(57)【要約】【課題】折り曲げ荷重に対して高い強度をもつ半導体装置を提供すること。【解決手段】矩形状の金属板は、幅方向に互いに離間するとともに、長手方向に途切れずに連続して延びる少なくとも１対の溝または突起を上面に有する。半導体チップは、金属板の上面における１対の溝または突起の間の領域に搭載され、長手方向に延びる素子領域を有する。樹脂は、金属板の長手方向に延び、素子領域を露出させるスリットを有する。透明板は、金属板の長手方向に延び、スリットの上に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の金属板であって、幅方向に互いに離間するとともに、長手方向に途切れずに連続して延びる少なくとも１対の溝または突起を上面に有する金属板と、
前記金属板の前記長手方向に延在する矩形状の半導体チップであって、前記金属板の前記上面における前記１対の溝または突起の間の領域に搭載され、前記長手方向に延びる素子領域を有する半導体チップと、
前記金属板の前記長手方向に延び、前記素子領域を露出させるスリットを有し、前記半導体チップを覆う樹脂と、
前記金属板の前記長手方向に延び、前記スリットの上に配置され、光透過性をもつ透明板と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記透明板は、ガラス板である請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記素子領域に、受光素子が形成されている請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂は、
前記透明板を収容する凹部と、
前記凹部の底面に形成され前記長手方向に延びる第２の溝と、
をさらに有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップの上面に設けられ、前記素子領域を連続して囲むプレートをさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車載用の赤外線センサは、受光素子が形成された半導体チップをリードフレーム上に搭載し、モールド樹脂でパッケージングした構成を有する。このようなセンサパッケージにおいてチップサイズが長くなると、折り曲げ荷重（外部応力）を受けやすくなり、その荷重はセンシング感度に影響し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５３３３５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７５９２号公報
【特許文献３】特開昭６３−８６４６０号公報
【特許文献４】特開平１１−１２１６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、折り曲げ荷重に対して高い強度をもつ半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体装置は、矩形状の金属板と、矩形状の半導体チップと、前記半導体チップを覆う樹脂と、光透過性をもつ透明板と、を備えている。前記金属板は、幅方向に互いに離間するとともに、長手方向に途切れずに連続して延びる少なくとも１対の溝または突起を上面に有する。前記半導体チップは、前記金属板の前記長手方向に延在し、前記金属板の前記上面における前記１対の溝または突起の間の領域に搭載され、前記長手方向に延びる素子領域を有する。前記樹脂は、前記金属板の前記長手方向に延び、前記素子領域を露出させるスリットを有する。前記透明板は、前記金属板の前記長手方向に延び、前記スリットの上に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の半導体装置の模式斜視図。
【図２】実施形態の半導体装置の模式上面図。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、図２におけるＡ−Ａ断面図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【０００８】
図１は、実施形態の半導体装置の模式斜視図である。  
図２は、実施形態の半導体装置の模式上面図である。図２において、ガラス板３０および樹脂４０の図示は省略している。  
図３（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【０００９】
図１および図２において、Ｘ方向を半導体装置の幅方向、Ｘ方向に対して直交するＹ方向を半導体装置の長手方向とする。また、図１に示すＺ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に直交し、半導体装置の厚み方向を表す。
【００１０】
実施形態の半導体装置は上面視で矩形状に形成され、半導体装置の長手方向（Ｙ方向）サイズは、幅方向（Ｘ方向）サイズよりも大きい。
【００１１】
実施形態の半導体装置は、リードフレーム１０と、半導体チップ２１と、樹脂４０と、ガラス板３０とを有する。
【００１２】
リードフレーム１０は、１つのダイパッド１１と複数の端子１２とを有する。ダイパッド１１は矩形状の金属板であり、ダイパッド１１の長手方向（Ｙ方向）サイズは、幅方向（Ｘ方向）サイズよりも大きい。複数の端子１２は、ダイパッド１１に対して離間し、ダイパッド１１の周囲に配置されている。端子１２もダイパッド１１と同じ金属材料からなる。
【００１３】
ダイパッド１１の上面に半導体チップ２１が搭載されている。半導体チップ２１は、図示しない接合材によって、ダイパッド１１の上面にボンディングされている。
【００１４】
半導体チップ２１は、ダイパッド１１の長手方向（Ｙ方向）に延びる矩形状に形成され、半導体チップ２１の長手方向（Ｙ方向）サイズは、幅方向（Ｘ方向）サイズよりも大きい。
【００１５】
半導体チップ２１の上面には、長手方向（Ｙ方向）に延びる素子領域２２が形成されている。素子領域２２は例えば受光素子が形成された領域であり、受光素子は例えば赤外線をセンスする。複数の受光素子が、長手方向（Ｙ方向）に沿って、素子領域（センサ面）２２に配置されている。
【００１６】
図２に示すように、半導体チップ２１の上面における素子領域２２の周囲には、複数の電極パッド７１が形成されている。電極パッド７１は、リードフレーム１０の端子１２とワイヤ７０によって接続されている。複数の電極パッド７１の数および複数の端子１２の数に対応して複数のワイヤ７０が設けられ、図２にはそのうちの一部のワイヤ７０のみを図示している。
【００１７】
半導体チップ２１の上面における素子領域２２の周囲には、素子領域２２を連続して囲む例えば銅プレート２３が設けられている。プレート２３は、複数の電極パッド７１が配置された領域と、素子領域２２との間の領域に形成されている。
【００１８】
ダイパッド１１の上面には、少なくとも１対の溝（第１の溝）５１が形成されている。１対の溝５１は、ダイパッド１１の幅方向（Ｘ方向）に互いに離間するとともに、長手方向（Ｙ方向）に途切れずに連続して延びている。例えば、溝５１の深さは、ダイパッド１１の厚さの１／２よりも小さい。
【００１９】
半導体チップ２１は、ダイパッド１１の上面における１対の溝５１の間の領域に搭載されている。半導体チップ２１の幅方向における一方の側方に配置された溝５１の数と、他方の側方に配置された溝５１の数とは等しい。
【００２０】
図２および図３（ａ）に示す例では、半導体チップ２１の左方に１本の溝５１が配置され、半導体チップ２１の右方に１本の溝５１が配置されている。半導体チップ２１の左方に複数本の溝５１が配置され、半導体チップ２１の右方に複数本の溝５１が配置されてもよい。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、リードフレーム１０上に樹脂４０が設けられている。樹脂４０は、ダイパッド１１の上面、端子１２の上面、ワイヤ７０、ワイヤ７０と端子１２との接合部、およびワイヤ７０と半導体チップ２１との接合部を覆っている。樹脂４０は、端子１２とダイパッド１１との間にも充填されている。溝５１内は、樹脂４０で埋まっている。樹脂４０は、半導体チップ２１におけるプレート２３よりも外側の部分の上面および側面を覆っている。
【００２２】
樹脂４０には、長手方向（Ｙ方向）に延びるスリット６０が形成されている。スリット６０は外部環境から遮断された密閉空間として形成され、素子領域２２は樹脂４０で覆われずにスリット６０に露出している。プレート２３もスリット６０に露出している。
【００２３】
そのスリット６０の上には、長手方向（Ｙ方向）に延びるガラス板３０が配置されている。ガラス板３０は、素子領域２２に形成された受光素子のセンス対象の波長域の光（例えば赤外線）に対する透過性をもつ透明板である。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、樹脂４０の上面には凹部４１が形成され、ガラス板３０はその凹部４１に収容されている。凹部４１の底面には、長手方向（Ｙ方向）に延びる溝（第２の溝）８０が形成されている。例えば、溝８０は、スリット６０が形成された領域の周囲を連続して囲んでいる。
【００２５】
凹部４１の底面および溝８０内に接着剤８１が供給され、その接着剤８１によってガラス板３０は樹脂４０に接着固定されている。ガラス板３０は、スリット６０の上部開口を密封している。
【００２６】
図３（ａ）に示す例では、凹部４１の底面におけるスリット６０の開口を幅方向に挟む位置に、例えば３対の溝８０（合計６本の溝８０）が形成されている。スリット６０の開口の一方の側方（左方）に配置された溝８０の数と、他方の側方（右方）に配置された溝８０の数とは等しい。
【００２７】
スリット６０の幅方向サイズは素子領域（センサ面）２２の幅方向サイズよりも大きく、スリット６０の長手方向サイズは素子領域２２の長手方向サイズよりも大きい。ガラス板３０の幅方向サイズはスリット６０の幅方向サイズよりも大きく、ガラス板３０の長手方向サイズはスリット６０の長手方向サイズよりも大きい。
【００２８】
チップの長手方向サイズが長くなると、樹脂パッケージ構造は、セラミックパッケージ構造よりも折り曲げ荷重を受けやすくなり、その荷重はセンシング感度に影響し得る。実施形態によれば、ダイパッド１１に長手方向に延びる溝５１を設けているため、ダイパッド１１に折り曲げ荷重に対する高い強度をもたせることができる。この結果、ダイパッド１１に搭載された半導体チップ２１にかかる荷重を抑制でき、安定したセンシング性能を発揮できる。
【００２９】
また、溝５１は、途中で途切れることなく長手方向に延びているため、途切れた箇所に応力が集中することがない。さらに、半導体チップ２１を幅方向に挟む位置に同じ数の溝５１を配置しているため、半導体チップ２１の左側と右側で折り曲げ荷重に対する強度のバランスを保てる。半導体チップ２１の左側または右側の一方に偏って荷重が集中することを防げる。
【００３０】
また、樹脂４０よりも硬いガラス板３０を、矩形状の半導体チップ２１の長手方向に沿って配置しているため、このガラス板３０も半導体装置に高い折り曲げ強度を与える。スリット６０の開口を塞ぐ透明板としては、ガラス板３０に限らず、封止用の樹脂４０よりも硬く、折り曲げ荷重に強い透明樹脂板であってもよい。
【００３１】
さらに、ガラス板３０を収容する樹脂４０の凹部４１の底面に形成され、長手方向に延びる溝８０も、半導体装置に高い折り曲げ強度を与える。スリット６０の開口を幅方向に挟む位置に同じ数の溝８０を配置しているため、スリット６０の左側と右側で折り曲げ荷重に対する強度のバランスを保てる。スリット６０の左側または右側の一方に偏って荷重が集中することを防げる。
【００３２】
図４（ａ）および（ｂ）は、実施形態の半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、半導体チップ２１はダイパッド１１上にボンディングされ、その半導体チップ２１の電極パッド７１（図２）と、端子１２とをワイヤ７０で接続する。
【００３４】
溝５１は、半導体チップ２１をボンディングする前に、例えばエッチングでダイパッド１１の上面に形成される。
【００３５】
半導体チップ２１のダイボンディングおよびワイヤボンディングの後、図４（ａ）に示すように、治具１００を半導体チップ２１に押し当てる。
【００３６】
治具１００全体は半導体チップ２１の長手方向に延びている。治具１００の幅方向中央に設けられた凸部１０１の下面を、半導体チップ２１の上面に形成されたプレート２３に密着させる。治具１００の凸部１０１の下面は、半導体チップ２１の素子領域（センサ面）２２には接触せず、凸部１０１の下面と素子領域２２との間には微小隙間が形成される。
【００３７】
また、治具１００は、凸部１０１を幅方向に挟む位置に設けられた複数の突起１０２を有する。凸部１０１および突起１０２は、半導体チップ２１の長手方向に連続して延びている。
【００３８】
凸部１０１の下面をプレート２３に密着させた状態で、図４（ｂ）に示すように、治具１００と半導体チップ２１との間の空間、および治具１００とリードフレーム１０との間の空間に液状の樹脂４０を供給し、その後樹脂４０を硬化させる。
【００３９】
プレート２３よりも内側における素子領域２２を含むエリアは、治具１００の凸部１０１で覆われているため、樹脂４０はプレート２３よりも内側のエリアに流入しない。したがって、素子領域（センサ面）２２は樹脂４０で覆われない。
【００４０】
治具１００の形状に対応して樹脂４０の上面には凹部４１が形成され、さらに治具１００の突起１０２に対応して凹部４１の底面に溝８０が形成される。
【００４１】
その後、凹部４１の底面および溝８０内に接着剤を塗布する。このとき、接着剤の一部が溝８０内にとどめられることになる。そのため、ガラス板３０を樹脂４０に接着するために十分な量の接着剤を凹部４１内に塗布しても、ガラス板３０を樹脂４０に押しつけたときに接着剤がスリット６０内に溢れ出すことを防止できる。
【００４２】
図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様の模式断面図である。
【００４３】
ダイパッド１１の上面には、少なくとも１対の突起（またはリブ）５２が形成されている。１対の突起５２は、ダイパッド１１の幅方向（Ｘ方向）に互いに離間するとともに、長手方向（Ｙ方向）に途切れずに連続して延びている。
【００４４】
半導体チップ２１は、ダイパッド１１の上面における１対の突起５２の間の領域に搭載されている。半導体チップ２１の幅方向における一方の側方に配置された突起５２の数と、他方の側方に配置された突起５２の数とは等しい。
【００４５】
図３（ｂ）に示す例では、半導体チップ２１の左方に１本の突起５２が配置され、半導体チップ２１の右方に１本の突起５２が配置されている。半導体チップ２１の左方に複数本の突起５２が配置され、半導体チップ２１の右方に複数本の突起５２が配置されてもよい。
【００４６】
図３（ｂ）に示す例においても、ダイパッド１１に長手方向に延びる突起５２を設けているため、ダイパッド１１に折り曲げ荷重に対する高い強度をもたせることができる。この結果、ダイパッド１１に搭載された半導体チップ２１にかかる荷重を抑制でき、安定したセンシング性能を発揮できる。
【００４７】
また、突起５２は、途中で途切れることなく長手方向に延びているため、途切れた箇所に応力が集中することがない。さらに、半導体チップ２１を幅方向に挟む位置に同じ数の突起５２を配置しているため、半導体チップ２１の左側と右側で折り曲げ荷重に対する強度のバランスを保てる。半導体チップ２１の左側または右側の一方に偏って荷重が集中することを防げる。
【００４８】
素子領域２２には、受光素子に限らず、発光素子が形成されていてもよい。その場合、スリット６０の上に配置される透明板は、発光素子が発光する光に対する透過性をもつ。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…リードフレーム、１１…ダイパッド、１２…端子、２１…半導体チップ、２２…素子領域、３０…ガラス板、４０…樹脂、４１…凹部、５１…溝、５２…突起、６０…スリット、８０…溝、８１…接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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