JPS61152049A - リ−ドフレ−ムおよびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、リードフレームおよび該リードフレームを用
いて形成される樹脂モールド型半導体装置に適用して有
効な技術に関するものである。

〔背景技術〕

近年、半導体集積回路技術の進歩に伴い、半導体集積回
路の集積度は、著しく大きくなってきている。それに伴
い、必要とされる半導体ペレットの面積は益々大きくな
ってきている。

他方、半導体装置のパッケージのサイズは、半導体装置
の高実装密度の要請から、小さいことが必要とされてい
る。

したがって、大きいサイズの半導体ペレットを小さいサ
イズのパフケージ内に収容することが必要とされてきて
いる。

樹脂モールド型半導体装置において、半導体ベレットは
、良く知られているように半導体ベレット取り付は部で
あるタブに取り付けられ、半導体ペレットのポンディン
グパッドは、金もしくはアルミニウムからなるようなコ
ネクタ線を介してリード線に電気的に接続される。半導
体ペレット、タブおよびリード線は、いわゆるパッケー
ジを構成する樹脂によってモールドされ、一体化される
。

リードは、良く知られているように、予めリードフレー
ムの形態をもってタブおよびタイバーとともに一体化さ
れている。リードフレームのフレーム部は樹脂モールド
が実行された後に切断除去される。

樹脂モールド型半導体装置において、半導体ペレットの
サイズが増大されると、それに応じてタブのサイズも増
大される。パッケージのサイズが前述のように制限され
ている場合、半導体ペレットのサイズが増大されると、
それに応じて内部リード部、すなわちリード線のうちの
樹脂モールドされるべき部分の長さもしくは面積が制限
されるようになる。

この場合、内部リード部とパッケージ樹脂との接着面積
が減少される結果として、かかる内部リード部とパッケ
ージ樹脂との接着強度が低下する。

接着強度の低下の結果として、リードに切断応力や曲げ
応力などの外力が与えられたとき、リードと該樹脂との
剥がれが生しやすくなり、パンケージの耐湿性が低下す
る。

リードフレームは一般的に言うと、４２７０イやコバー
ル等の鉄系材料から構成される。この場合、これら材料
自体は金もしくはアルミニウム等からなるボンディング
ワイヤとのボンディング性がほとんど無い、そこで、ボ
ンディング性が良い材料、たとえば金が内部リード部に
被着される。

前記のボンディング性向上のために金を被着する方法と
しては、たとえば目的の部分のみが露出するマスクを使
用して行う部分めっき法がある。

このマスクは、通常所定の寸法からなる四角形の窓を設
けたプラスチック板等で形成される。この窓の内側にリ
ード内端部が位置するようにリードフレームを該マスク
で表裏２面より挟持して、通常のめっきを施すことによ
って、前記被着が達成されるものである。

前記の如き方法によって部分めっきを行う場合は、タブ
周端より所定の範囲内のリード全体がめっきされること
になるため、前記のように内部リード部が短い場合、か
なりの部分が場合によっては樹脂埋設部を越えた部分ま
でが、金めっきされる場合がある。

ところが、エポキシ樹脂等のバフケージ形成樹脂は金と
の接着性が十分でない、このため、金の被着面ば他のリ
ード面に比べ接着性が悪く、それ故リードに金を被着す
ると耐湿性が更に低下するという問題がある。

この問題は、内部リード部の大部分に金が被着されるこ
ともあり得るため極めて重大であることが本発明者によ
り見い出された。

なお、ボンディング性向上を目的にリードのボンディン
グ部へ金属層を被着する技術については、特願昭５６−
１５７５２３号に記載されている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、リードフレームおよび該リードフレー
ムを用いて形成される半導体装置の信頼性向上に適用し
て有効な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、半導体装置の大巾なコスト低減に
適用して有効な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、リードフレームとして内部リード部の内端部
がタブ側端に沿って延在形成され、その延在形成部の先
端部にボンディング用金属層が被着されてなるものが用
いられ、これにより、パッケージ樹脂と接着性の良いリ
ード表面を内部リード部に広く確保できることより、タ
ブ周端部より所定の範囲内のリード表面全体に前記金属
層が被着される場合に比べ、大巾に樹脂との接着性を向
上させることができ、その結果パッケージの耐湿性向上
を達成できる。

また、ボンディング用金属層を金、銀等の貴金属で形成
する場合、前記の如く金属の被着が極めて限られた部分
に行われるため、リードフレームひいては半導体装置の
大巾なコスト低減が達成されるものである。

〔実施例〕

第１図は、本発明による一実施例であるリードフレーム
の平面図である。

この実施例のリードフレームは、図示のパターンおよび
次の説明から明らかとなるように、いわゆるデュアルイ
ンライン型（以下ＤＩＬ型と称する）の樹脂封止半導体
装置に適する構成とされている。この実施例のリードフ
レームは、特に制限されないが、半導体メモリに適する
構成にされている。

第２図は、第１図のリードフレームを用いて形成された
本発明の一実施例の半導体装置を断面図で示すものであ
る。

第２図の半導体装置において、第１図に示されるリード
フレーム１の一単位のほぼ中央に設けられたタブ２に半
導体ベレット３が金−シリコン共晶４をもって取り付け
られ、該ペレット３はそのボンディングパソド５が金か
らなるようなワイヤ７を介してリード６の内端部に電気
的に接続され、これらペレット３、ワイヤ７等およびリ
ード６の一部、すなわち内部リード部６ａはノボラック
、エポキシ等の樹脂８でパッケージ９のモールド形成と
同時に封止されている。モールド形成後パンケージ外の
リード、すなわち外部リード６ｂを切断、折曲等の成形
を行って、前記半導体装置は完成されるものである。

本実施例の半導体装置の特徴は、リードすなわち該半導
体装置の製造に用いられるリードフレーム１にある。

第１図において、リードフレームｌは、その一単位が外
枠１０と仕切枠１１とからなる方形の枠体で形成されて
おり、該単位が図中上下方向に複数個連結（図示しない
）されてなるものであり、主に鉄−ニッケルの合金のう
ちの４２７０イと称される材料からなるものである。

そして、前記外枠１０にはタイバー１２が連結°されて
おり、かかるタイバー１２によって仕切枠１１からタブ
２の周囲に延在されてなるリード６の途中が支持されて
いる。また、タブ２は外枠１より延在されているタブ吊
りリード１３に連結されて固定されている。

タブ２の形状は、その上に取り付けられる半導体ベレッ
ト（第２図参照）のそれと実質的に等しいような形状と
されている。

ＤＩＬ型樹脂封止半導体装置において、そのバフケージ
では、良く知られているように、長方形の平面パターン
を持つようにされる。半導体ベレットは、それに形成さ
れる回路素子の高集積化に伴って大きい面積を持つこと
が必要とされる。半導体ペレットは、パフケージサイズ
の制約からもたらされる制約にかかわらずにその面積を
増大させるために、長方形とされるパフケージの平面パ
ターンに応じて、正方形でなく、長方形にされる。

それに応じてタブ２は図示のように長方形にされる。

前記リードフレームｌを用いて第２図のような本実施例
の半導体装置を製造する場合は１．第１図に二点鎖線で
示すように、タイバー１２２と１２ｂとによって挟まれ
た部分と実質的に等しい大きさでバフケージ９が樹脂モ
ールドにより形成される。

これにより、リード６において前記タイバー１２ａと１
２ｂとによって挟まれた部分における内側リード部６ａ
がほぼパッケージ樹脂８に埋設される。したがって、タ
イバー１２２と１２ｂとによって挟まれた部分のリード
部によって、実質的に内部リード部が構成されるとみな
される。外側リード部はタイバー１２３と１２ｂから外
側に向かって垂直に延びるリード部から構成されている
。

本実施例になるリードフレームｌは、タブ２が前述のよ
うに長方形でかつ大型とされている。また、半導体装置
のパッケージ９は比較的小型にされる。これに応じて、
それぞれの内部リード部６ａの長さ、もしくは面積は大
きく制限される。特に、リード６ａのようなそれぞれの
主要部（もしくは外部リード部）の延長線上にタブ２の
長片が存在するリード、言い換えると、それぞれの主要
部の延長線上にあるそれぞれの内部リード部が、タブ２
の長片とタイバー１２とによって挟まれた平行空間に位
置されたリード（以下、このようなリードを短リードと
称する）は、かかる長片とタイバー１２との距離がタブ
２の大型化に伴って大きく制限されるので、その内部リ
ード部の長さもしくは面積が大きく制限される。

これに応じて、樹脂モールドされたときの短す−゛ドロ
ｃとパンケージ樹脂との接着力が特に小さくなる。その
結果として、パッケージ形成後にリードを折曲成形する
際に短リード６Ｃとパッケージ樹脂との界面に剥がれが
生じ易くなる。また完成後においても温度変化等により
前記剥がれが生じ易くなる。

この実施例に従うと、各短リード６Ｃにおいて、内部リ
ード部の内端部に、図示のようなＴ字状またはＬ字状の
延在形成部１５が形成されている。

内部リード部の主要部１４と延在形成部１５は、主要部
１４の幅よりも狭くされた結合部をもって結合されてい
る。

これによって、樹脂モールドされたときの短リード６ｃ
とパッケージ樹脂との接着力が向上される。

内部リード６ａには、ワイヤボンディングを可能とする
ために金が被着される。

この実施例に従うと、金からなるボンディング用金属層
１３は、内部リード６ａの一表面の全面でなく、第１図
に斜線を付した部分のように、上記延在形成部の先端部
のみに選択的に被着される。

このような金の選択的被着は、次のような部分めっき法
によって行われる。

すなわち、プレス加工もしくはエツチング加工によって
成形されたリードフレームｌが用意され、そのリードフ
レームｌが、第３図および第４図に示されるたように、
フッ素樹脂のような絶縁材からなる２つのめっきマスク
体２ｏおよび２２によって挟まれる。

マスク体２０は、めっきすべき部分のみに対応された貫
通孔２１を持つ。これに対し、マスク体２２は、特に制
限されないが、平坦な板体から構成される。これによっ
て、リードフレームｌは実質的にその一表面の上記貫通
孔２１の部分のみが露出される。

マスク体２０および２２によって挟まれた状態で、電気
めっき処理が行われる。

その結果、リードフレームｌの一表面のうち貫通孔２１
によって露出されている部分、すなわち前記延在形成部
の先端部およびタブ２に金がめっきされる。リードフレ
ームｌの裏面は、それにマスク体２２が密着されている
ので何のめっきもされない。

なお、かかる部分めっき法による場合、めっき液はリー
ド側に廻り込む。これに応じて、リード側面が若干めっ
きされてしまう。このリード側面への金の被着は無いほ
うが望ましい。

この実施例に従うと、表裏面ともにマスクによって挟ま
れている部分のリード側面は、マスク間に存在する極め
てわずかのめっき液が作用されるに過ぎない。加えてめ
っき処理時にかかる部分に浸入するめっき液はそれの流
動がマスク体によって制限されるので、新鮮なめっき液
とほとんど交換されない。その結果、この実施例に従う
と、リード側面へのめっき量を著しく制限することがで
きる。

なお、上記のようなマスク体でなく、タブ２周端から所
定範囲に窓を有するマスク体、すなわちタブ部および延
在形成部を同時に露出させる単純な長方形状の窓もしく
は貫通孔を持つマスクを用いる場合、リード側面は、そ
れに対するめっき液の交換が実質的に制限されなくなる
ので、かなりの厚さをもって金でめっきされることにな
る。

第１図のリードフレームは、特に制限されないが、半導
体メモリに適するような構成にされている。

すなわち、半導体メモリが構成される半導体ペレットに
おいては、その主面にメモリアレイ、アドレスデコーダ
、入出力回路、タイミング制御回路等の回路を構成する
種々の回路素子が形成される。半導体ベレットの主面の
ほぼ中央部には、メモリアレイを構成する回路素子が規
則的に配列される。入出力回路やタイミング制御回路の
ような周辺回路は、長方形の半導体ペレットの４辺のう
ちの２つの短辺に近い部分に形成される。ポンディング
パッドは、これに応じて、２つの相対向する長辺に沿う
部分ではなく、２つの短辺に沿う部分に配置される（以
下、２辺配置ともいう）。

半導体ペレットのポンディングパッドとリードフレーム
のリードとを電気的に結合させるワイヤ７の長さが長く
なる場合、ワイヤ７のループの異常変形などによってワ
イヤと半導体ベレットの不所望部分とのショートが生じ
易くなる。

そこで、この実施例のリードフレームにおいては、２辺
配置の半導体ベレットに対するワイヤの長さを短くでき
るようにするために、ボンディング用金属層１３は、延
在形成部の先端部のうちの半導体ベレットの短辺に近い
部分、言い換えるとタブ２の短辺に近い部分に形成され
ている。

本実施例の半導体装置の製造に用いられるリードフレー
ム１においては、前述のように、内部リードの延在形成
部の先端部にボンディング用金属層１３として金を被着
したことに、その特徴があるものである。

このように極めて限られた部分にボンディング用の金を
被着することにより、金よりも樹脂との接着性に勝る４
２アロイからなる短リードの表面を可能な限り広く確保
できることより、前述のような接着強度を充分に大きく
することができる。

樹脂モールド型半導体装置において、その特性劣化の原
因となる水分等の汚染物は、リードと樹脂との界面およ
びワイヤと樹脂との界面を介して半導体ベレットに到達
し易い。

この実施例に従うと、樹脂との接着力を確保するのが比
較的困難なボンディング用命ｉ層１３が前述のように内
部リードの延在形成部の先端部のみに制限される。これ
に応じて汚染物の浸入に対する抵抗作用を充分に大きく
できるので、一段と耐湿性の高い半導体装置を製造でき
るものである。

本発明者による、いわゆるプレッシャークンカーテスト
によれば、リードの樹脂埋設郡全体（裏′面を除く）に
金が被着しであるものは耐湿時間（所定条件において、
リード先端部まで水分が到達するに要した時間）が約２
０時間であったが、本実施例に示す半導体装置は２００
時間経過時においても、大きな変化がなく、１０倍を超
える耐湿性を備えていることが認められた。

本実施例のリードフレームｌでは、ワイヤボンディング
に必要な限られた部分のみへ金を被着するだけでよいた
め、金の使用量が少なくてすむ利点がある。

また、リード側面へのめっき量は、前述のとおり少なく
できる。それだけ金の被着量を減らすことができ、結果
として金の使用量を更に削減できるという利点もある。

〔効果〕

（１）、短リードの内端部がタブ側端に沿って延在形成
され、その延在形成部の先端部のみにボンディング用金
属層が被着されてなるリードフレームを提供することに
より、またそのリードフレームを用いて樹脂封止型半導
体装置を製造することにより、もともとパッケージ樹脂
との接着強度が小さい短す−１において小部分のみに前
記金属層が形成されているだけなので、該短リードの内
部リード部とパッケージ樹脂との接着強度の低下を防止
できる。

（２）、前記（１）により、短リードの内部リード部と
パッケージ樹脂との剥がれの発生を防止できるので、半
導体装置の信輔性向上を達成できる。

（３）、前記（１１に記載するボンディング用金属層を
金、銀、アルミニウムまたは銅で形成することにより十
分なワイヤボンディング性を確保できる。

（４）、前記（１１に記載するボンディング用金属層を
、部分めっき法で行う場合には、金属の使用量を低減す
ることができるので、リードフレームのコスト低減ひい
ては半導体装置のコスト低減を達成できる。

（５）、前記（４）に記載する部分めっきを、所定形状
の窓を有するマスクを用いて行うことにより、リード側
面への金属の被着量を減少させることができるので、さ
らなるリードフレームのコスト低減ひいては半導体装置
のコスト低減を達成できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、タブが長方形のリードフレームについて説明
してきたが、これに限るものでなく正方形等のものにも
適用できることは言うまでもない。

また、ボンディング用金属として金について説明したが
、これに限らず銀または銅であってもよく、被着方法も
めっき法に限らず蒸着等によることもできる。蒸着法に
よればアルミニウムを容易に被着することが可能である
。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である、いわゆるＤＩＰ型
の樹脂封止型半導体装置に適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、たとえば、樹脂
封止型半導体装置であれば、フラットパッケージ型環如
何なるものについても適用して有効な技術である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による一実施例であるリードフレーム
を示す平面図、 第２図は、第１図に示すリードフレームを用いて製造さ
れた本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図、 第３図は、めっき用マスク体およびこれに挟まれた状態
のリードフレームの平面図、 第４図は、第３図のＡ−Ａ’視断面を示す断面図である
。 １・・・リードフレーム、２・・・タブ、３・・・ペレ
ット、４・・・金−シリコン共晶、５・・・ポンディン
グパッド、６・・・リード、６ａ・・・内部リード部、
６ｂ・・・外部リード部、６ｃ・・・短リード、７・・
・ワイヤ、８・・・樹脂、９・・・パッケージ、１０・
・・外枠、ｌ■・・・仕切枠、１２・・・タイバー、１
３・・・ボンディング用金属層、２０．２２・・・めっ
き用マスク体。 第　　１　　図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、その内端部がタブ側端に沿って延在形成されたリー
   ドを持ち、その延在形成部の先端部にボンディング用金
   属層が被着されてなるリードフレーム。 ２、上記ボンディング用金属層が金、銀、アルミニウム
   または銅で形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のリードフレーム。 ３、その内端部がタブ側端に沿って延在形成され、その
   延在形成部の先端部にボンディング用金属層が被着され
   ているリード部を持つリードフレームを用いて形成され
   てなる半導体装置。 ４、上記ボンディング用金属層が金、銀、アルミニウム
   または銅で形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の半導体装置。 ５、半導体装置が樹脂モールド型半導体装置からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の半導体装置
   。