(57)【要約】【課題】耐振性の高いシングルインラインパッケージを用いた半導体装置を提供する。【解決手段】磁気センサ等を内蔵する樹脂封止体３から外部端子２ａ〜２ｃを引出し、外部端子と隣り合う外部端子との間に樹脂突起部を設け、樹脂突起部と外部端子との間に隙間を設ける。実装基板に実装する際に、樹脂突起部を実装基板表面に固定し、外部端子は実装基板に設けられた孔内で固着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂封止体の一面から引き出された外部端子が一列に並んで配列されたシングルインラインパッケージを用いた半導体装置であって、
前記樹脂封止体から延設された樹脂突起部と、前記樹脂突起部と隣り合う樹脂突起部との間に設けられた樹脂切欠き部とを備え、
前記樹脂切欠き部には前記外部端子が配置され、前記外部端子の先端が前記樹脂突起部の先端より突出していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記外部端子の側面と、前記側面と対向する前記樹脂切欠き部の内側面とは離間していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記樹脂突起部に溝部を設け、前記溝部は、前記外部端子と、前記外部端子と隣り合う外部端子との間に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂突起部に第２の樹脂突起部を設け、前記第２の樹脂突起部は、前記外部端子と、前記外部端子と隣り合う外部端子との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記樹脂切欠き部の内側面をテーパ形状とし、前記内側面と前記外部端子の間の隙間が前記外部端子の基部から先端に向かうに従って徐々に幅広にしたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記樹脂切欠き部の内側面を階段状とし、前記内側面と前記外部端子の間の隙間が外部端子の基部から先端に向かうに従って徐々に幅広にしたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記樹脂切欠き部の内側面を円弧状とし、前記内側面と前記外部端子の間の隙間が外部端子の基部から先端に向かうに従って徐々に幅広にしたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項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、シングルインラインパッケージを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行においてはブラシレスモーターやエンジンの回転状態をセンシングし、そのセンシング結果をフィードバックして回転を制御し回転精度を高めることが必要とされている。これらの需要に応えるために、ブラシレスモーターや自動車エンジンの回転をセンシングするための磁気センサ等のセンサ素子が求められている。センサ素子は半導体集積回路と組み合わされ半導体パッケージに納められている。センサ素子を搭載した半導体パッケージのひとつとして、ピン挿入型パッケージ、いわゆるシングルインラインパッケージが一般に知られている。以降、ＳＩＰと呼ぶこととする。
【０００３】
ＳＩＰは樹脂封止された樹脂ボディと樹脂ボディから引出した少なくとも３本以上の外部端子とからなり、外部端子の長さは樹脂ボディに対して少なくとも２倍以上で、基板実装後も外部端子の大半は基板から露出している。基板に外部端子の大半が露出した状態でＳＩＰを搭載すると、自動車エンジンやブラシレスモーターの回転による固有振動が外部端子に伝わる。樹脂ボディは外部端子を介し、実装基板に対して浮いた状態で保持されているため実装位置が高く、ブラシレスモーターや自動車エンジンからの振動を繰り返し受けやすい。振動を繰り返し受けることにより、ＳＩＰの外部端子部に応力が集中し、外部端子自体の欠損や基板とＳＩＰを固定接続するための半田のクラックが発生しやすい。このような不具合が発生すると、実装基板とＳＩＰの回路が寸断され、運転中のエンジン停止や冷却ファンの停止による温度上昇により基板や部品が焼損するという不具合に至る可能性がある。
【０００４】
これらの課題を解決するために、耐振性の高いＳＩＰが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２１３７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術を利用することで振動を受ける影響は低下するが、外部端子のスタンドオフ部が露出し、ここで振動荷重が受け止められるため振動の影響は少なからず残り、耐振性が十分ではない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、耐振性の高いシングルインラインパッケージを用いた半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では以下の手段を用いた。
樹脂封止体の一面から引き出された外部端子が一列に並んで配列されたシングルインラインパッケージを用いた半導体装置であって、前記樹脂封止体から延設された樹脂突起部と、前記樹脂突起部と隣り合う樹脂突起部との間に設けられた樹脂切欠き部とを備え、前記樹脂切欠き部には前記外部端子が配置され、前記外部端子の先端が前記樹脂突起部の先端より突出していることを特徴とする半導体装置とした。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段を用いることで、外部からの振動の影響を軽減する、より耐振性の高いシングルインラインパッケージを用いた半導体装置とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の鳥瞰図である。
【図２】図１における本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を各方向から見た平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す鳥瞰図である。
【図４】図３に続く、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す鳥瞰図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の実装基板搭載時の状態を示す鳥瞰図である。
【図６】図５における本発明の第１の実施形態に係る半導体装置をＤ方向から見た図である。
【図７】図６におけるＥ部の拡大図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の半導体装置を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の鳥瞰図である。半導体装置は磁気センサあるいは角速度センサ等のセンサ素子あるいは磁気センサあるいは角速度センサ等を含まない非センサ素子（これらをまとめて以下では半導体素子と総称する）を封止する樹脂封止体３と樹脂封止体３の左手前の一面である底面から突出する樹脂突起部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと外部端子２ａ，２ｂ，２ｃとを備え、隣接する樹脂突起部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの間には樹脂がない部分である樹脂切欠き部４ａ，４ｂ，４ｃが設けられ、樹脂切欠き部４ａ，４ｂ，４ｃにはそれぞれ外部端子２ａ，２ｂ，２ｃが設けられている。外部端子２ａ，２ｂ，２ｃは一列に並んでおり、シングルインラインパッケージを構成している。図示していないが、外部端子は樹脂封止体に封止された半導体素子と電気的に接続されている。
【００１２】
図２は図１における本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を各方向から見た平面図で、（ａ）はＡ方向から見た図、（ｂ）はＢ方向から見た図、（ｃ）はＣ方向から見た図である。
【００１３】
図２（ａ）では外部端子２ａ，２ｂ，２ｃを下側にして図示しており、基板に実装される場合の実装面は本図の下面である。樹脂封止体３の下面には樹脂突起部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが突出し、樹脂突起部３ａと３ｂ間にはコの字型の樹脂切欠き部４ａ、樹脂突起部３ｂと３ｃの間には樹脂切欠き部４ｂ、樹脂突起部３ｃと３ｄの間には樹脂切欠き部４ｃが設けられている。各々のコの字型の樹脂切欠き部４ａ，４ｂ，４ｃには樹脂封止体３から引き出された外部端子２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ設けられており、樹脂封止体３と接する外部端子２ａ，２ｂ，２ｃの基部は樹脂切欠き部４ａ，４ｂ，４ｃに収まっており、外部端子２ａ，２ｂ，２ｃの先端部は樹脂突起部先端３ｈよりも突出している。樹脂切欠き部４ａ，４ｂ，４ｃの幅は外部端子２ａ，２ｂ，２ｃの幅よりも広く、樹脂切欠き部の内側面と外部端子の側面の間には隙間があり、この隙間は基板実装時に樹脂突起部先端３ｈよりも上側に形成される半田フィレットを収納するのに十分な幅および高さを確保している。外部端子が幅０．４ｍｍの場合、樹脂切欠き部の内側面（樹脂突起部の側面）と外部端子の側面の間の隙間は少なくとも０．１ｍｍあれば十分で、一般には、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ、すなわち、外部端子の幅に対し１／４〜１／２の隙間があることが望ましい。
【００１４】
図２（ｂ）は図１のＢ方向から見た図である。樹脂突起部先端３ｈが基板と接触して実装される面で、外部端子２ａ，２ｂ，２ｃが樹脂突起部先端３ｈより突出している部分が基板に設けられた孔に入り込んで、または嵌合して実装されることになる。
【００１５】
図２（ｃ）には図１のＣ方向から見た図が図示されている。樹脂切欠き部４ａには外部端子２ａ、樹脂切欠き部４ｂには外部端子２ｂ、樹脂切欠き部４ｃには外部端子２ｃというように、樹脂切欠き部と外部端子が対で配置されている。そして、外部端子２ａ，２ｂ，２ｃは一直線に並んで配列されている。本実施例では、外部端子が３本の場合を例に説明しているが、外部端子数が増えればそれに応じて樹脂切欠き部が増えることになる。
【００１６】
次に、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を図３および図４を用いて説明する。
図３（ａ）に示すように、リードフレーム枠１の１辺に外部端子２ａ、２ｂ、２ｃが接続され、外部端子２ｂには半導体素子９を搭載するアイランド５が繋がっており、アイランド５の端部には延伸された内部端子７ａ、７ｂが配置されている。また、外部端子２ａ、２ｃから延伸された内部端子６ａ、６ｃがアイランド５の近傍にアイランドと離間して設けられている。なお、リードフレーム材料としては１９４Ａｌｌｏｙ材や銅合金を使用するのが一般的である。
【００１７】
図３（ｂ）はダイボンディング工程後の図で、アイランド５の表面にダイアタッチ材８を介して半導体素子９を接着させた状態を示している。
図３（ｃ）はワイヤボンディング工程後の図で、半導体素子９の表面の電極パッドと内部端子６ａ、６ｃ，７ａとをワイヤ１０を介して電気的に接続した状態を示している。図ではアイランド５から延伸した内部端子７ａと半導体素子９をワイヤ１０で接続しているが、半導体素子上の電極パッドの配置状態に鑑みアイランド５から延伸する７ｂへ接続することでも構わない。
【００１８】
図４は図３に続く、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す鳥瞰図である。
図４（ａ）はアイランド５上に載置された半導体素子９と内部端子６ａ、６ｃ，７ａとワイヤ１０を樹脂封止体３によって封止した状態を示す図である。このとき、リードフレーム枠１と外部端子２ａ，２ｂ，２ｃは樹脂封止体３から露出している。外部端子２ａ，２ｂ，２ｃが樹脂封止体３と接する基部の三方を囲むように樹脂切欠き部４ａ，４ｂ，４ｃが形成されている。
【００１９】
次に、リードフレーム枠１および外部端子２ａ，２ｂ，２ｃの全面に半田メッキを付着させ、外部端子２ａ，２ｂ，２ｃの先端で切断してリードフレーム枠１を切り離すと、図４（ｂ）に示すような本発明の半導体装置が完成する。
【００２０】
この半導体装置は樹脂封止体３の一面に樹脂突起部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと樹脂切欠き部４ａ，４ｂ，４ｃとからなる凹凸を有し、樹脂封止体の樹脂切欠き部に外部端子２ａ，２ｂ，２ｃが配置された外観を示している。
【００２１】
図５は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の実装基板搭載時の状態を示す鳥瞰図である。実装基板１１を準備し、実装基板１１の表面と樹脂封止体３の凹凸面が向かい合って接するように実装している。
【００２２】
図６は図５における本発明の第１の実施形態に係る半導体装置をＤ方向から見た図である。また、図７は図６におけるＥ部（点線による丸囲い部）の拡大図である。
実装基板１１に本発明の半導体装置の樹脂封止体３から引き出された外部端子２a、２ｂ、２ｃは、その下半分強が実装基板１１に形成された配線用孔１２に入り込み、基板実装用半田１３を介して配線用孔１２に固着している。このとき、配線孔１２の深さに比べ固着された外部端子２ａ，２ｂ，２ｃの長さは同等か幾分短く設定され、実装基板１１の裏面から飛び出さないようにしている。そして、樹脂封止体３の底面であるを構成している樹脂突起部３ａ〜３ｄが実装基板１１に接して固定されている。樹脂突起部３ａ〜３ｄの先端は同一の高さを有しており、実装基板１１に対し均等に接するようになっている。
【００２３】
また、外部端子の上半分弱は実装基板１１の上に位置し、周囲を樹脂突起部３ａ〜３ｄに囲まれている。基板実装用半田１３からせり上がった半田フィレットが外部端子側面に形成され、外部端子２ａ、２ｂ、２ｃと樹脂封止体３に形成された樹脂切欠き部４a、４ｂ、４ｃとの間の隙間には半田フィレットが充填されるため、外部端子２ａ、２ｂ、２ｃの上部と樹脂突起部３ａ〜３ｄとが半田フィレットを介して接合されている。
【００２４】
以上のように、本発明の実施形態に係る半導体装置を実装基板に実装すると、実装基板と外部端子が固着されるだけでなく、実装基板と樹脂突起部が接して固定され、さらには、樹脂突起部と外部端子とが半田フィレットを介して接続されているため、外部から振動を繰り返し受けたとしても外部端子の欠損や半田クラックには至りにくい。
【００２５】
本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の平面図を図８（ａ）に示す。
図２（ａ）では外部端子側面と、これ向き合う樹脂切欠き部側面を平行に配置しているが、図８（ａ）では樹脂切欠き部４ａ，４ｂ，４ｃの側面にテーパを設け、樹脂切欠き部と外部端子が形成する隙間が外部端子の基部から徐々に幅広になる台形形状とした。このようにすることで隙間のなかに外部端子２ａ，２ｂ，２ｃと配線用孔１２との接合に用いた基板接合用半田１３の残部が配線用孔１２を溢れ出て樹脂突起部３ａ〜３ｄと実装基板との間に侵入するという不具合を回避できる。図８（ｂ）および（ｃ）は（ａ）の変形例で、それぞれ樹脂切欠き部側面を外部端子の基部から階段状に幅広としたもの、円弧状に幅広としたもので、図８（ａ）の実施例同様、樹脂突起部と実装基板との間への半田侵入を抑制する構造である。
【００２６】
本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の平面図を図９（ａ）に示す。
図９（ａ）の図２（ａ）との違いは樹脂突起部３ａ〜３ｄの各々の先端中央部に溝部１５を設けた点である。溝部１５は上述の樹脂切欠き部４ａ〜４ｃに比べ切欠き高さは低く設定され、図の手前から最奥まで貫通して設けられている。図９（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ図２（ｃ）と対応する図で外部端子の付いている半導体装置底面から見た平面図である。図９（ｂ）では溝部１５が樹脂突起部３ａ〜３ｄそれぞれの上辺から反対側の底辺まで貫通し、外部端子が配列された方向に対し垂直に設けられており、樹脂突起部３ａ〜３ｄを完全に分割する形状を成している。図９（ｃ）では溝部１５が樹脂突起部３ａ〜３ｄのそれぞれに部分的に設けられ、溝部１５は周囲を樹脂突起部３ａ〜３ｄに囲まれる形状である。溝部１５の長さ（図の上下方向）は外部端子２ａ，２ｂ，２ｃの厚さ（図の上下方向）の長さよりも長く、外部端子の両側に設けている。本実施例においては外部端子の厚さがは０．４ｍｍであり、溝部１５の長さは０．６ｍｍとした。図９（ｂ）、（ｃ）では一つの樹脂突起部に対し一つの溝部を設けている形態を図示しているが、後に図１１で説明するように、複数の溝部１５を設けることでも良い。このようにすることで、実装基板配線孔から溢れ出た半田を近傍にそれぞれの溝部１５によって堰き止めることが可能となる。
以上のように、この溝部を設けることで樹脂突起部と実装基板との間へ半田が侵入しても、端子間のショートを回避できるようになる。
【００２７】
本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の平面図を図１０（ａ）に示す。
図１０（ａ）の図２（ａ）との違いは樹脂突起部３ａ〜３ｄの先端中央部に第２の樹脂突起部１６を設けた点である。この第２の樹脂突起部１６は外部端子２ａ，２ｂ，２ｃよりも突出しない程度の高さが望ましい。対向する実装基板には第２の樹脂突起部１６に対応する位置に孔を設け、該孔と第２の樹脂突起部１６が嵌合することで、本発明の実施形態に係る半導体装置と実装基板との接合が一層強固なものとなる。なお、該孔と第２の樹脂突起部１６との接合は単なる嵌合でも良いし、絶縁性接着剤を介して接合することでも良い。図１０（ｂ）は図２（ｃ）と対応する図で外部端子の付いている半導体装置底面から見た平面図である。第２の樹脂突起部１６は樹脂突起部３ａ〜３ｄ上に樹脂突起部よりも専有面積を小さくして配置するが、なるべく外部端子２ａ，２ｂ，２ｃの近くに、外部端子と第２の樹脂突起部が一直線に並ぶように配置することで外部端子への振動の影響が軽減できる。さらには、外部端子２ａ，２ｂ，２ｃと両側の第２の樹脂突起部１６が等距離に（対称に）配置することが望ましい。また、図１０では一つの樹脂突起部に対し一つの第２の樹脂突起部１６を設ける形態を示しているが、第２の樹脂突起部１６を複数配置することでより強固な接合が可能となる。また、第２の樹脂突起部１６と対応する孔の配置について制約がある場合は樹脂突起部３ａおよび３ｄには第２の樹脂突起部１６を設けずに樹脂突起部３ｂおよび３ｃのみに設けることでも良い。
【００２８】
本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の平面図を図１１（ａ）に示す。
図１１（ａ）は図１０（ａ）と対応し、図１１（ｂ）は図１０（ｂ）と対応するものである。図１０との違いは、第２の樹脂突起部１６の両側に溝部１５を設けた点である。このような構成とすることで、第２の樹脂突起部１６による接合の向上と溝部１５による端子間ショートの回避の両方を見込むことができる。
【００２９】
以上、説明したように、本発明の半導体装置は外部端子の両側に樹脂突起部を有していることにより、実装基板と外部端子が固着されるだけでなく、実装基板と樹脂突起部が接して固定され、さらには、樹脂突起部と外部端子とが半田フィレットを介して接続されているため、外部から振動を繰り返し受けたとしても外部端子の欠損や半田クラックには至りにくい。さらに、外部端子はストレート形状でリードフレーム加工用スタンピングプレス金型の抜きパンチも単純形状でパンチ数も少なく安価な金型とすることができる。また、外部端子が短いことにより同一サイズのリードフレームであればリードフレーム面内に本発明の半導体装置を多数レイアウトすることが可能となり、リードフレーム１枚当たりの半導体装置数を増加させることができ、トータルのパッケージ製造コストを下げることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１    リードフレーム枠
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  外部端子
３    樹脂封止体
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  樹脂突起部
３ｈ  樹脂突起部先端
４ａ、４ｂ、４ｃ  樹脂切欠き部
５    アイランド
６ａ、６ｃ、７ａ、７ｂ  内部端子
８    ダイアタッチ剤
９    半導体素子
１０  ワイヤ
１１  実装基板
１２  実装基板配線用孔
１３  基板接合用半田
１４  樹脂切欠きと外部端子との隙間
１５  溝部
１６  第２の樹脂突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018157070.tif 000011
【図１０】
2018157070.tif 000012
【図１１】
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