JP3296339B2 - リードフレーム及び半導体装置 - Google Patents

リードフレーム及び半導体装置

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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に用いら
れるリードフレームと、そのリードフレームを用いた樹
脂封止型の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置のパッケージ構造の一つとし
て、金属製板材を加工して得られるリードフレームに半
導体チップを搭載し、半導体チップとリードフレームと
を電気接続した上で樹脂により封止するパッケージ構造
が提案されている。そのため、この種のパッケージ構造
に利用されるリードフレームは、半導体チップを搭載す
るためのアイランドと、半導体チップの電極と電気接続
して外部導出リードとしてのリード部とをフレーム部に
よって一体に形成しておき、リードフレームに対する半
導体チップの搭載と、半導体チップとリード部との電気
接続を行い、かつ樹脂封止した後に、フレーム部を切断
除去することでアイランドとリード部とを分離する製造
方法が採用されている。
【0003】このようなリードフレームの一例を図5に
示す。このリードフレーム110は金属板をエッチング
加工あるいは打抜き加工して形成されており、矩形をし
たアイランド111と、このアイランド111の周囲に
配列した多数本のリード部112を有しており、前記多
数本のリード部112はフレーム部113の一部として
構成されて封止用樹脂のストッパとして機能するタイバ
ー114により連結されるとともに、前記アイランド1
11は吊りリード116によりフレーム部112のフレ
ーム枠115に連結されている。前記吊りリード116
は、多数本のリード部112と干渉することがないよう
に、リード部112の間、特にアイランド111の四隅
部に配列されており、これによりアイランド111をフ
レーム部113に連結支持している。なお、この吊りリ
ード116は、前記したように半導体チップを搭載し、
樹脂封止した後に、タイバー114やフレーム枠115
と同時に切断されるものであることは言うまでもない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のリー
ドフレーム110では、アイランド111の四隅部にお
いて吊りリード116により支持された状態で、図示は
省略するが、アイランド111への半導体チップの搭
載、半導体チップとリード部との間のワイヤボンディン
グ、半導体チップ及びリード部を樹脂封止しているた
め、樹脂封止後のパッケージは、アイランド111の対
角線上がもっとも反りが大きくなる傾向がある。すなわ
ち、リードフレーム110は樹脂封止後において、リー
ドフレームを構成する金属と、樹脂の熱膨張係数や収縮
率の差により、リードフレーム各部に応力が生じる。こ
の応力はアイランド111にも加えられるが、アイラン
ド111はその四隅において吊りリード116によりフ
レーム部12に連結されているため、吊りリード116
が存在する部分と存在しない部分とで応力の差が生じ、
この応力によってアイランド111に反りが発生する。
特に、アイランド111では吊りリード116を結ぶ対
角線上でもっとも大きな反りが生じ、この反りによって
アイランド111に搭載した半導体チップに割れや欠け
が発生し、あるいは半導体チップがアイランドから浮い
た状態となり、結果として半導体チップの固定状態が不
安定になり、また半導体チップとリード部とを接続する
ボンディングワイヤが断線する等の、半導体装置の信頼
性を低下させるという問題が生じることになる。また、
樹脂封止後に吊りリード116を切断したときに、吊り
リード116が金属であるので封止樹脂の外面に露出さ
れる吊りリード116の切断面に切断バリや切断クズが
発生し、切断バリによって半導体装置の品質を低下させ
るとともに、切断クズによって電気的な短絡事故が生じ
る要因になっている。
【0005】本発明の目的は、アイランドにおける反り
の発生を防止して半導体装置の信頼性を向上するととも
に、吊りリードの切断よる品質の低下や短絡事故を防止
することが可能なリードフレーム、及び半導体装置を提
供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体チップ
を搭載するためのアイランドと、前記アイランドに搭載
された半導体チップに電気接続される複数本のリード部
と、前記リード部を連結するフレーム部とを備えるリー
ドフレームにおいて、前記アイランドは前記フレーム部
とは別体に矩形をした平面形状に形成され、前記アイラ
ンドの裏面には対角に沿って延長された状態でX字型の
平面形状の樹脂テープが貼り付けられ、前記樹脂テープ
四方向に延長された先端部において前記フレーム部に
貼り付けられ、前記アイランドは前記樹脂テープによっ
て前記フレーム部に連結した状態で支持されている。
【0007】また、本発明の半導体装置は、本発明のリ
ードフレームの前記アイランドに半導体チップが搭載さ
れ、前記半導体チップと前記リード部とがボンディング
ワイヤにより電気接続され、少なくとも前記アイラン
ド、半導体チップ、ボンディングワイヤが封止用の樹脂
により封止され、かつ前記樹脂テープの各先端部は前記
封止用の樹脂の表面に達している。ここで、前記樹脂テ
ープは、前記封止用の樹脂と熱膨張係数及び収縮率が近
い値の樹脂で構成される。
【0008】本発明によれば、矩形の平面形状をした
イランドを、その対角に沿って延長されたX字型の平面
形状をした樹脂テープによってリードフレームのフレー
ム部に支持した状態で半導体チップを搭載し、かつ封止
用の樹脂で封止し、その後にフレーム部を切断分離して
半導体装置を構成することにより、樹脂封止からフレー
ム部を切断するまでの間に、樹脂成形に伴う温度変化が
アイランドや樹脂テープ等に加えられても、樹脂テープ
は金属材に比較して封止用の樹脂と熱膨張係数、収縮率
が近いため、また樹脂テープの先端部が封止用の樹脂の
表面に達しているため、封止用樹脂との間に発生する応
力は極めて小さく、したがってアイランドに偏った応力
を発生させることがなくなる。そのため、アイランドに
反りが発生することは殆どなくなり、アイランドに搭載
した半導体チップにおける割れや欠けの発生が防止で
き、また、半導体チップとリード部とを接続したボンデ
ィングワイヤの断線が防止可能となる。
【0009】なお、特開平7−221258号公報に
は、リードフレームの一部に樹脂等のテープを接着して
リードフレームの強度を高めた技術が記載されている
が、この技術はインナーリード部での曲げや変形を防止
するための技術であり、本発明のようにアイランドを樹
脂テープによって支持する技術ではない。また、特開平
7−66347号公報には、アイランドの吊りリードの
一部に固定テープを接着しているが、この固定テープは
樹脂封止の際の樹脂の流れを妨げないようにする技術で
あり、本発明のようにアイランドを樹脂テープによって
支持する技術ではない。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1(a),(b)は本発明のリー
ドフレームの実施形態の平面図と、そのAA線拡大断面
図である。リードフレーム10は金属板をエッチングま
たは打抜き加工して形成されている。リードフレーム1
0の中央部には矩形、ここでは正方形をしたアイランド
11が形成されている。また、前記アイランド11の周
囲には多数本のリード部12が放射状に配置されてい
る。前記多数本のリード部12は、フレーム部13の一
部としてのタイバー14によって連結され、さらにフレ
ーム枠15に連結されている。そして、前記アイランド
11は、X字型をした樹脂製の樹脂テープ16によって
前記フレーム部13に支持されており、これにより前記
アイランド11は前記多数本のリード部12の間に懸架
された状態とされている。すなわち、樹脂テープ16は
アイランド11の対角線に沿って延長された上でアイラ
ンド11の一方の面に接着されており、さらに樹脂テー
プ16の4つの先端部はそれぞれフレーム部13のフレ
ーム枠15に接着されている。これにより、樹脂テープ
16は各先端部においてフレーム枠15に支持された状
態でリード部12間に張設された状態となり、この張設
状態の中間部においてアイランド11を懸架した状態で
支持している。
【0011】図1のリードフレーム10の製造手順につ
いて説明する。まず、図2(a)のように、金属板を打
抜き処理し、アイランド11と、リード部12とを成形
する。このときアイランド11はリード部12からは切
り離されており、別体の部品として形成される。リード
部12は前記したように複数本のリード部12が放射状
に配列され、かつこれと直交する方向に伸びるタイバー
14と、矩形枠状のフレーム枠15からなるフレーム部
13によって各リード部12が連結される。一方、図2
(b)のように、X字型をした樹脂テープ16を形成す
る。前記樹脂テープ16の素材は、後述する半導体装置
のパッケージを形成する封止用の樹脂と密着性が良く、
しかも熱膨張係数や収縮率が近く、さらに樹脂封止時の
熱に耐え得る耐熱性のある樹脂、例えばポリミド樹脂が
用いられる。ここで、前記樹脂テープ16の対角方向の
長さは、前記フレーム枠15の対角方向の間隔寸法にほ
ぼ等しい長さに形成されている。その上で、前記アイラ
ンド11と、リード部12及びフレーム部13とを所定
の位置となるように定磐等の上に載置し、例えば下面側
に仮止めテープ等で仮止めした状態で、アイランド11
とフレーム部13の上面側から前記樹脂テープ16でア
イランド11とフレーム部13を貼り付けて両者を一体
的に連結し、その後仮止めテープを除去することで、図
1に示したリードフレーム10が製造される。なお、樹
脂テープ16は、X字型が連続した長尺のものを用意
し、これをリードフレーム10に貼り付けた後に切断す
るようにしてもよい。
【0012】このようなリードフレーム10を用いて半
導体装置を組み立てるには、図3(a)のように、リー
ドフレーム10を樹脂テープ16を下側にして、すなわ
ちアイランド11の上面に樹脂テープ16が存在しない
状態で図外の組み立てステージに載置し、アイランド1
1に半導体チップ21を搭載する。この搭載には、導電
性接着剤、あるいは低融点ろう材等が利用できる。次い
で、搭載した半導体チップ21の電極と、リードフレー
ム10のリード部12とをボンディングワイヤ22によ
り接続し、相互に電気接続する。しかる上で、図3
(b)のように、リードフレーム10を樹脂成形金型4
1にセットし、前記アイランド11、半導体チップ2
1、ボンディングワイヤ22、及び前記タイバー14の
内側領域のリード部12を含む領域を封止用の樹脂23
により樹脂成形して封止する。その後、図3(c)のよ
うに、前記封止樹脂23から露呈されているフレーム部
13のフレーム枠15とタイバー14、さらには樹脂テ
ープ16を図外のプレス機により切断し、かつ同時にフ
レーム部12から分離された多数本のリード部12の外
端部領域、すなわち外部接続用端子12aを板厚方向に
曲げ加工する。これにより、図4に示すように、封止樹
脂の四周囲から多数本の外部接続用端子12aが突出さ
れた樹脂封止型の半導体装置20が完成される。
【0013】ここで、前記樹脂テープ16は、フレーム
部13の切断、曲げ加工と同時にフレーム部13から切
り離されるため、アイランド11をフレーム部13に対
して支持させる機能は失われるが、この時点では樹脂テ
ープ16、アイランド11、及び半導体チップ21等は
封止樹脂23内に一体的に封止されているため、何ら問
題が生じることはない。また、樹脂封止工程からフレー
ム部13及び樹脂テープ16を切断する工程までの間
に、樹脂成形に伴う温度変化がアイランド11や樹脂テ
ープ16等に加えられるが、樹脂テープ16は封止用の
樹脂23と熱膨張係数、収縮率が近い樹脂で構成されて
いるため、封止用樹脂23との間に発生する応力は極め
て小さく、したがってアイランド11に偏った応力を発
生させることがない。このため、アイランド11に反り
が発生することは殆どなくなり、アイランド11に搭載
した半導体チップ21における割れや欠けの発生が防止
でき、また、半導体チップ21とリード部12とを電気
接続したボンディングワイヤ22の断線が防止できる。
さらに、樹脂封止後に樹脂テープ16を切断したときに
は、樹脂テープ16は封止樹脂23と一体化した状態で
あるため、切断箇所に切断バリや切断クズが発生するこ
ともなく、半導体装置の品質の低下や電気的な短絡事故
が発生するようなこともない。
【0014】なお、本発明は前記実施形態に限られるも
のではなく、樹脂テープはその平面形状が十字型、井桁
型、Y字型、枠型等、アイランド11をフレーム部13
に連結支持させることが可能な形状であれば種々の形状
のものが利用できる。また、前記実施形態では、樹脂テ
ープ16の先端部をフレーム部13に連結した例を示し
ているが、リード部12の一部に連結した構成としても
よい。さらに、樹脂テープ16を構成する樹脂の種類に
ついても、封止用の樹脂23の種類に対応して種々のも
のが採用可能である。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、リードフ
レームの矩形の平面形状をしたアイランドを、その対角
に沿って延長されたX字型の平面形状をした樹脂テープ
によってフレーム部に支持しているので、アイランドに
半導体チップを搭載し、かつ封止用の樹脂で封止し、そ
の後にフレーム部を切断分離して半導体装置を構成する
ことにより、樹脂封止からフレーム部を切断するまでの
間に、樹脂成形に伴う温度変化がアイランドや樹脂テー
プ等に加えられても、樹脂テープは金属材に比較して封
止用の樹脂と熱膨張係数、収縮率が近いため、また樹脂
テープの先端部が封止用の樹脂の表面に達しているた
め、封止用樹脂との間に発生する応力は極めて小さく、
したがってアイランドに偏った応力を発生させることが
なくなる。そのため、アイランドに反りが発生すること
は殆どなくなり、アイランドに搭載した半導体チップに
おける割れや欠けの発生が防止でき、また、半導体チッ
プとリード部とを接続したボンディングワイヤの断線が
防止可能となる。また、フレーム部を切断する際に樹脂
テープが切断され、その切断箇所が封止用の樹脂から露
出された場合でも、金属材のような切断バリや切断クズ
が発生することはなく、切断バリによる品質の低下や、
切断クズによる電気的短絡事故の発生を防止することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリードフレームの一実施形態の平面図
とAA線拡大断面図である。
【図2】図1のリードフレームの製造工程を説明するた
めの平面図である。
【図3】本発明にかかる半導体装置の製造工程を説明す
るための工程図である。
【図4】本発明にかかる半導体装置の一実施形態の一部
を破断した斜視図である。
【図5】従来のリードフレームの一例の平面図である。
【符号の説明】
10 リードフレーム 11 アイランド 12 リード部 13 フレーム部 14 タイバー 15 フレーム枠 16 樹脂テープ 20 半導体装置 21 半導体チップ 22 ボンディングワイヤ 23 封止用樹脂

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップを搭載するためのアイラン
    ドと、前記アイランドに搭載された半導体チップに電気
    接続される複数本のリード部と、前記リード部を連結す
    るフレーム部とを備えるリードフレームにおいて、前記
    アイランドは前記フレーム部とは別体に矩形をした平面
    形状に形成され、前記アイランドの裏面には対角に沿っ
    て延長された状態でX字型の平面形状の樹脂テープが貼
    り付けられ、前記樹脂テープは四方向に延長された先端
    部において前記フレーム部に貼り付けられ、前記アイラ
    ンドは前記樹脂テープによって前記フレーム部に連結し
    た状態で支持されていることを特徴とするリードフレー
    ム。
  2. 【請求項2】 前記樹脂テープは、前記アイランドと前
    記フレーム部にそれぞれ接着され、前記樹脂テープによ
    り前記アイランドを前記複数本のリード部の間の位置に
    懸架していることを特徴とする請求項1に記載のリード
    フレーム。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のリードフレー
    ムの前記アイランドに半導体チップが搭載され、前記半
    導体チップと前記リード部とがボンディングワイヤによ
    り電気接続され、少なくとも前記アイランド、半導体チ
    ップ、ボンディングワイヤが封止用の樹脂により封止さ
    れ、かつ前記樹脂テープの各先端部は前記封止用の樹脂
    の表面に達していることを特徴とする樹脂封止型の半導
    体装置。
  4. 【請求項4】 前記樹脂テープは、前記封止用の樹脂と
    熱膨張係数及び収縮率が近い値の樹脂で構成されている
    ことを特徴とする請求項に記載の半導体装置。
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