JPH0225061A - 半導体装置およびその製造に用いるリードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置およびその製造において用いられる
リードフレームに関する。

〔従来の技術〕

レジンパッケージ型半導体装置は、量産性に適しかつパ
ンケージコスト等が安い等の理由から多用されている。

このレジンパッケージ型の半導体装置は、その製造にお
いてリードフレームと呼称される部材が用いられている
。このリードフレームは、銅や鉄−ニッケル系合金等の
薄い金属板をエツチングあるいはプレスの打ち抜きによ
って形成され、半導体素子（チップ）を取付けるタブお
よびワイヤを接続するリード等のリードフレームパター
ンを構成している。また、チップやワイヤを取り付ける
前記タブやリードのボンディング部分は、接続の信幹性
向上等を図るために、金、銀等がメツキされている。ま
た、半導体装置の高集積化に伴いリードの本数も８０本
あるいは１６８本と多数となり、かつリードのピッチも
小さくなっている。さらに、半導体装置の薄型化からレ
ジンで構成されるパッケージの厚さも薄くなっている。

リードフレームについては、たとえば、日立評論社発行
「日立評論Ｊ　１９８７年第７号、昭和６２年７月２５
日発行、Ｐ１３〜Ｐ１７、あるいは日経マグロウヒル社
発行「日経マイクロデバイスＪ１９８８年５月号、昭和
６３年５月１日発行、Ｐ４１〜Ｐ４７に記載されている
。また、後者の文献には、グイ・バッド（タブ）とパッ
ケージを構成するレジンとの密着性を向上させるために
、ダイ・パッドに貫通穴を設け、これによってレジン（
樹脂）との密着性を上げる例が記載されている。また、
この技術に対して、同文献では、「ただし、競合メーカ
ーは、「チップが半田付けだからできる。Ａｇペースト
などでは貫通穴をふさいでしまう、」とし５簡単には追
従しないところが多い、」旨記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記文献でも記載されているように、レジンパッケージ
型半導体装置は、その信鎖度向上のために各種技術が開
発されている。特に、パッケージに発生するクラック対
策のために、半導体素子（チップ）をその主面に固定す
るタブを含むリードとレジンとの密着性の向上、水分浸
入阻止、レジン強度の向上が図られている。

前記タブとレジンとの密着性向上の一手段として、前述
のように、チップを搭載するタブに貫通孔を設ける技術
がある。この技術においては、前記文献にも記載されて
いるように、Ａｇペーストを使用してチップをタブに固
定する場合は、溶けたＡｇペーストがタブに設けられた
貫通孔内に流入する可能性が高い。

すなわち、第９図に示されるように、リードフレームの
タブ１の主面にＡｇペースト２を付着させた後、このタ
ブ１の主面に半導体素子（チップ）３を載せ、その後前
記Ａｇペースト２を加熱して溶かし、このＡｇペースト
２の硬化とともに前記チップ３をタブ】の主面に固定さ
せるが、前記タブ１に貫通孔４が設けられていると、半
田等に比較して流動性が高いＡｇペースト２は前記貫通
孔４内に流入し、この流出部分６がタブ１を支持するテ
ーブル５面に達する。このため、リードフレームを取り
外した場合、テーブル５の載置面に硬化したＡｇペース
トが残留してしまう。したがって、新たにリードフレー
ムをテーブル５上に供給するに先立って、その都度確実
に残留ペーストを除去しなければならない、この結果、
実質的に連続してチップボンディングが行えなくなる。

また、チップボンディング時にタブ１の貫通孔４がＡｇ
ペースト２で塞がれるため、レジンモールド時、この貫
通孔４にレジンが流入しなくなり、所期の目的であるタ
ブ１とパッケージを構成するレジンとの密着性向上が図
れなくなる。

本発明の目的は、タブとレジンとの密着性が高い信鎖性
が高いレジンパンケージ型半導体装置を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、タブとレジンとの密着性が高くで
きかつレジンパッケージ型半導体装置の生産性を高める
ことができるリードフレームを提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほか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あきらかになるであ
ろう。

〔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、下記のとおりである。

すなわち、本発明においては、レジンパッケージ型半導
体装置の製造に用いるリードフレームにあっては、チッ
プを固定するタブにレジンとタブとの密着性を向上させ
るための貫通孔が設けられているとともに、このタブの
チップが取り付けられる主面には前記貫通孔の縁に沿っ
て窪みからなる接合材洩れ溜（溝）が設けられている。

したがって、Ａｇペーストをあらかじめタブの主面に付
着させた後、このタブの主面にチップを重ね、かつ熱を
加えて前記Ａｇペーストを溶かし、このＡｇペーストの
硬化によってチップをタブに固定することによって半導
体装置を製造する際、溶けたＡｇペーストは貫通孔方向
に流出しても、この流出したＡｇペーストは前記接合材
洩れ溜に溜まりそこで停止し、貫通孔内には流入しなく
なることから、レジンモールド時前記貫通孔にはレジン
が充満することになる。

〔作用〕

上記した手段によれば、本発明においては、レジンパッ
ケージ型半導体装置の製造に用いるリードフレームにあ
っては、チップを固定するタブにレジンとタブとの密着
性を向上させるための貫通孔が設けられているとともに
、このタブの主面には前記貫通孔の縁に沿って窪みから
なる接合材洩れ溜（溝）が設けられている。したがって
、Ａｇペーストをあらかじめタブの主面に付着させた後
、このタブの主面にチップを重ね、かつ熱を加えて前記
Ａｇペーストを溶かし、このＡｇペーストの硬化によっ
てチップをタブに固定することによって半導体装置を製
造する際、溶けたＡｇペーストは貫通孔方向に流出して
も、この流出したＡｇペーストは前記接合材洩れ溜に溜
まり、貫通孔内には流入しなくなる。この結果、前記リ
ードフレームを載置したテーブル面を流出したＡｇペー
ストで汚すこともなく、連続してチップボンディングを
行うことができる。また、前記貫通孔内にはパッケージ
を構成するレジンが流入するため、タブとレジンとの密
着性を向上させることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例によるレジンパッケージ型半
導体装置の断面図、第２図は同じくリードフレームの平
面図、第３図は本発明のレジンパッケージ型半導体装置
の製造におけるチップボンディング状態を示す模式的断
面図、第４図は同じくチップボンディングおよびワイヤ
ボンディングが行われた状態の模式的断面図である。

この実施例のレジンパッケージ型半導体装置は、第１図
に示されるように、レジンからなるパッケージ１０と、
このパッケージ１０の周面から突出する複数のり一ド１
１とからなっている。前記リード１１は、この例では途
中で下方に屈曲するインライン構造となっている。また
、前記パッケージ１０の中央には、タブ１が配設されて
いる。このタブ１の主面には、Ａｇペーストの硬化によ
る接合材１２を介してチップ（半導体素子）３が固定さ
れている。また、このタブ１の中央には貫通孔４が設け
られている。また、この貫通孔４の外周側に沿って半円
形断面からなる接合材洩れ溜（溝）１３が設けられてい
る。そして、前記接合材１２の貫通孔４の方向への流出
部分６は、前記接合材洩れ溜１３内にまで延在している
が、この接合材洩れ溜１３で溜まりその流出が停止して
いる。

また、これが重要なことの一つであるが、前記流出部分
６が接合材洩れ溜１３内でその流出を停止し、流出部分
６は貫通孔４内には流入していないことから、パッケー
ジ１０を構成するレジン１４は前記貫通孔４内に充満し
ている。したがって、このレジンパッケージ型半導体装
置は、タブ１の裏面では、レジン１４がタブ１の貫通孔
４内に入り込んでいることから、タブ１とレジン１４と
の密着性が向上する。特に、前記接合材洩れ溜１３の上
が流出部分６の停止によって空隙１５が存在するような
場合、この空隙１５内にもレジン１４が入り込むため、
この空隙１５の領域で硬化したレジン１４がタブ１に食
い込む構造となり、タブ１の裏面からのレジン１４の剥
離が起き難くなり、密着性が高くなる。

また、前記タブ１に固定されたチップ３の主面（上面）
の図示しないｉｔ捲と、チップ３の周縁近傍に先端を臨
ませるリード１１の先端部分は、導電性のワイヤ１６に
よって電気的に接続されている。

つぎに、このようなレジンパッケージ型半導体装置の組
立について説明する。　レジンパッケージ型半導体装置
の組立においては、第２図に示されるようなリードフレ
ーム２０が使用される。このリードフレーム２０は、Ｑ
、２ｍｍ〜０．２５ｍｍの厚さのＦｅ−Ｎｉ系合金ある
いはＣｕ合金等からなる金属板をエツチングまたは精密
プレスによってバターニングすることによって形成され
る。リードフレーム２０は複数の単位リードパターンを
一方向に直列に並べた形状となっている。

単位リードパターンは、第２図に示されるように、一対
の平行に延在する外枠２１と、この一対の外枠２１を連
結しかつ外枠２１に直交する方向に延在する一対の内枠
２２とによって形成される枠２３内に形成されている。

この枠２３の中央には、矩形状のタブ１が配設されてい
る。また、このタブ１はその四隅をタブ吊りリード２４
で支持されている。これらタブ吊りリード２４は、枠２
３の四隅に配設されたそれぞれ外枠２１および内枠２２
から内枠２２および外枠２１に平行に延在しかつ先端で
交差する支持片２５の交差部に連結されて支持されてい
る。また、前記タブ吊りリード２４はその途中で下方に
一段階段状に折れ曲がり、タブ１の主面が低くなり、第
１図および第４図に示されるように、タブ１の主面にチ
ップ３が固定された際、このチップ３の主面とリード１
１の先端の主面の高さが路間−高さとなるようになって
いる。

一方、前記枠２３の各外枠２１および内枠２２の内側か
らは、相互に平行となって枠２３の中央に延在する複数
のリード１１が設けられている。

このリード１１は、前記隣合う支持片２５の交差部分間
に亘って設けられた細いダム２６と交差するパターンと
なっている。そして、このダム２６によって各リード１
１はその途中を支持されている。前記ダム２６は後述す
るレジンモールド時、溶けたレジンの流出を阻止するダ
ムとして作用する。また、このダム２６の内側の片持梁
状のリード部分をインナーリード２７と呼称し、外側の
部分をアウターリード２８と呼称している。前記インナ
ーリード２７はその先端でそれぞれ所望状態で折れ曲が
り、その先端を前記タブ１の各縁近傍に延在させている
。なお、前記外枠２１には、それぞれガイド孔２９が設
けられている。このガイド孔２９は、リードフレーム２
０の移送や位置決め等のガイドとして利用される。

他方、前記タブ１の中央には円形の貫通孔４が設けられ
ている。また、この貫通孔４の縁に沿ってリング状に接
合材洩れ溜（溝）１３が設けられている。この接合材洩
れ溜１３ば、その断面が特に特定されないが、半円形断
面からなる窪みとなっている。また、この接合材洩れ溜
１３は、前記チップ３とタブ１との接触面積が広くなる
ように貫通孔４にできるだけ近接して設けられる。

なお、前記リードフレーム２０は必要に応じて所望個所
にメツキが施される。

つぎに、このようなリードフレーム２０に対して、チッ
プボンディングおよびワイヤボンディングが行われる。

すなわち、リードフレーム２０は第３図に示されるよう
に、チップボンディング装置のテーブル５上に載置され
る。同図では、リードフレーム２０のタブ１がテーブル
５上に載置された状態を示す。このリードフレーム２０
にあっては、既にタブ１のチップ取付面、すなわち、主
面にＡｇペースト２が付着されている。このＡｇペース
ト２はタブ１の主面の接合材洩れ溜１３部分には設けら
れない。このようなタブ１上に、真空吸着保持構造のコ
レット３０によってチップ３が運ばれ、かつ位置決めの
後タブ１上に供給される。その後、Ａｇペースト２は、
１５０°Ｃ〜１６０°Ｃの温度域で６０分程度ベーキン
グされる。このベーキングによって溶けたＡｇペースト
２は、硬化した接合材１２となってタブ１の主面にチッ
プ３を接着させることになる。

この際、溶けたＡｇペースト２はタブ１の主面子ｔＢ　
領域を拡がり、その外方向に拡がったＡｇペースト２は
、チップ３の底の縁およびタブ１の外周縁に亘る部分で
表面張力等によって停止する。

また、タブ１の中心に向かって拡がるＡｇペースト２は
、チップ３の中央部分が平坦で縁等がないことからタブ
１の中央部分に縁があっても、この縁を越えて進む。し
たがって、従来のように、貫通孔４が設けられただけの
場合には、第９図にも示されるように、Ａｇペースト２
は貫通孔４の縁を越えて流出し、貫通孔４内に流入して
テーブル５上に滴り落ち、貫通孔４を塞ぎかつテーブル
５を汚すことになる。

これに対して、この実施例では、第１図および第４図に
示されるように、タブ１の主面には前記貫通孔４に沿っ
て接合材洩れ溜１３が設けられている。このため、タブ
１の中心に向かうＡｇペースト２、すなわち、流出部分
６は接合材洩れ溜１３の外周縁の部分で停止することな
く進み、接合材洩れ溜１３内に流れ込むが、この接合材
洩れ溜１３では流入したＡｇペースト２が溜められる結
果、また、流出部分６の上面とチップ３との間隔が広く
なることから、Ａｇペースト２はそれ以上はチップ３の
底面に接触してタブ１の中心に向かわなくなり、Ａｇペ
ースト２の流出量との関係で接合材洩れ溜１３で停止す
る。したがって、流出したＡｇペースト２は従来のよう
に貫通孔４内には流れ込まなくなる。このため、テーブ
ル５面を流出したＡｇペースト２で汚すこともなくなる
。

なお、前記Ａｇペースト２は前述のようなベーキング処
理によって硬化して接合材１２となり、確実にタブ１に
チップ３を固定することになる。

ところで、この場合、前記タブ１の主面に付着されるＡ
ｇペースト２の量と、接合材洩れ溜１３の寸法を適当に
設定し、流出したＡｇペースト２を確実に接合材洩れ溜
１３内で停止させる必要がある。すなわち、Ａｇペース
ト２の流出量が接合材洩れ溜１３に対して多い場合には
、流出したＡｇペースト２は接合材洩れ溜１３を一杯に
満たした後、再び接合材洩れ溜１３の内縁を乗り越え再
びタブ１の距離の短い平坦面を進むため、貫通孔４内に
流入する可能性が多（なる、なお、貫通孔４の縁では、
途中の接合材洩れ溜１３で流出したＡｇペースト２が収
容されることから流出圧力が小さくなっているため、チ
ップ３の底面には縁がなくとも流出部分６は表面張力で
その流れが停止し易くなる。

つぎに、このようなリードフレーム２０は、第４図に示
されるように、ワイヤボンディング装置のテーブル３１
上に載置され、チップ３の図示しない上部電極と、チッ
プ３の周囲にその内端を臨ませるリード１１の内端とが
、導電性のワイヤ１６で電気的に接続される。

つぎに、このようなリードフレーム２０は常用のモール
ド（トランスファモールド）技術によって、前記タブ１
．チップ３．ワイヤ１６．リード１１の内端部分がレジ
ンからなるパッケージ１０で封止される。また、不要と
なるリードフレーム部分は切断除去される。さらに、パ
ッケージ１０から突出するり−ド１１は成形されて、第
１図に示されるようなレジンパッケージ型半導体装置が
製造される。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明のレジンパッケージ型半導体装置は、タブ
に貫通孔が設けられていることから、この貫通孔内にパ
ッケージを構成するレジンが充填されるため、タブとレ
ジンとの密着面積の増大および相互の食い込みによって
タブとレジンとの接着強度が大きくなるという効果が得
られる。

（２）上記（１）により、本発明のレジンパッケージ型
半導体装置は、タブとレジンとの接着強度の向上から、
パッケージにおけるクラックの発生が抑えられるため、
信鯨性が高くなるという効果が得られる。

（３）本発明のレジンパッケージ型半導体装置の製造に
用いられるリードフレームは、貫通孔付タブを有するリ
ードフレームが使用されるが、このリードフレームにあ
っては、タブのチップ取付面に前記貫通孔の周囲に接合
材洩れ溜が設けられていることから、チップをＡｇペー
ストで固定する場合、Ａｇペーストの流出が発生しても
、流出したＡｇペーストは前記接合材洩れ層内に収容さ
れるため、従来のように貫通孔内には流入しなくなると
いう効果が得られる。

（４）上記（３）により、本発明のリードフレームは、
レジンパッケージ型半導体装置の製造におけるチップボ
ンディング時、Ａｇペーストがタブに設けられた貫通孔
内を塞がないことから、レジンモールド時、レジンが貫
通孔内に充満するため、パンケージを構成するレジンと
タブとの接着強度を高めることができるという効果が得
られる。

（５）上記（３）により、本発明のり−ドフレ−ムは、
レジンパッケージ型半導体装置の製造におけるチップボ
ンディング時、Ａｇペーストがタブに設けられた貫通孔
内を塞がないことから、レジンモールド時、レジンが貫
通孔内に充満するため、パッケージを構成するレジンと
タブとの接着強度が高いレジンパッケージ型半導体装置
を高歩留りで製造できるという効果が得られる。

（６）上記（３）により、本発明のリードフレームは、
レジンパッケージ型半導体装置の製造におけるチップボ
ンディング時、Ａｇペーストがタブに設けられた貫通孔
内に流入しないことから、リードフレームを載置するテ
ーブル面を汚すこともなく、チップボンディング時、チ
ップボンディング毎にテーブル面から硬化したＡｇペー
ストを除去する作業が不要となり、チップボンディング
の生産性を高めることができるという効果が得られる。

（７）上記（１）〜（６）により、本発明によれば、タ
ブとパッケージを構成するレジ・ンとの密着性の良好な
レジンパンケージ型半導体装置を安価に製造できるとい
う相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、第５図〜第７
図は貫通孔４の形状が異なる例である。第５図では、貫
通孔４を円形とし、この円形の貫通孔４の周囲に接合材
洩れ溜１３を設けた例である。また、第６図は４つのス
リット状の貫通孔４を十字状に配置した例であるが、こ
の例では、各貫通孔４に沿って接合材洩れ溜１３が設け
られている。第７図はタブ１の中央に沿ってスリット状
の貫通孔４が設けられた例である。この例でも、接合材
洩れ溜１３は貫通孔４の側部に沿って配置されている。

第８図は貫通孔４を有さないタブ１の場合に接合材洩れ
溜１３を設けた例である。この例の接合材洩れ溜１３は
、二点鎖線で示されるチップ３の取付領域内に接合材洩
れ溜１３が設けられている。これらの各実施例でも前記
実施例同様な効果が得られる。なお、第５図〜第８図で
は、接合材洩れ溜Ｉ３はクロスハツチングで示しである
。

また、前記チップ３をタブ１に固定するものとしては、
低応力ゴムペーストあるいは他の樹脂等であっても良い
ことは勿論である。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である４方向にリードを延
在させた構造のレジンパッケージ型半導体装置の製造技
術にに適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではない。

本発明は少なくともチップボンディング時、接合材が一
時期液状となるレジンパッケージ型半導体装置の製造技
術には適用できる。

［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、下記のとおりであ
る。

本発明のレジンパッケージ型半導体装置は、その製造に
おいてタブとレジンとの密着性向上のための貫通孔を設
けたタブを有するリードフレームが用いられるが、前記
タブのチップ取付面には前記貫通孔の縁に沿って窪みか
らなる接合材洩れ溜が設けられている。したがって、Ａ
ｇペーストを用いてチップをタブに固定する際、液状と
なったＡｇペーストが貫通孔方向に流出しても、この流
出したＡｇペーストは前記接合材洩れ溜に溜まり、貫通
孔内には流入しなくなることからリードフレームを載置
したテーブル面には到達しなくなる。

この結果、前記テーブル面をＡｇペーストで汚すことも
な（、連続してチップボンディングを行うことができる
。また、前記貫通孔内にはパッケージを構成するレジン
が流入して貫通孔内を満たすため、タブとパッケージを
構成するレジンとの密着性を向上させることができ、信
頌性の高いレジンパッケージ型半導体装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるレジンパッケージ型半
導体装置の断面図、 第２図は同じくリードフレームの平面図、第３図は本発
明のレジンパッケージ型半導体装置の製造におけるチッ
プボンディング状態を示す模式的断面図、 第４図は同じくチップボンディングおよびワイヤボンデ
ィングが行われた状態の模式的断面図、第５図は本発明
の他の実施例によるリードフレームのタブ部分を示す平
面図、 第６図は本発明の他の実施例によるリードフレームのタ
ブ部分を示す平面図、 第７図は本発明の他の実施例によるリードフレームのタ
ブ部分を示す平面図、 第８図は本発明の他の実施例によるリードフレームのタ
ブ部分を示す平面図、 第９図は従来のリードフレームのタブにおけるＡｇペー
スト流出状態を示す模式的断面図である。 １・・・タブ、２・・・Ａｇペースト、３・・・チップ
、４・・・貫通孔、５・・・テーブル、６・・・流出部
分、１０・・・パンケージ、１１・・・リード、１２・
・・接合材、１３・・・接合材洩れ溜、１４・・・レジ
ン、１５・・・空隙、ｌ　６　・ ２１　・ ２４　・ ２６　・ ８　・　・ ・ワイヤ、２０・・ ・外枠、２２・・・ ・タブ吊りリード、 ・ダム、２７・・・ アウターリード、２ ・リードフレーム、 内枠、２３・・・枠、 ２５・・・支持片、 インナーリード、２ ９　・　・　・ガイド孔、 第１ 図 第 ３図 第 ４図 第 ５　　図 ｚｏ−リ−ｋ”フし−ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、貫通孔付きタブと、このタブの主面に接合材を介し
   て固定された半導体素子と、前記半導体素子およびタブ
   を被うレジンからなるパッケージとを有する半導体装置
   であって、前記タブ主面には前記貫通孔の縁に沿って溝
   が設けられかつ前記接合材の流出部分は前記貫通孔内に
   入り込むことなく前記溝内で停止した状態となりさらに
   前記貫通孔内にはレジンが充満していることを特徴とす
   る半導体装置。 ２、前記接合材はＡｇペーストによる接合材であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、半導体素子が一時液状となった接合材によって固定
   される貫通孔付きタブを有するリードフレームであって
   、前記タブの主面には、前記貫通孔の縁に沿って前記液
   状となった接合材の流出部分を収容する窪んだ溝が設け
   られていることを特徴とするリードフレーム。