説明

半導体装置、並びに異形断面条及びその製造方法

【課題】熱放散性や製造容易性に優れ、かつ水分等の異物の侵入を抑えたCSP構造の半導体装置、並びにその半導体装置を構成するリードフレームを形成するための異形断面条及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様において、突起3が形成された部分であるアウターリードとしての2つの厚肉部2A、及び2つの厚肉部2Aの間のインナーリードとしての薄肉部2Bを有するリードフレーム5Aと、ボンディングワイヤ12を介して薄肉部2Bに電気的に接続される半導体チップ11と、リードフレーム5A及び半導体チップ11を封止する樹脂パッケージ14と、を含み、リードフレーム5Aの上面及び下面の樹脂パッケージ14に接触する部分に、突起3に平行な線状の微小溝4A、4Bが形成され、微小溝4A、4Bの深さは前記突起の高さよりも小さく、2つの厚肉部2Aの一部が樹脂パッケージ14の底面及び側面に露出する半導体装置を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置、並びに異形断面条及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
大容量のDRAM(Dynamic Random Access Memory)では、高密度実装の要求に対応して、比較的小さなパッケージに大形化した半導体チップを収納できるLOC(Lead On Chip)構造が採用されているが、容量の増加により更にチップサイズレベルにまで小形化されたパッケージが要求されるようになってきた。また、電子機器用の半導体パッケージも、パソコン、ファックス、携帯電話機、ICカード等のサイズの縮小に伴って、より小形化することが要求されている。しかも、この小形化は、単にパッケージの専有する面積にのみ求められるのではなく、パッケージの厚さ方向にも求められている。
【0003】
これらの要請に応えるものとして、リードの一部のみをパッケージの底面に露出させたCSP(Chip Scale Package)と呼ばれる半導体装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
特許文献1に記載の半導体装置は、異形断面条を加工することにより形成されるリードフレームを有し、従来のCSP構造の半導体装置(例えば、特許文献2参照)と比較して、熱放散性や製造容易性に優れる。ここで、異形断面条は、幅方向の断面に段差を有する条である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平10−50921号公報
【特許文献2】特開平6−132453公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献1に記載の半導体装置は、アウターリードの露出部から半導体チップまでの封止面長さ(半導体チップ及びリードフレームを封止する樹脂パッケージとリードフレームとの界面上の距離)が短いため、樹脂パッケージとリードフレームとの密着が悪いと露出部からの水分などの進入により半導体チップが破壊されるおそれがある。
【0007】
したがって、本発明の目的の一つは、熱放散性や製造容易性に優れ、かつ水分等の異物の侵入を抑えたCSP構造の半導体装置、並びにその半導体装置を構成するリードフレームを形成するための異形断面条及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様においては、パターニングされた、第1の面に2本の平行な線状の突起を有する異形断面条からなり、前記突起が形成された部分であるアウターリードとしての2つの厚肉部、及び前記2つの厚肉部の間のインナーリードとしての薄肉部を有するリードフレームと、ボンディングワイヤを介して前記第1の面の前記薄肉部に電気的に接続される半導体チップと、前記リードフレーム及び前記半導体チップを封止する樹脂パッケージと、を含み、前記リードフレームの前記第1の面及び前記第1の面の反対側の第2の面の少なくともいずれか一方の、前記樹脂パッケージに接触する部分に、前記突起に平行な線状の微小溝又は微小突起が形成され、前記微小溝の深さは前記突起の高さよりも小さく、前記微小突起の高さは前記突起の高さよりも小さく、前記2つの厚肉部の一部が前記樹脂パッケージの底面及び側面に露出する、半導体装置が提供される。
【0009】
上記半導体装置においては、前記微小溝又は微小突起は、前記第2の面の前記2つの厚肉部にそれぞれ形成されてもよい。
【0010】
また、上記半導体装置においては、前記微小溝又は微小突起は、前記第1の面の前記薄肉部の前記ボンディングワイヤが接続された領域以外の領域に形成されてもよい。
【0011】
本発明の他の態様においては、リードフレーム用の第1の面に2本の平行な線状の突起を有する異形断面条であって、前記突起が形成された部分である2つの厚肉部と、前記2つの厚肉部の間の薄肉部と、を含み、前記第1の面の第1の領域、及び前記第1の面と反対側の第2の面の第2の領域の少なくともいずれか一方に、前記突起に平行な線状の微小溝又は微小突起が形成され、前記第1の領域は、前記薄肉部の前記2つの厚肉部の近傍の領域であり、前記第2の領域は、前記2つの厚肉部上の領域、又は前記薄肉部の前記2つの厚肉部の近傍の領域であり、前記微小溝の深さは前記突起の高さよりも小さく、前記微小突起の高さは前記突起の高さよりも小さい、異形断面条が提供される。
【0012】
また、本発明の他の態様においては、上記の異形断面条の製造方法であって、平条を平ロール及び異形ロールで挟み込み、圧延する工程を含み、前記異形ロールは、前記平条に前記突起を形成するための、前記突起の形状に対応した形状の溝部を有し、前記平ロール及び前記異形ロールの少なくともいずれか一方は、前記平条に前記微小溝又は微小突起を形成するための、前記微小溝又は微小突起の形状に対応した形状の微小突起部又は微小溝部を有する、異形断面条の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、熱放散性や製造容易性に優れ、かつ水分等の異物の侵入を抑えたCSP構造の半導体装置、並びにその半導体装置を構成するリードフレームを形成するための異形断面条及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】図1(a)、(b)は、それぞれ本発明の第1の実施の形態に係る異形断面条の垂直断面図及び斜視図である。
【図2】図2は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図3】図3は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の斜視図である。
【図4】図4は、本発明の第1の実施の形態に係る異形断面条を形成するために用いられる平ロール及び異形ロールを示す。
【図5】図5(a)、(b)は、それぞれ本発明の第2の実施の形態に係る異形断面条の垂直断面図及び斜視図である。
【図6】図6は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の一実施の形態は、パターニングされた、第1の面に2本の平行な線状の突起を有する異形断面条からなり、前記突起が形成された部分であるアウターリードとしての2つの厚肉部、及び前記2つの厚肉部の間のインナーリードとしての薄肉部を有するリードフレームと、ボンディングワイヤを介して前記第1の面の前記薄肉部に電気的に接続される半導体チップと、前記リードフレーム及び前記半導体チップを封止する樹脂パッケージと、を含む半導体装置であって、前記リードフレームの前記第1の面及び前記第1の面の反対側の第2の面の少なくともいずれか一方の、前記樹脂パッケージに接触する部分に、前記突起に平行な線状の微小溝又は微小突起が形成され、前記微小溝の深さは前記突起の高さよりも小さく、前記微小突起の高さは前記突起の高さよりも小さく、前記2つの厚肉部の一部が前記樹脂パッケージの底面及び側面に露出する半導体装置を提供する。以下に、この半導体装置、及びそのリードフレームを形成するための異形断面条の例を詳細に説明する。
【0016】
〔第1の実施の形態〕
(異形断面条の構造)
図1(a)、(b)は、それぞれ本発明の第1の実施の形態に係る異形断面条1Aの垂直断面図及び斜視図である。異形断面条1Aは、リードフレーム用の条であり、一方の面(図1の下側の面)に2本の平行な線状の突起3を有する。ここで、突起3が形成された2つの厚い部分を厚肉部2A、2つの厚肉部2Aの間の薄い部分を薄肉部2Bとする。
【0017】
突起3が形成された面と反対側の面(図1の上側の面)上の2つの厚肉部2A又は薄肉部2Bの2つの厚肉部2Aの近傍に、突起3に平行な線状の微小溝4Aが形成されている。ここで、薄肉部2Bの2つの厚肉部2Aの近傍とは、例えば、薄肉部2Bの幅方向の中心よりも厚肉部2Aに近い領域をいう。
【0018】
また、突起3が形成された面の薄肉部2Bの2つの厚肉部2Aの近傍に、突起3に平行な線状の微小溝4Bが形成されている。
【0019】
微小溝4A、4Bの深さは突起3の高さよりも小さい。微小溝4A、4Bは、いずれか一方のみが形成されてもよい。
【0020】
異形断面条1Aは、例えば、無酸素銅や銅合金からなり、特に、熱放散性に優れる無酸素銅にZrを添加したCu−Zr銅合金からなることが好ましい。
【0021】
(半導体装置の構造)
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置10Aの垂直断面図である。図3は、半導体装置10Aの斜視図である。図3においては、半導体装置10Aの裏側(図2の下側)が上を向いている。
【0022】
半導体装置10Aは、半導体チップ11と、リードフレーム5Aと、半導体チップ11及びリードフレーム5Aを封止する樹脂パッケージ14と、を含むCSP構造の半導体装置である。
【0023】
リードフレーム5Aは異形断面条1Aをパターニングすることにより形成される。パターニングは、スタンピング又はエッチング等により行われる。ここで、厚肉部2Aはリードフレーム5Aの複数のアウターリードとして用いられ、薄肉部2Bはリードフレーム5Aの複数のインナーリードとして用いられる。
【0024】
半導体チップ11は、リードフレーム5Aの突起3が形成された面と反対側の面上に半導体チップ接着用テープ13により固定される。半導体チップ接着用テープ13は、例えば、ポリイミド基材と、その表面及び裏面上のポリエーテルアミドイミド等の熱可塑性接着剤からなる接着層を有する。
【0025】
半導体チップ11は、その回路面をリードフレーム5Aに向けて固定され、ボンディングワイヤ12を介してインナーリードとしての薄肉部2Bに電気的に接続される。
【0026】
微小溝4Aは、リードフレーム5Aの突起3が形成された面と反対側の面上の樹脂パッケージ14と接触する部分に位置する。例えば、微小溝4Aは、図2に示されるように、半導体チップ11の両側の厚肉部2Aに位置する。
【0027】
微小溝4Bは、リードフレーム5Aの突起3が形成された面の樹脂パッケージ14に接触する部分に位置する。例えば、微小溝4Bは、薄肉部2Bのボンディングワイヤ12が接続された領域以外の領域に位置する。
【0028】
アウターリードとしての厚肉部2Aの一部は、樹脂パッケージ14の底面(図1の下側の面)及び側面に露出し、この露出部分が配線基板に接続される。また、厚肉部2Aは、樹脂パッケージ14から露出するため、半導体チップ11が発生する熱を外部に発散させるヒートシンクとしての機能も有する。
【0029】
水分等の異物の侵入による半導体装置10Aへのダメージを防ぐためには、リードフレーム5Aと樹脂パッケージ14との密着性を高めて、異物のリードフレーム5Aと樹脂パッケージ14との界面を通る半導体チップ11への侵入経路を防ぐことが重要である。
【0030】
半導体装置10Aは、リードフレーム5Aの突起3が形成された面と反対側の面に微小溝4Aを有する。このため、アンカー効果によりリードフレーム5Aの突起3が形成された面と反対側の面と樹脂パッケージ14との密着性が高まり、この封止面からの水分等の異物の侵入を抑えることができる。また、微小溝4Aの存在により、リードフレーム5Aの突起3が形成された面と反対側の面と樹脂パッケージ14との界面における封止面長さが増すため、水分などが半導体チップ11まで到達しにくくなる。
【0031】
また、半導体装置10Aは、リードフレーム5Aの突起3が形成された面に微小溝4Bを有する。このため、アンカー効果によりリードフレーム5Aの突起3が形成された面と樹脂パッケージ14との密着性が高まり、この封止面からの水分等の異物の侵入を抑えることができる。また、微小溝4Bの存在により、リードフレーム5Aの突起3が形成された面と樹脂パッケージ14との界面における封止面長さが増すため、水分などが半導体チップ11まで到達しにくくなる。
【0032】
(異形断面条の製造方法)
以下に、本実施の形態の異形断面条1Aの製造方法の一例を示す。
【0033】
図4は、異形断面条1Aを形成するために用いられる平ロール20及び異形ロール30を示す。異形断面条1Aは、無酸素銅や銅合金等からなる金属板(平条)を平ロール20及び異形ロール30で挟み込み、圧延することにより形成される。ここで、平条には、予備成形が施されたものも含まれる。予備成形とは、例えば、金型圧延法等により、予備的に異形に成形することをいう。
【0034】
平ロール20は異形断面条1Aの微小溝4Aの形状に対応した形状の微小突起部21を有し、微小突起部21により平条に微小溝4Aが形成される。異形ロール30は異形断面条1Aの突起3及び微小溝4Bの形状にそれぞれ対応した形状の溝部31及び微小突起部32を有し、溝部31及び微小突起部32により平条に突起3及び微小溝4Bがそれぞれ形成される。
【0035】
なお、異形断面条1Aを精度よく形成するため、平ロール20及び異形ロール30を用いる圧延を行う前に、前述した予備成形を行ってもよい。例えば、突起3に対応した溝を有する金型にロール等で平条を押し当て、突起3を有する異形断面条を形成する。その後、得られた異形断面条を平ロール20及び異形ロール30を用いて圧延することにより、精度よく異形断面条1Aを形成することができる。
【0036】
〔第2の実施の形態〕
第2の実施の形態は、異形断面条及びリードフレームが微小溝の代わりに微小突起を有する点において、第1の実施の形態と異なる。第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【0037】
(異形断面条の構造)
図5(a)、(b)は、それぞれ本発明の第2の実施の形態に係る異形断面条1Bの垂直断面図及び斜視図である。
【0038】
異形断面条1Bは、第1の実施の形態の異形断面条1Aの微小溝4A、4Bと同じ位置に、それぞれ微小突起8A、8Bを有する。微小突起8A、8Bは、突起3に平行な線状の突起である。
【0039】
微小突起8A、8Bの高さは突起3の高さよりも小さい。微小突起8A、8Bは、いずれか一方のみが形成されてもよい。
【0040】
(半導体装置の構造)
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置10Bの垂直断面図である。
【0041】
半導体装置10Bは、半導体チップ11と、リードフレーム5Bと、半導体チップ11及びリードフレーム5Bを封止する樹脂パッケージ14と、を含む。
【0042】
リードフレーム5Bは異形断面条1Bをパターニングすることにより形成される。パターニングは、スタンピング又はエッチング等により行われる。ここで、厚肉部2Aはリードフレーム5Bの複数のアウターリードとして用いられ、薄肉部2Bはリードフレーム5Bの複数のインナーリードとして用いられる。
【0043】
微小突起8Aは、リードフレーム5Bの突起3が形成された面と反対側の面上の樹脂パッケージ14と接触する部分に位置する。例えば、微小突起8Aは、図6に示されるように、半導体チップ11の両側の厚肉部2Aに位置する。
【0044】
微小突起8Bは、リードフレーム5Bの突起3が形成された面の樹脂パッケージ14に接触する部分に位置する。例えば、微小突起8Bは、薄肉部2Bのボンディングワイヤ12が接続された領域以外の領域に位置する。
【0045】
半導体装置10Bは、リードフレーム5Bの突起3が形成された面と反対側の面に微小突起8Aを有する。このため、アンカー効果によりリードフレーム5Bの突起3が形成された面と反対側の面と樹脂パッケージ14との密着性が高まり、この封止面からの水分などの侵入を抑えることができる。また、微小突起8Aの存在により、リードフレーム5Bの突起3が形成された面と反対側の面と樹脂パッケージ14との界面における封止面長さが増すため、水分などが半導体チップ11まで到達しにくくなる。
【0046】
また、半導体装置10Bは、リードフレーム5Bの突起3が形成された面に微小突起8Bを有する。このため、アンカー効果によりリードフレーム5Bの突起3が形成された面と樹脂パッケージ14との密着性が高まり、この封止面からの水分などの侵入を抑えることができる。また、微小突起8Bの存在により、リードフレーム5Bの突起3が形成された面と樹脂パッケージ14との界面における封止面長さが増すため、水分などが半導体チップ11まで到達しにくくなる。
【0047】
(異形断面条の製造方法)
異形断面条1Bは、第1の実施の形態の異形断面条1Aと同様に、平条を平ロール及び異形ロールで挟み込み、圧延することにより形成される。
【0048】
異形断面条1Bを形成するための平ロールとしては、第1の実施の形態の平ロール20の微小突起部21の代わりに微小溝部を有するものが用いられる。この微小溝部の形状は、異形断面条1Bの微小突起8Aの形状に対応する。
【0049】
異形断面条1Bを形成するための異形ロールとしては、第1の実施の形態の異形ロール30の微小突起部32の代わりに微小溝部を有するものが用いられる。この微小溝部の形状は、異形断面条1Bの微小突起8Bの形状に対応する。
【0050】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。
【0051】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【0052】
1A、1B 異形断面条
2A 厚肉部
2B 薄肉部
3 突起
4A、4B 微小溝
5A、5B リードフレーム
10A、10B 半導体装置
11 半導体チップ
12 ボンディングワイヤ
14 樹脂パッケージ
20 平ロール
21 微小突起部
30 異形ロール
31 溝部
32 微小突起部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
パターニングされた、第1の面に2本の平行な線状の突起を有する異形断面条からなり、前記突起が形成された部分であるアウターリードとしての2つの厚肉部、及び前記2つの厚肉部の間のインナーリードとしての薄肉部を有するリードフレームと、
ボンディングワイヤを介して前記第1の面の前記薄肉部に電気的に接続される半導体チップと、
前記リードフレーム及び前記半導体チップを封止する樹脂パッケージと、
を含み、
前記リードフレームの前記第1の面及び前記第1の面の反対側の第2の面の少なくともいずれか一方の、前記樹脂パッケージに接触する部分に、前記突起に平行な線状の微小溝又は微小突起が形成され、
前記微小溝の深さは前記突起の高さよりも小さく、
前記微小突起の高さは前記突起の高さよりも小さく、
前記2つの厚肉部の一部が前記樹脂パッケージの底面及び側面に露出する、
半導体装置。
【請求項2】
前記微小溝又は微小突起は、前記第2の面の前記2つの厚肉部にそれぞれ形成される、
請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記微小溝又は微小突起は、前記第1の面の前記薄肉部の前記ボンディングワイヤが接続された領域以外の領域に形成される、
請求項1又は2に記載の半導体装置。
【請求項4】
リードフレーム用の第1の面に2本の平行な線状の突起を有する異形断面条であって、
前記突起が形成された部分である2つの厚肉部と、
前記2つの厚肉部の間の薄肉部と、
を含み、
前記第1の面の第1の領域、及び前記第1の面と反対側の第2の面の第2の領域の少なくともいずれか一方に、前記突起に平行な線状の微小溝又は微小突起が形成され、
前記第1の領域は、前記薄肉部の前記2つの厚肉部の近傍の領域であり、
前記第2の領域は、前記2つの厚肉部上の領域、又は前記薄肉部の前記2つの厚肉部の近傍の領域であり、
前記微小溝の深さは前記突起の高さよりも小さく、
前記微小突起の高さは前記突起の高さよりも小さい、
異形断面条。
【請求項5】
請求項4に記載の異形断面条の製造方法であって、
平条を平ロール及び異形ロールで挟み込み、圧延する工程を含み、
前記異形ロールは、前記平条に前記突起を形成するための、前記突起の形状に対応した形状の溝部を有し、
前記平ロール及び前記異形ロールの少なくともいずれか一方は、前記平条に前記微小溝又は微小突起を形成するための、前記微小溝又は微小突起の形状に対応した形状の微小突起部又は微小溝部を有する、
異形断面条の製造方法。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2013−58685(P2013−58685A)
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−197289(P2011−197289)
【出願日】平成23年9月9日(2011.9.9)
【出願人】(000005120)日立電線株式会社 (3,358)
【Fターム(参考)】