JP2006165411A

JP2006165411A - 半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JP2006165411A
Application number: JP2004357590A
Authority: JP
Inventors: Michiya Takahashi; 通哉高橋; Noritoshi Fujita; 紀憲藤田; Kazuya Matsumoto; 和弥松本
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】実装基板へのハンダ付け状態を簡単に確認することができるように、外部接続用電極の側面にハンダフィレットを形成し得るようにしながら、ハンダフィレット部が半導体装置の樹脂パッケージの外形より内側に形成されるようにして、小型で高密度実装化の妨げとならないような構造の半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】リードフレームにより形成されたダイパッド４の一面に半導体素子１がダイボンディングされ、その電極パッドと外部接続用電極３とが電気的に接続され、そのダイパッド４および外部接続用電極３の半導体素子１側が封止樹脂５により被覆されている。そして、外部接続用電極３の外側側面を含めた露出面に接着用金属膜６が設けられるとともに、外部接続用電極３の外側側面が封止樹脂５の側面より内側に位置するように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂パッケージからリードが伸びないで、外部接続用電極が樹脂パッケージから露出する構造の、いわゆるリードレスパッケージタイプの半導体装置およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、高密度化実装に適した封止樹脂の外形より外部接続用電極が内側に形成されながら、実装基板にハンダ付けした場合にハンダフィレットが形成され、ハンダ付け性を容易に確認することができる構造の半導体装置およびその製造方法に関する。

ＰＤＡ、携帯電話機などの高機能化に伴い、半導体装置を含む電子部品の高密度実装化が大きく要望されている。この電子部品の高密度実装化に当り、半導体装置はＱＦＰに代表されるリードタイプパッケージからＱＦＮに代表されるリードレスパッケージ化に移りつつある。このようなリードレスパッケージの半導体装置は、たとえば図４に示されるような構造になっている。

すなわち、ダイパッド４（半導体素子載置部）上に半導体素子（チップ）１がダイボンディングされ、半導体素子１の電極が外部接続用電極３と金線などのワイヤ２により接続され、半導体素子１がダイボンディングされた表面側周囲が封止樹脂５により被覆されている。外部接続用電極３およびダイパッド４の裏面（露出面）には、Ｎｉ薄膜層と金や金合金などのハンダの乗りやすい接着用金属膜６が設けられており、実装基板９などに直接ハンダ７により接続することができるように形成されている。その結果、リードやハンダ材などが半導体装置の外形から外側に形成されることがなく、非常に高密度に実装することができる（たとえば特許文献１参照）。
特開２００２−１６１８１号公報

前述のような構成では、複数個の半導体装置用のダイパッド４および外部接続用電極３が形成されたリードフレーム等の実装用基材上に半導体素子１を複数個マウントし、複数個の半導体素子１の全体を封止樹脂５で被覆してから切断して各半導体装置が製造されるため、外部接続用電極３の側面には接着剤、たとえばハンダの乗りやすい接着用金属膜が形成されておらず、外部接続用電極３の側面にはハンダが乗らず、いわゆるハンダフィレットが形成されない。したがって、実装基板９にハンダ付けした後に接着状態をチェックする場合に、接着部分が実装基板と外部接続用電極との接触面だけになるため、接着状態の視認性が悪く、検査が困難であるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、実装基板への接着状態を簡単に確認することができるように、外部接続用電極の側面にハンダフィレットを形成し得るようにしながら、ハンダフィレット部が半導体装置の樹脂パッケージ（封止樹脂）の外形より内側に形成されるようにして、小型で高密度実装化の妨げとならないような構造の半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明による半導体装置は、半導体素子載置部の一面に載置された半導体素子と、該半導体素子の電極と電気的に接続する外部接続用電極と、前記一面に載置された前記半導体素子を被覆する封止樹脂部とを具備し、前記外部接続用電極の外側側面を含めた露出面に接着用金属膜が設けられ、かつ、前記外側側面部が前記封止樹脂部の側面より内側に位置することを特徴とする。

ここに「外部接続用電極の外側側面」とは、外部接続用電極が半導体装置の外周側を向いた側面（外部接続用電極の厚さ方向の面）を意味し、また、「封止樹脂部の側面より内側」とは、封止樹脂の外周側面よりも半導体装置の中心側であることを意味し、さらに「接着用金属膜が設けられる」とは、ハンダ等の接着剤がなじんで表面に乗りやすい金属膜が少なくとも表面に設けられることを意味し、その間に中間金属層など他の金属膜が設けられることを排除するものではない。

本発明による半導体装置の製造方法は、複数個の半導体素子載置部および外部接続用電極を、隣接する半導体装置の外部接続用電極が連続するように配置した実装用基材を作製し、該実装用基材の前記半導体素子載置部に、それぞれ半導体素子を載置し、該半導体素子の電極を前記外部接続用電極に電気的に接続し、前記実装用基材の前記半導体素子を載置した一面を封止樹脂により被覆し、前記実装用基材の他面側から、前記封止樹脂を残し、前記連続する外部接続用電極を切断し、該切断により露出した側面部を含めた前記外部接続用電極の露出面に接着用金属膜を設け、前記封止樹脂を前記切断の切断幅より狭い幅で切断し、前記外部接続用電極の外側側面部が封止樹脂部の側面より内側に位置するように個片化することを特徴とする。

ここに「外部接続用電極を切断し」とは、外部接続用電極のみを正確に切断することに限定されず、その厚さを越えて封止樹脂の一部を切断してもよいことを意味し、また「切断幅より狭い幅で切断し」とは、個片化のための封止樹脂部を切断する場合の溝幅が、外部接続用電極を切断する場合の溝幅より狭いことを意味し、たとえばダイシングブレードで切断する場合には、そのブレードの厚さの薄いものを用いることにより狭く形成することができる。

本発明の半導体装置によれば、接着用金属膜が外部接続用電極の外側側面にも設けられているため、実装基板などにハンダ付けする場合でも、外部接続用電極の外側側面にハンダがはい上がり、ハンダフィレットが形成される。しかも、その側面は封止樹脂の側面よりも内側に形成されているため、ハンダフィレットが形成されても封止樹脂の側面より外側にはみ出すことはない。その結果、実装基板などへの接着強度を強くすることができるとともに、その接着性をチェックする場合でも、ハンダフィレットが形成されていれば接着剤がよく流れていることを意味し、一目でその接着状態を確認することができるとともに、そのハンダフィレットは封止樹脂のパッケージより内側に形成されているため、半導体装置を実装基板などに高密度実装化する場合でも、隣接する電子部品とのショートなどの問題を全く生じさせることはなく、高密度実装化になんらの支障を来たさない。

さらに、本発明の製造方法によれば、外部接続用電極を切断することによりその側面を露出させ、接着用金属膜を無電解メッキなどにより設けた後に、その切断幅よりも幅の狭い切断方法で封止樹脂部を切断して個片化しているため、外部接続用電極の側面を封止樹脂の側面よりも内側にしながらその側面に接着用金属膜を、非常に簡単な方法で設けることができる。その結果、高密度実装化に適した半導体装置で、かつ、接着性の検査を非常に容易に行うことができる半導体装置を簡単に製造することができる。

つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体装置について説明をする。本発明による半導体装置は、図１にその一実施形態である半導体装置を実装基板にマウントした状態を示す断面説明図が示されるように、たとえばリードフレームからなる実装用基材に形成されたダイパッド４（半導体素子載置部）の一面に半導体素子（チップ）１がダイボンディングされ、その半導体素子１の図示しない電極と外部接続用電極３とが、たとえば金線などのワイヤ２により電気的に接続され、そのダイパッド４および外部接続用電極３の半導体素子１側が封止樹脂５により被覆されている。本発明では、外部接続用電極３の外側側面を含めた露出面に接着用金属膜６が設けられるとともに、外部接続用電極３の外側側面が封止樹脂５の側面より内側に位置するように形成されていることに特徴がある。

半導体素子１は、たとえば通常のシリコン基板などに電子回路が形成され、四角形状にチップ化されたものが用いられるが、これに限定されるものではない。一般的には、この半導体素子１の表面の対向する２辺側または周囲の４辺側に図示しない電極が形成され、たとえば四角形状のダイパッド４上にダイボンディングされている。

ダイパッド４は、外部接続用電極３とともに、たとえば銅またはニッケルなどからなり、０.１〜０.２ｍｍ程度厚のリードフレームの枠体に接続して一体的に形成され、複数個の半導体装置用のものが連続して形成されている。外部接続用電極３は、ダイパッド４の周囲に設けられて、ダイパッド４の対向する２辺側に引き出されていてもよいし、ダイパッド４の４辺と垂直方向に延出される構造でもよい。しかし、リードフレームで複数のダイパッド４が並ぶ方向に延出される外部接続用電極３は、隣接する半導体装置用の外部接続用電極３と連続して形成され、個片化の際に切断分離される。このダイパッド４および外部接続用電極は、リードフレームから形成されなくても、たとえば金属板などの支持体上に金属層で形成され、その後に支持体が除去されたものでもよい。また、ダイパッド４と外部接続用電極３とは、同一面に形成されていてもよいし、たとえばダイパッドが外部接続用電極３よりも高く形成され、ダイパッド４はその裏面も封止樹脂５により被覆される構造でもよい。

図１に示される例では、ダイパッド４の裏面と、外部接続用電極３の裏面および外側に面する側面とに、接着用金属膜６が設けられている。この接着用金属膜６は、たとえば無電解メッキにより形成され、接着剤がハンダの場合、ニッケル膜と金膜とにより形成される。すなわち、最表面にはハンダがなじみやすいＡｕやＳｎまたはこれらを含む合金などの金属膜が設けられるが、その下側にはそのＡｕやＳｎなどを被着させやすい中間層が設けられてもよい。

半導体素子１の電極と外部接続用電極３との電気的接続は、一般的には図１に示されるように、金線などのワイヤ２によりワイヤボンディングされるが、ワイヤによる接続には限定されない。このダイパッド４上の半導体素子１やワイヤ２の部分を被覆するように、たとえばエポキシ樹脂などからなる封止樹脂５が設けられている。この封止樹脂５の外形は、電子部品の小型化要請に応じ最小限の大きさに形成され、本発明でも従来と同じ最小限の大きさに形成されているが、本発明では、外部接続用電極３の外側側面３ａ、すなわち半導体装置の外周側の側面が、この封止樹脂５の側面５ａよりも内側（半導体装置の中心側）に位置するように形成されている。

このような半導体装置は、図１に示されるように、図示しない配線が形成された実装基板９の配線上に、接着剤としてハンダ材７が塗布されて載置され、加熱することにより実装基板９にハンダ付けされる。この際、図１に示されるように、外部接続用電極３の外側側面３ａにも接着用金属膜６が設けられているため、ハンダ材７がはい上がり、ハンダフィレット７ａが形成される。しかも、外部接続用電極３の外側側面３ａが封止樹脂５の側面５ａよりも内側になるように形成されているため、ハンダフィレット７ａは封止樹脂５の側面５ａすなわち樹脂パッケージの内側に形成される。その結果、高密度実装化ができ、しかも接着性の検査を簡単で確実に行うことができる。

この外部接続用電極３の外側側面３ａ（接着用金属膜６の表面）を封止樹脂５の側面５ａよりも内側に形成するには、たとえば後述する製造方法で述べるように、あらかじめ厚いダイシングブレードにより、隣接する半導体装置に連続している外部接続用電極３を切断し、その後に薄いダイシングブレードで封止樹脂を切断して個片化することにより、簡単に形成することができる。

つぎに、図２〜３を参照しながら、この半導体装置の製造方法について説明をする。まず、図２（ａ）に示されるように、金属板に複数個の半導体装置用のダイパッド４および外部接続用電極３を、隣接する半導体装置用の外部接続用電極３が連続するように形成したリードフレームを作製し、そのリードフレームの各ダイパッド４の一面にそれぞれ半導体素子１をダイボンディングする。そして、その半導体素子１のそれぞれの電極（図示せず）を外部接続用電極３と、たとえば金線などのワイヤ２により電気的に接続する。

つぎに、図２（ｂ）に示されるように、前記リードフレームの一面側である前記半導体素子１側を全面的に封止樹脂５により被覆する。全面的にとは、図２（ｂ）に示されるように、複数個の半導体装置用を一体的に被覆することを意味する。この封止樹脂５による被覆は、通常の半導体装置の製造と同様に、たとえばトランスファモールドなどで行うことができる。

その後、図２（ｃ）に示されるように、封止樹脂５の表面に保持用テープ８を貼付する。この保持用テープ８は、外部接続用電極３を切断する際に、その機械的強度を保つとともに、個片化した場合にも各半導体装置がバラバラにならないように保持する機能を有しているが、たとえば紫外線硬化型または熱硬化型の粘着テープを用いることが好ましい。紫外線の照射または加熱処理により接着強度を上げることができ、ダイシングの際の保持強度を保つことができるからである。

つぎに、図３（ｄ）に示されるように、リードフレームの他面側から半導体装置の境界部の外部接続用電極３を切断する。この切断は、外部接続用電極３の外側の側面を露出させて接着用金属膜６を被膜形成できるようにするとともに、その側面３ａが封止樹脂５の側面５ａより内側に位置するようにするため、たとえば、溝幅が０.３〜０.４ｍｍ程度と後述する個片化のための切断の溝幅よりも広くなるように行う。

その後、脱脂工程で表面の汚れや不純物を取り除き、図３（ｅ）に示されるように、たとえば亜硫酸金ナトリウムからなる無電解メッキ液１０に浸漬し、金からなる接着用金属膜６を０.０３μｍ程度の厚さでリードフレームの露出面に形成する。これにより、ダイパッド４の裏面、外部接続用電極３の裏面および前述の切断により露出する外部接続用電極３の外側側面に接着用金属膜６が形成される。

最後に、封止樹脂５の部分を切断して各半導体装置に個片化する。この切断も、ダイシングブレードによりダイシングすることにより行うことができ、薄いダイシングブレードを用いることにより、前述の切断の幅より狭い幅で切断する。その結果、外部接続用電極３の外側側面３ａが、封止樹脂の側面５ａよりも内側に位置するように形成される。なお切断工程は、ダイシングブレードを用いる代わりに、レーザ光を照射して行うことができる。

この方法で製造することにより、非常に簡単な製造工程で、外部接続用電極３の外側側面３ａを封止樹脂５の側面５ａよりも内側にしながら、その側面３ａにも接着用金属膜６を形成することができる。その結果、前述のように、高密度化実装に適した小型の半導体装置でありながら、実装基板９への接着状態の検査を容易に行うことができる半導体装置が得られる。

本発明による半導体装置の一実施形態の断面説明図である。図１の半導体装置の製造工程を示す断面の説明図である。図１の半導体装置の製造工程を示す断面の説明図である。従来のリードレス半導体装置の一例を示す断面説明図である。

符号の説明

１半導体素子
２ワイヤ
３外部接続用電極
４ダイパッド
５封止樹脂
６接着用金属膜
７ハンダ材
８保持用テープ
９実装基板
１０メッキ液

Claims

半導体素子載置部の一面に載置された半導体素子と、該半導体素子の電極と電気的に接続する外部接続用電極と、前記一面に載置された前記半導体素子を被覆する封止樹脂部とを具備し、前記外部接続用電極の外側側面を含めた露出面に接着用金属膜が設けられ、かつ、前記外側側面部が前記封止樹脂部の側面より内側に位置することを特徴とする半導体装置。
複数個の半導体素子載置部および外部接続用電極を、隣接する半導体装置の外部接続用電極が連続するように配置した実装用基材を作製し、該実装用基材の前記半導体素子載置部に、それぞれ半導体素子を載置し、該半導体素子の電極を前記外部接続用電極に電気的に接続し、前記実装用基材の前記半導体素子を載置した一面を封止樹脂により被覆し、前記実装用基材の他面側から、前記封止樹脂を残し、前記連続する外部接続用電極を切断し、該切断により露出した側面部を含めた前記外部接続用電極の露出面に接着用金属膜を設け、前記封止樹脂を前記切断の切断幅より狭い幅で切断し、前記外部接続用電極の外側側面部が封止樹脂部の側面より内側に位置するように個片化することを特徴とする半導体装置の製造方法。