JPH0775253B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH0775253B2
JPH0775253B2 JP62161331A JP16133187A JPH0775253B2 JP H0775253 B2 JPH0775253 B2 JP H0775253B2 JP 62161331 A JP62161331 A JP 62161331A JP 16133187 A JP16133187 A JP 16133187A JP H0775253 B2 JPH0775253 B2 JP H0775253B2
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chip
semiconductor device
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愛三 金田
省三 中村
邦彦 西
村上  元
正男 三谷
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置およびその製造方法に係り、特に大
きなサイズのLSIチップを横幅の狭いパッケージに搭載
するのに好適なリードとチップのボンディグパット部に
改良を加えたデュアルラインパッケージ形半導体装置お
よびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a lead and chip bonding suitable for mounting a large-sized LSI chip in a package with a narrow width. The present invention relates to a dual line package type semiconductor device having an improved pad portion and a manufacturing method thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、LSIチップをプラスチックパッケージに搭載する
方法としては、パッケージの中央部にチップを搭載する
ためのチップ寸法大のタブが配置され、チップ4辺にボ
ンディングパット部が配置されたチップを該タブ上に装
着・搭載し、リードフレームのリード先端部を該チップ
の4辺方向に配置して、該パッド部と該リード先端部と
を金線で相互結線されるいわゆるワイヤボンディング構
造をとってきた。
Conventionally, as a method of mounting an LSI chip in a plastic package, a tab having a chip size large for mounting the chip is arranged in the central part of the package, and a chip in which a bonding pad part is arranged on four sides of the chip is placed on the tab. The so-called wire bonding structure has been adopted in which the lead tip portions of the lead frame are arranged in the four side directions of the chip and the pad portions and the lead tip portions are interconnected with a gold wire.

しかし、この構造では、チップとリードフレームのリー
ド先端部との距離をある程度とる必要があり、特に長方
形のチップの短辺側の端部とパッケージ端部との距離が
必要になり、大きなチップを小さなパッケージに収納す
るには不適であった。さらに、寸法の大きなタブが中央
部に配置されているために、熱応力によるタブの下のレ
ジン界面剥離と、それにともない、タブ下へむかうレジ
ンのクラックがしばしば経験され、温度サイクルや耐リ
フロークラック試験結果を満足させるために好適な構造
とは云えなかった。
However, in this structure, it is necessary to maintain a certain distance between the chip and the lead tip of the lead frame, and in particular, the distance between the short-side end of the rectangular chip and the package end is required. It was unsuitable to fit in a small package. In addition, since the tab with a large size is arranged in the center, the resin interface peeling under the tab due to thermal stress and the crack of the resin under the tab are often experienced, which may cause temperature cycle or reflow crack resistance. The structure was not suitable for satisfying the test results.

この問題点を解決するために、特開昭60−167454に提案
されているように、リードフレームのリード先端をすべ
てチップの短辺側に配置し、タブをなくして、そのフレ
ーム上に絶縁フィルムを接着し、そのフィルム上にチッ
プをダイボンディングして、該チップのボンディングパ
ッド部とリード先端部とを金線で相互結線するワイヤボ
ンディング構造、いわゆるタブレスパッケージが提案さ
れている。しかし、この構造では、絶縁フィルムを張り
つける工程が増えるためのコスト増大、および、ワイヤ
ボンディング時の絶縁フィルムの熱膨脹によりボンディ
ング精度が劣化するので、それに対処するためのボンデ
ィング位置認識と制御が必要となり、タクトタイムが増
大するというなどの不都合点があった。
In order to solve this problem, as proposed in JP-A-60-167454, all the lead tips of the lead frame are arranged on the short side of the chip, tabs are eliminated, and an insulating film is formed on the frame. Has been proposed, a chip is die-bonded on the film, and a so-called tabless package, which is a wire bonding structure in which a bonding pad part of the chip and a lead tip part are mutually connected by a gold wire, is proposed. However, in this structure, the cost is increased due to an increase in the step of attaching the insulating film, and the bonding accuracy is deteriorated due to the thermal expansion of the insulating film during wire bonding, so it is necessary to recognize and control the bonding position to deal with it. There were inconveniences such as the increase in tact time.

さらに、チップ長辺側の寸法が大きいチップに対して、
パッケージ長辺側の寸法をさらに大きくとらなければ金
線を結線する際にチップ端部と金線とが接触するので、
真の意味で大チップを搭載するのに好適な構造とは云え
なかった。
Furthermore, for chips with large dimensions on the long side of the chip,
If the size of the long side of the package is not made larger, the chip end and the gold wire will contact when connecting the gold wire.
In the true sense, it cannot be said that the structure is suitable for mounting a large chip.

その他タブレスパッケージに関する従来技術としてUSP4
612564が知られている。
USP4 as other conventional technology for tabless packages
612564 is known.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記、従来技術は、チップ端とパッケージ端との距離は
少なくとも1.2mm以上必要な構造であり、さらに、大き
なタブを使っていたために、熱応力が低減できず、大き
なLSIチップを小さなパッケージに収納するには、構造
上制約があるとともに耐温度サイクル、耐リフロー性に
問題があった。
In the above conventional technology, the distance between the chip edge and the package edge is at least 1.2 mm or more, and since a large tab is used, thermal stress cannot be reduced and a large LSI chip can be stored in a small package. However, there is a structural limitation and there is a problem in temperature cycle resistance and reflow resistance.

さらに、上記のいわゆるタブレスパッケージの提案技術
は、絶縁フィルムの張りつけ精度の確保、生産工数の増
大、ワイヤボンディング精度の劣化などのプロセス上
の、不都合点があると共に、長辺側の寸法の大きいチッ
プに対してパッケージの長辺の寸法を大きく設計する必
要があった。
Further, the above-mentioned so-called tabless package technology has disadvantages in the process such as securing the insulation film attachment accuracy, increasing the number of production steps, and degrading the wire bonding accuracy, and has a large dimension on the long side. It was necessary to design the dimension of the long side of the package to be large with respect to the chip.

本発明の目的は、チップ端とパッケージ端との距離を長
辺、短辺にかかわらず1.0mm以下にして大チップを特に
幅の小さいパッケージに収納し、同時に熱応力を低減で
きる構造の半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とにある。さらに、もう一つの目的は、絶縁フィルムの
張りつけ工程などがなく従来のプラスチックパッケージ
の工程よりも生産工数を低減できる、高信頼・低コスト
に特徴のあるパッケージ構造を有する半導体装置とその
製造法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a structure in which a distance between a chip end and a package end is 1.0 mm or less regardless of a long side and a short side, a large chip is housed in a package having a particularly small width, and at the same time thermal stress can be reduced. And to provide a manufacturing method thereof. Further, another object is to provide a semiconductor device having a package structure characterized by high reliability and low cost, which can reduce the production man-hours as compared with the conventional plastic package process without the step of attaching an insulating film and the manufacturing method thereof. To provide.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、LSIチップのボンディンパッド部を前記
チップ上に複数個配設すると共に、前記チップのパッ
ド部を除く表面に耐熱性有機高分子膜を配設し、リー
ドとして外部リードよりも肉薄でLSIチップ領域内に延
在する内部リードの先端に、外部リードの厚さ相当分の
肉厚の突起部を前記各パッド部に対応して設けると共
に、前記突起部を除く内部リードに貫通穴を設け、前
記突起部と前記パッド部とを導電性ペーストで電気的に
接続することによって内部リードの裏面とLSIチップの
表面間に隙間を形成し、少なくとも前記隙間を含むLS
Iチップと内部リードとを樹脂封止した構成の半導体装
置によって達成される。
The above-mentioned object is to arrange a plurality of bond pad parts of the LSI chip on the chip and to dispose a heat-resistant organic polymer film on the surface excluding the pad part of the chip, which is thinner than the external lead as a lead. At the tip of the internal lead extending in the LSI chip area, a protrusion having a thickness corresponding to the thickness of the external lead is provided corresponding to each pad portion, and a through hole is formed in the internal lead excluding the protrusion. And a gap is formed between the back surface of the internal lead and the front surface of the LSI chip by electrically connecting the protrusion portion and the pad portion with a conductive paste, and the LS including at least the gap.
This is achieved by a semiconductor device in which the I chip and the internal lead are resin-sealed.

また、上記目的は、リードフレームのLSIチップ上に
位置する内部リードの先端部を残して、板厚方向に内部
リード領域を選択的にエッチングすることにより、内部
リードの先端部にLSIチップのボンディングパッド部に
当接するための突起部を形成する工程と、前記突起部
を除く内部リードに貫通穴を形成する工程と、前記LS
Iチップのボンディングパッド部を除く表面に耐熱性有
機高分子膜を形成する工程と、LSIチップのボンディ
ングパッド部の導電性ペーストを塗布する工程と、前
記ボンディングパッド部と前記リードの突起部とを位置
合せする工程と、位置合せされた前記リードフレーム
とLSIチップとを押圧、加熱することにより、前記リー
ド先端の突起部をLSIチップのボンディングパッド部に
前記導電性ペーストを介して接続する工程と、前記リ
ードの接続されたLSIチップを樹脂封止する工程とを含
む半導体装置の製造方法によっても達成される。さらに
第1の具体的構造例について述べれば、LSIチップのボ
ンディングパッドのパッド列をチップの両端部にそれぞ
れ相対向して局在配置するとともに、前記パッド列の各
パッドに対応した内部リードの先端に突起部を設け、前
記内部リードの突起部と上記パッドとを軟質の導電性ペ
ーストで電気的に接続し、上記パッド列とデュアルライ
ンパッケージの両ピン列とが直交するように配置させ樹
脂封止した構造をとることによって達成される。さらに
また、第2の具体的構造例について述べれば、LSIチッ
プのボンデッングパッド部をチップの能動素子の設けら
れた領域上に複数個形成すると共に、前記各パッド部に
対応した内部リードの先端に突起部を設け、前記リード
の突起部と上記パッド部とを軟質の導電性ペーストで電
気的に接続し、これらを樹脂封止した構造をとることに
よって達成される。LSIチップのパッド部以外の表面に
1μm以上30μm以下の膜厚の耐熱性絶縁膜、例えばポ
リイミド膜のごとき耐熱性有機高分子膜をウェハー工程
であらかじめ形成することにより、その界面張力によっ
て軟質の導電ペーストをマルチヘッドマイクロシュリン
ジで該パッド部に均一に一括に塗布できる。リードの突
起部とパッド部との接合は、精密に両者の一を整合した
のち、ヒートブロックヘッドで押圧することによって、
一括に接着する製造方法をとることによって、従来のワ
イヤボンディング工程をなくし、チップ端とパッケージ
端との距離を小さくできるとともに生産工程を少なくで
きる。さらに、弾性率が400kgf/mm2以下(実用的には10
kgf/mm2)の範囲の軟質の導電性ペーストで接合するこ
とによって、接着時にチップに大きな荷重をかける必要
がなく、ボンディングパッド部がチップの能動素子の設
けられた領域(アクティブエリア)上にあっても損傷を
与えることがなく、さらに、接合部はリードフレーム材
とチップ材との線膨脹係数の違いによる熱応力を緩和で
きるので、熱サイクルによる断線不良を防止できる。導
電性ペーストとしては、銀粉あるいはニッケル粉を充填
したエポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂が好適である
が、その組成を限定するものではなく、弾性率が10〜40
0kgf/mm2で導電性が確保されていればよい。ボンディン
グパッド部をチップの中央部近辺に配置することによ
り、レジンモールド後のリード部の埋込み面積が広くと
れるので、レジンモールド後のリード切断・曲げ工程に
おけるストレスを拘束するので、リード先端とパッド部
との接合部に影響を与えない。また、ボンディングパッ
ド部をアクティブエリア上に配置する場合は、従来のパ
ッド面積よりも大きい寸法に設計でき、軟質の導電性ペ
ーストの塗布の精度が多少悪くてもよく、さらに、塗布
量が多くできるので、接合面積が広く、接着の信頼性が
確保しやすい。さらに、チップとフレームとの接着強度
を補強するために、リード幅の2倍以下の幅をもつタブ
を設け、チップ表面と接着剤で接着することにより、工
程中の振動などの外力に対してパッド部とリードとの接
合部は破断することはない。この場合、接着剤として
は、軟質の導電性ペーストの導電性フィラーを抜いたベ
ースのマトリックスレジンを使うことにより、チップと
リード先端のギャングボンディング時に同時に、タブと
チップ表面との接着が可能となる。このタブをつってい
る、いわゆるタブつりリードはレジンモールド後にパッ
ケージの外端部でリード切断時に切断すればよい。リー
ドフレームの内部リード端部への突起部の形成は、周知
のエッチング技術により、すなわち、内部リード(パッ
ケージ内のLSIチップ領域に延在するリード部分)の先
端部を残して選択的にエッチングすることにより所望形
状の所望の高さの突起部を形成できる。一般的には柱状
突起で、エッチングの深さを30μm以上とれば、リード
フレームがチップ表面と接触せず、表面のポリイミド膜
を傷つけることはない、リードフレームのパッケージ内
に位置するリードの屈曲部の近傍に貫通穴をもうけるこ
とにより、レジンモールド後に、レジンはリードフレー
ムとチップ表面の約30μmの隙間に充填されて接着する
ので、線膨脹係数の違いによる熱応力やリード曲げ時に
かかる機械的ストレスを拘束し、さらに強度の強い構造
となる。
Further, the above-mentioned object is to bond the LSI chip to the tip of the internal lead by selectively etching the internal lead region in the plate thickness direction while leaving the tip of the internal lead located on the LSI chip of the lead frame. Forming a protrusion for contacting the pad portion, forming a through hole in the internal lead excluding the protrusion,
The step of forming a heat-resistant organic polymer film on the surface of the I chip excluding the bonding pad section, the step of applying a conductive paste on the bonding pad section of the LSI chip, and the bonding pad section and the protruding section of the lead A step of aligning, and a step of pressing and heating the aligned lead frame and LSI chip to connect the protruding portion at the tip of the lead to the bonding pad portion of the LSI chip via the conductive paste. And a method of manufacturing a semiconductor device including a step of resin-sealing the LSI chip to which the leads are connected. To describe the first specific structural example, the pad rows of the bonding pads of the LSI chip are locally arranged at both ends of the chip so as to face each other, and the tips of the internal leads corresponding to the pads of the pad row are arranged. A protrusion is provided on the inner lead, the protrusion of the internal lead and the pad are electrically connected with a soft conductive paste, and the pad row and the pin rows of the dual line package are arranged so as to be orthogonal to each other. This is achieved by taking a stationary structure. Furthermore, to describe the second specific structural example, a plurality of bonding pad portions of the LSI chip are formed on the region of the chip where the active elements are provided, and the internal lead corresponding to each pad portion is formed. This is achieved by providing a projection at the tip, electrically connecting the projection of the lead and the pad with a soft conductive paste, and sealing them with a resin. By forming a heat-resistant insulating film with a thickness of 1 μm or more and 30 μm or less, for example, a heat-resistant organic polymer film such as a polyimide film, on the surface of the LSI chip other than the pad portion in advance in the wafer process, the interfacial tension causes soft conductive The paste can be evenly and collectively applied to the pad portion by multi-head microshrinking. Bonding between the lead protrusion and the pad is done by precisely aligning one of them and then pressing with a heat block head.
By adopting the manufacturing method of collectively bonding, it is possible to eliminate the conventional wire bonding process, reduce the distance between the chip end and the package end, and reduce the production process. Furthermore, the elastic modulus is 400 kgf / mm 2 or less (practically 10
By bonding with a soft conductive paste in the range of kgf / mm 2 ), it is not necessary to apply a large load to the chip at the time of bonding, and the bonding pad part is on the area (active area) where the active element of the chip is provided. Even if it exists, it does not cause damage, and since the joint portion can relieve the thermal stress due to the difference in linear expansion coefficient between the lead frame material and the chip material, it is possible to prevent disconnection failure due to thermal cycle. The conductive paste is preferably an epoxy resin or a polyimide resin filled with silver powder or nickel powder, but the composition is not limited, and the elastic modulus is 10 to 40.
It is sufficient that the conductivity is secured at 0 kgf / mm 2 . By arranging the bonding pad part near the center of the chip, the embedding area of the lead part after resin molding can be widened, so the stress in the lead cutting / bending process after resin molding is restricted. Does not affect the joint with. Further, when the bonding pad portion is arranged on the active area, it can be designed to have a size larger than the conventional pad area, the accuracy of applying the soft conductive paste may be somewhat poor, and the amount of application can be increased. Therefore, the bonding area is wide, and it is easy to secure the reliability of adhesion. Further, in order to reinforce the bonding strength between the chip and the frame, a tab having a width less than twice the lead width is provided, and the chip surface is bonded with an adhesive so that external force such as vibration during the process can be prevented. The joint between the pad and the lead is not broken. In this case, by using the matrix resin of the base without the conductive filler of the soft conductive paste as the adhesive, it is possible to bond the tab and the chip surface at the same time during the gang bonding of the chip and the lead tip. . The so-called tab-hanging lead that hangs the tab may be cut at the outer end of the package after resin molding at the time of cutting the lead. The protrusions are formed on the end portions of the inner leads of the lead frame by a well-known etching technique, that is, the inner leads (lead portions extending to the LSI chip area in the package) are selectively etched while leaving the tip portions thereof. Thereby, a protrusion having a desired shape and a desired height can be formed. Generally, if the etching depth is 30 μm or more as a columnar protrusion, the lead frame does not contact the chip surface and does not damage the polyimide film on the surface. The bent portion of the lead located in the package of the lead frame By making a through hole near the resin, the resin is filled and bonded in the gap of about 30 μm between the lead frame and the chip surface after resin molding. Is restrained, and the structure becomes stronger.

さらに、熱応力解析を実施した結果、リードフレームの
材質として、線膨脹係数が0.8×10-5〜1.4×10-5/℃の
範囲の鉄・ニッケル合金を選定し、モールドレジンとし
て、球状の石英フィラを70〜80Vol%、あるいは球状フ
ィラを少なくとも3分の1配合したフィラを70〜80Vol
%配合した線膨脹係数が0.7×10-5〜1.4×10-5/℃のレ
ジンとの組合せで構成することにより、パッケージの温
度サイクル時にチップあるいはリードとレジンとの界面
に発生する熱応力が低減でき、耐温度サイクル性、耐リ
フロークラック性を向上できる。さらに、モールドレジ
ンの線膨脹係数を1.4×10-5/℃以下にしない場合、チッ
プを上記した手法でリードフレームに搭載したのち、例
えばシリコン樹脂系のチップコートレジンでチップコー
トしたのち、通常の1.7×10-5/℃以上の線膨脹係数のレ
ジンでモールドしてもよい。
Furthermore, as a result of thermal stress analysis, as a material for the lead frame, an iron-nickel alloy with a linear expansion coefficient in the range of 0.8 × 10 -5 to 1.4 × 10 -5 / ° C was selected. 70 to 80 Vol% quartz filler or 70 to 80 Vol% filler containing at least one third of spherical filler
% Combined with a resin whose coefficient of linear expansion is 0.7 × 10 -5 to 1.4 × 10 -5 / ° C, the thermal stress generated at the interface between the chip or the lead and the resin during the temperature cycle of the package is reduced. It can be reduced, and temperature cycle resistance and reflow crack resistance can be improved. Further, when the linear expansion coefficient of the mold resin is not set to 1.4 × 10 −5 / ° C. or less, after mounting the chip on the lead frame by the above-described method, for example, after chip coating with a silicon resin-based chip coat resin, a normal resin is used. It may be molded with a resin having a coefficient of linear expansion of 1.7 × 10 -5 / ° C or more.

以上の各技術の組合せによって、大きなチップを小さな
薄いパッケージに収納することができ、ワイヤボンディ
ング工程を廃止でき、接合部および異種材質問の熱応力
を低減できる高信頼でかつ低コストに特徴のあるパッケ
ージ構造とその製造法が提供できる。
The combination of the above technologies makes it possible to store a large chip in a small and thin package, eliminate the wire bonding process, and reduce the thermal stress of the joint and dissimilar materials. A package structure and its manufacturing method can be provided.

さらに、高信頼用途にためには、チップのアクティブエ
リヤ状に配置したパッド部に金バンプあるいは銅バンプ
に0.1〜3μmの金メッキしたバンプを形成し、その高
さを30μm以上の高さにして、リード先端部に金メッキ
したリードフレームを使って、TAB(Tape Automated Bo
nding)のインナーボンダでギャングボンディングした
後、レジンモールドすることにより、大チップ搭載が可
能なパッケージが提供できる。この場合、バンプの硬さ
をヌープ硬度80以下、インナーボンディング時の荷重を
30g/パッド以下にする必要がある。さらに、アルミボン
ディングパッドに0.1〜3μmの金メッキを施し、鉛−
スズはんだでバンプを形成し、先端を金部分メッキした
リードを一括に、インナーボンディングしてもよい。し
かし、いずれも、上記した導電性ペーストで接合する方
式よりもコストは高くつく。
Furthermore, for highly reliable use, gold bumps or copper bumps with gold plating of 0.1 to 3 μm are formed on the pads arranged in the active area of the chip, and the height is set to 30 μm or more. Use a TAB (Tape Automated Bore)
After performing gang bonding with the inner bonder of (nding) and then resin-molding, a package capable of mounting a large chip can be provided. In this case, the bump hardness should be Knoop hardness 80 or less, and the load during inner bonding should be
It should be below 30g / pad. Furthermore, the aluminum bonding pad is plated with gold of 0.1 to 3 μm, and the lead-
The bumps may be formed with tin solder, and the leads whose gold tips are partially plated may be collectively inner-bonded. However, in both cases, the cost is higher than the method of joining with the above-mentioned conductive paste.

〔作用〕[Action]

本発明の第1の具体的構造例によれば、チップのボンデ
ィングパッドのパッド列をチップの両端部にそれぞれ相
対向して局在配置し、リードフレーム先端部に設けられ
た突起部を上記チップのパッド列に集中させて導電性ペ
ーストを介して接合する構造にしたので、チップ端とパ
ッケージ端との最も狭い距離の部分においても1mm以下
に設計でき、大チップの搭載が可能になる。特に、メモ
リ容量が大きい長方形の大チップを搭載する場合には有
利である。
According to the first specific structural example of the present invention, the pad rows of the bonding pads of the chip are locally arranged so as to face each other at both ends of the chip, and the protrusions provided at the tip of the lead frame are arranged on the chip. Since it has a structure in which it is concentrated on the pad row of and is bonded via a conductive paste, it can be designed to be 1 mm or less even in the narrowest distance portion between the chip end and the package end, and a large chip can be mounted. This is particularly advantageous when mounting a large rectangular chip having a large memory capacity.

ポリイミド膜のごときパッシベーション膜を表面に持つ
チップを使う場合には、例えば銀ペーストのごとき軟質
の導電性ペーストはボンディングパッド部のアルミニウ
ム膜にはぬれ易くポリイミド膜にはぬれ難いので、上記
ペーストをマイクロシュリンジで塗布した時に、かかる
ペーストはボンディングパット部で球滴を作り、均一塗
布し易いという特長がある。
When using a chip having a passivation film such as a polyimide film on its surface, a soft conductive paste such as a silver paste is easily wettable to the aluminum film of the bonding pad portion and hard to wet to the polyimide film. When the paste is applied by the shrinkage, the paste has a feature that it forms spherical droplets at the bonding pad portion and is easily applied uniformly.

リードフレームの先端は板厚方向にエッチングすること
により少なくとも30μmの突起部を作っているので、リ
ードフレームの先端とボンディングパッド部とがペース
トで接合したのち、フレーム裏面とチップ表面とは接触
しない。
Since the tip of the lead frame is formed with a projection of at least 30 μm by etching in the plate thickness direction, the back surface of the frame and the surface of the chip do not come into contact with each other after the tip of the lead frame and the bonding pad portion are joined by a paste.

リードフレームの先端部突起部とパッド部の接合が弾性
率400kgf/mm2以下の軟かい導電ペースト、例えば銀ペー
ストを用いるので、チップとリードフレームの線膨脹係
数の違いによる熱応力がこの接合部で吸収され、パッケ
ージは温度サイクル時の断線不良を低減できる。さら
に、リードフレームのリード屈曲部近辺に貫通穴を設け
ることよってモールドレジンがリードフレームとチップ
隙間を充填するので、リード長手方向の応力を拘束で
き、さらに熱応力を低減できる。
Since the tip projection of the lead frame and the pad are joined using a soft conductive paste with an elastic modulus of 400 kgf / mm 2 or less, for example, silver paste, the thermal stress due to the difference in the linear expansion coefficient between the chip and the lead frame is The package can reduce disconnection defects during temperature cycling. Furthermore, since the mold resin fills the gap between the lead frame and the chip by providing the through hole near the bent portion of the lead frame, the stress in the longitudinal direction of the lead can be restrained and the thermal stress can be further reduced.

導電性ペーストの粘度50から1300ポイズの範囲のものを
選ぶことによって、チップのパッド位置に相当する箇所
にマイクロシュリンジで精密に均一塗布できるが、粘度
500ポイズから10,000ポイズの範囲のインク状ペースト
は、そのチクソトロピー性を利用することにより、マス
クを用いたスクリーン印刷により精密な均一塗布が可能
となる。
By selecting a conductive paste with a viscosity in the range of 50 to 1300 poise, it is possible to precisely and evenly apply it to the area corresponding to the pad position of the chip with microshrinkage.
The ink-like paste in the range of 500 poises to 10,000 poises can be applied by screen printing using a mask for precise and uniform application by utilizing its thixotropic property.

さらに本発明の第2の具体的構造例によれば、LSIチッ
プのボンディングパッド部をチップの能動素子を形成し
ている領域上、いわゆるアクティブエリヤ上に形成する
ので、パッドの面積は広く設計できて接合部の面積を広
くとれるとともに、チップの中央部の近傍で接続できる
ので熱応力の小さい領域に接合部をもってくることがで
き、リードとパッド部との接続信頼性および耐湿信頼性
をも向上できる。リードの埋込み長さを長くできるの
で、リード切断・曲げ工程時に接合部が機械的ストレス
の影響を受けにくい。さらに、リードフレームのリード
屈曲部に前記第1の具体的構造例の場合と同様にリード
貫通穴を設けることにより、さらにこの影響を受けにく
い構造とすることができる。
Further, according to the second specific structural example of the present invention, since the bonding pad portion of the LSI chip is formed on the region where the active element of the chip is formed, that is, on the so-called active area, the pad area can be designed to be wide. The bonding area can be widened and the connection can be made near the center of the chip, so the bonding area can be brought to the area with low thermal stress, and the reliability of connection between leads and pads and the humidity resistance can be improved. it can. Since the embedded length of the lead can be increased, the joint is less susceptible to mechanical stress during the lead cutting / bending process. Further, by providing the lead through hole in the lead bent portion of the lead frame as in the case of the first specific structural example, it is possible to make the structure less susceptible to this influence.

本発明によれば、リードフレームの先端部の突起部とボ
ンディングパッド部とを直接、軟質の導電性ペーストで
一括に接続するので、ワイヤーボンディング工程が廃止
でき、従来、ワイヤーボンディングの張り高さ、距離が
必要であったが、薄型でかつ、チップ端とパッケージ端
との距離を1mm以下に設計できる、大チップ搭載可能な
薄型・小型パッケージ構造となる。導電性ペーストとし
て、弾性率が400kgf/mm2以下を、リードフレーム材質と
して線膨脹係数が0.8×10-5〜1.4×10-5/℃の範囲の鉄
・ニッケル合金を、そして、レジンとして線膨脹係数が
1.4×10-5/℃以下の組み合せを用いているので、リード
先端部の突起部とパッド部との接合部およびリードフレ
ームおよびチップとレジンとの界面部にかかる熱応力が
低減でき、パッケージの耐温度サイクル性、および耐リ
フロークラック性を向上できる。
According to the present invention, the protrusion and the bonding pad portion at the tip of the lead frame are directly connected together with a soft conductive paste, so that the wire bonding step can be abolished, and the conventional wire bonding tension height, Although a distance was required, it is a thin and compact package structure that can be mounted on a large chip and that is thin and that the distance between the chip edge and the package edge can be designed to be 1 mm or less. The conductive paste has an elastic modulus of 400 kgf / mm 2 or less, the lead frame material is an iron-nickel alloy having a linear expansion coefficient in the range of 0.8 × 10 -5 to 1.4 × 10 -5 / ° C, and the resin is a wire. Coefficient of expansion
Since the combination of 1.4 × 10 -5 / ° C or less is used, the thermal stress applied to the joint between the protrusion of the lead tip and the pad, the lead frame and the interface between the chip and the resin can be reduced, Temperature cycle resistance and reflow crack resistance can be improved.

以上詳述したとおり本発明によれば、ワイヤーボンディ
ング工程を廃止できるので、レジンの線膨脹係数を低下
させるため石英フィラーを高充填してレジンの溶融粘度
が従来のモールドレジンよりも高くなっても、モールド
時のワイヤ曲りにより接触不良がなく、生産歩留りを向
上できる。
As described above in detail, according to the present invention, since the wire bonding step can be omitted, even if the melt viscosity of the resin becomes higher than that of the conventional mold resin by highly filling the quartz filler to reduce the linear expansion coefficient of the resin. In addition, there is no contact failure due to wire bending during molding, and the production yield can be improved.

〔実施例〕〔Example〕

実施例 1 以下、本発明の一実施例として第1の具体的構造例につ
いて第1図〜第11図を使って説明する。
Example 1 Hereinafter, a first specific structural example will be described as an example of the present invention with reference to FIGS. 1 to 11.

リードフレーム1のパターンを第1図に示すごとく設計
して、リード先端をすべてチップの短辺側の2辺にA
列、B列として集中させた。中央部には、チップを支持
するためのタブ4を設けてもよい。ただし、この場合の
タブの幅はリード幅の2倍以下に設計する。LSIチップ
2のボンディングパッドはチップの短辺側の2辺にA
列、B列として配置し、該リードフレームのリード先端
部3と接合できるように、リードフレームのパターンを
設計した。
Design the pattern of the lead frame 1 as shown in FIG. 1, and make sure that all the lead tips are A on the two short sides of the chip.
Rows and rows B were concentrated. A tab 4 for supporting the chip may be provided in the central portion. However, the width of the tab in this case is designed to be twice the lead width or less. The bonding pads of the LSI chip 2 are A on the two short sides of the chip.
The pattern of the lead frame was designed so as to be arranged as a row and a row B and to be joined to the lead tip portion 3 of the lead frame.

第1図の断面図で示したように、LSIチップ2はリード
フレーム1とフェイスアップの状態で接合した。第3図
の断面図で示したように、モールドレジン5より出た外
部リード1aは必要に応じてJベント状に折り曲げてもよ
い。
As shown in the sectional view of FIG. 1, the LSI chip 2 was joined to the lead frame 1 in a face-up state. As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the external leads 1a extending from the mold resin 5 may be bent into a J-vent shape if necessary.

第4図に示したように、リードフレーム1のリードの先
端部はリードフレームの板厚方向にエッチングすること
によって、先端突起部7を形成した。この時のエッチン
グは周知のエッチング技術によるもので、突起部を形成
すべきリード7の表面に所望形状のマスクを形成してお
けば、マスク形状に応じた形状の突起部を形成すること
ができる。例えば円形のマスクを形成しておくことによ
り、図示のごとき、円柱状の突起を実現することができ
る。この突起の高さは、エッチングの時間等、エッチン
グ条件を適宜選択することにより調節できる。このとき
のエッチング深さ6は30μm、フレームの材質として無
酸素銅、厚さ150μm、表面処理としてニッケルめっき
5μm、スズめっき5μmの処理を施したものを用い
た。
As shown in FIG. 4, the tip of the lead of the lead frame 1 was etched in the plate thickness direction of the lead frame to form the tip projection 7. The etching at this time is based on a well-known etching technique. If a mask having a desired shape is formed on the surface of the lead 7 on which the projection is to be formed, a projection having a shape corresponding to the mask shape can be formed. . For example, by forming a circular mask, it is possible to realize a cylindrical protrusion as shown in the figure. The height of the protrusion can be adjusted by appropriately selecting etching conditions such as etching time. At this time, the etching depth 6 was 30 μm, the frame material was oxygen-free copper, the thickness was 150 μm, and the surface treatment was nickel plating 5 μm and tin plating 5 μm.

第5図にリード先端突起部7とLSIチップ2のAlボンデ
ィングパッド8との接合部の断面図を示す。リード先端
突起部7とAlボンディングパッド8とは、軟質銀ペース
ト11を介して接合され、リードフレーム1の内部リード
裏面1bとLSIチップ表面2aとはエッチング深さ30μm程
度、離れており、直接、接触しない構造となる。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the joint between the lead tip protrusion 7 and the Al bonding pad 8 of the LSI chip 2. The lead tip projecting portion 7 and the Al bonding pad 8 are joined via a soft silver paste 11, and the inner lead back surface 1b of the lead frame 1 and the LSI chip front surface 2a are separated by an etching depth of about 30 μm, and are directly The structure does not touch.

銀ペーストとしては弾性率が350kgf/mm2のポリイミド系
銀ペースト(日立化成(株)製の商品名、RZ041C)を用
いた。
As the silver paste, a polyimide silver paste having a modulus of elasticity of 350 kgf / mm 2 (trade name: RZ041C manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was used.

LSIチップ表面には、プラズマで形成したSiN(シリコン
ナイトライド)無機パッシベーション膜9の上に、さら
に日立化成(株)製の登録商標PIQ膜すなわちポリイミ
ドパッシベーション膜10を2.3μm厚さで形成したチッ
プを用いた。
On the surface of the LSI chip, a chip in which a registered trademark PIQ film manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., that is, a polyimide passivation film 10 having a thickness of 2.3 μm is formed on the SiN (silicon nitride) inorganic passivation film 9 formed by plasma. Was used.

パッド部8と内部リード先端突起部7との接合部を補強
し、リードフレーム1の裏面1bとLSIチップ2の表面2a
との接着を補強するために、第6図に示したようにリー
ドフレーム1の屈曲部にリード貫通穴12をもうけること
が望ましい。この場合、円形貫通穴としたが形状は問わ
ない。こうすることにより、第7図に示したように、リ
ードフレーム1の内部リード裏面1bとチップ2の表面2a
との間隙部にモールドレンジ5がより確実に充填され、
より接合部の熱応力に強い構造となる。
The back surface 1b of the lead frame 1 and the front surface 2a of the LSI chip 2 are reinforced by strengthening the joint between the pad portion 8 and the inner lead tip protrusion portion 7.
In order to reinforce the adhesion between the lead frame 1 and the lead frame 1, it is desirable to provide a lead through hole 12 in the bent portion of the lead frame 1 as shown in FIG. In this case, a circular through hole is used, but the shape does not matter. By doing so, as shown in FIG. 7, the inner lead back surface 1b of the lead frame 1 and the front surface 2a of the chip 2 are
The mold range 5 is filled more reliably in the gap between
The structure is more resistant to thermal stress in the joint.

第8図に、LSIチップ2のボンディングパッド部8に軟
質銀ペースト11を精密塗布する製造法を示した。LSIチ
ップ2のボンディングパッド8の配置に適合する位置に
マイクロシュリンジ14を整列させたヘッド内に、軟質銀
ペースト11を充填し、LSIチップ2を載せた微動X−Y
テーブル13によってボンディングパッドとシュリンジ先
端14とを精密に位置整合させた後に、ヘッドを降下さ
せ、空気圧力(矢印)により軟質銀ペースト11を微量適
量、滴下せしめ、ヘッオを上昇する。銀ペーストの粘度
範囲50〜1300ポイズのものは上記の手法で精密塗布でき
ることがわかった。マイクロシュリンジ14のノズルの内
径は0.25mmφのものを用いた。銀ペースト11の粘度範囲
1000ポイズ以上のものは、第9図に示したスクリーン印
刷法によって精密に塗布できる。マスク15をパッド部8
に精密位置整合させたのち、スクリーン16を介して、銀
ペースト11をスキージ17で塗布できる。
FIG. 8 shows a manufacturing method for precisely applying the soft silver paste 11 to the bonding pad portion 8 of the LSI chip 2. A fine movement XY having the LSI chip 2 mounted thereon is filled with the soft silver paste 11 in the head in which the microshringes 14 are aligned at the positions suitable for the arrangement of the bonding pads 8 of the LSI chip 2.
The table 13 is used to precisely align the bonding pad 14 and the shrunk tip 14 and then the head is lowered to drop a small amount of the soft silver paste 11 by air pressure (arrow) and raise the head. It has been found that silver paste having a viscosity range of 50 to 1300 poise can be precisely applied by the above method. The inner diameter of the nozzle of the microshrink 14 was 0.25 mmφ. Viscosity range of silver paste 11
Those over 1000 poise can be precisely applied by the screen printing method shown in FIG. Mask 15 pad part 8
After fine alignment, the silver paste 11 can be applied with a squeegee 17 through the screen 16.

第10図に、リードフレーム1とボンディングパッド部8
とを接合する方法を示した。微動X−Yテーブル13上に
銀ペースト11を精密塗布したLSIチップ2を搭載し、フ
レーム1と精密位置整合したのち、リードフレーム支持
台18を降下させリードフレーム先端の突起部7をボンデ
ィングパッド部に整合、設置して、ヒータブロック19を
押圧し、銀ペーストの熱硬化させた。銀ペーストがポリ
イミド系銀ペースト(日立化成(株)製商品名RZ041C)
の場合、300℃20秒のキュアで充分接着することを確認
した。
FIG. 10 shows the lead frame 1 and the bonding pad portion 8
The method of joining and was shown. After mounting the LSI chip 2 precisely coated with the silver paste 11 on the fine movement XY table 13 and precisely aligning it with the frame 1, the lead frame support 18 is lowered and the projection 7 at the tip of the lead frame is bonded to the bonding pad portion. Then, the heater block 19 was pressed and the silver paste was thermally cured. The silver paste is a polyimide-based silver paste (Hitachi Chemical Co., Ltd. product name RZ041C)
In the case of, it was confirmed that the adhesive was sufficiently adhered by curing at 300 ° C. for 20 seconds.

こうしてチップを接着させたフレームを通常のモールド
工程、リード切断、曲げ工程をへて、第1図〜第3図に
示した半導体装置を得た。
The frame to which the chips are bonded in this way is subjected to the usual molding process, lead cutting and bending processes to obtain the semiconductor device shown in FIGS.

チップ2の長手方向が長いケースについても、第11図に
示したような、リードフレーム配置をとることによって
対応できた。
The case in which the longitudinal direction of the chip 2 is long can be dealt with by adopting the lead frame arrangement as shown in FIG.

モールドレジンとして、球状の石英フィラーを70Vol%
充填したクレゾールノボラック硬化型エポキシ樹脂(日
立化成(株)製、試作品)を用いた場合、−55℃〜150
℃の耐温度サイクル試験において、1000サイクル後にも
断線不良が認められず、接続部は良好な接着を保持する
ことがわかった。その他、耐リフロークラック試験、65
℃95%高温放置試験結果とともに、従来の大きなパッケ
ージと比較して、遜色がないことがわかった。
70 vol% of spherical quartz filler as mold resin
When using the filled cresol novolac curable epoxy resin (Hitachi Chemical Co., Ltd., prototype), -55 ℃ ~ 150
In a temperature cycle test at ℃, no disconnection defect was observed even after 1000 cycles, and it was found that the connection portion maintained good adhesion. Others, reflow crack resistance test, 65
Together with the results of a high temperature storage test at 95 ° C, it was found to be comparable to conventional large packages.

実施例 2 以下、本発明の他の実施例として第2の具体的構造例に
ついて第12図〜第18図を使って説明する。
Second Embodiment Hereinafter, a second concrete structural example will be described as another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 12 to 18.

第12図に示すごとく、パッケージ内部にむかうリードの
先端突起部70をすべてチップ中央部にむけて屈曲させる
リードフレームパターン1の設計した。第13図に示した
ようにLSIチップ2のボンディングパッド部8はチップ
の能動素子の領域であるチップ中央部の近辺に配置し、
該リード先端部70とパッド部8を軟質の導電性ペースト
11で接合した。第3図の断面図に示すごとく、フェイス
アップに接合されたLSIチップ2の搭載したリードフレ
ーム1を、通常のトランスファモールド法、望ましくは
マルチプランジャモールド法によりレジンモールドし
て、通常のリード切断・曲げ工程をへて、製品を得た。
As shown in FIG. 12, a lead frame pattern 1 was designed in which all the tip projections 70 of the leads facing the inside of the package are bent toward the center of the chip. As shown in FIG. 13, the bonding pad portion 8 of the LSI chip 2 is arranged near the central portion of the chip, which is the area of the active element of the chip,
The lead tip portion 70 and the pad portion 8 are made of soft conductive paste.
Joined at 11. As shown in the sectional view of FIG. 3, the lead frame 1 on which the LSI chip 2 bonded face up is mounted is resin-molded by a normal transfer molding method, preferably a multi-plunger molding method, and a normal lead cutting The product was obtained through the bending process.

第15図に示したように、リードフレーム1の先端部は上
記実施例1の場合と同じ方法で、フレームの板厚方向に
エッチングすることによって、先端突起部70を形成し
た。このときのエッチング深さは30μm、フレームの材
質として42アロイフレーム(鉄・ニッケル合金)、先端
部突起70の表面に金を0.5μm厚さの部分めっきしたも
のを用いた。
As shown in FIG. 15, the tip portion of the lead frame 1 was etched in the plate thickness direction of the frame in the same manner as in Example 1 to form the tip projection portion 70. At this time, the etching depth was 30 μm, the material of the frame was 42 alloy frame (iron / nickel alloy), and the surface of the tip projection 70 was partially plated with gold to a thickness of 0.5 μm.

第15図にリード先端突起部70とLSIチップ2のAlボンデ
ィングパッド8との接合部の断面図を示す。リード先端
突起部70とAlとボンディングパッド部8とは、軟質導電
性ペースト11を介して接合され、リードフレーム1の内
部リード裏面1bとLSIチップ2の表面2aとはエッチング
深さ30μm程度離れており、直接、接触しない構造とな
る。LSIチップ2には、プラズマで形成したSiN(シリコ
ンナイトライド)膜の無機パッシベーション膜9の上
に、さらに日立化成(株)製の登録商標PIQ膜すなわち
ポリイミドパッシベーション膜10を2.3μm厚さで形成
したチップを用いた。軟質の導電製ペーストとして、弾
性率が350kgf/mm2のポリイミド系銀ペースト(日立化成
(株)製、RZ041C)を用いた。
FIG. 15 shows a cross-sectional view of the joint between the lead tip protrusion 70 and the Al bonding pad 8 of the LSI chip 2. The lead tip protruding portion 70, Al and the bonding pad portion 8 are joined via a soft conductive paste 11, and the inner lead back surface 1b of the lead frame 1 and the front surface 2a of the LSI chip 2 are separated by an etching depth of about 30 μm. It has a structure that does not directly contact. In the LSI chip 2, a registered trademark PIQ film, that is, a polyimide passivation film 10 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., that is, a polyimide passivation film 10 having a thickness of 2.3 μm is formed on the inorganic passivation film 9 of SiN (silicon nitride) film formed by plasma. Used chips. As the soft conductive paste, a polyimide silver paste (RZ041C manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) having an elastic modulus of 350 kgf / mm 2 was used.

第16図に示したように、パッド部8とリード先端突起部
70との接合部を補強し、リード曲げ工程における機械的
ストレスによりリード/レジン界面剥離を防止するため
に、リードの屈曲部近辺にリード貫通穴12をもうけるこ
とが望ましい。こうすることにより、第17図に示したよ
うに、モールドレジン5がリード1の裏面1bとチップ2
の表面2aとの間隙部により確実に充填され、リードの引
っ張りに対する拘束力となって、より接合部の熱応力に
対して強い構造となる。
As shown in FIG. 16, the pad portion 8 and the lead tip projection portion
In order to reinforce the joint with 70 and prevent the lead / resin interface from peeling due to mechanical stress in the lead bending step, it is desirable to provide a lead through hole 12 near the bent portion of the lead. By doing so, as shown in FIG. 17, the molded resin 5 is attached to the back surface 1b of the lead 1 and the chip 2
The gap between the surface 2a and the surface 2a is reliably filled, and it becomes a restraining force against the pulling of the lead, and the structure becomes stronger against the thermal stress of the joint.

以下、軟質性導電ペーストをチップ2のボンディングパ
ッド部8に塗布する製造技術については、前記実施例1
の第8図に示したものと同様に、また、スクリーン印刷
法についても同じく、第9図に示したものと同様に、さ
らにまた、リードフレームの突起部70とボンディングパ
ッド部8とを接合する方法についても同じく、第10図に
示したものと同様にして行った。
The manufacturing technique of applying the soft conductive paste to the bonding pad portion 8 of the chip 2 will be described below in the first embodiment.
As in the case shown in FIG. 8 and also in the screen printing method, as in the case shown in FIG. 9, the projection 70 of the lead frame and the bonding pad 8 are further joined. The method was also the same as that shown in FIG.

第18図に、チップの長手方向が長くパッケージ端部との
余裕が少い場合のリードフレームレイアウト図を示し
た。パッド8とリード先端部70との接着部を工程中の振
動他の影響から補強するために、上記実施例と同様にリ
ード幅の2倍以下の幅をもつタブ4を設け、チップ表面
と接着剤で接着した。接着剤はポリイミド系銀ペース
ト、RZ041C(日立化成(株)の商品名)の銀充填剤を配
合していないマトレックスレジンを用いた。
FIG. 18 shows a lead frame layout diagram in the case where the length of the chip is long and the margin with the package end is small. In order to reinforce the bonding portion between the pad 8 and the lead tip portion 70 from the influence of vibration and the like during the process, the tab 4 having a width less than twice the lead width is provided and bonded to the chip surface as in the above embodiment. Glued. The adhesive used was a polyimide silver paste, RZ041C (trade name of Hitachi Chemical Co., Ltd.) Matrex resin not containing a silver filler.

こうしてチップを搭載したリードフレームをトランスフ
ァモード工程、リード切断、曲げ工程をへて、目的とす
る半導体装置を得た。モールドレジンとして、球状の石
英フィラーを70Vol%充填したクレゾールノボラック硬
化型エポキシ樹脂(日立化成(株)製、試作品)を用い
た。その線膨脹係数は1.2×10-5/℃、180℃における溶
融粘度は700ポイズ(最低)であり、マルチポットモー
ルド法が適していることがわかった。
Thus, the lead frame having the chip mounted thereon was subjected to the transfer mode process, the lead cutting process, and the bending process to obtain the intended semiconductor device. As the mold resin, a cresol novolac-curing epoxy resin (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., prototype) filled with 70 vol% of spherical quartz filler was used. The linear expansion coefficient was 1.2 × 10 -5 / ℃, and the melt viscosity at 180 ℃ was 700 poise (minimum), indicating that the multi-pot mold method is suitable.

上述した各プロセスを経て得た製品について、−55℃〜
150℃の耐温度サイクル(各30min)、試験を実施した結
果、1000サイクル後も断線不良は認められず、軟質の銀
ペーストによる接合部は良好な接着を保持することがわ
かった。
For products obtained through the above-mentioned processes,
As a result of carrying out a test at a temperature endurance cycle of 150 ° C. (30 min each), no defect of disconnection was observed even after 1000 cycles, and it was found that the joint portion made of the soft silver paste maintained good adhesion.

その他、耐リフロークラック試験(215℃ベーパーリフ
ロー、90s)、65℃95%RH高温高湿放置試験結果とも
に、従来の大きなパッケージに比較して、遜色がないこ
とがわかった。
In addition, both the reflow crack resistance test (215 ℃ vapor reflow, 90s) and the 65 ℃ 95% RH high temperature and high humidity storage test results were found to be comparable to the conventional large package.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の第1の具体的構造例によれば、チップ端とパッ
ケージ端との距離を1mm以下に設計できるので、大きな
チップを小さなパッケージに実装できる。
According to the first specific structural example of the present invention, the distance between the chip end and the package end can be designed to be 1 mm or less, so that a large chip can be mounted in a small package.

さらに、タブをなくすか、あるいはタブを備えたとして
もチップを支持する必要最小限の大きさに設計できるの
で、温度サイクル時のストレスがタブ端部に集中せず、
レジンクラックに対して強い構造となる。
Furthermore, since the tab can be eliminated or the tab can be designed with the minimum required size to support the chip, stress during temperature cycling is not concentrated on the tab end,
The structure is strong against resin cracks.

さらに、従来の金線のごときワイヤーボンディングをな
くすことができ、軟質の特に銀ペーストによるギャング
ボンディングをしたので、生産工数は従来パッケージに
対して低減することができる効果がある。
Further, wire bonding such as a conventional gold wire can be eliminated, and since gang bonding is performed by using a soft silver paste, the production man-hour can be reduced as compared with the conventional package.

さらに、接合部が軟質の銀ペーストであるので、接合部
の強度保持が有利になり、耐温度サイクル性は従来パッ
ケージに劣らない。
Furthermore, since the joint is made of a soft silver paste, the strength of the joint is maintained, and the temperature cycle resistance is not inferior to that of the conventional package.

また、本発明の第2の具体的構造性によれば、LSIチッ
プのボンディングパッド部をチップ中央部の近辺に配置
したので、各接続部の面積が広くとれるとともに、応力
の少ない領域にあるので、ワードフレームとパッド部と
の軟質銀ペーストによる接続の信頼性が向上する効果が
ある。
According to the second specific structural feature of the invention, since the bonding pad portion of the LSI chip is arranged in the vicinity of the central portion of the chip, the area of each connecting portion can be wide and the stress is low in the area. There is an effect that the reliability of the connection between the word frame and the pad portion by the soft silver paste is improved.

さらに、接合部が軟質の銀ペーストであるので、接続時
にチップに機械的ストレスがかからずチップ損傷がな
く、また、モールド時にワイヤーが変形して接触不良を
起すこともなく、組立歩留りが向上する。
In addition, since the joint is made of soft silver paste, mechanical stress is not applied to the chip during connection, the chip is not damaged, and the wire is not deformed during molding to cause poor contact, improving the assembly yield. To do.

以上、述べて来たように、本発明によれば、大チップを
搭載する薄型・小型パッケージの高信頼性を確保できる
とともに、生産性を向上させる効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to ensure high reliability of a thin and small package mounting a large chip and to improve productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例のパッケージの上断面図、第
2図は横断面図、第3図は縦断面図である。第4図は、
本発明のリードにエッチング処理を施した状態のリード
フレームの要部を示した横断面図、第5図はLSIチップ
のボンディングパッドとリードフレーム先端部との接続
状態を示す横断面図、第6図はリード貫通穴とチップ上
面部との接続状態を示す上面図、第7図はその横断面図
である。第8図は、ボンディングパッド部に軟質導電性
ペーストを塗布する方法を示す概念図であり、第9図は
スクリーン印刷法を示す概念図である。第10図は、リー
ドフレームとボンディングパッド部とを導電ペーストで
接着する押圧・熱硬化機構を示す概念図である。第11図
は、チップの長手方向に長い場合にも適用できることを
示す、リードフレームのレイアウト例としてのパッケー
ジの上断面図である。 第12図は本発明の他の実施例のパッケージの上断面図、
第13図はパッド配置を示すチップ上面図、第14図はパッ
ケージの縦断面図である。第15図はLSIチップのパッド
部とリード先端部との接続状態を示す断面図、第16図は
リード貫通穴とチップ表面との接続状態を示す上面図、
第17図はその断面図、第18図は、チップの長手方向が長
い場合に適用した本発明の他の実施例を示すパッケージ
の上断面図である。 図において、 1……リードフレーム、2……LSIチップ 3……ボンディング部 7、70……リード先端突起部 8……チップのAlボンディングパッド部 10……ポリイミドパッシベーション膜 11……軟質銀ペースト、12……リード貫通穴 14……マルチヘッドマイクロシュリンジ 19……ヒータブロックヘッド
FIG. 1 is an upper sectional view of a package of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a lateral sectional view, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view. Figure 4 shows
FIG. 6 is a horizontal cross-sectional view showing a main part of a lead frame in which the leads of the present invention are subjected to an etching treatment, and FIG. FIG. 7 is a top view showing a connection state between the lead through hole and the chip upper surface portion, and FIG. 7 is a transverse sectional view thereof. FIG. 8 is a conceptual diagram showing a method of applying a soft conductive paste to a bonding pad portion, and FIG. 9 is a conceptual diagram showing a screen printing method. FIG. 10 is a conceptual diagram showing a pressing / thermosetting mechanism for bonding the lead frame and the bonding pad portion with a conductive paste. FIG. 11 is a top cross-sectional view of a package as a layout example of a lead frame, which is applicable to a case where the chip is long in the longitudinal direction. FIG. 12 is a top sectional view of a package of another embodiment of the present invention,
FIG. 13 is a chip top view showing the pad arrangement, and FIG. 14 is a vertical sectional view of the package. FIG. 15 is a cross-sectional view showing the connection between the pad portion of the LSI chip and the tip of the lead, and FIG. 16 is a top view showing the connection between the lead through hole and the chip surface.
FIG. 17 is a sectional view thereof, and FIG. 18 is an upper sectional view of a package showing another embodiment of the present invention applied when the longitudinal direction of the chip is long. In the figure, 1 ... Lead frame, 2 ... LSI chip 3 ... Bonding part 7, 70 ... Lead tip projection part 8 ... Chip Al bonding pad part 10 ... Polyimide passivation film 11 ... Soft silver paste, 12 …… Lead through hole 14 …… Multi-head microshrinkage 19 …… Heater block head

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 元 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 三谷 正男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Gen Murakami, 1450 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Musashi Factory, Hitachi, Ltd. (72) Masao Mitani 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company Hitachi, Ltd., Production Engineering Laboratory

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】LSIチップのボンディングパッド部を前
記チップ上に複数個配設すると共に、前記チップのパ
ッド部を除く表面に耐熱性有機高分子膜を配設し、リ
ードとして外部リードよりも肉薄でLSIチップ領域内に
延在する内部リードの先端に、外部リードの厚さ相当分
の肉厚の突起部を前記各パット部に対応して設けると共
に、前記突起部を除く内部リードに貫通穴を設け、前
記突起部と前記パット部とを導電性ペーストで電気的に
接続することによって内部リードの裏面とLSIチップの
表面間に隙間を形成し、少なくとも前記隙間を含むLS
Iチップと内部リードとを樹脂封止したことを特徴とす
る半導体装置。
1. A plurality of bonding pads of an LSI chip are provided on the chip, and a heat-resistant organic polymer film is provided on the surface of the chip excluding the pads, and the leads are thinner than external leads. At the tip of the internal lead extending in the LSI chip area, a protrusion having a thickness corresponding to the thickness of the external lead is provided corresponding to each pad portion, and a through hole is formed in the internal lead excluding the protrusion. And a gap is formed between the back surface of the internal lead and the front surface of the LSI chip by electrically connecting the protrusion portion and the pad portion with a conductive paste, and the LS including at least the gap.
A semiconductor device characterized in that an I chip and an internal lead are resin-sealed.
【請求項2】LSIチップのボンディングパッド列をチッ
プの両端部にそれぞれ相対向して局在、配設すると共
に、前記パッド列の各パッドに対応した内部リードの先
端に突起部を設け、前記内部リードの突起部と前記パッ
ドとを軟質の導電性ペーストで電気的に接続し、前記パ
ッド列とデュアルラインパッケージの両ピン列とが直交
するように配置させ樹脂封止して成ることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
2. A bonding pad row of an LSI chip is localized and arranged at both ends of the chip so as to face each other, and a protrusion is provided at a tip of an internal lead corresponding to each pad of the pad row, The protrusions of the internal leads are electrically connected to the pads with a soft conductive paste, and the pad rows and the pin rows of the dual line package are arranged so as to be orthogonal to each other and are resin-sealed. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】LSIチップのボンディングパット部をチッ
プの能動素子の設けられた領域上に複数個形成すると共
に、前記各パッド部に対応した内部リードの先端に突起
部を設け、前記内部リードの突起部と前記パッド部とを
軟質の導電性ペーストで電気的に接続し、これらを樹脂
封止したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
半導体装置。
3. A plurality of bonding pad portions of an LSI chip are formed on a region of a chip where active elements are provided, and a projection portion is provided at the tip of the internal lead corresponding to each pad portion, 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the protruding portion and the pad portion are electrically connected with a soft conductive paste, and these are resin-sealed.
【請求項4】内部リードの先端に設けられた突起部の高
さを少なくとも30μmとしたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項乃至第3項いずれか一つに記載の半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the height of the protrusion provided at the tip of the inner lead is at least 30 μm.
【請求項5】リードの先端の設けられた突起部とパッド
部とを弾性率10〜400kgf/mm2の軟質の導電性銀ペースト
で接合したことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第4項いずれか一つに記載の半導体装置。
5. The projection and the pad portion provided at the tip of the lead are bonded with a soft conductive silver paste having an elastic modulus of 10 to 400 kgf / mm 2 , and the pads are bonded. The semiconductor device according to any one of item 4.
【請求項6】突起部を含むリードの先端部に0.1〜3μ
mの金めっき層を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項乃至第5項いずれか一つに記載の半導体装置。
6. The tip of the lead including the protrusion has a thickness of 0.1 to 3 μm.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein a gold plating layer of m is provided.
【請求項7】耐熱性有機高分子膜が、ポリイミド膜から
成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the heat-resistant organic polymer film is a polyimide film.
【請求項8】リードの線膨脹係数が0.8×10-5〜1.4×10
-5/℃の鉄・ニッケル系合金から成り、樹脂封止用レジ
ンが球状の石英フィラーを少なくとも70〜80Vol%含む
線膨脹係数が0.7×10-5〜1.4×10-5/℃であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項乃至第7項いずれか一つ
に記載の半導体装置。
8. The coefficient of linear expansion of the lead is 0.8 × 10 −5 to 1.4 × 10.
-5 / ℃ made of iron-nickel alloy, resin for resin encapsulation contains spherical silica filler at least 70 ~ 80Vol%, the coefficient of linear expansion is 0.7 × 10 -5 ~ 1.4 × 10 -5 / ℃. 8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
【請求項9】リードフレームのLSIチップ上に位置す
る内部リードの先端部を残して、板厚方向に内部リード
領域を選択的にエッチングすることにより、内部リード
の先端部にLSIチップのボンディングパット部に当接す
るための突起部を形成する工程と、前記突起部を除く
内部リードに貫通穴を形成する工程と、前記LSIチッ
プのボンディングパット部を除く表面に耐熱性有機高分
子膜を形成する工程と、LSIチップのボンディングパ
ッド部に導電性ペーストを塗布する工程と、前記ボン
ディングパッド部と前記リードの突起部とを位置合せす
る工程と、位置合せされた前記リードフレームとLSI
チップとを押圧、加熱することにより、前記リード先端
の突起部をLSIチップのボンディングパッド部に前記導
電性ペーストを介して接続する工程と、前記リードの
接続されたLSIチップを樹脂封止する工程とを含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A bonding pad of an LSI chip on the tip of the internal lead by selectively etching the internal lead region in the plate thickness direction while leaving the tip of the internal lead located on the LSI chip of the lead frame. Forming a protrusion for contacting the semiconductor chip, forming a through hole in the internal lead excluding the protrusion, and forming a heat-resistant organic polymer film on the surface of the LSI chip excluding the bonding pad A step of applying a conductive paste to a bonding pad portion of an LSI chip, a step of aligning the bonding pad portion and a protrusion of the lead, and the aligned lead frame and LSI
A step of pressing and heating the chip to connect the protruding portion at the tip of the lead to the bonding pad part of the LSI chip via the conductive paste, and a step of resin-sealing the LSI chip to which the lead is connected A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】導電性ペーストを塗布する工程として、
粘度50〜1300ポイズの銀ペーストをマルチマイクロシュ
リンジを用いてボンディングパッド部に塗布することを
特徴とする特許請求の範囲第9項記載の半導体装置の製
造方法。
10. The step of applying a conductive paste comprises:
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein a silver paste having a viscosity of 50 to 1300 poise is applied to the bonding pad portion using a multi-microshrink.
【請求項11】ノズルの内径を0.3mmφ以下のマルチマ
イクロシュリンジを用いることを特徴とする特許請求の
範囲第9項もしくは第10項記載の半導体装置の製造方
法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein a multi-microshringe having an inner diameter of the nozzle of 0.3 mmφ or less is used.
【請求項12】導電性ペーストを塗布する工程として、
粘度500〜10,000ポイズのインク状ペーストを、マスク
を介してスクリーン印刷することを特徴とする特許請求
の範囲第9項記載の半導体装置の製造方法。
12. The step of applying a conductive paste comprises:
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein an ink-like paste having a viscosity of 500 to 10,000 poise is screen-printed through a mask.
【請求項13】リードの一表面をエッチングすることに
よりその端部に突起部を形成するに際し、突起の形状を
円柱状となし、その高さを少なくとも30μmとしたこと
を特許とする特許請求の範囲第9項記載の半導体装置の
製造方法。
13. A method for forming a protrusion on an end of a lead by etching one surface of the lead, the protrusion having a cylindrical shape and having a height of at least 30 μm. 10. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9.
【請求項14】線膨脹係数が0.7×10-5〜1.4×10-5/℃
の樹脂封止用レジンを用い、マルチポットを有するトラ
ンスファモールド法により成形することを特徴とする特
許請求の範囲第9項記載の半導体装置の製造方法。
14. A linear expansion coefficient of 0.7 × 10 −5 to 1.4 × 10 −5 / ° C.
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the resin sealing resin is used for transfer molding with a multipot.
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