JPH11345895A - 半導体装置、リードフレーム、及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属板を使用したリードレス表面実装型パッ
ケージを有し、多ピン化に対応でき高い信頼性を有する
半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体チップ１ａと、金属細線３により
半導体チップ１ａの電極に接続されたボンディングパッ
ド２ａと、ボンディングパッド２ａの下方に一体的に形
成されたインナーリード４ａと、インナーリード４ａの
下方に一体的かつ少なくとも一部がオーバーラップして
形成された実装接続用電極５と、実装接続用電極５を露
出させた保護膜６と、保護膜６上を封止する封止樹脂７
と、実装接続用電極５上に形成された半田ボール８とを
備える。ボンディングパッド２ａの位置に拘わらず、樹
脂封止されたインナーリード４ａと保護膜６により固定
された実装接続用電極５とを介して、半導体装置の下面
に半田ボール８が配置されるので、多ピン化に対応でき
高い信頼性を有する半導体装置が得られる。

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、リー
ドフレーム、及びそれらの製造方法に関し、特に金属板
を使用したリードレス表面実装型パッケージを有する、
ランドグリッドアレイ（Land Grid Array ）型を含む樹
脂封止型の半導体装置とその半導体装置に用いられるリ
ードフレームとそれらの製造方法とに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化に伴い、樹脂封
止型の半導体装置に設けられるリードのピッチが小さく
なる傾向にある。そのため、樹脂封止型の半導体装置に
ついて新たな構造と製造方法とが必要となってきてい
る。

【０００３】以下、従来の半導体装置及びその製造方法
について、図９を参照しながら説明する。図９は、従来
の半導体装置の断面図である。図９において、基板１１
０の上面には半導体チップ１２０が載置され、その周辺
には半導体チップ１２０に対する配線パターンが形成さ
れている。この配線パターンのうち、半導体装置の外
部、つまり他の基板との接続に用いられる入出力用パタ
ーン１３０については、基板１１０の厚さ方向にスルー
ホール１４０が形成されている。基板１１０の下面にお
いては、スルーホール１４０内の導電メッキ１６０に接
続されて配線パターン１５０が形成されている。つま
り、この配線パターン１５０と入出力用パターン１３０
とは、スルーホール１４０内の導電メッキ１６０を介し
て電気的に接続されている。また、半導体チップ１２０
のパッド（図示せず）と入出力用パターン１３０とは、
ボンディングワイヤ１７０を介して電気的に接続されて
いる。そして、ボンディングワイヤ１７０によって半導
体チップ１２０のパッドと入出力用パターン１３０とを
電気的に接続した後に、半導体チップ１２０，ボンディ
ングワイヤ１７０，入出力用パターン１３０を覆うよう
にして、樹脂（図示せず）により基板１１０の上面をモ
ールドする。このようにしてパッケージングを行うこと
により、１つの半導体装置が完成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置及びその製造方法によれば、次のような
問題があった。まず、基板１１０の上面では、入出力用
パターン１３０には、ワイヤボンディングに必要な領域
とスルーホール１４０に必要な領域とが必要になるの
で、半導体装置の小型化には限界がある。次に、基板１
１０の下面では、配線パターン１５０には、外部との接
続に必要な領域とスルーホール１４０に必要な領域とが
必要になるので、半導体装置の小型化に限界があるとと
もに多ピン化への対応が困難であった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題に鑑み、多ピン
化に対応でき、小面積を有するとともに、ランドグリッ
ドアレイ（Land Grid Array ）型を含む半導体装置と、
その半導体装置に用いられるリードフレームと、それら
の製造方法と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】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置は、主面上に複数の電極を有
する半導体チップと、電極と外部機器の接続端子との間
で信号を授受するための外部端子とを備えた半導体装置
であって、半導体チップと、電極と電気的にそれぞれ接
続され該電極と外部端子との間で信号を授受するための
インナーリードと、インナーリードの下面に接触して設
けられた外部端子と、外部端子の底面を露出させ、かつ
半導体チップ及びインナーリードを支持する絶縁性保護
膜と、絶縁性保護膜上において半導体チップとインナー
リードとを封止するための封止樹脂とを備えている。

【０００７】これにより、インナーリードの位置による
平面的な制約を受けることなく、半導体装置の下面にお
いて外部端子が形成される。したがって、外部端子が自
由に配置されるので、多ピン化と小面積化とに対応でき
る半導体装置が実現される。また、半導体装置の電極と
電気的に接続されたインナーリードが封止樹脂により封
止されるので、電極に対する接続の信頼性が向上された
半導体装置が実現される。

【０００８】本発明の半導体装置において、絶縁性保護
膜の厚さはインナーリードの厚さよりも小さいことが好
ましい。

【０００９】これにより、取り付け後の高さをより低く
することができる半導体装置が実現される。

【００１０】本発明の半導体装置において、外部端子の
厚さは絶縁性保護膜の厚さ以上であることとしてもよ
い。

【００１１】これにより、外部端子が、外部機器の接続
端子にいっそう確実に接続される半導体装置が実現され
る。

【００１２】本発明の半導体装置において、電極とイン
ナーリードとは該インナーリードの上面に接触して設け
られたボンディングパッドを介して電気的に接続されて
いることとしてもよい。

【００１３】これにより、インナーリードとボンディン
グパッドとを異なる材料から構成できるので、半導体装
置の電極とインナーリードとが、接続に適した材料から
なるボンディングパッドを介して確実に接続される。

【００１４】本発明の半導体装置において、ボンディン
グパッドは、インナーリードを溶解するエッチング液に
対してレジスト機能を有する材料からなることとしても
よい。

【００１５】これにより、ボンディングパッドをエッチ
ングレジストとして用いてインナーリードが形成される
ので、ボンディングパッドの下方に確実にインナーリー
ドが設けられた半導体装置が実現される。

【００１６】本発明の半導体装置において、半導体チッ
プは、絶縁性物質を介して複数のインナーリード上にわ
たって載置されていることとしてもよい。

【００１７】これにより、半導体チップの裏面とインナ
ーリードとが確実に絶縁されて、半導体チップが複数の
インナーリード上へ載置される。

【００１８】本発明の半導体装置において、外部端子
は、半導体装置の下面において平面的にみて格子状に配
置されていることとしてもよい。

【００１９】これにより、半導体装置の下面を有効に利
用して外部端子が配置されるので、多ピン化と小面積化
とに対応できる半導体装置が実現される。

【００２０】本発明の半導体装置において、外部端子上
に接続された突起状電極を更に備えたこととしてもよ
い。

【００２１】これにより、突起状電極を介して外部機器
の接続端子と確実に接続される半導体装置が実現され
る。

【００２２】本発明のリードフレームは、金属からなる
インナーリードと、インナーリードの外側へ該インナー
リードから所定の間隙をもって設けられ金属からなるフ
レーム枠と、インナーリードの下面に接触して設けられ
た外部端子と、インナーリードとフレーム枠とを支持す
るとともに外部端子下面を露出させる絶縁性保護膜とを
備えている。

【００２３】これにより、インナーリードの位置による
平面的な制約を受けずに形成された外部端子を有するこ
とにより、半導体装置の多ピン化と小面積化とを可能に
し、かつ、絶縁性保護膜がインナーリードを確実に保持
するリードフレームが実現される。

【００２４】本発明のリードフレームにおいて、インナ
ーリードの上面に接触して設けられ半導体チップの電極
と電気的に接続され、インナーリードを溶解するエッチ
ング液に対してレジスト機能を有する金属からなるボン
ディングパッドを更に備えたこととしてもよい。

【００２５】これにより、ボンディングパッドをエッチ
ングレジストとして用いて金属板がエッチングされるの
で、ボンディングパッドと一体的に設けられ寸法精度が
よいインナーリードを有するリードフレームが実現され
る。

【００２６】本発明の半導体装置の製造方法は、インナ
ーリードとフレーム枠とを保持する絶縁性保護膜を有す
るリードフレーム上に複数の電極を有する半導体チップ
を載置して半導体装置を製造する半導体装置の製造方法
であって、フレーム枠の内側の領域に半導体チップを載
置する第１の工程と、電極とインナーリードとを電気的
にそれぞれ接続する第２の工程と、フレーム枠の内側の
領域において、半導体チップとインナーリードとを樹脂
により封止して樹脂パッケージ体を形成する第３の工程
と、インナーリードの下面に接触して設けられた外部端
子を露出した絶縁性保護膜を樹脂パッケージ体の外周に
沿って切断し、樹脂パッケージ体をフレーム枠から分離
する第４の工程とを備えている。

【００２７】これにより、絶縁性保護膜を樹脂パッケー
ジ体の外周に沿って切り離すので、樹脂パッケージ体を
フレーム枠から容易に切り離すことにより、樹脂バリの
ない半導体装置を製造できる。また、半導体装置の下面
において、ボンディングパッドの平面的な位置に制約さ
れずに配置された外部端子を有する半導体装置を製造で
きる。

【００２８】本発明の半導体装置の製造方法において、
第２の工程では、インナーリードの上面に接触して設け
られたボンディングパッドを介して電極とインナーリー
ドとを電気的に接続するとともに、ボンディングパッド
は、インナーリードを溶解するエッチング液に対してレ
ジスト機能を有する材料からなることとしてもよい。

【００２９】これにより、ボンディングパッドをエッチ
ングレジストとして用いてインナーリードを形成するの
で、ボンディングパッドの下方に確実にインナーリード
が設けられた半導体装置を製造できる。

【００３０】本発明の半導体装置の製造方法において、
第３の工程の後に、外部端子上に突起状電極を形成する
工程を更に備えたこととしてもよい。

【００３１】これにより、突起状電極を介して外部機器
の接続端子と確実に接続される半導体装置を製造でき
る。

【００３２】本発明のリードフレームの製造方法は、金
属板の両面にレジスト膜をそれぞれ塗布する第１の工程
と、金属板の両面のうち少なくとも一方の面において、
外部端子が形成される領域のレジスト膜に第１の開口を
形成する第２の工程と、第１の開口において金属板上に
第１の金属膜を形成する第３の工程と、金属板の他方の
面におけるレジスト膜を除去する第４の行程と、他方の
面の側から金属板の所定の領域を除去して、第１の金属
膜の上面に接触するインナーリードを形成するととも
に、一方の面のレジスト膜からなる絶縁性保護膜を形成
する第５の行程とを備えている。

【００３３】これにより、インナーリードの位置による
平面的な制約を受けずに一方の面において外部端子を形
成するので、半導体装置の多ピン化と小面積化とを可能
にし、かつ、絶縁性保護膜がインナーリードを確実に保
持するリードフレームを製造できる。

【００３４】本発明のリードフレームの製造方法におい
て、第２の工程では、金属板の他方の面において、フレ
ーム枠とインナーリードとが形成される領域のレジスト
膜に第２及び第３の開口を更に形成し、第３の工程で
は、各々第２及び第３の開口に第２及び第３の金属膜を
更に形成し、第５の工程では、第２及び第３の金属膜を
エッチングレジストとして金属板をエッチングすること
としてもよい。

【００３５】これにより、第２及び第３の金属膜をエッ
チングレジストとして金属板をエッチングして、フレー
ム枠とインナーリードとをそれぞれ形成する。したがっ
て、寸法精度がよいフレーム枠とインナーリードとを有
するリードフレームを製造できる。

【００３６】本発明のリードフレームの製造方法におい
て、第１の工程では、一方の面及び他方の面に異なる材
料からなる第１及び第２のレジスト膜をそれぞれ形成
し、第４の工程では、第２のレジスト膜のみを溶解する
エッチング液を用いて金属板を両面からエッチングして
第２のレジスト膜を除去することとしてもよい。

【００３７】これにより、金属板の他方の面から第２の
レジスト膜を除去する際に、金属板の両面を同時にエッ
チングすればよいので、簡素化された工程によってリー
ドフレームを製造できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置、
リードフレーム、及びそれらの製造方法について図面を
参照しながら説明する。

【００３９】（第１の実施形態）図１（ａ）は本発明の
第１の実施形態に係る半導体装置の断面図、図１（ｂ）
は図１（ａ）の半導体装置の下面図である。また、図１
（ａ）は図１（ｂ）の I−I 線における断面図になって
いる。ここで、半導体装置の下面が実装面、つまりプリ
ント基板等の外部機器に対して接続される面である。

【００４０】図１（ａ）及び（ｂ）において、１ａは主
面に電極（図示せず）を有する半導体チップ、２ａは半
導体チップの電極と電気的に接続され金属膜からなるボ
ンディングパッド、３は半導体チップの電極とボンディ
ングパッド２ａとを電気的に接続するための直径φ２０
〜３０μｍの金属細線、４ａはボンディングパッド２ａ
の下方に一体的に設けられ金属よりなるインナーリー
ド、５はインナーリード４ａの下方において一体的かつ
一部がオーバーラップするように設けられ金属膜からな
る実装接続用電極、６は半導体装置の下面において実装
接続用電極５の下面を露出し他の部分を覆って設けられ
絶縁性を有する保護膜、７は保護膜６上で半導体チップ
１ａと金属細線３とインナーリード４ａとを封止するた
めの封止樹脂、８は実装接続用電極５の下面に溶着され
た鉛フリー半田からなる半田ボールである。

【００４１】ここで、本実施形態の半導体装置が有する
各要素の厚さは、半導体チップ１ａが０．１０〜０．３
０ｍｍ、ボンディングパッド２ａが０．０１〜０．１０
ｍｍ、インナーリード４ａが０．０５〜０．２０ｍｍ、
実装接続用電極５が０．０１〜０．１０ｍｍ、保護膜６
が０．０１〜０．１０ｍｍ、封止樹脂７が０．４０〜
１．００ｍｍである。ここでは、例えば各要素の厚さ
を、インナーリード４ａが０．１ｍｍ、金属膜つまりボ
ンディングパッド２ａと実装接続用電極５とが０．０５
ｍｍ、半導体チップ１ａが０．３ｍｍとし、保護膜６上
面からの封止樹脂７の厚さを０．６５ｍｍとした。そし
て、半導体装置の全体厚が０．７ｍｍ、外部機器に取り
付けられた後のその取り付け面からの取り付け高さが
０．８ｍｍになることを目標とした。

【００４２】本実施形態の半導体装置の特徴は、ボンデ
ィングパッド２ａと一体的に設けられたインナーリード
４ａの下面に、そのインナーリード４ａに少なくとも一
部がオーバーラップするように実装接続用電極５が一体
的に設けられ、実装接続用電極５の下面を露出して保護
膜６が設けられ、更に保護膜６の上方が封止樹脂７によ
り封止されている点である。これにより、ボンディング
パッド２ａの位置による平面的な制約を受けることな
く、スルーホールを用いずに半導体装置の下面において
実装接続用電極５が自由に配置されるので、多ピン化と
小面積化とに対応できる半導体装置が実現される。

【００４３】また、一体的に形成されたボンディングパ
ッド２ａとインナーリード４ａと実装接続用電極５との
うち、半導体チップ１ａの電極に接続されたボンディン
グパッド２ａとインナーリード４ａとが封止樹脂７によ
り封止され、実装接続用電極５が側面において保護膜６
により固定される。したがって、ボンディングパッド２
ａにおける金属細線３との接続と、実装接続用電極５に
おける半田ボール８を介した外部機器との接続との信頼
性が向上する。

【００４４】図２（ａ）は図１の半導体装置に用いられ
るリードフレームの断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の
リードフレームの下面図である。ここで、リードフレー
ムの下面が半導体装置の下面、つまりプリント基板等の
外部機器に対して接続される面である。また、図２
（ａ）は図２（ｂ）のII−II線における断面図になって
いる。図２（ａ），（ｂ）において、図１に示された構
成要素と同じものには、図１における符号と同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００４５】図２（ａ），（ｂ）において、４ｂはフレ
ーム枠用金属膜２ｂと保護膜６とにはさまれた金属部か
らなるフレーム枠である。フレーム枠４ｂは、インナー
リード４ａから外側へ、封止樹脂が進入できるだけの例
えば幅０．１０〜０．２０ｍｍの間隙９をおいて設けら
れ、０．０５〜０．２０ｍｍの厚さを有している。ま
た、インナーリード４ａとフレーム枠４ｂとの材料、つ
まりリードフレームの母材である金属板の材料として
は、従来のリードフレームの材料と同様４２アロイ（４
２％ニッケル−鉄合金）又は銅合金材が用いられる。そ
して、実装接続用電極５と保護膜６とは、同じ厚さを有
している。

【００４６】ここで、本実施形態のリードフレームの特
徴は、所定の幅つまり０．１０〜０．２０ｍｍを有する
間隙９だけ、インナーリード４ａからその外側へ離れて
フレーム枠４ｂが形成されるとともに、フレーム枠４ｂ
とインナーリード４ａとの間及びインナーリード４ａ相
互の間が保護膜６によりそれぞれ連結されている点であ
る。これにより、インナーリード４ａ相互の間における
保護膜６上へ半導体チップを載置して半導体装置を製造
する際に、間隙９に封止樹脂が確実に充填されるリード
フレームが得られる。

【００４７】図３（ａ）は図２に示されたリードフレー
ムの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のリードフレーム
のIII−III線における断面図である。ここで、リードフ
レームの上面が半導体装置の上面、つまり半導体チップ
が載置される面である。図３（ａ），（ｂ）において、
図２に示された構成要素と同じものには、図２における
符号と同一の符号を付してその説明を省略する。

【００４８】以下、本実施形態に係るリードフレームの
製造方法を、図４（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明す
る。図４（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係るリードフ
レームの製造方法の各工程をそれぞれ示す断面図であ
る。

【００４９】まず、図４（ａ）に示された４２アロイ又
は銅合金材からなる金属板４０の両面に、図４（ｂ）に
示されたように例えば感光性レジストを塗布して、レジ
スト膜６０ａ，６０ｂをそれぞれ形成する。

【００５０】次に、図４（ｃ）に示されたように、感光
性を有するレジスト膜６０ａ，６０ｂに対してフォトリ
ソグラフィー技術を用いて、レジスト膜６０ａ，６０ｂ
の所定の部分をそれぞれ除去する。ここで、それぞれレ
ジスト膜６０ａ，６０ｂが除去された部分のうち少なく
とも一部がオーバーラップするようにして、各レジスト
膜を除去する。

【００５１】次に、図４（ｄ）に示されたように、レジ
スト膜６０ａが除去された部分には金属膜５０を、レジ
スト膜６０ｂが除去された部分には金属膜２０ａ，２０
ｂを、それぞれ形成する。これらの金属膜の形成につい
ては、例えばメッキ法を用いて行う。

【００５２】ここで、金属膜２０ａ，２０ｂの材料とし
ては、金属板４０を溶解するエッチング液に対するエッ
チングレジストとして機能する材料、例えば、Ａｕ，Ｐ
ｄ，Ｎｉ等を組み合わせて、下地としてＮｉを、表層と
してＡｕ又はＰｄをそれぞれ用いる。そして、エッチン
グ液としては、一般的に用いられる塩化第二鉄溶液、塩
化第二銅溶液、アルカリエッチャント、過酸化水素−硫
酸系エッチャント等のうちから、金属膜とレジスト膜と
の材質の組合せに応じて決定する。

【００５３】次に、図４（ｅ）に示されたように、金属
板４０の上面ではレジスト膜６０ｂを除去して、金属膜
２０ａからなるボンディングパッド２ａと、金属膜２０
ｂからなるフレーム枠用金属膜２ｂとを形成する。そし
て、金属板４０の下面ではレジスト膜６０ａをそのまま
残して、レジスト膜６０ａからなる保護膜６によって側
面を固定され金属膜５０からなる実装接続用電極５を形
成する。ここで、異なる材料を用いてレジスト膜６０
ａ，６０ｂを予め形成しておき、レジスト膜６０ｂのみ
を溶解させ、かつレジスト膜６０ａを溶解させないよう
なエッチング液を用いて、各レジスト膜６０ａ，６０ｂ
をエッチングしてもよい。これにより、金属板４０の上
面からはレジスト膜６０ｂを完全に除去し、下面にはレ
ジスト膜６０ａをそのまま残すことができる。

【００５４】ここで、レジスト膜６０ａ，６０ｂとして
は、それぞれ有機レジストであるドライフィルム、イン
ク、電着被膜等を使用する。そして、例えばアルカリ可
溶タイプのレジストであるドライフィルムの場合には、
水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等を剥
離液として使用する。

【００５５】次に、図４（ｆ）に示されたように、ボン
ディングパッド２ａとフレーム枠用金属膜２ｂとが形成
された部分以外の金属板４０を上面側から溶解させるよ
うに、金属板４０をエッチングする。ここで、前述のよ
うに、金属膜２０ａ，２０ｂ、つまりボンディングパッ
ド２ａとフレーム枠用金属膜２ｂとは、金属板４０を溶
解するエッチング液に対するエッチングレジストとして
機能する。この工程により、保護膜６とフレーム枠用金
属膜２ｂとによりはさまれたフレーム枠４ｂと、実装接
続用電極５及び保護膜６とボンディングパッド２ａとに
よりはさまれたインナーリード４ａとを、それぞれ一体
的に形成する。同時に、インナーリード４ａとフレーム
枠４ｂとの間に、間隙９を形成する。以上の各工程によ
り、本実施形態に係るリードフレームを完成させる。

【００５６】ここで、本実施形態に係るリードフレーム
の製造方法の第１の特徴は、金属板４０の両面に設けら
れた各レジスト膜６０ａ，６０ｂが、複数の機能を有す
る点である。つまり、各レジスト膜６０ａ，６０ｂは、
金属膜２０ａ，２０ｂ，５０を形成する際の例えばメッ
キレジストとして機能する。更に、レジスト膜６０ａか
らなる保護膜６は、インナーリード４ａとフレーム枠４
ｂとを支持するための担体として機能する。

【００５７】また、本実施形態に係るリードフレームの
製造方法の第２の特徴は、ボンディングパッド２ａとフ
レーム枠用金属膜２ｂとが、金属板４０をエッチングし
てインナーリード４ａとフレーム枠４ｂと間隙９とを形
成する際のエッチングレジストとして機能する点であ
る。

【００５８】したがって、本実施形態によれば、従来と
同じ４２アロイ又は銅合金材からなる金属板４０に対し
て、従来からそれぞれ用いられている、レジスト膜形
成、レジスト膜除去、金属膜形成、及び金属板エッチン
グの各工程を適用して、本発明に係るリードフレームを
製造できる。これにより、それぞれ従来と同じ材料、つ
まり低コストの材料を使用し、かつ従来と同じ生産条件
と設備とを利用して、本発明に係るリードフレームを製
造できる。

【００５９】以下、本実施形態に係る半導体装置の製造
方法を、図５（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。
図５（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係る半導体装置の
製造方法の各工程をそれぞれ示す断面図である。図５
（ａ）〜（ｆ）において、図４に示された構成要素と同
じものには、図４における符号と同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００６０】まず、図５（ａ）に示されたリードフレー
ムにおいて、インナーリード４ａ間の領域の保護膜６上
に、図５（ｂ）に示されたようにボンディングペースト
（図示せず）を用いて半導体チップ１ａを載置する。

【００６１】次に、図５（ｃ）に示されたように、金属
細線３を用いて、半導体チップ１ａの主面に設けられた
電極（図示せず）とボンディングパッド２ａとを電気的
に接続する。

【００６２】次に、図５（ｄ）に示されたように、保護
膜６上において、封止樹脂７を用いて、半導体チップ１
ａと金属細線３とインナーリード４ａと間隙９とを封止
する。これにより、間隙９にも確実に封止樹脂７を充填
できる。

【００６３】次に、図５（ｅ）に示されたように、例え
ばＳｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系等の材料からなる
半田ボール８を、実装接続用電極５に溶着させる。

【００６４】次に、図５（ｆ）に示されたように、リー
ドフレームのフレーム枠４ｂと封止樹脂７との界面にお
いて、フレーム枠４ｂから半導体装置を切り離す。以上
の工程により、本実施形態に係る半導体装置を完成させ
ることができる。

【００６５】以下、リードフレームから半導体装置を切
り離す工程について、図６（ａ），（ｂ）を参照しなが
ら詳しく説明する。図６（ａ）は、リードフレームから
半導体装置を切り離す前の状態を、図６（ｂ）は、リー
ドフレームから切り離された半導体装置の完成品をそれ
ぞれ示す断面図である。図６（ａ）において、１０は打
ち抜きパンチ、１１は打ち抜きパンチ１０に設けられた
空間である逃がし部、１２はストリッパー、１３は打ち
抜きダイである。

【００６６】本実施形態の半導体装置の製造方法によれ
ば、ストリッパー１２と打ち抜きダイ１３との間にフレ
ーム枠４ｂをはさんだ状態で、打ち抜きパンチ１０がリ
ードフレームを打ち抜く。これにより、フレーム枠４ｂ
と封止樹脂７との界面において半導体装置をフレーム枠
４ｂから切り離す。

【００６７】ここで、リードフレームのインナーリード
４ａは、保護膜６と封止樹脂７だけによってフレーム枠
４ｂにつながっている。したがって、金属部を切り離す
ことなく、フレーム枠４ｂと封止樹脂７との界面におい
て封止樹脂７をフレーム枠４ｂから引き離し、かつ、保
護膜６を切り離すことにより、樹脂封止された半導体装
置を完成させる。このことによって、完成後の側面にお
いて樹脂バリやインナーリードのバリ等が発生しにくい
半導体装置を製造できる。

【００６８】なお、本実施形態においては、図１に示し
たように、平面的にみて、実装接続用電極５がインナー
リード４ａの下方に含まれる場合について説明した。こ
れに限らず、インナーリード４ａの下方に、実装接続用
電極５の少なくとも一部が平面的にみて含まれるよう
に、実装接続用電極５が形成されていればよい。特に、
半導体装置の内側へ延びるように実装接続用電極５を形
成し、その実装接続用電極５の先端に半田ボール８を形
成することが好ましい。この場合には、実装接続用電極
５を配線用パターンとして用いることになり、半導体チ
ップの下方においても半田ボール８が形成されるので、
更に多ピン化と小面積化とが可能になる半導体装置が実
現される。

【００６９】また、リードフレームを製造する際に、図
４（ｂ）におけるレジスト膜６０ａと、図４（ｄ）にお
ける金属膜５０とを、金属板４０を融解するエッチング
液に対して不溶である材料を用いて、それぞれ形成して
もよい。この場合には、図４（ｆ）において金属板４０
の両面をエッチング液に浸漬して、金属板４０をエッチ
ングできるので、工程が簡素化される。

【００７０】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態に係る半導体装置について、図７（ａ）〜（ｃ）を参
照しながら説明する。図７（ａ）は本実施形態に係る半
導体装置の断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）とは
異なる切断線における断面図であり、図７（ｃ）は本実
施形態に係る半導体装置の下面図である。図７（ａ）〜
（ｃ）において、第１の実施形態における構成要素と同
じものには、図１における符号と同一の符号を付してそ
の説明を省略する。また、それぞれ、図７（ａ）は図７
（ｃ）の VIIＡ− VIIＡ線における断面図、図７（ｂ）
は図７（ｃ）の VIIＢ− VIIＢ線における断面図であ
る。

【００７１】ここで、半導体装置の下面が実装面、つま
りプリント基板等の外部機器に対して接続される面であ
る。また、各構成要素の厚さと、半導体装置の目標の全
体厚及び取り付け高さとは、第１の実施形態と同じ値と
した。

【００７２】本実施形態の半導体装置が第１の実施形態
の半導体装置と異なる点は、隣接するインナーリード４
ａ同士が各々有する実装接続用電極５が、半導体装置の
外周側と中心線側とに分かれて位置するように、それぞ
れ形成されている点である。したがって、図７（ｃ）に
示されたように、実装接続用電極５に溶着された半田ボ
ール８が互い違いに、いわゆる千鳥状に２列に配置され
る。これにより、半導体装置の下面で外部端子が更に有
効に配置されたランドグリッドアレイ型半導体装置が実
現される。

【００７３】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態に係る半導体装置について、図８（ａ），（ｂ）を参
照しながら説明する。図８（ａ）は本実施形態に係る半
導体装置の断面図であり、図８（ｂ）は本実施形態に係
る半導体装置の下面図である。図８（ａ），（ｂ）にお
いて、第１の実施形態における構成要素と同じものに
は、図１における符号と同一の符号を付してその説明を
省略する。また、図８（ａ）は図８（ｂ）のVIII−VIII
線における断面図である。

【００７４】図８において、０．１０〜０．２０ｍｍの
厚さを有する半導体チップ１ｂが、０．０２〜０．０６
ｍｍの厚さを有する接着テープ１４により、ボンディン
グパッド２ａ上に載置されている。ボンディングパッド
２ａの下方には、ボンディングパッド２ａと一体的に、
半導体チップ１ｂの下方においてその中心線へ向かって
インナーリード４ａが形成されている。インナーリード
４ａの下方には、インナーリード４ａと一体的に実装接
続用電極５が形成されている。

【００７５】ここで、実装接続用電極５は、半導体装置
の中心線から異なる３種類の距離だけ離れるようにし
て、かつ隣接する実装接続用電極５について半導体装置
の中心線からの距離が異なるようにして配置される。つ
まり、実装接続用電極５は、図８（ｂ）において半導体
装置の左右両側の辺に示されているように配置される。
したがって、半導体チップ１ｂの下方の領域を含めた半
導体装置の下面において、実装接続用電極５に溶着され
た半田ボール８が３列に配置されることになる。

【００７６】本実施形態では、例えば各要素の厚さを、
インナーリード４ａが０．１ｍｍ、金属膜つまりボンデ
ィングパッド２ａと実装接続用電極５とが０．０５ｍ
ｍ、半導体チップ１ｂが０．２ｍｍとし、保護膜６上面
からの封止樹脂７の厚さを０．６５ｍｍとした。そし
て、半導体装置の全体厚が０．７ｍｍ、外部機器に取り
付けられた後の取り付け高さが０．８ｍｍになることを
目標とした。

【００７７】ここで、本実施形態の半導体装置の特徴
は、半導体チップ１ｂがボンディングパッド２ａ上に接
着テープ１４により載置され、ボンディングパッド２ａ
とインナーリード４ａとが一体的に、かつ半導体チップ
１ｂの下方でその中心線へ向かって設けられている点で
ある。これにより、半導体装置の下面において、実装接
続用電極５が設けられる領域が、半導体チップ１ｂの下
方で半導体装置の中心線へ向かって広がる。したがっ
て、図８（ｂ）に示されたように、実装接続用電極５に
溶着された半田ボール８が３列に配置されるので、半導
体装置の下面で外部端子がよりいっそう有効に配置され
たランドグリッドアレイ型半導体装置が実現される。

【００７８】なお、本実施形態においては、半導体装置
の互いに対向する２辺に沿った実装接続用電極５だけを
３列に配置したが、これに限らず、半導体装置のすべて
の辺に沿った実装接続用電極５を、それぞれ３列に配置
してもよい。

【００７９】また、実装接続用電極５を、３列に止まら
ず４列以上配置してもよく、更に、半導体装置の下面全
体にわたって配置してもよい。

【００８０】加えて、半導体装置の下面において、半田
ボール８を格子状に配置してもよい。この場合には、半
導体チップ１ｂの下方において、一体的に形成されるボ
ンディングパッド２ａとインナーリード４ａとを配線用
パターンとして用いることになる。これにより、実装接
続用電極５を更に自由に配置できるので、半導体装置の
下面において、千鳥状を含む格子状に配置された半田ボ
ール８を有する半導体装置が実現される。

【００８１】また、本実施形態では、金属細線３を用い
て、半導体チップ１ｂの電極とボンディングパッド２ａ
とを電気的に接続したが、これに限らず、半導体チップ
１ｂにおいて電極が設けられた主面と保護膜６の上面と
を互いに対向させて、半導体チップ１ｂの電極とボンデ
ィングパッド２ａとを電気的に接続することもできる。
この場合には、半導体チップ１ｂの電極とボンディング
パッド２ａとを、導電性物質を用いて電気的に接続して
もよいし、圧接して封止樹脂の圧縮応力により電気的に
接続してもよい。これによれば、半導体チップ１ｂの外
側においてボンディング用の領域を設ける必要がないの
で、面積が更に小さい半導体装置が実現される。

【００８２】なお、以上説明した各実施形態において
は、実装接続用電極５に鉛フリー半田からなる半田ボー
ル８を溶着したが、これに限らず、通常のＳｎ−Ｐｂ系
の半田からなるボールでもよく、半田以外の金属ボール
でもよい。

【００８３】また、実装接続用電極５上には何も設けな
いようにしてもよい。この場合には、半導体装置を外部
機器に実装する際に、外部機器の接続端子に設けられた
半田などの導電性物質や、異方性導電シート等を用いる
ことができる。

【００８４】また、メッキによって実装接続用電極５を
形成する際にその膜厚を大きくして、実装接続用電極５
が保護膜６から突出するようにしてもよい。この場合に
は、特に半田ボールなしでも、実装接続用電極５と外部
機器の接続端子とが確実に接続される。

【００８５】また、保護膜６の厚さをインナーリード４
ａの厚さよりも小さくすることが好ましい。これによ
り、実装後の取り付け高さがいっそう低い半導体装置が
実現される。

【００８６】また、リードフレームにおいて、半導体チ
ップを１列に配置することとしたが、これに限らず、半
導体チップをマトリクス状に、つまり２次元的に配置す
ることもできる。

【００８７】

【発明の効果】本発明に係る半導体装置によれば、イン
ナーリードと外部端子との間においてスルーホールが不
要なので、スルーホールのための領域を設ける必要がな
い。また、半導体チップの下方を含めた半導体装置の下
面において、インナーリードの位置による平面的な制約
を受けずに外部端子が形成される。したがって、半導体
装置の下面に外部端子が効率よく配置されるので、小面
積化と多ピン化とに対応できる半導体装置が実現され
る。

【００８８】また、半導体装置の電極に接続されたイン
ナーリードが封止樹脂により封止されるので、インナー
リードにおける接続の信頼性が向上された半導体装置が
実現される。

【００８９】本発明に係るリードフレームによれば、イ
ンナーリード同士の間と、インナーリード及びフレーム
枠の間とをそれぞれ絶縁保護膜で連結し、かつ、インナ
ーリードとフレーム枠との間には間隙を設ける。これに
より、インナーリードとフレーム枠との間の間隙に確実
に封止樹脂が充填されて、上述の半導体装置の製造に用
いられるリードフレームが実現される。

【００９０】本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、上述のリードフレームを用いて、フレーム枠から封
止樹脂を引き離し、かつ絶縁保護膜のみを切り離すこと
により、樹脂バリやインナーリードのバリ等が発生しに
くい半導体装置を製造することができる。

【００９１】本発明に係るリードフレームの製造方法に
よれば、上述の半導体装置の製造に用いられるリードフ
レームを、容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体
装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の半導体装置の下面図で
ある。

【図２】（ａ）は図１に示された半導体装置に用いられ
るリードフレームの断面図、（ｂ）は（ａ）のリードフ
レームの下面図である。

【図３】（ａ）は図２に示されたリードフレームの平面
図、（ｂ）は（ａ）のリードフレームのIII−III線にお
ける断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｆ）は、図２に示されたリードフレ
ームの製造方法の各工程をそれぞれ示す断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｆ）は、図１に示された半導体装置
の製造方法の各工程をそれぞれ示す断面図である。

【図６】（ａ）は第１の実施形態に係るリードフレーム
から半導体装置を切り離す前の状態を、（ｂ）は（ａ）
のリードフレームから切り離された第１の実施形態に係
る半導体装置の完成品をそれぞれ示す断面図である。

【図７】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体
装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）とは異なる切断線
における断面図であり、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の半
導体装置の下面図である。

【図８】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体
装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の半導体装置の下
面図である。

【図９】従来の半導体装置の断面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 半導体チップ ２ａ ボンディングパッド ２ｂ フレーム枠用金属膜 ３ 金属細線 ４ａ インナーリード ４ｂ フレーム枠 ５ 実装接続用電極（外部端子） ６ 保護膜（絶縁性保護膜） ７ 封止樹脂 ８ 半田ボール（突起状電極） ９ 間隙 １０ 打ち抜きパンチ １１ 逃がし部 １２ ストリッパー １３ 打ち抜きダイ １４ 接着テープ ２０ａ 金属膜（第３の金属膜） ２０ｂ 金属膜（第２の金属膜） ４０ 金属板 ５０ 金属膜（第１の金属膜） ６０ａ レジスト膜（第１のレジスト膜） ６０ｂ レジスト膜（第２のレジスト膜）

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年６月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項８

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主面上に複数の電極を有する半導体チッ
   プと、前記電極と外部機器の接続端子との間で信号を授
   受するための外部端子とを備えた半導体装置であって、 前記半導体チップと、 前記電極と電気的にそれぞれ接続され該電極と前記外部
   端子との間で信号を授受するためのインナーリードと、 前記インナーリードの下面に接触して設けられた前記外
   部端子と、 前記外部端子の底面を露出させ、かつ前記半導体チップ
   及びインナーリードを支持する絶縁性保護膜と、 前記絶縁性保護膜上において前記半導体チップと前記イ
   ンナーリードとを封止するための封止樹脂とを備えたこ
   とを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、 前記絶縁性保護膜の厚さは前記インナーリードの厚さよ
   りも小さいことを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置において、 前記外部端子の厚さは前記絶縁性保護膜の厚さ以上であ
   ることを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置において、 前記電極と前記インナーリードとは該インナーリードの
   上面に接触して設けられたボンディングパッドを介して
   電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の半導体装置において、 前記ボンディングパッドは、前記インナーリードを溶解
   するエッチング液に対してレジスト機能を有する材料か
   らなることを特徴とする半導体装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つに記載の半
   導体装置において、 前記半導体チップは、絶縁性物質を介して複数の前記イ
   ンナーリード上にわたって載置されていることを特徴と
   する半導体装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１つに記載の半
   導体装置において、 前記外部端子は、前記半導体装置の下面において平面的
   にみて格子状に配置されていることを特徴とする半導体
   装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１つに記載の半
   導体装置において、 前記外部端子上に接続された突起状電極を更に備えたこ
   とを特徴とする半導体装置。に限定せず。）
9. 【請求項９】 金属からなるインナーリードと、 前記インナーリードの外側へ該インナーリードから所定
   の間隙をもって設けられ前記金属からなるフレーム枠
   と、 前記インナーリードの下面に接触して設けられた外部端
   子と、 前記インナーリードと前記フレーム枠とを支持するとと
   もに前記外部端子下面を露出させる絶縁性保護膜とを備
   えたことを特徴とするリードフレーム。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のリードフレームにおい
    て、 前記インナーリードの上面に接触して設けられ半導体チ
    ップの電極と電気的に接続され、前記インナーリードを
    溶解するエッチング液に対してレジスト機能を有する金
    属からなるボンディングパッドを更に備えたことを特徴
    とするリードフレーム。
11. 【請求項１１】 インナーリードとフレーム枠とを保持
    する絶縁性保護膜を有するリードフレーム上に複数の電
    極を有する半導体チップを載置して半導体装置を製造す
    る半導体装置の製造方法であって、 前記フレーム枠の内側の領域に前記半導体チップを載置
    する第１の工程と、 前記電極と前記インナーリードとを電気的にそれぞれ接
    続する第２の工程と、 前記フレーム枠の内側の領域において、前記半導体チッ
    プと前記インナーリードとを樹脂により封止して樹脂パ
    ッケージ体を形成する第３の工程と、 前記インナーリードの下面に接触して設けられた外部端
    子を露出した前記絶縁性保護膜を前記樹脂パッケージ体
    の外周に沿って切断し、前記樹脂パッケージ体を前記フ
    レーム枠から分離する第４の工程とを備えたことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の半導体装置の製造方
    法において、 前記第２の工程では、前記インナーリードの上面に接触
    して設けられたボンディングパッドを介して前記電極と
    前記インナーリードとを電気的に接続するとともに、 前記ボンディングパッドは、前記インナーリードを溶解
    するエッチング液に対してレジスト機能を有する材料か
    らなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２のいずれかに記載
    の半導体装置製造方法において、 前記第３の工程の後に、前記外部端子上に突起状電極を
    形成する工程を更に備えたことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。（旧請求項６に対応。ただし、ワイヤボン
    ディングに限定せず。）
14. 【請求項１４】 金属板の両面にレジスト膜をそれぞれ
    塗布する第１の工程と、 前記金属板の両面のうち少なくとも一方の面において、
    外部端子が形成される領域のレジスト膜に第１の開口を
    形成する第２の工程と、 前記第１の開口において前記金属板上に第１の金属膜を
    形成する第３の工程と、 前記金属板の他方の面におけるレジスト膜を除去する第
    ４の行程と、 前記他方の面の側から前記金属板の所定の領域を除去し
    て、前記第１の金属膜の上面に接触するインナーリード
    を形成するとともに、前記一方の面のレジスト膜からな
    る絶縁性保護膜を形成する第５の行程とを備えたことを
    特徴とするリードフレームの製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載のリードフレームの製
    造方法であって、 前記第２の工程では、前記金属板の他方の面において、
    フレーム枠と前記インナーリードとが形成される領域の
    レジスト膜に第２及び第３の開口を更に形成し、 前記第３の工程では、各々前記第２及び第３の開口に第
    ２及び第３の金属膜を更に形成し、 前記第５の工程では、前記第２及び第３の金属膜をエッ
    チングレジストとして前記金属板をエッチングすること
    を特徴とするリードフレームの製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項１４又は１５のいずれかに記載
    のリードフレームの製造方法であって、 前記第１の工程では、前記一方の面及び他方の面に異な
    る材料からなる第１及び第２のレジスト膜をそれぞれ形
    成し、 前記第４の工程では、前記第２のレジスト膜のみを溶解
    するエッチング液を用いて前記金属板を両面からエッチ
    ングして前記第２のレジスト膜を除去することを特徴と
    するリードフレームの製造方法。