JP3556834B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【技術分野】
本願発明は、回路基板などの所望部分にハンダリフロー法を用いて面実装できるように構成された半導体装置に関する。
【0002】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置の一例としては、図11に示すように、LEDチップ1fを用いた光源装置として構成されたものがある。この光源装置は、チップ状の基板96の上面部にLEDチップ1fおよびこれに導通するワイヤWをボンディングし、それらをエポキシ樹脂などの透明樹脂97によって被覆した構造である。
【0003】
ところが、このような構成の光源装置は、チップ状の基板96の外面に面実装用の端子部やそれに導通した導電配線部(図示略)を形成しなければならず、そのための作業が非常に煩雑である。したがって、上記構成の光源装置では、金属板を打ち抜きプレスした製造用フレームから製造されるいわゆるフレームタイプの半導体装置と比較すると、その生産性はかなり悪く、その製造コストが高価になるという難点がある。
【0004】
そこで、本願発明者らは、LEDチップを用いた光源装置についても、図10に示す半導体装置Bのように、いわゆるフレームタイプの半導体装置として構成することを、本願発明に先立って着想した。すなわち、この半導体装置Bは、LEDチップ1eを搭載した第1のリード91a、上記LEDチップ1eとワイヤWを介して接続された第2のリード91b、および上記LEDチップ1eおよびワイヤWを封入した透明な樹脂パッケージ92を具備している。上記第1のリード91aおよび第2のリード91bのそれぞれには、樹脂パッケージ92の側面部92a,92bからその外部に延出した外部リード部93a,93bが設けられており、これら外部リード部93a,93bの先端部分が面実装用の端子部94a,94bとされている。ただし、これらの端子部94a,94bの下向き面は、上記樹脂パッケージ92の底面部92cと同等高さ、またはそれよりも低い高さに設定する必要がある。このため、上記半導体装置Bでは、上記外部リード部93a,93bには、樹脂パッケージ92の上下厚み方向に起立した起立部95a,95bが形成された構成となる。
【0005】
このような構成の半導体装置Bは、第1のリード91aや第2のリード91bの原型となる部分を備えた製造用フレームを利用して能率良く製造することができる。したがって、先の図11に示したものと比較すると、その生産能率をかなり向上させて、その製造コストを安価にすることができる。
【0006】
しかしながら、上記半導体装置Bでは、次に述べるように、ハンダリフロー法を用いた面実装作業を行う場合に、樹脂パッケージ92の熱膨張や収縮作用に起因して、ワイヤWに断線を生じる場合があり、その実用化が難しいものとなっていた。
【0007】
すなわち、ハンダリフロー法では、まず基板88の表面に設けられた導体パッド部87,87にクリームハンダを塗布した後に、そのクリームハンダ上に上記端子部94a,94bを重ね合わせるようにして上記基板88上に半導体装置Bをセッティングする。次いで、その基板88をリフロー炉に搬入させることによって、上記クリームハンダをたとえば240°C程度に加熱してからその後冷却させる。ただし、このような加熱工程および冷却工程時には樹脂パッケージ92が膨張および収縮を行う。その一方、樹脂パッケージ92としては、材料コストが比較的安価である点、ならびにトランスファ成形法による樹脂モールド作業が容易であるなどの観点から、エポキシ樹脂が多用されているが、フィラを含有しない透明エポキシ樹脂の線膨張係数は、フィラを含有する黒色樹脂の線膨張係数と比較するとかなり大きく、むろん銅製などの第1のリード91aや第2のリード91bの線膨張係数よりも大きい。
【0008】
このため、ハンダペーストの加熱時には、樹脂パッケージ92の全体が符号Naの仮想線に示すように大きく熱膨張する現象を生じる。ただし、この加熱時においては、端子部94a,94bは、未だ導体パッド部87,87には固定されておらず、フリーの状態にある。したがって、上記樹脂パッケージ92の熱膨張時には、矢印Nb,Nbに示すように、2本のリード91a,91bが互いに離反する方向へ移動する事態を生じる。上記樹脂パッケージ92の熱膨張時の各所の変位量は、樹脂パッケージ92の中央部ほど小さく、その端部になるほど大きくなるため、上記図10に示す半導体装置Bの断面部分では、樹脂パッケージ2の側面部92a,92cの位置の変位量が最も大きくなる。
【0009】
これに対し、上記半導体装置Bは、2本のリード91a,91bがいずれも樹脂パッケージ92の幅方向に延びており、それらの一部は、樹脂パッケージ92の幅方向最端部の2つの側面部92a,92bからその外部に延出している。したがって、上記半導体装置Bでは、2本のリード91a,91bが樹脂パッケージ92の最も大きく変位する部分の影響を受け易く、これら2本のリード91a,91bを互いに離反する方向に大きく移動させようとする力が発生し易くなっていた。その結果、上記2本のリード91a,91b間に接続されているワイヤWに大きな引張力が生じ、このワイヤWが断線する場合があった。とくに、上記半導体装置Bでは、2本のリード91a,91bに起立部95a,95bを設けているが、これらの起立部95a,95bに樹脂パッケージ92の側面部92a,92bが広い面積で接触すると、2本のリード91a,91bは樹脂パッケージ92から大きな力をより受け易くなり、その移動量が大きくなるために、上記ワイヤWが一層断線し易くなっていたのである。
【0010】
また、上記半導体装置Bでは、樹脂パッケージ92の熱膨張時において仮にワイヤWが断線しなくても、次に述べるように、ハンダの冷却工程においてワイヤWに断線を生じる場合もあった。すなわち、溶融したハンダが固化する温度はたとえば183°Cであるのに対し、上記樹脂パッケージ92のガラス転移温度はそれよりも低温であり、たとえばフィラを含有しない透明エポキシ樹脂のガラス転移温度は120°C程度である。このため、溶融ハンダの冷却工程では、2本のリード91a,91bが基板88にハンダ付けされて固定された後においても、上記樹脂パッケージ92はかなり収縮する。また、その際の樹脂パッケージ92の各部の変位量は、やはりこの樹脂パッケージ92の幅方向端部になるほど大きい。ところが、上記半導体装置Bでは、既述したとおり、樹脂パッケージ92の熱膨張時において2本のリード91a,91bが互いに離反する方向へ大きく移動しているため、樹脂パッケージ92の収縮時においてはそれら2本のリード91a,91bがその分だけ樹脂パッケージ92の幅方向端部寄りに位置することとなる。したがって、2本のリード91a,91bにボンディングされているLEDチップ1eやワイヤWには、樹脂パッケージ92が収縮する際に大きな応力が作用し易くなり、上記ワイヤWが断線し易くなっていたのである。
【0011】
このような実情のため、従来では、上記図10に示した構造をもつ半導体装置Bの実用化が困難となっていた。
【0012】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、いわゆるフレームタイプの半導体装置をハンダリフロー法を用いて基板などの所望箇所に面実装するときに、その樹脂パッケージに大きな熱膨張や収縮を生じる事態を生じてもそれに起因してワイヤが断線しないようにすることをその課題としている。
【0013】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【0014】
本願発明によって提供される半導体装置は、半導体チップを搭載した第1の導体と、上記半導体チップとワイヤを介して導通接続された第2の導体と、上記半導体チップと上記ワイヤとを封入した樹脂パッケージとを具備しているとともに、上記第1の導体と第2の導体とのそれぞれの一部は、上記樹脂パッケージの外部に位置する面実装用の端子部とされている、半導体装置であって、上記第1の導体と上記第2の導体との少なくとも一方は、上記樹脂パッケージの内部から底面部に向けて延びた延伸部と、この延伸部に屈曲して繋がった屈曲部とを有し、この屈曲部が上記樹脂パッケージの底面部からその外部に露出して面実装用の端子部とされており、上記延伸部は、厚みよりも幅の方が大きい板状であり、この延伸部の幅方向は上記ワイヤが延びる方向と一致していることに特徴づけられる。
【0016】
本願発明では、第1の導体と第2の導体との少なくとも一方を樹脂パッケージの底面部から外部に一部露出させることにより、この露出部分を面実装用の端子部としている。このため、第1の導体と第2の導体との少なくとも一方については、樹脂パッケージの底面部と略同等高さの面実装用の端子部を形成する手段として、その導体の一部を樹脂パッケージの側面部からその外部に露出させた上でその露出部分に樹脂パッケージの厚み方向に起立した起立部を設けるような必要はなくなり、上記導体が樹脂パッケージの幅方向端部領域やその側方外部に大きなウエイトを占めて存在しないものとすることができる。したがって、本願発明では、ハンダリフロー法を用いてこの半導体装置の面実装作業を行う際の加熱工程において、上記樹脂パッケージが熱膨張しても、上記第1の導体と第2の導体との少なくとも一方については、その樹脂パッケージの幅方向端部領域の大きな変位の影響を受け難くすることができ、第1の導体と第2の導体とが互いに離反する方向へ大きく移動しないようにすることができる。その結果、それら第1の導体と第2の導体との間に繋がれているワイヤに大きな引張力が生じないようにでき、ワイヤの断線を防止することが可能となる。また、樹脂パッケージの熱膨張時における第1の導体と第2の導体との移動量を小さくできれば、その後の冷却工程において上記樹脂パッケージが収縮するときに、その収縮量が多い樹脂パッケージの幅方向端部の影響を受け難くすることができ、やはりワイヤの断線を防止することが可能となる。したがって、本願発明によれば、ワイヤ接続が適切になされている品質の良い半導体装置を提供することができる。むろん、本願発明によって提供される半導体装置は、薄肉金属板を打ち抜きプレスした製造用フレームを利用して製造することが可能ないわゆるフレームタイプの半導体装置であるから、その生産性も高いものにできる。
【0017】
さらに、本願発明では、第1の導体と第2の導体との少なくとも一方については、樹脂パッケージの側面部からその側方に大きくはみ出した恰好に形成する必要はない。このため、半導体装置の横幅を小さくし、その小型化が図ることができるという効果も得られる。
【0018】
本願発明の好ましい実施の形態では、上記第2の導体が、上記延伸部および上記屈曲部を備えた構成とされており、上記第1の導体は、上記半導体チップの全体または一部を囲む凹面状の内壁面を有する略カップ状または略受け皿状の補助部を有しており、かつこの補助部の底部は、上記樹脂パッケージの底面部からその外部に露出した面実装用の端子部とされている構成とすることができる。
【0019】
このような構成によれば、第1の導体に設けられている所定形状の補助部の底部が樹脂パッケージの底面部からその外部に露出した面実装用の端子部とされているが、上記第1の導体に搭載されている半導体チップは、上記補助部の凹面状の内壁面によって囲まれているために、上記半導体チップの保護を上記補助部によって適切に図ることができるとともに、上記樹脂パッケージ内への上記半導体チップの封入状態も確実なものにしておくことができる。さらに、たとえば半導体チップとしてLEDチップなどの発光機能を有するものを用いることによって、本願発明によって提供される半導体装置を光源装置として構成する場合には、その半導体チップから種々の方向に発せられる光の多くを上記補助部の凹面状の内壁面を利用して一定方向または略一定方向に反射させるようなことも可能となり、その発光効率を高めるのに有利となる。また、たとえばシリコーン樹脂などの被覆材によって上記半導体チップを被覆する処理を施すことにより、樹脂パッケージに対して外部から機械的な力が作用した場合にその力が半導体チップに直接作用することを防止できるように構成する場合には、流動性をもたせた被覆材を上記補助部の凹状部によって形成された凹部に充填させて、上記被覆材の垂れ流れなどを防止することも可能となり、上記半導体チップの被覆処理を能率良く行うことが可能となる。
【0020】
本願発明のその他の特徴および利点は、次の発明の実施の形態の説明から、より明かになるであろう。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0022】
図1は、本願発明が適用された半導体装置の一例を示す斜視図である。図2は、図1のII−II断面図である。図3(a)は、図1に示す半導体装置の製造に用いられる製造用フレームの一例を示す説明図であり、図3(b)は、その製造用フレームの中間品を示す説明図である。図4および図5は、図1に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【0023】
図1および図2において、この半導体装置Aは、面実装型の光源装置として構成されている。この半導体装置Aは、発光機能を備えた光半導体チップとしてのLEDチップ1、金線などのワイヤW、樹脂パッケージ2、第1の導体3a、および第2の導体3bを具備して構成されている。
【0024】
上記樹脂パッケージ2は、全体の形状が略直方体状であり、LEDチップ1から発せられた光をこの樹脂パッケージ2の外部に出射可能なたとえばフィラを含有しない透明なエポキシ樹脂製である。
【0025】
上記第1の導体3aおよび第2の導体3bは、図3において後述する製造フレーム7から形成されたものである。上記第1の導体3aは、平板状の小片部30の一端に補助部4を一体的に連設した構成を有している。この補助部4は、上向き開口状の凹部40を形成するようにその全体形状が略カップ状または略受け皿状に形成されており、平面視略円形状の底部41の全周囲に起立状の周壁部42が連設された構造を有している。上記補助部4は、その大部分が上記樹脂パッケージ2内に埋没しているが、その底部41は上記樹脂パッケージ2の底面部2bからその外部に露出しており、この露出部分が面実装用の第1の端子部5aとされている。この第1の端子部5aの下向きの外表面は、上記樹脂パッケージ2の底面部2bと略同一高さに位置し、かつその底面2bと略平行である。上記小片部30は、上記補助部4の周壁部42から上記樹脂パッケージ2の側面部2cに向けて延びているが、この小片部30は上記側面部2cからその外方には大きく突出しないように形成されている。
【0026】
上記第2の導体3bは、図1によく表れているように、その断面形状は略コ字状であり、ワイヤWの一端がボンディング(セカンドボンディング)された上片部31、この上片部31の一側縁から下方に垂下した延伸部32、およびこの延伸部32の下端部に屈曲して繋がった屈曲部33のそれぞれが一体形成された構成を有している。上記第2の導体3bは、上記第1の導体3aと適当な間隔を隔てるように配されて、その大部分が上記樹脂パッケージ2内に埋没しているが、上記屈曲部33については上記樹脂パッケージ2の底面部2bからその外部に露出しており、この露出部分が面実装用の第2の端子部5bとされている。この第2の端子部5bも、上記第1の端子部5aと同様に、その下向きの外表面は、上記樹脂パッケージ2の底面部2bと略同一高さに位置し、かつその底面2bと略平行である。なお、上記上片部31の一端部は、樹脂パッケージ2の側面部2dに到達しているが、その外方には大きく突出しないよう形成されている。
【0027】
上記LEDチップ1は、上記補助部4の凹部40内に配置され、その底部41の上面の略中央部に導電接着剤などを用いてボンディングされている。これにより、上記凹部40の内壁面43は、上記LEDチップ1の底面部分と周側面の全周とのそれぞれに対向しており、上記LEDチップ1から発せられた光を上方に向けて反射可能な凹面状の光反射面とされている。なお、上記内壁面43の光の反射率を高めることを目的として、この内壁面43に白色塗装を施したり、あるいは補助部4の外表面よりも光沢のある金属膜を形成するといった手段を採用してもかまわない。
【0028】
上記LEDチップ1の上面の電極部にはワイヤWの他端がボンディング(ファーストボンディング)が施されている。上記補助部4の凹部40には、透明で軟質な被覆材6が充填されており、この被覆材6によってLEDチップ1の全体およびこのLEDチップ1とワイヤWとのボンディング部分とが被覆されている。上記被覆材6は、たとえばシリコーン樹脂であり、流動性を有する状態で上記凹部40内に充填された後に加熱などによってゴム状にされたものである。
【0029】
上記半導体装置Aは、図3(a)に示すような製造用フレーム7を用いることにより、以下のような工程を経て製造される。
【0030】
上記製造用フレーム7は、銅板などの薄肉金属板を打ち抜きプレスして形成されたものであり、一定方向に延びる一対のサイドフレーム71,71、これら一対のサイドフレーム71,71からそれらの内方に延出して対をなすリード部72a,72b、および上記サイドフレーム71,71どうしを繋ぐクロスフレーム72を具備している。上記製造用フレーム7は、図3(a)の符号Lで示す区間の構成をその長手方向に連続して繰り返し有するものである。
【0031】
上記リード部72aは、上記第1の導体3aを形成するための部分であり、その先端部には上記補助部4が一体形成されている。この補助部4は、上記製造用フレーム7を成形するときのプレス加工によって形成することが可能である。また、上記リード72bは、上記第2の導体3bを形成するための部分であり、その先端部には上記上片部31、延伸部32、および屈曲部33に相当する部分が設けられている。延伸部32や屈曲部33を形成するためには、そのためのリード長さを確保する必要があるが、これはたとえば図3(b)に示す製造用フレーム7’のように、リード72bの先端部にそのリード72bが延びる方向と直交する部分73を形成しておき、この部分73に折り曲げ加工を施すことによって上記延伸部32や屈曲部33を形成するようにすればよい。このような手段を採用すれば、補助部4を形成するためのリード部72aの寸法も充分に確保できる。むろん、これに代えて、リード部72a,72bのそれぞれが互いに干渉し合うことなくそれらの寸法を確保できるように、それらリード部72a,72bをそれらが延びる方向とは交差する方向に互いに位置ずれさせる手段を採用することもできる。
【0032】
図4に示すように、上記製造用フレーム7の補助部4にはLEDチップ1をボンディングした後に、このLEDチップ1とリード部72bとをワイヤWを用いて結線するワイヤボンディング作業を行う。その後は、図5に示すように、上記LEDチップ1の上方から流動性をもたせた被覆材6を滴下し、この被覆材6によってLEDチップ1の被覆作業を行う。その際、上記被覆材6は、補助部4の凹部40内に充填することができる。したがって、この被覆材6がリード部72aの下方に不用意に垂れ落ちないようにすることができる。また、被覆材6を上記凹部40内に充填させれば、LEDチップ1の全体または略全体をその被覆材6中に浸漬させた状態にすることができ、さほど多量の被覆材6を用いなくてもLEDチップ1の被覆処理が効率良く行える。
【0033】
次いで、上記被覆材6を硬化させた後には、図5の符号Nで示す仮想線の部分を透明樹脂でモールドし、樹脂パッケージ2を成形する。このモールド工程は、いわゆるトランスファモールド法によって好適に行うことができるが、リード72aの補助部4の底部41とリード72bの上記屈曲部33に相当する部分とが樹脂パッケージ2の底部からその外部に露出するように行う。その後は、製造用フレーム7にいわゆるリードカット作業を施すが、このリードカット作業では、リード部72a,72bのうち樹脂パッケージ2の側面部2c,2dから突出している部分を全て切除する。これにより、上記図1および図2に示した面実装型光源装置としての半導体装置Aを得ることができる。
【0034】
次に、上記半導体装置Aの作用について説明する。
【0035】
まず、図2において、上記半導体装置Aをハンダリフロー法を用いて基板8に面実装する場合を説明する。この面実装作業では、基板8の導体パッド80,80にクリームハンダ81を塗布した後に、上記導体パッド80,80と面実装用の端子部5a,5bとを対向させるようにして半導体装置Aを基板8上に載置し、その状態で上記基板8をハンダリフロー炉内に搬入して加熱する。その加熱温度は、たとえば200〜250°C程度であるが、その際の加熱によって樹脂パッケージ2が,同図の符号N1で示す仮想線のように熱膨張する。この熱膨張による樹脂パッケージ2の各部の変位量は、樹脂パッケージ2の周縁部(図2の断面では側面部2c,2d)に近いほど大きくなり、側面部2c,2dの位置の変位量が最大となる。
【0036】
ところが、上記半導体装置Aでは、第1の導体3aおよび第2の導体3bは、樹脂パッケージ2の側面部2c,2dが外側方に広がるように変位するときに、これらの側面部2c,2dと対面接触して押圧される部分を有しない。上記側面部2c,2dには、第1の導体3aと第2の導体3bとのそれぞれの端部が存在しているものの、これらの端部は樹脂パッケージ2が膨張する方向と同方向に延び、しかも上記側面部2c,2dの外部には突出していないために、樹脂パッケージ2の膨張力をさほど有効には受けない。したがって、第1の導体3aと第2の導体3bが樹脂パッケージ2の熱膨張に伴って互いに離反し合う方向に大きく移動しないようにして、LEDチップ1とワイヤWとの移動量を少なくし、それらを樹脂パッケージ2の幅方向中央部寄りの位置に維持させておくことができる。このため、ワイヤWに大きな引張力が生じないようにでき、ワイヤWの断線を防止することができる。
【0037】
次いで、上記基板8がハンダリフロー炉から取り出されて冷却される工程においては、上記樹脂パッケージ2は収縮を開始し、第1の端子部5aおよび第2の端子部5bが固化したハンダによって基板8の導体パッド80,80に固定された後においても、上記樹脂パッケージ2の収縮はなおも継続して行われる。この樹脂パッケージ2の各部の収縮変位量は、やはり側面部2c,2dに近いほど大きく、幅方向中央部に近いほど少ない。これに対し、上記半導体装置Aでは、既述したとおり、樹脂パッケージ2の熱膨張時において第1の導体3aと第2の導体3bとが互いに離反する方向に大きく移動しておらず、LEDチップ1やワイヤWは、樹脂パッケージ2の幅方向中央部寄りに位置している。したがって、上記LEDチップ1やワイヤWは、これらが樹脂パッケージ2の中央部寄りに位置している分だけ樹脂パッケージ2の収縮の影響を受け難くなり、やはりワイヤWの断線が防止されることとなる。
【0038】
また、上記半導体装置Aでは、その使用に際してLEDチップ1を発光させたときには、このLEDチップ1の上面部から上方に向けて光が発せられることは勿論のこと、実際には、それ以外の部分からも種々の方向に光が発せられる。ところが、上記LEDチップ1の横方向や下方に向けて発せられた光は、補助部4の内壁面43によって上方に向けて反射される。したがって、樹脂パッケージ2の上面2aを通過してその外部に進行する光の量を多くすることができ、上面2aの輝度を高めることが可能となる。上記内壁面43を放物面とすれば、この内壁面43による集光効果をより高めることが可能であるが、上記内壁面43がそのような形状を有しない場合であっても、LEDチップ1からその横方向や下方向に進行する光がそのまま樹脂パッケージ2の周囲の側面などを通過して外部へ出射することを回避することができ、樹脂パッケージ2の上面2aの輝度を高めることができる。このように、上記補助部4は、面実装用の端子部として役立つばかりか、発光効率を高めるための光反射部としても役立たせることができる。さらには、既述した半導体装置Aの製造過程においてLEDチップ1を被覆材6によって被覆処理するときの被覆材6の受け部としても役立たせることができ、非常に便利である。むろん、LEDチップ1は、樹脂パッケージ2よりも弾性率の小さい被覆材6によって被覆されているために、樹脂パッケージ2に対してその外部から機械的な力が作用しても、その力がLEDチップ1に直接作用しないようにすることができ、LEDチップ1のより適切な保護も図れる。
【0039】
図6は、本願発明に係る半導体装置の他の例を示す断面図である。図7〜図9は、半導体装置の他の参考例を示す断面図である。なお、先の実施形態と同一部分は、同一符号で示し、その説明は省略する。
【0040】
図6に示す半導体装置Aaは、LEDチップ1を搭載した第1の導体3cを、第2の導体3bと同様な構成としたものである。すなわち、第1の導体3cには、LEDチップ1の搭載部分の近傍から樹脂パッケージ2の底面部2bに向けて延びた延伸部32cと、この延伸部32cに屈曲して繋がった屈曲部33cとが設けられており、上記屈曲部33cが樹脂パッケージ2の底面部2bからその外部に露出した面実装用の第1の端子部5cとされている。このように、本願発明では、第1の導体に略カップ状または略受け皿状の補助部を設けない構成としてもかまわない。
【0041】
図7に示す半導体装置Abは、第1の導体3dおよび第2の導体3eのそれぞれを断面コ字状に形成したものであるが、それらの延伸部32d,32eの位置や屈曲部33d,33eの屈曲方向を、図6に示した半導体装置Aaとは異なるものとしている。上記第1の導体3dや第2の導体3eをいわゆるリードフレームと称されるタイプの製造用フレームから形成する場合には、それら第1の導体3dや第2の導体3eとしてそれぞれ形成される一対のリード部分を互いに位置ずれさせて配置し、それら一対のリード部分どうしが互いに干渉し合わないようにすればよい。
【0042】
図8および図9に示す半導体装置Ac,Adは、いずれも第1の導体3aについては、先の図1および図2に示した半導体装置Aの第1の導体3aと同様な構成にしている一方、第2の導体3f,3gについては、樹脂パッケージ2の側面部2dから外部に露出させており、その露出部分の一部を樹脂パッケージ2の底面部2bと略同等高さに位置する面実装用の第2の端子部5f,5gとしている。半導体装置Adの第2の端子部5gは樹脂パッケージ2の幅方向側方に延びたかたちに設けられているが、これに対して半導体装置Acの第2の端子部5fは樹脂パッケージ2の底面部2bに重ねられている。したがって、半導体装置Acの方が全体の横幅を小さくでき、小型化が図れる。ただし、半導体装置Adは、第2の端子部5gが樹脂パッケージ2の側方にはみ出してはいるものの、その第1の導体3aについては樹脂パッケージ2の側方にはみ出していないために、全体の横幅が大きくなることを回避できる。
【0043】
上記半導体装置Ac,Adでは、第2の導体3f,3gについてはハンダリフロー法を用いた面実装作業時の樹脂パッケージ2の熱膨張や収縮の影響を受け易くなるものの、それと対をなす第1の導体3aについては、図1および図2において説明した半導体装置Aと同様に、樹脂パッケージ2の熱膨張や収縮の影響を受け難くすることができる。したがって、ハンダリフロー法を用いた面実装作業時においてワイヤWに大きな引張力などが生じ難いものにでき、やはりその断線を防止する効果が得られる。本願発明では、第1の導体と第2の導体との双方を樹脂パッケージの底面部から一部露出させるようにして、樹脂パッケージの側面部からはそれら導体の起立部などを備えた部分が一切外部に露出しないようにすることが好ましいが、上記半導体装置Ac,Adのように、第2の導体のみが樹脂パッケージの側面部から外部に露出した構造とされていてもかまわない。むろん、これとは反対に、第1の導体のみが樹脂パッケージの側面部から外部に露出した構造とされていてもかまわない。
【0044】
本願発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、上述した実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。
【0045】
上述の実施形態では、半導体チップとしてLEDチップが使用されているともに、樹脂パッケージの全体が透明とされた面実装型光源装置を構成した場合を具体例として説明しているが、本願発明はこれに限定されない。本願発明では、たとえば半導体チップとして、フォトダイオードまたはフォトトランジスタなどの半導体チップを用いることによって、可視光あるいは赤外光などの特定波長領域の光の感知を行うための受光センサとして構成することもできる。さらに、本願発明では、発光素子としての機能を発揮する半導体チップと、受光素子としての機能を発揮する半導体チップとを、互いに共通する1つの樹脂パッケージ内に埋設したフォトインタラプタとして構成することもできる。さらには、発光機能や受光機能とは異なる機能を発揮する半導体チップを用いた半導体装置として構成することもでき、この場合には必ずしも樹脂パッケージに透光性を具備させる必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明が適用された半導体装置の一例を示す斜視図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】(a)は、図1に示す半導体装置の製造に用いられる製造用フレームの一例を示す説明図であり、(b)は、その製造用フレームの中間品を示す説明図である。
【図4】図1に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【図5】図1に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【図6】本願発明に係る半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図7】半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図8】半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図9】半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図10】半導体装置の一例を示す断面図である。
【図11】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 LEDチップ(半導体チップ)
2 樹脂パッケージ
3a,3c,3d 第1の導体
3b 3e,3f,3g 第2の導体
4 補助部
5a〜5g 面実装用の端子部
43 内壁面
A,Aa〜Ad 半導体装置
【技術分野】
本願発明は、回路基板などの所望部分にハンダリフロー法を用いて面実装できるように構成された半導体装置に関する。
【0002】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置の一例としては、図11に示すように、LEDチップ1fを用いた光源装置として構成されたものがある。この光源装置は、チップ状の基板96の上面部にLEDチップ1fおよびこれに導通するワイヤWをボンディングし、それらをエポキシ樹脂などの透明樹脂97によって被覆した構造である。
【0003】
ところが、このような構成の光源装置は、チップ状の基板96の外面に面実装用の端子部やそれに導通した導電配線部(図示略)を形成しなければならず、そのための作業が非常に煩雑である。したがって、上記構成の光源装置では、金属板を打ち抜きプレスした製造用フレームから製造されるいわゆるフレームタイプの半導体装置と比較すると、その生産性はかなり悪く、その製造コストが高価になるという難点がある。
【0004】
そこで、本願発明者らは、LEDチップを用いた光源装置についても、図10に示す半導体装置Bのように、いわゆるフレームタイプの半導体装置として構成することを、本願発明に先立って着想した。すなわち、この半導体装置Bは、LEDチップ1eを搭載した第1のリード91a、上記LEDチップ1eとワイヤWを介して接続された第2のリード91b、および上記LEDチップ1eおよびワイヤWを封入した透明な樹脂パッケージ92を具備している。上記第1のリード91aおよび第2のリード91bのそれぞれには、樹脂パッケージ92の側面部92a,92bからその外部に延出した外部リード部93a,93bが設けられており、これら外部リード部93a,93bの先端部分が面実装用の端子部94a,94bとされている。ただし、これらの端子部94a,94bの下向き面は、上記樹脂パッケージ92の底面部92cと同等高さ、またはそれよりも低い高さに設定する必要がある。このため、上記半導体装置Bでは、上記外部リード部93a,93bには、樹脂パッケージ92の上下厚み方向に起立した起立部95a,95bが形成された構成となる。
【0005】
このような構成の半導体装置Bは、第1のリード91aや第2のリード91bの原型となる部分を備えた製造用フレームを利用して能率良く製造することができる。したがって、先の図11に示したものと比較すると、その生産能率をかなり向上させて、その製造コストを安価にすることができる。
【0006】
しかしながら、上記半導体装置Bでは、次に述べるように、ハンダリフロー法を用いた面実装作業を行う場合に、樹脂パッケージ92の熱膨張や収縮作用に起因して、ワイヤWに断線を生じる場合があり、その実用化が難しいものとなっていた。
【0007】
すなわち、ハンダリフロー法では、まず基板88の表面に設けられた導体パッド部87,87にクリームハンダを塗布した後に、そのクリームハンダ上に上記端子部94a,94bを重ね合わせるようにして上記基板88上に半導体装置Bをセッティングする。次いで、その基板88をリフロー炉に搬入させることによって、上記クリームハンダをたとえば240°C程度に加熱してからその後冷却させる。ただし、このような加熱工程および冷却工程時には樹脂パッケージ92が膨張および収縮を行う。その一方、樹脂パッケージ92としては、材料コストが比較的安価である点、ならびにトランスファ成形法による樹脂モールド作業が容易であるなどの観点から、エポキシ樹脂が多用されているが、フィラを含有しない透明エポキシ樹脂の線膨張係数は、フィラを含有する黒色樹脂の線膨張係数と比較するとかなり大きく、むろん銅製などの第1のリード91aや第2のリード91bの線膨張係数よりも大きい。
【0008】
このため、ハンダペーストの加熱時には、樹脂パッケージ92の全体が符号Naの仮想線に示すように大きく熱膨張する現象を生じる。ただし、この加熱時においては、端子部94a,94bは、未だ導体パッド部87,87には固定されておらず、フリーの状態にある。したがって、上記樹脂パッケージ92の熱膨張時には、矢印Nb,Nbに示すように、2本のリード91a,91bが互いに離反する方向へ移動する事態を生じる。上記樹脂パッケージ92の熱膨張時の各所の変位量は、樹脂パッケージ92の中央部ほど小さく、その端部になるほど大きくなるため、上記図10に示す半導体装置Bの断面部分では、樹脂パッケージ2の側面部92a,92cの位置の変位量が最も大きくなる。
【0009】
これに対し、上記半導体装置Bは、2本のリード91a,91bがいずれも樹脂パッケージ92の幅方向に延びており、それらの一部は、樹脂パッケージ92の幅方向最端部の2つの側面部92a,92bからその外部に延出している。したがって、上記半導体装置Bでは、2本のリード91a,91bが樹脂パッケージ92の最も大きく変位する部分の影響を受け易く、これら2本のリード91a,91bを互いに離反する方向に大きく移動させようとする力が発生し易くなっていた。その結果、上記2本のリード91a,91b間に接続されているワイヤWに大きな引張力が生じ、このワイヤWが断線する場合があった。とくに、上記半導体装置Bでは、2本のリード91a,91bに起立部95a,95bを設けているが、これらの起立部95a,95bに樹脂パッケージ92の側面部92a,92bが広い面積で接触すると、2本のリード91a,91bは樹脂パッケージ92から大きな力をより受け易くなり、その移動量が大きくなるために、上記ワイヤWが一層断線し易くなっていたのである。
【0010】
また、上記半導体装置Bでは、樹脂パッケージ92の熱膨張時において仮にワイヤWが断線しなくても、次に述べるように、ハンダの冷却工程においてワイヤWに断線を生じる場合もあった。すなわち、溶融したハンダが固化する温度はたとえば183°Cであるのに対し、上記樹脂パッケージ92のガラス転移温度はそれよりも低温であり、たとえばフィラを含有しない透明エポキシ樹脂のガラス転移温度は120°C程度である。このため、溶融ハンダの冷却工程では、2本のリード91a,91bが基板88にハンダ付けされて固定された後においても、上記樹脂パッケージ92はかなり収縮する。また、その際の樹脂パッケージ92の各部の変位量は、やはりこの樹脂パッケージ92の幅方向端部になるほど大きい。ところが、上記半導体装置Bでは、既述したとおり、樹脂パッケージ92の熱膨張時において2本のリード91a,91bが互いに離反する方向へ大きく移動しているため、樹脂パッケージ92の収縮時においてはそれら2本のリード91a,91bがその分だけ樹脂パッケージ92の幅方向端部寄りに位置することとなる。したがって、2本のリード91a,91bにボンディングされているLEDチップ1eやワイヤWには、樹脂パッケージ92が収縮する際に大きな応力が作用し易くなり、上記ワイヤWが断線し易くなっていたのである。
【0011】
このような実情のため、従来では、上記図10に示した構造をもつ半導体装置Bの実用化が困難となっていた。
【0012】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、いわゆるフレームタイプの半導体装置をハンダリフロー法を用いて基板などの所望箇所に面実装するときに、その樹脂パッケージに大きな熱膨張や収縮を生じる事態を生じてもそれに起因してワイヤが断線しないようにすることをその課題としている。
【0013】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【0014】
本願発明によって提供される半導体装置は、半導体チップを搭載した第1の導体と、上記半導体チップとワイヤを介して導通接続された第2の導体と、上記半導体チップと上記ワイヤとを封入した樹脂パッケージとを具備しているとともに、上記第1の導体と第2の導体とのそれぞれの一部は、上記樹脂パッケージの外部に位置する面実装用の端子部とされている、半導体装置であって、上記第1の導体と上記第2の導体との少なくとも一方は、上記樹脂パッケージの内部から底面部に向けて延びた延伸部と、この延伸部に屈曲して繋がった屈曲部とを有し、この屈曲部が上記樹脂パッケージの底面部からその外部に露出して面実装用の端子部とされており、上記延伸部は、厚みよりも幅の方が大きい板状であり、この延伸部の幅方向は上記ワイヤが延びる方向と一致していることに特徴づけられる。
【0016】
本願発明では、第1の導体と第2の導体との少なくとも一方を樹脂パッケージの底面部から外部に一部露出させることにより、この露出部分を面実装用の端子部としている。このため、第1の導体と第2の導体との少なくとも一方については、樹脂パッケージの底面部と略同等高さの面実装用の端子部を形成する手段として、その導体の一部を樹脂パッケージの側面部からその外部に露出させた上でその露出部分に樹脂パッケージの厚み方向に起立した起立部を設けるような必要はなくなり、上記導体が樹脂パッケージの幅方向端部領域やその側方外部に大きなウエイトを占めて存在しないものとすることができる。したがって、本願発明では、ハンダリフロー法を用いてこの半導体装置の面実装作業を行う際の加熱工程において、上記樹脂パッケージが熱膨張しても、上記第1の導体と第2の導体との少なくとも一方については、その樹脂パッケージの幅方向端部領域の大きな変位の影響を受け難くすることができ、第1の導体と第2の導体とが互いに離反する方向へ大きく移動しないようにすることができる。その結果、それら第1の導体と第2の導体との間に繋がれているワイヤに大きな引張力が生じないようにでき、ワイヤの断線を防止することが可能となる。また、樹脂パッケージの熱膨張時における第1の導体と第2の導体との移動量を小さくできれば、その後の冷却工程において上記樹脂パッケージが収縮するときに、その収縮量が多い樹脂パッケージの幅方向端部の影響を受け難くすることができ、やはりワイヤの断線を防止することが可能となる。したがって、本願発明によれば、ワイヤ接続が適切になされている品質の良い半導体装置を提供することができる。むろん、本願発明によって提供される半導体装置は、薄肉金属板を打ち抜きプレスした製造用フレームを利用して製造することが可能ないわゆるフレームタイプの半導体装置であるから、その生産性も高いものにできる。
【0017】
さらに、本願発明では、第1の導体と第2の導体との少なくとも一方については、樹脂パッケージの側面部からその側方に大きくはみ出した恰好に形成する必要はない。このため、半導体装置の横幅を小さくし、その小型化が図ることができるという効果も得られる。
【0018】
本願発明の好ましい実施の形態では、上記第2の導体が、上記延伸部および上記屈曲部を備えた構成とされており、上記第1の導体は、上記半導体チップの全体または一部を囲む凹面状の内壁面を有する略カップ状または略受け皿状の補助部を有しており、かつこの補助部の底部は、上記樹脂パッケージの底面部からその外部に露出した面実装用の端子部とされている構成とすることができる。
【0019】
このような構成によれば、第1の導体に設けられている所定形状の補助部の底部が樹脂パッケージの底面部からその外部に露出した面実装用の端子部とされているが、上記第1の導体に搭載されている半導体チップは、上記補助部の凹面状の内壁面によって囲まれているために、上記半導体チップの保護を上記補助部によって適切に図ることができるとともに、上記樹脂パッケージ内への上記半導体チップの封入状態も確実なものにしておくことができる。さらに、たとえば半導体チップとしてLEDチップなどの発光機能を有するものを用いることによって、本願発明によって提供される半導体装置を光源装置として構成する場合には、その半導体チップから種々の方向に発せられる光の多くを上記補助部の凹面状の内壁面を利用して一定方向または略一定方向に反射させるようなことも可能となり、その発光効率を高めるのに有利となる。また、たとえばシリコーン樹脂などの被覆材によって上記半導体チップを被覆する処理を施すことにより、樹脂パッケージに対して外部から機械的な力が作用した場合にその力が半導体チップに直接作用することを防止できるように構成する場合には、流動性をもたせた被覆材を上記補助部の凹状部によって形成された凹部に充填させて、上記被覆材の垂れ流れなどを防止することも可能となり、上記半導体チップの被覆処理を能率良く行うことが可能となる。
【0020】
本願発明のその他の特徴および利点は、次の発明の実施の形態の説明から、より明かになるであろう。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0022】
図1は、本願発明が適用された半導体装置の一例を示す斜視図である。図2は、図1のII−II断面図である。図3(a)は、図1に示す半導体装置の製造に用いられる製造用フレームの一例を示す説明図であり、図3(b)は、その製造用フレームの中間品を示す説明図である。図4および図5は、図1に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【0023】
図1および図2において、この半導体装置Aは、面実装型の光源装置として構成されている。この半導体装置Aは、発光機能を備えた光半導体チップとしてのLEDチップ1、金線などのワイヤW、樹脂パッケージ2、第1の導体3a、および第2の導体3bを具備して構成されている。
【0024】
上記樹脂パッケージ2は、全体の形状が略直方体状であり、LEDチップ1から発せられた光をこの樹脂パッケージ2の外部に出射可能なたとえばフィラを含有しない透明なエポキシ樹脂製である。
【0025】
上記第1の導体3aおよび第2の導体3bは、図3において後述する製造フレーム7から形成されたものである。上記第1の導体3aは、平板状の小片部30の一端に補助部4を一体的に連設した構成を有している。この補助部4は、上向き開口状の凹部40を形成するようにその全体形状が略カップ状または略受け皿状に形成されており、平面視略円形状の底部41の全周囲に起立状の周壁部42が連設された構造を有している。上記補助部4は、その大部分が上記樹脂パッケージ2内に埋没しているが、その底部41は上記樹脂パッケージ2の底面部2bからその外部に露出しており、この露出部分が面実装用の第1の端子部5aとされている。この第1の端子部5aの下向きの外表面は、上記樹脂パッケージ2の底面部2bと略同一高さに位置し、かつその底面2bと略平行である。上記小片部30は、上記補助部4の周壁部42から上記樹脂パッケージ2の側面部2cに向けて延びているが、この小片部30は上記側面部2cからその外方には大きく突出しないように形成されている。
【0026】
上記第2の導体3bは、図1によく表れているように、その断面形状は略コ字状であり、ワイヤWの一端がボンディング(セカンドボンディング)された上片部31、この上片部31の一側縁から下方に垂下した延伸部32、およびこの延伸部32の下端部に屈曲して繋がった屈曲部33のそれぞれが一体形成された構成を有している。上記第2の導体3bは、上記第1の導体3aと適当な間隔を隔てるように配されて、その大部分が上記樹脂パッケージ2内に埋没しているが、上記屈曲部33については上記樹脂パッケージ2の底面部2bからその外部に露出しており、この露出部分が面実装用の第2の端子部5bとされている。この第2の端子部5bも、上記第1の端子部5aと同様に、その下向きの外表面は、上記樹脂パッケージ2の底面部2bと略同一高さに位置し、かつその底面2bと略平行である。なお、上記上片部31の一端部は、樹脂パッケージ2の側面部2dに到達しているが、その外方には大きく突出しないよう形成されている。
【0027】
上記LEDチップ1は、上記補助部4の凹部40内に配置され、その底部41の上面の略中央部に導電接着剤などを用いてボンディングされている。これにより、上記凹部40の内壁面43は、上記LEDチップ1の底面部分と周側面の全周とのそれぞれに対向しており、上記LEDチップ1から発せられた光を上方に向けて反射可能な凹面状の光反射面とされている。なお、上記内壁面43の光の反射率を高めることを目的として、この内壁面43に白色塗装を施したり、あるいは補助部4の外表面よりも光沢のある金属膜を形成するといった手段を採用してもかまわない。
【0028】
上記LEDチップ1の上面の電極部にはワイヤWの他端がボンディング(ファーストボンディング)が施されている。上記補助部4の凹部40には、透明で軟質な被覆材6が充填されており、この被覆材6によってLEDチップ1の全体およびこのLEDチップ1とワイヤWとのボンディング部分とが被覆されている。上記被覆材6は、たとえばシリコーン樹脂であり、流動性を有する状態で上記凹部40内に充填された後に加熱などによってゴム状にされたものである。
【0029】
上記半導体装置Aは、図3(a)に示すような製造用フレーム7を用いることにより、以下のような工程を経て製造される。
【0030】
上記製造用フレーム7は、銅板などの薄肉金属板を打ち抜きプレスして形成されたものであり、一定方向に延びる一対のサイドフレーム71,71、これら一対のサイドフレーム71,71からそれらの内方に延出して対をなすリード部72a,72b、および上記サイドフレーム71,71どうしを繋ぐクロスフレーム72を具備している。上記製造用フレーム7は、図3(a)の符号Lで示す区間の構成をその長手方向に連続して繰り返し有するものである。
【0031】
上記リード部72aは、上記第1の導体3aを形成するための部分であり、その先端部には上記補助部4が一体形成されている。この補助部4は、上記製造用フレーム7を成形するときのプレス加工によって形成することが可能である。また、上記リード72bは、上記第2の導体3bを形成するための部分であり、その先端部には上記上片部31、延伸部32、および屈曲部33に相当する部分が設けられている。延伸部32や屈曲部33を形成するためには、そのためのリード長さを確保する必要があるが、これはたとえば図3(b)に示す製造用フレーム7’のように、リード72bの先端部にそのリード72bが延びる方向と直交する部分73を形成しておき、この部分73に折り曲げ加工を施すことによって上記延伸部32や屈曲部33を形成するようにすればよい。このような手段を採用すれば、補助部4を形成するためのリード部72aの寸法も充分に確保できる。むろん、これに代えて、リード部72a,72bのそれぞれが互いに干渉し合うことなくそれらの寸法を確保できるように、それらリード部72a,72bをそれらが延びる方向とは交差する方向に互いに位置ずれさせる手段を採用することもできる。
【0032】
図4に示すように、上記製造用フレーム7の補助部4にはLEDチップ1をボンディングした後に、このLEDチップ1とリード部72bとをワイヤWを用いて結線するワイヤボンディング作業を行う。その後は、図5に示すように、上記LEDチップ1の上方から流動性をもたせた被覆材6を滴下し、この被覆材6によってLEDチップ1の被覆作業を行う。その際、上記被覆材6は、補助部4の凹部40内に充填することができる。したがって、この被覆材6がリード部72aの下方に不用意に垂れ落ちないようにすることができる。また、被覆材6を上記凹部40内に充填させれば、LEDチップ1の全体または略全体をその被覆材6中に浸漬させた状態にすることができ、さほど多量の被覆材6を用いなくてもLEDチップ1の被覆処理が効率良く行える。
【0033】
次いで、上記被覆材6を硬化させた後には、図5の符号Nで示す仮想線の部分を透明樹脂でモールドし、樹脂パッケージ2を成形する。このモールド工程は、いわゆるトランスファモールド法によって好適に行うことができるが、リード72aの補助部4の底部41とリード72bの上記屈曲部33に相当する部分とが樹脂パッケージ2の底部からその外部に露出するように行う。その後は、製造用フレーム7にいわゆるリードカット作業を施すが、このリードカット作業では、リード部72a,72bのうち樹脂パッケージ2の側面部2c,2dから突出している部分を全て切除する。これにより、上記図1および図2に示した面実装型光源装置としての半導体装置Aを得ることができる。
【0034】
次に、上記半導体装置Aの作用について説明する。
【0035】
まず、図2において、上記半導体装置Aをハンダリフロー法を用いて基板8に面実装する場合を説明する。この面実装作業では、基板8の導体パッド80,80にクリームハンダ81を塗布した後に、上記導体パッド80,80と面実装用の端子部5a,5bとを対向させるようにして半導体装置Aを基板8上に載置し、その状態で上記基板8をハンダリフロー炉内に搬入して加熱する。その加熱温度は、たとえば200〜250°C程度であるが、その際の加熱によって樹脂パッケージ2が,同図の符号N1で示す仮想線のように熱膨張する。この熱膨張による樹脂パッケージ2の各部の変位量は、樹脂パッケージ2の周縁部(図2の断面では側面部2c,2d)に近いほど大きくなり、側面部2c,2dの位置の変位量が最大となる。
【0036】
ところが、上記半導体装置Aでは、第1の導体3aおよび第2の導体3bは、樹脂パッケージ2の側面部2c,2dが外側方に広がるように変位するときに、これらの側面部2c,2dと対面接触して押圧される部分を有しない。上記側面部2c,2dには、第1の導体3aと第2の導体3bとのそれぞれの端部が存在しているものの、これらの端部は樹脂パッケージ2が膨張する方向と同方向に延び、しかも上記側面部2c,2dの外部には突出していないために、樹脂パッケージ2の膨張力をさほど有効には受けない。したがって、第1の導体3aと第2の導体3bが樹脂パッケージ2の熱膨張に伴って互いに離反し合う方向に大きく移動しないようにして、LEDチップ1とワイヤWとの移動量を少なくし、それらを樹脂パッケージ2の幅方向中央部寄りの位置に維持させておくことができる。このため、ワイヤWに大きな引張力が生じないようにでき、ワイヤWの断線を防止することができる。
【0037】
次いで、上記基板8がハンダリフロー炉から取り出されて冷却される工程においては、上記樹脂パッケージ2は収縮を開始し、第1の端子部5aおよび第2の端子部5bが固化したハンダによって基板8の導体パッド80,80に固定された後においても、上記樹脂パッケージ2の収縮はなおも継続して行われる。この樹脂パッケージ2の各部の収縮変位量は、やはり側面部2c,2dに近いほど大きく、幅方向中央部に近いほど少ない。これに対し、上記半導体装置Aでは、既述したとおり、樹脂パッケージ2の熱膨張時において第1の導体3aと第2の導体3bとが互いに離反する方向に大きく移動しておらず、LEDチップ1やワイヤWは、樹脂パッケージ2の幅方向中央部寄りに位置している。したがって、上記LEDチップ1やワイヤWは、これらが樹脂パッケージ2の中央部寄りに位置している分だけ樹脂パッケージ2の収縮の影響を受け難くなり、やはりワイヤWの断線が防止されることとなる。
【0038】
また、上記半導体装置Aでは、その使用に際してLEDチップ1を発光させたときには、このLEDチップ1の上面部から上方に向けて光が発せられることは勿論のこと、実際には、それ以外の部分からも種々の方向に光が発せられる。ところが、上記LEDチップ1の横方向や下方に向けて発せられた光は、補助部4の内壁面43によって上方に向けて反射される。したがって、樹脂パッケージ2の上面2aを通過してその外部に進行する光の量を多くすることができ、上面2aの輝度を高めることが可能となる。上記内壁面43を放物面とすれば、この内壁面43による集光効果をより高めることが可能であるが、上記内壁面43がそのような形状を有しない場合であっても、LEDチップ1からその横方向や下方向に進行する光がそのまま樹脂パッケージ2の周囲の側面などを通過して外部へ出射することを回避することができ、樹脂パッケージ2の上面2aの輝度を高めることができる。このように、上記補助部4は、面実装用の端子部として役立つばかりか、発光効率を高めるための光反射部としても役立たせることができる。さらには、既述した半導体装置Aの製造過程においてLEDチップ1を被覆材6によって被覆処理するときの被覆材6の受け部としても役立たせることができ、非常に便利である。むろん、LEDチップ1は、樹脂パッケージ2よりも弾性率の小さい被覆材6によって被覆されているために、樹脂パッケージ2に対してその外部から機械的な力が作用しても、その力がLEDチップ1に直接作用しないようにすることができ、LEDチップ1のより適切な保護も図れる。
【0039】
図6は、本願発明に係る半導体装置の他の例を示す断面図である。図7〜図9は、半導体装置の他の参考例を示す断面図である。なお、先の実施形態と同一部分は、同一符号で示し、その説明は省略する。
【0040】
図6に示す半導体装置Aaは、LEDチップ1を搭載した第1の導体3cを、第2の導体3bと同様な構成としたものである。すなわち、第1の導体3cには、LEDチップ1の搭載部分の近傍から樹脂パッケージ2の底面部2bに向けて延びた延伸部32cと、この延伸部32cに屈曲して繋がった屈曲部33cとが設けられており、上記屈曲部33cが樹脂パッケージ2の底面部2bからその外部に露出した面実装用の第1の端子部5cとされている。このように、本願発明では、第1の導体に略カップ状または略受け皿状の補助部を設けない構成としてもかまわない。
【0041】
図7に示す半導体装置Abは、第1の導体3dおよび第2の導体3eのそれぞれを断面コ字状に形成したものであるが、それらの延伸部32d,32eの位置や屈曲部33d,33eの屈曲方向を、図6に示した半導体装置Aaとは異なるものとしている。上記第1の導体3dや第2の導体3eをいわゆるリードフレームと称されるタイプの製造用フレームから形成する場合には、それら第1の導体3dや第2の導体3eとしてそれぞれ形成される一対のリード部分を互いに位置ずれさせて配置し、それら一対のリード部分どうしが互いに干渉し合わないようにすればよい。
【0042】
図8および図9に示す半導体装置Ac,Adは、いずれも第1の導体3aについては、先の図1および図2に示した半導体装置Aの第1の導体3aと同様な構成にしている一方、第2の導体3f,3gについては、樹脂パッケージ2の側面部2dから外部に露出させており、その露出部分の一部を樹脂パッケージ2の底面部2bと略同等高さに位置する面実装用の第2の端子部5f,5gとしている。半導体装置Adの第2の端子部5gは樹脂パッケージ2の幅方向側方に延びたかたちに設けられているが、これに対して半導体装置Acの第2の端子部5fは樹脂パッケージ2の底面部2bに重ねられている。したがって、半導体装置Acの方が全体の横幅を小さくでき、小型化が図れる。ただし、半導体装置Adは、第2の端子部5gが樹脂パッケージ2の側方にはみ出してはいるものの、その第1の導体3aについては樹脂パッケージ2の側方にはみ出していないために、全体の横幅が大きくなることを回避できる。
【0043】
上記半導体装置Ac,Adでは、第2の導体3f,3gについてはハンダリフロー法を用いた面実装作業時の樹脂パッケージ2の熱膨張や収縮の影響を受け易くなるものの、それと対をなす第1の導体3aについては、図1および図2において説明した半導体装置Aと同様に、樹脂パッケージ2の熱膨張や収縮の影響を受け難くすることができる。したがって、ハンダリフロー法を用いた面実装作業時においてワイヤWに大きな引張力などが生じ難いものにでき、やはりその断線を防止する効果が得られる。本願発明では、第1の導体と第2の導体との双方を樹脂パッケージの底面部から一部露出させるようにして、樹脂パッケージの側面部からはそれら導体の起立部などを備えた部分が一切外部に露出しないようにすることが好ましいが、上記半導体装置Ac,Adのように、第2の導体のみが樹脂パッケージの側面部から外部に露出した構造とされていてもかまわない。むろん、これとは反対に、第1の導体のみが樹脂パッケージの側面部から外部に露出した構造とされていてもかまわない。
【0044】
本願発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、上述した実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。
【0045】
上述の実施形態では、半導体チップとしてLEDチップが使用されているともに、樹脂パッケージの全体が透明とされた面実装型光源装置を構成した場合を具体例として説明しているが、本願発明はこれに限定されない。本願発明では、たとえば半導体チップとして、フォトダイオードまたはフォトトランジスタなどの半導体チップを用いることによって、可視光あるいは赤外光などの特定波長領域の光の感知を行うための受光センサとして構成することもできる。さらに、本願発明では、発光素子としての機能を発揮する半導体チップと、受光素子としての機能を発揮する半導体チップとを、互いに共通する1つの樹脂パッケージ内に埋設したフォトインタラプタとして構成することもできる。さらには、発光機能や受光機能とは異なる機能を発揮する半導体チップを用いた半導体装置として構成することもでき、この場合には必ずしも樹脂パッケージに透光性を具備させる必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明が適用された半導体装置の一例を示す斜視図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】(a)は、図1に示す半導体装置の製造に用いられる製造用フレームの一例を示す説明図であり、(b)は、その製造用フレームの中間品を示す説明図である。
【図4】図1に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【図5】図1に示す半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【図6】本願発明に係る半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図7】半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図8】半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図9】半導体装置の他の例を示す断面図である。
【図10】半導体装置の一例を示す断面図である。
【図11】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 LEDチップ(半導体チップ)
2 樹脂パッケージ
3a,3c,3d 第1の導体
3b 3e,3f,3g 第2の導体
4 補助部
5a〜5g 面実装用の端子部
43 内壁面
A,Aa〜Ad 半導体装置
Claims (3)
- 半導体チップを搭載した第1の導体と、上記半導体チップとワイヤを介して導通接続された第2の導体と、上記半導体チップと上記ワイヤとを封入した樹脂パッケージとを具備しているとともに、上記第1の導体と第2の導体とのそれぞれの一部は、上記樹脂パッケージの外部に位置する面実装用の端子部とされている、半導体装置であって、
上記第1の導体と上記第2の導体との少なくとも一方は、上記樹脂パッケージの内部から底面部に向けて延びた延伸部と、この延伸部に屈曲して繋がった屈曲部とを有し、この屈曲部が上記樹脂パッケージの底面部からその外部に露出して面実装用の端子部とされており、
上記延伸部は、厚みよりも幅の方が大きい板状であり、この延伸部の幅方向は上記ワイヤが延びる方向と一致していることを特徴とする、半導体装置。 - 上記第2の導体が、上記延伸部および上記屈曲部を備えた構成とされており、
上記第1の導体は、上記半導体チップの全体または一部を囲む凹面状の内壁面を有する略カップ状または略受け皿状の補助部を有しており、かつこの補助部の底部は、上記樹脂パッケージの底面部からその外部に露出した面実装用の端子部とされている、請求項1に記載の半導体装置。 - 上記第1の導体と上記第2の導体とのそれぞれが、上記延伸部および上記屈曲部を備えた構成とされている、請求項1に記載の半導体装置。
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