JP5167963B2 - 樹脂封止型半導体装置とそれに用いられるエッチング加工部材、および積層型樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置とそれに用いられるエッチング加工部材、および積層型樹脂封止型半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、エッチング加工された端子部材を用いた樹脂封止型半導体装置に関し、特に、薄型のSON(Small、Outline Nonleaded)、QFN(Quad Flat Nonleaded)における反り(ソリとも言う)を解決できる樹脂封止型半導体装置に関する。
近年、電子機器の小型化に対応するために、電子機器に搭載される半導体部品を高密度に実装することが要求され、それにともなって、半導体部品の小型化、薄型化が進んでおり、更なる薄型化を廉価に達成できるパッケージが求められている。
このような状況のもと、薄型化に対応するものとして、特開平11−307675号公報(特許文献1)に記載の接続用リードの上面及び下面を露出させた構造の樹脂封止型半導体装置や、特開平11−260989号公報(特許文献2)に記載の接続用リードの一部を露出して外部端子としている樹脂封止型半導体装置が提案されている。
一方、システムLSIのワンチップ化の開発が盛んであるが、2次元方向への配線展開となるため、配線の短縮による高速化には限界があり、また、その開発費、開発期間の増加を招いているのが実状で、最近では、これに代わり、半導体チップ(半導体素子とも言う)を3次元方向に積層したパッケージでシステムLSIを実現しようとする試みがなされている。
このようなパッケージをシステムパッケージとも言う。
特開平11−307675号公報(特許文献1)には、これに記載の樹脂封止型半導体装置を積層し、その上面及び下面を露出させた接続用リードで電気的接続をとった、いわゆるスタック構造の積層型樹脂封止型半導体装置も記載されている。
尚、特開平11−260989号公報(特許文献2)に記載の樹脂封止型半導体装置はスタック構造をとれるものではない。
また、特開平2002−33434号公報(特許文献3)には、パッケージ内に半導体チップを積層したパッケージが記載されているが、この構造では、自由度が少なく、汎用化しづらい。
特開平11−307675号公報 特開平11−260989号公報 特開平2002−33434号公報
このような中、特に、半導体チップにおけるメモリ容量の大型化は激しく、配線の微細化による高密度化にもかかわらず、メモリー用半導体チップにおいては、そのサイズも大きくなってきているが、最近では、特に、メモリー用半導体チップについては、薄型で、且つ、対向する2辺側にパッドを配列した、あるいは、1辺側にパッドを配列した、SONタイプ、4辺側にパッドを配列したQFNタイプの樹脂封止型半導体装置も求められるようになってきた。
しかし、特に、SONタイプの樹脂封止型半導体装置において、8mm×10mmサイズのレベルより大きくなると、実用上、強度的に弱く、これが問題になっていた。
これに対応する構造として、本願出願人は、先に、SONタイプの樹脂封止型半導体装置において、構造強化のためにサポートバーを封止用樹脂内に設けた形態を提案している。(特願2006−213060〜特許文献4)
特願2006−213060 しかし、このように、サポートバーを設け構造強化を図っても、樹脂封止型半導体装置が反るという別の問題が生じていた。 反りが発生する原因の一つとして、樹脂封止型半導体装置に用いられる部材の熱膨張の差が挙げられ、樹脂封止型半導体装置を構成する部材の配置や部材の占める体積によって反りの程度が変化する。 従来の樹脂封止型半導体装置は樹脂が占める体積の割合が大きいため、樹脂封止型半導体装置全体の熱膨張は樹脂の熱膨張に大きく依存していた。 その結果、モールド後の反りを抑制できていた。 しかし、樹脂封止型半導体装置の薄型化が進むにつれて、樹脂封止型半導体装置に占める封止樹脂の体積の割合が小さくなり、膨張係数の異なる各部材の熱膨張係数の違いや、樹脂封止型半導体装置に占める各部材の割合から、収縮による樹脂封止型半導体装置の反りを抑えきれなくなってきた。
上記のように、近年、半導体部品の小型化、薄型化が進んでおり、更なる薄型化を廉価に達成できるパッケージが求められ、そのようなパッケージを積層して用いることも行われるようになってきている中、最近では、特に、メモリー用半導体チップについては、薄型で、且つ、対向する2辺側にパッドを配列した、あるいは、1辺側にパッドを配列した、SONタイプ、4辺側にパッドを配列したQFNタイプの樹脂封止型半導体装置も求められるようになってきた。
特に、SONタイプ8mm×10mmサイズのレベルより大きいパッケージでは、構成する部材の配置や部材の占める体積のかね合いにより反りが大きくなる傾向があった。
このような現状がある中で、はんだ実装性を確保するために反りを80μm以下にすることが求められていた。
また、樹脂封止型半導体装置のサイズが大きくなると、曲げモーメント長も大きくなることから、パッケージ曲げ強度が劣化することがあった。
このような現状がある中で、はんだ実装性を確保するために反りを80μm以下にすることが求められていた。
本発明はこれらに対応するもので、薄型で、且つ、対向する2辺側にパッドを配列した、あるいは、1辺側にパッドを配列した、SONタイプ、4辺側にパッドを配列したQFNタイプの樹脂封止型半導体装置で、8mm×10mmサイズのレベルより大きい場合でも、反りが発生しづらい構造の薄型の樹脂封止型半導体装置で、量産性の良いものを提供しようとするものである。
更に、このような薄型の樹脂封止型半導体装置を複数積層した、スタック構造の積層型樹脂封止型半導体装置を提供しようとするものである。
更に、このような薄型の樹脂封止型半導体装置に用いられる、端子部材を多数配列したエッチング加工部材であって、1つの樹脂封止型半導体装置の各端子部材の配置に対応した、端子部材の配置を1単位として、エッチング技術を用いたエッチング加工にて、面付けして形成し、面付け形成しているエッチング加工部材を提供しようとするものである。
本発明の樹脂封止型半導体装置は、外部回路と接続するための外部端子部と、半導体チップと接続するための内部端子部をその一部として含むリード部とを、一体的に連結してなる端子部材で、且つ、加工用素材から、外部端子部の少なくとも一部を加工用素材の厚さの厚肉にし、リード部を加工用素材の一面側からのエッチングにより薄肉としている端子部材、複数個と、半導体チップ1つとを、用いて、該複数の端子部材を一平面状にその向きを揃えて、半導体チップの周辺に沿って、外部端子部を外側に向けて、リード部を内側に向けて、配し、半導体チップを前記複数の端子部材のリード部のエッチング形成された面であるエッチング面上まで延設して配し、且つ、半導体チップと所定の端子部材とを電気的に接続し、樹脂封止している2辺パッドSON型の樹脂封止型半導体装置であって、各端子部材の、エッチング面側でない非エッチング面側と外部端子部の外側側面とを、露出させ、前記端子部材の厚さにして樹脂封止しており、前記半導体チップは、その対向する2辺に接続用端子を配し、該2辺側にて、それぞれ、前記端子部材の内部端子部と電気的に接続され、且つ、その両面の封止用樹脂の厚さを等しく揃えて、配設されており、前記加工用素材をエッチングして前記端子部材を形成する際に形成された、電気的に独立して、全体を強固にするためのサポートバーを、前記2辺側でない側の、半導体チップの両側に配設しており、封止用樹脂の熱膨張率と端子部材の熱膨張率を等しくしていることを特徴とするものである。
尚、上記で、「両面の封止用樹脂の厚さを等しく」とは、ここでは、両面の封止用樹脂の厚さの差が±0.02mmの範囲であることを意味する。
そして、上記の樹脂封止型半導体装置であって、端子部材は、Cu、Cu系合金、42%Ni−Fe合金のいずれか1からなることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置であって、リード部の先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部を、封止用樹脂と密着性のよい構造としていることを特徴とするものであり、前記封止用樹脂と密着性のよい構造は、リード部の先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部を、外側に向かい、パッケージ内側となるテーパ形状としているものであることを特徴とするものである。
あるいは、前記封止用樹脂と密着性のよい構造は、リード部の先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部に、前記リード部のエッチング面に沿い、めっきによる庇を設けていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの樹脂封止型半導体装置であって、前記端子部材には、その加工用素材面側に、溝(グルーブ)およびまたは孔状凹部を設けていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの樹脂封止型半導体装置であって、前記各端子部材の前記封止用樹脂表面と接する表面部に粗面化処理を施したことを特徴とするものであり、前記粗面化処理により、最大高さ粗さRy(JIS B0601−1994)が、1μm〜2μmの範囲であることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの樹脂封止型半導体装置であって、外部端子部の外側側面部に、切り欠け部を設けていることを特徴とするものである。
尚、ここでは明記していないが、本発明の樹脂封止型半導体装置においては、端子部材の他に半導体チップを搭載するダイパッドをリード部と同じように薄肉にして、リード部と同じ平面上に揃えて配した形態もある。
そして、半導体チップと端子部材との電気的な接続は、ワイヤボンディング接続、バンプ接続が適用でき、バンプ接続の場合には、接続により半導体チップを端子部材に固定する形態となる。
本発明の積層型樹脂封止型半導体装置は、上記本発明の樹脂封止型半導体装置のいずれか1つ以上を、複数、積層したもので、それぞれ、上側の樹脂封止型半導体装置の下側の外部端子部の端子面と、下側の樹脂封止型半導体装置の上側の外部端子部の端子面とを、重ね合せて電気的に接続していることを特徴とするものである。
そして、上記の積層型樹脂封止型半導体装置であって、樹脂封止型半導体装置の2つ以上が互いにその側面同士を合せて電気的に接続していることを特徴とするものである。
本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の製造方法は、上記いずれかの樹脂封止型半導体装置を製造する、樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、順に、(a)1つの樹脂封止型半導体装置の各端子部材の配置に対応した、端子部材の配置を1単位として、エッチング技術を用いたエッチング加工にて、面付けして形成し、面付け形成された加工シートを得るエッチング加工工程と、(b)接続用の表面めっきを施すめっき処理工程と、(c)面付け形成された加工シートの薄肉のエッチング形成面側ではない側を、平板状の真空引き板にて真空引きし、加工シートを真空引き板に密着させた状態で、面付け分だけ、半導体チップを所定の位置に位置決めして、その端子面側ではない裏面を真空引きして、真空引き板に搭載する半導体チップ搭載工程と、(d)この状態で、各半導体チップについて、その端子と端子部材の内部端子部の端子面とを接続する接続工程と、(e)真空引き板を外し、これに代え、モールド用のテープを、加工シートの両面に、それぞれ、各面を覆うように、平面状に貼り、半導体チップの裏面を一方のテープにて貼り固定するテープ貼り工程と、(f)表裏をモールド固定用の平板にて挟み、加工シート全体について、真空引きあるいは減圧してモールドを行う、モールド工程と、(g)表裏のモールド固定用の平板とテープを除去し、切断用のテープを貼り、該切断用のテープとは反対側からダイシングソーにて切断して、樹脂封止型半導体装置を1個ずつに個片化して得る個片化工程と、を行うもので、且つ、前記エッチング加工工程は、端子部材の薄肉のリード部の厚さをt1、半導体チップの厚さをT0、前記端子部材の厚さをt0とした場合、t0>T0で、且つ、t1を(1/2)×(t0−T0)以下の所望の厚さになるように、エッチング量を調整して行うものであることを特徴とするものであり、平板状の真空引き板が、全面に真空吸着用の孔を配設したものであることを特徴とするものである。
あるいは、本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の製造方法は、上記いずれかの樹脂封止型半導体装置を製造する、樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、順に、(A)1つの樹脂封止型半導体装置の各端子部材の配置に対応した、端子部材の配置を1単位として、エッチング技術を用いたエッチング加工にて、面付けして形成し、面付け形成された加工シートを得るエッチング加工工程と、(B)接続用の表面めっきを施すめっき処理工程と、(C)面付け形成された加工シートのエッチング面側ではない側を覆うようにモールド用のテープを貼り、面付け分だけ、半導体チップを所定の位置に位置決めして、その端子面側ではない裏面を前記テープに貼り付け搭載する半導体チップ搭載工程と、(D)この状態で、各半導体チップについて、その端子と端子部材の内部端子部の端子面とを接続する接続工程と、(E)モールド用のテープを、加工シートの両面に、それぞれ、各面を覆うように、平面状に貼り、半導体チップの裏面を一方のテープにて貼り固定するテープ貼り工程と、(F)表裏を、それぞれ、テープを介して、モールド固定用の平板にて挟み、加工シート全体について、一括してモールドを行う、一括モールド工程と、(G)表裏のモールド固定用の平板、テープを除去し、切断用のテープを貼り、該切断用のテープとは反対側からダイシングソーにて切断して、樹脂封止型半導体装置を1個ずつに個片化して得る個片化工程と、を行うもので、且つ、前記エッチング加工工程は、端子部材の薄肉のリード部の厚さをt1、半導体チップの厚さをT0、前記端子部材の厚さをt0とした場合、t0>T0で、且つ、t1を(1/2)×(t0−T0)以下の所望の厚さになるように、エッチング量を調整して行うものであることを特徴とするものである。
尚、(1/2)×(t0−T0)以下の所望の厚さとは、上記本発明の樹脂封止型半導体装置を作製する際に、半導体チップとリード部との固定方法を考慮し、半導体チップの両面の封止用樹脂の厚さが同じくなるようにという意味である。
本発明のエッチング加工部材は、上記いずれかの樹脂封止型半導体装置に用いられる、端子部材を多数配列したエッチング加工部材であって、1つの樹脂封止型半導体装置の各端子部材の配置に対応した、端子部材の配置を1単位として、エッチング技術を用いたエッチング加工にて、面付けして形成し、面付け形成しており、且つ、端子部材の薄肉のリード部の厚さをt1、半導体チップの厚さをT0、前記端子部材の厚さをt0とした場合、t0>T0で、且つ、t1が(1/2)×(t0−T0)以下の所望の厚さであることを特徴とするものである。
(作用)
本発明の樹脂封止型半導体装置は、このような構成にすることにより、薄型で、且つ、対向する2辺側にパッドを配列したSONタイプの樹脂封止型半導体装置で、8mm×10mmサイズのレベルより大きい場合でも、半導体チップ両面の端子部材や樹脂の平均的な熱膨張係数がほぼ同じにバランス取れて、半導体チップの両面での平均的な熱膨張のバランスがとれ反りは抑制できるため、量産性の良いものの提供を可能としている。
そして、半導体チップを前記複数の端子部材のリード部のエッチング形成された面であるエッチング面上まで延設して配しており、大きな半導体チップについても、小サイズのパッケージを可能としている。
具体的には、
各端子部材の、エッチング面側でない非エッチング面側と外部端子部の外側側面とを、露出させ、前記端子部材の厚さにして樹脂封止しており、前記半導体チップは、その対向する2辺に接続用端子を配し、該2辺側にて、それぞれ、前記端子部材の内部端子部と電気的に接続され、且つ、その両面の封止用樹脂の厚さを等しく揃えて、配設されており、前記加工用素材をエッチングして前記端子部材を形成する際に形成された、電気的に独立して、全体を強固にするためのサポートバーを、前記2辺側でない側の、半導体チップの両側に配設しており、封止用樹脂の熱膨張率と端子部材の熱膨張率を等しくしていることにより、これを達成している。
例えば、半導体チップの一面側を接着剤(ダイアタッチ剤という)接続固定する場合、接着剤の厚さが無視できる程度であれば、半導体チップの厚さをT0、前記端子部材の厚さをt0、薄肉のリード部の厚さをt1、とした場合、t0>T0で、且つ、
t1=(1/2)×(t0−T0)
となる。
即ち、半導体チップを、パッケージの厚さ方向で中央に位置させることにより、半導体チップ両面の端子部材や樹脂の平均的な熱膨張係数がほぼ同じにバランス取れて、使用される部材の体積量を含めた半導体チップの両面での平均的な熱膨張のバランスがとれ、反りが抑制できる。
更に、封止用樹脂の熱膨張率と端子部材の熱膨張率を等しくしていることにより、より半導体チップの両面での使用される部材の体積量を含めた部材の平均熱膨張のバランスがとれ、一層反りが発生しづらいものとしている。
特に、通常の封止用樹脂(エポキシ系の材質)は、熱膨張係数が17×10-6程度で、17×10-6の熱膨張係数のCu、Cu系合金(例えば、OLIN−194、OLIN−7025、TAMAC15、EFTEC64T、KLF125)の端子部材が好ましく用いられるが、4×10-6の熱膨張係数の42合金(42%NiーFe合金)や10×10-6の熱膨張係数の50合金(50%NiーFe合金)を用いても、これに、封止用樹脂の熱膨張係数を合わすことにより、一層反りが発生しづらいものとできる。
また使用する樹脂の具体例として、例えば半導体用エポキシ樹脂封止材、「CEL」(日立化成工業製)、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料 [スミコン EME](住友ベークライト製)、半導体封止用エポキシ樹脂 MPシリーズ(日東電工製)等が挙げられる。
尚、先にも述べたように、ここでは明記していないが、本発明の樹脂封止型半導体装置においては、端子部材の他に半導体チップを搭載するダイパッドをリード部と同じように薄肉にして、リード部と同じ平面上に揃えて配した形態の他、ダイパッドがない形態もあるが、ダイパッドを備えない形態の方が、ダイパッドを備えた形態より、反りに対しての半導体チップ両面のバランスの面では好ましい。
一方、配線基板の温度変化テスト(−55℃〜150℃の温度で繰り返すテスト)に対しては、ダイパッドを備えた形態の方が、ダイパッドを備えない形態よりも好ましい。
ダイパッドを有する場合、ダイパッドと外部端子までの距離が変形のモーメントとなり、ダイパッドなしの樹脂封止型半導体装置よりも外部端子間距離が短い為、変形は小さくなる。
また、先にも述べたように、半導体チップと端子部材との電気的な接続は、ワイヤボンディング接続、バンプ接続が適用できるが、バンプ接続の場合には、接続により半導体チップを端子部材に固定することができ、固定方法を別にとる必要はない。
また、特に2辺パッドの場合のパッケージの反り対策として、構造強化用のサポートバーを配した構造を採っている。
そして、リードの先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部を、封止用樹脂と密着性のよい構造としている、請求項3の発明の形態とすることにより、温度変化に耐える、耐湿性の良い構造としている。
前記封止用樹脂と密着性のよい構造としては、リード部の先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部を、外側に向かい、パッケージ内側となるテーパ形状としている形態や、リード部の先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部に、前記リード部のエッチング面に沿い、めっきによる庇を設けている形態が挙げられる。
尚、リードの内側の先端断面は、ハーフエッチング形成面と側面とが鋭角をなす形態とすることにより、リード部の長手方向の先端において、温度変化に伴う、樹脂の締め付けが起こる構造で、耐湿性の良い構造となる。
また、先端が鋭角となった分だけ封止用樹脂の量を増やすことも可能で、封止用樹脂の量が増える分、構造的、品質面で安定する。
尚、前記鋭角の角度としては、85度以下が好ましい。
樹脂との端子部材の引き抜き抑制出来るからである。
更に、前記各端子部材は、そのリード部の内側の先端幅を先細としている形態とすることにより、先端が先細となった分だけ封止用樹脂の量を増やすことも可能で、封止用樹脂の量が増える分、構造的、品質面で安定する。
また、前記端子部材には、その加工用素材面側に、溝(グルーブ)およびまたは孔状凹部を設けている、請求項6の発明の形態とすることにより、はんだ付け実装時のはんだ流れを防止できるものとしている。
また、前記各端子部材の前記封止用樹脂表面と接する表面部に粗面化処理を施した、請求項7の発明の形態としていることにより、端子部材と封止用樹脂との密着性の向上が図れる。
特に、前記粗面化処理による、最大高さ粗さRy(JIS B0601−1994)が、1μm〜2μmの範囲である場合には、端子部材表面の表面積を広くし、樹脂を食い込ませることから、端子部材と樹脂との密着性を向上できる。
また、外部端子部の外側側面部に、切り欠け部を設けている、請求項10の発明の形態
としていることにより、その面付け作製において、個片化の際、その切断をし易いものとしている。
本発明の積層型樹脂封止型半導体装置は、このような構成にすることにより、樹脂封止型半導体装置を積層したスタック構造の積層型樹脂封止型半導体装置の提供を可能としている。
本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の製造方法は、このような構成にすることにより、請求項1〜請求項9の各発明の薄型の樹脂封止型半導体装置を、量産性良く製造できるものとしている。
本発明のエッチング加工部材は、このような構成にすることにより、請求項1〜請求項11の各発明の薄型の樹脂封止型半導体装置を、量産性良く製造できるものとしている。
本発明は、上記のように、薄型で、且つ、対向する2辺側にパッドを配列した、あるいは、1辺側にパッドを配列した、SONタイプ、4辺側にパッドを配列したQFNタイプの樹脂封止型半導体装置で、8mm×10mmサイズのレベルより大きい場合でも、反りが発生しづらい構造の薄型の樹脂封止型半導体装置で、量産性の良いものの提供を可能とした。
更に、このような薄型の樹脂封止型半導体装置を複数積層した、スタック構造の積層型樹脂封止型半導体装置の提供を可能にした。
同時に、このような薄型の樹脂封止型半導体装置の製造方法の提供を可能とした。
更にまた、このような薄型の樹脂封止型半導体装置に用いられる端子部材を、該樹脂封止型半導体装置を量産性に合うエッチング加工部材の形態で供給できるものとしている。
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第1の例を示した概略断面図で、図1(b)は図1(a)のA1側から透視してみた図で、図1(c)は、図1(b)の一点鎖線A5−A6ーA7−A8におけるサポートバーの断面を示した図で、図2(a)は端子部材の断面図で、図2(b)は図1(a)のB1側から見た図で、図2(c)は図2(a)のB2側からみた図で、図2(d)は図2(a)のB3側からみた図で、図3(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第2の例を示した概略断面図で、図3(b)は本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の参考実施形態例1を示した概略断面図で、図3(c)は本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の参考実施形態例2を示した概略断面図で、図4(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第3の例を示した概略断面図で、図4(b)は図4(a)のE1側から透視してみた図で、図5は本発明の積層型樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第1の例の断面図で、図6は本発明に関わる積層型樹脂封止型半導体装置の参考実施形態例1の断面図で、図7は本発明に関わる積層型樹脂封止型半導体装置の参考実施形態例2の断面図で、図8(a)は本発明の積層型樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第2の例の断面図で、図8(b)は図8(a)のE1側からみた図で、図9(a)〜図9(h)は本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の製造方法の参考実施形態例1の製造工程断面図で、図10(a)〜図10(i)は本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の製造方法の参考実施形態例2の製造工程断面図で、図11(a)、11(b)はダイシングソーによる切断状態を示した図である。
また、図12(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第2の例の変形例を示した概略断面図で、図12(b)は図12(a)のG1側から透視してみた図である。
尚、図1(a)は図1(b)のA2−A3側から見た図である。
また、図5〜図10においては、分かり易くするために、半導体チップの端子部は省略して示している。
また、図9(g)、図10(h)における両方向矢印は、ダイシングソーの昇降方向を示している。
また、図12(a)は図12(b)のG2−G3側から見た図である。
図1〜図12中、101〜104、101a〜104a、101b〜104bは樹脂封止型半導体装置、110は端子部材、111は外部端子部、111a、111b、111cは端子面、112はリード部(単にリードとも言う)、112aは端子面(エッチング面でもある)、114は切り欠け部、116は先端部、116Sは(先端の)側面、117はグルーブ(溝部)、118は孔状凹部、119はダイパッド、120、120A、120Mは半導体チップ(半導体素子とも言う)、121は端子、121Aはバンプ接続部(はんだ部)、130はボンディングワイヤ、140は封止用樹脂、160、160Aはサポートバー、161a,162aは薄肉部、162は厚肉部、165は延設部分、180はテープ、190は半田ペースト(導電性ペーストとも言う)、195は基材、210は加工用素材、210Aは加工シート、220はレジスト、230は端子部材、231は外部端子部、232はリード部(単にリードとも言う)、235は支持部(連結部とも言う)、237は凹部、237Aは切り欠け部、240は平板状の多孔板(真空引き板とも言う)、250は半導体チップ(半導体素子とも言う)、260はボンディングワイヤ、270、271は(固定用、モールド用の)テープ、275は(ダイシング用の)テープ、280は封止用樹脂、301は単位の樹脂封止型半導体装置、310は加工用素材、310Aは加工シート、315は枠部、316は治具孔、317は長孔部、320はレジスト、330は端子部材、335は支持部(連結部とも言う)、337は凹部、337Aは切り欠け部、340、341は(固定用、モールド用の)テープ、345は(切断用の)テープ、350は半導体チップ(半導体素子とも言う)、360はボンディングワイヤ、371、372はモールド固定用の平板、380は封止用樹脂、385は切断ライン、386は切断目印(貫通孔あるいは窪み)、401〜408は樹脂封止型半導体装置である。
はじめに、本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第1の例を、図1に基づいて説明する。
第1の例の樹脂封止型半導体装置は、外部回路と接続するための外部端子部111と、半導体チップ120と接続するための内部端子部をその一部として含むリード部112とを、一体的に連結してなる端子部材で、且つ、加工用素材から、外部端子部111の少なくとも一部を加工用素材の厚さの厚肉にし、リード部112を加工用素材の一面側からのエッチングにより薄肉としている端子部材110、複数個と、半導体チップ(120)1つとを、用いて、該複数の端子部材110を一平面状にその向きを揃えて、半導体チップ120の周辺に沿って、外部端子部111を外側に向けて、内部端子部(リード部120のボンディングワイヤ130を接続する部分)を内側に向けて、配し、半導体チップ120を前記複数の端子部材110のリード部112のエッチング形成された面であるエッチング面(112aに相当)上まで延設して配し、且つ、半導体チップ120と所定の端子部材110とを電気的に接続し、樹脂封止している、SONタイプの樹脂封止型半導体装置である。
そして、特に、各端子部材110の、エッチング面側でない非エッチング面(端子面111bに相当)側と外部端子部111の外側側面(端子面111a、111cに相当)とを、露出させ、前記端子部材110の厚さにして樹脂封止しており、且つ、前記半導体チップ120は、その両面の封止用樹脂の厚さを等しく揃えて、配設されている。
本例では、端子部材110の薄肉のリード部112の厚さをt1、半導体チップ120の厚さをT0、前記端子部材の厚さをt0とした場合、t0>T0で、且つ、t1を(1/2)×(t0−T0)以下の所望の厚さになるようにしている。
半導体チップの一面側を接着剤(ダイアタッチ剤という)接続固定する形態で、接着剤の厚さが無視できる程度であれば、(1/2)×(t0−T0)が所望の厚さになる。
また、各端子部材110の露出した面部を、接続用の端子面111a、111b、111cとしている。
また、電気的に独立して、全体を強固にするためのサポートバー160,160Aとを備えている。
第1の例においては、特に、半導体チップ120を、パッケージの厚さ方向で中央に位置させることにより、半導体チップ120の両面での使用される部材の体積量を含めた部材の平均熱膨張のバランスがとれ、反りが発生しづらいものとしている。
構造的に反り発生を防止でき、品質面で安定が期待できる。
本例では、17×10-6の熱膨張係数のCu材からなる端子部材110を用いて、且つ、封止用樹脂の熱膨張率と端子部材の熱膨張率を等しくしており、より半導体チップの両面での使用される部材の体積量を含めた部材の平均熱膨張のバランスがとれ、一層反りが発生しづらいものとしている。
尚、図1(a)には明示していないが、本例では、ダイアタッチ剤(ここでは、0.01mmの厚さ)により、半導体チップの端子面側ではない裏面をリード部112に固定している。
また、半導体チップ120の厚さをリード部112の厚さより薄していることにより、ワイヤボンディング高さをより高く取れるので、ボンディング作業性の向上や歩留まり少なくすることができる。
また、本例は、後述する、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法により、面付け状態で作製でき、量産性の良い構造といえる。
各端子部材110は、エッチング加工法を用いて、平板状の加工用素材から、外部端子部111を加工用素材の厚さt0の厚肉にし、リード部112を加工用素材の一面側からのエッチングにより厚さt1の薄肉として、形成されたものである。
ここでは、半導体チップの厚さをT0とした場合、t0>T0で、且つ、t1が(1/2)×(t0−T0)以下の所望の厚さである。
尚、薄肉部は、加工用素材の厚さt0の半分の厚さより薄いため、エッチング面112aは、ハーフエッチングより深くエッチングして形成されるため、ディープエッチング面とも呼ばれる。
図2に示すように、リード部112の半導体チップ120側の先端断面は、リード部112の端子面112aと先端部116の側面116Sとが鋭角をなし、また、そのリード部112の半導体チップ120側の先端幅を先細とし、更に、グルーブ(溝部)117、孔状凹部118を端子面111b側に配している。(図2(a)〜図2(d)を参照)
また、サポートバー160、160Aは、各端子部材を形成する際に、一緒に形成されたもので、薄肉のエッチング部(図1(c)の薄肉部161a、161bがこれに相当)を有する。
尚、薄肉部161aは、A1側(図1(a)参照)からみえる面がエッチング形成面で、薄肉部161bは、A1側(図1(a)参照)からみえる面が加工用素材面で、ここで図1(c)におけるサポートバー160Aは、サポートバー160とは、その延設部分165を含めて対称に形成されている。
本例では、厚さ0.2mmのCu材を加工用素材として、リード部112の厚さを0.07mmとし、厚さ70μmの半導体チップを用いたが、加工用素材としては、Cu系合金(例えば、OLIN−194、OLIN−7025、TAMAC15、EFTEC64T、KLF125)や42合金(42%Ni−Fe合金)、50合金(50%Ni−Fe合金)等も適用できる。
通常、半導体チップとして、30μm〜70μmの厚さのものが用いられ、リード部112の厚さとしては、例えば、0.05mm〜0.07mmの範囲のものが、好ましく用いられる。
半導体チップ120自体の厚さの薄化に対応して、薄型化が達成できる。
半導体チップ120は、その短辺側の2辺に沿い端子121を設けたもので、該2辺に沿い離して端子部材110を配置し、対応する半導体チップ120の端子121と端子部材110とをボンディングワイヤ130にて接続している。
このように、サポートバー160、160Aを設けた構造としていることにより、SONタイプの樹脂封止型半導体装置で、半導体チップ自体の厚さの薄化に対応して、薄型化した場合、8mm×10mmサイズのレベルより大きくなっても、強度的に対応できるものとしている。
また、半導体チップ120の端子面側でない面(裏面)を露出させるようにして、配置していることにより、ダイパッドレスからパッケージ内の半導体チップ上のレジン厚を増し、組み立て加工し易いものとしており、より放熱性に優れるものとしている。
また、端子部材110のリード部112の先端形状を工夫していることにより、リード部112の先端において、温度変化による封止用樹脂の締め付けを良くし、耐湿性の良いものとしている。
第1の例においては、各端子部材110の表面を、過酸化水素溶液にて、粗面化処理している。
これにより、一層の耐湿性の向上が図れる。
表面粗さとしては、最大高さ粗さRy(JIS B0601−1994)で1μm〜2μmの範囲が好ましい。
端子部材表面の表面積を広くし、樹脂を食い込ませることから、端子部材と樹脂との密着性を向上できるからである。
ここでは、最大高さ粗さRyの測定はデジタル型の触針式表面粗さ測定器を用い、測定基準長さを200μmにして、端子部材表面凹凸の最大高さ粗さRyを測定した。
測定方法はJIS B0601−1994の規格に従う。
先にも述べたが、ここでは、最大高さ粗さRyの測定は200μm長さで行ったものである。
また、第1の例においては、外部端子部111の前記他方側の面と外側側面にわたる切り欠け部114を設けており、これにより、その面付け作製において、個片化の際、その切断をし易いものとしている。
特に、樹脂封止工程(モールド工程)においては、特別な形状にキャビティーを設ける必要はなく、平板状のものでその両側を抑えた状態で一括モールドが簡単に行え、量産性、設備の面からも好ましい構造と言える。
第1の例においては、図では明示していないが、端子部材110のリード部112の端子面112aおよび外部端子部111の端子面111a、111b、111cに、接続用のめっき層をつけている。
接続用のめっき層として、半田めっき層、金めっき層、銀めっき層、パラジウムめっき層、錫めっき層等の金属めっき層が挙げられる。
次に、本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第2の例、参考実施形態例1、参考実施形態例2を、それぞれ、図3(a)、図3(b)、図3(c)に基づいて説明する。
第2の例の樹脂封止型半導体装置は、図3(a)に示すように、第1の例において、リード部と同じように薄肉にして、リード部と同じ平面上に揃えて、ダイパッド119を配したものである。
ダイパッド119のサイズとしては、半導体チップ120よりもできるだけ小サイズの方が反りの面からは好ましい。
先にも述べたが、ダイパッドを備えない形態の方が、ダイパッドを備えた形態より、反りに対しての半導体チップ両面のバランスの面では好ましい。
一方、配線基板の温度変化テスト(−55℃〜150℃の温度で繰り返すテスト)に対しては、ダイパッドを備えた形態の方が、ダイパッドを備えない形態よりも好ましい。
ダイパッドを有する場合、ダイパッドと外部端子までの距離が変形のモーメントとなり
、ダイパッドなしの樹脂封止型半導体装置よりも外部端子間距離が短い為、変形は小さくなる。
図3(a)には明示していないが、第2の例においては、半導体チップ120をダイパッド119およびリード部112にダイアタッチ剤にて固定している。
ダイパッド119以外は、第1の例と同じで、図3(a)のB1側から見た平面図は、
第1の例の図1(b)に示す平面図と同じくなる。
各部についての説明は省く。
図3(a)に示す第2の例においては、ダイパッド119は半導体チップ120の端子面でない裏面のセンター領域のみを保持するものであるが、変形例として、図12に示すような、半導体チップ120の裏面全体を保持する形態も挙げられる。
尚、先にも述べたが、図12(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第3の例の変形例を示した概略断面図で、図12(b)は図12(a)のG1側から透視してみた図である。
参考実施形態例1の樹脂封止型半導体装置は、図3(b)に示すように、第1の例において、2辺に沿い、それぞれ、端子121を配列して設けた2辺タイプの半導体チップ120に代えて、半導体チップの中央に1列に端子を配列したセンター配列の1辺タイプの半導体チップ120Aを用いたものである。
図3(b)のC1側から見た平面図は図示していないが、センター配列の各端子と、センター配列を挟む両側の各リード部112とがワイヤボンディング接続されている。
この形態の場合、第1の例に比べて、ワイヤボンディング長が長くなるため、ボンディ
ングワイヤ130の垂れに対応するため、テープ180を半導体チップの端子面側に配設している。
他は、第1の例と同じで、各部についての説明は省く。
参考実施形態例2の樹脂封止型半導体装置は、図3(c)に示すように、第3の例において、リード部と同じように薄肉にして、リード部と同じ平面上に揃えて、ダイパッド119を配したものである。
図3(c )のD1側から見た平面図は図示していないが、センター配列の各端子と、センター配列を挟む両側の各リード部112とがワイヤボンディング接続されている。
ダイパッド119のサイズとしては、半導体チップ120よりもできるだけ小サイズの
方が反りの面からは好ましい。
他は、第3の例と同じである。
また、図3(c)に示す第4の例においては、ダイパッド119は半導体チップ120の端子面でない裏面のセンター領域のみを保持するものであるが、変形例として、第2の例の変形例のように、図12に示すような、半導体チップ120の裏面全体を保持する形態も挙げられる。
次に、本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第3の例を、図4に基づいて説明する。
第3の例の樹脂封止型半導体装置は、第1の例と同様の端子部材を用い、第1の例と同様にして、半導体チップ120を複数の端子部材110のリード部112のエッチング形成された面であるエッチング面(112aに相当)上まで延設して配し、且つ、半導体チップ120と所定の端子部材110とを電気的に接続し、樹脂封止している、SONタイプの樹脂封止型半導体装置で、半導体チップ120は、その両面の封止用樹脂140の厚さを等しく揃えて、配設されている。
ここでも、各端子部材110の、非エッチング面(端子面111bに相当)側と外部端子部の外側側面(端子面111a、111cに相当)とを、露出させ、端子部材110の厚さにして樹脂封止している。
特に、第3の例は、半導体チップ120の端子部に接続用のはんだバンプを設けて、バンプ接続により半導体チップ120をリード部112に搭載し、半導体チップ120と端子部110とを電気的に接続したものであり、ここでも、半導体チップ120が厚さ方向の真ん中に位置している。
ここでは、バンプ接続により、半導体チップ120は端子部材110に固定される。
バンプ接続部するために要する厚さをt2とすれば、半導体チップ120の厚さをT0、前記端子部材の厚さをt0、端子部材110の薄肉のリード部112の厚さをt1とした場合、t0>T0で、且つ、
t1=[(1/2)×(t0−T0)]- t2
となる。
第3の例においても、半導体チップ120を、パッケージの厚さ方向で中央に位置させることにより、半導体チップ120の両面での使用される部材の体積量を含めた部材の平均熱膨張のバランスがとれ、反りが発生しづらいものとしている。
本例でも、17×10-6の熱膨張係数のCu材からなる端子部材110を用いて、且つ、封止用樹脂の熱膨張率と端子部材の熱膨張率を等しくしており、より半導体チップの両面での使用される部材の体積量を含めた部材の平均熱膨張のバランスがとれ、一層反りが発生しづらいものとしている。
本例も、第1の例と同様に、サポートバー160、160Aを備えており、全体をより強固にしている。
尚、図示していないが、ここでは、図4(b)の一点鎖線E5−E6ーE7−E8におけるサポートバーの断面は、図1(c)に示す第1の例の場合と同じである。
他は、第1の例と同じで、各部についての説明は省く。
第1の例、第2の例、参考実施形態例1、参考実施形態例2、第3の例の樹脂封止型半導体装置は、それぞれ、同サイズのものを複数個を、例えば4個を、積層して、積層型樹脂封止型半導体装置として用いられる。
この場合、第1の例の樹脂封止型半導体装置は、図5のように積層され、参考実施形態例1の樹脂封止型半導体装置は、例えば、図6のように積層される。
これらの積層型樹脂封止型半導体装置の場合、それぞれ、上側の樹脂封止型半導体装置の下側の外部端子部の端子面と、下側の樹脂封止型半導体装置の上側の外部端子部の端子面とを、重ね合せて、半田ペースト190を介して電気的に接続している。
また、例えば、図7に示すように、同サイズの、参考実施形態例1の樹脂封止型半導体装置、第1の例の樹脂封止型半導体装置とを用いて、これらを重ね、積層型樹脂封止型半導体装置として用いられる。
尚、図示していないが、上記のような積層型樹脂封止型半導体装置において、個々に樹脂封止型半導体装置を逆にして積層する形態も挙げられる。
あるいはまた、例えば、図示してはいないが、第1の例、参考実施形態例1の樹脂封止型半導体装置の、異サイズのものを重ね、積層型樹脂封止型半導体装置として用いられる。
尚、上記において、半田ペースト190による接続に代え、半田ボールによる接続としても良い。
更に、例えば、図8(a)に示すように、同サイズの、8個の第1の例の樹脂封止型半導体装置401〜408を用いて、横方向に2個を互いに同じにして、その側面同士を合せて電気的に接続したものを更に4層重ねした構造の積層型樹脂封止型半導体装置も挙げられる。
接続される側面同士は導電性ペーストにより接続される。
図8(b)に示すように、半導体装置401の半導体チップ120と半導体装置405の半導体素子120Mは互いに各機能ピン(端子)を逆に、ミラーイメージで配置しているもので、半導体チップ120Mは半導体チップ120のミラーチップとも言う。
尚、図示していないが、横方向に2個を互いに向きを逆にして、その側面同士を合せて電気的に接続したものを更に4層重ねした構造の積層型樹脂封止型半導体装置も挙げられる。
この場合、各外部端子部については、側面同士の接続、ワイヤボンディング接続は回路的に問題のないようにする。
丸印1〜丸印8は機能ピン(端子)を示すものであり、同じ数のものは同じ機能を示す。
例えば、図12(b)において、丸印1を電源端子、丸印2をセレクトスイッチ端子、丸印3〜丸印7をI/O端子、丸印8をグランド端子とする。
尚、重ねる樹脂封止型半導体装置の層数としては、4層に限定はされない。
また、第1の例、第2の例、参考実施形態例1、参考実施形態例2、第3の例の樹脂封止型半導体装置の3つ以上を互いにその側面同士を合せて電気的に接続したものも挙げられ、更に、これを2層以上にしたものも挙げられる。
更に、上記のものに、上下の樹脂封止型半導体装置の側面を接続用に用いる形態を併用したものも挙げられる。
次いで、第1の例の樹脂封止型半導体装置の製造方法の1例を、図9に基づいて、説明する。
先ず、加工用素材210の両面に所定形状にレジスト220を配設し(図9(a))、1つの樹脂封止型半導体装置の各端子部材とサポートバーの配置に対応した、端子部材とサポートバーの配置を1単位として、この配置状態に、エッチング技術を用いたエッチング加工法にて、両面からエッチングを行い、端子部材230と図示していないサポートバーの延設部分165(図1の165)とを、支持部235にて連結した状態で、面付けして形成する。(図9(b))
ここでのエッチング加工工程は、端子部材の薄肉のリード部の厚さをt1、半導体チップの厚さをT0、前記端子部材の厚さをt0とした場合、t0>T0で、且つ、t1を(1/2)×(t0−T0)以下の所望の厚さになるように、エッチング量を調整して行うものである。
例えば、端子部材のリード部(図1の112)の薄肉部を形成する側のエッチング量を、反対側より大きくなるように調整してエッチング加工を行う。
具体的には、加工用素材210の両面のエッチング時間に差をつけたり、エッチングスプレー圧を調整する。
尚、通常、支持部235として、枠状のもの(フレームとも言う)が用いられる。
エッチング加工時には、支持部235に、端子部材230と図示していないサポートバー(図1の160、160A)は支持される。
これにより、1つの樹脂封止型半導体装置の端子部材とサポートバーの配置に対応した、端子部材とサポートバーの配置を1単位として、これが支持部235にて連結され面付けされた、加工シート210Aを得る。
加工用素材210としては、ここではCu材を用いるが、これに限定はされない。
Cu系合金、42合金(Ni42%−Fe合金)等も適用できる。
エッチング液としては、塩化第二鉄溶液が用いられる。
また、レジスト220としては、耐エッチング性のもので、所望の解像性を有し、処理性の良いものであれば特に限定はされない。
次いで、レジスト220を除去後、洗浄処理等を施し、全面に接続用の表面めっきを施した(図示していない)後、面付け形成され、表面めっきが施された加工シート210Aのエッチング面側ではない側を平板状の多孔板240にて真空引きし、加工シート210Aを多孔板240に密着させた状態で(図9(c))、面付け分の数だけ、半導体チップ250を所定の位置に位置決めして、その端子面側ではない裏面を真空引き用の多孔板240にて真空引きして、該多孔板240に搭載し、この状態で、各半導体チップ250について、その端子(図1の121に相当)と端子部材230の内部端子部(図1の112に相当)のエッチング面である端子面とをワイヤボンディング接続する。(図9(d)) 尚、真空ポンプ、真空配管等、真空引き用の多孔板240の真空引き源は別にあるが、ここでは図示していない。
次いで、多孔板240を外し、これに代え、モールド用のテープ270、271を、加工シート210Aの両面に、それぞれ、各面を覆うように、平面状に貼り、半導体チップ250の裏面をテープ270にて貼り固定、表裏をモールド固定用の平板(図示していない)にて挟み、加工シート210A全体について、一括してモールドを行い、表裏のモールド固定用の平板を取り外す。(図9(e))
尚、加工シート210Aの端子部材230を支持する支持部235は、通りぬけ孔等を設けたもので、モールドの際、各面付け間モールド用の樹脂が通りぬけできるような形状になっている。
次いで、モールド用のテープ270、271を剥がし、切断用のテープ275を貼り(図9(f))、該切断用のテープ275とは反対側からダイシングソー(図示していない)にて切断して(図9(g))、樹脂封止型半導体装置を1個ずつに個片化して得る。(図9(h))
ダイシングソー(図示していない)による切断は、(図9(g))に示すように、凹部237とは反対側にて行うもので、この部分は加工用素材の厚さより薄肉で、容易に切断できるものとしている。
ダイシングソー(図示していない)による切断状態は、例えば、図11(a)や、図11(b)のようになる。
尚、サポートバー(図1の160、160A)の延設部分(図1の165)を切断するラインが加工シートの長手方向の切断ラインである。
尚、図11において、単位の樹脂封止型半導体装置301は、切断ライン385にて互いに分けられる各領域であり、ここでは、説明を分かり易くするため図示していないが、図9の支持部235を凹部237とは反対側で切断する。
また、この切断面が、作製される樹脂封止型半導体装置の外部端子の外側側面となる。 尚、切り欠け部237Aの切断された面でない面には接続用のめっきが配設されておりこの部分は接続用に利用し易い。
このようにして、図1に示す第1の例の樹脂封止型半導体装置は製造することができる。
次いで、第1の例の樹脂封止型半導体装置の製造方法の別の1例(第2の例)を、図10に基づいて、説明する。
先ず、加工用素材310の両面に所定形状にレジスト320を配設し(図10(a))、1つの樹脂封止型半導体装置の各端子部材とサポートバーの配置に対応した、端子部材とサポートバーの配置を1単位として、この配置状態に、エッチング技術を用いたエッチング加工法にて、両面からエッチングを行い、端子部材330と図示していないサポートバーの延設部分165(図1の165)とを、支持部335にて連結した状態で、面付けして形成する。(図10(b))
図9に示す第1の例の場合と同様にして、加工用素材の両面のエッチング量に差を付けてエッチング加工を行う。
これにより、1つの樹脂封止型半導体装置の端子部材、サポートバーの配置に対応した、端子部材とサポートバーの配置を1単位として、これが支持部335にて連結され面付けされた、加工シート310Aを得る。
次いで、レジスト320を除去後、洗浄処理等を施し、全面に接続用の表面めっきを施した(図示していない)後、面付け形成され、表面めっきが施された加工シート310Aのエッチング面側ではない側を覆うようにモールド用のテープ340を貼り(図10(c))、面付け分の数だけ、半導体チップ350を所定の位置に位置決めして、その端子面側ではない裏面を前記テープ340に貼り付け搭載し、
この状態で、各半導体チップについて、その端子と端子部材の内部端子部の端子面とをワイヤボンディング接続する。(図10(d))
次いで、モールド用のテープ341を、加工シート310Aの前記テープ340とは反対側の面に、覆うように、平面状に貼り、半導体チップ350の裏面をテープ340にて貼り固定した状態で、表裏を、それぞれ、テープ340、341を介して、モールド固定用の平板371、372にて挟み、加工シート310A全体について、一括してモールドを行う。(図10(e))
ここでは、半導体チップ350を所定の位置に位置決めする際のテープをそのままモールド用のテープとして使用している。
次いで、表裏のモールド固定用の平板371、372を除去し(図10(f))、更にテープ340、341を除去し、切断用のテープ345を貼り(図10(g))、該切断用のテープ345とは反対側からダイシングソー(図示していない)にて切断して(図10(h))、樹脂封止型半導体装置を1個ずつに個片化して得る。(図10(i))
尚、図10に示す製造方法においても、各工程の処理、各部材等は、基本的に、図9に示す製造方法に準じるもので、ここでは、説明を省いている。
このようにして、図1に示す第1の例の樹脂封止型半導体装置は製造することができる。
上記、図9、図10に示す第1の例の樹脂封止型半導体装置の製造方法における各処理工程は、いずれも、第2の例の樹脂封止型半導体装置、参考実施形態例1、参考実施形態例2の樹脂封止型半導体装置の製造にもそのまま適用できるもので、第2の例、参考実施形態例1、参考実施形態例2の各樹脂封止型半導体装置は、上記図9、図10に示す製造方法において、前記加工用シート(210A,310Aに相当)を、各半導体装置に対応した、所定の加工シートに代え、且つ、樹脂封止する前に、半導体チップの表面(端子面)側に、テープを介して、サポートバーあるいは連結部を固定する、テープ貼り付け工程を付け加えれば良く、ここでは、これらの製造方法の詳細な説明は省く。
また、第3の例の樹脂封止型半導体装置を作製する場合には、図9、図10に示す樹脂封止型半導体装置の製造方法において、その半導体チップの搭載、ワイヤボンディングに代え、バンプ接続により半導体チップをリード部に、接続固定すればよい。
尚、本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記の第1の例〜第3の例に限定されない。
例えば、第1の例〜第3の例において、半導体チップの端子面側の樹脂部表面に、窪みを設けて、半導体チップの表裏の封止用樹脂の厚さを調整して、反りが発生しづらいようにする形態も挙げられる。
窪みとしては、円柱状、あるいは、矩形柱状の窪みが挙げられるがこれに限定はされない。
大きさは、ワイヤ、インナーリード、サポートバー等に当たらぬサイズで、その深さは、通常、半導体チップの端子面側の樹脂部表面から半導体チップの端子面までの厚さの半分以下とする。
図1(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第1の例を示した概略断面図で、図1(b)は図1(a)のA1側から透視してみた図で、図1(c)は、図1(b)の一点鎖線A5−A6ーA7−A8におけるサポートバーの断面を示した図である。 図2(a)は端子部材の断面図で、図2(b)は図1(a)のB1側から見た図で、図2(c)は図2(a)のB2側からみた図で、図2(d)は図2(d)のB3側からみた図である。 図3(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第2の例を示した概略断面図で、図3(b)は本発明の樹脂封止型半導体装置の参考実施形態例1を示した概略断面図で、図3(c)は本発明の樹脂封止型半導体装置の参考実施形態例2を示した概略断面図である。 図4(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第3の例を示した概略断面図で、図4(b)は図4(a)のE1側から透視してみた図である。 本発明の積層型樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第1の例の断面図である。 本発明の積層型樹脂封止型半導体装置の参考実施形態例1の断面図である。 本発明の積層型樹脂封止型半導体装置の参考実施形態例2の断面図である。 図8(a)は本発明の積層型樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第2の例の断面図で、図8(b)は図8(a)のE1側からみた図である。 図9(a)〜図9(h)は本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の製造方法の参考実施形態例1の製造工程断面図である。 図10(a)〜図10(i)は本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の製造方法の参考実施形態例1の製造工程断面図である。 図11(a)、11(b)はダイシングソーによる切断状態を示した図である。 図12(a)は本発明の樹脂封止型半導体装置の実施の形態の第2の例の変形例を示した概略断面図で、図12(b)は図12(a)のG1側から透視してみた図である。
符号の説明
101〜104 樹脂封止型半導体装置
101a〜104a 樹脂封止型半導体装置
101b〜104b 樹脂封止型半導体装置
110 端子部材
111 外部端子部
111a、111b、111c 端子面
112 リード部(単にリードとも言う)
112a 端子面(エッチング面でもある)
114 切り欠け部
116 先端部
116S (先端の)側面
117 グルーブ(溝部)
118 孔状凹部
119 ダイパッド
120、120A、120M 半導体チップ(半導体素子とも言う)
121 端子
121A バンプ接続部(はんだ部)
130 ボンディングワイヤ
140 封止用樹脂
160、160A サポートバー
161a,162a 薄肉部
162 厚肉部
165 延設部分
180 テープ
190 半田ペースト(導電性ペーストとも言う)
195 基材
210 加工用素材
210A 加工シート
220 レジスト
230 端子部材
231 外部端子部
232 リード部(単にリードとも言う)
235 支持部(連結部とも言う)
237 凹部
237A 切り欠け部
240 平板状の多孔板(真空引き板とも言う)
250 半導体チップ(半導体素子とも言う)
260 ボンディングワイヤ
270、271 (固定用、モールド用の)テープ
275 (ダイシング用の)テープ
280 封止用樹脂
301 単位の樹脂封止型半導体装置
310 加工用素材
310A 加工シート
315 枠部
316 治具孔
317 長孔部
320 レジスト
330 端子部材
335 支持部(連結部とも言う)
337 凹部
337A 切り欠け部
340、341 (固定用、モールド用の)テープ
345 (切断用の)テープ
350 半導体チップ(半導体素子とも言う)
360 ボンディングワイヤ
371、372 モールド固定用の平板
380 封止用樹脂
385 切断ライン
386 切断目印(貫通孔あるいは窪み)
401〜408 樹脂封止型半導体装置

Claims (12)

  1. 外部回路と接続するための外部端子部と、半導体チップと接続するための内部端子部をその一部として含むリード部とを、一体的に連結してなる端子部材で、且つ、加工用素材から、外部端子部の少なくとも一部を加工用素材の厚さの厚肉にし、リード部を加工用素材の一面側からのエッチングにより薄肉としている端子部材、複数個と、半導体チップ1つとを、用いて、該複数の端子部材を一平面状にその向きを揃えて、半導体チップの周辺に沿って、外部端子部を外側に向けて、リード部を内側に向けて、配し、半導体チップを前記複数の端子部材のリード部のエッチング形成された面であるエッチング面上まで延設して配し、且つ、半導体チップと所定の端子部材とを電気的に接続し、樹脂封止している2辺パッドSON型の樹脂封止型半導体装置であって、各端子部材の、エッチング面側でない非エッチング面側と外部端子部の外側側面とを、露出させ、前記端子部材の厚さにして樹脂封止しており、前記半導体チップは、その対向する2辺に接続用端子を配し、該2辺側にて、それぞれ、前記端子部材の内部端子部と電気的に接続され、且つ、その両面の封止用樹脂の厚さを等しく揃えて、配設されており、前記加工用素材をエッチングして前記端子部材を形成する際に形成された、電気的に独立して、全体を強固にするためのサポートバーを、前記2辺側でない側の、半導体チップの両側に配設しており、封止用樹脂の熱膨張率と端子部材の熱膨張率を等しくしていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置であって、端子部材は、Cu、Cu系合金、42%Ni−Fe合金のいずれか1からなることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  3. 請求項1ないし2のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置であって、リード部の先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部を、封止用樹脂と密着性のよい構造としていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  4. 請求項3に記載の樹脂封止型半導体装置であって、前記封止用樹脂と密着性のよい構造は、リード部の先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部を、外側に向かい、パッケージ内側となるテーパ形状としているものであることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  5. 請求項3に記載の樹脂封止型半導体装置であって、前記封止用樹脂と密着性のよい構造は、リード部の先端の先端側面部、該先端側面部挟む先端の両側面部に、前記リード部のエッチング面に沿い、めっきによる庇を設けていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置であって、前記端子部材には、その加工用素材面側に、溝(グルーブ)およびまたは孔状凹部を設けていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置であって、前記各端子部材の前記封止用樹脂表面と接する表面部に粗面化処理を施したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  8. 請求項7に記載の樹脂封止型半導体装置であって、前記粗面化処理により、最大高さ粗さRy(JIS B0601−1994)が、1μm〜2μmの範囲であることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  9. 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置であって、外部端子部の外側側面部に、切り欠け部を設けていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  10. 請求項1ないし9のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置の1つ以上を、複数、積層したもので、それぞれ、上側の樹脂封止型半導体装置の下側の外部端子部の端子面と、下側の樹脂封止型半導体装置の上側の外部端子部の端子面とを、重ね合せて電気的に接続していることを特徴とする積層型樹脂封止型半導体装置。
  11. 請求項10に記載の積層型樹脂封止型半導体装置であって、樹脂封止型半導体装置の2つ以上が互いにその側面同士を合せて電気的に接続していることを特徴とする積層型樹脂封止型半導体装置。
  12. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置に用いられる、端子部材を多数配列したエッチング加工部材であって、1つの樹脂封止型半導体装置の各端子部材の配置に対応した、端子部材の配置を1単位として、エッチング技術を用いたエッチング加工にて、面付けして形成し、面付け形成しており、且つ、端子部材の薄肉のリード部の厚さをt1、半導体チップの厚さをT0、前記端子部材の厚さをt0とした場合、t0>T0で、且つ、t1が(1/2)×(t0−T0)以下の所望の厚さであることを特徴とするエッチング加工部材。
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