JPH03232257A - 樹脂封止型半導体装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は樹脂封止型半導体装置に係り、特にパッケージ
厚が比較的薄く、かつ大型のパッケージにおいて発生す
る反りの量を極力小さくした樹脂封止型半導体装置に関
する。

（従来の技術） 従来の上記樹脂封止型半導体装置、例えばＺ　Ｉ　Ｐ　
（ＺＩＧＺＡＧ　ＩＮＬＩＮＥ　ＰＡＣＫＡＧＥ）ハ、
一般に第６図に示すように構成されていた。

即ち、リードフレーム１のベツド部（チップ搭載部）ｌ
ａには、深さｄのデイプレス加工が施されて、インナー
リード１ｂのなす平面から−段低くなるようになされて
いるとともに、このベツド部１ａの上面にはエボキン樹
脂等のマウントペースト２を介して半導体チップ３が搭
載されていている。

この半導体チップ３の各電極（パッド部）３ａとリード
フレーム１の各インナーリード１ｂとは、Ａｕ等のボン
ディングワイヤ４で電気的に接続され、リードフレーム
１のアウターリード（図示せず）を外部に露出させた状
態で封止樹脂５によって樹脂封止されている。

ここに、上記のようにデイプレス加工を施してリードフ
レーム１のベツド部１ａを所定量下げるのは、ボンディ
ングワイヤ４が半導体チップ３の上端エツジに触れてし
まうことがなく、ここに充分な余裕Ａを持たせるためで
ある。

また、製作上の要請等から、一般にリードフレーム１の
インナーリード１ｂは封止樹脂５の厚さ方向はぼ中央に
位置するように配置されていた。

このため、半導体チップ３の上面からパッケージ上面ま
での上側埋設深さＳｌは、リードフレーム１めベツド部
１ａの下面からパッケージ下面までの下側埋設深さＳ　
より深く（Ｓｌ）Ｓ２）なっていた。

なお、第９図に示すように、深さｄ′を上記第６図に示
す従来例における深さｄよりやや浅め（ｄ’　＜ｄ）の
デイプレス加工を施すことにより、半導体チップ３の上
面からパッケージ上面までの上側埋設深さＳｌ’を、リ
ードフレーム１のベツド部１ａの下面からパッケージ下
面までの下側埋設深さＳ　′とほぼ等しく（Ｓ　　　−
Ｓ２’）な１ るようにすることもできる。

ここに、リードフレーム１のリード部がかなり長い時に
は、ワイヤボンディングの際等に各インナーリード１ｂ
が前後に動いたり、左右にずれてしまうことを防止する
ため、第１０図及び第１１図に示すように、細長い板状
のポリイミドテープ６で各インナーリード１ｂの基端部
付近を固定することが一般に行われていた。

（発明が解決しようとする課題） 近年、急速に高集積化か進み、機能面においてら多ビッ
ト化や付加価値の高いＡＳＩＣ（ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯ
Ｎ　５ＰＥＣＩＰＩＣＩ　Ｃ）の要求が増え、半導体チ
ップのサイズも拡大する一方で、これを封止するパッケ
ージも、Ｄ　Ｉ　Ｐ　（ＤＬＩＡＬ　ＩＮＬＩＮＥＰＡ
ＣＫＡＧＥ）等と比べて一般に実装密度の高いＳ　ＯＪ
　（ＳＭＡＬＬ　０ＵＴＬＩＮＥ　Ｊ　ＢＥＮＤ　ＰＡ
ＣＫＡＧＥ）、　　Ｚ　Ｉ　Ｐ及びＦ　Ｐ　（ＦＬＡＴ
　ＰＡＣＫＡＧＥ）等を望む傾向にある。

ここに、例えばＺＩＰにおけるリードは、デュアルライ
ン方式ではないため、多ピン化に伴い、リードピッチ分
パッケージ長さが伸びて大型になり易い。また、可能な
限り小さく、しかも薄い高実装型パッケージが要求され
る反面、半導体チップの占める割合が次第に大きくなり
つつある。

このため、リードの引き回しの問題が増えて、特にイン
ナーリードの突込み量が減少して信頼性面及び引き抜き
強度の劣化に繋がってしまい、この劣化を防止する対策
として、上記第６図に示すように、リードフレーム１の
ベツド部１ａにデイプレス加工を施して補っているので
ある。

しかしながら、このようにベツド部１ａに充分な深さの
デイプレス加工を施すと、同図に示すように半導体チッ
プ３の埋設部における封止樹脂５の上下厚が異なり、即
ちこの上面からパッケージ上面までの上側埋設深さＳｌ
が、リードフレーム１のベツド部１ａの下面からパッケ
ージ下面までの下側埋設深さＳ　より深く（Ｓｌ〉Ｓ２
）なってしまい、この結果、第７図に示すように、反り
ｊｉ　ａ　ｔの下に凸の反りが発生してしまう。

これは、半導体チップ３の上側に位置する封止樹脂５が
ベツド１ａの下方に位置する封止材＆５よりも厚いため
、この樹脂の厚さが厚い分だけ、樹脂の内部に発生する
収縮応力が強くなってしまうからであると考えられる。

このようにパッケージに反りが発生すると、リード・コ
ブラナリティ　（平坦度）の劣化を招き、測定時にリー
ドの曲りが発生してしまう等、実装時に不具合が生じて
しまう。

ここに、この反りｊｉＥ　ａ　］は、半導体チップ３の
埋設部における封止樹脂５の上下厚の比やパッケージの
長さ及び厚さに大きく依存し、この上下比のアンバラン
スが大きく、かつパッケージが長く薄い程、大きくなる
。

即ち、例えば多ビン化に伴って、第８図に示すように、
第７図に示すパッケージ長さしよりも長いパッケージ長
さＬ′のもの（Ｌ＜Ｌ’　）の場合において、このパッ
ケージに発生する反り量ａ２は、第７図に示す長さしの
パッケージに発生する反りｆｆｉ　ａ　１　よりも大き
く　（ａ２〉ａｌ）なる。従って、パッケージが大型化
すればする程、更には薄型化すればする程、パッケージ
に発生する反りが問題となる。

ここに、上記のようにパッケージの反りは、半導体チッ
プ３の埋設部における上下の封止樹脂５の厚みの差によ
って発生するので、第９図に示すように、リードフレー
ム１のベツド部１ａのデイプレス量ｄ′を浅くして、半
導体チップ３の埋設部における封止樹脂５の上下厚をほ
ぼ等しく、即ち、該半導体チップ３の上面からパッケー
ジ上面までの上側埋設深さ５１′　と、リードフレーム
１のベツド部１ａの下面からパッケージ下面までの下側
埋設深さ８２′とがほぼ等しく（Ｓ、’−８２′）なる
ようにすることもできる。

しかしながら、この場合、上記大型チップ化及び薄型化
等の要請に伴ってボンディングワイヤ４が短くなり、ボ
ンディングワイヤ４と半導体チップ３の上端エツジとの
間の余裕Ａ′ががなり少な（なって、最悪の場合には接
触してリークを引き起こしてしまう。

また、この反りの発生を抑えるため、半導体チップ３自
体の厚みを薄くすることも考えられるが、現状では組立
て工程において半導体チップ３にクラックが発生する可
能性がある等、一定の限界がある。

なお、第１０図及び第１１図に示すポリイミドテープ６
の存在によって、上記パッケージの反りの量が左右され
ることはない。

本発明は上記に鑑み、パッケージの薄型化及び大型化等
に伴って、半導体チップ埋設部における上下の埋設深さ
が異なる場合、パッケージのある程度の反りはしかたな
いにしても、この反りを強制的に矯正して全体としての
反り量をより少なく抑えるか、または反り自体の発生を
極力防止したもの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） 上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１記載の
樹脂封止型半導体装置は、上面に半導体チップを搭載し
たチップ搭載部の下面からパッケージ下面までの下側埋
設深さと、上記半導体チップの上面からパッケージ上面
までの上側埋設深さとが異なる樹脂封止型半導体装置に
おいて、この両深さの内、より深い方の側に面するリー
ドフレームのインナーリードの表面に、このインナーリ
ード埋設部における樹脂による上下埋設深さを変えてパ
ッケージに反りを発生させるための絶縁体を配置したも
のである。

また、請求項２記載の樹脂封止型半導体装置は、上面に
半導体チップを搭載したチップ搭載部の下面からパッケ
ージ下面までの下側埋設深さと、上記半導体チップの上
面からパッケージ上面までの上側埋設深さとが異なる樹
脂封止型半導体装置において、上記チップ搭載部下面ま
たは半導体チップ上面に、上記半導体チップ埋設部にお
ける樹脂による上下埋設深さをほぼ等しくするだめの絶
縁体を配置したものである。

（作　用） 上記請求項１記載の本発明によれば、半導体チップ埋設
部においては、樹脂による上下の埋設深さが異なり、一
方に凸（例えば、下に凸）の反りが発生するが、リード
フレームのインナーリード埋設部において、樹脂による
上下の埋設深さを上記と逆にすることによって、ここに
上記と逆の方向に凸（例えば、上に凸）の反りを発生さ
せ、これによってパッケージ全体としての反り量を減少
させることができる。

また、請求項２記載の本発明によれば、半導体チップ埋
設部における樹脂による上／下の埋設深さをほぼ等しく
することにより、半導体チップの上側及び下側に夫々発
生する樹脂収縮応力を均衡させて反り自体の発生を抑え
ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は、ＺＩＰの応用した本発明の一実施
例を示すもので、上記第６図に示す従来例と同様に、リ
ードフレーム１のベツド部（チップ搭載部）ｌＨには、
充分な深さｄのデイプレス加工が施されて、インナーリ
ード１ｂのなす平面から一段低くなるようになされてい
るとともに、このベツド部１ａの上面にはエポキシ樹脂
等のマウントペースト２を介して半導体チップ３が搭載
されていている。

この半導体チップ３の各電極（パッド部）３ａとリード
フレーム１の各インナーリード１ｂとは、Ａｕ等のボン
ディングワイヤ４で電気的に接続され、リードフレーム
１のアウターリード（図示せず）を外部に露出させた状
態て封止樹脂５によって樹脂封止されている。

ここに、インナーリード１ａは封止樹脂５の厚さ方向は
ぼ中央に位置するように埋設され、かつベツド部１ａに
は充分なデイプレス加工が施されているため、半導体チ
ップ３の上面から一パッケージ上面までの上側埋設深さ
Ｓｌは、リードフレーム１のベツド部１ａの下面からパ
ッケージ下面までの下側埋設深さＳ　より深く（Ｓｌ〉
Ｓ２）なってる。

そして、上記側深さＳｌ、Ｓ２の内、深い方の側、即ち
上側に面するリードフレーム１のインナーリード１ａの
表面、即ちインナーリード１の上面には、平板で矩形状
の、例えばポリイミド等で構成された絶縁体７が絶縁性
の接着剤を介して貼付けられている。

この絶縁体７を貼付けたリードフレーム１の製造は、例
えばエツチングまたはプレス加工によりリードフレーム
に所定のパターンを施した後に、所定の形状の絶縁体７
を貼付け、しかる後にベツド部１ａにデイプレス加工を
施すか、または所定のパターンの形成及びデイプレス加
工を施したリードフレーム１に絶縁体７を貼付けること
によって行うことができる。

この絶縁体７は、インナーリード１ｂの埋設部における
封止樹脂５の上下厚、即ち絶縁体７の上面からパッケー
ジ上面までの封止樹脂５により埋設深さＰｌと、インナ
ーリード１ｂの下面からパッケージ下面までの封止樹脂
５により埋設深さＰ２とを変えることにより、即ち、絶
縁体７を接着させた側の封止樹脂５による埋設深さを、
この絶縁体７の厚さｔの分だけ浅くする（Ｐ、＜Ｐ２゜
Ｐ２−Ｐ１＋ｔ）ことにより、インナーリード１ｂの埋
設部においてパッケージに反りを発生させるためのもの
である。

即ち、上記のように半導体チップ３の埋設部においては
、封止樹脂５による上側埋設深さＳｌの方が下側埋設深
さＳ２より深くなるため、上側における樹脂収縮応力が
下側のそれよりも強くなり、その結果、下に凸の反りが
発生する。そこで、インナーリード１ｂの埋設部におい
て、この反り（下に凸）と反対方向の反り（上に凸）を
発生させ１反発し合う力を利用して、第２図に示すよう
に、パッケージ全体としての反り量ａをより少なく抑え
るのである。

ここに、絶縁体７を配置することによって発生するイン
ナーリード１ｂの埋設部における反り量は、絶縁体７の
厚さｔの変化によって変化し、これを変えることによっ
て任意に調整することができるが、充分な反りを発生さ
せるためには、例えば０．２ｉ＋ｍ程度以上であること
が望ましく、かつ半導体チップ３の埋設部において発生
する反りの量との関係において、相対的に決定するよう
にすることができる。

なお、この絶縁体７は、３００℃以下の熱で変形したり
剥がれてしまうことがないようにする必要がある。

また、この絶縁体７の大きさは、この全面において反り
が発生するため、半導体チップ３及びパッケージの大き
さ等によって変化するが、半導体チップ３のサイズとほ
ぼ同等若しくはその６０％位が適当である。

例えば、平面的に考えた場合、パッケージが、５０　Ｘ
　１０ｍ＋ｓ　（５００ｍ、厚さ３０關以下）で、９０
−の半導体チップ３が搭載されたと仮定した時、絶縁体
７は、６０〜１０〇−程度の大きさで、かつベツド部１
ａの端部からパッケージの端部までの中間、即ちベツド
部１ａから絶縁体７かでの距１ｂと、パッケージ外面か
ら絶縁体７までの距離ｂ′が等しい（ｂ−ｂ’　）位置
に配置することが望ましい。

ここに、この大きさのパッケージにおいては、上記第６
図に示す従来例において、一般に約４０〜６０μｍ程度
の反り量（ａｌ−４０〜６０μｍ）が発生していたが、
上記実施例においては、約２５μｍ以下の反り量（ａ＜
２５μｍ）に抑えることができる。

更に、絶縁体７の形状は、図示のように、バ、。

ケージの長辺に沿った棒状等の形状ではなく、正方形に
近い形である方がより有効である。

第４図は、他の実施例を示すもので、パッケージ長さも
あるが、幅にも余裕があるため、ボンディングワイヤ４
のループ形状を考え、デイプレス加工を施す必要がない
場合に最適なものである。

即ち、上記のように、パッケージに反りが発生するのは
、半導体チップ３の埋設部に−おける封止樹脂５の上下
厚の差によるものである。このため半導体チップ３の埋
設部における上下の封止樹脂の樹脂厚に差がなければ反
りは発生しないことになる。ここに、デイプレス加工を
施さないリードフレーム１′のベツド部１’　　ａの上
面に半導体チップ３を搭載したものにおいては、半導体
チップ３の上面からパッケージ上面までの上側埋設深さ
８１′よりもベツド部１′　ａの下面からパッケージ下
面までの下側埋設深さ８２′の方が深くなる（Ｓ　　’
＜５２’）。

■ そこで、ベツド部１′　ａの下面に、絶縁体８を接着さ
せ、これによってこの絶縁体８の下面からパッケージ下
面までの封止樹脂５による埋設深さＳ３、即ち半導体チ
ップ３の埋設部における封止樹脂５による下側埋設深さ
を、半導体チップ３の上面からパッケージ上面までの上
側埋設深さＳｌ　、即ち、半導体チップ３の埋設部にお
ける封止樹脂による下側埋設深さと等しくなし、これに
よってこの半導体チップの埋設部における封止樹脂５の
上下厚をほぼ等しく　　（Ｓ３−３１″）して、ここで
反りが発生しないようにしたものである。

第５図は、更に他の実施例を示すもので、この実施例は
リードフレーム１のベツド部１ａに充分なデイプレス処
理を施したものにおいても、反り自体の発生を抑えるよ
うにしたものである。

即ち、上記のように、この種のリードフレーム１を使用
したものでは、半導体チップ３の上面からパッケージ上
面までの上側埋設深さＳｌの方がベツド部１ａの下面か
らパッケージ下面までの下側埋設深さＳ　よりも深くな
る（Ｓｌ〉Ｓ２）。

そこで、半導体チップ３の上面に絶縁体９を接着させ、
これによってこの絶縁体９の上面からパッケージ上面ま
での封止樹脂５による埋設深さＳ４、即ち半導体チップ
３の埋設部における封止樹脂５による上側埋設深さを、
ベツド部１ａの下面からパッケージ下面までの下側埋設
深さＳ２、即ち半導体チップ３の埋設部における封止樹
脂５による下側埋設深に等しくなし、これによってこの
半導体チップの埋設部における樹脂の上下厚をほぼ等し
く　（Ｓ４−３２）して、ここで反りが発生しないよう
にしたものである。

この実施例の場合、半導体チップ３の電極３ａには、ボ
ンディングワイヤ４が接続されているため、このボンデ
ィングワイヤ４に絶縁体９が触れないようにする必要が
ある。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、請求項１記載の
発明によれば、デイプレス量が比較的自由となるので、
ボンディングワイヤの良好なループ形状を確保して、ボ
ンディングワイヤが半導体チップの上端エツジに接触し
てしまうことを防止しつつ、互いに反発する方向に反り
を発生させることにより、パッケージ全体としての反り
量をより小さく抑えることができる。しかも、絶縁体に
テーピングとしての役割を果たさせて、これを省略する
ことができる。

また、請求項２記載の発明によれば、半導体チツブ埋設
部における樹脂の上下埋設深さをはほぼ等しくすること
によって、反り自体の発生を極力抑えることができ。

上記のようにして、反り量をより小さくすることにより
、リード・コブラナリチイを向上させて、測定時におけ
るリードの曲がりや実装時の不具合を改善するとともに
、湾曲したリードの端が輸送時にマガジンと接触し曲が
たり、静電破壊が起きてしまうことも防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は
要部拡大断面図、第２図は全体断面図、第３図はリード
フレームの要部平面図、第４図及び第５図は夫々異なる
他の実施例を示す第１図相当図、第６図乃至第８図は従
来例を示し、第６図は第１図相当図、第７図及び第８図
はパッケージ長さが異なる場合の第２図相当図、第９図
は他の従来例を示す第１図相当図、第１０図及び第１１
図は更に他の従来例を示し、第１０図は第３図相当図−
１第１１図はワイヤボンディング後の状態を示す断面図
である。 １・・・リードフレーム、１ａ・・・ベツド部（チップ
搭載部）、１ｂ・・・インナーリード、３・・・半導体
チップ、５・・・封止樹脂、７，８．９・・・絶縁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上面に半導体チップを搭載したチップ搭載部の下面
   からパッケージ下面までの下側埋設深さと、上記半導体
   チップの上面からパッケージ上面までの上側埋設深さと
   が異なる樹脂封止型半導体装置において、この両深さの
   内、より深い方の側に面するリードフレームのインナー
   リードの表面に、このインナーリード埋設部における樹
   脂による上下埋設深さを変えてパッケージに反りを発生
   させるための板状の絶縁体を配置したことを特徴とする
   樹脂封止型半導体装置。 ２、上面に半導体チップを搭載したチップ搭載部の下面
   からパッケージ下面までの下側埋設深さと、上記半導体
   チップの上面からパッケージ上面までの上側埋設深さと
   が異なる樹脂封止型半導体装置において、上記チップ搭
   載部下面または半導体チップ上面に、上記半導体チップ
   埋設部における樹脂による上下埋設深さをほぼ等しくす
   るための絶縁体を配置したことを特徴とする樹脂封止型
   半導体装置。