JPH10178147A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リードフレームの特にインナーリードの変形を
防止できて半導体装置の信頼性を向上させることができ
るとともに、ワイヤボンディングの際のワイヤリング角
度の自由度を増加させることができ、装置の縮小化が可
能な半導体装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】ダイパッド３と少なくとも２つのインナー
リード４とが形成されたリードフレーム１の当該ダイパ
ッド３および各インナーリード４の周囲に形成される隙
間に非電導性の樹脂１０が充填固着されている半導体装
置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームに
おけるインナーリードの変形を防止することができる構
造に特徴のある半導体装置およびその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体パッケージの多ピン化や半
導体チップの寸法の縮小化等に伴って、半導体チップの
電極に接続されるリードフレームの各インナーリードの
細線化および各インナーリード間隔が狭小化しており、
このため、リードフレームの機械的強度が低下し変形し
やすい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】インナーリードの細線
化に伴って、インナーリードの機械的強度が低下して変
形しやすいと、以下のような問題が生じる。すなわち、
通常、リードフレームは、プレス加工やエッチング加工
等によって成形された後、例えば、半導体装置の組み立
て装置において積み重ねられた状態でセットされるた
め、リードフレームの搬送途中等において、積み重ねら
れたリードフレーム相互間で各インナーリードが干渉し
インナーリードが変形しやすく、インナーリード同士が
絡み合みあったりすることがある。また、ダイボンディ
ング時やワイヤボンディング時に、リードフレームが変
形する等の問題が発生することがあり、半導体装置の歩
留りを低下させる一因となっていた。

【０００４】このため、従来においては、インナーリー
ドの変形を防止する方法として、例えば、熱硬化性樹脂
（例えば、ポリイミド系）からなるテープをインナーリ
ード部へ貼りつけてインナーリードの機械的強度を増加
させる方法を採っていた。しかし、この方法では、イン
ナーリードが細線化すると、インナーリードにテープを
貼るのが困難であり、また、半導体チップの電極とイン
ナーリードとをワイヤボンディングする際に、インナー
リードのボンディング部分にはテープを貼ることができ
ない。このため、インナーリードの十分な強度の向上を
図ることができず、また、インナーリードのテープ貼り
つけ部分と貼っていない部分との厚さが異なることか
ら、却って積み重ねられたリードフレーム相互間で各イ
ンナーリードが干渉しやすく、インナーリード同士が絡
み合いやすくなるという不具合があった。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、リードフレームの特にインナーリードの変形
を防止できて半導体装置の信頼性を向上させることがで
きるとともに、ワイヤボンディングの際のワイヤリング
角度の自由度を増加させることができ、装置の縮小化が
可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、ダイパッドと少なくとも２つのインナーリードとが
形成されたリードフレームの当該ダイパッドおよび各イ
ンナーリードの周囲に形成される隙間に非導電性の樹脂
が充填固着されている。本発明に係る半導体装置では、
ダイパッドおよび各インナーリードの周囲に形成される
隙間に非導電性の樹脂が充填固着されていることから、
ダイパッドと各インナーリードとの間の相対位置関係を
固定するとができ、半導体製造工程において発生するダ
イパッドおよび各インナーリードの変形が防止される。

【０００７】本発明に係る半導体装置は、好ましくは、
前記樹脂は、熱硬化性樹脂からなる。これにより、ダイ
パッドおよび各インナーリードの周囲に形成される隙間
に充填した樹脂に熱を加えることによって固着すること
ができる。

【０００８】本発明に係る半導体装置の製造方法は、リ
ードフレームのダイパッドおよび各インナーリードの周
囲に形成される隙間に非導電性の樹脂を充填固着する工
程と、半導体チップを前記リードフレームのダイパッド
にボンディングし、当該半導半導体チップの各電極と前
記リードフレームの各インナーリードとを金属細線によ
って接続する工程とを有する。本発明に係る半導体装置
の製造方法では、半導体チップをリードフレームのダイ
パッドにボンディングする際および、半導体チップの各
電極と前記リードフレームの各インナーリードとを金属
細線によって接続するワイヤボンディングの際に、ダイ
パッドおよびインナーリードの変形を極力防止すること
ができる。

【０００９】本発明に係る半導体装置の製造方法は、好
ましくは、前記半導体チップの各電極と前記リードフレ
ームの各インナーリードとの金属細線による接続は、超
音波ワイヤボンディング法によって行われる。これによ
り、超音波ワイヤボンディング法によってワイヤボンデ
ィングを行う際に、インナーリードが細いような場合で
あっても、超音波の振動が減衰してワイヤのインナーリ
ードへのボンディング力が低下することを抑制すること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置および
その製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る半導体装置の製造に使用されるリー
ドフレームの一実施形態を示す説明図であって、図１
（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−
Ａ線断面図である。図１（ａ）示すリードフレーム１に
おいて、フレーム外枠２にダイパッド吊り６を介してダ
イパッド３が連結されており、このダイパッド３の外周
に近接対向するように、複数のインナーリード４がタイ
バー７を介して互いに連結されているとともに、フレー
ム外枠２に近接するインナーリード４はタイバー７によ
ってフレーム外枠２に連結されている。また、インナー
リード４にはロッキングホール８が形成され、さらに、
インナーリード４のタイバー７から先方には、アウター
リード５が形成されている。

【００１１】また、ダイパッド３、複数のインナーリー
ド４およびダイパッド吊り６によって形成される隙間に
は、樹脂１０が充填固着されている。この樹脂１０は、
図１（ｂ）に示すように、リードフレーム１の板厚に等
しい厚さでダイパッド３および複数のインナーリード４
の周囲の隙間に充填固着されている。樹脂１０の材料と
しては、非電導性の例えば、ポリイミド系の熱硬化性樹
脂を使用することができる。また、リードフレーム１
は、単個のリードフレーム１が複数連続したものとなっ
ており、半導体装置１つにつき、単個のリードフレーム
１が使用される。

【００１２】以下、上記のリードフレーム１を使用し
て、本発明に係る半導体装置の製造方法について説明す
る。まず、上記したリードフレーム１を準備する。リー
ドフレーム１は、例えば、鉄系材料や銅系高強度材料等
からなる板材を、所定のリードフレーム形状にプレス加
工やエッチング加工等の加工法により加工されるととも
に、上記の板材に複数のリードフレーム１が同時に連続
して形成される。所定の形状に加工されたリードフレー
ムの表面にメッキ加工を施した後、上記の樹脂１０をダ
イパッド３、複数のインナーリード４およびダイパッド
吊り６によって形成される隙間に充填する。この樹脂１
０の充填作業は、例えば、リードフレームを収容する所
定の金型にセットし、金型に形成されたキャビティから
熱硬化性樹脂を充填した後、金型を所定の温度に加熱す
ることにより行う。

【００１３】次いで、上記のようにして得られた複数の
リードフレーム１を、ダイ・ボンディング装置にセット
し、各種の半導体製造工程を経て製造された半導体チッ
プＣをダイパッド３上にボンディングする。リードフレ
ーム１および半導体チップＣは、例えば、共晶接合法、
ハンダ接合法、樹脂接合法等の接合法によって接合され
る。

【００１４】このとき、ダイパッド３の周囲には、リー
ドフレーム１の板厚と等しい厚さで樹脂１０が充填固着
されているため、ダイパッド３の面積を狭小化して樹脂
１０の表面とダイパッド３とによって半導体チップを支
持する構成とすることも可能である。これにより、ダイ
パッド３を縮小化することができるとともに、リードフ
レーム１に形成されたダイパッド３、複数のインナーリ
ード４およびダイパッド吊り６によって形成される隙間
を利用することができるため、結果として、半導体装置
を縮小化することができる。

【００１５】次いで、半導体チップＣがダイパッド３上
にボンディングされたリードフレーム１をワイヤボンデ
ィング装置にセットし、図２（ａ）に示すように、半導
体チップＣの各電極とこれに対応する各インナーリード
４とをボンディングワイヤＷによって接続する。ワイヤ
ボンディング作業は、例えば、ボンディングワイヤＷに
Ａｕ細線を用いた超音波ワイヤボンディング法によって
行うことができる。

【００１６】図示しないキャピラリからボンディングワ
イヤＷを繰り出し、ボンディングワイヤＷの先端を図示
しないボール形成用トーチで溶融して先端にボールを形
成する。上記のボールをキャピラリを移動して半導体チ
ップＣの電極に圧着する。この際、キャピラリには超音
波振動が付与されており、キャピラリの超音波振動と荷
重とによってボールは半導体チップＣの電極に圧着され
る。

【００１７】そして、上記のキャピラリをボンディング
ワイヤＷを繰り出しながら対応するインナーリード４上
に移動して、キャピラリのエッジでインナーリード４に
ボンディングワイヤＷを圧着する。図示しないクランパ
によってボンディングワイヤＷを引っ張り切断する。こ
れにより、図２（ａ）に示すように、半導体チップＣの
各電極とこれらに対応する各インナーリード４とがボン
ディングワイヤＷによって接続される。

【００１８】上記の超音波ワイヤボンディング法による
ボンディングワイヤＷの各インナーリード４への圧着の
際に、各インナーリード４が細線化され機械的強度が低
下していると、各インナーリード４がキャピラリの超音
波振動とともに振動することにより、キャピラリの超音
波振動が減衰し、ボンディングワイヤＷの各インナーリ
ード４への圧着が十分に行われないことがある。しかし
ながら、本実施形態においては、各インナーリード４の
周囲の隙間に樹脂１０が充填固着されていることから、
各インナーリード４がキャピラリの超音波振動とともに
振動することがなく、ボンディングワイヤＷの各インナ
ーリード４への圧着が十分に行われる。

【００１９】また、図２（ａ）に示すように、樹脂１０
は、インナーリード４の板厚に等しい厚さでインナーリ
ード４の周囲の隙間に充填固着されていることから、ボ
ンディングワイヤＷのインナーリード４側の端部が樹脂
１０およびインナーリード４の表面で支持されている。
このときの、ボンディングワイヤＷの端部を支持する支
持部Ｓ１は、樹脂１０の表面とインナーリード４の表面
とからなっている。図２（ｂ）に示すように、樹脂１０
がインナーリード４の周囲の隙間に充填固着されていな
い場合には、ボンディングワイヤＷのの端部を支持する
支持部Ｓ２は、インナーリード４の表面のみからなって
いる。このため、本実施形態においては、樹脂１０がイ
ンナーリード４の周囲の隙間に充填固着されていない場
合に比較して、半導体チップＣからインナーリード４の
圧着点ＰまでのボンディングワイヤＷのループ長を短縮
することができる。

【００２０】さらに、図３（ａ）に示すように、ボンデ
ィングワイヤＷを半導体チップＣから圧着点Ｐまでワイ
ヤリングすることができるワイヤリング角度θ１は、ボ
ンディングワイヤＷのインナーリード４側の端部が樹脂
１０およびインナーリード４の表面で支持されているこ
とから、図３（ｂ）に示すように樹脂１０がインナーリ
ード４の周囲の隙間に充填固着されていない場合のワイ
ヤリング角度θ２に比して、拡大される。すなわち、本
実施形態では、従来インナーリード４の表面のみで、ボ
ンディングワイヤＷのインナーリード４側の端部を支持
していたのと同様の支持力が樹脂１０およびインナーリ
ード４の表面によって得られるため、従来のワイヤリン
グ角度θ２に比してワイヤリング角度θ１を大きくする
ことが可能になる。この結果、ワイヤリング角度θ１の
自由度が増し、リードフレームの設計の自由度が増加
し、条件によっては、半導体装置の縮小化が可能とな
る。

【００２１】ワイヤボンディング工程が完了すると、次
いで、半導体チップの電極とインナーリード４とが結線
された状態のサブアセンブリ品にモールド封止を行っ
て、パッケージを形成する。パッケージを形成後、リー
ドフレーム１の外周をトリミングし、アウターリード５
をフォーミングする工程等を経て本実施形態の半導体装
置が完成する。

【００２２】以上のようにして完成した本実施形態に係
る半導体装置は、ダイパッド３、複数のインナーリード
４およびダイパッド吊り６によって形成される隙間に樹
脂１０が充填固着されているため、ダイパッド３と複数
のインナーリード４との相対位置関係を確実に保持する
ことができるとともに、インナーリード４の変形が防止
されるため、信頼性の高い半導体装置が得られる。ま
た、樹脂１０の表面によって、半導体チップＣの一部お
よびボンディングワイヤＷの一部を支持可能であるた
め、リードフレーム１の設計自由度が増し、半導体装置
の縮小化を図ることができる。

【００２３】本実施形態に係る半導体装置の製造方法に
よれば、半導体装置の製造工程において、ダイパッド
３、複数のインナーリード４およびダイパッド吊り６に
よって形成される隙間に樹脂１０が充填固着されたリー
ドフレーム１を使用するため、製造工程中にインナーリ
ード４の変形を防止できる。また、ワイヤボンディング
工程において、インナーリード４の機械強度の低下に起
因するボンディング不良を防止することができ、信頼性
の高い半導体装置を製造することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置によれば、ダイパッドおよびインナーリードの周囲に
形成される隙間に樹脂が充填固着されているため、ダイ
パッドとインナーリードとの相対位置関係を確実に保持
することができるとともに、インナーリードの変形が防
止されるため、信頼性の高い半導体装置が得られる。

【００２５】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
半導体装置の製造工程において、ダイパッドおよびイン
ナーリードによって形成される隙間に樹脂が充填固着さ
れたリードフレームを使用するため、製造工程中にイン
ナーリードの変形を防止できる。また、ワイヤボンディ
ング工程において、インナーリードの機械強度の低下に
起因するボンディング不良を防止することができ、信頼
性の高い半導体装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の製造に使用されるリ
ードフレームの一実施形態を示す説明図であって、
（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線
断面図である。

【図２】図２（ａ）は、本発明に係る半導体装置の製造
方法の一実施形態を示す断面図であり、図２（ｂ）は従
来の製造方法の一例を示す断面図である。

【図３】図３（ａ）は、図２（ａ）のインナーリード部
の部分的な拡大図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）の
インナーリード部の部分的な拡大図である。

【符号の説明】

１…リードフレーム、２…フレーム外枠、３…ダイパッ
ド、４…インナーリード、５…アウターリード、６…ダ
イパッド吊り、７…タイバー、８…ロッキングホール、
１０…樹脂、Ｗ…ボンディングワイヤ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイパッドと少なくとも２つのインナーリ
   ードとが形成されたリードフレームの当該ダイパッドお
   よび各インナーリードの周囲に形成される隙間に非導電
   性の樹脂が充填固着されている半導体装置。
2. 【請求項２】前記樹脂は、熱硬化性樹脂からなる請求項
   １に記載の半導体装置。
3. 【請求項３】前記樹脂は、前記リードフレームの板厚に
   等しい厚さで前記隙間に充填固着されている請求項１に
   記載の半導体装置。
4. 【請求項４】前記ダイパッドにボンディングされた半導
   体チップの各電極と前記リードフレームの各インナーリ
   ードを接続する金属細線の当該インナーリード側の端部
   が前記樹脂および当該インナーリードの表面によって支
   持されている請求項３に記載の半導体装置。
5. 【請求項５】半導体チップの裏面が前記ダイパッドおよ
   びこのダイパッドの周囲に充填固着された前記樹脂の表
   面とによって支持されている請求項３に記載の半導体装
   置。
6. 【請求項６】リードフレームのダイパッドおよび各イン
   ナーリードの周囲に形成される隙間に非導電性の樹脂を
   充填固着する工程と、半導体チップを前記リードフレー
   ムのダイパッドにボンディングし、当該半導半導体チッ
   プの各電極と前記リードフレームの各インナーリードと
   を金属細線によって接続する工程とを有する半導体装置
   の製造方法。
7. 【請求項７】前記半導体チップの各電極と前記リードフ
   レームの各インナーリードとの金属細線による接続は、
   超音波ワイヤボンディング法によって行われる請求項６
   に記載の半導体装置の製造方法。