JPH03209861A - 半導体装置 - 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、リードフレームに素子を搭載して樹脂封止し
た半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置に用いられるリードフレームは、薄肉の金属
板をエツチングまたはプレス加工によって成形される。

そして、素子の搭載及びワイヤボンディング工程を経て
、樹脂によって封止された製品となる。第４図に従来の
半導体装置の典型的な例を概略縦断面図を示す。

図において、リードフレームは半導体素子の搭載ステー
ジ１．その回りを取り囲んで放射状に配列した多数のイ
ンナーリード２及びこれらのインナーリード２を外部に
向けて延長させたアウターリード３を主な要素として形
成されている。インナーリード２の上面には、搭載ステ
ージ１に対向する先端部のそれぞれの間隔を維持するた
めに、絶縁性の樹脂テープ４が貼り着けられ、更に先端
上面には貴金属のメツキ層５が施されている。

方、搭載ステージ１の上には半導体素子６がボンディン
グによって固定されている。そして、この半導体素子６
とインナーリード２のメツキ層５との間にワイヤ７をボ
ンディングして電気導通回路が形成される。更に、アウ
ターリード３を除く全体を樹脂パッケージ８によって樹
脂封止され、これによって製品が完成する。

このような半導体装置においては、アウターリード３に
必要な機械的な強度を維持するため、素材として板厚が
０．２５ｍｍ程度のＦｅ−Ｎｉ　系、　Ｃｕ−Ｆｅ系等
の金属薄板が利用される。このため、インナーリード２
や搭載ステージ１の肉厚もこの素材厚と同じ０２５ｍｍ
程度のものとなっている。

〔発胡が解決しようとする課題〕

ところが、半導体素子６の集積度が高まると共に機能の
多様化によって、リードビンの数が１００〜２００　と
増加の傾向にある。このため、インナーリード２の先端
の幅や間隔ピッチも０．１〜０．１３５ｍｍ程度の微小
なものとなり、インナーリード２自身が変形しやすいし
干渉し合うこ士になる。したかって、隣接リードとの距
離も微小なた緬、このような変形を抑えることが極めて
重要な課題となってきた。

たとえば、０．２５ｍｍの板厚の素材をプレスで打抜き
加工するとき、インナーリード２のリード間隔りと板厚
Ｔとの間にＤ≧Ｔの関係を持たせることが好ましいこと
が知られている。そして、板厚Ｔが０．２５ｍｍの場合
、リード間隔は０．２５ｍ＋ｎ程度が加工精度の面から
もまた経済的な面からもプレス加工の一般的な限界とさ
れている。一方、エツチングによる場合では、等方性エ
ツチングの傾向があるので素材面に垂直方向にエツチン
グが進むと同時に横方向にもこのエツチングが進行し、
その結果アンダーカットの現象が発生する。この現象は
加工深さと共に増大し、腐食係数をＦ、深さをＤ開孔幅
をＷ及び加工幅をＷとしたとき、これらの間にはＷ−ｗ
＝２Ｄ／Ｆの関係を満たすことが好ましいことも既に知
られている。

このような条件の中で、近来では、インナーリード２の
微細な先端パターンが必要な半導体装置用のリードフレ
ームを形成する素材として、０．１〜０．１５＋ｎ＋ｎ
程度の板厚としたものを利用したり、またはＴＡＢ方式
のものが採用されている。

しかしながら、前者の板厚の素材では、インナーリード
２及びアウターリード３やその外郭を形成する枠部の機
械的な強度が小さくなる。このため、各工程時の位置決
めの際に利用する枠部に設けた基準ピッチ孔に位置決め
ピンが嵌まり込むので、変形を生じやすいほか、素材自
体が曲がりやすいので各工程でのハンドリングも複雑に
なる。

また、後者のＴＡＢ方式の場合でも、全般的な工程が複
雑になるため製造装置の設備に費用がかかり過ぎるほか
、歩留まりの低下の問題も大きい。

そこで、本発明は、各工程への素材搬送や位置決めの際
の変形を生じやすい部分の機械的な強度を一方では保持
し、且つ他方では微細なパターンのインナーリードの成
形が良好に行えるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するた必の手段〕

本発明は、インナーリード及びアウターリード等のパタ
ーンをエツチング又はプレス加工等によって形成したリ
ードフレームと、前記インナーリードに電気的に接続さ
れる半導体素子と、該半導体素子を含み且つ前記アウタ
ーリードを外部に突き出して樹脂封止した半導体装置で
あって、前記インナーリードの先端を、前記リードフレ
ームの素材よりも薄肉とし、更に該薄肉部分よりも外側
のインナーリードまでを樹脂封止領域としたことを特徴
とする。

また、薄肉としたインナーリードのそれぞれを半導体素
子を包囲する絶縁材によって連結し、先端部の薄肉部を
安定させるようにしてもよい。

そして、この絶縁材としては、樹脂テープ又は熱硬化樹
脂の層を利用することができる。

〔作用〕

樹脂封止領域の範囲にあるインナーリードの先端部分は
、アウターリードや半導体素子の搭載ステージ及びリー
ドフレームの素材の搬送枠部分等より板厚が薄いので、
インナーリード先端は微細なパターンを高い精度で成形
できる。また、アウターリード等は従来通りの素材厚の
ままなので、リードフレームの機械的強度が低下しない
製品が製作される。そして、絶縁性樹脂テープ又は熱硬
化樹脂の層によって薄肉のインナーリードを連結固定す
れば、インナーリードの先端部分が薄肉であってもこれ
を安定させることができ、半導体素子との間のワイヤボ
ンディング等も正確に行われる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すクワッド・フラット型
（ＱＦＰ）樹脂封止パッケージを備えた半導体装置の要
部縦断面図、第２図は平面図である。

第２図において、リードフレームのパターンは金属薄板
の素材２０を条材としてラインに流してエツチング加工
によって形成される。素材２０の板厚は従来のものと同
様にたとえば０．２５ｍｍ程度のものであり、両端部に
は各工程での位置決めに利用される基準ピン孔２１が開
けられている。

リードフレームのパターンは、第４図の従来例と同様に
、半導体素子６の搭載ステージ１．インナーリード２及
びアウターリード３を備えたものである。アウターリー
ド３はダムバー９によって連結され、また搭載ステージ
１はサポートパー１０によって支持されている。

インナーリード２の先端部は、第１図から明らかなよう
に薄肉部２ａとして肉厚が薄く形成されている。この薄
肉部２ａはリードフレームのパターンのエツチング加工
の際に形成され、その肉厚は素材２０の厚さ０．２５ｎ
＋ｍのほぼ半分の０．１２５＋ｎｍ程度である。すなわ
ち、リードフレームのパターンはインナーリード２の先
端部のみを薄肉部２ａとし、その他の搭載ステージ１や
アウターリード３等は素材２０の厚さのままの肉厚を持
っている。そして、この薄肉部２ａを形成する範囲は、
第２図において一点鎖線Ａで示す樹脂パッケージ８によ
る樹脂封止領域に含まれる部分であり、たとえば同図中
の二点鎖線Ｂで囲んだ領域である。

また、薄肉部２ａの上面には樹脂テープ４が貼り着けら
れると共に先端上面にはメツキ層５が設けられる。樹脂
テープ４は、第２図のように多数のインナーリード２の
薄肉部２ａを互いに連結し合うように搭載ステージ１の
回りを囲んで貼り着けられている。この樹脂テープ４に
よって、インナーリード２の先端部を薄肉部２ａとして
いても、互いの姿勢を拘束し合って捩じれや曲がり等の
発生を抑えることができる。したがって、インナーリー
ド２の機械的強度は、その先端が薄肉であっても適正な
値に保たれることになる。また、メツキ層５は、ワイヤ
リングエリアのみに施され、半導体素子６を搭載ステー
ジ１に固定した後、この半導体素子６との間にワイヤ７
がボンディングされて電気的な接続が行われる。

なお、メツキ層５にはたとえばＡｕ、　Ａｇ、　Ｐｄ等
が利用される。また、樹脂テープ４に代えて熱硬化性の
樹脂層を利用することもでき、この場合は加熱ヒータを
備えた専用の型装置を利用して各薄肉部２ａを連結すれ
ばよい。

ワイヤ７のボンディングの後は、樹脂パッケージ８によ
って第２図の一点鎖線Ａの領域を樹脂封止する。そして
、後続の工程に送り込み、ダムバー９及びサポートパー
１０等の不要部分を除去し、更にアウターリード３を所
定形状に曲げ加工することによって第１図の縦断面構造
を持つ半導体装置が得られる。

以上の構成において、インナーリード２の先端部を薄肉
部２ａとしているので、リード数が多い場合でもその先
端部の加工精度を高く維持できる。

すなわち、従来のように素材の厚さを同じとしたものを
エツチングやプレス打ち抜き等によって加工する場合に
比べると、薄肉であれば微細なパターンも得やすいので
、加工精度が高くなる。したがって、半導体素子６との
間のワイヤ７のワイヤボンディング精度も向上し、製品
の歩留まりも良くなる。特に、薄肉部２ａの上面に樹脂
テープ４を貼り着けて各薄肉部２ａの位置が互いにずれ
ないようにしているので、インナーリード２の先端部の
姿勢等も適正に保たれ、薄肉としたことによる障害は全
くない。

一方、機械的な強度面から見ると、素材２０は従来と同
じ肉厚のものを用いているので、エツチングやプレス加
工の際のハンドリングも従来通りでよく、新たな製造設
備を必要としない。特に、素材２０が適正な肉厚を持っ
ていることから各工程での位置決めに利用する基準ピン
孔２１の位置ずれや変形等もなく、各工程での位置決め
が正確に行われる。また、樹脂パッケージ８は薄肉部２
ａよりも外側の範囲までを樹脂封止しているので、薄肉
部２ａは外力を直接受けることがなく、損傷を負うこと
もない。

なお、以上の例では、エツチング加工によってリードフ
レーム′のパターンを形成しこのときに同時に薄肉部２
ａをインナーリード２の先端に形成するようにしている
が、薄肉部２ａをハーフエツチングで形成した後にプレ
ス加工によってリードフレームを加工するようにしても
よい。

第３図は他の実施例を示す半導体装置の要部の縦断面図
である。

第３図（ａ）はリードフレームのパターンに搭載ステー
ジ１を形成しないものとし、半導体素子６を１ ダイレクトボンディング式でインナーリード２に接続し
たものである。半導体素子６の下面はインナーリード２
の先端の薄肉部２ａの上面のメツキ層５に直接固定され
、従来のダイレクトボンディング式によって電気的な接
続が行われる。

また、第３図（ｂ）は同様に搭載ステージ１を形成しな
いで各インナーリード２の先端部下面を１枚の保持テー
プ１１で一体化し、この保持テープ１１の上に半導体素
子６を固定し、更にワイヤ７によってボンディングした
ものである。

これらの例でも、インナーリード２の先端部には薄肉部
２ａが設けられ、その上面に樹脂テープ４を貼り着け、
更に先端部上面にメツキ層５を施している点は前記の例
と変わりはない。また、薄肉部２ａを含めてその外側の
インナーリード２までを樹脂パッケージ８によって樹脂
封止していることも同様である。そして、インナーリー
ド２の先端の加工精度の向上及び機械的な強度の維持に
ついても、前記の例と全く同様な作用効果が達成される
ことは無給である。

２ なお、図示した半導体装置の例のほか、デュアルφイン
・ラインパッケージやシングル・イン・ラインパッケー
ジ及びセラミックパッケージにも本発明が適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明では、インナーリードの先端部の
みを薄肉としてこの部分を含む外側のインナーリードま
でを樹脂封止している。このためリードフレームの素材
の厚さのままでインナーリードの先端を加工する場合に
比べると、微細なパターンが高い精度で加工でき、リー
ド数が多い仕様製品の製造も簡単になる。また、インナ
ーリードの加工精度の向上によって、半導体素子とのワ
イヤボンディング精度も高くなり、特に薄肉部に貼り着
けた樹脂テープによってインナーリードを互いに拘束さ
せるようにすれば更に精度が向上する。したがって、イ
ンナーリードの先端部分が安定してワイヤボンディング
の歩留まりが大幅に向上する。更に、アウターリードや
他の枠材等の肉厚は従来品と同様なので、ハンドリング
も容易でありアウターリード等が無用な変形をすること
がなく、品質及び信頼性の面で優れた半導体装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の要部の概略縦断面図、第
２図はリードフレームのパターンを示す概略平面図、第
３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ別の実施例を示す要部
の概略縦断面図、第４図は従来例の断面図である。 １：搭載ステージ ２：インナーリード　２ａ：薄肉部 ３：アウターリード　４：樹脂テープ ５：メツキ層　　　　６：半導体素子 ７、：ワイヤ　　　　　８：樹脂パッケージ９：ダムパ
ー　　　　１０；サポートパー１１：保持テープ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インナーリード及びアウターリード等のパターンを
   エッチング又はプレス加工等によって形成したリードフ
   レームと、前記インナーリードに電気的に接続される半
   導体素子と、該半導体素子を含み且つ前記アウターリー
   ドを外部に突き出して樹脂封止した半導体装置であって
   、前記インナーリードの先端を、前記リードフレームの
   素材よりも薄肉とし、更に該薄肉部分よりも外側のイン
   ナーリードまでを樹脂封止領域としたことを特徴とする
   半導体装置。 ２、前記薄肉としたインナーリードのそれぞれを前記半
   導体素子を包囲する絶縁材によって連結したことを特徴
   とする請求項１記載の半導体装置。 ３、前記絶縁材は、樹脂テープ又は熱硬化樹脂の層であ
   ることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。