JPH09172032A - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

半導体パッケージ及びその製造方法

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JPH09172032A
JPH09172032A JP8306291A JP30629196A JPH09172032A JP H09172032 A JPH09172032 A JP H09172032A JP 8306291 A JP8306291 A JP 8306291A JP 30629196 A JP30629196 A JP 30629196A JP H09172032 A JPH09172032 A JP H09172032A
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lead frame
thickness
semiconductor
tool
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English (en)
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Walter H Schroen
ハー シュローエン ヴァルター
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Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体パッケージおよびパッケージの製造方法
を提供する。 【解決手段】半導体チップ（２１）から離間されたリー
ドフレーム（４５）と共に、前記チップ（２１）に関し
てリードフレーム（４５）を位置づけるためのツールを
与える。チップ（２１）は、電子的要素を含む表面およ
びチップの長さおよび幅より実質的に小さい、表面に垂
直な方向のチップの厚さを有する半導体チップがツール
（４１）上に配置される。リードフレーム（４５）は、
ベース部分とそのベース部分から延びるリードを有する
リードフレームを有し、且つチップから離間されてツー
ル上に配置され、前記ベース部分から前記リードまでの
リードフレーム（４５）の厚さは前記チップの厚さより
大きくない。ワイヤーが前記リードと前記チップ間でボ
ンドされ、前記チップ、前記ワイヤーおよび前記リード
フレームの一部をカプセル化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、薄いプラスチックでカ
プセル化された半導体パッケージ及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造において、半導体
チップは、一般にリードフレームの一部である金属キャ
リアに固定される。ワイヤーが半導体チップ上のパッド
とリードフレームのリード間にポンドされる。チップ、
ワイヤーおよびリードフレームのリードは、一般にモー
ルド工程において、カプセルに包むための材料の外部に
延びるリードを備えて一般にプラスチックでカプセル化
される。その結果、金属キャリアおよびその上のチップ
の各々の厚みによって決められる厚みを有するパッケー
ジとなり、チップの頂部からワイヤーのループの頂部ま
での距離は、誤差による小さなマージンとカプセルに包
むための材料によって加わる厚みを含んでいる。
【０００３】例えばラップトップコンピュータ、セルラ
ー電話器等のようなエレクトロニックデバイスの連続的
な小型化によって、半導体パッケージが過去のものより
薄く作られることは必須である。この目的を達成するた
めのいろいろな方法は必ずしも利用可能でなく、及び／
又は要求されるパッケージの幅の減少をもたらすとは限
らない。金属キャリアはその厚みを減少することができ
るけれども、このような減少はキャリアの扱いを困難に
し、従って、このアプローチは一般的に利用可能でな
い。半導体チップを薄くする場合は同じような問題があ
る。例えば、半導体デバイスの製造に最も広く用いられ
る半導体材料であるシリコンは、非常に脆く、薄くしす
ぎると、処理中にしばしば壊れる。シリコンを薄くする
ために、一般にシリコンチップの裏面が処理後、カプセ
ル化の前に研磨されるが、この裏面の研磨は、パッケー
ジやその他の処理ステップを行わなければならない高価
な製造されるデバイスの破損を最小にするために、シリ
コンでは一般に１０〜１２ミル(mil) の厚み以下にする
ことができないという限界がある。更に、裏面の研磨
は、ウェーハが破損するという受けがたいリスクを生じ
ることがわかっている。裏面を研磨するステップには、
製造されているデバイスに欠陥を生じさせる汚染源をウ
ェーハの製造環境に導くという問題がある。直径がミク
ロンの非常に小さい分子の断片でさえ、製造されている
デバイスに付着するならば、それらが製造されている要
素の大きさに照らして、例えば短絡回路を形成するとい
うような問題を生じるので、半導体デバイスは非常にき
れいな環境内で製造されなければならないことは周知で
ある。ワイヤーループ化及び／又はパッケージ化は、半
導体デバイスのパッケージの厚さを小さくするために工
業上の努力の一部として将来おそらく改善されるであ
ろ、そしてここではこれらの処理スッテプについては考
慮しない。
【０００４】
【発明の概要】本発明によると、上述の問題が最小にさ
れ、比較的厚いチップおよび比較的厚いリードフレーム
から生じる特性上の利点を維持して、従来技術のパッケ
ージと比較して薄い半導体デバイスのパッケージを提供
する。簡単に言えば、これは、チップの裏側から金属キ
ャリアを除き、且つチップの要素のある面を含む上面お
よび要素のある面の反対側のチップの面を含む下面を有
する大きさ内にリードフレームを配置することによって
達成される。上述のことは、チップから離間したリード
フレームを有する半導体チップと比較してリードフレー
ムを位置するためのツールを提供することによって達成
される。電子的要素を含む表面を有し、チップの長さと
幅の大きさより実質的に小さい、その表面に垂直な方向
に厚みを有する半導体チップがツール上に配置される。
リードフレームは、ベース部分とそのベース部分から延
びるリードを有し、そしてチップから離間してツール上
に配置され、ベース部分からリードまでのリードフレー
ムの厚さはチップの厚さより大きくない。ワイヤーがリ
ードとチップ間にボンドされ、最後にチップ、ワイヤー
およびリードフレームの一部がカプセル化される。リー
ドフレームは、チップの一面としてのチップ表面とその
対向面としての前記一面に対向する面を有するボリュー
ム内にツール上に配置される。ワイヤーはこのボリュー
ムからリードフレームの移動をさけるために充分硬いも
のである。
【０００５】
【実施の形態】現在、１．０mm (４０ミル）の厚さがあ
るプラスチックの、半導体デバイスパッケージが製造さ
れているけれども、およそ０．５mm (２０ミル）の厚さ
を有するパッケージを製造することが要求されている。
従来技術によって製造されることができる０．５mmのパ
ッケージの例が図１に示される。このパッケージは６ミ
ルに裏面が研磨されたシリコンウェーハ１を有する。こ
の様な大きさのウェーハは、それらが６、８或いは１２
インチの直径を有する場合、現在の技術水準において経
済的に実行可能なウェーハの大きさを提供することは非
常に困難である。リードフレーム３は、一般に（Ｎｉ，
Ｐｄ等の）メッキのある、或いはメッキのない銅であ
り、３乃至４ミルの厚さに減少する。金、銅、アルミニ
ューム等であるワイヤー５はループ化され、４乃至５ミ
ルのループ高さを必要とする。これはチップの下とワイ
ヤーループの上に約３ミルのプラスチック７を残してい
る。このようなパッケージが有する問題は、上述のよう
にウェーハおよびリードフレームからのみ生じるもので
はないが、さらに、プラスッチク７はパッケージを保持
するために殆ど力を及ぼさないし、充分な熱特性（即
ち、熱発散）がない。リードフレームがパッド９の下に
ある領域では、銅の下にプラスチックはなく、ストレス
が悪化されるであろう。従って、図１に示された形式の
ものは、現在の技術水準に従って、約０．５mmの厚さを
有する半導体パッケージを提供するための実現可能な経
済的なアプローチではない。よって、これに代わるアプ
ローチが要求される。
【０００６】図２を参照すると、本発明による半導体パ
ッケージが示されている。このパッケージは、半導体デ
バイスの製造に一般的に用いられるのと同じ、約１１ミ
ルの厚さを有するチップ２１を含み、それにより上で述
べられた薄いウェーハの持つ問題を小さくする。また、
６ミルの厚さを得る裏面研磨のステップは除かれ、それ
によりこのステップのコストを節約し、上述の処理によ
るの汚染を小さくする。チップがシリコンである場合、
追加のシリコンの利用可能性は熱拡散／ヒートシンクを
提供し、リードフレームのコストを減少し、且つダイ取
付け動作のコスト／時間を減少する。チップ２１の裏面
はパッケージの表面にあり、それにより更に外側のヒー
トシンクへの直接接触を与える。リードフレーム２３は
チップパッドを有しておらず、チップの厚さ内に完全に
あり、それにより従来の金属の厚さを用いることができ
るようになる。リードフレーム２３は、以下に説明され
るようにボンディング動作中に“ブロック(blocks)" 或
いは他の支持体によって支持される。
【０００７】ボンディングは、リードフレーム２３およ
びチップ２１上のパッド２５と共に従来の低いループボ
ンディングであり、（ピッチが許す限り）およそ４乃至
６ミルの高さ、即ち厚みを有している。結果的に、ボー
ルおよびステッチボンディングは従来技術と同様であ
り、従来技術におけよりも困難なことはない。他の好適
な形式のボンディングはリボンボンディング（アルミニ
ューム、銅）であり、大きな強さを生じる。ボールピッ
チは４ミルより小さく、アプローチは２ミルである。も
し銅のワイヤーがボンディングに用いられる場合、抵抗
やインダクタンスを減らすために、（予備の小さなボー
ルに対して）薄く、即ち厚さ（１．２から１．５ミル）
に選択することができる。とにかく、銅のスチフネスは
パッケージに強さを加える。ボールのサイズは適当なフ
レームオフ（flame-off)によって小さく保たれる。ワイ
ヤー２７の要求された特性は、それが、ワイヤーボンデ
ィング前であろうとワイヤーボンディング後であろうと
実質的に同じ関係で、リードフレームとチップを維持す
るのに充分に硬いこと、即ち、両方が実質的に同じ面に
あることである。プラスチックのカプセル化は標準的な
方法で行われる。
【０００８】本発明による半導体デバイスを製造するた
めに、図３(a) と図３(b) を参照すると、ツール４１は
リードフレーム４５のストリップ４３を受取るために設
けられ、このツールは各リードフレームの中央部に位置
する窪み４７、および各リードフレームと関連し、ツー
ル上にストリップと各リードフレームを適切に整列する
ためにストリップ４５に孔５１を係合するために設計さ
れた上方に延びた一対のフィンガー４９を有している。
窪み４７はチップの厚さと比較して小さく、窪みの主旨
は、単にワイヤーボンディングの製造ステップを通して
そこにチップを保持し、チップの厚さ内にリードフレー
ムを保っていれば充分である。チップ２１は窪み４７内
に置かれ、ワイヤー４７は、上述した方法で、ワイヤー
ボールボンディングによって、或いは好ましくはリボン
ボンディングによって、リードフレーム４５のリード２
３とチップ２１上のボンドパッド間でボンドされる。ワ
イヤーは、チップ２１とリードフレームのリード２３間
の平坦化を保つために充分硬いものであり、この平坦化
はツール４１によって与えられる。ワイヤーの硬さは、
リボンボンディング及び／又要求される硬さの量に対す
るワイヤー化合物の変更によて増大される。デバイス
は、リードフレーム間の領域に沿って供給され、プラス
チック２９でカプセル化され、全体のストリップは同時
にカプセル化されるデバイスの全てと共にツールから除
かれる。必要に応じて、ストリップの端の部分３１が除
去され、リードフレームのリードが切断され、そして、
完全なデバイスを提供するために、必要に応じて曲げら
れる。その結果、０．５mmの厚さ、薄いチップと薄いリ
ードフレームを保つ薄いパッケージが提供され、このよ
うな構造による上述の利点を提供する。
【０００９】本発明はその特別な、好ましい実施の形態
について説明されたが、多くの変形及び変更が可能なこ
とが、当業者に明らかであろう。従って、特許請求の範
囲は、本発明はこのような変形及び変更を含むために、
従来の技術に照らして可能なかぎり広く解釈されるべき
である。
【００１０】以上の記載に関連して、以下の各項を開示
する。 （１）半導体パッケージであって、(a)電子的要素を含
む表面、および裏面を有し、前記面に垂直な方向のチッ
プの厚さが、チップの長さおよび幅より実質的に小さい
半導体チップと、(b)ベース部分とそのベース部分から
延びるリードを有するリードフレームであって、前記リ
ードフレームはチップから離されており、前記ベース部
分から前記リードまでの前記リードフレームの厚さは前
記チップの厚さより大きくなく、(c)前記リードと前記
チップ間でボンドされたワイヤーと、(d)前記チップ、
前記ワイヤーおよび前記リードフレームの一部をカプセ
ル化するカプセル材料、を有することを特徴とする半導
体パッケージ。 （２）前記リードフレームは前記チップを含み、その対
向する面にある前記面を含むボリューム内にツール上に
配置されることを特徴とする前記（１）に記載の半導体
パッケージ。 （３）前記ワイヤーは、前記パッケージの製造中に前記
大きさから前記リードフレームの移動を阻止するために
充分硬いことを特徴とする前記（２）に記載の半導体パ
ッケージ。 （４）部分的に製造された半導体デバイスであって、
(a)電子的要素を含む表面、および裏面を有し、前記面
に垂直な方向のチップの厚さが、チップの長さおよび幅
より実質的に小さい半導体チップ、および(b)ベース部
分とそのベース部分から延びるリードを有するリードフ
レームであって、前記リードフレームはチップから離間
されており、前記ベース部分から前記リードまでの前記
リードフレームの厚さは前記チップの厚さより大きくな
いことを特徴とする部分的に製造された半導体デバイ
ス。 （５）前記リードフレームは前記チップを含み、その対
向する面にある前記面を含むボリューム内にツール上に
配置されることを特徴とする前記（４）に記載の半導体
パッケージ。 （６）前記ワイヤーは、前記パッケージの製造中に前記
大きさから前記リードフレームの移動を阻止するために
充分硬いことを特徴とする前記（５）に記載の半導体パ
ッケージ。 （７）半導体パッケージの製造方法であって、(a)半導
体チップから離れたリードフレームと共に、前記チップ
に関する前記リードフレームを位置づけるツールを与え
るステップと、(b)半導体チップ上に電子的要素を含む
表面、および裏面を有し、前記面に垂直な方向のチップ
の厚さが、前記チップの長さおよび幅より実質的に小さ
い半導体チップを前記ツール上に配置するステップと、
(c)ベース部分とそのベース部分から延びるリードを有
するリードフレームであって、チップから離間されてお
り、前記ベース部分から前記リードまでの前記リードフ
レームの厚さは前記チップの厚さより大きくないリード
フレームを前記ツール上に配置するステップと、(d)前
記リードと前記チップ間にワイヤーをボンディングする
ステップと、(e)前記チップ、前記ワイヤーおよび前記
リードフレームの一部をカプセル化するステップと、を
有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 （８）前記リードフレームは前記チップを含み、その対
向する面にある前記面を含むボリューム内にツール上に
配置されることを特徴とする前記（７）に記載の半導体
チップの製造方法。 （９）前記ワイヤーは、前記パッケージの製造中に前記
大きさから前記リードフレームの移動を阻止するために
充分硬いことを特徴とする前記（５）に記載の半導体チ
ップの製造方法。パッケージ。 （１０）半導体パッケージの製造方法であって、(a)半
導体チップから離れたリードフレームと共に、前記チッ
プに関する前記リードフレームを位置づけるためのツー
ルを与えるステップと、(b)半導体チップ上に電子的要
素を含む表面、および裏面を有し、前記面に垂直な方向
のチップの厚さが、前記チップの長さおよび幅より実質
的に小さい半導体チップを前記ツール上に配置するステ
ップと、(c)ベース部分とそのベース部分から延びるリ
ードを有するリードフレームであって、チップから離間
されており、前記ベース部分から前記リードまでの前記
リードフレームの厚さは前記チップの厚さより大きくな
いリードフレームを前記ツール上に配置するステップ
と、(d)前記リードと前記チップ間にワイヤーをボンデ
ィングするステップと、を有することを特徴とする半導
体チップの製造方法。 （１１）前記リードフレームは前記チップを含み、その
対向する面にある前記面を含むボリューム内にツール上
に配置されることを特徴とする前記（１０）に記載の半
導体チップの製造方法。 （１２）前記ワイヤーは、前記パッケージの製造中に前
記大きさから前記リードフレームの移動を阻止するため
に充分硬いことを特徴とする前記（１１）に記載の半導
体チップの製造方法。 （１３）半導体パッケージおよびパッケージを製造する
方法。この方法は半導体チップ（２１）から離間れたリ
ードフレーム（４５）と共に、前記チップ（２１）に関
するリードフレーム（４５）を位置づけるためのツール
を与えるステップを有する。半導体チップ（２１）は、
電子的要素を含む表面およびチップの長さおよび幅より
実質的に小さい、表面に垂直な方向の厚さを有する半導
体チップがツール（４１）上に配置されている。リード
フレーム（４５）は、ベース部分とそのベース部分から
延びるリードを有するリードフレームを有し、且つチッ
プから離間されてツール上に配置され、前記ベース部分
から前記リードまでのリードフレーム（４５）の厚さは
前記チップの厚さより大きくない。ワイヤーが前記リー
ドと前記チップ間でボンドされ、前記チップ、前記ワイ
ヤーおよび前記リードフレームの一部をカプセル化され
る。リードフレーム（４５）はチップの一面としてのチ
ップ表面およびその反対面としての前記一面に対向する
チップ面を有するボリューム内にツール（４１）上に配
置される。ワイヤーはボリュームからリードフレームの
移動を阻止するために充分硬いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】０．５mmの厚さの半導体デバイスおよび従来の
製造技術を用いて製造されたパッケージを示す。
【図２】０．５mmの厚さの半導体デバイスおよび本発明
による製造技術を用いて製造されたパッケージを示す。
【図３】（ａ）はツール上に配置されたリードフレーム
と共に、本発明により使用するためのツールの上面図、
（ｂ）は図３（ａ）の３ｂ−３ｂ線に沿った断面図を示
す。
【符号の説明】
２１ 半導体チップ ２３ リードフレーム ２５ ボンディングパッド ２７ ワイヤー ４１ ツール ４５ リードフレーム ４７ 窪み ４９ フィンガー ５１ 孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体パッケージであって、(a)電子的要
    素を含む表面、および裏面を有し、前記面に垂直な方向
    のチップの厚さが、チップの長さおよび幅より実質的に
    小さい半導体チップと、(b)ベース部分とそのベース部
    分から延びるリードを有するリードフレームであって、
    前記リードフレームはチップから離されており、前記ベ
    ース部分から前記リードまでの前記リードフレームの厚
    さは前記チップの厚さより大きくなく、(c)前記リード
    と前記チップ間でボンドされたワイヤーと、(d)前記チ
    ップ、前記ワイヤーおよび前記リードフレームの一部を
    カプセル化するカプセル材料、を有することを特徴とす
    る半導体パッケージ。
  2. 【請求項２】半導体パッケージの製造方法であって、
    (a)半導体チップから離れたリードフレームと共に、前
    記チップに関して前記リードフレームを位置づけるため
    のツールを与えるステップと、(b)半導体チップ上に電
    子的要素を含む表面と裏面を有し、前記表面に垂直な方
    向のチップの厚さが、前記チップの長さおよび幅より実
    質的に小さい半導体チップを前記ツール上に配置するス
    テップと、(c)ベース部分とそのベース部分から延びる
    リードを有するリードフレームであって、チップから離
    されており、前記ベース部分から前記リードまでの前記
    リードフレームの厚さは前記チップの厚さより大きくな
    いリードフレームを前記ツール上に配置するステップ
    と、(d)前記リードと前記チップ間にワイヤーをボンデ
    ィングするステップと、を有することを特徴とする半導
    体チップの製造方法。
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JPH03157944A (ja) * 1989-11-15 1991-07-05 Sony Corp 半導体パッケージ
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