JP6629914B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図1は実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図2は図1のA−A線に沿って切断した構造の一例を示す断面図、図3は図1に示す半導体装置の詳細構造を示す拡大断面図、図4は図1の半導体装置の実装基板への実装構造の一例を示す平面図、図5は図4に示す半導体装置(QFP)の実装構造の一例を示す側面図である。
図4に示す実装構造は、配線基板であるマザーボード12上に複数の半導体装置や電子部品が搭載されたモジュール(電子装置)20である。本実施の形態では、一例として、車載用のマザーボード(実装基板であり、以降、ECU(Electronic Control Unit)ボードとも呼ぶ)12を取り上げて説明する。なお、本実施の形態では、コンデンサや抵抗器等の電子部品と区別するために、その内部に半導体チップが搭載されている電子部品を、半導体装置と説明する。
図1および図2に示す本実施の形態の半導体装置は、半導体チップを封止する封止体を備え、かつ、上記封止体から突出する複数のリードを有する半導体パッケージである。本実施の形態では、上記半導体装置の一例として、樹脂によって形成された封止体3から複数のアウタ部(外部接続用端子)1bが突出し、さらに、それぞれのアウタ部1bがガルウィング状に曲げ成形されたQFP(Quad Flat Package)5を取り上げて説明する。
図14は図1の半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造を示す平面図、図15は図14のA部の構造を拡大して示す拡大部分平面図、図16は図15のA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図17は図1の半導体装置の組み立てにおけるダイボンディング後の構造を示す拡大部分平面図、図18は図17のA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。
本実施の形態の半導体装置の組み立てでは、図14に示すように、枠部1fの内側に複数のデバイス領域(デバイス形成部)1iが形成された薄板状のリードフレーム1を準備する。なお、デバイス領域1iとは、1つのQFP5が形成される領域である。また、本実施の形態では、複数のデバイス領域1iが、平面視において、マトリクス状に配置されているが、一列(単列)に配置されていてもよく、1枚のリードフレーム1に形成されるデバイス領域1iの数は、特に限定されるものではない。また、本実施の形態では、リードフレームの平面形状が、長方形から成る。そして、リードフレーム1の枠部1fのうち、互いに対向する一対の辺(長辺)に沿って、位置決め用もしくはガイド用等の複数の孔部1gがそれぞれ形成されている。さらに、複数のデバイス領域1iのうち、互いに隣り合うデバイス領域の間には、互いに対向する一対の辺(短辺)に沿って、複数の長孔1hが形成されている。
リードフレーム準備完了後、ダイボンドを行う。
ダイボンド完了後、ワイヤボンドを行う。
ワイヤボンド完了後、モールドを行う。
モールド完了後、リード切断(ダムバー切断)を行う。
ダムバー切断完了後、マーキングを行う。
マーク工程完了後、メッキ膜形成を行う。
メッキ工程完了後、リード切断(ゲート切断)を行う。
ゲート切断工程完了後、リード成形を行う。
リード成形工程完了後、リード切断(角部切断)を行う。
本実施の形態のQFP5の実装においては、図12に示すように、実装基板であるマザーボード12に半田8を介して実装を行う。この時、QFP5では各アウタ部1bのスタンドオフ量が大きいため、各アウタ部1bにおいて半田8の濡れ上がり量が増加し、アウタ部1bそれぞれの高さ方向に高い位置(図3に示す折り曲げ部1bc)まで半田8が濡れ上がっている。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明はこれまで記載した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
上記実施の形態では、QFPがダイパッド埋込み構造の場合を取り上げて説明したが、上記QFPは、封止体3からダイパッド1cの一部(例えば、下面1cb)を露出させた、所謂、タブ露出構造であってもよい。
上記実施の形態では、半導体装置がQFPの場合について説明したが、前記半導体装置は、平面形状が略四角形からなる封止体3のうちの互いに対向する2つの辺から、外部接続端子となる複数のリードが突出する、所謂、SOP(Small Outline Package)型の半導体装置であってもよい。
上記実施の形態のQFP5では、封止体3の厚さ方向における封止体内の半導体チップ2の占有率が増加すると、封止体3の線膨張係数が低下することを説明したが、半導体チップ2の厚さの比較対象として、チップ上方の封止体3の厚さを採用してもよい。すなわち、半導体チップ2の占有率とは、封止体3の厚さ方向における、封止体3の総厚に対する半導体チップ2の厚さの割合(支配量)である。そのため、ダイパッド下方の封止体3の厚さが半導体チップ2の厚さより大きかったとしても、チップ上方の封止体3の厚さが、半導体チップ2の厚さより小さい場合は、封止体3の線膨張係数が低下し、封止体3の変形(膨張、収縮)による半導体装置の実装不良に至る恐れがある。このことから、チップ厚さの比較対象としては、ダイパッド下方の封止体3の厚さに限らず、チップ上方の封止体3の厚さも採用できる。ただし、上記実施の形態のQFP5のように、ワイヤ4を介して半導体チップ2とリードを電気的に接続する場合は、このワイヤ4が封止体3の表面から露出しないように、半導体チップ2の上方(主面側)に形成される封止体3の厚さは、半導体チップ2の厚さよりも大きくなる場合が多い。そのため、封止体3における半導体チップ2の占有率(支配量)を判断する上では、ダイパッド下方の封止体3の厚さを比較対象として採用することが好ましい。
上記実施の形態では、半導体装置(QFP5)における複数のアウタ部1bのそれぞれがガルウィング状に形成されている場合を説明したが、複数のアウタ部1bのそれぞれは、例えば、Jリード形状であってもよい。すなわち、半導体装置は、QFJ(Quad Flat J-leaded Package) やSOJ(Small Outline J-leaded Package) であってもよい。
上記実施の形態の半導体装置の組み立てでは、モールド工程で封止体3を形成し、封止体形成後に、各アウタ部1bの表面にメッキ膜(外装メッキ)7を形成する場合を説明したが、予めリードフレーム1の表面全体に、例えば、パラジウム(Pd)を主成分とするメッキ膜が形成されたリードフレーム1を準備し、このリードフレーム1を用いて半導体装置を組み立ててもよい。
上記実施の形態では、外装メッキ工程において各アウタ部1bに形成されるメッキ膜7が半田材から成るメッキ膜であり、上記半田材は、鉛(Pb)を実質的に含まない、鉛フリー半田の場合を説明したが、上記半田材は、鉛を含む半田材であってもよい。ただし、環境汚染問題を考慮すれば、上記鉛フリー半田から成る半田材の使用が好ましい。
さらに、上記実施の形態で説明した技術思想の要旨を逸脱しない範囲内において、変形例同士を組み合わせて適用することができる。
1a インナ部(リード)
1aa 上面
1ab 下面
1ac ワイヤ接合部
1b アウタ部(リード)
1ba 上面
1bb 下面
1bc,1bd 折り曲げ部
1be 先端部(主接合面)
1c ダイパッド(チップ搭載部、タブ)
1ca 上面(チップ搭載面)
1cb 下面
1d ダムバー
1e 吊りリード
1f 枠部
1fa 内枠
1g 孔部
1h 長孔
1i デバイス領域
2 半導体チップ
2a 主面
2b 裏面
2c ボンディングパッド(ボンディング電極、電極パッド)
3 封止体
3a 上面(表面)
3b 下面(実装面)
3c 側面
4 ワイヤ
5 QFP(半導体装置)
6 ダイボンド材
7 メッキ膜(金属膜、外装メッキ)
8 半田
9 切断刃
10 レーザー
11 マーク
12 マザーボード(配線基板、実装基板、モジュール基板)
12a 配線
12b 端子
13a,13b,13c,13d QFP(半導体装置)
14a,14b SOP(半導体装置)
15 コンデンサ(チップ型タンタルコンデンサ)
16 抵抗器
17 コンデンサ(積層セラミックコンデンサ)
18 コンデンサ(アルミ電解コンデンサ)
19 ピン(ボルト)
20 モジュール(電子装置)
21a リード
21aa インナ部
21ab アウタ部
21aba 下面
21ac 先端部
22 ゲートレジン
Claims (7)
- 第1面、および前記第1面とは反対側の第2面を有するダイパッドと、
主面、前記主面に形成された複数のボンディング電極、および前記主面とは反対側の裏面を有し、前記裏面が前記ダイパッドの前記第1面と対向するように、ダイボンド材を介して前記ダイパッドの前記第1面上に搭載された半導体チップと、
複数のワイヤを介して、前記複数のボンディング電極とそれぞれ電気的に接続された複数のリードと、
前記半導体チップの前記主面側に位置する上面、前記上面とは反対側の下面、前記上面と前記下面との間に位置する第1側面、および前記上面と前記下面との間に位置し、かつ、前記第1側面とは反対側の第2側面を有し、前記半導体チップおよび前記複数のワイヤを封止する封止体と、
を含み、
前記半導体チップは、主に、第1線膨張係数を有する第1部材から成り、
前記封止体は、主に、前記第1線膨張係数よりも高い第2線膨張係数を有する第2部材から成り、
前記複数のリードのそれぞれは、
前記封止体で封止されたインナ部と、
前記封止体から露出したアウタ部と、
を有し、
前記アウタ部は、
前記インナ部と繋がり、かつ、前記封止体の前記上面に沿った水平方向に延在する第1部分と、
前記上面から前記下面に向かう前記封止体の厚さ方向に前記アウタ部を折り曲げる第1折り曲げ部を介して前記第1部分と繋がる第2部分と、
前記水平方向に前記アウタ部を折り曲げる第2折り曲げ部を介して前記第2部分と繋がる第3部分と、
を有し、
前記複数のリードは、
前記複数のワイヤのうちの第1ワイヤを介して、前記複数のボンディング電極のうちの第1ボンディング電極と電気的に接続され、かつ、前記封止体の前記第1側面から突出する第1リードと、
前記複数のワイヤのうちの第2ワイヤを介して、前記複数のボンディング電極のうちの第2ボンディング電極と電気的に接続され、かつ、前記封止体の前記第2側面から突出する第2リードと、
を有し、
断面視において、前記半導体チップは、前記第1リードの前記インナ部と前記第2リードの前記インナ部との間に位置しており、
断面視において、前記半導体チップの厚さは、前記封止体のうちの前記ダイパッドの前記第2面から前記封止体の前記下面までの厚さよりも大きく、
断面視において、前記封止体のうちの前記ダイパッドの前記第2面から前記封止体の前記下面までの厚さは、前記ダイパッドおよび前記ダイボンド材のそれぞれの厚さよりも大きく、
断面視において、前記複数のリードのそれぞれのスタンドオフ量は、JEITA(Japan Electronics and Information Technology Industries Association)に基づくQFP(Quad Flat Package)、LQFP(Low Quad Flat Package)、TQFP(Thin Quad Flat Package)のスタンドオフ量のうちのハイ・スタンド値よりも大きく、かつ、前記封止体のうちの前記封止体の前記上面から前記封止体の前記下面までの厚さよりも小さく、
前記スタンドオフ量は、前記封止体の前記厚さ方向における、前記封止体の前記下面から前記アウタ部の前記第3部分までの距離であり、
断面視において、前記複数のリードのそれぞれの前記スタンドオフ量は、前記複数のリードのそれぞれの前記インナ部のうちの前記半導体チップの前記主面側に位置する上面から前記封止体の前記上面までの厚さ、あるいは、前記複数のリードのそれぞれの前記インナ部のうちの前記ダイパッドの前記第2面側に位置する下面から前記封止体の前記下面までの厚さよりも大きい、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1部材は、シリコンであり、
前記第2部材は、エポキシ系樹脂である、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの厚さは、前記封止体のうちの前記半導体チップの前記主面から前記封止体の前記上面までの厚さよりも大きい、半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記封止体のうちの前記封止体の前記上面から前記封止体の前記下面までの厚さは、1.40mm、あるいは、1.00mmである、半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記複数のリードのそれぞれの厚さは、0.125mm、あるいは、0.15mmである、半導体装置。 - 請求項5に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、QFP(Quad Flat Package)である。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記複数のリードのそれぞれの前記スタンドオフ量は、0.73mmである、半導体装置。
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