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技術 樹脂封止型半導体装置及びリードフレームの製造方法

出願人 日本電気株式会社
発明者 田淵浩司
出願日 1994年11月29日 (24年9ヶ月経過) 出願番号 1994-294860
公開日 1996年6月11日 (23年3ヶ月経過) 公開番号 1996-153845
状態 特許登録済
技術分野 半導体又は固体装置の封緘,被覆構造と材料 半導体または固体装置の封緘、被覆の形成 IC用リードフレーム
主要キーワード 逃げスペース 変形防止用 直角四辺形 樹脂充填量 アイランド部分 外枠部分 リード成形金型 ピン部分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年6月11日)のものです。
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図面 (8)

目的

樹脂封止型LSIにおいて、トランスファ成形工程での吊りピンの変形に伴うアイランド位置変動を抑止する。

構成

吊りピン2にの歯状のスリット6を設ける。残された方の櫛の歯状金属片プレス加工して上または下に折り曲げることにより、吊りピン2に直角四辺形の開口部を設けると共に、金属片3a,3bを、上下のモールド金型5a,5内壁密着する形状とする。下金型5bから注入された溶融樹脂7が吊りピン2の開口部を通って、下金型5bに注入されると同時に上金型5aにも注入されるので、吊りピン上下間での樹脂充填量差がなくなる。又、吊りピン2及びアイランド4が金属片3a,3bと上下の金型5a,5bとによって支持されるので、溶融樹脂7注入時の圧力差による吊りピン2の変形とそれに伴うアイランド4の位置変動は起らない。

概要

背景

この種の従来の樹脂封止型半導体装置(以下、LSIと記す)の一例を図4に示す。図4(a)は断面図であり、図4(b)に示す透視平面図中のAーa切断線における断面構造を示す図である。図4(a),(b)を参照して、金属製リードフレーム中央のアイランド4上に半導体チップ1がマウントされ、チップ1上のボンディングパッド(図示せず)とリードフレーム内部リード8とが、ワイヤーボンディングワイヤーは図示せず)により電気的に接続されている。アイランド4の4つのコーナーには、それぞれ吊りピン2が連結されている。この吊りピン2はリードフレームの外枠部分(図示せず)に連結していて、製造工程中にあるアイランド4を支持するためのものである。上記のチップ1,アイランド4,吊りピン2,ボンディングワイヤー及び内部リード8は、これらを覆う封止外装用樹脂7によって封止され、外装されている。樹脂7は、熱硬化型樹脂を用いたトランスファ成形によって形成されたものである。

ここで、本発明との関連で、トランスファ成形による封止樹脂注入過程について、図5を用いて説明する。樹脂封止工程では、先ず、マウント、ボンディングが終ったリードフレームを上下のモールド金型5a,5b中にセットし、リードフレームの外部リード9領域(図4(a))をクランプする(図5(a))。次に、モールド金型のゲートから溶融した樹脂7を注入する(図5(b))。この場合、溶融樹脂注入のためのゲートは通常、樹脂7が吊りピン2に沿ってしかも下金型5bからキャビティ内に注入されるように、その位置および形状が設計されている(図4(a)及び図5(b))。樹脂注入が完了した後、チップ1を金型から取り外し、タイバーカットリードカットを行って個片に分離する。最後に、リードフレームの外部リード9を所定形状に成形して、樹脂封止型LSIを完成する。

概要

樹脂封止型LSIにおいて、トランスファ成形工程での吊りピンの変形に伴うアイランドの位置変動を抑止する。

吊りピン2にの歯状のスリット6を設ける。残された方の櫛の歯状金属片プレス加工して上または下に折り曲げることにより、吊りピン2に直角四辺形の開口部を設けると共に、金属片3a,3bを、上下のモールド金型5a,5内壁密着する形状とする。下金型5bから注入された溶融樹脂7が吊りピン2の開口部を通って、下金型5bに注入されると同時に上金型5aにも注入されるので、吊りピン上下間での樹脂の充填量差がなくなる。又、吊りピン2及びアイランド4が金属片3a,3bと上下の金型5a,5bとによって支持されるので、溶融樹脂7注入時の圧力差による吊りピン2の変形とそれに伴うアイランド4の位置変動は起らない。

目的

従って、本発明は、アイランド上にマウントされボンディングされた半導体チップを、アイランド支持のための吊りピン部にゲートを持つモールド金型を用いたトランスファ成形により樹脂封止した構造の樹脂封止型LSIにおいて、トランスファ成形時に生じる吊りピンの変形とそれに伴うアイランドの位置変動を抑止することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

半導体チップを搭載するためのアイランドと、前記アイランドに連結する吊りピンと、封止外装用樹脂とを含む樹脂封止型半導体装置において、前記吊りピンに、直角四辺形の開口部と、前記開口部の一辺から突起して前記封止外装用樹脂の一方の平表面に達するように伸びる少なくとも一つ以上の金属片と、前記開口部の一辺から突起して前記封止外装用樹脂の他方の平表面に達するように伸びる少なくとも一つ以上の金属片とを設けたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。

請求項2

請求項1記載の樹脂封止型半導体装置において、前記二種類の金属片が共に前記開口部の前記半導体チップに近い側の辺から突起していることを特徴する樹脂封止型半導体装置。

請求項3

請求項1記載の樹脂封止型半導体装置において、前記二種類の金属片が共に前記開口部の前記半導体チップから遠い側の辺から突起していることを特徴する樹脂封止型半導体装置。

請求項4

金属製リードフレームの吊りピンにの歯状の開口を設ける工程と、櫛の歯状に残された複数の金属片の少なくとも一つ以上を上方向に折り曲げる工程と、他の金属片を下方向に折り曲げる工程とを含む工程により、前記吊りピンに直角四辺形の開口部を開けると同時にその開口部の一辺から上方向に突起する少なくとも一つ以上の金属片と前記開口部の一辺から下方向に突起する少なくとも一つ以上の金属片とを設けることを特徴とする、請求項1記載の樹脂封止型半導体装置の製造に用いるリードフレームの製造方法。

技術分野

0001

本発明は樹脂封止型半導体装置及びリードフレームの製造方法に関し、特に、アイランド上にマウントされボンディングされた半導体チップを、アイランド支持のための吊りピン部にゲートを持つモールド金型を用いたトランスファ成形により樹脂封止した構造の樹脂封止型半導体装置と、その樹脂封止型半導体装置の製造に用いるリードフレームの製造方法に関する。

背景技術

0002

この種の従来の樹脂封止型半導体装置(以下、LSIと記す)の一例を図4に示す。図4(a)は断面図であり、図4(b)に示す透視平面図中のAーa切断線における断面構造を示す図である。図4(a),(b)を参照して、金属製リードフレーム中央のアイランド4上に半導体チップ1がマウントされ、チップ1上のボンディングパッド(図示せず)とリードフレームの内部リード8とが、ワイヤーボンディングワイヤーは図示せず)により電気的に接続されている。アイランド4の4つのコーナーには、それぞれ吊りピン2が連結されている。この吊りピン2はリードフレームの外枠部分(図示せず)に連結していて、製造工程中にあるアイランド4を支持するためのものである。上記のチップ1,アイランド4,吊りピン2,ボンディングワイヤー及び内部リード8は、これらを覆う封止外装用樹脂7によって封止され、外装されている。樹脂7は、熱硬化型樹脂を用いたトランスファ成形によって形成されたものである。

0003

ここで、本発明との関連で、トランスファ成形による封止樹脂注入過程について、図5を用いて説明する。樹脂封止工程では、先ず、マウント、ボンディングが終ったリードフレームを上下のモールド金型5a,5b中にセットし、リードフレームの外部リード9領域(図4(a))をクランプする(図5(a))。次に、モールド金型のゲートから溶融した樹脂7を注入する(図5(b))。この場合、溶融樹脂注入のためのゲートは通常、樹脂7が吊りピン2に沿ってしかも下金型5bからキャビティ内に注入されるように、その位置および形状が設計されている(図4(a)及び図5(b))。樹脂注入が完了した後、チップ1を金型から取り外し、タイバーカットリードカットを行って個片に分離する。最後に、リードフレームの外部リード9を所定形状に成形して、樹脂封止型LSIを完成する。

発明が解決しようとする課題

0004

上述したように、樹脂封止型LSIのトランスファ成形工程では、通常、溶融樹脂7が下金型5bの吊りピン2の部分に設けられたゲートから注入され、吊りピン2に沿って移動し、金型5a,5b内に充満して行く。このことから、従来の樹脂封止型LSIでは、いわゆるアイランドシフトと呼ばれる、アイランド4の設計位置からの移動、変形あるいは、そのようなアイランドシフトに起因するLSI外形の反りが発生し易い。以下にその理由を説明する。

0005

トランスファ成形による封止樹脂形成過程を示す図5を再び参照して、溶融樹脂7が下金型5bから充填されるので、キャビティ内に圧入された樹脂7には、吊りピン2を挟んでその上下で充填量に差が生じる。その結果、吊りピン2は、樹脂の注入圧力に起因する上向きの力を受け、図5(b)に示すように、上方向に持ち上げられ変形する。樹脂7の充填が更に進行すると、図5(c)に示すように、吊りピン下部の溶融樹脂7がアイランド4に達し面積の大きいアイランド4そのものが下側からの圧力を受けるようになるので、吊りピン2の変形、アイランド4の位置ずれが更に大きくなる(図5(d))。一旦このようなアイランドシフトが生じると、金型から取り出し冷却したあとのLSIには、封止樹脂7の収縮と変形した金属製リードフレームの弾性とにより、図6(a)の側面図に示すような反りが生じ、このLSIは外形不良となる。

0006

ところで、次工程で外部リードの成形を行う場合、図6(b)の側面図に模式的に示すように、リード成形金型10によりLSIをクランプし強制的にフラットな状態で外部リードを成形するので、たとえ図6(a)に示すような反りのあるLSIでも、所定のリード成形作業を実施することは可能である。しかし、反りが生じたLSIでは、リード成形金型からLSIを取り外すと、図6(c)に示すように、また元の反った状態に戻り、結局、所定のリード形状が得られなくなってしまう。

0007

尚、樹脂封止型LSIには、上述のようなトランスファ成形の際のアイランドシフトを抑制することを目的として、例えば図7に断面図を示すような、吊りピン2を上下に折り曲げ、モールド金型5a,5bの内壁密着するようにした構造のLSIも知られている。しかしながらこの構造でも、溶融樹脂7が下金型5bから注入されることに起因して、吊りピン2を挟んで上下の樹脂充填量に差が生じるので、図中に太い矢印で示すような上向きの力が吊りピン2に加わる。その結果やはり、吊りピン2の変形とそれに伴うアイランド4の位置変動が発生してしまう。

0008

従って、本発明は、アイランド上にマウントされボンディングされた半導体チップを、アイランド支持のための吊りピン部にゲートを持つモールド金型を用いたトランスファ成形により樹脂封止した構造の樹脂封止型LSIにおいて、トランスファ成形時に生じる吊りピンの変形とそれに伴うアイランドの位置変動を抑止することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0009

本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体チップを搭載するためのアイランドと、前記アイランドに連結する吊りピンと、封止外装用樹脂とを含む樹脂封止型半導体装置において、前記吊りピンに、直角四辺形の開口部と、前記開口部の一辺から突起して前記封止外装用樹脂の一方の平表面に達するように伸びる少なくとも一つ以上の金属片と、前記開口部の一辺から突起して前記封止外装用樹脂の他方の平表面に達するように伸びる少なくとも一つ以上の金属片とを設けたことを特徴とする。

0010

この樹脂封止型半導体装置の製造に用いるリードフレームは、金属製リードフレームの吊りピンにの歯状の開口を設ける工程と、櫛の歯状に残された複数の金属片の少なくとも一つ以上を上方向に折り曲げる工程と、他の金属片を下方向に折り曲げる工程とを含む工程により、前記吊りピンに直角四辺形の開口部を開けると同時にその開口部の一辺から上方向に突起する少なくとも一つ以上の金属片と前記開口部の一辺から下方向に突起する少なくとも一つ以上の金属片とを設けることを特徴とするリードフレームの製造方法により製造される。

0011

本発明の樹脂封止型半導体装置では、吊りピンに開口部が設けられている。トランスファ成形時に下金型から圧入される溶融樹脂はその開口部を通って、吊りピン下面に充填されるとほぼ同時に上面にも充填されて行く。従って、吊りピン上下での溶融樹脂の充填量差は、従来よりも小さくなる。

0012

又、本発明では、上記の開口部を形成する際に、開口予定部の一部を櫛の歯状に残し、それら櫛の歯状の金属片を上または下に折り曲げ、モールド金型内壁に密着させる。吊りピンやアイランドは、それらモールド金型内壁に密着した吊りピンと上下の金型とで支持されるので、たとえ吊りピンの上下に樹脂の充填量差があったとしても、吊りピンの変形やアイランドの位置変動は、小さく抑えられる。

0013

次に、本発明の好適な実施例について、図面を参照して説明する。図1(a)は、本発明の第1の実施例の断面図である。又、図1(b)はこの実施例に用いた吊りピンの部分拡大平面図である。図1を参照して、本実施例では、リードフレーム製作時に、吊りピン2の部分に、図1(b)に示すような櫛の歯状のスリット6を、予め形成する。次に、櫛の歯状に残した吊りピンの一部をプレス加工によって上または下に折り曲げ、図1(a)に示すような、上下のモールド金型内壁に密着する形状とする。このように加工した後の吊りピン2には、長方形の開口部ができることになる。上記のプレス加工により上または下に折り曲げられた突起状金属片3a,3bは、トランスファ成形時の吊りピンの変形やアイランドの位置変動を防止するための、変形防止用支持部材として作用する。上記のプレス加工は、アイランド部分ダウンセット加工を施すときと同じ手法で行う。すなわち、吊りピン2にエッチング或いはプレス加工などでスリット6を形成したリードフレームを、プレス加工を行うステージに置き、先ず片方の下方向の支持部材3bのプレス加工を行う。若しもそのリードフレームがアイランド4部分にダウンセットを持つものであるときは、支持部材3bをプレスする最初の工程で、同時に行うようにすると良い。次に、もう一方の上方向の支持部材3aのプレスを行うがその際には、先にプレスを行った部分の変形を防止するための逃げスペースを備えた別のステージを用いてプレス加工を行う必要がある。

0014

こうして得られたリードフレームを用いてチップ1をアイランド4上に、銀ペーストのような導電性接着剤によりマウントする。その後、金細線のようなボンディングワイヤーでチップ1と内部リードとを電気的に接続し、トランスファ成形を行う。

0015

トランスファ成形に際して、モールド金型の形状や樹脂の注入圧力などの成形条件は、従来と同じで良い。本実施例におけるトランスファ成形の進行状況を段階的に示す図2を参照して、チップ1をマウントしボンディングしたリードフレームをモールド金型5a,5bでクランプし、先にプレス加工で形成しておいた突起状支持部材3a,3bを上下のモールド金型5a,5bの内壁に密着させる(図2(a))。次に、溶融した封止樹脂7を下金型5bからキャビティ内に圧入して行く。この場合、吊りピン2には開口部があるので、下金型5bから注入された溶融樹脂7はその開口部を通って、下金型5bに注入されるのと殆ど同時に上金型5aにも流れ込む。従って、従来の樹脂封止型LSI製造におけるトランスファ成形のときとは違って、吊りピン2の上下で溶融樹脂7の充填差は生じず、吊りピン2に上方向の力が加わることはない(図2(b))。しかも、吊りピン2及びアイランド4が、突起状の支持部材3a,3bと上下の金型5a,5bとによって支持されているので、樹脂充填中にアイランド4が持上ることは、ない(図2(c))。溶融樹脂7がキャビティ内に完全に充填された後でも、アイランド4の位置がこの工程の当初にモールド金型内にセットされたときと同じ設計位置(図2(a))を保っているので、チップ1とアイランド4とを挟む上下の封止樹脂7の厚さは設計どおりに均等になる(図2(d))。従って、LSIをモールド金型5a,5bより取り外し冷却させたときも、LSIが反ることは無い。

0016

本実施例によれば、アイランドの位置変動量(アイランドのフラットの位置からの最大変位量図5(d)中にd1 で示す)を、従来200〜400μmであったものを、ほぼ0μmに抑えることができた。これにより、LSIとしての反り(外装樹脂下面の設計位置からのずれ量。図6(a)中にd2 で示す)に関して、従来30〜60μmであったものを、ほぼ0μmつまり殆どフラットな状態にすることができた。その結果、外部リードの成形を行う際のコプラナリティへの影響はなくなり、均一なリード平坦部が得られた。

0017

次に、本発明の第2の実施例について、説明する。図3(a)は、本発明の第2の実施例の断面図であり、図3(b)は、この実施例に用いた吊りピンの部分拡大平面図である。図3を参照して、本実施例では、リードフレーム製作時に、第1の実施例におけるスリット6の形状(図1(b))を反転させた形状のスリット6を、吊りピン2に形成しておく。そして、第1の実施例におけると同じように、スリット6を形成した吊りピン2の櫛の歯状に残った金属片を、モールド金型5a,5b内壁に密着するような形状にプレス加工する。このようにすることにより、第1の実施例と同様な開口部が吊りピン2にできる。但し、本実施例において支持部材3a,3bは、チップ1から外側方向に向く凸型となる。こうして得たリードフレームを用いて、チップ1をアイランド4上に、銀ペーストなどの導電性接着剤を介してマウントし、金属細線でチップ1と内部リードとをワイヤーボンディングした後、トランスファ成形を行う。

0018

吊りピン2に設けた開口部により、トランスファ成形の溶融樹脂7充填時の、上下のモールド金型5a,5bの間での樹脂7の充填量差は発生しなくなる。更に、突起状の支持部材3a,3bとモールド金型とで吊りピン2及びアイランド4を支持するので、アイランドの位置変動は起らない。従って、樹脂充填完了後もチップ1とアイランド4とを挟む上下の封止樹脂厚が均等になり、LSIを金型から取り外し冷却させたときも、LSIの反りは生じない。

発明の効果

0019

以上説明したように、本発明は、リードフレームの吊りピン部分に櫛の歯状のスリットを設け、残った方の櫛の歯状金属片を上または下に折り曲げることにより、吊りピンに直角四辺形の開口部を設けると共に、折り曲げた金属片がトランスファ成形の際のモールド金型の上下の内壁に密着するようにしている。

0020

これにより本発明によれば、樹脂封止型LSIのトランスファ成形工程で溶融樹脂を充填して行く際に、吊りピンの上下間で溶融樹脂の充填量差が同じくなると共に、吊りピンとアイランドとが金属片とモールド金型とで支持されるので、吊りピンの変形とそれに伴うアイランドの位置変動が発生しなくなる。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明の第1の実施例の断面図および、この実施例に用いた吊りピンの部分拡大平面図である。
図2第1の実施例におけるトランスファ成形での樹脂充填の進行状況を段階的に示す断面図である。
図3本発明の第2の実施例の断面図および、この実施例に用いた吊りピンの部分拡大平面図である。
図4従来の樹脂封止型LSIに用いられるリードフレームの模式的平面図および、これを用いた樹脂封止型LSIの一例の断面図である。
図5図4に示す従来の樹脂封止型LSIにおけるトランスファ成形での樹脂充填の進行状況を段階的に示す断面図である。
図6樹脂封止型LSIにおける反りの状態を示す側面図である。
図7従来の樹脂封止型LSIの他の例の断面図である。

--

0022

1チップ
2 吊りピン
3a,3b支持部材
4アイランド
5a,5bモールド金型
6スリット
7封止樹脂
8内部リード
9外部リード
10 リード成形金型

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