半导体器件的制造方法和半导体器件与流程

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半导体器件的制造方法和半导体器件与流程

本发明涉及例如搭载有半导体芯片的芯片搭载部的一部分从封固半导体芯片的封固体露出的结构的半导体器件和其制造方法。



背景技术:

在日本特开平8-3727号公报(专利文献1)和日本特开2010-177510号公报(专利文献2)中记载有与平面形状为长方形的焊片(tab)的短边连接的悬垂引线。专利文献1记载的悬垂引线的与焊片连接的部分的相反侧分支成两股,在未分支的部分设置有偏移部。此外,专利文献2记载的悬垂引线的与焊片连接的部分的相反侧分支成两股,在分支了的各个部分设置有偏移部。

此外,在日本特开平6-302745号公报(专利文献3)和日本特开平11-340403号公报(专利文献4)中记载有如下所述的结构:在进行树脂封固的工序中,在配置于引线框架的下侧的模具上设置有浇口部,在配置于引线框架的上侧的模具上没有设置浇口部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平8-3727号公报

专利文献2:日本特开2010-177510号公报

专利文献3:日本特开平6-302745号公报

专利文献4:日本特开平11-340403号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

存在使作为供半导体芯片搭载的芯片搭载部的芯片焊盘的下表面(芯片搭载面的相反侧的面)从封固体露出的技术。为了使芯片焊盘的下表面露出,需要使与芯片焊盘连接的悬垂引线弯曲。但是,根据本申请发明人的研究,判断根据悬垂引线的弯曲程度,从悬垂引线对芯片焊盘的支承强度的观点出发存在技术问题。

其他问题和新的特征根据本说明书的记述和附图可以明确。

用于解决问题的手段

一实施方式的半导体器件的制造方法中,在供半导体芯片搭载的芯片搭载部上连接有悬垂引线。此外,上述悬垂引线具有:第一焊片连接部,其与上述芯片搭载部连接,并沿着第一方向延伸;第一分支部,其相对于芯片搭载面设置在比上述第一焊片连接部高的位置,在与上述第一方向交叉的多个方向分支;和多个第一露出面连接部,其设置于比上述第一分支部高的位置,一个端部与从封固体露出的部分连接。此外,上述悬垂引线具有:第一偏移部,其与上述第一焊片连接部和上述第一分支部连接;和多个第二偏移部,其一个端部与上述第一分支部连接,另一个端部与上述多个第一露出面连接部分别连接。

发明效果

根据上述一实施方式,能够提高半导体器件的可靠性。

附图说明

图1是一实施方式的半导体器件的立体图。

图2是图1所示的半导体器件的仰视图。

图3是表示在除去了图1所示的封固体的状态下半导体器件的内部结构的俯视图。

图4是沿着图3的a-a线的剖视图。

图5是沿着图3的b-b线的剖视图。

图6是表示将图4所示的半导体器件搭载在安装基板上的安装结构体的剖视图。

图7是将图3所示的两个悬垂引线之中的一个放大表示的放大立体图。

图8是沿着图7的a-a线的放大剖视图。

图9是沿着图7的b-b线的放大剖视图。

图10是表示图1所示的半导体器件的组装流程的说明图。

图11是表示通过图10的引线框架准备工序准备的引线框架的整体结构的俯视图。

图12是图11所示的多个器件区域之中的一个器件区域周边的放大俯视图。

图13是在图12所示的芯片焊盘上经由键合材料搭载有半导体芯片的状态的放大俯视图。

图14是沿着图13的a-a线的放大剖视图。

图15是表示经由导线将图13所示的半导体芯片和多个引线电连接的状态的放大俯视图。

图16是沿着图15的a-a线的放大剖视图。

图17是表示在图15所示的引线框架的器件区域形成有封固体的状态的俯视图。

图18是沿着图17的a-a线的放大剖视图。

图19是表示图17所示的引线框架的相反侧的面的俯视图。

图20是表示在沿着图17的a-a线的剖面中在用于形成封固体的成形模具内配置有引线框架的状态的放大剖视图。

图21是表示破坏图19所示的浇口树脂与通气树脂的连接部分而形成有在厚度方向上贯通引线框架的贯通孔的状态的放大俯视图。

图22是示意性表示封固工序中来自浇口部的树脂的供给方向的说明图。

图23是图19所示的浇口部周边的放大俯视图。

图24是沿着图23的a-a线的放大剖视图。

图25是图19所示的浇口连通部周边的放大俯视图。

图26是表示在图21所示的引线和芯片焊盘的露出面形成有金属膜的状态的放大剖视图。

图27是表示将图26所示的多个引线切割并成形了的状态的放大俯视图。

图28是表示使图27所示的引线框架的多个器件区域分别单片化了的状态的放大俯视图。

图29是从图1所示的半导体器件的短边侧观察的侧视图。

图30是表示对于图8和图9所示的悬垂引线的研究例的放大剖视图。

图31是表示对于图8和图9所示的悬垂引线的其他研究例的放大剖视图。

图32是示意性地表示封固工序中对图31所示的结构的悬垂引线施加推压力的情况的说明图。

具体实施方式

(本申请的记载形式·基本术语·用法的说明)

本申请中,根据需要为了方便起见,实施方式的记载分为多个部分等记载,但是除了特别明示并非如此的情况以外,它们并不是相互独立的,不管记载的前后顺序,关于单个例子的各部分,一方是另一方的一部分细节或者一部分或者全部的变形例等。此外,原则上省略相同部分的反复说明。此外,除了特别明示并非如此的情况、理论上限定为该数的情况、以及从前后文看明显不是这样的情况以外,实施方式的各构成要素不是必须的。

同样在实施方式等的记载中,对于材料、组份等,“由a形成的x”等说法,除了特别明示并非如此的情况以及从前后文看明显不是这样的情况以外,不排除包括a以外的要素的情况。例如,谈到成分,是“作为主要成分包含a的x”等意思。例如“硅部件”等说法,不限定于纯粹的硅,当然也包括sige(硅·锗)合金等以硅为主要成分的多元合金、含有其他添加物等的部件。此外,镀金、cu层、镀镍等说法,除了特别明示并非如此的情况以外,不仅包括纯金属部件,还包括分别以金、cu、镍等为主要成分的部件。

而且,当言及特定的数值、数量时,也是除了特别明示并非如此、理论上限定于该数的情况以及从上下文来看明显不是这样的情况以外,可以是超过该特定的数值的数值,也可以是小于该特定的数值的数值。

此外,实施方式的各图中,相同或者同样的部分用相同或类似的符号或者附图标记表示,原则上不重复说明。

此外,本申请中,有时使用上表面或者下表面这样的术语,但是半导体封装的安装方式中存在各种方式,所以在安装了半导体封装后,例如也存在上表面配置于比下表面靠下方的位置的情况。本申请中,将半导体芯片的元件形成面侧的平面记载为表面,将表面的相反侧的面记载为背面。此外,将布线基板的芯片搭载面侧的平面记载为上表面或者表面,将位于上表面的相反侧的面记载为下表面。

此外,附图中,相反地,在变得复杂的情况或者与空隙的区别明确的情况下,存在即使是剖面也省略剖面线等的情况。与此相关联,在根据说明等能够明确的情况等下,即使是平面上封闭的孔,也存在省略背景的轮廓线的情况。而且,即使不是剖面,为了明示不是空隙,或者为了明示区域的边界,也有时添加剖面线或者点图案。

以下的实施方式中,作为外部端子即多个引线在封固体的下表面(安装面)从封固体露出的半导体器件的例子,举出适用于sop类型的半导体器件的实施方式进行说明。

<半导体器件>

首先,使用图1~图6说明本实施方式的半导体器件pkg1的构成的概要。图1是本实施方式的半导体器件的立体图。图2是图1所示的半导体器件的仰视图。此外,图3是表示在除去了图1所示的封固体的状态下半导体器件的内部结构的俯视图。此外,图4是沿着图3的a-a线的剖视图,图5是沿着图3的b-b线的剖视图。此外,图6是表示将图4所示的半导体器件搭载于安装基板上的安装结构体的剖视图。而且,图5所示的剖面中没有设置焊盘pd、引线ld和导线bw,但是为了明确表示悬垂引线tl与引线ld的高度关系而用虚线表示。同样地,在图5所示的剖面中没有设置悬垂引线tl的露出面连接部tlx,但是为了明示悬垂引线tl的露出面连接部tlx与芯片焊盘dp的高低差,在露出面连接部tlx添加虚线来表示。

本实施方式的半导体器件pkg1包括芯片焊盘(芯片搭载部、焊片)dp(参照图2~图5)和经由芯片键合材料db(参照图4和图5)搭载在芯片焊盘dp上的半导体芯片cp(参照图3~图5)。此外,半导体器件pkg1具有配置于半导体芯片cp(芯片焊盘dp)的周围的多个引线(端子、外部端子)ld。多个引线ld和半导体芯片cp的多个焊盘(电极、焊垫)pd(参照图3和图4)经由多个导线(导电性部件)bw(参照图4和图5)分别电连接。此外,在芯片焊盘dp上连接有多个悬垂引线tl(参照图3和图5)。此外,半导体器件pkg1包括将半导体芯片cp、多个导线bw和多个引线ld的一部分封固的封固体(树脂体)mr。

<外观结构>

针对半导体器件pkg1的外观结构进行说明。图1所示的封固体(树脂体)mr的平面形状由四边形(图1所示的例子中为长方形)形成。封固体mr具有上表面(封固体上表面)mrt、与该上表面mrt相反的一侧的下表面(背面、安装面、封固体下表面)mrb(参照图2)、和位于该上表面mrt与下表面mrb之间的侧面(封固体侧面)mrs。

此外,如图2所示,封固体mr在俯视下具有沿着x方向延伸的长边(边)mrs1、位于长边mrs1的相反侧的长边(边)mrs2、沿着与x方向交叉的y方向延伸的短边(边)mrs3、和位于短边mrs3的相反侧的短边(边)mrs4。此外,芯片焊盘dp在俯视下具有沿着x方向延伸的长边(边)dps1、位于长边dps1的相反侧的长边(边)dps2、沿着与x方向交叉的y方向延伸的短边(边)dps3、和位于短边dps3的相反侧的短边(边)dps4。

此外,本实施方式的封固体mr的平面形状为长方形,沿着封固体mr具有的四个边之中的长边mrs1和长边mrs2分别排列有多个引线ld。换言之,从封固体mr具有的四个边之中的长边mrs1和长边mrs2分别突出有多个引线ld。

此外,本实施方式的芯片焊盘dp的平面形状为长方形,沿着芯片焊盘dp具有的四个边之中的长边dps1和长边dps2,分别排列有多个引线ld。

另一方面,在封固体mr具有的短边mrs3和短边mrs4没有排列引线ld。换言之,从封固体mr具有的短边mrs3和短边mrs4没有突出引线ld。

这样沿着相互位于相反侧的长边排列有多个引线的半导体封装称为sop(smalloutlinepackage:小外形封装)型半导体器件。虽然省略图示,但是多个引线ld分别沿着封固体mr具有的四个边突出的半导体器件称为qfp(quadflatpackage:四方扁平封装)。如本实施方式那样,因为sop型半导体器件没有在封固体mr的短边侧设置引线,所以与qfp型的半导体器件相比,使在将半导体器件pkg1安装于图6所示的安装基板mb上时或者安装后产生的应力缓和的功能优异。另一方面,qfp型的半导体器件的情况下,能够将封固体具有的四个边分别灵活用作引线ld的配置空间,因此与sop型半导体器件相比,能够提高端子的配置密度。

再者,详细内容后述,在图2所示的例子中,在芯片焊盘dp具有的短边dps3和短边dps4没有排列引线ld。但是,如图3所示,在封固体mr的内部,在芯片焊盘dp的长边dps1、dps2(参照图2)排列的引线ld之中的一部分以绕到芯片焊盘dp的短边dps3、dps4(参照图2)侧的方式延伸。

此外,如图2所示,在半导体器件pkg1的下表面(安装面)mrb的中央部,芯片焊盘dp的下表面dpb露出。这样,通过使供半导体芯片cp(参照图3)搭载的芯片焊盘dp的下表面dpb在安装面侧露出,能够使将半导体器件pkg1安装在图6所示的安装基板mb上时的散热性提高。

此外,多个引线ld分别由金属材料形成,本实施方式中,例如由以铜(cu)为主成分的金属形成。此外,多个引线ld各自的厚度没有特别限定,图1所示的例子中,例如为150μm左右。此外,多个引线ld分别包括封固于封固体mr的内引线部ild(参照图3和图4)和从封固体mr露出的外引线部old。

此外,如图1和图4所示,引线ld的外引线部old的表面(露出面、暴露面)和芯片焊盘dp的下表面dpb被金属膜(金属涂层膜)mc覆盖。金属膜mc是例如通过镀敷法而形成的镀敷膜,详细而言,是通过电镀法而形成的电镀膜。此外,例如金属膜mc由例如焊料形成,在将引线ld与图6所示的安装基板mb侧的端子tm1接合时作为接合材料sd的一部分发挥功能。详细而言,金属膜mc由实质上不含铅(pb)的所谓无铅焊料形成,例如是仅为锡(sn)、锡-铋(sn-bi)或者锡-铜-银(sn-cu-ag)等以锡为主要成分的金属材料。此处,无铅焊料是指铅(pb)的含有量为0.1wt%以下的焊料,该含有量根据rohs(restrictionofhazardoussubstances:限制有害物质)指令的基准而被规定。以下,本实施方式中,在针对焊料或者焊料成分进行说明的情况下,除了特别明示不是这样的情况以外,指的是无铅焊料。

此外,多个引线ld的外引线部old(从封固体mr露出的部分)如图6所示分别具有从封固体mr的侧面mrs的中央部分突出的部分(突出部old1)。此外,外引线部old具有在安装时与安装基板mb具有的端子tm1相对地配置的部分(被安装部old2)。此外,外引线部old具有设置于突出部old1与被安装部old2之间的、相对于半导体器件pkg1的安装面(下表面mrb)倾斜的部分(倾斜部old3)。

如图6所示,在被安装部old2固定于端子tm1的状态下对半导体器件pkg1和/或安装基板mb施加了温度循环负荷的情况下,只要倾斜部old3产生弹性变形,就能够缓和施加在引线ld与端子tm1的连接部分的应力。这样,从提高倾斜部old3的应力缓和功能的观点出发,倾斜部old3的长度越长越好。

此外,在使图6所示的倾斜部old3的长度长时,封固体mr的体积变大,这样只要封固体mr的体积变大,就能够提高封装的散热性。

图6所示的例子中,引线ld的倾斜部old3的长度比封固体mr的厚度(例如2.6mm)的一半(例如1.3mm)大。另一方面,半导体芯片cp的厚度为400μm左右,引线ld的倾斜部old3的长度比半导体芯片cp的厚度大。

<内部结构>

接下来,说明半导体器件pkg1的内部结构。如图3所示,芯片焊盘dp的上表面(芯片搭载面)dpt的平面形状由四边形(四角形)形成。本实施方式中,例如为长方形。此外,图3所示的例子中,芯片焊盘dp的外形尺寸(面积)比半导体芯片cp的外形尺寸(表面cpt的面积)大。这样,将半导体芯片cp搭载于具有比其外形尺寸大的面积的芯片焊盘dp上,使芯片焊盘dp的下表面dpb从封固体mr露出,由此能够提高散热性。

此外,如图3~图5所示,在芯片焊盘dp上搭载有半导体芯片cp。半导体芯片cp搭载于芯片焊盘dp的上表面dpt的中央。如图5所示,半导体芯片cp在背面cpb与芯片焊盘dp的上表面dpt相对的状态下经由芯片键合材料(粘接材料)db(参照图4)搭载于芯片焊盘dp上。也就是说,通过使形成有多个焊盘pd的表面(主面)cpt的相反面(背面cpb)与芯片搭载面(上表面dpt)相对的、所谓面朝上安装方式搭载。该芯片键合材料db是对半导体芯片cp进行芯片焊接时的粘接材料。作为芯片键合材料db,例如能够使用树脂粘接材料、在树脂粘接材料中含有由银(ag)等形成的金属粒子的导电性粘接材料、或者焊料等。作为芯片键合材料db使用焊料的情况下,有时以使融点上升为目的而使用含有铅的焊料。

如图3所示,搭载于芯片焊盘dp上的半导体芯片cp的平面形状由四边形形成。本实施方式中,例如是长方形。此外,如图4所示,半导体芯片cp具有表面(主面、上表面)cpt、与表面cpt相反一侧的背面(主面、下表面)cpb、和位于该表面cpt与背面cpb之间的侧面cps。此外,如图3所示,在半导体芯片cp的表面cpt形成有多个焊盘(焊垫)pd。图3所示的例子中,多个焊盘pd分别沿着表面cpt的各边形成。换言之,多个焊盘pd沿着相互位于相反侧的各个长边配置。此外,多个焊盘pd沿着相互位于相反侧的各个短边配置。

此外,虽然省略图示,但是在半导体芯片cp的主面(详细而言,在半导体芯片cp的基材(半导体衬底)的上表面设置的半导体元件形成区域)形成有多个半导体元件(电路元件)。此外,多个焊盘pd经由在配置于半导体芯片cp的内部(详细而言,表面cpt与未图示的半导体元件形成区域之间)的布线层形成的布线(省略图示)与该半导体元件电连接。

半导体芯片cp(详细而言,半导体芯片cp的基材)例如由硅(si)形成。此外,在表面cpt形成有覆盖半导体芯片cp的基材和布线的绝缘膜,多个焊盘pd各自的表面在形成于该绝缘膜的开口部从绝缘膜露出。此外,该焊盘pd由金属形成,本实施方式中,例如由铝(al)或者以铝(al)为主体的合金层形成。

此外,虽然省略图示,但是作为对于本实施方式的变形例,也可以将所谓功率半导体芯片搭载于芯片焊盘dp上。功率半导体芯片具有绝缘栅双极型晶体管(称为igbt:insulatedgatebipolartransistor)和功率mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等晶体管元件。此外,功率半导体芯片组装入电力转换电路等,例如作为开关元件进行动作。此外,在功率半导体芯片的表面形成有例如源极焊盘,在背面形成有漏极焊盘。该情况下,漏极焊盘经由芯片键合材料db与芯片焊盘dp电连接,芯片焊盘dp用作漏极端子。

此外,如图3所示,在半导体芯片cp的周围(换言之,芯片焊盘dp的周围)配置有例如由与芯片焊盘dp相同的铜(cu)形成的多个引线ld。而且,在半导体芯片cp的表面cpt形成的多个焊盘(焊垫)pd经由多个导线(导电性部件)bw分别与多个引线ld电连接。导线bw例如由金(au)或者铜(cu)形成,导线bw的一个端部与焊盘pd接合,另一个端部与引线ld的上表面ldt的键合区域接合。此外,虽然省略图示,但是也可以在引线ld的键合区域(连接导线bw的部分)形成有提高与导线bw的接合性的、例如由银(ag)等形成的金属膜(镀敷、镀敷膜)。

此外,如图5所示,引线ld具有被封固体mr封固的上表面(导线键合面、引线上表面)ldt和位于上表面ldt的相反侧的下表面(安装面、引线下表面)ldb,下表面ldb在封固体mr的下表面mrb从封固体mr露出。

此外,如图3所示,在芯片焊盘dp连接(连结)有多个悬垂引线tl。多个悬垂引线tl分别是在半导体器件pkg1的制造工序中支承芯片焊盘dp的支承部件,分别与芯片焊盘dp连接。图3所示的例子中,多个悬垂引线tl的一个端部与在俯视下形成长方形的芯片焊盘dp所具有的四个边之中相互位于相反侧的短边dps3(参照图2)和短边dps4(参照图2)分别连接。

此外,如图5所示,多个悬垂引线tl分别在连接于芯片焊盘dp间的焊片连接部(部分)tlcn与从封固体mr露出的露出面tlxs之间的多个部位折弯。而且,悬垂引线tl的大部分被封固体mr封固。悬垂引线tl的详细结构后述。

<悬垂引线的详细结构>

接下来,针对图3和图5所示的悬垂引线的结构进行说明。图7是将图3所示的两个悬垂引线之中的一个放大表示的放大立体图。此外,图8是沿着图7的a-a线的放大剖视图,图9是沿着图7的b-b线的放大剖视图。此外,图30和图31是表示对于图8和图9所示的悬垂引线的研究例的放大剖视图。

再者,本实施方式的情况下,如图3所示,设置于封固体mr的短边mrs3侧的悬垂引线tl1和设置于短边mrs4侧的悬垂引线tl2具有线对称的结构。因此,虽然图7~图9中示出一个悬垂引线tl,但是图3所示的悬垂引线tl1和悬垂引线tl2的结构与图7~图9所示的悬垂引线tl的结构相同。此外,图8、图30和图31中,为了容易比较悬垂引线的长度和高度,作为比较基准图示了搭载于芯片焊盘dp上的半导体芯片cp。

如图7所示,悬垂引线tl具有与芯片焊盘dp连接的、沿着x方向延伸的焊片连接部tlcn。此外,悬垂引线tl具有分支部tlbr,分支部tlbr相对于作为芯片搭载面的上表面dpt设置于比焊片连接部tlcn高的位置,在与x方向交叉的多个方向分支。图7所示的例子中,在分支部tlbr向与x方向交叉的两个方向分支。此外,图7所示的例子中,在分支部tlbr连接有一个偏移部tlt1和两个偏移部tlt2,所以分支成三股。此外,悬垂引线tl具有多个露出面连接部tlx,露出面连接部tlx设置于比分支部tlbr高的位置,一个端部与在短边dps3侧从封固体mr(参照图3)露出的露出面tlxs连接。

此外,悬垂引线tl具有与焊片连接部tlcn和分支部tlbr连接的偏移部(倾斜部)tlt1和多个偏移部tlt2,多个偏移部tlt2的一个端部与分支部tlbr连接,另一个端部分别与多个露出面连接部tlx连接。

图3所示的例子中,悬垂引线tl1在俯视下具有:在作为第一方向的x方向延伸的偏移部tlt1;在作为与x方向交叉的第二方向的dr2延伸的偏移部tlt2a;和在作为与x方向交叉的第三方向的dr3延伸的偏移部tlt2b。

此外,图3所示的例子中,悬垂引线tl2与悬垂引线tl1是线对称的结构。即,悬垂引线tl2在俯视下具有:在作为第一方向的x方向延伸的偏移部tlt1;在作为与x方向交叉的第四方向的dr4延伸的偏移部tlt2c;和在作为与x方向交叉的第五方向的dr5延伸的偏移部tlt2d。

如上述的图6所示,从缓和施加在半导体器件pkg1上的应力来提高安装可靠性的观点出发,倾斜部old3的长度越长越好。但是,为了使倾斜部old3的长度长,且使芯片焊盘dp的下表面dpb从封固体mr露出,图7所示的悬垂引线tl的露出面tlxs与芯片焊盘dp的高低差变大。例如,图7所示的露出面连接部tlx的上表面与芯片焊盘dp的上表面dpt的高低差为1.3mm左右。此外,如图4所示,本实施方式的半导体器件pkg1中,半导体芯片cp所具有的多个焊盘pd分别相对于芯片焊盘dp设置于比多个引线ld的内引线部ild低的位置。引线ld的内引线部ild设置于与图7所示的露出面连接部tlx相同的高度。因此,从这一点也能够判断出本实施方式的半导体器件pkg1中图7所示的悬垂引线tl的露出面tlxs与芯片焊盘dp的高低差大。

这样,在悬垂引线tl的露出面tlxs与芯片焊盘dp的高低差大的情况下,用于连接露出面tlxs和芯片焊盘dp的悬垂引线tl的倾斜部分(偏移部)的长度变长。

此处,如图30所示的悬垂引线tlh1那样,在露出面tlxs与芯片焊盘dp之间只设置一个偏移部tlth1的情况下,偏移部tlth1变长,因此容易变形,支承芯片焊盘dp的支承强度降低。因此,从提高支承芯片焊盘dp的支承强度的观点出发,优选在露出面tlxs与芯片焊盘dp之间设置多个偏移部。

此外,如图31所示的悬垂引线tlh2那样,偏移部tlth1和偏移部tlth2在露出面tlxs与芯片焊盘dp之间沿着x方向以直线延伸的方式排列的情况下,从露出面tlxs至芯片焊盘dp的平面距离l1变长。该情况下,半导体封装的安装面积增大。

此外,作为使从露出面tlxs至芯片焊盘dp的平面距离l1变短的方法,可以考虑使偏移部tlth1和偏移部tlth2的倾斜角度变大的构成。但是,如果偏移部tlth1和偏移部tlth2的折弯部分的弯曲角度大,则折弯部分的板厚容易变薄,悬垂引线的强度降低。因此,从提高悬垂引线的强度的观点出发,偏移部tlth1和偏移部tlth2的倾斜角度小较好。

另一方面,如图7所示,本实施方式的悬垂引线tl在露出面tlxs与芯片焊盘dp之间具有偏移部tlt1和偏移部tlt2。因此,由于与图30所示的悬垂引线tlh1相比难以变形,所以能够提高芯片焊盘dp的支承强度。

此外,图7所示的悬垂引线tl具有的多个偏移部tlt2分别沿着与x方向交叉的方向延伸。因此,根据本实施方式的悬垂引线tl,能够使从露出面tlxs至芯片焊盘dp的平面距离l1(参照图2)比图31所示的研究例短。其结果是,能够减少半导体器件pkg1(参照图2)的安装面积。

再者,多个偏移部tlt2各自延伸的方向与x方向所成的角度中存在各种变形例。例如,如图3所示,偏移部tlt2的延伸方向与x方向所成的角θ1可以是比90度大的钝角。该情况下,在俯视下,能够在悬垂引线tl1的偏移部tlt2与芯片焊盘dp之间确保设置引线ld的空间,因此能够增加引线ld的条数。此外,例如也可以是偏移部tlt2的延伸方向与x方向所成的角为90度。该情况下,能够使从露出面tlxs至芯片焊盘dp的平面距离l1(参照图2)特别小。

再者,本实施方式中,图3所示的悬垂引线tl1和tl2分别具有相同的结构。因此,如图2所示,能够在封固体mr的背面mrb,使从芯片焊盘dp的短边dps3至露出面tlxs的平面距离l1和从芯片焊盘dp的短边dps4至露出面tlxs的平面距离l1这两者变小。作为对于图3的变形例,如果在图3所示的悬垂引线tl1和悬垂引线tl2之中的任一者中适用图7所示的结构,则即使另一个悬垂引线tl是例如图31所示的悬垂引线tlh2那样的结构,也能够减小半导体封装的安装面积。但是,不言而喻,如本实施方式那样悬垂引线tl1和tl2彼此为相同的结构时减小安装面积的效果大。此外,悬垂引线tl1与悬垂引线tl2为非对称的结构的情况下,有时应力会集中在悬垂引线tl1、tl2之中的一部分。因此,从提高悬垂引线tl对芯片焊盘dp的支承强度的观点出发,优选悬垂引线tl1和悬垂引线tl2如图3那样为线对称的结构。

此外,因为本实施方式的悬垂引线tl中,偏移部tlt1和偏移部tlt2的延伸方向不同,所以能够减小偏移部tlt1和偏移部tlt2的倾斜角度。图7所示的偏移部tlt1和多个偏移部tlt2各自相对于作为芯片搭载面的芯片焊盘dp的上表面dpt的倾斜角度不足45度。如果偏移部tlt1和多个偏移部tlt2的倾斜角度不足45度,则能够抑制形成于偏移部的两端的折弯部分的板厚变薄。由此,能够提高悬垂引线tl的强度。

此外,如图7所示,在俯视下,悬垂引线tl1的焊片连接部tlcn与芯片焊盘dp的短边dps3的中心连接。同样,悬垂引线tl2的焊片连接部tlcn与芯片焊盘dp的短边dps4的中心连接。这样,通过使焊片连接部tlcn与短边dps3、dps4的中心连接,能够在焊片连接部tlcn的两侧确保空间。图3所示的例子中,设置成多个内引线部ild之中的一部分从长边mrs1、mrs2侧绕入偏移部tlt1两侧的空间。

详细而言,如图3所示,多个外引线部old沿着封固体mr的长边mrs1和长边mrs2排列,且不在封固体mr的短边mrs3和短边mrs4排列。此外,多个内引线部ild沿着芯片焊盘dp的长边dps1(参照图7)、长边dps2(参照图7)、短边dps3(参照图7)和短边dps4(参照图3)排列。

换言之,本实施方式的半导体器件pkg1是沿着封固体mr的长边mrs1、mrs2排列多个引线ld的sop型的半导体器件。但是,在封固体mr的内部,形成为多个内引线部ild之中的一部分绕入封固体mr的短边mrs3和短边mrs4侧。因此,多个焊盘pd沿着在俯视下形成四边形的半导体芯片cp所具有的四个边的各边排列。此外,将半导体芯片cp的多个焊盘pd和多个内引线部ild电连接的多个导线bw之中的一部分以跨芯片焊盘dp的短边dps3、dps4(参照图7)的方式设置。

这样,根据本实施方式,通过将设置于芯片焊盘dp的短边侧的区域灵活用作内引线部ild的配置空间,能够提高引线ld的配置密度。

<半导体器件的安装方法>

接下来,使用图6说明将半导体器件pkg1安装于安装基板mb的方法的例子。

本实施方式中说明的半导体器件的安装方法中,首先准备安装基板mb(基板准备工序)。安装基板(主板、布线基板)mb具有作为电子部件搭载面的上表面(搭载面)mbt,使用图1~图9说明的半导体器件pkg1搭载于上表面mbt上。在上表面mbt配置作为安装基板侧的端子的多个端子。图6所示的例子中,安装基板mb包括多个端子(引线连接用端子、接合区)tm1和端子(芯片焊盘连接用端子、接合区)tm2。

接下来,在设置于安装基板mb的上表面mbt的多个端子tm1、tm2上分别配置(涂敷)未图示的接合材料(接合材料配置工序)。接合材料是称为膏状焊料(或者糊状焊料)的焊料。膏状焊料中含有作为导电性的接合材料的焊料成分和使接合部的表面活化的助焊剂成分,常温下为糊状。

此外,本实施方式中,如图2所示,半导体器件pkg1中,多个引线ld和芯片焊盘dp分别从封固体mr的下表面mrb露出,它们分别与安装基板mb的端子tm1、tm2连接。因此,本工序中,在多个端子tm1和端子tm2上分别涂敷接合材料。

接着,在安装基板mb的上表面mbt上配置半导体器件pkg1(封装安装工序)。本工序中,以半导体器件pkg1的多个引线ld的被安装部old2的位置与安装基板mb上的端子tm1的位置重叠的方式进行对位,在作为安装基板mb的安装面的上表面mbt上配置半导体器件pkg1。此外,本工序中,以使芯片焊盘dp重叠在端子tm2上的方式配置半导体器件pkg1。

接下来,在安装基板mb上配置有半导体器件pkg1的状态下实施加热处理,如图6所示,将多个引线ld和多个接合区lnda分别经由接合材料sd接合(回流工序)。图6所示的接合材料sd是上述的焊料中包含的焊料成分和金属膜mc的焊料成分一体化而形成的导电性部件(焊料)。此外,接合材料sd的一个面与引线ld的被安装部old2接合,接合材料sd的另一个面与端子tm1的露出面接合。也就是说,本工序中,多个引线ld和多个端子tm1分别经由接合材料sd电连接。

此外,在作为芯片焊盘连接用端子的端子tm2上,接合材料sd的一个面与芯片焊盘dp的下表面dpb接合,接合材料sd的另一个面与tm2的露出面接合。也就是说,本工序中,形成从芯片焊盘dp连接到安装基板mb的散热路径。此外,将芯片焊盘dp用作例如基准电位供给用等的端子时,本工序中,芯片焊盘dp和端子tm2经由接合材料sd电连接。

此处,针对半导体器件pkg1的安装强度进行说明。半导体器件pkg1在安装于安装基板mb后,在使用环境中被施加温度循环负荷。温度循环负荷是指在安装基板mb上安装了半导体器件pkg1的安装结构体的环境温度反复变化而产生的负荷。作为温度循环负荷,例如存在由构成安装结构体的各部件的线膨胀系数的不同产生的应力。该应力容易集中于半导体器件pkg1的安装面的周缘部。因此,为了延长温度循环寿命(因温度循环负荷而导致连接部受损为止的温度循环次数),优选使应力向配置于安装面的周缘部的引线ld与端子tm1的连接部附近的集中得到缓和。

如上述那样,本实施方式的半导体器件pkg1中,为了使引线ld的倾斜部old3的长度变长,使突出部old1与被安装部old2的高低差成为例如1.3mm~1.4mm左右的大的值。作为想要实现半导体封装薄型化的封装方式,除了本实施方式的sop型以外,还具有称为tsop(thinsmalloutlinepackage:薄小外形封装)的封装。该tsop型的半导体封装中,通过使引线ld的倾斜部old3的长度变短,来实现薄型化,例如突出部old1与被安装部old2的高低差为

0.5mm~0.6mm左右。

如本实施方式那样,如果引线ld的倾斜部old3的长度变长,则能够通过倾斜部old3产生弹性变形来缓和由温度循环负荷产生的应力。因此,本实施方式的半导体器件pkg1与tsop型的半导体器件相比,能够提高安装可靠性。

此外,本实施方式的半导体器件pkg1是在封固体mr的短边侧不排列引线ld的sop型的半导体器件。该情况下,在安装后的半导体器件pkg1被施加有应力时,与qfp型的半导体器件相比容易在沿着图2所示的x方向产生弹性变形。其结果是,sop型的半导体器件pkg1与qfp型的半导体器件相比能够提高安装可靠性。

<半导体器件的制造方法>

接下来,说明图1~图9所示的半导体器件pkg1的制造方法。本实施方式中的半导体器件pkg1按照图10所示的组装流程来制造。图10是表示图1所示的半导体器件的组装流程的说明图。

1.引线框架准备工序;

首先,作为图10所示的引线框架准备工序,准备图11所示那样的引线框架lf。图11是表示通过图10的引线框架准备工序准备的引线框架的整体结构的俯视图,图12是图11所示的多个器件区域之中的一个器件区域周边的放大俯视图。

通过本工序准备的引线框架lf在外框lff的内侧具有多个器件区域(产品形成区域)lfd。在图11所示的例子中,引线框架lf呈矩阵状地在x方向配置2个器件区域lfd、在y方向配置4个器件区域lfd,具有合计8个器件区域lfd。引线框架lf由金属形成,本实施方式中例如由铜(cu)或者层叠金属膜形成,层叠金属膜是在由铜(cu)形成的基材的表面上形成有例如由镍(ni)形成的金属膜(省略图示)而成的。

此外,多个器件区域lfd分别经由包围器件区域lfd的周围的支承部件spp与外框lff连接。器件区域lfd的周围的支承部件spp是由与多个引线ld(参照图12)、芯片焊盘dp(参照图12)和外框lff相同的金属材料形成为一体的金属部件。支承部件spp在图10所示的单片化工序中被切断,而与器件区域lfd分离。

此外,如图12所示那样,支承部件spp形成为包围多个引线ld的周围。此外,在器件区域lfd配置与多个引线ld连结的系杆(引线连结部)lftb。

如图12所示,在器件区域lfd的中央部形成有在俯视下呈四边形的芯片焊盘dp。芯片焊盘dp经由多个悬垂引线tl和支承部件spp被支承于图11所示的外框lff。多个悬垂引线tl各自的一个端部与芯片焊盘dp连接,另一端部(图12所示的例子中分支了的两个端部)与支承部件spp连接。多个悬垂引线tl,除了没有形成图7所示的露出面tlxs这点以外,在本工序的时刻成形为使用图7说明的形状。

此外,在芯片焊盘dp的周围分别形成有多个引线ld。多个引线ld分别具有设置于系杆lftb的外侧的外引线部old和设置于系杆lftb的内侧的内引线部ild。多个外引线部old分别沿着芯片焊盘dp的长边dps1和长边dps2的延伸方向配置,不沿着短边dps3和短边dps4配置。另一方面,多个内引线部ild之中的一部分沿着芯片焊盘dp的长边dps1和长边dps2的延伸方向配置,多个内引线部ild之中的其他部分沿着芯片焊盘dp的短边dps3和短边ps4的延伸方向配置。

此外,多个引线ld分别经由设置于外引线部old与内引线部ild的边界处的系杆lftb而相互连结。

2.半导体芯片搭载工序;

接下来,作为图10所示的半导体芯片搭载工序,如图13和图14所示那样,将半导体芯片cp经由芯片键合材料db而搭载到芯片焊盘dp上。图13是表示在图12所示的芯片焊盘上经由键合材料搭载了半导体芯片的状态的放大俯视图,图14是沿着图13的a-a线的放大剖视图。而且,图13中,为了容易观察,将图12所示的系杆lftb的内侧的区域放大表示。

图14所示的例子中,以在使半导体芯片cp的背面cpb(形成有多个焊盘pd的表面cpt的相反侧的面)与芯片焊盘dp的上表面dpt相对的状态下进行搭载的、所谓面朝上安装方式进行搭载。此外,如图13所示,半导体芯片cp以表面cpt的各边沿着芯片焊盘dp的各边配置的方式搭载于芯片焊盘dp的中央部。

本工序中,例如经由作为环氧类的热固性树脂的芯片键合材料db来搭载半导体芯片cp,但是芯片键合材料db是在固化(热固化)之前具有流动性的糊状材料。这样,在将糊状材料用作芯片键合材料db的情况下,首先,在芯片焊盘dp上涂敷芯片键合材料db,之后,将半导体芯片cp的背面cpb粘接于芯片焊盘dp的上表面dpt。然后,在粘接后,使芯片键合材料db固化(例如加热至固化温度)时,如图14所示,半导体芯片cp经由芯片键合材料db而固定于芯片焊盘dp上。

此外,本工序中,在分别设置于多个器件区域lfd(参照图11)的芯片焊盘dp上经由芯片键合材料db搭载半导体芯片cp。

再者,本实施方式中,针对芯片键合材料db使用由热固性树脂形成的糊状材料的实施方式进行了说明,但是能够适用各种变形例。例如,能够不经由树脂而是经由焊料等导电性材料来搭载半导体芯片cp。

3.导线键合工序;

接着,作为图10所示的导线键合工序,如图15和图16所示,将半导体芯片cp的多个焊盘pd和多个引线ld经由多个导线(导电性部件)bw分别电连接。图15是表示将图13所示的半导体芯片和多个引线经由导线电连接了的状态的放大俯视图,图16是沿着图15的a-a线的放大剖视图。

本工序中,将导线bw的一个端部与焊盘pd接合,将另一个端部与引线ld的内引线部ild接合。在图16所示的例子中,焊盘pd成为第一键合(bond)侧,引线ld成为第二键合侧。详细而言,首先,使导线bw的前端熔融而形成球形部。接着,将球形部按压并压接在作为第一键合侧的焊盘pd上。此时,如果对导线bw的球形部施加超声波,则能够降低压接时的被压接部分的温度。

接着,一边从未图示的焊头(bondingtool)陆续送出导线bw,一边使焊头移动,形成导线环形。然后,使导线bw的一部分移动并连接到第二键合侧(设置于引线ld的内引线部ild的键合区域)。为了提高与导线bw的接合性,可以在引线ld的一部分(配置于内引线部ild的前端的键合区域)形成例如由银(ag)或者金(au)构成的金属膜。

如上述那样,在半导体芯片cp的焊盘pd上连接了导线的一部分(端部)后、将导线bw的其他部分连接在引线ld的键合区域(引线ld的上表面的一部分)的方式称为正焊接方式。

此外,本工序中,在分别设置于多个器件区域lfd(参照图11)的多个引线ld上接合导线bw。由此,在各器件区域lfd中,半导体芯片cp和多个引线ld经由多个导线bw电连接。

此外,如图15所示,在本工序中,多个导线bw之中的一部分以跨芯片焊盘dp的短边dps3或者短边dps4的方式形成。

此外,如图16所示,本实施方式中因为引线ld与芯片焊盘dp的高低差大,所以将芯片焊盘dp的上表面dpt作为基准面,焊盘pd的位置比引线ld的内引线部ild的位置低。因此,将芯片焊盘dp的上表面作为基准面,第一键合位置的高度比第二键合位置的高度低。

4.封固工序;

接着,作为图10所示的封固工序,如图17~图19所示,形成封固体(树脂体)mr,将半导体芯片cp(参照图15)、多个导线bw(参照图15)和多个引线ld(参照图15)各自的一部分(内引线部)封固。图17是表示在图15所示的引线框架的器件区域形成了封固体的状态的俯视图。此外,图18是沿着图17的a-a线的放大剖视图。此外,图19是表示图17所示的引线框架的相反侧的面的俯视图。此外,图20是在沿着图17的a-a线的剖面中在用于形成封固体的成形模具内配置有引线框架的状态的放大剖视图。

本工序中,如图17所示,在多个器件区域lfd的各器件区域上独立地形成封固体mr。此外,在本实施方式中,如图19所示,在引线框架lf的下表面lfb,以设置于各器件区域lfd的芯片焊盘dp的下表面dpb分别露出的方式,形成封固体mr。

封固体mr的形成方法例如如以下所述。即,在由图20所示的成形模具md夹着引线框架lf的状态下,对成形模具md内压入软化了的树脂后,使其固化,由此形成封固体mr。这样的封固方式称为传递模塑方式。

成形模具md具有配置于引线框架lf的上侧的上模(模具)md1和配置于引线框架lf的下侧的下模(模具)md2。上模md1包括多个型腔(凹部)cbt1和包围多个型腔cbt1的周围并按压引线框架lf的上表面lft(参照图17)的夹紧面(模具面、按压面、面)mdc1。此外,下模md2包括与多个型腔cbt1相对配置的多个型腔(凹部)cbt2和与夹紧面mdc1相对配置的、按压引线框架lf的下表面lfb(参照图19)的夹紧面(模具面、按压面、面)mdc2。

此外,成形模具md包括向由型腔cbt1、cbt2形成的空间供给树脂mrp的供给口即浇口部mdgt和隔着型腔cbt2设置于浇口部mdgt的相反侧的通气部mdvt。通气部mdvt是将由型腔cbt1、cbt2形成的空间内的气体(例如空气)或者剩余的树脂mrp排出到由型腔cbt1、cbt2形成的空间的外部的排出路径。通过使该通气部mdvt的开口面积减小,能够抑制树脂mrp的泄漏。

此外,本实施方式的例子中,在相邻的型腔cbt2之间设置有将相邻的型腔cbt2间连通的浇口连通部(throughgate)mdtg。浇口连通部mdtg的一个端部与第一个型腔cbt2的通气部mdvt连接,另一个端部与第二个型腔cbt2的浇口部mdgt连接。换言之,浇口连通部mdtg设置成将相邻的器件区域lfd连接。通过将相邻的器件区域lfd连接,能够依次对多个器件区域lfd供给树脂mrp。将像这样利用浇口连通部mdtg连接多个器件区域lfd并依次供给树脂mrp的技术称为浇口连通方式。

此外,图20所示的例子中,在未与浇口连通部mdtg连接的浇口部mdgt连接有浇道部mdrn。浇道部mdrn是从未图示的树脂供给源(称为浇铸料(cull))向浇口部mdgt供给树脂mrp的供给路径。浇道部mdrn的流路的截面面积比浇口部mdgt的流路的截面面积大。这样,通过流路的截面面积相对大的浇道部mdrn将树脂mrp供给到浇口部mdgt附近的情况下,容易调节树脂mrp的供给压力。

此外,在图20所示的例子中,在未与浇口连通部mdtg连接的通气部mdvt连接有流动型腔(flowcavity)mdfc。流动型腔mdfc是形成用于填充从由型腔cbt1和型腔cbt2形成的空间溢出的树脂mrp的空间的凹部。通过在树脂mrp的供给路径的终端设置流动型腔mdfc,能够抑制在封固工序中的树脂mrp的泄漏。此外,通过在树脂mrp的供给路径的终端设置流动型腔mdfc,能够抑制在由cbt1和型腔cbt2形成的空间内形成气泡(孔隙)。此外,通过在树脂mrp的供给路径的终端设置流动型腔mdfc,能够抑制在由cbt1和型腔cbt2形成的空间内产生未充填区域。

本实施方式的封固工序中,对通过使图20所示的型腔cbt1和型腔cbt2重合而形成的空间,经由浇道部mdrn和浇口部mdgt压入封固用的树脂mrp。如图20中添加箭头示意性表示的那样,从浇口部mdgt侧向通气部mdvt侧压入树脂mrp。由此,半导体芯片cp、多个导线bw(参照图15)和多个引线ld(参照图15)的内引线部ild(参照图15)被树脂mrp封固。然后,通过使填充在型腔cbt1、cbt2中的树脂mrp热固化,形成图17~图19所示的封固体mr。

使封固体mr固化后,拆下图20所示的成形模具md后,如图19所示,在引线框架lf的下表面lfb侧,沿着x方向直线地排列有浇道树脂mrrn、浇口树脂mrgt、封固体mr的主体、浇口连通部树脂mrtg、封固体mr的主体、通气树脂mrvt和流动型腔树脂mrfc。浇道树脂mrrn是图20所示的浇道部mdrn(参照图20)内的树脂固化而成的。浇口树脂mrgt是图20所示的浇口部mdgt内的树脂固化而成的。通气树脂mrvt是图20所示的通气部mdvt内的树脂固化而成的。浇口连通部树脂mrtg是图20所示的浇口连通部mdtg内的树脂固化而成的。此外,流动型腔树脂mrfc是图20所示的流动型腔mdfc内的树脂固化而成的。

如图20所示,本实施方式中,浇道部mdrn、浇口部mdgt、通气部mdvt、浇口连通部mdtg和流动型腔mdfc设置于下模md2,没有设置于上模md1。作为对于本实施方式的变形例,也可以是浇道部mdrn、浇口部mdgt、通气部mdvt、浇口连通部mdtg和流动型腔mdfc形成于上模md1。或者,也可以是浇道部mdrn、浇口部mdgt、通气部mdvt、浇口连通部mdtg和流动型腔mdfc形成于上模md1和下模md2两者。

但是,传递模塑方式的情况下,浇口部mdgt的开口面积与其他部分相比小,因此浇口部mdgt与其他部分相比容易因与树脂mrp的摩擦而磨耗。从减小因浇口部mdgt的开口面积变大而引起的供给压力的变化的观点出发,浇口部mdgt优选设置于上模md1和下模md2之中的任一者。

此外,封固工序中形成封固体mr后,破坏与封固体mr连接的浇口树脂mrgt(参照图19)和通气树脂mrvt(参照图19)的连接部分,使其与封固体mr的主体部分分离(浇口切断工序)。浇口切断工序结束后,如图21所示,在封固体mr的主体部分的两侧形成在厚度方向上贯通引线框架lf的贯通孔gbh。图21是表示破坏图19所示的浇口树脂和通气树脂的连接部分而形成了在厚度方向上贯通引线框架的贯通孔的状态的放大俯视图。

在浇口切断工序中,在保持形成有浇口树脂mrgt和通气树脂mrvt的面的相反侧的面的状态下,从浇口树脂mrgt和通气树脂mrvt侧折弯与封固体mr的连接部分,由此进行破坏。也就是说,在浇口树脂mrgt和通气树脂mrvt形成于安装面侧的情况下,在浇口切断工序中,用未图示的夹具保持安装面的相反侧(图17所示的上表面lft侧)。该情况下,因为能够抑制安装面侧被保持夹具损伤,所以优选浇口部mdgt设置于下模md2。

<关于封固工序时的悬垂引线的变形>

此处,针对在封固工序中树脂的供给路径和悬垂引线的变形容易性的关系进行说明。图22是在封固工序中示意性表示来自浇口部的树脂的供给方向的说明图。此外,图23是图19所示的浇口部周边的放大俯视图。此外,图24是沿着图23的a-a线的放大剖视图。此外,图25是图19所示的浇口连通部周边的放大俯视图。

如使用图6说明的那样,使突出部old1与被安装部old2的高低差大时,引线ld的外引线部old的倾斜部old3的长度变长,引线ld的应力缓和功能提高。由此,安装后的半导体器件pkg1的安装可靠性提高。但是,图7所示的悬垂引线tl的露出面连接部tlx与图6所示的引线ld的突出部old1位于相同的高度。因此,为了使芯片焊盘dp的一部分露出,悬垂引线tl的露出面tlxs与芯片焊盘dp的高低差变大。而且,如图30所示的悬垂引线tlh1那样,在露出面tlxs与芯片焊盘dp之间只设置一个偏移部tlth1的情况下,因偏移部tlth1变长而容易变形。

此处,根据本申请发明人的研究发现了:在连结图20所示的浇口部mdgt和通气部mdvt而成的直线上且在浇口部mdgt附近存在悬垂引线tl的情况下,通过来自浇口部mdgt的树脂mrp的供给压力而悬垂引线tl产生变形,由此芯片焊盘dp的下表面dpb被封固体mr覆盖。详细而言,如图32中添加箭头示意性所示那样,在浇口部mdgt附近配置悬垂引线tl的偏移部tlth1的情况下,对与树脂mrp接触的偏移部tlth1在厚度方向(高度方向,图32所示的z方向)上施加推压力fmr。因为在浇口部mdgt附近树脂mrp的供给压力高,所以大推压力fmr作用于悬垂引线tl的偏移部tlth1。图32是示意性表示在封固工序中对图31所示的结构的悬垂引线施加推压力的情况的说明图。

该推压力fmr如图32所示以将悬垂引线tl和与悬垂引线tl连接的芯片焊盘dp向上方(从芯片焊盘dp的下表面dpb侧朝向上表面dpt侧的方向)推起的方式起作用。此外,与悬垂引线tl接触的树脂mrp的一部分沿着悬垂引线tl向下方流动。因此,在芯片焊盘dp向上方被抬起的状态的情况下,树脂mrp的一部分流入芯片焊盘dp的下表面dpb侧,芯片焊盘dp的一部分被树脂mrp封固。该情况下,芯片焊盘dp的露出面积减少,因此成为散热特性下降的原因。

再者,图32中举出使用图30说明的悬垂引线tlh1来进行说明,但是对于使用图31说明的悬垂引线tlh2,偏移部tlth2配置于浇口部mdgt(参照图32)附近,所以也存在芯片焊盘dp的一部分被树脂mrp(参照图32)封固的情况。

因此,本实施方式的封固工序中,如图22所示,浇口部mdgt相对于作为芯片搭载面的上表面dpt设置于比分支部tlbr高的位置。因此,从浇口部供给来的树脂mrp容易被供给到分支部tlbr上。

此外,成形模具md的浇口部mdgt在俯视下(详细而言在y方向上)设置于多个露出面连接部tlx之间。详细而言,浇口部mdgt在与x方向正交的y方向上设置于两个露出面连接部tlx之间。该情况下,如图22中添加箭头示意性表示的那样,从浇口部mdgt供给来的树脂mrp的大部分越过悬垂引线tl的分支部tlbr上向芯片焊盘dp移动。因此,本实施方式的悬垂引线tl的情况下,难以施加图32所示的推压力fmr。此外,树脂mrp的一部分绕入到分支部tlbr的下方时,对偏移部tlt1产生推压力fmr(参照图32)。但是,因为树脂mrp的其他部分流到分支部tlbr的上表面tlbrt和偏移部tlt2的上表面侧,所以在抵消推压力fmr的方向上产生推压力。其结果是,能够抑制悬垂引线tl和与悬垂引线tl连接的芯片焊盘dp以向上方抬起的方式产生变形。

此外,如图23所示,在俯视下(详细而言在y方向上),浇口部mdgt的宽度wgt比悬垂引线tl的分支部tlbr的宽度wbr窄。换言之,在俯视下,浇口部mdgt的宽度wgt比相互相向的两个偏移部tlt2的间隔距离(宽度wbr)窄。因此,使浇口部mdgt沿着图23所示的x方向延长时,浇口部mdgt的沿着x方向的延长线配置于多个偏移部tlt2之间。该情况下,如图22中添加箭头示意性所示那样,从浇口部mdgt供给来的树脂mrp的大部分不与悬垂引线tl的偏移部tlt2接触,而是越过分支部tlbr上向芯片焊盘dp移动。因此,能够抑制因偏移部tlt2在x方向上被按压而使悬垂引线tl产生变形。再者,上述的浇口部mdgt的宽度wgt是在与x方向正交的y方向上的浇口部mdgt的长度。此外,分支部tlbr的宽度wbr是在与x方向正交的y方向上的分支部tlbr的长度。

此外,从使树脂mrp的大部分容易越过悬垂引线tl的分支部tlbr上的观点出发,分支部tlbr的高度低好。如图22所示,因为在分支部tlbr与多个露出面连接部tlx之间分别存在偏移部tlt2,所以分支部tlbr的上表面tlbrt的高度至少比露出面连接部tlx的上表面tlxt的高度低。图24所示的例子中,分支部tlbr的上表面tlbrt和芯片焊盘dp的上表面dpt的高低差ht1与露出面连接部tlx的上表面tlxt和分支部tlbr的上表面tlbrt的高低差ht2之比为1:1。但是,高低差ht1与高低差ht2之比不限定于1:1,能够适用各种变形例。

此外,如图24所示,如果相对于芯片焊盘dp的上表面dpt(以其为基准),利用浇口部mdgt形成的开口部的下端的高度比分支部tlbr的上表面tlbrt的高度高,则树脂mrp容易被供给到分支部tlbr上。此外,图24所示的例子中,相对于芯片焊盘dp的上表面dpt,分支部tlbr的上表面tlbrt的高度设置于比半导体芯片cp的表面cpt低的位置。

再者,在通过在封固工序中悬垂引线tl1产生变形来抑制芯片焊盘dp的下表面dpb的一部分被封固的情况下,配置于图22所示的浇口部mdgt附近的悬垂引线tl1的结构是重要的。因此,图25所示的通气部mdvt侧的悬垂引线tl2可以为例如与图30所示的悬垂引线tlh1相同的结构、或者与图31所示的悬垂引线tlh2相同的结构等。

但是,从提高芯片焊盘dp的支承强度的观点出发,如图25所示,优选悬垂引线tl2为与图23所示的悬垂引线tl1相同的结构。即,本实施方式的悬垂引线tl2在从封固体mr(参照图19)露出的部分与芯片焊盘dp之间具有偏移部tlt1和偏移部tlt2。因此,与图30所示的悬垂引线tlh1相比难以变形,所以能够提高芯片焊盘dp的支承强度。

此外,悬垂引线tl2所具有的多个偏移部tlt2分别沿着与x方向交叉的方向延伸。因此,根据本实施方式的悬垂引线tl,能够使从封固体mr(参照图19)露出的部分至芯片焊盘dp的平面距离l1(参照图2)与图31所示的研究例相比短。其结果是,能够减小半导体器件pkg1(参照图2)的安装面积。

此外,如图25所示,成形模具md(参照图20)的通气部mdvt在俯视下(详细而言在y方向上)设置于多个露出面连接部tlx之间。如图20所示,本实施方式中,在封固工序中采用由浇口连通部mdtg连接相互相邻的器件区域lfd并依次供给树脂mrp的浇口连通方式。采用浇口连通方式的情况下,第一器件区域lfd的通气部mdvt和第二器件区域lfd的浇口部mdgt隔着浇口连通部mdtg沿着x方向直线地排列。因此,只要通气部mdvt设置于露出面连接部tlx之间,则在第二器件区域lfd,如图23所示,就能够容易地将浇口部mdgt配置于多个露出面连接部tlx之间。

此外,如图23所示,悬垂引线tl1的焊片连接部tlcn与芯片焊盘dp的短边dps3的中心连接,如图25所示,悬垂引线tl2的焊片连接部tlcn与芯片焊盘dp的短边dps4的中心连接。这样,在芯片焊盘dp的边的中心连接悬垂引线tl1、tl2时,在封固工序中,来自树脂mrp(参照图20)的推压力被平衡性良好地施加在芯片焊盘dp的支点(与悬垂引线tl的连接部分)上。因此,能够抑制因树脂mrp的供给压力而导致芯片焊盘dp旋转的情况。

此外,本实施方式中,如图23所示,多个内引线部ild之中的一部分沿着芯片焊盘dp的短边dps3排列。此外,如图25所示,多个内引线部ild之中的另一部分沿着芯片焊盘dp的短边dps4排列。这样,通过将没有配置悬垂引线tl1(参照图23)、tl2(参照图25)的空间有效地灵活用作内引线部ild的配置空间,能够使半导体器件的端子的配置密度变大。

5.镀敷工序;

接着,作为图10所示的镀敷工序,如图26所示,在多个引线ld和芯片焊盘dp的露出面形成金属膜mc。图26是表示在图21所示的引线和芯片焊盘的露出面形成有金属膜的状态的放大剖视图。

本实施方式的金属膜mc由例如实质上不含铅(pb)的、所谓无铅焊料形成,例如仅为锡(sn)、锡-铋(sn-bi)或者锡-铜-银(sn-cu-ag)等。

金属膜mc的形成方法能够采用如下所述的所谓电解镀敷法:将引线框架lf浸于装在未图示的镀敷槽的镀敷液中,施加例如直流电压,由此在引线框架lf的露出面上使金属膜mc析出。

再者,本实施方式中,说明了在封固工序之后,通过形成例如由焊料形成的金属膜mc,来提高在安装到未图示的安装基板时的焊料的润湿性的方法(后镀敷法),但是也能够适用以下的变形例。即,作为提高半导体器件的端子表面上的焊料的润湿性的技术,除了后镀敷法以外,还可以适用提前在引线框架的表面形成金属膜的所谓先镀敷法。

在适用了先镀敷法的情况下,在图10所示的引线框架准备工序中,在引线框架的露出面整体预先形成使焊料的润湿性提高的表面金属膜。在形成该表面金属膜的工序中,通过镀敷法形成例如由镍(ni)、钯(pd)、金(au)形成的表面金属膜。此外。在适用了先镀敷法的情况下,能够省略图10所示的镀敷工序。

6.引线成形工序;

接着,作为图10所示的引线成形工序,如图27所示分别将由系杆ldtb(参照图21)连结的多个引线ld的外引线部old切割,如图4所示对引线ld的外引线部old施加折弯加工而成形。图27是表示将图26所示的多个引线切割并成形了的状态的放大俯视图。而且,图27中示出图21所示的引线框架lf的上表面lft侧的平面。

通过本工序,多个引线ld分别分离,悬垂引线tl(参照图23和图25)以外的部分从支承部件spp分离。

切割多个引线ld的方法,例如能够使用冲头(切断刀)和冲模(支承部件)利用压力加工进行切割。此外,使引线ld的外引线部old成形的方法,例如能够使用弯曲冲头(折弯加工用按压具)和冲模(支承部件)进行成形。而且,从引线ld的折弯加工精度提高的观点出发,优选在对引线ld实施折弯加工之前,预先将外引线部old的前端切断。

7.单片化工序;

接着,作为图10所示的单片化工序,如图28所示,将器件区域lfd与支承部件spp的边界切断,从而分别切割出多个器件区域lfd。图28是表示使图27所示的引线框架的多个器件区域分别单片化了的状态的放大俯视图。

通过本工序,将器件区域lfd与支承部件spp的边界切断时,多个器件区域lfd分别从支承部件spp分离。将引线框架lf切断的方法例如能够使用冲头(切断刀)和冲模(支承部件)通过压力加工来进行切断。

本工序之后,进行外观检查、电试验等所需的检查、试验,合格了的产品成为图1所示的完成品的半导体器件pkg1。然后,半导体器件pkg1出货。或者,半导体器件pkg1如使用图6说明的那样安装于安装基板mb。

通过以上的制造方法而制造的半导体器件,如图29所示,在从封固体mr的短边mrs3侧观察的侧视下,悬垂引线tl的一部分(露出面tlxs)在多处(图29中为两处)从封固体mr露出。图29是从图1所示的半导体器件的短边侧观察的侧视图。两个露出面tlxs设置于上表面mrt与下表面mrb之间,在图29中设置于上表面mrt与下表面mrb的中间。此外,在两个露出面tlxs之间残留有上述的浇口切断工序的痕迹即浇口切断部gbp。浇口切断部gbp是在浇口切断工序中树脂被破坏而形成的面,所以浇口切断部gbp的表面粗糙度比侧面mrs3粗糙。该浇口切断部gbp在侧视下设置于比悬垂引线tl的分支部tlbr高的位置。详细而言,浇口切断部gbp的下端设置于比分支部tlbr的上表面tlbrt高的位置(靠近上表面mrt的位置)。

此外,本实施方式中,如图3所示,悬垂引线tl1和悬垂引线tl2为线对称的结构。因此,虽省略图示,但在图2所示的短边mrs4的侧视下,为相同的结构。

<变形例>

以上,基于实施方式具体地说明了由本申请发明人完成的发明,本发明不限定于上述实施方式,当然在不脱离其主旨的范围可以进行各种变更。

例如,上述实施方式中,举出半导体器件pkg1和其制造方法,依次说明了适用于半导体器件pkg1的各种技术和其效果。但是,作为变形例也可以是适用了上述多个技术之中的一部分的半导体器件。

例如,如果着眼于使从图2所示的悬垂引线tl(参照图3)的露出面tlxs至芯片焊盘dp的平面距离l1缩短来减小半导体器件pkg1(参照图2)的安装面积的效果,则图22所示的悬垂引线tl与成形模具md的浇口部mdgt的位置关系没有特别限定。此外,只要图3所示的悬垂引线tl1和悬垂引线tl2之中的至少一个具有图7所示的结构,就能够得到与图30和图31所示的研究例相比减小了半导体器件的安装面积的效果。

此外,为了抑制如图32所示因被树脂mrp推压而悬垂引线tlh1产生变形,如图22所示,特别优选成形模具md的浇口部mdgt在y方向上设置于多个露出面连接部tlx之间。但是,如果多个偏移部tlt2的延伸方向与树脂mrp的供给方向(x方向)交叉,则很难被施加图32所示的推压力fmr。因此,只要至少与分支部tlbr连接的多个偏移部tlt2分别在与x方向不同的方向上延伸,就能够与图32所示的研究例相比抑制悬垂引线tl的变形。

此外,在封固工序中,从抑制因树脂mrp的供给压力而导致芯片焊盘dp旋转的观点出发,优选如图22所示悬垂引线tl的焊片连接部tlcn与芯片焊盘dp的短边dps3的中心连接。但是,在根据树脂mrp的供给压力的程度等也可以不考虑芯片焊盘dp的变形的情况下,焊片连接部tlcn能够与芯片焊盘dp的短边dps3的任意位置连接。

此外,例如还能够将上述各种变形例彼此组合。

另外,以下记载上述实施方式中记载的内容的一部分。

〔附记1〕

一种半导体器件,其包括:

具有芯片搭载面和所述芯片搭载面的相反侧的背面的芯片搭载部;

与所述芯片搭载部连接的多个悬垂引线;

搭载在所述芯片搭载部的所述芯片搭载面上的半导体芯片;

多个引线,其设置于所述半导体芯片的周围,并与半导体芯片电连接;和

封固体,其以使所述芯片搭载部的所述背面露出的方式封固所述半导体芯片,

在俯视下,所述封固体包括沿着第一方向延伸的第一长边、所述第一长边的相反侧的第二长边、沿着与所述第一方向交叉的第二方向延伸的第一短边、所述第一短边的相反侧的第二短边,

所述多个悬垂引线具有从所述芯片搭载部向所述封固体的所述第一短边延伸的第一悬垂引线和从所述芯片搭载部向所述封固体的所述第二短边延伸的第二悬垂引线,

所述第一悬垂引线具有:

第一焊片连接部,其与所述芯片搭载部连接,并沿着所述第一方向延伸;

第一分支部,其相对于所述芯片搭载面设置于比所述第一焊片连接部高的位置,在与所述第一方向交叉的多个方向分支;

多个第一露出面连接部,其设置于比所述第一分支部高的位置,一个端部与在所述第一短边从所述封固体露出的多个第一露出面连接;

第一偏移部,其与所述第一焊片连接部和所述第一分支部连接;和

多个第二偏移部,其一个端部与所述第一分支部连接,另一端部与所述多个第一露出面连接部分别连接,

所述封固体的所述第一短边具有表面粗糙度比所述封固体的侧面粗糙的第一部分,

从所述封固体的所述第一短边侧观察的侧视下,相对于所述芯片搭载面,所述第一部分设置于比所述第一分支部高的位置。

〔附记2〕

附记1中记载的半导体器件中,

在从所述封固体的所述第一短边侧观察的侧视下,所述第一部分设置于所述多个第一露出面之间。

〔附记3〕

附记2记载的半导体器件中,

所述第二方向上的所述第一部分的宽度比所述第二方向上的所述第一分支部的宽度窄。

〔附记4〕

附记1记载的半导体器件中,

相对于所述芯片搭载部的所述芯片搭载面,所述第一部分的下端的高度比所述分支部tlbr的上表面的高度高。

〔附记5〕

附记1记载的半导体器件中,

所述第二悬垂引线具有:

第二焊片连接部,其与所述芯片搭载部连接,并沿着所述第一方向延伸;

第二分支部,相对于所述芯片搭载面,其设置于比所述第二焊片连接部高的位置,在与所述第一方向交叉的多个方向分支;

多个第二露出面连接部,其设置于比所述第二分支部高的位置,一个端部在所述第二短边从所述封固体露出;

第三偏移部,其与所述第二焊片连接部和所述第二分支部连接;和

多个第四偏移部,其一个端部与所述第二分支部连接,另一端部与所述多个第二露出面连接部分别连接。

〔附记6〕

附记1记载的半导体器件中,

在俯视下,所述芯片搭载部包括沿着所述第一方向延伸的第三长边、所述第三长边的相反侧的第四长边、沿着所述第二方向延伸的第三短边、所述第三短边的相反侧的第四短边,

所述第一悬垂引线的所述第一焊片连接部与所述芯片搭载部的所述第三短边的中心连接,所述第二悬垂引线的所述第二焊片连接部与所述芯片搭载部的所述第四短边的中心连接。

附图标记说明

bw导线(导电性部件)

cbt1、cbt2型腔(凹部)

cp半导体芯片

cpb背面(主面、下表面)

cps侧面

cpt表面(主面、上表面)

db芯片键合材料(粘接材料)

dp芯片焊盘(芯片搭载部、焊片)

dpb下表面

dps1、dps2长边(边)

dps3、dps4短边(边)

dpt上表面(芯片搭载面)

fmr推压力

gbh贯通孔

gbp浇口切断部

ht1、ht2高低差

ild内引线部

l1平面距离

ld引线(端子、外部端子)

ldb下表面(安装面、引线下表面)

ldt上表面(导线键合面、引线上表面)

ldtb系杆

lf引线框架

lfb下表面

lfd器件区域(产品形成区域)

lff外框

lft上表面

lftb系杆(引线连结部)

lnda接合区

mb安装基板(主板、布线基板)

mbt上表面(搭载面)

mc金属膜(金属涂层膜)

md成形模具

md1上模(模具)

md2下模(模具)

mdc1、mdc2夹紧面(模具面、按压面、面)

mdfc流动型腔

mdgt浇口部

mdrn浇道部

mdvt通气部

mr封固体(树脂体)

mrb下表面(背面、安装面、封固体下表面)

mrfc流动型腔树脂

mrgt浇口树脂

mrp树脂

mrrn浇道树脂

mrs侧面(封固体侧面)

mrs1、mrs2长边(边)

mrs3、mrs4短边(边)

mrt上表面(封固体上表面)

mrtg浇口连通部树脂

mrvt通气树脂

old外引线部

old1突出部

old2被安装部

old3倾斜部

pd焊盘(电极、焊垫)

pkg1半导体器件

sd接合材料

spp支承部件

tl、tl1、tl2、tlh1、tlh2悬垂引线

tlbr分支部

tlbrt上表面

tlcn焊片连接部(部分)

tlt1、tlt2、tlth1、tlth2偏移部(倾斜部)

tlx露出面连接部

tlxs露出面

tlxt上表面

tm1端子(引线连接用端子、接合区)

tm2端子(芯片焊盘连接用端子、接合区)

wbr、wgt宽度

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