JPH09153586A - 半導体装置、その製造方法、及びリードフレーム - Google Patents

半導体装置、その製造方法、及びリードフレーム

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JPH09153586A
JPH09153586A JP7337928A JP33792895A JPH09153586A JP H09153586 A JPH09153586 A JP H09153586A JP 7337928 A JP7337928 A JP 7337928A JP 33792895 A JP33792895 A JP 33792895A JP H09153586 A JPH09153586 A JP H09153586A
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mount pad
semiconductor device
semiconductor element
chip
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Norihito Umehara
則人 梅原
Akira Karashima
彰 辛島
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Texas Instruments Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置製造過程におけるワイヤボンディ
ングや樹脂封止の際に、サポートピンの反りを防止して
半導体素子を正規の位置に位置させること。 【解決手段】 マウントパッド31のサポートピン32に、
例えばＶ型溝33を加工して設け、サポートピン32に剛性
を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置（特に
半導体集積回路（ＩＣ）チップ（以下、ＩＣチップ又は
集積回路素子という）を樹脂封止したパッケージ構
造）、その製造方法、及びリードフレームに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣチップの実装構造として、図
30〜図31に示すものが知られており、この実装に際して
図32に示すリードフレーム材１が使用されることがあ
る。
【０００３】このリードフレーム材１は全体が金属（例
えば42アロイ、成形後に鉄−ニッケル合金にめっきを施
したもの、銅合金、銅など）で形成されており、リード
フレーム外枠２と、これらの内側位置に四方に放射状に
延びる多数のインナーリード７からなるリードフレーム
部８とがエッチングや打抜き等により一体成形されてい
る。
【０００４】即ち、リードフレーム部８においては、そ
の各辺側で各アウターリード６が線状の連結部（ダムバ
ー）９によって連結されており、これらの連結部はリー
ドフレーム部８の各隅部で外枠２に一体化されている。
【０００５】そして、ＩＣチップ10は、これよりも面積
の大きい四角形状のマウントパッド（ダイパッド）11上
にマウントされている。マウントパッド11には、これを
支持するサポートピン12が連設され、上記隅部にて外枠
２に一体化されている。なお、図中の４はリードフレー
ム材位置決め用穴である。
【０００６】こうしたリードフレーム材１を用いて、Ｉ
Ｃチップ10は、図30〜図31のように、マウントパッド11
上に銀ペースト14でマウント（固着）され、ワイヤ15に
よってパッド17がインナーリード７にボンディングさ
れ、更に全体がエポキシ系等の樹脂16で封止された構造
となっている。図31中、一点鎖線は封止樹脂16の外部ラ
イン、二点鎖線はＩＣチップ10の位置を示す。
【０００７】このパッケージ13を製造するには、まず、
図33に拡大図示したように、マウントパッド11上に銀ペ
ースト14によってＩＣチップ10をマウントする。
【０００８】そして次に、図34のように、ワイヤボンデ
ィング時には、マウントパッド11に対して下側からヒー
タ部材（ヒータインサート又はヒータブロック）18を接
触させ、マウントパッド11を支持すると同時にヒータの
熱がボンディング部（パッド17）に伝達されるようにし
ている。
【０００９】ワイヤボンディングは、熱及び超音波エネ
ルギーを加えながら、ワイヤ15をキャピラリ19によって
ボンディングパッド17に結合し、更に矢印20のようにイ
ンナーリード７へ導き、圧着することによって行う。
【００１０】
【発明に至る経過】上記したように、従来のパッケージ
構造においては、ＩＣチップ10のマウントパッド11はＩ
Ｃチップ10よりも大きく形成されていたが、これは主と
して次の如き理由によるものである。
【００１１】まず、上記のボンディングに際し、仮にマ
ウントパッド11をＩＣチップ10よりも小さくした場合、
ＩＣチップ10は中央部のみをマウントパッド11で支持さ
れ、マウントパッド11の周辺部が宙に浮く形になるため
キャピラリ19による超音波作用時にＩＣチップ10が傾い
てその保持が不安定となり、超音波エネルギーが有効に
使われず、また、ヒータインサート18からの熱がＩＣチ
ップ10へ効率よく伝達されないため、不完全なボンディ
ングが行われることになる。このため、マウントパッド
11をＩＣチップ10よりも小さくすることは、当業者にと
って常識的に考えつくものではなかった。
【００１２】また、樹脂封止されたパッケージ13をプリ
ント配線板上の回路パターンに対して所定位置に配置
し、ハンダリフロー等によりハンダ付けによって固定す
る際に、熱衝撃により樹脂16中にクラックが入ってしま
うことがある。
【００１３】これまで、パッケージ13の全厚が十分であ
ると、上記の如きクラックは入り難いが、特に近年のよ
うに薄型化、大チップ化が求められると、上記の如きマ
ウントパッド11では樹脂16との界面で剥離が生じ易くな
り、パッド11の端からクラックが入る現象がしばしば観
察される。
【００１４】これは、パッケージが保存されている周囲
の水分が樹脂中に浸透し、この水分がリードフレームと
樹脂との間隙部に存在すると、ハンダリフローの時にこ
の水分が水蒸気となって急激に膨張し、所謂水蒸気爆発
を起こし、樹脂をリードフレームから剥がすためであ
る。
【００１５】また、上述の現象を助長させる原因として
マウントパッド、ＩＣチップ及び樹脂の異なる熱膨張係
数の差によって、樹脂成型、硬化完了後にパッケージ内
部に歪みが残存し、反りを生じ、パッケージ自体が変形
してしまう程になることもある。
【００１６】また、上記したクラックの他の原因とし
て、ＩＣチップ10を固着する銀ペースト14は極めて吸湿
性のある物質であるため、その吸湿水分がハンダリフロ
ー等の加熱時に水蒸気爆発を起こすことが挙げられる。
【００１７】即ち、銀ペースト14の部分に上述と同様の
現象によって凝縮した水分が水蒸気爆発を起こすことに
よってパッド11を変形させ、樹脂16にも多大なストレス
を与え、クラックが特にパッド11の端から生じてしまう
のである。
【００１８】従って、本発明者は、従来のパッケージ構
造における上記のような欠点を解決すべく、当業者間で
は常識的に考えられなかったところの、ＩＣチップより
も小さいマウントパッド構造について既に特願平５−１
６５２４８号（以下、先願発明と呼ぶ。）により提案し
ている。このマウントパッド構造は、例えば図35に示す
ようなものであり、このマウントパッド構造によれば次
の（１）〜（５）のような顕著な効果が得られている。
【００１９】（１）マウントパッド27が小さいため、そ
の分だけパッド27の近傍へ侵入した水分の保持が少なく
なり、かつパッド27と樹脂との熱膨張、収縮の差による
歪みも少なくなり、加熱したとき（例えばハンダリフロ
ー時）に前述したような水蒸気爆発によるパッド27−樹
脂16間の剥離がなく、クラックが樹脂に入ることがな
く、或いはクラックが大幅に減少する。
【００２０】（２）この場合、パッド27の周囲において
ＩＣチップ10に対し樹脂16が直接接着しているので、一
般にシリコン（ＩＣチップ10）とエポキシ樹脂（封止樹
脂16）との接着性が非常に良好であることによって、樹
脂16とＩＣチップ10の界面剥離が起き難く、既述の水分
がこの界面に集まり、水蒸気爆発を起こすチャンスを一
層減ずることになる。
【００２１】（３）しかも、銀ペースト14はパッド31に
設けた凹部27ａ内に充填され、ＩＣチップ10−パッド27
の接合面上にはみ出すことがなく、また、銀ペースト使
用量も減少させることができるため、コストダウンを図
れる上に、銀ペーストに起因する水分の放出、拡散、更
には吸蔵ガスの放出が少なく、水蒸気爆発により樹脂16
にクラックが入ることがなく、或いはクラックが大幅に
減少する。そして、樹脂16として低応力のエポキシ樹脂
を使用しなくてすみ、これによって銀ペーストから放出
されるガス量を更に少なくできる。
【００２２】（４）銀ペースト14が凹部27ａに充填され
るため、マウントパッド27と銀ペースト14とＩＣチップ
10との合計厚みが、図30の従来例に比べて銀ペーストの
厚み分だけ（例えば、約30μｍ）小さくなり、パッケー
ジ化したときの全厚を薄くすることができる。
【００２３】（５）マウントパッド27が小さいために、
その上にマウントするＩＣチップ10のサイズはマウント
パッド27のサイズに依存しないことになり、マウントで
きるチップサイズの自由度が大きくなる。
【００２４】また、この先願発明によるパッケージの製
造方法は、マウントパッド27嵌入凹部を設けたヒータを
使用し、かつ、ＩＣチップ10を周辺で直接支持してボン
ディングを行うものであるため、次の（６）〜（７）の
顕著な作用効果を奏する。
【００２５】（６）ワイヤボンディングに際しては、マ
ウントパッド27が小さくてもこれをヒータ上に確実に支
持でき、しかも、ヒータの凹部内にパッド27を嵌入させ
るために支持が一層安定する。従って、ワイヤボンディ
ングを安定に行える。
【００２６】（７）また、この場合、ヒータに対してＩ
Ｃチップ10が直接接しているので、ヒータからＩＣチッ
プ（特にパッド17）への熱伝達、そして超音波エネルギ
ーが損なわれず、ボンディング強度は良好に保たれ、ヒ
ータの熱やキャピラリ19の超音波エネルギーを低くして
も、十分なボンディングを行えることにもなる。
【００２７】しかし、ＩＣチップよりも小さくサポート
ピン28の幅よりも大きいパッド（以下、これをスモール
パッドと称することがある。）の場合にあっては、上記
したようなメリットがある反面、以下に述べるようなデ
メリットがあり、先願発明にはなお改善の余地があるこ
とを本発明者は見出した。
【００２８】マウントパッド27（ダイパッド）のオフセ
ットは、図36に示すように、その上に配設されているＩ
Ｃチップ10の厚さやマウントパッド27の厚みにより、イ
ンナーリード７とマウントパッド27及びサポートピン28
との間に0.17〜0.22mmの水平段差Ｄが形成されている。
そして、図36のようにパッケージ樹脂モールド金型の下
型25ａ及び上型25ｂの中にセットされ、射出口26からエ
ポキシ系樹脂16を射出して樹脂封止される。そして、こ
の際、射出される樹脂16が型内の上下の空間にバランス
よく流れ込むように上記水平段差Ｄを設けて、ＩＣチッ
プ10が略中心になるようになっている。
【００２９】樹脂16が、ＩＣチップ10を中心にして上下
型の空間へバランスよく射出されて半導体装置が正常に
樹脂封止されるためには、まず、封止される半導体装置
が正常な位置を保持し続けることが重要である。
【００３０】しかし、図35に示すように、スモールパッ
ド27のサポートピン28は、パッド27の径が小さくなる分
だけ長くなるため曲がり強度が弱い。従って、図34のよ
うに、ワイヤボンディングする時にボンディングワイヤ
15の張力によって、図37に示すようにサポートピン28が
ボンディングワイヤ15に引っ張られて矢印Ｂ方向へ撓む
ことがある。
【００３１】このようなことが起こると、図37に示すよ
うに、ＩＣチップ10が持ち上がった状態で樹脂封止を行
うと、下型の方のキャビティの体積が増えるため、下型
のキャビティの方へ樹脂16が速く流れ込む。従って、流
れ込んだ樹脂16の圧力によって更にＩＣチップ10は押し
上げられて傾斜する結果となり、図38に示すような状態
で樹脂封止されてしまう。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ワイ
ヤボンディングの際や樹脂封止の際等の製造過程におけ
るサポートピンの反りの発生を著しく減少させ、或いは
防止できる半導体装置、その製造方法及びリードフレー
ムを提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、このような現
象の改善には、ワイヤボンディング時にボンディングワ
イヤ15の張力に屈してサポートピン28が反らないよう
に、サポートピン28自体に曲げ強度をもたせる必要があ
る、との結論を得て本発明を完成するに至ったものであ
る。
【００３４】即ち、本発明は、半導体素子のマウント部
を支持するためのサポートピンを有し、このサポートピ
ンの少なくとも一部に剛性付与手段が加工されている半
導体装置並びに前記サポートピン及び前記マウント部を
有するリードフレームに係るものである。
【００３５】本発明はまた、リードフレームの半導体素
子マウント部及びサポートピンにヒータ部材を接触さ
せ、前記マウント部上に固定された半導体素子と前記リ
ードフレームのインナーリード部とをボンディングす
る、半導体装置の製造方法をも提供するものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】本発明に基づく半導体装置におい
て、半導体素子がその回路形成面の側でインナーリード
部にボンディングされていることが望ましく、半導体素
子のマウントパッドにサポートピンが連設され、前記マ
ウントパッドに前記半導体素子がマウントされた状態で
樹脂封止されていることが更に望ましい。上記「回路形
成面」とは、回路が成形されている面を指し、この面の
側に例えば後述のボンディングパッド17が形成される。
【００３７】上記において、マウントパッドが半導体素
子の面積よりも小さく形成されていることが望ましい。
【００３８】また、本発明に基づく半導体装置におい
て、サポートピンの少なくとも一部に加工された剛性付
与手段が、前記サポートピンの長さ方向に沿う凹状又は
溝状の断面を有することが望ましく、このサポートピン
の凹状部又は溝状部が半導体素子のマウント面の側又は
その反対側に形成されていることが更に望ましい。
【００３９】上記において、サポートピンの凹状部又は
溝状部がプレス加工により形成されるか、またはコイニ
ングによって形成されることが望ましい。
【００４０】また、本発明に基づく半導体装置におい
て、マウントパッドのサポートピンに補強材が一体化さ
れていることが望ましく、これに替えてサポートピンが
部分的に肉厚化によって補強されていてもよい。
【００４１】また、本発明に基づく半導体装置におい
て、サポートピンの凹状部又は溝状部に半導体素子固定
用の固着剤が充填されていることが望ましい。
【００４２】また、本発明に基づく半導体装置におい
て、マウントパッドに半導体素子固定用の固着剤を充填
するための凹部が形成されていてもよい。
【００４３】また、本発明に基づく半導体装置におい
て、上記したサポートピン及び半導体素子マウント部を
有するリードフレームであることが望ましい。
【００４４】また、本発明に基づく半導体装置の製造方
法において、ボンディングをワイヤボンディングで行う
ことが望ましい。
【００４５】また、本発明に基づく製造方法において、
マウントパッドの嵌入凹部と共に、サポートピンの嵌入
凹部をヒータ部材に形成することが望ましく、このヒー
タ部材に形成するマウントパッド嵌入凹部をマウントパ
ッドよりも大きくすることが望ましい。
【００４６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。
【００４７】図１〜図17は、本発明の第１の実施例を示
すものである。
【００４８】図１は、本実施例のマウントパッド（スモ
ールパッド）31と、このマウントパッド31に放射状に連
設されたサポートピン32とが一体に形成された状態を示
している。そして、これは、リードフレームと共にエッ
チング又はスタンピングによって形成されたものであ
り、図１はそのうちのマウントパッド31とサポートピン
32とを抽出して示したものである。
【００４９】図示の如く、このサポートピン32はＶ型の
断面形状を形成していることが大きな特徴である。この
形状は図２（ａ）のように断面が平板状態から、同図
（ｂ）のＶ型の形状にプレス加工され、上面にＶ溝33を
形成させたものである。そして、このＶ溝33はサポート
ピン32からマウントパッド31上面にも連続して形成され
ている。
【００５０】マウントパッド31上面のＶ溝33の形成方法
は、サポートピン同様にプレス加工によって行われる。
また、マウントパッド31上にはＶ溝を設けず、サポート
ピン上に部分的にＶ溝33を設けても良い。
【００５１】図３は、常法に基づいて樹脂封止され、半
導体パッケージとして完成された状態を示す正面図であ
り、リードフレームを示す図５の III−III 線断面図で
ある。この図で明らかなように、本実施例のマウントパ
ッド31が、既述したように、ＩＣチップ10よりも小さく
形成されていることも大きな特徴である。
【００５２】図４は、同じく樹脂封止された状態を示す
図５のIV−IV線断面図であり、図５は、リードフレーム
の平面図である。マウントパッド31が、図５に仮想線で
示すＩＣチップ10よりも小さいため、図示の如く、サポ
ートピン32は必然的に長いものとならざるを得ず、何ら
かの手段を講じなければ反りを生じさせる要因になる。
【００５３】マウントパッド31の面積は、ＩＣチップ10
のチップサイズの15〜40％としてよいが、後述するハン
ドリング時にＩＣチップ10が位置ずれしたり或いは銀ペ
ースト量による影響や応力を考慮すると、小さい程好ま
しいと考えられる。例えば、ＩＣチップ10のサイズを８
mm×８mmとしたとき、マウントパッド31は４mm×４mm程
度（ＩＣチップ10の約25％の面積）が適当であると思わ
れる。
【００５４】既述したように、このようなマウントパッ
ド31はこのサポートピン32（更には各リード６、７等）
と共に、図７のようにリードフレーム41としてエッチン
グ等により一体成形されるものである。そして、マウン
トパッド31及びサポートピン32のＶ溝33は、図６に示す
ように、その深さｄは約80μｍ程度としてよい。
【００５５】なお、上記のリードフレーム41において
は、リードフレーム部８の４つの隅部のうち１つの隅部
（図７では右上の隅部）のみがリードフレーム外枠２に
直接的に固定されるが、他の３つの隅部は夫々３つの蛇
行状折曲部22、23、24を介してリードフレーム外枠２に
連結されている。このリードフレーム41によれば、ワイ
ヤボンディングの如き熱工程において外枠２とリードフ
レーム部８との間に温度差が生じても、上下、左右等の
方向に生じ得る歪み応力が折曲部22、23、24の弾性変形
によって効果的に吸収されることになる。この結果、リ
ードフレーム部８自体の寸法位置精度（リードの間隔
等）が向上し、またリードフレーム材自体の歪みがなく
なるので、ＩＣチップ10のリードフレームへのマウント
やワイヤボンディング工程での搬送性が良くなり、スム
ーズな搬送が可能となる。
【００５６】しかも、ＩＣチップのマウント後に樹脂封
止したとき、樹脂の収縮によってリード６、７を引っ張
ろうとする力が生じても、これは折曲部22、23、24の変
形によって吸収され、このためにリードフレーム材の歪
みや変形を防止でき、耐湿性等の信頼性も向上する。
【００５７】次に、上記のリードフレーム41を使用して
ＩＣチップ10をマウント及びボンディングする工程を説
明する。
【００５８】まずＩＣチップ10を図６の如くにマウント
パッド31上に銀ペースト34によって固着（マウント）す
る。銀ペースト34は予めマウントパッド31上に塗布され
ている。
【００５９】次に、図８及び図９に示すように、マウン
トパッド31及びサポートピン32を嵌入させるための四角
形状の凹部51及び放射状の線状凹部（溝）52を設けたヒ
ータ部材（ヒータインサート）38を用意する。
【００６０】そして、図10のように、ヒータ部材（ヒー
タインサート又はヒータブロック）38に設けられた各凹
部（図示省略）にマウントパッド31及びサポートピン32
を嵌入させると、ＩＣチップ裏面はヒータ部材に接触す
ることになる。また、ＩＣチップの周囲では、インナー
リード７の先端領域部は、ヒータ部材表面の段差39が設
けられているため、インナーリードクランプ70（図８参
照）により押圧されると確実にヒータ部材に接触するこ
とになり、既述のように熱的にも機械的にも安定した接
触が確保され、安定したボンディングが行われることに
なる。ＩＣチップ周囲では、ヒータ部材の各凹部51及び
52（図８、図９参照、図10では図示省略）とマウントパ
ッド31及びサポートピン32との間には約 500μｍ弱の隙
間を設けておくのがよい。
【００６１】ワイヤボンディングは、既述したと同様
に、熱及び超音波エネルギーを加えながら、ワイヤ15を
キャピラリ19によってパッド17に結合し、更に矢印20の
ようにインナーリード７へ導き、圧着する。
【００６２】この際、マウントパッド31が上記したよう
に小さく形成されていてもヒータインサート38に十分に
支持されており、更にサポートピン32にはＶ溝33を形成
して剛性が付与されているので、安定にワイヤボンディ
ングを行え、かつ、ヒータの熱をヒータインサート38か
らＩＣチップ10へ直接伝達でき、熱効率が損なわれるこ
とはない。なお、ボンディングはワイヤボンディングに
代えてビームリード方式によって行ってもよい。
【００６３】なお、ヒータインサート38に破線で示すよ
うな貫通孔54を設け、この貫通孔を通して真空吸引する
ことによってＩＣチップ10をヒータインサート38上に吸
着させ、安定に支持することができる。また、これ以外
にも、ＩＣチップ10をヒータインサート38に対しクラン
パ（図示せず）等によって機械的に固定してもよい。
【００６４】上記のようにして作成した半導体装置は、
ワイヤボンディング終了後は、図11に示すように樹脂16
を用いてトランスファーモールド成形することによっ
て、図３に示したように、アウターリード６の不要部分
を切断し、半導体パッケージ53を作製する。
【００６５】しかし、本実施例のように、剛性付与手段
を施さずに作成した場合は、既述したようにサポートピ
ン32に反りが生じる。その現象は、図12において、サポ
ートピン32の撓み（反り）をδ、サポートピン32の総体
的な長さをｌとすれば、はりの理論により次の公式から
説明することができる。 δ＝Ｐｌ3 ／48ＥＩ δ：撓み Ｐ：力 ｌ：はりの長さ Ｅ：曲げ弾性率 Ｉ：断面二次モーメント
【００６６】即ち、図２に示すように、平板状のサポー
トピンをＶ型状に加工することにより、サポートピン中
立軸に関する断面の断面二次モーメントを向上させるこ
とができる。上記公式から、撓みは断面二次モーメント
Ｉの逆数に比例することから、上記のようにしてサポー
トピンの断面二次モーメントを大きくすることにより、
撓みを小さくすることができる。
【００６７】図13は、サポートピン32にＶ溝加工して、
このＶ溝の深さによる断面二次モーメントＩの増加を示
すグラフである。また、サポートピン32の撓み量もこの
グラフと逆の傾向を示す。図13から、例えば、サポート
ピン32に深さ40μｍのＶ溝を形成することによって、Ｖ
溝加工をしない場合に比べて、断面二次モーメントは0.
00015mm4から0.0003mm4 へ増大する。即ち、サポートピ
ン32の撓みは、この逆数に比例することら、１／0.0001
5 から１／0.0003となり50％減少することが分かる。
【００６８】上記した理論から証明されるとおり、サポ
ートピン32に対してＶ溝加工を施して剛性を付与するこ
とにより、サポートピン32はワイヤボンディング後も、
図14に示すように、反りの発生を著しく現象させるか或
いは防止して理想的な状態でその役割を果たすことがで
きる。
【００６９】Ｖ溝加工を施したサポートピン32を任意に
選んだサンプル９個について、図15に示す溝の深さＡ及
び反対側の突出量Ｂを測定した結果を下記の表１に示
す。
【００７０】
【００７１】更に、Ｖ溝加工したサポートピンとＶ溝加
工をしていないサポートピンの各３個について、Ｖ溝の
有無によりサポートピンの反りの違いを測定した結果
（平均値）を下記表２に示す。この測定は図17に示すよ
うに、マウントパッドの中央部を測定ポイントとして焦
点深度計により測定したものである。反りの測定は、ヒ
ータ部材にセット後でワイヤボンディング前とワイヤボ
ンディング後とに加えて、ワイヤボンディング後にボン
ディングワイヤを全部切断した状態での測定を行った。
これは、反りがどの工程で発生したのかを確認するため
の測定である。
【００７２】
【００７３】図16はこの測定に供したサンプル用のサポ
ートピンである。Ｖ溝の有無による差を明らかにするた
めに、リードフレームサイズが24mm×24mmでインナリー
ド 176本の銅材によるサポートピンの長さが長いもので
あり、サポートピンの幅Ｗは0.254mm、厚さ 0.127mmの
ものである。そして、上記サイズのサンプルを図16に示
すように、マウントパッド31の周縁から11mm（Ｌ）の位
置をカプトンテープＴによって固定して測定したもので
ある。
【００７４】この結果、表２に示すように、ワイヤボン
ディング時に反りが発生することは明らかである。そし
て、Ｖ溝加工を施したサポートピンでも、ワイヤボンデ
ィングによって全く反りが生じないのではなく、若干の
反りが生ずる。しかも、ボンディングワイヤの切断に
も、一旦受けた影響の後遺症が残ることが分かる。しか
し、Ｖ溝加工を施していないサポートピンと比較すれ
ば、Ｖ溝加工したものは反りの変化は微小であり、Ｖ溝
加工による剛性付与の効果は顕著である。
【００７５】以上、第１の実施例について説明したが、
この実施例によれば、上記したように、特にスモールパ
ッド31の場合はサポートピン32に対してＶ溝加工による
剛性を付与することにより、ボンディングの際にボンデ
ィングワイヤ15によって引っ張られてＩＣチップ10の部
分が反り上がる度合いは極めて小さい。従って、この状
態で樹脂封止されるので、樹脂16は上下型のキャビティ
中へ均等な速さで射出され、樹脂16によって更にサポー
トピン32が押し上げられて反りを増大させることはな
い。
【００７６】従って、従来はスモールパッドのサポート
ピンの場合、搭載するＩＣチップサイズは、パッド周縁
からＩＣチップ端までの距離は６mmを限度とし、６mmを
超える場合には、サポートピンの途中に付加的なパッド
を設けて反り防止に対応していたが、あえてその必要性
はなく、搭載するＩＣチップサイズの自由度が増加す
る。
【００７７】図18〜図27は、第１の実施例の変形例を示
す図である。
【００７８】図18は、第１の実施例におけるサポートピ
ンをＶ溝加工したものに代えて、平板状56から断面略半
円形の溝56ａを有するサポートピン56に加工したもので
ある。また、図19は図18とは反対に平板状57Ａから同様
の凸状57ａを有するサポートピン57に加工したものであ
る。
【００７９】従って、断面二次モーメントを増大させる
図18の溝56ａは、前述した上方への反りに対して圧縮応
力（Ｖ溝と同じ）で対抗し、図19の凸条57ａは逆に引張
応力で対抗する構造である。そして、いずれも断面二次
モーメントは同じであり、強度的に差はないが、図19の
場合は凸条57ａがＩＣチップ搭載の障害となるため、Ｉ
Ｃチップ搭載領域以外の部分にのみ限定して適用できる
構造である。
【００８０】そして、ＩＣチップ固着用の銀ペースト
は、第１の実施例と同様にマウントパッド上に設けるの
に加えて、図18の場合は溝56ａにも設けられる。
【００８１】従って、これらの変形例によれば、第１の
実施例と同様にサポートピンの反りを防止し、搭載する
ＩＣチップサイズの自由度が増大すると共に、図18の場
合は固着剤がサポートピンの溝にも設けられることによ
りＩＣチップ固定の安定度が増大する効果を奏する。
【００８２】また、図20は、第１の実施例におけるサポ
ートピンをＶ溝加工したのに代えて、平板状58Ａからコ
イニングにより断面台形の溝58ａを有するサポートピン
58に加工したものである。そして、図21は同じくコイニ
ングにより、図20とは反対に平板状59Ａから底面に同様
の溝59ａを形成したサポートピン59に加工したものであ
る。
【００８３】従って、この例による構造は、上記した変
形例（図18及び図19）と略同じように作用し、同等の曲
げに対する抵抗を有している。しかし、断面二次モーメ
ントの増加はないが、コイニングによる凹部の圧縮によ
り加工硬化して曲げ弾性率が向上することで断面二次モ
ーメントの不足分は補われている。
【００８４】これらの変形例の場合も、ＩＣチップの固
着剤は第１の実施例と同様にマウントパッド上に設ける
のに加えて、図20の場合は、凹部58ａにも設けるもので
ある。また、上記した図19の変形例のようにＩＣチップ
に対する障害物がないのでこのコイニング加工の領域は
限定されることがない。
【００８５】従って、これらの変形例によれば、第１の
実施例と同様の効果があることに加えて、図20は、図18
の変形例の場合と同様に、ＩＣチップ固定の安定度が増
大する効果を奏することができる。
【００８６】また、図18〜図21に示した変形例による構
造は、図19の場合を除きマウントパッド部分を含むサポ
ートピン全体に形成してもよく、サポートピンに部分的
に設けてもよい。
【００８７】図22の変形例では、マウントパッド31以外
にサポートピン32に付加的なマウントパッド62を円形状
に設け、このマウントパッド62にはハーフエッチング等
によって凹部63を設けたものである。従って、サポート
ピン32のＶ溝33は付加的なマウントパッド62を除いた領
域に部分的に設けられている。
【００８８】更に、図22の変形例に類似の変形例とし
て、図23及び図24に示す構造が挙げられる。図示の如
く、図23は中央部のマウントパッドがなく、サポートピ
ン32に設けたＶ溝33は付加的なマウントパッド62の夫々
に設けた凹部63とも連通した形になっている。そして、
図24の変形例は、上記した図22及び図23の変形例と比較
すると中央部がなく、付加的なマウントパッド63より外
側のサポートピン32でＩＣチップ10を支持する形になっ
ている。また、サポートピン32に設けたＶ溝33は、マウ
ントパッド62の凹部63につながっている。
【００８９】図22〜図23の変形例には、いずれもサポー
トピン32のＶ溝33及びマウントパッド62の凹部63に固着
剤が充填されており、これによってＩＣチップ10を固定
している。これらの変形例に設けられている付加的なマ
ウントパッド62の形状は、円形状に限らず、三角形、四
角形、その他の多角形、または楕円等、種々の形状をと
ることができる。
【００９０】従って、これらの変形例によれば、第１の
実施例の場合と同様の効果を有すると共に、ＩＣチップ
の固着度も増大する効果を奏する。
【００９１】図25と図26の変形例は互いに類似した例で
あって、第１の実施例とも類似した形状になっている。
しかし、第１の実施例と異なる点は、双方ともサポート
ピンのＶ溝66がプレス加工によるものではなく、ハーフ
エッチングにより形成されていることである。従って、
Ｖ溝66の反対側面には突出部がなく平になっている。
【００９２】そして、図25と図26との違いは、図25の場
合はサポートピン65のＶ溝66の反対側面に平板状の補強
材67が一体化して結合されており、図26においては、サ
ポートピン68自体が厚い材料からなっている。従って、
図25の例では補強材67によりサポートピン65の剛性を増
しており、図26の例ではサポートピン68の肉厚を増やす
ことにより、その剛性を増している。
【００９３】いずれも、サポートピン65、68からマウン
トパッド31に連通するＶ溝66は、ＩＣチップ固定用の固
着剤を充填するための凹部を兼ねている。そして、いず
れも、第１の実施例と同様の効果及びＩＣチップの固着
度を高める効果がある。
【００９４】図27の変形例は、第１の実施例のマウント
パッド31にＩＣチップ固着剤充填用の凹部31ａを付け加
えたものであって、その他の部分は第１の実施例と同様
に形成されている。そして、これも他の変形例と同じ
く、サポートピン32のＶ溝33にもＩＣチップ固定用の固
着剤を充填して使用される。
【００９５】従って、この例によれば、第１の実施例と
同様の効果があると共に、マウントパッド31の凹部31ａ
及びサポートピン32のＶ溝に充填される固着剤により、
固着面積が更に増加し、一層強固なＩＣチップの固着効
果がある。
【００９６】以上、第１の実施例の変形例について説明
したが、第１の実施例においては、Ｖ溝の形成がサポー
トピンに剛性を付与して曲げに対する抵抗力を強化する
ためのものであった。これに対して、上記した各変形例
においては、サポートピンの凹部やＶ溝は曲げに対する
抵抗力の強化と固着剤の充填手段とを兼ねていると言え
る。
【００９７】図28は、第２の実施例を示す図１と同様の
斜視図であり、図29は図28のXXIX−XXIX線断面図であ
る。
【００９８】第１の実施例は搭載されるＩＣチップより
小さいスモールパッド及びそのサポートピンの例であっ
たが、この実施例は普通サイズのマウントパッド及びそ
のサポートピンについての例であるため、第１の実施例
に比べて各部分のサイズは大きくなる。
【００９９】形状は第１の実施例と同様に、マウントパ
ッド71と、このマウントパッド71から放射状に連設され
たサポートピン72とが一体成形されている。そして、図
示の如く、この例においてもサポートピン72にはＶ溝構
造を適用して剛性を高めている。
【０１００】ＩＣチップ10固定用の固着剤はＶ溝73に充
填される。従って、この例においてもＶ溝73は固着剤の
充填用とサポートピン72の剛性確保との両方の要素を兼
ねている。なお、この例においても、マウントパッド71
の形状は四角形に限定することなく、円形、多角形、楕
円形等の形にすることができる。
【０１０１】従って、この実施例によれば、剛性付与構
造によるサポートピン72の曲げに対する抵抗力増大に伴
い、ワイヤボンディング時のボンディングワイヤによる
サポートピン72の反り防止の面では更なる効果が発揮さ
れる。このように、サポートピンへの剛性付与はスモー
ルパッドに限らず、スモールパッド以外のパットにも適
用することによりその効果は大である。
【０１０２】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。
【０１０３】例えば、上述したサポートピンに剛性を付
与するための断面の形状やサイズは様々に変化させてよ
い。また、材質的にも、リードフレーム材は42アロイ、
銅合金、銅等の金属、固着剤は銀ペースト以外の接着
剤、ヒータインサートはステンレス鋼等、種々であって
よい。
【０１０４】また、上述したリードフレームと同様の構
成は、他の適宜のタイプのリードフレームに適用するこ
ともできる。ボンディングも、上述したワイヤボンディ
ングに限ることはない。
【０１０５】なお、本発明は、４方向に端子（リード）
が出ている上述のＱＦＰパッケージのみならず、デュア
ル・インライン・パッケージ等にも適用してよい。
【０１０６】
【発明の作用効果】本発明に基づく半導体装置は、半導
体素子のマウント部を支持するためのサポートピンの少
なくとも一部に剛性付与手段が加工されているので、ワ
イヤボンディングや樹脂封止等の製造過程における荷重
によるサポートピンの変形が、上記剛性付与手段によっ
て抑制される。その結果、サポートピンに支持された半
導体素子は、略正規の位置に高い信頼性を以て位置する
ようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるマウントパッド及
びサポートピンの斜視図である。
【図２】同サポートピンの加工要領を示し、（ａ）は加
工前、（ｂ）は加工後の形状を示す拡大断面図である。
【図３】同半導体パッケージ（半導体装置）の断面図
（図５の III−III 線断面図）である。
【図４】同パッケージの断面図（図５のIV−IV線断面
図）である。
【図５】同パッケージのリードフレーム部の平面図であ
る。
【図６】ＩＣチップを固定した同マウントパッドの拡大
断面図である。
【図７】同リードフレームの一部分の平面図である。
【図８】同ワイヤボンディング時の要部断面図である。
【図９】同ワイヤボンディングに使用するヒータインサ
ートを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）のｂ−ｂ線断面図、同図（ｃ）は同じくｃ−ｃ線
断面図である。
【図10】同ワイヤボンディング時の要部平面図である。
【図11】同半導体装置の樹脂封止中の状況を示す要部の
概略断面図である。
【図12】同サポートピンに反りを生じた半導体装置の要
部概略図である。
【図13】同サポートピンのＶ溝深さに伴う断面二次モー
メントの傾向を示すグラフである。
【図14】同正常な半導体装置要部の概略図である。
【図15】本発明の第１の実施例によるサポートピンの拡
大断面図である。
【図16】同サポートピンの反りを測定するためのサンプ
ル用のサポートピンと測定方法を示す要部平面図であ
る。
【図17】同サポートピンの反りの測定ポイントを示す図
である。
【図18】同他の形状のサポートピンの形成方法を示す概
略断面図である。
【図19】同更に他の形状のサポートピンの形成方法を示
す概略断面図である。
【図20】同更に他の形状のサポートピンの形成方法を示
す概略断面図である。
【図21】同更に他の形状のサポートピンの形成方法を示
す概略断面図である。
【図22】第１の実施例に変更を加えたリードフレームの
要部平面図である。
【図23】第１の実施例に他の変更を加えたリードフレー
ムの要部平面図である。
【図24】第１の実施例に他の変更を加えたリードフレー
ムの要部平面図である。
【図25】第１の実施例に更に他の変更を加えたマウント
パッド及びサポートピンの斜視図である。
【図26】第１の実施例に更に他の変更を加えたマウント
パッド及びサポートピンの斜視図である。
【図27】第１の実施例に更に他の変更を加えたマウント
パッド及びサポートピンの斜視図である。
【図28】本発明の第２の実施例によるマウントパッド及
びサポートピンの斜視図である。
【図29】図28のXXIX−XXIX線断面図である。
【図30】従来例による半導体パッケージ（半導体装置）
の断面図である。
【図31】同パッケージのリードフレーム部の平面図であ
る。
【図32】同リードフレームの一部分の平面図である。
【図33】同リードフレームのマウントパッドにＩＣチッ
プをマウントした状態の拡大斜視図である。
【図34】同ワイヤボンディング時の要部断面図である。
【図35】先願発明によるスモールパッド及びサポートピ
ンの斜視図である。
【図36】同スモールパッドを用いた半導体装置のパッケ
ージ状況を示す要部の概略断面図である。
【図37】同サポートピンに反りを生じた半導体装置の要
部概略図である。
【図38】同反りを生じた半導体装置のパッケージ状況を
示す要部の概略断面図である。
【符号の説明】
１、41・・・リードフレーム材 ２・・・リードフレーム外枠 ４・・・位置決め用穴 ６・・・アウターリード ７・・・インナーリード ８・・・リードフレーム部 ９・・・ダムバー 10・・・ＩＣチップ 15・・・ボンディングワイヤ 16・・・封止樹脂 17・・・ボンディングパッド 19・・・キャピラリ 20・・・方向を示す矢印 22、23、24・・・蛇行状折曲部 25・・・樹脂封止用型枠 26・・・射出口 31、62・・・マウントパッド 32、56、57、58、59、65、68、72・・・サポートピン 33・・・Ｖ溝 34・・・固着剤 38・・・ヒータ部剤 39・・・段差 51・・・嵌入凹部 52・・・線状凹部 53・・・半導体パッケージ 54・・・貫通孔 70・・・インナーリードクランプ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子のマウント部を支持するため
    のサポートピンを有し、このサポートピンの少なくとも
    一部に剛性付与手段が加工されている半導体装置。
  2. 【請求項２】 半導体素子がその回路形成面の側でイン
    ナーリード部にボンディングされている、請求項１に記
    載した半導体装置。
  3. 【請求項３】 半導体素子のマウントパッドにサポート
    ピンが連設され、前記マウントパッドに前記半導体素子
    がマウントされた状態で樹脂封止されている、請求項１
    又は２に記載した半導体装置。
  4. 【請求項４】 マウントパッドが半導体素子の面積より
    も小さく形成されている、請求項３に記載した半導体装
    置。
  5. 【請求項５】 サポートピンの少なくとも一部に加工さ
    れた剛性付与手段が、前記サポートピンの長さ方向に沿
    う凹状又は溝状の断面を有している、請求項１又は２に
    記載した半導体装置。
  6. 【請求項６】 サポートピンの凹状部又は溝状部が半導
    体素子マウント面の側又はその反対側に形成されてい
    る、請求項５に記載した半導体装置。
  7. 【請求項７】 サポートピンの凹状部又は溝状部がプレ
    ス加工により形成されている、請求項５又は６に記載し
    た半導体装置。
  8. 【請求項８】 サポートピンの凹状部又は溝状部が前記
    サポートピンのコイニングによって形成されている、請
    求項５又は６に記載した半導体装置。
  9. 【請求項９】 マウントパッドのサポートピンに補強材
    が一体化されている、請求項１〜４のいずれか１項に記
    載した半導体装置。
  10. 【請求項10】 サポートピンが部分的な肉厚化によって
    補強されている、請求項１〜４のいずれかに記載した半
    導体装置。
  11. 【請求項11】 サポートピンの凹状部又は溝状部に半導
    体素子固定用の固着剤が充填されている、請求項５〜８
    のいずれか１項に記載した半導体装置。
  12. 【請求項12】 マウントパッドに、半導体素子固定用の
    固着剤を充填するための凹部が形成されている、請求項
    １〜４のいずれか１項に記載した半導体装置。
  13. 【請求項13】 請求項１〜12のいずれか１項に記載した
    サポートピン及び半導体素子マウント部を有する半導体
    装置のリードフレーム。
  14. 【請求項14】 請求項13に記載したリードフレームの半
    導体素子マウント部及びサポートピンにヒータ部材を接
    触させ、前記マウント部上に固定された半導体素子と前
    記リードフレームのインナーリード部とをボンディング
    する、請求項１〜12のいずれか１項に記載した半導体装
    置の製造方法。
  15. 【請求項15】 ボンディングをワイヤボンディングで行
    う、請求項14に記載した製造方法。
  16. 【請求項16】 マウントパッドの嵌入凹部と共に、サポ
    ートピンの嵌入凹部をヒータ部材に形成する、請求項14
    又は15に記載した製造方法。
  17. 【請求項17】 ヒータ部材に形成するマウントパッド嵌
    入凹部をマウントパッドよりも大きくする、請求項16に
    記載した製造方法。
JP7337928A 1995-12-01 1995-12-01 半導体装置、その製造方法、及びリードフレーム Pending JPH09153586A (ja)

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