様に、半導体パッケージの外部に存在する電磁波は、半導体パッケージの内部には侵入しない。

以上のように、この実施の形態２によれば、端子４に代えて、パッケージ面に対して水平方向の面が導体膜７と当接していない端子８を用いても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態１では、導体膜７で覆う前の状態において、端子４が半導体パッケージの側面に露出した構造である。そのため、図２，３に示すように、半導体パッケージを個片化する際に端子４部分を切断する必要があった。このように、端子４を切断する場合、切断面にバリが生じたり、切断に用いるブレードの摩耗が早くなるという課題が生じる。
それに対して、実施の形態２では、導体膜７で覆う前の状態において、端子８が半導体パッケージの側面には露出しない構造である。そのため、半導体パッケージを個片化する際にモールド樹脂６を切断することになるため、切断面のバリをなくし、ブレードの摩耗が発生しにくくなるといった効果がある。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る半導体パッケージの構成を示す断面図である。この図５に示す実施の形態３に係る半導体パッケージは、図１に示す実施の形態１に係る半導体パッケージの端子４を端子（第２の端子）９に変更し、接続部材１０を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

端子９は、端子３を囲むように配置された端子である。この端子９は、島状に離散的に配置されていてもよいし、一続きに繋がっていてもよい。図５の例では、２つの端子９ａ，９ｂを示している。この端子９の底面は外部に露出しており、上記プリント基板上のグランド端子に接続可能（接地可能）に構成されている。また、端子９のその他の面はモールド樹脂６で覆われている。すなわち、この端子９は、実施の形態１の端子４とは異なり、パッケージ面に対して水平方向の面（外側の側面）が、導体膜７と当接していない。
なお、導体膜７は、モールド樹脂６の上面及び側面を覆うよう構成されている。

接続部材１０は、端子９と導体膜７とを電気的に接続するものである。接続部材１０としては、ワイヤ、又は細線であるワイヤよりも幅の広いリボン（金リボン又はアルミリボン等）等を用いる。

図５に示す構成においても、半導体パッケージに入力された信号の一部は、端子３及びワイヤ５等から電磁波として放射される。
しかしながら、図５に示す半導体パッケージでは、端子９と導体膜７が接続部材１０を介して電気的に接続され、この端子９が不図示のプリント基板上のグランド端子と接続されている。そのため、ＩＣチップ１、ワイヤ５及び端子３が、接地された端子９及び導体膜７で覆われている。よって、端子３及びワイヤ５等から放射される電磁波は、半導体パッケージの外部には漏洩しない。同様に、半導体パッケージの外部に存在する電磁波は、半導体パッケージの内部には侵入しない。

以上のように、この実施の形態３によれば、端子４に代えて、パッケージ面に対して水平方向の面が導体膜７と当接していない端子９を用い、端子９と導体膜７とを電気的に接続する接続部材１０を設けても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態３では、導体膜７で覆う前の状態において、端子９が半導体パッケージの側面には露出しない構造である。そのため、図６に示すように半導体パッケージを個片化する際には、モールド樹脂６及び接続部材１０を切断することになる。よって、切断面のバリをなくし、ブレードの摩耗が発生しにくくなるといった効果がある。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る半導体パッケージは、従来構成に対して小型及び低価格で放熱性がよく、且つ電磁波を遮蔽することができ、電磁波を遮蔽する機能を有する半導体パッケージ等に用いるのに適している。

１ＩＣチップ（電子部品）、２ダイパッド、３端子、４，８，９端子（第２の端子）、５ワイヤ、６モールド樹脂、７導体膜（導電性部材）、１０接続部材。

Claims

電子部品と、前記電子部品を固定するダイパッド、及び内部配線である複数の端子を有する金属薄板と、前記電子部品と前記端子とを接続するワイヤと、前記電子部品及び前記ワイヤを封止するモールド樹脂とを備えた半導体パッケージにおいて、
前記金属薄板は、パッケージ面において前記端子を囲むように離散的に配置され、接地可能な複数の第２の端子を有し、
前記モールド樹脂を覆い、前記第２の端子に当接して電気的に接続された導電性部材を備え、
前記第２の端子は側面が前記モールド樹脂で覆われた
ことを特徴とする半導体パッケージ。
電子部品と、前記電子部品を固定するダイパッド、及び内部配線である複数の端子を有する金属薄板と、前記電子部品と前記端子とを接続するワイヤと、前記電子部品及び前記ワイヤを封止するモールド樹脂とを備えた半導体パッケージにおいて、
前記金属薄板は、パッケージ面において前記端子を囲むように離散的に配置され、接地可能な複数の第２の端子を有し、
前記モールド樹脂を覆い、前記第２の端子に当接して電気的に接続された導電性部材を備え、
前記第２の端子は、側面上部が前記導電性部材に当接し、側面下部に前記導電性部材のない切断面を有し、
前記導電性部材は、断面形状が台形状に構成された
ことを特徴とする半導体パッケージ。