(57)【要約】【課題】リードの封止樹脂からの脱落を防止しつつ、実装面積が小さい半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】ダイパッド２に搭載された半導体チップ４と、ダイパッド２の少なくとも２辺に対向して配置されたリード１と、封止樹脂６と、を備え、リード１は、アウターリード部１ｃと、アウターリード部１ｃから延在して設けられたリード脚部１ｂを介してアップセットされたインナーリード部１ａとを有し、インナーリード部の底面には支持樹脂部６ａが設けられ、支持樹脂部６ａの底面およびアウターリード部１ｃとリード脚部１ｂの外側面で囲まれる領域には切欠き部１０が形成されている。【選択図】図１
2019161086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドと、
前記ダイパッド上に搭載された半導体チップと、
前記ダイパッドの少なくとも２辺に対向して配置されたリードと、
前記リードが部分的に露出するように、前記ダイパッド、前記半導体チップおよび前記リードを封止している封止樹脂と、を備え、
前記リードは、アウターリード部と、前記アウターリード部から延在して設けられたリード脚部を介してアップセットされたインナーリード部を有し、
前記インナーリード部の底面に支持樹脂部が設けられ、
前記支持樹脂部の底面および前記アウターリード部と前記リード脚部の外側面で囲まれる領域には前記封止樹脂の無い切欠き部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記インナーリード部の厚さが前記アウターリード部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記リード脚部が前記アウターリード部の底面に対し垂直に設けられてい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】
前記リード脚部が前記アウターリード部の底面に対し傾斜してい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５】
前記アウターリード部の底面と外側面、および前記リード脚部の外側面にはメッキ膜が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
ダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に配置され、アウターリード部と、前記アウターリードから延在して設けられたリード脚部を介してアップセットされたインナーリード部とからなるリードと、を有するリードフレームを準備する工程と、
前記リードと対応する位置に下金型凸部を有する金型を準備する工程と、
前記ダイパッド上に半導体チップを搭載し、前記半導体チップと前記リードを電気的に接続する工程と、
前記下金型凸部に前記リードが対応するように位置合わせをして、前記金型に前記リードフレームをセットする工程と、
前記金型に樹脂封入して、一括封止ブロックを形成する工程と、
前記一括封止ブロックを個片化する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記リードフレームを準備する工程において、前記インナーリード部を薄くすることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記一括封止ブロックを個片化する工程の後に、前記リードをエッチングする工程を備えることを特徴とする請求項６または請求項７に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、ノンリードタイプの半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージは、搭載機器に応じて小型化や薄型化が求められている。リードをノンリードタイプとすることにより、パッケージ実装面積を減少することも小型化の一つの方法である。特許文献１には、封止樹脂を一括モールドで封止するノンリードタイプの半導体パッケージが記載されている。
【０００３】
図７（ｄ）に示すように、ダイパッド１２１とリード１２２を樹脂１３０で接合し、ダイパッド１２１上に搭載した半導体素子１７０とリード１２２とをボンディングワイヤ１７１を介して電気的に接続して封止用樹脂１８０で封止した形状である。リード１２２の外側面と封止用樹脂１８０の側面は同一面を成す構造となっている。
【０００４】
この半導体パッケージの製造方法は、図７（ａ）に図示しているように、半導体パッケージのリード１２２は封止樹脂１３０内に庇部を埋め込んで、リード１２２の底面を封止樹脂１３０から露出する形状である。ダイパッド１２１と離間して配置されたリード１２２を樹脂１３０で接合したリードフレームのダイパッド１２１上に半導体素子１７０を搭載し、半導体素子１７０をリード１２２と電気的に接続する。次に、図７（ｂ）に示すように、封止用樹脂１８０で封止し、そして、図７（ｃ）に示すように、ダイシングによって封止樹脂１８０およびリード１２２を切断して、図７（ｄ）に示す、個片化された半導体パッケージを得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０９２４１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に記載の半導体パッケージのリード１２２は、脱落防止のための薄肉形状の庇部が樹脂１３０内に埋め込んで設けられており、平面視的に、この庇部を含むリード１２２の上面の平面積は樹脂１３０から露出するリード１２２の底面の平面積よりも大きく、小型化を阻害する要因となっている。また、この半導体パッケージを基板実装した場合、リード１２２の側面に半田フィレットが形成され、実装面積は半導体パッケージの平面積よりもさらに大きなものとなる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、リードの封止樹脂からの脱落を防止しつつ、実装面積が小さい半導体装置およびその製造方法の提供を目的とする。
【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。
【０００９】
ダイパッドと、
前記ダイパッド上に搭載された半導体チップと、
前記ダイパッドの少なくとも２辺に対向して配置されたリードと、
前記リードが部分的に露出するように、前記ダイパッド、前記半導体チップおよび前記リードを封止している封止樹脂と、を備え、
前記リードは、アウターリード部と、前記アウターリード部から延在して設けられたリード脚部を介してアップセットされたインナーリード部を有し、
前記インナーリード部の底面に支持樹脂部が設けられ、
前記支持樹脂部の底面および前記アウターリード部と前記リード脚部の外側面で囲まれる領域には前記封止樹脂の無い切欠き部が形成されていることを特徴とする半導体装置とした。
【００１０】
ダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に配置され、アウターリード部と、前記アウターリードから延在して設けられたリード脚部を介してアップセットされたインナーリード部とからなるリードと、を有するリードフレームを準備する工程と、
前記リードと対応する位置に下金型凸部を有する金型を準備する工程と、
前記ダイパッド上に半導体チップを搭載し、前記半導体チップと前記リードを電気的に接続する工程と、
前記下金型凸部に前記リードが対応するように位置合わせをして、前記金型に前記リードフレームをセットする工程と、
前記金型に樹脂封入して、一括封止ブロックを形成する工程と、
前記一括封止ブロックを個片化する工程と、
を備え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】
【００１１】
上記手段を用いることで、リードの封止樹脂からの脱落を防止しつつ、実装面積が小さい半導体装置およびその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の半導体装置の断面図および側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】図２に続く、本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程底面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の半導体装置の実装断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の半導体装置の断面図である。
【図７】従来のノンリード構造のパッケージの製造方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態である半導体装置について図を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の半導体装置の断面図であり、図１（ｂ）は側面図である。
【００１４】
ダイパッド２の上にダイアタッチ剤３にて接合して搭載された半導体チップ４はボンディングワイヤ５を介してリード１のインナーリード１ａの上面に接続している。リード１は水平に設けられたアウターリード部１ｃと、アウターリード部１ｃから延びて立ち上がるように設けられたリード脚部１ｂと、リード脚部１ｂから延びてアウターリード部１ｃに平行に設けられたインナーリード部１ａとからなる。すなわち、リード１は平行に設けられたインナーリード部１ａとアウターリード部１ｃを斜め形状、もしくは垂直形状のリード脚部１ｂによって連結されるという構成である。
【００１５】
そして、ダイパッド２と半導体チップ４とボンディングワイヤ５とリード１の一部が封止樹脂６によって封止されている。アウターリード部１ｃの底面１ｅは封止樹脂６の底面と同一面を形成し、封止樹脂６から露出している。また、アウターリード部の外側面１ｈとリード脚部の外側面１ｇも封止樹脂６から露出している。また、インナーリード１ａの底面１ｄには支持樹脂部６ａが接している。そして、支持樹脂部の底面６ｂとアウターリード部の外側面１ｈとリード脚部の外側面１ｇに囲まれた領域は封止樹脂６が無い切欠き部１０となっている。また、インナーリード部の外側面１ｆも封止樹脂６から露出している。このとき、封止樹脂の側面６ｃとインナーリード部１ａの外側面１ｆは同一面を形成する、もしくは、封止樹脂の側面６ｃに対しインナーリード部１ａの外側面１ｆが幾分凹む形状となっている。
【００１６】
リード１は２箇所の折曲げ部を有する。一つ目の折曲げ部はアウターリード部１ｃとリード脚部１ｂとの境界であって、両者の成す角度θ１は９０°〜１４０°であり、二つ目の折曲げ部はリード脚部１ｂとインナーリード部１ａとの境界であって、両者の成す角度θ２は９０°〜１４０°である。折曲げ角度θ１とθ２は平行線の錯角の位置にあり、常に等しい角度である。また、図示していないが、アウターリード部の底面１ｅおよびアウターリード部の外側面１ｈとリード脚部の外側面１ｇにはメッキ膜が被着され、実装時の接合を良好なものとしている。
【００１７】
図１（ｂ）は図１（ａ）の側方から見た側面図である。片面にリード１が３本露出しており、反対面のリードも合わせ６本のリード１を有する半導体装置１１である。リード１の本数はダイパッドの両側の対称な位置に２本、４本、８本配置される場合もある。封止樹脂６の底面にアウターリード１ｃが露出し、封止樹脂６の側面にはリード脚部１ｂとインナーリード部１ａの一部も封止樹脂６から露出している。そして、インナーリード部１ａの底面には支持樹脂部６ａが形成されるだけでなく、周囲を封止樹脂６で覆われて、封止樹脂６からのリード１の脱落を防止している。従来の半導体装置ではリードの脱落防止のために薄肉の庇部を設けることで封止樹脂からの脱落を防止していたが、本発明での半導体装置では庇部を設けることなく、脱落防止を可能とした。
【００１８】
図２および図３は、本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、少なくともリードフレームはダイパッド２とリード１を含む、成形されたリードフレームを準備する。リード１は隣接するリード１を繋ぎ合わせた形状で上底が下底よりも短い等脚台形の形状をなし、台形の上底に当たる部分がインナーリード部１ａに相当し、台形の脚部に当たる部分がリード脚部１ｂに相当する。そして、リード脚部１ｂの下から外側に延びた水平部分がアウターリード部１ｃである。なお、ダイパッド２の高さ位置はインナーリード部１ａの高さ位置と同じに図示しているが、これに限るものではない。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示すように、ダイパッド２の上に、銀ペーストなどのダイアタッチ剤３を介して半導体チップ４を接合する。そして、半導体チップ４の表面の電極パッドとインナーリード部１ａとをボンディングワイヤ５を介して電気的に接続する。台形形状の一つのリード１には左右両側の半導体チップ４の両方から少なくとも２本のボンディングワイヤが接続されることになる。
【００２１】
次に、図２（ｃ）に示すように、複数の半導体チップ４を一括して封止可能な大面積のキャビティを有する金型７にリードフレームをセットする。金型７は上下２つの金型７からなり、下金型の上面に所定の間隔で配置された下金型凸部７ａを設けており、その配置間隔はリード１と隣接するリード１との間隔と同じで、下金型凸部７ａの上にリード１が嵌って重なるようにセットする。リード１のアウターリードの底面はキャビティ底面７ｂと接触し、リード脚部１ｂとアウターリード１ｃの側面は下金型凸部７ａの傾斜した側面と密着して接触している。また、下金型凸部７ａの上面は平面であって、これとインナーリード部１ａの底面の間には間隙１３が形成されている。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、リードフレームが金型７に設置された後、一括樹脂封止により樹脂が金型７のキャビティ内に流れて硬化が進み、一括封止ブロック２０を形成する。下金型凸部７ａの上面とインナーリード部１ａの底面の間隙１３には封止樹脂６が入り込んで支持樹脂部６ａが形成される。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、樹脂硬化後に、封止樹脂６が形成されたリードフレームを金型７から離型する。一括樹脂封止後のリードフレームは、金型７に設けられた下金型凸部７ａの形状に沿って切欠き部１０が形成される。支持樹脂部６ａはリード脚部１ｂの上部を封止樹脂６で覆い、その下に形成された切欠き部１０はリード脚部１ｂの下部の表面を封止樹脂６から露出する。
【００２４】
図４は、図３（ｂ）に対応する本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程底面図である。一括封止ブロック２０は、リードフレーム９の枠で囲まれた封止樹脂６からなり、封止樹脂６の裏面には長い溝状の切欠き部１０ａが設けられている。図示されている境界線２０ａ、２０ｂは後に切断するときの境界を示すもので、一方の境界線２０ａは溝状の切欠き部１０ａに沿って設けられ、他方の境界線２０ｂは溝状の切欠き部１０ａと封止樹脂６を横断するように設けられている。境界線２０ａ、２０ｂで区画された単位部１１ａが後に半導体装置となる。封止樹脂６の無い溝状の切欠き部１０ａに沿って図示しないリードが露出して設けられている。
【００２５】
一括封止ブロック２０は薄く大きな範囲を一度に樹脂封止するため、樹脂硬化後のリードフレームは樹脂の収縮によって大幅に反る。大幅な反りが発生したリードフレームは平坦では無いため、以降の組立工程への投入が困難で、反りの矯正が必須である。これに対し、本発明の一括封止ブロック２０の場合はリードフレームの一方向に対して長い溝状の切欠き部１０ａが繰り返し複数形成されることにより、一括封止ブロック２０の収縮は溝状の切欠き部１０ａで分断され、樹脂硬化後のリードフレームの反りが緩和できている。
【００２６】
そして、図３（ｃ）に示すように、ダイシングブレードを用いて、一括封止ブロックの上面から支持樹脂部６ａまでを切断して、半導体装置１１に個片化する。インナーリード部１ａの切断面近傍でダイシンブレードによって金属バリを生じることがあり、これが隣接するリードとの短絡の原因となりそうな場合は、後処理としてエッチング処理を行うと良い。リードの材料が銅のときはエッチング液として硫酸／過酸化水素溶液や塩化第２鉄水溶液を用いれば良い。これらのエッチング液を用いることで封止樹脂６をエッチングすることなく銅を選択的にエッチングすることが可能である。
【００２７】
図５は、本発明の第１実施形態の半導体装置の実装断面図である。実装基板に半導体装置１１を半田接合すると、半田がアウターリードの外側面１ｈからリード脚部の外側面１ｇにかけて這い上がり、支持樹脂部６ａの底面に至る領域まで半田フィレットが形成される。このように、大きな半田フィレットが形成されることにより、半導体装置１１が実装基板に良好に接合されることになる。また、半導体装置１１では、半導体装置１１の中心から遠い側にインナーリード部が形成され、内側に傾斜したリード脚部１ｂを介してさらに内側にアウターリード１ｃが形成されているために、接合に十分な半田フィレット８が形成された状態であっても半田フィレット８の外端が半導体装置１１から大きく突出するものではなく、実装面積は従来に比べ小さいものとなる。図１に示した半導体装置１１におけるリードの折曲げ角度θ１，θ２が大きくなればなるほど実装面積は小さくなる傾向にある。
【００２８】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態の半導体装置の断面図である。
図１に示した本発明の第１実施形態の半導体装置との違いは、インナーリード部１ａの厚さｈ２がアウターリード部１ｃの厚さｈ１に比べ薄く、アウターリード部に対し１／２〜１／３程度のリード厚とした点である。このようなリード１は図２（ａ）に示した成形したリードフレームを準備する工程において、リード１の折曲げを行った後に、インナーリード部１ａを上下にプレスすることで得られる。インナーリード部１ａを薄くすることで、図３（ｃ）の個片化する工程における金属バリの発生が少なくなり、後処理のエッチング工程の削減ができる。
【００２９】
上記では、インナーリード部１ａの上下のプレスはインナーリード部１ａ全面を１段プレス加工によって行ったものであるが、ダイシングブレードによる切断溝１２に対応する箇所に２段目のプレスを行うことで、インナーリード部１ａが封止樹脂６から露出する部分をさらに薄くなり金属バリの発生を微量にすることができる。
【００３０】
以上の半導体装置の製造方法に従うことで、リード１の封止樹脂６からの脱落を防止しつつ、実装面積が小さい半導体装置１１を実現できる。また、成形された一括封止ブロック２０の反りが緩和できるので、反りの矯正無しに樹脂封止工程以降の組立工程に投入できる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明による半導体装置は、携帯玩具、ヘルスケア商品、ウェアラブル端末、携帯端末、家電製品等に用いることができる。また、使用環境の厳しい車載用途、屋外用途への応用も可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１    リード
１ａ  インナーリード部
１ｂ  リード脚部
１ｃ  アウターリード部
１ｄ  インナーリード部の底面
１ｅ  アウターリード部の底面
１ｆ  インナーリード部の外側面
１ｇ  リード脚部の外側面
１ｈ  アウターリード部の外側面
２    ダイパッド
３    ダイアタッチ剤
４    半導体チップ
５    ボンディングワイヤ
６    封止樹脂
６ａ  支持樹脂部
６ｂ  支持樹脂部の底面
６ｃ  封止樹脂の側面
７    樹脂封止金型
７ａ  下金型凸部
７ｂ  キャビティ底面
８    半田フィレット
９    リードフレーム枠
１０    切欠き部
１０ａ  溝状の切欠き部
１１    半導体装置
１１ａ  単位部
１２    切削溝
１３    間隙
２０    一括封止ブロック
２０ａ  境界線
２０ｂ  境界線
θ１    折曲げ角度
θ２    折曲げ角度
【図１】
2019161086.tif 000003
【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】
2019161086.tif 000008
【図７】
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