JP2007250703A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2007250703A
JP2007250703A JP2006070193A JP2006070193A JP2007250703A JP 2007250703 A JP2007250703 A JP 2007250703A JP 2006070193 A JP2006070193 A JP 2006070193A JP 2006070193 A JP2006070193 A JP 2006070193A JP 2007250703 A JP2007250703 A JP 2007250703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sealing material
lead
package
semiconductor chip
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006070193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukiko Wakino
有希子 脇野
Daisuke Mizutani
大輔 水谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2006070193A priority Critical patent/JP2007250703A/en
Publication of JP2007250703A publication Critical patent/JP2007250703A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can prevent any cracking on a boundary face between a lead frame and a sealing material and avoid faults due to ion migration, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The semiconductor device is provided with a semiconductor chip 30; a package 33 formed of a sealing material such as resin or the like; a plurality of leads 24 of which one end is electrically connected with the semiconductor chip 30, and of which the other end is projected to the outside of the package 33; and a stress relieving layer 27 which is made of a smaller elastic modulus than the sealing material, and is interposed between the lead 24 and the sealing material on the edge part of the package 33. The stress relieving layer 27 is made of resin or the like with elastic modulus of 100 MPa such as polyimide or the like, and it is exposed over the surface of the package 33. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リードフレームを用いて製造された半導体装置及びその製造方法に関し、特にリードフレームと封止材との間の熱膨張率の差に起因する不具合の発生を防止した半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufactured using a lead frame and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device that prevents the occurrence of defects due to a difference in thermal expansion coefficient between a lead frame and a sealing material and the manufacturing thereof. Regarding the method.

半導体装置の多くは、リードフレームの上に半導体チップを接合した後、パッケージとなる樹脂等の封止材で半導体チップを封止して形成されている。リードフレームは、金属製の薄板をエッチング加工して形成されており、半導体チップを接合するダイパッドと、ダイパッドの周囲に放射状に配置された多数本のリードとにより構成されている。リードのうちパッケージの内側部分(封止材に埋め込まれた部分)はインナーリードと呼ばれ、パッケージの外側に露出した部分はアウターリードと呼ばれる。   Many semiconductor devices are formed by bonding a semiconductor chip onto a lead frame and then sealing the semiconductor chip with a sealing material such as a resin that becomes a package. The lead frame is formed by etching a metal thin plate, and includes a die pad that joins semiconductor chips and a large number of leads that are arranged radially around the die pad. Of the leads, the inner part of the package (the part embedded in the sealing material) is called an inner lead, and the part exposed to the outside of the package is called an outer lead.

図1は、従来の半導体装置の一例を示す断面図である。この図1に示す半導体装置では、半導体チップ11は素子形成面を上にしてリードフレームの中央のダイパッド13上に接合(ダイボンディング)されている。半導体チップ11の素子形成面上に形成された電極は、金属細線(金ワイヤ)15を介してリード14(インナーリード)に電気的に接続されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional semiconductor device. In the semiconductor device shown in FIG. 1, the semiconductor chip 11 is bonded (die-bonded) on the die pad 13 at the center of the lead frame with the element formation surface facing up. The electrode formed on the element formation surface of the semiconductor chip 11 is electrically connected to the lead 14 (inner lead) through a thin metal wire (gold wire) 15.

これらの半導体チップ11、ダイパッド13及び金属細線15は、樹脂(封止材)からなるパッケージ16内に埋め込まれている。パッケージ16からはリード14の一部(アウターリード)が突出しており、突出した部分はクランク状に屈曲されている。そして、それらのリード14の先端部分が、はんだ等により実装基板に接合されるようになっている。   The semiconductor chip 11, the die pad 13, and the fine metal wire 15 are embedded in a package 16 made of resin (sealing material). A part of the lead 14 (outer lead) protrudes from the package 16, and the protruding part is bent into a crank shape. And the front-end | tip part of those lead | read | reeds 14 is joined to a mounting board | substrate with solder etc. FIG.

上述したようにリードフレームは金属からなり、パッケージを構成する樹脂とは熱膨張率が異なるので、温度変化によりリードとパッケージとの間に微細な隙間が発生しやすい。そして、このような隙間からパッケージ内に水分が侵入すると、半導体チップの特性が劣化して不良の原因となる。そこで、従来から、パッケージ内への水分の侵入を防止する種々の工夫が行われている。例えば、特許文献1には、パッケージの内側の部分のリードの周囲に樹脂を塗布して、この樹脂により半導体チップへの水分の侵入を防止することが記載されている。また、特許文献2には、パッケージの内側の部分のリードの周囲をガラスの層で覆うことにより、半導体チップへの水分の侵入を防止することが記載されている。   As described above, the lead frame is made of metal and has a coefficient of thermal expansion different from that of the resin constituting the package. Therefore, a minute gap is likely to be generated between the lead and the package due to a temperature change. When moisture enters the package through such a gap, the characteristics of the semiconductor chip deteriorate and cause defects. Therefore, various devices have been conventionally made to prevent moisture from entering the package. For example, Patent Document 1 describes that a resin is applied around the lead in the inner portion of the package, and this resin prevents moisture from entering the semiconductor chip. Patent Document 2 describes that moisture is prevented from entering the semiconductor chip by covering the periphery of the lead in the inner portion of the package with a glass layer.

その他、本発明に関係すると思われる従来技術として、特許文献3及び特許文献4がある。これらの特許文献3,4には、半導体チップに印加される応力を軽減するために、半導体チップに所定の特性を有する樹脂を接合することが記載されている。
特開昭61−253845号公報 特開昭59−155152号公報 特開平9−246423号公報 特許第2556628号公報
In addition, there are Patent Literature 3 and Patent Literature 4 as conventional technologies that are considered to be related to the present invention. These Patent Documents 3 and 4 describe joining a resin having predetermined characteristics to a semiconductor chip in order to reduce the stress applied to the semiconductor chip.
JP-A-61-253845 JP 59-155152 A JP-A-9-246423 Japanese Patent No. 2556628

近年、半導体装置の高機能化及び高密度化に伴って、半導体装置のパッケージサイズが大型化しており、リードの本数も増加している。一方、電子機器の小型化及び軽量化の要求から、半導体装置のパッケージの厚さは薄くなっており、リードの幅やピッチも縮小化される傾向にある。これらの要因が重なって、近年、リードフレームと封止材との界面に、リードフレームと封止材との熱膨張率の差に起因するクラックが多発するようになった。このクラックからパッケージ内に水分が侵入し、リード間でイオンマイグレーションが発生して短絡等の不具合が発生する。   In recent years, with the increase in functionality and density of semiconductor devices, the package size of semiconductor devices has increased, and the number of leads has also increased. On the other hand, due to demands for downsizing and weight reduction of electronic devices, the thickness of semiconductor device packages has been reduced, and the width and pitch of leads tend to be reduced. Overlapping these factors, in recent years, cracks due to the difference in thermal expansion coefficient between the lead frame and the sealing material have frequently occurred at the interface between the lead frame and the sealing material. Moisture enters the package from this crack, and ion migration occurs between the leads, causing problems such as a short circuit.

以上から、本発明の目的は、リードフレームと封止材との界面のクラックの発生を防止し、イオンマイグレーションによる不具合の発生を回避できる半導体装置及びその製造方法を提供することである。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can prevent the occurrence of cracks at the interface between the lead frame and the sealing material and avoid the occurrence of defects due to ion migration, and a method for manufacturing the same.

本発明の一観点によれば、半導体チップと、前記半導体チップを封止する封止材により構成されたパッケージと、一端側が前記半導体チップに電気的に接続され、他端側が前記パッケージの外側に突出した複数本のリードと、前記封止材よりも弾性率が低い材料により形成され、前記パッケージの縁部において前記リードと前記封止材との間に介在し前記パッケージ外に露出した応力緩和層とを有する半導体装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a semiconductor chip, a package made of a sealing material for sealing the semiconductor chip, one end side is electrically connected to the semiconductor chip, and the other end side is outside the package. Stress relief formed by a plurality of protruding leads and a material having a lower elastic modulus than that of the sealing material and interposed between the leads and the sealing material at the edge of the package and exposed outside the package A semiconductor device having a layer is provided.

本発明においては、パッケージの縁部において、リードと封止材との間に介在しパッケージの表面に露出した応力緩和層を有している。半導体装置に温度変化が加えられると、リードと封止材との熱膨張率の差に応じた応力が発生するが、この応力により応力緩和層が弾性変形して、封止材(パッケージ)に印加される応力が緩和される。   In the present invention, the edge portion of the package has a stress relaxation layer that is interposed between the lead and the sealing material and exposed on the surface of the package. When a temperature change is applied to the semiconductor device, a stress corresponding to the difference in thermal expansion coefficient between the lead and the sealing material is generated. The stress relaxation layer is elastically deformed by this stress, and the sealing material (package) is transformed. The applied stress is relaxed.

これにより、封止材(パッケージ)にクラックが発生することが回避される。その結果、クラック内に侵入する水分によるイオンマイグレーションが防止され、半導体装置の信頼性が向上する。   Thereby, it is avoided that a crack generate | occur | produces in a sealing material (package). As a result, ion migration due to moisture entering the crack is prevented, and the reliability of the semiconductor device is improved.

応力緩和層は、少なくともパッケージの縁部に配置されていればよいが、クラックをより確実に防止するために、インナーリード全体(但し、半導体チップと電気的に接続される部分を除く)を応力緩和層で被覆することが好ましい。応力緩和層には、リードと封止材との両方に対し密着性が良好であることが要求される。また、応力緩和層の弾性率は封止材の弾性率よりも小さいことが要求される。応力緩和層の弾性率は、例えば100MPa以下であればよい。   The stress relaxation layer may be disposed at least at the edge of the package. However, in order to prevent cracks more reliably, the entire inner lead (excluding the portion electrically connected to the semiconductor chip) is stressed. It is preferable to coat with a relaxation layer. The stress relaxation layer is required to have good adhesion to both the lead and the sealing material. Moreover, the elastic modulus of the stress relaxation layer is required to be smaller than the elastic modulus of the sealing material. The elastic modulus of the stress relaxation layer may be, for example, 100 MPa or less.

本発明の他の観点によれば、リードフレームのインナーリード及びアウターリードのうち前記インナーリードの前記アウターリード側の部分を応力緩和層で被覆する工程と、前記リードフレームのインナーリードと半導体チップとを電気的に接続する工程と、前記半導体チップを前記応力緩和層よりも弾性率が高い封止材で封止するとともに、前記インナーリードのうち前記応力緩和層で被覆された部分から前記半導体チップ側の部分を封止材で埋め込む工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a step of covering a portion of the inner lead and the outer lead on the outer lead side of the inner lead with a stress relaxation layer, an inner lead of the lead frame, and a semiconductor chip And electrically sealing the semiconductor chip with a sealing material having a higher elastic modulus than the stress relieving layer, and from the portion of the inner lead covered with the stress relieving layer, the semiconductor chip There is provided a method for manufacturing a semiconductor device including a step of embedding a side portion with a sealing material.

本発明においては、インナーリードのうちアウターリード側の部分を応力緩和層で被覆した後、半導体チップを封止材で封止する。これにより、上述した構造の半導体装置を製造することができる。   In the present invention, the outer lead side portion of the inner lead is covered with the stress relaxation layer, and then the semiconductor chip is sealed with the sealing material. Thereby, the semiconductor device having the above-described structure can be manufactured.

なお、前述した特許文献1,2はいずれもリードと封止材との間に発生した隙間から侵入する水分を、パッケージ内部に配置された樹脂又はガラス層で遮断するものであり、クラックの発生を防止する本願発明とは技術的思想が異なる。また、特許文献1,2では樹脂又はガラス層がパッケージの内部にあるのに対し、本発明では低弾性樹脂がパッケージの表面に露出しているという外見上の違いがある。   In addition, in Patent Documents 1 and 2 described above, moisture entering from a gap generated between the lead and the sealing material is blocked by a resin or glass layer arranged inside the package, and cracks are generated. The technical idea is different from that of the present invention for preventing the above-described problem. Further, in Patent Documents 1 and 2, the resin or glass layer is inside the package, but in the present invention, there is an apparent difference that the low elastic resin is exposed on the surface of the package.

更に、前述した特許文献3,4は、半導体チップに印加される応力を軽減するために半導体チップに特定の樹脂を接合するものであり、リードと封止材との間に発生するクラックを防止するものではない。   Further, Patent Documents 3 and 4 described above are for bonding a specific resin to the semiconductor chip in order to reduce the stress applied to the semiconductor chip and preventing cracks generated between the lead and the sealing material. Not what you want.

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図2は、本発明の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。この図2に示すように、本実施形態の半導体装置では、半導体チップ30は素子形成面を上にして、金属薄板により形成されたリードフレームの中央のダイパッド23上に接合(ダイボンディング)されている。ダイパッド23の周囲には、多数本のリード24が放射状に配置されている。半導体チップ30の素子形成面上に形成された電極は、金属細線(金ワイヤ)31を介してリード24の一方の端部(ダイパッド23側の端部)に電気的に接続されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, in the semiconductor device of this embodiment, the semiconductor chip 30 is bonded (die-bonded) on the die pad 23 at the center of the lead frame formed of a thin metal plate with the element formation surface facing upward. Yes. A large number of leads 24 are radially arranged around the die pad 23. The electrode formed on the element formation surface of the semiconductor chip 30 is electrically connected to one end portion (end portion on the die pad 23 side) of the lead 24 through a thin metal wire (gold wire) 31.

これらの半導体チップ30、ダイパッド23及び金属細線31は、樹脂(封止材)からなるパッケージ33内に埋め込まれている。リード24の一部(アウターリード)はパッケージ33の外側に突出しており、突出した部分はクランク状に屈曲されている。そして、それらのリード24の先端部分が、はんだ等により実装基板に接合されるようになっている。   The semiconductor chip 30, the die pad 23, and the fine metal wires 31 are embedded in a package 33 made of resin (sealing material). A part of the lead 24 (outer lead) protrudes outside the package 33, and the protruding part is bent in a crank shape. And the front-end | tip part of those leads 24 is joined to a mounting board by solder etc.

本実施形態の半導体装置では、図2に示すように、リード24のうちパッケージ33から突出する部分の周囲に、例えばポリアミドイミド等の低弾性樹脂からなる応力緩和層27が配置されている。これにより、リード24がパッケージ33から突出する部分では、封止材(パッケージ33)とリード24との間に応力緩和層27が介在し、封止材とリード(金属)24とが直接接触しないようになっている。このため、本実施形態では、熱膨張率の差により封止材とリード24との間に応力が発生しても、それらの間に介在する応力緩和層27が弾性変形して、封止材に加わる応力が緩和される。これにより、封止材にクラックが発生することが回避される。   In the semiconductor device of this embodiment, as shown in FIG. 2, a stress relaxation layer 27 made of a low elastic resin such as polyamideimide is disposed around a portion of the lead 24 protruding from the package 33. Thereby, in the part where the lead 24 protrudes from the package 33, the stress relaxation layer 27 is interposed between the sealing material (package 33) and the lead 24, and the sealing material and the lead (metal) 24 are not in direct contact. It is like that. For this reason, in this embodiment, even if a stress is generated between the sealing material and the lead 24 due to the difference in thermal expansion coefficient, the stress relaxation layer 27 interposed therebetween is elastically deformed, and the sealing material The stress applied to is relaxed. Thereby, it is avoided that a crack generate | occur | produces in a sealing material.

封止材として一般的に使用されるエポキシ樹脂は、弾性率が1GPa以上のものが多い。応力緩和層27の弾性率は、この封止材の弾性率よりも十分低いことが必要である。例えば、応力緩和層27は、弾性率が100MPa以下の低弾性樹脂により形成することが好ましい。また、応力緩和層27は、リード24がパッケージ33の外面と交差する部分(パッケージ33の縁部)のみに設ければよい。しかし、封止材のクラックをより確実に防止するという観点から、パッケージ33の内側のリード全体(但し、金属細線31が接合される部分を除く)を応力緩和層27で被覆することが好ましい。また、図3に示すように、応力緩和層27はパッケージ33の外側に突出していてもよい。   Many epoxy resins generally used as a sealing material have an elastic modulus of 1 GPa or more. The elastic modulus of the stress relaxation layer 27 needs to be sufficiently lower than the elastic modulus of the sealing material. For example, the stress relaxation layer 27 is preferably formed of a low elastic resin having an elastic modulus of 100 MPa or less. Further, the stress relaxation layer 27 may be provided only in a portion where the lead 24 intersects the outer surface of the package 33 (an edge portion of the package 33). However, from the viewpoint of more reliably preventing cracking of the sealing material, it is preferable to cover the entire lead inside the package 33 (however, excluding the portion to which the fine metal wire 31 is joined) with the stress relaxation layer 27. As shown in FIG. 3, the stress relaxation layer 27 may protrude outside the package 33.

本実施形態においては、応力緩和層27として、パッケージ33を構成する封止材と、リード24との両方に対して密着性が良好な樹脂(ポリアミドイミド)を使用している。このため、例えば30mm角の半導体装置に対して、電子部品のリフロー温度に相当する250℃から25℃までの温度変化を与えた場合、例えば15ppmの熱膨張係数を有するリードフレームが101μm縮むのに対し、例えば5ppmの熱膨張係数を有する封止材(パッケージ33)は33μm程度しか縮まず、温度変化により封止材に発生する応力が小さい。これにより、封止材(パッケージ33)にクラックが発生することが回避され、パッケージ33内への水分の侵入を防止することができる。その結果、イオンマイグレーションによるリード間の短絡の発生を回避することができ、半導体装置の信頼性が向上する。   In the present embodiment, as the stress relaxation layer 27, a resin (polyamideimide) having good adhesion to both the sealing material constituting the package 33 and the lead 24 is used. For this reason, for example, when a temperature change from 250 ° C. to 25 ° C. corresponding to the reflow temperature of an electronic component is applied to a 30 mm square semiconductor device, a lead frame having a thermal expansion coefficient of, for example, 15 ppm shrinks by 101 μm. On the other hand, for example, the sealing material (package 33) having a thermal expansion coefficient of 5 ppm does not shrink only about 33 μm, and the stress generated in the sealing material due to temperature change is small. As a result, the occurrence of cracks in the sealing material (package 33) is avoided, and entry of moisture into the package 33 can be prevented. As a result, the occurrence of a short circuit between the leads due to ion migration can be avoided, and the reliability of the semiconductor device is improved.

以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図4〜図7を参照して説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図4に示すようなリードフレーム20を用意する。このリードフレーム20は、例えばコバール(Fe−Ni−Co合金)の薄板をエッチング加工して形成され、枠体21と、ダイパッド支持部22と、ダイパッド23と、リード24と、タイバー25とにより構成されている。本実施形態では、ダイパッド23は略正方形に形成されており、その角部に連絡する4本のダイパッド支持部22により支持されて、リードフレーム20の幅方向の中央に配置されている。ダイパッド23の周囲には多数本のリード24が放射状に配置されている。それらのリード24は、パッケージ33内に埋め込まれるインナーリード24aと、パッケージ33の外側に突出するアウターリード24bとにより構成されている。各インナーリード24aの先端は、ダイパッド23から一定の距離だけ離れている。また、アウターリード24bは、枠体21とタイバー25との間に支持されている。タイバー25はリード24及びダイパッド支持部22を支持するために設けられており、半導体チップ30を封止材で封止した後に切断除去される。   First, a lead frame 20 as shown in FIG. 4 is prepared. The lead frame 20 is formed by etching a thin plate of Kovar (Fe—Ni—Co alloy), for example, and includes a frame body 21, a die pad support portion 22, a die pad 23, a lead 24, and a tie bar 25. Has been. In the present embodiment, the die pad 23 is formed in a substantially square shape, and is supported by four die pad support portions 22 that communicate with the corner portions, and is disposed at the center in the width direction of the lead frame 20. A large number of leads 24 are arranged radially around the die pad 23. These leads 24 are constituted by inner leads 24 a embedded in the package 33 and outer leads 24 b protruding outside the package 33. The tip of each inner lead 24a is separated from the die pad 23 by a certain distance. Further, the outer lead 24 b is supported between the frame body 21 and the tie bar 25. The tie bar 25 is provided to support the lead 24 and the die pad support portion 22, and is cut and removed after the semiconductor chip 30 is sealed with a sealing material.

なお、リードフレーム20には、上述のコバール以外にも、42アロイ(Fe−Ni合金)やリン青銅若しくは銅などからなる金属薄板、又はそれらの金属薄板に、はんだ、銅、ニッケル又は銀等の金属をめっきしたものなどが用いられる。   In addition to the above-mentioned Kovar, the lead frame 20 has a metal thin plate made of 42 alloy (Fe—Ni alloy), phosphor bronze, copper, or the like, or a metal thin plate made of solder, copper, nickel, silver, or the like. A material plated with metal is used.

次に、中性洗剤や溶剤によりリードフレーム20を洗浄して油脂分や汚れを除去する。その後、図5に示すように、リードフレーム20の所定部分(リードフレーム20のうち図5中に網掛けした領域Aで示す部分)を応力緩和層27となるポリアミドイミド等の低弾性樹脂により被覆する。応力緩和層27は、例えばスクリーン印刷法により形成する。すなわち、最初にリードフレーム20の一方の面側に、応力緩和層27となるポリアミドイミド等の低弾性樹脂をスクリーン印刷する。その後、この低弾性樹脂を180℃の温度で10分間乾燥する。そして、リードフレーム20を室温まで冷却した後、同様にしてリードフレーム20の他方の面側にも低弾性樹脂をスクリーン印刷し、180℃の温度で乾燥する。   Next, the lead frame 20 is washed with a neutral detergent or solvent to remove oil and fat and dirt. Thereafter, as shown in FIG. 5, a predetermined portion of the lead frame 20 (the portion indicated by the shaded area A in FIG. 5) of the lead frame 20 is covered with a low elastic resin such as polyamide imide serving as the stress relaxation layer 27. To do. The stress relaxation layer 27 is formed by, for example, a screen printing method. That is, first, on one surface side of the lead frame 20, a low-elasticity resin such as polyamide imide that becomes the stress relaxation layer 27 is screen-printed. Thereafter, the low elastic resin is dried at a temperature of 180 ° C. for 10 minutes. Then, after cooling the lead frame 20 to room temperature, a low-elasticity resin is screen-printed on the other surface side of the lead frame 20 in the same manner, and dried at a temperature of 180 ° C.

応力緩和層27となる低弾性樹脂としては、上述したポリアミドイミドの他にも、シリコーン樹脂ゲル、シリコーン樹脂エラストマ、アクリルゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、可撓化剤変性低弾性エポキシ樹脂、低弾性ウレタン樹脂などのエラストマを使用することができる。低弾性樹脂は、リード24及び封止材の両方に対し密着性が良好であることが要求される。   As the low-elasticity resin that becomes the stress relaxation layer 27, in addition to the above-mentioned polyamideimide, silicone resin gel, silicone resin elastomer, acrylic rubber, butadiene rubber, urethane rubber, flexibilizer-modified low-elasticity epoxy resin, low elasticity An elastomer such as urethane resin can be used. The low elastic resin is required to have good adhesion to both the lead 24 and the sealing material.

また、ここではスクリーン印刷法により低弾性樹脂をリードフレーム20上に塗布して応力緩和層27を形成する場合について説明したが、リードフレーム20のうちダイパッド23、インナーリード24aの先端部分及びアウターリード24bを金属板又は耐溶剤性プラスチック板等で覆った後、低弾性樹脂を吹付け又はロール等により塗布して、応力緩和層27を形成してもよい。   Although the case where the low-elasticity resin is applied onto the lead frame 20 by the screen printing method to form the stress relaxation layer 27 has been described here, the die pad 23, the tip end portion of the inner lead 24a and the outer lead of the lead frame 20 are described. After covering 24b with a metal plate or a solvent-resistant plastic plate or the like, the stress relaxation layer 27 may be formed by applying a low elastic resin by spraying or rolling.

なお、本実施形態では、後述するようにリードフレーム20に応力緩和層27となる低弾性樹脂を塗布した後に樹脂でモールド(封止)するので、低弾性樹脂のガラス転移温度は封止材(封止樹脂)のガラス転移温度よりも高いことが好ましい。   In the present embodiment, as will be described later, since a low elastic resin to be the stress relaxation layer 27 is applied to the lead frame 20 and then molded (sealed) with the resin, the glass transition temperature of the low elastic resin is the sealing material ( It is preferably higher than the glass transition temperature of the sealing resin.

次に、図6に示すように、リードフレーム20のダイパッド23の上に半導体チップ30を接合する。この半導体チップ30の接合には、例えば銀を含有するエポキシ樹脂系ダイボンディング剤を使用する。その後、ワイヤーボンディング装置を使用し、半導体チップ30の素子形成面上の電極とリードフレーム20のインナーリード24aの先端部とを金属細線(金ワイヤ)31により電気的に接続する。   Next, as shown in FIG. 6, the semiconductor chip 30 is bonded onto the die pad 23 of the lead frame 20. For the bonding of the semiconductor chip 30, for example, an epoxy resin die bonding agent containing silver is used. Thereafter, a wire bonding apparatus is used to electrically connect the electrode on the element forming surface of the semiconductor chip 30 and the tip of the inner lead 24 a of the lead frame 20 by a metal thin wire (gold wire) 31.

次に、低圧トランスファー成形装置を使用して、図7に示すように、半導体チップ30、ダイパッド23及び金属細線31を封止材により封止する。低圧トランスファー成形に用いる封止材には熱硬化性であることが要求され、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が使用される。本実施形態では、封止材として一般的に使用されるエポキシ樹脂を用いるものとする。具体的には、封止材として、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂にフェノールノボラック樹脂硬化剤とトリフェニルホスフィン硬化促進剤とを混合したものを使用する。そして、半導体チップ30を接合したリードフレーム20を金型内に配置し、175℃の温度で90秒間の条件で低圧トランスファープレス成形する。その後、175℃の温度で5時間かけて封止材を硬化させ、パッケージ33を形成する。   Next, using a low-pressure transfer molding apparatus, as shown in FIG. 7, the semiconductor chip 30, the die pad 23, and the fine metal wires 31 are sealed with a sealing material. The sealing material used for the low-pressure transfer molding is required to be thermosetting, and an epoxy resin or a silicone resin is used. In this embodiment, an epoxy resin that is generally used as a sealing material is used. Specifically, a mixture of a phenol novolac resin curing agent and a triphenylphosphine curing accelerator mixed with an orthocresol novolac type epoxy resin is used as the sealing material. Then, the lead frame 20 to which the semiconductor chip 30 is bonded is placed in a mold, and low-pressure transfer press molding is performed at a temperature of 175 ° C. for 90 seconds. Thereafter, the sealing material is cured for 5 hours at a temperature of 175 ° C., and the package 33 is formed.

なお、本実施形態では、上述したように半導体チップ30の封止に低圧トランスファー形成法を用いているが、ポッティング法、ディッピング法、キャスティング法又は含浸法により半導体チップ30を封止してもよい。   In the present embodiment, as described above, the low-pressure transfer formation method is used for sealing the semiconductor chip 30, but the semiconductor chip 30 may be sealed by a potting method, a dipping method, a casting method, or an impregnation method. .

次いで、レジンカットパンチを用いてパッケージ33とタイバー25との間に付着した樹脂を除去し、タイバーカットパンチを用いてタイバー25をカットする。また、リードカットパンチを用いてリード24を枠体21から切り離す。このようにして各リード24をそれぞれ電気的に分離した後、曲げパンチを用いてリード24を所定の形状(クランク状)に折り曲げる。このようにして、図2に示す構造の本実施形態の半導体装置が完成する。   Next, the resin adhered between the package 33 and the tie bar 25 is removed using a resin cut punch, and the tie bar 25 is cut using a tie bar cut punch. Further, the lead 24 is separated from the frame body 21 using a lead cut punch. After each lead 24 is electrically separated in this way, the lead 24 is bent into a predetermined shape (crank shape) using a bending punch. In this way, the semiconductor device of the present embodiment having the structure shown in FIG. 2 is completed.

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.

(付記1)半導体チップと、
前記半導体チップを封止する封止材により構成されたパッケージと、
一端側が前記半導体チップに電気的に接続され、他端側が前記パッケージの外側に突出した複数本のリードと、
前記封止材よりも弾性率が低い材料により形成され、前記パッケージの縁部において前記リードと前記封止材との間に介在し前記パッケージの表面に露出した応力緩和層と
を有することを特徴とする半導体装置。
(Appendix 1) a semiconductor chip;
A package made of a sealing material for sealing the semiconductor chip;
A plurality of leads having one end side electrically connected to the semiconductor chip and the other end protruding to the outside of the package;
A stress relaxation layer that is formed of a material having a lower elastic modulus than that of the sealing material and is interposed between the lead and the sealing material at an edge of the package and exposed on the surface of the package. A semiconductor device.

(付記2)前記応力緩和層が、ポリアミドイミド、シリコーン樹脂ゲル、シリコーン樹脂エラストマ、アクリルゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、可撓化剤変性低弾性エポキシ樹脂及び低弾性ウレタン樹脂からなる群から選択されたいずれか1種の材料により形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Supplementary Note 2) The stress relaxation layer is selected from the group consisting of polyamideimide, silicone resin gel, silicone resin elastomer, acrylic rubber, butadiene rubber, urethane rubber, flexibilizer-modified low elastic epoxy resin, and low elastic urethane resin. 2. The semiconductor device according to appendix 1, wherein the semiconductor device is formed of any one of the materials.

(付記3)前記応力緩和層の弾性率が100MPa以下であることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Supplementary note 3) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein an elastic modulus of the stress relaxation layer is 100 MPa or less.

(付記4)前記封止材がエポキシ樹脂を主成分とすることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Additional remark 4) The semiconductor device of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned sealing material having an epoxy resin as a main component.

(付記5)前記半導体チップと前記リードとが金属細線を介して電気的に接続されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Supplementary note 5) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein the semiconductor chip and the lead are electrically connected through a thin metal wire.

(付記6)リードフレームのインナーリード及びアウターリードのうち前記インナーリードの前記アウターリード側の部分を応力緩和層で被覆する工程と、
前記リードフレームのインナーリードと半導体チップとを電気的に接続する工程と、
前記半導体チップを前記応力緩和層よりも弾性率が高い封止材で封止するとともに、前記インナーリードのうち前記応力緩和層で被覆された部分から前記半導体チップ側の部分を封止材で埋め込む工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 6) A step of coating a portion of the inner lead on the outer lead side of the inner lead and outer lead of the lead frame with a stress relaxation layer;
Electrically connecting the inner lead of the lead frame and the semiconductor chip;
The semiconductor chip is sealed with a sealing material having a higher elastic modulus than the stress relaxation layer, and a portion of the inner lead on the semiconductor chip side is embedded with a sealing material from a portion covered with the stress relaxation layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:

(付記7)前記封止材による前記半導体チップの封止は、トランスファー成形装置を用いて行うことを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。   (Additional remark 7) Sealing of the said semiconductor chip with the said sealing material is performed using a transfer molding apparatus, The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 6 characterized by the above-mentioned.

(付記8)前記リードフレームは、前記半導体チップを搭載するダイパッドを有することを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。   (Additional remark 8) The said lead frame has a die pad which mounts the said semiconductor chip, The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 6 characterized by the above-mentioned.

図1は、従来の半導体装置の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional semiconductor device. 図2は、本発明の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a modification of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. 図4は、本発明に実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その1)であり、リードフレームの平面図を示している。FIG. 4 is a diagram (part 1) illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and is a plan view of the lead frame. 図5は、本発明に実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その2)であり、応力緩和層となる低弾性樹脂の塗布領域を示している。FIG. 5 is a diagram (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and illustrates an application region of a low elastic resin serving as a stress relaxation layer. 図6は、本発明に実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その3)であり、半導体チップを搭載したリードフレームを示している。FIG. 6 is a view (No. 3) showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the invention, and shows a lead frame on which a semiconductor chip is mounted. 図7は、本発明に実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図(その4)であり、半導体チップを封止した状態を示している。FIG. 7 is a view (No. 4) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the invention, and shows a state in which the semiconductor chip is sealed.

符号の説明Explanation of symbols

11,30…半導体チップ、
13,23…ダイパッド、
14,24…リード、
15,31…金属細線、
16,33…パッケージ、
20…リードフレーム
21…枠体、
22…ダイパッド支持部、
24a…インナーリード、
24b…アウターリード、
25…タイバー、
27…応力緩和層。
11, 30 ... Semiconductor chip,
13, 23 ... Die pad,
14, 24 ... Lead,
15, 31 ... fine metal wire,
16, 33 ... package,
20 ... Lead frame 21 ... Frame,
22 ... Die pad support,
24a ... Inner lead,
24b ... Outer lead,
25 ... Tie bar,
27: Stress relaxation layer.

Claims (4)

半導体チップと、
前記半導体チップを封止する封止材により構成されたパッケージと、
一端側が前記半導体チップに電気的に接続され、他端側が前記パッケージの外側に突出した複数本のリードと、
前記封止材よりも弾性率が低い材料により形成され、前記パッケージの縁部において前記リードと前記封止材との間に介在し前記パッケージ外に露出した応力緩和層と
を有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor chip;
A package made of a sealing material for sealing the semiconductor chip;
A plurality of leads having one end side electrically connected to the semiconductor chip and the other end protruding to the outside of the package;
A stress relaxation layer that is formed of a material having a lower elastic modulus than the sealing material and is interposed between the lead and the sealing material at an edge of the package and exposed outside the package. Semiconductor device.
前記応力緩和層が、ポリアミドイミド、シリコーン樹脂ゲル、シリコーン樹脂エラストマ、アクリルゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、可撓化剤変性低弾性エポキシ樹脂及び低弾性ウレタン樹脂からなる群から選択されたいずれか1種の材料により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。   The stress relaxation layer is any one selected from the group consisting of polyamideimide, silicone resin gel, silicone resin elastomer, acrylic rubber, butadiene rubber, urethane rubber, flexibilizer-modified low elastic epoxy resin, and low elastic urethane resin. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is made of a seed material. リードフレームのインナーリード及びアウターリードのうち前記インナーリードの前記アウターリード側の部分を応力緩和層で被覆する工程と、
前記リードフレームのインナーリードと半導体チップとを電気的に接続する工程と、
前記半導体チップを前記応力緩和層よりも弾性率が高い封止材で封止するとともに、前記インナーリードのうち前記応力緩和層で被覆された部分から前記半導体チップ側の部分を封止材で埋め込む工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of covering a portion of the inner lead on the outer lead side of the inner lead and outer lead of the lead frame with a stress relaxation layer;
Electrically connecting the inner lead of the lead frame and the semiconductor chip;
The semiconductor chip is sealed with a sealing material having a higher elastic modulus than the stress relaxation layer, and a portion of the inner lead on the semiconductor chip side is embedded with a sealing material from a portion covered with the stress relaxation layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
前記封止材による前記半導体チップの封止は、トランスファー成形装置を用いて行うことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor chip is sealed with the sealing material using a transfer molding apparatus.
JP2006070193A 2006-03-15 2006-03-15 Semiconductor device and its manufacturing method Withdrawn JP2007250703A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006070193A JP2007250703A (en) 2006-03-15 2006-03-15 Semiconductor device and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006070193A JP2007250703A (en) 2006-03-15 2006-03-15 Semiconductor device and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007250703A true JP2007250703A (en) 2007-09-27

Family

ID=38594697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006070193A Withdrawn JP2007250703A (en) 2006-03-15 2006-03-15 Semiconductor device and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007250703A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205100A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Lg Innotek Co Ltd Light-emitting element package and illumination system equipped with the same
WO2012070261A1 (en) * 2010-11-25 2012-05-31 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP5946943B1 (en) * 2015-07-10 2016-07-06 アルス株式会社 Semiconductor package
CN111554650A (en) * 2019-02-12 2020-08-18 住友电工光电子器件创新株式会社 Semiconductor module and semiconductor device housing body
CN113745170A (en) * 2021-08-30 2021-12-03 西安微电子技术研究所 Metal casing lead structure capable of reducing glass cracks

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205100A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Lg Innotek Co Ltd Light-emitting element package and illumination system equipped with the same
US8309983B2 (en) 2010-03-25 2012-11-13 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device package and lighting system having the same
WO2012070261A1 (en) * 2010-11-25 2012-05-31 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US9082707B2 (en) 2010-11-25 2015-07-14 Mitsubshi Electric Corporation Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP5946943B1 (en) * 2015-07-10 2016-07-06 アルス株式会社 Semiconductor package
CN111554650A (en) * 2019-02-12 2020-08-18 住友电工光电子器件创新株式会社 Semiconductor module and semiconductor device housing body
CN111554650B (en) * 2019-02-12 2023-09-29 住友电工光电子器件创新株式会社 Semiconductor module and semiconductor device housing
CN113745170A (en) * 2021-08-30 2021-12-03 西安微电子技术研究所 Metal casing lead structure capable of reducing glass cracks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100551641B1 (en) A method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device
US7314820B2 (en) Carrier-free semiconductor package and fabrication method thereof
US7750443B2 (en) Semiconductor device package
KR100964833B1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7884453B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20110156252A1 (en) Semiconductor package having electrical connecting structures and fabrication method thereof
JP2006294701A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
US20120261176A1 (en) Circuit board structure and packaging structure comprising the circuit board structure
JP2007250703A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
US7943863B2 (en) Wiring substrate and manufacturing method thereof, and semiconductor device
US7994638B2 (en) Semiconductor chip and semiconductor device
JP5353153B2 (en) Mounting structure
JP2019057590A (en) Semiconductor element substrate, manufacturing method thereof, semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5428123B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100831481B1 (en) Semiconductor device and semiconductor package using the same, and circuit device
JP4942452B2 (en) Circuit equipment
JP2004289017A (en) Resin sealed semiconductor device
JP4728606B2 (en) Electronic equipment
JPH10189792A (en) Semiconductor package
JP2010118416A (en) Semiconductor device
KR101375175B1 (en) Lead frame, method of manufacturing the lead frame, semiconductor package using the same and method of manufacturing the semiconductor package
JP2010021389A (en) Method for manufacturing resin-molded type electronic component
KR100643333B1 (en) Light emitting diode package having a reflector cup by metal thin film and its manufacturing method
JP6923299B2 (en) Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices
JP2009032013A (en) Semiconductor device and manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20090602