JPH06224343A

JPH06224343A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06224343A
Application number: JP5010945A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Tada; 信彦多田; Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳; Yoshiaki Shimomura; 義昭下村; Shigeyuki Sakurai; 茂行桜井; Yoshiya Nagano; 義也長野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体装置の多ピン化及び薄型化の要求に対し
て信頼性が高く高強度を保てると共に、実装時の取扱い
を容易にする。【構成】半導体チップ２の回路形成面をダイパッド３に
向けてチップ２を接着剤６によりダイパッド３に接合す
ると共に、インナーリード４ａの先端を半導体チップの
端子部分まで伸ばして金バンプ７を介して端子に直接接
続する。また、インナーリード４及びダイパッド３は樹
脂モールド部５内で同一平面上に位置するように延在さ
せ、リードフレーム４及びダイパッド２が半導体チップ
２を介して樹脂モールド部５全体を直線状に貫通した構
造とする。インナーリード４ａの幅はチップに近づくに
したがって次第に狭くなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に係わり、特に、四方向からアウターリードを出し
たＱＦＰ（Quad Flat Package ）と呼ばれるプラスチッ
クフラットパッケージ及びその製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラスチックフラットパッケージ
は、例えば特開昭６０−８８４４７号公報等に記載のよ
うに、金属製のリードフレーム上に半導体チップを樹脂
モールドで封止しており、ダイパッド上に搭載した半導
体チップの端子とリードフレームのインナーリードは金
線によってワイヤーボンディングされる。

【０００３】一方、リードフレームを用いないプラスチ
ックフラットパッケージとしてはＴＡＢ（Tap Automate
d Bonding ）方式がある。これは、例えば特開平２−６
５１６６号公報等に記載のように、ポリイミドフィルム
の上にＣｕ箔のリードを形成し、このリードと半導体チ
ップの端子とを直接接合し、これらを一体的に樹脂モー
ルドで封止するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子機器の小型
化、高性能化を実現するため、半導体チップの高集積
化、小型化が進行しており、これに伴ってＱＦＰなどの
リードフレームを用いた半導体装置では多ピン化が求め
られている。半導体装置を多ピン化する場合、当然リー
ドフレームのリードピッチを狭くしファインピッチ化す
る必要がある。しかし、リードフレームの加工はプレス
ないしはエッチングで行うのが主流であり、エッチング
による場合、リードフレームのファインピッチ化は板厚
０．１５ｍｍの場合においてはインナーリードの先端部
分で０．２ｍｍ程度が限界である。一方、半導体チップ
の高集積化の進行は著しく、端子のピッチが０．０５ｍ
ｍ程度のものが出現している。このような高集積の半導
体チップを用いて半導体装置を製造しようとした場合、
ピッチの差により生じる円周方向長さの違いからリード
フレーム先端と半導体チップとの間隔は広くならざるを
得ず、上記従来技術のようにワイヤーボンディングを行
う場合にはワイヤーボンディング長さ（金線の長さ）が
長くなる。ワイヤーボンディング長さが長くなると、ワ
イヤーボンディングをする際の金線の切断や、樹脂モー
ルド時の金線間の接触等が発生する可能性が増大し、信
頼性が低下する。

【０００５】一方、半導体装置のモールドした完成品の
厚さは軽量化、小型化の観点から薄い方が有利であるこ
とは明らかであり、上記半導体装置では多ピン化に平行
して薄型化が進行している。しかし、モールドの厚さを
薄くすると外部からの衝撃あるいは曲げ力に対して弱く
なり、破壊し易くなる。特に、上記従来技術のようにワ
イヤーボンディングを行う構造では、インナーリードと
半導体チップ間には樹脂以外に非強度部材である金線が
存在するだけで、樹脂材が全ての負荷を受けるので、こ
の部分が脆弱化する。このため、インナーリードから半
導体チップにかけて曲げ剛性が不連続となり、その不連
続点に応力が集中して破壊が起こり易い。この傾向は、
上記のように半導体チップを高集積化し、リードフレー
ム先端と半導体チップとの間隔が広くなると一層顕著と
なる。

【０００６】一方、ＴＡＢ方式の半導体装置は、ポリイ
ミドフィルム上へＣｕ箔のリードを形成しているため、
ファインピッチ化に適しているが、ポリイミドフィルム
にリードフレームのような強度は期待できないため、半
導体装置の強度は十分でない。またＱＦＰと同様のリフ
ローハンダ付けは今の所できないので、実装時の取扱い
に難がある。

【０００７】本発明の目的は、多ピン化及び薄型化の要
求に対して高い信頼性と高強度を保つことができ、かつ
実装時の取扱いが容易な半導体装置及びその製造方法を
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、ダイパッド上に搭載した半導体チ
ップの端子をリードフレームのインナーリードに電気的
に接続し、これら半導体チップ、ダイパッド及びリード
フレームのインナーリードをモールド部にて一体に封止
した半導体装置において、前記半導体チップはその回路
形成面を前記ダイパッドに向けて該ダイパッドに接合さ
れると共に、前記リードフレームのインナーリードはそ
の先端が前記半導体チップの端子部分まで伸びて該端子
に接合され、前記インナーリード及びダイパッドが前記
モールド部内で同一平面上に位置するように延在するこ
とを特徴とする半導体装置が提供される。

【０００９】上記半導体装置において、好ましくは、前
記インナーリードは前記半導体チップに近づくにしたが
って幅が次第に狭くなる。

【００１０】また、上記目的を達成するために、本発明
によれば、一枚の平坦な金属板からダイパッドとリード
フレームを形成し、かつその時インナーリードの先端が
ダイパッドに搭載される半導体チップの端子部分まで伸
びるようにすると共に、インナーリードとダイパッドは
屈曲することなく同一平面状態にあるようにし、次いで
半導体チップの回路形成面がダイパッドに対向しかつ半
導体チップの端子が前記インナーリードの先端に一致す
るよう半導体チップをダイパッド上に配置し、この状態
で前記半導体チップとダイパッドとを接合すると共にイ
ンナーリードの先端と半導体チップの端子とを接続し、
次いでこれら半導体チップ、ダイパッド及びリードフレ
ームのインナーリードをモールドにて一体的に封止する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

【００１１】上記製造方法において、好ましくは、前記
半導体チップの回路形成面と前記ダイパッドの間に熱硬
化性接着剤を塗布し、前記インナーリードの先端と前記
半導体チップの端子との間に金バンプを配置し、前記ダ
イパッド及びインナーリードを加圧しながら加熱するこ
とにより前記半導体チップとダイパッドの接合と、前記
インナーリードの先端と前記半導体チップの端子の接合
とを同時に行う。

【００１２】

【作用】リードフレームのファインピッチ化を目指した
加工方法として、本件出願人は先に、エッチングで加工
できない微細ピッチのインナーリードの先端部分だけを
ＹＡＧレーザで切断し、残りはエッチング及びプレスで
事前または事後に加工する加工方法を提案し、出願して
いる（特願平４−３１３６１５号：平成４年１１月２４
日出願）。この加工方法により、板厚０．１５ｍｍの素
材を用いインナーリードの先端部分を０．０７ｍｍ程度
のピッチまで切断可能となった。しかし、このようなリ
ードフレームのファインピッチ化が可能となっても、リ
ードフレーム先端と半導体チップとをワイヤーボンディ
ングで接続していたのでは、上記の課題は解決されな
い。本願発明者等は、このファインピッチ化の技術をベ
ースに更に検討を加え、インナーリード先端を半導体チ
ップの端子に直接接続することを考えた。

【００１３】すなわち、本発明では、上記微細加工の技
術により微細ピッチに加工したインナーリードの先端を
半導体チップの端子近傍まで伸ばし、その先端を該端子
に直接接合することで、ワイヤーボンディングによらず
にインナーリードと半導体チップを電気的に接続する。
このとき、半導体チップの回路形成面はダイパッド側を
向くことになるので、その回路形成面はそのままダイパ
ッドに接合する。また、インナーリード及びダイパッド
はモールド部内で屈曲させず、同一平面上に位置したま
まとする。このようにすることで、リードフレーム及び
ダイパッドがチップを介してモールド部全体を直線状に
貫通した構造が得られるので、半導体装置の全体の曲げ
剛性の変化がほぼ連続的となり、内部応力の極端な変化
が無くなる。このとき、インナーリードの幅を半導体チ
ップに近づくにしたがって狭くすれば、曲げ剛性の変化
は緩やかとなる。よって、モールド部の厚さを薄くして
も十分な強度が得られ、逆に従来品と同じ厚さにすれ
ば、強度が増大して丈夫な構造が得られる。

【００１４】また、リードフレームが半導体チップの部
分まで伸びているので、モールド部内でのリードの差込
み量が長くなり、アウターリードのモールド部に対する
取付け強度が増大する。

【００１５】また、ワイヤーボンディングを用いないの
で、リードピッチをファインピッチ化してもワイヤーボ
ンディングの際の金線の切断や、樹脂モールド時の金線
間の接触等が発生する問題は起こらず、信頼性が向上す
る。更に、リードフレームを用いているので、従来のＱ
ＦＰと同様にリフローハンダ付けによる実装が可能であ
る。

【００１６】以上の半導体装置は上記本発明の製造方法
により製造できる。この本発明の製造方法においては、
インナーリードとダイパッドは同一平面状態のまま使用
すると共にワイヤーボンディングを実施しないので、製
造工程が簡単となる。また、ダイパッド及びインナーリ
ードを加圧しながら加熱して半導体チップとダイパッド
の接合と、インナーリードの先端と半導体チップの端子
の接続とを同時に行うことにより、一工程で半導体チッ
プとダイパッドとインナーリードの先端との接合が完了
する。このため、温度変化の頻度を減るので、温度変化
に伴なう熱膨張変形が少なくなる。また、半導体チップ
とダイパッドとインナーリードが同時に位置決めされる
ので、インナーリードの変形や位置づれが起きにくく、
しかも同一平面での位置決めであるから、位置合わせが
容易となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例による半導体装置を
図１及び図２により説明する。本実施例はＱＦＰ（Quad
Flat Package ）と呼ばれるフラットプラスチックパッ
ケージに本発明を適用した例である。

【００１８】図１及び図２において、本実施例の半導体
装置１は半導体チップ２と、半導体チップ２の上側に位
置しこれを搭載したダイパッド３と、半導体チップ２の
端子に電気的に接続されたインナーリード４ａを有する
リードフレーム４と、これら半導体チップ２、ダイパッ
ド３及びリードフレーム４のインナーリード４ａを一体
的に封止した樹脂モールド部５とで構成されている。リ
ードフレーム４のインナーリード４ａとダイパッド２は
樹脂モールド部５の内部で屈曲することなく同一平面上
に位置するよう延在し、半導体チップ２は、回路形成面
をダイパッド３に向けて熱硬化性の接着剤６でダイパッ
ド３に接合されている。リードフレーム４のインナーリ
ード４ａはその先端が半導体チップ２の端子部分まで伸
びており、半導体チップ２の端子に金バンプ７により電
気的に接続されている。リードフレーム４の樹脂モール
ド部５の外側に突出したアウターリード４ｂの部分は下
方に曲げ成形されている。また、インナーリード４ａの
内方部分は図２に示すように放射状に配置され、かつそ
の部分の幅は半導体チップ２に近づくにしたがって次第
に狭くなっている。

【００１９】以上のように構成した半導体装置１におい
ては、インナーリード４ａの先端が半導体チップ２の端
子部分まで伸ばされてその端子に直接接続され、かつイ
ンナーリード４ａ及びダイパッド３は樹脂モールド部５
内で屈曲せず同一平面上を延在しているので、リードフ
レーム４及びダイパッド２が半導体チップ２を介して樹
脂モールド部５全体を直線状に貫通した構造が得られ
る。このため、半導体装置１の全体の曲げ剛性がほぼ連
続的に変化し、内部応力の極端な変化が無くなる。ま
た、インナーリード４ａの幅が半導体チップ２に近づく
にしたがって狭くなるので、曲げ剛性の変化も一様とな
る。よって、樹脂モールド部５の厚さが薄くても十分な
強度が得られる。逆に、従来品と同じ厚さにすれば、強
度が増して丈夫な構造が得られる。

【００２０】また、リードフレーム４が半導体チップ２
の部分まで伸びているので、樹脂モールド部５内でのリ
ードの差込み量が長くなり、アウターリード４ｂの樹脂
モールド５に対する取付け強度が増大する。このため、
アウターリード４ｂの曲げ成形に際してアウターリード
４ｂが樹脂モールド部５から抜けたり、樹脂モールド部
５が剥がれたりする可能性が小さくなる。

【００２１】また、インナーリード４ａと半導体チップ
２との接続はワイヤーボンディングを用いないので、ワ
イヤーボンディングの際の金線の切断や、樹脂モールド
時の金線間の接触等が発生する問題は起こらず、信頼性
が向上する。更に、リードフレーム４を用いているの
で、従来のＱＦＰと同様にリフローハンダ付けによる実
装が可能であり、ＴＡＢ（Tap Automated Bonding ）方
式の半導体装置に比べ実装時の取扱いが極めて容易であ
る。

【００２２】更に、半導体チップ２の回路形成面が金属
製のダイパッド３に対面しているので、このダイパッド
３を利用して種々の機能を付加することができる。例え
ば、接着剤６に良熱伝導性のものを用いれば、回路形成
面で発生した熱は速やかにダイパッドに熱伝導し、ダイ
パッドからモールド部５やリードフレーム４などを介し
て周囲環境に放散するので、放熱性に優れた半導体装置
を提供することができる。また、ダイパッド３をアース
することにより浮游容量を低減することができる。更
に、電磁シールド性に優れた材料でダイパッド３を作る
ことにより、ダイパッド３を磁気シールドまたは電気シ
ールドとして用いることができ、磁気ノイズ、電気ノイ
ズの影響を受けにくい構造となり、耐環境性が向上す
る。

【００２３】次に、上述した半導体装置１の製造方法の
一実施例を図３〜図５により説明する。まず、ステップ
１００において、例えば鋼、銅合金，４２アロイ、コバ
ール等の金属板をレベラーにかけ、所定厚さに加工す
る。次にステップ１０１において、その金属板を加工
し、図４に示すように、ダイパッド３及びリードフレー
ム４と、これらを製造途中に支持するためのダムバー１
０及びガイド穴１２を有する周辺枠材１１とを形成す
る。このとき、リードフレーム４のインナーリード４ａ
は、その先端がダイパッド３に搭載される半導体チップ
２の端子部分まで伸びる長さに成形する。また、インナ
ーリード４ａの先端部分のピッチは金属板の板厚が０．
１５ｍｍの場合で０．０７ｍｍ程度とする。インナーリ
ード４ａの先端部分をこのような長さ及び微細ピッチと
することにより、高集積化され微細ピッチを持つ半導体
チップの端子にインナーリード４ａを直接接続すること
が可能となる。このような微細ピッチを持つリードフレ
ーム４の加工は、先に述べた先願発明の加工方法によっ
て実現可能である。次に、上記のように加工した金属板
の全面にハンダメッキ処理を施す。

【００２４】次にステップ１０２において、半導体チッ
プ２の回路形成面に熱硬化性の接着剤を塗布すると共
に、半導体チップ２の端子に金バンプを配置する。な
お、熱硬化性の接着剤を塗布する前に、半導体チップ２
の回路形成面には電気絶縁性の保護膜を形成しておくこ
とが好ましい。

【００２５】次にステップ１０３において、上記のよう
に形成された金属板のダイパッド３上に半導体チップ２
を搭載する。このとき、半導体チップ２は接着剤の塗布
した回路形成面をダイパッド３に対向するように配置し
かつインナーリード４ａの先端を半導体チップ２の端子
に配置された金バンプに一致させる。なお、この半導体
チップの搭載及び位置決めはインナーリード４ａとダイ
パッド３の同一平面状態を保ったまま行う。

【００２６】次にステップ１０４において、ダイパッド
３の上から高温に加熱したコテを押し当てることで熱と
圧力を加え、熱硬化性の接着剤を硬化させて半導体チッ
プ２とダイパッド３を接着する。また、インナーリード
４ａの先端部分にも同様に高温に加熱したコテを押し当
てることで熱と圧力を加え、インナーリード４ａの先端
と半導体チップ２の端子を金バンプを介して電気的に接
続する。この場合、２つのコテを一緒に押し当てること
により、半導体チップ２とダイパッド３の接合とインナ
ーリード先端とチップ端子との接続は同時に行われる。
この接合と接続が完了した状態を図５に示す。

【００２７】次にステップ１０５において、上記のよう
に接合、接続された半導体チップ２、ダイパッド３及び
リードフレーム４のインナーリード４ａを樹脂モールド
にて一体的に封止し、樹脂モールド部５を形成する。

【００２８】次にステップ１０６において、ダムバー１
０及び周辺枠材１１を切除し、半導体チップ２とリード
フレーム４との接続を検査し、ステップ１０７におい
て、アウターリード４ｂを折り曲げ成形し、製品番号や
製造番号等をマーキングし、最後にステップ１０８にお
いて製品の検査をし、包装して出荷する。

【００２９】以上の半導体装置１の製造方法において、
ステップ１０１及び１０２でダイパッド３及びリードフ
レーム４が形成された金属板は、その後、インナーリー
ド部が折り曲げられることなく、インナーリード４ａと
ダイパッド３が同一平面状態のまま用いられる。このた
め、モールド前は一切折曲げ工程が不要となる。また、
インナーリードとチップ端子との接続は金バンプを介し
て直接行われ、ワイヤーボンディングは実施しない。し
かも、半導体チップ２とダイパッド３の接合と、インナ
ーリード４ａの先端と半導体チップ２の端子の接続は同
時に行うので、一工程で半導体チップとダイパッドとイ
ンナーリードの先端との接合が完了する。したがって、
半導体装置の製造工程が大幅に簡素化される。

【００３０】また、一工程で半導体チップ２とダイパッ
ド３とインナーリード４ａの先端との接合が行われるの
で、温度変化の頻度が減って温度変化に伴なう熱膨張変
形が少なくなり、寸法精度が向上する。また、同一平面
状態のダイパッド３及びインナーリード４ａに対して半
導体チップの位置決めを行うので、位置合わせが正確に
容易に行える。更に、半導体チップ２とダイパッド３と
の位置決め及びチップ端子とインナーリード先端との位
置決めを同時に行うので、インナーリード変形や位置づ
れが起きにくい。これらによりインナーリードのピッチ
を微細化し、かつ半導体装置の精度及び信頼性を向上で
きる。

【００３１】本発明の他の実施例を図６及び図７により
説明する。本実施例においては、半導体装置１Ａのイン
ナーリード４ａの半導体チップ２と反対側の面にダイパ
ッド３を取り囲むように電気絶縁性があり耐熱性の補強
テープ８が貼り付けてある。この補強テープ８は、図３
に示す製造工程において、ステップ１０２で金属板にハ
ンダメッキした後、ステップ１０３で半導体チップを搭
載する前にインナーリード４ａに張り付ける。他の構成
及び製造工程は図１及び図２に示す半導体装置と同じで
ある。

【００３２】本実施例によれば、補強テープ８にてイン
ナーリード４ａを貼り付けてあるため、その後の処理工
程においてインナーリード４ａのピッチの誤差が起こり
にくく、インナーリードの取扱いが容易となる。これに
より、更に半導体装置の精度及び信頼性を向上できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、多ピン化
及び薄型化の要求に対して信頼性が低下せずかつ高強度
を保つことができると共に、リードフレームを用いてい
るのでリフローハンダ付けによる実装が可能であり、実
装時の取扱いが極めて容易となる。

【００３４】また、インナーリードの折り曲げ工程やワ
イヤーボンディングがないので、半導体装置の製造工程
が簡単化できる。

【００３５】更に、半導体チップの回路形成面が対向す
るダイパッドを利用して、浮游容量の低減、電気シール
ド、磁気シールド作用による耐環境性の向上等、種々の
機能を付加することができる。

【００３６】また、本発明の製造方法によれば、インナ
ーリードのピッチを微細化し、かつ半導体装置の精度及
び信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による半導体装置の断面図で
ある。

【図２】図１に示す半導体装置の樹脂モールド部を除去
して示す平面図である。

【図３】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
の製造工程を示す図である。

【図４】図３に示す製造工程において、ダイパッドとリ
ードフレームを加工した後の金属板の平面図である。

【図５】図３に示す製造工程において、ダイパッドとイ
ンナーリードに半導体チップを接合、接続した状態を示
す平面図である。

【図６】本発明の他の実施例による半導体装置の断面図
である。

【図７】図６に示す半導体装置の樹脂モールド部を除去
して示す平面図である。

【符号の説明】

１半導体装置２半導体チップ３ダイパッド４リードフレーム４ａインナーリード４ｂアウターリード５樹脂モールド部６接着剤７金バンプ８補強テープ

フロントページの続き (72)発明者桜井茂行茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者長野義也茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイパッド上に搭載した半導体チップの
端子をリードフレームのインナーリードに電気的に接続
し、これら半導体チップ、ダイパッド及びリードフレー
ムのインナーリードをモールド部にて一体に封止した半
導体装置において、前記半導体チップはその回路形成面を前記ダイパッドに
向けて該ダイパッドに接合されると共に、前記リードフ
レームのインナーリードはその先端が前記半導体チップ
の端子部分まで伸びて該端子に接続され、前記インナー
リード及びダイパッドが前記モールド部内で同一平面上
に位置するように延在することを特徴とする半導体装
置。
【請求項２】請求項１記載の半導体装置において、前
記インナーリードは前記半導体チップに近づくにしたが
って幅が次第に狭くなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】ダイパッド上に搭載した半導体チップの
端子をリードフレームのインナーリードに電気的に接続
し、これら半導体チップ、ダイパッド及びリードフレー
ムのインナーリードをモールド部にて一体に封止した半
導体装置の製造方法において、一枚の平坦な金属板からダイパッドとリードフレームを
形成し、かつその時インナーリードの先端がダイパッド
に搭載される半導体チップの端子部分まで伸びるように
すると共に、インナーリードとダイパッドは屈曲するこ
となく同一平面状態にあるようにし、次いで半導体チッ
プの回路形成面がダイパッドに対向しかつ半導体チップ
の端子が前記インナーリードの先端に一致するよう半導
体チップをダイパッド上に配置し、この状態で前記半導
体チップとダイパッドとを接合すると共にインナーリー
ドの先端と半導体チップの端子とを接続し、次いでこれ
ら半導体チップ、ダイパッド及びリードフレームのイン
ナーリードをモールドにて一体的に封止することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】請求項３記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記半導体チップの回路形成面と前記ダイパッ
ドの間に熱硬化性接着剤を塗布し、前記インナーリード
の先端と前記半導体チップの端子との間に金バンプを配
置し、前記イパッド及びインナーリードを加圧しながら
加熱することにより前記半導体チップとダイパッドの接
合と、前記インナーリードの先端と前記半導体チップの
端子の接続とを同時に行うことを特徴とする半導体装置
の製造方法。