JP2971594B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特にＬＯＣ(Lead On Chip)構造を備えた樹脂封止
形ＬＳＩパッケージに適用して有効な技術に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】４メガビット（Mbit）ダイナミックＲＡ
Ｍ（Dynamic Random Access Memory)や、１６メガビッ
トＤＲＡＭなどの大規模集積回路を形成した半導体チッ
プを収容する樹脂封止形ＬＳＩパッケージは、チップサ
イズが従来よりも増大する一方でパッケージ寸法の増大
には規格上の制約があるという理由から、パッケージ本
体を構成する樹脂の肉厚が極めて薄くなっている。その
ため、パッケージ本体内のインナーリード長が極めて短
くなり、リードがパッケージから抜け易くなったり、リ
ードを折り曲げる際にパッケージにクラックが発生した
りするという問題が生じている。
【０００３】さらに、上記樹脂封止形ＬＳＩパッケージ
のうち、ＳＯＪ(Small Outline J-lead package)などの
表面実装形ＬＳＩパッケージでは、上記した問題に加え
て、パッケージ中に含まれる水分が半田リフロー時の熱
で膨張することに起因する、いわゆるリフロークラック
が深刻な問題になっている。
【０００４】これらの問題の解決策として、チップを搭
載するタブ（ダイパッド）を廃止し、チップの主面に接
着した絶縁テープ上にリードを配置してリードとチップ
のボンディングパッドとをボンディングワイヤにより結
線する、いわゆるＬＯＣ（リード・オン・チップ) 構造
や、リード上に接着した絶縁テープの上にチップを搭載
し、リードとボンディングパッドとをワイヤで結線す
る、いわゆるＣＯＬ(Chip On Lead)構造などのタブレス
リードフレーム方式が提案されている。
【０００５】上記タブレスリードフレーム方式を用いた
ＬＳＩパッケージは、インナーリード長を長くするこ
とができるため、パッケージの耐熱性や耐湿性が向上す
る。チップ周辺でインナーリードをひき回す必要がな
いので、サイズの大きいチップでも従来寸法のパッケー
ジに収容することが可能となる。チップ内の配線長を
短くすることができるため、信号の配線遅延が低減され
る。水分がたまってリフロークラックの原因となるタ
ブの廃止により、リフロークラック耐性が向上する、な
どの特徴がある。
【０００６】また、上記ＬＯＣ構造のＬＳＩパッケージ
においては、チップに電源（電源電圧〔ＶCC〕、基準電
圧〔ＶSS〕）を供給するそれぞれのインナーリードをチ
ップの長辺に平行して引き伸ばし、それらをチップの主
面上の中央部に配置する方式が採用されている（以下、
本願においては、チップ中央部に引き伸ばされた上記電
源供給用インナーリードをバスバーリードと称する）。
このバスバーリードを有するＬＯＣ構造のＬＳＩパッケ
ージは、チップの主面のどの箇所にも短距離で電源を供
給することができるので、電源ノイズが低減され、回路
の高速動作を実現することができるという利点がある。
【０００７】なお、上記バスバーリードを有するＬＯＣ
構造のＬＳＩパッケージについては、日経ＢＰ社、１９
９１年２月１日発行の「日経マイクロデバイス、２月１
日号」Ｐ８９〜Ｐ９７、特願平２−２３４１９３号公報
などに記載がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記バスバ
ーリードを有するＬＯＣ構造のＬＳＩパッケージは、温
度サイクル試験時にクラックが生じ易いという欠点があ
った。
【０００９】本発明者が検討したところによると、パッ
ケージクラック発生のメカニズムは、以下のようなもの
であると考えられる。
【００１０】すなわち、ＬＯＣ構造のＬＳＩパッケージ
に使用されている絶縁テープは、その熱膨張率が他の部
材（チップ、リード、樹脂）に比べて大きいため、温度
サイクル試験の低温側でこの絶縁テープが収縮した際、
その収縮応力によって絶縁テープの側面と樹脂との界面
に剥離が生じると共に、バスバーリードに撓みが発生す
る。
【００１１】これにより、絶縁テープの側面と樹脂との
界面に生じた剥離がバスバーリードの側面、次いで上面
へと進展し、バスバーリードのコーナー部に応力が集中
してパッケージクラックが発生する。
【００１２】本発明は、上述したパッケージクラック発
生のメカニズムに着目してなされたものであり、その目
的は、バスバーリードを有するＬＯＣ構造のＬＳＩパッ
ケージのクラックを防止することのできる技術を提供す
ることにある。
【００１３】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【００１５】本発明のバスバーリードを有するＬＯＣ構
造の半導体集積回路装置（ＬＳＩパッケージ）は、下記
の構成(1）〜(8）のうち、少なくとも一つを備えてい
る。
【００１６】(1).バスバーリードの複数のインナーリー
ドの延在方向と交差する部分に選択的にメッキを施し、
このメッキ部をボンディングエリアとする。
【００１７】(2).バスバーリードの上面に凹凸を設け
る。
【００１８】(3).バスバーリードの側面に凹凸を設け
る。
【００１９】(4).バスバーリードを絶縁テープの上面と
平行する面内でジグザグ状に折り曲げる。
【００２０】
【００２１】(5).インナーリードおよびバスバーリード
の下面に配置される絶縁テープの面積をそれらの面積と
略等しくすることによって、絶縁テープの面積を必要最
小限まで縮小する。
【００２２】(6).絶縁テープを熱膨張率1.４×１０-5／
℃以下の絶縁材料で構成する。
【００２３】
【００２４】
【作用】上記した手段(1) によれば、リード（インナー
リードおよびバスバーリード）と樹脂との接着性が向上
する。すなわち、表面にＡｇなどのメッキを施したリー
ドは、メッキ処理をしないリードに比べて樹脂との接着
力が弱いので、バスバーリードの複数のインナーリード
の延在方向と交差する部分にメッキを施し、このメッキ
部をボンディングエリアとすることにより、リードの全
面にメッキを施している従来技術に比べてリードと樹脂
との接着性が向上する。
【００２５】上記した手段(2) によれば、バスバーリー
ドの上面に凹凸を設けることにより、バスバーリードの
上面が平坦な場合に比べてバスバーリードと樹脂との接
着力が向上する。
【００２６】上記した手段(3) によれば、バスバーリー
ドの側面に凹凸を設けることにより、バスバーリードの
撓みが抑制されると共に、応力が集中するコーナー位置
が分散されるため、バスバーリードのコーナー部への応
力集中が緩和される。
【００２７】上記した手段(4) によれば、バスバーリー
ドを絶縁テープの上面に平行な面内でジグザグ状に折り
曲げることにより、前記手段(3) と同様の効果が得ら
れ、そのコーナー部への応力集中が緩和される。
【００２８】
【００２９】上記した手段(5) によれば、絶縁テープの
面積を必要最小限にすることにより、その収縮応力が低
減される。また、テープ接着剤の濡れにくい部分を除去
することもできる。
【００３０】上記した手段(6) によれば、絶縁テープを
熱膨張率1.４×１０-5／℃以下の絶縁材料で構成するこ
とにより、その収縮応力が低減される。
【００３１】
【００３２】以下、本発明を実施例により説明する。な
お、実施例を説明するための全図において、同一の機能
を有するものは同一の符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
【００３３】
【実施例】本実施例のＬＳＩパッケージを図１〜図３に
より説明する。図１は、このＬＳＩパッケージのインナ
ーリードおよびバスバーリードを示す要部平面図、図２
は、このＬＳＩパッケージの要部破断斜視図、図３は、
このＬＳＩパッケージの短辺方向に沿った断面図であ
る。
【００３４】図２および図３に示すように、本実施例の
ＬＳＩパッケージ１は、樹脂封止形ＬＳＩパッケージの
一種のＳＯＪである。このＬＳＩパッケージ１は、例え
ば４００（ｍｉｌ）のパッケージサイズを有している。
パッケージ本体２は、例えばシリコーンフィラーを添加
したエポキシ系樹脂からなり、その内部にはシリコン単
結晶からなる長方形の半導体チップ３が封止されてい
る。このチップ３の主面には、例えば１６メガビット
（Mbit）の大容量を有するＤＲＡＭが形成されている。
【００３５】上記チップ３の主面上には、例えば４枚の
絶縁テープ４が接着されている。この絶縁テープ４の基
材は、例えば熱膨張率（α）が1.４×１０-5／℃以下
で、厚さが0.１mm以下のポリイミド系樹脂テープからな
り、エポキシ系またはポリイミド系の接着剤によってチ
ップ３の主面上に接着されている。
【００３６】上記４枚の絶縁テープ４に挟まれたチップ
３の主面の中央部には、チップ３の長辺方向に沿って複
数のボンディングパッド５が形成されている。また、上
記絶縁テープ４上には、チップ３の長辺方向に沿って複
数のインナーリード６Ａが配置されている。すなわち、
本実施例のＬＳＩパッケージ１は、チップ３の主面上に
絶縁テープ４を介してインナーリード６Ａを配置したＬ
ＯＣ（リード・オン・チップ）構造を採用している。
【００３７】上記インナーリード６Ａは、パッケージ本
体２の長辺の側面から外方に延在するアウターリード６
Ｂと一体に構成されている。アウターリード６Ｂのそれ
ぞれには、規格に基づき所定の番号が付されている。本
実施例のＬＳＩパッケージ１は、例えば２４本のアウタ
ーリード６Ｂを有し、図２に示すように、パッケージ本
体２の手前の左端から右端に沿って１番端子〜６番端
子、９番端子〜１４番端子が配置され、パッケージ本体
２の向こう側の右端から左端に沿って１５番端子〜２０
番端子、２３番端子〜２８番端子が配置されている。
【００３８】上記２４本の端子のうち、パッケージ本体
２の手前の１番端子および１４番端子は電源電圧
〔ＶCC〕端子である。電源電圧〔ＶCC〕は、例えば回路
の動作電圧５〔Ｖ〕である。また、パッケージ本体２の
向こう側の１５番端子および２８番端子は基準電圧〔Ｖ
SS〕端子である。基準電圧〔ＶSS〕は、例えば回路の基
準電圧０〔Ｖ〕（ＧＮＤ）である。
【００３９】２番端子はデータ入力信号端子、３番端子
は空き端子、４番端子はライトイネーブル信号端子、５
番端子はロウアドレスストローブ信号端子、６番端子、
９〜１３番端子、１６〜２０番端子および２３番端子は
アドレス信号端子、２４番端子は空き端子、２５番端子
はカラムアドレスストローブ信号端子、２６番端子は空
き端子、２７番端子はデータ出力端子である。なお、チ
ップ３の短辺には、チップ支持用リード６Ｃが設けられ
ている。
【００４０】上記アウターリード６Ｂ、インナーリード
６Ａおよびチップ支持用リード６Ｃのそれぞれは、リー
ドフレームから切断され、かつ成形されている。リード
フレームは、例えば４２アロイなどのＦｅ−Ｎｉ合金、
またはＣｕで構成されており、その板厚は１５０〜２５
０μｍ程度である。
【００４１】上記２４本のインナーリード６Ａのうち、
電源電圧〔ＶCC〕端子である１番端子および１４番端子
は、図２の手前の絶縁テープ４上のバスバーリード７と
一体に形成されている。また、基準電圧〔ＶSS〕端子で
ある１５番端子および２８番端子は、図２の向こう側の
絶縁テープ４上のバスバーリード７と一体に形成されて
いる。上記一対のバスバーリード７，７のそれぞれは、
コの字状のパターンを有しており、例えばエポキシ系ま
たはポリイミド系接着剤によって絶縁テープ４上に接着
されている。
【００４２】上記バスバーリード７によって三方を囲ま
れたインナーリード６Ａ（２番端子〜６番端子、９番端
子〜１３番端子、１６番端子〜２０番端子、２３番端子
〜２７番端子）のそれぞれは、エポキシ系またはポリイ
ミド系接着剤によって絶縁テープ４上に接着されてい
る。
【００４３】上記インナーリード６Ａのそれぞれは、ボ
ンディングワイヤ８を通じてチップ３のボンディングパ
ッド５と電気的に接続されている。電源電圧〔ＶCC〕端
子を構成するインナーリード６Ａに接続されるボンディ
ングワイヤ８、および基準電圧〔ＶSS〕端子を構成する
インナーリード６Ａに接続されるワイヤ８のそれぞれの
一端は、バスバーリード７上にボンディングされてい
る。また、信号端子を構成するインナーリード６Ａに接
続されるボンディングワイヤ８のそれぞれの一端は、バ
スバーリード７の上を跨ぐようにしてインナーリード６
Ａ上にボンディングされている。
【００４４】上記ボンディングワイヤ８は、Ａｕ、Ｃ
ｕ、Ａｌあるいはこれらの金属の表面に絶縁性樹脂を被
覆した被覆ワイヤからなる。また、ボンディングワイヤ
８は、例えば熱圧着に超音波振動を併用したボンディン
グ法を用いてボンディングされている。
【００４５】図１に示すように、上記インナーリード６
Ａおよびバスバーリード７の上面において、ボンディン
グワイヤ８の一端が接続される領域（ボンディングエリ
ア））には、Ａｇ、ＡｕまたはＰｄからなるメッキパタ
ーン９が形成されている。すなわち、本実施例のＬＳＩ
パッケージ１は、インナーリード６ａおよびバスバーリ
ード７のボンディングエリアだけにメッキを施し、その
他のエリアにはメッキを施していない。具体的には、図
１に示されるように、インナーリード６Ａの先端部の上
面、およびバスバーリード７のインナーリード６Ａの延
在方向と交差する部分の選択された領域の上面のみにメ
ッキが施され、それらのメッキ領域はボンディングエリ
アであり、そのメッキ領域にワイヤボンディングがなさ
れる。
【００４６】また、図１および図３に示すように、上記
バスバーリード７は、絶縁テープ４の外縁よりも内側に
配置されている。すなわち、本実施例のＬＳＩパッケー
ジ１は、バスバーリード７の側面を絶縁テープ４の側面
から遠ざけている。
【００４７】以上のように構成された本実施例によれ
ば、下記のような作用、効果を得ることができる。
【００４８】(1).インナーリード６Ａおよびバスバーリ
ード７のボンディングエリアだけにメッキを施し、その
他のエリアにはメッキを施さないことにより、インナー
リード６Ａおよびバスバーリード７の全面にメッキを施
す場合に比べて、インナーリード６Ａおよびバスバーリ
ード７とパッケージ本体２を構成する樹脂との接着性が
向上する。
【００４９】(2).バスバーリード７の側面を絶縁テープ
４の側面から遠ざけることにより、万一絶縁テープ４の
側面と樹脂との界面に剥離が生じた場合でも、この剥離
がバスバーリード７の側面へと進展するのを防止するこ
とができる。
【００５０】(3).絶縁テープ４を熱膨張率1.４×１０-5
／℃以下の絶縁材料で構成することにより、その収縮応
力を低減することができる。
【００５１】(4).絶縁テープ４の厚さを0.１mm以下にす
ることにより、その体積が小さくなるので、その収縮応
力を低減することができる。
【００５２】(5).上記(1) 〜(4) により、パッケージク
ラックの発生率を低減することができるので、ＤＲＡＭ
の動作信頼性、寿命が向上する。
【００５３】図４は、本発明の他の実施例であるＬＳＩ
パッケージ１のインナーリード６Ａおよびバスバーリー
ド７を示す要部平面図である。
【００５４】本図に示すように、インナーリード６Ａお
よびバスバーリード７のそれぞれの下面に配置された絶
縁テープ４は、その面積がインナーリード６Ａおよびバ
スバーリード７の面積と略等しくなっている。このよう
に、本実施例のＬＳＩパッケージ１は、絶縁テープ４の
面積を必要最小限まで縮小し、その収縮応力を低減した
ので、パッケージクラックの発生率を低減することがで
きる。
【００５５】図５は、本発明の他の実施例であるＬＳＩ
パッケージ１のインナーリード６Ａおよびバスバーリー
ド７を示す要部平面図である。
【００５６】本図に示すように、バスバーリード７は、
その側面の一部に凹凸パターン１０が設けられている。
これにより、絶縁テープ４の収縮応力に起因するバスバ
ーリード７の撓みが抑制されるので、パッケージクラッ
クの発生率を低減することができる。
【００５７】図６は、本発明の他の実施例であるＬＳＩ
パッケージ１の短辺方向に沿った断面図である。
【００５８】本図に示すように、バスバーリード７は、
その厚さがインナーリード６Ａよりも薄くなっている。
これにより、バスバーリード７のコーナー部に集中する
応力が低減されるので、パッケージクラックの発生率を
低減することができる。
【００５９】バスバーリード７の厚さをインナーリード
６Ａよりも薄く加工するには、例えばプレスで圧潰した
り、エッチングしたりすればよい。
【００６０】図７は、本発明の他の実施例であるＬＳＩ
パッケージ１のインナーリード６Ａおよびバスバーリー
ド７を示す要部平面図である。
【００６１】本図に示すように、バスバーリード７は、
その上面に多数のディンプル（窪み）１１が設けられて
いる。これにより、上面が平坦な場合に比べてバスバー
リード７とパッケージ本体２を構成する樹脂との接着力
が向上するので、パッケージクラックの発生率を低減す
ることができる。
【００６２】図８は、本発明の他の実施例であるＬＳＩ
パッケージ１のインナーリード６Ａおよびバスバーリー
ド７を示す要部平面図である。
【００６３】本図に示すように、バスバーリード７は、
絶縁フィルム４の上面に平行な面内でジクザグ状に折り
曲げられている。これにより、絶縁テープ４の収縮応力
に起因するバスバーリード７の撓みが抑制されるので、
そのコーナー部への応力集中が緩和され、パッケージク
ラックの発生率を低減することができる。
【００６４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６５】実施例では、本発明をＳＯＪに適用した場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、少なくともバスバーリードを有するＬＯＣ構造の樹
脂封止形ＬＳＩパッケージ全般に適用することができ
る。
【００６６】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【００６７】本発明によれば、バスバーリードを有する
ＬＯＣ構造の樹脂封止形ＬＳＩパッケージのクラック発
生率を低減することができるので、樹脂封止形ＬＳＩパ
ッケージの信頼性、寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
要部平面図である。
【図２】この半導体集積回路装置の要部破断斜視図であ
る。
【図３】この半導体集積回路装置の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の要部平面図である。
【図５】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の要部平面図である。
【図６】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の断面図である。
【図７】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の要部平面図である。
【図８】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の要部平面図である。
【符号の説明】
１ ＬＳＩパッケージ ２ パッケージ本体 ３ 半導体チップ ４ 絶縁テープ ５ ボンディングパッド ６Ａ インナーリード ６Ｂ アウターリード ６Ｃ チップ支持用リード ７ バスバーリード ８ ボンディングワイヤ ９ メッキパターン １０ 凹凸パターン １１ ディンプル（窪み）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安生 一郎 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株式会社日立製作所 武蔵工場内 (72)発明者 村上 元 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株式会社日立製作所 武蔵工場内 (56)参考文献 特開 平４−114438（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−219965（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/50 H01L 21/60 301

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップの主面上に絶縁テープを介
    してバスバーリードおよび複数のインナーリードを配置
    し、前記バスバーリードおよび複数のインナーリードと
    前記半導体チップのボンディングパッドとをボンディン
    グワイヤにより結線し、前記複数のインナーリード、バ
    スバーリード、ボンディングワイヤおよび半導体チップ
    を樹脂で封止するリード・オン・チップ構造を有する半
    導体集積回路装置であって、前記バスバーリードの前記
    インナーリードの延在方向と交差する部分に選択的にメ
    ッキを施し、このメッキ部をボンディングエリアとした
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項２】 半導体チップの主面上に絶縁テープを介
    してバスバーリードおよび複数のインナーリードを配置
    し、前記バスバーリードおよび複数のインナーリードと
    前記半導体チップのボンディングパッドとをボンディン
    グワイヤにより結線し、前記複数のインナーリード、バ
    スバーリード、ボンディングワイヤおよび半導体チッブ
    を樹脂で封止するリード・オン・チップ構造を有する半
    導体集積回路装置であって、前記バスバーリードの上面
    に凹凸を設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。
  3. 【請求項３】 半導体チップの主面上に絶縁テープを介
    してバスバーリードおよび複数のインナーリードを配置
    し、前記バスバーリードおよび複数のインナーリードと
    前記半導体チップのボンディングパッドとをボンディン
    グワイヤにより結線し、前記複数のインナーリード、バ
    スバーリード、ボンディングワイヤおよび半導体チッブ
    を樹脂で封止するリード・オン・チップ構造を有する半
    導体集積回路装置であって、前記バスバーリードの側面
    に凹凸を設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。
  4. 【請求項４】 半導体チップの主面上に絶縁テープを介
    してバスバーリードおよび複数のインナーリードを配置
    し、前記バスバーリードおよび複数のインナーリードと
    前記半導体チップのボンディングパッドとをボンディン
    グワイヤにより結線し、前記複数のインナーリード、バ
    スバーリード、ボンディングワイヤおよび半導体チッブ
    を樹脂で封止するリード・オン・チップ構造を有する半
    導体集積回路装置であって、前記バスバーリードを前記
    絶縁テープの上面に平行な面内でジグザグ状に折り曲げ
    たことを特徴とする半導体集積回路装置。
  5. 【請求項５】 半導体チップの主面上に絶縁テープを介
    してバスバーリードおよび複数のインナーリードを配置
    し、前記バスバーリードおよび複数のインナーリードと
    前記半導体チップのボンディングパッドとをボンディン
    グワイヤにより結線し、前記複数のインナーリード、バ
    スバーリード、ボンディングワイヤおよび半導体チッブ
    を樹脂で封止するリード・オン・チップ構造を有する半
    導体集積回路装置であって、前記インナーリードおよび
    前記バスバーリードの下面に配置された前記絶縁テープ
    の面積を前記インナーリードおよび前記バスバーリード
    の面積と略等しくしたことを特徴とする半導体集積回路
    装置。
  6. 【請求項６】 半導体チップの主面上に絶縁テープを介
    してバスバーリードおよび複数のインナーリードを配置
    し、前記バスバーリードおよび複数のインナーリードと
    前記半導体チップのボンディングパッドとをボンディン
    グワイヤにより結線し、前記複数のインナーリード、バ
    スバーリード、ボンディングワイヤおよび半導体チッブ
    を樹脂で封止するリード・オン・チップ構造を有する半
    導体集積回路装置であって、前記絶縁テープが熱膨張率
    1.４×１０-5／℃以下の絶縁材料からなることを特徴と
    する半導体集積回路装置。
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