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JP2915892B2 - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置およびその製造方法

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Publication number
JP2915892B2
JP2915892B2 JP7371198A JP7371198A JP2915892B2 JP 2915892 B2 JP2915892 B2 JP 2915892B2 JP 7371198 A JP7371198 A JP 7371198A JP 7371198 A JP7371198 A JP 7371198A JP 2915892 B2 JP2915892 B2 JP 2915892B2
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JP
Japan
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resin
inner lead
semiconductor device
lead
metal wire
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JP7371198A
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匡紀 南尾
聡 小西
佳彦 森下
雄一郎 山田
史人 伊藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、リードフレーム
上に半導体素子を搭載し、その外囲、特に半導体素子上
面側を樹脂で封止した樹脂封止型半導体装置およびその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、基板実装の高密度化に伴い、基板
実装される半導体製品の小型化・薄型化が要求されてい
る。小型化・薄型化のためには、樹脂テープを用いたＴ
ＡＢ実装技術が開発されているが、リードフレームを用
いた薄型の半導体製品の開発においては、リードフレー
ムに半導体素子を搭載し、その搭載面を封止樹脂で封止
する片面封止タイプの樹脂封止型半導体装置が開発され
ている。
【０００３】以下、従来の樹脂封止型半導体装置につい
て説明する。図５は、従来の樹脂封止型半導体装置を示
す断面図である。図５に示す従来の樹脂封止型半導体装
置は、リードフレーム１のダイパッド部２上に半導体素
子３が搭載され、その半導体素子３の電極（図示せず）
とリードフレーム１のインナーリード部４とが金属細線
５により電気的に接続されている。そしてリードフレー
ム１の片面、すなわちリードフレーム１の半導体素子３
が搭載された面の半導体素子３の外囲領域は封止樹脂６
により封止されているものである。
【０００４】図５に示すような構造により、製造された
樹脂封止型半導体装置においては、半導体装置の底面に
外部電極であるアウターリード部７を配列した構造を有
し、リードフレーム１の半導体素子３が搭載された面の
みが封止樹脂６により封止され、リードフレーム１の裏
面側は実質的に封止されていないので、薄型の樹脂封止
型半導体装置が実現するものである。
【０００５】次に図５に示した従来の樹脂封止型半導体
装置の製造方法にあっては、まずリードフレーム１のイ
ンナーリード部４の先端部に機械的または化学的な加工
により、テーパー形状を形成し、そしてリードフレーム
１上に半導体素子３を接合するものである。次いで、半
導体素子３とリードフレーム１のインナーリード部４と
を金属細線５により電気的に接続した後、トランスファ
ーモールドによりリードフレーム１の半導体素子搭載面
を封止樹脂６により封止するものである。最後に外部電
極を形成するために、封止樹脂６から突出したリードフ
レーム１のアウターリード部７を加工して樹脂封止型半
導体装置を完成するものである。
【０００６】なお、従来においては図５に示した構造の
樹脂封止型半導体装置以外に、図６に示すような構造も
ある。図６に示す樹脂封止型半導体装置は、リードフレ
ーム１のインナーリード部４の先端部４ａに対して、半
導体素子３を搭載するための絶縁性の樹脂テープ８を接
合し、ダイパッド部を形成したものである。そしてその
樹脂テープ８上に半導体素子３を搭載後、半導体素子３
の電極とインナーリード部４とを金属細線５により電気
的に接続し、リードフレーム１の半導体素子３搭載面を
封止樹脂６により封止した構造である。この図６に示し
た樹脂封止型半導体装置では、図５に示した樹脂封止型
半導体装置よりも、薄型化が図れるというメリットがあ
る。すなわち、図６に示した樹脂封止型半導体装置で
は、リードフレーム１のインナーリード部４の下面に樹
脂テープ８を接合し、その上面に半導体素子３を搭載し
ているので、インナーリード部４の上面と、半導体素子
３の上面との段差が低くなり、その結果、封止樹脂６の
樹脂厚も薄くなり、樹脂封止型半導体装置としての厚み
が薄型となるものである。図５に示した樹脂封止型半導
体装置では、インナーリード部４と同一面にあるダイパ
ッド部２上に半導体素子３を搭載しているので、図６に
示した樹脂封止型半導体装置ほど封止樹脂６の厚みを薄
くすることはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の樹
脂封止型半導体装置では、薄型化を実現するために、実
質的にはリードフレームの半導体素子が搭載された面、
すなわちリードフレームの上面のみを封止樹脂で封止し
た構造である。そのため、インナーリード部にテーパー
形状を形成したとしても、全体的にリードフレームと封
止樹脂との接触面積の低下により、密着性が損なわれ、
製品の信頼性が低下するという課題があった。また、実
質的にリードフレームの片面のみを樹脂封止している構
造であるため、封止樹脂の応力により半導体素子が悪影
響を受けたり、封止樹脂にパッケージクラックが発生す
るという課題もあった。さらにインナーリード部と半導
体素子とを金属細線で接続し、片面封止した際には、片
面封止の構造の応力により、金属細線で接続されたイン
ナーリード部に応力による負荷がかかり、接続部分が破
壊されたりして、接続不良が発生するという課題もあっ
た。
【０００８】したがって、この発明の目的は、前記従来
の課題を解決するものであり、リードフレームと封止樹
脂の密着性を保持し、金属細線とインナーリード部の安
定した接続が可能となり、高信頼性を有し、薄型化を実
現した樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の樹脂封止型半導体装置は、リードフレームの
支持部に搭載された半導体素子と、この半導体素子の上
面の電極と前記リードフレームのインナーリード部とを
電気的に接続した金属細線と、前記半導体素子の上面の
金属細線領域を含む半導体素子の外囲領域と、前記イン
ナーリード部の下面と側面とを外部端子として露出させ
て前記インナーリード部の上面領域とを封止した封止樹
脂と、前記封止樹脂の底面と側面とに露出して配列され
た前記インナーリード部に連続して形成された外部端子
と、前記インナーリード部の先端部の表面にのみ設けら
れた複数の溝部とを備えて、前記半導体素子の厚み＋１
［ｍｍ］以下の厚みを有する薄厚の樹脂封止型半導体装
置であって、前記外部端子の端面は前記封止樹脂の側面
と実質的に同一面に配置され、前記金属細線のインナー
リード部側の接続部は前記複数の溝部の溝部と溝部との
間に配置されていることを特徴とする。また、インナー
リード部の先端部は幅広部を有していることを特徴とす
る。
【００１０】このように、インナーリード部の表面に複
数の溝部が設けられ、金属細線のインナーリード部側の
接続部は溝部と溝部との間に配置されているので、封止
樹脂とのアンカー効果および製品リード部に加わるスト
レスや金属細線へのストレスを緩和させることができ、
リード剥がれ、金属細線剥がれを防止できる。この場
合、封止樹脂でリードフレームの片面を封止した構造に
よる応力は、その溝部で吸収され、溝部と溝部との間の
部分にはかからないため、金属細線の接続部分は破壊す
ることなく、安定した接続ができる。
【００１１】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法
は、先端部の表面にのみ複数の溝部が設けられているイ
ンナーリード部と、前記インナーリード部に連続したア
ウターリード部と、半導体素子を搭載する支持部とを有
したリードフレームに対して、前記支持部に半導体素子
を接合する工程と、前記半導体素子の電極と前記リード
フレームのインナーリード部の先端部とを金属細線によ
り電気的に接続する工程と、前記半導体素子の上面の前
記金属細線で電気的に接続した領域を含む前記半導体素
子の外囲領域と、前記インナーリード部およびアウター
リード部の下面が外部端子として露出するように前記イ
ンナーリード部およびアウターリード部の上面領域とを
樹脂により封止して封止樹脂を形成する工程と、前記リ
ードフレームの前記インナーリード部と連続したアウタ
ーリード部を成型し、その側面が前記封止樹脂の側面と
実質的に同一面に配置されて前記封止樹脂より露出した
外部端子を形成する工程とよりなり、前記半導体素子の
厚み＋１［ｍｍ］以下の厚みを有する薄厚の樹脂封止型
半導体装置の製造方法であって、半導体素子の電極とイ
ンナーリード部とを金属細線により電気的に接続する
際、前記金属細線のインナーリード部側の接続部を前記
複数の溝部の溝部と溝部との間に配置して接続すること
特徴とする。また、インナーリード部の先端部は幅広部
を有していることを特徴とする。
【００１２】このように、半導体素子の電極とインナー
リード部とを金属細線により電気的に接続する際、金属
細線のインナーリード部側の接続部を溝部と溝部との間
に配置して接続するので、封止樹脂でリードフレームの
片面を封止した構造による応力は、その溝部で吸収さ
れ、溝部と溝部との間の部分にはかからないため、金属
細線の接続部分は破壊することなく、安定した接続がで
きる。この場合、溝部を２本以上設けて、溝部と溝部と
の間に金属細線を接続することにより、ストレスを吸収
する効果を向上させることができる。また、複数の溝部
により封止樹脂とのアンカー効果および製品リード部に
加わるストレスをさらに緩和させることができ、リード
剥がれ、金属細線剥がれを防止する効果が向上する。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態の樹脂封止
型半導体装置を図１〜図４に基づいて説明する。図１は
この発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置の断面
図、図２はその平面図、図３はそのインナーリード部を
示す拡大断面図、図４（ａ）はそのインナーリード部先
端を示す拡大平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面
図である。なお、図２においては、内部構造を示すため
に、便宜上、平面図では一部封止樹脂を透視した図とし
ている。図中、破線は、ダイパッド部と吊りリードの一
部を示している。
【００２６】図１および図２に示すように、この樹脂封
止型半導体装置は、リードフレーム９の吊りリード１０
で支持されたダイパッド部１１に搭載された半導体素子
１２と、この半導体素子１２の上面の電極とリードフレ
ーム９のインナーリード部１３とを電気的に接続した金
属細線１４と、半導体素子１２の上面の金属細線１４領
域とダイパッド部１１の下部領域とを含む半導体素子１
２の外囲領域を封止した封止樹脂１５と、封止樹脂１５
の底面領域に配列されたインナリード部１３に連続して
形成された外部端子であるアウターリード部１６とを備
えている。リードフレーム９は、ダイパッド部１１がイ
ンナーリード部１３より上方に位置するようにアップセ
ット処理してある。ここでは、ダイパッド部１１は搭載
しようとする半導体素子１２よりも面積的に小さい構成
としている。上記のように、この樹脂封止型半導体装置
は、吊りリード１０がアップセット処理され、段差部１
７を有しているので、ダイパッド部１１の下方にも封止
樹脂１５ａを存在させることができ、薄型ではあるが実
質的にリードフレーム９に対して両面封止型の半導体装
置である。
【００２７】また、図３および図４に示すように、イン
ナーリード部１３はその先端部に幅広部１８を有してお
り、さらに表面に複数の溝部１９が形成されている。そ
してインナーリード部の先端部の端面は厚み方向に逆テ
ーパが形成されている。また、アウターリード部１６
は、その露出面が封止樹脂１５の側面部と実質的に同一
面上に配列され、従来のように封止樹脂１５よりも突出
しているものではないため、アウターリード部１６の変
形等を防止でき、面実装タイプの半導体装置である。ま
た、金属細線１４のインナーリード部１３側の接続部は
溝部１９と溝部１９との間に配置されている。
【００２８】なお、ここで実施形態の樹脂封止型半導体
装置は、全体厚が０．７［ｍｍ］という非常に薄型の樹
脂封止型半導体装置であり、半導体素子厚プラス１［ｍ
ｍ］以下という厚みを目標にしたものである。そして吊
りリード１０のアップセット処理の段差は、０．１［ｍ
ｍ］であり、ダイパッド部１１の下方の封止樹脂１５ａ
の厚さは０．１［ｍｍ］である。また半導体素子１２の
厚さは０．２［ｍｍ］であり、半導体素子１２の上方の
封止樹脂１５ｂの厚さは、０．１５［ｍｍ］である。
【００２９】次に図１〜図４に示した実施形態の樹脂封
止型半導体装置の製造方法について説明する。まずリー
ドフレーム９のダイパッド部１１を支持している吊りリ
ード１０に対して、加圧してアップセット処理し、段差
部１７を形成する。そしてそのリードフレーム９のダイ
パッド部１１に対して半導体素子１２を導電性接着剤に
より底面側を接合する。
【００３０】次にダイパッド部１１上の半導体素子１２
の電極とリードフレーム９のインナーリード部１３とを
金属細線１４により電気的に接続する。この時、インナ
ーリード部１３側に接続する金属細線１４は、インナー
リード部１３の表面に設けられた２本の溝部１９と溝部
１９との間に存在するように接続する。次にトランスフ
ァーモールドにより、半導体素子１２の外囲領域を封止
樹脂１５により封止する。この場合、半導体素子１２の
上面、すなわち金属細線１４で電気的に接続した領域
と、ダイパッド部１１の下部領域とを封止し、封止樹脂
１５ａ、封止樹脂１５ｂを形成する。また封止樹脂１５
による封止厚は、ダイパッド部１１の下部の封止樹脂１
５ａでは、インナーリード部１３の底面と同一面になる
ような厚さであり、半導体素子１２の上面の封止樹脂１
５ｂでは、金属細線１４のループ高さ以上の厚さになる
ように封止する。なお、樹脂封止工程では、インナーリ
ード部１３の底面領域に封止樹脂１５が回り込まないよ
うに気密性よく封止する必要がある。
【００３１】そしてリードフレーム９のアウターリード
部１６を封止樹脂１５の外面と同一面となるように成形
する。以上のような工程により、リードフレーム９に対
して両面封止型の樹脂封止型半導体装置を実現すること
ができる。そして両面封止構造であるため、封止樹脂１
５とリードフレーム９との密着性を確保し、パッケージ
クラック等の発生を抑制して信頼性を保つことができる
ものである。
【００３２】また、インナーリード部１３表面に設けら
れた幅広部１８、溝部１９により、封止樹脂１５との密
着性の向上、インナーリード部１３に加わる片面封止構
造によるストレスを緩和できるとともに、封止樹脂１５
との密着性（アンカー効果）も向上させることできる。
すなわち、封止樹脂１５からインナーリード部１３の抜
けを防止できる。
【００３３】また、インナーリード部１３に対しては、
封止樹脂１５は片面封止構造となっているので、その構
造によりインナーリード部１３には封止樹脂１５による
応力が印加されることになるが、インナーリード部１３
には溝部１９が形成してあり、その溝部１９によってイ
ンナーリード部１３に加わる応力を吸収し、緩和するこ
とができる。そして接続部分を溝部１９と溝部１９との
間に配置しているので、接続部分が応力によりダメージ
を受け、破壊するようなこともなくなる。
【００３４】以上のようにこの実施の形態によれば、リ
ードフレーム９の吊りリード部１０に対してアップセッ
ト加工し、ダイパッド部１１をインナーリード部１３よ
りも上方に上げているので、ダイパッド部１１の下方に
アップセットの段差分の厚さの封止樹脂１５が存在し、
リードフレーム９と封止樹脂１５との密着性を向上させ
ることができ、製品の信頼性を保つことができる。さら
にアウターリード部１６を従来のように封止樹脂１５の
側面から突出させずに、封止樹脂１５の底面部分に埋め
込んだ形で配列しているので、外部端子としての信頼性
を向上することができるとともに、外部端子が突出して
いない分だけ、小型の半導体装置を実現することができ
る。またリードフレーム９の上面と下面との両面で樹脂
封止しても、下面の樹脂厚はアップセットの段差分の厚
さであるため、薄型化は実現できるものである。
【００３５】さらにダイパッド部１１を小面積化した
り、開口部を設けたりすることで、封止樹脂１５と半導
体素子１２裏面との密着性を向上させることができ、信
頼性を確保することができる。また、インナーリード部
１３表面に設けられた幅広部１８、溝部１９により、封
止樹脂との密着性向上、インナーリード部１３に加わる
片面封止構造によるストレスを緩和できる。特に金属細
線１４のインナーリード部１３側の接続部へのストレス
を溝部１９が吸収するので、金属細線１４の接続部分は
ストレスの影響を受けず、接続部分の破壊を防止して、
安定した接続が可能となり、製品の信頼性を向上させる
ことができる。それにより樹脂封止型半導体装置の信頼
性を向上させることができる。
【００３６】なお、インナーリード部１３の溝部１９の
数については、実施の形態では２本であるが、単一の溝
部を設けて、その溝部の付近に金属細線を接続すること
により、インナーリード部に加わるストレスや金属細線
へのストレスを緩和させることができる。また、溝部を
２本以上設けて、溝部と溝部との間に金属細線を接続す
ることにより、ストレスを吸収する効果を向上させるこ
とができる。また、溝部の溝方向は半導体装置の側面に
沿った方向に設けたが、側面に交差する方向等、どの方
向に設けてもよく、また縦横に交差する網目状にしても
よい。また、溝部と幅広部の両方設けたが、一方だけ設
ける構成にしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】本発明の樹脂封止型半導体装置によれ
ば、インナーリード部の表面に複数の溝部が設けられ、
金属細線のインナーリード部側の接続部は溝部と溝部と
の間に配置されているので、封止樹脂とのアンカー効果
および製品リード部に加わるストレスや金属細線へのス
トレスを緩和させることができ、リード剥がれ、金属細
線剥がれを防止できる。この場合、封止樹脂でリードフ
レームの片面を封止した構造による応力は、その溝部で
吸収され、溝部と溝部との間の部分にはかからないた
め、金属細線の接続部分は破壊することなく、安定した
接続ができる。
【００３８】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法
によれば、半導体素子の電極とインナーリード部とを金
属細線により電気的に接続する際、金属細線のインナー
リード部側の接続部を溝部と溝部との間に配置して接続
するので、封止樹脂でリードフレームの片面を封止した
構造による応力は、その溝部で吸収され、溝部と溝部と
の間の部分にはかからないため、金属細線の接続部分は
破壊することなく、安定した接続ができる。この場合、
溝部を２本以上設けて、溝部と溝部との間に金属細線を
接続することにより、ストレスを吸収する効果を向上さ
せることができる。また、複数の溝部により封止樹脂と
のアンカー効果および製品リード部に加わるストレスを
さらに緩和させることができ、リード剥がれ、金属細線
剥がれを防止する効果が向上する。
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置
を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置
を示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置
の要部拡大断面図である。
【図４】（ａ）はこの発明の実施の形態の樹脂封止型半
導体装置のインナーリード部の平面図、（ｂ）は左側面
図、（ｃ）は正面図である。
【図５】従来の樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【図６】従来の樹脂封止型半導体装置の別の例を示す断
面図である。
【符号の説明】
１ リードフレーム ２ ダイパッド部 ３ 半導体素子 ４ インナーリード部 ４ａ 先端部 ５ 金属細線 ６ 封止樹脂 ７ アウターリード部 ８ 樹脂テープ ９ リードフレーム １０ 吊りリード １１ ダイパッド部 １２ 半導体素子 １３ インナーリード部 １４ 金属細線 １５ 封止樹脂 １６ アウターリード部 １７ 段差部 １８ 幅広部 １９ 溝部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 雄一郎 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工 業株式会社内 (72)発明者 伊藤 史人 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−104364（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−106776（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−42856（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/50 H01L 23/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リードフレームの支持部に搭載された半
    導体素子と、この半導体素子の上面の電極と前記リード
    フレームのインナーリード部とを電気的に接続した金属
    細線と、前記半導体素子の上面の金属細線領域を含む半
    導体素子の外囲領域と、前記インナーリード部の下面と
    側面とを外部端子として露出させて前記インナーリード
    部の上面領域とを封止した封止樹脂と、前記封止樹脂の
    底面と側面とに露出して配列された前記インナーリード
    部に連続して形成された外部端子と、前記インナーリー
    ド部の先端部の表面にのみ設けられた複数の溝部とを備
    えて、前記半導体素子の厚み＋１［ｍｍ］以下の厚みを
    有する薄厚の樹脂封止型半導体装置であって、前記外部
    端子の端面は前記封止樹脂の側面と実質的に同一面に配
    置され、前記金属細線のインナーリード部側の接続部は
    前記複数の溝部の溝部と溝部との間に配置されているこ
    とを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 【請求項２】 インナーリード部の先端部は幅広部を有
    し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】 先端部の表面にのみ複数の溝部が設けら
    れているインナーリード部と、前記インナーリード部に
    連続したアウターリード部と、半導体素子を搭載する支
    持部とを有したリードフレームに対して、前記支持部に
    半導体素子を接合する工程と、前記半導体素子の電極と
    前記リードフレームのインナーリード部の先端部とを金
    属細線により電気的に接続する工程と、前記半導体素子
    の上面の前記金属細線で電気的に接続した領域を含む前
    記半導体素子の外囲領域と、前記インナーリード部およ
    びアウターリード部の下面が外部端子として露出するよ
    うに前記インナーリード部およびアウターリード部の上
    面領域とを樹脂により封止して封止樹脂を形成する工程
    と、前記リードフレームの前記インナーリード部と連続
    したアウターリード部を成型し、その側面が前記封止樹
    脂の側面と実質的に同一面に配置されて前記封止樹脂よ
    り露出した外部端子を形成する工程とよりなり、前記半
    導体素子の厚み＋１［ｍｍ］以下の厚みを有する薄厚の
    樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、半導体素子
    の電極とインナーリード部とを金属細線により電気的に
    接続する際、前記金属細線のインナーリード部側の接続
    部を前記複数の溝部の溝部と溝部との間に配置して接続
    すること特徴とする樹脂封止 型半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 インナーリード部の先端部は幅広部を有
    していることを特徴とする請求項３に記載の樹脂封止型
    半導体装置の製造方法。
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