JPH0493056A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は樹脂封止型半導体装置に係わり特に、０．８〜
０．５ピツチ（Ｐｉｔｃｈ）以下の多ピン構造のものに
好適するものである。

（従来の技術） 従来から樹脂封止型半導体装置はリードフレーム（Ｌｅ
ａｄ　　Ｆｒａｍｅ）を利用した組立工程後、マウント
（Ｍｏｕｎｔ）された半導体素子を保護するためにいわ
ゆるトランスファーモールド（Ｔｒａｎｓｆｅｒ　　Ｍ
ｏＱｄ）方式による樹脂封止工程を施して製造されるの
が一般的である。

封止樹脂により保護される半導体素子は例えばシリコン
（ＳｉＱｉｃｏｎ）からなり所定の導電型を示す半導体
ウェーハ（Ｗａｆｅｒ）に反対導電型もしくは高濃度の
不純物を導入・拡散して能動素子、受動素子及び抵抗な
どの回路成分からなる群から選定した一種または複数種
で構成するもので、本発明における半導体素子も同様で
ある。

このような各素子や回路成分には電気的に接続した電極
や配線層を形成し、各素子を設置した各半導体チップ（
Ｃｈｉｐ半導体ウェーハをスクライブライン：５ｃｒｉ
ｂｅ　　Ｌｉｎｅにより区分けされた領域を指す）の頂
面にこれを導いて導電性金属層で構成するパッド（Ｐ　
ａ　ｄ）層と連結して半導体素子の出力端子として機能
させる。

とりわけ出力端子数の多い即ち多ピン半導体素子用のリ
ードフレームはこれに対応するリードが必要となるが、
その概略を以下に説明する。

Ｆｅ−Ｎｉ、ＦｅやＦｅ合金、銅または銅合金からなる
板体をエツチング（Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程もしくはプレ
ス（Ｐｒｅｓｓ）工程により所定のパターン（Ｐａｔｔ
ｅｒｎ）を形成してリードフレームが完成する。リード
フレームの構造としては周囲を金属製枠体により構成し
かつ、必要数を連続して形成し、この金属製枠体のほぼ
中心に板状アイランド（ＩｓＱａｎｄ）部を配置する。

更に金属製枠体を起点とするインナーリード（Ｉｎｎｅ
ｒ　　Ｌｅａｄ樹脂封樹脂程後樹脂層外に導出したもの
はアウターリード（Ｑｕｔｅｒ　　Ｌｅａｄとして機能
して名称が変更されるので、以後リードと総称する）を
設け、板状アイランド部の周囲を終端としていわゆる遊
端とする（図示せず）。また、板状アイランド部はこの
リードの一部と接続することにより金属製枠体に固定し
て機械的強度を確保している。このようなリードフレー
ムとしてはＱＦＰ（Ｑｕａｄ　　ＦＱａｔ　　Ｐａ　ｃ
　ｋ　ａ　ｇ　ｅ　）やＳＯＰ　（ＳｍａＱＱ　　０ｕ
ｔＱ　ｉｎｅ　　Ｐａｃｋａｇｅ）などが利用されてお
り、板状アイランドにマウント（Ｍｏｕｎｔ）された半
導体チップをトランスファーモールド（Ｔｒａｎｓｆｅ
ｒ　　ＭｏＱｄ）法により樹脂封止した後の状態を第１
図及び第２図の上面図により示したが、第１図より第２
図の方が縦方向即ち紙面の上下方向が大きいものである
。

半導体チップに前記のように不純物を導入・拡散して得
られる半導体素子ではいわゆるパッド部とリードを公知
のワイヤーボンディング（Ｗｉ　−ｒｅ　　Ｂｏｎｄｉ
ｎｇ）工程により金属細線を接続して電気的導通を得る
手法も採用されており、金属細線としてはＡｕ５ＡＱ及
び銅や同合金からなる群からリードフレームの材質に応
じて選定する。即ぢ、銅または調合金製のリードフレー
ムには銅または同合金からなる金属細線が利用され、他
の材質のリードフレーム用にはＡｕかＡΩが利用される
。

ところで、第１図及び第２図に明らかにされたリードフ
レーム１．２は多ピン構造用のものであり、各リード３
・・・に対応する場所（図示せず）とコーナー（Ｃｏｎ
ｅｒ）部に孔部４を設置して変形を防止している。孔部
４は図示した位置ばかりでなくリード３に対応する場所
にも形成されている。またリード３・・・の中央部は封
止樹脂層５であり、その周囲か金属製枠体６である。第
１図及び第２図のリードフレーム１．２にカット（Ｃｕ
ｔ）工程を施した後の上面図を第３図に示しており、リ
ード３・・・の中央部に書かれた２本の線はり−ドフォ
ーミング（Ｆｏｒｍｉｎｇ）工程後を示すもので本発明
に直接の関係がない。第４図には前記樹脂封止工程更に
トリム＆フォーミング（Ｔｒｉｒｎｔ＆Ｆｏｒｍｉｎｇ
）工程を終えた樹脂層１に型半導体装置の断面図を明ら
かにした。この図によれば、板状アイランド部７、半導
体チップ８及び金属細線９が明示されている。

（発明が解決しようとする課題） 最近の半導体素子はＤ　（Ｄｙｎａｍｉ　ｃ）ＲＡＭ（
Ｒａｍｄｕｍ　　Ａｃｅｓｓ　　Ｍｅｍ。

ｒｙ）に代表されるように高集積化及び多機能化が進ん
でいるために、これに対応するリードフレームも多ピン
及び狭いピッチのリードが設置される傾向に進んでいる
。これに対して半導体素子を造り込む半導体チップはコ
スト（Ｃｏｓｔ）削減のためにシュリンク（Ｓｈｒｉｎ
ｋ）の方向にあり、多ピン及び狭いピッチのリードの要
求に対応してリード先端と板状アイランド部間の距離を
大きめにすると共に外側に広げる方向を採っている。

従って金属細線により形成されるループ（Ｌ。

ｏｐ）が大きくなり極端な場合には４ｍｍ以上にも達す
る場合がある。

ところで、リードフレームの熱膨脹係数はＦｅＮ　ｉ　
系即チ４２７ｏイテ０．４６　Ｘ　１０−”／’Ｃ銅系
合金系では１．　７　ｘ　１０−”／℃なのに対して、
封止樹脂の熱膨脹係数はガラス（ＧＱａｓｓ）転移点以
内のα　が１．２〜１．．７Ｘ１０’／’Ｃ１ガラス転
移点以上におけるα１が５，４〜７，１×１０５／℃で
あるので硬化収縮は避けられない。

従って封止樹脂外に平行に配列されたリードはその根元
と先端のピッチに差が生じることになる。

この狂いはリードカット（Ｃｕｔ）工程とリードフォー
ミング工程時にリード平坦性やリード曲りに大きな悪影
響を与える。本発明はこのような事情により成されたも
ので、リード平坦性やリード曲りなとを向上することを
目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 半導体素子に形成する電極に電気的に接続するリードと
、前記半導体素子を埋込む封止樹脂層と、前記封止樹脂
層から導出する前記リードの先端と付根のピッチを可変
にする点に本発明に係わる樹脂封止型半導体装置の特徴
がある。

（作用） 本発明に係わる樹脂封止型半導体装置ではリードフレー
ムの設計の段階でリードの先端と付根のピッチを変更し
ておき、樹脂封止後のピッチを揃えてリードの平坦性や
リード曲りなどを防止して品質を向上したものである。

（実施例） 本発明に係わる実施例を第５図乃至第７図を参照して説
明するが、理解を助けるために従来従来技術側に示した
ものと同一の部品にも新番号を１８４．２０８．２３２
．２４０．２５６及び３０４などのようにいわゆる多ピ
ン構造の半導体素子に特に好適する。しかもリード（ア
ウターリード）１０長は５ｍｍ程度が標準であり、ピッ
チ（Ｐｉｔｃｈ）は１４４．１６０ピンで０．　６５゜
１４４．１７６．２０８ピンで０．５（第１図参照）、
１８４．２３２ピンで０．６５，２４０．２５６．３０
４ピンで０．５（第２図参照）のように成型されている
。第６図には本発明に係わる樹脂封止型半導体装置にお
けるリード１０の平面図を第５図に示した従来のリード
１０の平面図と対比して説明する。

ところで樹脂封止型半導体装置として利用する半導体素
子は従来技術側に記載した通りであり、封止樹脂として
は低応力樹脂と一般的なものがあり、その熱膨脹率α１
は前者が１．２〜１．７×１０−５／’Ｃであり、後者
が１．７Ｘ１０−”／’Ｃでこの樹脂の封止工程として
はいわゆるトランスファーモールド法により専用の機器
と金型により施され、第１図及び第２図における孔部４
が設置されていない部分Ａからは専用の機器と金型の稼
働に伴って溶融封止樹脂が流入する。即ち、金型に形成
されるいわゆるキャビティ　（Ｃａｖ　ｉ　ｔ　ｙ）に
は被封止半導体素子か設置され、ここに連続して設置さ
れるゲート（Ｇａｔｅ）を介して専用機器ポット（Ｐｏ
ｔ）−カル（ＣａＱ）−ゲート−Ａのパス（Ｐａｔｈ）
を経て溶融封止樹脂が流入後、キュアー（Ｃｕｒｅ）工
程を終えて所定の封止工程が完了する。

なお、リードフレームの材質としては鉄または鉄合金、
鉄ニツケル合金例えば４２アロイ更に銅または同合金が
利用され、これらの材質のクラッド（ＣＱａｄ）製品も
当然使用可能である。

このような一連の封止工程では前記封止樹脂の膨脹収縮
が起こるので、第５図にあるように封止樹脂層１１の根
元Ｂとリードの先端Ｃにおけるピッチに違いが発生する
ことになるのは前記の通りであり、この状態を示した平
面図を第５図に示した。図における封止樹脂層１−１に
近いリード１０部分に見られる凸状部１２は図示しない
ダム（Ｄ　ｕ　ｍ）部の除去工程の残りしろである。

しかし、本発明では第６図に明らかなように予めリード
フレーム１３に形成するリード１０の根元部Ｃと先端部
Ｂのピッチを封止樹脂層１１の膨脹収縮に合せて補正す
る。即　ち、封止樹脂層１１の収縮の方が大きい場合に
は根元部Ｃのピッチを先端部Ｂのそれより広げてしかも
所定のピッチとなるようにしておく。逆のリードフレー
ム１３の収縮が大きい時には先端部Ｂのピッチが大きく
成型しておくことになる。補正量としては１ピツチ１μ
ｍ程度であり、全体としては当然所定のピッチ数倍の調
整量が必要となる。

ところで図示しない被処理半導体素子は第４図に示した
ようにリードフレームに形成したリード１０間を金属細
線をボンディング法により固定して電気的に接続してお
り、金属細線もリードフレームの材質に応じてＡｕ、Ａ
ＱまたはＣｕやＣｕ合金を選定し、ＣｕやＣｕ合金製金
属細線のボンディングは、他のものより硬いために大き
な荷重により一体とする。第７図には樹脂封止後金型が
ら取出したリードフレームの一部を拡大して示した。

［発明の効果］ このような処理を終えて狭ピッチ、多ピンかつ大型の外
囲器を利用した樹脂封止型半導体装置ではリードのピッ
チが一定となるので、リードカット、フォーミング工程
時に安定したリード平坦性や曲りが得られるので、実装
工程例えば表面実装工程が容易になり、量産上の効果が
大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のリードフレームの上面図、第
３図は第１図または第２図のリードフレームにマウント
した半導体素子に樹脂封止工程を施した後所定の工程を
経た樹脂封止型半導体素子の」二面図、第４図は第３図
に示した樹脂封止型半導体素子の断面図、第５図は従来
方法により樹脂封止したリードフレームの要部を示す図
、第６図は本発明により樹脂封止したリードフレームの
要部を示す図、第７図は第６図の一部を取出して示した
図である。 １．２．１３：リードフレーム、 ３．１０：リード、　　　　４：孔部、５．１１：封止
樹脂層、　８：半導体素子、９：金属細線。 代理人　　弁理士　　大　胡　典　夫 ］　１ ］　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体素子に形成する電極に電気的に接続するリード
   と、前記半導体素子を埋込む封止樹脂層と、前記封止樹
   脂層から導出する前記リードの先端と付根のピッチを樹
   脂の収縮に合せて補正ずみであることを特徴とする樹脂
   封止型半導体装置