JPH0824157B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特にインナ
ーリード先端部の接続構造に関する。

（従来の技術） 半導体装置の小形化および高集積化に伴い、リードフ
レームのインナーリード先端が細くなり、変形を生じ易
くなってきている。このようなインナーリードの変形
は、リードの短絡やボンディング不良を生じ易く、リー
ドフレームの歩留まり低下や、半導体装置の信頼性低下
の原因の１つになっている。

ところで、リードフレームと半導体素子（チップ）と
の接続方式はワイヤを用いるワイヤボンディング方式
と、ワイヤを用いることなく半導体素子を導体パターン
面に直接固着するワイヤレスボンディング方式とに大別
される。

これらのうちワイヤボンディング方式は、リードフレ
ームのダイパッドに、チップを熱圧着によりあるいは導
電性接着剤等により固着し、このチップのボンディング
パッドとリードフレームのインナーリードの先端とを金
線等のワイヤを用いて電気的に接続するもので、接続が
可撓性のワイヤによってなされているため、ボンディン
グ時におけるワイヤ自体の機械的強度は高い反面、１本
ずつ接続するためボンディングに要する時間が長く信頼
性の面でも問題があるうえ、半導体装置の外形を薄くす
ることが出来ないという問題もあった。

そこで、近年、半導体装置の薄型化とボンディングに
要する時間を低減するため、ワイヤレスボンディング方
式が注目されている。

ワイヤレスボンディング方式にもいろいろな方式があ
るが、その代表的なものの１つに、第３図に示す如く、
インナーリード１の先端に伸長する肉薄のパターン1Uの
先端に形成されたパンプ1sをチップ５のボンディングパ
ッドに直接接続することによりチップ５とインナーリー
ド１とを電気的に接続するダイレクトボンディング方式
がある。

上記ダイレクトボンディングは、ワイヤボンディング
のように１本づつボンディングするのではなく、チップ
に全リードの先端を１度にボンディングすることができ
るため、ボンディング時間の大幅な短縮を図ることがで
きる上、ワイヤボンディング方式で必要であったワイヤ
ループ分の高さが不要となり半導体装置の薄形化をはか
ることができる。

しかしながら、このようなダイレクトボンディングに
おいては、ワイヤボンディングのように１本づつボンデ
ィングするのではなく、チップに全リードの先端を１度
にボンディングするため、先端部はある程度の可撓性を
必要とし、このため通常のインナーリード先端よりもさ
らに肉薄のパターンとなっており、微少な外力によって
も変形を生じやすいという問題がある。

通常、このようなリードフレームは、インナーリード
形成予定部先端を予めコイニングによって薄く形成する
ようにするかまたは、エッチングにより前もって薄く形
成した状態で、打ち抜き工程などによって肉薄部の形成
を含む形状加工を行い、この後、先端部に貴金属めっき
を行い、形成される。このようなインナーリードの変形
防止対策としては、一般にポリイミド樹脂などの絶縁性
のテープを貼着することにより、インナーリード間を橋
絡し、相互の位置関係を維持するという方法がとられて
いる。

しかしながら、この方法は、ダイレクトボンディング
用に用いられるリードフレームに対しては、インナーリ
ード先端部の肉薄パターンは細すぎてテープ貼着時の圧
力によって変形を生じ易く、十分な効果を得ることがで
きないという問題があった。また、テープ貼着後におい
ても、変形を生じやすいという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来のリードフレームによれば、高密度
化に伴い、ワイヤボンディング方式では、ワイヤ自体は
可撓性を有し、機械的強度は高い反面、１本ずつ接続す
るためボンディングに要する時間が長く信頼性の面でも
問題がある。

一方、ワイヤレスボンディング方式でも、インナーリ
ード先端部の厚さには機械的強度の面から限界があり、
可撓性を求めるのは不可能に近く、また先端部の固定用
のテープを貼着すれば貼着時等の圧力によって変形を生
じ易く、固定用のテープを使用しても、インナーリード
先端の位置を正しく維持することができず、また貼着後
においても、インナーリード先端の位置を正しく維持す
るのは極めて困難であるという問題があった。

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、インナー
リード先端の変形を防止し、信頼性の高い半導体装置を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明では、半導体素子搭載部分と、前記半導
体素子搭載部分を取り囲むように配設された複数のイン
ナーリードと、インナーリードそれぞれに連続した複数
のアウターリードとを備えたリードフレーム本体部を形
状加工するリードフレーム本体部形成工程と、絶縁性フ
ィルム上に導体膜の形成されたフィルムを用意し、エッ
チングにより、前記各インナーリードの先端に相当する
領域から、先端で前記インナーリードよりも小さなピッ
チ間隔をなすように半導体素子搭載部分にむけて伸長す
る導体パターンを形成して、先端接続部を構成する先端
接続部形成工程と、前記半導体素子搭載部分に半導体素
子を搭載する工程と、前記先端接続部を、前記導体パタ
ーンの一端が前記各インナーリードの先端に、他端が前
記半導体素子のボンディングパッドに、符合するように
設置し、熱圧着によりそれぞれの接合を同時に行い、前
記絶縁性フィルムの導体パターンにより前記各インナー
リードと各ボンディングパッドとを導通させる接合工程
と、前記半導体素子を覆うように、樹脂封止をおこなう
樹脂封止工程と具備したを具備したことを特徴とする。

また、望ましくは、前記接合工程では、熱により前記
半導体素子搭載部の絶縁性フィルムを除去するように熱
圧着を行う。

（作用） 上記構造によれば、インナーリード先端に接合されと
導体パターンがダイレクトボンディング方式のリードフ
レームにおけるインナーリード先端の肉薄部に相当する
もので、この導体パターンは、絶縁性フィルム上に形成
されているため、十分に薄く形成することができ可撓性
を持たせることが可能となり、かつインナーリード先端
の位置精度をより高く維持することができる。

従って、先端接続部は裏面全体を１枚の絶縁性フィル
ムで支持されているため、支持強度が高く、またねじれ
や歪みもなく位置ずれがなくしかも充分な可撓性を有し
た導体パターンを得ることができる。従って、この導体
パターンの相対的位置精度を接合時まで維持することが
でき、一括接合に充分な条件を具備しているため、１つ
のボンディングヘッドで同時に極めて歩留まりのよい熱
圧着接合が可能となり、また、ボンディング時における
クラックの発生もなく、信頼性の高いものとなってお
り、ワイヤボンディング方式とワイヤレスボンディング
方式の両方を長所を兼ね備えたものということができ
る。

また、上記方法によれば、インナーリードの先端部は
絶縁性フィルム上の導電性の膜をエッチングによりパタ
ーニングして形成されるため、導電性の膜は絶縁性フィ
ルムによって支持されない場合に比べ大幅に薄くするこ
とができ、パターン精度が極めて良好であり、肉薄パタ
ーンをエッチングで形成する場合に比べ、エッチング量
も少ないため、コストも低減することができる。

また、熱圧着の直前までは、裏面全体を１枚の絶縁性
フィルムで支持されて、支持強度が高く、またねじれや
歪みもなく位置ずれのない状態を、接合時まで維持した
導体パターンを用いて、熱圧着を行い、熱圧着時の熱で
同時に半導体素子搭載部の絶縁性フィルムを除去すれ
ば、極めて歩留まりのよい接合を達成し、しかも、実装
完了時における半導体素子は絶縁性フィルムで覆われる
ことなく、封止樹脂と接触しているため、封止樹脂との
密着性が高く信頼性の高いものとなる。さらに、リード
フレームへの半導体素子のマウントと先端接続部の固着
とを同時に行うことができ、組み立てが容易である。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、
詳細に説明する。

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は、それぞれ本発明
実施例の半導体装置の製造方法におけるリードフレーム
のリードフレーム本体部および先端接続部を示す図、第
２図（ａ）および第２図（ｂ）は、本発明実施例のリー
ドフレームを用いた半導体装置を示す図（第２図（ｂ）
は第２図（ａ）の断面図を示すが、第２図（ａ）では内
部のみを示し、モールド樹脂は省略した）、第２図
（ｃ）は、本発明実施例のリードフレームを用いた半導
体装置の実装工程を示す図である。

この半導体装置は、半導体素子搭載部分２から所定の
間隔を隔てた位置から放射状に延びる複数のインナーリ
ード本体１と、各インナーリード本体に延設して一体的
に形成されたアウターリード３とを有するリードフレー
ムR1と、各インナーリード本体の先端に接合されるよう
に配設され、半導体素子搭載部２にむけて伸長する金パ
ターン1Pを備えたポリイミドフィルム11からなる先端接
続部R2と、この先端接続部を介してリードフレームR1に
電気的に接続されると共に、半導体素子搭載部２に固着
された半導体素子とから構成されている。ここで４はサ
ポートバーである。

次に、この半導体装置の製造方法について説明する。

まず、第１図（ａ）に示すように、スタンピング法に
より、銅合金からなる帯状材料を加工することにより、
半導体素子を搭載するための領域（ダイパッド）２と、
該ダイパッド２から所定の間隔をおいて、このまわりに
先端がくるように配列された多数のインナーリード１
と、各インナーリードに接続するように配設せしめられ
たアウターリード３とを含むリードフレーム本体R1を成
型する。ここで５は該ダイパッド２上に載置された半導
体チップである。

次いで、第１図（ｂ）に示すように、ポリイミド樹脂
11の表面に金箔1Pを接合してなる基板を用意し、これを
エッチング法によりパターニングし、各インナーリード
本体の先端に対応するように配設され、ダイパッド２に
むけて伸長する金パターンを形成し、先端接続部R2を形
成する。

この後、第２図（ｃ）に示すように、リードフレーム
本体R1のダイパッド２に半導体チップ５を載置しさらに
この上に、各金パターンの一端が各インナーリード本体
の先端に対応するように先端接続部R2を載置し、チップ
５のボンディングパッド上に、インナーリード１の先端
の各金パターン1Pが当接するように位置決めした後、絶
縁性フィルムの裏面側からボンディングヘッドＢによっ
て加圧しつつ加熱して、ポリイミド樹脂11の各金パター
ンと、半導体チップ５の各ボンディングパッドとを直接
接合せしめる。

そしてこの後、モールド工程、タイバーおよび枠体を
切除し、アウターリードを所望の形状に折りまげる整形
工程を経て、第２図（ａ）および第２図（ｂ）に示した
ような半導体装置が完成する。

このようにして形成された半導体装置において、導体
パターンは、ポリイミドフィルム上に形成されているた
め、十分に薄く形成することができ、かつ十分な可撓性
を有しており、インナーリード先端の位置精度をより高
く維持しつつ、ダイレクトボンディングをおこなうこと
ができ、ボンディング時におけるクラックの発生もな
く、信頼性の高いものとなる。

また、この金パターン1P（インナーリードの先端部）
はポリイミドフィルム上に接合された金箔の膜をエッチ
ングによりパターニングして形成されるため、フィルム
によって支持されない場合に比べ大幅に薄くすることが
でき、パターン精度が極めて良好であり、肉薄パターン
をエッチングで形成する場合に比べ、エッチング量も少
ないため、コストも大幅に低減することができる。

さらに、リードフレームへのチップの実装に際してチ
ップのボンディングパッドとインナーリードの先端の金
パターンとの固着工程における熱履歴によってもモール
ド工程における熱履歴によっても、インナーリード先端
部はポリイミドフィルム上の正しい位置に固定されてい
るため、接続不良を生じたりすることなく信頼性の高い
半導体装置を得ることが可能となる。

なお、前記実施例では、導体パターンを金箔で形成し
たが、金箔に限定されることなく、銀箔、アルミニウム
箔あるいは他の導体薄膜や複合膜であってもよい。ま
た、導体パターンの先端に表面が半田等で被覆された突
起（バンプ）を形成してもよい。

また、半導体素子搭載部のポリイミドフィルムはチッ
プ接合時の熱工程で除去するようにしても良い。

さらにまた、前記実施例では、リードフレームへのチ
ップの実装と先端接続部の接合とを同時に行うようにし
たが、リードフレーム本体部に先端接続部を接合し、リ
ードフレームを完成し、この後チップを実装するように
しても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ダイレクトボン
ディング方式のリードフレームの先端部の肉薄部を絶縁
性フィルム上に形成された導体パターンで構成し、各イ
ンナーリードの先端に各導体パターンが符合するように
リードフレーム本体部とこの絶縁性フィルムとを接合す
るようにしているため、インナーリードの変形や劣化を
生じることなく、ボンディング性が良好となり信頼性の
高い半導体装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は本発明実施例の半導
体装置の製造方法におけるリードフレームのリードフレ
ーム本体部および先端接続部を示す図、第２図（ａ）お
よび第２図（ｂ）は本発明実施例の半導体装置を示す
図、第２図（ｃ）は同半導体装置の製造工程の一部を示
す図、第３図は従来例のリードフレームの一例を示す説
明図である。 １……インナーリード、R1……リードフレーム本体部、
R2……先端接続部、1P……金パターン、1U……肉薄パタ
ーン、1s……バンプ1s、２……半導体素子搭載部分（ダ
イパッド）、３……アウターリード、４……サポートバ
ー、５……半導体チップ、R1……リードフレーム本体
部、R2……先端接続部、11……ポリイミドフィルム。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子搭載部分と、前記半導体素子搭
   載部分を取り囲むように配設された複数のインナーリー
   ドと、インナーリードそれぞれに連続した複数のアウタ
   ーリードとを備えたリードフレーム本体部を形状加工す
   るリードフレーム本体部形成工程と、 絶縁性フィルム上に導体膜の形成されたフィルムを用意
   し、エッチングにより、前記各インナーリードの先端に
   相当する領域から、先端で前記インナーリードよりも小
   さなピッチ間隔をなすように半導体素子搭載部分にむけ
   て伸長する導体パターンを形成して、先端接続部を構成
   する先端接続部形成工程と、 前記半導体素子搭載部分に半導体素子を搭載する工程
   と、 前記先端接続部を、前記導体パターンの一端が前記各イ
   ンナーリードの先端に、他端が前記半導体素子のボンデ
   ィングパッドに、符合するように設置し、を熱圧着によ
   りそれぞれの接合を同時に行い、前記絶縁性フィルムの
   導体パターンにより前記各インナーリードと各ボンディ
   ングパッドとを導通させる接合工程と、 前記半導体素子を覆うように、樹脂封止をおこなう樹脂
   封止工程と具備したことを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
2. 【請求項２】前記接合工程は、熱により前記半導体素子
   搭載部の絶縁性フィルムを除去するように熱圧着を行う
   工程であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
   置の製造方法。