特開 2024-131329 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131329

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/50 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01L23/50 K

H01L23/50 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041530

(22)【出願日】2023-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】715010864

【氏名又は名称】エイブリック株式会社

(72)【発明者】

【氏名】門井 聖明

【テーマコード（参考）】

5F067

【Ｆターム（参考）】

5F067AA01

5F067AB04

5F067BA05

5F067BE10

5F067DC11

5F067DC17

5F067EA04

(57)【要約】

【課題】ダイパッドを不要とした構造であっても、機械的強度の低下を抑制することができる半導体装置の提供。
【解決手段】半導体装置１０は、樹脂フィルム１０３ａに搭載されている半導体素子１０４ａと、平面視において、半導体素子１０４ａの周囲に配置された補強部材１０２ａと、平面視において、補強部材１０２ａの周囲に配置されたリード１０１ａ－１０１ｈと、半導体素子１０４ａとリード１０１ａ－１０１ｈを電気的に接続する導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈと、少なくとも半導体素子１０４ａ、補強部材１０２ａ及び導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈを封止する封止樹脂１０６と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂フィルムに搭載されている半導体素子と、
平面視において、前記半導体素子の周囲に配置された補強部材と、
平面視において、前記補強部材の周囲に配置されたリードと、
前記半導体素子と前記リードを電気的に接続する導電性ワイヤと、
少なくとも前記半導体素子、前記補強部材及び前記導電性ワイヤを封止する封止樹脂と、
を備えることを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

前記補強部材は、前記リードと同じ材質である請求項１記載の半導体装置。

【請求項3】

前記補強部材の厚さは、前記リードと同じ厚さである請求項１または２記載の半導体装置。

【請求項4】

前記補強部材は、複数に分割され、互いに離間されて配置されている請求項１または２記載の半導体装置。

【請求項5】

前記補強部材は、前記リードと接続されている請求項１または２記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話やモバイル用機器などの電子機器の高機能化に伴い、このような電子機器に使用される半導体装置に対する小型化及び薄型化の要求が高まっている。

【0003】

エポキシ樹脂の成形による半導体装置の一般的なパッケージは、リードフレームの一部であるダイパッドに半導体素子を搭載してエポキシ樹脂で覆うとともに外形を形成する構造を有する。このような構造のパッケージについては、近年の薄型化への要望を満たすため、半導体素子、封止樹脂及びダイパッドの構造を工夫することで薄型化を実現している場合が多い。

【0004】

例えば、特許文献１に記載の発明では、ダイパッドの代わりに絶縁性樹脂層を用いることによりダイパッドを不要とした構造にして半導体装置の薄型化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５－２９４４４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一つの側面では、ダイパッドを不要とした構造であっても、機械的強度の低下を抑制することができる半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態における半導体装置は、
樹脂フィルムに搭載されている半導体素子と、
平面視において、前記半導体素子の周囲に配置された補強部材と、
平面視において、前記補強部材の周囲に配置されたリードと、
前記半導体素子と前記リードを電気的に接続する導電性ワイヤと、
少なくとも前記半導体素子、前記補強部材及び前記導電性ワイヤを封止する封止樹脂と、
を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一つの側面によれば、ダイパッドを不要とした構造であっても、機械的強度の低下を抑制し、変形の発生を抑制することができる半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態における半導体装置の概略上面図（透視図）である。

【図2】図２は、図１に示したII－II線の概略断面図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程を示す図である。

【図4】図４は、図３につづく、本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程を示す図である。

【図5】図５は、本発明の第２の実施形態における半導体装置の概略上面図（透視図）である。

【図6】図６は、本発明の第３の実施形態における半導体装置の概略上面図（透視図）である。

【図7】図７は、本発明の第４の実施形態における半導体装置の概略上面図（透視図）である。

【図8】図８は、本発明の第５の実施形態における半導体装置の概略断面図である。

【図9】図９は、従来の半導体装置の概略上面図（透視図）である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明は、図９に示すような従来のダイパッドを不要とした薄型の半導体装置９０では、平面視においてＸ方向の中心線Ｘ及びＹ方向の中心線Ｙにおいて、封止樹脂９０６及び半導体素子９０４ａのみの剛性に頼ることなり、機械的強度が低下することに基づくものである。

【0011】

半導体装置のダイパッドを不要としたことによって機械的強度が低下するため、外部からの衝撃、振動及び応力などに対して反り、ねじれの半導体装置の変形が発生し、半導体装置の破損、実装基板への実装不良、半導体素子の特性変動などが発生するおそれがある。このため、半導体装置そのものの取り扱いが難しくなる場合がある。

【0012】

そこで、本発明の一実施形態における半導体装置は、平面視において、半導体素子の周囲に補強部材を配置した。

【0013】

これにより、この半導体装置は、半導体装置のダイパッドを不要としたことによる機械的強度の低下を抑制し、半導体装置の変形の発生を抑制することができる。

【0014】

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。

【0015】

なお、図面においては、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0016】

また、図面に示すＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交するものとする。Ｘ軸方向を「幅方向」、Ｙ軸方向を「奥行き方向」、Ｚ軸方向を「高さ方向」又は「厚さ方向」と称する場合がある。各部材の＋Ｚ方向側の面を「表面」又は「上面」、－Ｚ方向側の面を「裏面」又は「下面」と称する場合がある。

【0017】

さらに、図面は模式的なものであり、幅、奥行き及び厚さの比率などは示したとおりではない。各部材の数量、位置、形状、構造、大きさなどは、以下に示す実施形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数量、位置、形状、構造、大きさなどにすることができる。

【0018】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における半導体装置の概略上面図である。図２は、図１に示したII－II線の概略断面図である。

【0019】

半導体装置１０は、リード１０１ａ－１０１ｈと、補強部材１０２ａと、樹脂フィルム１０３ａと、半導体素子１０４ａと、導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈと、封止樹脂１０６と、を備える。

【0020】

リード１０１ａ－１０１ｈは、平面視において、補強部材１０２ａの周囲に配置されており、下面が封止樹脂１０６から露出している。また、リード１０１ａ－１０１ｈは、本実施形態では銅合金で形成されており、表面が銀メッキされている。

【0021】

補強部材１０２ａは、平面視において、半導体素子１０４ａの周囲に切れ目なく矩形状に配置されており、下面が封止樹脂１０６から露出している。また、補強部材１０２ａは、本実施形態では銅合金で形成されており、その表面は銀メッキされている。補強部材１０２ａは、リード１０１ａ－１０１ｈと同じ材質で形成することで、リード１０１ａ－１０１ｈと一体のリードフレーム構造とすることが可能である。

【0022】

樹脂フィルム１０３ａは、本実施形態ではいわゆるダイアタッチフィルムであり、エポキシ樹脂で形成されている。樹脂フィルム１０３ａは、従来のダイパッドよりも厚さを低減することができ、樹脂フィルム１０３ａの上面に半導体素子１０４ａが搭載された際に半導体素子１０４ａの上面の高さを低くすることができる。樹脂フィルム１０３ａの下面は、封止樹脂１０６から露出している。ダイパッドの代わりに樹脂フィルム１０３ａを用いることにより、半導体装置１０の薄型化が実現されている。また、ダイパッドを用いると半導体素子の裏面との剥離箇所に吸着した水分の気化膨張によるパッケージクラックを引き起こす可能性があるが、樹脂フィルムの場合には気化した水分を樹脂フィルムから外部に逃がすことができ、パッケージクラックには至らない。なお、樹脂フィルム１０３ａは、絶縁性及び導電性のいずれでもよい。

【0023】

半導体素子１０４ａは、半導体装置１０を機能させるための半導体チップであり、平面視において矩形状である。半導体素子１０４ａの下面には、樹脂フィルム１０３ａが固定されている。

【0024】

ここで、半導体素子１０４ａの厚さをｄ１とし、リード１０１ａ－１０１ｈ及び補強部材１０２ａの厚さを同じ厚さとしてｈ１とすると、機械的強度を得られる観点から、次式、ｄ１＜ｈ１、を満たすようにすることが好ましい。また、補強部材１０２ａの上面は、半導体素子１０４ａの上面よりも高くすることがより好ましい。本実施形態では、次式、ｄ１＜ｈ１、を満たすとともに、補強部材１０２ａの上面は、半導体素子１０４ａの上面よりも高さｔ１だけ高い。

【0025】

導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈは、半導体素子１０４ａの上面に形成された図示しない複数の電極パッドと、リード１０１ａ－１０１ｆを電気的に接続している。導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈは、本実施形態では金ワイヤである。

【0026】

封止樹脂１０６は、リード１０１ａ－１０１ｆ、補強部材１０２ａ、半導体素子１０４ａ、及び導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈを封止している。

【0027】

このように、半導体装置１０は、平面視において、半導体素子１０４ａの周囲に補強部材１０２ａを配置することで、半導体装置のダイパッドを不要としたことによる機械的強度の低下を抑制し、半導体装置の変形の発生を抑制することができる。

【0028】

ここで、半導体装置１０の製造方法を説明する。

【0029】

図３及び図４は、本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程を示す図である。

【0030】

図３（ａ）に示すように、半導体基板１１１を研削装置により所定の厚さｄ１に研削した後、半導体基板１１１の下面に樹脂フィルム１０３を接着する。

【0031】

次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１１１の所定の位置をダイシング装置により切削し、半導体素子１０４ａの下面に樹脂フィルム１０３ａが接着された個片を作製する。

【0032】

次に、図４（ａ）に示すように、仮固定用テープ１２１の上面にリード１０１ａ－１０１ｈ及び補強部材１０２ａを固定する。本実施形態では、補強部材１０２ａとリード１０１ａ－１０１ｈは、同じ材質で形成されており、一体のリードフレームの構造を有している。仮固定用テープ１２１は、本実施形態ではポリイミド材で形成されている。続いて、仮固定用のテープ１２１の上面の所定の位置に下面に樹脂フィルム１０３ａが接着された半導体素子１０４ａを固定する。

【0033】

補強部材１０２ａ及びリード１０１ａ－１０１ｈは、半導体装置が複数形成されるリードフレームの構造を有しており、最終的に個片の半導体装置に分割される。図３、４では１つの半導体装置を形成する１つの組合せを示している。

【0034】

次に、図４（ｂ）に示すように、ワイヤボンディング装置により、半導体素子１０４ａの上面に形成されている複数の電極パッド（図示せず）とリード１０１ａ－１０１ｈの先端部上面を導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈで電気的に接続する。

【0035】

続いて、リード１０１ａ－１０１ｈを金型で挟持し、金型の内部に封止樹脂１０６を注入して固化させて封止する。このとき、ダイパッドの代わりに樹脂フィルム１０３ａを用いていることから、半導体素子１０４ａの上面の高さが低くなっており、スムーズに封止樹脂１０６を注入することができる。

【0036】

次に、仮固定用テープ１２１を剥離し、続いてリード１０１ａ－１０１ｈ及び封止樹脂１０６の所定の位置をダイシング装置により切削し、図４（ｃ）に示すような半導体装置１０が製造される。

【0037】

このように、本実施形態における半導体装置１０は、樹脂フィルム１０３ａに搭載されている半導体素子１０４ａと、平面視において、半導体素子１０４ａの周囲に配置された補強部材１０２ａと、平面視において、補強部材１０２ａの周囲に配置されたリード１０１ａ－１０１ｈと、半導体素子１０４ａとリード１０１ａ－１０１ｈを電気的に接続する導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈと、少なくとも半導体素子１０４ａ、補強部材１０２ａ及び導電性ワイヤ１０５ａ－１０５ｈを封止する封止樹脂１０６と、を備えた。

【0038】

このため、半導体装置のダイパッドを不要としたことによる機械的強度の低下を抑制することができる。

【0039】

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態における半導体装置の概略上面図である。

【0040】

図５に示すように、第２の実施形態の半導体装置２０は、補強部材２０２ａとリード２０１ｂ及びリード２０１ｇが接続されている。その他は半導体装置１０と同様である。

【0041】

第２の実施形態においては、補強部材２０２ａとリード２０１ｂ及びリード２０１ｇを一体にすることにより、半導体装置の機械的強度をさらに高めることができる。これにより、半導体装置のダイパッドを不要としたことによる機械的強度の低下を抑制することができる。

【0042】

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態における半導体装置の概略上面図である。

【0043】

図６に示すように、第３の実施形態の半導体装置３０は、補強部材３０２ａ、３０２ｂを配置した。その他は半導体装置１０と同様である。

【0044】

第３の実施形態においては、補強部材３０２ａ、３０２ｂは、互いに離間して隣り合うように配置されている。このため、製造工程で金型の内部に封止樹脂３０６を注入する際に、封止樹脂３０６も流れの妨げとなる金型の内部の空気を抜けやすくすることができ、封止樹脂３０６の注入が均等になりやすい。これにより、半導体装置３０は、機械的強度の低下を更に抑制することができる。

【0045】

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態における半導体装置の概略上面図である。

【0046】

図７に示すように、第４の実施形態の半導体装置４０は、補強部材４０２ａ、４０２ｂを配置し、かつ、補強部材４０２ａとリード４０１ｂ及び補強部材４０２ｂとリード４０１ｇが接続されている。その他は半導体装置１０と同様である。

【0047】

第４の実施形態においては、補強部材４０２ａとリード４０１ｂ及び補強部材４０２ｂとリード４０１ｇを一体にすることにより、半導体装置の機械的強度をさらに高めることができる。これにより、半導体装置のダイパッドを不要としたことによる機械的強度の低下を抑制することができる。

【0048】

（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態における半導体装置の概略断面図である。

【0049】

図８に示すように、第５の実施形態の半導体装置５０は、補強部材５０２ａの厚さｈ２をリード５０１ａ－５０１ｈの厚さｈ１よりもｔ２厚くした。その他は半導体装置１０と同様である。

【0050】

第５の実施形態においては、補強部材５０２ａの厚さｈ２をリード５０１ａ－５０１ｈの厚さｈ１よりもｔ２厚くすることにより、半導体装置の機械的強度をさらに高めることができる。これにより、半導体装置のダイパッドを不要としたことによる機械的強度の低下を抑制することができる。

【0051】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【0052】

たとえば、本実施形態では補強部材の材質は、銅合金で表面が銀メッキされているとしたが、これに限ることなく他の材質としてもよく、表面が銀メッキされていなくてもよい。また、補強部材はリードと一体のリードフレームの構造としたが、一体の構造でなくてもよい。導電性ワイヤを金ワイヤとしたが、これに限ることなく他の導電性ワイヤとしてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１０、２０、３０、４０、５０ 半導体装置
１０１ａ－１０１ｈ、２０１ａ－２０１ｈ、３０１ａ－３０１ｈ、４０１ａ－４０１ｈ、５０１ａ－５０１ｈ リード
１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、３０２ｂ、４０２ａ、４０２ｂ、５０２ａ 補強部材
１０３ 樹脂フィルム
１０３ａ、１０３ｂ 樹脂フィルム（個片）
１０４ａ、１０４ｂ 半導体素子
１０５ａ－１０５ｈ 導電性ワイヤ
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６ 封止樹脂
１１１ 半導体基板
１２１ 仮固定用テープ
３３１ａ，３３１ｂ、４３１ａ、４３１ｂ 補強部材の間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】