JP4520056B2

JP4520056B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP4520056B2
Application number: JP2001031125A
Authority: JP
Inventors: 俊幸橋本
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2021-02-07
Also published as: JP2002237550A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイランドを設けたリードフレームに半導体チップを配設し、モールド樹脂によってモールディングを行うことによって同半導体チップを密封封止して製造される半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＱＦＰ(Quad Flatpack Package)あるいはＳＯＰ(Small Outline Package)などのような半導体装置では、リードフレームの略中央に半導体チップを取着するアイランドを設け、同アイランドの上面に半導体チップを着設し、半導体チップの各電極とリードフレームの各リードとを金属製のワイヤなどでそれぞれ電気的に接続した後、モールド樹脂によって半導体チップを密封封止するようにしている。
【０００３】
このような半導体装置のうち、密封封止される半導体チップの発熱量が多い場合には、アイランドを放熱板とみなし、同アイランドの下面をモールド樹脂から露出させながらモールディングを行い、放熱性を高めることができるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アイランドの下面を露出させてモールディングを行う場合、図９に示すようにアイランド11の下面を下部モールド金型12に当接させてモールディングが行われるが、このときにアイランド11の下面全体を隙間なく下部モールド金型12に当接させることは困難であるため、アイランド11の下面と下部モールド金型12との間には僅かながらの隙間が生じており、半導体チップC'をモールディングするためにモールド樹脂13を圧入した際に、その隙間部分にモールド樹脂13が浸入し、図１０に示すように、アイランド11の下面に樹脂バリ14が生起されるという問題があった。従って、生起された樹脂バリ14の除去という新たな作業が必要であった。ちなみに、図９中の符号15は上部モールド金型、符号16は半導体チップC'の電極とリード17とを接続する金属製ワイヤである。
【０００５】
特に、この樹脂バリ14の除去処理は困難な作業であり、除去作業中にアイランド11の裏面を傷つけるなどして後工程でのメッキ処理における処理不良の原因を生起したり、製品の信頼性を低下させる要因となったりするという問題があった。
【０００６】
さらに、アイランド11とモールド樹脂13との密着性がよくない場合に、樹脂バリ14の除去作業中に生起される応力によって、アイランド11に密着していたモールド樹脂13がアイランド11から剥離しやすくなり、アイランド11とモールド樹脂13との界面に沿って隙間が生じるという問題があった。特に、アイランドの断面形状は、通常、図１０に示すように略矩形状あるいは略台形状となっているために、アイランド11の側面11bからアイランド11の上面の半導体チップC'までの経路が短く、アイランド11とモールド樹脂13との界面に生起された隙間に沿って後工程でのメッキ処理における水分が半導体チップC'にまで達し、半導体装置の電気特性及び信頼性が低下するという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明では、半導体チップと、前記半導体チップを着設するアイランドと、ワイヤにより前記半導体チップの電極と電気的に接続されたリードと、を有するリードフレームと、前記アイランドの下面に露出面を形成するように、前記リードの一部、前記ワイヤ、前記半導体チップ及び前記アイランドを封止するモールド樹脂と、を備え、前記アイランドの周縁には、底面壁と側面壁とからなる段差部が形成されるとともに、当該段差部の前記底面壁には、当該段差部よりも深い深さを有するモールド樹脂溜まり溝が刻設されており、前記モールド樹脂は、当該モールド樹脂の下面と前記露出面とが同一平面を形成するように、前記モールド樹脂溜まり溝を含む前記段差部を樹脂封止して形成されていることとした。
【０００８】
また、本願発明は以下の特徴を有するものである。すなわち、
（１）前記ワイヤは金またはアルミニウムを含んでいる
（２）前記露出面にはメッキが形成されている
（３）前記段差部は、前記アイランドの周縁に沿って形成されている
（４）前記段差部の前記底面壁は、前記アイランドの前記露出面と略平行である
（５）前記段差部の前記側面壁は、前記アイランドの側面と略平行である
（６）前記底面壁と前記側面壁とが異なる金属で形成されている
（７）前記アイランドの平面形状と前記露出面の平面形状とが相似関係である
（８）前記露出面が略矩形状である
（９）前記露出面が略円形または略多角形状である
（１０）前記モールド樹脂溜まり溝の深さが０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍである
（１１）前記モールド樹脂溜まり溝が前記側面壁に沿って形成されている
（１２）前記底面壁と前記露出面との間隔が０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍである
（１３）前記リードが段差を有する
（１４）前記リードがリード部モールド樹脂溜まり溝を有する
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のリードフレームは、半導体チップを着設するアイランドの下面をモールド樹脂から露出させながらモールディングしたり、あるいは、ＳＯＮ(Small Outline Non-leaded package)やＱＦＮ(Quad Flatpack Non-leaded package)などのように外部接続端子となるリードの下面をモールド樹脂の下面と略同一となるように露出させながらモールディングしたりする半導体装置において、アイランド下面あるいはリード下面の露出面の周縁に底面壁と側面壁とからなる段差部を設けることによって、露出面部分を突出させているものである。
【００１０】
従って、モールド樹脂で半導体チップをモールディングすべくリードフレームを上部モールド金型と下部モールド金型とで挟持した際に、露出面は下部モールド金型の上面と当接する一方で段差部部分には空間が形成され、モールド樹脂の注入にともなってその空間部分にまでモールド樹脂が注入されることにより、アイランド下面あるいはリード下面に設けた段差部部分に、モールド樹脂が重合されるようにしている。
【００１１】
露出面の周縁にモールド樹脂が重合される段差部を設けたことにより、モールド樹脂の注入を行った際に段差部部分にモールド樹脂が注入されると、モールド樹脂の粘性が高く、かつ、狭小な空間に同モールド樹脂が入り込むこととなるので、段差部部分に注入されたモールド樹脂自体が、注入時にモールド樹脂に加えられている圧力の緩衝材として作用するようになり、下部モールド金型と露出面との隙間にモールド樹脂が浸入する作用を抑制することができる。従って、樹脂バリの発生を抑制することができる。
【００１２】
また、露出面の周縁に段差部を設けたことにより、下部モールド金型と当接するアイランドあるいはリードの下部モールド金型との接触面となる露出面の面積を小さくすることができるので、アイランドあるいはリードが露出面によって下部モールド金型の上面を押下する単位面積当たりの力を相対的に大きくすることができ、露出面と下部モールド金型間に生じる隙間を小さくすることもできる。
【００１３】
さらに、リードフレームは、通常、剪断加工用金型による剪断によって成形されているため、剪断の際にリードフレームには剪断応力にともなうリードフレームの厚み方向の変形が生じ、この変形が下部モールド金型に露出面を当接させた際の隙間の一因となっているが、露出面の周縁に段差部が形成されることによって、アイランドあるいはリードの変形の大きい周縁部分が下部モールド金型に当接することがなく、下部モールド金型に当接することになる露出面の相対的な扁平度を高めることができる。従って、露出面と下部モールド金型間に生じる隙間を小さくすることができる。
【００１４】
すなわち、以上のような複数の効果の相乗効果によって、下部モールド金型と露出面との隙間にモールド樹脂が浸入する作用を抑制することができ、樹脂バリの発生を抑制することができる。
【００１５】
また、露出面の周縁に設けた段差部の底面壁に、モールド樹脂溜まり溝を刻設している。モールド樹脂溜まり溝を設けることによって段差部において重合状態となるモールド樹脂の量を多くすることができ、モールド樹脂に加えられた注入の圧力の緩衝作用を高めることができるので、下部モールド金型と露出面との隙間にモールド樹脂が浸入する作用を抑制することができ、樹脂バリの発生を抑制することができる。
【００１６】
特に、モールド樹脂溜まり溝を側面壁近傍に、側面壁に沿って設けることにより、側面壁近傍での緩衝作用を高めることができ、下部モールド金型と露出面との隙間へのモールド樹脂の浸入を抑制する効果をさらに高めることができる。
【００１７】
以下において、図面に基づいて実施例を示しながらさらに詳説する。
【００１８】
【実施例】
図１は、第１実施例のリードフレームR1を用いた半導体装置A1の縦断面図であり、図２は、同半導体装置A1の底面図である。符号１は半導体チップＣが着設されるアイランドであり、符号２はリードである。アイランド１は、通常、図２に示すように、半導体チップＣの外形に合わせて略矩形状としている。また、符号３は、半導体チップＣの電極とリードとを電気的に接続するための金属製ワイヤであり、通常、金ワイヤまたはアルミワイヤが使用されている。そしてアイランド１の上面にダイ付け剤などを用いて半導体チップＣをダイ付けし、金属製ワイヤ３によるワイヤボンディングを行った後、モールド樹脂４によりモールディングを行うことによって、半導体チップＣを密封封止するようにしている。その後、モールド樹脂より露出したリード２あるいはアイランド１の下面の露出面1aに所用のメッキを施し、次いで、リード２を所用の長さに切りそろえ、かつ、所用の形状に折り曲げ加工を行うことによって半導体装置となるようにしている。
【００１９】
アイランド１の下面には、アイランド１の周縁に沿って段差部５を設け、モールド樹脂から露出するアイランド１下面の露出面1a部分が突出状となるようにしている。すなわち、アイランド１の下面と略平行となるように、アイランド１の周縁に沿って底面壁5aを設けるとともに、アイランド１の側面1bと略平行となる側面壁5bを設けることにより、段差部５を構成するようにしている。従って、露出面1aの周縁に段差部５が形成されることとなっている。
【００２０】
なお、本実施例では、底面壁5aと下部モールド金型の上面との間隔が、0.04〜0.1mmとなるようにしている。段差部５は、切削加工によって形成したり、薬品によるエッチング処理によって形成したりすることができ、あるいは、段差部５部分のみを圧延することによって形成することもできる。または、段差部５を凹設するのではなく、逆に、アイランド１の下面に露出面1aとなる金属板を着設することによって相対的に段差部５を設けるようにしてもよい。
【００２１】
アイランド１の周縁に沿って段差部５を設けたことによって、同アイランド１に着設した半導体チップＣをモールド樹脂４でモールディングするために、アイランド１下面の露出面1aを下部モールド金型の上面に当接させた際に、段差部５部分に側面壁5b分の高さを有する扁平な空間を形成することができる。
【００２２】
そして、上部モールド金型と下部モールド金型とによって構成されるモールド空間内にモールド樹脂４を注入することによって、段差部５によって形成されている空間部分にまでモールド樹脂４が注入され、段差部５に重合したモールド樹脂重合部６を形成することができるようにしている。
【００２３】
特に、段差部５部分によって下部モールド金型との間に形成される空間は、薄い扁平な空間となっているので、上述したように、モールド樹脂重合部６となるべく同空間内に注入されているモールド樹脂４自体が、注入の際に加えられている圧力に対する緩衝材として作用することとなり、下部モールド金型と露出面1aとの隙間にまでモールド樹脂４が浸入する作用を抑制することができる。
【００２４】
また、モールド樹脂重合部６が形成されることによって、同モールド樹脂重合部６がアイランド１を係止する係止爪としても機能することとなり、アイランド１とモールド樹脂４との密着性を高めることができる。
【００２５】
さらに、モールド樹脂重合部６が形成されることにより、モールド樹脂４がアイランド１側縁を巻き包むように配設されて、アイランド１下面側の底面壁5a部分にも新たなモールド樹脂４との界面が形成されるため、界面に沿って生起される剥離の伸延方向が途中で数回も折曲されることになっているので、剥離が生起されたとしても半導体チップＣにまで達することを防止することができる。従って、後工程でのメッキ処理における水分が半導体チップＣまで達することを防止することができ、半導体装置の電気特性及び信頼性が低下することを防止することができる。
【００２６】
本実施例では、図２に示すように、露出面1aはアイランド１の形状に相似した略矩形状となるように段差部５を形成しているが、略矩形状に限定するものではなく、略円形状や略多角形状となるようにしてもよい。
【００２７】
図３は、第２実施例のリードフレームR2を用いた半導体装置A2の縦断面図であり、図４は、同半導体装置A2の底面図である。第２実施例のリードフレームR2では、第１実施例のリードフレームR1において、底面壁5aに、側面壁5bに沿ってモールド樹脂溜まり溝７を設けているものである。
【００２８】
底面壁5aにモールド樹脂溜まり溝７を刻設することによって、段差部５により形成される空間に注入されるモールド樹脂４の量を増量することができる。特に、側面壁5b寄りにモールド樹脂溜まり溝７を設けることにより、モールド樹脂４は、底面壁5aと下部モールド金型の上面とで挟まれた厚みの薄い空間の間を通った後、モールド樹脂溜まり溝７の分だけ広くなった空間に達することとなり、同空間に注入されたモールド樹脂４の緩衝材としての作用を高めることができる。
【００２９】
すなわち、注入の圧力によって、モールド樹脂溜まり溝７部分のモールド樹脂４を収縮させることによる緩衝作用を利用することにより、下部モールド金型と露出面1aとの隙間にモールド樹脂４が浸入する作用を抑制することができる。なお、本実施例では、モールド樹脂溜まり溝７の溝の深さは、0.04〜0.1mmとしている。
【００３０】
また、モールド樹脂溜まり溝７を設けたことにより、同モールド樹脂溜まり溝７で硬化したモールド樹脂４がモールド樹脂溜まり溝７に係合した係止爪として機能することとなり、アイランド１とモールド樹脂４との密着性をさらに高めることができる。
【００３１】
図５は、第３実施例のリードフレームR3を用いたＱＦＮタイプの半導体装置A3の縦断面図であり、図６は、同半導体装置A3の底面図である。第３実施例のリードフレームR3では、図５に示すようにアイランド１をモールド樹脂４より露出させず、リード２の下面側をモールド樹脂と略同一に露出させ、露出した露出面2a部分を外部接続端子としているものである。
【００３２】
そして、露出面2aの側縁には、リード２の伸延方向に沿って、図６及び図７に示すように底面壁5aと側面壁5bとからなる段差部５を設けている。図７は、リード２部分の縦断面図である。
【００３３】
段差部５を設けたことにより、上述した第１実施例の場合と同様に、モールド樹脂４によるモールディングの際に、段差部５部分によって底面壁5aと下部モールド金型との間に形成される空間に注入されるモールド樹脂４自体が、注入の際にモールド樹脂４に加えられている圧力に対する緩衝材として作用することとなり、下部モールド金型と露出面2aとの隙間にまでモールド樹脂４が浸入する作用を抑制し、樹脂バリの生起を抑制することができる。
【００３４】
また、段差部５の底面壁5aと下部モールド金型との間に注入されて固化したモールド樹脂４からなるモールド樹脂重合部６が、リード２を係止する係止爪としても機能することとなり、リード２とモールド樹脂４との密着性を高めることができる。
【００３５】
さらに、上述した第２実施例と同様に、図８に示すように、側面壁5bに沿って底面壁5aにモールド樹脂溜まり溝７を設けるようにしてもよい。同モールド樹脂溜まり溝７を設けることによって、上述したように、底面壁5aと下部モールド金型の上面との間に注入され、モールド樹脂溜まり溝７部分に達したモールド樹脂４の緩衝材としての作用を高めることができ、樹脂バリの生起をさらに抑制することができる。
【００３６】
また、モールド樹脂溜まり溝７を設けたことにより、同モールド樹脂溜まり溝７内で硬化したモールド樹脂４がモールド樹脂溜まり溝７に係合した係止爪として機能することとなり、リード２とモールド樹脂４との密着性をさらに高めることができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、半導体チップと、半導体チップを着設するアイランドと、ワイヤにより半導体チップの電極と電気的に接続されたリードと、を有するリードフレームと、アイランドの下面に露出面を形成するように、リードの一部、ワイヤ、半導体チップ及びアイランドを封止するモールド樹脂と、を備え、アイランドの周縁には、底面壁と側面壁とからなる段差部が形成されるとともに、当該段差部の底面壁には、当該段差部よりも深い深さを有するモールド樹脂溜まり溝が刻設されており、モールド樹脂は、当該モールド樹脂の下面と露出面とが同一平面を形成するように、モールド樹脂溜まり溝を含む段差部を樹脂封止して形成されていることにより、モールド樹脂のモールディングの際に、段差部による厚みの薄くなった空間に注入されたモールド樹脂自体が、注入の圧力に対する緩衝材として作用することとなり、露出面と下部モールド金型との間にモールド樹脂が浸入することを抑制して、樹脂バリの生起を抑制することができる。また、モールド樹脂溜まり溝を刻設することによって、段差部により形成される空間に注入されるモールド樹脂の量を増量することができる。特に、側面壁寄りにモールド樹脂溜まり溝を設けることにより、モールド樹脂は、底面壁と下部モールド金型の上面とで挟まれた厚みの薄い空間の間を通った後、モールド樹脂溜まり溝の分だけ広くなった空間に達することとなり、同空間に注入されたモールド樹脂の緩衝材としての作用を高めることもできる。
【００３８】
従って、樹脂バリの除去作業を容易とすることができるとともに、露出面に不要な傷を付けることを防止することができ、製品の信頼性及び実装性の低下を防止することができる。
【００３９】
また、段差部部分に重合させたモールド樹脂が係止爪としての機能を有することによって、リードフレームとモールド樹脂との密着性を向上させることができ、リードフレームとモールド樹脂との界面に生起される剥離の生起を抑制することができるので、電気的信頼性が低下することを防止することができる。
【００４０】
また、底面壁にモールド樹脂溜まり溝を刻設していることによって、段差部部分に注入されたモールド樹脂の緩衝材としての作用を高めることができるとともに、モールド樹脂溜まり溝７内で硬化したモールド樹脂４部分がモールド樹脂溜まり溝７に係合した係止爪として機能することにより、リード２とモールド樹脂４との密着性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の半導体装置の縦断面図である。
【図２】第１実施例の半導体装置の底面図である。
【図３】第２実施例の半導体装置の縦断面図である。
【図４】第２実施例の半導体装置の底面図である。
【図５】第３実施例の半導体装置の縦断面図である。
【図６】第３実施例の半導体装置の底面図である。
【図７】第３実施例の半導体装置のリード部分の縦断面図である。
【図８】他の実施例のリード断面を示した縦断面図である。
【図９】従来の半導体装置のモールド工程を示した断面図である。
【図１０】従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
R1,R2,R3 リードフレーム
A1,A2,A3 半導体装置
Ｃ半導体チップ
１アイランド
1a,2a 露出面
２リード
３金属製ワイヤ
４モールド樹脂
５段差部
5a 底面壁
5b 側面壁
６モールド樹脂重合部
７モールド樹脂溜まり溝

Claims

半導体チップと、
前記半導体チップを着設するアイランドと、ワイヤにより前記半導体チップの電極と電気的に接続されたリードと、を有するリードフレームと、
前記アイランドの下面に露出面を形成するように、前記リードの一部、前記ワイヤ、前記半導体チップ及び前記アイランドを封止するモールド樹脂と、を備え、
前記アイランドの周縁には、底面壁と側面壁とからなる段差部が形成されるとともに、当該段差部の前記底面壁には、モールド樹脂溜まり溝が刻設されており、
前記モールド樹脂は、当該モールド樹脂の下面と前記露出面とが同一平面を形成するように、前記モールド樹脂溜まり溝を含む前記段差部を樹脂封止して形成されていることを特徴とする半導体装置。
前記ワイヤは金またはアルミニウムを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
前記露出面にはメッキが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
前記段差部は、前記アイランドの周縁に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記段差部の前記底面壁は、前記アイランドの前記露出面と略平行であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記段差部の前記側面壁は、前記アイランドの側面と略平行であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記底面壁と前記側面壁とが異なる金属で形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記アイランドの平面形状と前記露出面の平面形状とが相似関係であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記露出面が略矩形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記露出面が略円形または略多角形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記モールド樹脂溜まり溝の深さが０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記モールド樹脂溜まり溝が前記側面壁に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記底面壁と前記露出面との間隔が０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記リードが段差を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記リードがリード部モールド樹脂溜まり溝を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記半導体チップは前記アイランドよりも、平面視においてこと面積が大きいことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置。