JPH03218658A - リードフレーム及び半導体装置 - 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および半導体装置に関する． （従来の技術） 多層リードフレームはインナーリードの下面に別体に形
成した金属プレーンを絶縁層を介して接合したもので、
金属プレーンの放熱性によって消費電力の大きな半導体
チップを搭載可能にし、また金属プレーンを接地層、電
源層等とすることによって半導体装置の電気的特性等を
向上させることができるよう構成されたものである。

第４図に多層リードフレームを用いた半導体装置の例を
示す。図示した例は金属プレーンを２層設けた例で，イ
ンナーリード１０の下面に電源プレーン１２を、電源プ
レーン１２の下面に接地プレーン１４をそれぞれポリイ
ミドの絶縁層１６を介して接合したものである．電源プ
レーン１２および接地プレーン１４はインナーリード１
０の電源ラインおよび接地ラインに接続される．ところ
で，樹脂封止型の半導体装置においては半導体装置が高
温になった際、封止樹脂が半導体チップを搭載したステ
ージ部から剥離して封止樹脂にクラックが生じるという
問題が従来からあり、これを防止するため、ステージ部
にディンプル加工を施したり、透孔をあけたりして封止
樹脂とステージ部とのくい付きをよくすることや、半導
体チップ近傍に水分が侵入しないようステージ部にスリ
ット状の穴を設けることなどがなされている。

（発明が解決しようとする課題） 上記の多層リードフレームでは通常の単層のリードフレ
ームに設けられるステージ部よりもはるかに大きな金属
プレーンを接合しているため、はんだリフロー工程や半
導体チップが発熱した際に半導体装置内に取りこまれて
いた水分が膨張し、この際にストレスが大きく作用して
封止樹脂にクラックを生じさせやすいという問題点があ
る。

また、多層リードフレームでは金属プレーンとインナー
リードとを電気的に絶縁するため絶縁層１６によって金
属プレーンを接合しているが、絶縁層１６に用いるポリ
イミド等の材料は吸湿性が高く、したがってさらにクラ
ックを生じさせやすいという傾向がある。

また、封止樹脂の熱膨張係数は通常金属プレーンの熱膨
張係数より大きいため、高温時の熱膨張量の差により金
属プレーンと封止樹脂が剥離しやすく、特に金属プレー
ンの中央部付近に剥離が生じやすい．さらに、金属プレ
ーン上になされるワイヤボンディングは半導体チップか
らの距離が接近しているため、インナーリードの先端部
上面とのワイヤボンディングに比べて無理があり、ワイ
ヤの接合強度が弱くなり易い． このようなワイヤボンディング領域に前述の高温時の剥
離応力が繰り返し作用すると、封止樹脂と金属プレーン
が剥離して金属プレーンからワイヤが剥がれたり切断し
たりするという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの
であり，その目的とするところは，金属プレーンを接合
して成る多層のリードフレームを用いた半導体装置であ
っても，封止槓脂とリードフレームとのくい付き性が向
上でき、金属プレーンのワイヤボンディング領域からの
ワイヤの剥がれや切断を防止できるリードフレームおよ
び半導体装置を提供しようとするものである．（課題を
解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえる。

すなわち、インナーリードに電源プレーンおよび／また
は接地プレーンとして別体に形成した金属プレーンを絶
縁層を介して接合した多層のリードフレームにおいて，
前記金属プレーンのワイヤボンディング領域を挟む両側
またはその片側に透孔を設けたことを特徴とする。

また、インナーリードに電源プレーンおよび／または接
地プレーンとして別体に形成した金属プレーンを絶縁層
を介して接合した多層のリードフレームに半導体チップ
を搭載し，インナーリード及び金属プレーンと半導体チ
ップとの間をワイヤボンディングし，樹脂封止した樹脂
封止型の半導体装置において、前記金属プレーンのワイ
ヤボンディング領域を挟む両側またはその片側に透孔が
形成され、該透孔に前記封止樹脂が満たされていること
を特徴とする。また、前記インナーリードの下面と対向
する金属プレーンおよび絶縁層部に貫通孔が設けられ、
該貫通孔にも封止樹脂が満たされていることを特徴とす
る。

（作用） 金属プレーンに設けられるワイヤボンディング領域の両
側またはその片側に透孔を形成することにより、ボンデ
ィング領域と封止樹脂が強固に結合できる．これにより
、封止樹脂が金属プレーンのワイヤボンディング領域か
ら剥離することを防止し、剥離によってボンディングワ
イヤが剥がれたり切断したりすることを防止する。金属
プレーンおよび絶縁層部に貫通孔を設けた場合も金属プ
レーンと封止樹脂、インナーリードと封止樹脂との結合
が強固になり、封止樹脂が金属プレーンから剥離するこ
とを防止する。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明に係るリードフレームおよび半導体装置
の実施例を示す説明図である。用いるリードフレームは
前述した多層リードフレームの従来例と同様に、インナ
ーリード１０の下面に電源プレーン１２および接地プレ
ーン１４を絶縁層１６を介して接合したものである。電
源プレーン１２および接地プレーン１４は抵抗溶接片２
０によってインナーリード１０の量源ラインおよび接地
ラインに接続される。こうして、電源プレーン１２およ
び接地プレーン１４は半導体チップ１８に対して共通の
電源ライン及び接地ラインとして作用する。電源プレー
ン１２および接地プレーン１４のワイヤボンディング領
域は，半導体チップ１８をとり囲むように配置されてい
るから半導体チップ１８上とワイヤボンディングして簡
単に接続をとることができる。

なお、本実施例で用いる多層リードフレームは、接地プ
レーン１４のステージ部２２の周囲および電源プレーン
１２に設けるワイヤボンディング領域を挟む両側に透孔
２４を設けること、およびインナーリード１０に接合さ
れる電源プレーン１２、接地プレーン１４および絶縁層
１６に貫通孔２６を設けることを特徴とする。

第２図はリードフレームを下面から見た状態を示す。下
面から見た場合は、貫通孔２６部分を除いて、図のよう
に接地プレーン１４等によってインナーリード１０の先
端部が隠される。貫通孔２６は接地プレーン１４、電源
プレーン１２，各絶縁層１６を貫通して設けられ、貫通
孔２６を設けた部分でのみインナーリード１０が露出す
る。貫通孔２６は図のように所定間隔をあけて接地プレ
ーン１２内に均等に配置する。

ステージ部２２は接地プレーン１４の中央部に設けられ
，ステージ部２２を囲んで透孔２４が設けられる。

前述した抵抗溶接片２０は接地プレーン１４および電源
プレーン１２の外縁から延出し、インナーリード１０の
所定位置に接続されている．２８はアウターリードであ
る。

第３図は，半導体チップ１８と電源プレーン１２、接地
プレーン１４の平面配置を拡大して示す説明図である。

前記透孔２４は、図のようにようにステージ部２２を取
り囲んで設けられ、透孔２４はインナーリード１０のリ
ード幅と同程度の幅に形成したボンディング領域１４ａ
を挟む両側に設けられる．半導体チップ１８からはこの
ボンディング領域１４ａ内へワイヤボンディングされる
．半導体チップ１８は複数個所で接地ラインと接続する
のがふつうである。接地プレーン１４のボンディング領
域１４ａは半導体チップ１８の設計にしたがってステー
ジ部２２の適所に設ければよい．前記電源プレーンｌ２
に対しても半導体チップ１８から複数個所でボンディン
グされるが、電源プレーン１２のワイヤボンディング領
域１２ａはステージ部２２よりも一段高い位置でステー
ジ部２２の周囲に配置される．そして，ワイヤボンディ
ング領域１２ａの周囲にインナーリード１０が配設され
る． 透孔２４は前述の接地プレーン１４の場合と同様に電源
プレーン１２のワイヤボンディング領域１２ａを挟む両
側にも設ける。この場合、電源プレーン１２のみに透孔
２４を設け、下層の接地プレーン１４、絶縁層１６には
透孔が貫通しないようにしてワイヤボンディング領域１
２ａの両側に凹部が形成されるようにしてもよいが、接
地プレーン１４および絶縁層１６の同じ位置にも透孔２
４を設けて第１図のように貫通させると好適である。

半導体チップ１８はインナーリード１０、電源プレーン
１２、接地プレーン１４とそれぞれボンディングワイヤ
によって接続される．図で説明的にボンディングワイヤ
１９による接続を示している。ボンディングワイヤ１９
はインナーリード１０に接続されるもの，電源プレーン
１２に接続されるもの，接地プレーン１４に接続される
ものの３種が混在する． また、前記貫通孔２６は少なくとも隣接するインナーリ
ード１０間にまたがる大きさで形成し、樹脂封止した際
に、封止樹脂が貫通孔２６にはいり込んでインナーリー
ド１０の空隙部分で上下面を連絡するようにする。

半導体装置は上記のステージ部２２に半導体チップを接
合し，インナーリード１０、電源プレーン１２、接地プ
レーン１４と所要のワイヤボンディングをした後、半導
体チップ１８、ボンディングワイヤ１９，電源プレーン
１２、接地プレーンｌ４をす・べて樹脂封止することに
よって得られる。

上記リードフレームは、透孔２４および貫通孔２６を設
けたことによって封止樹脂３０とリードフレームとのく
い付き性を大きく向上させることができる． すなわち、ステージ部２２のワイヤボンデイング領域１
４ａ近傍についてみると、ボンデイング領域１４ａの両
側に透孔２４が形成されているから、樹脂封止した際に
、透孔２４に封止樹脂が満たされ、ワイヤボンデイング
領域１４ａと封止樹脂とが強固に結合する。この結果、
ボンデイング領域１４ａにおいて封止樹脂と接地プレー
ン１４とが剥離することを効果的に防止することができ
、ボンディングワイヤが剥がれたり切断したりすること
を防止することができる。上記実施例ではワイヤボンデ
ィング領域１４ａを挾んでその両側に透孔２４を設けた
が、ワイヤボンデイング領域１４ａの片側に透孔２４を
設けた場合も封止樹脂の剥離を防止させる効果がある。

また，電源プレーン１２に接続されるボンデイングワイ
ヤもワイヤボンデイング領域１２ａの両側に透孔２４が
形成されているから封止樹脂とワイヤボンディング領域
１２ａとが強固に結合して，ボンディングワイヤが剥が
れたり切断したりすることを効果的に防止することがで
きる。

また，インナーリード１０部分についてみると，貫通孔
２６を設けたことによってインナーリード１０部分で封
止樹脂が上下面で連結し，封止樹脂とインナーリード１
０，電源プレーン１２等とのくい付き性が向上し，全体
として封止樹脂３０と強固に結合される。これにより、
封止樹脂内で電源プレーン１２、接地プレーン１４が大
きな面積を占めている場合でも、封止樹脂３０とインナ
ーリード１０、電源プレーン１２、接地プレーン１４間
の剥離を効果的に防止することができる。また、封止樹
脂とのくい付き性が向上することにより、絶縁層１６が
吸湿性を有する場合であっても封止樹脂の剥離を防止す
ることができる．なお，上記実施例では接地プレーン１
４のワイヤボンディング領域１４ａと電源プレーン１２
のワイヤボンディング領域１２ａの双方に透孔２４を設
けたが、接地プレーン１４あるいは電源プレーン１２の
どちらか一方にのみ透孔２４を設けてもよい。接地プレ
ーン１４のワイヤボンディング領域１４ａと電源プレー
ンｌ２のワイヤボンディング領域１２ａとはかなり接近
しているから、どちらか一方でも有効に作用する。なお
、電源プレーン１２にのみ透孔２４を設ける場合は電源
プレーン１２と接地プレーン１４とを貫通させる透孔と
するのがよい。

また、上記実施例においては、電源プレーン１２あるい
は接地プレーン１４に設ける透孔２４を矩形状に形成し
たが、透孔２４の形状は矩形に限らず種々の形状とする
ことが可能である。第５図に透孔２４の他の実施例を示
す。

第５図（ａ）、（ｂ）、Φ）、（ｉ）はワイヤボンディ
ング領域をコの字状にとり囲むように透孔を設けたもの
、（ｃ）、（ｄ》，ω、（社）はＬ字状に透孔を設けた
もの、（ｅ＞、（ｆ）、億）はｖ字状に透孔を形成した
もの、（ハ）、（ｎ）は円弧状に透孔を形成したもので
ある。（ｐ）、（ｑ＞、＜ｒ＞は小スリット状の透孔２
４を半導体チップ１８の外縁と平行に設けたもので、実
施例φ）は透孔をこえた位置に、実施例（ｑ）は透孔に
近接した手前位置に、実施例（ｒ）は２つの透孔の中間
位置にそれぞれワイヤボンディングした例である。

これら第５図に示した実施例の場合も、ワイヤボンディ
ング領域付近での封止樹脂のくい付き性が向上し、何ら
かの原囚で剥離が生じてきたような場合でも、ワイヤボ
ンディング部近傍での剥離をくい止めボンデイングワイ
ヤの剥離を防止することができる。なお、第５図（ａ）
に示すようにワイヤボンディング部の先側に透孔を設け
た場合は、ワイヤボンディング部の外側から剥離が進ん
できたような場合に剥離を阻止する効果が高くなる。

また、第５図（ａ）、（ｂ）等のようにワイヤボンディ
ング領域を囲むように透孔を設けた場合はワイヤボンデ
ィング領域が舌片状になるから、この舌片部分が若干弾
性的に変形可能となって剥離を防止できるという効果も
有する。

金属プレーンとして上記実施例では、電源プレーンと接
地プレーンの２層にした例について説明したが、接地プ
レーンの１層のみとしたり、３層以上の多層に形成した
りする等いろいろな利用が可能である。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて種々説明し
たが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、
発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得る
のはもちろんのことである。

（発明の効果） 本発明に係るリードフレームおよび半導体装置によれば
、金属プレーンのワイヤボンディング領域において、封
止樹脂と金属プレーンとをより強固に結合させることが
でき、半導体装置の高温時などに金属プレーンにかかる
応力を減少させて封止樹脂が剥離したりすることを効果
的に防止することができる。これにより、ボンディング
ワイヤが金属プレーンから剥がれたり切断したりする等
の不良が発生することを防止することができる．また、
金属プレーンおよび絶縁層部に上記貫通孔を設けた場合
は、金属プレーンと封止樹脂とがさらに強固に結合する
から、大形の金属プレーンを用いたり、複数の絶縁層を
介在させた場合等においても前記の封止樹脂の剥離を防
止することができ、封止樹脂にクラックが発生したりす
ることを効果的に防止することができる等の著効を奏す
る．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体装置の一実施例を示す断面
図、第２図は半導体装置に用いるリードフレームの底面
図、第３図はワイヤボンディング領域等を拡大して示す
説明図、第４図は半導体装置の従来例を示す断面図、第
５図は透孔の他の形成例を示す説明図である。 １０・・・インナーリード、　　１２・・・電源プレー
ン、　１２ａ・・・ワイヤボンディング領域，　　１４
・・・接地プレーン、　　１４ａ・・・ワイヤポンディ
ング領域、　　１６・・・絶縁層、１８・・・半導体チ
ップ、　　１９・・・ボンディングワイヤ、　２０・・
・抵抗溶接片、　２２・・・ステージ部、　２４・・・
透孔、　２６・・・貫通孔、　３０・・・封止樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インナーリードに電源プレーンおよび／または接地
   プレーンとして別体に形成した金属プレーンを絶縁層を
   介して接合した多層のリードフレームにおいて、 前記金属プレーンのワイヤボンディング領 域を挟む両側またはその片側に透孔を設けたことを特徴
   とするリードフレーム。 ２、インナーリードに電源プレーンおよび／または接地
   プレーンとして別体に形成した金属プレーンを絶縁層を
   介して接合した多層のリードフレームに半導体チップを
   搭載し、インナーリード及び金属プレーンと半導体チッ
   プとの間をワイヤボンディングし、樹脂封止した樹脂封
   止型の半導体装置において、 前記金属プレーンのワイヤボンディング領 域を挟む両側またはその片側に透孔が形成され、 該透孔に前記封止樹脂が満たされているこ とを特徴とする半導体装置。 ３、インナーリードの下面と対向する金属プレーンおよ
   び絶縁層部に貫通孔が設けられ、該貫通孔にも封止樹脂
   が満たされていることを特徴とする請求項２記載の半導
   体装置。