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KR20040045045A - 반도체장치 - Google Patents

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KR20040045045A
KR20040045045A KR10-2004-7004795A KR20047004795A KR20040045045A KR 20040045045 A KR20040045045 A KR 20040045045A KR 20047004795 A KR20047004795 A KR 20047004795A KR 20040045045 A KR20040045045 A KR 20040045045A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor chip
resin
die pad
lead
main surface
Prior art date
Application number
KR10-2004-7004795A
Other languages
English (en)
Inventor
미야키요시노리
스즈키히로미치
스즈키가즈나리
니시타타카후미
이토후지오
쯔보사키쿠니히로
카메오카아키히코
니시쿠니히코
Original Assignee
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
가부시키가이샤 히타치초에루. 에스. 아이. 시스테무즈
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
Application filed by 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼, 가부시키가이샤 히타치초에루. 에스. 아이. 시스테무즈 filed Critical 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

다이패드가 그 주면에 탑재되는 반도체 칩의 면적에 비교해서 작은 면적으로 형성되고, 상기 반도체 칩 및 다이패드가 수지밀봉체로 밀봉되는 수지밀봉형 반도체장치의 제조방법에 있어서, 상기 몰드금형의 공동내에 상기 다이패드의 이면에서 그것과 대향하는 상기 공동의 내벽 면까지의 간극이 상기 방도체 칩의 주면에서 그것과 대향하는 상기 공동의 내벽 면까지의 간극보다도 상기 다이패드의 두께에 상당하는 분만큼 좁게되도록, 상기 반도체 칩 및 다이패드를 배치하고, 센터·게이트에서 상기 공동내에 수지를 동시에 주입해서 수지밀봉체를 형성하는 것에 의해, 반도체 칩의 이면측의 충전영역에 충전된 수지에 의해서, 반도체 칩이 그 상방에 밀어 올려지지는 않는다. 이 결과, 반도체 칩, 본딩와이어 등이 수지밀봉체에서 노출하는 문제를 방지할 수 있기 때문에 수지밀봉형 반도체장치의 수율을 높일 수 있다.

Description

반도체장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 수지밀봉형 반도체장치에 관한 것으로, 특히 수지밀봉체가 트랜스퍼 몰드법으로 형성되는 수지밀봉형 반도체장치 및 그 제조방법에 적용한 유효한 기술에 관한 것이다.
수지밀봉형 반도체장치는 그 조립 프로세스에 있어서 리드프레임의 프레임 몸체에 지지리드를 통해서 지지된 다이패드(die pad)(탭이라고도 말함)의 칩 탑재면에 반도체 칩을 탑재하고, 그후 상기반도체 칩의 주면에 배치된 외부단자와, 상기 리드프레임의 프레임 몸체에 지지된 리드의 인너(inner)부를 본딩와이어(bonding wire)로 전기적으로 접속하고, 그후 상기 반도체 칩, 다이패드, 지지리드, 리드의 인너부 및 본딩와이어 등을 수지밀봉체로 밀봉하고, 그후 상기 리드프레임의 프레임 몸체에서 상기 지지리드 및 리드의 아웃터(outer)부를 절단해서, 그후 상기 리드의 아웃터부를 소정의 형상으로 형성하는 것에 의해 형성된다.
상기 수지밀봉형 반도체장치의 수지밀봉체는 대량생산에 알맞은 트랜스퍼 몰드법에 의거하여 형성된다. 구체적으로는 몰드금형의 상형과 하형과의 사이에, 전단의 공정(다이본딩공정 및 와이어본딩공정)이 실시된 리드프레임을 배치함과 동시에, 상기 몰드금형의 공동(cavity)내에, 반도체 칩, 다이패드, 지지리드, 리드의 인너부 및 본딩와이어 등을 배치하고, 그후 상기 몰드금형의 포트에서 런너(runner) 및 게이트를 통해서 공동내에 수지를 가압 주입하는 것에 의해 형성된다.
상기 수지밀봉체의 형성공정에 있어서는 공동내에 수지의 미충전, 즉 보이드(void)의 발생을 억제하기 위해, 제 16도(모식 단면도)에 나타내는 바와 같이 반도체 칩(2)의 주면에서 그것과 대응하는 공동(11)의 내벽면 까지의 간극(L1)과 다이패드(3A)의 이면에서 그것과 대응하는 공동(11)의 내벽면 까지의 간극(L2)이 동일하게 되도록, 공동(11)내에 반도체 칩(2) 및 다이패드(3A)를 배치하고, 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A)에 흘러드는 수지의 유동성과 반도체 칩(2)의 이면측의 충전영역(11B)에 흘러드는 수지의 유동성을 동일하게 하는 시행이 이루어지고 있다. 또 공동(11)내의 수지의 주입량을 제어하는 게이트로서 리드프레임(3)의 상측 및 하측에 위치하는 센터·게이트(상하 게이트라고도 함)(12)를 채용해서, 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A) 및 그 이면측의 충전영역(11B)에 수지를 동시에 충전하는 시행도 이루어지고 있다.
그런데 상기 수지밀봉형 반도체장치에 있어서는 다이패드가 반도체 칩과 함께 수지밀봉체로 밀봉되기 때문에 수지밀봉체에 포함되어 있는 수분이 다이패드의 이면에 고이기 쉽다. 다이패드의 이면에 고인 수분은 제품완성후의 환경시험인 온도 사이클시험시의 열이나 실장시의 열에 의해서 기화 팽창하고, 수지밀봉체에 균열(패키지 크래크스(cracks))을 초래하는 요인이 된다.
그래서 이와 같은 기술적 과제를 해결하는 기술로서는, 다이패드의 면적을 반도체 칩의 면적에 비교해서 작게한 기술이 특개소 63-204753호 공보에 개시되어 있다. 이 기술에 의하면, 수지밀봉체의 수지에 포함되어 있는 수분이 다이패드의 이면에 고이는 현상을 억제할 수 있기 때문에 고인 수분의 기화 팽창에 의한 수지밀봉체의 균열(패키지 크래크스)을 방지할 수 있다.
그러하지만, 제 17도(모식 단면도)에 나타내는 바와 같이 다이패드(3A)의 면적을 반도체 칩(2)의 면적에 비교해서 작게한 경우, 다이패드(3A)의 면적의 축소에 상당하는 분만큼, 반도체 칩(2)의 이면측의 충전영역(11B)이 넓게되고, 반도체 칩(2)의 이면측의 충전영역(11B)을 흐르는 수지의 유동성이 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A)을 흐르는 수지의 유동성에 비교해 높게된다. 즉 반도체 칩(2)의 이면측의 충전영역(11B)에서의 수지의 충전이 반도체 칩(2)의 주면측의충전영역(11A)에서의 수지의 충전보다도 먼저 완료한다. 이 때문에 제 18도(도식 단면도)에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(2)의 이면측의 충전영역(11B)에 충전된 수지(1A)에 의해 반도체 칩(2)이 그 위쪽으로 밀어 올려져, 반도체 칩(2), 본딩와이어 등이 수지밀봉체로부터 노출하는 문제가 발생하고, 수지밀봉형 반도체장치의 수율이 현저하게 저하한다.
한편, QFP구조를 채용하는 수지밀봉형 반도체장치에 있어서는, 반도체 칩의 모서리부의 외측영역에 지지리드가 배치되고, 반도체 칩의 한변의 외측영역에 복수개의 리드 및 복수개의 본딩와이어가 배치되어 있다. 즉 반도체 칩의 모서리부의 외측영역은 반도체 칩의 한변의 외측영역에 비교해서 조밀상태로 되어 있고, 이 반도체 칩의 모서리부의 외측영역에서는 반도체 칩의 한변의 외측영역에 비교해서 수지의 유동성이 높다. 이 때문에 반도체 칩의 모서리부의 외측영역에서 그 한변의 외측영역에 흘러드는 수지에 의해 본딩와이어에 와이어 흐름이 발생하기 쉽게 되고, 근접하는 본딩와이어 사이에 있어서 단락이 발생하며, 수지밀봉형 반도체장치의 수율이 현저하게 저하한다. 이 본딩와이어 사이의 단락은 반도체 칩의 모서리부의 외측영역에 가장 근접하는 초단 리드에 접속된 본딩와이어와, 초단(初段)리드에 근접하는 차단(次段)리드에 접속된 본딩와이어와의 사이에 있어서 현저하게된다.
본 발명의 목적은 수지밀봉형 반도체장치의 수율을 높이는 것이 가능한 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 수지밀봉형 반도체장치의 제조 프로세스에서의 수율을 높이는 것이 가능한 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 신규한 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면에 있어서 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태(1)인 수지밀봉형 반도체장치의 수지밀봉체의 상부를 제거한 상태의 평면도,
도 2는 제 1도에 나타내는 A-A선의 위치에서 끊은 단면도,
도 3은 제 1도에 나타내는 B-B선의 위치에서 끊은 단면도,
도 4는 상기 수지밀봉형 반도체장치의 제조에 이용되는 리드프레임의 평면도,
도 5는 상기 수지밀봉형 반도체장치의 제조방법을 설명하기 위한 요부 단면도,
도 6은 상기 수지밀봉형 반도체장치의 제조방법을 설명하기 위한 요부 단면도,
도 7은 수지의 흐름을 설명하기 위한 모식 단면도,
도 8은 수지의 흐름을 설명하기 위한 모식 단면도,
도 9는 상기 수지밀봉형 반도체장치의 제조에 이용되는 그 밖의 리드프레임의 평면도,
도 10은 상기 수지밀봉형 반도체장치의 제조에 이용되는 그 밖의 리드프레임의 평면도,
도 11은 본 발명의 실시형태(2)인 수지밀봉형 반도체장치의 수지밀봉체의 상부를 제거한 상태의 평면도이다,
도 12는 제 11도의 요부확대 단면도,
도 13은 상기 수지밀봉형 반도체장치의 제조에 이용되는 리드프레임의 평면도,
도 14는 상기 수지밀봉형 반도체장치의 변형예를 나타내는 요부 평면도,
도 15는 상기 수지밀봉형 반도체장치의 변형예를 나타내는 반도체 칩의 평면도,
도 16은 종래의 문제점을 설명하기 위한 모식단면도,
도 17은 종래의 문제점을 설명하기 위한 모식단면도,
도 18은 종래의 문제점을 설명하기 위한 모식단면도이다.
본원에 있어서 개시되는 발명중, 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면 하기와 같다.
(1) 다이패드가 그 주면에 탑재되는 반도체 칩의 면적에 비교해서 작은 면적으로 형성되고, 상기 반도체 칩 및 다이패드가 수지밀봉체로 밀봉되는 수지밀봉형 반도체장치의 제조방법에 있어서, 리드프레임의 프레임 몸체에 지지리드를 통해서 지지된 다이패드의 주면에 반도체 칩을 탑재하는 공정과, 몰드금형의 상형과 하형과의 사이에 상기 리드프레임을 배치함과 동시에 상기 몰드금형의 공동내에 상기 다이패드의 이면에서 그것과 대향하는 상기 공동의 내벽 면까지의 간극이 상기 반도체 칩의 주면에서 그것과 대향하는 상기 공동내의 내벽 면까지의 간극보다도 상기 다이패드의 두께에 상당하는 부분만 좁게되도록, 상기 반도체 칩 및 다이패드를 배치하는 공정과, 상기 반도체 칩의 일측면측에 위치하는 게이트에서 상기 공동에 수지를 주입하는 공정을 구비한다. 또한 상기 몰드금형의 게이트는 상기 리드프레임의 상측 및 하측에 위치하는 센터·게이트를 이용해서, 상기 센터·게이트에서 상기 공동의 상하에 수지를 동시에 주입해서 수지밀봉체를 형성하는 공정을 구비한다.
(2) 반도체 칩의 주면의 적어도 한변측에 그 한변에 따라 복수개의 외부단자가 배열되고, 상기 반도체 칩의 한변의 외측에 그 한변에 따라 복수개의 리드가 배열되고, 상기 복수개의 외부단자의 각각에 본딩와이어를 통해서 상기 복수개의 리드의 각각의 일단측이 전기적으로 접속되고, 이것들이 수지밀봉체로 밀봉되는 수지밀봉형 반도체장치에 있어서, 상기 복수개의 리드중 적어도 상기 반도체 칩의 모서리부의 외측영역에 가장 근접하는 초단 리드의 일단측과 상기 초단 리드에 근접하는 차단 리드의 일단측과의 간격을 다른 리드의 일단측에서의 간격에 비교해서 넓게 한다.
상기 한 수단(1)에 의하면, 공동내에 배치한 반도체 칩의 주면측의 충전영역과 그 이면측의 충전영역이 거의 동일하게 되어, 반도체 칩의 주면측의 충전영역을 흐르는 수지의 유동성과 그 이면측의 충전영역을 흐르는 수지의 유동성을 거의 동일하게 할 수 있다. 또한 센터·게이트의 채용에 의해 반도체 칩의 주면측의 충전영역 및 이면측의 충전영역에 거의 동시에 수지를 공급할 수 있다. 따라서, 반도체 칩의 주면측의 충전영역에서의 수지의 충전 및 그 이면측의 충전영역에서의 수지의 충전을 거의 동시에 완료할 수 있기 때문에, 반도체 칩의 이면측의 충전영역에 충전된 수지에 의해 반도체 칩이 그 위쪽으로 밀어 올려지는 문제를 저감할 수 있다. 이 결과 반도체 칩, 본딩와이어 등이 수지밀봉체에서 노출하는 문제를 방지할 수 있기 때문에 수지밀봉형 반도체장치의 수율을 높일 수 있다.
상술한 수단(2)에 의하면, 반도체 칩의 모서리부의 외측영역에 가장 근접하는 초단 리드의 일단측에 접속된 본딩와이어와, 초단 리드에 근접하는 차단 리드의 일단측에 접속된 본딩와이어의 간극을 넓힐 수 있기 때문에, 수지밀봉체의 형성공정에 있어서, 반도체 칩의 모서리부의 외측영역에서 그 한변의 외측영역에 흘러드는 수지에 의해 와이어 흐름이 발생해도, 그것들의 본딩와이어 사이에서의 단락을 억제할 수 있다. 이 결과 수지밀봉형 반도체장치의 수율을 높일 수 있다.
이하 본 발명의 구성에 관해서, 실시형태와 함께 설명한다.
또한 실시형태를 설명하기 위한 전도면에 있어서, 동일 기능을 가지는 것은 동일 부호를 붙여서, 그 반복의 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태의 수지밀봉형 반도체장치는 제 1도 및 제 2도에 나타내는 바와 같이, 다이패드(3A)의 칩 탑재면(주면)에 반도체 칩(2)을 탑재하고 있다.
상기 반도체 칩(2)의 평면형상은 예를 들어 9 [mm] × 9 [mm]의 외형 치수로 이루어지는 정사각형 모양으로 형성되어 있다. 반도체 칩(2)은 예를 들어 단결정 규소로 이루어지는 반도체 기판 및 그 주면상에 형성된 배선층을 주체로 하는 구조로 구성되어 있다.
상기 반도체 칩(2)에는 예를 들어 논리회로 시스템, 또는 논리회로 시스템과 기억회로 시스템을 혼재(混在)시킨 혼합회로 시스템이 탑재되어 있다. 또 반도체 칩(2)의 주면에는, 그 주면의 각변에 따라 배열된 복수개의 외부단자(본딩패드)(2A)가배치되어 있다. 이 복수개의 외부단자(2A)의 각각은 반도체 칩(2)의 배선층중, 최상층의 배선층에 형성되고, 예를 들어 알루미늄(A1)막 또는 알루미늄 합금막으로 형성되어 있다.
상기 반도체 칩(2)의 각변의 외측에는, 그 각변에 따라 배열된 복수개의 리드(3C)가 배치되어 있다. 이 복수개의 리드(3C)의 각각의 인너부(3C1)는 본딩와이어(5)를 통해서, 반도체 칩(2)의 주면에 배치된 복수개의 외부단자(2A)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다.
상기 본딩와이어(5)로서는, 예를 들어 금(Au)와이어를 사용한다. 또 본딩와이어(5)로서는, 예를 들어 알루미늄(Al)와이어, 동(Cu)와이어, 금속와이어의 표면에 절연성 수지를 피복한 피복와이어 등을 사용해도 된다. 본딩와이어(5)는 , 예를 들어 열압착에 초음파 진동을 병용한 본딩법에 의해 접속된다.
상기 다이패드(3A)에는 4개의 지지리드(3B)가 연결되어 있다. 이 4개의 지지리드(3B)의 각각은 리드프레임의 상태에 있어서, 리드프레임의 프레임 몸체에 다이패드(3A)를 지지하기 위한 것이다. 4개의 지지리드(3B)의 각각은 다이패드(3A)를 교점으로 하는 X자형 모양으로 되도록 다이패드(3A)의 4점을 지지하고 있다. 지지리드(3B)의 폭 치수는 예를 들어 0. 4 [mm]로 설정되어 있다.
상기 반도체 칩(2), 다이패드(3A), 지지리드(3B), 리드(3C)의 인너부(3C1) 및 본딩와이어(5) 등은 트랜스퍼 몰드법으로 형성된 수지밀봉체(1)로 밀봉되어 있다. 수지밀봉체(1)는 저응력화를 꾀하는 목적으로서 예를 들어 페놀계 경화제, 실리콘 고무 및 충전물 등이 첨가된 비페닐계의 수지로 형성되어 있다. 트랜스퍼 몰드법은 포트, 런너, 게이트 및 공동 등을 구비한 몰드금형을 사용하고 포트에서 런너 및 게이트를 통해서 공동 내에 수지를 가압주입해서 수지밀봉체를 형성하는 방법이다.
상기 수지밀봉체(1)의 평면형상은 예를 들어 14 [mm] × 14 [mm]의 외형 치수로 이루어지는 정사각형 모양으로 형성되어 있다. 이 수지밀봉체(1)의 각변의 외측에는 복수개의 리드(3C)의 각각의 아웃터부(3C2)가 배치되어 있다. 복수개의 리드(3C)의 각각의 아웃터부(3C2)는 수지밀봉체(1)의 각변에 따라서 배열되고, 예를 들어 갈윙(gull-wing)형상으로 성형 되어있다. 즉 본 실시형태의 수지밀봉형 반도체장치는 QFP(Quad Flat Package)구조로 구성되어 있다.
상기 다이패드(3A)의 평면형상은 예를 들어 2 ∼ 4 [mm]Ø의 외형 치수로 이루어지는 원형모양으로 형성되어 있다. 즉 본 실시형태의 다이패드(3A)는 반도체 칩(2)의 면적에 비교해서 작은 면적으로 형성되어 있다. 이와 같이 다이패드(3A)를 반도체 칩(2)의 면적에 비교해서 작은 면적으로 형성함으로서, 수지밀봉체(1)의 수지에 포함되어 있는 수분이 다이패드(3A)의 면적에 고이는 현상을 억제할 수 있기 때문에 수분의 기화 팽창에 의한 수지밀봉체(1)의 균열을 방지할 수 있다.
또 수지밀봉체(1)의 형성공정에 있어서, 본딩와이어(5)의 중간부가 쳐져도, 반도체 칩(2)의 외(外)주위의 외측에는 다이패드(3A)가 존재하지 않기 때문에 다이패드(3A)와 본딩와이어(5)와의 접촉을 방지할 수 있다. 본딩와이어(5)의 중간부의 쳐짐은 본딩와이어(5)의 길이가 길어지면 길어질수록 현저하게 된다.
또 반도체 칩(2)의 면적을 다이패드(3A)의 면적까지 축소해도, 반도체 칩(2)의 외주위의 외측에는 다이패드(3A)가 존재하지 않고, 본딩와이어(5)의 중간부가 쳐져도 다이패드(3A)와 본딩와이어(5)가 접촉하지 않기 때문에 외형 치수가 다른 반도체 칩(2)을 탑재할 수 있다.
상기 반도체 칩(2)의 주면과 대향하는 그 이면의 중앙영역은 접착제(4)를 삽입해서 다이패드(3A)의 칩 탑재면에 접착 고정되어 있다. 접착제(4)는 예를 들어 에폭시계의 은(Ag) 페이스트(paste)재로 형성되어 있다. 접착제(4)는 반도체 칩(2)의 본딩공정에 있어서, 다이패드(3A)의 칩 탑재면에 다점도포법으로 도포 된다.
상기 지지리드(3B)는 제 3도에 나타내는 바와 같이 리드부(3B1)와 리드부(3B2)로 구성되어 있다. 리드부(3B1)는 그 판두께방향(상하방향)에 있어서, 제 2도에 나타내는 리드(3C)의 인너부(3C1)와 동일한 위치에 배치되고, 리드부(3B2)는 그 판두께방향(상하방향)에 있어서, 다이패드(3A)와 동일한 위치에 배치되어 있다. 즉 본 실시형태의 수지밀봉형 반도체장치는 다이패드(3A)의 칩 탑재면을 리드(3C)의 인너부(3C1)의 상면(본딩면)보다도 그 판두께방향으로 낮춘 구조로 구성되어 있다.
상기 수지밀봉체(1)에 있어서, 제 2도 및 제 3도에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(2)의 주면상에서의 수지의 두께 치수(L1)는 다이패드(3A)의 이면상에서의 수지의 두께 치수(L2)에 비교해서 다이패드(3A)의 두께에 상당하는 분 만큼 두껍게 되어 있다. 즉 반도체 칩(2)은 수지밀봉체(1)의 두께 방향에 있어서 수지밀봉체(1)의 거의 중앙위치에 배치되어 있다.
이와 같이 구성된 수지밀봉형 반도체장치는 제 4도에 나타내는 리드프레임(3)을 이용한 제조 프로세스로 제조된다.
상기 리드프레임(3)은 프레임 몸체(3E)로 규정된 영역내에 다이패드(3A), 4개의 지지리드(3B), 복수개의 리드(3C) 등을 배치하고 있다.다이패드(3A)는 4개의 지지리드(3B)를 통해서 프레임 몸체(3E)에 연결되어 있다. 복수개의 리드(3C)의 각각은 프레임 몸체(3E)에 연결되고, 또한 타이바(tie bar)(담바(dam bar))(3D)로 서로 연결되어 있다.
상기 리드(3C)는 수지밀봉체(1)로 밀봉되는 인너부(3C1)와, 소정의 형상에 성형되는 아웃터부(3C2)로 구성되어 있다. 지지리드(3B)는 리드부(3B1)와 리드부(3B2)로 구성되어 있다. 리드부(3B1)는 그 판두께방향(상하방향)에 있어서, 리드(3C)의 인너부(3C1)와 동일한 위치에 배치되고, 리드부(3B2)는 그 판두께방향(상하방향)에 있어서, 다이패드(3A)와 동일한 위치에 배치되어 있다.
상기 리드프레임(3)은 예를 들어 철(Fe)-니켈(Ni)계의 합금 또는 동(Cu) 또는 동계의 합금으로 형성되어 있다. 이 리드프레임(3)은 평판재에 에칭가공 또는 프레스가공을 실시하여, 소정의 패턴을 형성한 후, 지지리드(3B)에 프레스가공을 실시하는 것에 의해 형성된다.
상기 리드프레임(3)의 프레임 몸체(3E)에 지지리드(3B)가 연결된 영역의 근방에는 수지주입용의 관통구멍(3F)이 형성되어 있다. 이 관통구멍(3F)은 수지밀봉체(1)의 형성공정에 있어서, 몰드금형의 포트에서 런너를 통해서 공급된 수지를 리드프레임(3)의 상측 및 하측에 분류시키기 위한 것이다.
상기 지지리드(3B)의 길이는 다이패드(3A)의 외형치수가 작아지면 작아질수록 길게되기 때문에, 이것에 따라서 다이패드(3A)는 상하방향으로 변동하기 쉽게된다. 또 지지리드(3B)의 폭은 다핀화에 따라서 좁게되기 때문에, 이것에 따라 다이패드(3A)는 상하방향으로 변동하기 쉽게된다. 또 지지리드(3B)의 두께는 수지밀봉체(1)의 박형화(薄型化)에 따라 얇게되기 때문에 이것에 따라 다이패드(3A)는 상하방향으로 변동하기 쉽게된다.
다음으로 상기 수지밀봉형 반도체장치의 제조방법에 관해서 설명한다.
먼저, 제 4도에 나타내는 리드프레임(3)을 준비한다.
다음으로 상기 리드프레임(3)의 프레임 몸체(3E)에 지지리드(3B)를 통해서 지지된 다이패드(3A)의 칩 탑재면(주면)에 접착제(4)를 다점도포법으로 도포 한다.
다음으로 상기 다이패드(3A)의 칩 탑재면에 접착제(4)를 삽입하여 반도체 칩(2)을 탑재한다. 반도체 칩(2)은 접착제(4)를 삽입해서 다이패드(3A)의 칩 탑재면에 접착고정 된다.
다음으로 상기 반도체 칩(2)의 외부단자(2A)와 상기 리드프레임(3)의 프레임 몸체에 지지된 리드(3C)의 인너부(3C1)를 본딩와이어(5)로 전기적으로 접속한다.
다음으로 제 5도 및 제 6도에 나타내는 바와 같이, 몰드금형(10)의 상형(10A)과 하형(10B)과의 사이에 상기 리드프레임(3)을 배치함과 동시에, 상기 몰드금형(10)의 공동(11)내에 다이패드(3A)의 이면에서 그것과 대향하는 공동(11)의 내벽 면까지의 간극(L2)이 반도체 칩(2)의 주면에서 그것과 대향하는 공동(11)의 내벽 면까지의 간극(L1)보다도 다이패드(3A)의 두께에 상당하는 분만큼 좁게되도록, 반도체 칩(2) 및 다이패드(3A)를 배치한다. 이와 같이, 다이패드(3A)의 이면에서 그것과 대향하는 공동(11)의 내벽 면까지의 간극(L2)이 반도체 칩(2)의 주면에서 그것과 대향하는 공동(11)의 내벽 면까지의 간극(L1)보다도 다이패드(3A)의 두께에 상당하는 분만큼 좁게되도록, 공동(11)내에 반도체 칩(2) 및 다이패드(3A)를 배치하는 것에 의해, 반도체 칩(2)의 주면측에서의 충전영역(11A) 및 그 이면측에서의 충전영역(11B)이 거의 동일하게 되고, 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A)을 흐르는 수지의 유동성과 그 이면측의 충전영역(11B)을 흐르는 수지의 유동성을 거의 동일하게 할 수 있다.
또한 공동(11)내에는 반도체 칩(2) 및 다이패드(3A)외에 지지리드(3B), 리드(3C)의 인너부(3C1) 및 본딩와이어(5) 등도 배치된다. 또 몰드금형(10)은 공동(11)외에 포트, 런너 및 센터·게이트(12)를 구비하고 있다. 센터·게이트(12)는 리드프레임(3)의 상측 및 하측에 위치하고, 공동(11)내에 배치된 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A) 및 그 이면측의 충전영역(11B)에 수지를 동시에 공급할 수 있다. 센터·게이트(12)는 리드프레임(3)의 프레임 몸체(3E)에 지지리드(3B)가 연결된 영역의 근방에 배치되어 있다.
다음으로 상기 리드프레임(3)의 상측 및 하측에 위치하는 센터·게이트(12)에서 공동(11)내에 수지를 가압주입해서 수지밀봉체(1)를 형성한다. 센터·게이트(12)까지의 수지의 공급은 몰드금형(10)의 포트에서 런너를 통해서 행하여진다. 이 공정에서 수지의 흐름을 제 7도 및 제 8도에 나타낸다. 센터·게이트(12)에서 가압주입된 수지(1A)는 제 7도에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A) 및 그 이면측의 충전영역(11B)에 거의 동시에 공급된다. 충전영역(11A)에서의 수지(1A)의 충전은 제 8도에 나타내는 바와 같이, 충전영역(11B)에서의 수지(1A)의 충전과 거의 동시에 완료한다. 즉 반도체 칩(2)의 이면측의 충전영역(11A)에 충전된 수지(1A)에 의해 반도체 칩(2)이 그 위쪽으로 밀어 올려지는 것은 없다.
다음으로 상기 리드프레임(3)의 프레임 몸체(3E)에서 지지리드(3B) 및 리드(3C)의 아웃터부(3C2)를 절단하고, 그 후 리드(3C)의 아웃터부(3C2)를 갈윙 형상으로 성형하는 것에 의해, 제 1도, 제 2도 및 제 3도에 나타내는 수지밀봉형 반도체장치가 거의 완성한다.
이와 같이 다이패드(3A)가 그 주면에 탑재되는 반도체 칩(2)의 면적에 비교해서 작은 면적으로 형성되고, 상기 반도체 칩(2) 및 다이패드(3A)가 수지밀봉체(1)로 밀봉되는 수지밀봉형 반도체장치의 제조방법에 있어서, 리드프레임(3)의 프레임 몸체(3E)에 지지리드(3B)를 통해서 지지된 다이패드(3A)의 주면에 반도체 칩(2)을 탑재하는 공정과, 몰드금형(10)의 상형(10A)과 하형(10B)과의 사이에 상기 리드프레임(3)을 배치함과 동시에, 상기 몰드금형(10)의 공동(11)내에, 상기 다이패드(3A)의 이면에서 그것과 대향하는 상기 공동(11)의 내벽 면까지의 간극(L2)이 상기 반도체 칩(2)의 주면에서 그것과 대향하는 상기 공동(11)의 내벽 면까지의 간극(L1)보다도 상기 다이패드(3A)의 두께에 상당하는 분만큼 좁게되도록, 상기 반도체 칩(2) 및 다이패드(3A)를 배치하는 공정과, 상기 반도체 칩의 일측면측에서 상기 공동(11)에 수지를 주입하는 공정을 구비한다. 또한 상기 수지 주입공정은 상기 리드프레임(3)의 상측 및 하측에 위치하는 센터·게이트(12)에서 상기 공동(11)내에 수지를 동시에 주입해서 수지밀봉체(1)를 형성하는 공정을 구비한다.
이것에 의해, 공동(11)내에 배치된 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A)과 그 이면측의 충전영역(11B)이 거의 동일하게 되고, 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A)을 흐르는 수지의 유동성과 그 이면측의 충전영역(11B)을 흐르는 수지의 유동성을 거의 동일하게 할 수 있다. 또한 센터·게이트(12)의 채용에 의해, 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A) 및 그 이면측의 충전영역(11B)에 거의 동시에 수지를 공급할 수 있다. 따라서, 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A)에서의 수지의 충전 및 그 이면측의 충전영역(11B)에서의 수지의 충전을 거의 동시에 완료할 수 있기 때문에, 반도체 칩(2)의 이면측의 충전영역에 충전된 수지에 의해서 반도체 칩(2)이 그 위쪽으로 밀어 올려지는 것은 없다. 이 결과 반도체 칩(2), 본딩와이어(5) 등이 수지밀봉체(1)에서 노출하는 문제를 방지할 수 있기 때문에 수지밀봉형 반도체장치의 수율을 높일 수 있다.
또 상기 다이패드(3A)를 그 판두께방향에 있어서, 상기 리드프레임(3)의 프레임 몸체(3E)에 지지된 리드(3C)의 인너부(3C1)보다도 아래쪽으로 위치시키는 것에 의해, 수지밀봉체(1)의 두께를 증가시킴 없이 반도체 칩(2)의 주면측의 충전영역(11A)을 흐르는 수지의 유동성과, 그 이면측의 충전영역(11B)을 흐르는 수지의 유동성을 거의 동일하게 할 수 있다.
또한 상기 수지밀봉형 반도체장치는 제 9도에 나타내는 바와 같이, 평면이 사각형 모양으로 형성된 다이패드(3A)를 가지는 리드프레임(3)을 이용한 조립 프로세스로 제조해도 된다. 이 리드프레임(3)을 이용한 경우에 있어서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또 상기 수지밀봉형 반도체장치는 제 10도에 나타내는 바와 같이, 평면이 X자형 모양으로 형성된 다이패드(3A)를 가지는 리드프레임(3)을 이용한 조립 프로세스로 제조해도 된다. 이 리드프레임(3)을 이용한 경우에 있어서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태의 수지밀봉형 반도체장치는 제 11도 및 제 12도에 나타내는 바와 같이, 다이패드(3A)의 칩 탑재면(주면)에 반도체 칩(2)을 탑재하고 있다.
상기 반도체 칩(2)의 평면형상은 예를 들어 9 [mm] × 9 [mm]의 외형 치수로 이루어지는 정사각형 모양으로 형성되어 있다. 반도체 칩(2)의 주면에는 그 주면의 각변에 따라서 배열된 복수개의 외부단자(본딩 패드)(2A)가 배치되어 있다.
상기 반도체 칩(2)의 각변의 외측영역에는, 그 각변에 따라서 배열된 복수개의 리드(3C)가 배치되어 있다. 이 복수개의 리드(3C)의 각각의 인너부(3C1)는 본딩와이어(5)를 통해서, 반도체 칩(2)의 주면에 배치된 복수개의 외부단자(2A)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다.
상기 다이패드(3A)에는 4개의 지지리드(3B)가 연결되어 있다. 이 4개의 지지리드(3B)의 각각은 리드프레임의 상태에 있어서, 리드프레임의 프레임 몸체에 다이패드(3A)를 지지하기 위한 것이다. 4개의 지지리드(3B)의 각각은 반도체 칩(2)의 4개의 모서리부의 각각의 외측영역에 배치되어 있다.
상기 반도체 칩(2), 다이패드(3A), 지지리드(3B), 리드(3C)의 인너부(3C1) 및 본딩와이어(5) 등은 트랜스퍼 몰드법으로 형성된 수지밀봉체(1)로 밀봉되어 있다.
상기 수지밀봉체(1)의 평면형상은 예를 들어 14 [mm] × 14 [mm]의 외형 치수로 이루어지는 정사각형 모양으로 형성되어 있다. 이 수지밀봉체(1)의 각변의 외측에는, 복수개의 리드(3C)의 각각의 아웃터부(3C2)가 배치되어 있다. 복수개의 리드(3C)의 각각의 아웃터부(3C2)는 수지밀봉체(1)의 각변에 따라서 배열되고, 예를 들어 갈윙형상으로 성형되어 있다. 즉, 본 실시형태의 수지밀봉형 반도체장치는 QFP 구조로 구성되어 있다.
상기 다이패드(3A)의 평면형상은 예를 들어 2∼4 [mm]Ø의 외형 치수로 이루어지는 원형 모양으로 형성되어 있다. 즉, 다이패드(3A)는 반도체 칩(2)의 면적에 비교해서 작은 면적으로 형성되어 있다.
상기 지지리드(3B)는 상기의 실시형태와 동일하게, 리드부(3B1)와 리드부(3B2)로 구성되어 있다.
상기 반도체 칩(2)의 각변의 각각의 외측영역에 배치된 복수개의 리드(3C)중, 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에 근접하는 초단리드(3CA)의 일단측과, 이 초단(初段)리드(3CA)에 근접하는 차단(次段)리드(3CB)의 일단측과의 간격(P)은, 다른 리드(3C)의 일단측에서의 간격에 비교해서 넓게되어 있다. 이와 같이, 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에 근접하는 초단리드(3CA)의 일단측과, 이 초단리드(3CA)에 근접하는 차단리드(3CB)의 일단측과의 간격(P)을 다른 리드(3C)의 일단측에서의 간격에 비교해서 넓게 하는 것에 의해, 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에 가장 근접하는 초단리드(3CA)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와, 초단리드(3CA)에 근접하는 차단리드(3CB)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와의 간극을 넓힐 수 있다.
이와 같이 구성된 수지밀봉형 반도체장치는 제 13도에 나타내는 리드프레임(3)을 이용한 조립 프로세스로 제조된다.
상기 리드프레임(3)은 프레임 몸체(3E)로 규정된 영역내에, 다이패드(3A), 4개의 지지리드(3B), 복수개의 리드(3C) 등을 배치하고 있다. 다이패드(3A)와 4개의 지지리드(3B)를 통해서 프레임 몸체(3E)에 연결되어 있다. 복수개의 리드(3C)의 각각은 프레임 몸체(3E)에 연결되고, 또한 타이바(담바)(3D)로 서로 연결되어 있다.
상기 프레임 몸체(3E)는 평면이 사각형 모양으로 형성되고, 상기 복수개의 리드(3C)의 각각은 프레임 몸체(3E)의 각변에 따라 배열되고, 상기 4개의 지지리드(3B)의 각각은 프레임 몸체(3E)의 대각선상에 배치되어 있다.
상기 프레임 몸체(3E)의 각변에 따라서 배열된 복수개의 리드(3C)중, 지지리드(3B)에 가장 근접하는 초단리드(3CA)의 일단측과, 이 초단리드(3CA)에 근접하는 차단리드(3CB)의 일단측과의 간격은 다른 리드(3C)의 일단측에서의 간격에 비교해서 넓게되어 있다.
다음으로, 상기 수지밀봉형 반도체장치의 제조방법에 관해서 설명한다.
먼저, 제 13도에 나타내는 리드프레임(3)을 준비한다.
다음으로, 상기 리드프레임(3)의 프레임 몸체(3E)에 지지리드(3B)를 통해서 지지된 다이패드(3A)의 칩 탑재면(주면)에 접착제를 삽입해서 반도체 칩(2)을 탑재한다.
다음으로, 상기 반도체 칩(2)의 외부단자(2A)와, 상기 리드프레임(3)의 프레임 몸체에 지지된 리드(3C)의 일단측(인너부(3C1)의 일단측)을 본딩와이어(5)로 전기적으로 접속한다.
다음으로, 상술의 실시형태(1)와 동일하게 몰드금형의 상형과 하형과의 사이에 상기 리드프레임(3)을 배치함과 동시에, 상기 몰드금형의 공동내에, 반도체 칩(2), 다이패드(3A), 지지리드(3B), 리드(3C)의 인너부(3C1) 및 본딩와이어(5) 등을 배치한다.
다음으로 상기 몰드금형의 포트에서 런너 및 게이트를 통해서 공동내에 수지를 가압주입해서 수지밀봉체(1)를 형성한다. 이 공정에 있어서, 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에는 지지리드(3B)가 배치되고, 반도체 칩(2)의 한변의 외측영역에는 복수개의 리드(3C) 및 복수개의 본딩와이어(5)가 배치되어 있다. 즉 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역은 반도체 칩(2)의 한변의 외측영역에 비교해서 조밀상태로 되어 있고, 이 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에서는 반도체 칩(2)의 한변의 외측영역에 비교해서 수지의 유동성이 높다. 이 때문에 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에서 그 한변의 외측영역에 흘러드는 수지에 의해 본딩와이어(5)에 와이어 흐름이 발생하기 쉽게되어 있지만, 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에 가장 근접하는 초단리드(3CA)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와, 초단리드(3CA)에 근접하는 차단리드(3CB)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와의 간극이 넓게되어 있기 때문에, 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에서 그 한변의 외측영역에 흘러드는 수지에 의해서 와이어 흐름이 발생해도, 그것들의 본딩와이어(5) 사이에서의 단락을 억제할 수 있다.
다음으로, 상기 리드프레임(3)의 프레임 몸체(3E)에서 지지리드(3B) 및리드(3C)의 아웃터부(3C2)를 절단하고, 그 후 리드(3C)의 아웃터부(3C2)를 갈윙 형상으로 성형하는 것에 의해, 제 11도에 나타내는 수지밀봉형 반도체장치가 거의 완성한다.
이와 같이, 반도체 칩(2)의 주면의 적어도 일변측에 그 한변에 따라서 복수개의 외부단자(2A)가 배열되고, 상기 반도체 칩(2)의 한변의 외측에 그 한변에 따라서 복수개의 리드(3C)가 배열되고, 상기 복수개의 외부단자(2A)의 각각의 일단측에 본딩와이어(5)를 통해서 상기 복수개의 리드(3C)의 각각의 일단측이 전기적으로 접속되고, 이것들이 수지밀봉체(1)로 밀봉되는 수지밀봉형 반도체장치에 있어서, 상기 복수개의 리드(3C)중, 적어도 상기 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에 가장 근접하는 초단리드(3CA)의 일단측과 상기 초단리드(3CA)에 근접하는 차단리드(3CB)의 일단측과의 간격(P)을, 다른 리드(3C)의 일단측에서의 간격에 비교해서 넓게 한다.
이 구성에 의해, 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에 가장 근접하는 초단리드(3CA)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와, 초단리드(3CA)에 근접하는 차단리드(3CB)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와의 간격을 넓게 할 수 있기 때문에, 수지밀봉체의 형성공정에 있어서, 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에서 그 한변의 외측영역에 흘러드는 수지에 의해서 와이어 흐름이 발생해도, 그들의 본딩와이어(5) 사이에서의 단락을 억제할 수 있다. 이 결과. 수지밀봉형 반도체장치의 수율을 높일 수 있다.
또 반도체 칩(2)의 외형 사이즈를 축소한 경우, 반도체 칩(2)의 외형 사이즈의 축소에 따라서 본딩와이어(5)의 길이가 길게 되지만, 본딩와이어(5)의 길이에 따라서, 초단리드(3CA)의 일단측과 차단리드(3CB)의 일단측과의 간격(P)을 넓히는 것에 의해, 반도체 칩(2)의 외형 사이즈의 축소에 따라서 본딩와이어(5)의 길이가 길게 되어도, 초단리드(3CA)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와, 차단리드(3CB)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와의 단락을 억제할 수 있다.
또한 도 14에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(2)의 주면의 일변측에 그 한변에 따라서 배열된 복수개의 외부단자(2A)중, 반도체 칩(2)의 모서리부에 가장 근접하는 외부단자(2A1)와, 이 외부단자(2A1)에 근접하는 외부단자(2A2)와의 간격(P)을 다른 외부단자(2A)에서의 간격에 비교해서 넓게 해도 된다. 이 경우에 있어서도, 초단리드(3CA)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와, 차단리드(3CB)의 일단측에 접속된 본딩와이어(5)와의 간격을 넓게 할 수 있기 때문에, 그것들의 본딩와이어(5) 사이에서의 단락을 억제할 수 있다.
또 반도체 칩(2)의 모서리부의 외측영역에서 그 한변의 외측영역에 흘러드는 수지의 유동성은 반도체 칩(2)의 한변의 외측영역의 중앙부에 향해서 서서히 낮게 되기 때문에 도 15에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(2)의 주면의 일변측에 그 한변에 따라서 배열된 복수개의 외부단자(2A)에 있어서, 복수개의 외부단자(2A)의 각각의 간격을 반도체 칩(2)의 한변의 중앙부에서 그 모서리부에 향해서 서서히 넓게 해도 된다. 이 경우 수지의 유동성에 따라서 반도체 칩(2)의 한변의 중앙부에서 그 모서리부에 향해서 본딩와이어(5)의 간격을 서서히 넓게 할 수 있기 때문에 반도체 칩의 외형 사이즈를 극단 하게 증가시키지 않고, 근접하는 본딩와이어(5) 사이에서의 단락을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을, 상기 실시형태에 의거해 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 여러가지로 변경가능 한 것은 말할 것도 없다.
수지밀봉형 반도체장치의 수율을 높일 수 가 있다.

Claims (6)

  1. 다이패드(die pad)를 가지며, 상기 다이패드로 연속적으로 형성된 지지리드 및 복수의 리드를 가지고, 상기 복수의 리드(lead)의 한쪽 단부들은 평면에서 보아 상기 다이패드를 둘러싸도록 배치되는, 리드 프레임;
    상기 다이패드 상에 실장되는 반도체 칩으로서, 상기 반도체 칩은 집적회로 및 그 주면에 형성된 본딩패드(bonding pad)들을 가지고, 상기 반도체 칩의 상기 주면은 사변형의 형태를 가지며, 상기 본딩패드들은 상기 반도체 칩의 상기 주면의 4변을 따라 배치되고, 상기 다이패드는 상기 반도체 칩의 크기보다 작은 크기를 가지는, 반도체 칩;
    상기 본딩패드와 상기 복수의 리드의 한쪽 단부들을 각각 전기적으로 연결하는 복수의 본딩 와이어; 및
    상기 반도체 칩, 상기 다이, 상기 지지리드, 복수의 리드의 부분들 및 상기 복수의 본딩 와이어를 밀봉하는 수지체를 포함하고,
    상기 반도체 칩의 상기 주면의 상기 4변에 의해 정의된 4개의 코너 각각에서 인접하는 본딩패드들 중 제1 패드들 사이의 피치는, 상대적으로 상기 4개의 코너보다 상기 4변 각각의 중심부에 배치된 인접하는 본딩패드들 중 제2 패드들 사이의 피치보다도 넓은, 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 칩은 접착제에 의해 상기 다이패드와 접착되는, 반도체 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다이패드는 상기 평면에서 보아 원의 형태를 가지는, 반도체 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 다이패드는 상기 평면에서 보아 십자의 형태를 가지는, 반도체 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 수지부재는 사각형의 형태로 형성되고, 상기 복수의 리드의 부분들이 상기 수지부재의 4변에서 상기 수지부재로부터 외부로 돌출하는, 반도체 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 수지부재의 일부는 상기 다이패드가 접착되어 있는 영역을 제외한 상기 반도체 칩의 이면에 접촉되는, 반도체 장치.
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