図面 (/)

技術 半導体装置および半導体装置の製造方法

出願人 大日本印刷株式会社
発明者 増田正親宮野和幸冨田幸治鈴木博通
出願日 2015年2月5日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-021512
公開日 2015年5月14日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2015-092635
状態 拒絶査定
技術分野 IC用リードフレーム 半導体又は固体装置の封緘,被覆構造と材料 半導体または固体装置のマウント 半導体または固体装置の組立体
主要キーワード 截頭多角錐 平面多角形 中央領 裏面テープ 突出端子 截頭円錐形状 平面長方形 平面円形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年5月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

半導体装置実装基板との熱膨張係数相違により生じる熱応力を半導体装置内で均一に分散させることにより、熱ストレスが加わった際の信頼性を向上させることが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。

解決手段

半導体装置20は、半導体素子21と、半導体素子21が載置された半導体素子用めっき部15と、半導体素子用めっき部15の周囲に、半導体素子用めっき部15と同一平面上に配置された複数のリード用めっき部16と、リード用めっき部16と半導体素子21とを電気的に接続するボンディングワイヤ22とを備えている。半導体素子用めっき部15、リード用めっき部16、半導体素子21およびボンディングワイヤ22は、封止樹脂部23により封止されている。各リード用めっき部16は、半導体素子用めっき部15の周囲において平面から見て1つの円周C1上に配置されている。

概要

背景

近年、半導体装置は、高集積化や小型化技術の進歩、電子機器高性能化と軽薄短小化の傾向から、LSIのASICに代表されるように、ますます高集積化、高機能化が進んできている。このように高集積化、高機能化された半導体装置においては、外部端子ピン)の総和の増加や更なる多端子(ピン)化が要請されている。

このような半導体装置としては、リードフレームICチップLSIチップなどの半導体チップが搭載され、絶縁性樹脂封止された構造をもつ半導体パッケージがある。このような半導体装置としては、QFN(Quad Flat Non-leaded package)やSON(Small Outline Non-leaded Package)などの薄型実装面積の小さいタイプのものが知られている。また半田ボールパッケージの外部端子として備えた表面実装型パッケージであるBGA(Ball Grid Array)と呼ばれる樹脂封止型の半導体装置が量産されている。さらに、BGAの半田ボールに代えてマトリックス状の平面電極からなる外部端子が設けられた表面実装型パッケージとして、LGA(Land Grid Array)と呼ばれる半導体装置が存在する。

特許文献1には、リードフレーム外形円形状にすると共にリードを中央部の半導体素子用めっき部から放射状に拡げた半導体集積回路装置が開示されている。この特許文献1によれば、ガルウイングリードパッケージとしては高い実装信頼性を得られるが、近年求められているパッケージの薄型化や小型化に対応できていない。

概要

半導体装置と実装基板との熱膨張係数相違により生じる熱応力を半導体装置内で均一に分散させることにより、熱ストレスが加わった際の信頼性を向上させることが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。半導体装置20は、半導体素子21と、半導体素子21が載置された半導体素子用めっき部15と、半導体素子用めっき部15の周囲に、半導体素子用めっき部15と同一平面上に配置された複数のリード用めっき部16と、リード用めっき部16と半導体素子21とを電気的に接続するボンディングワイヤ22とを備えている。半導体素子用めっき部15、リード用めっき部16、半導体素子21およびボンディングワイヤ22は、封止樹脂部23により封止されている。各リード用めっき部16は、半導体素子用めっき部15の周囲において平面から見て1つの円周C1上に配置されている。

目的

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、半導体装置と実装基板との熱膨張係数の相違により生じる熱応力を半導体装置内で均一に分散させることにより、熱ストレスが加わった際の信頼性を向上させることが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

半導体装置において、半導体素子と、半導体素子が載置された半導体素子用めっき部と、半導体素子用めっき部の周囲に、半導体素子用めっき部と同一平面上に配置された複数のリード用めっき部と、リード用めっき部と半導体素子とを電気的に接続する導電部と、半導体素子用めっき部、リード用めっき部、半導体素子および導電部を封止する封止樹脂部とを備え、各リード用めっき部は、半導体素子用めっき部の周囲において平面から見て少なくとも1つの円周上に配置されていることを特徴とする半導体装置。

請求項2

各リード用めっき部は、平面から見て複数の円周のうちいずれかの円周上に配置されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。

請求項3

封止樹脂部は、直方体形状を有していることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。

請求項4

封止樹脂部は、円柱形状を有していることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。

請求項5

封止樹脂部の断面形状は、台形形状を有していることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。

請求項6

封止樹脂部の角部に、各リード用めっき部より面積が広く、かつ半導体素子用めっき部側に向けて徐々に先細となる外部端子が配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項記載の半導体装置。

請求項7

外部端子は、封止樹脂部の角部側から各リード用めっき部が配置された円周上まで延びていることを特徴とする請求項6記載の半導体装置。

請求項8

封止樹脂部は、半導体素子および半導体素子周囲に設けられた中央領域と、中央領域周縁に位置する周縁領域とを有し、中央領域の厚みは、周縁領域の厚みより厚いことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項記載の半導体装置。

請求項9

封止樹脂部の中央領域は、截頭円錐形状からなることを特徴とする請求項8記載の半導体装置。

請求項10

少なくとも1つのリード用めっき部の上面に、他の半導体装置の裏面に接続可能な外部突出端子が形成されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項記載の半導体装置。

請求項11

半導体装置の製造方法において、基板を準備する工程と、基板にめっきを施すことにより、基板上に、半導体素子用めっき部と、半導体素子用めっき部周囲に配置され、平面から見て少なくとも1つの円周上に配置されるリード用めっき部とを形成する工程と、基板上の半導体素子用めっき部に、半導体素子を載置する工程と、半導体素子と基板上のリード用めっき部とを、導電部により接続する工程と、半導体素子用めっき部、リード用めっき部、半導体素子、および導電部を封止樹脂部により封止する工程と、基板を封止樹脂部から除去する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、半導体装置は、高集積化や小型化技術の進歩、電子機器高性能化と軽薄短小化の傾向から、LSIのASICに代表されるように、ますます高集積化、高機能化が進んできている。このように高集積化、高機能化された半導体装置においては、外部端子ピン)の総和の増加や更なる多端子(ピン)化が要請されている。

0003

このような半導体装置としては、リードフレームICチップLSIチップなどの半導体チップが搭載され、絶縁性樹脂封止された構造をもつ半導体パッケージがある。このような半導体装置としては、QFN(Quad Flat Non-leaded package)やSON(Small Outline Non-leaded Package)などの薄型実装面積の小さいタイプのものが知られている。また半田ボールパッケージの外部端子として備えた表面実装型パッケージであるBGA(Ball Grid Array)と呼ばれる樹脂封止型の半導体装置が量産されている。さらに、BGAの半田ボールに代えてマトリックス状の平面電極からなる外部端子が設けられた表面実装型パッケージとして、LGA(Land Grid Array)と呼ばれる半導体装置が存在する。

0004

特許文献1には、リードフレーム外形円形状にすると共にリードを中央部の半導体素子用めっき部から放射状に拡げた半導体集積回路装置が開示されている。この特許文献1によれば、ガルウイングリードパッケージとしては高い実装信頼性を得られるが、近年求められているパッケージの薄型化や小型化に対応できていない。

先行技術

0005

特開平8−227964号公報

発明が解決しようとする課題

0006

また近年、小型の半導体装置(QFN、SON、LGA等)において、とりわけ半導体装置に熱ストレスが加わった際の実装信頼性の向上や、パッケージ自体の薄型化が求められている。

0007

ところで一般に、半導体装置の熱膨張係数実装基板の熱膨張係数とは異なっている。
したがって、例えば製造時に熱が加えられたり、または自動車等の高温環境下で使用されたときに、半導体装置に対して熱ストレスが加わる。この場合、半導体装置の熱膨張係数と実装基板の熱膨張係数との相違により熱応力が生じ、この熱応力が特定の箇所に集中すると、その箇所から半導体装置が破損してしまうおそれがある。

0008

例えばめっき端子を有するLGAパッケージは、特許文献1に示すガルウイング端子をもつQFPパッケージと比べた場合、基板実装時熱歪みを吸収する量が少ないため、実装信頼性が低くなってしまう。このためめっき端子を有するLGAパッケージにおいては、基板実装時の熱歪みにより、特にパッケージのコーナー部の外部端子に熱応力が集中しやすく、このことが実装信頼性を低下させる原因となっている。

0009

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、半導体装置と実装基板との熱膨張係数の相違により生じる熱応力を半導体装置内で均一に分散させることにより、熱ストレスが加わった際の信頼性を向上させることが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法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

0010

本発明は、半導体装置において、半導体素子と、半導体素子が載置された半導体素子用めっき部と、半導体素子用めっき部の周囲に、半導体素子用めっき部と同一平面上に配置された複数のリード用めっき部と、リード用めっき部と半導体素子とを電気的に接続する導電部と、半導体素子用めっき部、リード用めっき部、半導体素子および導電部を封止する封止樹脂部とを備え、各リード用めっき部は、半導体素子用めっき部の周囲において平面から見て少なくとも1つの円周上に配置されていることを特徴とする半導体装置である。

0011

本発明は、各リード用めっき部は、平面から見て複数の円周のうちいずれかの円周上に配置されていることを特徴とする半導体装置である。

0012

本発明は、封止樹脂部は、直方体形状を有していることを特徴とする半導体装置である。

0013

本発明は、封止樹脂部は、円柱形状を有していることを特徴とする半導体装置である。

0014

本発明は、封止樹脂部の断面形状は、台形形状を有していることを特徴とする半導体装置である。

0015

本発明は、封止樹脂部の角部に、各リード用めっき部より面積が広く、かつ半導体素子用めっき部側に向けて徐々に先細となる外部端子が配置されていることを特徴とする半導体装置である。

0016

本発明は、外部端子は、封止樹脂部の角部側から各リード用めっき部が配置された円周上まで延びていることを特徴とする半導体装置である。

0017

本発明は、封止樹脂部は、半導体素子および半導体素子周囲に設けられた中央領域と、中央領域周縁に位置する周縁領域とを有し、中央領域の厚みは、周縁領域の厚みより厚いことを特徴とする半導体装置である。

0018

本発明は、封止樹脂部の中央領域は、截頭円錐形状からなることを特徴とする半導体装置である。

0019

本発明は、少なくとも1つのリード用めっき部の上面に、他の半導体装置の裏面に接続可能な外部突出端子が形成されていることを特徴とする半導体装置である。

0020

本発明は、半導体装置の製造方法において、基板を準備する工程と、基板にめっきを施すことにより、基板上に、半導体素子用めっき部と、半導体素子用めっき部周囲に配置され、平面から見て少なくとも1つの円周上に配置されるリード用めっき部とを形成する工程と、基板上の半導体素子用めっき部に、半導体素子を載置する工程と、半導体素子と基板上のリード用めっき部とを、導電部により接続する工程と、半導体素子用めっき部、リード用めっき部、半導体素子、および導電部を封止樹脂部により封止する工程と、基板を封止樹脂部から除去する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法である。

発明の効果

0021

本発明によれば、各リード用めっき部は、半導体素子用めっき部の周囲において平面から見て少なくとも1つの円周上に配置されている。このことにより、半導体装置と実装基板との熱膨張の相違により生じる熱応力は、各外部端子に設けられたはんだ部に対して均等に加わり、特定のはんだ部が破損することを防止することができる。この結果、半導体装置を実装する際、あるいは半導体装置を実装した後、半導体装置に熱が加わった場合における、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0022

本発明の一実施の形態による半導体装置を示す斜視図。
本発明の一実施の形態による半導体装置を示す断面図(図1のII−II線断面図)。
本発明の一実施の形態による半導体装置を示す平面図。
本発明の一実施の形態による半導体装置を示す裏面(底面)図。
半導体装置の製造方法を示す断面図。
半導体装置の製造方法を示す断面図。
本発明の一実施の形態による半導体装置が実装基板上に実装されている状態を示す断面図。
本発明の変形例(変形例1)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例1)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例2)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例2)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例3)による半導体装置を示す断面図。
本発明の変形例(変形例3)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例3)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例4)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例4)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例5)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例5)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例6)による半導体装置を示す断面図。
本発明の変形例(変形例6)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例6)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例7)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例7)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例8)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例8)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例9)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例9)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例10)による半導体装置を示す断面図。
本発明の変形例(変形例11)による半導体装置を示す断面図。
本発明の変形例(変形例12)による半導体装置を示す断面図。
本発明の変形例(変形例13)による半導体装置を示す断面図。
本発明の変形例(変形例14)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例14)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例15)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例15)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例16)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例16)による半導体装置を示す裏面(底面)図。
本発明の変形例(変形例17)による半導体装置を示す平面図。
本発明の変形例(変形例17)による半導体装置を示す断面図。

実施例

0023

以下、本発明の一実施の形態について、図1乃至図7を参照して説明する。

0024

半導体装置の構成
まず、図1乃至図4により、本発明の一実施の形態による半導体装置の構成について説明する。図1乃至図4は、本発明の一実施の形態による半導体装置を示す図である。

0025

図1乃至図4に示すように、半導体装置20は、半導体素子用めっき部15と、半導体素子用めっき部15の周囲に、半導体素子用めっき部15と同一平面上に配置された複数のリード用めっき部16とを備えている。

0026

半導体素子用めっき部15上には、半導体素子21が載置されている。各リード用めっき部16と、半導体素子21の各端子部21aとは、それぞれボンディングワイヤ(導電部)22によって電気的に接続されている。

0027

また、半導体素子用めっき部15、リード用めっき部16、半導体素子21、およびボンディングワイヤ22は、封止樹脂部23によって樹脂封止されている。

0028

半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16は、それぞれめっきにより形成された金属材料からなっている。半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16は、それぞれ1種の金属からなる単層構造、あるいは2種以上の金属からなる多層構造とすることができる。

0029

半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16が単層構造からなる場合、半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16を構成する金属としては、例えばCu、Ni、Ag、Pd、Au、Snを挙げることができる。

0030

一方、半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16が多層構造からなる場合、半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16は、裏面側(図2の下方)から順に、Au、Ni、Auを積層した構造からなる(以下、このような層構成をAu/Ni/Auともいう)。しかしながら、多層構造を構成するめっき層の構成はこれに限らず、例えばPd/Ni/Pd、Au/Ni/Pd、Au/Pd/Ni/Pd/Au、Ag/Ni/Ag、Ag/Ni/Sn、Au/Ni/Sn、Ag/Cu/Ag、Au/Cu/Ag、Ag/Cu/Ni、Au/Cu/Niという構成であってもよい。

0031

半導体素子用めっき部15の形状は特段に限定されるものではないが、好ましい態様として、円形状(円盤状)となっていることが好ましい。半導体装置21に熱が加わった際、半導体装置21と実装基板15との熱膨張係数の相違による熱応力は、周方向均一に分散するからである。この場合、半導体素子用めっき部15は、表面側から見て円形状となるとともに(図3)、裏面側から見ても円形状となっている(図4)。また、図2に示すように、半導体素子用めっき部15の裏面15bは、封止樹脂部23の裏面と同一平面上に位置している。一方、半導体素子用めっき部15の表面15aは、半導体素子21の載置面となっており、封止樹脂部23内に完全に覆われている。

0032

各リード用めっき部16は、ボンディングワイヤ22が接続される内部端子17と、裏面外方へ露出する外部端子18とを有している。内部端子17は、リード用めっき部16の表面側に形成されており、外部端子18は、リード用めっき部16の裏面側に形成されている。

0033

また、各リード用めっき部16の外部端子18は、封止樹脂部23の裏面と同一平面上に位置している。また、隣接するリード用めっき部16同士は互いに電気的に絶縁されている。

0034

図3および図4に示すように、各リード用めっき部16の内部端子17および外部端子18は、それぞれ平面長方形形状を有している。このほか、内部端子17および外部端子18の形状としては、多角形、台形、円形(後述する図26および図27参照)、楕円形等であってもよい。

0035

本実施の形態において、各リード用めっき部16は、平面から見て同一の円周上に配置されている。

0036

すなわち図3および図4に示すように、各リード用めっき部16は、半導体素子用めっき部15の周囲において1つの円周C1上に配置されている。この場合、表面側において、各内部端子17は円周C1上に配置されており、裏面側において、各外部端子18は円周C1上に配置されている。なお、各リード用めっき部16が円周上に配置されているとは、各リード用めっき部16の中心が円周上に配置されていることをいう。

0037

また、半導体素子21としては、従来一般に用いられている各種半導体素子を使用することが可能であり、特に限定されないが、例えば集積回路大規模集積回路トランジスタサイリスタダイオード等を用いることができる。この半導体素子21は、各々ボンディングワイヤ22が取り付けられる複数の端子部21aを有している。また、半導体素子21は、例えばダイボンディングペーストにより、半導体素子用めっき部15の表面15aに固定されている。

0038

各ボンディングワイヤ22は、例えば金等の導電性の良い材料からなり、それぞれその一端が半導体素子21の端子部21aに接続されるとともに、その他端がリード用めっき部16の内部端子17に接続されている。

0039

本実施の形態において、封止樹脂部23は直方体形状を有している。封止樹脂部23としては、シリコーン樹脂エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはPPS樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。なお、図1および図3において、便宜上、封止樹脂部23を透明なものとして表示しているが、黒色等の不透明なものが用いられても良い。

0040

半導体装置の製造方法
次に、図1乃至図4に示す半導体装置20の製造方法について、図5(a)−(d)および図6(a)−(f)を用いて説明する。なお、以下においては、1枚の基板11を用いて複数の半導体装置20を製造する工程について説明するが、これに限らず、1枚の基板11を用いて1つの半導体装置20のみを製造することも可能である。

0041

まず図5(a)に示すように、平板状の基板11を準備する。この基板11としては、例えば銅、銅合金シリコン等からなる基板を使用することができる。

0042

次に、基板11の表面に感光性レジストを塗布、乾燥し、これを所望のフォトマスクを介して露光した後、現像することにより、所望のパターンを有するめっき用レジスト層30を形成する(図5(b))。なお感光性レジストとしては、従来公知のものを使用することができる。

0043

この際、めっき用レジスト層30には、半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16の形成部位に対応する箇所に、それぞれ開口部30a、30bが形成され、この開口部30a、30bからは基板11が露出している。このめっき用レジスト層30の厚さは、形成しようとする半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16の厚さと同一か、またはそれより厚くすることが好ましい。

0044

次いで、基板11の裏面側を裏面テープ39で覆って、めっき用レジスト層30に覆われた基板11の表面に電解めっきを施す(図5(c))。これにより基板11のうちめっき用レジスト層30に覆われていない開口部30a、30bに金属(例えば銀)を析出させて、基板11上に半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16を形成する。

0045

半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16が多層構造からなる場合、基板11上に、複数の層、例えばAuめっき層Niめっき層、およびAuめっき層を順次積層する。なお、半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16の厚みは、例えば0.5μm〜60μmとすることが好ましい。

0046

続いて、めっき用レジスト層30を除去する。この場合、例えばレジスト剥離液を用いることにより、めっき用レジスト層30を剥離除去することができる。さらに、基板11の裏面から裏面テープ39を除去する(図5(d))。

0047

このようにして、基板11の表面側に、半導体素子用めっき部15と、半導体素子用めっき部15周囲に配置され、平面から見て1つの円周C1上に配置されるリード用めっき部16とが形成される(図5(d))。

0048

次に、基板11の半導体素子用めっき部15上に、半導体素子21を搭載する。この場合、例えばダイボンディングペーストを用いて、半導体素子21を半導体素子用めっき部15上に載置して固定する(ダイアタッチ工程)(図6(a))。

0049

次に、半導体素子21の各端子部21aと、リード用めっき部16とを、ボンディングワイヤ22によって互いに電気的に接続する(ワイヤボンディング工程)(図6(b))。

0050

次に、図示しない金型を用いて、基板11に対して熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を射出成形またはトランスファ成形することにより、封止樹脂部23を形成する(図6(c))。これにより、基板11の表面側、半導体素子21、およびボンディングワイヤ22を封止する。

0051

続いて、裏面側の基板11を除去する(図6(d))。具体的には、基板11が銅からなる場合、例えば塩化アンモニウム系のエッチング液を用いて、基板11を選択的にエッチング除去する。なお、基板11を物理的に剥離除去しても良い。

0052

次に、半導体装置20の外縁となる部分をダイシングすることにより、封止樹脂部23を各半導体素子21毎に分離する(図6(f))。この際、まず封止樹脂部23をダイシングテープ37上に載置して固定し、その後、例えばダイヤモンド砥石からなるブレード38を回転させながら、各半導体素子21間の封止樹脂部23を切断する。

0053

このようにして、図1乃至図4に示す半導体装置20を得ることができる(図6(f))。

0054

本実施の形態の作用効果
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図7を用いて説明する。図7は、本実施の形態による半導体装置が実装基板上に実装されている状態を示す断面図である。

0055

すなわち図7に示すように、本実施の形態による半導体装置20は、実装基板45上に配置して実装される。この場合、半導体装置20は、リード用めっき部16の外部端子18に設けられたはんだ部41と、半導体素子用めっき部15の裏面15bに設けられたはんだ部42とにより、実装基板45に対して固定実装される。なお、実装基板45は、主としてガラスエポキシ樹脂からなっている。

0056

ところで、半導体装置20には、実装基板45にはんだにより実装する際、あるいは実装基板45に実装された後の使用環境により、様々な熱が加わることが考えられる。この場合、半導体装置20全体の熱膨張係数が実装基板45の熱膨張係数と異なると、半導体装置20と実装基板45との熱膨張率の違いによって熱応力が生じる。この結果、とりわけ半導体装置20と実装基板45との間に位置するはんだ部41およびはんだ部42が破損してしまうおそれがある。

0057

一般に、封止樹脂部23の熱膨張係数は、実装基板45の熱膨張係数より小さい。一例として、(これに限定されるものではないが)、主としてガラスエポキシ樹脂からなる実装基板45およびエポキシ樹脂からなる封止樹脂部23の熱膨張係数は、それぞれ約16×10−6(/K)および約10×10−6(/K)である。またSiからなる半導体素子21の熱膨張係数は、約3.5×10−6(/K)である。

0058

したがって、半導体装置20のうち、相対的に大きな割合を占める封止樹脂部23の影響により、半導体装置20全体の熱膨張係数は、実装基板45の熱膨張係数から乖離する傾向がある。

0059

本実施の形態によれば、複数のリード用めっき部16の外部端子18は、平面から見て1つの円周C1上に配置されている。したがって、半導体装置20と実装基板45との熱膨張の相違により生じる熱応力は、各外部端子18に設けられたはんだ部41に対して均等に加わるようになっており、特定のはんだ部41が破損することを防止することができる。

0060

また本実施の形態によれば、半導体素子用めっき部15の裏面15bは、封止樹脂部23から外方に露出しているので、この裏面15b全体にはんだ部42を設けることにより、半導体素子用めっき部15を実装基板45に取り付けることができる。さらに、半導体素子21からの熱を半導体素子用めっき部15の裏面15bから放熱することができる。

0061

さらに本実施の形態において、半導体素子用めっき部15を円形状(円盤状)とした場合、半導体装置20に熱が加わった際、半導体装置20と実装基板45との熱膨張係数の相違による熱応力は、周方向均一に分散する。したがって、半導体素子用めっき部15の裏面15bに設けられたはんだ部42のうち特定の部分に熱応力が集中することがなく、はんだ部42の破損を防止することができる。

0062

とりわけ半導体素子用めっき部15は、半導体装置20の中心に設けられており、かつ半導体装置20全体の面積に占める割合が大きいので、はんだ部42を用いて半導体素子用めっき部15と実装基板45とをしっかりと連結することができる。このように、半導体装置20の中心部で半導体素子用めっき部15を実装基板45に対して強固に連結しているので、半導体装置20に熱応力が加わった場合でも、半導体素子用めっき部15周囲に設けられた外部端子18に与える熱ストレスの影響を軽減することができる。

0063

さらに本実施の形態によれば、半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16はめっきにより薄く形成されているので、リードフレームを用いておらず、装置全体の薄型化を図ることができる。

0064

半導体装置の変形例
次に、図8乃至図39により、本発明による半導体装置の各種変形例について説明する。図8乃至図39において、図1乃至図7に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

0065

(変形例1)
図8および図9は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Aを示している。すなわち図8は、半導体装置20Aの平面図(図3に対応する図)であり、図9は、半導体装置20Aの裏面図(図4に対応する図)である。

0066

図8および図9に示す半導体装置20A(変形例1)において、図1乃至図7に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部23の4つの角部に、それぞれ平面略卵形状の外部端子71(追加の外部端子)が配置されている。各外部端子71は、半導体装置20Aの裏面側に露出しており、半導体素子用めっき部15およびリード用めっき部16と同一平面上に位置している。また各外部端子71は、それぞれ外部端子18より面積が広く、かつ半導体素子用めっき部15側に向けて徐々に先細となっている。

0067

このような外部端子71は、例えばグランド(GND)端子として用いることができる。また、このような比較的大型の外部端子71を用いることにより、半導体装置20Aを実装基板45に実装する際、はんだ部41を用いて外部端子71を実装基板45に対して強固に連結することができ、半導体装置20Aに熱ストレスが加わった際の実装信頼性を更に向上させることができる。なお上述した外部端子71は、素子等との電気的な接続に用いず、半導体装置20Aの実装信頼性を向上させるアンカー部材としても利用可能である。

0068

なお、外部端子71は封止樹脂部23の4つの角部全てに設ける必要はなく、その一部の角部のみに設けても良い。

0069

(変形例2)
図10および図11は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Bを示している。すなわち図10は、半導体装置20Bの平面図(図3に対応する図)であり、図11は、半導体装置20Bの裏面図(図4に対応する図)である。

0070

図10および図11に示す半導体装置20B(変形例2)において、図1乃至図7に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部23は円柱形状を有している。この場合、封止樹脂部23の外面を構成する円と、円周C1とは、互いに同心円からなっている。

0071

このような半導体装置20Bを製造する場合、封止樹脂部23を形成する工程(図6(c)参照)において、円柱形状の金型を用いることにより、このような円柱状の封止樹脂部23を作製することができる。

0072

この場合、封止樹脂部23が平面から見て円形状からなっているので、半導体装置20Bに熱が加わった際、半導体装置20Bと実装基板45との熱膨張係数の相違による熱応力を周方向均一に分散させることができ、半導体装置20Bの実装信頼性を更に向上させることができる。

0073

(変形例3)
図12乃至図14は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Cを示している。
すなわち図12は、半導体装置20Cの断面図(図2に対応する図)であり、図13は、半導体装置20Cの平面図(図3に対応する図)であり、図14は、半導体装置20Cの裏面図(図4に対応する図)である。

0074

図12乃至図14に示す半導体装置20C(変形例3)において、図1乃至図7に示す実施の形態と異なり、各リード用めっき部16は、平面から見て複数(2つ)の円周C1およびC2のうちいずれかの円周上に配置されている。

0075

すなわち図13に示すように、各リード用めっき部16の内部端子17は、2つの円周C1およびC2のうちいずれか一方の円周上に配置されており、かつ千鳥状に配列されている。円周C1およびC2は、互いに同心円の関係にあり、その径は円周C1の方が大きい。

0076

同様に、図14に示す半導体装置20Cの裏面において、各リード用めっき部16の外部端子18は、2つの円周C1およびC2のうちいずれか一方の円周上に配置されており、かつ千鳥状に配列されている。

0077

なお、内部端子17および外部端子18の面積および形状は、それらが配置されている円周毎に異ならせても良い。

0078

このように各リード用めっき部16を複数の円周C1およびC2上に配置したことにより、半導体装置20Cに熱ストレスが加わった際の実装信頼性を向上させることができるとともに、半導体装置20Cの裏面において外部端子18を効率良く配置することができ、半導体素子21の多ピン化に対応することができる。

0079

(変形例4)
図15および図16は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Dを示している。すなわち図15は、半導体装置20Dの平面図(図3に対応する図)であり、図16は、半導体装置20Dの裏面図(図4に対応する図)である。

0080

図15および図16に示す半導体装置20D(変形例4)は、図8および図9に示す変形例1と、図12乃至図14に示す変形例3とを組合せたものである。

0081

すなわち、図15および図16に示す半導体装置20Dにおいて、封止樹脂部23の4つの角部に、それぞれ平面略卵形状の外部端子71(追加の外部端子)が配置されている。また、各リード用めっき部16は、平面から見て2つの円周C1およびC2のうちいずれかの円周上に配置されている。なお上述した外部端子71は、素子等との電気的な接続に用いず、半導体装置20Aの実装信頼性を向上させるアンカー部材としても利用可能である。

0082

(変形例5)
図17および図18は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Eを示している。すなわち図17は、半導体装置20Eの平面図(図3に対応する図)であり、図18は、半導体装置20Eの裏面図(図4に対応する図)である。

0083

図17および図18に示す半導体装置20E(変形例5)は、図10および図11に示す変形例2と、図12乃至図14に示す変形例3とを組合せたものである。

0084

すなわち、図17および図18に示す半導体装置20Eにおいて、封止樹脂部23は、円柱形状を有している。また、各リード用めっき部16は、平面から見て2つの円周C1およびC2のうちいずれかの円周上に配置されている。

0085

(変形例6)
図19乃至図21は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Fを示している。
すなわち図19は、半導体装置20Fの断面図(図2に対応する図)であり、図20は、半導体装置20Fの平面図(図3に対応する図)であり、図21は、半導体装置20Fの裏面図(図4に対応する図)である。

0086

図19乃至図21に示す半導体装置20F(変形例6)において、図1乃至図7に示す実施の形態と異なり、各リード用めっき部16は、平面から見て複数(3つ)の円周C1、C2およびC3のうちいずれかの円周上に配置されている。

0087

すなわち図20に示すように、各リード用めっき部16の内部端子17は、3つの円周C1、C2およびC3のうちいずれかの円周上に配置されており、かつ千鳥状に配列されている。円周C1、C2およびC3は、互いに同心円の関係にあり、その径は円周C3、C2、C1という順に大きくなっている。

0088

同様に、図21に示す半導体装置20Fの裏面において、各リード用めっき部16の外部端子18は、3つの円周C1、C2およびC3のうちいずれかの円周上に配置されており、かつ千鳥状に配列されている。

0089

なお、内部端子17および外部端子18を4つ以上の円周上に配置することも考えられる。また、内部端子17および外部端子18の面積および形状は、それらが配置されている円周毎に異ならせても良い。

0090

このように各リード用めっき部16を複数の円周C1、C2およびC3上に配置したことにより、半導体装置20Fに熱ストレスが加わった際の実装信頼性を向上させることができるとともに、半導体装置20Fの裏面において外部端子18を効率良く配置することができ、半導体素子21の多ピン化に対応することができる。

0091

(変形例7)
図22および図23は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Gを示している。すなわち図22は、半導体装置20Gの平面図(図3に対応する図)であり、図23は、半導体装置20Gの裏面図(図4に対応する図)である。

0092

図22および図23に示す半導体装置20G(変形例7)は、図8および図9に示す変形例1と、図19乃至図21に示す変形例6とを組合せたものである。

0093

すなわち、図22および図23に示す半導体装置20Gにおいて、封止樹脂部23の4つの角部に、それぞれ平面略卵形状の外部端子71(追加の外部端子)が配置されている。また、各リード用めっき部16は、平面から見て3つの円周C1、C2およびC3のうちいずれかの円周上に配置されている。なお上述した外部端子71は、素子等との電気的な接続に用いず、半導体装置20Aの実装信頼性を向上させるアンカー部材としても利用可能である。

0094

(変形例8)
図24および図25は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Hを示している。すなわち図24は、半導体装置20Hの平面図(図3に対応する図)であり、図25は、半導体装置20Hの裏面図(図4に対応する図)である。

0095

図24および図25に示す半導体装置20H(変形例8)は、図10および図11に示す変形例2と、図19乃至図21に示す変形例6とを組合せたものである。

0096

すなわち、図24および図25に示す半導体装置20Hにおいて、封止樹脂部23は、円柱形状を有している。また、各リード用めっき部16は、平面から見て3つの円周C1、C2およびC3のうちいずれかの円周上に配置されている。

0097

(変形例9)
図26および図27は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Iを示している。すなわち図26は、半導体装置20Iの平面図(図3に対応する図)であり、図27は、半導体装置20Iの裏面図(図4に対応する図)である。

0098

図26および図27に示す半導体装置20I(変形例9)は、図12乃至図14に示す半導体装置20C(変形例3)において、各リード用めっき部16を平面円形状としたものである。

0099

なお、他の半導体装置(図1乃至図4図8乃至図11図15乃至図30)についても、各リード用めっき部16を平面円形状としても良い。

0100

(変形例10)
図28は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Jを示している。すなわち図28は、半導体装置20Jの断面図(図2に対応する図)である。

0101

図28に示す半導体装置20J(変形例10)において、図1乃至図7に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部23は、半導体素子21および半導体素子21周囲に設けられた中央領域24と、中央領域24周縁に位置する周縁領域25とを有しており、中央領域24の厚みは、周縁領域25の厚みより厚くなっている。

0102

この場合、封止樹脂部23の中央領域24は、截頭円錐形状からなっており、中央領域24の側面はテーパー形状となっている。また、周縁領域25は、平面矩形形状からなっていてもよく、平面円形状または平面多角形形状からなっていても良い。なお、中央領域24の形状は、截頭円錐形状に限らず、例えば円柱形状、ドーム形状または截頭多角錐形状としても良い。

0103

このような半導体装置20Jを製造する場合、封止樹脂部23を形成する工程(図6(c)参照)において、截頭円錐形状の金型を用いることにより、このような截頭円錐形状の封止樹脂部23を作製することができる。

0104

このほかの構成は、図1乃至図7に示す実施の形態と略同一である。

0105

このように、封止樹脂部23の中央領域24の厚みを周縁領域25より厚くすることにより、熱膨張係数が相対的に低い封止樹脂部23の体積を減らしている。このことにより、半導体装置20全体の熱膨張係数を実装基板45の熱膨張係数に近づけることができるので、半導体装置20に熱が加わった際の熱応力を軽減し、実装信頼性を向上させることができる。また、中央領域24を厚くし、周縁領域25を薄くしたことにより、封止樹脂部23が熱収縮したときのそり低減を図ることができる。

0106

なお、図8乃至図11に示す変形例1または2と、図28に示す変形例10とを組合せることも可能である。

0107

(変形例11)
図29は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Kを示している。すなわち図29は、半導体装置20Kの断面図(図2に対応する図)である。

0108

図29に示す半導体装置20K(変形例11)は、図12乃至図14に示す変形例3と、図28に示す変形例10とを組合せたものである。

0109

すなわち、図29に示す半導体装置20Kにおいて、中央領域24の厚みは、周縁領域25の厚みより厚くなっている。また、各リード用めっき部16は、平面から見て2つの円周C1およびC2のうちいずれかの円周上に配置されている。

0110

なお、図15乃至図18に示す変形例4または5と、図28に示す変形例10とを組合せることも可能である。

0111

(変形例12)
図30は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Lを示している。すなわち図30は、半導体装置20Lの断面図(図2に対応する図)である。

0112

図30に示す半導体装置20L(変形例12)は、図19乃至図21に示す変形例6と、図28に示す変形例10とを組合せたものである。

0113

すなわち、図30に示す半導体装置20Lにおいて、中央領域24の厚みは、周縁領域25の厚みより厚くなっている。また、各リード用めっき部16は、平面から見て3つの円周C1、C2およびC3のうちいずれかの円周上に配置されている。

0114

なお、図22乃至図25に示す変形例7または8と、図28に示す変形例10とを組合せることも可能である。

0115

(変形例13)
図31は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Mを示している。図31は、半導体装置20Mの断面図(図2に対応する図)である。

0116

図31に示す半導体装置20M(変形例13)において、図1乃至図7に示す実施の形態と異なり、封止樹脂部23の断面形状は、台形形状を有している。このような半導体装置20Mを製造する場合、封止樹脂部23を形成する工程(図6(c)参照)において、各半導体装置20Mに対応する個々の金型を用いることにより、このような形状の封止樹脂部23を作製することができる(個別モールドタイプ)。

0117

このように、封止樹脂部23の断面形状を台形形状にすることにより、熱膨張係数が相対的に低い封止樹脂部23の体積を減らしている。このことにより、半導体装置20M全体の熱膨張係数を実装基板45(図7参照)の熱膨張係数に近づけることができるので、半導体装置20Mに熱が加わった際の熱応力を軽減し、実装信頼性を向上させることができる。

0118

(変形例14)
図32および図33は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Nを示している。すなわち図32は、半導体装置20Nの平面図(図3に対応する図)であり、図33は、半導体装置20Nの裏面図(図4に対応する図)である。

0119

図32および図33に示す半導体装置20N(変形例14)は、図8および図9に示す変形例1において、外部端子71(追加の外部端子)を、封止樹脂部23の4つの角部側から、各リード用めっき部16が配置された円周C1上まで径方向内側に延ばしたものである。

0120

このように、外部端子71(追加の外部端子)がリード用めっき部16近傍まで延びていることにより、リード用めっき部16に対する実装ストレスをさらに緩和することができる。

0121

(変形例15)
図34および図35は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Pを示している。すなわち図34は、半導体装置20Pの平面図(図3に対応する図)であり、図35は、半導体装置20Pの裏面図(図4に対応する図)である。

0122

図34および図35に示す半導体装置20P(変形例15)は、図15および図16に示す変形例4において、外部端子71(追加の外部端子)を、封止樹脂部23の4つの角部側から、各リード用めっき部16が配置された円周のうち最も内側の円周C2上まで径方向内側に延ばしたものである。

0123

このように、外部端子71(追加の外部端子)がリード用めっき部16近傍まで延びていることにより、リード用めっき部16に対する実装ストレスをさらに緩和することができる。

0124

(変形例16)
図36および図37は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Qを示している。すなわち図36は、半導体装置20Qの平面図(図3に対応する図)であり、図37は、半導体装置20Qの裏面図(図4に対応する図)である。

0125

図36および図37に示す半導体装置20Q(変形例16)は、図22および図23に示す変形例7において、外部端子71(追加の外部端子)を、封止樹脂部23の4つの角部側から、各リード用めっき部16が配置された円周のうち最も内側の円周C3上まで径方向内側に延ばしたものである。

0126

このように、外部端子71(追加の外部端子)がリード用めっき部16近傍まで延びていることにより、リード用めっき部16に対する実装ストレスをさらに緩和することができる。

0127

(変形例17)
図38および図39は、本実施の形態の一変形例による半導体装置20Rを示している。すなわち図38は、半導体装置20Rの平面図(図3に対応する図)であり、図39は、半導体装置20Rの断面図(図2に対応する図)である。

0128

図38および図39に示す半導体装置20R(変形例17)において、複数のリード用めっき部16のうち少なくとも1つの上面に、外部突出端子65が形成されている。外部突出端子65は、封止樹脂部23に形成された開口部23aから露出し形成され、半導体装置20Rの上面からの接続を可能としている。なお外部突出端子65には、はんだやAgペーストなど一般的な接続材を用いることが可能である。

0129

このように、外部突出端子65がリード用めっき部16の上面に形成されることにより、図39に示すように、下方の半導体装置20Rの外部突出端子65を、上方の半導体装置20Rの外部端子18に接続することができる。これにより、複数の半導体装置20Rを上下に積層することが可能となる。

0130

上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

0131

15半導体素子用めっき部
16リード用めっき部
17内部端子
18外部端子
20、20A〜20R半導体装置
21半導体素子
22ボンディングワイヤ(導電部)
23封止樹脂部
45 実装基板

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 新電元工業株式会社の「 電子モジュール」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題・解決手段】電子モジュールは、第一基板11と、前記第一基板11の一方側に設けられた第一電子素子13と、前記第一電子素子13の一方側に設けられた第二基板21と、前記第一基板11から一方側に延びて前... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 半導体装置およびその製造方法」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題・解決手段】半導体装置(101)において、放熱部材(200)はパワーモジュール(100)に接続される。金属部品(4)には複数の凹部または凸部のいずれか一方が、放熱部材(200)には複数の凹部また... 詳細

  • 日産化学株式会社の「 LED用封止材組成物」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題】LED用封止材組成物、当該組成物を硬化して得られる硬化物、及び当該硬化物によりLED素子が封止されたLED装置の提供。【解決手段】(A)下記式(1)で表される3種の構造単位を有し、ケイ素原子と... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ