(57)【要約】【課題】基板の反りかえりを防ぐことにより、基板に形成された電極配線の潰れ・破断や、半導体素子の外れを防止することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】基板１に搭載された半導体発光素子が、キャビティを有する第１の金型と第２の金型とにより樹脂封止され、半導体素子が搭載される面である基板の上面から側面さらに下面に沿って形成された複数の電極が、隣接する電極との間に一定の離間距離を置いて配置された半導体発光装置であって、電極は、第１の金型が基板の上面に当接する位置の裏側となる基板の下面側の位置に、隣接する電極側に延伸する腕部３３１〜３３４を備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に搭載された半導体素子が、キャビティを有する第１の金型と第２の金型とにより樹脂封止され、前記半導体素子が搭載される面である前記基板の上面から側面さらに下面に沿って形成された複数の電極が、隣接する電極との間に一定の離間距離を置いて配置された半導体装置であって、
前記電極は、前記第１の金型が前記基板の上面に当接する位置の裏側となる前記基板の下面側の位置に、前記隣接する電極側に延伸する腕部を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
さらに、前記腕部と前記隣接する電極とに跨るレジスト層を備えたことを特徴とする請求項１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、基板に搭載した半導体素子を、樹脂封止金型を用いてモールド樹脂パッケージで封止した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に搭載された半導体素子をモールド樹脂パッケージで封止した半導体装置が電子機器の部品として多く用いられている。半導体装置のモールド樹脂パッケージは、半導体素子を搭載した基板を上下２つの金型からなる樹脂封止金型で型締めし、この樹脂封止金型により形成されるキャビティ内に圧力をかけて樹脂を注入し、充填させることによって成形される。モールド樹脂パッケージを成型するための樹脂は、基板と封止樹脂との密着性を上げるために圧力がかかった状態でキャビティ内に注入されるので、樹脂封止金型の型締め荷重が小さいと、樹脂封止金型とこの樹脂封止金型により挟持された基板の端部との隙間から樹脂が漏れる場合がある。
【０００３】
このような樹脂漏れを防ぐために、樹脂封止金型の型締め荷重を大きくして、樹脂封止金型と樹脂封止金型により挟持された基板の端部とを隙間なく密着させる必要があるが、樹脂封止金型の型締め荷重を大きくしすぎると、基板が反りかえってしまうことにより、基板に形成された電極配線の潰れ・破断や、半導体素子の外れを引き起こしてしまうという問題が発生する。また半導体素子がワイヤボンディングされているものであれば、基板の反りかえりによりワイヤが破断するおそれもある。
【０００４】
そこで、基板の下面側に、基板の導体部分を保護するための樹脂によるレジスト層を電極面を除くほぼ全面に設け、レジスト層により基板を下面側から補強することで、樹脂封止金型の型締め荷重に起因する基板の反りを防止する発光表示装置が特許文献１に記載されている。基板の下面側の隣接する電極同士は、モールド樹脂パッケージの形成工程で漏れ出た樹脂が電極に乗り上げることを防ぐために、また、半田付け工程での半田ペーストの流れ出しによる電極同士の短絡を防ぐために、一定の距離を置いて離間させた状態で設けられており、レジスト層はこの隙間を埋めるように設けられている。
【特許文献１】特開平１１−２９８０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、樹脂で形成されているレジスト層は、金属で形成されている電極よりも曲げに対する強度が小さいため、特許文献１の発光表示装置の製造段階においては、樹脂封止金型で基板を挟持して大きな型締め荷重をかけると、樹脂封止金型の挟持部分において、レジスト層が形成されている部分の基板が反りかえりやすい。このような製造段階における基板の反りかえりは、上述したように、基板に形成された電極配線の潰れ・破断や、半導体素子の外れやワイヤの破断を引き起こし、半導体装置の故障の原因となる。
【０００６】
そこで本発明は、モールド樹脂パッケージを形成する際の基板の反りかえりを防ぐことにより、基板に形成された電極配線の潰れ・破断や、半導体素子の外れを防止して、故障のない信頼度の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板に搭載された半導体素子が、キャビティを有する第１の金型と第２の金型とにより樹脂封止され、前記半導体素子が搭載される面である前記基板の上面から側面さらに下面に沿って形成された複数の電極が、隣接する電極との間に一定の離間距離を置いて配置された半導体装置であって、前記電極は、前記第１の金型が前記基板の上面に当接する位置の裏側となる前記基板の下面側の位置に、前記隣接する電極側に延伸する腕部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、腕部によって基板の下面側が補強されるので、第１の金型と第２の金型とでモールド樹脂パッケージを形成する際の基板の反りかえりを防ぐことができ、基板に形成された電極配線の潰れ・破断や、半導体素子の外れを防止して、故障の少ない信頼度の高い半導体装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本願の第１の発明は、基板に搭載された半導体素子が、キャビティを有する第１の金型と第２の金型とにより樹脂封止され、半導体素子が搭載される面である基板の上面から側面さらに下面に沿って形成された複数の電極が、隣接する電極との間に一定の離間距離を置いて配置された半導体装置であって、電極は、第１の金型が基板の上面に当接する位置の裏側となる基板の下面側の位置に、隣接する電極側に延伸する腕部を備えたことを特徴としたものである。
【００１０】
基板に対する型締めの荷重は、キャビティを有する第１の金型が当接する位置に最も大きく負荷されるが、基板の下面側であって第１の金型が当接する位置の裏側となる位置に、電極の一部分であり、隣接する電極側に延伸する腕部が形成されたことにより、この腕部によって型締め荷重を支持することができる。つまり、電極が腕部を備えたことにより、隣接する電極との間において、電極よりも曲げに対する強度の小さい領域を少なくすることができるので、型締め荷重に起因する基板の反りかえりを引き起こしにくくすることができる。
【００１１】
本願の第２の発明は、さらに、腕部と隣接する電極とに跨るレジスト層を備えたことを特徴としたものである。
【００１２】
腕部と隣接する電極との離間距離が狭いため、半田付けの工程で半田ペーストが流れ出た場合、腕部と隣接する電極との間で短絡を起こしやすくなるが、本発明によれば、腕部と隣接する電極とに跨るレジスト層を備えたことにより、このような電極間の短絡を防止することができる。
【００１３】
（実施の形態）
以下、図面を用いて本発明の実施の形態における半導体装置について、半導体発光装置を例に説明する。図１は、本実施の形態における半導体発光装置の平面図である。図２は、図１の側面図である。図３は、図１の底面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態における半導体発光装置１０は、基板１に搭載した３色の半導体発光素子２（２１〜２３）を、樹脂封止金型を用いてモールド樹脂パッケージ７で封止したものである。
【００１５】
基板１は、長辺側が２．１ｍｍ、短辺側が１．６ｍｍの矩形状に形成され、上面には、半導体発光素子２１〜２３を搭載するための搭載部３１１〜３１３や、搭載部３１１〜３１３に搭載された半導体発光素子２１〜２３からワイヤボンディングされる接続部３１４，３１５が形成された配線パターンと、この配線パターンから延伸する電極３と、電極３同士の短絡を防ぐためのレジスト層６１，６２とが形成されている。
【００１６】
半導体発光素子２１〜２３はそれぞれ、電極３の搭載部３１１〜３１３にダイボンディングされている。
【００１７】
電極３は、基板１の上面に形成された上面部３４１〜３４４と、上面部３４１〜３４４から基板１の側面に延伸された側面部３５１〜３５４（３５２，３５３は図示せず）と、この側面部３５１〜３５４から基板１の下面に延伸された導通部３２１〜３２４とを備える。
【００１８】
上面部３４１〜３４４は、基板１の上面に形成された搭載部３１１〜３１３および接続部３１４，３１５から延伸し、基板１の上面のそれぞれの角部に形成されている。
【００１９】
また、側面部３５１〜３５４は、上面部３４１〜３４４と導通部３２１〜３２４とをそれぞれ接続するものであり、基板１の上面から下面に沿って、次第に隣接する電極との距離が広がるように切り欠き部３６１〜３６４（３６２，３６３は図示せず）が形成されている。このような切り欠き部３６１〜３６４により、後述するモールド樹脂パッケージの形成工程において、たとえ、樹脂封止金型と基板１との間に隙間が生じて樹脂が漏れ出たとしても、漏れ出た樹脂を切り欠き部間の空間に留めることができるので、漏れ出た樹脂が基板１の裏面側まで流れ出ることを防ぐことができる。
【００２０】
導通部３２１〜３２４は、半導体発光装置１０を電子機器等に実装した際に、実装基板と導通接続するものであり、矩形状の基板１のそれぞれ角となる位置に形成されている。また、導通部３２１，３２４と導通部３２２，３２３とは基板１の長辺側の両側部にそれぞれ対向するように配置されている。
【００２１】
導通部３２１と隣接する導通部３２４とは、幅０．４ｍｍの隙間４１を隔てて設けられている。この隙間４１は、半導体発光装置１０を実装基板に搭載する際に、搭載位置がずれてしまうことによる電極どうしの短絡や、導通部と実装基板の電極とを導通接続するために導通部３２１，３２４に塗布された半田ペーストが、半導体発光装置１０を実装基板に接着させるための押しつけ荷重によって導通部３２１，３２４間へと流れ出し、互いの導通部３２１，３２４を電気的に接続してしまうことによる電極どうしの短絡を防ぐためのものである。隙間４１を設けることで、導通部３２１，３２４間には一定の距離を確保することができ、たとえ半田ペーストが流れ出しても、互いの導通部３２１，３２４まで流れることを防ぐことができる。
【００２２】
導通部３２１，３２４には、それぞれの導通部３２１，３２４からそれぞれ互いの導通部３２４，３２１側に向かって延伸された腕部３３１，３３４が形成されている。
【００２３】
また、導通部３２２と隣接する導通部３２３も、隙間４２を隔てて設けられるとともに、導通部３２３には腕部３３２，３３３とが形成されている。これら腕部３３１〜３３４は、後述するモールド樹脂パッケージ７の形成過程において、樹脂封止金型の上金型（キャビティを有する第１の金型）が基板１の上面に当接する位置の裏側となる位置に形成され、また、隣接する腕部３３１，３３４、および腕部３３２，３３３の離間距離は０．１ｍｍとなるように形成されている。
【００２４】
基板１の上面に形成されたレジスト層６１，６２は、樹脂材料により形成され、基板１の端部に、基板１の長手方向に沿って形成されている。基板１に電極３の上面部３４１〜３４４が形成されたことにより、電極３の上面部３４１と上面部３４４の間、および上面部３４２と上面部３４３の間は段差がある状態となっているが、レジスト層６１，６２がそれぞれ隣接する電極３の上面部３４１〜３４４に跨った状態で形成されたことにより、前記段差は解消された状態となっている。このレジスト層６１，６２が形成された領域は、半導体発光素子２１〜２３をモールド樹脂パッケージ７で封止する際、基板１が上金型と下金型（第２の金型）の２つの樹脂封止金型により挟持され、基板１の上面が上金型と当接する領域となる。
【００２５】
基板１の下面に形成されたレジスト層６３も同様に樹脂材料により形成され、基板１の下面であって電極３の導通部３２１〜３２４が形成されていない領域をほぼ覆うように形成されている。また、レジスト層６３は、導通部３２１〜３２４の腕部３３１〜３３４が形成されている領域に延伸する保護部６３１，６３２を備えている。保護部６３１は腕部３３１，３３４に跨るように形成され、隙間４１まで延伸されている。また保護部６３２は腕部３３２，３３３に跨るように形成され、隙間４２まで延伸されている。
【００２６】
モールド樹脂パッケージ７は、半導体発光素子２を樹脂により封止したものであり、後述する樹脂封止金型によって、基板１の端部以外の略全域にわたって台形状に形成されている。
【００２７】
次に、本実施の形態における半導体発光装置１０の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、基板１上にメッキ加工を施し、その後エッチング加工によりメッキをエッチングして電極３を形成する。さらに、基板１の上面および下面にレジスト層６１〜６３を形成する。
【００２９】
次に、半導体発光素子２１〜２３を電極３の搭載部３１１〜３１３にそれぞれダイボンディングして固定する。そして、半導体発光素子２１〜２３に形成された電極パッドにそれぞれ設けられたワイヤを接続部３１４，３１５にボンディングすることよって、半導体発光素子２１〜２３を電極３と導通接続する。
【００３０】
そして、樹脂封止金型を用いて基板１を樹脂により封止し、モールド樹脂パッケージ７を成形する。このモールド樹脂パッケージ７の成形過程において、基板１にかかる応力について図４〜図６に基づいて説明する。図４、図５は、モールド樹脂パッケージ７の成形過程での基板１にかかる応力を説明する概略側面図である。図６はモールド樹脂パッケージの成形過程での従来の基板にかかる応力を説明する概略側面図である。
【００３１】
図４に示すように、モールド樹脂パッケージ７を成形する場合、まず、基板１を、半導体発光素子２１〜２３が搭載された面を上側に向けた状態で、上金型８と下金型９とで挟持して型締めする。図４に示すように、下金型９には、深さ０．１６ｍｍのザグリ溝９１が形成されており、電極３が形成された状態での基板１の総厚さが０．１８ｍｍであるので、電極３が形成された状態での基板１の上面部分が、下金型９から０．０２ｍｍほど突出した状態となっている。
【００３２】
図５に示すように、上金型８と下金型９とを型締めしていくと、上金型８は基板１に形成されたレジスト層６１，６２に、下金型９はレジスト層６３に当接した状態となる。そしてさらに、上金型８および下金型９に型締め荷重をかけてレジスト層６１〜６３を弾性変形させながら基板１と上金型８および下金型９との間に隙間が生じないように密着させていく。このとき、型締め荷重は上金型８が当接する位置に最も大きく負荷されるが、基板１の下面側であって上金型８が当接する位置の裏側となる位置に腕部３３１，３３４が形成されたことにより、この腕部３３１，３３４によって型締め荷重を支持することができる。
【００３３】
図６に示すように、従来においては、基板１０１を裏面側から補強するレジスト層１０２が設けられていても、樹脂封止金型で型締め荷重をかけると、金属からなる電極と樹脂からなるレジスト層との曲げ強度の違いにより基板１０１は撓んでしまい、基板１０１と上金型１０４との間に生じた隙間より樹脂が漏れ出たり、基板１０１の反りかえりによる基板１０１に形成された電極配線の潰れ・破断や、半導体発光素子１０３の外れ、ワイヤの破断を引き起こしたりする問題があった。
【００３４】
しかしながら、本実施の形態によれば、上述したように、電極３が腕部３３１〜３３４を備えたことにより、上金型８が当接する基板１の裏側となる位置において、電極３よりも曲げ強度の小さい領域を少なくすることができるので、型締め荷重に起因した基板１の反りかえりを引き起こしにくくすることができる。
【００３５】
そして、基板１を上金型８と下金型９とで挟持したことにより形成されたキャビティ１１内に封止樹脂を注入する。封止樹脂は注入圧によってキャビティ１１の内面を押圧しながら浸潤していく。このとき、上金型８と基板１とが当接した位置には、封止樹脂の注入圧により大きな押圧力がかかっているが、本実施の形態によれば、基板１のレジスト層６１〜６３は、弾性変形しながら樹脂封止金型と基板１との間を埋めるように密着しているので、上金型８が基板１に当接する位置においては均等な圧力が負荷され、基板１の反りかえりをさらに防止することができるとともに、上金型８と基板１との間に隙間が生じて樹脂が漏れ出すことも防ぐことができる。
【００３６】
このように、本実施の形態によれば、モールド樹脂パッケージ７を形成する工程において、基板１の反りかえりを防ぐことができ、基板１に形成された電極配線の潰れ・破断や、半導体発光素子２１〜２３の外れ、半導体発光素子２１〜２３と接続部３１４，３１５とにかかるワイヤの破断を防止することができ、故障が少なく信頼度の高い半導体発光装置１０とすることができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、隙間４１，４２を隔てて導通部３２１〜３２４をそれぞれ形成したが、隙間４１，４２を形成せずに、導通部３２１〜３２４の短手方向と同幅の腕部と、腕部間全体に跨るようにレジスト層の保護部を形成し、導通部間の短絡を防ぎつつ基板１の裏面側をさらに補強することが可能な半導体発光装置とすることもできる。しかしながら、電極の形成工程とレジスト層の形成工程とは別工程であり、電極形成後にレジスト層を形成する工程において形成位置を正確に合わせることは非常に困難であることから、腕部間に跨るレジスト層の保護部の形成位置がずれて一部の腕部が露出し、電極同士の短絡が起きる場合がある。そこで、保護部の形成位置がずれても腕部が保護部に覆われるようにするには、本実施の形態のように、隙間４１，４２を隔てて導通部３２１〜３２４を形成する方が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、半導体素子を樹脂で封止する際に、基板の反りかえりを防ぐことができ、基板に形成された電極配線の潰れ・破断や、半導体素子の外れを防止することができるので、この半導体装置を電子機器等に実装した際に実装不良や電気的な導通不良がない信頼性の高い半導体装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施の形態における半導体発光装置の平面図
【図２】図１の側面図
【図３】図１の底面図
【図４】モールド樹脂パッケージの成形過程での基板にかかる応力を説明する概略側面図
【図５】モールド樹脂パッケージの成形過程での基板にかかる応力を説明する概略側面図
【図６】モールド樹脂パッケージの成形過程での従来の基板にかかる応力を説明する概略側面図
【符号の説明】
【００４０】
１  基板
２，２１，２２，２３  半導体発光素子
３  電極
７  モールド樹脂パッケージ
８  上金型
９  下金型
１０  半導体発光装置
１１  キャビティ
４１，４２  隙間
６１，６２，６３  レジスト層
９１  ザグリ溝
３１１，３１２，３１３  搭載部
３１４，３１５  接続部
３２１，３２２，３２３，３２４  導通部
３３１，３３２，３３３，３３４  腕部
３４１，３４２，３４３，３４４  上面部
３５１，３５２，３５３，３５４  側面部
３６１，３６２，３６３，３６４  切り欠き部
６３１，６３２  保護部
【図１】
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【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】
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