(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂封止形の半導体装置であって、
半導体チップを支持する薄板状のタブと、
前記半導体チップが樹脂封止されて形成された封止部と、
前記タブと一体でこれより薄く形成されたステージ逃げ部と、前記タブより厚く形成されるとともに前記封止部の半導体装置実装側の面に露出する露出部とを有し、前記タブを支持して真っ直ぐに延在する吊りリードと、
前記封止部の前記半導体装置実装側の面に被接続面が露出して配置された複数のリードと、
前記半導体チップの表面電極とこれに対応する前記リードとを接続するワイヤとを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
樹脂封止形の半導体装置であって、
半導体チップを支持する薄板状のタブと、
前記半導体チップが樹脂封止されて形成された封止部と、
前記タブと一体でこれと同じ厚さに形成されたステージ逃げ部と、前記ステージ逃げ部より厚い肉厚部と、前記肉厚部より厚く形成されるとともに前記封止部の半導体装置実装側の面に露出する露出部とを有し、前記タブを支持して真っ直ぐに延在する吊りリードと、
前記封止部の前記半導体装置実装側の面に被接続面が露出して配置された複数のリードと、
前記半導体チップの表面電極とこれに対応する前記リードとを接続するワイヤとを有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、ワイヤボンディング性の向上に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
小形化を図った樹脂封止形の半導体装置として、ＣＳＰ（Chip Size Package またはChip Scale Package) あるいはＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package) と呼ばれるチップサイズまたは半導体チップより若干大きい程度の小形半導体パッケージが開発されている。
【０００４】
ＱＦＮでは、封止部の裏面（半導体装置実装側の面）の周縁部に複数のリードがその被接続面を露出して配置されており、このような構造の半導体パッケージは、ペリフェラル形と呼ばれている。
【０００５】
なお、ＱＦＮには、半導体チップを支持するタブが封止部の裏面に露出する構造（以降、これをタブ露出構造という）のものと、封止部内に埋め込まれて露出しない構造（以降、これをタブ埋め込み構造という）のものとがある。
【０００６】
そのうち、タブ埋め込み構造では、リードフレーム製造時に、タブの裏面をハーフエッチングやプレスなどによって薄く加工し、これによって封止部内にタブを埋め込む方法が考案されている。
【０００７】
なお、タブ埋め込み構造の半導体装置については、例えば、特開平１０−１８９８３０号公報に、その構造や製造方法についてが記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記したタブ埋め込み構造の半導体装置（ＱＦＮ）では、リードフレームにおいてタブの裏面を薄く加工する際に、タブの反りが少なくなるように、リードフレームの材料歪みを考慮してタブの周囲に厚い箇所をなるべく多く残すような加工となる。
【０００９】
したがって、タブよりもこれを支持する吊りリードの方が厚さが厚くなる。
【００１０】
すなわち、タブよりも吊りリードの方が肉厚となる。
【００１１】
これにより、ワイヤボンディング時に、ワイヤボンディング装置のヒートステージのフレーム支持面上にリードフレームを配置した際に、ヒートステージのフレーム支持面とリードフレームの吊りリードとが接触してヒートステージのフレーム支持面とタブとの間に隙間が形成され、したがって、半導体チップが搭載されたタブの固定が不十分となる。
【００１２】
その結果、ワイヤボンディングが不安定になることが問題となる。
【００１３】
さらに、ヒートステージのフレーム支持面とリードフレームのタブとの間に隙間が形成されて両者が接触しないため、リードフレームや半導体チップへの熱伝導および超音波伝達が不十分となり、ワイヤボンディング性が低下することが問題となる。
【００１４】
本発明の目的は、ワイヤボンディング性を向上して製品の信頼性向上を図る半導体装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１７】
すなわち、本発明の半導体装置は、半導体チップを支持する薄板状のタブと、前記半導体チップが樹脂封止されて形成された封止部と、前記タブと一体でこれより薄く形成されたステージ逃げ部と、前記タブより厚く形成されるとともに前記封止部の半導体装置実装側の面に露出する露出部とを有し、前記タブを支持して真っ直ぐに延在する吊りリードと、前記封止部の前記半導体装置実装側の面に被接続面が露出して配置された複数のリードと、前記半導体チップの表面電極とこれに対応する前記リードとを接続するワイヤとを有するものである。
【００１８】
本発明によれば、ワイヤボンディング時に、ヒートステージのフレーム支持面によって半導体チップが搭載されたタブを確実に支持することができる。
【００１９】
これにより、ヒートステージのフレーム支持面によるタブの固定をしっかりと行うことができ、ワイヤボンディングを安定して行うことができる。
【００２０】
その結果、ワイヤボンディング性を向上させることができ、これにより、半導体装置の信頼性を向上できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態の半導体装置（ＱＦＮ）の構造の一例を示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図、図２は図１に示すＱＦＮのタブの構造をＱＦＮ内部を透過して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図２（ｂ）のＢ部の構造を拡大して示す拡大部分断面図、図４は図１に示すＱＦＮの製造方法における組み立て手順の一例を示す製造プロセスフロー図、図５は図１に示すＱＦＮの組み立てに用いられるリードフレームの構造の一例を示す部分平面図、図６は図１に示すＱＦＮの組み立てにおけるワイヤボンディング状態の一例を示す部分断面図である。
【００２４】
図１に示す半導体装置は、樹脂封止形で、かつ面実装形の小形半導体パッケージであり、本実施の形態ではこの半導体装置の一例として、ＱＦＮ５を取り上げて説明する。
【００２５】
なお、ＱＦＮ５は、図１（ｂ）に示すように、複数の外部端子であるリード１ａの被接続面１ｇが、樹脂モールドによって形成された封止部３の半導体装置実装側の面（以降、裏面３ａという）の周縁部に並んで露出して配置されたペリフェラル形の半導体パッケージであり、各リード１ａは、封止部３に埋め込まれたインナリードと、封止部３の裏面３ａに露出するアウタリードとの両者の機能を兼ねている。
【００２６】
さらに、ＱＦＮ５は、半導体チップ２を支持するタブ１ｂが、他のリード１ａよりも薄く（例えば、他のリード１ａの１／２程度の厚さ）加工されたものであり、したがって、樹脂封止の際には、タブ１ｂが薄く形成された分、図１（ｂ）に示すように、タブ１ｂの裏面１ｄ側にもモールド樹脂が回り込んでタブ１ｂが封止部３内に埋め込まれるタブ埋め込み構造のものである。
【００２７】
なお、タブ１ｂを他のリード１ａより薄くする加工方法としては、エッチング（ハーフエッチング）やプレスなどが好ましいが、ここでは、ハーフエッチングによって薄くされた場合を説明する。
【００２８】
図１〜図３を用いて、ＱＦＮ５の詳細構成について説明すると、半導体チップ２を支持する薄板状のタブ１ｂと、半導体チップ２が樹脂封止されて形成された図１（ａ）に示す封止部３と、タブ１ｂを支持し、かつタブ１ｂから外方に向かって真っ直ぐに延在する図２に示す吊りリード１ｅと、封止部３の裏面３ａの周縁部に被接続面１ｇが露出して配置された複数のリード１ａと、図１（ｂ）に示す半導体チップ２の表面電極であるパッド２ａとこれに対応するリード１ａとを接続するボンディング用のワイヤ４とからなり、図２（ａ）に示す吊りリード１ｅが、図２（ｂ）、図３に示すように、タブ１ｂと一体で、かつタブ１ｂより薄く形成されたステージ逃げ部１ｆと、タブ１ｂより厚く形成されるとともに封止部３の裏面３ａに露出する露出部１ｈとを有しているものである。
【００２９】
すなわち、ＱＦＮ５は、ハーフエッチングによって露出部１ｈやリード１ａよりタブ１ｂが薄く形成されたものであり、その際、図３に示すように、タブ１ｂを支持する吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆの厚さ（Ｃ）が、タブ１ｂの厚さ（Ｄ）より薄く（Ｃ＜Ｄ）形成されており、これによって、図６に示すように、ワイヤボンディング時に、タブ１ｂをヒートステージ８のフレーム支持面８ａ上に配置した際に、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆをヒートステージ８に接触しないようにでき、その結果、ワイヤボンディング性を向上させるものである。
【００３０】
言い換えれば、タブ１ｂを、吊りリード１ｅのタブ１ｂと一体になったステージ逃げ部１ｆより厚くしたものであり、これにより、タブ１ｂがヒートステージ８のフレーム支持面８ａに確実に搭載されるようにしている。
【００３１】
なお、本実施の形態のＱＦＮ５のタブ１ｂの平面形状は、図２（ａ）に示すように、十字形であるが、タブ１ｂの平面形状は、特に限定されるものではなく、十字形以外の円形や四角形などであってもよい。
【００３２】
さらに、タブ１ｂは、その４つの角部において吊りリード１ｅによって支持されているが、吊りリード１ｅの本数やその支持箇所などは特に限定されるものではない。
【００３３】
ここで、ＱＦＮ５では、吊りリード１ｅおよびリード１ａは、真っ直ぐに延在しており、それぞれに曲げは形成されていない。
【００３４】
したがって、ＱＦＮ５の組み立てに用いられる図５に示すリードフレーム１は、曲げ加工が行われていない薄板状のものである。
【００３５】
なお、図５に示すリードフレーム１は、複数のＱＦＮ５をまとめて組み立て可能な多数個取りのフレームにおいて、１つのＱＦＮ５に相当するパッケージ領域のみを示したものであり、その際、リードフレーム１は、例えば、前記パッケージ領域が１列に複数配置されたものであってもよく、また、複数列×複数行にマトリクス配置されたものであってもよい。
【００３６】
また、リードフレーム１は、例えば、銅によって形成され、その厚さは、0.１５〜0.２ｍｍ程度である。
【００３７】
したがって、吊りリード１ｅの露出部１ｈや各リード１ａの厚さは、例えば、0.１５〜0.２ｍｍ程度であり、さらに、タブ１ｂの厚さは、そのおおよそ１／２程度であり、また、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆは、タブ１ｂよりも薄くなっている。
【００３８】
ここで、半導体チップ２は、図１（ｂ）に示すように、タブ１ｂのチップ支持面１ｃに銀ペーストなどのダイボンド材によって固着されている。
【００３９】
また、半導体チップ２のパッド２ａとこれに対応するリード１ａとを接続するボンディング用のワイヤ４は、例えば、金線などである。
【００４０】
さらに、封止部３は、モールド方法による樹脂封止によって形成され、その際用いられる封止用樹脂（モールド樹脂）は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂などである。
【００４１】
また、封止部３の裏面３ａの周縁部に露出する各リード１ａの被接続面１ｇには、図１（ｂ）に示すように、実装基板への実装時の半田接続用の半田メッキ６が形成されている。
【００４２】
なお、半田メッキ６の代わりとして、パラジウム（Ｐｄ）メッキなどを形成してもよい。
【００４３】
次に、本実施の形態のＱＦＮ５の製造方法を図４に示す製造プロセスフロー図にしたがって説明する。
【００４４】
まず、半導体チップ２を支持可能な薄板状のタブ１ｂと、タブ１ｂと一体で、かつこれより薄いステージ逃げ部１ｆが形成された吊りリード１ｅと、タブ１ｂの周囲に配置された複数のリード１ａとを有する図５に示すリードフレーム１を準備する（ステップＳ１）。
【００４５】
なお、リードフレーム１においては、図２（ｂ）、図３に示すように、タブ１ｂの裏面１ｄ側がハーフエッチングによって薄く加工されており、さらに、タブ１ｂと一体に形成された吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆがタブ１ｂより薄く形成されている（Ｃ＜Ｄ）。
【００４６】
一方、図１（ｂ）に示す主面２ｂに半導体集積回路が形成された半導体チップ２を準備した後、半導体チップ２を供給し、その後、ステップＳ２に示すように、リードフレーム１のタブ１ｂのチップ支持面１ｃと半導体チップ２の裏面２ｃとを接合するダイボンディングを行う。
【００４７】
すなわち、リードフレーム１のタブ１ｂにダイボンド材（例えば、銀ペーストなど）を介して主面２ｂを上方に向けて半導体チップ２を固定（搭載）するダイボンディング（チップマウントともいう）を行う。
【００４８】
その後、ダイボンディング済みのリードフレーム１をワイヤボンディング装置のヒートステージ８上に搬送し、図６に示すように、前記リードフレーム１の吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆとヒートステージ８とが接触しないようにヒートステージ８のフレーム支持面８ａにリードフレーム１のタブ１ｂを配置する。
【００４９】
つまり、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆがタブ１ｂより薄く形成されていることにより、ヒートステージ８のフレーム支持面８ａにタブ１ｂを載置した際に、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆをヒートステージ８に接触しないようにすることができ、この状態で、半導体チップ２のパッド２ａとこれに対応するリードフレーム１のリード１ａとを金線などのワイヤ４によって接続するワイヤボンディングを行う（ステップＳ３）。
【００５０】
その結果、このワイヤボンディングの際には、半導体チップ２を搭載したタブ１ｂがヒートステージ８上にしっかりと固定（搭載）されるため、ワイヤボンディングを安定して行うことができる。
【００５１】
その後、ステップＳ４に示すように、モールド（ここでは、トランスファーモールド）による半導体チップ２の樹脂封止を行う。
【００５２】
ここでは、各リード１ａの被接続面１ｇが封止部３の裏面３ａの周縁部に露出して並ぶように封止部３を形成する。
【００５３】
その後、ステップＳ５に示すように、各リード１ａおよび吊りリード１ｅをリードフレーム１から切断分離するリード切断（個片化）を行い、これにより、図１に示すＱＦＮ５を完成させる（ステップＳ６）。
【００５４】
本実施の形態のＱＦＮ５（半導体装置）およびその製造方法によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００５５】
すなわち、タブ１ｂより薄いステージ逃げ部１ｆが、タブ１ｂと一体で、かつタブ１ｂから繋がった吊りリード１ｅに形成されたことにより、ワイヤボンディング時に、半導体チップ２が搭載されたタブ１ｂをヒートステージ８のフレーム支持面８ａによって確実に支持することができる。
【００５６】
これにより、ヒートステージ８のフレーム支持面８ａによるタブ１ｂの固定をしっかりと行うことができ、したがって、ワイヤボンディングを安定して行うことができる。
【００５７】
その結果、ワイヤボンディング性を向上させることができ、これにより、ＱＦＮ５の信頼性を向上できる。
【００５８】
また、ヒートステージ８のフレーム支持面８ａとタブ１ｂとが確実に接触するため、リードフレーム１や半導体チップ２への熱伝導および超音波伝達を十分に行うことができ、これにより、ワイヤボンディング性を向上させることができる。
【００５９】
その結果、ＱＦＮ５の信頼性を向上できる。
【００６０】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６１】
例えば、図7 に示す変形例の吊りリード１ｅのように、吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆに、これより厚い肉厚部１ｉをヒートステージ８のフレーム支持面８ａを避けるように設けてもよい。
【００６２】
この場合、前記実施の形態と同様の作用効果に加えて、吊りリード１ｅが、ステージ逃げ部１ｆより厚い肉厚部１ｉを有するため、吊りリード１ｅの強度を高めることができ、その結果、タブ１ｂの反りを低減できる。
【００６３】
また、前記実施の形態では、タブ１ｂを、これと一体で繋がるステージ逃げ部１ｆより厚くする場合について説明したが、タブ１ｂは、必ずしもステージ逃げ部１ｆより厚くしなくてもよい。
【００６４】
すなわち、吊りリード１ｅにおけるステージ逃げ部１ｆの厚さは、タブ１ｂと同じであってもよく、また、タブ１ｂより薄くても、あるいは厚くてもよい（ステージ逃げ部１ｆがタブ１ｂより厚い場合は、図９に示すタブ連結部１ｊとしている）。
【００６５】
そこで、図８に示す変形例の吊りリード１ｅは、そのステージ逃げ部１ｆをタブ１ｂと同じ厚さにして、さらに、ステージ逃げ部１ｆにおけるヒートステージ８と接触しない外側箇所に肉厚部１ｉを設けたものである。
【００６６】
したがって、図８に示す変形例の吊りリード１ｅは、タブ１ｂと一体でこれと同じ厚さに形成されたステージ逃げ部１ｆと、ステージ逃げ部１ｆより厚い肉厚部１ｉと、肉厚部１ｉより厚く形成されるとともに図１（ｂ）に示す封止部３の裏面３ａに露出する露出部１ｈとからなり、ワイヤボンディング時には、吊りリード１ｅの肉厚部１ｉとヒートステージ８とが接触しないようにヒートステージ８のフレーム支持面８ａにリードフレーム１（図５参照）のタブ１ｂを配置し、この状態でワイヤボンディングを行う。
【００６７】
この場合、ステージ逃げ部１ｆがタブ１ｂと同じ厚さに形成されているため、ステージ逃げ部１ｆがヒートステージ８と接触してもタブ１ｂのヒートステージ８への安定した搭載を妨げることはなく、したがって、前記実施の形態の作用効果と同様にワイヤボンディング性を向上できるとともに、さらに、ステージ逃げ部１ｆに肉厚部１ｉがあるため、吊りリード１ｅの強度を高めてタブ１ｂの反りを低減することができる。
【００６８】
また、前記実施の形態では、タブ１ｂの厚さや吊りリード１ｅのステージ逃げ部１ｆの厚さによってワイヤボンディング性を向上させる場合について説明したが、前記ワイヤボンディング性の向上は、ヒートステージ８側の形状によって行うことも可能である。
【００６９】
そこで、図９に示す変形例は、吊りリード１ｅに前記実施の形態のようなステージ逃げ部１ｆを設けずに、ワイヤボンディング時に用いるヒートステージ８の形状によってタブ１ｂの搭載の安定化を図るものである。
【００７０】
つまり、吊りリード１ｅにおいては、タブ１ｂと一体で、かつこれより厚いタブ連結部１ｊが形成されており、さらに、ヒートステージ８のフレーム支持面８ａがタブ１ｂより小さい面積で形成されている。
【００７１】
これにより、ワイヤボンディング時には、吊りリード１ｅのタブ連結部１ｊとヒートステージ８とが接触しないようにヒートステージ８のフレーム支持面８ａにタブ１ｂを配置し、この状態でワイヤボンディングを行うことができる。
【００７２】
その結果、図９に示す変形例のワイヤボンディングによっても前記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７３】
また、前記実施の形態では、リード１ａには曲げが形成されていない場合を説明したが、吊りリード１ｅを除くその他のリード１ａには、パッケージ高さ方向に対しての曲げが形成されていてもよい。
【００７４】
また、前記実施の形態では、半導体装置がペリフェラル形のＱＦＮ５の場合について説明したが、前記半導体装置は、図１０の変形例のように、リード１ａの被接続面１ｇに外部端子として半田ボール７ａが設けられたボール端子パッケージ７などであってもよい。
【００７５】
つまり、図１０に示す変形例の半導体装置は、リード１ａの被接続面１ｇに外部端子として半田ボール７ａが設けられたボール端子パッケージ７であり、このような半導体装置においても、前記実施の形態で説明したＱＦＮ５と同様の作用効果を得ることができる。
【００７６】
したがって、前記半導体装置は、リードフレーム１を用いて組み立てられる樹脂封止形で、かつワイヤボンディングタイプのもので、さらにワイヤボンディング時のリードフレーム１のタブ１ｂおよび吊りリード１ｅとヒートステージ８との関係が、図６〜図９に示すような関係となるものであれば、ＱＦＮ５やボール端子パッケージ７以外の他の半導体装置であってもよい。
【００７７】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００７８】
（１）．タブより薄いステージ逃げ部が吊りリードに形成されたことにより、ワイヤボンディング時に、ヒートステージのフレーム支持面によって半導体チップが搭載されたタブを確実に支持することができる。これにより、ワイヤボンディングを安定して行うことができ、ワイヤボンディング性を向上できる。その結果、半導体装置の信頼性を向上できる。
【００７９】
（２）．ヒートステージのフレーム支持面とタブとが確実に接触するため、リードフレームや半導体チップへの熱伝導および超音波伝達を十分に行うことができ、その結果、ワイヤボンディング性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ),（ｂ）は本発明の実施の形態の半導体装置（ＱＦＮ）の構造の一例を示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】（ａ),（ｂ）は図１に示すＱＦＮのタブの構造をＱＦＮ内部を透過して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２（ｂ）のＢ部の構造を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図４】図１に示すＱＦＮの製造方法における組み立て手順の一例を示す製造プロセスフロー図である。
【図５】図１に示すＱＦＮの組み立てに用いられるリードフレームの構造の一例を示す部分平面図である。
【図６】図１に示すＱＦＮの組み立てにおけるワイヤボンディング状態の一例を示す部分断面図である。
【図７】図１に示すＱＦＮのタブ形状に対する変形例のタブ形状のリードフレームを用いた際のワイヤボンディング状態を示す部分断面図である。
【図８】図１に示すＱＦＮのタブ形状に対する変形例のタブ形状のリードフレームを用いた際のワイヤボンディング状態を示す部分断面図である。
【図９】図１に示すＱＦＮのワイヤボンディング状態に対する変形例のワイヤボンディング状態を示す部分断面図である。
【図１０】図１に示すＱＦＮに対する変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  リードフレーム
１ａ  リード
１ｂ  タブ
１ｃ  チップ支持面
１ｄ  裏面
１ｅ  吊りリード
１ｆ  ステージ逃げ部
１ｇ  被接続面
１ｈ  露出部
１ｉ  肉厚部
１ｊ  タブ連結部
２  半導体チップ
２ａ  パッド（表面電極）
２ｂ  主面
２ｃ  裏面
３  封止部
３ａ  裏面（半導体装置実装側の面）
４  ワイヤ
５  ＱＦＮ（半導体装置）
６  半田メッキ
７  ボール端子パッケージ（半導体装置）
７ａ  半田ボール
８  ヒートステージ
８ａ  フレーム支持面
【図１】
0003854459.tif 000002
【図２】
0003854459.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003854459.tif 000008
【図８】
0003854459.tif 000009
【図９】
0003854459.tif 000010
【図１０】
0003854459.tif 000011