JPH05291477A - 複合リードフレーム - Google Patents

複合リードフレーム

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JPH05291477A
JPH05291477A JP9260592A JP9260592A JPH05291477A JP H05291477 A JPH05291477 A JP H05291477A JP 9260592 A JP9260592 A JP 9260592A JP 9260592 A JP9260592 A JP 9260592A JP H05291477 A JPH05291477 A JP H05291477A
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Tomio Iizuka
塚 富 雄 飯
Kenji Yamaguchi
口 健 司 山
Masaharu Takagi
城 正 治 高
Mamoru Onda
田 護 御
Hiroki Tanaka
中 浩 樹 田
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Hitachi Cable Ltd
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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】インナリードの微細配線化を図るとともに高速
伝送および高周波信号の伝送特性を向上した400ピン
以上の多ピン多層の複合リードフレームを提供する。 【構成】接地層7と、その上に接着される絶縁層5bを
介してエッチングまたは蒸着により形成される信号層6
と、その上に接着される絶縁層5aを介して電源層8と
アウタリード2とが一体に形成された金属フレーム1と
を備え、前記信号層6と前記金属フレーム1のアウタリ
ード2の信号用リード先端2aとが接合により電気的に
接続され、前記接地層7と前記金属フレーム1のアウタ
リード2の接地用リード2cとが接続され、前記接地層
7上の半導体素子12の各電極と前記接地層7、信号層
6および電源層8とがボンディングワイヤ14で接続さ
れることを特徴とする複合リードフレーム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止型半導体装置
用の複合リードフレームに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置用のリードフレーム
は、半導体パッケージを小型化するため、平板状金属製
の1層のリードフレームから構成されている。このよう
な1層のリードフレームは、形状が簡単であり、例えば
LSIの200ピンクラスまでのものには非常に有効な
方法である。
【0003】近年、半導体素子(LSI)の集積度の向
上により、400ピンクラスのリードフレームで、しか
も小型化と高速伝送の要求がある。前記1層のリードフ
レームは、形状は簡単であるが、リードフレームおよび
半導体素子(LSI)の電源ならびに接地用の端子と信
号用の端子とが同一平面上に互いに近接して配置されて
いるため、高速伝送を行うのに高い周波数の信号を伝送
する場合に相互の端子間で電磁的な干渉(クロストー
ク)が発生するという欠点があった。また、誘導電流を
適当に除去できる接地層等もなく、静電容量が大きくな
るため、これも伝送特性低下の原因となっている。
【0004】この欠点を解消するため、近年では、例え
ばリードフレームに絶縁層を介し接地板および電源供給
板をサンドイッチ状に設けて、半導体素子(LSI)の
電源ならびに接地用の端子を接地板および電源供給板に
それぞれボンディング接続した多層(2層配線)構造の
複合リードフレームも発表されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】600ピンクラスの超
多ピンの多層リードフレームでは、多ピン化によるパッ
ケージサイズの増大はリードフレームの配線長さの増大
を伴い、リードフレーム内の配線のインダクタンス
(L)、容量(C)、抵抗(R)が増大し、信号伝送の
遅れ、ノイズの誘発の源となる。
【0006】さらに、高速伝送を行うのに、半導体素子
(LSI)の高集積化は同時切り換え本数の増大とな
り、同時切り換えノイズの増大となる。その上、高い周
波数の信号を伝送する場合、インダクタンス(L)、容
量(C)、抵抗(R)の影響が増大する。従って、多層
リードフレーム内の電気配線にも特別の工夫が必要とな
る。最も重要な配慮すべき点は、CMOSでは、スイッ
チングの度にゲート容量に充放電され、立上り立ちさが
りの早い電流が流れる。600ピンクラスの同時切り換
え時の立上り立ちさがり電流の集合する電源およびグラ
ンドのインダクタンス(L)による電圧の揺らぎが問題
となる。この揺らぎが静止回路の誤動作の原因となる。
【0007】本発明は、前記問題点を解消し、インナリ
ードの微細配線化を図るとともに高速伝送および高周波
信号の伝送特性を向上した400ピン以上の多ピン多層
の複合リードフレームを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、接地層と、その上に接着される絶縁
層を介してエッチングまたは蒸着により形成される信号
層と、その上に接着される絶縁層を介して電源層とアウ
タリードとが一体に形成された金属フレームとを備え、
前記信号層と前記金属フレームのアウタリードの信号用
リード先端とが接合により電気的に接続され、前記接地
層と前記金属フレームのアウタリードの接地用リードと
が接続され、前記接地層上の半導体素子の各電極と前記
接地層、信号層および電源層とがボンディングワイヤで
接続されることを特徴とする複合リードフレームが提供
される。
【0009】ここで、前記電源層の内側と前記アウタリ
ードと接続するために露出している信号層後端と接地
層、信号層の先端および接地層のデバイスホール部分に
AuまたはAgめっきを施すのが好ましい。
【0010】以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0011】まず、電源、信号および接地層の3層配置
構造について説明する。高速で集積度が高いCMOS半
導体素子(LSI)を例にとると、本発明の3層配線の
複合リードフレームの構造は、図1および2のようにな
り、全面板状の導体からなる接地層7の中央に半導体素
子(LSI)12が位置し、この接地層7と、ポリイミ
ドの絶縁層5bを介し中間層として設けられる微細配線
の信号層6と、さらにその上にポリイミドの絶縁層5a
を介し設けられる金属フレーム1の中心に開口を有する
板状の導体からなる電源層8をそれぞれ半導体素子12
にボンディングワイヤ14で接続したものである。
【0012】ここで、CMOSでは、スイッチングのた
びにゲート容量に充放電され立上り、立ちさがりの早い
電流が流れる。600ピンクラスの同時切り換え時の立
上り、立ちさがり電流の集合する電源および接地層のイ
ンダクタンス(L)による電圧の揺らぎが問題となる。
この揺らぎが静止回路の誤動作の原因となる。
【0013】ところで、本発明の電源、信号および接地
各導体層の配置構造では、スイッチングのたびにゲート
容量に充放電され、立上り時に電源層に早い電流が流れ
るようにし、立ちさがり時に接地層に早い電流が流れる
ようにし、電源および接地のインダクタンス(L)によ
る電圧の揺らぎを相殺した構造となっている。
【0014】つぎに、中心に開口を有する板状の電源層
とアウタリードとを一体に形成した金属フレームのアウ
タリードと、絶縁層より前記信号層および接地層が短冊
状に露出している部分にて電気的に接続する理由につい
て説明する。
【0015】本発明の複合リードフレームは、図1およ
び2に示すように、接地層7と、その上に接着される絶
縁層5bと、その絶縁層上に形成される信号層6と、そ
の信号層上に接着される絶縁層5aおよび中心に開口を
有する板状の電源層8とアウタリード2とを一体に形成
した金属フレーム1とを有し、前記信号層6の後端6b
(絶縁層5aより短冊状に露出している信号層6部分)
と前記アウタリード2の信号用リード2bの先端2aが
接合により電気的に接続され、前記接地層7(絶縁層5
bより短冊状に露出している接地層7部分)が前記アウ
タリード2の接地用リード2cと接続され、接地層7上
の半導体素子(LSI)12の各電極と前記接地層7、
信号層6および電源層8とがボンディングワイヤ14で
接続されている。
【0016】これらを模式的に平面図で示すと図3のよ
うになる。即ち、各層間に絶縁層(ポリイミド)5a,
5bを有しているのは、前記接続部のインダクタンス
(L)を減少させ、線間および対地等の容量(C)を減
少させ、しかもアウタリード2の短絡を抑制するためで
ある。
【0017】つぎに、強固なリードフレームがアウタリ
ード部で接続している理由について説明する。本発明で
は、図3に示すように、電源層8とアウタリード2が一
体となって強固なリードフレーム1を構成している。こ
れは、例えばTABフィルムキャリアのアウタリード部
の実装時の変形、あるいは強度不足による信頼性の低下
等の欠点を解消するためのものである。
【0018】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。
【0019】(実施例1)まず、厚さ0.07mmのF
e−42%Ni合金を用いて図1および2に示すよう
な、タイバレスの外枠3およびアウタリード2が一体と
なった中心に開口を有する板状の電源層8を備えた金属
フレーム1を作製した。ここで、アウタリード2の先端
2aにおけるピッチは、0.14mmとした。さらに、
この強固なリードフレーム1の板状の電源層8と一体に
なっていないアウタリード2の先端2aの裏面に純Sn
めっきを厚さ7.0μm施した。
【0020】つぎに、厚さ0.02mmのCu箔にポリ
イミド絶縁層(5b)を厚さ0.05mmにキャスティ
ングし、これに厚さ0.02mmのポリイミド系接着剤
を塗布したものを用意し、さらに外枠3のアウタリード
2のうちの接地用リード2cが接合されるように絶縁層
5bより全面板状の接地層7が短冊状に露出する部分お
よびデバイスホール部分13を金型で打ち抜きした。
【0021】つぎに、厚さ0.10mmのFe−42%
Ni合金の全面板状の接地層7を前記Cu箔/ポリイミ
ド絶縁層/ポリイミド系接着剤の塗布面にロールラミネ
ータで温度150℃で貼り合せた。その後、Cu箔表面
をホトレジスト、パターンニングおよびエッチングによ
り微細配線の信号層6を形成した。ここで、微細配線の
信号層6のインナリードピッチは0.01mmとした。
【0022】つぎに、前記電源層8が一体となった金属
フレーム1のアウタリード2と電気的に接続するために
露出している信号層6の後端6bと、接地層7、微細配
線の信号層6の先端6a(インナリード)と、接地層7
のデバイスホール部分13の表面に厚さ0.5μmのN
iめっきの後に厚さ0.5μmのAuめっきを行った。
【0023】さらに、前記板状の電源層8を備えた金属
フレーム1の中心開口の近傍のワイヤボンディング領域
に厚さ0.5μmのNiめっき後、厚さ0.5μmのA
uめっきを部分めっきした板状の電源層8領域を、厚さ
0.10mmのポリイミド系接着剤フィルム(絶縁層5
a)を介して、前記微細配線の信号層6の後端6aの上
にこのリードフレーム1のアウタリード先端2aを前記
3層配線基板4(FPC)の各層のアウタリード部に位
置合せ後、真空プレスにより温度150℃で貼り合せす
る。
【0024】つぎに、この板状の電源層8を備えたリー
ドフレーム1のアウタリード先端2aを前記3層配線基
板4の各層のアウタリード部に再度位置合せ後、ギャン
グボンディング装置で、加熱圧着した。なお、符号15
は、Au/Sn接合層である。
【0025】一方、一辺が11.5mm角の600ピン
用CMOS半導体12を接着等により搭載し、この半導
体素子12の信号端子を信号層の先端6a(インナリー
ド)に直径25μmのAu製のボンディングワイヤ14
でボンディングし、同じく半導体素子12の電源供給用
端子と3層配線基盤4の板状の電源層8の先端とを同様
にボンディングし、また同じく半導体素子12の接地用
端子と3層配線基盤4の全面板状の接地層7にボンディ
ングしたのち、樹脂封止し、600ピンのQFPタイプ
の半導体装置を作製した。
【0026】比較のため、従来の2層配線(信号層、電
源層並びに接地層)の600ピン多層フレームを本実施
例1と同様に作製した。すなわち、板状の電源層のない
構造で、この場合接地層が電源層を兼ねたものとなって
いる。
【0027】これらの半導体装置について、ワイヤ長さ
と配線リード長さを含め計算したそれぞれのインダクタ
ンスの値と、I/O(入出力)、80本の切り換え時の
ノイズ量測定結果を表1に示す。
【0028】即ち、半導体チップのI/Oを同時に切り
換えた時に電源(Vdd)に発生する同時切換えノイズ
量(Vn)は、電源線は自己インダクタンス(Ls)を
持つため、式(1)で示される。 Vn=Ls(di/dt)……(1) Ls:電源線の自己インダクタンス i:電源線に流れた電流(ΣΔi) Δi:出力回路当たりの流入電流 t:信号切換時間 なお、電源線のインダクタンス(Ls)は、式(2)で
示される。
【0029】
【数1】 但し、μr:比透磁率(=1) εr:比誘電率 Co:光速(3×108 m/s) Zo:配線路の特性インピーダンス H:絶縁層の厚さ W:配線の幅 T:配線の厚さ
【0030】
【0031】この表からわかるように、本発明例による
3層配線複合リードフレームを用いた半導体装置のノイ
ズ量およびインダクタンスは、従来の2層配線複合リー
ドフレームを用いた半導体装置と比べ、格段に低減され
ている。
【0032】本実施例では、デバイスホール部分13
は、絶縁層であるポリイミド層のない場合を示したが、
デバイスホール部分13の裏側および近傍に絶縁層であ
るポリイミド層があっても構わない。
【0033】また、本実施例では、電源層および接地層
の材質をFe−42%Ni合金としたが、CuおよびC
u合金も適用することができる。
【0034】また、本実施例では、リードフレーム材質
をFe−42%Ni合金としたが、CuおよびCu合金
も適用することができる。
【0035】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので下記効果を奏する。 (1)本発明の複合リードフレームは、半導体装置のノ
イズ量およびインダクタンスを従来の2層配線複合リー
ドフレームを用いた半導体装置と比べ格段に低減でき
る。 (2)本発明の複合リードフレームの構造により、60
0ピンクラスの高周波信号の高速伝送を行う場合、同時
切り換え時の立上り立ちさがり電流の集合する電源およ
び接地層のインダクタンス(L)による電圧の揺らぎを
低減でき、静止回路の誤動作を防止できる。 (3)また、アウタリードと3層配線のFPCの接続に
おいては、層間に絶縁層(ポリイミド層)を介している
ため、接続部のインダクタンス(L)を減少させしかも
線間および対地等の容量(C)を減少でき、高周波信号
の高速伝送特性が大幅に向上できる。 (4)本発明のアウタリードと3層配線のFPCの接続
構造によれば、アウタリードの短絡を抑制できるため信
頼性を大幅に向上できる。 (5)本発明では、強固なアウタリードの一部は電源層
と一体となっており、しかも他のアウタリード部も確実
にAu/Sn接合されているため、アウタリード部の実
装時の変形または強度不足による信頼性の低下を解消で
きる。 (6)本発明の複合リードフレームは、FPCの作製
後、電源層と一体となったアウタリードを貼り合せ後の
電源層と一体となっていないアウタリード部をギャング
ボンディングにより接合して作製できるので、狭ピッチ
の接合に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の3層配線の複合リードフレームの一
実施例を説明するための一部切欠き斜視図である。
【図2】 本発明の3層配線の複合リードフレームの一
実施例を示す縦断面図である。
【図3】 本発明の3層配線の複合リードフレームの一
実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 電源層とアウタリードが一体となったリードフレー
ム(金属フレーム) 2 アウタリード 2a アウタリード先端 2b アウタリードの信号用リード 2c アウタリードの接地用リード 3 外枠 4 フレキシブル多層配線基板(FPC) 5a,5b 絶縁層 6 信号層 6a 信号層の先端(インナリード) 6b 信号層の後端 7 接地層 8 電源層 12 半導体素子 13 デバイスホール部分 14 ボンディングワイヤ 15 Au/Sn接合層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御 田 護 茨城県日立市助川町3丁目1番1号 日立 電線株式会社電線工場内 (72)発明者 田 中 浩 樹 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社システムマテリアル研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】接地層と、その上に接着される絶縁層を介
    してエッチングまたは蒸着により形成される信号層と、
    その上に接着される絶縁層を介して電源層とアウタリー
    ドとが一体に形成された金属フレームとを備え、 前記信号層と前記金属フレームのアウタリードの信号用
    リード先端とが接合により電気的に接続され、 前記接地層と前記金属フレームのアウタリードの接地用
    リードとが接続され、 前記接地層上の半導体素子の各電極と前記接地層、信号
    層および電源層とがボンディングワイヤで接続されるこ
    とを特徴とする複合リードフレーム。
  2. 【請求項2】前記電源層の内側と前記アウタリードと接
    続するために露出している信号層後端と接地層、信号層
    の先端および接地層のデバイスホール部分にAuまたは
    Agめっきを施す請求項1に記載の複合リードフレー
    ム。
JP9260592A 1992-04-13 1992-04-13 複合リードフレーム Withdrawn JPH05291477A (ja)

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JP9260592A JPH05291477A (ja) 1992-04-13 1992-04-13 複合リードフレーム

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19755954B4 (de) * 1997-04-18 2005-04-21 LG Semicon Co., Ltd., Cheongju Leiterrahmenstruktur, diese verwendende Halbleiterbaugruppe und Herstellungsverfahren hierfür

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19755954B4 (de) * 1997-04-18 2005-04-21 LG Semicon Co., Ltd., Cheongju Leiterrahmenstruktur, diese verwendende Halbleiterbaugruppe und Herstellungsverfahren hierfür

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