JP4018853B2 - ターミナルランドフレーム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップ及び該半導体チップと接続される信号接続用リードを樹脂パッケージにより封止し、信号接続用リードと接続されるターミナルランド部を外部電極端子として裏面側に有する樹脂封止型半導体装置及びその製造方法、並びに該樹脂封止型半導体装置に用いられるターミナルラン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、電子機器の小型化に対応するために、電子機器に搭載される半導体部品を高密度に実装することが要求されているので、半導体部品の小型化及び薄型化が加速度的に進んでいる。
【0003】
半導体部品の1つである樹脂封止型半導体装置においては、該半導体装置をプリント基板表面に高密度に実装するために、現在、半導体チップを封止した正方形又は長方形の樹脂パッケージの側面にガル・ウイング形状の外部リード端子を多数配置するQFP(クワッド・フラットパック・パッケージ)が広く使用されている。
【0004】
ところで、最近、半導体チップの高機能化(高LSI化)に伴って、QFPについては、さらに外部リード端子数を増やすことが強く望まれている。現在、QFPの外形寸法を大きくすることなく外部リード端子数を増やすために、端子ピッチが0.3mm程度に狭ピッチ化されたQFPつまり狭ピッチQFPが一部実用化されている。
【0005】
しかし、狭ピッチQFPの製造及び実装にあたっては、その取り扱い時における外部リード端子の曲がりに起因して、以下のような問題が生じる。
(1)樹脂封止型半導体装置の製造歩留まりが低下する。
(2)樹脂封止型半導体装置をプリント基板上に実装するときの歩留まりが低下する。
(3)樹脂封止型半導体装置が実装されたプリント基板の品質低下等を回避するために特別の対策が必要になる。
【0006】
そこで、QFPの外部リード端子に関する前記の課題を解決するパッケージ技術として、BGA(ボール・グリッド・アレイ)パッケージが開発されている。
【0007】
図15は、従来の樹脂封止型半導体装置、具体的にはBGAパッケージ方式(BGA型)の樹脂封止型半導体装置の断面構造を示している。
【0008】
図15に示すように、半導体チップ101が接着剤102を介して両面配線基板103の上面に搭載されている。両面配線基板103の上面における半導体チップ101が搭載されていない領域には、上面側配線パターン104Aが形成されていると共に、両面配線基板103の下面には、下面側配線パターン104Bが形成されている。両面配線基板103にはスルーホール103aが形成されており、該スルーホール103aの壁面に形成されたスルーホール内配線104Cにより、上面側配線パターン104Aと下面側配線パターン104Bとが電気的に接続されている。
【0009】
また、半導体チップ101の上面に形成された電極パッド101aと上面側配線パターン104Aとは、金属細線105により電気的に接続されている。上面側配線パターン104A上における金属細線105が接続されている領域以外の他の領域はソルダーレジスト106により被覆されている。両面配線基板103の上面側において半導体チップ101、両面配線基板103及び金属細線105等が樹脂パッケージ107によりモールドされて保護されている。
【0010】
ところで、下面側配線パターン104Bの表面も一部を除いてソルダーレジスト106により被覆されている一方、下面側配線パターン104B上におけるソルダーレジスト106により被覆されていない領域には、半田ボール108が、ソルダーレジスト106の下方に突出するように形成されている。このとき、半田ボール108は、ソルダーレジスト106の下面つまり樹脂封止半導体装置の裏面にアレイ(格子)状に2次元的に配置されている。すなわち、BGA型の樹脂封止半導体装置をプリント基板に実装する場合の電気的接続は、半田ボール108を介して行なわれる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
図15に示すBGA型の樹脂封止型半導体装置によると、樹脂封止型半導体装置の裏面に外部電極端子となる半田ボール108を2次元的に配置できるので、QFP等における端子ピッチに対する制限が緩和されて、同一パッケージサイズで比較すると端子数をQFPよりも大幅に増大できる。
【0012】
しかしながら、BGA型の樹脂封止型半導体装置においては、QFP等には見られなかった以下のような問題が生じる。
(1)半導体チップを接着して保持する両面配線基板が必要である。
(2)従来のQFPの製造設備以外の新規製造設備の導入が不可欠となって新たな設備コスト等が発生する。
(3)両面配線基板として、通常、ガラス・エポキシ樹脂基板が使用されるため、半導体チップの樹脂接着工程及び加熱硬化工程における半導体チップに加わる歪み対策、半導体チップの各電極パッドと両面配線基板上の配線パターンとをワイヤーボンディングにより電気的に接続する工程における両面配線基板の反り対策、半導体チップを接着した面側のみを樹脂封止することによる両面配線基板の反り対策、或いは、両面配線基板の反りが多少存在する場合における複数の半田ボールの水平面上での高さを均一にするための対策等、製造技術上解決すべき多くの課題が生じる。
(4)半導体装置の信頼性、特に耐湿性が劣化する可能性がある。例えば、ガラス・エポキシ樹脂と樹脂パッケージとの界面の密着力が弱い場合、高温高湿試験又はプレッシャ・クッカー試験等の環境試験において半導体装置の品質保証が困難になる。
【0013】
尚、BGA型の樹脂封止型半導体装置に関する前記の諸課題の解決策として、セラミック製の両面配線基板の使用は非常に有効である一方、該基板のコストが高いという欠点がある。
【0014】
また、リードフレームを使用したBGA型の樹脂封止型半導体装置も数多く提案されているが、この場合、リードフレームの加工限界に起因して樹脂封止型半導体装置の裏面にアレー状(格子状)に多数の端子を配列することができなきため、多端子化が困難になる。その結果、リードフレームを使用したBGA型の樹脂封止型半導体装置は、小型化の要求にしか応えられない。
【0015】
前記に鑑み、本発明は、樹脂封止型半導体装置を小型化できるようにすると共に多端子化できるようにすることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係るターミナルランドフレームは、フレーム枠と、フレーム枠に該フレーム枠の内側の領域を覆うように保持された樹脂フイルムと、樹脂フイルム上に保持されたダイパッドと、樹脂フイルム上にダイパッドを取り囲むように保持された複数個の信号接続用リードとを備え、信号接続用リードのそれぞれに、凹部が形成されるように樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられている。
【0017】
本発明のターミナルランドフレームによると、樹脂フイルム上にダイパッド及びそれを取り囲む複数個の信号接続用リードが保持されていると共に各信号接続用リードに樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられているため、複数個のターミナルランド部を狭ピッチでアレー状に配置することができる。このため、ターミナルランドフレームに多数のターミナルランド部を配置できるので、多端子化された樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【0018】
また、本発明のターミナルランドフレームによると、従来の吊りリードに代えて、樹脂フィルムによりダイパッドを保持しているため、ダイパッドに該ダイパッドよりも大きな面積を有する半導体チップを保持できる。すなわち、ダイパッドの面積を該ダイパッドに搭載される半導体チップよりも小さくできる。このため、半導体チップの搭載範囲を拡大させて、半導体チップの下方にターミナルランド部を実質的に配置できるので、小型化された樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【0019】
また、本発明のターミナルランドフレームによると、ターミナルランドフレームのフレーム枠に該フレーム枠の内側の領域を覆うように樹脂フイルムが保持されていると共に樹脂フイルム上にダイパッドが保持されているため、ダイパッドに半導体チップを搭載して該半導体チップ等を樹脂封止した後、フレーム枠等の金属部分を切断することなく樹脂フィルムを切断することにより、樹脂封止型半導体装置を容易に生成することができる。また、樹脂フイルム上に保持された信号接続用リードに、樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられているので、ダイパッドに半導体チップを搭載して樹脂フイルムの上面において半導体チップ等を樹脂封止するだけで、所定のスタンドオフを有するターミナルランド部つまり下部電極端子が裏面に露出した樹脂封止型半導体装置を実現することができる。従って、本発明のターミナルランドフレームを用いることにより、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。但し、スタンドオフとは、樹脂封止型半導体装置の裏面つまり樹脂フイルムの下方に突出する部分の突出量を意味する。
【0020】
本発明のターミナルランドフレームにおいて、ダイパッドは、その面積が該ダイパッドに搭載される半導体チップよりも小さいことが好ましい。
【0021】
このようにすると、例えば、半導体チップをダイパッド上に保持するための接着剤の厚さを調節することにより、ダイパッドよりも面積が大きい半導体チップを信号接続用リードの上方に位置させることが可能となるため、ターミナルランド部が半導体チップの下方に配置されて、小型化された樹脂封止型半導体装置を確実に実現することができる。
【0022】
本発明のターミナルランドフレームにおいて、フレーム枠には、補強材が、その下面が樹脂フイルムの下面よりも下側に位置するように接着され、ターミナルランド部は、その下面が補強材の下面と略同一の平面に位置していることが好ましい。
【0023】
このようにすると、ターミナルランドフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を製造する各工程において、ターミナルランドフレームに加わる圧力が分散して各工程を安定的に行なえるので、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。
【0024】
本発明のターミナルランドフレームにおいて、信号接続用リード部は、ダイパッドに搭載される半導体チップと金属細線により接続される部分の表面に、ターミナルランド部の表面と異なるメッキ加工が施されていることが好ましい。
【0025】
このようにすると、例えば、信号接続用リードにおける金属細線が接続される部分の表面に銀メッキを行なうと共に、ターミナルランド部の表面(下面)に、実装基板とのはんだ接続に適したメッキを行なうことにより、実装基板との接続信頼性の高い高品質の樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【0026】
本発明に係るターミナルランドフレームの製造方法は、フレーム枠を構成する金属板の下面に樹脂フイルムを貼付する樹脂フイルム貼付工程と、樹脂フイルム上において金属板を選択的に除去する加工を行なって、樹脂フイルムを保持するフレーム枠、樹脂フイルム上に保持されたダイパッド、及び樹脂フイルム上にダイパッドを取り囲むように保持された複数個の信号接続用リードを形成する第1の金属板加工工程と、信号接続用リードのそれぞれに、凹部が形成されるように樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部を設ける第2の金属板加工工程とを備えている。
【0027】
本発明のターミナルランドフレームの製造方法によると、ダイパッド及びそれを取り囲む複数個の信号接続用リードを、それぞれ樹脂フイルム上に保持されるように形成していると共に各信号接続用リードに樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部を設けているため、複数個のターミナルランド部を狭ピッチでアレー状に配置することができる。このため、ターミナルランドフレームに多数のターミナルランド部を配置できるので、多端子化された樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【0028】
また、本発明のターミナルランドフレームの製造方法によると、ダイパッドを、従来の吊りリードに代えて樹脂フィルムにより保持されるように形成しているため、ダイパッドに該ダイパッドよりも大きな面積を有する半導体チップを保持できる。すなわち、ダイパッドの面積を該ダイパッドに搭載される半導体チップよりも小さくできる。このため、半導体チップの搭載範囲を拡大させて、半導体チップの下方にターミナルランド部を実質的に配置できるので、小型化された樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【0029】
また、本発明のターミナルランドフレームの製造方法によると、フレーム枠を構成する金属板の下面に樹脂フィルムを貼付した後、樹脂フィルム上において金属板を選択的に除去して信号接続用リードを形成しているため、信号接続用リードを容易に微細加工することができると共に、隣接する信号接続用リード同士の間隔つまり隣接するターミナルランド部同士の間隔を容易に狭くすることができるので、ターミナルランドフレームを小型化できると共に、ターミナルランド部つまり外部電極端子の数を増大させることができる。
【0030】
本発明に係る樹脂封止型半導体装置は、樹脂フイルム上に保持されたダイパッドと、樹脂フイルム上にダイパッドを取り囲むように保持された複数個の信号接続用リードと、ダイパッド上に保持された半導体チップと、半導体チップと信号接続用リードとを接続する金属細線と、樹脂フイルムの上面側において該樹脂フイルム、ダイパッド、信号接続用リード、半導体チップ及び金属細線を封止している樹脂パッケージとを備え、信号接続用リードのそれぞれに、凹部が形成されるように樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられている。
【0031】
本発明の樹脂封止型半導体装置によると、樹脂フイルム上にダイパッド及びそれを取り囲む複数個の信号接続用リードが保持されていると共に各信号接続用リードに樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられているため、樹脂フイルムつまり樹脂封止型半導体装置の裏面に複数個のターミナルランド部を狭ピッチでアレー状に配置することができるので、樹脂封止型半導体装置を多端子化することができる。
【0032】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置によると、従来の吊りリードに代えて、樹脂フィルムによりダイパッドを保持しているため、ダイパッドに該ダイパッドよりも大きな面積を有する半導体チップを保持できる。すなわち、ダイパッドの面積を該ダイパッドに搭載される半導体チップよりも小さくできる。このため、半導体チップの搭載範囲を拡大させて、樹脂封止型半導体装置の裏面における半導体チップの下方にターミナルランド部を実質的に配置できるので、樹脂封止型半導体装置を小型化することができる。
【0033】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置によると、ターミナルランド部が樹脂フィルムつまり樹脂封止型半導体装置の裏面から突出しているため、ターミナルランド部と実装基板とを接合して樹脂封止型半導体装置を実装基板に実装するときに、ターミナルランド部つまり外部電極端子のスタンドオフを予め確保しておくことができる。このため、ターミナルランド部をそのまま外部電極端子として用いることができると共に、例えばターミナルランド部を形成するための金型加工の深さ、又は樹脂フィルムの厚さ等を制御することにより、ターミナルランド部のスタンドオフを容易に変更することができる。従って、樹脂封止型半導体装置を実装基板に実装するときに、半田ボールを付設することなく、ターミナルランド部と実装基板の電極との接続信頼性を向上させることができるので、樹脂封止型半導体装置の製造工数及び製造コストを低減させることができる。
【0034】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置によると、樹脂パッケージと樹脂フィルムとの密着性が良いため、樹脂封止型半導体装置の内部に水分が進入する事態が防止されるので、樹脂封止型半導体装置の耐湿性が向上する。
【0035】
本発明の樹脂封止型半導体装置において、ターミナルランド部は、樹脂フイルムの下方に突出する部分の突出量つまりスタンドオフが、30〜100μm程度であることが好ましい。
【0036】
このようにすると、樹脂封止型半導体装置を実装基板に実装するときの接続強度が確実に向上する。
【0037】
本発明の樹脂封止型半導体装置において、信号接続用リードは、金属細線が接続される一の部分が該一の部分以外の他の部分よりも細く形成されていると共に各信号接続用リードの一の部分がダイパッドを取り囲んで略一列に並ぶように配置されていることが好ましい。
【0038】
このようにすると、半導体チップの電極パッドが多い場合にも、ワイヤーボンディング工程を簡単に行なうことができる。
【0039】
本発明の樹脂封止型半導体装置において、凹部には、樹脂パッケージを構成する封止樹脂が充填されていることが好ましい。
【0040】
このようにすると、ターミナルランド部の強度が確保されると共に、樹脂パッケージと信号接続用リードとの密着性が向上する。
【0041】
本発明に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、フレーム枠と、フレーム枠に該フレーム枠の内側の領域を覆うように保持された樹脂フイルムと、樹脂フイルム上に保持されたダイパッドと、樹脂フイルム上にダイパッドを取り囲むように保持された複数個の信号接続用リードとを備え、信号接続用リードのそれぞれに、凹部が形成されるように樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられているターミナルランドフレームを準備する第1の工程と、ダイパッド上に半導体チップを保持する第2の工程と、半導体チップと信号接続用リードとを金属細線により接続する第3の工程と、樹脂フイルムの上面側において該樹脂フイルム、ダイパッド、信号接続用リード、半導体チップ及び金属細線を樹脂パッケージにより封止する第4の工程と、ターミナルランドフレームを切断する第5の工程とを備えている。
【0042】
本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法によると、樹脂フイルム上にダイパッド及びそれを取り囲む複数個の信号接続用リードが保持されていると共に各信号接続用リードに樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられているため、樹脂フイルムつまり樹脂封止型半導体装置の裏面に複数個のターミナルランド部を狭ピッチでアレー状に配置することができるので、樹脂封止型半導体装置を多端子化することができる。
【0043】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法によると、従来の吊りリードに代えて、樹脂フィルムによりダイパッドを保持しているため、ダイパッドに該ダイパッドよりも大きな面積を有する半導体チップを保持できる。すなわち、ダイパッドの面積を該ダイパッドに搭載される半導体チップよりも小さくできる。このため、半導体チップの搭載範囲を拡大させて、樹脂封止型半導体装置の裏面における半導体チップの下方にターミナルランド部を実質的に配置できるので、樹脂封止型半導体装置を小型化することができる。また、従来の吊りリードを用いる必要がないため、樹脂封止工程における樹脂の成形性が向上して、ボイドの発生、或いは、半導体チップのサイズが大きい場合における封止樹脂の未充填部分の発生を抑制できるので、樹脂封止型半導体装置の歩留まりが向上する。また、樹脂封止型半導体装置における従来の吊りリードに用いられていたスペースを信号接続用リードの配置に利用できるので、樹脂封止型半導体装置に用いられるターミナルランドフレームの設計品質を向上させることができる。さらに、従来の吊りリードを用いる必要がなくなることによって、ダイパッドに搭載される半導体チップのサイズに対する制限、或いは、半導体チップと信号接続用リードとを接続する金属細線に対する制限が緩和されるため、樹脂封止型半導体装置の製造が容易になって生産性が向上する。
【0044】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法によると、ターミナルランドフレームのフレーム枠に該フレーム枠の内側の領域を覆うように樹脂フイルムが保持されていると共に樹脂フイルム上にダイパッドが保持されているため、ダイパッドに半導体チップを搭載して該半導体チップ等を樹脂封止した後、フレーム枠等の金属部分を切断することなく樹脂フィルムを切断することにより、樹脂封止型半導体装置を容易に生成することができる。また、樹脂フイルム上に保持された信号接続用リードに、樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられているので、樹脂フイルムの上面においてダイパッドに搭載された半導体チップ等を樹脂パッケージにより封止するだけで、所定のスタンドオフを有するターミナルランド部つまり下部電極端子が裏面に露出した樹脂封止型半導体装置を形成することができる。従って、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。
【0045】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法によると、ターミナルランドフレームのフレーム枠に該フレーム枠の内側の領域を覆うように樹脂フイルムが保持されていると共に、樹脂フイルムの上面側において半導体チップ等を樹脂パッケージにより封止している。このため、樹脂フイルムの下面側に封止樹脂が回り込む事態が阻止される結果、ターミナルランド部つまり外部電極端子の表面に樹脂バリが形成されることがないので、ばりとり工程が不要になって樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。
【0046】
本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法において、第4の工程は、封止金型内においてターミナルランドフレームの下面と封止金型との間に封止フィルムを介在させながら、封止金型内に樹脂パッケージとなる封止樹脂を流し込む工程を含むことが好ましい。
【0047】
このようにすると、樹脂フイルムの下面側に封止樹脂が回り込む事態を確実に阻止できる。また、封止金型の熱によって封止フィルムが軟化すると共に熱収縮するので、封止樹脂の圧力及び封止金型の締め付け圧力によりターミナルランド部が封止フィルムに食い込んで、ダイパッドの下側の空隙及び信号接続用リードの下側の空隙が封止フィルムにより埋められる。従って、ダイパッドの下面及び信号接続用リード(ターミナルランド部を除く)の下面に直接樹脂圧力が加わる事態が回避されるので、ターミナルランドフレームの変形が防止される。さらに、ターミナルランド部における樹脂フィルムの下方に突出する構造が保持されるので、ターミナルランド部つまり外部電極端子のスタンドオフを確保することができる。
【0048】
本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法において、ターミナルランドフレームは複数個のダイパッドを備え、第2の工程は、複数個の半導体チップを複数個のダイパッドのそれぞれの上に保持する工程を含み、第4の工程は、複数個のダイパッド及び複数個の半導体チップを樹脂パッケージにより一括して封止する工程を含むことが好ましい。
【0049】
このようにすると、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。また、第4の工程で封止金型内においてターミナルランドフレームの下面と封止金型との間に封止フィルムを介在させながら樹脂封止を行なう場合には、ダイパッドの下側の空隙及び信号接続用リードの下側の空隙が封止フィルムにより埋められるため、封止金型の表面におけるダイパッドの下側に凸部を設ける必要がなくなって封止金型の共用化が可能となる。従って、大型キャビテーを使用することにより複数個のダイパッド及び複数個の半導体チップを樹脂パッケージにより一括して容易に封止することができる。
【0050】
また、この場合、第5の工程は、回転刃を用いてフレーム枠を切断することなく樹脂フイルム及び樹脂パッケージを切断する工程を含むことが好ましい。
【0051】
このようにすると、ターミナルランドフレームの切断が容易になるので、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。
【0052】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係るターミナルランドフレームについて、図面を参照しながら説明する。尚、第1の実施形態に係るターミナルランドフレームにおいては、複数個のパターン(ダイパッドとそれを取り囲む複数個の信号接続用リードとの組み合わせ)が2次元的に配置されているものとする。
【0053】
図1は第1の実施形態に係るターミナルランドフレームを裏面から見た平面図であり、図2は第1の実施形態に係るターミナルランドフレームの一部を正面から見た平面図(拡大図)であり、図3(a)は図1におけるI−I線の断面図であり、図3(b)は第1の実施形態に係るターミナルランドフレームにおけるダイパッドの断面図である。尚、図2において、第1の実施形態に係るターミナルランドフレームを用いて樹脂封止型半導体装置(複数個)が製造されたときの一の樹脂封止型半導体装置の外形位置を一点鎖線で示している。
【0054】
図1〜図3に示すように、ターミナルランドフレーム1のフレーム枠2には、該フレーム枠2の内側の領域を覆うように樹脂フイルム3が保持されている。具体的には、フレーム枠2の下面に、樹脂フイルム3の周縁部及びフレーム枠2の補強材2aが順次接着されている。すなわち、補強材2aの下面は樹脂フイルム3の下面よりも下側に位置している。尚、補強材2aの厚さは、ターミナルランドフレーム1が従来のリードフレームと同等の厚さを有するように調節される。
【0055】
また、樹脂フィルム3上には、半導体チップ搭載用の複数個のダイパッド4と、各ダイパッド4を取り囲むように配置された複数個の信号接続用リード5とが保持されている。尚、信号接続用リード5は、金属細線(信号接続用リード5と、ダイパッド4に搭載される半導体チップとを電気的に接続する)が接続される金属細線接続部5aが該金属細線接続部5a以外の他の部分よりも細く形成されていると共に各信号接続用リード5の金属細線接続部5aがダイパッド4を取り囲んで一列に並ぶように配置されている。
【0056】
さらに、各信号接続用リード5には、凹部5bが形成されるように樹脂フィルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられている。すなわち、各信号接続用リード5におけるターミナルランド部6を除く部分(金属細線接続部5a等)の下面には、樹脂フィルム3が接着されている。各ターミナルランド部6は実装基板に接続され、電気信号を外部に伝達する外部電極端子として働く。尚、ターミナルランド部6を含む信号接続用リード5に形成された凹部5bには、樹脂封止工程において樹脂パッケージとなる封止樹脂が充填される。また、ターミナルランド部6の下面と、フレーム枠2の補強材2aの下面とは略同一の平面に位置している。
【0057】
具体的には、各ターミナルランド部6の断面形状とそれぞれ略同一の形状を有する複数個の開口部が設けられた樹脂フィルム3が、該開口部とターミナルランド部6とを位置合わせしてフレーム枠2、ダイパッド4及び信号接続用リード5(ターミナルランド部6を除く)のそれぞれの下面に接着されている。尚、各ターミナルランド部6は、樹脂フイルム3におけるダイパッド4が保持されている領域以外の他の領域の下にアレー状に配置されている。言い換えると、各信号接続用リード5におけるターミナルランド部6が接続されている部分は、樹脂フイルム3におけるダイパッド4が保持されている領域以外の他の領域の上にアレー状に配置されている。
【0058】
ところで、図示は省略しているが、少なくともダイパッド4、信号接続用リード5及びターミナルランド部6のそれぞれの表面における所定の領域には、金又はパラジュウム等の金属メッキが施されている。これにより、所定のスタンドオフを有するターミナルランド部6つまり外部電極端子を、半田ボールを用いることなく実装基板に接続することができるので、実装基板との接続信頼性が高い小型で安価な樹脂封止型半導体装置を実現することができる。このとき、信号接続用リード5の表面(金属細線接続部5a)には、例えば銀メッキを行なうと共に、ターミナルランド部6の表面(下面)には、実装基板とのはんだ接続に適したメッキを行なうことにより、言い換えると、信号接続用リード5の表面とターミナルランド部6の表面とに互いに異なるメッキ加工を行なうことにより、高品質の樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【0059】
第1の実施形態によると、樹脂フイルム3上にダイパッド4及びそれを取り囲む複数個の信号接続用リード5が保持されていると共に各信号接続用リード5に樹脂フイルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられているため、複数個のターミナルランド部6を狭ピッチでアレー状に配置することができる。このため、ターミナルランドフレーム1に多数のターミナルランド部6を配置できるので、多端子化された樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【0060】
また、第1の実施形態によると、従来の吊りリードに代えて、樹脂フィルム3によりダイパッド4を保持しているため、ダイパッド4に該ダイパッド4よりも大きな面積を有する半導体チップを保持できる。すなわち、ダイパッド4の面積を該ダイパッド4に搭載される半導体チップよりも小さくできる。このため、半導体チップの搭載範囲を拡大させて、半導体チップの下方にターミナルランド部6を実質的に配置できるので、小型化された樹脂封止型半導体装置を実現することができる。具体的には、例えば、半導体チップをダイパッド4上に保持するための接着剤の厚さを調節することにより、ダイパッド4よりも面積が大きい半導体チップを信号接続用リード5の上方に位置させることが可能となるため、ターミナルランド部6が半導体チップの下方に配置されて、小型化された樹脂封止型半導体装置を確実に実現することができる。
【0061】
また、第1の実施形態によると、ターミナルランドフレーム1のフレーム枠2に該フレーム枠2の内側の領域を覆うように樹脂フイルム3が保持されていると共に樹脂フイルム3上にダイパッド4が保持されているため、ダイパッド4に半導体チップを搭載して該半導体チップ等を樹脂封止した後、フレーム枠2等の金属部分を切断することなく樹脂フィルム3を切断することにより、樹脂封止型半導体装置を容易に生成することができる。また、樹脂フイルム3上に保持された信号接続用リード5に、樹脂フイルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられているので、樹脂フイルム3の上面において半導体チップ等を樹脂パッケージにより封止するだけで、所定のスタンドオフを有するターミナルランド部6つまり下部電極端子が裏面に露出した樹脂封止型半導体装置を実現することができる。従って、第1の実施形態に係るターミナルランドフレームを用いることにより、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。
【0062】
また、第1の実施形態によると、ターミナルランドフレーム1の厚さが従来のリードフレームと同等になるように、フレーム枠2に補強材2aを接着しているため、半導体装置の製造工程においてジグ等を用いることなくターミナルランドフレーム1を搬送できるので、半導体装置の製造工程がQFP等の場合と同様に簡単になる。
【0063】
また、第1の実施形態によると、信号接続用リード5が樹脂フィルム3上に保持されているため、例えば、フレーム枠2を構成する金属板の下面に樹脂フイルム3を貼付した後、該金属板を樹脂フイルム3上で選択的に除去して、信号接続用リード5を形成することができる。このため、信号接続用リード5を容易に微細加工することができると共に、隣接する信号接続用リード5同士の間隔つまり隣接するターミナルランド部6同士の間隔を容易に狭くすることができるので、ターミナルランドフレーム1を小型化できると共に、ターミナルランド部6つまり外部電極端子の数を増大させることができる。
【0064】
また、第1の実施形態によると、ターミナルランドフレーム1のフレーム枠2に該フレーム枠2の内側の領域を覆うよう樹脂フイルム3が保持されていると共に樹脂フイルム3上にダイパッド4及び信号接続用リード5が保持されているため、ダイパッド4に半導体チップを搭載した後、樹脂フイルム3の上面側において半導体チップ等を樹脂パッケージにより封止することにより、樹脂フイルム3の下面側に封止樹脂が回り込む事態を阻止することができる。このため、ターミナルランド部6の表面に、樹脂バリ(樹脂封止の際に発生する残余樹脂であり、樹脂パッケージの成形上不必要な部分)が形成されることを防止できるので、ばりとり工程が不要になる。すなわち、第1の実施形態に係るターミナルランドフレームつまりターミナルランドフレーム1は、樹脂封止の際に封止樹脂の流出を止めるタイバーが設けられていないターミナルランドフレームである。尚、ターミナルランド部6を含む信号接続用リード5に形成された凹部5bには、樹脂封止工程において樹脂パッケージとなる封止樹脂が充填されるため、ターミナルランド部6の強度が確保されると共に、樹脂パッケージとターミナルランドフレーム1との密着性が向上する。また、樹脂封止工程において用いられる封止金型の片方が封止樹脂と接することがないため、離型のための押し出しピン、又は樹脂の金型変形を防止する焼き入れに用いられる金型等の構造を単純化することができる。さらに、樹脂封止後は、樹脂パッケージ(の下面)と樹脂フィルム3(の上面)との密着性が良いため、樹脂封止型半導体装置の内部に水分が進入する事態が防止されるので、樹脂封止型半導体装置の耐湿性が向上する。
【0065】
また、第1の実施形態によると、ターミナルランド部6が樹脂フィルム3の下方に突出しているため、例えば樹脂フィルム3の厚さを調節することによりターミナルランド部6のスタンドオフを高くすることができるので、言い換えると、ターミナルランド部6のスタンドオフを容易に確保することができるので、樹脂封止型半導体装置を基板実装する時の接続強度が向上する。
【0066】
また、第1の実施形態によると、フレーム枠2には補強材2aが、その下面が樹脂フイルム3の下面よりも下側に位置するように接着されていると共に、ターミナルランド部6の下面が補強材2aの下面と略同一の平面に位置しているため、ターミナルランドフレーム1を用いて樹脂封止型半導体装置を製造する各工程において、ターミナルランドフレーム1に加わる圧力が分散して各工程を安定的に行なえるので、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。具体的には、例えば、樹脂封止工程を行なう場合、ターミナルランドフレーム1に加わる封止樹脂の圧力が分散するので、樹脂封止工程を安定的に行なうことができる。
【0067】
尚、第1の実施形態において、ターミナルランド部6の断面形状としては、丸形に限られず、矩形等の多角形を用いてもよい。また、ターミナルランド部6の下面の形状としては、平面形状に限られず、半球等の形状を用いてもよい。ターミナルランド部6の下面の形状を半球状にすると、基板実装する時の半田接続の信頼性が向上するので、大型の半導体装置を基板実装する場合、つまり基板実装時にターミナルランド部6に加わる応力が高くなる場合、特に有効である。
【0068】
また、第1の実施形態において、樹脂フィルム3としては、樹脂封止時における高温環境に耐性がある材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド又はポリカーボネート等を主成分とする樹脂をベースとし、片面に接着剤を有するテープ等を用いることが好ましい。
【0069】
また、第1の実施形態において、ターミナルランドフレーム1には複数個のパターンが2次元的に、具体的には、上下左右に連続して配置されていたが、これに限られず、ターミナルランドフレーム1に配置されるパターンの数や配置方法を適宜選択することができる。
【0070】
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係るターミナルランドフレームの製造方法について、図面を参照しながら説明する。尚、第2の実施形態においては、図1〜図3に示す第1の実施形態に係るターミナルランドフレームと同一の部材には同一の符号を付す。
【0071】
図4(a)〜(d)及び図5(a)〜(c)は、第2の実施形態に係るターミナルランドフレームの製造方法の各工程を示す断面図である。但し、図4(a)〜(d)及び図5(a)〜(c)においては、縦方向を拡大して表している。
【0072】
まず、図4(a)に示す第1の工程において、ターミナルランドフレームのフレーム枠を構成する、例えば銅材等の金属板7の下面に樹脂フィルム3を、該樹脂フィルム3に貼付された接着剤を用いて高温下で接続する。このとき、樹脂フィルム3におけるターミナルランド部形成領域には、開口部3aが設けられている。
【0073】
尚、樹脂フィルム3としては、例えば、基材がポリイミドであり、且つ貼付される接着剤がエポキシ系の接着剤である樹脂フイルム等を用いることができる。
【0074】
次に、図4(b)に示す第2の工程において、金属板7の表面、具体的には、金属板7の上面、並びに金属板7の下面における樹脂フィルム3の開口部3aに露出している部分にレジスト膜8を形成する。
【0075】
次に、図4(c)に示す第3の工程において、レジスト膜8の所定の領域を除去して、金属板7の上面におけるフレーム枠形成領域、ダイパッド形成領域及び信号接続用リード形成領域、並びに金属板7の下面における樹脂フィルム3の開口部3aに露出している部分を覆うレジストパターン8Aを形成する。
【0076】
次に、図4(d)に示す第4の工程において、レジストパターン8Aをマスクとして金属板7に対してエッチングを行なって、樹脂フイルム3を保持するフレーム枠2(図示省略)、樹脂フイルム3上に保持されたダイパッド4、及び樹脂フイルム3上にダイパッド4を取り囲むように保持された複数個の信号接続用リード5を形成する。尚、各信号接続用リード5の下面上に樹脂フィルム3の開口部3aが位置している。また、図示は省略しているが、フレーム枠2の下面には、樹脂フイルム3を介して補強材2aが接着される。
【0077】
次に、図5(a)に示す第5の工程において、レジストパターン8Aを除去した後、図5(b)に示す第6の工程において、各信号接続用リード5における樹脂フィルム3の開口部3aの上側の部分つまりターミナルランド部形成領域に対して金型加工を行なって、各信号接続用リード5に、樹脂フィルム3の開口部3aから下方に突出するターミナルランド部6を設ける。このとき、ターミナルランド部6を含む信号接続用リード5には凹部5bが形成される。尚、ターミナルランド部6の形状は、基板実装時の接続信頼性、又は半導体チップの電気性能検査におけるコンタクト性等を考慮して決定される。基本的には、ターミナルランド部6の断面形状としては、丸形又は矩形等が用いられ、ターミナルランド部6の下面の形状としては、平坦な形状又は半球等の形状が用いられる。
【0078】
図6は、金型9を用いて、信号接続用リード5に、樹脂フィルム3の下方に突出するターミナルランド部6を設けている様子を示す断面図である。
【0079】
次に、図5(c)に示す第7の工程において、ダイパッド4、信号接続用リード5及びターミナルランド部6のそれぞれの表面における所定の領域に、パラジウム、銀又は金等を用いた金属積層メッキ10を形成する。
【0080】
以上に説明したように、第2の実施形態によると、第1の実施形態に係るターミナルランドフレーム、具体的には、フレーム枠2と、フレーム枠2に該フレーム枠2の内側の領域を覆うように保持された樹脂フイルム3と、樹脂フイルム3上に保持されたダイパッド4と、樹脂フイルム3上にダイパッド4を取り囲むように保持された複数個の信号接続用リード5とを備え、信号接続用リード5のそれぞれに、凹部5bが形成されるように樹脂フイルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられているターミナルランドフレームを形成することができる。
【0081】
すなわち、ダイパッド4及びそれを取り囲む複数個の信号接続用リード5を、それぞれ樹脂フイルム3上に保持されるように形成していると共に各信号接続用リード5に樹脂フイルム3の下方に突出するターミナルランド部6を設けているため、複数個のターミナルランド部6を狭ピッチでアレー状に配置することができる。このため、ターミナルランドフレーム1に多数のターミナルランド部6を配置できるので、多端子化された樹脂封止型半導体装置を実現することができる。また、ダイパッド4を、従来の吊りリードに代えて樹脂フィルム3により保持されるように形成しているため、ダイパッド4に該ダイパッド4よりも大きな面積を有する半導体チップを保持できる。すなわち、ダイパッド4の面積を該ダイパッド4に搭載される半導体チップよりも小さくできる。このため、半導体チップの搭載範囲を拡大させて、半導体チップの下方にターミナルランド部6を実質的に配置できるので、小型化された樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【0082】
また、第2の実施形態によると、金属板7の下面に樹脂フィルム3を貼付した後、樹脂フィルム3上において金属板7を選択的に除去して、信号接続用リード5を形成することができるため、信号接続用リード5を容易に微細加工することができると共に、隣接する信号接続用リード5同士の間隔つまり隣接するターミナルランド部6同士の間隔を容易に狭くすることができるので、ターミナルランドフレームを小型化できると共に、ターミナルランド部6つまり外部電極端子の数を増大させることができる。具体的には、信号接続用リード5を、隣接する信号接続用リード5同士の間隔が20〜70μmになるように形成することができる。また、信号接続用リード5の金属細線接続部5a(図2参照)を該金属細線接続部5a以外の他の部分よりも細く形成できると共に各信号接続用リード5の金属細線接続部5aがダイパッド4を取り囲んで一列に並ぶように配置できるので、樹脂封止型半導体装置の製造におけるワイヤーボンディング工程を簡単に行なうことができる。
【0083】
また、第2の実施形態によると、フレーム枠2の下面に補強材2aを接着することによりターミナルランドフレームの厚さを従来のリードフレームと同等の厚さにすることができるため、ターミナルランドフレームの製造工程及び搬送工程が安定するので、ターミナルランドフレームの生産性が向上する。
【0084】
また、第2の実施形態によると、金属板7に対して金型加工行なってターミナルランド部6を形成しているため、金型加工の深さの制御によりターミナルランド部6のスタンドオフを決定することができる。このため、狭ピッチでターミナルランド部6を形成する場合にも、ターミナルランド部6のスタンドオフを高くすることができるので、基板実装時の接続強度が高い樹脂封止型半導体装置を実現できる。
【0085】
尚、第2の実施形態において、樹脂フィルム3の厚さが約50μm、ターミナルランド部6のスタンドオフが約50μm、ダイパッド4の厚さ及び信号接続用リード5(ターミナルランド部6を除く)の厚さが約25μmのターミナルランドフレームを製造したが、ダイパッド4、信号接続用リード5及び樹脂フィルム3のそれぞれの厚さ、並びにターミナルランド部6のスタンドオフはこれらに限られるものではない。但し、ターミナルランド部6のスタンドオフは30〜100μm程度が好ましい。
【0086】
また、第2の実施形態において、第7の工程つまり最後の工程で金属層のメッキ処理を行なったが、これに限られず、例えば、第1の工程で樹脂フィルム3の貼付を行なう前にメッキ処理を行なってもよい。このようにすると、樹脂フィルム3がメッキ液により劣化する事態を回避できるので、ターミナルランドフレームの品質が向上すると共にメッキ処理に用いるメッキ液の種類に対する制約が減少する。
【0087】
また、第2の実施形態において、第7の工程で信号接続用リード5及びターミナルランド部6のそれぞれの表面における所定の領域に、パラジウム、銀又は金等を用いた金属積層メッキ10を形成したが、これに代えて、信号接続用リード5の表面(金属細線接続部5a)には、例えば銀メッキを行なうと共に、ターミナルランド部6の表面(下面)には、実装基板とのはんだ接続に適したメッキを行なってもよい。言い換えると、信号接続用リード5の表面とターミナルランド部6の表面とに互いに異なるメッキ加工を行なってもよい。このようにすると、高品質の樹脂封止型半導体装置を実現をすることができる。
【0088】
また、第2の実施形態において、第1の工程で樹脂フィルム3の貼付を行なったが、これに限られず、例えば、第4の工程で金属板7に対してエッチングを行なった後に樹脂フィルム3の貼付を行なってもよい。すなわち、樹脂フィルム3の貼付を行なうタイミングは、ターミナルランド部6の数、製造される樹脂封止型半導体装置の大きさ、又は樹脂フィルム3とフレーム枠2との接続方法等に基づき最適化される。
【0089】
また、第2の実施形態において、第1〜7の工程を順次実施したが、これに限られず、各工程を適宜組み合わせて実施することができる。
【0090】
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置について、図面を参照しながら説明する。尚、第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置は、第1の実施形態に係るターミナルランドフレームを用いて製造されている。また、第3の実施形態において、図1〜図3に示す第1の実施形態に係るターミナルランドフレームと同一の部材には同一の符号を付す。
【0091】
図7(a)は第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図であり、図7(b)は図7(a)における一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、図8は第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の平面図(樹脂パッケージは透明体として外形のみを示している)である。
【0092】
図7(a)、(b)及び図8に示すように、樹脂フィルム3上にはダイパッド4、及びその周囲を取り囲むように配置された複数個の信号接続用リード5が保持されている。各信号接続用リード5には、凹部5bが形成されるように樹脂フィルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられている。すなわち、ダイパッド4の下面、及び各信号接続用リード5におけるターミナルランド部6を除く部分(金属細線接続部5a等)の下面には、樹脂フィルム3が接着されている。尚、各ターミナルランド部6は、樹脂フイルム3におけるダイパッド4が保持されている領域以外の他の領域の下にアレー状に配置されている。言い換えると、各信号接続用リード5におけるターミナルランド部6が接続されている部分は、樹脂フイルム3におけるダイパッド4が保持されている領域以外の他の領域の上にアレー状に配置されている。
【0093】
ダイパッド4上には、複数個の電極パッド(図示せず)を有する半導体チップ11が保持されている。半導体チップ11の各電極パッドと、対応する信号接続用リード5とは金属細線13により電気的に接続されている。尚、信号接続用リード5は、金属細線13が接続される金属細線接続部5aが該金属細線接続部5a以外の他の部分よりも細く形成されていると共に各信号接続用リード5の金属細線接続部5aがダイパッド4を取り囲んで一列に並ぶように配置されている。
【0094】
樹脂フィルム3の上面側において該樹脂フィルム3、ダイパッド4、信号接続用リード5、半導体チップ11及び金属細線13等が樹脂パッケージ14により封止されている。従って、各ターミナルランド部6は実装基板に接続され、電気信号を外部に伝達する外部電極端子として働く。尚、ターミナルランド部6を含む信号接続用リード5に形成された凹部5bには、樹脂パッケージ14を構成する封止樹脂が充填されている。
【0095】
図9(a)は第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を上面から見た斜視図であり、図9(b)は第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を下面から見た斜視図である。
【0096】
図9(b)に示すように、樹脂封止型半導体装置の裏面は樹脂フィルム3により覆われている一方、ターミナルランド部6が樹脂封止型半導体装置の裏面から突出している。
【0097】
第3の実施形態によると、樹脂フイルム3上にダイパッド4及びそれを取り囲む複数個の信号接続用リード5が保持されていると共に各信号接続用リード5に樹脂フイルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられているため、樹脂フイルム3つまり樹脂封止型半導体装置の裏面に複数個のターミナルランド部6を狭ピッチでアレー状に配置することができるので、樹脂封止型半導体装置を多端子化することができる。
【0098】
また、第3の実施形態によると、従来の吊りリードに代えて、樹脂フィルム3によりダイパッド4を保持しているため、ダイパッド4に該ダイパッド4よりも大きな面積を有する半導体チップ11を保持できる。すなわち、ダイパッド4の面積を該ダイパッド4に搭載される半導体チップ11よりも小さくできる。このため、半導体チップ11の搭載範囲を拡大させて、樹脂封止型半導体装置の裏面における半導体チップ11の下方にターミナルランド部6を実質的に配置できるので、樹脂封止型半導体装置を小型化することができる。また、樹脂封止型半導体装置の製造工程における吊りリードの変形に起因する製造上の従来の問題が回避されるので、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。
【0099】
また、第3の実施形態によると、ターミナルランド部6が樹脂フィルム3の下方に突出しているため、言い換えると、ターミナルランド部6が樹脂封止型半導体装置の裏面から突出しているため、ターミナルランド部6と実装基板とを接合して樹脂封止型半導体装置を実装基板に実装するときに、ターミナルランド部6のそれぞれのスタンドオフを予め確保しておくことができる。このため、ターミナルランド部6をそのまま外部電極端子として用いることができると共に、例えばターミナルランド部6を形成するための金型加工の深さ(第2の実施形態の第6の工程を参照)、又は樹脂フィルム3の厚さ等を制御することにより、ターミナルランド部6のスタンドオフを容易に変更することができる。従って、樹脂封止型半導体装置を実装基板に実装するときに、半田ボールを付設することなく、ターミナルランド部6と実装基板の電極との接続信頼性を向上させることができるので、樹脂封止型半導体装置の製造工数及び製造コストを低減させることができる。
【0100】
また、第3の実施形態によると、信号接続用リード(インナーリード)の側部と接続され、樹脂パッケージの側面から突出する従来のアウターリードに代えて、信号接続用リード5の下部と接続され、樹脂封止型半導体装置の裏面つまり樹脂フィルム3から突出するターミナルランド部6を外部電極端子として用いているため、端子数の多い樹脂封止型半導体装置を小型化することができる。
【0101】
また、第3の実施形態によると、樹脂パッケージ14と樹脂フィルム3との密着性が良いため、樹脂封止型半導体装置の内部に水分が進入する事態が防止されるので、樹脂封止型半導体装置の耐湿性が向上する。
【0102】
また、第3の実施形態によると、樹脂フィルム3の上面側において、半導体チップ11等が樹脂パッケージ14により封止されているため、樹脂フィルム3の下方に突出するターミナルランド部6の表面には樹脂バリ(樹脂封止工程における樹脂のはみ出し部分)が存在しないので、ターミナルランド部6と実装基板との接続信頼性が一層向上する。
【0103】
また、第3の実施形態によると、ターミナルランド部6を含む信号接続用リード5に形成された凹部5bに、樹脂パッケージ14を構成する封止樹脂が充填されているため、ターミナルランド部6の強度が確保されると共に、樹脂パッケージ14と信号接続用リード5との密着性が向上する。
【0104】
また、第3の実施形態によると、信号接続用リード5の金属細線接続部5a(半導体チップ11の電極パッドと金属細線13により接続される部分)が該金属細線接続部5a以外の他の部分よりも細く形成されていると共に各信号接続用リード5の金属細線接続部5aがダイパッド4を取り囲んで一列に並ぶように配置されているため、多数の電極パッドを有する半導体チップ11がダイボンドされている場合にも、ワイヤーボンディング工程を簡単に行なえるので、樹脂封止型半導体装置の製造コストを低減することができる。
【0105】
尚、第3の実施形態において、樹脂フィルム3の厚さは約50μmであり、ターミナルランド部6のスタンドオフは約50μmであり、ダイパッド4及び信号接続用リード5(ターミナルランド部6を除く)のそれぞれの厚さは約25μmであったが、ダイパッド4、信号接続用リード5及び樹脂フィルム3のそれぞれの厚さ、並びにターミナルランド部6のスタンドオフはこれに限られるものではない。但し、ターミナルランド部6のスタンドオフは30〜100μm程度が好ましい。このようにすると、樹脂封止型半導体装置を基板実装する時の接続強度が確実に向上する。
【0106】
また、第3の実施形態において、信号接続用リード5の金属細線接続部5aが該金属細線接続部5a以外の他の部分よりも細く形成されていると共に各信号接続用リード5の金属細線接続部5aがダイパッド4を取り囲んで一列に並ぶように配置されていたが、これに限られず、金属細線接続部5aを含む信号接続用リード5の形状及び配置方法は、ターミナルランド部6の数及び半導体チップ11の大きさ等に基づき適宜選択される。尚、信号接続用リード5の形状及び配置方法は、信号接続用リード5を形成するためのエッチング(第2の実施形態における第4の工程を参照)を制御することにより容易に変更することができる。
【0107】
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法について、図10(a)〜(d)を参照しながら説明する。尚、第4の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、第1の実施形態に係るターミナルランドフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法である。また、第4の実施形態において、図1〜図3に示す第1の実施形態に係るターミナルランドフレーム、又は図7及び図8に示す第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置と同一の部材には同一の符号を付す。
【0108】
まず、第1の工程において、第1の実施形態に係るターミナルランドフレーム(図1〜図3参照)、具体的には、フレーム枠2と、フレーム枠2に該フレーム枠2の内側の領域を覆うように保持された樹脂フイルム3と、樹脂フイルム3上に保持されたダイパッド4と、樹脂フイルム3上にダイパッド4を取り囲むように保持された複数個の信号接続用リード5とを備え、信号接続用リード5のそれぞれに、凹部5bが形成されるように樹脂フイルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられているターミナルランドフレーム1を準備する。
【0109】
尚、ターミナルランドフレーム1において、各ターミナルランド部6は、樹脂フイルム3におけるダイパッド4が保持されている領域以外の他の領域の下にアレー状に配置されている。
【0110】
また、ターミナルランドフレーム1において、樹脂封止工程において封止樹脂の流出を止めるタイバーは設けられていない。
【0111】
また、ターミナルランドフレーム1における金属部分(樹脂フィルム3を除く部分)の表面、具体的には、ダイパッド4、信号接続用リード5及びターミナルランド部6のそれぞれの表面においては、ターミナルランドフレーム1の金属部分を構成する銅(Cu)素材に対して3層の金属メッキ、具体的には、下地メッキとしてのニッケル(Ni)層、その上層のメッキとしてのパラジウム(Pd)層、及び最上層のメッキとしての薄膜の金(Au)層からなる3層の金属メッキが施されている。但し、ターミナルランドフレーム1の金属部分として銅素材に代えて42アロイ材等を使用でき、また、メッキ材料としてニッケル、パラジウム又は金以外の貴金属等を使用でき、さらに、メッキ構造として3層メッキ以外の構造を使用できる。
【0112】
次に、図10(a)の状態図に示す第2の工程において、ターミナルランドフレーム1のダイパッド4(図示省略)上に、複数個の電極パッド(図示省略)を有する半導体チップ11を接着剤12を介して保持する。すなわち、第2の工程はいわゆるダイボンド工程である。
【0113】
次に、図10(b)の状態図に示す第3の工程において、ダイパッド4上に保持された半導体チップ11の各電極パッドと、対応する信号接続用リード5(図示省略)とを金属細線13により電気的に接続する。すなわち、第3の工程はいわゆるワイヤーボンディング工程である。
【0114】
尚、ターミナルランドフレーム1において、図2に示すように、信号接続用リード5は、金属細線13が接続される金属細線接続部5aが該金属細線接続部5a以外の他の部分よりも細く加工されている一方、信号接続用リード5が樹脂フィルム3により保持されているため、金属細線13の接続つまりワイヤーボンディング工程を安定して行なうことができる。また、図2に示すように、各信号接続用リード5の金属細線接続部5aはダイパッド4を取り囲んで一列に並ぶように配置されているため、ワイヤーボンディング工程を簡単に行なうことができる。また、信号接続用リード5の金属細線接続部5aの下面は、ターミナルランド部6の下面よりも上方に位置しているが、ワイヤーボンディング装置の構造を工夫することにより、従来同様にワイヤーボンディング工程を安定して行なうことができる。
【0115】
次に、図10(c)の状態図に示す第4の工程において、上面側に半導体チップ11が接合され、下面側を樹脂フィルム3(図示省略)により覆われたターミナルランドフレーム1を封止金型内(図示省略)に収納した後、該封止金型によりターミナルランドフレーム1のフレーム枠2(図示省略)を押圧しながら封止金型内に封止樹脂を流し込むことによって、ターミナルランドフレーム1の上面側つまり樹脂フイルム3の上面側において該樹脂フイルム3、ダイパッド4、信号接続用リード5、半導体チップ11及び金属細線13等を樹脂パッケージ14により封止する。尚、図10(c)の状態図(図10(d)の状態図においても同じ)において、樹脂パッケージ14は透明体として表している。
【0116】
このとき、ターミナルランドフレーム1においては、図3(a)、(b)に示すように、ダイパッド4及び信号接続用リード5(ターミナルランド部6を除く)は、それぞれその下面がフレーム枠2の補強材2aの下面よりも上側に位置するように形成されている一方、各信号接続用リード5に設けられたターミナルランド部6は、その下面がフレーム枠2の補強材2aの下面と略同一の平面に位置するように形成されている。従って、ターミナルランドフレーム1の下面側つまり樹脂フイルム3の下面側に空隙が存在する状況においても、ターミナルランドフレーム1に加わる封止樹脂の圧力が分散するため、樹脂封止工程を安定して行なうことができる。但し、封止金型の表面におけるダイパッド4の下側の領域には、ターミナルランド部6のスタンドオフと同程度の高さの、例えば50μm程度の高さの凸部を設けておくことが好ましい。
【0117】
また、ターミナルランド部6を含む信号接続用リード5に形成された凹部5bに、樹脂パッケージ14を構成する封止樹脂が充填されるので、ターミナルランドフレーム1の厚さを薄くした場合にも、つまりターミナルランド部6の厚さを薄くした場合にも、樹脂封止型半導体装置を実装基板に実装するため該実装基板とターミナルランド部6とを半田接続したときにターミナルランド部6が変形する事態を防止することができる。
【0118】
ところで、第4の工程つまり樹脂封止工程を、より強い樹脂圧力においても安定して行なうために、封止金型内においてターミナルランドフレーム1の下面と封止金型との間に封止フィルム15を介在させながら、封止金型内に封止樹脂を流し込む方法を用いることができる。
【0119】
図11は、樹脂封止工程において、封止金型の締め付け圧力及び封止金型の温度により軟化した封止フィルム15が、ターミナルランド部6同士の間の空隙、及びフレーム枠2の補強材2aとターミナルランド部6との間の空隙を埋めている様子を示している。
【0120】
すなわち、ターミナルランドフレーム1の下面と封止金型との間に封止フィルム15を介在させて樹脂封止工程を行なうことにより、ダイパッド4の下面及び信号接続用リード5(ターミナルランド部6を除く)の下面に直接封止樹脂の圧力が加わる事態が回避されるので、ターミナルランドフレーム1の変形が防止される。このため、ターミナルランドフレーム1の下面からターミナルランド部6が突出しているにも関わらず、ターミナルランドフレーム1の上面側のみを樹脂パッケージ14により容易に封止することができる。
【0121】
また、ターミナルランドフレーム1の下面つまり樹脂フイルム3の下面と封止金型との間に封止フィルム15を介在させることによって、樹脂フイルム3の下面側に封止樹脂が回り込む事態を確実に阻止できるので、ターミナルランド部6の表面に樹脂バリが形成されることを防止できる。
【0122】
尚、封止フィルム15の材料としては、樹脂封止時における高温環境に対して耐性を有する材料、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリイミド又はポリカーボネート等を主成分とする樹脂をベースとしたテープ等を用いることができる。本実施形態においては、ポリイミドを主成分とし、ターミナルランド部6のスタンドオフと同程度の厚さ、例えば50μm程度の厚さを有する封止フィルム15を用いて樹脂封止工程を行なった結果、ターミナルランド部6のスタンドオフを、樹脂封止工程の前と同じ50μmに保つことができた。
【0123】
また、封止フィルム15を用いて樹脂封止工程を行なう場合、樹脂封止型半導体装置の構造上、品質上又は生産上、ターミナルランドフレーム1のわずかな変形は問題にならない。
【0124】
また、封止フィルム15を用いて樹脂封止工程を行なう場合、封止金型の表面におけるダイパッド4の下側の領域に凸部を設ける必要がなくなるため、封止金型の共用化が可能となるので、大型キャビテーを使用することにより複数個のダイパッド及び複数個の半導体チップを樹脂パッケージ14により一括して容易に封止することができる。
【0125】
次に、図10(d)の状態図に示す第5の工程において、樹脂パッケージ14の所定部分及びターミナルランドフレーム1の所定部分を切断して図12に示す樹脂封止型半導体装置を複数個生成する。尚、図12に示す樹脂封止型半導体装置は、樹脂パッケージ14の形状を除いて、図7(a)に示す第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置と同一の構造を有している。
【0126】
図13は、回転刃を用いて樹脂パッケージ14及びターミナルランドフレーム1を切断して複数個の樹脂封止型半導体装置を生成している様子を示す斜視図である。
【0127】
図13に示すように、樹脂パッケージ14及びターミナルランドフレーム1における切断部(図中の2重破線部)を回転刃16を用いて切断することにより、図12に示す樹脂封止型半導体装置が複数個形成される。
【0128】
尚、第5の工程において、回転刃に代えて、金型を用いてターミナルランドフレーム1又は樹脂パッケージ14を切断することができる。また、第5の工程において、複数個のダイパッド及び複数個の半導体チップが樹脂パッケージ14により一括して封止されている場合を対象としたが、これに代えて、個別封止用の封止金型を用いて一個のダイパッド及び一個の半導体チップが樹脂パッケージにより封止されている場合、ターミナルランドフレーム1を切断することにより、図7(a)に示す樹脂封止型半導体装置、つまり第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置が生成される。
【0129】
また、回転刃等により切断される部分に金属部分が存在しないようにターミナルランドフレームを設計することにより、第5の工程つまりターミナルランドフレーム切断工程の生産性を向上することができる。詳細は図示していないが、例えば、図13に示すように、回転刃16を用いてフレーム枠2を切断することなく、樹脂フィルム3及び樹脂パッケージ14を切断することにより、複数個の樹脂封止型半導体装置を生成することができる。
【0130】
尚、図10(d)は、フレーム枠2を切断することなく樹脂フィルム3及び樹脂パッケージ14を切断して、複数個の樹脂封止型半導体装置を生成した様子を示す状態図である。
【0131】
また、図14は、フレーム枠2を切断することなく樹脂フィルム3及び樹脂パッケージ14を切断して、複数個の樹脂封止型半導体装置を生成した様子を示す断面図である。尚、図14においては、ダイパッド4及び信号接続用リード5を一体化して図示していると共に、ターミナルランド部6の図示を省略している。
【0132】
以上に説明したように、フレーム枠2を切断することなく樹脂フィルム3及び樹脂パッケージ14を切断して、複数個の樹脂封止型半導体装置を生成した場合、ターミナルランドフレーム切断工程が容易になって樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。特に、従来ターミナルランドフレーム切断工程の生産性が悪い銅(Cu)からなるターミナルランドフレームを用いる場合、ターミナルランドフレーム切断工程の生産性が著しく向上すると共に、ターミナルランドフレーム切断工程に用いられる回転刃の寿命が長くなる。また、個別封止用の封止金型を用いて一個のダイパッド及び一個の半導体チップが樹脂パッケージにより封止されている場合には、フレーム枠2を切断することなく樹脂フィルム3を切断するだけで、樹脂封止型半導体装置を生成することができる。
【0133】
尚、以上の説明においては、樹脂パッケージ14、及び該樹脂パッケージ14により上面を封止されたターミナルランドフレーム1を、上面側(樹脂パッケージ14)から下面側(樹脂フィルム3)に向けて切断する場合を前提としていたが、これに代えて、下面側から上面側に向けて切断することも可能である。
【0134】
第4の実施形態によると、樹脂フイルム3上にダイパッド4及びそれを取り囲む複数個の信号接続用リード5が保持されていると共に各信号接続用リード5に樹脂フイルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられているため、樹脂フイルム3つまり樹脂封止型半導体装置の裏面に複数個のターミナルランド部6を狭ピッチでアレー状に配置することができるので、樹脂封止型半導体装置を多端子化することができる。
【0135】
また、第4の実施形態によると、従来の吊りリードに代えて、樹脂フィルム3によりダイパッド4を保持しているため、ダイパッド4に該ダイパッド4よりも大きな面積を有する半導体チップ11を保持できる。すなわち、ダイパッド4の面積を該ダイパッド4に搭載される半導体チップ11よりも小さくできる。このため、半導体チップ11の搭載範囲を拡大させて、樹脂封止型半導体装置の裏面における半導体チップ11の下方にターミナルランド部6を実質的に配置できるので、樹脂封止型半導体装置を小型化することができる。また、従来の吊りリードを用いる必要がないため、樹脂封止工程における樹脂の成形性が向上して、ボイドの発生、或いは、半導体チップ11のサイズが大きい場合における封止樹脂の未充填部分の発生を抑制できるので、樹脂封止型半導体装置の歩留まりが向上する。また、樹脂封止型半導体装置における従来の吊りリードに用いられていたスペースを信号接続用リード5の配置に利用できるので、樹脂封止型半導体装置に用いられるターミナルランドフレームの設計品質を向上させることができる。さらに、従来の吊りリードを用いる必要がなくなることによって、ダイパッド4に搭載される半導体チップ11のサイズに対する制限、或いは、半導体チップ11と信号接続用リード5とを接続する金属細線13に対する制限が緩和されるため、樹脂封止型半導体装置の製造が容易になって生産性が向上する。
【0136】
また、第4の実施形態によると、ターミナルランドフレーム1のフレーム枠2に該フレーム枠2の内側の領域を覆うように樹脂フイルム3が保持されていると共に樹脂フイルム3上にダイパッド4が保持されているため、ダイパッド4に半導体チップ11を搭載して該半導体チップ11等を樹脂封止した後、フレーム枠2等の金属部分を切断することなく樹脂フィルム3を切断することにより、樹脂封止型半導体装置を容易に生成することができる。また、樹脂フイルム3上に保持された信号接続用リード5に、樹脂フイルム3の下方に突出するターミナルランド部6が設けられているので、樹脂フイルム3の上面において半導体チップ11等を樹脂パッケージ14により封止するだけで、所定のスタンドオフを有するターミナルランド部6つまり下部電極端子が裏面に露出した樹脂封止型半導体装置を実現することができる。従って、樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。
【0137】
また、第4の実施形態によると、樹脂フイルム3の下面がフレーム枠2の補強材2aの下面よりも上側に位置していると共に、ターミナルランド部6の下面がフレーム枠2の補強材2aの下面と略同一の平面に位置しているため、ターミナルランドフレーム1を用いて樹脂封止型半導体装置を製造する各工程において、ターミナルランドフレーム1に加わる圧力が分散するので、各工程を安定して行なうことができる。
【0138】
また、第4の実施形態によると、信号接続用リード5の金属細線接続部5aが該金属細線接続部5a以外の他の部分よりも細く加工されていると共に各信号接続用リード5の金属細線接続部5aがダイパッド4を取り囲んで一列に並ぶように配置されているため、半導体チップ11の電極パッドが多い場合にも、ワイヤーボンディング工程を簡単に行なうことができるので、樹脂封止型半導体装置の製造コストを低減することができる。
【0139】
また、第4の実施形態によると、ターミナルランドフレーム1のフレーム枠2に該フレーム枠2の内側の領域を覆うように樹脂フイルム3が保持されていると共に、樹脂フイルム3の上面側において半導体チップ11等を樹脂パッケージ14により封止している。このため、樹脂フイルム3の下面側に封止樹脂が回り込む事態が阻止される結果、ターミナルランド部6(つまり外部電極端子)の表面に樹脂バリが形成されることがないので、ばりとり工程が不要になって樹脂封止型半導体装置の生産性が向上する。また、封止金型内においてターミナルランドフレーム1の下面と封止金型との間に封止フィルム15を介在させながら樹脂封止工程を行なっているので、樹脂フイルム3の下面側に封止樹脂が回り込む事態を確実に阻止できる。
【0140】
すなわち、信号接続用リードの下面を露出させる従来の樹脂封止型半導体装置、つまり従来の底面電極露出型の樹脂封止型半導体装置を製造する場合に行なわれる、信号接続用リードの下面(外部電極端子の表面)に形成された樹脂バリをウォータージェット等によって除去する複雑な工程が不要になるので、樹脂封止型半導体装置の製造工程(特に樹脂封止型半導体装置を量産する場合)を簡略化することができる。また、従来、ウォータージェット等による樹脂バリ除去工程において生じる可能性があった、ターミナルランドフレーム上におけるニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)又は金(Au)等の金属メッキ層の剥がれ、又はターミナルランドフレーム上における不純物の付着等が防止されるので、樹脂封止工程前に形成される各金属メッキ層のプリメッキ品質が向上する。
【0141】
ところで、第4の実施形態においては、ウォータージェット等による樹脂バリ除去工程が削減される代わりに、ターミナルランドフレーム1の下面と封止金型との間に封止フィルム15を介在させて樹脂封止を行なう工程が新たに必要となる。しかしながら、封止フィルム15を用いた樹脂封止工程の方が、ウォータージェット等による樹脂バリ除去工程よりもコスト的に安価であると共に工程管理的にも容易であるため、第4の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法の方が従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法よりも確実に工程を簡略化することができる。特に、従来のウォータージェット等による樹脂バリ除去工程においては、ターミナルランドフレーム上における金属メッキ層の剥がれ、又はターミナルランドフレーム上における不純物の付着等の品質上重大なトラブルが発生する一方、第4の実施形態においては、封止フィルム15の使用により前記のトラブルを確実に阻止できるので、製造工程上の大きな利点が生じる。
【0142】
また、第4の実施形態によると、封止金型内においてターミナルランドフレーム1の下面と封止金型との間に封止フィルム15を介在させながら樹脂封止工程を行なうため、封止金型の熱によって封止フィルム15が軟化すると共に熱収縮するので、封止樹脂の圧力及び封止金型の締め付け圧力によりターミナルランド部6が封止フィルム15に食い込んで、ダイパッド4の下側の空隙及び信号接続用リード5の下側の空隙が封止フィルム15により埋められる。従って、ダイパッド4の下面及び信号接続用リード5(ターミナルランド部6を除く)の下面に直接樹脂圧力が加わる事態が回避されるので、ターミナルランドフレーム1の変形が防止される。また、ターミナルランド部6における樹脂フィルム3の下方に突出する構造が保持されるので、ターミナルランド部6つまり外部電極端子のスタンドオフを確保することができる。
【0143】
また、第4の実施形態によると、ターミナルランド部6を含む信号接続用リード5に形成された凹部5bに、樹脂パッケージ14を構成する封止樹脂を充填しているため、ターミナルランド部6の強度が確保されると共に、樹脂パッケージ14と信号接続用リード5との密着性が向上する。
【0144】
尚、第4の実施形態において、ポリイミドを主成分とし、50μmの厚さを有する封止フィルム15を用いたが、これに限られず、所望するターミナルランド部6のスタンドオフに応じて、所定の硬度又は熱による軟化特性を有する材質を主成分とし、所定の厚さを有する封止フィルムを選択して用いることができる。
【0145】
また、第1〜第4の実施形態において、本発明の要旨を越えない範囲において、種々の変形実施が可能であることはいうまでもない。
【0146】
【発明の効果】
本発明によると、樹脂封止型半導体装置の裏面に複数個のターミナルランド部を狭ピッチでアレー状に配置できるので、樹脂封止型半導体装置を多端子化することができると共に、樹脂封止型半導体装置の裏面における半導体チップの下方にターミナルランド部を実質的に配置できるので、樹脂封止型半導体装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るターミナルランドフレームを裏面から見た平面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るターミナルランドフレームの一部を正面から見た平面図である。
【図3】(a)は図1におけるI−I線の断面図であり、(b)は本発明の第1の実施形態に係るターミナルランドフレームにおけるダイパッドの断面図である。
【図4】(a)〜(d)は本発明の第2の実施形態に係るターミナルランドフレームの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図5】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係るターミナルランドフレームの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係るターミナルランドフレームの製造方法の一工程において、金型を用いて、信号接続用リードに、樹脂フィルムの下方に突出するターミナルランド部を設けている様子を示す断面図である。
【図7】(a)は本発明の第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図であり、(b)は(a)における一点鎖線に囲まれた領域の拡大図でる。
【図8】本発明の第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の平面図である。
【図9】(a)は本発明の第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を上面から見た斜視図であり、(b)は第3の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を下面から見た斜視図である。
【図10】(a)〜(d)は本発明の第4の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法の各工程を示す状態図である。
【図11】本発明の第4の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法の一工程において、軟化した封止フィルムが、ターミナルランド部同士の間の空隙、及びフレーム枠の補強材とターミナルランド部との間の空隙を埋めている様子を示す断面図である。
【図12】本発明の第4の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法により製造された樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【図13】本発明の第4の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法の一工程において、回転刃を用いて樹脂パッケージ及びターミナルランドフレームを切断して複数個の樹脂封止型半導体装置を生成している様子を示す斜視図である。
【図14】本発明の第4の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法の一工程において、フレーム枠を切断することなく樹脂フィルム及び樹脂パッケージを切断して複数個の樹脂封止型半導体装置を生成した様子を示す断面図である。
【図15】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 ターミナルランドフレーム
2 フレーム枠
2a フレーム枠の補強材
3 樹脂フイルム
3a 開口部
4 ダイパッド
5 信号接続用リード
5a 金属細線接続部
5b 凹部
6 ターミナルランド部
7 金属板
8 レジスト膜
8A レジストパターン
9 金型
10 金属積層メッキ
11 半導体チップ
12 接着剤
13 金属細線
14 樹脂パッケージ
15 封止フィルム
16 回転刃
Claims (1)
- フレーム枠と、
前記フレーム枠に前記フレーム枠の内側の領域を覆うように保持された樹脂フイルムと、
前記樹脂フイルム上に保持されたダイパッドと、
前記樹脂フイルム上に前記ダイパッドを取り囲むように保持された複数個の信号接続用リードとを備え、
前記信号接続用リードのそれぞれに、凹部が形成されるように前記樹脂フイルムの下方に突出するターミナルランド部が設けられ、
前記フレーム枠には、補強材が、その下面が前記樹脂フイルムの下面よりも下側に位置するように接着され、
前記ターミナルランド部は、その下面が前記補強材の下面と略同一の平面に位置していることを特徴とするターミナルランドフレーム。
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