JP2528192B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リードフレームに素子を搭載して樹脂封止
した半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置に用いられるリードフレームは、薄肉の金
属板をエッチングまたはプレス加工によって成形され
る。そして、素子の搭載及びワイヤボンディング工程を
経て、樹脂によって封止された製品となる。第４図に従
来の半導体装置の典型的な例を概略縦断面図を示す。

図において、リードフレームは半導体素子の搭載ステ
ージ1,その回りを取り囲んで放射状に配列した多数のイ
ンナーリード２及びこれらのインナーリード２を外部に
向けて延長させたアウターリード３を主な要素として形
成されている。インナーリード２の上面には、搭載ステ
ージ１に対向する先端部のそれぞれの間隔を維持するた
めに、絶縁性の樹脂テープ４が貼り着けられ、更に先端
上面には貴金属のメッキ層５が施されている。一方、搭
載ステージ１の上には半導体素子６がボンディングによ
って固定されている。そして、この半導体素子６とイン
ナーリード２のメッキ層５との間にワイヤ７をボンディ
ングして電気導通回路が形成される。更に、アウターリ
ード３を除く全体を樹脂パッケージ８によって樹脂封止
され、これによって製品が完成する。

このような半導体装置においては、アウターリード３
に必要な機械的な強度を維持するため、素材として板厚
が0.25mm程度のFe-Ni系,Cu-Fe系等の金属薄板が利用さ
れる。このため、インナーリード２や搭載ステージ１の
肉厚もこの素材厚と同じ0.25mm程度のものとなってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、半導体素子６の集積度が高まると共に機能
の多様化によって、リードピンの数が100〜200と増加の
傾向にある。このため、インナーリード２の先端の幅は
間隔ピッチも0.1〜0.135mm程度の微小なものとなり、イ
ンナーリード２自身が変形しやすいし干渉し合うことに
なる。したがって、隣接リードとの距離も微小なため、
このような変形を抑えることが極めて重要な課題となっ
てきた。

たとえば、0.25mmの板厚の素材をプレスで打抜き加工
するとき、インナーリード２のリード間隔Ｄと板厚Ｔと
の間にＤ≧Ｔの関係を持たせることが好ましいことが知
られている。そして、板厚Ｔが0.25mmの場合、リード間
隔は0.25mm程度が加工精度の面からもまた経済的な面か
らもプレス加工の一般的な限界とされている。一方、エ
ッチングによる場合では、等方性エッチングの傾向があ
るので素材面に垂直方向にエッチングが進むと同時に横
方向にもこのエッチングが進行し、その結果アンダーカ
ットの現象が発生する。この現象は加工深さと共に増大
し、腐食係数をF,深さをD,開孔幅をｗ及び加工幅をＷと
したとき、これらの間にはＷ−ｗ＝2D/Fの関係を満たす
ことが好ましいことも既に知られている。

このような条件の中で、近来では、インナーリード２
の微細な先端パターンが必要な半導体装置用のリードフ
レームを形成する素材として、0.1〜0.15mm程度の板厚
としたものを利用したり、またはTAB方式のものが採用
されている。

しかしながら、前者の板厚の素材では、インナーリー
ド２及びアウターリード３やその外郭を形成する枠部の
機械的な強度が小さくなる。このため、各工程時の位置
決めの際に利用する枠部に設けた基準ピッチ孔に位置決
めピンが嵌まり込むので、変形を生じやすいほか、素材
自体が曲がりやすいので各工程でのハンドリングも複雑
になる。また、後者のTAB方式の場合でも、全般的な工
程が複雑になるため製造装置の設備に費用がかかり過ぎ
るほか、歩留まりの低下の問題も大きい。

そこで、本発明は、各工程への素材搬送や位置決めの
際の変形を生じやすい部分の機械的な強度を一方では保
持し、且つ他方では微細なパターンのインナーリードの
成形が良好に行えるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、インナーリード及びアウターリード等のパ
ターンをエッチング又はプレス加工等によって形成した
リードフレームと、前記インナーリードに電気的に接続
される半導体素子と、該半導体素子を含み且つ前記アウ
ターリードを外部に突き出して樹脂封止した半導体装置
であって、前記インナリードの先端の上面側の肉を盗ん
だ形状であって前記リードフレームの素材よりも薄肉と
すると共に、該薄肉部分よりも外側のインナリードまで
を樹脂封止領域とし、前記薄肉とした部分の上面を突っ
切って前記半導体素子を包囲する樹脂テープまたは熱硬
化樹脂の層を利用した絶縁材によって前記インナリード
のそれぞれを連結したことを特徴とする。

〔作用〕

樹脂封止領域の範囲にあるインナリードの先端部分の
上面は、アウターリードや半導体素子の搭載ステージ及
びリードフレームの素材の搬送枠部分等より板厚が薄い
ので、インナーリード先端は微細なパターンを高い精度
で成形できる。また、アウターリード等は従来通りの素
材厚のままなので、リードフレームの機械的強度が低下
しない製品が製作される。そして、絶縁性樹脂テープ又
は熱硬化樹脂の層によって薄肉のインナーリードを連結
固定すれば、インナーリードの先端部分が薄肉であって
もこれを安定させることができ、半導体素子との間のワ
イヤボンディング等も正確に行われる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すクワッド・フラット
型（QFP）樹脂封止パッケージを備えた半導体装置の要
部縦断面図、第２図は平面図である。

第２図において、リードフレームのパターンは金属薄
板の素材20を条材としてラインに流してエッチング加工
によって形成される。素材20の板厚は従来のものと同様
にたとえば0.25mm程度のものであり、両端部には各工程
での位置決めに利用される基準ピン孔21が開けられてい
る。

リードフレームのパターンは、第４図の従来例と同様
に、半導体素子６の搭載ステージ1,インナーリード２及
びアウターリード３を備えたものである。アウターリー
ド３はダムバー９によって連結され、また搭載ステージ
１はサポートバー10によって支持されている。

インナーリード２の先端部は、第１図から明らかなよ
うにその上面側の肉を盗んだ形状とした薄肉部2aとして
肉厚が薄く形成されている。この薄肉部2aはリードフレ
ームのパターンのエッチング加工の際に形成され、その
肉厚は素材20の厚さ0.25mmのほぼ半分の0.125mm程度で
ある。すなわち、リードフレームのパターンはインナー
リード２の先端部のみを薄肉部2aとし、その他の搭載ス
テージ１やアウターリード３等は素材20の厚さのままの
肉厚を持っている。そして、この薄肉部2aを形成する範
囲は、第２図において一点鎖線Ａで示す樹脂パッケージ
８による樹脂封止領域に含まれる部分であり、たとえば
同図中の二点鎖線Ｂで囲んだ領域である。

また、薄肉部2aの上面には樹脂テープ４が貼り着けら
れると共に先端上面にはメッキ層５が設けられる。樹脂
テープ４は、第２図のように多数のインナーリード２の
薄肉部2aを互いに連結し合うように搭載ステージ１の回
りを囲んで貼り着けられている。この樹脂テープ４によ
って、インナーリード２の先端部を薄肉部2aとしていて
も、互いの姿勢を拘束し合って捩じれや曲がり等の発生
を抑えることができる。したがって、インナーリード２
の機械的強度は、その先端が薄肉であっても適正な値に
保たれることになる。また、メッキ層５は、ワイヤリン
グエリアのみに施され、半導体素子６を搭載ステージ１
に固定した後、この半導体素子６との間にワイヤ７がボ
ンディングされて電気的な接続が行われる。

なお、メッキ層５にはたとえばAu,Ag,Pd等が利用され
る。また、樹脂テープ４に代えて熱硬化性の樹脂層を利
用することもでき、この場合は加熱ヒータを備えた専用
の型装置を利用して各薄肉部2aを連結すればよい。

ワイヤ７のボンディングの後は、樹脂パッケージ８に
よって第２図の一点鎖線Ａの領域を樹脂封止する。そし
て、後続の工程に送り込み、ダムバー９及びサポートバ
ー10等の不要部分を除去し、更にアウターリード３を所
定形状に曲げ加工することによって第１図の縦断面構造
を持つ半導体装置が得られる。

以上の構成において、インナーリード２の先端部を薄
肉部2aとしているので、リード数が多い場合でもその先
端部の加工精度を高く維持できる。すなわち、従来のよ
うに素材の厚さを同じとしたものをエッチングやプレス
打ち抜き等によって加工する場合に比べると、薄肉であ
れば微細なパターンも得やすいので、加工精度が高くな
る。したがって、半導体素子６との間のワイヤ７のワイ
ヤボンディング精度も向上し、製品の歩留まりも良くな
る。特に、薄肉部2aの上面に樹脂テープ４を貼り着けて
各薄肉部2aの位置が互いにずれないようにしているの
で、インナーリード２の先端部の姿勢等も適正に保た
れ、薄肉としたことによる障害は全くない。

一方、機械的な強度面から見ると、素材20は従来と同
じ肉厚のものを用いているので、エッチングやプレス加
工の際のハンドリングも従来通りでよく、新たな製造設
備を必要としない。特に、素材20が適正な肉厚を持って
いることから各工程での位置決めに利用する基準ピン孔
21の位置ずれや変形等もなく、各工程での位置決めが正
確に行われる。また、樹脂パッケージ８は薄肉部2aより
も外側の範囲までを樹脂封止しているので、薄肉部2aは
外力を直接受けることがなく、損傷を負うこともない。

なお、以上の例では、エッチング加工によってリード
フレームのパターンを形成しこのときに同時に薄肉部2a
をインナーリード２の先端に形成するようにしている
が、薄肉部2aをハーフエッチングで形成した後にプレス
加工によってリードフレームを加工するようにしてもよ
い。

第３図は他の実施例を示す半導体装置の要部の縦断面
図である。

第３図（ａ）はリードフレームのパターンに搭載ステ
ージ１を形成しないものとし、半導体素子６をダイレク
トボンディング式でインナーリード２に接続したもので
ある。半導体素子６の下面はインナーリード２の先端の
薄肉部2aの上面のメッキ層５に直接固定され、従来のダ
イレクトボンディング式によって電気的な接続が行われ
る。

また、第３図（ｂ）は同様に搭載ステージ１を形成し
ないで各インナーリード２の先端部下面を１枚の保持テ
ープ11で一体化し、この保持テープ11の上に半導体素子
６を固定し、更にワイヤ７によってボンディングしたも
のである。

これらの例でも、インナーリード２の先端部には薄肉
部2aが設けられ、その上面に樹脂テープ４を貼り着け、
更に先端部上面にメッキ層５を施している点は前記の例
と変わりはない。また、薄肉部2aを含めてその外側のイ
ンナーリード２までを樹脂パッケージ８によって樹脂封
止していることも同様である。そして、インナーリード
２の先端の加工精度の向上及び機械的な強度の維持につ
いても、前記の例と全く同様な作用効果が達成されるこ
とは無論である。

なお、図示した半導体装置の例のほか、デュアル・イ
ン・ラインパッケージやシングル・イン・ラインパッケ
ージ及びセラミックパッケージにも本発明が適用でき
る。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明では、インナーリードの先端部
のみを薄肉としてこの部分を含む外側のインナーリード
までを樹脂封止している。このためリードフレームの素
材の厚さのままでインナーリードの先端を加工する場合
に比べると、微細なパターンが高い精度で加工でき、リ
ード数が多い仕様製品の製造も簡単になる。また、イン
ナーリードの加工精度の向上によって、半導体素子との
ワイヤボンディング精度も高くなり、特に薄肉部に貼り
着けた樹脂テープによってインナーリードを互いに拘束
することによって、インナリードの先端が薄肉であって
もインナリードの位置が互いにずれないようにすること
ができ、更に一層加工精度が向上する。したがって、イ
ンナーリードの先端部分が安定してワイヤボンディング
の歩留まりが大幅に向上する。更に、アウターリードや
他の枠材等の肉厚は従来品と同様なので、ハンドリング
も容易でありアウターリード等が無用な変形をすること
がなく、品質及び信頼性の面で優れた半導体装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の要部の概略縦断面図、第
２図はリードフレームのパターンを示す概略平面図、第
３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ別の実施例を示す要部
の概略縦断面図、第４図は従来例の断面図である。 1:搭載ステージ 2:インナーリード、2a:薄肉部 3:アウターリード、4:樹脂テープ 5:メッキ層、6:半導体素子 7:ワイヤ、8:樹脂パッケージ 9:ダムバー、10:サポートバー 11:保持テープ 20:素材、21:基準ピン孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インナリード及びアウタリード等のパター
   ンをエッチング又はプレス加工等によって形成したリー
   ドフレームと、前記インナリードに電気的に接続される
   半導体素子と、該半導体素子を含み且つ前記アウタリー
   ドを外部に突き出して樹脂封止した半導体装置であっ
   て、前記インナリードの先端の上面側の肉を盗んだ形状
   であって前記リードフレームの素材よりも薄肉とすると
   共に、該薄肉部分よりも外側のインナリードまでを樹脂
   封止領域とし、前記薄肉とした部分の上面を突っ切って
   前記半導体素子を包囲する樹脂テープまたは熱硬化樹脂
   の層を利用した絶縁材によって前記インナリードのそれ
   ぞれを連結したことを特徴とする半導体装置。