(57)【要約】【課題】応力に基づく不具合を抑制する半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、封止樹脂によって覆われており、レジスト３が形成された形成部３０、レジスト３が形成されずに封止樹脂と接触する非形成部３１、及び内部にレジスト３が充填され、封止樹脂から受ける応力が集中する凹部５を有し、電子回路４が形成された基板２を備えて概略構成されている。この半導体装置１は、応力に基づく不具合を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止樹脂によって覆われており、
レジストが形成された形成部、前記レジストが形成されずに前記封止樹脂と接触する非形成部、及び内部に前記レジストと前記封止樹脂のうち少なくとも一方が充填され、前記封止樹脂から受ける応力が集中する凹部を有し、電子回路が形成された基板を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記凹部は、前記電子回路が形成された領域の外の領域に形成される、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記電子回路が形成された前記基板の表面、又は前記表面と裏面に形成される、
請求項２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、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、測温抵抗体及び半導体基板に設けた空洞上に形成した発熱抵抗体を含む測定部位を有する半導体センサ素子と、測温抵抗体の温度に対して所定の温度だけ高くするよう発熱抵抗体に加熱電流を流す制御を実行し空気流量を表わす空気流量信号を得る制御回路と、空気流量信号を外部に出力するターミナル素材と、を備えた熱式空気流量センサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
熱式空気流量センサの制御回路は、絶縁基板と絶縁基板上に配置された半導体チップ、チップコンデンサなどの電気部品を備えて構成されている。上述のターミナル素材は、端部が絶縁基板に一体化されている。また制御回路は、ワイヤを介してターミナル素材と電気的に接続されている。そして熱式空気流量センサは、半導体センサ素子の一部、制御回路、ワイヤ及びターミナル素材の一部がモールド材で一体被覆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この従来の熱式空気流量センサは、モールド材と絶縁基板の線膨張係数の差に基づいた応力が絶縁基板に作用する。そして従来の熱式空気流量センサは、この応力によって絶縁基板上のレジストの剥離が生じたり、絶縁基板にクラックが生じたりしてワイヤの断線などの不具合が発生する可能性がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、応力に基づく不具合を抑制する半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、封止樹脂によって覆われており、レジストが形成された形成部、レジストが形成されずに封止樹脂と接触する非形成部、及び内部にレジストと封止樹脂の少なくとも一方が充填され、封止樹脂から受ける応力が集中する凹部を有し、電子回路が形成された基板を備えた半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、応力に基づく不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す概略図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る半導体装置の図１のII（ａ）-II（ａ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図の一例であり、図２（ｂ）は、半導体装置の基板の一例を示す概略図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｅ）は、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す概略図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｅ）は、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す概略図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｅ）は、第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る半導体装置は、封止樹脂によって覆われており、レジストが形成された形成部、レジストが形成されずに封止樹脂と接触する非形成部、及び内部にレジストと封止樹脂の少なくとも一方が充填され、封止樹脂から受ける応力が集中する凹部を有し、電子回路が形成された基板を備えて概略構成されている。
【００１１】
この半導体装置は、非形成部において封止樹脂と基板との密着力を高めて形成部のレジストの剥離を抑制し、また凹部において応力を集中させて先に充填されたレジストや封止樹脂を破壊させて基板に影響が及ぶのを抑制する。従って半導体装置は、この構成を採用しない場合と比べて、基板からのレジストの剥離を抑制すると共に電子回路に影響を与える程の基板のクラックを抑制するので、応力に基づく不具合を抑制することができる。
【００１２】
[第１の実施の形態]
（半導体装置１の概要）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す概略図である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る半導体装置の図１のII（ａ）-II（ａ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図の一例であり、図２（ｂ）は、半導体装置の基板の一例を示す概略図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
半導体装置１は、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、封止樹脂７０によって覆われており、レジスト３が形成された形成部３０、レジスト３が形成されずに封止樹脂７０と接触する非形成部３１、及び内部にレジスト３が充填され、封止樹脂７０から受ける応力が集中する凹部５を有し、電子回路４が形成された基板２を備えて概略構成されている。
【００１４】
図１に示す封止体７は、封止樹脂７０が硬化したものである。従って以下では、特に断らない限り、封止樹脂７０を封止体７として記載する。
【００１５】
また応力は、封止体７と基板２の線膨張係数の差によって生じる。例えば、熱せられた封止樹脂７０によって基板２を覆った後、この封止樹脂７０が硬化する過程において、基板２の変化に比べて、封止樹脂７０の変化が大きくなる。この硬化の過程において封止樹脂７０が変化、つまり封止樹脂７０の体積が収縮し、この収縮に伴う応力が基板２に作用する。
【００１６】
この応力の作用によって、例えば、レジストの剥離や基板のクラックが発生し、配線の剥離、ワイヤの断線などに起因する性能の低下や導通不良などの不具合が発生する。半導体装置１は、基板２に対する応力を緩和することで、不具合を抑制するものである。
【００１７】
（基板２の構成）
基板２は、板形状を有している。この基板２は、例えば、プリント配線基板である。また基板２は、図２（ａ）に示すように、表面２０と裏面２１にレジスト３が部分的に形成されている。そして基板２は、例えば、図２（ａ）に示すように、リードフレーム６に接合されている。この接合は、一例として、接着剤によって行われるが溶接や半田による接合であっても良い。
【００１８】
レジスト３は、特定の領域を保護するための被覆材である。このレジスト３は、例えば、印刷法によって形成されても良いし、フォトリソグラフィ法によって形成されても良い。
【００１９】
基板２の表面２０と裏面２１には、レジスト３が形成された形成部３０と形成されない非形成部３１がある。上述の凹部５は、形成部３０に形成される。またリードフレーム６は、形成部３０に接合される。
【００２０】
この非形成部３１には、基板２の表面２０及び裏面２１が露出している。封止体７とレジスト３は、封止体７と基板２よりも密着力が弱い。従って封止体７は、レジスト３よりも密着力が高い状態で基板２と接触する。よって封止体７は、非形成部３１において形成部３０よりも密着力が高いので、封止体がレジストのみと接触する場合と比べて、基板２からのレジスト３の剥離を抑制する。
【００２１】
非形成部３１は、開口部の形状が円形状や矩形状であって部分的に形成されても良いし、細長い溝形状に形成されても良い。本実施の形態の非形成部３１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、電子回路４を挟むように基板２の両端部に、細長く形成されている。
【００２２】
なお変形例として非形成部３１は、表面２０及び裏面２１の両面に形成されているがこれに限定されず、表面２０、又は裏面２１にのみ形成されても良い。どちらか一方の面に形成される場合、非形成部３１は、電子回路４におけるレジスト３の剥離などを抑制するため、電子回路４が形成された面に形成される。
【００２３】
また非形成部３１は、電子回路４におけるレジスト３の剥離などを抑制するため、電子回路４を挟むように形成されることが望ましい。
【００２４】
電子回路４は、例えば、基板２の表面２０に形成されている。また電子回路４は、基板２の裏面２１側のリードフレーム６と電気的に接続されている。この電気的な接続は、例えば、ボンディングワイヤ法による金属性のワイヤを介して行われている。
【００２５】
基板２には、表面２０と裏面２１とに複数の凹部５が形成されている。この凹部５は、例えば、図２（ｂ）に示すように、電子回路４に影響が及ばないように、電子回路４が形成された領域の外の領域に形成される。この電子回路４が形成された領域は、一例として、電子回路領域４０である。凹部５は、一例として、レーザなどを用いて形成される。なお凹部５は、電子回路４が形成された面（例えば表面２０）のみに形成されても良い。
【００２６】
また変形例として凹部５は、表面２０及び裏面２１に限定されず、表面２０、又は裏面２１にのみ形成されても良い。
【００２７】
凹部５は、例えば、開口部の形状が円形状や矩形状であって部分的に形成されても良いし、細長い溝形状で形成されても良い。本実施の形態の凹部５は、図２（ｂ）に点線で示すように、細長い溝形状となるように形成されている。なお凹部５は、溝形状である場合、基板２の端部まで形成されても良い。
【００２８】
この凹部５には、レジスト３が充填されている。基板２と封止体７の線膨張係数の差に基づく応力は、基板２の弱い箇所に集中する。この弱い箇所が凹部５であり、応力は、先に凹部５に充填されたレジスト３を破壊することで弱まり、凹部が形成されない場合と比べて、基板２に与える影響が抑制される。
【００２９】
なお凹部５は、リードフレーム６の基板２からの剥離を抑制するため、リードフレーム６が接合する場所には形成されないことが望ましい。
【００３０】
また凹部５は、電子回路４と同じ面でなく、かつ影響がなければ、電子回路４が形成された面の反対の面、つまり裏面２１に形成されても良い。
【００３１】
（電子回路４の構成）
電子回路４は、一例として、図２（ｂ）に示すように、半導体素子４１と、電子部品４２と、を備えている。この半導体素子４１と電子部品４２は、一例として、配線４３を介して電気的に接続されている。
【００３２】
半導体素子４１は、一例として、検出した物理量を電気的な量に変換するセンサ、センサの出力を増幅するアンプなどを備えたチップである。このセンサは、一例として、検出対象の接近に伴う磁場の変化を電気的な量に変換する磁気センサを備えている。半導体素子４１は、例えば、ワイヤを介して配線４３などと電気的に接続されている。電子部品４２は、一例として、抵抗やコンデンサなどである。
【００３３】
電子回路領域４０は、一例として、図２（ｂ）に一点鎖線で示すように、表面２０に配置された電子回路４を囲む領域である。この電子回路領域４０は、例えば、半導体素子４１及び電子部品４２などから予め定められた距離離れた位置を境界として設定される。予め定められた距離は、凹部５が形成されたとしても半導体素子４１などが破壊されたり、レジスト３の剥離によって導通不良が発生したりしない距離として定められる。
【００３４】
従って電子回路４が形成された領域の外の領域とは、この電子回路領域４０の外の領域である形成領域５０である。従って形成領域５０は、例えば、図２（ｂ）に二点鎖線で示すように、基板２の表面２０から電子回路領域４０を除いた領域、つまり基板２の外周（二点鎖線）と電子回路領域４０の外周（一点鎖線）とで囲まれた領域である。
【００３５】
（リードフレーム６の構成）
リードフレーム６は、例えば、打ち抜きやエッチングなどにより、細長い板形状に形成されている。またリードフレーム６は、例えば、アルミニウム、銅などの導電性を有する金属材料、又は真鍮などの合金材料を用いて形成される。なおリードフレーム６は、例えば、錫、ニッケル、金、銀などの金属材料を用いたメッキ処理が表面に施されていても良い。
【００３６】
リードフレーム６の一方の端部は、図２（ａ）に示すように、基板２に接合されている。リードフレーム６の他方の端部は、図１及び図２（ａ）に示すように、封止体７の一方の面から露出している。この露出する端部は、半導体装置１が接続されるコネクタのメス端子に挿入されるオス端子となる。そして当該端部の先端は、先細り形状を有している。
【００３７】
（封止体７の構成）
封止体７は、上述のように、モールド成形によって基板２、電子回路４及びリードフレーム６の一方の端部、を覆って一体とするものである。この封止体７は、例えば、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）樹脂やエポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材などを加えた熱硬化性成形材料が硬化したものである。本実施の形態では、熱硬化性成形材料としてエポキシ樹脂が使用される。封止体７は、例えば、主に半導体素子４１などを光、熱及び湿度などの環境から保護している。
【００３８】
以下に本実施の形態の半導体装置１の製造方法について説明する。
【００３９】
（半導体装置１の製造方法）
図３（ａ）〜図３（ｅ）は、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す概略図である。この図３（ａ）〜図３（ｅ）は、図１のII（ａ）-II（ａ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図の一例である。
【００４０】
半導体装置１は、基板２を準備し、準備した基板２に凹部５を形成し、形成部３０及び非形成部３１を形成するようにレジスト３を基板２に形成し、電子回路４を形成した基板２をリードフレーム６に接合し、モールド成形によってリードフレーム６が接合された基板２を封止樹脂７０によって封止して封止体７を形成して製造される。
【００４１】
具体的には、まず図３（ａ）に示すように、基板２を準備する。
【００４２】
次に図３（ｂ）に示すように、基板２の表面２０及び裏面２１に凹部５を形成する。この凹部５は、基板２の厚みＴの５０％以下となる深さＤとなるように形成される。また表面２０に形成された凹部５と裏面２１に形成された凹部５とが対向しないように形成される。さらに上述のように、凹部５は、リードフレーム６が接合される場所には形成されない。
【００４３】
なお基板２は、凹部５が形成される前、又は形成された後に電子回路４の配線４３などが形成される。
【００４４】
次に図３（ｃ）に示すように、レジスト３を基板２の表面２０及び裏面２１に形成する。このレジスト３は、例えば、印刷法によって形成部３０及び非形成部３１が形成されている。
【００４５】
次に図３（ｄ）に示すように、半導体素子４１などを基板２に取り付けて電子回路４を形成した後、基板２とリードフレーム６とを接合する。
【００４６】
次にモールド成形によって基板２とリードフレーム６の一部とを封止樹脂７０で覆って封止体７を形成し、図３（ｅ）に示す半導体装置１を得る。
【００４７】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る半導体装置１は、応力に基づく不具合を抑制することができる。具体的には、半導体装置１は、非形成部３１において封止体７と基板２との密着力を高めて形成部３０のレジスト３の剥離を抑制し、また凹部５において応力を集中させて先に充填されたレジスト３を破壊させて基板２に影響が及ぶのを抑制する。従って半導体装置１は、この構成を採用しない場合と比べて、基板２からのレジスト３の剥離を抑制すると共に電子回路４に影響を与える程の基板２のクラックやワイヤの断線を抑制するので、応力に基づく不具合を抑制することができる。
【００４８】
半導体装置１は、電子回路領域４０の外に凹部５が形成されるので、応力による凹部５のレジスト３の破壊が電子回路４に及ぶことを抑制する。
【００４９】
半導体装置１は、非形成部３１が電子回路４を挟むように形成されるので、挟まない場合と比べて、より電子回路４におけるレジスト３の剥離を抑制することができる。
【００５０】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態は、凹部にレジストではなく封止樹脂が充填される点で上記の実施の形態と異なっている。
【００５１】
図４（ａ）〜図４（ｅ）は、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す概略図である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００５２】
この半導体装置１は、図４（ａ）〜図４（ｅ）に示すように、封止樹脂７０によって覆われており、レジスト３が形成された形成部３０、レジスト３が形成されずに封止樹脂７０と接触する非形成部３１、及び内部に封止樹脂７０が充填され、封止樹脂７０から受ける応力が集中する凹部５を有し、電子回路４が形成された基板２を備えて概略構成されている。
【００５３】
このレジスト３には、凹部５が露出する開口３５が形成されている。封止樹脂７０は、この開口３５に充填されると共に凹部５に充填される。
【００５４】
以下に本実施の形態の半導体装置１の製造方法について説明する。
【００５５】
（半導体装置１の製造方法）
まず図４（ａ）に示すように、基板２を準備する。
【００５６】
次に図４（ｂ）に示すように、基板２の表面２０及び裏面２１に凹部５を形成する。この凹部５は、基板２の厚みＴの５０％以下となる深さＤとなるように形成される。また表面２０に形成された凹部５と裏面２１に形成された凹部５とが対向しないように形成される。さらに上述のように、凹部５は、リードフレーム６が接合される場所には形成されない。
【００５７】
なお基板２は、凹部５が形成される前、又は形成された後に電子回路４の配線４３などが形成される。
【００５８】
次に図４（ｃ）に示すように、レジスト３を基板２の表面２０及び裏面２１に形成する。このレジスト３は、例えば、印刷法によって形成部３０及び非形成部３１が形成されると共に、表面２０及び裏面２１の凹部５が露出するように開口３５が形成される。
【００５９】
次に図４（ｄ）に示すように、半導体素子４１などを基板２に取り付けて電子回路４を形成した後、基板２とリードフレーム６とを接合する。
【００６０】
次にモールド成形によって基板２とリードフレーム６の一部とを封止樹脂７０で覆うと共に開口３５及び凹部５に封止樹脂７０を充填して封止体７を形成し、図４（ｅ）に示す半導体装置１を得る。
【００６１】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る半導体装置１は、応力に基づく不具合を抑制することができる。具体的には、半導体装置１は、非形成部３１において封止体７と基板２との密着力を高めて形成部３０のレジスト３の剥離を抑制し、また凹部５において応力を集中させて充填された封止樹脂７０を破壊させて基板２に影響が及ぶのを抑制する。従って半導体装置１は、この構成を採用しない場合と比べて、基板２からのレジスト３の剥離を抑制すると共に電子回路４に影響を与える程の基板２のクラックやワイヤの断線を抑制するので、応力に基づく不具合を抑制することができる。
【００６２】
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態は、レジストが充填された凹部と封止樹脂が充填され凹部を有する点で上述の実施の形態と異なっている。
【００６３】
図５（ａ）〜図５（ｅ）は、第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す概略図である。
【００６４】
本実施の形態の半導体装置１は、図５（ａ）〜図５（ｅ）に示すように、封止樹脂７０によって覆われており、レジスト３が形成された形成部３０、レジスト３が形成されずに封止樹脂７０と接触する非形成部３１、及び内部に封止樹脂７０とレジスト３が充填され、封止樹脂７０から受ける応力が集中する凹部５を有し、電子回路４が形成された基板２を備えて概略構成されている。
【００６５】
この半導体装置１は、電子回路４が形成された基板２の表面２０の凹部５にレジスト３が充填され、基板２の裏面２１の凹部５に封止樹脂７０が充填されている。なお変形例として半導体装置１は、表面２０の凹部５に封止樹脂７０が充填され、裏面２１の凹部５にレジスト３が充填されても良い。また他の変形例として半導体装置１は、基板２の表面２０及び裏面２１の凹部５に、レジスト３と封止樹脂７０が組み合わせて充填されても良い。なお同じ凹部５には、レジスト３又は封止樹脂７０の一方しか充填されない。
【００６６】
以下に本実施の形態の半導体装置１の製造方法について説明する。
【００６７】
（半導体装置１の製造方法）
まず図５（ａ）に示すように、基板２を準備する。
【００６８】
次に図５（ｂ）に示すように、基板２の表面２０及び裏面２１に凹部５を形成する。この凹部５は、基板２の厚みＴの５０％以下となる深さＤとなるように形成される。また表面２０に形成された凹部５と裏面２１に形成された凹部５とが対向しないように形成される。さらに上述のように、凹部５は、リードフレーム６が接合される場所には形成されない。
【００６９】
なお基板２は、凹部５が形成される前、又は形成された後に電子回路４の配線４３などが形成される。
【００７０】
次に図５（ｃ）に示すように、レジスト３を基板２の表面２０及び裏面２１に形成する。このレジスト３は、例えば、印刷法によって形成部３０及び非形成部３１が形成されると共に、裏面２１側の凹部５が露出するように開口３５が形成される。この際、電子回路４が形成される表面２０側の凹部５には、レジスト３が充填される。
【００７１】
次に図５（ｄ）に示すように、半導体素子４１などを基板２に取り付けて電子回路４を形成した後、基板２とリードフレーム６とを接合する。
【００７２】
次にモールド成形によって基板２とリードフレーム６の一部とを封止樹脂７０で覆うと共に基板２の裏面２１側の開口３５及び凹部５に封止樹脂７０を充填して封止体７を形成し、図５（ｅ）に示す半導体装置１を得る。
【００７３】
（第３の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る半導体装置１は、応力に基づく不具合を抑制することができる。具体的には、半導体装置１は、非形成部３１において封止体７と基板２との密着力を高めて形成部３０のレジスト３の剥離を抑制し、また凹部５において応力を集中させて充填されたレジスト３及び封止樹脂７０を破壊させて基板２に影響が及ぶのを抑制する。従って半導体装置１は、この構成を採用しない場合と比べて、基板２からのレジスト３の剥離を抑制すると共に電子回路４に影響を与える程の基板２のクラックやワイヤの断線を抑制するので、応力に基づく不具合を抑制することができる。
【００７４】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１…半導体装置、２…基板、３…レジスト、４…電子回路、５…凹部、６…リードフレーム、７…封止体、２０…表面、２１…裏面、３０…形成部、３１…非形成部、３５…開口、４０…電子回路領域、４１…半導体素子、４２…電子部品、４３…配線、５０…形成領域、７０…封止樹脂
【図１】
2017195356.tif 000003
【図２】
2017195356.tif 000004
【図３】
2017195356.tif 000005
【図４】
2017195356.tif 000006
【図５】
2017195356.tif 000007