JPH1056032A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH1056032A
JPH1056032A JP9097169A JP9716997A JPH1056032A JP H1056032 A JPH1056032 A JP H1056032A JP 9097169 A JP9097169 A JP 9097169A JP 9716997 A JP9716997 A JP 9716997A JP H1056032 A JPH1056032 A JP H1056032A
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JP
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bonding wire
inner lead
bonding
semiconductor chip
wire
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JP9097169A
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Iwao Oshida
巌 押田
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Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤーボンディングによるワイヤーの変形
や切断やインナーリードとの接続不良を発生しない半導
体装置を提供すること。 【解決手段】 ダイパッド４と、半導体チップ１と、リ
ードフレーム５と、ボンディングワイヤー８と、モール
ド樹脂７とを備え、インナーリード６の上面高さと、ボ
ンディングワイヤーボール２の上面高さとが同一になる
ように、ダイパッド４を下げて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップと、
リードフレームとをボンディングワイヤーを用いて、電
気的に接続した半導体装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術における半導体装置の構成を
図２の断面図に示す。図２に示すように、ダイパッド４
に半導体チップ１を貼り付けたリードフレーム５と、イ
ンナーリード６と、ボンディングワイヤー３と、ボンデ
ィングワイヤーボール２と、モールド樹脂７とからな
る。一般的にダイパッド４は、インナーリード６とボン
ディングワイヤー３とが接続する面の裏面方向に下げて
構成している。
【０００３】このような構造は、ワイヤーボンディング
装置により、半導体チップ１の電極（図２には図示せ
ず）と、インナーリード６とをボンディングワイヤー３
によって、電気的に接続をおこなうときに、ボンディン
グワイヤー３と、半導体チップ１の端部とが接触してし
まう不具合を防ぐためにおこなうものである。
【０００４】図１１は、このようにボンディングワイヤ
ー３と、半導体チップ１の端部とが接触してしまった状
態を示す断面図である。図１１に示すように、ダイパッ
ド４に半導体チップ１を貼り付けたリードフレーム５
と、インナーリード６と、ボンディングワイヤー３と、
ボンディングワイヤーボール２と、モールド樹脂７とか
らなる。
【０００５】リードフレーム５は、インナーリード６と
ボンディングワイヤー３とが接続する面と、半導体チッ
プ１を貼り付ける側の面とは同一面に位置するものであ
る。このリードフレーム５のダイパッド４に半導体チッ
プ１を、銀ペースト（図１１には図示せず）を用いて貼
り付ける。
【０００６】つぎにインナーリード６と、半導体チップ
１とをワイヤーボンディング装置により、ボンディング
ワイヤー３で電気的に接続をする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのとき、ボン
ディングワイヤー３と半導体チップ１とが接続する側の
半導体チップ１の上面高さが、ボンディングワイヤー３
とインナーリード６とが接続する側のインナーリード６
の上面高さよりも、ダイパッド４から半導体チップ１の
方向である上方に位置している。
【０００８】このことにより図１１に示すように、ボン
ディングワイヤー３と半導体チップ１の端部とが接触し
てしまうという不具合の発生をきたしやすくなってしま
う。
【０００９】このようにボンディングワイヤー３と半導
体チップ１の端部とが接触してしまうと、ボンディング
ワイヤー３が接続している半導体チップ１の電極（図１
１には図示せず）と、半導体チップ１の端部とが、電気
的に接続してしまい電気的短絡が発生する。このように
電気的短絡が発生すると、半導体チップ１に要求する機
能が、正常に動作しないという不具合が発生する。
【００１０】さらに図２と図１１とに示すように、ボン
ディングワイヤーボール２のボンディングワイヤー３側
の上面高さと、ボンディングワイヤー３とインナーリー
ド６とが接続するする側のインナーリード６の上面高さ
とが異なって位置している場合、ボンディングワイヤー
ボール２の変形や、ボンディングワイヤーボール２とボ
ンディングワイヤー３との境目の変形や、あるいは切断
が発生しうるという課題がある。さらにまたインナーリ
ード６とボンディングワイヤー３との接続不良を発生し
うるという課題がある。
【００１１】〔発明の目的〕本発明の目的は上記課題を
解決して、ワイヤーボンディングによるワイヤーの変形
や切断やインナーリードとの接続不良を発生しない半導
体装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置においては、下記記載の構成を
採用する。
【００１３】本発明の半導体装置は、ダイパッドと、半
導体チップと、リードフレームと、モールド樹脂とを備
え、インナーリードとボンディングワイヤーとが接続す
る面のインナーリードの上面高さと、ボンディングワイ
ヤーボールの上部高さとが同一になるように、インナー
リードとボンディングワイヤーとが接続する面の裏面方
向に、ダイパッドを下げて構成することを特徴とする。
【００１４】本発明による半導体装置では、ボンディン
グワイヤーとインナーリードとが接続する側のインナー
リードの上面高さと、ボンディングワイヤー側のボンデ
ィングワイヤーボールの上面高さとが同一になるよう
に、リードフレームのダイパッドを半導体チップからダ
イパッドの方向に下げて構成している。
【００１５】また本発明による半導体装置では、インナ
ーリードとボンディングワイヤーとが接続する面のイン
ナーリードの上面高さとボンディングワイヤーボールの
上部高さとがほぼ同一になるように、ボンディングワイ
ヤーが接続するインナーリードの先端部の厚さが、先端
部以外のインナーリードの厚さよりも厚く構成してい
る。
【００１６】〔作用〕このため本発明による半導体装置
では、半導体チップとインナーリードとの電気的接続に
おいて、ボンディングワイヤーと半導体チップの端部と
が接触することはなく、さらにボンディングワイヤーが
接続している半導体チップの電極と半導体チップの端部
とが、電気的に短絡することはない。このため、半導体
チップに要求する機能が正常に動作しないという不具合
は発生しない。
【００１７】さらに本発明による半導体装置では、半導
体チップとインナーリードとの電気的接続において、ボ
ンディングワイヤーとボンディングワイヤーボールとの
境目のボンディングワイヤーの変形あるいは切断がな
い。
【００１８】さらにまた本発明による半導体装置では、
ボンディングワイヤーとインナーリードとの接続不良も
発生しない。このため、インナーリードとボンディング
ワイヤーとの接続部における切断強度や、あるいは半導
体チップとボンディングワイヤーボールとの接続部にお
ける切断強度や、あるいはボンディングワイヤーとボン
ディングワイヤーボールとの境目における切断強度であ
るプル強度の増大を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の半導体
装置を実施するための最適な実施形態について説明す
る。図１を用いて本発明を実施するための最適な実施形
態における半導体装置の構成を説明する。図１は本発明
の半導体装置を示す断面図である。
【００２０】〔半導体装置の説明：図１〕図１に示すよ
うに、ダイパッド４に半導体チップ１を貼り付けたリー
ドフレーム５と、インナーリード６と、半導体チップ１
のボンディングワイヤーボール２とインナーリード６と
を接続するボンディングワイヤー３とを備える。リード
フレーム５には、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金の材質を用い
る。さらに半導体チップ１とボンディングワイヤー３を
被覆するモールド樹脂７を有する。
【００２１】さらにインナーリード６のボンディングワ
イヤー３とインナーリード６とが接続する側の表面とダ
イパッド４の半導体チップ１を貼り付ける側の表面に
は、スポット銀メッキを施したものを用いる。このリー
ドフレーム５のダイパッド４に半導体チップ１を、銀ペ
ースト（図１には図示せず）を用いて貼り付ける。
【００２２】つぎにインナーリード６と、半導体チップ
１とをワイヤーボンディング装置により、ボンディング
ワイヤー３で電気的に接続をする。ボンディングワイヤ
ー３には、純度９９．９９％以上の金（Ａｕ）線を用い
る。本発明ではワイヤーの直径が３０μｍφのものを用
いた。
【００２３】つぎにトランスファモールド法によりモー
ルド樹脂７を形成し、半導体チップ１とダイパッド４と
インナーリード６とボンディングワイヤー３とボンディ
ングワイヤーボール２とを封止する。モールド樹脂７に
は、半導体封止用のエポキシ樹脂を用いる。
【００２４】〔半導体装置の電気的接続方法の説明：図
３〜図６〕ここでワイヤーボンディング装置を使用する
本発明による半導体装置の電気的接続の方法を、図３〜
図６を用いて説明する。図３に示すように、ワイヤーボ
ンディング装置用キャピラリ３１は、ワイヤーボンディ
ング装置のトランスデューサ３２に貫通しているキャピ
ラリ取り付け穴３７に挿入され、キャピラリ取り付けボ
ルト３８により固定されている。
【００２５】ワイヤーボンディング装置用キャピラリ３
１の中心にはボンディングワイヤー穴３９が貫通してお
り、ボンディングワイヤー３６が貫通している。電気ト
ーチ３３とワイヤーボンディング装置用キャピラリ３１
の先端部３５から出ているボンディングワイヤー３６と
の間で電気放電を行うと、ボンディングワイヤー３６の
先端にボンディングワイヤーボール３４が形成される。
【００２６】つぎに図４に示すように、ワイヤーボンデ
ィング装置用キャピラリ３１が下降し、あらかじめ加熱
しておいた半導体チップ１に設けられる電極４２にボン
ディングワイヤーボール３４を圧着する。
【００２７】そこで図５に示すように、ワイヤーボンデ
ィング装置用キャピラリ３１をあらかじめ加熱しておい
たインナーリード５２まで移動させる。このときワイヤ
ーボンディング装置用キャピラリ３１の先端部３５を貫
通しているボンディングワイヤー穴３９よりボンディン
グワイヤー３６が繰り出される。
【００２８】ワイヤーボンディング装置用キャピラリ３
１がボンディングワイヤー３６をインナーリード５２に
圧着する。ボンディングワイヤー３６とインナーリード
５２との圧着完了後、図６に示すようにワイヤーボンデ
ィング装置用キャピラリ３１を上昇させて、ボンディン
グワイヤー３６をインナーリードより切り放す。
【００２９】この一連の動作において、本発明による半
導体装置においては、図１に示すように、インナーリー
ド６とボンディングワイヤー３とが接続する面のインナ
ーリード６の上面高さと、ボンディングワイヤーボール
２の上部高さとが同一になるように、インナーリード６
とボンディングワイヤー３とが接続する面の裏面方向
に、ダイパッド４を下げて構成している。
【００３０】このことにより、ボンディングワイヤー３
と半導体チップ１のインナーリード６側の端部とが接触
してしまうことはない。つまりボンディングワイヤー３
が接続している半導体チップ１の電極（図１には図示せ
ず）と、半導体チップ１の端部とが電気的に接続してし
まい電気的短絡をきたし、半導体チップ１に要求する機
能が正常に動作しないという不具合は発生しない。
【００３１】また図３〜図６を用いて上述したワイヤー
ボンディング装置を使用する本発明による半導体装置の
電気的接続の方法において、この一連の動作におけるワ
イヤーボンディング装置用キャピラリ３１の上昇および
下降動作は、電極４２やインナーリード５２に対して完
全な垂直上下動作ではない。
【００３２】〔ワイヤーボンディング装置用キャピラリ
の説明：図７〕図７（ａ）に示すようにワイヤーボンデ
ィング装置用キャピラリ３１が上昇したときの位置から
図７（ｂ）に示すように、ワイヤーボンディング装置用
キャピラリ３１が下降したときの位置までの動作は、ト
ランスデューサ３２を支えている軸７１を中心とした円
弧状動作となる。
【００３３】つまりワイヤーボンディング装置用キャピ
ラリ３１が図４の電極４２あるいは図５のインナーリー
ド５２まで下降したとき、たとえば電極面とワイヤーボ
ンディング装置用キャピラリ３１が垂直に位置するのは
一点のみとなる。
【００３４】しかし図１に示したように、本発明による
半導体装置では、インナーリード６と、ボンディングワ
イヤー３とが接続する面のインナーリード６の上面高さ
と、ボンディングワイヤーボール２の上部高さとが同一
になるように、インナーリード６とボンディングワイヤ
ー３とが接続する面の裏面方向にダイパッド４を下げて
構成している。
【００３５】このことにより、ボンディングワイヤーボ
ール２は半導体チップ１に、キャピラリにより垂直に圧
着する。よって、この圧着時のボンディングワイヤーボ
ール２の変形や、ボンディングワイヤーボール２とボン
ディングワイヤー３との境目の変形や、あるいは切断は
発生しない。
【００３６】同様に、ボンディングワイヤー３はインナ
ーリード６に、キャピラリにより垂直に圧着する。よっ
てインナーリード６とボンディングワイヤー３との接続
不良も発生しない。
【００３７】〔ボンディングワイヤーのプル強度測定方
法の説明：図１２〜図１４〕ここでボンディングワイヤ
ーのプル強度測定の方法を図１２〜図１４を用い簡単に
説明する。図１２に示すように、半導体チップ１とイン
ナーリード６とを電気的に接続しているボンディングワ
イヤー３に、荷重センサー１３に設けられたフック１４
を引き掛ける。
【００３８】つぎに図１３に示すように、荷重センサー
１３を図１３に記した矢印の方向に引き上げることによ
り、ボンディングワイヤー３に荷重を加える。さらに図
１３に記した矢印の方向に荷重センサー１３を引き上げ
ると、ついには図１４に示すように、ボンディングワイ
ヤー３は切断する。このときの荷重センサー１３が示す
荷重の値がボンディングワイヤー３の切断強度、すなわ
ちプル強度となる。図１４はボンディングワイヤーボー
ル２とボンディングワイヤー３との境目で切断した状態
を示したものである。
【００３９】上述したようにキャピラリにより、ボンデ
ィングワイヤーボール２が半導体チップ１に、垂直に圧
着した場合、ボンディングワイヤーボール２の変形は発
生しない。さらには、ボンディングワイヤーボール２と
ボンディングワイヤー３との境目の変形も発生しない。
【００４０】同様にキャピラリにより、ボンディングワ
イヤー３がインナーリード６に、垂直に圧着した場合、
ボンディングワイヤー３とインナーリード６との接続不
良は発生しない。
【００４１】このことにより、ボンディングワイヤーボ
ール２と半導体チップ１との接続部におけるプル強度
や、あるいはボンディングワイヤーボール２とボンディ
ングワイヤー３との接続部におけるプル強度や、あるい
はボンディングワイヤー３とインナーリード６との接続
部におけるプル強度が増大する。
【００４２】〔プル強度の測定結果の説明：図１０〕図
１０のグラフ１とグラフ２とは本発明による半導体装置
のプル強度の測定値をグラフに記したものである。１つ
の被測定サンプルにつき、１２本のボンディングワイヤ
ーのプル強度測定をおこなうということを２つの被測定
サンプルでおこなった。この結果、どちらのサンプルも
平均値で１１．８［ｇ］のプル強度が得られた。
【００４３】図１０のグラフ３とグラフ４とは従来例の
半導体装置のプル強度の測定値をグラフに記したもので
ある。本発明による半導体装置のプル強度測定と同様、
１つの被測定サンプルにつき、１２本のボンディングワ
イヤーのプル強度測定をおこなうということを２つの被
測定サンプルでおこなった。その結果、それぞれ平均値
で６．５［ｇ］、６．４［ｇ］のプル強度であった。
【００４４】図１０に示す結果から明らかなように、本
発明の実施形態における半導体装置では大幅なプル強度
の向上が達成できている。
【００４５】〔ほかの実施形態の説明：図８〕図８は本
発明による半導体装置の他の実施形態を示す断面図であ
る。ダイパッド４に半導体チップ１を貼り付けたリード
フレーム５と、インナーリード６と、ボンディングワイ
ヤー３と、ボンディングワイヤーボール２と、モールド
樹脂７とからなる。
【００４６】インナーリード６とボンディングワイヤー
３とが接続する面のインナーリード６の上面高さと、ボ
ンディングワイヤー３側のボンディングワイヤーボール
２の上部高さとが同一になるように、インナーリード６
とボンディングワイヤー３とが接続する面の方向にイン
ナーリード６を上げて構成する。
【００４７】本発明による図８の半導体装置を作成する
方法は、前述のダイパッドを下げて構成する半導体装置
を作成する方法と同じである。
【００４８】また図８に示すように、インナーリード６
とボンディングワイヤー３とが接続する面のインナーリ
ード６の上面高さと、ボンディングワイヤー３側のボン
ディングワイヤーボール２の上部高さとが同一になるよ
うに、インナーリード６とボンディングワイヤー３とが
接続する面の方向にインナーリード６を上げて構成して
いる。このためインナーリード６とボンディングワイヤ
ー３とはキャピラリにより垂直に圧着し、同様に半導体
チップ１とボンディングワイヤーボール２とはキャピラ
リにより垂直に圧着する。
【００４９】よって、この圧着時のボンディングワイヤ
ーボール２の変形や、ボンディングワイヤーボール２と
ボンディングワイヤー３との境目の変形や、切断は発生
しない。また同様に、インナーリード６とボンディング
ワイヤー３との接続不良も発生しない。
【００５０】このことから、本発明による半導体装置に
おいては、従来技術の半導体装置と比較して、ワイヤー
ボンディングによるワイヤーの変形や切断やインナーリ
ードとの接続不良を発生しない。
【００５１】〔さらにほかの実施形態の説明：図９〕図
９は本発明による半導体装置の他の実施形態を示す断面
図である。ダイパッド４に半導体チップ１を貼り付けた
リードフレーム５と、インナーリード６と、ボンディン
グワイヤー３と、ボンディングワイヤーボール２と、モ
ールド樹脂７とからなる。
【００５２】インナーリード６とボンディングワイヤー
３とが接続する面のインナーリード６の上面高さと、ボ
ンディングワイヤー３側のボンディングワイヤーボール
２の上部高さとが同一になるように、ボンディングワイ
ヤー３が接続するインナーリード６の先端部厚さが、先
端部以外のインナーリード６の厚さよりも厚くなるよう
に構成している。
【００５３】本発明による図９の半導体装置を作成する
方法は、前述のダイパッドを下げて構成する半導体装置
を作成する方法と同じである。
【００５４】また図９に示すように、インナーリード６
とボンディングワイヤー３とが接続する面のインナーリ
ード６の上面高さと、ボンディングワイヤー３側のボン
ディングワイヤーボール２の上部高さとが同一になるよ
うに、ボンディングワイヤー３が接続するインナーリー
ド６の先端部厚さが、先端部以外のインナーリード６の
厚さよりも厚くなるように構成している。このためイン
ナーリード６とボンディングワイヤー３とはキャピラリ
により垂直に圧着し、同様に半導体チップ１とボンディ
ングワイヤーボール２とはキャピラリにより垂直に圧着
する。
【００５５】よって、この圧着時のボンディングワイヤ
ーボール２の変形や、ボンディングワイヤーボール２と
ボンディングワイヤー３との境目の変形や、切断は発生
しない。また同様に、インナーリード６とボンディング
ワイヤー３との接続不良も発生しない。
【００５６】このことから、本発明による半導体装置に
おいては、従来技術の半導体装置と比較して、ワイヤー
ボンディングによるワイヤーの変形や切断やインナーリ
ードとの接続不良を発生しない。
【００５７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よる半導体装置では、インナーリードとボンディングワ
イヤーとが接続する面のインナーリードの上面高さと、
ボンディングワイヤーボールの上面高さとが同一になる
ように構成している。
【００５８】このため本発明の半導体チップとインナー
リードとの電気的接続において、ボンディングワイヤー
ボールの変形や、ボンディングワイヤーとボンディング
ワイヤーボールとの境目のボンディングワイヤーの変形
や切断が発生しない。
【００５９】さらにボンディングワイヤーとインナーリ
ードとの接続不良も発生しない。このため本発明の半導
体装置では、プル強度の増大を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における半導体装置の構成を
示す断面図である。
【図２】従来技術における半導体装置の構成を示す断面
図である。
【図３】ワイヤーボンディング装置の構造を示し、その
動作を説明するための側面図である。
【図４】ワイヤーボンディング装置の構造を示し、その
動作を説明するための側面図である。
【図５】ワイヤーボンディング装置の構造を示し、その
動作を説明するための側面図である。
【図６】ワイヤーボンディング装置の構造を示し、その
動作を説明するための側面図である。
【図７】ワイヤーボンディング装置のワイヤーボンディ
ング装置用キャピラリ構造を示し、その動作を説明する
ための側面図である。
【図８】本発明の実施形態における半導体装置の構成を
示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態における半導体装置の構成を
示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態における半導体装置と従来
技術の半導体装置とのプル強度を比較して示すグラフで
ある。
【図１１】従来技術における半導体装置の構造を示し、
電気的配線の不具合を説明するための断面図である。
【図１２】ボンディングワイヤーのプル強度の測定方法
を説明するための側面図である。
【図１３】ボンディングワイヤーのプル強度の測定方法
を説明するための側面図である。
【図１４】ボンディングワイヤーのプル強度の測定方法
を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ ２ ボンディングワイヤーボール ３ ボンディングワイヤー ４ ダイパッド ６ インナーリード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダイパッドと、半導体チップと、リード
    フレームと、ボンディングワイヤーと、モールド樹脂と
    を備え、 インナーリードの上面高さと、ボンディングワイヤーボ
    ールの上部高さとはほぼ同一にすることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項２】 ダイパッドと、半導体チップと、リード
    フレームと、ボンディングワイヤーと、モールド樹脂と
    を備え、 インナーリードとボンディングワイヤーとが接続する面
    のインナーリードの上面高さとボンディングワイヤーボ
    ールの上部高さとはほぼ同一になるようにインナーリー
    ドとボンディングワイヤーとが接続する面の裏面方向に
    ダイパッドを下げて構成することを特徴とする半導体装
    置。
  3. 【請求項３】 ダイパッドと、半導体チップと、リード
    フレームと、ボンディングワイヤーと、モールド樹脂と
    を備え、 インナーリードとボンディングワイヤーとが接続する面
    のインナーリードの上面高さとボンディングワイヤーボ
    ールの上部高さとはほぼ同一になるようにインナーリー
    ドとボンディングワイヤーとが接続する面の方向にイン
    ナーリードを上げて構成することを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項４】 ダイパッドと、半導体チップと、リード
    フレームと、ボンディングワイヤーと、モールド樹脂と
    を備え、 インナーリードとボンディングワイヤーとが接続する面
    のインナーリードの上面高さとボンディングワイヤーボ
    ールの上部高さとがほぼ同一になるように、ボンディン
    グワイヤーが接続するインナーリードの先端部の厚さが
    先端部以外のインナーリードの厚さよりも厚いことを特
    徴とする半導体装置。
JP9097169A 1996-06-04 1997-04-15 半導体装置 Pending JPH1056032A (ja)

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JP8-141839 1996-06-04
JP14183996 1996-06-04
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6614101B2 (en) 1999-11-25 2003-09-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Lead frame with raised leads and plastic packaged semiconductor device using the same

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