JPH06163742A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体素子をダイステージに搭載
した状態で樹脂パッケージで封止することで保護する樹
脂封止型の半導体装置に関し、ダイステージの反りを防
止してダイステージ上への半導体素子の確実な固定を行
うことを目的としている。 【構成】 ダイステージ３上に半導体素子１が搭載さ
れ、該半導体素子１の複数の電極と前記ダイステージ３
の周囲にあるリード端子４とが電気的に接続されると共
に、該リード端子４が外部に導出されるように前記半導
体素子１が樹脂パッケージ６にて封止されている半導体
装置であり、前記ダイステージ３に反り防止用の補強部
材７が備えられた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、特に半導
体素子を樹脂パッケージで封止することで保護する樹脂
封止型の半導体装置に関する。樹脂封止型の半導体装置
は、リードフレームのステージ上に搭載される半導体素
子をそのリード端子が外部に導出されるように樹脂パッ
ケージで覆うものである。半導体素子のステージ上への
搭載は、銀ペーストを介して行われるが、剥離及び樹脂
封止後のクラックを防止するために半導体素子裏面全体
がステージ上に接着して確実に固定される必要がある。

【０００２】

【従来の技術】従来の樹脂封止型の半導体装置を図５に
より説明する。図５（ａ）は、従来の半導体装置の断面
図である。半導体素子１１は銀ペースト１２を介してダ
イステージ１３上に固定されている。半導体素子１１の
図示せぬ複数の電極部分には各々パッドが設けられてお
り、これらのパッドとリード端子１４とがワイヤ１５に
より接続されている。

【０００３】そして半導体素子１１を保護する樹脂パッ
ケージ１６がリード端子１４を外部に導出するよう設け
られている。このような半導体装置の製造方法について
説明する。まず、鉄材等の薄板をプレス、或いはエッチ
ングすることで、中央にステージ１３をその周囲に一部
がステージと連結する複数のリード端子１４を有する如
くリードフレームを形成する。

【０００４】このようなリードフレームのステージ１３
上に銀ペースト１２を塗布して、銀ペースト１２上に半
導体素子１１を搭載する。その後、熱処理（高温キュア
ー）を行うことにより半導体素子１１とステージ１３と
を接着させ固定する。次に、半導体素子１の図示せぬパ
ッドとリード端子４との電気的接続を行うためにワイヤ
ボンディングする。ワイヤ１５は金等からなる細線であ
る。

【０００５】半導体素子１１とリード端子１４との接続
を行った後、リード端子１４の先端部のみを外部に導出
するように樹脂パッケージ１６を形成する。樹脂パッケ
ージ１６は、半導体素子１１を覆うように配置される上
下の金型に樹脂を流し込み、硬化させることで形成す
る。その後、リードフレームの不要部分を除去すると共
に、リード端子４を所定形状に曲げるためにプレス加工
を行い完成させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したとおり、
半導体素子１１のステージ１３上への搭載は、銀ペース
ト１２を介して行われる。近年、小型パソコン等の高性
能化が進み、メモリーやゲートアレイ等の半導体素子の
集積度が増加している。そのため素子サイズが大きくな
り、これに伴いリードフレームのステージ面積も広くな
っている。

【０００７】0.1mm 程度の薄板であるステージ１３は、
その面積が広くなることで反りが発生し易くなる。例え
ば、４Ｍｂｉｔの半導体装置の場合、ダイステージの長
手方向の長さが１２ｍｍ以上となり、半導体素子の固定
に影響を及ぼすような反りが発生する可能性がある。ス
テージ３の反りが大きくなると、まず、銀ペースト１２
を均等に塗布することができなくなる。即ち、銀ペース
ト１２の塗布は、先端より銀ペーストを吐出する複数の
針を有する塗布機を用いて行われるため、ダイステージ
１３の反りにより一部の針がダイステージ１３に接触せ
ず、塗布が行われない。

【０００８】従って、半導体素子１１を搭載しても、確
実な固定が行われず、剥離する恐れがある。図５（ｂ）
は、図５（ａ）の矢印方向からの断面図である。但し、
半導体素子１１の中央部分の断面で樹脂パッケージ１６
は省略してある。図５（ｂ）の如く、ある程度ダイステ
ージ１３上に銀ペースト１２が塗布できた場合において
も、ダイステージ１３に反りがある場合、半導体素子１
１が銀ペースト１２に接触せず、剥離し易い状態とな
る。

【０００９】特に、ダイステージ１３上に銀ペースト１
２を塗布して、半導体素子１１を搭載した後、高温キュ
アー処理を行うが、この時銀ペースト１２に含まれる溶
剤が蒸発することで、銀ペースト１２の量が減少して、
半導体素子１１と銀ペースト１２との隙間は一層大きく
なることになる。更に、ワイヤーボンディング工程にお
いて、半導体素子１１の偏った部分のみに圧力が加わる
ため、半導体素子１１がダイステージ１３の反りに倣っ
て、傾いた状態となる。このような状態となると、ダイ
ステージ１３と半導体素子１１との剥離の可能性はより
高くなる。

【００１０】このように半導体素子１とステージ３との
間が密着状態になく、一部隙間を有する状態は、半導体
素子１１のダイステージ１３からの剥離を引き起こすと
共に、樹脂封止工程後の半導体装置の回路基板上への実
装時のパッケージクラックを引き起こす原因となる。こ
のような課題は、半導体素子の大容量化に伴いステージ
の面積が広くなってくることで発生するものであり、解
決手段は考えられていなかった。

【００１１】本発明は、上記課題を解決して、素子剥離
及びパッケージクラックの発生を防止することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、ダイステージ３上に半導体素子１が搭載され、該
半導体素子１の複数の電極と前記ダイステージ３の周囲
にあるリード端子４とが電気的に接続されると共に、該
リード端子４が外部に導出されるように前記半導体素子
１が樹脂パッケージ６にて封止されている半導体装置で
あり、前記ダイステージ３に反り防止用の補強部材７が
備えられていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記の如き本発明によると、半導体素子の大型
化に伴ってリードフレームのステージ面積が広くなって
も反りが発生することがなく、平坦な状態を保つことが
できるため、半導体素子とステージとの間に隙間ができ
ることがない。従って、半導体素子のステージからの剥
離、及び樹脂封止後における樹脂パッケージのクラック
を防止することができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の半導体装置について図面を
参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）（ｂ）は、本
発明の第１実施例であり、半導体装置の断面図、及び樹
脂封止前でリード端子を省略した上面図をそれぞれ示し
ている。ダイステージ３上に銀ペースト２を介して半導
体素子１が搭載され、この半導体素子１がリード端子４
とワイヤー５で接続された状態で樹脂パッケージ６にて
保護されているという構成は、従来と同様であるが、ダ
イステージ３にクリップ７が設けられる点が新たな構成
である。

【００１５】本実施例における製造方法について説明す
る。まず、0.1mm 程度の鉄材からなる薄板にプレス加工
を施すことで、中央に方形のダイステージ３が、ダイス
テージ３の周囲に複数のリード端子４が備えられるよう
にリードフレームを形成する。この時点でダイステージ
３とリード端子４とは後に切断される部分で接続されて
いる本実施例の場合、ダイステージ３は、図１（ｂ）に
示すように12mm×6mm 程度の長方形で大面積のため、反
りが生じていることがある。この長方形のダイステージ
３の長手方向の辺となる両端部に断面形状が略円形状で
上面形状が長方形のクリップ７をそれぞれ装着する。

【００１６】クリップ７は、ダイステージ３より剛性の
強い鉄ニッケル合金により、ダイステージ３の厚さより
若干厚い隙間を有するよう成形しておく。これをダイス
テージ３の両端部に挿入する。その後、クリップ７をプ
レス機によりダイステージ３の厚み方向にかしめて固定
する。プレス機はクリップ７の円形状に対応するような
形状のものを用いるとよい。

【００１７】また、クリップ７の隙間をダイステージ３
の厚さより薄くすると共に、この隙間に外側に拡がるテ
ーパを設けておき、ダイステージ３に圧入して装着する
こともできる。このように、クリップ７を装着すれば、
仮にダイステージ３に反りがあってもその反りを矯正し
て平坦なものとすることができる。長方形のダイステー
ジ３の場合には、その長手方向に対して反りが発生され
易くなるため、本実施例の如く長手方向にクリップ７を
設ければ、充分な反り防止効果がある。

【００１８】尚、クリップ７は鉄ニッケル合金のみに限
られるとはなく、ダイステージ３よりも剛性の強い材料
であればよい。以上のように、反り防止用のクリップ７
を装着したダイステージ３上に、銀粉、エポキシ樹脂、
溶剤を含む銀ペースト２を塗布し、その後、半導体素子
１を搭載する。

【００１９】銀ペースト２の塗布は、先端より銀ペース
トを吐出する複数の針を有する塗布機にて行われ、ダイ
ステージ３上に均一に点在する状態となり、半導体素子
１を搭載することで全体に拡がる。半導体素子１搭載
後、高温キュアー処理することで、銀ペースト中の溶剤
を蒸発させると共にエポキシ樹脂の硬化を行って、半導
体素子１をダイステージ３上に固定する。

【００２０】この状態を図１（ｂ）の上面図に示してい
る。図１（ｂ）の点線の部分はクリップ７で隠れている
ダイステージ３の両端部を示している。高温キュアー処
理によって、溶剤が蒸発する、即ち銀ペースト２の量が
減ると共にダイステージ３の反りが助長されることで従
来は半導体素子１の剥離が生ずることがあったが、本実
施例では、クリップ７によりダイステージ３は平坦な状
態が保てるため、半導体素子１の剥離が起こることはな
い。

【００２１】次に、半導体素子１上の複数の電極とリー
ド端子４との接続を行う。半導体素子１の電極部分には
それぞれパッドが形成されており、このパッドとリード
端子４との間をワイヤー５によって電気的に接続する。
これは、通常のワイヤーボンディングにて行われる。ワ
イヤーボンディング工程では、半導体素子１の一部のみ
に圧力が加わるため、ダイステージ３に僅かな反りがあ
る場合に、反りに倣って半導体素子１に傾きが生じる
が、本実施例では、クリップ７によりダイステージ３は
平坦な状態が保てるため、半導体素子１に傾きが生ずる
ことはなく、剥離が起こることはない。

【００２２】以上のように、ワイヤーボンディングした
後、リード端子４の先端部が外部に導出するように半導
体素子１を樹脂パッケージ６にて封止する。樹脂パッケ
ージ６は、半導体素子１の部分を空間とするように上下
の金型を配置して、この空間部に樹脂を流し込み、硬化
させることで形成する。最後に、リードフレームにおけ
るダイステージ３とリード端子４とを接続する部分を切
断すると共に、リード端手４の先端部を所定形状に折り
曲げるために、プレス加工を行って、図１（ａ）に示す
状態とする。

【００２３】以上のように、本実施例によれば、クリッ
プ３によりダイステージ３の反りを矯正すると共に、高
温キュアー処理等の各工程においても、ダイステージ３
を平坦な状態に保持することができるため、半導体素子
１とダイステージ３とがその全面で確実に固定されるこ
とになる。また、本実施例では、クリップ７はその断面
形状が略円形状になっていることから、樹脂封止後の樹
脂パッケージ６のクラック発生を防ぐことができる。

【００２４】即ち、樹脂パッケージ６のクラックの発生
源はダイステージ３の角部であることが多く、本実施例
では、ダイステージ３の両端部はクリップ７にて覆わ
れ、更にこのクリップ７は円形状にされているため、ク
ラックの発生源である角部のない状態となっている。更
に、樹脂パッケージ６内には、外部の水分が吸収され、
半導体素子１に悪影響を及ぼすことがあるが、本実施例
では、この影響も緩和することができる。

【００２５】即ち、従来樹脂パッケージ６内において、
水分が溜まるのは半導体素子１を搭載するダイステージ
３の下側であるため、半導体素子１に悪影響が及んだ
が、本実施例の場合、クリップ７の円内に樹脂のない空
間ができ、この空間に水分が逃げ易くなるため、半導体
素子１に影響が及ぶことか少なくなる。クリップ７で作
られる円内は、細くその両端が開口するだけであるの
で、樹脂封止の際に樹脂が入り込みにくく、空間とな
る。空間であれば、他の部分より当然水分が流入し易く
なるため、従来ダイステージ３の下側に溜まっていた水
分は空間である円内に溜まることになる。この部分は半
導体素子１に影響を及ぼすことはない。

【００２６】図２に、本発明の第２実施例を説明するた
めの断面図を示す。図１における第１実施例と異なるの
は、クリップの形状であり、その他の部分の説明は省略
する。本実施例では、ダイステージ３の両端部に装着さ
れるクリップ７ａがダイステージ３の下面において連結
されている。

【００２７】第１実施例の場合、ダイステージ３に対し
て別々となった一対のクリップ７をそれぞれ装着した
が、本第２実施例では、一体化されたクリップ７ａを用
いる。このようなクリップ７ａであれば、その装着作業
が簡単になると共に、ダイステージ３の下面を支持する
ため、反り防止効果が向上する。また、図示しないが、
クリップ７ａのダイステージ３下面と接触する部分にデ
ィンプルやスリットを設けておくことで、反り防止効果
が向上する。

【００２８】尚、本実施例では、ダイステージ３に対し
て図２の紙面垂直方向にクリップ７ａを挿入して、その
後は第１実施例同様プレス機によりかしめ加工を行う。
図３は、本発明の第３実施例を説明するための上面図で
あり、樹脂封止前の状態でリード端子を省略したもので
ある。ダイステージ３の面積が大きくなると、長方形の
ダイステージ３の長手方向のみならず、短手方向にも反
りが生ずる可能性がある。本実施例は、このような場合
に有効となる構成となっている。

【００２９】図１の第１実施例では、ダイステージ３の
長手方向のみに対応したクリップ７を用いたが、本実施
例のクリップ７ｂは、ダイステージ３の周囲全体を略覆
うような構造になっている。このような構造であれば、
ダイステージ３の長手方向及び短手方向のいずれの反り
に対しても防止効果を有する。

【００３０】尚、クリップ７ｂの構造以外は、第１実施
例と同様であるため、その説明は省略する。図４は、本
発明の第４実施例を説明するための上面図であり、樹脂
封止前の状態でリード端子を省略したものである。本実
施例は、ダイステージを２分割した構造としたものであ
る。

【００３１】鉄材からなる薄板のプレス加工において、
長手方向の中間部で分離されるダイステージ３ａを形成
する。クリップ７は、第１実施例と同様なもので、分離
されるダイステージ３ａを連結するように装着する。そ
の後、ダイステージ３ａのそれぞれの部分に銀ペースト
２を塗布して、半導体素子１を搭載する。

【００３２】この後は、第１実施例同様、高温キュアー
処理、ワイヤーボンディング、樹脂封止等を行って、半
導体装置を完成させる。図示せぬ樹脂パッケージと、ダ
イステージ３ａとの、熱膨張係数が異なることから、ダ
イステージ３ａが面方向に膨張或いは収縮することがあ
るが、本実施例のように中間部が分離されていると、そ
の部分で膨張、収縮を緩和することができる。

【００３３】このようにダイステージ３ａを分離する構
造にしても、本実施例ではクリップ７がこれら分離する
ダイステージ３ａを連結するため、半導体素子１のダイ
ステージ３ａへの固定を妨げることはない。

【００３４】

【効果】本発明の半導体装置によれば、半導体素子の大
型化に伴ってリードフレームのダイステージ面積が広く
なってもダイステージに反りが発生することがなく、平
坦な状態を保つことができるため、半導体素子とステー
ジとの間を密着した状態で固定することができる。従っ
て、半導体素子のステージからの剥離、及び樹脂封止後
における樹脂パッケージのクラックを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の第１実施例を説明するた
めの図である。

【図２】本発明の半導体装置の第２実施例を説明するた
めの断面図である。

【図３】本発明の半導体装置の第３実施例を説明するた
めの上面図である。

【図４】本発明の半導体装置の第４実施例を説明するた
めの上面図である。

【図５】従来の半導体装置を説明するための図である。

【符号の説明】

１───────半導体素子 ２───────銀ペースト ３，３ａ────ダイステージ ４───────リード端子 ５───────ワイヤー ６───────樹脂パッケージ ７，７ａ，７ｂ─クリップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイステージ（３）上に半導体素子
   （１）が搭載され、該半導体素子（１）の複数の電極と
   前記ダイステージ（３）の周囲にあるリード端子（４）
   とが電気的に接続されると共に、該リード端子（４）が
   外部に導出されるように前記半導体素子（１）が樹脂パ
   ッケージ（６）にて封止されている半導体装置であり、 前記ダイステージ（３）に反り防止用の補強部材（７）
   が備えられていることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記補強部材（７）は、前記ダイステー
   ジ（３）の周囲部を挟むクリップであることを特徴とす
   る請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記クリップ（７）は断面形状が略円形
   状であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。