JPH11177011A - 半導体装置および半導体装置の製造方法およびリードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 縮小された半導体素子を用いたＬＯＣ構造の
半導体装置においても、パッケージ内部の構造物がパッ
ケージの表面に露出するのを防止可能な半導体装置を提
供すること。 【解決手段】 リード２４を有するリードフレーム２２
に設けられた半導体素子２１をモールドして形成される
半導体装置２０において、上記リードフレーム２２に
は、モールド時に樹脂２８の流れを調整する整流部材３
２が設けられていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、封止工程での不良
の発生を防止することが可能な半導体装置の構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばメモリなどのような半導体集積回
路は、リード端部をポリイミドなどの接着剤で接着し、
熱硬化性樹脂で封止したＬＯＣ（Ｌｅａｄ ｏｎ ｃｈ
ｉｐ）構造の半導体が採用され始めている。このＬＯＣ
構造の半導体は、パッケージの面積に対するＩＣチップ
の面積を大きくすることが可能であり、そのためメモリ
ーのＩＣの高集積化に伴ってメモリー用パッケージとし
て広く採用されている。

【０００３】このＬＯＣ構造の半導体装置１において
は、図６に示すように、例えばエポキシなどのような熱
硬化性樹脂（以下、これを樹脂２とする）で形成された
外観を構成するパッケージ３により、ＬＳＩ（大規模集
積回路）が形成された半導体チップ４が覆われるように
設けられている。

【０００４】上記半導体装置１は、従来においては、不
図示のリードフレームより切断して設けられるリード５
に上記半導体チップ４がポリイミドテープ６を介して接
着される。このポリイミドテープ６には、両面にポリイ
ミドの接着剤が塗布されている。

【０００５】そして、上記リード５と半導体チップ４の
図示しない電極は、ワイヤ７で電気的に接続される。こ
のワイヤボンディングが終了した後に、上記リードフレ
ームは、トランスファモールド装置の上型、下型によっ
て型締めされる。この上型、下型にはそれぞれ窪んだ形
状の空間部が形成されており、この上型、下型の型締め
によって空間部が接合され、所定の空間的大きさを有す
るキャビティが形成される。

【０００６】上記キャビティには、樹脂２を導入するた
めの導入口、このキャビティ内部の空気を逃がすための
エアベントが設けられており、さらにこのエアベントに
は、フローキャビティが連通されている。そのため、上
記導入口を介して樹脂２を導入すると、キャビティ内部
の空気を逃がし、またボイドが発生しやすい樹脂２の流
入先端部分をエアベントを通過させてフローキャビティ
に導入して、ボイドを含む樹脂２を排出することを可能
としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体チッ
プ４を封止する場合、リードフレームが接合されている
面と接合されていない面とが存在する場合は、樹脂の流
れ易さが異なるために、樹脂を導入する過程で半導体チ
ップ４の上下面に圧力差が生じ、このため上記半導体チ
ップ４がパッケージ３の上面に位置するように押し上げ
る力が作用する。この力により、上記半導体チップ４に
傾きが生じ、このため半導体装置１に反りが生じること
がある。

【０００８】さらに、上記半導体チップ４が傾斜する
と、この上面側で樹脂２が流れ難くなるため、この上面
側で樹脂２の未充填が生じやすいものとなっている。こ
のような未充填が生じると、樹脂厚さが不均一となり、
場合によっては半導体チップ４が半導体装置１の表面に
露出することもある。

【０００９】そこで、これらの課題を解決するために、
特開平７−１６９７８０号公報に記載された構成では、
被封止物の移動を防止する構成としてＩＣ素子を搭載固
定する部分を所定だけフォーミングしている。これによ
り、上記樹脂２の流入によるＩＣ素子などに生じる悪影
響を取り除くものとなっている。

【００１０】さて、半導体前工程では微細加工技術の進
展により、配線ルールが従来の０．３５μｍから０．２
５μｍに縮小されている。この結果、半導体チップ４の
面積は従来より小型化されており、例えば６４ＭＤＲＡ
Ｍでは、半導体チップ４の面積は０．３５μｍルールを
採用した場合と比較して５０％以上の縮小されている。
このため、封止プロセスにおいては、上述の公報の構成
により半導体チップ４に作用する力は小さくなってい
る。

【００１１】しかしながら、半導体チップ４が小さくな
っても、実装においては従来からの半導体装置のパッケ
ージと互換性が要求されるため、パッケージ３の大きさ
などの規格を変えることができないものとなっているた
め、ＬＯＣ構造の半導体チップ４では、パッケージ３の
面積に対して半導体チップ４の面積が相対的に小さくな
っており、またこれとは相反するようにパッケージ３の
内部においてリード５が長くなってきている。したがっ
て、リード５の剛性は、従来のＬＯＣ構造の半導体チッ
プ４より低いものとなってきている。

【００１２】さらに、上述の半導体装置１においては、
リード５の下面の樹脂厚さがリード５の上面の樹脂厚さ
と比較して４倍以上となるため、図７に示すようにリー
ド５の下面側での樹脂の流動速度が流動抵抗が少ないた
めに、リード５の上面側よりも速くなる。またこのよう
なリード５の上下両面での樹脂の流動速度の差が生じる
と、リード５をパッケージ３の上面側へと押し上げる力
が作用するようになる。

【００１３】よって、上述の配線ルールが０．２５μｍ
の半導体チップ４を採用したＬＯＣ構造の半導体装置１
では、半導体チップ４の小面積化により半導体装置１に
作用する力が小さくなっても、リード５がこれと相反し
て長くなったためにこのリード５に大きな力が作用し、
またリード５の薄型化、小幅化によりこのリード５自体
の剛性も低下したので、リード５が大きく変形して半導
体チップ４が大きく浮き上がってしまうことがある。

【００１４】このように、半導体チップ４に作用する力
よりも、リード５に作用する力によって半導体チップ４
の移動が生じ、このためボンディングワイヤや半導体チ
ップ４がパッケージ３の表面に露出するという不具合も
発生している。

【００１５】本発明は上記の事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、縮小された半導体素子
を用いたＬＯＣ構造の半導体装置においても、パッケー
ジ内部の構造物がパッケージ表面に露出するのを防止す
ることが可能な半導体装置を提供しようとするものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、半導体素子に電気的に接続
されるリード部と、前記リード部及び前記半導体素子を
樹脂で封止する際に前記樹脂の流動を誘導する整流部と
を備え、前記リード部と前記整流部とは同一部材で構成
されていることを特徴とするリードフレームである。

【００１７】請求項２記載の発明は、整流部は、少なく
ともその先端部がリードに対して半導体素子が接続され
る側に山折されて設けられていることを特徴とする請求
項１記載のリードフレームである。

【００１８】請求項３記載の発明は、半導体素子と、こ
の半導体素子に電気的に接続されるリード部と、このリ
ード部と同じ材料からなる前記リード部及び前記半導体
素子を樹脂で封止する際に前記樹脂の流動を誘導する整
流部と、を具備することを特徴とする半導体装置であ
る。

【００１９】請求項４記載の発明は、整流部は、少なく
ともその先端部がリード部に対して半導体素子が接続さ
れていない方に曲折されて設けられていることを特徴と
する請求項３記載の半導体装置である。

【００２０】請求項５記載の発明は、リードフレームの
リード部に半導体素子を電気的に接続する接続工程と、
金型により構成するキャビティ内に前記リードフレーム
を配置する配置工程と、前記キャビティ内に樹脂を流し
込む封止工程と、を備える半導体装置の製造方法におい
て、前記配置工程は、前記リードフレームに設けられた
整流部を前記金型により構成されるゲート部側に配置す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法である。

【００２１】請求項６記載の発明は、フレーム部から突
接されて、その先端部が半導体素子に電気的に接続され
るリードを有するリードフレームにおいて、前記リード
の中途部がそれぞれ一様な方向に捻られていることを特
徴とするリードフレームである。

【００２２】請求項７記載の発明は、フレーム部から突
接されて、その先端部が半導体素子に電気的に接続され
るリードを有するリードフレームにおいて、前記リード
の中途がそれぞれ一様な方向に捻られていることを特徴
とするリードフレームである。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第一の実施の形態）以下、本発
明の第一の実施の形態について、図１ないし図３に基づ
いて説明する。

【００２４】図２に示す半導体装置２０は、半導体集積
回路としての例えば厚さが250 μ mから350 μ m 程度
の半導体チップ２１を有している。この半導体チップ２
１は、図１に示すようにリードフレーム２２に対して、
例えば両面に接着剤を塗布したポリイミドテープ２３に
より取り付け固定されている。

【００２５】上記リードフレーム２２は、例えばＦｅ−
Ｎｉ合金板やＣｕ合金板などの金属薄板をエッチング、
あるい打ち抜き加工によって所望のパターンに形成され
る。このリードフレーム２２は、厚さを例えば120 μ m
から150 μ m 程度としており（図１では125 μ
m）、一対のフレーム枠２２ａとこれと直交する一対の
フレーム枠２２ｂとによりフレーム形状をなしている。

【００２６】なお、このリードフレーム２２の上述の加
工により、リードフレーム２２と一体的な後述する整流
部材３２が形成されるようになっている。このフレーム
枠２２ａより半導体チップ２１側は、半導体チップ２１
にワイヤボンディングにより接続するためのリード２４
となっている。このリード２４は、所定形状に加工され
た後に、この内方側の所定の位置で切断されることによ
り、リード２４の端部を形成されるが、この端部が最も
小幅に設けられている。このリード２４の端部は、上記
半導体チップ２１と不図示のワイヤを介してワイヤボン
ディングにより接続されるようになっている。

【００２７】上記リード２４には、接着体であるポリイ
ミドテープ２３を介して半導体チップ２１が接着される
が、このポリイミドテープ２３は、絶縁材料であるポリ
イミド樹脂や異方性導電膜などで構成されており、その
厚さを80μ m から100 μ m程度としている。

【００２８】ここで、上記リード２４と半導体チップ２
１とが不図示のワイヤにより接続された場合でも、リー
ドフレーム２２からリード２４が切断されずにつながれ
た状態で、上記半導体チップ２１は図１に示す金型２６
内部に設置される。この金型２６は、上型２６ａと下型
２６ｂとより構成され、これらが合わせられることによ
り、金型２６の内部に厚さが例えば 1mm程度の半導体装
置２０を形成可能とするキャビティ２７が形成されるよ
うになっている。

【００２９】そして、この上型２６ａと下型２６ｂとが
合わされる部分で上記リード２４を挟み込み、金型２６
内部に半導体チップ２１を設置するようになっている。
この金型２６には樹脂２８を内部に導入するための導入
口２９が設けられている。この導入口２９は、金型２６
内部の高さ方向のほぼ中心および幅方向のほぼ中心位置
に設けられている。

【００３０】この導入口２９の反対側には、金型２６内
部の空気を逃がすためのエアベント３０が上記キャビテ
ィ２７と連通して設けられている。さらに、このエアベ
ント３０に連通してフローキャビティ３１も設けられて
いる。

【００３１】この導入口２９付近には、この導入口２９
より導入される樹脂２８の流れを調整するための整流部
材３２が位置する。この整流部材３２は、上記金属薄板
をリードフレーム２２へ加工する場合に、この金属薄板
の一部分を打ち抜きやエッチングなどの加工によって形
成されるものである。

【００３２】このため、上記整流部材３２はこのリード
フレーム２２と一体成形により形成されており、このリ
ードフレーム２２のフレーム枠２２ｂから半導体チップ
２１が配置される側に突出するように設けられている。

【００３３】図３に示す整流部材３２は、上記金属薄板
を打ち抜いて形成した場合には、上記リードフレーム２
２と面一となって何等傾斜およびディプレスされていな
い状態となっているが、適宜のプレス加工を施すことに
よって所望の形状を成すように形成されている。

【００３４】このようなプレス加工によって形成される
整流部材３２は、延板状の保持部材３３とこの保持部材
３３の側辺と一体的であり、保持部材３３から離間する
方向に設けられた整流板３４とより構成されている。

【００３５】上記保持部材３３は、フレーム枠２２ｂか
ら連なり上型２６ａおよび下型２６ｂに挟み込ませる部
分が小幅に設けられており、この小幅の部分よりもキャ
ビティ２７の内方側に、上記整流板３４に相当する平板
体が設けられている。ここで、上記整流板３４が設けら
れている部分は、平板体を水平方向から所定角度αだけ
上方に向かって傾斜するように折り曲げることにより、
整流板３４が形成されるようになっている。

【００３６】ここで、保持部材３３は上記フレーム枠２
２ｂよりも半導体チップ２１が配置される側に突出する
ように設けられているが、上記リード２４には接触しな
い長さに突出して設けられている。

【００３７】上記保持部材３３は、金型２６に挟み込ま
れる所定位置から内方に向かい適宜突出した位置で、所
定の寸法だけ下方に向かい傾斜するようにフォーミング
されている。そして、傾斜端部である最下端の位置から
は、上記保持部材３３は上方に向かい角度θだけ傾斜す
るようにフォーミングされている。ここで、このフォー
ミング量および傾斜角度は、上記導入口２９より導入さ
れる樹脂２８を良好に上方へ向けて流通させることがで
きる傾斜角度、および適宜の量の樹脂２８を上方に向け
て流通させるだけのフォーミング量となっている。

【００３８】上記保持部材３３の側辺には、上述の整流
板３４が形成されている。この整流板３４はフレーム枠
２２ｂ側が底辺となり、金型２６の内方側が頂点となる
直角三角形に形成されている。この整流板３４は、上記
保持部材３３から外方に向かい所定角度だけ上方に傾斜
するように折り曲げられている。この傾斜角度は、整流
板３４上に流れ込んだ樹脂２８を半導体チップ２１とリ
ード２４が接続されている面の方向へ、すなわち上型２
６ａ側の方向へ適宜流通させる角度となっている。

【００３９】以上のような構成を有する半導体装置２０
の作用について、以下に説明する。上記半導体チップ２
１を金型２６内部の所定位置に設置し、この後に上型２
６ａもしくは下型２６ｂのいずれかを駆動させてリード
フレーム２２より延出するリード２４をこの金型２６に
よって挟み込む。

【００４０】この金型２６による挟み込みを行う場合に
は、上記整流部材３２がキャビティ２７内部の導入口２
９付近に位置するように、リードフレーム２２の位置合
わせを行う。

【００４１】そして、この金型２６の導入口２９より樹
脂２８を内部に導入する。すると、この導入される樹脂
２８のうち、導入口２９より延出する中心線付近に沿っ
て流れ込む樹脂２８はそのまま金型２６の内部まで導入
され、上記リード２４の下方を流通することとなるが、
この導入口２９の中心線よりずれてキャビティ２７の外
方側に向かって流通する樹脂２８は、上記整流板３４上
に流れ込むこととなる。

【００４２】この整流板３４上に流れ込んだ樹脂２８
は、整流板３４の傾斜角度に応じて上方に向かって流れ
るように導かれ、そのため樹脂２８はキャビティ２７の
上方側を流通する樹脂２８が、キャビティ２７の下方側
を流通する樹脂２８よりも流入圧力が高い状態となる。

【００４３】これにより、上記樹脂２８は金型２６内部
に設置された半導体チップ２１の上型２６ａ側を、配線
などの抵抗体によって勢いを失わずに流通することがで
きるようになる。

【００４４】このような構成の半導体装置２０による
と、上記リードフレーム２２には、導入口２９からの樹
脂２８の導入時に、このリードフレーム２２と一体的な
整流部材３２が上記導入口２９付近に設けられたため、
上記整流板３４上に樹脂２８が流れ込めば、この整流板
３４に形成されている傾斜角度によって樹脂２８の流れ
込む角度を適宜に調整することが可能となる。

【００４５】このため、リード２４の上下での上記樹脂
２８の流入圧力の相違によって、このリード２４の変形
を抑えることが可能となっている。これにより、上記リ
ード２４に取り付けられている半導体チップ２１の移動
を抑えることが可能となり、よって半導体チップ２１や
リード２４が浮き上がるなどの不具合を防止することが
可能となっている。

【００４６】また、このような半導体装置２０による
と、樹脂の流動方向を制御する整流板３４と、リードフ
レーム２２とが同一部材により構成されている。このた
め、従来のリードフレーム２２の製造に比べて、手間を
大きく増大させることがなく、半導体装置２０の薄型化
を行うことが可能となる。

【００４７】以上、本発明の第一の実施の形態について
説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっ
ている。以下これについて述べる。上記実施の形態で
は、整流部材３２は保持部材３３と整流板３４とより構
成され、この整流板３４は直角三角形に形成されている
が、整流部材３２の形状および構成はこれに限られるも
のではなく、樹脂２８の適宜に導入可能なものであれ
ば、どのような形状および構成であっても構わない。

【００４８】（第二の実施の形態）以下、本発明の第二
の実施の形態について、図４に基づいて説明する。本実
施の形態の半導体装置４０では、上記リードフレーム２
２のリード２４の所定部位を予め所定量だけディプレス
させたディプレス部４１を有している。このディプレス
部４１は、上記キャビティ２７の内壁面から上記半導体
チップ２１の端部までの間に形成されており、このディ
プレス部４１のリード２４の厚さ方向中央が、上記キャ
ビティ２７の内部高さの中央に位置するように設けられ
ている。

【００４９】このようなディプレス部４１を形成するた
めには、上記リードフレーム２２のディプレス部４１に
対応する部分を予めプレス加工によってディプレスして
形成する必要がある。

【００５０】このような構成の半導体装置４０による
と、上記リード２４はキャビティ２７の内壁面から上記
半導体チップ２１の端部までの間に所定だけ下方にディ
プレスしたディプレス部４１が形成されているため、こ
のディプレス部４１の上方側と下方側にそれぞれ設けら
れる空間の大きさが調整されることとなる。

【００５１】これにより、リード２４の上方と下方にそ
れぞれ流通される樹脂２８の流量のバランスが調整され
ることとなり、よって上記樹脂２８の流通による上記リ
ード２４の上下に生じる圧力差のバランスを取ることが
可能となる。

【００５２】このため、リード２４に生じる変形を抑え
て半導体チップ２１やリード２４が浮き上がるなどの不
具合を防止することが可能となっている。 （第三の実施の形態）以下、本発明の第三の実施の形態
について、図５を参照して説明する。

【００５３】本発明の半導体装置５０では、リード２４
の所定部位をねじり変形させる構成としている。このリ
ード２４では、上記キャビティ２７の内壁面から上記半
導体チップ２１端部の間の部分をねじり変形させてねじ
り部５１を形成している。

【００５４】このねじり部５１は、導入口２９側が半導
体チップ２１の接着側に位置し、この導入口２９からエ
アベント３０側に向かうにつれて半導体チップ２１の接
着とは反対側に向かい傾斜するように形成されている。
このリード２４のねじり角度は、樹脂２８がこのリード
２４に衝突した場合に、適宜のダウンフォースをこのリ
ード２４に付加する程度の傾斜角度に形成されている。

【００５５】このような構成の半導体装置５０の構成に
よると、上記リード２４はキャビティ２７の内壁面から
上記半導体チップ２１の端部までの間の部分に、導入口
２９からエアベント３０側に向かうにつれて半導体チッ
プ２１の接着部分とは反対側に傾斜するように形成され
たねじり部５１を有するため、上記導入口２９より樹脂
２８を導入すれば、この樹脂２８がねじり部５１に衝突
して、このリード２４に対して樹脂２８の流入圧力によ
る半導体チップ２１の接着側に向かう力を生じさせる。

【００５６】この半導体チップ２１の接着側に向かう力
と上記リード２４の半導体チップ２１の接着側を樹脂２
８が流通することによって生じる半導体チップ２１の接
着側とは反対側に向かう圧力とのバランスが取れて釣り
合いを取ることが可能となる。

【００５７】これにより、リード２４に生じる変形を抑
えることができ、このため半導体チップ２１やリード２
４が半導体チップ２１の接着側に向かって変形して半導
体装置２０の表面に露出するなどの不具合を防止するこ
とが可能となっている。

【００５８】以上、本発明の第一の実施の形態から第三
の実施の形態について述べたが、上記第一の実施の形態
と第二の実施の形態を組み合わせる構成、および第一の
実施の形態と第三の実施の形態を組み合わせる構成な
ど、適宜これらを組み合わせる構成としても構わない。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々
変形可能となっている。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、樹脂
の流れの調整によってリードの変形を抑えることが可能
となる。これにより、リードが変形して半導体装置の表
面に半導体素子やリードが露出するなどの不具合を防止
することが可能となっている。さらに、リードを適宜に
加工することによっても、リードが変形して半導体装置
の表面に半導体素子やリードが露出することを防止する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態に係わるモールド内
部に半導体チップが挟持された状態を示す断面図。

【図２】同実施の形態に係わる半導体装置の構成を示す
平面図。

【図３】同実施の形態に係わる整流部材の構成を示す斜
視図。

【図４】本発明の第二の実施の形態に係わる半導体装置
のＡ−Ａ線の断面を示す図。

【図５】本発明の第三の実施の形態に係わる半導体装置
のＡ−Ａ線付近のリードのねじれを示す斜視図。

【図６】従来の半導体装置の構成を示す断面図。

【図７】従来の半導体装置のリードの上下における樹脂
の流入状態を示す図。

【符号の説明】

２０…半導体装置 ２１…半導体チップ ２２…リードフレーム ２４…リード ２６…モールド ２７…キャビティ ２８…樹脂 ２９…導入口 ３２…整流部材 ３３…保持部材 ３４…整流板 ４１…フォーミング部 ５１…ねじり部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｌ 31:34

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子に電気的に接続されるリード
   部と、前記リード部及び前記半導体素子を樹脂で封止す
   る際に前記樹脂の流動を誘導する整流部とを備え、前記
   リード部と前記整流部とは同一部材で構成されているこ
   とを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】 整流部は、少なくともその先端部がリー
   ドに対して半導体素子が接続される側に山折されて設け
   られていることを特徴とする請求項1 記載のリードフレ
   ーム。
3. 【請求項３】 半導体素子と、 この半導体素子に電気的に接続されるリード部と、 このリード部と同じ材料からなる前記リード部及び前記
   半導体素子を樹脂で封止する際に前記樹脂の流動を誘導
   する整流部と、 を具備することを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 整流部は、少なくともその先端部がリー
   ド部に対して半導体素子が接続されていない方に曲折さ
   れて設けられていることを特徴とする請求項３記載の半
   導体装置。
5. 【請求項５】 リードフレームのリード部に半導体素子
   を電気的に接続する接続工程と、 金型により構成するキャビティ内に前記リードフレーム
   を配置する配置工程と、 前記キャビティ内に樹脂を流し込む封止工程と、 を備える半導体装置の製造方法において、 前記配置工程は、前記リードフレームに設けられた整流
   部を前記金型により構成されるゲート部側に配置するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 フレーム部から突接されて、その先端部
   が半導体素子に電気的に接続されるリードを有するリー
   ドフレームにおいて、 前記リードの中途部がそれぞれ一様な方向に捻られてい
   ることを特徴とするリードフレーム。
7. 【請求項７】 フレーム部から突接されて、その先端部
   が半導体素子に電気的に接続されるリードを有するリー
   ドフレームにおいて、 前記リードの中途がそれぞれ一様な方向に捻られている
   ことを特徴とするリードフレーム。