JPH08111432A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インナーリードを半導体チップ上の電極上
に、高い信頼性、低コスト、簡易なプロセスで接続でき
る半導体装置を提供する。 【構成】 半導体チップ１の電極８上にインナーリード
４を延出し、インナーリード４の電極８に相対する位置
に孔部４ａを設ける。孔部切欠部４ａを介して電極８上
にインナーリード４を金属ボールを押しつぶし、偏平形
状とした偏平ボール６によってボンディングし、半導体
チップ１及びインナーリード４を樹脂体２、３によって
封止する構成とする。

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
方法に関し、特に樹脂封止型の表面実装用パケージ構造
を有する半導体装置及びその製造方法に関する。近年、
電子機器が高機能化するのに伴って電子機器に搭載され
る半導体装置の数も増加する傾向にある。従って、半導
体装置を高い密度で実装する技術と共に、半導体のベア
チップのパッケージ化に要するコストを低く抑えること
が重要になってきている。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の実装密度を高める目的で、
半導体装置をより小さいスペースで実装できるように開
発されたのがＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ
Ｂｏｎｄｉｎｇ）接続技術を用いたパッケージである。
図８にＴＡＢによる電極８とフィンガーリード１４との
接続の概略を示す。

【０００３】ＴＡＢによる接続方法は、インナーリード
を半導体チップ１の電極８上に延出していることによっ
て、ワイヤーによる接続方法を用いたパッケージと比較
すると半導体チップをパッケージングするのに要するス
ペースが少なくて済むことが有利な点となる。半導体チ
ップ１上に設けられた電極８は、フィンガーリード１４
とバンプ１３を介して接続される。

【０００４】バンプ１３の多くはＡｕ製で、スパッタリ
ングや蒸着法等によって製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＴＡＢによる
実装においては、バンプの高さを均一にすることが重要
である。バンプの高さが不均一であるとＩＬＢ（Ｉｎｎ
ｅｒ Ｌｅａｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）時の接合強度が低下
したり、電極下のＳｉやＳｉＯ₂ にクラックを発生させ
るといった問題が生じる。このような問題は製品の歩留
りや信頼性を低下させる原因となる。

【０００６】また、スパッタリングや蒸着法には高価な
装置及び設備が必要であること等の理由により、半導体
装置の製造コストが高くなることも問題であった。本発
明は以上の点を鑑み、ＩＬＢ工程の信頼性が高く、しか
も製造コストの低い半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明では以下のように構成した。請求項１記載
の半導体装置では、電極を有する半導体チップと、半導
体チップの電極上に延出され、かつ電極と相対する位置
に孔部を設けられたインナーリードと、孔部を介して電
極上にインナーリードをボンディングにする金属ボール
と、半導体チップ及びインナーリードを封止する樹脂体
を有する構成としたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２記載の半導体装置では、孔部は、
インナーリードの一部によってなり、孔部を横切る架設
部を有することを特徴とするものである。請求項３記載
の半導体装置では、架設部の厚さが、インナーリードよ
りも薄いことを特徴とするものである。

【０００９】請求項４記載の半導体装置では、孔部の周
辺の厚さが、インナーリードの厚さよりも薄いことを特
徴とするものである。請求項５記載の半導体装置では、
金属ボールは偏平形状を有し、孔部の幅よりも平面状大
なることを特徴とするものである。

【００１０】請求項６記載の半導体装置では、電極を有
する半導体チップと、半導体チップの電極上に延出さ
れ、かつ電極と相対する位置に切欠部を設けられたイン
ナーリードと、切欠部を介して電極上にインナーリード
をボンディングする金属ボールと、半導体チップ及びイ
ンナーリードを封止する樹脂体を有する構成としたこと
を特徴とするものである。

【００１１】請求項７記載の半導体装置では、金属ボー
ルは偏平形状を有し、切欠部の少なくとも二辺が偏平ボ
ールに固定されていることを特徴とするものである。請
求項８記載の半導体装置では、インナーリードのうち、
電極と接続する接続部分が、銅（Ｃｕ）箔を母材とし
て、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）のいずれかの部材によって
メッキ処理されていることを特徴とするものである。

【００１２】請求項９記載の半導体装置では、電極を有
する半導体チップの電極上に孔部、または切欠部を設け
たインナーリードを載置し、インナーリードの孔部、ま
たは切欠部を電極上に位置合わせし、位置合わせしたイ
ンナーリードの孔部、または切欠部上に金属ボールを形
成し、キャピラリによって金属ボールを偏平に押しつけ
て該インナーリードと電極を接続することを特徴とする
ものである。

【００１３】請求項１０記載の半導体装置では、電極を
有する半導体チップと、半導体チップの電極と接続し、
パッドを有するインナーリードと、パッド上に設けられ
る接続端子部と、半導体チップ及びインナーリードを封
止する樹脂体とよりなり、隣接するパッドの中心位置
が、互いに食い違うように配設されることを特徴とする
ものである。

【００１４】

【作用】請求項１及び６記載の発明では、インナーリー
ドの電極に相対する位置に、孔部或いは切欠部を設ける
ことによって偏平ボールと半導体チップ上の電極の接触
面積が大きくなる。また、インナーリードの接続部分が
偏平ボールと電極間に挟み込まれた状態となるので、接
続の強度が増す。

【００１５】また、電極上にインナーリードをボンディ
ングするすることによって、バンプを用いることなく半
導体装置の寸法を、ＴＡＢを用いてＩＬＢを行った半導
体装置と同等に小さくすることが可能である。更にバン
プを用いていないことによって、バンプの高さの均一性
に留意する必要が無くなる。また、簡易で信頼性が高
く、しかもプロセス上コストの低いボンディングによっ
てインナーリードと電極を接続することによって、半導
体装置の歩留り及び信頼性の向上と共に製造コストの低
減が図られる。

【００１６】請求項２記載の発明では、孔部内に、イン
ナーリードの一部によってなる架設部を設けることによ
って、金属ボールとインナーリードの接触面積が大きく
なり、インナーリードの接続強度が高くなる。請求項３
記載の発明では、架設部の厚さが、インナーリードより
も薄いことによって架設部と孔部の段差が小さくなる。
段差が小さいと金属ボールが偏平に押しつぶされた際に
充分に孔部に入り込んで電極と接触する。

【００１７】請求項４記載の発明では、孔部周辺の厚さ
が、インナーリードの厚さよりも薄いことによって孔部
周辺と孔部の段差が小さくなる。段差が小さいと金属ボ
ールが偏平に押しつぶされた際に充分に孔部に入り込ん
で電極と接触する。請求項５記載の発明では、ボンディ
ング完了後に金属ボールが偏平形状を有する偏平ボール
であり、かつ孔部の幅よりも平面状大なることによって
接続の強度が向上する。

【００１８】請求項７記載の発明では、ボンディング完
了後に、金属ボールは偏平形状を有する偏平ボールとな
り、かつ切欠部の少なくとも二辺が偏平ボールに固定さ
れていることによって接続の強度を高める。請求項８記
載の半導体装置では、インナーリードのうち、電極と接
続する接続部分が、銅（Ｃｕ）箔を母材とすることによ
って、キャピラリーで押しつけた際に、電極上に接触す
るように速やかに変形する。また、金（Ａｕ）、鉛（Ｐ
ｂ）のいずれかの部材によってメッキ処理されているこ
とによって、表面が酸化されて電気電導度が低下するこ
とを防ぐ。

【００１９】請求項９記載の発明では、電極を有する半
導体チップの電極上に孔部、または切欠部を設けたイン
ナーリードを載置し、インナーリードの孔部、または切
欠部を電極上に位置合わせし、位置合わせしたインナー
リードの孔部、または切欠部上に金属ボールを形成し、
キャピラリによって金属ボールを偏平に押しつけてイン
ナーリードと電極を接続することによって、ＴＡＢによ
る接続を用いた半導体装置と同等の寸法を維持しつつ、
ＩＬＢにおいての信頼性をＴＡＢよりも高めると共に製
造コストを低くする。

【００２０】請求項１０記載の発明では、隣接するパッ
ドの中心位置が食い違うように配設することによって、
パッドの横方向に張り出した部分が互いにぶつかること
を避けることができる。従って、インナーリードのピッ
チをパッドの大きさに係わらず小さくすることができ
る。

【００２１】

【実施例】本発明の一実施例の半導体装置１０の全体の
概略構成を側面から見た場合の断面図が図２である。図
１は本発明の一実施例の要部を成す電極とインナーリー
ドの関係を示す概略構成を示す断面図である。以下に第
１図及び第２図を用いて本実施例の半導体装置１０の構
成を述べる。

【００２２】半導体装置１０は、主に半導体チップ１
と、インナーリード４と、それらを樹脂封止する樹脂体
２、３とより構成されている。半導体チップ１に設けら
れた電極８にインナーリード４がボンディングされてお
り、第１の樹脂体２より延出したアウターリード１１の
端部は第２の樹脂体３の端で切断されている。

【００２３】６はボールボンディングを偏平に押しつぶ
した金属ボールである。インナーリード４下には絶縁性
ポリイミド等の絶縁フィルム７が敷かれておりエッジョ
ートを防ぐ機能を果たしている。更に半導体チップ１、
インナーリード４、絶縁フィルム７は樹脂封止されて半
導体装置１０となる。本実施例においては電極８及びイ
ンナーリード４が配設された面を封止する樹脂体を第１
の樹脂体２とし、半導体チップ１の外周部を封止した樹
脂体を第２の樹脂体３とする。図１において、第１の樹
脂体２は第２の樹脂体３よりも平面状小なる形状を有し
ており、露出したリードの部分はアウターリード１１と
なる。

【００２４】アウターリード１１の露出部分には横方向
に張り出した形状を有するパッド９が設けられ、パッド
９上には接続端子部である半田ボール５が形成されて実
装基板との接続に利用される。よって第１の樹脂体２の
高さは半田ボール５の直径よりも低くなるように構成し
なければならない。隣接して位置するパッド９は、互い
に横方向に張り出した箇所がぶつからないように、中心
位置をずらして配設されている。このために、インナー
リード４はパッド９の大きさに依らず短いピッチで配設
することができる。

【００２５】インナーリード４はＴＡＢと同様にフィル
ム上に形成されたリードを電極８上に位置合わせして接
続する構成のものを使用している。図３は本実施例の半
導体装置１０を製造するに当たって使用したリードフィ
ルム１３の一部分を示す図である。１３ａは半導体チッ
プ１を樹脂封止する際に使用するダムバーであり、樹脂
封止後に破線で示す位置でインナーリード４から切り離
される。

【００２６】次に本実施例の特徴となるインナーリード
４と電極８を接続部分を図３（ａ）及び（ｂ）に示す。
図４（ａ）はインナーリード４に設けられた切欠部４ａ
の上面図であり、（ｂ）は図４（ａ）の線分Ａ−Ａ’に
沿う断面図である。図中、６はボールボンディングのＡ
ｕボールを偏平に押しつぶした偏平ボールである。

【００２７】図４に示す実施例においては、インナーリ
ード４が電極と接続する位置に孔部４ａを設ける。更に
孔部４ａを開口する際にインナーリード４の一部を切除
せずに残して架設部４ａ−１を形成した。架設部４ａ−
１の両側には半月状にスリット部４ａ−２が開口してい
る。孔部４ａを設けたことによって、電極８と偏平ボー
ル６の接触面積が大きくなり、更に架設部４ａ−１を設
けたことによってインナーリード４と偏平ボールの接触
面積も確保できる。偏平ボール６はインナーリード４の
上部である４ｂ上を覆うと同時に、スリット部４ａ−２
が開口されたことによって露出した電極８上の部分８ａ
上、更には架設部４ａ−１上も覆う構成となる。

【００２８】従って電極８とインナーリード４との接続
の強度が高まってＩＬＢの工程の信性を上げることがで
きる。更に本実施例においては架設部４ａ−１にエッチ
ングを施して薄くなるように加工してある。このことに
よって架設部４ａ−１とスリット部４ａ−２との段差は
小さくなって、金属ボールは押しつぶされた際に充分ス
リット部４ａ−２に入り込んで電極８と接触する。ま
た、エッチングを架設部４ａ−１の上下面から行うと、
偏平ボール６が架設４ａ−１の下部にも回り込み接続の
強度を一層強くする。

【００２９】次に半導体装置１０を製造する方法につい
て以下に述べる。図７（ａ）乃至（ｄ）は本実施例の半
導体装置１０の製造方法を説明するものである。先ず
（ａ）に示すようにインナーリード４の孔部４ａが電極
８上にくるように位置合わせする。インナーリード４の
下部にはエッジショートを防ぐために絶縁フィルム７が
敷かれている。

【００３０】次に図４（ｂ）に示すように孔部４ａ上に
Ａｕボール１６を形成する。Ａｕボール１６の形成はボ
ンディングワイヤーを放電によって溶融して行い、超音
波熱圧着でインナーリード４とチップ側の電極８に押し
つける。更に図（ｃ）のようにキャピラリでＡｕボール
１６を押しつぶして偏平ボール６としてボンディングを
行う。

【００３１】次に図（ｄ）のようにＡｕボール１６をボ
ンディングワイヤー２１と切断してボンディングを完了
する。上記構成によるよる半導体装置１０は以下に述べ
る効果を有するものである。インナーリード４の接続部
分２４に架設部４ａ−１及びスリット部４ａ−２からな
る孔部４ａを設けたことによって、電極８とインナーリ
ード４との接続を一層強固なものにして半導体装置の信
頼製及び製造の歩留りを上げる。

【００３２】インナーリード４と電極８との接続をボン
ディングによって行うことにより、製造工程において高
い精度が要求されるバンプを用いるよりもＩＬＢの工程
を簡易に行うことができる。更に、ボンディングはバン
プの製造よりも低コストで行うことができるプロセスで
あるから、半導体装置を製造するコストを低減すること
も可能である。

【００３３】次に本実施例の半導体装置１０の変形例に
ついて述べる。本実施例ではインナーリード４をＡｕメ
ッキを施したＣｕ箔を用いて構成した、他に例えばＰｂ
等の良好な導電性を有する部材及びそれらによるメッキ
等の採用が考えられる。またインナーリード４と電極８
の接続強度を高めるためのインナーリード４の接続部分
の形状は孔部４ａの他にも図５（ａ）乃至（ｈ）に示す
形状が考えられる。図５中、（ｂ）及び（ｄ）に示す例
は孔部を設けた例であり、（ｈ）は孔部の周辺をハーフ
エッチングして薄くした例である。また、他の例はいず
れも切欠部を設けた例である。また、本発明によるイン
ナーリード４の接続部分２４の形状は実施例、図４
（ａ）乃至図（ｇ）に限定されるものでは無く、インナ
ーリード４の接続部分に孔部或いは切欠部が設けられた
構成であって、偏平ボール６が孔部よりも平面状大なる
こと或いは切欠部の少なくとも二辺が偏平ボール６によ
って固定されている条件を満たせば良い。

【００３４】更に本実施例の図２に示す構成において
は、アウターリード１１を第２の樹脂体３の端部で切断
した構成としたが、これを更に延長してガルウィング状
に加工した構成とした例を図６に示す。本実施例におい
ては、半導体チップの封止を電極及びインナーリードを
設けた面及び半導体チップ１の周囲についてのみ行い、
半導体チップが発生する熱の放熱効果を高める構成とし
たが、半導体チップの電極及びインナーリードを設けた
面に対して背面となる面上の樹脂封止を行っても本発明
の効果を得ることに問題無い。

【００３５】

【発明の効果】請求項１及び６記載の発明によって、バ
ンプに代えてボンディングによって半導体チップの電極
上に延出されたインナーリードを接続することで、簡易
にプロセス上低いコストでインナーリードと電極を接続
することができる。

【００３６】また、インナーリードと電極の接続部分に
孔部或いは切欠部を設ける加工を施すことによって接続
強度が一層高まり、ＩＬＢの信頼性を高めることができ
る。請求項２記載の発明によって、金属ボールとインナ
ーリードの接続強度が高くなり、ＩＬＢ工程の信頼性を
高めることができる。

【００３７】請求項３記載の発明によって、架設部の深
さが浅くなり、偏平ボールが充分に孔部に入り込んで電
極と接続する。よって接続の信頼性を高めると共に接続
の不良を低減して工程の歩留りも向上させる。更に半導
体装置にかかる電気的な抵抗を下げることができる。請
求項４記載の発明によって、孔部周辺の深さが浅くな
り、偏平ボールが充分に孔部に入り込んで電極と接続す
る。よって接続の信頼性を高めると共に接続の不良を低
減して工程の歩留りも向上させる。更に半導体装置にか
かる電気的な抵抗を下げることができる。

【００３８】請求項５記載の発明によって、偏平ボール
が、孔部及び孔部周辺のインナーリード部を覆う面積を
充分確保することができて接続の信頼性を向上させる。
請求項７記載の発明によって、偏平ボールに固定される
切欠部の固定強度が強固になって接続の信頼性が向上す
る。

【００３９】請求項８記載の半導体装置によって、キャ
ピラリーで押しつけた際に、インナーリードが電極上に
添うように速やかに変形して、より大きな電極との接触
面積を確保することができる。また、メッキ処理によ
り、インナーリードの接続部の表面が酸化されて電気電
導度の低下が起こりにくく、半導体装置の信頼性が上が
る。

【００４０】請求項９記載の半導体装置によって、ＴＡ
Ｂによる接続を用いた半導体装置と同等の寸法を維持し
つつ、ＩＬＢにおいての信頼性をＴＡＢよりも高めると
共に製造コストが低い半導体装置を製造できる。請求項
１０記載の半導体装置によって、接続端子を設けるスペ
ースに制限されることなく、インナーリードの狭ピッチ
化を図ることができるために半導体装置の小型化に寄与
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を成す構成を示す断面
図

【図２】本発明の一実施例の概略構成を側面から見た断
面図

【図３】本発明の一実施例に使用したテープキャリアの
要部を示す図

【図４】（ａ）は本発明の一実施例でインナーリードに
設けた切欠部の上面図 （ｂ）は（ａ）の線分Ａ−Ａ’に沿う断面図

【図５】（ａ）乃至（ｈ）はインナーリードに設ける孔
部或いは切欠部の例

【図６】アウターリードをガルウィング状に加工した例

【図７】（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施例の製造工
程を示す図

【図８】ＴＡＢを用いたＩＬＢの従来例

【符号の説明】

１ 半導体チップ ２、３ 樹脂体 ４ インナーリード ４ａ 孔部 ４ａ−１ 架設部 ４ａ−２ スリット部 ５ 半田ボール ６ 偏平ボール ７ 絶縁フィルム ８ 電極 ９ パッド １０ 半導体装置 ２４ インナーリードの接続部分

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を有する半導体チップと、 該半導体チップの該電極上に延出され、かつ該電極と相
   対する位置に孔部を設けられたインナーリードと、 該孔部を介して該電極上に該インナーリードをボンディ
   ングする金属ボールと、 該半導体チップ及び該インナーリードを封止する樹脂体
   を有する構成としたことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 該孔部は、該インナーリードの一部によ
   ってなり、該孔部を横切る架設部を有することを特徴と
   する請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 該架設部の厚さが、該インナーリードの
   厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１記載の半導体
   装置。
4. 【請求項４】 該孔部の周辺の厚さが、該インナーリー
   ドの厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１記載の半
   導体装置。
5. 【請求項５】 該金属ボールは偏平形状を有し、該孔部
   の幅よりも平面状大なることを特徴とする請求項１記載
   の半導体装置。
6. 【請求項６】 電極を有する半導体チップと、 該半導体チップの該電極上に延出され、かつ該電極と相
   対する位置に切欠部を設けられたインナーリードと、 該切欠部を介して該電極上に該インナーリードをボンデ
   ィングする金属ボールと、 半導体チップ及び該インナーリードを封止する樹脂体を
   有する構成としたことを特徴とする半導体装置。
7. 【請求項７】 該金属ボールは偏平形状を有し、該切欠
   部の少なくとも二辺が該偏平ボールに固定されているこ
   とを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
8. 【請求項８】 該インナーリードのうち、該電極と接続
   する接続部分が、銅（Ｃｕ）箔を母材として、金（Ａ
   ｕ）、鉛（Ｐｂ）のいずれかの部材によってメッキ処理
   されていることを特徴とする請求項１または６に記載の
   半導体装置。
9. 【請求項９】 電極を有する半導体チップの該電極上に
   孔部、または切欠部を設けたインナーリードを載置し、 該インナーリードの孔部、または切欠部を該電極上に位
   置合わせし、 位置合わせした該インナーリードの孔部、または切欠部
   上に金属ボールを形成し、 キャピラリによって該金属ボールを偏平に押しつけて該
   インナーリードと該電極を接続することを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 電極を有する半導体チップと、 該半導体チップの該電極と接続し、パッドを有するイン
    ナーリードと、 該パッド上に設けられる接続端子部と、 該半導体チップ及び該インナーリードを封止する樹脂体
    とよりなり、 隣接する該パッドの中心位置が、互いに食い違うように
    配設されることを特徴とする半導体装置。