(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電極を有する半導体素子と、
前記半導体素子表面から離間して配置されたリードと、
前記半導体素子表面に固着されたチップサポートと、
前記電極と前記リードとを接続するワイヤと
を備え、
前記リードは、前記ワイヤが接続される側の端部が前記半導体素子の前記表面から遠のくように曲げられている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
表面に電極が形成された半導体素子と、チップサポートおよびリードが略同一平面内に形成されたリードフレームとを準備する工程と、
前記半導体素子表面に前記チップサポートを固着すると共に、前記リードを前記半導体素子表面の上方に離間して配置する工程と、
前記リードを前記半導体素子表面に接触させた状態で、このリードと前記電極とを接続する工程と
を含み、
前記リードを前記半導体素子表面の上方に配置する前記工程において、前記リードの端部は、前記半導体素子表面から遠のくように曲げられている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記リードと電極とを接続する工程は、前記半導体素子と前記リードとを、前記半導体素子の裏面に配置されたヒートブロックおよび前記リードの上面に配置されたリードクランパにより挟み込むことにより接触させることを含むことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記リードと電極とを接続する工程は、前記半導体素子の裏面に配置された、電磁石を内蔵したヒートブロックにより、前記リードを前記半導体素子に接触させることを含むことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
表面に電極が形成された半導体素子と、チップサポートおよびリードが略同一平面に形成されたリードフレームとを準備する工程と、
前記半導体素子表面に前記チップサポートを固着すると共に、前記リードを前記半導体素子表面の上方に離間して配置する工程と、
前記リードの上面に、電磁石を内蔵したリードクランパを配置し、このリードと前記電極とを接続する工程と
を含み、
前記リードを前記半導体素子表面の上方に配置する前記工程において、前記リードの端部は、前記半導体素子表面から遠のくように曲げられている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、特に樹脂封止型半導体装置の構造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、樹脂封止型半導体装置は、ペレット（チップ）の大型化に伴い、パッケージ側端と半導体素子との間の寸法が一段と狭くなる傾向にある。これは、半導体素子が大きくなっているのに、これを収納するパッケージのサイズが規格化されているため、大きくできないことに起因する。このような課題を解決するために特公平６−１０５７２１号公報に開示されるようなＬＯＣ（Lead On Chip）構造とした樹脂封止型半導体装置が用いられるようになってきている。
【０００３】
このＬＯＣ（Lead On Chip）構造の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子の表面に絶縁テープを介してリードを接着するとともに、リードの上面に施された金線メッキと半導体素子の電極上の金球とを金線で接続し、さらにその外側を樹脂材で封止した構造になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の樹脂封止型半導体装置の大きな課題として、基板実装時の熱によって、例えば樹脂材にクラックが生じて機能を損ねることがある。原因は、空気中に保管されたときに水分が吸収されて湿気ったところに、基板実装時の熱で水分が蒸気化され、その力でクラックに至ると考えられる。特に、絶縁テープは水分を吸収し易く、絶縁テープの箇所からのクラックの発生が多い。また、他の課題として、絶縁テープがあるため、半導体装置の薄型化が制約される。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はクラックの発生を抑えて、かつ薄型化が可能な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にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、次の技術手段を講じたことを特徴とする。すなわち、リードとは個別にチップサポートを設け、チップサポートのみを半導体素子に固着し、リードと半導体素子との間は固定せずに、半導体素子の電極とリードとを接続した構成とした。
【０００７】
この構成では、リードと半導体素子表面の間に特に固定するための材料がないので、リードと半導体素子の組み合わせの厚みを薄くできる。これにより、全体の薄型化が可能になる。また、絶縁テープは半導体素子とチップサポートとの接着のみに用いられるため、使用される絶縁テープのテープ面積は極めて少ない。これにより、絶縁テープに起因するクラックの発生を抑えて品質を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態
図１及び図２は本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断側面図であり、図１はリードの配置を示す図、図２はチップサポートの配置を示す図である。また、図３は第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造途中の状態を示す上面図である。
【０００９】
半導体素子１の回路形成面上には、ポリイミドウエハコート９が設けられている。この半導体素子１は、リード３とチップサポート１０とが形成された、厚みが約０．１２５ミリのリードフレーム１２に搭載されている。チップサポート１０と半導体素子１との間には、約０．１５ミリの厚みを有した絶縁テープ２が介装されており、この絶縁テープ２によりチップサポート１０とポリイミドウエハコート９とが接着固定されている。チップサポート１０は、半導体素子１の端部外側（図２中に符号１１で示す部分）で絶縁テープ２の略厚み分（約０．１５ミリ）だけ曲げ加工されている。これに対し、リード３とポリイミドウエハコート９とは互いに接しているだけで固定されていない。チップサポート１０の下面１０ａ（曲げ加工部１１外側における下面）と、ポリイミドウエハコート９表面とは、略同一平面上に配置されている。図３はこのようにしてリードフレーム１２に半導体素子１を位置決めした状態を示している。
【００１０】
次に、リード３の上面に施されている金線メッキ（図示しない）と半導体素子１上の金球５とを金線６で接続し、さらにこれらを樹脂材７で封止し、リード３およびチップサポート１０をリードフレーム１２より切り離すと、図１及び図２に示す樹脂封止型半導体装置が完成する。
【００１１】
上記のように、第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の構造では、リード３と半導体素子１の表面であるポリイミドウエハコート９とは接しているのみであり、その間にこれらを固定するための材料が介在しないので、リード３と半導体素子１の組み合わせの厚みを薄くできる。これにより、全体の薄型化が可能になる。また、半導体素子１を固定するのは、チップサポート１０に接着されている絶縁テープ２のみであるため、テープ面積は極めて少ない。これにより、絶縁テープ２の水分吸収が減り、基板実装時に生じる熱によるクラックの発生を抑えることができ、品質を向上させることができる。
【００１２】
第２の実施形態
図４及び図５は本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断側面図であり、図４はリードの配置を示す図、図５はチップサポートの配置を示す図である。また、図６は第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造途中の状態を示す上面図である。なお、図４乃至図６において図１乃至図３と同一符号を付したものは図１乃至図３と同一のものを示している。
【００１３】
半導体素子１の回路形成面上にはポリイミドウエハコート９が設けられている。この半導体素子１は、リード３とチップサポート１０とが形成されたリードフレーム１２に搭載されている。リード３とポリイミドウエハコート９とは、接しているだけで固定されていない。リード３は、半導体素子１の端部外側（図４中に符号２１で示す部分）で下方（半導体素子１側）に曲げ加工されている。リード３の上面３ａ（曲げ加工部２１外側における上面）と、ポリイミドウエハコート９表面とは、略同一平面上に配置されている。これに対して、チップサポート１０は、ポリイミドウエハコート９表面に対し、上面１０ｂが略同一平面上に配置され、かつ先端が半導体素子１の側端部との間に所定の隙間Ｓ（図５参照）を保って配置されている。さらにポリイミドウエハコート９の上面とチップサポート１０の上面とにまたがって絶縁テープ２が貼り付けられ、この絶縁テープ２でポリイミドウエハコート９とチップサポート１０が接着固定されている。図６はこのようにしてリードフレーム１２に半導体素子１を位置決めした状態を示している。
【００１４】
次に、リード３の上面に施されている金線メッキ（図示しない）と半導体素子１上の金球５とを金線６で接続し、さらにこれらを樹脂材７で封止し、リード３およびチップサポート１０をリードフレーム１２より切り離すと、図４及び図５に示す樹脂封止型半導体装置が完成する。
【００１５】
上記のように、第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の構造では、リード３と半導体素子１の表面であるポリイミドウエハコート９とは接しているのみであり、その間にこれらを固定するための材料が介在しないので、リード３と半導体素子１の組み合わせの厚みを薄くできる。これにより、全体の薄型化が可能になる。また、半導体素子１を固定するのは、ポリイミドウエハコート９とチップサポート１０とにまたがって設けられている絶縁テープ２のみであるため、テープ面積は極めて少ない。これにより、絶縁テープ２の水分吸収が減り、基板実装時に生じる熱によるクラックの発生を抑え、品質を向上させることができる。
【００１６】
第３の実施形態
図７乃至図９は本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の構造を示す図である。図７は製造途中の状態を示す上面図である。図８及び図９は要部構造を示す縦断側面図であり、図８は図７に示すＡ−Ａ’線で縦断した図、図９は図７に示すＢ−Ｂ’線で縦断した図である。なお、図７乃至図９において図１乃至図６と同一符号を付したものは図１乃至図６と同一のものを示している。
【００１７】
半導体素子１の回路形成面上にはポリイミドウエハコート９が施されている。このポリイミドウエハコート９上には、絶縁テープ２によりチップサポート１０が固着されている。このチップサポート１０とリード３とは略同一平面内に形成されている。図８に示すように、チップサポート１０は絶縁テープ２により半導体素子１表面に接着されている。また図９に示すように、リード３の上面に形成された金線メッキ４と、半導体素子１の電極（図示しない）上に設けられた金球５とは、金線６により接続されており、これによりリード３と半導体素子１の電極とが接続されている。リード３は半導体素子１に接着されておらず、離間して、すなわち間隙部３１を介して、半導体素子１上に配置されており、この間隙部３１はモールド樹脂７で充填されている。
【００１８】
このようにリード３下部には絶縁テープ２が存在せず、絶縁テープ２の使用はチップサポート１０部分のみとなっているため、絶縁テープ２の使用量を極めて少なくすることができ、水分の吸湿を抑制することができる。また、チップサポート１０とリード３とは同一平面内に形成されているため、リードフレーム１２における曲げ加工などの加工工程が削除できる。
【００１９】
次に図７乃至図９に示した樹脂封止型半導体装置の製造方法を図１０を用いて説明する。まず、リードフレーム１２のチップサポート１０が絶縁テープ２により接着された半導体素子１を、図１０（ａ）に示すようにヒートブロック１３内に配置する。このとき、リードフレーム１２において、リード３とチップサポート１０とは略同一面内に形成されており、リード３はチップサポート１０と半導体素子１とを固定する絶縁テープ２の厚み分だけ半導体素子１から離れて空中に浮いている。
【００２０】
次に図１０（ｂ）に示すように、リード３の上面に配置されたリードクランパ１４およびヒートブロック１３によりリード３および半導体素子１を挟み込むことにより、リード３を半導体素子１に接触させる。その後、リード３の金メッキ４と半導体素子１上の金球５とをワイヤボンディングにより金線６で接続する。その後、固定したリードクランパ１４を開放することによりリード３は図１０（ａ）に示す位置に戻り、この状態でこれら半導体素子１、リード３、金線６とチップサポート１０とを樹脂材７（図８、図９参照）にて封止する。このように製造することにより、リード３あるいはチップサポート１０を曲げ加工することなく、チップサポート１０のみを半導体素子１に固定した樹脂封止型半導体装置（図７乃至図９参照）を得ることができる。
【００２１】
第４の実施形態
図１１は本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断面図である。また図１２は図１１に示した樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明する図である。なお、図１１及び図１２において図１乃至図１０と同一符号を付したものは図１乃至図１０と同一のものを示している。
【００２２】
この第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置は、概して上記第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置と同じあるが、以下の点で異なる。すなわち、図１１に示す樹脂封止型半導体装置のリード３の先端部１５には曲げ加工が施されており、先端部１５は半導体素子１表面に対して上方に曲がっている。これにより、製造工程において図１２に示すようにリードクランパ１４とヒートブロック１３でリード３および半導体素子１を挟み込んだ際に、リード３の先端角部が直接半導体素子１上のポリイミドウエハコート９に触れることはなく、リード３の曲げ加工された先端部１５の下面がポリイミドウエハコート９に接する。このため、リード３による半導体素子１の表面の傷の発生を防止することができる。
【００２３】
第５の実施形態
図１３は本発明の第５の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明する図である。なお、図１３において図１乃至図１２と同一符号を付したものは図１乃至図１２と同一のものを示している。この第５の実施形態の樹脂封止型半導体装置の構造は、図７乃至図９に示した上記第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置と同じであるものとする。
【００２４】
この第５の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程においては、電磁石を内蔵したリードクランパ１６を用いて、リード３を半導体素子１表面に接触させずにリード３の金線メッキ４と半導体素子１の金球５とを接続する。図１３において、まず、チップサポート１０が絶縁テープ２により固着された半導体素子１を、ヒートブロック１３に配置する。このときリード３はチップサポート１０と半導体素子１とを接着する絶縁テープ２の厚さ分だけ半導体素子１から空中に浮いている。
【００２５】
次に、リード３の上面に電磁石内蔵リードクランパ１６を配置し、電磁石内蔵リードクランパ１６の磁力により、リード３を電磁石内蔵リードクランパ１６の下面に固定し、この状態でリード３と半導体素子１の金球５とを金線６によりワイヤボンディングする。このようにして金球５とリード３とを接続することにより、半導体素子１表面の傷、リード３の変形を防ぐことができる。
【００２６】
尚、第５の実施形態の製造方法を図１１に示した上記第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置に適用することも可能である。
【００２７】
第６の実施の形態
図１４は本発明の第６の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明する図である。なお、図１４において図１乃至図１３と同一符号を付したものは図１乃至図１３と同一のものを示している。この第６の実施形態の樹脂封止型半導体装置の構造は、図７乃至図９に示した上記第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置と同じであるものとする。
【００２８】
この第６の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程においては、電磁石を内蔵したヒートブロック１７を用いて、リード３を半導体素子１表面に接触させる。図１４において、まず、チップサポート１０を絶縁テープ２により固着した半導体素子１を、電磁石内蔵ヒートブロック１７内に配置する。次に電磁石内蔵ヒートブロック１７を作動させ、この磁力によりリード３を半導体素子１の表面に引き寄せて接触させ、この状態で金球５とリード３とを金線６により接続する。このようにして金球５とリード３とを接続することにより、リードクランパを用いずにリード３を安定して固定することができる。
【００２９】
尚、第６の実施形態の製造方法を図１１に示した上記第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置に適用することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の半導体装置および製造方法によれば、半導体装置全体の薄型化が可能になるとともに、接着用の絶縁テープに起因するクラックの発生を抑えて品質を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断側面図であり、リードの配置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断側面図であり、チップサポートの配置を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造途中の状態を示す上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断側面図であり、リードの配置を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断側面図であり、チップサポートの配置を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造途中の状態を示す上面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造途中の状態を示す上面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断側面図であり、図７のＡ−Ａ’線で縦断した図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断側面図であり、図７のＢ−Ｂ’線で縦断した図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程を説明する図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の要部構造を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程を説明する図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程を説明する図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程を説明する図である。
【符号の説明】
１  半導体素子、２  絶縁テープ、３  リード、１０  チップサポート、１１チップサポート曲げ加工部、１２  リードフレーム、１３  ヒートブロック、１４  リードクランパ、１５  リード先端部、１６  電磁石内蔵リードクランパ、１７  電磁石内蔵ヒートブロック、２１  リード曲げ加工部
【図１】
0003664566.tif 000002
【図２】
0003664566.tif 000003
【図３】
0003664566.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003664566.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003664566.tif 000008
【図８】
0003664566.tif 000009
【図９】
0003664566.tif 000010
【図１０】
0003664566.tif 000011
【図１１】
0003664566.tif 000012
【図１２】
0003664566.tif 000013
【図１３】
0003664566.tif 000014
【図１４】
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