JPH06252194A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06252194A
JPH06252194A JP3811493A JP3811493A JPH06252194A JP H06252194 A JPH06252194 A JP H06252194A JP 3811493 A JP3811493 A JP 3811493A JP 3811493 A JP3811493 A JP 3811493A JP H06252194 A JPH06252194 A JP H06252194A
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Hideo Nakayoshi
英夫 中吉
Noboru Izawa
暢 井澤
Hisamitsu Ishikawa
寿光 石川
Hiroyuki Okura
寛之 大倉
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Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
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  • Wire Bonding (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、パッケージ構造としてLOC(Le
ad On Chip)構造を採用する樹脂封止型半導
体装置において、生産の安定性や信頼性を向上できるよ
うにすることを最も主要な特徴とする。 【構成】たとえば、シリコーン変性ポリイミドなどの熱
可塑性樹脂からなる単一組成の接着剤を用い、40μm
以上の厚さを有して接着テープ13を構成する。そし
て、この接着テープ13を介して、インナリード14と
半導体チップ10とを熱圧着により貼り合わせる。この
後、ボンディング工程〜モールド工程を経て、パッケー
ジ状に組み立てられる構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば樹脂封止型
半導体装置、特にパッケージ構造としてLOC(Lea
d On Chip)構造を採用する半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、大型のペレット(半導体チップ)
を小さめの外囲器(パッケージ)内に収める技術とし
て、LOC構造なるパッケージ構造を採用する樹脂封止
型半導体装置が提案されている(たとえば、特開昭61
−236130号公報)。
【0003】この種の半導体装置は、たとえば図6に示
すように、半導体チップ100の素子形成面に絶縁性の
接着部材101を介してリードフレーム(外囲器端子)
のインナリード103が接着され、この後、インナリー
ド103と前記半導体チップ100の素子上に設けられ
たボンディングパッドとがボンディングワイヤ104を
用いて電気的に接続される。
【0004】そして、モールド法により前記半導体チッ
プ100、インナリード103およびボンディングワイ
ヤ104の周囲を樹脂で封止することにより、図示して
いないパッケージが形成される構成となっている。
【0005】この場合、前記絶縁性の接着部材101と
しては、一般に、ユーピレックスなどのポリイミド系の
ベースフィルム101aの両面に、それぞれ接着剤10
1b,101bが設けられた三層構造を持つものが用い
られている。
【0006】しかしながら、上記した従来の方法では、
たとえば図7に示すように、半導体チップ100とリー
ドフレームのインナリード103とを接着部材101を
介して接着する際に、接着部に異物110が存在する
と、その異物110によりチップ100の素子形成面が
傷付けられてダメージ111を受け、特性不良を引き起
こすという問題があった。
【0007】すなわち、ウェハをペレット状に分割する
ダイシング工程においては、切断時に出るシリコン(S
i)の切り屑がチップ上に付着してしまう。この切り屑
は、後の洗浄工程によっても完全には除去できない(検
査によれば、1チップ当たり20μm〜50μmサイズ
の切り屑が数個ないし20個程度存在する)。このた
め、こうした切り屑などが異物110となり、半導体チ
ップ100の素子形成面を傷付ける結果となっている。
【0008】また、接着剤101bに熱硬化性の接着剤
(たとえば、エポキシやフェノール系)を用いた場合、
ワイヤ接合の安定性を欠いたり、パッケージの信頼性の
評価項目である、パッケージ吸湿後のIRリフローパッ
ケージ性が著しく低下する、つまり半田付け工程におけ
る赤外リフロー時のパッケージクラック発生率が高くな
るという問題があった。
【0009】すなわち、熱硬化性の接着剤を接着剤10
1bとして用いた場合、接着のために、200℃程度の
温度で1〜2時間キュアする必要があり、その際に、炭
素C,酸素O,水素H,窒素Nなどの有機溶剤や揮発性
成分が溶け出してアウトガスが発生する。
【0010】このガスが、半導体チップ100の素子上
に設けられたボンディングパッドを汚染し、ワイヤ10
4をボンディングできなくしたり、接合の強度を低下さ
せるとともに、半導体チップ100の裏面に付着して封
止樹脂との密着性を悪くし、パッケージクラックを引き
起こす原因となっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、接着部に存在する異物により半導体チップ
の素子形成面が傷付けられて特性不良を起こしたり、接
着時に発生するガスによりボンディング性の低下やIR
リフロー時のパッケージ性の悪化を招くなどの問題があ
った。
【0012】そこで、この発明は、特性不良の発生を低
減できるとともに、ボンディング性の低下やIRリフロ
ー時のパッケージ性の悪化を回避することが可能な半導
体装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体装置にあっては、表面に素子が
形成された半導体チップと、この半導体チップと電気的
に接続されるリードと、このリードと前記半導体チップ
の素子形成面とを接着するための、40μm以上の厚さ
を有する単一組成の熱可塑性接着剤からなる接着層と、
この接着層を介して接着された、前記リードと前記半導
体チップとを電気的に接続するワイヤとから構成されて
いる。
【0014】また、この発明の半導体装置にあっては、
半導体チップの素子形成面に接着層を介してリードが接
着され、このリードと前記素子のボンディングパッドと
がワイヤボンディングにより接続され、さらに周囲にモ
ールド法で樹脂が封止されてパッケージが形成されてな
るものにおいて、前記接着層を、単一組成の熱可塑性接
着剤により、40μm以上の厚さを有して形成した構成
とされている。
【0015】
【作用】この発明は、上記した手段により、接着部に存
在する異物を接着層で取り込みできるようになるため、
素子に与えるダメージを吸収することが可能となるとと
もに、接着のためのキュア工程を省略できるようになる
ため、ガスの発生を低減することが可能となるものであ
る。
【0016】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、本発明にかかる半導体装置の
断面構造を概略的に示すものである。
【0017】すなわち、この半導体装置は、表面に配線
層11およびパッシベーション膜12などからなる素子
が形成された半導体チップ(ペレット)10の、その素
子形成面に接着層としての接着テープ13を介してリー
ドフレーム(外囲器端子)のインナリード14が接着さ
れた、いわゆるLOC(Lead On Chip)構
造とされている。
【0018】そして、インナリード14と前記半導体チ
ップ10の素子上に設けられたボンディングパッド15
とがボンディングワイヤ16を用いて電気的に接続され
た後、モールド法により前記半導体チップ10、インナ
リード14およびボンディングワイヤ16の周囲を樹脂
で封止することにより、図示していないパッケージが形
成される構成となっている。
【0019】この実施例の場合、あらかじめ接着テープ
13を所定のサイズに切断後、インナリード14に熱圧
着にて貼り付けておき、その後、所定の位置に半導体チ
ップ10の素子を熱圧着することにより、半導体チップ
10とインナリード14との貼り合わせが行われるよう
になっている。この後、ボンディング工程〜モールド工
程を経て、半導体装置としてパッケージ状に組み立てら
れる。
【0020】前記接着テープ13の材料としては、シリ
コーン変性ポリイミドなどの熱可塑性樹脂からなる単一
組成の接着剤を用いており、接着テープ13の厚みとし
ては、たとえば40μm〜150μmの範囲で使用され
る。
【0021】この場合、40μm以上の厚みを有する熱
可塑性単層接着層からなる接着テープ13を用いること
により、図2に示すように、たとえインナリード14の
真下(接着部)に異物21が存在したとしても、あるサ
イズ、詳しくは接着テープ13の厚さ以下のサイズの異
物21はテープ13内に取り込むことが可能となるた
め、接着時の異物21による素子へのダメージを回避で
きる。ここで、接着テープ13の構成について説明す
る。図3は、接着テープ13の厚さと装置における特性
不良の発生率との関係を示すものである。
【0022】実験により、接着テープ13の厚さが40
μm以下では、たとえばダイシング工程で出るシリコン
(Si)の切り屑により、マウント時に素子にダメージ
を与えてしまい、組み立ての歩留まりの低下が起こり、
一方、接着テープ13の厚さを40μm以上とした場合
には、まったく歩留まりの低下が生じないことが判明し
た。
【0023】図4は、半導体チップの素子形成面上に強
制的に各種サイズの異なる異物をおいて組み立てを行っ
た際の歩留まりを、本発明の半導体装置(本発明品)と
従来の半導体装置(従来品)とを比較して示すものであ
る。
【0024】ただし、従来品は絶縁層の両面に接着剤層
が設けられた三層構造を持つ絶縁性の接着部材(図6参
照)を使用し、マウント後にその総厚が90μm(接着
剤層/絶縁層/接着剤層のそれぞれの厚さが20μm/
50μm/20μm)となったもので、本発明品は単層
の接着テープ13の厚さを90μmとした場合の例であ
る。
【0025】樹脂封止型の半導体装置は、一般に、パッ
ケージの厚みに制約がある。このため、従来品の三層構
造の接着部材の場合には、その総厚に限りがあり、接着
剤層の厚さも本発明品の約1/3以下と薄くなる。
【0026】したがって、従来品においては、異物のサ
イズが接着剤層の厚さ(20μm)よりも大きい場合、
図に示すように、高い発生率で特性不良が引き起こされ
ることになる。
【0027】これに対し、本発明品の単層テープで接着
層を構成したものにおいては、マウント後の接着層の全
体で異物を取り込めることにより、その接着層の厚さま
での大きさの異物による歩留まりの低下を抑えることが
可能となる。
【0028】しかも、熱可塑性樹脂からなる接着剤を用
いた場合、熱硬化性の接着剤に比べ、接着時のヤング率
が高く、接着力も高いため、熱圧着時の加重が小さくて
済む。したがって、熱硬化性の接着剤ほど高い加重を必
要とすることなしに接着できるため、マウント時に接着
層の厚さを損うこともない。
【0029】このように、接着テープ13の厚さを少な
くとも40μm以上とすることにより、たとえ接着部に
異物21が存在したとしても、接着時に異物21が半導
体チップ10の素子形成面を傷付けて特性不良を引き起
こすのをかなりの確率で防止できる。
【0030】また、接着テープ13の厚さを最低で40
μmとすることで、図5に示すように、インナリード1
4と半導体チップ10の素子形成面との距離aを大きく
できる、つまりインナリード14と半導体チップ10の
素子形成面間における封止樹脂32の厚さを増加でき
る。
【0031】これにより、インナリード14からパッケ
ージ31内に侵入してくる水分が封止樹脂32を通って
チップ10の表面に達するまでの時間を稼ぐことが可能
となるため、パッケージ31の耐湿信頼性をも確保でき
る。
【0032】さらに、接着剤に熱可塑性樹脂を用いるこ
とにより、従来の熱硬化性樹脂のように硬化プロセス
(キュア工程)を行うことなしにマウントできるように
なるため、硬化中に発生するガスで素子上の外部電極や
チップ表面が汚染されるのを防止できる。
【0033】したがって、マウント後の各工程におい
て、たとえばボンディング工程の接合性の低下や、強制
吸湿後のリフロー時におけるパッケージ性の悪化(パッ
ケージクラックの発生)を招くこともない。
【0034】しかも、従来の接着層のように、たとえば
ユーピレックスを絶縁層として使用する三層構造の接着
部材の場合、絶縁性は高いが、吸水率も高く、高温接着
する際、接着剤層との接着面にボイドが発生し接着性が
低下するため、あらかじめ絶縁層を乾燥させなければな
らないといった面倒もない。上記したように、接着部に
存在する異物を接着層で取り込みできるようにしてい
る。
【0035】すなわち、接着層を、単一組成の接着剤に
より、所定以上の厚みを有して構成するようにしてい
る。これにより、接着部に異物が存在したとしても、接
着層の厚さ以下の異物は接着層内に取り込むことができ
るようになるため、接着時に異物により与えられる素子
へのダメージを吸収することが可能となる。したがっ
て、接着部に存在する異物により半導体チップの素子形
成面が傷付けられて特性不良を起こすといった不具合を
低減できるものである。また、接着のためのキュア工程
を省略できるようにしている。
【0036】すなわち、接着層を、熱可塑性樹脂からな
る単一組成の接着剤により構成するようにしている。こ
れにより、キュア工程を必要とすることなく、接着でき
るようになるため、ガスの発生を低減することが可能と
なる。したがって、接着時に発生するガスによるボンデ
ィング性の低下やIRリフロー時のパッケージ性の悪化
を回避し得るものである。なお、この発明は上記した実
施例に限定されるものではなく、発明の要旨を変えない
範囲において、種々変形実施可能なことは勿論である。
【0037】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、特性不良の発生を低減できるとともに、ボンディン
グ性の低下やIRリフロー時のパッケージ性の悪化を回
避することが可能な半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかる半導体装置の構造
を概略的に示す断面図。
【図2】同じく、半導体装置の要部を示す断面図。
【図3】同じく、接着テープの厚さと特性不良の発生率
との関係を説明するために示す図。
【図4】同じく、組み立てを行った際の歩留まりを、異
なるサイズの異物について本発明品と従来品とを比較し
て説明するために示す図。
【図5】同じく、耐湿信頼性について説明するために示
す半導体装置の要部断面図。
【図6】従来技術とその問題点を説明するために示す半
導体装置の断面図。
【図7】同じく、要部を示す半導体装置の断面図。
【符号の説明】
10…半導体チップ、11…配線層、12…パッシベー
ション膜、13…接着テープ、14…インナリード、1
5…ボンディングパッド、16…ボンディングワイヤ、
21…異物、31…パッケージ、32…封止樹脂。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 寿光 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 大倉 寛之 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に素子が形成された半導体チップ
    と、 この半導体チップと電気的に接続されるリードと、 このリードと前記半導体チップの素子形成面とを接着す
    るための、40μm以上の厚さを有する単一組成の熱可
    塑性接着剤からなる接着層と、 この接着層を介して接着された、前記リードと前記半導
    体チップとを電気的に接続するワイヤとを具備したこと
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体チップの素子形成面に接着層を介
    してリードが接着され、このリードと前記素子のボンデ
    ィングパッドとがワイヤボンディングにより接続され、
    さらに周囲にモールド法で樹脂が封止されてパッケージ
    が形成されてなる半導体装置において、 前記接着層を、単一組成の熱可塑性接着剤により、40
    μm以上の厚さを有して形成したことを特徴とする半導
    体装置。
JP3811493A 1993-02-26 1993-02-26 半導体装置 Pending JPH06252194A (ja)

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