(57)【要約】【課題】より寿命が長い半導体装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかる半導体装置は、半導体パッケージ２と、半導体パッケージ２の側面中央部から外部に突出している第１リード３Ｃと、半導体パッケージ２の側面端部から外部に突出している第２リード３Ｅと、を備える。半導体パッケージ２の実装面Ｓからの第２リード３Ｅの先端部３ｄへの高さは、実装面Ｓからの第１リード３Ｃの先端部３ｄへの高さよりも高い。このため、半導体装置の半田付けの際、第２リード３Ｅと実装面Ｓとの間における半田の厚さを、第１リード３Ｃと実装面Ｓとの間における半田の厚さよりも厚くすることができる。【選択図】図３
2016046328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージと、
前記半導体パッケージの側面中央部から外部に突出している第１リードと、
前記半導体パッケージの側面端部から外部に突出している第２リードと、を備え、
前記半導体パッケージの実装面からの前記第２リードの先端部への高さは、前記実装面からの前記第１リードの先端部への高さよりも高い、
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、一般に、半田付けによって基板に固定される。この半田付けが強固でないと、半導体装置の寿命が短くなる可能性があるため、半田付けを強固にする技術が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、外部に突出する複数のリードの先端側に、半田接続のための平坦面が設けられている半導体装置が開示されている。この平坦面は、接続対象（プリント配線板）の表面に対して傾いている。具体的には、平坦面を半田接続したときに形成されるフィレットが、平坦面における外部リードの厚み分の高さを越える位置まで達するように、平坦面が傾けられている。このように平坦面が形成されることにより、半導体装置を半田接続した際には、半田接続部の全周にわたって十分な大きさのフィレットを形成可能としている。それにより、半田接続強度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８９９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置において、そのパッケージを基板に接合している半田付けの寿命は、基板の線膨張と半導体パッケージの線膨張との差分（線膨張差）に依存して変化する。この線膨張差が大きいほど、半田付けの寿命が短くなる。ここで、半導体装置の端部は、中央部に比較して線膨張差が大きくなるため、端部の半田付けの寿命は、中央部の半田付けの寿命よりも短い。具体的には、半導体装置に対し、使用等によって熱が加えられる度に、端部の半田付けには、中央部の半田付けよりも大きいクラックが生じる。
【０００６】
近年、半導体装置は、その高機能化及び高集積化が進んでいるため、そのパッケージサイズが大型になってきている。半導体装置のサイズが大型になるほど、端部と中央部との線膨張差がさらに大きくなるため、半導体装置端部の半田付けの寿命がさらに短くなってしまう。そのため、半導体装置全体の寿命が短くなるという問題が生じていた。
【０００７】
特許文献１にかかる半導体装置は、以上のような半導体装置の端部及び中央部における特性の相違を考慮していないため、半導体装置の寿命が短くなる恐れがある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、より寿命が長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】
【０００９】
本発明にかかる半導体装置は、半導体パッケージと、前記半導体パッケージの側面中央部から外部に突出している第１リードと、前記半導体パッケージの側面端部から外部に突出している第２リードと、を備える。前記半導体パッケージの実装面からの前記第２リードの先端部への高さは、前記実装面からの前記第１リードの先端部への高さよりも高い。
【００１０】
実装面からの第２リードの先端部への高さは、実装面からの第１リードの先端部への高さよりも高いため、半導体装置の半田付けの際、第２リードと実装面との間における半田の厚さを、第１リードと実装面との間における半田の厚さよりも厚くすることができる。そのため、半導体装置端部のリードにおける半田付けの寿命を向上させることができる。これにより、半導体装置全体の寿命をより長くすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、このような問題点を解決するためになされたものであり、より寿命が長い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかる半導体装置の平面図である。
【図２】実施の形態１にかかる半導体装置の側面図である。
【図３】実施の形態１にかかる半導体装置の中央部におけるアウターリード及び端部のアウターリードの拡大図である。
【図４】実施の形態１における、半導体装置の中心−アウターリード間の距離を示した図である。
【図５】実施の形態１における、半導体装置の中心−アウターリード間の距離と、アウターリードにおける半田付けの寿命との関係を示したグラフである。
【図６Ａ】実施の形態１にかかる、リード曲げ工程の前段階における半導体装置の平面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＡＡ線に沿った半導体装置の概略側面図である。
【図７Ａ】実施の形態１にかかる、リード曲げ工程の後段階における半導体装置の平面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＡＡ線に沿った半導体装置の概略側面図である。
【図８Ａ】実施の形態２にかかる半導体装置の中央部におけるアウターリードの拡大図である。
【図８Ｂ】実施の形態２にかかる半導体装置の端部におけるアウターリードの拡大図である。
【図９Ａ】実施の形態３にかかる半導体装置の中央部におけるアウターリードの拡大図である。
【図９Ｂ】実施の形態３にかかる半導体装置の中央部におけるランドの平面図である。
【図１０Ａ】実施の形態３にかかる半導体装置の端部におけるアウターリードの拡大図である。
【図１０Ｂ】実施の形態３にかかる半導体装置の端部におけるランドの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態１］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１及び図２に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置１では、略直方体の形状を有する半導体パッケージ２の４つの側面から、複数のアウターリード３（端子）が外部に突出している。つまり、半導体パッケージ２はＱＦＰ構造（Quad Flat Pakage）を有する。なお、各アウターリードは、半導体パッケージ２から略同じ高さで突出しているとする。また、図１に示す平面視において、半導体パッケージ２は正方形の形状を有する。ここで、半導体パッケージ２の一辺は２Ｌである。
【００１４】
基板４は、その実装面Ｓに半導体装置１が実装されるものであり、半導体装置１の底面が接している。また、アウターリード３は、半田５を用いて基板４に固定される。なお、以降において、半導体パッケージ２の側面中央部を中央部Ｃ、半導体パッケージ２の側面端部を端部Ｅと記載する。
【００１５】
次に、中央部Ｃ及び端部Ｅにおけるアウターリード３の形状の詳細について説明する。図３（ａ）に示すように、中央部Ｃのアウターリード３（以下アウターリード３Ｃと記載）は、半導体パッケージ２と接続されている基部３ａにおいて、基板４と平行な方向Ｘで半導体パッケージ２から突出している。換言すれば、アウターリード３Ｃの基部３ａと基板４との角度（曲げ角度）は０°である。アウターリード３Ｃは、湾曲部３ｂにおいて下方に曲がり、湾曲部３ｂよりも先端側の湾曲部３ｃにおいて下方への曲がりが緩やかになる。そして、先端部３ｄにおいて、実装面Ｓと接触する。ここで、基部３ａから先端部３ｄ（実装面Ｓ）への高さはｈｃである。また、アウターリード３Ｃと基板４とは半田５を用いて固定されている。そして、湾曲部３ｃと、実装面Ｓとの間には、高さｈ１の半田のフィレット５ａが形成されている。
【００１６】
これに対し、端部Ｅのアウターリード３（以下アウターリード３Ｅと記載）は、図３（ｂ）に示すように、半導体パッケージ２と接続されている基部３ａにおいて、基板４と平行な向きＸではなく、方向Ｘと角度を成して上方に突出している。図３ｂにおいて、基部３ａは、方向Ｘと角度（曲げ角度）θ（＞０°）を成している。このため、アウターリード３Ｅは、アウターリード３Ｃと比較して、全体的に上方に持ち上がっている。アウターリード３Ｅは、アウターリード３Ｃと同様に、湾曲部３ｂにおいて下方に曲がり、湾曲部３ｃにおいて下方への曲がりが緩やかになる。ここで、図３（ａ）と異なり、先端部３ｄは実装面Ｓに接触しておらず、基部３ａから先端部３ｄへの高さはｈｅである。また、湾曲部３ｃと実装面Ｓとの間には、高さｈ２のフィレット５ａが形成されている。
【００１７】
上述の通り、アウターリード３Ｅは、アウターリード３Ｃと比較して、全体的に上方に持ち上がっている。そのため、アウターリード３Ｅの先端部３ｄは、アウターリード３Ｃの先端部３ｄと比較して、実装面Ｓからの高さが高くなる。即ち、ｈｃ＞ｈｅの関係が成立する。また、ｈ２＞ｈ１の関係も成立する。
【００１８】
上述の通り、半導体装置において、端部の半田付けの寿命は、中央部の半田付けの寿命よりも短い。この問題を解決するため、半導体装置１では、アウターリード３Ｅの先端部３ｄを、アウターリード３Ｃの先端部３ｄと比較して、実装面Ｓからの高さを高くしている。これによって、半導体装置１の端部では、半導体装置１の中央部と比較して、アウターリード３と実装面Ｓとの間に、フィレット５ａをより厚く挟むことができる。そのため、半導体装置１の端部における半田付けの寿命を伸ばすことができ、半導体装置の寿命をより長くすることができる。
【００１９】
次に、基部３ａを上方に突出させる必要のあるアウターリード３の範囲について、説明する。図４に示すように、半導体パッケージ２の側面部において、半導体パッケージ２の中心Ｏからの距離が最短距離Ｌとなるのは、側面部の中央である。中心Ｏからの側面部への距離は、中央から離れて端部になるほど長くなり、側面部の端ではＬ１となる。ここで
【数１】
2016046328.tif 000003
である。中心Ｏからの側面部への距離が長くなるほど、線膨張差が大きくなるため、半田付けの寿命が短くなる。従って、半導体装置の寿命をより長くするためには、中心Ｏからの距離が閾値Ｌｂ以上であるアウターリード３（つまり、半田付けの寿命が一定値以下であるアウターリード３）について、基部３ａを上方に突出させる必要がある。図４では、基部３ａを上方に突出させる必要がないアウターリード３の領域をＲ１、基部３ａを上方に突出させる必要があるアウターリード３の領域をＲ２として示している。また、図４において、半導体パッケージ２の側面において中心Ｏからの距離が閾値Ｌｂである場所を境界Ｂとして示している。領域Ｒ１は境界Ｂよりも中央側であって、上述の中央部Ｃが含まれる。領域Ｒ２は境界Ｂよりも端側であって、上述の端部Ｅが含まれる。
【００２０】
図５は、半導体装置１の中心Ｏ−アウターリード３間の距離と、アウターリード３における半田付けの寿命との関係を示したグラフである。グラフの横軸は中心Ｏ−アウターリード３間の距離であり、縦軸はアウターリード３における半田付けの寿命を示している。また、破線のグラフは、アウターリード３におけるフィレット５ａの高さがｔである場合の、中心Ｏ−アウターリード３間の距離と、アウターリード３における半田付けの寿命との関係を示したグラフである。実線のグラフは、アウターリード３におけるフィレット５ａの高さが２ｔである場合の、中心Ｏ−アウターリード３間の距離と、アウターリード３における半田付けの寿命との関係を示したグラフである。つまり、実線のグラフは、破線のグラフに対して、フィレット５ａの高さが２倍になった状態を示している。
【００２１】
図５に示される通り、フィレット５ａの高さがｔである場合及び２ｔである場合の両方において、中心Ｏ−アウターリード３間の距離が遠ざかるほど、半田付けの寿命が低下する。また、同じ中心Ｏ−アウターリード３間の距離では、フィレット５ａの高さが２ｔである方が、フィレット５ａの高さがｔである場合と比較して、アウターリード３における半田付けの寿命が長い。
【００２２】
図５では、フィレット５ａの高さがｔであって、中心Ｏ−アウターリード３間の距離がＬ１である場合に、アウターリード３における半田付けの寿命がＳｃｔとなる。従って、全てのフィレット５ａの高さがｔである場合、端部のアウターリード３における半田付けの寿命はＳｃｔかそれに近い値と想定されるため、半導体装置１の寿命も同様に、Ｓｃｔかそれに近い値と想定される。ここで、フィレット５ａの高さを２ｔとすると、中心Ｏ−アウターリード３間の距離がＬ１である場合に、半田付けの寿命がＳｃ２ｔ（＞Ｓｃｔ）となり、半田付けの寿命が伸びる。また、フィレット５ａの高さがｔである場合に、半田付けの寿命がＳｃ２ｔとなる中心Ｏ−アウターリード３間の距離をＬｂとする。この場合、半導体装置１全体の寿命をＳｃ２ｔまで伸ばすためには、中心Ｏ−アウターリード３間の距離がＬｂ以上となる領域Ｒ２において、アウターリード３におけるフィレット５ａの高さをｔよりも高くすればよい。従って、半導体装置１の寿命をＳｃ２ｔまで伸ばすためには、領域Ｒ２にあるアウターリード３の基部３ａを、上方に突出させる必要がある。なお、領域Ｒ１のアウターリード３におけるフィレット５ａの高さは、ｔのままでよい。
【００２３】
さらに、半導体装置１のリード曲げの方法について説明する。図６Ａは、リードを曲げる前段階における半導体装置１の平面図である。全てのアウターリード３の基部３ａは、半導体パッケージ２の側面から、上方に突出している。
【００２４】
図６Ａに示した状態から、アウターリード３を曲げる工程を説明する。図６Ｂには、図６ＡのＡＡ線に沿った半導体装置１の概略側面図とともに、アウターリード３の先端部３ｄに接触して、アウターリード３を曲げる金型Ｍの概略側面図が示されている。金型Ｍは、上金型ＭＵと下金型ＭＤにより構成される。上金型ＭＵには、半導体パッケージ２の側面中央部に設けられたアウターリード３の先端部３ｄをより下方に（半導体装置１の実装面Ｓ方向に）折り曲げるための、凸部Ｍ１が設けられている。そして、下金型ＭＤには、凸部Ｍ１と組み合わさるための凹部Ｍ２が設けられている。つまり、上金型ＭＵ及び下金型ＭＤには段差がつけられている。
【００２５】
アウターリード３を曲げる場合において、図６Ｂに示す上金型ＭＵを下金型ＭＤの方向に（下方に）移動させる。図６ＡのＡＡ線に沿って配置されたアウターリード３の先端部３ｄは、上金型ＭＵに接触して下方への圧力を受けるため、下方に曲げられる。特に、凸部Ｍ１が接触するアウターリード３の先端部３ｄは、他のアウターリード３の先端部３ｄと比較して、さらに下方に曲げられる。なお、凸部Ｍ１は、上述した領域Ｒ１に形成されたアウターリード３（以下、アウターリード３Ｒと記載）の先端部３ｄに接触するが、領域Ｒ２に形成されたアウターリード３（以下、アウターリード３Ｌと記載）の先端部３ｄには接触しない。
【００２６】
図６Ｂに示したようにアウターリード３の先端部３ｄを曲げた状態の半導体装置１を、図７Ａに示す。また、図７Ｂには、図７ＡのＡＡ線に沿った半導体装置１の概略側面図とともに、アウターリード３を曲げた金型Ｍの概略側面図が示されている。図７Ｂに示される通り、凸部Ｍ１は、アウターリード３Ｒの先端部３ｄを、アウターリード３Ｌの先端部３ｄに比較して下方に曲げる。さらに言えば、アウターリード３Ｒは凸部Ｍ１によって下方への外力を強く受けるため、アウターリード３Ｒの基部３ａは上方に突出する状態から実装面Ｓと平行に突出する状態に変化する。これに対し、アウターリード３Ｌの基部３ａは下方への外力をそこまで強く受けないので、アウターリード３Ｌ基部３ａは上方に突出する状態のままである。図７Ｂに示される通り、アウターリード３Ｒにおいて、基部３ａから先端部３ｄへの長さはｈｃであるのに対し、アウターリード３Ｌにおいて、基部３ａから先端部３ｄへの長さはｈｅ（＜ｈｃ）である。
【００２７】
以上のような製造工程で半導体装置を製造すると、アウターリード３Ｌの先端部３ｄを、アウターリード３Ｒの先端部３ｄと比較して、実装面Ｓからの高さを高くすることができる。
【００２８】
［実施の形態２］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、実施の形態１からの改良点について説明する。実施の形態１では、半田付けにおいて、アウターリード３Ｌの先端部３ｄを、アウターリード３Ｒの先端部３ｄと比較して、実装面Ｓからの高さを高くすることを説明した。このとき、アウターリード３と実装面Ｓとの間に形成されるフィレット５ａの高さが領域Ｒ１（中央部）と領域Ｒ２（端部）で異なるため、半導体装置１の製造工程で製品の不良率が増加することが考えられる。例えば、クリーム半田を半導体装置１と基板４との半田付けに用いる際、アウターリード３Ｌのフィレット５ａに必要な高さが高くなるため、アウターリード３Ｌがクリーム半田と接触しないか、又は接触が不十分となることが想定される。この場合、半田濡れ不良が発生し、基板４とアウターリード３Ｌとが未接続状態になりうる。また、アウターリード３Ｌにフィレット５ａが十分に形成される量のクリーム半田を、全てのアウターリード３に塗布することも考えられる。しかし、この場合、アウターリード３Ｒに塗布される半田の量が過剰になってしまうことが想定される。そのため、半田ブリッジ（短絡）や半田ボールが発生しやすくなる。
【００２９】
実施の形態２では、以上の問題を解消するために、フィレット５ａが形成される基板４の銅ランドの形状を、アウターリード３Ｒとアウターリード３Ｌ（即ち領域Ｒ１と領域Ｒ２）とで変えるように形成する。図８Ａでは、アウターリード３Ｒの拡大図を示しているのに対し、図８Ｂでは、アウターリード３Ｌの拡大図を示している。図８Ａ及び図８Ｂでは、アウターリード３Ｒのフィレット５ａが形成される銅ランドＬＡ１のサイズを、アウターリード３Ｌのフィレット５ａが形成される銅ランドＬＡ２のサイズに比較して広くしている（特に、この場合、銅ランドＬＡ１の長さを、銅ランドＬＡ２の長さに比較して長くしている）構造が示されている。この構造のため、半田を同じ量だけ各銅ランドに塗布した場合に、銅ランドＬＡ２は銅ランドＬＡ１に比較してサイズが小さいので、銅ランドＬＡ２に形成されるフィレット５ａの高さは銅ランドＬＡ１に比較して高くなる。そのため、アウターリード３Ｌにおいて、フィレット５ａの必要な高さが確保できるため、半田と未接続になる可能性を低減できる。また、アウターリード３Ｒにおいては、銅ランドＬＡ２と比較して大きいサイズの銅ランドＬＡ１全体に半田が塗布されるため、余分な半田がアウターリード３Ｒの高さ方向に形成されることが抑制される。従って、半田ブリッジ（短絡）や半田ボールを発生する可能性を低減できる。
【００３０】
［実施の形態３］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、実施の形態１からの改良点について説明する。
【００３１】
実施の形態３では、銅ランドＬＡ１と、銅ランドＬＡ２とは同じサイズであるものの、銅ランドＬＡ２においては、銅ランドＬＡ１と異なり、ランド領域の一部をレジストで覆うように形成する。図９Ａでは、アウターリード３Ｒの拡大図を示し、図９Ｂでは、図９Ａに示す銅ランドＬＡ１の平面図を示している。また、図１０Ａでは、アウターリード３Ｌの拡大図を示し、図１０Ｂでは、図１０Ａに示す銅ランドＬＡ２の平面図を示している。図１０Ｂでは、領域Ｒ２における銅ランドＬＡ２の一部を、レジストＲｅで覆っている構造が示されている。より詳細には、レジストＲｅが、銅ランドＬＡ２の長辺方向の両端部を覆っている構造が示されている。これにより、領域Ｒ２において、フィレット５ａが形成されるエリアを領域Ｒ１に比較して小さくすることができる。従って、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、半導体パッケージはＱＦＰ型ではなく、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Pakage）型でも適用することができる。また、フィレット５ａが形成される基板４のランドは、銅でなくともよい。
【００３３】
実装面Ｓからのアウターリード３Ｅの先端部３ｄへの高さが、実装面Ｓからのアウターリード３Ｃの先端部３ｄへの高さよりも高いのであれば、アウターリード３Ｃにおける先端部３ｄは、必ずしも実装面Ｓに接地していなくてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  半導体装置
２  半導体パッケージ
３  アウターリード
３ａ  基部
３ｄ  先端部
４  基板
５  半田
５ａ  フィレット
Ｃ  中央部
Ｅ  端部
Ｒ１  領域
Ｒ２  領域
【図１】
2016046328.tif 000004
【図２】
2016046328.tif 000005
【図３】
2016046328.tif 000006
【図４】
2016046328.tif 000007
【図５】
2016046328.tif 000008
【図６Ａ】
2016046328.tif 000009
【図６Ｂ】
2016046328.tif 000010
【図７Ａ】
2016046328.tif 000011
【図７Ｂ】
2016046328.tif 000012
【図８Ａ】
2016046328.tif 000013
【図８Ｂ】
2016046328.tif 000014
【図９Ａ】
2016046328.tif 000015
【図９Ｂ】
2016046328.tif 000016
【図１０Ａ】
2016046328.tif 000017
【図１０Ｂ】
2016046328.tif 000018