JP6164895B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造技術および半導体装置に関し、例えばバスバー(共通リード)を有する半導体装置に適用して有効な技術に関する。
特開2010−186831号公報(特許文献1)には、半導体チップが搭載されたベッド部と外周部に配置されたリード群との間に、第1のバスバーと第2のバスバーがそれぞれ配設され、第1のバスバーはベッド部と同じ高さで配設され、第2のバスバーはインナーリード部と同じ高さで配設され、各バスバーおよびインナーリード部に高さを変えたワイヤが接続された構造が記載されている。
また、特開平9−266223号公報(特許文献2)には、半導体チップとインナリードとを接続する際、長尺となるワイヤについて階段的にループ高さを異にしたり、半導体チップの中央から周辺に向けて階段的にループ高さを異にした構造が記載されている。
特開2010−186831号公報 特開平9−266223号公報
半導体装置(パッケージ)では小型化の要求が高められている。そのために端子(外部端子、アウタリード)数の削減が必要となるが、その解決策の一つとして、GND部はダイパッドにまとめてワイヤボンディング(グランドボンディング)を行い、電源部はパッケージ内部でリード端子同士を接合したバスバーを採用する技術が知られており、これにより、端子数の削減を図ることができる。
しかしながら、グランドボンディングやバスバーを用いる技術では、GND部や電源部をまとめることで、複数回(複数段)のワイヤボンディングを行うことになり、樹脂封止時に樹脂圧によるワイヤ流れが一律ではなくなる。その結果、ワイヤショートが起こり易くなるため、安定して製造する技術の確立が望まれる。
なお、上述のワイヤショートを低減化する技術として、リード端子同士を接合したバスバーをインナリードよりもダイパッド側に張り出させ、インナリードの先端の上面より低い位置に配置することが知られており、この技術によれば、異種のワイヤ同士の間隔を確保してワイヤショートの抑制化を図ることができる。
ところが、この技術では、バスバーの高さをインナリードの先端より低い位置にするため、リードフレーム形成時にバスバーに曲げ加工を行うが、その際、バスバーの周辺に、バスバーに曲げを形成するための成形金型を配置するスペースが必要となり、バスバーに囲まれたインナリード、もしくは隣接するインナリードをパッケージの外周部に向けて短くしなければならない。
その結果、バスバー越えのボンディングワイヤの長さが長くなり、このワイヤ長が長いワイヤにおいて樹脂封止時にワイヤ流れが大きくなってワイヤショートが発生する可能性が高くなることが課題である。
本願において開示される実施の形態の目的は、半導体装置の組み立ての信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。
その他の課題と新規な特徴は、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。
一実施の形態の半導体装置の製造方法は、半導体チップの電極パッドとリードとをワイヤによって電気的に接続する工程において、第1ワイヤによって電極パッドと第1リードとを接続し、第2ワイヤによって電極パッドと第2リードの何れかのリードとを接続し、第3ワイヤによって電極パッドと第2リードの何れかの他のリードとを、ループ高さを第2ワイヤより高くして接続する。さらに、上記半導体装置の製造方法は、複数の吊りリードのうち樹脂を供給するゲートの位置に対応した基準吊りリードに対して、第2ワイヤを第3ワイヤより近くに配置するものである。
一実施の形態によれば、半導体装置の組み立ての信頼性を向上させることができる。
実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。 図1に示す半導体装置の構造を封止体を透過して示す平面図である。 図2に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。 図2に示すB−B線に沿って切断した構造を示す断面図である。 図1に示す半導体装置におけるワイヤリング状態の一例を示す部分拡大平面図である。 図5に示すA−A線に沿って切断した構造を示す部分拡大断面図である。 図1に示す半導体装置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7に示すC部を拡大して示す部分拡大平面図である。 図1に示す半導体装置の組み立てにおけるダイボンド後の構造の一例を示す部分平面図である。 図1に示す半導体装置の組み立てにおけるワイヤボンド後の構造の一例を示す部分平面図である。 図10に示すA−A線に沿って切断した構造を示す部分断面図である。 図10に示すB−B線に沿って切断した構造を示す部分断面図である。 図1に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂モールド時の構造の一例を示す部分断面図である。 図1に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂モールド後の構造の一例を示す部分断面図である。 図1に示す半導体装置の組み立てにおける切断・成形時の構造の一例を示す部分断面図である。 実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。
以下、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。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
(実施の形態)
図1は実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図2は図1に示す半導体装置の構造を封止体を透過して示す平面図、図3は図2に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図4は図2に示すB−B線に沿って切断した構造を示す断面図である。さらに、図5は図1に示す半導体装置におけるワイヤリング状態の一例を示す部分拡大平面図、図6は図5に示すA−A線に沿って切断した構造を示す部分拡大断面図である。
図1に示す本実施の形態の半導体装置は、樹脂封止型で、かつ多ピンの半導体パッケージであり、ここでは、樹脂材によって形成された封止体3からそれぞれ4つの方向に向けて突出した複数のアウタリード(一部、電極端子、外部接続用端子)1fがガルウィング状に曲げ成形されたQFP(Quad Flat Package)5を一例として取り上げて説明する。
また、図3に示すように、QFP(半導体装置)5は、半導体チップ2が搭載されたダイパッド1cの下面(裏面)1cbを封止体3から露出させて放熱性を高める構造を備えたものである。すなわち、QFP5は高放熱型の半導体パッケージである。詳細には、QFP5は、ダイパッド1cの下面1cbが、封止体3の裏面である実装面3bから露出する構造のものである。
次に、図1〜図6に示すQFP(半導体装置)5の構造について説明する。
QFP5は、上面(チップ搭載面)1caおよびこの上面1caとは反対側の下面1cbを有するダイパッド(アイランド、支持体)1cと、ダイパッド1cの周囲に配置された複数のインナリード(第1リード、電極)1aと、ダイパッド1cの周囲に配置され、かつ複数のインナリード1aのそれぞれより長さが短い複数のインナリード(第2リード、電極)1bとを有している。さらに、QFP5は、ダイパッド1cの周囲に配置され、かつ、平面視で、ダイパッド1cと複数のインナリード1bとの間に配置されたバスバー(共通リード、共通電極、電極)1dを有している。
なお、図2に示すようにダイパッド1c(チップ搭載部またはタブとも言う)は、その角部において吊りリード1eによって支持されている。すなわち、QFP5では、ダイパッド1cが4本の吊りリード1eによって支持されている。また、それぞれの吊りリード1eには、ダイパッド1cを封止体3の実装面3bから露出させるための折り曲げ部1ebが形成されており、これによってダイパッド1cの高さ方向の位置が低い位置となっており(タブ下げ加工が施されている)、図3に示すように下面1cbが封止体3の実装面3bから露出している。
また、インナリード1a,1bやバスバー1dは、封止体3の内部に配置されているが、これらのインナリード1a,1bやバスバー1dと一体に形成された複数のアウタリード1fが、外部接続用端子として封止体3の4つの側面3cのそれぞれから突出しており、さらにこれら複数のアウタリード1fは、ガルウィング状に曲げ成形されている。
また、QFP5は、主面2a、主面2aに形成された複数の電極パッド(電極)2c、および主面2aとは反対側の裏面2bが設けられた半導体チップ2を有しており、この半導体チップ2は、ダイパッド1cの上面1ca上に搭載されている。
さらに、QFP5は、半導体チップ2の複数の電極パッド2cと複数のインナリード1a,1bおよびバスバー1dとをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤ(導電体)4と、ダイパッド1cの一部、バスバー1d、半導体チップ2および複数のワイヤ4を封止する封止体3とを有している。
なお、半導体チップ2は、例えば、シリコン等から成り、その主面2aに複数の半導体素子が形成されており、さらに主面2a側には、複数の半導体素子が集積回路を構成している。図5に示すように半導体チップ2の平面形状は四角形から成り、複数の電極パッド2cは、半導体チップ2の主面2aの辺に沿って配置されている。
ここで、各部材についてさらに詳細に説明すると、図3に示すように、ダイパッド1cは、板状の部材であり、上面1ca、および上面1caとは反対側の下面1cbを有している。このダイパッド1cの上面1caには、例えば導電性の接着材であるAgペースト等のダイボンド材(積層接着剤、ダイボンドフィルム、DAF(Die Attach Film))6を介して半導体チップ2が接合されている。なお、図3、図4に示すように、ダイパッド1cの外形サイズ(上面1caの大きさ)は、半導体チップ2の外形サイズ(主面2aまたは裏面2bの大きさ)よりも大きい。すなわち、本実施の形態のQFP5は、大タブ構造である。
このように上面1ca(または下面1cb)が半導体チップ2より広い面積のダイパッド1cを用いて大タブ構造とすることで、ダイパッド1cからの放熱効果を高めることができ、QFP5の放熱性を向上することができる。
また、QFP5には、共通リードであるバスバー1dが設けられている。バスバー1dは、外部端子(アウタリード1f)数の削減を目的として、例えば電源関係のワイヤ4をパッケージ内部で複数本接続して1本のリードにまとめるものであり、これにより、外部端子数の削減を図ることができる。もしくは、半導体装置の小型化や多ピン化に対応することができる。
さらに、GND関係のワイヤ4は、ダイパッド1cにまとめてワイヤボンディング(グランドボンディング)することにより、バスバー1dと同様に、外部端子(アウタリード1f)数の削減化を図っている。すなわち、QFP5が大タブ構造であるため、ダイパッド1cにワイヤ4を接続可能な構造となっている。
本実施の形態のQFP5では、図2に示すように、バスバー1dは、その一端がアウタリード1fに繋がり、他端も別のアウタリード1fに繋がった形状となっている。さらに、平面視で、バスバー1dのダイパッド1c側の端部の位置は、複数のインナリード1aのそれぞれのダイパッド1c側の端部の位置と略揃った位置となっている。
また、複数のインナリード1bのそれぞれは、平面視で、バスバー1dによって囲まれた領域内に配置されている。したがって、複数のインナリード1bのそれぞれの長さ(封止体3の外周の位置からダイパッド1c側の先端までの長さ)は、複数のインナリード1aのそれぞれ長さより短い。
すなわち、本実施の形態のQFP5では、図5に示すように、バスバー1dのワイヤ4が接続されるリード部分(電極部分)1dbは、平面視で、複数のインナリード1bの先端部とダイパッド1cの端部との間に配置され、これにより、複数のインナリード1bのそれぞれは、バスバー1dに囲まれた領域に配置されている。さらに、複数のインナリード1bのそれぞれの先端部は、複数のインナリード1aのそれぞれの先端部の位置に比べて、封止体3の外側方向(アウタリード1f方向)にずれた(下がった)位置となっている。
ただし、1本のバスバー1dによって囲まれたバスバー領域(共通リード領域、共通電極領域)1daにおいては、複数のインナリード1bのダイパッド1c側の先端部は、平面視で揃った位置となっている。
また、図3に示すように、バスバー1dと、複数のインナリード1bのそれぞれの高さは、同じ高さとなっている。つまり、本実施の形態のQFP5では、バスバー1dには封止体内の位置では曲げ加工が施されていないため、複数のインナリード1aのそれぞれと、複数のインナリード1bのそれぞれと、複数のバスバー1dとは同じ高さに配置されている。
なお、それぞれのバスバー1dには封止体内の位置では曲げを形成しないため、図5に示すバスバー領域1daにおいて、バスバー1dに曲げを形成するための成形金型を配置するスペースを確保する必要がない。したがって、上述のようにバスバー領域1daにおいては、バスバー1dの近くの端部のインナリード1bのダイパッド1c側の先端部を、他のインナリード1bの先端部と、平面視で揃った位置に配置することができる。
次に、QFP5におけるワイヤ4について説明する。図2および図4に示すように、QFP5では、複数のワイヤ4のうち、半導体チップ2の複数の電極パッド2cと複数のインナリード(第1リード、電極)1aとが、複数の第1ワイヤ(第1導電体)4aによって電気的に接続されている。
また、半導体チップ2の複数の電極パッド2cと複数のインナリード(第2リード、電極)1bとが、第2ワイヤ(第2導電体)4bまたは第3ワイヤ(第3導電体)4cの何れかと電気的に接続されている。なお、図3に示すように、複数の第2ワイヤ4bおよび第3ワイヤ4cのそれぞれは、バスバー1dを飛び越えるように形成されており、この時、複数の第2ワイヤ4bのそれぞれのループ高さは、複数の第3ワイヤ4cのそれぞれのループ高さよりも低くなるように形成されている。
すなわち、第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cが形成されているバスバー領域1daにおいては、ワイヤ4のループ高さが第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cとで2種類存在することになる。
なお、本実施の形態のQFP5では、全てのバスバー1dにおいてそれらのバスバー領域1daに第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cの両方が配置されているわけではなく、バスバー領域1da内において複数の第3ワイヤ4cのみが複数のインナリード1bのそれぞれに接続されていてもよい。その場合は、バスバー領域1da内には、1種類のループ高さのワイヤ4(第3ワイヤ4c)のみが存在することになる。
そこで、本実施の形態のQFP5の任意のバスバー1dのバスバー領域1daにおいて、2種類のループ高さのワイヤ4を設けた方が好ましい箇所について説明する。
QFP5では、ダイパッド1cを支持する4本の吊りリード1eにおいて、QFP5の組み立ての際の樹脂封止時に封止樹脂(樹脂、図13参照)10を供給する図10に示すゲート12abの位置に対応した基準吊りリード1eaが存在している。
したがって、樹脂封止時には、基準吊りリード1ea付近から流れ込んで来る上記封止樹脂10の流動方向(図9参照)8に対してのワイヤ流れを考慮してワイヤ4のループ高さを設定する必要がある。
まず、樹脂封止時、上記封止樹脂10が流れ込んで来る基準吊りリード1eaの近傍では、流れ込む樹脂圧によりワイヤ流れが起こり易いため、基準吊りリード1eaの近傍にバスバー1dによるバスバー領域1daが存在している場合には、このバスバー領域1daに対してバスバー1d超えで、かつループ高さが異なる第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cを形成することが好ましい。
また、図5の空間部Pに示すように、基準吊りリード1eaから比較的近いワイヤ配列の中で、半導体チップ2の電極パッド2cのうち、ワイヤ4が接続されていない電極パッド2cが複数個まとまって設けられている場合、ワイヤ配列の中にワイヤ4が存在しない空間部Pが形成される。
このような空間部Pでは、樹脂封止時、上記封止樹脂10が流れ込んで来た際に、ワイヤ4が存在しないため、封止樹脂10への抵抗が小さくなり、封止樹脂10の流速が大きくなる。その結果、この空間部Pの封止樹脂10の流動方向8の下流側の直後にワイヤ4の高いループが形成されていると封止樹脂10への抵抗が大きくなってワイヤ流れが起こり易い。
したがって、空間部Pの下流側の近傍(直後)にバスバー1dによるバスバー領域1daが存在している場合には、このバスバー領域1daに対してバスバー1d超えで、かつループ高さが異なる第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cを形成することが好ましい。
なお、第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cが形成されるバスバー領域1daにおいて、第2ワイヤ4bは第3ワイヤ4cより基準吊りリード1eaに対して近くに配置されている。すなわち、第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cが形成されるバスバー領域1daにおいて、ループ高さが低い第2ワイヤ4bは、ループ高さが高い第3ワイヤ4cよりも基準吊りリード1eaに近い側に配置されている。
そこで、本実施の形態のQFP5では、第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cが形成されるバスバー領域1daにおいて、このバスバー領域1da内に配置される複数のインナリード1bのうちの基準吊りリード1ea寄りの端部に配置されたインナリード1bに第2ワイヤ4bが電気的に接続されている。
すなわち、第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cが形成されるバスバー領域1daにおいては、図5の基準吊りリード1ea寄りの端部にループ高さの低い第2ワイヤ4bが配置されるため、バスバー領域1daでは、基準吊りリード1ea側から徐々にワイヤ4のループ高さが高くなるように複数のワイヤ4が配置されている。
なお、バスバー領域1daにおいて、基準吊りリード1ea寄りの端部から複数本ループ高さが低い第2ワイヤ4bが連続して配置されていてもよい。
また、バスバー領域1daにおいて、第2ワイヤ4bの基準吊りリード1ea側に、図6に示すように第2ワイヤ4bよりループ高さが低い第4ワイヤ(第4導電体)4dが第2ワイヤ4bに近接して配置されており、この第4ワイヤ4dは、図5に示すようにバスバー1dに電気的に接続されている。
さらに、バスバー領域1daにおいて第4ワイヤ4dの基準吊りリード1ea側に、何れのワイヤ4も接続されない半導体チップ2の電極パッド2cが複数個連続して存在している。言い換えると、図5に示すように、ワイヤ4が接続されない電極パッド2cが複数個連続して設けられたことで空間部Pが形成され、さらに空間部Pの上記下流側(基準吊りリード1eaから離れる側)にバスバー1dに接続する第4ワイヤ4dが配置されている。さらに、この第4ワイヤ4dの下流側に第4ワイヤ4dよりループ高さの高い3本の第2ワイヤ4bが、それぞれバスバー1dを超えてインナリード1bに接続され、そしてこれら3本の第2ワイヤ4bの下流側に第2ワイヤ4bよりループ高さの高い第3ワイヤ4cがバスバー1dを超えて他のインナリード1bに接続されている。
つまり、空間部Pが存在している箇所では、空間部Pの下流側(基準吊りリード1eaから離れる側)の直後は、ワイヤ4のループ高さが徐々に高くなるように各ワイヤ4が形成されている。
また、QFP5では、図6に示すように、ダイパッド1cに、第4ワイヤ4dよりループ高さが低い第5ワイヤ(第5導電体)4eが電気的に接続されている。第5ワイヤ4eは、所謂グランドボンディングである。すなわち、QFP5では、ダイパッド1cがGND(グランド)電位になっている。また、バスバー1dおよびバスバー1dに繋がる複数の第4ワイヤ4dが、例えば電源電位になっている。
なお、QFP5において、各ワイヤ4のループ高さは、第5ワイヤ4eが最も低く、第5ワイヤ4e<第4ワイヤ4d=第1ワイヤ4a<第2ワイヤ4b<第3ワイヤ4cとなっている。
また、本実施の形態のQFP5では、図2に示すように、各インナリード1a,1bおよび各バスバー1dの表面の、それぞれのワイヤ4の接続箇所の外側の領域に、リング状のテープ材7が貼り付けられている。
このテープ材7は、複数のインナリード1a,1bやバスバー1dの組み立て工程でのばたつきを防止するものであり、テープ材7が貼り付けられていることにより、インナリード1a,1bやバスバー1dが組み立て工程で変形することを低減できる。
なお、複数のワイヤ4(第1ワイヤ4a、第2ワイヤ4b、第3ワイヤ4c、第4ワイヤ4dおよび第5ワイヤ4e)は、例えば、直径18〜20μm程度の細線であり、例えば、銅を主成分とする材料から成ることが好ましいが、銅を主成分とする材料に限定されるものではない。
また、ダイパッド1c、インナリード1a,1b、アウタリード1f、バスバー1dおよび吊りリード1eは、例えば、銅を主成分とする合金から成るものであるが、これに限定されるものではない。
また、封止体3は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂から成るものである。
本実施の形態のQFP5によれば、バスバー1dに曲げ加工が施されておらず、したがって、バスバー1dとインナリード1a,1bとが同じ高さになっている。すなわち、それぞれのバスバー1dに対して、封止体内の位置では曲げを形成しないため、バスバー領域1daにおいて、バスバー1dに曲げを形成するための成形金型を配置するスペースを確保する必要がない。
これにより、バスバー領域1daにおいて、インナリード1bの配列のうちバスバー1dの近くの端部に配置されたインナリード1bのダイパッド1c側の先端部を、封止体3の外周部方向にずらすことなく、他のインナリード1bの先端部と平面視で揃った位置に配置することができる。
すなわち、バスバー1dの近くに配置される端部のインナリード1bの長さを短くすることがなく、他のインナリード1bと同じ長さにすることができる。
その結果、バスバー領域1daにおける端部に配置されたインナリード1bを短くしないため、このインナリード1bに接続するワイヤ4(第2ワイヤ4b)の長さを短くすることができる。
これにより、このワイヤ4の樹脂封止工程におけるワイヤ流れの発生を低減することができる。
また、バスバー領域1daにおける端部に配置されたインナリード1bに接続するワイヤ4(第2ワイヤ4b)の長さが短いため、ワイヤ4の材料費を下げることができ、QFP5のコストの低減化を図ることができる。
さらに、バスバー1dに曲げ加工を施す成形金型が不要になるため、QFP5の製造コストの低減化を図ることができる。
また、複数のワイヤ4(第1ワイヤ4a、第2ワイヤ4b、第3ワイヤ4c、第4ワイヤ4dおよび第5ワイヤ4e)が、銅を主成分とする材料から成る(銅ワイヤ)ことにより、銅(Cu)ワイヤは金(Au)ワイヤに比べて硬いため、ワイヤ4の剛性を高めることができ、樹脂封止工程でのワイヤ流れの抑制化を図ることができる。
さらに、銅ワイヤは金ワイヤに比べてコストが安いため、QFP5の低コスト化を図ることができる。
次に、本実施の形態の半導体装置(QFP5)の組み立てを説明する。
図7は図1に示す半導体装置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8は図7に示すC部を拡大して示す部分拡大平面図、図9は図1に示す半導体装置の組み立てにおけるダイボンド後の構造の一例を示す部分平面図である。また、図10は図1に示す半導体装置の組み立てにおけるワイヤボンド後の構造の一例を示す部分平面図、図11は図10に示すA−A線に沿って切断した構造を示す部分断面図、図12は図10に示すB−B線に沿って切断した構造を示す部分断面図である。さらに、図13は図1に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂モールド時の構造の一例を示す部分断面図、図14は図1に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂モールド後の構造の一例を示す部分断面図、図15は図1に示す半導体装置の組み立てにおける切断・成形時の構造の一例を示す部分断面図である。
まず、図7にリードフレーム1を準備する。リードフレーム1は、複数のデバイス領域1gがマトリクス状に形成された多連の板材である。それぞれのデバイス領域1gは、枠部1hによって囲まれており、さらに隣接するデバイス領域1gの間には、スリット孔1iが形成され、組み立て中、リードフレーム1に応力が印加された際に、スリット孔1iによって応力を緩和する形状となっている。
リードフレーム1は、例えば、銅を主成分とする合金材から成るが、これに限定されるものではない。
また、図8に示すように各デバイス領域1gには、図3の上面(チップ搭載面)1caとその反対側の下面(裏面)1cbを有するダイパッド(アイランド、支持体)1cと、ダイパッド1cを支持する4本の吊りリード1eと、ダイパッド1cの周囲に配置された複数のインナリード(第1リード、電極)1aと、複数のインナリード1aのそれぞれより長さが短い複数のインナリード(第2リード、電極)1bとが形成されている。
さらに、平面視で、ダイパッド1cと複数のインナリード1bとの間の領域に配置されたリード部分(電極部分)1dbを有する複数のバスバー(共通リード、共通電極、電極)1dが形成されている。
なお、各インナリード1a,1bおよび各バスバー1dのそれぞれには、図2に示すように、アウタリード1fが一体で繋がって形成されている。
また、それぞれのインナリード1a,1bの先端部の表面およびバスバー1dのリード部分1dbの表面には、ワイヤ(導電体)4との接続を良好にするための銀(Ag)めっきが施されている。
また、それぞれの吊りリード1eには、折り曲げ部1ebが形成され、ダイパッド1cが、インナリード1a,1bおよびバスバー1dより低い位置に配置されている。すなわち、リードフレーム1にはタブ下げ加工が施されている。
また、ダイパッド1cの上面1caには、ダイボンド工程で半導体チップ2を載置する際の位置の目印となるディンプル部1ccが形成されており、このディンプル部1ccが隠れないようにダイパッド1c上に半導体チップ2を搭載する。
また、ディンプル部1ccの外側には、めっき塗布部1cdが形成されており、このめっき塗布部1cdにグランドボンディングを行う。したがって、めっき塗布部1cdには、例えば、銀(Ag)めっき等が塗布されている。
また、隣合う吊りリード1e間には、それぞれ複数のインナリード1aとインナリード1b、およびバスバー1dが形成されている。複数のインナリード1bは、バスバー1dによって囲まれた領域であるバスバー領域(共通リード領域、共通電極領域)1da内に配置されている。したがって、複数のインナリード1bのそれぞれの長さは、複数のインナリード1aのそれぞれの長さより短い。
また、複数のインナリード1aのそれぞれの先端部の位置は、バスバー領域1daのワイヤ4が接続されるリード部分1dbの位置と同じ位置であり、平面視で先端が揃った状態となっている。
さらに、バスバー1dには、曲げ加工が施されていないため、バスバー領域1daにおいて、バスバー1dに曲げを形成するための成形金型を配置するスペースを確保する必要がない。
したがって、バスバー領域1daにおいて、インナリード1bの配列のうちバスバー1dの近くの端部に配置されたインナリード1bのダイパッド1c側の先端部を、デバイス領域1gの外周方向にずらすことなく、その結果、他のインナリード1bの先端部と平面視で揃った位置に配置されている。すなわち、バスバー領域1da内の複数のインナリード1bの先端部は、平面視で全て揃った位置に配置されている。
なお、本実施の形態のリードフレーム1では、バスバー1dには曲げ加工が施されていないため、複数のインナリード1aと、複数のインナリード1bと、複数のバスバー1dは、同じ高さに配置されている。
また、各デバイス領域1gにおいて、複数のインナリード1a,1bおよびバスバー1dの表面には、リング状のテープ材7が貼り付けられており、これにより、複数のインナリード1a,1bやバスバー1dの組み立て工程でのばたつきを防止することができ、さらに、上記ばたつきによって、インナリード1a,1bやバスバー1dが組み立て工程で変形することを低減できる。
その後、図9に示すようにダイボンドを行う。ここでは、図3に示す主面2a、主面2aの周縁部に形成された複数の電極パッド(電極)2c、および主面2aとは反対側の裏面2bを有する半導体チップ2を、ダイパッド1cの上面1ca上に搭載する。
この時、まず、ダイパッド1cの上面1ca上に、例えば、図3に示すAgペースト等のダイボンド材(接着材、積層接着剤、ダイボンドフィルム、DAF)6を塗布する。塗布後、図示しないコレット等によって吸着搬送した半導体チップ2をダイパッド1cの上面1ca上に載置し、図9に示すように、半導体チップ2をその主面2aを上方に向けた状態でダイパッド1cの上面1ca上にダイボンド材6を介して固着する。
その後、図10に示すようにワイヤボンドを行う。本ワイヤボンド工程では、半導体チップ2の複数の電極パッド2cと、ダイパッド1c、バスバー1d、複数のインナリード(第1リード、電極)1aおよび複数のインナリード(第2リード、電極)1bのそれぞれとを、複数のワイヤ4を介して電気的に接続する。
なお、ワイヤボンド工程では、複数種類のワイヤ4のループ高さのうち、ループ高さの低い順にワイヤボンディングを行う。
本実施の形態のQFP5では、ダイパッド1cへのワイヤボンディングであるグランドボンディングのループ高さが最も低いため、まず、図11および図12に示すように、ダイパッド1cに複数の第5ワイヤ(第5導電体)4eを電気的に接続する(グランドボンディングを行う)。その際、図8に示すダイパッド1cの上面1caのめっき塗布部1cdに第5ワイヤ4eを接続する。
その後、インナリード1aと共通リードであるバスバー1dへのワイヤボンディングを行う。すなわち、複数のインナリード1aのそれぞれと複数のバスバー1dのそれぞれは、同じ高さであり、かつ複数のインナリード1aのそれぞれの先端部の位置と、複数のバスバー1dのそれぞれのリード部分1dbの位置は、平面視で略並んでいるため、インナリード1aとバスバー1dへのワイヤボンディングを同じ工程で行う。
図12に示すように、半導体チップ2の複数の電極パッド2cと、複数のインナリード1aのそれぞれとを複数の第1ワイヤ(第1導電体)4aによって電気的に接続する。この時、複数の第1ワイヤ4aのループ高さを複数の第5ワイヤ4eのそれぞれのループ高さより高くしてワイヤボンディングを行う。
さらに、図11に示すように、半導体チップ2の複数の電極パッド2cと、複数のバスバー1dのリード部分1dbとを複数の第4ワイヤ(第4導電体)4dによって電気的に接続する。この時、複数の第4ワイヤ4dのループ高さを複数の第1ワイヤ4aのそれぞれのループ高さと同じ高さにしてワイヤボンディングを行う。
なお、リードフレーム1には、ダイパッド1cを支持する4本の吊りリード1eにおいて、樹脂封止工程で封止樹脂(樹脂、図13参照)10を供給する図10のゲート12abの位置に対応した基準吊りリード1eaが存在している。
また、リードフレーム1において、1本のバスバー1dによって囲まれた領域をバスバー領域(共通リード領域、共通電極領域)1daとすると、このバスバー領域1daにおいて、結果的に第2ワイヤ(第2導電体)4bに隣接し、かつループ高さが第2ワイヤ4bより低くなるように第4ワイヤ4dを形成する。その際、第2ワイヤ4bより基準吊りリード1eaの近くに第4ワイヤ4dが配置されるようにバスバー1dに第4ワイヤ4dを接続する。
ただし、この段階で第2ワイヤ4bは、まだワイヤボンディングされていないため、ここでは、複数本ワイヤボンディングを行う第4ワイヤ4dのうちの少なくとも何れかを、それぞれのバスバー1dのリード部分1dbの基準吊りリード1ea側の端部に、かつ第1ワイヤ4aと同じループ高さで接続する。
また、図10の空間部Pに示すように、半導体チップ2の複数の電極パッド2cにおいて、何れのワイヤ4も接続されない複数の電極パッド2cが連続して存在している箇所には、バスバー領域1daにおいて、これらのワイヤ4が接続されていない複数の電極パッド2cが、第4ワイヤ4dの少なくとも基準吊りリード1ea側に配置されるように第4ワイヤ4dをバスバー1dに接続する。
なお、基準吊りリード1eaが繋がるダイパッド1cの角部付近においても、基準吊りリード1eaの近傍のバスバー1dにおいて、このバスバー1dのリード部分1dbの基準吊りリード1ea側の端部に、第1ワイヤ4aと同じループ高さで第4ワイヤ4dを接続する。
その後、半導体チップ2の複数の電極パッド2cと、バスバー領域1daに配置された複数のインナリード1bの何れかのリードとを複数の第2ワイヤ4bによって電気的に接続する。その際、複数の第2ワイヤ4bのそれぞれを、バスバー1dを飛び越えさせて形成する。さらに、第2ワイヤ4bのループ高さが、図11に示すように、第5ワイヤ4e、第1ワイヤ4aおよび第4ワイヤ4dのそれぞれのループ高さより高くなるようにワイヤボンディングする。
また、図10に示すように、第2ワイヤ4bは、バスバー領域1daにおいて、基準吊りリード1ea寄りの最も端部の位置のインナリード1bに電気的に接続する。
これにより、バスバー領域1daにおいて、第2ワイヤ4bの基準吊りリード1ea側に第2ワイヤ4bよりループ高さが低い第4ワイヤ4dが第2ワイヤ4bに近接して配置されてバスバー1dに接続された状態となっている。
言い換えると、バスバー領域1daにおいて、第2ワイヤ4bに隣接して、かつループ高さを第2ワイヤ4bより低くして、第2ワイヤ4bより基準吊りリード1eaの近くに第4ワイヤ4dが配置されてバスバー1dに接続された状態となっている。
また、バスバー領域1daにおいて、第4ワイヤ4dの基準吊りリード1ea側に、何れのワイヤ4も接続されない半導体チップ2の電極パッド2cが複数個連続して設けられ、これによって形成されたワイヤ配列中の空間部Pが存在している。
なお、第2ワイヤ4bは全てのバスバー領域1daに適用しなくてもよく、第2ワイヤ4bをワイヤボンディングするバスバー領域1daは、図10の空間部Pに示す複数の電極パッド2cにおいて、何れのワイヤ4も接続されない電極パッド2cが複数個連続して存在している箇所を含むバスバー領域1daや、あるいは基準吊りリード1eaの近傍のバスバー領域1da等である。
また、第2ワイヤ4bは、インナリード1bのリード列のうち端部に配置されたインナリード1bから連続して並んだインナリード1bのそれぞれにワイヤボンディングされていてもよい。
その後、半導体チップ2の複数の電極パッド2cとインナリード1bの何れかの他のリードとを、第3ワイヤ(第3導電体)4cによってバスバー1dを飛び越えさせて、かつループ高さを第2ワイヤ4bのループ高さより高くしてインナリード1bに電気的に接続する。
すなわち、複数のバスバー領域1daのそれぞれにおいて、第2ワイヤ4bを接続しなかった残りの複数のインナリード(他のリード)1bとこれに対応する半導体チップ2の複数の電極パッド2cとを、複数の第3ワイヤ4cによって電気的に接続する。その際、複数の第3ワイヤ4cをバスバー1dを飛び越えさせて、かつループ高さを第2ワイヤ4bのループ高さよりも高くして複数のインナリード(他のリード)1bに電気的に接続する。
さらに、第2ワイヤ4bを接続した複数のバスバー領域1daにおいて、第2ワイヤ4bが第3ワイヤ4cよりも基準吊りリード1eaの近くに位置するように第3ワイヤ4cを形成する。
以上により、各ワイヤ4によって、半導体チップ2の複数の電極パッド2cと、これらに対応する複数のインナリード1a,1bやバスバー1dとが、それぞれ電気的に接続された状態となる。
すなわち、本実施の形態のワイヤボンディングでは、バスバー1d超えのワイヤ4のループ高さが、第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cとで2種類のループ高さとなるようなワイヤボンディングを含んでおり、このような2種類のループ高さとなる第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cが形成されたバスバー領域1daを有している。
そして、上述の第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cが形成されるバスバー領域1daにおいては、基準吊りリード1ea寄りの端部にループ高さの低い第2ワイヤ4bが配置されるため、基準吊りリード1ea側から徐々にワイヤ4のループ高さが高くなるように各ワイヤ4が配置されている。
なお、基準吊りリード1eaの設定については、隣り合う他の吊りリード1e(図13に示すプランジャ12c側に位置する2つの吊りリード1eのうちの何れか)を基準吊りリード1eaとしてもよい。
したがって、基準吊りリード1eaがどちらの吊りリード1eに設定された場合であってもワイヤ流れの対策が取れるように、いずれの基準吊りリード1eaの近傍のバスバー領域1daにおいても、上述のような2種類のループ高さとなる第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cとを形成しておく。
なお、各ワイヤ4は、例えば、銅を主成分とする材料から成ることが好ましい。銅(Cu)ワイヤを採用することにより、銅ワイヤは金(Au)ワイヤに比べて硬いため、ワイヤ4の剛性を高めることができ、樹脂封止工程でのワイヤ流れの抑制化を図ることができる。
さらに、銅ワイヤは金ワイヤに比べてコストが安いため、QFP5の組み立てコストの低減化を図ることができる。
ワイヤボンド後、図13に示すように樹脂モールド(樹脂封止)を行う。ここでは、図10に示す複数のインナリード1a,1bおよびバスバー1dのそれぞれに一体で繋がる図14のアウタリード(一部、電極端子、外部電極端子)1fが、封止体3から露出するように、インナリード1a,1b、バスバー1d、半導体チップ2および複数のワイヤ4を封止樹脂10で封止する。
樹脂モールドでは、図13に示すように、まず、一対の上型12aと下型12bを備えた樹脂成型金型(成型金型)12を準備し、それぞれの金型のキャビティ12ba,12baによって形成される空間部11にリードフレーム1を配置して上型12aと下型12bをクランプする。
その後、加熱された封止樹脂10をプランジャ12cによって押し出し、ランナ12dやゲート12abを介して封止樹脂10をキャビティ12ba,12baから成る空間部11に供給する。
これにより、図10に示すゲート12abからリードフレーム1の各デバイス領域1gに、図13の樹脂10が注入される。各デバイス領域1gにおいては、上記封止樹脂10は、その流動方向8に沿って流れ込んでいく。
この時、ゲート12abの位置に対応した基準吊りリード1eaに近いバスバー領域1da、およびワイヤ4が接続されない電極パッド2cが纏まって配置された空間部Pの近くのバスバー領域1daにおいては、基準吊りリード1ea寄りの端部にループ高さの低い第2ワイヤ4bが配置されている。そして、基準吊りリード1ea側から徐々にワイヤ4のループ高さが高くなるように各ワイヤ4が配置されている。
すなわち、上述のバスバー領域1daにおいて、上記封止樹脂10の流動方向8に対してワイヤ4のループ高さが徐々に高くなっているため、樹脂流動によるワイヤ4への抵抗を緩和してワイヤ流れの発生の低減化を図ることができる。
つまり、ワイヤ側から見ると、封止樹脂10の流れによって封止樹脂10から受ける圧力(荷重)が始めのうちは小さく、徐々に大きくなるように緩和されており、樹脂モールド時のワイヤ流れの発生の低減化を図ることができる。
その結果、ワイヤ流れによるワイヤショートの発生の抑制化を図ることができ、QFP5の組み立ての信頼性を向上させることができる。
また、バスバー超えのワイヤボンディングが行われることで、ワイヤ4のループ高さが高く形成され、これにより、ワイヤ流れが発生し易い第2ワイヤ4bと第3ワイヤ4cにおいて、両者のループ高さに差をつけてループ高さを変えておくことにより、例えワイヤ流れが発生した場合であっても、ワイヤショートの発生の抑制化を図ることができる。
その後、キャビティ12aa,12baの空間部11への封止樹脂10の供給を完了し、そしてベーク処理等を行うことで、図14に示す封止体3が形成され、樹脂モールドを完了する。なお、封止体3の実装面3bにはダイパッド1cの下面1cbが露出している。
樹脂モールド完了後、封止体3の表面3aに所望のマーキングを行う。
その後、切断・成型を行う。ここでは、図15に示すように、封止体3から露出する複数のアウタリード1fのそれぞれを、リードフレーム1から切り離す。さらに、切り離した後、複数のアウタリード1fのそれぞれをガルウィング状に曲げ成型する。
これにより、QFP5の組み立てを完了する。
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。
例えば、前記実施の形態では、半導体装置(QFP5)において、その放熱性等を考慮してダイパッド1cの下面1cbが封止体3の実装面3bから露出するタブ露出型構造の場合を取り上げて説明したが、前記半導体装置は、図16の変形例に示すようにタブ埋込み型のものであってもよい。
すなわち、図16に示す半導体装置は、実施の形態の変形例の半導体装置であり、ダイパッド1cを封止体3の内部に埋め込んだタブ埋込み型のQFP(Quad Flat Package)13である。
変形例のタブ埋込み型のQFP13においても、上記実施の形態のQFP5と同様の効果を得ることができる。
1 リードフレーム
1a インナリード(第1リード、電極)
1b インナリード(第2リード、電極)
1c ダイパッド(アイランド、支持体)
1ca 上面(チップ搭載面)
1cb 下面(裏面)
1cc ディンプル部
1cd めっき塗布部
1d バスバー(共通リード、共通電極、電極)
1da バスバー領域(共通リード領域、共通電極領域)
1db リード部分(電極部分)
1e 吊りリード
1ea 基準吊りリード
1eb 折り曲げ部
1f アウタリード(一部、電極端子、外部電極端子)
1g デバイス領域
1h 枠部
1i スリット孔
2 半導体チップ
2a 主面
2b 裏面
2c 電極パッド(電極)
3 封止体
3a 表面
3b 実装面(裏面)
3c 側面
4 ワイヤ(導電体)
4a 第1ワイヤ(第1導電体)
4b 第2ワイヤ(第2導電体)
4c 第3ワイヤ(第3導電体)
4d 第4ワイヤ(第4導電体)
4e 第5ワイヤ(第5導電体)
5 QFP(Quad Flat Package、半導体装置)
6 ダイボンド材(積層接着剤、ダイボンドフィルム、DAF(Die Attach Film))
7 テープ材
8 流動方向
10 封止樹脂(樹脂)
11 空間部
12 樹脂成型金型(成型金型)
12a 上型
12aa キャビティ
12ab ゲート
12b 下型
12ba キャビティ
12c プランジャ
12d ランナ
13 QFP(Quad Flat Package、半導体装置)

Claims (8)

  1. (a)チップ搭載面、第1辺および前記第1辺と交差する第2辺を有する矩形状のダイパッドと、前記ダイパッドを支持する複数の吊りリードと、前記ダイパッドの周囲に配置された複数の第1リードと、前記複数の第1リードのそれぞれより長さが短い複数の第2リードと、平面視で前記ダイパッドと前記複数の第2リードとの間に複数のリード同士を繋ぐリード部分が配置され、かつ前記複数の第2リードを囲むように形成された共通リードとを備えたリードフレームを準備する工程、
    (b)主面、第3辺および前記第3辺とは反対側の第4辺を有し、前記主面に複数の電極パッドが形成された矩形状の半導体チップを前記ダイパッドの前記チップ搭載面上に搭載する工程、
    (c)前記半導体チップの前記複数の電極パッドと、前記共通リード、前記複数の第1リードおよび前記複数の第2リードのそれぞれとを、複数のワイヤを介して電気的に接続する工程、
    (d)前記複数の第1、第2リードおよび前記共通リードのそれぞれの一部が封止体から露出するように、前記共通リード、前記半導体チップおよび前記複数のワイヤを樹脂で封止する工程、
    (e)前記封止体から露出する複数のアウタリードのそれぞれを、前記リードフレームから切り離す工程、
    を有し、
    前記(a)工程において、
    前記複数の吊りリードのうち、樹脂封止時に前記樹脂を供給するゲートに対応した位置の基準吊りリードは、前記基準吊りリードの一端が前記ダイパッドの前記第1辺と前記第2辺との交差部に接続されており、
    前記(b)工程において、
    前記ダイパッドは、平面視において前記半導体チップより大きく、
    前記半導体チップの前記第3辺は、平面視において前記ダイパッドの第1辺と対向し、かつ平面視において前記半導体チップの前記第4辺と前記ダイパッドの前記第1辺の間に設置されており、
    前記複数の電極パッドは、前記第3辺に沿って配置された複数の第1電極パッド、複数の第2電極パッドおよび複数の第3電極パッドを含み、
    前記(c)工程において、
    前記複数のワイヤのうちの複数の第1ワイヤによって前記複数の第1電極パッドと前記複数の第1リードとを電気的に接続し、
    前記複数のワイヤのうちの複数の第2ワイヤによって前記複数の第2電極パッドと前記複数の第2リードの何れかのリードとを前記共通リードを飛び越えて電気的に接続し、
    前記複数のワイヤのうちの複数の第3ワイヤによって前記複数の第3電極パッドと前記複数の第2リードの何れかの他のリードとを前記共通リードを飛び越えて、かつ前記複数の第3ワイヤのそれぞれのループ高さを前記複数の第2ワイヤのそれぞれのループ高さより高くして電気的に接続し、
    記基準吊りリードに対して、前記共通リードに応じた共通リード領域において前記複数の第2ワイヤは、前記複数の第3ワイヤより近くに配置されており、
    前記複数の第3ワイヤは、前記ダイパッドの前記第1辺の延在方向において前記複数の第1ワイヤよりも前記基準吊りリードの近くに配置されており、
    前記複数の第3ワイヤのそれぞれのループ高さは、前記複数の第2ワイヤのそれぞれのループ高さより高い、半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c)工程で、
    前記共通リード領域において前記第2ワイヤの前記基準吊りリード側に、前記第2ワイヤよりループ高さが低い第4ワイヤを前記第2ワイヤに近接して配置して前記共通リードに電気的に接続する、半導体装置の製造方法。
  3. 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c)工程で、
    前記共通リード領域において前記第4ワイヤの前記基準吊りリード側に、何れの前記ワイヤも接続されない前記半導体チップの前記電極パッドが設けられている、半導体装置の製造方法。
  4. 請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c)工程で、
    前記第2ワイヤは、前記共通リード領域において前記基準吊りリード寄りの最も端部の位置の前記第2リードに電気的に接続する、半導体装置の製造方法。
  5. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c)工程で、
    前記共通リード領域において前記第2ワイヤに隣接して、かつループ高さを前記第2ワイヤより低くして前記第2ワイヤより前記基準吊りリードの近くに第4ワイヤを配置して
    前記共通リードに前記第4ワイヤを電気的に接続する、半導体装置の製造方法。
  6. 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(c)工程で、
    前記ダイパッドに、前記第4ワイヤよりループ高さが低い第5ワイヤを電気的に接続する、半導体装置の製造方法。
  7. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記ワイヤは、銅を主成分とする材料から成る、半導体装置の製造方法。
  8. 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数の第1ワイヤのそれぞれのループ高さは、複数の前記第4ワイヤのそれぞれのループ高さと実質的に同じ高さである、半導体装置の製造方法
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