JPH04280462A - リードフレームおよびこのリードフレームを使用した半導体装置 - Google Patents

リードフレームおよびこのリードフレームを使用した半導体装置

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JPH04280462A
JPH04280462A JP3043254A JP4325491A JPH04280462A JP H04280462 A JPH04280462 A JP H04280462A JP 3043254 A JP3043254 A JP 3043254A JP 4325491 A JP4325491 A JP 4325491A JP H04280462 A JPH04280462 A JP H04280462A
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JP
Japan
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lead
die pad
lead frame
terminal
frame
Prior art date
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Pending
Application number
JP3043254A
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English (en)
Inventor
Kiyoaki Tsumura
清昭 津村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US07/846,906 priority patent/US5293066A/en
Priority to DE19924207198 priority patent/DE4207198C2/de
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、より多くのリードを
を設けて多ピン化を行うとともに、電気的特性および熱
放射性を向上させたリードフレームおよびこのリードフ
レームを使用した半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図21は従来のリードフレームの平面図
、図22は図21のA−A線に沿った断面図である。 図において、(10)はリードフレーム、(11)はそ
れぞれアウターリード部(12)とインナーリード部(
13)とを備たリードである。(14)はダイスパッド
、(15)はダイスパッド(14)を四隅で吊す吊しリ
ードである。 (16)はタイバで、各リード(11)および吊しリー
ド(15)がバラけないように連結させておくものであ
る。 このタイバ(16)は半導体装置の製造工程中にフレー
ム(17)と同様に切断されて切り離されるものであり
、これによって各リード(11)がそれぞれ独立した1
本のリードとなる。上述の各部分は全てこれらの周囲に
沿って伸びるフレーム(17)で支持されてリードフレ
ーム(10)として形成される。これらは通常一枚板を
金型パンチするか、化学薬品でエッチングすることによ
り図示のように形成される。通常、ダイスパッド(14
)とインナーリード部(13)の表面には銀(Ag)、
金(Au)或は銅(Cu)メッキを施し、その後、ダイ
スパッド(14)を図22で示すように押し下げる。
【0003】なお、タイバ(16)および外側のフレー
ム(17)の構造は本願においては特に重要ではないの
で、以下ではタイバおよびフレームの構造の図示および
説明を省略する。
【0004】図23は図21のリードフレーム(10)
を使用した従来の半導体装置の内部構造の平面図、図2
4は図23のB−B線に沿った断面図である。(20)
は半導体素子、(21)は半導体素子(20)の上面に
多数設けられたアルミ製の電極パッド、(30)はダイ
ボンド材、(40)は金属細線(Auワイヤ)である。 また樹脂封止された際の樹脂封止部(50)を破線で示
す。
【0005】次にこの半導体装置の製造方法について説
明する。半導体素子(20)はダイスパッド(14)上
にダイボンド材(30)により接合される。ダイボンド
材(30)は半田或は導電性樹脂を主成分としたものが
一般に使用される。その後、直径30μm程度のAuワ
イヤ(40)の先端に熱エネルギーを与えて金属ボール
(図示せず)を形成し、加熱された半導体素子(20)
の電極パッド(21)に金属ボールを加圧するとともに
、超音波振動を与えることにより、金属ボールと電極パ
ッド(21)との金属間化合物を生成し、両者が接合さ
れる。その後、Auワイヤ(40)を繰り出しインナー
リード部(13)上にAuワイヤ(40)を加圧すると
ともに超音波振動を与えることにより、同様に金属間化
合物が生成され両者が接合される。これらを超音波熱圧
着法と称している。そしてこのように形成されたリード
フレーム(10)および半導体素子(20)を、各リー
ド(11)のインナーリード部(13)より内側の部分
を全て樹脂封止部(50)で示すように樹脂封止して半
導体装置を形成する。
【0006】このとき、電極パッド(21)とインナー
リード部(13)の間に接続されるAuワイヤ(40)
が例えば直径3μmのものの場合、ワイヤの長さが3.
0mmを越えるとワイヤの曲りや垂れを越して安定しな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されているので、半導体素子のピン数が
多くなり、また半導体素子の設計規定が1.3μm規格
(1メガDRAM用)→1.0μm規格(4メガDRA
M用)→0.8μm規格(16メガDRAM用)と小さ
くなると、縮小された素子に縮小された電極パッドが配
列されるようになり、インナーリード部のリード幅も加
工限界に近づいてくる。これによりインナーリード部を
電極パッドの近傍まで延ばすことができなくなり、イン
ナーリード部と電極パッドとを接続するAuワイヤの長
さを、最適値から大きく逸脱した長さに延ばしてワイヤ
ボンディングをすることが必要となってくる。従って、
ワイヤの曲がりおよび垂れ等の品質不良が多く発生し、
安定した量産ができなくなるという問題点があった。
【0008】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、第1の発明は最適なワイヤの長さを保
ったまま、リード数(ピン数)を増やすことができるリ
ードフレームを得ることを目的とする。
【0009】第2の発明は、半導体素子の発生する熱を
効率良く放散させるとともに、信号の伝達遅延を改善し
た、熱放射性を向上させかつ低インダクタンスのリード
フレームを得ることを目的とする。
【0010】さらに第3および第4の発明は、上記第1
および第2をそれぞれ使用した半導体装置を得ることを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、第1
の発明は、ダイスパッドおよびこのダイスパッドの周囲
にこれと所定の距離をおいて放射状に設けられた多数の
リード、およびこれらを外側で支持する外周に沿って延
びたフレームを一体に形成したメインリードフレームと
、このメインリードフレームのダイスパッド側から各リ
ードに向かって放射状に延びる多数のターミナルリード
(金属配線)を絶縁性樹脂層上に形成した、メインリー
ドフレームのリードの内側に接着されたターミナルリー
ド板と、を含むリードフレームにある。
【0012】第2の発明は、第1の発明のリードフレー
ムのメインリードフレームに形成された多数のリードの
うちの、グランドリードのインナーリード部をダイスパ
ッド側に広げたグランドパッドを設け、ターミナルリー
ド板をこのグランドパッド上に接合したリードフレーム
にある。
【0013】第3および第4の発明は、それぞれ第1お
よび第2の発明のリードフレームのダイスパッドに半導
体素子を接合し、半導体素子上に設けられた多数の電極
パッドとターミナルリード板に形成された多数のターミ
ナルリードの内端との間、グランド電極とグランドパッ
ドとの間、および各ターミナルリードの外端とメインリ
ードフレームの各リードのインナーリード部との間をそ
れぞれワイヤボンドし、全体を樹脂封止した半導体装置
にある。
【0014】
【作用】この発明においては、ターミナルリード板の絶
縁性樹脂層上に形成されるターミナルリードは、通常の
リードフレームの板厚より薄い銅箔をエッチングするこ
とによりパターン形成されるので、リードフレームより
細かい回路パターンを形成することができ、リードフレ
ームの加工限界を越えてピン数を増やすことができる。 すなわち、テープ・オートメーティッド・ボンディング
・テープ(以下TABテープとする)とリードフレーム
とを合成した構造となる。また、ターミナルリードの長
さを変えることによって、ターミナルリードと電極パッ
ドとの間或はターミナルリードとインナーリード部との
間のワイヤボンドのワイヤ長さを適当な長さに選択する
ことができる。
【0015】また、メインリードフレームの材質を銅合
金とし、グランドリードのインナーリード部側に平面状
に延ばされた面積の広いグランドパッドを設けたことに
より、広い面積を有するグランドパッドが高い熱放射性
を示すと同時にリードのインダクタンスを低下させる。
【0016】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図5は第1の発明の一実施例のリードフレ
ームに使用されるターミナルリード板(60)の平面図
であり、図6は図5のC−C線に沿った断面図である。 (61)は絶縁性樹脂層、(62)は絶縁性樹脂層(6
1)上に形成されたターミナルリード(銅箔)、(63
)は絶縁性樹脂層(61)の周縁に形成された熱硬化型
の接着剤層である。(64)は絶縁性樹脂層(61)の
中央に形成された開口であり、後述するダイスパッドが
この中に押し下げられて嵌め込まれる貫通穴である。絶
縁性樹脂層(61)はガラスエポキシ樹脂或はポリイミ
ド樹脂(耐熱高分子)からなる。ターミナルリード(6
2)は例えばこの上に銅箔を接着させてパターン形成さ
れる。そしてパターン形成されたタミナルリード(62
)の表面には銀(Ag)、金(Au)或は銅(Cu)メ
ッキが施される。
【0017】図7は第1の発明の一実施例のリードフレ
ームに使用されるメインリードフレーム(70)の平面
図であり、図8は図7のD−D線に沿った断面図である
。 (11)はそれぞれアウターリード部(12)およびイ
ンナーリード部(13)を有するリード、(14)はダ
イスパッド、(15)はダイスパッドを四隅で吊す吊し
リード、(16)は各リード(11)がバラけなうよう
に横一列のリードを接続しておくタイバである。そして
図示は省略されているが、このタイバ(16)のさらに
外周に沿ってフレーム(図21中の符号(17)参照)
が延び、これらはこのフレームに支持されている。メイ
ンリードフレーム(70)は従来と同様に、通常一枚板
を金型パンチするか、化学薬品でエッチングすることに
より図示のように形成される。リード(11)は図21
ないし図24に示す従来のものに比べて短いものとなっ
ており、従来のように先細りの形状に成形する必要がな
い。従ってリード数をさらに増やした場合においても、
現在の加工技術でも十分に形成することが可能である。 インナーリード部(13)およびダイスパッド(14)
には表面に銀(Ag)、金(Au)或は銅(Cu)メッ
キが施され、その後ダイスパッド(14)は図8に示す
ように押し下げられる。
【0018】図9は図5のターミナルリード板(60)
と図7のメインリードフレーム(70)を接合した第1
の発明の一実施例のリードフレーム(100)の平面図
であり、図10は図9のE−E線に沿った断面図である
。ターミナルリード板(60)とメインリードフレーム
(70)は、ターミナルリード板(60)のおもて面の
周縁の接着剤層(63)上にメインリードフレーム(7
0)の各リード(11)のインナーリード部(13)の
裏側を押付け、接着剤層(63)を熱硬化させることに
より接着されリードフレーム(100)が形成される。
【0019】そして図1は図9および図10のリードフ
レーム(100)を使用した第3の発明の一実施例の半
導体装置の内部構造を示す平面図であり、図2は図1の
F−F線に沿った断面図である。(20)は半導体素子
、(21)は半導体素子(20)の上面に設けられた多
数の電極パッド、(30)はダイボンド材、(40)は
金属細線であるAuワイヤ、(50)は樹脂封止部であ
る。半導体素子(20)ははんだ或は導電性樹脂を主成
分とするダイボンド材(30)によってダイスパッド(
14)上に接合される。その後、半導体素子(20)の
各電極パッド(21)と各ターミナルリード(62)の
内端との間をAuワイヤ(40)で電気的に接続するワ
イヤボンドが行われる。ワイヤボンドの方法は従来の方
法と同じで、Auワイヤ(40)の先端を熔融させてボ
ール(図示せず)を形成し、これを超音波熱圧着法によ
り電極パッド(21)上に接合する。その後、Auワイ
ヤ(40)を繰り出し、超音波熱圧着法により今度はタ
ーミナルリード(62)の内端上にAuワイヤ(40)
を接合し、最後にAuワイヤ(40)を切断する。そし
てこれを繰り返す。次に同様な手順で、リードフレーム
(100)の各リード(11)のインナーリード部(1
3)と各ターミナルリード(62)の外端との間のワイ
ヤボンドを行う。その後、各リード(11)のインナー
リード部(13)より内側の部分を全て図2に破線で描
かれた樹脂封止部(50)で示すように樹脂封止する。 そして各リード(11)のアウターリード部(12)の
外端および吊しリード(16)の外端を切断してフレー
ム(図21の符号(17)参照)を切り離すとともに、
リード(11)同士を接続しているタイバ(16)を切
断してリード(11)を1本ずつ分離させる。そしてア
ウターリード部にメッキを施す等のリード加工を行って
半導体装置(200)が形成される。
【0020】なお、図1の半導体装置(200)ではタ
ーミナルリード板(60)の絶縁性樹脂層(61)上に
形成される各ターミナルリード(62)は、ターミナル
リード板(60)の内側(ダイスパッド側)から外側(
インナーリード部側)まで延びているが、これはその一
部にだけ形成してもよい。図3は第1および第3の発明
に関する別の実施例による半導体装置の内部構造を示す
平面図であり、図4は図3のG−G線に沿った断面図で
ある。樹脂封止部の図示は省略されている。これらの図
に示された半導体装置(210)ではこれを構成するリ
ードフレーム(110)のターミナルリード板(60a
)の絶縁性樹脂層(61)上に形成される各ターミナル
リード(62)が、ターミナルリード板(60a)のパ
ッド側とインナーリード部側の間の中央部にのみ形成さ
れている。これによりワイヤボンドの自由度が増し、よ
り広い汎用化が行える。
【0021】また、図1の半導体装置(200)ではタ
ーミナルリード板(60)の中央部に、ダイスパッドを
押し下げるための、ターミナルリード板(60)を厚み
方向に貫通する開口(64)が設けられているが、これ
はターミナルリード板(60)の中央部にダイスパッド
を押し下げるための凹部を設けるようにしておよい。図
11は第1および第3の発明に関するさらに別の実施例
による半導体装置の内部構造を示す平面図であり、図1
2は図11のH−H線に沿った断面図である。樹脂封止
部の図示は省略されている。これらの図に示された半導
体装置(220)ではこれを構成するリードフレーム(
120)のターミナルリード板(60b)の中央部に凹
部(65)が形成されている。ダイスパッド(14)は
押し下げられて凹部(65)に嵌め込まれ、さらに例え
ば接着剤(31)により凹部(65)内に接着されてい
る。
【0022】図17は第2の発明の一実施例のリードフ
レームに使用されるターミナルリード板(60c)の平
面図であり、図18は図17のI−I線に沿った断面図
である。第1および第3の発明の実施例と異なるところ
は、熱硬化型の接着剤層(63)が絶縁性樹脂層(61
)の裏側に設けられている点である。なお絶縁性樹脂層
(61)の中央には貫通穴である開口(64)が形成さ
れている。ターミナルリード(62)等の形成方法は第
1の発明のターミナルリード板に関して述べた方法と同
様であり、形成されたターミナルリード(62)の表面
にはAu、Ag、Cu等のメッキが施される。
【0023】図19は第2の発明の一実施例のリードフ
レームに使用されるメインリードフレーム(70c)の
平面図であり、図20は図19のJ−J線に沿った断面
図である。第1および第3の発明の実施例のものと異な
るところは、多数のリード(11)のうちのグランドリ
ード(11a)のインナーリード部(13)側がダイス
パッド(14)側に広い面積を持つように延長されて、
図示のように4枚の台形のグランドパッド(11b)が
形成されている点である。このようなグランドパッド(
11b)を形成するため、第2の発明のメインリードフ
レーム(70c)はその強度の問題から材質として銅合
金のものが好ましい。また、グランドリード(11a)
の位置もリードフレームの各辺の両端、あるいは各辺の
中央、さらには両端と中央の両方にそれぞれ位置してい
るものが好ましい。メインリードフレーム(70c)に
おいては各リード(11)のインナーリード部(13)
、ダイスパッド(14)に加えてグランドパッド(11
b)の表面もAu、Ag、Cu等のメッキが施される。
【0024】図15は図17のターミナルリード板(6
0c)と図19のメインリードフレーム(70c)を接
合した第2の発明の一実施例によるリードフレーム(1
30)の平面図であり、図16は図15のK−K線に沿
った断面図である。リードフレーム(130)はメイン
リードフレーム(70c)の4枚のグランドパッド(1
1b)上にターミナルリード板(60c)を押しつけ、
接着剤層(63)を熱硬化させることにより両者を接着
して形成される。
【0025】そして図13は図15および図16のリー
ドフレーム(130)を使用した第4の発明の一実施例
による半導体装置(230)の内部構造を示す平面図で
あり、図14は図13のL−L線に沿った断面図である
。半導体素子(20)はダイボンド材(30)によって
ダイスパッド(14)上に接合される。その後、半導体
素子(20)の各電極パッド(21)と各ターミナルリ
ード(62)の内端との間、および各リード(11)の
インナーリード部(13)と各ターミナルリード(62
)の外端との間のワイヤボンドをAuワイヤ(40)で
行う。半導体素子(20)の電極パッド(21)のうち
、グランド電極(21a)はAuワイヤ(40a)によ
ってグランドパッド(11b)に接続される。ワイヤボ
ンドの方法は第3の発明による半導体装置に関して述べ
た方法と同じである。また、この後に行われる樹脂封止
(樹脂封止部の図示省略)、タイバ(16)の外周のフ
レームの切り離し、タイバの切断およびアウターリード
部のリード加工についても第3の発明の半導体装置に関
して述べた方法と同じ手順で行われる。
【0026】また、上記各実施例においてワイヤボンド
に使用される金属細線は、Auワイヤに限定されるもの
ではなく、Cu、Ag、Al或はFeのワイヤであって
もよい。
【0027】
【発明の効果】以上のように第1の発明によるリードフ
レームでは、ダイスパッドに向かって延びる各リードの
ダイスパッドに近い部分を、絶縁樹脂上に銅箔を貼って
パターン形成した金属配線で構成したので、現行のリー
ドフレーム板の加工技術でリードの数すなわちピン数を
さらに増やしたリードフレームを得ることができる。
【0028】第2の発明によるリードフレームでは、グ
ランドリードのインナーリード部を広い面積を有するグ
ランドパッドとしてダイスパッド側に広げたころにより
、半導体素子等で発生される熱を効率よく放散させると
ともに、リード幅が広げられたことによりリードのイン
ダクタンスが低下するので、信号の伝達遅延が改善され
、高周波特性が向上したリードフレームが得られる。
【0029】そして第3および第4の発明による半導体
装置では、それぞれ上記第1および第2の発明によるリ
ードフレームを適用したことにより、現行の製造装置お
よび製造技術によって、より多くのピン数の半導体装置
、およびハイパワー、低インダクタンスの半導体装置が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第3の発明の一実施例に係る半導体装置の内部
構造を示す平面図である。を示す図である。
【図2】図1のF−F線に沿った断面図である。
【図3】第1および第3の発明に関する他の実施例によ
る半導体装置の内部構造を示す平面図である。
【図4】図3のG−G線に沿った断面図である。
【図5】第1の発明のリードフレームを構成するターミ
ナルリード板の一実施例を示す平面図である。
【図6】図5のC−C線に沿った断面図である。
【図7】第1の発明のリードフレームを構成するメイン
リードフレームの一実施例を示す平面図である。
【図8】図7のD−D線に沿った断面図である。
【図9】図5のターミナルリード板と図7のメインリー
ドフレームから構成される第1の発明の一実施例に係る
リードフレームの平面図である。
【図10】図9のE−E線に沿った断面図である。
【図11】第1および第3の発明に関するさらに別の実
施例による半導体装置の内部構造を示す平面図である。
【図12】図11のH−H線に沿った断面図である。
【図13】第4の発明の一実施例に係る半導体装置の内
部構造を示す平面図である。
【図14】図13のL−L線に沿った断面図である。
【図15】図17のターミナルリード板と図19のメイ
ンリードフレームから構成される第2の発明の一実施例
に係るリードフレームの平面図である。
【図16】図15のK−K線に沿った断面図である。
【図17】第2の発明のリードフレームを構成するター
ミナルリード板の一実施例を示す平面図である。
【図18】図17のI−I線に沿った断面図である。
【図19】第2の発明のリードフレームを構成するメイ
ンリードフレームの一実施例を示す平面図である。
【図20】図19のJ−J線に沿った断面図である。
【図21】従来のリードフレームの平面図である。
【図22】図21のA−A線に沿った断面図である。
【図23】図21のリードフレームを使用した従来の半
導体装置の内部構造の平面図である。
【図24】図23のB−B線に沿った断面図である。
【符号の説明】
11    リード 11a  グランドリード 11b  グランドパッド 12    アウターリード部 13    インナーリード部 14    ダイスパッド 15    吊しリード 16    タイバ 17    フレーム 20    半導体素子 21    電極パッド 21a  グランド電極 30    ダイボンド材 31    接着剤 40、40a  Auワイヤ(金属細線)50    
樹脂封止部 60    ターミナルリード板 60a〜60c  ターミナルリード板61    絶
縁性樹脂層 62    ターミナルリード 63    接着剤層 70、70c  メインリードフレーム100〜130
  リードフレーム 200〜230  半導体装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  吊しリードによって支持されたダイス
    パッド、このダイスパッドと所定の距離をおいてその周
    囲に沿って設けられたそれぞれインナーリード部および
    アウターリード部を有する多数のリード、および上記吊
    しリードおよびリードを外側で支持する外周に沿って延
    びるフレーム、が一体に形成されたおもて面および裏面
    を有するメインリードフレームと、上記ダイスパッドか
    ら上記リードのインナーリード部の方向に放射状に延び
    るそれぞれ内端と外端を有する多数の金属製のターミナ
    ルリードが絶縁性樹脂層上にパターン形成された、上記
    メインリードフレームのリードの内側に固定されたター
    ミナルリード板と、を備えたリードフレーム。
  2. 【請求項2】  吊しリードによって支持されたダイス
    パッド、このダイスパッドと所定の距離をおいてその周
    囲に沿って設けられたそれぞれインナーリード部および
    アウターリード部を有する少なくとも1つのグランドリ
    ードを含む多数のリード、これらのリードのうちのグラ
    ンドリードのインナーリード部を平面状に上記ダイスパ
    ッド側に広げた広い面積を有する少なくとも1枚のグラ
    ンドパッド、および上記吊しリード、リードおよびグラ
    ンドリードを外側で支持する外周に沿って延びるフレー
    ム、が一体に形成されたおもて面および裏面を有するメ
    インリードフレームと、上記ダイスパッドから上記リー
    ドのインナーリード部へ向って放射状に延びる多数の金
    属製のターミナルリードが絶縁性樹脂層上にパターン形
    成された、上記メインリードフレームのグランドパッド
    上に接着されてなるターミナルリード板と、を備えたリ
    ードフレーム。
  3. 【請求項3】  請求項1のリードフレームを使用し、
    多数の電極パッドを設けた上面を有し上記ダイスパッド
    上に接合された半導体素子と、上記電極パッドと上記タ
    ーミナルリードの内端との間、およびターミナルリード
    の外端と上記リードのインナーリード部との間をそれぞ
    れ電気的に接続する金属細線と、上記各リードのアウタ
    ーリード部が外部に露出するように上記各部分を封止す
    る樹脂封止部と、を備えた半導体装置。
  4. 【請求項4】  請求項2のリードフレームを使用し、
    少なくとも1つのグランド電極を含む多数の電極パッド
    を設けた上面を有し上記ダイスパッドに接合された半導
    体素子と、上記電極パッドと上記ターミナルリードの内
    端との間、上記グランド電極とグランドパッドとの間、
    およびターミナルリードの外端と上記リードのインナー
    リード部との間をそれぞれ電気的に接続する金属細線と
    、上記各リードのアウターリード部が外部に露出するよ
    うに上記各部分を封止する樹脂封止部と、を備えた半導
    体装置。
JP3043254A 1991-03-08 1991-03-08 リードフレームおよびこのリードフレームを使用した半導体装置 Pending JPH04280462A (ja)

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US07/846,906 US5293066A (en) 1991-03-08 1992-03-06 Semiconductor device mounting structure including lead frame and lead plate
DE19924207198 DE4207198C2 (de) 1991-03-08 1992-03-06 Zuführungsrahmen und dessen Verwendung in einer Halbleitervorrichtung

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