JP3665609B2 - 半導体装置及びその半導体装置を複数個実装した半導体装置ユニット - Google Patents
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体装置及びその半導体装置を複数個実装した半導体装置ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置のますますの高集積化に伴い、種々の半導体パッケージ構造が提案されている。
【０００３】
例えば、１９９６年５月１７日に公開された日本国の公開特許公報"特開平８ー１２５０６６号"、１９９８年７月２１日に公開された日本国の公開特許公報"特開平１０ー１８９８６１号"に記載されているような構造が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者の公報に示されている構造を得るには、リードフレームをエッチング技術により加工する必要がある。しかしながら、この加工には、多くの工程が必要であるためリードフレームの加工に時間がかかるという問題に加え、形状の制御性が難しいという問題がある。
【０００５】
一方、後者の公報に示された構造を得るには、複数のリードの中間部を上方向及び横方向に曲折する必要がある。しかしながら、緻密な間隔で配置されている多数のリードの中間部を上方向及び横方向に曲折することは、現実的に困難性を伴うという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、半導体チップのサイズと同等のサイズを有する、集積度の高い樹脂封止型の半導体装置構造を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の
半導体装置を制御性よく、簡単に製造する方法を提供することである。
【０００８】
上記の目的を達成するために、本願の代表的な発明では、樹脂封止型半導体装置において、半導体チップ上に配置され、その端部が半導体チップの主面に対して垂直方向に屈曲する複数のリードであって、各リードの端部の先端が樹脂の表面から露出され、その露出された端部の先端上には、外部と接続するための導電体がそれぞれ形成される。
【０００９】
このような構成によれば、半導体チップのサイズと同等のサイズの樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００１０】
上記の他の目的を達成するために、本願の他の代表的な発明では、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置の製造方法において、リードの端部を半導体チップの表面に対して垂直方向に屈曲させ、その端部の先端を露出させるように形成する。
【００１１】
このような方法によれば、リードの端部を曲折するので、既存のプレス加工等の加工方法を流用することにより、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では、本発明に直接係わる部分が中心に説明され、それ以外の部分については説明が省略される。まず、図１及び図２を参照して第１の参考例を説明する。
【００１３】
図１には、樹脂封止型半導体装置の第１の参考例の断面図が示されている。図２には、図１に示される樹脂封止型半導体装置の平面図が示されている。
【００１４】
第１の参考例では、半導体素子１０上に複数のリード２０が絶縁性のテープ３０を介して配置されている。このリード２０は半導体素子１０上に形成された複数のパッド４０と電気的に接続される。ここでは、この電気的接続に金線５０が用いられている。各パッド４０は半導体素子１０の表面に形成された半導体集積回路にそれぞれ接続される。これらの要素は樹脂６０により封止されている。
【００１５】
リード２０の端部は、半導体素子１０の表面と垂直の方向に曲折している。曲折されたリード２０の端部の先端は、樹脂６０から露出される。この露出された各リード２０の端部の先端上には、複数の極部７０がそれぞれ形成されている。
【００１６】
これらの電極７０は図３に示されるような外部基板８０上に電気的に接続され、所定の電極から半導体素子１０内で発生された電気的な信号が外部へ出力される。また、他の電極に外部からの電気的な信号が与えられる。この電極部７０は半田により形成されることが多い。本参考例ではボール状の半田により形成された電極部が示されているが、形状及び材質はこれに限られるものではない。例えば、ボール状ではなく、平面状の電極が適用されることも考えられるし、半田に限らず他の金属性の導電体が用いられることも考えられる。
【００１７】
ここで、理解を容易にする為、図２の平面図から電極７０を取り除いた模式図が図４に示される。図４に示されるように、樹脂６０の表面には、リード２０の端部の先端２０'が露出している。この露出されたリード２０の端部の先端２０'は電極７０と電気的な接続に接続されるように露出される。
【００１８】
図４では、露出されたリード２０の端部の先端２０'は正方形状に示されているが、電極７０と電気的に接続されれば、その形状はこれに限らない。リード２０が平板状であれば、露出されるリード２０の端部の先端２０'は長方形状になる。発明者の知見によれば、電極７０が球状である場合、リード２０の端部の先端２０'は正方形状であることが最適であると考えられている。
【００１９】
このような構成によれば、半導体チップのサイズと同等のサイズを有する、集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を実現することができる。
【００２０】
次に、この半導体装置の製造方法について説明する。ここでは、発明に直接関わる点のみが詳細に説明され、その他の点についての説明は省略されるが、省略された点は特開平８ー２２７９６７号等を参照すれば容易に理解できる。
【００２１】
まず、図５に示されるように、複数のリード２０が所定の位置に配置されたリードフレーム２０Ｆが準備される。図５では、リードフレーム２０Ｆの内、１つの半導体素子に対応するリードのみ示されているが、実際には、スペースＦを介して同様の構成が繰り返し配置されている。
【００２２】
このリードフレーム２０Ｆの各リード２０の端部の先端２０'は、プレス加工により垂直方向（図面の手前方向）に折曲げられる。ここでいう垂直方向への折曲げとは、後の工程でリードと接続される半導体素子の表面に対して、リードの先端２０'が直角方向に曲折していることをいう。
【００２３】
この折曲げられるリード２０の端部の長さは、後の工程で形成される樹脂の厚さとの関係で決定される。すなわち、端部の先端を樹脂の表面に露出させる為、樹脂の厚みが厚くなれば、折曲げられるリードの端部は長くなり、樹脂の厚みが薄くなれば、折曲げられるリードの端部は短くなる。折曲げるリードの端部の長さは、設計者により適宜設定される。
【００２４】
次に、この複数のリードの内、図５において左側に配置されているリード群２０Ｌ及び右側に配置されているリード群２０Rの下部に絶縁性のテープ３０Ｌ、３０Ｒがそれぞれ接着される。このテープ３０は上記公報等にも紹介されているようにテープの両面に接着性を有するようなものである。ここでは、絶縁性のテープ３０Ｌ、３０Ｒは右側及び左側のリード群の下部にそれぞれ連続的に配置されているが、テープの形状はこれに限るものではない。例えば、絶縁性のテープ３０Ｌ、３０Ｒを幾つかに分割した形状も考えられるし、各リード２０の下部にのみテープを配置した形状も考えられる。
【００２５】
次に、図６に示されるように半導体素子１０が、絶縁性テープ３０接着されたリード２０の下方に配置され、その後、半導体素子１０の回路形成面とリード２０とが絶縁性のテープ３０を介して接着される。
【００２６】
この後、図７に平面図が示され、図８に断面図が示されるように、複数のリード２０の内、所定のリードと半導体素子１０上の所定のパッド４０とが金線５０に接続される。この接続は、公知のワイヤボンディング方法により実現できる。ここでは、金線による接続の例が示されたが、リードとパッドとは電気的に接続されれば機能的に十分である為、他の導電性の高い導電体も利用することができる。
【００２７】
次に、図７及び図８に示された構造を上金型９０Ａ及び下金型９０Ｂから成る金型９０により図９のように挟持し、内部にエポキシ樹脂等の封止樹脂６０を注入する。この時、リード２０の端部の先端２０'と上金型９０Ａとが接触するように金型９０が挟持されているので、封止樹脂６０を注入した後、金型を外すと、図１０に示すようにリード２０の先端２０'が露出する。
【００２８】
このリード２０の先端２０'上に電極７０となるボール状の半田が形成される。本参考例ではボール状の半田により形成された電極部が示されているが、ボール状ではなく、平面状の電極を適用することも可能である。また、半田に限らず他の金属性の導電体を用いることもできる。
【００２９】
この後、複数の半導体装置が形成されたリードフレーム２０Ｆをプレス加工し、個々の半導体装置に分割する。すなわち、封止樹脂６０より外部へ導出しているリードを切断し、図１に示すような半導体装置を得る。
【００３０】
このような製造方法によれば、リードの端部を曲折する際、既存のプレス加工等の加工方法を利用することができるので、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。従って、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を低コストで製造することができる。
【００３１】
次に、第２の参考例を説明する。この参考例の説明において、上述の第１の参考例と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００３２】
この参考例での特徴的な構成は電極の配置にある。この参考例では、樹脂から露出しているリードの先端がジグザグ状（千鳥状）に配置されている。従って、リードの先端に接続される電極がジグザグ状に配置されることになる。
【００３３】
図１２には本参考例の断面図が示され、図１３には本参考例における電極の配置を現わす平面図が示され、図１４には理解を容易にする為、図１３の平面図から電極を取り除いた模式図（露出されたリードの先端の配置を示す平面図）が図１４に示される。これらの図を用いて以下に第２の参考例の説明を続ける。
【００３４】
第２の参考例では、半導体素子１０上に複数の長さの短い短リード２０ＬＡ、２０ＲＡと、短リードより長さの長い長リード２０ＬＢ、２０ＲＢとが、交互に配置されている。図面上、左側に短リード２０ＬＡと、長リード２０ＬＢとが交互に配置され、右側に短リード２０ＲＡと、長リード２０ＲＢとが交互に配置されている。この短リードと長リードの長さは、隣接するリードとの距離（一般にピッチと言われる）、リードの先端上に形成される電極の大きさ等を考慮して、設計者が適宜設定できる。
【００３５】
これらのリードはそれぞれ絶縁性のテープ３０ＬＡ，３０ＬＢ，３０ＲＡ，３０ＲＢを半導体素子１０に接着されている。各リードは半導体素子１０上に形成された複数のパッド４０と電気的に接続される。ここでは、この電気的接続に金線５０が用いられている。各パッド４０は半導体素子１０の表面に形成された半導体集積回路にそれぞれ接続される。これらの要素は樹脂６０により封止されている。
【００３６】
各リードの端部は、第１の参考例と同様に半導体素子１０の表面と垂直の方向に曲折している。曲折されたリードの端部の先端２０ＬＡ'，２０ＬＢ'，２０ＲＡ'，２０ＲＢ'は、樹脂６０から露出される。リードの先端２０ＬＡ'とリードの先端２０ＬＢ'はそれぞれ直線上に位置する。また、リードの先端２０ＬＡ'とリードの先端２０ＬＢ'先端とは、平行な位置関係にある。他方のリードの先端２０ＲＡ'とリードの先端２０ＲＢ'も同様の関係にある。この露出された各リードの先端上には、複数の極部７０ＬＡ，７０ＬＢ，７０ＲＢ，７０ＲＡがそれぞれ形成されている。従って、各電極７０ＬＡ，７０ＬＢ，７０ＲＢ，７０ＲＡは、それぞれ直線状に配置され、互いに平行である。
【００３７】
このような構成によれば、第１の参考例の半導体装置より、さらに集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を実現することができる。
【００３８】
すなわち、リード間のピッチ（リードとリードの間隔）は、電極の大きさ等も考慮して決められる。従って、第１の参考例のような構成では、リード間のピッチよりも電極の大きさが、リード間ピッチを決める際の支配的な要因になる。よって、隣接するリードに接続される電極が近接して配置される第１の参考例の構成では、リード間のピッチを大きく設定する必要がある。
【００３９】
しかしながら、本参考例のように電極をジグザクに配置すれば、隣接するリードに接続される電極間の距離が大きくとれるので、リード間のピッチを決める際、電極の大きさはもはや支配的な要因ではなくなる。その為、設計の自由度が大幅に増すと共に、複数のリードを最小ピッチで配置することも可能になるので、装置の実装密度が上がり、さらに集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を実現することができる。
【００４０】
次に、本参考例における半導体装置の製造方法について説明する。この説明において、省略された点は上述の説明等を参照すれば容易に理解できる。
【００４１】
まず、図１５に示されるように、複数のリードが所定の位置に配置されたリードフレーム２０Ｆ'が準備される。このリードフレーム２０Ｆ'は、長さの短い短リード２０ＬＡ、２０ＲＡと、短リードより長さの長い長リード２０ＬＢ、２０ＲＢとを有する。短リード２０ＬＡと、長リード２０ＬＢとは交互に配置され、短リード２０ＲＡと、長リード２０ＲＢとが交互に配置されている。
【００４２】
長リード２０ＬＢ、２０ＲＢにおいては、各リードの付け根（各リードがフレームに接続される部分）から各リードの先端までの長さが短リード２０ＬＡ、２０ＲＡのそれよりも長い。言い換えると、長リード２０ＬＢ、２０ＲＢは、リードが導入される半導体素子の一辺から先端までの距離が短リード２０ＬＡ、２０ＲＡのそれよりも大きい。
【００４３】
図１５では、リードフレーム２０Ｆ'の内、１つの半導体素子に対応するリードのみ示されているが、実際には、スペースＳ'を介して同様の構成が繰り返し配置されている。
【００４４】
このリードフレーム２０Ｆ'の各リードの端部の先端２０ＬＡ'，２０ＬＢ'，２０ＲＡ'，２０ＲＢ'は、プレス加工により垂直方向（図面の手前方向）に折曲げられる。ここでいう垂直方向への折曲げとは、後の工程でリードと接続される半導体素子の表面に対して、リードの先端が直角方向に曲折していることをいう。
【００４５】
この折曲げられるリードの端部の長さは、第１の参考例と同様に後の工程で形成される樹脂の厚さとの関係で決定される。すなわち、端部の先端を樹脂の表面に露出させる為、樹脂の厚みが厚くなれば、折曲げられるリードの端部は長くなり、樹脂の厚みが薄くなれば、折曲げられるリードの端部は短くなる。折曲げるリードの端部の長さは、設計者により適宜設定される。
【００４６】
次に、リード群２０ＬＡ、２０ＬＢの下部に絶縁性テープ３０ＬＡ，３０ＬＢがそれぞれ接着され、リード群２０ＲＡ、２０ＲＢの下部に絶縁性テープ３０ＲＡ，３０ＲＢがそれぞれ接着される。これらのテープは上記公報等にも紹介されているようにテープの両面に接着性を有するようなものである。
【００４７】
テープの形状はこれに限るものではなく、例えば、絶縁性のテープ３０を幾つかに分割した形状も考えられるし、各リードの下部にのみテープを配置した形状も考えられる。
【００４８】
次に、半導体素子１０が、絶縁性テープが接着されたリードの下方に配置され、その後、半導体素子１０の回路形成面とリードとが絶縁性のテープを介して接着される。
【００４９】
この後、複数のリードの内、所定のリードと半導体素子１０上の所定のパッド４０とが金線５０に接続される。ここでは、金線による接続の例が示されたが、リードとパッドとは電気的に接続されれば機能的に十分である為、他の導電性の高い導電体も利用することができる。
【００５０】
次に、第１の参考例と同様に金型を用いてエポキシ樹脂等の封止樹脂６０を注入する。この時、リードの端部の先端２０ＬＡ'、２０ＬＢ'、２０ＲＡ'、２０ＲＢ'と上金型とが接触するように金型が挟持されているので、封止樹脂６０を注入した後、金型を外すと、図１５に示すようにリードの先端が露出する。
【００５１】
このリード２０ＬＡ'、２０ＬＢ'、２０ＲＡ'、２０ＲＢ'の先端上に電極７０ＬＡ，７０ＬＢ，７０ＲＡ，７０ＲＢとなるボール状の半田が形成される。本参考例ではボール状の半田により形成された電極部が示されているが、ボール状ではなく、平面状の電極を適用することも可能である。また、半田に限らず他の金属性の導電体を用いることもできる。
【００５２】
この後、複数の半導体装置が形成されたリードフレーム２０Ｆ'をプレス加工し、個々の半導体装置に分割する。すなわち、封止樹脂６０より外部へ導出しているリードを切断し、図１２に示すような半導体装置を得る。
【００５３】
このような製造方法によれば、リードの端部を曲折する際、既存のプレス加工等の加工方法を利用することができるので、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。従って、本参考例のような集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を低コストで製造することができる。
【００５４】
次に、本発明の第１の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の第１及び第２の参考例と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００５５】
この実施の形態での特徴的な構成は封止樹脂の形状にある。
【００５６】
この実施の形態では、図１７及び図１８に示されるように、電極７０の周辺部の封止樹脂に凸部６１Ｌ，６１Ｒが形成されている。この凸部６１Ｌ，６１Ｒは封止樹脂６１と一体的に形成されている。この凸部６１Ｌ，６１Ｒは電極７０が形成されている封止樹脂の表面から段違いに高く形成される。また、凸部６１Ｌと凸部６１Ｒとは同じ高さである 。
【００５７】
この凸部６１Ｌ，６１Ｒの高さは、リードの先端２０'から電極の最高部までの高さ及び外部基板８０'に搭載する際の電極の溶融を考慮して決定される。
【００５８】
すなわち、図１９（Ａ）に示されるように半導体装置が外部基板８０'に搭載される前、リードの先端２０'から電極の最高部までの高さＨ１は、凸部６１Ｌ，６１Ｒの高さＨ２より高さＨ３だけ高くなる。言い換えると、凸部６１Ｌ，６１Ｒの高さＨ２は、電極の最高部の高さＨ１より高さＨ３だけ低い高さに設定される。
【００５９】
この高さＨ３は、図１９（Ｂ）に示されるように半導体装置を外部基板８０'に搭載した際、電極が溶融する分に相当する高さである。
【００６０】
このような構成によれば、外部基板と半導体装置との間は、常に一定の高さＨ２が保たれることになり、半導体装置の外部基板への確実な実装が可能となる。また、電極の周囲に形成される凸部は、半導体装置を遠隔地に輸送して外部基板上に搭載するような場合、輸送中に半導体装置へ加わる種々の力から電極部を保護する機能も有する。
【００６１】
この実施の形態の封止樹脂の凸部６１Ｌ，６１Ｒは、図２０に示されるような金型９１を用いて形成される。この金型９１は上金型９１Ａ及び下金型９１Bから成る。この上金型９１Ａには、上述の凸部６１Ｌ、６１Ｒに対応する部分に樹脂が充填されるような形状が設けられている。
【００６２】
この金型９１を図２０のように挟持し、内部にエポキシ樹脂等の封止樹脂６１を注入する。この時、リード２０の端部の先端２０'と上金型９１Ａとが接触するように金型９１が挟持されているので、封止樹脂６１を注入した後、金型を外すと、図２１に示すようにリード２０の先端２０'が露出する。
【００６３】
このような製造方法によれば、リードの端部を曲折する際、既存のプレス加工等の加工方法を利用することができるので、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。従って、本実施の形態ような外部基板への確実な実装が可能となり樹脂封止型の半導体装置を低コストで製造することができる。
【００６４】
次に、第３の参考例を説明する。この参考例の説明において、上述の参考例もしくは実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００６５】
この参考例での特徴的な構成は、リードの先端と電極が接続される部分の樹脂が電極の形状に併せて、凹形状になっていることである。
【００６６】
この参考例では、図２２の断面図及び図２３の電極を除いた平面図に示されるように、リードの先端２０'と電極７０が接続される部分に凹部６２Ｌ，６２Ｒが形成されような封止樹脂６２が用いられている。この凹部６２Ｌ，６２Ｒの底にはリードの先端２０'が露出している。電極７０は、この凹部の底でリードの先端２０'と電気的に接続する。この参考例では、球状の電極形状に併せ、凹部は略半円状に形成される。電極の形状が平板型であれば、凹部は四角形状に形成すればよい。
【００６７】
この参考例の封止樹脂の凹部６２Ｌ，６２Ｒは、図２４に示されるような金型９２を用いて形成される。この金型９２は上金型９２Ａ及び下金型９２Ｂから成る。この上金型９２Ａには、上述の凹部６２Ｌ、６２Ｒに対応する部分に樹脂が充填されなような形状が設けられている。
【００６８】
この金型９２を図２４のように挟持し、内部にエポキシ樹脂等の封止樹脂６２を注入する。この時、リードの先端２０'と上金型９２Ａとが接触するように金型９２が挟持されているので、封止樹脂６２を注入した後、金型を外すと、図２５に示すようにリードの先端２０'が凹部６２Ｌ、６２Ｒの底部から露出する。
【００６９】
このような製造方法によれば、上述の参考例もしくは実施の形態で説明された効果に加え、電極を固定する部位が封止樹脂の表面に現われるので、電極とリードとを接続する場合の位置認識がより簡単になり確実性が向上する。また、電極を半田で形成する場合、半田の形成に先だって接続部に塗布するフラックスは流動性が高い為、上述の参考例もしくは実施の形態ではフラックスが流れ出す可能性があったが、本参考例では、凹部内にフラックスを塗布するので、フラックスが流れ出す可能性が著しく低減できる。
【００７０】
次に、第２の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の参考例もしくは実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００７１】
この実施の形態での特徴的な構成は、第３の参考例においてリードの先端を電極の形状に併せて円弧状に形成したことである。
【００７２】
この実施の形態では、図２６の部分拡大図に示されるようにリード２１の先端２１'が球状の電極７０に係合して円弧状に形成されている。
【００７３】
このような構成によれば、上述の参考例もしくは実施の形態の効果に加え、さらにリードと電極の接続の確実性が向上する。リードの先端を円弧状にすることにより、電極との接触面積が増加するので、両者の接続がより確実なものとなる。
【００７４】
次に、第３の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の参考例もしくは実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００７５】
この実施の形態での特徴的な構成は、第１の参考例における半導体装置のリードを装置の側面から外部へ導出させたことである。
【００７６】
この実施の形態では、図２７の断面図及び図２８の側面図に示されるように側面より外部へ導出されるリード２２の延在部２２Ｅが形成されている。このリード２２は、一方の端部が電極７０に接続され、他方の端部が半導体装置の側面から外部へ導出されている。
【００７７】
このリードの延在部２２Ｅは、電極７０に接続されるリードの先端部２２'が曲折される方向とは逆方向に折曲げられている。ここでは、リードの延在部２２Ｅは、リードの先端部２２'が曲折される方向とは逆方向に折曲げられているが、半導体装置の側面に沿うように折曲げるならば、リードの先端部２２'が曲折される方向と同じ方向でも構わない。後述されるが、このリードの延在部２２Ｅには電気的試験を行う際、プローブ針が接触されるので、プローブ針の接触のし易さを考えると、本実施の形態の構成が望ましい。
【００７８】
この種の半導体装置の電気的な特性試験は、通常、試験装置のプローブ針を電極（本実施の形態で言えば、電極７０）に接触させて行う。ところが、この電極は、前述したように半田等の軟らかい金属により構成されている場合が多いため、プローブ針を接触させると電極が部分的に欠損したり、変形したりすることがある。
【００７９】
また、外部基板上に半導体装置を搭載後は、半導体装置と外部基板との隙間が非常に狭いため、各電極の導通状態を試験することが非常に困難である。さらに、近年の半導体装置の集積化に伴い、この隙間もますます狭くなっているので、搭載後の電気的な試験はますます困難になってきている。
【００８０】
ここで、本実施の形態のような構成を用いれば、半導体装置の側面から導出しているリードの延在部に試験装置のプローブ針を接触させて、試験を行うことができるので、機械的な接触による電極の破損、変形等を防止できる。さらに、半導体装置を外部基板に搭載後でも、側面にリードの延在部があるので、容易に試験を実行することができる。特に、上述の第１の実施の形態のような封止樹脂の周辺に凸部が設けられているような半導体装置を外部基板に搭載した場合、電極と外部基板との接続状態をリード延在部を通して容易に確認することができる。
【００８１】
このような半導体装置の製法は、基本的に上述の参考例もしくは実施の形態と同様であるので、以下に特徴的な点のみ簡単に説明する。
【００８２】
この実施の形態の構成を形成する場合、図２９に示されるように延在部２２Ｅを備えたリード２２を有するリードフレーム２２Ｆが用いられる。
【００８３】
このようなリードフレーム２２Ｆを図３０に示すようにＸーＸ'、ＹーＹ'線に沿ってプレス加工により切断し、個々の半導体装置に分割する。この後、リードの延在部２２Ｅの折曲げ加工を行う。この切断と、折曲げ加工は、同時に行うこともできる。
【００８４】
本実施の形態の構成によれば、上述の種々の参考例もしくは実施の形態の効果に加え、半導体装置に必須な電気的な試験を電極の破損等なしに、容易に実行することができる。
【００８５】
次に、第４の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００８６】
この実施の形態での特徴的な構成は、第３の実施の形態における半導体装置のリードの延在部が、電極が形成される面と反対側の面まで延材していることである。
【００８７】
この実施の形態では、図３１の断面図に示されるようにリード２３は、一方の端部が電極７０に接続され、他方の端部が半導体装置の側面から外部へ導出され、電極７０が形成される面とは反対側の面まで延在して形成されている。
【００８８】
このような構成によれば、図３２に示されるように外部基板８０上に半導体装置を複数個、積み重ねて実装することができる。
【００８９】
ここでは、外部基板８０に接続された電極７０を有する下側の半導体装置上に上側の半導体装置が搭載されている。外部基板に接続された下側の半導体装置の電極７０は、リード２３を介して上側の半導体装置の電極７０に電気的に接続される。下側の半導体装置の任意の電極７０は、その鉛直上に位置する上側の半導体装置の電極７０に下側の半導体装置のリードを介して電気的に接続される。すなわち、この２つの電極には、外部基板８０から同じ信号が与えられることになる。
【００９０】
この実施の形態の構成を形成する場合、図３３に示されるように延在部２３Ｅを備えたリード２３を有するリードフレーム２３Ｆが用いられる。この延在部２３Ｅは、電極が形成された面から反対側の面まで延在するに十分な長さを有する。この長さは、半導体装置の大きさ、形状、電極の大きさ等を考慮して、設計者が適宜設定できる。
【００９１】
このようなリードフレーム２３Ｆを図３３に示すようにＸーＸ'、ＹーＹ'線に沿ってプレス加工により切断し、個々の半導体装置に分割する。この後、リードの延在部２３Ｅの折曲げ加工を行う。この切断と、折曲げ加工は、同時に行うこともできる。
【００９２】
本実施の形態の構成によれば、上述の種々の参考例もしくは実施の形態の効果に加え、外部基板上に半導体装置を複数個、積み重ねて実装することができるという効果が得られる。
【００９３】
次に、第５の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００９４】
この実施の形態での特徴的な構成は、第４の実施の形態における半導体装置のリードの延在部の先端に凹部が形成されていることである。
【００９５】
この実施の形態では、図３４の断面図に示されるようにリード２４は、一方の端部が電極７０に接続され、他方の端部が半導体装置の側面から外部へ導出され、電極７０が形成される面とは反対側の面まで延在して形成されている。さらに、リード２４の先端に凹部２４'が形成されている。この凹部２４'の大きさは、電極７０が凹部２４'の底面に接続されることを考慮して決定される。
【００９６】
このような構成によれば、図３５に示されるように外部基板８０上に半導体装置を複数個、積み重ねて実装する場合、図３１のような構成に比べ縦方向の厚みが削減できる。また、電極とリードとの接続が第４の実施の形態と比してより確実に実現できる。
【００９７】
このようなリードの先端の凹部は、第４の実施の形態で説明したリードフレームの折曲げ加工後、または、折曲げ加工と同時に形成される本実施の形態の構成によれば、外部基板上に半導体装置を複数個、積み重ねて実装することができるという効果に加え、縦方向の厚みが削減、電極とリードとの接続の確実性の向上等の効果が得られる。
【００９８】
本発明は、例証的な実施態様を用いて説明されたが、この説明は限定的な意味に受け取られてはならない。この例証的実施態様の様々な変更、並びに本発明のその他の実施態様が当業者にはこの説明を参考にすることによって明らかになるであろう。従って、特許請求の範囲はそれらのすべての変更または実施態様を本発明の真の範囲に含むものとしてカバーするであろうと考えられている。
【００９９】
【発明の効果】
本願の代表的な発明によれば、半導体チップのサイズと同等のサイズを有する、集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を実現することができる。
【０１００】
また、本願の他の代表的な発明によれば、リードの端部を曲折する際、既存のプレス加工等の加工方法を利用することができるので、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂封止型半導体装置の第１の参考例の断面図である。
【図２】図１に示される樹脂封止型半導体装置の平面図である。
【図３】外部基板上に搭載された第１の参考例の樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【図４】図２の平面図から電極を取り除いた模式図である。
【図５】第１の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図６】第１の参考例の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】第１の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図８】第１の参考例の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】第１の参考例の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】第１の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図１１】第１の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図１２】樹脂封止型半導体装置の第２の参考例の断面図である。
【図１３】図１２に示される樹脂封止型半導体装置の平面図である。
【図１４】図１３の平面図から電極を取り除いた模式図である。
【図１５】第２の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図１６】第２の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図１７】本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の第１の実施の形態の断面図である。
【図１８】図１７に示される樹脂封止型半導体装置の平面図である。
【図１９】第１の実施の形態における封止樹脂の凸部と電極との関係を示す部分拡大図である。
【図２０】第１の実施の形態の製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】第１の実施の形態の製造方法を説明するための平面図である。
【図２２】樹脂封止型半導体装置の第３の参考例の断面図である。
【図２３】図２２の平面図から電極を取り除いた模式図である。
【図２４】第３の参考例の製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】第３の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図２６】第２の実施の形態を説明するリードフレームの部分拡大図である。
【図２７】本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の第３の実施の形態の断面図である。
【図２８】図２７の樹脂封止型半導体装置の側面図である。
【図２９】第３の実施の形態の製造方法を説明するための平面図である。
【図３０】第３の実施の形態の製造方法を説明するための平面図である。
【図３１】本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の第４の実施の形態の断面図である。
【図３２】外部基板上に図３１の半導体装置が複数個搭載された場合を説明する断面図である。
【図３３】第４の実施の形態の製造方法を説明するための平面図である。
【図３４】本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の第５の実施の形態の断面図である。
【図３５】外部基板上に図３４の半導体装置が複数個搭載された場合を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０ 半導体素子
２０ リード
３０ テープ
４０ パッド
５０ 金線
６０ 樹脂
７０ 電極
８０ 外部基板
【産業上の利用分野】
本発明は半導体装置及びその半導体装置を複数個実装した半導体装置ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置のますますの高集積化に伴い、種々の半導体パッケージ構造が提案されている。
【０００３】
例えば、１９９６年５月１７日に公開された日本国の公開特許公報"特開平８ー１２５０６６号"、１９９８年７月２１日に公開された日本国の公開特許公報"特開平１０ー１８９８６１号"に記載されているような構造が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者の公報に示されている構造を得るには、リードフレームをエッチング技術により加工する必要がある。しかしながら、この加工には、多くの工程が必要であるためリードフレームの加工に時間がかかるという問題に加え、形状の制御性が難しいという問題がある。
【０００５】
一方、後者の公報に示された構造を得るには、複数のリードの中間部を上方向及び横方向に曲折する必要がある。しかしながら、緻密な間隔で配置されている多数のリードの中間部を上方向及び横方向に曲折することは、現実的に困難性を伴うという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、半導体チップのサイズと同等のサイズを有する、集積度の高い樹脂封止型の半導体装置構造を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の
半導体装置を制御性よく、簡単に製造する方法を提供することである。
【０００８】
上記の目的を達成するために、本願の代表的な発明では、樹脂封止型半導体装置において、半導体チップ上に配置され、その端部が半導体チップの主面に対して垂直方向に屈曲する複数のリードであって、各リードの端部の先端が樹脂の表面から露出され、その露出された端部の先端上には、外部と接続するための導電体がそれぞれ形成される。
【０００９】
このような構成によれば、半導体チップのサイズと同等のサイズの樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００１０】
上記の他の目的を達成するために、本願の他の代表的な発明では、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置の製造方法において、リードの端部を半導体チップの表面に対して垂直方向に屈曲させ、その端部の先端を露出させるように形成する。
【００１１】
このような方法によれば、リードの端部を曲折するので、既存のプレス加工等の加工方法を流用することにより、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では、本発明に直接係わる部分が中心に説明され、それ以外の部分については説明が省略される。まず、図１及び図２を参照して第１の参考例を説明する。
【００１３】
図１には、樹脂封止型半導体装置の第１の参考例の断面図が示されている。図２には、図１に示される樹脂封止型半導体装置の平面図が示されている。
【００１４】
第１の参考例では、半導体素子１０上に複数のリード２０が絶縁性のテープ３０を介して配置されている。このリード２０は半導体素子１０上に形成された複数のパッド４０と電気的に接続される。ここでは、この電気的接続に金線５０が用いられている。各パッド４０は半導体素子１０の表面に形成された半導体集積回路にそれぞれ接続される。これらの要素は樹脂６０により封止されている。
【００１５】
リード２０の端部は、半導体素子１０の表面と垂直の方向に曲折している。曲折されたリード２０の端部の先端は、樹脂６０から露出される。この露出された各リード２０の端部の先端上には、複数の極部７０がそれぞれ形成されている。
【００１６】
これらの電極７０は図３に示されるような外部基板８０上に電気的に接続され、所定の電極から半導体素子１０内で発生された電気的な信号が外部へ出力される。また、他の電極に外部からの電気的な信号が与えられる。この電極部７０は半田により形成されることが多い。本参考例ではボール状の半田により形成された電極部が示されているが、形状及び材質はこれに限られるものではない。例えば、ボール状ではなく、平面状の電極が適用されることも考えられるし、半田に限らず他の金属性の導電体が用いられることも考えられる。
【００１７】
ここで、理解を容易にする為、図２の平面図から電極７０を取り除いた模式図が図４に示される。図４に示されるように、樹脂６０の表面には、リード２０の端部の先端２０'が露出している。この露出されたリード２０の端部の先端２０'は電極７０と電気的な接続に接続されるように露出される。
【００１８】
図４では、露出されたリード２０の端部の先端２０'は正方形状に示されているが、電極７０と電気的に接続されれば、その形状はこれに限らない。リード２０が平板状であれば、露出されるリード２０の端部の先端２０'は長方形状になる。発明者の知見によれば、電極７０が球状である場合、リード２０の端部の先端２０'は正方形状であることが最適であると考えられている。
【００１９】
このような構成によれば、半導体チップのサイズと同等のサイズを有する、集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を実現することができる。
【００２０】
次に、この半導体装置の製造方法について説明する。ここでは、発明に直接関わる点のみが詳細に説明され、その他の点についての説明は省略されるが、省略された点は特開平８ー２２７９６７号等を参照すれば容易に理解できる。
【００２１】
まず、図５に示されるように、複数のリード２０が所定の位置に配置されたリードフレーム２０Ｆが準備される。図５では、リードフレーム２０Ｆの内、１つの半導体素子に対応するリードのみ示されているが、実際には、スペースＦを介して同様の構成が繰り返し配置されている。
【００２２】
このリードフレーム２０Ｆの各リード２０の端部の先端２０'は、プレス加工により垂直方向（図面の手前方向）に折曲げられる。ここでいう垂直方向への折曲げとは、後の工程でリードと接続される半導体素子の表面に対して、リードの先端２０'が直角方向に曲折していることをいう。
【００２３】
この折曲げられるリード２０の端部の長さは、後の工程で形成される樹脂の厚さとの関係で決定される。すなわち、端部の先端を樹脂の表面に露出させる為、樹脂の厚みが厚くなれば、折曲げられるリードの端部は長くなり、樹脂の厚みが薄くなれば、折曲げられるリードの端部は短くなる。折曲げるリードの端部の長さは、設計者により適宜設定される。
【００２４】
次に、この複数のリードの内、図５において左側に配置されているリード群２０Ｌ及び右側に配置されているリード群２０Rの下部に絶縁性のテープ３０Ｌ、３０Ｒがそれぞれ接着される。このテープ３０は上記公報等にも紹介されているようにテープの両面に接着性を有するようなものである。ここでは、絶縁性のテープ３０Ｌ、３０Ｒは右側及び左側のリード群の下部にそれぞれ連続的に配置されているが、テープの形状はこれに限るものではない。例えば、絶縁性のテープ３０Ｌ、３０Ｒを幾つかに分割した形状も考えられるし、各リード２０の下部にのみテープを配置した形状も考えられる。
【００２５】
次に、図６に示されるように半導体素子１０が、絶縁性テープ３０接着されたリード２０の下方に配置され、その後、半導体素子１０の回路形成面とリード２０とが絶縁性のテープ３０を介して接着される。
【００２６】
この後、図７に平面図が示され、図８に断面図が示されるように、複数のリード２０の内、所定のリードと半導体素子１０上の所定のパッド４０とが金線５０に接続される。この接続は、公知のワイヤボンディング方法により実現できる。ここでは、金線による接続の例が示されたが、リードとパッドとは電気的に接続されれば機能的に十分である為、他の導電性の高い導電体も利用することができる。
【００２７】
次に、図７及び図８に示された構造を上金型９０Ａ及び下金型９０Ｂから成る金型９０により図９のように挟持し、内部にエポキシ樹脂等の封止樹脂６０を注入する。この時、リード２０の端部の先端２０'と上金型９０Ａとが接触するように金型９０が挟持されているので、封止樹脂６０を注入した後、金型を外すと、図１０に示すようにリード２０の先端２０'が露出する。
【００２８】
このリード２０の先端２０'上に電極７０となるボール状の半田が形成される。本参考例ではボール状の半田により形成された電極部が示されているが、ボール状ではなく、平面状の電極を適用することも可能である。また、半田に限らず他の金属性の導電体を用いることもできる。
【００２９】
この後、複数の半導体装置が形成されたリードフレーム２０Ｆをプレス加工し、個々の半導体装置に分割する。すなわち、封止樹脂６０より外部へ導出しているリードを切断し、図１に示すような半導体装置を得る。
【００３０】
このような製造方法によれば、リードの端部を曲折する際、既存のプレス加工等の加工方法を利用することができるので、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。従って、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を低コストで製造することができる。
【００３１】
次に、第２の参考例を説明する。この参考例の説明において、上述の第１の参考例と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００３２】
この参考例での特徴的な構成は電極の配置にある。この参考例では、樹脂から露出しているリードの先端がジグザグ状（千鳥状）に配置されている。従って、リードの先端に接続される電極がジグザグ状に配置されることになる。
【００３３】
図１２には本参考例の断面図が示され、図１３には本参考例における電極の配置を現わす平面図が示され、図１４には理解を容易にする為、図１３の平面図から電極を取り除いた模式図（露出されたリードの先端の配置を示す平面図）が図１４に示される。これらの図を用いて以下に第２の参考例の説明を続ける。
【００３４】
第２の参考例では、半導体素子１０上に複数の長さの短い短リード２０ＬＡ、２０ＲＡと、短リードより長さの長い長リード２０ＬＢ、２０ＲＢとが、交互に配置されている。図面上、左側に短リード２０ＬＡと、長リード２０ＬＢとが交互に配置され、右側に短リード２０ＲＡと、長リード２０ＲＢとが交互に配置されている。この短リードと長リードの長さは、隣接するリードとの距離（一般にピッチと言われる）、リードの先端上に形成される電極の大きさ等を考慮して、設計者が適宜設定できる。
【００３５】
これらのリードはそれぞれ絶縁性のテープ３０ＬＡ，３０ＬＢ，３０ＲＡ，３０ＲＢを半導体素子１０に接着されている。各リードは半導体素子１０上に形成された複数のパッド４０と電気的に接続される。ここでは、この電気的接続に金線５０が用いられている。各パッド４０は半導体素子１０の表面に形成された半導体集積回路にそれぞれ接続される。これらの要素は樹脂６０により封止されている。
【００３６】
各リードの端部は、第１の参考例と同様に半導体素子１０の表面と垂直の方向に曲折している。曲折されたリードの端部の先端２０ＬＡ'，２０ＬＢ'，２０ＲＡ'，２０ＲＢ'は、樹脂６０から露出される。リードの先端２０ＬＡ'とリードの先端２０ＬＢ'はそれぞれ直線上に位置する。また、リードの先端２０ＬＡ'とリードの先端２０ＬＢ'先端とは、平行な位置関係にある。他方のリードの先端２０ＲＡ'とリードの先端２０ＲＢ'も同様の関係にある。この露出された各リードの先端上には、複数の極部７０ＬＡ，７０ＬＢ，７０ＲＢ，７０ＲＡがそれぞれ形成されている。従って、各電極７０ＬＡ，７０ＬＢ，７０ＲＢ，７０ＲＡは、それぞれ直線状に配置され、互いに平行である。
【００３７】
このような構成によれば、第１の参考例の半導体装置より、さらに集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を実現することができる。
【００３８】
すなわち、リード間のピッチ（リードとリードの間隔）は、電極の大きさ等も考慮して決められる。従って、第１の参考例のような構成では、リード間のピッチよりも電極の大きさが、リード間ピッチを決める際の支配的な要因になる。よって、隣接するリードに接続される電極が近接して配置される第１の参考例の構成では、リード間のピッチを大きく設定する必要がある。
【００３９】
しかしながら、本参考例のように電極をジグザクに配置すれば、隣接するリードに接続される電極間の距離が大きくとれるので、リード間のピッチを決める際、電極の大きさはもはや支配的な要因ではなくなる。その為、設計の自由度が大幅に増すと共に、複数のリードを最小ピッチで配置することも可能になるので、装置の実装密度が上がり、さらに集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を実現することができる。
【００４０】
次に、本参考例における半導体装置の製造方法について説明する。この説明において、省略された点は上述の説明等を参照すれば容易に理解できる。
【００４１】
まず、図１５に示されるように、複数のリードが所定の位置に配置されたリードフレーム２０Ｆ'が準備される。このリードフレーム２０Ｆ'は、長さの短い短リード２０ＬＡ、２０ＲＡと、短リードより長さの長い長リード２０ＬＢ、２０ＲＢとを有する。短リード２０ＬＡと、長リード２０ＬＢとは交互に配置され、短リード２０ＲＡと、長リード２０ＲＢとが交互に配置されている。
【００４２】
長リード２０ＬＢ、２０ＲＢにおいては、各リードの付け根（各リードがフレームに接続される部分）から各リードの先端までの長さが短リード２０ＬＡ、２０ＲＡのそれよりも長い。言い換えると、長リード２０ＬＢ、２０ＲＢは、リードが導入される半導体素子の一辺から先端までの距離が短リード２０ＬＡ、２０ＲＡのそれよりも大きい。
【００４３】
図１５では、リードフレーム２０Ｆ'の内、１つの半導体素子に対応するリードのみ示されているが、実際には、スペースＳ'を介して同様の構成が繰り返し配置されている。
【００４４】
このリードフレーム２０Ｆ'の各リードの端部の先端２０ＬＡ'，２０ＬＢ'，２０ＲＡ'，２０ＲＢ'は、プレス加工により垂直方向（図面の手前方向）に折曲げられる。ここでいう垂直方向への折曲げとは、後の工程でリードと接続される半導体素子の表面に対して、リードの先端が直角方向に曲折していることをいう。
【００４５】
この折曲げられるリードの端部の長さは、第１の参考例と同様に後の工程で形成される樹脂の厚さとの関係で決定される。すなわち、端部の先端を樹脂の表面に露出させる為、樹脂の厚みが厚くなれば、折曲げられるリードの端部は長くなり、樹脂の厚みが薄くなれば、折曲げられるリードの端部は短くなる。折曲げるリードの端部の長さは、設計者により適宜設定される。
【００４６】
次に、リード群２０ＬＡ、２０ＬＢの下部に絶縁性テープ３０ＬＡ，３０ＬＢがそれぞれ接着され、リード群２０ＲＡ、２０ＲＢの下部に絶縁性テープ３０ＲＡ，３０ＲＢがそれぞれ接着される。これらのテープは上記公報等にも紹介されているようにテープの両面に接着性を有するようなものである。
【００４７】
テープの形状はこれに限るものではなく、例えば、絶縁性のテープ３０を幾つかに分割した形状も考えられるし、各リードの下部にのみテープを配置した形状も考えられる。
【００４８】
次に、半導体素子１０が、絶縁性テープが接着されたリードの下方に配置され、その後、半導体素子１０の回路形成面とリードとが絶縁性のテープを介して接着される。
【００４９】
この後、複数のリードの内、所定のリードと半導体素子１０上の所定のパッド４０とが金線５０に接続される。ここでは、金線による接続の例が示されたが、リードとパッドとは電気的に接続されれば機能的に十分である為、他の導電性の高い導電体も利用することができる。
【００５０】
次に、第１の参考例と同様に金型を用いてエポキシ樹脂等の封止樹脂６０を注入する。この時、リードの端部の先端２０ＬＡ'、２０ＬＢ'、２０ＲＡ'、２０ＲＢ'と上金型とが接触するように金型が挟持されているので、封止樹脂６０を注入した後、金型を外すと、図１５に示すようにリードの先端が露出する。
【００５１】
このリード２０ＬＡ'、２０ＬＢ'、２０ＲＡ'、２０ＲＢ'の先端上に電極７０ＬＡ，７０ＬＢ，７０ＲＡ，７０ＲＢとなるボール状の半田が形成される。本参考例ではボール状の半田により形成された電極部が示されているが、ボール状ではなく、平面状の電極を適用することも可能である。また、半田に限らず他の金属性の導電体を用いることもできる。
【００５２】
この後、複数の半導体装置が形成されたリードフレーム２０Ｆ'をプレス加工し、個々の半導体装置に分割する。すなわち、封止樹脂６０より外部へ導出しているリードを切断し、図１２に示すような半導体装置を得る。
【００５３】
このような製造方法によれば、リードの端部を曲折する際、既存のプレス加工等の加工方法を利用することができるので、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。従って、本参考例のような集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を低コストで製造することができる。
【００５４】
次に、本発明の第１の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の第１及び第２の参考例と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００５５】
この実施の形態での特徴的な構成は封止樹脂の形状にある。
【００５６】
この実施の形態では、図１７及び図１８に示されるように、電極７０の周辺部の封止樹脂に凸部６１Ｌ，６１Ｒが形成されている。この凸部６１Ｌ，６１Ｒは封止樹脂６１と一体的に形成されている。この凸部６１Ｌ，６１Ｒは電極７０が形成されている封止樹脂の表面から段違いに高く形成される。また、凸部６１Ｌと凸部６１Ｒとは同じ高さである 。
【００５７】
この凸部６１Ｌ，６１Ｒの高さは、リードの先端２０'から電極の最高部までの高さ及び外部基板８０'に搭載する際の電極の溶融を考慮して決定される。
【００５８】
すなわち、図１９（Ａ）に示されるように半導体装置が外部基板８０'に搭載される前、リードの先端２０'から電極の最高部までの高さＨ１は、凸部６１Ｌ，６１Ｒの高さＨ２より高さＨ３だけ高くなる。言い換えると、凸部６１Ｌ，６１Ｒの高さＨ２は、電極の最高部の高さＨ１より高さＨ３だけ低い高さに設定される。
【００５９】
この高さＨ３は、図１９（Ｂ）に示されるように半導体装置を外部基板８０'に搭載した際、電極が溶融する分に相当する高さである。
【００６０】
このような構成によれば、外部基板と半導体装置との間は、常に一定の高さＨ２が保たれることになり、半導体装置の外部基板への確実な実装が可能となる。また、電極の周囲に形成される凸部は、半導体装置を遠隔地に輸送して外部基板上に搭載するような場合、輸送中に半導体装置へ加わる種々の力から電極部を保護する機能も有する。
【００６１】
この実施の形態の封止樹脂の凸部６１Ｌ，６１Ｒは、図２０に示されるような金型９１を用いて形成される。この金型９１は上金型９１Ａ及び下金型９１Bから成る。この上金型９１Ａには、上述の凸部６１Ｌ、６１Ｒに対応する部分に樹脂が充填されるような形状が設けられている。
【００６２】
この金型９１を図２０のように挟持し、内部にエポキシ樹脂等の封止樹脂６１を注入する。この時、リード２０の端部の先端２０'と上金型９１Ａとが接触するように金型９１が挟持されているので、封止樹脂６１を注入した後、金型を外すと、図２１に示すようにリード２０の先端２０'が露出する。
【００６３】
このような製造方法によれば、リードの端部を曲折する際、既存のプレス加工等の加工方法を利用することができるので、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。従って、本実施の形態ような外部基板への確実な実装が可能となり樹脂封止型の半導体装置を低コストで製造することができる。
【００６４】
次に、第３の参考例を説明する。この参考例の説明において、上述の参考例もしくは実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００６５】
この参考例での特徴的な構成は、リードの先端と電極が接続される部分の樹脂が電極の形状に併せて、凹形状になっていることである。
【００６６】
この参考例では、図２２の断面図及び図２３の電極を除いた平面図に示されるように、リードの先端２０'と電極７０が接続される部分に凹部６２Ｌ，６２Ｒが形成されような封止樹脂６２が用いられている。この凹部６２Ｌ，６２Ｒの底にはリードの先端２０'が露出している。電極７０は、この凹部の底でリードの先端２０'と電気的に接続する。この参考例では、球状の電極形状に併せ、凹部は略半円状に形成される。電極の形状が平板型であれば、凹部は四角形状に形成すればよい。
【００６７】
この参考例の封止樹脂の凹部６２Ｌ，６２Ｒは、図２４に示されるような金型９２を用いて形成される。この金型９２は上金型９２Ａ及び下金型９２Ｂから成る。この上金型９２Ａには、上述の凹部６２Ｌ、６２Ｒに対応する部分に樹脂が充填されなような形状が設けられている。
【００６８】
この金型９２を図２４のように挟持し、内部にエポキシ樹脂等の封止樹脂６２を注入する。この時、リードの先端２０'と上金型９２Ａとが接触するように金型９２が挟持されているので、封止樹脂６２を注入した後、金型を外すと、図２５に示すようにリードの先端２０'が凹部６２Ｌ、６２Ｒの底部から露出する。
【００６９】
このような製造方法によれば、上述の参考例もしくは実施の形態で説明された効果に加え、電極を固定する部位が封止樹脂の表面に現われるので、電極とリードとを接続する場合の位置認識がより簡単になり確実性が向上する。また、電極を半田で形成する場合、半田の形成に先だって接続部に塗布するフラックスは流動性が高い為、上述の参考例もしくは実施の形態ではフラックスが流れ出す可能性があったが、本参考例では、凹部内にフラックスを塗布するので、フラックスが流れ出す可能性が著しく低減できる。
【００７０】
次に、第２の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の参考例もしくは実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００７１】
この実施の形態での特徴的な構成は、第３の参考例においてリードの先端を電極の形状に併せて円弧状に形成したことである。
【００７２】
この実施の形態では、図２６の部分拡大図に示されるようにリード２１の先端２１'が球状の電極７０に係合して円弧状に形成されている。
【００７３】
このような構成によれば、上述の参考例もしくは実施の形態の効果に加え、さらにリードと電極の接続の確実性が向上する。リードの先端を円弧状にすることにより、電極との接触面積が増加するので、両者の接続がより確実なものとなる。
【００７４】
次に、第３の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の参考例もしくは実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００７５】
この実施の形態での特徴的な構成は、第１の参考例における半導体装置のリードを装置の側面から外部へ導出させたことである。
【００７６】
この実施の形態では、図２７の断面図及び図２８の側面図に示されるように側面より外部へ導出されるリード２２の延在部２２Ｅが形成されている。このリード２２は、一方の端部が電極７０に接続され、他方の端部が半導体装置の側面から外部へ導出されている。
【００７７】
このリードの延在部２２Ｅは、電極７０に接続されるリードの先端部２２'が曲折される方向とは逆方向に折曲げられている。ここでは、リードの延在部２２Ｅは、リードの先端部２２'が曲折される方向とは逆方向に折曲げられているが、半導体装置の側面に沿うように折曲げるならば、リードの先端部２２'が曲折される方向と同じ方向でも構わない。後述されるが、このリードの延在部２２Ｅには電気的試験を行う際、プローブ針が接触されるので、プローブ針の接触のし易さを考えると、本実施の形態の構成が望ましい。
【００７８】
この種の半導体装置の電気的な特性試験は、通常、試験装置のプローブ針を電極（本実施の形態で言えば、電極７０）に接触させて行う。ところが、この電極は、前述したように半田等の軟らかい金属により構成されている場合が多いため、プローブ針を接触させると電極が部分的に欠損したり、変形したりすることがある。
【００７９】
また、外部基板上に半導体装置を搭載後は、半導体装置と外部基板との隙間が非常に狭いため、各電極の導通状態を試験することが非常に困難である。さらに、近年の半導体装置の集積化に伴い、この隙間もますます狭くなっているので、搭載後の電気的な試験はますます困難になってきている。
【００８０】
ここで、本実施の形態のような構成を用いれば、半導体装置の側面から導出しているリードの延在部に試験装置のプローブ針を接触させて、試験を行うことができるので、機械的な接触による電極の破損、変形等を防止できる。さらに、半導体装置を外部基板に搭載後でも、側面にリードの延在部があるので、容易に試験を実行することができる。特に、上述の第１の実施の形態のような封止樹脂の周辺に凸部が設けられているような半導体装置を外部基板に搭載した場合、電極と外部基板との接続状態をリード延在部を通して容易に確認することができる。
【００８１】
このような半導体装置の製法は、基本的に上述の参考例もしくは実施の形態と同様であるので、以下に特徴的な点のみ簡単に説明する。
【００８２】
この実施の形態の構成を形成する場合、図２９に示されるように延在部２２Ｅを備えたリード２２を有するリードフレーム２２Ｆが用いられる。
【００８３】
このようなリードフレーム２２Ｆを図３０に示すようにＸーＸ'、ＹーＹ'線に沿ってプレス加工により切断し、個々の半導体装置に分割する。この後、リードの延在部２２Ｅの折曲げ加工を行う。この切断と、折曲げ加工は、同時に行うこともできる。
【００８４】
本実施の形態の構成によれば、上述の種々の参考例もしくは実施の形態の効果に加え、半導体装置に必須な電気的な試験を電極の破損等なしに、容易に実行することができる。
【００８５】
次に、第４の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００８６】
この実施の形態での特徴的な構成は、第３の実施の形態における半導体装置のリードの延在部が、電極が形成される面と反対側の面まで延材していることである。
【００８７】
この実施の形態では、図３１の断面図に示されるようにリード２３は、一方の端部が電極７０に接続され、他方の端部が半導体装置の側面から外部へ導出され、電極７０が形成される面とは反対側の面まで延在して形成されている。
【００８８】
このような構成によれば、図３２に示されるように外部基板８０上に半導体装置を複数個、積み重ねて実装することができる。
【００８９】
ここでは、外部基板８０に接続された電極７０を有する下側の半導体装置上に上側の半導体装置が搭載されている。外部基板に接続された下側の半導体装置の電極７０は、リード２３を介して上側の半導体装置の電極７０に電気的に接続される。下側の半導体装置の任意の電極７０は、その鉛直上に位置する上側の半導体装置の電極７０に下側の半導体装置のリードを介して電気的に接続される。すなわち、この２つの電極には、外部基板８０から同じ信号が与えられることになる。
【００９０】
この実施の形態の構成を形成する場合、図３３に示されるように延在部２３Ｅを備えたリード２３を有するリードフレーム２３Ｆが用いられる。この延在部２３Ｅは、電極が形成された面から反対側の面まで延在するに十分な長さを有する。この長さは、半導体装置の大きさ、形状、電極の大きさ等を考慮して、設計者が適宜設定できる。
【００９１】
このようなリードフレーム２３Ｆを図３３に示すようにＸーＸ'、ＹーＹ'線に沿ってプレス加工により切断し、個々の半導体装置に分割する。この後、リードの延在部２３Ｅの折曲げ加工を行う。この切断と、折曲げ加工は、同時に行うこともできる。
【００９２】
本実施の形態の構成によれば、上述の種々の参考例もしくは実施の形態の効果に加え、外部基板上に半導体装置を複数個、積み重ねて実装することができるという効果が得られる。
【００９３】
次に、第５の実施の形態を説明する。この実施の形態の説明において、上述の実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによりその説明が省略される。
【００９４】
この実施の形態での特徴的な構成は、第４の実施の形態における半導体装置のリードの延在部の先端に凹部が形成されていることである。
【００９５】
この実施の形態では、図３４の断面図に示されるようにリード２４は、一方の端部が電極７０に接続され、他方の端部が半導体装置の側面から外部へ導出され、電極７０が形成される面とは反対側の面まで延在して形成されている。さらに、リード２４の先端に凹部２４'が形成されている。この凹部２４'の大きさは、電極７０が凹部２４'の底面に接続されることを考慮して決定される。
【００９６】
このような構成によれば、図３５に示されるように外部基板８０上に半導体装置を複数個、積み重ねて実装する場合、図３１のような構成に比べ縦方向の厚みが削減できる。また、電極とリードとの接続が第４の実施の形態と比してより確実に実現できる。
【００９７】
このようなリードの先端の凹部は、第４の実施の形態で説明したリードフレームの折曲げ加工後、または、折曲げ加工と同時に形成される本実施の形態の構成によれば、外部基板上に半導体装置を複数個、積み重ねて実装することができるという効果に加え、縦方向の厚みが削減、電極とリードとの接続の確実性の向上等の効果が得られる。
【００９８】
本発明は、例証的な実施態様を用いて説明されたが、この説明は限定的な意味に受け取られてはならない。この例証的実施態様の様々な変更、並びに本発明のその他の実施態様が当業者にはこの説明を参考にすることによって明らかになるであろう。従って、特許請求の範囲はそれらのすべての変更または実施態様を本発明の真の範囲に含むものとしてカバーするであろうと考えられている。
【００９９】
【発明の効果】
本願の代表的な発明によれば、半導体チップのサイズと同等のサイズを有する、集積度の高い樹脂封止型の半導体装置を実現することができる。
【０１００】
また、本願の他の代表的な発明によれば、リードの端部を曲折する際、既存のプレス加工等の加工方法を利用することができるので、制御性よく容易に、樹脂の表面からリードの一部が露出されるような樹脂封止型の半導体装置を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂封止型半導体装置の第１の参考例の断面図である。
【図２】図１に示される樹脂封止型半導体装置の平面図である。
【図３】外部基板上に搭載された第１の参考例の樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【図４】図２の平面図から電極を取り除いた模式図である。
【図５】第１の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図６】第１の参考例の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】第１の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図８】第１の参考例の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】第１の参考例の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】第１の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図１１】第１の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図１２】樹脂封止型半導体装置の第２の参考例の断面図である。
【図１３】図１２に示される樹脂封止型半導体装置の平面図である。
【図１４】図１３の平面図から電極を取り除いた模式図である。
【図１５】第２の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図１６】第２の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図１７】本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の第１の実施の形態の断面図である。
【図１８】図１７に示される樹脂封止型半導体装置の平面図である。
【図１９】第１の実施の形態における封止樹脂の凸部と電極との関係を示す部分拡大図である。
【図２０】第１の実施の形態の製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】第１の実施の形態の製造方法を説明するための平面図である。
【図２２】樹脂封止型半導体装置の第３の参考例の断面図である。
【図２３】図２２の平面図から電極を取り除いた模式図である。
【図２４】第３の参考例の製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】第３の参考例の製造方法を説明するための平面図である。
【図２６】第２の実施の形態を説明するリードフレームの部分拡大図である。
【図２７】本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の第３の実施の形態の断面図である。
【図２８】図２７の樹脂封止型半導体装置の側面図である。
【図２９】第３の実施の形態の製造方法を説明するための平面図である。
【図３０】第３の実施の形態の製造方法を説明するための平面図である。
【図３１】本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の第４の実施の形態の断面図である。
【図３２】外部基板上に図３１の半導体装置が複数個搭載された場合を説明する断面図である。
【図３３】第４の実施の形態の製造方法を説明するための平面図である。
【図３４】本発明に関わる樹脂封止型半導体装置の第５の実施の形態の断面図である。
【図３５】外部基板上に図３４の半導体装置が複数個搭載された場合を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０ 半導体素子
２０ リード
３０ テープ
４０ パッド
５０ 金線
６０ 樹脂
７０ 電極
８０ 外部基板
Claims (10)
- 集積回路と電気的に接続された複数のパッドが主面上に配置された半導体チップと、前記半導体チップ上に配置され、前記複数のパッドにそれぞれ電気的に接続され、端部が前記主面に対して垂直方向に屈曲する複数のリードと、前記半導体チップ及び前記複数のリードを封止する封止樹脂とを備え、各端部の先端は前記封止樹脂の表面から露出し、その露出された前記端部の先端上には、それぞれ外部と接続するための導電体が形成され、前記封止樹脂には前記導電体の周辺部で突出する突出部が形成されている半導体装置であって、前記露出した先端部から前記突出部の最高部までの距離は、前記導電体の前記露出した先端部から前記導電体の最高部までの距離より小さく、前記導電体を溶融することにより前記導電体と外部基板が接続されると前記突出部と前記外部基板とが同じ高さになることを特徴とする半導体装置。
- 前記複数のリードは、前記半導体チップの一方の辺から前記封止樹脂の表面まで延在する第１のリード群と、前記一方の辺に対向する他方の辺から前記封止樹脂の表面まで延在する第２のリード群とから構成され、前記第１のリード群のリードの端部の先端は前記封止樹脂の表面で直線状に配置され、前記第２のリード群のリードの端部の先端は前記封止樹脂の表面で前記第１のリード群の端部の先端と平行な直線状に配置され、前記第１及び第２のリード群は、前記一方の辺及び前記他方の辺から前記封止樹脂の外側へも延在することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
- 前記封止樹脂の外側へ延在する前記第１及び第２のリード群は、前記導電体が形成された前記封止樹脂の表面と対向する裏面まで延在することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
- 請求項３記載の半導体装置が外部基板上に複数個実装される半導体装置ユニットにおいて、一半導体装置の前記複数の導電体が前記外部基板に接続され、前記一半導体の前記裏面に延在する前記第１及び第２のリード群が他半導体装置の前記導電体に接続されことを特徴とする半導体装置ユニット。
- 前記一半導体の前記裏面に延在する前記第１及び第２のリード群のリードの終端部には、前記他半導体装置の前記導電体の形状に係合するような凹部が形成されていることを特徴とする請求項４記載の半導体装置ユニット。
- 集積回路と電気的に接続された複数のパッドが主面上に配置された半導体チップと、前記半導体チップ上に配置され、前記複数のパッドにそれぞれ電気的に接続され、端部が前記主面に対して垂直方向に屈曲する複数のリードと、前記半導体チップ及び前記複数のリードを封止する封止樹脂とを備え、各端部の先端は前記封止樹脂の表面から露出し、その露出された前記端部の先端上には、それぞれ外部と接続するための導電体が形成され、前記リードの端部の先端が露出している前記封止樹脂の表面には、前記導電体の形状に係合するような複数の凹部が形成され、前記凹部の底部に前記リードの端部の先端が露出している半導体装置であって、前記リードの端部の先端は、前記導電体の形状に合わせて湾曲していることを特徴とする半導体装置。
- 前記複数のリードは、前記半導体チップの一方の辺から前記封止樹脂の表面まで延在する第１のリード群と、前記一方の辺に対向する他方の辺から前記封止樹脂の表面まで延在する第２のリード群とから構成され、前記第１のリード群のリードの端部の先端は前記封止樹脂の表面で直線状に配置され、前記第２のリード群のリードの端部の先端は前記封止樹脂の表面で前記第１のリード群の端部の先端と平行な直線状に配置され、前記第１及び第２のリード群は、前記一方の辺及び前記他方の辺から前記封止樹脂の外側へも延在することを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
- 前記封止樹脂の外側へ延在する前記第１及び第２のリード群は、前記導電体が形成された前記封止樹脂の表面と対向する裏面まで延在することを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
- 請求項８記載の半導体装置が外部基板上に複数個実装される半導体装置ユニットにおいて、一半導体装置の前記複数の導電体が前記外部基板に接続され、前記一半導体の前記裏面に延在する前記第１及び第２のリード群が他半導体装置の前記導電体に接続されことを特徴とする半導体装置ユニット。
- 前記一半導体の前記裏面に延在する前記第１及び第２のリード群のリードの終端部には、前記他半導体装置の前記導電体の形状に係合するような凹部が形成されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置ユニット。
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