JPH0870083A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＬＯＣ構造パッケージの半導体装置の高信頼
性化と低コスト化を実現する。 【構成】 半導体チップ１１、それを支持固定する第１
のリード群のリード１３、半導体チップ１１の主面上に
延在する第２のリード群のリード１４、このリード１４
の先端部と半導体チップ１１の主面上の電極とを接続す
るＡｕワイヤー１６、それらを封止した封止樹脂１２、
ならびに、第２群のリード１４の外部リード１７とから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内部リードが半導体
チップ上に延在しているＬＯＣ構造を有する半導体装置
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、軽量化、高機
能化にともない、より小型、薄型、軽量で高密度実装に
適した半導体パッケージが求められている。

【０００３】このような要求から、現在半導体パッケー
ジはプラスチックモールド型の半導体パッケージが多く
使われるようになっている。

【０００４】その中でも汎用メモリーの分野では、パッ
ケージ外形がＪＥＤＥＣやＥＩＡＪ等の工業規格で規格
化されているため、世代毎に大型化チップをいかに小型
のパッケージに収納するかが非常に重要な課題である。

【０００５】このような課題を解決するため、大面積チ
ップの小型パッケージ化に有利なＬＯＣパッケージが提
案され、現在主流になりつつある。

【０００６】図８は従来のＬＯＣ構造の半導体装置の一
例（例：特公平３−１２７８１号公報）の断面図であ
る。

【０００７】図８において、１は半導体チップ、２は封
止樹脂、３はリード、４はアルミニウム（Ａｌ）電極、
５は金（Ａｕ）ワイヤー、６はポリイミドテープであ
る。リード３には４２アロイ、銅等を用い、リード３の
内部端子は半導体主面上に配置される。ポリイミドテー
プ６の両面にはあらかじめポリエーテルアミド等の熱可
塑性接着剤が塗布されており、半導体チップ１の主面と
リード３の内部端子はこのポリイミドテープ６により接
着されている。リード３の内部端子の先端は銀（Ａｇ）
メッキがなされ、半導体チップ１のＡｌ電極４とＡｕワ
イヤー５により、ワイヤーボンドで接続されている。こ
れらが封止樹脂２により封止され、リード３の外部端子
がパッケージ外部に導出された構成である。

【０００８】ＬＯＣパッケージでは半導体チップ１の主
面上でリード３の内部端子を引き回し、ワイヤーボンド
することにより、チップ周辺のスペースを削減し、大面
積のチップを小型パッケージに収納することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＬＯＣ
構造からなるパッケージでは、ポリイミドテープによ
り、半導体チップ１の主面とリード３の内部端子を接着
した構成であるため、以下のような解決すべき課題があ
る。

【００１０】（１）吸湿性が高いポリイミドテープ６を
使用しているため、ハンダリフロー時にポリイミドが吸
湿した水分が気化し、クラックやボイドを発生しやす
い。

【００１１】（２）吸湿性が高いポリイミドテープ６で
内部端子が接続されているため、吸湿時にリード３間リ
ークが発生しやすい。

【００１２】（３）ポリイミド付きリードフレームの製
造コストが高い。また、半導体チップ１をリードフレー
ムにマウントする際、ポリイミドテープ６の両面の熱可
塑性接着剤を溶融して接着するため、半導体チップ１と
リードフレームとを３００℃〜４００℃という高い温度
の加熱ツールで熱圧着する必要がある。このため以下の
ような課題もある。

【００１３】（４）マウント加重、熱によりチップダメ
ージが生じる。本発明は上記の問題点を解決し、大面積
チップの小型パッケージへの収納とパッケージの高信頼
性化と低コスト化を同時に実現するＬＯＣ構造からなる
半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明の半導体装置
は、半導体チップの少なくとも対向する二側面が、リー
ドフレーム枠部から延びる第１のリード群の先端部で支
持固定され、第２のリード群が半導体チップの主面上に
延在し、その先端が半導体チップの電極に接続され、半
導体チップと第１のリード群と第２のリード群とが封止
樹脂により封止され、第２のリード群の外部リードが封
止樹脂から外部に導出されてなるＬＯＣ構造の半導体装
置にあって、第１のリード群による半導体チップ側面の
支持固定が、第１のリード群のリード部の少なくとも一
部分に機械的永久変形を与えることにより、半導体チッ
プ側面にリードの先端部を弾性的に接触させたものであ
る。

【００１５】また、第２の発明の半導体装置の製造方法
は、半導体チップの支持側面に向かって延びる第１のリ
ード群のリードの少なくとも一部分が、あらかじめ凸状
もしくは凹状に加工されたリードフレームを、それと半
導体チップの主面上の間に一定の間隙をあけて位置合わ
せする工程と、第１のリードの凸状もしくは凹状部分
に、フレームに垂直な機械的外力を与えて凸状もしくは
凹状部分を平坦化することにより、このリードの先端部
を半導体チップの少なくとも対向する二側面に弾性的に
接触させて、チップを支持固定する工程とを備えた方法
である。

【００１６】さらにまた、第３の発明の半導体装置の製
造方法は、半導体チップの支持側面に向かって延びる第
１のリード群のリード先端部が半導体チップ支持側面の
長手方向にＬ字形状にあらかじめ加工されたリードフレ
ームを、その第２のリード群のリードと半導体チップの
主面上との間に一定の間隔をあけて位置合わせする工程
と、半導体チップの少なくとも対向する支持側面に設置
されてあるＬ字形リードの中部に、チップ支持側面の長
手方向に平行な機械的外力を与えて変形させ、このリー
ドの先端部を半導体チップの少なくとも対向する二側面
に弾性的に接触させて、チップを支持固定する工程を備
えた方法である。

【００１７】

【作用】本発明は、上述のごとき構造および製造方法に
よるものであり、リードフレームの第１のリード群のリ
ード、すなわちチップ支持用リードに機械的外力を与え
て永久変形を起こさせ、それによりリード先端部を半導
体チップ側面に弾性的に接触させて、リードフレームに
半導体チップを固定するものであり、半導体チップの主
面上にポリイミドテープのような接着剤を使用すること
なくＬＯＣ構造の半導体装置を製造することができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して説明する。

【００１９】図１及び図２はこの発明の半導体装置の第
１の実施例を示したものであり、図１は側面から見た断
面構造図、図２は半導体チップを支持固定する前のリー
ドフレームと半導体チップとの位置関係を上面から見た
図である。図３は支持固定前のリードフレームの第１の
リード群のリード形状と半導体チップとの位置関係を示
す図であると同時に、リードフレームと半導体チップの
位置合わせ工程および支持固定工程の一例を説明するた
めの図である。図４はリードに機械的外力を与え、半導
体チップを固定した後のリードと半導体チップの位置関
係を示す図である。

【００２０】図１において、１１は半導体チップ、１２
は封止樹脂、１３は第１群のリード、１４は第２群のリ
ード、１５はＡｌ電極、１６はＡｕワイヤー、１７は外
部リードであり、図２の１８はリードフレームの枠部、
１９はタイバー、２０はダムバー、２１はガイド孔であ
る。図３において、２２は半導体チップとリードフレー
ムとを位置合わせするための治具、２３はチップ設置テ
ーブル、２４はフレーム設置台部、２５は第２のリード
群に機械的変形を与えるための加圧治具である。

【００２１】この実施例によって製造される半導体装置
は図１に示す構造である。すなわち、半導体チップ１１
と、半導体チップ１１を支持固定する第１のリード群の
リード１３と、チップ主面上に延在する第２のリード群
のリード１４と、リード１４の先端と半導体チップ１１
の主面上の電極とを接続するＡｕワイヤー１６と、それ
らを封止した封止樹脂１２と、第２群のリード１４の外
部リード１７とを備えている。

【００２２】また、本発明の半導体装置を製造するため
のリードフレームの単位パターンは、図２に示す構造と
なっている。枠部１８と、それらを連結するタイバー１
９と、枠部１８から半導体チップ１１の側面に向かって
延びる第１のリード群のリード１３と、タイバー１９か
ら外部リード１７がダムバー２０を介して、そこから半
導体チップ１１の主面上に屈曲しながら延びる第２のリ
ード群のリード（インナーリード）１４とを備え、また
枠部１８にはリードフレームの移送や位置決め時に利用
されるガイド孔２１が設けられている。

【００２３】また、本発明のリードフレームの第１のリ
ード群のリード形状は、図３に示すように、外枠に近い
部分がフレーム面から上に凸状に屈曲され、さらにその
先端部がフレーム面からほぼ垂直に下方に向けて屈曲さ
れている。そしてその先端部と半導体チップ１１の側面
との間には、約２５μｍから７５μｍの隙間ができるよ
うに形成されている。

【００２４】このリードフレームは銅や鉄ニッケル合金
などの金属板をエッチングあるいは精密プレスによる打
ち抜きで形成される。エッチングの場合には、その後第
１のリード群のリード１３の形状加工が行われるが、打
ち抜きの場合には同時に行うこともできる。

【００２５】次に本発明のリードフレームに半導体チッ
プを支持固定する方法は以下のように行われる。図３に
示されるような固定用治具のチップ設置テーブル２３上
に半導体チップ１１を位置合わせして設置し、真空吸引
により固定する。次にリードフレームを固定治具の上面
からフレーム設置台部２４に設置し、設置台に設けられ
ているガイドピンとフレームのガイド孔２１によりチッ
プとの位置合わせを行う。

【００２６】この場合半導体チップ１１の主面上と第２
のリード群のリード１４の下面との間に約８０μｍの隙
間ができるように、固定用治具のチップ設置用テーブル
２３の面とリードフレーム設置台部２４の面の高さがあ
らかじめ調整されている。

【００２７】次に加圧治具２５を図３の矢印で示す方向
にフレームの上から下降させ、第１のリード群のリード
１３の凸状部を加圧して、平坦化することにより、リー
ドの先端部を半導体チップ１１の側面に延ばして接触さ
せ、フレームに固定する。フレームに半導体チップが固
定された後の第１のリード群のリード１３の先端部と半
導体チップ１１の側面の状態は図４で示されるごとくで
ある。

【００２８】次にフレームにチップが固定された後の、
ワィヤーボンディングは上記の固定治具に固定された状
態で行うこともできるし、また固定治具から取り外し他
のテーブル上で行ってもよい。

【００２９】ワイヤーボンドが終了すると、次は通常の
トランスファーモールド方法により樹脂封止が行われ
る。

【００３０】次に、リードフレームの不要な部分、すな
わち、枠部１８、タイバー１９、ダムバー２０が除去加
工されて、図１の半導体装置が製造される。

【００３１】本実施例のリードフレームでは第１のリー
ド群のリード１３がフレームの枠部１８から半導体チッ
プ１１の短辺の二側面に向けて延びた構造であるが、こ
れに限定されることなく、ダムバー２０から第１のリー
ド群を設け、チップの長辺の対向二側面を、また必要に
応じチップの４側面を支持固定することもできる。

【００３２】また、本実施例の第１のリード群のリード
１３の形状はリード面に対して凸状であるが、本発明で
はこの形状に限定されず、リードフレームの両面から機
械的圧縮力を加えた場合に、リードが延び、その先端部
がチップ側面に弾性的に接触する構造であれば任意に適
用できる。またリードおよびリードの先端部の形状は、
リードに機械的変形を与えた場合、変形にともないチッ
プ側面を適度の弾性的応力で支持固定できるように選ぶ
のが好ましい。

【００３３】この実施例では、半導体チップ１１の主面
と第２のリード群のリード１４との隙間を８０μｍに選
び位置合わせを行ったが、この隙間は５０〜２００μｍ
の範囲で選ぶことが望ましい。なぜなら、リード１４か
ら放出されるα線対策やリード１４の電気容量による影
響を少なくするためには半導体チップ１１の主面とリー
ド１４の隙間は５０μｍ以上が好ましく、またパッケー
ジ厚の薄型化やリード１４による放熱効果を得るにはリ
ード１４と半導体チップ１１の主面の隙間は２００μｍ
以下が好ましいからである。

【００３４】この発明の第２の実施例について、図面を
参照して説明する。図５、図６及び図７はこの発明の半
導体装置のリードフレームおよび半導体チップの支持固
定の一実施例を示し、図５は固定前のリードフレームの
単位パターンと半導体チップとの位置関係を上面から示
す透視図である。また、図６は半導体チップをリードフ
レームで支持固定する前のチップと支持リードとの位置
関係を側面から示したもので、次に図７はリードに機械
的外力を与え、半導体チップを固定した後のリードと半
導体チップの位置関係を上面から示す図である。

【００３５】図５において、１１は半導体チップ、１３
は第１のリード群のリードである。この実施例によって
製造される半導体装置は図１に示した構造と本質的に同
じである。

【００３６】この発明の半導体装置を製造するためのリ
ードフレームは、図５に示す構造となっている。本発明
の特徴とする第１のリード群のリード１３はリードフレ
ームの枠部１８から半導体チップ１１の単辺の両側面に
向かってそれぞれ２本が延び、その２本の先端部が、半
導体チップ１１の側面との間に約２５μｍから７５μｍ
の隙間を形成し、半導体チップ１１の側面にほぼ平行に
約９０度の角度で曲げられている。すなわち、Ｌ字形の
リードが２本が対向する支持側面に対称に並んで形成さ
れている。これ以外の点は第１の実施例のリードフレー
ムと同じ構造となっている。

【００３７】また、本発明のリードフレームの第１のリ
ード群のリードの形状は図６に示されるように、その先
端部が９０度下方に屈曲している。

【００３８】このリードフレームは実施例１と同様に銅
や鉄ニッケル合金などの金属板をエッチングあるいは精
密プレスによる打ち抜きで形成される。その後第１のリ
ード群のＬ字形状リードの先端部が９０度下方に折り曲
げ加工が行われる。

【００３９】次に本発明のリードフレームに半導体チッ
プを支持固定する方法は、以下のように行われる。実施
例１と同じ方法で図３に示されるような固定用治具のチ
ップ設置テーブル２３上に、半導体チップ１１を位置合
わせして設置し、真空吸引により固定する。次にリード
フレームを固定治具の上面から設置し、固定治具に設け
られているガイドピンとフレームのガイド孔２１により
半導体チップ１１との位置合わせを行う。

【００４０】この場合、半導体チップ１１の主面上と第
２のリード群のリード１４の下面との間が約８０μｍに
なるように、固定用治具のチップ設置用テーブル２３の
面とリードフレーム設置台部２４の面の高さがあらかじ
め調整されている。

【００４１】次に加圧治具をフレームの上から下降さ
せ、リードフレームの枠部１８を加圧してフレームを固
定する。続いて図７において矢印で示すように、半導体
チップ１１両側面のそれぞれ１対のＬ字形状リードの中
部に半導体チップ１１の面に平行な外力を同時に加えて
変形させることにより、Ｌ字状リードの先端部を半導体
チップ１１の側面に弾性的に接触させてチップを固定す
るものである。なお、リードの変形には特殊な治具が使
用されるが、ここでは記載されていない。半導体チップ
１１が固定された後の第１のリード群のリード１３の先
端部と半導体チップ側面の位置関係は図７に示すとおり
である。

【００４２】リードフレームに半導体チップ１１を固定
した後、第１の実施例と同じ方法により半導体装置に仕
上げた。

【００４３】この実施例では第２のリード群のリード形
状がＬ字状であるが、この形状に限定されることなく、
半導体チップの側面に向かって延びるリードにフレーム
面に平行な外力を加え変形させることにより、リードの
先端部がチップ側面に延びチップ側面に弾性的に接触す
る形状のものが適用できる。

【００４４】またリードの幅や先端接触部の形状は、リ
ードに変形を与えたときにチップ側面の固定面に適度の
応力が発生するように選ぶのが好ましい。

【００４５】

【発明の効果】本発明の半導体装置及び装置の製造方法
による効果は以下のとおりである。

【００４６】（１）リードフレームにポリイミドテープ
が不要となるため低コスト化が達成できる。

【００４７】（２）ポリイミドテープやダイボンディン
グペーストを使用せず半導体チップをリードフレームに
固定できるのでハンダリフロー時に剥離やクラックが発
生しにくく、高信頼性化が達成できる。

【００４８】（３）内部リードの周辺に吸湿性の高い材
料がないため、吸湿時にリード間にリークが発生しにく
く、高信頼性化が達成できる。

【００４９】（４）半導体チップとリードフレームのマ
ウント工程において接着や硬化のプロセスが不要なた
め、チップダメージが低減でき、また工数の削減ができ
るため、低コスト化と高信頼性化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す半導体装置の側面
図

【図２】本発明の第１の実施例のリードフレームと半導
体チップの位置関係を上から見た図

【図３】本発明の第１の実施例の半導体チップを固定す
る前の第１のリード群のリードとチップの支持側面の位
置関係を側面から示す図

【図４】本発明の第１の実施例において、第１のリード
群に機械的外力を与え、半導体チップを固定した後のリ
ードと半導体チップの位置関係を示す図

【図５】本発明の第２の実施例のリードフレームの単位
パターンと半導体チップの位置関係を上面から示す透視
図

【図６】本発明の第２の実施例の半導体チップを固定す
る前の第１のリード群のリードとチップ支持側面の位置
関係を側面から示す図

【図７】本発明の第２の実施例において、第１のリード
群に機械的外力を加える方向とリードの変形による支持
固定の状態を示す図

【図８】従来技術のＬＯＣ構造の半導体装置の構造断面
図

【符号の説明】

１１ 半導体チップ １２ 封止樹脂 １３ リード １４ リード １５ Ａｌ電極 １６ Ａｕワィヤー １７ 外部リード １１ 半導体チップ １２ 封止樹脂 １３，１４ リード １５ Ａｌ電極 １６ Ａｕワィヤー １７ 外部リード １８ リードフレームの枠部 １９ タイバー ２０ ダムバー ２１ ガイド孔 ２２ 半導体チップとリードフレームとを位置合わせす
るための治具 ２３ チップ設置テーブル ２４ フレーム設置台部 ２５ 加圧治具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップと、前記半導体チップの側
   面を支持固定する第１のリード群及び前記半導体チップ
   の主面と隙間をもって延在する第２のリード群を有する
   リードフレームとを有し、前記第１のリード群による前
   記半導体チップの支持固定を前記第１のリード群の少な
   くとも一部に機械的永久変形を与えることにより前記第
   １のリードの先端部を前記半導体チップの側面に弾性的
   に接触させて行なうことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 半導体チップの支持側面に向かって延
   び、少なくとも一部分が、凸状もしくは凹状に加工され
   た第１のリード群を有するリードフレームと前記半導体
   チップを位置合わせする工程と、前記第１のリード群の
   凸状もしくは凹状部分に機械的外力を与えて凸状もしく
   は凹状部分を平坦化し、前記第１のリード群の先端部を
   前記半導体チップの側面に接触させ、前記半導体チップ
   を支持固定する工程を有する半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 半導体チップの支持側面に向かって延
   び、リード先端部が、前記半導体チップの支持側面の長
   手方向にＬ字形状に加工された第１のリード群を有する
   リードフレームと前記半導体チップを位置合わせする工
   程と前記半導体チップの支持側面に設置してある前記Ｌ
   字形状のリードフレームの中部に機械的外力を与えて前
   記第１のリード群を変形させ、前記リード先端部を前記
   半導体チップの側面に接触させ、前記半導体チップを支
   持固定する工程を有する半導体装置の製造方法。