JP5039652B2

JP5039652B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP5039652B2
Application number: JP2008180369A
Authority: JP
Inventors: 俊之武; 哲也福島
Original assignee: On Semiconductor Trading Ltd
Current assignee: On Semiconductor Trading Ltd
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP2008252133A

Description

本発明は、多数の実装リードを有する小型パッケージの半導体装置において、
位置認識マークを樹脂封止体の両面に設け、半導体装置の実装時の位置精度を向上させる技術に関する。

半導体装置は、年々大容量化されており、これに伴って各種信号線となるリード端子数も増加の傾向にある。そして、この傾向に伴ってリード端子が４方向より導出されるＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）型の半導体装置およびＱＦＮ（ＱｕａｄＦｌａｔＮｏｎ−ｌｅａｄｅｄＰａｃｋａｇｅ）型の半導体装置が使用されるようになってきている。その一方で、半導体装置では、携帯電話、携帯用のコンピューター等に採用されるため、小型化、薄型化、軽量化が求められている。そのため、実装面積の低減を求められる半導体装置では、樹脂封止体裏面からリードを露出させ、その実装面積をチップサイズと同等あるいはわずかに大きくするＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）型のパッケージが利用されている。

従来の半導体装置では、半導体素子を固着したアイランドの裏面を実装面となる樹脂パッケージの裏面から露出させていた。そして、樹脂パッケージの表面には位置認識マークを形成し、実装時、該位置認識マークにより樹脂パッケージの裏面に露出するリードの位置認識を行い、実装基板等に実装していた（例えば、特許文献１。）。

従来の半導体装置では、半導体パッケージは、キャリアの上面に半導体チップを搭載し、この半導体チップを樹脂モールドで封止し、また、キャリアの下面にバンプをマトリックス状に多数突設して形成していた。また、例えば、平面形状が四角形である樹脂モールドの各辺の中央に実装位置認識用の目視マークを形成していた。そして、半導体パッケージを実装基板上に実装する際には、目視マークを用いることで実装精度を向上させていた（例えば、特許文献２。）。

以下に、図６を参照として、従来の半導体装置の構造に関し簡単に説明する。
図６（Ａ）は従来の半導体装置を表面側から見た斜視図であり、図６（Ｂ）は従来の半導体装置の実装面を説明するための平面図である。

図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、従来の半導体装置１は、主に、樹脂パッケージ２、アウタリード３、吊りリード４、アイランド５、半導体素子（図示せず）及び金属細線（図示せず）から構成されている。そして、例えば、樹脂パッケージ２の表面には鏡面６が樹脂モールド時に形成され、実装時の位置認識マークとして用いられる。また、樹脂パッケージ２の裏面である実装面からは、アウタリード３、吊りリード４及びアイランド５が露出し、それらは樹脂パッケージ２の実装面でほぼ同一面を形成している。
特開２００２−２２２９１０号公報（第２−３頁、第１図）特開平１１−２６８９５号公報（第３頁、第１−３図）

上述したように、従来のＱＦＮ型の半導体装置１では、例えば、樹脂パッケージ２の表面には鏡面６が形成され、実装時の位置認識マークとして用いられていた。このとき、微細なパッケージの場合には、半導体装置が収納されたトレーから吸着コレットでその表面を吸着すると、鏡面６が隠れてしまい位置認識を行えない。そのため、トレーから取り出した半導体装置１を、一度、吸引を解き、位置認識を行ってから、再度、半導体装置１を吸引し、実装を行なわなければならず、作業工程を短縮できないという問題があった。

更に、従来のＱＦＮ型の半導体装置１では、樹脂パッケージ２を形成する際に、樹脂封止金型を利用して鏡面６を形成していた為、樹脂封止金型の長期間の使用による老朽化等により、樹脂パッケージ２の鏡面６の光沢が鈍り、位置認識が出来なくなるという問題があった。

上記した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の半導体装置では、
第１に、少なくとも導電性材料から成るアイランドと、前記アイランドの近傍に一端を有する複数のリードと、前記アイランドの表面に固着された半導体素子と、前記半導体素子と前記リードの一端とを電気的に接続する金属細線と、前記リードの他端が露出され、前記アイランド、前記リード及び前記半導体素子とを被覆する樹脂封止体とを有する半導体装置において、
前記樹脂封止体は、表面、裏面および前記表面と前記裏面の周囲をつなぐ側面とから成り、
前記表面の第１の角部に相当する領域に、円形の第１の位置認識マークが設けられ、
前記表面の第２の角部に相当する領域に、円形で二重丸となる第２の位置認識マークが設けられることで解決するもので有る。

第２に、前記第１の位置認識マークは、梨地からなり、前記第２の位置認識マークは、鏡面からなることで解決するものである。

第３に、前記第１の位置認識マークと前記第２の位置認識マークは、対角線上に配置され、前記第２の位置認識マークが設けられた前記角部に位置するリードを第１ピンとすることで解決するものである。

第４に、前記第１の位置認識マークと前記第２の位置認識マークは、前記裏面にも設けられることで解決するものである。

第５に、前記第１の位置認識マークよりも前記第２の位置認識マークを小さく、または大きく形成することで解決するものである。

第１に、本発明の半導体装置では、樹脂封止体の実装面となる裏面及びその反対面となる表面に、それぞれ位置認識マークが形成されている。そのことで、本発明の半導体装置では、例えば、吸着コレットで樹脂封止体の表面を吸着した状態で、裏面から実装時の位置認識を行うことができる。その結果、本発明では、トレー等から半導体装置を取り出す工程、位置認識工程及び実装工程とを連続して行うことができるので、作業工程の短縮を実現することができる。

第２に、本発明の半導体装置では、樹脂封止体の実装面となる裏面及びその反対面となる表面に、それぞれ位置認識マークが形成されている。そして、樹脂封止体の表面及び裏面に配置された位置認識マークの位置がほぼ一致している。そのことで、本発明の半導体装置では、実装基板上に実装した後において、樹脂封止体の表面から位置認識マークを目視確認することができる。その結果、本発明では、実装後の目視確認により、歩留まりの向上を実現することができる。

第３に、本発明の半導体装置では、樹脂封止体に形成される位置認識マークにおいて、その表面が鏡面とする場合と梨地とする場合において、その形状、大きさを相違して形成している。そのことで、本発明の半導体装置では、樹脂封止金型の離型性を向上させるオイルにより、また、樹脂封止金型の老朽化等により、位置認識マークの鏡面が曇ったとしても、そのマークの形状等により区別を図ることができる。その結果、本発明では、実装精度の向上を実現できる半導体装置を形成することができる。

以下に、本発明における半導体装置について、図１〜図５を参照として説明する。

図１（Ａ）は本発明の半導体装置の斜視図であり、図１（Ｂ）は本発明の半導体装置裏面の平面図であり、図２（Ａ）は図１（Ａ）に示した本発明の半導体装置のＸ−Ｘ線方向の断面図であり、図２（Ｂ）は図１（Ａ）に示した本発明の半導体装置のＹ−Ｙ線方向の断面図であり、図３（Ａ）は本発明の半導体装置を実装する実装基板の平面図であり、図３（Ｂ）は本発明の半導体装置の実装時における位置認識を説明する概略図であり、図４は本発明の半導体装置を実装基板上に実装した状況を説明する平面図であり、図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は本発明の半導体装置裏面の平面図である。

先ず、図１（Ａ）に示すように、本実施の形態における半導体装置２１では、絶縁性樹脂からなる樹脂パッケージ２２によりほぼ全面覆われており、樹脂パッケージ２２の４側面２２１からリード２３が露出し、外部へと延在している。そして、リード２３が露出する樹脂パッケージ２２の４側面２２１は、樹脂パッケージ２２のコーナー部に位置する側面２２２を介してそれぞれが連続している。図示はしていないが、この樹脂パッケージ２２の側面２２２からは、吊りリード３６（図２参照）の一端が露出する構造となっている。本実施の形態では、樹脂パッケージ２２の表面２２３において、側面２２２が形成される４つのコーナー部の近傍領域には、鏡面から成る位置認識マーク２４と梨地から成る位置認識マーク２５とが対角線上に配置されている。尚、本実施の形態では、位置認識マーク２４、２５は、例えば、同一径から成る円形状をしている。

そして、本実施の形態では、例えば、位置認識マーク２４の表面を鏡面とし、位置認識マーク２５の表面を梨地とすることにより、それぞれの面に光を照射した際の光の反射率を利用して位置認識を行っている。そして、紙面に対し、鏡面から成る位置認識マーク２４が左下に位置する場合に、その位置認識マーク２４の下に位置するリード２３を１ピンとする。つまり、位置認識マーク２４の下に位置する側面２２１から露出するリードの左端部に位置するリード２３を１ピンとすることで、位置認識を行っている。尚、位置認識方法としては、本実施の形態に限定する必要は無く、任意の位置認識方法が可能である。

一方、図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態における半導体装置２１では、樹脂パッケージ２２の裏面２２４側は、表面２２３側と同様に、その全面が樹脂で覆われている。そして、その樹脂パッケージ２２の裏面２２４側には、鏡面から成る位置認識マーク２６と梨地から成る位置認識マーク２７とが対角線上に形成されている。本実施の形態では、樹脂パッケージ２２の表面２２３と裏面２２４とは、ほぼ同一形状で形成されている。そして、その表面２２３と裏面２２４とに形成されている鏡面から成る位置認識マーク２４、２６は、それぞれの面２２３、２２４にほぼ同一の位置に形成されている。例えば、位置認識マーク２４、２６は、同一径から成る円形状をしている。同様に、梨地から成る位置認識マーク２５、２７は、それぞれの面２２３、２２４にほぼ同一の位置に形成されている。

尚、本実施の形態では、樹脂パッケージ２２の表面２２３及び裏面２２４に配置される位置認識マーク２４、２５、２６、２７は、樹脂パッケージ２２を形成する樹脂モールド時に、樹脂パッケージ２２に同時に形成される。しかし、樹脂パッケージ２２に形成される位置認識マークの形成方法としては、樹脂モールド時に形成される方法に限定する必要は無い。例えば、後工程において、レーザーを用いて樹脂パッケージ２２に位置認識マークを形成する場合でも良く、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

次に、図２（Ａ）に示すように、図１（Ａ）に示す半導体装置２１のＸ−Ｘ線方向の断面構造では、アイランド３２上には、例えば、Ａｇペースト等の導電ペースト３３を介して半導体素子３２が固着されている。そして、半導体素子３２の電極パッド部３４とリード２３とは金属細線３５を介して電気的に接続している。そして、アイランド３２及びリード２３を形成する本実施の形態に用いるリードフレームは、例えば、厚さが約１００〜２５０μｍ程度の銅を主材料とするフレームから成る。しかし、Ｆｅ―Ｎｉを主材料としても良いし、他の金属材料でも良い。

図示の如く、本実施の形態の半導体装置２１では、アイランド３１の半導体素子３２の固着側とその反対面側にも樹脂パッケージ２２が位置し、樹脂パッケージ２２の側面２２１からはリード２３が露出し、外部へと延在している。そして、樹脂パッケージ２２から露出するリード２３はガルウイング形状に加工され、その実装面２３１と樹脂パッケージ２２の裏面２２４とが、ほぼ同一平面に位置している。

次に、図２（Ｂ）に示すように、図１（Ａ）に示す半導体装置２１のＹ−Ｙ線方向の断面構造では、アイランド３１のコーナー部から樹脂パッケージ２２の４つのコーナー部へと吊りリード３６を配置し、アイランド３１をリードフレームへと支持している。そして、上述したように、吊りリード３６も樹脂パッケージ２２の側面２２２から、その一部が露出している。そのことで、半導体装置２１のＹ−Ｙ線方向の断面では、アイランド３１と吊りリード３６とが一体となり、断面全体にリードフレームが配置されている。

また、上述したように、本実施の形態の半導体装置２１では、樹脂パッケージ２２の側面２２２近傍領域の表面２２３及び裏面２２４には、鏡面から成る位置認識マーク２４、２６及び梨地から成る位置認識マーク２５、２７が形成されている。そして、通常のＱＦＰ型のパッケージ等では、位置認識マークは、５０〜１３０μｍ程度、その表面から凹部となるように形成される。また、薄型パッケージの場合には、位置認識マークは、２０〜８０μｍ程度、その表面から凹部となるように形成される。しかし、凹部の深さは、これらの深さに限定されるものでなく、目的用途に応じて、任意の設計変更が可能である。

一方、上述したように、樹脂パッケージ２２の表面２２３及び裏面２２４に形成される位置認識マーク２４、２５、２６、２７は、その表面が鏡面及び梨地のそれぞれにおいて、形成位置がほぼ同一箇所となっている。

次に、図３に示すように、本実施の形態の半導体装置２１を実装基板４１に形成された導電パターン上に実装する場合について説明する。図３（Ａ）に示すように、実装基板４１には、例えば、本実施の形態の半導体装置２１のリード２３の配置に合う導電パターン４２が形成されている。例えば、半導体装置２１は、特性別にトレー又はキャリアテープに収納されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、半導体装置２１を実装基板４１の所望の導電パターン４２上に実装する際には、トレー又はキャリアテープから、樹脂パッケージ２２の表面２２３側を、例えば、吸着コレット４３により真空吸引し、半導体装置２１を取り出す。そして、吸着コレット４３により取り出された半導体装置２１は、ダイボンダー（図示せず）に設置された位置認識を行う、例えば、ＣＣＤカメラ４４上に移動される。その後、樹脂パッケージ２２の実装面となる裏面２２４側から、ＣＣＤカメラ４４により位置認識される。

このとき、上述したように、本実施の形態の半導体装置２１では、樹脂パッケージ２２の表面２２３側及び裏面２２４側には、鏡面から成る位置認識マーク２４、２６及び梨地から成る位置認識マーク２５、２７が、それぞれ配置位置を対応させて形成されている。そのことで、半導体装置２１を実装基板４１上に実装する際には、樹脂パッケージ２２の表面２２３側を吸着コレット４３で吸着した状態で、樹脂パッケージ２２の裏面２２４側から位置認識を行うことができる。そして、図４に示すように、位置認識された半導体装置２１は、実装基板４１の所望の導電パターン４２上に実装される。その結果、本実施の形態の半導体装置２１を用いることで、一度、吸着された半導体装置２１は、その状態のまま位置認識及び実装されるので、作業工程を短縮することができる。

また、図３（Ｂ）に示すように、特に、微細なパッケージから成り、吸着コレット４３により、その樹脂パッケージ２２の表面２２３側が全て覆われてしまう場合でも、裏面２２４側から位置認識を確実に行うことができる。その結果、上述したように、一度、吸着された半導体装置２１は、その状態のまま位置認識及び実装されるので、作業工程を短縮することができる。

更に、本実施の形態の半導体装置２１では、上述したように、樹脂パッケージ２２の表面２２３側及び裏面２２４側には、鏡面から成る位置認識マーク２４、２６及び梨地から成る位置認識マーク２５、２７が、それぞれ配置位置を対応させて形成されている。そのことで、図４に示すように、実装基板４１の所望の導電パターン４２上に半導体装置２１を実装した後に、樹脂パッケージ２２の表面２２３側から位置認識マーク２４、２５を目視することができる。その結果、実装後において、半導体装置２１が間違った位置に実装されているか否かを目視確認することができるので、歩留まりの向上を実現することができる。

次に、図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、図１に示した位置認識マークの配置に限定されることなく、位置認識マークの配置領域及びその形状は任意に設計変更することが可能である。

先ず、図５（Ａ）に示すように、樹脂パッケージ２２の裏面２２４の４つのコーナー部に鏡面から成る位置認識マーク２６を１箇所、その他の３箇所には、梨地から成る位置認識マーク２７が形成される。そして、この４箇所に設けられた位置認識マーク２５、２６は、同一径から成る円形状をしている。この場合にも、例えば、紙面に対して左下に位置する鏡面から成る位置認識マーク２６の下に位置するリード２３を１ピンとして認識し、実装基板４１の所望の導電パターン４２上に実装される。つまり、梨地から成る位置認識マーク２７が３箇所形成されている場合でも、上述した効果と同様な効果を得ることができる。尚、梨地から成る位置認識マーク２７を２箇所形成した場合でも、同様な効果を得ることができる。また、図示していないが、樹脂パッケージ２２の表面２２３においても、同様に位置認識マーク２６、２７が形成されている。

次に、図５（Ｂ）に示すように、鏡面から成る位置認識マーク３７を二重丸となるように形成し、梨地と成る位置認識マーク２７は、図１に示した位置認識マーク２７と同様に形成することもできる。そして、両者の位置認識マーク３７、２７の径は同一である。本実施の形態の半導体装置２１では、上述したように、樹脂パッケージ２２を形成する樹脂モールド工程時に、同時に、樹脂パッケージ２２の表面２２３及び裏面２２４に位置認識マークを形成している。そのため、樹脂パッケージ２２の離型性が考慮され、樹脂封止金型（図示せず）のキャビティ側にはオイル等が塗られており、位置認識マークの鏡面が曇る場合がある。また、樹脂封止金型の老朽化に伴い、同様に、位置認識マークの鏡面が曇る場合もある。これらの場合、半導体装置２１の位置認識時には、鏡面の曇りにより、鏡面の位置認識マークと梨地の位置認識マークとの区別が図れず、位置認識が出来ない、または、位置認識精度が悪化するという問題があった。

しかしながら、本実施の形態の半導体装置２１では、図示したように、１ピンを位置認識するための鏡面の形状を二重丸とすることで、上述のように、鏡面が曇った場合でも、その形状の相違により、確実に位置認識を行うことができる。そして、本実施の形態では、樹脂モールド工程時に、位置認識マーク３７を形成しているので、樹脂封止金型において、例えば、離型用のイジェクタピンの配置領域と鏡面を形成する領域を組み合わせることで、図示した二重丸の鏡面を形成することができる。また、その他の方法を用いて二重丸の鏡面を形成しても良いし、鏡面にスリットを設け、梨地の位置認識マーク２７との差別化を図ることもできる。尚、梨地から成る位置認識マーク２７を２箇所または３箇所形成した場合でも、同様な効果を得ることができる。また、図示していないが、樹脂パッケージ２２の表面２２３においても、同様に位置認識マーク３７、２７が形成されている。

次に、図５（Ｃ）に示すように、図５（Ｂ）を用いて上述したように、鏡面と成る位置認識マーク３８の大きさと梨地と成る位置認識マーク２７の大きさとを相違させることで、位置認識精度を向上させることができる。図示したように、本実施の形態では、鏡面と成る位置認識マーク３８を二重丸とし、更に、梨地と成る位置認識マーク２７より小さく形成している。また、鏡面と成る位置認識マーク３８の形状を三角形等の多角形状に変更したり、逆に、梨地と成る位置認識マーク２７より大きく形成することでも、位置認識精度を向上させることができる。尚、梨地から成る位置認識マーク２７を１箇所または３箇所形成した場合でも、同様な効果を得ることができる。また、図示していないが、樹脂パッケージ２２の表面２２３においても、同様に位置認識マーク３８、２７が形成されている。

尚、本実施の形態では、ＳＯＰ型のパッケージ、ＱＦＰ型のパッケージの場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、ＱＦＮ型のパッケージについても同様な構造とすることで、上述した効果を得ることができる。また、位置認識マークとしては、樹脂パッケージに鏡面及び梨地状の位置認識マークを形成する場合に限定する必要もなく、樹脂パッケージの両面にその他の方法による位置認識マークが形成されていても良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

上述したように、その効果は、
第１に、本発明の半導体装置では、樹脂封止体の実装面となる裏面及びその反対面となる表面に、それぞれ位置認識マークが形成されている。そのことで、本発明の半導体装置では、例えば、吸着コレットで樹脂封止体の表面を吸着した状態で、裏面から実装時の位置認識を行うことができる。その結果、本発明では、トレー等から半導体装置を取り出す工程、位置認識工程及び実装工程とを連続して行うことができるので、作業工程の短縮を実現することができる。

本発明の半導体装置の概観状況を説明するための（Ａ）斜視図、（Ｂ）平面図である。本発明の半導体装置の断面構造を説明するための（Ａ）断面図、（Ｂ）断面図である。本発明の半導体装置を実装する状況を説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。本発明の半導体装置を実装基板上に固着した状態を説明するための平面図である。本発明の半導体装置裏面の概観状況を説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）平面図である。従来の半導体装置の外観状況を説明するための（Ａ）斜視図、（Ｂ）平面図である。

符号の説明

２１半導体装置
２２樹脂パッケージ
２３リード
２４位置認識マーク
２５位置認識マーク
２６位置認識マーク
２７位置認識マーク
３１アイランド
３２半導体素子
３３導電ペースト
３４電極パッド
３５金属細線
３６吊りリード
４１実装基板
４２導電パターン
４３吸着コレット
４４ＣＣＤカメラ

Claims

少なくとも導電性材料から成るアイランドと、前記アイランドの近傍に一端を有する複数のリードと、前記アイランドの表面に固着された半導体素子と、前記半導体素子と前記リードの一端とを電気的に接続する金属細線と、前記リードの他端が露出され、前記アイランド、前記リード及び前記半導体素子とを被覆する樹脂封止体とを有する半導体装置において、
前記樹脂封止体は、表面、裏面および前記表面と前記裏面の周囲をつなぐ側面とから成り、
前記表面の第１の角部に相当する領域に、梨地からなり、円形の第１の位置認識マークが設けられ、
前記表面の第２の角部に相当する領域に、鏡面からなり、円形で二重丸となる第２の位置認識マークが設けられ、
前記第１の位置認識マークの大きさよりも前記第２の位置認識マークの大きさを小さく、または大きく形成し、
前記表面の大きさは、吸着コレットの吸着領域に前記第１または第２の位置認識マークが配置される大きさであり、前記第１の位置認識マークと前記第２の位置認識マークは、前記裏面にも設けられることを特徴とする半導体装置。
前記第１の位置認識マークと前記第２の位置認識マークは、対角線上に配置され、前記第２の位置認識マークが設けられた前記角部に位置するリードを第１ピンとする請求項１に記載の半導体装置。