(57)【要約】【課題】  バンプによりチップをリードフレームに接合し樹脂封止した半導体装置が実装時にチップにリードフレームと半導体チップとの線膨脹係数の差により発生する応力を減少させる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  半導体チップ３と、Ｃｕ等のリードフレーム１と、半導体チップとリードフレームのリードを電気的に接続するバンプ電極２と、リードの少なくとも一部、半導体チップ及びバンプを封止する樹脂封止体４とを有する。リードにはノッチ５が形成され、ノッチは樹脂封止体に封止され、且つ半導体チップに対して、半導体チップ上に配置されたバンプより外側に形成される。半導体装置が電気機器の実装基板に実装された場合、半導体チップとリードフレームの線膨張係数の違いから応力が半導体装置に発生してもノッチ部分が変形して半導体チップに加わる応力を低減させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
金属材料からなるリードフレームと、
前記半導体チップと前記リードフレームのリードを電気的に接続するバンプ電極と、
前記リードの少なくとも一部、前記半導体チップ及び前記バンプ電極を封止する樹脂封止体とを具備し、
前記リードはノッチを有し、前記ノッチは、前記樹脂封止体に封止され、且つ前記半導体チップに対して、前記半導体チップ上に配置されたバンプ電極より外側の部分に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記リードフレームと半導体チップの線膨張係数の差により発生し、且つ前記半導体チップにかかる応力は、前記ノッチの変形によって低減され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】
前記リードフレームは、銅からなり、前記半導体チップは、シリコンからな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】
半導体チップと金属材料からなるリードフレームのリードとをバンプ電極を介して電気的に接続する工程と、
前記リードの少なくとも一部、前記半導体チップ及び前記バンプ電極を樹脂封止する工程とを具備し、
前記リードはノッチを有し、前記ノッチは、前記樹脂封止工程において樹脂封止体に封止され、且つ前記半導体チップに対して、前記半導体チップ上に配置されたバンプ電極より外側の部分に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体チップの表面電極にバンプ電極を取り付けてから前記リードとバンプ電極とを電気的に接続する工程とを備えたことを特徴とする請求項４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、半導体装置及びその製造方法に関するものであり、とくにフリップチップタイプの半導体チップをリードフレームに搭載した半導体パッケージに適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフリップチップタイプの半導体チップをリードフレームに搭載した半導体パッケージ、即ち、半導体装置は、図５に示されている。図において、リードフレーム１０１は、周辺部のフレーム部（図示しない）に支持された複数のリードから構成されている。リードフレーム１０１は、銅（Ｃｕ）やＦｅ−４２Ｎｉ合金などの金属材料から構成されている。一方、トランジスタなどの半導体素子が形成された半導体チップ１０３は、シリコンなどからなり、半導体素子に電気的に接続されたアルミニウムなどからなる表面電極（図示しない）を有し、表面電極には金（Ａｕ）やはんだなどのバンプ電極もしくはバンプ１０２が接合されている。また、リードフレーム１０１には、半導体チップ１０３がバンプ１０２を介して電気的に接続されている。リードフレーム１０１のリードの一部、バンプ１０２及び半導体チップ１０３は、エポキシ樹脂などから構成されたモールド樹脂からなる樹脂封止体１０４により封止された構造を有している。
【０００３】
リードフレーム１０１は、ＣｕやＦｅ−４２Ｎｉなどの金属材料を使用しており、例えば、リードフレームを構成するＣｕの線膨張係数は、１７×１０-6であるのに対し、半導体チップを構成するシリコンの線膨張係数は、２．８×１０-6と、両者間には大きな差がある。その為バンプにより半導体チップをリードフレームに接合し樹脂封止した半導体製品が、実装基板に実装された時、半導体チップに機械的応力が発生し、場合によってはチップクラック発生に至る。
【０００４】
半導体チップで発生するチップクラックの発生を防止する従来技術としては、例えば、特許文献１が公知である。この半導体装置は、半導体チップを支持するチップ搭載部を備えたフレーム部材を有している。そして、半導体チップとチップ搭載部とは銀メッキにより接合されている。銀メッキには多数の空隙部が設けられている。半導体チップとその周辺、半導体チップとリードとを電気的に接続するワイヤ及び銀メッキは封止本体部により樹脂封止されている。この空隙部が半導体チップにかかる応力を緩和してチップクラックを防止している。また、例えば、特許文献２には、リードの強度を落とさず、また、半導体チップの機械的強度を落とさずに薄型化された樹脂封止型半導体装置の樹脂封止パッケージが記載されている。
【０００５】
リードフレームを構成するアウターリードの厚さは特に薄くせず、リードフレームを部分的に薄く加工する。その薄く加工された部分に半導体チップを搭載するとともに電気的に接続する。そして、この半導体チップが搭載されている部分を樹脂封止する。この場合、半導体チップの厚さは従来より薄くしてリードフレームの凹部の深さ内に収まるようにする。半導体チップはリードフレームの薄く加工した部分に完全に収納されるので、樹脂封止パッケージの厚さはリードフレームと樹脂の厚さのみに依存されパッケージの薄膜化が図られる。また、素子固定用パッドをリードフレームの構成の一部にすることにより、素子の保持が可能になると共にパッドからの放熱が可能になる。アウターリードの一部に薄く加工した部分を設けることにより半導体装置と回路基板の接合部に作用する熱ストレスを緩和する。また、ダムバーに薄く加工した部分を形成することによってその切断を容易にする。さらに半導体素子を収納する凹所内において、インナーリードが半導体素子のほぼ全面を被覆することにより半導体素子の保持が可能になると共に放熱性が向上する。
【０００６】
また、例えば、特許文献３には、封止樹脂との密着性が良く、強度が高く、且つ反り難いダイパッドを備えた半導体装置が記載されている。半導体チップ搭載面であるダイパッドの上面の内半導体チップが搭載される半導体チップ搭載エリアに半球状をなす上面側ディンプルを複数個形成し、半導体チップ非搭載面であるダイパッドの下面の内前記半導体チップ搭載エリアに上面側ディンプルと交互配置となる状態で半球状をなす下面側ディンプルを複数個形成する。上面側ディンプルは互いに重ならない範囲内で密に配置され、且つダイパッドの辺部と所定角度で交差した方向へ列状に並んだ状態で配置される。上面側ディンプルと同一形状、同一サイズを有する下面側ディンプルも同様に配置される。ダイパッドの上面に半導体チップが搭載され、配線工程を経て樹脂により封止される。
【特許文献１】特開平１０−２８４５１６号公報（図２）
【特許文献２】特開平８−１１６０１６号公報（図１３）
【特許文献３】特開２０００−２６９４０１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情によりなされたものであり、Ａｕやはんだなどのバンプにより半導体チップをリードフレームに接合し樹脂封止した半導体装置が実装基板に実装される時に、半導体チップにリードフレームと半導体チップとの線膨脹係数の差により発生する応力を減少するように構成された半導体装置及びその製造方法を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置の一態様は、半導体チップと、金属材料からなるリードフレームと、前記半導体チップと前記リードフレームのリードを電気的に接続するバンプ電極と、前記リードの少なくとも一部、前記半導体チップ及び前記バンプ電極を封止する樹脂封止体とを具備し、前記リードはノッチを有し、前記ノッチは、前記樹脂封止体に封止され、且つ前記半導体チップに対して、前記半導体チップ上に配置されたバンプ電極より外側の部分に形成されていることを特徴としている。
また、本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、半導体チップと金属材料からなるリードフレームのリードとをバンプ電極を介して電気的に接続する工程と、前記リードの少なくとも一部、前記半導体チップ及び前記バンプ電極を樹脂封止する工程とを具備し、前記リードはノッチを有し、前記ノッチは、前記樹脂封止工程において樹脂封止体に封止され、且つ前記半導体チップに対して、前記半導体チップ上に配置されたバンプ電極より外側の部分に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上の構成により、製造された半導体装置が、例えば、電気機器の実装基板に実装された場合において、半導体チップとリードフレームの線膨張係数の違いから応力が発生しても、リードフレームに設けられたノッチ部分が変形することにより半導体チップに加わるこのような応力を低減させることができ、その結果、半導体装置の信頼性を大幅に向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、金属材料であるリードフレームと半導体チップを電気的に接続するバンプと、リードフレーム、半導体チップ、バンプ電極等を封止するための樹脂封止体とを有するフリップチップタイプの半導体装置において、リードフレームを構成するリードの半導体チップ上に配設されたバンプ電極より外側の部分にノッチが形成されていることを特徴としている。
以下、実施例を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して実施例１を説明する。
図１は、この実施例の半導体装置の概略断面図、図２は、図１の半導体装置を上から見た部分透視平面図である。図１に示すように、リードフレーム１は、周辺部のフレーム部（図示しない）とフレーム部に支持された複数のリード１ａからなるリード部から構成されている。そして、このリードフレーム１は、銅（Ｃｕ）や銅の合金あるいはＦｅ−４２Ｎｉ合金などの金属材料から構成されている。この実施例では、Ｃｕをリードフレーム材料としている。トランジスタなどの半導体素子が形成された半導体チップ３は、シリコンなどから構成されている。半導体チップ３は、アルミニウムなどからなるパッドあるいは表面電極（図示しない）を有し、この表面電極は、半導体素子に電気的に接続されている。
【００１２】
表面電極には金（Ａｕ）やはんだなどのバンプ電極（以下、バンプという）２が接合されている。この実施例では、バンプ材料として、はんだを用いている。また、リードフレーム１には、半導体チップ３がバンプ２により接合されている。リードフレーム１を構成するリード１ａは、一端がリードフレーム１のフレーム部に支持されており、他端は、半導体チップ３の中心方向に延在している。そして、この他端の近傍において、リード１ａはチップ３上のバンプ２と接合している。
【００１３】
リード１ａは、前記他端側の先端部分が薄くなっており、この薄厚部分にバンプ２を介して半導体チップ３が接合されている。リードフレームは、一般に厚さが８０〜４００μｍ程度である。そして、リードの先端部分は、その１／２程度に薄くしている。この実施例では、リードフレーム１の厚さは、２００μｍ程度であり、リード１ａ先端の薄厚部分は、１００μｍ程度にしてある。
リードフレーム１のリード１ａの一部、バンプ２及び半導体チップ３は、ともにエポキシ樹脂などから構成されたモールド樹脂からなる樹脂封止体４により封止されている。
【００１４】
リードフレーム１のリード部を構成するリード１ａには、バンプ２によって半導体チップ３が固定されている部分の近傍に跪弱な部分であるノッチ５が形成されている。ノッチ５は、リード１ａを周知の方法により薄くしてなるものである。その厚さは、リード先端の薄厚部分の１／２程度が適当であり、この実施例では、ノッチ５の厚さは、５０μｍ程度である。このノッチ５は、また、樹脂封止体４に封止されている。さらに、ノッチ５は、半導体チップ３に対して、バンプ２より外側の部分に形成されている。つまり、ノッチ５の位置は、リード１ａの前記他端とバンプ２が接合されている部分との間より外側にある。そして、ノッチ５は、半導体チップ３の上方に設けても良いし、半導体チップ３の上から離れていても良い。
【００１５】
リードフレーム１は、例えば、リードフレームを構成するＣｕの線膨張係数が１７×１０-6であるのに対し、半導体チップを構成するシリコンの線膨張係数が２．８×１０-6と両者間に大きな差があるために、バンプにより半導体チップをリードフレームに固定し樹脂封止した半導体製品が、セットの実装基板に実装される時に半導体チップに機械的応力が発生し、場合によってはチップクラック発生に至る。しかし、このようなリードフレームと半導体チップの線膨張係数の差により発生した半導体チップにかかる応力は、このノッチの変形によって低減されることが可能になる。
【００１６】
次に、この実施例の半導体装置を製造する方法を説明する。
まず、トランジスタなどの半導体素子が形成されたシリコンなどから構成された半導体チップ３にアルミニウムなどの表面電極を形成し、この表面電極にはんだなどのバンプを取り付ける。次に、リードフレーム１のリード部を構成するリード１ａ先端が半導体チップ３の中心部分に向くように配置し、半導体チップ３とリードフレーム１のリード１ａとをバンプ２を介して接合し、両者を電気的に接続する。次に、リードフレーム１を半導体チップ３と共に樹脂金型に載置し、トランスファモールド法などにより、リード１ａの少なくとも一部、半導体チップ３及びバンプ２を封止してエポキシ樹脂などからなる樹脂封止体４を形成する。その後、リードフレーム１を成形して不要な部分を切り離し製品を完成する。この実施例によれば、実装時にチップクラック発生の少ない半導体装置が容易に形成される。
【実施例２】
【００１７】
次に、図３及び図４を参照して実施例２を説明する。
図３は、この実施例の半導体装置の概略断面図、図４は、図３の半導体装置を上から見た透視平面図である。図に示すように、リードフレーム２１は、周辺部のフレーム部（図示しない）と、このフレーム部に支持された複数のリード２１ａからなるリード部から構成されている。そして、このリードフレーム２１は、Ｃｕやその合金あるいはＦｅ−４２Ｎｉ合金などの金属材料から構成されている。この実施例では、Ｃｕをリードフレーム材料としている。トランジスタなどの半導体素子が形成された半導体チップ２３は、シリコンなどから構成されている。半導体チップ２３は、アルミニウムなどからなる表面電極（パッド）（図示しない）を有しており、この電極は、半導体素子に電気的に接続されている。表面電極にはＡｕやはんだなどのバンプ２２が接合されている。
【００１８】
この実施例では、バンプ材料として、はんだを用いている。また、リードフレーム２１には、半導体チップ２３がバンプ２２により接合されている。リード２１ａは、一端がリードフレーム２１のフレーム部に支持されており、他端は、半導体チップ２３の中心方向に延在している。リード２１ａ他端側の先端部分は薄厚（１００μｍ程度）になっており、他の部分の１／２程度である。
リードフレーム２１のリード２１ａの一部、バンプ２２及び半導体チップ２３は、ともにエポキシ樹脂などのモールド樹脂から構成された樹脂封止体２４により封止されている。
【００１９】
リードフレーム２１のリード２１ａの先端部の薄厚部分には、バンプ２２によって半導体チップ２３が固定されている部分の近傍に跪弱な部分であるノッチ２５が形成されている。前の実施例では、ノッチはリードの半導体チップが搭載されている側とは反対側に形成されているが、この実施例では、リード２１ａの半導体チップ２３が搭載されている側にノッチ２５が形成されている。ノッチ２１ａの厚さは、５０μｍ程度であり、リード２１ａの先端の薄圧部分の１／２程度である。このノッチ２５は、樹脂封止体２４に封止されている。また、半導体チップ２３に対して、バンプ２２より外側の部分に形成されている。即ち、ノッチ２５の位置は、リード２１ａのフレーム部に支持されている一端とは反対側にある他端とバンプ２２が接合されている部分との間よりも外側にある。そして、ノッチ２５は、半導体チップ２３の上方にあっても良いし、半導体チップ２３から離れていても良い。
【００２０】
リードフレームは、前実施例に述べたように、リードフレームと半導体チップとの線膨張係数差が大きいために、バンプにより半導体チップをリードフレームに固定し樹脂封止した半導体製品が、セットの実装基板に実装される時に半導体チップに機械的応力が発生し、場合によってはチップクラック発生に至る。しかし、このようなリードフレームと半導体チップの線膨張係数の差により発生した半導体チップにかかる応力は、このノッチの変形によって低減されることが可能になる。この作用効果は、ノッチが半導体チップ側にあっても反対側にあっても大きく変わらない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の概略断面図。
【図２】図１の半導体装置を上から見た部分透視平面図。
【図３】本発明の実施例２に係る半導体装置の概略断面図。
【図４】図３の半導体装置を上から見た部分透視平面図。
【図５】従来のフリップチップタイプの半導体チップをリードフレームに搭載した半導体パッケージの断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１、２１・・・リードフレーム
１ａ、２１ａ・・・リード
２、２２・・・バンプ
３、２３・・・半導体チップ
４、２４・・・樹脂封止体
５、２５・・・ノッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005311099.tif 000005
【図４】
2005311099.tif 000006
【図５】
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