JP2000236058A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ルーホールを介して導通させているが、信号が通過する
回路長が長くなり、ノイズ、実効インダクタンスが増加
する。 【解決手段】 リードフレームのダイパッド部1上に搭
載された半導体素子2と、電気的に接続した金属細線4
と、半導体素子2の領域を封止した封止樹脂5とにより
構成されており、インナーリード部3の下面の一部分は
封止樹脂5除去されて開口部10を構成し、インナーリ
ード部3の下面が露出し、その開口部10を通してイン
ナーリード部3の下面には外部端子11がアレイ状に設
けられているものである。この構成により、基板を用い
たBGA型の半導体装置ではなく、リードフレームより
なるBGA型の半導体装置であり、実効インダクタンス
の増加なく、またコストアップすることなく製造するこ
とができる。
Description
状に配置した構造とそれを実現する工法に特徴を有する
半導体装置及びその製造方法に関するものである。
りその変化は顕著となり加速度を増してきた。従って、
その変化に対応できる半導体装置が絶えず要求され続け
ている。最近の電子機器の需要傾向が示唆するように、
半導体素子もLSIあるいはASICに代表される高集
積化、高機能化及び小面積化が要求され、その開発が進
められ、そのような半導体素子を実装するため、半導体
装置(パッケージ)には以下のような事項が求められる
ようになった。
に対応可能なパッケージ構造及び製造方法、(2)携帯
機器等からの要求に対応できる実装面積の縮小化、であ
る。これらの要求を満たし、従来パッケージの設備、材
料及び技術が利用可能であり、コスト的に有利であるパ
ッケージとして図16に示すようなQFPが広く用いら
れるようになった。
一定ピッチでガルウィング状にリード端子が配置された
構造となっている。図16の断面図に図示するように、
リードフレームのダイパッド部1上に半導体素子2が搭
載され、その半導体素子2とリードフレームのインナー
リード部3とが金属細線4により電気的に接続されてい
るものである。そしてダイパッド部1を含む半導体素子
2の外囲領域は封止樹脂5によりフルモールドされてパ
ッケージを構成しているものである。またリードフレー
ムのうち、封止樹脂5より突出したリード部分はアウタ
ーリード部6を構成し、インナーリード部3と連続して
構成されているものであり、基板実装時の外部端子を構
成するものである。
めっき等の表面処理が施されたリードフレームに設けら
れたダイパッド部に半導体素子を搭載する工程と、その
半導体素子とリードフレームのインナーリード部とを金
属細線で接続する工程と、リードフレーム、金属細線及
び半導体素子を含む外囲領域を絶縁部材である封止樹脂
でフルモールドする工程と、封止樹脂の領域外のインナ
ーリード部と連続したリード部分をガルウィング状に成
形してアウターリード部(外部端子)を形成し、リード
フレームの外枠と切り離す工程とから構成されるもので
ある。そして、更なる半導体素子の高機能化及び高集積
化に伴いより多くの端子数に対応するため、QFPでは
外部リードの狭ピッチ化、外部端子を構成するアウター
リード部自体のリード幅を細くすることにより、実装面
積の縮小化が図られてきた。
問題点が生じてきた。まず、外部端子であるアウターリ
ード部の狭ピッチ化であるが、これはピン間容量が大き
くなり出力遅延の原因となり、今後の高周波を扱う半導
体素子に対応できない恐れがある。一方、アウターリー
ド部の端子幅を細くすると、強度が低下し、スキューの
発生及びコープラナリティー維持が困難となり、製品歩
留りが低下するといった問題が考えられる。
るため、図17に示すようなBGAと呼ばれる半導体装
置の開発が進められている。図示するようにBGAは、
半導体素子2とその半導体素子2の電極パッドとを実装
基板のピッチにスケーリングするための両面配線基板7
と、半導体素子2と両面配線基板7の電極とを電気的に
接続する金属細線4と、両面配線基板7の両面を導通さ
せるためのスルーホール8と、実装基板に電気的に接続
するための球状の外部端子9から構成されている。そし
て両面配線基板7の上面領域の半導体素子2の外囲は封
止樹脂5によりモールドされている。このような構成で
あれば、外部リードの代替として機能する球状の外部端
子9は二次元的に配置され、端子ピッチの増加に対応で
き、また強度的にも問題はなく、外部リード変形の問題
をなくすことができる。
半導体装置がBGA構造を有することにより以下のよう
な新たな問題が生じてきた。まず、両面配線基板の両面
に電極(端子)を設けており、その両面を電気的に接続
するためスルーホールを介して導通させているが、信号
が通過する回路長が長くなるためノイズ、実効インダク
タンスが増加する。また、製造方法上の問題としては、
ダイボンド剤として素子搭載用のエポキシ樹脂を用いて
半導体素子を両面配線基板上に接着させるために加熱
し、更に半導体素子の電極パッドと両面配線基板上の電
極とを金属細線で電気的に接続する工程で両面配線基板
に熱が加わることにより、基板自体に反りが発生し、水
平度が悪化し、後に設ける球状の外部端子に対して、そ
の高さが不均一となるなどの悪影響を及ぼしてしまう。
その結果として、実装工程で接続不良が発生したり、ま
た信頼性の問題として、両面配線基板とモールドする封
止樹脂との界面の密着力が弱いため、QFPと比較し、
耐久性が低下するといった問題が発生する恐れがある。
一方、コストの面ではQFP設備の兼用が困難であり、
更なる微細配線に伴うプリント基板コストの増加等で現
状としてトータルコストは増大する傾向となってしま
う。また、半導体素子の1チップ化が進むに従い、BG
Aに放熱板を取付けることが重要であるが、封止工程の
際、放熱板を封止金型に固定し、封止樹脂により、半導
体素子、素子搭載部、金属細線等を含む領域を同時に封
止し、放熱板を具備する製造方法があるが、この製造方
法では放熱板が平行度を失い、位置ズレを起こすといっ
た問題点がある。
装置の諸問題を解消し、接続不良がなく、また実装歩留
まりがよく、コスト的にも増加を抑えたBGA型の半導
体装置を提供することを目的とする。
るために、本発明の半導体装置は、以下のような構成を
有している。すなわち、ダイパッド部上に搭載された半
導体素子と、前記半導体素子とインナーリード部とを接
続した金属細線と、前記半導体素子、ダイパッド部およ
び金属細線領域を封止した封止樹脂とよりなる半導体装
置であって、前記封止樹脂の下面の一部は除去されて開
口部を有し、その開口部を通して前記インナーリード部
の下面に外部端子が設けられている半導体装置である。
素子と、前記半導体素子とインナーリード部とを接続し
た金属細線と、前記半導体素子、ダイパッド部および金
属細線領域を封止した封止樹脂とよりなる半導体装置で
あって、前記封止樹脂の下面の一部は除去されて前記イ
ンナーリード部の肉厚部下面が露出して外部端子を構成
している半導体装置である。
とインナーリード部との界面付近の形状はRを有した曲
面が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置。またインナーリード部はダイパッド部方向
に向いた矢印形状のストッパー部と孔部を有している半
導体装置である。また、ダイパッド部の下面には放熱板
が設けられている半導体装置である。
は、フレーム枠内にダイパッド部と、前記ダイパッド部
の周囲にインナーリード部とを有したリードフレームに
対して、前記ダイパッド部上に半導体素子を搭載する工
程と、前記半導体素子と前記インナーリード部とを金属
細線により接続する工程と、前記半導体素子、ダイパッ
ド部および金属細線領域を封止樹脂で封止してパッケー
ジを形成する工程と、前記パッケージ部の底面にテープ
部材を密着させる工程と、前記テープ部材が密着された
パッケージに対してレーザー加工し、封止樹脂の一部を
除去して開口部を形成し、インナーリード部の下面を露
出させる工程と、前記開口部を通して前記インナーリー
ド部の露出した部分に外部端子を付設する工程とよりな
る半導体装置の製造方法である。
記ダイパッド部の周囲にインナーリード部とを有したリ
ードフレームに対して、前記ダイパッド部上に半導体素
子を搭載する工程と、前記半導体素子と前記インナーリ
ード部とを金属細線により接続する工程と、前記半導体
素子、ダイパッド部および金属細線領域を封止樹脂で封
止してパッケージを形成する工程と、前記パッケージ部
の底面にテープ部材を密着させる工程と、前記テープ部
材が密着されたパッケージに対してレーザー加工し、封
止樹脂の一部を除去して開口部を形成し、インナーリー
ド部の下面を露出させる工程と、前記テープ部材が密着
されたパッケージに対してレーザー加工し、封止樹脂の
一部を除去して開口部を形成し、ダイパッド部の下面を
露出させて放熱板設置部を形成する工程と、前記開口部
を通して前記インナーリード部の露出した部分に外部端
子を付設する工程と、前記ダイパッド部の下面の放熱板
設置部に対して放熱板を設ける工程とよりなる半導体装
置の製造方法である。
後更なる多ピン化に対応したパッケージ構造であり、外
部端子を二次元的に配置できるものである。また、半導
体素子をパッケージの中心に位置させることにより、封
止工程後には大きな反りが発生せず、内部リードは同一
平面に保持され、後工程で設置される外部端子の高さ調
整が容易になる。さらに半導体素子パッドと内部リード
を金属細線により接続し、外部端子までの距離が短いた
めノイズ、実効インダクタンスの低減に大きく貢献す
る。
手段については、レーザーを用いることにより精度よく
露出部を加工でき、外部端子の位置についての自由度が
大きくなる。また目的に応じた露出部の形状を加工で
き、実装工程の際、外部端子根元への熱応力集中を緩和
するような形状にすることも可能である。
の製造方法について、その一実施形態について図面を参
照しながら説明する。
する。図1は本実施形態他の半導体装置を示す断面図で
ある。
は、リードフレームのダイパッド部1上に搭載された半
導体素子2と、その半導体素子2とインナーリード部3
とを電気的に接続した金属細線4と、半導体素子2、金
属細線4の領域およびダイパッド部1の下面領域、イン
ナーリード部3を封止した絶縁性の封止樹脂5とにより
構成されているものである。そしてインナーリード部3
の下面の一部分は封止樹脂5が除去されて開口部10を
構成し、インナーリード部3の下面が露出し、その開口
部10を通してインナーリード部3の下面には外部端子
11が設けられているものである。本実施形態において
は、外部端子11は半導体装置の裏面領域においてアレ
イ状に配置されているものであり、多端子化を実現して
いる。また外部との接続は外部端子11により行うた
め、従来のQFPのアウターリード部とは異なり、リー
ド強度上の問題もない。また本実施形態の半導体装置で
は基板を用いたBGA型の半導体装置ではなく、リード
フレームよりなるBGA型の半導体装置であり、従来設
備や工法を取り入れてコストアップすることなく製造す
ることができる。
ついて図面を参照しながら説明する。図2は本実施形態
の半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。図
3〜図9は本実施形態の半導体装置の製造方法を各工程
ごとに示した断面図である。
の製造方法をフローで説明すると、複数の半導体素子が
形成された半導体ウェハーを個々の半導体素子に分割す
るダイシング工程と、ダイシングにより分割した個々の
半導体素子をリードフレームのダイパッド部上に搭載す
るダイボンド工程と、搭載した半導体素子とリードフレ
ームのインナーリード部とを電気的に金属細線により接
続するワイヤーボンド工程と、半導体素子、金属細線領
域、ダイパッド部領域を封止樹脂で封止する封止工程
と、インナーリード部の下面の一部を露出させるために
封止樹脂の一部を除去して開口部を形成するレーザー加
工工程と、露出したインナーリード部の下面部分に開口
部を通して外部端子を設ける外部端子取付工程と、リー
ドフレームから半導体装置を分離するために半導体装置
と接続したリード部分を切断するレーザー切断工程とよ
りなるものであり、半導体装置を構成後はさらに製品の
動作、外観等の検査を行う検査工程と、出荷用の梱包、
出荷という流れになる。
の半導体装置が製造されるが、その各工程について詳細
を図3〜図9を参照して以下、説明する。
ダイパッド部1上に導電性ペーストにより半導体素子2
を接合する。そして搭載した半導体素子2の電極パッド
とリードフレームのインナーリード部3とを金属細線4
により電気的に接続する。ここでリードフレームを形成
する材料は導電性に優れた金属が望ましく、所定のリー
ドフレーム形状にエッチングもしくはプレス加工で形成
される。また金属細線4は耐酸化性であり延性に富み、
半導体素子2の電極パッドの材料と固相拡散する材料と
して、例えば金線を選択する。
囲としてダイパッド部1の下面領域、金属細線4の接続
領域を含む領域を封止樹脂5によりモールドし、パッケ
ージを構成する。一般的に封止プロセスはトランスファ
ーモールド工法により行われるが、本実施形態では製造
コスト、歩留り等を考慮した封止工法を選択する。
パッケージの下面領域にレーザー加工用として、テープ
部材12を密着させる。このテープ部材12を密着させ
ることにより、冷却作用が働き、レーザーによる加工精
度を更に向上させることができる。また加工時に発生す
る封止材の屑がパッケージ本体に付着するのを防ぐ効果
もある。図5では、レーザー加工面の全面にテープ部材
を施しているが、加工領域のみテープ部材12を施す方
がコスト的に有利である。また熱放散性を考えた上でテ
ープ厚の最適化を図ることにより、更なる形状精度の向
上を望むことができる。
パッケージの下面領域のテープ部材12を密着させた部
分に対して、レーザー加工を行う。これにより、一部の
封止樹脂5を除去して、インナーリード部3の下面部分
を露出させる開口部10を形成するものである。用いる
レーザーとしては、Arレーザー、CO2レーザー等、
寸法精度のよいレーザーを用いる。
部分に対しては、Rを有した曲面13を形成するように
レーザー加工するものである。これは実装工程の際、後
工程で具備する凸状の外部端子の一点に応力集中が発生
しないようにするための形状である。しかしながらレー
ザーにより露出部を加工するには時間、精度を考慮する
と限界があり、そのレーザー能力に応じてインナーリー
ド部3の裏面の封止樹脂5における厚みをディメンジョ
ンで薄くする。なお図7において、開口部10の拡大部
分を円内に示している。
出したインナーリード部3の下面に対して外部端子11
を設けることにより、半導体装置を構成するものであ
る。
置を切り離す工程については、インナーリード部3裏面
の露出部を加工するレーザー設備を併用することにより
設備コストの低減となる。また切断箇所にテープ部材1
2を密着させることにより切断形状の精度向上及び切断
屑の付着防止が可能となる。さらに図示するように、レ
ーザーによる切断時間の短縮を、切断すべきリード部分
に薄肉部を設けることにより実現する。例えば、現状の
レーザー装置を用いた場合、銅材リードフレームの厚み
が0.20[mm]の場合において切断可能である。従
って、切断箇所は0.20[mm]よりも薄く、搬送時
のリードフレーム強度を十分満たした肉厚にするといっ
た考えで設計することができる。
実施形態を説明する。
図であり、インナーリード部3の露出すべき下面部分が
他の部分よりも厚い部分、肉厚部14を有した場合の例
である。このインナーリード部構成により、開口部10
を形成するレーザー加工の際、深さ方向を浅くし、精度
のよいレーザー加工を可能にするものである。
たリードフレームを用いた場合の半導体装置を示す断面
図であり、レーザー加工で封止樹脂5を除去し、インナ
ーリード部3の肉厚部14の裏面を露出させ、外部端子
15として用いる例である。この時、インナーリード部
3の外部端子15に相当する部分の厚みについては、レ
ーザー加工時間を考慮した上で設計を行う。
あり、多ピン化に対応するために、1本のインナーリー
ド部3に、複数の外部端子15を具備するパッケージ構
造を示している。この場合、同じインナーリード部3の
外部端子15と外部端子15とを分離するため、レーザ
ーにより切断部16を形成して切断する。レーザーによ
る切断部16については、リードフレームの設計図面を
参考に座標を合わせれば可能である。また以上のように
製造方法は上記した例に関わらず1本のインナーリード
部が複数の外部端子を有し、分離する場合は有効な製造
方法であり、切断箇所にテープを密着させると、更に精
度が向上する。
り、発熱性の強いパワー系半導体素子に対応するために
ダイパッド部1の裏面に放熱板設置部17を設けた場合
の構成である。放熱板設置部17の加工については、レ
ーザーで行うことにより形状寸法精度が向上する。
装置を示す断面図である。放熱板18を設けることによ
り、放熱性を向上させ、半導体特性を損なうのを防止で
きる。また図13に示したように放熱板設置部を設けて
から放熱板18を付設するため、封止による放熱板の位
置ずれ、傾きを抑制することができる。また放熱板18
を取付ける際に、ダイパッド部1の裏面に耐リフロー性
を有し導電性に優れた接着剤を用いることにより固定で
きる。
ドフレームについて説明する。図15はリードフレーム
を示す平面図である。
フレーム枠19とそのフレーム枠19内に吊りリード部
20により連接された半導体素子が搭載されるダイパッ
ド部1と、ダイパッド部1の周囲にインナーリード部3
が配置されているものである。本実施形態のリードフレ
ームでは、特にインナーリード部3にストッパー部21
と、孔部22を設けている。ストッパー部21は矢印形
状であり、ダイパッド部1方向に向いた矢印形状であ
る。このストッパー部21、孔部22により、封止樹脂
により封止して半導体装置を構成した際、封止樹脂の食
いつきを良好にして密着性を向上させ、耐パッケージク
ラック等の信頼性を向上させることができるものであ
る。なお、本実施形態では、ストッパー部21と孔部2
2との両者を設けたが、パッケージサイズ等の条件によ
りどちらか一方でも可能である。またストッパー部21
は、金属細線とインナーリード部との接続部と併用した
構造にすることにより、接続面積の拡大で実効インダク
タンス低減に寄与する。また多ピン化に対応するため金
属細線との接続部分を併用したストッパー部21を1本
のインナーリード部3に複数箇所設けることもできる。
また、この場合上述したように、封止工程後にレーザー
により内部リードの切断が必要となる。
リードフレームに対して半導体素子を搭載し、電気的な
接続を行い、封止樹脂でモールドした後、インナーリー
ド部の裏面の所定箇所に対してレーザー加工により開口
部を形成してリード面を露出させることにより、インナ
ーリード部に外部端子を形成することができ、効率よく
外部端子をアレイ状に配置することができる。また半導
体装置としては、インナーリード部の金属細線の接続部
が幅広の矢印形状のストッパー部を有し、ストッパー部
が封止樹脂との密着性を向上させるため、信頼性の高い
半導体装置を実現できるものである。
ーリード部の形状に応じてアレイ状に外部端子を設ける
ことができ、BGA型の半導体装置を実現できるもので
ある。また製造方法においては、テープ部材を密着さ
せ、レーザーを用いて封止樹脂を除去して開口部を形成
できるため、冷却作用による形状精度の向上及び切削屑
の付着防止とともに、精度よく開口部を形成して外部端
子を付設できるものである。
断面図
方法を示すフロー図
方法を示す断面図
方法を示す断面図
方法を示す断面図
方法を示す断面図
方法を示す断面図
方法を示す断面図
方法を示す断面図
す断面図
す断面図
す断面図
す断面図
す断面図
を示す平面図
Claims (7)
- 【請求項1】 ダイパッド部上に搭載された半導体素子
と、前記半導体素子とインナーリード部とを接続した金
属細線と、前記半導体素子、ダイパッド部および金属細
線領域を封止した封止樹脂とよりなる半導体装置であっ
て、前記封止樹脂の下面の一部は除去されて開口部を有
し、その開口部を通して前記インナーリード部の下面に
外部端子が設けられていることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項2】 ダイパッド部上に搭載された半導体素子
と、前記半導体素子とインナーリード部とを接続した金
属細線と、前記半導体素子、ダイパッド部および金属細
線領域を封止した封止樹脂とよりなる半導体装置であっ
て、前記封止樹脂の下面の一部は除去されて前記インナ
ーリード部の肉厚部下面が露出して外部端子を構成して
いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 開口部の根本部分である封止樹脂とイン
ナーリード部との界面付近の形状はRを有した曲面が形
成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体
装置。 - 【請求項4】 インナーリード部はダイパッド部方向に
向いた矢印形状のストッパー部と孔部を有していること
を特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載
の半導体装置。 - 【請求項5】 ダイパッド部の下面には放熱板が設けら
れていることを特徴とする請求項1または請求項2のい
ずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項6】 フレーム枠内にダイパッド部と、前記ダ
イパッド部の周囲にインナーリード部とを有したリード
フレームに対して、前記ダイパッド部上に半導体素子を
搭載する工程と、前記半導体素子と前記インナーリード
部とを金属細線により接続する工程と、前記半導体素
子、ダイパッド部および金属細線領域を封止樹脂で封止
してパッケージを形成する工程と、前記パッケージ部の
底面にテープ部材を密着させる工程と、前記テープ部材
が密着されたパッケージに対してレーザー加工し、封止
樹脂の一部を除去して開口部を形成し、インナーリード
部の下面を露出させる工程と、前記開口部を通して前記
インナーリード部の露出した部分に外部端子を付設する
工程とよりなることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項7】 フレーム枠内にダイパッド部と、前記ダ
イパッド部の周囲にインナーリード部とを有したリード
フレームに対して、前記ダイパッド部上に半導体素子を
搭載する工程と、前記半導体素子と前記インナーリード
部とを金属細線により接続する工程と、前記半導体素
子、ダイパッド部および金属細線領域を封止樹脂で封止
してパッケージを形成する工程と、前記パッケージ部の
底面にテープ部材を密着させる工程と、前記テープ部材
が密着されたパッケージに対してレーザー加工し、封止
樹脂の一部を除去して開口部を形成し、インナーリード
部の下面を露出させる工程と、前記テープ部材が密着さ
れたパッケージに対してレーザー加工し、封止樹脂の一
部を除去して開口部を形成し、ダイパッド部の下面を露
出させて放熱板設置部を形成する工程と、前記開口部を
通して前記インナーリード部の露出した部分に外部端子
を付設する工程と、前記ダイパッド部の下面の放熱板設
置部に対して放熱板を設ける工程とよりなることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11035326A JP2000236058A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11035326A JP2000236058A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006114188A Division JP4409528B2 (ja) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000236058A true JP2000236058A (ja) | 2000-08-29 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11035326A Pending JP2000236058A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 半導体装置及びその製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1659628A1 (en) * | 2004-11-23 | 2006-05-24 | Optium Care International Tech. Inc. | High lead density electronic device |
| JP2010245468A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-28 | Denso Corp | モールドパッケージの実装構造および実装方法 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP11035326A patent/JP2000236058A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1659628A1 (en) * | 2004-11-23 | 2006-05-24 | Optium Care International Tech. Inc. | High lead density electronic device |
| JP2010245468A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-28 | Denso Corp | モールドパッケージの実装構造および実装方法 |
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