(57)【要約】      （修正有）【課題】リードフレームへの半導体チップの実装に用いられるソルダを制御できるリードフレーム及び半導体装置を提供する。【解決手段】複数の半導体チップ４Ａ，４Ｂが実装されるアイランド部２ａと、前記アイランド部２ａの周辺にアイランド部２ａと離間して配された複数のリード部２ｂと、を備え、前記アイランド部２ａは、所定深さに凹んだ複数の凹部２ｃ，２ｄを有するとともに、前記凹部２ｃ，２ｄの周縁部において当該周縁部以外の部分よりもソルダ５Ａ，５Ｂの濡れ性が高くなるように表面処理された表面処理部３Ａ，３Ｂを有する。【選択図】図１
2013251445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体チップが実装されるアイランド部と、
前記アイランド部の周辺にアイランド部と離間して配された複数のリード部と、
を備え、
前記アイランド部は、所定深さに凹んだ複数の凹部を有するとともに、前記凹部の周縁部において当該周縁部以外の部分よりもソルダの濡れ性が高くなるように表面処理された表面処理部を有するリードフレーム。
【請求項２】
前記凹部の深さは、前記リードフレームの厚さの３０％以上かつ７０％以下である請求項１記載のリードフレーム。
【請求項３】
前記表面処理部は、銀メッキが形成された部分である請求項１又は２記載のリードフレーム。
【請求項４】
前記複数の凹部の領域のそれぞれの面積が異なる請求項１乃至３のいずれか一に記載のリードフレーム。
【請求項５】
前記凹部の表面が湾曲面となっている請求項１乃至４のいずれか一に記載のリードフレーム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一に記載のリードフレームと、
前記アイランド部の対応する前記凹部上に実装される複数の半導体チップと、
対応する前記半導体チップを前記アイランド部に接着する複数のソルダと、
対応する前記半導体チップと前記リード部との間を電気的に接続するワイヤと、
前記リード部の外側端部を除く前記リードフレーム、前記半導体チップ、前記ソルダ、及び前記ワイヤを覆う封止樹脂と、
を備える半導体装置。
【請求項７】
前記複数の半導体チップは、互いに大きさ又は種類が異なる請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記複数の半導体チップごとに対応する前記複数のソルダの種類が異なる請求項６又は７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記凹部は、対応する半導体チップの領域内に配される請求項６乃至８のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体チップは、対応する前記表面処理部の領域の外側境界線よりも内側に配置される請求項６乃至９のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項１１】
１つの前記半導体チップにつき対応する前記凹部が２つ以上ある請求項６乃至１０のいずれか一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、複数の半導体チップを実装するためのリードフレーム、及び、リードフレームに複数の半導体チップが実装された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の軽量化、薄型化、短小化が進む中で、複数種類の半導体チップの搭載による多機能化が、比較的サイズの小さい半導体装置でも進んでいる。このような半導体装置では、十分なチップ搭載エリアを持たないリードフレームに複数の半導体チップを搭載する必要が有り、半導体チップをどのように実装するかがより重要となっている。
【０００３】
また、耐熱性を要求される半導体装置においては、リードフレームへの半導体チップの実装（接着）にＡｕＳｎ合金等のソルダが用いられている。ソルダの使用量が少ない場合は強度不良を引き起こし、ソルダの使用量が多い場合は実装時の回転や移動による実装不良を引き起こす。そのため、このような半導体装置に関しては、実装時のソルダを制御する技術が求められている。
【０００４】
リードフレームに複数の半導体チップが実装された従来の半導体装置では、半導体チップを実装する平坦なリードフレーム２のアイランド部２ａに複数の半導体チップ４Ａ、４Ｂがソルダ５Ａ、５Ｂで実装（接着）され、半導体チップ４Ａ、４Ｂとリード部２ｂとの間がワイヤ６で電気的に接続され、リードフレーム２（リード部２ｂの外側端部付近を除く）、半導体チップ４Ａ、４Ｂ、及びワイヤ６が封止樹脂７で覆われた構成となっている（図６参照）。
【０００５】
また、実装時のソルダを制御する技術として、例えば、整合回路素子１０２、１０３を実装する際にキャリア１０４の外周にソルダを留める切り欠き１０４ａ及びステム１０６を設けてソルダを制御するものがある（図７参照、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１７２９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下の分析は、本願発明者により与えられる。
【０００８】
図６に示す従来例１に係る半導体装置１の構造では、リードフレーム２の表面が平坦であるため、狭いアイランド部２ａに複数の半導体チップ４Ａ、４Ｂを実装しようとすると、ソルダ５Ａ、５Ｂの広がりにより、チップ近傍のソルダ５Ａ、５Ｂの量が過多となって、半導体チップ４Ａ、４Ｂが回転、移動してしまう（図６（Ａ）参照)。そのため、小サイズの半導体装置１ではソルダ５Ａ、５Ｂの量の過多により複数の半導体チップ４Ａ、４Ｂが実装時の回転、移動によって、実装不良を引き起こすおそれがある。
【０００９】
また、特許文献１に記載のソルダを制御する技術では、リードフレームを用いる図６に示す構造に適用しようとすると、アイランド部に段差を作ることになるため、アイランド部におけるチップ実装部分を小さくする必要がある。また、十分な量のソルダを留められるようにするために段差や切り欠きを大きくすると、チップ実装部分が非常に小さくなり、複数の半導体チップを実装することが困難になるおそれがある。逆に、十分なチップ実装部分を確保するには、段差や切り欠きを小さくするしかなく、制御できるソルダの量が少なくなり、強度不良を引き起こすおそれがある。
【００１０】
さらに、複数の半導体チップを並べて搭載する場合、ソルダの制御ができないと、複数の半導体チップのそれぞれに用いられるソルダが広がって繋がってしまうことがある。そのため、複数の半導体チップのそれぞれに用いられるソルダが同一でなければならず、複数の半導体チップのそれぞれに用いられるソルダを異なるものにすることができなくなる。つまり、半導体チップは種類によって発熱量が異なるので、半導体チップの種類に応じてソルダの種類を使い分けるようにするが、異なる種類のソルダ同士が互いに繋がると化学反応によって性能が劣化し、強度不良や硬化不良を引き起こすおそれがある。
【００１１】
なお、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の視点においては、リードフレームにおいて、複数の半導体チップが実装されるアイランド部と、前記アイランド部の周辺にアイランド部と離間して配された複数のリード部と、を備え、前記アイランド部は、所定深さに凹んだ複数の凹部を有するとともに、前記凹部の周縁部において当該周縁部以外の部分よりもソルダの濡れ性が高くなるように表面処理された表面処理部を有することを特徴とする。
【００１３】
第２の視点においては、半導体装置において、前記リードフレームと、前記アイランド部の対応する前記凹部上に実装される複数の半導体チップと、対応する前記半導体チップを前記アイランド部に接着する複数のソルダと、対応する前記半導体チップと前記リード部との間を電気的に接続するワイヤと、前記リード部の外側端部を除く前記リードフレーム、前記半導体チップ、前記ソルダ、及び前記ワイヤを覆う封止樹脂と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
アイランド部に凹部を形成し、凹部の周縁部に表面処理部を形成することで、ソルダを表面処理部に溜めやすくすることができ、実装時の半導体チップの回転、移動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ´間の断面図である。
【図２】実施形態１に係る半導体装置に用いられるリードフレームの構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ´間の断面図である。
【図３】実施形態２に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｙ−Ｙ´間の断面図である。
【図４】実施形態２に係る半導体装置に用いられるリードフレームの構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｙ−Ｙ´間の断面図である。
【図５】撓み易い半導体チップをアイランド部に実装した状態の断面図であり、（Ａ）実施形態２に関する図３のＹ−Ｙ´間に相当するアイランド部の断面図、（Ｂ）実施形態１（参考例）に関する図１のＹ−Ｙ´間に相当するアイランド部の断面図である。
【図６】従来例１に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ´間の断面図である。
【図７】従来例２に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｚ−Ｚ´間の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態１］
実施形態１に係る半導体装置について図面を用いて説明する。図１は、実施形態１に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ´間の断面図である。図２は、実施形態１に係る半導体装置に用いられるリードフレームの構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ´間の断面図である。
【００１７】
図１を参照すると、半導体装置１は、リードフレーム２に複数の半導体チップ４Ａ、４Ｂが実装された装置である。半導体装置１は、リードフレーム２と、表面処理部３Ａ、３Ｂと、半導体チップ４Ａ、４Ｂと、ソルダ５Ａ、５Ｂと、ワイヤ６と、封止樹脂７と、を有する。
【００１８】
リードフレーム２は、複数の半導体チップ４Ａ、４Ｂが実装されるアイランド部２ａと、アイランド部２ａの周辺にアイランド部２ａと離間して配された複数のリード部２ｂと、を有する。リードフレーム２には、例えば、銅を用いることができる。
【００１９】
アイランド部２ａには、半導体チップ４Ａ、４Ｂ側の面にてソルダ５Ａ、５Ｂを介して半導体チップ４Ａ、４Ｂが接着される矩形状の部分である。アイランド部２ａは、半導体チップ４Ａ、４Ｂ側の面において、複数の凹部２ｃ、２ｄを有する。凹部２ｃは、半導体チップ４Ａを接着するソルダ５Ａを溜める（接着面積を広げる）ためのものであり、半導体チップ４Ａの領域内に形成される。凹部２ｄは、半導体チップ４Ｂを接着するソルダ５Ｂを溜める（接着面積を広げる）ためのものであり、半導体チップ４Ｂの領域内に形成される。凹部２ｃ、２ｄの深さは、強度を保つために、リードフレーム２の厚さの３０％以上かつ７０％以下とする。凹部２ｃ、２ｄの領域の面積は、それぞれ同じ面積としてもよく、半導体チップ４Ａ、４Ｂの領域の面積に応じて異なる面積としてもよい。凹部２ｃ、２ｄは、ソルダ５Ａ、５Ｂから発生する気泡を逃しやすくするため、下に凸の湾曲面（断面で見ると円弧状）とする。凹部２ｃ、２ｄは、エッチング、コイニング等の方法により形成することができる。
【００２０】
アイランド部２ａには、凹部２ｃ、２ｄの周縁部にそれぞれ表面処理部３Ａ、３Ｂが形成されている。表面処理部３Ａ、３Ｂは、アイランド部２ａにおける凹部２ｃ、２ｄの周縁部以外の部分よりもソルダの濡れ性が高くなるように表面処理された部分である。表面処理部３Ａ、３Ｂには、例えば、銀メッキを用いることができる。表面処理部３Ａ、３Ｂは、凹部２ｃ、２ｄの表面にも形成されていてもよい。表面処理部３Ａと表面処理部３Ｂとは、同じ表面状態、材料としてもよく、ソルダ５Ａ、５Ｂの種類に応じて異なる表面状態、材料としてもよい。表面処理部３Ａ、３Ｂは、溶融したソルダ５Ａ、５Ｂの流れを制御（抑制、ガイド）するためのものである。表面処理部３Ａと表面処理部３Ｂとは、ソルダ５Ａ、５Ｂ同士が繋がらないようするため、離間している。表面処理部３Ａの外周線は、半導体チップ４Ａの外周線よりも外側に配されている。表面処理部３Ａの内周線は、半導体チップ４Ａの外周線よりも内側に配されている。表面処理部３Ｂの外周線は、半導体チップ４Ｂの外周線よりも外側に配されている。表面処理部３Ｂの内周線は、半導体チップ４Ｂの外周線よりも内側に配されている。
【００２１】
リード部２ｂは、外部接続用のリード端子である。リード部２ｂは、アイランド部２ａよりも細長い矩形状に形成されている。リード部２ｂは、アイランド部２ａの外周辺から所定の間隔をおいて配され、アイランド部２ａの外周辺の方向に沿って並んで配されている。リード部２ｂは、対応するワイヤ６の端部がボンディング（接続）されており、対応する半導体チップ４Ａ、４Ｂの端子（図示せず）とワイヤ６を介して電気的に接続される。リード部２ｂには、対応するワイヤ６が存在しない場合もある。
【００２２】
半導体チップ４Ａ、４Ｂは、少なくともリードフレーム２側の面（側端面の一部を含めても可）にてソルダ５Ａ、５Ｂによってアイランド部２ａに接着されている。半導体チップ４Ａは、リードフレーム２のアイランド部２ａに形成された凹部２ｃ及び表面処理部３Ａに対応するように配される。半導体チップ４Ｂは、リードフレーム２のアイランド部２ａに形成された凹部２ｄ及び表面処理部３Ｂに対応するように配される。半導体チップ４Ａと半導体チップ４Ｂとは、それぞれ同じ大きさや面積としてもよく、種類に応じて異なる大きさや面積としてもよい。半導体チップ４Ａ、４Ｂは、リードフレーム２側の面（図１（Ｂ）の下側の面）に対する反対面（図１（Ｂ）の上側の面）に複数の端子（図示せず）が設けられている。半導体チップ４Ａ、４Ｂの端子は、対応するワイヤ６の端部がボンディング（接続）されており、対応するリード部２ｂとワイヤ６を介して電気的に接続される。半導体チップ４Ａ、４Ｂの端子には、対応するワイヤ６が存在しない場合もある。
【００２３】
ソルダ５Ａ、５Ｂは、対応する半導体チップ４Ａ、４Ｂをリードフレーム２のアイランド部２ａに接着するための部材である。ソルダ５Ａとソルダ５Ｂとは、同じ材料としてもよく、半導体チップ５Ａ、５Ｂの種類に応じて異なる材料としてもよい。ソルダ５Ａ、５Ｂには、例えば、ＡｕＳｎ合金等の半田材を用いることができる。
【００２４】
ワイヤ６は、対応する半導体チップ４Ａ、４Ｂの端子とリードフレーム２のリード部２ｂとの間を電気的に接続する導電部材である。ワイヤ６には、例えば、金線等の金属線を用いることができる。
【００２５】
封止樹脂７は、リード部２ｂの外側端部を除くリードフレーム２（表面処理部３Ａ、３Ｂを含む）、半導体チップ４Ａ、４Ｂ、ソルダ５Ａ、５Ｂ、及びワイヤ６を封止する樹脂である。封止樹脂７は、リードフレーム２の半導体チップ４Ａ、４Ｂ側の部分、アイランド部２ａとリード部２ｂとの間の隙間、リード部２ｂ間の隙間に配されている。封止樹脂７には、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂組成物を用いることができる。
【００２６】
実施形態１によれば、アイランド部２ａにおいて凹部２ｃ、２ｄを形成することにより、アイランド部２ａの領域を狭めることなく十分な量のソルダ５Ａ、５Ｂを凹部２ｃ、２ｄに溜める作用がある。また、凹部２ｃ、２ｄの周縁部に表面処理部３Ａ、３Ｂを形成することにより、溶融したソルダ５Ａ、５Ｂの流れを外側に出るのを抑える作用がある。これら２つの作用により、ソルダ５Ａ、５Ｂを表面処理部３Ａ、３Ｂに溜めやすくすることができ、ソルダ５Ａ、５Ｂの広がりによる半導体チップ４Ａ、４Ｂの回転、移動を防ぐことができる。また、実施形態１によれば、ソルダ５Ａ、５Ｂを表面処理部３Ａ、３Ｂに留めるため、異なるソルダを同時に適用することが可能となる。さらに、実施形態１によれば、凹部２ｃ、２ｄを湾曲状にすることにより、実装時にソルダ５Ａ、５Ｂから発生する気泡を逃しやすくすることができる。
【００２７】
［実施形態２］
実施形態２に係る半導体装置について図面を用いて説明する。図３は、実施形態２に係る半導体装置の構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｙ−Ｙ´間の断面図である。図４は、実施形態２に係る半導体装置に用いられるリードフレームの構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）Ｙ−Ｙ´間の断面図である。
【００２８】
実施形態２は、実施形態１の変形例であり、アイランド部２ａにおいて半導体チップ４Ａ、４Ｂの領域内にそれぞれに２つ以上の凹部２ｃ１、２ｃ２、２ｄ１、２ｄ２（図３、図４では１つの半導体チップにつき２つの凹部）を形成したものである。アイランド部２ａは、凹部２ｃ１、２ｃ２、２ｄ１、２ｄ２間においてアイランド部２ａの厚さ（凹部以外の部分の厚さ）で格子状になった部分を有する。凹部２ｃ１、２ｃ２のそれぞれの周縁部には、表面処理部３Ａが形成されている。隣り合う表面処理部３Ａは、対応する半導体チップ４Ａが共通であるので、互いに凹部２ｃ１、２ｃ２間で繋がっても繋がらなくてもよいが、対応する半導体チップが異なる表面処理部３Ｂとは繋がらないようにする必要がある。凹部２ｄ１、２ｄ２のそれぞれの周縁部には、表面処理部３Ｂが形成されている。隣り合う表面処理部３Ｂは、対応する半導体チップ４Ｂが共通であるので、互いに凹部２ｄ１、２ｄ２間で繋がっても繋がらなくてもよいが、対応する半導体チップが異なる表面処理部３Ａとは繋がらないようにする必要がある。その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００２９】
実施形態２によれば、実施形態１と同様な効果を奏するとともに、凹部２ｃ１、２ｃ２、２ｄ１、２ｄ２間においてアイランド部２ａの厚さで格子状になった部分を有することにより、当該格子状になった部分で半導体チップ４Ａ、４Ｂを支えることができる。撓み易い半導体チップ４Ａ、４Ｂの場合、撓みにより側面端に比べ側面中心の方がソルダ５Ａ、５Ｂが這い上がりやすくなる。図５（Ｂ）のように凹部２ｃ間において格子状になった部分を有さない構成では半導体チップ４Ａが凹部２ｃに沈み込み、ソルダ５Ａ、５Ｂの這い上がり上端５ｃが半導体チップ４Ａ、４Ｂの上面に届いてしまうおそれがある。一方、図５（Ａ）に係る実施形態２のように凹部２ｃ１、２ｃ２間において格子状になった部分を有する構成では格子状になった部分で半導体チップ４Ａを支える。そのため、凹部２ｃ１、２ｃ２への半導体チップ４Ａの沈み込みを防ぐことができ、ソルダ５Ａ、５Ｂの這い上がり上端５ｃが半導体チップ４Ａ、４Ｂの上面に届くのを抑えることができる。
【００３０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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。
【符号の説明】
【００３１】
１  半導体装置
２  リードフレーム
２ａ  アイランド部
２ｂ  リード部
２ｃ、２ｃ１、２ｃ２  凹部
２ｄ、２ｄ１、２ｄ２  凹部
３Ａ、３Ｂ  表面処理部
４Ａ、４Ｂ  半導体チップ
５Ａ、５Ｂ  ソルダ
５ｃ  這い上がり上端
６  ワイヤ
７  封止樹脂
１０２、１０３  整合回路素子
１０４  キャリア
１０４ａ  切り欠き
１０５  サイドウォール
１０６  ステム
【図１】
2013251445.tif 000003
【図２】
2013251445.tif 000004
【図３】
2013251445.tif 000005
【図４】
2013251445.tif 000006
【図５】
2013251445.tif 000007
【図６】
2013251445.tif 000008
【図７】
2013251445.tif 000009