JPH05304242A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の高密度実装、小型化、薄型化に
対応し、且つ気密性、耐湿信頼性等の半導体装置として
好適な性能が付与された樹脂封止型半導体装置を提供す
る。 【構成】 リ−ドフレ−ム１１０と、前記リ−ドフレ−
ム１１０のチップ載置部１０４上に位置する半導体チッ
プ１０１と、前記載置部１０４の周辺上に形成された絶
縁膜１０９と、この絶縁膜上に形成されたリ−ド１０２
と、このリ−ド１０２と前記半導体チップ１０１との間
を電気的に接続させた接続手段と、前記リ−ドの外端部
以外の前記各構成部を包囲して封止する樹脂成形体１０
３とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は樹脂封止型半導体装置
に関する。特に、高密度実装が可能な高信頼性超薄型パ
ッケ−ジに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体装置における半導体素子の
封止技術は、プラスチックパッケ−ジ技術と呼ばれるも
のが主流となっている。このプラスチックパッケ−ジ技
術とは、半導体素子上に形成されたボンディングパット
とリ−ドとをワイヤ−によって接続した後、素子部分を
樹脂封止したものである。この技術は、封止時の耐湿信
頼性が良好であり、また使用される材料が安価であるた
め好ましい。

【０００３】図５に、この技術によって半導体素子が封
止された典型的なプラスチックパッケ−ジの断面を示
す。同図において、２０１は半導体チップ、２０２は外
部端子のリ−ド、２０３はこれらを封止する樹脂成形体
である。半導体チップ２０１は、リ−ドフレ−ムにある
チップ載置部２０４上に位置し、この半導体チップ２０
１の表面にはボンディングパット２０５が設けられてお
り、この部分とリ−ド２０２とがボンディングワイヤ−
２０６によって接続されている。そして、以上のように
構成された半導体素子２０７が樹脂成形体２０３によっ
て被覆される形で封止されている。この樹脂成形体２０
３は、一般的には、エポキシ樹脂等をトランスファ−モ
−ルド法によって成形されている。この他、液状樹脂を
用いてポッティング法により成形する方法も実用化され
ている。

【０００４】以上のように形成されたプラスチックパッ
ケ−ジは、更に、ベ−パ−フェ−ズリフロ−、赤外線リ
フロ−、ハンダ浸等の高温処理工程によって基板上に実
装される。

【０００５】一方、上記プラスチックパッケ−ジは、半
導体装置の高密度実装化に伴って、小型化、薄型化が進
められている。しかし、図５のような構造のプラスチッ
クパッケ−ジは、複雑な電極構造、及びリ−ドフレ−ム
構造等が障害となり小型化、薄型化には限界がある。こ
のような問題を解決するために、現在種々のパッケ−ジ
が提案されている。

【０００６】例えば、薄型ＳＯＰ（Small Outline Pack
age)としてＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package) 、
ＶＳＯＰ（Very Small Outline Package) 等が実用化さ
れている。また、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding) と
呼ばれる実装技術も実用化され、急速に普及している。
このＴＡＢ技術は、樹脂フィルム上に銅のリ−ドを形成
しフィルムから突き出させたリ−ドに半導体素子（ＴＡ
Ｂ用半導体素子は通常の半導体素子のアルミパッド上に
金のバンブを２０ミクロン程メッキで盛り上げる）を一
括ボンディングする。この技術では、ワイヤ−ボンディ
ングする必要はなく、また基板に実装する際に非常に薄
い銅をリ−ドとして使用するため、厚みが１ミリ以下の
超薄型パッケ−ジを達成している。この他、ベアチップ
を、リ−ドフレ−ムを使用せずに直接基板に実装し、基
板上で樹脂封止を行うＣＯＢ（Chip On Board)、ＣＯＧ
（Chip On Glass)、ＣＯＦ（Chip On Flexible Board)
の各実装技術が実用化されていて、これによってもチッ
プを封止するパッケ−ジの小型化、薄型化が達成されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
樹脂封止型半導体装置においては、ＴＡＢ技術では、使
用される材料として高価なポリイミドフィルムを使用す
るため、コストが高いという欠点がある。また、テ−プ
上で実装し樹脂封止するため、樹脂の硬化工程のエ−ジ
ング（バ−ンインテスト）が困難である。一方、ＣＯ
Ｂ、ＣＯＧ、ＣＯＦの各実装技術では、直接基板に実装
するので、実装後に素子不良が発生した場合、不良素子
のみを選択的に交換することができない。という欠点が
ある。

【０００８】また、前記各実装技術において、樹脂封止
技術としては、主に液状樹脂を使用したポッティング成
形が用いられる。しかし、前記液状樹脂は、一般的に樹
脂封止としての耐湿信頼性が、前記トランスファ−モ−
ルド成形で使用されるエポキシ樹脂に比べ不充分であ
る。即ち、パッケ−ジを基板に実装する際の前記ベ−パ
−フェ−ズリフロ−等の高温処理において、封止樹脂
が、剥離を伴うクラックを生じ、これが外部に達する場
合がある。

【０００９】そこで、この発明は、上記欠点を除去し、
半導体装置の高密度実装、小型化、薄型化に対応し、且
つ気密性、耐湿信頼性等の半導体装置として好適な性能
が付与された、樹脂封止型半導体装置を提供することを
目的とする。更に詳しくは、リ−ドフレ−ムの多ピン化
に対応し、実装後の信頼性に優れ、パッケ−ジクラック
の発生しない樹脂封止型半導体装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、この発明では、半導体チップを載置するチップ載置
部とリ−ド部を載置するリ−ド予定載置部とを有するリ
−ドフレ−ムと、前記載置部上にマウント剤を介して載
置された前記半導体チップと、前記載置部の周辺の少な
くとも前記リ−ド予定載置部上に形成された絶縁膜と、
前記リ−ド予定載置部上に前記絶縁膜を介して載置され
たリ−ドと、このリ−ドと前記半導体チップとの間を電
気的に接続させた接続手段と、前記リ−ドの外端部以外
の前記各構成部を包囲して封止する樹脂成形体とを具備
することを特徴としている。

【００１１】

【作用】この発明は、リ−ドフレ−ム上に絶縁膜を介し
てリ−ドパタ−ンが形成し、半導体素子とリ−ドとを接
続して薄型パッケ−ジを形成する。また、一連のリ−ド
フレ−ムであるので、半導体素子裏面からの吸湿がな
く、しかも、絶縁膜を樹脂成形体との接着性が優れた系
を選択でき、界面の水分の侵入も小さくできる。また、
リ−ドフレ−ム上に絶縁膜を介してリ−ドパタ−ンを形
成するため、ファインピッチ化が達成でき、種々のアウ
タ−リ−ド形状を形成することができる。

【００１２】

【実施例】この発明のの実施例を図１を参照にし、詳細
に説明する。

【００１３】図１は、この発明の実施例によって半導体
素子が封止されたプラスチックパッケ−ジを示す図であ
る。（Ａ）はこのプラスチックパッケ−ジを上方から見
た図であり、（Ｂ）は、（Ａ）においてＯ−Ｏ´で切断
した時の断面図である。

【００１４】また、図１は、リ−ドフレ−ム１１０の形
状が、チップ載置部の面とリ−ド予定載置部の面とが異
なる凹状のものであり、半導体チップとリ−ドとが例え
ばワイヤ−を介して間接の接続手段により電気的に接続
したもので、アウタ−リ−ド部をＳＯＪ型パッケ−ジ形
状に加工したものである。同図において、１０１は半導
体チップ、１０２は外部端子のリ−ド、１０３はこれら
を封止する樹脂成形体である。半導体チップ１０１は、
リ−ドフレ−ム１１０にあるチップ載置部１０４上にマ
ウント剤１０８を介在させて位置し、この半導体チップ
１０１の表面にはボンディングパット１０５が設けられ
ており、この部分とリ−ド１０２とがボンディングワイ
ヤ−１０６によって接続されている。また、半導体素子
を載置する載置部周辺のリ−ドフレ−ム１１０上に絶縁
膜１０９を形成し、この絶縁膜１０９上に外部電極用の
リ−ド１０２を形成した構造となっている。そして、以
上のように構成された半導体素子１０７が樹脂成形体１
０３によって被覆される形で封止されている。更に、リ
−ドフレ−ム１１０がパッケ−ジ外部に露出した形状を
有している。

【００１５】リ−ドフレ−ム１１０の形状は、リ−ド部
が形成できる範囲で適宜選択することができ、平面また
は、凹状などに加工したものが使用できる。また、リ−
ド部を形成し、リ−ドフレ−ム１１０のリ−ド予定載置
部上に位置する絶縁膜としては、金属及び樹脂成形体と
の接着性が良好である点から、熱硬化性樹脂、例えば、
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコ−ン樹脂、フェ
ノ−ル樹脂等の他、実装時の際の実装温度、約２１５℃
よりも軟化温度の高い熱可塑性樹脂の使用も可能であ
る。また、金属表面の酸化、有機金属化合物の塗布によ
る酸化等により絶縁膜を形成することもできる。形成方
法としては、コ−ティング法、スプレ−法、シルクスク
リ−ン印刷法などがあげられる。更に、絶縁膜上の外部
端子のリ−ド１０２の材料としては、鉄（Ｆｅ）、銅
（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａ
ｌ））、錫（Ｓｎ）などの金属及びこれらの合金があげ
られる。リ−ド１０２の形成方法としては、絶縁膜上１
０９上のリ−ド形成箇所に上記したような金属をはりつ
け、レジストをマスクとして光蝕刻法（Photo Engravin
g Process)によりリ−ドパタ−ンを形成する方法があ
る。または、リ−ドパタ−ンを形成させたものをはりつ
ける方法等がある。次に、樹脂封止の方法としては、一
般のエポキシ樹脂系成形材料の他、液状封止樹脂等の利
用も可能であり、更に、水分の透湿性を防止する目的
で、金属と樹脂から構成される材料で樹脂封止を行うこ
とができる。また、リ−ド及び実装する基板との接触に
よる不良を防止する目的で、リ−ドフレ−ム１１０の裏
面に樹脂の絶縁膜を形成してもよい。

【００１６】以上詳述したように、リ−ドフレ−ム１１
０上に絶縁膜を介してリ−ドパタ−ンが形成されてお
り、半導体チップとリ−ドとが例えばワイヤ−を介して
間接の接続手段により電気的に接続し、アウタ−リ−ド
部をＳＯＪ型パッケ−ジ形状にしたものである。

【００１７】また、図２に示すように、チップ載置部の
面とリ−ド予定載置部の面とが異なる凹状のリ−ドフレ
−ム１１０上に絶縁膜を介してリ−ドパタ−ンが形成
し、半導体チップとリ−ドとが直接の接続手段により電
気的に接続し、アウタ−リ−ド部をＳＯＪ型パッケ−ジ
形状にしたものでもよい。

【００１８】また、図３に示すように、チップ載置部の
面とリ−ド予定載置部の面とが同一平面上であるフラッ
トなリ−ドフレ−ム１１０形状を半導体チップとリ−ド
とが例えばワイヤ−を介して間接の接続手段により電気
的に接続したものでもよい。

【００１９】また、図４に示すように、チップ載置部の
面とリ−ド予定載置部の面とが同一平面上であるフラッ
トなリ−ドフレ−ム１１０形状を半導体チップとリ−ド
とが直接の接続手段により電気的に接続したものでもよ
い。これらいずれも、薄型パッケ−ジの達成を可能にす
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。

【００２０】

【発明の効果】表１は、実施例として図１〜図３及び、
従来の技術として図５について、耐湿信頼性テストを行
った結果である。テスト用素子（２０×２０ｍｍ角）を
トランスファ−モ−ルドにより作成した。アフタ−キュ
ア−後、吸湿条件８５℃／８５パ−セントＲＨ１６８時
間処理後、２回のＶＰＳ処理（ブェ−パ−フェイズリフ
ロ−処理２１５℃雰囲気）後、クラック発生の有無を調
べ、次に、温度１２８℃／２．５気圧のプレッシャ−ク
ッカ−内で耐湿信頼性テストを行い不良品の発生を調べ
た。

【００２１】表１に示すように、本発明の実施例は、
０．５ｍｍ以下の厚さのパッケ−ジが達成され、吸湿量
及びＶＰＳ処理後のクラック発生率においても、従来の
図５に比べ、たいへん優れている。そのため、パッケ−
ジ内部への水分の侵入を抑えて、実装時の加熱に際して
のクラック防止効果が大きいことがわかる。更に、その
後の耐湿信頼性においても本発明のほうが優れているの
がわかる。

【００２２】以上のことから、今後の半導体素子の大型
化、薄型化、ファインピッチ化、熱放射性が必要なパっ
ケ−ジ、例えば、高速ＡＳＩＣ等に充分対応可能な高信
頼性の樹脂封止型半導体装置を提供することができる。

【００２３】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体装置の断面図で
ある。

【図２】本発明の実施例における半導体装置の断面図で
ある。

【図３】本発明の実施例における半導体装置の断面図で
ある。

【図４】本発明の実施例における半導体装置の断面図で
ある。

【図５】従来の半導体装置の断面図である。

【符号の説明】 １０１、２０１ 半導体チップ １０２、２０２ リ−ド １０３、２０３ 樹脂封止体 １０４、２０４ チップ載置部 １０５、２０５ ボンディングパット １０６、２０６ ボンディングワイヤ− １０７、２０７ 半導体素子 １０８ マウント剤 １０９ 絶縁膜 １１０、２１０ リ−ドフレ−ム １１１ バンブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップを載置するチップ載置部と
   リ−ド部を載置するリ−ド予定載置部とを有するリ−ド
   フレ−ムと、 前記載置部上にマウント剤を介して載置された前記半導
   体チップと、 前記載置部の周辺の少なくとも前記リ−ド予定載置部上
   に形成された絶縁膜と、 前記リ−ド予定載置部上に前記絶縁膜を介して載置され
   たリ−ドと、 このリ−ドと前記半導体チップとの間を電気的に接続さ
   せた接続手段と、 前記リ−ドの外端部以外の前記各構成部を包囲して封止
   する樹脂成形体とを具備することを特徴とする樹脂封止
   型半導体装置。