JP3249990B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP3249990B2
JP3249990B2 JP31084092A JP31084092A JP3249990B2 JP 3249990 B2 JP3249990 B2 JP 3249990B2 JP 31084092 A JP31084092 A JP 31084092A JP 31084092 A JP31084092 A JP 31084092A JP 3249990 B2 JP3249990 B2 JP 3249990B2
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W72/551Materials of bond wires
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法、
詳しくは、半導体素子を搭載する一方のフレーム、金属
細線を接続する内部リードおよびパッケージ外部端子と
から成る他方のリードフレーム2枚によって構成される
半導体装置の製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】集積回路(IC)が形成された半導体素子
(チップ)をプラスチック材で封止したパッケージは一
般にプラスチックモールドICと呼称され、その典型例
は図1に断面図で示される。同図において、1はプラス
チックモールドIC、3は半導体素子(以下においては
半導体チップと略称する)、4はプラスチックモール
ド、5は半導体チップ3上の電極3aと内部リード6a
とを接続するワイヤ(金属細線)、6aは外部リード、
7は半導体チップ3が固着されるステージを示す。 【0003】図1のICに於いて使用される従来のリー
ドフレーム2は図2の平面図に示される構造のもので、
破線で囲まれた領域内がプラスチックモールドされる。
同図において、8はタイバー、9はクレードル、10はピ
ンチバーを示す。リードフレーム2には図示の構成のも
のが例えば10個横に並んで形成されるが、図には簡略の
ためその1つの構成のみを示す。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記したプラスチック
モールドICにおいて、内部リード6aの図1に示す長
さd1は各寸法のプラスチックモールドICにおいて所
定の引抜き強度を確保するために必要な長さであり、ま
た、内部リード6aとステージ7との間には、リードフ
レームの作成におけるスタンピング(打抜き)またはエ
ッチングにおいて必要な長さd2を保たなければならな
い。その結果、ステージ7の寸法、特にその長さ方向
(外部リードの出る方向)の寸法には一定の制約があ
る。 【0005】すなわち、パッケージの外形寸法は外部リ
ードの本数に応じて規格化されており、その規格に反し
てパッケージの外形寸法を大きくするわけにはいかな
い。他方、半導体チップ3はそれに形成されるICが複
雑化するため寸法が大型化する傾向にある。プラスチッ
クモールドICにおいては、前記したd1、d2の長さ
は最小限確保しなければならないのでステージ7の最大
寸法はパッケージの外形寸法からおのずと決定されてし
まう。 【0006】従って、所定の寸法よりも大なる寸法の半
導体チップは規格化されたパッケージ内に収容されえな
いことになる。この様に、従来技術によるリードフレー
ム2を使用していたのでは、半導体チップ3の大型化に
対処することができない。 【0007】そこで本発明は上記従来の問題点に鑑み、
半導体チップの大型化の要請に答えうるリードフレーム
によって、パッケージの外形寸法を変えずにより大きな
半導体チップを収容することを可能とする半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法においては、半導体素子を搭載するステージを備
えた第1のリードフレームの該ステージに半導体素子を
搭載する工程と、複数のリードを有する第2のリードフ
レームと前記第1のリードフレームとを重ね合わせ、前
記半導体素子上に前記複数のリードの先端がオーバーラ
ップする様に配置して一体化する工程と、前記第2のリ
ードフレームの内部リードと半導体素子の電極とを接続
する工程と、および一体化された前記第1のリードフレ
ームと第2のリードフレームとをプラスチック封止する
工程とを有し、前記第1及び第2のリードフレームが、
双方に設けられた孔により位置合わせされ、一体化され
ることを特徴とする。 【0009】 【作用】本発明の方法においては、第1のリードフレー
ムのステージに半導体素子を搭載し、複数のリードをも
った第2のリードフレーム第1のリードフレームと重ね
合わせ、複数のリードの先端は半導体素子上にオーバー
ラップするよう配置して双方に設けた孔により位置合わ
せされ一体化されるので、プラスチックモールドICの
小型化が精度良く実現されるものである。 【0010】 【実施例】以下本発明の参考例及び実施例を図面によっ
て詳述する。図3にリードフレームを2枚用いて作られ
た本発明の参考例のプラスチックモールドICが断面図
で示され、同図において、11はプラスチックモールドI
C、12a は第1のリードフレーム、12b は第2のリード
フレーム、13は半導体チップ、14は半導体チップ13を封
止するプラスチックモールド、15は半導体チップ13の電
極とリードフレーム12b の内部リード16a とを接続する
ワイヤ( 例えば金の細線) 、16a は内部リード、16b は
外部リード、17は第1のリードフレーム12a のステー
ジ、18は内部リード16a とステージ17とを絶縁する絶縁
材、19は半導体チップ13上の電極をそれぞれ示し、半導
体チップ13はステージ17上に固着されている。 【0011】図3に示すプラスチックモールドIC11に
おいては、内部リード16a の引抜き強度を得るため、ス
テージ17と、内、外部リード16a 、16b とをそれぞれ別
のフレームに形成し、内部リード16a をステージ17上に
オーバーラップさせる様にして、図1の長さd1に等し
い長さd11を確保する。従来例のd2の長さについて
は、ステージ17は第1のリードフレーム12a に設けられ
るのであるから、この参考例においては長さd2の確保
は全く考慮する必要がない。もっとも、半導体13の縁と
内部リード16a の先端部分との間には僅かの空間を残し
ておき、短絡を防止しなければならない。従って、この
参考例において、搭載可能な半導体チップ13は、従来例
に比べ2×d2にほぼ等しい長さだけ大なるものとなす
ことが可能となる。 【0012】図4(a) と(b) は図3の参考例及び後述す
る図5の実施例に於いて使用する第1と第2のリードフ
レーム12a 、12b の平面図である。これらの図において
20はピンチバー、9はクレードル、16a は内部リード、
16b は外部リードを示す。 【0013】なお、図2の場合と同様、図4にはリード
フレームはその一部のみ示されるが、実際には同様のも
のが並んで配置されるものである。このリードフレーム
12a、12b は、ステージとリードとが各々別のフレーム
に形成されている点及び両者を一体化したときに内部リ
ード16a の先端がステージ上にオーバーラップする点が
従来と異なっている。 【0014】図5には本発明の第一実施例が示され、同
図(a) は断面図、(b) は封止前の平面図である。同図に
おいて、21はプラスチックモールドIC、22a は第1フ
レーム、22b は第2リードフレーム、23は半導体チッ
プ、24は半導体チップ23を封止するプラスチックモール
ド、25は半導体チップの電極と内部リードとを接続する
ワイヤ( 例えば金の細線) 、26a は内部リード、26b は
外部リード、27は半導体チップ23が固着されるステー
ジ、28は半導体チップ( ただし電極は除く) をカバーす
る絶縁材、29は半導体チップ23の電極を示す。図示の実
施例においては、図5(b) の如く内部リード26a が半導
体チップ23上にオーバーラップする関係にあり、半導体
チップ23の電極29と内部リード16a との接続ワイヤ25は
半導体チップ13の上方に位置する。内部リード26a は半
導体チップ13上にオーバーラップする配置であるため、
半導体チップ23はプラスチックモールド24の寸法の許容
する範囲まで大に、すなわち図3の半導体チップ13より
もかなり大に設計することが可能となる。 【0015】以上に加え、この実施例においては、半導
体チップ23の面の上で接続がなされるからワイヤ25の長
さをかなり短縮することが可能となる。図6(a) には図
1の半導体チップ3と内部リード6aとの配置が平面図
で模式的に示され、ワイヤ5の長さは一般に3mm程度で
ある。同図(b) には本実施例の素子23と内部リード26a
との配置が平面図で模式的に示され、ワイヤ25の長さは
1mm程度である。 【0016】従って、本実施例においては、ワイヤ25の
長さが従来例の1/3程度に小になり、ワイヤは一般に
金線が用いられるから、この実施例においてはワイヤの
コストが大幅に節約されうる。また、ワイヤ25の長さが
小になることにより、ワイヤボンディングに要する時間
も大幅に節約され、例えば従来20本のワイヤボンディン
グに5秒要したものが1.8 〜2秒に短縮され、5台のボ
ンディングマシンが必要であったものが1.8 〜2台程度
で足りることになる。 【0017】絶縁膜28は、例えばカプトンテープに接着
剤 (ポリィミドまたはシリコン) を塗布したものを用意
し、接着剤を半導体チップ23の表面と接着させる。絶縁
材はカプトンテープに限定されるものではなく、ワイヤ
ボンディング、プラスチックモールディング等のときに
発生する熱に耐えうる絶縁性材料を用いる。なお、半導
体チップ23の電極は露出したままにしておいて、ワイヤ
25のボンディングを可能にする。 【0018】図6(b) においては簡略化のため絶縁材28
は部分的に示す。参考例は下記の工程で作られる。すな
わち、第1のフレーム12a のステージ17に素子13を通常
の技術で例えば銀ペーストを用いて固着し、他方第2の
リードフレーム12b の内部リード16a の裏側に絶縁材18
を接着しておく。次いで、両方のフレームを溶接などで
かしめて一体化し、引続きワイヤボンディングによって
ワイヤ15で電極19と内部リード16a とを接続し、最後に
モールド工程で図3に示す半導体装置を作る。 【0019】または上記の工程に代えて、第1のリード
フレーム12a と、絶縁材18が接着された第2のリードフ
レームとをかしめ、次いで半導体チップ13を第1のリー
ドフレームのステージ17に固着し、ワイヤ15のボンディ
ングにより電極19と内部リード16a とを接続し、最後に
モールディングを行う。 【0020】本発明の実施例を作るには、先ず第1のリ
ードフレーム22a のステージ27に半導体チップ23を通常
の技術で固着し、半導体チップ23上に絶縁材28をテープ
付け( テーピング) する。次いで第1のリードフレーム
22a と第2のリードフレーム22b とをかしめ、引続きワ
イヤ25で半導体チップの電極29と内部リード26a とを接
続し( ワイヤボンディング) 、最後にモールディングを
行う。。 【0021】図7(a) には従来のプラスチックモールド
ICをモールディングする金型が断面図で示され、同図
において、31は下型、32は上型、33は図示しないカルに
通じるランナー、34はゲートを示し、カルからランナー
33、ゲート34を経てキャビティ35内に溶融プラスチック
が流入し、半導体チップ3を封止するプラスチックモー
ルドが形成される。なお図7において、既に示した部分
と同じ部分は同じ符号を付して示す。 【0022】 本発明の実施例のモールディングには、
図7(b) の断面図で示される金型を用い、この金型にお
いては、上型と下型のリードフレームを抑える部分31a
、32b が一体化された2つのリードフレームを収納し
うる如くに変形されている。なお、特開昭52-127756 に
おいても、内部リードをチップの上にオーバーラップさ
せる技術が示されている。しかし、この公知例ではチッ
プを載置しているステージ部分を、チップ搭載後に切り
離し、その後で、内・外部リード用のリードフレームと
接続している。この模様を図8に示す。ステージ部分の
200aと内・外部リード用のリードフレーム300aとは、突
起700 によって接続されている。しかし、元々リードフ
レームに接続されていたステージ部分を切り離すため、
チップ100aとステージ200aとの位置合わせと、切り離し
たステージ200aとリードフレーム300aとの位置合わせと
が必要となり、合わせて2度にわたる位置合わせが必要
となる。従って、チップ上の電極とリードとの位置合わ
せ誤差が、2度にわたる位置合わせ誤差が相乗されたも
のになる。一方本発明では、ステージ部分をリードフレ
ームから切り離すようなことはしないため、チップの電
極とリードとの位置合わせ誤差が、ステージにチップを
搭載する時の1回しか生じない。チップの電極とリード
との位置合わせは、図4(a) の第1のリードフレーム12
a と図4(b) の第2のリードフレーム12b とを重ね合わ
せ、両者に設けられた孔どうしを図5(b) のように合わ
せることにより行うことができ、このとき誤差はほとん
ど生じない。従って、チップの電極とリードとの位置合
わせ誤差が少ないという点で、本発明は公知例より効果
がある。 【0023】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば2枚のリードフレームを用いることにより、プラ
スチックモールドICの小型化と半導体素子の大型化の
傾向に合致した半導体装置が提供され、半導体集積回路
の高集積化に効果大であり、またそれの製造は従来の工
程に若干の変形を加えるだけで可能となるので、発明の
実施化が容易である。
【図面の簡単な説明】 【図1】図1は従来のプラスチックモールドICの断面
図である。 【図2】図2は図1の装置に用いられるリードフレーム
の平面図である。 【図3】図3は本発明の参考例の断面図である。 【図4】図4(a) と(b) は図3及び図5の装置に用いら
れるリードフレームの平面図である。 【図5】図5は本発明の実施例を示し、(a) は断面図、
(b) は封止前の平面図である。 【図6】図6(a) と図6(b) はそれぞれ図1と図5にお
ける半導体チップと内部リードとの関係を模式的に示す
図である。【図7】 図7(a) と(b) はそれぞれ図1と図5の装置の
モールディングに用いる金型の断面図である。 【図8】従来例のステージ部分200aと内・外部リード用
のリードフレーム300aとの突起700 による接続状態を示
す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 通夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015 富 士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−127756(JP,A) 特開 昭52−40062(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/50 H01L 23/28 H01L 25/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.半導体素子を搭載するステージを備えた第1のリー
    ドフレームの該ステージに半導体素子を搭載する工程
    と、 複数のリードを有する第2のリードフレームと前記第1
    のリードフレームとを重ね合わせ、前記半導体素子上に
    前記複数のリードの先端がオーバーラップする様に配置
    して一体化する工程と、 前記第2のリードフレームの内部リードと半導体素子の
    電極とを接続する工程と、 および一体化された前記第1のリードフレームと第2の
    リードフレームとをプラスチック封止する工程とを有
    し、 前記第1及び第2のリードフレームが、双方に設けられ
    た孔により位置合わせされ、一体化されることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。 2.前記第1のリードフレームに半導体素子を搭載した
    後において、該半導体素子の表面を少なくとも電極上を
    除き絶縁膜で覆い、しかる後に前記第1のリードフレー
    ムと第2のリードフレームとを一体化することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の方法。
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