KR100548091B1 - 반도체 장치 - Google Patents

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유지로 가지하라
가즈나리 스즈끼
구니히로 쯔보사끼
히로미찌 스즈끼
요시노리 미야끼
다까히로 나이또
스에오 가와이
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가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
가부시키가이샤 히타치초엘에스아이시스템즈
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Abstract

본 발명은 반도체칩을 탑재하는 리이드프레임 및 그것을 사용한 반도체 장치에 관한 것으로서, 반도체칩보다 크기가 작은 칩 탑재부를 갖는 리이드프레임을 사용하는 경우에 있어서, 리이드프레임과 반도체칩을 접착할 때에 칩탑재부와는 별개로 분리된 영역에서 반도체칩과 서스펜션 리이드부가 부분적으로 접착되도록 함으로써, 칩탑재부가 반도체칩보다 크기가 작은 경우에도, 칩탑재부와는 별개로 분리된 영역에서 반도체칩과 서스펜션 리이드부가 접착되어, 반도체칩과 리이드프레임이 견고하게 접착되게 된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 수지 봉지 공정시에 수지 주입으로 인하여 발생하는 반도체 칩의 회전 및 변동을 저감할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 수지 봉지형 반도체 장치를 제공할 수 있게 된다.
리이드프레임, 반도체칩, 다이패드, 본딩 와이어, 리이드, 수지체

Description

반도체 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예인 리이드프레임의 평면도.
도 2는 본 발명의 리이드프레임의 프레스 공정을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 리이드프레임의 프레스 공정을 도시한 설명도.
도 4는 본 발명의 리이드프레임의 도금 공정을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 리이드프레임의 다운세트 공정을 도시한 설명도.
도 6은 본 발명의 리이드프레임의 다운세트 공정을 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 리이드프레임의 테이프 접착 공정을 도시한 설명도.
도 8은 본 발명의 리이드프레임의 테이프 접착 공정을 도시한 평면도.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 있어서의 단면도.
도 10은 도 8의 Ⅹ-Ⅹ선에 있어서의 단면도.
도 11a는 리이드프레임의 리이드 절단 공정을 도시한 평면도.
도 11b는 도 11a의 ⅩⅠ-ⅩⅠ선에 있어서의 단면도.
도 12는 리이드프레임의 리이드 절단 공정을 도시한 평면도.
도 13은 리이드프레임의 접착제 도포 공정을 도시한 평면도,
도 14는 리이드프레임의 접착제 도포 공정을 도시한 단면도.
도 15는 리이드프레임의 접착제 도포 공정을 도시한 평면도.
도 16은 리이드프레임의 접착제 도포 공정을 도시한 평면도.
도 17은 리이드프레임의 칩탑재 공정을 도시한 단면도.
도 18은 리이드프레임의 칩탑재 공정을 도시한 평면도.
도 19는 리이드프레임의 칩탑재 공정을 도시한 주요부 확대 단면도.
도 20의 (a)∼(c)는 리이드프레임의 칩탑재 공정을 도시한 주요부 확대 사시도.
도 21은 리이드프레임의 칩탑재 공정을 도시한 평면도.
도 22는 리이드프레임의 칩탑재 공정을 도시한 단면도.
도 23은 리이드프레임의 칩탑재 공정을 도시한 평면도.
도 24는 리이드프레임의 와이어 본딩 공정을 도시한 평면도.
도 25는 리이드프레임의 와이어 본딩 공정을 도시한 단면도.
도 26은 리이드프레임의 와이어 본딩 공정을 도시한 단면도.
도 27은 와이어 본딩 장치의 히트스테이지를 도시한 평면도.
도 28a 및 도 28b는 와이어 본딩 장치의 히트스테이지를 도시한 단면도.
도 29는 본 발명의 리이드프레임을 사용한 QFP의 평면도.
도 30은 본 발명의 리이드프레임을 사용한 QFP의 단면도.
도 31은 리이드프레임의 다른 실시예를 도시한 주요부 확대 평면도.
도 32는 리이드프레임의 다른 실시예를 도시한 주요부 확대 평면도.
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로서, 특히 리이드프레임의 표준화 및 LSI 패키지의 리플로 균열 내성의 향상에 적용해서 유효한 기술에 관한 것이다.
QFP(Quad Flat Package) 등의 표면 실장형 수지 봉지 장치(Surface Mount Device)의 수지체, 즉 LSI 패키지는 리플로 납땜 공정에 있어서의 패키지 균열(수지체 균열)의 발생을 어떻게 억제하는가가 중요한 과제로 되고 있다.
LSI 패키지의 수지체가 흡습한 경우, LSI 패키지 전체를 가열하는 리플로 납땜 공정에서의 고온에 기인하는 내부 응력에 의해서 수지와 다이패드의 계면 등에 박리가 발생한다. 패키지 균열(package cracking)이라는 것은 이 박리가 다이패드 계면에 결로한 수분의 팽창 즉 수증기압에 의해서 확대되어 수지체가 균열되는 현상이다. 이것에 의해서, 내습성의 열화, 패키지 본체의 팽창에 의한 납땜 불량이 발생하고 있었다. 또, 이 패키지 균열이 반도체칩의 상면에서 발생하면, 와이어 절단 등의 심각한 불량을 초래하게 된다.
종래, 수지와 다이패드의 계면 박리를 방지하는 대책으로서는 다이패드의 일부에 관통구멍을 마련하고, 이 관통구멍을 통해서 반도체칩의 이면을 수지와 밀착시키는 방법(일본국 특허공개공보 평성2-83961호)이나 다이패드의 이면에 딤플 가공(dimpling)을 실시하는 것에 의해서 수지와 다이패드의 접착력을 향상시키는 방법 등이 알려져 있다.
한편, 핀수가 동일하고 칩 사이즈가 다른 제품, 예를 들면, 1품종당 제품 수량이 적은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 제품에 있어서도 고밀 도 실장이 가능한 제품이 요구되고 있으며, 상기 QFP 등의 표면 실장형 LSI 패키지에 칩을 탑재하는 경향에 있다. 그래서, 종래는 칩 사이즈에 대응한 리이드프레임을 작성해서 제품을 제조하고 있었으므로, 그 제조 비용의 상승을 초래하고 있었다.
그래서, 생산 수량이 적은 각종 칩 사이즈의 ASIC에 대응할 수 있는 리이드프레임으로서 "닛케이 마이크로 디바이시스, 1987년 12월호" pp. 76∼78에는 폴리이미드 수지계의 테이프를 다이패드로서 내부 리이드에 부착하고 이 테이프상에 반도체칩을 탑재하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 최근의 LSI 패키지는 패키지 본체에서 차지하는 반도체칩의 면적 비율이 증가하고 있다. 또, 수지의 두께가 종래보다 매우 얇아지고 있기 때문에, 상술한 대책, 즉 다이패드에 관통구멍이나 딤플을 형성하는 방법에서는 패키지 균열의 발생을 유효하게 방지하는 것이 곤란하게 되고 있다.
또, 칩 사이즈에 대응한 리이드프레임을 작성하지 않고 종래의 리이드프레임, 즉 다이패드의 외형 치수(칩탑재면의 면적)가 반도체칩의 외형 치수(칩주면 또는 이면의 면적)보다 큰 리이드프레임을 사용하는 것을 검토했지만, 다이패드에 탑재하는 칩의 크기에 상당한 제한이 있다는 것을 알 수 있었다. 즉, 다이패드의 외형 치수보다 1∼2㎜이상 작은 반도체칩을 탑재하면, 와이어가 쳐져(늘어져) 다이패드단과 접촉하여 와이어 본딩 불량을 일으킨다. 따라서, 비교적 작은 칩은 사용할 수가 없다. 또, 내부 리이드 선단의 위치가 다이패드에 의해서 제한되며 또한 와 이어의 길이에도 제한(와이어 길이는 와이어 본더의 성능이나 전기적 특성 등에 의해 결정되고, 1.0∼5.0㎜정도가 적당하다)이 있기 때문에 비교적 작은 칩을 사용할 수 없다. 한편, 다이패드의 외형 치수까지의 크기의 칩밖에 탑재할 수 없기 때문에 큰 쪽의 칩 사이즈도 제한이 생긴다.
또, 상술한 다이패드로서 폴리이미드 수지계의 테이프를 내부 리이드에 부착한 것은 칩의 크기에 제한은 없어지지만, 테이프의 열팽창 계수가 리이드프레임이나 반도체칩의 그것과 다르기 때문에 납땜 리플로 공정에 있어서 상호의 열팽창 계수의 차이 때문에 그들의 계면에 박리가 발생하여 패키지 균열이 발생한다. 따라서, 계면 박리나 패키지 균열을 방지하고 또한 각종 칩 사이즈를 탑재할 수 있는 패키지가 필요하다.
본 발명의 목적은 반도체칩과 리이드프레임이 견고하게 접착되도록 하여, 수지 봉지 공정시에 수지 주입으로 인하여 발생하는 반도체 칩의 회전 및 변동을 저감하여, 신뢰성이 높은 수지 봉지형 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본원에서 개시되는 발명 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 다음과 같다.
주면과 상기 주면에 대향하는 이면을 갖고 주면상에 반도체 집적회로와 여러 개의 본딩 패드가 형성된 반도체칩과, 반도체칩을 탑재하기 위한 칩탑재부, 칩탑재부와 일체로 형성된 여러 개의 서스펜션 리이드, 칩탑재부를 둘러싸도록 배치되고 또한 각각이 내부 리이드부 및 상기 내부 리이드부와 일체로 형성된 외부 리이드부 를 갖는 여러 개의 리이드를 갖는 리이드 프레임과, 여러 개의 리이드의 내부 리이드부와 대응하는 여러 개의 본딩 패드를 전기적으로 접속하는 여러 개의 본딩 와이어와, 반도체칩, 여러 개의 리이드의 내부 리이드부, 여러 개의 서스펜션 리이드 및 여러 개의 본딩 와이어를 봉지하는 수지체를 포함하는 반도체 장치에 있어서, 칩탑재부의 폭은 여러 개의 서스펜션 리이드의 각각의 폭보다 넓으며, 칩탑재부는 반도체칩보다 작고 또한 반도체칩의 중앙부에 배치되며, 반도체칩은 칩탑재부에 접착제에 의해 고정되며, 반도체칩은 상기 반도체칩의 주변 영역에 있어서 여러 개의 서스펜션 리이드의 일부에 접착제에 의해 접착되며, 반도체칩의 영역내에 있어서 칩탑재부와 여러 개의 서스펜션 리이드는 일체이며, 반도체칩 및 칩탑재부의 접착 영역과 반도체칩 및 여러 개의 서스펜션 리이드의 접착 영역은 서로 분리된다.
상술한 수단에 의하면, 칩탑재부가 반도체칩보다 크기가 작은 경우에도, 칩탑재부와는 별개로 분리된 영역에서 반도체칩과 서스펜션 리이드부가 접착되어, 반도체칩과 리이드프레임이 견고하게 접착될 수 있으며, 수지 봉지 공정시에 수지 주입으로 인하여 발생하는 반도체 칩의 회전 및 변동을 저감할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 수지 봉지형 반도체 장치를 제공할 수 있게 된다.
더욱 상세하게 설명하면, 종래의 리이드프레임, 즉 다이패드의 외형 치수가 칩 사이즈보다 큰 리이드프레임을 사용하는 경우, 상술한 바와 같이 매우 좁은 범위(탭 외형에서 칩단까지가 1∼2㎜)의 사이즈의 칩만을 공용할 수 있으므로, 내부 리이드 선단을 절단할 필요가 없다. 이에 대해서, 본 발명의 리이드프레임은 다이패드가 칩 사이즈보다 작기 때문에 넓은 범위(본원에서 설명하는 리이드프레임에서 는 5∼15㎟의 칩)의 사이즈의 칩을 공용할 수 있으므로, 와이어 길이의 제한에 맞춰 내부 리이드 선단위치를 변경할 필요가 있는 경우에도 충분히 대응할 수 있다.
또, LSI 패키지의 소량 다품종화에 대응한 리이드프레임을 제공할 수 있음과 동시에, 다이패드의 외형 치수를 반도체칩의 외형 치수보다 작게 하고 있으므로 다이패드상에 탑재된 반도체칩 주변부의 이면이 수지와 접착한다. 그리고, 반도체칩(실리콘)과 수지의 계면의 접착력은 다이패드(금속)와 수지의 계면의 접착력보다 크기 때문에, 다이패드와 수지의 계면에 수분이 침입하는 것을 방지할 수 있어 LSI 패키지를 납땜 리플로에 의해서 기판에 실장할 때의 패키지 균열을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 QFP의 제조에 사용되는 리이드프레임의 평면도이다.
리이드프레임(1)의 중도부(중앙부)에는 주면에 집적회로 및 본딩 패드가 형성된 반도체칩(2)를 탑재하기 위한 원형의 다이패드(3)이 형성되어 있다. 다이패드(3)은 4개의 서스펜션(지지용) 리이드(4)에 의해서 지지되어 있다. 다이패드(3)의 칩탑재면의 면적은 그 위에 탑재되는 반도체칩(2)의 주면의 면적보다 작게 설정되어 있다는 것이 특징이다.
다이패드(3)의 주위에는 여러개의 리이드(5)가 다이패드(3)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 서스펜션 리이드(4)의 폭이 넓은 부분 및 리이드(5)의 중도부에는 절연성의 얇은 합성수지막으로 이루어지는 테이프(6)가 틀 형상으로 형성되어 접착되어 있다. 이 테이프(6)의 외측에는 리이드(5)의 지지와 몰드시에 있어서의 수지 의 흘러나옴(오버플로) 방지를 겸한 댐바(7)가 틀 형상으로 각 리이드(5) 사이를 연결하도록 형성되어 있다.
리이드프레임(1)의 최외주부(가장 바깥쪽 둘레부)는 단위 프레임을 여러 개 연결하고 있는 외부 프레임(8) 및 각 리이드프레임 사이를 분리하도록 형성되어 있는 내부 프레임(9)으로 이루어지고, 외부 프레임(8)의 일부에는 리이드프레임(1)을 몰드 금형에 위치 결정할 때의 가이드로 되는 가이드 구멍(10)이 마련되어 있다.
리이드프레임(1)을 구성하는 상기 다이패드(3), 서스펜션 리이드(4), 리이드(5), 댐바(7), 외부 프레임(8) 및 내부 프레임(9)은 42 합금이나 동 등의 도전재료로 이루어진다. 리이드(5)의 일부에서 나중에 수지로 봉지되는 내부 리이드부(5a)의 선단에는 Ag 도금이 실시되어 있다. 도시하지는 않지만, 리이드프레임(1)은 이들 각 부로 구성되는 단위 프레임을 1방향으로 여러 개 연결해서 마련한 구성으로 되어 있다.
다음에, 상기 리이드프레임(1)의 제조 방법의 일예를 도 2∼도 10을 사용해서 설명한다.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이 후프(hoop)재를 프레스 가공해서 다이패드(3), 서스펜션 리이드(4), 리이드(5)(내부 리이드부(5a), 외부 리이드부(5b)로 이루어진다), 댐바(7), 외부 프레임(8), 내부 프레임(9) 및 가이드 구멍(10)을 일체로 형성한다. 일예로서 후프재는 판두께 0. 15㎜정도의 42 합금으로 이루어진다. 또, 다이패드(3)의 직경은 3㎜정도, 서스펜션 리이드(4)의 폭은 0.3㎜ 정도이다. 내부 리이드부(5a) 사이의 피치는 가공 한계를 고려해서, 예를 들면, 132핀의 리이 드프레임에서는 약 0.22㎜, 168핀에서는 0.25㎜이다. 또, 다이패드(3)의 중심에서 내부 리이드부(5a)의 선단까지의 거리는 최대 132핀에서 약 5㎜, 168핀에서 약 6.2㎜이다.
상기의 각 부를 프레스로 형성하는 경우에는 도 3에 도시한 바와 같이 절단개소의 이면측에 버르(burr)(11)가 생긴다. 본 실시예의 리이드프레임(1)은 다이패드(3)의 면적이 그 위에 탑재되는 반도체칩(2)의 면적보다 작기 때문에, 다이패드(3)의 칩탑재면에 버르(11)가 생기면 반도체칩(2)를 접착할 수 없게 된다. 따라서, 다이패드(3)을 프레스 가공할 때에는 칩탑재면을 위로 향하게 해서 위에서 천공(펀칭)하여 버르(11)가 칩탑재면과는 반대의 이면에 생기도록 한다.
한편, 내부 리이드부(5a)의 선단은 와이어 본딩시에 버르(11)가 하측에 있으면, 와이어가 본딩되기 어려워 본딩 불량이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 내부 리이드부(5a)를 프레스 가공할 때에는 본딩면을 아래로 향하게 해서 위에서 천공하여 버르(11)가 와이어 본딩면측에 생기도록 한다.
다음에, 도 4에 도시한 바와 같이 내부 리이드부(5a)의 와이어 본딩 영역(32)에 Ag 도금을 실시한다. 후술하는 바와 같이, 본 실시예의 리이드프레임(1)은 다이패드(3) 상에 탑재하는 반도체칩(2)의 외형 치수에 따라서 리이드(5)의 선단을 소정의 길이로 절단해서 사용하기 때문에, 종래의 리이드프레임에 비해 Ag 도금을 실시하는 영역의 면적을 크게 하고 있다. 예를 들면, 종래의 경우에는 와이어 본딩 오차, 도금층 형성시의 오차를 고려해서 내부 리이드 선단으로부터의 거리가 1㎜정도의 범위이면 좋겠지만, 본 발명에서는 제1 절단, 제2 절단을 고려하면 1.5∼ 2㎜이상 필요하다.
다음에, 리이드프레임(1)의 다운세트 가공을 실행한다. 다운세트 가공은 도 5에 도시한 바와 같이 프레스틀(12)를 사용해서 서스펜션 리이드(4)의 중도부(도 5의 S로 표시한 부분)를 아래쪽으로 구부리는 것에 의해서, 수평 방향에서 본 다이패드(3)의 높이를 리이드(5)의 높이보다 낮게 하는 작업이다. 즉, 다이패드(3)의 칩탑재면측과 내부 리이드부(5a)의 와이어 본딩면을 제1 면으로 하고 제1 면과 대향하는 면을 제2 면으로 하면, 다이패드(3)의 제1 면이 내부 리이드부(5a)의 제1 면보다 제2 면측에 위치하도록 가공하고 있다.
도 6은 다운세트 가공을 실시한 리이드프레임(1)의 평면도이다. 일예로서 다이패드(3)의 중심에서 각 서스펜션 리이드(4)의 다운세트위치(S)까지의 거리는 8.5∼9.0㎜정도이며, 다운세트량(다이패드(3)의 주면에서 리이드(5)의 주면까지의 높이)은 0.2㎜정도이다.
상기의 다운세트 가공을 실시하는 것에 의해서 반도체칩(2)를 탑재한 리이드프레임(1)을 몰드 금형에 장착해서 패키지를 성형할 때, 반도체칩(2)의 상면측과 다이패드(3)의 하면측에서 수지의 두께를 거의 동일하게 할 수 있다.
다음에, 다이패드(3)을 지지하는 서스펜션 리이드(4)의 중도부 서스펜션 리이드(4)의 폭이 넓게 되어 있는 부분) 및 내부 리이드(5a)에 테이프(6)을 접착한다.
테이프(6)의 접착은 도 7에 도시한 바와 같이, 히트스테이지(heat stage)(13)상에 탑재한 리이드프레임(1)상에 테이프(6)을 위치결정하고, 위쪽에서 공구(14)를 압착해서 실행한다.
일예로서 테이프(6)은 외형 치수 18.5㎜×18.5㎜정도, 폭 1.5㎜정도, 두께 0.05㎜정도의 폴리이미드 수지로 이루어지는 막(6a)의 한쪽면에 아크릴 수지계의 접착제(6b)를 두께 0. 02㎜정도 도포한 구성으로 되어 있다.
도 8은 테이프(6)을 접착한 리이드프레임(1)의 평면도, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 있어서의 단면도, 도 10은 도 8의 Ⅹ-Ⅹ선에 있어서의 단면도이다. 테이프(6)의 접착면적을 확보하기 위해서, 도 8에 도시한 바와 같이 서스펜션 리이드(4)의 중도부는 다른 부분보다 폭을 넓게 하고 있다(서스펜션 리이드(4)의 폭이 넓은 부분).
서스펜션 리이드(4)의 중도부에 테이프(6) 즉 절연성 막을 접착해서 다이패드(3)을 고정시키는 것에 의해, 반도체칩(2)를 탑재한 리이드프레임(1)을 몰드 금형에 장착해서 패키지를 성형할 때 용융 수지의 유동에 의한 다이패드(3)의 변동을 방지할 수 있으므로, 반도체칩(2)의 상면측과 다이패드(3)의 하면측에서 용융 수지의 유속이 거의 동일하게 되어 관통보이드 등의 성형 불량을 방지할 수가 있다.
이와 같이 해서 얻어지는 실시예의 리이드프레임(1)은 다이패드(3)의 칩탑재면의 면적이 그 위에 탑재되는 반도체칩(2)의 주면 또는 상기 주면과 대향하는 이면의 면적보다 작으므로, 외형 치수가 다른 반도체칩을 탑재하는 것이 가능하다. 또, 리이드(5)의 선단을 절단해서 리이드(5)를 짧게 하는 것에 의해서, 더욱 큰 면적의 반도체칩(2a) 또는 (2b)를 탑재할 수도 있다.
도 11a는 큰 면적 즉 도 1중에 2점쇄선으로 표시되는 반도체칩보다 큰 면적 의 반도체칩(2a)를 탑재하기 위해 리이드(5)의 선단을 절단한 리이드프레임(1a)의 평면도이고, 도 11b는 도 11a의 ⅩⅠ-ⅩⅠ선에 있어서의 단면도이다. 도 11a중의 점선은 절단전의 리이드(5)의 선단위치를 나타내고 있다. 도 12는 리이드(5)의 선단을 또 절단한 리이드프레임(1b)의 평면도이다. 이 경우에는 반도체칩(2a)보다 더욱 큰 면적의 반도체칩(2b)를 탑재할 수 있다.
이와 같이 해서, 예를들면, 다이패드(3)의 직경이 3㎜정도인 경우는 외형 치수가 5㎜×5㎜정도에서 15㎜×15㎜정도의 범위까지의 각종 반도체칩을 탑재할 수 있다. 리이드(5)의 절단은 프레스로 실행하지만 와이어 본딩 영역(32)에 실시한 Ag 도금의 박리를 방지하기 위해 와이어 본딩 영역(32)를 아래로 향해서 실행한다. 따라서, 도 11b에 도시한 바와 같이 내부 리이드부(5a)의 선단은 위쪽으로 향하도록 성형된다.
다음에 상기 리이드프레임(1)을 사용한 QFP의 제조 방법의 일예를 도 13∼도 30을 사용해서 설명한다.
우선, 도 13에 도시한 바와 같이, 리이드프레임(1)의 다이패드(3)상에 반도체칩(2)를 접착하기 위한 접착제(15)를 도포한다. 또, 도 13에는 리이드(5)의 선단을 절단하고 있지 않은 리이드프레임(1)을 도시하고 있지만, 큰 면적의 반도체칩(2a) 또는 (2b)를 탑재하는 경우는 다이패드(3)상에 접착제(15)를 도포하는 공정에 전에 미리 리이드(5)의 선단을 소정의 길이로 절단해 둔다. 즉, 리이드프레임(1a) 또는 (1b)를 형성해 둔다. 리이드 선단의 절단(커트)은 칩이 탑재되는 경우에 그 칩 외주부와 내부 리이드부(5a)의 선단이 접속하지 않은 거리 이상(예를들면 0.5㎜ 이상)떨어져 있는 위치를 고려해서 실행한다.
접착제(15)의 도포는 도 14에 도시한 바와 같이 스테이지(16)상에 탑재한 리이드프레임(1)의 다이패드(3)상에 디스펜서(17)을 사용해서 접착제(15)를 적하하는 것에 의해 실행한다. 접착제(15)는 일예로써 열경화성의 에폭시 수지에 Ag 분말을 혼입시킨 것으로 이루어진다. 또, 도면중의 (18)은 노즐, (19)는 실린지(sylinge)이다. 다이패드(3)의 크기는 접착제(15)가 도포되는 분만큼이면 좋다.
상기 리이드프레임(1)은 다이패드(3)의 면적이 작으므로, 접착제(15)를 다이패드(3)의 주면의 1점에 도포하는 것만으로 좋다. 그 때문에 다이패드의 면적이 큰 종래의 리이드프레임에 비하면 사용하는 노즐(18)의 구조가 간단하게 되고, 또한 접착제(15)의 도포도 단시간에 실행할 수 있다는 이점이 있다.
도 15에 도시한 바와 같이 다이패드(3)의 주위에 서스펜션 리이드(4)보다도 어느정도 폭이 넓은 소(小)패드(또는 접착제 도포부라고도 한다)(20)를 형성하고, 다이패드(3) 및 소패드(20)의 각각의 주면상에 접착제(15)를 도포하도록 해도 좋다.
이와 같이 하면 충분한 접착강도를 얻을 수 있으므로 다이패드(3) 상에서 반도체칩(2)가 회전 어긋남을 일으키는 불합리를 방지할 수 있다. 또, 소패드(20)(접착제 도포부)를 형성한 것에 의해 실질적으로 서스펜션 리이드(4)의 강성이 증대하므로 반도체칩(2)를 탑재한 리이드프레임(1)을 몰드 금형에 장착해서 패키지를 성형할 때 용융 수지의 유동에 의한 다이패드(3)의 변동을 방지할 수 있다.
상기 소패드(20)는 도 16에 도시한 바와 같이 각각의 서스펜션 리이드(4)의 도 중, 예를들면, 다이패드(3)와 중도부S 사이에 형성해도 좋다. 이 경우도 상기한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음에 도 17에 도시한 바와 같이, 접착제(15)를 도포한 다이패드(3) 상에 콜릿(collet)(21)을 사용해서 반도체칩(2)을 위치 결정한다. 일예로써, 반도체칩(2)는 외형 치수 5.34㎜×5.34㎜정도, 두께 0.4㎜정도의 실리콘 단결정으로 이루어진다.
도 18은 다이패드(3)를 지지하는 서스펜션 리이드(4)의 일부에 V홈(22)을 형성한 리이드프레임(1)의 평면도이다. 이 V홈(22)은 다이패드(3) 상에 반도체칩(2)를 정확하게 위치 결정하기 위한 눈금으로써 이용되는 것으로써, 도 19에 그 단면을 확대해서 도시한 바와 같이 각 서스펜션 리이드(4)의 주면상에 일정한 간격을 두고 여러 개 형성된다.
그리고, 다이패드(3) 상에 반도체칩(2)을 위치 결정할 때에는 도 20의 (a)∼(c)에 도시한 바와 같이, 리이드프레임(1)의 위쪽에서 카메라(도시하지 않음) 등을 사용해서 V홈(22)의 위치를 검출하고, 그 정보에 따라서 각종 외형 치수의 반도체칩(2)을 정확한 위치로 이동시킨다.
또, 도 21에 도시한 바와 같이 각 서스펜션 리이드(4)의 도 중, 즉 다이패드(3)와 중도부S 사이에 여러 개의 돌기(23)를 일정한 간격으로 형성하고, 이것을 다이패드(3) 상에 반도체칩(2)을 위치 결정하기 위한 눈금으로써 이용해도 좋다. 이들 V홈(22)이나 돌기(23)는 다이패드(3) 상에 반도체칩(2)을 위치 결정한 후의 외관 검사 공정에서 이용할 수도 있다.
다음에, 도 22에 도시한 바와 같이, 다이패드(3) 상에 반도체칩(2)을 위치 결정한 리이드프레임(1)을 히트스테이지(24) 상에서 가열해서 접착제(15)를 경화시킨다.
일예로서 가열 조건은 200∼250℃, 30초∼1분정도이다.
또, 접착제(15)의 경화는 오븐을 사용해서 실행할 수도 있다.
도 23은 다이패드(3) 상에 반도체칩(2)를 탑재하는 공정이 완료한 리이드프레임(1)의 평면도이다.
다음에 도 24∼도 26에 도시한 바와 같이, 다이패드(3) 상에 탑재된 반도체칩(2)의 본딩 패드(25)와 리이드(5) 사이를 Au의 와이어(26)에 의해 본딩하여 전기적으로 접속한다. 도 25는 내부 리이드부(5a)와 반도체칩(2)의 접속 관계를 도시한 단면도, 도 26은 서스펜션 리이드(4)와 반도체칩(2)의 관계를 도시한 단면도이다.
도 24에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 리이드프레임(1)은 반도체칩(2)의 각 변을 따라서 리이드(5)의 선단을 V자 형상으로 배열하고 있다(반도체칩(2)의 코너부 근방의 즉 서스펜션 리이드(4)에 가까운 쪽의 리이드(5)를 길게 하고, 각 변중도부 근방의 즉 서스펜션 리이드(4)로부터 먼곳에 위치하는 리이드(5)를 짧게 하고 있다). 이것에 의해 와이어(26)의 길이가 모든 본딩 패드(25)와 리이드(5) 사이에서 거의 동일하게 되므로 와이어의 길이를 변경할 필요가 없어 와이어 본딩 작업이 용이하게 된다.
도 27은 본 실시예에서 사용하는 와이어 본딩 장치의 히트스테이지(27)의 주 면을 도시한 평면도이다. 이 히트스테이지(27)의 주면에는 리이드프레임(1)의 다이패드(3)과 서스펜션 리이드(4)의 일부(상기 다운세트 위치(S)보다 내측 부분)가 끼워넣어지는 릴리이프 홈(28)이 형성되어 있다.
히트스테이지(27)의 주면에 상기와 같은 릴리이프 홈(28)을 형성한 것에 의해 도 28에 도시한 바와 같이 다이패드(3) 상에 큰 면적의 반도체칩(2b)을 탑재한 리이드프레임(1)(도 28(a))에서도 작은 면적의 반도체칩(2)을 탑재한 리이드프레임(1)(도 28(b))에서도 와이어 본딩이 가능하게 되므로, 반도체칩(2)의 외형 치수가 바뀔때마다 히트스테이지(27)을 교환하는 수고가 불필요하게 된다. 또, 도 28a중의 t1은 리이드프레임(1)의 판 두께(본 실시예에서는 0.15㎜정도)를 나타내고, t2는 다이패드(3)의 다운세트량(본 실시예에서는 0.2㎜정도)를 나타내고 있다. 와이어의 길이는 본딩 패드에서 내부 리이드부(5a)의 본딩점까지의 직선 거리로 1.0∼5.0㎜정도이다.
다음에 상기 리이드프레임(1)을 몰드 금형에 장착하고, 도 29 및 도 30에 도시한 바와 같이 반도체칩(2), 다이패드(3), 내부 리이드부(5a) 및 와이어(26)를 에폭시 수지 등으로 몰드하는 것에 의해 패키지 본체(29)를 성형한 후 리이드프레임(1)이 불필요한 장소, 즉 패키지 본체(29)의 외부에 노출된 댐바(7), 외부 프레임(8) 및 내부 프레임(9) 등을 프레스로 절단 제거하고, 마지막으로 패키지 본체(29)의 외부에 노출된 리이드(5)를 소정의 형상으로 성형하는 것에 의해 QFP형의 표면 실장형 반도체 장치(30)가 완성된다. 그후, 배선 기판(34) 상에 리플로 납땜법으 로 QFP형 표면 실장형 LSI를 실장한다. 참조번호 33은 리이드(5)를 탑재하는 랜드 패드, 참조번호 36은 땜납이다.
본 실시예의 리이드프레임(1)을 사용해서 제조된 QFP(30)은 다이패드(3)의 면적이 그 위에 탑재된 반도체칩(2)의 면적보다도 작으므로, 반도체칩(2)의 주변부의 이면이 봉지수지와 밀착되어 있다.
이것에 의해 봉지수지와 다이패드(3)의 계면은 접착이 강력하므로, 수분이 침입하더라도 리플로 납땜 공정의 고온에 기인하는 수분팽창에 의한 상기 계면의 박리를 억제할 수 있어 리플로 균열 내성이 향상된 QFP(30)을 제공할 수 있다.
또, 본 실시예의 리이드프레임(1)은 외형 치수가 다른 각종 반도체칩(2)을 탑재할 수 있으므로, 외형 치수가 다른 반도체칩마다 리이드프레임을 작성하는 수고가 불필요하게 된다. 이것에 의해 리이드프레임(1)을 표준화할 수 있으므로, 그 제조 코스트가 저감되어 QFP(30)을 저가로 제공할 수 있다.
또, 본 실시예의 리이드프레임(1)은 다이패드(3)의 외형 치수를 작게한 것에 의해, 반도체칩(2)을 다이패드(3) 상에 탑재할 때 사용하는 접착제(15)의 사용량을 적게할 수 있으므로, 이 점에서도 QFP(30)을 저가로 제공할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경가능한 것은 물론이다.
다이패드의 형상은 원형에 한정되지 않고 칩의 다이패드로의 접착강도나 접착제의 최저 도포영역을 확보하고 있으면 예를들면 직사각형이라도 좋다. 또, 도 31에 도시한 바와 같이, 칩(2)의 면적보다도 작은 면적의 다이패드(3)의 일부에 관통구멍(31)을 형성하고, 반도체칩(2)과 수지의 접착면적을 더욱 크게 하는 것에 의해 리플로 균열 내성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 도 32에 도시한 바와 같이, 4개의 서스펜션 리이드(4)가 교차하는 부분의 폭을 넓게 형성하고, 이 부분을 다이패드(3)로써 이용해도 좋다.
상기 실시예에서는 QFP의 제조 리이드프레임에 본 발명을 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 표면 실장형 LSI 패키지의 조립에 사용하는 리이드프레임 전반에 적용할 수 있다. 또, DIP(Dual Inline Package)와 같은 핀 삽입형 LSI 패키지의 제조에 사용하는 리이드프레임에 적용할 수도 있다.
본원에서 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해서 얻을 수 있는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
[1] 본 발명에 의하면, 칩탑재부가 반도체칩보다 크기가 작은 경우에도, 칩탑재부와는 별개로 분리된 영역에서 반도체칩과 서스펜션 리이드부가 접착되어, 반도체칩과 리이드프레임이 견고하게 접착될 수 있다.
[2] 본 발명에 의하면, 수지 봉지 공정시에 수지 주입으로 인하여 발생하는 반도체 칩의 회전 및 변동을 저감할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 수지 봉지형 반도체 장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 주면과 상기 주면에 대향하는 이면을 갖고 상기 주면상에 반도체 집적회로와 여러 개의 본딩 패드가 형성된 반도체칩과,
    상기 반도체칩을 탑재하기 위한 칩탑재부, 상기 칩탑재부와 일체로 형성된 여러 개의 서스펜션 리이드, 상기 칩탑재부를 둘러싸도록 배치되고 또한 각각이 내부 리이드부 및 상기 내부 리이드부와 일체로 형성된 외부 리이드부를 갖는 여러 개의 리이드를 갖는 리이드 프레임과,
    상기 여러 개의 리이드의 내부 리이드부와 대응하는 상기 여러 개의 본딩 패드를 전기적으로 접속하는 여러 개의 본딩 와이어와,
    상기 반도체칩, 상기 여러 개의 리이드의 내부 리이드부, 상기 여러 개의 서스펜션 리이드 및 상기 여러 개의 본딩 와이어를 봉지하는 수지체를 포함하며,
    상기 칩탑재부의 폭은 상기 여러 개의 서스펜션 리이드의 각각의 폭보다 넓으며,
    상기 칩탑재부는 상기 반도체칩보다 작고 또한 상기 반도체칩의 중앙부에 배치되며,
    상기 반도체칩은 상기 칩탑재부에 접착제에 의해 고정되며,
    상기 반도체칩은 상기 반도체칩의 주변 영역에 있어서 상기 여러 개의 서스펜션 리이드의 일부에 접착제에 의해 접착되며,
    상기 반도체칩의 영역내에 있어서 상기 칩탑재부와 상기 여러 개의 서스펜션 리이드는 일체이며,
    상기 반도체칩 및 상기 칩탑재부의 접착 영역과 상기 반도체칩 및 상기 여러 개의 서스펜션 리이드의 접착 영역은 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 여러 개의 서스펜션 리이드와 각각은 제1 부분과 상기 제1 부분보다 다 폭이 넓은 제2 부분을 갖고, 상기 제2 부분은 상기 칩탑재부에서 떨어져 있고 또한 상기 반도체칩의 주변영역에 배치되고, 상기 반도체칩은 상기 여러 개의 서스펜션 리이드의 각각의 제2 부분에 있어서 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반도체칩은 사각형상이고, 상기 여러 개의 서스펜션 리이드는 4개이며, 상기 4개의 서스펜션 리이드는 상기 반도체칩의 4개의 코너부를 지지하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 수지체는 사각형상이고, 상기 여러 개의 라이드의 외부 라이드부는 상기 수지체의 4변에서 외측으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 4개의 서스펜션 리이드의 각각은 그의 표면에 홈을 갖 고, 상기 홈의 위치에 따라서 상기 반도체칩이 상기 칩탑재부 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 반도체칩의 이면은 상기 칩탑재부와 상기 여러 개의 서스펜션 리이드의 일부에 접착제에 의해 고정되고, 상기 반도체칩의 이면의 그 밖의 부분은 상기 수지체와 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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