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JPH09213839A - プラスチックパッケージ型半導体集積回路及びその製造 方法 - Google Patents

プラスチックパッケージ型半導体集積回路及びその製造 方法

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Publication number
JPH09213839A
JPH09213839A JP8013874A JP1387496A JPH09213839A JP H09213839 A JPH09213839 A JP H09213839A JP 8013874 A JP8013874 A JP 8013874A JP 1387496 A JP1387496 A JP 1387496A JP H09213839 A JPH09213839 A JP H09213839A
Authority
JP
Japan
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inner lead
pellet
resin layer
integrated circuit
plastic package
Prior art date
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Application number
JP8013874A
Other languages
English (en)
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Inventor
Naoto Kimura
直人 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Kyushu Ltd
Original Assignee
NEC Kyushu 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.)
Filing date
Publication date
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Priority to US08/791,770 priority patent/US5715593A/en
Publication of JPH09213839A publication Critical patent/JPH09213839A/ja
Priority to US08/962,771 priority patent/US6028356A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＢＧＡ構造ＬＳＩと同等程度に小型で、ＬＯＣ
構造ＴＳＯＰ型ＬＳＩと同等程度に耐湿性が良好なプラ
スチックパッケージ型ＬＳＩを提供する。 【解決手段】電子回路が形成されたペレット１と、ペレ
ット１上に水平方向に延び、ペレット表面のボンディン
グパッドとワイヤボンディング工法によりＬＯＣ構造で
電気的に接続されたインナリード５とを、熱硬化性樹脂
材料からなる封止外装用の樹脂層２０で覆う。樹脂層２
０のインナリード側の面のインナリード５に通じる位置
に小孔を設け、その小孔内に、外部接続用端子として、
頭部が樹脂層２０の外壁から突出するようにＢＧＡ構造
のはんだボールを埋め込み、インナリード５の一部分に
接続させる。インナリード５のペレット１側とは反対側
の端面を、封止外装用樹脂層２０の外壁に露頭の如く露
出させて、パッケージ内部からの水分の脱出路とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラスチックパッケ
ージ型半導体集積回路及びその製造方法に関し、特に、
内部がＬＯＣ（Ｌｅａｄ ｏｎ Ｃｈｉｐ：リード オ
ン チップ）構造のＴＳＯＰ型（Ｔｈｉｎ Ｓｍａｌｌ
Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ：薄型プラスチック
モールド樹脂封止型）半導体集積回路及びその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来のＬＳＩの一例の断面斜視
図を、図６（ａ）に示す。図６（ａ）を参照して、電子
回路が形成されているペレット１上に、パッケージのイ
ンナリード５が内向きに延びている。インナリード５は
外方向からペレット１の方に向い、ペレット１の周辺上
に達するのみに止まらず、更に奥の方、ペレットの電子
回路形成領域にまで延びている。ペレット１とインナリ
ード５とは絶縁性の接着テープ２で固定されており、ペ
レット上の接続用電極（ボンディングパッド。図示せ
ず）とインナリード先端とが、ワイヤボンディング工法
で接続されている。そして、インナリード５とペレット
１とワイヤ４とが、外装用樹脂層２０で樹脂封止されて
いる。封止樹脂層２０からは、外部の回路に対する接続
用端子（外部端子）として、アウタリード１７がインナ
リード５からパッケージ外部に引き出されている。アウ
タリード１７は、封止樹脂層２０に沿ってパッケージ下
面方向に折り曲げられ、更に先端を外側に向けて折り曲
げられた、いわゆるガルウィング形状に加工されてい
る。
【０００３】上述のＬＯＣ構造のプラスチックパッケー
ジ型ＬＳＩは、それまでのプラスチックパッケージ型Ｌ
ＳＩでは、インナリードがペレットの外周を取り巻くよ
うに配置されてその先端がペレットから離れていること
から、ペレット側のボンディングパッドとインナリード
先端との間に距離があって、パッケージの小型化が困難
であったのに対して、インナリード先端がペレット上に
まで延びていることから、その分パッケージが小型化さ
れるという利点を持っている。
【０００４】ＬＯＣ構造でＴＳＯＰ型のＬＳＩには、上
述したアウタリードがガルウィング形状のものの他に、
図６（ｂ）にその断面図を示すもののような、Ｊリード
形状のアウタリードを持つものなどがある。いずれの場
合でも、インナリード５がペレット側からパッケージ外
側方向に水平に延び、アウタリード１７としてパッケー
ジの外部に引き出され、封止樹脂層２０に沿ってガルウ
ィング形状あるいはＪリード形状に折曲げ加工されてい
る点で共通している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＬＯＣ
構造ＴＳＯＰ型ＬＳＩには、パッケージの小型化が困難
で、プリント配線基板などの実装用基板への実装密度を
高密度化するのに不利であるという問題がある。この型
のＬＳＩの場合、外部端子としてのアウタリードを封止
樹脂層の外部に引き出さなければならないという幾何学
的な理由と、そのアウタリードを折曲げ加工するために
は、アウタリード補強のために、外装樹脂層外縁からペ
レット迄の間にある程度の端子支持用の距離が必要であ
るという、工法上、構造上の理由とによる。
【０００６】これに対し、外部端子をＢＧＡ（Ｂａｌｌ
Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ：ボールグリッド アレイ）構
造としてパッケージの小型化を図ったプラスチックパッ
ケージ型ＬＳＩが知られている。この型のＬＳＩは、エ
ポキシ基板にペレットを搭載し、そのエポキシ基板のペ
レット下面に相当する部分にはんだボールをアレイ状に
設け、はんだボールが露出するようにして樹脂封止した
ものである。エポキシ基板側のはんだボールとペレット
側の接続用電極とが直接接続されていて、はんだボール
がペレット下面に位置していることから、ＬＯＣ構造Ｔ
ＳＯＰ型ＬＳＩとは違って、外部端子を外装樹脂層内か
ら外に水平に走らせる必要がない。従って、パッケージ
の小型化に適している。しかしながら、従来のＢＧＡ構
造のＬＳＩの場合、ペレット搭載済のエポキシ基板を金
型で樹脂封止するとき、熱硬化性樹脂を用いるのに必要
な高い圧力を加えることができない。このことから、封
止用樹脂材料として耐湿性が熱硬化性樹脂より劣る熱可
塑性樹脂を用いざるを得ず、耐湿性がＬＯＣ構造ＴＳＯ
Ｐ型ＬＳＩよりも低下する。又、ＬＯＣ構造ＴＳＯＰ型
ＬＳＩの場合には、封止樹脂層内から外部にインナリー
ド，アウタリードが通じていることから、パッケージ内
部の水分がそのインナリード，アウタリードと樹脂層と
の界面を通してパッケージ外部に抜け出すのに対し、Ｂ
ＧＡ構造ＬＳＩではそのような水分の脱出経路がなく、
ＢＧＡ構造ＬＳＩはこの点でも耐湿性の低下を免れな
い。
【０００７】従って本発明は、ＢＧＡ構造ＬＳＩと同等
程度に小型で、ＬＯＣ構造ＴＳＯＰ型ＬＳＩと同等程度
に耐湿性が良好なプラスチックパッケージ型ＬＳＩを提
供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のプラスチックパ
ッケージ型半導体集積回路は、封止外装用樹脂材料とし
て熱硬化性樹脂を用い、パッケージの内部がＬＯＣ構造
で、外部との接続用端子がＢＧＡ構造であることを特徴
とする。
【０００９】又、本発明のプラスチックパッケージ型半
導体集積回路の製造方法は、ペレットの電子回路形成面
上に金属製リードフレームのインナリードを配置しペレ
ットとインナリードとを固着した後、前記ペレット表面
のボンディングパッドと前記インナリードとを、ワイヤ
ボンディング工法により、ＬＯＣ構造で接続する第１の
工程と、前記第１の工程終了後のペレットとインナリー
ドとを、前記インナリードに通じる位置に突起を有する
金型を用いたトランスファモールディング工法により、
熱硬化性樹脂材料からなる樹脂層で封止外装する第２の
工程と、前記封止外装用樹脂層の前記インナリードに通
じる位置に明けられた小孔に、頭部が前記樹脂層から突
出するようにはんだを埋め込む第３の工程と、前記イン
ナリードの前記封止外装用樹脂層から突出する部分を、
前記封止外装用樹脂層の外壁の位置で切断する第４の工
程とを含むことを特徴とする。
【００１０】本発明のプラスチックパッケージ型半導体
集積回路では、ペレット搭載用に、鉄系合金や或いは銅
系合金のような金属製リードフレームを用いる。そし
て、ＬＯＣ構造でペレット搭載、ワイヤボンディング、
樹脂封止を行う。しかるのち、パッケージの外装樹脂に
小孔を設け、その小孔にはんだボールを盛り付けること
により、ペレット側の接続用電極とはんだボールとを電
気的に接続すると共にはんだボールをＢＧＡ構造の外部
端子とする。その結果、 アウタリードを必要とせず、外部端子はペレット下面
に配設される。従って、アウタリードを水平に走らせる
スペースが不要となる。又、アウタリードの折曲げ加工
に際してアウタリードをパッケージ内部で支持するため
の樹脂層のスペースが不要となるので、パッケージが小
型化される。 ペレット搭載用に金属製リードフレームを用いるの
で、樹脂封止工程で、封止金型に十分な型締力を加える
ことができる。これにより、耐湿性に優れた熱硬化性樹
脂脂を封止樹脂材料として用いることができるようにな
り、耐湿性が向上する。 リードフレームのインナリードが外装樹脂層内から外
壁に通じ露出し、樹脂層とインナリードとの界面がパッ
ケージ内部の水分の脱出経路として働くので、耐湿性が
向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は、本
発明の一実施の形態によるプラスチックパッケージ型半
導体集積回路の、一部切欠き断面斜視図である。パッケ
ージの実装面側（外部端子が設けられている面）から見
た状態を示す。図１（ｂ）は、この集積回路をプリント
配線基板に実装した状態を示す側面図である。
【００１２】図１を参照して、この集積回路は、概略下
記の工程により製造される。先ず、ペレット１の表面上
（電子回路が形成された面上。但し、ボンディングパッ
ド３上を除く）に接着テープ２が接着される。テープ２
は電気絶縁性材料からなり、両面に接着剤層が設けられ
ている。この接着テープ２を介して、ペレット１とリー
ドフレームのインナリード５とが接着される。
【００１３】次に、ペレット上のパッド３とインナリー
ド５とをワイヤ４を用いたワイヤボンディングで接続
し、上パッケージ，下パッケージを金型を用いて形成
し、樹脂封止する。樹脂材料としては、熱硬化性樹脂を
用いる。金型にははんだボール８に対応する位置に小突
起を設けておく。樹脂封止が終了すると下パッケージ７
にはんだボール用の小孔が形成されるので、この小孔上
に球状のはんだボールを載せ、高温でリフローさせて、
外部端子としてのはんだボール８を形成する。図２は、
本実施の形態による集積回路の一部断面を、拡大して示
す図である。図２を参照して、ペレット１上に絶縁性の
接着テープ２が貼り付けられている。テープ２の両面に
は、接着剤が塗布されている。インナリード５とペレッ
ト１とは、両面接着テープ２により、接着されている。
下パッケージ７には、インナリード５に対応する位置に
はんだボール８用の小孔が形成されており、はんだボー
ル８がインナリード５と接合している。
【００１４】次いで、不要となったリードフレームを外
装樹脂層２０に沿って切断し切り離して、本実施の形態
の集積回路を完成する。完成後の集積回路は、内部が金
属製リードフレームを用いたＬＯＣ構造で、外部端子は
ＢＧＡ構造である。又、外装樹脂層は熱硬化性樹脂であ
り、インナリード５の切断面がその外装樹脂層２０から
露出している。
【００１５】この集積回路をプリント配線基板のような
実装用基板に搭載するときは、図１（ｂ）に示すよう
に、はんだボール８をリフロー法などで溶融させて、基
板１９のパッド（図示せず）に接合させる。
【００１６】以下に、本発明の製造工程を、詳細に説明
する。図３及び図４は、本実施の形態による集積回路の
製造工程フローを示す図である。図３及び図４を参照し
て、先ず、ペレット１を、ボンディングパッド（図示せ
ず）が形成されている面を上向きにして、その上にリー
ドフレームを配置した後、ペレット１とインナリード５
とを、両面接着テープ２により接着、固定する（図３
（ａ））。
【００１７】次に、ペレット側のボンディングパッドと
インナリード５とを、ワイヤ４を用いたワイヤボンデン
ィングにて接続する（図３（ｂ））。
【００１８】その後、リードフレームの上下を反転さ
せ、ワイヤ４が下金型の方に配置されるようにして封止
金型にセットする。そして、トランスファモールディン
グ工法を用いて、ゲート９から熱硬化性のエポキシ樹脂
を圧入する（図３（ｃ））。ここで、樹脂封止に用いる
下金型には、突起を設けておく。従って、この工程終了
後の下パッケージ７には、インナリードに対応する位置
に、はんだボール穴１１が形成される。
【００１９】更に、はんだボール穴１１の底のインナリ
ード５の表面に樹脂封入の際に発生した樹脂のバリ１０
（図２参照）を、レーザ光などで除去する。又、パッケ
ージ上面（はんだボール穴１１側とは反対側の表面）
に、別のレーザ光を用いて、捺印を施す。
【００２０】次いで、インナリード５表面の酸化物を除
去するため、過酸化水素水などの前処理液で前処理を行
う。更に、はんだボール８のはんだ付け性を良好なもの
にするために、フラックス液を付ける（図４（ａ））。
【００２１】次に、リードフレームを、再度上下反転さ
せ、はんだボール穴の形成された面を上向きにする。そ
して、別途真空吸着機の吸着部１３に吸着させた球状は
んだ８を、下パッケージ７のはんだボール穴へ供給する
（図４（ｂ））。
【００２２】更に、加熱リフロー装置により球状はんだ
を溶融させ、インナリード５とはんだボール８とを接合
する（図４（ｃ））。
【００２３】最後に、切断金型を用いてインナリード５
をリードフレームの支持枠から切り離して、本実施の形
態の集積回路を完成する（図４（ｄ））。
【００２４】図５に、本発明の一実施の形態によるプラ
スチックパッケージ型集積回路と、従来のＬＯＣ構造Ｔ
ＳＯＰ型集積回路とで、パッケージ面積を比較して示
す。図５を参照して、本発明の一実施の形態では、ＢＧ
Ａ構造のはんだボールがインナリード５の領域内に配置
されていることから、外部接続用端子（すなわち、ＢＧ
Ａ構造のはんだボール）を含めたパッケージ外形１５は
封止外装用樹脂層の外形に一致している。これに対し、
従来のプラスチックパッケージ型集積回路では、アウタ
リード１７の整形に対する強度保持のために、インナリ
ードを封止外装用樹脂層内にある程度の長さをもって埋
め込まなければならない。従って、その分樹脂層の外形
１４が大きくなっており、本発明の一実施の形態におけ
るパッケージ外形１５の約２倍の面積となっている。し
かも、アウタリード１７が樹脂層外壁１４から突び出し
ているので、アウタリード１７を含めたパッケージ全体
の占有面積１８は本発明の一実施の形態の約２．５倍
と、更に大きくなっている。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラスチ
ックパッケージ型半導体集積回路は、パッケージの内部
が金属製リードフレームを用いたＬＯＣ構造で、外部と
の接続用端子がＢＧＡ構造である。従って、従来のＬＯ
Ｃ構造のＴＳＯＰ型集積回路とは異って、ペレットを金
属製リードフレームに搭載しながら、しかも、外部端子
としてのアウタリードを必要としない。
【００２６】従って、アウタリードを水平にパッケージ
外部に引き出すための余分なスペースを不要とし、又、
そのアウタリードを支持するための外装樹脂層の距離も
不要にできるので、パッケージを小型化できる。
【００２７】又、外装樹脂材料として耐湿性に優れた熱
硬化性樹脂を用いることができ、しかも、インナリード
が外装樹脂層の外壁に通じ露出していることから、内部
の水分の脱出経路が確保されているので、ＢＧＡ構造の
外部端子をもちながら、耐湿性の高い、高信頼性の集積
回路を提供できる。
【００２８】本発明によれば、ＬＯＣ構造のＴＳＯＰ型
集積回路が持つ高耐湿性と、ＢＧＡ構造集積回路の持つ
小型性とを兼ね備えたプラスチックパッケージ型集積回
路を提供でき、電子機器の高信頼性化、コンパクト化に
大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるプラスチックパッ
ケージ型半導体集積回路の一部切欠き断面斜視図およ
び、これを実装用基板に搭載したときの状態を示す側面
図である。
【図２】図１に示す集積回路の、一部拡大断面図であ
る。
【図３】図１に示す集積回路の製造工程の流れを示す、
工程フロー図である。
【図４】図１に示す集積回路の製造工程の流れを示す工
程フロー図であって、図３に示す工程の後に続く工程に
関する工程フロー図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるプラスチックパッ
ケージ型集積回路と、従来のＬＯＣ構造ＴＳＯＰ型集積
回路とで、パッケージ面積を比較して示す図である。
【図６】ＬＯＣ構造ＴＳＯＰ型集積回路のうちガルウィ
ング形状のアウタリード持つものの一部断面斜視図およ
び、Ｊリード形状のアウタリードを持つものの断面図で
ある。
【符号の説明】
１ ペレット ２ 接着テープ ３ パッド ４ ワイヤ ５ インナリード ６ 上パッケージ ７ 下パッケージ ８ はんだボール ９ ゲート １０ バリ １１ はんだボール穴 １２ レーザ光 １３ 吸着部 １４ 従来の集積回路における封止外装用樹脂層の外
形 １５ 一実施の形態における封止外装用樹脂層のパッ
ケージ外形 １６ リードフレーム １７ アウタリード １８ 従来の集積回路におけるパッケージ占有面積 １９ プリント配線基板 ２０ 外装樹脂層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 封止外装用樹脂材料として熱硬化性樹脂
    を用い、パッケージの内部がＬＯＣ構造で、外部との接
    続用端子がＢＧＡ構造であることを特徴とするプラスチ
    ックパッケージ型半導体集積回路。
  2. 【請求項２】 電子回路が形成されたペレットと、 前記ペレット上に水平方向に延びた金属製インナリード
    であって、前記ペレット表面のボンディングパッドと、
    ワイヤボンディング工法により、ＬＯＣ構造で電気的に
    接続されたインナリードと、 前記ペレットとインナリードとを覆う、熱硬化性樹脂材
    料からなる封止外装用の樹脂層と、 頭部が前記樹脂層の前記インナリード側の外壁から突出
    するように設けられたはんだボールであって、前記樹脂
    層の前記インナリードに通じる位置に設けられた小孔内
    に埋め込まれた部分によって、前記インナリードの任意
    の一部分に、ＢＧＡ構造で接続するはんだボールとを含
    んでなり、 前記インナリードの前記ペレット側とは反対側の端面
    が、前記封止外装用樹脂層の外壁に、露頭の如く露出し
    ていることを特徴とするプラスチックパッケージ型半導
    体集積回路。
  3. 【請求項３】 ペレットの電子回路形成面上に金属製リ
    ードフレームのインナリードを配置しペレットとインナ
    リードとを固着した後、前記ペレット表面のボンディン
    グパッドと前記インナリードとを、ワイヤボンディング
    工法により、ＬＯＣ構造で接続する第１の工程と、 前記第１の工程終了後のペレットとインナリードとを、
    前記インナリードに通じる位置に突起を有する金型を用
    いたトランスファモールディング工法により、熱硬化性
    樹脂材料からなる樹脂層で封止外装する第２の工程と、 前記封止外装用樹脂層の前記インナリードに通じる位置
    に明けられた小孔に、頭部が前記樹脂層から突出するよ
    うにはんだを埋め込む第３の工程と、 前記インナリードの前記封止外装用樹脂層から突出する
    部分を、前記封止外装用樹脂層の外壁の位置で切断する
    第４の工程とを含む、請求項１又は請求項２記載のプラ
    スチックパッケージ型半導体集積回路の製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のプラスチックパッケージ
    型半導体集積回路の製造方法において、 前記第２の工程の後に、前記封止外装用樹脂層の前記イ
    ンナリードに通じる位置に設けられた小孔底部の、イン
    ナリード表面に生じた樹脂の薄層をレーザ光により除去
    する工程を設けたことを特徴とするプラスチックパッケ
    ージ型半導体集積回路の製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のプラスチックパッケージ
    型半導体集積回路の製造方法において、 前記レーザ光によるインナリード表面の樹脂薄層除去の
    工程の後に、前記インナリード表面の酸化物を除去する
    ための前処理工程及び、前記インナリード表面のはんだ
    付け性を良好なものにするための活性化処理工程を設け
    たことを特徴とするプラスチックパッケージ型半導体集
    積回路の製造方法。
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