JP2009231322A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置の製造技術に関し、特に半導体チップをリードフレームのチップ搭載領域に搭載し、半導体チップの端子とリードフレームのリードとを電気的に接続する半導体装置に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effectively applied to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted in a chip mounting region of a lead frame and the terminals of the semiconductor chip and leads of the lead frame are electrically connected. .
半導体チップをリードフレームのダイパッドに搭載し、半導体チップの端子とリードフレームのリードとを金線などのワイヤにより電気的に接続するリードフレームタイプの半導体装置がある。このリードフレームタイプの半導体装置では、リードとワイヤとの接合性を向上させるため、リード(インナリード)の先端領域の最表面に部分的にAg(銀)などのめっき層を形成する技術が用いられる(例えば、特許文献1、特許文献2あるいは特許文献3)。
There is a lead frame type semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a die pad of a lead frame, and a terminal of the semiconductor chip and a lead of the lead frame are electrically connected by a wire such as a gold wire. In this lead frame type semiconductor device, a technique of forming a plating layer of Ag (silver) or the like partially on the outermost surface of the tip region of the lead (inner lead) is used to improve the bondability between the lead and the wire. (For example,
また、リードフレームタイプの半導体装置には、吊りリードにより支持されるダイパッドの外形寸法を半導体チップの外形寸法よりも小さくすることにより、外形寸法の異なる半導体チップを共通のリードフレームで製造する技術がある(例えば特許文献4)。
ところで、上記したように、ワイヤを介して半導体チップの端子とリードとを電気的に接続する場合、ワイヤとリードとの接合性を向上させるために、リードにおけるワイヤの接合領域にめっき層を形成しておくことが有効である。また、半導体装置の高速化(信号処理の高速化)を考慮した場合、ワイヤの長さをできるだけ短く形成することが望ましい。そこで、めっき層はリード(インナリード)の先端(ダイパッド側)の領域に形成することが好ましい。インナリードの先端領域に部分的にめっき層を形成する部分めっきは、リードフレームにめっき層を形成する領域以外の部分を覆うようにマスクを当接させて行う。すなわち、めっき層を形成する箇所のみ、マスクの開口部を合わせる。マスクを当接させた状態でめっきを行うと、マスクから露出した部分に選択的にめっき層を形成することができる。 By the way, as described above, when electrically connecting the terminal of the semiconductor chip and the lead via the wire, a plating layer is formed in the bonding region of the wire in the lead in order to improve the bondability between the wire and the lead. It is effective to keep it. In consideration of speeding up of the semiconductor device (speeding up of signal processing), it is desirable to form the wire as short as possible. Therefore, the plating layer is preferably formed in the region of the tip (inner lead side) of the lead (inner lead). Partial plating in which a plating layer is partially formed in the tip region of the inner lead is performed by bringing a mask into contact with the lead frame so as to cover a portion other than the region where the plating layer is formed. That is, the opening of the mask is matched only at the place where the plating layer is formed. When plating is performed in a state where the mask is in contact, a plating layer can be selectively formed on a portion exposed from the mask.
しかし、マスクの加工精度や位置合わせ精度などの問題からインナリードの先端領域だけに局所的にめっき層を形成することは難しい。特に近年、半導体装置に対する小型化および高機能化の要求に応えるため、外部接続端子であるリードは狭ピッチ多ピン化が進められている。このように、微細なインナリードが狭いピッチで多数配置される構造の半導体装置の製造工程において、インナリードの先端領域のみを露出させるマスクを当接させた場合、マスクの加工精度や位置合わせ精度に起因して、所定の位置にめっき層を形成できなくなる場合がある。このため、部分めっきでは、インナリードの先端領域よりも広い領域に相当する開口部をマスクに形成しておき、このようなマスクの開口部からインナリードにおけるめっき層を形成する領域を露出させてめっきを行う必要がある。 However, it is difficult to form a plating layer locally only in the tip region of the inner lead due to problems such as mask processing accuracy and alignment accuracy. In particular, in recent years, in order to meet the demand for miniaturization and high functionality of semiconductor devices, leads that are external connection terminals have been made to have a narrow pitch and multiple pins. As described above, in the manufacturing process of a semiconductor device having a structure in which a large number of fine inner leads are arranged at a narrow pitch, when a mask that exposes only the tip region of the inner lead is brought into contact, the mask processing accuracy and alignment accuracy Due to this, it may become impossible to form a plating layer at a predetermined position. For this reason, in partial plating, an opening corresponding to a region wider than the tip region of the inner lead is formed in the mask, and a region for forming the plating layer on the inner lead is exposed from the opening of such a mask. It is necessary to perform plating.
本発明者はインナリードのワイヤボンディング予定領域に部分めっきを行った半導体装置について検討した結果、以下の課題を見出した。 As a result of studying a semiconductor device in which partial plating is performed on a wire bonding scheduled region of an inner lead, the present inventor has found the following problems.
本願の比較例を説明するための拡大平面図である図26および図27を用いて説明すると、まず、マスク15に形成する開口部15aは、ワイヤを接合する領域のみに設ければよい。しかしながら、半導体装置の小型化に伴い、複数のインナリード16aのそれぞれの幅は細くなる傾向である。これにより、各インナリード16aの先端領域に相当する複数の開口部15aを、マスク15にそれぞれ形成することは、加工精度の問題を理由に、困難である。そのため、マスク15に形成する開口部15aは、複数のインナリード16aの先端部をまとめて開口するように形成することが有効である。このとき、半導体チップを支持するダイパッド16bの領域にめっき層を形成させない場合、ダイパッド16bの領域もマスクで覆う必要がある。そのため、ダイパッド16bを覆う部分を支持するために、図26に示すように、リードフレーム16の吊りリード16cに相当する部分にもマスクが形成されている。
26 and 27, which are enlarged plan views for explaining a comparative example of the present application, first, the opening 15a formed in the
しかしながら、上記したように、半導体装置の小型化により、吊りリード16cの幅も細くなる傾向がある。これにより、マスク15の吊りリード部をリードフレーム16の吊りリード16cに重ねようとしても、位置合わせ精度の問題から、リードフレーム16の吊りリード16cを確実にマスク15の吊りリード部で覆うことが困難となる。
However, as described above, there is a tendency that the width of the
この結果、マスク15の開口部15aを介してめっき層17a、17b(図27参照)をリードフレーム16に形成した場合、吊りリード16cにもめっき層17bが形成される。また、ワイヤボンディング予定領域よりも広い領域をマスクから露出させてめっきを行う場合、図27に示すように、吊りリード16cに形成されるめっき層17bは、インナリード16aの先端部よりもダイパッド16bに近い位置まで形成される。これにより、後の工程で半導体チップを搭載する際、吊りリード16cにおいてめっき層17bを形成した領域と半導体チップの搭載領域が重なる場合、めっき層17bと半導体チップが接触して半導体チップに割れや欠けなどの欠陥が発生することが、本発明者の検討により明らかとなった。
As a result, when the
特に、上記特許文献4に記載されるように、ダイパッドの外形寸法を半導体チップの外形寸法よりも小さくする場合には、吊りリードにも半導体チップが搭載されることとなる。このため、吊りリードの一部にめっき層が形成され、該めっき層の一部と重なるように半導体チップを配置した場合、めっき層と半導体チップが接触して半導体チップに割れや欠けが発生する可能性が高くなる。
In particular, as described in
また、上記特許文献3に記載される、吊りリード上のめっき層を潰して薄くする方法によれば、ダイボンディング時に、半導体チップとめっき層との接触を防止することができるとされている。しかし、この場合であっても、ダイパッドの半導体チップ搭載面とめっき層の表面との間に高低差が生じる場合には、半導体チップとめっき層とが接触してしまうので、半導体チップに割れや欠けなどの欠陥が発生する可能性がある。また、吊りリード上のめっき層を潰す工程を追加する必要があるので、製造効率の低下という新たな課題が生じる。
Further, according to the method described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リードフレームタイプの半導体装置において、半導体チップの割れや欠けなどの欠陥の発生を防止することができる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of preventing the occurrence of defects such as cracks and chipping of a semiconductor chip in a lead frame type semiconductor device. is there.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明の一つの実施の形態における半導体装置の製造方法は、接合される予定の半導体チップよりも小さい外形寸法であるダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に配置される複数のリードと、前記複数のリードの間にそれぞれ配置され、前記ダイパッドを支持する複数の吊りリードとを有し、前記複数のリードおよび前記複数の吊りリードのそれぞれ一部にめっき層が形成されたリードフレームを準備する工程を有している。また前記ダイパッドに半導体素子および複数の端子が形成された主面と前記主面の反対側に位置する裏面とを有する前記半導体チップを接合する工程と、前記半導体チップの複数の端子と前記複数のリードとを導電性部材を介してそれぞれ電気的に接続する工程とを有している。ここで、前記複数の端子と前記複数のリードとを電気的に接続する工程は、前記めっき層と前記導電性部材とを接合する工程を含んでいる。また、前記複数の吊りリードのめっき層が形成される第1領域の内側の先端は、前記半導体チップを前記ダイパッドと接合する工程において前記半導体チップが配置されるチップ配置領域よりも外側に配置するものである。 That is, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a die pad having an outer dimension smaller than a semiconductor chip to be bonded, a plurality of leads arranged around the die pad, and the plurality of leads. A plurality of suspension leads disposed between the leads and supporting the die pad, and preparing a lead frame in which a plating layer is formed on each of the plurality of leads and the plurality of suspension leads. have. A step of bonding the semiconductor chip having a main surface on which the semiconductor element and a plurality of terminals are formed on the die pad; and a back surface located on the opposite side of the main surface; a plurality of terminals of the semiconductor chip; And electrically connecting the leads to each other through a conductive member. Here, the step of electrically connecting the plurality of terminals and the plurality of leads includes a step of bonding the plating layer and the conductive member. In addition, the inner tip of the first region where the plating layers of the plurality of suspension leads are formed is placed outside the chip placement region where the semiconductor chip is placed in the step of joining the semiconductor chip to the die pad. Is.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、半導体チップの割れや欠けなどの欠陥の発生を防止することができる。 That is, it is possible to prevent the occurrence of defects such as cracks and chips in the semiconductor chip.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges. Also, components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted as much as possible. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
<半導体装置の構造>
図1は、本実施の形態1の半導体装置の内部構造の一例を示す要部平面図、図2、図3はそれぞれ図1に示すA−A線、B−B線に沿った要部断面図である。また、図4は図1に示す半導体装置のめっき層周辺の要部拡大平面図、図5は図3に示す半導体装置のめっき層周辺の要部拡大断面図である。なお、図4および図5では、見易さのため図1〜図3に示す封止体は図示を省略している。
(Embodiment 1)
<Structure of semiconductor device>
1 is a main part plan view showing an example of the internal structure of the semiconductor device according to the first embodiment. FIGS. 2 and 3 are main part cross-sectional views taken along lines AA and BB shown in FIG. 1, respectively. FIG. 4 is an enlarged plan view of the main part around the plating layer of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part around the plating layer of the semiconductor device shown in FIG. 4 and 5, illustration of the sealing body shown in FIGS. 1 to 3 is omitted for ease of viewing.
図1〜図5に示す本実施の形態1の半導体装置は、複数の半導体チップが樹脂製の封止体4の内部に埋め込まれた半導体パッケージであり、ここでは、封止体4の4つの側面からそれぞれ突出する複数のアウタリード5bがガルウィング状に形成されたQFP(Quad Flat Package)1を一例として取り上げて説明する。
The semiconductor device of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 is a semiconductor package in which a plurality of semiconductor chips are embedded in a
なお、図1では、見易くするために半導体チップの端子(パッド)の数およびリードの数を少なくして示しているが、例えば、リード(ピン)の数が200本以上の多ピンタイプのQFPに適用しても良い。 In FIG. 1, the number of terminals (pads) and the number of leads of the semiconductor chip are reduced for easy viewing. For example, a multi-pin type QFP having 200 or more leads (pins) is shown. You may apply to.
QFP(半導体装置)1は、主面2aに半導体素子および複数のパッド(端子)2cが形成されたチップ(半導体チップ)2を有している。チップ2は封止体4により樹脂封止されている。このチップ2の主面2aに形成される半導体素子は、例えばトランジスタなどの素子であり、複数の半導体素子が集積回路を構成している。
The QFP (semiconductor device) 1 has a chip (semiconductor chip) 2 in which a semiconductor element and a plurality of pads (terminals) 2c are formed on a
チップ2は、チップ2の裏面2bの外形寸法よりも小さい外形寸法を有するダイパッド(チップ搭載部)5cに接合(搭載)されている。このダイパッド5cは、例えば図1に示すように略円形の外形形状を有し、QFP1の外側に放射状に延びるように配置される複数(図1では4本)の吊りリード5dに支持されている。
The
ダイパッド5cは、チップ2の裏面2bの外形寸法よりも小さい外形寸法となっているので、チップ2の外周はダイパッド5cの外形からはみ出ししている。このため、チップ2の裏面2bにおいて、ダイパッド5cと対向する領域は、例えば、銀(Ag)ペーストなどの接着剤3を介してダイパッド5cに接着されているが、このはみ出した部分は、封止体4の樹脂と密着している。
Since the
ダイパッド5cの外形寸法をチップ2の裏面2bの外形寸法よりも小さくすることにより、チップ2の裏面2bと封止体4の樹脂とが密着する面積を広くすることが出来るので、QFP1におけるリフロークラックの発生を防ぐことができる。また、例えば図1に示すチップ2よりも小さい外形寸法のチップ2を搭載する場合でも、ダイパッド5cの外形寸法を変更することなく搭載することができる。つまり、外形寸法の異なるチップ2を共通のリードフレームで製造することができるので、リードフレームの標準化を図ることができる。
By making the outer dimension of the
また、ダイパッド5cの周囲には、複数のリードである複数のインナリード5aが4方向に延在するように配置されている。インナリード5aは封止体4の4つの側面からそれぞれ突出する複数のアウタリード5bとそれぞれ一体に形成されている。封止体4の側面から突出する複数のアウタリード5bはQFP1の外部接続端子となっている。
A plurality of
ダイパッド5cを支持する複数の吊りリード5dは、インナリード5aが延在する4方向のうち、交差する2方向の間にそれぞれ配置されている。また、複数の吊りリード5dは、複数の吊りリード5dのそれぞれの端部(一端部)がダイパッド5cと連結するように、一体に形成されている。また、この端部と反対側の端部(他端部)は、封止体4の外縁部側に位置している。
The plurality of suspension leads 5d that support the
インナリード5a、アウタリード5b、ダイパッド5c、および吊りリード5dはそれぞれQFP1の製造に用いるリードフレームの一部を構成し、個片化される前はそれぞれ一体に形成されている。
The
また、チップ2のパッド2cは、それぞれワイヤ(導電性部材)6を介してインナリード5aと電気的に接続されている。ワイヤ6とインナリード5aとの接合部には、それぞれ、めっき層5eが形成され、ワイヤ6はめっき層5eと接合されている。
The
このめっき層5eはワイヤ6とインナリード5aとの接合性(電気的接合性および機械的接合性)を向上させるために形成される。ワイヤ6を構成する材料には、一般に金(Au)などの貴金属が用いられるため、めっき層の最表面層には、金などの貴金属との接合性が良好な貴金属が用いられる。例えば、インナリード5aの基材が42アロイなど鉄(Fe)系の合金である場合には、インナリード5aのワイヤ6を接合する側の表面に銅(Cu)と銀を順に積層させためっき層5eとすることができる。また、インナリード5aの基材が銅合金である場合には、インナリード5aのワイヤ6を接合する側の表面に純銅と銀を順に積層させためっき層5eとすることができる。
The
また、めっき層5eはインナリード5aの先端領域に形成される。これは、インナリード5aとワイヤ6との接合部をチップ2のパッド2cに近づけることにより、ワイヤ6の経路長を短くして、高価な材料である金の使用量を最小限に抑えるためである。同様に、めっき層5eにも銀などの高価な貴金属が用いられるため、めっき層5eはリードフレーム全体ではなくインナリード5aの一部(先端部)に形成されている。
The
ここで、めっき層5eはインナリード5aの一部に加えて、吊りリード5dの一部にも形成されている。吊りリード5dに形成されるめっき層5eは、図4および図5に示すように第1領域5fに形成されている。この吊りリード5dに形成されるめっき層5eは、後述するめっき層形成工程により形成されるものであるが、この詳細については、QFP1の製造方法を説明する際に説明する。また、第1領域5fの内側の先端は図4および図5に示すようにチップ2が配置されるチップ配置領域5gよりも外側となるように配置されている。QFP1は、このように第1領域5fの内側の先端をチップ配置領域5gよりも外側とすることにより、チップ2とめっき層5eとが重なることを防止することで、チップ2とめっき層5eとの接触を阻止して、チップ2の割れや欠けなどの欠陥の発生を防止するものであるが、この詳細についてもQFP1の製造方法を説明する際に説明する。
Here, the
<半導体装置の製造方法>
次に図1〜図5に示すQFP1の製造方法およびQFP1の詳細な構造について説明する。本実施の形態1のQFP1は以下のようにして得られる。図6は本実施の形態1の半導体装置の製造に用いるリードフレームの半導体装置1個分に対応する部分を拡大して示す要部拡大平面図、図7は本実施の形態1の半導体装置の製造に用いるリードフレームに部分めっき用のマスクを配置した状態を示す要部拡大平面図、図8および図9はそれぞれ図7に示すC−C線、D−D線に沿った要部拡大断面図である。また、図10および図11はそれぞれ図6に示すE−E線、F−F線に沿った要部拡大断面図、図12は図6に示すリードフレームのめっき層周辺を拡大して示す要部拡大断面図である。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Next, a manufacturing method of
(a)まず、図6に示すリードフレーム5を準備する。本工程で用意するリードフレーム5は、図6に示す半導体装置1個分に対応する単位リードフレーム(以下単にリードフレームと呼ぶ)が、リードフレーム5の支持枠(図示は省略)によって、平面的に複数個連結されたものを用いることができる。また、リードフレーム5に形成されたインナリード5a、アウタリード5b(図1参照)、ダイパッド5c、吊りリード5dは一体に形成され、リードフレームの支持枠などを介してそれぞれ連結されている。
(A) First, the
図6に示すリードフレーム5は例えば、以下のようにして得られる。まず、鉄系(例えば42アロイなど)、あるいは銅系(例えば、銅合金、あるいは銅の表面にNiなどのめっき層を形成したものなど)の薄板を用意してエッチング加工、あるいはプレス加工により所定のパターンでインナリード5a、アウタリード5b(図1参照)、ダイパッド5c、吊りリード5dなどを形成する。なお、インナリード5aの数が比較的多いリードフレームの場合、各インナリード5aの幅が狭くなるので、インナリード5aの先端を繋げた状態で以下に説明するめっき層形成工程を行い、その後各インナリード5aを繋げている連結部分をパンチなどで切断する場合もある。
For example, the
次に、めっき層形成工程としてインナリード5aおよび吊りリード5dのそれぞれ一部にワイヤ6を接合するためのめっき層を形成する。本工程では、リードフレーム5の非めっき領域(めっき層5eを形成しない領域)にめっきマスク7を配置してこれを当接させる。めっきマスク7は、リードフレーム5(図6参照)の裏面側を覆う裏面被覆部7a、リードフレーム5の表面側であってインナリード5aよりも内側を覆う内側被覆部7b、およびリードフレーム5の表面側であって第1領域5fよりも外側を覆う外側被覆部7cとを有している。この内側被覆部7bは例えば、図6に示すように内側被覆部7bの外側に配置された連結部7dにより外側被覆部7cと連結され、これに支持されている。
Next, as a plating layer forming step, a plating layer for joining the
このリードフレーム5の裏面側に裏面被覆部7aを、表面側に内側被覆部7bおよび外側被覆部7cを当接させると、めっき層形成予定領域である第1領域5fに開口部7eが形成される。本工程では、この開口部7e内にめっき液を導入し、例えば電界めっきの場合には電力を供給することによってめっき層5eを形成する。なお、連結部7dは、図9に示すように吊りリード5dと間隔を開けて配置されているので、めっき液は連結部7dと吊りリード5dとの間に浸入し、吊りリード5dにもめっき層5eが形成される。
When the back
めっきマスク7は、例えばシリコンゴムなどの弾性体で構成されているため、めっきマスク7はリードフレーム5を構成する各部材に沿って変形する。したがって、図8に示すようにインナリード5aが配置されていない領域では内側被覆部7bと裏面被覆部7aが密着するので、開口部7e内以外の領域にめっき液が漏れることを防止ないしは抑制することができる。
Since the
ここで、めっきマスク7を配置する際に位置ずれが発生し、めっきマスク7がインナリード5aのめっき層5eを形成する予定領域を覆った場合、所定の位置にめっき層5eが形成されなくなるため、後述するワイヤボンディング工程でワイヤ6(図1参照)とインナリード5aとの接合不良が発生する原因となる。このため内側被覆部7bの外形寸法を小さくして開口部7eの幅を広くとり、広範囲にめっき層5eを形成する方法が一般に行われている。
Here, when the
しかし、開口部7eの幅を広くとると、吊りリード5dに形成されるめっき層5eの長さが長くなるため、後述するダイボンディング工程でチップ2とめっき層5eとが重なる場合がある。チップ2とめっき層5eが重なると、チップ2とめっき層5eとが接触してチップ2の破損の原因となる。
However, if the width of the
そこで、本実施の形態1では内側被覆部7bの外形寸法を大きくとり、内側被覆部7bの外縁が複数のインナリード5aの先端部が形成するリード配列ライン5hよりも僅かに内側に配置した。これにより、第1領域5fの内側の先端を図4および図5に示すチップ2が配置されるチップ配置領域5gよりも外側になるように配置することができる。
Therefore, in the first embodiment, the outer dimension of the
また、位置合わせの精度を向上させるため、隣り合うインナリード5aの先端部が直線状に並ぶように配置した。これにより内側被覆部7bの外縁部の加工が容易に行えるため、加工精度が向上する。この結果位置合わせ精度が向上する。また、図9に示すように内側被覆部7bと外側被覆部7cとを連結することにより個別に位置合わせを行う必要がなくなるため、位置合わせの精度を向上させることができる。
Further, in order to improve the alignment accuracy, the tips of adjacent
次に、オフセット工程として図10および図11に示すようにダイパッド5cの平面の位置をインナリード5aの平面位置からオフセット(図10および図11ではダウンセットの例を示しているがアップセットでも良い)する。本工程では、図10に示すようにめっき層5eを形成した後、吊りリード5dを屈曲させることによりダイパッド5cの平面位置をインナリード5a(図11参照)の平面位置と異なる位置にオフセットする。オフセットの方法としては例えば、ポンチとダイを用いて吊りリード5dの所定の位置に曲げ加工を施すことにより行うことができる。
Next, as shown in FIGS. 10 and 11, as the offset process, the plane position of the
吊りリード5dを屈曲させる位置、すなわち屈曲部5iは図10に示すように第1領域5fの内側の先端よりも外に配置されている。つまり、本工程では第1領域5fの内側の先端よりも外を屈曲させる。これにより、めっき層5eの内側の先端は外方向に引っ張られる。この結果、図12に示すように第1領域5fの内側の先端は、インナリード5aの内側の先端部が形成するリード配列ライン5hの延長線と吊りリード5dとの交点5kと重なる位置、または交点5kよりも外側に配置されることとなる。
The position where the
本実施の形態1では、図1に示すようにチップ2をチップ2の裏面2bの外形寸法よりも小さい外形寸法を有するダイパッド(チップ搭載部)5cに接合することにより、リードフレームの標準化を図るので、チップ2は吊りリード5d上にも配置される。しかし、チップ2が配置されるチップ配置領域5gは理論上の最大値でも図12に示すリード配列ライン5hよりは内側になる。インナリード5aとチップ2とが当接しないようにするためである。したがって、第1領域5fの内側の先端を、リード配列ライン5hの延長線と吊りリードとの交点5kと重なる位置、または交点5kよりも外側に配置することにより、第1領域5fを図4および図5に示すチップ配置領域5gよりも外側に確実に配置することができる。
In the first embodiment, the lead frame is standardized by bonding the
オフセット工程が終わると、図6に示すように、ダイパッド5cの平面上の位置がインナリード5aの平面位置からオフセットされた状態のリードフレーム5が得られる。
When the offset process is completed, as shown in FIG. 6, the
(b)次に図13に示すチップ2を準備して、ダイパッド5cにチップ2を接合(搭載)する(ダイボンディング工程)。
(B) Next, the
図13は図6に示すリードフレームのダイパッドに半導体チップを接合するための接着剤ペーストを塗布した状態を示す要部拡大平面図、図14は図13に示すG−G線に沿った断面であって接着剤ペーストを塗布する状態を示す要部拡大断面図である。また、図15は図13に示すダイパッドに半導体チップ搭載した状態を示す要部拡大平面図、図16および図17はそれぞれ図15に示すH−H線、J−J線に沿った断面であってダイパッドに半導体チップをボンディング治具を用いて押し付ける状態を示す要部拡大断面図である。また、図18は図16および図17に示すボンディング治具のチップ吸着部分の要部拡大斜視図である。また、図25は本実施の形態1の比較例である半導体装置のダイパッドに半導体チップをボンディング治具を用いて押し付ける状態を示す要部拡大断面図である。 13 is an enlarged plan view of a main part showing a state in which an adhesive paste for bonding a semiconductor chip is applied to the die pad of the lead frame shown in FIG. 6, and FIG. 14 is a cross section taken along the line GG shown in FIG. It is a principal part expanded sectional view which shows the state which apply | coats an adhesive paste. 15 is an enlarged plan view of a main part showing a state in which a semiconductor chip is mounted on the die pad shown in FIG. 13, and FIGS. 16 and 17 are cross sections taken along lines HH and JJ, respectively, shown in FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state in which a semiconductor chip is pressed against a die pad using a bonding jig. FIG. 18 is an enlarged perspective view of the main part of the chip suction portion of the bonding jig shown in FIGS. 16 and 17. FIG. 25 is an essential part enlarged cross-sectional view showing a state in which a semiconductor chip is pressed against a die pad of a semiconductor device, which is a comparative example of the first embodiment, using a bonding jig.
本工程では、まず、銀ペーストなどの接着剤ペースト3aをダイパッド5c上に塗布する。塗布には例えば図14に示すような先端に吐出ノズルのついたディスペンサ8を用いることができる。接着剤ペースト3aは粘性を有するペーストであり、チップ2をダイパッド5cに押し付けるとダイパッド5cの表面に広がるので、図13に示すように複数の箇所に点付けすれば良い。
In this step, first, an
次に、図15に示すようにチップ2をダイパッド5c上に配置して押し付ける。チップ2をダイパッドの所定の位置に搬送し、これをダイパッド5cに押し付けるボンディング治具には種々のボンディング治具を用いることができるが、例えば図17に示すコレット9を用いることができる。図17に示すコレット9はチップ2(図16参照)を吸着保持する吸着保持具であって、角錐コレットと呼ばれるものである。コレット9の吸着面は凹状となっており、吸着面には4面のテーパ面9aを有している。また、吸着面には吸気口9bが形成されており、吸気口9bから吸気することにより、チップ2の主面2aに形成されたパッド2cに触れることなくチップ2を保持あるいはダイパッド5c(図16参照)することができる。
Next, as shown in FIG. 15, the
ここで、図25に示すように第1領域5fの先端がチップ配置領域5gよりも内側に配置されている場合、チップ2の裏面2bとめっき層5mとが重なることとなる。この状態でコレット9によりチップ2を押し付けるとコレット9からの押圧はチップ2の裏面2bのめっき層5mと重なる部分、すなわちチップ2の各角部に集中して伝達されることとなる。このため、特にチップ2の角部に割れや欠けなどの欠陥が発生することを本発明者は見出した。
Here, as shown in FIG. 25, when the tip of the
本実施の形態1では、図17に示すように第1領域5fの先端がチップ配置領域5gよりも外側に配置されているので、チップ2の裏面2bとめっき層5mとが重ならない。したがってコレット9で押し付けた場合であってもコレット9からの押圧は、チップ2全体に均等に伝達されることとなり、チップ2の割れや欠けなどの欠陥の発生を防止することができる。また、本実施の形態1では、第1領域5fの先端がチップ配置領域5gよりも外側に配置することにより、チップ2の裏面2bとめっき層5mとの接触を防止するので、新たな工程を追加する必要がない。
In the first embodiment, as shown in FIG. 17, since the tip of the
チップ2をダイパッド5cに押し付けた後、接着剤ペースト3aを加熱して硬化させる。接着剤ペースト3aが硬化すると、図2あるいは図3に示す接着剤3となり、チップ2の接合が完了する。
After pressing the
(c)次にワイヤボンディング工程としてチップ2と複数のリードであるインナリード5aのそれぞれを電気的に接続する。
(C) Next, as a wire bonding step, the
図19は図15に示すリードフレームに搭載されたチップとインナリードとの間を電気的に接続した状態を示す要部拡大平面図、図20は、図19に示すK−K線に沿った要部拡大断面図である。 19 is an enlarged plan view of a main part showing a state where the chip mounted on the lead frame shown in FIG. 15 and the inner lead are electrically connected, and FIG. 20 is taken along the line KK shown in FIG. It is a principal part expanded sectional view.
本工程では、まず、チップ2が接合されたリードフレーム5をワイヤボンディングステージ10上に戴置する。また、ワイヤボンディング中のインナリード5aの位置を固定するため、押さえ治具11により各インナリード5aをワイヤボンディングステージ10に押し付ける。なお、押さえ治具11を配置する位置はワイヤボンディング位置であるめっき層5eの近傍に配置することが好ましい。
In this step, first, the
次に、ワイヤ6を介してパッド2cとめっき層5eとを電気的に接続する。これにより、チップ2とインナリード5aとは電気的に接続される。図20では、第1ボンドとしてまずワイヤ6とパッド2cを接合し、次に第2ボンドとしてワイヤ6とめっき層5eとを接合する例を示しているが、ワイヤボンディングの順序はこれに限定されない。
Next, the
(d)次に、リードフレーム5に接合されたチップ2を封止体4により樹脂封止する。図21は図19に示すチップを封止体で樹脂封止した後の状態を示す要部拡大平面図である。
(D) Next, the
本工程では、例えば、単位リードフレーム(半導体装置1個分に相当するリードフレーム)毎にキャビティが形成された金型(上金型と下金型)とでリードフレーム5を挟み込み、該キャビティ内に封止樹脂を注入、硬化させる。封止樹脂が硬化した後、金型を取り外すと、図21に示す半導体装置1個分に相当する単位リードフレーム毎に封止体4が形成され、該封止体4の側面からアウタリード5bが導出された状態となる。
In this step, for example, the
(e)次に、図21に示す各アウタリード5bを接続するダムバー(各アウトリード5bの連結部)を切断するとともに、アウタリード5bをガルウィング状に成形することにより図1〜図5に示すQFP1が得られる。
(E) Next, the dam bar (the connecting portion of each outlead 5b) connecting the outer leads 5b shown in FIG. 21 is cut, and the outer leads 5b are formed into a gull wing shape, whereby the
(実施の形態2)
図22は本実施の形態2の半導体装置の内部構造を示す要部拡大平面図、図23および図24は、図22に示す半導体装置の製造に用いるリードフレームにめっき層を形成するためのマスクを当接させた状態を示す要部拡大断面図である。なお、図23および図24は、前記実施の形態1の図8で説明した断面図に対応した領域の断面図である。また、本実施の形態2で説明するQFP20の構造はめっき層5eを形成する位置を除き、前記実施の形態1で説明したQFP1と同様である。したがって重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 22 is an enlarged plan view of the main part showing the internal structure of the semiconductor device of the second embodiment, and FIGS. 23 and 24 are masks for forming a plating layer on the lead frame used for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. It is a principal part expanded sectional view which shows the state which made it contact | abut. 23 and 24 are cross-sectional views of the region corresponding to the cross-sectional view described in FIG. 8 of the first embodiment. The structure of the
本実施の形態2のQFP20と前記実施の形態1で説明したQFP1との相違点はめっき層5eを形成する位置である。QFP20はインナリード5aの先端部にはめっき層5eが形成されておらず、その外側に形成されている。すなわち、インナリード5aの先端部にはめっき層5eが形成されていない。
The difference between the
めっき層5eは前記実施の形態1で説明したように、ワイヤ6とインナリード5aとの接合性(電気的接合性および機械的接合性)を向上させるために形成される。また、ワイヤ6の経路長を短くして、高価な材料である金の使用量を最小限に抑えるためには、インナリード5aの先端部周辺に形成することが好ましい。
As described in the first embodiment, the
しかし、ワイヤボンディング工程においてワイヤ6(図20参照)をインナリード5aの先端部に接合させることは出来ないので、結果的に、先端部にめっき層が形成されていなくてもワイヤ6の経路長は大きくは変わらない。
However, since the wire 6 (see FIG. 20) cannot be bonded to the tip of the
一方、めっき層工程においては、インナリード5aの先端部にめっき層5eを形成しないので、図23に示すように、インナリード5aの先端部を覆うようにめっきマスク7(内側被覆部7b)を当接させることとなる。したがって、前記実施の形態1で説明したようにめっきマスク7を内側被覆部7bの外縁が複数のインナリード5aの先端部が形成するリード配列ライン5hよりも僅かに内側に配置する方法と比較して容易に位置合わせをすることができる。
On the other hand, in the plating layer process, since the
また、仮に、めっきマスク7の加工精度、あるいは位置合わせ精度の関係で、図24に示すようにめっきマスク7(内側被覆部7b)がインナリード5aの先端面に当接する状態となった場合であってもワイヤボンディング工程では、問題なくワイヤ6(図20参照)をめっき層5eと接合することができる。
Further, if the plating mask 7 (
このように本実施の形態2によれば、前記実施の形態1で説明した効果に加えてめっきマスク7の位置合わせを容易に行うことができる。
Thus, according to the second embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the positioning of the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、実施の形態1および実施の形態2では半導体装置の例としてQFPについて説明した。しかし、実施の形態1、2で説明した技術は、インナリードのワイヤと接合する領域にめっき層を形成するものであって、半導体チップよりも小さい外形寸法を有するダイパッドを有する半導体装置に広く適用することができる。特に、QFN(Quad Flat Non−leaded package)など、インナリードがダイパッドの周囲に4方向に延在する半導体装置に適用すると大きな効果を得ることができる。 For example, in the first and second embodiments, QFP has been described as an example of a semiconductor device. However, the techniques described in the first and second embodiments form a plating layer in a region to be joined to the inner lead wire, and are widely applied to semiconductor devices having a die pad having a smaller outer dimension than a semiconductor chip. can do. In particular, when applied to a semiconductor device in which inner leads extend in four directions around a die pad, such as a QFN (Quad Flat Non-leaded package), a great effect can be obtained.
本発明は、QFP、QFNなどの半導体装置に利用可能である。 The present invention is applicable to semiconductor devices such as QFP and QFN.
1、20 QFP(半導体装置)
2 チップ(半導体チップ)
2a 主面
2b 裏面
2c パッド(端子)
3 接着剤
3a 接着剤ペースト
4 封止体
5 リードフレーム
5a インナリード(リード)
5b アウタリード
5c ダイパッド(チップ搭載部)
5d 吊りリード
5e、5m めっき層
5f 第1領域
5g チップ配置領域
5h リード配列ライン
5i 屈曲部
5k 交点
6 ワイヤ(導電性部材)
7 めっきマスク
7a 裏面被覆部
7b 内側被覆部
7c 外側被覆部
7d 連結部
7e 開口部
8 ディスペンサ
9 コレット(ボンディング治具)
9a テーパ面
9b 吸気口
10 ワイヤボンディングステージ
11 押さえ治具
15 マスク
15a 開口部
16 リードフレーム
16a インナリード
16b ダイパッド
16c 吊りリード
17a、17b めっき層
1,20 QFP (semiconductor device)
2 chips (semiconductor chips)
3
7
9a Tapered
Claims (5)
前記ダイパッドに半導体素子および複数の端子が形成された主面と前記主面の反対側に位置する裏面とを有する前記半導体チップを接合する工程と、
前記半導体チップの複数の端子と前記複数のリードとを導電性部材を介してそれぞれ電気的に接続する工程とを有し、
前記ダイパッドは前記半導体チップよりも小さい外形寸法を有し、
前記複数の端子と前記複数のリードとを電気的に接続する工程は、前記めっき層と前記導電性部材とを接合する工程を含み、
前記複数の吊りリードのめっき層が形成される第1領域の内側の先端は、前記半導体チップを前記ダイパッドと接合する工程において前記半導体チップが配置されるチップ配置領域よりも外側に配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A plurality of leads each including a die pad for bonding a semiconductor chip, a plurality of leads disposed around the die pad, and a plurality of suspension leads disposed on the plurality of leads and supporting the die pad; And preparing a lead frame in which a plating layer is formed on a part of each of the plurality of suspension leads,
Bonding the semiconductor chip having a main surface on which the semiconductor element and a plurality of terminals are formed on the die pad and a back surface located on the opposite side of the main surface;
Electrically connecting a plurality of terminals of the semiconductor chip and the plurality of leads via conductive members, respectively.
The die pad has a smaller outer dimension than the semiconductor chip,
The step of electrically connecting the plurality of terminals and the plurality of leads includes a step of bonding the plating layer and the conductive member,
The inner tip of the first region where the plating layers of the plurality of suspension leads are formed is disposed outside the chip placement region where the semiconductor chip is placed in the step of joining the semiconductor chip to the die pad. A method of manufacturing a semiconductor device.
前記第1領域の内側の先端は、前記複数のリードの内側の先端部が形成するリード配列ラインの延長線と吊りリードとの交点と重なる位置、または前記交点よりも外側に配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
An inner tip of the first region is disposed at a position overlapping an intersection of an extension line of a lead arrangement line formed by inner tips of the plurality of leads and a suspension lead, or outside the intersection. A method of manufacturing a semiconductor device.
前記めっき層を形成する工程では、非めっき領域に当接させるめっきマスクを前記複数のリードの先端部に当接させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 2,
In the step of forming the plating layer, a method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that a plating mask that is brought into contact with a non-plating region is brought into contact with tip ends of the plurality of leads.
前記めっき層を形成する工程では、非めっき領域に当接させるめっきマスクを前記複数のリードの先端部を覆うように当接させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
In the step of forming the plating layer, a method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that a plating mask that is brought into contact with a non-plating region is brought into contact so as to cover tip portions of the plurality of leads.
前記リードフレームを準備する工程は、前記めっき層を形成した後、前記複数の吊りリードを屈曲させることにより前記ダイパッドの平面位置を前記複数のリードの平面位置と異なる位置にオフセットする工程を含み、前記オフセットする工程では、前記第1領域の内側の先端よりも外を屈曲させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 2,
The step of preparing the lead frame includes the step of offsetting the planar position of the die pad to a position different from the planar position of the plurality of leads by bending the plurality of suspension leads after forming the plating layer, The method of manufacturing a semiconductor device, wherein, in the offsetting step, the outside is bent rather than the inner tip of the first region.
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