(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体部品の樹脂封止成形品において、プリント基板とリードフレームを繋ぐボンディングワイヤの封止樹脂流動による変形を低減した半導体装置を提供する。【解決手段】基板２に搭載された半導体チップ３と、インナー側にチャンネル部を有するリードフレーム５と、チャンネル部の内側を経由してリードフレーム５と半導体チップ３を接続するボンディングワイヤ４と、半導体チップ３とボンディングワイヤ４とリードフレーム５を被覆する樹脂硬化物から半導体装置を構成する。リードフレーム５のチャンネル部の長さをＬ１、高さをＨ１とし、ボンディングワイヤ４の水平方向長さをＬ２、最大高さをＨ２とすると、１／３＜Ｌ１／Ｌ２＜１および１／２＜Ｈ１／Ｈ２を満たす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に搭載された半導体チップと、インナー側にチャンネル部を有するリードフレームと、チャンネル部の内側を経由してリードフレームと半導体チップを接続するボンディングワイヤと、半導体チップとボンディングワイヤとリードフレームを被覆する樹脂硬化物を備えている半導体装置。
【請求項２】
リードフレームのチャンネル部の長さをＬ１、高さをＨ１とし、ボンディングワイヤの水平方向長さをＬ２、最大高さをＨ２とすると、１／３＜Ｌ１／Ｌ２＜１および１／２＜Ｈ１／Ｈ２を満たすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関わり、特に半導体チップが樹脂で封止された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体部品の樹脂封止成形品は、一般に以下の工程を経て製造される。シリコンチップなどの半導体部品を搭載したプリント基板またはリードフレームなどをキャビティ内に収まるように金型の上型と下型との間に挟み込む。または、ピンなどを用いてプリント基板またはリードフレームなどを金型に保持させる。その後、キャビティの一端に開口しているゲートから液状の封止樹脂が注入される。封止樹脂を硬化させることにより、パッケージが成形されて、半導体部品樹脂封止成形品が製造される。
【０００３】
封止樹脂としては熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が多く用いられる。エポキシ樹脂を用いる場合はトランスファ成形法などにより封止樹脂が成形される。封止樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合には、射出成形法などにより封止樹脂が成形される。半導体部品を搭載したプリント基板は通常リードフレームとボンディングワイヤで繋がれている。
【０００４】
ボンディングワイヤに使用される材料には金、銅、アルミなどの金属が使用される。ボンディングワイヤのワイヤ径は数十μｍと細いため、キャビティ内に封止樹脂が流入される際に、プリント基板とリードフレームを繋ぐボンディングワイヤが変形することがある。ボンディングワイヤの封止樹脂流動による変形は、ワイヤ同士の接触による短絡やワイヤの断線による短絡などを引き起こす。
【０００５】
ボンディングワイヤの変形を低減する半導体部品の樹脂封止方法を開示した先行文献として、特許文献１がある。特許文献１に記載された半導体部品の樹脂封止方法においては、キャビティ内の封止樹脂流動方向がボンディングワイヤの布線方向とほぼ平行になるように封止樹脂注入口を設けた金型を用いることで、封止樹脂の流動によるボンディングワイヤの変形防止を図っている。
【０００６】
封止樹脂注入口は封止樹脂流動方向とボンディングワイヤの布線方向を平行にするように設置されるため、複数のボンディングワイヤが四方に配線されている場合、封止樹脂注入口を調節してもすべてのボンディングワイヤの変形を防止することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２５１３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、半導体部品の樹脂封止成形品におけるプリント基板とリードフレームを繋ぐボンディングワイヤの封止樹脂流動による変形を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に関わる半導体装置は、基板に搭載された半導体チップと、インナー側にチャンネル部を有するリードフレームと、チャンネル部の内側を経由してリードフレームと半導体チップを接続するボンディングワイヤと、半導体チップとボンディングワイヤとリードフレームを封止する樹脂硬化物を備えているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リードフレームのインナー側の端部をチャンネル形状とすることで、封止樹脂の流入工程での樹脂流動を制御でき、ボンディングワイヤの変形を低減するとともに、ワイヤ同士の接触を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る半導体装置の形状を説明する上面図である。
【図２】半導体部品の樹脂封止方法を説明する断面図である。
【図３】リードフレームのチャンネル部の構造を説明する斜視図である。
【図４】半導体チップ、ボンディングワイヤ、リードフレームの寸法関係を示す平面図である。
【図５】ワイヤの流れ率を説明するのに使用するボンディングワイヤの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施の形態における半導体部品の樹脂封止方法およびそれを用いて製造された半導体装置について図を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の形状を説明する上面図である。
【００１３】
半導体装置１０は、樹脂硬化物１、プリント基板２、半導体チップ３、ボンディングワイヤ４、リードフレーム５から構成されている。プリント基板２には半導体チップ３ａ、３ｂが実装されている。半導体チップ３ａ、３ｂはボンディングワイヤ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを介してリードフレーム５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにそれぞれ繋がっている。樹脂硬化物１はプリント基板２、半導体チップ３、ボンディングワイヤ４、リードフレーム５を被覆している。
【００１４】
リードフレームは、ＩＣやＬＳＩなどの半導体パッケージに使われ、半導体素子（半導体チップ）を支持固定し、外部配線との接続をする部品のことである。リードフレームは、Ｃｕ合金系素材、鉄合金系素材、その他の機械的強度、電気伝導度、熱伝導度、耐食性などの優れた金属素材の薄板を、打ち抜き（プレス）やエッチングなどで加工して作られる。リードフレームは樹脂硬化物に被覆されている部分と、樹脂硬化物から露出している部分がある。被覆されている部分をインナー側、露出している部分をアウター側と呼ぶことにする。
【００１５】
本実施の形態の樹脂封止方法を図２に基づいて説明する。金型は上型７と下型７から構成される。上型７にはゲート６が設けられている。ゲート６から、上型７および下型８で作られるキャビティ部１１に封止樹脂が注入される。封止樹脂は所定の条件で硬化し、半導体チップ３を封止する。本実施形態では封止樹脂にエポキシ樹脂を、封止方法にトランスファ成形法を用いているが、本発明における封止樹脂および金型、キャビティ形状、封止樹脂注入方法は特に限定されるものではなく、既存の装置、方法を使用することができる。
【００１６】
図３は本実施の形態に係るリードフレーム５の形状を説明する斜視図である。リードフレーム５はインナー側の端部にチャンネル部９を有している。チャンネル部９は３面から構成され、開口部は、半導体チップ３が搭載されたプリント基板２の平面に対して上向き方向を向いている。チャンネル部９はプリント基板２と対向している。ボンディングワイヤ４はチャンネル部９の内側を経由してリードフレーム５と半導体チップ３を接続する。
【００１７】
リードフレーム５の端部をチャンネル状に加工する方法は、既存の金属加工法および溶接、接着剤等を用いることができる。製造コストを抑えるには、リードフレームを金属板から打ち抜いた後、折り曲げ加工を施すことが好ましい。
【００１８】
図４は本実施形態に係る半導体チップ３、ボンディングワイヤ４、リードフレーム５の寸法関係を示す平面図である。ボンディングワイヤ４は半導体チップ３およびリードフレーム５にボンディングされている。リードフレーム５においては、ボンディングワイヤ４は、開口部を通ってリードフレーム５の底部にボンディングされている。リードフレーム５のチャンネル状端部の長さをＬ１、高さをＨ１とする。半導体チップ３とリードフレーム５のボンディング間の水平方向長さはＬ２とする。ボンディングワイヤ４の頂点部と両ボンディング箇所の高さのうち大きいほうを最大高さＨ２とする。
【００１９】
リードフレームの寸法形状を変えて、特性を調べた結果以下のことが判明した。リードフレーム５のチャンネル部９の長さＬ１がボンディングワイヤ４の水平方向長さＬ２の１/３以下の場合、リードフレーム５のチャンネル部９の封止樹脂流動制御効果が少なく、ボンディングワイヤ４の変形抑止効果が十分ではない。また、チャンネル部９の高さＨ１が、最大高さＨ２の１/２以下の場合、同じくチャンネル部９での封止樹脂流動制御効果が少なく、ボンディングワイヤ４の変形抑止効果が十分でない。
【００２０】
リードフレーム５のチャンネル状端部寸法およびボンディングワイヤ４の寸法を以下の関係が成り立つようにすれば、封止樹脂の流動をボンディングワイヤ４長手方向と並行に制御することができ、ボンディングワイヤ４の変形を抑制することができる。
式１…１／３＜Ｌ１／Ｌ２＜１
式２…１／２＜Ｈ１／Ｈ２
【００２１】
実施例１．
本発明を実施例および比較例により詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。実施例１では、チャンネル部９の長さＬ１を４ｍｍ、高さＨ１を２ｍｍとしたリードフレームと、水平方向長さＬ２が１１ｍｍ、最大高さＨ２が３．５ｍｍのボンディングワイヤを用いた。リードフレームとボンディングワイヤで繋いだ半導体部品をキャビティ内に設置し、トランスファ成形による樹脂封止を行った。封止樹脂はエポキシ樹脂（日立化成製：ＣＥＬ１６２００）を用いた。
【００２２】
トランスファ成形機を用いて、金型温度１８０℃、樹脂充填時間１０秒、硬化時間１２０秒、圧力１０ＭＰａの条件で成形した。封止後のボンディングワイヤの変形は、流れ率ｒ（％）を算出して評価した。流れ率ｒは、ボンディングワイヤの水平長さｌ、最長部の長さｈを測定し、ｒ＝ｈ／ｌ×１００の式から求められる（図５参照）。測定した結果、流れ率ｒは１４．０％となった。このとき、Ｌ１／Ｌ２＝０．３６、Ｈ１／Ｈ２＝０．５７となっている。流れ率ｒの許容値の目安は１５％であり、好ましくは１０％以下である。
【００２３】
実施例２．
実施例２として、実施例１の条件において、リードフレーム５のチャンネル部の寸法をＬ１＝９ｍｍ、Ｈ１＝２．６ｍｍに変更した半導体部品封止成形品のボンディングワイヤ４の流れ率ｒを算出した。その結果、流れ率は９．７％となった。このとき、Ｌ１／Ｌ２＝０．８２、Ｈ１／Ｈ２＝０．７４となっている。
【００２４】
比較例１．
比較例１として、実施例１の条件において、リードフレーム５のキャビティ部をフラット（Ｈ１＝０ｍｍ）とした半導体部品封止成形品のボンディングワイヤ４の流れ率ｒを算出した。その結果、流れ率ｒは２３．２％となった。
【００２５】
比較例２．
比較例２として、実施例１の条件において、リードフレーム５のチャンネル部の寸法をＬ１＝３．６ｍｍ、Ｈ１＝１．７ｍｍに変更した半導体部品封止成形品のボンディングワイヤ４の流れ率ｒを算出した。その結果、流れ率ｒは１９．４％であった。このとき、Ｌ１／Ｌ２＝０．３３、Ｈ１／Ｈ２＝０．４９となった。
【００２６】
比較例３．
比較例３として、実施例１の条件において、リードフレーム５のチャンネル部の寸法をＬ１＝３．６ｍｍ、Ｈ１＝２ｍｍに変更した半導体部品封止成形品のボンディングワイヤ４の流れ率ｒを算出した。その結果、流れ率ｒは１７．３％となった。このとき、Ｌ１／Ｌ２＝０．３３、Ｈ１／Ｈ２＝０．５７となっている。
【００２７】
比較例４．
比較例４として、実施例１の条件において、リードフレーム５のチャンネル部の寸法をＬ１＝４ｍｍ、Ｈ１＝１．７ｍｍに変更した半導体部品封止成形品のボンディングワイヤ４の流れ率ｒを算出した。その結果、流れ率ｒは１５．８％となった。このとき、Ｌ１／Ｌ２＝０．３６、Ｈ１／Ｈ２＝０．４９となっている。
【００２８】
以上の結果から、流れ率を許容値の目安である１５％以下にするためには、１／３＜Ｌ１／Ｌ２＜１および１／２＜Ｈ１／Ｈ２の関係を満たす必要がある。さらに、流れ率が１０％以下になるために、９／１１＜Ｌ１／Ｌ２＜１および２６／３５＜Ｈ１／Ｈ２の関係を満たすことが好ましい。ボンディングワイヤ４の変形を低減することにより、ワイヤの短絡、隣接するワイヤとの接触が回避され半導体部品封止成形品の特性が維持される。
【００２９】
なお、今回開示した上記実施形態および実施例はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態および実施例のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１  樹脂硬化物、２  プリント基板、３  半導体チップ、４  ボンディングワイヤ、５  リードフレーム、６  ゲート、７  上型、８  下型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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