(57)【要約】【課題】  半導体素子とその周囲に設けられたリードフレームとをボンディングワイヤにより接続し、これらをモールド樹脂により封止してなる半導体装置において、大型化を抑制しつつ、熱膨張によるボンディングワイヤの断線防止および半導体素子に加わる応力の緩和を実現する。【解決手段】  半導体素子１０の一面１１とその周囲に設けられたリードフレーム２０とが、ボンディングワイヤ３０により接続されており、半導体素子１０、リードフレーム２０およびボンディングワイヤ３０がモールド樹脂４０により封止されてなる半導体装置１００において、モールド樹脂４０の内部にて、半導体素子１０の一面１１のみが、当該一面１１におけるボンディングワイヤ３０の接続部とともに、モールド樹脂４０よりも柔らかい緩和樹脂６０により被覆されている。【選択図】        図１
2006210749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（１０）と、
前記半導体素子（１０）の周囲に設けられた導体部材（２０）と、
前記半導体素子（１０）の一面（１１）と前記導体部材（２０）とを接続するボンディングワイヤ（３０）と、
前記半導体素子（１０）、前記導体部材（２０）および前記ボンディングワイヤ（３０）を封止するモールド樹脂（４０）とを備える半導体装置において、
前記モールド樹脂（４０）の内部にて、前記半導体素子（１０）の一面（１１）のみが、当該一面（１１）における前記ボンディングワイヤ（３０）の接続部とともに、前記モールド樹脂（４０）よりも柔らかい緩和樹脂（６０）により被覆されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子（１０）の一面（１１）の周辺部には、前記緩和樹脂（６０）が前記半導体素子（１０）の側面にたれるのを防止するための溝（１２）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子とその周囲に設けられた導体部材をボンディングワイヤにより接続し、これらをモールド樹脂により封止してなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の半導体装置は、半導体素子と、半導体素子の周囲に設けられたリードフレームなどの導体部材と、半導体素子の一面と導体部材とを接続するボンディングワイヤと、半導体素子、導体部材およびボンディングワイヤを封止するモールド樹脂とを備えて構成されている。
【０００３】
このような半導体装置においては、モールド樹脂内部に封止されている半導体素子に対して、半導体素子とモールド樹脂との熱膨張係数の差などによって、モールド樹脂から応力が加わり、素子特性が変動するという問題がある。
【０００４】
その対策として、従来では、モールド樹脂の内部にて半導体素子およびボンディングワイヤの全体を保護樹脂で覆うことにより、モールド樹脂からの応力を緩和することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２８９０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているように、モールド樹脂の内部にて半導体素子およびボンディングワイヤの全体を保護樹脂で覆う構造では、装置全体の形状が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子とその周囲に設けられた導体部材とをボンディングワイヤにより接続し、これらをモールド樹脂により封止してなる半導体装置において、大型化を抑制しつつ、熱膨張によるボンディングワイヤの断線防止および半導体素子に加わる応力の緩和を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体素子（１０）と、半導体素子（１０）の周囲に設けられた導体部材（２０）と、半導体素子（１０）の一面（１１）と導体部材（２０）とを接続するボンディングワイヤ（３０）と、半導体素子（１０）、導体部材（２０）およびボンディングワイヤ（３０）を封止するモールド樹脂（４０）とを備える半導体装置において、モールド樹脂（４０）の内部にて、半導体素子（１０）の一面（１１）のみが、当該一面（１１）におけるボンディングワイヤ（３０）の接続部とともに、モールド樹脂（４０）よりも柔らかい緩和樹脂（６０）により被覆されていることを特徴としている。
【０００８】
まず、本発明の半導体装置によれば、緩和樹脂（６０）により半導体素子（１０）に加わるモールド樹脂（４０）の応力が緩和され、半導体素子（１０）の特性変動を抑制することができる。
【０００９】
また、ボンディングワイヤ（３０）は、半導体素子（１０）の一面（１１）に接続されており、当該接続部は緩和樹脂（６０）に被覆されているため、ボンディングワイヤ（３０）は、緩和樹脂（６０）とモールド樹脂（４０）とをまたいだ形になる。
【００１０】
ここで、半導体素子（１０）は、全体ではなく、ボンディングワイヤ（３０）との接続面である一面（１１）のみが緩和樹脂（６０）にて被覆されているため、半導体素子全体を緩和樹脂で被覆する場合に比べて、小型化が図れ、且つ、部品間の熱膨張係数差により生じるボンディングワイヤ（３０）に加わるせん断応力が大幅に低減される。このせん断応力の低減効果については、応力解析から確認されている。
【００１１】
よって、本発明によれば、半導体素子（１０）とその周囲に設けられた導体部材（２０）とをボンディングワイヤ（３０）により接続し、これらをモールド樹脂（４０）により封止してなる半導体装置において、大型化を抑制しつつ、熱膨張によるボンディングワイヤ（３０）の断線防止および半導体素子（１０）に加わる応力の緩和を実現することができる。
【００１２】
ここで、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体装置において、半導体素子（１０）の一面（１１）の周辺部には、緩和樹脂（６０）が半導体素子（１０）の側面にたれるのを防止するための溝（１２）が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
それによれば、半導体素子（１０）の一面（１１）上に緩和樹脂（６０）を配設するときなどに、緩和樹脂（６０）が、半導体素子（１０）の一面（１１）から側面にたれるのを防止することができ、好ましい。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置１００の概略断面構成を示す図である。
【００１７】
本実施形態の半導体装置１００は、大きくは、半導体素子１０と、半導体素子１０の周囲に設けられた導体部材２０と、半導体素子１０の一面１１と導体部材２０とを接続するボンディングワイヤ３０と、半導体素子１０、導体部材２０およびボンディングワイヤ３０を封止するモールド樹脂４０とを備えて構成されている。
【００１８】
半導体素子１０は、たとえばシリコン半導体基板などからなるＩＣチップやセンサチップなどである。また、導体部材２０は、本例では銅や４２アロイなど導電性材料からなるリードフレーム２０である。なお、導体部材２０は、リードフレーム２０に限定されるものではなく、導電性のもの、たとえば、バスバーなどの配線部材であってもよい。
【００１９】
そして、半導体素子１０は、主表面である一面１１とは反対側の面をリードフレーム２０のアイランド部２１に対向させた状態で、当該アイランド部２１上に搭載され、固定されている。ここでは、半導体素子１０は、はんだや導電性接着剤、Ａｇペーストなどの接着剤５０を介してアイランド部２１に接着されている。
【００２０】
また、リードフレーム２０のリード部２２は、アイランド部２１の周囲に位置しており、リード部２２の一部がモールド樹脂４０により封止されている。このリード部２２においてモールド樹脂４０により封止されている部位がインナーリードであり、モールド樹脂４０から突出している部位がアウターリードである。そして、半導体装置１００は、このアウターリードにて、外部の部材に実装され、接続される。
【００２１】
そして、モールド樹脂４０の内部にて、半導体素子１０の一面１１と、その周囲に位置するリードフレーム２０のリード部２２とが、ボンディングワイヤ３０により結線され、電気的に接続されている。このボンディングワイヤ３０は、金やアルミニウムなどからなり、通常のワイヤボンディング方法により形成されるものである。
【００２２】
なお、ここでは、半導体素子１０の搭載部は、リードフレーム２０のアイランド部２１であるが、リード部２２とは別体の部材から形成されたもの、たとえばヒートシンクなどであってもよい。
【００２３】
そして、これら半導体素子１０、導体部材としてのリードフレーム２０およびボンディングワイヤ３０は、モールド樹脂４０により包み込まれるように封止されている。このモールド樹脂４０は、たとえばエポキシ系樹脂などのモールド材料であり、金型を用いたトランスファーモールド法などにより形成されるものである。
【００２４】
そして、本実施形態の半導体装置１００では、独自の構成として、図１に示されるように、モールド樹脂４０の内部にて、半導体素子１０の一面１１のみが、当該一面１１におけるボンディングワイヤ３０の接続部とともに、モールド樹脂４０よりも柔らかい緩和樹脂６０により被覆されている。
【００２５】
つまり、本実施形態では、従来のように、半導体素子およびボンディングワイヤの全体を保護樹脂で被覆するのではなく、保護樹脂としての緩和樹脂６０は、半導体素子１０の一面１１のみ被覆し、半導体素子１０の側面（端面）までは被覆していない構成となっている。
【００２６】
この緩和樹脂６０は、モールド樹脂４０よりも柔らかいものであれば、かまわないが、たとえば、シリコーン系樹脂などを採用することができる。
【００２７】
この緩和樹脂６０は、リードフレーム２０に半導体素子１０を搭載し、ワイヤボンディングを行った後、モールド樹脂４０による封止を行う前に、半導体素子１０の一面１１にポッティング法などにより塗布することにより、配設することができる。そして、緩和樹脂６０の配設後に、モールド樹脂４０による封止を行えば、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、半導体素子１０と、半導体素子１０の周囲に設けられたリードフレーム２０と、半導体素子１０の一面１１とリードフレーム２０とを接続するボンディングワイヤ３０と、半導体素子１０、リードフレーム２０およびボンディングワイヤ３０を封止するモールド樹脂４０とを備える半導体装置において、モールド樹脂４０の内部にて、半導体素子１０の一面１１のみが、当該一面１１におけるボンディングワイヤ３０の接続部とともに、モールド樹脂４０よりも柔らかい緩和樹脂６０により被覆されていることを特徴とする半導体装置１００が提供される。
【００２９】
このような半導体装置においては、上述したように、モールド樹脂内部に封止されている半導体素子に対して、半導体素子とモールド樹脂との熱膨張係数の差などによって、モールド樹脂から応力が加わり、素子特性が変動するという問題がある。
【００３０】
単純には、モールド樹脂の内部にて半導体素子全体を保護樹脂で覆うことにより、モールド樹脂からの応力を緩和することが考えられる。
【００３１】
しかし、この場合、半導体素子に接続されているボンディングワイヤが、当該保護樹脂とモールド樹脂とをまたいだ形となるため、熱膨張により生じるせん断応力によってボンディングワイヤが断線することが懸念される。
【００３２】
そのような問題点を考慮して、本実施形態の半導体装置１００は、構成されており、まず、本半導体装置１００においては、保護樹脂として機能する緩和樹脂６０により半導体素子１０に加わるモールド樹脂４０の応力が緩和され、半導体素子１０の特性変動を抑制することができる。
【００３３】
たとえば、本発明者がＦＥＭ（有限要素法）による応力解析を行った結果によれば、上記図１に示される構成において、半導体素子１０の一面１１に緩和樹脂６０が無い場合に比べて、緩和樹脂６０がある場合では、熱膨張によって半導体素子１０に加わるモールド樹脂４０の応力が、約１／３程度まで低減できることが確認された。
【００３４】
また、本実施形態においても、ボンディングワイヤ３０は、半導体素子１０の一面１１に接続されており、当該接続部は緩和樹脂６０に被覆されているため、ボンディングワイヤ３０は、緩和樹脂６０とモールド樹脂４０とをまたいだ形になる。
【００３５】
ここで、本実施形態では、半導体素子１０は、全体ではなく、ボンディングワイヤ３０との接続面である一面１１のみが緩和樹脂６０にて被覆されているため、半導体素子全体を緩和樹脂で被覆する場合に比べて、小型化が図れ、且つ、部品間の熱膨張係数差により生じるボンディングワイヤ３０に加わるせん断応力が大幅に低減される。
【００３６】
このせん断応力の低減効果についても、本発明者が行ったＦＥＭ応力解析から確認されている。たとえば、上記図１に示される構成において、半導体素子１０の一面１１に加えて側面にまで緩和樹脂６０が回り込んで被覆している場合に比べて、緩和樹脂６０が半導体素子１０の一面１１のみを被覆している場合では、熱膨張によってボンディングワイヤ２０に加わるせん断応力が、約１／１０程度まで低減できることが確認された。
【００３７】
上記図１において、緩和樹脂６０が半導体素子１０の側面まで存在する場合、熱膨張の際に、この柔らかい緩和樹脂６０によって、半導体素子１０とモールド樹脂４０とが、図１中の横方向に相対的に変位しやすくなると考えられる。
【００３８】
そこで、本実施形態のように、緩和樹脂６０を半導体素子１０の側面に存在させないことにより、このような横方向の変位を抑制することができ、その結果、ボンディングワイヤ３０に加わるせん断応力が大幅に低減できると考えられる。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、半導体素子１０とその周囲に設けられた導体部材２０とをボンディングワイヤ３０により接続し、これらをモールド樹脂４０により封止してなる半導体装置において、大型化を抑制しつつ、熱膨張によるボンディングワイヤ３０の断線防止および半導体素子１０に加わる応力の緩和を実現することができる。
【００４０】
［変形例］
図２は、本実施形態の変形例としての半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【００４１】
この図２に示される半導体装置においても、半導体素子１０と、半導体素子１０の周囲に設けられたリードフレーム２０と、半導体素子１０の一面１１とリードフレーム２０とを接続するボンディングワイヤ３０と、半導体素子１０、リードフレーム２０およびボンディングワイヤ３０を封止するモールド樹脂４０とを備え、モールド樹脂４０の内部にて、半導体素子１０の一面１１のみが、当該一面１１におけるボンディングワイヤ３０の接続部とともに、モールド樹脂４０よりも柔らかい緩和樹脂６０により被覆されていること半導体装置が提供されることは、上記図１のものと同様である。
【００４２】
ここで、図２に示される半導体装置では、半導体素子１０の一面１１の周辺部に、緩和樹脂６０が半導体素子１０の側面にたれるのを防止するための溝１２が設けられていることが、上記図１に示される半導体装置１００との相違点である。
【００４３】
この図２に示される半導体装置によれば、半導体素子１０の一面１１上に緩和樹脂６０を配設するときなどに、緩和樹脂６０が、半導体素子１０の一面１１から側面にたれるのを防止することができ、好ましい。
【００４４】
このような溝１２は、半導体素子１０を製造するときにエッチングなどにより、形成することができる。また、この溝１２は、半導体素子１０の一面１１の周辺部において、環状に形成されていることが好ましい。
【００４５】
また、本例の半導体装置によっても、半導体素子１０とその周囲に設けられた導体部材２０とをボンディングワイヤ３０により接続し、これらをモールド樹脂４０により封止してなる半導体装置において、大型化を抑制しつつ、熱膨張によるボンディングワイヤ３０の断線防止および半導体素子１０に加わる応力の緩和を実現できることは、上記図１に示される半導体装置１００と同様である。
【００４６】
以上述べてきたように、本発明は、半導体素子と、半導体素子の周囲に設けられた導体部材と、半導体素子の一面と導体部材とを接続するボンディングワイヤと、半導体素子、導体部材およびボンディングワイヤを封止するモールド樹脂とを備える半導体装置において、モールド樹脂の内部にて、半導体素子の一面のみを、当該一面におけるボンディングワイヤの接続部とともに、モールド樹脂よりも柔らかい緩和樹脂により被覆したことを要部とするものであり、その他の部分については適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図２】上記実施形態の変形例としての半導体装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…半導体素子、１１…半導体素子の一面、１２…溝
２０…導体部材としてのリードフレーム、３０…ボンディングワイヤ、
４０…モールド樹脂、６０…緩和樹脂。
【図１】
2006210749.tif 000003
【図２】
2006210749.tif 000004