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JP7583201B2 - Semiconductor Device - Google Patents
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Description

本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.

近年、積算電力量を計測する電力メータなどの計測機器において、時間帯別に積算電力量を計測する需要が高まっている。これに伴い、計測機器の内部に、発振子と集積回路とを設けて半導体装置を構成することで、電力と時間を計測できるようにした計測機器がある。また、リードフレームの表面に集積回路を搭載し、リードフレームの裏面に圧電振動子(発振子)を搭載して、集積回路とリードフレームの端子、及び集積回路と発振子をそれぞれボンディングワイヤで接続した圧電発振器がある(例えば、特許文献1)。 In recent years, there has been an increasing demand for measuring integrated power consumption by time period in measuring instruments such as power meters that measure integrated power consumption. Accordingly, some measuring instruments are designed to measure power and time by configuring a semiconductor device by providing an oscillator and an integrated circuit inside the measuring instrument. There is also a piezoelectric oscillator in which an integrated circuit is mounted on the front surface of a lead frame and a piezoelectric vibrator (oscillator) is mounted on the back surface of the lead frame, with the integrated circuit and the terminals of the lead frame, and the integrated circuit and the oscillator connected by bonding wires (for example, Patent Document 1).

しかしながら、リードフレームの表面に集積回路を搭載した後、リードフレームを反転して、裏面に発振子を搭載するため、生産効率を向上させるのが困難となっている。そこで、リードフレームの片面に発振子と集積回路とを並べて搭載する構成が考えられるが、発振子は、集積回路より分厚いため、集積回路とリードフレームの端子とを接続するボンディングワイヤの妨げとなり、集積回路とリードフレームの接続が困難となっている。 However, after mounting the integrated circuit on the front side of the lead frame, the lead frame is flipped over and the oscillator is mounted on the back side, making it difficult to improve production efficiency. To address this issue, a configuration could be considered in which the oscillator and integrated circuit are mounted side by side on one side of the lead frame, but because the oscillator is thicker than the integrated circuit, it interferes with the bonding wires that connect the integrated circuit to the terminals of the lead frame, making it difficult to connect the integrated circuit to the lead frame.

特開2007-234994号公報JP 2007-234994 A

本発明は、上記の事実を考慮し、生産効率を向上させ、且つ、集積回路とリードフレームとの接続を容易にした半導体装置を提供することを目的とする。 In consideration of the above, the present invention aims to provide a semiconductor device that improves production efficiency and facilitates the connection between an integrated circuit and a lead frame.

請求項1に記載の半導体装置は、表面と、表面と対向する裏面と、表面と裏面とを接続する側面とを有する封止樹脂と、電極パッドを有する集積回路が搭載された第1の領域と該第1の領域に隣接する第2の領域とにより構成された第1の面と、該第1の面の反対側の第2の面であって、第3の領域と該第3の領域に隣接し外部端子を有する発振子が搭載される第4の領域とにより構成された該第2の面と、を備え、封止樹脂に封止されたダイパッドと、裏面とダイパッドとの間に配置され且つ封止樹脂に封止された封止部と、裏面の方向に屈曲する屈曲部を含み封止樹脂の側面から露出する露出部と、を有するリードと、を備え、第1の領域と第4の領域は、ダイパッドの面方向において重ならず、第1の領域と第3の領域は、ダイパッドの面方向において少なくとも一部が重なり、第2の領域と第4の領域は、ダイパッドの面方向において少なくとも一部が重なり、ダイパッドは、外部端子と対面する開口部をさらに備え、開口部を通じて、外部端子と電極パッドとが第1ボンディングワイヤで接続され、ダイパッドは、裏面から第1の距離に配置され、封止部は、裏面から第1の距離より短い第2の距離に配置され、第2の距離は、表面から封止部までの距離である第3の距離より短いことを特徴とする。 The semiconductor device according to claim 1 comprises a sealing resin having a front surface, a back surface opposite to the front surface, and a side surface connecting the front surface and the back surface, a first surface constituted by a first region on which an integrated circuit having an electrode pad is mounted and a second region adjacent to the first region, and a second surface opposite the first surface constituted by a third region and a fourth region adjacent to the third region on which an oscillator having an external terminal is mounted, and the second surface comprises a die pad sealed in the sealing resin, a sealing portion disposed between the back surface and the die pad and sealed in the sealing resin, and an exposed portion including a bent portion bent toward the back surface and exposed from the side surface of the sealing resin. and a lead for connecting the first and fourth regions to the die pad, the first and third regions do not overlap in the surface direction of the die pad, the first and third regions overlap at least partially in the surface direction of the die pad, and the second and fourth regions overlap at least partially in the surface direction of the die pad, the die pad further includes an opening facing the external terminal, the external terminal and the electrode pad are connected through the opening by a first bonding wire, the die pad is disposed at a first distance from the back surface, the sealing portion is disposed at a second distance from the back surface that is shorter than the first distance, and the second distance is shorter than a third distance that is the distance from the front surface to the sealing portion.

本発明は、上記の構成としたので、生産効率を向上させ、且つ、集積回路とリードフレームとの接続を容易にした半導体装置を提供できる。 The present invention has the above configuration, and therefore can provide a semiconductor device that improves production efficiency and facilitates the connection between the integrated circuit and the lead frame.

第1実施形態に係る半導体装置を備えた積算電力量計の斜視図である。1 is a perspective view of an integrating watt-hour meter including a semiconductor device according to a first embodiment; 第1実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。1 is a partially cutaway view of a semiconductor device according to a first embodiment, as viewed from the back surface. 図2の3-3線断面図である。This is a cross-sectional view taken along line 3-3 in Figure 2. 第1実施形態に係る発振子を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the oscillator according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置のLSIを説明するためのブロック図である。1 is a block diagram for explaining an LSI of a semiconductor device according to a first embodiment. (a)~(e)は、第1実施形態に係る半導体装置を製造する製造方法において発振子とLSIとをリードフレーム上に配置してワイヤボンディングする手順を示す説明図である。1A to 1E are explanatory diagrams showing a procedure for arranging an oscillator and an LSI on a lead frame and performing wire bonding in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. (a)~(d)は、第1実施形態に係る半導体装置を製造する製造方法においてリードフレームと発振子とLSIとを樹脂で封止する手順を示す説明図である。4A to 4D are explanatory diagrams showing a procedure for sealing a lead frame, an oscillator, and an LSI with resin in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の変形例を示す一部破断図である。FIG. 4 is a partially cutaway view showing a modified example of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る第1周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a flow of a first frequency correction process according to the first embodiment. 第1実施形態に係る第2周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a flow of a second frequency correction process according to the first embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置における温度と周波数偏差との関係を示す図である。4 is a diagram showing the relationship between temperature and frequency deviation in the semiconductor device according to the first embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置のLSIを説明するためのブロック図である。FIG. 13 is a block diagram for explaining an LSI of a semiconductor device according to a second embodiment. (a)は、第2実施形態に係る半導体装置の発振子のクロック値の一例を示す図であり、(b)は、第2実施形態に係る半導体装置の基準信号発振子のクロック値の一例を示す図である。1A is a diagram showing an example of a clock value of an oscillator of a semiconductor device according to a second embodiment, and FIG. 1B is a diagram showing an example of a clock value of a reference signal oscillator of a semiconductor device according to the second embodiment. 第2実施形態に係る第1周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a flow of a first frequency correction process according to the second embodiment. 第2実施形態に係る周波数誤差導出処理の流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a flow of a frequency error derivation process according to the second embodiment. 第2実施形態に係る周波数誤差導出処理におけるタイミングチャートであり、(a)は、カウント開始時を示す図であり、(b)は、カウント停止時を示す図である。13A and 13B are timing charts illustrating a frequency error derivation process according to the second embodiment, in which FIG. 13A illustrates the time when counting starts, and FIG. 第2実施形態に係る第2周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a flow of a second frequency correction process according to the second embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置のLSIの別例を説明するためのブロック図である。FIG. 11 is a block diagram for explaining another example of the LSI of the semiconductor device according to the second embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置のLSIの別例を説明するためのブロック図である。FIG. 11 is a block diagram for explaining another example of the LSI of the semiconductor device according to the second embodiment. 第3実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。FIG. 11 is a partially cutaway view of a semiconductor device according to a third embodiment, as viewed from the back surface. 図20の21-21線断面図である。This is a cross-sectional view taken along line 21-21 in Figure 20. 第4実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。FIG. 13 is a partially cutaway view of a semiconductor device according to a fourth embodiment, as viewed from the back surface. 第4実施形態に係る半導体装置のリードフレームを説明するための説明図である。13 is an explanatory diagram for explaining a lead frame of the semiconductor device according to the fourth embodiment; FIG. 第5実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。FIG. 13 is a partially cutaway view of a semiconductor device according to a fifth embodiment, as viewed from the back surface. 図24の14-14線断面図である。This is a cross-sectional view taken along line 14-14 in Figure 24. (a)~(e)は、第5実施形態の半導体装置を製造する製造方法において発振子とLSIとをリードフレーム上に配置してワイヤボンディングする手順を示す説明図である。13A to 13E are explanatory diagrams showing a procedure for arranging an oscillator and an LSI on a lead frame and performing wire bonding in a manufacturing method for a semiconductor device according to a fifth embodiment. (a)~(d)は、第5実施形態に係る半導体装置を製造する製造方法においてリードフレームと発振子とLSIとを樹脂で封止する手順を示す説明図である。13A to 13D are explanatory diagrams showing a procedure for sealing a lead frame, an oscillator, and an LSI with resin in a manufacturing method for a semiconductor device according to a fifth embodiment. 第6実施形態に係る半導体装置を裏面から見た一部破断図である。FIG. 13 is a partially cutaway view of a semiconductor device according to a sixth embodiment, as viewed from the back surface. 図28の18-18線断面図である。This is a cross-sectional view taken along line 18-18 in Figure 28. 従来の計時機能が内蔵された半導体装置と発振子とが接続された状態の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a state in which a conventional semiconductor device having a built-in timing function and an oscillator are connected to each other; 従来の計時機能が内蔵された半導体装置と発振子とが接続された状態の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a state in which a conventional semiconductor device having a built-in timing function and an oscillator are connected to each other; 従来のパッケージ化された一般的な半導体装置を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a typical conventional packaged semiconductor device;

(第1実施形態)
以下、本発明に係る半導体装置について添付図面を用いて詳細に説明する。
First Embodiment
Hereinafter, a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<構成> <Composition>

図1に示すように、実施形態1の半導体装置を備える積算電力量計10は、住宅などの外壁100に固定された固定板102の上面に取付けられており、主として、本体部12と、本体部12を覆う透明のカバー14と、本体部12の下部に設けられた接続部16とで構成されている。 As shown in FIG. 1, an integrated watt-hour meter 10 equipped with the semiconductor device of embodiment 1 is attached to the upper surface of a fixed plate 102 fixed to an exterior wall 100 of a house or the like, and is mainly composed of a main body 12, a transparent cover 14 that covers the main body 12, and a connection part 16 provided at the bottom of the main body 12.

接続部16の下方からは、電源側配線18と負荷側配線20とが接続されており、積算電力量計10へ電流を供給している。本体部12は、平面視にて矩形状の箱体であり、本体部12の内部には、後述する半導体装置24、及び半導体装置24から出力された信号に応じて積算電力量を計測する計測手段としての電力量計測回路22が基板(不図示)上に実装されている。なお、図1において、説明の便宜上、電力量計測回路22、及び半導体装置24の大きさを誇張して描いている。 The power supply side wiring 18 and the load side wiring 20 are connected from below the connection part 16, and supply current to the electric energy meter 10. The main body 12 is a rectangular box in a plan view, and inside the main body 12, a semiconductor device 24 (described later) and an electric energy measurement circuit 22 as a measuring means for measuring the amount of electric energy in response to a signal output from the semiconductor device 24 are mounted on a board (not shown). Note that in FIG. 1, the sizes of the electric energy measurement circuit 22 and the semiconductor device 24 are exaggerated for ease of explanation.

本体部12の正面には、横長の液晶ディスプレイ15が設けられている。液晶ディスプレイ15には、電力量計測回路22が計測した単位時間当たりの使用電力量や、時間帯別に使用した積算電力量などが表示されている。なお、本実施形態に係る積算電力量計10は、計測手段として電力量計測回路22を用いた電子式の電力量計であるが、これに限らず、例えば、円盤を回転させて電力量を計測する誘導型の電力量計でもよい。 A horizontally long liquid crystal display 15 is provided on the front of the main body 12. The liquid crystal display 15 displays the amount of electricity used per unit time measured by the power measurement circuit 22, the accumulated amount of electricity used by time period, and the like. Note that the integrated watt-hour meter 10 according to this embodiment is an electronic watt-hour meter that uses the power measurement circuit 22 as a measuring means, but is not limited to this, and may be, for example, an induction-type watt-hour meter that measures the amount of electricity by rotating a disk.

次に、本実施形態に係る半導体装置24の詳細な構成を説明する。なお、以下の説明において、図2に示す半導体装置24の平面視における左右方向を矢印X方向とし、上下方向を矢印Y方向とし、図3に示す半導体装置24の断面図における高さ方向をZ方向として説明する。図2、及び図3に示すように、半導体装置24の外形形状は、平面視にて矩形状であり、骨格となるリードフレーム26と、リードフレーム26の表面(第1の面)に搭載された発振子28と、リードフレーム26の裏面(第2の面)に搭載された集積回路としてのLSI30と、封止材となるモールド樹脂32と、を含んで構成されている。 Next, the detailed configuration of the semiconductor device 24 according to this embodiment will be described. In the following description, the left-right direction in the plan view of the semiconductor device 24 shown in FIG. 2 is the arrow X direction, the up-down direction is the arrow Y direction, and the height direction in the cross-sectional view of the semiconductor device 24 shown in FIG. 3 is the Z direction. As shown in FIGS. 2 and 3, the external shape of the semiconductor device 24 is rectangular in plan view, and includes a lead frame 26 as a skeleton, an oscillator 28 mounted on the front surface (first surface) of the lead frame 26, an LSI 30 as an integrated circuit mounted on the back surface (second surface) of the lead frame 26, and a molded resin 32 as a sealing material.

リードフレーム26は、銅(Cu)や鉄(Fe)とニッケル(Ni)の合金などの金属からなる平板をプレス機で打ち抜いて形成された板材であり、中央部に設けられた搭載部としてのダイパッド26Aと、ダイパッド26Aから対角線上に外側へ延びる吊りリード26Bと、隣り合う吊りリード26Bの間に設けられた複数のリード(端子)38とを含んで構成されている。 The lead frame 26 is a plate material formed by punching a flat plate made of metal such as copper (Cu) or an alloy of iron (Fe) and nickel (Ni) with a press, and is composed of a die pad 26A as a mounting part provided in the center, hanging leads 26B extending diagonally outward from the die pad 26A, and a number of leads (terminals) 38 provided between adjacent hanging leads 26B.

リード38は、ダイパッド26Aの中央部へ向かって延びる細長の部材であり、ダイパッド26Aの周囲に所定の間隔で複数形成されている。本実施形態では、隣り合う吊りリード26Bの間に16本のリード38が形成されている。また、リード38は、ダイパッド26A側に位置するインナーリード38Aと、半導体装置24の外周端部側に位置するアウターリード38Bと、で構成されており、インナーリード38Aは、ダイパッド26Aより下方となるように、プレス機で押し下げられ、ダイパッド26Aと平行に延びている(図3参照)。また、ダイパッド26Aに最も近いインナーリード38Aの先端部は、めっき膜40で被覆されている。本実施形態では一例として、めっき膜40を銀(Ag)で形成しているが、これに限らず、例えば、金(Au)などの金属でめっき膜を形成してもよい。 The leads 38 are elongated members extending toward the center of the die pad 26A, and multiple leads are formed at a predetermined interval around the die pad 26A. In this embodiment, 16 leads 38 are formed between adjacent hanging leads 26B. The leads 38 are composed of an inner lead 38A located on the die pad 26A side and an outer lead 38B located on the outer peripheral end side of the semiconductor device 24, and the inner lead 38A is pressed down by a press machine so as to be lower than the die pad 26A and extends parallel to the die pad 26A (see FIG. 3). The tip of the inner lead 38A closest to the die pad 26A is covered with a plating film 40. In this embodiment, the plating film 40 is formed of silver (Ag) as an example, but is not limited to this, and the plating film may be formed of a metal such as gold (Au).

アウターリード38Bは、モールド樹脂32から露出して下方へ屈曲され、先端部がインナーリード38Aと平行になっている。すなわち、ガルウィングリードとなっている。また、アウターリード38Bは、半田めっき膜により被覆されている。半田めっき膜の材質としては、錫(Sn)、錫(Sn)と鉛(Pb)の合金、又は錫(Sn)と銅(Cu)の合金などが用いられる。 The outer lead 38B is exposed from the molded resin 32 and bent downward, with its tip parallel to the inner lead 38A. In other words, it is a gull-wing lead. The outer lead 38B is also covered with a solder plating film. The solder plating film may be made of tin (Sn), an alloy of tin (Sn) and lead (Pb), or an alloy of tin (Sn) and copper (Cu).

リードフレーム26の中央部のダイパッド26Aは、平面視にて矩形状に形成された平板状の部材であり、ダイパッド26Aの中央部より右側には、ダイパッド26Aの厚み方向に貫通した2つの開口部26Cが形成されている。開口部26Cは、横長の矩形状に形成されており、後述する発振子28の外部電極34と対面するように設けられている(図4参照)。 The die pad 26A in the center of the lead frame 26 is a flat member formed into a rectangular shape in a plan view, and two openings 26C are formed to the right of the center of the die pad 26A, penetrating the die pad 26A in the thickness direction. The openings 26C are formed into a horizontally long rectangle, and are arranged to face the external electrodes 34 of the oscillator 28 described below (see FIG. 4).

2つの開口部26Cの間の領域は、左右方向に延びる発振子搭載領域としての発振子搭載用梁42となっており、リードフレーム26の表面の発振子搭載用梁42には、接着剤(不図示)を介して発振子28が搭載されている(図4参照)。換言すると、発振子搭載用梁42の両脇に開口部26Cがそれぞれ設けられている。発振子28は、上下方向を長手方向とした矩形状の電子部品であり、本実施形態では、一般的な電子機器に搭載される周波数が32.768kHzの汎用の半導体装置24に対して外付け可能な発振子28を用いている。 The area between the two openings 26C is an oscillator mounting beam 42 that extends in the left-right direction and serves as an oscillator mounting area, and the oscillator 28 is mounted on the oscillator mounting beam 42 on the surface of the lead frame 26 via adhesive (not shown) (see FIG. 4). In other words, openings 26C are provided on both sides of the oscillator mounting beam 42. The oscillator 28 is a rectangular electronic component with the vertical direction as the longitudinal direction, and in this embodiment, an oscillator 28 that can be externally attached to a general-purpose semiconductor device 24 with a frequency of 32.768 kHz that is mounted on a general electronic device is used.

図4に示すように、発振子28は、振動片44と、振動片44を収容するパッケージ本体46と、蓋体48と、を含んで構成されており、平面視において矩形形状をしている。振動片44は、人工水晶で形成された音叉型の水晶片の表面に励起電極44Aを成膜した水晶振動片であり、励起電極44Aに電流を流すと、圧電効果により振動片44が発振する。ここで、振動片44としては、音叉型に限らず、ATカットの水晶片を用いてもよい。また、水晶の他に、タンタル酸リチウム(LiTaO)やニオブ酸リチウム(LiNbO)で形成した振動片を用いてもよい。さらに、シリコンで形成されたMEMS振動片を用いてもよい。 As shown in FIG. 4, the oscillator 28 includes a vibrating piece 44, a package body 46 that houses the vibrating piece 44, and a cover 48, and has a rectangular shape in a plan view. The vibrating piece 44 is a quartz vibrating piece in which an excitation electrode 44A is formed on the surface of a tuning-fork-shaped quartz piece made of artificial quartz. When a current is passed through the excitation electrode 44A, the vibrating piece 44 oscillates due to the piezoelectric effect. Here, the vibrating piece 44 is not limited to a tuning-fork-shaped quartz piece, and an AT-cut quartz piece may be used. In addition to quartz, a vibrating piece made of lithium tantalate (LiTaO 3 ) or lithium niobate (LiNbO 3 ) may be used. Furthermore, a MEMS vibrating piece made of silicon may be used.

パッケージ本体46は、上部が開口した箱体であり、長手方向一端側の底部には、振動片44が固定される台座47が形成されている。この台座47に振動片44の基部を固定して、振動可能とし、真空状態でパッケージ本体46と蓋体48とを接合することで、振動片44が気密封止される。また、パッケージ本体46の下面の両端には、振動片44の励起電極44Aと電気的に接続された端子としての外部電極34が所定の距離L1を離してそれぞれ形成されている。また、発振子搭載用梁42の幅L2は、外部電極34間の距離より狭幅に形成されている。 The package body 46 is a box with an open top, and a base 47 to which the vibrating arm 44 is fixed is formed at the bottom of one longitudinal end. The base of the vibrating arm 44 is fixed to this base 47 to enable it to vibrate, and the vibrating arm 44 is hermetically sealed by joining the package body 46 and the lid 48 in a vacuum state. In addition, external electrodes 34 serving as terminals electrically connected to the excitation electrodes 44A of the vibrating arm 44 are formed at both ends of the underside of the package body 46 at a predetermined distance L1. In addition, the width L2 of the oscillator mounting beam 42 is formed narrower than the distance between the external electrodes 34.

外部電極34は、パッケージ本体46の幅と同じ幅に形成されており、図2に示すように、外部電極34の大きさは、後述するLSI30に形成された電極パッド50、及び発振子用電極パッド54より大きくなっている。また、外部電極34よりダイパッド26Aの開口部26Cの方が大きく形成されている。 The external electrode 34 is formed to have the same width as the package body 46, and as shown in FIG. 2, the size of the external electrode 34 is larger than the electrode pad 50 formed on the LSI 30, which will be described later, and the electrode pad 54 for the oscillator. In addition, the opening 26C of the die pad 26A is formed to be larger than the external electrode 34.

図2及び図3に示すように、リードフレーム26の裏面には、ダイパッド26Aの中央部に、接着材(不図示)を介して集積回路又は半導体チップとしてのLSI30が搭載されている。LSI30は、矩形状で薄肉の電子部品であり、LSI30の右側の端部は、開口部26Cを半分ほど覆っている。このため、平面視にて投影したとき、発振子28とLSI30とが重なるように配置されている。また、LSI30側からリードフレーム26を見ると、開口部26Cから発振子28の外部電極34が露出している。 As shown in Figures 2 and 3, an LSI 30 serving as an integrated circuit or semiconductor chip is mounted on the center of die pad 26A on the back surface of lead frame 26 via an adhesive (not shown). LSI 30 is a rectangular, thin-walled electronic component, and the right end of LSI 30 covers about half of opening 26C. Therefore, when projected in a plan view, oscillator 28 and LSI 30 are arranged to overlap. Furthermore, when lead frame 26 is viewed from the LSI 30 side, external electrode 34 of oscillator 28 is exposed from opening 26C.

矩形形状をなすLSI30の各辺に沿った下面の外周端部には、LSI30の内部の配線と電気的に接続された複数の電極パッド50が設けられている。電極パッド50は、アルミ(Al)や銅(Cu)などの金属で形成されており、LSI30の各辺に16個ずつ設けられている。なお、電極パッド50の数は、各辺で同じでもよいし、後述する発振子用電極パッド54が設けられる辺は少なくするまたは多くするなど、異なるようにしてもよい。また、電極パッド50はそれぞれ、ボンディングワイヤ52によりインナーリード38Aと接続されている。なお、本実施形態では、電極パッド50の数は、リード38の数と一致するようにLSI30の各辺に16個ずつ設けられていたが、これに限らず、リード38の数より多く設けて他の用途に使用してもよい。 At the outer peripheral end of the lower surface along each side of the rectangular LSI 30, a plurality of electrode pads 50 electrically connected to the internal wiring of the LSI 30 are provided. The electrode pads 50 are formed of metal such as aluminum (Al) or copper (Cu), and 16 electrode pads are provided on each side of the LSI 30. The number of electrode pads 50 may be the same on each side, or may be different, such as fewer or more on the side on which the oscillator electrode pads 54 described later are provided. In addition, each electrode pad 50 is connected to the inner lead 38A by a bonding wire 52. In this embodiment, the number of electrode pads 50 is 16 on each side of the LSI 30 so as to match the number of leads 38, but this is not limited thereto, and may be more than the number of leads 38 and used for other purposes.

LSI30の発振子28側の外周端部には、電極パッド50とは別に発振子用電極パッド54が設けられている。発振子用電極パッド54は、LSI30の上下方向の中央部に2個設けられており、電極パッド50の間に位置している。すなわち、中央部に発振子用電極パッド54配置領域(第1の領域)が形成され、この中央部から発振子用電極パッド54が設けられた辺の終端までの領域にそれぞれと、残りの三辺に電極パッド50配置領域(第2の領域)が形成されている。また、発振子電極パッド54は、開口部26Cを通じて、発振子28の外部電極34とボンディングワイヤ52で接続されている。なお、ボンディングワイヤは、金(Au)、銅(Cu)等の金属からなる線状の導電部材である。 At the outer peripheral end of the LSI 30 on the oscillator 28 side, an oscillator electrode pad 54 is provided separately from the electrode pad 50. Two oscillator electrode pads 54 are provided in the vertical center of the LSI 30, and are located between the electrode pads 50. That is, an oscillator electrode pad 54 arrangement area (first area) is formed in the center, and electrode pad 50 arrangement areas (second areas) are formed in the areas from this center to the ends of the sides on which the oscillator electrode pads 54 are provided, and on the remaining three sides. In addition, the oscillator electrode pad 54 is connected to the external electrode 34 of the oscillator 28 by a bonding wire 52 through the opening 26C. The bonding wire is a linear conductive member made of a metal such as gold (Au) or copper (Cu).

LSI30の上下方向の中央部に設けられた2つの発振子用電極パッド54は、同じ辺に設けられた電極パッド50から離して設けられている。換言すると、発振子用電極パッド54と、発振子用電極パッド54と隣接する電極パッド50との間の距離は、電極パッド50間の距離よりも長くなっている。 The two oscillator electrode pads 54 provided in the vertical center of the LSI 30 are provided away from the electrode pads 50 provided on the same side. In other words, the distance between the oscillator electrode pads 54 and the electrode pads 50 adjacent to the oscillator electrode pads 54 is longer than the distance between the electrode pads 50.

なお、発振子用電極パッド54と隣接する電極パッド50の間の距離を電極パッド50間の距離と等しくしておき、発振子用電極パッド54と隣接する電極パッド50をワイヤボンディングしないことで、ワイヤボンディングされた電極パッド50と発振子用電極パッド54との間の距離を、ワイヤボンディングされた電極パッド50間の距離よりも長くするようにしてもよい。換言すると、LSI30の電極パッド50上においては、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52間の距離よりも、発振子電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52と電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52との距離のほうが長くなっている。 The distance between the oscillator electrode pad 54 and the adjacent electrode pad 50 may be made equal to the distance between the electrode pads 50, and the oscillator electrode pad 54 and the adjacent electrode pad 50 may not be wire-bonded, so that the distance between the wire-bonded electrode pad 50 and the oscillator electrode pad 54 is longer than the distance between the wire-bonded electrode pads 50. In other words, on the electrode pad 50 of the LSI 30, the distance between the bonding wire 52 connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 and the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A is longer than the distance between the bonding wires 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A.

ここで、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ52と、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続しているボンディングワイヤ52は、立体交差しており、図3に示すように、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続しているボンディングワイヤ52は、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ52を跨ぐようにして形成されている。すなわち、ボンディングワイヤ52の短絡を防止するために、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ52の頂点は、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続しているボンディングワイヤ52の頂点より低くなるように形成されている。 Here, the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator and the external electrode 34 and the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A cross each other at a three-dimensional intersection. As shown in FIG. 3, the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A is formed so as to straddle the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator and the external electrode 34. In other words, in order to prevent short-circuiting of the bonding wire 52, the apex of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator and the external electrode 34 is formed to be lower than the apex of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A.

なお、全ての電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さよりも、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さのほうが低くなるようしても良いし、発振子用電極パッド54と外部電極34との間にある電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さよりも低くするようにしてもよい。 The height of the apex of the bonding wire 52 connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 may be lower than the height of the apex of the bonding wire 52 connecting all the electrode pads 50 and the inner lead 38A, or may be lower than the height of the apex of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 between the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 and the inner lead 38A.

また、LSI30の中心と直方体形状の発振子28の中心CPとがX軸上で略一致するように平行に配置されている。すなわち、発振子28の中心CPのX軸からのY軸方向へのずれ幅は、中央部のY軸方向の幅よりもせまい。そのような配置状態において、LSI30の任意の一辺の中央付近に設けられた発振子用電極パッド54と、発振子28の長手方向の両端に離して配置した外部電極34とをボンディングワイヤ52で接続している。それと共に、発振子用電極パッド54を挟むように並べて配置された電極パッド50と、電極パッド50とY軸方向に平行に並んでいるインナーリード38Aとをボンディングワイヤ52で接続している。 The LSI 30 and the rectangular parallelepiped oscillator 28 are arranged parallel to each other so that their centers are approximately aligned on the X axis. In other words, the deviation of the center CP of the oscillator 28 from the X axis in the Y axis direction is smaller than the width of the central portion in the Y axis direction. In this arrangement, the oscillator electrode pad 54 provided near the center of any one side of the LSI 30 is connected by a bonding wire 52 to the external electrodes 34 arranged at a distance on both ends of the oscillator 28 in the longitudinal direction. At the same time, the electrode pads 50 arranged side by side to sandwich the oscillator electrode pad 54 are connected by a bonding wire 52 to the inner lead 38A arranged parallel to the electrode pad 50 in the Y axis direction.

さらに、発振子用電極パッド54が電極パッド50から離して設けられているため、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52は、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52の発振子28より低くなった部分を通過することとなる。すなわち、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52の頂点付近を通過して交差することを回避でき効率的に立体交差させることができる。さらに、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さを低く抑えることができるため、パッケージの高さを低くすることも可能である。 Furthermore, since the electrode pad 54 for the oscillator is provided away from the electrode pad 50, the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A passes through a portion of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator and the external electrode 34 that is lower than the oscillator 28. In other words, it is possible to avoid passing through and crossing the vicinity of the apex of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator and the external electrode 34, and to efficiently cross over in a three-dimensional manner. Furthermore, since the height of the apex of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A can be kept low, it is also possible to reduce the height of the package.

また、発振子28の外部電極34におけるボンディングワイヤ52の接続位置は、X軸方向においては、発振子28の中心位置よりインナーリード38A側にずれている。このように接続することで、ボンディングワイヤ52がLSI30の端部に接触することを低減することができる。一方X軸方向においては、外部電極34の中心より発振子28の中心方向にずれている。このように接続することで、電極パッド50とインナーリード38Aとを接続するボンディングワイヤ52との交差回数を減らすことが可能である。 In addition, the connection position of the bonding wire 52 on the external electrode 34 of the oscillator 28 is shifted toward the inner lead 38A from the center position of the oscillator 28 in the X-axis direction. By connecting in this manner, it is possible to reduce the contact of the bonding wire 52 with the end of the LSI 30. On the other hand, in the X-axis direction, it is shifted toward the center of the oscillator 28 from the center of the external electrode 34. By connecting in this manner, it is possible to reduce the number of intersections with the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38A.

発振子28、LSI30、及びリードフレーム26は、モールド樹脂32により封止されており、半導体装置24の外形が形成されている。モールド樹脂32は、内部に空隙を設けないように充填されており、モールド樹脂32の高さは、インナーリード38の高さの2倍以上の高さとなっている。換言すると、モールド樹脂32の発振子28搭載側の表面からインナーリード38の中心までの距離H1は、モールド樹脂32のLSI30搭載側の表面からインナーリード38の中心までの距離H2よりも長い。また、モールド樹脂32のLSI30搭載側の表面からダイパッド26の中心までの距離H3は、モールド樹脂32のLSI30搭載側の表面からインナーリード38までの距離H2よりも長い。なお、本実施形態では、モールド樹脂32として、シリカ系の充填材を含有した熱硬化性のエポキシ樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、熱可塑性の樹脂を用いてもよい。 The oscillator 28, the LSI 30, and the lead frame 26 are sealed with the molded resin 32, and the outer shape of the semiconductor device 24 is formed. The molded resin 32 is filled so as not to leave any voids inside, and the height of the molded resin 32 is more than twice the height of the inner lead 38. In other words, the distance H1 from the surface of the molded resin 32 on the oscillator 28 mounting side to the center of the inner lead 38 is longer than the distance H2 from the surface of the molded resin 32 on the LSI 30 mounting side to the center of the inner lead 38. In addition, the distance H3 from the surface of the molded resin 32 on the LSI 30 mounting side to the center of the die pad 26 is longer than the distance H2 from the surface of the molded resin 32 on the LSI 30 mounting side to the inner lead 38. In this embodiment, a thermosetting epoxy resin containing a silica-based filler is used as the molded resin 32, but this is not limited to this, and for example, a thermoplastic resin may be used.

次に、LSI30の内部の構成について説明する。図5に示すように、LSI30には、発振回路51、分周回路53、計時回路56、温度センサ58、制御部60、及びレジスタ部70が内蔵されている。発振回路51は、発振子28と接続されており、発振子28を発振させる。分周回路53は、発振子28から出力された信号(本実施形態では、32.768kHzの周波数)を分周して、所定のクロック(例えば1Hz)にする。計時回路56は、分周回路53により分周された信号に基づいて時間を計測し、制御部60へ時間を伝達する。温度センサ58は、LSI30の温度を測定し、制御部60へ伝達する。なお、LSI30の近傍に同一リードフレームに配置させて、電気的にもLSI30と接続されている発振子28の温度はLSI30の温度と同一視することが可能である。すなわち、温度センサ58は、LSI30の周辺に配置された発振子28の温度を精度良く測定することが可能である。制御部60は、計時回路56が計測した時間に基づいて、電力量計測回路22が計測した単位時間当たりの積算電力量などを液晶ディスプレイ15へ表示させる(図1参照)。レジスタ部70は、発振子28の発振周波数を補正する際に使用される各種データを格納するための複数のレジスタから構成される。なお、当該複数のレジスタについては後述する発振周波数の補正の説明において詳細に説明する。また、LSI30には、この他にも演算を行う演算回路や、内部電源が内蔵されている。 Next, the internal configuration of the LSI 30 will be described. As shown in FIG. 5, the LSI 30 includes an oscillator circuit 51, a divider circuit 53, a timer circuit 56, a temperature sensor 58, a control unit 60, and a register unit 70. The oscillator circuit 51 is connected to the oscillator 28 and causes the oscillator 28 to oscillate. The divider circuit 53 divides the signal output from the oscillator 28 (in this embodiment, a frequency of 32.768 kHz) to a predetermined clock (for example, 1 Hz). The timer circuit 56 measures time based on the signal divided by the divider circuit 53 and transmits the time to the control unit 60. The temperature sensor 58 measures the temperature of the LSI 30 and transmits it to the control unit 60. The oscillator 28 is arranged on the same lead frame near the LSI 30 and is electrically connected to the LSI 30, and the temperature of the oscillator 28 can be regarded as the same as the temperature of the LSI 30. That is, the temperature sensor 58 can accurately measure the temperature of the oscillator 28 arranged around the LSI 30. The control unit 60 displays the integrated amount of power per unit time measured by the power measurement circuit 22 on the liquid crystal display 15 based on the time measured by the timer circuit 56 (see FIG. 1). The register unit 70 is composed of multiple registers for storing various data used when correcting the oscillation frequency of the oscillator 28. The multiple registers will be explained in detail in the explanation of the correction of the oscillation frequency later. The LSI 30 also contains an arithmetic circuit that performs calculations and an internal power supply.

<製造手順>
以下、半導体装置24の製造手順について説明する。
先ず、図6(a)に示すように、リードフレーム26を、リード38が下方に位置するように、ボンディング装置1の載置台2に載置する。なお、載置台2には、発振子28が第1の面に固定された状態でリードフレーム26を上下反転したときに発振子28を収容するための凹陥部3が形成されている。又、発振子28は、外部電極34を下方に向けた状態でテープ上のパッケージ29に封入されて搬送されてくる。なお、リードフレーム26には、予めプレス加工等によって開口部26Cを形成しておく。
<Manufacturing Procedure>
The manufacturing procedure of the semiconductor device 24 will now be described.
6A, the lead frame 26 is placed on the mounting table 2 of the bonding device 1 so that the leads 38 are positioned downward. The mounting table 2 is formed with a recess 3 for accommodating the oscillator 28 when the lead frame 26 is turned upside down with the oscillator 28 fixed to the first surface. The oscillator 28 is transported sealed in a package 29 on a tape with the external electrodes 34 facing downward. An opening 26C is formed in the lead frame 26 in advance by pressing or the like.

次に、図6(b)に示すように、パッケージ29を開封し、ピッカー4で発振子28を取り出し、ダイパッド26Aの第1の面、即ち図6(b)における上方の面に、発振子28の外部端子34が開口部26Cに重なるように発振子28を配置し、接着剤でダイパッド26Aに固定する。なお、発振子28が、外部電極34を上方に向けた状態でパッケージ29に封入されているときは、ピッカー4として回転機構付きのものを用い、ピッカー4で発振子28を取り出した後、回転機構で発振子28を上下反転させ、外部端子34を下方に向けてからダイパッド26Aの第1の面に載置するのが好ましい。 Next, as shown in FIG. 6(b), the package 29 is opened, the oscillator 28 is taken out with the picker 4, and the oscillator 28 is placed on the first surface of the die pad 26A, i.e., the upper surface in FIG. 6(b), so that the external terminal 34 of the oscillator 28 overlaps the opening 26C, and is fixed to the die pad 26A with adhesive. Note that when the oscillator 28 is sealed in the package 29 with the external electrode 34 facing upward, it is preferable to use a picker 4 with a rotation mechanism, and after taking out the oscillator 28 with the picker 4, to turn the oscillator 28 upside down with the rotation mechanism and place it on the first surface of the die pad 26A with the external terminal 34 facing downward.

発振子28をダイパッド26Aの第1の面に固定したら、図6(c)に示すように、リードフレーム26を上下反転させて載置台2に載置する。これにより、リードフレームは、第1の面が下方を向いた状態で載置台2に載置される。このとき、発振子28は、載置台2の凹陥部3に収容される。 After the oscillator 28 is fixed to the first surface of the die pad 26A, the lead frame 26 is turned upside down and placed on the mounting table 2 as shown in FIG. 6(c). As a result, the lead frame is placed on the mounting table 2 with the first surface facing downward. At this time, the oscillator 28 is accommodated in the recessed portion 3 of the mounting table 2.

リードフレーム26を上下反転させて載置台2に載置したら、図6(d)に示すように、ダイパッド26Aの第1の面とは反対側の第2の面における開口部26Cに隣接する部分にLSI30を固定する。なお、図6(d)において第2の面は、ダイパッド26Aの上方の面である。 After the lead frame 26 is placed upside down on the mounting table 2, as shown in FIG. 6(d), the LSI 30 is fixed to the portion adjacent to the opening 26C on the second surface of the die pad 26A, which is opposite the first surface. Note that in FIG. 6(d), the second surface is the upper surface of the die pad 26A.

最後に、図6(e)に示すように、LSI30の電極パッド50とリード38とをボンディングワイヤ52で接続すると共に、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とをボンディングワイヤ52で接続して半導体装置24とする。その際に、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さが、LSI30の電極パッド50とリード38とを接続するボンディングワイヤ52の頂点の高さよりも低くなるように接続する。また、先にLSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とをボンディングワイヤで接続した後に、そのボンディングワイヤ52の上を飛び越えるように、LSI30の電極パッド50とリード38とをボンディングワイヤ52で接続する。また、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52と、電極パッド50とリード38とを接続するボンディングワイヤ52とが立体交差するように接続を行う。その際に、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52の頂点からずれた位置で、LSI30の電極パッド50とリード38とを接続するボンディングワイヤ52が交差するように接続を行う。 Finally, as shown in FIG. 6(e), the electrode pad 50 of the LSI 30 and the lead 38 are connected with a bonding wire 52, and the electrode pad 54 for the oscillator of the LSI 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28 are connected with a bonding wire 52 to form the semiconductor device 24. At this time, the height of the top of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator of the LSI 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28 is connected so that it is lower than the height of the top of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 of the LSI 30 and the lead 38. In addition, after first connecting the electrode pad 54 for the oscillator of the LSI 30 and the external electrode 34 of the oscillator 28 with a bonding wire, the electrode pad 50 of the LSI 30 and the lead 38 are connected with a bonding wire 52 so as to jump over the bonding wire 52. Also, the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator of the LSI 30 to the external electrode 34 of the oscillator 28 and the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 to the lead 38 are connected so as to cross over each other. At this time, the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 of the LSI 30 to the lead 38 is connected so as to cross over at a position shifted from the apex of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator of the LSI 30 to the external electrode 34 of the oscillator 28.

図6(a)~図6(e)に示す手順で発振子28とLSI30とをリードフレーム26(ダイパッド26A)に固定し、LSI30と発振子28との接続を行うことにより、LSI30をダイパッド26Aにおいて発振子28が固定される第1の面とは反対側の第2の面に固定しているにもかかわらず、LSI30と発振子28との接続も、LSI30とリードフレームのリード38との接続と同様にダイパッド26Aの第2の面から行うことができ、能率的である。また、発振子28とLSI30とは、リードフレーム26を介さずにボンディングワイヤ32で直接に接続されるので、発振子28とLSI30とをリードフレーム26を介して接続する場合や、ボンディングワイヤをリードフレーム26の裏側に引き回して接続する場合と比較して配線抵抗を低減できる。 By fixing the oscillator 28 and LSI 30 to the lead frame 26 (die pad 26A) and connecting the LSI 30 to the oscillator 28 in the procedure shown in Figures 6(a) to 6(e), even though the LSI 30 is fixed to the second surface of the die pad 26A opposite to the first surface to which the oscillator 28 is fixed, the connection between the LSI 30 and the oscillator 28 can be made from the second surface of the die pad 26A in the same way as the connection between the LSI 30 and the lead frame lead 38, which is efficient. In addition, since the oscillator 28 and the LSI 30 are directly connected by the bonding wire 32 without going through the lead frame 26, the wiring resistance can be reduced compared to when the oscillator 28 and the LSI 30 are connected through the lead frame 26 or when the bonding wire is routed around the back side of the lead frame 26.

次に、半導体装置24をモールド樹脂32で封止する手順について説明する。
先ず、図7(a)に示すように、半導体装置24を、リードフレーム26(ダイパッド26A)の第1の面、即ち発振子28が固定された側の面が上面となり、リードフレーム26(ダイパッド26A)の第2の面、即ちLSI30が固定された側の面が下面となるように金型5のキャビティ6内部に固定する。ここで、発振子28はLSI30よりも厚みが厚いため、半導体装置24は、リードフレーム26(ダイパッド26A)が金型5におけるキャビティ6の高さ方向の中心よりも下方に位置するようにキャビティ6内部に配置される。又、半導体装置24がキャビティ6内部に固定された状態でアウターリード38Bが金型5の外側に突出するようにする。
Next, a procedure for sealing the semiconductor device 24 with the molding resin 32 will be described.
First, as shown in Fig. 7A, the semiconductor device 24 is fixed inside the cavity 6 of the mold 5 so that the first surface of the lead frame 26 (die pad 26A), i.e., the surface on which the oscillator 28 is fixed, becomes the upper surface, and the second surface of the lead frame 26 (die pad 26A), i.e., the surface on which the LSI 30 is fixed, becomes the lower surface. Here, since the oscillator 28 is thicker than the LSI 30, the semiconductor device 24 is disposed inside the cavity 6 so that the lead frame 26 (die pad 26A) is located below the center of the cavity 6 in the height direction of the mold 5. In addition, the outer lead 38B is made to protrude outside the mold 5 with the semiconductor device 24 fixed inside the cavity 6.

半導体装置24がキャビティ6内部に固定されたら、図7(b)において矢印aで示すように、リードフレーム26の下面に沿って設けられた注入口7からモールド樹脂32を注入する。ここで、前述のように、リードフレーム26(ダイパッド26A)は、金型5におけるキャビティ6の高さ方向の中心よりも下方に位置するように固定されているから、はじめ、モールド樹脂32は、リードフレーム26(ダイパッド26A)に沿って注入される。ここで、注入されたモールド樹脂32は、より広い空間があるほうに流れ込もうとする特性があるので、例えばリードフレーム26の後端とダイパッド26Aとの隙間などからリードフレーム26の上方に流れ込もうとするが、発振子28によって進路を遮られるから、図7(c)において矢印bで示すように、リードフレーム26の下方に回り込むように流れる。 Once the semiconductor device 24 is fixed inside the cavity 6, the molding resin 32 is injected from the injection port 7 provided along the lower surface of the lead frame 26, as shown by the arrow a in FIG. 7(b). As described above, the lead frame 26 (die pad 26A) is fixed so as to be located lower than the center of the height direction of the cavity 6 in the mold 5, so the molding resin 32 is initially injected along the lead frame 26 (die pad 26A). The injected molding resin 32 has the property of flowing into the direction of a larger space, so it tries to flow upward from the gap between the rear end of the lead frame 26 and the die pad 26A, for example, but the path is blocked by the oscillator 28, so it flows around to the bottom of the lead frame 26, as shown by the arrow b in FIG. 7(c).

その後、図7(d)において矢印cで示すように、モールド樹脂32は、リードフレーム26の上面側にも流れ込む。そして、リードフレーム26の下面側がモールド樹脂32で満たされると、リードフレーム26の上面側もモールド樹脂32で満たされる。 Then, as shown by the arrow c in FIG. 7(d), the mold resin 32 flows into the upper surface side of the lead frame 26. Then, when the lower surface side of the lead frame 26 is filled with the mold resin 32, the upper surface side of the lead frame 26 is also filled with the mold resin 32.

リードフレーム26の両側がモールド樹脂32で満たされたら、金型5を加熱してモールド樹脂32を硬化させる。 Once both sides of the lead frame 26 are filled with the molding resin 32, the mold 5 is heated to harden the molding resin 32.

半導体装置24においては、リードフレーム26(ダイパッド26A)の上面に発振子28が、下面にLSI30が固定されているから、半導体装置24をモールド樹脂32で封止する場合には、リードフレーム26が金型5のキャビティ6の高さ方向中心よりも下方に配置する必要がある。このようにリードフレーム26の上側に広い空間がある場合には、モールド樹脂32はリードフレーム26の上側に流れ込もうとする。 In the semiconductor device 24, the oscillator 28 is fixed to the upper surface of the lead frame 26 (die pad 26A) and the LSI 30 is fixed to the lower surface. Therefore, when sealing the semiconductor device 24 with molded resin 32, the lead frame 26 needs to be positioned below the center of the height of the cavity 6 of the mold 5. When there is a large space above the lead frame 26 like this, the molded resin 32 tends to flow into the upper side of the lead frame 26.

したがって、注入口7からキャビティ6に注入されたモールド樹脂32による圧力は、リードフレーム26の両面に均等には加わらず、リードフレーム26の上面により強く加わると考えられる。 Therefore, it is believed that the pressure from the molding resin 32 injected into the cavity 6 from the injection port 7 is not applied evenly to both sides of the lead frame 26, but is applied more strongly to the top surface of the lead frame 26.

しかしながら、発振子28を用いてモールド樹脂32の流路を調整し、モールド樹脂32を先にリードフレーム26の下方に流入させることにより、キャビティ6に注入されたモールド樹脂32によるリードフレーム26の下支えが期待できる。したがって、モールド樹脂32を注入中にキャビティ6内部においてリードフレーム26が上下方向に沿ってずれることが防止される。 However, by adjusting the flow path of the molded resin 32 using the oscillator 28 and causing the molded resin 32 to flow below the lead frame 26 first, it is expected that the molded resin 32 injected into the cavity 6 will support the lead frame 26 from below. Therefore, the lead frame 26 is prevented from shifting vertically inside the cavity 6 while the molded resin 32 is being injected.

<作用> <Action>

次に、本実施形態に係る半導体装置24、及び積算電力量計10の作用について説明する。本実施形態に係る半導体装置24では、発振子28とLSI30とがモールド樹脂32で封止されて一体となっており、LSI30は、発振回路51、分周回路53、及び計時回路56が内蔵されているので、図1に示す積算電力量計10の内部の基板に半導体装置24を実装するだけで、時間を計測できる。すなわち、発振子28や分周回路53などを別々に基板へ実装する必要がない。そのため、発振子28と半導体装置24との接続調整などの手間も不要となる。 Next, the operation of the semiconductor device 24 and the watt-hour meter 10 according to this embodiment will be described. In the semiconductor device 24 according to this embodiment, the oscillator 28 and the LSI 30 are integrated by being sealed with the molded resin 32, and the LSI 30 has an oscillation circuit 51, a frequency divider circuit 53, and a timing circuit 56 built in. Therefore, time can be measured simply by mounting the semiconductor device 24 on the board inside the watt-hour meter 10 shown in FIG. 1. In other words, there is no need to mount the oscillator 28, the frequency divider circuit 53, etc. separately on the board. Therefore, there is no need to take the trouble of adjusting the connection between the oscillator 28 and the semiconductor device 24.

また、LSI30には、温度センサ58が内蔵されているので、発振子28の周囲の温度を正確に測定できる。これにより、発振子28から出力される信号(周波数)が温度変化によって変動しても、高精度で周波数の補正を行うことができる。そのため高価な高精度発振子を用いることなく、安価な発振子であっても周波数を高精度とすることができる。 The LSI 30 also has a built-in temperature sensor 58, which allows the temperature around the oscillator 28 to be accurately measured. This allows the frequency to be corrected with high precision even if the signal (frequency) output from the oscillator 28 fluctuates due to temperature changes. This means that the frequency can be made highly accurate even with an inexpensive oscillator, without the need for an expensive high-precision oscillator.

さらに、図2に示すように、発振子28の外部電極34とLSI30の発振子用電極パッド54とは、ボンディングワイヤ52によって開口部26Cを通じて直接接続されている。このため、リードフレーム26を介さずに最短距離で配線が可能となり、配線抵抗を低減できる。また、外部電極34と発振子用電極パッド54とを接続する2本のボンディングワイヤ52の長さが均一となっているので、ボンディングワイヤ52にかかる張力を等しくでき、ボンディングワイヤ52の破断やたわみによる接触を防止できる。また、リードフレーム26を介さずに配線できるので、ノイズの影響も受けにくいため、発振子28からLSI30へスムーズに信号を伝達できる。また、平行に形成されたボンディングワイヤ52の間には、ノイズが発生し易いが、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ52は、他のボンディングワイヤ52に対して、立体交差しているので、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続するボンディングワイヤ52と他のボンディングワイヤ52間の干渉を低減することができ、特に他のボンディングワイヤ52から発振子28へのノイズの影響を低減できる。さらに、外部電極34は、発振子用電極パッド54より大きいので、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。 2, the external electrode 34 of the oscillator 28 and the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 are directly connected through the opening 26C by the bonding wire 52. This allows wiring over the shortest distance without going through the lead frame 26, reducing wiring resistance. In addition, the lengths of the two bonding wires 52 connecting the external electrode 34 and the oscillator electrode pad 54 are uniform, so that the tension on the bonding wires 52 can be made uniform, preventing contact due to breakage or bending of the bonding wires 52. In addition, since wiring can be performed without going through the lead frame 26, it is less susceptible to the effects of noise, and signals can be transmitted smoothly from the oscillator 28 to the LSI 30. In addition, noise is likely to occur between the bonding wires 52 formed in parallel, but the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator and the external electrode 34 crosses over the other bonding wires 52, so interference between the bonding wire 52 connecting the electrode pad 54 for the oscillator and the external electrode 34 and the other bonding wires 52 can be reduced, and in particular, the effect of noise from the other bonding wires 52 on the oscillator 28 can be reduced. Furthermore, since the external electrode 34 is larger than the electrode pad 54 for the oscillator, wire bonding can be easily performed.

また、発振子28とLSI30とは、リードフレーム26の表面と裏面に搭載されており、平面視にて投影したときに重なるように配置されているので、発振子28とLSI30とをリードフレーム26の片面に並べて搭載する場合と比べて、半導体装置24の縦横のサイズを小さくできる。 In addition, the oscillator 28 and the LSI 30 are mounted on the front and back surfaces of the lead frame 26 and are arranged so as to overlap when projected in a plan view, so the vertical and horizontal sizes of the semiconductor device 24 can be made smaller than when the oscillator 28 and the LSI 30 are mounted side by side on one side of the lead frame 26.

また、LSI30は、ダイパッド26Aの中央部に位置しているので、電極パッド50とインナーリード38とを接続するボンディングワイヤ52の長さを一定にできる。これにより、ワイヤボンディングの作業が容易となり、歩留まりを向上できる。 In addition, since the LSI 30 is located in the center of the die pad 26A, the length of the bonding wire 52 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 38 can be made constant. This makes the wire bonding process easier and improves yield.

なお、本実施形態では、全てのインナーリード38AがLSI30の電極パッド50へ接続されていたが、これに限らず、図6に示す変形例のように、任意のインナーリード38Aをボンディングワイヤ52でダイパッド26Aへ接続させて、アウターリード38Bをアースに接続することで、ダイパッド26Aを接地してもよい。この場合、ダイパッド26Aが帯電するのを抑制できる。また、リードフレームを挟むようにリードフレームの両面に分けてLSI30と発振子28とを配置しているので、LSI30から発振子28へのノイズをダイパッド26Aによって遮蔽することができる。 In this embodiment, all the inner leads 38A are connected to the electrode pads 50 of the LSI 30, but this is not limited thereto. As shown in the modified example in FIG. 6, any inner lead 38A may be connected to the die pad 26A with a bonding wire 52, and the outer lead 38B may be connected to earth to ground the die pad 26A. In this case, it is possible to prevent the die pad 26A from being charged. In addition, since the LSI 30 and the oscillator 28 are arranged separately on both sides of the lead frame so as to sandwich the lead frame, noise from the LSI 30 to the oscillator 28 can be shielded by the die pad 26A.

また、本変形例では、発振子用電極パッド54の近傍に発振回路51が配置されており、この発振回路51を囲むように、デジタル回路部55が配置されている。デジタル回路部55は、デジタル信号を処理する回路部であり、他の素子と比べてノイズが発生しにくい。このため、LSI30に内蔵された他の素子(特にアナログ回路部)から発振回路51が受けるノイズの影響を低減できる。なお、デジタル回路部55の一例としては、CPUなどがある。 In addition, in this modified example, the oscillator circuit 51 is placed near the electrode pad 54 for the oscillator, and the digital circuit section 55 is placed so as to surround this oscillator circuit 51. The digital circuit section 55 is a circuit section that processes digital signals, and is less susceptible to noise compared to other elements. This reduces the effect of noise on the oscillator circuit 51 from other elements (particularly the analog circuit section) built into the LSI 30. An example of the digital circuit section 55 is a CPU.

<発振周波数の補正> <Oscillation frequency correction>

次に、本実施形態に係る半導体装置24における、発振子28の発振周波数の温度に依存する誤差を補正する周波数補正処理について説明する。 Next, we will explain the frequency correction process that corrects temperature-dependent errors in the oscillation frequency of the oscillator 28 in the semiconductor device 24 according to this embodiment.

半導体装置24は、例えば出荷時において、半導体装置24内部のLSI30の温度を常温(ここでは、25℃)とした場合、常温より温度が低い基準温度(以下、「低温」ともいう。)とした場合、及び常温より温度が高い基準温度(以下、「高温」ともいう。)とした場合の各々の状態で温度センサ58により温度を測定する。そして、半導体装置24は、例えば出荷後に、この測定で得られた温度をトリミングデータとして、温度センサ58の製造ばらつきにより発生する測定誤差を考慮して、発振子28の周波数誤差を補正する。 For example, at the time of shipment, the semiconductor device 24 measures the temperature using the temperature sensor 58 when the temperature of the LSI 30 inside the semiconductor device 24 is at room temperature (here, 25°C), at a reference temperature lower than room temperature (hereinafter also referred to as "low temperature"), and at a reference temperature higher than room temperature (hereinafter also referred to as "high temperature"). Then, for example, after shipment, the semiconductor device 24 uses the temperature obtained by this measurement as trimming data and corrects the frequency error of the oscillator 28, taking into account measurement errors that occur due to manufacturing variations in the temperature sensor 58.

上述したレジスタ部70(図5参照)は、温度センサ58により測定された温度を示すデータを格納する温度計測値レジスタ71、周辺温度を低温とした場合に温度センサ58により測定された温度を示すデータを格納する低温レジスタ72、周辺温度を常温とした場合に温度センサ58により測定された温度を示すデータを格納する常温レジスタ73、周辺温度を高温とした場合に温度センサ58により測定された温度を示すデータを格納する高温レジスタ74、及び、これらの温度を示すデータから導出される発振子28の発振周波数の補正値を格納するための周波数補正レジスタ75を有している。なお、各レジスタは制御部60にデータバス76を介して接続されており、制御部60はデータバス76を介して各レジスタに対して読み書きを行う。 The register unit 70 (see FIG. 5) includes a temperature measurement value register 71 that stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58, a low temperature register 72 that stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is low, a normal temperature register 73 that stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is normal, a high temperature register 74 that stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is high, and a frequency correction register 75 for storing a correction value for the oscillation frequency of the oscillator 28 derived from the data indicating these temperatures. Each register is connected to the control unit 60 via a data bus 76, and the control unit 60 reads and writes to each register via the data bus 76.

半導体装置24は、発振子28の周波数誤差を補正するために、半導体装置24の温度を低温とした場合、常温とした場合、及び高温とした場合の各々の状態で温度センサ58により温度を測定し、測定で得られた温度をトリミングデータとしてそれぞれ低温レジスタ72、常温レジスタ73、及び高温レジスタ74に格納する第1周波数補正処理を行う。 In order to correct the frequency error of the oscillator 28, the semiconductor device 24 performs a first frequency correction process in which the temperature of the semiconductor device 24 is measured by the temperature sensor 58 when the temperature of the semiconductor device 24 is set to low temperature, room temperature, and high temperature, and the measured temperatures are stored as trimming data in the low temperature register 72, the room temperature register 73, and the high temperature register 74, respectively.

試験者は、例えば出荷テスト時に、まず、槽内の温度が常温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置する。そして、ユーザは、半導体装置24に例えば温度センサ58による温度の計測を開始させるための計測動作信号を入力させることにより、半導体装置24に第1周波数補正処理を実行させる。この際、ユーザは、例えば半導体装置24のリード38に当該計測動作信号を出力する機器を接続することにより、半導体装置24に当該計測動作信号を入力させる。また、当該計測動作信号は、恒温槽に設定された温度が常温、高温、または低温の何れであるかを示す情報を含んでいる。 For example, during a shipping test, a tester first places the semiconductor device 24 inside a thermostatic chamber with the temperature inside the chamber set to room temperature. Then, the user inputs a measurement operation signal to the semiconductor device 24 to start measuring the temperature, for example, using the temperature sensor 58, thereby causing the semiconductor device 24 to execute the first frequency correction process. At this time, the user inputs the measurement operation signal to the semiconductor device 24, for example, by connecting a device that outputs the measurement operation signal to the lead 38 of the semiconductor device 24. In addition, the measurement operation signal includes information indicating whether the temperature set in the thermostatic chamber is room temperature, high temperature, or low temperature.

図9は、本実施形態に係る半導体装置24における第1周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。当該第1周波数補正処理を実行するプログラムは、上記計測動作信号が入力されたタイミングで実行されるプログラムであり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。なお、実行されるタイミングはこれに限定されない。 Figure 9 is a flowchart showing the flow of the first frequency correction process in the semiconductor device 24 according to this embodiment. The program for executing the first frequency correction process is a program executed at the timing when the measurement operation signal is input, and is stored in advance in a storage means possessed by the control unit 60. Note that the timing of execution is not limited to this.

ステップS101において、制御部60は、計測動作信号が入力されてから所定時間(例えば、数時間)が経過したか否かを判定する。なお、当該所定時間は、半導体装置24の内部温度(LSI30の温度)が、恒温槽の温度と一致するために必要な時間とすると良い。 In step S101, the control unit 60 determines whether a predetermined time (e.g., several hours) has elapsed since the measurement operation signal was input. The predetermined time is preferably the time required for the internal temperature of the semiconductor device 24 (the temperature of the LSI 30) to match the temperature of the thermostatic chamber.

ステップS101において所定時間が経過したと判定された場合、ステップS103において、制御部60は、温度センサ58による計測値を取得する。なお、温度センサ58による計測値は、温度計測値格納レジスタ71に格納される。また、温度センサ58によって計測値を取得する際には、所定時間(例えば、1分)経過毎に計測を行い、複数回の計測により得られた複数の計測値を平均した値を計測値として取得しても良い。 If it is determined in step S101 that the predetermined time has elapsed, in step S103, the control unit 60 acquires a measurement value by the temperature sensor 58. The measurement value by the temperature sensor 58 is stored in the temperature measurement value storage register 71. When acquiring a measurement value by the temperature sensor 58, a measurement may be performed every predetermined time (e.g., one minute), and the measurement value may be an average value of multiple measurement values obtained by multiple measurements.

ステップS105において、制御部60は、取得した計測値を、恒温槽に設定された温度が常温(ここでは、25℃)である場合には、常温レジスタ73に格納し、恒温槽に設定された温度が高温である場合には、高温レジスタ74に格納し、恒温槽に設定された温度が低温である場合には、低温レジスタ72に格納し、第1周波数補正処理を終了する。なお、上記第1周波数補正処理は、ウェハ状態のときに予め行っても良い。 In step S105, the control unit 60 stores the acquired measurement value in the room temperature register 73 if the temperature set in the thermostatic chamber is room temperature (here, 25°C), stores it in the high temperature register 74 if the temperature set in the thermostatic chamber is high, and stores it in the low temperature register 72 if the temperature set in the thermostatic chamber is low, and ends the first frequency correction process. Note that the first frequency correction process may be performed in advance when the wafer is in a wafer state.

試験者は、槽内の温度が常温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態に加えて、槽内の温度が高温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態、及び槽内の温度が低温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態の各々において、半導体装置24にそれぞれ上記ステップS101乃至S105の処理を行わせる。これにより、常温レジスタ73、高温レジスタ74、低温レジスタ72にそれぞれ温度センサ58による計測値が格納される。 The tester causes the semiconductor device 24 to perform the above steps S101 to S105 in each of the following states: when the semiconductor device 24 is placed inside a thermostatic chamber whose temperature is set to room temperature; when the semiconductor device 24 is placed inside a thermostatic chamber whose temperature is set to high; and when the semiconductor device 24 is placed inside a thermostatic chamber whose temperature is set to low. As a result, the values measured by the temperature sensor 58 are stored in the room temperature register 73, the high temperature register 74, and the low temperature register 72, respectively.

本実施形態に係る半導体装置24は、上述した処理が行われた後に出荷され、出荷後の予め定められたタイミングで、後述する第2周波数補正処理が行われる。 The semiconductor device 24 according to this embodiment is shipped after the above-mentioned processing is performed, and the second frequency correction processing described below is performed at a predetermined timing after the shipment.

ユーザは、例えば出荷後に、半導体装置24に例えば周波数補正値の導出を開始させるための導出動作信号を入力させることにより、半導体装置24に第2周波数補正処理を実行させる。この際、ユーザは、例えば半導体装置24のリード38に当該導出動作信号を出力する機器を接続することにより、当該導出動作信号を入力させる。または、半導体装置24が一定の間隔で第2周波数補正処理を実行するようにしても良い。 For example, after shipment, the user causes the semiconductor device 24 to execute the second frequency correction process by inputting a derivation operation signal to the semiconductor device 24 to start deriving a frequency correction value. At this time, the user inputs the derivation operation signal by, for example, connecting a device that outputs the derivation operation signal to the lead 38 of the semiconductor device 24. Alternatively, the semiconductor device 24 may execute the second frequency correction process at regular intervals.

図10は、本実施形態に係る半導体装置24における第2周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。当該第2周波数補正処理を実行するプログラムは、半導体装置24の出荷後に、上記導出動作信号が入力されたタイミングで実行されるプログラムであり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。 Figure 10 is a flowchart showing the flow of the second frequency correction process in the semiconductor device 24 according to this embodiment. The program for executing the second frequency correction process is a program that is executed when the derivation operation signal is input after the semiconductor device 24 is shipped, and is stored in advance in a storage means included in the control unit 60.

ステップS201において、制御部60は、常温レジスタ73、高温レジスタ74、及び低温レジスタ72にそれぞれ格納されている計測値を取得する。 In step S201, the control unit 60 acquires the measurement values stored in the room temperature register 73, the high temperature register 74, and the low temperature register 72.

ステップS203において、制御部60は、ステップS201において取得した計測値を用いて、発振子28の発振周波数の補正値(以下、「周波数補正値」ともいう。)を導出する。 In step S203, the control unit 60 uses the measurement value acquired in step S201 to derive a correction value for the oscillation frequency of the oscillator 28 (hereinafter also referred to as the "frequency correction value").

図11は、本実施形態に係る半導体装置における温度と周波数偏差との関係を示す図である。なお、図11は、実際の温度環境で得られた周波数誤差ではなく、二次関数による計算によって得られる理論値を示している。上記二次関数は、下記(1)式で表される。なお、下記(1)式において、fは周波数偏差、aは二次温度係数、Tは測定された温度、Tは頂点温度、bは頂点誤差である。上記二次温度係数aは、発振子28の個体差に応じて予め定められた定数であり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。 11 is a diagram showing the relationship between temperature and frequency deviation in the semiconductor device according to this embodiment. Note that FIG. 11 shows a theoretical value obtained by calculation using a quadratic function, not a frequency error obtained in an actual temperature environment. The quadratic function is expressed by the following formula (1). Note that in the following formula (1), f is the frequency deviation, a is a quadratic temperature coefficient, T is the measured temperature, T0 is the peak temperature, and b is the peak error. The quadratic temperature coefficient a is a constant that is predetermined according to the individual difference of the oscillator 28, and is stored in advance in a storage means of the control unit 60.

第1実施形態では、周波数偏差fが未知であるが、既知である二次温度係数a、常温レジスタ73に格納されている常温での計測値、高温レジスタ74に格納されている高温での計測値、及び低温レジスタ72に格納されている低温での計測値から、頂点誤差bを導出することができる。そして、制御部60は、常温での温度T0において最も周波数偏差が小さくなるようにするために、頂点誤差bの値を周波数補正値とする。 In the first embodiment, the frequency deviation f is unknown, but the apex error b can be derived from the known secondary temperature coefficient a, the measurement value at room temperature stored in the room temperature register 73, the measurement value at high temperature stored in the high temperature register 74, and the measurement value at low temperature stored in the low temperature register 72. Then, the control unit 60 sets the value of the apex error b as the frequency correction value so that the frequency deviation is smallest at temperature T0 at room temperature.

なお、上記周波数補正値の導出において、例えば-10℃での測定環境下において、温度センサ58による計測値が-8℃であった場合には、+2℃に対応する補正が必要ということになる。出荷段階における製品は、常温、各レジスタに記憶されている高温及び低温の3ポイントの計測値をデータバス76を介して読み出し、読み出したデータをトリミングデータとして、実際の環境下の温度を導出する。温度センサ58による計測値が、各レジスタに記憶されていない値であった場合には、近接する二つのレジスタの値を用いて、実際の環境下の温度を導出すればよい。 In deriving the frequency correction value, for example, if the measurement value by temperature sensor 58 is -8°C in a measurement environment of -10°C, a correction corresponding to +2°C is required. At the shipping stage, the product reads out the measurement values at three points, room temperature, high temperature, and low temperature stored in each register via data bus 76, and the temperature in the actual environment is derived using the read data as trimming data. If the measurement value by temperature sensor 58 is a value not stored in each register, the temperature in the actual environment can be derived using the values of the two adjacent registers.

ステップS205において、制御部60は、ステップS203において導出した周波数補正値を示すデータを、周波数補正レジスタ75に格納する。そして、半導体装置24では、分周回路53が、周波数補正レジスタ75に格納されている周波数補正値を用いて、発振回路から入力した信号からクロック信号を生成することで、発振子28の発振周波数の補正が行われる。 In step S205, the control unit 60 stores data indicating the frequency correction value derived in step S203 in the frequency correction register 75. Then, in the semiconductor device 24, the frequency divider circuit 53 uses the frequency correction value stored in the frequency correction register 75 to generate a clock signal from the signal input from the oscillation circuit, thereby correcting the oscillation frequency of the oscillator 28.

このように、第1実施形態に係る半導体装置24によると、出荷時に、半導体装置24の3ポイントの環境温度下での温度センサ58による計測値をトリミングデータとして準備しておき、当該トリミングデータを元に周波数補正値を導出することにより、半導体装置24の個体毎の温度センサ58の製造上のばらつきに依存せずに、高精度な温度情報に基づいた周波数補正値を得ることができる。 In this way, according to the semiconductor device 24 of the first embodiment, at the time of shipment, the measurement values by the temperature sensor 58 at three environmental temperatures of the semiconductor device 24 are prepared as trimming data, and a frequency correction value is derived based on the trimming data, so that a frequency correction value based on highly accurate temperature information can be obtained without depending on manufacturing variations in the temperature sensor 58 for each individual semiconductor device 24.

従来のパッケージ化された半導体装置において、図32に示すように、当該半導体装置を駆動させる場合、半導体装置の周辺温度Ta(℃)、パッケージ表面温度Tc(℃)及びチップ表面温度Tj(℃)は各々異なってくる。例えば、チップ表面温度Tjは、パッケージ熱抵抗(ジャンクション及び雰囲気間)をθja、チップの消費電力(最大または平均)をPとすると、下記の(2)式で表される。 In a conventional packaged semiconductor device, as shown in FIG. 32, when the semiconductor device is operated, the ambient temperature Ta (°C), package surface temperature Tc (°C), and chip surface temperature Tj (°C) of the semiconductor device are all different. For example, the chip surface temperature Tj is expressed by the following formula (2), where θja is the package thermal resistance (between the junction and the atmosphere) and P is the power consumption (maximum or average) of the chip.

しかしながら、本実施形態に係る半導体装置24では、温度センサ58と発振子28とが一体に封止されていることにより、温度センサ58の周辺温度と発振子28の周辺温度とが同一となるため高精度に発振子28の温度をLSI30が有する温度センサ58で測定することができ、そのため発振子28及び温度センサ58間の温度差によって周波数補正の精度が低下することが防止される。 However, in the semiconductor device 24 according to this embodiment, the temperature sensor 58 and the oscillator 28 are sealed together, so that the temperature around the temperature sensor 58 and the temperature around the oscillator 28 are the same, and the temperature of the oscillator 28 can be measured with high accuracy by the temperature sensor 58 of the LSI 30. This prevents the accuracy of the frequency correction from being reduced due to the temperature difference between the oscillator 28 and the temperature sensor 58.

(第2実施形態) (Second embodiment)

次に、本発明の第2実施形態に係る半導体装置24について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。 Next, a semiconductor device 24 according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and will not be described.

図12に示すように、第2実施形態に係る半導体装置24には、LSI30Aに対して、発振子28の発振周波数の補正の際に基準とするクロック信号(以下、「基準クロック信号」ともいう。)を入力する、基準信号発振子80を備えたクロック発生装置が接続されている。また、第2実施形態に係る半導体装置24のLSI30Aは、第1実施形態に係る半導体装置24のLSI30の構成に加えて、測定カウンタ81、基準カウンタ82、及びクロック信号を発振回路57から外部へ出力する出力端子83を更に備えている。 As shown in FIG. 12, the semiconductor device 24 according to the second embodiment is connected to a clock generator including a reference signal oscillator 80 that inputs a clock signal (hereinafter also referred to as a "reference clock signal") that is used as a reference when correcting the oscillation frequency of the oscillator 28 to the LSI 30A. In addition to the configuration of the LSI 30 of the semiconductor device 24 according to the first embodiment, the LSI 30A of the semiconductor device 24 according to the second embodiment further includes a measurement counter 81, a reference counter 82, and an output terminal 83 that outputs a clock signal from the oscillator circuit 57 to the outside.

図13(a)及び(b)に示すように、基準信号発振子80は、発振子28よりも発振周波数が高い水晶振動子などの発振子である。なお、第2実施形態では、発振子28の発振周波数が32.768KHzであり、基準信号発振子80の発振周波数が10MHzである。 As shown in Figures 13(a) and (b), the reference signal oscillator 80 is an oscillator such as a quartz crystal resonator having a higher oscillation frequency than the oscillator 28. In the second embodiment, the oscillation frequency of the oscillator 28 is 32.768 KHz, and the oscillation frequency of the reference signal oscillator 80 is 10 MHz.

測定カウンタ81は、発振回路51に接続されていて、制御部60の制御に基づいて、発振子28によるクロック信号(以下、「測定クロック信号」ともいう。)を発振回路51から受信して当該クロック信号のクロック数をカウントするカウンタである。基準カウンタ82は、基準信号発振子80を備えたクロック発生装置に接続されていて、制御部60の制御に基づいて、基準信号発振子80によるクロック信号を受信して当該クロック信号のクロック数をカウントする。なお、図13(a)及び(b)に示すように、基準カウンタ82と測定カウンタ81とは、相互に同期しながら略同時に同一時間内にクロック数のカウントを行う。なお、測定カウンタ81と基準カウンタ82は、動作信号に基づいて相互に同期しながら動作させてもよいし、同期カウンタを用いても良い。 The measurement counter 81 is connected to the oscillator circuit 51 and receives a clock signal (hereinafter also referred to as a "measurement clock signal") from the oscillator circuit 51 under the control of the control unit 60, and counts the number of clocks of the clock signal. The reference counter 82 is connected to a clock generating device equipped with a reference signal oscillator 80 and receives a clock signal from the reference signal oscillator 80 under the control of the control unit 60, and counts the number of clocks of the clock signal. As shown in Figures 13(a) and (b), the reference counter 82 and the measurement counter 81 count the number of clocks approximately at the same time while synchronizing with each other. The measurement counter 81 and the reference counter 82 may be operated in synchronism with each other based on an operation signal, or a synchronous counter may be used.

また、第2実施形態では、レジスタ部70において、温度計測値レジスタ71に、温度センサ58により測定された温度を示すデータが格納され、低温レジスタ72に、周辺温度を常温(25℃)より低温の基準温度とした場合に温度センサ58により測定された温度及びその温度における周波数誤差を示すデータが格納され、常温レジスタ73に、周辺温度を常温(25℃)とした場合に温度センサ58により測定された温度及びその温度における周波数誤差を示すデータが格納され、高温レジスタ74に、周辺温度を常温(25℃)より高温の基準温度とした場合に温度センサ58により測定された温度及びその温度における周波数誤差を示すデータが格納され、周波数補正レジスタ75に、上述した周波数誤差を示すデータから導出される周波数補正値を示すデータが格納される。 In the second embodiment, in the register unit 70, the temperature measurement value register 71 stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58, the low temperature register 72 stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is set to a reference temperature lower than room temperature (25°C) and the frequency error at that temperature, the room temperature register 73 stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is set to room temperature (25°C) and the frequency error at that temperature, the high temperature register 74 stores data indicating the temperature measured by the temperature sensor 58 when the ambient temperature is set to a reference temperature higher than room temperature (25°C) and the frequency error at that temperature, and the frequency correction register 75 stores data indicating the frequency correction value derived from the data indicating the frequency error described above.

<発振周波数の補正> <Oscillation frequency correction>

ユーザは、例えば出荷テスト時に、まず、槽内の温度が常温(ここでは、25℃)に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置する。そして、ユーザは、半導体装置24に例えば温度センサ58による温度の計測を開始させるための計測動作信号を入力させることにより、半導体装置24に第1周波数補正処理を実行させる。この際、ユーザは、例えば半導体装置24のリード38に当該計測動作信号を出力する機器を接続することにより、半導体装置24に当該計測動作信号を入力させる。また、当該計測動作信号には、恒温槽に設定された温度が常温、高温、または低温の何れであるかを示す情報を含んでいる。 For example, during a shipping test, the user first places the semiconductor device 24 inside a thermostatic chamber with the temperature inside the chamber set to room temperature (here, 25°C). The user then inputs a measurement operation signal to the semiconductor device 24 to start measuring the temperature, for example, using the temperature sensor 58, thereby causing the semiconductor device 24 to execute the first frequency correction process. At this time, the user inputs the measurement operation signal to the semiconductor device 24, for example, by connecting an instrument that outputs the measurement operation signal to the lead 38 of the semiconductor device 24. The measurement operation signal also includes information indicating whether the temperature set in the thermostatic chamber is room temperature, high temperature, or low temperature.

図14は、本実施形態に係る半導体装置24における第1周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。当該第1周波数補正処理を実行するプログラムは、半導体装置24の出荷時に、上記計測動作信号が入力されたタイミングで実行されるプログラムであり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。 Figure 14 is a flowchart showing the flow of the first frequency correction process in the semiconductor device 24 according to this embodiment. The program for executing the first frequency correction process is a program that is executed when the measurement operation signal is input at the time of shipment of the semiconductor device 24, and is stored in advance in a storage means included in the control unit 60.

ステップS301において、制御部60は、計測動作信号が入力してから所定時間(例えば、数時間)が経過したか否かを判定する。当該所定時間は、半導体装置24の内部温度(LSI30の温度)が、恒温槽の温度と一致するために必要な時間とすると良い。 In step S301, the control unit 60 determines whether a predetermined time (e.g., several hours) has elapsed since the measurement operation signal was input. The predetermined time may be the time required for the internal temperature of the semiconductor device 24 (the temperature of the LSI 30) to match the temperature of the thermostatic chamber.

ステップS301において所定時間が経過したと判定された場合、ステップS303において、制御部60は、温度センサ58による計測値を取得する。なお、温度センサ58による計測値は、温度計測値格納レジスタ71に格納される。また、温度センサ58は、試験により測定精度が予め定められた基準値以上であることが確認済みであり、温度センサ58により高精度に温度測定を行えることが保障されている。または温度センサ58による計測値を用いて補正を行うようにしても良い。 If it is determined in step S301 that the predetermined time has elapsed, in step S303, the control unit 60 acquires a measurement value by the temperature sensor 58. The measurement value by the temperature sensor 58 is stored in the temperature measurement value storage register 71. Furthermore, the measurement accuracy of the temperature sensor 58 has been confirmed by testing to be equal to or greater than a predetermined reference value, and it is guaranteed that the temperature sensor 58 can measure temperature with high accuracy. Alternatively, the measurement value by the temperature sensor 58 may be used to perform correction.

ステップS305において、制御部60は、発振子28の発振周波数の誤差を導出する周波数誤差導出処理を行う。図15は、本実施形態に係る周波数誤差導出処理の流れを示すフローチャートである。また、図16は、本実施形態に係る周波数誤差導出処理におけるタイミングチャートであり、(a)は、カウント開始時を示す図であり、(b)は、カウント停止時を示す図である。 In step S305, the control unit 60 performs a frequency error derivation process to derive an error in the oscillation frequency of the oscillator 28. FIG. 15 is a flowchart showing the flow of the frequency error derivation process according to this embodiment. FIG. 16 is a timing chart of the frequency error derivation process according to this embodiment, where (a) shows when counting starts and (b) shows when counting stops.

ステップS401において、制御部60は、測定カウンタ81に対して補正動作信号を出力する。補正動作信号を入力した測定カウンタ81は、ステップS403において、動作を開始し、発振子28によるクロック信号のクロック値のカウントを開始すると共に、基準カウンタ82に対して開始信号を出力する。 In step S401, the control unit 60 outputs a correction operation signal to the measurement counter 81. In step S403, the measurement counter 81, which has received the correction operation signal, starts operation, starts counting the clock value of the clock signal generated by the oscillator 28, and outputs a start signal to the reference counter 82.

開始信号を受信した基準カウンタ83は、ステップS405において、基準信号発振子80によるクロック信号のクロック値のカウントを開始する。すなわち、図16(a)に示すように、補正動作信号がオンになると、測定カウンタ81がカウントを開始すると共に、基準カウンタ82も測定カウンタ81に同期してカウントを開始する。 In step S405, the reference counter 83, which has received the start signal, starts counting the clock value of the clock signal generated by the reference signal oscillator 80. That is, as shown in FIG. 16(a), when the correction operation signal is turned on, the measurement counter 81 starts counting, and the reference counter 82 also starts counting in synchronization with the measurement counter 81.

ステップS407において、測定カウンタ81は、測定カウンタのカウント値が予め定められた所定値(本実施形態では、1秒に相当する32.768)以上であるか否かを判定する。ステップS407において所定値以上でない場合は、測定カウンタ81はそのままカウントを継続する。 In step S407, the measurement counter 81 determines whether the count value of the measurement counter is equal to or greater than a predetermined value (in this embodiment, 32.768, which corresponds to one second). If the count value is not equal to or greater than the predetermined value in step S407, the measurement counter 81 continues counting.

ステップS407において所定値以上であると判定された場合は、ステップS409において、測定カウンタ81は、カウントを停止すると共に、基準カウンタ82に対して停止信号を出力する。 If it is determined in step S407 that the count is equal to or greater than the predetermined value, in step S409, the measurement counter 81 stops counting and outputs a stop signal to the reference counter 82.

停止信号を受信した基準カウンタ82は、ステップS411において、カウントを停止する。すなわち、図16(b)に示すように、補正動作信号がオフになると、測定カウンタ81がカウントを停止すると共に、基準カウンタ82も測定カウンタ81に同期してカウントを停止する。 The reference counter 82, which has received the stop signal, stops counting in step S411. That is, as shown in FIG. 16(b), when the correction operation signal is turned off, the measurement counter 81 stops counting, and the reference counter 82 also stops counting in synchronization with the measurement counter 81.

ステップS413において、制御部60は、基準カウンタ82のカウント値を取得する。 In step S413, the control unit 60 acquires the count value of the reference counter 82.

ステップS415において、制御部60は、ステップS413において取得した基準カウンタ82のカウント値から、発振子28の発振周波数の誤差を導出する。すなわち、制御部60は、発振子28による測定クロック信号において同一時間内に得られたカウント値(すなわち、32,768)を、発振子28よりも高精度に計時を行うことができる基準信号発振子80による基準クロック信号のカウント値と比較することにより、発振子28の発振周波数の誤差を導出する。 In step S415, the control unit 60 derives the error in the oscillation frequency of the oscillator 28 from the count value of the reference counter 82 acquired in step S413. That is, the control unit 60 derives the error in the oscillation frequency of the oscillator 28 by comparing the count value (i.e., 32,768) obtained in the same time period in the measurement clock signal by the oscillator 28 with the count value of the reference clock signal by the reference signal oscillator 80, which can measure time with higher accuracy than the oscillator 28.

例えば、基準信号発振子80の発振周波数が10MHzであるため、基準カウンタ82のカウント値が”10000000(十進数)”であれば、発振子28により正確に1秒を計時できていると推測でき、発振周波数の誤差は0で補正する必要がなく、発振周波数の誤差(周波数補正値)を0とする。一方、例えば、基準カウンタ82のカウント値が”10000002(十進数)”であれば、発振子28の発振周波数が0.2ppmだけ遅くなっていると推測でき、発振子28の発振周波数をその誤差の分、すなわち0.2ppm早くなるように補正する必要があり、発振周波数の誤差(周波数補正値)を+0.2ppmとする。また、例えば、基準カウンタ82の値が”9999990(十進数)”であれば、発振子28の発振周波数が1.0ppmだけ早くなっているので、発振子28の発振周波数をその誤差の分、すなわち1.0ppm遅くする必要があり、発振周波数の誤差(周波数補正値)を-1.0ppmとする。 For example, since the oscillation frequency of the reference signal oscillator 80 is 10 MHz, if the count value of the reference counter 82 is "10000000 (decimal)", it can be assumed that the oscillator 28 is measuring one second accurately, and there is no need to correct the error in the oscillation frequency to 0, so the error in the oscillation frequency (frequency correction value) is set to 0. On the other hand, if the count value of the reference counter 82 is "10000002 (decimal)", it can be assumed that the oscillation frequency of the oscillator 28 is slower by 0.2 ppm, and it is necessary to correct the oscillation frequency of the oscillator 28 by the amount of that error, i.e., 0.2 ppm, so that the error in the oscillation frequency (frequency correction value) is +0.2 ppm. Also, for example, if the value of the reference counter 82 is "9999990 (decimal)", the oscillation frequency of the oscillator 28 is 1.0 ppm faster, so the oscillation frequency of the oscillator 28 needs to be slowed down by that error, i.e., 1.0 ppm, and the oscillation frequency error (frequency correction value) is set to -1.0 ppm.

ステップS417において、制御部60は、測定カウンタ81に対する補正動作信号の出力を停止し、周波数誤差導出処理プログラムを終了する。また、測定カウンタ81及び基準カウンタ82は、補正動作信号の入力が停止すると、動作を停止する。 In step S417, the control unit 60 stops outputting the correction operation signal to the measurement counter 81 and ends the frequency error derivation processing program. In addition, the measurement counter 81 and the reference counter 82 stop operating when the input of the correction operation signal stops.

ステップS307において、制御部60は、ステップS303において取得した温度の計測値と、ステップS415において導出された周波数誤差とを、恒温槽に設定された温度が常温である場合には、常温レジスタ73に、恒温槽に設定された温度が高温である場合には、高温レジスタ74に、恒温槽に設定された温度が低温である場合には、低温レジスタ72に格納して、第1周波数補正処理プログラムを終了する。 In step S307, the control unit 60 stores the temperature measurement value acquired in step S303 and the frequency error derived in step S415 in the room temperature register 73 if the temperature set in the thermostatic bath is room temperature, in the high temperature register 74 if the temperature set in the thermostatic bath is high, and in the low temperature register 72 if the temperature set in the thermostatic bath is low, and ends the first frequency correction processing program.

ユーザは、槽内の温度が常温に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態に加えて、槽内の温度が高温の基準温度に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態、及び槽内の温度が低温の基準温度に設定された恒温槽の内部に半導体装置24を配置した状態において、半導体装置24にそれぞれ上記ステップS301乃至S309の処理を行わせる。これにより、常温レジスタ73、高温レジスタ74、低温レジスタ72にそれぞれ温度センサ58による温度の計測値及び発振子28の発振周波数の誤差が格納される。 The user causes the semiconductor device 24 to perform the above steps S301 to S309 in each of the following states: when the semiconductor device 24 is placed inside a thermostatic chamber whose temperature is set to room temperature; when the semiconductor device 24 is placed inside a thermostatic chamber whose temperature is set to a high reference temperature; and when the semiconductor device 24 is placed inside a thermostatic chamber whose temperature is set to a low reference temperature. As a result, the temperature measurement value by the temperature sensor 58 and the error in the oscillation frequency of the oscillator 28 are stored in the room temperature register 73, high temperature register 74, and low temperature register 72, respectively.

本実施形態に係る半導体装置24は、上述した処理を行った後に出荷され、出荷後の予め定められたタイミングで、発振子28の発振周波数が周波数補正レジスタ75に格納された周波数補正値を示すデータを用いて上述した(1)式に基づいて補正される。なお、第2実施形態における二次温度係数a及び頂点誤差bは、各温度において導出された周波数誤差によって決定される。なお、周波数誤差を決定したい温度よりも高い温度のレジスタと低い温度のレジスタに格納された発振周波数の誤差の値の差分から直線近似によって求めるようにしても良い。そして、システムリセット時や定期的に、あるいは、リード38を介する所定の信号の入力に応じて、または上記(1)式を用いて発振子28の発振周波数を補正をする際に後述する第2周波数補正処理が行われる。 The semiconductor device 24 according to this embodiment is shipped after the above-mentioned processing, and at a predetermined timing after the shipment, the oscillation frequency of the oscillator 28 is corrected based on the above-mentioned formula (1) using the data indicating the frequency correction value stored in the frequency correction register 75. The secondary temperature coefficient a and the apex error b in the second embodiment are determined by the frequency error derived at each temperature. The frequency error may be obtained by linear approximation from the difference between the oscillation frequency error values stored in the register of a higher temperature than the temperature at which the frequency error is to be determined and the register of a lower temperature. Then, the second frequency correction processing described later is performed at the time of system reset, periodically, in response to the input of a predetermined signal via the lead 38, or when the oscillation frequency of the oscillator 28 is corrected using the above-mentioned formula (1).

ユーザは、半導体装置24に例えば周波数補正値の導出を開始させるための導出動作信号を入力させることにより、半導体装置24に第2周波数補正処理を実行させる。この際、ユーザは、例えば半導体装置24のリード38に当該計測動作信号を出力する機器を接続することにより、当該導出動作信号を入力させる。 The user causes the semiconductor device 24 to execute the second frequency correction process by, for example, inputting a derivation operation signal to start deriving a frequency correction value to the semiconductor device 24. At this time, the user inputs the derivation operation signal, for example, by connecting a device that outputs the measurement operation signal to the lead 38 of the semiconductor device 24.

図17は、本実施形態に係る半導体装置24における第2周波数補正処理の流れを示すフローチャートである。当該第2周波数補正処理を実行するプログラムは、上記計測動作信号が入力されたタイミングで実行されるプログラムであり、制御部60が有する記憶手段に予め記憶されている。 Figure 17 is a flowchart showing the flow of the second frequency correction process in the semiconductor device 24 according to this embodiment. The program for executing the second frequency correction process is a program executed when the measurement operation signal is input, and is stored in advance in a storage means included in the control unit 60.

ステップS503において、制御部60は、温度センサ58により現在の環境温度を計測し、その計測値を取得する。なお、温度センサ58による計測値は、温度計測値格納レジスタ71に格納される。 In step S503, the control unit 60 measures the current ambient temperature using the temperature sensor 58 and acquires the measured value. The measured value by the temperature sensor 58 is stored in the temperature measurement value storage register 71.

ステップS505において、制御部60は、ステップS503において取得した温度が、恒温槽で計測された温度(例えばステップS303において取得された温度)と異なっているか否かを判定する。なお、この判定が不要な場合には、ステップS503の処理を行った後に、当該ステップS505の処理を行わずに、ステップS505に移行してもよい。 In step S505, the control unit 60 determines whether the temperature acquired in step S503 is different from the temperature measured in the thermostatic chamber (for example, the temperature acquired in step S303). If this determination is not necessary, the process may proceed to step S505 after performing the process of step S503 without performing the process of step S505.

ステップS505において温度が異なっていないと判定された場合は、制御部60は、周波数補正値を変更する必要がないと判断し、第2周波数補正処理を終了する。 If it is determined in step S505 that the temperatures are not different, the control unit 60 determines that there is no need to change the frequency correction value and ends the second frequency correction process.

ステップS505において温度が異なっていると判定された場合は、制御部60は、ステップS507において、上述したステップS305と同様の処理を行うことで、周波数誤差を導出する。また、ステップS507において、制御部60は、レジスタ部70の各レジスタに記憶されているデータを、上述した(1)式に代入することにより、二次温度係数a及び頂点誤差bを導出する。 If it is determined in step S505 that the temperatures are different, the control unit 60 performs the same process as in step S305 described above in step S507 to derive the frequency error. Also, in step S507, the control unit 60 substitutes the data stored in each register of the register unit 70 into the above-mentioned formula (1) to derive the quadratic temperature coefficient a and the apex error b.

ステップS511において、制御部60は、周波数補正値を周波数補正レジスタ75に格納する。この際、ステップS505において温度が異なっていないと判定された場合は、低温レジスタ72、常温レジスタ73、及び高温レジスタ74に格納されている温度及び周波数誤差を用いて周波数補正値を導出して格納する。一方、ステップS505において温度が異なっていると判定された場合は、ステップS507において導出した周波数誤差を用いて周波数補正値を導出して格納する。 In step S511, the control unit 60 stores the frequency correction value in the frequency correction register 75. At this time, if it is determined in step S505 that the temperatures are not different, the control unit 60 derives and stores the frequency correction value using the temperatures and frequency errors stored in the low temperature register 72, the normal temperature register 73, and the high temperature register 74. On the other hand, if it is determined in step S505 that the temperatures are different, the control unit 60 derives and stores the frequency correction value using the frequency error derived in step S507.

そして、半導体装置24では、分周回路53が、発振回路から入力した信号をこの周波数補正レジスタ75に格納されている周波数補正値に基づいて補正することで、発振子28の発振周波数の補正を行う。 In the semiconductor device 24, the frequency divider circuit 53 corrects the signal input from the oscillator circuit based on the frequency correction value stored in the frequency correction register 75, thereby correcting the oscillation frequency of the oscillator 28.

以上のように、第2実施形態に係る半導体装置24によると、実温度での周波数誤差を測定することで、発振子28の製造ばらつきにより温度によって周波数偏差が異なっていても、常に安定した計時を刻むことが可能となる。 As described above, the semiconductor device 24 according to the second embodiment can measure the frequency error at the actual temperature, thereby enabling a stable timekeeping even if the frequency deviation varies depending on the temperature due to manufacturing variations in the oscillator 28.

また、第2実施形態に係る半導体装置24によると、半導体装置24のLSI30Aの内部に時間補正回路を内蔵させる事で、外部から供給されるクロック信号の周波数精度が低くても高精度に時間測定を行うことができる。 In addition, according to the semiconductor device 24 of the second embodiment, by incorporating a time correction circuit inside the LSI 30A of the semiconductor device 24, it is possible to perform time measurement with high accuracy even if the frequency accuracy of the clock signal supplied from the outside is low.

また、第2実施形態に係る半導体装置24によると、発振子28を内蔵したことによる空き端子を別機能(例えばシリアル通信やI2Cの追加など)に置き換えることで、端子数が限られていても高機能化を実現することができる。 In addition, in the semiconductor device 24 according to the second embodiment, the unused terminals resulting from the incorporation of the oscillator 28 can be replaced with other functions (e.g., the addition of serial communication or I2C), thereby achieving high functionality even with a limited number of terminals.

なお、本実施形態では、基準信号発振子80、測定カウンタ81及び基準カウンタ82を用いて発振子28の発振周波数の誤差を導出するが、誤差の導出方法はこれに限定されず、発振回路51から出力されるoscout端子から出力されるクロック信号における所定時間(本実施形態では、1秒(32,768CLK))の計時が、他の方法で正確に計時された当該所定時間と比較することにより、発振子28により当該所定時間の計時が実際にどれくらいかかっているかを測定しても良い。 In this embodiment, the error in the oscillation frequency of the oscillator 28 is derived using the reference signal oscillator 80, the measurement counter 81, and the reference counter 82, but the method of deriving the error is not limited to this. It is also possible to measure how long it actually takes for the oscillator 28 to time a specific time (in this embodiment, 1 second (32,768 CLK)) by comparing the time measured by the clock signal output from the oscout terminal output from the oscillation circuit 51 with the specific time accurately measured by another method.

また、第2実施形態に係る半導体装置24における発振子28の発振周波数の誤差の補正を行った上で、必要に応じて、第1実施形態に係る半導体装置24における温度センサ58の測定誤差を考慮した補正を行っても良い。 In addition, after correcting the error in the oscillation frequency of the oscillator 28 in the semiconductor device 24 according to the second embodiment, a correction may be made, if necessary, taking into account the measurement error of the temperature sensor 58 in the semiconductor device 24 according to the first embodiment.

図18及び図19は、本実施形態に係る半導体装置24のLSI30Aの電気的構成の別例を示すブロック図である。 Figures 18 and 19 are block diagrams showing another example of the electrical configuration of LSI 30A of semiconductor device 24 according to this embodiment.

図18に示すように、半導体装置24は、出力端子84を備えていて、制御部60により導出された発振子28の発振周波数の誤差(周波数補正値)が半導体装置24の外部に出力端子84を介して出力されるようにしても良い。これにより、基準クロック発生装置の特性劣化などを見つける為の定期校正を実施する事ができる。 As shown in FIG. 18, the semiconductor device 24 may have an output terminal 84, and the error (frequency correction value) of the oscillation frequency of the oscillator 28 derived by the control unit 60 may be output to the outside of the semiconductor device 24 via the output terminal 84. This makes it possible to perform periodic calibration to find deterioration of the characteristics of the reference clock generating device.

また、図19に示すように、半導体装置24のLSI30Aは、測定カウンタ81に校正の基準になる高精度のクロック発生装置85を接続しても良い。この場合には、上述したステップS413において、制御部60は、測定カウンタ81のカウント値及び基準カウンタ82のカウント値を取得し、測定カウンタ81のカウント値と基準カウンタ82のカウント値とを比較する。例えば、測定カウンタ81のクロック信号の周波数を10MHz、基準カウンタ82に接続されたクロック発生装置85の周波数を10MHzとすると、基準信号発振子80を有するクロック発生装置と基準カウンタ82に接続されたクロック発生装置84とが同一の周波数のクロック信号を発生していれば、測定カウンタ81のカウント値と基準カウンタ82のカウント値とが同一の値になるが、基準信号発振子80の特性が変化している場合には、測定カウンタ81のカウント値と基準カウンタ82のカウント値とに差が生じる。測定カウンタ81のカウント値と基準カウンタ82のカウント値とに差が生じた場合には、その差を制御部60で、予め定められた許容誤差範囲内か否かを判断して、判断結果を8の出力端子84に出力する。これにより、基準信号発振子80を備えたクロック発生装置の特性劣化などを見つける為の定期校正を実施することができる。 19, the LSI 30A of the semiconductor device 24 may connect a high-precision clock generator 85, which serves as a calibration reference, to the measurement counter 81. In this case, in step S413 described above, the control unit 60 acquires the count value of the measurement counter 81 and the count value of the reference counter 82, and compares the count value of the measurement counter 81 with the count value of the reference counter 82. For example, if the frequency of the clock signal of the measurement counter 81 is 10 MHz and the frequency of the clock generator 85 connected to the reference counter 82 is 10 MHz, if the clock generator having the reference signal oscillator 80 and the clock generator 84 connected to the reference counter 82 generate clock signals of the same frequency, the count value of the measurement counter 81 and the count value of the reference counter 82 will be the same value, but if the characteristics of the reference signal oscillator 80 have changed, a difference will occur between the count value of the measurement counter 81 and the count value of the reference counter 82. If a difference occurs between the count value of the measurement counter 81 and the count value of the reference counter 82, the control unit 60 determines whether the difference is within a predetermined allowable error range and outputs the determination result to the output terminal 84. This makes it possible to perform regular calibration to find deterioration in the characteristics of the clock generating device equipped with the reference signal oscillator 80.

また、図19に示すように、半導体装置24のLSI30Aにクロック発生装置85が内蔵されている場合であっても、LSI30Aの内部に、発振回路51から出力されたクロック信号及びクロック発生装置85から出力されたクロック信号の何れか一方を選択的に入力し、測定カウンタ81に出力するセレクタ86を接続しても良い。図19に示す半導体装置24では、セレクタ86を接続することにより、図18に示す半導体装置24と同様に機能させることができる。 Also, as shown in FIG. 19, even if the LSI 30A of the semiconductor device 24 has a built-in clock generating device 85, a selector 86 may be connected inside the LSI 30A to selectively input either the clock signal output from the oscillator circuit 51 or the clock signal output from the clock generating device 85 and output it to the measurement counter 81. By connecting the selector 86, the semiconductor device 24 shown in FIG. 19 can function in the same way as the semiconductor device 24 shown in FIG. 18.

(第3実施形態) (Third embodiment)

次に、本発明の第3実施形態に係る半導体装置200について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図9及び図10に示すように、本実施形態に係る半導体装置200を構成するリードフレーム202の表面の発振子搭載用梁206には、接着剤を介して発振子28が搭載されており、リードフレーム202の裏面のダイパッド202Aには、接着剤を介してLSI30が搭載されている。 Next, a semiconductor device 200 according to a third embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and will not be described. As shown in Figures 9 and 10, an oscillator 28 is mounted via adhesive on an oscillator mounting beam 206 on the front surface of a lead frame 202 constituting the semiconductor device 200 according to this embodiment, and an LSI 30 is mounted via adhesive on a die pad 202A on the back surface of the lead frame 202.

ここで、LSI30は、ダイパッド202Aの中央部より左側にずらして搭載されており、ダイパッド202Aに形成された開口部202Cと重ならないようになっている。このため、LSI30の全面がダイパッド202Aと接着している。 Here, the LSI 30 is mounted shifted to the left of the center of the die pad 202A so that it does not overlap with the opening 202C formed in the die pad 202A. Therefore, the entire surface of the LSI 30 is bonded to the die pad 202A.

ダイパッド202Aの第1の面に発振子28を、第1の面とは反対側の第2の面にLSI30を固定し、LIS30のLSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34、およびLSI30の電極パッド50とインナーリード38Aとをボンディングワイヤ52で接続して半導体装置200とする手順は、実施形態1の半導体装置24と同様に図6(a)~(e)に示すとおりである。半導体装置200をモールド樹脂32で封止する手順も、同様に図7(a)~(d)に示すとおりである。 The procedure for fixing the oscillator 28 to the first surface of the die pad 202A and the LSI 30 to the second surface opposite the first surface, and connecting the electrode pad 54 for the oscillator of the LSI 30 to the external electrode 34 of the oscillator 28, and the electrode pad 50 of the LSI 30 to the inner lead 38A with bonding wires 52 to form the semiconductor device 200 is as shown in Figures 6(a) to (e) in the same manner as the semiconductor device 24 of embodiment 1. The procedure for sealing the semiconductor device 200 with the mold resin 32 is also as shown in Figures 7(a) to (d).

本実施形態に係る半導体装置200では、第1実施形態に係る半導体装置24と比べて、LSI30の接着強度を向上できる。また、発振子28の外部電極34の全面が露出しているので、発振子用電極パッド54と外部電極34とをボンディングワイヤ52で容易に接続できる。 In the semiconductor device 200 according to this embodiment, the adhesive strength of the LSI 30 can be improved compared to the semiconductor device 24 according to the first embodiment. In addition, since the entire surface of the external electrode 34 of the oscillator 28 is exposed, the electrode pad 54 for the oscillator and the external electrode 34 can be easily connected with the bonding wire 52.

(第4実施形態) (Fourth embodiment)

次に、本発明の第4実施形態に係る半導体装置300について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図22、及び図23に示すように、本実施形態に係る半導体装置300を構成するリードフレーム302は、円形のダイパッド302Aと、ダイパッド302Aの外周側に設けられた外枠部302Bとを支持梁302C、及び発振子搭載梁302Dで架け渡した形状となっている。 Next, a semiconductor device 300 according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and will not be described. As shown in Figures 22 and 23, the lead frame 302 constituting the semiconductor device 300 according to this embodiment has a shape in which a circular die pad 302A and an outer frame portion 302B provided on the outer periphery of the die pad 302A are bridged by a support beam 302C and an oscillator mounting beam 302D.

ダイパッド302Aは、リードフレーム302の中央部に位置しており、ダイパッド302Aの裏面に搭載されたLSI30より小さくなっている。支持梁302Cは、ダイパッド302Aの上下、及び左側へ延びており、発振子搭載梁302Dは、ダイパッド302Aの右側へ延びている。また、発振子搭載梁302Dは、支持梁302Cより広幅に形成されると共に、発振子搭載梁302Dの幅は、発振子28の外部電極34間の距離よりも狭くなるように形成されており、接着剤を介して発振子28が搭載されている。 The die pad 302A is located in the center of the lead frame 302 and is smaller than the LSI 30 mounted on the back surface of the die pad 302A. The support beam 302C extends above and below the die pad 302A and to the left, and the oscillator mounting beam 302D extends to the right side of the die pad 302A. The oscillator mounting beam 302D is formed to be wider than the support beam 302C, and the width of the oscillator mounting beam 302D is formed to be narrower than the distance between the external electrodes 34 of the oscillator 28, and the oscillator 28 is mounted via an adhesive.

ダイパッド302Aの第1の面に発振子28を、第1の面とは反対側の第2の面にLSI30を固定し、LIS30のLSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34、およびLSI30の電極パッド50とリード38とをボンディングワイヤ52で接続して半導体装置300とする手順は、実施形態1の半導体装置24と同様に図6(a)~(e)に示すとおりである。半導体装置300をモールド樹脂32で封止する手順も、同様に図7(a)~(d)に示すとおりである。 The procedure for fixing the oscillator 28 to the first surface of the die pad 302A and the LSI 30 to the second surface opposite the first surface, and connecting the electrode pads 54 for the oscillator of the LSI 30 to the external electrodes 34 of the oscillator 28, and the electrode pads 50 of the LSI 30 to the leads 38 with bonding wires 52 to form the semiconductor device 300 is as shown in Figures 6(a) to (e) in the same manner as the semiconductor device 24 of embodiment 1. The procedure for sealing the semiconductor device 300 with the mold resin 32 is also as shown in Figures 7(a) to (d).

本実施形態に係る半導体装置300では、ダイパッド302Aをできるだけ小さく形成し、ダイパッド302Aの外側を打ち抜いているので、第1実施形態に係る半導体装置24と比べて、リードフレーム302にかかる材料費を削減することができる。 In the semiconductor device 300 according to this embodiment, the die pad 302A is formed as small as possible and the outside of the die pad 302A is punched out, so the material cost of the lead frame 302 can be reduced compared to the semiconductor device 24 according to the first embodiment.

また、ダイパッド302Aを小さくしたことで、第1実施形態と比べて、モールド樹脂32とLSI30との接触面積が大きくなる。ここで、LSI30とモールド樹脂32の接着力は、LSI30とダイパッド302Aとの接着力より大きいため、モールド樹脂32とLSI30との接触面積が大きくなった分だけ、LSI30が剥離しにくくなる。特に、リフロー等で半導体装置300を基板に実装する際には、半導体装置300が加熱されるため、ダイパッド302Aとモールド樹脂32との密着力が低下する虞があるが、ダイパッド302Aを小さくし、モールド樹脂32とLSI30との接触面積を大きくすることで、加熱時にも密着力を確保できる。 In addition, by making the die pad 302A smaller, the contact area between the molded resin 32 and the LSI 30 is larger than that of the first embodiment. Here, since the adhesive strength between the LSI 30 and the molded resin 32 is greater than that between the LSI 30 and the die pad 302A, the LSI 30 is less likely to peel off due to the increased contact area between the molded resin 32 and the LSI 30. In particular, when mounting the semiconductor device 300 on a substrate by reflow or the like, the semiconductor device 300 is heated, which may reduce the adhesive strength between the die pad 302A and the molded resin 32. However, by making the die pad 302A smaller and increasing the contact area between the molded resin 32 and the LSI 30, the adhesive strength can be ensured even when heated.

さらに、外枠部302Bの内側に、支持梁302C及び発振子搭載梁302Dを十字形状(格子状)に配置し、発振子28を発振子搭載梁302Dに対して垂直に交差させて搭載しているので、支持梁302Cと発振子28の外部電極34とが接触して短絡するのを抑制できる。なお、ダイパッド302Aを支持する支持梁302Cを除去し、片持ちとして、発振子搭載梁302Dのみで外枠部302Bとダイパッド302Aとを連結してもよい。 Furthermore, the support beams 302C and the oscillator mounting beams 302D are arranged in a cross shape (grid shape) inside the outer frame portion 302B, and the oscillator 28 is mounted so as to cross perpendicularly to the oscillator mounting beams 302D, so that it is possible to prevent the support beams 302C and the external electrodes 34 of the oscillator 28 from coming into contact and shorting out. Note that the support beams 302C supporting the die pad 302A may be removed, and the outer frame portion 302B and the die pad 302A may be connected to each other by only the oscillator mounting beam 302D as a cantilever.

(第5実施形態) (Fifth embodiment)

次に、本発明の第5実施形態に係る半導体装置400について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図24、及び図25に示すように、本実施形態に係るリードフレーム402の中央部に位置するダイパッド402Aには、段差部404が設けられている。段差部404は、ダイパッド402Aの上下方向に延びており、図14に示すように、左から右へ向かって上方に傾斜している。このため、ダイパッド402Aは、段差部404を境にして、下方に位置する第1搭載面402Bと、上方に位置する第2搭載面402Cとに分けられている。 Next, a semiconductor device 400 according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and will not be described. As shown in FIGS. 24 and 25, a step portion 404 is provided on a die pad 402A located in the center of a lead frame 402 according to this embodiment. The step portion 404 extends in the vertical direction of the die pad 402A, and as shown in FIG. 14, it is inclined upward from left to right. Therefore, the die pad 402A is divided by the step portion 404 into a first mounting surface 402B located below and a second mounting surface 402C located above.

第1搭載面402B、及び第2搭載面402Cは、リードフレーム402の裏面に連続して設けられており、インナーリード408Aと平行に形成されている。また、第1搭載面402Bには、接着剤を介してLSI30が搭載されており、LSI30の下面に設けられた電極パッド50とインナーリード408Aとがボンディングワイヤ412により電気的に接続されている。 The first mounting surface 402B and the second mounting surface 402C are provided continuously on the back surface of the lead frame 402 and are formed parallel to the inner lead 408A. The LSI 30 is also mounted on the first mounting surface 402B via an adhesive, and the electrode pad 50 provided on the underside of the LSI 30 and the inner lead 408A are electrically connected by a bonding wire 412.

第2搭載面402Cには、接着剤を介して発振子28が搭載されている。ここで、第2搭載面402Cは、集積回路30と発振子28との厚みの差分だけ第1搭載面402Bより上方に位置しており、LSI30の下面と発振子28の下面とが同じ高さとなっている。 The oscillator 28 is mounted on the second mounting surface 402C via adhesive. Here, the second mounting surface 402C is located above the first mounting surface 402B by the difference in thickness between the integrated circuit 30 and the oscillator 28, and the bottom surface of the LSI 30 and the bottom surface of the oscillator 28 are at the same height.

図25に示すように、電極パッド50とインナーリード408Aとを接続しているボンディングワイヤ412は、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ412を跨ぐようにして形成されている。すなわち、ボンディングワイヤ412の短絡を防止するために、発振子用電極パッド54と外部電極34とを接続しているボンディングワイヤ412の頂点は、電極パッド50とインナーリード408Aとを接続しているボンディングワイヤ412の頂点より低くなるように形成されている。 As shown in FIG. 25, the bonding wire 412 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 408A is formed so as to straddle the bonding wire 412 connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34. In other words, in order to prevent a short circuit of the bonding wire 412, the apex of the bonding wire 412 connecting the oscillator electrode pad 54 and the external electrode 34 is formed so as to be lower than the apex of the bonding wire 412 connecting the electrode pad 50 and the inner lead 408A.

<製造手順> <Production procedure>

以下、半導体装置400の製造手順について説明する。 The manufacturing procedure for the semiconductor device 400 is described below.

先ず、図26(a)に示すように、リードフレーム402を、インナーリード408Aが上方に、ダイパッド402Aが下方に位置するように、ボンディング装置1の載置台2に載置する。なお、載置台2には、ダイパッド402Aにおける第2搭載面402Cが形成された部分を保持するための段差8が形成されている。この状態において、第1搭載面402Bおよび第2搭載面402Cは何れも上方を向いている。また、発振子28は、外部電極34を上方に向けた状態でテープ上のパッケージ29に封入されて搬送されてくる。なお、リードフレーム402には、予めプレス加工等によって段差部404を形成しておく。 First, as shown in FIG. 26(a), the lead frame 402 is placed on the mounting table 2 of the bonding device 1 so that the inner lead 408A is located at the top and the die pad 402A is located at the bottom. The mounting table 2 has a step 8 formed thereon to hold the portion of the die pad 402A on which the second mounting surface 402C is formed. In this state, both the first mounting surface 402B and the second mounting surface 402C face upward. The oscillator 28 is transported sealed in a package 29 on a tape with the external electrode 34 facing upward. The step 404 is formed in advance in the lead frame 402 by pressing or the like.

次に、図26(b)に示すように、パッケージ29を開封し、ピッカー4で発振子28を取り出し、図26(c)に示すように発振子28の外部電極34が上方を向くようにダイパッド402Aの第1搭載面402Bに発振子28を配置し、接着剤で第1搭載面402Bに固定する。なお、発振子28が、外部電極34を下方に向けた状態でパッケージ29に封入されているときは、ピッカー4として回転機構付きのものを用い、ピッカー4で発振子28を取り出した後、回転機構で発振子28を上下反転させ、外部電極34を上方に向けてからダイパッド26Aの第1の面に載置するのが好ましい。 Next, as shown in FIG. 26(b), the package 29 is opened, the oscillator 28 is removed with the picker 4, and the oscillator 28 is placed on the first mounting surface 402B of the die pad 402A so that the external electrode 34 of the oscillator 28 faces upward as shown in FIG. 26(c), and fixed to the first mounting surface 402B with adhesive. Note that when the oscillator 28 is sealed in the package 29 with the external electrode 34 facing downward, it is preferable to use a picker 4 with a rotation mechanism, remove the oscillator 28 with the picker 4, then turn the oscillator 28 upside down with the rotation mechanism, and place it on the first surface of the die pad 26A with the external electrode 34 facing upward.

発振子28を第1搭載面402Bに固定したら、図26(d)に示すように、ダイパッド402Aの第2搭載面402Cに、LSI30を、電極パッド50と発振子用電極パッド54とが上方を向くように接着剤で固定する。なお、第2搭載面402Cは第1搭載面402Bと平面視で重ならないように形成されているから、LSI30も平面視で発振子28に重ならないように固定される。また、LSI30と発振子28とはダイパッド402Aにおける同じ側の面に固定される。 After the oscillator 28 is fixed to the first mounting surface 402B, as shown in FIG. 26(d), the LSI 30 is fixed to the second mounting surface 402C of the die pad 402A with adhesive so that the electrode pads 50 and the oscillator electrode pads 54 face upward. Note that since the second mounting surface 402C is formed so as not to overlap with the first mounting surface 402B in a planar view, the LSI 30 is also fixed so as not to overlap with the oscillator 28 in a planar view. Furthermore, the LSI 30 and the oscillator 28 are fixed to the same side of the die pad 402A.

LSI30を第2搭載面402Cに固定したら、図26(e)に示すように、LSI30の電極パッド50とリードフレーム402のインナーリード408Aとをボンディングワイヤ412で接続すると共に、LSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34とをボンディングワイヤ412で接続する。 After the LSI 30 is fixed to the second mounting surface 402C, as shown in FIG. 26(e), the electrode pad 50 of the LSI 30 is connected to the inner lead 408A of the lead frame 402 with a bonding wire 412, and the oscillator electrode pad 54 of the LSI 30 is connected to the external electrode 34 of the oscillator 28 with a bonding wire 412.

次に、半導体装置400をモールド樹脂32で封止する手順について説明する。 Next, the procedure for sealing the semiconductor device 400 with the mold resin 32 will be described.

図27(a)に示すように、半導体装置400を図27(e)に示す状態から上下反転させた状態で金型5のキャビティ6内部に固定する。このとき、半導体装置400におけるLSI30が搭載された側が、発振子28が搭載された側よりも、金型5においてモールド樹脂32を注入する注入口7の近くに位置すると共に、ダイパッド402AにおけるLSI30が搭載された側の部分が、キャビティ6における高さ方向中心付近に位置するように、半導体装置400を配置することが好ましい。又、半導体装置400は、アウターリード408Bが金型5の外側に突出するように配置される。 As shown in FIG. 27(a), the semiconductor device 400 is fixed inside the cavity 6 of the mold 5 in a state in which it is turned upside down from the state shown in FIG. 27(e). At this time, it is preferable to arrange the semiconductor device 400 so that the side of the semiconductor device 400 on which the LSI 30 is mounted is closer to the injection port 7 for injecting the molding resin 32 in the mold 5 than the side on which the oscillator 28 is mounted, and the portion of the die pad 402A on which the LSI 30 is mounted is located near the center of the height direction of the cavity 6. In addition, the semiconductor device 400 is arranged so that the outer lead 408B protrudes outside the mold 5.

半導体装置400をキャビティ6内部に固定したら、図27(b)において矢印aで示すように、注入口7からキャビティ6内部にモールド樹脂32を注入する。 Once the semiconductor device 400 is fixed inside the cavity 6, the molding resin 32 is injected into the cavity 6 through the injection port 7, as shown by the arrow a in FIG. 27(b).

図27(c)に示すように、注入口7から注入されたモールド樹脂32は、リードフレーム402(ダイパッド402A)におけるLSI30が固定されている部分においては、リードフレーム402の上方と下方とに均等に流れ込む。 As shown in FIG. 27(c), the molding resin 32 injected from the injection port 7 flows evenly above and below the lead frame 402 in the portion of the lead frame 402 (die pad 402A) where the LSI 30 is fixed.

しかしながら、リードフレーム402(ダイパッド402A)には、板厚方向に段差404が形成され、ダイパッド402Aにおける発振子28が固定されている部分は、段差404を境としてLSI30が固定されている部分に対して図27(a)~(d)における上方に屈曲している。 However, a step 404 is formed in the lead frame 402 (die pad 402A) in the thickness direction, and the portion of the die pad 402A where the oscillator 28 is fixed is bent upward in Figures 27(a) to (d) with respect to the portion where the LSI 30 is fixed, with the step 404 as the boundary.

したがって、図27(d)において矢印cに示すように、ダイパッド402Aの発振子28が固定されている部分においては、ダイパッド402A下方の流速がダイパッド402A上方の流速よりも低くなる。これによってダイパッド402Aの前記部分においては、モールド樹脂は下方に優先的に充填されるから、リードフレーム402(ダイパッド402A)は注入されたモールド樹脂32によって下方から支持される。 Therefore, as shown by the arrow c in FIG. 27(d), in the portion of the die pad 402A where the oscillator 28 is fixed, the flow velocity below the die pad 402A is lower than the flow velocity above the die pad 402A. As a result, in the above portion of the die pad 402A, the molding resin fills preferentially downward, so that the lead frame 402 (die pad 402A) is supported from below by the injected molding resin 32.

リードフレーム402の両側がモールド樹脂32で満たされたら、金型5を加熱してモールド樹脂32を硬化させる。 Once both sides of the lead frame 402 are filled with molding resin 32, the mold 5 is heated to harden the molding resin 32.

本実施形態に係る半導体装置400では、発振子28とLSI30とがリードフレーム402の裏面に搭載されているので、発振子28とLSI30とを搭載する際に、リードフレーム402を反転させる必要がない。これにより、第1実施形態と比べて、半導体装置400の生産効率を向上できる。 In the semiconductor device 400 according to this embodiment, the oscillator 28 and the LSI 30 are mounted on the back surface of the lead frame 402, so there is no need to invert the lead frame 402 when mounting the oscillator 28 and the LSI 30. This improves the production efficiency of the semiconductor device 400 compared to the first embodiment.

また、ボンディングワイヤ412が形成された面を上面とすると、第2搭載面402Cは、第1搭載面402Bより下方に位置しているので、発振子28を跨いでLSI30の電極パッド50とインナーリード408Aとをボンディングワイヤ412で接続する際に、発振子28がボンディングワイヤ412の妨げにならない。 In addition, if the surface on which the bonding wire 412 is formed is considered the upper surface, the second mounting surface 402C is located below the first mounting surface 402B, so when the electrode pad 50 of the LSI 30 and the inner lead 408A are connected by the bonding wire 412 across the oscillator 28, the oscillator 28 does not get in the way of the bonding wire 412.

なお、本実施形態では、第1搭載面402Bと第2搭載面402Cとは、リードフレーム402の裏面に設けられていたが、これに限らず、リードフレーム402の表面に設けてもよい。この場合においても、ボンディングワイヤ412が形成された面を上面として、第2搭載面402Cを第1搭載面402Bより下方に形成することで、発振子28がボンディングワイヤ412の妨げとならないようにできる。 In this embodiment, the first mounting surface 402B and the second mounting surface 402C are provided on the back surface of the lead frame 402, but this is not limiting and they may be provided on the front surface of the lead frame 402. Even in this case, the surface on which the bonding wire 412 is formed is the upper surface, and the second mounting surface 402C is formed below the first mounting surface 402B, so that the oscillator 28 does not interfere with the bonding wire 412.

また、本実施形態では、第2搭載面402Cは、第1搭載面402Bに対して、LSI30と発振子28との厚みの差分だけ上方に設けられていたが、これに限らず、ボンディングワイヤ412の妨げにならない程度に段差がついていればよく、発振子28の下面がLSI30の下面より下方へ突出していてもよい。 In addition, in this embodiment, the second mounting surface 402C is provided above the first mounting surface 402B by the difference in thickness between the LSI 30 and the oscillator 28, but this is not limited thereto. As long as there is a step that does not interfere with the bonding wires 412, the bottom surface of the oscillator 28 may protrude downward from the bottom surface of the LSI 30.

(第6実施形態) (Sixth embodiment)

次に、本発明の第6実施形態に係る半導体装置500について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図28、及び図29に示すように、本実施形態に係るリードフレーム502の中央部に位置するダイパッド502Aには、第5実施形態と同様に、段差部504が形成されている。図29に示すように、段差部504は、左から右へ向かって上方に傾斜しており、ダイパッド502Aは、段差部504を境にして、下方に位置する第1搭載面502Bと、上方に位置する第2搭載面502Cとに分けられている。 Next, a semiconductor device 500 according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and will not be described. As shown in FIGS. 28 and 29, a step portion 504 is formed in the die pad 502A located in the center of the lead frame 502 according to this embodiment, as in the fifth embodiment. As shown in FIG. 29, the step portion 504 is inclined upward from left to right, and the die pad 502A is divided by the step portion 504 into a first mounting surface 502B located below and a second mounting surface 502C located above.

第1搭載面502B、及び第2搭載面502Cは、共にリードフレーム502の裏面に連続して設けられており、インナーリード508Aと平行になっている。また、第1搭載面502Bには、接着剤を介してLSI30が搭載されており、第2搭載面502Cには、接着剤を介して発振子28が搭載されている。ここで、図28に示すように、LSI30は、リードフレーム502の中央部に位置しており、LSI30の右端部は、発振子28の一部を覆っている。すなわち、平面視にて投影したとき、発振子28とLSI30とが重なるように配置されている。 The first mounting surface 502B and the second mounting surface 502C are both provided continuously on the back surface of the lead frame 502 and are parallel to the inner lead 508A. The LSI 30 is mounted on the first mounting surface 502B via an adhesive, and the oscillator 28 is mounted on the second mounting surface 502C via an adhesive. As shown in FIG. 28, the LSI 30 is located in the center of the lead frame 502, and the right end of the LSI 30 covers part of the oscillator 28. In other words, the oscillator 28 and the LSI 30 are arranged to overlap when projected in a plan view.

ダイパッド502Aの第1搭載面502Bに発振子28を、第2搭載面502CにLSI30を固定し、LIS30のLSI30の発振子用電極パッド54と発振子28の外部電極34、およびLSI30の電極パッド50とリード38とをボンディングワイヤ512で接続して半導体装置500とする手順は、実施形態4の半導体装置400と同様に図26(a)~(e)に示すとおりである。また、半導体装置500をモールド樹脂32で封止する手順も、同様に図27(a)~(d)に示すとおりである。 The procedure for fixing the oscillator 28 to the first mounting surface 502B of the die pad 502A, fixing the LSI 30 to the second mounting surface 502C, and connecting the electrode pads 54 for the oscillator of the LSI 30 to the external electrodes 34 of the oscillator 28, and connecting the electrode pads 50 of the LSI 30 to the leads 38 with bonding wires 512 to form the semiconductor device 500 is as shown in Figures 26(a) to (e) in the same manner as the semiconductor device 400 of the fourth embodiment. The procedure for sealing the semiconductor device 500 with the mold resin 32 is also as shown in Figures 27(a) to (d).

本実施形態に係る半導体装置500では、LSI30がリードフレーム502の中央部に搭載されているので、LSI30の電極パッド50とインナーリード508Aとの距離をLSI30の各辺で一定にできる。これにより、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。その他の作用については、第5実施形態と同様である。 In the semiconductor device 500 according to this embodiment, the LSI 30 is mounted in the center of the lead frame 502, so the distance between the electrode pads 50 of the LSI 30 and the inner leads 508A can be made constant on each side of the LSI 30. This makes it easy to perform wire bonding. Other functions are the same as those of the fifth embodiment.

以上、本発明の第1~第6実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、第1~第6実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、発振子28として、発振回路51を内蔵した発振子を用いてもよい。また、図2の開口部26Cは、スリット状の孔でもよい。 Although the first to sixth embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and the first to sixth embodiments may be used in combination, and the present invention may be embodied in various forms without departing from the spirit of the present invention. For example, an oscillator with a built-in oscillator circuit 51 may be used as the oscillator 28. Also, the opening 26C in FIG. 2 may be a slit-shaped hole.

1 ボンディング装置
2 載置台
5 金型
6 キャビティ
10 積算電力量計
22 電力量計測回路(計測手段)
24 半導体装置
26 リードフレーム
26C 開口部
28 発振子
30 LSI(集積回路)
34 外部電極(発振子の端子)
50 電極パッド(集積回路の端子)
51 発振回路
52 ボンディングワイヤ
54 発振子用電極パッド(集積回路の端子)
55 デジタル回路部
58 温度センサ
60 制御部
70 レジスタ部
80 基準信号発振子
81 測定カウンタ
82 基準カウンタ
85 クロック発生回路
86 セレクタ
200 半導体装置
202 リードフレーム
202C 開口部
300 半導体装置
302 リードフレーム
400 半導体装置
402 リードフレーム
402B 第1搭載面
402C 第2搭載面
412 ボンディングワイヤ
500 半導体装置
502 リードフレーム
502B 第1搭載面
502C 第2搭載面
512 ボンディングワイヤ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Bonding device 2 Placement table 5 Mold 6 Cavity 10 Integrated watt-hour meter 22 Watt-hour measurement circuit (measurement means)
24 Semiconductor device 26 Lead frame 26C Opening 28 Oscillator 30 LSI (integrated circuit)
34 External electrode (oscillator terminal)
50 Electrode pad (terminal of integrated circuit)
51 Oscillator circuit 52 Bonding wire 54 Electrode pad for oscillator (terminal of integrated circuit)
55 Digital circuit section 58 Temperature sensor 60 Control section 70 Register section 80 Reference signal oscillator 81 Measurement counter 82 Reference counter 85 Clock generating circuit 86 Selector 200 Semiconductor device 202 Lead frame 202C Opening 300 Semiconductor device 302 Lead frame 400 Semiconductor device 402 Lead frame 402B First mounting surface 402C Second mounting surface 412 Bonding wire 500 Semiconductor device 502 Lead frame 502B First mounting surface 502C Second mounting surface 512 Bonding wire

Claims (3)

表面と、前記表面と対向する裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面とを有する封止樹脂と、
電極パッドを有する集積回路が搭載された第1の領域と該第1の領域に隣接する第2の領域とにより構成された第1の面と、該第1の面の反対側の第2の面であって、第3の領域と該第3の領域に隣接し外部端子を有する発振子が搭載される第4の領域とにより構成された該第2の面と、を備え、前記封止樹脂に封止されたダイパッドと、
前記裏面と前記ダイパッドとの間に配置され且つ前記封止樹脂に封止された封止部と、前記裏面の方向に屈曲する屈曲部を含み前記封止樹脂の前記側面から露出する露出部と、を有するリードと、
を備え、
前記第1の領域と前記第4の領域は、前記ダイパッドの面方向において重ならず、
前記第1の領域と前記第3の領域は、前記ダイパッドの面方向において少なくとも一部が重なり、
前記第2の領域と前記第4の領域は、前記ダイパッドの面方向において少なくとも一部が重なり、
前記ダイパッドは、前記外部端子と対面する開口部をさらに備え、
前記開口部を通じて、前記外部端子と前記電極パッドとが第1ボンディングワイヤで接続され、
前記ダイパッドは、前記裏面から第1の距離に配置され、
前記封止部は、前記裏面から前記第1の距離より短い第2の距離に配置され、
前記第2の距離は、前記表面から前記封止部までの距離である第3の距離より短い
半導体装置。
a sealing resin having a front surface, a back surface opposite to the front surface, and a side surface connecting the front surface and the back surface;
a first surface including a first region on which an integrated circuit having an electrode pad is mounted and a second region adjacent to the first region, and a second surface opposite to the first surface including a third region and a fourth region adjacent to the third region on which an oscillator having an external terminal is mounted, the second surface being a third surface on the opposite side to the first surface, the fourth surface being a fourth region on which an oscillator having an external terminal is mounted, the die pad being sealed in the sealing resin;
a lead having a sealing portion disposed between the back surface and the die pad and sealed in the sealing resin, and an exposed portion including a bent portion bent toward the back surface and exposed from the side surface of the sealing resin;
Equipped with
the first region and the fourth region do not overlap in a surface direction of the die pad,
the first region and the third region at least partially overlap with each other in a surface direction of the die pad,
the second region and the fourth region at least partially overlap with each other in a surface direction of the die pad,
the die pad further includes an opening facing the external terminal,
the external terminal and the electrode pad are connected by a first bonding wire through the opening;
the die pad is disposed at a first distance from the backside;
the sealing portion is disposed at a second distance from the rear surface that is shorter than the first distance,
The semiconductor device, wherein the second distance is shorter than a third distance which is a distance from the surface to the sealing portion.
前記集積回路は前記裏面側の面に前記電極パッドを有し、前記発振子は前記裏面側の面に前記外部端子を有する請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the integrated circuit has the electrode pads on the rear surface, and the oscillator has the external terminals on the rear surface. 前記集積回路の前記電極パッドと前記封止部の前記裏面側の面とを接続する第2ボンディングワイヤを更に備えた請求項1または2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second bonding wire connecting the electrode pad of the integrated circuit and a surface of the sealing portion on the rear side.
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