JP2585830B2 - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置及びその製造方法

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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、半導体装置に係り、とくに、半導体装置を
製造する際に使用されるリードフレームの構造に関する
ものである。
(従来の技術) IC,LSIなどの半導体装置の組立工程は、1枚の半導体
ウェハ上に形成された多数のチップ(半導体素子)を個
々に分割(ダイシング工程)、各チップをそれぞれのパ
ッケージやリードフレームに搭載し(ダイボンディング
工程)、チップ上の電極パッドとパッケージ上の外部リ
ードもしくはリードフレームとを金(Au)細線やアルミ
ニウム(Al)細線を用いて結線し(ワイヤボンデイング
工程)、最後にチップおよびそれに付随するリードの1
部を封止する(シーリング工程)までをいう。
ダイボンディングは、ワイヤボンディング工程に先立
ってセラミックパッケージやリードフレームのダイパッ
ドの位置にチップを取付ける技術であるが、この技術に
より、チップとパッケージとの機械的および電気的接続
と熱放散を容易に行うことができる。一般に、ダイボン
ディングにおいて要求されることは、接合部に導電性が
あり熱抵抗が低いこと、物理的、化学的に安定な結合が
得られることにあり、これらの条件を考慮したダイボン
ディングを実行するために、これまでAu−Si共晶合金
法、はんだ接着法および樹脂接着法の3通りの方法が知
られていた。
Au−Si共晶合金は融点が370℃と比較的低く、ダイボ
ンディングには広く用いられている。酸化防止のための
N2やN2+H2雰囲気中で400℃前後に加熱しながら、Auメ
ッキされたダイパッドにチップ裏面を押し付け、Au−Si
共晶反応を行わせて接合する。この方法は、チップとパ
ッケージとの機械的、電気的な接続状態が良いので一般
に多用されている。はんだ接着法は、Au−Si共晶合金の
代りにPb−Sn系はんだを用いる方法であり、作業温度が
200〜300℃程度であってかなり低い。この方法は、あら
かじめチップの裏面にはんだのなじみ易いNi−AuTi−Ni
−Au膜などのメタライズを施し、Pb−Sn系のはんだの小
片をチップとAgメッキ層などのダイパッド上の下地金属
との間にはさみ、N2あるいはN2+H2雰囲気中で加熱して
接着する。この方法の長所は、基板とシリコン(Si)と
の熱膨脹係数の違いによる熱ひずみをはんだ層で吸収す
るので、たとえばLSIのチップが大面積になってもチッ
プ破損が生じにくい。3番目の方法は、接着剤を用い
る。標準的な接着剤としては、Ag粉末が入ったエポキシ
樹脂が用いられるが、硬化時に素子に悪影響を及ぼすガ
スが発生しないこと、熱伝導度や電気伝導度の高いこと
などが接着剤として要求される条件である。接着するた
めにダイパッドに電気的接触抵抗を低くすることを目的
としてAgメッキやAuメッキ等を施す。樹脂の硬化温度が
150〜200℃程度と前の2方法よりさらに低温で作業がで
きるので、樹脂層において熱膨脹係数の差から生ずる熱
ひずみが吸収でき大きなチップを取付けることが可能で
ある。作業の自動化や低組立コストのため広く用いられ
ている。
以上、いずれの方法においても、リードフレームに
は、AuメッキやAgメッキなどのメッキを施すことが多
い。第2図は、従来のメッキを施した代表的なリードフ
レーム1の平面図である。このリードフレームは、イン
ナーリード5、アウターリードからなるリード部分と、
チップを搭載するベッドフレーム2と、このベッドフレ
ームを支持するつりピン3とから構成されている。この
構成が一単位で、これが複数単位結合してリードフレー
ム連を形成している。メッキが施される領域は、図の斜
線部分4であり、ベッドフレーム2全体とつりピン3お
よびインナーリード群のベッドフレーム2に対向する先
端部分(ボンディングエリヤに相当する)がこの領域に
含まれる。このリードフレーム1に用いられる材料に
は、Cuや42Ni−Fe合金などがあり、メッキ材としては、
前述の通り、Au,Ag,Niなどが使われる。また、インナー
リードは、ボンディングワイヤを接続するので、その結
合力を大きくするためにAgメッキなどのメッキを施して
おり、このことは、前記三つの方法のうちどの方法でも
必要である。
(発明が解決しようとする課題) このように、チップ(半導体素子)をリードフレーム
のベッドフレームに装着するダイボンディング工程にお
いては、このベッドフレームにメッキを施すことは一般
的な技術であり、したがって効率の良いメッキ形成を実
行することは、この工程の重要な要件である。
今までは、ベッドフレーム全体にメッキを施すなどメ
ッキパターンの面積が大きいのでメッキ時間が長く、ま
た、リードフレームのコスト高を招いていた。またベッ
ドフレーム全体がメッキされているので、とくにAgメッ
キの場合などリードフレームを積み重ねていたときにリ
ードフレーム同志がくっついてしまい不良品となる場合
が多かった。とくに、現状では、たとえばAgメッキをつ
りピン部分にも形成しているが、メッキパターンを形成
するときに、リードフレームとメッキパターンに合せズ
レを生ずることがあり、そのようなときは、メッキ部分
は封止樹脂内から外へ出ることがあった。このような状
態になると、Agマイグレーションをその部分で引き起こ
し、他のピンとのショート不良を起こすことが多々あっ
た。
本発明は、上記事情によってなされたものであり、メ
ッキ領域を最適化することで、生産効率の高い高信頼性
のリードフレームを備えた半導体装置を提供することを
目的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、半導体素子を載置してなるリードフレーム
を樹脂封止した半導体装置及びその製造方法に関するも
のであり、半導体装置は、半導体素子を載置するベッド
フレームと、前記ベッドフレームの対向する2辺に設け
られた前記ベッドフレームを支持するつりピンと、前記
ベッドフレームの前記つりピンが設けられた対向する2
辺とは異なる2辺に沿って配置されているインナーリー
ドと、前記インナーリードもしくは前記インナーリード
の先端部と、前記インナーリードに対向する前記ベッド
フレームの端部にのみ設けられ、前記つりピン及びこの
つりピンと前記ベッドフレームとの接続部分とは離隔し
て設けられているメッキ領域とを有するリードフレーム
を備えていることを特徴としている。また、前記リード
フレームを水平にした時に前記ベッドフレームは前記イ
ンナーリードより下に配置されるように形成されている
ようにしても良い。また、樹脂封止型半導体装置の製造
方法は、半導体素子を載置するベッドフレームと、前記
ベッドフレームの対向する2辺に設けられた前記ベッド
フレームを支持するつりピンと、前記ベッドフレームの
前記つりピンが設けられた対向する2辺とは異なる2辺
に沿って配置されているインナーリードとを備えたリー
ドフレームを形成する工程と、前記インナーリードもし
くは前記インナーリードの先端部と、前記インナーリー
ドに対向する前記ベッドフレームの端部を露出するメッ
キマスクを使用してこの露出された領域のみメッキする
工程とを有することを特徴としている。
(作 用) 本発明は、上記のような構成であり、メッキ領域が小
さくなり、かつ、任意の形状のメッキマスクを利用でき
るので生産効率が向上し、また、半導体素子とリードフ
レームのベッドフレーム部との結合が強固になる。さら
に、リードフレームの積み重ねが容易になるとともにデ
ィプレス加工が正確に行えるようになる。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図を参照して説明する。第1
図は、チップを搭載するベッドフレームを中心にしたリ
ードフレームの平面図を示している。
リードフレーム1は、たとえば、Cuなどからなり、4
本のつりピン3で支持されたベッドフレーム2、このベ
ッドフレーム2に対向する2群のインナーリード5とこ
のインナーリード5に連続して外方に延在するアウター
リードからなっている。このリードフレーム1には、つ
ぎに、メッキを施すことになるが、従来のものと異な
り、ベッドフレーム全体には施さず、中央部分は生地の
ままになっている。このリードフレームにメッキを行う
には、メッキマスクでリードフレームを覆い、メッキ金
属を吹付けるスパージャ法で露出部分を被覆する。した
がって、メッキ領域4は、インナーリード5とベッドフ
レーム2の両端部分のみに形成される。したがって、ベ
ッドフレーム2の中心に形成されている4本のつりピン
3にはメッキ、たとえば、Agメッキは施されないので、
リードフレームおよびチップを樹脂封止する際に、樹脂
の外にメッキ層が出ることを考慮する必要はなく、耐湿
性の劣化することもない。また、メッキ領域が従来に比
較して小さいので、リードフレームを積み重ねたときに
リードフレーム同志がくっついてしまうこともない。
メッキ金属をリードフレームに吹付ける際は、リード
フレームは、基板上に置かれ、ゴム製の押え治具で固定
される。当然メッキされるべき部分には、この治具は置
かれないので、従来の例では、つりピン付近にこの治具
がなく、この部分のメッキが裏面にも形成される場合が
生じている。しかし、本発明においては、この部分には
メッキが施されないので、この治具を使うことができ、
メッキ漏れなどの不良が防止されるようになる。
メッキ領域4を形成したあとは、たとえば、Ag粉を入
れたエポキシ樹脂接着剤をベッドフレーム2に塗布し、
チップを載せて加圧し、この接着剤で固定する。リード
フレーム1のベッドフレーム2は、リード部分より0.2
〜0.4mm程度リード部分より下っている。その後、ワイ
ヤボンディング工程に入って各インナーリード5とチッ
プ上の各電極パッドとをそれぞれボンディングワイヤで
接続して、リードとチップを電気的につなぐ。
最後に、チップ、ボンディングワイヤおよびインナー
リード等は、たとえば、エポキシ樹脂などで樹脂封止さ
れる。この実施例では、トランスファモールド成形法を
利用したが、ポッティングなどの他の方法でも良い。リ
ードフレーム材料は、Cuを用いたがとくにこれに限定さ
れない。他に利用できるものとしては42Ni−Fe合金など
がある。この実施例ではデユアルタイプのリードフレー
ムを用いているがとくにこのタイプに限定されるもので
はなくどのタイプにも適用可能である。また、施される
メッキもAgのみに限るものではなく、他に、たとえばA
u,Sn−Ni、Ni−Auなどが使用できる。第2図に示される
ように、ベッドフレームのメッキ領域4と非メッキ部分
との境界は直線になっているが、とくに直線である必要
はない。曲線でも良いし、凹凸になっていても良い。要
は、非メッキ部分があることにその意義がある。もとも
と、メッキは、とくに樹脂接着法の場合チップの裏面抵
抗を小さくする目的で行われていたが、回路技術が進み
レイアウトの向上などでとくにそれ程低くする必要がな
くなったので、本発明のように非メッキ部分を大きくす
ることが可能になった。
[発明の効果] 本発明は、以上のような構成であるので、メッキ領域
が減少して、この工程が効率化する。つりピン部へのメ
ッキがなくなったのでメッキ漏れがなくなり、メッキ金
属よるマイグレーションがなくなった。また、メッキ工
程でのメッキマスクが作りやすくなり、さらにベッドフ
レームへの裏側へのメッキ漏れも効果的に押さえられる
ようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る半導体装置のリード
フレームの平面図、第2図は、従来の半導体装置に使わ
れるリードフレームの平面図である。 1……リードフレーム、2……ベッドフレーム、 3……つりピン、4……メッキ領域、 5……インナーリード。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子を載置するベッドフレームと、
    前記ベッドフレームの対向する2辺に設けられた前記ベ
    ッドフレームを支持するつりピンと、前記ベッドフレー
    ムの前記つりピンが設けられた対向する2辺とは異なる
    2辺に沿って配置されているインナーリードと、前記イ
    ンナーリードもしくは前記インナーリードの先端部及び
    前記インナーリードに対向する前記ベッドフレームの端
    部にのみ設けられ、かつ前記つりピン及びこのつりピン
    と前記ベッドフレームとの接続部分とは離隔して設けら
    れているメッキ領域とを有するリードフレームを備えて
    いることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 【請求項2】前記リードフレームを水平にした時に前記
    ベッドフレームは前記インナーリードより下に配置され
    るように形成されていることを特徴とする請求項1に記
    載の樹脂封止型半導体装置。
  3. 【請求項3】半導体素子を載置するベッドフレームと、
    前記ベッドフレームの対向する2辺に設けられた前記ベ
    ッドフレームを支持するつりピンと、前記ベッドフレー
    ムの前記つりピンが設けられた対向する2辺とは異なる
    2辺に沿って配置されているインナーリードとを備えた
    リードフレームを形成する工程と、 前記インナーリードもしくは前記インナーリードの先端
    部及び前記インナーリードに対向する前記ベッドフレー
    ムの端部を露出するメッキマスクを使用してこの露出さ
    れた領域のみメッキする工程とを有することを特徴とす
    る樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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