JP2515882B2 - リ―ドフレ―ム、リ―ドフレ―ムの製造方法、半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、リードフレーム、リードフレームの製造方
法、半導体装置および半導体装置の製造方法に係り、特
にリード本数の多い高密度集積回路用のリードフレーム
およびこれを用いた実装に関する。

（従来の技術） 半導体装置の高密度化および高集積化に伴い、リード
ピン数は増加するものの、パッケージは従来通りかもし
くは小型化の傾向にあり、リードフレームの寸法精度に
関する要求も厳しくなってきている。

同一面積内においてインナーリードの本数が増加すれ
ば、当然ながらインナーリードの幅および隣接するイン
ナーリードとの間隔は狭くなる。このため、強度の低下
によるインナーリードの変形およびその変形によるイン
ナーリード間の短絡を生じることがある。

更に、半導体素子のボンディングパッドとインナーリ
ードとをボンディングワイヤによって接続するワイヤボ
ンディングに際しては、リード幅が小さいことに起因し
てボンディングエリアが狭くなり、ボンディングミスが
発生し易くなる。また、リード数が多いため、リード先
端をダイパッドのすぐ近くまで伸ばすことができず、ボ
ンディングワイヤを長くする必要がある。これはボンデ
ィングワイヤの無駄であるのみならず、ワイヤボンディ
ングが順調に行なわれた後においてもワイヤ同志または
ワイヤとリードとの短絡事故を生じるおそれがある等、
多くの問題があった。

このような問題を解決するため、第４図に要部拡大図
を示す如く、ダイパッド2sの周囲に伸長するインナーリ
ード４の先端部のボンディングエリアを除く領域を、ポ
リイミド等の絶縁性テープ10により連結固定するいわゆ
るテーピング法が提案されている。ここで７はタイバ
ー、８はアウターリード、９はサポートバーである。

しかしながら、リードフレームがスタンピングにより
成型されている場合、機械的加工時に受けた残留応力が
大きく既にリードが変形した状態で連結固定してしまう
というような問題があった。

そこで本出願人は、特願昭59−247390号（特開昭61−
125161号公報）において、インナーリード先端を連結片
で繋いだ状態でテーピングを行い、インナーリード間の
間隔を所定寸法に保持した状態で連結片を取り除く方法
を提案している。

しかしながら、この方法においても、実装工程等の後
続工程で、熱履歴によりテープが伸縮し、インナーリー
ドが変形することがあった。

また、この熱履歴による変形を防止すべく、インナー
リード先端を連結片で繋いだ状態で焼純処理を行い、最
後に連結片を除去する方法も提案されている。この方法
は設備に膨大な費用が必要であり、コストの低減を阻む
大きな問題となっていた。

（発明が解決しようとする課題） このように、半導体装置の高集積化に伴い、リード間
隔は小さくなる一方であり、インナーリード先端の位置
ずれが、半導体装置の信頼性低下の原因となっていた。

また、アウターリードについても高密度化が進むにつ
れて、位置ずれの問題は深刻化しており、特に、面実装
型のリードフレームについては、位置精度の向上が極め
て深刻な問題となっている。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、インナ
ーリード先端の位置ずれを防止し、半導体装置の信頼性
の向上をはかることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明の第１の特徴は、絶縁性フィルムの表面
に形成され、半導体素子搭載部分近傍から放射状に延び
る複数のインナーリードとこれらにそれぞれ接続される
アウターリードとのパターンを具えた第１の金属材と、
前記第１の金属材を支持するように、前記絶縁性フィル
ムの裏面側に形成され、第１の金属パターンのインナー
リードおよびアウターリード形成領域に対応する領域の
全面に形成された第２の金属材とを具備し、少なくと
も、アウターリードの形成領域が折り曲げ可能に構成さ
れたリードフレームと、前記リードフレームの半導体素
子搭載部分に搭載され、前記インナーリードに電気的に
接続された半導体チップと、前記半導体チップおよびイ
ンナーリードを覆う樹脂封止容器と、前記樹脂封止容器
の裏面側の辺に沿って、１本の切り欠けが形成されてお
り、当該辺に位置するアウターリードの全てが、Ｊ字状
をなすように前記絶縁性フィルムと共に一体的に折り曲
げられ、その先端が前記切り欠けに係止されていること
にある。

また本発明の第２の特徴は、絶縁フィルムを挾んで第
１および第２の金属材を接合した板状体を用意する板状
体形成工程と、前記板状体の第１の金属材が、インナー
リードおよびアウターリードを含む所望のリードフレー
ムパターンを形成するとともに、前記第２の金属材が、
前記第１の金属パターンのインナーリードおよびアウタ
ーリード形成領域に対応する領域を裏面から支持するよ
うに組み立て時に切除する領域を除去された一体パター
ンを構成するようにエッチングによりパターニングする
パターン形成工程と、前記第１の金属パターンのインナ
ーリード先端に囲まれた領域に半導体チップを載置し、
前記絶縁フィルムが溶融せしめられ、前記半導体チップ
の裏面が前記第２の金属材に接触するように、固着する
半導体チップ固着工程と、前記半導体チップを覆うよう
に樹脂封止を行う樹脂封止工程とを含むことにある。

（作用） すなわち、この発明では、リードフレームは、絶縁フ
ィルムを挾んで２枚の金属材を接合した板状体を用いて
構成され、一方の金属材がリードフレームパターンを形
成し、リードフレームパターン形成側と対向する側の金
属材が、絶縁フィルムを介して該リードフレームパター
ンを支持しているため、これらの金属材は薄くても機械
的強度は極めて高いものとなる。そして樹脂封止容器の
裏面側の辺に沿って、１本の切り欠けが形成されてお
り、当該辺に位置するアウターリードの全てが、Ｊ字状
をなすように絶縁性フィルムおよびその裏面に位置する
金属材とともに一体的に折り曲げられ、その先端が前記
切り欠けに係止されているため、アウターリードは先端
を切り欠けで一体的に係止せしめられかつ中間部は絶縁
性フィルムと裏面の金属材とで一体的に支持せしめられ
ている。

また本発明の第２では、半導体チップの搭載に際し、
絶縁性フィルムが溶融する程度に熱処理をし、半導体チ
ップの裏面と第２の金属材とが接触するようにしたもの
である。

本発明によれば、絶縁フィルムを挾んで第１および第
２の金属材を接合した板状体を用いて構成され、リード
フレームパターン形成側と対向する側の金属材が、絶縁
フィルムを介して該リードフレームパターンを支持して
いるため、これらの金属材は薄くても機械的強度は極め
て高いものとなる。従って良好な支持強度を裏面側に金
属材で保持しつつ、表面側では薄い金属パターンを用い
て高精度の微細パターンを得ることができる。

また、第１および第２の金属材の厚さを、全体として
の厚さを折り曲げ可能な程度にしているため、表面実装
用として有効である。

さらに、第２の金属材を、リードパターンを構成する
第１の金属材と同程度の厚さとしているため、容易に折
り曲げ可能であってかつ高精度で信頼性の高いものとな
る。

本発明の方法によれば、絶縁フィルムを挾んで第１お
よび第２の金属材を接合した板状体を用意するようにし
ているため、あらかじめパターニングに先だち内部応力
のない板状体とすることができる。そしてフォトエッチ
ング法等を用いて第１または第２の金属材をパターニン
グするようにすれば、極めて高精度な微細パターンを得
ることが可能となる。そして、リードフレームパターン
形成側と対向する側の金属材が、絶縁フィルムを介して
該リードフレームパターンを全面で支持しているため、
これらの金属材は薄くても機械的強度は極めて高いもの
となっている。

なお、リードフレームパターンを構成する金属材を薄
くする場合には、比抵抗の小さい金属を用いることによ
り、高抵抗となるのを防ぐことができる。

このように、リードフレームの裏面は絶縁材料を介し
て金属材で覆われているため、インナーリードのリード
幅が狭く、十分な強度が得られないようなリードフレー
ムにおいても、互いの位置関係を保持することができ、
リード同志の短絡が防止されるのみならず、ボンディン
グワイヤとの短絡も防止される。

また、パターン形成後に絶縁性物質を固着する工程も
不要であり、熱歪を生じることもなく、強度が高めら
れ、ボンディングに際してもインナーリードが変形を生
じることはない。そしてまた、パターニングに先立ち、
絶縁フィルムが接合されているため、テーピング時の応
力の発生等のおそれもない。また、リードフレームがス
タンピングにより成型されている場合のように、機械的
加工時に受けた残留応力が大きく既にリードが変形した
状態で連結固定してしまうというようなおそれもない。
また、ボンディングエリアが正しい位置間隔で配列され
ているため、ボンディング精度が高められる上、ボンデ
ィング時の衝撃による変形も防止され、半導体装置の信
頼性を高めることができる。

さらに本発明の半導体装置によれば、樹脂封止容器の
裏面側の辺に沿って、１本の切り欠けが形成されてお
り、当該辺に位置するアウターリード全体が一体的に、
Ｊ字状をなすように折り曲げられ、その先端が前記切り
欠けに係止されているため、先端を切り欠けで係止しか
つ中間部は絶縁性フィルムと裏面の金属材とで一体的に
支持せしめられているため、アウターリード相互の間隔
は極めて高精度に維持され、信頼性の高い表面実装型の
半導体装置となる。

また本発明の方法によれば、上記効果に加え半導体チ
ップの裏面が裏面側の金属材に接触しているため、支持
用である裏面の金属材を介して封止容器外に良好に熱が
放散され、信頼性の高い半導体装置となる。また、この
裏面側の金属材を接地用に用いてもよい。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。

第１図乃至第２図は、本発明実施例のリードフレーム
の製造工程を示す図である。

まず、第１図に示すように、それぞれ厚さ0.08mmのニ
ッケル帯状材料からなる第１および第２の金属体1a,1b
の間に厚さ0.05mmのポリイミド樹脂の帯状体からなる絶
縁フィルム1cを挾み熱圧着法により、これらを接合せし
め、接合体１を形成する。

そして、第２図（ａ）に斜視図を示すように、フォト
エッチングを用いて、この接合体１の表面および裏面の
第１および第２の金属体1a,1bをパターニングする。こ
の第１および第２の金属体1a,1bのパターンを第２図
（ｂ）および第２図（ｃ）に示す。この第１の金属体1a
のパターンは、第２図（ｂ）に示すように、インナーリ
ードとアウターリードとの境界部に形成され隣接リード
を一体的に支持するタイバーを含まない他は、通常のリ
ードフレームのパターンと同様のパターン形状をなすも
ので、中央の半導体チップ載置領域２のまわりにこれと
先端が対峙するように形成された複数のインナーリード
４とこれに連設され外方に伸長するアウターリード８と
を含むように形成されている。ここでＷは枠体である。
一方、裏面側の第２の金属体1bのパターンは、第２図
（ｃ）に示すように、アウターリード８の形成されてい
ない領域に対応する４隅の領域Ｃは除去されている。こ
れは、実装時に枠体Ｗの除去が容易に行えるようにする
ためである。

このようにして、形成されたリードフレームは、表面
の第１の金属体パターンによって形成されたリードが広
範囲にわたって絶縁フィルムおよび第２の金属体1bのパ
ターンに支持固定されているため、変形を引き起こすこ
ともない。

さらに、熱履歴によって変形を生じることのないよう
に内部応力のない接合体から形成されているため、互い
の位置関係を保持することができ、リード同志の短絡が
防止されるのみならず、ボンディングワイヤとの短絡も
防止され、極めて信頼性の高いものとなる。

また、第１の金属体パターンすなわちリードフレーム
パターン1aは、フォトエッチング法を用いてパターニン
グがなされているため、極めて高精度な微細パターンを
得ることが可能となる。そして、裏面側の第２の金属体
パターン1bが、絶縁フィルム1cを介して該リードフレー
ムパターン1aを支持しているため、厚さは薄くても機械
的強度は極めて高いものとなっており、また、比抵抗の
小さいニッケルを用いているため、薄くても低抵抗のリ
ードを形成することができる。

このように、リードフレームパターン1aの裏面は絶縁
フィルム1cを介して第２の金属体パターン1bで支持され
ているため、インナーリード間の位置関係を保持するこ
とができ、リード同志の短絡が防止されるのみならず、
ボンディングワイヤとの短絡も防止される。

このようにして形成されたリードフレームを用いて半
導体装置の実装に際しては、通常の半導体チップ３の固
着工程、ボンディングワイヤ５を介して半導体チップと
インナーリード４との電気的接続を行うワイヤボンデイ
ング工程、樹脂パッケージ６内にこれらを封止する樹脂
封止工程、枠体Ｗ等の切除工程およびアウターリード８
の成形工程を経て第３図に示すような半導体装置が完成
する。

ここでは、樹脂パッケージ６の下面に凹部Ｏを形成
し、アウターリード８の先端をＪ字状に曲げ、この凹部
Ｏにアウターリード８の先端を絶縁性樹脂等を用いて固
定するようにしている。このような構造をとることによ
り、アウターリード８の裏面に接点が接触することはな
いため、裏面の金属体パターン1bとの短絡の心配もな
い。

なお、この表面の金属体パターン1aおよび裏面の金属
体パターン1bのパターン形状は、前記実施例に限定され
ることなく、適宜変形可能である。

また、これら金属体パターン1a、金属体パターン1bお
よび絶縁フィルム1cの厚さについても適宜変更可能であ
るが、パターニング精度、アウターリードの成形などの
面から考えると合わせて2.5mm以下となるようにするの
が望ましい。

さらにまた、半導体チップ３をリードフレームに固着
する際、熱処理によって半導体チップ下の絶縁フィルム
を溶融せしめ、半導体チップ３の裏面と台２の金属体パ
ターンとが接するようにすれば、第２の金属体パターン
は放熱板として良好に作用する。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、絶縁フィ
ルムを挾んで第１および第２の金属材を接合した板状体
を用意し、この板状体の第１又は第２の金属材をエッチ
ングによりパターニングし、インナーリードおよびアウ
ターリードを含む所望のパターンを形成するようにして
いるため、内部応力もなく、インナーリード間の間隔を
所定寸法に保持することができ、信頼性の高い半導体装
置を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明実施例のリードフレーム
の製造工程を示す図、第３図は同リードフレームを用い
て実装された半導体装置を示す図、第４図は従来例のリ
ードフレームを示す図である。 1a……第１の金属体パターン、1b……第２の金属体パタ
ーン、1c……絶縁フィルム、２……半導体素子搭載部、
2s……ダイパッド、３……半導体チップ、４……インナ
ーリード、５……ボンディングワイヤ、６……樹脂パッ
ケージ、７……タイバー、８……アウターリード、９…
…サポートバー、10……絶縁性テープ、Ｗ……枠体、Ｏ
……凹部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性フィルムの表面に形成され、半導体
   素子搭載部分近傍から放射状に延びる複数のインナーリ
   ードとこれらにそれぞれ接続されるアウターリードとの
   パターンを具えた第１の金属材と、前記第１の金属材を
   支持するように、前記絶縁性フィルムの裏面側に形成さ
   れ、第１の金属パターンのインナーリードおよびアウタ
   ーリード形成領域に対応する領域の全面に形成された第
   ２の金属材とを具備し、少なくとも、アウターリードの
   形成領域が折り曲げ可能に構成されたリードフレーム
   と、 前記リードフレームの半導体素子搭載部分に搭載され、
   前記インナーリードに電気的に接続された半導体チップ
   と、 前記半導体チップおよびインナーリードを覆う樹脂封止
   容器と、 前記樹脂封止容器の裏面側の辺に沿って、１本の切り欠
   けが形成されており、 当該辺に位置する前記アウターリードの全てが、Ｊ字状
   をなすように前記絶縁性フィルムと共に一体的に折り曲
   げられ、その先端が前記切り欠けに係止されていること
   を特徴とする表面実装型の半導体装置。
2. 【請求項２】絶縁フィルムを挾んで第１および第２の金
   属材を接合した板状体を用意する板状体形成工程と、 前記板状体の第１の金属材が、インナーリードおよびア
   ウターリードを含む所望のリードフレームパターンを形
   成するとともに、前記第２の金属材が、前記第１の金属
   パターンのインナーリードおよびアウターリード形成領
   域に対応する領域を裏面から支持するように組み立て時
   に切除する領域を除去された一体パターンを構成するよ
   うにエッチングによりパターニングするパターン形成工
   程と、 前記第１の金属パターンのインナーリード先端に囲まれ
   た領域に半導体チップを載置し、前記絶縁フィルムが溶
   融せしめられ、前記半導体チップの裏面が前記第２の金
   属材に接触するように、固着する半導体チップ固着工程
   と、 前記半導体チップを覆うように樹脂封止を行う樹脂封止
   工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。