JP4827808B2

JP4827808B2 - 半導体デバイス

Info

Publication number: JP4827808B2
Application number: JP2007211610A
Authority: JP
Inventors: 義樹高山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-08-15
Filing date: 2007-08-15
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2027-08-15
Also published as: CN101369564B; CN101369564A; US20090045495A1; US7598611B2; JP2009049071A

Description

本発明は、パッケージの側面に側面端子を備える半導体デバイスに関するものである。

近年、電子機器の小型化はますます加速しており、電子機器に使用される半導体デバイスも例外ではなく、ますますの小型化が必要とされている。例えば、従来の光学デバイスでは、凹形状のパッケージに光学素子を収納し、保護ガラス等（以下、透明部材という）によって開口を封じる構造を有しており、透明部材の接着幅を縮小することに加えて、透明部材の外形からパッケージ外形までの距離を縮小し、凹形状の側壁部（以下、リブという）の幅を縮小することにより小型化を図っている。また、このような構造に対し、光学素子の上に透明部材を直接固着し、凹形状のパッケージに収納する構造の光学デバイスが開示され、更なる小型化が図られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６１―１２３２８８号公報特開２００３―１８８３６５号公報

しかし、従来の、凹形状のパッケージに光学素子を収納し、透明部材の接着幅を縮小することに加えて、透明部材の外形からパッケージ外形までの距離を縮小し、凹形状のリブ幅を縮小して小型化を図っている構造や、光学素子の上に透明部材を直接固着し、リブを縮小した凹形状のパッケージに収納して小型化を図っている構造の光学デバイスでは、基板への実装時に、裏面に形成された裏面端子と基板の端子とを接合するだけでは実装強度が不足することがあるため、パッケージの各辺に裏面端子からつながる側面端子を設け、側面端子に半田フィレットが形成されるように半田実装する場合があるが、この場合でも、従来の側面端子では高さが不足し、十分な信頼性を持った実装強度を確保するだけの半田フィレットが形成できないという問題点があった。

例えば、セラミックを積層して凹形状のパッケージを形成している場合においては、積層間の配線をするための貫通ＶＩＡと側面端子を形成する貫通部（以下、キャスタレーションという）との距離が短くなり、強度的に問題のない距離を確保するために、更に下の層の、貫通ＶＩＡからの距離が強度的に問題なくとれる層又は貫通ＶＩＡが無い層にキャスタレーションを形成し、側面端子を形成する必要があった。そのため、側面端子の高さは従来よりも大幅に短くなり、半導体デバイスを実装基板に半田実装する際、側面端子と実装基板の端子間に半田フィレットが十分に形成できず、半田フィレットが破断しやすくなり、信頼性が低下するという問題点があった。

また、実装の信頼性を向上する手段としては、端子列の両端の端子を他の端子より幅を広くする方法（例えば、特許文献２参照）が開示されているが、この場合も、側面端子の高さが低くなると、側面端子と実装基板の端子間に形成される半田フィレットが十分形成できず、フィレットが破断しやすくなり、信頼性が低下するという問題点を生じる。

本発明は上記問題点を解決するもので、小型化された半導体デバイスにおいても、実装基板への半田実装の十分な信頼性を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半導体デバイスは、チップをパッケージ内に封止してなる半導体デバイスであって、前記パッケージ側面の各辺に設けられて外部端子となる複数の辺の側面端子と、前記パッケージ側面の、１または複数のコーナーに設けられて外部端子となる前記辺の側面端子の高さよりも高さの高いコーナーの側面端子とを有することを特徴とする。

また、前記辺の側面端子が、前記パッケージ側面に設けられたキャスタレーションに形成されることが好ましい。

また、前記コーナーの側面端子が、前記パッケージ側面のコーナーに設けられた切欠きに形成されることが好ましい。

また、前記パッケージが、セラミックを積層して凹状に形成されており、蓋体によって封止されても良い。

また、前記蓋体が透明部材であっても良い。
また、前記パッケージがセラミックを積層して凹状に形成されており、前記チップの上面に透明部材が直接固着され、前記チップが前記パッケージに収納され、前記チップと前記透明部材の周辺に樹脂を充填して封止されて形成されても良い。

また、前記チップが光学素子であっても良い。
また、前記コーナーの側面端子を、４つのコーナーの内、対角線上に対向する２箇所のコーナーに設けても良い。

以上により、小型化された半導体デバイスにおいても、実装基板への半田実装の十分な信頼性を確保することができる。

本発明の半導体デバイスによると、各コーナーの側面端子の高さを各辺の側面端子の高さよりも高くすることにより、小型化等によって各辺の側面端子の高さが従来よりも低くなった場合においても、実装基板への半田実装の際、信頼性に大きく影響するコーナーの側面端子の高さを実装基板の端子間に半田フィレットを十分形成することができる高さにすることができ、実装基板への半田実装の信頼性を向上することができる。

本発明は、半導体デバイスのパッケージのコーナーに側面端子を設けると共に、その端子高さが、各辺の側面端子高さより高い構造とし、コーナーの側面端子の高さを半導体デバイスの実装時に半田接続の信頼性を確保することができるだけの半田フィレットを形成できる高さとすることを特徴とする。これによれば、小型化等によって各辺の側面端子の高さが従来よりも低くなった場合においても、実装基板に半田実装する際、信頼性に大きく影響するコーナーの側面端子と実装基板の端子との間に半田フィレットを十分形成することができ、実装基板への半田実装の信頼性を向上することができる。

例えば、パッケージがセラミックを積層して形成される場合、辺の側面端子を形成するためにキャスタレーションを設ける場合等には、強度的に必要な貫通ＶＩＡからの距離を確保するために、上部にキャスタレーションを設けることができず、下の層にしかキャスタレーションを設けることができなくなることがあり、そのために十分な半田フィレットを形成することができるだけの辺の側面端子高さを確保できない場合がある。これに対して、パッケージのコーナーの側面端子は、通常、パッケージの内部端子からの距離が各辺の側面端子より長くなるために、強度的に必要な貫通ＶＩＡからの距離を十分確保することができ、半田フィレットを十分確保するだけの高さを設けることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は概略図であり、図面に示した部材の寸法および個数は、実際のデバイスとは異なる。また、以下の各実施形態の説明において、光学デバイスは半導体デバイスの一例である。
（第１の実施形態）
以下、図１（ａ）〜（ｇ）、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係る光学デバイスの構成について説明する。図１は第１の実施形態における半導体デバイスの構成を説明する図であり、図１（ａ）は、本実施形態の光学デバイス１００の構成を示す平面図である。また、図１（ｂ）は側面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図を示し、図１（ｄ）は下面図を示す。また、図１（ｅ）は光学デバイス１００を実装基板９に実装した構成を示し、図１（ｆ）は図１（ｅ）に示すＢ−Ｂ’断面図を示し、図１（ｇ）は、光学デバイス１００を実装基板９に実装した際の側面図を示す。さらに、図４は本発明の半導体デバイスにおける切欠きの形状を説明する図である。

図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態の光学デバイス１００は、パッケージ１０１の中にチップ８を収納し、上面を透明部材２で封止しており、外部端子として、各辺の側面端子４と各辺の裏面端子６とコーナーの側面端子３とコーナーの裏面端子５で構成されており、コーナーの側面端子３の高さが、各辺の側面端子４の高さより高いことを特徴としている。パッケージ１０１は凹状の形状であり、例えば、セラミックを積層して形成される。また、光学デバイスの場合は上面を透明部材２で封止するが、その他の場合は適当な蓋体によって上面を封止する。

この構成により、図１（ｅ）及び図１（ｆ）に示すように、各辺の側面端子４の高さが低く、光学デバイス１００を実装基板９へ半田実装する際に、各辺の側面端子４と実装基板９の端子１０との間に半田フィレット１１が十分形成できない場合においても、図１（ｇ）に示すように、信頼性に大きく影響するコーナーの外部端子におけるコーナーの側面端子３が高いため、コーナーの側面端子３と実装基板９の端子１０との間に半田フィレット１１を十分形成することができ、半田実装の信頼性を向上することができる。

ここで、各辺の側面端子４は、パッケージ１０１の側面に直接形成しても良いが、図４（ａ）に示すように、側面に形成したキャスタレーション１３に形成してもよい。また、キャスタレーション１３は上面から下面まで貫通していても良いし、各辺の側面端子４が形成される範囲のみに形成して非貫通であっても良い。

また、コーナーの側面端子３が形成されるコーナー部にはコーナーの切欠き７を設けても良く、コーナーの切欠き７は、図１（ｄ）及び、図４（ｂ）〜図４（ｃ）に示すように、断面が円弧状の逆Ｒ（図１（ｄ））、直線状に切欠かれたＣ面（図４（ｃ））、断面が直角状の角状の切欠き（図４（ｂ））等にすることができ、形状はこれに限定されない。

また、図４（ｄ）の側面図に示すように各辺の側面端子４が形成できない場合でも、パッケージにコーナーの側面端子３のみを形成し、実装時に半田フィレットを十分形成することができるだけの高さを確保することで、半田実装の信頼性を向上することができる。

また、コーナーの側面端子３については、４コーナーに設けることによって最も効果が得られるが、１つ以上のコーナーに設けておけば良く、４コーナーに設けられない場合においても、少なくとも１つ以上の対角の２箇所に設けることで効果が得られる。

また、コーナーの切欠きについては、上面から下面まで貫通していても良いし、各コーナーの側面端子３が形成される範囲のみに形成して非貫通であっても良い。
また、コーナーの側面端子３とコーナーの裏面端子５は、信号又はＧＮＤ端子として、電気的に接続されていてもよいし、接続されてなくてもよい。
（第２の実施形態）
以下、図２（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｅ）を参照して、本発明の第２の実施形態に係る光学デバイス２００の構成について説明する。図２は第２の実施形態における半導体デバイスの構成を説明する図であり、図２（ａ）は、本実施形態の光学デバイス２００の構成を示す平面図である。また、図２（ｂ）は側面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ’断面図を示し、図２（ｄ）は下面図を示す。

図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態の光学デバイス２００は、パッケージ２０１の中に透明部材２を上面に直接固着したチップ８を収納し、周辺に樹脂１２を充填しており、外部端子として、各辺の側面端子４と各辺の裏面端子６とコーナーの側面端子３とコーナーの裏面端子５で構成しており、コーナーの側面端子３の高さが、各辺の側面端子４の高さより高く、コーナーの側面端子３と実装基板の端子との間に半田フィレット１１を十分形成することができることを特徴としている。パッケージ２０１は凹状の形状であり、例えば、セラミックを積層して形成される。

この構成にすることにより、直接チップ上に透明部材を固着することにより更に小型化を図った本実施形態の光学デバイス２００においても、第１の実施形態と同様の効果が得られ、半田実装の信頼性を向上することができる。

また、各辺の側面端子４は、パッケージ２０１の側面に直接形成しても良いが、図４（ａ）に示すように、側面に形成したキャスタレーション１３に形成してもよい。また、キャスタレーション１３は上面から下面まで貫通していても良いし、各辺の側面端子４が形成される範囲のみに形成して非貫通であっても良い。

また、コーナーの側面端子３が形成されるコーナー部にはコーナーの切欠き７を設けても良く、コーナーの切欠き７は、図２（ｄ）及び、図４（ｂ）〜図４（ｃ）に示すように、逆Ｒ、Ｃ面、角状の切欠き等にすることができ、形状はこれに限定されない。

また、図４（ｅ）に示すように各辺の側面端子４が形成できない場合でも、パッケージにコーナーの側面端子３のみを形成し、実装時に半田フィレットを十分形成することができるだけの高さを確保することで、半田実装の信頼性を向上することができる。

また、コーナーの切欠きについては、上面から下面まで貫通していても良いし、各コーナーの側面端子３が形成される範囲のみに形成して非貫通であっても良い。
また、コーナーの側面端子３とコーナーの裏面端子５は、信号又はＧＮＤ端子として、電気的に接続されていてもよいし、接続されてなくてもよい。
（第３の実施形態）
以下、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）〜（ｅ）を参照して、本発明の第３の実施形態に係る半導体デバイス３００の構成について説明する。図３は第３の実施形態における半導体デバイスの構成を説明する図であり、図３（ａ）は、本実施形態の半導体デバイス３００の構成を示す上面図である。また、図３（ｂ）は側面図であり、図３（ｃ）は下面図を示す。また、図３（ｄ）は透明部材２上のパッケージ上部を開口した半導体デバイスを示す上面図である。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の半導体デバイス３００は、パッケージ３０１の中にチップ８を収納しており、外部端子として、各辺の側面端子４と各辺の裏面端子６とコーナーの側面端子３とコーナーの裏面端子５で構成しており、コーナーの側面端子３の高さが、各辺の側面端子４の高さより高く、コーナーの側面端子３と実装基板の端子との間に半田フィレット１１を十分形成することができることを特徴としている。

この構成にすることにより、本実施形態の半導体デバイスにおいても、第１の実施形態と同様の効果が得られ、半田実装の信頼性を向上することができる。
パッケージ３０１は、リードフレームや基板にモールド成形したものや、基板に樹脂を印刷したものや、ポッティングしたもの等があり、この限りではない。

また、各辺の側面端子４は、パッケージ３０１の側面に直接形成しても良いが、図４（ａ）に示すように、側面に形成したキャスタレーション１３に形成してもよい。また、キャスタレーション１３は上面から下面まで貫通していても良いし、各辺の側面端子４が形成される範囲のみに形成して非貫通であっても良い。

また、コーナーの側面端子３が形成されるコーナー部にはコーナーの切欠き７を設けても良く、コーナーの切欠き７は、図３（ｃ）及び、図４（ｂ）〜図４（ｃ）に示すように、逆Ｒ、Ｃ面、角状の切欠き等にすることができ、形状はこれに限定されない。

また、コーナーの切欠きについては、上面から下面まで貫通していても良いし、各コーナーの側面端子３が形成される範囲のみに形成して非貫通であっても良い。
また、コーナーの側面端子３とコーナーの裏面端子５は、信号又はＧＮＤ端子として、電気的に接続されていてもよいし、接続されてなくてもよい。

また、本実施形態において、第２の実施形態と同様の、透明部材２を上面に直接固着したチップ８を収納する場合、図３（ｄ）に示すように透明部材２の上方のパッケージ上部を開口させた構造となる。

本発明は、実装基板への半田実装の十分な信頼性を確保することができ、パッケージの側面に側面端子を備える半導体デバイス等に有用である。

第１の実施形態における半導体デバイスの構成を説明する図第２の実施形態における半導体デバイスの構成を説明する図第３の実施形態における半導体デバイスの構成を説明する図本発明の半導体デバイスにおける切欠きの形状を説明する図

符号の説明

２透明部材
３コーナーの側面端子
４各辺の側面端子
５コーナーの裏面端子
６各辺の裏面端子
７コーナーの切欠き
８チップ
９実装基板
１０端子
１１半田フィレット
１２樹脂
１３キャスタレーション
１００光学デバイス
１０１パッケージ
２００光学デバイス
２０１パッケージ
３００半導体デバイス
３０１パッケージ

Claims

チップをパッケージ内に封止してなる半導体デバイスであって、
前記パッケージ側面の各辺に設けられて外部端子となる複数の辺の側面端子と、
前記パッケージ側面の、１または複数のコーナーに設けられて外部端子となる前記辺の側面端子の高さよりも高さの高いコーナーの側面端子と
を有することを特徴とする半導体デバイス。
前記辺の側面端子が、前記パッケージ側面に設けられたキャスタレーションに形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス。
前記コーナーの側面端子が、前記パッケージ側面のコーナーに設けられた切欠きに形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の半導体デバイス。
前記パッケージが、セラミックを積層して凹状に形成されており、蓋体によって封止されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体デバイス。
前記蓋体が透明部材であることを特徴とする請求項４記載の半導体デバイス。
前記パッケージがセラミックを積層して凹状に形成されており、前記チップの上面に透明部材が直接固着され、前記チップが前記パッケージに収納され、前記チップと前記透明部材の周辺に樹脂を充填して封止されて形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の半導体デバイス。
前記チップが光学素子であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の半導体デバイス。
前記コーナーの側面端子を、４つのコーナーの内、対角線上に対向する２箇所のコーナーに設けることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の半導体デバイス。