JPH03132063A

JPH03132063A - リードフレーム

Info

Publication number: JPH03132063A
Application number: JP27114389A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sato; 浩之佐藤; Yutaka Yagi; 八木　▲ひろし▼; Kenichi Kubozono; 久保薗　健一; Masahiro Fuse; 正弘布施
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1989-10-18
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1991-06-05

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】［産業上の利用分野コ本発明は、半導体素子のプラスチックパッケージに用い
て好適なリードフレームに関し、特に多数のピンを備え
た半導体素子の組立用リードフレームに関するものであ
る。

［従来の技術］現在、半導体素子のパッケージはプラスチックパッケー
ジが主流となってきている。これは半導体素子のパッシ
ベーション技術が発達したことと、封止用樹脂の改良が
進んだこととにより、プラスチックパッケージ化が普及
し、低価格化をもたらしたことによる。第８図に示すよ
うにこのプラスチックパッケージは、半導体素子１０１
をダイパッド１０２に搭載し、かつ半導体素子１０１か
らインナーリード１０３へワイヤボンディング１０４さ
ね　プラスチック１０６により封止したものである。

しかし、プラスチックパッケージにおいては、高速性、
放熱性などの改善が難しく、このため高速・多ピンデバ
イス向けのパッケージは、主に第９図のセラミックＰＧ
Ａ（ｐｉｎ　　ｇｒｉｄ　　ａｒｒｅｙ）がこれまで使
われている。このセラミックパッケージは半導体素子１
０１をタイプくラド１０２上に搭載すると共に、半導体
素子１０１からインナーリード１０３ヘワイヤボンデイ
ング１０４され、　セラミック１０５により封止したも
のである。

しかしながら、このセラミックパッケージは高速性、放
熱性には優れているが、反面、ブラスツチクパッケージ
に比べて非常に高価であり、このため用途が限定されて
しまう。

ところで、半導体装置の組立用部材として用いられるリ
ードフレームとしては、第１０図に示すような平面形状
をしており、半導体素子を取り付けるためのダイパッド
１０２と、その周辺に配設され上記半導体素子との結線
を行うためのインナーリード１０３と、このインナーリ
ード１０３に連続するアウターリード１０７とを備えて
いる。

そして、この様なリードフレームは、通常、　４２合金
、銅系合金等の導電性にすぐ札　しかも強度が高い金属
板をフォトエツチング法やスタンピング法などにより、
上記ダイパッド１０２、インナーリード１０３及びアウ
ターリード１０７を−・体に有する形状に加工すること
により製造される。

しかしこのタイプは放熱性が悪く、消費電力は最大０．
６Ｗクラスである。

一方、近年半導体素子の高機能・高集積化により、入出
力（Ｉ　１０）端子の数が増加するとともに、半導体素
子のサイズが増大しているが、一方では、電子機器の小
型化及び軽量化への要求が強く、そのために半導体用パ
ッケージのより一層の小型化ならびに同一サイズ内での
多ピン化が進行している。このために、　リードフレー
ムに対しても加工サイズの微細化が求められている。

しかしながら、フォトエツチング法及びスタンピング法
による加工には限界が存在し、微小ピッチの加工が無制
限にできるというわけではない。

現在のフォトエツチング法の技術では板厚の８０％程度
の幅が、またスタンピング法では当該板厚程度の幅がそ
れぞれスリット加工の限界となっている。

また、半導体装置の組立においては、ワイヤボンディン
グ法による電気的接続が主に行われているが、インナー
リード１０３へのボンディングにあたっては、そのワイ
ヤ１０４の長さが制限されてしまう。つまり、ワイヤボ
ンディングがされたリードフレームをレジンによりモー
ルドする際、ワイヤ１０４が長すぎるとレジンによりワ
イヤ１０４が流されてしまい、このワイヤ１０４の流れ
により、隣合うワイヤ１０４どうしが接触して電極どう
しがショートしてしまうことがある。このため、ワイヤ
１０４の長さをショートしないような長さに厳格に制限
する必要がある。

更に、インナーリード１０３のピン数を増大させるため
には、上記のようにスリット加工に限界があることから
、ビン数が増加するとそれに応じてインナーリード１０
３をダイパッド１０２から所定距離だけ離してインナー
リード形成可能領域を中心部から外側へ拡大しなければ
ならない。しかしながら、インナーリード形成可能な領
域を拡大すると、必然的にボンディングワイヤの長さを
長くしなければならなく、ここにおいても−上述したシ
ョートの問題が不可避的に生じることとなる。

このように、インナーリード形成可能領域の大きさは、
搭載する半導体素子及びダイパッドのサイズによって制
限さ江　従って各々の加工法による加工限界ピッチから
、インナーリードに°成され得る最大加工ピン数も自ず
と制限される。したがって、従来のリードフレームにお
いては、多ピン化は一定限度に制限されている。

［発明が解決しようとする課題］これまで高速で放熱性に優れたパッケージを必要とした
場合、第８図のセラミックＰＧＡに頼るしかなく、前述
のように部品コスト・組立コストが高価であるなどの問
題点があった。

一方、ＬＳＩの高集積化が進んでくると、　１個の半導
体素子１０１に配置されるポンディングパッドの数は増
えて（る。従来のプラスチックパッケージにおいては、
第８図に示すように半導体素子１０１上の１つのボンデ
ィングバンドから１本のインナーリード１０３にワイヤ
ボンディング１０４されるため、電源及び接地用配線に
おいては、半導体素子１０１のポンディングパッドの数
とその位置に対応したインナーリード１０３を配設しな
ければならなく、電源及び接地用ピン数の増加を余儀な
くされている。しかしながら、電源及び接地用ピン数が
増加すると、前述のような半導体素子の高機能・高集積
化の要求に十分に応えることができないという問題が生
じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、半導体素子１０１に配置されるポンデ
ィングパッドの数が増えても、確実に対応することがで
きるようにして、半導体素子の高機能・高集積化の要求
に十分に応えることのできるリードフレームを提供する
ことである。

また本発明の他の目的は半導体素子のパッケージを安価
に製造することのできるようにするリードフレームを提
供することである。

［課題を解決するための手段コ前述の課題を解決するために、本発明のリードフレーム
は、インナーリードの内側先端によって囲まれる空間内
に、搭載される半導体素子が配設されるようになってい
るリードフレームにおいて、ｆＭＩ記空間の大きさが、
前記インナーリードの内側先端と前記半導体素子との間
に所定の間隙が形成されるように前記半導体素子の大き
さよりも大きく設定されており、前記間隙内に枠状金属
板が配設さね　この枠状金属板に所定数の独立電極がこ
の枠状金属板と一体となすように設けられていることを
特徴としている。

また本発明は、前記独立電極は枠状に形成されていると
共に、前記べた状の金属板が接地用プレーンとして形成
されており、前記枠状の独立電極、前記電源用プレーン
及び前記接地用プレーンのそれぞれの外形寸法が、これ
らの順に小さく設定されていることを特徴としている。

更に本発明は、前記独立電極と前記電源用プレーンとの
間及び前記電源用プレーンと前記接地用プレーンとの間
にポリイミド系樹脂が介在していることを特徴としてい
る。

［作用コこのように構成された本発明のリードフレームにおいて
は、インナーリードと半導体素子との間に複数の独立し
た中間電極が設けられるようになる。したがって、イン
ナーリードと半導体素子との間をワイヤボンディングす
る際、この中間電極を介して行うことができるようにな
り、ボンディングワイヤの長さが短くても済むようにな
る。

また、前記枠状の独立電極、前記電源用プレーン及び前
記接地用プレーンのそれぞれの外形寸法が、これらの順
に小さく設定されることから、電源用プレーンの内外周
縁部と接地用プレーンの外周縁部及び中央部とにワイヤ
ボンディング領域が形成されるようになる。したがって
、電源・接地の接続は、半導体素子上の任意のポンディ
ングパッドから電極用プレーンまたは接地用プレーンの
ワイヤボンディング領域内の任意の場所ヘボンディング
できるようになる。これにより、電源・接地の場所にと
られれた配置をする必要がなく、電源・接地用のリード
をそれぞれ最低１本リードフレームの任意の場所に配設
すればよいようになる。

しかも、高集積化が進むことにより半導体素子上におい
て電源・接地用のポンディングパッドの数が増えたとし
ても、電源・接地用のリードの数が増えるようなことは
なくなる。このため、半導体素子の必要な電源ビンの数
よりも少ないピン数のパッケージが使え、超多ピン化に
対応することができるようになる。

さらに、接地プレーンは大きいべた状の金属板で形成さ
れているので、この接地プレーンは優れた放熱特性を有
するようになる。

さらに電源プレーンの電源ラインが比較的幅の広いもの
となり、また接地プレーンがべた状の金属板であるため
、電源から接地へ通り抜けるパッケージ内の電源系のイ
ンダクタンスは小さくなる。

しかも、また電源用プレーンと接地用プレーンとのｕ■
１は、ポリイミド系の接着フィルムが介在しているので
デカップリングコンデンサが形成されるようになる。し
たがって、このデカップリングコンデンサにより、゛駐
源雑音が吸収されるようになる。

更に中間配線パターンを形成する独立電極を設けている
ので、同一パッケージで、各種サイズの半導体チップや
各種パッド数の半導体チップに確実に対応できるように
なると共に、同一機能の半導体チップの小型化にも対応
することができるようになる。

［実施例コ以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係るリードフレームの一実施例の平面
図、第２図は第１図におけるＴＩ−ＴＩ線に沿う断面図
、第３図はこの実施例に使用される信号・電源用金属フ
レームの平面図、第４図はこの実施例に使用される独立
電極用絶縁体フィルムの平面図、第５図はこの実施例に
使用される接地用プレーンの平面図である０図中、　１
はリードフレーム、２は信号・電源用金属フレーム、３
は電源用プレーン、４は独立電極用絶縁体フィルム、　
５は接地用プレーンで、ある。

第１図及び第２図に示すように、リードフレーム１は、
平板状の信号・電源用金属フレーム２と、電源用プレー
ン３と、独立電極用絶縁体フィルム４と、接地用プレー
ン５とを備えている。

第３図に示すように、信号・電源用金属フレーム２は、
アウターリード６、インナーリード７及び電源用プレー
ン３とを備えており、従来と同様に例えば４２合金、銅
系合金等の導電性に優ねしかも強度が高い一連の金属板
からフォトエツチング法やスタンピング法等により形成
される。電源用プレーン３の中央部には半導体素子８よ
りも大きな矩形状の孔９が形成されている。

また第４図に示すように、独立電極用絶縁体フィルム４
は絶縁基材からなる矩形状に形成されたフィルム本体１
０を備えており、フィルム本体１０の中央部には、電源
用プレーン３の矩形状孔９よりも大きな矩形状の孔１１
が形成されている。

すなわち、フィルム本体１０は枠状に形成されている。

また、フィルム本体１０の外形の大きさは、電源用プレ
ーン３の大きさよりも小さく形成されており、したがっ
て独立電極用絶縁体フィルム４と電源用プレーン３とを
重ね合わせた場合、電源用プレーン１３が内周側も外周
側も独立電極用絶縁体フィルム４より飛び出た形になる
。すなわち、第２図に示すように独立電極用絶縁体フィ
ルム４の内外周縁部と電源用プレーン３の内外周縁部と
は段（＝ｆき構造となっている。この段付き構造により
、電源用プレーン３の内外周縁部上にはワイヤボンディ
ングに必要な領域ａ、　　ｂが形成されるようになって
いる。

そしてフィルム本体１０上には、内周側から外周側へ向
けてインナーリード７のピン数と同数の独立した電極１
２　ａ、　　１２　ａ、　　・・・を有する電極パター
ン１２が形成されている。この電極パターン１２を形成
するにあたっては、フィルム本体１０上に銅箔をラミネ
ートし、その後、製版・フォトエツチングにより電極パ
ターン１２を形成するようにしている。

第５図に示すように、接地用プレーン５は、銅合金など
の導電性の高い一連の金属からなるべた状の金属板で形
成されている。この接地用プレーン５は、半導体素子８
から出される熱を放熱するための機能と、半導体素子８
を搭載するための機能と、接地するための機能とを有し
ている。そして、第２図及び第７図に示すように、接地
用プレーン５の外形は、信号・電源用金属フレーム２に
重ねた場合、電源用プレーン３の外形よりも太きいが、
インナーリード７の内側先端周縁より小さく、そのイン
ナーリード７には重ならない大きさに設定されている。

したがって、電源用プレーン３と接地用プレーン５とを
重ね合わせたとき、電源用プレーン３の内周及び外周縁
部と接地用プレーン５の中央部及び外周縁部とは段付き
構造となる。この段付き構造により、接地用プレーン５
の中央部及び外周縁部上にはワイヤボンディングに必要
な領域ｃ、　　ｄが形成されるようになっている。

このように形成された独立電極用絶縁体フィルム４、信
号・電源用金属フレーム２、接地用プレーン５は、第２
図及び第６図に示すように重ね合わせられる。すなわち
、接地用プレーン５の上に耐熱性の接着フィルム■１３
を用いて信号・電源用金属フレーム２と一体の電源用プ
レーン３を貼り合わせ、更に電源用プレーン３の上に耐
熱性の接着フィルム■１４を用いて独立電極用絶縁体フ
ィルム４を貼着する。その場合、接着フィルム■１４は
独立電極用絶縁体フィルム４と同形に形成さね　また接
着フィルム■１３は電源用プレーン３と同形に形成され
ている。こうして、この実施例におけるリードフレーム
１が形成される。そして、このリードフレーム１上面の
電源用プレーン３に囲まれる面上に、半導体素子８が固
定される。

このように半導体素子８が固定されたリードフレーム１
においては、前述のように電源用プレーン３の内外周縁
部上面と接地用プレーン５上面の、半導体素子８と電源
用プレーン３との間及び接地用プレーン５の外周縁部に
、それぞれワイヤボンディングが可能な領域ａ、　　ｂ
と領域ｃ、　　ｄとが形成される。

このリードフレーム１を用いて半導体装置を組み立てる
にあたっては、次のような方法が採られる。すなわち、
第２図及び第７図に示すように、まず信号系の接続につ
いては、半導体素子８上の信号用の電極パッド８ａ、８
ａ、　　・・・と独立電極用絶縁体フィルム４上の電極
パターン１２の電極１２ａの内周縁部との間でワイヤボ
ンディング１５を行い、次に電極パターン１２の外周縁
部と信号用インナーリード７ａとの間でワイヤボンディ
ング１６を行うことにより電気的接続を行う。また電源
用の接続については、半導体素子８の電源用電極パッド
８ｂと電源用プレーン３のワイヤボンディング領域ａと
の間でワイヤボンディング１７を行い、また電源用プレ
ーン３のワイヤボンディング領域すと少なくとも１本の
電源用インナーリード７ｂとの間でワイヤボンディング
１８を行うことにより、電気的接続を行う。更に接地用
の接続については、接地用の電極パッド８ｃと接地用プ
レーン５のワイヤボンディング領域Ｃとの間でワイヤボ
ンディング１９を行い、また接地用プレーン５のワイヤ
ボンディング領域ｄと少なくとも１本の接地用インナー
リード７ｃとの間でワイヤボンディング２０を行うこと
により、電気的接続を行う。

各電気的接続が終了した後、半導体素子の保護の目的で
プラスチックにより封止さね　これにより、半導体装置
が組み立てられる。

このように構成されたこの実施例のリードフレーム１に
おいては、インナーリード７と半導体素子８との間に複
数の独立した中間電極１２ａ、１２ａ、　　・・・が設
けらね　インナーリード７と半導体素子８との間をワイ
ヤボンディングする際、この中間電極１２ａを介して行
うことができるようになるので、ボンディングワイヤの
長さは短くできる。しかも、この独立電極用絶縁体フィ
ルム４の上に中間電極１２ａを設けるので、中間電極１
２ａの数が多くなってもその加工は容易であり、多ピン
化が可能となる。そして、中間電極１２ａ及びインナリ
ード７のリード数を半導体素子の最も多い電極数に対応
させて設定したリードフレームを形成することにより、
このリードフレームを電極数がこれより少ない種々の半
導体素子に共通して使用することができるようになる。

また、電源用プレーン３及び接地用プレーン５には、そ
れぞれワイヤボンディング領域ａ、　　ｂ。

ｃ、　　ｄが形成されるので、電源・接地の接続は、半
導体素子８上の任意のポンディングパッドからワイヤボ
ンディング領域ａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄ内の任意の
場所ヘボンディングできると共に、ワイヤボンディング
領域ａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄ内の任意の場所から電
源・接地用のリード７ｂ、７ｃにボンディングできるよ
うになる。これにより、電源・接地の配置を場所にとら
れれた配置にする必要がなく、電源・接地用のリードを
それぞれ最低１本リードフレームの任意の場所に設けれ
ば済むようになる。

この結果、高集積化が進むことにより半導体素子８上に
おける電源・接地用のポンディングパッドの数が増えた
としても、電源・接地用のリードの数が増えるようなこ
とはなくなる。したがって、半導体素子８の必要な電源
ビンの数よりも少ないピン数のパッケージが使え、超多
ピン化に対応することができるようになる。しかも、電
源プレーン３はパッケージ内の半導体素子８周縁にわた
って電源パスを回した構造となることで、電流を均等配
分できる構造となる。

更に、接地プレーン５は大きいべた状の金属板で形成さ
れているので、この接地プレーン５は優れた放熱特性を
有するようになる。そして、この金属板の厚さ等の寸法
及び材質を適宜選択することにより、所望の放熱効果を
得ることができる。

更に、電源プレーン３の電源ラインが比較的幅の広く、
また接地プレーン５がべた状の金属板であるため、電源
から接地へ通り抜けるパッケージ内の電源系のインダク
タンスが小さくなる。したがって、電源バウンスによる
半導体素子の誤動作を防止することができる。また、電
源用プレーン３と接地用プレーン５との間は、ポリイミ
ド系の接着フィルムが介在しているのでデカップリング
コンデンサが形成されるようになる。したがって。

このデカップリングコンデンサにより、電源雑音を効果
的に吸収できるようになる。

更に、中間配線パターンである独立電極パターン１２を
設けているので、同一パッケージで、各種サイズの半導
体チップや各種パッド数の半導体チップに確実に対応で
きるようになると共に、同一機能の半導体チップの小型
化にも対応することができるようになる。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、種々の設計変更が可能である。

例えば前述の実施例においては、信号・電源用金属フレ
ーム２に電源用プレーン３を一体に形成するものとして
いるが、電源用プレーン３は必ずしも必要ではなく省略
することができる。その場合には、独立電極用絶縁体フ
ィルム４は接着フィルム１４により接地用プレーン５に
直接貼着されるようになる。

［発明の効果コ以上の説明から明らかなように、本発明によれば、多ピ
ン化が容易となると共に樹脂封止時におけるワイヤのな
がれを防止できるようになる。しかも、大きいべた状の
金属板からなる接地プレーンを設けることにより、優れ
た放熱特性が得られるようになる。したがって、半導体
パッケージを安価なプラスチックパッケージで容易に形
成することができると共に、このプラスチックパッケー
ジとしても、半導体素子に求められている高機能・高速
化に十分にかつ確実に対応することができるようになる
。

また、電源用プレーン及び接地用プレーンに、それぞれ
ワイヤボンディング領域を設けているので、電源、接地
用のリードを少な（できる。これにより、更に一層ピン
数が多い超多ピン化が可能となり、高集積化に確実に対
応できるようになる。

更に、接地用プレーンをべた状の構造にすることにより
電源系インダクタンスを極力抑えることができるので、
電源バウンスによる半導体素子の誤動作を防止すること
ができる。しかも、電源用プレーンと接地用プレーンと
の間に、ポリイミド系の接着フィルムを介在させてデカ
ップリングコンデンサを形成するようしているので、電
源雑音を効果的に吸収できるという効果も得られる。

更に、中間配線パターンである。独立電極用絶縁体フィ
ルムに配設された電極パターンを設けることにより、種
々のサイズの半導体チップや種々のパッド（＠極）数の
半導体チップに対して、同一のパッケージで対応するこ
とができるようになる。また、今後ますます望まれる、
例えばＩＣの小型化等の同一機能の半導体チップの小型
化にも、中間配線パターンを設ければ、同一パッケージ
で確実に対応できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るリードフレームの一実施例の平
面図、第２図は第１図における■−■線に沿う断面図、
第３図はこの実施例に使用される信号・電源用金属フレ
ームの平面図、第４図は同じく独立電極用絶縁体フィル
ムの平面図、第５図は同じく接地用プレーンの平面図、
第６図はリードフレームの分解斜視図、第７図は半導体
装置の組立状態を説明する部分拡大図、第８図は従来の
プラスチックＱＦＰの斜視図、第９図は従来のセラミッ
クＰＧＡの斜視図、第１０図は従来のリードフレームの
平面図である。１・・・リードフレーム、２・・・信号・電源用金属フ
レーム、３・・・電源用プレーン、４・・・独立電極用
絶縁体フィルム、５・・・接地用プレーン、７・・・イ
ンナーリード、　８・・・半導体素子、　１０・・・フ
ィルム本（４Ａ１２・・・電極パターン、　１２ａ・・
・独立電極、　１３・・・接着フィルム■、　１４・・
・接着フィルム■第図２信号電υ４）１フレーム第２図５措党用プレーン第３図第４図芽５図第６図第７図蔀８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インナーリードの内側先端によって囲まれる空間
内に、搭載される半導体素子が配設されるようになって
いるリードフレームにおいて、前記空間の大きさが、前
記インナーリードの内側先端と前記半導体素子との間に
所定の間隙が形成されるように前記半導体素子の大きさ
よりも大きく設定されており、前記間隙内に枠状金属板
が配設され、この枠状金属板に所定数の独立電極がこの
枠状金属板と一体となすように設けられていることを特
徴とするリードフレーム。
（２）前記枠状金属板は前記インナーリードと一体に形
成された電源用プレーンであり、前記独立電極はこの電
源用プレーンに絶縁性接着層を介して設けられているこ
とを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
（３）前記空間内にべた状の金属板が配設され、前記電
源用プレーンはこのべた状の金属板に絶縁性接着層を介
して設けられていることを特徴とする請求項２記載のリ
ードフレーム。
（４）前記独立電極は枠状に形成されていると共に、前
記べた状の金属板が接地用プレーンとして形成されてお
り、前記枠状の独立電極、前記電源用プレーン及び前記
接地用プレーンのそれぞれの外形寸法が、これらの順に
小さく設定されていることを特徴とする請求項３記載の
リードフレーム。
（５）前記絶縁性接着層はポリイミド系樹脂で形成され
ていることを特徴とする請求項４記載のリードフレーム
。