(57)【要約】【課題】半導体装置の製造コストを削減しつつ、剥がれ等を防ぐ。【解決手段】半導体装置１００は、半導体チップ１０２と、半導体チップ１０２が搭載されるとともに接面において半導体チップ１０２よりも面積が小さいアイランド１２２、およびアイランド１２２を支持するとともに、半導体チップ１０２と部分的に接する吊りリード１２４を含むリード部材１２０と、アイランド１２２および吊りリード１２４の半導体チップ１０２との接面に設けられ、半導体チップ１０２をアイランド１２２および吊りリード１２４に接着するマウント材１３０と、半導体チップ１０２を封止する封止樹脂１１０と、を含む。マウント材１３０は、封止樹脂１１０よりも弾性率が低く、アイランド１２２および吊りリード１２４の接面の裏面にも、マウント材１３０が選択的に塗布される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップが搭載されるとともに接面において当該半導体チップよりも面積が小さいアイランド、および前記アイランドを支持するとともに、前記半導体チップと部分的に接する吊りリードを含むリード部材と、
前記アイランドおよび前記吊りリードの前記半導体チップとの接面に設けられ、前記半導体チップを前記アイランドおよび前記吊りリードに接着するマウント材と、
前記半導体チップを封止する封止樹脂と、
を含み、
前記マウント材は、前記封止樹脂よりも弾性率が低く、前記アイランドおよび前記吊りリードの前記接面の裏面にも、前記マウント材が選択的に塗布された半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記封止樹脂は、前記マウント材が選択的に塗布された前記アイランドおよび前記吊りリードの裏面をさらに封止している半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記アイランドおよび前記吊りリードの前記裏面に設けられた前記マウント材の厚さが、前記接面に設けられた前記マウント材の厚さよりも薄い半導体装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれかに記載の半導体装置において、
前記アイランドおよび前記吊りリードの前記裏面に設けられた前記マウント材の厚さが５μｍ未満である半導体装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれかに記載の半導体装置において、
前記アイランドおよび前記吊りリードの前記接面の側面にも、前記マウント材が選択的に塗布された半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において、
前記アイランドおよび前記吊りリードの前記側面に設けられた前記マウント材の厚さが、前記接面に設けられた前記マウント材の厚さよりも薄い半導体装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体装置において、
前記アイランドおよび前記吊りリードの前記側面に設けられた前記マウント材の厚さが５μｍ未満である半導体装置。
【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】
特許文献１（特開平３―２２４６５号公報）には、半導体素子を樹脂で封止した半導体装置において半導体素子が半導体素子よりもサイズの大きいアイランド部に搭載された構成が記載されている。ここで、半導体素子の表面およびリードフレームのアイランド部裏面の両面に、封止樹脂と半導体素子およびリードフレームの双方に良好な接着性を有し、また封止樹脂と半導体素子およびリードフレームとの間に生じる応力を吸収するための厚さ５〜１００μｍのポリイミド系樹脂被膜を形成した樹脂封止型半導体装置が記載されている。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載された技術のように、半導体素子の表面にもポリイミド系樹脂を塗布するようにすると、製造コストが上昇する。また、アイランドのサイズがチップより大きい場合、アイランドの裏面全面にポリイミド系樹脂を塗布するようにすると、広い範囲での樹脂の塗布が必要となり、製造コストがさらに上昇する。
【０００４】
ところで、近年、リードフレームのチップ搭載部をチップサイズよりも小さい構成としたものが用いられるようになっている。リードフレームのチップ搭載部をチップサイズよりも小さい構成とすると、種々のサイズのチップに対応でき、一種類のリードフレームで多種サイズのチップが搭載できる。そのため、リードフレームを共用できるためにリードフレーム材料代が安くなり、半導体装置の製造コストを安くすることができる。また、チップ搭載部とチップとの間のマウント材の塗布量も少なくなる。そのため、マウント材料費が安くなり製造コストを安くできるというメリットがある。
【０００５】
特許文献２（特開２００５−１０９００７号公報）には、半導体チップとリードとがオーバーラップしており、各リードの一部が半導体チップの下方に位置する構成の半導体装置が記載されている。半導体チップは、チップ搭載部であるタブだけでなく、タブに接続された吊りリードに設けられたアイランドにも接合材を介して接着されている。
【０００６】
特許文献３（特開平７−３２１２８０号公報）には、チップを受けるための十字形の取り付け面を有するダイパッドが記載されている。ここで、取り付け表面はチップより小さいので、チップの周囲表面は、チップが取り付け表面上に取り付けられたときに実質的に露出されるようになっている。
【特許文献１】特開平３―２２４６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１０９００７号公報
【特許文献３】特開平７−３２１２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体装置の出力が大きい場合、放熱性を良くするためにアイランドを構成するリードフレームの材料として銅材等の熱伝導率の高いものを用いる。半導体素子を構成するシリコンの線膨張率は約３ｐｐｍ、アイランドを構成する銅の線膨張率は約１７ｐｐｍ、封止樹脂を構成するエポキシ樹脂の線膨張率は約１０ｐｐｍである。特許文献１に記載されたように、アイランドがチップサイズより大きい場合、封止樹脂はシリコンと直接接触しないため、封止樹脂の線膨張率がシリコンの影響を受けることはない。一方、アイランドを構成する銅材はシリコンの影響を受け、僅かではあるが見かけの線膨張率が小さくなる。そのため、アイランドと封止樹脂の線膨張率差は小さくなり、剥離しにくくなる。また、エポキシ材の弾性率が小さいので、エポキシ材が変形することで応力を吸収するため、シリコンと銅材との間にも剥離が生じにくい。従って、アイランド裏面までエポキシ樹脂を塗布する必要はない。
【０００８】
一方、アイランドが半導体チップよりも小さい場合、封止樹脂が半導体チップと直接接することになる。封止樹脂が半導体チップのシリコンと直接接すると、樹脂の収縮は、シリコンの線膨張率に影響を受け、樹脂本来の線膨張率より小さくなる。これによって、銅材と樹脂の線膨張率の差が実際（通常は１７−１０＝７ｐｐｍ）よりも大きくなり、アイランド下で剥離が生じ、剥離が温度サイクル等の加速要因で進行し、樹脂にクラックが生じてパッケージの外へ至るという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、
半導体チップと、
前記半導体チップが搭載されるとともに接面において当該半導体チップよりも面積が小さいアイランド、および前記アイランドを支持するとともに、前記半導体チップと部分的に接する吊りリードを含むリード部材と、
前記アイランドおよび前記吊りリードの前記半導体チップとの接面に設けられ、前記半導体チップを前記アイランドおよび前記吊りリードに接着するマウント材と、
前記半導体チップを封止する封止樹脂と、
を含み、
前記マウント材は、前記封止樹脂よりも弾性率が低く、前記アイランドおよび前記吊りリードの前記接面の裏面にも、前記マウント材が選択的に塗布された半導体装置が提供される。
【００１０】
このように、リード部材であるアイランドおよび吊りリードと封止樹脂との間に、封止樹脂よりも弾性率が低いマウント材を塗布しておくことにより、リード部材と封止樹脂との間の線膨張率差による応力を緩和し、剥離の発生を防ぐことができる。また、半導体チップの面積よりも小さいアイランドおよび吊りリードの部分に選択的にマウント材を塗布するので、マウント材の量を少なくしてコストを削減することも同時に達成できる。
【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体装置の製造コストを削減しつつ、剥がれ等を防ぐ技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
図１は、本実施の形態における半導体装置の構成を示す底面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ’断面図である。図１は、図２および図３の図中下側の底面から見た構成を示す図である。
【００１５】
半導体装置１００は、半導体チップ１０２と、半導体チップ１０２を搭載するアイランド１２２、アイランド１２２を支持するとともに半導体チップ１０２と部分的に接する吊りリード１２４および外部リード１２６により構成されるリード部材１２０と、アイランド１２２および吊りリード１２４の半導体チップ１０２との接面に設けられ、半導体チップ１０２をアイランド１２２および吊りリード１２４に接着するマウント材１３０と、半導体チップ１０２と外部リード１２６とを電気的に接続するワイヤ１０４と、半導体チップ１０２を封止する封止樹脂１１０とを含む。アイランド１２２および吊りリード１２４には、半導体チップ１０２と接する表面だけではなく、裏面および側面にもマウント材１３０が選択的に塗布されている。また、封止樹脂１１０は、マウント材１３０が選択的に塗布されたアイランド１２２および吊りリード１２４の裏面も封止している。半導体チップ１０２は、シリコン基板上に形成された多層配線構造等を含む。半導体チップ１０２がアイランド１２２と接する面は、シリコン基板により構成されている。なお、図１においては、説明のために、封止樹脂１１０を破線で示している。
【００１６】
本実施の形態において、リード部材１２０は、４つの吊りリード１２４を有する。各吊りリード１２４は細長い矩形形状を有する。４つの吊りリード１２４は、封止樹脂１１０で囲まれたパッケージの四隅から、パッケージのほぼ中央部に位置するアイランド１２２に向けて延在し、一端が半導体チップ１０２と重なる部分でアイランド１２２に接続されている。図１に示すように、本実施の形態において、アイランド１２２は、接面において半導体チップ１０２よりも面積が小さい。そのため、上述したように、吊りリード１２４も半導体チップ１０２と部分的に接するようになっている。アイランド１２２は、半導体チップ１０２と半導体チップ１０２のほぼ中央部で接するように構成される。ここでは、アイランド１２２が円形である場合を例として示す。アイランド１２２を円形とすることにより、応力を均等に分散することができ、引っ張り応力が生じた場合の剥がれ等を低減することができる。
【００１７】
図示していないが、半導体装置１００をチップ化する前の状態では、吊りリード１２４の他端は、リード部材１２０のリードフレームに接続されており、リードフレームを介して外部リード１２６と接続されている。リード部材１２０は、たとえば銅材により構成することができる。
【００１８】
封止樹脂１１０としては、たとえばエポキシ樹脂（たとえば曲げ弾性率（室温）＝１９．６ＧＰａ、線膨張率（室温）＝１０ｐｐｍ、ガラス転移温度１２５℃）を用いることができる。マウント材１３０としては、封止樹脂１１０よりも弾性率が小さい材料を用いることができる。マウント材１３０としては、たとえばゴム成分を含有するエポキシ樹脂を用いることができる。具体的には、ゴム成分を微粒子の状態で微分散させたエポキシ樹脂を用いることができる。ゴム成分は、アクリルゴム、ブチルゴム等を含むことができる。また、これらをカルボキシ変成したものでもよい。一例として、アクリルゴムとエポキシ樹脂からなる材料（たとえば曲げ弾性率（室温）＝２．６ＧＰａ、線膨張率（室温）＝５６ｐｐｍ、ガラス転移温度３２℃（ＥＮ４９００（日立化成工材株式会社製））を用いることができる。また、マウント材１３０としては、封止樹脂１１０よりも線膨張率が高い材料を用いることができる。
【００１９】
上述したように、封止樹脂１１０としてエポキシ樹脂を用いた場合、線膨張率は、約１０ｐｐｍである。半導体チップ１０２を構成するシリコンの線膨張率は、約３ｐｐｍであり、エポキシ樹脂よりも線膨張率がかなり小さい。一方、アイランド１２２を構成する銅材の線膨張率は約１７ｐｐｍであり、エポキシ樹脂よりも線膨張率がかなり大きい。本実施の形態の半導体装置１００のように、アイランド１２２が半導体チップ１０２のサイズよりも小さい場合、半導体チップ１０２が封止樹脂１１０と直接接する。そのため、封止樹脂１１０の収縮はシリコンの線膨張率に影響を受け、封止樹脂１１０の見かけ上の線膨張率は、封止樹脂１１０本来の線膨張率よりも小さくなる。従って、アイランド１２２と封止樹脂１１０との線膨張率差がかなり大きくなり、アイランド１２２と封止樹脂１１０との間に引張り応力が生じ、剥離が発生しやすくなる。
【００２０】
本実施の形態において、アイランド１２２および吊りリード１２４には、半導体チップ１０２と接する表面だけではなく、裏面および側面にもマウント材１３０が設けられる。すなわち、マウント材１３０は、アイランド１２２および吊りリード１２４が半導体チップ１０２と接する接面の裏面および側面にも選択的に塗布されている。このような構成とすることにより、半導体チップ１０２と封止樹脂１１０とが接する領域において、アイランド１２２および吊りリード１２４を構成する銅材が封止樹脂１１０と直接接することなく、マウント材１３０が間に介在することになる。マウント材１３０として弾性率が小さい材料を用いることにより、封止樹脂１１０とアイランド１２２および吊りリード１２４との間の線膨張率差による応力を緩和することができる。これは、封止樹脂１１０とアイランド１２２および吊りリード１２４との間の線膨張係数差に伴う伸縮長さの差に伴い生じる内部応力を封止樹脂１１０で緩和することができるためである。これにより、剥離の発生を回避することができる。
【００２１】
さらに、本実施の形態においては、アイランド１２２の面積が半導体チップ１０２の面積よりも小さく、さらにアイランド１２２と吊りリード１２４との合計面積が半導体チップ１０２の面積より小さい。また、マウント材１３０は、アイランド１２２および吊りリード１２４が半導体チップ１０２と接する部分の裏面および側面に選択的に塗布されるので、マウント材１３０の量を少なくすることができ、製造コストを安くすることもできる。
【００２２】
次に、図４および図５を参照して、本実施の形態における半導体装置１００の製造手順を説明する。図４および図５は、製造途中段階の半導体装置の構成を示す断面図である。
まず、図４に示すように、リード部材のアイランド１２２と吊りリード１２４上にマウント材１３０を塗布し、その上に半導体チップ１０２を搭載して半導体チップ１０２をアイランド１２２および吊りリード１２４に接着させる。アイランド１２２のサイズは、これに限定されないが、たとえば直径３．５ｍｍ程度とすることができる。また、アイランド１２２および吊りリード１２４と半導体チップ１０２との間のマウント材１３０の厚さは約２０μｍ程度とすることができる。
【００２３】
つづいて、半導体チップ１０２を搭載したリード部材を反転させ、アイランド１２２および吊りリード１２４の半導体チップ１０２にかかる部分の裏面にマウント材１３０を塗布する。このとき、アイランド１２２および吊りリード１２４の側面にもマウント材１３０を塗布することができる。アイランド１２２および吊りリード１２４の裏面および側面に塗布するマウント材１３０の厚さｄは、アイランド１２２および吊りリード１２４の表面側に塗布されたマウント材１３０の厚さよりも薄くすることができる。たとえば、マウント材１３０の直径が約３．５ｍｍ程度の場合、アイランド１２２および吊りリード１２４の裏面および側面に塗布するマウント材１３０の厚さｄは、５μｍ未満とすることができる。この程度の厚さでも、アイランド１２２のサイズが小さく、マウント材１３０の弾性率が小さいので、引っ張り応力が緩和されるため、剥離を防ぐことができる。
【００２４】
その後、マウント材１３０をオーブン炉で処理し、所定の接着力を持たせる。つづいて、半導体チップ１０２と外部リード１２６とをワイヤ１０４でワイヤボンディングし、封止樹脂１１０を封入する。次いで、外部リード１２６を成形してパッケージを形成する。
【００２５】
図６は、図１に示した半導体装置１００の構成の他の例を示す底面図である。
ここでは、アイランド１２２が矩形（四角形）である点で図１に示した構成と異なる。アイランド１２２を矩形とすることにより、リードフレーム製造をプレスで行う際の切断金型の製造を容易にすることができる。アイランド１２２以外の形状は、図１に示した半導体装置１００と同様の構成を有するため、説明を省略する。なお、アイランド１２２の形状は、円形または矩形に限られず、その他種々の形状とすることができる。
【００２６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００２７】
たとえば、上述の実施の形態では、アイランド１２２および吊りリード１２４の裏面および側面にもマウント材１３０を選択的に塗布した例を示したが、アイランド１２２および吊りリード１２４の側面にはマウント材を塗布しなくてもよい。これにより、マウント材１３０の塗布量を減らして、製造コストをさらに安くすることができる。この場合においても、アイランド１２２および吊りリード１２４の側面と封止樹脂１１０との接触面積は、裏面に比べると極めて小さいため、側面において樹脂の剥離やクラックは起こりにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す底面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における半導体装置の製造途中の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における半導体装置の製造途中の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態における半導体装置の構成の他の例を示す底面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００ 半導体装置
１０２ 半導体チップ
１０４ ワイヤ
１１０ 封止樹脂
１２０ リード部材
１２２ アイランド
１２４ 吊りリード
１２６ 外部リード
１３０ マウント材
【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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