JPS63266842A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS63266842A
JPS63266842A JP62099701A JP9970187A JPS63266842A JP S63266842 A JPS63266842 A JP S63266842A JP 62099701 A JP62099701 A JP 62099701A JP 9970187 A JP9970187 A JP 9970187A JP S63266842 A JPS63266842 A JP S63266842A
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leads
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置とその製造方法に係り、特にサイズ
の大きいメモリ用途のチップを小型のノくッケージに搭
載、実装するのに好適な半導体装置・およびその製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
従来、LSIチップをプラスチックパッケージに。
搭載する方法としては、パッケージの中央部にチ。
ツブを搭載するためのチップ寸法大のタブが配置。
され、4辺にボンディングパッド部が配置された。
チップを該タブ上に導電性ペーストで接着、搭載。
し、リードフレームの先端部を該チップの4送力。
向に配置して、該パッド部と該リード先端部とを。
金線で相互結線する構造をとってきた。    I[l
しかし、この構造では、チップとリード先端部との距離
を、金線が結線できる距離にまでとる必要があり、チッ
プの外端とパッケージの外端部ま。
での距離が大きくなり、大きなチップを小さなバ。
ッケージに収納するには不適であった。    15さ
らに、リードのパッケージへの埋込み長さがd\さくな
り、リード成形時の機械的ストレスによる。
リードとレジンの界面の剥離が経験され、特にチ・ツブ
の短辺長さに対し、パッケージの短辺長さを大きく設計
する必要があった。        2+1また、さら
に、チップ寸法大のタブがパッケージ。
の中央部に配置されているために、熱応力による。
タブ下のレジンの界面剥離と、それにともなう、。
タブ下にむかうレジンのクラックがしばしば経欧され、
温度サイクルや耐リフロークラック試験の。
結果を満足させるために好適な構造とは云えなく。
なってきた。
上記、問題点に対処するために、特開昭60−8167
454号に提案されているように、リードフレー。
ムの先端をすべ℃チップの短辺側に配置し、タフ;1、
をなくして、そのリード上に有機絶縁フィルムを。
接着剤にて張りつけ、そのフィルム上にチップを6グイ
ボンデイングして、該チップのボンディングパッド部と
リード先端部とを金線で相互結線す娠いわゆるタブレス
パッケージが提案されている。18゜しかし、この方法
では、剛性のない絶縁フィルム。
を、閘性の小さいリード上に積置よく張りつける工程で
の難かしさと歩留り確保上の不都合点があった。さらに
、その張りつけはバッチ処理ではな(遂次処理のため、
工程時間が従来より増えるど1いう問題があった。さら
に、上記、提案技術では絶縁フィルムがリード上に張り
つけられており、。
その絶縁フィルム上のチップのボンディングパラ。
ドとリード先端部とをワイヤポンディングする方。
式のため、リード先端部はチップ長辺よりもワイ。
ヤボンデインクする距離だけ長く設計する必要が。
あり、モールド時にボンディングワイヤが変形する際に
ワイヤがチップ端部と接触しないように、。
チップ長辺端部とパッケージ長辺端部との距離を。
大きく設計する必要があり、真に大きなチップを。
小さなパッケージに搭載するのに適した構造と&’L云
えなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記、従来技術は、チップ端とパッケージ端との距離は
少くとも1 * 0−7X以上必要な構造であり、15
犬きr、LSIチップを小さなパッケージに収納するに
は幾何学的な制約があった。さらに、大きな夕・プを使
っていたために、熱応力に弱(耐温度サイ・クルや劇リ
フロー性に弱い構造であった。
一方、上記したタブレスパッケージの提案技術1は、絶
縁フィルム張りつけ工程での積置の確保などプロセス上
の不都合点があるとともに、長辺側の寸法の大きなチッ
プに対して、さらにパッケー。
ジの長辺の寸法を太き(設計する必要があった。。
本発明の目的は、チップ端とパッケージ端との。
距離を長辺、短辺にかかわらず、1.0rILrIL以
下にし。
℃、大きなチップを小さなパッケージに収納する。
とともに、リード埋込み長さを確保してリード成。
形時の機械的ストレスの影響を少なくできる構造。
を提供することにある。           ]0さ
らに、もう一つの目的は、上記した提案技術のリードフ
レーム上への絶縁フィルム張りつげ工程にみられるよう
なプロセス上の不都合点のない生産性にすぐれるパッケ
ージ構造とその製造方法を提供することにある。   
        1゜〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、LSIチップのボンディングパッド部が該
LSIチップの短辺2辺側に配置されており(該LSI
チップのボンディングパッド部以外の表面が絶縁膜で被
覆されており、該絶縁膜上にリード□部が配置され、該
リード部と該ポンプイングツくツ。
ド部とがワイヤボンデインクされており、該LSI。
チップの周囲をレジンで封止してなることを%鐵とする
半導体装置。並びにウェーノ・表面上に絶縁膜を張りつ
ける工程と、ボンディングパッド部お。
よびスクライブ領域をエツチングして露出させる工程と
、該ウェーノーをダイシングしてLSIチップ。
化する工程と、該絶縁膜上にリードフレームを配置して
押圧する工程と、該リードフレームとボッディングパッ
ド部とをワイヤボンディングする工程と、該LSIチッ
プの周囲をレジンで封止する工程と、該リードフレーム
の切断と曲げ工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法によ。
り達成される。
〔作 用〕              lう本発明に
よれば、チップ表面に絶縁膜を被覆し。
その上面にリードを配置するので、リード先端部をパッ
ケージの内側からチップの短辺側にむけ℃配列すること
ができ、チップの短辺の2辺に配置されたボンディング
パッドとリードとのワイヤボ・ンデインクがチップ上面
でできるため、チップ外端部とパッケージ外端部との距
離が、チップの長辺、短辺にかかわらず、穐那以下と短
か(設計家き、大きなLSIチップを小さなパッケージ
に収納できる。さらに、リードのパッケージ内での埋込
み長さは長くなり、リード曲げ工程における機械的スト
レスに対して強い構造となる。また、ワイ。
ヤボンディングはレジンの流れ方向に沿って張ることが
でき、かつ、変形した場合でも、絶縁股上にあるため、
チップのスクライブ領域に接触す金(ことがな(、高粘
反レジンのモールドでも歩留り。
は低下しない。さらにまた、本発明によれば、絶縁膜な
ウェーハープロセスで、ドライフィルレム張りつげ工程
、エツチング工程な経℃形成するので厚膜で寸法積属が
よく、効率よく被覆できるとと。
もに、α線対策を兼ねることができて、生産効率に優れ
る。
さらに、タブを用いた場合にはタブの幅を小さく設計し
、絶縁膜、リードフレーム材、レジンの線膨張係数かそ
れぞれL2X10−” ’C−1以下の材質の組合せと
し、絶縁膜とチップとの接着部および、絶縁膜とタブと
の接着部の材質を弾性率400Klf/mm’以下の組
み合せにしたので、各異種材質の界面にかかる熱応力が
低減でき、耐温度サイクルや。
耐リフロー性に優れたパッケージとなる。さらに−タブ
の幅を小さくすると、タブの端部にかかる引。
張り応力の方向がタブの大きい場合と違い、タフニの幅
が大きい場合はクラックがパッケージの下面にむかうの
に対し、タブの幅を小さくするとパラ。
ケージの長手方向にむかうことを応力解析で確鮪した。
〔実施例〕
次に本発明に係る実施例の具体的構成について。
説明する。
チップとリードとの間に設ける絶縁膜は、ワイ、)ヤボ
ンディング時のストレスによってリード裏面がチップ表
面を損傷さぜないために被覆するのであり、25μm膜
厚以上のポリイミド族が望ましい、・リードフレームの
裏面に有機絶縁膜を接漸剤で張りつげてもよいが、以下
に述べる手段が生産効率0および寸法精度にすぐれる。
すなわち、ボリイミ。
ドフィルムに弾性率100’lif/mrw’以下の軟
質接着剤。
をラミネートしたドライフィルムをウエーノ蔦−に。
接着。張りつけた後、レジスト塗布、露光し、ヒ4ドラ
ジンでエツチングしてポンプイングツくラド部。
およびスクライブ領域を露出させ、ダイシングし。
て各チップに切離すことにより、寸法精度に優れた絶縁
膜被覆ができる。従来、メモリ用途のLSI。
には、耐α線対策のためにポリイミド膜をウエツ。
ト、スピンコードして形成していた。この工程を1゜残
してもよいが、この工程を廃し、上記したドラ。
イフィルム張りっけの工程をとることにより、厚膜でか
つ寸法精度に優れた表面採掘とα線対策と・を兼ねた絶
縁膜被覆が従来の生産工数とかわらな・い工数でできる
。ドライフィルムの絶縁膜として。
は、ポリビフェニル系イミドが望ましく、線膨張。
係数が1.2X10″−11℃−1と小さく、ラミネー
トする接着剤の弾性率が100h/myr?以下であれ
ば、ウェーノ・−に接着した後にウェーハーをそらした
すせず、。
接着剥離しない。
リードフレームの中央部にチップを支持するのに必要最
小限の幅を持つタブを設けてもよい。タブを設ける場合
には、タブと上記の絶縁膜被覆したLSIチップをフェ
イスアップの状態で接着する。
が、接着剤11としては弾性率が400Qf/md以下
の一軟質の変性エポキシ系あるいはシリコーン樹脂系液
状熱硬化型接着剤が望ましい。リード先端はチ。
ツブの短辺側に配し、チップの絶縁膜上な通すの。
で、リードの埋込み長さは長く設計できる。この。
リード先端とチップのボンディングパッド部とを。
ワイヤボンディングするので、レジンモールド時のワイ
ヤ変形がたとえ生じても、ワイヤはレジXの流れ方向に
沿って張っ℃おり有機絶縁膜の上なので、チップのスク
ライブ領域や隣接ワイヤと接触する可能性はほとんどな
い。ワイヤボンディイ。
グ後、レジンモールドを経て、タブをつっているタブフ
リリードはリード切断工程でパッケージの外端部で切り
離す。タブは、パッケージの4方向からつるのが望まし
い。
リードフレームの材質としては、チップの線駿張係数(
5,6X10  ℃ )VCできるだけ近い4゜5゜X
10−6〜5.8X10−5℃−8の範囲の鉄、ニッケ
ル合傘系を選ぶのが望ましい。さらに、モールドレジン
とじては、少くとも球状の石英フィラーを配合し。
てフィラー含有量を70vol%以上高充填しても眞動
性が確保でき、線膨張係数が1.2X10−”C−’以
下であることが必要である。すなわち、熱粘弾性解析し
た結果、チップ/ラミネート接着剤/絶縁フ。
イル入/ダイボンディング用接着剤/リード7し。
−入/モールドレジンのそれぞれの界面に生ずる0熱応
力は、上記した材質の組み合せが最も少ないことが判明
した。
タブ裏面にチップ表面を接着する方法としてはイ接着箇
所に対応する位置に整列したマルチヘッド・のマイクロ
シュリンジで上記液状の熱硬化性接イ剤をチップ上面に
多点、清缶塗布し、リードフレ。
−ムとリップとを精密位置整合した後、リードフ・レー
ム上面からヒータブロックヘッドで押圧し、・接着、硬
化させる。必要な接着力を確保できるだけの硬化時間で
よ(、その後、バッチで2次キー(′アをして完全硬化
することにより、従来のダイボンディング工程と変らな
いタクトタイムが得られる。
接着箇所とし℃はタブ裏面のみでよいが、リー。
ド先端部を除き、各リードの裏面を接着してもよ。
−ゝ0 次に、本発明の第1の実施例を図面に基づいて。
説明する。
第1図に示すとと(、パッケージ内部にむかう。
リード1の先端をすべてチップの短辺側にむけ看。
屈曲させたフレームのパターンを設計した。フレ。
−ム材質としては、鉄、ニッケル合金である42アロイ
フレームを選定した。
LSIチップ4のボンディングパッド部5はチッ。
プの短辺側の2辺vc−fべて配置するとともに、チ3
ツブの能動素子領域に有機絶縁族9を、後述する。
方法で形成した。このチップ4の表面に、軟質変性エポ
キシ系接沿剤(油化シェル(株)、商品名エビコー)8
07/エピロキエアナ)(弾性¥550・”If/md
 )をマルチマイクpシェリンジで塗布し、2(Jチッ
プ4とリード1との位置を精密に整合させたのち、リー
ドフレームの上面からヒータブロックヘッドで押圧し、
リード1の裏面とチップ4とを。
接着、硬化させた。所定の2次キュアを施こした。
後、ボンディングパッド部5とリード1の先端部。
をボンディングワイヤ6、(金線)にて相互結線し、球
状の石英ンイラー70vol%配合され℃なる。
シリコーン系ニジストマーを分散した海島構造の。
フェノール硬化型クレゾールノボラックエポキシ。
樹脂7(日立化成製、試作品、線膨張係数1.2X、。
10−”C−’ )でトランスファーモールド法により
成形した。その後1通常のリード切断9曲げ工程を。
経℃、半導体装置を得た。
本実施例に係る半導体装置を透視したときの饅面図を第
2図に示す。チップ4は有機絶縁M9を3介してリード
1の下面に7エイスアツプの状態で搭載されており、ボ
ンディングワイヤ6は有機絶縁膜9上のり−ド1とパッ
ド5と結線されてすべてチップの長手方向に沿っている
ホンディング部の詳細を第5図に示す。   2゜チッ
プ4にはM膜のボンディングパッド5が形成され、パッ
ド部以外にはプラズマシリコンナイトライド(P−8i
N)の無機パッシベーション膜8゜が施こされているも
のを用いた。チップの能動風子領域には、ポリビフェニ
ルイミド膜(宇部興輿(株)製、ユービレックスS商品
名)25μ専膜厚Qフイルムに軟質のシリコーン系接着
剤10(東しZリコーン(株)製、試作品9弾性率50
即≠−)を。
ラミネートしたものを用いた。該ポリビフェニルイミド
膜9上には軟質変性エポキシ系接着剤を介。
° してリード1が接続されている。
本実施例においては、タブを設けておらず、す。
−ド1がタブの代わりにチップ4を支持している。
第5図に示したように、有機絶縁膜9の上に配置された
リード先端とボンディングパッド部5と力凡ボンディン
グワイヤ6で結線されるので、チップの長手方向にレジ
ンが流れ、ボンディングワイヤ6が変形して倒れても、
隣接するワイヤやチップ4のスクライブエリヤと接触し
ない。
第3図に示したチップ4は以下のプロセスを経]て得ら
れた。すなわち、無機パッシベーション8のプロセスま
で経たウェーハー全面に、上記したポリピフェニルイミ
ド膜にシリコーン系接着剤を約10μrn膜厚ラミネー
トしたドライフィルムをロー。
ルコーターにより押圧し接着した。
ポリイミド用のネガレジストを塗布し、通常のUy露光
、現象工程をへて、ボンディングパット部5゜およびス
クライブエリヤのみをヒドラジンでエラ。
チップして露出させ、レジスト除去およびダイン。
ング工程をへて個々のチップ4を得た。    1゜上
述した各プロセスを経て得たパッケージにつ。
いて、−55℃〜150℃の耐温度サイクル(各5 o
miル、保持)試験を実施した結果、1000サイクル
後も金線断線やレジンクラックの不良が認められなかっ
た。さらに、65℃95%、RHK放iit t、 1
98Ar吸湿さセナ−。
パッケージを、215℃のペーパーリフロー炉に 。
90S放置してレジンクラックの発生状況を調べたが、
クラックの発生が認められながった。さらに65℃95
チ詣高温高湿放置試験、高温動作試1験、。
ンフトエラー試験の各信頼性試験結果ともに、従(・来
の大きなパッケージに実装したものと比較して。
損色がないことがわかった。
次に、本発明の第2の実施例を図面を用いて説。
明する。
第2の実施例は、基本的には、タブを有してい。
る点で第1の実施例と相異する。
第4図に示すごとく、パッケージ内部にむかう。
リード1の先端をすべてチップの短辺側にむけて。
屈曲させ、中央部にリード幅の2倍以下の幅をも、つタ
ブ2をタブフリリード5で支持するフレーム、。
のパターンを設計した。フレーム材質としては、。
鉄、ニッケル合金である42アロイフレームを選定。
した。
LSIチップ4のボンディングパッド部5はチツ。
プの短辺側の2辺にすべて配置するとともに、チ1゜ツ
ブの能動素子領域に有機絶縁膜9を第1の実施。
例と同様に形成した。このチップ4の表面に、軟。
質変性エポキシ系接着剤(油化シェル(株)商品。
名エピコート807 /エビロキエアナ)(弾性率 。
55 oK9f/mrri”  )をマルチマイクロシ
二すンジで塗布・(。
し、チップ4とリード1との位置を精密に整合させた後
、リードフレームの上面からヒータブロックヘッドで押
圧し、タブ2の裏面とチップ4とを接着、硬化させた。
所定の2次キュアを施こした後、ボンディングパッド部
5とリード1の先端部−をボンディングワイヤ6、(金
線)にて相互結線。
し、球状の石英フィラー70VOl %配合されてなる
シリコーン系エラストマーを分散した海島構造の。
フェノール硬化型クレゾールノボラックエボキシ。
樹脂7(日立化成製、試作品、線膨張係数L2X 、。
10−1℃−1)でトランスファーモールド法により成
形した。その後、通常のリード切断1曲げ工程を。
経て、タブフリリード3をパッケージの外端部で。
切断して、パッケージを得た。
半導体装置を透視した側面図を第5図に示す。1゜チッ
プ4は有機絶縁膜9を介してリード1の下面。
lc7エイスアツプの状態で搭載されており、ボン。
ディングワイヤ6は有機絶縁膜9上のリード1と。
パッド5と結線すべてチップの長手方向に沿って。
いる。
ボンディング部の詳細を第6図に示す。
チップ4vcはM膜のボンディングパッド5が形成され
、パッド部以外にはプラズマシリコンナイト5イ)’ 
(P−8iN )の無機パッジページ薯ン膜8が施され
ているものを用いた。チップの能動集子領域には、ポリ
ビフェニルイミド膜(宇部興産(。
株)製、ユーピレックスS商品名)25μ諺膜厚のフ。
イルムに軟質のシリコーン系8着剤1o (%(v シ
リ。
コーン(株)製、試作品2弾性率50Kgf/rnd)
をう。
ミネートしたものを用いた。第6図に示したよう、。
に、有機絶縁膜9の上に配置されたリード先端と。
ボンディングパッド部5とが、ポンディンクワイ。
ヤ6で結線されるので、チップの長手方向にレジ。
ンが流れ、ボンディングワイヤ6が変形して倒れ。
でも、隣接するワイヤやチップ4のスクライブエア5リ
ヤと接触しない。
第6図に示したチップ4は以下のプロセスを経。
て得られた。すなわち、無機パッジベージ冒ン8゜のプ
ロセスまで経たウェーハー全面に、上記した。
ポリピフェニルイミド膜にシリコーン系接着剤を2(。
、約10pm膜厚ラミネートしたドライフィルムをロー
ルコータ−により押圧し接層した。
ポリイミド用のネガレジストを塗布し、通常のUV露光
、現象工程をへて、ボンディングパッド部5およびスク
ライブエリヤのみをヒドラジンでエッーチッグして露出
させ、レジスト除去およびダイン。
ング工程をへて、個々のチップ4を得た。
上述した各プロセスを経て得たパッケージにっ。
いて、−55℃〜150℃の耐温度サイクル(各50 
min保持)試験を実施した結果、1000サイクル伐
も金線断線やレジンクラックの不良が認められな。
かった。さらに、65℃95%RHvc放tl L 1
98hrM湿。
させたパッケージを、215℃のペーパーリフロー炉に
9oS放置してレジンクラックの発生状況を調。
べたが、クラックの発生が認められなかった。へ。
らに、65℃95チ冊高温高湿放置試験、高温動作試。
験、ソフトエラー試験の各信頼性試験結果ともに。
従来の大きなパッケージに実装したものと比較し。
で、損色がないことがわかった。第7図は、チッ。
プとタブとの接続部の詳細を示す図である。タブ(・・
 19・ −の製部と有機絶縁膜9とは、軟質の変性エポキシ系あ
るいはシリコーン樹脂系液状熱硬化型接着剤11で接着
されている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、パッケージ内部のリードをチップ表面
の有機絶縁膜上に配置できるので、チッ。
プの長辺、短辺にかかわらずチップ端とパッケ二ジ端と
の距離を1mm以下と短か(設計でき、太き。
なチップを小さなパッケージに収納できる効果が。
ある。さらに、リードのパッケージ内部の埋込ろ。
長さが長く、リード曲げ工程における機械的スト。
レスの影響に対して強く、界面剥離に対する信頼性が向
上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例に係る半導体装置を透視
したときの上面図、第2図は第1の実施例に係る半導体
装置を透視したときの側面図であ。 る。第5図は第1の実施例に係る半導体装置に桓けるチ
ップとリードとの接続部の詳細を示す、ワ。 イヤボンデインク部の側面図、第4図は、本発明(2・
 20・ の第2の実施例に係る半導体装置を透視したときの上面
図、第5図は、第2の実施例に係る半導体装置を透視し
たときの側面図、第6図は、第2の実施例に係る半導体
装置におけるチップとリードとの接続部の詳細を示す、
ワイヤボンディング部−の側面図、第7図は、第2の実
施例に係る半導体装置におけるタブとチップとの接続部
の詳細を示。 す側面図である。 1・・・リード 2 °J 7″                  
1゜3・・・タブフリリード 4・・、 LSIチップ 5・・・ボンディングパッド 6・・・ボンディングワイヤ 7・・・モールドレジン          、。 8・・・無機バッジベージlン膜 9・・・有機絶縁膜 10・・・接着剤 孕 第3図 γ+1 /   リード′215′ フ゛3 タブ′フンリード
′牛 乙51九ア  5 ボ゛〕ガ呪借ンド 2 ボ゛
二犬′ニブワイヤ7   モールp’シジ゛〉  3 
 無機lXも込もシ凧 7 有零咲糸O■A更10 才
し層青11

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、LSIチップのボンディングパッド部が該LSIチ
    ップの短辺2辺側に配置されており、該LSIチップの
    ボンディングパッド部以外の表面が絶縁膜で被覆されて
    おり、該絶縁膜上にリード部が配置され、該リード部と
    該ボンディングパッド部とがワイヤボンディングされて
    おり、該LSIチップの周囲をレジンで封止してなるこ
    とを特徴とする半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項において、該絶縁膜がポリビ
    フェニルイミド系のポリイミド樹脂であることを特徴と
    する半導体装置。 3、特許請求の範囲第1項において、該LSIチツプが
    、該絶縁腕を介してタブと接着されていることを特徴と
    する半導体装置。 4、ウェーハ表面上に絶縁膜を張りつける工程とボンデ
    ィングパッド部およびスクライブ領域をエッチングして
    露出させる工程と、該ウェーハをダイシングしてLSI
    チップ化する工程と、該絶縁膜上にリードフレームを配
    置して押圧する工程と、該リードフレームとボンディン
    グパッド部とをワイヤボンディングする工程と、該 L
    SIチップの周囲をレジンで封止する工程と、該リード
    フレームの切断と曲げ工程とを有することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。 5、特許請求の範囲第4項において、該リードフレーム
    の線膨張係数が、4.0×10^−^6〜6.0×10
    ^−^6℃^−^1の範囲の鉄、ニッケル系合金であり
    、該レジンが球状の石英フィラーを含み、該フィラーの
    含有量が70vol%以上配合されている線膨張係数が
    1.2×10^−^5℃^−^1以下のレジンであるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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