JP2746224B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、特に
薄型化に適した樹脂封止型半導体装置およびその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の半導体装置用リードフレー
ムの一例を示すものである。図に示すように、このリー
ドフレーム１は半導体チップ（図示せず）を搭載するア
イランド２が矩形に形成され、その４隅が吊りリード３
によりリードフレーム本体に支持されている。そして、
半導体チップ上の電極と電気的に接続される多数のイン
ナーリード４、４、…がアイランド２の周辺に延びてい
る。
【０００３】従来のリードフレームは、半導体チップは
アイランド上にべたに置かなければならないという前提
で設計されていたため、アイランドの最小のサイズは搭
載する半導体チップのサイズにより制約を受けていた。
すなわち、 アイランドのサイズ ＞ 半導体チップのサイズ …（１） 一方、アイランドの最大のサイズは、半導体チップの情
報を半導体装置の外部に伝達するために半導体チップの
電極とインナーリードをボンディングする必要性から自
ずと制約を受け、 アイランドのサイズ ＜ 半導体チップのサイズ＋ボンディング可能長×２ …（２） に適合するものに限定されていた。
【０００４】そこで、これら（１）、（２）式を同時に
満足させようとすると、たとえアウターリードの形状が
同一のものであっても、半導体チップのサイズが異なる
と、それに合わせてアイランドサイズを変える必要が生
じていた。したがって、アウターリードの形状が同一
で、かつ、半導体チップのサイズが異なる半導体装置を
製造するような場合には、必然的に複数種のリードフレ
ームを準備しておく必要があった。
【０００５】そして、この種のリードフレーム１を用い
て半導体装置を組み立てる際には、半導体チップをリー
ドフレーム１のアイランド２上に搭載し、半導体チップ
の電極とインナーリード４間のワイヤボンディングを行
ない、その後、半導体チップ、アイランド２、吊りリー
ド３、インナーリード４、ボンディングワイヤを覆うよ
うに樹脂で封止し、最後に樹脂の外側に延びたリードフ
レーム部分を切断するという方法を採っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、高密
度実装化等に伴って半導体装置の小型化、薄型化が重要
となっているが、例えば半導体装置を薄型化する場合、
当然ながらリードフレームを変えることなくパッケージ
（樹脂部分）のみを薄型化するわけであるから、パッケ
ージ中のリードフレームからなる金属部分に対する樹脂
部分の占める割合が自ずと小さくなる。すると、完成し
た半導体装置を温度サイクル試験にかけた場合等に、樹
脂と金属の熱膨張係数の差から生じる熱応力が大きくな
るため、パッケージクラック不良が発生する確率が高く
なる、という問題が生じていた。
【０００７】一方、前述したように、半導体装置の製造
時には半導体チップのサイズによって異なるリードフレ
ームを準備しておく必要があったため、半導体チップの
設計変更等によりチップサイズが急遽変更になった場
合、その変更に対応することが極めて困難であった。ま
た、その対応策として、予め生産予測をした上でリード
フレームを前倒し発注したような場合には、需要の急増
や急減に機敏に対応することができず、リードフレーム
の在庫量の増加を招く、という問題があった。
【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、パッケージクラック不良を発生させること
なく薄型化が図れ、かつ、異なるチップサイズにも容易
に対応し得る半導体装置、特に樹脂封止型半導体装置、
およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置は、中心から放射状に延びる
とともにその途中に切断部を有する複数のインナーリー
ドを有し、切断部より中心側にあたるインナーリードの
中心部が吊りリードに支持されるとともにインナーリー
ドの中心部上に半導体チップが搭載され、この半導体チ
ップ上の電極とインナーリードの切断部より周辺部側が
電気的に接続されるとともに、それらインナーリード、
吊りリード、半導体チップが樹脂で封止されたことを特
徴とするものである。
【００１０】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
中心から放射状に延びた複数のインナーリードと吊りリ
ードを有するリードフレームを用い、吊りリードを除い
て各インナーリードを半導体チップを前記中心上に配置
したときにそのサイズに合うように切断した後、この切
断部より中心側にあたるインナーリードの中心部上に半
導体チップを搭載し、半導体チップ上の電極とインナー
リードの切断部より周辺部側との間のワイヤボンディン
グを行ない、その後、樹脂封止を行なうことを特徴とす
るものである。また、リードフレームに位置決め部を設
けておき、インナーリードを切断する際に用いる金型の
リードフレームに対する位置決めを、前記位置決め部を
用いて行なうようにするとよい。
【００１１】本発明においては、中心から放射状に延び
た複数のインナーリードを有するリードフレームにおい
て、吊りリードを除いて各インナーリードをその途中で
切断することにより、従来のリードフレームのアイラン
ドに相当する部分、いわばチップ搭載部を作り上げよう
とするものである。そして、そのチップ搭載部は複数の
インナーリードが放射状に延びた形状で各インナーリー
ド間が間隙となり、この間隙にも樹脂が入り込むため、
同サイズの従来の半導体装置のパッケージに比べてパッ
ケージに占める樹脂部分の割合が大きくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図１および図２を参照して説明する。図１は本実施の
形態の半導体装置５を示す縦断面図、図２は同横断面図
であって、図中符号６は半導体用リードフレーム、７は
半導体チップ、８は樹脂、９は金線、１０はチップ搭載
部、１１はインナーリード、１２は吊りリード、１３は
アウターリードである。
【００１３】図１に示すように、半導体用リードフレー
ム６（以下、単にリードフレームと称する）の樹脂封止
範囲Ｍより０．２ｍｍ内側にあたる部分の上面に５μｍ
厚の銀による内装めっき１４が施され、半導体チップ７
がそのリードフレーム中央のチップ搭載部１０上に銀ペ
ースト１５によって固着されている。
【００１４】そして、半導体チップ７上面の周辺部に形
成された外部出力用電極１６とリードフレーム６のイン
ナーリード１１が３０μｍ径の金線９を介して電気的に
接続され、これらインナーリード１１、金線９、チップ
搭載部１０上の半導体チップ７、後述する吊りリード１
２が樹脂８によって封止されて、半導体装置５が構成さ
れている。そして、パッケージ１７の外側に延びるアウ
ターリード１３には２箇所の折り曲げ加工部１３ａ、１
３ｂが形成されている。
【００１５】また、リードフレーム６は、図２に示すよ
うに、矩形のパッケージ１７の各辺に直交して２本ず
つ、計８本のインナーリード１１が中心からほぼ一定の
幅で放射状に延び、途中に切断部１１ａを有する形状と
なっている。そして、これら８本のインナーリード１１
の切断部１１ａより中心側がチップ搭載部１０を構成し
ている。また、４本の吊りリード１２がパッケージ１７
の対角線上に延びている。
【００１６】インナーリード１１は、半導体チップ７内
と外部との情報伝達のために半導体チップ７周辺部にあ
る外部出力用電極１６と接続されるもので、樹脂封止範
囲Ｍより外側に延びる部分はアウターリード１３となっ
ている。吊りリード１２は、リードフレーム外枠（図示
せず）に対してチップ搭載部１０を支持するためのもの
である。
【００１７】また、リードフレーム６中心のチップ搭載
部１０上には半導体チップ７が搭載され、インナーリー
ド１１の切断部１１ａは半導体チップ７の縁から外側２
ｍｍの箇所に位置している。そして、金線９は半導体チ
ップ７の外部出力用電極１６とインナーリード１１の切
断部１１ａより周辺部側を接続している。
【００１８】上記構成の半導体装置５を製造する際に
は、まず、内装めっき１４を施したリードフレーム６を
予め用意しておく。ただし、この際、リードフレーム６
のアウターリード１３は折り曲げ加工部１３ａ、１３ｂ
を除いて完成品と同様の形状に仕上げておく。一方、ウ
エハの状態から半導体チップ７をペレッタイズし、その
裏面に銀ペースト１５を塗り付けておく。
【００１９】その後、リードフレーム６の中心に半導体
チップ７を配置した際に、半導体チップ７の縁から外側
２ｍｍにあたる位置で各インナーリード１１を切断す
る。この際には、吊りリード１２は切断せず、８本のイ
ンナーリード１１のみを金型を用いて４方向同時に切り
離すことによって、吊りリード１２に支持された中心側
のインナーリード１１により半導体チップ７を搭載する
ためのチップ搭載部１０が形成される。なお、ここで用
いる金型は、圧力５Kg/cm2のプレス機械で駆動されてお
り、金型の交換に要する時間は５分程度であった。
【００２０】また、リードフレーム６に対する金型の位
置決めに関しては、元来リードフレーム６を搬送する目
的で設けられているリードフレーム外枠の穴（図示せ
ず、位置決め部）を用いて行なう。この方法により、±
０．１ｍｍ以下の寸法精度で切断部１１ａが形成できる
ことを確認した。
【００２１】その後、チップ搭載部１０および吊りリー
ド１２上に半導体チップ７をマウントし、２５０℃で３
時間加熱することにより銀ペースト１５を硬化させ、つ
いで、下地温度２００℃、荷重６０g/wire、超音波パワ
ー２５W/wire、超音波時間１５msec/wire の条件で超音
波を印加することにより、外部出力電極１６とインナー
リード１１間に金線９をボンディングする。なお、金線
ボンディングの際に、荷重を５００g/wire 以上、また
は超音波パワー１００W/wire 以上の水準で行なうと、
半導体チップ７が破壊することを確認した。
【００２２】ついで、金型温度１７５℃、射出圧力１８
２Kg/cm2 の条件で金型にモールド樹脂８を充填した
後、１７５℃で８時間加熱することにより、樹脂８の完
全硬化を行なう。なお、モールド樹脂充填の際に、金型
温度１５０℃以下、または射出圧力１５０Kg/cm2 以下
の水準で行なうと、樹脂８中に空孔が残存することを確
認した。
【００２３】最後に、アウターリード１３に厚さ５〜２
０μｍの７０％Ｓｎ−Ｐｂの半田をめっきし、リード折
り曲げ加工を施すことによって、本実施の形態の半導体
装置５が完成する。
【００２４】本実施の形態の半導体装置５においては、
半導体チップ７を搭載するチップ搭載部１０が放射状に
延びる８本のインナーリード１１で構成され、各インナ
ーリード１１間またはインナーリード１１−吊りリード
１２間が間隙となるため、この間隙に樹脂８が入り込
む、すなわちチップ搭載部１０内に樹脂８が食い込むこ
とでアンカー効果が増す。
【００２５】また、同一サイズのパッケージで比べた場
合、本実施の形態の半導体装置５は、従来の半導体装置
におけるべたのアイランドの場合に比べて、パッケージ
１７中の金属部分に対する樹脂部分の占める割合が大き
くなる。したがって、パッケージの設計時に、ある樹脂
量でパッケージクラック不良が発生しない良品パッケー
ジができることがわかれば、従来に比べてチップ搭載部
下面からパッケージ底面までの寸法を小さくしても同じ
樹脂量を確保することができるため、パッケージ１７の
薄型化を図ることができる。または、ある樹脂量で不良
品となることがわかれば、リードフレームの金属部分を
減らし、樹脂部分を増やして金属部分と樹脂部分のバラ
ンスを改善することでパッケージクラック不良に強い半
導体装置を製造することができる。
【００２６】その結果、本実施の形態の半導体装置５の
場合、半導体装置を吸湿させた上で−５５〜１５０℃の
温度サイクル試験にかけたところ、封止樹脂厚１．０ｍ
ｍのパッケージで従来の半導体装置より強度が高くなる
ことが確認された。
【００２７】一方、本実施の形態の製造方法において
は、半導体チップ７のサイズに合わせてインナーリード
１１の切断位置を変えることで異なるサイズのチップ搭
載部１０を形成することができるため、外形（アウター
リードの数、形状、配置等）が同じ半導体装置であれ
ば、１種類のリードフレームで対応することができる。
したがって、半導体チップの設計変更等によりチップサ
イズが急遽変更になった場合の対応も容易であるし、各
種半導体装置の需要の急増や急減に機敏に対応でき、リ
ードフレームの在庫量を削減することができる。
【００２８】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えばリードフレームのインナーリード、アウターリー
ド、吊りリードの数、形状、配置等については適宜設計
変更が可能であり、種々の形態の樹脂封止型半導体装置
に本発明を適用することができる。また、リードフレー
ムに対する金型の位置決めを行なうための位置決め部に
ついては、本実施の形態における搬送用の穴に限ること
なく、例えば小突起等、金型に合わせて任意のものを用
いてよい。
【００２９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、半導体チップを搭載するチップ搭載部が放射状
に延びるインナーリードで構成され、各インナーリード
間の間隙に樹脂が入り込み、従来の半導体装置に比べて
パッケージ中の金属部分に対する樹脂部分の占める割合
が大きくなるため、材料の熱膨張率の差に起因するパッ
ケージクラック耐性を向上させることができる。また、
従来に比べてチップ搭載部下面からパッケージ底面まで
の寸法を小さくしても同じ樹脂量を確保できるため、パ
ッケージの薄型化を図ることができる。そして、半導体
チップのサイズに合わせてインナーリードの切断位置を
変えることで異なるサイズのチップ搭載部を形成できる
ため、外形が同じ半導体装置であれば、１種類のリード
フレームで対応することができ、各種半導体装置の需要
の急増や急減に機敏に対応でき、リードフレームの在庫
量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置を示す
縦断面図である。
【図２】同、横断面図である。
【図３】従来の半導体装置用リードフレームの一例を示
す平面図である。
【符号の説明】
５ 半導体装置 ６ 半導体用リードフレーム（リードフレーム） ７ 半導体チップ ８ 樹脂 ９ 金線 １０ チップ搭載部 １１ インナーリード １１ａ 切断部 １２ 吊りリード １３ アウターリード １３ａ，１３ｂ 折り曲げ加工部 １４ 内装めっき １５ 銀ペースト １６ 外部出力用電極 １７ パッケージ Ｍ 樹脂封止範囲

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中心から放射状に延びるとともにその途
    中に切断部を有する複数のインナーリードを有し、前記
    切断部より前記中心側にあたる前記インナーリードの中
    心部が吊りリードに支持されるとともに該インナーリー
    ドの中心部上に半導体チップが搭載され、この半導体チ
    ップ上の電極と前記インナーリードの切断部より周辺部
    側が電気的に接続されるとともに、それらインナーリー
    ド、吊りリード、半導体チップが樹脂で封止されたこと
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 中心から放射状に延びた複数のインナー
    リードと吊りリードを有するリードフレームを用い、前
    記吊りリードを除いて前記各インナーリードを半導体チ
    ップを前記中心上に配置したときにそのサイズに合うよ
    うに切断した後、この切断部より前記中心側にあたる前
    記インナーリードの中心部上に半導体チップを搭載し、
    前記半導体チップ上の電極と前記インナーリードの切断
    部より周辺部側との間のワイヤボンディングを行ない、
    その後、樹脂封止を行なうことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記リードフレームに位置決め部を設けておき、前記イ
    ンナーリードを切断する際に用いる金型の前記リードフ
    レームに対する位置決めを、前記位置決め部を用いて行
    なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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