JP2002076234A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
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Abstract
するように、大きくダウンセットされる場合でも、アイ
ランドを変形させることなく、安定した状態でダウンセ
ットできると共に、アイランドにグランド打ちをする場
合でも、その信頼性を向上させることができる構造の樹
脂封止型半導体装置を提供する。 【解決手段】 アイランド1の周囲に、複数のリード2
が配列され、その表面側にボンディングされる半導体チ
ップ3の各電極端子と複数のリード2との間にワイヤボ
ンディングがされ、それらの表面側が樹脂パッケージ6
により被覆されている。このアイランド1が、たとえば
スリット1cで区画される中心部1aと外周部1bとか
らなり、中心部1aと外周部1bとはスリット1cの間
の連結部1dにより連結されており、吊りリード5の変
形による第1段の段差部と、連結部1dの変形による第
2の段差部との2段下げにより、ダウンセットされてい
る。
Description
が樹脂パッケージから露出し、かつ、各リードは樹脂パ
ッケージの中間部から導出される構造の樹脂封止型半導
体装置に関する。さらに詳しくは、アイランドの底面と
各リードのワイヤボンディングされる先端部で形成され
る面との間隔が大きい場合でも、アイランドが変形せ
ず、かつ、アイランドにワイヤボンディングをする場合
でも容易にワイヤボンディングをすることができる構造
の樹脂封止型半導体装置に関する。
する素子を有する半導体装置では、その熱放散を向上さ
せるために、半導体チップをボンディングするアイラン
ドを樹脂パッケージから露出させ、その露出したアイラ
ンド部を直接実装基板などにハンダ付けすることにより
熱放散を図ったり、アイランド部を実装基板と反対側に
露出させ、その露出したアイランド部に放熱板を設ける
ことにより熱放散を図るなどの構造が採用されている。
図3にその断面説明図およびリードフレームの状態の平
面説明図が示されるように、半導体チップ3を図示しな
い銀ペーストなどの接着剤によりボンディングするアイ
ランド1の周囲に複数のリード2が配列されており、半
導体チップ3の各電極端子と複数のリード2との間が金
線などのワイヤ4によりワイヤボンディングされて電気
的に接続されている。そして、半導体チップ3のボンデ
ィングおよびワイヤボンディングがなされた側である表
面側が樹脂によりモールドされて樹脂パッケージ6が形
成されている。アイランド1は、吊りリード5によって
支持され、その吊りリード5に折曲げ部5aが形成さ
れ、その間が延ばされて図3(a)に示されるように、
アイランド1が下側に下げられる、いわゆるダウンセッ
トされて、樹脂パッケージ6からその裏面が露出するよ
うになっている。
アース端子がアイランド1とダイボンディング材などに
より電気的に接続され、そのアイランドとリード2のう
ちの1本とが、アース用ワイヤ4bによりワイヤボンデ
ィング(グランド打ち)されている。そして、各リード
2は、樹脂パッケージ6が形成された後に、リードフレ
ームから切断分離され、たとえば図3(a)に示される
ように、ガルウィング形状にフォーミングされることに
より、表面実装できる構造にされ、実装基板などにリー
ドの先端部をハンダ付けすると共にアイランド1部も実
装基板にハンダ付けすることにより放熱できるようにさ
れている。この各リードのフォーミングは、その先端部
がアイランドと反対側にハンダ付け面が形成されること
により、アイランドの裏面を上面に露出させ、その露出
面に放熱フィンが形成される場合もある。
ットによりアイランドが樹脂パッケージから露出し、ア
イランドにアース用のワイヤボンディングがなされる
(グランド打ちされる)構造では、グランド打ちされた
アイランドと樹脂パッケージとの界面がそのまま外部に
露出するため、水分が侵入しやすく、とくにワイヤボン
ディングの金線と樹脂との密着性は良くないため、水分
が侵入しやすく、ワイヤとして用いられる金線が水分な
どにより腐食されやすいという問題がある。
リードフレームでは、樹脂パッケージの厚さが1mm程
度あるものでは、吊りリード5のダウンセットの量、す
なわち段差H(図3(a)参照)が0.43mm程度あ
り、リード面からかなり深い位置にダウンセットする成
形を行わなければならない。そのため、一度の変形で深
いダウンセットを行うとアイランドが変形しやすいと共
に、前述のアイランド1にアース用のワイヤボンディン
グを行なう場合、半導体チップ3が大きく、アイランド
1端辺までの間隔が小さいと、ワイヤボンディングのキ
ャピラリ(ボンディングのヘッド)がリード2の先端と
半導体チップ3とにぶつかり、ワイヤボンディングでき
ないという問題がある。
ンドを樹脂パッケージから露出させる構造の半導体装置
で、そのダウンセット量が大きくてもアイランドを変形
させることなく、安定した状態でダウンセットできると
共に、アイランドにアース用のワイヤボンディングをす
る(グランド打ちをする)場合でも、その信頼性を向上
させることができる構造の半導体装置を提供することを
目的とする。
半導体装置は、表面側に半導体チップをボンディングす
るアイランドと、該アイランドの周囲の少なくとも一部
に配列される複数のリードと、前記半導体チップの各電
極端子と前記複数のリードとをそれぞれ電気的に接続す
る複数のワイヤと、前記アイランドの裏面側を露出さ
せ、かつ、前記アイランドの表面側および前記複数のリ
ーどと接続されるワイヤ部分を被覆する樹脂パッケージ
とからなり、前記アイランドは、該アイランドを支持す
る吊りリードの変形により、前記複数のリードの前記ワ
イヤと接続される部分が並ぶ面から、下側に下げられる
第1の段差を有し、かつ、該アイランドの中心部はその
外周部よりさらに下側に下げられる第2の段差を有する
ように形成され、該アイランドの中心部の裏面が前記樹
脂パッケージから露出されている。
ドやリードにおいて、半導体チップがボンディングされ
たり、ワイヤがボンディングされる面が表面側であり、
その反対面が裏面側であることを意味している。
ダウンセットされる場合、吊りリードで1回段差が形成
され、さらにアイランド内で第2の段差が形成されるた
め、段差の全体の量が大きくても、無理なく段差を形成
することができる。この場合でも、アイランドの外周部
は全周に亘って連結されており、その内側で中心部がさ
らにダウンセットされているため、第2の段差による段
差形成を行っても、非常にアイランドの平面度を安定に
維持することができる。さらに、グランド打ちを行う場
合でも、その外周部にワイヤボンディングを行うことに
より、半導体チップがボンディングされる中心部との間
に段差があるため、グランド打ちされる外周部の真横に
は半導体チップはなく、キャピラリがぶつかることもな
い。さらに、グランド打ちは、底面より高い中間位置の
アイランドの外周部にワイヤボンディングすることによ
りなされているため、その外周部は完全に樹脂パッケー
ジにより被覆され、界面を介して水分などがワイヤの部
分までは到達し難く、ワイヤの腐食なども生じ難い。
心部との間にスリットが形成されることにより、該スリ
ットの間に前記外周部と中心部との連結部が形成され、
該連結部の変形により前記第2の段差が形成されれば、
無理なく段差が形成される。
のリードの1つとを接続するワイヤの前記半導体チップ
側とのボンディングが、前記アイランドの前記外周部に
なされることにより、前述のように、ワイヤボンディン
グを行いやすいと共に、水分などの侵入を防止すること
ができ、信頼性が向上する。
導体チップをボンディングすることもできる。
明の樹脂封止型半導体装置について説明をする。本発明
による樹脂封止型半導体装置は、図1にその一実施形態
であるQFPの断面説明図およびパッケージの上部部分
を除去した平面説明図と外観側面図が示されるように、
アイランド1の周囲の少なくとも一部に、複数のリード
2が配列されている。アイランド1の表面側には、半導
体チップ3がボンディングされている。この半導体チッ
プ3の各電極端子と複数のリード2との間はそれぞれ複
数のワイヤ4により、電気的に接続され、それらの表面
側が樹脂パッケージ6により被覆されている。図1に示
される例では、アイランド1が、スリット1cで区画さ
れる中心部1aと外周部1bとからなり、中心部1aと
外周部1bとはスリット1cの間の連結部1dにより連
結されており、アイランド1が、吊りリード5の変形に
より形成される第1の段差部と、連結部1dの変形によ
り形成される第2の段差部とによる2段下げにより、ア
イランド1の裏面が樹脂パッケージ6から露出する構造
になっていることに特徴がある。
中心部1aとの間に段差を形成し得るような細い連結部
1dが形成されており、その連結部1dの変形により第
2の段差が形成されている。このリードフレームは、通
常のリードフレームを形成するのと同様に、複数のリー
ド2およびアイランド1部を形成するように、たとえば
Cuや42Niなどからなり、厚さが0.1〜0.2mm
程度の薄い板状体に打抜きまたはエッチングなどを行う
ことにより形成される。この際、アイランド1の外周部
1bと中心部1aとを区画できるようにスリット1cを
設けることにより連結部1dを形成しておき、その後成
形金型により成形することにより段差が形成される。こ
の際、リードフレームのフレーム面(板状体の平面)、
アイランド1の外周部1b、およびアイランド1の中心
部1aをそれぞれ金型により挟みつけるように金型が形
成されているため、フレーム面、アイランド1の外周部
1bおよび中心部1aは平坦に保たれ、それぞれを結ぶ
吊りリード5および連結部1dが引っ張られて変形し、
図1(a)に吊りリード5を通る線(図1(b)のA−
A線)の断面説明図が示されるように、2段の段差が形
成されてダウンセットされている。
されることなく、2段で所望の段差を形成できるような
形状になっておればよく、アイランド1の外周部1bと
中心部1aとを連結する連結部1dも図1に示されるよ
うな4か所には限らず、スリット1cが一辺に1個では
なく、複数個に形成されて、4個以上の多数数個の連結
部1dにより形成されても良い。
ップ3が図示しない導電性接着剤によりダイボンディン
グされ、さらに半導体チップ3の各電極端子は金線4な
どによりワイヤボンディングがなされている。この際、
半導体チップ3のアース端子は、半導体チップ3の裏面
および導電性接着剤を介して、アイランド1に直接電気
的に接続され、リード2の1本とアース用ワイヤ4bに
よりワイヤボンディングされている。半導体チップ3の
他の電極端子は、通常の半導体装置と同様に金線などの
ワイヤ4によりボンディングされている。そして、その
周囲が樹脂により封止された後に、各リード2およびア
イランド1を支持する吊りリード5がリードフレームか
ら切断分離され、リード2がフォーミングされることに
より図1(c)に示される半導体装置の形状に形成され
る。樹脂パッケージ6も通常のICを製造する場合に用
いられるのと同様に、黒色のフィラーなどを混入したエ
ポキシ樹脂によるトランスファモールドなどにより形成
される。また、リード2のフォーミングも、図1(c)
に示される形状に限らず、図の上面側にガルウイング形
状にフォーミングされても良い。
ージから露出させるためのダウンセットが、アイランド
を支持する吊りリードと、アイランド部との2か所で段
差が形成されているため、吊りリードの無理な変形を生
じさせなくても深いダウンセットを行うことができる。
しかも、アイランドの外周部は第1の段差による少ない
段下げの状態で周囲が連結されているため、非常に安定
で、変形することなくその平面度を保つことができる。
そして、その外周部を保持しながらさらにそのアイラン
ドに段下げの加工がなされるため、第1の段差の吊りリ
ードの変形した部分をさらに変形させる必要はなく、ア
イランドの中心部を非常に平坦性よく段下げをすること
ができる。
下げが2段階でなされているため、アイランドに直接ア
ース用のワイヤをボンディングする場合でも、中間的高
さであるアイランドの外周部にボンディングをすれば良
く、ワイヤボンディングのキャピラリの先端部を段下げ
された狭い部分に入れる必要はなく、半導体チップの欠
けや、ワイヤボンディング不良の発生を防ぐことがで
き、非常にワイヤボンディングの信頼性が向上すると共
に、作業が非常に行いやすいという利点がある。しか
も、アイランドの外周部は樹脂パッケージから外部には
露出しないため、外周部と樹脂パッケージとの界面が外
部には露出せず、外部から水分などが直接ワイヤ部分に
侵入してワイヤを腐食するということもなくなる。その
結果、より一層ワイヤボンディングの信頼性が向上す
る。
は、その平坦性を維持するためと、グランド打ちのため
のアース用ワイヤボンディングをすることのみに用いた
が、このようなアイランド中心部と段差のあるアイラン
ドの外周部があることにより、図2にアイランド部のみ
の平面説明図が示されるように、その外周部に、ダイオ
ードチップなどの第2の半導体チップ3aをマウントす
ることができる。すなわち、ICなどの半導体装置と別
個に形成された、たとえばサージ吸収用のツェナーダイ
オードなどを組み込みたい場合があるが、このような深
く段下げされたアイランドの周端部に第2の半導体チッ
プ3aがマウントされると、前述のグランド打ちと同様
に、ワイヤボンディングが非常に難しいという問題があ
るが、中間的な高さにあるアイランドの外周部に第2の
半導体チップ3aがマウントされることによりそのよう
な問題もなく、簡単に組み立てることができる。
隅から吊りリードにより支持され、4角形状のアイラン
ドの周囲に複数のリードが配列されるQFPの例であっ
たが、SOPタイプなど他のリードフレームでも、アイ
ランドを大きく段下げして、樹脂パッケージからアイラ
ンドの裏面を露出させるタイプの半導体装置に同様に適
用できる。
アイランドの裏面を露出させる場合に、そのダウンセッ
ト量が多くても、1か所で大きな変形をさせないため、
非常に平坦性よくダウンセットを施すことができ、作業
性および信頼性が非常に向上する。さらに、アイランド
にアース用のワイヤボンディングを行う場合でも、その
作業が非常に簡単であると共にボンディングの信頼性お
よび水分の侵入による腐食に対する信頼性が大幅に向上
し、非常に信頼性の高い半導体装置が得られる。
態を示す断面、パッケージの上部を除去した平面および
側面の説明図である。
マウントした例を示す平面説明図である。
脂パッケージから露出させた半導体装置の断面および樹
脂パッケージを除去した状態の平面の説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 表面側に半導体チップをボンディングす
るアイランドと、該アイランドの周囲の少なくとも一部
に配列される複数のリードと、前記半導体チップの各電
極端子と前記複数のリードとをそれぞれ電気的に接続す
る複数のワイヤと、前記アイランドの裏面側を露出さ
せ、かつ、前記アイランドの表面側および前記複数のリ
ードと接続されるワイヤ部分を被覆する樹脂パッケージ
とからなり、前記アイランドは、該アイランドを支持す
る吊りリードの変形により、前記複数のリードの前記ワ
イヤと接続される部分が並ぶ面から、下側に下げられる
第1の段差を有し、かつ、該アイランドの中心部はその
外周部よりさらに下側に下げられる第2の段差を有する
ように形成され、該アイランドの中心部の裏面が前記樹
脂パッケージから露出されてなる樹脂封止型半導体装
置。 - 【請求項2】 前記アイランドの外周部と中心部との間
にスリットが形成されることにより、該スリットの間に
前記外周部と中心部との連結部が形成され、該連結部の
変形により前記第2の段差が形成されてなる請求項1記
載の樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項3】 前記半導体チップのアース端子と前記複
数のリードの1つとを接続するワイヤの前記半導体チッ
プ側とのボンディングが、前記アイランドの前記外周部
になされてなる請求項1または2記載の樹脂封止型半導
体装置。 - 【請求項4】 前記アイランドの前記外周部に、第2の
半導体チップがボンディングされてなる請求項1、2ま
たは3記載の樹脂封止型半導体装置。
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JP2000252837A JP2002076234A (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | 樹脂封止型半導体装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2002076234A true JP2002076234A (ja) | 2002-03-15 |
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ID=18742020
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000252837A Pending JP2002076234A (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | 樹脂封止型半導体装置 |
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JP (1) | JP2002076234A (ja) |
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