JP2004134706A - 半導体集積回路装置、リードフレーム及び半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路装置、リードフレーム及び半導体集積回路装置の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】パッケージ断面構造、チップサイズ、モールド樹脂の特性を変更せずにリードフレームのデザイン変更のみでフレーム強度を高めチップシフトを低減させた半導体集積回路装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】リードフレームを構成するインナーリード2は、パッド8を有するチップ6表面に接着テープ3によって固定される。インナーリード2とパッド8とはボンディングワイヤ7により接続されている。チップ6の表面には、インナーリードが配置されていないマージン領域も存在する。この領域には、リードフレームを構成する吊りピン4が配置されている。吊りピン4はその先端は、他の部分より幅広であり、接着テープ3によってチップ6に固定されている。フレーム部から延在する吊りピン4の先端が接着テープ3により固定され、且つこの吊りピンによりフレーム強度が向上してチップシフトが減少する。
【選択図】 図1
【解決手段】リードフレームを構成するインナーリード2は、パッド8を有するチップ6表面に接着テープ3によって固定される。インナーリード2とパッド8とはボンディングワイヤ7により接続されている。チップ6の表面には、インナーリードが配置されていないマージン領域も存在する。この領域には、リードフレームを構成する吊りピン4が配置されている。吊りピン4はその先端は、他の部分より幅広であり、接着テープ3によってチップ6に固定されている。フレーム部から延在する吊りピン4の先端が接着テープ3により固定され、且つこの吊りピンによりフレーム強度が向上してチップシフトが減少する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の吊ピン構造に関し、とくにLOC(Lead On Chip)パッケージにおけるトランスファーモールド法などにより形成された樹脂封止体を有する半導体集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、メモリチップなど半導体集積回路装置の高密度化、高機能化の期待が高まり、付加価値の高い製品への要求が高まっている。このような期待や要求に対応するために、半導体集積回路が作り込まれた半導体チップ(以下、チップという)が大型化し、その反面パッケージの小形化が進められている。
このような対応に適したものとしてLOC構造の半導体集積回路装置がある。図6は、従来のLOC構造の半導体集積回路装置を示す断面図である。シリコン半導体などからなるチップ106は、樹脂封止体105に封止されている。チップ106表面には図7に示すリードフレームから形成されたインナーリード102が接着テープ103により固定されている。インナーリード102の先端とチップ106表面に形成されたアルミニウムなどの接続電極(以下、パッドという)(図示しない)とを電気的に接続するボンディングワイヤ107が配線されている。樹脂封止体105にはリードフレームから形成された吊りピン104が封止されている。樹脂封止体105にはエポキシ樹脂などの熱硬化樹脂やPPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEI(ポリエーテルイミド)などの熱可塑性樹脂が材料として用いられる。
【0003】
次に、図7を参照して従来のLOC構造の半導体集積回路装置に用いられるリードフレームを説明する。
リードフレーム101は、四辺形のフレーム部を有し、フレーム部に一端が接続されたアウターリード111と、アウターリード111の他端に一体的に接続された一端を有するインナーリード102を有している。また、リードフレーム101は、フレーム部に一端が接続され、他端が他と接続しないフリーの状態の吊りピン104が形成配置されている。リード部において、フレーム部の第1の辺から導出したアウターリード111につながるインナーリード先端と第1の辺と対向する第2の辺から導出したアウターリード111につながるインナーリード先端は、互いに距離をおいて対向している。そして、これらインナーリード102の先端は、それぞれ同じ辺につながるインナーリード102の先端は、同じ接着テープ103により固定されている。ここで、点線で示したA領域は、リードフレームにチップが取り付けられる場合の配置を示している。図7では吊りピン104は、第1及び第2の辺とは隣接する第3及び第4の辺から導出している。また、インナーリード102及びアウターリード111は、タイバー112によりつながっている。
【0004】
次に、図8を参照してこの半導体集積回路装置を製造する方法を説明する。
ウェハのチップ形成領域に半導体集積回路を作り込み、ウェハ工程が終了する。その後、ウェハは、ダイシングにより複数の矩形のチップ106に分離切断される。その後チップ106は、リードフレーム101のインナーリード102に対してダイアタッチ用接着テープ103により固定される。次に、インナーリード102とチップ106の表面にあるチップ内部の半導体集積回路と電気的に接続されたアルミニウムなどのパッド(図示しない)とをボンディングワイヤ107により電気的に接続する。
【0005】
その後、トランスファーモールド法などによりモールド樹脂105を決められた範囲内でチップ106とインナーリード102を取り囲むように封止する。その後、パッケージタイプに従って外装メッキとトリミングそしてアウターリードの成形を行う。最後にリードフレームのフレーム部に固定されていた吊りピン104を切断して完成させる。
図8は、トランスファーモールド時の注入樹脂105がパッケージ110の内部に充填される様子を簡略化して説明した図である。エポキシ樹脂などの注入樹脂105は、モールド金型の上型113及び下型114により構成されるキャビティ110内にゲートランナ109から入り充填されていく。注入樹脂105は、モールド金型から熱を受けることで一時硬度を低下し、キャビティ形状にならって成型されていく。これが半導体集積回路装置のボディ部分(樹脂封止体)の形を作ることになる。
また従来の技術には、吊りピンを他のインナーリードと接続する方法も考案されている(特許文献1)。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−303357号公報(図1及びその段落0016乃至0037)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
注入樹脂がキャビティ内をどのように進行するかは(1)パッケージ断面構造、(2)チップサイズ、(3)フレーム強度、(4)注入樹脂の軟性、(5)注入樹脂の硬化速度などに依存するが、インナーリード2の上を進行する樹脂とチップ6の下を進行する樹脂の速度が極端に違う場合、チップが上方向又は下方向に移動する現象(以下、チップシフトという)が発生するという問題がある。
このチップシフトは、上方向の場合インナーリード上のモールド樹脂厚が薄くなり、最悪の場合ボンディングワイヤ107の露出やインナーリード102の表面の露出を引き起こす。また下方向の場合は、チップ下樹脂厚が薄くなり、最悪の場合チップ106の裏面の露出を引き起こす。これらの不良はともに致命不良であり対策が必要となる。
【0008】
このような注入樹脂がキャビティ内をどのように進行するかという要因のうち(3)フレーム強度とは、図9に示すようにチップを接着テープにより取り付けたリードフレーム(これは本発明に係る構造を有している)を用意し、チップ裏面から力117を加えた場合の単位力当たりの変形量を意味する。インナーリードが細く、長い場合は変形量が増加傾向であり、フレーム強度は低い。このようなフレームを採用した場合トランスファーモールド時にチップシフトする可能性が大きくなる。
【0009】
また、従来の技術(特許文献1参照)には、吊りピンを他のインナーリードと接続する方法も考案されているが、電気特性上、吊りピンが電位を持つことは問題を引き起こす可能性がある。例えば、半導体集積回路を使用する段階で、又は評価、テストする段階で吊りピンに金属が接触するようなことがある場合、チップ内の電位に干渉する恐れがある。また、対となってる吊りピン間で電位差がある場合、その間にある物質(例えば、信頼性試験装置内の雰囲気等)がイオン化する場合、電流が生じてチップ内の電位に干渉する恐れがある。最悪の場合コロージョンや回路破壊に至る可能性もある。
本発明は、このような事情によりなされたものでありパッケージ断面構造、チップサイズ、モールド樹脂の特性を変更せずにリードフレームのデザイン変更のみでチップシフトを低減させる半導体集積回路装置及びその製造方法及びこの半導体集積回路装置に用いられるリードフレームを提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体集積回路装置のLOCタイプのパッケージにおいて、吊りピンを伸長させてチップ上に接着テープを用いて固定することにより、モールド工程でのチップシフトを抑制することを特徴としている。また、これに加えて、吊りピンにデプレス加工を施してバランスバーとすることにより、樹脂封止体のチップエリア外の上下樹脂バランスを修正してパッケージ反りを低減させることを特徴としている。
本発明に用いられるリードフレームは、例えば、CuもしくはCu合金又はFe−42Niアロイなどが用いられる。樹脂封止体には、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂やPS、PEIなどの熱可塑性樹脂が材料として用いられる。接着テープは、ポリイミドなどの合成樹脂フィルムの両面に接着層を形成してなるものであり、厚さは、80〜120μm程度である
【0011】
本発明の半導体集積回路装置は、半導体集積回路が形成され、この半導体集積回路と電気的に接続された接続電極が表面に複数形成された半導体チップと、前記半導体チップ表面に形成された接着テープと、前記半導体チップの対向する2辺とはほぼ垂直に一端がそれぞれ各辺から外方へ導出している複数のアウターリードと、前記アウターリードの他端と一体的につながる一端を有し、他端が前記接着テープにより固定されたインナーリードと、前記インナーリードの前記他端と前記接続電極とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記アウターリード及び前記インナーリードを構成するリードフレームから形成され、前記半導体チップの一辺から一端が導出し他端が前記接着テープにより固定された吊りピンと、前記インナーリード、前記接着テープ、前記ボンディングワイヤ及び前記吊りピンを封止する樹脂封止体とを具備したことを特徴とする。
【0012】
前記吊りピンの一端が導出する前記半導体チップの一辺は、前記アウターリードが外方へ導出する辺とは異なるようにしてもよい。前記接着テープに接着された前記吊りピンの前記他端は、他の部分より幅広であるようにしてもよい。
前記半導体チップ表面は、前記インナーリードが配置されたリード配置領域と前記インナーリードが配置されないマージン領域とを有し、前記マージン領域には前記吊りピンが配置されているようにしてもよい。前記半導体チップから外方へ導出している前記アウターリードとは略直角の方向に、前記半導体チップの前記辺から前記吊りピンが導出しているようにしても良い。前記吊りピンは、前記インナーリードとは電気的に接続されていないようにしても良い。前記吊りピンを1つ以上有し、前記吊りピンが2つ以上の場合はそれぞれに独立して前記接着テープに固定されるようにしても良い。
【0013】
前記吊りピンは、デプレス加工を施されているようにしても良い。前記吊りピンのデプレスされた部分は、前記樹脂封止体の厚さ方向の略中央に配置されているようにしても良い。前記半導体チップ表面には、前記インナーリードの前記他端を固定する前記接着テープとこのインナーリードが導出する辺との間に、前記インナーリードの中間部を固定する第2の接着テープ(中間接着テープという)が形成されているようにしても良い。
本発明のリードフレームは、4つの辺を有するフレーム部と、前記フレーム部に一端が接続されたアウターリードと、前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードと、前記フレーム部に一端が接続され、他端が他の部分より幅広であり、且つ前記アウターリード及びインナーリードとは接続されていない吊りピンとを備えたことを特徴とする。
【0014】
また、本発明のリードフレームは、4つの辺を有するフレーム部と、前記フレーム部に一端が接続されたアウターリードと、前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードと、前記フレーム部に一端が接続され、他端が前記アウターリード及びインナーリードとは接続していない吊りピンとを備え、前記吊りピンの前記他端は、前記インナーリード先端を固定する接着テープ配置領域にまで延在しているようにしても良い。前記吊りピンを1つ以上有し、前記吊りピンが2つ以上の場合はそれぞれに独立して前記接着テープに固定されるようにしても良い。前記吊りピンの配置方向と、前記アウターリードの配置方向とは略直角であるようにしても良い。前記アウターリードは、前記フレーム部の第1の辺及びこの第1の辺に対向する第2の辺にそれぞれ接続され、これらのアウターリードに接続されたインナーリードは、互いに距離をおいて対向しているようにしても良い。前記吊りピンは、デプレス加工を施されているようにしても良い。
【0015】
本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、4つの辺を有するフレーム部、前記フレーム部に一端が接続されたアウターリード及び前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードからなるリード部、前記フレーム部に一端が接続され、且つ他端が前記アウターリード及びインナーリードとは接続されていない吊りピンとを有するリードフレームに接着テープを取り付けて、前記インナーリード先端及び前記吊りピンの先端部を固定する工程と、前記リードフレームに前記接着テープを介して半導体チップを固定する工程と、前記インナーリードの先端と前記半導体チップ表面に形成された接続電極とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程と、前記半導体チップが固定されたリードフレームを上型及び下型を合わせて構成される金型キャビティに装着する工程と、前記キャビティに流動樹脂を注入して、前記半導体チップ、前記インナーリード、前記吊りピン及び前記ボンディングワイヤを封止する樹脂封止体を形成する工程と、前記フレーム部を切断し、前記アウターリードを成形する工程とを備えたことを特徴とする。前記吊りピンは、デプレス加工を施されているようにしても良い。前記吊りピンのデプレスされた部分は、前記樹脂封止体の厚さ方向の略中央に配置されているようにしても良い。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
まず、図1乃至図3を参照して第1の実施例を説明する。
図1は、LOC構造の半導体集積回路装置を示し、樹脂封止体を透視した斜視図、図2は、LOC構造の半導体集積回路装置に用いられるリードフレームの平面図、図3は、トランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図である。
【0017】
図1に示すように、シリコン半導体などからなるチップ6は、樹脂封止体5に封止されている。チップ表面には図2に示すリードフレームから形成されたインナーリード2が接着テープ3により固定されている。インナーリード2は、アウターリード11と一体的につながっている。複数対のインナーリード及びアウターリードは、2群に分かれ、群の双方は、樹脂封止体5から互いに反対方向に導出している。インナーリード2は、2群それぞれチップ6の対向する2辺から樹脂封止体5中に導出しており、インナーリードにつながるアウターリード11は、2群それぞれ樹脂封止体5の対向する2辺から外方に導出している。2群のインナーリード2は、互いに対向している。そして、その先端部分は、接着テープ3によりチップ6に固定されている。各群は、それぞれ別の接着テープにより固定されている。
【0018】
チップ6の表面は、インナーリード2が配置されたリード部とインナーリードが配置されないマージン領域とがあり、マージン領域には図2に示すリードフレームから形成された吊りピン4が配置され、その先端は、接着テープ3によりチップ6に固定されている。この吊りピン4の先端は、直角に曲げられており、他の部分より幅広になっている。インナーリード2の先端と、チップ6の表面に形成され、作り込まれた半導体集積回路と電気的に接続されたパッド8とは、金、アルミニウムなどのボンディングワイヤ7により電気的に接続されている。インナーリード2、接着テープ3、吊りピン4は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体5により封止されている。樹脂封止体5には、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂やPPS、PEIなどの熱可塑性樹脂が材料として用いられる。
【0019】
図2は、この半導体集積回路装置の製造に用いられるリードフレームの平面図である。リードフレーム1は、四辺形のフレーム部を有し、フレーム部に一端が接続されたアウターリード11と、アウターリード11の他端に一体的に接続された一端を有するインナーリード2を有している。また、リードフレーム1は、フレーム部に一端が接続され、他端が他と接続しないフリーの状態の吊りピン4が形成配置されている。リード部において、フレーム部の第1の辺から導出したアウターリード11につながるインナーリードの先端と第1の辺と対向する第2の辺から導出したアウターリード11につながるインナーリードの先端は、互いに距離をおいて対向している。そして、それぞれ同じ辺につながるインナーリード2の先端は、同じ接着テープ3により固定されている。ここで、点線で示したA領域は、リードフレームにチップが取り付けられる場合の配置を示している。図2では吊りピン4は、第1及び第2の辺とは隣接する第3及び第4の辺から導出している。吊りピン4の先端は接着テープにより固定されている。インナーリード2及びアウターリード11は、タイバー12によりつながっている。
【0020】
リードフレーム1の吊りピン4の長手方向は、アウターリード11の長手方向とは略直角である。
次に、図3を参照してこの半導体集積回路装置を製造する方法を説明する。
ウェハのチップ形成領域に半導体集積回路を作り込んでウェハ工程が終了する。その後、ウェハは、ダイシングにより複数の矩形のチップ6に分離切断される。その後チップ6は、リードフレーム1のインナーリード2に対して接着テープ3により固定される。次に、インナーリード2とチップ6の表面にあるチップ内部の半導体集積回路と電気的に接続されたアルミニウムなどのパッド(図示しない)とをボンディングワイヤ7により電気的に接続する。
その後、トランスファーモールド法などによりモールド樹脂5を決められた範囲内でチップ6とインナーリード2を取り囲むように封止する。その後、パッケージタイプに従って外装メッキとトリミングそしてアウターリードの成形を行う。最後にリードフレームのフレーム部に固定されていた吊りピン4を切断して完成させる。
【0021】
図3は、トランスファーモールド時の注入樹脂5がパッケージ10の内部に充填される様子を簡略化して説明した図である。エポキシ樹脂などの注入樹脂5は、モールド金型の上型13及び下型14により構成されるキャビティ10内にゲートランナ9から入り充填されていく。注入樹脂5は、モールド金型から熱を受けることで一時硬度を低下し、キャビティ形状にならって成型されていく。これが半導体集積回路装置のボディ部分(樹脂封止体)の形を作ることになる。インナーリードにつながるアウターリード(図示しない)は樹脂封止体5の外側に形成され外部とチップとのコンタクトをとっている。
吊りピンは、チップ上に延在され、接着テープ上に固定されるので、フレーム強度という観点においてあたかもインナーリード内の1つであるかのような機能を果たす。横方向の強度だけを持っていたパッケージがこの吊りピンにより縦方向の強度も持つことになる。
【0022】
また、前述のように、従来の技術には、吊りピンを他のインナーリードと接続する方法も考案されているが、電気特性上、吊りピンが電位を持つことは問題を引き起こす可能性がある。例えば、半導体集積回路を使用する段階で又は評価、テストする段階で吊りピンに金属が接触するようなことがある場合、チップ内の電位に干渉する恐れがある。また、対となってる吊りピン間で電位差がある場合、その間にある物質がイオン化する場合、電流が生じてチップ内の電位に干渉する恐れがあり、最悪の場合コロージョンや回路破壊に至る可能性もある。本発明では、吊りピンを他のインナーリードと独立させることによりこの問題を克服している。
【0023】
次に、図4及び図5を参照して第2の実施例を説明する。
図4は、LOC構造の半導体集積回路装置の断面図、図5は、トランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図である。
図4に示すように、シリコン半導体などからなるチップ26は、樹脂封止体25に封止されている。チップ表面にはリードフレームから形成されたインナーリード22が接着テープ23により固定されている。インナーリード22は、アウターリード(図示しない)と一体的につながっている。複数対のインナーリード及びアウターリードは、2群に分かれ、群の双方は、樹脂封止体25から互いに反対方向に導出している。インナーリード22は、2群それぞれチップ26の対向する2辺から樹脂封止体25中に導出しており、インナーリードにつながるアウターリードは、2群それぞれ樹脂封止体25の対向する2辺から外方に導出している。2群のインナーリード22は、互いに対向している。そして、その先端部分は、接着テープ23によりチップ26に固定されている。各群は、それぞれ別の接着テープ26により固定されている。
【0024】
チップ26の表面は、インナーリード22が配置されたリード部とインナーリードが配置されないマージン領域とがあり、マージン領域にはリードフレームから形成された吊りピン24が配置され、その先端は、接着テープ23によりチップ26に固定されている。この吊りピン24の先端は、直角に曲げられており、他の部分より幅広になっている。インナーリード22の先端と、チップ26の表面に形成され、作り込まれた半導体集積回路と電気的に接続されたパッド(図示しない)とは、金、アルミニウムなどのボンディングワイヤ(図示しない)により電気的に接続されている。インナーリード22、接着テープ23、吊りピン24は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体25により封止されている。吊りピン24は、デプレス加工を施されたデプレス部24aを有している。このデプレスされた部分は、前記樹脂封止体25の厚さ方向の略中央に配置されている。
【0025】
次に、図5を参照してこの半導体集積回路装置を製造する方法を説明する。シリコン半導体などからなるチップ26は、リードフレームのインナーリード22に対して接着テープ23により固定される。次に、インナーリード22とチップ26の表面にあるチップ内部の半導体集積回路と電気的に接続されたアルミニウムなどのパッド(図示しない)とをボンディングワイヤ(図示しない)により電気的に接続する。その後、トランスファーモールド法などによりモールド樹脂25を決められた範囲内でチップ26とインナーリード22を取り囲むように封止する。その後、パッケージタイプに従って外装メッキとトリミングそしてアウターリードの成形を行う。最後にリードフレームのフレーム部に固定されていた吊りピン24を切断して完成させる。
【0026】
図5は、トランスファーモールド時の注入樹脂25がパッケージ30の内部に充填される様子を簡略化して説明した図である。エポキシ樹脂などの注入樹脂25は、モールド金型の上型33及び下型34により構成されるキャビティ30内にゲートランナ29から入り充填されていく。注入樹脂25は、モールド金型から熱を受けることで一時硬度を低下し、キャビティ形状にならって成型されていく。これが半導体集積回路装置のボディ部分(樹脂封止体)の形を作ることになる。インナーリードにつながるアウターリード(図示しない)は樹脂封止体25の外側に形成され外部とチップとのコンタクトをとっている。
【0027】
吊りピンは、チップ上に延在され、接着テープ上に固定されるので、フレーム強度という観点においてあたかもインナーリード内の1つであるかのような機能を果たす。横方向の強度だけを持っていたパッケージがこの吊りピンにより縦方向の強度も持つことになる。また、吊りピン24のデプレス部24aは、キャビティ30の厚さ方向の略中央に配置されている。
この実施例では、吊りピンにディプレスが施されている。従来技術ではチップシフトによるボンディングイワイヤの露出、インナーリード表面の露出、チップ裏面の露出と共にパッケージ反りも発生する場合があるが、このデプレス処理によって吊りピン上樹脂厚と吊りピン下樹脂厚のバランスが適正化され、パッケージ反りが著しく改善される。
【0028】
次に、図10を参照して第3の実施例を説明する。
図10は、接着テープに固定される吊りピンの部分平面図である。図1乃至図5にも示されているように、本発明において用いられる吊りピンは、チップ上においてその先端を接着テープにより固定されている。これは、フレーム強度を高めてLOC構造のパッケージのトランスファーモールド時に発生するチップシフトを低減させることを目的にしている。先の実施例では吊りピンの接着テープに固定される先端部分を略90度曲げてこの部分を他の部分より幅広にしている。これは接着テープに対する吊りピンの接着面積を広くする、ひいてはフレーム強度を高めるために行われるものである。この実施例では、吊りピン先端の幅広部の形状を例示する。第1及び第2の実施例では、吊りピンの本体部分を直角に折り曲げてかぎ型にしている(図10(a))。
【0029】
この他に、先端部をT字型にすることもできる(図10(d))。幅広部の横棒部分の幅は、吊りピン本体の幅と同じでも良いし、大きくても小さくても良い。また、第1及び第2の実施例のように、吊りピンの本体部分を直角に折り曲げないで、90度以上の角度にして折り曲げ角度を小さくすることもできる(図10(b))。幅広部を略正方形にしても作用効果は同じである(図10(c))。また、幅広部を中空の略正方形にすることもできる(図10(e))。
【0030】
次に、図11及び図12を参照して第4の実施例を説明する。
図11は、LOC構造の半導体集積回路装置を示す概略断面図であり、図12に示す構造を模式的に示している。図12は、リードフレームに取り付けたチップを示す部分平面図である。
【0031】
図11に示すように、シリコン半導体などからなるチップ46は、樹脂封止体45に封止されている。チップ表面には図12に示すリードフレームから形成されたインナーリード42が接着テープにより固定されている。インナーリード42は、アウターリード411と一体的につながっている。複数対のインナーリード及びアウターリードは、2群に分かれ、群の双方は、樹脂封止体45から互いに反対方向に導出している。インナーリード42は、2群それぞれチップ46の対向する2辺から樹脂封止体45中に導出しており、インナーリード42につながるアウターリード411は、2群それぞれ樹脂封止体45の対向する2辺から外方に導出している。2群のインナーリード42は、互いに対向している。そして、その先端部分は、接着テープによりチップ46に固定されている。図11の左側からアウターリードが導出する第1群のインナーリード42の先端部分は、接着テープ43に固定され、右側からアウターリードが導出する第2群のインナーリード42の先端部分は、接着テープ41に固定されている。
【0032】
第1及び第2の実施例では、各群は、それぞれ1枚の接着テープで固定されているが、この実施例では、各群とも2つの接着テープにより固定されている。すなわち、接着テープ43は、接着テープ43a、43bから構成されている。同じく、接着テープ41は、接着テープ41a、41bから構成されている。
第1及び第2の実施例では、接着テープは、インナーリード先端のみに接着されており、ここからチップの辺までは固定されずフリーの状態にある。したがって、その部分は、機械的強度が弱くなっている。これは、チップサイズが大きくなれば、この部分が広がる。この実施例では、これを防ぎ、強度を高めるためにインナーリード先端部分とこのインナーリードが導出するチップの一辺までの間にインナーリード中間部分を固定する少なくとも1つの中間接着テープをさらに加える。この中間接着テープを用いることによって両者の接合強度を大きくすることができる。
【0033】
図11の左側からアウターリードが導出する第1群のインナーリード42の中間部分は、中間接着テープ49に固定され、右側からアウターリードが導出する第2群のインナーリード42の中間部分は、中間接着テープ40に固定されている。中間接着テープも各群とも複数のテープに分割されている。なわち、中間接着テープ49は、中間接着テープ49a、49bから構成されている。同じく、中間接着テープ40は、中間接着テープ40a、40bから構成されている。
チップ46の表面には、インナーリード42が配置されたリード部とインナーリードが配置されないマージン領域とがあり、マージン領域には図12に示すリードフレームから形成された吊りピン44が配置され、その先端は、接着テープ43a、43bによりチップ46に固定されている。この吊りピン44の先端は、直角に曲げられており、他の部分より幅広になっている。インナーリード42の先端と、チップ46の表面に形成され、作り込まれた半導体集積回路と電気的に接続されたパッド48とは、金、アルミニウムなどのボンディングワイヤ47により電気的に接続されている。インナーリード42、接着テープ41、43、中間接着テープ40、49、吊りピン44は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体45により封止されている。樹脂封止体45には、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂やPPS、PEIなどの熱可塑性樹脂が材料として用いられる。
【0034】
図12は、チップを取り付けたリードフレームの平面図である(図11は、この図を簡略化して表現したものである)。リードフレーム412は、フレーム部に接続された、一体に形成されたインナーリード42及びアウターリード411、吊りピン44を有している。これらインナーリード、アウターリード及び吊りピンは、接着テープ41、43及び中間接着テープ40、49によりチップ46に固定されている。
このように、この実施例では、中間接着テープを用いることによりフレーム強度をさらに大きくしている。また、中間接着テープ及び接着テープを複数に分割することによりチップにかかるストレスを緩和する。この実施例においても、吊りピンは、チップ上に延在され、接着テープ上に固定されるので、フレーム強度という観点においてあたかもインナーリード内の1つであるかのような機能を果し、横方向の強度だけを持っていたパッケージがこの吊りピンにより縦方向の強度も持つことになる。
【0035】
次に、図13を参照して第5の実施例を説明する。
図13は、LOC構造の半導体集積回路装置のチップ上のインナーリードとパッドとを結ぶボンディングワイヤの接続構造を示すチップ部分平面図である。チップ56にはアルミニウムなどからなるパッド58が複数形成されている。パッド58は、チップに作り込まれた半導体集積回路に電気的に接続されている。パッド列に近接してインナーリード52が接着テープ53により固定されている。このインナーリード52先端とパッド58とは、ボンディングワイヤ57によりボンディングされている。吊りピン54は、同じように、接着テープ53によりチップ56に固定されている。インナーリードを構成するリードフレームは、例えば、Fe−42Niアロイを材料としている。このような材料のインナーリード52とボンディングワイヤ57とをボンディングするにはそのボンディング強度を高めるためにAgなどのメッキ層51を形成してこの部分をボンディング部とする。このとき、メッキ工程を容易にする為に吊りピン54にもメッキ層55を設ける(吊りピンにはボンディング部は不要であるが)。
【0036】
しかし、メッキ層は、広すぎると、メッキと樹脂封止体との界面に剥離が発生する可能性が大きくなり好ましくない。インナーリードなどのリードは、チップの小形化にともなって微細化していくので、メッキと樹脂封止体との界面剥離を懸念する必要は概してないが、吊りピンの幅は必ずしもリードの幅と一致させることはないのでメッキと樹脂封止体との界面剥離がれの問題が生じる可能性がある。そこで、この実施例では、吊りピンの幅をインナーリードの幅と同じかそれ以下にする。このようにしてこの問題を回避することができる。
この実施例においても、吊りピンは、チップ上に延在され、接着テープ上に固定されるので、フレーム強度という観点においてあたかもインナーリード内の1つであるかのような機能を果し、横方向の強度だけを持っていたパッケージがこの吊りピンにより縦方向の強度も持つことになる。
【0037】
【発明の効果】
以上、本発明は、吊りピンをチップ上に延在させ接着テープに固定させることによりフレーム強度を高めるので、LOC構造のパッケージのトランスファーモールド時に発生するチップシフトを低減させることができる。また、吊りピンにデプレスを施すことによりパッケージ反りも併せて低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るLOC構造の半導体集積回路装置を示す樹脂封止体を透視した斜視図。
【図2】本発明の第1の実施例に係るLOC構造の半導体集積回路装置に用いられるリードフレームの平面図。
【図3】本発明の第1の実施例に係るトランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図。
【図4】本発明の第2の実施例に係るLOC構造の半導体集積回路装置の断面図。
【図5】本発明の第2の実施例に係るトランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図。
【図6】従来のLOC構造の半導体集積回路装置を示す断面図。
【図7】従来のLOC構造の半導体集積回路装置用リードフレームの平面図。
【図8】従来のトランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図。
【図9】フレーム強度を説明するチップに外力を与えた状態を示すチップ断面図。
【図10】本発明の第3の実施例に係る吊りピンの部分平面図。
【図11】本発明の第4の実施例に係るLOC構造の半導体集積回路装置内部を示す概略平面図。
【図12】本発明の第4の実施例に係るリードフレームに取り付けたチップを示す部分平面図。
【図13】本発明の第5の実施例に係る樹脂封止体内部に配置されたチップ表面を示す部分平面図。
【符号の説明】
1、101、412・・・リードフレーム
2、22、42、52、102・・・インナーリード
3、23、40、40a、40b、43、43a、43b、53、103・・・接着テープ
4、24、44、54、104・・・吊りピン
5、25、45、105・・・樹脂封止体
6、26、46、56、106・・・チップ
7、47、57・・・ボンディングワイヤ
8、48、58・・・パッド
9、29、109・・・ゲートランナ
10、30、110・・・キャビティ
11、111、411、・・・アウターリード
12、112・・・タイバー
13、33、113・・・上型
14、34、114・・・下型
24a・・・デプレス部
40、40a、40b、49、49a、49b・・・中間用接着テープ、
51・・・インナーリード先端のメッキ層
55・・・吊りピン先端のメッキ層
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の吊ピン構造に関し、とくにLOC(Lead On Chip)パッケージにおけるトランスファーモールド法などにより形成された樹脂封止体を有する半導体集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、メモリチップなど半導体集積回路装置の高密度化、高機能化の期待が高まり、付加価値の高い製品への要求が高まっている。このような期待や要求に対応するために、半導体集積回路が作り込まれた半導体チップ(以下、チップという)が大型化し、その反面パッケージの小形化が進められている。
このような対応に適したものとしてLOC構造の半導体集積回路装置がある。図6は、従来のLOC構造の半導体集積回路装置を示す断面図である。シリコン半導体などからなるチップ106は、樹脂封止体105に封止されている。チップ106表面には図7に示すリードフレームから形成されたインナーリード102が接着テープ103により固定されている。インナーリード102の先端とチップ106表面に形成されたアルミニウムなどの接続電極(以下、パッドという)(図示しない)とを電気的に接続するボンディングワイヤ107が配線されている。樹脂封止体105にはリードフレームから形成された吊りピン104が封止されている。樹脂封止体105にはエポキシ樹脂などの熱硬化樹脂やPPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEI(ポリエーテルイミド)などの熱可塑性樹脂が材料として用いられる。
【0003】
次に、図7を参照して従来のLOC構造の半導体集積回路装置に用いられるリードフレームを説明する。
リードフレーム101は、四辺形のフレーム部を有し、フレーム部に一端が接続されたアウターリード111と、アウターリード111の他端に一体的に接続された一端を有するインナーリード102を有している。また、リードフレーム101は、フレーム部に一端が接続され、他端が他と接続しないフリーの状態の吊りピン104が形成配置されている。リード部において、フレーム部の第1の辺から導出したアウターリード111につながるインナーリード先端と第1の辺と対向する第2の辺から導出したアウターリード111につながるインナーリード先端は、互いに距離をおいて対向している。そして、これらインナーリード102の先端は、それぞれ同じ辺につながるインナーリード102の先端は、同じ接着テープ103により固定されている。ここで、点線で示したA領域は、リードフレームにチップが取り付けられる場合の配置を示している。図7では吊りピン104は、第1及び第2の辺とは隣接する第3及び第4の辺から導出している。また、インナーリード102及びアウターリード111は、タイバー112によりつながっている。
【0004】
次に、図8を参照してこの半導体集積回路装置を製造する方法を説明する。
ウェハのチップ形成領域に半導体集積回路を作り込み、ウェハ工程が終了する。その後、ウェハは、ダイシングにより複数の矩形のチップ106に分離切断される。その後チップ106は、リードフレーム101のインナーリード102に対してダイアタッチ用接着テープ103により固定される。次に、インナーリード102とチップ106の表面にあるチップ内部の半導体集積回路と電気的に接続されたアルミニウムなどのパッド(図示しない)とをボンディングワイヤ107により電気的に接続する。
【0005】
その後、トランスファーモールド法などによりモールド樹脂105を決められた範囲内でチップ106とインナーリード102を取り囲むように封止する。その後、パッケージタイプに従って外装メッキとトリミングそしてアウターリードの成形を行う。最後にリードフレームのフレーム部に固定されていた吊りピン104を切断して完成させる。
図8は、トランスファーモールド時の注入樹脂105がパッケージ110の内部に充填される様子を簡略化して説明した図である。エポキシ樹脂などの注入樹脂105は、モールド金型の上型113及び下型114により構成されるキャビティ110内にゲートランナ109から入り充填されていく。注入樹脂105は、モールド金型から熱を受けることで一時硬度を低下し、キャビティ形状にならって成型されていく。これが半導体集積回路装置のボディ部分(樹脂封止体)の形を作ることになる。
また従来の技術には、吊りピンを他のインナーリードと接続する方法も考案されている(特許文献1)。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−303357号公報(図1及びその段落0016乃至0037)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
注入樹脂がキャビティ内をどのように進行するかは(1)パッケージ断面構造、(2)チップサイズ、(3)フレーム強度、(4)注入樹脂の軟性、(5)注入樹脂の硬化速度などに依存するが、インナーリード2の上を進行する樹脂とチップ6の下を進行する樹脂の速度が極端に違う場合、チップが上方向又は下方向に移動する現象(以下、チップシフトという)が発生するという問題がある。
このチップシフトは、上方向の場合インナーリード上のモールド樹脂厚が薄くなり、最悪の場合ボンディングワイヤ107の露出やインナーリード102の表面の露出を引き起こす。また下方向の場合は、チップ下樹脂厚が薄くなり、最悪の場合チップ106の裏面の露出を引き起こす。これらの不良はともに致命不良であり対策が必要となる。
【0008】
このような注入樹脂がキャビティ内をどのように進行するかという要因のうち(3)フレーム強度とは、図9に示すようにチップを接着テープにより取り付けたリードフレーム(これは本発明に係る構造を有している)を用意し、チップ裏面から力117を加えた場合の単位力当たりの変形量を意味する。インナーリードが細く、長い場合は変形量が増加傾向であり、フレーム強度は低い。このようなフレームを採用した場合トランスファーモールド時にチップシフトする可能性が大きくなる。
【0009】
また、従来の技術(特許文献1参照)には、吊りピンを他のインナーリードと接続する方法も考案されているが、電気特性上、吊りピンが電位を持つことは問題を引き起こす可能性がある。例えば、半導体集積回路を使用する段階で、又は評価、テストする段階で吊りピンに金属が接触するようなことがある場合、チップ内の電位に干渉する恐れがある。また、対となってる吊りピン間で電位差がある場合、その間にある物質(例えば、信頼性試験装置内の雰囲気等)がイオン化する場合、電流が生じてチップ内の電位に干渉する恐れがある。最悪の場合コロージョンや回路破壊に至る可能性もある。
本発明は、このような事情によりなされたものでありパッケージ断面構造、チップサイズ、モールド樹脂の特性を変更せずにリードフレームのデザイン変更のみでチップシフトを低減させる半導体集積回路装置及びその製造方法及びこの半導体集積回路装置に用いられるリードフレームを提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体集積回路装置のLOCタイプのパッケージにおいて、吊りピンを伸長させてチップ上に接着テープを用いて固定することにより、モールド工程でのチップシフトを抑制することを特徴としている。また、これに加えて、吊りピンにデプレス加工を施してバランスバーとすることにより、樹脂封止体のチップエリア外の上下樹脂バランスを修正してパッケージ反りを低減させることを特徴としている。
本発明に用いられるリードフレームは、例えば、CuもしくはCu合金又はFe−42Niアロイなどが用いられる。樹脂封止体には、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂やPS、PEIなどの熱可塑性樹脂が材料として用いられる。接着テープは、ポリイミドなどの合成樹脂フィルムの両面に接着層を形成してなるものであり、厚さは、80〜120μm程度である
【0011】
本発明の半導体集積回路装置は、半導体集積回路が形成され、この半導体集積回路と電気的に接続された接続電極が表面に複数形成された半導体チップと、前記半導体チップ表面に形成された接着テープと、前記半導体チップの対向する2辺とはほぼ垂直に一端がそれぞれ各辺から外方へ導出している複数のアウターリードと、前記アウターリードの他端と一体的につながる一端を有し、他端が前記接着テープにより固定されたインナーリードと、前記インナーリードの前記他端と前記接続電極とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記アウターリード及び前記インナーリードを構成するリードフレームから形成され、前記半導体チップの一辺から一端が導出し他端が前記接着テープにより固定された吊りピンと、前記インナーリード、前記接着テープ、前記ボンディングワイヤ及び前記吊りピンを封止する樹脂封止体とを具備したことを特徴とする。
【0012】
前記吊りピンの一端が導出する前記半導体チップの一辺は、前記アウターリードが外方へ導出する辺とは異なるようにしてもよい。前記接着テープに接着された前記吊りピンの前記他端は、他の部分より幅広であるようにしてもよい。
前記半導体チップ表面は、前記インナーリードが配置されたリード配置領域と前記インナーリードが配置されないマージン領域とを有し、前記マージン領域には前記吊りピンが配置されているようにしてもよい。前記半導体チップから外方へ導出している前記アウターリードとは略直角の方向に、前記半導体チップの前記辺から前記吊りピンが導出しているようにしても良い。前記吊りピンは、前記インナーリードとは電気的に接続されていないようにしても良い。前記吊りピンを1つ以上有し、前記吊りピンが2つ以上の場合はそれぞれに独立して前記接着テープに固定されるようにしても良い。
【0013】
前記吊りピンは、デプレス加工を施されているようにしても良い。前記吊りピンのデプレスされた部分は、前記樹脂封止体の厚さ方向の略中央に配置されているようにしても良い。前記半導体チップ表面には、前記インナーリードの前記他端を固定する前記接着テープとこのインナーリードが導出する辺との間に、前記インナーリードの中間部を固定する第2の接着テープ(中間接着テープという)が形成されているようにしても良い。
本発明のリードフレームは、4つの辺を有するフレーム部と、前記フレーム部に一端が接続されたアウターリードと、前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードと、前記フレーム部に一端が接続され、他端が他の部分より幅広であり、且つ前記アウターリード及びインナーリードとは接続されていない吊りピンとを備えたことを特徴とする。
【0014】
また、本発明のリードフレームは、4つの辺を有するフレーム部と、前記フレーム部に一端が接続されたアウターリードと、前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードと、前記フレーム部に一端が接続され、他端が前記アウターリード及びインナーリードとは接続していない吊りピンとを備え、前記吊りピンの前記他端は、前記インナーリード先端を固定する接着テープ配置領域にまで延在しているようにしても良い。前記吊りピンを1つ以上有し、前記吊りピンが2つ以上の場合はそれぞれに独立して前記接着テープに固定されるようにしても良い。前記吊りピンの配置方向と、前記アウターリードの配置方向とは略直角であるようにしても良い。前記アウターリードは、前記フレーム部の第1の辺及びこの第1の辺に対向する第2の辺にそれぞれ接続され、これらのアウターリードに接続されたインナーリードは、互いに距離をおいて対向しているようにしても良い。前記吊りピンは、デプレス加工を施されているようにしても良い。
【0015】
本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、4つの辺を有するフレーム部、前記フレーム部に一端が接続されたアウターリード及び前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードからなるリード部、前記フレーム部に一端が接続され、且つ他端が前記アウターリード及びインナーリードとは接続されていない吊りピンとを有するリードフレームに接着テープを取り付けて、前記インナーリード先端及び前記吊りピンの先端部を固定する工程と、前記リードフレームに前記接着テープを介して半導体チップを固定する工程と、前記インナーリードの先端と前記半導体チップ表面に形成された接続電極とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程と、前記半導体チップが固定されたリードフレームを上型及び下型を合わせて構成される金型キャビティに装着する工程と、前記キャビティに流動樹脂を注入して、前記半導体チップ、前記インナーリード、前記吊りピン及び前記ボンディングワイヤを封止する樹脂封止体を形成する工程と、前記フレーム部を切断し、前記アウターリードを成形する工程とを備えたことを特徴とする。前記吊りピンは、デプレス加工を施されているようにしても良い。前記吊りピンのデプレスされた部分は、前記樹脂封止体の厚さ方向の略中央に配置されているようにしても良い。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
まず、図1乃至図3を参照して第1の実施例を説明する。
図1は、LOC構造の半導体集積回路装置を示し、樹脂封止体を透視した斜視図、図2は、LOC構造の半導体集積回路装置に用いられるリードフレームの平面図、図3は、トランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図である。
【0017】
図1に示すように、シリコン半導体などからなるチップ6は、樹脂封止体5に封止されている。チップ表面には図2に示すリードフレームから形成されたインナーリード2が接着テープ3により固定されている。インナーリード2は、アウターリード11と一体的につながっている。複数対のインナーリード及びアウターリードは、2群に分かれ、群の双方は、樹脂封止体5から互いに反対方向に導出している。インナーリード2は、2群それぞれチップ6の対向する2辺から樹脂封止体5中に導出しており、インナーリードにつながるアウターリード11は、2群それぞれ樹脂封止体5の対向する2辺から外方に導出している。2群のインナーリード2は、互いに対向している。そして、その先端部分は、接着テープ3によりチップ6に固定されている。各群は、それぞれ別の接着テープにより固定されている。
【0018】
チップ6の表面は、インナーリード2が配置されたリード部とインナーリードが配置されないマージン領域とがあり、マージン領域には図2に示すリードフレームから形成された吊りピン4が配置され、その先端は、接着テープ3によりチップ6に固定されている。この吊りピン4の先端は、直角に曲げられており、他の部分より幅広になっている。インナーリード2の先端と、チップ6の表面に形成され、作り込まれた半導体集積回路と電気的に接続されたパッド8とは、金、アルミニウムなどのボンディングワイヤ7により電気的に接続されている。インナーリード2、接着テープ3、吊りピン4は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体5により封止されている。樹脂封止体5には、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂やPPS、PEIなどの熱可塑性樹脂が材料として用いられる。
【0019】
図2は、この半導体集積回路装置の製造に用いられるリードフレームの平面図である。リードフレーム1は、四辺形のフレーム部を有し、フレーム部に一端が接続されたアウターリード11と、アウターリード11の他端に一体的に接続された一端を有するインナーリード2を有している。また、リードフレーム1は、フレーム部に一端が接続され、他端が他と接続しないフリーの状態の吊りピン4が形成配置されている。リード部において、フレーム部の第1の辺から導出したアウターリード11につながるインナーリードの先端と第1の辺と対向する第2の辺から導出したアウターリード11につながるインナーリードの先端は、互いに距離をおいて対向している。そして、それぞれ同じ辺につながるインナーリード2の先端は、同じ接着テープ3により固定されている。ここで、点線で示したA領域は、リードフレームにチップが取り付けられる場合の配置を示している。図2では吊りピン4は、第1及び第2の辺とは隣接する第3及び第4の辺から導出している。吊りピン4の先端は接着テープにより固定されている。インナーリード2及びアウターリード11は、タイバー12によりつながっている。
【0020】
リードフレーム1の吊りピン4の長手方向は、アウターリード11の長手方向とは略直角である。
次に、図3を参照してこの半導体集積回路装置を製造する方法を説明する。
ウェハのチップ形成領域に半導体集積回路を作り込んでウェハ工程が終了する。その後、ウェハは、ダイシングにより複数の矩形のチップ6に分離切断される。その後チップ6は、リードフレーム1のインナーリード2に対して接着テープ3により固定される。次に、インナーリード2とチップ6の表面にあるチップ内部の半導体集積回路と電気的に接続されたアルミニウムなどのパッド(図示しない)とをボンディングワイヤ7により電気的に接続する。
その後、トランスファーモールド法などによりモールド樹脂5を決められた範囲内でチップ6とインナーリード2を取り囲むように封止する。その後、パッケージタイプに従って外装メッキとトリミングそしてアウターリードの成形を行う。最後にリードフレームのフレーム部に固定されていた吊りピン4を切断して完成させる。
【0021】
図3は、トランスファーモールド時の注入樹脂5がパッケージ10の内部に充填される様子を簡略化して説明した図である。エポキシ樹脂などの注入樹脂5は、モールド金型の上型13及び下型14により構成されるキャビティ10内にゲートランナ9から入り充填されていく。注入樹脂5は、モールド金型から熱を受けることで一時硬度を低下し、キャビティ形状にならって成型されていく。これが半導体集積回路装置のボディ部分(樹脂封止体)の形を作ることになる。インナーリードにつながるアウターリード(図示しない)は樹脂封止体5の外側に形成され外部とチップとのコンタクトをとっている。
吊りピンは、チップ上に延在され、接着テープ上に固定されるので、フレーム強度という観点においてあたかもインナーリード内の1つであるかのような機能を果たす。横方向の強度だけを持っていたパッケージがこの吊りピンにより縦方向の強度も持つことになる。
【0022】
また、前述のように、従来の技術には、吊りピンを他のインナーリードと接続する方法も考案されているが、電気特性上、吊りピンが電位を持つことは問題を引き起こす可能性がある。例えば、半導体集積回路を使用する段階で又は評価、テストする段階で吊りピンに金属が接触するようなことがある場合、チップ内の電位に干渉する恐れがある。また、対となってる吊りピン間で電位差がある場合、その間にある物質がイオン化する場合、電流が生じてチップ内の電位に干渉する恐れがあり、最悪の場合コロージョンや回路破壊に至る可能性もある。本発明では、吊りピンを他のインナーリードと独立させることによりこの問題を克服している。
【0023】
次に、図4及び図5を参照して第2の実施例を説明する。
図4は、LOC構造の半導体集積回路装置の断面図、図5は、トランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図である。
図4に示すように、シリコン半導体などからなるチップ26は、樹脂封止体25に封止されている。チップ表面にはリードフレームから形成されたインナーリード22が接着テープ23により固定されている。インナーリード22は、アウターリード(図示しない)と一体的につながっている。複数対のインナーリード及びアウターリードは、2群に分かれ、群の双方は、樹脂封止体25から互いに反対方向に導出している。インナーリード22は、2群それぞれチップ26の対向する2辺から樹脂封止体25中に導出しており、インナーリードにつながるアウターリードは、2群それぞれ樹脂封止体25の対向する2辺から外方に導出している。2群のインナーリード22は、互いに対向している。そして、その先端部分は、接着テープ23によりチップ26に固定されている。各群は、それぞれ別の接着テープ26により固定されている。
【0024】
チップ26の表面は、インナーリード22が配置されたリード部とインナーリードが配置されないマージン領域とがあり、マージン領域にはリードフレームから形成された吊りピン24が配置され、その先端は、接着テープ23によりチップ26に固定されている。この吊りピン24の先端は、直角に曲げられており、他の部分より幅広になっている。インナーリード22の先端と、チップ26の表面に形成され、作り込まれた半導体集積回路と電気的に接続されたパッド(図示しない)とは、金、アルミニウムなどのボンディングワイヤ(図示しない)により電気的に接続されている。インナーリード22、接着テープ23、吊りピン24は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体25により封止されている。吊りピン24は、デプレス加工を施されたデプレス部24aを有している。このデプレスされた部分は、前記樹脂封止体25の厚さ方向の略中央に配置されている。
【0025】
次に、図5を参照してこの半導体集積回路装置を製造する方法を説明する。シリコン半導体などからなるチップ26は、リードフレームのインナーリード22に対して接着テープ23により固定される。次に、インナーリード22とチップ26の表面にあるチップ内部の半導体集積回路と電気的に接続されたアルミニウムなどのパッド(図示しない)とをボンディングワイヤ(図示しない)により電気的に接続する。その後、トランスファーモールド法などによりモールド樹脂25を決められた範囲内でチップ26とインナーリード22を取り囲むように封止する。その後、パッケージタイプに従って外装メッキとトリミングそしてアウターリードの成形を行う。最後にリードフレームのフレーム部に固定されていた吊りピン24を切断して完成させる。
【0026】
図5は、トランスファーモールド時の注入樹脂25がパッケージ30の内部に充填される様子を簡略化して説明した図である。エポキシ樹脂などの注入樹脂25は、モールド金型の上型33及び下型34により構成されるキャビティ30内にゲートランナ29から入り充填されていく。注入樹脂25は、モールド金型から熱を受けることで一時硬度を低下し、キャビティ形状にならって成型されていく。これが半導体集積回路装置のボディ部分(樹脂封止体)の形を作ることになる。インナーリードにつながるアウターリード(図示しない)は樹脂封止体25の外側に形成され外部とチップとのコンタクトをとっている。
【0027】
吊りピンは、チップ上に延在され、接着テープ上に固定されるので、フレーム強度という観点においてあたかもインナーリード内の1つであるかのような機能を果たす。横方向の強度だけを持っていたパッケージがこの吊りピンにより縦方向の強度も持つことになる。また、吊りピン24のデプレス部24aは、キャビティ30の厚さ方向の略中央に配置されている。
この実施例では、吊りピンにディプレスが施されている。従来技術ではチップシフトによるボンディングイワイヤの露出、インナーリード表面の露出、チップ裏面の露出と共にパッケージ反りも発生する場合があるが、このデプレス処理によって吊りピン上樹脂厚と吊りピン下樹脂厚のバランスが適正化され、パッケージ反りが著しく改善される。
【0028】
次に、図10を参照して第3の実施例を説明する。
図10は、接着テープに固定される吊りピンの部分平面図である。図1乃至図5にも示されているように、本発明において用いられる吊りピンは、チップ上においてその先端を接着テープにより固定されている。これは、フレーム強度を高めてLOC構造のパッケージのトランスファーモールド時に発生するチップシフトを低減させることを目的にしている。先の実施例では吊りピンの接着テープに固定される先端部分を略90度曲げてこの部分を他の部分より幅広にしている。これは接着テープに対する吊りピンの接着面積を広くする、ひいてはフレーム強度を高めるために行われるものである。この実施例では、吊りピン先端の幅広部の形状を例示する。第1及び第2の実施例では、吊りピンの本体部分を直角に折り曲げてかぎ型にしている(図10(a))。
【0029】
この他に、先端部をT字型にすることもできる(図10(d))。幅広部の横棒部分の幅は、吊りピン本体の幅と同じでも良いし、大きくても小さくても良い。また、第1及び第2の実施例のように、吊りピンの本体部分を直角に折り曲げないで、90度以上の角度にして折り曲げ角度を小さくすることもできる(図10(b))。幅広部を略正方形にしても作用効果は同じである(図10(c))。また、幅広部を中空の略正方形にすることもできる(図10(e))。
【0030】
次に、図11及び図12を参照して第4の実施例を説明する。
図11は、LOC構造の半導体集積回路装置を示す概略断面図であり、図12に示す構造を模式的に示している。図12は、リードフレームに取り付けたチップを示す部分平面図である。
【0031】
図11に示すように、シリコン半導体などからなるチップ46は、樹脂封止体45に封止されている。チップ表面には図12に示すリードフレームから形成されたインナーリード42が接着テープにより固定されている。インナーリード42は、アウターリード411と一体的につながっている。複数対のインナーリード及びアウターリードは、2群に分かれ、群の双方は、樹脂封止体45から互いに反対方向に導出している。インナーリード42は、2群それぞれチップ46の対向する2辺から樹脂封止体45中に導出しており、インナーリード42につながるアウターリード411は、2群それぞれ樹脂封止体45の対向する2辺から外方に導出している。2群のインナーリード42は、互いに対向している。そして、その先端部分は、接着テープによりチップ46に固定されている。図11の左側からアウターリードが導出する第1群のインナーリード42の先端部分は、接着テープ43に固定され、右側からアウターリードが導出する第2群のインナーリード42の先端部分は、接着テープ41に固定されている。
【0032】
第1及び第2の実施例では、各群は、それぞれ1枚の接着テープで固定されているが、この実施例では、各群とも2つの接着テープにより固定されている。すなわち、接着テープ43は、接着テープ43a、43bから構成されている。同じく、接着テープ41は、接着テープ41a、41bから構成されている。
第1及び第2の実施例では、接着テープは、インナーリード先端のみに接着されており、ここからチップの辺までは固定されずフリーの状態にある。したがって、その部分は、機械的強度が弱くなっている。これは、チップサイズが大きくなれば、この部分が広がる。この実施例では、これを防ぎ、強度を高めるためにインナーリード先端部分とこのインナーリードが導出するチップの一辺までの間にインナーリード中間部分を固定する少なくとも1つの中間接着テープをさらに加える。この中間接着テープを用いることによって両者の接合強度を大きくすることができる。
【0033】
図11の左側からアウターリードが導出する第1群のインナーリード42の中間部分は、中間接着テープ49に固定され、右側からアウターリードが導出する第2群のインナーリード42の中間部分は、中間接着テープ40に固定されている。中間接着テープも各群とも複数のテープに分割されている。なわち、中間接着テープ49は、中間接着テープ49a、49bから構成されている。同じく、中間接着テープ40は、中間接着テープ40a、40bから構成されている。
チップ46の表面には、インナーリード42が配置されたリード部とインナーリードが配置されないマージン領域とがあり、マージン領域には図12に示すリードフレームから形成された吊りピン44が配置され、その先端は、接着テープ43a、43bによりチップ46に固定されている。この吊りピン44の先端は、直角に曲げられており、他の部分より幅広になっている。インナーリード42の先端と、チップ46の表面に形成され、作り込まれた半導体集積回路と電気的に接続されたパッド48とは、金、アルミニウムなどのボンディングワイヤ47により電気的に接続されている。インナーリード42、接着テープ41、43、中間接着テープ40、49、吊りピン44は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体45により封止されている。樹脂封止体45には、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂やPPS、PEIなどの熱可塑性樹脂が材料として用いられる。
【0034】
図12は、チップを取り付けたリードフレームの平面図である(図11は、この図を簡略化して表現したものである)。リードフレーム412は、フレーム部に接続された、一体に形成されたインナーリード42及びアウターリード411、吊りピン44を有している。これらインナーリード、アウターリード及び吊りピンは、接着テープ41、43及び中間接着テープ40、49によりチップ46に固定されている。
このように、この実施例では、中間接着テープを用いることによりフレーム強度をさらに大きくしている。また、中間接着テープ及び接着テープを複数に分割することによりチップにかかるストレスを緩和する。この実施例においても、吊りピンは、チップ上に延在され、接着テープ上に固定されるので、フレーム強度という観点においてあたかもインナーリード内の1つであるかのような機能を果し、横方向の強度だけを持っていたパッケージがこの吊りピンにより縦方向の強度も持つことになる。
【0035】
次に、図13を参照して第5の実施例を説明する。
図13は、LOC構造の半導体集積回路装置のチップ上のインナーリードとパッドとを結ぶボンディングワイヤの接続構造を示すチップ部分平面図である。チップ56にはアルミニウムなどからなるパッド58が複数形成されている。パッド58は、チップに作り込まれた半導体集積回路に電気的に接続されている。パッド列に近接してインナーリード52が接着テープ53により固定されている。このインナーリード52先端とパッド58とは、ボンディングワイヤ57によりボンディングされている。吊りピン54は、同じように、接着テープ53によりチップ56に固定されている。インナーリードを構成するリードフレームは、例えば、Fe−42Niアロイを材料としている。このような材料のインナーリード52とボンディングワイヤ57とをボンディングするにはそのボンディング強度を高めるためにAgなどのメッキ層51を形成してこの部分をボンディング部とする。このとき、メッキ工程を容易にする為に吊りピン54にもメッキ層55を設ける(吊りピンにはボンディング部は不要であるが)。
【0036】
しかし、メッキ層は、広すぎると、メッキと樹脂封止体との界面に剥離が発生する可能性が大きくなり好ましくない。インナーリードなどのリードは、チップの小形化にともなって微細化していくので、メッキと樹脂封止体との界面剥離を懸念する必要は概してないが、吊りピンの幅は必ずしもリードの幅と一致させることはないのでメッキと樹脂封止体との界面剥離がれの問題が生じる可能性がある。そこで、この実施例では、吊りピンの幅をインナーリードの幅と同じかそれ以下にする。このようにしてこの問題を回避することができる。
この実施例においても、吊りピンは、チップ上に延在され、接着テープ上に固定されるので、フレーム強度という観点においてあたかもインナーリード内の1つであるかのような機能を果し、横方向の強度だけを持っていたパッケージがこの吊りピンにより縦方向の強度も持つことになる。
【0037】
【発明の効果】
以上、本発明は、吊りピンをチップ上に延在させ接着テープに固定させることによりフレーム強度を高めるので、LOC構造のパッケージのトランスファーモールド時に発生するチップシフトを低減させることができる。また、吊りピンにデプレスを施すことによりパッケージ反りも併せて低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るLOC構造の半導体集積回路装置を示す樹脂封止体を透視した斜視図。
【図2】本発明の第1の実施例に係るLOC構造の半導体集積回路装置に用いられるリードフレームの平面図。
【図3】本発明の第1の実施例に係るトランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図。
【図4】本発明の第2の実施例に係るLOC構造の半導体集積回路装置の断面図。
【図5】本発明の第2の実施例に係るトランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図。
【図6】従来のLOC構造の半導体集積回路装置を示す断面図。
【図7】従来のLOC構造の半導体集積回路装置用リードフレームの平面図。
【図8】従来のトランスファーモールド時の注入樹脂がキャビティ内に充填される様子を簡略化して説明した金型の断面図。
【図9】フレーム強度を説明するチップに外力を与えた状態を示すチップ断面図。
【図10】本発明の第3の実施例に係る吊りピンの部分平面図。
【図11】本発明の第4の実施例に係るLOC構造の半導体集積回路装置内部を示す概略平面図。
【図12】本発明の第4の実施例に係るリードフレームに取り付けたチップを示す部分平面図。
【図13】本発明の第5の実施例に係る樹脂封止体内部に配置されたチップ表面を示す部分平面図。
【符号の説明】
1、101、412・・・リードフレーム
2、22、42、52、102・・・インナーリード
3、23、40、40a、40b、43、43a、43b、53、103・・・接着テープ
4、24、44、54、104・・・吊りピン
5、25、45、105・・・樹脂封止体
6、26、46、56、106・・・チップ
7、47、57・・・ボンディングワイヤ
8、48、58・・・パッド
9、29、109・・・ゲートランナ
10、30、110・・・キャビティ
11、111、411、・・・アウターリード
12、112・・・タイバー
13、33、113・・・上型
14、34、114・・・下型
24a・・・デプレス部
40、40a、40b、49、49a、49b・・・中間用接着テープ、
51・・・インナーリード先端のメッキ層
55・・・吊りピン先端のメッキ層
Claims (18)
- 半導体集積回路が形成され、この半導体集積回路と電気的に接続された接続電極が表面に複数形成された半導体チップと、
前記半導体チップ表面に形成された接着テープと、
前記半導体チップの対向する2辺とはほぼ垂直に一端がそれぞれ各辺から外方へ導出している複数のアウターリードと、
前記アウターリードの他端と一体的につながる一端を有し、他端が前記接着テープにより固定されたインナーリードと、
前記インナーリードの前記他端と前記接続電極とを電気的に接続するボンディングワイヤと、
前記アウターリード及び前記インナーリードを構成するリードフレームから形成され、前記半導体チップの一辺から一端が導出し他端が前記接着テープにより固定された吊りピンと、
前記インナーリード、前記接着テープ、前記ボンディングワイヤ及び前記吊りピンを封止する樹脂封止体とを具備したことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 前記吊りピンの一端が導出する前記半導体チップの一辺は、前記アウターリードが外方へ導出する辺とは異なることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
- 前記接着テープに接着された前記吊りピンの前記他端は、他の部分より幅広であることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の半導体集積回路装置。
- 前記半導体チップ表面は、前記インナーリードが配置されたリード配置領域と前記インナーリードが配置されないマージン領域とを有し、前記マージン領域には前記吊りピンが配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導体集積回路装置。
- 前記半導体チップから外方へ導出している前記アウターリードとは略直角の方向に、前記半導体チップの前記辺から前記吊りピンが導出していることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項4のいずれかに記載の半導体集積回路装置。
- 前記吊りピンは、前記インナーリードとは電気的に接続されていないことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の半導体集積回路装置。
- 前記吊りピンを1つ以上有し、前記吊りピンが2つ以上の場合はそれぞれに独立して前記接着テープに固定されることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
- 前記吊りピンは、デプレス加工を施されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の半導体集積回路装置。
- 前記吊りピンのデプレスされた部分は、前記樹脂封止体の厚さ方向の略中央に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体集積回路装置。
- 4つの辺を有するフレーム部と、
前記フレーム部に一端が接続されたアウターリードと、
前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードと、
前記フレーム部に一端が接続され、他端が他の部分より幅広であり、且つ前記アウターリード及びインナーリードとは接続されていない吊りピンとを備えたことを特徴とするリードフレーム。 - 4つの辺を有するフレーム部と、
前記フレーム部に一端が接続されたアウターリードと、
前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードと、
前記フレーム部に一端が接続され、他端が前記アウターリード及びインナーリードとは接続していない吊りピンとを備え、
前記吊りピンの前記他端は、前記インナーリード先端を固定する接着テープ配置領域にまで延在していることを特徴とするリードフレーム。 - 前記吊りピンを1つ以上有し、前記吊りピンが2つ以上の場合はそれぞれに独立して前記接着テープに固定されることを特徴とする請求項11に記載のリードフレーム。
- 前記吊りピンの配置方向と、前記アウターリードの配置方向とは略直角であることを特徴とする請求項10乃至請求項12のいずれかに記載のリードフレーム。
- 前記アウターリードは、前記フレーム部の第1の辺及びこの第1の辺に対向する第2の辺にそれぞれ接続され、これらのアウターリードに接続されたインナーリードは、互いに距離をおいて対向していることを特徴とする請求項請求項10乃至請求項13のいづれかに記載のリードフレーム。
- 前記吊りピンは、デプレス加工を施されていることを特徴とする請求項10乃至請求項14のいずれかに記載のリードフレーム。
- 4つの辺を有するフレーム部、前記フレーム部に一端が接続されたアウターリード及び前記アウターリードの他端に一体的に接続された一端を有するインナーリードからなるリード部、前記フレーム部に一端が接続され、且つ他端が前記アウターリード及びインナーリードとは接続されていない吊りピンとを有するリードフレームに接着テープを取り付けて、前記インナーリード先端及び前記吊りピンの先端部を固定する工程と、
前記リードフレームに前記接着テープを介して半導体チップを固定する工程と、
前記インナーリードの先端と前記半導体チップ表面に形成された接続電極とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程と、
前記半導体チップが固定されたリードフレームを上型及び下型を合わせて構成される金型キャビティに装着する工程と、
前記キャビティに流動樹脂を注入して、前記半導体チップ、前記インナーリード、前記吊りピン及び前記ボンディングワイヤを封止する樹脂封止体を形成する工程と、
前記フレーム部を切断し、前記アウターリードを成形する工程とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 前記吊りピンは、デプレス加工を施されていることを特徴とする請求項16に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
- 前記吊りピンのデプレスされた部分は、前記樹脂封止体の厚さ方向の略中央に配置されていることを特徴とする請求項17に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
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JP2002300254A JP2004134706A (ja) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | 半導体集積回路装置、リードフレーム及び半導体集積回路装置の製造方法 |
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CN102437061A (zh) * | 2011-11-30 | 2012-05-02 | 深圳市威怡电气有限公司 | 电子元件及其封装方法 |
-
2002
- 2002-10-15 JP JP2002300254A patent/JP2004134706A/ja not_active Withdrawn
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