JP2009283663A - 半導体パッケージ及びリードフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】チップ搭載力を増強し、チップの傾きや位置ズレ、ボンディングワイヤの断裂、リードの露出を避ける半導体パッケージを提供する。
【解決手段】第一フィンガー２１１、第二フィンガー２２１を有する第一リード２１０、第二リード２２０と、第一リード２１０と第二リード２２０との間に設置されるタイバー２３０と、第一リード２１０、第二リード２２０及びタイバー２３０の上に貼着され複数のボンディングパッド２４１を有するチップ２４０と、ボンディングパッド２４１群を第一フィンガー２１１、第二フィンガー２２１にそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤ２５１、２５２と、第一リード２１０、第二リード２２０の一部、タイバー２３０、チップ２４０及びボンディングワイヤ２５１、２５２群を密封する封止体２６０とを備え、タイバー２３０は封止体２６０の側辺と連結する延伸部を有し、円弧状屈曲部を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は半導体装置に関し、特にリードフレームをベースに用いた半導体パッケージ及びそれに用いるリードフレームに関する。

半導体実装分野において印刷基板若しくは他の基板はチップ搭載体としてもはやリードフレームの代わりに応用されつつあるにもかかわらず、リードフレームをベースに用いた半導体パッケージは今もなお低コストと高耐用性の利点を持っている。例えば、ＣＯＬ（Chip-On-Lead）型半導体パッケージは、半導体チップをリードフレームの多数本のリード上に設置しワイヤボンディングで形成したボンディングワイヤを利用してチップとリードとの内部電気接続をし、そして、モールド樹脂でチップとボンディングワイヤを覆い、外部電気接続用とするリードを封止体の側辺に露出させる形態となる。今日のＣＯＬ型半導体パッケージは製品としてかなり成熟しているが、モールディング過程ではまだ幾つかの欠陥がある。

図１及び図２に示すように、従来のＣＯＬ型半導体パッケージ１００は複数の第一リード１１０、複数の第二リード１２０、一つのチップ１４０、複数の第一ボンディングワイヤ１５１、複数の第二ボンディングワイヤ１５２及び一つの封止体１６０を備える。各第一リード１１０は一つの第一アウターリード部１１１を有し、各第二リード１２０は一つの第二アウターリード部１２１を有し、第一アウターリード部１１１群と第二アウターリード部１２１群とは外部と接合するため封止体１６０の両反対側辺を通過し外部へ伸びて折り曲げられている。第一リード１１０群と第二リード１２０群とはそれぞれ封止体１６０の両反対側辺から内部へ伸び、封止体１６０の内部において第一リード１１０群はチップ１４０の搭載用として第二リード１２０群より長さが長くなる。チップ１４０の背面を第一リード１１０群（即ち長リードである）の上に貼着し、ワイヤボンディングで形成した第一ボンディングワイヤ１５１群と第二ボンディングワイヤ１５２群とを利用してチップ１４０の主面上にある複数のボンディングパッド１４１を第一リード１１０群と第二リード１２０群とのフィンガーにそれぞれ電気接続している。封止体１６０はチップ１４０、第一ボンディングワイヤ１５１群、第二ボンディングワイヤ１５２群、第一リード１１０群の一部及び第二リード１２０群の一部を覆っている。

しかしながら、図１に示すように、半導体パッケージ１００は一つのリードフレームの単一側辺に位置する第一リード１１０群のみを搭載に用い、かつ第一リード１１０群の長さも短くすることができないため、チップ１４０の搭載に十分な構造的な強度を確保することができない。そのため、封止体１６０形成時の樹脂注入過程において、モールド流れによる圧力作用に起因する傾きや位置ズレが容易に発生し、更に第一リード１１０群、チップ１４０または第一ボンディングワイヤ１５１群の露出によって半導体パッケージ製品に不具合が生じるおそれがある。

本発明の主な目的は、リードフレームをベースに用いた半導体パッケージを提供することである。この半導体パッケージは、両リードの間に設置した一つのタイバーを利用してチップ搭載力を増強するとともに、モールディング作業時にモールド流れによる圧力作用に起因して起きるチップの傾きや位置ズレ、ボンディングワイヤの断裂及びリード内端の露出などの問題を避けることができる。

本発明の別の目的は、タイバーに応力の伝達中止点を有し、封止体の側辺に沿いタイバーを仕上げる時に生じる引っ張り応力が直接ダイアタッチング領域内に伝達することによるタイバークラックの形成を避け、タイバーのクラックに沿う蒸気侵入に起因して起きるタイバー剥離現象を防止する半導体パッケージを提供することである。

本発明の別の目的は、チップの搭載力を増強可能で、かつリードの延在設置に影響しない半導体パッケージを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、封止体の内部にあるタイバーの連結力を増強する半導体パッケージを提供することである。

本発明に係る半導体パッケージは、少なくとも一つの第一リード、少なくとも一つの第二リード、一つのタイバー、一つのチップ、複数のボンディングワイヤ及び一つの封止体を備える。第一リードと第二リードとはそれぞれ一つの第一フィンガーと一つの第二フィンガーとを有する。タイバーは第一リードと第二リードとの間に設置されている。チップは第一リード、第二リード及びタイバーに貼着されて、複数のボンディングパッドを有する。ボンディングワイヤ群を用いチップのボンディングパッド群を第一フィンガー群と第二フィンガー群とに接続する。封止体は第一フィンガーを有する第一リードの一部、第二フィンガーを有する第二リードの一部、タイバー、チップ及びボンディングワイヤ群を密封する。また、タイバーは一つの延伸部を有し、この延伸部は第一フィンガーと第二フィンガーとを越えて封止体の一つの側辺と連結し、更に一つの円弧状屈曲部を形成する。

上記半導体パッケージにおいて、封止体を円弧状屈曲部の内側の空所に十分充填してもよい。
上記半導体パッケージにおいて、円弧状屈曲部の幅は、第一フィンガーと第二フィンガーとの間に位置するタイバーの幅以上に設定されている。
上記半導体パッケージにおいて、封止体は一つの第一リード側と一つの第二リード側とを有してもよく、第一リード側と第二リード側とは略相互平行となって該側辺の両端に連結する。第一リードは更に第一リード側から伸び露出する一つの第一アウターリード部を有し、第二リードは更に第二リード側から伸び露出する一つの第二アウターリード部を有する。

上記半導体パッケージにおいて、第一リード、第二リード及びタイバーを同一平面上に配置してチップを平坦貼着することができ、円弧状屈曲部はその平面に突起している。
上記半導体パッケージにおいて、チップは一つの主面及び主面と反対する一つの背面を有し、ボンディングパッド群は主面に位置し、背面は第一リード、第二リード及びタイバーに貼着され、かつ第一フィンガー、第二フィンガー及び円弧状屈曲部を封止体の該側辺とチップとの間に位置させる。
上記半導体パッケージにおいて、第一フィンガーと第二フィンガーとはそれぞれ一つの自由端部を有し、両自由端部は封止体の該側辺に向かっているが、該側辺とは連結しない。

（一実施形態）
以下、本発明の一実施形態による半導体パッケージ及びリードフレームについて説明する。図３及び図４に示すように、半導体パッケージ２００は、主に少なくとも一つの第一リード２１０、少なくとも一つの第二リード２２０、一つのタイバー２３０、一つのチップ２４０、複数のボンディングワイヤ２５１、２５２及び一つの封止体２６０を備える。半導体パッケージ２００はＣＯＬ型パッケージである。

図５及び図６に示すように、第一リード２１０、第二リード２２０及びタイバー２３０は同一のリードフレームから出来たものであり、同様な金属材質を含み、一般に銅や鉄の金属で構成され、適当な厚み（約０．２ｍｍ）を有する。各第一リード２１０は一つの第一フィンガー２１１を有し、各第二リード２２０は一つの第二フィンガー２２１を有する。タイバー２３０は、第一リード２１０と第二リード２２０との間に設置され、チップ搭載力を増強する。ここで、図３に示すように、リードフレームのリード群のアウターリード部において封止体２６０の同一側に排列するのを第一リードと称し、その反対側に排列するのを第二リードと称する。本実施形態において、第一リード２１０と第二リード２２０とはそれぞれ複数本のリードを有し数量としては等しい。また、隣接する第一リード２１０群もしくは第二リード２２０群の長さは異なっている。第一リード２１０群の第一フィンガー２１１群と第二リード２２０群の第二フィンガー２２１群とを集合して一直線に並べることができる。よって、第一リード２１０群と第二リード２２０群とは吊り自由端部２１１Ａ、２２１Ａ（即ち、第一リード２１０群と第二リード２２０群とに互いに連結しない第一フィンガー２１１群および第二フィンガー２２１群の端部）を有する。図６及び図７に示すように、第一フィンガー２１１群の自由端部２１１Ａと第二フィンガー２２１群の自由端部２２１Ａとは封止体２６０の一つの側辺２６１に向かっているが、側辺２６１と連結しないのでフィンガー群が露出して汚染されたり電気短絡するのを防止できる。

他に、図５及び図６に示すように、タイバー２３０は一つの延伸部２３１を有し、この延伸部２３１は、第一フィンガー２１１と第二フィンガー２２１を越え封止体２６０の側辺２６１と連結し（図８参照）、一つの円弧状屈曲部２３２を形成している。よって、タイバー２３０は第一リード２１０群と第二リード２２０群とのチップ支持力を増強することができ、チップの搭載構造が補強され、第一リード２１０群と第二リード２２０群との上に設置されるチップ２４０は後続の製造過程において位置ズレや傾きの発生がないように改善される。

図３に示すように、第一リード２１０群、第二リード２２０群及びタイバー２３０の上に貼着したチップ２４０は複数のボンディングパッド２４１を有し、かつ一つの主面２４２及び主面２４２とは反対側に位置する一つの背面２４３を有し、ボンディングパッド２４１群と集積回路素子は主面２４２上に設置されている。本実施形態において、チップ２４０の背面２４３を第一リード２１０群、第二リード２２０群及びタイバー２３０の上に貼着し、かつ第一フィンガー２１１群、第二フィンガー２２１群及び円弧状屈曲部２３２を封止体２６０の側辺２６１とチップ２４０との間に位置させる（図４、図７及び図８参照）。また、良好なダイアタッチング平面を得るため、第一リード２１０群、第二リード２２０群及びタイバー２３０を同一平面上に配置しチップ２４０に平坦貼着している。なお、円弧状屈曲部２３２はその平面から突起しているが（図６参照）、第一フィンガー２１１群と第二フィンガー２２１群との配置スペースに影響することはない。

図３に示すように、第一ボンディングワイヤ２５１群はボンディングパッド２４１群と第一フィンガー２１１群とを接続し、かつ第二ボンディングワイヤ２５２群はボンディングパッド２４１群と第二フィンガー２２１群とを接続することにより、チップ２４０の電気信号、接地及び電源は封止体２６０の両反対側にある第一リード２１０群と第二リード２２０群に伝達することが可能となる。また、図３、図７及び図８に示すように、封止体２６０は第一フィンガー２１１を有する第一リード２１０群の一部、第二フィンガー２２１を有する第二リード２２０群の一部、タイバー２３０、チップ２４０、第一ボンディングワイヤ２５１群及び第二ボンディングワイヤ２５２群を密封する。本実施形態において、封止体２６０はトランスファモールディング方式で形成され、電気絶縁であって通常複合材料、例えば樹脂、シリコン充填物、硬化剤、顔料などを含む材料を用いて形成されている。

再び図３に示すように、本実施形態において、半導体パッケージ２００は更にＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）型パッケージであってもよい。この場合、封止体２６０は一つの第一リード側２６２と一つの第二リード側２６３とを有し、第一リード側２６２と第二リード側２６３とは略相互平行になって側辺２６１の両端に連結している。また、各第一リード２１０は更に第一リード２１０側から伸び露出する一つの第一アウターリード部２１２を有し、各第二リード２２０は更に第二リード２２０側から伸び露出する一つの第二アウターリード部２２２を有する。外部の印刷回路基板（図示せず）と接続するため、第一アウターリード部２１２と第二アウターリード部２２２をガルリード（gull lead）のようにもしくは他の形状、例えばI字状またはJ字状のように折り曲げてもよい。それにより、アウターリード部群は、封止体２６０の両反対側にあるリード２１０、２２０群とタイバー２３０と共にチップ２４０を搭載し、優れたチップ支持力を得ることができる。また、図５及び図６に示すように、第一リード２１０群と第二リード２２０群とはモールド流れを誘導する平面湾曲を有し、かつ封止体２６０の注入口を第一フィンガー２１１群、第二フィンガー２２１群及びタイバー２３０の円弧状屈曲部２３２から遠い一つの側辺（上述側辺２６１とは反対側の側辺）に設置することにより、封止時にリード群の上に設置したチップ２４０に位置ズレや傾きの発生がないよう徹底的に改善している。

図８に示すように、封止体２６０を更に円弧状屈曲部２３２の内側の空所に十分に充填することより、タイバー２３０を仕上げる時に起きる引っ張り応力の伝達中止点を形成している。本実施形態において、円弧状屈曲部２３２が封止体２６０に完全密封されて固定性に優れるタイバー２３０を得ることにより、脱落や揺れが容易に起きず、構造も一層強くなり、封止体２６０の内部にあるタイバー２３０の連結力を更に増強することができる。さらに、第一フィンガー２１１群及び／もしくは第二フィンガー２２１群の排列間隙の変化を低減することができる。一方、封止体２６０を形成した後、リードフレームに対する切り離し切断作業時において、第一工程でダムバーカット（dam bar cut）を行って隣接する第一リード２１０と第二リード２２０との間を横方向に連結するオーバーフローダム（図示せず）を除去する。次に、第二工程でリード長さカット（lead length cut）を行って隣接する第一リード２１０と第二リード２２０とを相互独立させる。第一工程でのダムバーカットもしくは第二工程でのリード長さカット時、タイバー２３０は押し切り工具１０により切断される。円弧状屈曲部２３２は引っ張り応力を弾性吸収して応力伝達中止の効用があり、封止体２６０の側辺２６１に沿いタイバー２３０を仕上げる時に生じる引っ張り応力が直接チップ２４０の下方にあるダイアタッチング領域内に伝達することによりタイバークラックが形成されるのを避け、タイバー２３０のクラックに沿う蒸気侵入に起因して起きるタイバー２３０の剥離現象を防止している。

具体的に言えば、図６に示すように、応力に遭ったタイバー２３０が位置ズレや傾きを起こさないように比較的大きな引っ張り弾性を提供できるため、円弧状屈曲部２３２の幅（第一幅Ｗ１と称する）を第一フィンガー２１１と第二フィンガー２２１との間にあるタイバー２３０の幅（第二幅Ｗ２と称する）より小さくしなければよい。すなわち、Ｗ１は、Ｗ２以上に設定されている。また、円弧状屈曲部２３２は第一リード２１０と第二リード２２０とが設置される平面に突起して第一リード２１０と第二リード２２０との延伸配置に影響することがない。

上述したように本発明によれば、第一リード２１０と第二リード２２０との間に形成し、かつ封止体２６０に密封された円弧状屈曲部２３２を有するタイバー２３０を利用して、モールド樹脂の注入過程においてモールド流れの衝撃を受けるチップ２４０が傾いたり位置ズレすることを避けることができ、かつ引っ張り応力の伝達中止点が提供できるためタイバー２３０のクラックに沿う蒸気侵入に起因して起きるタイバー２３０の剥離現象を防止することができる。なお、引っ張り応力の伝達中止点の位置はフィンガーの配置スペースとワイヤボンディング作業に影響することがない。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は特許請求の範囲で限定され、この保護範囲に基づき、本発明の思想の範囲に含まれる如何なる変更や修正も本発明の保護範囲に属する。

従来の半導体パッケージのアウターリードに沿った断面図である。 従来の半導体パッケージにおいてチップとリードとを示す平面図である。 本発明の一実施形態による半導体パッケージのアウターリードに沿った断面図である。 本発明の一実施形態による半導体パッケージにおいてチップとリードとを示す平面図である。 本発明の一実施形態による半導体パッケージに適用するリードフレームの一部を示す平面図である。 本発明の一実施形態による半導体パッケージに適用するリードフレームの一部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による半導体パッケージのインナーリードに沿った断面図である。 本発明の一実施形態による半導体パッケージのタイバーに沿った断面図である。

符号の説明

１０：押し切り工具、Ｗ１：第一幅、Ｗ２：第二幅、２００：半導体パッケージ、２１０：第一リード、２１１：第一フィンガー、２１１Ａ：自由端部、２１２：第一アウターリード部、２２０：第二リード、２２１：第二フィンガー、２２１Ａ：自由端部、２２２：第二アウターリード部、２３０：タイバー、２３１：延伸部、２３２：円弧状屈曲部、２４０：チップ、２４１：ボンディングパッド、２４２：主面、２４３：背面、２５１：第一ボンディングワイヤ、２５２：第二ボンディングワイヤ、２６０：封止体、２６１：側辺、２６２：第一リード側、２６３：第二リード側

Claims (13)

1. 一つの第一フィンガーを有する少なくとも一つの第一リードと、
   一つの第二フィンガーを有する少なくとも一つの第二リードと、
   前記第一リードと前記第二リードとの間に設置される一つのタイバーと、
   前記第一リード、前記第二リード及び前記タイバーの上に貼着され、複数のボンディングパッドを有する一つのチップと、
   前記ボンディングパッド群を前記第一フィンガーと前記第二フィンガーとにそれぞれ接続する複数のボンディングワイヤと、
   前記第一フィンガーを有する前記第一リードの一部、前記第二フィンガーを有する前記第二リードの一部、前記タイバー、前記チップ及び前記ボンディングワイヤ群を密封する一つの封止体と、
   を備え、
   前記タイバーは一つの延伸部を有し、前記延伸部は前記第一フィンガーと前記第二フィンガーとを越えて前記封止体の一つの側辺と連結し、更に一つの円弧状屈曲部を形成していることを特徴とする半導体パッケージ。
2. 前記封止体は、前記円弧状屈曲部の内側の空所に十分に充填されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
3. 前記円弧状屈曲部の幅は、前記第一フィンガーと前記第二フィンガーとの間に位置する前記タイバーの幅より小さくならないことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
4. 前記封止体は、一つの第一リード側と一つの第二リード側とを有し、前記第一リード側と前記第二リード側とは略相互平行になって前記側辺の両端と連結し、前記第一リードは更に前記第一リード側から伸び露出する一つの第一アウターリード部を有し、前記第二リードは更に前記第二リード側から伸び露出する一つの第二アウターリード部を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
5. 前記第一リード、前記第二リード及び前記タイバーは同一平面上に配置されチップに平坦貼着され、円弧状屈曲部はその平面に突起していることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
6. 前記チップは、一つの主面及び前記主面とは反対側に位置する一つの背面を有し、前記ボンディングパッド群は前記主面に位置し、前記背面は前記第一リード、前記第二リード及び前記タイバーに貼着され、かつ前記第一フィンガー、前記第二フィンガー及び前記円弧状屈曲部を前記封止体の前記側辺と前記チップとの間に位置させることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
7. 前記第一フィンガーと前記第二フィンガーとはそれぞれ一つの自由端部を有し、両前記自由端部は前記封止体の前記側辺に向かい、前記側辺と連結しないことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
8. 一つの第一フィンガーを有する少なくとも一つの第一リードと、
   一つの第二フィンガーを有する少なくとも一つの第二リードと、
   前記第一リードと前記第二リードとの間に設置される一つのタイバーと、
   を備え、
   前記タイバーは一つの延伸部を有し、前記延伸部は前記第一フィンガーと前記第二フィンガーを越えて封止体の一つの側辺と連結し、更に一つの円弧状屈曲部を形成していることを特徴とするリードフレーム。
9. 前記円弧状屈曲部の幅は、前記第一フィンガーと前記第二フィンガーとの間に位置する前記タイバーの幅以上であることを特徴とする請求項８に記載のリードフレーム。
10. 前記封止体は一つの第一リード側と一つの第二リード側とを有し、前記第一リード側と前記第二リード側とは略相互平行になって前記側辺の両端と連結し、前記第一リードは更に前記第一リード側から伸び露出する一つの第一アウターリード部を有し、前記第二リードは更に前記第二リード側から伸び露出する一つの第二アウターリード部を有することを特徴とする請求項８に記載のリードフレーム。
11. 前記第一リード、前記第二リード及び前記タイバーは、一つの共面ダイアタッチング領域を構成して、前記円弧状屈曲部は前記共面ダイアタッチング領域に突起していることを特徴とする請求項８に記載のリードフレーム。
12. 前記第一フィンガー、前記第二フィンガー及び前記円弧状屈曲部は前記封止体の前記側辺に隣接して前記共面ダイアタッチング領域の外部に位置することを特徴とする請求項１１に記載のリードフレーム。
13. 前記第一フィンガーと前記第二フィンガーとはそれぞれ一つの自由端部を有し、両前記自由端部は前記封止体の前記側辺に向かい、前記側辺と連結しないことを特徴とする請求項８に記載のリードフレーム。

Images