JPH05251502A - フィルムキャリア半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フィルムキャリア半導体装置での多数リード化
にあたって、半導体チップの電極パッドピッチが縮小さ
れることからリード幅・厚が減少し、実装上の取り扱い
が困難となること及びパッケージサイズの増大による反
りが増加すること等を解決する。 【構成】樹脂枠１７ｂで保持固定された外部導出用リー
ド１３ｂの樹脂枠内に突出した外部導出用リードに半導
体チップがボンディング・樹脂封止されたフィルムキャ
リア半導体装置のリード４ｂをボンディングし構成され
る。 【効果】従来の薄型・軽量の利点をほぼ維持しながら、
リード強度のある反りの少ないフィルムキャリア半導体
装置を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフィルムキャリア半導体
装置に関し、特に多数リード化に対応したフィルムキャ
リア半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフィルムキャリア方式による半導
体装置は、図８及び図９に示す如く、搬送及び位置決め
用のスプロケットホール１ａと、半導体チップ２ａが入
る半導体チップ用孔であるデバイスホール３ａを有する
ポリイミド等の絶縁フィルム上に銅等の金属箔を接着
し、フォトレジスト法等により金属箔を選択的にエッチ
ングして所望の形状のリード４ａと電気選別のためのパ
ッド５ａ等とを形成し、Ａｕ，Ｓｎ又は半田等のメッキ
を施したフィルムキャリアテープ６ａと、あらかじめ電
極端子上に金属突起物であるバンプ７ａを設けた半導体
チップ２ａとを準備し、次にフィルムキャリアテープの
リード４ａと半導体チップのバンプ７ａとを熱圧着法ま
たは共晶法等によりインナーリードボンディング（以下
ＩＬＢ）し、フィルムキャリアテープの状態で電気選別
用パッド５ａ上に接触子を接触させて電気選別やバイア
ス試験を実施することにより完成する。ここで、リード
４ａの変形防止用として絶縁フィルムの枠であるサスペ
ンダー８ａをあらかじめフィルムキャリアテープに設け
ることや信頼性向上及び機械的保護のため図１０に示す
ように樹脂９ａをポッティングして樹脂封止を行なうこ
とが多い。

【０００３】上記のようなフィルムキャリア半導体装置
を実装する場合は、リード４ａを所望の長さに切断し、
ついで図１１に示すように、例えばプリント基板上１１
ａに接着剤１０ａにより半導体チップ２ａを固着後、リ
ード４ａをプリント基板上のボンディングパッド１２ａ
にアウターリードボンディング（以下ＯＬＢ）して実施
することができる。

【０００４】これらのフィルムキャリア半導体装置は、
ボンディングがリード数と無関係に一度で可能であるた
めスピードが速いこと、フィルムキャリアテープを使用
するため作業の自動化が容易である等の利点を有してい
る。

【０００５】上述したフィルムキャリア半導体装置に対
して、最も一般的に使用されているのが図１２に示すよ
うな樹脂封止型半導体装置がある。樹脂封止型半導体装
置は、Ｆｅ−Ｎｉ合金である４２合金やＣｕ合金等から
なる金属箔をフォトレジスト法等による選択的エッチン
グ法やパンチングによるプレス法等により搬送及び位置
決め用の孔である位置決め孔、外部導出用リード１３
ａ、半導体チップ搭載部１４ａ等を形成した短冊状のリ
ードフレームを準備し、半導体チップ搭載部１４ａに半
導体チップ２ａをＡｇペースト１５ａ等の接着剤で固着
し、半導体チップ表面に設けられた電極パッドと外部導
出用リード１３ａとをＡｕ等のワイヤー１６ａで接続
後、樹脂９ａ′でトランスファーモールド法等により樹
脂封止する。次に外部導出用リードに半田等のメッキを
施し、さらに外部導出用リードを所望の形状に切断、成
形すると共にリードフレームから分離し、電気選別やバ
イアス試験を実施して完成する。このような樹脂封止型
半導体装置は多量に生産され、安価に製造できるという
利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフィル
ムキャリア半導体装置において、最近の半導体チップの
機能向上に伴う多数リード化により種々の問題が生じて
いる。即ち、多数リード化に伴ない半導体チップ上の電
極パッドピッチが縮小化されるが、例えば電極パッドピ
ッチが７０μｍ以下となった場合、一般的に３５μｍ厚
のリードであったものを２５μｍ又は１８μｍ厚にリー
ド厚を薄くする必要がある。これは、エッチングでリー
ドを形成するためには、一般的にリード厚の２倍のピッ
チが必要であるためであり、このように、リード厚が薄
くなるとリード変形が生じ易く、特にＯＬＢにおいて取
り扱いが困難であるという問題点があった。これを解決
するため、ハーフエッチングの手法を応用して、ＩＬＢ
部のリード厚を薄く、ＯＬＢ部のリード厚を厚く形成し
たフィルムキャリアテープが提案されているが、製造工
程が複雑で価格上昇を招く上、特にリード厚の変わる部
分のリード形成が実際上困難であるという問題点があっ
た。

【０００７】また、多数リード化に伴い、フィルムキャ
リア半導体装置のパッケージサイズが大きくなっている
が、多数リードに対応した数の電気選別用パッドをフィ
ルムキャリアテープ上に形成する必要もあり、フィルム
キャリアテープ自体のサイズを大きくする必要が生じ
る。一般にフィルムキャリアテープは３５ｍｍ，４８ｍ
ｍ，７０ｍｍ幅が標準サイズとして広く使用されている
ため、３５ｍｍ幅に形成できない場合は４８ｍｍ幅を使
用するが、長手方向の半導体チップ一個分のフィルムキ
ャリアテープ長さの増大も加わってサイズの増大は一気
に約３倍になり、これにほぼ比例して価格も上昇するこ
とになる。例えば、図８のサスペンダー８ａの外側をフ
ィルムキャリア半導体装置のパッケージサイズとした場
合、パッケージサイズが約１８〜２０ｍｍ角程度迄は３
５ｍｍ幅のフィルムキャリアテープで形成可能である
が、約２４ｍｍ角程度以上は４８ｍｍ幅や７０ｍｍ幅の
フィルムキャリアテープを使用することになり、価格が
急に上昇するという問題点があった。

【０００８】さらに、フィルムキャリアテープは、一般
に１２５μｍ厚程度のポリイミド等からなる絶縁フィル
ム上に３５μｍ厚程度のＣｕ等からなるリードを形成し
た構造となっているため極めて強度が弱く、特にフィル
ムキャリアテープの反りは避けられないという問題点が
あった。これらの反りは多数リード化に伴うパッケージ
サイズの増大にほぼ比例して大きくなり、特にＯＬＢに
おけるリードの高さ方向のバラツキを生じるという問題
点があった。

【０００９】また、一般にフィルムキャリア半導体装置
のリードのメッキはＡｕ，Ｓｎ又は半田等が施され、半
導体チップのバンプはＡｕや半田等で形成される。さら
にプリント基板へのＯＬＢは半田を介して実施すること
が一般的である。しかしながら、リードメッキがＡｕの
場合、バンプがＡｕであれば熱圧着法で信頼性の高いボ
ンディングを得ることができるが、一般にＡｕと半田の
接続は、接続界面において、Ａｕ，Ｓｎ等の拡散により
金属間化合物が生成し、接続強度が著しく減少するとい
う問題があり、半田バンプとのボンディングや半田を介
したＯＬＢは適当では無い。リードメッキがＳｕや半田
の場合、ＩＬＢにおいて加熱溶融したＡｕ−Ｓｎや半田
が接合部近傍に集中し、半導体ペレット縁とショートす
るという問題がある上、Ｓｎメッキはホイスカーの問題
もあった。従って、ＩＬＢについてはＡｕメッキが最適
であり、ＯＬＢについては半田メッキが最適であり、こ
れを実現するために、フィルムキャリアテープのＩＬＢ
部のリードをＡｕメッキし、ＯＬＢ部のリードを半田メ
ッキする部分異種メッキテープが実用化されている。し
かし、このような部分異種メッキはフォトレジスト法に
より繰り返しマスキングによる選択メッキによって実施
されるが、マスキングの際にリード変形が生じ易いとい
う問題があった。特に多数リード化に伴うリード幅の縮
小化やリード厚さの薄化ハマスキングによる選択メッキ
が極めて困難であるという問題があった。

【００１０】一方、最も一般的に使用されている樹脂封
止型半導体装置については、フィルムキャリア半導体装
置と比較して、リードフレームをプレス法により製造す
るため、エッチングで製造するフィルムキャリアテープ
より安価に製造できること、樹脂により強固に外部導出
用リードが保持されているため反りが極めて少ないこ
と、半導体チップと外部導出用リードとの接続をワイヤ
ーを介して行なうため、外部導出用リードの配列ピッチ
は半導体チップの電極ピッチよりも広くとれ、その結果
外部導出用リードの厚さは、０．１５ｍｍ程度とフィル
ムキャリアテープのリード暑の数傍の厚さを有し、十分
な強度を有していること等の利点を有しているが、多数
リード化に伴い幾つかの問題が生じてきている。

【００１１】即ち、多数リード化に伴い外部導出用リー
ドの配列ピッチが縮小化され、ワイヤー長に制限がある
こともあって、従来プレス法で安定して製造できる配列
ピッチの限界を越え、エッチング法を採用することにな
り、価格上昇を招くという問題があった。また、外部導
出用リードの配列ピッチの縮小は、フィルムキャリアテ
ープの場合と同様にエッチング限界からリード厚を薄く
する必要性を生じさせ、０．１０〜０．１２５ｍｍ厚等
のリード厚となり、従来のようなリード強度が得られな
くなるという問題があった。

【００１２】さらに、多数リード化に伴いパッケージサ
イズが大型化するが、重量が無視できない程重くなり、
例えば３００ｐｉｎ程度の場合フィルムキャリア半導体
装置の１０〜２０倍以上になるという問題があった。ま
た、パーケージサイズの大型化はパッケージ厚の薄型化
も困難としている。即ち、大型化したパッケージを従来
と同様に１〜２ｍｍ厚程度の薄型化を行なうと樹脂クラ
ックを生じ、３〜４ｍｍ厚程度以上の厚みが必要とされ
るという問題があり、また、このことは重量を増加させ
る要因ともなっていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のフィルムキャリ
ア半導体装置は、テバイスホールを有する絶縁フィルム
上に一方端をデバイスホール内に突出させたリードが形
成され、前記リードの一方端と半導体チップのバンプと
がボンディングされ、前記半導体チップが樹脂封止され
てなるフィルムキャリア半導体装置において、厚さが前
記フィルムキャリア半導体装置よりも厚つ、かつほぼ中
央部が樹脂枠によって保持固定された外部導出用リード
の、補強枠内部に突出した外部導出用リードと前記フィ
ルムキャリア半導体装置の半導体チッブとボンディング
されたリードの他方端とがボンディングされた構造を有
している。

【００１４】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例のフィルムキャリア半導体
装置の平面図であり、図２は第１図Ａ−Ａ′断面図であ
る。１６ｂはフィルムキャリア半導体装置であり、半導
体チップ２ｂはフィルムキャリアテープのリード４ｂの
一方端とＩＬＢされ、樹脂９ｂによって樹脂封止されて
いると共にリード４ｂは切断され、フィルムキャリアテ
ープから分離されていると共に、リードフレームの外部
導出用リード１３ｂにＯＬＢされている。外部導出用リ
ード１３ｂは樹脂枠１７ｂで保持固定され、一方を樹脂
枠１７ｂの内部に突出させてフィルムキャリア半導体装
置１６ｂとＯＬＢし、他方を樹脂枠１７ｂの外側に突出
させ、必要に応じてリード成形が行なわれている。

【００１５】このようなフィルムキャリア半導体装置の
製造方法を以下に図面を参照して説明する。まず、従来
と同様に、図３に示すように、スプロケットホール１
ｂ、デバイスホール３ｂ、サスペンダー８ｂ及びＯＬＢ
用ホール１８ｂを有するポリイミド等からなる絶縁フィ
ルム上にＡｕ，Ｓｎ又は半田等のメッキを施した所望の
形状のリード４ｂを形成したフィルムキャリアテープ６
ｂを準備し、あらかじめ電極パッド上にバンプ７ｂを形
成した半導体チップ２ｂのバンプとフィルムキャリアテ
ープのデバイスホール内に突出させたリード４ｂとをＩ
ＬＢする。次に図４に示す如く、樹脂９ｂによって樹脂
封止を行なう。ここで、フィルムキャリアテープ６ｂに
は、従来の図８に示したフィルムキャリアテープ６ａに
形成された電気選別用パッド５ａを形成していない。こ
れによって、フィルムキャリアテープの限られたエリア
により大きなパッケージサイズのフィルムキャリア半導
体装置を形成することができる。例えば、３５ｍｍ幅の
フィルムキャリアテープの場合、約１８〜２０ｍｍ角程
度が限界であったが、約２４〜２６ｍｍ角程度までバッ
ケージサイズを大きくすることができ、４８ｍｍ幅や７
０ｍｍ幅に変更することによって生じる価格上昇を防止
する適用パッケージサイズを拡大することができる。な
お、電気選別用パッドが形成できるパッケージサイズで
あれば、特に形成することに関して制約するものではな
い。

【００１６】次に、図５に示すような、搬送や位置決め
用に使用する位置決め孔１９ｂ、外部導出用リード１３
ｂ及び樹脂ダムとなる第１のタイバー２０ｂを第２のタ
イバー２１ｂを形成し、所望のメッキを施したリードフ
レーム２２ｂを準備する。リードフレーム２２ｂは、従
来の樹脂封止型半導体装置のリードフメームと同様に金
属箔をエッチング法や金型のパンチングによるプレス法
で容易に形成することができる。

【００１７】次に、樹脂封止型半導体装置と同様に、図
５一点鎖線で示した範囲にトランスファーモールド方に
より樹脂封止を行ない、図１に示す樹脂枠１７ｂを形成
する。

【００１８】ついで、パンチング法により、リードフレ
ーム２２ｂの外部導出用リード１３ｂ間にある第１のタ
イバー２０ｂと第２のダイバー２１ｂ及び樹脂枠からは
み出し第１と第２のタイバーによって止められた樹脂バ
リを切断除去する。

【００１９】さらに、前記樹脂封止が完了したフィルム
キャリア半導体装置を、ＯＬＢ用ホーム１８ｂ内のリー
ド４ｂを所望の長さに切断すると共にサスペンダー８ｂ
を支えている支持部２３ｂ切断してフィルムキャリアテ
ープから分離し、前記樹脂枠を形成したリードフレーム
２２ｂの樹脂枠内部に突出した外部導出用リードを１３
ｂにＯＬＢを行なう。その後、樹脂枠外部に突出した外
部導出用リードを所望の形状に切断と成形を行ない、外
部導出用リード１３ｂに接触子を接触させてさせて電気
選別やバイアス試験を実施して図１に示す本実施例のフ
ィルムキャリア半導体装置が完成する。

【００２０】なお、本実施例のフィルムキャリア半導体
装置の製造方法において、フィルムキャリア半導体装置
をＯＬＢする工程，半導体チップに樹脂封止する工程等
は電気選別を実施する工程以前であれば工程順に制約は
無い。

【００２１】このような構造のフィルムキャリア半導体
装置は、以下の利点を有する。

【００２２】（１）プリント基板に実装する外部導出用
リードが、半導体チップにボンディングされるフィルム
キャリア半導体装置のリードとは別に形成され、かつ実
装外部導出用リードのピッチは半導体チップの電極パッ
ドピッチと比べ十分大きいため、外部導出用リードのリ
ード厚を厚くすることができ、実装の際リード変形が生
じにくい十分な強度を持たせることができる。

【００２３】（２）フィルムキャリアテープに電気選別
用パッドを形成する必要か無いため、一定幅内のフィル
ムキャリアテープに適用できるパッケージサイズが拡大
され、価格上昇を防止する。

【００２４】（３）外部導出用リードは樹脂枠で保持固
定されているので、従来のフィルムキャリア半導体装置
では避けられなかった反りをほとんど無くすことができ
る。

【００２５】（４）外部導出用リードを形成したリード
フレームは、リード厚が厚く十分な強度を持っているた
め、樹脂枠の内部に突出した部分と外部に突出した部分
の外部導出用リードのメッキを行なった種類の金属で行
なう部分異種メッキを容易に実施できる上、フォトレジ
ストによるマスキングより安価な機械的なメカマスキン
グ法によって実施できる。

【００２６】（５）リードフレームの外部導出用リード
の配列ピッチは、多数リード化によって半導体チップの
電極パッドピッチが縮小化された場合においても、フィ
ルムキャリア半導体装置を介して接続するため十分な配
列ピッチをとるこたができ、安価なプレス法を採用して
リードフレームを製造することができる。

【００２７】（６）パッケージが中空状態であるため、
従来の樹脂封止型半導体装置の比べ大幅な薄型化と軽量
化を図ることができる。例えば、厚さは１〜２ｍｍ以下
が可能であり、重量についても従来のフィルムキャリア
半導体装置の２〜４倍程度におさえることが可能であ
る。

【００２８】以上説明したように、本発明は従来のフィ
ルムキャリア半導体装置と樹脂封止型半導体装置におけ
る多数リード化に伴う種々の問題点を解決し、かつ両者
の利点を生かしたフィルムキャリア半導体装置を提供す
ることができる。

【００２９】図６は、本発明の第２の実施例を示す断面
図である。実施例１と同様にフィルムキャリア半導体装
置１６ｂが樹脂枠１７ｂ′内部の外部導出用リード１３
ｂにＯＬＢされている。樹脂枠１７ｂ′は、実施例１と
異なり、ガラスエポキシやポリイミドからなる樹脂枠を
外部導出用リードに接着して形成されている。このと
き、樹脂枠の反りを防止し、強度を保つため０．３〜
０．５ｍｍ厚以上にする。この厚みは、巻き取り等の都
合上従来のフィルムキャリアテープでは実現できないも
のである。また、外部導出用リードの両面に樹脂枠１７
ｂ′を形成しても良い。このようなフィルムキャリア半
導体装置の製造方法は、プレス法等で打抜き製造された
樹脂枠１７ｂ′を形成しても良い。このようなフィルム
キャリア半導体装置の製造方法は、プレス法等で打抜き
製造された樹脂枠１７ｂ′を接着剤を介してリードフレ
ームの外部導出用リード上に接着して樹脂枠を形成すれ
ば、実施例１と同様の方法で製造することができる。こ
の場合、実施例１と異なり、図５における第１と第２の
タイバー２０ｂと２１ｂを設ける必要が無く、それに伴
い、タイバーと樹脂バリの切断、除去の工程を省略する
ことができる。実施例２の場合は、樹脂枠を形成する金
型を準備すれば良く、実施例１の場合における高価なト
ランスファーモールド用金型やタイバー切断金型が不要
であるという効果を有し、また、樹脂枠をカッター等の
切断法で製造することも可能であるため、短期間に多種
類のパッケージを製造できるという効果を有する。従っ
て、比較的小量多品種の本願構造を有するフィルムキャ
リア半導体装置の製造に適しているという効果がある。
尚、樹脂枠内に突出している外部導出用リードにボンデ
ィングするため、基板の硬さや耐熱性は、ボンディング
性にほとんど影響しない。

【００３０】図７は本発明の第３の実施例を示す断面図
である。実施例１のフィルムキャリア半導体装置の樹脂
枠１７ｂ上に接着剤を介してキャップ２４ｂを設けたも
のであり、キャップ２４ｂはガラスエポキシ等の樹脂基
板でも金属板でも使用可能である。また、樹脂枠の両面
に形成しても良い。さらに実施例２のフィルムキャリア
半導体装置にも同様に適用することも可能であり、この
場合は樹脂枠１７ｂ′にキャップを接着した後に樹脂枠
をリードフレームに接着する方法や凹部を有するキャッ
プをリードフレームに接着する方法を採用することがで
きる。

【００３１】実施例３の場合は、捺印エリアを広くとる
ことができる利点を有する他、フィルムキャリア半導体
装置を実装する場合等において真空吸着法等で取り扱う
際に吸着エリアを広くとることができること、比較的強
度の弱い樹脂枠内部を保護することができる効果を有し
ている。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、樹脂枠に
より保持固定された外部導出用リードにフィルムキャリ
ア半導体装置をＯＬＢした構造としたので、プリント基
板に実装する外部導出用リードの強度を維持し、反りを
おさえたフィルムキャリア半導体装置を、従来の軽量，
薄型という利点をほぼ維持した状態で安価ゐ製造できる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ′断面図。

【図３】製造工程を説明する図。

【図４】製造工程を説明する図。

【図５】製造工程を説明する図。

【図６】本発明の実施例２を示す断面図。

【図７】実施例３の断面図。

【図８】従来のフィルムキャリア半導体装置を平面図。

【図９】従来のフィルムキャリア半導体装置の平面図。

【図１０】従来例の断面図。

【図１１】従来例の断面図。

【図１２】従来の樹脂封止型半導体装置を説明する図。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ 半導体チップ ４ａ，４ｂ リード ６ａ フィルムキャリアテープ ８ａ，８ｂ サスペンダー ９ａ，９ａ′，９ｂ 樹脂 １３ａ，１３ｂ 外部導出用リード １７ｂ 樹脂枠 ２０ｂ 第１のタイバー ２１ｂ 第２のタイバー ２２ｂ リードフレーム ２４ｂ キャップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子用孔を有する絶縁フィルム上
   に一方端を半導体チップ用孔内に突出させたリードが形
   成され、前記リードの一方端と半導体チップの電極パッ
   ド上に形成された金属突起物とがボンディングされ、前
   記半導体チップが樹脂封止されてなるフィルムキャリア
   半導体装置において、厚さが前記フィルムキャリア半導
   体装置よりも厚く、かつほぼ中央部が補強枠によって保
   持固定された外部導出用リードの補強枠内部に突出した
   外部導出用リードと前記フィルムキャリア半導体装置の
   半導体チップとボンディングされリードの他方端とがボ
   ンディングされた構造を有することを特徴とするフィル
   ムキャリア半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のフィルムキャリア半導体
   装置において、補強枠がトランスファモールド法により
   成形された樹脂からなるフィルムキャリア半導体装置
   ３。
3. 【請求項３】 請求項１記載のフィルムキャリア半導体
   装置において、補強枠が、ガラスエポキシ等の樹脂基板
   からなるフィルムキャリア半導体装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のフィルムキャリア半導体
   装置において、樹脂基板または金属板のキャップを補強
   枠の少なくとも一方の面に設けたフィルムキャリア半導
   体装置。