JPH0290662A - リードフレームのインナーリード - 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ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置を搭ｉ１（マウ
ント）するリードフレームに関し、特に先端部がバンプ
によって半導体装置の電極と直接に接合されるインナー
リードに関する。

（従来の技術） 第４図は従来のリードフレーム１０を示し、吊りリード
９によって外枠部６に支持された半導体装置が搭載され
るマウント部５と、マウント部５の周囲に放射状に配さ
れた複数のインナーリード７と、各インナーリード７に
連設されたアウターリード１を備え、これらが−組とな
って外枠部６の長手方向に複数形成されている。図中、
８はマウント部５への半導体素子の搭載や、半導体素子
とインナーリード７との接続のための位置決めをするた
め、外枠部６に形成されたパイロット孔である。このよ
うなリードフレームｌＯは全体が銅合金あるいはＮｉ４
２％−Ｆｅ５８％などの鉄系合金などにより、板厚０．
２〜０．２５ｍｍとなるように成形される。

第５図はこのようなリードフレームを使用したＤ　Ｉ　
Ｐ　（Ｄｕａｌ　Ｉｎ１ｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）型の
半導体装置を示し、リードフレームのマウント部５上に
半導体素子３が搭載されている。そして、半導体素子３
の電極とインナーリード７が金線などのボンディングワ
イヤ４によってボンディングされ、半導体素子３、ボン
ディングワイヤ４、インナーリード７を含む領域が封止
レジン２によって封止されている。

ところで、近年の半導体素子の高密度化に対応するため
、第６図に示すようなインナーリードを微細化するリー
ドフレームが提案されている。同図において、インナー
リード７の先端部分１１の板厚をボンディングワイヤの
直径（３０〜４０μｆｆ１）程度に薄く加工し、この先
端部分１１と半導体素子３の電極とをバンプ１２によっ
て直接に接合することによりワイヤレスボンディングを
行っている。インナーリード７の板厚を上記のように薄
く加工することにより、その幅、および隣接するインナ
ーリードとの間隔も同程度（０，０３〜０．０４ｍｍ）
とすることができるため、インナーリードを第５図に比
べて６〜８倍と微細に配設することができる。なお、こ
のようなインナーリード７の先端部を微細化する方法と
しては、エツチング処理により成形する方法、あるいは
インナーリード７のみを薄く成形し、これを別のリード
フレームに溶接する方法などが開発されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第６図のようなワイヤレスボンディングでは、
インナーリードの破断やインナーリードとバンプとの剥
離が生じ易く、信頬性に欠けたものとなっている。これ
はリードフレームが前述した金属であり、封止レジンが
エポキシ樹脂からなることによる熱膨張係数の相違に基
くものである。特に、バンプ１２とインナーリード７と
の接合部分（Ａ部分）と、インナーリード７が肉薄とな
る段差部分（Ｂ部分）において、レジンとの密着性が劣
り、これらの部分Ａ、Ｂに気泡が生じ易く、これらの部
分に熱膨張による応力が集中するためである。温度サイ
クル下においてインナーリードが脆性破断したり、パッ
ケージ内への水の侵入に起因する応力腐食破断を生じた
り、あるいは半導体素子のバンプとインナーリードの先
端部との間が脆性破断する。このような破断を防止する
ため、インナーリードとして破断に強い銅合金を使用し
たり、封止レジンとして熱膨張の係数の小さなレジンを
使用することが行われているが１．特性向上に限界があ
って根本的な解決策とはなっていない。

そこで本発明は、ワイヤレスボンディングにおける破断
やバンプからの剥離を防止するリードフレームのインナ
ーリードを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、半導体素子の電極と直接に接合されるインナ
ーリードの先端部分の板厚を薄（すると共に、この肉薄
部分に板厚方向に曲げられた屈曲部を形成したものであ
る。先端・部分を薄くするのは微細化に対応するためで
もあるが、屈曲部の効果を確実にするためにも必要なこ
とである。先端部分を薄くしないで屈曲部を設けたイン
ナーリードについて効果を確認したところ、十分な応力
緩和の効果が得られなかった。同時に、この屈曲部は後
述する理由により半導体素子のエツジ直上に位置するこ
とが望ましい。

〔実施例〕

以下、本発明のリードフレームのインナーリードを詳細
に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示し、アウターリード１に
連設され、周囲から半導体素子３の方向に延びるインナ
ーリード７の先端部分の板厚が薄くなるように加工され
ている。

そして、この先端部分には屈曲部１３が形成され、屈曲
部１３よりもさらに、先端側が半導体素子３の電極とバ
ンプ１２によって、直接接合されている。先端部分の板
厚を薄くすることにより、インナーリードは幅およびピ
ッチ間隔も同様な寸法まで小さくすることができ、微細
な構造となる。この先端部分の板厚寸法はボンディング
ワイヤの線径と路間等（３０〜４０μ）に設定される。

また、先端部分の薄肉加工はエツチングにより行われる
。

屈曲部１３は適宜の曲率で上方に弯曲されている。この
弯曲は後述するように応力分散を良好に行う程度の大き
さに形成されるものである。このように弯曲されること
で、封止レジン２との熱膨張係数の相違に基く応力が屈
曲部１３に沿って分散する。従って、バンプ１２との接
合部分および肉薄となる段差部分（第６図におけるＡお
よびＢ部分）に応力が伝播せず、また、伝播しても弱い
ため、これらの部分に気泡が生じていても破断は生じな
い。

また、屈曲部１３の形成により、インナーリード７はそ
の分、長くなって封止レジン２との接触面積が増大して
封止レジン２との結合力が増大すると共に、封止レジン
２の外面がら半導体素子３との接合部までの封止距離が
長（なるため、パッケージ内への水分の透過が起こりに
くくなる。さらに屈曲部１３の形成によってインナーリ
ード７が隣接するインナーリード７の方向へ曲がりにく
くなり、取扱いが良好となる。

第２図はインナーリード７と半導体素子３の電極との接
合状態を示す、接合は半導体素子３の電極に金メツキを
施してバンプ１２を形成し、このバンプ１２とインナー
リード７の先端を半田メツキすることで行われる。かか
る半田付けにあっては金との間に共晶合金が生成して接
合されるが、屈曲部１３を形成した場合には、半導体素
子３の端面のエツジ部Ｅと、インナーリード７とが接触
せず、溶融状態の共晶合金は定位置で固まり、隣接イン
ナーリードと短絡することがない（同図（ａ））。一方
、屈曲部を形成していないストレートの場合には、イン
ナーリード７が半導体素子３の端面エツジ部Ｅと接触す
ることがあるため、溶融状態の共晶合金が接合部位から
流れ出て隣接するバンプの共晶合金と接触して短絡を生
じる（同図Φ））、従って、半導体素子の電極との接続
も確実に行うことができる。

なお、屈曲部１３は板厚方向に形成されていれば、下方
に弯曲、すなわち半導体素子３側に凹ませても良い。し
かし、この場合は、半導体素子のエツジと接触しても、
第２図（ｂ）のような現象が生じないようにインナーリ
ード間隔を大にする等の配慮が必要である。

実施例　１ １５０ピンＱ　Ｆ　Ｐ　（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃ
ｋａｇｅ）型の半導体装置用のリードフレームとして、
Ｎｉ４２％〜Ｆｅ５Ｂ％の合金により０．２５Ｍの板厚
で成形した。そして、リードフレーム全体に５ｎ６０％
、Ｐｂ４０％からなる半田層を０．５μｍの厚さで電気
メツキし、さらにインナーリードの先端部分をエツチン
グにより板厚０．０３ｒｍとした。その後、インナーリ
ードの先端部分を上方に弯曲させる曲げ加工を施した。

第３図はこの寸法を示し、ｅ部分およびｄ部分の長さが
０．１ｍｍであり、弯曲部となるＣ部分の長さが０．１
　ｍ、その高さａが０．１閣となっている。このように
弯曲部分よりもさらに先端部分（ｄ部分）を０．１　ｍ
ｍとしたのは、半導体素子のバンプに面積０．ＩＸ　Ｏ
，１ｍｍ”、および厚さ０．０２〜０．０２５ｎ＋ｍの
半田層または金メタライズ層が形成されており、これと
接合する必要があるためである。なお、インナーリード
のピッチ間隔は０．１２ｍであった。

次に、インナーリードを所定本数（１４ピン）ずつ−括
して半導体素子のバンプと接合しくＧａｎｇ　Ｂｏｎｄ
ｉｎｇ）　、封止レジンによって封止してパッケージと
した。

実施例２ インナーリードのピッチ間隔を０．１７ｍとし、その先
端部を下方に弯曲させた以外は実施例１と同様にして、
半導体装置を作成した。このようにピッチ間隔を大きく
したのは、屈曲部が下方に弯曲されているところから、
半導体素子のバンプとの接合による共晶合金の短絡を防
止するためである。

第１表 実施例３ リードフレームの基材として、無酸素銅（Ｏｘｇｅｎ　
Ｆｒｅｅ　Ｃｏｐｐｅｒ）を用いた以外は、実施例１と
同様な方法で半導体装置を作製した。

実施例４ リードフレームの基材として、無酸素鋼を用いた以外は
、実施例２と同様な方法で半導体装置を作製した。

以上の半導体装置を温度サイクル試験、ＰＣＴ試験に供
すると共に、バンプの短絡率を検査した。結果を第１表
に示す。

温度サイクル試験は、高温（１５０’ｃ）雰囲気３０分
、低温（−５０°Ｃ）雰囲気３０分に置くと共に、これ
らの間に大気中放置６０分を挿入してｌサイクルとし、
半導体装置からの電気信号停止までの限界サイクル数を
示す。また、ＰＣＴ試験は、１２１°Ｃｌ２ａｔｎ＋の
水蒸気缶中へ放置することによって水分透過試験を行う
ものであり、電気信号停止までの時間を示す、なお、比
較例は屈曲部を形成することなく先端部分を薄く加工し
たインナーリードを有する半導体装置である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、半導体素子のバンプ接合
されるインナーリードの先端部分の板厚を薄くすると共
に、板厚方向に屈曲させたため、屈曲部で熱膨張による
応力が分散されると共に、密着性が向上して水分透過が
遮断される。このため、インナーリードの破断およびバ
ンプとの剥離が防止され、信幀性の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構造の一例を示す断面図、第２図はバ
ンプとの接合状態を示す平面図、第３図は実施例におけ
る寸法を示す断面図、第４図は従来のリードフレームを
示す平面図、第５図はそのリードフレームを使用した半
導体装置の断面図、第６図は改良された従来の半導体装
置を示す断面図。 符号の説明 １−−−−一・・−アウターリード ２−・−・・・−封止レジン ３・・−・−・−半導体素子 ４・−・−・−ボンディングワイヤ ５−−−−−・・・アイランド部 ６・−・−・・−外枠部 ７−・−・−・・・インナーリード ８−−−−−−・−パイロット孔 ９・−・−・・・・・吊りリード １０・・・・−・・　リードフレーム １１・−・・−・−先端部分 １２・・−・・・・バンプ １３・・・−・・−屈曲部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周囲から半導体素子の方向に延びるように 配設され、先端部分が前記半導体素子の電極と接合され
   るリードフレームのインナーリードにおいて、 前記先端部分の板厚が薄く形成されると共 に、板厚方向に曲げられた屈曲部が形成されていること
   を特徴とするリードフレームのインナーリード。