JP2001185567A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JP2001185567A JP36363499A JP36363499A JP2001185567A JP 2001185567 A JP2001185567 A JP 2001185567A JP 36363499 A JP36363499 A JP 36363499A JP 36363499 A JP36363499 A JP 36363499A JP 2001185567 A JP2001185567 A JP 2001185567A
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Toshihiro Yamaguchi
利博 山口
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Renesas Semiconductor Package and Test Solutions Co Ltd
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    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタンドオフのマージンを十分に確保するこ
とができ、またリード端子部に封止材の回り込みを防止
することができる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 QFN構造の表面実装型パッケージであ
って、タブ上に搭載された半導体チップと、この半導体
チップ上のパッドにワイヤを介して電気的に接続された
複数のリードと、これらのリードの下面側を露出するよ
うにタブ、半導体チップ、ワイヤおよびリードを封止す
る封止材などから構成され、この封止材にjsより封止
する際に用いる金型のうち、特に下型11は、リードが
嵌合される部分は凹状に形成され、かつタブの下面側の
部分はリードが嵌合される部分を除き、封止材により封
止される範囲で凸状に形成された構造からなり、またタ
ブの下面側の凸状の部分の高さはリードの厚さに基づい
て設定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の組み
立て技術に関し、たとえばQFN構造などの表面実装型
パッケージにおいて、このパッケージ下面と実装基板と
の間のスタンドオフの確保に好適な半導体装置およびそ
の製造方法に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、本発明者が検討した技術とし
て、QFN構造の表面実装型パッケージにおいては、基
板実装性を考慮して、パッケージ下面と実装基板との間
に所定範囲の距離、いわゆるスタンドオフを確保する方
法などが考えられる。すなわち、表面実装型パッケージ
におけるスタンドオフの確保を実施することにより、基
板実装性の歩留まり向上を図ることができる。
【0003】なお、このようなQFN構造の表面実装型
パッケージなどに関する技術としては、たとえば199
3年8月2日、日経BP社発行の「日経エレクトロニク
スno.587」P104〜P118に記載される技術
などが挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
なQFN構造の表面実装型パッケージの技術について、
本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかと
なった。たとえば、QFN構造のパッケージは、図5に
示すように、タブ1上に搭載された半導体チップ2と、
この半導体チップ2上のパッドにワイヤ3を介して電気
的に接続された複数のリード4と、これらの複数のリー
ド4の下面側を露出するようにタブ1、半導体チップ
2、ワイヤ3および複数のリード4を封止する封止材5
などから構成されている。
【0005】このQFN構造のパッケージを封止材によ
り封止する際は、たとえば図6(後述する図4(a)に
対応)に示すように、リード4が嵌合される部分、タブ
1の下面側の部分が凹状に形成されている構造の下型1
1と、逆凹状に形成されている上型12とからなる金型
を用いて封止することにより、タブ1の下面側が覆わ
れ、リード4の下面側が露出されたパッケージ構造とな
る。この露出されたリード4の下面側に半田メッキ6の
メッキ処理が施され、この半田メッキ6の厚さ分だけス
タンドオフが確保できる。
【0006】ところが、図6のような構造の金型を用い
た封止処理においては、封止材5がリード4の下面側に
回り込み、リード端子部が封止材5により覆われて隠れ
てしまう恐れがある。このようにリード端子部が封止材
5に覆われると、実装基板との接合性に問題が生じるこ
とが考えられる。
【0007】そこで、本発明の目的は、QFN構造など
の表面実装型パッケージにおいて、封止金型の構造を工
夫することで、スタンドオフのマージンを十分に確保す
ることができ、またリード端子部に封止材の回り込みを
防止することができる半導体装置およびその製造方法を
提供するものである。
【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0010】すなわち、本発明による半導体装置は、タ
ブ上に搭載された半導体チップ上のパッドに、ワイヤを
介して電気的に接続された複数のリードの下面側を露出
するように、タブ、半導体チップ、ワイヤおよびリード
を封止する封止材とからなる表面実装型の半導体装置に
おいて、封止材から露出される各リードの厚さ方向が所
定の寸法で露出されているものである。
【0011】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、前記のような表面実装型の半導体装置において、封
止材により封止する際に、リードが嵌合される部分は凹
状に形成され、かつタブの下面側の部分は凸状に形成さ
れた構造の下型を含む金型を用いて封止するものであ
る。これにより、パッケージ下面と実装基板との間のス
タンドオフのマージンを十分に確保することができる。
【0012】この製造方法において、タブの下面側の凸
状の部分は、リードが嵌合される部分を除き、封止材に
より封止される範囲で凸状に形成することにより、リー
ドの下面側への封止材の回り込みを防止することがで
き、さらにタブの下面側の凸状の部分の高さは、リード
の厚さに基づいて設定することにより、タブおよびリー
ドの厚さ方向の加工に対応することができるようにした
ものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形
態の半導体装置を示す断面図、図2は本実施の形態の半
導体装置において、組み立て方法を示すフロー図、図3
および図4は封止金型を示す平面図および断面図であ
る。
【0014】まず、図1により、本実施の形態の半導体
装置の構成の一例を説明する。本実施の形態の半導体装
置は、たとえばQFN構造の表面実装型パッケージとさ
れ、タブ1上に搭載された半導体チップ2と、この半導
体チップ2上のパッドにワイヤ3を介して電気的に接続
された複数のリード4と、これらのリード4の下面側を
露出するようにタブ1、半導体チップ2、ワイヤ3およ
びリード4を封止する封止材5などからなり、封止材5
から露出される各リード4の厚さ方向が所定の寸法で露
出されて構成されている。
【0015】タブ1およびリード4は、たとえばCuな
どの短冊状のリードフレームからなり、その1個の半導
体チップ2に対応する各部分の中央部に4本のタブ吊り
リードにより支持されたタブ1が設けられ、このタブ1
の周縁近傍にタブ1を囲むように複数のリード4が設け
られ、これらのリード4の露出された下面に半田メッキ
6が被着されて外部端子となる。このタブ1の下面側
は、たとえばハーフエッチング加工が施されてリード4
の部分の約半分の厚さとなっている。
【0016】半導体チップ2には、たとえばマイコン、
ASIC、ゲートアレイ、システムLSI、メモリなど
の所定の集積回路が形成され、この集積回路の外部端子
となる複数のパッド7が主面上に設けられている。この
半導体チップ2は、たとえば非導電性ペーストなどの接
着剤によりタブ1上に固定される。
【0017】ワイヤ3は、たとえばAuなどの金属線か
らなり、このワイヤ3を介して半導体チップ2上のパッ
ド7とリード4の一端部とが電気的に接続される。
【0018】封止材5は、たとえばエポキシ樹脂などの
樹脂材料からなり、この封止材5によりリード4の下面
側を露出するように、タブ1、半導体チップ2、ワイヤ
3およびリード4が保護、耐湿性向上のために封止され
る。
【0019】次に、図2により、本実施の形態の半導体
装置の組み立て方法の一例を簡単に説明する。図2にお
いて、右側の図は各フローに対応する半導体装置の断面
図である。この組み立てに先立って、ウェハからダイシ
ングされて形成された半導体チップ2、短冊状に10個
などの複数個単位で形成されたリードフレームや、ワイ
ヤ3、封止材5などを用意する。
【0020】まず、ダイボンディング工程(ステップS
1)において、短冊状に形成されたリードフレームの複
数個の各タブ1上に接着剤により複数個の各半導体チッ
プ2をそれぞれ固着する。さらに、ワイヤボンディング
工程(ステップS2)において、複数個の各半導体チッ
プ2上の各パッド7とリードフレームの複数個の各リー
ド4の一端部とをそれぞれワイヤ3により接続する。
【0021】続いて、封止工程(ステップS3)におい
て、複数個の半導体チップ2が固着された短冊状のリー
ドフレームを、リード4の下面側を露出するように、タ
ブ1、半導体チップ2、ワイヤ3およびリード4を封止
材5により封止する。この封止工程においては、特に図
3および図4に示すような金型が用いられ、以下に詳細
に説明する。図3は下型の平面図、図4(a),(b)
はそれぞれ図3のa−a’切断線、b−b’切断線にお
ける断面図(上型も含む)である。なお、この金型は、
簡単化のために20ピンのパッケージを例に示してい
る。
【0022】すなわち、下型11および上型12からな
る金型のうち、特に下型11は、リード4が嵌合される
部分は凹状に形成され、かつタブ1の下面側の部分はリ
ード4が嵌合される部分を除き、封止材5により封止さ
れる範囲で凸状に形成された構造からなり、またタブ1
の下面側の凸状の部分の高さはリード4の厚さに基づい
て設定される。たとえば、リード4の厚さ寸法が150
μm程度の場合に、下型11の凹状の部分の高さ寸法L
1は150μm程度、凸状の部分の高さ寸法L2は50
μm程度に形成される。
【0023】この封止工程においては、まずリードフレ
ームをトランスファーモールド装置の下型11の所定の
位置に搭載し、上型12と下型11とを型締めする。こ
の型締めした両金型の合わせ面には、タブ1、半導体チ
ップ2、ワイヤ3およびリード4が封止材5で封止され
るキャビティ13が形成され、このキャビティ13内に
封止材5を充填する。この充填された封止材5は、ハー
フエッチング加工されたタブ1の下面に回り込み、タブ
1、半導体チップ2、ワイヤ3およびリード4を確実に
気密封止する。同時に、下型11の形状によりリード4
の厚さ方向が十分に露出し、またリード4の下面側へ封
止材5が回り込むことがない。
【0024】続いて、外装処理工程(ステップS4)に
おいて、封止材5から露出されたリード4の部分に半田
メッキ6を被着するためにメッキ処理を施す。これによ
り、たとえば半田メッキ6の厚さが25μm程度の場合
には、下型11の形状によるタブ1の下面側の凸状の部
分の高さ寸法L2の50μm程度を加算した75μm程
度の寸法分だけ、パッケージ下面と実装基板との間のス
タンドオフのマージンを確保することができる。
【0025】最後に、切断工程(ステップS5)におい
て、リードフレームをリード4の外側の位置で切断し、
リードフレームから1個ずつパッケージとして切り離
す。これにより、QFN構造の表面実装型パッケージが
完成する。この完成後に、パッケージの良品/不良品を
選別するためのテストが行われ、良品のパッケージが製
品として使用される。
【0026】従って、本実施の形態の半導体装置によれ
ば、タブ1の下面側の部分が凸状に形成された構造から
なる下型11を用いることにより、半田メッキ6の厚さ
に凸状の高さ寸法を加えてスタンドオフのマージンを十
分に確保することができるとともに、リード4と下型1
1および上型12との距離・隙間を狭くすることができ
るので、リード4の下面側への封止材5の回り込みを防
止することができる。また、タブ1と下型11との距離
が狭くなるので、封止材5の注入時のタブ1の上下変動
を防止することができる。
【0027】この結果、封止材5の漏れなどの低減を図
ることによって、半導体装置の基板実装性の歩留まり向
上が期待できる。これは、半導体装置の信頼性の向上に
つながる。すなわち、実装基板と接合するリード4に封
止材5が付着していることによって、半田メッキ6の接
合面積の縮小化の問題があり、剪断強度の確保が厳しく
なるが、本実施の形態においてはこの問題を解決するこ
とができる。
【0028】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
【0029】たとえば、前記実施の形態においては、封
止材がタブの下面に回り込むパッケージ構造について説
明したが、タブを露出させた構造とすることも可能であ
る。この場合には、下型の凸状の部分の高さをタブの下
面に接するように形成することで、封止工程においてタ
ブの下面が金型の凸状の部分に接しているので、タブの
上下変動をなくしてタブの変形を防止することができ
る。また、タブから直接外部へ放熱してパッケージの放
熱性を向上させることも可能である。
【0030】また、QFN構造の表面実装型パッケージ
について説明したが、これに限定されるものではなく、
複数のリードの下面側を露出するように、タブ、半導体
チップ、ワイヤおよびリードを封止するような同様の構
造のパッケージについても適用することができる。
【0031】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0032】(1)封止材により封止する際に、リード
が嵌合される部分は凹状に形成され、かつタブの下面側
の部分は凸状に形成されている構造の下型を含む金型を
用いて封止することで、各リードの厚さ方向を所定の寸
法で露出することができるので、パッケージ下面と実装
基板との間のスタンドオフのマージンを十分に確保する
ことが可能となる。
【0033】(2)タブの下面側の凸状の部分は、リー
ドが嵌合される部分を除き、封止材により封止される範
囲で凸状に形成することで、リードの下面側への封止材
の回り込みを防止することが可能となる。
【0034】(3)タブの下面側の凸状の部分の高さ
は、リードの厚さに基づいて設定することで、タブおよ
びリードの厚さ方向の加工に対応することが可能とな
る。
【0035】(4)前記(1)により、タブと下型との
距離を狭くすることができるので、封止材の注入時にタ
ブの上下変動を防止することが可能となる。
【0036】(5)前記(1)〜(4)により、スタン
ドオフの確保、リード端子部への封止材の漏れなどの低
減、タブの変動防止によって基板実装性の歩留まりを向
上させることができ、この結果、半導体装置の信頼性の
向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の半導体装置を示す断面
図である。
【図2】本発明の一実施の形態の半導体装置において、
組み立て方法を示すフロー図である。
【図3】本発明の一実施の形態の半導体装置において、
封止金型(下型)を示す平面図である。
【図4】(a),(b)は本発明の一実施の形態の半導
体装置において、封止金型を示す断面図である。
【図5】本発明の前提となる半導体装置を示す断面図で
ある。
【図6】本発明の前提となる半導体装置において、封止
金型を示す断面図である。
【符号の説明】
1 タブ 2 半導体チップ 3 ワイヤ 4 リード 5 封止材 6 半田メッキ 7 パッド 11 下型 12 上型 13 キャビティ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タブ上に搭載された半導体チップと、前
    記半導体チップ上のパッドにワイヤを介して電気的に接
    続された複数のリードと、前記複数のリードの下面側を
    露出するように前記タブ、前記半導体チップ、前記ワイ
    ヤおよび前記複数のリードを封止する封止材とからなる
    表面実装型の半導体装置であって、 前記封止材から露出される前記複数のリードは、この各
    リードの厚さ方向が所定の寸法で露出されていることを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 タブ上に搭載された半導体チップと、前
    記半導体チップ上のパッドにワイヤを介して電気的に接
    続された複数のリードと、前記複数のリードの下面側を
    露出するように前記タブ、前記半導体チップ、前記ワイ
    ヤおよび前記複数のリードを封止する封止材とからなる
    表面実装型の半導体装置の製造方法であって、 前記封止材により封止する際は、前記リードが嵌合され
    る部分は凹状に形成され、かつ前記タブの下面側の部分
    は凸状に形成された構造の下型を含む金型を用いて封止
    し、パッケージ下面と実装基板との間のスタンドオフの
    マージンを確保することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体装置の製造方法で
    あって、前記タブの下面側の凸状の部分は、前記リード
    が嵌合される部分を除き、前記封止材により封止される
    範囲で凸状に形成され、前記リードの下面側への前記封
    止材の回り込みを防止することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の製造方法で
    あって、前記タブの下面側の凸状の部分の高さは、前記
    リードの厚さに基づいて設定され、前記タブおよび前記
    リードの厚さ方向の加工に対応することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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