(57)【要約】【課題】  表面実装型半導体装置の耐リフロー・クラック性の向上。【解決手段】  モールド樹脂からなるパッケージと、このパッケージの内外に亘って延在するリードと、前記パッケージの内部に封止されたダイパッドと、前記ダイパッド上にダイボンド材を介して固定された半導体チップと、前記パッケージ内のリードの先端と前記半導体チップの電極とを接続する接続手段とからなる半導体装置であって、前記ダイパッドは前記半導体チップの一部に対面する複数の接着部と、前記接着部同士を連結する細い連結部とからなり、前記半導体チップは前記接着部にダイボンド材を介して固定されている。前記接着部は前記半導体チップの四隅にそれぞれ対応して４つ設けられている。前記接着部による半導体チップの接着面積は前記半導体チップの面積の約２０〜３０％となっている。【選択図】        図１
2004200712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面形状が四角形で表面に複数の電極を有する半導体チップと、前記半導体チップ表面とは反対側の裏面にダイボンド材を介して固定されるダイパッドと、一端が前記半導体チップ周辺を取り囲み他端は前記半導体チップから遠ざかるように延在する複数のリードと、前記半導体チップ表面の複数の電極と前記複数のリードそれぞれの一端側とを接続する複数の導電性のワイヤと、前記半導体チップ、前記ダイパッド、前記複数のリードの一端側及び前記複数のワイヤを封止するモールド樹脂とから成る半導体装置において、
前記ダイパッドは、前記半導体チップ裏面の四隅それぞれに対応しかつ前記半導体チップ裏面周縁外に突出しないように前記半導体チップ裏面に設けられた四つの接着部と、前記半導体チップ裏面の中央部を露出するように前記四つの接着部を連結する前記接着部よりも幅の狭い連結部とからなり、
前記ダイボンド材は、前記四つの接着部それぞれに設けられ前記半導体チップ裏面周縁外に突出しない状態で前記半導体チップを固定し、
前記モールド樹脂は、前記半導体チップ裏面の中央部及び前記半導体チップ裏面の周縁部に接着していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップの四隅を横切る方向に伸びて前記ダイパッドに接続する四つの支持リードを有する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】
前記支持リードは、途中で前記半導体チップがその裏面側に下がる方向に折れ曲がり、それにより前記ダイパッドは前記複数のリードの前記モールド樹脂により封止される部分よりも下方に位置していることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ダイボンド材はＡｇペーストから成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】
前記モールド樹脂は前記四つの接着部を囲むように前記半導体チップ裏面の周縁部に接着してい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６】
前記ダイボンド材は、前記半導体チップ裏面の四隅には存在しない状態で前記半導体チップを固定してい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置およびその製造に用いるリードフレームに関し、リフロー半田付け時のパッケージクラックの抑止技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一つとして樹脂封止型半導体装置が知られている。この樹脂封止型半導体装置は、その製造においてはリードフレームが使用される。樹脂封止型半導体装置は、樹脂（モールド樹脂）からなるパッケージと、このパッケージの内外に亘って延在するリードと、前記パッケージの内部に封止された半導体チップと、前記パッケージ内のリードの先端と前記半導体チップの電極とを接続するワイヤとからなっている。また、前記チップ（半導体チップ）はタブ（ダイパッド）上に接着剤等のダイボンド材によって固定されている。
【０００３】
樹脂封止型半導体装置において、矩形体パッケージの４辺からリードを突出させる表面実装型構造は、ＱＦＰ（Quad Flat Package)と呼称されている。
【０００４】
ＱＦＰを配線基板等の実装基板に固定させるいわゆる実装は、半田のリフローによって行われる（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
非特許文献１には、モールド（パッケージ）の厚さが１ｍｍと、広く普及しているＱＦＰの１／２以下の薄さとなるＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package) について記載されている。また、同文献には、リフロー半田付け時、パッケージを形成する樹脂とダイ・パッドとの界面に存在する水分に起因するクラックの発生のメカニズムについて記載されている。また、同文献には、ダイ・パッドに十文字のスリット（貫通穴）を入れてクラック対策を施したリードフレームが記載されている。
【０００６】
一方、クラック対策のためにダイパッドにディンプルや十文字状に貫通孔を設けることが知られている（例えば、非特許文献２）。
【０００７】
非特許文献２には、「マウント剤に使う樹脂はモールド樹脂よりも吸湿性が高く，リフロー時には，水分の気化・膨張によるはく離の原因になる。マウント剤の吸湿性が高い理由は………。」と記載されている。
【０００８】
さらに、非特許文献２には、「はく離は多くの場合，樹脂とダイパッド裏面の間で発生する。この理由は，モールド樹脂には金型からの離型性を良くするために，離型剤が添加されており，金属であるリードフレーム材との接着性が高くないためだ。これに対して，チップ表面は保護のためにポリイミドやシリコーンが塗布されており，樹脂との密着性は高い。」旨記載されている。
【０００９】
【非特許文献１】日経ＢＰ社発行「日経マイクロデバイス」1988年９月号、同年９月１日発行、P115〜P121。
【非特許文献２】日経ＢＰ社発行「ＶＬＳＩパッケージング技術（下）」1993年５月15日発行、P123〜P129。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＱＦＰ等の表面実装型半導体装置では、リフロー半田付け（リフロー実装）時のパッケージクラックが信頼性上大きな問題になっている。パッケージクラック発生は、前記文献にも記載されているように、チップを固定するダイボンド材やパッケージを構成するモールド樹脂に吸湿された水分が基になる。
【００１１】
すなわち、チップを固定する接着剤やパッケージを構成する樹脂に吸湿された水分は、リフロー半田付け時の高温下で気化膨張し、その時に発生した応力によって樹脂とタブとの界面が剥離し、さらに進んでパッケージの最も弱い部分にパッケージクラックが発生する。
【００１２】
そこで、本発明者は、リフロー半田付け時にパッケージクラックを起こし難い半導体装置、すなわち耐リフロー・クラック性の高い半導体装置を得るために、パッケージクラック発生の原因となるダイボンド材中の水分の低減化と、剥離が発生する半導体チップとダイパッドとの間の接着力向上化を検討し、本発明をなした。
【００１３】
本発明の目的は、耐リフロー・クラック性の高い半導体装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、耐リフロー・クラック性の高い半導体装置を製造することができるリードフレームを提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１７】
（１）モールド樹脂からなるパッケージと、このパッケージの内外に亘って延在するリードと、前記パッケージの内部に封止されたダイパッドと、前記ダイパッド上にダイボンド材を介して固定された半導体チップと、前記パッケージ内のリードの先端と前記半導体チップの電極とを接続する接続手段とからなる半導体装置であって、前記ダイパッドは前記半導体チップの一部に対面する複数の接着部と、前記接着部同士を連結する細い連結部とからなり、前記半導体チップは前記接着部にダイボンド材を介して固定されている。前記接着部は前記半導体チップの四隅にそれぞれ対応して４つ設けられている。前記接着部による半導体チップの接着面積は前記半導体チップの面積の約２０〜３０％となっている。
【００１８】
（２）半導体チップを固定するダイパッドと、このダイパッドを支持する支持リードと、前記ダイパッドの周囲に先端を臨ませる複数のリードとを有するパターン化されたリードフレームであって、前記ダイパッドは前記半導体チップの一部に対面しかつ接着される複数の接着部と、前記接着部同士を連結する細い連結部とからなっている。前記接着部は前記半導体チップの四隅にそれぞれ対応して４つ設けられている。前記接着部による半導体チップの接着面積は前記半導体チップの面積の約２０〜３０％となっている。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００２０】
前記（１）の手段によれば、半導体チップとダイパッドを接続する接着面積は、半導体チップの一面の面積（接着側面積）の約２０〜３０％と小さくなっていることから、モールド樹脂に比較して水分の吸湿性の高いダイボンド材の量が少なくなり、リフロー半田付け時のパッケージクラックの発生の原因となる水分が少なくなってパッケージクラックが起き難くなる。
【００２１】
また、ダイパッドは複数の接着部と、接着部同士を連結する細い連結部からなり、接着部全体の面積は半導体チップの接着側面積の約２０〜３０％となっていることから、半導体チップのダイボンド側の面の多くは直接モールド樹脂に接着されるようになり、半導体チップのダイボンド側の面の接着力は高くなり、リフロー半田付け時にパッケージクラックが発生し難くなる。
【００２２】
前記（２）の手段によれば、リードフレームは、ダイパッドが複数の接着部と、前記接着部同士を連結する細い連結部とからなり、半導体装置の製造に使用した際、半導体チップを接着するダイボンド材の量を少なくでき、また半導体チップとダイパッドとの接着面積を少なくして樹脂との接着面積が大きくして接着力の増大を図ることができるため、耐リフロー・クラック性の優れた半導体装置を製造できるリードフレームとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００２４】
図１は本発明の実施例１である半導体装置を示す断面図、図２は本実施例１の半導体装置のダイパッド部分を示す平面図、図３は同じく側面図、図４は本実施例１の半導体装置の製造に使用されるリードフレームを示す平面図である。
【００２５】
本実施例１の半導体装置１は、図１に示すように、外観的には、偏平矩形体からなる樹脂（モールド樹脂）で形成されたパッケージ２と、このパッケージ２の４辺から突出するガルウィング型のリード３とからなっている。リード３は、たとえばＦｅ−Ｎｉ合金で形成されている。
【００２６】
前記パッケージ２の内部には、シリコンからなる半導体チップ４が封止されている。この半導体チップ４は、ダイパッド５にＡｇペースト等によるダイボンド材６を介して固定されている。ダイパッド５は前記リード３の形成時に同時に形成されるものであることから、Ｆｅ−Ｎｉ合金によって形成されている。
【００２７】
前記ダイパッド５は、図２にも示すように、前記半導体チップ４の一部に対面する複数の接着部７と、前記接着部７同士を連結する細い連結部８とからなっている。前記連結部８はたすき掛け状に延在してその先端に、半導体チップ４の四隅に対応して設けられた４つの矩形の接着部７を連結している。連結部８のそれぞれの延在方向は、ダイパッド５を支持する支持リード９の延在方向に一致している。
【００２８】
前記ダイパッド５部分は、図３に示すように、支持リード９が途中で一段下方に折れ曲がっていることから、モールド樹脂２内に延在するリード３部分よりも一段低くなっている。
【００２９】
前記接着部７の総面積は、半導体チップ４の面積、すなわち接着側面積のたとえば約２０〜３０％となっている。
【００３０】
これによって、半導体チップ４の裏面のダイパッド５に対する接着面積は、半導体チップ４の接着側面積の約２０〜３０％となり、残りの約８０〜７０％は直接モールド樹脂２に接着されるようになる。
【００３１】
モールド樹脂２には離型剤が含有されていることから、金属からなるダイパッド５との接着性は樹脂との接着性よりも劣る。したがって、半導体チップ４のダイパッド側の接着力は、金属のダイパッドとの接着面積が接着側面積の約２０〜３０％であり、樹脂との接着面積が接着側面積の約８０〜７０％であることから、従来のようにダイパッドに十文字状のスリットを設けたり、ディンプルを設けたりした場合に比較して半導体チップ４のダイパッド側の接着力は大きくなる。  前記半導体チップ４の図示しない電極と、前記パッケージ２内のリード３の先端部分は導電性のワイヤ１０で接続されている。半導体チップ４の電極とリード３との電気的接続手段は他の手段でも良い。
【００３２】
つぎに、本実施例１の半導体装置１の製造方法について説明する。
【００３３】
半導体装置１の製造においては、図４に示すように、リードフレーム１５が用意される。
【００３４】
リードフレーム１５は、厚さ０．１５〜０．１ｍｍ程度の鉄−ニッケル合金板あるいは銅合金板をプレスやエッチングによって所望パターンに形成することによって製造される。本実施例１では、リードフレーム１５はＦｅ−Ｎｉ合金板を打ち抜くことによって形成されている。
【００３５】
リードフレーム１５は、図４に示すように、一対の平行に延在する外枠１６と、この一対の外枠１６を連結し外枠１６に直交する方向に延在する一対の内枠１７とによって形成される枠構造となっている。
【００３６】
また、前記枠の中央にはダイパッド５が配置されている。このダイパッド５は、たすき掛け状に延在する連結部８と、これら連結部８の先端に連結される矩形状の接着部７とからなっている。接着部７は半導体チップ４の四隅部分に対面する形状となっている。
【００３７】
ダイパッド５は四隅を支持リード９で支持されている。支持リード９は、前記連結部８のそれぞれの支片の延長線上に延在し、各接着部７を支持するようになっている。支持リード９は途中で分岐（分岐片１８）し、その先端は外枠１６または内枠１７に連結されている。
【００３８】
前記ダイパッド５部分は、支持リード９が途中で一段下方に折れ曲がっていることから、モールド樹脂２内に延在するリード３部分よりも一段低くなっている。
【００３９】
また、前記内枠１７および外枠１６から前記ダイパッド５に向かって複数のリード３が延在している。相互に平行に延在するリード部分において、各リード３はダム２０によって連結されている。このダム２０は、前記内枠１７または外枠１６から突出する分岐片１８間に亘って設けられ、各リード３を支持するようになっている。このダム２０は、トランスファモールド時、溶けた樹脂の流出を防止するダムとして作用する。
【００４０】
また、前記外枠１６には、リードフレーム１５の搬送や位置決めに使用するガイド孔２１が設けられている。
【００４１】
このようなリードフレーム１５に対して、図５に示すように、リードフレーム１５のダイパッド５に、Ａｇペーストを介して半導体チップ４が取り付けられる。Ａｇペーストは硬化処理される。これによって半導体チップ４がダイパッド５に固定される。
【００４２】
つぎに、図５に示すように、半導体チップ４の図示しない電極と、ダイパッド５の周囲に位置するリード３の先端部分は導電性のワイヤ１０で接続される。
【００４３】
その後、図５に示すように、ダム２０の内側領域がトランスファモールドされ、二点鎖線で示されるようにパッケージ２が形成される。
【００４４】
つぎに、不要なリードフレーム部分が切断除去されるとともに、リード３が切断されかつ成形され、図１に示される半導体装置１が製造される。
【００４５】
本実施例１の半導体装置１は、図６に示されるように、配線基板等の実装基板２５に実装される。すなわち、実装基板２５の表面に設けられた配線からなるランド２６上に、半導体装置１のリード３先端部分が半田２７によって固定される。半田付けは、たとえば前記ランド２６上にあらかじめ設けられた半田や、リード３の表面にあらかじめ設けられた半田のリフローによって行われる。
【００４６】
本実施例１の半導体装置１は、ダイパッド５と半導体チップ４の接着面積は、半導体チップ４のダイパッド側の接着側面積の約２０〜３０％と小さいため、ダイボンド材６の使用量が大幅に少なくなる。したがって、パッケージ２を形成する樹脂よりも水分の吸湿率の高いダイボンド材６の使用量が少ないため、リフロー半田付け時の水分に起因するダイパッド５と樹脂との剥離が発生し難くなり、パッケージクラックが発生しなくなる。
【００４７】
本実施例１の半導体装置１は、ダイパッド５と半導体チップ４の接着面積は、半導体チップ４の接着側面積の約２０〜３０％と小さく、残りの約８０〜７０％の部分は金属からなるダイパッドよりも接着性が高い樹脂（モールド樹脂）に直接接触するため、半導体チップ４のダイパッド側の接着力が大きくなり、リフロー半田付け時パッケージクラックが起き難くなる。
【００４８】
また、ダイパッド５は小さな接着部７と、これら接着部７を連結する連結部８とによって形成され、接着は接着部７の部分によることから、接着部７と半導体チップ４との界面での剥離が起きても、その剥離は接着部７の領域内で止まり、他の接着部７にまで延びなくなる。したがって、半導体チップ４とダイパッド５との剥離や、ダイパッド５とモールド樹脂との剥離が起き難くなる。
【００４９】
本実施例１のリードフレーム１５は、ダイパッド５が４つの接着部７と、これら接着部７を連結する連結部８とからなることから、半導体装置の製造時、半導体チップ４とダイパッド５とを接着するダイボンド材６の使用量を少なくできる。したがって、耐リフロー・クラック性の優れたリードフレームとなる。
【００５０】
本実施例１のリードフレーム１５は、ダイパッド５が４つの接着部７と、これら接着部７を連結する連結部８とからなるため、半導体装置の製造時、半導体チップ４の接着側面積の約２０〜３０％の部分をダイパッド５に接着させ、残りの約８０〜７０％部分をモールド樹脂に接着させる構造とすることができる。したがって、半導体チップ４のダイパッド側での接着力を高くできるリードフレームとなる。
【００５１】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５２】
図７は本発明の実施例２における半導体装置のダイパッド部分を示す平面図、図８は同じく側面図である。
【００５３】
本実施例２の半導体装置１においては、ダイパッド５は、矩形の半導体チップ４の四隅に対応する接着部７と、それぞれ隣合う接着部７を連結する連結部８となっている。
【００５４】
本実施例２においても、接着部７の総接着面積は、半導体チップ４の接着側面積の約２０〜３０％程度となっている。したがって、ダイボンド材６部分での水分の吸湿量の低減および半導体チップのダイパッド側での接着力の向上から、耐リフロー・クラック性の優れた半導体装置となる。
【００５５】
また、同様のダイパッド５を有するリードフレームは、耐リフロー・クラック性に優れた半導体装置を製造できるリードフレームとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１である半導体装置を示す断面図である。
【図２】本実施例１の半導体装置のダイパッド部分を示す平面図である。
【図３】本実施例１の半導体装置のダイパッド部分を示す側面図である。
【図４】本実施例１の半導体装置の製造に使用されるリードフレームを示す平面図である。
【図５】本実施例１の半導体装置の製造方法において、半導体チップが固定されワイヤボンディングが終了した状態のリードフレームの平面図である。
【図６】本実施例１の半導体装置の実装状態を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例２における半導体装置のダイパッド部分を示す平面図である。
【図８】本実施例２における半導体装置のダイパッド部分を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…半導体装置、２…パッケージ、３…リード、４…半導体チップ、５…ダイパッド、６…ダイボンド材、７…接着部、８…連結部、９…支持リード、１０…ワイヤ、１５…リードフレーム、１６…外枠１、１７…内枠１、１８…分岐片、２０…ダム、２１…ガイド孔、２５…実装基板、２６…ランド、２７…半田。
【図１】
2004200712.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004200712.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004200712.tif 000009
【図８】
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