JPH10303350A - リードフレーム - Google Patents

リードフレーム

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JPH10303350A
JPH10303350A JP9335380A JP33538097A JPH10303350A JP H10303350 A JPH10303350 A JP H10303350A JP 9335380 A JP9335380 A JP 9335380A JP 33538097 A JP33538097 A JP 33538097A JP H10303350 A JPH10303350 A JP H10303350A
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die pad
lead frame
bonding
semiconductor chip
die
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豊彦 上條
Mitsuaki Matsuse
充明 松瀬
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードフレームに関し、超音波によるワイヤ
ボンディングにて、ワイヤを半導体チップに確実に接合
できるようにすることを目的とする。 【解決手段】 リードフレーム20において、半導体チ
ップを搭載するダイパッド部21,22はタイバー部2
3,24によって保持されている。ダイパッド部21,
22はその外周縁部に沿ってダイパッド押さえエリア2
9,30を有している。このダイパッド押さえエリア2
9,30は、ダイパッド部21,22に搭載された半導
体チップにワイヤをボンディングするときには、押さえ
部材によって直接押さえられることで、ダイパッド部2
1,22を固定している。これにより、ボンディングす
るときにワイヤに与えられる超音波エネルギは、ダイパ
ッド部21,22の共振などで分散されることがなく、
ワイヤに集中されて確実な接合を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリードフレームに関
し、特に所定の位置に搭載された半導体チップのボンデ
ィングパッドとリードフレームボンディング部との間を
超音波ボンディング法にて接合する形式のリードフレー
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップはパッケージ内に組み込ま
れて製品化される。このときの組み立て工程としては、
まず、半導体チップが搭載されるダイパッド部および外
部リードとなるべき部分を切断と折り曲げによって形成
したリードフレームが用意され、次に、そのリードフレ
ームのダイパッド部に半導体チップを搭載し、その半導
体チップとリードフレームとの間をワイヤボンディング
等により電気的接合を行い、半導体チップを樹脂で封止
し、リードフレームの半田めっきを行い、リードフレー
ムのリードとなるべき部分を残して他の部分を切断して
リードを指定の形状に曲げ、捺印し、動作試験を行い、
最後にリードフレームのタイバー部から樹脂封止された
部分を切り離すことによってパッケージとしての形にな
る。
【0003】なお、ここでは樹脂封止された部分を最後
に切り離す例を示したが、樹脂で封止後のリードフレー
ムのリードとなるべき部分を残して他の部分を切断する
際に同時に切り離すこともある。
【0004】図9は従来のリードフレームの一例を示す
部分平面図である。図示の例では、リードフレーム1は
テープ状になっており、その横手方向に半導体チップの
搭載するための四つのダイパッド部2a,2b,2c,
2dが設けられている。図示はしないが、リードフレー
ム1の縦方向にも、それぞれ20個のダイパッド部2が
設けられていて、4列20行の計80個の半導体素子が
一つのリードフレームで造れるようになっている。
【0005】このリードフレーム1によれば、たとえば
ダイパッド部2aはその横手方向(図では縦方向)がそ
の周囲の部分とタイバー部3a,3bによって接続され
ており、組み立て工程の際にダイパッド部2aを保持す
る働きをしている。一方、ダイパッド部2aの長手方向
を見てみると、この例では、その右側に、リードとなる
べき四つのリード部4a,4b,4c,4dが形成さ
れ、これら四つのリード部4a,4b,4c,4dはタ
イバー部5によって相互に結合され、さらに、ダイパッ
ド部2aに搭載された半導体チップとのワイヤボンディ
ングを行うボンディング部6a,6bが形成されてい
る。また、ダイパッド部2aの左側には、ダイパッド部
2aと連続され、タイバー部7によって相互に結合され
た四つのリード部8a,8b,8c,8dが形成されて
いる。半導体チップとしては、1個のMOS形FET
(電界効果トランジスタ)がダイパッド部2aに搭載さ
れる。したがって、このリードフレーム1からは、両側
に4本ずつのリードを有するSOP(Small Out-line P
ackage)タイプのMOS形FET素子が造られることに
なる。
【0006】このタイプの半導体素子は、限られた大き
さの中で半導体チップをダイパッド部2aに搭載してそ
こに半田付けし、ワイヤボンディングをして、樹脂封止
しなければならない。リードをパッケージの厚さの中間
位置から導出しようとすると、半導体チップはその上面
のボンディングパッドからワイヤをボンディングする必
要があるために、上側には樹脂で封止するためのスペー
スを十分に取ることができない。そのため、半導体チッ
プを搭載するダイパッド部2aは、プレス加工により押
し下げられて低くなっている。
【0007】図10は半導体チップが実装された従来の
リードフレームの一例を示す部分平面図である。この図
において、リードフレーム1の各ダイパッド部2a,2
b,2c,2dには、MOS形FETの半導体チップ9
a,9b,9c,9dがそれぞれ搭載され、それらの裏
面がダイパッド部2a,2b,2c,2dに半田付けさ
れている。半導体チップ9a,9b,9c,9dの裏面
はMOS形FETのドレイン電極を構成している。した
がって、たとえば半導体チップ9aは、ダイパッド部2
aに半田付けされることによって、四つのリード部8
a,8b,8c,8dは共通のドレイン端子となる。半
導体チップ9aの上面にはソース電極を構成するボンデ
ィングパッド10aとゲート電極を構成するボンディン
グパッド10bとを有し、たとえばアルミニウムのワイ
ヤ11によって、ボンディングパッド10aはボンディ
ング部6aに接続され、ボンディングパッド10bはボ
ンディング部6bに接続される。したがって、三つのリ
ード部4a,4b,4cはMOS形FETの共通のソー
ス端子となり、リード部4dはゲート端子となる。
【0008】ワイヤボンディングは超音波ボンディング
により行われる。超音波ボンディングはワイヤ11に超
音波の振動エネルギを与えて、ワイヤ11をボンディン
グパッド10a,10bおよびボンディング部6a,6
bに接合する。このとき、リードフレーム1は図示しな
いクランプ装置によって動かないようにクランプされて
おり、さらに、上面からは、櫛歯状の押さえ部材により
リード部を押し当ててダイパッド部周辺を固定するとと
もに、下面からは、ダイパッド部2a,2b,2c,2
dの裏面を図示しない真空装置により下方へ吸引し、ダ
イパッド部自体を吸着させて固定している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】リードフレーム1はテ
ープ状の金属板から不要部分が穿設された後、ダイパッ
ド部2a,2b,2c,2d半導体チップ搭載面がプレ
ス加工によって下方に押し下げられる。このとき、ダイ
パッド部2a,2b,2c,2dは3辺がリード部8
a,8b,8c,8dおよびタイバー部3a,3bで保
持されているが、四方から均等に保持されているわけで
はないので、ダイパッド部2a,2b,2c,2dを保
持している部分の折り曲げは正確には行われず、折り曲
げに誤差が生じてダイパッド部2a,2b,2c,2d
が斜めになったりすることがある。また、ボンディング
時にはダイパッド部2a,2b,2c,2dをその裏面
より吸引することで固定するようにしている。しかし、
ダイパッド部2a,2b,2c,2dはリード部8a,
8b,8c,8dおよびタイバー部3a,3bでは十分
な保持がされず、吸引も小さな面積の部分を行うように
しているため、十分な吸着、固定ができない。このた
め、十分に固定されていないダイパッド部2a,2b,
2c,2dに搭載された半導体チップに対して超音波ボ
ンディングをすることになるので、ワイヤボンディング
時に、ボンディングパッド10a,10bが共振し、超
音波振動エネルギがワイヤに集中されずに分散してしま
って、ワイヤの接合不良が発生してしまうという問題点
があった。
【0010】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、超音波ボンディングのようなワイヤボンディ
ングを行っても、半導体チップ上のボンディングパッド
へのワイヤの接合に不良が発生しないようなリードフレ
ームを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
チップを搭載するダイパッド部がタイバー部によって保
持されているリードフレームにおいて、半導体チップが
搭載されるダイパッド部のチップ搭載エリアの外周縁部
に、押さえ部材により前記ダイパッド部を押さえるダイ
パッド押さえエリアを設けたことを特徴とするリードフ
レームが提供される。
【0012】上記構成によれば、超音波ボンディングに
よるアルミニウムワイヤのワイヤボンディング時に、押
さえ部材がダイパッド押さえエリアを押さえることによ
り、半導体チップが搭載されたダイパッド部がその外周
縁部より固定され、半導体チップのボンディングパッド
における超音波振動エネルギは分散されなくなる。した
がって、半導体チップのボンディングパッドにおけるワ
イヤボンディングでは接合不良を発生することはない。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、半
導体チップを2個搭載した素子を造る場合のリードフレ
ームに適用した場合を例にして説明する。
【0014】図1は本発明のリードフレームの要部拡大
平面図である。図示のリードフレーム20は、1個のパ
ッケージに対応した部分だけを示したもので、独立した
2個の半導体チップを搭載するため、二つのダイパッド
部21,22が形成されている。これらダイパッド部2
1,22は横方向からタイバー部23,24によって保
持されており、図の上方向からはダイパッド部21,2
2と同電位のリードを構成することになるリード部2
5,26,27,28によって保持されている。タイバ
ー部23,24およびリード部25,26,27,28
の接続部分は、ダイパッド部21,22がプレス加工に
よってリードフレーム20の主面より下に押し下げられ
たときに、斜めに成形される。また、ダイパッド部2
1,22は図の上縁部からタイバー部23,24の近傍
まで外周縁部に沿ってダイパッド押さえエリア29,3
0を有している。さらに、ダイパッド部21,22の図
の下方には、ダイパッド部21,22とは電気的に絶縁
されたリードを構成することになるリード部およびその
一端であるボンディング部31,32,33,34が形
成されている。
【0015】また、図1において、2点鎖線で示した部
分がダイパッド部21,22に搭載された半導体チップ
が樹脂で封止されるときの樹脂部分のモールド外形を示
している。ダイパッド部21,22を横方向から保持し
ているタイバー部23,24には、モールド外形、すな
わち、2点鎖線よりも内側の位置に脆性部35,36を
有している。この脆性部35,36はリード部の切断、
フォーミングの後、最終的にパッケージをリードフレー
ム20から切断するときに、切断部がパッケージ端面よ
り内側になるようにしている。
【0016】図2はボンディング時のリードフレームを
示す平面図である。リードフレーム20のダイパッド部
21,22には、たとえばMOS形FETの半導体チッ
プ37,38が搭載され、それらのドレイン電極を構成
する裏面はそれぞれダイパッド部21,22に電気的に
接合されている。半導体チップ37,38はその上面に
ゲート電極を構成するボンディングパッド39,40
と、ソース電極を構成するボンディングパッド41,4
2とを有している。ボンディングパッド39,40はア
ルミニウムのワイヤ43,44によってボンディング部
32,34に接続され、ボンディングパッド41,42
はワイヤ45,46によってボンディング部31,33
に接続される。
【0017】このワイヤボンディングのとき、リードフ
レーム20は押さえ部材によって上面から押さえられ
る。すなわち、ダイパッド部21,22からリードフレ
ーム20の主面に立ち上がった所のリード部25,2
6,27,28が押さえ部材47,48によって上面か
ら押さえられ、反対側のボンディング部31〜34に繋
がるリード部が押さえ部材49,50,51,52によ
って上面から押さえられる。さらに、本発明では、ダイ
パッド部21,22の周縁部に設けられたダイパッド押
さえエリア29,30が押さえ部材53,54によって
上面から押さえられている。
【0018】このように、ダイパッド部21,22がダ
イパッド押さえエリア29,30を通じて押さえ部材5
3,54により押さえられていることにより、ダイパッ
ド部21,22は十分に固定されることになり、半導体
チップ37,38が超音波によるワイヤボンディング時
に超音波振動エネルギを受けても、その振動エネルギを
分散させることなくボンディングしようとするワイヤに
集中させることができ、リードフレーム20を押さえ部
材47,48,49,50,51,52のみによって押
さえていた場合に比べて、押さえ部材53,54による
ダイパッド押さえエリア29,30の押さえを併用する
ことにより接合不良を25.5%からほぼ0%にするこ
とができる。
【0019】図3は図2のA−A矢視断面図である。図
示のように、超音波によるワイヤボンディング時には、
リードフレーム20は押さえ部材48,52によって上
から押さえられ、ダイパッド部22は押さえ部材54が
ダイパッド押さえエリア30を上から押さえることによ
り、十分に固定されることになる。さらに、ダイパッド
部22の下には吸引ノズル55が配置されている。この
吸引ノズル55は図示しない真空装置が接続されてい
て、ダイパッド部22を裏面から吸引するようにしてい
る。このようにして、リードフレーム20が固定された
状態でワイヤ44を超音波ボンディングにより半導体チ
ップ38とボンディング部34とに接合することにな
る。
【0020】図4は図1のB−B矢視断面図である。図
示のように、ダイパッド部21から立ち上がったタイバ
ー部23のリードフレーム20の主面と同一の面上に脆
性部35を有している。ここで、2点鎖線は半導体チッ
プをトランスファモールドによる樹脂封止を行ったとき
のモールド外形を示しており、この脆性部35はそのモ
ールド外形よりも内側の位置に設けられている。脆性部
35は、図示の例では、U溝によって構成したが、V溝
や切欠部によって構成することもできる。この脆性部3
5は樹脂封止されたパッケージを最終的にリードフレー
ム20から切り放すのを容易にする部分であって、切り
放すときには、脆性部35で引きちぎられることにな
る。
【0021】次に、2個の半導体チップを搭載するため
のリードフレームにおけるダイパッド押さえエリアの別
な配置例について説明する。図5は本発明の第2の実施
の形態におけるリードフレームの要部拡大平面図であ
る。図5において、図1に示した要素に対応する要素に
ついては同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
図示の例では、ダイパッド部21,22はそれぞれダイ
パッド押さえエリア29,30を有しているのに加え
て、ダイパッド部21については、タイバー部23の近
傍から図の下縁部まで外周縁部に沿って一体に設けられ
たダイパッド押さえエリア61および図の下縁部中央に
設けられたダイパッド押さえエリア62を有し、ダイパ
ッド部22については、図の下縁部中央に一体に設けら
れたダイパッド押さえエリア63を有している。ダイパ
ッド押さえエリア62,63を設けたことにより、対向
して配置されたボンディング部31,33はそれぞれダ
イパッド押さえエリア62,63と接触しないような形
状に形成されている。
【0022】図6はボンディング時のリードフレームを
示す平面図である。図6に示したように、ワイヤボンデ
ィングのときには、まず、ダイパッド部21,22の図
の上縁部からリードフレーム60の主面に立ち上がった
所のリード部が櫛歯状の押さえ部材65によって押さえ
られ、ダイパッド部21,22の図の下縁部に対向して
配置されたリード部が櫛歯状の押さえ部材66によって
押さえられている。また、ダイパッド部21,22の図
の外周部に設けられたダイパッド押さえエリア29,6
1,62,63,30が押さえ部材67,68によって
押さえられている。ここで、ボンディング時の邪魔にな
らないようにするため、ダイパッド押さえエリアを押さ
える押さえ部材67,68は下側に配置され、リード部
を押さえる押さえ部材65,66はその上側に配置され
ている。なお、この図に良く示されるように、ダイパッ
ド部は横方向に並べられているが、それぞれを相互に保
持しているタイバー部23,24は各ダイパッド部の中
央部に位置しておらず、中央部から図の上または下方向
に交互にシフトした位置に設けられている。このタイバ
ー部の千鳥状配置については、後述する。
【0023】このように、ダイパッド部21,22がそ
の外周部に設けられたダイパッド押さえエリア29,6
1,62,63,30を通じて押さえ部材65〜68に
より押さえられていることにより、ワイヤボンディング
時のワイヤの接合不良率をより0%に近づけることがで
きる。
【0024】次に、1個の半導体チップを搭載するため
のリードフレームにおけるダイパッド押さえエリアの配
置例について説明する。図7は本発明の第3の実施の形
態におけるリードフレームの要部拡大平面図である。図
示のリードフレーム70は、たとえばMOS形FETチ
ップを1個搭載するためのダイパッド部71を一つだけ
有している。このダイパッド部71は横方向に4個並べ
られたものの一つを示しており、各ダイパッド部はその
横方向がタイバー部72,73によって相互に結合され
ている。そして、このダイパッド部71の外周部には、
ダイパッド押さえエリア74,75,76,77が設け
られている。これらのダイパッド押さえエリア74,7
5,76,77は、タイバー部72,73のある辺縁部
ではそのタイバー部72,73を除くダイパッド部71
の外周部に設けられ、図の下縁部では対向位置にあるボ
ンディング部78,79の形状に合わせてその空きスペ
ースに位置するよう設けられている。
【0025】ワイヤボンディング時にダイパッド部71
の外周部に設けられたこれらのダイパッド押さえエリア
74,75,76,77を押さえることにより、チップ
が搭載されたダイパッド部71は十分に固定され、超音
波の振動エネルギは分散されることなくワイヤに集中さ
れ、確実にボンディングを行うことができるようにな
る。
【0026】次に、ワイヤボンディングが終了した後に
チップを樹脂封止する場合について説明する。図8は樹
脂封止を行う金型を示す図であって、(A)は金型を上
から見た図であり、(B)はC−C矢視断面図である。
図示のように、樹脂封止を行う金型は上型81および下
型82からなり、それぞれはリードフレーム83の各ダ
イパッド部に対応した位置にはキャビティ84が形成さ
れるよう凹部が形成され、各キャビティ84間は樹脂流
れ部85によって連通されている。この樹脂流れ部85
はリードフレーム83の各ダイパッド部間を接続してい
るタイバー部を避けるよう交互に、すなわち千鳥状に設
けられている。リードフレーム83のダイパッド部の各
並びの先頭のゲートには樹脂を供給するランナ86が接
続されている。樹脂は、たとえば球状シリカ、シリコー
ン、シランカップリング剤などを含むエポキシ系樹脂で
ある。
【0027】樹脂封止の際は、ランナ86からまず第1
のキャビティに樹脂が流入し、第1のキャビティを充填
する。その後、さらに流入した樹脂は樹脂流れ部85を
通って第2のキャビティへ流入する。このとき、第2の
キャビティへ通じる樹脂流れ部85は樹脂が流入するゲ
ートと対角の位置に設けられているため、流入した樹脂
は第1のキャビティ内をランナ86の流れ方向に直角な
方向に真っ直ぐに流れるのではなく斜めに横断するよう
な流れになる。これにより、キャビティ内の隅々まで樹
脂が行き渡るようになる。キャビティ間を接続している
樹脂流れ部85が千鳥状に配置されているため、第1の
キャビティでの確実な樹脂充填状態は第2以降のキャビ
ティ内でも同様に発生し、結果としてすべてのキャビテ
ィで樹脂が確実に充填される。
【0028】以上、本発明をその好ましい実施の形態に
ついて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定
されるものではない。たとえば、超音波ボンディングに
限らず、熱圧着法など他のワイヤボンディングが行われ
る半導体チップ用のリードフレームにも適用できる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、半導体
チップが搭載されるダイパッド部のチップ搭載エリアの
外周縁部にダイパッド押さえエリアを設けるように構成
した。これにより、押さえ部材がそのダイパッド押さえ
エリアを直接押さえることでダイパッド部を十分に固定
することができ、超音波ボンディングのように振動エネ
ルギが加えられたときにはそのエネルギがダイパッド部
の共振などで消費されずにワイヤに集中されるので、ワ
イヤを半導体チップに確実に接合することができ、接合
不良をほぼ0%まで軽減することができる。
【0030】また、ダイパッド部を保持しているタイバ
ー部にはモールド外形よりも内側の位置に脆性部を設け
るようにしたことにより、タイバー部の切断は確実にこ
の脆性部にて行われる。これにより、切断後のタイバー
部が樹脂部より露出することがないので、半導体素子を
基板上に実装したときに他の部品と接触してしまうとい
う不具合はなくなる。
【0031】さらに、ダイパッド部を相互に接続するタ
イバー部を千鳥状配置にしたことにより、チップが搭載
されてワイヤボンディングが行われたダイパッド部を樹
脂封止する金型において、ダイパッド部に対応するキャ
ビティ間の樹脂の流れ部を千鳥状配置にすることができ
る。これにより、樹脂封止の際の樹脂の流れが良くなる
とともに各キャビティ内に確実に樹脂が行き渡るように
なり、不良パッケージの発生率を少なくすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリードフレームの要部拡大平面図であ
る。
【図2】ボンディング時のリードフレームを示す平面図
である。
【図3】図2のA−A矢視断面図である。
【図4】図1のB−B矢視断面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態におけるリードフレ
ームの要部拡大平面図である。
【図6】ボンディング時のリードフレームを示す平面図
である。
【図7】本発明の第3の実施の形態におけるリードフレ
ームの要部拡大平面図である。
【図8】樹脂封止を行う金型を示す図であって、(A)
は金型を上から見た図であり、(B)はC−C矢視断面
図である。
【図9】従来のリードフレームの一例を示す部分平面図
である。
【図10】半導体チップが実装された従来のリードフレ
ームの一例を示す部分平面図である。
【符号の説明】
20 リードフレーム 21,22 ダイパッド部 23,24 タイバー部 25,26,27,28 リード部 29,30 ダイパッド押さえエリア 31,32,33,34 ボンディング部 35,36 脆性部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップを搭載するダイパッド部が
    タイバー部によって保持されているリードフレームにお
    いて、 半導体チップが搭載されるダイパッド部のチップ搭載エ
    リアの外周縁部に、押さえ部材により前記ダイパッド部
    が押さえられるダイパッド押さえエリアを設けたことを
    特徴とするリードフレーム。
  2. 【請求項2】 前記ダイパッド押さえエリアは、前記タ
    イバー部が保持している側のダイパッド部の辺縁部にダ
    イパッド部と一体に設けられていることを特徴とする請
    求項1記載のリードフレーム。
  3. 【請求項3】 前記ダイパッド押さえエリアは、前記ダ
    イパッド部の周囲に離間配置されたリード部のボンディ
    ング部間のスペースに突出するよう前記ダイパッド部と
    一体に設けられていることを特徴とする請求項1記載の
    リードフレーム。
  4. 【請求項4】 前記ダイパッド部を保持しているタイバ
    ー部は、半導体チップが樹脂によって封止されるときに
    樹脂によって覆われるモールド外形の近傍であって前記
    モールド外形よりも内側の位置に脆性部を有しているこ
    とを特徴とする請求項1記載のリードフレーム。
  5. 【請求項5】 前記タイバー部は、直線状に配置された
    前記ダイパッド部間で千鳥状に配置して前記ダイパッド
    部を相互に連結したことを特徴とする請求項1記載のリ
    ードフレーム。
  6. 【請求項6】 タイバー部によって保持されたダイパッ
    ド部に搭載の半導体チップに対してワイヤボンディング
    を行うボンディング方法において、 前記ダイパッド部のチップ搭載エリアの外周部に設けら
    れたダイパッド押さえエリアを押さえ部材により押さえ
    ながらワイヤボンディングを行うことを特徴とするボン
    ディング方法。
  7. 【請求項7】 前記ワイヤボンディングは、アルミニウ
    ムワイヤの超音波ボンディングであることを特徴とする
    請求項4記載のボンディング方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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