JP3230348B2 - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄型の樹脂封止型半導
体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】樹脂封止型の半導体装置としては、リー
ドフレームを用い半導体チップの電極とリードフレーム
のインナーリード先端とを金属細線（例えばＡｕ細線）
等を介して接続し、樹脂封止して成る半導体装置があ
る。また、ポリイミドフィルムをベースとして、その表
面に銅箔のリードを形成したＴＡＢ（ｔａｐｅ ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）リードを、半導体チッ
プの電極パッドに直接接続して成る半導体装置も知られ
ている。更に、リードフレームのインナーリード先端に
バンプを形成し、そのバンプと半導体チップの電極とを
接続して成る半導体装置も知られている。
【０００３】前記のリードフレームのインナーリード先
端にバンプを形成した型式の半導体装置に関しては、３
層構造によるリードフレームを用いてなる半導体装置が
挙げられる。図１２は、３層構造のリードフレームを用
いてなる樹脂封止型半導体装置の断面構造である。
【０００４】同図において、１は半導体チップ、２はリ
ードフレーム、３はそのアウターリード、４はインナー
リードを示す。５は封止樹脂である。リードフレーム２
は、例えば銅あるいは鉄ニッケル合金（４２アロイ）等
によるアウターリード用金属層６ａと、例えばアルミニ
ウムによる中間層６ｂと、例えば銅によるインナーリー
ド用金属層６ｃの３層クラッド材６から成り、エッチン
グによるパターニングによって、金属層６ａによるアウ
ターリード３、金属層６ｃによるインナーリード４及び
インナーリード先端の中間層６ｃによるバンプ７が夫々
形成される。
【０００５】半導体チップ１は、表面に例えばアルミニ
ウムの電極パッド８が形成され、この電極パッド８がイ
ンナーリード先端のバンプ７に超音波ボンディングされ
る。この状態で、半導体チップ１及びインナーリード４
が樹脂５により気密封止される。リードフレーム２によ
りリード加工が施された後、アウターリード３の表裏面
に半田メッキ層９が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した図１２の樹脂
封止型半導体装置１０においては、インナーリード４の
先端にバンプ７を有する構造のため、複数本のインナー
リード４だけで半導体チップ１を支えることができ、ダ
イパッドのない比較的薄型の構造が可能となる。
【０００７】しかし、半導体チップ１及びインナーリー
ド４は封止樹脂５中に埋め込まれており、且つアウター
リード３が一方向に曲げられている為、回路基板上への
実装方向、つまり半田付方向が一方向に固定されてしま
うという欠点があった。
【０００８】また、半導体装置１０を積層し半田付けし
て組立てることは不可能であった。
【０００９】本発明は、上述の点に鑑み、更なる薄型化
が可能で且つ積層組立、表裏双方向の実装を可能にした
樹脂封止型半導体装置及びその製造方法を提供するもの
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る樹脂封止型
半導体装置は、インナーリードとこのインナーリードに
接続された端子部とを有するリードフレームの板厚内
に、表面においてインナーリードに接続された半導体チ
ップが配置され、半導体チップ及びインナーリードが埋
め込まれるように樹脂封止され、一方の樹脂封止面とリ
ードフレームの上面とが同一平面となるように形成さ
れ、他方の樹脂封止面とリードフレームの下面と半導体
チップの裏面とが同一平面となるように形成され、端子
部の上面、下面及び側面が露出された構成とする。本発
明に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、インナー
リードとこのインナーリードに接続された端子部とを有
するリードフレームの板厚内に半導体チップを配置し、
この半導体チップの表面をインナーリードに接続する工
程と、リードフレームの上面と樹脂封止面とが同一平面
となるようにインナーリードと半導体チップとを樹脂に
より封止する工程と、半導体チップの裏面とリードフレ
ームの下面とが同一平面となるように半導体チップと樹
脂とを研削する工程と、リードフレームを端子部を残し
て切断する工程とを有する。
【００１１】
【作用】本発明の樹脂封止型半導体装置においては、リ
ードフレームの板厚内に、半導体チップを配置して樹脂
封止し、一方の樹脂封止面とリードフレームの上面とが
同一平面となり、他方の樹脂封止面とリードフレームの
下面と半導体チップの裏面とが同一平面となるように形
成するので、装置全体の厚さがリードフレームの板厚で
規定され、表裏両面が平坦な樹脂封止型半導体装置の薄
型化が可能になる。また、半導体チップの裏面が露出さ
れているので、半導体チップの放熱特性が向上する。更
に、表裏面が平坦であり、端子部の上面、下面及び側面
が露出されているので、取り扱い易く、樹脂封止型半導
体装置の回路基板に対し、表裏いずれの方向での実装が
可能となり、また、複数の樹脂封止型半導体装置を積層
状に実装することが可能となる。本発明の樹脂封止型半
導体装置の製造方法においては、上述の各工程を経るこ
とによって、リードフレームの板厚内に半導体チップが
配置され、リードフレームの板厚で全体の厚さが規定さ
れると共に半導体チップの裏面が露出され且つ端子部の
上面、下面及び側面が露出した上述の樹脂封止型半導体
装置が製造できる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【００１３】図１及び図２は本発明の樹脂封止型半導体
装置の一例を示す断面図及び斜視図である。本例に係る
樹脂封止型半導体装置１１は、リードフレーム１２の板
厚Ｄ1 内に半導体チップ１３が配され、且つ板厚Ｄ1 に
よって半導体装置１１全体の厚さが規定されるように樹
脂１４にて封止されて成る。
【００１４】リードフレーム１２は、例えば１００μｍ
〜１５０μｍ厚の銅材あるいは鉄ニッケル合金（４２ア
ロイ）材等によるアウターリード用金属層２０ａと、例
えば５μｍ〜２０μｍ厚のアルミニウム材による中間層
２０ｂと、例えば５μｍ〜３０μｍ厚の銅材によるイン
ナーリード用金属層２０ｃの３層クラッド材２０からな
り、エッチングによるパターニングによって、金属層２
０ａによるアウターリード１５、金属層２０ｃによるイ
ンナーリード１６及びインナーリード先端の中間層２０
ｂによるバンプ１７が夫々形成される。
【００１５】インナーリード１６はアウターリード１５
の板厚Ｄ1 内に存するように内方に折曲され、その先端
のバンプ１７と、半導体チップ１３の表面に形成された
例えばアルミニウムによる電極パット１８とが例えば超
音波エネルギーにより接合される。
【００１６】半導体チップ１３の裏面は樹脂１４の封止
後にアウターリード１５の上面と面一となるように研削
され、封止樹脂１４の面と面一となって露出する。これ
によって、半導体チップ１３の厚さｔ1 はアウターリー
ド１５の板厚Ｄ1より薄く形成されることになる。
【００１７】一方、アウターリード１５はその封止樹脂
１４の端面にほぼ沿って切断されて、所謂端子部として
形成される。従って、ここでのアウターリード１５は、
従来呼ばれている封止樹脂から外方に導出されたもので
はなく、図２に示すように、実質的に封止樹脂１４内に
埋め込まれた状態にあるので、従来の概念でいえばイン
ナーリードの一部を構成しているといえる。以後、この
アウターリード１５を端子部と称する。
【００１８】そして、上記端子部１５は、上面、下面及
び側面が樹脂封止面より露出し、その露出した上面１５
ａ、下面１５ｂ及び側面１５ｃにわたって例えば３μｍ
〜１０μｍ厚の半田メッキ層１９がコーティングされ
る。この半田メッキ層１９により端子部１５は封止樹脂
１４の面から僅かに突出することになる。
【００１９】図３〜図５は上記実施例に係る樹脂封止型
半導体装置１１の製造工程の一例を示す。
【００２０】先ず、図３Ａに示すように、リードフレー
ム１２となるクラッド材、即ちアウターリード用の銅材
２０ａと中間層用のアルミニウム材２０ｂとインナーリ
ード用の銅材２０ｃからなる３層構造のクラッド材２０
を用意する。
【００２１】次に、図３Ｂに示すように、クラッド材２
０の上下両面に夫々アウターリードを含むリードフレー
ム形状に対応するパターンのフォトレジスト層２２及び
インナーリードの形状に対応するパターンのフォトレジ
スト層２３を形成する。
【００２２】次に、このフォトレジスト層２３をマスク
に銅材２０ａ及び２０ｃを選択エッチングし、図３Ｃに
示すように、中間層であるアルミニウム材２０ｂを挟ん
でアウターリード１５Ａ（その他、ダイバー、外枠等を
含む）とこれに接続された形のインナーリード１６とを
形成する。このとき、中間層のアルミニウム材１３ｂは
エッチングストッパーとなる。
【００２３】次に、図４Ｄに示すように、インナーリー
ド１６の先端に対応するアルミニウム材２０ｂ上にバン
プのパターンに対応するフォトレジスト層２４を形成し
た後、図４Ｅに示すように、アルミニウム材２０ｂを選
択的に除去し、インナーリード１６の先端上にアルミニ
ウム材によるバンプ１７を形成する。
【００２４】次に、図４Ｆに示すように、インナーリー
ド１６をアウターリード１５Ａの板厚内に存するように
内方に折曲する。これによって、実施例で用いるリード
フレーム１２が形成される。
【００２５】次に、図４Ｇに示すように、このリードフ
レーム１２のインナーリード１６上に半導体チップ１３
を配し、インナーリード１６先端のバンプ１７と、半導
体チップ１３に形成されたアルミニウムの電極パッド１
８とを超音波ボンディングにより接合する。
【００２６】次に、図５Ｈに示すように、半導体チップ
１３及びインナーリード１６を埋め込むように樹脂１４
にて封止する。この状態で半導体チップ１３及び封止樹
脂１４はアウターリード１５Ａの面より突出している。
【００２７】次に、図５Ｉに示すように、研削手段２５
を介して突出している封止樹脂１４及び半導体チップ１
３の裏面をアウターリード１５Ａの面と面一となる位置
まで研削する。半導体チップ１３としてはその機能を満
足できる限界まで研削することができる。
【００２８】次いで、リードフレーム１２のリード加工
を行う。即ち封止樹脂１４の流れ止めに供するダイバ
ー、外枠（フレーム）の切断及びアウターリード１５Ａ
の封止樹脂１４の断面に沿う位置での切断を行う。その
後、アウターリードの残った部分、即ち端子部１５の露
出された上面、下面及び側面にバレルメッキ、化学メッ
キ、蒸着等により半田層１９を形成して、図５Ｊに示す
目的とする超薄型、小型の樹脂封止型半導体装置１１を
得る。
【００２９】ここで、リード加工では、例えばリードフ
レーム１２のダイバー及びアウターリード１５Ａ間の通
称、樹脂バリと称する部分を切断又は削り取り、樹脂１
４の端面に沿ってアウターリード１５Ａを切断すること
ができる。
【００３０】或はリードフレーム１２のダイバーを切断
して後、樹脂バリの部分を残した状態でアウタリード１
５Ａを樹脂１４の端面に沿って切断することができる。
このときには端子部が長く形成できるので、後の半田付
けが良好となる。
【００３１】尚、アウターリード１５Ａの切断に際して
は、図６に示すように、樹脂１４の端面より僅かに（例
えばｄ0 が０．１ｍｍ程度）外方に突出するようにして
切断される。
【００３２】上述の実施例に係る樹脂封止型半導体装置
１１によれば、半導体チップ１３がリードフレーム１２
の板厚即ち端子部１５の板厚Ｄ1 内に埋め込まれ、半導
体装置１１全体の厚さがリードフレーム１２の板厚に規
定された構成であるので、超薄型で且つ小型の樹脂封止
型半導体装置が得られる。また、端子部１５から一体に
導出された端子部１５よりも薄い接続リード部１６と、
半導体チップ１３とを接続するようになすので、薄型の
樹脂封止型半導体装置が得られる。
【００３３】この樹脂封止型半導体装置１１では、端子
部１５の上面１５ａ、下面１５ｂ及び側面１５ｃが樹脂
封止面より露出しているので、図７及び図８に示すよう
に、絶縁基板２７の面に配線パターン２８が形成された
回路基板２９に対して、半導体装置１１を表裏両方向に
自由に実装することができる。半田付けに際しては、端
子部１５の側面１５ｃが露出していることにより、半田
３０が側面１５ｃに盛り上がり、半田付け性が向上す
る。
【００３４】また、半導体チップ１３の裏面１３ａが外
部に露出した構成となっているので、例えば図７に示す
ように、半導体チップ１３の露出した裏面１３ａが上向
きとなるように実装するときは、半導体チップ１３の放
熱特性が上がる。尚、図８に示すように、半導体チップ
１３の露出した裏面１３ａを下向きに実装したときに
も、例えば回路基板２９に半導体装置１１に対向する開
口３１を設けるようになせば、半導体チップ１３の放熱
特性が上がる。
【００３５】更に、図９に示すように、半導体チップ１
３の露出している裏面１３ａにヒートシング３２を付す
ことができるので、更に放熱特性を良好にすることがで
きる。
【００３６】更に、本実施例では、図１０に示すよう
に、複数の半導体装置１１を積層して互いの端子部１５
を直接半田付けし、回路基板２９に実装することが可能
となる。この実装法は例えば半導体メモリ等に適用され
る。
【００３７】図１１は参考例を示す。この樹脂封止型半
導体装置３４は、半導体チップ１３を端子部１５の板厚
内にあって封止樹脂１４内に完全に埋置されるように配
して構成される。本参考例においても、上例と同様に超
薄型且つ小型の樹脂封止型半導体装置が得られ、回路基
板２９に対しても、表裏両方向に自由に実装可能であ
り、また複数の半導体装置３４を積層して実装すること
も可能である。
【００３８】
【発明の効果】本発明の樹脂封止型半導体装置によれ
ば、超薄型且つ小型にして、表裏両面が平坦で半導体チ
ップの放熱特性が良好な樹脂封止型半導体装置が得られ
る。そして、取り扱い易く、回路基板に対して半導体装
置を表裏の向きを自由に選択して実装することができ
る。更に、半導体装置を簡単に積層することができ、実
装の自由度を上げることができる。本発明の製造方法に
よれば、上述の樹脂封止型半導体装置を容易且つ高精度
に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による樹脂封止型半導体装置の一例を示
す断面図である。
【図２】図１の樹脂封止型半導体装置の斜視図である。
【図３】Ａ 本発明による樹脂封止型半導体装置の製法
例を示す製造工程図である。Ｂ 本発明による樹脂封止
型半導体装置の製法例を示す製造工程図である。Ｃ 本
発明による樹脂封止型半導体装置の製法例を示す製造工
程図である。
【図４】Ｄ 本発明による樹脂封止型半導体装置の製法
例を示す製造工程図である。Ｅ 本発明による樹脂封止
型半導体装置の製法例を示す製造工程図である。Ｆ 本
発明による樹脂封止型半導体装置の製法例を示す製造工
程図である。Ｇ 本発明による樹脂封止型半導体装置の
製法例を示す製造工程図である。
【図５】Ｈ 本発明による樹脂封止型半導体装置の製法
例を示す製造工程図である。Ｉ 本発明による樹脂封止
型半導体装置の製法例を示す製造工程図である。Ｊ 本
発明による樹脂封止型半導体装置の製法例を示す製造工
程図である。
【図６】本発明の製造に係る要部の斜視図である。
【図７】本発明に係る樹脂封止型半導体装置の回路基板
への実装例を示す断面図である。
【図８】本発明に係る樹脂封止型半導体装置の回路基板
への他の実装例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る樹脂封止型半導体装置の回路基板
への他の実装例を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る樹脂封止型半導体装置の回路基
板への他の実装例を示す断面図である。
【図１１】樹脂封止型半導体装置の参考例を示す断面図
である。
【図１２】従来の樹脂封止型半導体装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
１，１３ 半導体チップ ２，１２ リードフレーム ３，１５Ａ アウターリード ４，１６ インナーリード ５，１４ 封止樹脂 ６，２０ クラッド材 ７，１７ バンプ ８，１８ 電極パッド ９，１９ 半田メッキ層 １０，１１ 樹脂封止型半導体装置 ２２，２３，２４ フォトレジスト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−32547（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−123042（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インナーリードと該インナーリードに接
    続された端子部とを有するリードフレームの板厚内に、
    表面において前記インナーリードに接続された半導体チ
    ップが配置され、前記半導体チップ及び前記インナーリードが埋め込まれ
    るように樹脂封止され、 一方の樹脂封止面と前記リードフレームの上面とが同一
    平面となるように形成され、他方の樹脂封止面と前記リ
    ードフレームの下面と前記半導体チップの裏面とが同一
    平面となるように形成され、 前記端子部の上面、下面及び側面が露出されて成る こと
    を特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 【請求項２】 インナーリードと該インナーリードに接
    続された端子部とを有するリードフレームの板厚内に半
    導体チップを配置し、該半導体チップの表面を前記イン
    ナーリードに接続する工程と、 前記リードフレームの上面と樹脂封止面とが同一平面と
    なるように前記インナーリードと前記半導体チップとを
    樹脂により封止する工程と、 前記半導体チップの裏面と前記リードフレームの下面と
    が同一平面となるように前記半導体チップと前記樹脂と
    を研削する工程と、 前記リードフレームを前記端子部を残して切断する工程
    とを有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製
    造方法。
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