(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが搭載されるダイボンディング領域を有する第１内部リードと、上記半導体チップとワイヤを介して接続されるワイヤボンディング領域を有する第２内部リードと、上記半導体チップ、第１内部リード、第２内部リードおよびワイヤを封入する樹脂パッケージと、上記第１内部リードに連続して上記樹脂パッケージの外部に設けられる第１外部リードと、上記第２内部リードに連続するとともに、上記樹脂パッケージにおける上記第１外部リードの反対側に設けられる第２外部リードと、を備えた樹脂パッケージ型半導体装置であって、
平面視において、上記第１内部リードと上記第２内部リードとが平行状とされ、上記ダイボンディング領域が上記第２内部リード側に突出するようにして形成されているとともに、上記ワイヤボンディング領域が上記第１内部リード側に突出するようにして形成されており、かつ、
上記ダイボンディング領域が上記ワイヤボンディング領域よりも上記第２外部リード側に設けられているとともに、上記ダイボンディング領域と上記ワイヤボンディング領域とが、平面視における上記各内部リードが延びる方向と同一または略同一方向に対向していることを特徴とする、樹脂パッケージ型半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載された樹脂パッケージ型半導体装置において、上記第１外部リードと上記第２外部リードの形状が異なっていることを特徴とする、樹脂パッケージ型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、面実装可能とされた樹脂パッケージ型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より採用されている樹脂パッケージ型の半導体装置の一例を図６および図７に示す。この半導体装置Ｘは、金属板を打ち抜き形成することによって得られるリードフレームから製造された、いわゆるフレームタイプの半導体装置Ｘとして構成されたものである。具体的には、それぞれの一端部１ａ，２ａどうしが対峙するようにして一対のリード端子１，２が設けられており、一方のリード端子１の一端部１ａには半導体チップ３が実装されている一方、この半導体チップ３の上面３０と他方のリード端子２の一端部２ａとがワイヤＷを介して電気的に導通されている。そして、上記半導体チップ３およびワイヤＷを封入するようにしてエポキシ樹脂などによって樹脂パッケージ４が形成されており、上記各リード端子１，２のうちの樹脂パッケージ４に封入された部位がそれぞれ内部リード１０，２０とされている。一方、上記各リード端子１，２のうちの上記樹脂パッケージ４から外部に延出する部位は、それぞれ屈曲形成されて先端側１１ａ，２１ａが上記樹脂パッケージの底面と同等高さ位置において所定長さ水平に延びる外部リード１１，２１とされている。
【０００３】
このように構成された半導体チップＸは、適宜の回路基板５などに面実装されて使用されるが、この実装には、いわゆるハンダリフローの手法が一般的に採用されている。このハンダリフローの手法では、上記外部リード１１，２１の先端部１１ａ，２１ａの裏面側または回路基板５の端子パッド５０上にクリームハンダを予め塗布しておき、上記外部リード１１，２１の先端部１１ａ，２１ａと上記端子パッド５０とを対応させて半導体装置Ｘを上記回路基板５に載置した状態でリフロー炉に搬入される。このリフロー炉では、ハンダペーストが２４０℃程度にまで加熱されて再溶融させられるが、半導体装置Ｘが載置された回路基板５をリフロー炉から搬出して溶融ハンダを固化させれば上記半導体装置Ｘが上記回路基板５に実装固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハンダペーストがたとえば１８３℃程度で固化するのに対して、上記半導体装置Ｘの樹脂パッケージ４はガラス転移温度以上（たとえばフィラの混入されていないエポキシ樹脂では１２０℃以上）において高弾性で、しかも温度低下にともなって熱収縮する状態とされている。すなわち、樹脂パッケージ４のガラス転移温度以上でハンダペーストの固化温度以下の温度では、上記半導体装置Ｘにおける各リード端子１，２が回路基板５に固定された状態であるにもかかわらず、樹脂パッケージ４が温度低下によってどんどん硬化収縮してしまう。
【０００５】
樹脂パッケージ４の熱収縮率は、リード端子１，２（金属）のそれよりも大きく、しかもリード端子１，２の端部（外部リード１１，２１）が固定されているため、樹脂パッケージ４の収縮に追従してリード端子１，２が収縮することができない。このため、各リード端子１，２には、リード端子１，２が延びる方向であって樹脂パッケージ４の外方側（図中の矢印方向）に向けた応力、すなわち上記樹脂パッケージ４から各リード端子１，２を引き抜くような応力が作用してしまう。したがって、各リード端子１，２の一端部１ａ，２ａ間がワイヤＷによって繋げられてワイヤＷが延びる方向と各リード端子１，２の延び方向とが同一方向とされた半導体装置Ｘでは、ワイヤＷが引き延ばされるような大きな応力が作用することとなる。このとき、樹脂パッケージ４は、温度低下によって徐々に硬化するとともに、ファーストボンディング位置（半導体チップ３の上面３０）とセカンドボンディング位置（他方のリード端子２の一端部２ａ）の高さが異なるため、ワイヤＷ自体の展性や可撓性によっては十分に対応することができない。とくに、セカンドボンディングは、熱や超音波を付与してワイヤＷを圧着した後にワイヤＷをキャピラリの先端部によって圧しちぎることによって行われるため、ワイヤＷの先端部を溶融させてボール状とし、これを熱や超音波を付与して圧着させるファーストボンディングに比較すればセカンドボンディング部位におけるワイヤＷの接続力が弱い。このため、ワイヤＷに大きな応力が作用した場合には、セカンドボンディング部位においてワイヤが断線してしまうことがある。
【０００６】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ハンダリフローの手法を用いて回路基板などに半導体装置を実装する場合に、樹脂パッケージ内でワイヤが断線してしまわないようにすることをその課題としている。
【０００７】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
すなわち、本願発明により提供される樹脂パッケージ型半導体装置は、半導体チップが搭載されるダイボンディング領域を有する第１内部リードと、上記半導体チップとワイヤを介して接続されるワイヤボンディング領域を有する第２内部リードと、上記半導体チップ、第１内部リード、第２内部リードおよびワイヤを封入する樹脂パッケージと、上記第１内部リードに連続して上記樹脂パッケージの外部に設けられる第１外部リードと、上記第２内部リードに連続するとともに、上記樹脂パッケージにおける上記第１外部リードの反対側に設けられる第２外部リードと、を備えた樹脂パッケージ型半導体装置であって、平面視において、上記第１内部リードと上記第２内部リードとが平行状とされ、上記ダイボンディング領域が上記第２内部リード側に突出するようにして形成されているとともに、上記ワイヤボンディング領域が上記第１内部リード側に突出するようにして形成されており、かつ、上記ダイボンディング領域が上記ワイヤボンディング領域よりも上記第２外部リード側に設けられているとともに、上記ダイボンディング領域と上記ワイヤボンディング領域とが、平面視における上記各内部リードが延びる方向と同一または略同一方向に対向していることを特徴としている。
【００１４】
上記構成では、上記ダイボンディング領域が上記ワイヤボンディング領域よりも上記第１外部リード側に設けられているとともに、上記ダイボンディング領域と上記ワイヤボンディング領域とが、平面視における上記各内部リードが延びる方向に対向している。このため、上記各内部リードを上記樹脂パッケージから引き抜くような応力が作用した場合には、上記ダイボンディング領域が第１外部リード側（ワイヤボンディング側）に移動する一方、上記ワイヤボンディング領域が第２外部リード側（ダイボンディング側）に移動する。すなわち、各ボンディング領域が互いに近づくようにして内部リードの延び方向に移動するようになされている。しかも、ワイヤの延び方向が内部リードの延び方向と同じ方向とされていることから、上記各ボンディング領域の移動によってワイヤの撓みが大きくなるような恰好とされる。したがって、上記構成の半導体装置においては、樹脂パッケージの収縮時におけるワイヤに作用する応力が極めて小さいものとされ、ワイヤの断線を良好に回避することができる。
【００１５】
好ましくは、上記第１外部リードと上記第２外部リードの形状が異なっている。
【００１６】
このように構成された半導体装置では、各外部リードの形状が互いに異なったものとされていることから、極性の区別（陽極および陰極）が容易になるといった利点が得られる。このため、上記半導体装置を回路基板などに実装する際に、半導体装置を実装すべき向きを間違えてしまうといった不具合が回避される。
【００１７】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、本願発明を理解する上で参考となる半導体装置の例を図１ないし図４を参照して説明した上で、図５を参照して具体的に説明する。
【００１９】
図１ないし図３は本願発明を理解する上で参考となる半導体装置の一例を表すものであり、図１は、上記半導体装置を表す全体斜視図、図２は、上記半導体装置の平面図、図３は、図２のIII −III 線に沿う断面図である。なお、これらの図において、従来の半導体装置を説明するために参照した図面に表された部材および要素などと同等なものには同一の符号を付してある。
【００２０】
図１ないし図３に示した半導体装置Ｘは、銅や鉄などの金属板を打ち抜き形成することによって得られるリードフレームから製造された、いわゆるフレームタイプの半導体装置Ｘとして構成されたものであり、ワイヤＷで電気的に接続された第１および第２のリード端子１，２の先端部側の領域が、直方体状とされた樹脂パッケージ４内に封入された構成とされている。
【００２１】
上記第１のリード端子１は、一定幅を有するものとされているとともに、上記樹脂パッケージ４内に封入された第１内部リード１０と、この第１内部リード１０に連続して上記樹脂パッケージ４の外部に設けられた第１外部リード１１とを有している。
【００２２】
上記第１内部リード１０は、上記樹脂パッケージ４内の所定位置から上記樹脂パッケージ４の底面４５に対して平行に延びるようにして上記樹脂パッケージ４の側面４１に至るまで連続して形成されており、その先端部には半導体チップ３が実装されるダイボンディング領域１ａが形成されている。このダイボンディング領域１ａに実装される半導体チップ３は、半導体装置Ｘの用途や機能などによって異なるが、たとえば発光素子や受光素子などが挙げられ、より具体的には発光ダイオードチップやフォトダイオードチップなどが挙げられる。もちろん、上記半導体装置Ｘの用途や機能などに応じて、例示したもの以外の半導体チップ３も適宜実装される。
【００２３】
上記第１外部リード１１は、上記樹脂パッケージ４の側面４１から突出するようにして形成されており、折り曲げ形成されて先端部が水平状とされ、これが第１面実装部１１ａとされている。この第１面実装部１１ａの底面位置は、上記樹脂パッケージ４の底面４５と略同一高さとされている。
【００２４】
上記第２のリード端子２は、上記第１のリード端子１よりも細幅の一定幅を有するものとされているとともに、上記樹脂パッケージ４内に封入された第２内部リード２０と、この第２内部リード２０に連続して上記樹脂パッケージ４の外部に設けられた第２外部リード２１と、を有している。
【００２５】
上記第２内部リード２０は、上記樹脂パッケージ４の底面４５に対して平行に延びるようにして上記樹脂パッケージ４の側面４２に至るまで連続して形成されており、その先端部がワイヤボンディング領域２ａとされている。平面視においては、上記第２内部リード２０が上記第１内部リード１０に対しても平行状とされており、側面視においては、このワイヤボンディング領域２ａが上記第１内部リード１０のダイボンディング領域１ａに対してオーバーラップしている。すなわち、上記ダイボンディング領域１ａと上記ワイヤボンディング領域２ａとは、上記各内部リード１０，２０が延びる方向と交差する方向に対して対向している。そして、上記ワイヤボンディング領域２ａと上記半導体チップ３の上面３０との間がワイヤＷを電気的に接続されている。上記ダイボンディング領域１ａと上記ワイヤボンディング領域２ａとが上記各内部リード１０，２０の延びる方向に交差する方向に対して対向状とされていることから、上記ワイヤＷの延びる方向は、上記各内部リード１０，２０の延びる方向に対して略直交している。
【００２６】
ワイヤＷによる接続は、従来例においても述べたように、上記半導体チップ３の上面３０に対して行われるファーストボンディングと上記ワイヤボンディング領域２ａに対して行われるセカンドボンディングとからなる。とくに、上記半導体装置Ｘでは、図２に良く表れているように、上記半導体チップ３の上面３０におけるワイヤＷの接続部位（ファーストボンディング部位）に対して、ワイヤボンディング領域２ａにおけるワイヤＷとの接続部位（セカンドボンディング部位）が平面視において上記第１外部リード１１ａ側に変移するようにしてワイヤＷがボンディングされている。
【００２７】
上記第２外部リード２１は、上記樹脂パッケージ４における上記第１外部リード１１の反対側において、上記第１外部リード１１と同様に上記樹脂パッケージ４の側面４２から突出するようにして形成されており、折り曲げ形成されて先端部が水平状とされ、これが第２面実装部２１ａとされている。この第２面実装部２１ａの底面位置もまた、上記第２面実装部１１ａと同様に上記樹脂パッケージ４の底面４５と略同等高さとされている。また、上記第２のリード端子２が上記第１のリード端子１よりも細幅とされていることから、上記第２外部リード２１が上記第１外部リード１１よりも小さくされている。すなわち、上記第１外部リード１１と上記第２外部リード２１とは形状が異なるようになされており、上記半導体装置Ｘの極性の区別（陽極および陰極）を容易に行うことができるように工夫されている。
【００２８】
上記樹脂パッケージ４は、たとえばエポキシなどの熱硬化性樹脂を用いた金型成形、たとえばトランスファ法などによって形成されている。上記樹脂パッケージ４内には、強度（硬度）を高めるべくフィラなどを混入してもよいが、半導体チップ３として発光素子や受光素子を使用する場合には上記樹脂パッケージ４の透明性を確保すべくフィラなどを混入しないほうがよい。また、赤外光を受光するように構成された半導体装置Ｘにおいては、上記樹脂パッケージ４を形成する材料としてとしては赤外光を選択的に透過させる黒色の樹脂などが好適に採用される。
【００２９】
なお、上記のように構成された半導体装置Ｘを製造する場合、半導体チップ３の実装、ワイヤボンディング、および樹脂パッケージングのそれぞれの工程は、全てリードフレームの状態において行われる。
【００３０】
上記半導体装置Ｘは、たとえば回路基板（図示略）などに面実装されて所定の用途に使用される。たとえば、上記半導体チップ３として発光素子が使用され、上記半導体装置Ｘが発光ダイオードとして構成されている場合には、この半導体装置Ｘが実装された回路基板を組み込むことによって光センサの発光部として使用することができる。ところで、上記半導体装置Ｘの実装には、ハンダリフローの手法が採用されるのは上述の通りである。この方法では、半導体装置Ｘの面実装部１１ａ，２１ａの裏面側、あるいは上記回路基板に形成された端子パッド上にハンダペーストを予め塗布しておき、上記半導体装置Ｘを上記回路基板上に位置決め載置した後にハンダペーストを再溶融・固化させることによって上記半導体装置Ｘが回路基板上に実装される。上記半導体装置Ｘでは、上記各面実装部１１ａ，２１ａ（各外部リード１１，２１）の形状が異なったものとされて極性の判断が容易なものとされていることから、上記回路基板上に半導体装置Ｘを実装する際に実装すべき向きを間違えるようなことはない。
【００３１】
また、従来の半導体装置Ｘの実装においてハンダリフローの手法を採用した場合には、ワイヤが断線してしまうことがあるのは上述の通りであるが、上記半導体装置Ｘではこのような不具合も回避されている。
【００３２】
従来の半導体装置Ｘにおいてワイヤが断線してしまうのは、上記各内部リード１０，２０の延びる方向とワイヤＷの延びる方向とが同一方向とされていたことに起因する。すなわち、上記樹脂パッケージ４の収縮時において、樹脂パッケージ４に収縮に追従して上記各内部リード１０，２０が収縮できないため、これらの内部リード１０，２０を樹脂パッケージ４から引き抜くような応力（図１および図２に矢印で示した方向への応力）が作用し、ワイヤＷには、これを引き延ばすような大きな応力が作用していた。これに対して、上記半導体装置Ｘでは、ワイヤＷの延びる方向が上記各内部リード１０，２０に略直交する方向とされている。このため、上記各内部リード１０，２０を樹脂パッケージ４から引き抜くような応力が作用したとしても、図２に鎖線の矢印で示したように、それぞれのボンディング部位が上記樹脂パッケージ４の外側に移動する。すなわち、上記各内部リード１０，２０に対するワイヤＷの交差角度を変化させることによってワイヤＷに作用する応力に対応している。
【００３３】
とくに、上記半導体装置Ｘでは、セカンドボンディング部位が、フォーストボンディング部位に対して平面視において上記第１外部リード１１側に変移している。このため、たとえば上記各内部リード１０，２０が上記樹脂パッケージ４の外側に移動使用とした場合には、上記各内部リード１０，２０に対するワイヤＷの交差角度が９０度に近づこうとする。ワイヤＷの交差角度が９０度の場合には、フォーストボンディング部位とセカンドボンディング部位の距離が最小となるため、ワイヤＷの交差角度が９０度に近づこうとするときには、ワイヤＷが撓もうとしてワイヤＷに作用する応力は小さくなる。このように、上記半導体装置Ｘでは、ハンダリフロー時における樹脂パッケージ４の収縮によってワイヤＷに作用する応力が格段に低減されており、ワイヤＷが断線してしまうといった事態が回避される。
【００３４】
なお、上記半導体装置Ｘにおいては、上記樹脂パッケージ４が直方体状とされていたが、上記樹脂パッケージ４の形状は半導体装置Ｘの用途などに応じて適宜変更可能である。たとえば、上記半導体チップ３として発光素子や受光素子が使用され場合には、上記樹脂パッケージ４の上部に凸レンズ部を設けてもよいし、全体的な形状を円柱状などとしてもよい。
【００３５】
また、上記半導体装置Ｘでは、上記各リード端子１，２の幅を異なるものとして、上記各外部リード１１，２１の形状を異なるものとしていたが、その他の手段によって上記各外部リード１１，２１の形状をそれぞれ異なるものとしてもよく、各外部リード１１，２１の形状を同一なものとしてもよいのはいうまでもない。
【００３６】
さらに、上記半導体装置Ｘにおいては、上記各内部リード１０，２０が平面視において直線状とされているが、上記各内部リード１０，２０の形状や配置が、たとえば図４に示されたようなものであっても、図１ないし図３を参照して説明した半導体装置Ｘと同様な効果を得ることができ、図４に示した半導体装置Ｘを、本願発明を理解する上で参考となる例として挙げることができる。
【００３７】
次に、本願発明に係る半導体装置Ｙについて図５を参照しつつ説明する。なお、この図においては、図１ないし図３を参照して説明した半導体装置Ｘの各部材や部位などと同等なものには同一の符号を付してあり、これらのものについての説明はここでは省略する。
【００３８】
図５に示した半導体装置Ｙの基本的な構成は、図１ないし図３を参照して説明した半導体装置Ｘと略同様である。上記半導体装置Ｙが先に説明した半導体装置Ｘ（図１ないし図３参照）と異なる点は、内部リード１０Ａ，２０Ａの形態およびワイヤＷの延びる方向である。
【００３９】
上記半導体装置Ｙにおいても半導体装置Ｘ（図１ないし図３参照）と同様に、各内部リード１０Ａ，２０Ａが平面視において平行状とされており、ダイボンディング領域１ａとワイヤボンディング領域２ａとが対向しているが、この対向方向が上記各内部リード１０Ａ，２０Ａの延びる方向と同一方向とされている点において半導体装置Ｘ（図１ないし図３参照）とは異なっている。そして、一方の内部リード１０Ａ（２０Ａ）の先端部が他方の内部リード２０Ａ（１０Ａ）の先端部にオーバーラップしているが、双方の先端部はそれぞれ他方の内部リード１０Ａ，２０Ａ側に突出している。すなわち、ダイボンディング領域１ａが第１内部リード２０Ａによって囲まれた恰好とされている一方、ワイヤボンディング領域２ａが第２内部リード２０Ａによって囲まれた恰好とされている。
【００４０】
このような構成においては、ハンダリフロー時における樹脂パッケージ４の収縮によって上記各内部リード１０Ａ，２０Ａが引き抜かれるような応力が作用した場合には、上記第１内部リード１０Ａに作用する応力によって上記ダイボンディング領域１ａが第１外部リード１１側に移動しようとし、上記第２内部リード２０Ａに作用する応力によって上記ワイヤボンディング領域２ａが第２外部リード２１側に移動しようとする。すなわち、各ボンディング領域１ａ，２ａが互いに近づこうとし、上記各内部リード１０Ａ，２０Ａに作用する応力によってワイヤＷが撓むような恰好とされる。すなわち、上記樹脂パッケージ４が収縮しようとした場合には、従来とは逆にワイヤＷを縮めるような力としてワイヤＷに応力が作用する。したがって、上記半導体装置Ｙでは、樹脂パッケージ４の収縮時においてワイヤＷに大きな応力が作用することがないため、半導体装置Ｘ（図１ないし図３参照）と同様に、ワイヤＷの断線を良好に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明を理解する上で参考となる半導体装置の例を表す全体斜視図である。
【図２】図１に示した半導体装置の平面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】図１ないし図３に示した半導体装置と同様な作用を有する半導体装置の変形例を表す平面図である。
【図５】本願発明に係る半導体装置の一例を表す平面図である。
【図６】従来の半導体装置の一例を表す全体斜視図である。
【図７】上記半導体装置を回路基板に実装した状態を表す断面図である。
【符号の説明】
Ｙ  半導体装置
１  第１のリード端子
１ａ  ダイボンディング領域
２  第２のリード端子
２ａ  ワイヤボンディング領域
３  半導体チップ
４  樹脂パッケージ
１０Ａ  第１内部リード
１１  第１外部リード
２０Ａ  第２内部リード
２１  第２外部リード
【図１】
0003631372.tif 000002
【図２】
0003631372.tif 000003
【図３】
0003631372.tif 000004
【図４】
0003631372.tif 000005
【図５】
0003631372.tif 000006
【図６】
0003631372.tif 000007
【図７】
0003631372.tif 000008