JP4111199B2 - 半導体パッケージ、及びこれを回路基板に実装する方法 - Google Patents
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Description
このQFNには、半導体チップから発生する熱を効率よく放熱することを目的として、半導体チップを配したステージ部の裏面全体を半田等により回路基板に接合させるものがある。このようにQFNを構成することにより、半導体チップから発生する熱がステージ部及び半田を介して回路基板に逃げることになる。(例えば、特許文献2参照。)
ところで、このQFN等の半導体パッケージを実装した回路基板は、例えば、携帯電話機等の携帯電子機器の内部に配されるものであり、携帯電子機器の操作キーを押圧する等、外方から筐体が押さえつけられた場合には、この押圧力によって回路基板が湾曲することがある。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、効率よく半導体チップから発生する熱を放熱できると共に、回路基板と半導体チップとの電気接続を保持できる半導体パッケージ及びこれを回路基板に実装する方法を提供することを目的としている。
請求項1に係る発明は、表面に半導体チップを配置する板状のステージ部と、その周囲に配される複数のリードを有するフレーム部と、該フレーム部から前記ステージ部まで直線状に形成されて該フレーム部と前記ステージ部とを連結する連結部とを備える金属製薄板から作られる半導体パッケージであって、前記半導体チップと、前記ステージ部と、前記半導体チップに電気的に接続された複数のリードと、これら半導体チップ、ステージ部及びリードを一体的に固定する固定部材とを備え、前記ステージ部の裏面及びこれと同じ方向に面する前記連結部の裏面が前記固定部材の同一の端面から外方に露出し、前記ステージ部の裏面に樹脂充填用の凹部が形成されると共に、前記連結部の裏面にも樹脂充填用の凹部が複数形成され、これら凹部に樹脂が充填されていることを特徴とする半導体パッケージを提案している。
以上のようにして製造された半導体パッケージを回路基板に実装する際には、リード、ステージ部の裏面に半田の濡れ性を向上させるためのめっきを形成しておく。そして、リードやステージ部の裏面と回路基板の表面とを半田により接合する。
ここで、ステージ部の裏面の凹部内には樹脂が充填されているため、ステージ部の裏面のうち、凹部を形成した領域にめっきが形成されることはない。したがって、ステージ部の裏面に樹脂充填用の凹部を形成することにより、ステージ部と回路基板との接合面積を小さくすることができるため、回路基板を湾曲させる力が発生しても、回路基板のうち、ステージ部との接合部分をこの湾曲に追従させることができ、リードと回路基板との接合部分に応力が集中することを防止できる。
この発明に係る半導体パッケージによれば、リードの裏面に加えて凹部の内壁面にめっきを施すことができるため、リードに対する半田の付着面積の増加を図って、リードと半田との接合力を向上させることができる。
リードフレーム1は、図1,2に示すように、表面5aに平面視矩形の板状に形成された半導体チップ3を載置するステージ部5と、ステージ部5の周囲に配されるフレーム部7と、ステージ部5及びフレーム部7を相互に連結する支持リード(連結部)9とを備えており、これらステージ部5、フレーム部7及び支持リード9は一体的に形成されている。フレーム部11は、ステージ部5を囲むように平面視略正方形の枠状に形成された矩形枠部15と、この矩形枠部15の各辺15a〜15dから内方側に突出する複数のリード17,19とを備えている。
図2,3に示すように、表面5aと反対側に面するステージ部5の裏面5bには、複数の略直線状の溝(樹脂充填用の凹部)21が形成されており、これら複数の溝21は、ステージ部5の各辺と平行となるように、また、ステージ部5の裏面5bの面積を略等分に分割するように、縦横に2本ずつ配されている。ステージ部5の裏面5bと略同一平面上に位置する各支持リード9の裏面9aには、複数の溝(樹脂充填用の凹部)23が形成されており、これら各溝23は、支持リード9の長手方向に直交する方向に延びている。
なお、これらステージ部5及び支持リード9の溝21,23の深さ寸法t1は、ステージ部5や支持リード9の厚さ寸法をtとして、1/3×t≦t1≦1/2×t、とすることが好ましい。
図4に示すように、この凹部25の幅寸法w2は、各リード17,19の幅寸法をwとして、w2≒1/2×w、とすることが好ましく、また、凹部25の長さ寸法l2は、矩形枠部15の内面15a〜15dからのリード17,19の長さ寸法をlとして、l2≒1/2×l、とすることが好ましい。また、凹部25の厚さ寸法t2は、リード17,19の厚さ寸法をtとして、1/3×t≦t2≦1/2×t、とすることが好ましい。なお、リード17,19の厚さ寸法tは、前述したステージ部5や支持リード9の厚さ寸法と等しい。
上述したステージ部5の溝21、各支持リード9の溝23及び各リード17,19の凹部25は、金属製薄板からリードフレーム1を形成すると同時、若しくは、リードフレーム1の形成後にプレス加工若しくはエッチング加工により形成される。
はじめに、図1,2に示すように、ステージ部5の表面5aに半導体チップ3を接着すると共に、金属製のボンディングワイヤにより、半導体チップ3の各パッドとリード17,19とを電気的に接続する。なお、リード17,19にボンディングワイヤをボンディングする位置は、リード17,19の先端に位置する表面17b,19bとなっている。
そして、このリードフレーム1を所定の金型内に配置し、この金型内に溶融樹脂を射出することにより、図5に示すように、半導体チップ3、ステージ部5、支持リード9、ボンディングワイヤ27及びリード17,19を一体的に固定する樹脂モールド部(固定部材)29が形成される。
最後に、樹脂モールド部29の側面から外方に突出する矩形枠部15を切り落とし、各支持リード9及び各リード17,19を個々に切り分けることにより半導体パッケージ35の製造が終了する。
図6に示すように、この半導体パッケージ35を回路基板41に実装する際には、樹脂モールド部29の下面29aを回路基板41の表面41aに対向させ、半田45により各ステージ部5、支持リード9及びリード17,19と回路基板41の表面41aに形成されたパターン(不図示)とを、互いに接合すると共に電気的に接続する。この状態において半田45は、めっき膜33を介して、ステージ部5及び支持リードの裏面5b,9a、並びに、リード17,19の裏面17a,19a及び凹部25の内壁面に接合する。なお、めっき膜33が形成されていない部分、すなわち、樹脂31を充填した部分には、半田45が接合しない。
また、ステージ部5の裏面5bの一部は半田45を介して回路基板41に接合できるため、半導体チップ3から発生した熱を効率よく放出することもできる。
また、支持リード9の裏面にも樹脂充填用の溝23が形成することにより、支持リード9と回路基板41との接合面積を小さくできるため、回路基板41と支持リード9との接合部分を回路基板41の湾曲に追従させることができ、リード17,19と回路基板41との接合部分にかかる応力集中を低減させることができる。すなわち、支持リード9の裏面9aの一部と回路基板41が接合していても、回路基板41と半導体チップ3との電気接続を保持することができる。
また、リード17,19の裏面17a,19aにめっき形成用の凹部25を形成することにより、リード17,19に対する半田45の付着面積の増加を図って、リード17,19と半田45との接合力の向上させることができるため、半導体パッケージ35を回路基板41に実装する際に、リード17,19と回路基板41との電気的な接続の信頼性の向上を図ることができる。
なお、上述のように、ステージ部5の裏面5bに略直線状の溝21,51,55を形成する場合には、少なくとも回路基板41が湾曲しうる方向に対して直交する方向に溝21,51,55を形成しておくことが好ましい。
また、支持リード9の溝23は、支持リード9の長手方向に直交する方向に延びるように形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、支持リード9の長手方向に沿って延びるように形成されるとしてもよい。さらに、支持リード9には溝23が形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも支持リード9の裏面9aから窪む凹部が形成されていればよい。
さらに、各リード17,19の裏面17a,19aには、各リード17,19の長手方向に延びる凹部25が形成され、半導体パッケージ35を構成した状態においては、この凹部25が樹脂モールド部29の側面から外方に露出するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも各リード17,19の裏面17a,19aから窪む凹部が形成されていればよい。したがって、各リード17,19の裏面17a,19aには、樹脂モールド部29の側面から外方に露出しない凹部を形成するとしても構わない。
さらに、半導体チップ3、ステージ部5、支持リード9、ボンディングワイヤ27及びリード17,19は、樹脂モールド部29により一体的に固定されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも固定部材により一体的に固定されていればよい。ここで、固定部材は、例えば、半導体チップ3、ステージ部5、支持リード9、ボンディングワイヤ27及びリード17,19を収容すると共に、ステージ部5、支持リード9及びリード17,19の裏面5b,9a,17a,19aを外方に露出させる箱体であっても良い。
また、矩形枠部15は、平面視略正方形の枠状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともステージ部5の周囲に配される複数のリード17,19や支持リード9を相互に連結するように形成されていればよい。
Claims (5)
- 表面に半導体チップを配置する板状のステージ部と、その周囲に配される複数のリードを有するフレーム部と、該フレーム部から前記ステージ部まで直線状に形成されて該フレーム部と前記ステージ部とを連結する連結部とを備える金属製薄板から作られる半導体パッケージであって、
前記半導体チップと、前記ステージ部と、前記半導体チップに電気的に接続された複数のリードと、これら半導体チップ、ステージ部及びリードを一体的に固定する固定部材とを備え、
前記ステージ部の裏面及びこれと同じ方向に面する前記連結部の裏面が前記固定部材の同一の端面から外方に露出し、
前記ステージ部の裏面に樹脂充填用の凹部が形成されると共に、前記連結部の裏面にも樹脂充填用の凹部が複数形成され、
これら凹部に樹脂が充填されていることを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記連結部の裏面に形成されている複数の前記樹脂充填用の凹部が、それぞれ前記連結部の長手方向に直交する方向に延びる溝であることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
- 表面に半導体チップを配置する板状のステージ部と、その周囲に配される複数のリードを有するフレーム部と、該フレーム部から前記ステージ部まで直線状に形成されて該フレーム部と前記ステージ部とを連結する連結部とを備える金属製薄板から作られる半導体パッケージであって、
前記半導体チップと、前記ステージ部と、前記半導体チップに電気的に接続された複数のリードと、これら半導体チップ、ステージ部及びリードを一体的に固定する固定部材とを備え、
前記ステージ部の裏面及びこれと同じ方向に面する前記連結部の裏面が前記固定部材の同一の端面から外方に露出し、
前記ステージ部の裏面に樹脂充填用の凹部が形成されると共に、前記連結部の裏面にも樹脂充填用の凹部が形成され、
これら凹部には樹脂が充填され、
さらに、前記連結部の裏面に形成されている前記樹脂充填用の凹部が、前記連結部の長手方向に沿って延びる溝であることを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記ステージ部の裏面及びこれと同じ方向に面して前記固定部材の端面から外方に露出する前記リードの裏面に、めっき形成用の凹部が形成され、
当該めっき形成用の凹部は前記リードの長手方向に沿って延びており、
当該めっき形成用の凹部の長手方向の端部が、前記端面に隣り合う前記固定部材の側面から外方に露出していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体パッケージ。 - 請求項4に記載の半導体パッケージを回路基板に実装する方法であって、
前記ステージ部の裏面、前記連結部の裏面、前記リード及び前記リードの凹部にめっきを形成する工程と、
前記めっきを形成した箇所を半田により前記回路基板の表面に接合する工程と、を備えることを特徴とする半導体パッケージを回路基板に実装する方法。
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