JPH0521514A

JPH0521514A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH0521514A
Application number: JP17088891A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Teraoka; 康宏寺岡; Tetsuya Ueda; 哲也上田; Haruo Shimamoto; 晴夫島本; Toru Tachikawa; 透立川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】突起電極およびインナーリードが少ない場合
でも、過大圧力によって半導体チップにダメージを与え
ることなく、インナーリードの垂れ量のバラツキが少な
いボンディングを可能とし、封止もチップを露出させな
い良好なものとする。【構成】突起電極２を有する半導体チップ１上にチッ
プ内回路とは電気的接続状態をもたないダミー突起電極
１０を形成する。インナーリード３ａを有するテープキ
ャリア４上にインナーリード３ａとは電気的接続状態を
もたないダミーインナーリード１１ａを形成する。突起
電極２とインナーリード３ａとのボンディングと同時に
ダミー突起電極１０とダミーインナーリード１１ａとを
ボンディングしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ
ＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ：テープキャリア
を用いたボンディング）方式のインナーリードボンディ
ングによって製造される半導体装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は、ＴＡＢ方式でインナーリードボ
ンディングされた後の半導体装置のリード配置構成を示
す平面図である。

【０００３】図において、１は半導体チップ、２は半導
体チップ１上の外部電極上に形成された突起電極であ
る。この突起電極２はバンプとも呼ばれ、例えばＡｕで
できている。３はテープキャリア４上に写真製版法によ
って形成され、テープキャリア４の基材に対して接着剤
７（図８参照）を介して接着されたＣｕ箔製の配線パタ
ーン、３ａは配線パターン３の一部分であって突起電極
２と接合されたインナーリード、３ｂは配線パターン３
の一部分であって後でテープキャリア４より切り離され
てプリント基板等と接続されるアウターリード、３ｃは
配線パターン３の一部分であってテストのときに用いら
れるテストパッドである。

【０００４】４は複数の半導体チップ１を搭載して搬送
するためのテープキャリアであって、このテープキャリ
ア４は、ポリイミドなどの基材上に配線パターンを形成
したものである。４ａはテープキャリア４を搬送するた
めに形成されたスプロケットホールである。５はテープ
キャリア４を打ち抜くことによって形成され、その内側
に半導体チップ１が配置されるデバイスホール、６はデ
バイスホール５とアウターリードホール８との間に存在
しテープキャリア４の基材から構成されているサポート
テープ、８はデバイスホール５の４辺それぞれの外側で
サポートテープ６を挟んでテープキャリア４の基材を打
ち抜くことによって形成されたアウターリードホールで
ある。

【０００５】配線パターン３のインナーリード３ａはデ
バイスホール５内に突出している。

【０００６】アウターリード３ｂはアウターリードホー
ル８の箇所に位置している。アウターリード３ｂは、イ
ンナーリード３ａを半導体チップ１の突起電極２に接合
し、封止樹脂９によって封止した後（図９参照）、アウ
ターリードホール８の箇所で切断されるものである。

【０００７】次に、上記のような半導体装置の製造過程
について説明する。

【０００８】通常のウエハプロセスを終えた半導体ウエ
ハにおける個々の半導体チップ１上のＡｌパッドと呼ば
れる外部電極上に写真製版法および電気メッキ法等を用
いて突起電極（バンプ）２を形成する。突起電極２が形
成された半導体ウエハは、個々の半導体チップ１に切断
される。

【０００９】インナーリードボンディング装置に対し
て、半導体チップ１とテープキャリア４とをセッティン
グし、各突起電極２と対応するインナーリード３ａとを
位置合わせする。加熱されたボンディングツールによっ
てインナーリード３ａと突起電極２とを全ピン一括方式
で押圧し、加熱圧着によって突起電極２とインナーリー
ド３ａとを接合（ボンディング）する。

【００１０】次いで、ボンディングされた半導体チップ
１を外部から保護するために、サポートテープ６の一部
分を含めて半導体チップ１を封止樹脂９により被覆固化
する。封止された半導体チップ１は、テープキャリア４
上のテストパッド３ｃを用いて電気的なテストが行われ
る。テストに合格した半導体チップ１は、そのアウター
リード３ｂがアウターリードホール８の箇所で切断され
て、独立した半導体装置となる。そして、プリント基板
等にそのアウターリード３ｂを介してマウントされる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置にお
いては、インナーリードボンディングの過程で全ピン一
括方式での加熱圧着により突起電極２とインナーリード
３ａとが接合されるようになっている。突起電極２とイ
ンナーリード３ａとのピン数が多い場合には問題はない
のであるが、全ピン数が例えば１０個程度であるなど、
かなり少ない場合には、次のような問題が生じるおそれ
があった。

【００１２】ボンディング装置においては、全ピン数に
応じてボンディング時の押圧荷重を調整できるようにな
っているのが普通である。しかし、その押圧荷重の調整
範囲にも自ずと限度がある。設定可能な最低の押圧荷重
に対して、全ピン数が不足する場合がある。このような
状況でボンディングされると、過大圧力下でのボンディ
ングとなるため、半導体チップ１にダメージを与えるお
それがあった。

【００１３】すなわち、図６の左側半分（Ａ）はピン数
にマッチした通常の条件下で行ったボンディングの場合
の突起電極２とインナーリード３ａとの高さの和がｈ₁
で正常であることを示し、図６の右側半分（Ｂ）は突起
電極２とインナーリード３ａとの高さの和ｈ₂がｈ₁よ
りも小さくなっていることを示しており、これは、ピン
数に対して過大な圧力条件下でボンディングを行った結
果生じたことであり、このような場合には半導体チップ
１に対してダメージを与えていることになる。

【００１４】具体的には、外部電極下地層のクラックや
半導体チップ１上の保護膜のクラックなどを生じる。

【００１５】また、突起電極２とインナーリード３ａと
の高さの和ｈ₂が正規のｈ₁よりも小さくなる結果、製
造の工程間での搬送中や樹脂封止中においてインナーリ
ード３ａのネック部で断線が発生する可能性があり、歩
留まりの低下につながっていた。

【００１６】さらに、図５のようにインナーリード３ａ
が半導体チップ１の対向する２辺のみにしか存在しない
場合とか、あるいは、図７のように４辺に存在していて
も各辺の中央付近の３分の１程度の範囲内に集中偏在し
ている場合とかには、図８に示すように、１チップ内に
おいても、また、ロット内においても、インナーリード
３ａの垂れ量ｈ₃にバラツキが生じやすく、そうなる
と、図９に示すように、封止工程において半導体チップ
１の裏面が封止樹脂９から露出してしまうといった問題
があった。

【００１７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために創案されたものであって、インナーリードおよ
び突起電極（バンプ）のピン数が少ない場合に、従来と
同様のボンディング装置を用いてもインナーリードおよ
び突起電極に過大圧力をかけることがなく、半導体チッ
プに対するダメージが少なく、インナーリードの垂れ量
のバラツキを１チップ内でもロット内でも小さくし、か
つ、封止工程でのチップの露出が生じさせない、生産性
を向上できる半導体装置を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第１の半
導体装置は、半導体チップの突起電極とテープキャリア
上のインナーリードとをボンディングし、アウターリー
ドを突出させる状態で少なくとも半導体チップを封止樹
脂で被覆してある半導体装置であって、前記半導体チッ
プ上にこのチップ内の回路とは電気的接続状態をもたな
いダミー突起電極を形成する一方、前記テープキャリア
上に前記インナーリードとは電気的接続状態をもたない
ダミーインナーリードを前記ダミー突起電極に対応させ
て形成し、このダミー突起電極とダミーインナーリード
とを、通常の突起電極とインナーリードとのボンディン
グと同時にボンディングしてあることを特徴とするもの
である。

【００１９】また、この発明に係る第２の半導体装置
は、上記第１の半導体装置において、通常の突起電極お
よびインナーリードが半導体チップの対向２辺のみに存
在し、残りの対向２辺にダミー突起電極とダミーインナ
ーリードとを配置したものである。

【００２０】また、この発明に係る第３の半導体装置
は、上記第１または第２の半導体装置において、ダミー
突起電極およびダミーインナーリードを半導体チップの
角隅部に配置したものである。

【００２１】さらに、この発明に係る第４の半導体装置
は、上記第３の半導体装置において、ダミー突起電極お
よびダミーインナーリードを半導体チップの角端から１
辺長さの６分の１の長さ範囲に配置したものである。

【００２２】

【作用】第１の半導体装置によれば、ダミー突起電極と
ダミーインナーリードとを付加することにより、全ピン
一括方式の加熱圧着によるボンディングにおける見掛け
上のボンディングピン数を増やすことができる。したが
って、１つのボンディングピン箇所での押圧荷重が減少
し、過大圧力を避けることができる。

【００２３】また、第２の半導体装置によれば、電気的
接合は別として機械的接合という意味でのボンディング
箇所を半導体チップの４辺に配置しているので、ダミー
のものを含めてインナーリードの垂れ量のバラツキを是
正できる。

【００２４】また、第３の半導体装置によれば、通常の
突起電極およびインナーリードが半導体チップの中央付
近に集中偏在していても、角隅部のダミー突起電極およ
びダミーインナーリードによってその偏在状態を解消で
き、上記同様にインナーリードの垂れ量のバラツキを是
正できる。

【００２５】さらに、第４の半導体装置によれば、半導
体チップの角端から１辺長さの６分の１の長さ範囲にダ
ミー突起電極およびダミーインナーリードを配置したの
で、垂れ量のバラツキを少なくするとともに、垂れ量そ
のものを小さくでき、封止樹脂による被覆厚さの均一化
を図れる。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００２７】実施例１．図１は、この発明の実施例１．
に係り、ＴＡＢ方式でインナーリードボンディングされ
た後の半導体装置のリード配置構成を示す平面図であ
る。

【００２８】図において、１は半導体チップ、２は突起
電極（バンプ）、３は配線パターン、３ａはインナーリ
ード、３ｂはアウターリード、３ｃはテストパッド、４
はテープキャリア、４ａはスプロケットホール、５はデ
バイスホール、６はサポートテープ、８はアウターリー
ドホールであり、これらの構成については図５で説明し
た従来例と同様であるので、ここでは符号名称を記載す
るにとどめ、説明を省略する。

【００２９】この実施例において従来例と異なっている
構成は次のとおりである。

【００３０】半導体チップ１の角隅部において、この半
導体チップ１内の回路とは電気的接続状態をもたないダ
ミーの外部電極を形成し、その上にダミー突起電極１０
を形成してある。一方、テープキャリア４上には、イン
ナーリード３ａとは電気的接続状態をもたないダミー配
線パターン１１を形成し、その内端部分をダミー突起電
極１０に対応したダミーインナーリード１１ａとしてあ
る。

【００３１】そして、通常の突起電極２とインナーリー
ド３ａとのボンディングと同時に、ダミー突起電極１０
とダミーインナーリード１１ａとをボンディングしてあ
る。

【００３２】なお、この実施例においては、通常の突起
電極２およびインナーリード３ａは半導体チップ１の対
向２辺のみに存在しており、残りの対向２辺の角隅部に
前記のダミー突起電極１０とダミーインナーリード１１
ａとが、１角隅部当たり２個ずつ配置されている。結
局、半導体チップ１を４辺からインナーリード３ａとダ
ミーインナーリード１１ａとで支持することになる。

【００３３】次に、上記のような半導体装置の製造過程
について説明する。

【００３４】通常のウエハプロセスにおいて、半導体チ
ップ１上の外部電極に突起電極２を形成するとともに、
その外部電極とは電気的接続状態をもたないダミーの外
部電極を形成して、そのダミーの外部電極上にダミー突
起電極１０を突起電極２と同時に形成する。突起電極２
およびダミー突起電極１０が形成された半導体ウエハ
は、個々の半導体チップ１に切断される。

【００３５】一方、テープキャリア４において、その基
材上に接着剤７（図２参照）を介して配線パターン３を
形成すると同時に、ダミー配線パターン１１をも同様に
形成しておく。

【００３６】インナーリードボンディング装置に対し
て、上記の半導体チップ１とテープキャリア４とをセッ
ティングし、各突起電極２で対応するインナーリード３
ａとを位置合わせするとともに、各ダミー突起電極１０
と対応するダミーインナーリード１１ａとを位置合わせ
する。

【００３７】次いで、加熱されたボンディングツールに
よって、突起電極２とインナーリード３ａとを、およ
び、ダミー突起電極１０とダミーインナーリード１１ａ
とを全ピン一括方式で押圧し、加熱圧着によって対応す
るものどうしをボンディングする。突起電極２とインナ
ーリード３ａとの接合は電気的かつ機械的な接合とな
り、ダミー突起電極１０とダミーインナーリード１１ａ
との接合は機械的のみの接合となる。

【００３８】上記の全ピン一括方式でのボンディングに
おいては、通常の突起電極２およびインナーリード３ａ
のピン数は少なく、ボンディング装置において設定可能
な最低の押圧荷重に対して不足するが、ダミー突起電極
１０およびダミーインナーリード１１ａの追加によって
見掛け上の全ピン数を増加しているので、その最低の押
圧荷重に対して適正な数のピン数となる。

【００３９】したがって、半導体チップ１に対して過大
な圧力をかけない状態でボンディングすることができ、
半導体チップ１に与えるダメージを著しく軽減すること
ができる。すなわち、半導体チップ１における外部電極
下地層のクラックや保護膜のクラックを無くすことがで
きる。

【００４０】また、ボンディング後の突起電極２とイン
ナーリード３ａとの高さの和が、図６の左側半分（Ａ）
に示したのと同様に適正なものとなり、突起電極２やイ
ンナーリード３ａの素材自体が潰れ過ぎるといったこと
がなくなり、製造の工程間での搬送中や樹脂封止中にお
いてインナーリード３ａのネック部での断線を無くすこ
とができる。

【００４１】そして、図２に示すように、インナーリー
ド３ａおよびダミーインナーリード１１ａの垂れ量ｈ₄
についてのバラツキが、１チップ内においてもロット内
においても少なくなるとともに、垂れ量ｈ₄自体が小さ
くなる。

【００４２】次いで、ボンディングされた半導体チップ
１を外部から保護するために、図３に示すように、サポ
ートテープ６の一部分を含めて、半導体チップ１をトラ
ンスファモールドなどの封止工程において封止樹脂９に
より被覆固化する。

【００４３】試作によれば、半導体チップ１の表面側に
おける封止樹脂９の厚さｈ₅と、裏面側における封止樹
脂９の厚さｈ₆の差｜ｈ₅−ｈ₆｜が各厚さｈ₅，ｈ₆
の１０％以内に収まることが判った。つまり、表面側と
裏面側の被覆厚さがほぼ均一となる。

【００４４】そして、垂れ量ｈ₄が均一化されているの
で、半導体チップ１は傾きなく、テープキャリア４とほ
ぼ平行な姿勢となり、半導体チップ１の裏面が封止樹脂
９から露出するということもなくなった。

【００４５】封止された半導体チップ１は、テープキャ
リア４上のテストパッド３ｃを用いて電気的なテストが
行われる。テストに合格した半導体チップ１は、そのア
ウターリード３ｂがアウターリードホール８の箇所で切
断されて、独立した半導体装置となる。そして、プリン
ト基板等にそのアウターリード３ｂを介してマウントさ
れる。ダミーインナーリード１１ａは電気的には全く無
関係である。

【００４６】以上の相乗効果により、ヒートサイクル試
験等の信頼性試験を行った結果、従来例に比べて寿命を
約２倍に延長できることが判った。

【００４７】実施例２．図４は、この発明に係る半導体
装置の実施例２．のリード配置を示す平面図である。

【００４８】これは、従来例の図７と同様に、通常の突
起電極２およびインナーリード３ａが半導体チップ１の
４辺に存在するが、各辺の中央付近の３分の１程度の範
囲内に集中偏在している場合の実施例である。

【００４９】この場合、図４に示すとおり、各辺におい
て半導体チップ１の角隅部にダミー突起電極１０を形成
する一方、テープキャリア４において各ダミー突起電極
１０に対応してダミーインナーリード１１ａを形成し、
突起電極２とインナーリード３ａとのボンディングと同
時にダミー突起電極１０とダミーインナーリード１１ａ
とのボンディングを行ったものである。

【００５０】なお、ダミー突起電極１０の位置は、半導
体チップ１の角端から１辺の長さａの６分の１の長さ
（ａ／６）の範囲とするのが好ましい。

【００５１】なお、実施例１．の場合においても、ダミ
ー突起電極１０の位置を角端から６分の１の長さ範囲に
するのが好ましい。

【００５２】

【発明の効果】この発明に係る第１の半導体装置によれ
ば、通常の突起電極とインナーリードとのボンディング
ピン数が設定可能な最低の押圧荷重に対して少ない場合
であっても、ダミー突起電極とダミーインナーリードと
を付加することにより、電気的接合は別として機械的接
合という意味でのボンディングピン数を増やすことがで
き、過大圧力を避けることができるため、半導体チップ
に与えるダメージを大幅に緩和できるとともに、インナ
ーリードの断線の可能性を充分に低減して歩留まりを向
上することができる。

【００５３】それでいて、このダミー突起電極やダミー
インナーリードは半導体チップ内の回路や通常のインナ
ーリードとは電気的接続状態をもっていないので、回路
動作上、何ら支障を与えないですむ。

【００５４】また、第２の半導体装置によれば、上記の
機械的ボンディング箇所を半導体チップの４辺とするた
め、１チップ内においてもロット内においても、ダミー
のものを含めてインナーリードの垂れ量のバラツキを是
正でき、封止樹脂からの半導体チップの露出を確実に防
止することができる。

【００５５】また、第３の半導体装置によれば、通常の
突起電極およびインナーリードが半導体チップの中央付
近に集中偏在しているものであっても、ダミー突起電極
およびダミーインナーリードを半導体チップの角隅部に
配置することで、その偏在状態を解消でき、上記同様に
垂れ量のバラツキを是正して、封止樹脂からの半導体チ
ップの露出を確実に防止することができる。

【００５６】さらに、第４の半導体装置によれば、ダミ
ー突起電極およびダミーインナーリードの配置位置を、
半導体チップの角端から１辺長さの６分の１の長さ範囲
に限定したので、垂れ量そのものを小さくすることがで
き、封止樹脂による被覆厚さを均一化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る実施例１．の半導体装置のリー
ド配置構成を示す平面図である。

【図２】実施例１．においてボンディング後の半導体チ
ップの垂れ量のバラツキが少ないことを示す説明図であ
る。

【図３】実施例１．における封止状態を示す断面図であ
る。

【図４】この発明に係る実施例２．のリード配置構成を
示す平面図である。

【図５】従来例の半導体装置のリード配置構成を示す平
面図である。

【図６】従来例におけるボンディング後の突起電極とイ
ンナーリードとの高さの和の変化を示す説明図である。

【図７】別の従来例の半導体装置のリード配置構成を示
す平面図である。

【図８】従来例においてボンディング後の半導体チップ
の垂れ量のバラツキを示す説明図である。

【図９】従来例において封止状態での欠陥を示す断面図
である。

【符号の説明】

１半導体チップ２突起電極３配線パターン３ａインナーリード３ｂアウターリード４テープキャリア９封止樹脂１０ダミー突起電極１１ダミー配線パターン１１ａダミーインナーリード

【手続補正書】

【提出日】平成３年１１月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】４は複数の半導体チップ１を接続・搭載し
て搬送するためのテープキャリアであって、このテープ
キャリア４は、ポリイミドなどの基材上に配線パターン
を形成したものである。４ａはテープキャリア４を搬送
するために形成されたスプロケットホールである。５は
テープキャリア４を打ち抜くことによって形成され、そ
の内側に半導体チップ１が配置されるデバイスホール、
６はデバイスホール５とアウターリードホール８との間
に存在しテープキャリア４の基材から構成されているサ
ポートテープ、８はデバイスホール５の４辺それぞれの
外側でサポートテープ６を挟んでテープキャリア４の基
材を打ち抜くことによって形成されたアウターリードホ
ールである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】上記の全ピン一括方式でのボンディングに
おいては、通常の突起電極２およびインナーリード３ａ
のピン数は少なく、ボンディング装置において設定可能
な最低の押圧荷重に対して不足するが、ダミー突起電極
１０およびダミーインナーリード１１ａの追加によって
見掛け上の全ピン数を増加しているので、装置の最低押
圧荷重に対して適正な数のピン数となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者立川透伊丹市瑞原４丁目１番地三菱電機株式会社北伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップの突起電極とテープキャリ
ア上のインナーリードとをボンディングし、アウターリ
ードを突出させる状態で少なくとも半導体チップを封止
樹脂で被覆してある半導体装置であって、前記半導体チ
ップ上にこのチップ内の回路とは電気的接続状態をもた
ないダミー突起電極を形成する一方、前記テープキャリ
ア上に前記インナーリードとは電気的接続状態をもたな
いダミーインナーリードを前記ダミー突起電極に対応さ
せて形成し、このダミー突起電極とダミーインナーリー
ドとを、通常の突起電極とインナーリードとのボンディ
ングと同時にボンディングしてあることを特徴とする半
導体装置。
【請求項２】請求項１において、通常の突起電極およ
びインナーリードが半導体チップの対向２辺のみに存在
し、残りの対向２辺にダミー突起電極とダミーインナー
リードとを配置したことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、ダミ
ー突起電極およびダミーインナーリードを半導体チップ
の角隅部に配置したことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】請求項３において、ダミー突起電極およ
びダミーインナーリードを半導体チップの角端から１辺
長さの６分の１の長さ範囲に配置したことを特徴とする
半導体装置。