JP3687613B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）またはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）と称されるテープキャリア技術を用いて形成される樹脂封止型の半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置の一例として、特開平４−１２４８４６号公報に開示された技術がある。この技術は、図１５に示すように、フィルムテープ２に２種類の打ち抜き部１，３および１つの開口部５が形成されている。また、フィルムテープ２には、１コマ毎に多数のリード４からなる４つのリード群４ａ〜４ｄが形成され、さらにリード４に接合される集積回路チップ６が搭載されている。この技術において特徴的なことは、開口部５が樹脂封止領域内であって、かつリード群４ａとリード群４ｄとの間に形成され、したがって樹脂封止をする場合、この開口部１４を通って溶融樹脂が移動できる点にある。
【０００３】
また、この開口部４とは別に、リード群４ａ〜４ｄが配設された樹脂封止領域内に打ち抜き部１が形成されている。この打ち抜き部１を介しても樹脂封止に際して溶融樹脂が移動できる構成となっている。なお、図１５中、符号３で示す打ち抜き部はアウターリードホールであり、樹脂封止を行った後に半導体素子を打ち抜くための開口部である。
【０００４】
この構造の装置によれば、例えばトランスファーモールドによって集積回路チップを樹脂封止する場合において、上金型の樹脂注入室と下金型の樹脂注入室とで、樹脂の流量が異なるときでも、溶融樹脂が主として開口部５を通って流量の多い側から少ない側に流れ込むので、上下の樹脂注入室における樹脂流量の平衡を保つことができる。
【０００５】
この半導体装置においては、上述のような利点を有する反面、図１６に示すように、打ち抜き部１がフィルムの辺に沿って広範囲に形成されているため、例えば搬送時などにフィルムテープに引張り力Ｆが作用すると、図中鎖線で示すように、フィルムテープが変形しやすいという問題がある。このような変形によって、フィルムテープ上に形成されたリード４が破断することがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するものであり、その目的とするところは、トランスファーモールド工程において、樹脂圧によるフィルムの変形が抑制され、かつ樹脂封止部の剥離が防止された半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明の半導体装置は、デバイスホールを有する電気絶縁性のフィルムと、このフィルムの表面の複数のリード形成領域において形成され、所定のパターンで配列された多数のリードからなるリード群と、前記フィルムのデバイスホール内に配置され、前記リードの一端が電極と接続された集積回路チップと、少なくとも、前記集積回路チップ、前記フィルムおよび前記リード群を封止する樹脂封止部と、を含み、前記フィルムは、前記リード形成領域以外の領域に設けられ、かつ前記デバイスホ−ルの角部から対向する前記フィルムの外周角部の間に設けられた少なくとも１つの帯状開口部からなる第１開口部と、前記リード形成領域内に設けられた複数の開口部からなる第２開口部と、を含む。そして、この半導体装置においては、前記リードは、前記デバイスホール内に突出するインナーリード部と、前記フィルムより外方に突出するアウターリード接合部とを含み、このアウターリード接合部には、該アウターリード接合部より機械的強度の大きいアウターリードが接続されていることが望ましい。
【０００８】
前記半導体装置においては、リードが形成されない領域において少なくとも一つの開口部からなる第１開口部を設けるとともに、リード形成領域においても第２開口部を設けたため、例えばトランスファーモールドなどの成形時にこれらの開口部を介して溶融樹脂が流通する。その結果、前記フィルムの両側における樹脂が連通し、樹脂封止部と前記フィルムなどの被封止体との接合が強固となり、樹脂封止部の剥離が防止される。さらに、前記第２開口部は、分割された複数の開口部から構成されて十分な機械的強度が確保されているため、フィルム搬送時などに作用する引張力によるフィルムの変形が抑制される。その結果、フィルムの変形によるリードの破断や短絡が防止される。
【０００９】
前記半導体装置においては、前記第２開口部を構成する開口部の相互間に帯状の連続部が存在し、かつこの帯状の連続部は、その長手方向が前記フィルムの辺と交叉する方向にあることが望ましい。このように帯状の連続部をフィルムの辺に対して交叉する方向に形成することにより、例えばフィルムの面方向に引張力が作用した場合に、この引張力は帯状の連続部によって分散されて吸収され、フィルムの変形が効果的に抑制される。
【００１０】
さらに、前記帯状の連続部は、その長手方向が前記リードと直交する方向にあることが望ましい。帯状の連続部がリードに対して直交する方向に設けられることにより、フィルムはリードの軸方向の引張力に対して十分な機械的強度を確保することができ、かつリードの第２開口部での長さを短くすることができるので、リードの変形によるリード間の短絡あるいは断線の発生を抑制することができる。
【００１１】
また、前記第２開口部を構成する複数の開口部は、前記フィルムに作用する引張力をできるだけ均等に吸収するために、フィルムの辺に沿って対称的に配列されていることが望ましい。
【００１２】
そして、前記第２開口部を構成する開口部は前記リードの屈曲部から離れた位置に形成されることが望ましい。このような屈曲部に開口部が位置すると、屈曲部の機械的強度は他の直線部分より小さいために、リードが変形しやすくなるからである。
【００１３】
前記半導体装置において、前記リード群を構成するリードのうち最も外側に位置するサイドリードは、他のリードより太くて大きな機械的強度を有することが望ましい。サイドリードを太くすることにより、例えばフィルムとリードフレームとを位置合わせする際に行われる画像認識において、誤認識を起こすことがない。また、サイドリードの機械的強度が大きくなることにより、例えばトランスファーモールド時の樹脂圧等に充分耐え得ることができる。
【００１４】
前記半導体装置において、前記集積回路チップは、前記樹脂封止部の厚み方向のほぼ中心に位置することが望ましい。半導体装置を構成する部材のうち最も大きな体積を有する集積回路チップを樹脂封止部のほぼ中央に位置させることにより、例えばトランスファーモールド時に被封入体によって分割される上下のキャビティ体積をほぼ同等にすることができ、上下のキャビティ体積が異なることによって生じる溶融樹脂の上下方向の流れによる過大な圧力を被封入体に加えることを抑制することができる。その結果、フィルムやリードの変形あるいは集積回路チップの変位を防止することができる。
【００１５】
前記半導体装置において、前記リードのインナーリード部および前記集積回路チップの電極を含む領域に、該リードおよび前記樹脂封止部を構成する樹脂と密着性のよい樹脂からなる樹脂層が形成されることが望ましい。この樹脂層を設けることにより、集積回路チップの電極周辺部分を密着性の良い樹脂で保護することができ、封止部の剥離あるいはクラックなどの発生を防止することができる。
【００１６】
前記半導体装置において、前記集積回路チップには放熱部が接続され、集積回路チップの熱を前記放熱部を介して外部に放出することが望ましい。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、
（Ａ）フィルムキャリアに、少なくとも、デバイスホール、リード形成領域以外の領域でかつ前記デバイスホ−ルの角部から対向する前記フィルムキャリアの外周角部の間に設けられた少なくとも１つの帯状開口部からなる第１開口部、およびリード形成領域内に複数の開口部からなる第２開口部を形成する工程と、
（Ｂ）前記フィルムキャリアに導電フィルムを接合し、さらにフォトリソグラフィおよびエッチングによって前記フィルムキャリアのリード形成領域に、前記デバイスホール内に突出するインナーリード部とアウターリード接合部とを含むリードを形成し、前記デバイスホール内に集積回路チップを配置し該集積回路チップの電極と前記インナーリード部とを接続する工程と、
（Ｃ）前記アウターリード接合部と同じピッチで配列されかつ該アウターリード接合部より機械的強度の大きいアウターリードを有するリードフレームを前記フィルムキャリアの所定位置に重ね合わせ、前記アウターリード接合部と前記アウターリードとを接続する工程と、
（Ｄ）前記集積回路チップ、前記リードおよび前記アウターリードの一部をトランスファーモールドによって樹脂封止する工程と、を含む。
【００１８】
この製造方法によれば、本発明の半導体装置を効率よく、かつ高い歩留まりで製造することができる。
【００１９】
【実施例】
（第１実施例）
図１は、本実施例の半導体装置１０００の要部を模式的に示す平面図、図２は図１の一部（隅部）を拡大して示す部分平面図、図３は、半導体装置１０００をほぼ中央で縦方向に切断した断面図である。
【００２０】
本実施例の半導体装置１０００は、電気絶縁性のフィルム１０、このフィルム１０の一方の表面に形成された複数のリード群３０Ａ〜３０Ｄ、集積回路チップ（ＩＣチップ）２０および樹脂封止部５０を含む。
【００２１】
前記フィルム１０は、その中央にＩＣチップ２０を搭載するためのデバイスホール１２が形成されている。また、フィルム１０の表面においては、フィルム１０のほぼ対角線に沿って分割された４つの領域によってリード形成領域１００〜４００が構成されている。そして、これらのリード形成領域１００〜４００は、相互に隣接する領域がそれぞれ所定間隔で離れており、リードが形成されない領域５００〜８００が形成されている。
【００２２】
前記リードが形成されない領域５００〜８００のそれぞれには、フィルム１０の対角線に沿ったスリット状の第１開口部１４ａ〜１４ｄが形成されている。これらの第１開口部１４（１４ａ〜１４ｄ）は、トランスファーモールドの際に溶融樹脂が通過しやすいように、フィルム１０の機械的強度を低下させない程度にできるだけ大きく形成されることが望ましい。
【００２３】
前記リード形成領域１００〜４００においては、フィルム１０上に所定のパターンで配列された多数のリード３０からなるリード群３０Ａ〜３０Ｄがそれぞれ形成されている。リード３０は、前記デバイスホール１２に向けて突出するインナーリード部（フィンガー）３２と、フィルム１０の辺１０ａより外方に向けて突出するアウターリード接合部３４を有する。そして、前記インナーリード部３２は、デバイスホール１２内に配置されたＩＣチップ２０の電極２２に接続され、他方のアウターリード接合部３４は、アウターリード４０に接続されている。前記インナーリード部３２は、その先端に突起（バンプ）３２ａを有し、この突起３２ａが前記電極２２に接合されている。この接合方式は、後に詳述するが、メサバンプ方式と呼ばれている。
【００２４】
各リード群３０Ａ〜３０Ｄを構成するリード３０は、図２に示すように、符号ＡおよびＢで示す線上において屈曲され、インナーリード部３２側のリードピッチに比べてアウターリード接合部３４側のリードピッチが大きくなるように配置されている。例えば、インナーリード部３２側のリードピッチは４０〜２００μｍ、アウターリード接合部３４側のリードピッチは１００〜５００μｍに設定されている。
【００２５】
本実施例においては、各リード群３０Ａ〜３０Ｄにおいて、各リード群の最も外側に位置するサイドリード３６は、他のリード３０に比較してその径が大きく形成されている。具体的には、サイドリード３６は、他のリード３０の約１．５〜３倍程度の径を有することが望ましい。例えばリード３０の径が８０〜１００μｍの場合には、サイドリード３６の径は１６０〜２００μｍに設定される。
【００２６】
このように、各リード群３０Ａ〜３０Ｄの両側のサイドリード３６を太くすることにより、例えばフィルムとリードフレームとを位置合わせする際に行われる画像認識において、誤認識を起こすことがない。また、サイドリード３６の径を大きくすることによりその機械的強度が大きくなり、例えばモールド時の樹脂圧等に充分耐え得ることができる。通常、高密度なリードを形成する際には、リードの径を小さくする必要があるためにその機械的強度が小さくなり、リード、特に最も端に位置するサイドリードにストレスがかかり、リードの断線が生じやすくなる。
【００２７】
フィルム１０の材質は特に制限されるものではないが電気絶縁性に加えて耐熱性を有することが好ましく、例えばポリイミド樹脂，ポリエーテルイミド樹脂，ポリエステル樹脂，ガラス繊維を含むエポキシ樹脂等を挙げることができ、特にポリイミド樹脂が好ましい。また、アルミナ，窒化アルミニウム，炭化ケイ素等のセラミックス材料からなるフィルムも機械的強度および熱伝導性がよいため、フィルム１０として用いることが可能である。
【００２８】
前記リード形成領域１００〜４００には、それぞれ複数の開口部１６ａ〜１６ｅからなる第２開口部１６が形成されている。これらの開口部１６ａ〜１６ｅは、前記フィルム１０の辺１０ａに沿って対称的に配置されている。また、各開口部１６ａ〜１６ｅは、相互に隣接する開口部の縁がほぼ平行に形成され、その結果、開口部１６ａ〜１６ｅの相互間には帯状連続部１８ａ〜１８ｄが構成されている。これらの帯状連続部１８（１８ａ〜１８ｄ）は前記フィルム１０の辺１０ａに対して交叉する方向に形成されている。この実施例の場合には、図１において、前記辺１０ａに対して右側の帯状連続部１８ａ，１８ｃと左側に位置する帯状連続部１８ｂ，１８ｄとはそれぞれその方向が逆向きであり、かつ前記辺１０ａに直交する軸に対してそれぞれ約４５度をなすように形成されている。
【００２９】
このように帯状連続部１８をフィルム１０の辺１０ａに対して交叉する方向に形成することにより、例えばフィルム１０の面方向に引張力（図１においてＦで示す）が作用した場合に、この引張力Ｆにより発生する応力が帯状連続部１８に沿って発生することにより、引張力Ｆは分散した状態で吸収される。その結果、引張方向におけるフィルムの変位量を小さくすることができ、フィルム１０の変形が効果的に抑制される。
【００３０】
また、前記帯状連続部１８はリード３０と直交する方向に形成されることが好ましい。具体的には、図２において示すように、帯状連続部１８（１８ｃ）がリード３０に対して直交する方向に設けられているため、フィルム１０はリード３０の軸方向の引張力に対して十分な機械的強度を確保することができる。さらに、リード３０の屈曲部（図２においてＡ，Ｂで示す部分）には、開口部が位置しないことが望ましい。このような屈曲部に開口部が位置すると、屈曲部の機械的強度は他の直線部分より小さいために、リードが変形し易くなるからである。
【００３１】
このように、本実施例においては、リード形成領域１００〜４００のそれぞれに、複数の開口部１６ａ〜１６ｅからなる第２開口部１６を特定の配列で設けることにより、モールド時における樹脂の流通を可能にしながら、フィルム１０の変形を抑制する補強作用を果たすことができる。その結果、フィルム１０の変形に伴うリード３０の断線を防止することができる。
【００３２】
以上のように、本実施例の半導体装置１０００においては、リードが形成されない領域５００〜８００において、第１開口部１４を設けるとともに、リード形成領域１００〜４００においても、第２開口部１６を設けたため、トランスファーモールド時にこれらの開口部１４，１６を介して溶融樹脂が流通するため、フィルム１０の両面におけるモールド樹脂が連通され、樹脂封止部の剥離が防止される。
【００３３】
さらに、第２開口部１６を複数の開口部１６ａ〜１６ｅに分割してフィルム１０の機械的強度を確保したため、フィルム搬送時などに作用する引張力によるフィルム１０の変形が抑制され、フィルムの変形によるリード３０の破断が防止される。
【００３４】
この実施例において、前記第１開口部１４および第２開口部１６の形状や個数は特に限定されず、溶融樹脂の流通が可能であり、かつフィルム１０の強度を確保することができる範囲において多様な態様を取ることができる。例えば、第１開口部１４および第２開口部１６の変形例としては、図４に示すように、ほぼ三角形の開口部１６ｇ〜１６ｈを上下方向を交互に変えて配列した構成を取り得る。
【００３５】
次に、前記半導体装置１０００の製造プロセスの一例について説明する。なお、フィルム１０，リード群３０Ａ〜３０Ｄ，フィルム１０に設けられた開口部１４，１６の構成については、簡略化して示す。
【００３６】
まず、図５に示すように、母材である長尺のフィルムキャリア７０（厚さ７５〜１２５μｍ）に、デバイスホール１２，スプロケットホール７２，アウターリードホール７４，第１開口部１４および第２開口部１６が金型を用いた打ち抜きによって形成される。次に、このフィルムキャリア７０に銅箔（通常厚さ１８〜３５μｍ）を接着剤によって貼付け、さらにフィルムの両面にフォトリソグラフィ技術によって、フォトレジストの塗布，マスク露光，現像を行い、さらにエッチングを行うことにより、所定パターンのリード３０からなるリード群３０Ａ〜３０Ｄが形成される。不要となったフォトレジストは除去される。リード３０は、通常、その表面にＳｎ，Ａｕ，ハンダなどによるメッキ処理が行われている。本実施例のリードは、銅線の表面に下地としてＮｉメッキが施され、さらにＡｕメッキが施されている。
【００３７】
次に、ＩＣチップ２０を前記デバイスホール１２内の所定の位置に配置し、ＩＣチップ２０の表面に設けられた電極２２とリード３０のインナーリード部３２とをヒートツールを用いた加圧，加熱（通常３００〜４００℃）により接続してインナーリードボンディング（ＩＬＢ）を行う。
【００３８】
アウターリード４０が形成されたリードフレーム８０（図６参照）を別途作成しておく。このリードフレーム８０を前記フィルム７０上に載置し、リード３０のアウターリード接合部３４が前記アウターリード４０と重なり合うように位置合わせを行う。その後、アウターリード接合部３４とアウターリード４０とを溶接あるいはハンダ付けなどの接合手段によって一括して接続する（アウタボンディング）。
【００３９】
その後、ＩＣチップ２０、リード３０およびアウターリード４０の一部を含む領域をトランスファーモールドによって樹脂で封止し、樹脂封止部５０を形成する。ついで、アウターリード４０にハンダメッキを行い、さらにアウターリード４０をプレスによって切断して、半導体装置を製造する。その後、必要に応じて、アウターリード４０を折り曲げてプリント配線基板等への実装が行いやすいように成形することもできる。
【００４０】
以上のような製造プロセスにおいては、リードフレーム８０を用いてアウターリード４０を形成するため、リードとは独立してアウターリード４０のサイズや強度を設定することができる利点がある。
【００４１】
上記工程において、インナーリード部３２とＩＣチップ２０の電極（図示せず）との接合手段としては、通常用いられるバンプ方式，転写バンプ方式およびメサバンプ方式のいずれを用いてもよいが、メサバンプ方式を好ましく用いることができる。メサバンプ方式は、リードの先端をハーフエッチング加工し、リード先端にリードと一体的にバンプを形成するものである。メサバンプの具体的な製造方法としては、例えば特開昭５５−１６２２５３号公報に開示された方法を採用することができる。メサバンプ方式は、ＩＣチップ上にバンプを形成する特殊な設備が不要であること、アルミニウムパッドのＩＣチップが使用できること、歩留まりが高く、実装コストが安くなること、薄型の実装が可能であることなどの特徴を有する。
【００４２】
さらに、上記工程においては、ＩＣチップ２０と樹脂封止部５０を構成する樹脂との密着力を高めるために、ＩＣチップ２０の裏面に研削やエッチング等により凹凸を形成することが好ましい。また、前記フィルム１０の表面には、樹脂封止部５０を構成する樹脂との密着性を高めるために、例えばアルゴンやヘリウム等の不活性ガス、酸素、ＣＦ4 等の反応性ガス、あるいは水素等の還元性ガスを含む気相中でプラズマ処理を行うことが好ましい。
【００４３】
このようなＴＡＢ技術によるパッケージは、他の実装方式に比べ、例えばワイヤボンディング方式に比べ、高密度で薄型の実装が可能であること、インナーリードボンディング並びにアウターリードボンディングをそれぞれ一括で行うことができること、テープ上で電気的特性の検査ができるため、マルチチップ実装を行っても、実装の歩留まりを低下させることがないこと、などの利点を有する。
【００４４】
（第２実施例）
図７は、本発明の第２実施例の半導体装置２０００を模式的に示す断面図であり、図８は、図７に示す半導体装置２０００の要部を拡大して示す部分断面図である。
【００４５】
半導体装置２０００は、その基本的構造は前記半導体装置１０００と同様であるため、実質的に同一な部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例の半導体装置２０００が前記半導体装置１０００と異なる点は、ＩＣチップ２０が半導体装置２０００の厚み方向においてほぼ中央に位置するように構成した点である。
【００４６】
前記半導体装置１０００においては、図３に示すように、フィルム１０の表面に形成されたリード３０は直線状に外方に延設され、そのアウターリード接合部３４とアウターリード４０とが接合され、かつ前記インナーリード部３２の先端にＩＣチップ２０が吊り下げられた状態で接続されているため、ＩＣチップ２０は樹脂封止部５０の中心より下方に位置している。
【００４７】
これに対し、本実施例の半導体装置２０００においては、樹脂封止部５０の厚み方向の中心Ｃ．Ｌ．上にＩＣチップ２０の中心が位置している。この構成をとるために、リード３０のインナーリード部３２およびアウターリード接合部３４にフォーミングが施されている。これらのフォーミングは、次式が成立するようにフォーミングの程度（フォーミング厚）が設定されている（図８参照）。
（式）
１／２（ｄLF）＋ｄTAB ＋ｄOF＝ｄIF＋ｄIL＋１／２（ｄIC） ここで、ｄLF：アウターリード（リードフレーム）厚
ｄTAB ：リード厚
ｄOF：アウターリード接合部のフォーミング厚
ｄIF：インナーリード部のフォーミング厚
ｄIL：インナーリード部厚
ｄIC：ＩＣチップ厚
上式におけるフォーミング厚ｄOF，ｄIFはリード３０，アウターリード４０およびＩＣチップ２０の厚みによって設計される必要がある。現状では、ＩＣチップの厚みが他の部材に比べて大きく、樹脂封止部５０の厚みは事実上ＩＣチップの厚みに依存している。例えば、ＩＣチップ１０の厚みｄICは２００〜６００μｍ、リード３０の厚みｄTAB は１０〜４０μｍ、アウターリード４０の厚みｄLFは１００〜３００μｍ、インナーリード部３２の厚みｄILは５〜３０μｍであると、インナーリード部３２のフォーミング厚ｄIFは５０〜２００μｍ、アウターリード接合部３４のフォーミング厚ｄOFは−８５〜７２０μｍに設定される。ここにおいて「−」の符号は、図８に示すフォーミングの方向と反対方向のフォーミングを意味する。このような半導体装置においては、樹脂封止部５０の厚みは通常、１〜５ｍｍとなる。将来的に、ＩＣチップの厚みが薄くなり、例えばその厚さが１００〜２００μｍ程度まで薄肉化された場合には、その厚みはアウターリードとほぼ同程度となるため、リードのインナーリード部３２のフォーミング厚はさらに小さくすることが可能となり、例えば０〜５０μｍの範囲に設定することができ、この場合には樹脂封止部の厚みはさらに薄肉化され２００〜１０００μｍ程度にすることが可能である。
【００４８】
本実施例のようにＩＣチップ２０の位置を樹脂封止部５０の厚み方向の中心位置に配置させることにより、以下に説明するような有利な機能を達成することができる。
【００４９】
すなわち、この種の半導体装置を製造するための封止技術の１つとして、トランスファーモールドがある。トランスファーモールドのプロセスにおいて、特に重要なことは、型内にインサートされる被封入体（ＩＣチップ２０が搭載されたフィルムキャリア７０とリードフレーム８０との接合体（図３参照））によって分割される上下のキャビティ体積のバランスである。通常、この種のモールドにおいては、単一のゲートから溶融樹脂が注入されるため、分割されたキャビティの体積がアンバランスであると、小さな体積のキャビティが溶融樹脂によって先に充填され、未だ充填されていない空間を有する反対側のキャビティに向って溶融樹脂が流れるために、被封入体に上下方向の樹脂圧が作用することになる。そのため、ＩＣチップが傾いたりフィルムが変形することによって、リードの破断や短絡が発生することがある。
【００５０】
本実施例の半導体装置２０００においては、最も大きな体積を有するＩＣチップ２０をモールドのほぼ中央（上型と下型との境界）に位置させることができるため、被封入体によって分割される上下のキャビティ体積をほぼ同等にすることができる。その結果上述したような溶融樹脂の上下方向の流れによる過大な圧力を被封入体に加えることを抑制することができ、フィルムやリードの変形あるいはＩＣチップの変位を防止することができる。なお、樹脂封止部の中心レベルにＩＣチップ２０の中心レベルを正確に一致させることは難しいので多少の誤差は許容され、例えばＩＣチップの厚み方向のいずれかに樹脂封止部の中心レベルが位置すればよい。
【００５１】
このように、本実施例によれば、前記第１実施例の作用効果に加え、トランスファーモールド時における樹脂圧による素子の変形を抑制することができるという有利な点を有している。
【００５２】
図９は、本実施例の変形例を模式的に示す断面図である。この半導体装置３０００においては、リード３０のアウターリード接合部３４にフォーミングを行わない代りに、アウターリード４０の端部にフォーミングを行っている点で上記半導体装置２０００と異なっている。アウターリード４０の接合端４２は、リードフレームを形成する際にフォーミングが行われ、そのフォーミング厚は前記式におけるフォーミング厚ｄOFの代りに設定される。
【００５３】
（第３実施例）
図１０は本発明の第３実施例の半導体装置４０００を模式的に示す断面図である。この半導体装置４０００は、基本的な構成は前記第１実施例と同様であるため、実質的に同一な部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この半導体装置４０００が前記第１実施例の半導体装置１０００と異なるのは、少なくともリード３０のインナーリード部３２およびＩＣチップ２０を含む領域に、樹脂封止部５０を構成する樹脂とは異なる樹脂層５２を形成している点にある。
【００５４】
この樹脂層５２は、インナーリード部３２を構成する金属、特に表面にメッキされた金属、例えばＡｕ，Ｓｎ、ならびに樹脂封止部５０を構成する樹脂との密着性に優れた樹脂によって構成される。このような樹脂としては、ゴム変性されたエポキシ系樹脂やフェノール系樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などを好適に用いることができる。
【００５５】
通常、樹脂封止部５０として良く用いられるエポキシ樹脂は、リードを構成するメッキ層との密着性が低いため、熱，水分あるいは機械的な衝撃等によってリードと樹脂封止部との間に剥離あるいはクラックなどが発生し、これらの剥離あるいはクラック部分から侵入した水や活性イオンによってＩＣチップのアルミニウム電極に腐蝕が発生するなどのトラブルが発生することがある。特に、半導体装置の実装工程などにおいて加熱されることにより、リードと樹脂封止部の熱膨脹率の違いなどにより、密着性の低い部分に剥れやクラックなどが生ずることがある。
【００５６】
本実施例においては、樹脂層５２を設けることにより、前記第１実施例の作用効果に加えて、ＩＣチップ２０の電極２２周辺部分を密着性の良く低応力の樹脂で保護することができ、剥離あるいはクラックなどの発生を防止することができる。
【００５７】
この半導体装置４０００の形成においては、樹脂封止部５０を形成するに先立ち、所定領域にポッティング，塗布，射出成形などの方法によって樹脂層５２を形成し、その後通常のトランスファーモールドによって樹脂封止部５０を形成する。
【００５８】
以上のように、半導体装置４０００においては、リード３０および樹脂封止部５０を構成する樹脂の両者と密着性の良好な樹脂層５２を形成することにより、封止部の剥離やクラックの発生を防止することができる。特に、樹脂層５２によってＩＣチップ２０の電極２２が完全に密封されるため、その腐蝕を確実に防止することができる。
【００５９】
図１１は、本実施例の変形例を示す断面図である。この半導体装置５０００は、基本的には前記半導体装置４０００と同じであるが、樹脂層５２の領域がより広く、ＩＣチップ２０の周辺のみならずリード３０のアウターリード接合部３４を除く広い領域にわたって形成されている。この場合には、フィルム１０を構成する樹脂（例えばポリイミド樹脂）との密着性も考慮され、例えばエポキシ系のポリイミド樹脂、シリコン樹脂など好ましく用いることができる。
【００６０】
（第４実施例）
図１２は、本実施例の半導体装置６０００を模式的に示す断面図である。この半導体装置６０００は、基本的には前記第１実施例の半導体装置１０００と同様であるため、実質的に同様の部材には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６１】
この半導体装置６０００が、前記第１実施例の半導体装置１０００と異なるのは、ＩＣチップ２０の下面に放熱部６０を設けた点にある。前記放熱部６０は、図１３に示すように、一方の面の中央にＩＣチップ２０の接合部６６を有し、さらにトランスファーモールド時に溶融樹脂を通過させるための多数の開口部６２を有している。また、放熱部６０は、その機械的強度を確保するために、放射状に伸びる直線状の連続部６４を有することが好ましい。さらに、放熱部６０は、その表面（ＩＣチップ２０が取り付けられる側と反対の面）に、樹脂封止部５０との密着性を高めるために研削やエッチングによる細かな凹凸が形成されていることが好ましい。この放熱部６０は、放熱効果を高めるために、できるだけ高い熱伝導性を有することが好ましく、例えば銅，アルミニウムなどの金属，ＢｅＯ，ＳｉＣなどのセラミックスで形成されることが好ましい。放熱部６０の大きさは特に制限はされないが、放熱効率などを考慮すると、例えばＩＣチップ２０の２倍以上に形成される。
【００６２】
本実施例の半導体装置６０００によれば、熱伝導度の小さい樹脂から構成される樹脂封止部５０によって封止されたＩＣチップ２０の放熱を放熱部６０によって促進させることにより、熱によるＩＣ素子の特性の劣化を抑制することができる。
【００６３】
図１４は、本実施例の変形例を示す断面図である。この半導体装置７０００においては、放熱部６８が前記放熱部６０より肉厚に形成され、一方の表面６８ａが樹脂封止部５０から露出する状態で設けられている。したがって、放熱部６８は、図１４において、ＩＣチップ２０の下面と樹脂封止部５０の下面との距離に相当する厚みを有する。
【００６４】
この構成の半導体装置７０００によれば、放熱部６８が効率のよい放熱作用を果たし、かつトランスファーモールド時にＩＣチップ２０のスペーサとしても機能するため、ＩＣチップ２０の厳密な位置決めが不用となり、プロセスの簡略化が達成される。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、フィルムが、リード形成領域以外の領域に少なくとも１つの開口部からなる第１開口部と、リード形成領域内に複数の開口部からなる第２開口部とを有することにより、トランスファーモールド工程において、樹脂圧によるフィルムの変形を抑制することができ、かつ樹脂封止部の剥離が防止された半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の半導体装置の要部を模式的に示す平面図である。
【図２】 図１の半導体装置の一部を拡大して示す平面図である。
【図３】 第１実施例の半導体装置を示す縦断面図である。
【図４】 第１実施例の開口部の変形例を模式的に示す平面図である。
【図５】 第１実施例の半導体装置の製造プロセスを説明するためのシート状のフィルムを模式的に示す平面図である。
【図６】 第１実施例の製造プロセスを説明するためのリードフレームを模式的に示す平面図である。
【図７】 本発明の第２実施例の半導体装置を模式的に示す縦断面図である。
【図８】 図７に示す半導体装置の要部を拡大して示す部分断面図である。
【図９】 本発明の第２実施例の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】 本発明の第３実施例の半導体装置を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】 本発明の第３実施例の変形例を示す縦断面図である。
【図１２】 本発明の第４実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１３】 図１２に示す放熱部の平面図である。
【図１４】 本発明の第４実施例の変形例を示す縦断面図である。
【図１５】 従来の半導体装置の一例を示す部分平面図である。
【図１６】 図１５に示す半導体装置においてフィルムの変形の様子を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ フィルム
１２ デバイスホール
１４（１４ａ〜１４ｄ） 第１開口部
１６（１６ａ〜１６ｅ） 第２開口部
２０ ＩＣチップ
２２ 電極
３０ リード
３２ インナーリード部
３４ アウターリード接合部
３６ アウターリード
４０ アウターリード
５０ 樹脂封止部
５２ 樹脂層
６０，６８ 放熱部
３０Ａ〜３０Ｄ リード群
１００〜４００ リード形成領域
【産業上の利用分野】
本発明は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）またはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）と称されるテープキャリア技術を用いて形成される樹脂封止型の半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置の一例として、特開平４−１２４８４６号公報に開示された技術がある。この技術は、図１５に示すように、フィルムテープ２に２種類の打ち抜き部１，３および１つの開口部５が形成されている。また、フィルムテープ２には、１コマ毎に多数のリード４からなる４つのリード群４ａ〜４ｄが形成され、さらにリード４に接合される集積回路チップ６が搭載されている。この技術において特徴的なことは、開口部５が樹脂封止領域内であって、かつリード群４ａとリード群４ｄとの間に形成され、したがって樹脂封止をする場合、この開口部１４を通って溶融樹脂が移動できる点にある。
【０００３】
また、この開口部４とは別に、リード群４ａ〜４ｄが配設された樹脂封止領域内に打ち抜き部１が形成されている。この打ち抜き部１を介しても樹脂封止に際して溶融樹脂が移動できる構成となっている。なお、図１５中、符号３で示す打ち抜き部はアウターリードホールであり、樹脂封止を行った後に半導体素子を打ち抜くための開口部である。
【０００４】
この構造の装置によれば、例えばトランスファーモールドによって集積回路チップを樹脂封止する場合において、上金型の樹脂注入室と下金型の樹脂注入室とで、樹脂の流量が異なるときでも、溶融樹脂が主として開口部５を通って流量の多い側から少ない側に流れ込むので、上下の樹脂注入室における樹脂流量の平衡を保つことができる。
【０００５】
この半導体装置においては、上述のような利点を有する反面、図１６に示すように、打ち抜き部１がフィルムの辺に沿って広範囲に形成されているため、例えば搬送時などにフィルムテープに引張り力Ｆが作用すると、図中鎖線で示すように、フィルムテープが変形しやすいという問題がある。このような変形によって、フィルムテープ上に形成されたリード４が破断することがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するものであり、その目的とするところは、トランスファーモールド工程において、樹脂圧によるフィルムの変形が抑制され、かつ樹脂封止部の剥離が防止された半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明の半導体装置は、デバイスホールを有する電気絶縁性のフィルムと、このフィルムの表面の複数のリード形成領域において形成され、所定のパターンで配列された多数のリードからなるリード群と、前記フィルムのデバイスホール内に配置され、前記リードの一端が電極と接続された集積回路チップと、少なくとも、前記集積回路チップ、前記フィルムおよび前記リード群を封止する樹脂封止部と、を含み、前記フィルムは、前記リード形成領域以外の領域に設けられ、かつ前記デバイスホ−ルの角部から対向する前記フィルムの外周角部の間に設けられた少なくとも１つの帯状開口部からなる第１開口部と、前記リード形成領域内に設けられた複数の開口部からなる第２開口部と、を含む。そして、この半導体装置においては、前記リードは、前記デバイスホール内に突出するインナーリード部と、前記フィルムより外方に突出するアウターリード接合部とを含み、このアウターリード接合部には、該アウターリード接合部より機械的強度の大きいアウターリードが接続されていることが望ましい。
【０００８】
前記半導体装置においては、リードが形成されない領域において少なくとも一つの開口部からなる第１開口部を設けるとともに、リード形成領域においても第２開口部を設けたため、例えばトランスファーモールドなどの成形時にこれらの開口部を介して溶融樹脂が流通する。その結果、前記フィルムの両側における樹脂が連通し、樹脂封止部と前記フィルムなどの被封止体との接合が強固となり、樹脂封止部の剥離が防止される。さらに、前記第２開口部は、分割された複数の開口部から構成されて十分な機械的強度が確保されているため、フィルム搬送時などに作用する引張力によるフィルムの変形が抑制される。その結果、フィルムの変形によるリードの破断や短絡が防止される。
【０００９】
前記半導体装置においては、前記第２開口部を構成する開口部の相互間に帯状の連続部が存在し、かつこの帯状の連続部は、その長手方向が前記フィルムの辺と交叉する方向にあることが望ましい。このように帯状の連続部をフィルムの辺に対して交叉する方向に形成することにより、例えばフィルムの面方向に引張力が作用した場合に、この引張力は帯状の連続部によって分散されて吸収され、フィルムの変形が効果的に抑制される。
【００１０】
さらに、前記帯状の連続部は、その長手方向が前記リードと直交する方向にあることが望ましい。帯状の連続部がリードに対して直交する方向に設けられることにより、フィルムはリードの軸方向の引張力に対して十分な機械的強度を確保することができ、かつリードの第２開口部での長さを短くすることができるので、リードの変形によるリード間の短絡あるいは断線の発生を抑制することができる。
【００１１】
また、前記第２開口部を構成する複数の開口部は、前記フィルムに作用する引張力をできるだけ均等に吸収するために、フィルムの辺に沿って対称的に配列されていることが望ましい。
【００１２】
そして、前記第２開口部を構成する開口部は前記リードの屈曲部から離れた位置に形成されることが望ましい。このような屈曲部に開口部が位置すると、屈曲部の機械的強度は他の直線部分より小さいために、リードが変形しやすくなるからである。
【００１３】
前記半導体装置において、前記リード群を構成するリードのうち最も外側に位置するサイドリードは、他のリードより太くて大きな機械的強度を有することが望ましい。サイドリードを太くすることにより、例えばフィルムとリードフレームとを位置合わせする際に行われる画像認識において、誤認識を起こすことがない。また、サイドリードの機械的強度が大きくなることにより、例えばトランスファーモールド時の樹脂圧等に充分耐え得ることができる。
【００１４】
前記半導体装置において、前記集積回路チップは、前記樹脂封止部の厚み方向のほぼ中心に位置することが望ましい。半導体装置を構成する部材のうち最も大きな体積を有する集積回路チップを樹脂封止部のほぼ中央に位置させることにより、例えばトランスファーモールド時に被封入体によって分割される上下のキャビティ体積をほぼ同等にすることができ、上下のキャビティ体積が異なることによって生じる溶融樹脂の上下方向の流れによる過大な圧力を被封入体に加えることを抑制することができる。その結果、フィルムやリードの変形あるいは集積回路チップの変位を防止することができる。
【００１５】
前記半導体装置において、前記リードのインナーリード部および前記集積回路チップの電極を含む領域に、該リードおよび前記樹脂封止部を構成する樹脂と密着性のよい樹脂からなる樹脂層が形成されることが望ましい。この樹脂層を設けることにより、集積回路チップの電極周辺部分を密着性の良い樹脂で保護することができ、封止部の剥離あるいはクラックなどの発生を防止することができる。
【００１６】
前記半導体装置において、前記集積回路チップには放熱部が接続され、集積回路チップの熱を前記放熱部を介して外部に放出することが望ましい。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、
（Ａ）フィルムキャリアに、少なくとも、デバイスホール、リード形成領域以外の領域でかつ前記デバイスホ−ルの角部から対向する前記フィルムキャリアの外周角部の間に設けられた少なくとも１つの帯状開口部からなる第１開口部、およびリード形成領域内に複数の開口部からなる第２開口部を形成する工程と、
（Ｂ）前記フィルムキャリアに導電フィルムを接合し、さらにフォトリソグラフィおよびエッチングによって前記フィルムキャリアのリード形成領域に、前記デバイスホール内に突出するインナーリード部とアウターリード接合部とを含むリードを形成し、前記デバイスホール内に集積回路チップを配置し該集積回路チップの電極と前記インナーリード部とを接続する工程と、
（Ｃ）前記アウターリード接合部と同じピッチで配列されかつ該アウターリード接合部より機械的強度の大きいアウターリードを有するリードフレームを前記フィルムキャリアの所定位置に重ね合わせ、前記アウターリード接合部と前記アウターリードとを接続する工程と、
（Ｄ）前記集積回路チップ、前記リードおよび前記アウターリードの一部をトランスファーモールドによって樹脂封止する工程と、を含む。
【００１８】
この製造方法によれば、本発明の半導体装置を効率よく、かつ高い歩留まりで製造することができる。
【００１９】
【実施例】
（第１実施例）
図１は、本実施例の半導体装置１０００の要部を模式的に示す平面図、図２は図１の一部（隅部）を拡大して示す部分平面図、図３は、半導体装置１０００をほぼ中央で縦方向に切断した断面図である。
【００２０】
本実施例の半導体装置１０００は、電気絶縁性のフィルム１０、このフィルム１０の一方の表面に形成された複数のリード群３０Ａ〜３０Ｄ、集積回路チップ（ＩＣチップ）２０および樹脂封止部５０を含む。
【００２１】
前記フィルム１０は、その中央にＩＣチップ２０を搭載するためのデバイスホール１２が形成されている。また、フィルム１０の表面においては、フィルム１０のほぼ対角線に沿って分割された４つの領域によってリード形成領域１００〜４００が構成されている。そして、これらのリード形成領域１００〜４００は、相互に隣接する領域がそれぞれ所定間隔で離れており、リードが形成されない領域５００〜８００が形成されている。
【００２２】
前記リードが形成されない領域５００〜８００のそれぞれには、フィルム１０の対角線に沿ったスリット状の第１開口部１４ａ〜１４ｄが形成されている。これらの第１開口部１４（１４ａ〜１４ｄ）は、トランスファーモールドの際に溶融樹脂が通過しやすいように、フィルム１０の機械的強度を低下させない程度にできるだけ大きく形成されることが望ましい。
【００２３】
前記リード形成領域１００〜４００においては、フィルム１０上に所定のパターンで配列された多数のリード３０からなるリード群３０Ａ〜３０Ｄがそれぞれ形成されている。リード３０は、前記デバイスホール１２に向けて突出するインナーリード部（フィンガー）３２と、フィルム１０の辺１０ａより外方に向けて突出するアウターリード接合部３４を有する。そして、前記インナーリード部３２は、デバイスホール１２内に配置されたＩＣチップ２０の電極２２に接続され、他方のアウターリード接合部３４は、アウターリード４０に接続されている。前記インナーリード部３２は、その先端に突起（バンプ）３２ａを有し、この突起３２ａが前記電極２２に接合されている。この接合方式は、後に詳述するが、メサバンプ方式と呼ばれている。
【００２４】
各リード群３０Ａ〜３０Ｄを構成するリード３０は、図２に示すように、符号ＡおよびＢで示す線上において屈曲され、インナーリード部３２側のリードピッチに比べてアウターリード接合部３４側のリードピッチが大きくなるように配置されている。例えば、インナーリード部３２側のリードピッチは４０〜２００μｍ、アウターリード接合部３４側のリードピッチは１００〜５００μｍに設定されている。
【００２５】
本実施例においては、各リード群３０Ａ〜３０Ｄにおいて、各リード群の最も外側に位置するサイドリード３６は、他のリード３０に比較してその径が大きく形成されている。具体的には、サイドリード３６は、他のリード３０の約１．５〜３倍程度の径を有することが望ましい。例えばリード３０の径が８０〜１００μｍの場合には、サイドリード３６の径は１６０〜２００μｍに設定される。
【００２６】
このように、各リード群３０Ａ〜３０Ｄの両側のサイドリード３６を太くすることにより、例えばフィルムとリードフレームとを位置合わせする際に行われる画像認識において、誤認識を起こすことがない。また、サイドリード３６の径を大きくすることによりその機械的強度が大きくなり、例えばモールド時の樹脂圧等に充分耐え得ることができる。通常、高密度なリードを形成する際には、リードの径を小さくする必要があるためにその機械的強度が小さくなり、リード、特に最も端に位置するサイドリードにストレスがかかり、リードの断線が生じやすくなる。
【００２７】
フィルム１０の材質は特に制限されるものではないが電気絶縁性に加えて耐熱性を有することが好ましく、例えばポリイミド樹脂，ポリエーテルイミド樹脂，ポリエステル樹脂，ガラス繊維を含むエポキシ樹脂等を挙げることができ、特にポリイミド樹脂が好ましい。また、アルミナ，窒化アルミニウム，炭化ケイ素等のセラミックス材料からなるフィルムも機械的強度および熱伝導性がよいため、フィルム１０として用いることが可能である。
【００２８】
前記リード形成領域１００〜４００には、それぞれ複数の開口部１６ａ〜１６ｅからなる第２開口部１６が形成されている。これらの開口部１６ａ〜１６ｅは、前記フィルム１０の辺１０ａに沿って対称的に配置されている。また、各開口部１６ａ〜１６ｅは、相互に隣接する開口部の縁がほぼ平行に形成され、その結果、開口部１６ａ〜１６ｅの相互間には帯状連続部１８ａ〜１８ｄが構成されている。これらの帯状連続部１８（１８ａ〜１８ｄ）は前記フィルム１０の辺１０ａに対して交叉する方向に形成されている。この実施例の場合には、図１において、前記辺１０ａに対して右側の帯状連続部１８ａ，１８ｃと左側に位置する帯状連続部１８ｂ，１８ｄとはそれぞれその方向が逆向きであり、かつ前記辺１０ａに直交する軸に対してそれぞれ約４５度をなすように形成されている。
【００２９】
このように帯状連続部１８をフィルム１０の辺１０ａに対して交叉する方向に形成することにより、例えばフィルム１０の面方向に引張力（図１においてＦで示す）が作用した場合に、この引張力Ｆにより発生する応力が帯状連続部１８に沿って発生することにより、引張力Ｆは分散した状態で吸収される。その結果、引張方向におけるフィルムの変位量を小さくすることができ、フィルム１０の変形が効果的に抑制される。
【００３０】
また、前記帯状連続部１８はリード３０と直交する方向に形成されることが好ましい。具体的には、図２において示すように、帯状連続部１８（１８ｃ）がリード３０に対して直交する方向に設けられているため、フィルム１０はリード３０の軸方向の引張力に対して十分な機械的強度を確保することができる。さらに、リード３０の屈曲部（図２においてＡ，Ｂで示す部分）には、開口部が位置しないことが望ましい。このような屈曲部に開口部が位置すると、屈曲部の機械的強度は他の直線部分より小さいために、リードが変形し易くなるからである。
【００３１】
このように、本実施例においては、リード形成領域１００〜４００のそれぞれに、複数の開口部１６ａ〜１６ｅからなる第２開口部１６を特定の配列で設けることにより、モールド時における樹脂の流通を可能にしながら、フィルム１０の変形を抑制する補強作用を果たすことができる。その結果、フィルム１０の変形に伴うリード３０の断線を防止することができる。
【００３２】
以上のように、本実施例の半導体装置１０００においては、リードが形成されない領域５００〜８００において、第１開口部１４を設けるとともに、リード形成領域１００〜４００においても、第２開口部１６を設けたため、トランスファーモールド時にこれらの開口部１４，１６を介して溶融樹脂が流通するため、フィルム１０の両面におけるモールド樹脂が連通され、樹脂封止部の剥離が防止される。
【００３３】
さらに、第２開口部１６を複数の開口部１６ａ〜１６ｅに分割してフィルム１０の機械的強度を確保したため、フィルム搬送時などに作用する引張力によるフィルム１０の変形が抑制され、フィルムの変形によるリード３０の破断が防止される。
【００３４】
この実施例において、前記第１開口部１４および第２開口部１６の形状や個数は特に限定されず、溶融樹脂の流通が可能であり、かつフィルム１０の強度を確保することができる範囲において多様な態様を取ることができる。例えば、第１開口部１４および第２開口部１６の変形例としては、図４に示すように、ほぼ三角形の開口部１６ｇ〜１６ｈを上下方向を交互に変えて配列した構成を取り得る。
【００３５】
次に、前記半導体装置１０００の製造プロセスの一例について説明する。なお、フィルム１０，リード群３０Ａ〜３０Ｄ，フィルム１０に設けられた開口部１４，１６の構成については、簡略化して示す。
【００３６】
まず、図５に示すように、母材である長尺のフィルムキャリア７０（厚さ７５〜１２５μｍ）に、デバイスホール１２，スプロケットホール７２，アウターリードホール７４，第１開口部１４および第２開口部１６が金型を用いた打ち抜きによって形成される。次に、このフィルムキャリア７０に銅箔（通常厚さ１８〜３５μｍ）を接着剤によって貼付け、さらにフィルムの両面にフォトリソグラフィ技術によって、フォトレジストの塗布，マスク露光，現像を行い、さらにエッチングを行うことにより、所定パターンのリード３０からなるリード群３０Ａ〜３０Ｄが形成される。不要となったフォトレジストは除去される。リード３０は、通常、その表面にＳｎ，Ａｕ，ハンダなどによるメッキ処理が行われている。本実施例のリードは、銅線の表面に下地としてＮｉメッキが施され、さらにＡｕメッキが施されている。
【００３７】
次に、ＩＣチップ２０を前記デバイスホール１２内の所定の位置に配置し、ＩＣチップ２０の表面に設けられた電極２２とリード３０のインナーリード部３２とをヒートツールを用いた加圧，加熱（通常３００〜４００℃）により接続してインナーリードボンディング（ＩＬＢ）を行う。
【００３８】
アウターリード４０が形成されたリードフレーム８０（図６参照）を別途作成しておく。このリードフレーム８０を前記フィルム７０上に載置し、リード３０のアウターリード接合部３４が前記アウターリード４０と重なり合うように位置合わせを行う。その後、アウターリード接合部３４とアウターリード４０とを溶接あるいはハンダ付けなどの接合手段によって一括して接続する（アウタボンディング）。
【００３９】
その後、ＩＣチップ２０、リード３０およびアウターリード４０の一部を含む領域をトランスファーモールドによって樹脂で封止し、樹脂封止部５０を形成する。ついで、アウターリード４０にハンダメッキを行い、さらにアウターリード４０をプレスによって切断して、半導体装置を製造する。その後、必要に応じて、アウターリード４０を折り曲げてプリント配線基板等への実装が行いやすいように成形することもできる。
【００４０】
以上のような製造プロセスにおいては、リードフレーム８０を用いてアウターリード４０を形成するため、リードとは独立してアウターリード４０のサイズや強度を設定することができる利点がある。
【００４１】
上記工程において、インナーリード部３２とＩＣチップ２０の電極（図示せず）との接合手段としては、通常用いられるバンプ方式，転写バンプ方式およびメサバンプ方式のいずれを用いてもよいが、メサバンプ方式を好ましく用いることができる。メサバンプ方式は、リードの先端をハーフエッチング加工し、リード先端にリードと一体的にバンプを形成するものである。メサバンプの具体的な製造方法としては、例えば特開昭５５−１６２２５３号公報に開示された方法を採用することができる。メサバンプ方式は、ＩＣチップ上にバンプを形成する特殊な設備が不要であること、アルミニウムパッドのＩＣチップが使用できること、歩留まりが高く、実装コストが安くなること、薄型の実装が可能であることなどの特徴を有する。
【００４２】
さらに、上記工程においては、ＩＣチップ２０と樹脂封止部５０を構成する樹脂との密着力を高めるために、ＩＣチップ２０の裏面に研削やエッチング等により凹凸を形成することが好ましい。また、前記フィルム１０の表面には、樹脂封止部５０を構成する樹脂との密着性を高めるために、例えばアルゴンやヘリウム等の不活性ガス、酸素、ＣＦ4 等の反応性ガス、あるいは水素等の還元性ガスを含む気相中でプラズマ処理を行うことが好ましい。
【００４３】
このようなＴＡＢ技術によるパッケージは、他の実装方式に比べ、例えばワイヤボンディング方式に比べ、高密度で薄型の実装が可能であること、インナーリードボンディング並びにアウターリードボンディングをそれぞれ一括で行うことができること、テープ上で電気的特性の検査ができるため、マルチチップ実装を行っても、実装の歩留まりを低下させることがないこと、などの利点を有する。
【００４４】
（第２実施例）
図７は、本発明の第２実施例の半導体装置２０００を模式的に示す断面図であり、図８は、図７に示す半導体装置２０００の要部を拡大して示す部分断面図である。
【００４５】
半導体装置２０００は、その基本的構造は前記半導体装置１０００と同様であるため、実質的に同一な部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例の半導体装置２０００が前記半導体装置１０００と異なる点は、ＩＣチップ２０が半導体装置２０００の厚み方向においてほぼ中央に位置するように構成した点である。
【００４６】
前記半導体装置１０００においては、図３に示すように、フィルム１０の表面に形成されたリード３０は直線状に外方に延設され、そのアウターリード接合部３４とアウターリード４０とが接合され、かつ前記インナーリード部３２の先端にＩＣチップ２０が吊り下げられた状態で接続されているため、ＩＣチップ２０は樹脂封止部５０の中心より下方に位置している。
【００４７】
これに対し、本実施例の半導体装置２０００においては、樹脂封止部５０の厚み方向の中心Ｃ．Ｌ．上にＩＣチップ２０の中心が位置している。この構成をとるために、リード３０のインナーリード部３２およびアウターリード接合部３４にフォーミングが施されている。これらのフォーミングは、次式が成立するようにフォーミングの程度（フォーミング厚）が設定されている（図８参照）。
（式）
１／２（ｄLF）＋ｄTAB ＋ｄOF＝ｄIF＋ｄIL＋１／２（ｄIC） ここで、ｄLF：アウターリード（リードフレーム）厚
ｄTAB ：リード厚
ｄOF：アウターリード接合部のフォーミング厚
ｄIF：インナーリード部のフォーミング厚
ｄIL：インナーリード部厚
ｄIC：ＩＣチップ厚
上式におけるフォーミング厚ｄOF，ｄIFはリード３０，アウターリード４０およびＩＣチップ２０の厚みによって設計される必要がある。現状では、ＩＣチップの厚みが他の部材に比べて大きく、樹脂封止部５０の厚みは事実上ＩＣチップの厚みに依存している。例えば、ＩＣチップ１０の厚みｄICは２００〜６００μｍ、リード３０の厚みｄTAB は１０〜４０μｍ、アウターリード４０の厚みｄLFは１００〜３００μｍ、インナーリード部３２の厚みｄILは５〜３０μｍであると、インナーリード部３２のフォーミング厚ｄIFは５０〜２００μｍ、アウターリード接合部３４のフォーミング厚ｄOFは−８５〜７２０μｍに設定される。ここにおいて「−」の符号は、図８に示すフォーミングの方向と反対方向のフォーミングを意味する。このような半導体装置においては、樹脂封止部５０の厚みは通常、１〜５ｍｍとなる。将来的に、ＩＣチップの厚みが薄くなり、例えばその厚さが１００〜２００μｍ程度まで薄肉化された場合には、その厚みはアウターリードとほぼ同程度となるため、リードのインナーリード部３２のフォーミング厚はさらに小さくすることが可能となり、例えば０〜５０μｍの範囲に設定することができ、この場合には樹脂封止部の厚みはさらに薄肉化され２００〜１０００μｍ程度にすることが可能である。
【００４８】
本実施例のようにＩＣチップ２０の位置を樹脂封止部５０の厚み方向の中心位置に配置させることにより、以下に説明するような有利な機能を達成することができる。
【００４９】
すなわち、この種の半導体装置を製造するための封止技術の１つとして、トランスファーモールドがある。トランスファーモールドのプロセスにおいて、特に重要なことは、型内にインサートされる被封入体（ＩＣチップ２０が搭載されたフィルムキャリア７０とリードフレーム８０との接合体（図３参照））によって分割される上下のキャビティ体積のバランスである。通常、この種のモールドにおいては、単一のゲートから溶融樹脂が注入されるため、分割されたキャビティの体積がアンバランスであると、小さな体積のキャビティが溶融樹脂によって先に充填され、未だ充填されていない空間を有する反対側のキャビティに向って溶融樹脂が流れるために、被封入体に上下方向の樹脂圧が作用することになる。そのため、ＩＣチップが傾いたりフィルムが変形することによって、リードの破断や短絡が発生することがある。
【００５０】
本実施例の半導体装置２０００においては、最も大きな体積を有するＩＣチップ２０をモールドのほぼ中央（上型と下型との境界）に位置させることができるため、被封入体によって分割される上下のキャビティ体積をほぼ同等にすることができる。その結果上述したような溶融樹脂の上下方向の流れによる過大な圧力を被封入体に加えることを抑制することができ、フィルムやリードの変形あるいはＩＣチップの変位を防止することができる。なお、樹脂封止部の中心レベルにＩＣチップ２０の中心レベルを正確に一致させることは難しいので多少の誤差は許容され、例えばＩＣチップの厚み方向のいずれかに樹脂封止部の中心レベルが位置すればよい。
【００５１】
このように、本実施例によれば、前記第１実施例の作用効果に加え、トランスファーモールド時における樹脂圧による素子の変形を抑制することができるという有利な点を有している。
【００５２】
図９は、本実施例の変形例を模式的に示す断面図である。この半導体装置３０００においては、リード３０のアウターリード接合部３４にフォーミングを行わない代りに、アウターリード４０の端部にフォーミングを行っている点で上記半導体装置２０００と異なっている。アウターリード４０の接合端４２は、リードフレームを形成する際にフォーミングが行われ、そのフォーミング厚は前記式におけるフォーミング厚ｄOFの代りに設定される。
【００５３】
（第３実施例）
図１０は本発明の第３実施例の半導体装置４０００を模式的に示す断面図である。この半導体装置４０００は、基本的な構成は前記第１実施例と同様であるため、実質的に同一な部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この半導体装置４０００が前記第１実施例の半導体装置１０００と異なるのは、少なくともリード３０のインナーリード部３２およびＩＣチップ２０を含む領域に、樹脂封止部５０を構成する樹脂とは異なる樹脂層５２を形成している点にある。
【００５４】
この樹脂層５２は、インナーリード部３２を構成する金属、特に表面にメッキされた金属、例えばＡｕ，Ｓｎ、ならびに樹脂封止部５０を構成する樹脂との密着性に優れた樹脂によって構成される。このような樹脂としては、ゴム変性されたエポキシ系樹脂やフェノール系樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などを好適に用いることができる。
【００５５】
通常、樹脂封止部５０として良く用いられるエポキシ樹脂は、リードを構成するメッキ層との密着性が低いため、熱，水分あるいは機械的な衝撃等によってリードと樹脂封止部との間に剥離あるいはクラックなどが発生し、これらの剥離あるいはクラック部分から侵入した水や活性イオンによってＩＣチップのアルミニウム電極に腐蝕が発生するなどのトラブルが発生することがある。特に、半導体装置の実装工程などにおいて加熱されることにより、リードと樹脂封止部の熱膨脹率の違いなどにより、密着性の低い部分に剥れやクラックなどが生ずることがある。
【００５６】
本実施例においては、樹脂層５２を設けることにより、前記第１実施例の作用効果に加えて、ＩＣチップ２０の電極２２周辺部分を密着性の良く低応力の樹脂で保護することができ、剥離あるいはクラックなどの発生を防止することができる。
【００５７】
この半導体装置４０００の形成においては、樹脂封止部５０を形成するに先立ち、所定領域にポッティング，塗布，射出成形などの方法によって樹脂層５２を形成し、その後通常のトランスファーモールドによって樹脂封止部５０を形成する。
【００５８】
以上のように、半導体装置４０００においては、リード３０および樹脂封止部５０を構成する樹脂の両者と密着性の良好な樹脂層５２を形成することにより、封止部の剥離やクラックの発生を防止することができる。特に、樹脂層５２によってＩＣチップ２０の電極２２が完全に密封されるため、その腐蝕を確実に防止することができる。
【００５９】
図１１は、本実施例の変形例を示す断面図である。この半導体装置５０００は、基本的には前記半導体装置４０００と同じであるが、樹脂層５２の領域がより広く、ＩＣチップ２０の周辺のみならずリード３０のアウターリード接合部３４を除く広い領域にわたって形成されている。この場合には、フィルム１０を構成する樹脂（例えばポリイミド樹脂）との密着性も考慮され、例えばエポキシ系のポリイミド樹脂、シリコン樹脂など好ましく用いることができる。
【００６０】
（第４実施例）
図１２は、本実施例の半導体装置６０００を模式的に示す断面図である。この半導体装置６０００は、基本的には前記第１実施例の半導体装置１０００と同様であるため、実質的に同様の部材には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６１】
この半導体装置６０００が、前記第１実施例の半導体装置１０００と異なるのは、ＩＣチップ２０の下面に放熱部６０を設けた点にある。前記放熱部６０は、図１３に示すように、一方の面の中央にＩＣチップ２０の接合部６６を有し、さらにトランスファーモールド時に溶融樹脂を通過させるための多数の開口部６２を有している。また、放熱部６０は、その機械的強度を確保するために、放射状に伸びる直線状の連続部６４を有することが好ましい。さらに、放熱部６０は、その表面（ＩＣチップ２０が取り付けられる側と反対の面）に、樹脂封止部５０との密着性を高めるために研削やエッチングによる細かな凹凸が形成されていることが好ましい。この放熱部６０は、放熱効果を高めるために、できるだけ高い熱伝導性を有することが好ましく、例えば銅，アルミニウムなどの金属，ＢｅＯ，ＳｉＣなどのセラミックスで形成されることが好ましい。放熱部６０の大きさは特に制限はされないが、放熱効率などを考慮すると、例えばＩＣチップ２０の２倍以上に形成される。
【００６２】
本実施例の半導体装置６０００によれば、熱伝導度の小さい樹脂から構成される樹脂封止部５０によって封止されたＩＣチップ２０の放熱を放熱部６０によって促進させることにより、熱によるＩＣ素子の特性の劣化を抑制することができる。
【００６３】
図１４は、本実施例の変形例を示す断面図である。この半導体装置７０００においては、放熱部６８が前記放熱部６０より肉厚に形成され、一方の表面６８ａが樹脂封止部５０から露出する状態で設けられている。したがって、放熱部６８は、図１４において、ＩＣチップ２０の下面と樹脂封止部５０の下面との距離に相当する厚みを有する。
【００６４】
この構成の半導体装置７０００によれば、放熱部６８が効率のよい放熱作用を果たし、かつトランスファーモールド時にＩＣチップ２０のスペーサとしても機能するため、ＩＣチップ２０の厳密な位置決めが不用となり、プロセスの簡略化が達成される。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、フィルムが、リード形成領域以外の領域に少なくとも１つの開口部からなる第１開口部と、リード形成領域内に複数の開口部からなる第２開口部とを有することにより、トランスファーモールド工程において、樹脂圧によるフィルムの変形を抑制することができ、かつ樹脂封止部の剥離が防止された半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の半導体装置の要部を模式的に示す平面図である。
【図２】 図１の半導体装置の一部を拡大して示す平面図である。
【図３】 第１実施例の半導体装置を示す縦断面図である。
【図４】 第１実施例の開口部の変形例を模式的に示す平面図である。
【図５】 第１実施例の半導体装置の製造プロセスを説明するためのシート状のフィルムを模式的に示す平面図である。
【図６】 第１実施例の製造プロセスを説明するためのリードフレームを模式的に示す平面図である。
【図７】 本発明の第２実施例の半導体装置を模式的に示す縦断面図である。
【図８】 図７に示す半導体装置の要部を拡大して示す部分断面図である。
【図９】 本発明の第２実施例の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】 本発明の第３実施例の半導体装置を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】 本発明の第３実施例の変形例を示す縦断面図である。
【図１２】 本発明の第４実施例を模式的に示す縦断面図である。
【図１３】 図１２に示す放熱部の平面図である。
【図１４】 本発明の第４実施例の変形例を示す縦断面図である。
【図１５】 従来の半導体装置の一例を示す部分平面図である。
【図１６】 図１５に示す半導体装置においてフィルムの変形の様子を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ フィルム
１２ デバイスホール
１４（１４ａ〜１４ｄ） 第１開口部
１６（１６ａ〜１６ｅ） 第２開口部
２０ ＩＣチップ
２２ 電極
３０ リード
３２ インナーリード部
３４ アウターリード接合部
３６ アウターリード
４０ アウターリード
５０ 樹脂封止部
５２ 樹脂層
６０，６８ 放熱部
３０Ａ〜３０Ｄ リード群
１００〜４００ リード形成領域
Claims (18)
- デバイスホールを有する電気絶縁性のフィルムと、
このフィルムの表面の複数のリード形成領域において形成され、所定のパターンで配列された多数のリードからなるリード群と、
前記フィルムのデバイスホール内に配置され、前記リードの一端が電極と接続された集積回路チップと、
少なくとも、前記集積回路チップ、前記フィルムおよび前記リード群を封止する樹脂封止部と、を含み、
前記フィルムは、
前記リード形成領域以外の領域に設けられ、かつ前記デバイスホ−ルの角部から対向する前記フィルムの外周角部の間に設けられた少なくとも１つの帯状開口部からなる第１開口部と、
前記リード形成領域内に設けられた複数の開口部からなる第２開口部と、
を含む半導体装置。 - 請求項１において、
前記リードは、前記デバイスホール内に突出するインナーリード部と、前記フィルムより外方に突出するアウターリード接合部とを含み、このアウターリード接合部には、該アウターリード接合部より機械的強度の大きいアウターリードが接続されている半導体装置。 - 請求項１または請求項２において、
前記第２開口部を構成する開口部の相互間に帯状の連続部が存在する半導体装置。 - 請求項３において、
前記帯状の連続部は、その長手方向が前記フィルムの辺と交叉する方向にある半導体装置。 - 請求項３または請求項４において、
前記帯状の連続部は、その長手方向が前記リードと直交する方向にある半導体装置。 - 請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記第２開口部を構成する複数の開口部は、前記フィルムの辺に沿って対称的に配列されている半導体装置。 - 請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、
前記第２開口部を構成する開口部は前記リードの屈曲部から離れた位置に形成された半導体装置。 - 請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、
前記リード群を構成するリードのうち最も外側に位置するサイドリードは、他のリードより大きな機械的強度を有する半導体装置。 - 請求項１ないし請求項８のいずれかにおいて、
前記集積回路チップは、前記樹脂封止部の厚み方向のほぼ中心に位置する半導体装置。 - 請求項９において、
前記集積回路チップの位置は、前記リードのインナーリード部およびアウターリード接合部のフォーミング厚によって設定される半導体装置。 - 請求項９において、
前記集積回路チップの位置は、前記リードのインナーリード部および前記アウターリードのフォーミング厚によって設定される半導体装置。 - 請求項１ないし請求項１１のいずれかにおいて、
前記リードのインナーリード部および前記集積回路チップの電極を含む領域に、該リードおよび前記樹脂封止部を構成する樹脂と密着性のよい樹脂からなる樹脂層が形成された半導体装置。 - 請求項１ないし請求項１２のいずれかにおいて、
前記集積回路チップに放熱部が接続されている半導体装置。 - 請求項１３において、
前記放熱部は、複数の開口部を有する半導体装置。 - 請求項１３または請求項１４において、
前記放熱部は、少なくとも一部が前記樹脂封止部より露出している半導体装置。 - （Ａ）フィルムキャリアに、少なくとも、デバイスホール、リード形成領域以外の領域でかつ前記デバイスホ−ルの角部から対向する前記フィルムキャリアの外周角部の間に設けられた少なくとも１つの帯状開口部からなる第１開口部、およびリード形成領域内に複数の開口部からなる第２開口部を形成する工程と、
（Ｂ）前記フィルムキャリアに導電性フィルムを接合し、さらにフォトリソグラフィおよびエッチングによって前記フィルムキャリアのリード形成領域に、前記デバイスホール内に突出するインナーリード部とアウターリード接合部とを含むリードを形成し、ついで前記デバイスホール内に集積回路チップを配置し該集積回路チップの電極と前記インナーリード部とを接続する工程と、
（Ｃ）前記アウターリード接合部と同じピッチで配列されかつ該アウターリード接合部より機械的強度の大きいアウターリードを有するリードフレームを前記フィルムキャリアの所定位置に重ね合わせ、前記アウターリード接合部と前記アウターリードとを接続する工程と、
（Ｄ）前記集積回路チップ、前記リードおよび前記アウターリードの一部をトランスファーモールドによって樹脂封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項１６において、
前記工程（Ｂ）において、前記集積回路チップは、前記樹脂封止部の厚み方向のほぼ中心に位置するように配置される半導体装置の製造方法。 - 請求項１６または請求項１７において、
前記工程（Ｄ）の前に、前記リードのインナーリード部および前記集積回路チップの電極を含む領域に、該リードおよび前記樹脂封止部を構成する樹脂と密着性のよい樹脂からなる樹脂層を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
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