JPH1131776A - 半導体チップパッケージ - Google Patents

半導体チップパッケージ

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JPH1131776A
JPH1131776A JP10017028A JP1702898A JPH1131776A JP H1131776 A JPH1131776 A JP H1131776A JP 10017028 A JP10017028 A JP 10017028A JP 1702898 A JP1702898 A JP 1702898A JP H1131776 A JPH1131776 A JP H1131776A
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JP
Japan
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semiconductor chip
die pad
package
tie bar
bent portion
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JP10017028A
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Do-Su Jeung
道秀 鄭
Kyung-Seop Kim
京燮 金
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Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、モルディング工程におけるモルデ
ィング樹脂の不完全成形やモルディング樹脂によるダイ
パッドの変形を防止し、且つ、タイバーとパッケージ本
体の界面を通じた吸湿に起因して発生するパッケージク
ラックを防止する半導体チップパッケージを提供するこ
と。 【解決手段】 半導体チップパッケージは、半導体チッ
プが取り付けられるダイパッドと、半導体チップに電気
的に接続される複数の内部リードと、ダイパッドを支持
するタイバーと、半導体チップ、ダイパッドおよび内部
リードを封止するパッケージ本体と、パッケージ本体か
ら突出し、かつ、内部リードと一体に形成される複数の
外部リードとを含む。ダイパッドは半導体チップのサイ
ズより小さく、タイバーは下向屈曲部と上向屈曲部が形
成された二重屈曲構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体チップパッケ
ージに係り、より具体的には二重屈曲されたタイバーと
小型ダイパッドを有する半導体チップパッケージに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プラスチックパッケージ技術では、パッ
ケージの信頼性を高めるための研究が進められている。
プラスチックパッケージの信頼性低下の主な原因は、例
えば、パッケージ本体を形成するモルディング樹脂、シ
リコンよりなる半導体チップ、銅または鉄合金よりなる
リードレフレーム等の熱膨張係数等の物理的な性質が相
異する物質がお互いに接しているからである。
【０００３】かかる観点から、パッケージの信頼性を向
上させる方法は、大きく２つに分けられる。１つの方法
は素材側面での対応方法であり、他の方法は加工側面で
の対応方法である。前者は、パッケージ本体を形成する
モルディング樹脂の接着強度を向上させるか、またはリ
ードフレームの熱膨張係数を半導体チップやモルディン
グ樹脂の熱膨張係数と同様にすることである。後者は、
ＵＳＰ４，９４２，４５２号に開示されているように、
半導体チップが実装されるダイパッドに貫通孔を形成す
ることにより、半導体チップの下面がモルディング樹脂
と直接的に接触するようにすることである。
【０００４】貫通孔が形成されたダイパッドを有するリ
ードフレームの場合は、同一のリードフレームを用いて
種々の類型の半導体チップに適用することが難しい。し
たがって、このような不都合を克服するため、半導体チ
ップのサイズより小さいダイパッドを有する、リードフ
レームを用いた技術が導入された。これにより、半導体
チップの下面がモルディング樹脂に直接的に接触するこ
とになる。
【０００５】図９は、小型ダイパッドを用いた従来の半
導体チップパッケージを示す断面図である。
【０００６】図９を参照すると、リードフレームは、半
導体チップ１２が取り付けられるダイパッド１０と、ボ
ンディングワイヤ１６により半導体チップ１２を外部装
置（図示せず）に電気的に接続させるためのリード１４
とを備えている。ダイパッド１０は、ダイパッド１０の
上面に接着剤１５により取り付けられる半導体チップ１
２のサイズより小さいので、パッケージ本体１８を形成
するモルディング樹脂が半導体チップ１２の下面と直接
的に接触することになる。従って、半導体チップとモル
ディング樹脂間の接着強度を向上することができ、よっ
て、パッケージの信頼性が向上する。上述した小型ダイ
パッドを使用することにより、同一のリードフレームを
種々の半導体チップに適用することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、小型ダイパッ
ド１０を有するリードフレームの場合、ダイパッド１０
から延設されたタイバー（図示せず）の上面と半導体チ
ップ１２の下面との間に、隙間が形成される。この隙間
の高さは、ダイパッド１０の上面に半導体チップ１２を
取り付けるのに使用される接着剤の厚さと同一である。
通常、この隙間の高さは、数μｍである。特に、銀エポ
キシ系の接着剤を使用する場合、隙間の高さは、６〜８
μｍである。
【０００８】このような隙間は、モルディング工程にお
けるモルディング樹脂の不均一な充填に起因して、モル
ディング樹脂の不完全成形またはダイパッドの反り等の
ダイパッドの変形のような不良を引き起こすことにな
る。
【０００９】また、モルディング樹脂から形成されるパ
ッケージ本体は、外部から水分を容易に吸収する。そこ
で、タイバーとパッケージ本体の界面に沿ってパッケー
ジ本体内に水分が浸透すると、高温、多湿および高圧下
で進行する組立工程や信頼性工程での水分の膨張に起因
して、ダイパッド１０とモルディング樹脂間の界面剥離
が発生し、これによりパッケージクラックを引き起こす
ことがあった。
【００１０】本発明は上述の課題を解決し、モルディン
グ工程におけるモルディング樹脂の不完全成形やモルデ
ィング樹脂によるダイパッドの変形を防止するととも
に、タイバーとパッケージ本体の界面を通じた吸湿に起
因して発生するパッケージクラックを防止する半導体チ
ップパッケージ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】前記目的を達成するた
め、本発明による半導体チップパッケージは、半導体チ
ップが取り付けられるダイパッドと、前記半導体チップ
に電気的に接続される複数の内部リードと、前記ダイパ
ッドを支持するタイバーと、前記半導体チップ、ダイパ
ッドおよび内部リードを封止するパッケージ本体と、前
記パッケージ本体から突出し、かつ、前記内部リードと
一体に形成される複数の外部リードとを有し、前記ダイ
パッドを前記半導体チップのサイズより小さくし、前記
タイバーを下向屈曲部と上向屈曲部が形成された二重屈
曲構造とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
による半導体チップパッケージの実施の形態を詳細に説
明する。
【００１３】図２は本実施の形態による小型ダイパッド
を用いた半導体チップパッケージを示す平面図であり、
図１は図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図であり、
図３は図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【００１４】図２を参照すると、リードフレーム２０
は、内部リード２２と、外部リード２４と、タイバー２
６と、ダイパッド２８とを備えている。ダイパッド２８
の上面には、銀エポキシ系の接着剤により半導体チップ
３０が取り付けられる。同図に示すように、ダイパッド
２８は、半導体チップ３０のサイズより小さい。半導体
チップ３０の活性面には複数の電極パッド３２が設けら
れており、この電極パッド３２は、ボンディングワイヤ
３４によりリードフレーム２０の内部リード２２に各々
接続される。電極パッド３４は、半導体チップ３０を外
部素子に電気的に接続させる役割をする。
【００１５】パッケージ本体４０は、図示した一点鎖線
の内側に液状のモルディング樹脂を注入した後、硬化さ
せることにより形成され、半導体チップ３０、および外
部リード２４を除いたリードフレーム２０を外部環境か
ら保護している。ダイパッド２８は半導体チップ３０の
サイズより小さい。このため、銅や鉄合金よりなるダイ
パッドと半導体チップのような異種物質間の接触面積が
少なくてすむ。また、パッケージ本体を形成するモルデ
ィング樹脂が半導体チップの下面に直接接触するので、
半導体チップとモルディング樹脂間の接着強度が向上す
る。
【００１６】リードフレームのタイバー２６は、リード
フレームのサイドレール（図示せず）にダイパッド２８
を接続させることによりダイパッド２８を支持する。タ
イバー２８は、図１に示すように、二重屈曲構造を有す
る。二重屈曲構造は、ダイパッド２８付近でタイバー２
６を下向きに屈曲させ、内部リード２２付近でタイバー
２６を上向きに屈曲させることにより実現する。
【００１７】このように二重屈曲構造を有するタイバー
を使用することで、半導体チップの下面とタイバーの上
面との間の隙間を充分に確保することができる。従っ
て、モルディング工程においてモルディング樹脂の不完
全成形やダイパッドの変形を防止することができる。ま
た、タイバー２６が、まっすぐでなく、屈曲されている
ので、タイバーとモルディング樹脂の界面を通じた水分
が、パッケージ本体内に浸透することを防止することが
できる。
【００１８】タイバー２６の上向屈曲部２７は、パッケ
ージ本体の端部から約０．５ｍｍ離れたところに形成さ
れ、タイバー２６の下向屈曲部２５は、ダイパッド２８
の端部から約０．２ｍｍ離れたところに形成される。上
向屈曲部２７と下向屈曲部２５のサイズは、モルディン
グ樹脂に含有されている充填剤（ｆｉｌｌｅｒ）のサイ
ズより大きく形成されている。ここで、下向屈曲部２５
のサイズは、ダイパッド２８とダウンセット２５ａ間の
高さを示す。また、上向屈曲部２７のサイズは、ダウン
セット２５ａとアップセット２７ａ間の高さを示す。
【００１９】このような形状の下向屈曲部２５と上向屈
曲部２７とを設けたことで、モルディング工程時にモル
ディング樹脂の流れを円滑にすることが可能となり、モ
ルディング樹脂の不完全な成形に起因して生ずるボイド
（気泡）のような不良を防止することができる。上向屈
曲部および／または下向屈曲部のサイズは、通常１００
μｍである。また、モルディング工程後に発生するパッ
ケージ本体の反りまたはパッケージクラックは、上向屈
曲部と下向屈曲部の屈曲角度を調節することにより、最
適の垂直構造を得ることで防止することができる。
【００２０】すなわち、パッケージクラックやパッケー
ジの反りを防止するため、モルディング工程時において
半導体チップをパッケージ本体の中心に位置するように
することが好ましい。半導体チップの厚さやパッケージ
本体の厚さを考慮して、上向屈曲部と下向屈曲部のサイ
ズを適宜調節することにより、半導体チップをパッケー
ジ本体の中心に位置させることができる。これにより、
パッケージに最適の垂直構造が得られる。
【００２１】二重屈曲構造のタイバーを形成する方法に
は、リードフレームの製造装置によって２つの方法があ
る。１つの方法は、上向屈曲部と下向屈曲部を１回に同
時に形成することである。他の方法は、上向屈曲部と下
向屈曲部を２回に分けて別々に形成することである。リ
ードフレームは、次のような工程により製造される。ま
ず、銅や鉄合金よりなる金属板を、写真エッチング法や
スタンピング法により内部リード、外部リード、ダイパ
ッドおよびタイバーにパターニングする。次に、リード
フレームの表面を銀等の材料でメッキする。タイバーに
上向屈曲部と下向屈曲部を形成する屈曲工程は、前記の
メッキ工程後に実施する。
【００２２】図１〜図３に示したように、本実施の形態
による小型ダイパッドを用いた半導体チップパッケージ
は、外部リードがパッケージ本体の対向する２端部から
突出し、且つＪ字形状で折曲された構造である、いわゆ
るＳＯＪ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｊ−ｌｅａｄ
ｅｄ）パッケージである。一方、入出力端子の数が多い
半導体チップの場合はリードの数も増加する。この場合
には、図４および図５に示すように、パッケージ本体の
４端部に沿って、電気的接続手段として使用する外部リ
ードを形成することが好ましい。
【００２３】図４にはこの種の半導体チップに適用され
る実施の形態が示されており、複数の内部リード４２
が、ほぼ円形状のダイパッド４８の周囲に放射状に配設
されている。また、４つのタイバー４６が形成されてい
る。各々のタイバー４６は、上向屈曲部４７と下向屈曲
部４５とを有し、これらは、パッケージ本体６０の内側
に形成される。このようなカード型（Ｑｕａｄ ｔｙｐ
ｅ）パッケージにおいて、半導体チップ５０の４辺に沿
って配設された電極パッド５２は、ボンディングワイヤ
５４により内部リード４２に電気的に接続される。
【００２４】タイバー４６の上向屈曲部４７と下向屈曲
部４５の機能および形成方法は、図１〜図３のときの説
明と同様であるので、重複する説明はここでは省略す
る。次に、上向屈曲部４７と下向屈曲部４５のサイズお
よび位置を、図６を参照して説明する。図６は、本実施
の形態による小型ダイパッドを用いた半導体チップパッ
ケージに使用される二重屈曲タイバーの下向屈曲部と上
向屈曲部のサイズおよび位置を示すカード型半導体チッ
プパッケージの部分拡大図である。
【００２５】小型ダイパッド４８は、ほぼ円形状を有
し、その半径Ｒ1 が約１．５ｍｍである。中心線Ｃから
タイバー４６に最も近接した内部リードまでの距離ｄ1
が４．０７ｍｍであり、中心線Ｃとタイバー４６の中心
線４６ａ間の角度θ3 が４５゜である。このようなカー
ド型パッケージにおいて、内部リードの総数が１００個
であると仮定する。この際、タイバー４６の厚さｔ
1 は、約０．３ｍｍである。タイバー４６の下向屈曲部
４５は、角度θ1 が４０゜±５゜になるように屈曲され
ており、ダイパッド４８の中心点Ｏから離れた距離ｄ2
が２．３±０．１ｍｍであるところで屈曲が始まり、屈
曲のサイズＳ1 （高さ）が、約０．１±０．０２５ｍｍ
である。一方、タイバー４６の上向屈曲部４７は、角度
θ2 が４０゜±５゜になるように屈曲されており、ダイ
パッド４８の中心点０から離れた距離ｄ3 が６．５±
０．１ｍｍであるところで屈曲が始まり、屈曲のサイズ
Ｓ2 （高さ）が、約０．２６５±０．０２５ｍｍであ
る。
【００２６】ここで、上記した本発明の実施の形態で説
明した下向屈曲部および上向屈曲部のサイズ（高さ）と
中心点Ｏからの距離は、例示的なものに過ぎず、パッケ
ージの種類、およびリードフレームの製造に使用される
装置の仕様によって多様な値をとることができる。
【００２７】図７は本実施の形態による貫通孔を有する
小型ダイパッドを用いた半導体チップパッケージの実施
の形態を示す平面図である。
【００２８】図７を参照すると、貫通孔７２が、半導体
チップ７１のサイズより小さいダイパッド７０の中央に
形成される。ダイパッド７０の上面に接着剤を塗布し、
ダイパッド７０の上面に半導体チップ７１を取り付けた
後、パッケージ本体７３を形成するモルディング工程を
進める。この際、モルディング樹脂は、貫通孔７２を介
して半導体チップ７１の下面と直接的に接触するので、
半導体チップとパッケージ本体間の接着強度を高めるこ
とができる。従って、パッケージ製品の信頼性が向上す
る。ダイパッド７０の４つのコーナー部には、タイバー
７８が設けられており、このタイバー７８には上述した
ような下向屈曲部７４および上向屈曲部７６が形成され
ている。
【００２９】図８は、本実施の形態による小型ダイパッ
ドおよび複数のリードの上面にテープが取り付けられた
リードフレームを用いたカード型半導体チップパッケー
ジを示す平面図である。
【００３０】半導体チップ８１が多数の入出力端子を必
要とするカード型半導体チップパッケージにおいて、複
数の内部リード８５が放射状に配列されている。このよ
うに配列された内部リード８５において、隣接するリー
ド間のピッチは、非常に微細であり、リードの幅も非常
に小さい。従って、このような内部リードを有するパッ
ケージは、モルディング工程時に高圧で注入される液状
のモルディング樹脂により内部リードのスイーピング
（ｓｗｅｅｐｉｎｇ）のような内部リードの変形を招く
おそれがある。これを防止するため、タイバー８８に下
向屈曲部８４および上向屈曲部８６を形成した後、内部
リード８５に接着テープ８２を取り付けることにより、
すべての内部リードをお互いに接続する。なお、この接
着テープ８２は電気絶縁性のものを用いる。この際、接
着テープ８２はリードフレームの両面、すなわち上面お
よび下面に取り付けられることができ、またはリードフ
レームの上面および下面のいずれか１面に取り付けるこ
ともできる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体チップパッケージは、半導体チップのサイズより小さ
いダイパッドおよび下向屈曲部と上向屈曲部を有する二
重屈曲タイバーを使用するので、不完全成形やダイパッ
ドの反りのようなダイパッドの変形を防止することがで
きる。
【００３２】また、下向屈曲部と上向屈曲部のサイズを
調節することにより、半導体チップをパッケージ本体の
中央に位置させることができるので、パッケージの最適
の垂直構造を達成することができる。
【００３３】さらに、ダイパッドの中央に貫通孔を形成
することにより、半導体チップとパッケージ本体間の接
着強度を向上させることができ、且つ、接着テープによ
りすべての内部リードをお互いに接続することにより、
モルディング工程時におけるモルディング樹脂によるリ
ードの変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体チップパッケージを小型ダ
イパッドを用いた半導体チップパッケージに適用したと
きの実施の形態を示す断面図。
【図２】図１に示した半導体チップパッケージの平面
図。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図。
【図４】本発明による半導体チップパッケージを小型ダ
イパッドを用いたカード型半導体チップパッケージに適
用したときの実施の形態を示す平面図。
【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図。
【図６】図４に示した半導体チップパッケージの下向屈
曲部と上向き屈曲部のサイズおよび位置を示す部分拡大
図。
【図７】貫通孔を有する小型ダイパッドを用いた半導体
チップパッケージの実施の形態を示す平面図。
【図８】小型ダイパッドおよび複数のリードの上面にテ
ープが取り付けられたリードフレームを用いたカード型
半導体チップパッケージの実施の形態を示す平面図。
【図９】小型ダイパッドを用いた従来の半導体チップパ
ッケージを示す断面図。
【符号の説明】
２０ リードフレーム ２２ 内部リード ２４ 外部リード ２５ 下向屈曲部 ２６ タイバー ２７ 上向屈曲部 ２８ ダイパッド ３０ 半導体チップ ３２ 電極パッド

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップが取り付けられるダイパッ
    ドと、 前記半導体チップに電気的に接続される複数の内部リー
    ドと、 前記ダイパッドを支持するタイバーと、 前記半導体チップ、ダイパッドおよび内部リードを封止
    するパッケージ胴体と、 前記パッケージ胴体から突出し、かつ、前記内部リード
    と一体に形成される複数の外部リードとを有し、 前記ダイパッドは前記半導体チップのサイズより小さく
    形成され、前記タイバーは下向屈曲部と上向屈曲部が形
    成された二重屈曲構造であることを特徴とする半導体チ
    ップパッケージ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体チップパッケー
    ジにおいて、 前記下向屈曲部と上向屈曲部は、前記パッケージ本体の
    内部に形成されることを特徴とする半導体チップパッケ
    ージ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体チップパッケー
    ジにおいて、 前記下向屈曲部は、前記上向屈曲部よりダイパッドに近
    接し、前記上向屈曲部の高さより低いことを特徴とする
    半導体チップパッケージ。
  4. 【請求項４】 請求項１または請求項３のいずれかに記
    載の半導体チップパッケージにおいて、 前記下向屈曲部のサイズは、パッケージ本体を形成する
    モルディング樹脂に含有される充填剤のサイズより大き
    いことを特徴とする半導体チップパッケージ。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の半導体チップパッケー
    ジにおいて、 前記内部リードは前記ダイパッドに対して放射状に配設
    され、前記ダイパッドは略円形状であることを特徴とす
    る半導体チップパッケージ。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の半導体チップパッケー
    ジにおいて、 前記内部リードは、絶縁性接着テープによりお互いに接
    続されて支持されることを特徴とする半導体チップパッ
    ケージ。
  7. 【請求項７】 請求項１または請求項５のいずれかに記
    載の半導体チップパッケージにおいて、 前記ダイパッドは、中央部に貫通孔が形成されているこ
    とを特徴とする半導体チップパッケージ。
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