(57)【要約】【課題】    半田の濡れ性確認が容易な実装半導体装置を提供する。【解決手段】    実装半導体装置において、ダイパッド接着用ランド、リード接続用ランドを有する実装基板と、ダイパッドがリードの内側部分より沈んだ構成のリードフレームと、を用い、ダイパッドに連続して樹脂封止体底面端部近くまで延在する延長部と、ダイパッド接続用ランドに、延長部に対応し、更に外側に延在する部分とを形成し、リードフレームに搭載した半導体チップを樹脂封止体で封止し、樹脂封止体底面にダイパッド及び延長部を露出した半導体パッケージを、半田で実装基盤上に実装し、半田層が樹脂封止体底面端部に達し、目視可能なはみ出す部分を形成する。【選択図】  図１−１
2012084806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にダイパッド接着用ランド、リード接続用ランドを有する実装基板と、
ダイパッドがリードの内側部分の存在する平面より沈んだ構成のリードフレームと、前記ダイパッド上にダイボンディングされた半導体チップと、前記半導体チップと前記リードの内側部分との間を接続するワイヤと、樹脂封止体とを含み、前記樹脂封止体底面に前記ダイパッドが露出し、前記リードの外側部分が前記樹脂封止体外側で折り曲げられ、前記ダイパッドと略同一平面の接続領域を形成する半導体パッケージと、
前記リードの接続領域を前記リード接続用ランドに接続し、前記ダイパッドを前記ダイパッド接続用ランドに接着する半田層と、
を含み、
前記半導体パッケージが、前記ダイパッドに連続して前記樹脂封止体底面端部近くまで延在する延長部を含み、
前記ダイパッド接続用ランドが、前記ダイパッドに対応する部分と、前記延長部に対応する部分とを有し、前記延長部に対応する部分は前記樹脂封止体底面端部外側に達し、前記ダイパッド接続用ランドの、延長部に対応する部分と前記延長部との間の前記半田層は、前記樹脂封止体底面端部に達し、はみ出す部分を形成する、
実装半導体装置。
【請求項２】
前記延長部は、前記ダイパッドと略同一平面上に配置される請求項１記載の実装半導体装置。
【請求項３】
前記延長部は、前記半導体パッケージの２辺に沿う方向か、対角方向に沿う方向に配置される請求項１または２記載の実装半導体装置。
【請求項４】
前記延長部が、前記ダイパッドを支持する吊りリードの機能を兼用する請求項１〜３のいずれか１項記載の実装半導体装置。
【請求項５】
ダイパッドがリードの内側部分が存在する平面より沈んだ構成のリードフレームを用い、前記ダイパッド上に半導体チップをダイボンディングし、
前記半導体チップと前記リードとの間をワイヤで接続し、
前記半導体チップと前記ワイヤを覆う樹脂封止体を形成し、前記樹脂封止体底面に前記ダイパッドを露出させ、
前記樹脂封止体外に突出するリードを曲げ加工して、前記ダイパッド底面と略同一平面に接着領域を配置して半導体パッケージを形成し、
表面に、リード接続用ランドとダイパッド接着用ランドとを有する実装基板の各ランド上に半田ペースト層を形成し、
前記半田ペースト層上に前記半導体パッケージを配置し、
前記半田ペースト層を加熱、溶融後、冷却固化して半田層とし、前記リードを前記リード接続用ランドに接続すると共に、前記ダイパッドを前記ダイパッド接着用ランドに接着する、
実装半導体装置の製造方法において、  
前記半導体パッケージが、前記ダイパッドに連続して前記樹脂封止体底面端部近くまで略同一平面に延在する延長部を有し、前記樹脂封止体底面に前記延長部を露出し、
前記ダイパッド接着用ランドが、前記ダイパッドに対応する部分と、前記延長部に対応する部分とを有し、前記延長部に対応する部分は前記樹脂封止体底面端部外に達し、前記加熱溶融後、固化した半田層が前記樹脂封止体底面端部に達し、はみ出し部を形成する、
実装半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、実装半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
量産性に富み、コスト低減が可能になる封止形態の半導体装置として、樹脂封止型半導体装置が知られている。樹脂封止型半導体装置は、一般的に、半導体チップを搭載するダイパッド(タブないしアイランド)、ダイパッドを支持する吊りリード、半導体チップの電極を外部に導出するためのリードを有するリードフレームを用いる。
【０００３】
リードフレームのダイパッド上に半導体チップをダイボンドし、半導体チップ上のボンディングパッドをリードフレームのインナリードにワイヤボンディングし、半導体チップを覆って封止樹脂をモールドし、樹脂封止体から突出するリードを曲げ加工すると共にタイバーないしダム、枠等を切断して半導体パッケージとする。ワイヤボンディングを容易にするために、リードフレームのダイパッドをインナリードより沈み込んだ構成とし、半導体チップの上面とインナリードの上面を合わせる構成も知られている。
【０００４】
封止部（パッケージ）内に組み込まれる半導体チップで発生する熱を速やかに封止部の外側に放散することも望まれる。半導体チップを搭載したリードフレームを利用して効率的に放熱を行う構成が提案されている。
【０００５】
特開平６−２６８１４２号は、ダイパッドをリードより沈めて、チップ上面をリードとほぼ同一高さとし、チップ、ダイパッド、リード内側部分を包み込むように樹脂封止体でモールドし、封止体外側のリード外側部分をダイパッド底面より下方にクランク状（所謂ガルウイング状）に折り曲げて実装基盤に半田付けする構成において、ダイパッドのサポートバー（吊りリード）を幅広にしてリードと共に実装基盤上に延在させ、放熱性を向上する構成を開示する。
【０００６】
半導体チップを固定した支持板（タブ）の裏面（下面）を封止部の裏面（底面）に露出させる構造が知られている。リード外側部分は折り曲げて、例えばダイパッドと同一高さとする。リードを実装基盤の配線に半田付けすると共に、半導体パッケージの底面に露出したダイパッドを実装基盤上の熱拡散パッドに半田付けする。
【０００７】
特開２００４−２３５２１７号は、樹脂封止体底面に露出したダイパッド、樹脂封止体側面からガルウイング状に延在するリードを実装基盤上に半田付けする構造において、ダイパッドのチップを搭載するタブ部分を封止樹脂中に突出する形状とし、さらに封止樹脂中に鋸歯状に食い込む凸部をダイパッドに設けて熱変形を抑制し、チップとダイパッド間の剥離を防止するタブ露出型半導体装置を記載する。
【０００８】
特開２００３−２２４２３９号は、リードを一旦上方に折り曲げ、ワイヤより上方で外側に折り曲げ、リード上端面とダイパッド底面とが樹脂封止体表面と裏面に露出するように樹脂体でモールドし、上下を反転して実装基盤にリード先端を半田付けする構成を記載する。ダイパッドは上方（実装基盤と逆側）に露出され、放熱性を向上する。ダイパッドの吊りリード外側部分をリードと同一レベルに折り曲げ、実装面積を増大させたノンリード型半導体装置を記載する。樹脂封止体の裏面（実装面）に凹部を形成し、ゴミが発生しても収容できるようにする。
【０００９】
特許第４３５１１５０号（ＷＯ２００３／００５４７５）は、ダイパッド（タブ）、タブ吊りリード、リード先端部の下面が同一平面上に位置し、タブ上面に複数の回路を含むチップを接着し、信号電極、電源電極などと共に一部の回路のグランド電極はリードにワイヤボンドし、残りの回路のグランド電極はタブにワイヤボンドし、樹脂封止体により片面モールドする際、樹脂封止体の下面をタブ、タブ吊りリード、リードの下面より引き上げて、実装面を突出させるノンリード型半導体装置を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２６８１４２号公報
【特許文献２】特開２００４−２３５２１７号公報
【特許文献３】特開２００３−２２４２３９号公報
【特許文献４】特許第４３５１１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
樹脂封止体外側に導出されたリードの先端と共に樹脂封止体底面に露出したダイパッドを実装基盤に半田付けする構成において、半田の濡れ性確認が容易な実装半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施例によれば、
表面にダイパッド接着用ランド、リード接続用ランドを有する実装基板と、
ダイパッドがリードの内側部分の存在する平面より沈んだ構成のリードフレームと、前記ダイパッド上にダイボンディングされた半導体チップと、前記半導体チップと前記リードの内側部分との間を接続するワイヤと、樹脂封止体とを含み、前記樹脂封止体底面に前記ダイパッドが露出し、前記リードの外側部分が前記樹脂封止体外側で折り曲げられ、前記ダイパッドと略同一平面の接続領域を形成する半導体パッケージと、
前記リードの接続領域を前記リード接続用ランドに接続し、前記ダイパッドを前記ダイパッド接続用ランドに接着する半田層と、
を含み、
前記半導体パッケージが、前記ダイパッドに連続して前記樹脂封止体底面端部近くまで延在する延長部を含み、
前記ダイパッド接続用ランドが、前記ダイパッドに対応する部分と、前記延長部に対応する部分とを有し、前記延長部に対応する部分は前記樹脂封止体底面端部外側に達し、前記ダイパッド接続用ランドの、延長部に対応する部分と前記延長部との間の前記半田層は、前記樹脂封止体底面端部に達し、はみ出す部分を形成する、
実装半導体装置
が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
Ｘ線を用いることなく、目視で半田濡れ性を確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１−１】と、
【図１−２】図１Ａ，１Ｂは、第１の実施例による実装半導体装置を概略的に示す断面図及びその半導体パッケージの裏面図、図１Ｃ〜１Ｅは、半導体パッケージの裏面図、実装基盤の平面図、実装基板上に半導体パッケージを実装した状態の平面図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、第２の実施例による、半導体パッケージの裏面図、実装基盤の平面図、実装基板上に半導体パッケージを実装した状態の平面図である。
【図３】図３Ａ，３Ｂは、変形例による半導体パッケージの裏面図である。
【図４−１】と、
【図４−２】図４Ａ〜４Ｉは、第２の実施例による実装半導体装置の製造方法の主要工程を示す断面図である。
【図５】図５Ａ，５Ｂは第２の実施例に用いることのできるリードフレームを概略的に示す平面図、断面図、図５Ｃは第１の実施例に用いることのできるリードフレームを概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
樹脂封止体の底面にダイパッドが露出し、樹脂封止体の側面からリードが外側に導出され、下方に折り曲げられた半導体パッケージが実装基盤に半田付けで固定される実装半導体装置において、ダイパッドと実装基盤の対応ランドとの間の半田濡れ性は放熱性に大きな影響を及ぼす。高い放熱性が必要な半導体装置においては、半田濡れ性を確保することが必要である。ダイパッドはプラスチックパッケージの中央部に位置し、実装後ダイパッドと対応ランドとの間の半田層は外部から目視することはできないので、パッケージと実装基盤間の半田の濡れ性は、Ｘ線で観察している。
【００１６】
但し、半導体装置の中にはＸ線を照射できないものもある。実装基盤が両面実装の場合、半田の濡れ領域が重なる部分についてはＸ線による半田の濡れ性確認ができない。Ｘ線以外の半田濡れ性確認方法が望まれる。
【００１７】
本発明者らは、パッケージに露出するダイパッドと実装基盤の対応ランドを一部外側に延長して半田がパッケージ端まではみ出るようにして、半田濡れ性を目視で確認することを検討した。
【００１８】
図１Ａ，１Ｂは、第１の実施例の概略を示す実装半導体装置の断面図およびその半導体パッケージの裏面図である。図１Ａは、図１Ｂ中のＩＡ−ＩＡ線に沿う断面図である。
【００１９】
図１Ａに示すように、半導体パッケージ１０の裏面に露出したダイパッド１１は、樹脂封止体７の端部近くまで延在する延長部１２に連続する。半導体チップ１は、Ａｇペースト等の導電性接着剤３によりダイパッド１１に固着される。ボンディングワイヤ５は、半導体チップ１上の電極（ボンディングパッド）をリードに接続すると共に、必要に応じてチップ上の接地電極をダイパッド１１に接続する。
【００２０】
図１Ｂに示すように、樹脂封止体７は、裏面にダイパッド１１及びその上下左右の辺中央部から４方向に延在する延長部１２を露出して、半導体チップをモールドして半導体パッケージを形成する。本構成では、延長部１２は矩形半導体パッケージの２辺に平行である（他の２辺には直交する）。一般的には、半導体パッケージの２辺に沿う方向に配置される。リード１３は、ダイパッド１１より引き上げられた面上で樹脂封止体７の厚さの中央部から外側に導出されている。実装基盤２０は、図１Ａにおいて４層配線で例示された多層配線を有するガラスエポキシ樹脂基盤であり、最上配線層には、リード接続用ランドと共にダイパッド１１及びその延長部１２に対応し、延長部１２より外方にまで延在し、半導体パッケージ１０の端部外に達するパッケージマウント用ランド２２を有する。ランド２２の下方には放熱用ビア導電体２３が形成されている。
【００２１】
半導体パッケージ１０を実装基盤２０に半田層１７によって接続し、実装半導体装置３０が形成される。半導体パッケージ１０のダイパッド１１及びその延長部１２と実装基盤のランド２２とに接合する半田層１７は、端面が半導体パッケージ１０外にはみ出し、露出する。観察者３５は半導体パッケージ１０縁部を目視で観察することにより、半田の濡れ性を確認できる。
【００２２】
図１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは、半導体パッケージ１０の裏面、実装基盤２０の表面、これらを接続した実装半導体装置の上面の関係を概略的に示す平面図である。図１Ｃは、図１Ｂを概略的に示した図であり、実質的な相違はない。
【００２３】
図１Ｄに示すように、実装基盤２０の表面配線層には、ダイパッド及び延長部接着用のランド２２及びリード接続用ランド２３が配置されている。リード接続用ランド２３は多層配線を介して、実装基盤裏面の配線に接続される。
【００２４】
図１Ｅに示すように、リード１３をリード接続用ランド２３に半田層で接続すると共に、ダイパッド及び延長部を対応するランド２２に半田層で接続する。半田層は溶融して、ダイパッド１１、延長部１２及びランド２２を濡らし、半導体パッケージ１０端部に達する。樹脂封止体底面端部に達した半田層１７が、一部外側にはみ出す。半導体パッケージ１０端部の半田はみ出し部３２を目視することにより、半田の濡れ性を確認できる。
【００２５】
ダイパッド及び対応するランドを外側に延長し、その間に形成される半田層が樹脂封止体底面端部に達し、一部はみ出す構成とすることにより、半田濡れ性を目視で確認できる他、接着面積の増大により接着強度が増加し、増加した接着面積に基づき、熱抵抗が低下し、放熱性が向上する。
【００２６】
なお、ダイパッドの延長部が半導体パッケージの外辺に平行な配置を示したが、ダイパッドの延長部は種々の形態を取り得る。
【００２７】
図２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、ダイパッド１１の延長部１２を、半導体パッケージの対角位置にある頂部を結ぶ方向（対角方向と呼ぶ）に沿って形成した例を示す。実装基盤２０のダイパッド、延長部対応ランド２２の形状も、対応して、対角方向に延在する領域を有する。半導体パッケージ１０を実装基盤２０上に接続した時に半田層１７がはみ出し、はみ出し部３２を形成するのは、延長部１２に対応して半導体パッケージ１０の対角方向縁部となる。
【００２８】
ダイパッド１１の外側に延長部１２を接続することにより、接着面積は増大する。接着面積の増大は、接着強度の増加と放熱性の向上ももたらす。
【００２９】
ダイパッドから４方向に延長部が延在するパターンを説明したが、延長部の延在する方向の数は増減することもできる。
【００３０】
図３Ａは、ダイパッド１１から上下、左右方向に加え対角方向にも延長部１２を形成した配置を示す。８方向に延長部を形成することで、接着面積も増大し、接着強度、放熱性も更に向上する。
【００３１】
図３Ｂは、２方向にのみ延長部を延在させるパターンを示す。延長部の面積が減少すると、その分接着強度、放熱性の向上は妨げられるが、半田層が樹脂封止体底面端部に達し、はみ出す限り、半田の濡れ性確認は目視で行える。
【００３２】
次に、実装半導体装置の製造方法を、図２Ａ〜２Ｃに示す第２の実施例の構成を例にとって説明する。
【００３３】
図４Ａに示すように、リードフレーム８のダイパッド１１の上にＡｇペーストで形成された導電性接着剤３を塗布する。ダイパッド１１と同一平面上で延長部１２がダイパッド１１から外側に延在する。
【００３４】
図５Ａ、５Ｂは、本例で用いるリードフレームの形状例を示す。リードフレーム８は、複数個の半導体チップに対応する形状を有する。１つの半導体チップ搭載部の周辺部分のみを示す。図５Ａは平面図、図５Ｂは図５Ａ中のＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図である。図４Ａ〜４Ｉは、図５Ｂ同様半導体パッケージの対角方向に沿う断面である。
【００３５】
図５Ａにおいて、中央にダイパッド１１が配置され、その４辺の外側に所定数のリード１３が配置される。リードの数を５×４で示したが、リードの数、ピン数は任意であり、実際のピン数はより多い。リード１３はタイバー１４で互いに接続され、枠体に支持される。ダイパッド１１は、同一平面上に配置され、対角方向に伸びる延長部１２を備え、延長部の外端部が吊りリード１５によって引き上げられ、枠体に接続されている。ダイパッド１１は、延長部１２と吊りリード１５により枠体に支持されるので、延長部１２は吊りリードの機能も兼用している。図５Ｂに示すように、リード１３の存在する面に対してダイパッド１１は沈められた高さに配置される。この高さ差を吊りリード１５が接続する。ダイパッド１１上に半導体チップを配置したとき、チップ上面がリード１３上面とほぼ同じ高さ（レベル）になる。延長部１２は、ダイパッド１１と略同一平面に配置される。ダイパッド１１は複数のリード１３の内側端部から離隔され、より内側に配置される。延長部１２は、複数のリード１３の内側端部を結ぶ線より外側（リード側）に入り込んで配置される。
【００３６】
図４Ｂに示すように、ダイシングした半導体チップ１を導電性接着剤３の上に配置し、加熱して導電性接着剤３をフローさせた後、冷却し、半導体チップ１をダイパッド１１上に固定する。
【００３７】
図４Ｃに示すように、半導体チップ１上の電極（ボンディングパッド）とリード１３の間を金線などのワイヤ５でボンディングする。必要に応じて、半導体チップ１のグランド電極をダイパッド１１にワイヤボンディングする。ダイパッド１１を共通グランド端子とすると、グランド用リードの数を減少することができる場合がある。
【００３８】
図４Ｄに示すように、リードフレーム８のダイパッド１１上に接続した半導体チップ１、半導体チップとリードを接続するワイヤ５を包み込むように、フィラー入りエポキシ樹脂等の樹脂をモールドし、樹脂封止体７を形成する。リード１３の外側部分は樹脂封止体７の外側に延在する。タイバー１４などをパンチング除去する。
【００３９】
図４Ｅに示すように、樹脂封止体７外側に突出するリード１３表面をメッキ後、リード１３を曲げ加工する。曲げ加工したリード１３の底面（接続領域）と、パッケージ１０底面に露出するダイパッド１１、延長部１２は、略同一平面上に配置される。なお、物理的に厳密な同一平面でなくとも、実装上同一平面と見なせる場合、略同一平面と呼ぶ。リードの接続領域はダイパッドの露出面と略同一平面にある。
【００４０】
図４Ｆに示すように、実装基盤２０１０年９月２０日のダイパッド対応ランド２２上に半田ペースト１７ｐを塗布する。ランド２２はダイパッド１１と延長部１２とに対応した形状を有し、延長部１２に対向する部分は延長部１２より長い。なお、４層配線を有する実装基板を概略的に例示するが、配線は図１Ａに示すように、回路に応じて分離、接続される。
【００４１】
図４Ｇに示すように、半田ペースト１７ｐの上に図４Ｅの工程で得た半導体パッケージ１０を配置する。
【００４２】
図４Ｈに示すように、この構成に対して加熱工程を行い、半田ペースト１７ｐからフラックスを蒸発させ、半田を溶融させる。その後降温して、半田を固化させ、実装基板２０上に半導体パッケージ１０を固定する。半田層１７は、ランド２２とダイパッド１１、延長部１２を接続し、端部は半導体パッケージ１０外に達する。
【００４３】
図４Ｉに示すように、半田層１７の端部は半導体パッケージ１０の端部に達し、外側にはみ出すので、観察者３５が目視で半田濡れ性を確認できる。
【００４４】
以上の工程においては、吊りリードをダイパッドの延長部としても利用した。勿論、吊りリードとダイパッドの延長部を別に作成することもできる。
【００４５】
図５Ｃはダイパッド１１の対角方向に吊りリード１５が形成され、４辺の中央部からタイバー１４近傍まで延長部１２が配置された形状を示す。図１Ａ〜１Ｅに示した実施例に用いることができる。図５Ａのリードフレーム同様、延長部１２は、ダイパッド１１と略同一平面に配置される。ダイパッド１１は複数のリード１３の内側端部から離隔され、より内側に配置される。延長部１２は、複数のリード１３の内側端部を結ぶ線より外側（リード側）に入り込んで配置される。
【００４６】
なお、図５Ｃの構成において、延長部１２の先端にタイバー１４と接続する吊りリードを設けてもよい。この場合、半導体パッケージの対角方向に設けた吊りリード１５をリードに交換することもできる。
【００４７】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。種々の変更、置換、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００４８】
１    半導体チップ、
３    導電性接着層、
５    ワイヤ、
７    樹脂封止体、
８    リードフレーム、
１０    半導体パッケージ、
１１    ダイパッド、
１２    延長部、
１３    リード、
１４    タイバー、
１５    吊りリード、
１７    半田層、
２０    実装基盤、
２２    ランド、
３０    実装半導体装置、
３２    はみ出し部。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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