JP3854459B2

JP3854459B2 - Semiconductor device

Info

Publication number: JP3854459B2
Application number: JP2000341493A
Authority: JP
Inventors: 好彦嶋貫; 守大武; 英夫中嶋
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP2002151624A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、ワイヤボンディング性の向上に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
小形化を図った樹脂封止形の半導体装置として、ＣＳＰ（Chip Size Package またはChip Scale Package) あるいはＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package) と呼ばれるチップサイズまたは半導体チップより若干大きい程度の小形半導体パッケージが開発されている。
【０００４】
ＱＦＮでは、封止部の裏面（半導体装置実装側の面）の周縁部に複数のリードがその被接続面を露出して配置されており、このような構造の半導体パッケージは、ペリフェラル形と呼ばれている。
【０００５】
なお、ＱＦＮには、半導体チップを支持するタブが封止部の裏面に露出する構造（以降、これをタブ露出構造という）のものと、封止部内に埋め込まれて露出しない構造（以降、これをタブ埋め込み構造という）のものとがある。
【０００６】
そのうち、タブ埋め込み構造では、リードフレーム製造時に、タブの裏面をハーフエッチングやプレスなどによって薄く加工し、これによって封止部内にタブを埋め込む方法が考案されている。
【０００７】
なお、タブ埋め込み構造の半導体装置については、例えば、特開平１０−１８９８３０号公報に、その構造や製造方法についてが記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記したタブ埋め込み構造の半導体装置（ＱＦＮ）では、リードフレームにおいてタブの裏面を薄く加工する際に、タブの反りが少なくなるように、リードフレームの材料歪みを考慮してタブの周囲に厚い箇所をなるべく多く残すような加工となる。
【０００９】
したがって、タブよりもこれを支持する吊りリードの方が厚さが厚くなる。
【００１０】
すなわち、タブよりも吊りリードの方が肉厚となる。
【００１１】
これにより、ワイヤボンディング時に、ワイヤボンディング装置のヒートステージのフレーム支持面上にリードフレームを配置した際に、ヒートステージのフレーム支持面とリードフレームの吊りリードとが接触してヒートステージのフレーム支持面とタブとの間に隙間が形成され、したがって、半導体チップが搭載されたタブの固定が不十分となる。
【００１２】
その結果、ワイヤボンディングが不安定になることが問題となる。
【００１３】
さらに、ヒートステージのフレーム支持面とリードフレームのタブとの間に隙間が形成されて両者が接触しないため、リードフレームや半導体チップへの熱伝導および超音波伝達が不十分となり、ワイヤボンディング性が低下することが問題となる。
【００１４】
本発明の目的は、ワイヤボンディング性を向上して製品の信頼性向上を図る半導体装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１７】
すなわち、本発明の半導体装置は、半導体チップを支持する薄板状のタブと、前記半導体チップが樹脂封止されて形成された封止部と、前記タブと一体でこれより薄く形成されたステージ逃げ部と、前記タブより厚く形成されるとともに前記封止部の半導体装置実装側の面に露出する露出部とを有し、前記タブを支持して真っ直ぐに延在する吊りリードと、前記封止部の前記半導体装置実装側の面に被接続面が露出して配置された複数のリードと、前記半導体チップの表面電極とこれに対応する前記リードとを接続するワイヤとを有するものである。
【００１８】
本発明によれば、ワイヤボンディング時に、ヒートステージのフレーム支持面によって半導体チップが搭載されたタブを確実に支持することができる。
【００１９】
これにより、ヒートステージのフレーム支持面によるタブの固定をしっかりと行うことができ、ワイヤボンディングを安定して行うことができる。
【００２０】
その結果、ワイヤボンディング性を向上させることができ、これにより、半導体装置の信頼性を向上できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態の半導体装置（ＱＦＮ）の構造の一例を示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図、図２は図１に示すＱＦＮのタブの構造をＱＦＮ内部を透過して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図２（ｂ）のＢ部の構造を拡大して示す拡大部分断面図、図４は図１に示すＱＦＮの製造方法における組み立て手順の一例を示す製造プロセスフロー図、図５は図１に示すＱＦＮの組み立てに用いられるリードフレームの構造の一例を示す部分平面図、図６は図１に示すＱＦＮの組み立てにおけるワイヤボンディング状態の一例を示す部分断面図である。
【００２４】
図１に示す半導体装置は、樹脂封止形で、かつ面実装形の小形半導体パッケージであり、本実施の形態ではこの半導体装置の一例として、ＱＦＮ５を取り上げて説明する。
【００２５】
なお、ＱＦＮ５は、図１（ｂ）に示すように、複数の外部端子であるリード１ａの被接続面１ｇが、樹脂モールドによって形成された封止部３の半導体装置実装側の面（以降、裏面３ａという）の周縁部に並んで露出して配置されたペリフェラル形の半導体パッケージであり、各リード１ａは、封止部３に埋め込まれたインナリードと、封止部３の裏面３ａに露出するアウタリードとの両者の機能を兼ねている。
【００２６】
さらに、ＱＦＮ５は、半導体チップ２を支持するタブ１ｂが、他のリード１ａよりも薄く（例えば、他のリード１ａの１／２程度の厚さ）加工されたものであり、したがって、樹脂封止の際には、タブ１ｂが薄く形成された分、図１（ｂ）に示すように、タブ１ｂの裏面１ｄ側にもモールド樹脂が回り込んでタブ１ｂが封止部３内に埋め込まれるタブ埋め込み構造のものである。
【００２７】
なお、タブ１ｂを他のリード１ａより薄くする加工方法としては、エッチング（ハーフエッチング）やプレスなどが好ましいが、ここでは、ハーフエッチングによって薄くされた場合を説明する。
【００２８】
図１〜図３を用いて、ＱＦＮ５の詳細構成について説明すると、半導体チップ２を支持する薄板状のタブ１ｂと、半導体チップ２が樹脂封止されて形成された図１（ａ）に示す封止部３と、タブ１ｂを支持し、かつタブ１ｂから外方に向かって真っ直ぐに延在する図２に示す吊りリード１ｅと、封止部３の裏面３ａの周縁部に被接続面１ｇが露出して配置された複数のリード１ａと、図１（ｂ）に示す半導体チップ２の表面電極であるパッド２ａとこれに対応するリード１ａとを接続するボンディング用のワイヤ４とからなり、図２（ａ）に示す吊りリード１ｅが、図２（ｂ）、図３に示すように、タブ１ｂと一体で、かつタブ１ｂより薄く形成されたステージ逃げ部１ｆと、タブ１ｂより厚く形成されるとともに封止部３の裏面３ａに露出する露出部１ｈとを有しているものである。
【００２９】
すなわち、ＱＦＮ５は、ハーフエッチングによって露出部１ｈやリード１ａよりタブ１ｂが薄く形成されたものであり、その際、図３に示すように、タブ１ｂを支持する吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆの厚さ（Ｃ）が、タブ１ｂの厚さ（Ｄ）より薄く（Ｃ＜Ｄ）形成されており、これによって、図６に示すように、ワイヤボンディング時に、タブ１ｂをヒートステージ８のフレーム支持面８ａ上に配置した際に、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆをヒートステージ８に接触しないようにでき、その結果、ワイヤボンディング性を向上させるものである。
【００３０】
言い換えれば、タブ１ｂを、吊りリード１ｅのタブ１ｂと一体になったステージ逃げ部１ｆより厚くしたものであり、これにより、タブ１ｂがヒートステージ８のフレーム支持面８ａに確実に搭載されるようにしている。
【００３１】
なお、本実施の形態のＱＦＮ５のタブ１ｂの平面形状は、図２（ａ）に示すように、十字形であるが、タブ１ｂの平面形状は、特に限定されるものではなく、十字形以外の円形や四角形などであってもよい。
【００３２】
さらに、タブ１ｂは、その４つの角部において吊りリード１ｅによって支持されているが、吊りリード１ｅの本数やその支持箇所などは特に限定されるものではない。
【００３３】
ここで、ＱＦＮ５では、吊りリード１ｅおよびリード１ａは、真っ直ぐに延在しており、それぞれに曲げは形成されていない。
【００３４】
したがって、ＱＦＮ５の組み立てに用いられる図５に示すリードフレーム１は、曲げ加工が行われていない薄板状のものである。
【００３５】
なお、図５に示すリードフレーム１は、複数のＱＦＮ５をまとめて組み立て可能な多数個取りのフレームにおいて、１つのＱＦＮ５に相当するパッケージ領域のみを示したものであり、その際、リードフレーム１は、例えば、前記パッケージ領域が１列に複数配置されたものであってもよく、また、複数列×複数行にマトリクス配置されたものであってもよい。
【００３６】
また、リードフレーム１は、例えば、銅によって形成され、その厚さは、0.１５〜0.２ｍｍ程度である。
【００３７】
したがって、吊りリード１ｅの露出部１ｈや各リード１ａの厚さは、例えば、0.１５〜0.２ｍｍ程度であり、さらに、タブ１ｂの厚さは、そのおおよそ１／２程度であり、また、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆは、タブ１ｂよりも薄くなっている。
【００３８】
ここで、半導体チップ２は、図１（ｂ）に示すように、タブ１ｂのチップ支持面１ｃに銀ペーストなどのダイボンド材によって固着されている。
【００３９】
また、半導体チップ２のパッド２ａとこれに対応するリード１ａとを接続するボンディング用のワイヤ４は、例えば、金線などである。
【００４０】
さらに、封止部３は、モールド方法による樹脂封止によって形成され、その際用いられる封止用樹脂（モールド樹脂）は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂などである。
【００４１】
また、封止部３の裏面３ａの周縁部に露出する各リード１ａの被接続面１ｇには、図１（ｂ）に示すように、実装基板への実装時の半田接続用の半田メッキ６が形成されている。
【００４２】
なお、半田メッキ６の代わりとして、パラジウム（Ｐｄ）メッキなどを形成してもよい。
【００４３】
次に、本実施の形態のＱＦＮ５の製造方法を図４に示す製造プロセスフロー図にしたがって説明する。
【００４４】
まず、半導体チップ２を支持可能な薄板状のタブ１ｂと、タブ１ｂと一体で、かつこれより薄いステージ逃げ部１ｆが形成された吊りリード１ｅと、タブ１ｂの周囲に配置された複数のリード１ａとを有する図５に示すリードフレーム１を準備する（ステップＳ１）。
【００４５】
なお、リードフレーム１においては、図２（ｂ）、図３に示すように、タブ１ｂの裏面１ｄ側がハーフエッチングによって薄く加工されており、さらに、タブ１ｂと一体に形成された吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆがタブ１ｂより薄く形成されている（Ｃ＜Ｄ）。
【００４６】
一方、図１（ｂ）に示す主面２ｂに半導体集積回路が形成された半導体チップ２を準備した後、半導体チップ２を供給し、その後、ステップＳ２に示すように、リードフレーム１のタブ１ｂのチップ支持面１ｃと半導体チップ２の裏面２ｃとを接合するダイボンディングを行う。
【００４７】
すなわち、リードフレーム１のタブ１ｂにダイボンド材（例えば、銀ペーストなど）を介して主面２ｂを上方に向けて半導体チップ２を固定（搭載）するダイボンディング（チップマウントともいう）を行う。
【００４８】
その後、ダイボンディング済みのリードフレーム１をワイヤボンディング装置のヒートステージ８上に搬送し、図６に示すように、前記リードフレーム１の吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆとヒートステージ８とが接触しないようにヒートステージ８のフレーム支持面８ａにリードフレーム１のタブ１ｂを配置する。
【００４９】
つまり、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆがタブ１ｂより薄く形成されていることにより、ヒートステージ８のフレーム支持面８ａにタブ１ｂを載置した際に、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆをヒートステージ８に接触しないようにすることができ、この状態で、半導体チップ２のパッド２ａとこれに対応するリードフレーム１のリード１ａとを金線などのワイヤ４によって接続するワイヤボンディングを行う（ステップＳ３）。
【００５０】
その結果、このワイヤボンディングの際には、半導体チップ２を搭載したタブ１ｂがヒートステージ８上にしっかりと固定（搭載）されるため、ワイヤボンディングを安定して行うことができる。
【００５１】
その後、ステップＳ４に示すように、モールド（ここでは、トランスファーモールド）による半導体チップ２の樹脂封止を行う。
【００５２】
ここでは、各リード１ａの被接続面１ｇが封止部３の裏面３ａの周縁部に露出して並ぶように封止部３を形成する。
【００５３】
その後、ステップＳ５に示すように、各リード１ａおよび吊りリード１ｅをリードフレーム１から切断分離するリード切断（個片化）を行い、これにより、図１に示すＱＦＮ５を完成させる（ステップＳ６）。
【００５４】
本実施の形態のＱＦＮ５（半導体装置）およびその製造方法によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００５５】
すなわち、タブ１ｂより薄いステージ逃げ部１ｆが、タブ１ｂと一体で、かつタブ１ｂから繋がった吊りリード１ｅに形成されたことにより、ワイヤボンディング時に、半導体チップ２が搭載されたタブ１ｂをヒートステージ８のフレーム支持面８ａによって確実に支持することができる。
【００５６】
これにより、ヒートステージ８のフレーム支持面８ａによるタブ１ｂの固定をしっかりと行うことができ、したがって、ワイヤボンディングを安定して行うことができる。
【００５７】
その結果、ワイヤボンディング性を向上させることができ、これにより、ＱＦＮ５の信頼性を向上できる。
【００５８】
また、ヒートステージ８のフレーム支持面８ａとタブ１ｂとが確実に接触するため、リードフレーム１や半導体チップ２への熱伝導および超音波伝達を十分に行うことができ、これにより、ワイヤボンディング性を向上させることができる。
【００５９】
その結果、ＱＦＮ５の信頼性を向上できる。
【００６０】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６１】
例えば、図7 に示す変形例の吊りリード１ｅのように、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆに、これより厚い肉厚部１ｉをヒートステージ８のフレーム支持面８ａを避けるように設けてもよい。
【００６２】
この場合、前記実施の形態と同様の作用効果に加えて、吊りリード１ｅが、ステージ逃げ部１ｆより厚い肉厚部１ｉを有するため、吊りリード１ｅの強度を高めることができ、その結果、タブ１ｂの反りを低減できる。
【００６３】
また、前記実施の形態では、タブ１ｂを、これと一体で繋がるステージ逃げ部１ｆより厚くする場合について説明したが、タブ１ｂは、必ずしもステージ逃げ部１ｆより厚くしなくてもよい。
【００６４】
すなわち、吊りリード１ｅにおけるステージ逃げ部１ｆの厚さは、タブ１ｂと同じであってもよく、また、タブ１ｂより薄くても、あるいは厚くてもよい（ステージ逃げ部１ｆがタブ１ｂより厚い場合は、図９に示すタブ連結部１ｊとしている）。
【００６５】
そこで、図８に示す変形例の吊りリード１ｅは、そのステージ逃げ部１ｆをタブ１ｂと同じ厚さにして、さらに、ステージ逃げ部１ｆにおけるヒートステージ８と接触しない外側箇所に肉厚部１ｉを設けたものである。
【００６６】
したがって、図８に示す変形例の吊りリード１ｅは、タブ１ｂと一体でこれと同じ厚さに形成されたステージ逃げ部１ｆと、ステージ逃げ部１ｆより厚い肉厚部１ｉと、肉厚部１ｉより厚く形成されるとともに図１（ｂ）に示す封止部３の裏面３ａに露出する露出部１ｈとからなり、ワイヤボンディング時には、吊りリード１ｅの肉厚部１ｉとヒートステージ８とが接触しないようにヒートステージ８のフレーム支持面８ａにリードフレーム１（図５参照）のタブ１ｂを配置し、この状態でワイヤボンディングを行う。
【００６７】
この場合、ステージ逃げ部１ｆがタブ１ｂと同じ厚さに形成されているため、ステージ逃げ部１ｆがヒートステージ８と接触してもタブ１ｂのヒートステージ８への安定した搭載を妨げることはなく、したがって、前記実施の形態の作用効果と同様にワイヤボンディング性を向上できるとともに、さらに、ステージ逃げ部１ｆに肉厚部１ｉがあるため、吊りリード１ｅの強度を高めてタブ１ｂの反りを低減することができる。
【００６８】
また、前記実施の形態では、タブ１ｂの厚さや吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆの厚さによってワイヤボンディング性を向上させる場合について説明したが、前記ワイヤボンディング性の向上は、ヒートステージ８側の形状によって行うことも可能である。
【００６９】
そこで、図９に示す変形例は、吊りリード１ｅに前記実施の形態のようなステージ逃げ部１ｆを設けずに、ワイヤボンディング時に用いるヒートステージ８の形状によってタブ１ｂの搭載の安定化を図るものである。
【００７０】
つまり、吊りリード１ｅにおいては、タブ１ｂと一体で、かつこれより厚いタブ連結部１ｊが形成されており、さらに、ヒートステージ８のフレーム支持面８ａがタブ１ｂより小さい面積で形成されている。
【００７１】
これにより、ワイヤボンディング時には、吊りリード１ｅのタブ連結部１ｊとヒートステージ８とが接触しないようにヒートステージ８のフレーム支持面８ａにタブ１ｂを配置し、この状態でワイヤボンディングを行うことができる。
【００７２】
その結果、図９に示す変形例のワイヤボンディングによっても前記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７３】
また、前記実施の形態では、リード１ａには曲げが形成されていない場合を説明したが、吊りリード１ｅを除くその他のリード１ａには、パッケージ高さ方向に対しての曲げが形成されていてもよい。
【００７４】
また、前記実施の形態では、半導体装置がペリフェラル形のＱＦＮ５の場合について説明したが、前記半導体装置は、図１０の変形例のように、リード１ａの被接続面１ｇに外部端子として半田ボール７ａが設けられたボール端子パッケージ７などであってもよい。
【００７５】
つまり、図１０に示す変形例の半導体装置は、リード１ａの被接続面１ｇに外部端子として半田ボール７ａが設けられたボール端子パッケージ７であり、このような半導体装置においても、前記実施の形態で説明したＱＦＮ５と同様の作用効果を得ることができる。
【００７６】
したがって、前記半導体装置は、リードフレーム１を用いて組み立てられる樹脂封止形で、かつワイヤボンディングタイプのもので、さらにワイヤボンディング時のリードフレーム１のタブ１ｂおよび吊りリード１ｅとヒートステージ８との関係が、図６〜図９に示すような関係となるものであれば、ＱＦＮ５やボール端子パッケージ７以外の他の半導体装置であってもよい。
【００７７】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００７８】
（１）．タブより薄いステージ逃げ部が吊りリードに形成されたことにより、ワイヤボンディング時に、ヒートステージのフレーム支持面によって半導体チップが搭載されたタブを確実に支持することができる。これにより、ワイヤボンディングを安定して行うことができ、ワイヤボンディング性を向上できる。その結果、半導体装置の信頼性を向上できる。
【００７９】
（２）．ヒートステージのフレーム支持面とタブとが確実に接触するため、リードフレームや半導体チップへの熱伝導および超音波伝達を十分に行うことができ、その結果、ワイヤボンディング性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ),（ｂ）は本発明の実施の形態の半導体装置（ＱＦＮ）の構造の一例を示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】（ａ),（ｂ）は図１に示すＱＦＮのタブの構造をＱＦＮ内部を透過して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２（ｂ）のＢ部の構造を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図４】図１に示すＱＦＮの製造方法における組み立て手順の一例を示す製造プロセスフロー図である。
【図５】図１に示すＱＦＮの組み立てに用いられるリードフレームの構造の一例を示す部分平面図である。
【図６】図１に示すＱＦＮの組み立てにおけるワイヤボンディング状態の一例を示す部分断面図である。
【図７】図１に示すＱＦＮのタブ形状に対する変形例のタブ形状のリードフレームを用いた際のワイヤボンディング状態を示す部分断面図である。
【図８】図１に示すＱＦＮのタブ形状に対する変形例のタブ形状のリードフレームを用いた際のワイヤボンディング状態を示す部分断面図である。
【図９】図１に示すＱＦＮのワイヤボンディング状態に対する変形例のワイヤボンディング状態を示す部分断面図である。
【図１０】図１に示すＱＦＮに対する変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１リードフレーム
１ａリード
１ｂタブ
１ｃチップ支持面
１ｄ裏面
１ｅ吊りリード
１ｆステージ逃げ部
１ｇ被接続面
１ｈ露出部
１ｉ肉厚部
１ｊタブ連結部
２半導体チップ
２ａパッド（表面電極）
２ｂ主面
２ｃ裏面
３封止部
３ａ裏面（半導体装置実装側の面）
４ワイヤ
５ＱＦＮ（半導体装置）
６半田メッキ
７ボール端子パッケージ（半導体装置）
７ａ半田ボール
８ヒートステージ
８ａフレーム支持面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor manufacturing technique, and more particularly to a technique effective when applied to improvement of wire bonding properties.
[0002]
[Prior art]
The technology described below has been studied by the present inventors in researching and completing the present invention, and the outline thereof is as follows.
[0003]
As a resin-encapsulated semiconductor device for miniaturization, there is a chip size called a CSP (Chip Size Package or Chip Scale Package) or QFN (Quad Flat Non-leaded Package) or a small semiconductor package slightly larger than the semiconductor chip. Has been developed.
[0004]
In QFN, a plurality of leads are arranged on the periphery of the back surface (surface on the semiconductor device mounting side) of the sealing portion so that the connected surface is exposed. A semiconductor package having such a structure is called a peripheral shape. It is.
[0005]
QFN has a structure in which a tab for supporting a semiconductor chip is exposed on the back surface of the sealing portion (hereinafter referred to as a tab exposure structure) and a structure in which the tab is embedded and not exposed in the sealing portion (hereinafter referred to as this). Is called a tab embedding structure).
[0006]
Among them, in the tab embedding structure, a method has been devised in which the back surface of the tab is thinly processed by half etching or pressing at the time of manufacturing the lead frame, thereby embedding the tab in the sealing portion.
[0007]
As for a semiconductor device having a tab embedded structure, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-189830 describes the structure and manufacturing method thereof.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the semiconductor device (QFN) having the above-described tab embedded structure, when the back surface of the tab is thinly processed in the lead frame, the material distortion of the lead frame is taken into consideration around the tab so that the warpage of the tab is reduced. Processing will leave as many thick parts as possible.
[0009]
Therefore, the thickness of the suspension lead that supports the tab is larger than that of the tab.
[0010]
That is, the suspension lead is thicker than the tab.
[0011]
As a result, when the lead frame is arranged on the frame support surface of the heat stage of the wire bonding apparatus during wire bonding, the frame support surface of the heat stage and the suspension lead of the lead frame come into contact with each other. A gap is formed between the tab and the tab, so that the tab on which the semiconductor chip is mounted is not sufficiently fixed.
[0012]
As a result, there is a problem that wire bonding becomes unstable.
[0013]
In addition, since a gap is formed between the frame support surface of the heat stage and the tab of the lead frame so that they do not come into contact with each other, heat conduction and ultrasonic transmission to the lead frame and the semiconductor chip are insufficient, and wire bonding properties are improved. Decreasing becomes a problem.
[0014]
An object of the present invention is to improve the wire bonding property is to provide a semiconductor equipment to improve the reliability of the product.
[0015]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
[0017]
That is, the semiconductor device of the present invention includes a thin tab supporting a semiconductor chip, a sealing portion formed by sealing the semiconductor chip with a resin, and a stage relief formed integrally with the tab and thinner than this. A suspension lead that is formed thicker than the tab and exposed on a surface of the sealing portion on the semiconductor device mounting side and that extends straight to support the tab, and the sealing And a plurality of leads arranged with exposed surfaces exposed on the surface of the semiconductor device mounting side, and wires connecting the surface electrodes of the semiconductor chip and the corresponding leads.
[0018]
According to the present invention, the tab on which the semiconductor chip is mounted can be reliably supported by the frame support surface of the heat stage during wire bonding.
[0019]
Thereby, the fixing of the tab by the frame support surface of the heat stage can be performed firmly, and the wire bonding can be performed stably.
[0020]
As a result, the wire bonding property can be improved, and thereby the reliability of the semiconductor device can be improved.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
[0023]
1A and 1B are diagrams showing an example of the structure of a semiconductor device (QFN) according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is an external perspective view, FIG. 2B is a sectional view, and FIG. 2 is a tab of the QFN shown in FIG. FIG. 3A is a diagram showing the structure of FIG. 2 through the inside of the QFN, where FIG. 3A is a plan view, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view showing an enlarged structure, FIG. 4 is a manufacturing process flow diagram showing an example of an assembly procedure in the method of manufacturing QFN shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram of a lead frame used for assembling the QFN shown in FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a wire bonding state in the assembly of the QFN illustrated in FIG. 1.
[0024]
The semiconductor device shown in FIG. 1 is a resin-encapsulated and surface-mounted small semiconductor package. In this embodiment, QFN 5 will be described as an example of the semiconductor device.
[0025]
As shown in FIG. 1B, the QFN 5 has a surface on the semiconductor device mounting side (hereinafter referred to as “the connected portion 1 g” of the lead 1 a, which is a plurality of external terminals, formed by resin molding. A peripheral-type semiconductor package that is exposed side by side along the peripheral edge of the back surface 3 a, and each lead 1 a is exposed to the inner lead embedded in the sealing portion 3 and the back surface 3 a of the sealing portion 3. It also functions as both the outer lead.
[0026]
Further, the QFN 5 is obtained by processing the tab 1b supporting the semiconductor chip 2 thinner than the other lead 1a (for example, about 1/2 the thickness of the other lead 1a). In this case, as shown in FIG. 1B, the tab 1b is thinly formed, and as shown in FIG. 1B, the mold resin wraps around the back surface 1d side of the tab 1b so that the tab 1b is embedded in the sealing portion 3. It has an embedded structure.
[0027]
As a processing method for making the tab 1b thinner than the other leads 1a, etching (half etching), pressing or the like is preferable. Here, a case where the tab 1b is thinned by half etching will be described.
[0028]
The detailed structure of the QFN 5 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. A thin plate-like tab 1 b that supports the semiconductor chip 2 and a seal shown in FIG. 1A formed by sealing the semiconductor chip 2 with resin. A stop surface 3, a suspension lead 1 e shown in FIG. 2 that supports the tab 1 b and extends straight outward from the tab 1 b, and a connected surface 1 g at the peripheral portion of the back surface 3 a of the sealing portion 3. A plurality of exposed leads 1a, a pad 2a that is a surface electrode of the semiconductor chip 2 shown in FIG. 1B, and a bonding wire 4 that connects the corresponding lead 1a are shown in FIG. 2 (a), the suspension lead 1e is formed integrally with the tab 1b and thinner than the tab 1b, and thicker than the tab 1b, as shown in FIGS. 2 (b) and 3. And exposed to the back surface 3a of the sealing part 3 Those having an exposed portion 1h that.
[0029]
That is, the QFN 5 is formed by forming the tab 1b thinner than the exposed portion 1h and the lead 1a by half etching. At this time, as shown in FIG. 3, the stage relief portion 1f of the suspension lead 1e supporting the tab 1b is formed. The thickness (C) is smaller than the thickness (D) of the tab 1b (C <D), so that the tab 1b is supported by the frame of the heat stage 8 during wire bonding as shown in FIG. When arranged on the surface 8a, the stage escape portion 1f of the suspension lead 1e can be prevented from coming into contact with the heat stage 8, and as a result, the wire bonding property is improved.
[0030]
In other words, the tab 1b is thicker than the stage escape portion 1f integrated with the tab 1b of the suspension lead 1e, so that the tab 1b is reliably mounted on the frame support surface 8a of the heat stage 8. I have to.
[0031]
The planar shape of the tab 1b of the QFN 5 of the present embodiment is a cross shape as shown in FIG. 2 (a), but the planar shape of the tab 1b is not particularly limited, and other than the cross shape. It may be a circle or a rectangle.
[0032]
Further, the tab 1b is supported by the suspension leads 1e at the four corners thereof, but the number of the suspension leads 1e and the supporting portions thereof are not particularly limited.
[0033]
Here, in the QFN 5, the suspension lead 1e and the lead 1a extend straight and are not bent.
[0034]
Therefore, the lead frame 1 shown in FIG. 5 used for assembling the QFN 5 is a thin plate that is not bent.
[0035]
Note that the lead frame 1 shown in FIG. 5 shows only a package area corresponding to one QFN 5 in a multi-piece frame in which a plurality of QFNs 5 can be assembled together. For example, a plurality of the package regions may be arranged in one column, or may be arranged in a matrix in a plurality of columns × multiple rows.
[0036]
The lead frame 1 is made of, for example, copper and has a thickness of about 0.15 to 0.2 mm.
[0037]
Therefore, the thickness of the exposed portion 1h of the suspension lead 1e and each lead 1a is, for example, about 0.15 to 0.2 mm, and the thickness of the tab 1b is about 1/2 of the thickness. The stage escape portion 1f of the suspension lead 1e is thinner than the tab 1b.
[0038]
Here, as shown in FIG. 1B, the semiconductor chip 2 is fixed to the chip support surface 1c of the tab 1b with a die bond material such as silver paste.
[0039]
Further, the bonding wire 4 for connecting the pad 2a of the semiconductor chip 2 and the corresponding lead 1a is, for example, a gold wire.
[0040]
Further, the sealing portion 3 is formed by resin sealing by a molding method, and the sealing resin (mold resin) used at that time is, for example, a thermosetting epoxy resin.
[0041]
Further, as shown in FIG. 1B, solder plating 6 for solder connection at the time of mounting on the mounting substrate is provided on the connection surface 1g of each lead 1a exposed at the peripheral edge of the back surface 3a of the sealing portion 3. Is formed.
[0042]
In place of the solder plating 6, palladium (Pd) plating or the like may be formed.
[0043]
Next, a method for manufacturing QFN 5 of the present embodiment will be described with reference to a manufacturing process flow chart shown in FIG.
[0044]
First, a thin plate-like tab 1b capable of supporting the semiconductor chip 2, a suspension lead 1e formed integrally with the tab 1b and having a thinner stage relief portion 1f, and a plurality of leads arranged around the tab 1b A lead frame 1 shown in FIG. 5 having 1a is prepared (step S1).
[0045]
In the lead frame 1, as shown in FIG. 2B and FIG. 3, the back surface 1d side of the tab 1b is thinly processed by half etching, and the suspension lead 1e formed integrally with the tab 1b is also formed. The stage relief portion 1f is formed thinner than the tab 1b (C <D).
[0046]
On the other hand, after preparing the semiconductor chip 2 having the semiconductor integrated circuit formed on the main surface 2b shown in FIG. 1B, the semiconductor chip 2 is supplied, and then, as shown in step S2, the tab 1b of the lead frame 1 is supplied. Die bonding is performed to join the chip support surface 1c and the back surface 2c of the semiconductor chip 2 together.
[0047]
That is, die bonding (also referred to as chip mounting) is performed on the tab 1b of the lead frame 1 to fix (mount) the semiconductor chip 2 with the main surface 2b facing upward via a die bonding material (for example, silver paste).
[0048]
Thereafter, the lead frame 1 after die bonding is transported onto the heat stage 8 of the wire bonding apparatus, and the stage escape portion 1f of the suspension lead 1e of the lead frame 1 and the heat stage 8 do not contact each other as shown in FIG. In this manner, the tab 1b of the lead frame 1 is disposed on the frame support surface 8a of the heat stage 8.
[0049]
That is, since the stage relief portion 1f of the suspension lead 1e is formed thinner than the tab 1b, the stage relief portion 1f of the suspension lead 1e is heated when the tab 1b is placed on the frame support surface 8a of the heat stage 8. In this state, wire bonding is performed to connect the pad 2a of the semiconductor chip 2 and the lead 1a of the lead frame 1 corresponding thereto with a wire 4 such as a gold wire (step). S3).
[0050]
As a result, at the time of this wire bonding, the tab 1b on which the semiconductor chip 2 is mounted is firmly fixed (mounted) on the heat stage 8, so that the wire bonding can be performed stably.
[0051]
Thereafter, as shown in step S4, resin sealing of the semiconductor chip 2 is performed by a mold (here, transfer mold).
[0052]
Here, the sealing part 3 is formed so that the to-be-connected surface 1g of each lead 1a is exposed and arranged in the peripheral part of the back surface 3a of the sealing part 3.
[0053]
Thereafter, as shown in step S5, lead cutting (separation) for cutting and separating each lead 1a and suspension lead 1e from the lead frame 1 is performed, thereby completing the QFN 5 shown in FIG. 1 (step S6).
[0054]
According to the QFN 5 (semiconductor device) and the manufacturing method thereof of the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
[0055]
That is, the stage relief portion 1f thinner than the tab 1b is formed on the suspension lead 1e that is integrated with the tab 1b and connected to the tab 1b, so that the tab 1b on which the semiconductor chip 2 is mounted is heat staged during wire bonding. 8 can be reliably supported by the frame support surface 8a.
[0056]
Accordingly, the tab 1b can be firmly fixed by the frame support surface 8a of the heat stage 8, and therefore, wire bonding can be stably performed.
[0057]
As a result, wire bondability can be improved, and thereby the reliability of QFN 5 can be improved.
[0058]
In addition, since the frame support surface 8a of the heat stage 8 and the tab 1b are reliably in contact with each other, heat conduction and ultrasonic transmission to the lead frame 1 and the semiconductor chip 2 can be sufficiently performed. Can be improved.
[0059]
As a result, the reliability of QFN 5 can be improved.
[0060]
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
[0061]
For example, like the suspension lead 1e of the modification shown in FIG. 7, a thicker portion 1i thicker than this may be provided in the stage relief portion 1f of the suspension lead 1e so as to avoid the frame support surface 8a of the heat stage 8. .
[0062]
In this case, since the suspension lead 1e has a thicker portion 1i thicker than the stage escape portion 1f, in addition to the same effects as the above-described embodiment, the strength of the suspension lead 1e can be increased. The warpage of 1b can be reduced.
[0063]
Moreover, although the case where the tab 1b is thicker than the stage escape portion 1f connected integrally with the tab 1b has been described in the above embodiment, the tab 1b does not necessarily have to be thicker than the stage escape portion 1f.
[0064]
That is, the thickness of the stage relief portion 1f in the suspension lead 1e may be the same as that of the tab 1b, and may be thinner or thicker than the tab 1b (when the stage relief portion 1f is thicker than the tab 1b). Is a tab connecting portion 1j shown in FIG.
[0065]
Therefore, in the suspension lead 1e of the modification shown in FIG. 8, the stage escape portion 1f is made the same thickness as the tab 1b, and the thick portion 1i is provided at the outer portion of the stage escape portion 1f that does not contact the heat stage 8. It is provided.
[0066]
Therefore, the suspension lead 1e of the modification shown in FIG. 8 includes a stage escape portion 1f that is integrally formed with the tab 1b and has the same thickness, a thick portion 1i that is thicker than the stage escape portion 1f, and a thick portion 1i. The exposed portion 1h is formed to be thicker and exposed to the back surface 3a of the sealing portion 3 shown in FIG. 1B, and the thick portion 1i of the suspension lead 1e and the heat stage 8 do not contact at the time of wire bonding. Thus, the tab 1b of the lead frame 1 (see FIG. 5) is arranged on the frame support surface 8a of the heat stage 8, and wire bonding is performed in this state.
[0067]
In this case, since the stage relief portion 1f is formed with the same thickness as the tab 1b, even if the stage relief portion 1f contacts the heat stage 8, the stable mounting of the tab 1b on the heat stage 8 is not hindered. Therefore, the wire bonding property can be improved in the same manner as the operational effects of the above-described embodiment, and furthermore, since the thick portion 1i is provided in the stage escape portion 1f, the strength of the suspension lead 1e is increased and the warpage of the tab 1b is reduced. can do.
[0068]
In the above embodiment, the case where the wire bonding property is improved by the thickness of the tab 1b and the thickness of the stage relief portion 1f of the suspension lead 1e has been described. However, the improvement of the wire bonding property is achieved on the heat stage 8 side. It is also possible to carry out by shape.
[0069]
Therefore, in the modification shown in FIG. 9, the mounting of the tab 1b is stabilized by the shape of the heat stage 8 used at the time of wire bonding without providing the stage escape portion 1f as in the above-described embodiment in the suspension lead 1e. It is.
[0070]
That is, the suspension lead 1e is formed with a tab connecting portion 1j that is integral with and thicker than the tab 1b, and the frame support surface 8a of the heat stage 8 is formed with a smaller area than the tab 1b.
[0071]
Thereby, at the time of wire bonding, the tab 1b is disposed on the frame support surface 8a of the heat stage 8 so that the tab connecting portion 1j of the suspension lead 1e and the heat stage 8 do not come into contact, and wire bonding can be performed in this state. .
[0072]
As a result, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by the wire bonding of the modification shown in FIG.
[0073]
In the above embodiment, the case where the lead 1a is not bent has been described. However, the other leads 1a except the suspension lead 1e are bent in the package height direction. Also good.
[0074]
In the above embodiment, the case where the semiconductor device is a peripheral QFN 5 has been described. However, as in the modification of FIG. 10, the semiconductor device has solder balls 7a as external terminals on the connected surface 1g of the lead 1a. It may be a ball terminal package 7 provided with.
[0075]
That is, the semiconductor device of the modification shown in FIG. 10 is the ball terminal package 7 in which the solder ball 7a is provided as the external terminal on the connected surface 1g of the lead 1a. The same effect as QFN5 explained in the above can be obtained.
[0076]
Therefore, the semiconductor device is a resin-sealed type that is assembled using the lead frame 1 and is of a wire bonding type. Further, the tab 1b and the suspension lead 1e of the lead frame 1 and the heat stage 8 at the time of wire bonding are used. Any semiconductor device other than QFN 5 and ball terminal package 7 may be used as long as the relationship is as shown in FIGS.
[0077]
【The invention's effect】
Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
[0078]
(1). Since the stage relief portion thinner than the tab is formed on the suspension lead, the tab on which the semiconductor chip is mounted can be surely supported by the frame support surface of the heat stage during wire bonding. Thereby, wire bonding can be performed stably and wire bonding property can be improved. As a result, the reliability of the semiconductor device can be improved.
[0079]
(2). Since the frame support surface of the heat stage and the tab are in reliable contact with each other, heat conduction and ultrasonic transmission to the lead frame and the semiconductor chip can be sufficiently performed, and as a result, wire bonding properties can be improved.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing an example of the structure of a semiconductor device (QFN) according to an embodiment of the present invention, FIG. 1A is an external perspective view, and FIG. 1B is a cross-sectional view; .
2A and 2B are views showing the structure of the QFN tab shown in FIG. 1 through the inside of the QFN. FIG. 2A is a plan view, and FIG. It is sectional drawing which follows A line.
FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view showing an enlarged structure of a portion B in FIG.
4 is a manufacturing process flow chart showing an example of an assembling procedure in the method for manufacturing the QFN shown in FIG. 1. FIG.
5 is a partial plan view showing an example of the structure of a lead frame used for assembling the QFN shown in FIG. 1; FIG.
6 is a partial cross-sectional view showing an example of a wire bonding state in the assembly of QFN shown in FIG.
7 is a partial cross-sectional view showing a wire bonding state when a tab-shaped lead frame according to a modification of the QFN tab shape shown in FIG. 1 is used. FIG.
8 is a partial cross-sectional view showing a wire bonding state when a tab-shaped lead frame according to a modification of the QFN tab shape shown in FIG. 1 is used. FIG.
FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing a modified wire bonding state with respect to the wire bonding state of QFN shown in FIG. 1;
10 is a cross-sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a modification of QFN shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lead frame 1a Lead 1b Tab 1c Chip support surface 1d Back surface 1e Hanging lead 1f Stage escape part 1g Connected surface 1h Exposed part 1i Thick part 1j Tab connection part 2 Semiconductor chip 2a Pad (surface electrode)
2b Main surface 2c Back surface 3 Sealing portion 3a Back surface (surface on semiconductor device mounting side)
4 wire 5 QFN (semiconductor device)
6 Solder plating 7 Ball terminal package (semiconductor device)
7a Solder ball 8 Heat stage 8a Frame support surface

Claims

A resin-encapsulated semiconductor device,
A thin tab for supporting the semiconductor chip; and
A sealing portion formed by resin-sealing the semiconductor chip;
A stage relief formed integrally with the tab and thinner than the tab; and an exposed portion formed on the semiconductor device mounting side of the sealing portion while being thicker than the tab and supporting the tab. A hanging lead that extends straight and
A plurality of leads arranged to expose the connected surface on the surface of the sealing unit on the semiconductor device mounting side;
A semiconductor device comprising: a wire connecting the surface electrode of the semiconductor chip and the corresponding lead.

A resin-encapsulated semiconductor device,
A thin tab for supporting the semiconductor chip; and
A sealing portion formed by resin-sealing the semiconductor chip;
A stage escape portion formed integrally with the tab and having the same thickness, a thicker portion thicker than the stage escape portion, and a thicker portion than the thick portion, and on the semiconductor device mounting side of the sealing portion A suspension lead having an exposed portion exposed on the surface, and extending straight to support the tab;
A plurality of leads arranged to expose the connected surface on the surface of the sealing unit on the semiconductor device mounting side;
A semiconductor device comprising: a wire connecting the surface electrode of the semiconductor chip and the corresponding lead.