(57)【要約】【課題】同時に複数の半導体装置を製造する場合に、実装時のリフロー工程における割れを防止し、信頼性の向上を図ると共に、製造コストの削減、生産性の向上を図ることが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、リードフレームに複数の半導体素子を搭載し、各半導体素子をリードフレームのリードと導通させ、さらに複数の半導体素子を樹脂封止することにより、複数の半導体装置が一体化された半導体装置ユニットを製造した後、該半導体装置ユニットを切断し各半導体装置に分割することにより製造される半導体装置において、半導体装置端面に露出しているリードフレーム端面の面積の和および厚みを各々Ｓ（ｍｍ２）、ｔ（ｍｍ）とし、半導体装置の外周の長さをＬ（ｍｍ）とした時、Ｓ≦０．４０Ｌ・ｔを満たすことを特徴とする。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームに複数の半導体素子を搭載し、各半導体素子を前記リードフレームのリードと導通させ、さらに複数の前記半導体素子を樹脂封止することにより、複数の半導体装置が一体化された半導体装置ユニットを製造した後、該半導体装置ユニットを切断し各半導体装置に分割することにより製造される半導体装置において、
半導体装置側面に露出しているリードフレーム端面の面積の和および厚みを各々Ｓ（ｍｍ２）、ｔ（ｍｍ）とし、半導体装置の外周の長さをＬ（ｍｍ）とした時、Ｓ≦０．４０Ｌ・ｔを満たすことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレームに複数の半導体素子を搭載し、各半導体素子をリードフレームのリードと導通させ、さらに複数の半導体素子を樹脂封止することにより、複数の半導体装置が一体化された半導体装置ユニットを製造した後、該半導体装置ユニットを切断し各半導体装置に分割することにより製造されるＱＦＮ等の半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置（半導体パッケージ）の小型化の要求に伴い、従来のＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ）等の周辺実装型の半導体装置に代わって、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｎｏｎ−ｌｅａｄ）等の面実装型の半導体装置が注目されている。ＱＦＮ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ）は、従来のリードによる外部との接続をランド方式に変更することで、装置面積および外部接続に必要な面積を実質的に減じる方式を採用した半導体装置である。
【０００３】
従来のＱＦＰ等の半導体装置は、リードフレームに１個の半導体素子を搭載し、該半導体素子とリードフレームのリードとを導通させ、樹脂封止することにより、個別に製造されていた。また、ＱＦＮについても、開発当初はリードフレームの構造を変更するのみで、従来通り個別に製造されてきた。しかしながら、近年、生産性を向上させることを目的として、リードフレームに複数の半導体素子を搭載し、これらを一括して樹脂封止し、複数のＱＦＮが一体化されたＱＦＮユニット（半導体装置ユニット）を製造した後、該ユニットを切断することにより、同時に複数のＱＦＮを一括製造する方式が採用されつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同時に複数のＱＦＮを一括製造する場合には以下のような問題点があった。
ＱＦＮユニットを切断し、複数のＱＦＮに分割する際には、リードフレームを切断するため、製造されるＱＦＮの側面にはリードフレームが露出する。そのため、リードフレームと封止樹脂との微小な隙間からＱＦＮ内に水分が侵入し、実装時のリフロー工程において、侵入した水分が気化膨張し、ＱＦＮに割れ（パッケージクラック）が生じることがあった。
また、ＱＦＮユニットを切断する際に、材質の異なる封止樹脂とリードフレームの双方を切断する必要があるため、用いる刃が摩耗しやすく、良好に切断を行うためには、特殊な刃を用いる、２段階で切断するなどの対策が必要であり、製造コストの増大や生産性の低下に繋がっていた。
【０００５】
そこで、本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、同時に複数の半導体装置を一括製造する場合に、実装時のリフロー工程における割れを防止し、信頼性の向上を図ると共に、製造コストの削減、生産性の向上を図ることが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するべく検討を行った結果、以下の半導体装置を発明した。
本発明の半導体装置は、リードフレームに複数の半導体素子を搭載し、各半導体素子を前記リードフレームのリードと導通させ、さらに複数の前記半導体素子を樹脂封止することにより、複数の半導体装置が一体化された半導体装置ユニットを製造した後、該半導体装置ユニットを切断し各半導体装置に分割することにより製造される半導体装置において、
半導体装置側面に露出しているリードフレーム端面の面積の和および厚みを各々Ｓ（ｍｍ２）、ｔ（ｍｍ）とし、半導体装置の外周の長さをＬ（ｍｍ）とした時、Ｓ≦０．４０Ｌ・ｔを満たすことを特徴とする。
なお、「半導体装置側面」とは、半導体装置のリードフレームに対して垂直な端面を意味しているものとする。また、「半導体装置の外周の長さ」とは、半導体装置側面に露出している複数のリードが並んでいる方向に沿って半導体装置の外周を一周した時の長さを意味しているものとする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について詳述する。本実施形態では、平面視正方形状のＱＦＮを取り上げて説明する。なお、本実施形態のＱＦＮは、複数の半導体素子を搭載可能なリードフレームを用いて製造されたものである。
【０００８】
はじめに、図１に基づいて、本実施形態のＱＦＮの製造に用いるリードフレームの一構成例について説明する。図１において、（ａ）はリードフレームを表面側から見た時の全体構成を示す概略平面図であり、（ｂ）はリードフレームの１個のＱＦＮ形成領域およびその近傍部分を拡大して示す概略平面図である。なお、本実施形態では、リードフレームの半導体素子を搭載する側を「表面」、その反対側を「裏面」と定義する。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、リードフレーム２０には、複数のＱＦＮ形成領域２が形成されている。具体的には、リードフレーム２０には、ＱＦＮ形成領域２が４行×４列でマトリクス状に配置されたものが図示左右方向に４セット形成されており、計６４個のＱＦＮが形成可能となっている。図１（ａ）において、各ＱＦＮ形成領域２の外周に沿って全体視格子状に延在するラインＸは、ＱＦＮ製造時に切断される際の切断線を示している。また、リードフレーム２０において、この切断線Ｘに沿った格子状部分を「リードフレーム本体２５」と称すことにする。なお、ＱＦＮ形成領域の個数や配列については図示するものに限定されず適宜設計される。
【００１０】
図１（ｂ）に示すように、各ＱＦＮ形成領域２の中央部には、アイランド状に平面視正方形状の半導体素子搭載部（ダイパッド部）２１が形成されており、半導体素子搭載部２１の各コーナー部とリードフレーム本体２５とを接続し、半導体素子搭載部２１を支持する支持体２３がリードフレーム本体２５と一体形成されている。また、リードフレーム本体２５の各辺には、多数のリード２２がリードフレーム本体２５と一体形成されている。なお、形成するリード２２の本数については適宜設計可能である。
【００１１】
また、半導体素子搭載部２１を支持する支持体２３は、その裏面側が全体に渡ってハーフエッチングされており、その表面はリードフレーム本体２５の表面と面一であるが、その厚みはリードフレーム本体２５より薄くなっている。また、リード２２のリードフレーム本体２５と接する側の端部も、その裏面側がハーフエッチングされており、その表面はリードフレーム本体２５の表面と面一であるが、その厚みはリードフレーム本体２５より薄くなっている。なお、図１（ｂ）においては、裏面側がハーフエッチングされた領域を斜線で示している。また、裏面側からエッチングした場合の「ハーフエッチング」とは、表面まで完全にエッチングするのではなく、途中までエッチングすることを言う。
【００１２】
次に、図２に基づいて、上記のリードフレーム２０を用いて本実施形態のＱＦＮを製造する方法について説明する。図２（ａ）〜（ｆ）は、各製造工程を示す概略断面図であり、図１（ｂ）のＡ−Ａ’線断面に相当する図である。なお、図２においては、隣接する２個のＱＦＮ形成領域のみを取り出して図示している。
はじめに、図２（ａ）に示すように、リードフレーム２０の裏面に、一方の面に粘着剤層（図示略）を具備する粘着シート１０を、その粘着剤層側がリードフレーム２０側となるように貼着する。なお、粘着シート１０をリードフレーム２０に貼着する方法としては、ラミネート法等が好適である。
次に、図２（ｂ）に示すように、リードフレーム２０の各半導体素子搭載部２１に、ＩＣチップ等の半導体素子３０をダイアタッチ剤（図示略）を用いて搭載する。
【００１３】
次に、図２（ｃ）に示すように、半導体素子３０とリードフレーム２０のリード２２とを、金ワイヤ等のボンディングワイヤ３１を介して電気的に導通させる。
次に、図２（ｄ）に示すように、図２（ｃ）に示す製造途中のＱＦＮを金型内に載置し、封止樹脂（モールド剤）を用いて金型成型することにより、半導体素子３０やボンディングワイヤ３１を封止樹脂４０により樹脂封止する。
次に、図２（ｅ）に示すように、粘着シート１０をリードフレーム２０から剥離することにより、複数のＱＦＮ５０が一体化されたＱＦＮユニット（半導体装置ユニット）６０が製造される。最後に、図２（ｆ）に示すように、ＱＦＮユニット６０を各ＱＦＮ５０の外周に沿って（図１（ａ）で示した切断線Ｘに沿って）切断することにより、複数のＱＦＮ５０が製造される。
【００１４】
以上のようにして製造されたＱＦＮ５０を裏面側および側方から見た時の平面図を各々図３（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図３（ｂ）はＱＦＮ５０を図３（ａ）のＢ方向から見た時の図である。
リード２２端部および半導体素子搭載部２１を支持する支持体２３はハーフエッチングされているので、その部分の裏面側には封止樹脂４０が入り込む。したがって、ＱＦＮ５０を裏面側から見た場合、図３（ａ）に示すように、リードフレーム２０において、リード２２端部および支持体２３は露出せず、リード２２のハーフエッチングされていない部分および半導体素子搭載部２１のみが露出した状態となる。これに対して、図３（ｂ）に示すように、ＱＦＮ５０の側面には、リード２２のハーフエッチングされた部分の端面および半導体素子搭載部２１を支持する支持体２３の端面が露出した状態となる。
【００１５】
ＱＦＮ５０の裏面の各辺の長さをＬａ（ｍｍ）、ＱＦＮ５０の外周の長さをＬ（ｍｍ）とすると、Ｌ＝Ｌａ×４（四辺の長さの総和）となる。なお、本実施形態では、ＱＦＮ５０が平面視正方形状であるので、ＬはＬａの４倍に相当するが、ＱＦＮ５０の形状に応じて、Ｌは算出される。
また、ＱＦＮ５０の側面に露出しているリードフレーム２０端面の面積の和、（すなわち、リード２２のハーフエッチングされた部分の端面および支持体２３端面の面積の和）をＳ（ｍｍ２）とし、ＱＦＮ５０の側面に露出しているリードフレーム２０端面の厚み（すなわち、リード２２のハーフエッチングされた部分の端面あるいは支持体２３の端面の厚み）をｔ（ｍｍ）とする。なお、Ｓは四方にある側面に露出しているリードフレーム２０端面の面積の和である。
ＱＦＮ５０においては、これらＳ、Ｌ、ｔが、Ｓ≦０．４０Ｌ・ｔを満たすことを特徴とする。すなわち、ＱＦＮ５０の側面に露出しているリードフレーム２０端面の面積の和Ｓを、ＱＦＮ５０の外周の長さＬとＱＦＮ５０の側面に露出しているリードフレーム２０端面の厚みｔとの積の４０％以下とすることを特徴としている。
なお、Ｓが０．４０Ｌ・ｔより大きい場合には、リード２２端部やリード２２全体の幅ｃを細くする、リード２２端部のハーフエッチング量を調整し、リード２２端部の厚みｔを小さくするなどして、Ｓを所定範囲に調整することができる。
【００１６】
本実施形態では、このようにＱＦＮ５０の側面に露出するリードフレーム２０端面の面積の和Ｓを制限しているので、リードフレーム２０と封止樹脂４０との微小な隙間からＱＦＮ５０内に侵入する水分量を制限することができる。その結果、実装時のリフロー工程において、侵入した水分の気化膨張に起因する割れ（パッケージクラック）を効果的に防止することができ、製品の信頼性の向上を図ることができる。
また、ＱＦＮユニット６０を切断する際には、材質の異なる封止樹脂４０とリードフレーム２０の双方を切断する必要があるが、ＱＦＮ５０の側面に露出するリードフレーム２０端面の面積の和Ｓを制限しているので、リードフレーム２０の切断面の面積を制限することができる。その結果、主として封止樹脂５０を切断することになり、特殊な刃を用いる、２段階で切断するなどの対策を講じなくも、刃の摩耗を防止し、良好に切断を行うことができるので、製造コストの削減、生産性の向上を図ることができる。
【００１７】
なお、本実施形態では、リード２２端部がハーフエッチングされている場合について説明したが、本発明はリード２２端部がハーフエッチングされていないＱＦＮにも適用可能である。また、本発明は半導体素子搭載部２１や半導体素子搭載部２１を支持する支持体２３のないリードフレーム２０を用いて製造する場合にも適用可能である。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例および比較例について説明する。
各実施例、比較例において、３２ピンタイプのリードフレームを用い、上記実施形態で説明したように６４個のＱＦＮを同時に一括製造した。各実施例、比較例においては、異なる寸法のリードフレームを用いてＱＦＮを製造した。
各実施例、比較例において用いたリードフレームの寸法および製造したＱＦＮのＬ、０．４０Ｌ・ｔ、Ｓを表１に示す。なお、表１において、ａは半導体素子搭載部を支持する支持体がリードフレーム本体の一辺と接する部分の長さ、ｂは支持体のリードフレーム本体と接する部分と直近のリードとの間隔、ｃはリードの幅、ｄは隣接するリードの間隔を示している（図１（ｂ）参照）。また、リードフレームの厚みは、ハーフエッチングされていない部分の厚みを意味しいている。また、リード端部の厚みは、リードのリードフレーム本体と接する部分の厚みを意味しており、ＱＦＮ製造後にはｔに相当する。
また、各実施例、比較例において得られたＱＦＮについて、以下の評価試験を行った。
（耐リフロー性試験）
各実施例、比較例において得られたＱＦＮを、８５℃／相対湿度８５％の雰囲気下に１６８時間放置した後、２６０℃に設定したＩＲリフロー炉を３回通過させた。各実施例、比較例において、６４個のＱＦＮについて試験を行い、割れ（パッケージクラック）が観察されたＱＦＮ数を数えた。
（結果）
得られた結果を表１に示す。表１において、耐リフロー性試験の結果は、分母が試験を行ったＱＦＮの総数（６４個）、分子が割れが観察されたＱＦＮ数を示す。
表１に示すように、Ｓ≦０．４０Ｌ・ｔを満たすようにＱＦＮを製造した実施例１〜３では、割れが全く観察されなかった。これに対し、Ｓが０．４０Ｌ・ｔを超えた比較例では、多数のＱＦＮにおいて割れが観察された。
【００１９】
【表１】
2004039693.tif 000002
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、同時に複数の半導体装置を一括製造する場合に、実装時のリフロー工程における割れを防止し、信頼性の向上を図ると共に、製造コストの削減、生産性の向上を図ることが可能な半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る実施形態のＱＦＮの製造に用いるリードフレームの一例を示す図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る実施形態のＱＦＮの製造方法を示す工程図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明に係る実施形態のＱＦＮを裏面側、側方から見た時の平面図である。
【符号の説明】
５０　ＱＦＮ（半導体装置）
６０　ＱＦＮユニット（半導体装置ユニット）
２０　リードフレーム
２１　半導体素子搭載部
２２　リード
３０　半導体素子
３１　ボンディングワイヤ
４０　封止樹脂
【図１】
2004039693.tif 000003
【図２】
2004039693.tif 000004
【図３】
2004039693.tif 000005