JP2522524B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はリードフレームを用いた半導体装置の製造方
法に関するもので、高集積度の半導体装置に好適なもの
である。
法に関するもので、高集積度の半導体装置に好適なもの
である。
従来の半導体装置は第18(a)図の透視平面図および
第18(b)図の素子断面図に示すように半導体素子1が
リードフレームのダイパッド2上に固着され、ダイパッ
ド2の周囲に放射状に配設されたリード3と半導体素子
1上の電極4とが金属ワイヤ5によって接続され、リー
ドの外側部分を除いて全体が樹脂6により封止された構
造となっている。
第18(b)図の素子断面図に示すように半導体素子1が
リードフレームのダイパッド2上に固着され、ダイパッ
ド2の周囲に放射状に配設されたリード3と半導体素子
1上の電極4とが金属ワイヤ5によって接続され、リー
ドの外側部分を除いて全体が樹脂6により封止された構
造となっている。
近年、半導体素子の集積度向上の強い要求に伴って半
導体素子の寸法は大型化する一方で、樹脂封止後の外囲
器の外形寸法は実装上の要求から現状維持あるいはより
小型化が要求されている。
導体素子の寸法は大型化する一方で、樹脂封止後の外囲
器の外形寸法は実装上の要求から現状維持あるいはより
小型化が要求されている。
ところで、樹脂封止後に樹脂より突出したリード(外
部リード)は続く曲げ工程で所定形状に切断および曲げ
が行われるが、このためには樹脂内に存在するリード
(内部リード)の長さLは曲げ工程で加えられる力に耐
え得るだける十分な長さLcritが必要である。したがっ
て外囲器の外形寸法をM×N(M>N)、素子の一辺の
長さをCとして、第18図を参照すると、従来の構造で
は C<N(2Lcrit+α) の関係を満足するようにCを定めなければならない。こ
こでαはダイパッド端辺とリード間の距離その他の条件
から必要とされる余裕寸法である。また、内部リード長
が短い場合には内部リードを伝わって水分が半導体素子
に到達しやすくなって耐湿信頼性が劣化するため、上記
Lcritまで短くすることはできない。このため、Lcritの
値は比較的大きなものとなり、搭載可能な半導体素子の
大きさは外囲器よりもかなり小さくなる。
部リード)は続く曲げ工程で所定形状に切断および曲げ
が行われるが、このためには樹脂内に存在するリード
(内部リード)の長さLは曲げ工程で加えられる力に耐
え得るだける十分な長さLcritが必要である。したがっ
て外囲器の外形寸法をM×N(M>N)、素子の一辺の
長さをCとして、第18図を参照すると、従来の構造で
は C<N(2Lcrit+α) の関係を満足するようにCを定めなければならない。こ
こでαはダイパッド端辺とリード間の距離その他の条件
から必要とされる余裕寸法である。また、内部リード長
が短い場合には内部リードを伝わって水分が半導体素子
に到達しやすくなって耐湿信頼性が劣化するため、上記
Lcritまで短くすることはできない。このため、Lcritの
値は比較的大きなものとなり、搭載可能な半導体素子の
大きさは外囲器よりもかなり小さくなる。
このような問題を解決する手法の一つとして特開昭62
-154764号公報に示されたものがある。
-154764号公報に示されたものがある。
ここに示された半導体装置では半導体素子の短辺に電
極を集中させ、大形の半導体素子の搭載を可能にしてい
るが、リードを半導体素子の周囲に配置する構造に変化
はなく、外囲器端部からボンディングワイヤとリードと
の接合部までの距離を十分にとることができないので、
半導体装置の信頼性が十分でない。
極を集中させ、大形の半導体素子の搭載を可能にしてい
るが、リードを半導体素子の周囲に配置する構造に変化
はなく、外囲器端部からボンディングワイヤとリードと
の接合部までの距離を十分にとることができないので、
半導体装置の信頼性が十分でない。
また、ワイヤボンディングが行われる際、内部リード
を押さえるとき、タイバー部の自由度が少なく変形が起
こり難いため、内部リードが半導体素子に密着しにくい
という問題があった。
を押さえるとき、タイバー部の自由度が少なく変形が起
こり難いため、内部リードが半導体素子に密着しにくい
という問題があった。
また、「“隠し玉",300ミルに大チップを入れるリー
ドフレーム」,日経マイクロデバイス1988年5月号第54
頁〜第57頁に開示された、半導体素子の上面あるいは下
面にリードを配置した構造が提案されている。ここに示
された構造では第19図および第20図に示されたように半
導体素子の一辺に電極が集中しているので、リードの長
さが一定でなく信頼性は依然として十分でない。特に、
ハッチングを施した最端部のリードではこの問題が顕著
である。また、電極を半導体素子の短辺に集中して配置
しているため、第20図に示すように設計変更でリードを
追加するような場合には全部の内部リードの配置を変え
ない限り収まらないことがあり、設計の自由度に欠け
る。
ドフレーム」,日経マイクロデバイス1988年5月号第54
頁〜第57頁に開示された、半導体素子の上面あるいは下
面にリードを配置した構造が提案されている。ここに示
された構造では第19図および第20図に示されたように半
導体素子の一辺に電極が集中しているので、リードの長
さが一定でなく信頼性は依然として十分でない。特に、
ハッチングを施した最端部のリードではこの問題が顕著
である。また、電極を半導体素子の短辺に集中して配置
しているため、第20図に示すように設計変更でリードを
追加するような場合には全部の内部リードの配置を変え
ない限り収まらないことがあり、設計の自由度に欠け
る。
以上のように、従来の半導体装置においては全体の大
きさを増大させずに大型の半導体素子を高い信頼性をも
って実装することは困難であった。
きさを増大させずに大型の半導体素子を高い信頼性をも
って実装することは困難であった。
そこで、本発明は、内部リードを半導体素子に密着し
やすくして安定したワイヤボンディングが行われるよう
にし、十分な耐湿信頼性を有するとともに小型で高集積
度であり、かつ設計の自由度の大きい半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
やすくして安定したワイヤボンディングが行われるよう
にし、十分な耐湿信頼性を有するとともに小型で高集積
度であり、かつ設計の自由度の大きい半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
本発明の半導体装置の製造方法によれば、 上面周辺部に複数の電極を備えた半導体素子を搭載す
るためのダイパッド部と、曲部を備えたタイバー部と、
該タイバー部が連結された切り欠き部とを有する第一の
枠部を形成する工程と、 前記第一の枠部における前記ダイパッド部がデプレス
されるように前記タイバー部を変形させる工程と、 前記ダイパッド部に半導体素子を搭載して固着する工
程と、 前記半導体素子の長手方向の中央線から等距離だけ離
れ、かつ対応する前記電極からの距離がほぼ等しい位置
に内端部が配置され、前記半導体素子の外方に伸びた複
数の内部リードであって、前記複数の電極間を前記中央
線に対して直角方向に延びる第1の部分と、前記中央線
から等距離だけ離れた位置で前記中央線に平行な方向又
は角度をなした方向に折り曲げられた第2の部分を有す
る前記内部リードを備えた第二の枠部を形成する工程
と、 前記第二の枠部を前記第一の枠部と接合した枠体を形
成する工程と、 前記枠体を、前記デプレスされた深さよりやや浅い堀
込み深さを備えたヒータ部と逃げ部を備えた押さえ部と
の間に押さえ込む工程と、 前記内部リードの内端部と前記半導体素子の前記電極
とをワイヤで連結する工程と、 この状態で所定部分を樹脂封止して樹脂成形体を形成
する工程と、 この樹脂成形体から突出した前記第一および第二の枠
部の不要部分を除去し、突出したリードを成形する工程
とを備えたことを特徴とする。
るためのダイパッド部と、曲部を備えたタイバー部と、
該タイバー部が連結された切り欠き部とを有する第一の
枠部を形成する工程と、 前記第一の枠部における前記ダイパッド部がデプレス
されるように前記タイバー部を変形させる工程と、 前記ダイパッド部に半導体素子を搭載して固着する工
程と、 前記半導体素子の長手方向の中央線から等距離だけ離
れ、かつ対応する前記電極からの距離がほぼ等しい位置
に内端部が配置され、前記半導体素子の外方に伸びた複
数の内部リードであって、前記複数の電極間を前記中央
線に対して直角方向に延びる第1の部分と、前記中央線
から等距離だけ離れた位置で前記中央線に平行な方向又
は角度をなした方向に折り曲げられた第2の部分を有す
る前記内部リードを備えた第二の枠部を形成する工程
と、 前記第二の枠部を前記第一の枠部と接合した枠体を形
成する工程と、 前記枠体を、前記デプレスされた深さよりやや浅い堀
込み深さを備えたヒータ部と逃げ部を備えた押さえ部と
の間に押さえ込む工程と、 前記内部リードの内端部と前記半導体素子の前記電極
とをワイヤで連結する工程と、 この状態で所定部分を樹脂封止して樹脂成形体を形成
する工程と、 この樹脂成形体から突出した前記第一および第二の枠
部の不要部分を除去し、突出したリードを成形する工程
とを備えたことを特徴とする。
本発明による半導体装置の製造方法によれば、ダイパ
ッド部を、曲部を備えたタイバー部を介して第一の枠部
の切り欠き部に連結し、デプレスされた深さよりやや浅
い堀込み深さを備えたヒータ部と逃げ部を備えた押さえ
部との間に枠体を押さえ込むようにしているので、内部
リードが半導体素子に密着しやすくして安定したワイヤ
ボンディングが行われる。さらに、ダイパッドの上に載
置された半導体素子の上面にリードを配置しているの
で、高集積度の大きなチップを用いることができ、ま
た、半導体素子の電極と内部リード先端部がほぼ同じ長
さのワイヤボンディングで接続されるため、半導体装置
の外部から侵入する水分の移動経路長さが十分大きくな
って耐湿信頼性が向上する。
ッド部を、曲部を備えたタイバー部を介して第一の枠部
の切り欠き部に連結し、デプレスされた深さよりやや浅
い堀込み深さを備えたヒータ部と逃げ部を備えた押さえ
部との間に枠体を押さえ込むようにしているので、内部
リードが半導体素子に密着しやすくして安定したワイヤ
ボンディングが行われる。さらに、ダイパッドの上に載
置された半導体素子の上面にリードを配置しているの
で、高集積度の大きなチップを用いることができ、ま
た、半導体素子の電極と内部リード先端部がほぼ同じ長
さのワイヤボンディングで接続されるため、半導体装置
の外部から侵入する水分の移動経路長さが十分大きくな
って耐湿信頼性が向上する。
さらに、2枚の枠体を用いて半導体装置を安定して製
造することが可能となる。
造することが可能となる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第1図(a)は本発明にかかる方法を適用して製造さ
れた半導体装置の構成を示す透視平面図、第1図(b)
はその断面図である。
れた半導体装置の構成を示す透視平面図、第1図(b)
はその断面図である。
この半導体装置では従来装置と同様にダイパッド部
(ベッド部)12上に半導体素子(チップあるいはペレッ
ト)11が搭載されて固着されているが、内部リード13は
半導体素子11の上面でその内部に伸び、内部リード先端
部と半導体素子11の周辺部に設けられた対応する電極14
とはボンディングワイヤ15によって接続されている。全
体は樹脂封止されており、内部リード13の下面と半導体
素子11の表面の間にも封止用樹脂が介在している。
(ベッド部)12上に半導体素子(チップあるいはペレッ
ト)11が搭載されて固着されているが、内部リード13は
半導体素子11の上面でその内部に伸び、内部リード先端
部と半導体素子11の周辺部に設けられた対応する電極14
とはボンディングワイヤ15によって接続されている。全
体は樹脂封止されており、内部リード13の下面と半導体
素子11の表面の間にも封止用樹脂が介在している。
この実施例において幅Nの外囲器の内部に封入できる
半導体素子の幅Cは C<N−α′ の関係を満足すればよい。ここでα′は前述したのと同
様に種々の制約から必要とされる余裕寸法であるが、内
部リードが半導体素子の上まで延びたことにより従来よ
りも制約が減少し、Nに比べて小さい値となるので、C
の値にかなり近い値となって素子の大形化が可能であ
る。また、外囲器の端部からリードボンディング箇所X
点までの距離R′はCの値に影響されず R′<N−β ただしβは余裕寸法 の範囲で選択できるため内部リードの長さおよびワイヤ
の長さを十分長く取ることができ、従来問題であった水
分の侵入経路が短いことに伴う耐湿信頼性の低下の問題
は生じない。
半導体素子の幅Cは C<N−α′ の関係を満足すればよい。ここでα′は前述したのと同
様に種々の制約から必要とされる余裕寸法であるが、内
部リードが半導体素子の上まで延びたことにより従来よ
りも制約が減少し、Nに比べて小さい値となるので、C
の値にかなり近い値となって素子の大形化が可能であ
る。また、外囲器の端部からリードボンディング箇所X
点までの距離R′はCの値に影響されず R′<N−β ただしβは余裕寸法 の範囲で選択できるため内部リードの長さおよびワイヤ
の長さを十分長く取ることができ、従来問題であった水
分の侵入経路が短いことに伴う耐湿信頼性の低下の問題
は生じない。
第2図は本発明の方法を適用して製造された半導体装
置の他の例を示す断面図であって、第1図と同じ構成要
素には同じ符号を付けている。この例では内部リードの
下面に絶縁性材料、例えばポリイミドなどの絶縁テープ
17を貼付けた構成となっている。この構成では絶縁テー
プ17の厚さを適当に選ぶことにより半導体素子11の表面
から内部リードが浮き上がらないようにできるため、内
部リードへのワイヤボンディング(セカンドボンディン
グ)を安定に行うことができる他、半導体素子への衝撃
が減少して半導体素子11の表面に形成されているパッシ
ベーションのクラックなどを防止することができる。
置の他の例を示す断面図であって、第1図と同じ構成要
素には同じ符号を付けている。この例では内部リードの
下面に絶縁性材料、例えばポリイミドなどの絶縁テープ
17を貼付けた構成となっている。この構成では絶縁テー
プ17の厚さを適当に選ぶことにより半導体素子11の表面
から内部リードが浮き上がらないようにできるため、内
部リードへのワイヤボンディング(セカンドボンディン
グ)を安定に行うことができる他、半導体素子への衝撃
が減少して半導体素子11の表面に形成されているパッシ
ベーションのクラックなどを防止することができる。
また、第3図はさらに他の例を示す断面図であって、
半導体素子の表面に絶縁コーティング層18を形成したも
のである。このコーティング層18としては例えばポリイ
ミド、ポリウレタンなどの絶縁性材料が使用され、ワイ
ヤボンディングの際、半導体素子表面のパッシベーショ
ンクラックを効果的に防止することができる。
半導体素子の表面に絶縁コーティング層18を形成したも
のである。このコーティング層18としては例えばポリイ
ミド、ポリウレタンなどの絶縁性材料が使用され、ワイ
ヤボンディングの際、半導体素子表面のパッシベーショ
ンクラックを効果的に防止することができる。
第4図および第5図は内部リード13の下面への絶縁テ
ープ17の取り付けの他の例を説明する図であって第4図
(a)は第4図(b)の平面図のA−A′断面図であ
り、第2図の場合と同様に各内部リード13の下面にハッ
チングで示すように絶縁テープ17が貼り付けられている
が、その貼り付け位置は内部リードの先端部のみであ
る。
ープ17の取り付けの他の例を説明する図であって第4図
(a)は第4図(b)の平面図のA−A′断面図であ
り、第2図の場合と同様に各内部リード13の下面にハッ
チングで示すように絶縁テープ17が貼り付けられている
が、その貼り付け位置は内部リードの先端部のみであ
る。
同様に第5図(a)は第5図(b)の平面図のB−
B′断面図であり、この例の場合には絶縁テープ19はダ
イパッド12上に位置する全内部リード13を共通に支える
ように広い面積となっている。この例では各リードが安
定に支えられるため、セカンドボンディングをきわめて
安定に行うことができる。
B′断面図であり、この例の場合には絶縁テープ19はダ
イパッド12上に位置する全内部リード13を共通に支える
ように広い面積となっている。この例では各リードが安
定に支えられるため、セカンドボンディングをきわめて
安定に行うことができる。
次に本発明にかかる半導体装置の製造方法をその詳細
を示す第6図を参照して説明する。
を示す第6図を参照して説明する。
まず、ダイパッド23のみが枠部21にタイバー22を介し
て連結された1層目リードフレーム20を準備する。この
リードフレームではタイバー22には下方に曲げられるい
わゆるデプレス加工が行われ、ダイパッド23の上面は少
なくとも搭載すべき半導体素子の厚さ分だけ枠部31の上
面よりも低下している。また、枠部31上面の所定箇所24
には部分錫めっきが選択的に施されている。さらに位置
合わせ孔25が少なくとも3カ所設けられている(第6図
(a))。
て連結された1層目リードフレーム20を準備する。この
リードフレームではタイバー22には下方に曲げられるい
わゆるデプレス加工が行われ、ダイパッド23の上面は少
なくとも搭載すべき半導体素子の厚さ分だけ枠部31の上
面よりも低下している。また、枠部31上面の所定箇所24
には部分錫めっきが選択的に施されている。さらに位置
合わせ孔25が少なくとも3カ所設けられている(第6図
(a))。
次に、このダイパッド23上に導電性接着剤(図示せ
ず)を塗布し、半導体素子11をその上に搭載後、加熱処
理して固着させダイボンディングを行う(第6図
(b))。
ず)を塗布し、半導体素子11をその上に搭載後、加熱処
理して固着させダイボンディングを行う(第6図
(b))。
次に、第6図(c)に示すようにダイボンディングを
完了した1層目リードフレームに、リード32のみが第2
の枠体31に連結された第2のリードフレーム30をその位
置合わせ孔33を前述した位置合わせ孔25と一致させて重
ね合わせ、部分錫(Sn)メッキ1層目リードフレームの
錫メッキ24と2層目リードフレームの錫メッキ34が施さ
れている所定の溶接箇所をスポット(抵抗)溶接する。
すなわち第7図に示すように2枚のリードフレームの間
に錫メッキ層が挾まれた状態となる。この実施例では、
第6図(c)から明らかなように2層目リードフレーム
30の下面の溶接予定箇所にも1層目と同様に部分錫メッ
キ34が施されている。これは溶接性の向上を主目的とす
るものである。すなわち、本発明で使用するリードフレ
ームとは目的や形状は全く異なるもののフォトカプラ等
において2枚の板から構成されるリードフレーム状のも
のが従来からあり、機械的なカシメや単純な抵抗溶接に
より接合が行われていたが、前者はリードフレームの変
形を避けることができず、本発明のように高精度が要求
されるリードフレームの形成には不適である。また、高
集積の半導体装置には加工の容易さからDIPなどで多用
される42アロイよりもむしろ銅系材料が用いられるが、
この銅系材料のように電気伝導度の良好なものでは抵抗
値が小さいために発熱が少なく、また発生した熱も逃げ
やすいために溶接性が劣り、かつ十分な熱を発生させる
ように大電流を用いた溶接が行われることから、電極と
素材間に高温が発生して溶接電極のスティッキングが発
生して溶接電極の寿命を縮めることが多いという問題が
あった。
完了した1層目リードフレームに、リード32のみが第2
の枠体31に連結された第2のリードフレーム30をその位
置合わせ孔33を前述した位置合わせ孔25と一致させて重
ね合わせ、部分錫(Sn)メッキ1層目リードフレームの
錫メッキ24と2層目リードフレームの錫メッキ34が施さ
れている所定の溶接箇所をスポット(抵抗)溶接する。
すなわち第7図に示すように2枚のリードフレームの間
に錫メッキ層が挾まれた状態となる。この実施例では、
第6図(c)から明らかなように2層目リードフレーム
30の下面の溶接予定箇所にも1層目と同様に部分錫メッ
キ34が施されている。これは溶接性の向上を主目的とす
るものである。すなわち、本発明で使用するリードフレ
ームとは目的や形状は全く異なるもののフォトカプラ等
において2枚の板から構成されるリードフレーム状のも
のが従来からあり、機械的なカシメや単純な抵抗溶接に
より接合が行われていたが、前者はリードフレームの変
形を避けることができず、本発明のように高精度が要求
されるリードフレームの形成には不適である。また、高
集積の半導体装置には加工の容易さからDIPなどで多用
される42アロイよりもむしろ銅系材料が用いられるが、
この銅系材料のように電気伝導度の良好なものでは抵抗
値が小さいために発熱が少なく、また発生した熱も逃げ
やすいために溶接性が劣り、かつ十分な熱を発生させる
ように大電流を用いた溶接が行われることから、電極と
素材間に高温が発生して溶接電極のスティッキングが発
生して溶接電極の寿命を縮めることが多いという問題が
あった。
これに対して錫は低融点であるため、これを溶接箇所
に挾むことにより、あまり高温を要することなく接合が
可能となり、溶接条件を緩和しても安定した溶接状態を
得ることができる。
に挾むことにより、あまり高温を要することなく接合が
可能となり、溶接条件を緩和しても安定した溶接状態を
得ることができる。
このような錫めっき層を形成する箇所は重ね合わされ
る2枚のリードフレームの枠の対向面に、各辺の少なく
とも1か所に例えば直径3〜5mmの大きさで設けるのが
好ましく、メッキ厚さは合計で3〜5μmとするのがよ
い。
る2枚のリードフレームの枠の対向面に、各辺の少なく
とも1か所に例えば直径3〜5mmの大きさで設けるのが
好ましく、メッキ厚さは合計で3〜5μmとするのがよ
い。
また、ここでは錫を用いているが、はんだ(Pb-S
n)、Au-Snなどの錫系合金のように融点が300℃以下の
低融点でかつ電気伝導度や熱伝導度の小さいもの、リー
ドフレーム素材と合金を形成しやすいものを2枚のリー
ドフレーム間に挾むことができる。この場合、メッキ以
外に薄い膜を挾むこともできる。さらにメッキを2枚の
リードフレームの一方のみに施すこともでき、溶接予定
箇所だけでなく、全面にメッキを施してもよい。
n)、Au-Snなどの錫系合金のように融点が300℃以下の
低融点でかつ電気伝導度や熱伝導度の小さいもの、リー
ドフレーム素材と合金を形成しやすいものを2枚のリー
ドフレーム間に挾むことができる。この場合、メッキ以
外に薄い膜を挾むこともできる。さらにメッキを2枚の
リードフレームの一方のみに施すこともでき、溶接予定
箇所だけでなく、全面にメッキを施してもよい。
第8図は1層目リードフレームと2層目リードフレー
ムの溶接を安定に行うことのできる溶接部の形状の例を
示す説明図である。この実施例では溶接を行うフレーム
部分は2層目リードフレームでは第8図(a)に示すよ
うに円形の孔の中に横状部材26が残存するように材料が
除去され、1層目リードフレームでは第8図(b)に示
すように円形の孔の中に縦状部材35が残存するように材
料がの除去されている。したがってこれらを重ね合わせ
たときには溶接部は第8図(c)に示すように十字状に
重なりあい、両フレームが接触するのは中央の極めて狭
い面積の部分となる。この状態でスポット溶接を行うと
発生した熱が広い面積を占めるフレーム部分に移行しに
くくなって十字状の重なり部分に発生した熱が集中する
ため、電極の摩耗等の影響を受けることなく安定した溶
接が可能となる。
ムの溶接を安定に行うことのできる溶接部の形状の例を
示す説明図である。この実施例では溶接を行うフレーム
部分は2層目リードフレームでは第8図(a)に示すよ
うに円形の孔の中に横状部材26が残存するように材料が
除去され、1層目リードフレームでは第8図(b)に示
すように円形の孔の中に縦状部材35が残存するように材
料がの除去されている。したがってこれらを重ね合わせ
たときには溶接部は第8図(c)に示すように十字状に
重なりあい、両フレームが接触するのは中央の極めて狭
い面積の部分となる。この状態でスポット溶接を行うと
発生した熱が広い面積を占めるフレーム部分に移行しに
くくなって十字状の重なり部分に発生した熱が集中する
ため、電極の摩耗等の影響を受けることなく安定した溶
接が可能となる。
このように本発明で使用するリードフレームにおいて
はダイパッド23がタイバー22を介して第1の枠部21に連
結された第1のリードフレーム20とリード32のみが第2
の枠部31に連結された第2のリードフレーム30が重ね合
わされて接合された2重リードフレームとなっており、
これを用いて半導体素子と結合された状態が第6図
(d)に示される。
はダイパッド23がタイバー22を介して第1の枠部21に連
結された第1のリードフレーム20とリード32のみが第2
の枠部31に連結された第2のリードフレーム30が重ね合
わされて接合された2重リードフレームとなっており、
これを用いて半導体素子と結合された状態が第6図
(d)に示される。
次にリード先端部とこれに対応する半導体素子の電極
とをワイヤ15で接続するワイヤボンディングを行う(第
6図(e))。通常の半導体装置では内部リードは半導
体素子の外側に存在しているのでワイヤボンディング時
にはこの内部リードが不安定にならないようにその下部
に支持用のステージが位置するようになっているが、こ
のような半導体装置では内部リードが半導体素子の上に
存在しているため支持用のステージを挿入することはで
きない。しかも第6図(f)に示すようにダイパッド23
および半導体素子11はワイヤボンディング装置のヒータ
部材41の上に密着しているが、内部リードは半導体素子
11表面から浮いた状態にある。このため、第6図(g)
に示すように押さえ部材42で内部リード32を下方に押し
付けて内部リード32先端部を半導体素子11の表面に密着
させ、ワイヤボンディングを行うようにしている。
とをワイヤ15で接続するワイヤボンディングを行う(第
6図(e))。通常の半導体装置では内部リードは半導
体素子の外側に存在しているのでワイヤボンディング時
にはこの内部リードが不安定にならないようにその下部
に支持用のステージが位置するようになっているが、こ
のような半導体装置では内部リードが半導体素子の上に
存在しているため支持用のステージを挿入することはで
きない。しかも第6図(f)に示すようにダイパッド23
および半導体素子11はワイヤボンディング装置のヒータ
部材41の上に密着しているが、内部リードは半導体素子
11表面から浮いた状態にある。このため、第6図(g)
に示すように押さえ部材42で内部リード32を下方に押し
付けて内部リード32先端部を半導体素子11の表面に密着
させ、ワイヤボンディングを行うようにしている。
ワイヤボンディング完了後押さえ部材42を上方に退避
させれば内部リード32は再び半導体素子11の表面から離
れた状態となる。この状態で通常の半導体装置の場合と
同様に金型にリードフレームを挿入し、トランスファモ
ールド法等で樹脂封止を行うと樹脂封止体51が得られる
(第6図(h))。
させれば内部リード32は再び半導体素子11の表面から離
れた状態となる。この状態で通常の半導体装置の場合と
同様に金型にリードフレームを挿入し、トランスファモ
ールド法等で樹脂封止を行うと樹脂封止体51が得られる
(第6図(h))。
樹脂封止完了後に樹脂封止体51から突出した外部リー
ド13′のメッキ、リードを固定しているダムバーの除
去、リードの切断を行い(第4図(i))、さらに外部
リード13′の曲げ加工を行って実装用形状となった外部
リード13″を得て半導体装置が完成する(第6図
(j))。
ド13′のメッキ、リードを固定しているダムバーの除
去、リードの切断を行い(第4図(i))、さらに外部
リード13′の曲げ加工を行って実装用形状となった外部
リード13″を得て半導体装置が完成する(第6図
(j))。
第9図は半導体素子11上の電極14と2層目リードフレ
ームの内部リード32との位置関係を示す平面図である。
ームの内部リード32との位置関係を示す平面図である。
これらによれば、各内部リード32は隣接する電極14間
を通過するようになっており、内部リード先端部32aは
電極の存在する方向へ屈曲されて電極と内部リード先端
部のボンディングパッドとを接続するワイヤ15の下方に
内部リード32が存在しないようになっている。
を通過するようになっており、内部リード先端部32aは
電極の存在する方向へ屈曲されて電極と内部リード先端
部のボンディングパッドとを接続するワイヤ15の下方に
内部リード32が存在しないようになっている。
この様子は1本の内部リードとワイヤとの関係を示す
拡大図である第10図によりさらに詳細に説明される。い
ま、内部リード32が直線状でその先端部32aと半導体素
子11の電極14をボンディングワイヤ15で接続するものと
すると(第10図(a))、ボンディングワイヤ15は内部
リード32の端部と交差点D部で接触する可能性がある。
これは第6図(f)(g)において前述したように、ワ
イヤボンディング工程では内部リード32へのボンディン
グを安定に行うために内部リード32が半導体素子11上に
押し付けられており、ワイヤボンディング終了後にはタ
イバー部22の弾性によって再び半導体素子11の表面から
浮き上がるためである。第11図はこの様子の拡大図であ
って、内部リード32が浮き上がったためにワイヤが引っ
張られ、D部として示された内部リードの角部でワイヤ
15が内部リード32と接触してワイヤ15のダメージが発生
することがある。したがって、第10図(b)に示される
ように内部リード32の先端の一部32bで電極14が存在す
る方向に屈曲させ、ボンディングパッド32aと電極14を
接続するワイヤ15が内部リード32の直上を通らないよう
にしている。
拡大図である第10図によりさらに詳細に説明される。い
ま、内部リード32が直線状でその先端部32aと半導体素
子11の電極14をボンディングワイヤ15で接続するものと
すると(第10図(a))、ボンディングワイヤ15は内部
リード32の端部と交差点D部で接触する可能性がある。
これは第6図(f)(g)において前述したように、ワ
イヤボンディング工程では内部リード32へのボンディン
グを安定に行うために内部リード32が半導体素子11上に
押し付けられており、ワイヤボンディング終了後にはタ
イバー部22の弾性によって再び半導体素子11の表面から
浮き上がるためである。第11図はこの様子の拡大図であ
って、内部リード32が浮き上がったためにワイヤが引っ
張られ、D部として示された内部リードの角部でワイヤ
15が内部リード32と接触してワイヤ15のダメージが発生
することがある。したがって、第10図(b)に示される
ように内部リード32の先端の一部32bで電極14が存在す
る方向に屈曲させ、ボンディングパッド32aと電極14を
接続するワイヤ15が内部リード32の直上を通らないよう
にしている。
また、同様の理由により内部リード先端部のパッド形
状は第12図(b)に示すように角部のない円形などの形
状が望ましい。これにより、パッドにワイヤが接触した
場合にも、第12図(a)に示す四角形状のような鋭角を
有する形状の場合に比べて応力が分散され、ダメージが
少なく、断線の危険が減少することになる。さらに内部
リード32の先端が半導体素子11の表面に密着した状態で
ワイヤボンディングが行われる際の衝撃によって起きる
応力集中を防止でき、パッシベーション膜のクラックな
どのダメージが低減する。
状は第12図(b)に示すように角部のない円形などの形
状が望ましい。これにより、パッドにワイヤが接触した
場合にも、第12図(a)に示す四角形状のような鋭角を
有する形状の場合に比べて応力が分散され、ダメージが
少なく、断線の危険が減少することになる。さらに内部
リード32の先端が半導体素子11の表面に密着した状態で
ワイヤボンディングが行われる際の衝撃によって起きる
応力集中を防止でき、パッシベーション膜のクラックな
どのダメージが低減する。
第13図は1層目リードフレーム20においてダイパッド
部23を枠部21に連結しているタイバー22の長さを増加さ
せるために枠部21側に切欠きを設け、かつ1層目リード
フレームと2層目リードフレームの内法寸法を変えた例
を示している。前述したようにタイバー部で曲げを行っ
てダイパッドを枠部より低い位置に沈める(デプレス)
ようにしており、前述したようにこの実施例ではワイヤ
ボンディングの際にはヒータ41に支持された半導体素子
11上の内部リード32を半導体素子11表面に密着させるよ
うにフレーム押さえ42を用いて押さえる必要があるが、
第14図に示すようにタイバー部22が短いm1の長さである
場合にはフレーム押さえ42の端部42aからタイバーの曲
げ部22aまでの距離L1が短くて自由度が少なく、タイバ
ー22の変形が起こり難く1層目リードフレームの下面と
ダイパッド23の下面との高さの差d1がヒータ41の押さえ
部分の厚さh1より大きく、2層目リードフレームが半導
体素子表面に密着しにくいという問題がある。
部23を枠部21に連結しているタイバー22の長さを増加さ
せるために枠部21側に切欠きを設け、かつ1層目リード
フレームと2層目リードフレームの内法寸法を変えた例
を示している。前述したようにタイバー部で曲げを行っ
てダイパッドを枠部より低い位置に沈める(デプレス)
ようにしており、前述したようにこの実施例ではワイヤ
ボンディングの際にはヒータ41に支持された半導体素子
11上の内部リード32を半導体素子11表面に密着させるよ
うにフレーム押さえ42を用いて押さえる必要があるが、
第14図に示すようにタイバー部22が短いm1の長さである
場合にはフレーム押さえ42の端部42aからタイバーの曲
げ部22aまでの距離L1が短くて自由度が少なく、タイバ
ー22の変形が起こり難く1層目リードフレームの下面と
ダイパッド23の下面との高さの差d1がヒータ41の押さえ
部分の厚さh1より大きく、2層目リードフレームが半導
体素子表面に密着しにくいという問題がある。
この問題を解決するために、第15図に示すように枠部
21へのタイバー22の連結部分で切欠き22bを設けてタイ
バーの長さをm2にすると共にフレーム押さえについても
タイバー22の変形を吸収できるように逃げ部42bを形成
しておくと、第15図(a)に示すようにフレーム押さえ
端部42aからタイバーの曲げ部22aまでの距離はL2に伸
び、タイバー22の変形が容易となってダイパッド下面か
ら2層目リードフレームの上面までの高さはd2となって
内部リード32が半導体素子上に密着しやすくなるため、
安定したワイヤボンディングが可能となる。
21へのタイバー22の連結部分で切欠き22bを設けてタイ
バーの長さをm2にすると共にフレーム押さえについても
タイバー22の変形を吸収できるように逃げ部42bを形成
しておくと、第15図(a)に示すようにフレーム押さえ
端部42aからタイバーの曲げ部22aまでの距離はL2に伸
び、タイバー22の変形が容易となってダイパッド下面か
ら2層目リードフレームの上面までの高さはd2となって
内部リード32が半導体素子上に密着しやすくなるため、
安定したワイヤボンディングが可能となる。
また、2枚重ねリードフレームを用いて樹脂封止を行
う際、第16図のように2枚のリードフレームの枠部の内
側端部が金型61,62のキャビティ65の端部と一致してい
る場合には両リードフレームの重ね合わせ部から樹脂が
洩れ、リードに付着してバリ取りや切断/折り曲げ工程
で重大な支障を来し、あるいは接続の信頼性を低下させ
ることになる。そこで、この実施例においては第13図お
よびそのE−E′断面図である第17図に示すように特に
タイバー22の存在する側で1層目リードフレーム20の内
法寸法を2層目リードフレーム30の内法寸法よりも例え
ば0.2mm以上大きく取り、この間に金型63の押さえ部63a
を挿入できるようにしている。これにより、樹脂の洩れ
が防止でき、品質および作業効率が向上することにな
る。
う際、第16図のように2枚のリードフレームの枠部の内
側端部が金型61,62のキャビティ65の端部と一致してい
る場合には両リードフレームの重ね合わせ部から樹脂が
洩れ、リードに付着してバリ取りや切断/折り曲げ工程
で重大な支障を来し、あるいは接続の信頼性を低下させ
ることになる。そこで、この実施例においては第13図お
よびそのE−E′断面図である第17図に示すように特に
タイバー22の存在する側で1層目リードフレーム20の内
法寸法を2層目リードフレーム30の内法寸法よりも例え
ば0.2mm以上大きく取り、この間に金型63の押さえ部63a
を挿入できるようにしている。これにより、樹脂の洩れ
が防止でき、品質および作業効率が向上することにな
る。
以上のように本発明にかかる半導体装置の製造方法に
よれば、内部リードを半導体素子に密着しやすくして安
定したワイヤボンディングが可能となる。また、2重リ
ードフレームを用いてダイパッドとリードとを別個に形
成した上で半導体素子の上に内部リードを配置できるた
め、小さなパッケージに大きな半導体素子を収納するこ
とができ、半導体装置の高集積化に対応することができ
る。また、内部リードが半導体素子の上に配置されるこ
とによりリードおよびワイヤの長さが十分とれるため、
水分の侵入経路が長くなって耐湿信頼性が向上する。
よれば、内部リードを半導体素子に密着しやすくして安
定したワイヤボンディングが可能となる。また、2重リ
ードフレームを用いてダイパッドとリードとを別個に形
成した上で半導体素子の上に内部リードを配置できるた
め、小さなパッケージに大きな半導体素子を収納するこ
とができ、半導体装置の高集積化に対応することができ
る。また、内部リードが半導体素子の上に配置されるこ
とによりリードおよびワイヤの長さが十分とれるため、
水分の侵入経路が長くなって耐湿信頼性が向上する。
また、2重リードフレームを用いて半導体装置を容易
に製造することができる。
に製造することができる。
第1図は本発明により製造された半導体装置の構成を示
す説明図、第2図および第3図は半導体装置の他の例を
示す断面図、第4図および第5図は内部リードの下面に
絶縁材料を設けた例を示す説明図、第6図は本発明にか
かる半導体装置の製造方法の工程別説明図、第7図はリ
ードフレーム製造の際に用いられる溶接方法を説明する
断面図、第8図は溶接性を向上させるための手段を示す
説明図、第9図は内部リードとワイヤとの関係を示す平
面図、第10図は内部リードの屈曲を示す拡大平面図、第
11図はリードのダメージの発生原因を示す説明図、第12
図は好ましいボンディングパッド形状を示す説明図、第
13図はタイバーを長くし、1層目と2層目で内法寸法を
変えたリードフレーム構造を示す平面図、第14図はタイ
バー短い場合の問題点を示す説明図、第15図はタイバー
を長くした状態を示す説明図、第16図および第17図は樹
脂封止に使用する金型構造を示す説明図、第18図は従来
の半導体装置の構成を示す説明図、第19図および第20図
は大きな半導体素子を収納するために従来提案されてい
る半導体装置の構成を示す透視平面図である。 1,11……半導体素子、2,12……ダイパッド、3,13……リ
ード、4,14……電極、5,15……ボンディングワイヤ、6,
16……封止用樹脂、17,19……絶縁性テープ、18……絶
縁コーティング膜、20……1層目リードフレーム、21,3
1……枠部、22……タイバー、23……ダイパッド、24,34
……錫メッキ、25,33……位置決め孔、32……リード、3
2a……ボンディングパッド、41……ヒータ、42……押さ
え部材、51……樹脂封止体。
す説明図、第2図および第3図は半導体装置の他の例を
示す断面図、第4図および第5図は内部リードの下面に
絶縁材料を設けた例を示す説明図、第6図は本発明にか
かる半導体装置の製造方法の工程別説明図、第7図はリ
ードフレーム製造の際に用いられる溶接方法を説明する
断面図、第8図は溶接性を向上させるための手段を示す
説明図、第9図は内部リードとワイヤとの関係を示す平
面図、第10図は内部リードの屈曲を示す拡大平面図、第
11図はリードのダメージの発生原因を示す説明図、第12
図は好ましいボンディングパッド形状を示す説明図、第
13図はタイバーを長くし、1層目と2層目で内法寸法を
変えたリードフレーム構造を示す平面図、第14図はタイ
バー短い場合の問題点を示す説明図、第15図はタイバー
を長くした状態を示す説明図、第16図および第17図は樹
脂封止に使用する金型構造を示す説明図、第18図は従来
の半導体装置の構成を示す説明図、第19図および第20図
は大きな半導体素子を収納するために従来提案されてい
る半導体装置の構成を示す透視平面図である。 1,11……半導体素子、2,12……ダイパッド、3,13……リ
ード、4,14……電極、5,15……ボンディングワイヤ、6,
16……封止用樹脂、17,19……絶縁性テープ、18……絶
縁コーティング膜、20……1層目リードフレーム、21,3
1……枠部、22……タイバー、23……ダイパッド、24,34
……錫メッキ、25,33……位置決め孔、32……リード、3
2a……ボンディングパッド、41……ヒータ、42……押さ
え部材、51……樹脂封止体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 寿春 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 室町 正志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 原田 博 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 米中 一市 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 原田 享 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 宮本 貢 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 沼尻 一男 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイコンエンジニアリング株式会 社内 (72)発明者 島川 晴之 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイコンエンジニアリング株式会 社内 (56)参考文献 特開 昭52−127756(JP,A) 特開 昭62−40752(JP,A) 特開 昭59−66157(JP,A) 特開 昭62−88349(JP,A) 実開 昭60−37253(JP,U)
Claims (3)
- 【請求項1】上面周辺部に複数の電極を備えた半導体素
子を搭載するためのダイパッド部と、曲部を備えたタイ
バー部と、該タイバー部が連結された切り欠き部とを有
する第一の枠部を形成する工程と、 前記第一の枠部における前記ダイパッド部がデプレスさ
れるように前記タイバー部を変形させる工程と、 前記ダイパッド部に半導体素子を搭載して固着する工程
と、 前記半導体素子の長手方向の中央線から等距離だけ離
れ、かつ対応する前記電極からの距離がほぼ等しい位置
に内端部が配置され、前記半導体素子の外方に伸びた複
数の内部リードであって、前記複数の電極間を前記中央
線に対して直角方向に延びる第1の部分と、前記中央線
から等距離だけ離れた位置で前記中央線に平行な方向又
は角度をなした方向に折り曲げられた第2の部分を有す
る前記内部リードを備えた第二の枠部を形成する工程
と、 前記第二の枠部を前記第一の枠部と接合した枠体を形成
する工程と、 前記枠体を、前記デプレスされた深さよりやや浅い堀込
み深さを備えたヒータ部と逃げ部を備えた押さえ部との
間に押さえ込む工程と、 前記内部リードの内端部と前記半導体素子の前記電極と
をワイヤで連結する工程と、 この状態で所定部分を樹脂封止して樹脂成形体を形成す
る工程と、 この樹脂成形体から突出した前記第一および第二の枠部
の不要部分を除去し、突出したリードを成形する工程と
を備えた半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】前記内部リードの下面に絶縁性の緩衝部材
を固着させる工程をさらに備えたことを特徴とする請求
項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】第二の枠部の第一の枠部への接合が抵抗溶
接で行われることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置の製造方法。
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