JP2928190B2 - テーピングリードフレーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップの封
止に使用するリードフレームに絶縁テープを接着してリ
ードを固定するテーピングリードフレーム及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣあるいはＬＳＩはますます高
集積化され大容量化してきている。そして、半導体チッ
プを実装するパッケージは、小型化とともに多ピン化さ
れてきている。そのために、リードの配列が多ピッチに
なり、リード間隔はますます狭くなってきている。

【０００３】このようなリードの多ピッチ化は、半導体
チップを樹脂封止する場合でも同様になってきている。
そこで、半導体チップをマウントしエポキシ樹脂で封止
するリードフレームのリードにテーピングを施し、リー
ドフレームのリードを固定する方法が採られている。

【０００４】以下、従来使用されているリードフレーム
のテーピング方法を図４に基づいて説明する。ここで図
４は、テーピングリードフレームのテーピング部の部分
断面図である。

【０００５】図４に示すように、リードフレームのリー
ド３に接着剤２を介して絶縁テープ１が接着されてい
る。ここでリード３は主としてＣｕであり、このリード
の間隔は０．２ｍｍ程度である。そして、絶縁テープ１
はポリイミド等の有機絶縁材で形成されている。

【０００６】ここで、接着剤２はＮＢＲとフェノール等
の樹脂の混合物で構成される。また、絶縁テープ２の接
着は、リード３に軽く押しつける程度で行う。以上のよ
うにして、多ピン化したリードフレームの互いに隣り合
うリード３の接触を防止している。

【０００７】しかし、リードフレーム材質がＣｕである
テーピングリードフレームを使用した樹脂封止型半導体
装置において、隣接するリード間に電位差を生じた場
合、電界の作用により陽極リードにてＣｕがイオン化
し、その後、接着剤の層を通して陰極リードに移動して
析出する。すなわち、Ｃｕのイオンマイグレーションと
呼ばれる現象が生じる。

【０００８】そして、最終的には多量に析出し溶出した
Ｃｕで、隣接するリード同士が短絡するようになる。こ
のようなことが起こると、半導体装置は不良になってし
まう。このようなＣｕのマイグレーションは、接着剤層
中をＣｕイオンが移動しやすいこと、及び封止材である
エポキシ樹脂に比べ接着剤の電気伝導度が高いために発
生する。

【０００９】従来のリードフレームテーピング方法で
は、図４に示したように、隣接するリード３間に介在す
る接着剤２の層は、一様な厚さの形状となっている。こ
の形状の場合、図５に示すように、Ｃｕイオンの移動に
よりリード３間に析出したＣｕ４は接着剤２の表面に沿
って平行な方向に析出し、あたかもリードからリードに
直線的に成長したようになる。

【００１０】このマイグレーション現象を防止するため
に、特開昭６１−２６８０９０号公報（印刷配線板）に
示す手法を応用して絶縁物であるテープに凹部を設ける
という手法が試みられているが、この手法を厚さ５０μ
ｍ程度の絶縁テープに用いた場合、絶縁テープの強度が
低下してしまい、テーピングリードフレームの本来の目
的であるリードの固定機能を失ってしまう。

【００１１】また、絶縁テープの材質を強化し、リード
固定機能を維持できたとしても、材質変更によるコスト
増、凹部加工工程の追加、接着力の低下などを招いてし
まうため、テーピングリードフレームに応用するのは実
用的ではない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の問題点は、Ｃ
ｕ材を用いたテーピングリードフレームにマイグレーシ
ョン現象が発生することである。その結果、半導体装置
の短絡不良を引き起こしている。その理由は、樹脂封止
後に半導体装置を動作させた場合、隣接するリード間に
電位差が生じると、電界の作用により陽極リードでＣｕ
がイオン化し、接着剤の層を通して陰極リードに移動し
て析出する。これは、接着剤層中をＣｕイオンが移動し
やすいこと、及び封止材であるエポキシ樹脂に比べ接着
剤の電気伝導度が高いためである。

【００１３】本発明は、ＩＣやＬＳＩの高密度化に伴っ
て多ピン化するパッケージを樹脂封止する半導体装置に
おいて、特にＣｕ材を用いたテーピングリードフレーム
を使用した半導体装置に発生するマイグレーションによ
る短絡事故を防止することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】 本発明は、半導体チッ
プの封止に使用するリードフレームのリードに、絶縁テ
ープが接着剤を介して接着されるテーピングリードフレ
ームにおいて、リードとリードの間に介在する接着剤の
形状をリードに接する部分を盛り上がった形で厚くし、
この厚さをリードとリードの間の中央部分の厚さの２倍
以上としたテーピングリードフレームである。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のテ
ーピングリードフレームの部分断面図である。

【００１６】本実施の形態は、リード３に接着剤２を介
して絶縁テープ１を貼り付けたテーピングリードフレー
ムの接着剤２の厚さ形状に特徴があり、隣接するリード
間の接着剤の厚さ形状は、リードと接触する部分が中央
部分に比べ盛り上がった形で厚くなっていることにより
構成される。

【００１７】なお、このときの接着剤２の厚さ形状は、
ｃ寸法がリード上約１０μｍ、ｂ寸法がリード間中央部
で約２０μｍ、ａ寸法がリード近辺盛り上がり部で約５
０μｍであり、リード近辺の接着剤の厚さは、リード間
中央部の約２倍強となっている。

【００１８】次に、本実施の形態の製造方法について図
１を用いて説明する。本製造方法は、接着剤２を約２０
μｍの厚さに塗布した厚さ５０μｍ程度の絶縁テープ１
を、パンチで型抜きしながらリード３に熱圧着で貼り付
ける。この際の接着剤２は、ＮＢＲとフェノール樹脂も
しくはイミド樹脂の混合物であり、絶縁テープ１は、ポ
リイミド等の有機絶縁物である。

【００１９】本実施の形態の接着剤の形状を実現するた
めには、リードが接着剤中に深く沈み込むように温度と
圧着荷重をコントロールし、リードが沈み込むことによ
りはみ出した接着剤がリード近辺で盛り上がることによ
り実現できる。

【００２０】本発明は、接着剤中を移動して析出するＣ
ｕの挙動を調査、解析し、その結果なされたものであ
る。ここで、本発明のテーピングリードフレームのリー
ドとリードの間の接着剤形状が異なることによる析出Ｃ
ｕの形状について図２を用いて説明する。

【００２１】まず、Ｃｕの析出の起点は、陰極側リード
において接着剤とリードとの接点周辺である。これは、
この箇所が大気雰囲気にさらされることによって、もっ
ともイオンが金属に還元されやすいためである。

【００２２】従来のテーピングリードフレームの場合
は、図５に示したように接着剤２の層が一様な厚さのた
め、Ｃｕの析出の起点は接着剤を介した電界を受け、そ
の後のＣｕイオンは、析出したＣｕの先端に次々と析出
する。この反応を繰り返した結果、析出したＣｕ４は、
隣接するリード方向に直線的にまっすぐに伸びたデンド
ライト状の形状になる。

【００２３】一方、本発明のテーピングリードフレーム
の接着剤形状の場合は、図２に示すように、リード面に
接触する接着剤の厚さとリード間中央部の接着剤の厚さ
が異なるため、析出の起点には接着剤を介した電界を生
じない。

【００２４】この場合、析出したＣｕ４は、析出の起点
に対し隣接するリード方向と同時に垂直方向にも析出す
る。この結果、析出したＣｕはリードに接した厚い接着
剤層部分に集まり、あたかも、その部分にトラップされ
た形となる。従って、Ｃｕの析出が進行しリード間のシ
ョート不良に至るまでの時間は、大幅に延長される。

【００２５】次に、図３を用いて本発明の効果について
説明する。図３は、本発明のテーピングリードフレーム
と従来品との加速評価結果を比較した図である。

【００２６】評価に用いたサンプルは、本発明のテーピ
ングリードフレームをエポキシ樹脂で封止したパッケー
ジを使用し、Ａ，Ｂ、２種類の条件の下で実施した。Ａ
条件は、１５０℃、常湿でリード間に５．５Ｖを印加
し、Ｂ条件は、８５℃、湿度８５％でリード間に５．５
Ｖを印加した。表中の数値は、ショート不良品数／サン
プル数を表し、接着剤の厚さ寸法ａ，ｂは、図１に示し
たように、それぞれ接着剤の盛り上がり寸法及びリード
間中央部の厚さ寸法である。リードはエッチングとプレ
スの両方で製作し、はａ／ｂ＝１、はａ／ｂ＝２、
はａ／ｂが約２．１である。

【００２７】図３からわかるように、の従来品の場合
は、時間の経過とともにショート不良が増加し、マイグ
レーションが進行していくことがわかる。これに対し
、の本発明品の場合は、時間が経過してもショート
不良の発生が全く見られない。また、同一絶縁テープ
（接着剤塗布量も同じ）で接着剤形状を本発明品のよう
にした場合、従来品は１６８Ｈで不良が発生していたの
に対し、本発明品は２０００Ｈを経過しても不良の発生
が無く、加速評価で少なくとも約５倍以上の寿命の延長
が可能となることが推定できる。

【００２８】以上のメカニズムに示すとおり、本発明に
よる効果は、リードに接触する近辺の接着剤の盛り上が
りを、析出するＣｕの捕獲のために利用している。な
お、接着剤の厚さは、絶縁テープに塗布した接着剤厚、
リード間隔、リード埋まり込み量により決定されるた
め、本発明の効果を得るためには、テーピング後のリー
ド近辺の接着剤の厚さが、リード間中央部の約２倍以上
になるように設定すればよい。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のテーピング
リードフレームは、イオンマイグレーションにより生じ
るＣｕの析出を、接着剤の盛り上がり部分にトラップさ
せることによって、リード間のショート不良発生までの
寿命を格段に延長することができる。その結果、高い信
頼性を有する半導体装置が形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のテーピングリードフレームの部分断面
図である。

【図２】本発明のテーピングリードフレームのＣｕの析
出を説明する断面図である。

【図３】本発明と従来のテーピングリードフレームとの
評価結果を比較して示した図である。

【図４】従来のテーピングリードフレームの部分断面図
である。

【図５】従来のテーピングリードフレームのＣｕの析出
を説明する断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁テープ ２ 接着剤 ３ リード ４ 析出したＣｕ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップの封止に使用するリードフ
   レームのリードに絶縁テープが接着剤を介して接着され
   るテーピングリードフレームにおいて、リードとリード
   の間に介在する接着剤の形状をリードに接する部分を盛
   り上がった形で厚くし、この厚さが前記リードとリード
   の間の中央部分の厚さの２倍以上あることを特徴とする
   テーピングリードフレーム。