(57)【要約】【課題】樹脂パッケージの裏面に形成されたフラッシュバリを容易に除去することができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップ２と、接着剤１１を介して半導体チップが固定されるダイパッド３と、複数のリード６と、ボンディングワイヤ７と、封止樹脂８とを備えた半導体装置において、半導体チップ２を固定するダイパッド３を弓形に湾曲させ、その裏面の一部を封止樹脂８から露出させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドと、
前記ダイパッドに接着剤により固定された半導体チップと、
前記ダイパッドの周囲に配置された複数のリードと、
前記半導体チップと前記複数のリードとを接続するボンディングワイヤと、
前記半導体チップ、前記複数のリードおよび前記ボンディングワイヤを封止している樹脂と、
を備え、
前記ダイパッドは前記半導体チップに対し凸形状に湾曲したダイパッドであって、前記湾曲したダイパッドの裏面の一部が前記封止樹脂から露出していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記湾曲したダイパッドは、前記半導体チップに対し一方向において凸形状に湾曲したダイパッドであ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】
前記湾曲したダイパッドは、前記半導体チップに対し複数の方向において凸形状に湾曲したダイパッドであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記湾曲したダイパッドは、表面の形状が球面あるいは楕円面の一部であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
リードフレームを成形する工程と、
半導体チップを前記リードフレームの一部であるダイパッドに固定するダイボンド工程と、
前記半導体チップと前記リードフレームのリードとをワイヤを介して接続するワイヤボンド工程と、
前記半導体チップを樹脂封止する工程と、
を備え、
前記リードフレームを成形する工程は湾曲したダイパッドを形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂封止する工程に続き、フラッシュバリを物理的に除去する工程を備えることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における電子デバイスは、電力消費の削減や環境負荷低減の為の低消費電流動作が要求されている。さらに、車載に代表される高温環境下での安定した高信頼動作が要求されている。電子デバイスの主たる構成を担う半導体デバイスも一種の抵抗と見なすことができ、電流が流れると、オン抵抗（電気を流したときの内部抵抗）に応じた熱を発生することになる。発生した熱は、半導体デバイスそのものに対してはもちろん、それを組み込んだ電子機器にもさまざまな悪影響を及ぼすことから、こうした熱による悪影響を回避するために、半導体パッケージの熱対策が不可欠となっている。半導体デバイスにおける熱は熱源となる半導体チップから最終的な熱の放出先となる空気へ放熱されるが、放熱される熱の大半は外部端子からプリント基板に熱伝導し、空気へと伝達する経路である。従って、半導体デバイスからプリント基板への放熱を促す構造が重要である。放熱性の高い半導体装置として、ダイパッドの裏面を封止樹脂から露出したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９９６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示したダイパッドの裏面を露出した半導体装置では、樹脂封止する際にダイパッドと金型との間に樹脂が流れ込みフラッシュバリと呼ばれる薄バリが形成されることになる。
【０００５】
図８は、従来構造の半導体装置の樹脂封止工程を図示している。図８（ａ）は樹脂封止前の図である。平面のダイパッド３に載置された半導体チップ２はボンディングワイヤ７を介してリード６と電気的に接続された状態で上下の金型１３，１４に収納される。その後、上下金型１３、１４で形成されるキャビティに樹脂が充填され、樹脂封止される。このとき、ダイパッド３の下面と下金型１４の上面との隙間に封止樹脂が入り込むことになる。図８（ｂ）は樹脂封止後の図であるが、平面のダイパッドの裏面にはフラッシュバリ１５が固着形成されている。このフラッシュバリが放熱性を低下させることになるが、これを除去するためには電解バリ浮かしやアルカリ無電解浸漬など技術的に高度な工程を付加する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み成されたもので、ラッシュバリが形成されても容易に除去することが可能な放熱性の高い半導体装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するための手段は以下の通りである。
まず、半導体チップと、接着剤を介して前記半導体チップを固定するダイパッドと、前記ダイパッドの辺に向かって延在する複数のリードと、前記半導体チップと前記リードとを接続するボンディングワイヤと、前記半導体チップを封止する樹脂とを備えた半導体装置において、前記半導体チップを搭載するダイパッドが前記半導体チップに対し弓形に湾曲したダイパッドであって、前記湾曲したダイパッドの一部が前記封止樹脂から露出していることを特徴とする半導体装置とした。
【０００８】
そして、リードフレームを成形する工程と、半導体チップをダイパッドに固定するダイボンド工程と、前記半導体チップと前記リードとをワイヤを介して接続するワイヤボンド工程と、前記半導体チップを樹脂封止する工程と、を備える半導体装置の製造方法において、前記リードフレームを成形する工程は平板の金属板から弓形となったダイパッドを成形する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段を用いることで、ダイパッド裏面にフラッシュバリが固着しても容易に除去することが可能で、良好な放熱性を有する半導体装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例である半導体装置の平面図である。
【図２】本発明の実施例である半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の実施例である半導体装置の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の実施例である半導体装置を基板実装させた状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例である半導体装置の変形例の断面図である。
【図６】本発明の実施例である半導体装置の工程途中における断面図である。
【図７】本発明の実施例である半導体装置の製造フローである。
【図８】従来構造の半導体装置の工程途中における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態を、図を用いて説明する。
図１に示すように、樹脂封止型の半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２を固定するダイパッド３と、ダイパッド３の両側に延びるリード５、６とを備えている。半導体チップ２は、例えば、半導体基板と、半導体基板上に設けられた配線層などから構成されるものであり、ダイパッド３に接着固定されている。ダイパッド３及びリード部５、６は導電性を有するものであり、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＣｕ合金等の金属で形成されている。
【００１２】
ダイパッドの周囲には複数のリードがあり、本実施形態においては、ダイパッド３の一辺側に２本（６）、対向する他辺側に２本（５と６）、計４本配置されている。そして、これらのリード４の内の１本であるリードは、吊りリード５であり、吊りリード５の基部５ａがダイパッド３に固定されている。他の３本はダイパッド３から離間したリード６であり、そのインナー部６ａが導電性を有するボンディングワイヤ７を介して半導体チップ２上のパッドと電気的に接続されている。なお、ボンディングワイヤ７には、金線や銅線が用いられる。
【００１３】
図２は、図１のＡ−Ａ‘における断面構造を示している。半導体チップ２は、ボンディングワイヤ７を介してリード６のリードインナー部６ａと電気的に接続され、リードインナー部６ａから延伸されたリードアウター部６ｂは封止樹脂８の底面および側面に露出している。
【００１４】
ダイパッド３は、弓形に湾曲し、半導体チップに対し凸形状を有している。ダイパッド３の上にはダイボンディングペースト１１（接着剤）を介して半導体チップ２が接着固定されている。そして、ダイボンディングペースト１１は半導体チップ２の底面だけではなく、側面にも這い上がってフィレット２２を形成する構造となっている。ダイパッド３もリード６同様、裏面の一部が封止樹脂８から部分的に露出する構造となっており、裏面からの放熱機能を有している。なお、本実施例においては、ダイパッドは紙面の左右方向に湾曲した形状としており、紙面の奥行き方向には湾曲していない。例えて言うと、蒲鉾の表面のような鞍型の形状となっている。また、図２以降の図において凸形状は非常に誇張して描いてある。
【００１５】
図３は、本発明の半導体装置の要部拡大断面図であり、弓形のダイパッド３および半導体チップ２を示している。半導体チップ２の底面２ａは平面であるのに対し、ダイパッド３の上面３ａは上に凸となっている曲面である。したがって、半導体チップ２がダイパッド３に接着固定された状態では両者の間の距離は一定ではなく、半導体チップ２の中央で半導体チップの底面２ａとダイパッド３の上面３ａの中央部が最も近い位置となり、半導体チップ２の底面端部の四隅に向ってダイパッド３との距離が最も離れた位置になる。フィレット２２が半導体チップ２の底面端部から最も離れた箇所との隙間２３が半導体チップの総厚２ｂの１／５以下であれば、ダイボンディングペースト１１が半導体チップ２の側面にフィレット２２を形成しやすく、半導体チップが確実に固定されることになる。
【００１６】
図４は、本発明の半導体装置をプリント基板に実装した際の断面図を示している。
半導体装置１の封止樹脂から露出したダイパッドやリードは、プリント基板１９上の接続端子２０と半田ペースト２１により実装接続される。この際にダイパッド３には半田ペースト２１が弓形に沿う様に濡れ拡がり、フィレット２２を形成して、より確実にプリント基板に実装される。また、ダイパッド３が湾曲しているために半田ペースト２１が他の領域に無駄に拡がらないという特徴も有する。
【００１７】
図５には、本発明の半導体装置におけるダイパッドの弓形の度合いを変更した際の断面図を示す。湾曲形状の度合いを変更することによって、半導体チップ底面とダイパッド底面の隙間とダイパッドの封止樹脂８の底面から露出する面積が変化するが、これらは半導体装置に求められる各種特性に応じて対応すれば良い。図５（ａ）は弓形の反りが大きく、曲率半径が小さい場合である。図５（ｂ）は弓形の反りが小さく、曲率半径が大きい場合である。
【００１８】
なお、これまで実施例に示したダイパッドは紙面の左右方向に対して一方向に弓形となっている形状を示しているが、紙面の奥行き方向に弓形となっている形状としても構わない。これらは一方向に対して、弓型の形状を示す場合である。さらに、一方向だけでなく、複数の方向において弓型の形状を示す形状としてもよい。即ち、前後左右に弓形としたり、全ての方向に対し弓形となる球面あるいは楕円面の一部となるような一山型の形状のダイパッドとしたりすることが可能である。
【００１９】
図６は、本発明の半導体装置の樹脂封止工程を図示している。図６（ａ）は樹脂封止時の図である。リードフレームを成形する工程において、平板の金属板から凸状に湾曲して成形されたダイパッド３に載置された半導体チップ２はボンディングワイヤ７を介してリード６と電気的に接続された状態で上下の金型１３，１４に収納される。上金型１３が下降して下金型１４と接触すると、ダイパッド３は下金型１４に押さえ付けられる。その後、上下金型１３、１４で形成されるキャビティに樹脂が充填され、樹脂封止される。この時にダイパッド３と下金型１４との間に樹脂が入り込み、フラッシュバリ１５が形成される。ダイパッド３の下面は下金型１４の上面に対して弓形となるために、フラッシュバリ１５とダイパッド３には空間が発生し、ダイパッド３の裏面の全体を覆って、フラッシュバリ１５が固着することはない。
【００２０】
上記ではフラッシュバリがダイパッドの下方全面に発生した場合の状況を説明したが、本発明のダイパッド形状においては、樹脂の入り込みはダイパッド３の底面端部に留まり、フラッシュバリに至らない場合がある。
【００２１】
図６（ｂ）は樹脂封止後におけるフラッシュバリの除去方法を示す図である。一般にフラッシュバリは放熱性を著しく阻害するので、後の工程において除去を必要とする。従来構造では図８に示す通り、ダイパッド３の裏面全体に対してフラッシュバリ１５が固着していることから、電解バリ浮かしやアルカリ無電解浸漬などの複雑な化学処理を行ってバリを浮かし、更にウォータジェットや液体ホーニングによってダイパッド３に固着したフラッシュバリ１５を物理的に除去しなければならない。これに対して図６（ｂ）の様に、ダイパッド３は半導体チップ２に対して弓形になっている為に、ダイパッド３とフラッシュバリ１５の間に空隙が生じてフラッシュバリ１５は浮いた状態となっており、フラッシュバリ１５はダイパッド３の底面端部に接するのみである。この為、前述のフラッシュバリ除去に関する一連の化学処理は不要となり、ダイパッド３にフラッシュバリ１５は広範囲で固着していないので、ウォータジェットなどによる物理的除去法のみで容易に且つ完全に除去が可能となる。このようにして完成した半導体装置を図６（ｃ）に示す。半導体装置の弓形し形状のダイパッドの裏面にはフラッシュバリは確認できない。このように、弓形の形状としたダイパッドを有する半導体装置ではフラッシュバリが付着しても除去することが容易であり、放熱性の良好な半導体装置とすることが可能となる。
【００２２】
図７には、本発明の半導体装置の製造フローを示した。まず、リードフレーム成型工程Ｓ１において、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＣｕ合金からなる平板の金属板を準備し、これに打ち抜き及びプレス加工を施して湾曲したダイパッドとアップセットされたリードを有するリードフレームを成形する。なお、湾曲したダイパッドへの成形は、湾曲した台の上でリードフレームをプレス加工することによって可能である。次いで、ダイボンディング工程Ｓ２において、ダイパッド上にダイボンディングペーストを介して半導体チップを載置する。
【００２３】
続くワイヤボンド工程Ｓ３は半導体チップ上の電極とリードフレームのリードとをワイヤで接続する工程である。組立検査工程Ｓ４にて外観検査をした後、樹脂封止工程Ｓ５において、ダイパッド上の半導体チップを樹脂で被覆し、その後、樹脂バリ取り工程Ｓ６において、物理的な手法を用いて、フラッシュバリおよび余分な樹脂バリ取りを行う。従来の半導体装置であれば、この後に化学的にフラッシュバリを除去する工程になるが、本発明の半導体装置の製造工程においてはその工程は不要であり、リードメッキ工程Ｓ７とリード切断工程Ｓ８を経て本発明に係る半導体装置が完成する。
なお、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００２４】
１      半導体装置
２      半導体チップ
２a     半導体チップ底面
２b     半導体チップ総厚
３      ダイパッド
３a     ダイパッド上面
５      吊りリード
５ａ    吊りリード基部
５ｂ    吊りリードアウター部
６      リード
６ａ    リードインナー部
６ｂ    リードアウター部
７      ボンディングワイヤ
８      封止樹脂
１１    ダイボンディングペースト
１３    上金型
１４    下金型
１５    フラッシュバリ
１９    プリント基板
２０    接続端子
２１    半田ペースト
２２    フィレット
２３    隙間
２４    ウォータジェットノズル
Ｓ１    リードフレーム成形工程
Ｓ２    ダイボンド工程
Ｓ３    ワイヤボンド工程
Ｓ４    組立検査工程
Ｓ５    樹脂封止工程
Ｓ６    樹脂バリ取り工程
Ｓ７    リードメッキ工程
Ｓ８    リード切断工程
【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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